专利名称：转向机构的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于装卸车辆的转向机构的控制装置。
背景技术：
近几年，装卸车辆的电动化正在进行，从而转向机构也趋于电动化。在转向摩擦较大的车轮的转向机构中，其致动器的消耗电力较大，从而车载电池的负荷也增大。例如，参照日本特开2000-128005号公报。特别是在作为电动化的装卸车辆的电动叉车中，在进行前进/后退的换挡操作时，维持加速器在接近全开的状态下并进行换挡操作的情况较多。该情况下，驱动轮被驱动马达驱动，同时转向机构也在被转向辅助马达驱动，所以消耗较多的电力。特别是在进行前进/后退的换挡操作时，车体已经前进或者后退，所以在车体上产生惯性力。车辆需要抵抗该惯性力，改变前后的移动方向和行进方向，所以在前进/后退的换挡操作时，马达驱动电流和转向辅助驱动电流较多流动，特别需要多的电力。若消耗电力暂时增大，则在车载电池上暂时增加很多负荷，能够向驱动用马达和转向辅助马达供给的电力减少，所以有可能不能够进行按照驾驶员的意图的前进/后退驱动。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供能够降低车辆整体的消耗电力的转向机构的控制装置。作为本发明的一方式的转向机构的控制装置具有驱动指示量检测部，其对指示驱动驱动轮的驱动致动器的驱动量的驱动控制部件的驱动指示量进行检测，并输出表示驱动指示量的信号；换挡操作检测部，其对切换车辆的前进/后退动作的换挡杆的操作进行检测，输出前进/后退切换信号；转舵部控制部，其进行用于根据转向部件的操作使转舵轮转舵的转舵致动器的控制。并且，该转向机构的控制装置具有驱动电流控制部，该驱动电流控制部在上述驱动指示量为规定值以上的情况下，将有上述前进/后退切换信号的输入的时刻作为开始时刻，在规定的时间以内将上述转舵致动器的驱动电流设定为比通常的驱动电流小的值。驱动致动器的驱动指示量为接近全开的规定值的情况下，刚进行了切换前进/后退的换挡操作之后，惯性力作用在车辆上。向与该惯性力的相反的方向驱动驱动轮的驱动致动器需要更多的电力。若处于该状态时转舵致动器的消耗电力较大，则有可能导致用于驱动轮的驱动的电力不足。于是，根据本方式，在切换前进/后退的换挡操作后的规定的时间以内，将转舵致动器的驱动电流设定为比通常的驱动电流小的值，从而能够避免用于驱动轮的驱动的电力的不足。上述驱动电流控制部也可以是进行与基于上述转向部件的操作计算出的目标转舵角和实际的转舵角的偏差成比例地决定上述转舵致动器的驱动电流的比例控制的装置。此时，上述驱动指示量为规定值以上的情况下，将有上述前进/后退切换信号的输入的时亥徘为开始时刻，在规定的时间以内，进行使上述比例控制的比例增益减少的控制即可。通过减少比例增益，与转向部件的操作相比减慢转舵的速度。由此，在需要更多驱动轮的驱动用电力时，能够降低转舵致动器的驱动电力。
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明上述的和其它的特点和优点得以进一步明确。其中，附图标记表示本发明的要素，其中，图1是表示作为装卸车辆的电动叉车的示意侧视图。图2是车辆用转向装置的整体构成图。图3是通过转舵部ECU控制的转舵部的控制框图。图4是表示转向角0h和目标转向角0t*的关系的图表。图5是表示使增益控制部中的比例增益Kp变化的控制顺序的流程图。图6是描绘出加速踏板的开度角接近最大时的、从切换前进/后退的时刻开始的目标马达驱动电流Im*的时间推移的图表。图7是其他的实施方式所涉及的转舵部的控制框图。
