JPH0714107Y2 - 電動車の走行安全装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えばバッテリ式フォークリフト車などの電
動車に用いられる電動式パワーステアリング装置の動作
不良を検出し、走行用電動機を減速する電動車の走行安
全装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、各種車両において、操舵力の軽減を目的にパワー
ステアリング装置が多用されている。又工場内、船内等
での屋内作業には、バッテリを駆動源としたフォークリ
フト、運搬車などの電動車が好まれて用いられている。
このような車両のパワーステアリング装置としては、省
電力のために電動式の装置が採用される。しかし、この
ような電動式パワーステアリング装置は、例えば補助電
動機への電流を制御するスイッチング素子等が破壊する
と直ちに全動作が停止するが、走行用電動機は運転を続
ける。

〔解決すべき問題点〕

従って、走行中にパワーステアリング装置が停止すると
操舵力が急に増加し、障害物を避けられずに接触、衝突
事故が発生するおそれや、プラットホーム等の段差から
落下する等の危険性があった。

本考案は、電動式パワーステアリング装置の動作不良を
検出する動作検出回路とその検出信号により走行用電動
機を減速する電動機制御回路とを具え前記問題点を解決
でき安全性向上に役立つ電動車の走行安全装置の提供を
目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

以下本考案の一実施例を図面に基づき説明する。

図において、電動車の走行安全装置Ｂは、操向輪Ｗを向
き変えするステアリングＳの操作を検出する回転方向検
出器３と前記回転方向検出器３の出力により前記操向輪
Ｗの向きを変える回動に補助トルクを与える補助電動機
５に駆動電流を付与する制御回路４とを具える電動式パ
ワーステアリング装置Ａの動作不良を検出する動作検出
回路６と、該動作検出回路６の検出信号により走行用電
動機７を減速する電動機制御回路10とを具える。

なお電動車は、本実施例では、いわゆるバッテリフォー
クリフトであり、操向輪Ｗは、第１図に略示するよう
に、駆動輪を兼ね、走行用電動機７と一体の駆動ユニッ
ト22を形成し、車体に向き換え回動自在に取付けられて
いる。又駆動ユニット22は該ユニットに固定した大径の
歯車23と、上端にステアリングＳが取付けられたステア
リング軸24下端の歯車25とが噛み合う。従ってステアリ
ングＳの回転により前記操向輪Ｗの向き変えができる。
なお前記ステアリング軸24は、チエーン26、軸方向に伸
縮可能なスプライン自在継手27が介在しており、又さら
に前記補助電動機５の駆動によりその回転トルクを伝え
る減速機28と前記回転方向検出器３とが付設されてい
る。このように、電動車のステアリングＳと操向輪Ｗと
は機械的に継がれている。

回転方向検出器３は、本実施例においては、トルクセン
サであって、ステアリングＳに加えられる操舵トルクの
大きさに略比例しかつ検出トルクがゼロのときのゼロ電
位を中心として例えばステアリングＳの操舵方向が右の
とき正電位、左のとき負電位となる。従って回転方向検
出器３はステアリングＳの操作を検出し、該ステアリン
グＳに加えられる操舵トルクの方向と大きさを出力す
る。

又本実施例においては、前記操向輪Ｗの左右の回動終端
位置を検出する左右一対の回動終端検知器８、８が前記
車体に固定される。本例では回動終端検知器８は、マイ
クロスイッチからなり、前記駆動ユニット22の側面に形
成した作動片21によりオンし、左右の各回動終端検知器
８、８が夫々左右の回動終端位置を検知する。なお前記
回転方向検出器として、回転計を用い、その回転数ある
いは回転角度から操向輪Ｗの左右の回動終端位置を検出
することもでき、従ってそのときには回動終端検知器
８、８は省略できる。

