JP2016084002A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の負担を軽減できる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】運転座席７の左側には、可動アームレスト２３が配置されている。可動アームレスト２３は、平面視において、後端部を中心として回動可能に車体２に取り付けられている。転舵軸４４は、車体２に取り付けられたハウジング４３に軸方向（車体の左右方向）に移動可能に取り付けられている。転舵モータ４１は、転舵軸４４と同軸に配置されおり、ハウジング４３内に内蔵されている。転舵モータ４１は、可動アームレスト２３の回転角に応じて駆動される。転舵モータ４１のロータの回転運動は、転舵軸４４の直線運動に変換される。転舵軸４４の直線運動は、後輪５の転舵運動に変換される。【選択図】図５

Description

この発明は、操向のために操作される操舵部材と舵取り機構とが機械的に結合されておらず、転舵モータによって舵取り機構が駆動される車両用操舵装置に関する。

操舵部材としてのステアリングホイールと舵取り機構との機械的な結合をなくし、ステアリングホイールの操作角を回転角センサによって検出するとともに、そのセンサ出力に応じて制御される転舵モータの駆動力を舵取り機構に伝達するようにしたステア・バイ・ワイヤシステムが提案されている。

特開平１０−２５２１００号公報 特開２００５−１４３８８７号公報

ステア・バイ・ワイヤシステムが採用されているフォークリフト等の荷役車両においては、ステアリングホイールの回転量範囲は、一般車両に比べて大きい。たとえば、荷役車両では、旋回時にステアリングホイールを一回転以上回転させることもある。このため、荷役車両においては、車両旋回時の運転者の負担が大きい。
そこで、ジョイスティックやレバーによって操舵することができるようにした操舵装置が知られている（特許文献１，２）。しかし、ジョイスティックやレバーでは、操舵のためのストロークが短くなり、操舵のための操作に対する操作感度が高くなる。荷役車両は車両前部に荷物を積載する機構を有するために、一般的に後輪操舵であり、急操舵時や直進時に車両が不安定になりやすい。このため、例えば、構内の直線路を直進走行し続けるような場合や、急旋回時に、操作感度が高いと、わずかの操作に対して後輪が操舵されてしまう。そうすると、車両が不安定になり、その修正のための操舵が必要となったりして、運転者の負担が増加するおそれがある。また、操作感度が高いと微妙な、あるいは正確な操舵が困難にもなり、運転者の負担が増加するおそれがある。

この発明の目的は、運転者の負担を軽減できる車両用操舵装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、操向のために操作される操舵部材と転舵輪（５）の転舵角を変化させるための舵取り機構（４０）とが機械的に結合されておらず、転舵モータ（４１）によって舵取り機構が駆動される車両用操舵装置（６）であって、運転座席（７）の側方に前後方向に延びて配置され、後端部を中心として左右方向に回動可能に車体（２）に支持された、前記操舵部材としての可動アームレスト（２３）と、前記可動アームレストの回転角を検出する回転角検出手段（３４）と、前記回転角検出手段によって検出された回転角に基づいて、前記転舵モータを制御する転舵制御手段（６２）とを含む、車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この構成では、可動アームレストを左右方向に回動させることによって、車両を旋回することができる。この構成によれば、可動アームレストの回転中心から前端までの長さをジョイスティックやレバーよりも長くでき、その結果ストロークを大きくできるため、運転者の負担を軽減することができる。また、可動アームレスト自体が、操舵部材の機能を有しているので、ジョイスティックのような専用の操舵部材をアームレストに設けなくてもよい。

請求項２記載の発明は、前記車体に取り付けられ、前記可動アームレストに操舵反力を付与する反力モータ（２８）をさらに含む、請求項１に記載の車両用操舵装置である。この構成では、可動アームレストに操舵反力を付与することができるので、操舵フィーリングが向上する。
請求項３記載の発明は、前記回転角検出手段によって検出された回転角に基づいて、前記反力モータから発生する反力トルクを制御する反力制御手段（６１）をさらに含む、請求項２に記載の車両用操舵装置である。この構成では、可動アームレストの回転角に応じた操舵反力を可動アームレストに付与することができるので、操舵フィーリングがより向上する。

請求項４記載の発明は、前記可動アームレストを開閉させるための信号を送信するリモートコントローラ（１００）と、前記リモートコントローラから送信される信号に基いて、前記反力モータを駆動して、前記可動アームレストを開閉させる開閉制御手段（５６，６３）とをさらに含む、請求項２または３に記載の車両用操舵装置である。
運転者の車両への乗降時に、可動アームレストが邪魔になる場合がある。この構成では、運転者は、リモートコントローラを操作することによって、可動アームレストを自動的に開放させたり、閉鎖させたりすることができる。これにより、運転者の車両への乗降が容易となる。