具体实施例方式以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图1是电动叉车的示意侧视图。电动叉车I的车体2具有作为驱动轮作用的前轮5以及作为转舵轮作用的后轮6、设置在该车体2的前部的装卸装置3、设置在车体2的后部的配重4、包含车辆的驱动马达的驱动源9、和用于将驱动源9与前轮5连结的动力传递装置8。并且，还具备用于转舵后轮6的车辆用转向装置7。电动叉车I具备含有驾驶坐席21的驾驶室26。驾驶室26在车体2上以被框架23包围的状态形成。在驾驶室26中设置有支承换挡杆24的换挡杆支柱。车辆用转向装置7是在作为带有球形柄(knob) IOa的手动手柄的转向部件10和作为转舵轮的后轮6之间没有机械的连结机构的，所谓的电动转向式的车辆用转向装置。作为转舵轮，也可以将单一的后轮6设置在车体2的左右方向的中央，并且也可以分别在车体2的左右一共设置2个后轮6。此外，驱动源9的动力，经由变矩器，向进行前进后退的切换以及变速动作的动力传递装置8传递，并且，经由差动机构向左右的前轮5传递。动力传递装置8具有前进离合器以及后退离合器，两个离合器都与换挡杆24连结。通过该换挡杆24的操作进行前进后退的切换。另外，在驾驶室26的地面上具备有用于调节向驱动源9供给的动力的加速踏板25。图2是车辆用转向装置的整体构成图。车辆用转向装置7具备连结转向部件10的轴11、自由旋转地支承轴11的圆筒状的支柱12、和检测转向部件10的转向角Θ h的转向角传感器13。转向角传感器13例如利用安装在轴11的圆周上的磁元件、例如霍尔传感器来检测由转向部件10的旋转引起的磁变化，从而检测轴11的旋转角9h。此外，在该实施方式中，转向角传感器13是检测从转向部件10的中立位置朝向转向部件10的正反两方向的旋转角9h的器件，将从中立位置朝向右方向的旋转角作为正值输出，将从中立位置朝向左方向的旋转角作为负值输出。在加速踏板25上设置有检测其开度角的角度传感器25a。角度传感器25a输出表示开度角的信号a。在换挡杆24上设置有检测换挡杆24的前进后退的操作的换挡杆传感器24a。换挡杆传感器24a输出表示前进/后退的信号S。另外，在前轮5的轮上，安装有用于输出表示车辆的行驶速度的速度信号V的速度传感器33。例如在前轮5的轮的圆周上等间隔地设有刻度，用光学传感器检测该刻度，并将从光学传感器输出的脉冲状的信号通过频率-电压变换而得到该速度信号V。车辆用转向装置7保持在车体。车辆用转向装置7具备:作为在车辆的左右方向上延伸的转舵轴作用的齿条轴17、以能够移动的方式支承齿条轴17的齿条支承体18、通过转舵部ECU22被驱动控制的作为转舵致动器作用的转舵马达19、和检测后轮6的转舵位置(以下称为转舵角Θ t)的转舵角传感器20。转舵角传感器20利用齿条轴17的位移位置和后轮6的转舵角Θ t相对应，用行程传感器检测齿条轴17的位移位置，从而检测后轮6的转舵角et。转舵马达19是在齿条支承体18中内置的齿条同轴型的直流马达。转舵马达19的旋转运动经由内置在齿条支承体18的转舵齿轮变换成齿条轴17的直线运动。齿条轴17的直线运动经由分别连结在齿条轴17的两端部的转向横拉杆21L、21R传递至后轮6，由此转舵后轮6。电动叉车I具有驱动部E⑶31和转舵部E⑶22。在驱动部E⑶31中，输入表示换挡杆24的前进/后退、加速踏板25的开度角、车辆的行驶速度的各信号s、a、V。驱动部E⑶31基于这些输入信号将用于驱动前轮5的驱动电流供给至车辆的驱动源9，并且，向车内LAN输出表示换挡杆24的前进/后退`、加速踏板25的开度角、车辆的行驶速度的各信号
