JP5386103B2 - 車両のステアリング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両のステアリング制御装置に関する。

フォークリフトなどの産業車両には、全電気式のステアリング制御装置を備えたものがある。この全電気式のステアリング制御装置では、ハンドルの回転角であるハンドル角を検出し、このハンドル角に応じて操舵用のアクチュエータを駆動することにより、操舵輪の車輪角（舵角）を変化させる。

かかるステアリング制御装置の構成を、図６に基づいて更に説明する。図６は従来の産業車両のステアリング制御装置の構成図である。

図６に示すように、操舵用アクチュエータ６は電動モータ７と、電動モータ７の回転軸に固定されたピニオン８と、ピニオン８と噛合しているラック９と、ラック９の左右（車幅方向）両端部と左右の操舵輪１Ａ，１Ｂとを繋ぐロッド１０Ａ，１０Ｂとを備えた構成となっている。従って、この操舵用アクチュエータ６では、電動モータ７が作動して矢印Ａの如くピニオン８が回転し、このピニオン８に噛合しているラック９とロッド１０Ａ，１０Ｂとが矢印Ｂ，Ｃの如く左右に移動する。その結果、操舵輪１Ａ，１Ｂが、矢印Ｄ，Ｅの如く左右に操舵される。

一方、操舵輪１Ａ，１Ｂを操舵するためのハンドル（ステアリングホール）２の回転軸には、ハンドル角センサ３が取り付けられている。ハンドル角センサ３ではハンドル２の回転角であるハンドル角を検出し、このハンドル角の検出信号をステアリング用コントローラ４へ出力する。ステアリング用コントローラ４では予め記憶されているハンドル角と車輪角の相関関係に基づいて、ハンドル角センサ３で検出されるハンドル角を指令車輪角に換算し、この指令車輪角をモータドライバ５へ出力する。モータドライバ５では、ステアリング用コントローラ４から入力した前記指令車輪角に基づいて電動モータ７を駆動する。その結果、操舵輪１Ａ，１Ｂの車輪角が前記指令車輪角となる。

ところが、この全電気式のステアリング制御装置では、ハンドル２と操舵輪１Ａ，１Ｂとが機械的に連結されていないため、以下のような問題点がある。
（１） 操舵輪１Ａ，１Ｂからハンドル２へ反力が伝達されないため、車両の走行状態によらず操舵力（オペレータがハンドル２を操作するのに要する力）が一定であり、ハンドル操作のフィーリングが悪い。
（２） 高速走行時においても停止時と同じ操舵力でハンドル操作をすることができるため、ハンドル操作に慣れていないオペレータは高速走行時に不安定な走行状態に陥りやすい。

そのため、下記の特許文献１に開示されているような操舵反力をハンドルに付与することができるステアリング制御装置が提案されている。図７は操舵反力をハンドルに付与することができる従来のステアリング制御装置の構成図である。なお、図７において、図６と同様の部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図７に示すように、本ステアリング制御装置には、図６と同様の構成に加えて、操舵反力用コントローラ１１と、ブレーキドライバ１２と、電制ブレーキ１３とが装備されている。電制ブレーキ１３はハンドル２の回転軸に取り付けられており、この回転軸に電気的なブレーキ力を作用させることによって、ハンドル２に操舵反力を付与することができる。操舵反力用コントローラ１１では、ハンドル角センサ３からハンドル角（操作角）の検出信号を入力し、このハンドル角と、予め記憶されているハンドル角と指令操舵反力（目標操作トルク）との相関関係に基づいて指令操舵反力を求め、この指令操舵反力をブレーキドライバ１２へ出力する。ブレーキドライバ１２では、操舵反力用コントローラ１１から入力する指令操舵反力に基づいて、電制ブレーキ１３のブレーキ力が前記指令操舵反力となるように電制ブレーキ１３を駆動する。かくして、ハンドル２にはハンドル角に応じた操舵反力が付与される。なお、下記の特許文献１には車速センサを設け、ハンドル角と車速とに指令操舵反力（目標操作トルク）が相関するようにしてもよいということも記載されている。

特許第３８６８２８７号公報（段落［００１５］等を参照）

上記（１），（２）のような問題点を解決するために従来から、上記特許文献１のようなステアリング制御装置が提案されているが、操舵反力をハンドルに付与することができるステアリング制御装置（操舵反力システム）を実現するための具体的な制御手法までは言及されていないのが、現状である。

従って本発明は上記の事情に鑑み、操舵反力をハンドルに付与することができるステアリング制御装置の実現に資する産業車両などの車両のステアリング制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の車両のステアリング制御装置は、車輪角検出手段で検出される車輪角と、車輪角と指令操舵反力の相関関係とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドルに設けられた操舵反力付与手段によって前記ハンドルに付与される操舵反力が前記指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御するように構成された車両のステアリング制御装置において、
車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量と、車両状態量と補正係数との相関関係とに基づいて、前記車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量に応じた補正係数を求め、
この補正係数によって前記車輪角と指令操舵反力の相関関係を補正し、この補正した車輪角と指令操舵反力の相関関係と、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、
前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成とし、
車両異常検出手段で車両の異常を検出したときには、前記ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角に応じた断続的な操舵反力を、指令操舵反力とし、
前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成としたことを特徴とする。

