KR19980081372A

KR19980081372A - 파워 스티어링 장치 및 스티어링 휠각 보정 장치를 구비한산업 차량

Info

Publication number: KR19980081372A
Application number: KR1019980013193A
Authority: KR
Inventors: 이시가와가추오
Original assignee: 이소가이치세이; 도요다지도숏키세사쿠쇼(주)
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1998-11-25
Also published as: DE69824781T2; EP0872405B1; EP0872405A2; TW430620B; EP0872405A3; CN1208013A; CN1173851C; DE69824781D1; KR100300806B1

Abstract

산업 차량은 스티어링 휠(steering wheel:102)의 회전에 따라 유압 파워 스티어링 장치(hydraulic power steering apparatus)에 의해 조향되는 후륜(rear wheel:119)을 갖는다. 차량은 불일치가 소정의 값을 초과할 때 스티어링 휠(102)을 회전시키므로써 스티어링 휠(102)의 각도 위치와 후륜(119)의 휠각(wheel angle) 사이의 불일치를 보정하는 전자기 스위칭 밸브(electromagnetic switching valve:122)를 포함한다. 또한, 차량은 임의의 상태에서 스위칭 밸브(122)의 작동을 억제하는 중앙 처리 유니트(central processing unit:141)를 부가로 포함한다.

Description

파워 스티어링 장치 및 스티어링 휠각 보정 장치를 구비한 산업 차량

본 발명은 지게차와 같은 산업 차량내에 결합된 파워-스티어링되는 차량 휠각과 스티어링 휠각 사이의 불일치를 보정하는 장치에 관한 것이다.

일반적인 파워 스티어링 장치는 완전히 유압식이고 스티어링 실린더와 오일 펌프를 포함한다. 오일 펌프는 스티어링 동작을 돕기 위해 스티어링 실린더에 오일을 공급한다. 실린더에 공급된 오일의 양은 스티어링 휠의 회전량에 의해 결정된다.

지게차와 같은 산업 차량에서, 스티어링 휠은 노브로 작동된다. 노브는 조작자가 한 손으로는 차량을 조향하고 동시에 다른 손으로는 물체를 들어 올리는 조작을 수행할수 있게 한다. 조작자는 노브의 위치를 참조로 차량 휠의 휠각의 각도를 판정한다. 그러나, 오일 펌프로부터 배출된 오일의 일부는 (스티어링 유니트로부터의 오일의 실제 배출량을 이론 배출량으로 나누므로써 표시되는) 스티어링 유니트의 효율이 100% 이하일 때는 스티어링 실린더를 작동시키는데 사용되지 않는다. 이것은 노브의 위치와 차량 휠의 각도 사이에 대응하여 변한다. 스티어링 유니트의 효율은 스티어링 휠이 느리게 회전될 때 또는 오일이 스티어링 시스템을 포함하는 유압 시스템으로부터 누설될 때 낮아진다.

일본 특허 출원 공개 제 3-30544호와 제 4-24270호에는 차량 휠 각도에 관한 스티어링 휠각의 불일치를 보정하기 위한 시스템이 공지되어 있다. 스티어링 휠각은 차량이 직선으로 주행할 때 스티어링 휠의 위치에 관한 스티어링 휠의 회전각으로 간주된다. 차량 휠의 각도는 차량의 전후축에 의해 한정된 각도 및 차량 휠의 회전축에 수직인 평면으로 간주된다. 도 29는 일본 특허 출원 공개 제 4-24270호에 따른 파워 스티어링 장치(81)를 도시한다.

장치(81)는 스티어링 휠(82), 스티어링 유니트(83), 스티어링 차량 휠의 스티어링 실린더(84)(도시되지 않은), 유압 라인(85,86), 및 펌프(87)을 포함한다. 스티어링 유니트(83)는 스티어링 휠(82)의 회전에 의해 작동되고 유압 라인(85,86)에 의해 스티어링 실린더(84)에 접속된다. 스티어링 휠(82)이 회전될 때, 라인(85,86)중 하나는 펌프(87)에 의해 가압된 오일을 공급하고, 나머지 라인은 실린더(84)내의 오일을 오일 탱크(88)로 복귀시킨다. 라인(85,86)은 전자기 스위칭 밸브(90)를 포함하는 드레인 라인(89)에 의해 서로 접속된다.

회전각 센서(92)는 스티어링 휠(82)의 회전각을 표시하는 신호 θabs를 제어기(91)에 보낸다. 실린더 위치 센서(93)는 실린더(84)의 스트로크를 표시하는 신호 s를 제어기(91)에 보낸다. 제어기(91)는 맵을 참조로 신호 θabs를 기초로 실린더 목표 스트로크 xg를 산정한다. 또한, 제어기(91)는 신호 s를 기초로 스티어링 실린더(84)의 실린더 실제 스트로크 x를 산정한다. 실제 스트로크 x와 목표 스트로크 xg 사이의 차이가 소정의 허용 한계를 초과할 때, 제어기(91)는 밸브(90)를 개방하기 위해 밸브(90)의 솔레노이드(94)를 여기시킨다.

개방된 때, 스위치 밸브(90)는 드레인 라인(89)에 의해 라인들(85,86)을 서로 접속한다. 이 경우에, 실린더(84)에 오일을 공급하는 라인(85,86)중 한 라인내의 오일의 일부는 탱크(88)로 오일을 복귀시키는 다른 라인으로 흐른다. 이는 스티어링 휠의 공전을 야기시킨다. 즉, 스티어링 휠(82)의 회전은 스티어링 휠(82)의 각도가 소정의 허용오차내의 차량 휠의 각도에 대응하는 위치에 이를 때까지 차량 휠의 각도를 바꾸지 않는다.

스티어링 휠각의 보정은 조작자가 스티어링 휠(82)을 회전시킬 때 스티어링 휠(82)의 공전을 야기한다. 그러므로, 차량 휠의 피봇량(pivoted amount)은 조작자가 의도했던 양보다 짧아진다. 이는 조작자를 혼란시킬수 있다. 차량이 저속으로 주행할 때, 차량 휠의 피봇 실제량과 피봇 의도량 사이의 차이는 스티어링 휠각의 보정동안 차량이 비교적 짧은 거리를 이동하기 때문에 혼란시키지 않는다. 그러나, 차량이 고속으로 주행할 때, 차량은 보정동안 비교적 긴 거리를 이동한다. 그러므로, 상기 차이는 조작자를 혼란시킬수 있는 예외적인 방법으로 차량을 반응시킨다.

또한, 기계식 스티어링 장치의 경우보다 충분한 유압 스티어링 장치의 휠내에서 더 작게 작동할수 있다. 바꿔 말하면, 조작자가 스티어링 휠(82)을 회전시킬 때, 스티어링 유니트(83)내의 밸브는 비교적 짧은 시간내에 개방된다. 일반적으로, 차량이 직선으로 주행할 때 조작자는 스티어링 휠을 연속적으로 양호하게 조정할수 있다. 그러므로, 스티어링 휠(82)내의 더 작은 작동은 차량의 직선 안정성을 저하시킨다.

스티어링 휠각이 보정되는 때, 약간의 유압류가 라인들(85,86) 사이를 흘러 탱크(88)로 복귀된다. 이 상태에서, 차량 휠은 스티어링 휠(82)과 연동되지 않는다. 차량이 회전할 때, 조작자가 회전 반경을 바꾸기 위해 스티어링 휠(82)을 회전시킨다면, 스티어링 휠의 회전은 차량 휠의 각도를 바꾸지 않을 것이다. 또한, 차량이 작은 반경으로 회전할 때 또는 비교적 고속으로 회전할 때 조작자는 스티어링 휠의 정교한 조작에 집중하게 된다. 따라서, 스티어링 휠각의 보정은 특히 동시에 조작자를 혼란시킬수 있다.

스티어링 실린더(84)는 피스톤(84a)과 피스톤(84a)의 측부상에서 한정되는 오일 챔버(84b,84c)를 포함한다. 스티어링 휠각 보정동안, 오일 챔버(84b,84c)는 드레인 통로(89)에 의해 서로 접속된다. 그러므로, 차량 휠은 스티어링 휠(82)의 각도에 대응하는 위치에 유지되지 않는다. 또한, 스티어링 휠(82)이 빠르게 회전될 때, 스티어링 유니트(83)는 스티어링 실린더(84)에 비교적 많은 량의 유압유를 공급한다. 이 경우에, 공급된 오일의 압력은 스티어링 실린더(84)의 작동을 억제 및 과도하게 한다. 이것은 차량 휠이 스티어링 휠(82)의 오동작에 반응하는 것을 방지한다.

반대로, 스티어링 휠(82)이 느리게 회전된다면, 비교적 적은 양의 오일이 스티어링 실린더(84)에 공급된다. 따라서, 오일의 압력은 실린더(84)의 작동을 억제하지 않는다. 그러나, 이것은 차량 휠을 스티어링 휠(82)의 회전량에 대응하는 량보다 많은 량에 의해 피봇되게 한다. 차량 휠의 이런 작동상태는 오버스티어링(oversteering)으로서 간주된다. 그러므로, 차량이 회전할 때, 스티어링 휠각의 보정은 차량 휠을 과도하게 조향시킨다.

따라서, 본 발명의 제 1 목적은 차량이 고속으로 선회할 때 스티어링 휠의 오동작에 대해 차량 휠의 응답성을 향상시켜 조작자의 혼란을 방지하는 산업 차량과 스티어링 휠각 보정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 차량의 직선 안정성을 향상시킨 산업 차량과 스티어링 휠각 보정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 3 목적은 보정이 차량의 제어를 저하시킬경우 차량의 회전동안 스티어링 휠각 보정을 제한하는 유압 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적들을 이루기 위해, 본 발명은 스티어링 휠의 회전에 따른 유압 파워 스티어링 장치에 의해 조향되는 차량 휠을 갖는 산업 차량을 제공한다. 산업 차량은 불일치가 소정의 값을 초과할 때 스티어링 휠의 공전시키므로써 스티어링 휠의 각도 위치와 차량 휠의 휠각 사이의 불일치를 보정하는 보정 장치를 갖는다. 스티어링 휠의 각도 위치는 스티어링 휠의 기준 위치에 대한 스티어링 휠의 회전각으로 표시된다. 휠각은 차량 휠의 회전축에 수직인 평면과 차량의 직선 주행을 표시하는 라인 사이의 각도이다. 보정 억제 장치는 임의의 차량의 주행 상태하에서 보정 장치의 작동을 억제한다.

본 발명의 목적 및 이점과 함께 본 발명은 첨부한 도면 및 하기의 양호한 실시예의 설명에 의해 가장 잘 이해될수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유압 파워 스티어링 장치의 한 실시예를 도시한 선도.

도 2는 지게차(forklift)의 측면도.

도 3은 후차축 제어기를 도시한 선도.

도 4는 후차축 제어기의 전기 구성을 도시한 블록도.

도 5는 목표 스티어링 휠각을 결정하는 맵도.

도 6a 및 도 6b는 스티어링 휠각의 보정각(compensation angle)을 도시한 선도.

도 7은 후차축의 기울기를 제어하기 위한 루틴(routine)의 플로우차트.

도 8은 스티어링 휠각을 보정하기 위한 루틴의 플로우차트.

도 9는 스티어링 휠각을 보정하기 위한 루틴의 플로우차트.

도 10은 스티어링 휠각을 판독하기 위한 루틴의 플로우차트.

도 11은 차량의 휠과 휠상의 모멘트 작용(moments acting)을 도시한 선도.

도 12는 오버스티어 범위(oversteer range)를 결정하는 맵도.

도 13은 스티어링 휠각을 보정하기 위한 루틴의 플로우차트.

도 14는 지게차의 방향전환 상태를 결정하는 맵도.

도 15는 본 발명에 따른 유압 파워 스티어링 장치의 다른 실시예를 도시한 선도.

도 16은 스티어링 휠각 보정 장치의 전기 구성을 도시한 선도.

도 17은 로터리 엔코더(rotery encoder)를 도시한 부분도.

도 18은 다른 실시예에 따른 노브(knob)의 위치를 보정하기 위한 루틴의 플로우차트.

도 19는 인터럽트(interrupt) 루틴의 플로우차트.

도 20은 로터리 엔코더로부터의 출력신호의 타이밍 차트.

도 21은 스티어링 휠의 목표각을 결정하는 맵도.

도 22는 노브 위치 보정을 도시한 선도.

도 23은 노브 위치 보정을 도시한 선도.

도 24는 노브 위치 보정이 금지되는 면적을 도시한 그래프.

도 25는 다른 실시예에 따른 도 24와 같은 그래프.

도 26은 도 25의 실시예의 도 18과 같은 플로우차트.

도 27은 도 26의 루틴에 사용된 맵의 부분도.

도 28a 및 도 28b는 다른 실시예에 따른 노브 위치 보정을 도시한 다이어그램.

도 29는 종래기술 장치를 도시한 선도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

12 : 후차축 13 : 중앙핀

14 : 엘라스토머릭 지지부재 15 : 유압 실린더

16 : 하우징 17 : 피스톤 로드

18 : 피스톤 19a;19b : 통로

20 : 전자기 제어 밸브 21 : 솔레노이드

22 : 통로 23 : 축압기

24 : 스티어링 실린더 25 : 하우징

26 : 피스톤 27 : 스티어링 로드

28 : 킹핀 29 : 너클

30 : 레버 31 : 후륜

32 : 휠각 센서 33 : 차속 센서

34 : 축 35 : 스티어링 휠

36 : 노브 37 : 로터리 엔코더

37a : 로터리 디스크 37b : 검출기

38 : 스티어링 유니트 39 : 밸브

39e;39f : 공급/배출 포트 39g : 도입 포트

39h : 드레인 포트 40 : 릴리프 밸브

41;42 : 통로 44 : 유압 펌프

45 : 오일 탱크 46;47 : 통로

48 : 바이패스 통로 49 : 제어 밸브

50 : 스로틀 통로 51 : 솔레노이드

52 : 제어 유니트

본 발명의 한 실시예에 따른 유압 파워 스티어링 장치가 도 1 내지 도 10을 참조로 설명될 것이다. 파워 스티어링 장치는 지게차 또는 다른 산업 차량에 사용된다.

도 2에 도시된 지게차(1)는 구동 전륜(driven front wheels)과 조향 후륜(steered rear wheels)을 갖는다. 지게차(1)는 또한 본체 프레임(1a)을 갖는다. 한 쌍의 외부 마스트(2:masts)는 본체 프레임(1a)의 전부상에서 기울어져 지지된다. 한 쌍의 내부 마스트(3)는 외부 마스트(2)들 사이에 설치된다. 포크(4:fork)는 각각의 내부 마스트(3)상에 장착된다. 포크(4)는 외부 마스트(2)를 따라 연결된 내부 마스트(3)로 상승 및 하강된다. 스프로킷 휠(5:sprocket wheel)은 각각의 내부 마스트(3)의 상단부상에 제공된다. 각각의 외부 마스트(2)의 상단부는 대응 스프로킷 휠(5)에 결합된 체인(도시되지 않은)에 의해 대응 포크(4)에 결합된다. 한 쌍의 틸트 실린더(6)는 본체 프레임(1a)의 전부상에 제공된다. 각각의 실린더(6)는 피스톤 로드(6a)를 포함한다. 각 피스톤 로드(6a)의 말단부는 대응 외부 마스트(2)에 결합된다. 리프트 실린더(7)는 각 외부 마스트(2)의 후부측상에 위치된다. 리프트 실린더(7)는 내부 마스트(3)의 상단부에 결합되는 피스톤 로드(도시되지 않은) 를 포함한다. 전휠(8)은 본체 프레임(1a)의 전부의 각 측부상에 수용된다. 각 전휠(8)은 차동 링기어(9)와 전동장치에 의해 엔진에 접속된다. 따라서, 전휠(8)은 엔진에 의해 구동된다.

도 3에 도시된 것처럼, 후차축(12)은 중앙핀(13)에 의해 본체 프레임(1a)에 결합된다. 후차축(12)은 중앙핀(13)에 의해 피봇 가능하게 지지되어 수직 평면(롤 방향)내에서 피봇된다. 엘라스토머릭 지지 부재(14)는 본체 프레임(1a)과 후차축(12) 사이에 설치된다.

다운동 단일 로드형 유압 실린더(15)는 본체 프레임(1a)과 후차축(12) 사이에 위치된다. 실린더(15)는 하우징(16), 피스톤(18), 및 피스톤 로드(17)를 갖는다. 하우징(16)은 본체 프레임(1a)에 고착된다. 피스톤 로드(17)는 하우징(16)으로부터 연장하여 후차축(12)에 고착된다. 피스톤(18)은 피스톤 로드(17)에 결합되고 하우징내에 제 1 오일 챔버(R1)과 제 2 오일 챔버(R2)를 한정한다. 제 1 오일 챔버(R1)는 통로(19a)에 의해 전자기 제어 밸브(20)에 접속된다. 또한, 제 2 오일 챔버(R2)는 통로(19b)에 의해 제어 밸브(20)에 접속된다. 제어 밸브(20)는 본체 프레임(1a)에 관해 후차축(12)의 기울기를 무디게 하는 유압 댐퍼로서 작용한다. 또한, 제어 밸브(20)는 본체 프레임(1a)에 관해 후차축(12)의 기울기를 유지한다.

제어 밸브(20)는 일반적으로 전자기 솔레노이드(21)와 네 개의 포트 a, b, c 및 d를 갖는 폐쇄 이-방향 스위치 밸브이다. 제어 밸브(20)는 솔레노이드(21)가 탈여기된 때에는 분리 위치(20a)로 이동되고, 솔레노이드(21)가 여기된 때에는 접속 위치(20b)로 이동된다. 분리 위치(20a)에서, 제어 밸브(20)는 포트 c, d로부터 포트 a, b를 분리시킨다. 접속 위치(20b)에서, 제어 밸브(20)는 포트 a, b와 포트 c, d를 접속시킨다. 포트 a는 통로(19a)에 의해 오일 챔버(R1)에 접속되고 포트 b는 통로(19b)에 의해 오일 챔버(R2)에 접속된다. 포트 c와 d는 통로(22)에 의해 축압기(23)에 접속된다.

