JP4282402B2 - 運搬車両の電動操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機により操舵機構を駆動して操舵を行う運搬車両の電動操舵装置に関する。

従来、運搬車両として、例えばターレット式運搬車両などが知られており、操舵ハンドルを操作することで機器が収納される収納室と共に操舵輪が操舵されて、この車両の走行方向を自在に変えられるようになっている。ここで、操舵ハンドルの操作を軽くするために、操舵ハンドルと操舵輪とを連動させる操舵機構に減速装置やパワーステアリング装置を介在させる構成が提案されている他、運転者への走行振動などが伝達されることを防止するために、運転台をフレームに弾性支持させる構成も提案されている（下記特許文献参照）。

また、下記の特許文献３には、操舵ハンドルを片手で操作する場合に、両手で操作する場合に比べて操舵補助力を大きくするパワーステアリング装置が記載されている。

特開平６−１４４２４４号公報 実公平８−８９４７号公報 特開２００２−１６０６５８号公報

ターレット式運搬車両のような運搬車両の場合、運転者が運転台に搭乗し操舵ハンドルに正対する体勢で操舵ハンドルを操作するときには軽い操作力で操舵ハンドルが操作できることが望ましいが、運転者が運転台の側部に半身になって搭乗し、一方の手で操舵ハンドルを操作するときには、操舵ハンドルが軽すぎると反って操舵ハンドルを操作し辛くなるという問題がある。同様に、この種の運搬車両では運転者が運転台に搭乗せず歩行しながら操舵ハンドルを操作するなどの運転をすることがあるが、このときに操舵ハンドルが軽すぎると、操舵ハンドルがふらついて運転が困難になるという問題がある。

そこで本発明は、運転の形態に合った操作力で操舵ハンドルを操作することのできる運搬車両の電動操舵装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、運転者が操作する操舵ハンドルの操作に応じて、電動機により操舵機構を駆動して操舵を行う運搬車両の電動操舵装置において、上記操舵ハンドルの操作量を検出する操作量検出手段と、車体に設けられた運転台に運転者が搭乗しているか否かを検出する搭乗検出手段と、上記両検出手段の出力に応じて上記電動機を制御する制御手段とを備え、上記制御手段が、運転者が上記運転台に搭乗していることが検出されないときに、搭乗していることが検出されるときに比べ上記電動機の出力を低く制限する構成としている。

これによれば、運転者が運転台に搭乗せずに歩きながら運転をしている場合には、搭乗検出手段により運転者が運転台に搭乗していることが検出されず、制御手段により電動機の出力が低く制限されるので、運転台に搭乗して運転する場合に比べ必要な操舵ハンドルの操作力が大きくなり、わずかな操作力で操舵ハンドルが動いてしまうことがなくなる。そのため、歩きながらの運転であっても、運転者は適切に運転を行うことができるようになる。又、運転者が運転台に搭乗して運転する場合には、搭乗検出手段により搭乗していることが検出され、電動機の出力は低く制限されないので、操舵ハンドルを軽く操作できることになる。

本発明において、搭乗検出手段は、運転台の左右方向中央を含む所定範囲内に運転者が搭乗するときに、運転者が搭乗していると検出するものとすることができ、このようにすれば、運転者が運転台の左右いずれか一方の側部に半身になって搭乗して運転をしている場合には、制御手段により電動機の出力が低く制限される。そのため、運転台の中央部に搭乗して運転する場合に比べ必要な操舵ハンドルの操作力が大きくなり、わずかな操作力で操舵ハンドルが動いてしまうことがなくなり、適切に運転を行うことができるようになる。

尚、搭乗検出手段は、運転台の左右方向中央を含む中央部に運転者が搭乗しているか否かを検出する第１の検出手段と、運転台の側部に運転者が搭乗しているか否かを検出する第２の検出手段とで構成することもでき、このようにすれば、運転者が運転台の中央部に搭乗している場合、運転台の側部に搭乗している場合、及び運転台に搭乗していない場合のそれぞれについて、電動機の出力を適宜異なる値に設定することができる。例えば、運転台に搭乗せず歩きながら運転をしている場合に比べ、運転台の側部に搭乗して運転をしている場合には、電動機の出力を更に低く制限することも可能である。搭乗検出手段としては、運転台に敷設するマットスイッチなどの感圧式センサを用いることができる他、運転台を車体フレームに弾性体を介して支持させ、運転者が搭乗した際の運転台の沈み具合を検出するセンサを設けるなどすればよい。

以上に説明したように、本発明によれば、運転者が運転台の左右いずれか一方の側部に半身になって搭乗して運転する場合や、運転台に搭乗せず歩きながら運転をする場合であっても、それぞれの場合に応じた適当な操作力で操舵ハンドルを操作できるようになり、運搬車両の運転操作性がすこぶる向上する。

