特許 7188449 産業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】産業車両

(51)【国際特許分類】

   B66F 9/24 20060101AFI20221206BHJP

【ＦＩ】

B66F9/24 J

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020556370

(86)(22)【出願日】2018-11-05

(86)【国際出願番号】 JP2018040965

(87)【国際公開番号】W WO2020095341

(87)【国際公開日】2020-05-14

【審査請求日】2021-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001069

【氏名又は名称】弁理士法人京都国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】五島 代介

(72)【発明者】

【氏名】山村 眞哉

【審査官】太田 義典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０９６７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２００２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３２１２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－００２１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１０７２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００６５４７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００９／１３０７１８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｆ ９／００－１１／０４

Ｂ６２Ｄ ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

転舵輪を備えた本体と、前記転舵輪を操作するためのステアリングと、積荷を昇降させる昇降部材と、前記ステアリングの角度を検出するステアリング角度センサと、前記転舵輪の角度を検出する転舵輪角度センサと、前記ステアリング角度センサにより検出した前記ステアリングの角度と前記転舵輪角度センサにより検出した前記転舵輪の角度とが対応するように前記転舵輪の角度を変更する転舵輪角度制御部と、を備えたステアバイワイヤ方式の産業車両において、
車両の走行速度を検出する速度センサと、
前記積荷の重量を検出する重量センサと、
前記積荷の高さ位置を検出する位置センサと、
前記速度センサにより検出した走行速度と、前記重量センサにより検出した前記積荷の重量と、前記位置センサにより検出した前記積荷の高さ位置とに基づいて、車両が転倒しない最小旋回半径に対応する前記転舵輪の角度を演算する角度演算部と、
前記角度演算部により演算した前記最小旋回半径に対応する転舵輪の角度に基づいて、前記転舵輪の角度を制限する転舵輪角度制限部と、
を備え、
前記角度演算部は、下記式に基づいて、前記最小旋回半径ｒ（θ２（ｔ））に対応する転舵輪の角度θ２（ｔ）を演算する、産業車両。
（ｖ（ｔ）） ^２ ／ｒ（θ２（ｔ））×Ｌ＝ｇ×ｌ
ここで、ｖ（ｔ）は車両の走行速度、Ｌは前記産業車両と前記積荷とをあわせた重心の高さ、ｌは前記重心から前記産業車両の転倒中心までの横方向の距離、ｇは重力加速度、ｔは時刻である。

【請求項2】

請求項１に記載の産業車両において、
前記角度演算部により演算した最小旋回半径に対応する前記転舵輪の角度に基づいて、前記ステアリングの角度を制御するステアリング角度制限部をさらに備える産業車両。

【請求項3】

請求項１に記載の産業車両において、
前記角度演算部により演算した最小旋回半径に対応する前記転舵輪の角度に基づいて、警告表示を実行する警告表示部をさらに備える産業車両。

【請求項4】

前記重量センサにより検出した前記積荷の重量と、前記位置センサにより検出した前記積荷の高さ位置とに基づいて、前記産業車両と前記積荷とをあわせた重心高さを演算する重心高さ演算部をさらに備え、
前記角度演算部は、前記速度センサにより検出した走行速度と、前記重心高さ演算部により演算した重心高さとに基づいて、車両が転倒しない最小旋回半径に対応する前記転舵輪の角度を演算する、請求項１に記載の産業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、転舵輪を備えた本体と、転舵輪を操作するためのステアリングと、積荷を昇降させる昇降部材と、を備えたフォークリフト等の産業用車両に関し、特に、ステアバイワイヤ（ＳＴＥＥＲ ＢＹ ＷＩＲＥ）方式の操舵システムを備えた産業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

