JPS6320260A - パワ−ステアリングモ−タの制御装置 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明はパワーステアリングモータの制御装置に関す
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では操作ハンドルの操
作トルクＴｈを公知の方法で電気的に検出し、このトル
ク検出電圧値ＦＳに基づいてコントローラを介してパワ
ーステアリングモータを駆　。

動制御している。実際の電気式パワーステアリングでは
センサ機構中の摩耗や弾性部材のヒステリシス等の発生
は避けられないものであり、この避けられない現実の特
性に基づく検出電ＪＴ：ＦＳを用いてパワーステアリン
グモータを駆動υ１ｔＩＩすると、ハンドル操作力を一
度加えてからその操作力を取り去っても検出電圧ＥＳは
ゼロには仕らない。すなわら、第６図に示すＪ：うに残
留出力ＩＩＥＥｓｈ又は−ＥＳｈが生じる。

そして、この残留出力電圧±［ｓｈに基づいてコントロ
ーラは無用な動作をしてパワーステアリングモータに電
圧を印加させることになる。この時、残留出力電圧上Ｅ
Ｓｈが小さい場合にはパワーステアリングモータは回転
しないが、同モータには微小のモータ電流が流れ、無駄
な電力を消費するとともに、無用に動作しているコント
ローラとともに加熱される。又、残留出力電圧が充分に
大きいとパワーステアリングモータが回転駆動する虞が
ある。

このため、従来はＦｓ−Ｔｈ特牲に対する前記コントロ
ーラへの入出力特性（検出電圧Ｆｓに対するパワーステ
アリングモータへの印加電圧Ｅｔ）に第７図に示すよう
に不感帯Ｒを設け、検出電圧Ｅｓが小さい場合にはパワ
ーステアリングモータの印加電圧Ｅｔをゼロにするよう
にしていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、第７図に示すように不感帯Ｒを越える残留出
力電圧がｅｓｌのときのコントローラ出力電圧（モータ
印加電圧）がｅｔｌだとした場合に、これがタイヤの復
元力と丁度均衡する大きさのときにはこの復元力とバラ
ンスするだけのトルクをパワーステアリングモータが出
し続けることになる。すなわち、コントローラから電流
が流れ続けることになり、電流を無駄にするばかりか、
コントローラを過熱させる問題がある。このことは走行
中に発生した場合には走行中は常に状態が変化して一瞬
のうちに解除されるが、特に停車中に運転者が運転席か
ら離れた場合にはこの状態が継続することになり、］ン
トローラの酸１１等が生じたり、場合によってはハンド
ルが勝手に回ってしまう虞があり、大変危険である。

この発明の目的は前記問題点を解消して、電力の無駄な
消費やパワーステアリングモータ及びコントローラの過
熱を防止することができる電気式パワーステアリングの
制御装置を提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明の電気式パワーステアリングの制御装置はハン
ドルの操作トルクを検出するトルク検出手段と、車両が
走行しているかどうかを検出する走行検出手段と、前記
走行検出手段の検出に基づいて判断し、停止のときにタ
イム動作を開始して所定時間毎にタイムアツプ信号を出
力するタイマと、タイムアツプ信号に基づいて通常時の
不感帯の幅よりもその幅を広げる設定値を出力する設定
手段とが設けられている。又、さらにそのハンドル操作
トルクに対するパワーステアリングモータの駆動を決定
するとともに、その操作トルクに対するモータ駆動の不
感帯の幅を前記設定手段の設定値によって変更する駆動
制御手段と、前記駆動シリ御手段が決定した駆動に基づ
いてパワーステアリングモータを駆動させる駆動手段と
が設けられている。

（作用） 走行検出手段は車両が走行しているかどうかを検出し、
タイマは走行検出手段の検出に基づいて停止のときにタ
イム動作を開始して所定時間毎にタイムアツプ信号を出
力する。設定手段はタイムアツプ信号が入力されると、
通常時の不感帯の幅よりもその幅を広げる設定値を出力
する。駆動制御手段はハンドル操作トルクに対するパワ
ーステアリングモータの駆動を決定するとともに、その
操作トルクに対するモータ駆動の不感帯の幅を前記設定
手段の設定値によって変更する。そして、駆動手段は駆
動制御手段が決定した駆動に基づいてパワーステアリン
グモータを駆動させる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図〜第４図
に従って説明する。

