ハンドル装置及び該装置を備えた操舵システム
【課題】 良好な操作性が得られ、しかも小型化に適したハンドル装置を提供する。
【解決手段】 操作部材と一体的に回転可能に支持された回転軸と、回転軸が挿入される貫通孔を有し、回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる摺動部材と、摺動部材の、回転軸周りの回転を規制すると共に摺動を案内する案内部材と、摺動部材の摺動に連動して、回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる揺動部材と、揺動部材の揺動角度を検出する角度検出器とを備える。
回転軸の外周部には軸方向へ螺旋溝が形成され、案内部材には回転軸の軸方向へ案内溝が形成され、揺動部材には揺動中心に向けて係合溝を形成されており、摺動部材に設けた内突片を螺旋溝に挿入し、外突片を案内溝及び係合溝に挿入する。
【解決手段】 操作部材と一体的に回転可能に支持された回転軸と、回転軸が挿入される貫通孔を有し、回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる摺動部材と、摺動部材の、回転軸周りの回転を規制すると共に摺動を案内する案内部材と、摺動部材の摺動に連動して、回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる揺動部材と、揺動部材の揺動角度を検出する角度検出器とを備える。
回転軸の外周部には軸方向へ螺旋溝が形成され、案内部材には回転軸の軸方向へ案内溝が形成され、揺動部材には揺動中心に向けて係合溝を形成されており、摺動部材に設けた内突片を螺旋溝に挿入し、外突片を案内溝及び係合溝に挿入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者が操作するハンドル装置、及びハンドル装置の操作に応じて転舵輪を旋回させる操舵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォークリフトなどの車両では、運転者が操作するハンドルの回転を検出し、これに応じてモータなどのアクチュエータを作動させて、転舵輪の旋回を行う操舵システムが採用されている。このような操舵システムとしては、例えば特許文献１に示すように、ハンドルと転舵輪との機械的な連結がないものや、例えば特許文献２に示すように、ハンドルと転舵輪との機械的な連結があるものがある。
【０００３】
又、操舵システムにおいてハンドルの回転を検出する手法としては、例えば特許文献１に示すように、回転軸の回転を直接検出する技術や、例えば特許文献２に示すように、回転軸に雄ねじを設けると共に、この雄ねじにピンが設けられたメタル（ナット）をねじ込み、回転軸の回転に伴うピンの上下動を検出する技術がある。又、例えば特許文献３に示すように、回転軸に渦巻き溝を設け、この渦巻き溝に検出装置の操作軸を係合させ、回転軸の回転に伴う操作軸の上下動を検出する技術もある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０６３９９号公報
【特許文献２】特開平１０−２９５５３号公報
【特許文献３】特開平１０−４７９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
操舵システムにおけるハンドルは、その回転に一定の限度を設けられることがあり、いわゆるロックトゥロックを数回転程度に制限したものがある。これにより、例えばハンドルが限界位置まで回転されたことを以って転舵輪が限界位置まで旋回されたことが分かるというように、運転者がハンドルの状態から転舵輪の状態を感得できるようにすることができ、操作性を向上させることができる。そして、ハンドルと転舵輪とを機械的に連結した構成のものであれば、ハンドル自体の回転を規制する以外にも、転舵輪の旋回に限度を設けることでハンドルのロックトゥロックを実現することができる。
【０００６】
ところで、上記特許文献２に記載の技術ではハンドルを転舵輪と連結するために回転軸を長くしてあるが、上記の特許文献１に記載の技術のように、ハンドルと転舵輪との機械的な連結をなくした構成であれば、例えば回転軸の長さを短縮して小型化を図ることが可能である。但し、上記のようにハンドルのロックトゥロックを実現しようとする場合、転舵輪の旋回に限度を設けるといった手法を採ることができず、ハンドル自体の回転を規制する何らかの機構や装置が必要となるため、反って大型化を招くおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、良好な操作性が得られ、しかも小型化に適したハンドル装置を提供することを目的とする。又、このようなハンドル装置を利用することにより、利便性に優れた操舵システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係るハンドル装置は、運転者が把握する操作部材と、該操作部材と一体的に回転可能に支持される回転軸とを備え、上記操作部材と共に上記回転軸を回転させるハンドル装置であって、上記回転軸が挿入される貫通孔を有し、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる摺動部材と、上記摺動部材の、上記回転軸周りの回転を規制すると共に摺動を案内する案内部材と、上記摺動部材の摺動に連動して、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる揺動部材と、上記揺動部材の揺動角度を操作角度として検出する角度検出器とを備え、上記回転軸の外周部に軸方向へ螺旋溝が形成されると共に、上記案内部材に上記回転軸の軸方向へ案内溝が形成され、更に、上記揺動部材に揺動中心に向けて係合溝が形成されており、上記摺動部材に、上記回転軸に向けて突出させた内突片と、外方に向けて突出させた外突片とが設けられ、上記回転軸が上記貫通孔に挿入された上で、上記内突片が上記螺旋溝に挿入され、上記外突片が上記案内溝及び上記係合溝に挿入されてなることを特徴とする構成としている。
【０００９】
これによれば、運転者が操作部材と共に回転軸を回転させると螺旋溝も回転することから、これに挿入された内突片と共に摺動部材も回転しようとする。しかし、外突片が案内部材の案内溝に挿入されて回転軸周りの回転を規制されているので、摺動部材は螺旋溝のピッチに応じて回転軸の軸方向へ摺動する。ここで、内突片はもちろん外突片も摺動部材と一体的に軸方向へ移動するが、外突片が揺動部材の係合溝に挿入されていることから、摺動部材の摺動が外突片を介して揺動部材に伝えられ、摺動部材の摺動に連動して揺動部材が揺動する。そして、このようにして揺動する揺動部材の揺動角度が角度検出器により検出される。
従って、運転者が操作部材をどれだけ回転させたかが角度検出器による操作角度から把握でき、この操作角度に応じて、例えば車体に設けられた転舵輪を旋回させるようにすれば、運転者の操作意図を適切に反映した操舵システムとすることができる。又、操作しようとする対象物（例えば転舵輪）と回転軸とが機械的に連結されていなくてもよいので、回転軸を、回転軸自体の支持や螺旋溝の形成、操作部材との連結などに必要な最低限の長さとして、ハンドル装置全体としての小型化を図ることができる。もちろん、内突片及び外突片を利用して、摺動部材の回転を規制すると共に摺動部材を回転軸の軸方向へ摺動させ、更に揺動部材を揺動させるようにしているので、簡単な構造とすることができる。尚、回転軸と摺動部材は必ずしも接触している必要はなく、摺動を円滑に行わせるために回転軸と摺動部材との間に微小な隙間を設けておいてもよい。
【００１０】
上記のハンドル装置においては、上記回転軸を、上記摺動部材よりも該回転軸の各端部寄りの位置で支持する一対の支持部材を備え、上記螺旋溝は、上記両支持部材の間で末端を有し、上記摺動部材は、上記内突片が上記末端に到達する位置まで摺動可能とされており、上記位置において、上記支持部材と上記摺動部材とを、上記回転軸の軸方向へ所定距離だけ離間させてなることを特徴とする構成とすることができる。
【００１１】
このようにすれば、内突片が螺旋溝の一方の末端に到達した位置と、他方の末端に到達した位置との間に摺動部材の摺動可能な範囲が制限され、これに伴って回転軸、延いては操作部材の回転可能な範囲を制限でき、いわゆるロックトゥロックを実現できる。そのため、運転者は操作部材の状態から操作しようとする対象物（例えば転舵輪）の状態を感得することができ、対象物を思い通りに動作させるようハンドル装置を操作することができる。又、摺動部材を利用して操作部材の回転可能な範囲を制限し、しかも螺旋溝に挿入された内突片によって制限しているので、簡単な構造とすることができると共に占有するスペースが比較的少なくて済む。更に、内突片が螺旋溝の末端に到達し摺動部材が限界の位置まで摺動しても、支持部材と摺動部材との間に所定距離の隙間が確保されるので、支持部材と摺動部材とが接触するのを防止することができる。