また、第２発明の車両のステアリング制御装置は、車輪角検出手段で検出される車輪角と、車輪角と指令操舵反力の相関関係とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドルに設けられた操舵反力付与手段によって前記ハンドルに付与される操舵反力が前記指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御するように構成された車両のステアリング制御装置において、
車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量と、車両状態量と補正係数との相関関係とに基づいて、前記車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量に応じた補正係数を求め、
この補正係数によって前記車輪角と指令操舵反力の相関関係を補正し、この補正した車輪角と指令操舵反力の相関関係と、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、
前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成とし、
前記車輪角検出手段で検出される車輪角が中立状態であると判定したときには、指令操舵反力を零にして前記操舵反力付与手段が前記ハンドルに操舵反力を付与しない構成としたことを特徴とする。

また、第３発明の車両のステアリング制御装置は、車輪角検出手段で検出される車輪角と、車輪角と指令操舵反力の相関関係とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドルに設けられた操舵反力付与手段によって前記ハンドルに付与される操舵反力が前記指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御するように構成された車両のステアリング制御装置において、
車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量と、車両状態量と補正係数との相関関係とに基づいて、前記車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量に応じた補正係数を求め、
この補正係数によって前記車輪角と指令操舵反力の相関関係を補正し、この補正した車輪角と指令操舵反力の相関関係と、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、
前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成とし、
前記ハンドルをコントロールパネルの入力デバイスとして用いるとき、前記ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角と、ハンドル角と指令操舵反力の相関関係に基づいて、前記ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角に応じた指令操舵反力を求め、
前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成としたことを特徴とする。
また、第４発明の車両のステアリング制御装置は、第１〜第３発明の何れか１つの車両のステアリング制御装置において、
前記車輪角以外の車両状態量は、ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角を換算した車輪角と前記車輪角検出手段で検出される車輪角との偏差、車速検出手段で検出される車速、積載量検出手段で検出される積載量、揚高検出手段で検出される揚高、ステア軸作用力検出手段で検出されるステア軸作用力、車輪角ストロークエンド検出手段で検出される車輪角ストロークエンド、車両姿勢検出手段で検出される車両姿勢のうちの少なくとも１つであることを特徴とする。

第１発明の車両のステアリング制御装置によれば、車輪角検出手段で検出される車輪角と、車輪角と指令操舵反力の相関関係とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドルに設けられた操舵反力付与手段によって前記ハンドルに付与される操舵反力が前記指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御するように構成された車両のステアリング制御装置において、車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量と、車両状態量と補正係数との相関関係とに基づいて、前記車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量に応じた補正係数を求め、この補正係数によって前記車輪角と指令操舵反力の相関関係を補正し、この補正した車輪角と指令操舵反力の相関関係と、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成としたことを特徴としており、車輪角だけでなく、車輪角以外の車両状態量も考慮して、ハンドルに操舵反力が付与されるため、オペレータに与えるハンドル操作のフィーリングが向上する。

また、第１発明の車両のステアリング制御装置によれば、車両異常検出手段で車両の異常を検出したときには、前記ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角に応じた断続的な操舵反力を、指令操舵反力とし、前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成としたことを特徴としているため、従来のようなコントロールパネルなどに車両の異常発生のランプを点灯させる方法に比べて、通常では起こり得ないような断続的な操舵反力により、オペレータに車両の異常発生を早期に認識させることができる。このため、車両の異常に対して早期に対処することができる。

第２発明の車両のステアリング制御装置によれば、前記車輪角検出手段で検出される車輪角が中立状態であると判定したときには、指令操舵反力を零にして前記操舵反力付与手段が前記ハンドルに操舵反力を付与しない構成としたことを特徴としているため、オペレータは操舵輪（車輪角）の中立状態を確実に認識することができる。このため、オペレータが初心者であっても、操舵輪（車輪角）の中立状態が認識できないために衝突や転倒などの事故を起こすことを回避することができる。また、オペレータにハンドルの遊びと同様の感覚を与えるため、オペレータに与えるハンドル操作のフィーリングが更に向上する。

第３発明の車両のステアリング制御装置によれば、前記ハンドルをコントロールパネルの入力デバイスとして用いるとき、前記ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角と、ハンドル角と指令操舵反力の相関関係に基づいて、前記ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角に応じた指令操舵反力を求め、前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成としたことを特徴としているため、従来のコントロールパネルにおけるスイッチ操作ではクリック感が得られずに操作フィーリングがよくないのに対して、操舵反力が付与されるハンドルをコントロールパネルの入力デバイスとして利用することによりクリック感が得られてコントロールパネルの操作フィーリングが向上する。
第４発明の車両のステアリング制御装置によれば、前記車輪角以外の車両状態量は、ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角を換算した車輪角と前記車輪角検出手段で検出される車輪角との偏差、車速検出手段で検出される車速、積載量検出手段で検出される積載量、揚高検出手段で検出される揚高、ステア軸作用力検出手段で検出されるステア軸作用力、車輪角ストロークエンド検出手段で検出される車輪角ストロークエンド、車両姿勢検出手段で検出される車両姿勢のうちの少なくとも１つであることを特徴としており、車輪角だけでなく、車輪角以外の車両状態量である車輪角偏差、車速、積載量、揚高、ステア軸作用力、車輪角ストロークエンド、車両姿勢のうちの少なくとも１つの車両状態量も考慮して、ハンドルに操舵反力が付与されるため、オペレータに与えるハンドル操作のフィーリングが向上する。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。