第２図は駆動制御手段としての駆動制御回路を示し、三
角波野牛回路１は第４図（ａ）に示す波形の三角波Ｓ１
を次段のレベルシフト回路２に出力りる。レベルシフト
回路２はオペアンプ３及び抵抗４．５とから構成されて
いる。そして、オペアンプ３はその一入力端子に前記三
角波Ｓ１が、→−入力端子に後記する基準信号Ｓ２が入
力され、第４図（ｂ）に示すように三角波Ｓ１をレベル
シフ１〜させ、そのレベルシフトされた三角波Ｓ３を後
記する反転回路６及び］ンパレータ１５に出力するよう
になっている。このレベルシフｌ〜は前記基準信号Ｓ２
のＮ１値によって決定され、ぞの電圧ｆｆｉが大きいと
そのシフト量は大きくなり、反対に小さいとそのシフト
量は小さくなる。

反転回路６はオペアンプ７及び抵抗８，９．１０とから
なり、子のオペアンプ７の一入力端了に前記三角波Ｓ３
が入力される。オペアンプ７はその三角波Ｓ３を第４図
（Ｃ）に示すように反転させ、その反転された三角波Ｓ
４を後記する］ンパレータ１６に出力する。従って、三
角波８４は前記三角波Ｓ３とは第４図（ｄ）に示すよう
に線対象の波形になり、その両三角波Ｓ３．Ｓ／ｌの間
隔が後記する不感帯Ｒを構成することになる。そして、
この不感帯Ｒの間隔は前記三角波Ｓ１のシフ１〜聞、寸
なわら、基準信号Ｓ２の電圧値の変化に相対して変化す
ることが分る。

トルク検出手段としてのトルク検出器１１は図示しない
フォークリフトのハンドル操作力（操作トルクＴ　ｈ　
）を電気的に検出（−る検出器であって、操作トルクＴ
ｈに比例したトルク検出電圧［Ｓで、かつ、特上１方向
（右方向）のハンドル操作における操作ｉ〜シルク対す
る同検出電圧Ｆｓを正電圧で、反対に反時バ１方向（左
方向）のハンドル操作にお【ノる操作１〜ルクに対する
同検出電圧ＥＳを０電圧で出力する。イして、この検出
器ＩＥＥｓはアン１１２を介してトルク検出器ＭＳ５と
して第１〜第４の各］ンバレータ１３〜１６に出力され
る。

第１の］ンパレータ１３はその→−入力端了に前記１ヘ
ルク検出信ＡＳ５が入力され、−入力端子がアースされ
ていて、同検出信号Ｓ５が正電１丁の場合（時計方向の
ハンドル操作）にプラス電位（以下、１ルベルという）
の制御信”ｒ　８６を出力し、同検出信号Ｓ５が口電圧
の場合（反時８１方向のハンドル操作）にｔ！［１電位
〈以下１−レベルという）の制御信号Ｓ６を出力づる。

そして、この制御信’；＃　８６は後記する第３図に示
づ一トランジスタドライバ回路１７に出力される。

第２の′：］ンバレータ１４は］−入力端子がアースさ
れ、−入力端子にトルク検出信号Ｓ５が入力されるよう
になっていて、同検出信号８５が０１圧の場合（反時こ
４方向のハンドル操作）に１」レベルの制御信号８７を
出力し、同検出信′；３Ｓ５が正電圧の場合（時計り向
のハンドル操作）に１−レベルの制御信号８７を出力で
る。そして、この制御信号Ｓ７は後記する］〜ランジス
タドライバ回路１８に出力される。

第３の］ンパレータ１５は一入力端子に前記レベルジノ
１−回路２からの三角波Ｓ３が入力され、十入力端子に
トルク検出信号Ｓ５が入力されるようになっでいて、同
検出信号８５が前記二角波Ｓ３より高い電圧（１１１の
場合にＩＩレベルの制御信号Ｓ８を出力し、反対に同検
出信”３　Ｓ５が三角波Ｓ３にり低い場合にＬレベルの
制御信号Ｓ８を出力する。イして、この制御信号Ｓ８は
後記するｉ・ランジスタドライバ回路１９に出力される
。

