JP5125209B2

JP5125209B2 - 自走台車のステアリング制御装置、自走台車、およびステアリング制御方法

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Publication number: JP5125209B2
Application number: JP2007119458A
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Inventors: 政秀山本
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
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Publication date: 2013-01-23
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Description

本発明は、油圧機構により駆動輪（タイヤ）のステア角を制御してステアリングを行う、自走台車のステアリング制御装置、自走台車、およびステアリング制御方法に関する。

図４は、大型鋼材等の重量物の搬送に用いられる自走台車について説明するための図である。図４（ａ）において、１は、パレットであり、重量物２が載置される載置台１ａと、該載置台１ａの下面の４隅に取り付けられた脚部材１ｂ、１ｂ、・・・とが一体に形成されている。３は、多数（この図の例では１２輪）の駆動輪を有する自走台車であり、重量物２をパレット１ごと荷台３ａに搭載して搬送する。

この場合、図４（ａ）に示すように搬送すべき当該パレット１の載置台１ａの下へ自走台車３を進入させる。次に、運転者は、図４（ｂ）に示すように、運転室内のスイッチ（図示略）を操作して自走台車３の車高を上昇させ、パレット１を荷台３ａに積み込んだ後、自走台車３を所望の場所（例えば、貨物船内等）に移動する。

自走台車３が所望の場所に到着すると、運転者は、図４（ｃ）に示すようにスイッチ操作により自走台車３の車高を下降させパレット１を脚部材１ｂ、１ｂ・・・に載置した後、図４（ｄ）に示すように、再びパレット１の積み込みへ向かう。

また、図５は、自走台車の駆動輪（タイヤ）のステアリングについて説明するための図である。図５に示す例は、１４輪の自走台車のステアリングの例を示しており、進行方向に向かって、Ｘ点を回転中心として右方向に曲がる場合のタイヤ１０２〜１１５のステアリング状態を示している（なお、各タイヤ１０２〜１１５を総称する場合は、タイヤ１００と呼ぶ）。

図５において、進行方向に向かい最前輪となるタイヤ１０２、１０９の中間位置に仮想的なタイヤであるマスタータイヤ１０１を想定する。このマスタータイヤ１０１のステアリング軸と、タイヤ１０２のステアリング軸との車幅方向の距離、および、マスタータイヤ１０１のステアリング軸とタイヤ１０９のステアリング軸との車幅方向の距離をそれぞれ“W”とし、マスタータイヤ１０１のステアリング軸と回転中心点Ｘまでの車長方向の距離を“Ｌ１”とし、各タイヤ１０２〜１１５のステアリング軸と回転中心点Ｘまでの車長方向の距離を“Ｌ２”とし、マスタータイヤ１０１のステアリング軸と回転中心点Ｘまでの車幅方向の距離をＡとし、マスタータイヤ１０１のステア角をＳ１とした場合に、各タイヤ１０２〜１１５のステア角Ｓ２は以下の式から求めることができる。なお、ＴＡＮは正接、ＡＴＮは逆正接を意味している。

Ａ＝Ｌ１／ＴＡＮ（Ｓ１）であるので、
タイヤ１０２〜１０８のステア角Ｓ２は、
Ｓ２＝ＡＴＮ（Ｌ２／（Ａ−Ｗ））。
タイヤ１０９〜１１５のステア角Ｓ２は、
Ｓ２＝ＡＴＮ（Ｌ２／（Ａ＋Ｗ））。

このように、各タイヤ１０２〜１１５のステア角Ｓ２を求め、各タイヤ１０２〜１１５のステア角を制御することにより、自走台車３を所望の方向に曲がるように操作する。

また、図６は、従来のステアリングシステムの構成について説明するための図である。図６に示す例は、各タイヤのステアリング軸のステア角を油圧機構により制御すると共に、各ステアリング軸を、個々に独立して制御する例を示している。

図６に示すステアリングシステムは、各タイヤ１００のステアリング制御を行うためのステアリング制御装置１０Ａと、エンジン４により回転駆動される油圧ポンプ５と、該油圧ポンプ５と油圧回路（油圧配管）により連結される、各タイヤのステアリング軸毎に用意された電磁比例弁２２を備えている。

