JP2001063604A - フォークリフトの操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵輪の持続振動のないフォークリフトの操
舵制御装置を提供する。 【解決手段】 コントローラは、偏差値に対応して出力
する操舵モータへの電流指令値の出力特性カーブとし
て、不感帯及びヒステリシス特性を有し、偏差の絶対値
が増加しているときに、偏差値の第１閾値で電流指令値
方向に所定のオフセット値を有する位置から偏差値に応
じて所定の最大電流指令値まで増加し、かつ偏差の絶対
値が減少しているときには最大電流指令値から偏差値に
応じて減少し、偏差値のゼロ値で電流指令値方向に所定
の切片値を有し、偏差値が反転して第１閾値の絶対値よ
りも小さい絶対値の第２閾値になったら電流指令値をゼ
ロ値とする特性カーブを備える。走行速度に応じて、不
感帯及びオフセット値の大きさを変えてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォークリフトの
操舵制御装置に関し、特にハンドルと操舵輪とが機械的
に連結されていない操舵制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６（ａ）、（ｂ）に、フォークリフト
としてのリーチフォークリフト（以降、リーチフォーク
１と呼ぶ）の平面図及び側面図を示す。リーチフォーク
１の前部に設けられているリーチレッグ２には、フォー
ク３のリフト機構及びチルト機構が搭載されたフォーク
装置４が前後に移動自在に取着されている。運転席５の
パネル部（図示せず）に設けられたリフトレバー及びチ
ルトレバー（図示せず）の操作によりフォーク３がそれ
ぞれ昇降及びチルトするようになっている。また、図示
しないリーチレバーの操作により、フォーク装置４の全
体がリーチレッグ２の上で前後進するようになってい
る。リーチフォーク１は、リーチレッグ２の前部に回転
自在に配設され、かつ車体を支持する左右一対の前輪
６，６と、車体の左後部下に設けられ、かつ駆動と操舵
の機能を併せ持つ一個の操舵輪（以降、タイヤ７と呼
ぶ）と、車体右後部下に設けられた一個のキャスタ輪８
とを有している。なお、車種によっては、キャスタ輪８
を備えていないものもある。キャスタ輪８は車両荷重を
支持した状態で回転自在に取着されている。運転席５の
図示しない車速レバーを操作して車速を設定する。ま
た、運転席５に配置されたハンドル９とタイヤ７の操舵
軸とは機械的に接続されておらずコントローラを介して
連動するフリー電気パワーステアリング制御が行われて
いる。即ち、オペレータがハンドル９を回転させると、
その回転角度に応じてタイヤ７の操舵角が制御される。
このとき、図７に示すコントローラ２１が、ハンドル９
の近傍に取着されているハンドル操作角度検出器１４か
らのハンドル操作角度信号θｈとタイヤ７の近傍に取着
されている操舵角検出器１９からの操舵角度信号θｓと
の偏差をゼロ値にするような電流Ｉｍをタイヤ７を操舵
する操舵モータ（以降、モータ１５と呼ぶ）に出力す
る。これにより、オペレータの所望の操舵角度が得られ
る。

【０００３】以上説明したリーチフォーク１において
は、モータ１５を搭載するための格納容積が限られ、か
つモータ１５の動力源であるバッテリの容量等を考慮
し、通常モータ１５は小容量の小型のものが使用され
る。小容量のモータ１５を使用し、ハンドル操作角度θ
ｈの信号値と操舵角度θｓの信号値との偏差値Ｅに応じ
電流指令値をモータ１５に出力して操舵角度θｓを制御
するとき、路面とタイヤ７との間の操舵角度方向に摩擦
抵抗トルクがあるため、この摩擦抵抗トルクに対抗する
トルクをモータ１５が出力している状態を保持して操舵
角度θｓが停止する。即ち、所定の偏差値Ｅに応じたモ
ータ１５の出力トルクと、摩擦抵抗トルクとがバランス
した状態でモータ１５が停止するので、偏差値Ｅの大き
さの分だけ操舵角度θｓはハンドル操作角度θｈと異な
る。即ち、目標位置の手前でタイヤ７が停止してしま
う。このようなハンドル操作角度θｈと操舵角度θｓと
の不一致の状態はオペレータの操舵感覚に合わないの
で、常にハンドル操作角度θｈと操舵角度θｓとが略一
致する制御が要望される。そこで、図８に示すように、
偏差値Ｅがゼロ値に達するまで、モータ１５が摩擦抵抗
トルクより大きいトルクを発生する電流指令値Ｖをモー
タ１５に出力して、つまり指令値Ｖｍをオフセットして
モータ１５に出力して位置決めすることにより、ハンド
ル操作角度θｈと操舵角度θｓとを常に略一致させる制
御方法が考案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術においては、以下のような問題がある。偏差値Ｅがゼ
ロ値になる直前まで路面の摩擦抵抗トルクよりも大きい
トルクをモータ１５が出力しているので、操舵角度θｓ
はハンドル９により設定した目標角度に一致した後、モ
ータ１５及びタイヤ７の惰性によって通過してしまう。
すると操舵角度θｓを操舵されてきた方向、つまり逆方
向に戻そうとする偏差値Ｅが生じるので、モータ１５は
操舵角度θｓを目標位置に復帰させようとする。このよ
うな制御を繰り返すので、この後持続振動を開始すると
いう問題が発生している。