前記制御回路４は、第２図に示すように、制御主回路７
とアイドル回路９とを具えている。

制御主回路７は、回転方向検出器３の出力を増巾する増
巾回路30と、該増巾回路30の出力31をパルス巾変調する
PWM回路40と、回転方向検出器３の出力からステアリン
グＳの回転方向を判定する方向判定回路50と、前記PWM
回路40の出力41と方向判定回路50の出力51、52によりバ
ッテリＥから電流をオン、オフするスイッチング回路60
とを具え、いわゆるチョッパ制御回路を形成している。

又アイドル回路９は、本実施例においては、巾の狭いパ
ルスを発振するパル発振回路70と、前記方向判定回路50
の出力51、52と回動終端検知器８、８の各出力53,54と
により前記パルス発振回路70の出力71と前記PWM回路40
の出力41とを切り変える切り換え回路100とを具えてい
る。

前記増巾回路30は、本例では前記回転方向検出器３の出
力32を増巾しかつ一定のスレッシュホールドレベル以下
を遮断する非線形回路33と該非線形回路33の出力34の絶
対値を出力する整流回路35とを含んでいる。この増巾回
路30の入出力特性を略示すると第４図のようになり、正
負のスレッシュホールドレベル間の不感帯はステアリン
グＳの遊びを形成する。従って不感帯の巾は実車フイー
リングによって決定される。なおこのような特性を実現
するには、たとえば適当にゲインを選んだ２つのOPアン
プ間にブリッヂに組んだシリコン整流器を介在させるこ
とによって、整流器の順方向電圧を利用して簡便に実現
できる。

PWM回路40は、例えば三角波発生回路と、コンパレータ
とを用いたものなど周知構成の回路が採用できる。

方向判定回路50は、本例では前記非線形回路33の出力34
が入力されそのレベル、本例では正負を判定することに
よって、ステアリングＳの操舵方向が右であるときには
出力51が１となり又操舵方向が左であるときには出力52
が１となる。なおこの方法判定回路50は、コンパレータ
などを用いて構成できる。

なお前記回動終端検知器８、８は操向輪Ｗが右の終端位
置にあるときその出力53が１となり、又同様に左の終端
位置にあるとき出力54が１となる。

スイッチング回路60は、ブリッヂ接続されたスイッチン
グ素子61、62、63、64と、対角位置に位置し夫々対をな
すスイッチング素子61、63とスイッチング素子62、64と
を夫々駆動するドライブ回路65、66とからなる。又プリ
ッヂの中辺には前記補助電動機５が接続されている。又
スイッチング素子61、62はキースイッチKSをへてバッテ
リＥに接続され又スイッチング素子63、64はアースに接
続されている。従ってドライブ回路65にパルスを入力す
ることによりスイッチング素子61、63が導通し、補助電
動機５は操向輪Ｗを右に向き変えする方向の電流が流れ
る。又ドライブ回路66にパルスを加えると同様に操向輪
を左に向き変えする方向の電流が流れる。なお本実施例
では前記スイッチング素子61〜64はパワーMOS−FETがパ
ラレル接続されて用いられている。

前記パルス発振回路70は、前記のごとくパルス巾が狭く
かつPWM回路40の周波数と略同一の矩形波を出力する。
又パルス巾は、該パルスを前記ドライブ回路65又は66に
入力したとき補助電動機５が操向輪Ｗに与えるアイドル
トルクが該操向輪Ｗの機械ロストルク以下となるように
設定する。換言すれば、操向輪Ｗを地面から浮かせた状
態においても操向輪Ｗがアイドルトルクによって向き変
えしない範囲に設定する。

切り換え回路100は、前記方向判定回路50と回動終端検
知器８、８との出力51〜54により、PWA回路40又はパル
ス発振回路70を選択しスイッチング回路60に入力するロ
ジック回路であり、図面を参照しつつその動作とともに
説明する。