S、a、V。车内LAN还被输入表不由转向角传感器13检测出的转向角Θ h的信号、表不后轮6的转舵角Θ t的信号。在车内LAN上连接有转舵部E⑶22。转舵部E⑶22根据转向部件10的操作来进行用于使后轮6转舵的控制。电池32向转舵部E⑶22、驱动部E⑶31供给电力。 图3是通过转舵部E⑶22控制的转舵部的控制框图。转舵部E⑶22具有输入转向角ΘΚ行驶速度V来计算目标转舵角0t*的目标转舵角计算部35、基于目标转舵角0t*和由转舵角传感器20检测出的实际的转舵角Θ t的偏差e来进行PID控制从而计算目标马达驱动电流Im*的PID控制部36。另外，转舵部E⑶22具有基于目标马达驱动电流Im*和实际的马达驱动电流Im的偏差来进行PID控制的电流控制部37、和增益控制部38。如图4所示，目标转舵角计算部35计算与转向角0h对应的目标转舵角0t*。使目标转舵角et*与转向角0}1的比(0#/0}1)根据行驶速度￥而变化。使行驶速度V越小比越大，从而即使转向部件 ο的转向角度较小也能够进行一定角度以上的转舵，使行驶速度V越大比越小，从而不增大转向部件 ο的转向角度就不能够进行一定角度以上的转舵。PID控制部36具备:使目标马达驱动电流Im*与目标转舵角Θ t*和由转舵角传感器20检测出的实际的转舵角Θ t的偏差e成比例地变化的比例控制部；为了防止在目标马达驱动电流Im*上残留固定偏差，将偏差e按照时间序列相加起来，使目标马达驱动电流Im*与该相加值成比例地变化的积分控制部；和用于捕捉偏差e的变化率，计算与该变化率成比例的目标马达驱动电流Im*从而提高响应速度的微分控制部。以Kp表示比例控制部中的比例增益。该比例增益Kp越大，响应一定的偏差e而接近目标马达驱动电流Im*的速度越大。相反，比例增益Kp越小，响应一定的偏差e而接近目标马达驱动电流Im*的速度越小。在本发明的实施方式中，基于从换挡杆24的前进向后退变换的信号或者从后退向前进变换的信号S、加速踏板25的开度角a、和车辆的行驶速度V来改变比例增益Kp。将改变该比例增益Kp的部位称为增益控制部38。增益控制部38的作用可以由运算放大器等硬件来实现，也可以使用设置了规定程序的计算机来实现。电流控制部37取得用于转舵后轮6的目标马达驱动电流Im*和流向转舵马达19的电流Im的差，基于该差对转舵马达19进行PWM驱动控制。如上所述，转舵马达19的旋转经由转舵齿轮变换为齿条轴17的直线运动，经由分别连结在齿条轴17的两端部的转向横拉杆17L、17R传递至后轮6，由此使后轮6转舵。以下，采用图5的流程图，对使增益控制部38执行的比例增益Kp变化的控制顺序进行说明。增益控制部38基于来自角度传感器25a的检测信号，判定加速踏板25的开度角a是否超过规定的角度，例如，若将全开油门(Full throttle)时的开度设为100%，则为接近此值的95% (步骤SI)。应予说明，上述的95%的数值是例示，并不限于该数值。若规定的角度超过95%，则判定是否发生换挡杆传感器24从前进向后退的切换或者从后退向前进的切换(步骤S2)。若存在前进/后退的切换，则将比例增益设定为比通常的值Kp小的值(例如Kp/2)(步骤S3)，开始计时(步骤S4)。这是因为在前进/后退切换时，在车体上残留有惯性力，若在残留有惯性力的状态下进行转向，则转向辅助马达驱动电流较多，电池32的负荷较大。若计时值成为规定值T(步骤S5的“是”)，则将比例增益返回至通常的值Kp。该规定值T设定为通过换挡杆传感器24a从前进向后退切换或者从后退向前进的切换而产生的车体的惯性力变到充分小的时间。在残留有车体的惯性力的期间，电池32必须供给大的电流，所以此期间降低比例增益Kp，延长到达目标马达驱动电流Im*的时间，抑制流向转舵马达19的电流的增加，抑制电池32必须供给的电流。时间T是在车体上作用规定以上的惯性力的时间，能够通过实验或者和计算来求得。例如可以从数百毫秒 2秒的范围中设定。