特開 2024-73810 産業車両の操舵装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024073810

(43)【公開日】2024-05-30

(54)【発明の名称】産業車両の操舵装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 5/04 20060101AFI20240523BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20240523BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20240523BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20240523BHJP

【ＦＩ】

B62D5/04

B62D6/00

B62D101:00

B62D113:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022184717

(22)【出願日】2022-11-18

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(74)【代理人】

【識別番号】100192511

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 晃史

(72)【発明者】

【氏名】和田 研一

【テーマコード（参考）】

3D232

3D333

【Ｆターム（参考）】

3D232CC03

3D232CC20

3D232DA04

3D232DA24

3D232DA63

3D232DA78

3D232DA84

3D232DA88

3D232DA90

3D232EA01

3D232EB04

3D232EC22

3D232EC34

3D232GG04

3D333CB04

3D333CB12

3D333CB38

3D333CC13

3D333CC18

3D333CD05

3D333CE49

3D333CE55

(57)【要約】

【課題】より単純な構成で且つより確実に、産業車両が手動操舵状態であるときに手動操舵の操舵力がモータの連れ回りで重くなることを抑制することができる産業車両の操舵装置を提供する。
【解決手段】産業車両の操舵装置１００は、自動操舵状態と手動操舵状態とを切り替え可能に構成されている。産業車両の操舵装置１００は、産業車両の操舵輪の操向に応じて回動する操舵軸２１と、ステアリング操作部の手動操作に応じて操舵軸２１を回動させる手動操舵部２０と、モータの動作に応じて回転する第１ギア３１が操舵軸２１側に設けられた第２ギア３２を駆動することで操舵軸２１を回動させる自動操舵部３０と、第１ギア３１と第２ギア３２とが互いに噛み合う噛合位置Ｐ１と、第１ギア３１と第２ギア３２とが離間した空転位置Ｐ２と、の間で第１ギア３１及び第２ギア３２の少なくとも一方の回転軸の位置を移動可能に構成された回転軸移動部４０と、を備える。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動操舵状態と手動操舵状態とを切り替え可能に構成された産業車両の操舵装置であって、
前記産業車両の操舵輪の操向に応じて回動する操舵軸と、
ステアリング操作部の手動操作に応じて前記操舵軸を回動させる手動操舵部と、
モータの動作に応じて回転する第１ギアが前記操舵軸側に設けられた第２ギアを駆動することで前記操舵軸を回動させる自動操舵部と、
前記第１ギアと前記第２ギアとが互いに噛み合う噛合位置と、前記第１ギアと前記第２ギアとが離間した空転位置と、の間で前記第１ギア及び前記第２ギアの少なくとも一方の回転軸の位置を移動可能に構成された回転軸移動部と、を備える、産業車両の操舵装置。

【請求項2】

前記回転軸移動部は、前記第２ギアに対して前記第１ギアが進退可能に前記回転軸をスライドさせるスライド機構と、前記第１ギアを前記第２ギアに近付ける油圧シリンダと、前記第１ギアを前記第２ギアから遠ざける弾性部材と、を有する、請求項１に記載の産業車両の操舵装置。

【請求項3】

前記手動操舵部は、前記操舵軸と共に回動する突当部材と、前記突当部材が突き当たることで前記操舵軸の回動範囲を規定する受け部材と、を有し、
前記回転軸移動部は、前記産業車両が前記手動操舵の状態となっている場合に前記空転位置に前記回転軸の位置を移動させる、請求項１又は２に記載の産業車両の操舵装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業車両の操舵装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ステアリングホイールに直結された手動操舵系と、電動モータに直結された自動操舵系と、の２系統の切り替えを行うステアリング用切り替え機構が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載の機構では、自動操舵系にクラッチ機構を介在させることで、手動操舵する際に自動操舵系を構成するギヤ群及び電動モータが空転するようにし、手動操舵の操舵操作が重くなることの抑制を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－５４４２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術のように自動操舵系にクラッチ機構を介在させる構成では、クラッチ機構が確実に動作することが要され、操舵装置が複雑化する傾向がある。そこで、より単純な構成で且つより確実に、産業車両が手動操舵状態であるときに手動操舵の操舵力がモータの連れ回りで重くなることを抑制することが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る産業車両の操舵装置は、自動操舵状態と手動操舵状態とを切り替え可能に構成されており、産業車両の操舵輪の操向に応じて回動する操舵軸と、ステアリング操作部の手動操作に応じて操舵軸を回動させる手動操舵部と、モータの動作に応じて回転する第１ギアが操舵軸側に設けられた第２ギアを駆動することで操舵軸を回動させる自動操舵部と、第１ギアと第２ギアとが互いに噛み合う噛合位置と、第１ギアと第２ギアとが離間した空転位置と、の間で第１ギア及び第２ギアの少なくとも一方の回転軸の位置を移動可能に構成された回転軸移動部と、を備える。

【0006】

本発明の一態様に係る産業車両の操舵装置によれば、回転軸移動部により、第１ギア及び第２ギアの少なくとも一方の回転軸の位置が噛合位置と空転位置との間で移動可能に構成されている。回転軸の位置が噛合位置となるように回転軸を移動させることで、例えば産業車両が自動操舵状態であるときに第１ギア及び第２ギアを介してモータの動作が操舵軸に伝達され、自動操舵が実現される。一方、回転軸の位置が空転位置となるように回転軸を移動させることで、例えば産業車両が手動操舵状態であるときに手動操舵の操舵力が第２ギアから第１ギアへと入力されることがなくなる。これにより、例えばクラッチ機構を自動操舵部に介在させる構成と比べて、より単純な構成で且つより確実に、産業車両が手動操舵状態であるときに手動操舵の操舵力がモータの連れ回りで重くなることを抑制可能となる。