도 1에 도시된 것처럼, 후차축(12)은 스티어링 실린더(24)를 포함한다. 스티어링 실린더(24)는 다이동 양 로드형 유압 실린더이다. 스티어링 실린더(24)는 하우징(25)과 그 안에 수용되는 피스톤(26)을 갖는다. 피스톤(26)은 하우징(25)의 내부를 오일 챔버(R3)와 오일 챔버(R4)로 나눈다. 스티어링 로드(27)는 피스톤(26)의 각 측부에 고착된다. 각 로드(27)는 하우징(25)의 한 단부로부터 돌출된다. 킹핀(28)은 후차축(12)의 각 단부에서 회전 가능하게 지지된다. 너클(29)은 레버(30)에 의해 각 로드(27)의 단부에 결합되고 킹핀(28)에 의해 지지된다. 후륜(31)은 각 너클(29)상에 회전 가능하게 지지된다. 각 후륜(31)은 스티어링 실린더(24)의 동작에 따라 우로 및 좌로 조향된다. 차량이 직진할 때 후륜(31)의 각도(θT)는 0。이다.

휠각 센서(32)는 후차축(12)의 한 단부상에 제공된다. 센서(32)는 전위차계를 포함하고 연결된 킹핀(28)의 회전량을 검출한다. 차속 센서(33)는 시간당 기어(9)의 회전수를 검출하는 차동 링기어(9)의 주변에 위치된다.

스티어링 축(34)은 본체 프레임(1a)내에 회전 가능하게 지지된다. 축(34)의 말단부는 스티어링 휠(35)에 결합된다. 스티어링 휠(35)은 노브(36)를 갖는다. 스티어링 휠(35)의 실제 스티어링 휠각(θH)는 후륜(31)의 휠각(θT)이 0。일 때(θT=0) 0。로 설정된다. 스티어링 축(34)은 스티어링 휠(35)의 각도를 검출하는 로터리 엔코더(37)에 제공된다. 로터리 엔코더(37)는 로터리 디스크(37a)와 검출기(37b)를 포함한다. 디스크(37a)는 축(34)과 함께 회전하도록 스티어링 축(34)에 고정된다. 검출기(37b)는 디스크(37a)의 회전량을 검출하기 위해 디스크(37a)의 주변에 위치된다. 디스크(37a)는 동일한 각도 간격으로 이격되는 40개의 슬릿 또는 개구를 갖는다.

또한, 디스크(37a)는 40개의 규칙적인 슬릿으로부터 여러 반경 위치에 위치되는 참조 슬릿을 갖는다. 검출기(37b)는 참조 슬릿에 의해 디스크(37a)의 참조 회전 위치를 검출한다. 검출기(37b)는 세 개의 영상검출기(도시되지 않은)와 세 개의 야광 소자(도시되지 않은)를 갖는다. 각 영상검출기는 그 사이에 디스크(37)를 갖는 야광 소자중 하나에 면한다. 검출기와 야광 소자 두 쌍은 40개의 슬릿에 대응한다. 이 두 개의 영상검출기는 디스크(37a)의 40개의 슬릿을 통해 야광 소자로부터 빛을 수용하고 검출된 빛을 기초로 펄스 신호를 출력한다. 두 개의 영상검출기는 각 영상검출기로부터의 신호의 상이 90。로 또는 1/4 주기로 전기적으로 옮겨지도록 설치된다. 다른 영상검출기와 야광 소자의 쌍은 참조 슬릿에 대응한다. 영상검출기는 예를 들어, 영상트랜지스터이고 야광 소자는 예를 들어, 광방출 다이오드이다. 스티어링 축(34)은 스티어링 유니트(38)에 결합된다.

스티어링 유니트(38)는 유압류를 공급하는 유니트이고 밸브(39)와 릴리프 밸브(40)를 포함한다. 밸브(39)는 유압류 공급기와 제어기로서 작용한다. 밸브(39)는 한 쌍의 공급/배출 포트(39e,39f), 도입 포트(39g) 및 드레인 포트(39h)를 포함한다. 스티어링 축(34)이 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 때, 밸브(39)는 포트(39e,39f)중 하나로부터 각각 유압류를 배출한다. 배출된 오일의 량은 스티어링 축(34)의 회전량에 대응한다. 동시에, 밸브(39)는 포트(39e,39f)중 다른 하나로부터 오일을 수용한다. 밸브(39)가 수용하는 오일의 량은 밸브(39)가 배출하는 오일의 량과 동일하다. 밸브(39)는 드레인 포트(39h)로부터 복귀된 오일을 배출한다. 유압류는 도입 포트(39g)에 의해 밸브(39)로 도입된다. 도입 포트(39g)는 통로(41)에 접속되고, 드레인 포트(39h)는 통로(42)에 접속된다. 릴리프 밸브(40)는 통로(41,42)를 상호 접속시킨다. 릴리프 밸브(40)는 통로(41)로부터 통로(42)까지 유압류를 흐르게 하고, 통로(41)내의 압력이 임의의 레벨에 이르면, 통로(41)내의 오일 압력이 소정의 압력을 초과하는 것을 방지한다.

통로(41)는 엔진(10)에 의해 구동되는 유압 펌프(44)에 접속된다. 통로(42)는 오일 탱크(45)에 접속된다. 그러므로, 릴리프 밸브(40)가 통로(41)와 통로(42)를 접속시킬 때, 릴리프 밸브(40)로부터의 오일은 탱크(45)로 복귀된다. 상기 실시예에서, 릴리프 밸브(40), 유압 펌프(44) 및 오일 탱크(45)는 오일 공급 장치를 구성한다.

포트(39e)는 통로(46)에 의해 스티어링 실린더(24)내의 오일 챔버(R3)에 접속된다. 포트(39f)는 통로(47)에 의해 실린더(24)내의 오일 챔버(R4)에 접속된다. 통로(46,47)는 서로 바이패스 통로(48)에 의해 접속된다. 바이패스 통로(48)는 전자기 제어 밸브(49)와 스로틀 통로(50)를 포함한다. 제어 밸브(49)는 일반적으로 두 개의 포트(49i,49j)를 갖는 폐쇄 이-방향 스위치 밸브이다. 제어 밸브(49)는 분리 위치(49a)와 접속 위치(49b) 사이로 이동된다.

제어 밸브(49)는 전자기 솔레노이드(51)를 포함한다. 솔레노이드(51)가 탈여기된 경우, 제어 밸브(49)는 분리 위치(49a)로 이동되고 포트(49j)로부터 포트(49i)를 분리시킨다. 솔레노이드(51)가 여기된 경우, 밸브(49)는 포트(49i)와 포트(49j)를 접속하기 위해 접속 위치(49b)로 이동된다. 제어 밸브(49)가 오작동으로 인해 접속 위치(49b)에 고정된다면, 스로틀 통로(50)는 조작자가 지게차(1)를 스티어링 휠(36)에 의해 조향하도록 하므로써 바이패스 통로(48)내의 유압류의 량을 제한한다.

센서(32,33,37)로부터의 신호를 기초로 솔레노이드(21,51)를 여기시키거나 탈여기시키는 제어 유니트(52)는 본체 프레임(1a)에 접속된다.

유압 파워 스티어링 장치의 구성은 도 4를 참조로 설명될 것이다.

휠각 센서(32), 차속 센서(32) 및 로터리 엔코더(37)는 제어 유니트(52)와 전기적으로 접속된다. 전자기 솔레노이드(21,51)는 또한 제어 유니트(52)에 전기적으로 접속된다.

제어 유니트(52)는 A/D 컨버터(60,61), 마이크로컴퓨터(62) 및 여기회로(63)를 포함한다. 마이크로컴퓨터(62)는 스티어링 제어 장치, 보정 결정 장치 및 보정 억제 장치로서 작용한다. 또한, 휠각 센서(32), 차속 센서(32) 및 마이크로컴퓨터(62)는 회전 상태 검출 장치를 구성한다.

휠각 센서(32)는 연결된 킹핀(28)의 회전량을 검출한다. 킹핀(28)의 회전량은 후륜(31)의 휠각(θT)에 대응한다. 그리고 센서(32)는 A/D 컨버터(60)를 통해 마이크로컴퓨터(62)에 검출된 회전량을 기초로 신호를 출력한다. 차속 센서(33)는 차동 링 기어(9)의 회전수를 기초로 차속(V)을 검출하고 검출된 속도 신호를 A/D 컨버터(61)를 통해 마이크로컴퓨터(62)에 출력한다.

로터리 엔코더(37)는 상(A)의 펄스 신호(SA)와 상(B)의 펄스 신호(SB)를 출력한다. 특히 로터리 엔코더(37)는 스티어링 휠(35) 일회전동안 40개의 SA 펄스와 40개의 SB 펄스를 출력한다. 신호(SA)와 신호(SB) 사이에는 90。의 상 차이가 있다. 신호(SA)와 신호(SB)의 관계는 스티어링 휠의 회전 방향에 따라 변한다. 즉, 스티어링 휠(35)이 우측으로 회전될 때, 신호(SB)의 상은 신호(SA)의 상의 앞으로 90。이다. 반대로, 스티어링 휠이 좌측으로 회전될 때, 신호(SB)의 상은 신호(SA)의 상의 뒤로 90。이다.

스티어링 휠(35)이 중립 위치일 때, 로터리 엔코더(37)는 한 펄스를 포함하는 참조 위치 신호(SC)를 출력한다. 후차축(31)의 휠각(θT)이 0。일 때, 중립 위치는 스티어링 휠의 위치이다. 스티어링 휠(35)은 후륜(31)을 우측으로 조향하기 위해 우측으로 회전되고, 좌측으로 조향하기 위해서는 좌측으로 회전된다. 두 경우중에서, 스티어링 휠(35)은 대략 2.5바퀴만큼 회전될수 있다. 그러므로, 중립 위치로부터 가장 좌측 위치로 또는 가장 우측 위치로 회전될 때, 스티어링 휠(35)은 중립 위치를 두 번 통과한다. 다시 말해서, 로터리 엔코더(37)는 스티어링 휠(35)의 회전 범위내 다섯군데의 위치에서 참조 위치 신호(SC)를 출력한다.

후륜(31)은 좌측 최대 회전각과 우측 최대 회전각 사이에서 피봇된다. 휠각 센서(32)는 후륜(31)의 각도를 기초로 A/D 컨버터(60)에 휠각 신호를 출력한다. 컨버터(60)는 휠각 신호를 휠각 데이터(DθT)로 변환시키고 그 데이터(DθT)를 마이크로컴퓨터(62)에 출력한다. 데이터(DθT)는 8-비트 AD 값(0에서 255)이다. 후륜의 는 8-비트 AD 값(0에서 255)이다. 후륜(31)의 휠각(θT)이 0。일 때, 데이터(DθT)의 값은 128이다. 후륜이 가장 우측 연장부로 회전될 때, 데이터(DθT)는 255이고 후륜이 가장 좌측 연장부일 때, 데이터(DθT)는 0이다.

차속 센서(33)는 0에서부터 최대값까지의 차속에 대응하는 차속 신호를 출력한다. A/D 컨버터(61)는 차속 신호를 입력하고 차속 데이터(DV)에 대해 신호를 변환시킨다. 컨버터(61)는 마이크로컴퓨터(62)에 데이터(DV)를 출력한다. 차속이 0km/h일 때, 차속 데이터(DV)의 값은 0이고, 차속이 최대일 때, 차속 데이터(DV)의 값은 255이다.

여기회로(63)는 솔레노이드(21)에 여기 신호(S1)를 출력하고 컴퓨터(62)로부터의 제어 신호를 기초로 솔레노이드(51)에 여기 신호(S2)를 출력한다. 컴퓨터(62)는 입력 인터페이스(64), CPU(65), ROM(66), RAM(67), 스티어링 카운터(68) 및 출력 인터페이스(69)를 포함한다.

입력 인터페이스(64)는 A/D 컨버터(60,61)와 로터리 엔코더(37)로부터 데이터를 수용하고 CPU(65)에 데이터를 출력한다. RAM(67)은 CPU(65)에 의한 산출 결과를 일시적으로 기억한다. 스티어링 카운터(68)는 CPU(65)로부터의 제어 신호를 기초로 카운터 값(C)을 증가 또는 감소시킨다. 출력 인터페이스(69)는 CPU(65)로부터 여기회로(63)에 제어 신호를 출력한다.

ROM(66)은 후차축(12)을 제어하는 프로그램을 저장한다. 차량이 회전할 때, 횡가속(Gs)은 차량상에서 동작한다. 후차축 제어 프로그램에서, 횡가속(Gs)은 센서(32)에 의해 검출된 휠각(θT) 및 센서(33)에 의해 검출된 차속(V)을 기초로 차량 상태값으로서 산출된다. 산출된 횡가속(Gs)은 회전동안 차량의 안정성을 판단하는데 사용된다. 요율(yaw rate:△ω/△t)의 변화율은 후륜(31)의 휠각(θT)과 차속(V)을 기초로 산출된다. 또한, 요율(△ω/△t)의 산출된 변화율은 회전동안 차량의 안정성을 판단하는데 사용된다. 후차축 제어 프로그램은 차량이 회전할 때 후차축(12)의 기울기를 제한하므로써 차량을 안정화시키는 프로그램이다. ROM(66)은 횡가속의 참조값(G0)과 요율 변화율의 참조값(Y0)을 저장한다. 참조값(G0,Y0)은 차량의 안정성이 저하될 것인지를 결정하는데 사용된다.

CPU(65)는 ROM(66)내에 저장된 프로그램을 기초로 소정의 시간 간격(예를 들어, 10 밀리초)에서 후차축 제어를 실행한다. CPU(65)는 접속 위치(20b)에서 밸브(20)를 유지하므로써 여기 신호(S1)를 솔레노이드(21)에 계속해서 출력한다. 이것은 실린더(15)를 작동시킨다. CPU(65)는 휠각 데이터(DθT)를 기초로 후륜(31)의 휠각(θT)을 산출한다. 그리고 CPU(65)는 산출된 휠각(θT)을 기초로 차량의 회전 반경을 산출한다. 또한, CPU(65)는 차속 데이터(DV)를 기초로 차속(V)을 산출한다. CPU(65)는 수학식 1에 사용된 차속(V)과 회전 반경(r)을 기초로 차량의 횡가속(Gs)을 산출한다.

Gs = V2 / r

CPU(65)는 횡가속(Gs)이 참조값(G0)과 동일한지 또는 그 이상인지를 판정한다. 횡가속(Gs)이 참조값(G0)과 동일하거나 그 이상일 때, CPU(65)는 차량의 안정성을 위해 제한될 필요가 있는 후차축(12)에 관한 본체 프레임(12a)의 기울기를 결정하고 솔레노이드(21)에 여기 신호(S1)를 출력한다. 신호(S1)는 밸브(20)를 분리 위치(20a)로 이동시킨다. 참조값(G0)은 회전동안 차량의 안정성을 최대로 하기 위해 운반되는 물체의 중량과 수직 위치를 기초로 결정된다.

CPU(65)는 휠각 데이터(DθT)를 기초로 산출된 후륜(31)의 휠각(θT), 휠각(θT)을 기초로 산출된 회전 반경(r) 및 차속 데이터(DV)를 기초로 산출된 차속(V)을 기초로 하기의 수학식 2에 사용하여 요율(△ω/△t)의 변화율을 산출한다. 수학식 2는 차속(V)이 일정하다고 가정되는 경우의 근사식이다.

△ω/△t=V×△(1/r)/△T

수학식 2에서, △(1/r)는 소정의 시간 주기(△T)(예를 들어, 10 밀리초)동안 회전 반경(r)의 역수(1/r)의 변화량이다. 편차(△(1/r))는 하기의 방법으로 산출된다. RAM(67)은 이전 주기(소정의 시간 주기(△T)가 한 주기로 카운트된다)내에 복수의 차량 휠각 데이터(DθT)를 저장한다. CPU(65)는 한 주기 전의 데이터(DθT)를 판독한다. 그리고, CPU(65)는 데이터(DθT)를 기초로 산출된 휠(31)의 휠각(θT)을 기초로 반경(r)을 산출한다. 실질적으로, CPU(65)는 회전 반경(r)의 역수를 기초로 산출된다. CPU(65)는 △(1/r)을 산출하기 위해 식 △(1/r)=｜1/r-1/rb｜를 사용한다. 상기 식에서, 1/rb는 한 주기(소정의 시간 주기(△T)) 전의 회전 반경(r)의 역수이다.

CPU(65)는 산출된 요율의 변화율(△ω/△t)이 참조값(Y0)과 동일한지 그 이상인지를 결정한다. 변화율(△ω/△t)이 값(Y0)과 동일하거나 그 이상이라면, CPU(65)는 차량의 회전 상태가 차량의 안정성에 영향을 주고 있다고 결정하고 차량 후차축(12)의 기울기를 제한하기 위해 FSL 신호를 보낸다. 동시에, CPU(65)는 분리 위치(20a)로 밸브(20)를 이동시키므로써 솔레노이드(21)로의 여기 신호(S1) 출력을 멈춘다. 변화율(△ω/△t)이 참조값(Y0)보다 작다면, CPU(65)는 차량의 회전 상태가 차량의 안정성에 영향을 주지 않는다고 결정하고 FSL 신호를 0으로 보내도록 설정한다. CPU(65)는 접속 위치(20b)에 밸브(20)를 유지하기 위해 솔레노이드(21)로의 여기 신호(S1)의 출력을 유지한다. 이것은 후차축(12)이 본체 프레임(1a)에 관해 기울어지는 것을 허용한다. 요율 변화율(△ω/△t)의 참조값(Y0)은 로드 테스트(road test)를 기초로 결정되거나 이론적으로 계산된다.

또한, ROM(66)은 스티어링 휠(35)의 각도(θH)를 검출하는 프로그램을 저장한다. CPU(65)는 로터리 엔코더(37)로부터의 펄스 신호(SA,SB,SC)의 변경을 기초로 스티어링 휠(35)의 실제 각도(θH)와 회전 방향을 검출한다.

CPU(65)는 스티어링 휠(35)이 매 회마다 중립 위치에서 로터리 엔코더(37)로부터의 참조 위치 신호(SC)를 수용하는 것을 판정한다. 동시에, CPU(65)는 스티어링 카운터(68)내의 카운터 값(C)을 80으로 설정하기 위해 차단을 실행한다. CPU(65)는 로터리 엔코더(37)로부터 두 개의 상(A,B)의 펄스 신호(SA,SB)를 입력한다. CPU(65)는 매 회마다 펄스 신호(SA,SB)중 하나의 레벨이 변하는 스티어링 각도 검출을 실행한다. 스티어링 휠각 검출은 차단된다.

