JP2008296830A - 搬送車の操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手動走行時における操舵性を向上させつつ、切換機構が万一壊れた場合であっても手動走行を可能とすること。
【解決手段】操舵輪のアクスルシャフト２１に対して、操舵輪を操舵する操舵モータ２３の動力を伝達可能な伝達状態と伝達不能な非伝達状態に切り替える電磁ツースクラッチ２４を独立して配設する。そして、電磁ツースクラッチ２４のツースクラッチシャフトにはツースクラッチギア２６を設けるとともに、アクスルシャフト２１にはツースクラッチギア２６と噛み合うアクスルシャフトギア２２を設け、アクスルシャフトギア２２とツースクラッチギア２６により動力を伝達可能な状態でアクスルシャフト２１と電磁ツースクラッチ２４を連結する。
【選択図】図２

Description

本発明は、操舵輪を自動で操舵して走行させる自動走行モードと、運転者のハンドル操作によって操舵輪を手動で操舵して走行させる手動走行モードとを有する搬送車の操舵装置に関する。

従来、工場構内などでは、荷を積載した台車を牽引し、搬送するための搬送車が使用されている。この種の搬送車には、誘導路に貼られた磁気式のガイドテープをガイドセンサで検出し、その検出結果をもとに操舵輪を操舵して自動走行させる自動走行モードと、作業者が操舵ハンドルを操作することで操舵輪を操舵して手動走行させる手動走行モード（有人走行モード）とを有した車両がある。以下の説明において「搬送車」とは、自動走行モードと手動走行モードを有した車両を示すものとする。

搬送車を手動走行モードで走行させる場合には、乗車した作業者が操舵ハンドルを操作し、その操作によってアクスルシャフトを作動させることにより操舵輪を操舵し、運転する。一方、搬送車を自動走行モードで走行させる場合には、リモコンなどによる無線で走行を制御し、車両に搭載した操舵モータがアクスルシャフトを作動させることによって操舵輪が操舵される。

ところで、搬送車の構造として、操舵モータをアクスルシャフトに対し、例えばチェーンなどの動力伝達部材を介して直接連結している場合には、手動走行モードにおいて操舵ハンドルの操作時、操舵の開始時と終了時に操舵モータのロータを回転させるための力とその回転を止めるための力が必要となる。したがって、このような構造を採用している場合には、手動走行モードにおけるハンドル操作が非常に重くなる。

そこで、従来、このような問題を解決するために、特許文献１に記載の作業車のステアリング装置が考案されている。特許文献１のステアリング装置では、無人走行と有人走行の双方が可能な作業車において、有人走行の時は切換装置を有人位置に切替えることによって無人走行時に操向に使用する直流モータからの伝動を断の位置に切替え、作業者の操作と直流モータの連結を断ってステアリング操作を軽くしている。そして、特許文献１のステアリング装置では、切換装置（爪クラッチなど）を、ステアリングコラムに内装したステアリングシャフトの中間部に直接配設している。
実開平６−３７９０５号公報

ところで、搬送車は、使用環境に応じて走行モードが手動走行モードと自動走行モードに切替えられる。このため、搬送車においては、走行モードの切替えに伴って操舵モータの動力をステアリングシャフト（アクスルシャフト）へ伝達するか否かを切替える切替装置の耐久性が要求される。しかしながら、切替装置は、耐久性を高めたとしても、使用環境によっては壊れないという保障はない。このため、特許文献１のようにステアリングシャフトの中間部に切替装置を配設してしまうと、切替装置に不具合が生じて作動しなくなると、自動走行モードによる走行は勿論のこと、手動走行モードによる走行も出来なくってしまう。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、手動走行時における操舵性を向上させつつ、切替機構の作動不良が生じた場合であっても手動走行可能な搬送車の操舵装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、操舵輪を自動で操舵して走行させる自動走行モードと、運転者による操舵ハンドルのハンドル操作によって操舵輪を手動で操舵して走行させる手動走行モードとに切替えて走行可能な搬送車の操舵装置において、前記自動走行モード時に前記操舵輪を操舵する操舵モータの動力を前記操舵輪及び前記操舵ハンドルを連結する連結軸に対し伝達可能な伝達状態に切り替えられるとともに前記手動走行モード時に前記動力を前記連結軸に対し伝達不能な非伝達状態に切り替えられる切替機構を、前記連結軸とは独立して設けるとともに前記連結軸に設けた動力伝達部材を介して前記連結軸に連結したことを要旨とする。

