JP7024637B2 - 産業車両 - Google Patents

Description

本発明は、産業車両に関する。

従来、ステアリング軸に回動力を付与するモータを備え、タイヤ角センサの検出値が目標タイヤ角となるようにモータを駆動させることによって操舵輪を操舵する操舵制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－５１５６３号公報

操舵輪は、油圧式のパワーシリンダへ作動油を供給することによって操舵されるが、単にモータの回転量のみの制御ではパワーシリンダへ供給される作動油の流量を調整するのは困難である。その結果、操舵の応答遅れに繋がる可能性がある。

この発明は、操舵の応答遅れを抑制し得る産業車両を提供することにある。

上記課題を解決する産業車両は、ステアリングに連結されるステアリング軸と、前記ステアリング軸に回動力を付与するモータユニットと、作動油を供給する油圧ポンプと、操舵輪の向きを操舵するパワーステアリングシリンダへの作動油の供給を切り替えるパワーステアリングバルブと、前記パワーステアリングバルブへ流れる前記作動油の流量を制御する制御弁と、制御手段と、を備え、前記油圧ポンプは固定容量型のポンプであり、前記制御弁は電磁比例制御によって開度調整が行われる弁であり、前記制御手段は、目標タイヤ角と実際のタイヤ角との差分に応じた設定圧となるように前記制御弁の開度を調整することで、前記油圧ポンプからの作動油を前記パワーステアリングバルブへ供給することを要旨とする。

この構成によれば、パワーステアリングシリンダへ供給する作動油の流量は制御弁の設定圧を制御することによって調整される。これにより、作動油の流量を直接的に制御することによってパワーステアリングシリンダに対して適切な流量の作動油を供給することが可能であり、操舵の応答遅れを抑制し得る。

上記産業車両において、前記制御手段は、前記目標タイヤ角と前記実際のタイヤ角との差分が大きいほど前記制御弁の開度を大きく調整することで、前記パワーステアリングバルブへ供給する前記作動油の流量を多くする。この構成によれば、差分が大きいほどパワーステアリングシリンダに対して多くの作動油を供給することが可能であり、操舵の応答遅れを抑制し得る。

上記課題を解決する産業車両は、ステアリングに連結されるステアリング軸と、前記ステアリング軸に回動力を付与するモータユニットと、作動油を供給する油圧ポンプと、操舵輪の向きを操舵するパワーステアリングシリンダへの作動油の供給を切り替えるパワーステアリングバルブと、前記パワーステアリングバルブへ流れる前記作動油の流量を制御する制御弁と、制御手段と、を備え、前記油圧ポンプは可変容量型のポンプであり、前記制御手段は、目標タイヤ角と実際のタイヤ角との差分に応じて前記油圧ポンプの容量を調整することで、前記油圧ポンプからの作動油を前記パワーステアリングバルブへ供給することを要旨とする。

この構成によれば、パワーステアリングシリンダへ供給する作動油の流量は油圧ポンプから供給される流量を制御することによって調整される。これにより、作動油の流量を直接的に制御することによってパワーステアリングシリンダに対して適切な流量の作動油を供給することが可能であり、操舵の応答遅れを抑制し得る。

上記産業車両において、前記制御手段は、前記目標タイヤ角と前記実際のタイヤ角との差分が大きいほど前記油圧ポンプの容量を大きく調整することで、前記パワーステアリングバルブへ供給する前記作動油の流量を多くする。この構成によれば、差分が大きいほどパワーステアリングシリンダに対して多くの作動油を供給することが可能であり、操舵の応答遅れを抑制し得る。

上記産業車両において、荷役装置を作動させる荷役シリンダへの作動油の供給を切り替えるコントロールバルブと、を備え、前記制御弁は、前記パワーステアリングバルブへ流れる前記作動油の流量と前記コントロールバルブへ流れる前記作動油の流量とを制御する。この構成によれば、荷役時と操舵時のそれぞれにおいて適切な流量の作動油を供給することができる。

本発明によれば、操舵の遅れを抑制することができる。

フォークリフトを示す側面図。 第１実施形態におけるフォークリフトのブロック図。 第２実施形態におけるフォークリフトのブロック図。

（第１実施形態）
以下、フォークリフトに具体化した第１実施形態を図１にしたがって説明する。
図１及び図２に示すように、産業車両としてのフォークリフト１０には、車体１１の前部に荷役装置１２が設けられている。車体１１の中央には、運転席１３が設けられている。車体１１の前下部には駆動輪（前輪）１４が設けられている。車体１１の後下部には操舵輪（後輪）１５が設けられている。駆動輪１４には、車体１１に収容されるとともに、駆動輪１４に対して駆動力を付与する駆動源が連結されている。