【０００５】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、操舵輪の持続振動のないフォークリフト
の操舵制御装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１発明は、操向を操作するハン
ドルと、ハンドルに機械的に連結されてない操舵輪と、
ハンドル操作角度を検出するハンドル操作角度検出器
と、操舵輪の操舵角度を検出する操舵角度検出器と、操
舵輪の操舵角度を制御する操舵モータと、これらの検出
されたハンドル操作角度及び操舵角度の間の偏差値に応
じて操舵モータへの電流指令値を演算して操舵モータに
出力するコントローラとを備えたフォークリフトの操舵
制御装置において、コントローラは、ハンドル操作角度
と操舵角度との偏差値に対応して出力する操舵モータへ
の電流指令値の出力特性カーブとして、偏差値のゼロ値
の近傍に偏差値方向に不感帯を有し、偏差値速度に対す
るヒステリシス特性を有し、偏差の絶対値が増加してい
るときに、偏差値の前記不感帯の所定の第１閾値で電流
指令値方向に所定のオフセット値を有する位置から偏差
値に応じて所定の最大電流指令値まで増加し、かつ偏差
の絶対値が減少しているときには最大電流指令値から偏
差値に応じて減少し、偏差値のゼロ値で電流指令値方向
に所定の切片値を有し、偏差値が反転して第１閾値の絶
対値よりも小さい絶対値の第２閾値になったら電流指令
値をゼロ値とする特性カーブを備えた構成としている。

【０００７】第１発明によると、ハンドル操作角度と操
舵角度との偏差の絶対値が減少してゼロになったとき
に、コントローラからの電流指令値は、所定の切片値を
有する。この切片値を路面の摩擦抵抗トルクに相当する
モータ電流値よりも大きい値に設定すると、偏差値がゼ
ロ値近傍でも操舵モータは摩擦抵抗トルクに打ち勝って
目標の操舵角度まで回転できる。操舵角度がハンドル操
作角度を通り過ぎた後の偏差値が所定の第２閾値になっ
たとき電流指令値はゼロになるので、モータ１５の回転
軸は電気的にフリーの状態になり、モータ１５の回転軸
は、操舵輪が有する操舵角方向のばね定数による捩じれ
トルクにより操舵輪の角度まで戻される。このとき、第
１閾値を示す点と第２閾値を示す点間の距離は最大の捩
じれ角度を考慮した偏差値に設定すれば、捩じれトルク
により操舵モータが戻されたときに偏差値が第１閾値以
上になることがなく、モータ１５の軸は第２閾値と第１
閾値との間で停止する。これにより、モータ即ち操舵輪
が持続振動することのない、安定に制御可能な操舵制御
装置を得ることができる。

【０００８】第２発明は第１発明に基づいて、走行速度
を検出する車速検出器を付設し、コントローラは、検出
した走行速度が所定の値より大きいときには、特性カー
ブの不感帯幅及びオフセット値を走行速度が前記所定の
値以下のときよりも小さく設定した特性カーブにより電
流指令値を演算する構成としている。

【０００９】第２発明によると、走行速度が所定の値以
下のときには、所定の大きさの不感帯の幅及びオフセッ
ト値が設定された出力特性カーブにより電流指令値を演
算するが、走行速度が前記所定の値よりも大きいとき
は、走行速度が所定の値以下のときよりも路面とタイヤ
間の摩擦トルクが小さく、タイヤの捩じれ角度も小さい
ので不感帯の幅及びオフセット値が小さい値に設定で
き、この小さい不感帯幅及びオフセット値を有する出力
特性カーブにより電流指令値を演算する。これにより、
不感帯の幅、オフセット値という操舵の応答性を損なう
要素の影響が小さくなるのでハンドル操作角度に対する
操舵角度の優れた応答性が得られ、適正なハンドルの遊
びを有する優れた操舵感覚が得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施形態を図
面を参照して説明する。図１，２，３により第１実施形
態を説明する。図１に本実施形態のハード構成図を示
す。図６，７の構成要素と同一要素には同一符号を付し
て説明する。ハンドル９の中心から延設されているハン
ドル軸１０の軸端に第１スプロケット１１が取着され、
第１スプロケット１１の近傍に第２スプロケット１２が
設けてある。また、第１スプロケット１１と第２スプロ
ケット１２にはハンドル操作角度θｈを第２スプロケッ
ト１２に伝動するチェーン１３が巻装されている。第２
スプロケット１２の中心にはハンドル操作角度θｈを検
出するハンドル操作角度検出器１４が取着されている。
操向を制御するモータ１５の軸端部には第１ギア１６が
取着され、第２ギア１７が第１ギア１６に噛み合ってい
る。第２ギア１７の中心から延設された回転取り出し軸
１８の軸端部には、操舵角度θｓを示すモータ１５の回
転角度を検出する操舵角度検出器１９が取着されてい
る。第２ギア１７からは第２ギア１７の回転をタイヤ７
に伝動するブラケット２０が固着され、ブラケット２０
の端部にはタイヤ７が回転自在に取着されている。