【００１２】
又、上記の目的を達成するため、本発明に係る操舵システムは、運転者の操作に応じて、車体に旋回可能に設けられた転舵輪を旋回させる操舵システムであって、本発明に係るハンドル装置と、上記転舵輪を旋回駆動する駆動装置と、上記転舵輪の旋回角度を検出する検出装置と、上記ハンドル装置による操作角度及び上記検出装置による旋回角度に応じて上記駆動装置を制御する制御装置とを備え、上記制御装置は、上記操作角度に基づいて目標旋回角度を導出し、該目標旋回角度と上記旋回角度とが一致するように上記駆動装置を制御することを特徴とする構成としている。
【００１３】
これによれば、運転者がハンドル装置を操作、つまり操作部材を回転させると、どれだけ回転させたかに応じた操作角度が角度検出器により検出され、制御装置は、この検出された操作角度に対応する目標旋回角度を導出し、目標旋回角度と実際の旋回角度とが一致するように駆動装置を制御する。つまり、実際の旋回角度の方が小さければ旋回角度が大きくなるように転舵輪を旋回させ、実際の旋回角度の方が大きければ旋回角度が小さくなるように転舵輪を旋回させる。
従って、操作角度に対し旋回角度が一対一で対応するように制御されるので、運転者は違和感なくハンドル装置を操作でき、ハンドル装置を操作して転舵輪を思い通りに旋回させることができる。もちろん、ハンドル装置と転舵輪、及びハンドル装置と駆動装置を機械的に連結する必要がないので設計上これらを自由に配置することが可能であり、ハンドル装置と転舵輪との位置関係が状況によって変化する車両にも簡単に適用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に説明したように、本発明に係るハンドル装置によれば、操作しようとする対象物（例えば転舵輪）と回転軸とが機械的に連結されていなくてもよく、運転者が操作部材をどれだけ回転させたかが角度検出器による操作角度から把握できるので、回転軸を必要最低限の長さとしてハンドル装置全体としての小型化を図ることができる。更に、摺動部材に設けられた内突片及び外突片を利用して、摺動部材の回転の規制及び摺動、揺動部材の揺動をなすようにしているので、簡単な構造とすることができる。
又、本発明に係る操舵システムによれば、ハンドル装置を転舵輪や駆動装置と機械的に連結する必要がないので、設計上これらを自由に配置することが可能であり、運転者はハンドル装置を操作して転舵輪を思い通りに旋回させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を産業車両の一種であるフォークリフトに適用した実施例を、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に示すように、この実施例１に係るフォークリフトは、車体１の後部に左右一対で後方へ向けて延設されたストラドルレッグ２を備えており、各ストラドルレッグ２の先端部に後輪３が設けられている。車体１の前部には前輪４が設けられ、この前輪４が走行駆動輪及び転舵輪として機能する。ストラドルレッグ２の基端部にはマスト装置５が設けられ、このマスト装置５に運転台６が昇降可能に支持されている。運転台６には荷を扱うフォーク７が後方へ向けて延設されており、運転台６の前部に立設された側壁に、このフォークリフトを運転するための操作ボックス８やアクセルレバー９、ハンドル装置１０が設けられている。
【００１７】
図２と図３に示すように、ハンドル装置１０は、円盤状のホイール１１と、ホイール１１に連結されたシャフト１２と、シャフト１２をその中心軸回りに回転可能に支持する上下のサポート１３を備えている。又、上下のサポート１３の間で、シャフト１２にスライダ１４が嵌められており、後述するように、スライダ１４はシャフト１２の回転に伴ってシャフト１２の軸方向へ摺動可能とされている。このスライダ１４には、２本の円柱状に形成されたピン１５が対向するように挿入されている。更に、ハンドル装置１０には、上下のサポート１３を連結して左右のガイド１６が設けられ、右側のガイド１６にポテンショメータからなる角度センサ１７が設けられている。角度センサ１７にはアーム１８が取り付けられており、このアーム１８とピン１５が係合させてある。尚、ホイール１１には操作をし易くするために上方に向けてノブ１９が取り付けられており、運転者がこのノブ１９を持って回転操作を行えるようになっている。
【００１８】
図３に示すように、ホイール１１は、シャフト１２に固定され、ノブ１９が固定される芯材１１Ａと、この芯材１１Ａを上方及び側方から覆うように設けられる被覆材１１Ｂとからなり、被覆材１１Ｂが芯材１１Ａに固定されることでホイール１１全体及びシャフト１２、ノブ１９が一体化されている。シャフト１２は、軸方向を上下に向けてその上端部を芯材１１Ａの中央部に連結されており、ホイール１１よりも幾分下方の位置で上側のサポート１３に支持されると共に、その下端部が下側のサポート１３に支持されている。又、シャフト１２の外周部には、上下のサポート１３の間に位置するように一条の螺旋溝１２ａが形成されている。この螺旋溝１２ａは、方形断面でシャフト１２の軸方向へ所定のピッチで形成されており、ここでは上側の末端から下側の末端までシャフト１２回りに８周半分の螺旋溝１２ａが形成されている。
【００１９】
このようなシャフト１２に嵌められるスライダ１４は、中央部に上下に貫通する貫通孔を有する円筒状に形成されている。スライダ１４に挿入された各ピン１５は、軸方向を左右に向けて一端側をスライダ１４の内壁面（以下、内縁）よりも内側に突出させ、他端側をスライダ１４の外壁面（以下、外縁）よりも外側に突出させてある。ここで、ピン１５の、内縁よりも突出した部分が本発明における内突片に相当し、外縁よりも突出した部分が本発明における外突片に相当する。ピン１５の内縁よりも突出した部分はいずれも螺旋溝１２ａに挿入されており、２本のピン１５は螺旋溝１２ａに沿って半周分ずらせた位置に配置され、一方のピン１５（図３において左側のピン１５）が他方のピン１５（図３において右側のピン１５）に対し螺旋溝１２ａのピッチの１／２だけ上方に位置している。これにより、スライダ１４の摺動可能な範囲は、左側（上側）のピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａの上側の末端に到達した位置と、右側（下側）のピン１５の内縁よりも突出した部分が下側の末端に到達した位置との間に制限されている。
【００２０】
各ガイド１６には、シャフト１２の軸方向と平行に（つまり上下方向に）案内溝１６ａが形成されている。角度センサ１７は、回転可能な入力軸をガイド１６から外方（この実施例１では右外方）へ突出させてガイド１６の内側（シャフト１２側）に取り付けられており、入力軸のガイド１６から突出させた部分にアーム１８が取り付けられている。アーム１８は基端部で角度センサ１７の入力軸に取り付けられ、アーム１８の先端部には、アーム１８の長手方向（アーム１８の揺動中心である角度センサ１７の入力軸の中心とアーム１８の先端部とを結ぶ方向）に係合溝１８ａが形成されている。そして、左側のピン１５の外縁よりも突出した部分が、左側のガイド１６の案内溝１６ａに挿入され、右側のピン１５の外縁よりも突出した部分が、右側のガイド１６の案内溝１６ａに挿入されると共にアーム１８の係合溝１８ａに挿入されて係合されている。
【００２１】
尚、案内溝１６ａ及び係合溝１８ａは、ピン１５の外縁よりも突出した部分の外径と実質的に同じ幅で形成されており、ピン１５が挿入された状態で、案内溝１６ａは、ガイド１６に対するピン１５の上下方向への移動（摺動）を許容しつつ、ピン１５の軸方向に対し直角で、かつ上下方向に対し直角となる方向（前後方向）への移動を規制する。
又、図３と図４に示すように、アーム１８の長手方向を水平にした状態で、左側のピン１５から上側の末端までの螺旋溝１２ａが４周分、右側のピン１５から下側の末端までの螺旋溝１２ａも同じく４周分となるように取り付けられている。
【００２２】