CPU(65)는 또한 펄스 신호(SA,SB)를 기초로 스티어링 휠(35)의 회전 방향을 판정한다. 스티어링 휠(35)이 우측으로 회전될 때, CPU(65)는 스티어링 휠에 FHD 신호를 보내 회전 방향을 설정하고 스티어링 카운트(68)의 카운터 값(C)을 증가시킨다. 반대로, 스티어링 휠(35)이 좌측으로 회전될 때, CPU(65)는 FHD 신호를 0으로 설정하고 카운터 값을 감소시킨다. 카운터 값(C)이 159라면, CPU(65)는 값(C)을 0으로 증가시킨다. 카운터 값(C)이 0이라면, CPU(65)는 카운터 값(C)을 159로 감소시킨다.

다시 말해, 참조 위치 신호(SC)를 수용하는 CPU(65)에서 80인 카운터 값(C)은 마커(marker)로서 사용된다. 스티어링 휠(35)이 우측으로 회전될 때, CPU(65)는 펄스 신호(SA,SB)중 하나가 매회 그 레벨을 변화시키는 카운터 값(C)을 80으로부터 증가시킨다. 스티어링 휠(35)이 우측으로 180°회전되는 동안, CPU(65)는 81에서 159까지 카운터 값(C)을 증가시킨다. 스티어링 휠(35)이 좌측으로 회전될 때, CPU(65)는 펄스 신호(SA,SB)중 하나가 매회 그 레벨을 변화시키는 카운터 값(C)을 80으로부터 감소시킨다. 스티어링 휠(35)이 좌측으로 180°회전되는 동안, CPU(65)는 79에서 0까지 카운터 값을 감소시킨다.

스티어링 휠(35)이 중립 위치로부터 180°로 우측으로 회전될 때, CPU(65)는 카운터 값(C)을 다시 0으로 설정한다. 스티어링 휠(35)이 다시 360°로 계속해서 우측으로 회전된다면, CPU(65)는 0에서 159까지 카운터 값(C)을 증가시킨다. 그러므로, 스티어링 휠(35)이 중립 위치로부터 360°로 우측으로 회전되면, 카운터 값(C)은 다시 80이 된다. 또한, 스티어링 휠(35)이 180° 및 한 카운터 값에 대응하는 각도로 좌측으로 회전되면, CPU(65)는 카운터 값을 159로 설정한다. 스티어링 휠(35)이 계속해서 360°로 좌측으로 회전된다면, CPU(65)는 카운터 값(C)를 150로부터 0까지 감소시킨다. 그러므로, 스티어링 휠(35)이 중립 위치로부터 360°로 좌측으로 회전되면, 카운터 값은 다시 80이 된다. 이 경우에, 카운터 값(C)은 스티어링 휠(35)의 위치가 매회 중립 위치가 되도록 항상 80으로 설정된다. 다시 말해서, 스티어링 휠(35)의 각도는 -180°와 +180° 사이의 각도로서 검출된다.

ROM(66)은 스티어링 휠(35)의 각도를 보정하기 위한 프로그램을 저장한다. 우선, 로터리 엔코더(37)는 스티어링 휠(35)의 실제각(θH)를 검출하고 휠각 센서(32)는 후륜(31)의 휠각(θT)을 검출한다. 검출된 값(θH,θT)을 기초로, CPU(65)는 스티어링 휠(35)의 실제각(θH)과 목표각(θg)을 산출한다. 목표각(θg)은 후륜(31)의 휠각(θT)을 기초로 한 스티어링 휠(35)의 목표값이다. 보정은 스티어링 휠(35)이 불일치를 감소시키는 방향으로 회전될 때만 실행된다.

횡가속(Gs)은 차속 센서(33)에 의해 검출된 차속(V)과 후륜(31)의 휠각(θT)을 기초로 산출된다. 횡가속(Gs)이 소정의 값(G0)를 초과하지 않을 때는 스티어링 휠각은 보정되지 않는다. 참조값(G0)은 차량이 짧은 회전 반경으로 회전할 때 또는 차량이 비교적 고속으로 회전할 때, 조작자를 스티어링 휠(35)의 오조작에 집중시키는 횡가속(Gs)의 값이다. 이 상태에서, 스티어링 휠각 보정은 조작자를 혼란시키는 경향이 있다. 또한, 오차(△θ)가 허용 범위내라면, 스티어링 휠각은 보정되지 않는다.

ROM(66)은 도 5에 도시된 맵(M1)을 저장한다. CPU(65)는 후륜(31)의 휠각(θT)을 기초로 목표 스티어링 휠각(θg)을 산출하기 위해 맵(M1)을 사용한다. 스티어링 휠(35)의 목표각(θg)은 후륜(31)의 휠각(θT)에 대응하는 각도이다. 휠각(θT)이 0°일 때, 스티어링 휠(35)은 중립 위치이고 노브(36)는 소정의 위치에 위치된다. 맵(M1)의 수평축은 θTL과 θTR 사이의 범위내의 후륜(31)의 휠각(θT)에 대응하는 후륜각 데이터(DθT: 0에서 255)를 표시한다. 수직축은 스티어링 휠(35)의 목표각(θg: -180°에서 +180°)에 대응하는 목표 카운터 값(Cg: 0에서 159)를 표시한다.

목표 스티어링 휠각(θg)은 중립 위치 또는 중립에 위치되 있는 스티어링 휠 위치로부터의 각도로 표시된다. 후륜(31)의 휠각(θT)의 범위(-α에서 +α)내에서, 목표 스티어링 휠각(θg)은 -180°와 +180° 사이의 범위이다. 스티어링 휠(35)은 각각 우측 및 좌측으로 2.5회전 이하로 중립 위치로부터 회전 가능하다. 그러므로, 후륜(31)의 휠각(θT)이 -4α, -2α, +2α 및 +4α중 하나일 때, 스티어링 휠(35)은 중립 위치에 위치된다. +α에서 +3α까지인 휠각(θT)의 범위는 -180°에서 +180°까지의 목표 스티어링 휠각(θg)의 범위에 대응한다. +3α에서 +4α+β인 휠각(θT)의 범위는 -180°에서 0+γ°까지인 목표 스티어링 휠각(θg)의 범위에 대응한다. +4α+β인 차량 휠각에 대응하는 스티어링 휠(35)의 위치는 우측으로 회전될 때의 스티어링 휠(35)의 최대 위치이다.

또한, -3α에서 -α인 휠각(θT)의 범위는 -180°에서 +180°인 목표 스티어링 휠각(θg)의 범위에 대응한다. -4α-β에서 -3α인 휠각(θT)의 범위는 -180°에서 0+γ°인 목표 스티어링 휠각(θg)의 범위에 대응한다. -4α-β인 차량 휠각에 대응하는 스티어링 휠(35)의 위치는 좌측으로 회전될 때의 스티어링 휠(35)의 최대 위치이다.

ROM(66)은 스티어링 휠각 보정동안 스티어링 휠(35)의 스티어링 휠의 회전 방향을 결정하기 위해 사용되는 카운터 값 80을 저장한다. ROM(66)은 또한 허용치(△C0)를 저장한다. 실제 스티어링 휠각(θH)과 목표 스티어링 휠각(θg) 사이의 각도 불일치(△θ)의 여부를 결정하기 위해 사용되는 허용치(△C0)는 스티어링 휠각 보정을 필요로 한다.

CPU(65)는 ROM(66)내에 저장된 프로그램을 기초로 스티어링 휠각 보정을 반복적으로 실행한다. 예를 들어, CPU(65)는 후차축 제어를 매회 실행한다. CPU(65)는 맵(M1)을 참조로 하여 후륜(31)의 휠각(θT) 흐름(S210)에 대응하는 목표 스티어링 휠각(θg)의 카운터 값(Cg)을 산출하기 위해 휠각 데이터(DθT)를 사용한다. CPU(65)는 실제 스티어링 휠각(θH)에 대응하는 카운터 값(C)과 목표 카운터 값(Cg) 사이의 오차(△C)를 산출한다(S220). 오차(△C)는 식 △C=｜C-Cg｜으로 표시된다. 그리고 CPU(65)는 스티어링 휠의 각도 180°에 대응하는 카운터 값인 80 이하인지를 판정한다.

실제 스티어링 휠각(θH)와 목표 스티어링 휠각(θg)을 일치시키기 위해 오차(△C)를 제거하는데 필요한 스티어링 휠(35)의 최소 회전량은 보정량(Cc)으로서 언급된다. 오차(△C)가 80 이하라면, CPU(65)는 보정량(Cc)을 ｜C-Cg｜으로 설정한다(S240). 즉, 도 6a에 도시된 것처럼, 실제 스티어링 휠각(θH)에 대응하는 실제 노브 위치와 목표 스티어링 휠각(θg)에 대응하는 목표 노브 위치 사이의 각도 불일치(△θ)가 180° 이하일 때, 오차(△C)는 80 이하이다. 그러므로, CPU(65)는 실제 스티어링 휠각(θH)이 오차(｜C-Cg｜)에 대응하는 카운터 값(△θ)에 의해 목표 스티어링 휠각(θg)에 일치되는지를 판정한다.

오차(△C)가 80 이하라면, CPU(65)는 카운터 값(C)이 목표 카운터 값(Cg) 이하인지를 판정한다(S250). 카운터 값(C)이 목표 카운터 값(Cg) 이하라면, CPU(65)는 오차(△C)를 제거할 보정량(Cc)에 의해 스티어링 휠(35)의 우측으로의 회전을 결정하고 보정 방향 신호(FCD)를 1로 설정한다(S270). 반대로, 카운터 값(C)이 목표 카운터 값(Cg) 이상일때는, CPU(65)는 오차(△C)를 제거하는 보정량에 의해 스티어링 휠(35)의 좌측 방향으로의 회전을 판정하고 보정 방향 신호(FCD)를 1로 설정한다(S290).

오차(△C)가 80 이상이라면, CPU(65)는 식 Cc=160-｜C-Cg｜를 사용해 보정량(Cc)을 산출한다. 즉, 실제 스티어링 휠각(θH)에 대응하는 실제 노브 위치와 목표 스티어링 휠각(θg)에 대응하는 목표 노브 위치 사이의 오차가 180° 이상일 때, 오차(△C)는 80 이상이다. 그러므로, CPU(65)는 실제 스티어링 휠각(θH)이 각도(360°-△θ)에 대응하는 카운터 값(160-｜C-Cg｜)에 의해 목표 스티어링 휠각(θg)에 일치되는지를 판정한다.

오차(△C)가 80 이상일 때, CPU(65)는 각도 카운터 값(C)이 목표 각도 카운터 값(Cg) 이하인지를 판정한다(S250). 각도 카운터 값(C)이 목표 카운터 값(C) 이하라면, CPU(65)는 오차(△C)를 0으로 만들 보정량에 의해 스티어링 휠(35)이 좌측으로 회전시키는지를 판정하여 보정 방향 신호(FCD)를 0으로 설정한다(S290). 또한, 각도 카운터 값(C)인 목표 카운터 값(Cg) 이상이라면, CPU(65)는 오차(△C)를 0으로 만들 보정량(Cc)에 의해 스티어링 휠(35)이 우측으로 회전하는지를 판정하여 보정 방향 신호(FCD)를 1로 설정한다(S270).

CPU(65)는 차량의 상태가 스티어링 휠각 보정을 허용하는지를 판정하기 위해 후차축 제어에 설정되는 기울기 제한 신호(FSL)를 참조한다(S280). 즉, 횡가속(Gs)이 참조값(G0) 이상이면, 차량은 회전을 실시하거나 고속으로 회전하고 조작자는 스티어링 조작에 집중한다. 그러므로, 신호(FSL)가 1로 설정되면, CPU(65)는 차량의 회전 상태가 스티어링 휠각 보정을 허용하지 않는지를 판정한다. 이 경우에, CPU(65)는 분리 위치(49a)로 밸브를 이동시키는 솔레노이드(51)로의 여기 신호(S2)를 정지시킨다(S320). 반대로, 신호(FSL)가 0으로 설정되면, CPU(65)는 차량의 회전 상태가 스티어링 휠각 보정을 허용하는지를 판정한다. 이 경우에, CPU(65)는 밸브(49)를 접속 위치(49b)로 이동시키므로써 솔레노이드(51)에 여기 신호(S2)를 출력한다(S310).

CPU(65)는 오차(△C)가 허용치(△CO) 이하인지를 판정한다(S290). 오차(△C)가 허용치(△CO) 이하라면, CPU(65)는 각도 오차(△θ)가 허용 범위내인지와 스티어링 휠각 보정이 불필요한지를 판정한다. CPU(65)는 밸브(49)를 분리 위치(49a)로 이동시키는 솔레노이드(51)로의 여기 신호(S2)를 정지시킨다(S320).

또한, CPU(65)는 스티어링 방향 신호(FHD)가 보정 방향 신호(FCD)에 일치하는지를 판정한다(S300). 신호 FHD와 FCD가 일치한다면, CPU(65)는 이동 방향에서의 스티어링 휠(35)의 회전이 스티어링 휠(35)의 최소 회전량에 의해 각도 불일치(△θ)를 제거할 것인지를 판정한다. 그리고 CPU(65)는 밸브(49)를 접속 위치(49b)로 이동시키므로써 여기 신호(S2)를 솔레노이드(51)로 출력한다(S310). 신호 FHD와 FCD가 일치되지 않으면, CPU(65)는 이동방향에서의 스티어링 휠(35)의 회전이 스티어링 휠(35)의 최소 회전량에 의해 각도 오차(△θ)를 제거할 것인지를 판정한다. 이 경우에, CPU(65)는 밸브(49)를 분리 위치로 이동시키는 솔레노이드(51)로의 여기 신호(S2)를 정지시킨다(S320).

산업 차량에 사용되는 상기 파워 스티어링 장치의 작동은 도 7 내지 도 10의 플로우차트를 참조하여 설명될 것이다.

엔진(10)이 시동된 때, 제어 유니트(52)는 전자기 밸브(20)를 분리 위치(20a)에서 접속 위치(20b)로 이동시킨다. 이것은 후차축(12)이 차량의 이동 상태에 따라 본체 프레임(1a)에 관해 기울어지도록 한다.

스티어링 휠(35)이 회전되면, 스티어링 유니트(38)는 스티어링 실린더(24)에 유압유를 공급한다. 특히, 오일은 스티어링 휠(35)의 회전 방향에 대응하는 오일 챔버(R3,R4)중 하나에 공급된다. 공급된 오일의 양은 스티어링 휠(35)의 회전량을 표시한다. 이때 밸브(49)는 분리 위치(49a)에 있기 때문에, 유압유는 오일 챔버(R3 또는 R4)중 단 하나의 챔버에 공급되고, 다른 챔버(R4 또는 R3)내의 오일은 그 챔버(R4 또는 R3)로부터 드레인된다. 이것은 스티어링 휠(35)의 회전량에 대응하는 량으로써 스티어링 휠(35)의 회전 방향으로 스티어링 로드(37)를 이동시킨다. 다시 말해, 후륜(31)은 실제 스티어링 휠각(θH)에 대응하는 휠각(θT)으로 조향된다.

스티어링 휠(35)이 회전되면, 로터리 엔코더(37)는 두 상(A,B)의 펄스 신호(SA,SB)와 참조 위치 신호(SC)를 출력한다. 모든 참조 위치 신호(SC)를 수용하자마자, CPU(65)는 스티어링 카운터(68)의 카운터 값(C)을 80으로 재설정한다. CPU(65)는 신호(SA,SB)의 레벨이 매회 변하는 스티어링 휠각을 검출한다. 도 10의 플로우차트는 스티어링 휠각 검출 과정을 도시한다.

S400 단계(단계는 S로 표시)에서, CPU(65)는 두 상(A,B)의 펄스 신호(SA,SB)를 기초로 스티어링 휠(35)의 회전 방향을 결정한다. CPU(65)가 스티어링 휠(35)이 우측으로 회전된다고 판정하면, CPU(65)는 스티어링 방향 신호(FHD)를 S410에서 1로 설정하고, S420으로 이동시킨다. S420에서, CPU(65)는 스티어링 카운터(68)의 카운터 값(C)을 증가시키고 현재의 진행을 보류시킨다.

CPU(65)가 스티어링 휠(35)이 S400에서 좌측으로 회전된다고 판정하면, CPU(65)는 스티어링 방향 신호(FHD)를 0으로 설정하고 S440으로 이동시킨다. S440에서, CPU(65)는 스티어링 카운터(68)의 카운터 값(C)을 감소시키고 현재의 진행을 보류시킨다.

차량이 이동하는 동안, CPU(65)는 도 7의 플로우차트에 도시된 후차축 제어를 반복적으로 실행한다. 후차축 제어에서, CPU(65)는 S100에서 휠각 데이터(DθT)와 차속 데이터(DV)를 판독한다. S110에서, CPU(65)는 그 현재의 루틴의 휠각 데이터(Dθ(1))로서 데이터(DθT)를 기억한다. S120에서, CPU(65)는 휠각 데이터(DθT)와 차속 데이터(DV)를 기초로 수학식 1을 사용하여 횡가속(Gs)를 산출한다. S130에서, CPU(65)는 횡가속(Gs)이 결정값(G0) 이상인지를 판정한다.

횡가속(Gs)이 결정값(G0) 이하라면, CPU(65)는 S140에서, 휠각 데이터(DθT)와 차속 데이터(DV)를 기초로 수학식 2를 사용해 요율의 변화율(△ω/△t)을 산출한다. S150에서, CPU(65)는 산출된 변화율(△ω/△t)이 결정값(Y0) 이상인지를 판정한다. 변화율(△ω/△t)이 결정값(Y0) 이하이면, CPU(65)는 S160에서, 기울기 제한 신호(FSL)를 0으로 설정한다. 그리고, S170에서, CPU(65)는 여기 신호(S1)를 솔레노이드(21)에 출력한다. 이것은 유압 실린더(15)를 작동시키므로써 접속 위치(20b)로 밸브(20)를 이동시킨다.

횡가속(Gs)과 요율(ω)의 변경이 차량의 안정성에 영향을 주지 않는다면, 본체 프레임(1b)에 관한 후차축(12)의 기울기는 차량이 직진할 때뿐 아니라 회전할 때도 허용된다.

횡가속(Gs)이 S130에서, 결정값(G0) 이상일 때, CPU(65)는 기울기 제한 신호(FSL)를 1로 설정하고 S190으로 이동시킨다. S190에서, CPU(65)는 분리 위치(20a)로 밸브(20)를 이동시키므로써 솔레노이드(21)로의 여기 신호(S1) 출력을 정지시킨다.