【００１１】ハンドル操作角度検出器１４からのハンド
ル操作角度θｈ及び操舵角度検出器１９からの操舵角度
θｓは入力回路（図示せず）を介してコントローラ２１
に入力している。コントローラ２１は、これらのハンド
ル操作角度θｈ及び操舵角度θｓに基づいて後述する所
定の演算処理を行い両者の偏差が小さくなるようにモー
タ１５の電流指令値Ｖ、即ち出力トルク指令値を演算し
てモータ１５を駆動する駆動回路２２に出力している。
駆動回路２２は、トランジスタ等の半導体スイッチング
素子のオンオフを制御してモータ電流の方向と大きさを
制御している。前記電流指令値Ｖは、この半導体スイッ
チング素子のオンオフ時間のパルス幅を制御する信号
（以降、ＰＷＭ信号と呼ぶ）である。駆動回路２２は、
このＰＷＭ信号に応じてモータ１５の電流Ｉｍを制御す
る。

【００１２】コントローラ２１は引算器２３、微分器２
６及び演算部２４を有している。引算器２３は、ハンド
ル操作角度θｈから操舵角度θｓを引いて偏差値Ｅを演
算する。微分器２６は、演算された偏差値Ｅを時間的に
微分して偏差値速度Ｅｄを演算する。演算された偏差値
Ｅ及び偏差値速度Ｅｄは演算部２４に入力される。演算
部２４は、入力された偏差値Ｅ及び偏差値速度Ｅｄに基
づいて後述する出力カーブにより電流指令値Ｖを演算す
る。演算部２４で演算された電流指令値Ｖはコントロー
ラ２１から駆動回路２２に出力される。

【００１３】図２により演算部２４の演算方法を説明す
る。横軸に入力の偏差値Ｅを、縦軸に出力の電流指令値
Ｖをとって表わす。演算部２４は、図示のような不感帯
及びヒステリシス特性を有する、偏差値Ｅに対する電流
指令値Ｖの出力特性カーブを予め記憶している。この出
力特性カーブは、上記ヒステリシスの特性を決定する合
計８個の代表的な点、即ち点Ｐ１１，点Ｐ１２，点Ｐ２
１，点Ｐ２２，点Ｑ１１，点Ｑ１２，点Ｑ２１，点Ｑ２
２を有している。点Ｑ１１，点Ｑ１２，点Ｑ２１，点Ｑ
２２の位置は横軸と縦軸の交点Ｏに関して点Ｐ１１，点
Ｐ１２、点Ｐ２１，点Ｐ２２の位置と対称の位置に配置
されていて、それぞれの点の座標は、Ｐ１１（ｅ１，
０），Ｐ１２（ｅ２，０），Ｐ２１（ｅ１，ｂ），Ｐ２
２（ｅ２，ｂ），Ｑ１１（−ｅ１，０），Ｑ１２（−ｅ
２，０），Ｑ２１（−ｅ１，−ｂ），Ｑ２２（−ｅ２，
−ｂ）であり、所定の第１閾値ｅ２、第２閾値ｅ１、及
び所定のオフセット値ｂはコントローラ２１に予め記憶
されている。また、第２閾値ｅ１は負、第１閾値ｅ２及
びオフセット値ｂは正の値をそれぞれ有し、第２閾値ｅ
１の絶対値は第１閾値ｅ２よりも小さい値とする。

【００１４】点Ｐ１２と点Ｐ２２を通る直線のこれら２
点間の線分を第１直線Ａ１とする。点Ｐ１２と点Ｐ２２
とのＥ座標は第１閾値ｅ２の同一値であるため、第１直
線Ａ１の勾配値は無限大である。点Ｐ２２を起点として
勾配値ｍを有する直線と数式「Ｖ＝最大値ｖｍａｘ」で
示す直線との交点を点Ｒ２２とし、点Ｐ２２と点Ｒ２２
を通る直線のこれら２点間の線分を第２直線Ａ２とす
る。点Ｒ２２のＥ座標をｅ２２とする。ここで、所定の
勾配値ｍは予め、コントローラ２１に記憶されている。
点Ｐ１１と点Ｐ２１を連結する直線のこれら２点間の線
分を第３直線Ｃ２とする。点Ｐ１１及び点Ｐ２１のＥ座
標は第２閾値ｅ１の同一であるため、第３直線Ｃ２の勾
配値は無限大である。点Ｐ２１を起点として勾配値ｍを
有する直線と数式「Ｖ＝最大値ｖｍａｘ」で示す直線と
の交点を点Ｒ２１とし、点Ｐ２１と点Ｒ２１を連結する
直線のこれら２点間の線分を第４直線Ｃ１とする。点Ｒ
２１のＥ座標をｅ２１とする。点Ｒ２１と点Ｒ２２を通
る直線のＥがｅ２１以上のときの線分を第５直線Ｂとす
る。点Ｐ１１と点Ｑ１２を通る直線で、かつこれら２点
間の線分を第６直線Ｎとする。