図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置が適用された荷役車両としてのフォークリフトの概略構成を模式的に示す側面図である。 図２は、運転座席およびその周辺部を示す拡大平面図である。 図３は、運転座席およびその周辺部を示す拡大側面図である。 図４は、可動アームレストの支持構造の一例を示す一部切欠き拡大側面図である。 図５は、車両用操舵装置の構成を説明するための図解図である。 図６は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。 図７は、反力制御部の構成を示すブロック図である。 図８は、反力モータの構成を示す図解図である。 図９は、操舵角θｈに対する目標反力トルクＴ^＊の設定例を示すグラフである。 図１０は、転舵制御部の構成を示すブロック図である。 図１１は、操舵角θｈに対する目標転舵角θｔ^＊の設定例を示すグラフである。 図１２Ａは、全体制御部の動作の一部を示すフローチャートである。 図１２Ｂは、全体制御部の動作の一部を示すフローチャートである。 図１３は、可動アームレストを手動で開閉する場合の全体制御部の動作を示すフローチャートである。 図１４は、可動アームレストの支持構造の他の例を示す一部切欠き拡大側面図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置が適用された荷役車両としてのフォークリフトの概略構成を模式的に示す側面図である。
フォークリフト１は、車体２と、車体２の前部に設けられた荷役装置３と、車体２を支持する駆動輪としての前輪４と、車体２を支持する転舵輪としての後輪５と、後輪５を転舵するための車両用操舵装置６とを含んでいる。フォークリフト１は、車体２の上部に設けられた運転座席７を含む運転室８を備えている。運転室８の上方は、ヘッドガード９によって覆われている。

図１には図示されていないが、フォークリフト１は、例えばエンジンを含む車両の駆動源と、油圧源としての油圧ポンプとをさらに含んでいる。駆動源の動力は、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な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（駆動輪）４に伝達される。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。前進クラッチおよび後進クラッチは、シフトレバー（図示せず）に連結されている。シフトレバーの操作によって、前後進の切り替えを行うことができる。運転室８の床には、駆動原に供給する動力を加減するためのアクセルペダル（図示せず）が設けられている。

荷役装置３は、よく知られているように、車体２に対して昇降可能にかつ傾動可能に支持されたフォーク（荷物載置部）１１と、フォーク１１を昇降させるための昇降シリンダ１２と、フォーク１１を傾動させるためのチルトシリンダ１３とを含んでいる。
図２は、運転座席およびその周辺部を示す拡大平面図である。図３は、運転座席およびその周辺部を示す拡大側面図である。

運転座席７は、ドライバシート２１と、背もたれ２２とを含む。運転座席７の両側には、アームレスト２３，２４が配置されている。アームレスト２３，２４は、平面視において、略前後方向に延び、その長さ中央部が外方に張り出すように屈曲している。右側のアームレスト２４は、車体２に固定されている。
左側のアームレスト２３は、平面視において、後端部を中心として回動可能に車体２に取り付けられている。左側のアームレスト（以下、「可動アームレスト２３」という。）の前端部の上面には、可動アームレスト２３を操作するためのノブ２５が取り付けられている。可動アームレスト２３は、アームレストとしての機能の他に、操向のために操作される操舵部材としての機能も有している。

図４は、可動アームレストの支持構造の一例を示す一部切欠き拡大側面図である。車体２には、背もたれ２２の左側位置に、モータ取付部材２６が取り付けられている。モータ取付部材２６は、上下方向に延びかつ両端にフランジを有する筒状である。モータ取付部材２６の下側のフランジが、複数のボルト２７によって、車体２に固定されている。モータ取付部材２６に、反力モータ２８が上向きに取り付けられている。反力モータ２８は、モータ取付部材２６の上側のフランジに、複数のボルト２９によって固定されている。この実施形態では、反力モータ２８は、三相ブラシレスモータによって構成されている。

反力モータ２８は、ケース３０と、ケース３０に回転自在に支持された回転軸３１を有しかつケース３０内に配置されたロータ３２と、ケース３０内においてロータ３２の周囲に配置されたステータ３３とを含む。回転軸３１の上端部は、ケース３０を貫通して、ケース３０の上方に延びている。回転軸３１の上端部には、フランジ３１ａが形成されている。フランジ３１ａの外周面には、鋸歯状の溝（セレーション（図示略））が形成されている。ケース３０内には、回転軸３１の周囲に、回転軸３１（ロータ３２）の回転角を検出するための回転角センサ３４が配置されている。

可動アームレスト２３の後端部の下面には、フランジ３１ａと嵌合するフランジ嵌入凹部２３ａが形成されている。フランジ嵌入凹部２３ａの内周面には、フランジ３１ａの外周面のセレーションと嵌合するセレーション（図示略）が形成されている。可動アームレスト２３のフランジ嵌入凹部２３ａの上壁の表面（上面）には、複数のボルト頭収容凹所２３ｂが形成されている。可動アームレスト２３の後端部は、フランジ嵌入凹部２３ａがフランジ３１ａに嵌め合わされた状態で、複数のボルト３５によってフランジ３１ａに固定されている。複数のボルト３５は、可動アームレスト２３におけるボルト頭収容凹所２３ｂとフランジ嵌入凹部２３ａとの間の壁を貫通してフランジ３１ａにねじ嵌められている。

つまり、可動アームレスト２３の後端部は、反力モータ２８を介して、車体２に回動可能に支持されている。反力モータ２８は、可動アームレスト２３に反力トルク（操作反力）を付与するために設けられているとともに、可動アームレスト２３を自動的に開閉させるために設けられている。なお、図２に実線で示される可動アームレスト２３の位置が閉鎖位置（中立位置）であり、図２に１点鎖線で示される可動アームレスト２３の位置が開放位置である。