これによれば、操舵モータの動力を連結軸に伝達する切替機構を設けることにより、手動走行時には操舵モータと連結軸の連結状態を遮断することが可能となる。これにより、手動走行時における操舵輪の操舵性を向上し得る。また、切替機構を連結軸に対して直接設けることなく独立して設けているので、切替機構の作動不良が生じた場合であっても手動走行させることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の搬送車の操舵装置において、前記切替機構は電磁式クラッチを含み、通電によって非伝達状態から伝達状態へ切り替わり、非通電時には非伝達状態となることを要旨とする。

これによれば、搬送車の運転停止時（走行動力遮断時）には切替機構の状態が非伝達状態とされ、伝達状態へ切り替えるためには運転者の切替操作が必要となる。このため、搬送車の運転再開時などに、運転者の意に反して自動走行モードで操舵輪の操舵が行われてしまうことがない。

本発明によれば、手動走行時における操舵性を向上させつつ、切替機構が壊れた場合であっても手動走行することができる。

以下、本発明を台車に積載した荷を牽引する搬送車としての牽引車に具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、牽引車１０の車体１１は、車体１１の前方に設けられたフロントフレーム１２と、車体１１の後方に設けられたリアフレーム１３とからなる。リアフレーム１３には、図示しない牽引機構が設けられている。車体１１の前後方向のほぼ中央には、立席タイプの運転席１４が設けられている。また、車体１１の前部下方には、操舵輪１６（図３に示す）が設けられているとともに、車体１１の後部下方には、駆動輪１７が設けられている。また、運転席１４の後方に配置されたリアフレーム１３には、図示しないバッテリーを収容する収容室の上方を覆うバッテリーフード１５が開閉可能に設けられている。そして、車体１１には、バッテリーを駆動源とする走行用モータＭＴ（図３に示す）が搭載されており、駆動輪１７は走行用モータＭＴから駆動力が付与される。すなわち、本実施形態の牽引車１０は、バッテリー式（電気式）の車両とされている。

運転席１４には、乗車した作業者（運転者）がハンドル操作を行うための操舵ハンドルとしてのバーハンドル１８が設けられている。バーハンドル１８は、ステアリングコラム１９に内装されたステアリングシャフト（図３に示す）２０と連結されているとともに、ステアリングシャフト２０は、操舵輪１６が装着されるアクスルシャフト２１に連結されている。これにより、牽引車１０は、運転者がバーハンドル１８をハンドル操作（左右方向への回転操作）することにより操舵輪１６を操舵し、手動走行モードで手動走行させることができるようになっている。本実施形態では、ステアリングシャフト２０とアクスルシャフト２１により、操舵輪１６とバーハンドル１８を連結する連結軸が構成される。

アクスルシャフト２１の上部には、図２に示すように、動力伝達部材としてのアクスルシャフトギア２２が一体回転可能に装着されている。そして、フロントフレーム１２の後面側（運転席１４側）には、牽引車１０を磁気式のガイドテープＧＴ（図３に示す）からなる誘導路に沿って自動走行モードで自動走行させる際に、操舵輪１６を操舵する操舵モータ２３と、電磁式クラッチとしての電磁ツースクラッチ２４が配設されている。電磁ツースクラッチ２４は、図３に示す一対のツースリング２４ａ，２４ｂを有し、これらのツースリング２４ａ，２４ｂのツース（歯）が噛み合うことによってトルクを伝達する励磁作動形クラッチである。そして、電磁ツースクラッチ２４は、内蔵する図示しないコイルを通電して励磁すると、ツースリング２４ａ，２４ｂが噛み合ってクラッチが繋がった状態となり、トルクを伝達する。一方、電磁ツースクラッチ２４は、前記コイルを非通電して非励磁すると、ツースリング２４ａ，２４ｂの噛み合いが解かれてクラッチが切られた状態となり、トルク伝達を遮断する。

電磁ツースクラッチ２４のツースクラッチシャフト２５（図３に示す）には、電磁ツースクラッチ２４のロータ（図示しない）が一体回転可能に装着されており、ツースクラッチシャフト２５はクラッチの入力軸となる。ロータには、一対のツースクラッチのうち、一方のツースリング（本実施形態ではツースリング２４ａ）が一体回転可能に装着されている。そして、ツースクラッチシャフト２５の一端（第１端部）には、アクスルシャフト２１のアクスルシャフトギア２２に常時、噛み合うツースクラッチギア２６が一体回転可能に装着されている。ツースクラッチギア２６には、一対のツースクラッチのうち、他方のツースリング（本実施形態ではツースリング２４ｂ）が一体回転可能に装着されている。また、ツースクラッチシャフト２５の他端（第２端部）は、操舵モータ２３のモータ回転軸２７（図３に示す）と動力伝達可能に連結されており、ツースクラッチシャフト２５の他端と操舵モータ２３のモータ回転軸２７にはチェーン２８が掛け渡されている。

