JP2012076651A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギに優れ、且つ耐久性を向上させることができる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】据え切り操舵や荷役同時操舵等の非省エネ操舵が行われると、認知手段としての警告灯が点灯され（ステップＳ５）、非省エネ操舵であること運転者に認知させる。目標操舵反力Ｔh^*の操舵角速度比例成分のゲインｋ２を２倍に増加し（ステップＳ６）、目標操舵反力Ｔh^*を増加補正する。操舵反力の増加により、運転者に非省エネ操舵をしていることを確実に気付かせる。反力制御部が、運転者に非省エネ操舵をしていることを認知させる認知手段として機能する。
【選択図】図６

Description

本発明は荷役車両のための車両用操舵装置に関するものである。

電気自動車において、走行用電池電源の残量の減少を警告するために、上記残量が減少したときに操舵補助力を減少側に補正する電気自動車が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
また、電動モータにより駆動される油圧ポンプからの作動油を分流させて荷役制御装置と油圧パワーステアリング装置とにそれぞれ供給するバッテリ式フォークリフト等において、荷役装置が非操作状態に切り換えられた際に、電動モータの回転数を徐々に低下させることにより、ステアリングホイールへのキックバックが発生することを防止する油圧制御装置が提案されている（例えば特許文献２を参照）。

特開平６−１９１４１８号公報（図２、図６、明細書の第１４〜第１５段落） 特開２００６−３４７５３６号公報

一方、エンジンによって駆動される油圧ポンプからの作動油を分流させて荷役制御装置と油圧パワーステアリング装置とにそれぞれ供給する方式において、荷役作業と操舵を同時に行った場合、油圧ポンプの圧力が低下する。このため、運転者は、アクセルペダルを踏み込んで、エンジン回転数を上昇させる必要があった。したがって、燃費が悪化していた。

また、特許文献２のように、油圧ポンプを電動モータで駆動する方式においても、荷役作業と操舵を同時に行った場合、電動モータへの印加電圧の低下を防止するために、エンジンで駆動する方式の場合と同じく、エンジン回転数を上昇させることが必要であった。このため、燃費が悪化していた。
また、バッテリ式フォークリフトの場合は、荷役と操舵の同時作業時にバッテリから大電流が引き出され、その結果、バッテリ電圧が低下するという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、省エネルギに優れ、且つ耐久性を向上させることができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（１０）および転舵機構（Ａ１）の機械的な連結が断たれた車両用操舵装置（１）において、転舵輪（６）を転舵するための転舵アクチュエータ（１２）と、操舵部材に操舵反力を付与するための反力アクチュエータ（１３）と、昇降可能な荷役装置（３）を駆動するための荷役アクチュエータ（２８，３１）と、据え切り操舵、および荷役作業を伴う荷役同時操舵の少なくとも一方を含む非省エネ操舵が行われるときに、非省エネ操舵であることを運転者に認知させるための認知手段（３９，７２，７３）と、を備えることを特徴とする車両用操舵装置を提供する（請求項１）。

本発明によれば、据え切り操舵や荷役同時操舵等の非省エネ操舵が行われると、認知手段が非省エネ操舵であると運転者に認知させる。非省エネ操舵であると認知した運転者は、運転方法を改善でき、その結果、無駄なエネルギ消費をなくすことができる。また、車両用操舵装置にかかる負荷も軽減されるので、耐久性を向上することができる。
また、上記認知手段は、音または光を発する警告装置（３９）を含む場合がある（請求項２）。この場合、非省エネ操舵をしている運転者に、音または光によって警告を与え、省エネ操舵をしていることを運転者に確実に気付かせることができる。

また、上記反力アクチュエータを反力制御する反力制御部（７３）を備え、上記反力制御部は、上記非省エネ操舵が行われるときに、目標操舵反力（Ｔh ^* ）を増加補正することにより上記認知手段として機能する場合がある（請求項３）。この場合、非省エネ操舵が行われると操舵反力を増加させ、これにより、運転者に非省エネ操舵をしていることを確実に気付かせることができる。

また、上記目標操舵反力は、操舵角速度比例成分（ｋ２・ｋ３・θh ’）を含み、上記操舵角速度比例成分は、エネルギ残量（Ｂ）に応じて変化するゲイン（ｋ２）を含む場合がある（請求項４）。この場合、ガソリン残量やバッテリ残量等のエネルギ残量に応じて、目標操舵反力の操舵角比例成分のゲインを変化させる。例えば、バッテリ残量が所定値未満になったときに、バッテリ残量の減少に応じてゲインを増大させる。これにより、運転者に非省エネ操舵をしていることをより確実に気付かせ、また、運転者を非省エネ操舵の解消へと誘導することができる。ひいては、無駄なエネルギ消費を抑制することができる。

また、上記転舵アクチュエータを転舵制御する転舵制御部（７２）を備え、上記転舵制御部は、上記非省エネ操舵が行われるときに、目標転舵力を減少補正することにより上記認知手段として機能する場合がある（請求項５）。非省エネ操舵に際して、転舵力を減少させることにより、運転者に非省エネ操舵をしていることをより確実に気付かせ、また、無駄なエネルギ消費を抑制することができる。

また、上記転舵制御部は、転舵アクチュエータへ供給する電力をＰＷＭ制御する電流制御手段（８５）と、上記非省エネ操舵が行われるときに、ＰＷＭ制御のデューティ指令値（Ｄr ）をエネルギ残量（Ｂ）に応じて減少補正するデューティ指令値補正手段（８４）と、を含む場合がある（請求項６）。この場合、非省エネ操舵に際して、エネルギ残量に応じてＰＷＭ制御のデューティ指令値を変化させる。例えばバッテリ残量が所定値未満になったときに、バッテリ残量の減少に応じてデューティ指令値を減少させる。これにより、転舵力を制限して、運転者に非省エネ操舵をしていることをより確実に気付かせ、また、無駄なエネルギ消費を抑制することができる。

