JPS6281950A

JPS6281950A - 低温環境で使用される車両用のパワーステアリング装置

Info

Publication number: JPS6281950A
Application number: JP60219448A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oba; 大羽　宏行
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1985-10-02
Publication date: 1987-04-15
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPH064418B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、永久磁石を含む電動機を保護する装置に関す
るものであり、特に低温環境時において使用される車両
に搭載された電動機の保護装置に関するものである。

従来の技術車両の中には、パワーステアリング装置の助勢源９作業
装置用油圧ポンプの駆動源、走行用動力源等として電動
機を使用するものがあるが、この電動機が永久磁石を含
むものである場合には、車両低温環境下で使用された場
合に永久磁石が消磁されて電動機が川なわれてしまうお
それがある。

永久磁石の温度が一定値以下となっている状態において
電動機に一定値以上の電流が供給されると、永久磁石が
減磁されてしまうのであり、その結果トルク定数が低下
して電動機に大電流が供給され、コイルの焼損に至るこ
ともある。永久磁石の減磁を回避しつつ電動機に供給し
得る電流の大きさは、永久磁石の温度が低い程、また電
動機の体格が小さい程小さく抑えられる。

したがって、従来は冷蔵庫内において使用される可能性
のあるフォークリフトや無人搬送車、極寒地向けの自動
車においては、低温環境下においても永久磁石が減磁さ
れるおそれがない大きさの電動機を使用したり、過大電
流制限手段の設定値を低くしたりして低温環境下におい
て電動機が損なわれることを防止していた。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、全生産車両台数中に占める比率が比較的
低い低温環境用車両に合わせて全車両の電動機、あるい
は少なくともその設置スペースを大きくすることは無駄
である。また、電動機を大きくする代わりに過大電流制
限手段の設定値を低くすれば電動機の最高追従回転数が
低下して車両の操舵性能１作業性能、走行性能等が低下
するという別の問題が生ずる。

本発明は、このような事情を背景として、無駄に大きな
電動機を使用せず、また通常環境下における性能の低下
を招くこともなく、低温環境下における永久磁石の減磁
を回避することを課題として為されたものである。

問題点を解決するための手段この課題を解決するために、本発明は、低温環境下にお
いて電動機に永久磁石の減磁が起きるおそれのある電流
が供給されることを防止する電動機保護装置を提供した
ものであり、この保護装置は、電動機に設けられてそれ
の温度を検出する温度検出手段と、その温度検出手段に
よって検出された温度を設定温度と比較して検出温度が
設定温度以下となった場合には、電動機に供給されろ電
流を前記永久磁石に減磁が起きるおそれのない大きさに
低減させる低温時電流低減手段とを含むものである。

上記低温時電流低減手段は、検出温度が設定温度以下と
なった場合に、電動機への電流供給を完全に遮断する遮
断手段とすることが可能であり、また電動機への供給電
流を通常時に比較して予め定められている一定の比率で
低減させる一定比率低減手段とすることも、電動機への
供給電流を検出温度と設定温度との差が大きくなる程小
さな値に低減させる温度差対応低減手段とすることも可
能である。

作用および効果上記のように、電動機の温度が低くなった場合にその電
動機に供給される電流を永久磁石に減磁が起きるおそれ
のない大きさまで自動的に低減させるようにすれば、車
両が低温環境下で使用される場合でも、電動機が損なわ
れるおそれはない。

したがって、万一の場合に備えて不必要に大形の電動機
を設置する必要はなく、設置スペースおよびコストの低
減効果を得ることができる。また、過大電流制限手段の
設定値を特に低くしておく必要もなく、通常環境下にお
いて性能が低下することもない。

そして、低温時電流低減手段として遮断手段を用いる場
合には、装置が筒車となって安価に電動機保護の目的を
達することができる。また、低温時電流低減手段として
一定比率低減手段あるいは温度差対応低減手段を採用す
れば、通常時よりは性能が低下するとはいえ電動機は作
動するため、低温時電流低減手段の作用時においてもス
テアリングホイールを比較的小さな力で回転させ、作業
装置を作動させ、あるいは車両を走行させることができ
る。特に、温度差対応低減手段を用いる場合には、永久
磁石に減磁が起きることを回避しつつ、電動機の能力を
ほぼ最大限に活用することが可能であるため、性能の低
下を特に有効に防止し得る。