また、各タイヤ１００は、リンク機構２５を介して油圧シリンダ２３のシリンダ軸２４に連結されており、シリンダ軸２４の上下方向（図面上の矢印ａで示す方向）の移動によりステア角Ｓ２が変化するように構成されている。この油圧シリンダ２３のシリンダ軸２４の移動動作は、油圧シリンダ２３に対する油（オイル）の流入・流出方向の切り換え、およびオイルの流量を制御することにより行われる。

この油圧シリンダ２３に対する油の流入・流出方向の切り換え、および油の流量の制御は、電磁比例弁（比例電磁式方向・流量制御弁）２２に付設されたソレノイドＳｏｌＡまたはソレノイドＳｏｌＢを選択して駆動すること、および、ソレノイドに印加する直流電圧を制御することにより行われる。なお、図７に、油圧シリンダおよび電磁比例弁の部分を拡大した図面を示している。

また、各タイヤ１００には、タイヤ１００のステアリング軸の現在（実際）のステア角を検出するためのタイヤ角度検出器３１が設けられている。このタイヤ角度検出器３１は、例えば、ポテンシオメータ等であり、ステア角のフィードバック信号として、ステアリング制御装置１０Ａに送られる。

一方、自走台車の操作用のハンドル４１には、該ハンドルの回転角を検出するためのエンコーダ４２が付設されており、ハンドル４１の回転角に応じたパルス信号がステアリング制御装置１０Ａに送られる。なお、ハンドル４１にはハンドル固定用の電磁ブレーキ４３が設けられている。

図８は、図６に示すステアリング制御装置１０Ａの構成例を示す図である。図８に示すステアリング制御装置１０Ａにおいては、ＣＰＵ等を含む主制御部１１により全体が統括制御される。なお、ステアリング制御装置１０Ａ内での制御演算はデジタル値を用いたソフトウェア手段により実行される。

ハンドル４１に付設されたエンコーダ４２から送られるパルス信号は、カウンタユニット１２により計数され、ハンドル４１の回転角が検出される。このハンドル４１の回転角の情報を基に、各ステア指令角演算回路１３は、各タイヤ１００のステア角を算出し、ステア指令角信号Ｖｓとして出力する。

一方、各タイヤ１００に付設されたタイヤ角度検出器３１から出力されるステア角フィードバック信号は、ステアリング制御装置１０Ａ内のステア角フィードバック入力ユニット１４により取り込まれ、ステア角フィードバック（ＦＤＢＫ）信号として出力される。

前記ステア指令角信号Ｖｓと、ステア角フィードバック（ＦＤＢＫ）信号とは、比較器１５により比較され、ステア角偏差角θの信号が生成される。各ステア角制御回路１６は、比較器１５により生成されたステア角偏差角θの信号を基に、各タイヤのステア角制御量（電磁比例弁の制御量）の信号を生成して出力する。各ステア角制御回路１６により生成された各タイヤのステア角制御量の信号は、ステア・アナログ出力ユニット１７によりアナログ信号に変換されて（例えば、ＤＣ０〜１０Ｖ信号）、「油圧開度指定信号」として、電磁比例弁アンプ２１に出力される。

電磁比例弁アンプ２１は、「油圧弁開度指令信号」を基に、ソレノイドＳｏｌＡまたはソレノイドＳｏｌＢを選択・駆動し、また、ソレノイドに印加する直流電圧を制御する。なお、電磁比例弁２２には、電磁比例弁（油圧弁）の開度を検出するための差動トランス２２Ａが設けられており、電磁比例弁アンプ２１は、差動トランス２２Ａからのフィードバック信号を検出して、電磁比例弁２２の開度を制御する。

上記構成により、ハンドル４１の回転角に応じて、各タイヤ１００に対するステア角指令を求め、このステア角指令とタイヤ１００のステア角のフィードバック信号とを比較して、各タイヤ１００のステア角が所望の角度となるようにステアリング制御を行っている。