【0007】

上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、回転軸移動部は、第２ギアに対して第１ギアが進退可能に回転軸をスライドさせるスライド機構と、第１ギアを第２ギアに近付ける油圧シリンダと、第１ギアを第２ギアから遠ざける弾性部材と、を有してもよい。

【0008】

一実施形態において、手動操舵部は、操舵軸と共に回動する突当部材と、突当部材が突き当たることで操舵軸の回動範囲を規定する受け部材と、を有し、回転軸移動部は、産業車両が手動操舵の状態となっている場合に空転位置に回転軸の位置を移動させてもよい。この場合、仮に突当部材が受け部材に突き当たると手動操舵部に衝撃荷重が発生するような構造であっても、回転軸の位置が空転位置となるように回転軸を移動させることで、手動操舵で生じた衝撃荷重が第２ギアから第１ギアへと入力されることがなくなる。これにより、衝撃荷重に備えて第１ギア及び第２ギアを補強することが不要となる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、より単純な構成で且つより確実に、産業車両が手動操舵状態であるときに手動操舵の操舵力がモータの連れ回りで重くなることを抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係る産業車両の操舵装置が適用された例示的な産業車両の側面図である。

【図2】図１の産業車両の操舵装置を車両左方側面視で示す一部断面図である。

【図3】図１の産業車両の操舵装置を車両後方視で示す一部断面図である。

【図4】手動操舵部の突当部材及び受け部材を斜視で示す一部断面図である。

【図5】回転軸移動部の構成を平面視で示す一部断面図である。

【図6】回転軸移動部の動作例を平面視で示す一部断面図である。

【図7】図１の産業車両の操舵装置の機能的構成を示すブロック図である。

【図8】図７のコントローラの処理例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。以下の説明において、「前後」は産業車両の前後方向に対応し、「前」が図中の「ＦＲ」に対応する。「左右」は産業車両の車幅方向に対応し、「右」が図中の「ＲＨ」に対応する。「上下」は、産業車両の高さ方向に対応し、「上」が図中の「ＵＰ」に対応する。

【0012】

図１は、一実施形態に係る産業車両の操舵装置が適用された例示的な産業車両の側面図である。産業車両１０は、自動操舵状態と手動操舵状態とを切り替え可能に構成されている。自動操舵状態とは、産業車両１０に乗車した作業者の操舵操作を要することなく産業車両１０が自動で操舵して走行可能な状態である。自動操舵状態では、作業車が産業車両１０に乗車していてもよいし、乗車していなくてもよい。手動操舵状態とは、産業車両１０に乗車した作業者の操舵操作に応じて産業車両１０が操舵して走行する状態である。

【0013】

図１に示されるように、産業車両１０は、運転席２、フロントフレーム３、及びリアフレーム４を含む車体１を備えている。運転席２は、例えば、産業車両１０の前後方向の中央部に設けられている。フロントフレーム３は、運転席２よりも前方に設けられた骨格及び外装パネル３ａを含む。リアフレーム４は、運転席２の後方に設けられた骨格及び外装パネル４ａを含む。運転席２は、リアフレーム４の前端部に載置されている。リアフレーム４の後端中央部には、被牽引車である台車を牽引するための牽引機構（図示省略）が設けられている。牽引機構は、運転席２に着座する作業者が操作するレバーを操作することで、台車との接続又は切離しをすることが可能である。

【0014】

車体１の前部の下部中央には、操舵輪５が設けられている。車体１の後部の左右両側には、一対の駆動輪６が設けられている。運転席２の後方のリアフレーム４の内部には、走行用バッテリを含む電源ユニット７と走行用モータ（図示省略）とが搭載されている。走行用モータは、走行用バッテリの電力が供給されて駆動輪６を駆動する。つまり、産業車両１０は、バッテリ式の電動牽引車として構成されている。

【0015】

ここでの産業車両１０は、自動操舵の制御のための各種センサ等の構成を備えている。駆動輪６には、産業車両１０の速度を検出する車速センサ５１が設けられている。車速センサ５１は、駆動輪６と一体に回転するシャフト等に対して設けられていてもよい。車速センサ５１は、車速センサ５１の検出結果の信号を後述のコントローラ５０に送信する。

【0016】

フロントフレーム３の前端の中央部には、産業車両１０の前方の物体検知のための前方レーダセンサ１１が設けられている。前方レーダセンサ１１は、電波（例えばミリ波）又は光を利用して産業車両１０の前方の物体を検出する検出機器である。前方レーダセンサ１１は、例えば、ミリ波レーダであってもよい。

【0017】

フロントフレーム３の前端の左右端部には、ガイドテープ検知のための前方ガイドセンサ１２が設けられている。前方ガイドセンサ１２は、走行経路に設けられたガイドテープの位置を検知する。前方レーダセンサ１１及び前方ガイドセンサ１２は、フロントフレーム３の前端に取り付けられるバンパー８に設けられていてもよい。