＜参考例＞
図１は本発明の参考例に係るフォークリフトのステアリング制御装置の構成図、図２は前記ステアリング制御装置における操舵反力用コントローラの処理内容を示すブロック図である。本参考例のステアリング制御装置は全電気式のステアリング制御装置であり、ハンドルと操舵輪とが機械的に連結されていない。

図１に示すように、操舵用アクチュエータ２６は電動モータ２７と、電動モータ２７の回転軸に固定されたピニオン２８と、ピニオン２８と噛合しているラック２９と、ラック２９の左右（車幅方向）両端部と左右の操舵輪２１Ａ，２１Ｂとを繋ぐロッド３０Ａ，３０Ｂとを備えた構成となっている。従って、この操舵用アクチュエータ２６では、電動モータ２７が作動して矢印Ａの如くピニオン２８が回転し、このピニオン２８に噛合しているラック２９とロッド３０Ａ，３０Ｂとが矢印Ｂ，Ｃの如く左右に移動する。その結果、操舵輪（後輪）２１Ａ，２１Ｂが、矢印Ｄ，Ｅの如く左右に操舵される。なお、操舵用アクチュエータは、図示例のようなラック＆ピニオン方式のものに限らず、ボールネジ方式ものなどでもよい。

一方、操舵輪２１Ａ，２１Ｂを操舵するためのハンドル（ステアリングホール）２２の回転軸には、車両状態量検出手段としてのハンドル角センサ２３（ハンドル角検出手段）が取り付けられている。ハンドル角センサ２３ではハンドル２２の回転角であるハンドル角を検出し、このハンドル角の検出信号をステアリング用コントローラ２４へ出力する。ステアリング用コントローラ２４では予め記憶されているハンドル角と車輪角の相関関係を表すテーブルデータに基づいて、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角を指令車輪角に換算し、この指令車輪角をモータドライバ２５へ出力する。モータドライバ２５では、ステアリング用コントローラ２４から入力した前記指令車輪角に基づいて電動モータ７を駆動する。その結果、操舵輪２１Ａ，２１Ｂの車輪角が前記指令車輪角となる。

また、本ステアリング制御装置には、上記の構成に加えて、操舵反力付与手段としての電制ブレーキ３１と、操舵反力用コントローラ３２と、ブレーキドライバ３３とが装備されている。電制ブレーキ３１はハンドル２２の回転軸に取り付けられており、この回転軸に電気的なブレーキ力（制動トルク）を作用させることによって、ハンドル２２に操舵反力を付与することができる。

そして、具体的な処理内容は後述するが（図２参照）、操舵反力用コントローラ３２では、車両（フォークリフト）の状態量に応じて指令操舵反力を求め、この指令操舵反力をブレーキドライバ３３へ出力する。ブレーキドライバ３３では、操舵反力用コントローラ３２から入力する指令操舵反力に基づいて、電制ブレーキ３１のブレーキ力が前記指令操舵反力となるように電制ブレーキ２２を駆動する。かくして、ハンドル２２には車両の状態量に応じた操舵反力が付与される。

ステアリング用コントローラ２４には、車両状態量検出手段としての車輪角センサ４１（車輪角検出手段）と、車速センサ４２（車速検出手段）と、積載量センサ４３（積載量検出手段）と、揚高センサ４４（揚高検出手段）と、ステア軸作用力センサ４５（ステア軸作用力検出手段）と、車輪角ストロークエンドセンサ４６（車輪角ストロークエンド検出手段）と、車両姿勢センサ４７（車両姿勢検出手段）とが電気的に接続されている。

車輪角センサ４１は操舵輪２１Ａ，２１Ｂの車輪角（舵角）を検出し、この車輪角の検出信号をステアリング用コントローラ２４へ出力する。車速センサ４２は車速（フォークリフトの走行速度）を検出し、この車速の検出信号をステアリング用コントローラ２４へ出力する。積載量センサ４３はフォークリフトのフォークの積載量を検出し、この積載量の検出信号をステアリング用コントローラ２４へ出力する。揚高センサ４４はフォークリフトのフォーク（即ちフォークに積載されている荷物）の揚高を検出し、この揚高の検出信号をステアリング用コントローラ２４へ出力する。

ステア軸作用力センサ４５は操舵輪２１Ａ，２１Ｂのステア軸（車輪軸）の作用力を検出し、このステア軸作用力の検出信号をステアリング用コントローラ２４へ出力する。車輪角ストロークエンドセンサ４６は操舵輪２１Ａ，２１Ｂが操舵されて車輪角がストロークエンド（所定の最大車輪角）に達したとき、この操舵輪２１Ａ，２１Ｂの車輪角ストロークエンドを検出して、この車輪角ストロークエンドの検出信号をステアリング用コントローラ２４へ出力する。車両姿勢センサ４７は車両の姿勢（ピッチング、ヨーイング、ローリング）を検出し、この車両姿勢の検出信号をステアリング用コントローラ２４へ出力する。