図４に示すように、運転者がノブ１９を持ってホイール１１と共にシャフト１２を回転させると、ピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａに挿入されているため、螺旋溝１２ａの回転に伴ってピン１５と共にスライダ１４も回転しようとする。しかし、ピン１５の外縁よりも突出した部分は案内溝１６ａに挿入されているので、回転が阻止され、スライダ１４はシャフト１２の軸方向へ摺動する。つまり、図４に示すように、螺旋溝１２ａが平面視右回りに形成されていれば、シャフト１２が平面視左回りに回転すればスライダ１４は下方へ移動し、平面視右回りに回転すればスライダ１４は上方へ摺動する。又、ピン１５の外縁よりも突出した部分が係合溝１８ａに挿入されているので、このスライダ１４の摺動に伴って、スライダ１４が下方へ移動すればアーム１８は下方へ揺動し、スライダ１４が上方へ移動すればアーム１８は上方へ揺動する。
【００２３】
このようにして揺動するアーム１８の揺動角度が角度センサ１７により検出され、後述する制御装置２４に入力される。角度センサ１７は、アーム１８の長手方向を水平にした状態を中心として揺動角度を検出し、ここでは、アーム１８が上方へ揺動したときの角度を正の値、下方へ揺動したときの角度を負の値としている。
【００２４】
図４に示すアーム１８の長手方向を水平にした状態（アーム１８の揺動角度が０の状態）からホイール１１を平面視左回りに４回転させ、図５に示すように右側のピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａの下側の末端まで到達すると、スライダ１４が更に摺動することができなくなってシャフト１２の回転が阻止され、運転者はホイール１１をそれ以上平面視左回りに回転させることができなくなる。この状態からホイール１１を平面視右回りに８回転させると、左側のピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａの上側の末端まで到達し、シャフト１２の回転が阻止され、運転者はホイール１１をそれ以上平面視右回りに回転させることができなくなる。このようにして、このハンドル装置１０のロックトゥロックは８回転とされている。
【００２５】
尚、図５に示すように、右側のピン１５の内縁よりも突出した部分が下側の末端まで到達した際には、下側のサポート１３とスライダ１４の下端との間に上下に距離Ｇだけの隙間が確保されるようになっており、左側のピン１５の内縁よりも突出した部分が上側の末端まで到達した際には、上側のサポート１３とスライダ１４の上端との間に同様の隙間が確保される。これにより、上下のサポート１３とスライダ１４との接触が防止される。
【００２６】
さて、図６に示すように、前輪４は、車体１の前部に設けられたドライブ装置２０に支持されている。ドライブ装置２０は、車体１に縦軸回りに旋回可能に支持されており、ドライブ装置２０の上方には前輪４を駆動するための走行用モータ２１と、ドライブ装置２０を駆動するための操舵用モータ２２とが配置されている。前輪４と走行用モータ２１とはドライブ装置２０に内蔵されたギヤを介して連結されており、走行用モータ２１からの駆動トルクがドライブ装置２０を介して前輪４に伝えられ、前輪４が回転する。ドライブ装置２０と操舵用モータ２２とも、上記とは異なるギヤを介して連結されており、操舵用モータ２２からの駆動トルクがドライブ装置２０に伝えられ、ドライブ装置２０が旋回する。ここで、前輪４は、ドライブ装置２０に支持されているので、前輪４とドライブ装置２０とは一体的に旋回する。尚、前輪４とドライブ装置２０は、操舵用モータ２２が正転駆動されると平面視右回りに旋回し、逆転駆動されると平面視左回りに旋回するようになっている。
【００２７】
又、図６に示すように、ドライブ装置２０と操舵用モータ２２とを連結するギヤのうち、ドライブ装置２０に固定されたギヤには、ポテンショメータからなる角度センサ２３が連結されており、前輪４及びドライブ装置２０の旋回角度（以下、単に前輪４の旋回角度）がこの角度センサ２３により検出され、車体１に搭載された制御装置２４へ入力される。角度センサ２３は、前輪４が直進状態にあるときを中心として前輪４の旋回角度を検出し、ここでは、前輪４が直進状態から平面視右側に旋回したときの角度を正の値、直進状態から平面視左側に旋回したときの角度を負の値としている。
【００２８】
制御装置２４には、ハンドル装置１０の角度センサ１７から操作角度（操作角度Ａ）、及び角度センサ２３から旋回角度（旋回角度Ｃ）が入力され、制御装置２４は、これらに基づいて操舵用モータ２２を制御する。
【００２９】
制御装置２４は、角度センサ１７からの操作角度Ａが入力されると、操作角度Ａに対応する目標旋回角度Ｂを導出する。すなわち、制御装置２４には、操作角度Ａと目標旋回角度Ｂとの関係を定めた操舵モードが予め設定されており（幾つかの操舵モードの中から一つ選択して設定できるようにしてもよい。）、この操舵モードの下で目標旋回角度Ｂを導出する。例えば、図７において太い実線で示す操舵モードＭ１が設定されていれば、−Ａ２≦Ａ＜−Ａ１の範囲では、
Ｂ＝（Ｂ２−Ｂ１）／（Ａ２−Ａ１）×（Ａ＋Ａ１）−Ｂ１
−Ａ１≦Ａ≦Ａ１の範囲では、
Ｂ＝Ｂ１／Ａ１×Ａ
Ａ１＜Ａ≦Ａ２の範囲では、
Ｂ＝（Ｂ２−Ｂ１）／（Ａ２−Ａ１）×（Ａ−Ａ１）＋Ｂ１
の各演算により目標旋回角度Ｂを導出する。又、図７において細い実線で示す操舵モードＭ２が設定されていれば、−Ａ２≦Ａ＜−Ａ１の範囲では、
Ｂ＝（Ｂ２−Ｂ０）／（Ａ２−Ａ１）×（Ａ＋Ａ１）−Ｂ０
−Ａ１≦Ａ≦Ａ１の範囲では、
Ｂ＝Ｂ０／Ａ１×Ａ
Ａ１＜Ａ≦Ａ２の範囲では、
Ｂ＝（Ｂ２−Ｂ０）／（Ａ２−Ａ１）×（Ａ−Ａ１）＋Ｂ０
の各演算により目標旋回角度Ｂを導出する。尚、ここでＢ０＜Ｂ１であるから、操舵モードＭ２が設定されている場合、−Ａ１≦Ａ≦Ａ１の範囲では操舵モードＭ１よりも操作角度Ａの変化に対する目標旋回角度Ｂの変化が緩やかなものとなり、−Ａ２≦Ａ＜−Ａ１及びＡ１＜Ａ≦Ａ２の範囲では操舵モードＭ１よりも操作角度Ａの変化に対する目標旋回角度Ｂの変化が急なものとなる。
【００３０】
上記のようにして目標旋回角度Ｂを導出すると、制御装置２４は、この目標旋回角度Ｂと角度センサ２３からの旋回角度Ｃとの角度偏差（｜Ｂ−Ｃ｜）を求めると共に、目標旋回角度Ｂに対し旋回角度Ｃが大きいのか、小さいのかを判定する。そして、制御装置２４は、旋回角度Ｃの方が目標旋回角度Ｂよりも小さい場合には旋回角度Ｃが大きくなる向き、つまり平面視右回りに前輪４及びドライブ装置２０が旋回するよう操舵用モータ２２を正転駆動し、旋回角度Ｃの方が目標旋回角度Ｂよりも大きい場合には旋回角度Ｃが小さくなる向き、つまり平面視左回りに前輪４及びドライブ装置２０が旋回するよう操舵用モータ２２を逆転駆動する。こうして、目標旋回角度Ｂと旋回角度Ｃとが一致し角度偏差が０になれば、制御装置２４は操舵用モータ２２の駆動を停止させる。
【００３１】
このような実施例１によれば、運転者がハンドル装置１０を操作、つまりホイール１１を回転させると、それに応じた操作角度Ａが角度センサ１７により検出されるので、ホイール１１をどれだけ回転させたかが把握でき、制御装置２４が、検出された操作角度Ａに対応する目標旋回角度Ｂを導出し、目標旋回角度Ｂと実際の旋回角度Ｃとが一致するように操舵用モータ２２を制御することで、運転者は前輪４を思い通りに旋回させることができる。特に、操作角度Ａに対し旋回角度Ｃが一対一で対応するように制御され、又、ロックトゥロックを８回転に制限してあるので、運転者は違和感なくハンドル装置１０を操作でき、ホイール１１の状態から前輪４の状態を感得することができる。
尚、操舵モードＭ１、Ｍ２の何れに設定されたとしても、−Ａ１≦Ａ≦Ａ１の範囲では操作角度Ａの変化に対する目標旋回角度Ｂの変化が比較的緩やかであるので前輪４を直進状態を維持しやすく、それ以外の範囲では操作角度Ａの変化に対する目標旋回角度Ｂの変化が比較的急であるので、少ない操作で大きく前輪４を旋回させることができる。
【００３２】
又、この実施例１のハンドル装置１０によれば、シャフト１２を必要最小限の長さとしてハンドル装置１０を小型化することができる上、ピン１５を利用して、スライダ１４の回転を規制すると共にスライダ１４を摺動させ、アーム１８を揺動させるようにしているので、簡単な構造とすることができる。更に、スライダ１４を利用して、シャフト１２、延いてはホイール１１の回転可能な範囲を制限しており、しかも螺旋溝１２ａに挿入されたピン１５によって制限しているので、簡単な構造とすることができると共に占有するスペースを抑えることができる。もちろん、ハンドル装置１０を前輪４やドライブ装置２０、操舵用モータ２２と機械的に連結する必要がないのでこれらを自由に配置でき、この実施例１に係るフォークリフトのように運転台６が昇降する車両にも好適に適用することができる。
