JP2012001092A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノブを用いた操舵に対して適切な操舵反力を付与することができる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵部材１０と後輪（転舵輪）との間の機械的な連結が断たれた車両用操舵装置９である。操舵部材１０のホイール５２の芯金５４に固定されたノブ支軸５６が、軸受６２を介してノブ５１を回転可能に支持する。ノブ反力アクチュエータ１２が、ノブ支軸５６に固定されたステータ５９と、ノブ５１の内周５１ａと同伴回転するロータ６０とを有する電動モータである。ノブ中心Ｃ３周りのノブ５１の回転に対して、そのノブ回転角に応じた適切な操舵反力を付与するように反力アクチュエータ１２を反力制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は車両用操舵装置に関するものである。

ハンドルと転舵輪との間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤシステムにおいて、ハンドルの位置（ハンドルホイールの周方向に関するノブの位置）とタイヤ切れ角とのズレを補正する車両用のハンドル位置補正装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
また、ハンドルやノブに接触を検知するセンサを設け、運転者がハンドルやノブを握ったときのみ、パワーステアリング用の電動モータを作動させる産業車両用のパワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献２を参照）。

また、運転者がステアリングホイールを把持する手の位置をカメラにより検出し、運転者の手の位置に応じて、ステアリングホイールの操舵反力を補正する、ステアバイワイヤ式の操舵装置が提案されている（例えば特許文献３を参照）。

特許第３９９１６３２号公報（明細書の第６６段落〜第６９段落。図６、図８）。 実開昭６３−３７３８１号公報（図１、図４） 特開２００７−２５３６４０号公報（図５、図６）

一般に、フォークリフト等の荷役車両や障害者用の車両では、片手でハンドル（ステアリングホイール）操作ができるように、ハンドル上に回転可能なノブが設けられている。例えば、荷役車両では、運転者は、右手で荷役作業のためのレバー操作をしながら、左手でノブを把持してハンドル操作を行う。
運転者がハンドルとノブを頻繁に持ち替えて操作する場合もあり、その場合、持ち替えに拘らず適切な操舵反力の付与が望まれる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の第１の目的は、ノブを用いた操舵に対して適切な操舵反力を付与することができる車両用操舵装置を提供することである。また、本発明の第２の目的は、ノブを用いた操舵と操舵部材のホイールを用いた操舵とが切り換えられる場合にも適切な操舵反力を付与することができる車両用操舵装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（１０）を回転操作するためのノブ（５１）であって、ノブ中心（Ｃ３）を有し、上記操舵部材によって上記ノブ中心周りに回転可能に支持されたノブと、上記ノブの回転に反力を付与するノブ反力アクチュエータ（１２；８４）と、を備える車両用操舵装置（９）を提供する（請求項１）。本発明によれば、ノブを持って操舵部材を操作するとき、操舵部材の回転に応じてノブが上記ノブ中心周りに回転（自転）する。そのノブの回転（自転）に対してノブ反力アクチュエータが反力を与えるので、ノブを用いた操舵に対して適切な操舵反力を付与することができる。

また、上記ノブ反力アクチュエータは、電動モータを含み、上記ノブ反力アクチュエータによる反力を制御する反力制御を実行する制御手段（１００）を備える場合がある（請求項２）。この場合、ノブに与える反力を適切に制御することができる。
また、上記ノブ中心周りの上記ノブの位置を検出するノブ位置検出手段（７１）を備え、上記制御手段は、上記ノブ位置検出手段により検出された上記ノブ中心周りの上記ノブの位置に応じて、上記ノブ反力アクチュエータによる反力を制御する場合がある（請求項３）。運転者がノブを握って操舵部材を回転させるとき、ノブは操舵部材に対して、操舵部材の回転方向とは逆方向に、操舵部材の回転角（操舵角θ_H ）と等しい角度（ノブ回転角θ_N ）で上記ノブ中心周りに回転（自転）することになる。したがって、上記検出されたノブの位置（ノブ回転角θ_N ）に応じて反力を付与することにより、操舵角に応じて反力を付与することが可能となる。例えば操舵角に比例する反力をノブに付与するようにしてもよい。

また、上記ノブ中心周りの上記ノブの回転速度（θ_N ’）を検出するノブ回転速度検出手段（１０２）を備え、上記制御手段は、上記ノブ回転速度検出手段により検出されたノブの回転速度に応じて、上記ノブ反力アクチュエータによる反力を制御する場合がある（請求項４）。ノブの回転速度が大きいと、操舵部材の回転速度が大きくなるので、遠心力で車両が振られ、車両の挙動が不安定になるおそれがある。これに対して、本発明では、操舵部材の回転速度に相当するノブの回転（自転）速度に応じた反力を付与するので、車両挙動を安定させることができる。ノブを操作する運転者の手首の角度が一定の場合、ノブの回転速度と操舵部材の回転速度は略等しくなる。したがって、ノブ回転速度検出手段は、操舵部材の回転速度に基づいてノブの回転速度を検出するものであってもよい。

また、上記ノブが把持されたことを検出する把持検出手段（７５）を備え、上記制御手段は、把持検出手段によって上記ノブの把持が検出されることを条件として、ノブ反力アクチュエータの反力制御を実行する場合がある（請求項５）。この場合、ノブを持って操舵が行われるときに、確実にノブに反力を与えることができる。
また、上記ホイールの回転に反力を付与するホイール反力アクチュエータ（１３）を備え、上記制御手段は、上記ノブ反力アクチュエータの反力制御を実行するか否かに拘らず、上記ホイール反力アクチュエータの反力制御を実行する場合がある（請求項６）。この場合、運転者がノブを持って操舵するか否かに拘らず、すなわち、ノブ反力アクチュエータの反力制御を実行するか否かに拘らず、ベースとしてホイールの回転に適切な反力が付与されている。したがって、従来の操舵フィーリングに慣れている運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