以下、本発明を運搬車両の一種であるターレット式運搬車両に適用した実施の形態について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るターレット式運搬車両は、車体フレーム１の前部に機器収納室２が水平に旋回可能に支持され、車体フレーム１の後部に荷台３が設けられ、機器収納室２と荷台３との間に運転台４が設けられている。荷台３と運転台４との間にはガード５が車体フレーム１に立設されており、このガード５により荷台３から運転台４への荷物の落下が防止される。機器収納室２は、円筒部分２ａと、この円筒部分２ａの上方を覆う天蓋部分２ｂとからなり、この円筒部分２ａの前方位置には、バンパ６が設けられ、円筒部分２ａの下方位置には、駆動兼操舵輪としての前輪７が設けられると共に、荷台３の下方位置には、左右一対で後輪８が設けられる。

機器収納室２内には、前輪７を駆動輪として回転動作させる駆動力を発生させる走行用モータ９と、この走行用モータ９からの駆動力を前輪７へ伝達する駆動力伝達装置１０が設けられ、これらの装置を含め機器収納室２が前輪７と共に旋回可能とされている。更に、図１に示すように、天蓋部分２ｂの上方位置には、この機器収納室２の旋回を操作して前輪７の操舵をなす、環状の操舵ハンドル１１と、走行速度を調節するためのアクセルハンドル１２と、走行方向を前進方向と後進方向とのいずれかに設定するディレクショナルレバー１３とが設けられている。

図２に示すように、運転台４は車体フレーム１に固定される左右の側部４ａと、運転台４の左右方向中央を含む所定幅の中央部４ｂとからなり、中央部４ｂは、車体フレーム１に固定された弾性体からなるクッションゴム２０により車体フレーム１に支持されている。更に、中央部４ｂの両端部分には、図２に示すように中央部４ｂと車体フレーム１との間に搭乗検出スイッチ２１，２１が設けられており、搭乗検出スイッチ２１，２１は、運転者が中央部４ｂに搭乗していない状態ではオフとなり、中央部４ｂに搭乗し運転者の体重によりクッションゴム２０が所定量以上に撓んだ状態でオンとなるように配置されている。そのため、各搭乗検出スイッチ２１から出力されるオン／オフ信号に基づいて、運転者が中央部４ｂに搭乗しているか否かを判断することができる。

ところで、機器収納室２内には、上記の各装置に加えて、運転者の操舵ハンドル１１の操作力を軽減するために、操舵に係る助勢力を発生する操舵助勢装置３０が設けられている。この操舵助勢装置３０は、運転者の操舵ハンドル１１の操作量を検出する操舵量検出手段としての回転センサ３１と、助勢力を発生させる電動機としての操舵用モータ３２と、この操舵用モータ３２により駆動されて機器収納室２を旋回動作させる操舵機構３３と、回転センサ３１と上記の搭乗検出スイッチ２１の出力に応じて操舵用モータ３２を制御する制御手段としてのコントローラ３４とを備える。

運転者により操舵ハンドル１１が操作されると、その操作量、つまり回転角度が回転センサ３１により検出され、検出された回転角度が信号としてコントローラ３４へ入力される。ここで、回転センサ３１は、回転方向、すなわち操舵ハンドル１１の操作方向に応じて操舵ハンドル１１の操作量を検出可能なものとされており、コントローラ３４へは、回転角度と回転方向とが合わせて入力される。そして、コントローラ３４は、回転センサ３１からの回転方向に応じて操舵用モータ３２の回転方向を設定し、又、回転センサ３１からの回転角度に応じて操舵用モータ３２の出力トルクを設定し、上記の回転方向へ操舵用モータ３２を回転させて上記の出力トルクを発生させる。操舵用モータ３２が回転すると、これに伴って操舵機構３３が作動し、上記の出力トルクを機器収納室２を旋回動作させるための助勢トルクへと変換させて、機器収納室２を旋回動作させる。もちろん、機器収納室２には操舵ハンドル１１の操作力に応じた操作トルクが伝わり、この操作トルクにより機器収納室２は旋回動作するので、機器収納室２は運転者が操舵ハンドル１１を操作した際の操作トルクと、操舵用モータ３２の出力トルクが変換された助勢トルクとによって旋回動作することになる。つまり、運転者からすれば、機器収納室２を旋回動作させるために、助勢トルクの分だけ操作トルクが小さくて済むので、操舵ハンドル１１を操作する力も小さく、すなわち軽く操舵ハンドル１１を操作すればよいことになる。このようにして機器収納室２が旋回動作すると、これと共に前輪７も旋回動作して向きが変わり、操舵がなされる。

