JP2012081896A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノブを用いた操舵と操舵部材のホイールを用いた操舵とが切り換えられる場合にも適切な操舵反力を付与することができる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵部材と後輪（転舵輪）との間の機械的な連結が断たれた車両用操舵装置である。運転者がホイールからノブに持ち替えて操舵することを、把持センサからの把持信号ｅの入力によって検知し、検知に応じて、タイマー９０のカウントを開始し、移行期間を設定する。移行期間では、ノブ反力を経時的に増大させ且つホイール反力を経時的に減少させる移行制御を実行する。ホイール反力の付与からノブ反力の付与へとスムーズに切り替える。
【選択図】図７

Description

本発明は車両用操舵装置に関するものである。

ハンドルと転舵輪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システムにおいて、ハンドルの位置（ハンドルホイールの周方向に関するノブの位置）とタイヤ切れ角とのズレを補正する車両用のハンドル位置補正装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
また、ジョイスティックを用いて操舵するステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が提案されている（例えば特許文献２を参照）。

また、運転者がステアリングホイールを把持する手の位置をカメラにより検出し、運転者の手の位置に応じて、ステアリングホイールの操舵反力を補正する、ステアバイワイヤ式の操舵装置が提案されている（例えば特許文献３を参照）。
また、近接スイッチやタッチスイッチを用いてノブの把持を検出する産業車両用のパワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献４を参照）。

特許第３９９１６３２号公報（明細書の第１１段落〜第１２段落、第７１〜第７６段落、図７、図１３）。 特許第３８８３１０７号公報（明細書の第３段落〜第５段落、第１５８段落、図１８） 特開２００７−２５３６４０号公報（第２８段落〜第３０段落、図３、図５） 実開昭６３−３７３８１号公報（図１、図３）

一般に、フォークリフト等の荷役車両や障害者用の車両では、片手でハンドル（ステアリングホイール）操作ができるように、ハンドル上に回転可能なノブが設けられている。例えば、荷役車両では、運転者は、右手で荷役作業のためのレバー操作をしながら、左手でノブを把持してハンドル操作を行う。
運転者がハンドルとノブを頻繁に持ち替えて操作する場合もあり、その場合、持ち替えに拘らず適切な操舵反力の付与が望まれる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ノブを用いた操舵と操舵部材のホイールを用いた操舵とが切り換えられる場合にも適切な操舵反力を付与することができる車両用操舵装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（１０）のホイール（５２）を回転操作するためのノブ（５１）であって、ノブ中心（Ｃ３）を有し、上記ホイールによって上記ノブ中心周りに回転可能に支持されたノブと、上記ホイールの回転にホイール反力（Ｔ_H ）を付与するホイール反力アクチュエータ（１３）と、上記ノブの回転にノブ反力（Ｔ_N ）を付与するノブ反力アクチュエータ（１２）と、上記ノブが把持されたことを検出する把持検出手段（７５）と、上記ノブ反力アクチュエータおよび上記ホイール反力アクチュエータを制御する制御手段（１００）と、を備え、上記制御手段は、上記把持検出手段によって上記ノブの把持が検出されてからの所定期間をホイール反力アクチュエータのみによる反力付与からノブ反力アクチュエータのみによる反力付与へ移行するための移行期間に設定しており、その移行期間において、上記ノブ反力を経時的に増大させ且つ上記ホイール反力を経時的に減少させるようにしている車両用操舵装置（１）を提供する（請求項１）。