また、上記操舵部材の上記ホイールに固定され、上記ノブを支持するノブ支持部（８６）を備え、上記ノブ反力アクチュエータは、上記ノブ支持部と上記ノブとの間に介在し、上記ノブ中心周りの上記ノブの回転に粘性抵抗による反力を付与可能な回転ダンパ（８４）である場合がある（請求項７）。この場合、ノブの回転（自転）に粘性抵抗を付与することができる。すなわち、制御を必要とせず、ノブの回転速度に応じた反力を自動的に付与することが可能となる。

また、上記ノブは、上記ノブ支持部によってノブ中心に沿う所定方向に移動可能に支持され、上記回転ダンパは上記ノブ支持部に回転可能に連結され、上記ノブに対して回転するときに粘性抵抗を生じさせるダンパ要素（９８）を含み、上記ノブの上記所定方向への移動に伴って、上記ダンパ要素の回転を規制する状態と規制を解除する状態に切り換え可能なクラッチ（８５）を備える場合がある（請求項８）。この場合、クラッチの働きで回転ダンパによる反力をノブに付与する状態と付与しない状態とを切り換えることができる。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置が適用されたフォークリフトの概略構成を示す模式的側面図である。 フォークを昇降させる動作原理を説明するための概略図である。 操舵部材の概略正面図であり、操舵部材のホイール中心に沿って操舵部材を見た図である。 操舵部材およびノブの概略断面図である。 フォークリフトの電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）はノブ回転角θ_N およびノブ反力Ｔ_N の関係を示すマップ図であり、（ｂ）は操舵角θ_H およびノブ反力Ｔ_N の関係を示すマップ図である。 ＥＣＵによる主たる制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の別の実施の形態に係るノブ回転角θ_N およびノブ反力Ｔ_N の関係を示すマップ図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係るノブ回転角速度θ_N ’およびノブ反力Ｔ_N の関係を示すマップ図である。 図９の実施の形態に係る車両用操舵装置の電気的構成の要部を示す概略ブロック図である。 図９の実施の形態において ＥＣＵによる主たる制御の流れを示すフローチャートである。 本発明のさらに別の実施の形態に係る操舵部材およびノブの概略断面図である。 図１２の実施の形態において、ノブを用いて操作されるときの操舵部材およびノブの概略断面図である。

本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置が適用されたフォークリフトの概略構成を示す模式的側面図である。図１を参照して、フォークリフト１は、車体２と、その車体２の前部に設けられた荷役装置３と、車体２の後部に設けられたカウンタウェイト４と、車体２を支持する駆動輪としての前輪５および転舵輪としての後輪６と、例えばエンジンを含む車両の駆動源７と、油圧源としての油圧ポンプ８と、後輪６を転舵するための車両用操舵装置９とを備えている。

車両用操舵装置９は、手回しハンドルである操舵部材１０と転舵輪である後輪６との間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置として構成されている。転舵輪として、単一の後輪６を車体２の左右方向の中央に設けてもよいし、車体２の左右にそれぞれ後輪６を設けてもよい。操舵部材１０は、傾斜状のステアリングシャフト５０の上端に同伴回転可能に連結されている。また、操舵部材１０には、当該操舵部材１０を操作するためのノブ５１が、回転可能に取り付けられている。

車両用操舵装置９は、上記操舵部材１０と、操舵部材１０の操作に応じて転舵輪としての後輪６を転舵するための例えば電動モータからなり、制御手段としてのＥＣＵ１００（電子制御ユニット）によって駆動制御される転舵アクチュエータ１１と、操舵部材１０に回転可能に取り付けられたノブ５１に反力を付与するノブ反力アクチュエータ１２と、操舵部材１０のホイール５２にホイール反力（操舵反力）を付与するホイール反力アクチュエータ１３とを備えている。本実施の形態では、ノブ反力アクチュエータ１２および操舵部材反力アクチュエータ１３は、それぞれ電動モータからなり、ＥＣＵ１００によって駆動制御される。

また、車両用操舵装置９は、操舵部材１０の操舵角を検出する操舵角センサ１４と、後輪６の転舵角を検出する転舵角センサ１５とを備えている。転舵輪としての後輪６は、ほぼ鉛直な支持部材１６によって回転可能に支持されている。その支持部材１６は、車体２に保持された軸受１７を介して、ほぼ鉛直な回転軸線Ｃ１の回りに回転可能に支持されている。

転舵アクチュエータ１２の出力軸の回転は、伝達機構１８を介して減速されて、支持部材１６に伝達される。その伝達機構１８は、転舵アクチュエータ１２の出力軸とは同行回転する例えば駆動ギヤからなる駆動部材１９と、回転軸線Ｃ１の回りに支持部材１６とは同行回転可能に設けられ、上記駆動ギヤに噛み合う例えば従動ギヤからなる従動部材２０とを有している。伝達機構１８および転舵アクチュエータ１２によって、転舵機構Ａ１が構成されている。

図示していないが、エンジン等の駆動源７の動力は、トルクコンバータを経て、前後進切替および変速動作を行うトランスミッションに伝達され、さらに、デファレンシャルを経て左右の前輪５（駆動輪）に伝達されるようになっている。トランスミッションには、前進クラッチおよび後進クラッチが内蔵されている。
フォークリフト１は、運転座席２１を含む運転室２２を備えている。運転室２２は、車体２上にフレーム２３によって取り囲まれた状態で形成されている。

荷役装置３は、車体２によって、下端部２４ａを中心として傾動可能に支持された左右一対のアウターマスト２４と、そのアウターマスト２４によって昇降可能に支持されたインナーマスト２５と、アウターマスト２４によって昇降可能に支持されたリフトブラケット２６と、そのリフトブラケット２６に取り付けられ、荷物を積載する積載部としての左右一対のフォーク２７とを備えている。

