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1、(10)申请公布号 CN 103085860 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103085860 A *CN103085860A* (21)申请号 201210412991.5 (22)申请日 2012.10.25 2011-244628 2011.11.08 JP B62D 5/04(2006.01) B62D 6/00(2006.01) (71)申请人 株式会社捷太格特 地址 日本大阪府 (72)发明人 叶山良平 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 王轶 李伟 (54) 发明名称 转向机构的控制装置 (57) 摘要 本发明涉及转向机。
2、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。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103085860 A CN 。
3、103085860 A *CN103085860A* 1/1 页 2 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。
4、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。
5、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。 权 利 要 求 书 CN 103085860 A 2 1/5 页 3 转向机构的控制装置 技术领域 0。
6、001 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 0002 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。 0003 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。 0004 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。
7、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。 0005 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 0006 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。 0007 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。
8、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。 0008 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。
9、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。 0009 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。 说 明 书 CN 103085860 A 3 2/5 页 4 此时， 上述驱动指示量为规定值以上的情况。
10、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， 进行使上述比例控制的比例增益减少的控制即可。 0010 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。 附图说明 0011 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， 0012 图 1 是表示作为装卸车辆的电动叉车的示意侧视图。 0013 图 2 是车辆用转向装置的整体构成图。 0014 图 3 是通过转舵部 ECU 控制。
11、的转舵部的控制框图。 0015 图 4 是表示转向角 h 和目标转向角 t* 的关系的图表。 0016 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。 0017 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。 0018 图 7 是其他的实施方式所涉及的转舵部的控制框图。 具体实施方式 0019 以下， 参照附图， 对本发明的实施方式进行详细说明。 0020 图 1 是电动叉车的示意侧视图。 0021 电动叉车1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 。
12、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。 0022 电动叉车 1 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。 0023 车辆用转向装置 7 是在作为带有球形柄 （knob） 10a 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。
13、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。 0024 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。 0025 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、 。
14、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 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 h。此外， 在该实 说 明 书 CN 103085860 A 4 3/5 页 5 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 h 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。 0026 在加速踏板25上设置有检测其。
15、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。 0027 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。
16、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 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 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 t。 0028 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 21。
17、L、 21R 传递至后轮 6， 由此 转舵后轮 6。 0029 电动叉车 1 具有驱动部 ECU31 和转舵部 ECU22。在驱动部 ECU31 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 ECU31 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 还被输入表示由转向角传感器 13 检测出的转向角 h 的信号、 表示后轮 6 的转舵角 t 的。
18、信号。在车内 LAN 上连接有转舵部 ECU22。转舵部 ECU22 根据转向部件 10 的操作来进行用于使后轮 6 转舵的控制。 0030 电池 32 向转舵部 ECU22、 驱动部 ECU31 供给电力。 0031 图 3 是通过转舵部 ECU22 控制的转舵部的控制框图。转舵部 ECU22 具有输入转向 角 h、 行驶速度 v 来计算目标转舵角 t* 的目标转舵角计算部 35、 基于目标转舵角 t* 和由转舵角传感器 20 检测出的实际的转舵角 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 ECU22 具有基于目标马达驱。
19、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。 0032 如图 4 所示， 目标转舵角计算部 35 计算与转向角 h 对应的目标转舵角 t*。使 目标转舵角 t* 与转向角 h 的比 （t*/h） 根据行驶速度 v 而变化。使行驶速度 v 越 小比越大， 从而即使转向部件 10 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 10 的转向角度就不能够进行一定角度以上的转 舵。 0033 PID 控制部 36 具备 ： 使目标马达驱动电流 Im* 与目标转舵角 t* 和由转舵角传 。
20、感器20检测出的实际的转舵角t的偏差e成比例地变化的比例控制部 ； 为了防止在目标 说 明 书 CN 103085860 A 5 4/5 页 6 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。 0034 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。
21、马达驱动电流 Im* 的速度越小。 0035 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。 0036 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。
22、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。 0037 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。 0038 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 S1） 。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。
23、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） 。 0039 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。
24、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。 0040 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 。
25、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。 0041 根据上述的本发明的实施方式， 在使电动叉车 1 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。 说 明 书 CN 103085860 A 6 5/5 页 7 0042 以上， 说明了本发明的实施方式， 但是， 本发明。
26、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 1 更低。 0043 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。 说 明 书 CN 103085860 A 7 1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103085860 A 8 2/5 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103085860 A 9 3/5 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103085860 A 10 4/5 页 11 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103085860 A 11 5/5 页 12 图 7 说 明 书 附 图 CN 103085860 A 12 。