荷役装置１２は、車体１１の前部に立設されたマスト１６を有している。マスト１６は、左右一対のアウタマスト１７とインナマスト１８からなる多段式（本実施形態では２段式）とされている。アウタマスト１７には、荷役用シリンダとしての油圧式のティルトシリンダ１９が連結されており、ティルトシリンダ１９の作動により車体１１に対して前後に傾動可能とされている。インナマスト１８には、荷役用シリンダとしての油圧式のリフトシリンダ２０が連結されており、リフトシリンダ２０の作動によりアウタマスト１７内をスライドし、昇降可能とされている。また、マスト１６には、左右一対のフォーク２１がリフトブラケット２２を介して設けられている。リフトブラケット２２は、インナマスト１８に昇降可能に設けられている。荷役作業（荷取り作業及び荷置き作業）は、荷が積載されたパレット（図示しない）をフォーク２１で掬い上げて所定の位置に置くことによって行われる。そして、フォーク２１は、リフトシリンダ２０の駆動によってインナマスト１８がアウタマスト１７に沿って昇降動作することにより、リフトブラケット２２とともに昇降される。また、フォーク２１は、ティルトシリンダ１９の駆動によってマスト１６とともに傾動（前傾及び後傾）するようになっている。

運転席１３には、ハンドルコラム２４が設けられている。ハンドルコラム２４には、操舵輪１５のタイヤ角を変更して、フォークリフト１０の進行方向を変更するためのステアリング２５が装着されている。また、運転席１３には、荷役装置１２を操作する操作部材が配設されている。

図２に示すように、フォークリフト１０の車体１１には、車両制御装置３０が搭載されている。車両制御装置３０は、各種の制御を行うＣＰＵ３１と、制御プログラムなどの各種情報を記憶するメモリ３２と、を有する。また、車両制御装置３０には、操舵輪１５の実際のタイヤ角を検出するタイヤ角センサ３３が接続されている。

車両制御装置３０は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。車両制御装置３０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。

フォークリフト１０の車体１１には、油タンク３５に貯油されている作動油を汲み上げる油圧ポンプ３６が設けられている。また、車体１１には、油圧ポンプ３６を駆動する荷役モータ３７が設けられている。この実施形態における油圧ポンプ３６は、固定容量型である。フォークリフト１０の車体１１には、荷役装置１２を構成するティルトシリンダ１９やリフトシリンダ２０への作動油の供給を切り替えるコントロールバルブ３８が設けられている。また、フォークリフト１０の車体１１には、パワーステアリングシリンダ３９への作動油の供給を切り替えるパワーステアリングバルブ４０が設けられている。また、コントロールバルブ３８とパワーステアリングバルブ４０のそれぞれは制御弁としての優先弁４１を介して油圧ポンプ３６と繋がっている。この実施形態の優先弁４１は、電磁比例制御弁である。

ステアリング２５とパワーステアリングバルブ４０は、ステアリング軸４２を介して連結されている。この実施形態のフォークリフト１０では、ステアリング軸４２にモータ、及びギアユニットからなるモータユニット４３が介在されている。モータユニット４３は車両制御装置３０に接続されており、車両制御装置３０から入力される電気信号によって作動する。車両制御装置３０は、目標タイヤ角となるようにモータユニット４３を制御する。これにより、操舵輪１５のタイヤ角は、モータユニット４３がステアリング軸４２に回動力を付与して所定量、回動させることで制御される。目標タイヤ角は、操舵輪１５が直線を向く方向を示す中立角度に対して操舵輪１５を傾ける角度、及び傾ける方向によって規定される。なお、操舵輪１５が向く方向は右向き及び左向きである。

また、ステアリング軸４２には、パワーステアリングバルブ４０とモータユニット４３との間に操舵用ポンプ４０ａが連結されている。操舵用ポンプ４０ａは、ステアリング軸４２の操作と連動して作動する。パワーステアリングシリンダ３９へは、操舵用ポンプ４０ａが作動することで供給される作動油がパワーステアリングバルブ４０を通じて供給される。パワーステアリングシリンダ３９は、一対の油室３９ａ，３９ｂを備えており、これらの油室３９ａ，３９ｂに対する作動油の給排によって操舵輪１５に連結されているロッド３９ｃが駆動する。これにより、操舵輪１５は、ロッド３９ｃの駆動によって左右いずれか一方を向くように操舵される。ロッド３９ｃの駆動方向は、車両制御装置３０が目標タイヤ角に応じて制御する。

以下、この実施形態のフォークリフト１０による操舵輪１５の制御をその作用とともに説明する。なお、以下の説明においてフォークリフト１０は車両制御装置３０による自動制御によって自動操舵を行うものとする。また、自動運転によるフォークリフト１０では、車両制御装置３０の制御によってアクセル操作、及びブレーキ操作も自動制御される。