차량이 회전하는 동안, 횡가속(Gs)이 결정값(G0) 이상이면, 본체 프레임(1a)에 관한 후차축(12)의 기울기는 차량을 안정시키기 위해 제한된다.

또한, 요율의 변화율(△ω/△t)이 S150에서, 결정값(Y0) 이상으로 결정되면, CPU(65)는 S180에서, 기울기 제한 신호(FSL)를 1로 설정하고, S190으로 이동시킨다. S190에서, CPU(65)는 분리 위치(20a)로 밸브(20)를 이동시키므로써 솔레노이드(21)로의 여기 신호(S1)의 출력을 정지시킨다.

요율의 변화율(△ω/△t)이 결정값(Y0) 이상이면, 후차축(12)의 기울기는 차량의 안정성을 위해 제한된다.

차량이 이동하는 동안, CPU(65)는 소정의 간격으로 스티어링 휠각 보정을 실행한다. 이 과정은 도 8 및 도 9의 플로우차트에 도시된다. S200에서, CPU(65)는 스티어링 휠(35)의 실제 각도(θH)에 대응하는 스티어링 카운터 값(C)을 판독한다. S210에서, CPU(65)는 맵(M1)을 사용해 목표 스티어링 카운터 값(Cg)을 획득한다. 획득된 값(Cg)은 후차축 제어내의 CPU(65)에 입력되는 휠각 데이터(DθT)에 대응한다.

S220에서, CPU(65)는 카운터 값(C)과 목표 카운터 값(Cg) 사이의 오차를 산출한다(△C=｜C-Cg｜). CPU(65)는 오차(△C)가 S230에서, 소정의 값 80 이하인지를 판정한다. 오차(△C)가 80 이하라면, CPU(65)는 S240으로 이동시킨다. S240에서, CPU(65)는 식 Cc=｜C-Cg｜에 의해 보정량(Cc)을 획득하고 S250으로 이동시킨다. 반대로, 오차(△C)가 S230에서, 80 이상이면 CPU(65)는 S260으로 이동시킨다. S260에서, CPU(65)는 식 Cc=160-｜C-Cg｜에 의해 보정량(Cc)을 획득하고 S250으로 이동시킨다.

S250에서, CPU(65)는 카운터 값(C)이 목표 카운터 값(Cg) 이하인지를 판정한다. 카운터 값(C)이 목표 카운터 값(Cg) 이하이면, CPU(65)는 S270으로 이동시킨다. S270에서, CPU(65)는 보정 방향 신호(FCD)를 1로 설정하고 S280으로 이동시킨다. 카운터 값(C)이 목표 카운터 값(Cg) 이상이면, CPU(65)는 S290으로 이동시킨다. S290에서, CPU(65)는 보정 방향 신호(FCD)를 0으로 설정하고 S280으로 이동시킨다.

S280에서, CPU(65)는 기울기 제한 신호(FSL)가 0에 설정되어 있는지를 판정한다. 신호(FSL)가 0에 설정되어 있으면, CPU(65)는 S290으로 이동시킨다. S290에서, CPU(65)는 오차(△C)가 허용치(△CO) 이상인지를 판정한다. △C가 허용치 이상이면, CPU(65)는 S300으로 이동시키고 스티어링 방향 신호(FHD)가 보정 방향 신호(FCD)와 일치하는지를 판정한다. 신호 FHD와 FCD가 일치하면, CPU(65)는 S310으로 이동시킨다. S310에서, CPU(65)는 밸브(49)를 접속 위치(49b)로 이동시키므로써 여기 신호(S2)를 솔레노이드(51)에 출력한다. 그리고 CPU는 현재의 진행을 보류시킨다.

그러므로, 횡가속(Gs)이 차량의 안정성에 영향을 주지 않을 때, 스티어링 휠 보정은 실제 스티어링 휠각(θH)과 목표 스티어링 휠각(θg) 사이의 각도 불일치(△θ)가 소정의 값 이상이면 실행된다. 동시에, 스티어링 휠각은 스티어링 휠(35)이 최소 회전에 의해 오차(△θ)를 제거하는 방향으로 회전될 경우에 실제로 보정된다.

반대로, S280에서 기울기 보정 신호(FSL)가 1이면, CPU(65)는 S320으로 이동시키고, 밸브를 분리 위치(49a)로 이동시키므로써 여기 신호(S2)의 솔레노이드(51)로의 출력을 정지시킨다.

상기에서처럼, 후차축(12)의 기울기는 횡가속(Gs)이 차량의 안정성에 영향을 준다고 판정될 때, 제한된다. 이 상태에서, 스티어링 휠각 보정이 또한 억제된다.

오차(△C)가 허용치(△CO) 이하이면, CPU(65)는 S320을 실행시킨다. 그러므로, 각도 불일치(△θ)가 허용 범위내일 때, 스티어링 휠각은 보정되지 않는다.

신호 FHD와 FCD가 S300에서 일치하지 않으면, CPU(65)는 S320을 실행시킨다. 다시 말해, 스티어링 휠(35)이 최소 회전량에 의해 각도 불일치(△θ)를 제거하는 방향으로 회전되지 않으면, 스티어링 휠각은 보정되지 않는다.

상기 유압 스티어링 장치는 다음과 같은 이점을 갖는다.

(a)차량 상태값(횡가속(Gs))은 차량의 회전 상태를 기초로 검출된다. 횡가속(Gs)이 결정값(G0) 이상이면, 보정 억제 장치(마이크로컴퓨터(62))는 스티어링 제어 장치(마이크로컴표터(62))가 전자기 밸브(49)의 작동을 정지시키도록 한다. 결과적으로, 스티어링 휠각 보정은 억제되고 후륜(31)은 스티어링 휠(35)과 연결된다.

다시 말해, 스티어링 휠각 보정은 후륜(31)이 스티어링 휠(35)에 결합될 필요가 있을 때에 억제된다. 결과적으로, 차량의 안정성이 스티어링 각도 보정에 의해 영향을 받지 않는다면 스티어링 휠각 보정은 실행되지 않는다.

(b)횡가속(Gs)이 결정값(G0) 이상이면, 차량은 급격한 또는 빠른 회전을 하고, 조작자는 스티어링 조작에 집중해야만 한다. 이 상태에서, 스티어링 각도 보정은 조작자를 혼란시키는 경향이 있다. 그러나, 상기 실시예의 장치는 상기 상태에서 보정을 금지한다.

휠각(θT)이 작으면, 스티어링 각도 보정은 차속(V)이 빠를지라도 실행된다. 또한, 차속(V)이 느리면, 스티어링 각도 보정은 휠각(θT)이 클지라도 실행된다. 그러므로, 각도 불일치는 여러 상황에서 보정된다.

(c)횡가속(Gc)이 결정값(G0) 이상일 때, 후차축 제어기는 본체 프레임(1a)에 관한 후차축(12)의 기울기를 제한한다. 후차축 제어기와 유압 파워 스티어링 장치는 차속 센서(33), 휠각 센서(32) 및 제어 유니트(52)를 공유한다. 그러므로, 상기 실시예는 센서와 제어 유니트를 갖는 파워 스티어링 장치와 후차축 제어기 각각에 비교되는 부분의 수를 감소시킨다.

(d)전자기 제어 밸브(49)는 일반적으로 폐쇄된다. 따라서, 제어 밸브(49)는 제어기(52)가 오동작할 때 분리 위치(49a)에 위치된다. 이 상태에서, 스티어링 실린더(24)로 흐르는 유압유는 바이패스되지 않는다. 다시 말해, 스티어링 휠각 보정이 금지된다. 그러므로, 제어기(52)가 오동작하더라도 후륜(31)의 제어는 유지된다.

(e)실제 스티어링 휠각(θH)은 중립 위치로부터 또는 중립 위치에 일치되는 스티어링 휠(35)의 위치로부터의 각도로서 항상 검출된다. 목표 스티어링 휠각(θg)은 또한 중립 위치로부터 또는 중립 위치에 일치되는 스티어링 휠(35)의 위치로부터의 각도로서 검출된다. 스티어링 휠각 보정은 실제 스티어링 휠각(θH)과 목표 스티어링 휠각(θg) 사이의 각도 불일치(△θ)를 제거한다. 그러므로, 실제 각도 불일치(△θ)가 스티어링 휠(35)의 일회 이상의 회전보다 크면, 즉, 스티어링 휠(35)의 전체 회전수보다 크면, 전체 회전수에 대응하는 각도는 무시된다. 따라서, 보정되어야 할 각도 불일치(△θ)는 항상 스티어링 휠(35)의 일회전보다 작다. 다시 말해, 스티어링 휠각이 보정될 때, 스티어링 휠(35)이 후륜(31)과 채결되지 않는동안 스티어링 휠(35)을 돌리는 것은 항상 스티어링 휠(35)의 일회전 이하이다. 이것은 스티어링 휠 제어를 향상시킨다.

(f)실제 스티어링 휠각(θH)과 목표 스티어링 휠각(θg) 사이의 각도 불일치(△θ)가 180°를 초과할 때, 보정되어야 할 각도는 (360°-△θ)이다. 그러므로, 스티어링 휠 보정이 실행될 때, 스티어링 휠각은 항상 180°보다 작은 각도로 보정된다.

(g)도 1 내지 도 10의 실시예에서, 본 발명은 지게차(1)의 후륜(31)을 피봇시키는 유압 파워 스티어링 장치내에서 실행된다. 지게차(1)의 안정성에 영향을 주는 것으로 판정되면, 스티어링 휠각 보정은 실행되지 않는다. 이것은 지게차(1)의 안정성을 향상시킨다.

본 발명의 부가의 실시예에 따른 지게차의 유압 파워 스티어링 장치는 도 11 내지 도 13을 참조로 설명될 것이다.

이 실시예의 지게차는 실질적으로 도 1 내지 도 10의 실시예에서와 동일한 구조를 갖는다. 그러나, 도 11 내지 도 13의 지게차는 후차축 제어를 실행하지 않는다.

도 1 내지 도 10의 실시예에서, 횡가속(Gs)은 후차축 제어로 실행된다. 횡가속(Gs)은 차량의 회전상태를 표시하는 값으로서 사용된다. 스티어링 휠각 보정은 횡가속(Gs)이 소정의 값 이상일 때 금지된다. 그러나, 상기 실시예에서, 후륜(31)의 차속(V)과 휠각(θT)은 차량의 회전 상태를 표시하는 값으로서 사용된다. 스티어링 휠각 보정은 차속(V)과 후륜(31)의 휠각(θT)를 기초로 금지된다. 그러므로, 상기 실시예에서, 후차축 제어는 실행되지 않고, 도 9의 단계 S280 내지 S320은 도 13의 단계 S500 내지 S560으로 대체된다. 도 1 내지 도 10의 실시예와의 차이점은 하기에 설명될 것이고, 유사하거나 동일한 참조 부호가 도 1 내지 도 10의 요소에 유사하거나 동일하게 대응하는 요소에 주어진다.

ROM(66)은 스티어링 휠각 보정을 실행시키는 프로그램을 저장한다. 이 스티어링 휠각 보정에서, 후륜(31)의 차속(V)과 휠각(θT)은 차량 상태값으로서 사용된다. 스티어링 휠(35)의 각도는 값 V와 θT를 기초로 보정된다. 스티어링 실린더(24)의 오일 챔버(R3,R4)가 이 상태로 연통되면, 후륜(31)은 휠(31)상에 작용하는 노면 저항에 의해 과도하게 조향(오버스티어링 위치로)될수 있다. 이 상태에서는, 스티어링 휠 보정은 실행되지 않는다.

후륜(31)이 차량을 좌측으로 회전시키기 위해 도 11에 도시된 것처럼 우측으로 조향될 때, 각각의 후륜(31)은 노면으로부터 저항력(F)을 받는다. 저항력(F)은 모멘트(MR,ML)를 발생신킨다. 모멘트(MR)는 우측 후륜(31)의 킹핀(28)상에서 작용하고 그 킹핀(28)을 시계방향으로 회전시킨다. 모멘트(ML)는 좌측 후륜(31)의 킹핀(28)상에서 작용하고 그 킹핀(28)을 반시계방향으로 회전시킨다. 이 상태에서, 우측 휠(31)은 회전 반경의 외측에 위치된다. 그러므로, 우측 후륜(31)상에 작용하는 모멘트(MR)는 좌측 후륜(31)상에 작용하는 모멘트(ML)보다 크다. 후륜(31)이 스티어링 실린더(24)에 의해 고정되지 않는다면, 모멘트(MR,ML)의 결과는 휠(31)을 과도하게 조향한다.

스티어링 유니트(38)가 비교적 많은 량의 유압유를 스티어링 실린더(24)에 공급한다면, 유압유의 압력은 피스톤(26)이 모멘트(MR,ML)에 의해 이동되는 것을 방지한다. 다시 말해, 후륜(31)은 과도하게 조향된 위치로 이동되지 않는다. 스티어링 유니트(38)가 비교적 적은 량의 유압유를 실린더(24)에 공급한다면, 오일의 압력은 피스톤(26)의 이동을 방지하기에 충분하지 않다. 이 상태에서, 휠(31)은 모멘트(MR,ML)에 의한 위치를 과도하게 조향한 위치로 이동된다. 그러므로, 이 실시예에서, 스티어링 휠각 보정은 차량의 회전 상태가 보정이 후륜(31)을 오버스티어링 위치로 이동시키도록 할 때 금지된다.

ROM(66)은 차량의 회전 상태가 오버스티어링 위치로 후륜을 이동시키기 쉬운지를 판정하는 도 12에 도시된 맵(M2)을 저장한다. 맵(M2)은 차속 데이터(DV)와 휠각 데이터(DθT)에 의해 한정되는 오버스티어링 영역(Ø)을 포함한다. 차량의 회전 상태는 맵(M2)내의 데이터(DV)의 값과 데이터(DθT)의 값에 대응하는 점으로 표시된다. 회전 상태(맵(M2)상의 점)가 오버스티어링 영역(Ø)내일 때, 후륜(31)은 오버스티어링 위치로 이동되기 쉽다. 회전 상태가 영역(Ø)의 외부일때는, 후륜(31)은 오버스티어링 영역으로 이동되는 것이 어렵다. 영역(Ø)은 이론적인 산출 또는 경험에 의해 결정된다.

ROM(66)은 또한 결정값(Dθ0)을 저장한다. 값(Dθ0)은 차량의 회전 상태가 오버스티어링 영역(Ø)내일 때 후륜(31)이 실제로 오버스티어링 위치내에 있는지를 결정하는데 사용된다. 스티어링 휠(35)이 큰 크기로 회전되면, 스티어링 유니트(38)는 비교적 큰 량의 유압유를 스티어링 실린더(24)에 공급한다. 이 상태에서, 공급된 오일의 압력은 스티어링 실린더(24)의 이동을 제한한다. 그러므로, 회전 상태가 오버스티어링 영역(Ø)내일지라도, 후륜(31)은 오버스티어링 위치로 이동되지 않는다. 반면에, 스티어링 실린더(24)에 공급된 오일의 량이 적으면, 스티어링 실린더(24)의 이동은 제한되지 않는다. 그러므로, 후륜(31)은 오버스티어링 위치로 이동된다.

결정값(Dθ0)은 차량의 회전 상태가 오버스티어링 영역(Ø)내일 때 후륜(31)이 오버스티어링 위치로 이동되는 것을 방지하는 유압유량의 임계값을 표시한다. 즉, 스티어링 유니트(38)로부터 스티어링 실린더(24)에 공급된 유압유의 량이 값(Dθ0) 이상이면, 공급된 오일의 압력은 스티어링 실린더(24)의 이동을 제한한다. 다시 말해, 유압유의 량이 값(Dθ0) 이상일 때, 후륜(31)은 차량의 회전 상태가 오버스티어링 영역(Ø)내일지라도 후륜(31)은 오버스티어링 위치로 이동되지 않는다. 스티어링 유니트(38)로부터 스티어링 실린더(24)에 공급된 오일의 량은 후륜(31)의 피봇 속도에 대응한다. 그러므로, 결정값(Dθ0)은 후륜(31)의 피봇 속도에 따라 결정된다.

CPU(65)는 ROM(66)내에 저장된 프로그램을 기초로 소정의 매 주기마다 스티어링 휠(35)의 각도 보정을 반복적으로 실행한다. CPU(65)는 차량의 회전 상태가 화도한 조향 영역(Ø)내인지를 결정한다(S500). 회전 상태가 영역(Ø)내가 아니라면, CPU(65)는 스티어링 휠각 보정이 오버스티어링 위치로 후륜(31)을 이동시키지 않는지를 판정한다. 또한, 카운터 값 오차(△C)가 허용치(△C0) 이상이면(S510), 그리고, 회전 방향 신호(FHD)의 값이 보정 방향 신호(FCD)의 값과 일치하면(S520), CPU(65)는 밸브(49)를 접속 위치(49b)로 이동시키므로써 솔레노이드(51)에 여기 신호(S2)를 출력한다(S530).

차속(V)과 후륜(31)의 각도(θ)에 의해 결정되는 회전 상태가 오버스티어링 영역(Ø)내이면, CPU(65)는 스티어링 휠각 보정이 후륜(31)을 오버스티어링 위치로 이동시킬수 있는지를 판정한다. 이 경우에, CPU(65)는 현재의 루틴의 휠각 데이터(Dθ0(Dθ(1)))와 이전 루틴의 휠각 데이터(Dθ0(Dθ(2))) 사이의 오차(△Dθ)를 산출한다(S540). CPU(65)는 오차(△Dθ)가 결정값(Dθ0) 이하인지를 판정한다(S550).

오차(△Dθ)가 결정값(Dθ0) 이하이면, CPU(65)는 스티어링 휠(35)이 비교적 느리게 회전되는지를 판정하고 비교적 적은 량의 유압유가 스티어링 휠(24)에 공급된다. 따라서, CPU(65)는 후륜(31)이 오버스티어링 위치로 이동되기 쉬운지를 판정한다. 따라서, CPU(65)는 밸브(49)를 분리 위치(49a)에서 유지하기 위해 솔레노이드(51)로 여기 신호(S2)를 출력하는 것을 정지시킨다(S560). 다시 말해, CPU(65)는 스티어링 휠각의 보정을 실행하지 않는다.

