JP4942003B2

JP4942003B2 - リーチ型フォークリフトの降坂状態判定装置

Info

Publication number: JP4942003B2
Application number: JP2009004374A
Authority: JP
Inventors: 陽介八木
Original assignee: 日本輸送機株式会社
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2029-01-13
Also published as: JP2010163217A

Description

本発明は、リーチ型フォークリフト等の車両に備えられ、該車両の降坂状態、すなわち坂道でずり落ちている状態を判定する降坂状態判定装置に関する。

図１（Ａ）に示すリーチ型フォークリフトを一例とする車両には、降坂状態であるか否かを判定するための降坂状態判定装置が備えられているものがある。そして、降坂状態判定装置が降坂状態であると判定すると、該車両を減速または停止させる制御が行われ、これにより坂道で勝手に車両が動き出すことによる事故を防いでいる。

従来の降坂状態判定装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この降坂状態判定装置では、アクセルが操作されておらず、且つ車体速度（または加速度）が０でない場合に降坂状態であると判定し、車両を例えば５ｋｍ／ｈ以下の低速度に減速するようになっている。

特開２００１−１３９２９４号公報

しかしながら、一般に車体の速度または加速度は、駆動輪５を駆動するモータの回転数に基づいて検出されるので、図１（Ｂ）に示すように、駆動輪５が左右いずれかの方向にずれて配置されているリーチ型のフォークリフト１では、実際はそうではないのに降坂状態であるとの誤判定がなされる場合があった。以下、図２及び図３を参照して、この誤判定について詳細に説明する。

まず、図２（Ａ）を参照して、このフォークリフト１では、ステアリング６を３０°（時計周り）操作すると、それに応じて駆動輪５が−３０°（反時計周り）回動する。そして、フォークリフト１は、車体の各種寸法から決まる旋回中心Ｃ₃を中心に右旋回を始める。このとき、駆動輪中心Ｃ₁と旋回中心Ｃ₃との間の距離（以下、“駆動輪旋回半径”）は、車体中心Ｃ₂と旋回中心Ｃ₃との間の距離（以下、“車体旋回半径”）よりも長いので、駆動輪中心Ｃ₁における旋回速度（以下、“駆動輪速度Ｖ_D”）は、車体中心Ｃ₂における速度（以下、“車体中心速度Ｖ_C”）よりも大きくなる。

また、ステアリング６を−３０°操作すると、それに応じて駆動輪５が３０°回動し、フォークリフト１は旋回中心Ｃ₃を中心に左旋回する（図２（Ｂ）参照）。このとき、駆動輪旋回半径は車体旋回半径よりも短いので、駆動輪速度Ｖ_Dは車体中心速度Ｖ_Cよりも小さくなる。

車体中心速度Ｖ_Cと駆動輪速度Ｖ_Dの関係を駆動輪角θ毎にまとめたのが、図３に示すグラフである。直進中（θ＝０°）にステアリング６を急激に３０°操作して右旋回させると、“駆動輪速度Ｖ_D／車体中心速度Ｖ_C”で計算される速度比は１１５％程度となる（図３（Ａ）参照）。また、この場合は、駆動輪中心Ｃ₁における加速度（以下、“駆動輪加速度ΔＶ_D”）も、車体中心Ｃ₂における加速度（以下、“車体中心加速度ΔＶ_C”）よりも１５％程度高くなる。

したがって、アクセルをＯＦＦして惰性で直進している最中にステアリング６を急激に３０°操作すると、車体中心速度Ｖ_C（車体中心加速度ΔＶ_C）は変化しないか、むしろ低下する一方で、駆動輪速度Ｖ_D（駆動輪加速度ΔＶ_D）は増加し、降坂状態であるとの誤判定がされていた。

なお、右旋回（θ＝−３０°）中にステアリング６を急激に３０°操作してニュートラル位置に戻すと、駆動輪加速度ΔＶ_Dは車体中心加速度ΔＶ_Cよりも１５％程度低くなる（図３（Ｂ）参照）。したがって、この場合は、降坂状態を誤判定することはない。

