本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)車輛等的線控轉(zhuǎn)向(steer-by-wire)方式的操舵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年，作為利用電池接受能量供給的以叉車(forklift)為代表的工業(yè)車輛等的操舵系統(tǒng)，采用線控轉(zhuǎn)向方式的電動液壓動力轉(zhuǎn)向器(powersteering)，所述線控轉(zhuǎn)向方式的電動液壓動力轉(zhuǎn)向器中，利用電信號檢測轉(zhuǎn)向器操作而輸入控制裝置，并利用控制裝置對供給至用以對液壓供給源提供動力的直流馬達(dá)的電壓進(jìn)行控制(例如參照專利文獻(xiàn)1)。所述電動液壓動力轉(zhuǎn)向器是利用具備自泵接受液壓供給的氣缸(cylinder)的致動器(actuator)。

以往，這種電動液壓動力轉(zhuǎn)向器的控制是利用如以下所述的方法來進(jìn)行，即：對操舵角或其旋轉(zhuǎn)速度(換句話說，轉(zhuǎn)向器的旋轉(zhuǎn)角或其角速度)進(jìn)行偵測，并根據(jù)所偵測的轉(zhuǎn)向器的操舵角或其旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)地決定目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角，且對轉(zhuǎn)舵角(換句話說，輪胎的方向)進(jìn)行偵測，并基于所偵測的轉(zhuǎn)舵角與目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角之間的偏差而進(jìn)行反饋(feedback)控制，所述反饋控制對電動馬達(dá)輸出脈寬調(diào)制(Pulse-Width Modulation，PWM)脈沖信號或頻率調(diào)制信號等控制信號來變更轉(zhuǎn)舵角以使所述偏差變小。這種電動液壓動力轉(zhuǎn)向器中不存在將轉(zhuǎn)向器與輪胎機(jī)械性地連接的機(jī)構(gòu)，無法避免地在操舵角與轉(zhuǎn)舵角一致之前產(chǎn)生時間上的遲滯，因此，有必要對操舵角與控制信號(PWM脈沖信號中的脈沖寬度或頻率調(diào)制信號中的頻率等)之間的對應(yīng)進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。另外，操舵角與控制信號之間的對應(yīng)是以電動馬達(dá)、泵及氣缸的特性不發(fā)生變化為前提而唯一地決定。

另一方面，作為用于這種電動液壓動力轉(zhuǎn)向器的泵，迄今為止采用的是相對于液溫變化而特性變化少的活塞泵(piston pump)，但為了實(shí)現(xiàn)制造成本的降低而考慮使用更廉價的齒輪泵來代替活塞泵。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2007-230460號公報(尤其是段落0040及圖13)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[發(fā)明所要解決的問題]

然而，當(dāng)在這種電動液壓動力轉(zhuǎn)向器中采用齒輪泵時，存在如下所述的問題。

即，現(xiàn)有的電動液壓動力轉(zhuǎn)向器的控制是在如上所述般、操舵角與PWM脈沖信號的脈沖寬度的對應(yīng)是唯一地決定的基礎(chǔ)上進(jìn)行，且是在操舵角與來自泵的每單位時間的排量也是唯一地決定的前提下進(jìn)行。但是，若液溫上升，則齒輪泵每轉(zhuǎn)的工作液排量會降低。因此，在進(jìn)行現(xiàn)有的控制的情況下，工作液壓及轉(zhuǎn)舵角相對于操舵角的變化的追隨延遲，可能會產(chǎn)生操作感變差等不良狀況。

本發(fā)明著眼于以上方面，可實(shí)現(xiàn)一種不論在采用何種泵的情況下均可抑制轉(zhuǎn)舵角變化相對于操舵角變化的延遲且不會追加特別構(gòu)件的操舵系統(tǒng)。

[解決問題的技術(shù)手段]