車両用操舵装置６は、操舵部材としての可動アームレスト２３と転舵輪としての後輪５の転舵角を変化させるための舵取り機構との間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステア・バイ・ワイヤシステムである。
図５は、車両用操舵装置の構成を説明するための図解図である。
この車両用操舵装置６では、可動アームレスト２３の回転操作に応じて駆動される転舵モータ４１のロータの回転運動を転舵軸４４の直線運動（車両左右方向の直線運動）に変換し、この転舵軸４４の直線運動を後輪５の転舵運動に変換することにより、転舵が達成される。

転舵軸４４は、車体２に取り付けられたハウジング４３に軸方向（車体の左右方向）に移動可能に取り付けられている。この実施形態では、転舵モータ４１は、転舵軸４４と同軸に配置されおり、ハウジング４３内に内蔵されている。この実施形態では、転舵モータ４１は、三相ブラシレスモータによって構成されている。転舵モータ４１には、転舵モータ４１のロータの回転角を検出するため回転角センサ４７が設けられている。

ハウジング４３内には、転舵モータ４１の回転力を転舵軸４４の軸方向の直線運動に変換するための運動変換機構４２が設けられている。この運動変換機構４２は、例えば、ボールネジ機構である。転舵軸４４の動きがタイロッド４５およびナックルアーム４６を介して後輪５に伝達され、後輪５のトー角（転舵角）が変化する。つまり、転舵モータ４１、運動変換機構４２、転舵軸４４、タイロッド４５およびナックルアーム４６によって、舵取り機構４０が構成されている。

この実施形態では、転舵モータ４１が正転方向に回転されると、左方向に車両を操向させる方向（左転舵方向）に後輪５の転舵角が変化し、転舵モータ４１が逆転方向に回転されると、右方向に車両を操向させる方向（右転舵方向）に後輪５の転舵角が変化するものとする。なお、転舵モータ４１が駆動されていない状態では、後輪５がセルフアライメントトルクにより直進転舵位置に復帰できるようにホイールアライメントが設定されている。

ハウジング４３には、車両の舵角（後輪５の転舵角）θｔを検出するための転舵角センサ４８が取り付けられている。転舵角センサ４８は、例えば、転舵角θｔに対応する転舵軸４４の作動量を検出するポテンショメータにより構成されている。この実施形態では、転舵角センサ４８は、後輪５の中立位置（直進転舵位置）からの後輪５の転舵角変化量を転舵角θｔとして検出する。この実施形態では、転舵角センサ４８は、後輪５の中立位置から左転舵方向への転舵角変化量を例えば正の値として出力し、後輪５の中立位置から右転舵方向への転舵角変化量を例えば負の値として出力する。

この実施形態では、運転者にリモートコントローラ（以下、「リモコン」という）１００が提供される。リモコン１００には、可動アームレスト２３を開放位置に移動させるための開放キー１０１と、可動アームレスト２３を閉鎖位置（中立位置）に移動させるための閉鎖キー１０２とが設けられている。開放キー１０１が操作されたときには、リモコ１００は、開放信号を送信する。一方、閉鎖キー１０２が操作されたときには、リモコン１００は、閉鎖信号を送信する。

回転角センサ３４、回転角センサ４７および転舵角センサ４８は、ＥＣＵ５０に接続されている。ＥＣＵ５０は、回転角センサ３４の出力信号に基いて反力モータ２８を制御することにより、可動アームレスト２３に付与される操作反力を制御する。また、ＥＣＵ５０は、リモコン１００から送信される開放信号または閉鎖信号に基いて反力モータ２８を制御することにより、可動アームレスト２３を自動的に開閉する。さらに、ＥＣＵ５０は、回転角センサ３４、回転角センサ４７および転舵角センサ４８の出力信号に基づいて、転舵モータ４１を駆動制御する。

図６は、ＥＣＵ５０の電気的構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ５０は、制御部５１と、反力モータ２８に電力を供給する反力モータ用駆動回路５２と、反力モータ２８に流れるモータ電流を検出する電流検出部５３と、転舵モータ４１に電力を供給する転舵モータ用駆動回路５４と、転舵モータ４１に流れるモータ電流を検出する電流検出部５５と、リモコン１００から送信される信号を受信する受信部５６とを含む。制御部５１は、反力モータ２８によって発生する操作反力（反力トルク）を制御するための反力制御部６１と、転舵モータ４１の回転角（転舵角）を制御するための転舵制御部６２と、全体制御部６３とを含む。全体制御部６３は、受信部５６を介してリモコン１００から送信される信号を取得する機能、リモコン１００から送信される信号に基いて可動アームレスト２３を自動的に開閉させる機能、反力制御部６１および転舵制御部６２を制御する機能等を有している。

図７は、反力制御部６１の構成を示すブロック図である。
この実施形態では、反力モータ２８は、三相ブラシレスモータであり、図８に図解的に示すように、界磁としてのロータ３２と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗを含むステータ３３とを備えている。各相のステータ巻線３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗの方向にＵ軸、Ｖ軸およびＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ３２の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ３２の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとった二相回転座標系（ｄｑ座標系。実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ３２のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を零とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ３２の回転角（ロータ角（電気角））θｅは、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄｑ座標系は、ロータ角θｅに従う実回転座標系である。このロータ角θｅを用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。