반대로, 오차(△Dθ)가 결정값(Dθ0) 이상이면, CPU(65)는 비교적 많은 량의 유압유가 스티어링 실린더(24)에 공급되는지를 판정한다. 따라서, CPU(65)는 후륜(31)이 차량의 회전 상태가 오버스티어링 영역(Ø)내일지라도 오버스티어링 위치로 이동되지 않는 것은 판정한다.

산업 차량내의 상기 파워 스티어링 장치의 조작은 도 13의 플로우차트를 참조로 설명될 것이다.

S250에서, CPU(65)는 카운터 값(C)이 목표 카운터 값(Cg) 이하인지를 판정한다. 그리고 CPU(65)는 S250의 결정에 의한 S270 또는 S290에서 보정 방향 신호(FCD)의 값을 설정한다. S500에서, CPU(65)는 차량의 회전 상태가 과도한 조작 영역(Ø)내인지를 결정한다. 회전 상태가 영역(Ø)내가 아니면, CPU(65)는 S510으로 이동시킨다. S510에서, CPU(65)는 오차(△C)가 허용치(△C0) 이상인지를 판정한다.

오차(△C)가 허용치(△C0) 이상이면, CPU(52)는 S520으로 이동시키고 회전 방향 신호(FHD)가 보정 방향 신호(FCD)와 일치하는지를 판정한다. 신호 FHD와 FCD가 일치하면, CPU(65)는 밸브(49)를 접속 위치(49b)로 이동시키므로써 여기 신호(S2)를 솔레노이드(51)로 출력한다. 그리고 CPU(65)는 현재의 진행을 보류시킨다. 상기 방법에서, 후륜(31)이 오버스티어링 위치로 이동되지 않으면, 스티어링 휠(35)의 각도는 보정된다.

차량의 회전 상태가 S500에서 오버스티어링 영역(Ø)내이면, CPU(65)는 S540으로 이동시킨다. S540에서, CPU(65)는 현재 루틴의 후륜각 데이터(DθT(Dθ(1)))와 이전 루틴의 후륜각 데이터(DθT(Dθ(2))) 사이의 오차(△Dθ)를 산출하고, S550으로 이동시킨다. 오차(△Dθ)가 S550에서 결정값(Dθ0) 이하면, CPU(65)는 S560으로 이동시킨다. S560에서, CPU(65)는 밸브(49)를 분리 위치(49a)에서 유지시키므로써 여기신호(S2)를 솔레노이드(51)로 출력하는 것을 정지시킨다. 그리고 CPU(65)는 현재의 진행을 보류시킨다. 상기 방법에서, 후륜(31)이 오버스티어링 위치로 실제로 이동될 때 즉, 차량의 회전 상태가 오버스티어링 영역(Ø)내일 때 스티어링 휠각의 보정은 금지되고, 스티어링 실린더(24)로 공급된 유압유의 량은 적다.

오차(△Dθ)가 결정값(Dθ0) 이상이면, CPU(65)는 S510으로 이동시킨다. 이 경우에, 비교적 많은 량의 오일이 스티어링 실린더(24)에 공급된다. 그러므로, 차량의 회전 상태가 스티어링 휠각 보정이 후륜(31)을 오버스티어링 위치로 이동시킬수 있도록 한다면, 공급된 오일의 압력은 실린더(24)의 이동을 제한한다. 그러므로, 후륜(31)은 오버스티어링 위치로 이동되지 않는다. 따라서, 스티어링 휠각의 보정은 금지되지 않는다.

오차(△C)가 단계 S510에서 허용치(△C0)이하이거나 신호 FHD와 FCD가 단계 S520에서 일치하지 않는다면, CPU(65)는 단계 S560으로 이동시킨다. 단계 S560에서, CPU(65)는 밸브(49)를 분리 위치(49a)에서 유지시키므로써 여기 신호(S2)를 솔레노이드(51)로 출력하는 것을 정지시킨다. 그리고 CPU(65)는 현재의 진행을 보류시킨다. 상기 방법에서, 각도 불일치(△θ)가 허용 범위내이면, 스티어링 휠각의 보정은 실행되지 않는다. 또한, 최소 회전량에 의한 각도 불일치(△θ)를 제거하지 않을 방향으로 스티어링 휠(35)이 회전된다면, 보정은 금지된다.

상술된 것처럼, 도 11 내지 도 13의 파워 스티어링 장치는 하기의 이점을 갖는다.

(a)우선, 차량 상태값(차속(V) 및 후륜(31)의 휠각(θT))이 검출된다. 차량의 회전 상태는 검출된 차량 상태값을 기초로 판정된다. 보정 결정 장치(마이크로컴퓨터(62))는 회전 상태가 오버스티어링 영역(Ø)내인지를 판정하고, 보정 금지 장치(마이크로컴퓨터(62))는 스티어링 제어 장치(마이크로컴퓨터(62))가 전자기 밸브(49)를 작동시키는 것을 금지한다. 따라서, 스티어링 휠각의 보정은 금지되고 후륜(31)은 스티어링 휠(35)에 결합된다.

그러므로, 스티어링 휠(35)이 후륜(31)에 결합될 필요가 있을 때, 스티어링 휠각 보정은 금지된다. 스티어링 휠각 보정이 지게차(1)의 안정성에 영향을 준다고 판정되면, 스티어링 휠각은 보정되지 않는다.

(b)차량 상태값은 차속(V) 및 후륜(31)의 각도(△T)에 의해 결정되는 차량의 회전 상태로 표시된다. 회전 상태가 맵(M2)의 오버스티어링 영역(Ø)내이고 스티어링 실린더(24)에 공급된 유압유의 량이 적다면, 후륜(31)은 오버스티어링 위치로 이동된다. 이 상태에서, 스티어링 휠각 보정은 금지된다. 다시 말해, 스티어링 휠각 보정이 후륜(31)을 오버스티어링 위치로 이동시킨 것으로 판정되면, 스티어링 휠각 보정은 금지된다.

후륜(31)의 휠각(△T)이 작으면, 스티어링 휠각 보정은 차속(V)이 빠를지라도 실행된다. 또한, 차속(V)이 느리면, 스티어링 휠각 보정은 후륜의 휠각(θT)이 클지라도 실행된다. 그러므로, 스티어링 휠각의 불일치는 다양한 상태에서 보정된다.

도 1 내지 도 10의 실시예와 도 11 내지 도 13의 실시예는 하기와 같이 변경될수도 있다.

도 11 내지 도 13의 실시예에서, 오버스티어링 영역(Ø)은 도 14에 화살표로 도시된 것처럼 후륜(31)상의 하중 작용을 기초로 판정될수도 있다. 후륜(31)의 오버스티어링의 량은 후륜(31)상의 부하 작용에 따라 변한다. 즉, 하중이 작으면, 후륜(31)은 차속(V)이 더욱 높고 후륜(31)의 휠각(θT)이 더욱 큰 오버스티어링 위치로 이동된다. 그러므로, 후륜(31)상의 하중이 작을 때, 영역(Ø)은 도 14에 도시된 것처럼 더 작아진다. 다시 말해, 영역(Ø)의 가장자리는 더욱 높은 차속(V)과 후륜(31)의 더욱 큰 휠각(θT)에 따라 이동된다. 이것은 스티어링 휠각 보정이 실행되는 회전 상태내의 범위를 확대시킨다. 특히, 후륜(31)상의 하중이 작고 차량이 고속으로 이동할 때, 스티어링 휠각 보정은 더욱 큰 휠각(θT)에서 실행된다. 또한, 후륜(31)상의 하중이 작고 휠각(θT)이 클 때, 스티어링 휠각 보정은 더욱 큰 차속(V)에서 실행된다. 따라서, 스티어링 휠각 불일치는 더 넓은 회전 상태 범위내에서 보정된다. 그러므로, 스티어링 휠각 불일치는 효과적으로 보정된다.

도 1 내지 도 10의 실시예에서, 횡가속(Gs)은 차속(V)과 후륜(31)의 휠각(θT)을 기초로 산출된다. 산출된 횡가속(Gs)은 차량의 회전 상태를 검출하는 결정값(G0)에 비교된다. 그리고, 맵은 차량의 회전 상태를 판정하는데 사용될수 있다. 이 경우에, 맵은 차속(V)과 휠각(θT) 사이의 관계를 나타내고 횡가속(Gs)이 결정값(G0) 이상인 영역을 포함한다.

스티어링 휠각 보정은 차속(V) 및 휠각(θT)에 의해 결정되는 회전 상태와 횡가속(Gs)을 기초로 금지될수도 있다. 상기 구조는 조작자를 혼란시키지 않고 오버스티어링 위치로 후륜(31)을 이동시킴 없이 스티어링 휠각을 보정한다.

도 1 내지 도 10의 실시예에서, 횡가속(Gs)은 가속 센서에 의해 직접 검출될수도 있다. 도 1 내지 도 10과 도 11 내지 도 13의 실시예에서, 스티어링 휠각 검출기(로터리 엔코더(37))는 리졸버(resolver)나 자기 회전 센서와 같은 디지털 회전 센서로 대체될수도 있다. 또한, 로터리 엔코더(37)는 전위차계(potentiometer) 또는 차동 트랜스포머(differential transformer)와 같은 아나로그 회전 센서로 대체될수도 있다. 또한, 휠각 센서(32)도 리졸버나 자기 회전 센서와 같은 디지털 회전 센서 또는 전위차계나 차동 트랜스포머와 같은 아나로그 회전 센서로 대체될수 있다.

도 1 내지 도 10과 도 11 내지 도 13의 실시예에서, 스티어링 휠각(θH)은 스티어링 휠의 중립 위치 또는 중립 위치에 명백히 일치하는 위치로부터의 상대 각도로부터 획득된다. 각도(θH)의 값은 -180°와 +180° 사이이다. 그러나, 스티어링 휠각(θH)은 중립 위치로부터 스티어링 휠(35)의 회전량을 나타내는 절대각으로서 획득될수도 있다. 도 1 내지 도 10과 도 11 내지 도 13의 유압 파워 스티어링 장치는 스티어링 휠에 노브가 없는 산업 차량에 사용될수 있다. 도 1 내지 도 10과 도 11 내지 도 13의 장치는 또한 지게차나 후차축(12)의 기울기를 제어하지 않는 다른 산업 차량에 사용될수도 있다. 본 발명은 셔블 로더(shovel loader) 또는 높은 승강 작업용 차량과 같은 유압 파워 스티어링을 갖는 다른 형태의 산업 차량에도 적용될수 있다.

본 발명의 부가의 실시예가 도 15 내지 도 24를 참조로 설명될 것이다.

도 15는 지게차(F)에 장착된 파워 스티어링 장치를 개략적으로 도시한다. 지게차(F)는 조작자에 의해 회전되는 스티어링 휠(102)을 포함한다. 노브(102a)는 스티어링 휠(102)의 한손으로 조작하기 쉽도록 스티어링 휠(102)상에 위치된다. 스티어링 휠(102)은 스티어링 축(103)으로 지지된다. 스티어링 축(103)은 스티어링 유니트(104)에 결합된다.

스티어링 유니트(104)는 밸브 유니트(105)를 포함한다. 밸브 유니트(105)는 공급 통로(107)에 의해 유압 펌프(106)에 접속되고 드레인 통로(109)에 의해 드레인 탱크(108)에 접속된다. 펌프(106)는 공급 통로(107)를 통해 밸브 유니트(105)에 유압유를 공급한다. 밸브 유니트(105)는 드레인 통로(109)를 통해 드레인 탱크(108)로 오일을 배출한다. 공급 통로(107)는 바이패스(110)에 의해 드레인 통로(109)에 접속된다. 바이패스(110)는 릴리프 밸브(111)를 포함한다. 릴리프 밸브(111)는 공급 통로(107)내의 오일 압력, 또는 펌프(106)로부터 밸브 유니트(105)에 소정의 레벨로 공급된 오일의 압력을 유지시킨다.

밸브 유니트(105)는 스티어링 축(103)에 의해 직접 조작되고 유압유를 스티어링 실린더(112)에 공급한다. 밸브 유니트(105)로부터 스티어링 실린더(112)에 공급된 오일의 량은 스티어링 휠(102)의 회전량에 비례한다. 밸브 유니트(105)는 한 쌍의 유압 라인(113,114)에 의해 스티어링 실린더(112)에 접속된다. 스티어링 휠(102)이 우측으로 회전될 때, 라인(113)은 펌프(106)로부터의 유압유를 실린더(112)에 보내는 공급 라인으로서 작용한다. 동시에, 라인(114)은 펌프(106)에 유압유를 복귀시키는 복귀 라인으로서 작용한다. 스티어링 휠(102)이 좌측으로 회전될 때, 라인(114)은 공급 라인으로서 작용하고, 라인(113)은 복귀 라인으로서 작용한다.

스티어링 실린더(112)는 원통형 하우징(115), 피스톤(116) 및 한 쌍의 피스톤 로드(117a,117b)를 포함한다. 하우징(115)은 지게차(F)의 본체 프레임에 고정된다. 피스톤(116)은 하우징(115)내에 왕복운동 가능하게 장착된다. 피스톤 로드(117a,117b)는 피스톤(116)의 양측에 고정되고 하우징(115)의 단부로부터 돌출한다. 피스톤(116)은 하우징(115)의 내부를 두 개의 챔버로 나눈다. 유압 라인(113,114)은 각각 하우징(115)내의 챔버에 접속된다.

피스톤 로드(117a,117b)의 말단부는 링크 기구(118a,118b)에 의해 차량 휠(후륜:119)에 결합된다. 스티어링 실린더(112)가 작동되면, 후륜(119)은 킹핀(120)에 대해서 피봇된다.

유압 라인(113,114)은 바이패스 라인(121)에 각각 연결된다. 바이패스 라인(121)은 전자기 제어 밸브(122)와 스로틀 통로(123)을 포함한다. 밸브(122)는 보정 장치로서 작용한다. 밸브(122)는 스티어링 실린더(112)내의 피스톤(116)의 배출량을 감소시키므로써 바이패스 라인(121)을 통해 밸브 유니트(105)로부터 드레인 탱크(108)로 약간의 유압류를 복귀시킨다. 다시 말해, 밸브(122)는 스티어링 휠(102)을 공전시킨다. 스티어링 휠(102)의 공전은 스티어링 휠(102)의 회전량이 후륜(119)의 휠각에 일치되도록 하므로써 스티어링 휠(102)의 위치를 보정한다.

제어 밸브(122)는 일반적으로 이-방향 스위치 밸브로 폐쇄된다. 제어 밸브(122)는 분리 위치(도 15의 상태)와 접속 위치 사이로 이동된다. 분리 위치에서, 제어 밸브(122)는 바이패스 라인(121)을 폐쇄한다. 접속 위치에서, 제어 밸브(122)는 바이패스 라인(121)을 개방한다. 밸브(122)는 솔레노이드(125)와 스풀(spool:도시되지 않은)을 포함한다. 스풀은 스프링(124)에 의해 분리 위치쪽으로 추진된다. 밸브(122)는 솔레노이드(125)가 여기될 때 접속 위치로 이동되고, 솔레노이드가 탈여기될 때 분리 위치로 이동된다. 솔레노이드(125)는 제어기(126)에 전기적으로 접속된다. 제어기(126)는 솔레노이드(125)를 여기 및 탈여기시키므로써 제어신호를 솔레노이드(125)로 출력한다. 제어 밸브(122)가 오작동으로 인해 접속 위치에 고정되면, 후륜(119)이 스티어링 휠(102)의 회전에 의해 조향되도록 하므로써 바이패스 라인(121)내의 유압유의 유량을 제한한다.

제어기(126)는 로터리 엔코더(127)과 전위차계(128)에 전기적으로 접속된다. 로터리 엔코더(127)는 스티어링 휠각 보정 장치 및 회전 방향 검출기로서 작용한다. 전위차계(128)는 휠각 검출기로서 작용한다. 엔코더(127)는 디스크(129)와 스티어링 휠각 센서(130)를 포함한다. 디스크(129)는 스티어링 축(103)에 고정되어 함께 회전한다. 슬릿(129a,129b)은 디스크(129)내에 형성된다. 센서(130)는 슬릿(129a,129b)을 검출하는 세쌍의 포토커플러(photocouplers)를 포함한다. 센서(130)로부터의 검출 신호는 제어기(126)에 입력된다.

도 15와 도 17에 도시된 것처럼, 슬릿(129a)은 디스크(129) 내부 둘레로 형성되고 동일한 간격으로 이격된다. 이 실시예에서의 슬릿(129a)의 수는 40개이다. 단일 슬릿(129b)은 디스크(129) 주변에 형성되고 슬릿(129a)의 외부에 반경방향으로 위치된다. 스티어링 휠각 센서(130)는 제 1 트랜지스터(131), 제 2 트랜지스터(132) 및 보정 트랜지스터(133)를 포함한다(도 16 참조). 트랜지스터(131,132,133)는 포토트랜지스터이고 포토커플러로서 작용한다.

제 1 및 제 2 트랜지스터(131,132)는 슬릿(129a)을 통해 통과하는 빛을 검출한다. 트랜지스터(131,132)는 검출 신호(SS1,SS2)(도 20 참조)를 각각 출력한다. 스티어링 휠(102) 일회전동안, 각각의 신호(SS1,SS2)는 40회 전달 및 차단된다. 신호(SS1,SS2)의 상은 90° 또는 더 큰 주기로 오프셋된다. 신호(SS1,SS2)의 엣지를 검출 및 카운트하는 것은 스티어링 휠(102)의 회전각(하기에는 스티어링 휠각(θ)으로 표시)이 스티어링 휠(102)의 일회전을 160으로 분할한 분해능으로 검출되도록 한다. 스티어링 휠각(θ)은 스티어링 카운터(144)에 의해 카운터 값(C)으로서 표시된다. 카운터 값(C)은 스티어링 휠(102)의 상대각을 나타낸다.

보정 트랜지스터(133)는 슬릿(129b)을 통해 통과한 빛을 검출하고 검출 신호(디지털 신호;SSC)를 출력한다(도 20 참조). 신호(SSC)는 스티어링 휠(102)이 중립 위치일 때 회전된다. 신호(SSC)는 스티어링 카운터(144)내의 카운터 값(C)을 보정하는데 사용된다.

전위차계(128)는 우측 후륜(119)을 지지하는 킹핀(120)상에 위치된다. 전위차계(128)는 킹핀(120)의 회전량을 검출하고 제어기(126)에 휠각 신호(R)를 출력한다. 신호(R)는 직선인 전방 위치에 관한 후륜(119)의 휠각을 나타낸다.

