(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力装置の操作部の操作量を検出する操作量検出手段と、操舵輪切れ角を検出する切れ角検出手段とから得られる信号に基づいて、制御手段がアクチュエータに操舵出力を発生させ、その操舵出力により操舵輪が操舵される全電気式操舵装置を備えた産業車両において、
前記操舵入力装置の操作部が設けられた運転台は、前記操舵輪を有する車両本体に対して昇降移動可能に設けられ、
前記制御手段は、前記切れ角検出手段から得られる信号値に基づいて操舵輪切れ角速度を算出し、
前記制御手段は、前記切れ角検出手段により検出された操舵輪切れ角が、あらかじめ設定した操舵限界付近の領域にある場合には、前記操舵輪切れ角速度が大きいほど、前記アクチュエータが発生する操舵出力の最大値を小さくするように、前記アクチュエータの操舵出力を規制することを特徴とする産業車両。
【請求項２】
前記制御手段は、前記操舵輪切れ角速度と前記アクチュエータが発生する操舵出力を規制するときの最大値である出力規制値との関係を表すマップを備えており、
前記切れ角検出手段により検出された操舵輪切れ角があらかじめ設定した操舵限界付近の領域にある場合には、前記制御手段は、前記操作量検出手段と前記切れ角検出手段とから得られる信号に基づいて求められる操舵出力と前記マップから得られる出力規制値とを比較して、小さい方を前記アクチュエータの操舵出力として設定することを特徴とする請求項１に記載の産業車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来の全電気式操舵装置を有する車両では、操舵入力装置の操作部であるハンドルの操作量をロータリエンコーダなどのセンサで検出し、操舵輪切れ角をポテンショメータなどのセンサで検出している。コントローラでは、ハンドルの操作量から得られる操舵輪切れ角の目標値と、操舵輪切れ角の現在値から、その差に比例した電力を、操舵力を発生するアクチュエータである電動モータに出力する。操舵輪は切れ角の現在値が目標値と一致するまで電動モータにより駆動される。このようにして、ハンドルの操作により操舵輪が操舵される。
【０００３】
そして、操舵輪は右旋回あるいは左旋回の操舵限界においては、操舵輪支持部材に設けられたストッパ部材が、車体側に設けられたストッパ部材に当接することにより、過操舵が防止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように操舵限界において、操舵輪支持部材に設けられたストッパ部材が、車体側に設けられたストッパ部材に当接する構造を設けている場合には、当該部材が勢いよく当接する瞬間に、操舵輪の動きによる慣性力と電動モータに加えられる電力による操舵出力とにより極めて大きな衝撃力が作用する。この結果、ストッパ部材あるいは操舵装置の脆弱な部位が破損することがあるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は操舵輪が操舵限界に達したときの衝撃力を低減させることで装置の破損を防止させることができる全電気式操舵装置を備えた産業車両を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、操舵入力装置の操作部の操作量を検出する操作量検出手段と、操舵輪切れ角を検出する切れ角検出手段とから得られる信号に基づいて、制御手段がアクチュエータに操舵出力を発生させ、その操舵出力により操舵輪が操舵される全電気式操舵装置を備えた産業車両において、前記操舵入力装置の操作部が設けられた運転台は、前記操舵輪を有する車両本体に対して昇降移動可能に設けられ、前記制御手段は、前記切れ角検出手段から得られる信号値に基づいて操舵輪切れ角速度を算出し、前記制御手段は、前記切れ角検出手段により検出された操舵輪切れ角が、あらかじめ設定した操舵限界付近の領域にある場合には、前記操舵輪切れ角速度が大きいほど、前記アクチュエータが発生する操舵出力の最大値を小さくするように、前記アクチュエータの操舵出力を規制することを要旨としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の産業車両において、前記制御手段は、前記操舵輪切れ角速度と前記アクチュエータが発生する操舵出力を規制するときの最大値である出力規制値との関係を表すマップを備えており、前記切れ角検出手段により検出された操舵輪切れ角があらかじめ設定した操舵限界付近の領域にある場合には、前記制御手段は、前記操作量検出手段と前記切れ角検出手段とから得られる信号に基づいて求められる操舵出力と前記マップから得られる出力規制値とを比較して、小さい方を前記アクチュエータの操舵出力として設定することを要旨としている。