【0018】

リアフレーム４の後端の左右端部には、ガイドテープ検知のための後方ガイドセンサ１３が設けられている。後方ガイドセンサ１３は、走行経路に設けられたガイドテープの位置を検知する。

【0019】

リアフレーム４の後端には、例えば矩形枠状の門柱部材９が設けられている。門柱部材９の上部には、産業車両１０の周囲の物体検知のためのライダー１４［LiDAR：Light Detection And Ranging］が設けられている。ライダー１４は、光を利用して産業車両１０の周辺の物体を検出する検出機器である。ライダー１４は、光を産業車両１０の周辺に送信し、物体で反射された光を受信することで物体を検出する。ライダー１４は、２Ｄライダーであってもよいし、３Ｄライダーであってもよい。

【0020】

リアフレーム４の運転席２の背後には、コントローラ５０が固定されている。コントローラ５０は、自動操舵を含む自動運転制御を統括する電子制御ユニットである。コントローラ５０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する。コントローラ５０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。コントローラ５０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

【0021】

コントローラ５０は、産業車両１０が使用される場所の地図情報を記憶するデータベースを有していてもよい。地図情報は、棚等の固定構造物に予め設定された所定位置をランドマーク情報として含んでもよい。コントローラ５０は、地図情報に含まれたランドマーク情報の位置及びライダー１４の検出結果を利用して、ＳＬＡＭ［Simultaneous Localization and Mapping］技術等により産業車両１０の位置認識を精度良く行ってもよい。コントローラ５０は、産業車両１０の自動運転に利用される進路を生成する。コントローラ５０は、予め設定された、地図情報、認識した産業車両１０の位置、産業車両１０の走行状態（車速等）、及び、ライダー１４で認識した周辺の環境に基づいて、種々の手法により、自動運転の進路を生成する。コントローラ５０は、認識した産業車両１０の位置、産業車両１０の走行状態、ライダー１４で認識した周辺の環境、及び、生成した進路に基づいて、産業車両１０の自動運転を実行することができる。コントローラ５０は、生成した進路に沿って産業車両１０が走行するように、走行用モータを制御すると共に、自動で操舵輪５を操向させる自動操舵を行う。

【0022】

コントローラ５０は、前方ガイドセンサ１２及び後方ガイドセンサ１３を用いて、走行経路に設けられたガイドテープの位置情報に基づいて、生成した進路を用いずに自動運転を行ってもよい。コントローラ５０は、前方ガイドセンサ１２及び後方ガイドセンサ１３で検出したガイドテープと産業車両１０との位置ずれ量に基づいて、後述の操舵用モータ（モータ）３３を制御して操舵輪５を操舵する。ガイドテープは、例えば磁気テープである。

【0023】

図２は、図１の産業車両の操舵装置を車両左方側面視で示す一部断面図である。図３は、図１の産業車両の操舵装置を車両後方視で示す一部断面図である。図１～図３に示されるように、産業車両の操舵装置１００は、ステアリングホイール１５の手動操作に応じて操舵軸２１を回動させる手動操舵部２０を備えている。

【0024】

運転席２には、乗車した作業者が操舵操作を行うためのステアリングホイール（ステアリング操作部）１５が設けられている。乗車した作業者がステアリングホイール１５を回転させる操舵操作を行うと、ステアリングホイール１５の回転に応じて操舵輪５が操向される。

【0025】

より詳しくは、フロントフレーム３には、運転席２に着座する作業者に向かってステアリングコラム１６が立設されている。ステアリングホイール１５は、ステアリングコラム１６に内装されたステアリングシャフト１７の上端部と連結されている。ステアリングシャフト１７の下端部１７ａは、フロントフレーム３の床面３ｂに設けられた軸受１７ｂによって、床面３ｂに直交するように回転可能に軸支されている。ステアリングシャフト１７の下端部１７ａには、第１スプロケット２２ａが固定されている。第１スプロケット２２ａは、ステアリングシャフト１７と一体的に回転する。

【0026】

図２及び図３に示されるように、第１スプロケット２２ａの左後方には中間シャフト２３、第２スプロケット２２ｂ及び第３スプロケット２４ａが配置されている。中間シャフト２３は、ステアリングシャフト１７からの回転を中継して操舵軸２１に伝えるシャフトである。中間シャフト２３の下端部２３ａは、床面３ｂに設けられた軸受２３ｂによって、床面３ｂに直交するように回転可能に軸支されている。中間シャフト２３には、車両上側から順に第２スプロケット２２ｂ及び第３スプロケット２４ａが固定されている。第２スプロケット２２ｂ及び第３スプロケット２４ａは、中間シャフト２３と共に一体的に回転する。

【0027】

図３に示されるように、ステアリングシャフト１７の後方には、操舵軸２１及びケース２５が配置されている。操舵軸２１は、産業車両１０の操舵輪５の操向に応じて回動するシャフトである。操舵軸２１は、ステアリングシャフト１７からの操舵力、及び、後述の操舵用モータ３３からの操舵力の少なくともいずれかの操舵力を受ける。操舵軸２１は、例えば、ステアリングシャフト１７の後方に床面３ｂと直交するように車両上下方向に延在している。操舵軸２１の下端部２１ａは、床面３ｂに設けられた軸受２１ｂによって、床面３ｂに直交するように回転可能に軸支されている。操舵軸２１には、車両上側から順に第２ギア３２（後述）及び第４スプロケット２４ｂが固定されている。第２ギア３２及び第４スプロケット２４ｂは、操舵軸２１と共に一体的に回転する。