アウターマスト２４の所定部と車体２の所定部との間に、チルトシリンダ２８が介在している。チルトシリンダ２８は、車体２の所定部に揺動可能に連結された一端を有するシリンダ本体２９と、シリンダ本体２９の他端から突出するロッド３０とを有している。ロッド３０の先端は、アウターマスト２４の所定部に揺動可能に連結されている。チルトシリンダ２８のロッド３０の伸縮動作に伴って、アウターマスト２４が、直立姿勢および傾動姿勢に変位されるようになっている。

また、アウターマスト２４をガイドとしてインナーマスト２５を昇降させるためのリフトシリンダ３１が設けられている。リフトシリンダ３１は、アウターマスト２４に固定されたシリンダ本体３２と、シリンダ本体３２から突出するロッド３３とを有している。ロッド３３の先端は、インナーマスト２５の所定部に設けられた取付部２５ａに固定されている。

リフトシリンダ３１のシリンダ本体３２の下部には、荷役装置３の積載荷重を検出するための荷重検出手段としての荷重センサ３４が取り付けられている。荷重センサ３４からの信号は、ＥＣＵ１００に入力されるようになっている。
運転室２２の前部において、運転室２２の底面２２ａ上には、操作スタンド３５が設けられており、運転室２２の後部には、上記運転座席２１が固定されている。

上記操作スタンド３５には、運転者が手で操作するための複数の操作要素として、上記操舵部材１０と、フォーク２７を昇降させるための昇降操作レバー３６と、アウターマスト２４を揺動させるためチルト操作レバー３７と、前進／後進切替レバー３８とが設けられている。また、操作スタンド３５には、主に後方を確認するための確認ミラー３９が固定されている。また、操作スタンド３５には、図示しない各種のスイッチ類が設けられている。

また、操作スタンド３５の基部近傍において、運転室２２の底面２２ａ上には、運転者が足で操作するための複数の操作要素として、アクセルペダル４０、ブレーキペダル４１、クラッチペダル４２が設けられている。アクセルペダル４０、ブレーキペダル４１およびクラッチペダル４２は、実際には紙面に垂直な方向（車両の左右方向に相当）に横並びで並べて配置されているが、図１では、模式的に示してある。また、図１では、操作要素としての昇降操作レバー３６、チルト操作レバー３７、前進／後進切替レバー３８のレイアウトについても、模式的に示してある。

フォーク２７を昇降させる動作の原理を概念的に示す図２を参照して、インナーマスト２５の上部には、スプロケット４３が回転可能に支持されており、そのスプロケット４３には、チェーン４４が巻き掛けられている。そのチェーン４４の一端４４ａが、アウターマスト２４に設けられた固定部２４ｂに固定され、チェーン４４の他端４４ｂが、リフトブラケット２６に固定されている。これにより、リフトブラケット２６およびフォーク２７が、チェーン４４を用いて懸架されている。

リフトシリンダ３１のロッド３３の伸長に伴って、インナーマスト２５が上昇すると、スプロケット４３がアウターマスト２４の固定部２４ｂに対して上昇し、チェーン４４を介して、リフトブラケット２６および積載部としてのフォーク２７を上昇させる。地表面４８に対するフォーク２７の上昇量は、リフトシリンダ３１のロッド３３の伸長量の２倍となる。

積載部としてのフォーク２７の高さを検出する積載部高さ検出手段としてのストロークセンサ４５が設けられており、ストロークセンサ４５からの信号は、ＥＣＵ１００に入力されるようになっている。ストロークセンサ４５としてロータリエンコーダを用いるようにしてもよい。
具体的には、チェーン４４の他端４４ｂに一端が係止されたワイヤ４６が、アウターマスト２４に回転可能に支持されたワイヤドラム４７に巻き取られており、フォーク２７とともにチェーン４４の他端４４ｂが昇降すると、ワイヤ４６がワイヤドラム４７から巻き出されたり、巻き戻されたりする。このとき、ＥＣＵ１００は、ワイヤドラム４７の回転数をストロークセンサ４５としてのロータリエンコーダで検出し、その検出値に基づいてワイヤ４６のワイヤドラム４７からの巻き出し量を算出し、その算出値に基づいて、地表面４８からのフォーク１０の高さである積載部高さＨを検出する。

図３は、操舵部材１０の正面図であり、図４は操舵部材１０の要部の概略側面図である。図３および図４を参照して、操舵部材１０は、傾斜状のステアリングシャフト５０の上端に同伴回転可能に連結されている。操舵部材１０は、上記ノブ５１を回転可能に支持するホイール５２と、ホイール５２をステアリングシャフト５０の上端に連結する複数のスポーク５３とを有している。

また、上記ノブ５１は、操舵部材１０が操舵中立位置にあるときに、ホイール５２の左部に位置するように配置されている。通例、運転者は、ノブ５１を握って、操舵部材１０を回転操作する。ノブ５１は、操舵部材１０の中心軸線Ｃ２（ステアリングシャフト５０の中心軸線に一致）に平行なノブ中心Ｃ３の回りに回転可能とされている。
操舵部材１０のホイール５２は、スポーク５３と連結された環状の芯金５４と、芯金５４を覆う例えば合成樹脂製のカバー５５とを有している。芯金５４には、上記ノブ中心Ｃ３に一致する中心軸線を有するノブ支持部としてのノブ支軸５６が固定されている。

ノブ５１は、例えば下向きの筒状等の中空形状をなしている。すなわち、ノブ５１は、筒状部５７と、筒状部５７の上端を閉塞する端壁５８とを有している。ノブ５１の内部には、上記ノブ反力アクチュエータ１２が収容されている。
具体的には、ノブ反力アクチュエータ１２は、ノブ支軸５６の外周に固定されたステータ５９と、ステータ５９を取り囲み、ノブ５１の内周５１ａ（筒状部５７の内周）に固定されたロータ６０とを備えている。