以上のように、従来の降坂状態判定装置は、駆動輪速度Ｖ_D（または、駆動輪加速度ΔＶ_D）を用いて降坂状態の判定を行っているため、旋回時に降坂状態を誤判定する場合があった。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、旋回時においても誤判定することなく降坂状態であるか否かを正しく判定することができる降坂状態判定装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る降坂状態判定装置は、左右対称位置に配置された一対の前輪と、前記前輪よりも後方であって左右いずれかの方向にずらした位置に配置された１つの駆動輪とを有し、ステアリング操作に応じて前記駆動輪の駆動輪角が変化し、進行方向が変化するよう構成された車両に備えられ、当該車両が降坂状態であるか否かを判定する降坂状態判定装置であって、当該車両の車体中心、前記前輪、及び前記駆動輪の位置関係に基づいて計算された、駆動輪速度と車体中心速度との関係を前記駆動輪角毎に格納する記憶部と、前記駆動輪速度を検出する速度検出部と、前記駆動輪速度に基づいて駆動輪加速度を計算する加速度計算部と、前記記憶部に格納されている関係に基づいて、前記駆動輪加速度を車体中心加速度に変換して出力する変換部と、前記変換部の出力が所定の閾値以上で、且つアクセル操作がされていない場合に、当該車両が降坂状態であると判定し、当該車両を制動制御させる判定部とを備えたことを特徴とする。

好ましくは、上記降坂状態判定装置は、前記駆動輪角に基づいて駆動輪旋回加速度を計算する旋回加速度計算部をさらに備え、前記変換部は、前記駆動輪旋回加速度が所定の閾値以上である場合には前記変換を行い、それ以外の場合は前記駆動輪加速度をそのまま出力することを特徴とする。

また、上記降坂状態判定装置において、前記車両は、例えばリーチ型フォークリフトである。

本発明によれば、旋回時においても誤判定することなく降坂状態であるか否かを正しく判定することができる降坂状態判定装置を提供することができる。

リーチ型フォークリフトの図であって、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は車輪等の位置関係を強調した上面図である。駆動輪旋回半径と車体旋回半径の関係を示す模式図であって、（Ａ）は右旋回時の関係、（Ｂ）は左旋回時の関係である。駆動輪速度と車体中心速度の関係を示すグラフであって、（Ａ）は直進中にステアリングを操作した場合の関係、（Ｂ）は右旋回中にステアリングを操作した場合の関係である。実施例１に係る降坂状態判定装置及びその関連部分のブロック図である。実施例１に係る降坂状態判定装置の動作を示すフローチャートである。実施例２に係る降坂状態判定装置及びその関連部分のブロック図である。実施例２に係る降坂状態判定装置の動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る降坂状態判定装置の好ましい実施形態について説明する。

実施例１に係る降坂状態判定装置は、図１に示すリーチ型のフォークリフト１に備えられている。図１（Ａ）に示すように、フォークリフト１は、前後にスライドするマスト２と、マスト２に沿って昇降するフォーク３と、左右対称に配置された右前輪４Ｒ及び左前輪４Ｌと、それよりも後方であって車体の左方向にずれた位置に配置された駆動輪５とを有する。また、運転席には、駆動輪５を回動させるステアリング６と、フォークリフト１を走行させる不図示のアクセルと、フォーク３を昇降させるレバー等が備えられている。

前輪（４Ｒ、４Ｌ）、駆動輪５の位置関係を分かり易く示したのが図１（Ｂ）である。前輪（４Ｒ、４Ｌ）は車体前方部分に左右対称に配置され、駆動輪５は車体中心Ｃ₂から見て左後方に配置されている。ステアリング６が時計周りに操作されると、駆動輪５は、駆動輪中心Ｃ₁を軸として反時計回りに回動する。反対に、ステアリング６が反時計周りに操作されると、駆動輪５は時計回りに回動する。

具体的には、直進中にステアリング６を３０°操作すると、それに応じて駆動輪５が−３０°回動する（図２（Ａ）の状態）。そして、直進していたフォークリフト１は、車体の各種寸法から決まる旋回中心Ｃ₃を中心に右旋回を始める。本実施例では、ホイールベースが１５２６ｍｍで、駆動輪中心Ｃ₁が車体中心Ｃ₂から見て後方に３００ｍｍ、左側に２８２ｍｍずれた位置にあるので、駆動輪旋回半径（Ｃ₁−Ｃ₃間距離）及び車体旋回半径（Ｃ₂−Ｃ₃間距離）は、それぞれ３０５２ｍｍ、２６６０ｍｍとなる。すなわち、駆動輪旋回半径は車体旋回半径よりも１５％程度長くなる。