また、非省エネ操舵の履歴を全方位測位システム（ＧＰＳ）（７０）から出力された位置情報とともに記憶する記憶装置（７１）を備える場合がある（請求項７）。この場合、例えば工場敷地内で、非省エネ操舵が多発している場所を特定でき、その場所である例えば曲がり角において、曲がり角度を緩やかにしたり、道幅を拡げたりする等の改善を行ったり、また、不必要な操舵を減らす等、運転者の意識の改善を行うことができる。これにより、省エネ操舵を促進し、また、省エネ操舵の実行により車両用操舵装置の負荷を低減し、ひいては耐久性を向上することができる。非省エネ操舵の履歴には、据え切り操舵や荷役同時操舵の履歴の他、エネルギ消費量の履歴が含まれていてもよい。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施の形態の車両用操舵装置を含む荷役車両としてのフォークリフトの概略構成を示す模式的側面図である。 フォークを昇降させる動作原理を説明するための概略図である。 フォークリフトの電気的構成を示すブロック図である。 ＥＣＵの反力制御部のブロック図である。 バッテリ残量−係数ｋ３のマップ図である。 ＥＣＵの主たる制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置のＥＣＵの転舵制御部のブロック図である。 図７の実施の形態において、バッテリ残量−係数ｋ４のマップ図である。 図７の実施の形態において、ＥＣＵの主たる制御の流れを示すフローチャートである。 本発明のさらに別の実施の形態のＥＣＵの主たる制御の流れを示すフローチャートである。 本発明のさらに別の実施の形態のＥＣＵの主たる制御の流れを示すフローチャートである。

本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の荷役車両としてのフォークリフトの概略構成を示す模式的側面図である。図１を参照して、フォークリフト１は、車体２と、その車体２の前部に設けられた荷役装置３と、車体２の後部に設けられたカウンタウェイト４と、車体２を支持する駆動輪としての前輪５および転舵輪としての後輪６と、例えばエンジンを含む車両の駆動源７と、油圧源としての油圧ポンプ８と、後輪６を転舵するための車両用操舵装置９とを備えている。

油圧ポンプ８は電動モータ６１によって駆動される。この油圧ポンプ８を駆動する電動モータ６１や、車両用操舵装置９の後述する転舵アクチュエータ１２および反力アクチュエータ１３に電力を供給するバッテリ６２が、車体２に搭載されている。
車両用操舵装置９は、ノブ付きの手回しハンドルである操舵部材１０と転舵輪である後輪６との間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置として構成されている。転舵輪として、単一の後輪６を車体２の左右方向の中央に設けてもよいし、車体２の左右にそれぞれ後輪６を設けてもよい。

車両用操舵装置９は、上記操舵部材１０と、操舵部材１０の操作に応じて転舵輪としての後輪６を転舵するための例えば電動モータからなり、制御手段としてのＥＣＵ１１（電子制御ユニット）によって駆動制御される転舵アクチュエータ１２と、操舵部材１０に操舵反力を付与する例えば電動モータからなり、ＥＣＵ１１によって駆動制御される反力アクチュエータ１３とを備えている。また、車両用操舵装置９は、操舵部材１０の操舵角を検出する操舵角センサ１４と、後輪６の転舵角を検出する転舵角センサ１５とを備えている。

転舵輪としての後輪６は、ほぼ鉛直な支持部材１６によって回転可能に支持されている。その支持部材１６は、車体２に保持された軸受１７を介して、ほぼ鉛直な回転軸線Ｃ１の回りに回転可能に支持されている。
転舵アクチュエータ１２の出力軸の回転は、伝達機構１８を介して減速されて、支持部材１６に伝達される。その伝達機構１８は、転舵アクチュエータ１２の出力軸とは同行回転する例えば駆動ギヤからなる駆動部材１９と、回転軸線Ｃ１の回りに支持部材１６とは同行回転可能に設けられ、上記駆動ギヤに噛み合う例えば従動ギヤからなる従動部材２０とを有している。伝達機構１８および転舵アクチュエータ１２によって、転舵機構Ａ１が構成されている。

図示していないが、エンジン等の駆動源７の動力は、トルクコンバータを経て、前後進切替および変速動作を行うトランスミッションに伝達され、さらに、デファレンシャルを経て左右の前輪５（駆動輪）に伝達されるようになっている。トランスミッションには、前進クラッチおよび後進クラッチが内蔵されている。
フォークリフト１は、運転座席２１を含む運転室２２を備えている。運転室２２は、車体２上にフレーム２３によって取り囲まれた状態で形成されている。

荷役装置３は、車体２によって、下端部２４ａを中心として傾動可能に支持された左右一対のアウターマスト２４と、そのアウターマスト２４によって昇降可能に支持されたインナーマスト２５と、アウターマスト２４によって昇降可能に支持されたリフトブラケット２６と、そのリフトブラケット２６に取り付けられ、荷物を積載する積載部としての左右一対のフォーク２７とを備えている。

アウターマスト２４の所定部と車体２の所定部との間に、荷役アクチュエータとしてのチルトシリンダ２８が介在している。チルトシリンダ２８は、車体２の所定部に揺動可能に連結された一端を有するシリンダ本体２９と、シリンダ本体２９の他端から突出するロッド３０とを有している。ロッド３０の先端は、アウターマスト２４の所定部に揺動可能に連結されている。チルトシリンダ２８のロッド３０の伸縮動作に伴って、アウターマスト２４が、直立姿勢および傾動姿勢に変位されるようになっている。