図７を参照して、反力制御部６１は、目標反力トルク設定部７１と、電流指令値生成部７２と、電流偏差演算部７３と、ＰＩ（比例積分）制御部７４と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部７５と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部７６と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部７７と、回転角演算部７８とを含む。
回転角演算部７８は、回転角センサ３４の出力信号に基いて、反力モータ２８のロータの回転角を演算する。より具体的には、回転角演算部７８は、ロータの電気角であるロータ角θｅと、ロータの絶対回転角である操舵角θｈとを演算する。操舵角θｈは、反力モータ２８のロータ（回転軸３１）の所定の基準位置（中立位置）からのロータの正逆両方向の回転量（回転角）である。回転角演算部７８は、中立位置から左操舵方向への回転量を例えば正の値の操舵角θｈとして演算し、中立位置からから右操舵方向への回転量を例えば負の値の操舵角θｈとして演算する。反力モータ２８のロータの回転角度範囲は、ストッパ（図示略）によって、中立位置から±α［ｄｅｇ］の範囲に規定されている。αは、例えば３０［ｄｅｇ］〜６０［ｄｅｇ］の範囲内の値に設定される。この実施形態では、αは、６０［ｄｅｇ］に設定されている。

目標反力トルク設定部７１は、回転角演算部７８によって演算される操舵角θｈに基づいて、目標反力トルクＴ^＊を設定する。操舵角θｈに対する目標反力トルクＴ^＊の設定例は、図９に示されている。目標反力トルクＴ^＊は、反力モータ２８から左方向操舵に対する反力を発生させるべきときには正の値とされ、反力モータ２８から右方向操舵に対する反力を発生させるべきときには負の値とされる。目標反力トルクＴ^＊は、操舵角θｈの正の値に対しては正の値をとり、操舵角θｈの負の値に対しては負の値をとる。

操舵角θｈがθｈ１（θｈ１＞０）［ｄｅｇ］〜６０［ｄｅｇ］の範囲では、目標反力トルクＴ^＊は、所定値Ｔ１^＊（Ｔ１^＊＞０）に設定される。操舵角θｈが−６０［ｄｅｇ］〜−θｈ１［ｄｅｇ］の範囲では、目標反力トルクＴ^＊は、−Ｔ１^＊に設定される。操舵角θｈが−θｈ１［ｄｅｇ］〜θｈ１［ｄｅｇ］の範囲では、目標反力トルクＴ^＊は、−Ｔ１^＊からＴ１^＊まで、操舵角θｈが大きくなるほど大きくなるように設定される。

なお、反力モータ２８のロータ（回転軸３１）の回転角度範囲を規定するためのストッパが設けられていない場合には、操舵角θｈの絶対値が６０［ｄｅｇ］よりも大きくならないように、目標反力トルクＴ^＊を次のように設定してもよい。すなわち、操舵角θｈが６０［ｄｅｇ］以上であるときに、目標反力トルクＴ^＊を、Ｔ１^＊よりも大きな上限値に設定し、操舵角θｈが６０［ｄｅｇ］以下であるときに、目標反力トルクＴ^＊を、−Ｔ１^＊よりも小さな下限値に設定する。

電流指令値生成部７２は、目標反力トルク設定部７１によって設定された目標反力トルクＴ^＊に基いて、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流値を電流指令値として生成する。具体的には、電流指令値生成部７２は、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊およびｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊（以下、これらを総称するときには「二相電流指令値ｉ_ｄｑ ^＊」という。）を生成する。さらに具体的には、電流指令値生成部７２は、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を目標反力トルク設定部７１によって設定された目標反力トルクＴ^＊に応じたモータ電流値とする一方で、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊を零とする。電流指令値生成部７２によって生成された二相電流指令値ｉ_ｄｑ ^＊は、電流偏差演算部７３に与えられる。

電流検出部５３は、反力モータ２８のＵ相電流ｉ_Ｕ、Ｖ相電流ｉ_ＶおよびＷ相電流ｉ_Ｗ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流ｉ_ＵＶＷ」という。）を検出する。電流検出部５３によって検出された三相検出電流ｉ_ＵＶＷは、ＵＶＷ／ｄｑ変換部７７に与えられる。
ＵＶＷ／ｄｑ変換部７７は、電流検出部５３によって検出されるＵＶＷ座標系の三相検出電流ｉ_ＵＶＷを、ｄｑ座標系の二相検出電流ｉ_ｄおよびｉ_ｑ（以下総称するときには「二相検出電流ｉ_ｄｑ」という。）に変換する。これらが電流偏差演算部７３に与えられる。ＵＶＷ／ｄｑ変換部７７における座標変換には、回転角演算部７８によって演算されたロータ角θｅが用いられる。

電流偏差演算部７３は、電流指令値生成部７２によって生成される二相電流指令値ｉ_ｄｑ ^＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部７７から与えられる二相検出電流ｉ_ｄｑとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部７３は、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊に対するｄ軸検出電流ｉ_ｄの偏差およびｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊に対するｑ軸検出電流ｉ_ｑの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部７４に与えられる。