【０００８】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、操舵輪切れ角が、あらかじめ設定した操舵限界付近の領域にある場合には、アクチュエータが発生する操舵出力の最大値が規制される。その結果、操舵輪の操舵速度が小さく抑えられ、操舵輪が操舵限界に達したときの衝撃力が低減される。
【０００９】
例えば、操舵輪支持部材に設けられたストッパ部材が、車体側に設けられたストッパ部材に当接する構造を設けている場合には、操舵限界においてストッパ部材同士の当接時の衝撃力が低減され、ストッパ部材の破損が防止される。
【００１０】
また、上記作用は、操舵輪切れ角があらかじめ設定した操舵限界付近の領域にある場合に、前記アクチュエータが発生する操舵出力の最大値を規制するようなプログラムデータを制御手段に追加するのみにより、新たなセンサを設けることなく得ることができる。
【００１１】
また、操舵輪切れ角速度が大きいほど、操舵出力を規制するときの最大値が小さくなる。従って、操舵限界付近の領域における操舵輪の操舵速度に応じて、ストッパ部材が当接する際の操舵輪の操舵速度が効果的に小さく抑えられる。その結果、操舵出力の最大値が規制される操舵限界付近領域を狭くすることが可能になる。
【００１２】
また、操舵輪を有する車両本体に対して操舵入力装置の操作部が設けられた運転台が、昇降移動可能に設けられている産業車両において、上記の作用が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、産業車両としてのオーダーピッキング型フォークリフト１の車両本体２には、操舵輪４が備えられている。
【００１４】
運転台３には、操舵入力装置５が備えられている。操舵入力装置５には操作部としてのハンドル５ａが備えられている。
運転台３はシリンダ１３の伸縮によりチェーン１４を介し、車両本体２に対して昇降移動可能となっている。
【００１５】
ハンドル５の操作量（ハンドル位置）は操作量検出手段としてのハンドルセンサ７により検出され、その検出信号は信号線１２を経由して制御手段としてのコントローラ８に入力される。ハンドルセンサ７は例えばロータリエンコーダなどからなる。
【００１６】
操舵輪４は操舵輪支持部材１０に支持されており、アクチュエータとしての例えば電動モータ（以下、単にモータという）９によりギヤ１５，１６を介して操舵される。
【００１７】
操舵輪４の操舵輪切れ角ＴＰは、切れ角検出手段としての舵角センサ６により検出され、その検出信号はコントローラ８に入力される。舵角センサ６は例えばポテンショメータなどからなる。
【００１８】
コントローラ８は、ハンドルセンサ７からの検出信号から得られるハンドル操作量及びハンドル操作速度ＨＶと、舵角センサ６により検出される操舵輪切れ角ＴＰに基づいて、モータ９を駆動する。
【００１９】
図２（ａ）は、操舵輪４が左右旋回の中立位置にある状態を示す。
図２（ｂ）は、右旋回時の操舵輪４が操舵限界付近に操舵された状態を示す。同図に示すように、操舵輪支持部材１０にはストッパ部材１１が設けられており、左旋回または右旋回の操舵限界時においてストッパ部材１１が車体側部材２３に設けられたストッパ部材２１またはストッパ部材２２に当接し、操舵輪４の切れ角が制限される。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、操舵限界付近には操舵輪切れ角ＴＰの領域Ｌが設定されている。なお、図には示していないが、左旋回時の操舵限界付近においても同様に操舵輪切れ角の領域Ｌをあらかじめ設定するものとする。
【００２１】
図３は、本実施形態の電気的構成を示す。
舵角センサ６の信号は、コントローラ８のアナログデジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）３１に入力され、入力インターフェイス３２を介して中央処理装置（以下ＣＰＵという）３３に読み込まれる。
【００２２】
また、ハンドルセンサ７の信号は、コントローラ８の入力インターフェイス３２に入力され、ＣＰＵ３３に読み込まれる。