【0028】

操舵軸２１の下方には、操舵輪５が配置されている。操舵輪５は、一対のタイヤ５ａと操舵アクスル５ｂとを有している。操舵アクスル５ｂは、その両端部において一対のタイヤ５ａをタイヤ５ａの中心軸周りに回転可能に軸支する。操舵アクスル５ｂの中央部には、操舵軸２１の下端部２１ａが連結部材２６を介して固定されている。操舵アクスル５ｂは、操舵軸２１と直交する水平面内を操舵軸２１の回転に応じて回転する。つまり、操舵軸２１は、産業車両１０の操舵輪５の操向に応じて回動する。

【0029】

図４は、手動操舵部の突当部材及び受け部材を斜視で示す一部断面図である。図４に示されるように、手動操舵部２０は、突当部材２８と受け部材２９とを有している。突当部材２８は、連結部材２６の突出部２７に設けられている。突出部２７は、連結部材２６から操舵軸２１の径方向に突出するように設けられた部材である。突出部２７の形状は、特に限定されないが、例えば矩形である。突出部２７では、操舵軸２１の径方向に操舵軸２１と離間する位置に突当部材２８が操舵軸２１に沿って立設されている。よって、操舵軸２１が回転すると、突当部材２８が操舵軸２１の外周に沿って回動する。

【0030】

突当部材２８の一対の側端面２８ａに対応して、一対の受け部材２９が床面３ｂの裏側に設けられている。なお、図４において床面３ｂの図示は省略している。一対の受け部材２９は、操舵輪５が直進状態であるときの突当部材２８の位置を基準として、操舵軸２１の回転角が操舵輪５の操舵角の上限値に対応する位置にそれぞれ設けられている。したがって、操舵軸２１が操舵角の上限値まで回転すると、連結部材２６及び突出部２７が操舵軸２１の軸周りに回転し、突当部材２８のいずれかの側端面２８ａが受け部材２９に突き当たって操舵軸２１の回動が規制される。このように、突当部材２８及び受け部材２９は、操舵輪５の操舵角の上限値を規定するメカエンド機構として機能する。

【0031】

突出部２７及び受け部材２９の形状は、特に限定されない。突出部２７の形状は、例えば板状であり、受け部材２９の形状は、例えば直方体状である。突出部２７及び受け部材２９の形状及び取付け手法は、突出部２７及び受け部材２９が互いに突き当たる際の衝撃荷重に耐え得る構成であればよい。この衝撃荷重は、突出部２７を介して操舵軸２１に伝搬する。

【0032】

図５は、回転軸移動部の構成を平面視で示す一部断面図である。図２、図３、及び図５に示されるように、ケース２５は、操舵軸２１及び後述の自動操舵部３０を支持するための部材である。ケース２５は、例えば、前後方向から見てコの字（Ｕの字）を呈するアーチ状に左右方向に延びている。ケース２５は、中間シャフト２３、第２スプロケット２２ｂ、第３スプロケット２４ａ、第４スプロケット２４ｂ、第２ギア３２、及び操舵軸２１を覆っている。ケース２５は、操舵軸２１の上端部に対応して設けられた軸受部２５ａを有し、操舵軸２１の上端部を回転可能に軸支している。ケース２５の右端部には、操舵軸２１に加わる負荷に応じて、操舵軸２１を部分的に取り囲むように補強壁部２５ｂが形成されていてもよい。ケース２５は、例えば、アルミ等の金属製であり、鋳造等により成型することができる。

【0033】

第１スプロケット２２ａ及び第２スプロケット２２ｂには、第１チェーン２２ｃが架け渡されている。第２スプロケット２２ｂは、第１スプロケット２２ａよりも歯数が多い。よって、ステアリングシャフト１７の回転は、減速されて中間シャフト２３に伝達される。第３スプロケット２４ａ及び第４スプロケット２４ｂには、第２チェーン２４ｃが架け渡されている。第４スプロケット２４ｂは、第３スプロケット２４ａよりも歯数が多い。よって、中間シャフト２３の回転は、減速されて操舵軸２１に伝達される。

【0034】

以上のような手動操舵部２０により、産業車両の操舵装置１００では、運転席２に着座する作業者がステアリングホイール１５の操舵操作（ステアリングホイール１５の回転操作）をすることにより、ステアリングホイール１５の回転が中間シャフト２３を介して操舵軸２１に伝達され、手動操舵による操舵輪５の操向が可能となっている。

【0035】

続いて、産業車両の操舵装置１００の自動操舵に係る構成について説明する。産業車両の操舵装置１００は、自動操舵状態（無人運転モード）と手動操舵状態（有人運転モード）とを切り替えるための構成として、運転切替スイッチ５２を備えている。図１に示されるように、運転切替スイッチ５２は、例えば、ステアリングコラム１６に設けられている（図１参照）。運転切替スイッチ５２は、自動操舵状態（無人運転モード）と手動操舵状態（有人運転モード）とのスイッチ状態を切り替える。運転切替スイッチ５２は、作業車が操作するためのレバー部を含んでもよい。運転切替スイッチ５２は、スイッチ状態の信号をコントローラ５０に送信する。

