JPS6343868A - リ−チフオ−クリフトの電気式パワ−ステアリング制御装置 - Google Patents

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、リーチフォークリフトに搭載する電気式パワ
ーステアリングの制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、電気式パワーステアリングの制御はステアリング
ホイール（ハンドル）を回転操作したとき、その操作力
により生じたトルクを検出し、該検出トルクに対応して
サーボモータ等からステアリングアシスト力を出力させ
、ステアリング操作を円滑に行わるという、例えば第４
図に示すような制御系から成る制御方式が採用されてい
た。

すなわち、リーチフォークリフトのステアリングホイー
ルを回転操作したとき、その操作力により生じたトルク
を検出して同トルクに対応したトルク信号を出力するハ
ンドルトルク検出袋ｆｉＲ１０１が設けられ、ハンドル
トルク検出装置１０１から出力されたトルク信号Ｔｌ−
１はアンプ１０２で所定の増幅度で増幅され、増幅され
た信号はパルス幅変調制御回路（ＰＷＭ）１０３に出力
される。

パルス幅変調制御回路１０３はアンプ１０２から出力さ
れた信号にもどづぎパルス幅変調制御をしてステアリン
グアシスト力を出力するモータ１０４に対し、前記トル
ク信号Ｔ　Ｈに対応した駆動電力を供給する。その結果
、モータ１０４は操舵機構１０５に対してステアリング
アシスト力ＴＭを出力する。

なお、ステアリングアシスト力ＴＭに比例してモータ１
０４に流れる駆動電流ＩＭを検出するモータ電流検出回
路１０６が設けられ、フィードバック制御が行われる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の電気式パワーステアリング制御方式によると
、リーチフォークリフトが前進走行中にステアリングホ
イールを回転操作してリーチフォークリフトを旋回させ
たとき、リーチフォークリフトの駆動機構の構造的な要
因によってリーチフォークリフトの操舵輪が更に切れ込
むという現象が生じ、そのため操舵輪の切れ込み方向に
ステアリングホイールがとられてしまうため運転フィー
リングが悪くなるという問題があった。

そこで本発明においてはリーチフォークリフトが前進走
行状態でステアリングホイールを回転操作した場合に、
ステアリングアシスト力を低減させるか、あるいはステ
アリングアシスト力を逆方向に作用させることによって
前記運転フィーリングの悪化を防止することを解決すべ
き技術的課題とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記課題解決のための技術的手段は、リーチフォークリ
フトの電気式パワーステアリング制御装置を、リーチフ
ォークリフトのステアリングホイールに操作トルクが加
えられたときにこの操作トルクの大きさと方向に対応し
たトルク信号を出力するトルク検出装置と、前記ステア
リングホイールに前記操作トルクが加えられたときのス
テアリングホイールの回転角と回転方向に対応した操舵
信号を出力する操舵検出装置と、リーチフォークリフト
の走行方向を検出して走行方向対応の方向信号を出力す
る走行方向検出装置と、前記走行方向検出装置からの方
向信号を入力してこの方向信号がリーチフォークリフト
の前進走行対応信号であると判断したとき、前記操舵検
出装置からの操舵信号に対応したステアリングアシスト
力減少信号を生成するとともに前記トルク検出装置から
出力されたトルク信号に前記ステアリングアシスト力減
少信号を加算して得られたステアリングアシスト力減少
補正信号に対応するステアリングアシスト用の駆動電力
をステアリングアシスト力出力モータに供給する制御回
路とを備えた構成にすることである。