【００１５】以上説明した第１直線Ａ１，第２直線Ａ
２，第３直線Ｃ２、第４直線Ｃ１，第５直線Ｂ、第６直
線Ｎの原点Ｏに関して対称な直線を、第７直線Ｊ１，第
８直線Ｊ２，第９直線Ｌ２、第１０直線Ｌ１，第１１直
線Ｋ，第１２直線Ｍとそれぞれ設定する。また、点Ｓ２
１のＥ座標は−ｅ２１、点Ｓ２２のＥ座標は−ｅ２２と
なる。

【００１６】ここで、演算部２４の作動を説明する。ま
ず、偏差値速度Ｅｄが正のとき、即ち偏差値Ｅの絶対値
が増加するときの偏差値Ｅの条件別に説明する。偏差値
Ｅが−ｅ２２以上かつ−ｅ２１より小さいときには、電
流指令値Ｖは第１１直線Ｋで示す値、即ち負の最大値ｖ
ｍａｘをもつ。偏差値Ｅが−ｅ２１以上かつ−ｅ１より
小さいときには、電流指令値Ｖは偏差値Ｅに応じた第１
０直線Ｌ１で示す値をもつ。偏差値Ｅが−ｅ１以上、か
つｅ２以下のときには、電流指令値Ｖは第１２直線Ｍで
示す値、即ちゼロ値をもつ。偏差値Ｅがｅ２より大きく
かつｅ２２以下のときには、電流指令値Ｖは偏差値Ｅに
応じた第２直線Ａ２で示す値をもつ。

【００１７】次に、偏差値速度Ｅｄが負のとき、即ち偏
差値Ｅの絶対値が減少するときの偏差値Ｅの条件別に説
明する。偏差値Ｅがｅ２２より小さくかつｅ２１以上の
ときには、電流指令値Ｖは第５直線Ｂで示す値、即ち最
大値ｖｍａｘをもつ。偏差値Ｅがｅ２１より小さくかつ
ｅ１より大きいときには、電流指令値Ｖは偏差値Ｅに応
じた第４直線Ｃ１で示す値をもつ。偏差値Ｅがｅ１以
下、かつ−ｅ２以上のときには、電流指令値Ｖは第６直
線Ｎで示す値、即ちゼロ値をもつ。偏差値Ｅが−ｅ２よ
り小さくかつ−ｅ２２以上のときには、電流指令値Ｖは
偏差値Ｅに応じた第８直線Ｊ２で示す値をもつ。

【００１８】偏差値速度Ｅｄが正負に拘らず、偏差値Ｅ
がｅ２２以上のときには、電流指令値Ｖは第５直線Ｂで
示す値、即ち最大値ｖｍａｘをもつ。また偏差値速度Ｅ
ｄが正負に拘らず、偏差値Ｅが−ｅ２２より小さいとき
には、電流指令値Ｖは第１１直線Ｋで示す値、即ち負の
最大値ｖｍａｘをもつ。

【００１９】次に、正か負かのどちらかの偏差値速度Ｅ
ｄのもとで、電流指令値Ｖが第１１直線Ｋ、第１０直線
Ｌ１、第１２直線Ｍ、第２直線Ａ２により示す値をもっ
ているときに、偏差値速度Ｅｄの符号が変化したときに
電流指令値Ｖがもつ値について説明する。まず、偏差値
速度Ｅｄが正から負に変化するときについて偏差Ｅの条
件別に説明する。偏差Ｅが−ｅ２２より小さいとき、即
ち電流指令値Ｖが第１１直線Ｋで示す値をもっていると
きには、そのまま第１１直線Ｋで示す値をもつ。偏差Ｅ
が−ｅ２２以上かつ−ｅ１より小さいとき、即ち電流指
令値Ｖが第１１直線Ｋ，第１０直線Ｌ１で示す値をもっ
ているときには、第１１直線Ｋ，第１０直線Ｌ１上で偏
差値速度Ｅｄが正から負に変化したときの点からの横軸
への垂線と第８直線Ｊ２，第６直線Ｎ，第４直線Ｃ１と
の交点の値に移行する。その後、この交点に対応するそ
れぞれの直線で示す値をもつ。偏差Ｅが−ｅ１より大き
くかつｅ２より小さいとき、即ち第１２直線Ｍで示す値
をもっているときには、そのまま第１２直線Ｍで示す値
を保持する。偏差Ｅがｅ２より大きくかつｅ２２以下の
とき、即ち第２直線Ａ２で示す値をもっているときに
は、第２直線Ａ２上で偏差値速度Ｅｄが正から負に変化
したときの第２直線Ａ２上の偏差値Ｅに対応する電流指
令値Ｖを保持する。このときの電流指令値Ｖを、図２に
２点鎖線により示す。偏差値速度Ｅｄが負から正に変化
するときに、偏差Ｅの条件別に電流指令値Ｖのとる値
は、以上説明した方法により同様に求められるのでここ
では説明を省略する。