このような産業車両としてのフォークリフトにおいては、ステアリングの操作量に応じた油量の作動油をステアリングシリンダに供給して転舵輪を操向させる、オービットロール（イートン コーポレーション社の登録商標）を搭載した全油圧式（Ｆｕｌｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ）のパワーステアリング装置が使用されている。これに対して、近年、フォークリフトの操舵システムとして、ステアリング操作を電気信号により検出して制御装置に入力し、油圧供給源に動力を提供するための直流モータに供給する電圧を制御装置により制御するステアバイワイヤ方式の電動液圧パワーステアリングが採用されつつある。

【0003】

このようなフォークリフトにおいては、走行速度が大きな状態で急ハンドルにより過小な半径での旋回を行った場合には、車両が転倒する危険がある。このため、このような転倒を防止するための種々の手法が提案されている。

【0004】

特許文献１には、積載物の位置及び重量に基づいてフォ－クリフトの重心および転倒限界角度を演算し、重心と操舵量および積載物の重量とに基づいて重心にかかるフォ－クリフト転倒方向の力と所定方向との成す角度が転倒限界角度となる転倒限界速度を演算し、転倒限界速度に基づいてフォ－クリフトの車速を規制するフォークリフトの速度規制装置が開示されている。

【0005】

特許文献２には、所定時間先の走行状態を予測し、その時の車速が転倒可能性を生ずる許容車速を越える場合にブレーキをかけ、その後転倒しない状態となった場合に、ブレーキを解除するフォークリフトが開示されている。

【0006】

特許文献３には、フォークの揚高を検出する揚高検出手段と、フォークのシフト量を検出するシフト量検出手段と、揚高検出手段からの揚高データとシフト量検出手段からのシフト量データとに基づいて走行モータの作動を演算制御して車両の走行速度を制御するコントローラとを有するフォークリフトの転倒防止装置が開示されている。

【0007】

特許文献４には、電動機にてステアリングにアシストトルクを供給する電気式パワーステアリング装置を備え、車速が大きくなる状態において転舵輪の旋回角速度が大であれば、パワーステアリング用電動機に対してアシストトルクを減ずるように駆動し、ステアリングハンドルに重みを持たせてステアリングハンドル操作速度の高速化を阻害させるフォークリフトの安全装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開平１０－１７５８００号公報

【文献】国際公開２００７／０８１０２０

【文献】特開２０００－７２３９６号公報

【文献】特開平３－２９５７６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１から特許文献３に記載の発明においては、フォークリフトの速度を低速とすることにより転倒を防止する構成であることから、作業性が低下することになる。また、特許文献１から特許文献４に記載の発明において、走行速度が低下する前に急激なハンドル操作がなされ、過小な半径での旋回が実行されたときには、走行速度が低下する前に転倒が生ずる可能性もある。

【0010】

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、転倒を確実に防止することが可能な産業車両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】

【0011】

請求項１に記載の発明は、転舵輪を備えた本体と、前記転舵輪を操作するためのステアリングと、積荷を昇降させる昇降部材と、前記ステアリングの角度を検出するステアリング角度センサと、前記転舵輪の角度を検出する転舵輪角度センサと、前記ステアリング角度センサにより検出した前記ステアリングの角度と前記転舵輪角度センサにより検出した前記転舵輪の角度とが対応するように前記転舵輪の角度を変更する転舵輪角度制御部と、を備えたステアバイワイヤ方式の産業車両において、車両の走行速度を検出する速度センサと、前記積荷の重量を検出する重量センサと、前記積荷の高さ位置を検出する位置センサと、前記速度センサにより検出した走行速度と、前記重量センサにより検出した前記積荷の重量と、前記位置センサにより検出した前記積荷の高さ位置とに基づいて、車両が転倒しない最小旋回半径に対応する前記転舵輪の角度を演算する角度演算部と、前記角度演算部により演算した最小旋回半径に対応する前記転舵輪の角度に基づいて、前記転舵輪の角度を制限する転舵輪角度制限部と、を備えたことを特徴とする。