ノブ支軸５６は一端５６ａに大径のベース６１を有し、そのベース６１は、ホイール５２の芯金５４に固定されている。ノブ支軸５６の小径の他端５６ｂは、軸受６２を介して、ノブ５１を回転可能に支持している。
軸受６２は、ノブ５１の端壁５８に設けられた軸受保持部６３に保持されている。軸受６２の外輪６４は、軸受保持部６３の一端の位置決め段部６５に当接することにより、ノブ５１に対する軸方向移動が規制されている。一方、軸受６２の内輪６６は、ノブ支軸５６の他端５６ｂの位置決め段部６７に当接することにより、ノブ支軸５６に対する軸方向移動が規制されている。これにより、ノブ５１が、ノブ支軸５６の一端５６ａ側へ移動することが規制されている。

ノブ５１の端壁５８には、ノブ支軸５６の他端５６ｂの端面と対向する凹部６８が設けられている。その凹部６８の底に固定された可動部６９と、ノブ支軸５６の他端５６ｂの端面に固定され、上記可動部６９に対向する固定部７０とによって、ノブ中心Ｃ３を中心とするノブ５１の回転位置（ノブ回転角θ_N ）を検出するノブ位置検出手段としてのノブ位置センサ７１が構成されている。ノブ位置センサ７１としては、可動部６９および固定部７０の間の相対回転量を検出する例えばロータリエンコーダを用いることができる。

操舵部材１０のホイール５２の芯金５４には、ノブ中心Ｃ３を中心とする案内筒７２が固定されている。ノブ５１の筒状部５７の内周が、案内筒７２の外周に回転可能に嵌合している。その案内筒７２の外周には、周溝からなる案内溝７３が形成されており、ノブ５１の筒状部５７に貫通固定されたピン７４が、案内溝７３に係合している。ピン７４は案内溝７３に沿って案内筒７２の周方向に回転可能である。また、ピン７４はノブ５１が案内筒７２から離脱することを防止する抜け止めピンとしても機能している。

また、ノブ５１の内部には、運転者がノブ５１を把持したことを検出する把持検出手段として、例えば静電センサからなる把持センサ７５が配置されている。運転者がノブ５１を把持すると、静電容量の変化に基づいて把持センサ７５がＥＣＵ１００へ信号を出力する。ノブ位置センサ７１および把持センサ７５の信号線や電動モータからなるノブ反力アクチュエータ１２の電源線は、公知のスリップリング等を用いて、ノブ５１外へ導出されている。

図５はフォークリフト１の主たる電気的構成を示すブロック図である。図５を参照して、ＥＣＵ１００には、操舵部材１０の操舵角θ_H を検出するための操舵角センサ１４、転舵輪としての後輪６の転舵角θ_W を検出するための転舵角センサ１５、積載部としてのフォーク２７の積載荷重Ｗを検出するための荷重検出手段としての荷重センサ３４、積載部としてのフォーク２７の高さである積載部高さＨを検出するための積載部高さ検出手段としてのストロークセンサ４５、ノブ中心Ｃ３周りのノブ回転角θ_N を検出するノブ位置センサ７１、ノブ５１の把持を検出する把持センサ７５、車速Ｖを検出するための車速センサ７６、昇降操作レバー３６の位置を検出するための昇降操作レバー位置センサ７７、チルト操作レバー３７の位置を検出するためのチルト操作レバー位置センサ７８、および前進／後進切替レバー３８の切替に応じて作動する前進／後進切替スイッチ７９のそれぞれから信号が入力されるようになっている。

また、ＥＣＵ１００から、転舵アクチュエータ１２、ノブ反力アクチュエータ１３、ホイール反力アクチュエータ１４、油圧ポンプ８からリフトシリンダ３１への作動油の供給を制御する電磁式の比例制御弁からなる昇降用制御弁８０、油圧ポンプ８からチルトシリンダ２８への作動油の供給を制御する電磁式の比例制御弁からなるチルト用制御弁８１、前進クラッチを係合／離脱させるための油圧シリンダに作動油の供給を制御する電磁式比例制御弁からなる前進クラッチ用制御弁８２、および後進クラッチを係合／離脱させるための油圧シリンダに作動油の供給を制御する電磁式比例制御弁からなる後進クラッチ用制御弁８３のそれぞれに信号が出力されるようになっている。

ＥＣＵ１００は種々の制御を実行する。例えば、 例えば、ＥＣＵ１００は、昇降操作レバー位置センサ７７から入力された昇降操作レバー３６の位置に応じて、油圧ポンプ８からリフトシリンダ３１への作動油の供給を制御する昇降用制御弁８０に制御信号を出力する。
また、ＥＣＵ１００は、チルト操作レバー位置センサ７８から入力されたチルト操作レバー３７の位置に応じて、油圧ポンプ８からチルトシリンダ２８への作動油の供給を制御するチルト用制御弁８１に制御信号を出力する。

また、ＥＣＵ１００は、前進／後進切替スイッチ７９が前進へ切り替えられることに応じて前進クラッチ用制御弁８２に制御信号を出力し、前進クラッチを作動させるための油圧シリンダに、油圧ポンプ８からの作動油が供給されるようにする。
また、ＥＣＵ１００は、前進／後進切替スイッチ７９が後進へ切り替えられることに応じて後進クラッチ用制御弁８３に制御信号を出力し、後進クラッチを作動させるための油圧シリンダに、油圧ポンプ８からの作動油が供給されるようにする。