【００２０】次に、以上の構成による作用を説明する。
ハンドル操作角度θｈと操舵角度θｓがゼロ値で一致し
ている状態から、時間ｔがゼロのとき、ハンドル操作角
度θｈを正の方向にステップ状に変化させたときを例に
とり、本実施形態の作用を説明する。図３にハンドル操
作角度θｈ、モータ角度θｍ、電流指令値Ｖ、偏差Ｅ及
び後述するタイヤ角度θｔの時間的変化を示す。ここ
で、モータ角度θｍは、タイヤ７の操舵角度θｓを制御
するモータ１５の回転角度を表わす。図３において、ハ
ンドル操作角度θｈは、例えば大きさ２のステップ入力
とし、電流指令値Ｖの所定の最大値ｖｍａｘを例えば３
としている。また、図３の時間ｔの単位は定義しないも
のとする。ハンドル操作角度θｈの信号はコントローラ
２１に入力し、引算器２３に入力する。このとき、モー
タ角度θｍはゼロ値であるため、偏差値Ｅがハンドル操
作角度θｈと等しい値にステップ状に変化し、演算部２
４の横軸の値ｅ２２より大きくなって、電流指令値Ｖの
最大値ｖｍａｘがコントローラ２１から駆動回路２２に
出力される。駆動回路２２は、最大値ｖｍａｘに応じた
電流Ｉｍをモータ１５に出力し、モータ１５は回転を始
める。モータ１５の回転は第１ギア１６を介して第２ギ
ア１７に伝動され、ブラケット２０を経てタイヤ１５を
ハンドル操作角度θｈに近づく方向に操舵する。このと
き、モータ角度θｍの信号はコントローラ２１の中の引
算器２３に入力されハンドル操作角度θｈとモータ角度
θｍとの差の偏差Ｅが演算されるので、ハンドル操作角
度θｈと等しかった偏差値Ｅは徐々に小さくなり、電流
指令値Ｖは図２に示す出力特性カーブの第５直線Ｂで示
す値を保持した状態でＲ２２を経て点Ｒ２１に向かう。
このときは、電流指令値Ｖは最大値ｖｍａｘであるの
で、駆動回路２２からモータ１５に出力する電流Ｉｍは
所定の最大電流である。所定の最大電流のときのモータ
１５の出力トルクと同一の負荷トルクになるまでモータ
１５の回転速度は加速し、その後一定回転速度で回転す
る。

【００２１】ここで、負荷トルクは、タイヤ１５と路面
間との操舵角度方向の摩擦抵抗トルク、第１，２ギア１
６，１７間の噛み合い抵抗トルク、モータ１５内の機械
的抵抗トルク、及びモータ１５内の電気的抵抗トルクを
加えた値とする。偏差値Ｅが小さくなって、点Ｒ２１を
越えると、電流指令値Ｖは第４直線Ｃ１で示す値をも
つ。即ち、偏差値Ｅが小さくなるにしたがって電流指令
値Ｖは小さくなり、駆動回路２２からモータ１５へ出力
される電流も小さくなる。これにより、モータ１５の出
力トルクが負荷トルクより小さくなり、モータ１５の回
転速度は減速してくる。

【００２２】偏差値Ｅが正から小さくなりゼロ値になっ
たとき、即ちハンドル操作角度θｈとモータ角度θｍが
等しくなったときの電流指令値Ｖは図２のＶ軸上に示す
切片値ｖｂをもっている。これにより、モータ角度θｍ
がハンドル操作角度θｈを通り越して行き過ぎても、も
っと行き過ぎるように指令する電流が駆動回路２２から
モータ１５に出力されている。モータ角度θｍがハンド
ル操作角度θｈを通り過ぎた後、即ち偏差値Ｅが正から
負に変化した後も、電流指令値Ｖは減少してはいるがモ
ータ１５はさらにハンドル操作角度θｈを行き過ぎるよ
うに回転を続ける。偏差値Ｅがゼロ値を通り越して負に
なりｅ１よりも小さくなったとき電流指令値Ｖはゼロ値
になり、駆動回路２２からモータ１５に出力される電流
Ｉｍはゼロ値になる。

【００２３】ここで、モータ角度θｍ、タイヤの操舵角
度方向のばね定数、タイヤ７と路面間の摩擦抵抗トルク
について説明する。モータ１５が回転開始すると、タイ
ヤ７は操舵角度方向にばね定数をもっているので、モー
タ１５がタイヤ７を少しずつ捩じってゆく。捩じり角度
が大きくなってタイヤ７の捩じれ角度によるトルクが、
タイヤ７と路面間の摩擦抵抗トルクよりも大きくなった
ときに、タイヤ７は路面上で操舵角度方向に滑り、タイ
ヤ７の操舵角度θｓを表わすタイヤ角度θｔが生じる。
滑った後は、滑ったときの捩じれ角度を保持したまま、
モータ１５がタイヤ７を先行するように操舵してゆく。
これにより、モータ角度θｍとタイヤ角度θｔには捩じ
れ角度だけの差があり、この捩じれ角度に応じたトルク
がモータ１５への負荷トルクの１つとなっている。