ところで、上述した自走台車のステアリング制御においては、各タイヤ１００のステア角の制御を各軸ごとに単独で油圧機構により制御している。この場合、ステアリング用の油圧ポンプ５のオイルの吐出量はエンジン４の回転数に比例するため、エンジン４の低速回転中には油圧ポンプ５の給油量が少ない。しかしながら、据え切りや急なカープでは、エンジン４の低速回転中の場合が多い。このため、従来のステアリング制御にように、各軸単独で油量を制御すると配管抵抗に差がある場合に、早く追従する軸と遅い軸ができてしまうことがあり、タイヤに過度の負担がかかり、また、タイヤの磨耗が多くなってしまうという問題があった。従って、この問題を解決することが望まれていた。

なお、従来技術の自走台車がある（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１で開示された自走台車は、斜め走行時における走行経路のずれをスムーズに修正することができる自走台車を得ることを目的としている。

しかしながら、上記特許文献１の自走台車は、タイヤのステアリング制御に誘導モータを使用しており、上述したような問題、すなわち、各タイヤごとのステア角を油圧機構により独立して制御する場合に、早く追従する軸と遅く追従する軸とが生じてしまい、タイヤに過度の負担がかかり、また、タイヤの磨耗が多くなってしまうという問題を解決しようとするものではない。
特開平９−１８８２７２号公報

上述したように、従来の自走台車のステアリング制御においては、各タイヤのステア角の制御を各軸単独で油圧機構により制御している。この場合、ステアリング用の油圧ポンプのオイルの吐出量はエンジンの回転数に比例するため、エンジンの低速回転中には給油量が少ない。しかしながら、据え切りや急なカープでは、エンジンの低速回転中の場合が多い。このため、油圧回路の配管抵抗等に差があると、早く追従する軸と遅く追従する軸とが生じてしまい、タイヤに過度の負担がかかり、また、タイヤの磨耗が多くなってしまうという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、自走台車の個々の駆動輪（タイヤ）のステア角を補正して制御する（例えば、ステアリング軸の遅れ角をほぼ同一にする）ことにより、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる、自走台車のステアリング制御装置、自走台車、およびステアリング制御方法を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の自走台車のステアリング制御装置は、複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してステアリングを行うための油圧機構を有する自走台車において、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御装置であって、前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手段と、前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手段と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手段により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手段により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手段と、前記ステア角比較手段により検出した個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手段と、を備え、前記ステア角制御手段により個々の駆動輪のステア角を補正して制御する際には、前記各駆動輪のステア偏差角を均等化することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の自走台車のステアリング制御装置では、個々の駆動輪（タイヤ）のステア角（ステアリング軸の角度）を常時検出するようにし、個々の駆動輪ごとにステア指令角信号とステア角検出信号（タイヤの実際のステア角の信号）とを比較し、ステア偏差角を求める。そして、個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、個々の駆動輪の油圧機構に流れる油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正制御する。
これにより追従が特に悪い軸（ステア偏差角が大きい軸）に積極的に油を流すようにすることができ、個々の駆動輪のステア偏差角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。特に、油圧ポンプの吐出量が少ない場合には顕著な効果を示す。
しかも、上記構成からなる本発明の自走台車のステアリング制御装置では、追従が特に悪いタイヤ（ステアリング軸）がある場合に、あえて他のタイヤ（ステアリング軸）の油量を遅れ角に応じて絞り、追従が特に悪いタイヤ（ステアリング軸）に積極的に油を流すようにして、ステア偏差角をほぼ同一にする。
これにより、各駆動輪のステア偏差角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。