【実施例２】
【００３３】
上記の実施例１では、ホイール１１はシャフト１２の上端部に固定されており、ホイール１１とシャフト１２とが常に一体的に回転するようにしているが、これに代えて、ホイール１１をシャフト１２に相対的に回転可能に取り付け、このホイール１１の動きとシャフト１２に固定されたホイール３０の動きとを連動させることにより、ホイール１１とシャフト１２とが一体的に回転するようにしてもよい。以下、このようにした実施例２につき説明する。
尚、この実施例２では、ハンドル装置１０以外は上記の実施例１の同じ構成であるので説明を省略し、又、ハンドル装置１０に関し上記の実施例１と同じ構成については同一符号を用い説明を簡略化して行う。
【００３４】
図８に示すように、この実施例２のハンドル装置１０は、円盤状のホイール１１と、ホイール１１に連結されたシャフト１２と、シャフト１２をその中心軸回りに回転可能に支持する上下のサポート１３を備えており、更に、上下のサポート１３の間でシャフト１２に嵌められた円筒状のスライダ１４と、スライダ１４に挿入された左右のピン１５を備えている。又、ハンドル装置１０は、左右のガイド１６と、右側のガイド１６に設けられた角度センサ１７と、角度センサ１７に取り付けられたアーム１８を備えており、アーム１８と右側のピン１５は係合させてある。尚、１９はホイール１１に取り付けられているノブである。
【００３５】
図９に示すように、ホイール３０は、ホイール１１の下方位置でシャフト１２の上部に固定されており、ホイール３０には、ホイール１１に向けてピン３１が突設されると共に、係合孔３０ａが形成されている。ホイール１１は、芯材１１Ａと被覆材１１Ｂとからなり、芯材１１Ａにはホイール３０に向けてピン３２が突設されている。そして、芯材１１Ａとホイール３０との間には、図１０に示すように、これらと同心円状にスプリング３３が配置され、このスプリング３３の両端部がピン３１及びピン３２に係止されている。更に、芯材１１Ａにはホイール３０に向けてピン３４が突設されており、このピン３４がホイール３０の係合孔３０ａに挿入されている。
【００３６】
図８と図９に示すように、上側のサポート１３は下側サポート１３よりも運転者から見て手前側に突出させてあり、この突出部には上下に貫通したねじ穴が形成されている。そして、このねじ穴に、下方からホルダ３５が取り付けられている。ホルダ３５は、上部がねじ軸とされると共に下部がノブとされており、その中央に貫通孔が形成されている。このホルダ３５に、スプリング３６を介してシュー３７が取り付けられている。シュー３７は円盤状の接触部と、ホルダ３５の貫通孔に挿入される円柱状の案内部とからなり、スプリング３６により上方に付勢され、接触部の上面をホイール３０の下面に押し付けられている。図９に示すように、ホルダ３５をねじ込み上方へ移動させると、スプリング３６がシュー３７を押し上げてシュー３７がより強く押し付けられ、逆に、ホルダ３５を下方へ移動させるとシュー３７にかかる押し付け力は弱まる。
【００３７】
図９に示すように、運転者がノブ１９を持ってホイール１１を回転させると、スプリング３３を介してホイール３０に回転が伝わるのでホイール１１と一体的にホイール３０及びシャフト１２が回転する。そのため、ホイール３０とシュー３７との間に動摩擦が生じ、これがホイール３０、延いてはホイール１１を回転させる際の負荷として作用する。又、ピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａに挿入されているため、螺旋溝１２ａの回転に伴ってピン１５と共にスライダ１４も回転しようとする。しかし、ピン１５の外縁よりも突出した部分は案内溝１６ａに挿入されているので、回転が阻止され、スライダ１４はシャフト１２の軸方向へ摺動する。又、ピン１５の外縁よりも突出した部分が係合溝１８ａに挿入されているので、このスライダ１４の摺動に伴ってアーム１８は揺動し、アーム１８の揺動角度が角度センサ１７により検出され、制御装置２４に入力される。スライダ１４が摺動して行き、ピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａの上側又は下側の末端まで到達すると、スライダ１４が更に摺動することができなくなり、シャフト１２及びホイール３０の回転が阻止され、運転者はホイール１１をそれ以上回転させることができなくなる。
【００３８】
このような実施例２のハンドル装置１０によれば、ホイール３０を設けるため上記の実施例１よりも幾分長くなるものの、シャフト１２を必要最小限の長さとしてハンドル装置１０を小型化することができる。又、実施例１と同様に、ピン１５を利用して、スライダ１４の回転を規制すると共にスライダ１４を摺動させ、アーム１８を揺動させるようにし、更に、シャフト１２、延いてはホイール１１の回転可能な範囲を制限しているので、簡単な構造とすることができると共に占有するスペースを抑えることができる。もちろん、ハンドル装置１０は、前輪４やドライブ装置２０、操舵用モータ２２と機械的に連結する必要がないので自由に配置することができる。
【００３９】
又、この実施例２によれば、ロックトゥロックを実現しているので、運転者はホイール１１の状態から前輪４の状態を感得することができ、前輪４を思い通りに旋回させるようハンドル装置１０を操作することができる。更に、ホルダ３５のねじ込み具合を変えることで、シュー３７とホイール３０との接触圧を変えてホイール１１の回転に対する負荷を調節することができるので、例えば運転者にとってホイール１１が軽く回りすぎると感じられるときには、適当に負荷を増して操作性を高めることができる。もちろん、シュー３７又はホイール３０の磨耗によって負荷が低下したとしても、簡単に再調節して良好な操作性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例に係るフォークリフトの斜視図である。
【図２】本発明の実施例１の斜視図である。
【図３】本発明の実施例１の背面図である。
【図４】本発明の実施例１の側面図である。
【図５】本発明の実施例１の側面図である。
【図６】本発明の実施例１のシステム図である。
【図７】本発明の実施例１の制御特性図である。
【図８】本発明の実施例２の斜視図である。
【図９】本発明の実施例２の側面図である。
【図１０】本発明の実施例２の平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 車体
４ 前輪
６ 運転台
１０ ハンドル装置
１１ ホイール
１２ シャフト
１２ａ 螺旋溝
１３ サポート
１４ スライダ
１５ ピン
１６ ガイド
１６ａ 案内溝
１７ 角度センサ
１８ アーム
１８ａ 係合溝
２０ ドライブ装置
２２ 操舵用モータ
２３ 角度センサ
２４ 制御装置
３０ ホイール
３０ａ 係合孔
３１ ピン
３２ ピン
３３ スプリング
３４ ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者が操作するハンドル装置、及びハンドル装置の操作に応じて転舵輪を旋回させる操舵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォークリフトなどの車両では、運転者が操作するハンドルの回転を検出し、これに応じてモータなどのアクチュエータを作動させて、転舵輪の旋回を行う操舵システムが採用されている。このような操舵システムとしては、例えば特許文献１に示すように、ハンドルと転舵輪との機械的な連結がないものや、例えば特許文献２に示すように、ハンドルと転舵輪との機械的な連結があるものがある。
【０００３】
又、操舵システムにおいてハンドルの回転を検出する手法としては、例えば特許文献１に示すように、回転軸の回転を直接検出する技術や、例えば特許文献２に示すように、回転軸に雄ねじを設けると共に、この雄ねじにピンが設けられたメタル（ナット）をねじ込み、回転軸の回転に伴うピンの上下動を検出する技術がある。又、例えば特許文献３に示すように、回転軸に渦巻き溝を設け、この渦巻き溝に検出装置の操作軸を係合させ、回転軸の回転に伴う操作軸の上下動を検出する技術もある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０６３９９号公報
【特許文献２】特開平１０−２９５５３号公報
【特許文献３】特開平１０−４７９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
