JP2000351379A - 全電気式操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵輪のタイヤ角とハンドルのハンドル角と
の関係を一定に維持し、運転操作を行いやすくする全電
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、ハン
ドル３の回転により直接的又は機械的リンクを介して間
接的に回転する回転部１５と、回転部１５の回転を検出
することによってハンドル３のハンドル角を検出するハ
ンドル角検出手段４と、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２のタイヤ角を変更す
るタイヤ角変更手段５と、ハンドル角検出手段４の検出
結果に基づいて、タイヤ角変更手段５によって操舵輪２
を操舵させる操舵制御手段６と、操舵輪２がタイヤエン
ドにまで操舵されたときに、ハンドル３の回転を停止さ
せるハンドル回転停止手段２１，２２とを備えているこ
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
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３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３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３に示されるフ
ォークリフト１においては、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４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４０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が取り付けられている。そし
て、エンコーダー４０及び電気モーター５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）６
に接続されている。ＥＣＵ６は、エンコーダー４０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、ＥＣＵ６は、操舵制御手段
として機能する。

【０００４】なお、ハンドル３には、ノブ７が取り付け
られており、運転者によるハンドル操作を容易にしてい
る。図３に示されるようなフォークリフト１は、一方の
手でハンドル３を操作し、他方の手でフォークの操作を
するので、このようなノブ７が取り付けられていない
と、非常に操作しにくくなってしまう。他の産業車両で
も同様であり、例えばショベルローダーであれば、他方
の手でショベルを操作することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した全電
気式の操舵制御装置においては、操舵輪２とハンドル３
との間に機械的なリンクが存在しないため、操舵輪２が
タイヤエンドまで操舵されて、それ以上操舵されない状
態となっても、ハンドル３は回転してしまう。この結
果、ハンドル３のノブ７の位置（ハンドル角）と、操舵
輪２の向いている方向（タイヤ角）とが一致しなくなる
場合が生じ、非常に運転しにくくなってしまう。ハンド
ル３のハンドル角と操舵輪２のタイヤ角との関係は常に
一定である方が、当然運転は行いやすい。

【０００６】従って、本発明の目的は、操舵輪のタイヤ
角とハンドルのハンドル角との関係を一定に維持し、運
転操作を行いやすくする全電気式操舵制御装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【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、ハンドルの回転により直接的又は機械的リン
クを介して間接的に回転する回転部と、回転部の回転を
検出することによってハンドルのハンドル角を検出する
ハンドル角検出手段と、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、ハンドル角検出手段の検出結果に
基づいて、タイヤ角変更手段によって操舵輪を操舵させ
る操舵制御手段と、操舵輪がタイヤエンドにまで操舵さ
れたときに、ハンドルの回転を停止させるハンドル回転
停止手段とを備えていることを特徴とする。

【０００８】本発明の全電気式操舵制御装置によれば、
ハンドルが回転されて操舵輪がタイヤエンドに達したと
きに、ハンドル回転停止手段によってハンドルの回転が
強制的に停止される。このため、操舵輪がタイヤエンド
に達した後もハンドルが回転され続けるようなことはな
く、操舵輪のタイヤ角とハンドルのハンドル角との関係
は常に一定に維持される。この結果、運転者は、ハンド
ルのハンドル角から操舵輪のタイヤ角を明確に認識する
ことができ、運転操作を行いやすくすることができる。

【０００９】ここで、ハンドル停止手段が、回転部に形
成された当接部と、操舵輪がタイヤエンドに達したとき
に当接部と当接するように固定的に設けられた被当接部
とからなることが好ましい。このようにすれば、ハンド
ル停止手段を非常に簡素な機械的機構によって構築する
ことができ、低コストで信頼性の高い装置を構築するこ
とができる。また、当接部と被当接部という純機械的機
構によってハンドル停止手段が構築されるので、メンテ
ナンスも簡単で長期使用に耐えるものとなる。