また、アウターマスト２４をガイドとしてインナーマスト２５を昇降させるための荷役アクチュエータとしてのリフトシリンダ３１が設けられている。リフトシリンダ３１は、アウターマスト２４に固定されたシリンダ本体３２と、シリンダ本体３２から突出するロッド３３とを有している。ロッド３３の先端は、インナーマスト２５の所定部に設けられた取付部２５ａに固定されている。

リフトシリンダ３１のシリンダ本体３２の下部には、荷役装置３の積載荷重を検出するための荷重検出手段としての荷重センサ３４が取り付けられている。荷重センサ３４からの信号は、ＥＣＵ１１に入力されるようになっている。
運転室２２の前部において、運転室２２の底面２２ａ上には、操作スタンド３５が設けられており、運転室２２の後部には、上記運転座席２１が固定されている。

上記操作スタンド３５には、運転者が手で操作するための複数の操作要素として、上記操作部材１０と、フォーク２７を昇降させるための昇降操作レバー３６と、アウターマスト２４を揺動させるためチルト操作レバー３７と、前進／後進切替レバー３８とが設けられている。また、操作スタンド３５上のフレーム２３の視認性の良い位置に、非省エネ操舵を警告するための警告装置としての警告灯３９が固定されている。また、操作スタンド３５には、図示しない各種のスイッチ類が設けられている。

また、操作スタンド３５の基部近傍において、運転室２２の底面２２ａ上には、運転者が足で操作するための複数の操作要素として、アクセルペダル４０、ブレーキペダル４１、クラッチペダル４２が設けられている。アクセルペダル４０、ブレーキペダル４１およびクラッチペダル４２は、実際には紙面に垂直な方向（車両の左右方向に相当）に横並びで並べて配置されているが、図１では、模式的に示してある。また、図１では、操作要素としての昇降操作レバー３６、チルト操作レバー３７、前進／後進切替レバー３８のレイアウトについても、模式的に示してある。

フォーク２７を昇降させる動作の原理を概念的に示す図２を参照して、インナーマスト２５の上部には、スプロケット４３が回転可能に支持されており、そのスプロケット４３には、チェーン４４が巻き掛けられている。そのチェーン４４の一端４４ａが、アウターマスト２４に設けられた固定部２４ｂに固定され、チェーン４４の他端４４ｂが、リフトブラケット２６に固定されている。これにより、リフトブラケット２６およびフォーク２７が、チェーン４４を用いて懸架されている。

リフトシリンダ３１のロッド３３の伸長に伴って、インナーマスト２５が上昇すると、スプロケット４３がアウターマスト２４の固定部２４ｂに対して上昇し、チェーン４４を介して、リフトブラケット２６および積載部としてのフォーク２７を上昇させる。地表面４８に対するフォーク２７の上昇量は、リフトシリンダ３１のロッド３３の伸長量の２倍となる。

積載部としてのフォーク２７の高さを検出する積載部高さ検出手段としてのストロークセンサ４５が設けられており、ストロークセンサ４５からの信号は、ＥＣＵ１１に入力されるようになっている。ストロークセンサ４５としてロータリエンコーダを用いるようにしてもよい。
具体的には、チェーン４４の他端４４ｂに一端が係止されたワイヤ４６が、アウターマスト２４に回転可能に支持されたワイヤドラム４７に巻き取られており、フォーク２７とともにチェーン４４の他端４４ｂが昇降すると、ワイヤ４６がワイヤドラム４７から巻き出されたり、巻き戻されたりする。このとき、ＥＣＵ１１は、ワイヤドラム４７の回転数をストロークセンサ４５としてのロータリエンコーダで検出し、その検出値に基づいてワイヤ４６のワイヤドラム４７からの巻き出し量を算出し、その算出値に基づいて、地表面４８からのフォーク２７の高さである積載部高さＨを検出する。

図３はフォークリフト１の主たる電気的構成を示すブロック図である。図３を参照して、ＥＣＵ１１には、操舵部材１０の操舵角θh を検出するための操舵角センサ１４、転舵輪としての後輪６の転舵角θw を検出するための転舵角センサ１５、車速を検出するための車速センサ４９、積載部としてのフォーク２７の積載荷重Ｗを検出するための荷重検出手段としての荷重センサ３４、積載部としてのフォーク２７の高さである積載部高さＨを検出するための積載部高さ検出手段としてのストロークセンサ４５、昇降操作レバー３６の位置を検出するための昇降操作レバー位置センサ５０、チルト操作レバー３７の位置を検出するためのチルト操作レバー位置センサ５１、前進／後進切替レバー３８の切替に応じて作動する前進／後進切替スイッチ５２、バッテリ６２の残量を検出するエネルギ残量検出手段としてのバッテリ残量センサ５３、および油圧ポンプ８用の電動モータ６１に流れる電流を検出する電流検出手段としての電流センサ５４のそれぞれから信号が入力されるようになっている。

また、ＥＣＵ１１には、ＧＰＳ７０（全方位測位システム）から出力される車両の現在位置情報が入力されるようになっている。ＧＰＳ７０は、方位センサ、ＧＰＳ受信機、地図データ記憶部およびメモリ、並びにこれらに接続された制御部を含む公知の構成である。ＥＣＵ１１は、後述する非省エネ操舵の履歴をＧＰＳ７０（全方位測位システム）から取得した位置情報とともに記憶するための記憶装置としてのメモリ７１を有している。