ステアリング用コントローラ２４では各センサ４１〜４７から入力した車輪角、車速、積載量、揚高、ステア軸作用力、車輪角ストロークエンド及び車両姿勢の各検出信号を、操舵反力用コントローラ３２へ出力する。また、操舵反力用コントローラ３２では、ハンドル角センサ２３からハンドル角の検出信号も入力する。なお、これらの各センサ４１〜４７の検出信号はステアリング用コントローラ２４を介さずに直接、操舵反力用コントローラ３２に入力するようにしてもよい。そして、操舵反力用コントローラ３２では各センサ２３，４１〜４７から入力するハンドル角、車輪角、車速、積載量、揚高、ステア軸作用力、車輪角ストロークエンド及び車両姿勢の各検出信号に基づいて、指令操舵反力を求める。

ここで図２に基づき、操舵反力用コントローラ３２の具体的な処理内容について説明する。

図２に示すように、操舵反力用コントローラ３２は、偏差演算部５１と加算部５９と車輪角換算部６１とを有し、且つ、記憶部に予め記憶された複数のテーブルデータ５２〜５８と、傾きが可変のテーブルデータ６０とを有している。

テーブルデータ５２は車輪角と実車輪角との偏差Δθと、補正係数α₁との相関関係（図示例では偏差Δθに対して補正係数α₁が直線的に変化する関係）を表すテーブルデータである。テーブルデータ５３は車速と補正係数α_Vとの相関関係（図示例では車速に対して補正係数α_Vが直線的に変化する関係）を表すテーブルデータである。テーブルデータ５４は積載量と補正係数α_Lとの相関関係（図示例では積載量に対して補正係数α_Lが直線的に変化する関係）を表すテーブルデータである。テーブルデータ５５は揚高と補正係数α_Hとの相関関係（図示例では揚高に対して補正係数α_Hが直線的に変化する関係）を表すテーブルデータである。テーブルデータ５６はステア軸作用力と補正係数α_Fとの相関関係（図示例ではステア軸作用力に対して補正係数α_Fが直線的に変化する関係）を表すテーブルデータである。テーブルデータ５７は車輪角ストロークエンドと補正係数α_SEとの相関関係（図示例では車輪角ストロークエンドにおいて補正係数α_SEがステップ状に変化する関係）を表すテーブルデータである。テーブルデータ５８は車両姿勢と補正係数α_SSとの相関関係（図示例では車両姿勢に対して補正係数α_SSが直線的に変化する関係）を表すテーブルデータである。これらのテーブルデータ５２〜５８は実験や解析などによって適宜設定することができる。

テーブルデータ６０は車輪角と操舵反力との相関関係（図示例では車輪角に対して操舵反力が直線的に変化する関係）を示すテーブルデータである。

車輪角換算部６１では、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角と、予め記憶されているハンドル角と車輪角の相関関係に基づいて、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角を指令車輪角に換算し、この指令車輪角を偏差演算部５１へ出力する。偏差演算部５１では、車輪角換算部６１で換算される指令車輪角と、車輪角センサ４１で検出される車輪角（実車輪角）との偏差（指令車輪角−実車輪角）Δθを演算する。

そして、テーブルデータ５２部では、この偏差演算部６１で演算される車輪角偏差Δθと、車輪角偏差と補正係数α₁の相関関係を表すテーブルデータ５２とに基づいて、車輪角偏差Δθに応じた補正係数α₁を求め、この補正係数α₁を加算部５９へ出力する。テーブルデータ５３部では、車輪角センサ４２で検出される車速と、車速と補正係数αＶの相関関係を表すテーブルデータ５３とに基づいて、車輪角センサ４２で検出される車速に応じた補正係数α_Vを求め、この補正係数α_Vを加算部５９へ出力する。テーブルデータ５４部では、積載量センサ４３で検出される積載量と、積載量と補正係数α_Lの相関関係を表すテーブルデータ５５４とに基づいて、積載量センサ４３で検出される積載量に応じた補正係数α_Lを求め、この補正係数α_Lを加算部５９へ出力する。テーブルデータ５５部では、揚高センサ４４で検出される揚高と、揚高と補正係数α_Hの相関関係を表すテーブルデータ５３とに基づいて、揚高センサ４４で検出される揚高に応じた補正係数α_Hを求め、この補正係数α_Hを加算部５９へ出力する。