実施例以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明をリーチ式フォークリフトにおけるパ
ワーステアリング装置の助勢用電動機に適用した場合の
一実施例を示すものであり、図中１０はステアリングホ
イールである。ステアリングホイール１０に固定された
第−軸１２と第二軸１４との１））１にはトルク検出器
１６が設けられている。トルク検出器１６としては、第
−軸１２と第二軸１４との間にねじり変形の可能な弾性
部材が配設され、この弾性部材のねじりに伴う第−軸１
２と第二軸１４との相対回転角度が検出されるものや、
ねじり軸に歪ゲージが貼着されてねしり軸の歪が検出さ
れるもの等公知のトルク検出器が使用可能である。上記
第二軸１４はギヤ１８．２０等から成る回転伝達機構を
介して駆動ユニットケーシング２２に連結されている。

駆動ユニットケーシング２２は図示しない）懸架装置に
よって垂直な軸線のまわりに回転可能な状態で支持され
ており、下端部において駆動兼操舵輪２４を水平軸線ま
わりに回転可能に保持している。駆動兼操舵輪２４は駆
りＪユニットケーシング２２内に配設されたギヤ列を介
して走行用電動機２６により駆動されてフォークリフト
を走行させるとともに、駆動ユニットケーシング２２の
回転に伴って向きを変え、操舵機能を果たすようになっ
ている。

第二軸１４にはさらに別のギヤ２日が取り付けられ、こ
のギヤ２８が助勢用電動機３０の出力軸に固定されたギ
ヤ３２と噛み合わされている。前記トルク検出器１６に
はトルク演算回路３４が接続され、ステアリングホイー
ル１０に加えられる操舵トルクに比例した電圧を電動機
駆動回路３６に供給するようにされている。電動機駆動
回路３６は、トルク演算回路３４の出力電圧に比例した
電流を助勢用電動機３０に供給し、結局助勢用電動機３
０はステアリングホイール１０に加えられる操舵トルク
に比例した助勢トルクを発生させ、ギヤ３２および２８
を介して第二軸１４に加えることとなる。トルク検出Ｒ
Ｋ１６．トルク演算回路３４、電動機駆動回路３６等が
電動機制御装置を構成しているのである。

助勢用電動機３０は永久磁石を備えたステータ内でロー
タが回転する直流電動機であり、ステータに温度センサ
３８が取り付けられている。温度センサ３８は永久磁石
自体の温度を検出し得る位置に設けられることが望まし
いのであるが、ステータハウジングが金属製であればス
テータハウジングと永久磁石との間に大きな温度差は生
じないため、ステータハウジングに設けてもよい。温度
センサ３８には、温度演算回路４０が接続されてステー
タの温度に比例して変化する検出電圧を電流低減回路４
２に供給するようにされている。電流低減回路４２には
例えばＱ　’Ｃというように比較的低い温度が予め設定
されており、電流低減回路４２はこの温度に対応する設
定電圧と温度演算回路４０からの検出電圧とを比較し、
検出電圧の方が大きければ、すなわちステータの温度が
設定温度より高ければ作動しないのであるが、低くなっ
た場合には作動を開始する。すなわち、Ｖ＝Ｖｓ　　（
１−に／　（Ｖｔ０−Ｖｔ）ｌ　　　・・・（１まただ
しＶｓ：トルク演算回路３４の出力電圧Ｖ　ｔｏ：設定温度に対応する電圧 ■ｔ：温度演算回路４０からの検出電圧に：定数なる演算を行い、演算結果の電圧Ｖを出力するのである
。この電圧Ｖはトルク演算回路３４の出力電圧Ｖｓから
差し引かれ、電動機駆動回路３６には次式％式％（２１で表される電圧Ｖｕが供給されることとなる。すなわち
、トルク演算回路３４の出力電圧Ｖｓに、設定温度とス
テータ温度との差が大きくなる程小さくなる係数に／　
（Ｖｔ、−Ｖｔ）が掛けられた大きさの電圧が供給され
るのであり、電動機駆動回路３６はこの電圧に比例した
電流を助勢用電動機３０に供給することとなる。本実施
例においては温度センサ３８と温度演算回路４０とが温
度検出手段を構成し、電流低減回路４２が低温時電流低
減手段の一形態としての温度差対応低減手段を構成して
いるのである。