图6是描绘出加速踏板25的开度角a接近全开油门时，从前进/后退的切换时刻、图6中记载为换挡变换的目标马达驱动电流Im*的时间推移的图表。虚线是未进行比例增益降低处理时的目标马达驱动电流Im*的图表，实线是进行了比例增益降低处理时的目标马达驱动电流Im*的图表。可知在前进/后退的切换时以后，通过降低比例增益来降低流向转舵马达19的电流的峰值，能够减小马达驱动电流Im*的时间积分值。由此,能够抑制电池32必须供给的电流。根据上述的本发明的实施方式，在使电动叉车I的加速踏板25几乎全开时，操作换挡杆24来切换前进/后退的情况下，通过延迟用于在转舵马达19中流动电流的转舵部ECU22的响应来抑制电力消耗，能够抑制电池32的消耗电流。
以上，说明了本发明的实施方式，但是，本发明的实施并限定于上述的方式。在上述的实施方式中，增益控制部38如图3所示那样改变比例增益Kp，但也可以如图7所示那样改变PID控制部36的整体增益G。即，也可以在前进/后退的切换时刻，使整体增益G降至比I更低。另外，在上述的实施例中，例示电动叉车，但是本发明并不只适用于电动叉车，对于建设用车辆、农业用车辆等、各种产业领域中的各种装卸车辆也能够适用。此外，在本发明的范围内能够实施各种变更。
权利要求
1.一种转向机构的控制装置，包括: 驱动指示量检测部，其对指示驱动驱动轮的驱动促动器的驱动量的驱动控制部件的驱动指示量进行检测，并输出表示所述驱动指示量的信号； 换挡操作检测部，其对切换车辆的前进/后退动作的换挡杆的操作进行检测，输出前进/后退切换信号； 转舵部控制部，其进行用于根据转向部件的操作使转舵轮转舵的转舵致动器的控制， 所述转向机构的控制装置的特征在于，具有: 驱动电流控制部，该驱动电流控制部在所述驱动指示量为规定值以上的情况下，将有所述前进/后退切换信号的输入的时刻作为开始时刻，在规定的时间以内将所述转舵致动器的驱动电流设定为比通常的驱动电流小的值。
2.根据权利要求1所述的转向机构的控制装置，其特征在于， 所述转舵部控制部进行包含比例控制的反馈控制，该比例控制与基于所述转向部件的操作计算出的目标转舵角和实际的转舵角的偏差成比例地决定所述转舵致动器的驱动电流， 所述驱动电流控制部在所述驱动指示量为规定值以上的情况下，将有所述前进/后退切换信号的输入的时刻作为开始时刻，在规定的时间以内使所述反馈控制的增益减少。
3.根据权利要求2所述的转向机构的控制装置，其特征在于， 所述驱动电流控制部进行使所述比例控制的比例增益减少的控制。
4.一种车辆用转向装置，其特征在于， 具有权利要求1 3中任意一项所述的转向机构的控制装置，该转向机构的控制装置的所述驱动控制部件是加速踏板，所述驱动指示量是加速器开度。
5.根据权利要求4所述的车辆用转向装置，其特征在于， 具有在所述转向部件和所述转舵部控制部之间没有机械连结的电动转向机构。
6.一种装卸车辆，其特征在于， 具有权利要求1 3中任意一项所述的转向机构的控制装置。
7.一种装卸车辆，其特征在于， 具有权利要求4所述的车辆用转向装置。
全文摘要
本发明涉及转向机构的控制装置。在电动叉车等装卸车辆中，对指示驱动驱动轮(5)的驱动马达(9)的控制量的加速踏板(25)的开度进行检测，所述加速器开度为规定值以上，并且通过换挡杆(24)的操作输入前进/后退切换信号的时刻作为开始时刻，在规定的时间T以内，将所述转舵马达(19)的驱动电流设定为比通常的驱动电流小的值。
文档编号B62D5/04GK103085860SQ20121041299
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月25日 优先权日2011年11月8日
发明者叶山良平 申请人:株式会社捷太格特