本発明によれば、運転者がホイールからノブの持ち替えて操舵するときに、上記ノブ反力を経時的に増大させ且つ上記ホイール反力を経時的に減少させる移行期間を設けているので、ホイール反力の付与からノブ反力の付与へとスムーズに切り替えることができる。したがって、上記持ち替えに際して運転者が操舵に違和感を感じることがない。
また、上記ノブ中心回りのノブ回転角（θ_N ）を検出するノブ回転角検出手段（７１）と、ホイール中心回りのホイール回転角（θ_H ）を検出するホイール回転角検出手段（１４）と、を備え、上記制御手段は、上記ホイール回転角検出手段によって検出されたホイール回転角に基づいて目標ホイール反力（Ｔ_H ^* ）を設定する目標ホイール反力設定部（８５）と、上記ノブ回転角検出手段によって検出されたノブ回転角に基づいて目標ノブ反力（Ｔ_N ^* ）を設定する目標ノブ反力設定部（９１）と、上記把持検出手段による把持の検出からの経過時間を計測するタイマー（９０）と、上記移行期間に、上記目標ホイール反力を、上記タイマーの計測時間の増大に応じて減少する第１の補正係数（ｋ１）を乗じて補正する目標ホイール反力補正部（８６）と、上記移行期間に、上記目標ノブ反力を、上記タイマーの計測時間の増大に応じて増加する第２の補正係数（ｋ２）を乗じて補正する目標ノブ反力補正部（９２）と、を含む場合がある（請求項２）。

この場合、移行期間では、目標ホイール反力が、タイマーの計測時間の増大に応じて減少する第１の補正係数を乗じて補正されることにより漸減する一方、目標ノブ反力が、タイマーの計測時間の増大に応じて増大する第２の補正係数を乗じて補正されることにより漸増する。この移行期間を経てホイール反力の付与からノブ反力の付与へとスムーズに切り替えることができる。

また、上記タイマーの計測時間が上記所定時間に達したときに、上記第１の補正係数がゼロになり、上記第２の補正係数が１になる場合がある（請求項３）。これにより、移行期間の終了時点で、ホイール反力の付与からノブ反力の付与へと完全に切り替えることができる。
また、上記ホイールに支持され、上記ノブを回転可能に支持するノブ支軸（５６）を備え、上記ノブ支軸は、上記ノブの重心位置（Ｐ）よりも高位に配置される部分（５６ｂ）を含む場合がある（請求項４）。この場合、ノブ支軸に対してノブが傾斜することを防止できるので、ノブ反力アクチュエータによる反力以外の反力の発生を防止することができ、その結果、良好な操舵が可能となる。

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に係る車両用操舵装置が適用された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。 操舵部材の概略正面図であり、操舵部材のホイール中心に沿って操舵部材を見た図である。 操舵部材およびノブの概略断面図である。 フォークリフトの電気的構成を示すブロック図である。 ホイール反力アクチュエータおよびノブ反力アクチュエータの制御に関わる構成を示すブロック図である。 ＥＣＵによる主たる制御の流れを示すフローチャートである。 移行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における各補正係数の時間マップである。

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車両用操舵装置が適用された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。

車両用操舵装置９は、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。操舵部材１０は、傾斜状のステアリングシャフト５０の上端に同伴回転可能に連結されている。また、操舵部材１０には、当該操舵部材１０を操作するためのノブ５１が、回転可能に取り付けられている。

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ＥＣＵ１００（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１１と、操舵部材１０に回転可能に取り付けられたノブ５１に反力を付与するノブ反力アクチュエータ１２と、操舵部材１０のホイール５２にホイール反力（操舵反力）を付与するホイール反力アクチュエータ１３とを備えている。本実施の形態では、ノブ反力アクチュエータ１２およびホイール反力アクチュエータ１３は、それぞれ電動モータからなり、ＥＣＵ１００によって駆動制御される。

また、車両用操舵装置９は、操舵部材１０のホイール５２の回転角を検出するホイール回転角センサ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１１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１１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１１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、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、ＥＣＵ１００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、上記操舵部材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には、主に後方を確認するための確認ミラー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、ＥＣＵ１００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、ＥＣＵ１００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、操舵部材１０の正面図であり、図４は操舵部材１０の要部の概略側面図である。図３および図４を参照して、操舵部材１０は、傾斜状のステアリングシャフト５０の上端に同伴回転可能に連結されている。操舵部材１０は、上記ノブ５１を回転可能に支持するホイール５２と、ホイール５２をステアリングシャフト５０の上端に連結する複数のスポーク５３とを有している。