操向輪Ｗがその左右の回路終端位置にないときには、回
動終端検知器８、８の出力53、54はともに０である。従
ってこの出力53、54が夫々入力されているAND回路101、
102の各出力103、104はともに０である。又この出力10
3、104が入力されるOR回路105の出力106も０である。従
ってこの出力106とパルス発振回路70の出力71とが入力
されているAND回路107の出力109は０であり、パルス発
振回路70のパルス信号はあらわれない。これに対して出
力106を反転するNOT回路110の出力111とPWM回路40の出
力41とが入力されるAND回路103の出力104には、出力111
が１であるから出力41のパルス信号がそのままあらわれ
る。従ってAND回路103、107の各出力104、109が入力さ
れるOR回路105の出力106には、前記出力104即ちPWM回路
40のパルス信号があらわれる。

又右の回路終端を検出する回動終端検知器８の出力53が
入力されている前記AND回路101のもう１つの入力には操
舵方向が左のときに１となる出力52を反転するNOT回路1
07の出力109が入力されている。又同様にAND回路102に
は操舵方向が右であるときに１となる出力51を反転する
NOT回路の出力121が入力されている。

従ってたとえば操向輪Ｗが右の回路終端位置にあるとき
には、出力53が１となり、出力52が０のとき出力109は
１であるからAND回路101の出力103は１となる。即ち出
力53が１、出力52が０の状態は、操向輪Ｗが右の終端位
置にあるにも係わらず更に右向きの操舵トルクを加えて
いる状態、あるいはステアリングＳから実質的に手をは
なしているような状態であり、さらに云うならば、左向
きの操舵トルクをまだ加えていない状態といえる。この
状態でAND回路101の出力103は１、出力106も１、これを
反転した出力111は０。従ってこの状態では、前記の状
態とは反対に、AND回路107の出力109にパルス発振回路7
0のパルス信号があらわれ、またOR回路105の出力106に
もパルス発振回路70のパルス信号があらわれる。

同様に操向輪Ｗが左の終端位置にあるときにも、出力10
6にはパルス発振回路70のパルス信号があらわれる。

また一方、前記方向判定回路50の出力51、52は、夫々AN
D回路122、123に入力され，又各AND回路122、123のもう
１つの入力には夫々回動終端検知器８、８の出力53、54
を反転するNOT回路124、125の出力126、127が入力され
る。従ってAND回路122の出力129は、操舵方向が右でし
かも右の終端位置に操向輪Ｗがないときにのみ１とな
る。又逆にAND回路123の出力130は操舵方向が左でかつ
操向輪Ｗが左の終端位置にないときにのみ１となる。又
この出力129は出力54とともにOR回路131に入力され、又
出力130と出力53とがOR回路132に入力される。従ってOR
回路131の出力133が１となるのは、出力129が１となる
前記条件にさらに出力54が１となる、即ち左終端位置に
操向輪Ｗがあるという条件が加わる。又同様にOR回路13
2の出力134が１となるのは出力130が１となる前記条件
に出力53が１となる条件が加わる。又AND回路140にはOR
回路131の出力133と前記OR回路105の出力106とが入力さ
れる。AND回路142は、OR回路132の出力134と前記出力10
6とが入力される。又AND回路140、142の各出力141、143
は、夫々スイッチング回路60のドライブ回路65、66に入
力されている。

従って操向輪Ｗがその左右の回動終端位置の間にあると
きには、AND回路140、142にはPWM回路40の出力信号が入
力されており、操舵方向が右のときには、前記出力133
が１となり出力141がPWM回路40の出力信号と等しいパル
ス信号となり、従ってスイッチング回路60は、ドライブ
回路65によりスイッチング素子61、63がオン、オフし、
補助電動機５が操向輪Ｗを右向きに回動する補助トルク
を発生する。又同様に操舵方向が左のときには、スイッ
チング素子62、64がオン、オフし、補助電動機５は左向
きの補助トルクを発生する。そして操向輪Ｗが左又は右
の回動終端位置に達したときには回動終端検知器８、８
が検知する。