また、ＥＣＵ１１は、転舵アクチュエータ１２を駆動制御（転舵制御）するための転舵制御部７２と、反力アクチュエータ１３を駆動制御（反力制御）するための反力制御部７３とを有している。
また、ＥＣＵ１１から、転舵アクチュエータ１２、反力アクチュエータ１３、油圧ポンプ８からリフトシリンダ３１への作動油の供給を制御する電磁式の比例制御弁からなる昇降用制御弁５５、油圧ポンプ８からチルトシリンダ２８への作動油の供給を制御する電磁式の比例制御弁からなるチルト用制御弁５６、前進クラッチを係合／離脱させるための油圧シリンダに作動油の供給を制御する電磁式比例制御弁からなる前進クラッチ用制御弁５７、後進クラッチを係合／離脱させるための油圧シリンダに作動油の供給を制御する電磁式比例制御弁からなる後進クラッチ用制御弁５８、警告灯３９を点灯／消灯するための警告灯用スイッチ５９、および油圧ポンプ８を駆動するための電動モータ６１のそれぞれに信号が出力されるようになっている。

ＥＣＵ１１は種々の制御を実行する。例えば、ＥＣＵ１１の転舵制御部７２は、操舵角センサ１４から入力された操舵角θh および車速センサ４９から入力された車速Ｖに基づいて目標転舵角θw ^* を求め、転舵角センサ１５からの信号に基づいて検出した転舵角θw(実転舵角) を上記目標転舵角θw ^* に近づけるように、転舵アクチュエータ１２を駆動制御する（すなわち転舵制御を実施する）。

また、ＥＣＵ１１の反力制御部７３は、路面反力に応じた操舵反力を操舵部材１０に与えるためのトルクを反力アクチュエータ１３によって発生させるべく、操舵角センサ１４から入力された操舵角および上記入力された操舵角θh を微分して得られた操舵角速度θh ’に基づいて、反力アクチュエータ１３を駆動制御する（すなわち反力制御を実施する）。

また、ＥＣＵ１１は、昇降操作レバー位置センサ５０から入力された昇降操作レバー３６の位置に応じて、油圧ポンプ８からリフトシリンダ３１への作動油の供給を制御する昇降用制御弁５５に制御信号を出力する。
また、ＥＣＵ１１は、チルト操作レバー位置センサ５１から入力されたチルト操作レバー３７の位置に応じて、油圧ポンプ８からチルトシリンダ２８への作動油の供給を制御するチルト用制御弁５６に制御信号を出力する。

また、ＥＣＵ１１は、前進／後進切替スイッチ５２が前進へ切り替えられることに応じて前進クラッチ用制御弁５７に制御信号を出力し、前進クラッチを作動させるための油圧シリンダに、油圧ポンプ８からの作動油が供給されるようにする。
また、ＥＣＵ１１は、前進／後進切替スイッチ５２が後進へ切り替えられることに応じて後進クラッチ用制御弁５８に制御信号を出力し、後進クラッチを作動させるための油圧シリンダに、油圧ポンプ８からの作動油が供給されるようにする。

図４に示すように、ＥＣＵ１１に含まれる反力制御部７３は、目標操舵反力Ｔh ^* を算出する目標操舵反力算出部７４と、目標操舵反力算出部７４から取得した目標操舵反力Ｔh ^* を所定の場合（非省エネ操舵が行われた場合）に補正する目標操舵反力補正部７５と、目標操舵反力補正部７５から取得した目標操舵反力Ｔh ^* に基づいて反力アクチュエータ１３へ供給する電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する電流制御部７６と、バッテリ残量センサ５３から入力したバッテリ残量Ｂに基づいて係数ｋ３を算出するｋ３算出部７７とを有している。

また、ＥＣＵ１１は、操舵角センサ１４から入力した操舵角θh を微分して操舵角速度θh を算出する操舵角速度算出部７８と、据え切り操舵判定部７９と、荷役同時操舵判定部８０とを含んでいる。
目標操舵反力算出部７４は、目標操舵反力Ｔh ^* は、ｋ１，ｋ２，ｋ３を定数として、下記式（１）を用いて演算されるようになっている。

Ｔh ^* ＝ｋ１・θh ＋ｋ２・ｋ３・θh ’ …（１）
右辺の前項ｋ１・θh が操舵角比例成分であり、右辺の後項ｋ２・ｋ３・θh ’が操舵角速度比例成分である。
操舵角速度比例成分のゲインｋ２・ｋ３のうちｋ２は、操舵角速度比例成分を非省エネ操舵（据え切り操舵、荷役同時操舵）のときに増加補正するのに用いるゲインである。

操舵角速度比例成分のゲインｋ２・ｋ３のうちｋ３は、操舵角速度比例成分をバッテリ残量Ｂに応じて補正するのに用いるゲインである。換言すると、ゲインｋ３は、非省エネ操舵のときに目標操舵反力Ｔh ^* （より具体的には目標操舵反力Ｔh ^* の操舵角速度比例成分ｋ２・ｋ３・θh ’）を増加させる増加割合をエネルギ残量としてのバッテリ残量Ｂに応じて変化させるためのゲインである。

ゲインｋ３は、図５に示すバッテリ残量−ｋ３のマップを用いて求められる。かろうじて操舵が可能である、バッテリ残量Ｂが１０％未満の範囲の領域では、ゲインｋ３は１に設定される。バッテリ残量Ｂが１０％以上２０％未満の領域では、ゲインｋ３は例えば１．５に設定される。バッテリ残量Ｂが２０％以上５０％未満の領域では、ゲインｋ３はバッテリ残量Ｂの減少に伴って、１から例えば１．５へと比例的に増加している。バッテリ残量Ｂが５０％以上の領域では、ゲインｋ３は１に設定されている。