第４の］ンパレータ１６は１入力端子に反転回路６から
の二角波Ｓ４が入力され、−入力端子にトルク検出器ｇ
８５が入力されるようになっていて、同検出信号Ｓ５が
前記三角波Ｓ４より低い電圧値の場合に１−ルベルの制
御信′ｒ４３　Ｑを出力し、反対に同検出信号Ｓ５が三
角波Ｓ４より高い場合にＬレベルの制御信号Ｓ９を出力
する。そして、この制御信号Ｓ９は（り配する１〜ラン
ジスタドライバ回路２０に出力される。

第３図において、トランジスタドライバ回路１７は前記
制御信号８６が１ルベルの時（ハンドル操作が特訓方向
の時）には次段の第１のトランジスタ２１をオンさせ、
反対に１−レベル時にはオフさせるようになっている。

トランジスタドライバ回路１８は前記制御信＠Ｓ７がト
ルベルの時（ハンドル操作が反時計方向の時）には次段
の第３のトランジスタ２３をオンさせ、反対にトルベル
時にはオフさせるようになっている。

トランジスタドライバ回路１９は前記制御信号Ｓ８がト
ルベルの時（ハンドル操作が時計方向であって、トルク
検出信号Ｓ５が三角波Ｓ３より大きい時）には次段の第
４のトランジスタ２４をオンさせ、反対にトルベル時に
はオフさせる。従って、前記第１のトランジスタ２１が
オン状態で、第４のトランジスタ２４がオン・オフを繰
り返すと、バッテリー２５からパワーステアリングモー
タ２６に供給されるモータ電流は第１のトランジスタ２
１、パワーステアリングモータ２６及び第４のトランジ
スタ２４という回路で流れることによって同モータ２６
は正回転、すなわち、ハンドルに時計方向の力を付与す
る回転方向に回転する。

なお、前記第４のトランジスタ２４のオン・オフを繰り
返す際のデユーティはトルク検出信号Ｓ５と三角波Ｓ３
によって決定され、トルク検出信号Ｓ５の電圧値が三角
波Ｓ３より高いほどデユーティは大きくなり、すなわち
、第４のトランジスタ２４のオン時間が長くなる。その
結果、パワーステアリングモータ２６の回転速度はデユ
ーティに比例することになる。

トランジスタドライバ回路２０は前記制御信号Ｓ９がト
ルベルの時（ハンドル操作が反時計方向であって、トル
ク検出信号Ｓ５が三角波Ｓ４の電圧値より低い時）には
次段の第２のトランジスタ２２をオンさせ、反対にトル
ベル時にはオフさせるようになっている。従って、前記
第２のトランジスタ２２がオン・オフを繰り返すと、バ
ッテリー２５からパワーステアリングモータ２６に供給
されるモータ電流は第３のトランジスタ２３、パワース
テアリングモータ２６及び第２のトランジスタ２２とい
う回路で流れることによって同モータ２６は逆回転、す
なわち、ハンドルに反時計方向の力を付与する回転方向
に回転する。

なお、前記第２のトランジスタ２２のオン・オフを繰り
返す際のデユーティは前記と同様にトルク検出信号Ｓ５
と三角波Ｓ４によって決定され、トルク検出信号＄５の
電圧値が三角波Ｓ４より低いほどデユーティは大きくな
り、すなわち、第２のトランジスタ２２のオン時間が長
くなる。その結果、パワーステアリングモータ２６の回
転速度はデユーティに比例することになる。

次に前記不感帯Ｒの幅を変更させる基準信号Ｓ２を出力
し、その基準信号Ｓ２の値をタイムアツプ信号により制
御する設定回路とフォークリフトが走行か停止かを検出
する検出回路を第１図に従って説明する。

第１図において、前進リミットスイッチ３１は図示しな
いフォークリフトを前進走行、後進走行、停止（停止時
において中立状態）させるために操作される前後進操作
レバーの操作位置を検出するリミットスイッチであって
、同レバーが前進走行の操作位置にある時のみオンし、
バッテリー３２にて図示しない前進コンタクタをオンさ
せるためのリレーコイル３３を通電させる。後進リミッ
トスイッチ３４は前記前後進操作レバーの後進走行の操
作位置を検出するリミットスイッチであって、同レバー
が後進走行の操作位置にある時のみオンし、バッテリー
３２にて図示しない後進コンタクタをオンさせるための
リレーコイル３５を通電させる。