【００２４】偏差値Ｅがゼロ値を通り越して負になりｅ
１よりも小さくなったとき電流指令値Ｖはオフセット値
ｂからゼロ値になり、駆動回路２２からモータ１５に出
力される電流はゼロ値になるのでモータ１５を電気的に
駆動するトルクはゼロになる。このとき、タイヤ７の捩
じれ角度に応じたトルクが、先行して回転していたモー
タ１５の軸をタイヤ角度θｔの位置に戻そうと逆戻りさ
せる。これにより偏差値Ｅは点Ｐ１１から横軸上で偏差
値Ｅの絶対値が小さくなる方向にタイヤ１５の捩じれ角
度だけ戻った位置、例えば図２の横軸上に示す点Ｐｅま
で移動して停止する。ここで、原点Ｏと点Ｐ１１との間
の距離、即ちｅ１の絶対値をタイヤ７と路面間の捩じれ
角度と同一の値に設定すると、モータ１５の軸が捩じれ
角度だけ戻って原点Ｏで停止する。そのときは、タイヤ
角度θｔはハンドル操作角度θｈと一致した状態となっ
ている。また、点Ｐ１１と点Ｐ１２との間の距離は、種
々の路面及び積載負荷等の条件での捩じれ角度の最大値
よりも大きい値とする。

【００２５】なお、電流指令値Ｖのオフセット値ｂは、
タイヤ７の捩じれ角度に応じたトルク、即ちタイヤ７と
路面間の摩擦抵抗トルクよりも大きいトルクをモータ１
５が出力する値とする。また、点Ｑ１２と点Ｐ１２との
間の距離は、ハンドル９の操作開始時にハンドル操作角
度θｈとタイヤ角度θｔとのずれが操作感覚の観点から
許容される大きさに設定する。さらに、偏差値Ｅが点Ｐ
１１より小さくなって電流指令値Ｖがゼロ値となった後
に、モータ１５及びタイヤ７等の慣性によりタイヤ７が
行き過ぎて、偏差値Ｅが点Ｑ１２、点Ｑ２２を通過して
より小さくなり、第８直線Ｊ２で示される値をもつこと
がある。この行き過ぎを防止するために、点Ｑ１２と点
Ｐ１１との間の距離を十分大きく設定する。さらに、操
舵角度θｓは、偏差値Ｅが点Ｑ１２と点Ｐ１２との間の
不感帯に入った状態で位置決めされるので、走行直進性
及び安定性も考慮して点Ｑ１２及び点Ｐ１２は設定され
る。以上の説明では、正の方向に操作した場合を例にと
って説明したが、負の方向に操作した場合も同様の作用
をもつ。

【００２６】次に、本実施形態の効果を説明する。偏差
値Ｅが正の値から徐々に小さくなってゼロになったとき
に、演算部２４が出力する切片値ｖｂは、第４直線Ｃ１
の勾配が正の勾配ｍであるために、オフセット値ｂより
も大きい。また、偏差値がゼロ値のときの電流指令値Ｖ
のオフセット値ｂは、摩擦抵抗トルクよりも大きく設定
してあるので、モータ角度θｍが目標角度に到達する前
に停止することがない。これにより、モータ角度θｍ、
即ち操舵角度θｓがハンドル操作角度θｈに常に略一致
する操舵感覚に合った操舵制御装置を得ることができ
る。モータ角度θｍがハンドル操作角度θｈを通り過ぎ
た後の偏差値Ｅが点Ｐ１１のｅ１より小さくなったと
き、モータ１５への出力指令はゼロになるので、モータ
１５の回転軸は電気的にフリーの状態になり、モータ１
５の軸は、タイヤ７が有する操舵角方向のばね定数によ
る捩じれトルクによりタイヤ角度θｔまで戻される。こ
のとき、点Ｐ１１と点Ｐ１２との間の距離は最大の捩じ
れ角度を考慮した値と設定されているので、偏差値Ｅが
点Ｐ１２のｅ２以上になることがなく、モータ１５の軸
は点Ｐ１１と点Ｐ１２との間で停止する。さらに、タイ
ヤ７の慣性により偏差値Ｅが点Ｑ１２、点Ｑ２２を通過
してより小さくなって、第８直線Ｊ２で示される値をも
つことを防止する距離に、点Ｑ１２と点Ｐ１１との間の
距離が設定されている。これにより、偏差値Ｅが一旦、
点Ｑ１２と点Ｐ１２の間に戻ってくれば、点Ｑ１２と点
Ｐ１２の間でモータ１５の回転が停止するので、持続振
動のない操舵制御装置を得ることができる。

