JP2008201190A - チルト式ステアリングユニット - Google Patents

Abstract

【課題】チルト機能を備えたステアリングユニットについて、オペレータの作業状態に対応してコラムシャフトの精密な角度設定を容易に行えるようにする。
【解決手段】作業車両の運転室床面Ｘに固定される基台部１４を備え、コラムシャフト１０が先端側を前後に回動自在に基端側を基台部１４で支持されロックシリンダ１２ａが基台部１４とコラムシャフト１０中間部との間に架設され、コラムシャフト１０の立設角度を固定するロック機構１２を備えており、オペレータがロック機構の操作レバー１２ｂを押下することでロック解除されてコラムシャフト１０が起立方向に付勢されながら先端側が回動自在となり、押下を戻すことでロック状態となるチルト式ステアリングユニット１Ａにおいて、操作レバー１２ｂが基台部１４側に付設されており、ペダル１２２が、オペレータが足の踵を床につけたまま足首から先で操作可能な床面Ｘからの高さとなるものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、前後方向のチルト機能を備えたステアリングユニットに関し、殊に、油圧ショベルカー等、ホイール式作業車両の運転室床面に立設するチルト式ステアリングユニットに関する。

油圧ショベル等の作業車両において、ホイール走行式のものはコラムシャフト先端にハンドルを設けたステアリング装置を走行時の操縦に使用するのが一般的である。このステアリング装置の軸となるコラムシャフトの立設角度は、オペレータの体格に応じて最適なドライビングポジションを確保可能な角度に設定する必要がある。また、建設機械等の作業車両においては、機械操作のためのレバーが運転室に複数配設されており、乗降や操作の際にハンドルが邪魔になることがある。

そこで、特開平１０−１８１６１４号公報に記載され、図６に示す建設機械用のステアリングユニット１Ｂのように、ハンドル３１側を前後に回動自在な状態にして下端を床側に軸支したコラムシャフト３０を、操作レバー３２ｂの操作によりロック手段（締め付け手段）３２ａで任意の角度に固定、または固定解除するロック機構３２を備えたチルト式のものが広く採用されている。

このステアリングユニット１Ｂは、操作レバー３２ｂを操作してロック手段３２ａをロック解除することにより、コラムシャフト３０先端側を前後方向に回動自在な状態にして、オペレータがハンドル３１を把持して任意の角度に変更した後、操作レバー３２ｂを操作することで再び固定してコラムシャフト３０を自分の好みの角度に設定できるようになっている。また、乗降や操作の際にハンドル３１が邪魔な場合も、ロック解除することによりハンドル３１を前方に倒してオペレータの前方に広い空間を確保できるようになっている。

しかし、このステアリングユニット１Ｂは、操作レバー３２ｂを操作するのにコラムシャフト３０の中間部分に手を伸ばす必要があり、前屈みで極めて窮屈な姿勢をオペレータに強いることになる。そのため、ドライビングポジションを定めた後に前屈み姿勢でレバー操作を行うと、一度定めたコラムシャフト３０の角度がずれやすくなり最適な角度に設定することが難しい状況となる。

また、油圧ショベルカー等の作業車両は、掘削作業等を実施するために前方下側の視界を確保できることが必要となるが、図７のステアリングユニット１Ｂの正面図に示すように、コラムシャフト３０の中間部分で操作レバー３２ｂ及びロック手段３２ａを有するロック機構３２が側方に突出して比較的大きな空間を占めるためオペレータの作業視界を大きく遮る結果となる。

これに対し、特開平１１−３３４６０５号公報に記載され、図５に示すステアリングユニット１Ｃのように、コラムシャフト４０の下端側に操作レバー４２ｂを有するロック機構４２を設けオペレータＡが座った姿勢のまま操作レバー４２ｂを足で操作する方式のものが提案されており、オペレータＡに窮屈な姿勢を強いることなくドライビングポジションを設定できるものとしている。

このステアリングユニット１Ｃは、ロック手段を兼ねるロックシリンダ４２ａがリンク手段を介してコラムシャフト４０を前方に付勢するように設けられて、ロック解除操作でコラムシャフト４０が自動的に起立するものとされ、オペレータＡは操作レバー４２ｂを操作しながら片手でもコラムシャフト４０の角度を設定できるようになっている。また、ロック機構４２はコラムシャフト４０の下端側にあるため、視界の妨げも比較的小さいものとなっている。