以上のように構成されたパワーステアリング装置を備え
たフォークリフトが冷蔵庫内において使用される場合に
は、環境温度が一２０℃乃至−４０℃程度となる。した
がって、フォークリフトが冷蔵庫内に一定時間放置され
れば助勢用電動機３０の永久磁石の温度も一２０°Ｃ乃
至−４０’Ｃとなり、この状態で大きな電流が助勢用電
動機３０に供給されると、永久磁石の減磁もしくは消磁
が起きるおそれがある。減磁は大きな電流が数ｍ　ｓｅ
ｃ程度の極く短い時間流れるのみでも起きるものであり
、ｄ　Ｋｉｌが起きると１−ルク定数が小さくなって電
流が急増し、ついにはロータのコイルが焼損するに至る
。

しかるに、本実施例のパワーステアリング装置において
は、ステータの温度が設定温度である０°Ｃ以下まで低
下すれば電流低減回路４２が作動を開始し、電動機駆動
回路３６から助勢用電動機３０に供給される電流がそれ
までより小さく抑えられる。ステアリングホイール１０
に加えられる操舵力に対する助勢用電動機３０への供給
電流が小さくされるのであり、しかもその小さくされる
割合はステータ温度と設定温度との差が小さい間は小さ
く、差が大きくなると大きくなる。前述のように、永久
磁石の温度が低い程減磁が起きる電流は小さくなるので
あるが、本実施例においては永久磁石の温度が低くなる
程一定の操舵力に対応して助勢用電動機３０に供給され
る電流が小さくなるため、結局、ステアリングホイール
１０に加えられることが予想される最大操舵トルクに応
じて助勢用電動機３０に供給される可能性のある最大電
流が減磁が起きるおそれのない値に抑え得ることとなる
。そのため、助勢用電動機３０として不必要に大形のも
のを使用する必要がなく、また、電動機駆動回路３６内
の過大電流制限器の設定値を殊更小さく設定する必要も
ない。

第２図に本発明の別の実施例を示す。本実施例において
は、温度演算回路４０に判定回路４４が接続されており
、この判定回路４４は温度演算回路４０からの検出電圧
を予め設定されている設定電圧と比較して検出電圧が設
定電圧より高い間は乗算器４６にハイレベル信号を供給
し、設定電圧以下となった場合には、ローレベル信号を
供給する。乗算器４６は判定回路４４からハイレベル信
号が供給されている間はトルク演算回路３４の出力電圧
に係数１を掛けた電圧を電動機駆動回路３６に供給し、
ローレベル信号が供給されている間は１より小さい係数
αをトルク演算回路３４の出力電圧にｔ赴けた電圧を電
動機駆動回路３６に供給するものである。係数αはフォ
ークリフトトラックが使用される可能性のある最低温度
において、ステアリングホイール１０に予測される最大
操舵トルクが加えられた場合にも、助勢用電動機３０に
おいて永久磁石の減磁が起きることを回避し得るように
、電動機駆動回路３６への供給電圧を低減させる値に設
定される。すなわち、本実施例においては、判定回路４
４と乗算器４６とが低温時電流低減手段の一形態として
の一定比率低減手段を構成しているのである。これら判
定回路４４および乗算器４６以外の部分は前記実施例と
同様であるため、詳細な説明は省略する。

第３図に本発明の別の実施例を示す。本実施例は、第２
図の実施例の乗算器４６をゲート回路４８に替えたもの
である。ゲート回路４８は判定回路４４の出力電圧がハ
イレベルの状態では開き、ローレベルの状態では閉じる
ものである。判定回路４４の出力電圧は前述のように温
度演算回路４０からの検出電圧が設定電圧以下となった
場合にローレベルとなるため、その状態ではトルク演算
回路３４の出力電圧が電動機駆動回路３６には供給され
ないこととなり、ステアリングホイールＩＯが回転操作
されても電動機駆動回路３６から助勢用電動機３０には
電流が供給されない。すなわち、本実施例においては、
判定回路４４とゲート回路４８とが低温時電流低減手段
の一形態としての遮断手段を構成しているのである。

さらに別の実施例を第４図に示す。本実施例は電動機駆
動回路５０を、設定値が可変である過大電流制限器を備
えたものとし、この電動機駆動回路５０に前記判定回路
４４を接続したものである。