据え切り判定部７９は、車速センサ４９から入力された車速Ｖおよび操舵角速度算出部７８から入力された操舵角速度θh ^* に基づいて、据え切り操舵か否かを判定する。具体的には、車速Ｖが所定値Ｖ１以下（Ｖ≦Ｖ１）で、且つ操舵角速度θh ’が所定値θh1’以上（θh ’≧θh1’）である場合に、据え切り操舵が行われていると判定する。据え切り判定部７９は据え切り操舵と判定した場合に、目標操舵反力補正部７５に補正指令信号を出力する。

荷役同時操舵判定部８０は、油圧ポンプ８用の電動モータ６１に流れる電流を検出する電流センサ５４から入力した電流ｉ、および操舵角速度算出部７８から入力した操舵角速度θh ’に基づいて、荷役作業と操舵が同時に行われている荷役同時操舵か否かを判定する。荷役同時操舵であると判定した場合に、目標操舵反力補正部７５に補正指令信号を出力する。

荷役作業が行われているときは、荷役アクチュエータとしてのリフトシリンダ３１やチルトシリンダ２８等に油圧を供給するために、油圧ポンプ８の電動モータ６１に流れる電流ｉが、所定値ｉ１以上（ｉ≧ｉ１）になっている。これを検出することで、荷役作業が行われていることを検出する。一方、操舵中は、操舵角速度θh ’が所定値θh1’以上（θh ’≧θh1’）であることから、これを検出することで、操舵が行われていることを検出する。

目標操舵反力補正部７５は、据え切り判定部７９または荷役同時操舵判定部８０から補正指令信号を入力したときに、上記式（１）の操舵角速度比例成分の係数ｋ２を例えば２・ｋ２と置き換えることにより、上記式（１）に基づいて目標操舵反力Ｔh ^* を増加補正する。
図６はＥＣＵ１１の主たる動作を示すフローチャートである。図６を参照して、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１において、各センサからの信号読込んだ後、ステップＳ２において、各ゲインｋ１，ｋ２，ｋ３を固定の定数として、目標操舵反力Ｔh ^* を式（１）に基づいて設定する。ゲインｋ３は、バッテリ残量Ｂに拘らず１に設定される（ｋ３＝１）。

次いで、ステップＳ３において、据え切り操舵が行われているか否かを監視し、ステップＳ４において、荷役同時操舵が行われているか否かを監視する。
具体的には、ステップＳ３では、検出された車速Ｖが所定値Ｖ１以下（Ｖ≦Ｖ１）で且つ、検出された操舵角θh を微分して得られた操舵角速度θh ’が、所定値θh １’以上である場合に、据え切り操舵が行われていると判断する。

また、ステップＳ４では、電流センサ５４から取得した電流ｉ（油圧ポンプ８を駆動する電動モータ６１に流れる電流）が所定値ｉ１以上である（ｉ≧ｉ１）こと（すなわち荷役作業が行われていること）、および操舵角センサ１４から取得した操舵角θh を微分して得られた操舵角速度θh ^* がゼロでないこと（すなわち操舵が行われていること）の双方が満たされた場合に、荷役同時操舵が行われていると判断する。

ステップＳ３において、据え切り操舵でないと判断された場合（ステップＳ３においてＮＯの場合）であって、且つ、ステップＳ４において、荷役同時操舵でないと判断された場合（ステップＳ４においてＮＯの場合）には、ステップＳ５〜ステップＳ８をジャンプしてステップＳ９に進み、目標操舵反力Ｔh ^* に基づいて反力アクチュエータ１３の反力制御が実行される。すなわち、通常の操舵反力が用いられる。

一方、ステップＳ３において、据え切り操舵であると判断された場合（ステップＳ３においてＹＥＳの場合）には、ステップＳ５に進む。また、ステップＳ３において、据え切り操舵でないと判断された場合（ステップＳ３においてＮＯの場合）であって、且つステップＳ４において、荷役同時操舵であると判断された場合（ステップＳ４においてＹＥＳの場合）には、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、警告灯用スイッチ５９にオン信号を出力して、警告灯３９を点灯させ、運転者に非省エネ操舵である旨の警告を与える。
次いで、ステップＳ６では、目標操舵反力Ｔh ^* の操舵角速度比例成分ｋ２・ｋ３・θh ’のゲインｋ２を、例えば２倍の、２・ｋ２で置き換えることにより、ゲインｋ２を増加補正する。

次いで、ステップＳ７では、バッテリ残量センサ５３から取得したバッテリ残量Ｂに基づいて、図５のバッテリ残量−ｋ３マップを用いて、目標操舵反力Ｔh ^* の操舵角速度比例成分ｋ２・ｋ３・θh ’のゲインｋ３を設定する。ゲインｋ３は、ゲインｋ２を増加補正するときの増加割合を、バッテリ残量Ｂに応じて調整するための係数である。ゲインｋ３は、バッテリ残量Ｂが１０％以上５０％の未満の範囲にあるときに、１から最大で例えば１．５まで、増加補正されることになる。