지게차(F)는 전륜 구동 휠을 갖는다. 프론트 차동 링기어(134)에 의해 힘이 구동휠에 전달된다. 링기어(134)는 차속 센서(135)에 제공된다. 센서(135)는 제어기(126)에 차속 신호(V)를 출력한다. 신호(V)는 지게차(F)의 속도를 나타낸다.

도 16에 도시된 것처럼, 제어기(126)는 마이크로미터(136), 엣지 검출기(137), A/D 컨버터(138,139) 및 여기 회로(140)를 포함한다. 마이크로컴퓨터(136)는 CPU(141), ROM, RAM(143), 스티어링 카운터(144), 제어 주기 카운터(145), 클럭 회로(146), 입력 인터페이스(147) 및 출력 인터페이스(148)을 포함한다. 전위차계(128)는 A/D 컨버터(138)에 접속된다. 차속 센서(135)는 A/D 컨버터(139)에 접속된다.

CPU(141)는 ROM(142)내에 저장된 프로그램을 기초로 다양한 산출값을 여기시키고 RAM(143)에 산출 결과를 저장한다. ROM(142)은 도 18 및 도 19의 플로우차트에 도시된 노브 위치 보정 프로그램을 저장한다. 이 플로우차트에서, 단계 S30은 스티어링 휠(102)의 목표 위치의 산출에 대응하고, 단계 S40은 스티어링 휠(102)의 목표 회전 방향의 검출에 대응하고, S80은 차 속의 판단에 대응하고, 단계 S120은 노브 위치 보정의 금지에 대응하고, 단계 S210 내지 S290은 스티어링 휠(102)의 회전 방향의 검출에 대응한다.

제 1 트랜지스터(131), 제 2 트랜지스터(132) 및 보정 트랜지스터(133)는 CPU(141)와 엣지 검출기(137)에 검출 신호(SS1,SS2,SSC)를 출력한다. 엣지 검출기(137)는 신호(SS1,SS2,SSC)의 엣지의 상승 및 하강을 검출한다. 엣지의 검출시, 엣지 검출기(137)는 엣지 신호(SE1,SE2,SEC)를 출력한다.

스티어링 카운터(144)는 스티어링 휠(102)의 각도(θ)를 검출한다. CPU(141)는 엣지 신호(SE1,SE2)중 하나를 매회 수용한다 즉, 스티어링 휠(102)은 매회 1/160회전(2.25°)으로 회전되고, CPU(141)는 스티어링 카운터(144)의 카운터 값(C)을 1씩 증가 또는 감소시킨다. 노브(102a)의 위치(스티어링 휠각(θ))는 스티어링 휠(102)의 상대각으로 표시된다. 카운터(144)에서, 스티어링 휠각(θ)은 카운터 값(C) 0에서 159 사이의 값으로 표현된다. 카운터(144)는 노브(102a)가 중립 위치일 때, 카운터 값(C)을 80으로 설정한다. 노브(102a)가 중립 위치를 통과할 때, 엣지 검출기(137)는 엣지 신호(SEC)를 수용한다. 동시에, CPU(141)는 카운터 값(102a)을 80으로 설정하기 위해 차단을 여기시킨다. 따라서, 카운터 값(C)은 노브(102a)가 중립 위치일때는 항상 80이다.

제어 주기 카운터(145)는 노브 위치 보정 실행의 수를 카운트한다. 스티어링 카운터(144)내의 카운터 값(C)은 매회 바뀐다 즉, 스티어링 휠(102)은 매회 1/160회전으로 회전되고, 제어 주기 카운터(145)는 클리어된다. 그러므로, 카운터 값(C)이 바뀔 때, 카운터(145)의 카운터 값(C1)은 스티어링 휠(102)이 1/160 회전하는데 필요한 시간을 간접적으로 표시한다. 제어 주기 카운터(145)의 카운터 값(C1)은 스티어링 휠(102)이 회전되는지의 여부를 판정한다.

CPU(141)는 클럭 회로(146)로부터의 클럭 신호를 기초로 한 소정의 시간 간격(t0;예를 들어, 10 밀리초)으로 도 18에 도시된 노브 위치 보정을 실행한다. 그러나, 엣지 신호(SE1,SE2)중 하나를 수용할 때, CPU(141)는 도 19에 도시된 인터럽트 루틴을 우선 실행하고 도 19의 루틴을 실행한다. 유사하게, 엣지 신호(SEC)를 수용할 때, CPU(141)는 스티어링 카운터(144)의 카운터 값(C)의 보정을 실행한다.

도 19의 인터럽트 루틴은 CPU(141)가 엣지 신호(SE1,SE2)중 하나를 수용할 때마다 CPU(141)에 의해 실행된다. 이 루틴은 스티어링 휠(102)의 회전 방향(하기에는 회전 방향으로 표기)의 검출, 스티어링 카운터(144)의 카운팅, 제어 주기 카운터의 클리어 및 스티어링 휠 회전의 정지 검출을 포함한다.

CPU(141)는 엣지 신호(SE1,SE2)를 수용할 때, 스티어링 휠(102)의 회전 방향을 판정한다. 즉, CPU(141)는 수용된 엣지 신호(SE1 또는 SE2)의 엣지의 형태(상승 엣지 또는 하강 엣지)와 검출된 엣지 신호(SE1 또는 SE2)의 출력원이 아닌 검출 신호(SS1 또는 SS2)의 레벨을 판단한다. 도 20에 도시된 것처럼, 예를 들어, 신호(SS1)가 상승 엣지이고 신호(SS2)가 H레벨일 때, CPU(141)는 스티어링 휠(102)이 우측으로 회전되는지를 판정한다. 신호(SS1)이 상승 엣지이고 신호(SS2)가 L레벨일 때, CPU(141)는 스티어링 휠(102)이 좌측으로 회전되는지를 판정한다. 신호(SS1)가 하강 엣지이면, 신호(SS2)의 출력 레벨과 회전 방향 사이의 관계는 반전된다. 신호(SS2)가 상승 엣지이고 신호(SS1)이 L레벨일 때, CPU(141)는 스티어링 휠이 우측으로 회전되는지를 판정한다. 신호(SS2)가 상승 엣지이고 신호(SS1)가 H레벨일 때, CPU(141)는 스티어링 휠(102)이 좌측으로 회전되는지를 판정한다. 신호(SS2)가 하강 엣지이면, 신호(SS1)의 출력 레벨과 회전 방향 사이의 관계는 반전된다.

전위차계(128)로부터의 휠각 신호(R)는 컨버터(138)에 의해 8-비트 AD값(0-255)로 변환된 후 CPU(141)에 입력된다. CPU(141)는 이 AD값을 휠각(R)으로서 저장한다. AD값 128은 후륜(119)의 0°위치에 대응한다. AD값이 128보다 작을 때(AD값128), 즉, 각도(R)가 음일 때, 후륜(119)은 지게차(F)가 좌측으로 회전하도록 조향된다. AD값이 128보다 클 때(AD값128), 즉, 각도(R)가 양일 때, 후륜(119)은 지게차(F)를 우측으로 회전시키도록 조향된다.

차속 센서(135)로부터의 차속 신호(V)는 컨버터(139)에 의해 8-비트 AD값(0-255)으로 변환된 후 CPU(141)에 입력된다. CPU(141)는 솔레노이드(125)를 여기 또는 탈여기시키도록 솔레노이드(125)에 제어신호를 출력할 것을 출력 인터페이스(148)에 접속되는 여기 회로(140)에 명령한다.

ROM(142)은 도 21의 맵(M3)을 저장한다. 맵(M3)은 후륜(119)의 휠각(R)에 관한 목표 스티어링 휠각(θg)을 도시한다. 목표각(θg)은 노브(102a)의 위치를 보정할 때 사용된다. 맵(M3)은 휠각(R)과 목표각(θg) 사이의 관계, 스티어링 휠(119)의 가장 우측 위치와 스티어링 휠(119)의 가장 좌측 위치의 관계를 표시하는 제어 목표 라인(L)을 포함한다. 맵(M3)은 목표각(θg)이 후륜(119)의 휠각에 대응하는 스티어링 휠(102)의 상대각으로서 결정되도록 한다. 라인(L)의 위치는 스티어링 유니트(104)의 효율(실제 오일 배출량이 이론 오일 배출량으로 나누어진)이 100%라는 가정하에 결정된다. 이 실시예에서, 스티어링 휠각(θ)은 노브(102a)가 중립 위치일 때, 0°(카운터 값(C)=80)로 설정된다. 목표각(θg)은 목표 스티어링 카운터 값(Cg) 0에서 159 사이의 값에 대응한다.

노브 위치 보정에서, CPU(141)는 스티어링 휠(102)의 각도(θ)와 후륜(119)의 휠각(R)을 기초로 획득된 목표각(θg) 사이의 각도 불일치(△θ)를 산출한다. CPU(141)는 각도 불일치(△θ)를 허용치(θ0;예를 들어, 약 5°) 이하로 감소시키기 위해 노브 위치 보정을 실행한다. 각도 불일치(△θ)는 도 22와 도 23에 도시된 실제 노브 위치와 목표 노브 위치 사이의 가장 짧은 각도 거리를 인용한다. 실제 각도 불일치(△θs)가 180°를 초과하면, 각도 불일치(△θ)는 360°에서 △θs를 감하므로써 획득된다(△θ=360°-△θs).

노브 위치 보정이 실행되는 상태는 각도 불일치(△θ)가 소정의 각도(A°) 이상인지에 따라 변한다. 각도 불일치(△θ)가 A°이하일 때(△θs≤A°또는 △θs≥(360-A)°), 노브 위치는 스티어링 휠의 회전 방향이 실제 노브 위치가 가장 짧은 거리로 목표 노브 위치에 접근하는 방향(목표 방향)에 일치할때만 보정된다. 각도 불일치(△θ)가 각도(A°)를 초과할 때(A°△θs(360-A)°), 노브 위치는 스티어링 휠(102)의 회전 방향에 관해 보정된다.

소정의 각도(A°)는 80°와 120° 사이이다. 노브 위치 보정동안 상당한 량의 스티어링 휠(102) 공전은 각도 불일치가 보정후에 더욱 커질 수 있는 가능성을 증가시킨다. 소정의 각도(A°)의 사용은 이 가능성을 낮춘다. 즉, 각도 불일치가 각도(A°) 이상일 때 그리고 스티어링 휠(102)이 목표 방향에 반대로 회전될 때, 보정은 불일치를 증가시키는 것보다 각도 불일치를 감소시키기가 쉽다.

CPU(141)는 지게차(F)가 소정의 속도(vf) 이상의 속도로 이동할 때, 노브 위치 보정을 금지한다. 특히, CPU(141)는 차속(V)이 차속 센서(135)로부터의 검출 신호를 기초로 소정의 속도(vf)보다 큰지를 판정한다. 차속(V)이 소정의 속도(vf) 이상이면, CPU(141)는 전자기 밸브(122)의 작동을 정지시킨다. 속도의 값(vf)은 대략 최대 속도의 70 내지 80%로 설정한다. 지게차(F)의 최대 속도는 20km/h이다, 그러므로, 소정의 속도(vf)는 약 15km/h이다. 결과적으로, 스티어링 휠 위치의 보정은 차속(V)이 속도(vf)를 초과할 때 정지된다.

파워 스티어링 장치의 조작이 설명될 것이다.

지게차(F)를 조작하는 동안, 조작자는 스티어링 휠(102)을 쉽게 다루기 위해 노브(102a)를 잡는다. 스티어링 휠(102)이 회전될 때, 스티어링 축(103)은 스티어링 휠(102)과 함께 회전된다. 이것은 뱁브 유니트(105)가 스티어링 실린더(112)에 유압유를 공급하도록 한다. 공급된 오일의 량은 스티어링 휠(102)의 회전량에 대응한다. 결과적으로, 후륜(119)은 스티어링 휠(102)의 회전량에 대응하는 량만큼 조향된다. 스티어링 실린더(112)를 포함하는 유압 시스템내의 오일 누설은 스티어링 유니트(104)의 효율을 떨어뜨린다. 스티어링 유니트(104)의 낮아진 효율 또는 스티어링 휠(102)의 낮은 회전 속도는 후륜(119)의 휠각에 관한 수직 위치로부터 노브(102a)의 위치를 대체할 수 있다. 노브 위치 보정 과정은 실제 노브 위치를 수직 위치로 되돌리도록 실행된다.

CPU(141)에 의해 실행되는 노브 위치 보정은 도 18과 도 19의 플로우차트에 관해 설명될 것이다. 전자기 스위치 밸브(122)는 처음에는 분리 위치이다.

지게차(F)의 엔진이 작동할 때, CPU(141)는 트랜지스터(131,132,133)로부터의 검출 신호(SS1,SS2,SSC), 엣지 검출기(137)로부터의 엣지 신호(SE1,SE2,SEC), 전위차계(128)로부터의 휠각 신호(R) 및 차속 센서(135)로부터의 차속 신호(V)를 입력한다.

CPU(141)는 소정의 시간 간격(t0;예를 들어, 10 밀리초)으로 도 18에 도시된 노브 위치 보정을 실행한다. 엣지 신호(SE1,SE2)를 수용할 때, CPU(141)는 현재의 루틴을 정지시키고, 도 19에 도시된 인터럽트 루틴을 개시한다. 이 루틴에서, CPU(141)는 노브 위치 보정에 필요한 데이터를 획득하기 위해 몇몇 과정을 실행시킨다. 특히, CPU(141)는 스티어링 카운터(144)의 카운트 과정을 실행하고, 스티어링 휠(102)의 회전 방향을 검출하기 위한 산출을 실행한다. CPU(141)는 또한 스티어링 휠이 정지되는지를 판정하고 제어 주기 카운터(145)를 클리어한다. 제 1단계 S10에서, 제어 카운터(145)의 카운터 값(C1)은 증가된다. 다시 말해, 카운터 값(C1)은 소정의 시간 간격(t0)마다 1씩 증가된다.

우선, 도 19의 인터럽트 루틴이 설명될 것이다. 엣지 신호(SE1,SE2)중 하나를 수용할 때(개시 엣지 신호), CPU(141)는 진행중인 과정을 정지시키고 도 19의 인터럽트 루틴을 개시한다. CPU(141)는 신호(SS1,SS2,SE1,SE2)를 참조로 단계 S210 내지 S290에서 스티어링 휠의 회전 방향을 판단한다. 특히, CPU(141)는 개시 엣지 신호 (SE1 또는 SE2)가 제작되는 검출 신호(SS1 또는 SS2)의 엣지가 상승 또는 하강하는지를 판정한다. CPU(141)는 또한 다른 검출 신호(SS2 또는 SS1)의 레벨을 판정한다. 스티어링 휠(102)의 회전 방향은 이 데이터를 기초로 판정된다.

S210에서, CPU(141)는 어느 검출 신호(SS1 또는 SS2)가 개시 엣지 신호(SE1 또는 SE2)의 출력원인지를 판정한다. 다시 말해, CPU(141)는 어느 트랜지스터(31,32)가 개시 엣지 신호의 출력원인지를 판정한다.

제 1 트랜지스터(31)가 개시 엣지 신호의 출력원이면, 즉, 현재의 루틴이 엣지 신호(SE1)에 의해 개시되면, CPU(141)는 신호(SE1)가 제 1 트랜지스터(31)내에 저장된 엣지 신호를 참조로 상승 엣지 또는 하강 엣지를 표시하는지를 판정한다.

제 1 트랜지스터(31)의 엣지 신호는 이전의 인터럽트 루틴내의 검출 신호(SS1)의 레벨을 기초로 현재의 루틴내의 검출 신호(SS1)의 레벨을 미리 저장한다. 예를 들어, 이전 루틴내의 제 1 트랜지스터(31)의 출력 레벨이 H이면, 엣지 신호는 현재의 루틴내의 레벨 L에 대응하는 값 0을 저장한다. 이 경우에, 현재의 루틴내의 엣지 신호(SE1)은 하강 엣지이고, S220의 결정은 아니오이다.

제 2 트랜지스터(32)가 개시 엣지 신호의 출력원이면, 즉, 현재의 루틴이 엣지 신호(SE2)에 의해 개시되면, CPU(141)는 신호(SE2)가 제 2 트랜지스터(31)내에 저장된 엣지 신호를 참조로 상승 엣지 또는 하강 엣지를 표시하는지를 판정한다.

제 2 트랜지스터(32)의 엣지 신호는 이전의 인터럽트 루틴내의 검출 신호(SS2)의 레벨을 기초로 현재의 루틴내의 검출 신호(SS2)의 레벨을 미리 저장한다. 예를 들어, 이전 루틴내의 제 1 트랜지스터(32)의 출력 레벨이 L이면, 엣지 신호는 현재의 루틴내의 레벨 H에 대응하는 값 1을 저장한다. 이 경우에, 현재의 루틴내의 엣지 신호(SE2)은 상승 엣지이고, S230의 결정은 예이다.

단계 S240 내지 S270에서, CPU(141)는 개시 엣지 신호(SE1 또는 SE2)의 출력원이 아닌 트랜지스터의 출력 레벨을 판정한다. 신호(SS1 또는 SS2)의 상의 차이는 스티어링 휠(102)의 회전 방향을 기초로 변한다. CPU(141)는 개시 엣지 신호 및 다른 검출 신호의 레벨의 출력원인 검출 신호(SS1 또는 SS2)의 엣지의 형태를 기초로 스티어링 휠의 회전 방향을 판정한다. CPU(141)는 스티어링 휠(102)이 좌측으로 회전될 때 회전 방향 신호를 0으로 설정하고 스티어링 휠(102)이 우측으로 회전할 때 신호를 1로 설정한다.

S300에서, CPU(141)는 스티어링 휠 회전의 검출된 방향에 따른 스티어링 카운터(44)내의 카운터 값(C)을 바꾼다. 특히, CPU(141)는 스티어링 휠(102)이 우측으로 회전될 때 값(C)을 증가시키고, 스티어링 휠(102)이 좌측으로 회전될 때 값(C)를 감소시킨다. 증가시, 값(C)이 159이면, CPU(141)는 값(C)을 0으로 바꾼다. 감소시, 값(C)이 0이면, CPU(141)는 값(C)을 159로 바꾼다. 이런 방법으로, 스티어링 카운터(144)내의 카운터 값(C)은 스티어링 휠(102)의 상대각으로 표현되는 스티어링 휠각(θ)에 따라 변경된다.