また、本発明の自走台車は、複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してテアリングを行うための油圧機構を有する自走台車であって、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御装置を備える自走台車において、前記ステアリング制御装置には、前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手段と、前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手段と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手段により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手段により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手段と、前記ステア角比較手段により検出した個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手段と、を備え、前記ステア角制御手段により個々の駆動輪のステア角を補正して制御する際には、前記各駆動輪のステア偏差角を均等化することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の自走台車では、個々の駆動輪（タイヤ）のステア角（ステアリング軸の角度）を常時検出するようにし、個々の駆動輪ごとにステア指令角信号とステア角検出信号（タイヤの実際のステア角の信号）とを比較し、ステア偏差角を求める。そして、個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、個々の駆動輪の油圧機構に流れる油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正制御する。
これにより追従が特に悪い軸（ステア偏差角が大きい軸）に積極的に油を流すようにすることができ、個々の駆動輪のステア偏差角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。特に、油圧ポンプの吐出量が少ない場合には顕著な効果を示す。
しかも、上記構成からなる本発明の自走台車では、追従が特に悪いタイヤ（ステアリング軸）がある場合に、あえて他のタイヤ（ステアリング軸）の油量を遅れ角に応じて絞り、追従が特に悪いタイヤ（ステアリング軸）に積極的に油を流すようにして、ステア偏差角をほぼ同一にする。
これにより、各駆動輪のステア偏差角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。

また、本発明の自走台車のステアリング制御方法は、複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してステアリングを行うための油圧機構を有する自走台車において、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御方法であって、前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手順と、前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手順と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手順により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手順により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手順と、前記ステア角比較手順により検出した個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手順と、を含み、前記ステア角制御手順により個々の駆動輪のステア角を補正して制御する際には、前記各駆動輪のステア偏差角を均等化することを特徴とする。
上記手順を含む本発明の自走台車のステアリング制御方法では、個々の駆動輪（タイヤ）のステア角（ステアリング軸の角度）を常時検出するようにし、個々の駆動輪ごとにステア指令角信号とステア角検出信号（タイヤの実際のステア角の信号）とを比較し、ステア偏差角を求める。そして、個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、個々の駆動輪の油圧機構に流れる油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正制御する。
これにより追従が特に悪い軸（ステア偏差角が大きい軸）に積極的に油を流すようにすることができ、個々の駆動輪のステア偏差角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。特に、油圧ポンプの吐出量が少ない場合には顕著な効果を示す。
しかも、上記構成からなる本発明の自走台車のステアリング制御方法では、追従が特に悪いタイヤ（ステアリング軸）がある場合に、あえて他のタイヤ（ステアリング軸）の油量を遅れ角に応じて絞り、追従が特に悪いタイヤ（ステアリング軸）に積極的に油を流すようにして、ステア偏差角をほぼ同一にする。
これにより、各駆動輪のステア偏差角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。

また、本発明の自走台車のステアリング制御装置は、複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してステアリングを行うための油圧機構を有する自走台車において、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御装置であって、前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手段と、前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手段と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手段により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手段により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手段と、前記ステア角比較手段により求めた個々の駆動輪のステア偏差角の内から最大偏差角を求める最大偏差角演算手段と、前記最大偏差角演算手段により求めた最大偏差角を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア偏差角に補正を加えるステア偏差角補正手段と、前記ステア偏差角補正手段により補正されたステア偏差角の信号を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を制御するステア角制御手段と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の自走台車のステアリング制御装置では、個々の駆動輪（タイヤ）のステア角（ステアリング軸の角度）を常時検出するようにし、個々の駆動輪ごとにステア指令角信号とステア角検出信号（タイヤの実際のステア角の信号）とを比較し、ステア偏差角を求める。そして、個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、個々の駆動輪の油圧機構に流れる油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正制御する。
これにより追従が特に悪い軸（ステア偏差角が大きい軸）に積極的に油を流すようにすることができ、個々の駆動輪のステア偏差角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。特に、油圧ポンプの吐出量が少ない場合には顕著な効果を示す。
しかも、上記構成からなる本発明の自走台車のステアリング制御装置では、個々の駆動輪のステア偏差角の内から最大偏差角を求め、この最大偏差角の情報を基に、個々の駆動輪ごとのステア偏差角に補正を加える。
これにより、最大偏差角の情報を基に、個々の駆動輪のステア偏差角を補正し、各駆動輪のステア偏差角が均一になるように補正できる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。