操舵システムにおけるハンドルは、その回転に一定の限度を設けられることがあり、いわゆるロックトゥロックを数回転程度に制限したものがある。これにより、例えばハンドルが限界位置まで回転されたことを以って転舵輪が限界位置まで旋回されたことが分かるというように、運転者がハンドルの状態から転舵輪の状態を感得できるようにすることができ、操作性を向上させることができる。そして、ハンドルと転舵輪とを機械的に連結した構成のものであれば、ハンドル自体の回転を規制する以外にも、転舵輪の旋回に限度を設けることでハンドルのロックトゥロックを実現することができる。
【０００６】
ところで、上記特許文献２に記載の技術ではハンドルを転舵輪と連結するために回転軸を長くしてあるが、上記の特許文献１に記載の技術のように、ハンドルと転舵輪との機械的な連結をなくした構成であれば、例えば回転軸の長さを短縮して小型化を図ることが可能である。但し、上記のようにハンドルのロックトゥロックを実現しようとする場合、転舵輪の旋回に限度を設けるといった手法を採ることができず、ハンドル自体の回転を規制する何らかの機構や装置が必要となるため、反って大型化を招くおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、良好な操作性が得られ、しかも小型化に適したハンドル装置を提供することを目的とする。又、このようなハンドル装置を利用することにより、利便性に優れた操舵システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係るハンドル装置は、運転者が把握する操作部材と、該操作部材と一体的に回転可能に支持される回転軸とを備え、上記操作部材と共に上記回転軸を回転させるハンドル装置であって、上記回転軸が挿入される貫通孔を有し、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる摺動部材と、上記摺動部材の、上記回転軸周りの回転を規制すると共に摺動を案内する案内部材と、上記摺動部材の摺動に連動して、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる揺動部材と、上記揺動部材の揺動角度を操作角度として検出する角度検出器とを備え、上記回転軸の外周部に軸方向へ螺旋溝が形成されると共に、上記案内部材に上記回転軸の軸方向へ案内溝が形成され、更に、上記揺動部材に揺動中心に向けて係合溝が形成されており、上記摺動部材に、上記回転軸に向けて突出させた内突片と、外方に向けて突出させた外突片とが設けられ、上記回転軸が上記貫通孔に挿入された上で、上記内突片が上記螺旋溝に挿入され、上記外突片が上記案内溝及び上記係合溝に挿入されてなることを特徴とする構成としている。
【０００９】
これによれば、運転者が操作部材と共に回転軸を回転させると螺旋溝も回転することから、これに挿入された内突片と共に摺動部材も回転しようとする。しかし、外突片が案内部材の案内溝に挿入されて回転軸周りの回転を規制されているので、摺動部材は螺旋溝のピッチに応じて回転軸の軸方向へ摺動する。ここで、内突片はもちろん外突片も摺動部材と一体的に軸方向へ移動するが、外突片が揺動部材の係合溝に挿入されていることから、摺動部材の摺動が外突片を介して揺動部材に伝えられ、摺動部材の摺動に連動して揺動部材が揺動する。そして、このようにして揺動する揺動部材の揺動角度が角度検出器により検出される。
従って、運転者が操作部材をどれだけ回転させたかが角度検出器による操作角度から把握でき、この操作角度に応じて、例えば車体に設けられた転舵輪を旋回させるようにすれば、運転者の操作意図を適切に反映した操舵システムとすることができる。又、操作しようとする対象物（例えば転舵輪）と回転軸とが機械的に連結されていなくてもよいので、回転軸を、回転軸自体の支持や螺旋溝の形成、操作部材との連結などに必要な最低限の長さとして、ハンドル装置全体としての小型化を図ることができる。もちろん、内突片及び外突片を利用して、摺動部材の回転を規制すると共に摺動部材を回転軸の軸方向へ摺動させ、更に揺動部材を揺動させるようにしているので、簡単な構造とすることができる。尚、回転軸と摺動部材は必ずしも接触している必要はなく、摺動を円滑に行わせるために回転軸と摺動部材との間に微小な隙間を設けておいてもよい。
【００１０】
上記のハンドル装置においては、上記回転軸を、上記摺動部材よりも該回転軸の各端部寄りの位置で支持する一対の支持部材を備え、上記螺旋溝は、上記両支持部材の間で末端を有し、上記摺動部材は、上記内突片が上記末端に到達する位置まで摺動可能とされており、上記位置において、上記支持部材と上記摺動部材とを、上記回転軸の軸方向へ所定距離だけ離間させてなることを特徴とする構成とすることができる。
【００１１】
このようにすれば、内突片が螺旋溝の一方の末端に到達した位置と、他方の末端に到達した位置との間に摺動部材の摺動可能な範囲が制限され、これに伴って回転軸、延いては操作部材の回転可能な範囲を制限でき、いわゆるロックトゥロックを実現できる。そのため、運転者は操作部材の状態から操作しようとする対象物（例えば転舵輪）の状態を感得することができ、対象物を思い通りに動作させるようハンドル装置を操作することができる。又、摺動部材を利用して操作部材の回転可能な範囲を制限し、しかも螺旋溝に挿入された内突片によって制限しているので、簡単な構造とすることができると共に占有するスペースが比較的少なくて済む。更に、内突片が螺旋溝の末端に到達し摺動部材が限界の位置まで摺動しても、支持部材と摺動部材との間に所定距離の隙間が確保されるので、支持部材と摺動部材とが接触するのを防止することができる。
【００１２】
又、上記の目的を達成するため、本発明に係る操舵システムは、運転者の操作に応じて、車体に旋回可能に設けられた転舵輪を旋回させる操舵システムであって、本発明に係るハンドル装置と、上記転舵輪を旋回駆動する駆動装置と、上記転舵輪の旋回角度を検出する検出装置と、上記ハンドル装置による操作角度及び上記検出装置による旋回角度に応じて上記駆動装置を制御する制御装置とを備え、上記制御装置は、上記操作角度に基づいて目標旋回角度を導出し、該目標旋回角度と上記旋回角度とが一致するように上記駆動装置を制御することを特徴とする構成としている。
【００１３】
これによれば、運転者がハンドル装置を操作、つまり操作部材を回転させると、どれだけ回転させたかに応じた操作角度が角度検出器により検出され、制御装置は、この検出された操作角度に対応する目標旋回角度を導出し、目標旋回角度と実際の旋回角度とが一致するように駆動装置を制御する。つまり、実際の旋回角度の方が小さければ旋回角度が大きくなるように転舵輪を旋回させ、実際の旋回角度の方が大きければ旋回角度が小さくなるように転舵輪を旋回させる。
従って、操作角度に対し旋回角度が一対一で対応するように制御されるので、運転者は違和感なくハンドル装置を操作でき、ハンドル装置を操作して転舵輪を思い通りに旋回させることができる。もちろん、ハンドル装置と転舵輪、及びハンドル装置と駆動装置を機械的に連結する必要がないので設計上これらを自由に配置することが可能であり、ハンドル装置と転舵輪との位置関係が状況によって変化する車両にも簡単に適用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に説明したように、本発明に係るハンドル装置によれば、操作しようとする対象物（例えば転舵輪）と回転軸とが機械的に連結されていなくてもよく、運転者が操作部材をどれだけ回転させたかが角度検出器による操作角度から把握できるので、回転軸を必要最低限の長さとしてハンドル装置全体としての小型化を図ることができる。更に、摺動部材に設けられた内突片及び外突片を利用して、摺動部材の回転の規制及び摺動、揺動部材の揺動をなすようにしているので、簡単な構造とすることができる。
又、本発明に係る操舵システムによれば、ハンドル装置を転舵輪や駆動装置と機械的に連結する必要がないので、設計上これらを自由に配置することが可能であり、運転者はハンドル装置を操作して転舵輪を思い通りに旋回させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を産業車両の一種であるフォークリフトに適用した実施例を、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に示すように、この実施例１に係るフォークリフトは、車体１の後部に左右一対で後方へ向けて延設されたストラドルレッグ２を備えており、各ストラドルレッグ２の先端部に後輪３が設けられている。車体１の前部には前輪４が設けられ、この前輪４が走行駆動輪及び転舵輪として機能する。ストラドルレッグ２の基端部にはマスト装置５が設けられ、このマスト装置５に運転台６が昇降可能に支持されている。運転台６には荷を扱うフォーク７が後方へ向けて延設されており、運転台６の前部に立設された側壁に、このフォークリフトを運転するための操作ボックス８やアクセルレバー９、ハンドル装置１０が設けられている。