そして、本実施形態では、図２に示すように、電磁ツースクラッチ２４のツースクラッチシャフト２５と操舵モータ２３のモータ回転軸２７がアクスルシャフト２１の延設方向と同一方向に延設されており、電磁ツースクラッチ２４と操舵モータ２３は縦置き状態で並設されている。これにより、操舵モータ２３と電磁ツースクラッチ２４を、フロントフレーム１２の後面側、すなわち運転席１４側において省スペースで配設し得る。そして、電磁ツースクラッチ２４は、アクスルシャフト２１のアクスルシャフトギア２２とツースクラッチギア２６からなる伝達機構を介してアクスルシャフト２１に連結し、アクスルシャフト２１に対して直接設けられることなく、独立して配設されている。すなわち、アクスルシャフト２１に対して間接的に設けられている。同様に、操舵モータ２３は、アクスルシャフト２１とモータ回転軸２７に掛け渡したチェーン２８からなる伝達機構を介して連結し、操舵モータ２３と電磁ツースクラッチ２４は独立して配設されている。

このような構成により、操舵モータ２３の回転によって発生する動力は、電磁ツースクラッチ２４が励磁されている場合（自動走行モードの場合）に、ツースリング２４ａ，２４ｂが噛み合うことにより、アクスルシャフトギア２２を介してアクスルシャフト２１へ伝達される。すなわち、電磁ツースクラッチ２４は、操舵モータ２３の回転時にモータ回転軸２７と一緒にツースクラッチシャフト２５、ロータ及びツースリング２４ａが一体回転し、ロータ側のツースリング２４ａと噛み合うツースクラッチギア２６側のツースリング２４ｂに動力を伝達してツースクラッチギア２６を回転させる。これにより、自動走行モード時は、操舵モータ２３の動力が電磁ツースクラッチ２４とツースクラッチギア２６を介してアクスルシャフト２１のアクスルシャフトギア２２に伝達され、その伝達された動力を受けてアクスルシャフト２１が作動することにより操舵輪１６が操舵される。

一方、電磁ツースクラッチ２４が非励磁されている場合（手動走行モードの場合）には、ツースリング２４ａ，２４ｂの噛み合いが解かれることにより、操舵モータ２３の動力はアクスルシャフト２１へ伝達されない。すなわち、手動走行モード時は、バーハンドル１８のハンドル操作により、ステアリングシャフト２０に連結されるアクスルシャフト２１及びアクスルシャフトギア２２がハンドル操作量に応じて回転し、その回転によってアクスルシャフトギア２２と噛み合うツースクラッチギア２６が回転する。しかし、ツースリング２４ａ，２４ｂの噛み合いが解かれている状態では、ツースクラッチギア２６のみがフリーの状態でツースクラッチギア２６と一緒に回転することになるため、ツースクラッチギア２６の回転はツースクラッチシャフト２５に伝達されない。この結果、手動走行モード時には、ツースクラッチシャフト２５と該ツースクラッチシャフト２５に連結されるモータ回転軸２７の双方が回転しなくなる。そして、手動走行モード時には、ツースクラッチギア２６に対してツースクラッチシャフト２５及びモータ回転軸２７の連結状態を解除させて、ツースクラッチギア２６をハンドル操作によりフリーの状態で回転させるので、ハンドル操作は軽くなる。

本実施形態では、電磁ツースクラッチ２４、ツースクラッチシャフト２５及びツースクラッチギア２６により、切換機構が構成される。この切換機構により、操舵モータ２３の動力をアクスルシャフト２１に対し伝達可能な伝達状態と、前記動力を伝達不能な非伝達状態へ切り替えられる。そして、電磁ツースクラッチ２４は、牽引車１０が運転停止の状態（電源ＯＦＦによる走行動力遮断の状態）になると、コイルへの通電が遮断されることによってツースリング２４ａ，２４ｂの噛み合いが解かれる。すなわち、本実施形態において電磁ツースクラッチ２４は、自動走行モードによるコイルの通電時のみにツースリング２４ａ，２４ｂが噛み合ってトルク伝達が可能な状態となる。一方で、本実施形態において電磁ツースクラッチ２４は、手動走行モードへの切替え時及び牽引車１０の運転停止時にはコイルが非通電とされることにより、ツースリング２４ａ，２４ｂの噛み合いが解かれてトルク伝達が不能な状態となる。