為了解決以上問題，本發(fā)明的線控轉(zhuǎn)向方式的操舵系統(tǒng)具有如下所述的構(gòu)成。即，本發(fā)明的線控轉(zhuǎn)向方式的操舵系統(tǒng)包括：液壓致動器，用以使操舵對象的轉(zhuǎn)舵角變化；泵，用以對所述液壓致動器供給液壓；電動馬達(dá)，使所述泵在正反方向上旋轉(zhuǎn)而使所述液壓致動器工作；轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器，對轉(zhuǎn)向器的操舵角進(jìn)行檢測；轉(zhuǎn)舵角傳感器，對所述轉(zhuǎn)舵角進(jìn)行檢測；以及控制裝置，基于來自所述轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器及所述轉(zhuǎn)舵角傳感器的信號使所述電動馬達(dá)工作，從而控制所述轉(zhuǎn)舵角使所述轉(zhuǎn)舵角對應(yīng)于所述操舵角，且所述控制裝置包括：操舵角接收部，接收來自所述轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器的信號；轉(zhuǎn)舵角接收部，接收來自所述轉(zhuǎn)舵角傳感器的信號；偏差確定部，基于所述操舵角接收部及所述轉(zhuǎn)舵角接收部所接收的信號來依次確定所述操舵角與所述轉(zhuǎn)舵角之間的偏差；馬達(dá)驅(qū)動部，在所述偏差確定部所確定的所述偏差減少的方向上對所述電動馬達(dá)輸出控制信號以控制所述電動馬達(dá)；以及控制修正部，根據(jù)基于所述偏差而導(dǎo)出的所述操舵角的變動與所述轉(zhuǎn)舵角的變動之間的時滯(time lag)，使所述控制信號在所述時滯變小的方向上變化。

根據(jù)如上所述者，即使在使用齒輪泵而非活塞泵的情況下，通過使控制信號變化，在出現(xiàn)因液溫上升或裝置劣化等引起的工作液排量降低時便增大轉(zhuǎn)速以維持工作液壓，由此也可抑制所述時滯。

再者，在本發(fā)明中，所謂“操舵對象”是指包括車輛的輪胎、輪子(車輪)或船舶的舵等、所有用以控制行進(jìn)方向的構(gòu)件的概念。

[發(fā)明的效果]

根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)一種不論在采用何種泵的情況下均可抑制轉(zhuǎn)舵角變化相對于操舵角變化的延遲且不會追加特別構(gòu)件的操舵系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的操舵系統(tǒng)的概略圖。

圖2是表示本發(fā)明的所述實(shí)施例的控制裝置所執(zhí)行的處理的順序的流程圖。

圖3是表示本發(fā)明的所述實(shí)施例的操舵角與轉(zhuǎn)舵角的關(guān)系的一例的圖。

具體實(shí)施方式

對于本發(fā)明的一實(shí)施例，參照圖1～圖3說明如下。

本實(shí)施例的線控轉(zhuǎn)向方式的操舵系統(tǒng)是以叉車為代表的工業(yè)用車輛的電動液壓動力轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)。如圖1所示，所述電動液壓動力轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)包括：液壓致動器6，用以使輪胎7a、輪胎7b的轉(zhuǎn)舵角θ₂變化；泵5，用以對所述液壓致動器6供給液壓；液壓回路8，用以將工作液自所述泵5供給至所述液壓致動器6；電動馬達(dá)4，使所述泵5在正反方向上旋轉(zhuǎn)而使所述液壓致動器6工作；轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器2，對轉(zhuǎn)向器1的操舵角θ₁進(jìn)行檢測；轉(zhuǎn)舵角傳感器10，對所述轉(zhuǎn)舵角θ₂進(jìn)行檢測；以及控制裝置3，基于來自所述轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器2及所述轉(zhuǎn)舵角傳感器10的信號使所述電動馬達(dá)4工作，從而控制所述轉(zhuǎn)舵角θ₂使得所述轉(zhuǎn)舵角θ₂對應(yīng)于所述操舵角θ₁。

更具體來說，所述液壓致動器6與公知的用于這種動力轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)的液壓致動器具有相同的構(gòu)成，所述構(gòu)成包括：氣缸6a，其中的氣缸桿(cylinderrod)6b通過接受液壓的供給而進(jìn)行進(jìn)退動作；用以使設(shè)置于所述氣缸桿6b兩端的輪胎7a、輪胎7b的轉(zhuǎn)舵角θ₂變化的轉(zhuǎn)向節(jié)臂(knuckle arm)6c。

本實(shí)施例中所述的泵5是公知的作為可進(jìn)行正反旋轉(zhuǎn)的齒輪泵。

所述液壓回路8如上所述般將液壓自所述泵5供給至所述液壓致動器6，且與公知的用于這種動力轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)的液壓回路具有相同的構(gòu)成。

所述電動馬達(dá)4的輸出軸連接于所述泵5，并且自未圖示的馬達(dá)驅(qū)動器接受電力的供給。所述馬達(dá)驅(qū)動器接受來自控制裝置3的PWM脈沖信號p而使所述電動馬達(dá)4及所述泵5在正反方向上旋轉(zhuǎn)。

所述轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器2及所述轉(zhuǎn)舵角傳感器10與公知的用于這種動力轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器及轉(zhuǎn)舵角傳感器具有相同的構(gòu)成，因此省略詳細(xì)的說明。