【0036】

図２及び図３に示されるように、産業車両の操舵装置１００は、操舵用モータ３３を用いた自動操舵を行う自動操舵部３０を備えている。自動操舵部３０は、操舵用モータ３３と減速部３４とを有している。操舵用モータ３３は、コントローラ５０に接続されている。操舵用モータ３３は、自動操舵状態において自動操舵に関する制御信号を受信し、自動で操舵輪５を操向させるように回転を制御される。操舵用モータ３３は、公知の操舵用のモータを用いることができる。減速部３４は、一例として、一段目減速機３４ａ及び二段目減速機３４ｂを有している。一段目減速機３４ａ及び二段目減速機３４ｂについては、操舵用モータ３３の回転数を所望の回転に減速できれば、種々の公知の構成を採用することができる。操舵用モータ３３からの動力は、一段目減速機３４ａ、二段目減速機３４ｂ、第１ギア３１、及び第２ギア３２の順で操舵軸２１に伝達される。

【0037】

一段目減速機３４ａは、例えば、操舵用モータ３３の出力軸側の小径ギアと、当該小径ギアに噛み合う大径ギア、小径ギア及び大径ギアを収容するケースと、含んでもよい。ここでの「小径」及び「大径」は、一段目減速機３４ａで用いられるギア同士の相対的な寸法を表している。

【0038】

二段目減速機３４ｂは、例えば、遊星歯車機構であってもよい。二段目減速機３４ｂは、例えば、入力軸であるサンギアと、固定軸である内歯車と、出力軸であるキャリアとを含む。サンギアには、一段目減速機３４ａの大径ギアの軸と同軸の入力軸が接続される。内歯車は、ケース２５側に固定される。キャリアは、出力先である第１ギア３１に固定される。

【0039】

第１ギア３１と第２ギア３２とは、互いに噛み合い可能な減速ギアである。ここでの第１ギア３１及び第２ギア３２は、例えば、平歯車又は斜歯歯車とされている。第１ギア３１は、二段目減速機３４ｂの遊星歯車機構のキャリアに例えばボルトで締結されている。第１ギア３１の第１回転軸（回転軸）３１ａは、二段目減速機３４ｂの遊星歯車機構と同軸となっている。第２ギア３２は、操舵軸２１に設けられている。ここでの第２ギア３２は、操舵軸２１に固定されている。第２ギア３２は、例えば、操舵軸２１に例えばキー又はスプラインによって嵌合されている。第２ギア３２の第２回転軸３２ａは、操舵軸２１と同軸となっている。したがって、ここでの第１回転軸３１ａ及び第２回転軸３２ａは、例えば互いに平行となっている。

【0040】

以上のような自動操舵部３０により、産業車両の操舵装置１００では、コントローラ５０の制御信号に応じて操舵用モータ３３が回転することにより、操舵用モータ３３の動作に応じて回転する第１ギア３１が操舵軸２１に設けられた第２ギア３２を駆動することで操舵軸２１を回動させ、自動操舵による操舵輪５の操向が可能となっている。

【0041】

なお、自動操舵部３０は、自動操舵の制御のための操舵角センサ５５，５６が設けられている。操舵角センサ５５は、操舵軸２１側に設けられている（図２参照）。操舵角センサ５５は、例えば第２ギア３２に噛み合うセンサギア５５ａによって操舵軸２１の回転数を検出する。操舵角センサ５６は、操舵用モータ３３側に設けられている（図６参照）。操舵角センサ５６は、例えば第１ギア３１に噛み合うセンサギア５６ａによって操舵軸２１の回転数を検出する。コントローラ５０は、操舵角センサ５５，５６の２つの検出結果を取得し、これらの比較により自動操舵部３０の異常の有無を認識する。操舵角センサ５５，５６は、操舵軸２１側に設けられていてもよい。

【0042】

ここで、産業車両１０が手動操舵状態であるときに運転席２に着座する作業者がステアリングホイール１５の操舵操作を行うと、手動操舵の操舵力が操舵軸２１に伝達される。仮に比較例として、第２ギア３２と操舵用モータ３３とが常に動力伝達可能であると想定する場合、手動操舵の操舵力によって操舵軸２１に固定された第２ギア３２を介して操舵用モータ３３が連れ回りし、作業者がステアリングホイール１５を操作する力が重くなることとなる。また、突当部材２８が受け部材２９に突き当たることで手動操舵部２０に発生する衝撃荷重について、仮に比較例として、第１ギア３１と第２ギア３２とが常に噛み合っていると想定する場合、この衝撃荷重に対する耐久性を第１ギア３１及び第２ギア３２が有するような設計強度が必要となることとなる。

【0043】

そこで、産業車両の操舵装置１００は、産業車両１０が手動操舵状態であるときに第１ギア３１が第２ギア３２に噛み合わないようにすることで、産業車両１０が手動操舵状態であるときの操舵用モータ３３の連れ回り及び衝撃荷重を抑制する。

【0044】

図６は、回転軸移動部の動作例を平面視で示す一部断面図である。図５及び図６に示されるように、産業車両の操舵装置１００は、第１回転軸３１ａ及び第２回転軸３２ａの少なくとも一方（ここでは第１回転軸３１ａ）の位置を移動可能とする回転軸移動部４０を備えている。回転軸移動部４０は、噛合位置Ｐ１と空転位置Ｐ２との間で第１回転軸３１ａの位置を移動可能とする。