また、本発明の自走台車は、複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してテアリングを行うための油圧機構を有する自走台車であって、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御装置を備える自走台車において、前記ステアリング制御装置には、前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手段と、前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手段と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手段により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手段により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手段と、前記ステア角比較手段により求めた個々の駆動輪のステア偏差角の内から最大偏差角を求める最大偏差角演算手段と、前記最大偏差角演算手段により求めた最大偏差角を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア偏差角に補正を加えるステア偏差角補正手段と、前記ステア偏差角補正手段により補正されたステア偏差角の信号を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手段と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の自走台車では、個々の駆動輪（タイヤ）のステア角（ステアリング軸の角度）を常時検出するようにし、個々の駆動輪ごとにステア指令角信号とステア角検出信号（タイヤの実際のステア角の信号）とを比較し、ステア偏差角を求める。そして、個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、個々の駆動輪の油圧機構に流れる油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正制御する。
これにより追従が特に悪い軸（ステア偏差角が大きい軸）に積極的に油を流すようにすることができ、個々の駆動輪のステア偏差角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。特に、油圧ポンプの吐出量が少ない場合には顕著な効果を示す。
しかも、上記構成からなる本発明の自走台車では、個々の駆動輪のステア偏差角の内から最大偏差角を求め、この最大偏差角の情報を基に、個々の駆動輪ごとのステア偏差角に補正を加える。
これにより、最大偏差角の情報を基に、個々の駆動輪のステア偏差角を補正し、各駆動輪のステア偏差角が均一になるように補正できる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。

また、本発明の自走台車のステアリング制御方法は、複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してステアリングを行うための油圧機構を有する自走台車において、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御方法であって、前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手順と、前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手順と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手順により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手順により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手順と、前記ステア角比較手順により求めた個々の駆動輪のステア偏差角の内から最大偏差角を求める最大偏差角演算手順と、前記最大偏差角演算手順により求めた最大偏差角を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア偏差角に補正を加えるステア偏差角補正手順と、前記ステア偏差角補正手順により補正されたステア偏差角の信号を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む本発明の自走台車のステアリング制御方法では、個々の駆動輪（タイヤ）のステア角（ステアリング軸の角度）を常時検出するようにし、個々の駆動輪ごとにステア指令角信号とステア角検出信号（タイヤの実際のステア角の信号）とを比較し、ステア偏差角を求める。そして、個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、個々の駆動輪の油圧機構に流れる油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正制御する。
これにより追従が特に悪い軸（ステア偏差角が大きい軸）に積極的に油を流すようにすることができ、個々の駆動輪のステア偏差角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。特に、油圧ポンプの吐出量が少ない場合には顕著な効果を示す。
しかも、上記構成からなる本発明の自走台車のステアリング制御方法では、個々の駆動輪のステア偏差角の内から最大偏差角を求め、この最大偏差角の情報を基に、個々の駆動輪ごとのステア偏差角に補正を加える。
これにより、最大偏差角の情報を基に、個々の駆動輪のステア偏差角を補正し、各駆動輪のステア偏差角が均一になるように補正できる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。
また、本発明は、前記最大偏差角演算手段により求めた最大偏差角の情報を基に、前記ステア偏差角補正では、個々の駆動輪の補正された偏差角を、個々の駆動輪の補正された偏差角＝（個々の駆動輪の偏差角／最大偏差角）×ｋ１、ここで、ｋ１は、自走台車の設備の規模と態様に応じて決定される定数、により求めることを特徴とする。
これにより、最大偏差角の情報を基に、個々の駆動輪のステア偏差角を補正し、各駆動輪のステア偏差角が均一になるように補正できる。また、実際の自走台車の設備の規模および態様に応じて、定数ｋ１を適正に設定することができる。

本発明においては、個々の駆動輪（タイヤ）のステアリング軸の遅れ角を常時監視し、個々のステアリング軸の偏差角（ステア指令角に対するステア偏差角）の情報を基に、個々の油圧機構に流す油量を調整し、各駆動輪のステア角を補正して制御するようにしたので、これにより、追従が特に悪いステアリング軸のある場合に、あえて他のステアリング軸の油量を、遅れ角に応じて絞るようにし、各駆動輪の遅れ角をほぼ同一にすることができる。このため、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの摩耗を減少させることができる。特に、油圧ポンプの吐出量が少ない場合には顕著な効果を示す。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明のステアリング制御装置を備えたステアリングシステムの構成について説明するための図である。
図１に示すステアリングシステムが、図６に示す従来のステアリングシステムと構成上、異なるのは、図１に示す本発明のステアリング制御装置１０が、図６に示す従来のステアリング制御装置１０Ａに対して、最大偏差角演算回路１８と、ステア偏差角補正回路１９を更に備えた点であり、各タイヤのステアリング軸の遅れ角をほぼ同一にすることができるように構成した点が異なる。他の構成は図６に示す従来のスステアリングシシテムと同様であるので、同一の要素には同一の符号を付している。