ＰＩ制御部７４は、電流偏差演算部７３によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、反力モータ２８に印加すべき二相電圧指令値ｖ_ｄｑ ^＊（ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊）を生成する。この二相電圧指令値ｖ_ｄｑ ^＊は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部７５に与えられる。
ｄｑ／ＵＶＷ変換部７５は、二相電圧指令値ｖ_ｄｑ ^＊を三相電圧指令値ｖ_ＵＶＷ ^＊に変換する。この座標変換には、回転角演算部７８によって演算されたロータ角θｅが用いられる。三相電圧指令値ｖ_ＵＶＷ ^＊は、Ｕ相電圧指令値ｖ_Ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値ｖ_Ｖ ^＊およびＷ相電圧指令値ｖ_Ｗ ^＊からなる。この三相電圧指令値ｖ_ＵＶＷ ^＊は、ＰＷＭ制御部７６に与えられる。

ＰＷＭ制御部７６は、Ｕ相電圧指令値ｖ_Ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値ｖ_Ｖ ^＊およびＷ相電圧指令値ｖ_Ｗ ^＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、反力モータ用駆動回路５２に供給する。
反力モータ用駆動回路５２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部７６から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値ｖ_ＵＶＷ ^＊に相当する電圧が反力モータ２８の各相のステータ巻線３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗに印加される。

電流偏差演算部７３およびＰＩ制御部７４は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、反力モータ２８に流れるモータ電流が、電流指令値生成部７２によって生成された二相電流指令値ｉ_ｄｑ ^＊に近づくように制御される。これにより、反力モータ２８から目標反力トルクＴ^＊に応じた反力トルクが発生する。

図１０は、転舵制御部６２の構成を示すブロック図である。
この実施形態では、転舵モータ４１は、反力モータ２８と同様に、三相ブラシレスモータである。図示しないが、転舵モータ４１は、界磁としてのロータと、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線を含むステータとを備えている。
転舵制御部６２は、目標転舵角演算部８１と、角度偏差演算部８２と、ＰＩ（比例積分）制御部８３と、電流指令値生成部８４と、電流偏差演算部８５と、ＰＩ（比例積分）制御部８６と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部８７と、ＰＷＭ制御部８８と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部８９と、回転角演算部９０とを含む。

回転角演算部９０は、回転角センサ４７の出力信号に基づいて、転舵モータ４１のロータの電気角であるロータ角φｅを演算する。
目標転舵角設定部８１は、反力制御部６１内の回転角演算部７８によって演算される操舵角θｈに基づいて、目標転舵角θｔ^＊を設定する。操舵角θｈに対する目標転舵角θｔ^＊の設定例は、図１１に実線Ｌ１で示されている。目標転舵角θｔ^＊は、操舵角θｈが正の値であるときには正の値をとり、操舵角θｈが負の値であるときには負の値をとる。そして、目標転舵角θｔ^＊は、操舵角θｈの絶対値が大きくなるほどその絶対値が大きくなるように、設定される。ただし、操舵角θｈの絶対値が所定値θｈ２（θｈ２＞０）以下の場合には、操舵角θｈの絶対値が所定値θｈ２より大きい場合に比べて、操舵角θｈに対する目標転舵角θｔ^＊の変化率は小さい。なお、図１１に２点鎖線Ｌ２で示すように、操舵角θｈの全範囲において操舵角θｈに対する目標転舵角θｔ^＊の変化率が一定となる特性に従って、目標転舵角θｔ^＊を設定してもよい。目標転舵角設定部８１によって設定された目標転舵角θｔ^＊は、角度偏差演算部８２に与えられる。

角度偏差演算部８２は、目標転舵角設定部８１によって設定された目標転舵角θｔ^＊と、転舵角センサ４８によって検出された転舵角θｔとの偏差を演算する。ＰＩ制御部８３は、角度偏差演算部８２によって演算された角度偏差に対するＰＩ演算を行なう。
電流指令値生成部８４は、ＰＩ制御部８３の演算結果に基づいて、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流値を電流指令値として生成する。具体的には、電流指令値生成部８４は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊およびｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊（以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Ｉ_ｄｑ ^＊」という。）を生成する。さらに具体的には、電流指令値生成部８４は、ＰＩ制御部８３の演算結果に基づいてｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を生成する一方で、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を零とする。電流指令値生成部８４によって生成された二相電流指令値Ｉ_ｄｑ ^＊は、電流偏差演算部８５に与えられる。

電流検出部５５は、転舵モータ４１のＵ相電流Ｉ_Ｕ、Ｖ相電流Ｉ_ＶおよびＷ相電流Ｉ_Ｗ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流Ｉ_ＵＶＷ」という。）を検出する。電流検出部５５によって検出された三相検出電流Ｉ_ＵＶＷは、ＵＶＷ／ｄｑ変換部８９に与えられる。
ＵＶＷ／ｄｑ変換部８９は、電流検出部５５によって検出されるＵＶＷ座標系の三相検出電流Ｉ_ＵＶＷ（Ｕ相電流Ｉ_Ｕ、Ｖ相電流Ｉ_ＶおよびＷ相電流Ｉ_Ｗ）を、ｄｑ座標系の二相検出電流Ｉ_ｄおよびＩ_ｑ（以下総称するときには「二相検出電流Ｉ_ｄｑ」という。）に変換する。これらが電流偏差演算部８５に与えられる。ＵＶＷ／ｄｑ変換部８９における座標変換には、回転角演算部９０によって演算されたロータ角φｅが用いられる。