【0045】

噛合位置Ｐ１は、第１ギア３１と第２ギア３２とが互いに噛み合うような第１回転軸３１ａ及び第２回転軸３２ａの位置関係を意味する。噛合位置Ｐ１では、第１ギア３１と第２ギア３２とが所定のバックラッシュを有して互いに噛み合っており、第１ギア３１と第２ギア３２とで動力伝達が可能となっている。空転位置Ｐ２は、第１ギア３１と第２ギア３２とが互いに離間して噛み合っていないような第１回転軸３１ａ及び第２回転軸３２ａの位置関係を意味する。空転位置Ｐ２では、第１ギア３１と第２ギア３２とで動力伝達が不可能となっている。空転位置Ｐ２は、第１回転軸３１ａと第２回転軸３２ａとを結ぶ仮想直線４１に沿って所定の直線距離で噛合位置Ｐ１から離れている。所定の直線距離は、第１ギア３１の歯と第２ギア３２の歯との噛み合い深さよりも大きい。

【0046】

一例として、回転軸移動部４０は、第２ギア３２に対して第１ギア３１が進退可能に第１回転軸３１ａをスライドさせるスライド機構４２を有する。スライド機構４２は、仮想直線４１上で第１回転軸３１ａの位置を移動させるための機構である。スライド機構４２は、例えば、ケース２５の上面２５ｃに形成されたガイド凹部４３と、ガイド凹部４３に沿って移動するスライド部４４と、を含む。ガイド凹部４３は、仮想直線４１に沿ってスライド部４４がスライドするようにスライド部４４を案内する。

【0047】

具体的には、ガイド凹部４３は、例えば、仮想直線４１と平行な一対のガイド壁部４３ａと、一対のガイド壁部４３ａの両端部を互いに接続する端壁部４３ｂと、を含む。ガイド凹部４３は、ガイド壁部４３ａ及び端壁部４３ｂで囲まれる領域で、例えば所定の深さで窪んでいる。

【0048】

一対のガイド壁部４３ａの延在長は、噛合位置Ｐ１から空転位置Ｐ２までの所定の直線距離に対応する。端壁部４３ｂの平面形状は、噛合位置Ｐ１又は空転位置Ｐ２に位置するスライド部４４の外周形状に応じた形状となっている。よって、ここでのガイド凹部４３の凹みの平面形状は、長円状となっている。スライド部４４の仮想直線４１及び第１回転軸３１ａに直交する幅寸法（円柱の直径）は、ガイド壁部４３ａ同士の離間距離未満であり、例えば離間距離よりもわずかに小さい。端壁部４３ｂは、平面視でガイド壁部４３ａ同士の離間距離を直径とする円弧状をなしている。

【0049】

スライド部４４は、自動操舵部３０における第１回転軸３１ａ側の構成をスライド可能に支持するための部分である。スライド部４４は、例えば、二段目減速機３４ｂの遊星歯車機構の底部と兼用されていてもよい。スライド部４４の形状は、二段目減速機３４ｂの遊星歯車機構の底部と同じく、第１回転軸３１ａを中心とする円柱状である。スライド部４４としては、二段目減速機３４ｂの遊星歯車機構の底部とは別体の部材であってもよい。

【0050】

スライド部４４は、ガイド凹部４３に嵌まり込んだ状態でケース２５の上面２５ｃに対してスライド可能に取り付けられている。一例として、スライド機構４２は、仮想直線４１に沿ってケース２５に設けられた一対の長円貫通孔４５と、長円貫通孔４５に挿通される締結部材４６と、を含んでもよい。長円貫通孔４５は、一対のガイド壁部４３ａの延在長と同等である。締結部材４６は、スライド部４４に対して、スライド部４４がケース２５の上面２５ｃをスライド可能に螺合する。締結部材４６は、例えば、スライド部４４を完全には締め付けないような長さで雄ネジを切ったボルトとすることができる。

【0051】

このようなスライド機構４２により、スライド部４４である二段目減速機３４ｂの遊星歯車機構は、ガイド凹部４３に嵌まり込んだ状態でケース２５の上面２５ｃに対して仮想直線４１に沿って移動可能となる。遊星歯車機構と同軸の第１回転軸３１ａの位置は、噛合位置Ｐ１と空転位置Ｐ２との間で移動可能となる。なお、図６において、第１ギア３１、第２ギア３２、センサギア５５ａ、及びセンサギア５６ａを表す円は、例えば歯の先端を結ぶ外周円であり、互いに噛み合うギアの円が交差するように図示されている。

【0052】

ここでの回転軸移動部４０は、例えば、第１ギア３１を第２ギア３２に近付ける油圧シリンダ４７と、第１ギア３１を第２ギア３２から遠ざける弾性部材４８と、を有している。

【0053】

油圧シリンダ４７は、スライド機構４２に対して操舵軸２１とは反対側に配置されている。油圧シリンダ４７は、例えばスライド部４４の操舵軸２１とは反対側を押し出すようにスライド部４４に取り付けられている。油圧シリンダ４７には、産業車両１０の油圧回路から油圧が供給される。例えば、コントローラ５０は、産業車両１０の停車中において運転切替スイッチ５２が自動操舵状態に切り替えられた場合、産業車両１０の油圧回路から油圧シリンダ４７に油圧を供給するように、油圧回路の油圧弁を制御する。ここでの油圧回路の油圧弁は、回転軸移動部を構成する。油圧シリンダ４７は、スライド部４４を押すことでスライド部４４を操舵軸２１に向かってスライドさせる。これにより、第２ギア３２に対して第１ギア３１が進行する。つまり、回転軸移動部４０は、第１回転軸３１ａの位置を噛合位置Ｐ１に移動させ、第１ギア３１と第２ギア３２とで動力伝達を可能とする。