また、図５に示すように、マスタータイヤ１０１を基準にして、各タイヤ１０２〜１１５のステア角を求める手法も、本発明のステアリング制御装置１０において使用される。

図１に示す例では、個々のタイヤのステア角（ステアリング軸の角度）を油圧機構により制御するためのステアリング制御装置１０と、エンジン４により回転駆動される油圧ポンプ５と、該油圧ポンプ５と油圧回路（油圧配管）により連結される、各タイヤ１００のステアリング軸毎に用意された電磁比例弁２２を備えている。

また、各タイヤ１００は、リンク機構２５を介して油圧シリンダ２３のシリンダ軸２４に連結されており、シリンダ軸２４の上下方向（図面上の矢印ａで示す方向）の移動によりステア角Ｓ２が変化するように構成されている。この油圧シリンダ２３のシリンダ軸２４の移動動作は、油圧シリンダ２３に対するオイル（油）の流入・流出方向の切り換え、およびオイルの流量を制御することにより行われる。

この油圧シリンダ２３に対するオイル（油）の流入・流出方向の切り換え、およびオイルの流量の制御は、電磁比例弁（比例電磁式方向・流量制御弁）２２に付設されたソレノイドＳｏｌＡまたはソレノイドＳｏｌＢを選択して駆動すること、および、ソレノイドに印加する直流電圧を制御することにより行われる。

また、各タイヤ１００には、タイヤ１００の現在（実際）のステア角を検出するためのタイヤ角度検出器３１が設けられている。このタイヤ角度検出器３１は、例えば、ポテンシオメータ等であり、ステア角のフィードバック信号として、ステアリング制御装置１０に送られる。

図２は、本発明の実施の形態に係わるステアリング制御装置１０の構成を示す図である。図２に示すステアリング制御装置１０が、図８に示す従来技術のステアリング制御装置１０Ａと構成上、異なるのは、図８に示す従来技術のステアリング制御装置１０Ａの構成に、最大偏差角演算回路１８とステア偏差角補正回路１９とを更に備えた点である。他の構成は、図８に示す従来技術のステアリング制御装置１０Ａと同様であるので、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図２において、各タイヤ１００に付設されたタイヤ角度検出器３１から出力されるステア角フィードバック信号は、ステアリング制御装置１０内のステア角フィードバック入力ユニット１４により取り込まれ、ステア角フィードバック（ＦＤＢＫ）信号として、比較器１５に出力される。

比較器１５では、各ステア指令角演算回路１３から出力される各タイヤ（ステアリング軸）のステア指令角信号Ｖｓと、ステア角フィードバック（ＦＤＢＫ）信号とを比較し、各タイヤ１００ごとにステア偏差角θを生成する。

最大偏差角演算回路１８では、比較器１５で生成された各タイヤのステア偏差角θの内から、最大偏差角（θｋ）を算出する。

ステア偏差角補正回路１９では、最大偏差角演算回路１８により求めた最大偏差角（θｋ）を基に、各タイヤのステア偏差角θの信号に対して補正を行い、補正されたステア偏差角の信号をステア制御指令として出力する。各ステア角制御回路１６では、ステア偏差角補正回路１９から出力されるステア制御指令（補正されたステア偏差角の信号）を基に、各タイヤのステア角制御量（電磁比例弁の制御量）の信号を生成して出力する。各ステア角制御回路１６により生成された各タイヤのステア角制御量の信号は、ステア・アナログ出力ユニット１７によりアナログ信号に変換されて（例えば、ＤＣ０〜１０Ｖ信号）、「油圧開度指定信号」として、電磁比例弁アンプ２１に出力される。