【0012】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記角度演算部により演算した最小旋回半径に対応する前記転舵輪の角度に基づいて、前記ステアリングの角度を制御するステアリング角度制限部をさらに備える。

【0013】

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記角度演算部により演算した最小旋回半径に対応する前記転舵輪の角度に基づいて、警告表示を実行する警告表示部をさらに備える。

【発明の効果】

【0014】

請求項１に記載の発明によれば、速度センサにより検出した走行速度と、重量センサにより検出した積荷の重量と、位置センサにより検出した積荷の高さ位置とに基づいて車両が転倒しない最小旋回半径に対応する転舵輪の角度を演算し、この転舵輪の角度に基づいて転舵輪の角度を制限することから、車両の転倒を確実に防止することが可能となる。

【0015】

請求項２に記載の発明によれば、転舵輪の角度に対応してステアリングの角度を制限することから、転舵輪の可動角度範囲とステアリングの可動角度範囲とを一致させることができ、オペレータによる操縦ミスを防止することが可能となる。

【0016】

請求項３に記載の発明によれば、最小旋回半径に対応する転舵輪の角度に基づいて警告表示を実行することから、警告によりオペレータによる操縦ミスを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】この発明に係るフォークリフトの側面概要図である。

【図2】この発明に係るフォークリフトの正面概要図である。

【図3】この発明に係るフォークリフトの主要な駆動系を示すブロック図である。

【図4】この発明に係るフォークリフトの主要な制御系を示すブロック図である。

【図5】制御部３０の機能的な構成を示すブロック図である。

【図6】フォークリフトの走行速度Ｖ（ｔ）と旋回半径ｒ（θ２（ｔ））とを模式的に示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る産業車両としてのフォークリフトの側面概要図であり、図２は、その正面概要図である。

【0019】

このフォークリフトは、ステアバイワイヤ方式の操舵システムを備えたものであり、走行輪である前輪１１と転舵輪である後輪１２とを備えた本体１３と、後輪１２を操作するためのステアリング１５と、積荷１７を支持した状態で本体１３に配設された昇降機構１４に対して昇降する昇降部材としてのフォーク１６と、を備える。

【0020】

図３は、この発明に係るフォークリフトの主要な駆動系を示すブロック図である。また、図４は、この発明に係るフォークリフトの主要な制御系を示すブロック図である。

【0021】

このフォークリフトは、ナックルアーム２６を介して転舵輪である一対の後輪１２の操舵角を変化させるためのシリンダ２７と、シリンダロッド２８と、ピストン２９とからなる油圧シリンダ２５とを備える。また、このフォークリフトは、油圧シリンダ２５に作動油を供給するための油圧ポンプ２４と、この油圧ポンプ２４を正逆転方向に回転させて油圧シリンダ２５を作動させるモータ２３と、ステアリング１５の角度を検出するためのステアリング角度センサ２１と、後輪１２の転舵角を検出するための転舵輪角度センサ２２と、ステアリング１５の回転を規制するブレーキ機構４１と、を備える。さらに、このフォークリフトは、ステアリング角度センサ２１と転舵輪角度センサ２２からの信号に基づいて、ステアリング１５の角度と後輪１２の角度とが対応するように後輪１２の転舵角を変更するための後述する転舵輪角度制御部３１を備えた制御部３０とを備える。この制御部３０は、車両（フォークリフト）の走行速度を検出する速度センサ４２と、積荷１７の重量を検出する重量センサ４３と、積荷１７の高さ位置を検出する位置センサ４４と、に接続されている。

【0022】

このフォークリフトにおいては、ステアリング１５が操作されてその角度が変更されると、これをステアリング角度センサ２１が検出し、制御部３０にステアリング１５の角度を示す信号を送信する。制御部３０は、ステアリング角度センサ２１から送信されたステアリング１５の角度を示す信号に基づいて、モータ２３を回転させ、油圧ポンプ２４の駆動により油圧シリンダ２５を作動させ、後輪１２の転舵角を変更する。この後輪１２の転舵角は、転舵輪角度センサ２２により検出され、この転舵角を示す信号は制御部３０に送信される。制御部３０における転舵輪角度制御部３１は、ステアリング角度センサ２１と転舵輪角度センサ２２からの信号に基づいて、ステアリング１５の角度と後輪１２の角度とが対応するように後輪１２の転舵角を変更する。