【００１０】

【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。

【００１１】本実施形態の操舵制御装置が搭載されたフ
ォークリフトは、上述した図３に示されるリーチ式フォ
ークリフト１と、その外観は同じである。フォークリフ
ト１の四隅に取り付けられた車輪のうちの一つが操舵輪
２とされており、この操舵輪２は、ハンドル３の回転に
応じて操舵される。操舵輪２は、ここでは、駆動輪でも
ある。

【００１２】また、本実施形態の操舵制御装置は、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、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２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点におい
ても、上述した図３に示されるフォークリフト１と同じ
である。しかし、本実施形態のフォークリフト１におけ
る操舵制御装置の機構は、図４に示される従来の操舵制
御装置とは異なり、図１に示されるような機構とされて
いる。

【００１３】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。

【００１４】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。操舵輪２は、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
軸上にタイヤ角ポテンショメータ１２が取り付けられて
いる。タイヤ角ポテンショメータ１２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。

【００１５】一方、ハンドル３は、外周上にノブ７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１３には、小ギア１４が取り付けられて
おり、この小ギア１４と噛み合うように回転部としての
大ギア１５が配置されている。図２に示されるように、
大ギア１５の中央部には、ハンドル角ポテンショメータ
４が配置されている。このハンドル角ポテンショメータ
４は、その内部に抵抗１６と、この抵抗１６の両端に電
圧を付加する第一端子１７及び第三端子１９と、この抵
抗１６に対して摺動接触する接触子２０と、この接触子
２０に接続された第二端子１８とを有している。

【００１６】抵抗１６は固定的に取り付けられていると
共に、接触子２０は、その一端を中心に揺動可能に取り
付けられている。そして、接触子２０の他端は、大ギア
１５の表面上に突出形成された当接部２１に取り付けら
れている。大ギア１５の回転によって接触子２０が揺動
され、接触子２０と抵抗１６との接触点が移動する。こ
のため、第一端子１７−第三端子１９間に一定の電圧を
付加させておき、第一端子１７−第二端子１８間（ある
いは、第二端子１８−第三端子１９間）の電圧を検出す
れば、大ギア１５の回転角を検出することができる。

【００１７】上述したように、大ギア１５はハンドル３
の回転軸１３に取り付けられた小ギア１４と噛み合って
いるため、ハンドル角ポテンショメータ４の出力からハ
ンドル３のハンドル角を検出することができる。即ち、
ハンドル角ポテンショメータ４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。本
実施形態のように、回転部としての大ギア１５の中央部
に、ハンドル角検出手段としてのハンドル角ポテンショ
メータ４を配置させることによって、ハンドル角検出手
段をコンパクトに設置することができる。なお、ハンド
ル角検出手段としては、インクリメンタル型やアブソリ
ュート型などのエンコーダを用いることも可能である。
この場合は、エンコーダー内部のパルス生成用の円盤が
回転部となる。

【００１８】上述したハンドル角ポテンショメータ４
（の第一端子１７〜第三端子１９）、電気モーター５及
びタイヤ角ポテンショメータ１２は、操舵輪２の操舵を
総合的に制御するＥＣＵ６に接続されている。ＥＣＵ６
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。

【００１９】ＥＣＵ６は、ハンドル角ポテンショメータ
４によって検出されたハンドル３のハンドル角に応じ
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のタイヤ角はタイヤ角ポテンショメータ１２に
よって検出され、ＥＣＵ６に送出される。ＥＣＵ６は、
タイヤ角ポテンショメータ１２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
クさせている。

【００２０】そして、大ギア１５の上方には、上述した
タイヤ角変更制御によって操舵された操舵輪２が、各タ
イヤエンドに達したときに当接部２１と当接する一対の
被当接部２２が固定的に配置されている。即ち、上述し
たタイヤ角変更手段によって操舵輪２が操舵されると
き、操舵輪２が各タイヤエンドに達すると、当接部２１
と被当接部２２とが当接し、大ギア１５がそれ以上回転
されなくなる。大ギア１５の回転が抑制されると、小ギ
ア１４及び回転軸１３を介して、ハンドル３の回転が停
止される。

