JPH0624954B2 - 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

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せるという、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
ルの回転操作したとき、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
ンドルトルク検出装置１０１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ＴＨ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
れた信号にもとづき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ＴＨ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
せた時、次のような現象が生じる。即ち、後輪一輪駆
動、後輪操舵式のリーチフォークリフトにおいて、ステ
アリングホイールを例えば左に回転させてリーチフォー
クリフトを直進状態から左に旋回させる時、後輪は前進
方向から次第に右方向に向き、車両重心を中心として車
両を回転させようとするが、駆動輪の向きが重心をはず
れた位置に達すると車両の反力を受けてさらに車両重心
をはずれる方向に回動し、結果としてステアリングホイ
ールの左方向の回転操作を助長するような力をステアリ
ングホイールに与える。従って、この状態でステアリン
グホイールにステアリングアシスト力を加えたのでは、
後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。なお、後進時は駆動輪が車両を索引することによ
り、駆動輪は前進方向を指向し、過剰切れ込み現象は生
じない。

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、後輪一輪駆動、後
輪操舵式のリーチフォークリフトの走行時にステアリン
グホイールが操作された時、ステアリングシスト力出力
モータからステアリングアシスト力を出力させるリーチ
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、前記ステアリングホイールの操作トルクを検出して
操作トルクの大きさの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の回
転角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前進走行を検知する前進検知装置
と、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のための信号を生成するととも
に、前記前進検知装置から前進検知信号が出力された時
のみステアリングアシスト力減少信号と前記トルク信号
とを加算することにより得られたステアリングアシスト
力減少補正信号に基づきステアリングアシスト力出力モ
ータからステアリングアシスト力を出力させることによ
り前記リーチフォークリフトの前進走行時においてステ
アリングアシスト力を減少させ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、リーチフォークリフトが前進
走行している状態でステアリングホイールが例えば左方
向に回転操作された時、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、操舵検出装置から操舵信
号が出力され、更に前進検出装置がリーチフオークリフ
トの前進を検知している状態で、制御回路は、操舵信号
に対応したステアリングアシスト力減少のための信号を
生成するとともに、その信号と前記トルク信号とを加算
することにより得られたステアリングアシスト力減少補
正信号に基づきステアリングアシスト力出力モータから
ステアリングアシスト力を出力させることにより前記リ
ーチフォークリフトの前進走行時においてステアリング
アシスト力を減少させ、リーチフォークリフトの操舵輪
の過剰切り込みを抑制するように制御する。

（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図はバッテリー式リーチフォークリフトにおける電
気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によってギャーボックス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、該第一軸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はギャーボックス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（又は固着）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
とする段付きの継孔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１
６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
２６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。

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って第一軸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
角変位の範囲内において、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を下向き又は上向
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
ドライブユニット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
きには、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
成のもとでコントローラ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
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、前記第一軸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
転角度の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、前記ステアリ
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
出して回転数を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。

一方、制御回路４１の出力側には前記パワーステアリン
グ機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「Ｈ」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「Ｈ」を出
力し、後進及び停止しているときは論理信号「Ｌ」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「Ｈ」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え
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「Ｈ」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が大きくなって、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から出力される論理信号は
「Ｌ」となるため、半導体スイッチＳＷ１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、後輪一輪駆動、後輪操舵
式のリーチフォークリフトの前進走行時にステアリング
ホイールが操作された時ステアリングホイールに加えら
れた操作トルクとステアリングホイールの回転角とに応
じてステアリングアシスト力を減少させ、リーチフォー
クリフトの操舵輪の過剰切り込みを抑制することができ
るため運転者の操作に対応して駆動輪の向きを精度良く
位置決めでき、リーチフォークリフトにおける運転フィ
ーリングを大幅に向上させることができるという効果が
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図は電気制御ブロック図、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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後輪一輪駆動、後輪操舵式のリーチフォー
   クリフトの走行時に、ステアリングホイールが操作され
   た時、ステアリングアシスト力出力モータからステアリ
   ングアシスト力を出力させる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であって、 前記ステアリングホイールの操作トルクを検出して操作
   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の回転角
   に対応した操舵信号を出力する操舵検出装置と、リーチ
   フォークリフトの前進走行を検知する前進検知装置と、
   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
   グアシスト力減少のための信号を生成するとともに、前
   記前進検知装置から前進検知信号が出力された時のみス
   テアリングアシスト力減少信号と前記トルク信号とを加
   算することにより得られたステアリングアシスト力減少
   補正信号に基づきステアリングアシスト力出力モータか
   らステアリングアシスト力を出力させることにより前記
   リーチフォークリフトの前進走行時においてステアリン
   グアシスト力を減少させ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。