（作用） 上記構成のリーチフォークリフトの電気式パワーステア
リング制御装置によれば、リーチフォークリットが前進
走行している状態でステアリングホイールが回転操作さ
れると、トルク検出装置から操作トルク対応のトルク信
号が出力され、また操舵検出装置からはステアリングホ
イールの回転角対応の操舵信号が出力される。前記制御
回路は走行方向検出装置から前進走行対応信号を入力し
ている状態で前記操舵検出装置から操舵信号を入力して
操舵信号に対応したステアリングアシスト力減少信号を
生成するとともに、前記トルク検出装置から出力された
トルク信号にステアリングアシスト力減少信号を加算し
て得られたステアリングアシスト力減少補正信号を生成
する。制御回路はこの補正信号に対応するステアリング
アシスト用の駆動電力をステアリングアシスト力出力モ
ータに供給することによりリーチフォークリフトの駆動
１構の構造に起因する操舵輪の過剰切れ込みを防止し、
運転フィーリングの悪化を防止する作用をする。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図はバッテリ一式リーチフォークリフトにおける電
気式パワーステアリング装置の全体を示しており、図中
１はステアリングホイール２が固着された第一軸、３は
第一軸１とバネ継手４を介して連結された第二軸であり
、該第二軸３はチェーン伝動機構５、伝動軸６、歯車列
７を介してドライブユニット８と連結されている。なお
、ドライブユニット８における操向駆動輪９はドライブ
モータ１０によってギヤーボックス１１内の歯車伝動装
置（図示しない）を介して回転駆動される。

１２はステアリング用のサーボモータであり、コントロ
ーラ１４からの指示により減速歯車機構１３を介して前
記第二軸３を回転駆動する。

なお、前記バネ継手４はヘリカルカップリングと呼称さ
れ、２軸間における所定の相対角変位を許容するように
構成されている。すなわち、バネ継手４は第２図に示す
ように、円筒材の軸方向の中間部に螺旋状の切り込みを
入れることによって該円筒材をバネ部４ａとハブ部４ｂ
とに別けた一体構造のものであり、バネ部４ａのねじれ
によって第一軸１と第二軸３との相対角変位を許容する
ようになっている。

つぎに、上記の如く構成されたパワーステアリング装置
に組付けられるトルク検出装置を第２図に基いて説明す
る。図示のように、第一軸１の下部側に固着された大歯
車１５には、該第−＠１と平行な支持軸１６に形成（又
は固着）された小歯車１７が噛合されており、該支持軸
１６はギヤーボックス１８に回転可能に支持されている
。また、第二軸３の上部側に固着された大歯車１９には
、前記ギヤーボックス１８に回転可能に支持された支持
軸２０の上部側に形成（又は固＠）された小歯車２１が
噛合されており、該支持軸２０の中心には上側を大径と
する段付きの縦孔２２が貫設されている。

しかして、上記の両支持軸１６．２０は同一線上に整合
するよう配置されるとともに、回転運動を直線運動に変
換するための運動方向変換機構を介して連結されており
、該運動方向変換機構は本実施例では円筒カム装置から
構成されている。すなわち、斜状のカム溝２３を有した
円筒カム２４は、前記第一軸１側の支持軸１６の下部外
周に遊嵌されるとともに、そのカム溝２３に支持軸１６
に設けたローラ２５が嵌合されている。そして、円筒カ
ム２４の下部側には上側を大径とする段付きのカム軸２
６が形成されており、該カム軸２６は前記第二軸３側の
支持軸２０の縦孔２２内にキー２７を介して上下動可能
に嵌入され、かつ、支持軸２０と共に一体回転するよう
になっている。

また、ギヤーボックス１８にはカム軸２６の直線変位を
検出する検出器としてのポテンショメータ２８が取付け
られており、その検出子２８ａがカム軸２６の下端に接
触するように支持軸２０の縦孔２２内に挿入されている
。

なお、２９は第二軸３側の大歯車１９上に立設されたス
トッパボルトであり、第一軸１側の大歯車１に形成され
た長孔３０と係合し、前記バネ継手４の最大ねじれ角を
、たとえば５°に規制している。

　９一 本実施例は上述のように構成したものであり、以下その
作用を説明する。

ステアリングホイール２により第一軸１が、右又は左に
回転されると、所定の範囲についてはステアリングホイ
ール２に加えられた操作力に応じてバネ継手４のバネ部
４ａがねじれることによ−）て第一軸１と第二軸３とに
相対角変位（たとえば５°）が生ずる。そして、この相
対角変荀の範囲内において、第一軸１の大歯車１５、小
歯車１７を介して支持軸１６が回転されるとともに、該
支持軸１６のローラ２５が円筒カム２４を下向ぎヌは上
向きに押動させるため、該円筒カム２４のカム軸２６は
第二軸３側の支持軸２０の縦孔２２内を下動又は上動す
るが、この場合、第一軸１側の大歯車１５と小歯車１７
の歯数比と、第二軸３側の大歯車１９と小歯車２１の歯
数比とを、たとえば等しく設定してあれば、第一軸１側
の支持軸１６と、第二軸３側の支持軸２０との間にはそ
の歯数比倍の回転変位が生ずることとなる。