【0054】

弾性部材４８は、スライド機構４２に対して操舵軸２１側に配置されている。弾性部材４８は、例えば、スライド部４４の操舵軸２１側を押圧するように一端部がスライド部４４に取り付けられ、他端部がケース２５側の突起２５ｄに支持された圧縮コイルバネである。上記油圧シリンダ４７に油圧が供給されなくなると、弾性部材４８の押圧力によって油圧シリンダ４７の作動油が産業車両１０の油圧回路に解放される。例えば、コントローラ５０は、産業車両１０の停車中において運転切替スイッチ５２が手動操舵状態に切り替えられた場合、油圧シリンダ４７に油圧を供給しないように、油圧回路の油圧弁を制御する。弾性部材４８は、スライド部４４を押すことでスライド部４４を操舵軸２１から遠ざかるようにスライドさせる。油圧シリンダ４７は、スライド部４４から押し返される。これにより、第２ギア３２に対して第１ギア３１が退出する。つまり、回転軸移動部４０は、第１回転軸３１ａの位置を空転位置Ｐ２に移動させ、第１ギア３１と第２ギア３２とで動力伝達を不可能とする。

【0055】

図７は、図１の産業車両の操舵装置の機能的構成を示すブロック図である。図７に示されるように、コントローラ５０は、車速センサ５１、運転切替スイッチ５２、及び回転軸移動部４０と接続されている。コントローラ５０は、機能的構成として、運転状態認識部５３及び操舵制御部５４を有している。

【0056】

運転状態認識部５３は、車速センサ５１の検出結果に基づいて、産業車両１０の車速を取得する。運転状態認識部５３は、例えば、産業車両１０の車速が所定の停止判定車速以下である場合に産業車両１０が停車中であると認識する。運転状態認識部５３は、運転切替スイッチ５２のスイッチ状態に基づいて、産業車両の操舵装置１００の状態が自動操舵状態（無人運転モード）と手動操舵状態（有人運転モード）とのいずれであるかを認識する。

【0057】

操舵制御部５４は、運転状態認識部５３の認識結果に基づいて、噛合位置Ｐ１と空転位置Ｐ２との間で第１回転軸３１ａの位置を移動させるように回転軸移動部４０を制御する。操舵制御部５４は、例えば、産業車両１０が停車中であると認識された場合において産業車両の操舵装置１００の状態が自動操舵状態であると認識された場合、産業車両１０の油圧回路から油圧シリンダ４７に油圧を供給するように回転軸移動部４０を制御する。操舵制御部５４は、例えば、産業車両１０が停車中であると認識された場合において産業車両の操舵装置１００の状態が手動操舵状態であると認識された場合、産業車両１０の油圧回路から油圧シリンダ４７に油圧を供給しないように回転軸移動部４０を制御する。

【0058】

図８は、図７のコントローラの処理例を示すフローチャートである。図７に示されるフローチャートの処理は、例えば、産業車両１０が停車中であると認識された場合に、所定の演算周期ごとに繰り返し実行される。

【0059】

Ｓ０１において、産業車両の操舵装置１００のコントローラ５０は、運転状態認識部５３により、車速の取得を行う。Ｓ０２において、コントローラ５０は、運転状態認識部５３により、スイッチ状態の取得を行う。

【0060】

Ｓ０３において、コントローラ５０は、操舵制御部５４により、自動操舵状態であるか否かの判定を行う。自動操舵状態であると判定された場合（Ｓ０３：ＹＥＳ）、コントローラ５０は、Ｓ０４において、操舵制御部５４により、第１回転軸３１ａの位置を噛合位置Ｐ１に移動させるように、回転軸移動部４０を制御する。一方、産業車両１０が手動操舵状態であると判定された場合（Ｓ０３：ＮＯ）、コントローラ５０は、Ｓ０５において、操舵制御部５４により、第１回転軸３１ａの位置を空転位置Ｐ２に移動させるように、回転軸移動部４０を制御する。その後、コントローラ５０は、図８の演算処理を終了する。

【0061】

［作用効果］
以上説明したように、産業車両の操舵装置１００によれば、回転軸移動部４０により、第１回転軸３１ａの位置が噛合位置Ｐ１と空転位置Ｐ２との間で移動可能に構成されている。第１回転軸３１ａの位置が噛合位置Ｐ１となるように第１回転軸３１ａを移動させることで、例えば産業車両１０が自動操舵状態であるときに第１ギア３１及び第２ギア３２を介して操舵用モータ３３の動作が操舵軸２１に伝達され、自動操舵が実現される。一方、第１回転軸３１ａの位置が空転位置Ｐ２となるように第１回転軸３１ａを移動させることで、例えば産業車両１０が手動操舵状態であるときに手動操舵の操舵力が第２ギア３２から第１ギア３１へと入力されることがなくなる。これにより、例えばクラッチ機構を自動操舵部に介在させる構成と比べて、より単純な構成で且つより確実に、産業車両１０が手動操舵状態であるときに手動操舵の操舵力が操舵用モータ３３の連れ回りで重くなることを抑制可能となる。