しかしながら、ステアリングユニット１Ｃは足で操作レバー４２ｂを操作する方式であるものの、図に示すようにその操作部が床板から離れた比較的高い位置にあるため、オペレータＡは片脚を持ち上げた姿勢で操作を行うことになる。そのため、操作レバー４２ｂを操作しながらコラムシャフト４０の立設角度を詳細に設定する場合に、図のように足を持ち上げて操作を行うことがオペレータＡに不自然な姿勢を強いることになって精密な設定が困難となる。また、作業のためにオペレータＡが起立姿勢をとっている場合においては、コラムシャフト４０の角度を変更する際に片足立ちとなるため、一層不安定な姿勢となってしまう。
特開平１０−１８１６１４号公報 特開平１１−３３４６０５号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、前後方向にチルト機能を備えた作業車両のステアリングユニットについて、オペレータの様々な作業状態に対応してコラムシャフトの精密な角度設定を容易に行えるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、作業車両の運転室床面に固定される基台部を備え、ハンドルを有するコラムシャフトが先端側を前後方向に所定範囲で回動自在な状態で基端側を基台部で支持され、ピストンロッドの突出方向に付勢力を発揮する流体圧シリンダが基台部とコラムシャフト中間部との間に架設されており、コラムシャフトの床面に対する立設角度を任意角度で固定するためのロック機構を所定位置に備えて、オペレータがロック機構の操作レバーを押下することによりロック解除されてコラムシャフトが起立方向に付勢されながら先端側を回動自在とされ、押下を戻すことにより立設角度がロック状態となる、チルト式ステアリングユニットにおいて、操作レバーは基台部側に付設されており、その操作部が、オペレータが足の踵を床面につけたまま足首から先の動きで操作可能な床面からの高さとされている、ことを特徴とするものとした。

このように、操作レバーを操作してコラムシャフトの角度を設定するチルト式ステアリングユニットにおいて、踵を床につけたまま繊細なタッチを発揮できる足首から下の動作により操作レバーを操作して立設角度を固定解除する構成としたことで、オペレータの着座姿勢・起立姿勢にかかわらず、他の作業動作を損なうことなくコラムシャフトの角度調整が容易に行えるものとなる。

また、その流体圧シリンダを、内装したピストンを任意の位置でロック及びロック解除する機能を備えたロックシリンダでありロック機構の一部を構成するものとすれば、比較的コンパクトな構成としてコラムシャフト基端側の視界を妨げにくいものとしながら、正確なロック位置を実現可能なロック機構を有して精密な角度調整を行いやすいものとなる。

さらに、このロックシリンダを備えたチルト式ステアリングユニットにおいて、操作レバーがペダル式の操作部を有し、この操作部による操作が管体内を挿通したワイヤの摺動によりロックシリンダ側に伝達されるものとすれば、操作レバー及びロックシリンダについて配置の自由度を高いものとしながら、車両のブレーキ操作と同様のタッチで繊細な操作が行えるようになる。

さらにまた、上述したチルト式ステアリングユニットは、コラムシャフト基端側に設けた自在継ぎ手を介してオペレータの操縦動作を作業車両側の操縦動作伝達手段に接続するものとし、基台部を運転室床面に固定して取り付けることにより、複数種類の作業車両のステアリング装置として共通に使用されるものとすれば、汎用化したユニットを用いることで作業車両の組み立て工程を簡易化して、低コスト化に貢献しながら上述した作用を容易に実現できるものとなる。

踵をつけたまま足首から先の操作でコラムシャフトの角度を調整可能とした本発明によると、オペレータの様々な作業状態に対応してコラムシャフトの精密な角度設定を容易に行うことができるものである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本実施の形態であるステアリングユニット１Ａの側面図を示している。ステアリングユニット１Ａは、油圧ショベルカー等のホイール式作業車両の運転席床面に固定して立設するユニットであるが、複数種類の作業車両に共通して使用可能なものであり、ボルト・ナットで固定して取り付けるだけで車両のステアリング装置を構成する、汎用型のステアリングユニットとして提供されるものである。