電流偏差演算部８５は、電流指令値生成部８４によって生成される二相電流指令値Ｉ_ｄｑ ^＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部８９から与えられる二相検出電流Ｉ_ｄｑとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部８５は、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊に対するｄ軸検出電流Ｉ_ｄの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊に対するｑ軸検出電流Ｉ_ｑの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部８６に与えられる。

ＰＩ制御部８６は、電流偏差演算部８５によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、転舵モータ４１に印加すべき二相電圧指令値Ｖ_ｄｑ ^＊（ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊）を生成する。この二相電圧指令値Ｖ_ｄｑ ^＊は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部８７に与えられる。
ｄｑ／ＵＶＷ変換部８７は、二相電圧指令値Ｖ_ｄｑ ^＊を三相電圧指令値Ｖ_ＵＶＷ ^＊に変換する。この座標変換には、回転角演算部９０によって演算されたロータ角φｅが用いられる。三相電圧指令値Ｖ_ＵＶＷ ^＊は、Ｕ相電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_Ｖ ^＊およびＷ相電圧指令値Ｖ_Ｗ ^＊からなる。この三相電圧指令値Ｖ_ＵＶＷ ^＊は、ＰＷＭ制御部８８に与えられる。

ＰＷＭ制御部８８は、Ｕ相電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_Ｖ ^＊およびＷ相電圧指令値Ｖ_Ｗ ^＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、転舵モータ用駆動回路５４に供給する。
転舵モータ用駆動回路５４は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部８８から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値Ｖ_ＵＶＷ ^＊に相当する電圧が転舵モータ４１の各相のステータ巻線に印加される。

角度偏差演算部８２およびＰＩ制御部８３は、角度フィードバック制御手段を構成している。この角度フィードバック制御手段の働きによって、後輪５の転舵角θｔが、目標転舵角θｔ^＊に近づくように制御される。また、電流偏差演算部８５およびＰＩ制御部８６は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、転舵モータ４１に流れるモータ電流が、電流指令値生成部８４によって生成された二相電流指令値Ｉ_ｄｑ ^＊に近づくように制御される。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、全体制御部６３の動作を示すフローチャートである。
この実施形態では、ＥＣＵ５０は、常時電源オンの状態になっているものとする。
全体制御部６３は、電源オン時に、フラグ値Ｆを０に設定する(ステップＳ１)。次に、全体制御部６３は、フラグ値Ｆが０であるか否かを判別する(ステップＳ２)。フラグ値Ｆが０である場合には(ステップＳ２：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、リモコン１００からの開放信号を受信したか否かを判別する(ステップＳ３)。リモコン１００からの開放信号を受信していない場合には(ステップＳ３：ＮＯ)、全体制御部６３は、ステップＳ２に戻る。つまり、フォークリフト１に運転者が乗っていない場合には、全体制御部６３は、ステップＳ２およびステップＳ３の処理を繰り返し実行する。

前記ステップＳ３において、リモコン１００からの開放信号を受信した場合には(ステップＳ３：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、反力モータ２８を反時計方向に６０［ｄｅｇ］だけ回転させる(ステップＳ４)。これにより、可動アームレスト２３が開放状態となるので、運転者は、運転室８に乗り込んで、運転座席７に座ることができる。次に、全体制御部６３は、フラグ値Ｆを１に設定した後（ステップＳ５)、ステップＳ２に戻る。

前記ステップＳ２において、フラグ値Ｆが０でないと判別された場合には(ステップＳ２：ＮＯ)、全体制御部６３は、フラグ値Ｆが１であるか否かを判別する(ステップＳ６)。フラグ値Ｆが１である場合には(ステップＳ６：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、イグニッションがオン状態であるか否かを判別する(ステップＳ７)。イグニッションがオン状態でなければ(ステップＳ７：ＮＯ)、全体制御部６３は、ステップＳ２に戻る。

前記ステップＳ７において、イグニッションがオン状態であると判別された場合には(ステップＳ７：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、反力モータ２８を時計方向に６０［ｄｅｇ］だけ回転させる(ステップＳ８)。これにより、可動アームレスト２３が閉鎖状態となる。言い換えれば、可動アームレスト２３が中立位置に戻る。この後、全体制御部６３は、反力制御部６１による反力制御を開始させるとともに、転舵制御部６２による転舵制御を開始させる(ステップＳ９)。そして、全体制御部６３は、フラグ値Ｆを２に設定した後(ステップＳ１０)、ステップＳ２に戻る。

前記ステップＳ６において、フラグ値Ｆが１ではないと判別された場合には(ステップＳ６：ＮＯ)、全体制御部６３は、フラグ値Ｆが２であるか否かを判別する(ステップＳ１１)。フラグ値Ｆが２である場合には(ステップＳ１１：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、イグニッションがオフ状態であるか否かを判別する(ステップＳ１２)。イグニションがオフ状態でなければ(ステップＳ１２：ＮＯ)、全体制御部６３は、ステップＳ２に戻る。つまり、運転者によってフォークリフト１が運転されている場合には、全体制御部６３は、ステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１１およびＳ１２の処理を繰り返し実行する。