S310에서, CPU(141)는 제어 주기 카운터(145)의 카운터 값(C1)이 값(C0) 이상인지를 판정한다. 도 19의 인터럽트 루틴에서 클리어되는 카운터 값(C1)이 실행된다. 즉, 스티어링 휠(102)은 매회 1/160회전(2.25°)만큼씩 회전된다. 또한, 카운터 값(C1)은 매 주기(t0;예를 들어, 10 밀리초)마다 증가된다. 그러므로, 카운터 값(C1)은 스티어링 휠(102)이 1/160만큼 회전되는동안의 시간 주기를 지시한다. 카운터 값(C1)이 값(C0)보다 크면, CPU(141)는 스티어링 휠(102)이 회전하지 않는가를 판정한다.

카운터 값(C1)이 값(C0) 이상이면, CPU(141)는 스티어링 휠(102)이 회전되지 않도록 결정하고 스티어링 휠(102)이 회전되지 않는 것을 지시하는 신호 1로 설정한다(S320). 그러므로, CPU(141)는 제어 주기 카운터(45)를 클리어한다(S330). 카운터 값(C1)이 값(C0) 이하이면, CPU(141)는 0인 회전 정지 신호를 바꾸지 않고, 카운터(45)를 클리어한다(S330).

상기에서처럼, 노브 위치 보정동안, 스티어링 휠(102)의 실제 각도(θ)는 스티어링 카운터(44)의 카운터 값(C)을 기초로 검출된다. 스티어링 휠(102)의 회전 방향은 회전 방향 신호를 기초로 검출된다. 또한, 스티어링 휠이 회전하는지가 회전 정지 신호를 참조로 검출된다.

노브 위치 보정은 도 18에 관해 설명될 것이다. S10에서, CPU(141)는 제어 주기 카운터(145)를 증가시킨다. S20에서, CPU(141)는 스티어링 휠(102)의 각도(θ)와 후륜(119)의 휠각(R)을 판독한다. 스티어링 휠각(θ)은 스티어링 카운터(144)내에 저장된 카운터 값(C)으로부터 판정된다.

S30에서, CPU는 후륜(119)의 휠각(R)을 기초로 도 21의 맵(M3)을 사용해 스티어링 휠(102)의 목표각(θg)을 산출한다. 목표각(θg)은 목표 스티어링 카운터 값(Cg)로 표현된다.

S40에서, CPU(141)는 노브 위치 보정의 목표 방향을 산출한다. 즉, CPU(141)는 스티어링 휠(102)의 좌측방향 회전과 우측방향 회전중 하나가 목표 노브 위치로 실제 노브 위치를 이동시키기 위해 더 짧아질 것인지를 판정한다. CPU(141)는 스티어링 카운터(144)의 현재 카운터 값(C)과 목표 스티어링 카운터 값(Cg) 사이의 오차(△C)를 산출한다(△C=｜C-Cg｜). 오차(△C)가 80 이하일 때(｜θ-θg｜≤180°), C가 Cg보다 작으면(CCg), CPU(141)는 목표 방향을 우측으로 설정하고, C가 Cg보다 크면(CCg), 목표 방향을 좌측으로 설정한다. 오차(△C)가 80 이상일 때(｜θ-θg｜180°), C가 Cg보다 작으면(CCg), CPU(141)는 목표 방향을 좌으로 설정하고, C가 Cg보다 크면(CCg), 목표 방향을 우측으로 설정한다. 산출된 목표 방향은 목표 방향 신호의 값으로서 저장된다. 즉, 목표 방향이 좌측일 때 신호는 0으로 설정되고 목표 방향이 우측일 때는 1로 설정된다.

S50에서, CPU(141)는 노브(102a)의 실제 위치와 노브(102a)의 목표 위치 사이의 각도 불일치(△θ)를 산출한다. θ와 θg 사이의 오차가 180° 이하이면, △θ는 θ와 θg 사이의 차이로서 설정된다(△θ=｜θ-θg｜). θ와 θg 사이의 오차가 180° 이상이면, △θ는 식 △θ=360°-｜θ-θg｜에 의해 산출된다. 따라서, 현재의 노브 위치와 목표 노브 위치 사이의 최소 각도 불일치(△θ)가 획득된다. 산출된 각도 불일치(△θ)는 카운터 값(C,Cg)에 의해 산출된 카운터 값으로서 표시된다.

S60에서, CPU(141)는 스티어링 휠(102)이 정지되었는지를 판정하는 회전 정지 신호의 값을 탐지한다. 신호가 1로 설정되면, CPU(141)는 스티어링 휠(102)이 회전하지 않는가를 판정하고 S120으로 이동시킨다. S120에서, CPU(141)는 스위치 밸브(122)를 폐쇄시킨다. 그러므로, 스티어링 휠(102)이 회전하지 않을 때는 노브 위치 보정은 실행되지 않는다. 스티어링 휠(102)이 회전되면, CPU(141)는 S70으로 이동시킨다.

S70에서, CPU(141)는 각도 불일치(△θ)가 허용치(θ0) 이하인지를 판정한다. △θ가 허용치(θ0) 이하이면, CPU(141)는 S120으로 이동시키고 스위치 밸브(122)를 폐쇄한다. 그러므로, 각도 불일치(△θ)가 θ0 이하일 때, 노브 위치 보정은 실행되지 않는다. 반대로, 각도 불일치(△θ)가 허용치(θ0)보다 클 때, CPU(141)는 S80으로 이동시킨다.

S80에서, CPU(141)는 차속(V)이 참조 속도(vf) 이상인지를 판정한다. 즉, CPU(141)는 차속 센서(35)로부터의 AD값을 기초로 차속(V)을 산출하고 참조 속도(vf)와 차속(V)을 비교한다. 차속(V)이 참조 속도(vf) 이상이면, CPU(141)는 S120으로 이동시키고 스위치 밸브(vf)를 폐쇄한다. 차속(V)이 참조 속도(vf)보다 작으면, CPU(141)는 S90으로 이동시킨다.

S90에서, CPU(141)는 각도 불일치(△θ)가 참조 각도(A°) 이하인지를 판정한다. 각도 불일치(△θ)가 각도(A°) 이상이면, CPU(141)는 S110으로 이동시키고 스위치 밸브(122)를 개방하기 위해 솔레노이드(125)를 여기시킨다. 따라서, 도 23에 도시된 것처럼, 각도 불일치(△θ)가 각도(A°) 이상이면, 노브 위치 보정은 스티어링 휠(102)이 좌측(b방향) 또는 우측(c방향)으로 회전될 경우에 여기된다. 그러므로, 노브(102a)는 현재 위치로부터 목표 위치로 접근한다. 스티어링 휠(102)이 c방향으로 회전되면, 각도 불일치(△θ)는 더욱 긴 회전량으로 보정된다. 그러나, 각도 불일치(△θ)는 비교적 커서 각도(A°)보다 크다. 그러므로, 많은 경우에, 노브 위치 보정은 각도 불일치(△θ)를 증가시키기보다는 감소시킬 것이다. 결과적으로, 노브 위치 보정은 더욱 빈번히 실행되고 각도(A°)보다 큰 각도 불일치는 보정된다.

반대로, 각도 불일치(△θ)가 각도(A°) 이하이면(△θ≤A°), CPU(141)는 S100으로 이동시키고 스티어링 휠(102)의 실제 회전 방향이 목표 방향에 일치하는지를 판정한다. 특히, CPU(141)는 회전 방향 신호의 값이 목표 방향 신호의 값에 일치하는지를 판정한다. 회전 방향이 목표 방향에 일치하면, CPU(141)는 S110으로 이동시키고 밸브(122)를 개방한다. 회전 방향이 목표 방향과 다르면, CPU(141)는 S120으로 이동시키고 밸브(122)를 폐쇄한다. 노브(102a)가 도 22의 실선으로 도시된 위치에 위치되고 a1방향으로(좌측으로) 이동되면, 노브(102a)는 가장 짧은 회전량으로 목표 위치에 접근한다. 이 경우에, 노브 위치 보정이 실행된다. 반대로, 노브(102a)가 x1방향으로(우측으로) 이동될 때, 즉, 노브(102a)가 가장 긴 회전량으로 목표 위치에 접근할 때, 노브 위치 보정은 실행되지 않는다.

또한, 노브(102a)가 도 22의 파단선으로 도시된 위치에 위치될 때, 노브(102a)의 위치는 목표 위치로부터 (360-A)°보다 큰 량으로 대체된다. 이 경우에, 노브 위치 보정은 스티어링 휠(102)이 a2방향(우측)으로 회전될 경우, 즉, 노브(102a)가 가장 짧은 회전량으로 목표 위치에 접근할 경우에 실행된다. 스티어링 휠(102)이 x2방향(좌측)으로 회전되면, 즉, 노브(102a)가 목표 위치로부터 먼쪽으로 이동하면, 노브 위치 보정은 실행되지 않는다. 실제 불일치가 360° 이상이면, 스티어링 휠(102)의 상대각이 노브 위치 보정에 사용된다. 다시 말해, 노브(102a)의 실제 위치와 목표 위치 사이의 명백한 불일치는 보정에 사용된다. 따라서, 보정량은 항상 360°보다 작다. 예를 들어, 노브(102a)의 위치가 목표 위치로부터 스티어링 휠(102)의 일회전 또는 이회전씩 대체될 때, 노브(102a)의 위치가 목표 위치에 일치하면, 노브 보정은 실행되지 않는다.

도 24는 후륜(119)의 휠각과 차속 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 그래프는 또한 노브 위치 보정이 금지되는 영역을 도시한다. 그래프에서, 후륜각은 절대값으로 표시된다. 사선으로 음영된 면적은 노브 보정이 금지되는 금지 영역이다. 도 24에 도시된 것처럼, 차속이 고속 영역내이면, 즉, 속도가 참조 속도(vf) 이상이면, 노브 위치 보정은 후륜(119)의 휠각에 관계 없이 금지된다. 그러므로, 노브 보정은 각도 불일치(△θ)가 허용치(θ0)보다 크고 보정을 실행시키기 위한 다른 상태가 충족될 지라도 지게차(F)가 제한 속도(vf) 이상인 고속으로 이동되는 동안은 실행되지 않는다. 따라서, 지게차(F)가 빠르게 이동할 때 조작자가 지게차(F)의 방향을 바꾸기 위해 스티어링 휠(102)을 조작한다면, 후륜(119)의 휠각은 조작자가 의도했던 량보다 더 커질 것이다. 그러므로, 조작자는 혼동되지 않을 것이다.

도 18 내지 도 24의 실시예는 하기의 이점을 갖는다.

노브 위치 보정은 차속이 소정의 속도(vf) 이상일 때는 실행되지 않는다. 그러므로, 도 18 내지 도 24의 장치는 조작자가 차량을 고속으로 회전시킬 때 스티어링 조작의 응답성을 향상시킨다. 이것은 조작자가 혼동되는 것을 방지한다.

스티어링 휠(102)의 목표 각도(θg)는 후륜(119)의 휠각을 기초로 산출된다. 이것은 각도(θg)가 스티어링 휠(102)의 상대각으로 표시될 수 있게 한다. 따라서, 노브(102a)의 위치는 스티어링 휠(102)의 상대각을 조절하므로써 보정된다. 그러므로, 실제 조브 위치와 목표 노브 위치 사이의 실제 각도 불일치가 360°보다 크더라도, 불일치는 실제 불일치보다 일회전 내지 이회전 작은 스티어링 휠(102)의 공전량으로 보정된다. 다시 말해, 스티어링 휠(102)의 불필요한 공전은 방지된다.

각도 불일치(△θ)가 각도(A°)보다 작을 때, 스티어링 휠(102)이 가장 짧은 회전량으로 목표 위치로 접근하기 위한 방향으로 회전될 경우에만 노브 위치 보정이 실행된다. 그러므로, 각도 불일치가 스티어링 휠(102)의 상대각을 사용하여 보정될지라도, 각도 불일치는 확실히 감소된다. 예를 들어, 실제 불일치가 280°일지라도, 허용치(θ0)가 5°이면 보정량은 75°이다. 상기 방법에서, 실제 불일치가 360°보다 작을 때, 노브(102a)의 위치를 보정하기 위한 스티어링 휠(102)의 공전량은 실제 불일치보다 작다. 결과적으로, 스티어링 휠(102)의 불필요한 공전은 더욱 감소된다.

스티어링 휠(102)의 각도(θ)는 로터리 엔코더(27)에 의해 검출된다. 그러므로, 노브(102a)의 위치에 대응하는 카운터 값(C)은 스티어링 휠(102)의 전체 회전(360°)을 따라 검출된다. 회전 전위차계가 사용된 것과는 달리, 로터리 엔코더(27)는 노브(102a)의 위치가 스티어링 휠(102)의 회전 위치에 관계 없이 보정되도록 한다. 이것은 보정에 필요한 시간을 감소시키므로써 보정동안 스티어링 휠(102)의 공전량을 더욱 짧게 만든 결과이다. 후륜(119)이 직진 위치로 되돌려질 때, 노브(102a)는 중립 위치로 안전하게 회전된다.

본 발명의 다른 실시예는 도 25 내지 도 27에 관해 설명될 것이다. 도 15 내지 도 24의 실시예와는 달리, 이 실시예는 차량이 임의의 상태가 충족되어 고속으로 이동할 때 스티어링 휠의 위치를 보정한다. 특히, 각도 불일치는 차량이 직진할 때 보정된다. 이 상태에서, 스티어링 휠의 회전에 대한 후륜의 약간의 비응답성은 약간의 문제를 야기시킨다. 상기 실시예의 장치는 도 15 내지 도 24의 장치와 동일하다. 노브 위치 보정의 일부와 목표 스티어링 휠각(θg)을 산출하기 위한 맵은 도 15 내지 도 24의 실시예에서와는 다르다. 유사한 또는 동일한 참조부호가 제 3 실시예의 대응 요소에 유사하게 또는 동일하게 사용된다.

이 실시예에서, CPU(141)는 후륜(119)이 직진 범위내인지를 검출하는 휠각 센서로서 작용한다. 차속이 소정의 속도(vf) 이상일 때, CPU(141)는 보정을 금지한다. 그러나, 후륜(119)의 휠각이 직진 범위내이면, CPU(141)는 보정을 허용한다. 다시 말해, 차량이 고속으로 이동할 때 후륜(119)의 휠각(R)이 직진 범위내이면, 노브(102a)의 위치는 보정된다. 이 실시예에서, 직진 범위는 스티어링 휠(102)의 ±20°에 대응하는 휠각(R)의 범위로서 한정된다.

도 26은 본 실시예에 따른 노브 위치 보정의 플로우차트의 일부를 도시한다. 도 18의 루틴에서처럼 이 루틴은 동일한 단계(S10 내지 S70)를 갖기 때문에, 단계 S10 내지 S50은 생략된다. 차속(V)이 소정의 속도(vf) 이상인지가 판정되는 S80 이후의 과정은 도 18의 플로우차트에서와는 다르다.

S10으로부터 S80까지에서, CPU(141)는 도 15 내지 도 24의 실시예에서와 동일한 과정을 실행한다. 도 26에 도시된 것처럼, 차속(V)이 소정의 속도(vf) 이상이면 CPU(141)는 S380으로 이동시킨다. S380에서, CPU(141)는 후륜(19)의 휠각(R)이 직진 범위내인지를 판정한다. 즉, CPU(141)는 휠각(R)이 -20°에서 +20°(-20°≤R≤+20°)인 스티어링 휠(102)의 각도의 범위에 대응하는 범위내인지를 판정한다. 그 상태가 S380에서 충족되지 않으면, CPU(141)는 S120으로 이동시키고 스위치 밸브(122)를 폐쇄한다. 상태가 충족되면, CPU(141)는 S90으로 이동시키고 도 15 내지 도 24의 실시예에서의 S90과 동일한 과정을 실행한다. 다시 말해, 노브 위치를 보정하는 상태가 S90과 S100에서 충족되면, CPU(141)는 노브 위치를 보정한다.

도 25는 후륜(119)의 휠각과 차속 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 그래프는 또한 노브 위치 보정이 금지되는 영역을 도시한다. 이 그래프에서, 후륜각은 절대값으로 표시된다. 사선으로 음영된 면적은 노브 보정이 금지되는 금지 영역이다. 차속이 고속 범위내일 때, 후륜(119)의 휠각이 직진 범위내이면, 노브 위치 보정은 금지되지 않는다. 즉, 차량이 고속으로 직진하는 동안 조작자가 후륜(119)의 휠각을 잘 조절하기 위해 스티어링 휠(102)을 조작한다면, 스티어링 휠각 보정은 실행된다.

이 실시예에서, 도 27의 맵(M4)은 스티어링 휠(101)의 목표각(θg)을 산출하기 위해 사용된다. 차량이 직진할 때, 후륜(119)의 휠각은 -Z와 +Z 사이의 범위(-Z≤R≤Z, 예를 들어, Z는 1°)내이다. 이 직진 범위에서, 목표 제어 라인(L)은 휠각(R)의 양의 값의 범위내에서는 하향 이동되고, 휠각(R)의 음의 범위내에서는 상향 이동된다. 스티어링 휠(102)의 회전 방향이 직진 범위내로 바뀔 때, 스티어링 휠(102)은 소정의 량만큼 공전된다. 직진 범위내로의 회전 방향의 반복적인 전환은 노브(102a)의 위치(맵(M4)내의 작은 원)가 후륜(119)의 휠각(R)에 관해 히스테리시스 루프(hysterisis loop)를 이루도록 한다.

이 실시예에서, 회전 방향이 일반적인 기계식 스티어링 장치내의 작동과 실질적으로 동일하게 전환될 때, 목표 제어 라인(L)은 스티어링 휠(102)의 공전량으로 이상 제어 라인(L0)으로부터 대체된다.