また、ステアリングユニット１Ａは、先端側に円環状のハンドル１１が設けられ、その軸線を中心とした回動による操縦動作を伝達するコラムシャフト１０が、先端側を前後方向に所定範囲で回動（旋回）可能な状態とされ、床面Ｘに対する立設角度をオペレータ所望の角度に調整して固定することのできる、チルト式ステアリングユニットでもある。

コラムシャフト１０は、鋼管製のシャフトパイプ１５内に周方向に回動可能な状態で挿入され、シャフトパイプ１５基端側を挿設した支持パイプ１６を介して基台部１４側にピン１４ａで軸支されており、基台部１４を床面Ｘ側に固定した状態で先端側を前後方向に回動自在な状態とされ、具体的には、床面Ｘに対し約６０〜８５度の間で前後に起立・傾倒するようになっている。そして、コラムシャフト１０の操縦動作である周方向の回動は、軸線が傾斜した状態から自在継手１３で垂直方向に伝達され、作業車両の操縦動作伝達手段（パワーステアリング機構部分）に接続されるようになっている。

基台部１４は、作業車両の床面取付位置にボルト・ナットで着脱自在に固定するための図示しない複数の固定用孔が底部側のフランジ１４ｂに穿設されている。また、基台部１４下部後面側とシャフトパイプ１５中間部の下側後面との間にロックシリンダ１２ａが架設されており、この架設はロックシリンダ１２ａの基端側がシャフトパイプ１５側面から突設されたブラケット１５ｃに枢着され、先端側のピストンロッド１２１が基台部１４側面から突設されたブラケット１４ｃに枢着された状態となっている。

ロックシリンダ１２ａは、内装した図示しないピストンの先端面とその先端側のシリンダ内面との間に形成される圧力室にガスが充填されており、通常はロック手段でピストンの摺動がロックされた状態となる。そして、操作レバー１２ｂの操作部であるペダル１２２を押下することにより、管体内を挿通したワイヤでロック手段に連結してなるワイヤ部材１２ｃの牽引動作でロック解除され、ガスの弾性反発力でピストンロッド１２１が下向きに突出するように付勢されるとともに、シャフトパイプ１５内に挿通されたコラムシャフト１０先端側も回動自在な状態とされ、起立方向に付勢されるようになっている。

次に、図２乃至図４を用いて、ステアリングユニット１Ａの作用について詳細に説明する。

図２は、オペレータＡがシート５０に座ったままステアリングユニット１Ａの角度調整を行う場合を説明するための側面図である。例えばステアリングユニット１Ａのコラムシャフト１０の角度が、オペレータＡ側に倒れすぎてハンドル１１が近過ぎるとき、オペレータＡは手でハンドル１１を把持し右足のつま先で操作レバー１２ｂのペダル１２２を踏み込む。この場合、ペダル１２２の床面Ｘからの高さ及び操作角度は、操作者Ａが足の踵を付けたまま操作できるような構成となっており、足首から先の動作のみで操作を行えるようになっている。

ペダル１２２が押下されることで、ペダル１２２と対角側に接続されたワイヤ部材１２ｃのワイヤ基端側がテコの原理で引き上げられ、管体内を挿通されたワイヤが摺動してロックシリンダ１２ａのロック手段に接続された先端側を牽引し、ロック状態が解除されて内部のピストンが摺動可能な状態となり、ガスの弾性反発力でピストンロッド１２１を下方向に突出するように付勢する。

すると、ロックシリンダ１２ａの基端側を中間部側面に枢着されたシャフトパイプ１５が固定解除され、先端側が前後に回動自在となるとともに起立方向に付勢され、これに挿入されたコラムシャフト１０も先端側が前後に回動自在且つ起立方向に付勢される状態となる。従って、オペレータＡは片手１本でもハンドル１１を所望の位置に移動させながら角度調整を行うことが出来、残りの手で他の操作を継続することも可能となり、しかも背中をシート５０につけたままの楽な姿勢で操作を行えるものとなる。

そして、オペレータＡはコラムシャフト１０が自分にとって丁度良い角度になった時点で操作レバー１２ｂの踏み込みを解除する。すると、ロックシリンダ１２ａへのワイヤ部材１２ｃによる牽引力が解除され、再度ロック状態となってコラムシャフト１０の立設角度が固定される。