【００２７】なお、本実施形態では、演算部２４におけ
る第２直線Ａ２，第４直線Ｃ１，第８直線Ｊ２，第１０
直線Ｌ１は正の勾配値ｍを有した直線としているが、偏
差値Ｅの増加に応じて増加する範囲であれば、直線に限
定されることはなく曲線でも差し支えない。また、第１
直線Ａ１，第３直線Ｃ２，第７直線Ｊ１，第９直線Ｌ２
の勾配値は無限大としているが、勾配値が正の範囲であ
れば、有限大の勾配値としてもよい。

【００２８】次に、図４，５により第２実施形態を説明
する。第２実施形態では、第１実施形態で説明した出力
特性カーブを２種類備え、リーチフォーク１の走行速度
に応じてこの２種類の出力特性カーブを使い分ける操舵
制御装置を説明する。図４に本実施形態のハード構成図
を示す。図１の構成要素と同一要素には同一符号を付し
て説明する。タイヤ７の回転中心の近傍に走行速度Ｖｅ
を検出する車速検出器６０が取着されていて、検出され
た走行速度Ｖｅは演算部２４に入力されている。車速検
出器６０が付設されていること及び検出された走行速度
Ｖｅが演算部２４に入力されていること以外は図１と同
一であるので、ここでは、図１と同一部分の説明を省略
する。

【００２９】図５に示すフローチャートにより、本実施
形態の演算部２４の作動を説明する。なお、図５におけ
る説明では各処理ステップ番号にＳを付して表わす。Ｓ
１にて、走行速度Ｖｅが所定の速度閾値α以下か否かを
判断する。速度閾値α以下のときには、Ｓ２に示す出力
特性カーブにより、走行速度Ｖｅが速度閾値αよりも大
きいときにはＳ３に示す出力特性カーブにより偏差値Ｅ
に基づいて電流指令値Ｖを演算し駆動回路２２に出力す
る。ここで、Ｓ２及びＳ３に示している出力特性カーブ
は電流指令値Ｖの正の部分のみを表示して説明する。な
お、電流指令値Ｖの負の部分は、電流指令値Ｖの正の部
分の原点に関する対称形である。Ｓ３の点Ｇ１及び点Ｇ
２は、Ｓ２の点Ｗ１及び点Ｗ２よりも、より原点に近く
設定されていて、Ｓ３の不感帯の幅、即ち点Ｇ１及び点
Ｇ２間の距離は、Ｓ２の不感帯の幅、即ち点Ｗ１及び点
Ｗ２間の距離よりも小さく設定されている。また、Ｓ３
の第１オフセット値ｂ１は、Ｓ２の第２オフセット値ｂ
２よりも小さく設定されている。なお、Ｓ２及びＳ３の
出力特性カーブにおける比例域の勾配及び電流指令値の
最大値ｖｍａｘは同一とする。

【００３０】次に、本実施形態による作用及び効果を説
明する。不感帯の幅は、路面とタイヤ７間の摩擦抵抗ト
ルクに応じたタイヤ７の捩じれ角度よりも大きい値に設
定されており、オフセット値は前記摩擦抵抗トルクより
も大きいトルクを発生する電流指令値Ｖとしている。通
常、所定速度以上での走行（以降、通常走行と言う）時
の方が微速走行時（停止時も含む）よりも摩擦抵抗トル
クが小さいので、通常走行時の不感帯幅及びオフセット
値は小さく設定することができる。本実施形態によれ
ば、車両が微速走行または停止しているときには、Ｓ２
の不感帯の幅及びオフセット値が大きい出力特性カーブ
により電流指令値Ｖを演算する。また、走行速度Ｖｅが
所定の速度閾値αよりも大きいとき、即ち車両が通常走
行中のときにはＳ２の出力特性カーブよりも不感帯の幅
及びオフセット値が小さいＳ３の出力特性カーブにより
電流指令値Ｖを演算する。これにより通常走行時には、
不感帯の幅、オフセット値という操舵の応答性を損なう
要素が小さくなるのでハンドル操作角度θｈに対する操
舵角度θｓの優れた応答性が得られ、適正なハンドルの
遊びを有する優れた操舵感覚が得られる。

【００３１】なお、本実施形態では、車両が通常走行時
及び微速走行時（停止時も含む）の二つに大別したが、
出力特性カーブを３個以上設けて、走行速度Ｖｅの大き
さに応じてその３個以上の出力特性カーブを使い分けて
もよい。また、本実施形態では、二つに大別した出力特
性カーブにおける比例域の勾配及び電流指令値の最大値
を同一値としたが、異なる値にしても何ら差し支えな
い。

【００３２】以上、本発明によると、モータに出力する
電流値を演算する演算部は、操舵角度がハンドル操作角
度と大きく離れているときには、モータに所定の最大の
電流値を出力してハンドル操作角度に近づける。ハンド
ル操作角度と操舵角度との間の偏差値が小さくなるに従
ってモータへの電流値出力を小さくしてゆく。偏差値が
ゼロ値のときのモータへの電流指令値、即ちモータ出力
トルクは、摩擦抵抗トルクよりも大きく設定してあるの
で、モータ角度は目標角度に常に追従し、目標角度の手
前でモータ角度が停止することがない。これにより、操
舵角度がハンドル操作角度に常に略一致する操舵感覚に
合った操舵制御装置を得ることができる。偏差値がゼロ
値を通過して負の所定の値より小さくなったときに演算
部は、モータへの電流値を、摩擦抵抗トルクよりも大き
いトルクを出力する値からゼロ値に変更する。このと
き、モータは電気的にフリーの状態になるので、モータ
とタイヤの間で生じている捩じれトルクによりモータ角
度はタイヤ角度まで戻される。このときの偏差値におい
て、演算部は、モータへの出力電流をゼロ値と設定する
不感帯を有しているので、モータはこの不感帯の中で回
転を停止して位置決めされる。