ＣＰＵ３３は、これら入力信号に基づいて、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）３４と、読出し及び書替え可能なメモリ（ＲＡＭ）３５を用いて演算し、演算結果（指令値）を出力インターフェイス３６を介して電動モータ駆動回路３７に出力し電動モータ９を駆動する。
【００２３】
ＲＯＭ３４には、図４に示す操舵輪切れ角速度ＴＶと操舵出力を規制するときの最大値（以下、出力規制値ＭＬという）との関係を表すマップＭと、図５のフローチャートに示す操舵制御処理のプログラムが記憶されている。また、ＲＡＭ３５はプログラムを実行するうえで必要な各種データを一時記憶するために使用される。
【００２４】
次に、図５に示すフローチャートに従ってコントローラ８内のＣＰＵ３３が実行する操舵制御処理内容を説明する。
ステップ（以下、単にＳという）１では、舵角センサ６から操舵輪切れ角ＴＰと、ハンドルセンサ７からの検出信号のパルス数をハンドル操作方向を考慮して計数するカウンタ（図示せず）からハンドル操作量（ハンドル位置）を読み込む。
【００２５】
Ｓ２では、操舵輪切れ角ＴＰから操舵輪切れ角速度ＴＶを算出する。すなわち、操舵輪切れ角ＴＰの前回値と今回値との差に基づいて、操舵輪切れ角速度ＴＶを算出する。
【００２６】
Ｓ３では、ハンドル操作量からハンドル操作速度ＨＶと操舵輪切れ角目標値ＴＤを算出する。ここで、ハンドル操作速度ＨＶはハンドル操作量の前回値と今回値との差に基づいて算出する。
【００２７】
Ｓ４では、操舵輪切れ角ＴＰと操舵輪切れ角目標値ＴＤの差の絶対値ＴＡ（以下、単に差ＴＡという）から、例えば差ＴＡに比例した大きさの差分出力値ＭＴを算出する。
【００２８】
Ｓ５では、ハンドル操作速度ＨＶから、例えばハンドル操作速度ＨＶに比例した大きさの速度分出力値ＭＨを算出する。
Ｓ６では、モータ９への出力値ＭＤを差分出力値ＭＴと速度分出力値ＭＨの和として求める。つまり、操舵輪切れ角ＴＰと操舵輪切れ角目標値ＴＤの差ＴＡが大きくなるほど、あるいは、ハンドル操作速度ＨＶが大きくなるほど、モータ９を駆動する出力が大きくなるように設定する。例えば、このような設定をすることにより、ハンドル操作に対する操舵輪の応答性を高めるものである。
またここで、モータ９を駆動する方向は、操舵輪切れ角ＴＰが操舵輪切れ角目標値ＴＤに近づく方向であるとする。
【００２９】
Ｓ７では、操舵輪切れ角ＴＰが、あらかじめ設定した右旋回あるいは左旋回の操舵限界付近の領域Ｌ内にあるかどうか判断する。
領域Ｌ内にある場合には、Ｓ８において操舵輪切れ角速度ＴＶの大きさから図４に示すマップＭを用いて出力規制値ＭＬを求める。ここで、図４に示すマップＭは、操舵輪切れ角速度ＴＶが大きいほど、操舵出力を規制するときの最大値である出力規制値ＭＬが小さくなるように設定してあり、操舵限界において前記ストッパ部材同士が当接する際でも、その衝撃力が十分小さい程度に抑えられるようなモータ９の操舵出力値としてある。
【００３０】
Ｓ９では、前記Ｓ６にて求めた出力値ＭＤが、前記Ｓ７にて求めた出力規制値ＭＬより大きいかどうか判断する。
出力値ＭＤが出力規制値ＭＬより大きい場合には、Ｓ１０において出力値ＭＤの値を出力規制値ＭＬの値に置き換える。つまり、出力値ＭＤの最大値を小さく規制する。
【００３１】
Ｓ１１では、前記出力値ＭＤをモータ９に出力するための指令をする。
前記Ｓ９で出力値ＭＤが出力規制値ＭＬより大きくない場合には、前記Ｓ６にて求めた出力値ＭＤの値を置き換えることなく、Ｓ１１で出力値ＭＤをモータ９に出力するための指令をする。
【００３２】
前記Ｓ７で操舵輪切れ角ＴＰが、領域Ｌ内にない場合にも、前記Ｓ６にて求めた出力値ＭＤの値を置き換えることなく、Ｓ１１で出力値ＭＤをモータ９に出力するための指令をする。
【００３３】
このようにしてコントローラ８内のＣＰＵ３３により操舵制御処理が一定の周期で繰り返し実行される。
次に、以上のように構成されたオーダーピッキング型フォークリフト１の作用について説明する。
【００３４】
運転台３に備えられているハンドル５の操作により、車両本体２に備えられている操舵輪４を操舵する際に、舵角センサ６から検出される操舵輪切れ角ＴＰが、あらかじめ設定した右旋回あるいは左旋回の操舵限界付近の領域Ｌ内に入っていない場合には、モータ９への出力値は、その最大値が規制されることなく、Ｓ６で求められる出力値ＭＤが出力される。したがって、操舵輪切れ角ＴＰと操舵輪切れ角目標値ＴＤの差ＴＡが大きくなるほど、あるいは、ハンドル操作速度ＨＶが大きくなるほど、モータ９を駆動する出力が大きくなり、ハンドル操作に対する操舵輪の応答性が高い操舵特性が得られる。