車両制御装置３０は、目標タイヤ角にしたがってモータユニット４３を制御することでステアリング軸４２を回動させる。このとき、車両制御装置３０は、タイヤ角センサ３３で検出されるタイヤ角が目標タイヤ角となるようにステアリング軸４２を回動させる。なお、目標タイヤ角は、外部指令装置からの指示によって車両制御装置３０へ送信されてもよいし、走行経路を予めメモリ３２に記憶しておき、その記憶された走行経路と現在位置から算出されてもよい。

また、車両制御装置３０は、目標タイヤ角とタイヤ角センサ３３で検出されるタイヤ角との差分をもとに優先弁４１の開度を制御する。このとき、車両制御装置３０は、目標タイヤ角とタイヤ角センサ３３で検出されるタイヤ角との差分が大きいほど優先弁４１の開度を大きく調整する。つまり、車両制御装置３０は、差分が大きいほどパワーステアリングバルブ４０へ流れる作動油の流量を多くし、差分に応じた設定圧となるように優先弁４１の開度を調整する。このような優先弁４１の制御により、油圧ポンプ３６から供給される作動油は、コントロールバルブ３８よりも優先してパワーステアリングバルブ４０へ供給される。そして、車両制御装置３０は、目標タイヤ角とタイヤ角センサ３３で検出されるタイヤ角とが一致すると、油圧ポンプ３６から供給される作動油をコントロールバルブ３８へ流れるように優先弁４１の流路を制御する。優先弁４１は、パワーステアリングバルブ４０への供給圧力Ｐと、ロードセンシング圧力ＬＳの差圧とを一定とする。

したがって、この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１－１）パワーステアリングシリンダ３９へ供給する作動油の流量は優先弁４１の設定圧を制御することによって調整する。これにより、作動油の流量を直接的に制御することによってパワーステアリングシリンダ３９に対して適切な流量の作動油を供給することが可能であり、操舵の応答遅れを抑制できる。

（１－２）また、優先弁４１の制御により、ステアリング２５やパワーステアリングバルブ４０などの機械的な遊びによる影響を受けることなく、目標タイヤ角に追従するように適切な流量の作動油をパワーステアリングシリンダ３９へ供給することができる。

（１－３）目標タイヤ角と実際のタイヤ角との差分が大きいほどパワーステアリングシリンダ３９に対して多くの作動油を供給することが可能であり、操舵の応答遅れを抑制できる。

（１－４）優先弁４１により、荷役時にはコントロールバルブ３８に対して適切な流量の作動油を供給することができるとともに操舵時にはパワーステアリングバルブ４０に対して適切な流量の作動油を供給することができる。

（第２実施形態）
次に、フォークリフトに具体化した第２実施形態を図３にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態は、既に説明した実施形態と同一構成については同一符号を付すなどしてその重複する説明を省略又は簡略する。

この実施形態のフォークリフト１０は、油タンク３５に貯油されている作動油を汲み上げる油圧ポンプ４５として、可変容量型の油圧ポンプを備えている。また、フォークリフト１０は、油圧ポンプ４５の容量を制御する容量制御弁４６を備えている。容量制御弁４６は、車両制御装置３０によって制御される。なお、この実施形態における優先弁４１は、ロードセンシング圧力ＬＳを入力してばね力によって開度が調整される弁であり、第１実施形態のように開度を電磁比例制御によって制御しない。

以下、この実施形態のフォークリフト１０による操舵輪１５の制御をその作用とともに説明する。
車両制御装置３０は、目標タイヤ角にしたがってモータユニット４３を制御することでステアリング軸４２を回動させる。このとき、車両制御装置３０は、タイヤ角センサ３３で検出されるタイヤ角が目標タイヤ角となるようにステアリング軸４２を回動させる。

また、車両制御装置３０は、目標タイヤ角とタイヤ角センサ３３で検出されるタイヤ角との差分をもとに容量制御弁４６の開度を制御する。このとき、車両制御装置３０は、目標タイヤ角とタイヤ角センサ３３で検出されるタイヤ角との差分が大きいほど容量制御弁４６の開度を大きく制御する。つまり、車両制御装置３０は、差分が大きいほど容量制御弁４６の開度を大きく制御することによってパワーステアリングバルブ４０へ流れる作動油の流量を多くする。油圧ポンプ４５は、容量制御弁４６の制御によって容量を可変することができ、作動油の流量が可変される。

また、優先弁４１は、ロードセンシング圧力ＬＳとばね力によって開度が調整されている。優先弁４１は、目標タイヤ角とタイヤ角センサ３３で検出されるタイヤ角との差分が大きいときには油圧ポンプ４５から供給される作動油をコントロールバルブ３８よりも優先してパワーステアリングバルブ４０へ供給するように作動する。そして、優先弁４１は、パワーステアリングバルブ４０への供給圧力Ｐと、ロードセンシング圧力ＬＳの差圧とが一定になることで油圧ポンプ４５から供給される作動油をコントロールバルブ３８へ流れるように流路が制御される。つまり、優先弁４１は、目標タイヤ角とタイヤ角センサ３３で検出されるタイヤ角とが一致すると、油圧ポンプ４５から供給される作動油をコントロールバルブ３８へ流れるように流路が制御される。なお、荷役制御において油圧ポンプ４５から供給される作動油をコントロールバルブ３８へ流す場合、容量制御弁４６の開度は最大開度に制御される。