テーブルデータ５６部では、ステア軸作用力センサ４５で検出されるステア軸作用力と、ステア軸作用力と補正係数α_Fの相関関係を表すテーブルデータ５６とに基づいて、ステア軸作用力センサ４５で検出されるステア軸作用力に応じた補正係数α_Fを求め、この補正係数α_Fを加算部５９へ出力する。テーブルデータ５７部では、車輪角ストロークエンドセンサ４６で検出される車輪角ストロークエンドと、車輪角ストロークエンドと補正係数α_SEの相関関係を表すテーブルデータ５７とに基づいて、車輪角ストロークエンドセンサ４６で検出される車輪角ストロークエンドに応じた補正係数α_SEを求め、この補正係数α_SEを加算部５９へ出力する。テーブルデータ５８部では、車両姿勢センサ４７で検出される車両姿勢と、車両姿勢と補正係数α_SSの相関関係を表すテーブルデータ５８とに基づいて、車両姿勢センサ４７で検出される車両姿勢に応じた補正係数α_SSを求め、この補正係数α_SSを加算部５９へ出力する。

加算部５９では補正係数α１と、補正係数αＶと、補正係数αＬと、補正係数αＨと、補正係数αＦと、補正係数αＳＥと、補正係数αＳＳとを加算し、この加算値を傾きαとしてテーブルデータ６０部へ出力する。そして、テーブルデータ６０部では、加算部５９で得られた傾きαを、車輪角と操舵反力の相関関係を表すテーブルデータ６０の傾きαとして設定し、この傾きαが設定された車輪角と操舵反力の相関関係を表すテーブルデータ６０と、車輪角センサ４１で検出される車輪角とに基づいて、車輪角センサ４１で検出される車輪角に応じた操舵反力を求め、この操舵反力を指令操舵反力として前述の如く、ブレーキドライバ３３へ出力する。

テーブルデータ６０では車輪角が大きいほど指令操舵反力は大きくなる。また、テーブルデータ５２では車輪角偏差Δθが大きいほど補正係数α₁が大ききなって指令操舵反力も大きくなり、テーブルデータ５３では車速が速いほど補正係数α_Vが大きくなって指令操舵反力も大きくなり、テーブルデータ５４では積載量が重いほど補正係数α_Lが大きくなって指令操舵反力も大きくなり、テーブルデータ５５では揚高が高いほど補正係数α_Hが大きくなって指令操舵反力も大きくなり、テーブルデータ５６ではステア軸作用力が大きいほど補正係数α_Fが大きくなって指令操舵反力も大きくなり、テーブルデータ５７では車輪角ストロークエンドで補正係数αＳＥがスッテプ状に大きくなって指令操舵反力もステップ状に大きくなり、テーブルデータ５８では車両姿勢の傾きが大きいほど補正係数α_SSが大きくなって指令操舵反力も大きくなる。

以上のように、本参考例のフォークリフトのステアリング制御装置によれば、車輪角センサ４１で検出される車輪角と、車輪角と指令操舵反力の相関関係を表すテーブルデータ６０とに基づいて、車輪角センサ４１で検出される車輪角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドルに設けられた電制ブレーキ３１によってハンドル２２に付与される操舵反力が前記指令操舵反力となるように電制ブレーキ３１を制御するように構成されたフォークリフトのステアリング制御装置において、車両状態量検出手段（ハンドル角センサ２３、車速センサ４２、積載量センサ４３、揚高センサ４４、ステア軸作用力センサ４５、車輪角ストロークエンドセンサ４６、車両姿勢センサ４７）で検出される車輪角以外の車両状態量（車輪角偏差Δθ、車速、積載量、揚高、ステア軸作用力、車輪角ストロークエンド、車両姿勢）と、車両状態量と補正係数との相関関係を表すテーブルデータ５２〜５８とに基づいて、前記車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量に応じた補正係数α₁，α_V，α_L，α_H，α_F，α_SE，α_SSを求め、この補正係数によって前記車輪角と指令操舵反力の相関関係を表すテーブルデータ６０を補正し（傾きαを設定し）、この補正した車輪角と指令操舵反力の相関関係を表すテーブルデータ６０と、車輪角センサ４１で検出される車輪角とに基づいて、車輪角センサ４１で検出される車輪角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドル２２に付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように電制ブレーキ３１を制御する構成としたことを特徴としており、車輪角だけでなく、車輪角以外の車両状態量も考慮して、ハンドルに操舵反力が付与されるため、オペレータに与えるハンドル操作のフィーリングが向上する。

＜実施の形態例１＞
図３は本発明の実施の形態例１に係るフォークリフトのステアリング制御装置における操舵反力用コントローラの処理内容を示すブロック図である。

なお、本実施の形態例１のステアリング制御装置の全体的な構成については、上記参考例（図１参照）と同様であるため、ここでの図示及び詳細な省略する。そして、本実施の形態例２のステアリング制御装置における操舵反力用コントローラ３２は、上記参考例のステアリング制御装置における操舵反力用コントローラ３２と同様の処理内容（図２参照）に加えて、図３に示すような処理内容を実施する機能を備えたものである。従って、ここでは上記参考例との相違点について詳述し、その他の構成については詳細な説明を省略する。

図３に示すように、本実施の形態例１のステアリング制御装置における操舵反力用コントローラ３２では、上記参考例の構成（テーブルデータ５２〜５８，６０など）に加えて、テーブルデータ７１と、操舵反力切換部７２とを有している。