さて、上記のようにコントローラ３４は、操舵ハンドル１１の操作量、つまり回転センサ３１からの回転角度に応じて操舵用モータ３２の出力トルクを設定するが、このとき、搭乗検出スイッチ２１がオンであるか、オフであるかによって、それぞれ異なる値に出力トルクを設定する。搭乗検出スイッチ２１がオンである場合の出力トルクを基準（以下、基準出力トルクという）とすると、コントローラ３４は、搭乗検出スイッチ２１がオフである場合、つまり運転者が運転台４の中央部４ｂに搭乗していない場合には、この基準出力トルクよりも小さな値、例えば基準出力トルクの１／２の値に出力トルクを設定する。すなわち、同じ操舵ハンドル１１の操作量に対し、搭乗検出スイッチ２１がオフである場合の操舵用モータ３２の出力トルクは、オンである場合の１／２とされる。そして、このようにして設定された出力トルクで操舵用モータ３２を作動させることで、コントローラ３４は操舵用モータ３２の出力を低く制限する。尚、基準出力トルクは、搭乗検出スイッチ２１がオンの状態で運転者が操舵ハンドル１１を操作する際に、操舵機構３３から機器収納室２へ伝えられる助勢トルクが、操舵ハンドル１１が軽く感じられる程度の大きさとなる値に設定すればよい。

従って、運転者が運転台４の中央部４ｂに搭乗しておらず搭乗検出スイッチ２１がオフであるときには、運転者が中央部４ｂに搭乗しており搭乗検出スイッチ２１がオンであるときに比べ操舵用モータ３２の出力トルクが小さくなるので助勢トルクも小さくなり、機器収納室２が旋回動作させるには、助勢トルクが小さくなった分（基準出力トルクの１／２に対応する分）だけ余計に操舵ハンドル１１の操作による操作トルクが必要になる。つまり、オンであるときに比べ操舵ハンドル１１を操作する力が大きくなり、運転者からすれば操舵ハンドル１１が重く感じられることになる。

そこで、例えば運転者が運転台４の左の側部４ａに搭乗し、左手で操舵ハンドル１１を握り、右手でガード５を握り、車両の前後方向に対して半身の体勢で運転するとなると、搭乗検出スイッチ２１はオフであるから、操舵用モータ３２からは基準出力トルクの１／２の出力トルクが発生されるに止まり、操舵ハンドル１１が重くなる。又、例えば運転者が運転台４に搭乗せず、運転台４の右側を歩きながら左手で操舵ハンドル１１を操作するとなると、上記と同様に、搭乗検出スイッチ２１はオフであるから、操舵用モータ３２の出力トルクが制限されて操舵ハンドル１１が重くなる。一方、運転者が運転台４の中央部４ｂに搭乗し、両手で操舵ハンドル１１を握り機器収納室２に正対した体勢で運転するとなると、搭乗検出スイッチ２１はオンであるから、操舵用モータ３２からは基準出力トルクがそのまま出力されることになり、運転者は操舵ハンドル１１を軽く操作することができる。

このように本実施の形態によれば、半身の体勢での運転の場合や歩きながらの運転の場合には操舵用モータ３２の出力が制限されるので、運転者は、比較的大きな操作力で操舵ハンドル１１を操作することとなる。そのため、運転者が運転台４の中央部４ｂに搭乗していない状態で操舵ハンドル１１が軽々しく動いてしまうことがなくなり、操舵ハンドル１１を操作しやすくなる。

ところで、上記の実施の形態では、運転者が運転台４の中央部４ｂに搭乗しているか否かにより操舵ハンドル１１の操作の軽重が切替えられるようになっているが、その時々の事情により、例えば中央部４ｂに搭乗している場合でも操舵ハンドル１１の操作力が大きく、操作時に操舵ハンドル１１が重く感じられる方が操作し易いということもある。又、上記の実施の形態では、運転台４が左右両側部４ａと中央部４ｂとで別体とされるため、既存の運転台４が一体とされたターレット式運搬車両に適用するとなると、大幅な改造が必要となってしまう。

そこで、上記の搭乗検出スイッチ２１に代えて、或いは加えて、運転者が操作可能な切替スイッチを設け、この切替スイッチの操作に応じて操舵ハンドル１１の操作の軽重が切替えられるようにすることができる。ここで、新たに設ける切替スイッチは運転者が操作しやすい位置に設けてあればよいので、例えば機器収納室２の円筒部分２ａや天蓋部分２ｂ、操舵ハンドル１１といったものに単に取り付けるだけで済み、上記の実施の形態に比べると容易に実施することができる。

