JP2000344122A - 全電気式操舵制御装置及び全電気式操舵制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵輪のタイヤ角の検出誤差を補正し、正確
な操舵制御を行うことのできる全電気式操舵制御装置を
提供すること。 【解決手段】 本発明の全電気式操舵制御装置は、電気
エネルギーによって駆動するアクチュエータを用いて操
舵輪のタイヤ角を変更するタイヤ角変更手段と、操舵輪
のタイヤ角を検出するタイヤ角検出手段（ポテンショメ
ータ）と、タイヤ角検出手段の検出結果に基づいて、タ
イヤ角変更手段を制御する操舵制御手段とを備え、操舵
制御手段は、一方のタイヤエンドまで操舵輪が操舵され
た状態でタイヤ角検出手段によってタイヤ角を検出した
後に、他方のタイヤエンドまで操舵輪が操舵された状態
でタイヤ角検出手段によってタイヤ角を検出し、検出し
た各タイヤエンドにおけるタイヤ角に基づいて、タイヤ
角変更手段の制御を補正するように構成されていること
を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハンドルと操舵輪
とが機械的にリンクされておらず、検出したハンドルの
回転に基づいて、電気エネルギーによって駆動するアク
チュエータを用いて操舵輪を操舵する全電気式操舵制御
装置と全電気式操舵制御方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に、産業車両の一つであるリーチ式
フォークリフト１を示す。図２に示されるフォークリフ
ト１は、その四隅に車輪が取り付けられており、そのう
ちの一つが操舵輪２とされている。この操舵輪２は、ハ
ンドル３の回転に応じて操舵される。図２に示されるフ
ォークリフト１は、操舵輪２とハンドル３との間に機械
的なリンクを有しておらず、操舵されたハンドル３のハ
ンドル角をエンコーダーなどで検出し、検出したハンド
ル角に基づいて操舵輪２を電気モーターなどで駆動す
る、いわゆる全電気式の操舵制御装置を有している。

【０００３】全電気式の操舵制御装置の一般的な構成を
図３に示す。ハンドル３には、そのハンドル角を検出す
るエンコーダー４が取り付けられている。また、操舵輪
２には、この操舵輪２のタイヤ角を変更するための駆動
源となる電気モーター５と、この操舵輪２のタイヤ角を
検出するポテンショメータ６が取り付けられている。そ
して、エンコーダー４、電気モーター５及びポテンショ
メータ６は、操舵全体を制御する電子制御コントロール
ユニット（ＥＣＵ）７に接続されている。ＥＣＵ７は、
エンコーダー４からの出力に基づいて電気モーター５を
駆動し、操舵輪２のタイヤ角を変更する。即ち、ＥＣＵ
７は、操舵制御手段として機能する。このとき、操舵輪
２のタイヤ角がポテンショメータ６によって検出され、
ＥＣＵ７による電気モーター５の駆動制御にフィードバ
ックされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポテンショメ
ータ６は、その出力誤差に個体差があると共に、取付誤
差も生じる。このようなポテンショメータ６の誤差に基
づいて、フィードバック制御を行うと、制御が正確に行
われないことになる。また、ポテンショメータ６の出力
が永年使用によって経時的に変化して誤差が生じる場合
もあり、このような誤差が発生すれば、フィードバック
制御に影響を及ぼすことになる。

【０００５】従って、本発明の目的は、操舵輪のタイヤ
角の検出誤差を補正し、正確な操舵制御を行うことので
きる全電気式操舵制御装置及び制御方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の全電気式操舵制
御装置は、電気エネルギーによって駆動するアクチュエ
ータを用いて操舵輪のタイヤ角を変更するタイヤ角変更
手段と、操舵輪のタイヤ角を検出するタイヤ角検出手段
と、タイヤ角検出手段の検出結果に基づいて、タイヤ角
変更手段を制御する操舵制御手段とを備え、操舵制御手
段は、一方のタイヤエンドまで操舵輪が操舵された状態
でタイヤ角検出手段によってタイヤ角を検出した後に、
他方のタイヤエンドまで操舵輪が操舵された状態でタイ
ヤ角検出手段によってタイヤ角を検出し、検出した各タ
イヤエンドにおけるタイヤ角に基づいて、タイヤ角変更
手段によるタイヤ角変更制御を補正するように構成され
ていることを特徴とする。

【０００７】本発明の全電気式操舵制御装置によれば、
一方のタイヤエンドと他方のタイヤエンドとで検出した
操舵輪の実際のタイヤ角に基づいて、タイヤ角変更手段
によるタイヤ角変更制御を補正するので、タイヤ角検出
手段の誤差を確実に補正することができ、操舵輪のタイ
ヤ角をタイヤ角変更手段によって正確に変更することが
できる。