したがって、この実施形態によれば、第１実施形態の効果（１－３）、（１－４）に加え、以下に示す効果を得ることができる。
（２－１）パワーステアリングシリンダ３９へ供給する作動油の流量は油圧ポンプ４５から供給される流量を制御することによって調整する。これにより、作動油の流量を直接的に制御することによってパワーステアリングシリンダ３９に対して適切な流量の作動油を供給することが可能であり、操舵の応答遅れを抑制できる。

（２－２）また、油圧ポンプ４５の制御により、ステアリング２５やパワーステアリングバルブ４０などの機械的な遊びによる影響を受けることなく、目標タイヤ角に追従するように適切な流量の作動油をパワーステアリングシリンダ３９へ供給することができる。

なお、実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○各実施形態のフォークリフト１０は、自動運転専用の車両であってもよいし、自動運転及び手動運転兼用の車両であってもよい。

○各実施形態における操舵輪の制御は、フォークリフトに限らず、例えばトーイングトラクタなどの他の産業車両に適用してもよい。
○各実施形態のフォークリフトは、走行モータによって走行する電動式のフォークリフトに適用してもよいし、エンジンによって走行するエンジン式のフォークリフトに適用してもよい。エンジン式のフォークリフトの場合、油圧ポンプ３６，４５はエンジンによって駆動が制御される。

１０…フォークリフト、１２…荷役装置、１５…操舵輪、２５…ステアリング、３０…車両制御装置、３６，４５…油圧ポンプ、３８…コントロールバルブ、３９…パワーステアリングシリンダ、４０…パワーステアリングバルブ、４０ａ…操舵用ポンプ、４１…優先弁、４２…ステアリング軸、４３…モータユニット。

Claims (5)

1. ステアリングに連結されるステアリング軸と、
   前記ステアリング軸に回動力を付与するモータユニットと、
   作動油を供給する油圧ポンプと、
   操舵輪の向きを操舵するパワーステアリングシリンダへの作動油の供給を切り替えるパワーステアリングバルブと、
   前記パワーステアリングバルブへ流れる前記作動油の流量を制御する制御弁と、
   制御手段と、を備え、
   前記油圧ポンプは固定容量型のポンプであり、
   前記制御弁は電磁比例制御によって開度調整が行われる弁であり、
   前記制御手段は、目標タイヤ角と実際のタイヤ角との差分に応じた設定圧となるように前記制御弁の開度を調整することで、前記油圧ポンプからの作動油を前記パワーステアリングバルブへ供給することを特徴とした産業車両。
2. 前記制御手段は、前記目標タイヤ角と前記実際のタイヤ角との差分が大きいほど前記制御弁の開度を大きく調整することで、前記パワーステアリングバルブへ供給する前記作動油の流量を多くする請求項１に記載の産業車両。
3. 荷役装置を作動させる荷役シリンダへの作動油の供給を切り替えるコントロールバルブを備え、
   前記制御弁は、前記パワーステアリングバルブへ流れる前記作動油の流量と前記コントロールバルブへ流れる前記作動油の流量とを制御する請求項１又は請求項２に記載の産業車両。
4. ステアリングに連結されるステアリング軸と、
   前記ステアリング軸に回動力を付与するモータユニットと、
   作動油を供給する油圧ポンプと、
   操舵輪の向きを操舵するパワーステアリングシリンダへの作動油の供給を切り替えるパワーステアリングバルブと、
   前記パワーステアリングバルブへ流れる前記作動油の流量を制御する制御弁と、
   荷役装置を作動させる荷役シリンダへの作動油の供給を切り替えるコントロールバルブと、
   制御手段と、を備え、
   前記油圧ポンプは可変容量型のポンプであり、
   前記制御手段は、目標タイヤ角と実際のタイヤ角との差分に応じて前記油圧ポンプの容量を調整することで、前記油圧ポンプからの作動油を前記パワーステアリングバルブへ供給し、
   前記制御弁は、前記パワーステアリングバルブへ流れる前記作動油の流量と前記コントロールバルブへ流れる前記作動油の流量とを制御することを特徴とした産業車両。
5. 前記制御手段は、前記目標タイヤ角と前記実際のタイヤ角との差分が大きいほど前記油圧ポンプの容量を大きく調整することで、前記パワーステアリングバルブへ供給する前記作動油の流量を多くする請求項４に記載の産業車両。

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