又操向輪Ｗが左又は右の回動終端位置にあるときには、
前記のごとく出力106にはパルス発振回路70のパルス信
号があらわれている。出力133が１のとき即ち操向輪Ｗ
が左の回動終端位置にあるとき、他方の右の終端位置に
向けてしかも該操向輪Ｗの機械ロストルク以下のアイド
ルトルクを操向輪Ｗに与えるアイドル電流を発生する。
又操向輪Ｗが右の回動終端位置にあるときには、同様
に、他方の左の終端位置に向けてアイドルトルクを与え
る逆向きのアイドル電流を発生することができる。

このように、電動式パワーステアリング装置Ａは、操向
輪の回動終端位置において他方の終端位置に向けてしか
も操向輪の機械ロストルク以下のアイドルトルクを該操
向輪に与えるアイドル電流を流すことができ、回動終端
位置における補助電動機の過電流、また過電流による過
熱等を防止でき、更に省電力に役立つとともに、ステア
リングの応答性が改善され、操作性、操作感を向上でき
る。

本考案の電動車の走行安全装置Ｂは、前記のごとく、電
動式パワーステアリング装置Ａの動作不良を検出する動
作検出回路６とその検出信号により走行用電動機７を減
速する電動機制御回路10とを具えている。

動作検出回路６は、前記制御回路４のOR回路105の出力1
06のパルス信号を平滑し一定レベルの直流信号とする整
形回路150と、補助電動機５の駆動電流を検出すること
によって該補助電動機５の動作を検出する補助電動機動
作検出回路160と、前記回路150、160の各出力151、161
を比較する比較回路170と、比較回路170の出力171を保
持する保持回路175とを具えている。

補助電動機動作検出回路160は、第２図に示すように、
スイッチング素子63、64とアースとの間に挿入したシヤ
ント抵抗162、163と、該抵抗162、163の素子側端間の電
圧降下を増巾する作動増巾回路164と、その出力165が入
力されるウインドーコンパレータ166とを具える。なお
ウインドーコンパレータ166は、前記アイドル電流と過
電流とをウインドー内に設定する。即ちウインドーコン
パレータ166の出力169は、アイドル電流と補助電動機５
が有効な補助トルクを発生する駆動電流が流れたときに
１となる。そしてさらに電流が過大となったときには、
出力169は０となり過電流保護の機能を合わせ持つ。

比較回路170は、エクスクルーシブOR回路が用いられて
いる。従ってその出力171は、出力106にPWM回路40又は
パルス発振回路70からのパルス信号があるにもかかわら
ず補助電動機15に電流が流れていないときに１となる。

又保持回路175はRSフリップフロップが用いられてお
り、制御回路４と同一の電源回路に接続されている。又
そのリセット端子Ｒには電源オンリセット回路176が接
続され、該保持回路175は制御回路４に電源が供給され
ると自動的にリセットされその出力177は１となる。又
保持回路175のセット端子Ｓには前記出力171が入力され
ている。

従って動作検出回路６の出力177は、電動式パワーステ
アリング装置Ａの動作不良、例えば、制御回路４に電源
が供給されない、PWM回路40が働かない、パルス発振回
路70が発振しない、切り換え回路100が働かない、スイ
ッチ素子61〜64が破壊された、補助電動機５が断線し
た、補助電動機５への接続が不良である等を検出したと
き０となる。

前記電動機制御回路10は、第３図に示すように、アクセ
ルＣのアクセル信号191により、アクセルＣの操作量に
応じて走行用電動機７の駆動電流を増減する、本例では
チヨッパ制御回路からなる、主制御回路を具え、該主制
御回路は、前記出力191を増巾する増巾回路200と、その
出力201によってパルス巾が変調されたパルスを発生す
るPWM回路210と、ドライブ回路221およびチヨッパ素子2
22からなるスイッチング回路220とを具えている。又前
記増巾回路200とPWM回路210との間には、減衰回路203と
常閉のバイパススイッチ204とが並列接続された強制走
行回路が挿入される。従って常時は、増巾回路200の出
力201が直接PWM回路に入力され、又バイパススイッチ20
4のオフによりPWM回路210には、減衰回路203によって減
衰された出力201の信号が入力される。