また、上記ノブ５１は、操舵部材１０が操舵中立位置にあるときに、ホイール５２の左部に位置するように配置されている。通例、運転者は、ノブ５１を握って、操舵部材１０を回転操作する。ノブ５１は、操舵部材１０の中心軸線Ｃ２（ステアリングシャフト５０の中心軸線に一致）に平行なノブ中心Ｃ３の回りに回転可能とされている。
操舵部材１０のホイール５２は、スポーク５３と連結された環状の芯金５４と、芯金５４を覆う例えば合成樹脂製のカバー５５とを有している。芯金５４には、上記ノブ中心Ｃ３に一致する中心軸線を有するノブ支持部としてのノブ支軸５６が固定されている。

ノブ５１は、例えば下向きの筒状等の中空形状をなしている。すなわち、ノブ５１は、筒状部５７と、筒状部５７の上端を閉塞する端壁５８とを有している。ノブ５１の内部には、上記ノブ反力アクチュエータ１２が収容されている。
ノブ支軸５６は、ノブ５１の重心位置Ｐよりも高位に配置される部分を含んでいる。すなわち、ノブ支軸５６の他端５６ｂが、重心位置Ｐよりも高位に配置される部分に相当する。

ノブ反力アクチュエータ１２は、ノブ支軸５６の外周に固定されたステータ５９と、ステータ５９を取り囲み、ノブ５１の内周５１ａ（筒状部５７の内周）に固定されたロータ６０とを備えている。
ノブ支軸５６は一端５６ａに大径のベース６１を有し、そのベース６１は、ホイール５２の芯金５４に固定されている。ノブ支軸５６の小径の他端５６ｂは、軸受６２を介して、ノブ５１を回転可能に支持している。

軸受６２は、ノブ５１の端壁５８に設けられた軸受保持部６３に保持されている。軸受６２の外輪６４は、軸受保持部６３の一端の位置決め段部６５に当接することにより、ノブ５１に対する軸方向移動が規制されている。一方、軸受６２の内輪６６は、ノブ支軸５６の他端５６ｂの位置決め段部６７に当接することにより、ノブ支軸５６に対する軸方向移動が規制されている。これにより、ノブ５１が、ノブ支軸５６の一端５６ａ側へ移動することが規制されている。

ノブ５１の端壁５８には、ノブ支軸５６の他端５６ｂの端面と対向する凹部６８が設けられている。その凹部６８の底に固定された可動部６９と、ノブ支軸５６の他端５６ｂの端面に固定され、上記可動部６９に対向する固定部７０とによって、ノブ中心Ｃ３を中心とするノブ５１の回転位置（ノブ回転角θ_N ）を検出するノブ回転角検出手段としてのノブ回転角センサ７１が構成されている。ノブ回転角センサ７１としては、可動部６９および固定部７０の間の相対回転量を検出する例えばロータリエンコーダを用いることができる。

操舵部材１０のホイール５２の芯金５４には、ノブ中心Ｃ３を中心とする案内筒７２が固定されている。ノブ５１の筒状部５７の内周が、案内筒７２の外周に回転可能に嵌合している。その案内筒７２の外周には、周溝からなる案内溝７３が形成されており、ノブ５１の筒状部５７に貫通固定されたピン７４が、案内溝７３に係合している。ピン７４は案内溝７３に沿って案内筒７２の周方向に回転可能である。また、ピン７４はノブ５１が案内筒７２から離脱することを防止する抜け止めピンとしても機能している。

また、ノブ５１の内部には、運転者がノブ５１を把持したことを検出する把持検出手段として、例えば静電センサからなる把持センサ７５が配置されている。運転者がノブ５１を把持すると、静電容量の変化に基づいて把持センサ７５がＥＣＵ１００へ信号を出力する。ノブ回転角センサ７１および把持センサ７５の信号線や電動モータからなるノブ反力アクチュエータ１２の電源線は、公知のスリップリング等を用いて、ノブ５１外へ導出されている。

図５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５を参照して、ＥＣＵ１００には、操舵部材１０のホイール回転角θ_H を検出するためのホイール回転角センサ１４、転舵輪としての後輪６の転舵角θ_W を検出するための転舵角センサ１５、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、ノブ中心Ｃ３周りのノブ回転角θ_N を検出するノブ回転角センサ７１、ノブ５１の把持を検出する把持センサ７５、車速Ｖを検出するための車速センサ７６、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７７、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７８、および前進／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７９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、ＥＣＵ１００から、転舵アクチュエータ１１、ノブ反力アクチュエータ１２、ホイール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８０、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８１、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８２、および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８３のそれぞれに信号が出力されるようになっている。