また、図３は、本発明のステアリング制御装置におけるステアリング制御の手順を示す図であり、上述したステアリング制御装置１０おける制御の流れを示したものである。以下、図３を参照して、その処理の流れについて説明する。

ハンドルを回すと（ステップＳ１）、カウンタユニット１２によりハンドルの回転角度が検出され、各ステア指令角演算回路１３により、マスタータイヤ１０１（図５を参照）を基準にした、マスターステア角が演算されるとともに（ステップＳ２）、各タイヤ（＃１〜＃ｎ）のステア指令角が演算され、ステア指令角信号Ｖｓが出力される（ステップＳ３）。

各タイヤ（＃１〜＃ｎ）のステア指令角信号Ｖｓは、各タイヤのステア角フィードバック信号と比較され、各タイヤごとの偏差角（θ１〜θｎ）が求められる（ステップＳ４）。

一方、最大偏差角演算回路１８により、各タイヤごとの偏差角（θ１〜θｎ）から、最大偏差角（θｍａｘ）が算出される（ステップＳ５）。

そして、各タイヤごとの偏差角（θ１〜θｎ）から電磁比例弁の制御指令（タイヤのステア制御指令）を生成する際に、ステップＳ５で求めた最大偏差角（θｍａｘ）が所定の偏差角（θｋ）よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ６）。すなわち、タイヤの中に所定の偏差角（θｋ）以上に追従遅れが大きいものがあるかどうかを判定する。

最大偏差角（θｍａｘ）が所定の偏差角（θｋ）よりも大きい場合は（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、タイヤの中に追従遅れが大きいものがあるので、下記式により、各タイヤの偏差角（θ１〜θｎ）を補正する（ステップＳ７）。

補正された偏差角＝（偏差角／最大偏差角）×ｋ１、
ここで、ｋ１は、実際の自走台車の設備の規模および態様等に応じて決定される定数である。

そして、「補正された偏差角＝（偏差角／最大偏差角）×ｋ１」を基にして、電磁比例弁の制御指令（ステア制御指令）を生成する（ステップＳ８）。

一方、最大偏差角（θｍａｘ）が所定の偏差角（θｋ）よりも小さい場合は（ステップＳ６：Ｎｏ）、タイヤの中に追従遅れが大きいものがないので、各タイヤの偏差角を補正することなく、電磁比例弁の制御指令を生成する（ステップＳ８）。なお、この場合は、従来の自走台車のステアリング制御と同じになる。
なお、本実施形態では、ハンドルを備えて人が手動で車両を操舵する自走台車について説明したが、車両外のコントロール拠点から無人で車両を操舵する自走車両についても本発明を適用できるのは、勿論である。

以上説明したように、本発明のステアリング制御装置においては、全てのタイヤのステアリング軸の遅れ角を常時監視するシステムを設け、追従が特に悪い軸のある場合、あえて他の軸の油量を、遅れ角に応じて絞るようにしたので、これにより、追従が特に悪い軸に積極的に油を流すことができ、結果として遅れ角をほぼ同一にすることができる。このように、全のステアリング軸の遅れ角をほぼ同一にすることにより、タイヤに過度の負担がかかることを防止し、また、タイヤの磨耗を減少することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のステアリング制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のステアリング制御装置を備えたステアリングシステムの構成について説明するための図である。本発明のステアリング制御装置の構成を示す図である。本発明のステアリング制御装置におけるステアリング制御の手順を示す図である。自走台車について説明するための図である。自走台車のタイヤのステアリングについて説明するための図である。従来のステアリングシステムの構成について説明するための図である。油圧シリンダおよび電磁比例弁の部分を拡大した図である。従来のステアリング制御装置の構成例を示す図である