又本例では、PWM回路210とスイッチング回路220との間
に、AND回路211からなり、前記PWM回路210のパルス信号
のスイッチング回路220への入力をオン、オフするスイ
ッチング回路が挿入されている。そして前記動作検出回
路６の出力177と強制走行スイッチ230の出力231とが入
力されるOR回路235の出力236が、前記AND回路211のもう
１つの入力端に入力される。

従って、電動式パワーステアリング装置Ａが正常に動作
しているときは、前記出力177は１であるから出力236も
１となり、スイッチング回路220にはPWM回路210のパル
ス信号が入力される。従ってアクセルＣの操作によって
車速を制御できる。

又動作検出回路６が電動式パワーステアリング装置Ａの
動作不良を検出したときには、前記のごとくその出力17
7は０となり、出力236も０となる。すなわち、PWM回路2
10のパルス信号はAND回路211によって遮断され、走行用
電動機７は停止する。なお走行停止に際しては荷崩れ等
を防ぐために急制動は避けるのがよい。

なお前記のように、電動式パワーステアリング装置Ａが
動作不能の状態においても、ステアリングＳと操向輪Ｗ
が機械的に連結されており、操舵トルクは大ではある
が、操向輪Ｗを向き換えできる。そのような状態におい
ては、前記強制走行スイッチ230をオンすることにより
その出力231は１となり、バイパススイッチ204はオン
し、増巾回路200とPWM回路210とは減衰回路203を介して
接続されるとともに、AND回路211のもう１つの入力即ち
出力236を１とする。従って電動車はアクセル操作によ
り走行用電動機７を駆動し、通常よりも遅い速度で安全
に走行できる。

なお走行方向は走行方向切り換えレバーＤと連動する切
り換えスイッチDSにより、前進コンタクタFC又は後進コ
ンタクタRCを選択し界磁コイルＦの極性を反転すること
によって切り換えできる。

〔考案の効果〕

このように本考案の電動車の走行安全装置は、電動式パ
ワーステアリング装置の動作不良を検出する動作検出回
路の検出信号により走行用電動機を減速するものである
ため、電動式パワーステアリング装置の不意の動作不能
による衝突事故などを防止できる安全性を向上できる。
さらに操向輪とステアリングとを機械的に継ぎかつ強制
走行スイッチを具えることにより、安全を確認したのち
などにおいて、低速走行を可能とし、修理場など、所定
場所への移動を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すブロック図、第２図は
電動式パワーステアリング装置の制御回路と電動車の走
行安全装置の動作検出回路とを示すブロック図、第３図
は電動車の走行安全装置の電動機制御回路を示すブロッ
ク図、第４図は第２図の増巾回路30の入出力特性を示す
線図である。 ３……回転方向検出器、４……制御回路、５……補助電
動機、６……動作検出回路、７……走行用電動機、８…
…回動終端検知器、９……アイドル回路、Ａ……電動式
パワーステアリング装置、Ｗ……操向輪。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】操向輪（Ｗ）を向き変えするステアリング
   （Ｓ）の操作を検出する回転方向検出器（３）と、該回
   転方向検出器（３）の出力により前記操向輪（Ｗ）の向
   きを変える回動に補助トルクを与える補助電動機（５）
   に駆動電流を付与する制御回路（４）とを具える電動式
   パワーステアリング装置を設けた電動車の走行安全装置
   であって、 前記操向輪（Ｗ）とステアリング（Ｓ）とを機械的に継
   ぐとともに、 前記電動式パワーステアリング装置の動作不良を検出す
   る動作検出回路（６）、および前記動作検出回路（６）
   の検出信号により動作し走行用電動機（７）を減速し停
   止させる電動機制御回路（10）を設けるとともに、 前記電動機制御回路（10）に、前記動作検出回路（６）
   が前記動作不良を検出した状態においてアクセル操作に
   より走行用電動機（７）を駆動し電動車を遅い速度で走
   行させる強制走行スイッチ（230）を設けたことを特徴
   とする電動車の走行安全装置。