テーブルデータ７１は、記憶部に予め記憶されているハンドル角と操舵反力との相関関係を表すテーブルデータであり、断続的に変化する図示例の矩形波又は三角波などのような、通常のハンドル操作では起こり得ない断続的な操舵反力ｂを出力するためのテーブルデータである。従って、テーブルデータ７１部では、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角と、ハンドル角と操舵反力の相関関係を表すテーブルデータ７１とに基づいて、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角に応じた矩形波などの断続的な指令操舵反力ｂを出力する。

そして、操舵反力切換部７２では、通常（異常が検出されないとき）は前述のテーブルデータ６０から出力される指令操舵反力ａを、ブレーキドライバ３３へ出力する指令操舵反力として選択する。一方、操舵反力切換部７２では、車両（フォークリフト）に何らかの異常が発生し、この異常を検出した車両異常検出手段（図示せず）から操舵反力切換部７２へ異常の検出信号ｃが出力されると、この異常検出信号ｃに基づいてブレーキドライバ３３へ出力する指令操舵反力を、テーブルデータ６０部の指令操舵反力ａからテーブルデータ７１部の指令操舵反力ｂへ切り替える。

車両異常とは、車両異常検出手段としてのコントローラで監視される走行用モータの異常などである。例えば走行用モータや、それに電力を供給するインバータの温度が規定値を超えると、重故障につながるおそれがあるため、コントローラでは異常と判断する。

以上のように、本実施の形態例１のステアリング制御装置によれば、車両異常検出手段で車両の異常を検出したときには、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角に応じた断続的な操舵反力を、指令操舵反力とし、ハンドル２２に付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように電制ブレーキ３１を制御する構成としたことを特徴としているため、従来のようなコントロールパネルなどに車両の異常発生のランプを点灯させる方法に比べて、通常では起こり得ないような断続的な操舵反力により、オペレータに車両の異常発生を早期に認識させることができる。このため、車両の異常に対して早期に対処することができる。

＜実施の形態例２＞
図４（ａ）は本発明の実施の形態例２に係るフォークリフトのステアリング制御装置における操舵反力用コントローラの処理内容を示すブロック図、図４（ｂ）はハンドル角が中立のときの指令操舵反力を示す説明図である。

なお、本実施の形態例２のステアリング制御装置の全体的な構成については、上記参考例（図１参照）と同様であるため、ここでの図示及び詳細な省略する。そして、本実施の形態例２のステアリング制御装置における操舵反力用コントローラ３２は、上記参考例のステアリング制御装置における操舵反力用コントローラ３２と同様の処理内容（図２参照）に加えて、図４に示すような処理内容を実施する機能を備えたものである。従って、ここでは上記参考例との相違点について詳述し、その他の構成については詳細な説明を省略する。

図４（ａ）に示すように、本実施の形態例２のステアリング制御装置における操舵反力用コントローラ３２では、上記参考例の構成（テーブルデータ５２〜５８，６０など）に加えて、中立判定部８１と、操舵反力切換部８２と、操舵反力設定部８３とを有している。

中立判定部８１では、車輪角センサ４１で検出される車輪角を入力し、この車輪角に基づいて、操舵輪２１Ａ，２１Ｂが中立状態（操舵輪２１Ａ，２１Ｂが前方を向いている状態）であるか否かを判定する。即ち、中立判定部８１では、車輪角センサ４１で検出される車輪角が、中立位置（車輪角が０度の位置）を中心とする所定の角度範囲θ_A内であるか否かを判定し、車輪角センサ４１で検出される車輪角が角度範囲θ_A内であれば操舵輪２１Ａ，２１Ｂが中立状態であると判定し、中立判定信号ｅを操舵反力切換部８２へ出力する。

そして、操舵反力切換部８２では、車輪角センサ４１で検出される車輪角が中立状態ではないとき（中立判定部８１から中立判定信号ｅが出力されないとき）には前述のテーブルデータ６０から出力される指令操舵反力ａを、ブレーキドライバ３３へ出力する指令操舵反力として選択する。一方、操舵反力切換部８２では、車輪角センサ４１で検出される車輪角が中立状態であって中立判定部８１から中立判定信号ｅが出力されたときには、この中立判定信号ｅに基づいて、ブレーキドライバ３３へ出力する指令操舵反力を、テーブルデータ６０部の指令操舵反力ａから、操舵反力設定部８３の指令操舵反力ｄに切り替える。操舵反力設定部８３から出力される指令操舵反力ｄは、零に設定されている。

従って、図４（ｂ）に示すように、車輪角センサ４１で検出される車輪角が角度範囲θ_A内のときにはハンドル２２に作用する操舵反力が零になる。即ち、角度範囲θ_Aが、ハンドル２２の遊びと同様の感覚になる。

以上のように、本実施の形態例２のステアリング制御装置によれば、車輪角センサ４１で検出される車輪角が中立状態であると判定したときには、指令操舵反力を零にして電制ブレーキ３１がハンドル２２に操舵反力を付与しない構成としたことを特徴としているため、オペレータは操舵輪（車輪角）の中立状態を確実に認識することができる。このため、オペレータが初心者であっても、操舵輪（車輪角）の中立状態が認識できないために衝突や転倒などの事故を起こすことを回避することができる。また、オペレータにハンドル２２の遊びと同様の感覚を与えるため、オペレータに与えるハンドル操作のフィーリングが更に向上する。