【００２１】即ち、回転部である大ギア１５に形成され
た当接部２１と、操舵輪２がタイヤエンドに達したとき
に当接部２１と当接する被当接部２２とは、ハンドル回
転停止手段として機能し、操舵輪２が各タイヤエンドに
達したときにハンドル３の回転を停止させる。なお、被
当接部２２はフォークリフト１の車体側に固定されてい
る。このように、操舵輪２が各タイヤエンドに達したと
きに、当接部２１及び被当接部２２によってハンドル３
の回転が停止されるので、ハンドル３のハンドル角と操
舵輪２のタイヤ角とは常に一定の関係を維持する。

【００２２】この結果、ハンドル３の位置から操舵輪２
のタイヤ角を明確に認識することができ、運転操作が行
いやすくなる。特に、本実施例の場合は、ハンドル３に
ノブ７が取り付けられているが、ハンドル角とタイヤ角
とが一定の関係を維持するので、ノブ７の位置とタイヤ
角とが一定の関係を維持し、ノブ７の位置からも操舵輪
２のタイヤ角を明確に認識することができる。また、上
述したように、当接部２１と被当接部２２とからなる純
機械的な機構でハンドル回転停止手段を構成したので、
低コストで信頼性の高い装置を構築することができ、メ
ンテナンスも簡単で長期使用に耐えるものとなる。

【００２３】なお、ここでは、操舵輪２が一方のタイヤ
エンドから他方のタイヤエンドまで移動する間に、ハン
ドル３は六回転半程度回転するように、小ギア１４と大
ギア１５の径及び歯数が決定されている。小ギア１４と
大ギア１５の径及び歯数を変えることによって、操舵輪
２を一方のタイヤエンドから他方のタイヤエンドまで移
動させる間のハンドル３の回転数を変更できる。操舵制
御装置が搭載される車両の性質などを考慮して、この操
舵減速比を決定すればよい。

【００２４】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、ハンドル回転
停止手段を形成する当接部２１及び被当接部２２が、共
に突起状に形成されたが、大ギア１５の表面上にＣ字状
の溝を形成させて、この溝の両端を当接部とし、この溝
の内部に突出するように固定的に設置された突起を被当
接部としてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明の全電気式操舵制御装置によれ
ば、操舵輪がタイヤエンドに達したときに、ハンドル回
転停止手段によってハンドルの回転が強制的に停止され
るので、操舵輪のタイヤ角とハンドルのハンドル角との
関係は常に一定に維持される。この結果、運転者は、ハ
ンドルのハンドル角から操舵輪のタイヤ角を明確に認識
することができ、運転操作を行いやすくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の操舵制御装置の一実施形態の構成を示
す正面図である。

【図２】図１に示す制御装置におけるハンドル角ポテン
ショメータ（ハンドル角検出手段）を示す平面図であ
る。

【図３】操舵制御装置が搭載されたフォークリフトの外
観を示す斜視図である。

【図４】従来の操舵制御装置の構成を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１…フォークリフト、２…操舵輪、３…ハンドル、４…
ハンドル角ポテンショメータ（ハンドル角検出装置）、
５…電気モーター（アクチュエータ：タイヤ角変更手
段）、６…ＥＣＵ（操舵制御手段）、１５…大ギア（回
転部）、２１…当接部（ハンドル回転停止手段）、２２
…被当接部（ハンドル回転停止手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルの回転により直接的又は機械的
   リンクを介して間接的に回転する回転部と、 前記回転部の回転を検出することによって前記ハンドル
   のハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、 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、 前記ハンドル角検出手段の検出結果に基づいて、前記タ
   イヤ角変更手段によって前記操舵輪を操舵させる操舵制
   御手段と、 前記操舵輪がタイヤエンドにまで操舵されたときに、前
   記ハンドルの回転を停止させるハンドル回転停止手段と
   を備え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】 前記ハンドル停止手段が、前記回転部に
   形成された当接部と、前記操舵輪がタイヤエンドに達し
   たときに前記当接部と当接するように固定的に設けられ
   た被当接部とからなる、請求項１に記載の全電気式操舵
   制御装置。