次いで、ステップＳ８では、増加補正されたゲインｋ２と、ゲインｋ２の増加割合をバッテリ残量Ｂに応じて調整するためのゲインｋ３を用い、式（１）に基づいて、目標操舵反力Ｔh ^* を増加補正する。
次いで、ステップＳ９では、非省エネ操舵（据え切り操舵または荷役同時操舵）が行われたことを、その非省エネ操舵が行われたときに全方位測位システム（ＧＰＳ）から取得した位置情報とともにメモリ７１に記憶する。その後、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、目標転舵反力Ｔh ^* に基づいて、反力アクチュエータ１３を駆動制御（転舵制御）する。すなわち、非省エネ操舵が行われているときには、反力アクチュエータ１３の発生する反力が増加する。
本実施の形態によれば、据え切り操舵や荷役同時操舵等の非省エネ操舵が行われると、認知手段としての警告灯３９が点灯され、非省エネ操舵であること運転者に認知させる。非省エネ操舵であると認知した運転者は、運転方法を改善でき、その結果、無駄なエネルギ消費をなくすことができる。また、車両用操舵装置９にかかる負荷も軽減されるので、耐久性を向上することができる。

特に、非省エネ操舵が行われると目標操舵反力Ｔh ^* が増加補正されることにより、操舵反力が増加するので、運転者に非省エネ操舵をしていることを確実に気付かせることができる。すなわち、反力制御部７３が運転者に非省エネ操舵を認知させる認知手段として機能する。
また、非省エネ操舵のときの目標操舵反力Ｔh ^* の増加割合を、バッテリ残量Ｂに応じて変化させるようにした。具体的には、バッテリ残量Ｂが２０〜５０％の範囲で、バッテリ残量Ｂの減少に伴って目標操舵反力Ｔh ^* の操舵角速度比例成分を比例的に増加させるようにした。これにより、バッテリ６２の消耗度合いに応じて操舵反力が増加するので、運転者を非省エネ操舵の解消へと誘導することができる。ひいては、無駄なエネルギ消費を抑制し、また、バッテリ６２の消耗を抑制することができる。

警告装置として、警告灯３９に代えて警告ブザーその他の音（音声を含む）による警告装置を用いてもよい。非省エネ操舵をしている運転者に、音または光によって警告を与えることにより、省エネ操舵をしていることを運転者に確実に気付かせることができる。
また、非省エネ操舵の履歴を全方位測位システムであるＧＰＳ７０から出力された位置情報とともにメモリ７１に記憶するので、例えば工場敷地内で、非省エネ操舵が多発している場所を特定でき、その場所である例えば曲がり角において、曲がり角度を緩やかにしたり、道幅を拡げたりする等の改善を行ったり、また、不必要な操舵を減らす等、運転者の意識の改善を行うことができる。これにより、省エネ操舵を促進し、また、省エネ操舵の実行により車両用操舵装置９の負荷を低減し、ひいては耐久性を向上することができる。

非省エネ操舵の履歴には、据え切り操舵や荷役同時操舵の履歴の他、エネルギ消費量（ガソリン消費量やバッテリ電流消費量）の履歴が含まれていてもよい。例えば、工場敷地内におけるエネルギ消費量地図を作製する等により、エネルギ消費量の多い場所において、運転者に非省エネ操舵を確実に実行させる意識改善の効果がある。
図４の実施の形態では、非省エネ操舵のときに、目標操舵反力Ｔh ^* を増加補正したが、これに代えて、或いはこれと併用して、図７に示す別の実施の形態のように、転舵力を減少補正するようにしてよい。図７を参照して、ＥＣＵ１１に含まれる転舵制御部７２は、目標転舵角θw ^* を算出する目標転舵角算出部８１と、目標転舵角算出部８１から取得した目標転舵角θw ^* および転舵角センサ１５から取得した転舵角θw の偏差に基づいて転舵アクチュエータ１２を駆動するＰＷＭ信号のデューティ指令値（デューティ比）を設定するデューティ指令値設定部８２とを備える。

また、転舵制御部７２は、バッテリ残量センサ５３から取得したバッテリ残量Ｂに基づいて図８に示すバッテリ残量−デューティ制限値マップを用いて、デューティ制限係数ｋ４を設定するデューティ制限係数設定部８３と、所定の場合（非省エネ操舵が行われた場合）に、デューティ指令値設定部８２から取得したデューティ指令値に、デューティ制限係数設定部８３から取得したデューティ制限係数ｋ４を乗算することにより、デューティ指令値を補正するデューティ指令値補正部８４と、デューティ指令値補正部８４から取得したデューティ指令値に基づいて転舵アクチュエータ１２へ供給する電力をＰＷＭ制御する電流制御部８５とを有している。

図７の構成要素において、図４の構成要素と同じ構成要素には、図４の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
図８に示すように、バッテリ残量が５０％以上の領域では、デューティ制限係数ｋ４は１に設定されている。バッテリ残量が２０％以上５０％未満の領域では、デューティ制限係数ｋ４はバッテリ残量Ｂの減少に伴って、１から例えば０．５へと比例的に減少している。バッテリ残量Ｂが２０％未満の領域では、デューティ制限係数ｋ４は０．５に設定されている。

図９は図７の実施の形態においてＥＣＵ１１の主たる動作を示すフローチャートである。図８を参照して、ＥＣＵ１１は、ステップＰ１において、各センサからの信号を読込んだ後、ステップＰ２では、目標転舵角算出部８１から取得した目標転舵角θw ^* および転舵角センサ１５から取得した転舵角θw の偏差に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ指令値Ｄr を算出する。

次いで、ステップＰ３において、据え切り操舵が行われているか否かを監視し、ステップＰ４において、荷役同時操舵が行われているか否かを監視する。
具体的には、ステップＰ３では、検出された車速Ｖが所定値Ｖ１以下（Ｖ≦Ｖ１）で且つ、検出された操舵角θh を微分して得られた操舵角速度θh ’が、所定値θh １’以上である場合に、据え切り操舵が行われていると判断する。