＜実施の形態例３＞
図５は本発明の実施の形態例３に係るフォークリフトのステアリング制御装置の構成図である。

なお、本実施の形態例３のステアリング制御装置の全体的な構成については、上記参考例（図１参照）と同様であるため、ここでの詳細な省略する。そして、本実施の形態例３のステアリング制御装置では、電制ブレーキを備えた（即ちトルク制御付きの）ハンドルをコントロールパネルの入力デバイス（回転式スイッチ）としても利用するものである。従って、ここでは上記参考例との相違点について詳述し、その他の構成については詳細な説明を省略する。

図５に示すように、本実施の形態例３のステアリング制御装置では、ステアリング制御装置２４と、コントロールパネル１１０とが電気的に接続されている。コントロールパネル１１０は最大車速の設定（変更）、電池残容量表示方法の設定（変更）、車両異常状態の詳細表示の設定などの各種の車両パラメータや画面表示モードの設定（変更）や、最大車速の表示、電池残存容量の表示、車両異常状態の表示などの各種の車両状態量の表示を行うためのものである。

図示例のコントロールパネル１１０のディスプレイ１１１には、最大車速又は現状の車速を表示する車速表示部１０１と、車両のギアが前進と後進の何れ入っているのかを示す進行方向表示部１０２と、車両の異常を表示する車両異常表示部１０３と、車両の稼動時間を表示する稼働時間表示部１０４と、車両に搭載されているバッテリの残存容量を表示する電池残存容量表示部１０５と、ブレーキの異常を表示するブレーキ異常表示部１０６とが設けられている。

ステアリング用コントローラ２４には、コントロールパネル１１０から入力される最大車速などの車両パラメータの設定値と、ハンドル角との相関関係を表すテーブルデータが予め記憶されている。そして、本実施の形態例３では、例えば車両停止時などにオペレータがコントロールパネル１１０の操作スイッチ１１２を操作して、この操作信号がステアリング用コントローラ２４に入力されると、ステアリング用コントローラ２４では図５中に×印で示すようにモータドライバ２５への指令車輪角の出力を行わないようにして、ハンドル２２をコントロールパネル１１０の入力デバイスとして利用することができるようにする。

このとき、オペレータがハンドル２２を操作してハンドル角が変化すると、このハンドル角がハンドル角センサ２３によって検出され、このハンドル角の検出信号がステアリング用コントローラ２４に入力される。ステアリング用コントローラ２４では、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角と、最大車速などの車両パラメータの設定値とハンドル角の相関関係を表すテーブルデータとに基づいて、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角に応じた最大車速などの車両パラメータの設定値を求め、この設定値をコントロールパネル１１０に出力する。

また、ハンドル２２によって、電池残容量表示方法の設定（変更）や、車両異常状態の詳細表示の設定などの画面モードの設定（変更）の操作も行うようにしてもよい。例えば、ステアリング用コントローラ２４では、このハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角に応じた画面モードの設定信号がコントロールパネル１１０に出力されることによって、ハンドル２２による画面モードの設定（変更）操作が行われる。

そして、このようなハンドル２２による車両パラメータの設定（変更）操作や画面モードの設定（変更）操作を行う際、操舵反力用コントローラ３２では、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角と、予め記憶されているハンドル角と指令操舵反力との相関関係を表すテーブルデータとに基づいて、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角に応じた指令操舵反力をブレーキドライバ３３へ出力する。ブレーキドライバ３３では、前記指令操舵反力に基づいて、電制ブレーキ３１のブレーキ力が前記指令操舵反力となるように電制ブレーキ２２を駆動する。かくして、ハンドル２２をコントロールパネル１１０の入力デバイスとして利用する際にも、ハンドル２２には操舵反力が付与される。

以上のように、本実施の形態例３のステアリング制御装置によれば、ハンドル２２をコントロールパネル１１０の入力デバイスとして用いるとき、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角と、ハンドル角と指令操舵反力の相関関係を表すテーブルデータに基づいて、ハンドル角センサ２３で検出されるハンドル角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドル２２に付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように電制ブレーキ３１を制御する構成としたことを特徴としているため、従来のコントロールパネルにおけるスイッチ操作ではクリック感が得られずに操作フィーリングがよくないのに対して、操舵反力が付与されるハンドル２２をコントロールパネル１１０の入力デバイスとして利用することによりクリック感が得られてコントロールパネル１１０の操作フィーリングが向上する。

なお、上記では本発明のステアリング制御装置をフォークリフトに適用した場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明のステアリング制御装置はフォークリフト以外の産業車両や、産業車両以外の車両にも適用することができる。また、上記実施の形態例１〜３の構成は、任意に組み合わせることもできる。

本発明は車両のステアリング制御装置に関するものであり、ハンドルと駆動輪が機械的に連結されていないフォークリフトなどの産業車両や産業車両以外の車両のステアリング制御に適用して有用なものである。