【０００８】ここで、操舵制御手段は、操舵制御装置が
搭載された車両の起動スイッチがオンとなったことを検
出したときに、タイヤ角変更手段によって操舵輪を一方
のタイヤエンドまで自動的に操舵してタイヤ角検出手段
によってタイヤ角を検出した後に、タイヤ角変更手段に
よって操舵輪を他方のタイヤエンドまで自動的に操舵し
てタイヤ角検出手段によってタイヤ角を検出すると好適
である。このようにすれば、操舵制御装置が搭載された
車両が起動されるときに常にタイヤ検出手段の誤差が補
正され、操舵輪のタイヤ角をタイヤ角変更手段によって
常に正確に変更することができる。

【０００９】また、操舵制御手段は、車両の起動スイッ
チがオンとなったことを検出したときに、車両の走行及
び荷役を禁止してから、タイヤ角変更によって操舵輪を
一方のタイヤエンドまで自動的に操舵することが好まし
い。このようにすれば、操舵輪のタイヤ角を自動的に変
更して各タイヤエンドでのタイヤ角を検出する際に、車
両の走行や荷役の制御によって阻害されることなく、タ
イヤ角を確実かつ速やかに検出することができる。

【００１０】さらに、操舵制御手段は、各タイヤエンド
でのタイヤ角の検出が終了した後に、タイヤ角変更手段
によって操舵輪を自動的に中立位置に変更することが好
ましい。このようにすれば、操舵輪のタイヤ角を自動的
に変更して各タイヤエンドでタイヤ角を検出した後は、
タイヤ角が必ず中立位置にあるので、運転者によるその
後の車両の運転を行いやすくできる。

【００１１】また、本発明の全電気式操舵制御方法は、
操舵輪を一方のタイヤエンドまで操舵した状態で操舵輪
のタイヤ角を検出した後に、操舵輪を他方のタイヤエン
ドまで操舵した状態で操舵輪のタイヤ角を検出し、各タ
イヤエンドにおいて検出したタイヤ角に基づいて、操舵
輪のタイヤ角を変更するタイヤ角変更制御を補正するこ
とを特徴としている。

【００１２】本発明の全電気式操舵制御方法によれば、
一方のタイヤエンドと他方のタイヤエンドとで検出した
操舵輪の実際のタイヤ角に基づいて、操舵輪のタイヤ角
を変更するタイヤ角変更制御を補正するので、タイヤ角
を検出する際の誤差を確実に補正することができ、操舵
輪のタイヤ角を正確に変更することができる。

【００１３】ここで、車両の起動スイッチがオンとなっ
た場合に、電気エネルギーによって駆動するアクチュエ
ータを用いて、操舵輪を一方のタイヤエンドまで自動的
に操舵させてからタイヤ角を検出した後に、操舵輪を他
方のタイヤエンドまで自動的に操舵させてからタイヤ角
を検出すると好適である。このようにすれば、本操舵制
御方法によって制御される車両が起動されるときに常に
タイヤ角を検出する際の誤差が補正され、操舵輪のタイ
ヤ角を常に正確に変更することができる。

【００１４】また、車両の起動スイッチがオンとなった
場合に、車両の走行及び荷役を禁止してから、操舵輪を
一方のタイヤエンドまで自動的に操舵させることが好ま
しい。このようにすれば、操舵輪のタイヤ角を自動的に
変更して各タイヤエンドでタイヤ角を検出する際に、車
両の走行や荷役の制御によって阻害されることなく、タ
イヤ角を確実かつ速やかに検出することができる。

【００１５】さらに、各タイヤエンドでのタイヤ角の検
出が終了した後に、操舵輪を自動的に中立位置に変更す
ることが好ましい。このようにすれば、操舵輪のタイヤ
角を自動的に変更して各タイヤエンドでタイヤ角を検出
した後は、タイヤ角が必ず中立位置にあるので、運転者
によるその後の車両の運転を行いやすくできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の全電気式操舵制御装置の
実施形態を図面を参照しつつ説明する。

【００１７】本実施形態の操舵制御装置が搭載された車
両は産業車両の一つであるフォークリフトであり、上述
した図２に示されるリーチ式フォークリフト１と、その
構成自体は同じである。また、本実施形態の操舵制御装
置は、操舵輪とハンドルとの間に機械的なリンクがな
く、電気的エネルギーによって駆動するアクチュエータ
（具体的には電気モーター）によって操舵輪のタイヤ角
を変更する全電気式の操舵機構を有している。そして、
この全電気式の操舵機構の構成自体も、上述した図３に
示されたものと同じである。このため、本実施形態の操
舵制御装置についても、図２及び図３に基づいて説明す
る。