ＥＣＵ１００は種々の制御を実行する。例えば、ＥＣＵ１００は、昇降操作レバー位置センサ７７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８０に制御信号を出力する。
また、ＥＣＵ１００は、チルト操作レバー位置センサ７８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８１に制御信号を出力する。

また、ＥＣＵ１００は、前進／後進切替スイッチ７９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８２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、ＥＣＵ１００は、前進／後進切替スイッチ７９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８３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。

また、ＥＣＵ１００は、ノブ中心Ｃ３周りのノブ５１の位置に応じた反力をノブ５１に与えるためのトルクをノブ反力アクチュエータ１２によって発生させるべく、ノブ回転角センサ７１から入力されたノブ回転角θ_N に基づいて、ノブ反力アクチュエータ１２を駆動制御する（すなわち、ノブ反力アクチュエータ１２の反力制御を実行する）場合がある。

また、ＥＣＵ１００は、操舵部材１０のホイール回転角θ_H に応じた操舵反力を操舵部材１０のホイール５２に与えるためのトルクをホイール反力アクチュエータ１３によって発生させるべく、ホイール回転角センサ１４から入力されたホイール回転角θ_H に基づいて、ホイール反力アクチュエータ１３を駆動制御する（すなわち、ホイール反力アクチュエータ１３を反力制御を実行する）場合がある。

具体的には、図６に示すように、ＥＣＵ１００は、目標ホイール反力Ｔ_H ^* を設定する目標ホイール反力設定部８５と、目標ホイール反力Ｔ_H ^* を補正する目標ホイール反力補正部８６と、目標ホイール反力設定部８５および目標ホイール反力補正部８６の間に介在する第１の切替部８７と、第１の補正係数算出部８８と、把持センサ７５からの把持信号ｅを入力する把持信号受信部８９と、把持信号受信部８９からの信号を入力し、入力してからき経過時間を計測するタイマー９０と、目標ノブ反力Ｔ_N ^* を設定する目標ノブ反力設定部９１と、目標ノブ反力Ｔ_N ^* を補正する目標ノブ反力補正部９２と、目標ノブ反力設定部９１および目標ノブ反力補正部９２の間に介在する第２の切替部９３と、第２の補正係数算出部９４と、ホイール反力アクチュエータ１３を駆動するための駆動回路９５と、ノブ反力アクチュエータ１２を駆動するための駆動回路９６とを備えている。

また、ＥＣＵ１００は、操舵部材１０のホイール回転角θ_H およびホイール反力Ｔ_H の関係を、ホイール回転角−ホイール反力マップＭ１として記憶しており、ノブ回転角θ_N およびノブ反力Ｔ_N の関係をノブ回転角−ノブ反力マップＭ２として記憶している。
目標ホイール反力設定部８５は、入力したホイール回転角θ_H に基づいて、ホイール回転角−ホイール反力マップＭ１を用いて、目標ホイール反力Ｔ_H ^* を設定し、第１の切替部８７に出力する。目標ノブ反力設計部９１は、入力したノブ回転角θ_N に基づいて、ノブ回転角−ノブ反力マップＭ２を用いて、目標ノブ反力Ｔ_N ^* を設定し、第２の切替部９３に出力する。

把持信号受信部８９は、把持センサ７５からの把持信号ｅの入力に応じて、第１の切替部８７および第２の切替部９３にそれぞれ切替信号ｅ１を出力する。
第１の切替部８７は、切替信号ｅ１の入力がないときは、目標ホイール反力Ｔ_H ^* を目標ホイール反力補正部８６に出力する。また、第１の切替部８７は、切替信号ｅ１を入力すると、目標ホイール反力補正部８６を迂回して、目標ホイール反力Ｔ_H ^* を駆動回路９５に直接出力する。

第２の切替部９３は、切替信号ｅ１の入力がないときは、目標ノブ反力Ｔ_N ^* を目標ノブ反力補正部９２に出力する。また、第２の切替部９３は、切替信号ｅ１を入力すると、目標ノブ反力補正部９２を迂回して、目標ノブ反力Ｔ_N ^* を駆動回路９６に直接出力する。
本実施の形態では、把持センサ７５によってノブ５１の把持が検出されてからの所定期間を、ホイール反力アクチュエータ１３のみによる反力付与からノブ反力アクチュエータ１２のみによる反力付与へ徐々に移行するための移行期間としている。