符号の説明

１００、１０２〜１１５・・・タイヤ、１０１・・・マスタータイヤ、３・・・自走台車、４・・・エンジン、５・・・油圧ポンプ、１０、１０Ａ・・・ステアリング制御装置、１１・・・主制御部、１２・・・カウンタユニット、１３・・・各ステア指令角演算回路、１４・・・ステア角フィードバック入力ユニット、１５・・・比較器、１６・・・各ステア角制御回路、１７・・・ステア・アナログ出力ユニット、１８・・・最大偏差角演算回路、１９・・・ステア偏差角補正回路、２１・・・電磁比例弁アンプ、２２・・・電磁比例弁、２２Ａ・・・差動トランス、２３・・・油圧シリンダ、２４・・・シリンダ軸、２５・・・リンク機構、３１・・・タイヤ角度検出器、４１・・・ハンドル、４２・・・エンコーダ、４３・・・電磁ブレーキ

Claims

複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してステアリングを行うための油圧機構を有する自走台車において、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御装置であって、
前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手段と、
前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手段と、
前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手段により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手段により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手段と、
前記ステア角比較手段により検出した個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手段と、
を備え、
前記ステア角制御手段により個々の駆動輪のステア角を補正して制御する際には、前記各駆動輪のステア偏差角を均等化することを特徴とする自走台車のステアリング制御装置。
複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してテアリングを行うための油圧機構を有する自走台車であって、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御装置を備える自走台車において、
前記ステアリング制御装置には、
前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手段と、
前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手段と、
前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手段により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手段により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手段と、
前記ステア角比較手段により検出した個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手段と、
を備え、
前記ステア角制御手段により個々の駆動輪のステア角を補正して制御する際には、前記各駆動輪のステア偏差角を均等化することを特徴とする自走台車。
複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してステアリングを行うための油圧機構を有する自走台車において、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御方法であって、
前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手順と、
前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手順と、
前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手順により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手順により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手順と、
前記ステア角比較手順により検出した個々の駆動輪のステア偏差角の情報を基に、前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手順と、
を含み、
前記ステア角制御手順により個々の駆動輪のステア角を補正して制御する際には、前記各駆動輪のステア偏差角を均等化することを特徴とする自走台車のステアリング制御方法。
複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してステアリングを行うための油圧機構を有する自走台車において、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御装置であって、
前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手段と、
前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手段と、
前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手段により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手段により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手段と、
前記ステア角比較手段により求めた個々の駆動輪のステア偏差角の内から最大偏差角を求める最大偏差角演算手段と、
前記最大偏差角演算手段により求めた最大偏差角を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア偏差角に補正を加えるステア偏差角補正手段と、
前記ステア偏差角補正手段により補正されたステア偏差角の信号を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を制御するステア角制御手段と、
を備えることを特徴とする自走台車のステアリング制御装置。
複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してテアリングを行うための油圧機構を有する自走台車であって、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御装置を備える自走台車において、
前記ステアリング制御装置には、
前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手段と、
前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手段と、
前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手段により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手段により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手段と、
前記ステア角比較手段により求めた個々の駆動輪のステア偏差角の内から最大偏差角を求める最大偏差角演算手段と、
前記最大偏差角演算手段により求めた最大偏差角を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア偏差角に補正を加えるステア偏差角補正手段と、
前記ステア偏差角補正手段により補正されたステア偏差角の信号を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手段と、
を備えることを特徴とする自走台車。
複数の駆動輪と、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪に対応してステアリングを行うための油圧機構を有する自走台車において、ハンドルの回転量に応じて前記個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御してステアリングを行うステアリング制御方法であって、
前記ハンドルの回転角に応じて前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア指令角を算出しステア指令角信号として出力するステア指令角演算手順と、
前記複数の駆動輪の個々のステア角を検出するステア角検出手順と、
前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとに、前記ステア指令角演算手順により出力されるステア指令角信号と、前記ステア角検出手順により検出されたステア角とを比較し、ステア偏差角を求めるステア角比較手順と、
前記ステア角比較手順により求めた個々の駆動輪のステア偏差角の内から最大偏差角を求める最大偏差角演算手順と、
前記最大偏差角演算手順により求めた最大偏差角を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪ごとのステア偏差角に補正を加えるステア偏差角補正手順と、
前記ステア偏差角補正手順により補正されたステア偏差角の信号を基に、前記複数の駆動輪の個々の駆動輪の油圧機構に流す油量を制御して、各駆動輪のステア角を補正して制御するステア角制御手順と、
を含むことを特徴とする自走台車のステアリング制御方法。