すなわち、カム軸２６の直線変位は増幅されたものとな
るのであり、該直線変位はポテンショメータ２８によっ
て検出されるとともに、その変位量及び方向の検出信号
がコントローラ１４に入力される。従って、コントロー
ラ１４からの指示によってサーボモータ１２が駆動され
、減速歯車機構１３を経て第二軸３が回転される結果、
チェーン伝動機構５、伝動軸６、歯車列７を介してドラ
イブユニツ１−８、つまり操向駆動輪９が右又は左に操
向される。

なお、ステアリングホイール２の操作力が解除されたと
きは、バネ継手４におけるバネ部４ａのねじれが復帰さ
れることに伴い円筒カム２４が歯車側からの回転力を受
けて原位置、すなわち中立位置へ復帰される。上記構成
のもとてコントローラ１４は前記のようにポテンショメ
ータ２８から出力されるカム軸２６の直線変位に対応し
たトルク信号を入力してサーボモータ１２に駆動電源を
供給し、サーボモータ１２を回転させることによってス
テアリングホイール２を操作するときのステアリングア
シスト力を供給する。

なお、リーチフォークリフトの図示していない走行モー
タには走行モータの回転数及び回転方向に対応したパル
ス信号を出力するロータリエンコーダ３１が備えられて
リーチフォークリフトの走行方向対応のパルス信号を出
力させる。

一方、第１図に示すように、前記第−軸１に歯車３４を
取付け、この歯車３４と噛合う歯車３５を設けて、歯車
３５の中心軸部にポテンショメータ３３を取付け、この
ポテンショメータ３３からステアリングホイール２の回
転角度と回転方向に対応した電気信号を出力させる。

次に第３図に本実施例の電気制御ブロック図を示す。図
に示すように制御回路４１の入力側には、姑記ステアリ
ングホイール２が回転されたときにトルク信号を出力す
る前記ポテンショメータ２８と、走行モータの回転を検
出して回転数と回転方向に対応したパルス信号を出力す
る前記ロータリエンコーダ３１と、ステアリングホイー
ル２の回転操作角度に対応した信号を出力する前記ポテ
ンショメータ３３とのそれぞれが接続される。

＝　１２− 一方、制御回路４１の出力側には前記パワーステアリン
グｔａ構にステアリングアシスト力を出力する前記サー
ボモータ１２が接続される。

制御回路４１にはポテンショメータ２８の出力信号を所
定の増幅率で増幅するアンプ４２と、ポテンショメータ
３３の出力信号を所定の増幅率で増幅するアンプ４３と
が内蔵され、さらに前記ロータリエンコーダ３１から出
力されるパルス信号を入力してリーチフォークリフトの
走行方向に対応した論理信号ｒＨＪもしくは「Ｌ」を出
力する走行方向判別回路４４が設けられ、リーチフォー
クリフトが前進走行しているときは論理信号ｒＨＪを出
力し、後進及び停止しているときは論理信号ｒＬＪを出
力する。

また、制御回路４１に内蔵された半導体スイッチＳＷ１
は、前記走行方向判別回路４４から論理信号ｒＨＪが出
力されたときに閉じて前記アンプ４３から出力された信
号ｅ２と前記アンプ４２から出力された信号ｅ１を加算
する。

制御回路４１には、さらにサーボモータ１２にパルス幅
変調制御による駆動電力を出力するパルス幅変調制御回
路（ＰＷＭ）４５が設けられ、また、サーボモータ１２
に流れる駆動電流ＩＭを検出してパルス幅変調制御回路
４５をフィードバック制御するモータ電流検出回路４６
が内蔵される。