于是，本實(shí)施例中，控制裝置3分別接收來自所述轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器2的操舵角θ₁及表示其變化速度(轉(zhuǎn)向器操作的角速度ω)的操舵角信號a及來自所述轉(zhuǎn)舵角傳感器10的表示轉(zhuǎn)舵角θ₂的轉(zhuǎn)舵角信號b，且基于所接收的操舵角信號a及轉(zhuǎn)舵角信號b來依次確定操舵角θ₁與轉(zhuǎn)舵角θ₂之間的偏差，并對所述電動馬達(dá)4進(jìn)行反饋控制以減少所述偏差。

更具體來說，所述控制裝置3為具有處理器(processor)、存儲器(memory)、輸入接口(input interface)、輸出接口(output interface)等的微型計算機(jī)系統(tǒng)(micro computer system)。

輸入接口接收所述操舵角信號a及所述轉(zhuǎn)舵角信號b等。

輸出接口對所述直流馬達(dá)4(更嚴(yán)格來說，連接于所述直流馬達(dá)4的馬達(dá)驅(qū)動器)輸出PWM脈沖信號p，所述PWM脈沖信號p為利用直流電壓V_hi的導(dǎo)通/關(guān)斷(ON/OFF)的脈沖信號，而且也為控制信號。

控制裝置3的處理器對預(yù)先保存于存儲器的程序進(jìn)行解譯、執(zhí)行，并對參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，由此進(jìn)行各種控制。

進(jìn)一步詳述，在存儲器的規(guī)定區(qū)域中存儲有對對應(yīng)于所述操舵角信號a的操舵角θ₁及對應(yīng)于所述操舵角θ₁的目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角建立對應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角映射表(map)、以及對目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角與對應(yīng)于所述目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角的目標(biāo)電壓建立對應(yīng)的多個目標(biāo)電壓映射表，更具體來說為第1目標(biāo)電壓映射表及第2目標(biāo)電壓映射表。另外，在存儲器的其他規(guī)定區(qū)域中存儲有反饋控制程序。所述反饋控制程序中，通過處理器的執(zhí)行，將對應(yīng)于所述操舵角信號a的操舵角θ₁作為參數(shù)而參照第1目標(biāo)電壓映射表及第2目標(biāo)電壓映射表的任一者，由此決定目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角并接收所述轉(zhuǎn)舵角信號b，依次確定對應(yīng)于所接收的轉(zhuǎn)舵角信號b的轉(zhuǎn)舵角θ₂與所述目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角之間的偏差，并為了使所述偏差減少而進(jìn)行PWM控制。此處，關(guān)于通過執(zhí)行反饋控制程序而進(jìn)行的控制，除所參照的對象目標(biāo)電壓映射表并非一種以外，是利用與現(xiàn)有的這種線控轉(zhuǎn)向方式的操舵系統(tǒng)中的控制相同的方法來進(jìn)行。即，本實(shí)施例的控制裝置3具備作為權(quán)利要求中的操舵角接收部、轉(zhuǎn)舵角接收部、偏差確定部及馬達(dá)驅(qū)動部的功能。

此外，本實(shí)施例中，在存儲器的另外的其他規(guī)定區(qū)域中存儲有目標(biāo)電壓映射表決定程序，所述目標(biāo)電壓映射表決定程序中，通過處理器的執(zhí)行來決定在執(zhí)行反饋控制程序時應(yīng)參照第1目標(biāo)電壓映射表及第2目標(biāo)電壓映射表中的哪一者。利用所述目標(biāo)電壓映射表決定程序進(jìn)行的控制如下所述。即，將自操舵角θ₁不再變化的時刻即操舵角信號a所示出的轉(zhuǎn)向器1旋轉(zhuǎn)的角速度ω成為0的時刻起、至轉(zhuǎn)舵角θ₂達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角且對應(yīng)于轉(zhuǎn)舵角信號b的轉(zhuǎn)舵角θ₂的變化速度成為0為止的期間的長度確定為操舵角θ₁的變動與轉(zhuǎn)舵角θ₂的變動之間的時滯(以下簡稱為時滯T)。此處，轉(zhuǎn)舵角θ₂的變化速度成為0的判定例如以下方式來進(jìn)行：在轉(zhuǎn)向器1的旋轉(zhuǎn)的角速度ω成為0后，以規(guī)定時間(例如0.1秒)為單位接收并存儲轉(zhuǎn)舵角信號b，對應(yīng)于轉(zhuǎn)舵角信號b的轉(zhuǎn)舵角θ₂連續(xù)三次成為相同的值。在此基礎(chǔ)上，每當(dāng)所述時滯T超過規(guī)定的閾值T₀時，進(jìn)行在第1目標(biāo)電壓映射表與第2目標(biāo)電壓映射表之間變更應(yīng)參照的目標(biāo)電壓映射表的控制。本實(shí)施例中，在參照第2目標(biāo)電壓映射表的情況下，與參照第1目標(biāo)電壓映射表的情況相比，對應(yīng)于同一目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角的PWM脈沖信號p的占空(duty)比(脈沖寬度)變大。