【0023】

図５は、制御部３０の機能的な構成を示すブロック図である。

【0024】

この制御部３０は、ソフトウエアがインストールされたコンピュータから構成される。この制御部３０に含まれる各部の機能は、コンピュータにインストールされているソフトウエアを実行することで実現される。

【0025】

この制御部３０は、ステアリング角度センサ２１と転舵輪角度センサ２２からの信号に基づいて、ステアリング１５の角度と後輪１２の角度とが対応するように後輪１２の転舵角を変更するための上述した転舵輪角度制御部３１と、ステアリング角度センサ２１と転舵輪角度センサ２２からの信号に基づいて、ステアリング１５の角度と後輪１２の角度とが対応するように後輪１２の転舵角を変更するための転舵輪角度制御部３１と、重量センサ４３により検出した積荷１７の重量Ｍと、位置センサ４４により検出した積荷１７の高さ位置に基づいてフォークリフトと積荷１７とをあわせた重心高さＬを演算する重心高さ演算部３２と、重心高さ演算部３２により演算した重心高さＬと速度センサ４２により検出した車両の走行速度Ｖ（ｔ）とに基づいて車両が転倒しない最小旋回半径ｒ（θ２（ｔ））に対応する後輪１２の角度θ２（ｔ）を演算する角度演算部３３と、角度演算部３３により演算した最小旋回半径ｒ（θ２（ｔ））に対応する後輪１２の角度θ２（ｔ）に基づいて、後輪１２の角度を制限する転舵輪角度制限部３４と、角度演算部３３により演算した最小旋回半径ｒ（θ２（ｔ））に対応する後輪１２の角度θ２（ｔ）に基づいてステアリング１５の角度θ１（ｔ）を制御するステアリング角度制限部３５と、角度演算部３３により演算した最小旋回半径ｒ（θ２（ｔ））に対応する後輪１２の角度θ２（ｔ）に基づいて警告表示を実行する警告表示部３６と、を備える。ここで、ｔは時刻である。

【0026】

次に、以上のような構成を有するフォークリフトにおいて、転舵輪である後輪１２の角度を制限する転舵輪角度制限動作について説明する。図６は、フォークリフトの走行速度Ｖ（ｔ）と旋回半径ｒ（θ２（ｔ））とを模式的に示す概要図である。

【0027】

旋回中のフォークリフトに対する横荷重Ｆ（ｔ）は、Ｍを積荷１７の重量、ｍをフォークリフトの重量、ｖ（ｔ）を車両の走行速度、ｒ（θ２（ｔ））を旋回半径、θ２（ｔ）を操舵輪である後輪１２の角度、ｔを時刻としたとき、下記の式（１）で表される。

【0028】

Ｆ（ｔ）＝（Ｍ＋ｍ）×ｖ（ｔ）^２／ｒ（θ２（ｔ）） ・・・（１）

【0029】

また、図２に示すように、Ｌをフォークリフトと積荷１７とをあわせた重心Ｇの高さ、ｌを重心Ｇの横位置（重心Ｇからフォークリフトの転倒中心までの距離）、ｇを重力加速度としたとき、フォークリフトに働くモーメントの関係は、下記の式（２）で表される。ここで、重心Ｇの高さ位置は、位置センサ４４により検出した積荷１７の高さ位置と、重量センサ４３により検出した積荷１７の重量と、フォークリフト自体の重量および重心Ｇの高さ位置とに基づいて重心高さ演算部３２により演算される。また、重心Ｇのフォークリフトの横方向の位置は、積荷１７が横方向の中央部に配置されているものとしてフォークリフトの中央であると仮定している。