前記ステップＳ１２において、イグニッションがオフ状態であると判別された場合には(ステップＳ１２：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、反力制御部６１による反力制御を停止させるとともに、転舵制御部６２による転舵制御を停止させる(ステップＳ１３)。そして、全体制御部６３は、反力モータ２８を反時計方向に６０［ｄｅｇ］だけ回転させる(ステップＳ１４)。これにより、可動アームレスト２３が開放状態となるので、運転者は、フォークリフト１から降りることができる。次に、全体制御部６３は、フラグ値Ｆを３に設定した後（ステップＳ１５)、ステップＳ２に戻る。

前記ステップＳ１１において、フラグ値Ｆが２ではないと判別された場合には(ステップＳ１１：ＮＯ)、全体制御部６３は、リモコン１００からの閉鎖信号を受信したか否かを判別する(ステップＳ１６)。リモコン１００からの閉鎖信号を受信していない場合には(ステップＳ１６：ＮＯ)、全体制御部６３は、ステップＳ２に戻る。
前記ステップＳ１６において、リモコン１００からの閉鎖信号を受信した場合には(ステップＳ１６：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、反力モータ２８を時計方向に６０［ｄｅｇ］だけ回転させる(ステップＳ１７)。これにより、可動アームレスト２３が閉鎖状態となる。言い換えれば、可動アームレスト２３が中立位置に戻る。次に、全体制御部６３は、フラグ値Ｆを０に設定した後（ステップＳ１８)、ステップＳ２に戻る。

運転者は、フォークリフト１に乗る際には、リモコン１００の開放キー１０１を操作する。これにより、リモコン１００から開放信号が送信され、この開放信号が受信部５６によって受信される。これにより、ステップＳ３の判断が肯定となるので、可動アームレスト２３が開放状態にされる(Ｓ４参照)。そこで、運転者は、運転室８に乗り込む。
この後、運転者は、イグニッションキーをキーシリンダーに差し込み、イグニッションキーを回してエンジンを始動させる。この過程で、イグニッションがオン状態となる。そして、運転者は、フォークリフト１の運転を開始する。イグニッションがオン状態となると、ステップＳ７の判断が肯定となるので、可動アームレスト２３が中立位置（閉鎖状態）に戻される(Ｓ８参照)。そして、反力制御および転舵制御が開始される(Ｓ９参照)。

運転者は、フォークリフト１の運転を終了する際には、イグニッションキーを回してエンジンを停止させる。そして、イグニッションキーをキーシリンダーから引き抜く。この過程で、イグニッションがオフ状態となる。イグニッションがオフ状態となると、ステップＳ１２の判断が肯定となるので、反力制御および転舵制御が停止される(Ｓ１３参照)。そして、可動アームレスト２３が開放状態にされる(Ｓ１４参照)。そこで、運転者は、フォークリフト１から降りる。そして、運転者は、リモコン１００の閉鎖キー１０２を操作する。これにより、リモコン１００から閉鎖信号が送信され、この閉鎖信号が受信部５６によって受信される。これにより、ステップＳ１６の判断が肯定となるので、可動アームレスト２３が中立位置（閉鎖状態）に戻される(Ｓ１７参照)。

前述の実施形態では、運転者は、可動アームレスト２３を左右方向に回動することにより、フォークリフト１を旋回させることができる。これにより、運転者の負担が軽減される。また、前述の実施形態では、反力モータ２８によって、可動アームレスト２３の回転角に応じた操作反力を付与することができるので、操舵フィーリングが向上する。
運転者のフォークリフト１への乗降時に、可動アームレスト２３が邪魔になる場合がある。前述の実施形態では、運転者は、リモコン１００を操作することによって、可動アームレスト２３を自動的に開放させたり、閉鎖させたりすることができる。これにより、運転者のフォークリフト１への乗降が容易となる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、リモコン１００から送信される信号に基いて、可動アームレスト２３が自動的に開閉されているが、可動アームレストの開閉を手動で行うようにしてもよい。この場合には、リモコン１００および受信部５６は、不要である。

図１３は、可動アームレスト２３を手動で開閉する場合の全体制御部６３の動作を示すフローチャートである。この場合も、ＥＣＵ５０は、常時電源オンの状態になっているものとする。
電源オン時に、全体制御部６３は、フラグ値Ｆを０に設定する(ステップＳ２１)。次に、全体制御部６３は、フラグ値Ｆが０であるか否かを判別する(ステップＳ２２)。フラグ値Ｆが０である場合には(ステップＳ２２：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、イグニッションがオン状態であるか否かを判別する(ステップＳ２３)。イグニッションがオン状態でなければ(ステップＳ２３：ＮＯ)、全体制御部６３は、ステップＳ２２に戻る。

前記ステップＳ２３において、イグニッションがオン状態であると判別された場合には(ステップＳ２３：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、反力制御部６１による反力制御を開始させるとともに、転舵制御部６２による転舵制御を開始させる(ステップＳ２４)。そして、全体制御部６３は、フラグ値Ｆを１に設定した後(ステップＳ２５)、ステップＳ２２に戻る。