前記前進又は後進リミットスイッチ３１．３４がともに
オフされると、ＮＯＲ回路４５に入力される信号Ｓ１１
．Ｓ１２がトルベルとなり、そのＮＯＲ回路４５からト
ルベルの信号８１３がタイマ４６に出力される。タイマ
４６はトルベルの信号８１３が入力されているときのみ
タイムのカウント動作を開始し、タイムアツプする数秒
（この実施例では５秒）模にトルベルの信号８１４を出
力する。ワンショットマルチバイブレータ回路４７はト
ルベルの信号８１４の立上がり時に数１０ＩＩＳｅＣ幅
のパルス信号Ｓ１５を出力し、次段の抵抗４０．４１．
４２からなる分圧回路に設けられたアナログスイッチ４
３を数１０．ｍ５ｅｃ幅のパルス信号８１５に対応する
数１０１ＳｅＣ時間だけオンさせる。

反対に、前記数１０ｍ５ｅｃ幅のパルス信号８１５が出
力されていない時及び前進又は後進リミツｉ・スイッチ
３１．３４がオンされている時、パルス信号Ｓ１３がＬ
レベルとなり、タイマ４６が作動せず、パルス信号８１
４，８１５もＬレベルなのでアナログスイッチ４３はオ
フされる。又、タイマ４６はこのパルス信号８１５の立
上がり時にリセットされ、再びタイムをカウントするよ
うになっている。このように、アナログスイッチ４３は
フォークリフトが前進若しくは後進走行にあるときには
オフし、停止しているときには数秒（この実施例では５
秒）に−回の割合いで数１０１１１ｓｅｃ間だけオン状
態となる。

分圧回路は前記抵抗４０の端子間電圧ＶＳを基準信号と
して前記レベルシフト回路２のオペアンプに出力する回
路であって、分圧回路に印加されている直流電圧値をＶ
、抵抗４０の抵抗値をＲ１、抵抗４１の抵抗値をＲ２、
抵抗４２の抵抗値をＲ３としたとき、アナログスイッチ
４３がオフ状態の場合における端子電圧ＶＳＯｆｆは Ｖｓｏｆｆ−Ｒ１・Ｖ　（Ｒ１＋Ｒ２）となる。

反対にアナログスイッチ４３がオン状態の場合における
端子電圧ＶＳＯｎは Ｖｓｏｎ＝Ｒ１・Ｖ／（Ｒ１＋Ｒ２−Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ
３）） となる。

両式からＶＳ　　ｏｎ　＞ＶＳ　ｏｆｆとなることが分
る。

すなわち、フォークリフトが前進若しくは後進走行にあ
るときには基準信号Ｓ２の値は小さく、停止して、アナ
ログスイッチ４３がオンのとぎには基準信号＄２の値は
大きくなる。又、抵抗４１の両端に設けたコンデンサ４
４は端子電圧Ｖｓを滑らかに上昇させるとともに、滑ら
かに下降させ、従って、前記不感帯Ｒの幅を徐々に広げ
るとともに、徐々に戻らせる。

次に上記のように構成した制御装置の作用について説明
する。

今、走行時においては、前進走行の場合には曲進リミッ
トスイッチ３１が、後進走行の場合には棲進すミットス
イツッチ３４がオンし、このオンに基づいてアナログス
イッチ４３はオフ状態にある。この時、基準信号Ｓ２の
値はＶｓｏＮ（＜Ｖｓｏｎ）となり、この基準信号Ｓ２
の値に基づいてレベルシフト回路２は前記三角波発生回
路１の三角波Ｓ１をレベルシフトする。

反対に、フォークリフトが停止している時には、前進及
び後進リミットスイッチ３１．３４が共にオフし、この
オフに基づいてアナログスイッチ４３はタイマ４６及び
ワンショットマルチバイブレータ４７により、数秒（こ
の実施例では５秒）に−回の割合いで数１Ｑｍｓｅｃ間
だけオン状態となる。