【００３５】
また、操舵輪切れ角ＴＰが、あらかじめ設定した右旋回あるいは左旋回の操舵限界付近の領域Ｌ内に入っている場合でも、Ｓ６で求められる出力値ＭＤがＳ８で求められる出力規制値ＭＬより大きくないときは、モータ９への出力値は、その最大値が規制されることはない。これは、モータ９への出力値が操舵限界において前記ストッパ部材同士が当接する際でも、その衝撃力が十分小さい程度の操舵出力値と判断されるからである。
【００３６】
操舵輪切れ角ＴＰが、あらかじめ設定した右旋回あるいは左旋回の操舵限界付近の領域Ｌ内に入っている場合で、Ｓ６で求められる出力値ＭＤがＳ８で求められる出力規制値ＭＬより大きいときは、モータ９への出力値ＭＤは、出力規制値ＭＬとなり最大値が規制される。
【００３７】
これにより、前記ストッパ部材同士が当接する際の操舵輪４の操舵速度が小さく抑えられ、ストッパ部材あるいは操舵装置に作用する衝撃力が低減される。
以上詳述したように、本実施の形態によれば、以下の各効果を得ることができる。
【００３８】
（１）オーダーピッキング型フォークリフト１において、操舵輪切れ角ＴＰがあらかじめ設定した操舵限界付近の領域Ｌにある場合には、モータ９が発生する操舵出力の最大値を規制する。従って、操舵限界においてストッパ部材同士が当接する際の操舵輪４の操舵速度が小さく抑えられ、ストッパ部材あるいは操舵装置に作用する衝撃力が低減される。この結果、装置の破損を防止して装置の寿命を長くすることができる。または、装置の強度を低くして装置を安価に構成することができる。
【００３９】
（２）操舵輪切れ角があらかじめ設定した操舵限界付近の領域Ｌにある場合の、モータ９が発生する操舵出力の出力規制値ＭＬは、操舵輪切れ角速度ＴＶが大きいほど小さくなっている。従って、操舵限界においてストッパ部材同士が当接する際の操舵輪４の操舵速度がより効果的に小さく抑えられる。その結果、操舵限界付近に設定する領域Ｌの設定範囲を狭くできる。
【００４０】
（３）ハンドルセンサ７と舵角センサ６の各信号に基づいてコントローラ８により駆動制御されるモータ９の操舵出力により操舵輪４が操舵される全電気式操舵装置において、図５のフローチャートで示されるプログラムデータを追加するソフトウエアの変更のみにより、新たなセンサを設けることなく上記（１）または（２）の効果を得ることができる。
【００４１】
（４）車両本体２に対して運転台３が、昇降可能に設けられているオーダーピッキング型フォークリフトにおいて、本実施形態に示す操舵装置を設けることにより、操舵入力装置５から操舵輪４まで機械的に操舵力を伝達する複雑な機構を設ける必要がなく、簡易な構成の操舵装置で上記（１）〜（３）の効果を得ることができる。
【００４２】
尚、実施の形態は上記に限らず、以下のように変更してもよい。
○  上記実施の形態では、操舵輪が一輪タイプであるオーダーピッキング型フォークリフトにて具体化したが、操舵輪が二輪タイプである車両に適用することもできる。
【００４３】
○  前記実施の形態では、操舵輪を有する車両本体に対して操舵入力装置の操作部が設けられた運転台が移動可能に設けられている産業車両として、オーダーピッキング型フォークリフトにて具体化したが、高所作業車やメンテナンス時に運転台が移動可能なカウンタバランス型フォークリフトなど他の産業車両に適用することもできる。また、運転台が移動可能に設けられている産業車両に限らず、操舵輪を有するカウンタバランス型フォークリフトやトーイングトラクタなどの産業車両や産業車両以外の車両に適用することもできる。
【００４４】
○  前記実施の形態では、操舵輪を操舵するアクチュエータとして、電動モータを使用したが、電気制御方式の油圧モータや油圧シリンダなど他のアクチュエータを使用してもよい。
【００４５】
○  前記実施の形態では、ハンドルセンサとして、ロータリエンコーダを使用したが、ポテンショメータなどのセンサを使用してもよい。
○  前記実施の形態では、舵角センサとして、ポテンショメータを使用したが、ロータリエンコーダなどのセンサを使用してもよい。
【００４６】
○  前記実施の形態では、図４のマップＭで操舵輪切れ角速度ＴＶに対する出力規制値ＭＬが直線的に小さくなるよう設定したが、階段状でも任意な曲線状でもよい。もちろん、マップを使用せず計算式を用いて出力規制値を算出してもよい。
【００４７】