【００１７】
図２と図３に示すように、ハンドル装置１０は、円盤状のホイール１１と、ホイール１１に連結されたシャフト１２と、シャフト１２をその中心軸回りに回転可能に支持する上下のサポート１３を備えている。又、上下のサポート１３の間で、シャフト１２にスライダ１４が嵌められており、後述するように、スライダ１４はシャフト１２の回転に伴ってシャフト１２の軸方向へ摺動可能とされている。このスライダ１４には、２本の円柱状に形成されたピン１５が対向するように挿入されている。更に、ハンドル装置１０には、上下のサポート１３を連結して左右のガイド１６が設けられ、右側のガイド１６にポテンショメータからなる角度センサ１７が設けられている。角度センサ１７にはアーム１８が取り付けられており、このアーム１８とピン１５が係合させてある。尚、ホイール１１には操作をし易くするために上方に向けてノブ１９が取り付けられており、運転者がこのノブ１９を持って回転操作を行えるようになっている。
【００１８】
図３に示すように、ホイール１１は、シャフト１２に固定され、ノブ１９が固定される芯材１１Ａと、この芯材１１Ａを上方及び側方から覆うように設けられる被覆材１１Ｂとからなり、被覆材１１Ｂが芯材１１Ａに固定されることでホイール１１全体及びシャフト１２、ノブ１９が一体化されている。シャフト１２は、軸方向を上下に向けてその上端部を芯材１１Ａの中央部に連結されており、ホイール１１よりも幾分下方の位置で上側のサポート１３に支持されると共に、その下端部が下側のサポート１３に支持されている。又、シャフト１２の外周部には、上下のサポート１３の間に位置するように一条の螺旋溝１２ａが形成されている。この螺旋溝１２ａは、方形断面でシャフト１２の軸方向へ所定のピッチで形成されており、ここでは上側の末端から下側の末端までシャフト１２回りに８周半分の螺旋溝１２ａが形成されている。
【００１９】
このようなシャフト１２に嵌められるスライダ１４は、中央部に上下に貫通する貫通孔を有する円筒状に形成されている。スライダ１４に挿入された各ピン１５は、軸方向を左右に向けて一端側をスライダ１４の内壁面（以下、内縁）よりも内側に突出させ、他端側をスライダ１４の外壁面（以下、外縁）よりも外側に突出させてある。ここで、ピン１５の、内縁よりも突出した部分が本発明における内突片に相当し、外縁よりも突出した部分が本発明における外突片に相当する。ピン１５の内縁よりも突出した部分はいずれも螺旋溝１２ａに挿入されており、２本のピン１５は螺旋溝１２ａに沿って半周分ずらせた位置に配置され、一方のピン１５（図３において左側のピン１５）が他方のピン１５（図３において右側のピン１５）に対し螺旋溝１２ａのピッチの１／２だけ上方に位置している。これにより、スライダ１４の摺動可能な範囲は、左側（上側）のピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａの上側の末端に到達した位置と、右側（下側）のピン１５の内縁よりも突出した部分が下側の末端に到達した位置との間に制限されている。
【００２０】
各ガイド１６には、シャフト１２の軸方向と平行に（つまり上下方向に）案内溝１６ａが形成されている。角度センサ１７は、回転可能な入力軸をガイド１６から外方（この実施例１では右外方）へ突出させてガイド１６の内側（シャフト１２側）に取り付けられており、入力軸のガイド１６から突出させた部分にアーム１８が取り付けられている。アーム１８は基端部で角度センサ１７の入力軸に取り付けられ、アーム１８の先端部には、アーム１８の長手方向（アーム１８の揺動中心である角度センサ１７の入力軸の中心とアーム１８の先端部とを結ぶ方向）に係合溝１８ａが形成されている。そして、左側のピン１５の外縁よりも突出した部分が、左側のガイド１６の案内溝１６ａに挿入され、右側のピン１５の外縁よりも突出した部分が、右側のガイド１６の案内溝１６ａに挿入されると共にアーム１８の係合溝１８ａに挿入されて係合されている。
【００２１】
尚、案内溝１６ａ及び係合溝１８ａは、ピン１５の外縁よりも突出した部分の外径と実質的に同じ幅で形成されており、ピン１５が挿入された状態で、案内溝１６ａは、ガイド１６に対するピン１５の上下方向への移動（摺動）を許容しつつ、ピン１５の軸方向に対し直角で、かつ上下方向に対し直角となる方向（前後方向）への移動を規制する。
又、図３と図４に示すように、アーム１８の長手方向を水平にした状態で、左側のピン１５から上側の末端までの螺旋溝１２ａが４周分、右側のピン１５から下側の末端までの螺旋溝１２ａも同じく４周分となるように取り付けられている。
【００２２】
図４に示すように、運転者がノブ１９を持ってホイール１１と共にシャフト１２を回転させると、ピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａに挿入されているため、螺旋溝１２ａの回転に伴ってピン１５と共にスライダ１４も回転しようとする。しかし、ピン１５の外縁よりも突出した部分は案内溝１６ａに挿入されているので、回転が阻止され、スライダ１４はシャフト１２の軸方向へ摺動する。つまり、図４に示すように、螺旋溝１２ａが平面視右回りに形成されていれば、シャフト１２が平面視左回りに回転すればスライダ１４は下方へ移動し、平面視右回りに回転すればスライダ１４は上方へ摺動する。又、ピン１５の外縁よりも突出した部分が係合溝１８ａに挿入されているので、このスライダ１４の摺動に伴って、スライダ１４が下方へ移動すればアーム１８は下方へ揺動し、スライダ１４が上方へ移動すればアーム１８は上方へ揺動する。
【００２３】
このようにして揺動するアーム１８の揺動角度が角度センサ１７により検出され、後述する制御装置２４に入力される。角度センサ１７は、アーム１８の長手方向を水平にした状態を中心として揺動角度を検出し、ここでは、アーム１８が上方へ揺動したときの角度を正の値、下方へ揺動したときの角度を負の値としている。
【００２４】
図４に示すアーム１８の長手方向を水平にした状態（アーム１８の揺動角度が０の状態）からホイール１１を平面視左回りに４回転させ、図５に示すように右側のピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａの下側の末端まで到達すると、スライダ１４が更に摺動することができなくなってシャフト１２の回転が阻止され、運転者はホイール１１をそれ以上平面視左回りに回転させることができなくなる。この状態からホイール１１を平面視右回りに８回転させると、左側のピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａの上側の末端まで到達し、シャフト１２の回転が阻止され、運転者はホイール１１をそれ以上平面視右回りに回転させることができなくなる。このようにして、このハンドル装置１０のロックトゥロックは８回転とされている。
【００２５】
尚、図５に示すように、右側のピン１５の内縁よりも突出した部分が下側の末端まで到達した際には、下側のサポート１３とスライダ１４の下端との間に上下に距離Ｇだけの隙間が確保されるようになっており、左側のピン１５の内縁よりも突出した部分が上側の末端まで到達した際には、上側のサポート１３とスライダ１４の上端との間に同様の隙間が確保される。これにより、上下のサポート１３とスライダ１４との接触が防止される。
【００２６】
さて、図６に示すように、前輪４は、車体１の前部に設けられたドライブ装置２０に支持されている。ドライブ装置２０は、車体１に縦軸回りに旋回可能に支持されており、ドライブ装置２０の上方には前輪４を駆動するための走行用モータ２１と、ドライブ装置２０を駆動するための操舵用モータ２２とが配置されている。前輪４と走行用モータ２１とはドライブ装置２０に内蔵されたギヤを介して連結されており、走行用モータ２１からの駆動トルクがドライブ装置２０を介して前輪４に伝えられ、前輪４が回転する。ドライブ装置２０と操舵用モータ２２とも、上記とは異なるギヤを介して連結されており、操舵用モータ２２からの駆動トルクがドライブ装置２０に伝えられ、ドライブ装置２０が旋回する。ここで、前輪４は、ドライブ装置２０に支持されているので、前輪４とドライブ装置２０とは一体的に旋回する。尚、前輪４とドライブ装置２０は、操舵用モータ２２が正転駆動されると平面視右回りに旋回し、逆転駆動されると平面視左回りに旋回するようになっている。