また、ステップＰ４では、電流センサ５４から取得した電流ｉ（油圧ポンプ８を駆動する電動モータ６１に流れる電流）が所定値ｉ１以上である（ｉ≧ｉ１）こと（すなわち荷役作業が行われていること）、および操舵角センサ１４から取得した操舵角θh を微分して得られた操舵角速度θh ^* がゼロでないこと（すなわち操舵が行われていること）の双方が満たされた場合に、荷役同時操舵が行われていると判断する。

ステップＰ３において、据え切り操舵でないと判断された場合（ステップＳ３においてＮＯの場合）であって、且つ、ステップＰ４において、荷役同時操舵でないと判断された場合（ステップＰ４においてＮＯの場合）には、ステップＰ５〜ステップＰ８をジャンプしてステップＰ９に進み、設定されたデューティ指令値Ｄr に基づいて転舵アクチュエータ１２の転舵制御が実行される。すなわち、通常の転舵力が用いられる。

一方、ステップＰ３において、据え切り操舵であると判断された場合（ステップＰ３においてＹＥＳの場合）には、ステップＰ５に進む。また、ステップＰ３において、据え切り操舵でないと判断された場合（ステップＰ３においてＮＯの場合）であって、且つステップＰ４において、荷役同時操舵であると判断された場合（ステップＰ４においてＹＥＳの場合）には、ステップＰ５に進む。

ステップＰ５では、警告灯用スイッチ５９にオン信号を出力して、警告灯３９を点灯させ、運転者に非省エネ操舵である旨の警告を与える。
次いで、ステップＰ６では、バッテリ残量センサ５３から取得したバッテリ残量Ｂに基づいて、図８に示すバッテリ残量−デューティ制限係数マップを用いて、デューティ制限係数ｋ４を設定する。バッテリ残量Ｂが５０％未満の範囲で、デューティ制限係数ｋ４が１より小さくされる。

次いで、ステップＰ７では、設定されたデューティ指令値Ｄr に、デューティ制限係数ｋ４を乗算して、デューティ指令値Ｄr を減少補正する。
次いで、ステップＰ８では、非省エネ操舵（据え切り操舵または荷役同時操舵）が行われたことを、その非省エネ操舵が行われたときにＧＰＳ７０（全方位測位システム）から取得した位置情報とともにメモリ７１に記憶する。その後、ステップＰ１０に進む。

ステップＰ９では、デューティ指令値Ｄr に基づいて転舵アクチュエータ１２へ供給する電力を電流制御部８５によってＰＷＭ制御することにより、転舵アクチュエータ１２を駆動制御（転舵制御）する。すなわち、非省エネ操舵が行われているときには、転舵アクチュエータ１2 の発生する転舵力が減少する。
本実施の形態によれば、据え切り操舵や荷役同時操舵等の非省エネ操舵が行われると、認知手段としての警告灯３９が点灯され、非省エネ操舵であること運転者に認知させる。非省エネ操舵であると認知した運転者は、運転方法を改善でき、その結果、無駄なエネルギ消費をなくすことができる。また、車両用操舵装置９にかかる負荷も軽減されるので、耐久性を向上することができる。

特に、非省エネ操舵が行われると、バッテリ残量Ｂが５０％未満であることを条件として、デューティ指令値Ｄr が減少補正されることにより、転舵アクチュエータ１２による転舵力が減少するので、運転者に非省エネ操舵をしていることを確実に気付かせることができる。すなわち、転舵制御部７２が運転者に非省エネ操舵をしていることを認知させる認知手段として機能する。

また、非省エネ操舵のときにデューティ指令値Ｄr に乗算するデューティ制限係数ｋ４を、バッテリ残量Ｂに応じて変化させるようにした。具体的には、バッテリ残量Ｂが２０〜５０％の範囲で、バッテリ残量Ｂの減少に伴ってデューティ制限係数ｋ４を比例的に減少させるようにした。これにより、バッテリ６２の消耗度合いに応じて転舵力が減少するので、運転者を非省エネ操舵の解消へと誘導することができる。ひいては、無駄なエネルギ消費を抑制し、また、バッテリ６２の消耗を抑制することができる。

また、非省エネ操舵の履歴を全方位測位システムであるＧＰＳ７０から出力された位置情報とともにメモリ７１に記憶するので、例えば工場敷地内で、非省エネ操舵が多発している場所を特定でき、その場所である例えば曲がり角において、曲がり角度を緩やかにしたり、道幅を拡げたりする等の改善を行ったり、また、不必要な操舵を減らす等、運転者の意識の改善を行うことができる。これにより、省エネ操舵を促進し、また、省エネ操舵の実行により車両用操舵装置９の負荷を低減し、ひいては耐久性を向上することができる。

非省エネ操舵の履歴には、据え切り操舵や荷役同時操舵の履歴の他、エネルギ消費量（ガソリン消費量やバッテリ電流消費量）の履歴が含まれていてもよい。例えば、工場敷地内におけるエネルギ消費量地図を作製する等により、エネルギ消費量の多い場所において、運転者に非省エネ操舵を確実に実行させる意識改善の効果がある。
図１０は図６の実施の形態の変更例を示している。本実施の形態が図６の実施の形態と異なるのは、図６の実施の形態のステップＳ６に代えて、ステップＳ６１〜Ｓ６３を追加した点にある。ステップＳ６１では、例えばエネルギ残量としてのバッテリ残量Ｂの変化に基づいて、直前の所定時間（例えば３０秒間）のエネルギ消費量としてのバッテリ６２の電力消費量が所定値以上か否かが判定される。エネルギ消費量はガソリン消費量であってもよい。