【0062】

産業車両の操舵装置１００では、手動操舵部２０は、操舵軸２１と共に回動する突当部材２８と、突当部材２８が突き当たることで操舵軸２１の回動範囲を規定する受け部材２９と、を有している。回転軸移動部４０は、産業車両１０が手動操舵の状態となっている場合に空転位置Ｐ２に第１回転軸３１ａの位置を移動させる。この構成では、仮に突当部材２８が受け部材２９に突き当たると手動操舵部２０に衝撃荷重が発生するような構造であっても、第１回転軸３１ａの位置が空転位置Ｐ２となるように第１回転軸３１ａを移動させることで、手動操舵で生じた衝撃荷重が第２ギア３２から第１ギア３１へと入力されることがなくなる。これにより、衝撃荷重に備えて第１ギア３１及び第２ギア３２を補強することが不要となる。

【0063】

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

【0064】

例えば、上記実施形態では、回転軸移動部４０は、第１ギア３１を第２ギア３２に近付ける油圧シリンダ４７と、第１ギア３１を第２ギア３２から遠ざける弾性部材４８と、を有していたが、油圧シリンダ４７及び弾性部材４８に変えて、電動シリンダを用いてもよい。この場合、電動シリンダによって、油圧シリンダ４７による第２ギア３２に対する第１ギア３１の進行と、弾性部材４８による第２ギア３２に対する第１ギア３１の退出と、の両方の機能を代替することができる。

【0065】

上記実施形態では、回転軸移動部４０は、第１回転軸３１ａのみを移動させるように構成されていたが、第２回転軸３２ａのみを移動させるように構成されていてもよいし、第１回転軸３１ａ及び第２回転軸３２ａの両方を移動させるように構成されていてもよい。

【0066】

上記実施形態では、第１ギア３１の第１回転軸３１ａが減速部３４の二段目減速機３４ｂと同軸であったが、これに限定されない。第１ギア３１は、減速部３４の出力軸とは別の回転軸に設けられていてもよい。この場合、当該別の回転軸が、第１回転軸に対応する。上記実施形態では、第２ギア３２が操舵軸２１に固定されていたが、これに限定されない。第２ギア３２は、第１ギア３１よりも操舵軸２１側であればよく、第２ギア３２が操舵軸２１とは別の回転軸に設けられていてもよい。この場合、当該別の回転軸が、第２回転軸に対応する。要は、自動操舵部３０は、操舵用モータ３３が回転することにより、操舵用モータ３３の動作に応じて回転する第１ギア３１が操舵軸２１側に設けられた第２ギア３２を駆動することで操舵軸２１を回動できればよい。

【0067】

上記実施形態では、第１回転軸３１ａ及び第２回転軸３２ａは互いに平行であったが、これに限定されない。第１回転軸３１ａ及び第２回転軸３２ａは、回転軸移動部４０によって噛合位置Ｐ１と空転位置Ｐ２との間で少なくとも一方が移動可能であれば、互いに交差していてもよい。

【0068】

上記実施形態では、スライド機構４２としてガイド凹部４３とスライド部４４とを例示したが、ガイド凹部４３が省かれてもよい。

【0069】

上記実施形態では、自動操舵部３０において、一段目減速機３４ａ及び二段目減速機３４ｂが例示されたが、一体の減速機であってもよいし、３個以上の減速機が用いられてもよい。

【0070】

上記実施形態では、回転軸移動部４０は、車速センサ５１の検出結果及び運転切替スイッチ５２のスイッチ状態に基づいて、コントローラ５０によって制御されたが、これに限定されない。回転軸移動部４０は、作業者の手動の操作によって、第１回転軸３１ａの位置を噛合位置Ｐ１と空転位置Ｐ２との間で移動可能となるように、スライド機構４２を動作させる手動操作機構を有していてもよい。手動操作機構としては、例えば、操作レバー及びリンク機構等、手動操作力を伝達する機構として公知の構造を採用することができる。

【0071】

上記実施形態では、産業車両１０としてはバッテリ式の電動牽引車を例示したが、これに限定されない。産業車両１０は、エンジン式であってもよいし、牽引車以外の搬送車等の他の産業車両であってもよい。

【0072】

上記実施形態では、手動操舵部２０は、チェーン及びスプロケットで操舵力が伝達されたが、歯車等で操舵力が伝達されてもよい。

【0073】

上記実施形態では、ステアリング操作部としてステアリングホイール１５を例示したが、これに限定されない。ステアリング操作部は、ハンドルレバー式であってもよい。

【0074】

上記実施形態では、作業車が着座するための運転席２が産業車両１０に設けられていたが、作業車が立って乗車する産業車両では、運転席２は省かれてもよい。

【符号の説明】

【0075】

５…操舵輪、１０…産業車両、１５…ステアリングホイール（ステアリング操作部）、２０…手動操舵部、２１…操舵軸、２８…突当部材、２９…受け部材、３０…自動操舵部、３１…第１ギア、３１ａ…第１回転軸（回転軸）、３２…第２ギア、３２ａ…第２回転軸（回転軸）、３３…操舵用モータ（モータ）、４０…回転軸移動部、４２…スライド機構、４７…油圧シリンダ、４８…弾性部材、１００…産業車両の操舵装置、Ｐ１…噛合位置、Ｐ２…空転位置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】