前述した固定解除操作により、コラムシャフト１０はゆっくりと起立方向に自動的に動作するが、その立設角度を固定する際に車両のブレーキ操作と同様の繊細なタッチで操作をしながら精密な角度設定を比較的短時間で行うことができる。即ち、踵を床面Ｘに付けた足首から先の動作のみでペダル１２２を操作するようにしたことで微妙な調整が行えるようになったものである。

また、この着座姿勢からオペレータＡが運転席を降りる際や、他の作業用の操作レバーを操作する際にハンドル１１が邪魔になる場合でも、同様にコラムシャフト１０の固定解除操作を行えば、床面Ｘに対する最大角度まで自動的に起立させてオペレータＡの前方に大きな空間を作ることができるため、乗降や作業を行いやすい状態となる。

オペレータＡが起立姿勢でハンドルの角度調整を行う場合を説明するための図３を参照して、この姿勢でもステアリングユニット１Ａのペダル１２２は、足の踵を付けたままつま先側で操作可能な高さ及び操作角度となっている。この場合、足首から先による操作のメリットは図２に示した場合よりも一層顕著なものとなる。即ち、足を空中に持ち上げて不安定な片足立ちとなる必要もなく、微妙な調整を容易に行うことができるものである。

図４は、ステアリングユニット１Ａをオペレータ側から見た正面図を示している。図から分かるように、ハンドル１１の下方から基台部１４に至るまで、コラムシャフト１０を挿通したシャフトパイプ１５には殆ど突出部がなく、また、ロック機構１２が基台部１４側にコンパクトにまとまっており、前述した図５乃至図７の従来のステアリングユニット１Ｂ，１Ｃと比較した場合、前方下側の視界を最も遮りにくいものとなっている。

以上、述べたように、前後方向にチルト機能を備えた作業車両のステアリングユニットについて、本発明によりオペレータの様々な作業状態に対応して、コラムシャフトの精密な角度設定を容易に行えるようになった。

本発明の実施の形態を示す側面図。 図１のステアリングユニットの作用を説明するための側面図。 図１のステアリングユニットの作用を説明するための側面図。 図１のステアリングユニットの作用を説明するための正面図。 従来例を示す側面図。 従来例を示す側面図。 図６のステアリングユニットの正面図。

符号の説明

１Ａ ステアリングユニット、１０ コラムシャフト、１１ ハンドル、１２ ロック機構、１２ａ ロックシリンダ、１２ｂ 操作レバー、１２ｃ ワイヤ部材、１４ 基台部、１２１ ピストンロッド、１２２ ペダル

Claims (4)

1. 作業車両の運転室床面に固定される基台部を備え、ハンドルを有するコラムシャフトが先端側を前後方向に所定範囲で回動自在な状態で基端側を前記基台部で支持され、ピストンロッドの突出方向に付勢力を発揮する流体圧シリンダが前記基台部と前記コラムシャフト中間部との間に架設されており、前記コラムシャフトの前記床面に対する立設角度を任意角度で固定するためのロック機構を所定位置に備えて、オペレータが前記ロック機構の操作レバーを押下することによりロック解除されて前記コラムシャフトが起立方向に付勢されながら先端側を回動自在とされ、押下を戻すことにより前記立設角度がロック状態となるチルト式ステアリングユニットにおいて、
   前記操作レバーは前記基台部側に付設されており、該操作レバーの操作部が、オペレータが足の踵を前記床面につけたまま足首から先の動きで操作可能な前記床面からの高さとされている、ことを特徴とするチルト式ステアリングユニット。
2. 前記流体圧シリンダは、内装したピストンを任意の位置でロック及びロック解除する機能を備えたロックシリンダであり、前記ロック機構の一部を構成していることを特徴とする、請求項１に記載したチルト式ステアリングユニット。
3. 前記操作レバーはペダル式の操作部を有しており、該操作部による操作が管体内を挿通したワイヤの摺動により前記ロックシリンダ側に伝達される、ことを特徴とする請求項２に記載したチルト式ステアリングユニット。
4. 請求項１，２または３に記載したチルト式ステアリングユニットは、前記コラムシャフト基端側に設けた自在継ぎ手を介してオペレータの操縦動作を前記作業車両側の操縦動作伝達手段に接続するものであり、前記基台部を運転室床面に固定して取り付けることにより複数種類の作業車両のステアリング装置として共通に使用される、ことを特徴とするチルト式ステアリングユニット。

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