なお、上記制御回路４１は前記コントローラ１４内に設
置される。

次に、前記構成に基づくリーチフォークリフトの電気式
パワーステアリング制御装置の作用を説明する。

リーチフォークリフトが前進方向に走行している状態で
ステアリングホイール２を右方向もしくは左方向に回転
させたとき、前記ポテンショメータ２８からステアリン
グホイール２の操作力に対応したトルク信号が出力され
るとともに、前記ロータリエンコーダ３１から前進方向
対応のパルス信号が出力され、さらに前記ポテンショメ
ータ３３からステアリングホイール２の回転角度に対応
した信号が出力される。ポテンショメータ２８から出力
されたトルク信号はアンプ４２で増幅され、アンプ４２
から信号ｅ１が出力される。また、ロータリエンコーダ
３１から出力された前進方向対応のパルス信号は走行方
向判別回路４４で論理信号ｒＨＪに変換され、半導体ス
イッチＳＷ１に印加されて同スイッチＳＷ１を閉じる。

さらに、ポテンショメータ３３から出力されたステアリ
ングホイール２の回転角度に対応した信号はアンプ４３
で増幅され、アンプ４３から信号ｅ２が出力される。こ
の信号ｅ２は前記信号ｅ１を打消すような特性を有して
おり、半導体スイッチＳＷ１が閉じた状態において信号
ｅ２と信号ｅ１が加算され、信号ｅ３が生成される。信
号ｅ１の大きさを弱くする方向に作用するステアリング
アシスト力減少補正信号ｅ３はパルス幅変調制御回路４
５に入力され、パルス幅変調制御回路４５で信号ｅ３に
基づいたパルス幅変調制御が成され、サーボモータ１２
に対して補正された駆動電力が供給される。

そのためサーボモータ１２から出力されるステアリング
アシスト力ＴＭは減少し、更にステアリングホイール２
を回転させると信号ｅ２が大きくな　１５　一 つて、遂にはステアリングアシスト力ＴＭはマイナスの
値となるため、ステアリングホイール２の操作トルクは
プラスのままでバランスがとれる。

一方、リーチフォークリフトが停止中もしくは後進中の
場合は走行方向判別回路４４がら出力される論理信号は
ｒＬＪとなるため、半導体スイッチＳＷＩが開いた状態
にあり、アンプ４３から出力された信号ｅ２は信号ｅ１
と加算されることがない。そのため、ステアリングアシ
スト力は減少することなく、従来と同じようにパワース
テアリングされる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、リーチフォークリフトの
前進走行状態においてステアリングホイールを回転操作
した場合、ステアリングホイールの回転角度に応じてス
テアリングアシスト力を減少させるか場合により逆方向
に作用させるために、リーチフォークリフトの駆動機構
の構造的な要因による操舵輪の過剰な切れ込みを防止し
、ステアリングホイールが取られてしまうことを防止し
て運転フィーリングを向上させるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のリーチフォークリフトの電
気式パワーステアリング装置の構成を示す説明図、第２
図は電気式パワーステアリング装置のトルク検出装置の
構成を示す縦断面図、第３図は電気１１ＪＩｊブロック
図、第４図は従来の電気制御ブロック図である。 ２・・・ステアリングホイール １２・・・サーボモータ １４・・・コントローラ ２８・・・ポテンショメータ ３１・・・ロータリエンコーダ ３３・・・ポテンショメータ ４２・・・アンプ ４３・・・アンプ ４４・・・走行方向判別回路 ４５・・・パルス幅変調制御回路 出願人　　株式会社豊田自動織機製作所代理人　　弁理
士　岡田英彦（外３名）第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リーチフォークリフトのステアリングホイールに操作ト
   ルクが加えられたときにこの操作トルクの大きさと方向
   に対応したトルク信号を出力するトルク検出装置と、前
   記ステアリングホイールに前記操作トルクが加えられた
   ときのステアリングホイールの回転角と回転方向に対応
   した操舵信号を出力する操舵検出装置と、リーチフォー
   クリフトの走行方向を検出して走行方向対応の方向信号
   を出力する走行方向検出装置と、前記走行方向検出装置
   からの方向信号を入力してこの方向信号がリーチフォー
   クリフトの前進走行対応信号であると判断したとき、前
   記操舵検出装置からの操舵信号に対応したステアリング
   アシスト力減少信号を生成するとともに前記トルク検出
   装置から出力されたトルク信号に前記ステアリングアシ
   スト力減少信号を加算して得られたステアリングアシス
   ト力減少補正信号に対応するステアリングアシスト用の
   駆動電力をステアリングアシスト力出力モータに供給す
   る制御回路とを備えたリーチフォークリフトの電気式パ
   ワーステアリング制御装置。