【００２７】
又、図６に示すように、ドライブ装置２０と操舵用モータ２２とを連結するギヤのうち、ドライブ装置２０に固定されたギヤには、ポテンショメータからなる角度センサ２３が連結されており、前輪４及びドライブ装置２０の旋回角度（以下、単に前輪４の旋回角度）がこの角度センサ２３により検出され、車体１に搭載された制御装置２４へ入力される。角度センサ２３は、前輪４が直進状態にあるときを中心として前輪４の旋回角度を検出し、ここでは、前輪４が直進状態から平面視右側に旋回したときの角度を正の値、直進状態から平面視左側に旋回したときの角度を負の値としている。
【００２８】
制御装置２４には、ハンドル装置１０の角度センサ１７から操作角度（操作角度Ａ）、及び角度センサ２３から旋回角度（旋回角度Ｃ）が入力され、制御装置２４は、これらに基づいて操舵用モータ２２を制御する。
【００２９】
制御装置２４は、角度センサ１７からの操作角度Ａが入力されると、操作角度Ａに対応する目標旋回角度Ｂを導出する。すなわち、制御装置２４には、操作角度Ａと目標旋回角度Ｂとの関係を定めた操舵モードが予め設定されており（幾つかの操舵モードの中から一つ選択して設定できるようにしてもよい。）、この操舵モードの下で目標旋回角度Ｂを導出する。例えば、図７において太い実線で示す操舵モードＭ１が設定されていれば、−Ａ２≦Ａ＜−Ａ１の範囲では、
Ｂ＝（Ｂ２−Ｂ１）／（Ａ２−Ａ１）×（Ａ＋Ａ１）−Ｂ１
−Ａ１≦Ａ≦Ａ１の範囲では、
Ｂ＝Ｂ１／Ａ１×Ａ
Ａ１＜Ａ≦Ａ２の範囲では、
Ｂ＝（Ｂ２−Ｂ１）／（Ａ２−Ａ１）×（Ａ−Ａ１）＋Ｂ１
の各演算により目標旋回角度Ｂを導出する。又、図７において細い実線で示す操舵モードＭ２が設定されていれば、−Ａ２≦Ａ＜−Ａ１の範囲では、
Ｂ＝（Ｂ２−Ｂ０）／（Ａ２−Ａ１）×（Ａ＋Ａ１）−Ｂ０
−Ａ１≦Ａ≦Ａ１の範囲では、
Ｂ＝Ｂ０／Ａ１×Ａ
Ａ１＜Ａ≦Ａ２の範囲では、
Ｂ＝（Ｂ２−Ｂ０）／（Ａ２−Ａ１）×（Ａ−Ａ１）＋Ｂ０
の各演算により目標旋回角度Ｂを導出する。尚、ここでＢ０＜Ｂ１であるから、操舵モードＭ２が設定されている場合、−Ａ１≦Ａ≦Ａ１の範囲では操舵モードＭ１よりも操作角度Ａの変化に対する目標旋回角度Ｂの変化が緩やかなものとなり、−Ａ２≦Ａ＜−Ａ１及びＡ１＜Ａ≦Ａ２の範囲では操舵モードＭ１よりも操作角度Ａの変化に対する目標旋回角度Ｂの変化が急なものとなる。
【００３０】
上記のようにして目標旋回角度Ｂを導出すると、制御装置２４は、この目標旋回角度Ｂと角度センサ２３からの旋回角度Ｃとの角度偏差（｜Ｂ−Ｃ｜）を求めると共に、目標旋回角度Ｂに対し旋回角度Ｃが大きいのか、小さいのかを判定する。そして、制御装置２４は、旋回角度Ｃの方が目標旋回角度Ｂよりも小さい場合には旋回角度Ｃが大きくなる向き、つまり平面視右回りに前輪４及びドライブ装置２０が旋回するよう操舵用モータ２２を正転駆動し、旋回角度Ｃの方が目標旋回角度Ｂよりも大きい場合には旋回角度Ｃが小さくなる向き、つまり平面視左回りに前輪４及びドライブ装置２０が旋回するよう操舵用モータ２２を逆転駆動する。こうして、目標旋回角度Ｂと旋回角度Ｃとが一致し角度偏差が０になれば、制御装置２４は操舵用モータ２２の駆動を停止させる。
【００３１】
このような実施例１によれば、運転者がハンドル装置１０を操作、つまりホイール１１を回転させると、それに応じた操作角度Ａが角度センサ１７により検出されるので、ホイール１１をどれだけ回転させたかが把握でき、制御装置２４が、検出された操作角度Ａに対応する目標旋回角度Ｂを導出し、目標旋回角度Ｂと実際の旋回角度Ｃとが一致するように操舵用モータ２２を制御することで、運転者は前輪４を思い通りに旋回させることができる。特に、操作角度Ａに対し旋回角度Ｃが一対一で対応するように制御され、又、ロックトゥロックを８回転に制限してあるので、運転者は違和感なくハンドル装置１０を操作でき、ホイール１１の状態から前輪４の状態を感得することができる。
尚、操舵モードＭ１、Ｍ２の何れに設定されたとしても、−Ａ１≦Ａ≦Ａ１の範囲では操作角度Ａの変化に対する目標旋回角度Ｂの変化が比較的緩やかであるので前輪４を直進状態を維持しやすく、それ以外の範囲では操作角度Ａの変化に対する目標旋回角度Ｂの変化が比較的急であるので、少ない操作で大きく前輪４を旋回させることができる。
【００３２】
又、この実施例１のハンドル装置１０によれば、シャフト１２を必要最小限の長さとしてハンドル装置１０を小型化することができる上、ピン１５を利用して、スライダ１４の回転を規制すると共にスライダ１４を摺動させ、アーム１８を揺動させるようにしているので、簡単な構造とすることができる。更に、スライダ１４を利用して、シャフト１２、延いてはホイール１１の回転可能な範囲を制限しており、しかも螺旋溝１２ａに挿入されたピン１５によって制限しているので、簡単な構造とすることができると共に占有するスペースを抑えることができる。もちろん、ハンドル装置１０を前輪４やドライブ装置２０、操舵用モータ２２と機械的に連結する必要がないのでこれらを自由に配置でき、この実施例１に係るフォークリフトのように運転台６が昇降する車両にも好適に適用することができる。
【実施例２】
【００３３】
上記の実施例１では、ホイール１１はシャフト１２の上端部に固定されており、ホイール１１とシャフト１２とが常に一体的に回転するようにしているが、これに代えて、ホイール１１をシャフト１２に相対的に回転可能に取り付け、このホイール１１の動きとシャフト１２に固定されたホイール３０の動きとを連動させることにより、ホイール１１とシャフト１２とが一体的に回転するようにしてもよい。以下、このようにした実施例２につき説明する。
尚、この実施例２では、ハンドル装置１０以外は上記の実施例１の同じ構成であるので説明を省略し、又、ハンドル装置１０に関し上記の実施例１と同じ構成については同一符号を用い説明を簡略化して行う。
【００３４】
図８に示すように、この実施例２のハンドル装置１０は、円盤状のホイール１１と、ホイール１１に連結されたシャフト１２と、シャフト１２をその中心軸回りに回転可能に支持する上下のサポート１３を備えており、更に、上下のサポート１３の間でシャフト１２に嵌められた円筒状のスライダ１４と、スライダ１４に挿入された左右のピン１５を備えている。又、ハンドル装置１０は、左右のガイド１６と、右側のガイド１６に設けられた角度センサ１７と、角度センサ１７に取り付けられたアーム１８を備えており、アーム１８と右側のピン１５は係合させてある。尚、１９はホイール１１に取り付けられているノブである。
【００３５】
図９に示すように、ホイール３０は、ホイール１１の下方位置でシャフト１２の上部に固定されており、ホイール３０には、ホイール１１に向けてピン３１が突設されると共に、係合孔３０ａが形成されている。ホイール１１は、芯材１１Ａと被覆材１１Ｂとからなり、芯材１１Ａにはホイール３０に向けてピン３２が突設されている。そして、芯材１１Ａとホイール３０との間には、図１０に示すように、これらと同心円状にスプリング３３が配置され、このスプリング３３の両端部がピン３１及びピン３２に係止されている。更に、芯材１１Ａにはホイール３０に向けてピン３４が突設されており、このピン３４がホイール３０の係合孔３０ａに挿入されている。
【００３６】
図８と図９に示すように、上側のサポート１３は下側サポート１３よりも運転者から見て手前側に突出させてあり、この突出部には上下に貫通したねじ穴が形成されている。そして、このねじ穴に、下方からホルダ３５が取り付けられている。ホルダ３５は、上部がねじ軸とされると共に下部がノブとされており、その中央に貫通孔が形成されている。このホルダ３５に、スプリング３６を介してシュー３７が取り付けられている。シュー３７は円盤状の接触部と、ホルダ３５の貫通孔に挿入される円柱状の案内部とからなり、スプリング３６により上方に付勢され、接触部の上面をホイール３０の下面に押し付けられている。図９に示すように、ホルダ３５をねじ込み上方へ移動させると、スプリング３６がシュー３７を押し上げてシュー３７がより強く押し付けられ、逆に、ホルダ３５を下方へ移動させるとシュー３７にかかる押し付け力は弱まる。
【００３７】