把持信号受信部８９は、把持センサ７５からの把持信号ｅの入力に応じて、タイマー９０にタイマー開始指令信号ｅ２を出力する。タイマー９０は、タイマー開始指令信号ｅ２の入力に応じて、上記移行期間の計時を開始する。また、タイマー９０は、計測時間に相当するカウント値Ｃを第１の補正係数算出部８８および第２の補正係数算出部９４に出力する。

第１の補正係数算出部８８は、第１の補正係数ｋ１を下記式（１）に基づいて算出し、算出した第１の補正係数ｋ１を目標ホイール反力補正部８６に出力する。
ｋ１＝（Ｃ_MAX −Ｃ）／Ｃ_MAX …（１）
ここで、Ｃ_MAX は最大カウント値であり、タイマー９０のカンウトアップ値である。
第１の補正係数ｋ１は、計測時間の増大とともに１から減少し、タイマー９０のカウントアップ時（すなわち、ホイール反力付与からノブ反力付与への移行期間の終了時）に、０となる。

目標ホイール反力補正部８６は、第１の切替部８７から入力した目標ホイール反力Ｔ_H ^* に、第１の補正係数算出部８８から入力した第１の補正係数ｋ１を乗算して、目標ホイール反力Ｔ_H ^* を補正する。すなわち、乗算値Ｔ_H ^* ・ｋ１を求め、この乗算値Ｔ_H ^* ・ｋ１を新たな目標ホイール反力Ｔ_H ^* とする。
第２の補正係数算出部９４は、第２の補正係数ｋ２を下記式（２）に基づいて算出し、算出した第２の補正係数ｋ２を目標ノブ反力補正部９２に出力する。

ｋ２＝Ｃ／Ｃ_MAX …（２）
第２の補正係数ｋ２は、計測時間の増大とともに０から増大し、タイマー９０のカウントアップ時（すなわち、ホイール反力付与からノブ反力付与への移行期間の終了時）に、１となる。
目標ノブ反力補正部９２は、第２の切替部９３から入力した目標ノブ反力Ｔ_N ^* に、第２の補正係数算出部９４から入力した第２の補正係数ｋ２を乗算して、目標ノブ反力Ｔ_N ^* を補正する。すなわち、乗算値Ｔ_N ^* ・ｋ２を求め、これを新たな目標ノブ反力Ｔ_N ^* とする。

図７はＥＣＵ１００の主たる動作を示すフローチャートである。図７を参照して、ＥＣＵ１００は、まず、ステップＳ１において、タイマー９０のカウント値Ｃを０にクリアする。次いで、ステップＳ２において、把持センサ７５からの把持信号ｅの入力があるか否かを判定し、把持信号ｅの入力がない場合（ステップＳ１においてＮＯの場合）には、ノブ５１が把持されていないので、ステップＳ９に進み、ステップＳ２の把持信号ｅの入力がないこと（ステップＳ２においてＮＯであること）を確認しながら、通常のホイール反力アクチュエータ１３の反力制御を実行する（ステップＳ１，Ｓ２およびＳ９）。

ステップＳ２において、把持信号Ｓ１の入力があると判定された場合（ステップＳ２にてＹＥＳの場合）には、タイマー９０のカンウトをスタートし（ステップＳ３）、ホイール反力付与からノブ反力付与に徐々に切り替える移行期間を設定する。その移行期間の間、ステップＳ４〜Ｓ６のステップを繰り返し、ステップＳ４の移行制御を実行する。
ステップＳ５では、タイマー９０のカウント値Ｃを１増加させ、ステップＳ６では、カウント値Ｃがカウントアップ値Ｃ_MAX 以下（移行期間が終了していない）か否かが判定される。