再者，點(diǎn)火開關(guān)自關(guān)斷變成導(dǎo)通后的第1次目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角的決定設(shè)為必須參照第1目標(biāo)電壓映射表來進(jìn)行。此后，在因油溫上升等而泵5的容積效率降低的情況下，以參照第2目標(biāo)電壓映射表的方式使電動馬達(dá)4及泵5的轉(zhuǎn)速上升來彌補(bǔ)容積效率的降低。進(jìn)而，在因外部氣溫急劇降低造成的油溫降低等而泵5的容積效率恢復(fù)的情況下，若繼續(xù)參照第2目標(biāo)電壓映射表，則會產(chǎn)生因電動馬達(dá)4及泵5的轉(zhuǎn)速過高而引起轉(zhuǎn)舵角θ₂的擺動所造成的時滯T，因此，通過將此時應(yīng)參照的目標(biāo)電壓映射表返回至第1目標(biāo)電壓映射表，由此使電動馬達(dá)4及泵5的轉(zhuǎn)速降低來抑制擺動的產(chǎn)生。即，本實(shí)施例的控制裝置3也具備作為權(quán)利要求中的控制修正部的功能。

以下，參照作為流程圖的圖2，示出對于通過處理器執(zhí)行所述目標(biāo)電壓映射表決定程序而進(jìn)行的控制的順序。

首先，若判定操舵角信號a所示出的轉(zhuǎn)向器1的旋轉(zhuǎn)的角速度ω即操舵角θ₁的變化速度已自0以外的值變成0(步驟S1)，則開始時滯T的測定(步驟S2)。然后，若轉(zhuǎn)舵角θ₂達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角且轉(zhuǎn)舵角θ₂的變化速度成為0(步驟S3)，則結(jié)束時滯T的測定(步驟S4)。而且，當(dāng)判定時滯T的長度已超過閾值T₀時(步驟S5)，變更應(yīng)參照的目標(biāo)電壓映射表(步驟S6)。另一方面，當(dāng)判定時滯T的長度未超過閾值T₀時(步驟S5)，不變更應(yīng)參照的目標(biāo)電壓映射表(步驟S7)。

即，根據(jù)本實(shí)施例，例如在泵5的劣化小而油溫未大幅上升的期間，即使參照第1目標(biāo)電壓映射表來決定目標(biāo)電壓V_a1，如圖3(a)所示，操舵角θ₁的變化與對應(yīng)于轉(zhuǎn)舵角信號b的實(shí)際轉(zhuǎn)舵角θ₂的變化之間的時滯T也小，因此參照第1目標(biāo)電壓映射表來決定PWM脈沖信號p的占空比(脈沖寬度)。另一方面，在泵5的劣化變大后或者油溫大幅上升后，若參照第1目標(biāo)電壓映射表來決定目標(biāo)電壓V_a1，則如圖3(b)所示，操舵角θ₁的變化與對應(yīng)于轉(zhuǎn)舵角信號b的實(shí)際轉(zhuǎn)舵角θ₂的變化之間的時滯T變大，但本實(shí)施例中，在這種情況下參照第2目標(biāo)電壓映射表來決定目標(biāo)電壓V_a2及PWM脈沖信號p的占空比(脈沖寬度)，因此，如圖3(c)所示，操舵角θ₁的變化與對應(yīng)于轉(zhuǎn)舵角信號b的實(shí)際轉(zhuǎn)舵角θ₂的變化之間的時滯T可保持為較小。因此，即使在泵5使用齒輪泵的情況下，當(dāng)存在因液溫的上升或裝置的劣化等引起的工作液排量的降低時，通過使PWM脈沖信號p的占空比(脈沖寬度)增大來提高轉(zhuǎn)速以維持工作液壓，由此也可抑制轉(zhuǎn)舵角θ₂的變化相對于操舵角θ₁的變化的延遲(時滯T)。即，可采用齒輪泵來代替活塞泵以實(shí)現(xiàn)制造成本的降低。