ステップＳ６１において、エネルギ消費量が所定値以上である場合（ステップＳ６１においてＹＥＳの場合）には、ステップＳ６２に進む。ステップＳ６２では、目標操舵反力Ｔh ^* の操舵角速度比例成分ｋ２・ｋ３・θh ’のゲインｋ２を、例えば３倍の、３・ｋ２で置き換えることにより、ゲインｋ２を増加補正する。 ステップＳ６１において、エネルギ消費量が所定値未満である場合（ステップＳ６１において、ＮＯの場合）には、ステップＳ６３に進む。ステップＳ６３では、ゲインｋ２を例えば、２倍の２・ｋ２で置き換えることにより、ゲインｋ２を増加補正する。

直前３０秒間のエネルギ消費量が所定値以上の場合における、操舵反力の増加割合を大きくすることにより、運転者により確実に、非省エネ操舵をしたことを認識させることができる。なお、本実施の形態において、ステップＳ７を廃止することもできる。
また、図１１は図９の実施の形態の変更例を示している。本実施の形態が図９の実施の形態と異なるのは、図９の実施の形態のステップＰ６とステップＰ７との間に、ステップＰ６１，Ｐ６２を追加した点にある。ステップＰ６１では、例えばエネルギ残量としてのバッテリ残量Ｂの変化に基づいて、直前の所定時間（例えば３０秒間）のエネルギ消費量としてのバッテリ６２の電力消費量が所定値以上か否かが判定される。エネルギ消費量はガソリン消費量であってもよい。

ステップＰ６１において、エネルギ消費量が所定値以上である場合（ステップＰ６１においてＹＥＳの場合）には、ステップＰ６２に進む。ステップＰ６２では、デューティ制限係数ｋ４を、例えば１／２倍の、０．５・ｋ４で置き換えることにより、デューティ制限係数を減少補正する。
ステップＰ６１において、エネルギ消費量が所定値未満である場合（ステップＰ６１において、ＮＯの場合）には、ステップＰ７に進む。

直前３０秒間のエネルギ消費量が所定値以上の場合における、転舵力の増加割合を大きくすることにより、運転者により確実に、非省エネ操舵をしたことを認識させることができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、非省エネ操舵に際して、図４ないし図１０の実施の形態の操舵反力の減少補正と、図７ないし図１１の実施の形態の転舵力の増加補正とを併用するようにしてもよい。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

１…フォークリフト（荷役車両）、２…車体、３…荷役装置、６…後輪（転舵輪）、９…車両用操舵装置、１０…操舵部材、１１…ＥＣＵ（制御手段）、１２…転舵アクチュエータ、１３…反力アクチュエータ、１４…操舵角センサ（操舵角検出手段）、１５…転舵角センサ（転舵角検出手段）、２８…チルトシリンダ（荷役アクチュエータ）、３１…リフトシリンダ（荷役アクチュエータ）、３９…警告灯（認知手段）、４９…車速センサ、５３…バッテリ残量センサ（エネルギ残量検知手段）、５４…電流センサ、５９…警告灯用スイッチ、６２…バッテリ、７０…ＧＰＳ（全方位測位システム）、７１…メモリ（記憶装置）、７２…転舵制御部（認知手段）、７３…反力制御部（認知手段）、７７…ｋ３算出部、８３…デューティ制限係数設定部、８４…デューティ指令値補正部（デューティ指令値補正手段）、８５…電流制御部（電流制御手段）、Ａ１…転舵機構、Ｂ…バッテリ残量（エネルギ残量）、Ｄr …デューティ指令値、ｉ…電流、ｋ２…ゲイン、ｋ３…係数、ｋ４…デューティ制限係数、θh …操舵角、θw …転舵角、θw ^* …目標転舵角、Ｔh ^* …目標操舵反力、Ｖ…車速

Claims (7)

1. 操舵部材および転舵機構の機械的な連結が断たれた車両用操舵装置において、
   転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、
   操舵部材に操舵反力を付与するための反力アクチュエータと、
   昇降可能な荷役装置を駆動するための荷役アクチュエータと、
   据え切り操舵、および荷役作業を伴う荷役同時操舵の少なくとも一方を含む非省エネ操舵が行われるときに、非省エネ操舵であることを運転者に認知させるための認知手段と、を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記認知手段は、音または光を発する警告装置を含む車両用操舵装置。
3. 請求項１または２において、上記反力アクチュエータを反力制御する反力制御部を備え、
   上記反力制御部は、上記非省エネ操舵が行われるときに、目標操舵反力を増加補正することにより上記認知手段として機能する車両用操舵装置。
4. 請求項３において、上記目標操舵反力は、操舵角速度比例成分を含み、
   上記操舵角速度比例成分は、エネルギ残量に応じて変化するゲインを含む車両用操舵装置。
5. 請求項１から４の何れか１項において、上記転舵アクチュエータを転舵制御する転舵制御部を備え、
   上記転舵制御部は、上記非省エネ操舵が行われるときに、目標転舵力を減少補正することにより上記認知手段として機能する車両用操舵装置。
6. 請求項５において、上記転舵制御部は、転舵アクチュエータへ供給する電力をＰＷＭ制御する電流制御手段と、上記非省エネ操舵が行われるときに、ＰＷＭ制御のデューティ指令値をエネルギ残量に応じて減少補正するデューティ指令値補正手段と、を含む車両用操舵装置。
7. 請求項１から６の何れか１項において、非省エネ操舵の履歴を全方位測位システム（ＧＰＳ）から出力された位置情報とともに記憶する記憶装置を備える車両用操舵装置。

Images