ステップＳ６でＮＯと判定され移行期間が終了すると、ステップＳ７に進み、把持信号ｅの入力が継続されているか否かを判定し、把持信号ｅの入力が継続されている場合（ステップＳ７においてＹＥＳの場合）には、引き続きノブ反力アクチュエータ１２の反力制御を実行する（ステップＳ８）。
ステップＳ７，Ｓ８を繰り返しているうちに、把持信号ｅの入力がなくなった場合（ステップＳ７においてＮＯの場合）には、ステップＳ１に戻る。

図８は移行制御の流れを示している。図８を参照して、ステップＳ４１において、ノブ回転角センサ７１からの信号に基づいて得られたノブ回転角θ_N を読み込み、ステップＳ４２において、目標ノブ反力設定部９１が、上記読み込まれたノブ回転角θ_N に基づくノブ反力Ｔ_N をマップＭ２を用いて求め、求められたノブ反力Ｔ_N を目標ノブ反力Ｔ_N ^* に設定する。

次いで、ステップＳ４３では、第２の補正係数算出部９４が、タイマー９０から入力したカンウト値Ｃに基づいて、上記式（２）を用いて、第２の補正係数ｋ２を算出する。
次いで、ステップＳ４４では、ステップＳ４２で設定された目標ノブ反力Ｔ_N ^* に、ステップＳ４３で算出された第２の補正係数ｋ２を乗算して、乗算値Ｔ_N ^* ・ｋ２を求め、この乗算値Ｔ_N ^* ・ｋ２を新たな目標ノブ反力Ｔ_N ^* に設定する。

次いで、ステップＳ４５では、目標ノブ反力Ｔ_N ^* に基づいて、ノブ反力アクチュエータ１２を駆動制御する（すなわち、ノブ反力アクチュエータ１２の反力制御を実行する）。
次いで、ステップＳ４６において、ホイール回転角センサ１４からの信号に基づいて得られたホイール回転角θ_H を読み込み、ステップＳ４７において、上記読み込まれたホイール回転角θ_H に基づくホイール反力Ｔ_H （操舵反力に相当）を、ホイール回転角−ホイール反力マップＭ１を用いて求め、求められたホイール反力Ｔ_H を目標ホイール反力Ｔ_H ^* に設定する。

次いで、ステップＳ４８では、第１の補正係数算出部８８が、タイマー９０から入力したカンウト値Ｃに基づいて、上記式（１）を用いて、第１の補正係数ｋ１を算出する。
次いで、ステップＳ４９では、ステップＳ４７で設定された目標ホイール反力Ｔ_H ^* に、ステップＳ４８で算出された第１の補正係数ｋ１を乗算して、乗算値Ｔ_H ^* ・ｋ１を求め、この乗算値Ｔ_H ^* ・ｋ１を新たな目標ノブ反力Ｔ_H ^* に設定する。

次いで、ステップＳ５０では、決定された目標ホイール反力Ｔ_H ^* に基づいて、ホイール反力アクチュエータ１３を駆動制御する（すなわちホイール反力アクチュエータ１３の反力制御を実行する）。ステップＳ５０の終了後、図７のステップＳ７に戻る。ステップＳ４１〜ステップＳ５０の移行制御が移行期間の間繰り返されることになる。
本実施の形態によれば、ノブ５１を持って操舵部材１０を操作するとき、操舵部材１０のホイール５２の回転に応じてノブ５１がノブ中心Ｃ３周りに回転（自転）する。そのノブ５１の回転（自転）に対してノブ反力アクチュエータ１２が反力を与えるので、ノブ５１を用いた操舵に対して適切な操舵反力を付与することができる。

特に、運転者が操舵部材１０のホイール５２からノブ５１へ持ち替えて操舵するときに、ノブ反力を経時的に増大させ且つホイール反力を経時的に減少させる移行期間を設けているので、ホイール反力の付与からノブ反力の付与へとスムーズに切り替えることができる。したがって、上記持ち替えに際して運転者が操舵に違和感を感じることがない。すなわち、従来の操舵フィーリングに慣れている運転者にも違和感を与えることが少なく、運転者に操作し易くすることができる。