【００１８】フォークリフト１は、四隅に取り付けられ
た車輪のうちの一つが操舵輪２とされている。操舵輪２
は、ハンドル３の回転に応じて操舵され、ここでは、駆
動輪でもある。操舵輪２は、その回転中心軸が回転可能
な取付部８に取り付けられており、この取付部８はギア
９を有している。このギア９は、電気モーター５の出力
軸１０に取り付けられたギア１１と噛み合っている。即
ち、電気エネルギーによって駆動するアクチュエータで
ある電気モーター５は、駆動されることによって操舵輪
２のタイヤ角を変更するタイヤ角変更手段として機能す
る。電気モーター５は、供給される電流のオン−オフDU
TY比の変化によって、その出力を変化させる。

【００１９】また、操舵輪２の取付部８は、操舵輪２が
所定のタイヤ角以上に回転されないように所定の回転位
置でその回転が抑制される構造を有している。操舵輪２
がタイヤ角をそれ以上変更できなくなる位置をタイヤエ
ンドという。図２に示すフォークリフト１における操舵
輪２は、そのフォークリフト１の前方に対して、右側に
９０度回転したところが右タイヤエンドとされており、
左側に９０度回転したところが左タイヤエンドとされて
いる。操舵輪２の取付部８には、その回転軸上にポテン
ショメータ６が取り付けられている。ポテンショメータ
６は、操舵輪２の取付部８の回転角度、即ち、操舵輪２
のタイヤ角を検出するタイヤ角検出手段として機能す
る。

【００２０】一方、ハンドル３は、外周上にノブが取り
付けられたステアリングホイールとされている。ハンド
ル３の回転軸には、円周方向に複数のスリットが形成さ
れた円盤と、このスリットを挟むようにして投光部及び
受光部を有する光検出部とからなるエンコーダー４が取
り付けられている。エンコーダーは、ハンドル３のハン
ドル角を検出するハンドル角検出手段として機能する。
なお、エンコーダー４としては、インクリメンタル型の
ものでも、アブソリュート型のものでも用いることがで
きる。また、ハンドル角検出手段として、エンコーダー
ではなくポテンショメータを用いることも可能である。

【００２１】上述したエンコーダー４、電気モーター５
及びポテンショメータ６は、操舵輪２の操舵を総合的に
制御するＥＣＵ７に接続されている。ＥＣＵ７内は、そ
の内部に、演算を行うＣＰＵ、プログラムや各種設定値
が格納されたＲＯＭ、各種数値などを一時的に記憶する
ＲＡＭ、記憶した内容を保持することのできるバックア
ップＲＡＭなどを有している。ＥＣＵ７は、エンコーダ
ー４によって検出されたハンドル３の操舵ハンドル角に
応じて、操舵輪２が所定のタイヤ角だけ回転されるよう
に電気モーター５に対して駆動信号を送出する。このと
き、操舵輪２のタイヤ角はポテンショメータ６によって
検出され、ＥＣＵ７に送出される。ＥＣＵ７は、ポテン
ショメータ６の検出結果を、操舵輪２のタイヤ角を変更
するタイヤ角変更制御にフィードバックさせる。なお、
ＥＣＵ７には、フォークリフト１の起動スイッチ１２も
接続されており、起動スイッチ１２がオンにされたこと
を検出できるようになっている。

【００２２】次に、上述した構成の操舵制御装置におけ
るポテンショメータ６の誤差の補正について説明すると
共に、本発明の全電気式操舵制御方法の実施形態につい
ても説明する。

【００２３】上述したように、タイヤ角検出手段である
ポテンショメータ６は、それ自体が有する出力誤差や、
取付誤差、経時的に発生する誤差を有している。この誤
差を補正しないと、操舵輪２のタイヤ角を変更する際の
フィードバック制御が正確に行われない。このため、本
実施形態の操舵制御装置は、以下に説明するように、こ
の誤差を補正する。この補正制御は、ＥＣＵ７のＲＯＭ
内にプログラムとして格納されており、起動スイッチ１
２がオンとされた後に自動的に行われる。図１に、この
補正制御のフローチャートを示す。