【００３３】また、電流指令値を演算する出力特性カー
ブとして、車両走行速度に応じた複数のカーブを備え、
走行速度が大きいときには、それよりも走行速度が小さ
いときに比較して不感帯の幅及びオフセット値を小さく
設定してある出力特性カーブにより電流指令値を演算す
る。これにより、走行速度が大きいときには、操舵制御
系内において応答性を損なう不感帯幅及びオフセット値
の影響が小さくなるので、ハンドル操作角度に対する操
舵角度の優れた応答性が得られ、適正なハンドルの遊び
を有する優れた操舵感覚が得られる。これらにより、操
舵角度とハンドル操作角度が常に略一致し、かつモータ
が持続振動しない、即ちタイヤが持続振動しない操舵制
御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のハード構成図である。

【図２】第１実施形態の電流指令値の出力特性カーブの
説明図である。

【図３】第１実施形態によるハンドル操作角度、モータ
角度、タイヤ角度、電流指令値及び偏差値の時間的変化
の説明図である。

【図４】第２実施形態のハード構成図である。

【図５】第２実施形態の演算部のフローチャートであ
る。

【図６】本発明の対象とするフォークリフトとしてのリ
ーチフォークリフトの説明図である。

【図７】本発明の対象とする、操舵輪がハンドルに機械
的に連結されていない操舵制御装置の説明図である。

【図８】摩擦抵抗トルクに対抗するモータトルクを出力
する電流指令値の説明図である。

【符号の説明】

１…リーチフォーク、２…リーチレッグ、３…フォー
ク、５…運転席、６…前輪、７…タイヤ、８…キャスタ
輪、９…ハンドル、１４…ハンドル操作角度検出器、１
５…モータ、１９…操舵角度検出器、２２…駆動回路、
２３…引算器、２４…演算部、２６…微分器、６０…車
速検出器、Ｅ…偏差値、Ｅｄ…偏差値速度、ｍ…勾配
値、Ｖ…電流指令値、θｈ…ハンドル操作角度、θｍ…
モータ角度、θｔ…タイヤ角度、Ｖｅ…走行速度、α…
速度閾値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 穣 栃木県小山市横倉新田110 小松フォーク リフト株式会社栃木工場内 Ｆターム(参考） 3D032 CC08 CC12 DA03 DA04 DA23 DA63 DB03 DB05 DC03 DC22 DC29 DC33 DC34 DC40 DD10 DE09 EA02 EB04 EB11 EC23 GG06 3D033 CA03 CA13 CA17 CA18 CA21 3D034 CA10 CB02 CC09 CD02 CD04 CD12 CE07 CE08 CE13

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操向を操作するハンドルと、 ハンドルに機械的に連結されてない操舵輪と、 ハンドル操作角度を検出するハンドル操作角度検出器
   と、 操舵輪の操舵角度を検出する操舵角度検出器と、 操舵輪の操舵角度を制御する操舵モータと、 これらの検出されたハンドル操作角度及び操舵角度の間
   の偏差値に応じて操舵モータへの電流指令値を演算して
   操舵モータに出力するコントローラとを備えたフォーク
   リフトの操舵制御装置において、 コントローラは、ハンドル操作角度と操舵角度との偏差
   値に対応して出力する操舵モータへの電流指令値の出力
   特性カーブとして、偏差値のゼロ値の近傍に偏差値方向
   に不感帯を有し、偏差値速度に対するヒステリシス特性
   を有し、偏差の絶対値が増加しているときに、偏差値の
   前記不感帯の所定の第１閾値で電流指令値方向に所定の
   オフセット値を有する位置から偏差値に応じて所定の最
   大電流指令値まで増加し、かつ偏差の絶対値が減少して
   いるときには最大電流指令値から偏差値に応じて減少
   し、偏差値のゼロ値で電流指令値方向に所定の切片値を
   有し、偏差値が反転して第１閾値の絶対値よりも小さい
   絶対値の第２閾値になったら電流指令値をゼロ値とする
   特性カーブを備えたことを特徴とするフォークリフトの
   操舵制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のフォークリフトの操舵制
   御装置において、 走行速度を検出する車速検出器を付設し、 コントローラは、検出した走行速度が所定の値よりも大
   きいときには、特性カーブの不感帯幅及びオフセット値
   を走行速度が前記所定の値以下のときよりも小さく設定
   した特性カーブにより電流指令値を演算することを特徴
   とするフォークリフトの操舵制御装置。