図９に示すように、運転者がノブ１９を持ってホイール１１を回転させると、スプリング３３を介してホイール３０に回転が伝わるのでホイール１１と一体的にホイール３０及びシャフト１２が回転する。そのため、ホイール３０とシュー３７との間に動摩擦が生じ、これがホイール３０、延いてはホイール１１を回転させる際の負荷として作用する。又、ピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａに挿入されているため、螺旋溝１２ａの回転に伴ってピン１５と共にスライダ１４も回転しようとする。しかし、ピン１５の外縁よりも突出した部分は案内溝１６ａに挿入されているので、回転が阻止され、スライダ１４はシャフト１２の軸方向へ摺動する。又、ピン１５の外縁よりも突出した部分が係合溝１８ａに挿入されているので、このスライダ１４の摺動に伴ってアーム１８は揺動し、アーム１８の揺動角度が角度センサ１７により検出され、制御装置２４に入力される。スライダ１４が摺動して行き、ピン１５の内縁よりも突出した部分が螺旋溝１２ａの上側又は下側の末端まで到達すると、スライダ１４が更に摺動することができなくなり、シャフト１２及びホイール３０の回転が阻止され、運転者はホイール１１をそれ以上回転させることができなくなる。
【００３８】
このような実施例２のハンドル装置１０によれば、ホイール３０を設けるため上記の実施例１よりも幾分長くなるものの、シャフト１２を必要最小限の長さとしてハンドル装置１０を小型化することができる。又、実施例１と同様に、ピン１５を利用して、スライダ１４の回転を規制すると共にスライダ１４を摺動させ、アーム１８を揺動させるようにし、更に、シャフト１２、延いてはホイール１１の回転可能な範囲を制限しているので、簡単な構造とすることができると共に占有するスペースを抑えることができる。もちろん、ハンドル装置１０は、前輪４やドライブ装置２０、操舵用モータ２２と機械的に連結する必要がないので自由に配置することができる。
【００３９】
又、この実施例２によれば、ロックトゥロックを実現しているので、運転者はホイール１１の状態から前輪４の状態を感得することができ、前輪４を思い通りに旋回させるようハンドル装置１０を操作することができる。更に、ホルダ３５のねじ込み具合を変えることで、シュー３７とホイール３０との接触圧を変えてホイール１１の回転に対する負荷を調節することができるので、例えば運転者にとってホイール１１が軽く回りすぎると感じられるときには、適当に負荷を増して操作性を高めることができる。もちろん、シュー３７又はホイール３０の磨耗によって負荷が低下したとしても、簡単に再調節して良好な操作性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例に係るフォークリフトの斜視図である。
【図２】本発明の実施例１の斜視図である。
【図３】本発明の実施例１の背面図である。
【図４】本発明の実施例１の側面図である。
【図５】本発明の実施例１の側面図である。
【図６】本発明の実施例１のシステム図である。
【図７】本発明の実施例１の制御特性図である。
【図８】本発明の実施例２の斜視図である。
【図９】本発明の実施例２の側面図である。
【図１０】本発明の実施例２の平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 車体
４ 前輪
６ 運転台
１０ ハンドル装置
１１ ホイール
１２ シャフト
１２ａ 螺旋溝
１３ サポート
１４ スライダ
１５ ピン
１６ ガイド
１６ａ 案内溝
１７ 角度センサ
１８ アーム
１８ａ 係合溝
２０ ドライブ装置
２２ 操舵用モータ
２３ 角度センサ
２４ 制御装置
３０ ホイール
３０ａ 係合孔
３１ ピン
３２ ピン
３３ スプリング
３４ ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が把握する操作部材と、該操作部材と一体的に回転可能に支持される回転軸とを備え、上記操作部材と共に上記回転軸を回転させるハンドル装置であって、
上記回転軸が挿入される貫通孔を有し、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる摺動部材と、上記摺動部材の、上記回転軸周りの回転を規制すると共に摺動を案内する案内部材と、上記摺動部材の摺動に連動して、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる揺動部材と、上記揺動部材の揺動角度を操作角度として検出する角度検出器とを備え、
上記回転軸の外周部に軸方向へ螺旋溝が形成されると共に、上記案内部材に上記回転軸の軸方向へ案内溝が形成され、更に、上記揺動部材に揺動中心に向けて係合溝が形成されており、
上記摺動部材に、上記回転軸に向けて突出させた内突片と、外方に向けて突出させた外突片とが設けられ、上記回転軸が上記貫通孔に挿入された上で、上記内突片が上記螺旋溝に挿入され、上記外突片が上記案内溝及び上記係合溝に挿入されてなることを特徴とするハンドル装置。
【請求項２】
上記回転軸を、上記摺動部材よりも該回転軸の各端部寄りの位置で支持する一対の支持部材を備え、上記螺旋溝は、上記両支持部材の間で末端を有し、上記摺動部材は、上記内突片が上記末端に到達する位置まで摺動可能とされており、
上記位置において、上記支持部材と上記摺動部材とを、上記回転軸の軸方向へ所定距離だけ離間させてなることを特徴とする請求項１に記載のハンドル装置。
【請求項３】
運転者の操作に応じて、車体に旋回可能に設けられた転舵輪を旋回させる操舵システムであって、
請求項１又は請求項２に記載のハンドル装置と、上記転舵輪を旋回駆動する駆動装置と、上記転舵輪の旋回角度を検出する検出装置と、上記ハンドル装置による操作角度及び上記検出装置による旋回角度に応じて上記駆動装置を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記操作角度に基づいて目標旋回角度を導出し、該目標旋回角度と上記旋回角度とが一致するように上記駆動装置を制御することを特徴とする操舵システム。
【請求項１】
運転者が把握する操作部材と、該操作部材と一体的に回転可能に支持される回転軸とを備え、上記操作部材と共に上記回転軸を回転させるハンドル装置であって、
上記回転軸が挿入される貫通孔を有し、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる摺動部材と、上記摺動部材の、上記回転軸周りの回転を規制すると共に摺動を案内する案内部材と、上記摺動部材の摺動に連動して、上記回転軸の軸方向へ摺動可能に設けられる揺動部材と、上記揺動部材の揺動角度を操作角度として検出する角度検出器とを備え、
上記回転軸の外周部に軸方向へ螺旋溝が形成されると共に、上記案内部材に上記回転軸の軸方向へ案内溝が形成され、更に、上記揺動部材に揺動中心に向けて係合溝が形成されており、
上記摺動部材に、上記回転軸に向けて突出させた内突片と、外方に向けて突出させた外突片とが設けられ、上記回転軸が上記貫通孔に挿入された上で、上記内突片が上記螺旋溝に挿入され、上記外突片が上記案内溝及び上記係合溝に挿入されてなることを特徴とするハンドル装置。
【請求項２】
上記回転軸を、上記摺動部材よりも該回転軸の各端部寄りの位置で支持する一対の支持部材を備え、上記螺旋溝は、上記両支持部材の間で末端を有し、上記摺動部材は、上記内突片が上記末端に到達する位置まで摺動可能とされており、
上記位置において、上記支持部材と上記摺動部材とを、上記回転軸の軸方向へ所定距離だけ離間させてなることを特徴とする請求項１に記載のハンドル装置。
【請求項３】
運転者の操作に応じて、車体に旋回可能に設けられた転舵輪を旋回させる操舵システムであって、
請求項１又は請求項２に記載のハンドル装置と、上記転舵輪を旋回駆動する駆動装置と、上記転舵輪の旋回角度を検出する検出装置と、上記ハンドル装置による操作角度及び上記検出装置による旋回角度に応じて上記駆動装置を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記操作角度に基づいて目標旋回角度を導出し、該目標旋回角度と上記旋回角度とが一致するように上記駆動装置を制御することを特徴とする操舵システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２２４８１５（Ｐ２００６−２２４８１５Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４１０２７（Ｐ２００５−４１０２７）
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００２３２８０７）日本輸送機株式会社 (320)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００２３２８０７）日本輸送機株式会社 (320)
【Ｆターム（参考）】
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