【００２４】まず、起動スイッチ１２がオンにされたこ
とがＥＣＵ１７によって検出されると、フォークリフト
１の走行及び荷役が禁止される（ステップ１００）。走
行及び荷役の禁止は、ＥＣＵ７から、走行及び荷役を制
御しているメインＥＣＵに対して禁止指令を送出する
（ＥＣＵ７が走行及び荷役も制御している場合はその内
部で禁止される）ことで行われる。走行及び荷役が禁止
されると、運転者によってハンドル３が回転されても、
その回転に応じた電気モーター５への駆動指令はＥＣＵ
７から送出されなくなり、操舵輪２は運転者によってタ
イヤ角を変更されることがなくなる。

【００２５】次いで、ＥＣＵ７から、操舵輪２を一方の
タイヤエンド（ここでは右タイヤエンド）一杯まで操舵
させる信号が電気モーター５に対して送出され、信号を
受けた電気モーター５は、操舵輪２を右タイヤエンドま
で自動的に操舵する（ステップ１１０）。右タイヤエン
ド一杯まで操舵されたことは、ポテンショメータ６の出
力が変化しなくなることで検出できる。ここで、ポテン
ショメータ６によってタイヤ角が検出される（ステップ
１２０）。即ち、このとき検出したポテンショメータ６
の出力は、操舵輪２が右タイヤエンドにあるときの出力
である。

【００２６】右タイヤエンドでのタイヤ角が検出された
ら、同様にして操舵輪２が他方のタイヤエンド（左タイ
ヤエンド）一杯まで操舵される（ステップ１３０）。左
タイヤエンド一杯まで操舵されたところで、ポテンショ
メータ６によってタイヤ角が検出される（ステップ１４
０）。このとき検出したポテンショメータ６の出力は、
操舵輪２が左タイヤエンドにあるときの出力である。各
タイヤエンドで検出したタイヤ角に基づいて、ＥＣＵ７
内で、タイヤ角検出手段であるポテンショメータ６の出
力とタイヤ角とを対応させるマップが修正される（ステ
ップ１５０）。

【００２７】次いで、左タイヤエンドに操舵された状態
の操舵輪２は、中立位置（ここでは、左右のタイヤエン
ドの中間位置、即ち、フォークリフト１を前方に直進さ
せる位置）に自動的に操舵される（ステップ１６０）。
最後に、ステップ１００において禁止されていた走行及
び荷役が許可される（ステップ１７０）。ステップ１０
０からステップ１７０の間の制御は起動スイッチ１２の
オンと共に自動的に行われるので、運転席のモニタやイ
ンジケータなどで、ポテンショメータ６の補正制御が行
われており、走行及び荷役が禁止されていることを運転
者に告知するようにすることが好ましい。

【００２８】上述した操舵制御装置においては、フォー
クリフト１の起動と同時にポテンショメータ６の補正制
御が自動的に行われるので、ポテンショメータ６の個体
差に起因する誤差や取付誤差のみならず、ポテンショメ
ータ６を使用するにつれて経時的に発生する出力誤差も
常に確実に補正されるので好ましい。また、上述した操
舵制御装置においては、フォークリフト１の起動と同時
にポテンショメータ６の補正制御が自動的に行われる
が、運転席に設置したスイッチなどによって、自動的に
行われる補正制御を運転者の意志によってキャンセルで
きるようにしてもよい。

【００２９】本発明は、上述した実施形態に限定される
ものではない。例えば、上述した操舵制御装置は、フォ
ークリフトに搭載されたが、フォークリフト以外の車
両、例えば、ショベルローダーなどに搭載されてもよ
い。また、上述した実施形態においては、起動スイッチ
１２がオンとされた後に自動的にポテンショメータ６の
補正制御が自動的に行われたが、請求項１に記載の発明
に関しては、自動的に行われずに手動で行うようになさ
れていてもよい。この場合は、運転席などに設けられた
モニタやインジケータなどによって、操舵輪２の左右タ
イヤエンドへの操舵を順次指示することが好ましい。

【００３０】さらに、上述した実施形態においては、各
タイヤエンドで検出したタイヤ角を用いて、ポテンショ
メータ６の出力とタイヤ角とを対応させるマップ自体を
修正することによってタイヤ角変更制御を補正したが、
各タイヤエンドで検出したタイヤ角を用いてタイヤ角変
更制御を補正するのであれば、このようにマップを補正
する方法以外の方法で補正してもよい。例えば、各タイ
ヤエンドで検出したタイヤ角から補正係数を算出し、タ
イヤ角変更制御時に、この補正係数によって上述したマ
ップの値を補正するようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の全電気式操舵制御装置及び全電
気式操舵制御方法によれば、一方のタイヤエンドと他方
のタイヤエンドとで検出した実際の操舵輪のタイヤ角に
基づいて、タイヤ角変更手段の制御を補正するので、タ
イヤ検出手段の誤差を確実に補正することができ、操舵
輪のタイヤ角をタイヤ角変更手段によって正確に変更す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における操舵制御を示すフローチャート
である。