温度演算回路４０からの検出電圧が設定電圧以下となっ
て判定回路４４の出力がローレベルとなった状態では、
電動機駆動回路５０の過大電流設定器の設定値がそれま
でより低く設定され、助勢用電動機３０に永久磁石の減
磁が起きるおそれがあるような大きな電流が供給される
ことが防止されるのである。さらに、本実施例において
、判定回路４４を温度演算回路４０からの検出電圧が設
定電圧以下となった場合には、両型圧の差に比例する大
きさの電圧を出力するものとするとともに、電動機駆動
回路５０の過大電流制限器を判定回路４４の出力電圧が
高くなる程設定値が低くなるものとすることも可能であ
り、この場合には助勢用電動機３０への供給電流の上限
値がステータ温度が低くなる程低く抑えられることとな
って好都合である。

なお付言すれば、温度検出手段や、低温時電流低減手段
は冷蔵庫内で使用される可能性のある機種の全車両に設
けることも可能であるが、冷蔵庫内で使用されることが
予定されている車両だけに特別仕様で設けることも可能
である。この場合にも、助勢用電動機３０自体は通常の
環境で使用されるフォークリフトのパワーステアリング
装置と同じ大きさのものを使用することが可能であるた
め、車体や電動機取付ブラケット等に特別な変更を加え
る必要がなく、好都合である。

また、本発明はフォークリフト等の産業車両のみではな
く、乗用車や貨物自動車であって特に寒冷の地で使用さ
れるものの電気式パワーステアリング装置の助勢用電動
機に適用することも可能であり、フォークリフトの荷役
装置等の作業車両の作業装置を駆動するための電動機、
走行電動機等に通用することも可能である。

また、温度検出手段や低温時電流低減手段に使用される
電子部品の中には著しく低い温度では正常に作動しなく
なるものもあるため、これらの配設スペースにも温度セ
ンサを設けて配設スペースの温度が設定値以下になった
場合には助勢用電動機の温度いかんを問わず助勢用電動
機への電流供給を遮断するようにすることも可能である
。また、これらの配設スペースに温度センサと発熱体と
を設け、配設スペースの温度が設定値以下となった場合
には、発熱体に自動的に電流が供給されて配設スペース
の温度が著しく低温となることを防止することも可能で
ある。

さらに、前記実施例においてはトルク演算回路３４、温
度演算回路４０．電流低減回路４２１判定回路４４１乗
算器４６．ゲート回路４８等がそれぞれ別個の電子回路
によって構成されていたが、これらの一部または全部を
コンピュータで構成することも可能である。

その他−々例示することはしないが、当業者の知識に基
づいて種々の変形、改良を施した態様で本発明を実施し
得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電動機保護装置を備え
たリーチ式フォークリフトのパワーステアリング装置を
示す系統図である。第２図、第３図および第４図はそれ
ぞれ本発明の別の実施例の一部を示す系統図である。１０；ステアリングホイール１６：トルク検出器２４：駆動兼操舵輪３０：助勢用電動機第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）永久磁石を含む電動機を備え、低温環境で使用さ
れる車両において、前記電動機を保護する装置であって
、前記電動機に設けられてそれの温度を検出する温度検出
手段と、その温度検出手段によって検出された温度を設
定温度と比較して検出温度が設定温度以下となった場合
には、前記電動機に供給される電流を前記永久磁石に減
磁が起きるおそれのない大きさに低減させる低温時電流
低減手段とを設けたことを特徴とする低温環境で使用さ
れる車両の電動機保護装置。
（２）前記低温時電流低減手段が、前記検出温度が前記
設定温度以下となった場合に、前記電動機への電流供給
を完全に遮断する遮断手段である特許請求の範囲第１項
に記載の電動機保護装置。
（３）前記低温時電流低減手段が、前記検出温度が前記
設定温度以下となった場合に、前記電動機への供給電流
を通常時に比較して予め定められている一定の比率で低
減させる一定比率低減手段である特許請求の範囲第１項
に記載の電動機保護装置。
（４）前記低温時電流低減手段が、前記検出温度が前記
設定温度以下となった場合に、前記電動機への供給電流
を検出温度と設定温度との差が大きくなる程小さな値に
低減させる温度差対応低減手段である特許請求の範囲第
１項に記載の電動機保護装置。