【0030】

Ｆ（ｔ）×Ｌ＝（Ｍ＋ｍ）×ｇ×ｌ ・・・（２）

【0031】

式（１）を式（２）に代入すると、下記の式（３）となる。

【0032】

ｖ（ｔ）^２／ｒ（θ２（ｔ））×Ｌ＝ｇ×ｌ ・・・（３）

【0033】

従って、フォークリフトが転倒しない条件は、下記の式（４）で表すことができる。

【0034】

ｖ（ｔ）^２／ｒ（θ２（ｔ））×Ｌ＜ｇ×ｌ ・・・（４）

【0035】

フォークリフトの走行中においては、時刻ｔにおいて、制御部３０における角度演算部３３により車両が転倒しない最小旋回半径ｒ（θ２（ｔ））に対応する後輪１２の角度θ２（ｔ）が演算される。そして、転舵輪角度制限部３４は、角度演算部３３により演算された後輪１２の角度θ２（ｔ）に基づいて、後輪１２の角度を各時刻において制限する。これにより、フォークリフトの転倒を未然に防止することが可能となる。

【0036】

この時、ステアバイワイヤ方式の操舵システムを備えたフォークリフトにおいて、上記の構成を採用したときには、オペレータがステアリング１５を操作しても後輪１２の角度が変更されない状態が生じ、オペレータの意図とは異なった後輪１２の動作により衝突事故等が発生する可能性がある。

【0037】

このため、このフォークリフトにおいては、制御部３０におけるステアリング角度制限部３５が、角度演算部３３により演算した最小旋回半径に対応する後輪１２の角度θ２（ｔ）に基づいて、ステアリング１５の角度θ１（ｔ）を制御する。より具体的には、ステアリング１５の回転を規制するブレーキ機構４１により、後輪１２の角度θ２（ｔ）に対応付けてステアリング１５の角度θ１（ｔ）の範囲を規制する。ステアバイワイヤ方式の操舵システムにおいては、通常、オペレータにステアリング１５のための油圧シリンダ２５がストロークエンドにあることや、後輪１２が障害物に接触しステアリング１５が切れない状態にあることを認識させるために、ブレーキ機構４１が配設されている。この発明に係るフォークリフトにおいては、このブレーキ機構４１を利用することにより、後輪１２の角度θ２（ｔ）に対応付けてステアリング１５の角度θ１（ｔ）の範囲を規制する構成を採用している。

【0038】

また、制御部３０における警告表示部３６が、角度演算部３３により演算した最小旋回半径に対応する後輪１２の角度θ２（ｔ）に基づいて、警告表示を実行する。この警告表示は、表示部への警告の表示の他、音や光による警告であってもよい。

【0039】

これらの構成により、後輪１２の角度の変更が制限されていることをオペレータに認識されることができ、オペレータによる操縦ミスを防止することが可能となる。

【0040】

なお、上述した実施形態においては、この発明に係る産業用車両として、フォーク１６により積荷１７を載置して移動させるフォークリフトにこの発明を適用しているが、例えば、作業者を積荷として高所での作業を実行するための高所作業車等の産業車両にこの発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0041】

１１ 前輪
１２ 後輪
１３ 本体
１４ 昇降機構
１５ ステアリング
１６ フォーク
１７ 積荷
２１ ステアリング角度センサ
２２ 転舵輪角度センサ
２３ モータ
２４ 油圧ポンプ
２５ 油圧シリンダ
３０ 制御部
３１ 転舵輪角度制御部
３２ 重心高さ演算部
３３ 角度演算部
３４ 転舵輪角度制限部
３５ ステアリング角度制限部
３６ 警告表示部
４１ ブレーキ機構
４２ 速度センサ
４３ 重量センサ
４４ 位置センサ
Ｇ 重心位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】