再者，本實(shí)施例并不限于上述實(shí)施例。

例如，作為用以確定操舵角的變動與轉(zhuǎn)舵角的變動之間的時滯的其他形態(tài)，可考慮如下所述者。即，也考慮依次將所檢測的對應(yīng)于操舵角信號a的操舵角θ₁及對應(yīng)于轉(zhuǎn)舵角信號b的轉(zhuǎn)舵角θ₂與時刻建立關(guān)聯(lián)，而存儲于被保全于存儲器的規(guī)定區(qū)域中的歷程存儲部，并通過參照歷程存儲部來確定與目前的轉(zhuǎn)舵角θ₂具有同一值的目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角所對應(yīng)的時刻，將該時刻與目前時刻的差確定為所述時滯。在采用所述形態(tài)的情況下，也可設(shè)為每當(dāng)所述時滯超過規(guī)定的閾值時變更應(yīng)參照的目標(biāo)電壓映射表。

另外，在所述實(shí)施例中，是將兩個目標(biāo)電壓映射表存儲于存儲器的規(guī)定區(qū)域，且在操舵角的變動與轉(zhuǎn)舵角的變動之間的時滯超過規(guī)定的閾值的情況下變更應(yīng)參照的目標(biāo)電壓映射表，但也可考慮將三個目標(biāo)電壓映射表存儲于存儲器的規(guī)定區(qū)域，并進(jìn)行如以下般的控制。即，對于同一操舵角，也可以用與參照第1目標(biāo)電壓映射表的情況相比參照第2目標(biāo)電壓映射表的情況下的輸出電壓變大、且與參照第2目標(biāo)電壓映射表的情況相比參照第3目標(biāo)電壓映射表的情況下的輸出電壓變大的方式設(shè)置，當(dāng)所述時滯超過閾值時，在所述時滯的原因不為轉(zhuǎn)舵角的擺動的情況下，將應(yīng)參照的目標(biāo)電壓映射表自第1目標(biāo)電壓映射表變更為第2目標(biāo)電壓映射表或者自第2目標(biāo)電壓映射表變更為第3目標(biāo)電壓映射表，另一方面，在所述時滯的原因?yàn)檗D(zhuǎn)舵角的擺動的情況下，將應(yīng)參照的目標(biāo)電壓映射表自第3目標(biāo)電壓映射表變更為第2目標(biāo)電壓映射表或者自第2目標(biāo)電壓映射表變更為第1目標(biāo)電壓映射表。

進(jìn)而，也可采用基于將操舵角、目標(biāo)轉(zhuǎn)舵角與實(shí)際的轉(zhuǎn)舵角之間的偏差以及操舵角的變動與轉(zhuǎn)舵角的變動之間的時滯作為參數(shù)的數(shù)式來計算每次對電動馬達(dá)的輸出電壓的形態(tài)。

此外，在所述實(shí)施例中，自轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器輸出的操舵角信號也示出了操舵角的變化速度(轉(zhuǎn)向器操作的角速度)，但當(dāng)然也可設(shè)為以規(guī)定時間為單位自轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器輸出僅示出操舵角的信號，并依次存儲輸出信號所示出的操舵角，且通過所存儲的操舵角在規(guī)定期間之間未發(fā)生變化來判定轉(zhuǎn)向器的旋轉(zhuǎn)的角速度成為0。

而且，在所述實(shí)施例中，通過對電動馬達(dá)輸出PWM控制信號來控制電動馬達(dá)的輸出，但當(dāng)然也可在利用頻率控制來控制電動馬達(dá)的輸出的線控轉(zhuǎn)向方式的操舵系統(tǒng)等并非利用PWM控制來控制電動馬達(dá)的線控轉(zhuǎn)向方式的操舵系統(tǒng)中應(yīng)用本發(fā)明。

此外，不僅在車輛的轉(zhuǎn)向器(輪胎、輪子等)的控制中，也可在以船舶的舵為代表的其他操舵對象的控制中使用本發(fā)明的操舵系統(tǒng)等，從而在不損害的本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。

[產(chǎn)業(yè)上的利用可能性]

根據(jù)本發(fā)明，可提供一種不論在采用何種泵的情況下均可抑制轉(zhuǎn)舵角的變化相對于操舵角的變化的延遲且不會追加特別的構(gòu)件的操舵系統(tǒng)。

[符號的說明]

2：轉(zhuǎn)向器操舵角傳感器

3：控制裝置

4：電動馬達(dá)

5：泵

6：液壓致動器

10：轉(zhuǎn)舵角傳感器