また、ＥＣＵ１００は、ノブ中心Ｃ３周りのノブ５１の位置に応じた反力をノブ５１に与えるためのトルクをノブ反力アクチュエータ１２によって発生させるべく、ノブ位置センサ７１から入力されたノブ回転角θ_N に基づいて、ノブ反力アクチュエータ１２を駆動制御する（すなわち、ノブ反力アクチュエータ１３の反力制御を実行する）場合がある。また、ＥＣＵ１００は、操舵部材１０の操舵角θ_H に応じた操舵反力を操舵部材１０のホイール５２に与えるためのトルクをホイール反力アクチュエータ１３によって発生させるべく、操舵角センサ１５から入力された操舵角θ_H に基づいて、ホイール反力アクチュエータ１３を駆動制御する（すなわち、ホイール反力アクチュエータ１３を反力制御を実行する）場合がある。

具体的には、ＥＣＵ１００は、ノブ回転角θ_N とノブ反力Ｔ_N との関係を、例えば図６（ａ）に示すノブ回転角−ノブ反力マップとして記憶している。例えば、図６（ａ）の例では、ノブ回転角θ_N に応じてノブ反力Ｔ_N が比例的に増加している。また、ＥＣＵ１００は、操舵部材１０の操舵角θ_H とホイール反力Ｔ_H （操舵反力）との関係を、例えば図６（ｂ）に示す操舵角−ホイール反力マップとして記憶している。

図７はＥＣＵ１００の主たる動作を示すフローチャートである。図７を参照して、ＥＣＵ１００は、まず、把持センサ７５からの信号の入力があるか否かを検出し（ステップＳ１）、把持センサ７５からの信号の入力がある場合（ステップＳ１にてＹＥＳの場合）には、ステップＳ２に進み、図６（ａ）に示すノブ回転角−ノブ反力マップを選択する。
次いで、ステップＳ３において、ノブ位置センサ７１からの信号に基づいて得られたノブ回転角θ_N を読み込み、ステップＳ４において、上記読み込まれたノブ回転角θ_N に基づくノブ反力Ｔ_N を上記選択されたノブ回転角−ノブ反力マップを用いて求め、求められたノブ反力Ｔ_N を目標ノブ反力Ｔ_N ^* に決定する。

次いで、ステップＳ５では、決定された目標ノブ反力Ｔ_N ^* に基づいて、ノブ反力アクチュエータ１２を駆動制御する（すなわちノブ反力アクチュエータ１２の反力制御を実行する）。
次いで、ステップＳ６に進んで、図６（ｂ）に示す操舵角−ホイール反力マップを選択する。次いで、ステップＳ７において、操舵角センサ１４からの信号に基づいて得られた操舵角θ_H を読み込み、ステップＳ８において、上記読み込まれた操舵角θ_H に基づくホイール反力Ｔ_H （操舵反力に相当）を、上記選択された操舵角−ホイール反力マップを用いて求め、求められたホイール反力Ｔ_H を目標ホイール反力Ｔ_H ^* に決定する。

次いで、ステップＳ９では、決定された目標ホイール反力Ｔ_H ^* に基づいて、ホイール反力アクチュエータ１３を駆動制御する（すなわちホイール反力アクチュエータ１３の反力制御を実行する）。
このように、把持センサ７５からの信号入力がある場合は、ノブ反力アクチュエータ１２の反力制御と、ホイール反力アクチュエータ１３の反力制御の双方を実行する。

一方、ステップＳ１において、把持センサ７５からの信号の入力がない場合（ステップＳ１にてＮＯの場合）には、ステップＳ２〜ステップＳ５をジャンプして、ステップＳ６に進み、ステップＳ６〜ステップＳ９のホイール反力アクチュエータ１３の反力制御を実行する。この場合、ノブ反力アクチュエータ１２の反力制御は実行されない。
本実施の形態によれば、ノブ５１を持って操舵部材１０を操作するとき、操舵部材１０のホイール５２の回転に応じてノブ５１がノブ中心Ｃ３周りに回転（自転）する。そのノブ５１の回転（自転）に対してノブ反力アクチュエータ１２が反力を与えるので、ノブ５１を用いた操舵に対して適切な操舵反力を付与することができる。

また、上記ノブ反力アクチュエータ１２が電動モータからなるので、ＥＣＵ１２によるノブ反力アクチュエータ１２の反力制御の実行により、ノブ５１に与える反力を適切に制御することができる。
また、運転者がノブ５１を握って操舵部材１０を回転させるとき、ノブ５１は操舵部材１０のホイール５２に対して、ホイール５２の回転方向とは逆方向に、ホイール５２の回転角度（操舵角θ_H ）と等しい角度でノブ中心Ｃ３周りに回転（自転）することになる。本実施の形態では、ノブ中心Ｃ３周りのノブ５１の位置を検出するノブ位置センサ７１を備え、ノブ位置センサ７１により検出されたノブ中心Ｃ３周りのノブ５１の位置（ノブ回転角θ_N ）に応じて、ノブ反力アクチュエータ１２による反力を制御する。これにより、ノブ回転角θ_N に応じた反力を、実際の路面からの反力に相当する反力として、ノブ５１を介して運転者に与えることができる。

さらに、運転者がノブ５１を把持せず、ホイール５２を把持して操舵部材１０を操作する場合がある。そのような場合には、ノブ５１の位置に応じてノブ反力Ｔ_N を変更する制御は不要である。そこで、ノブ５１の把持が検出されるか否かに拘らず、すなわち、ノブ反力アクチュエータ１２の反力制御を実行するか否かに拘らず、操舵角−ホイール反力マップを用いて、ホイール反力アクチュエータ１３の反力制御を行い、ベースとしてホイール５２の回転に適切な反力を付与するようにした。したがって、従来の操舵フィーリングに慣れている運転者にも違和感を与えることが少なく、運転者に操作し易くすることができる。

なお、図６（ａ）のノブ回転角−ノブ反力マップをノブ回転角速度θ_N ’および車速Ｖの少なくとも一方に基づいて補正するようにしてもよい。具体的には、ノブ位置センサ７１から取得したノブ回転角θ_N を微分して得られたノブ回転角速度θ_N ’が小さいほど、また、車速センサ７６から取得した車速Ｖが小さいほど、ノブ反力Ｔ_N が小さくなるように、ノブ回転角−ノブ反力マップを補正する場合がある。この場合、ノブ５１の操作性を向上することができる。