○  前記実施の形態では、操舵輪切れ角速度ＴＶが大きいほど、操舵出力を規制するときの最大値である出力規制値ＭＬが小さくなるように設定したが、特に操舵輪切れ角速度ＴＶにより出力規制値ＭＬを設定する必要はない。例えば、操舵輪４が操舵限界付近の領域Ｌ内にあれば、あらかじめ設定した一定の出力規制値にしてもよいし、操舵輪４が操舵限界に近づくほど出力規制値が小さくなるように設定してもよい。
【００４８】
○  前記実施の形態では、操舵輪切れ角速度ＴＶの大きさから図４に示すマップＭを用いて出力規制値ＭＬを求めたが、操舵輪切れ角速度ＴＶの代わりにハンドル操作速度ＨＶを用いてもよい。例えば、ハンドル操作速度ＨＶが大きいほど、操舵出力を規制するときの最大値である出力規制値ＭＬが小さくなるようにマップを設定しても前記（２）と同様の効果を得られる。
【００４９】
○  前記実施の形態では、操舵限界付近においてあらかじめ設定した操舵輪切れ角の領域Ｌを右旋回と左旋回で同じ大きさにしていたが、操舵装置の左右非対称性を考慮して左右で異なる大きさに設定してもよいし、あるいは、片方だけに設定してもよい。
【００５０】
○  前記実施の形態では、Ｓ７において操舵輪切れ角ＴＰが、あらかじめ設定した右あるいは左旋回の操舵限界付近の領域Ｌ内にある場合には、ハンドル操作方向にかかわらずＳ８に進むようにしているが、領域Ｌ内であってもハンドル操作方向が、操舵輪４を中立位置に向かわせる方向である場合にはＳ８ではなくＳ１１に進むようにしてもよい。
【００５１】
このようにすると、操舵輪４が操舵限界付近の領域Ｌ内にあっても、操舵輪４を中立位置側に切り戻す場合には、操舵出力は規制されずハンドル操作に対する操舵輪の応答性が高い操舵特性が得られる。
【００５２】
以下、前述した各実施の形態から把握される技術的思想を記載する。
（１）前記産業車両はオーダーピッキング型車両である。
【００５３】
（２）前記産業車両は操舵輪支持部材にはストッパ部材が設けられており、左旋回または右旋回の操舵限界時において前記ストッパ部材が車体側部材に設けられたストッパ部材に当接し、操舵輪の切れ角が制限される構造を有する。
【００５４】
（３）前記産業車両は、操舵輪切れ角が、あらかじめ設定した右あるいは左旋回の操舵限界付近の領域内にある場合であってもハンドル操作方向が、操舵輪を左右旋回の中立位置側に向かわせる場合には、アクチュエータの操舵出力の最大値を規制しない。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１、請求項２に記載の発明によれば、操舵輪切れ角があらかじめ設定した操舵限界付近の領域にある場合には、アクチュエータの操舵出力の最大値が規制されるので、車両の操舵輪が操舵限界に達したときの衝撃力を低減し、装置の破損を防止することができる。
【００５６】
また、操舵輪切れ角があらかじめ設定した操舵限界付近の領域にある場合に前記アクチュエータの操舵出力の最大値を規制するためのプログラムデータを制御手段に追加するのみにより、新たなセンサを設ける必要がない。
【００５７】
また、操舵輪切れ角速度が大きいほど、操舵出力を規制するときの最大値を小さくするので操舵限界での操舵輪の操舵速度をより効果的に小さく抑えることができる。その結果、操舵出力の最大値が規制される操舵限界付近の領域を狭くすることができる。
【００５８】
また、操舵入力装置から操舵輪まで機械的に操舵力を伝達する複雑な機構を設ける必要がなく、簡易な構成の操舵装置（全電気式操舵装置）で上記の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  オーダーピッキング型フォークリフトの模式側面図。
【図２】  操舵輪部分の模式平面図。
【図３】  電気回路ブロック図。
【図４】  操舵制御処理のためのマップ図。
【図５】  操舵制御処理のフローチャート。
【符号の説明】
１…車両及び産業車両としてのオーダーピッキング型フォークリフト、２…車両本体、 ３…運転台、４…操舵輪、５…操舵入力装置、５ａ…操作部としてのハンドル、６…切れ角検出手段としての舵角センサ、７…操作量検出手段としてのハンドルセンサ、８…制御手段としてのコントローラ、９…アクチュエータとしての電動モータ、１０…操舵輪支持部材、１１…操舵輪支持部材に設けられたストッパ部材、２１，２２…車体側部材に設けられたストッパ部材、２３…車体側部材、Ｌ…操舵限界付近の領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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