本発明の参考例に係るフォークリフトのステアリング制御装置の構成図である。 前記ステアリング制御装置における操舵反力用コントローラの処理内容を示すブロック図である。 本発明の実施の形態例１に係るフォークリフトのステアリング制御装置における操舵反力用コントローラの処理内容を示すブロック図である。 （ａ）は本発明の実施の形態例２に係るフォークリフトのステアリング制御装置における操舵反力用コントローラの処理内容を示すブロック図、（ｂ）はハンドル角が中立のときの指令操舵反力を示す説明図である。 本発明の実施の形態例３に係るフォークリフトのステアリング制御装置の構成図である。 従来の産業車両のステアリング制御装置の構成図である。 操舵反力をハンドルに付与することができる従来のステアリング制御装置の構成図である。

２１Ａ，２１Ｂ 操舵輪
２２ ハンドル
２３ ハンドル角センサ
２４ ステアリング用コントローラ
２５ モータドライバ
２６ 操舵用アクチュエータ
２７ 電動モータ
２８ ピニオン
２９ ラック
３０Ａ，３０Ｂ ロッド
３１ 電制ブレーキ
３２ 操舵反力用コントローラ
３３ ブレーキドライバ
４１ 車輪角センサ
４２ 車速センサ
４３ 積載量センサ
４４ 揚高センサ
４５ ステア軸作用力センサ
４６ 車輪角ストロークエンドセンサ
４７ 車両姿勢センサ
５１ 偏差演算部
５２〜５８ テーブルデータ
５９ 加算部
６０ テーブルデータ
６１ 車輪角換算部
７１ テーブルデータ
７２ 操舵反力切換部
８１ 中立判定部
８２ 操舵反力切換部
８３ 操舵反力設定部
１０１ 車速表示部
１０２ 進行方向表示部
１０３ 車両異常表示部
１０４ 稼働時間表示部
１０５ 電池残存容量表示部
１０６ ブレーキ異常表示部
１１０ コントロールパネル
１１１ ディスプレイ
１１２ 操作スイッチ

Claims (4)

1. 車輪角検出手段で検出される車輪角と、車輪角と指令操舵反力の相関関係とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドルに設けられた操舵反力付与手段によって前記ハンドルに付与される操舵反力が前記指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御するように構成された車両のステアリング制御装置において、
   車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量と、車両状態量と補正係数との相関関係とに基づいて、前記車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量に応じた補正係数を求め、
   この補正係数によって前記車輪角と指令操舵反力の相関関係を補正し、この補正した車輪角と指令操舵反力の相関関係と、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、
   前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成とし、
   車両異常検出手段で車両の異常を検出したときには、前記ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角に応じた断続的な操舵反力を、指令操舵反力とし、
   前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成としたことを特徴とする車両のステアリング制御装置。
2. 車輪角検出手段で検出される車輪角と、車輪角と指令操舵反力の相関関係とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドルに設けられた操舵反力付与手段によって前記ハンドルに付与される操舵反力が前記指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御するように構成された車両のステアリング制御装置において、
   車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量と、車両状態量と補正係数との相関関係とに基づいて、前記車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量に応じた補正係数を求め、
   この補正係数によって前記車輪角と指令操舵反力の相関関係を補正し、この補正した車輪角と指令操舵反力の相関関係と、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、
   前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成とし、
   前記車輪角検出手段で検出される車輪角が中立状態であると判定したときには、指令操舵反力を零にして前記操舵反力付与手段が前記ハンドルに操舵反力を付与しない構成としたことを特徴とする車両のステアリング制御装置。
3. 車輪角検出手段で検出される車輪角と、車輪角と指令操舵反力の相関関係とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、ハンドルに設けられた操舵反力付与手段によって前記ハンドルに付与される操舵反力が前記指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御するように構成された車両のステアリング制御装置において、
   車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量と、車両状態量と補正係数との相関関係とに基づいて、前記車両状態量検出手段で検出される車輪角以外の車両状態量に応じた補正係数を求め、
   この補正係数によって前記車輪角と指令操舵反力の相関関係を補正し、この補正した車輪角と指令操舵反力の相関関係と、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角とに基づいて、前記車輪角検出手段で検出される前記車輪角に応じた指令操舵反力を求め、
   前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成とし、
   前記ハンドルをコントロールパネルの入力デバイスとして用いるとき、前記ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角と、ハンドル角と指令操舵反力の相関関係に基づいて、前記ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角に応じた指令操舵反力を求め、
   前記ハンドルに付与される操舵反力が、この指令操舵反力となるように前記操舵反力付与手段を制御する構成としたことを特徴とする車両のステアリング制御装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の車両のステアリング制御装置において、
   前記車輪角以外の車両状態量は、ハンドル角検出手段で検出されるハンドル角を換算した車輪角と前記車輪角検出手段で検出される車輪角との偏差、車速検出手段で検出される車速、積載量検出手段で検出される積載量、揚高検出手段で検出される揚高、ステア軸作用力検出手段で検出されるステア軸作用力、車輪角ストロークエンド検出手段で検出される車輪角ストロークエンド、車両姿勢検出手段で検出される車両姿勢のうちの少なくとも１つであることを特徴とする車両のステアリング制御装置。

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