逆に、ノブ位置センサ７１から取得したノブ回転角速度θ_N ’を微分して得られたノブ回転角速度θ_N ’が大きいほど、また、車速センサ７６から取得した車速Ｖが大きいほど、ノブ反力Ｔ_N が大きくなるように、ノブ回転角−ノブ反力マップを補正する場合がある。この場合、フォークリフト１の走行の安全性を向上することができる。
また、図６（ｂ）の操舵角−ホイール反力マップを操舵角速度θ_H ’（操舵速度）および車速Ｖの少なくとも一方に基づいて補正するようにしてもよい。具体的には、操舵角センサ１４から取得した操舵角θ_H を微分して得られた操舵角速度θ_H ’が小さいほど、また、車速センサ７６から取得した車速Ｖが小さいほど、ホイール反力Ｔ_H が小さくなるように、操舵角−ホイール反力マップを補正する場合がある。この場合、操舵部材１０の操作性を向上することができる。

逆に、操舵角センサ１４から取得した操舵角θ_H を微分して得られた操舵角速度θ_H ’（操舵速度）が大きいほど、また、車速センサ７６から取得した車速Ｖが大きいほど、ホイール反力Ｔ_H が大きくなるように、操舵角−ホイール反力マップを補正する場合がある。この場合、フォークリフト１の走行の安全性を向上することができる。
図６（ａ）の実施の形態では、ノブ回転角θ_N に比例するノブ反力Ｔ_N を用いたが、これに代えて、図８に示すように、ノブ回転角θ_N に拘らず一定のノブ反力Ｔ_N を用いてもよい。その場合、ノブ位置センサ７１を廃止してもよい。

また、図６（ａ）の実施の形態において、ノブ５１を操作する運転者の手首の角度が一定の場合、ノブ回転角θ_N と操舵角θ_H とは概ね一致する。また、ノブ５１の回転角速度と操舵部材１０のホイール５２の回転速度とは略等しくなる。したがって、ノブ位置センサ５１を、操舵角センサ１４で代用するようにしてもよい。また、操舵角θ_H を微分して得られた操舵角速度θ_H ’（操舵速度）をノブ５１の回転速度として用いてもよい。

また、図６（ａ），（ｂ）の実施の形態では、ノブ５１に対してノブ回転角θ_N に比例するノブ反力Ｔ_N を付与し、操舵角θ_H に比例するノブ反力Ｔ_N を付与したが、これに代えて、図９（ａ）のノブ回転角速度−ノブ反力マップに示すように、ノブ回転角速度θ_N ’に応じて変化する（例えば比例する）ノブ反力Ｔ_N をノブ５１に付与し、図９（ｂ）の操舵角−ホイール反力マップに示すように、操舵角速度θ_H ’（操舵速度）に応じて変化する（例えば比例する）ホイール反力Ｔ_H を操舵部材１０のホイール５２に付与するようにしてもよい。

図１０に示すように、ＥＣＵ１００に、ノブ位置センサ７１からの信号に基づいて得られたノブ回転角θ_N を微分してノブ回転角速度θ_N ’を演算するノブ回転角速度演算部１０１が設けられている。ノブ位置センサ７１およびノブ回転角速度演算部１０１により、ノブ回転角速度検出部１０２が構成されている。また、操舵角センサ１４からの信号に基づいて得られた操舵角θ_H を微分して操舵角速度θ_H ’（操舵速度）を検出する操舵速度演算部１０３が設けられている。操舵角センサ１４および操舵速度演算部１０３により、操舵速度検出部１０４が構成されている。

具体的には、図１１のフローチャートに示すように、ＥＣＵ１００は、まず、把持センサ７５からの信号の入力があるか否かを検出し（ステップＳ１１）、把持センサ７５からの信号の入力がある場合（ステップＳ１１にてＹＥＳの場合）には、ステップＳ２に進み、図９（ａ）に示すノブ回転角速度−ノブ反力マップを選択する。
次いで、ステップＳ１３において、ノブ位置センサ７１からの信号に基づいて得られたノブ回転角θ_N を微分してノブ回転角速度θ_N ’を演算し、ステップＳ１４において、演算されたノブ回転角速度θ_N ’に基づくノブ反力Ｔ_N を上記選択されたノブ回転角速度−ノブ反力マップを用いて求め、求められたノブ反力Ｔ_N を目標ノブ反力Ｔ_N ^* に決定する。

次いで、ステップＳ１５では、決定された目標ノブ反力Ｔ_N ^* に基づいて、ノブ反力アクチュエータ１２を駆動制御する（すなわちノブ反力アクチュエータ１２の反力制御を実行する）。
次いで、ステップＳ１６に進んで、図９（ｂ）に示す操舵角速度−ホイール反力マップを選択する。次いで、ステップＳ１７において、操舵角センサ１４からの信号に基づいて得られた操舵角θ_H を微分して操舵角速度θ_H ’（操舵速度）を演算し、ステップＳ１８において、演算された操舵角速度θ_H ’に基づくホイール反力Ｔ_H （操舵反力に相当）を、上記選択された操舵角速度−ホイール反力マップを用いて求め、求められたホイール反力Ｔ_H を目標ホイール反力Ｔ_H ^* に決定する。

次いで、ステップＳ１９では、決定された目標ホイール反力Ｔ_H ^* に基づいて、ホイール反力アクチュエータ１３を駆動制御する（すなわちホイール反力アクチュエータ１３の反力制御を実行する）。
このように、把持センサ７５からの信号入力がある場合は、ノブ反力アクチュエータ１２の反力制御と、ホイール反力アクチュエータ１３の反力制御の双方を実行する。