したがって、上記右旋回中の駆動輪速度Ｖ_Dは、車体中心速度Ｖ_Cよりも１５％程度大きくなる。また、直進から右旋回に切替わった直後は駆動輪加速度ΔＶ_Dも車体中心加速度ΔＶ_Cより１５％程度大きくなる。

反対に、直進中にステアリング６を−３０°操作すると、それに応じて駆動輪５が３０°回動する（図２（Ｂ）の状態）。そして、直進していたフォークリフト１は旋回中心Ｃ₃を中心に左旋回を始める。このとき、駆動輪旋回半径（Ｃ₁−Ｃ₃間距離）及び車体旋回半径（Ｃ₂−Ｃ₃間距離）は、それぞれ３０５２ｍｍ、３１７２ｍｍであり、駆動輪旋回半径は車体旋回半径よりも５％程度短くなる。

したがって、上記左旋回中の駆動輪速度Ｖ_Dは、車体中心速度Ｖ_Cよりも５％程度低くなる。また、直進から左旋回に切替わった直後は駆動輪加速度ΔＶ_Dも車体中心加速度ΔＶ_Cより５％程度低くなる。

上記車体中心速度Ｖ_Cと駆動輪速度Ｖ_Dの関係を駆動輪角θ毎にまとめたのが、図３に示すグラフである。後述するが、本発明に係る降坂状態判定装置では、この関係を用いて駆動輪加速度ΔＶ_Dを車体中心加速度ΔＶ_Cに変換する。そして、変換によって得られた車体中心加速度ΔＶ_Cを用いて降坂状態の判定を行う。

図４は、実施例１に係る降坂状態判定装置１０ａ及び関連部分のブロック図である。速度検出部１１は、駆動輪５を駆動するモータの回転数を電気的または磁気的に検出し、駆動輪速度Ｖ_Dに応じた信号を出力する。加速度計算部１２は、駆動輪速度Ｖ_Dを微分して駆動輪加速度ΔＶ_Dを求め、それに応じた信号を出力する。具体的には、加速度計算部１２は、一定時間おきに駆動輪速度Ｖ_Dをサンプリングし、現在の駆動輪速度Ｖ_Dと１つ前の駆動輪速度Ｖ_Dとの差から駆動輪加速度ΔＶ_Dを求める（図５のステップＳ１−２）。

記憶部１４には、図３（Ａ）に示す駆動輪角θ毎の車体中心速度Ｖ_Cと駆動輪速度Ｖ_Dの関係（速度比Ｖ_D／Ｖ_C）が格納されている。

変換部１３は、記憶部１４に格納されている関係を参照して、駆動輪加速度ΔＶ_Dを車体中心加速度ΔＶ_Cに変換する（ステップＳ１−３）。例えば、駆動輪角θが−３０°（右旋回）で駆動輪加速度ΔＶ_Dが３ｍ／ｓ²の場合、車体中心加速度ΔＶ_Cは３．４５（＝３×１．１５）ｍ／ｓ²となる。また、駆動輪角θが３０°（左旋回）で駆動輪加速度ΔＶ_Dが３ｍ／ｓ²の場合、車体中心加速度ΔＶ_Cは２．８５（＝３×０．９５）ｍ／ｓ²となる。

判定部１５は、まずアクセル開度ＡＣが“０”であるか否か、すなわちフォークリフト１が走行するよう操作されているかどうかを判定し（ステップＳ１−４）、アクセル開度ＡＣが“０”の場合は、車体中心速度ΔＶ_Cと所定の加速度閾値ΔＶ_thとの大小を比較する（ステップＳ１−５）。そして、車体中心速度ΔＶ_Cが加速度閾値ΔＶ_th以上である場合は降坂状態であると判定し、駆動輪５を駆動するモータに制動指示を行う（ステップＳ１−６）。

ここで、加速度閾値ΔＶ_thは、駆動輪速度Ｖ_Dの検出精度等を考慮した“不感帯”であり、僅かに加速しただけでは制動指示を行わないようにするためのものである。例えば、駆動輪速度Ｖ_Dの検出精度が非常に高く不感帯を設ける必要がない場合は、加速度閾値ΔＶ_thを“０”にすることができる。