例えば、図４と図５とに示すように、前輪７の向きが車両の前後方向、つまり直進方向とされた状態で、操舵ハンドル１１の右内側には押ボタンスイッチ２２Ｒを、操舵ハンドル１１の左内側には押ボタンスイッチ２２Ｌを取り付ける。この切替スイッチとしての押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌはいずれも、運転者が指で押えるボタン部２２ａと、このボタン部２２ａを支持する支持部２２ｂとからなっており、支持部２１ｂが操舵ハンドル１１に例えばネジ止めされることで、押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌは操舵ハンドル１１に取り付けられる。

押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌのいずれかのボタン部２２ａが押されてオンされると、そのオン信号がコントローラ３４へ伝えられ、コントローラ３４は、この信号と、操舵ハンドル１１の操作量、つまり回転センサ３１からの回転角度とに応じて操舵用モータ３２の出力トルクを設定する。すなわち、押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌがオフである場合の出力トルクを基準（以下、基準出力トルクという）とすると、コントローラ３４は、押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌのいずれかがオンである場合、この基準出力トルクよりも小さな値、例えば基準出力トルクの１／２の値に出力トルクを設定する。

従って、押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌを押しながら操舵ハンドル１１を操作する際には、押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌを押さないときに比べ操舵用モータ３２の出力トルクが小さくなるので助勢トルクも小さくなり、機器収納室２が旋回動作させるには、助勢トルクが小さくなった分（基準出力トルクの１／２に対応する分）だけ余計に操舵ハンドル１１の操作による操作トルクが必要になる。つまり、運転者が操舵ハンドル１１の操作に要する力が大きくなり、運転者にとって操舵ハンドル１１が重く感じられる。一方、押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌを押さずに操舵ハンドル１１を操作する際には、操舵用モータ３２からは基準出力トルクがそのまま出力されることになり、運転者は操舵ハンドル１１を軽く操作することができる。

そのため、運転者は、自身の好みや運転時の体勢に応じて押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌをオン／オフすることにより、大小いずれかの出力トルクに設定されるように切替えて、操舵ハンドル１１の軽重を変更することができる。例えば、半身の体勢での運転の場合や歩きながらの運転の場合には、運転者は押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌを押して操舵用モータ３２の出力が小さな値に設定されるようにすることで、操舵ハンドル１１の操作に比較的大きな操作力を要するようにすることができ、その結果、操舵ハンドル１１が軽々しく動いてしまうことがなくなり、運転者は操舵ハンドル１１を操作しやすくなる。

尚、押ボタンスイッチ２２Ｒ、２２Ｌに代えて、図６に示すように、前輪７の向きが車両の前後方向、つまり直進方向とされた状態で、機器収納室２の円筒部分２ａの左右位置にそれぞれ位置するように、切替スイッチとしての左右一対のトグルスイッチ２３Ｒ、２３Ｌ（図６には左のトグルスイッチ２３Ｌのみ示す）を設け、このトグルスイッチ２３Ｒ、２３Ｌからのオン／オフ信号と回転センサ３１からの信号に応じてコントローラ３４が操舵用モータ３２の出力トルクを設定するようにしてもよい。このようにすれば、上記と同様の効果を得ることができる上、常にトグルスイッチ２３Ｒ、２３Ｌを操作し続けなくともよいので、運転者にかかる負担が少なくて済む。

本発明の斜視図である。 本発明の断面図である。 本発明の機能ブロック図である。 本発明の斜視図である。 本発明の斜視図である。 本発明の斜視図である。

符号の説明

１ 車体フレーム
２ 機器収納室
４ 運転台
７ 前輪
１１ 操舵ハンドル
２０ クッションゴム
２１ 搭乗検出スイッチ
２２Ｒ、２２Ｌ 押ボタンスイッチ
２３Ｒ、２３Ｌ トグルスイッチ
３０ 操舵助勢装置
３１ 回転センサ
３２ 操舵用モータ
３３ 操舵機構
３４ コントローラ

Claims (2)

1. 運転者が操作する操舵ハンドルの操作に応じて、電動機により操舵機構を駆動して操舵を行う運搬車両の電動操舵装置において、
   上記操舵ハンドルの操作量を検出する操作量検出手段と、車体に設けられた運転台に運転者が搭乗しているか否かを検出する搭乗検出手段と、上記両検出手段の出力に応じて上記電動機を制御する制御手段とを備え、
   上記制御手段が、運転者が上記運転台に搭乗していることが検出されないときに、搭乗していることが検出されるときに比べ上記電動機の出力を低く制限することを特徴とする運搬車両の電動操舵装置。
2. 上記搭乗検出手段が、上記運転台の左右方向中央を含む所定範囲内に運転者が搭乗するときに、運転者が搭乗していると検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の運搬車両の電動操舵装置。

Images