一方、ステップＳ１１において、把持センサ７５からの信号の入力がない場合（ステップＳ１１にてＮＯの場合）には、ステップＳ１２〜ステップＳ１５をジャンプして、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１６〜ステップＳ１９のホイール反力アクチュエータ１３の反力制御を実行する。この場合、ノブ反力アクチュエータ１２の反力制御は実行されない。

本実施の形態によれば、ノブ５１の回転（自転）に対してノブ反力アクチュエータ１２が反力を与えるので、ノブ５１を用いた操舵に対して適切な操舵反力を付与することができる。また、上記ノブ反力アクチュエータ１２が電動モータからなるので、ＥＣＵ１２によるノブ反力アクチュエータ１２の反力制御の実行により、ノブ５１に与える反力を適切に制御することができる。また、運転者がノブ５１を把持するか否かに拘らず、ホイール反力アクチュエータ１３の反力制御を行い、ベースとしてホイール５２の回転に適切な反力を付与するようにした。したがって、従来の操舵フィーリングに慣れている運転者にも違和感を与えることが少なく、運転者に操作し易くすることができる。

さらに、ノブ回転角速度θ_N ’に応じて、ノブ反力Ｔ_N を変化させたり、操舵角速度θ_H ’に応じて、ホイール反力Ｔ_H を変化させたりする。例えば、図９（ａ）に示すように、ノブ回転角速度θ_N ’が大きいほど、ノブ反力Ｔ_N を大きくすることにより、また、操舵角速度θ_H ’が大きいほど、ホイール反力Ｔ_H を大きくすることにより、フォークリフト１の走行の安全性を向上することができる。

図１１の実施の形態では、ノブ回転角速度θ_N ’に応じてノブ反力Ｔ_N を変化させたが、これに代えて、車両挙動、例えばヨーレート（車両の横加速度）に応じてノブ反力Ｔ_N を変化させるようにしてもよい。例えば、ヨーレートが大きいほど、ノブ反力Ｔ_N を大きくすることにより、フォークリフト１の走行の安全性を向上することができる。
次いで、図１２は本発明の別の実施の形態の操舵部材およびノブの概略断面図である。図１２を参照して、本実施の形態が図４の実施の形態と主に異なるのは、図４の実施の形態では、ノブ反力アクチュエータとして電動モータを用いていたのに対して、本実施の形態では、ノブ反力アクチュエータとして回転ダンパ８４を用いている点である。また、本実施の形態では、回転ダンパ８４を機能させる状態と機能させない状態とに切り換えるクラッチ８５を設けている。

ノブ５１をシール付きの軸受６２Ａを介して回転可能に支持するノブ支持部としてのノブ支軸８６が設けられている。そのノブ支軸８６は、芯金５４に固定された段付き軸からなる固定軸８７と、固定軸８７と同軸上に軸方向移動可能に且つ相対回転可能に連結された可動軸８８（ダンパ軸に相当）とを備えている。すなわち、ノブ支軸８６は、固定軸８７と可動軸８８の分割軸として構成されている。

固定軸８７は、その一端８７ａに芯金５４に固定されたベース８９を有する段付き軸からなる。可動軸８８の小径の一端８８ａが、上記軸受６２Ａを介して、ノブ５１を回転可能に支持している。軸受６２Ａは、ノブ５１の端壁５８に設けられた軸受保持部６３に保持されている。軸受６２Ａの外輪６４Ａは、軸受保持部６３の一端の位置決め段部６５に当接することにより、ノブ５１に対する軸方向移動が規制されている。一方、軸受６２Ａの内輪６６Ａは、可動軸８８の一端８８ａの位置決め段部９０に当接することにより、可動軸８８に対する軸方向移動が規制されている。これにより、ノブ５１は、軸受６２Ａを介して、可動軸８８と軸方向に同行移動可能に連結されている。

可動軸８８に設けられた嵌合孔９１に、固定軸８７が嵌合されている。可動軸８８の他端８８ｂは、ベース８９と対向している。
クラッチ８５は、固定軸８７と可動軸８８との間に介在し、両軸８７，８８間を相対回転不能に接続し、また、その接続を遮断する。具体的には、クラッチ８５は、固定軸８７のベース８９に形成された第１のクラッチ面９２と、可動軸８８の他端８８ｂの端面に形成され第１のクラッチ面９２に係合可能な第２のクラッチ面９３と、固定軸８７の一端８７ａと可動軸８８の嵌合孔９１の底との間に介在し、第１および第２のクラッチ面９２，９３が離隔する方向に両軸８７，８８を付勢する戻しばね９４とを備えている。

第１のクラッチ面９２および第２のクラッチ面９３のそれぞれには、放射方向に延びる歯９２ａ，９３ａが形成されており、両クラッチ面９２，９３の歯９２ａ，９３ａが互いに噛み合うことができるようになっている。図１３に示すように、両歯９２ａ，９３ａが噛み合うことにより、固定軸８７に対する可動軸８８の回転が規制される。
ノブ５１の内周５１ａ（筒状部５７の内周）と可動軸８８の外周との間に、両者間を封止するオイルシール９５が介在している。オイルシール９５は、ノブ５１の内周５１ａに形成された収容溝９６に収容されている。可動軸８８の外周とノブ５１の内周５１ａとの間に、シール付きの軸受６２Ａおよびオイルシール９５によって封止された流体室９７が区画されている。流体室９７内には粘性流体が充填されている。

回転ダンパ８４は、流体室９７を区画するノブ５１および可動軸８８と、流体室９７内において可動軸８８と同伴回転可能なダンパ要素９８とにより構成されている。ダンパ要素９８は、可動軸８８の外周に連結された例えば環状体からなる。
案内筒７２の外周溝からなる案内溝７３Ａは、ノブ中心Ｃ３と平行な方向にノブ５１が移動したときに、そのノブ５１と一体に移動するピン７４の移動を許容するように、上記平行な方向に所定の幅を有している。