このオン状態のとき、基準信号Ｓ２の値はＶｓ　。

ｎ　　（＞Ｖｓ　ｏｆｆ　）となり、この基準信号Ｓ２
の値に基づいてレベルシフト回路２は前記三角波発生回
路１の三角波Ｓ１をレベルシフトする。

その結果、このレベルシフト量はＭ単信号Ｓ２の値に比
例することから、フォークリフトが走行しているときの
方が三角波Ｓ１のレベルシフト量が大きくなる。すなわ
ち、走行時には不感帯Ｒの幅は狭く、停止時には数秒（
この実施例では５秒）に−回の割合いで数１０ｍ５ｅｃ
間だけ不感帯Ｒの幅は広くなる。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく
、例えば第５図に示すように１〜シルク出手段としてパ
ワーステアリングモータ２６に駆動される走行駆動機構
のギヤ５０に対して近接センサ５１を配置し、その近接
センサ５１の検出信号をＦ／Ｖコンバータ５２を介して
コンパレータ５３に入力し、この］コンパレータ３から
出力される信号を前記実施例の信号Ｓ１３と置換えても
よい。すなわち、ギヤ５０が回転状態（車両が走行状態
〉のときにはコンパレータ５３からＬレベルの信号を出
力し、ギヤ５０が停止している状態（車両が停止状態）
のときにはコンパレータ５３から１」レベルの信号を出
力するようにしてもよい。

又、前記実施例ではフォークリフトに応用したが、これ
に限定されず、電気式パワーステアリングを装着した車
両であればなんでもよい。さらに、前記実施例では駆動
ｉｔ、Ｉ＋　１１１回路を三角波発生回路１、レベルシ
フト回路２、反転回路６等の各種電気回路１．：　Ｔ　
Ｍ成したが、これをマイクロコンピュータを用い、その
制御プログラムにて前記パワーステアリングモータ２６
を駆動制御させるようにしてもよいことは勿論である。

発明の効果 １スー１−詳述したようにこの発明は走行時には不感帯
の幅が狭くなることから、微小なハンドル操作（小さい
操作トルクＴｆ）であっても、その操作トルクに対する
パワーステアリングモータの駆動を可能にし、操作フィ
ーリングを向−［−させることができる。反対に、停止
時には数秒に一回の割合いで所定時間だＧ）不感帯の幅
が広くなることがら、据切り操作の場合を除いて確実に
パワーステアリングモータを停止させ、従来と責なり無
駄な電力消費やモータ及び回路素子の過熱を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化したらす御装置におけるＢｙ
定回路図、第２図は同じく制御装置における駆動制御回
路図、第３図は同じくモータ駆動回路図、第４図（ａ）
は三角波発生回路の出力波形図、第４図（ｂ）はレベル
シフト回路出力波形図、第４図（Ｃ）は反転回路の出力
波形図、第４図（ｄ）は不感帯を説明するための波形図
、第５図はその他の実施例の検出手段を示す電気回路図
、第６図は操作トルクに対するトルク検出電圧の関係を
示す図、第７図は従来のトルク検出電バに対するパワー
ステアリングモータの印加電圧の関係を示す図である。 １は三角波発生回路、２はレベルシフト回路、３はオペ
アンプ、６は反転回路、１１はトルク検出回路、２６は
パワーステアリングモータ、３１は前進リミットスイッ
チ、３４は後進リミットスイッヂ、４３はアナログスイ
ッチ、４６はタイマ、４７はワンショットマルチバイブ
レータ。 特許出願人　　株式会社豊田自動織機製作所代　理　人
　　　　　弁理士　　恩１）博宣第５図 ■ｒｅｆ 第６図 Ｅｓ（Ｖ） Ｅｔ（Ｖ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハンドルの操作トルクを検出するトルク検出手段と
   、 車両が走行しているかどうかを検出する走行検出手段と 前記走行検出手段の検出に基づいて判断し、停止のとき
   にタイム動作を開始して所定時間毎にタイムアップ信号
   を出力するタイマと、 タイムアップ信号に基づいて通常時の不感帯の幅よりも
   その幅を広げる設定値を出力する設定手段と、 そのハンドル操作トルクに対するパワーステアリングモ
   ータの駆動を決定するとともに、その操作トルクに対す
   るモータ駆動の不感帯の幅を前記設定手段の設定値によ
   つて変更する駆動制御手段と、 前記駆動制御手段が決定した駆動に基づいてパワーステ
   アリングモータを駆動させる駆動手段とからなるパワー
   ステアリングモータの制御装置。 ２、走行検出手段は前後進操作レバーに設けられた前進
   走行操作を検出する前進リミットスイッチと後進走行操
   作を検出する後進リミットスイッチと、同設定手段はア
   ナログスイッチと同アナログスイッチのオン・オフによ
   つて設定値としての分圧比が変る分圧回路とからなり、
   前記２つのリミットスイッチの少なくとも１つがオンし
   たときアナログスイッチがオフし、分圧回路の分圧比を
   変えるようにした特許請求の範囲第１項に記載のパワー
   ステアリングモータの制御装置。