また、移行期間では、目標ホイール反力Ｔ_H ^* が、タイマー９０の計測時間（カウント値Ｃ）の増大に応じて減少する第１の補正係数ｋ１を乗じて補正されることにより漸減する一方、目標ノブ反力Ｔ_N ^* が、タイマー９０の計測時間（カウント値Ｃ）の増大に応じて増大する第２の補正係数ｋ２を乗じて補正されることにより漸増する。したがって、この移行期間を経てホイール反力の付与からノブ反力の付与へとスムーズに切り替えることができる。

具体的には、タイマー９０の計測時間が上記所定時間に達したときに、すなわち、タイマー９０のカウント値Ｃがカンウトアップ値Ｃ_MAX に達したときに、第１の補正係数ｋ１がゼロになり、第２の補正係数ｋ２が１になることにより、移行期間の終了時点で、ホイール反力の付与からノブ反力の付与へと完全に切り替えることができる。
また、ノブ５１を回転可能に支持するノブ支軸５６が、ノブ５１の重心位置Ｐよりも高位に配置される部分として、他端５６ｂを有しているので、ノブ支軸５６に対してノブ５１が傾斜することを防止できる。したがって、ノブ反力アクチュエータ１２による反力以外の反力（摩擦抵抗等による反力）の発生を防止することができ、その結果、良好な操舵が可能となる。

さらに、運転者がノブ５１を握って操舵部材１０を回転させるとき、ノブ５１は操舵部材１０のホイール５２に対して、ホイール５２の回転方向とは逆方向に、ホイール５２の回転角（ホイール回転角θ_H ）と等しい角度でノブ中心Ｃ３周りに回転（自転）することになる。本実施の形態では、ノブ中心Ｃ３周りのノブ５１の回転角を検出するノブ回転角センサ７１を備え、ノブ回転角センサ７１により検出されたノブ中心Ｃ３周りのノブ５１のノブ回転角θ_N に応じて、ノブ反力アクチュエータ１２による反力を制御する。これにより、ノブ回転角θ_N に応じた反力を、実際の路面からの反力に相当する反力として、ノブ５１を介して運転者に与えることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上記の実施の形態では、第１の補正係数算出部８８および第２の補正係数算出部９４が、それぞれ演算式を用いて第１の補正係数ｋ１および第２の補正係数を演算していたが、これに代えて、図９に示すような、予め記憶した各補正係数の時間マップを用いて、各補正係数を求めるようにしてもよい。

また、把持センサ７５として、図４の静電センサに代えて、ノブ支軸５６の曲げを検出する歪みセンサからなる把持センサや、ノブ５１の表面に負荷される押圧力を検出する圧力センサからなる把持センサや、押しボタンスイッチからなる把持センサを用いるようにしてもよい。また、これらのタイプの異なる把持センサを２つ以上組み合わせて用いるようにしてもよい。

また、図６のノブ回転角−ノブ反力マップＭ２をノブ回転角速度θ_N ’および車速Ｖの少なくとも一方に基づいて補正するようにしてもよい。具体的には、ノブ位置センサ７１から取得したノブ回転角θ_N を微分して得られたノブ回転角速度θ_N ’が小さいほど、また、車速センサ７６から取得した車速Ｖが小さいほど、ノブ反力Ｔ_N が小さくなるように、ノブ回転角−ノブ反力マップを補正する場合がある。この場合、ノブ５１の操作性を向上することができる。

逆に、ノブ回転角センサ７１から取得したノブ回転角速度θ_N ’を微分して得られたノブ回転角速度θ_N ’が大きいほど、また、車速センサ７６から取得した車速Ｖが大きいほど、ノブ反力Ｔ_N が大きくなるように、ノブ回転角−ノブ反力マップそ２を補正する場合がある。この場合、フォークリフト１の走行の安全性を向上することができる。
また、図６のホイール回転角−ホイール反力マップＭ１をホイール回転角速度θ_H ’（操舵速度に相当）および車速Ｖの少なくとも一方に基づいて補正するようにしてもよい。具体的には、ホイール回転角センサ１４から取得したホイール回転角θ_H を微分して得られたホイール回転角速度θ_H ’が小さいほど、また、車速センサ７６から取得した車速Ｖが小さいほど、ホイール反力Ｔ_H が小さくなるように、ホイール回転角−ホイール反力マップＭ１を補正する場合がある。この場合、操舵部材１０の操作性を向上することができる。