本実施の形態の構成要素において、図４の実施の形態の構成要素と同じ構成要素は、図４の実施の形態と同じ参照符号を付してある。
本実施の形態によれば、運転者がノブ５１を把持すると、図１３に示すように、戻しばね９４に抗して、ノブ５１がホイール５２側へ移動し、クラッチ８５の第１のクラッチ面９２および第２のクラッチ面９３が係合する。これにより、可動軸８８が固定軸８７に回動不能に連結される。したがって、運転者が把持したノブ５１を回転させつつ、操舵部材１０のホイール５２を回転させるときに、ノブ５１と回転ダンパ８４のダンパ要素９８とが、両者の間の粘性流体を剪断しながら相対回転する。これにより、ノブ５１の回転に対して、回転ダンパ８４が反力を付与することになる。回転ダンパ８４は、ノブ５１の回転速度（回転角速度）に比例するノブ反力を付与することができる。その結果、フォークリフト１の走行の安全性を向上することができる。また、反力付与に制御を用いないので、構造が簡単であり、また動作が確実である。

なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば把持センサ７５として、図４の静電センサに代えて、ノブ支軸５６の曲げを検出する歪みセンサからなる把持センサや、ノブ５１の表面に負荷される押圧力を検出する圧力センサからなる把持センサや、押しボタンスイッチからなる把持センサを用いるようにしてもよい。また、これらのタイプの異なる把持センサを２つ以上組み合わせて用いるようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、車両が荷役車両としてのフォークリフトである例に則して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ノブ付きのハンドル（操舵部材）を有する車両（例えば障害者用の車両等）であれば、本発明を適用可能である。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

１…フォークリフト（荷役車両）、２…車体、３…荷役装置、６…後輪（転舵輪）、９…車両用操舵装置、１０…操舵部材、１１…転舵アクチュエータ、１２…ノブ反力アクチュエータ、１３…ホイール反力アクチュエータ、１４…操舵角センサ、５０…ステアリングシャフト、５１…ノブ、５２…ホイール、５３…スポーク、５４…芯金、５６…ノブ支軸、５９…ステータ、６０…ロータ、６２…軸受、６２Ａ…シール付き軸受、６９…可動部、７０…固定部、７１…ノブ位置センサ（ノブ位置検出手段）、７２…案内筒、７３…案内溝、７４…ピン、７５…把持センサ（把持検出手段）、８４…回転ダンパ、８５…クラッチ、８６…ノブ支軸、８７…固定軸、８８…可動軸、８９…ベース、９１…嵌合孔、９２…第１のクラッチ面、９３…第２のクラッチ面、９４…戻しばね、９５…オイルシール、９７…流体室、９８…ダンパ要素、１００…ＥＣＵ（制御手段）、１０１…ノブ回転角速度演算部、１０２…ノブ回転角速度検出部、Ａ１…転舵機構、Ｃ２…ホイール中心、Ｃ３…ノブ中心、θ_H …操舵角、θ_H ’…操舵角速度（操舵速度）、θ_N …ノブ回転角（ノブ位置）、θ_N ’…ノブ回転角速度（ノブ回転速度）、Ｔ_H …ホイール反力、Ｔ_H ^* …目標ホイール反力、Ｔ_N …ノブ反力、Ｔ_N ^* …目標ノブ反力

Claims (8)

1. 操舵部材を回転操作するためのノブであって、ノブ中心を有し、上記操舵部材によって上記ノブ中心周りに回転可能に支持されたノブと、
   上記ノブの回転に反力を付与するノブ反力アクチュエータと、を備える車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記ノブ反力アクチュエータは、電動モータを含み、
   上記ノブ反力アクチュエータによる反力を制御する反力制御を実行する制御手段を備える車両用操舵装置。
3. 請求項２において、上記ノブ中心周りの上記ノブの位置を検出するノブ位置検出手段を備え、
   上記制御手段は、上記ノブ位置検出手段により検出された上記ノブ中心周りの上記ノブの位置に応じて、上記ノブ反力アクチュエータによる反力を制御する車両用操舵装置。
4. 請求項２において、上記ノブ中心周りの上記ノブの回転速度を検出するノブ回転速度検出手段を備え、
   上記制御手段は、上記ノブ回転速度検出手段により検出されたノブの回転速度に応じて、上記ノブ反力アクチュエータによる反力を制御する車両用操舵装置。
5. 請求項２から４の何れか１項において、上記ノブが把持されたことを検出する把持検出手段を備え、
   上記制御手段は、把持検出手段によって上記ノブの把持が検出されることを条件として、ノブ反力アクチュエータの反力制御を実行する車両用操舵装置。
6. 請求項５において、上記ホイールの回転に反力を付与するホイール反力アクチュエータを備え、
   上記制御手段は、上記ノブ反力アクチュエータの反力制御を実行するか否かに拘らず、上記ホイール反力アクチュエータの反力制御を実行する車両用操舵装置。
7. 請求項１において、上記操舵部材の上記ホイールに固定され、上記ノブを支持するノブ支持部を備え、
   上記ノブ反力アクチュエータは、上記ノブ支持部と上記ノブとの間に介在し、上記ノブ中心周りの上記ノブの回転に粘性抵抗による反力を付与可能な回転ダンパである車両用操舵装置。
8. 請求項７において、上記ノブは、上記ノブ支持部によってノブ中心に沿う所定方向に移動可能に支持され、
   上記回転ダンパは上記ノブ支持部に回転可能に連結され、上記ノブに対して回転するときに粘性抵抗を生じさせるダンパ要素を含み、
   上記ノブの上記所定方向への移動に伴って、上記ダンパ要素の回転を規制する状態と規制を解除する状態に切り換え可能なクラッチを備える車両用操舵装置。

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