차량의 직진동안 조작자가 스티어링 휠(102)을 조작할 때, 스티어링 휠(102)은 중립 위치를 반복해서 통과한다. 노브(102a)의 실제 위치가 노브 위치 보정에 의해 맵(M4)내의 포인트(B1)로 이동된다면, 그 후 차량은 직진하기 시작한다. 스티어링 휠(102)이 좌측으로 회전되면, 노브(102a)의 위치는 히스테리시스 루프(H1)내의 경로(h1)를 따라 이동한다. 동시에, 스티어링 휠(102)은 작은 량으로 공전된다. 공전량은 스티어링 휠(102)의 작동을 나타낸다. 스티어링 휠(102)이 후륜(119)의 휠각(R) -Z°에 대응하는 위치로 좌측으로 회전되면, 노브(102a)는 작동을 유지하는 동안 점(B2)로 이동된다. 그리고, 스티어링 휠(102)이 위치(B2)로부터 우측으로 회전되면, 노브(102a)의 실제 위치는 루프(H1)내의 경로(h2)를 따라 이동되고, 스티어링 휠(102)은 작은 작동량으로 공전된다. 그리고, 작동을 유지하는동안 노브 위치는 경로(h2)를 따라 점(B3)으로 이동된다. 스티어링 휠(102)의 회전이 점(B3)으로 전환되면, 노브 위치는 다시 경로(h1)를 따라 이동된다. 이것은 스티어링 휠(102)을 작동시킨다. 상기 방법에서, 차량이 직진하고 조작자가 스티어링 휠(102)의 조작을 유지할 때, 스티어링 휠(102)의 회전 방향의 전환은 스티어링 휠(102)을 공전시켜 작동시킨다.

도 15 내지 도 24의 실시예의 이점에 더불어, 상기 실시예는 하기의 이점을 갖는다.

후륜(119)의 휠각(R)이 직진 범위내일 때, 노브 위치 보정은 소정의 속도(vf)보다 큰 차속(V)에 의해 금지되지는 않는다. 그러므로, 조작자가 후륜(119)의 휠각을 조절하기 위해 스티어링 휠(102)을 조작하면, 스티어링 휠(102)은 공전된다. 따라서, 차량의 직진 안정성이 향상된다.

차량이 직진할 때, 조작자는 후륜(119)의 휠각(R)을 조절하기 위해 스티어링 휠(102)을 작은 량으로 반복해서 회전시킨다. 목표 라인(L)은 노브(102a)의 실제 위치가 후륜(119)의 휠각(R)에 관해 히스테리시스 루프(H1)상에서 이동되도록 결정된다. 이것은 스티어링 휠(102)의 회전이 전환될 때 스티어링 휠(102)의 필요한 작동을 제공한다. 그러므로, 스티어링 휠(102)이 급격히 회전될 때는, 후륜(119)은 민감하게 반응하지 않는다.

본 발명에 따른 다른 실시예는 도 28에 관해 설명될 것이다. 이 실시예에서, 노브 위치 보정은 실제 노브 위치와 목표 노브 위치 사이의 각도 불일치가 180° 이하이고 스티어링 휠이 노브(102a)를 가장 짧은 회전량으로 목표 위치로 접근시키는 방향으로 회전될 때에만 노브 위치 보정이 실행된다. 노브 위치 보정을 실행시키기 위한 프로그램은 S90이 생략되고 S40이 변경되는 것을 제외하고는 도 18의 플로우차트와 실질적으로 동일하다.

스티어링 휠각(θ)이 180° 이하일 때, 노브 위치 보정을 개시하는데 필요한 상태는 스티어링 휠각(θ)이 180°보다 클 때, 요구된 상태와는 다르다. 각도 불일치(△θ)의 값은 상기 상태중 하나이다. 우선, 스티어링 휠각(θ)이 180° 이하인 경우가 설명될 것이다. 도 28a의 실제 노브 위치는 180°보다 작은 스티어링 휠각(θ)을 나타낸다. 이 경우에, 실제 노브 위치와 목표 노브 위치 사이의 관계는 도 28a의 세 개의 목표 위치(P1,P2,P3)로 표시되는 세 개의 형태로 표시된다. 목표 위치(P1)는 각도 불일치(△θ)가 180° 이하인 경우와 스티어링 카운터(44)의 카운터 값이 실제 노브 위치의 카운터 값보다 작은 경우를 나타낸다. 목표 위치(P3)는 각도 불일치(△θ)가 180° 이하인 경우와 스티어링 카운터(44)의 카운터 값이 실제 노브 위치의 카운터 값보다 큰 경우를 나타낸다. 목표 위치(P2)는 각도 불일치(△θ)가 180°보다 큰 경우와 스티어링 카운터(44)의 카운터 값이 실제 노브 위치의 카운터 값보다 큰 경우를 나타낸다.

목표 노브 위치가 P1 또는 P2일 때, 실제 노브 위치는 스티어링 휠의 좌회전에 의해 목표 위치로 접근한다. 목표 노브 위치가 P3일 때, 실제 노브 위치는 스티어링 휠의 우회전에 의해 목표 위치로 접근한다. 또한, S40에서 산출된 목표 방향은 목표 위치가 P1 또는 P2일 때는 좌회전 방향이고, 목표 위치가 P3일 때는 우회전 방향이다. 그러므로, 세 개의 목표 위치(P1,P2,P3)중 임의의 하나에서, 실제 노브 위치는 목표 방향이 실제 회전 방향과 일치할 때 목표 위치에 접근한다.

그리고, 스티어링 휠각(θ)이 180°보다 큰 경우가 설명될 것이다. 도 28b의 실제 노브 위치는 180°보다 큰 스티어링 휠각(θ)을 나타낸다. 이 경우에, 실제 노브 위치와 목표 노브 위치 사이의 관계는 도 28b내의 세 개의 목표 위치로 표시되는 세 가지 형태로 표시된다. 목표 위치(P3)는 각도 불일치(△θ)가 180° 이하인 경우와 스티어링 카운터(44)의 카운터 값이 실제 노브 위치의 카운터 값보다 작은 경우를 나타내다. 목표 위치(P2)는 각도 불일치(△θ)가 180° 이하이고 스티어링 카운터(44)의 카운터 값이 실제 노브 위치의 카운터 값보다 큰 경우를 나타낸다. 목표 위치(P1)는 각도 불일치(△θ)가 180°보다 크고 스티어링 카운터(44)의 카운터 값이 실제 노브 위치의 카운터 값보다 작은 경우를 나타낸다.

목표 노브 위치가 P1 또는 P2일 때, 실제 노브 위치는 스티어링 휠의 우회전에 의해 목표 위치로 접근한다. 목표 노브 위치가 P3일 때, 실제 노브 위치는 스티어링 휠의 좌회전에 의해 목표 위치로 접근한다. 또한, S40에서 산출된 목표 방향은 목표 위치가 P1 또는 P2일 때는 우회전 방향이고, 목표 위치가 P3일 때는 좌회전 방향이다. 그러므로, 세 개의 목표 위치(P1,P2,P3)중 임의의 하나에서, 실제 노브 위치는 목표 방향이 실제 회전 방향과 일치할 때 목표 위치에 접근한다.

이 실시예에서, 단계 S90은 도 18의 플로우차트로부터 생략된다. S100에서, 회전 방향이 목표 방향과 일치하면, CPU(141)는 S110으로 이동시킨다. 다시 말해, 노브 위치 보정은 보정이 실제 노브 위치에서 목표 노브 위치로 접근할 때에만 실행된다. 결과적으로, 실행되면, 노브 위치 보정(스티어링 휠각 보정)은 각도 불일치(△θ)를 항상 감소시킨다. 이전의 실시예에서, 조작자가 작은량으로 스티어링 휠의 회전 방향을 반복해서 전환시키므로써 후륜의 휠각을 조절할 때, 노브 위치 보정(스티어링 휠각 보정)은 실제 노브 위치와 목표 노브 위치 사이의 각도 불일치를 확대시킬수 있다. 그러나, 이 실시예에서, 스티어링 휠의 회전 방향이 작은 회전량으로 반복해서 전환될지라도, 각도 불일치는 확대되지 않지만, 실제 노브 위치는 목표 노브 위치에 점차로 수렴된다.

본 발명이 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈됨이 없이 여러 특정한 형태로 변경될수 있다는 것이 본 기술 분야의 기술자들에 의해 명백해질 것이다. 특히, 본 발명은 하기의 형태내에서 변경될수 있다는 것이 이해되어야 한다.

차속 센서는 전륜 차동 기어(34)의 회전을 검출하는 센서(35)에 제한되지 않는다. 그러나, 다른 형태의 차속 센서가 사용될 수도 있다.

후륜의 직진 범위에 대응하는 스티어링 휠각의 범위는 반드시 ±20°이어야 하는 것이 아니라 스티어링 휠이 작동에 따라 변경될수도 있다. 스티어링 휠의 작동이 커질 때, 범위는 확대될수 있고, 작동이 좁아질 때, 범위는 또한 좁아질수 있다.

스티어링 휠각을 검출하기 위한 로터리 엔코더는 증분 형태로 제한되지 않는 절대 형태일 것이다. 이 경우에, 스티어링 휠의 회전 방향은 이전 루틴내에서 검출된 로터리 엔코더의 각도와 현재의 루틴내에서 검출된 로터리 엔코더의 각도를 비교하므로써 쉽게 검출된다.

스티어링 휠의 절대각을 검출하는 검출기가 사용될수 있다. 일본 특허 출원 공개 제 4-24270호는 상기 시스템을 공지하고 있다. 이 시스템에서, 스티어링 축의 회전은 웜 기어와 같은 감속기에 의해 감속된다. 그 후 스티어링 축의 회전은 전위차계에 의해 검출된다. 스티어링 휠각이 절대각으로서 검출되면, 스티어링 휠의 각도는 후륜의 휠각이 직진 범위내인지를 판정하는데 사용된다. 이 판정의 정확도는 스티어링 휠의 각도 불일치를 고려하므로써 향상된다.

회전형 전위차계는 스티어링 휠의 각도를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우에, 스티어링 휠의 전회전(360°)의 일부는 검출에 적용되지 않는다. 그러나, 스티어링 휠의 중립 위치가 검출 범위의 중심에서 검출되도록 설치되면, 비검출 범위는 장치의 조작에 영향을 주지 않는다.

도 15 내지 도 24의 실시예에서, 목표 제어 라인(L)은 음의 휠각(R)의 범위내에서 이상 제어 라인(L0)으로부터 하향 이동될수 있고, 양의 휠각(R)의 범위내에서 이상 제어 라인(L0)으로부터 상향 이동될수 있다. 도 25 내지 도 27의 실시예에서, 목표 제어 라인(L)은 이상 제어 라인(L0)에 일치될수 있다.

본 발명은 유압 파워 스티어링 장치를 갖는 다른 산업 차량에 적용될수 있다. 본 발명은 또한 노브 없는 스티어링 휠의 각도를 보정하기 위해 사용될수도 있다.

본 상세한 설명에서의 직진 범위는 차량이 직진할 때, 쉽게 조절되는 휠각내에서 조향된 휠의 휠각 범위를 말한다. 직진 범위는 차량의 속도에 따라 변한다. 최대 직진 범위는 조향된 휠의 휠각의 ±10°이다.

본 발명은 스티어링 휠의 회전에 따른 유압 파워 스티어링 장치에 의해 조향되는 차량 휠을 갖는 산업 차량을 제공한다. 산업 차량은 불일치가 소정의 값을 초과할 때 스티어링 휠의 공전시키므로써 스티어링 휠의 각도 위치와 차량 휠의 휠각 사이의 불일치를 보정하는 보정 장치를 갖는다. 스티어링 휠의 각도 위치는 스티어링 휠의 기준 위치에 대한 스티어링 휠의 회전각으로 표시된다. 휠각은 차량 휠의 회전축에 수직인 평면과 차량의 직선 주행을 표시하는 라인 사이의 각도이다. 보정 억제 장치는 임의의 차량의 주행 상태하에서 보정 장치의 작동을 억제한다.

Claims

스티어링 휠의 회전에 따라 유압 파워 스티어링 장치에 의해 조향되는 차량 휠을 갖는 산업 차량에 있어서,

불일치가 소정의 값을 초과할 때 스티어링 휠을 공전시키므로써 스티어링 휠의 각도 위치와 차량 휠의 휠각 사이의 불일치를 보정하는 보정 장치와,

임의의 차량 주행 상태하에서 보정 장치의 작동을 억제하는 보정 억제 장치를 포함하고,

상기 스티어링 휠의 각도 위치는 스티어링 휠의 참조 위치에 관해 스티어링 휠의 회전각으로 표시되고, 상기 휠각은 차량 휠의 회전축에 수직인 평면과 차량의 직선주행을 표시하는 라인 사이의 각도인 것을 특징으로 하는 산업 차량.
제 1항에 있어서, 임의의 차량 주행 상태는 소정의 차속 범위를 포함하는 산업 차량.
스티어링 휠(102)의 회전에 따라 파워 스티어링 장치에 의해 조향되는 차량 휠(119)을 갖는 산업 차량용 파워 스티어링 장치에 있어서,

스티어링 휠(102)의 각도 위치에 따라 차량 휠(119)의 휠각을 설정하는, 차량 휠 조향용 유압 구동 장치(112)와,

각도 위치 검출용 제 1 검출 장치(127)와,

차량 휠의 휠각 검출용 제 2 검출 장치(128)와,

휠각에 따라 설정되는 스티어링 휠의 목표 위치를 계산하는 계산 장치(141)와,

스티어링 휠의 각도 위치에 대응하는, 유압 구동 장치(112)의 출력 보정용 보정 장치(122)와,

스티어링 휠의 각도 위치와 목표 위치 사이의 차이를 허용 범위내로 유지하기 위한 보정 장치(122) 제어용 제어기(141)와,

차량의 속도 검출용 제 3 검출 장치(135)와,

차속이 소정의 값보다 큰지를 판정하는 판정 장치(141)와,

차속이 소정의 값보다 클 때 보정 장치(122)의 작동을 금지하는 금지 장치(141)를 포함하고,

상기 각도 위치는 참조 각도 위치에 관해 스티어링 휠의 회전각으로 표시되고, 상기 휠각은 차량 휠의 회전축에 수직인 평면과 차량의 직선 주행을 표시하는 라인 사이의 각도인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제 3항에 있어서, 스티어링 휠의 각도 위치는 스티어링 휠의 중립 위치로부터 상대각도로 획득되는 파워 스티어링 장치.
제 3항에 있어서, 차량 휠의 휠각이 차량의 직선 주행 범위내인지를 판정하여, 차량 휠의 휠각이 직선 주행 범위내일 때 보정 장치(122)를 작동시키는 휠각 판정 장치(141)를 부가로 포함하는 파워 스티어링 장치.
제 5항에 있어서, 상기 직선 주행 범위는 참조 위치로부터 측정되는 -20°와 +20° 사이인 각도 위치의 범위에 대응하는 파워 스티어링 장치.
제 3항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 산업 차량은 지게차이고, 상기 차속의 소정의 값은 차량 최대 속도의 약 70% 내지 약 80% 사이의 범위인 파워 스티어링 장치.
제 3항에 있어서, 상기 제 1 검출 장치는 스티어링 휠과 함께 회전하는 스티어링 축(103), 둘레에 위치된 복수의 개구를 가지며 스티어링 축과 함께 회전하는 원형 디스크, 및 개구 검출용 포토 커플러를 구비하는 파워 스티어링 장치.
제 3항에 있어서, 상기 스티어링 휠은 노브(102a)를 갖고, 상기 제어기(141)는 노브가 스티어링 휠의 목표 위치에 위치되도록 보정 장치(122)를 제어하는 파워 스티어링 장치.
스티어링 휠(35)의 회전에 따른 산업 차량의 차량 휠 조향용 파워 스티어링 장치에 있어서,

제 1 및 제 2 오일 챔버(R3,R4)를 구비하는, 스티어링 휠의 각도 위치에 따라 휠각을 설정하기 위한 차량 휠 구동용 유압 실린더(24)와,

상기 유압 실린더(24)로 오일을 공급하는 오일 공급 장치(40,44,45)와,

상기 제 1 및 제 2 오일 챔버로의 오일 공급과 제 1 및 제 2 오일 챔버로부터 상기 오일 공급 장치(40,44,45)로 배출된 오일의 복귀를 제어하는 오일 제어 장치(39)와,

실린더의 제 1 및 제 2 오일 챔버를 접속시키는 유관(conduit:48)과,

상기 유관내의 유량 제어용 제어 밸브(49)와,

각도 위치 검출용 제 1 검출 장치(37)와,

차량 휠의 휠각 검출용 제 2 검출 장치(32)와,

휠각에 따라 설정되는 조작 휠의 목표 위치 산출용 스티어링 제어 장치(62)와,

차량의 회전 상태를 표시하는 값을 검출하는 제 3 검출 장치(32)와,

검출된 회전 상태값에 따라 스티어링 휠을 차량 휠에 직접 결합하기 위해 각도 위치의 보정이 금지되는지를 판정하는 보정 판정 장치(62)와,

각도 위치의 보정이 금지될 때 스티어링 제어 장치(62)에 의해 제어 밸브의 제어를 금지하는 보정 금지 장치(62)를 포함하고,

상기 차량 휠은 오일이 제 1 또는 제 2 오일 챔버로 공급되고, 그 오일이 다른 오일 챔버로부터 배출될 때 조향되고, 상기 각도 위치는 스티어링 휠의 참조 위치에 관한 스티어링 휠의 회전각으로 표시되고, 상기 휠각은 차량 휠의 회전축에 수직인 평면과 차량의 직선 주행을 표시하는 라인 사이의 각도이고, 상기 스티어링 제어 장치는 각도 위치와 목표 위치가 허용치보다 클 때 오일을 오일 공급 장치(39)로 복귀시키기 위해 제어 밸브(49)를 제어하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
제 10항에 있어서, 회전 상태값은 차량이 회전할 때 차량에 작용하는 횡가속의 소정의 값인 파워 스티어링 장치.
제 10항에 있어서, 상기 회전 상태값은 차량이 회전할 때 차속과 휠각의 함수인 파워 스티어링 장치.
제 12항에 있어서, 차량 상태값은 차량 휠에 적용되는 소정의 부하량인 파워 스티어링 장치.
제 10항에 있어서, 상기 스티어링 휠의 각도 위치는 스티어링 휠의 중립 위치로부터 상대 각도로서 획득되는 파워 스티어링 장치.
제 10항에 따른 파워 스티어링 장치를 구비한 산업 차량.
제 15항에 있어서, 차량 본체와 롤링 방향으로 상기 차량 본체상에 피봇 가능하게 장착된 차축을 포함하고, 차량의 안정성이 낮을 때는 상기 차축의 피봇 동작은 제한되고 각도 위치의 보정은 금지되는 산업 차량.
제 15항에 있어서, 상기 산업 차량은 지게차인 산업 차량.