前記ステップＳ２２において、フラグ値Ｆが０ではないと判別された場合には(ステップＳ２２：ＮＯ)、全体制御部６３は、イグニッションがオフ状態であるか否かを判別する(ステップＳ２６)。イグニションがオフ状態でなければ(ステップＳ２６：ＮＯ)、全体制御部６３は、ステップＳ２２に戻る。
前記ステップＳ２６において、イグニッションがオフ状態であると判別された場合には(ステップＳ２６：ＹＥＳ)、全体制御部６３は、反力制御部６１による反力制御を停止させるとともに、転舵制御部６２による転舵制御を停止させる(ステップＳ２７)。そして、全体制御部６３は、フラグ値Ｆを０に設定した後（ステップＳ２８)、ステップＳ２に戻る。

運転者は、フォークリフト１に乗る際には、可動アームレスト２３を手動で開放して、運転室８に乗り込む。運転者は、可動アームレスト２３を手動で閉鎖する。運転者は、イグニッションキーをキーシリンダーに差し込み、イグニッションキーを回してエンジンを始動させる。この過程で、イグニッションがオン状態となる。そして、運転者は、フォークリフト１の運転を開始する。イグニッションがオン状態となると、ステップＳ２３の判断が肯定となるので、反力制御および転舵制御が開始される(Ｓ２４参照)。

運転者は、フォークリフト１の運転を終了する際には、イグニッションキーを回してエンジンを停止させる。そして、イグニッションキーをキーシリンダーから引き抜く。この過程で、イグニッションがオフ状態となる。イグニッションがオフ状態となると、ステップＳ２６の判断が肯定となるので、反力制御および転舵制御が停止される(Ｓ２７参照)。運転者は、可動アームレスト２３を手動で開放して、フォークリフト１から降りる。そして、運転者は、可動アームレスト２３を手動で閉鎖する。

前述の実施形態では、反力モータ２８は、モータ取付部材２６を介して車体２に取り付けられているが、図１４に示すように、反力モータ２８を、モータ取付部材２６を介さずに車体２に取り付けてもよい。反力モータ２８の回転軸３１は、ケース３０を貫通して上方に延びている。反力モータ２８の回転軸３１の上端部にフランジ３１ａが形成されている。

可動アームレスト２３の後端部の下面には、フランジ３１ａと嵌合するフランジ嵌入凹部２３ａが形成されている。フランジ嵌入凹部２３ａの内周面には、フランジ３１ａの外周面のセレーションと嵌合するセレーション（図示略）が形成されている。可動アームレスト２３のフランジ嵌入凹部２３ａの上壁の表面（上面）には、複数のボルト頭収容凹所２３ｂが形成されている。可動アームレスト２３は、フランジ嵌入凹部２３ａがフランジ３１ａに嵌め合わされた状態で、複数のボルト３５によって固定されている。複数のボルト３５は、可動アームレスト２３におけるボルト頭収容凹所２３ｂとフランジ嵌入凹部２３ａとの間の壁を貫通してフランジ３１ａにねじ嵌められている。

前述の実施形態では、転舵モータ４１のロータの回転角を検出するための回転角センサ４７とは別に、転舵角θｔを検出するための転舵角センサ４８が設けられている。しかし、転舵モータ４１のロータの回転角を検出するための回転角センサ４７の出力に基いて、転舵角θｔを演算するようにしてもよい。つまり、回転角センサ４７の出力に基いて、転舵モータ４１のロータの中立位置からの回転量を表す絶対回転角を演算し、得られた絶対回転角から転舵輪５の転舵角θｔを演算するようにしてもよい。この場合には、転舵角センサ４８は不要である。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…フォークリフト、２…車体、５…後輪（転舵輪）、６…車両用操舵装置、７…運転座席、２３…可動アームレスト、２８…反力モータ、３４…回転角センサ、４０…舵取り機構、４１…転舵モータ、４７…回転角センサ、４８…転舵角センサ、５０…ＥＣＵ、５１…制御部、５６…受信部、６１…反力制御部、６２…転舵制御部、６３…全体制御部、１００…リモートコントローラ

Claims (4)

1. 操向のために操作される操舵部材と転舵輪の転舵角を変化させるための舵取り機構とが機械的に結合されておらず、転舵モータによって舵取り機構が駆動される車両用操舵装置であって、
   運転座席の側方に前後方向に延びて配置され、後端部を中心として左右方向に回動可能に車体に支持された、前記操舵部材としての可動アームレストと、
   前記可動アームレストの回転角を検出する回転角検出手段と、
   前記回転角検出手段によって検出された回転角に基づいて、前記転舵モータを制御する転舵制御手段とを含む、車両用操舵装置。
2. 前記車体に取り付けられ、前記可動アームレストに操舵反力を付与する反力モータをさらに含む、請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記回転角検出手段によって検出された回転角に基づいて、前記反力モータから発生する反力トルクを制御する反力制御手段をさらに含む、請求項２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記可動アームレストを開閉させるための信号を送信するリモートコントローラと、
   前記リモートコントローラから送信される信号に基いて、前記反力モータを駆動して、前記可動アームレストを開閉させる開閉制御手段とをさらに含む、請求項２または３に記載の車両用操舵装置。

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