逆に、ホイール回転角センサ１４から取得したホイール回転角θ_H を微分して得られたホイール回転角速度θ_H ’（操舵速度）が大きいほど、また、車速センサ７６から取得した車速Ｖが大きいほど、ホイール反力Ｔ_H が大きくなるように、ホイール回転角−ホイール反力マップＭ１を補正する場合がある。この場合、フォークリフト１の走行の安全性を向上することができる。

また、上記実施の形態では、車両が荷役車両としてのフォークリフトである例に則して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ノブ付きのハンドル（操舵部材）を有する車両（例えば障害者用の車両等）であれば、本発明を適用可能である。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…転舵アクチュエータ、１２…ノブ反力アクチュエータ、１３…ホイール反力アクチュエータ、１４…ホイール回転角センサ、５１…ノブ、５２…ホイール、５６…ノブ支軸、５６ｂ…他端（重心位置よりも上位に配置される部分）、７１…ノブ回転角センサ、７５…把持センサ（把持検出手段）、８５…目標ホイール反力設定部、８６…目標ホイール反力補正部、８７…第１の切替部、８８…第１の補正係数算出部、８９…把持信号受信部、９０…タイマー、９１…目標ノブ反力設定部、９２…目標ノブ反力補正部、９３…第２の切替部、９４…第２の補正係数算出部、９５，９６…駆動回路、１００…ＥＣＵ（制御手段）、Ａ１…転舵機構、Ｃ…カウント値、Ｃ_MAX …カウントアップ値、Ｃ２…ホイール中心、Ｃ３…ノブ中心、ｅ…把持信号、ｅ１…切替信号、ｅ２…タイマー開始指令信号、θ_H …ホイール回転角、θ_N …ノブ回転角、Ｐ…重心位置、Ｔ_H …ホイール反力、Ｔ_H ^* …目標ホイール反力、Ｔ_N …ノブ反力、Ｔ_N ^* …目標ノブ反力

Claims (4)

1. 操舵部材のホイールを回転操作するためのノブであって、ノブ中心を有し、上記ホイールによって上記ノブ中心周りに回転可能に支持されたノブと、
   上記ホイールの回転にホイール反力を付与するホイール反力アクチュエータと、
   上記ノブの回転にノブ反力を付与するノブ反力アクチュエータと、
   上記ノブが把持されたことを検出する把持検出手段と、
   上記ノブ反力アクチュエータおよび上記ホイール反力アクチュエータを制御する制御手段と、を備え、
   上記制御手段は、上記把持検出手段によって上記ノブの把持が検出されてからの所定期間をホイール反力アクチュエータのみによる反力付与からノブ反力アクチュエータのみによる反力付与へ移行するための移行期間に設定しており、その移行期間において、上記ノブ反力を経時的に増大させ且つ上記ホイール反力を経時的に減少させるようにしている車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記ノブ中心回りのノブ回転角を検出するノブ回転角検出手段と、 ホイール中心回りのホイール回転角を検出するホイール回転角検出手段と、を備え、
   上記制御手段は、
   上記ホイール回転角検出手段によって検出されたホイール回転角に基づいて目標ホイール反力を設定する目標ホイール反力設定部と、
   上記ノブ回転角検出手段によって検出されたノブ回転角に基づいて目標ノブ反力を設定する目標ノブ反力設定部と、
   上記把持検出手段による把持の検出からの経過時間を計測するタイマーと、
   上記移行期間に、上記目標ホイール反力を、上記タイマーの計測時間の増大に応じて減少する第１の補正係数を乗じて補正する目標ホイール反力補正部と、
   上記移行期間に、上記目標ノブ反力を、上記タイマーの計測時間の増大に応じて増加する第２の補正係数を乗じて補正する目標ノブ反力補正部と、を含む車両用操舵装置。
3. 請求項２において、上記タイマーの計測時間が上記所定時間に達したときに、上記第１の補正係数がゼロになり、上記第２の補正係数が１になる車両用操舵装置。
4. 請求項１または２において、上記ホイールに支持され、上記ノブを回転可能に支持するノブ支軸を備え、
   上記ノブ支軸は、上記ノブの重心位置よりも高位に配置される部分を含む車両用操舵装置。

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