以上のように、実施例１に係る降坂状態判定装置１０ａは、測定が容易な駆動輪加速度ΔＶ_Dを記憶部１４に予め格納しておいた関係に基づいて変換し、急旋回時においても加速したかのような変動をすることがない車体中心加速度ΔＶ_Cを得る。そして、この車体中心加速度ΔＶ_Cを用いて、降坂状態であるか否かの判定を行うので、降坂状態であるとの誤判定を防止することができる。

図６に示すように、実施例２に係る降坂状態判定装置１０ｂは、さらに旋回加速度計算部１６を備えている。旋回加速度計算部１６は、駆動輪角θを微分して駆動輪旋回加速度Δθを求め、それに応じた信号を出力する。具体的には、旋回加速度計算部１６は、一定時間おき駆動輪角θをサンプリングし、現在の駆動輪角θと１つ前の駆動輪角θとの差から駆動輪旋回加速度Δθを求める（図６のステップＳ２−３）。

変換部１３’は、駆動輪旋回加速度Δθが所定の旋回加速度閾値Δθ_th以上である場合、すなわちステアリング６を急激に操作した場合にのみ、記憶部１４に格納されている関係を参照して、駆動輪加速度ΔＶ_Dを車体中心加速度ΔＶ_Cに変換する（ステップＳ２−４、６）。一方、駆動輪旋回加速度Δθが所定の旋回加速度閾値Δθ_th未満である場合、変換部１３’は、駆動輪加速度ΔＶ_Dをそのまま車体中心加速度ΔＶ_Cとして出力する（ステップＳ２−５）。

その他の構成、動作については、実施例１に係る降坂状態判定装置１０ａと同様なので説明を省略する（ステップＳ２−１、２、７〜９）。

結局、実施例２に係る降坂状態判定装置１０ｂは、車体中心加速度ΔＶ_Cに対して駆動輪加速度ΔＶ_Dが大きくずれることにより、誤判定が生じるおそれのある場合にのみ駆動輪加速度ΔＶ_Dの変換を行い、それ以外の場合は変換を行わない。したがって、実施例２に係る降坂状態判定装置１０ｂによれば、不必要な変換を省略することができる。

以上、本発明に係る降坂状態判定装置の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
例えば、各実施例では、車体中心加速度ΔＶ_Cを用いて降坂状態の判定を行っているが、駆動輪速度Ｖ_Dを変換して得た車体中心速度Ｖ_Cを用いて判定を行うこともできる。

１フォークリフト
２マスト
３フォーク
４Ｒ右前輪
４Ｌ左前輪
５駆動輪
６ステアリング
７アクセル
１０ａ、ｂ降坂状態判定装置
１１速度検出部
１２加速度計算部
１３変換部
１４記憶部
１５判定部
１６旋回加速度計算部
Ｃ₁ 駆動輪中心
Ｃ₂ 車体中心
Ｃ₃ 旋回中心

Claims

左右対称位置に配置された一対の前輪と、前記前輪よりも後方であって左右いずれかの方向にずらした位置に配置された１つの駆動輪とを有し、ステアリング操作に応じて前記駆動輪の駆動輪角が変化し、進行方向が変化するよう構成された車両に備えられ、当該車両が降坂状態であるか否かを判定する降坂状態判定装置であって、
当該車両の車体中心、前記前輪、及び前記駆動輪の位置関係に基づいて計算された、駆動輪速度と車体中心速度との関係を前記駆動輪角毎に格納する記憶部と、
前記駆動輪速度を検出する速度検出部と、
前記駆動輪速度に基づいて駆動輪加速度を計算する加速度計算部と、
前記記憶部に格納されている関係に基づいて、前記駆動輪加速度を車体中心加速度に変換して出力する変換部と、
前記変換部の出力が所定の閾値以上で、且つアクセル操作がされていない場合に、当該車両が降坂状態であると判定し、当該車両を制動制御させる判定部と、
を備えたことを特徴とする降坂状態判定装置。
前記駆動輪角に基づいて駆動輪旋回加速度を計算する旋回加速度計算部をさらに備え、
前記変換部は、前記駆動輪旋回加速度が所定の閾値以上である場合には前記変換を行い、それ以外の場合は前記駆動輪加速度をそのまま出力することを特徴とする請求項１に記載の降坂状態判定装置。
前記車両がリーチ型フォークリフトであることを特徴とする請求項１または２に記載の降坂状態判定装置。