【図２】本発明の操舵制御装置を有するフォークリフト
の全体斜視図である。

【図３】本発明の操舵制御装置の操舵機構を示す正面図
である。

【符号の説明】

１…フォークリフト（車両）、２…操舵輪、３…ハンド
ル、４…エンコーダー、５…電気モーター（アクチュエ
ータ：タイヤ角変更手段）、６…ポテンショメータ（タ
イヤ角検出手段）、７…ＥＣＵ（操舵制御手段）、１２
…起動スイッチ。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D030 DB04 DB15 DB19 3D032 CC16 DA03 DA04 DA06 DA19 DA64 DA74 DD17 EA02 EB04 EB08 EC23 EC30 3D033 CA04 CA17 CA18 CA24 CA29 3D034 BB02 BC03 BC04 CB02 CC09 CD13 CE02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気エネルギーによって駆動するアクチ
   ュエータを用いて操舵輪のタイヤ角を変更するタイヤ角
   変更手段と、 前記操舵輪のタイヤ角を検出するタイヤ角検出手段と、 前記タイヤ角検出手段の検出結果に基づいて、前記タイ
   ヤ角変更手段を制御する操舵制御手段とを備え、 前記操舵制御手段は、一方のタイヤエンドまで前記操舵
   輪が操舵された状態で前記タイヤ角検出手段によってタ
   イヤ角を検出した後に、他方のタイヤエンドまで前記操
   舵輪が操舵された状態で前記タイヤ角検出手段によって
   タイヤ角を検出し、検出した各タイヤエンドにおけるタ
   イヤ角に基づいて、前記タイヤ角変更手段によるタイヤ
   角変更制御を補正するように構成されていることを特徴
   とする全電気式操舵制御装置。
2. 【請求項２】 前記操舵制御手段は、前記操舵制御装置
   が搭載された車両の起動スイッチがオンとなったことを
   検出したときに、前記タイヤ角変更手段によって前記操
   舵輪を一方のタイヤエンドまで自動的に操舵して前記タ
   イヤ角検出手段によってタイヤ角を検出した後に、前記
   タイヤ角変更手段によって前記操舵輪を他方のタイヤエ
   ンドまで自動的に操舵して前記タイヤ角検出手段によっ
   てタイヤ角を検出する、請求項１に記載の全電気式操舵
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記操舵制御手段は、前記車両の起動ス
   イッチがオンとなったことを検出したときに、前記車両
   の走行及び荷役を禁止してから、前記タイヤ角変更によ
   って前記操舵輪を一方のタイヤエンドまで自動的に操舵
   する、請求項２に記載の全電気式操舵制御装置。
4. 【請求項４】 前記操舵制御手段は、各タイヤエンドで
   のタイヤ角の検出が終了した後に、前記タイヤ角変更手
   段によって前記操舵輪を自動的に中立位置に変更する、
   請求項３に記載の全電気式操舵制御装置。
5. 【請求項５】 操舵輪を一方のタイヤエンドまで操舵し
   た状態で前記操舵輪のタイヤ角を検出した後に、 前記操舵輪を他方のタイヤエンドまで操舵した状態で前
   記操舵輪のタイヤ角を検出し、 各タイヤエンドにおいて検出したタイヤ角に基づいて、
   前記操舵輪のタイヤ角を変更するタイヤ角変更制御を補
   正することを特徴とする全電気式操舵制御方法。
6. 【請求項６】 車両の起動スイッチがオンとなった場合
   に、 電気エネルギーによって駆動するアクチュエータを用い
   て、前記操舵輪を一方のタイヤエンドまで自動的に操舵
   させてからタイヤ角を検出した後に、 前記操舵輪を他方のタイヤエンドまで自動的に操舵させ
   てからタイヤ角を検出する、請求項５に記載の全電気式
   操舵制御方法。
7. 【請求項７】 前記車両の起動スイッチがオンとなった
   場合に、前記車両の走行及び荷役を禁止してから、前記
   操舵輪を一方のタイヤエンドまで自動的に操舵させる、
   請求項６に記載の全電気式操舵制御方法。
8. 【請求項８】 各タイヤエンドでのタイヤ角の検出が終
   了した後に、前記操舵輪を自動的に中立位置に変更す
   る、請求項７に記載の全電気式操舵制御方法。