車体１１には、図３に示すように、牽引車１０の制御回路を構成し、主に走行制御を行うためのコントローラ３０が搭載されている。コントローラ３０は、マイクロコンピュータ（マイコン）からなる。コントローラ３０は、操舵モータ２３と電磁ツースクラッチ２４に接続されている。コントローラ３０は、操舵モータ２３のモータ制御回路に電気信号を送信することによって操舵モータ２３を回転制御するとともに、電磁ツースクラッチ２４のコイルに電気信号（励磁信号と非励磁信号）を送信し、電磁ツースクラッチ２４への通電及び非通電を制御する。

また、車体１１には、図３に示すように、送信機（リモコン装置）３１からの信号を受信する受信機３２が搭載されており、受信機３２はコントローラ３０に接続されている。送信機３１は、牽引車１０を自動走行させる自動走行モードへの切替えなどを指示する。さらに、車体１１には、図３に示すように、ガイドテープＧＴを検知し、ガイドテープＧＴと牽引車１０のずれ量を電気信号に変換してコントローラ３０に送信するガイドセンサＧＳが接続されている。コントローラ３０は、自動走行モード時にガイドセンサＧＳからの電気信号を受信し、操舵モータ２３をコントロールして操舵輪１６の方向を制御する。また、車体１１の運転席１４には、牽引車１０の走行モードを切替え操作する操作スイッチ３３が設けられている。操作スイッチ３３は、コントローラ３０に接続されている。そして、牽引車１０は、作業者が操作スイッチ３３を切替え操作することにより、手動走行モードと自動走行モードとが切替えられる。コントローラ３０は、操作スイッチ３３の操作信号を受信し、その操作信号で指示された走行モードに応じて牽引車１０の走行を制御する。

以下、本実施形態の牽引車１０の作用を説明する。
最初に、自動走行モードの場合について説明する。
自動走行モードへの切替えは、送信機３１の操作により行われる。コントローラ３０は、自動走行モードへ切替えられると、電磁ツースクラッチ２４のコイルを通電し、励磁する。この状態では、電磁ツースクラッチ２４のツースリング２４ａ，２４ｂが噛み合ってクラッチが繋がった状態となる。そして、コントローラ３０は、ガイドセンサＧＳからの電気信号を受信し、操舵モータ２３をコントロールする。これにより、操舵モータ２３の動力は、電磁ツースクラッチ２４のツースクラッチシャフト２５、及びツースクラッチギア２６を介して、ツースクラッチギア２６に噛み合うアクスルシャフトギア２２に伝達される。そして、アクスルシャフトギア２２を介して伝達された操舵モータ２３の動力により、アクスルシャフト２１が作動し、操舵輪１６の方向が制御される。また、コントローラ３０は、走行用モータＭＴを作動させて牽引車１０を誘導路に沿って所定速度で自動走行させる。なお、自動走行モード時の所定速度は、送信機３１からの指示、又は予め定めた一定速度である。

次に、手動走行モードの場合について説明する。
手動走行モードへの切替えは、操作スイッチ３３の操作により行われる。コントローラ３０は、手動走行モードへ切替えられると、電磁ツースクラッチ２４のコイルを非通電し、非励磁とする。この状態では、電磁ツースクラッチ２４のツースリング２４ａ，２４ｂの噛み合いが解かれてクラッチが切られた状態となる。そして、操舵輪１６は、運転者のバーハンドル１８のハンドル操作により、そのハンドル操作量に応じてステアリングシャフト２０に連結されたアクスルシャフト２１が作動し、方向が制御される。

手動走行モードでは、電磁ツースクラッチ２４のツースリング２４ａ，２４ｂの噛み合いが解かれている。このため、バーハンドル１８の操作によりアクスルシャフト２１と一体回転するアクスルシャフトギア２２が回転し、そのアクスルシャフトギア２２に噛み合うツースクラッチギア２６が回転した場合であっても、電磁ツースクラッチ２４のツースクラッチシャフト２５を介して操舵モータ２３のモータ回転軸２７へのトルク伝達が行われない。したがって、操舵輪１６は、バーハンドル１８のハンドル操作に連動して操舵モータ２３のモータ回転軸２７を回転させない機構の採用により、ハンドル操作による操舵性が向上される。すなわち、運転者は、手動走行モード時においてバーハンドル１８を軽く動かして操舵輪１６を操舵することが可能となる。また、コントローラ３０は、走行用モータＭＴを作動させて牽引車１０を誘導路に沿って所定速度で手動走行させる。なお、手動走行モード時の所定速度は、運転者によるアクセル操作の操作量に応じた速度である。

したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）電磁ツースクラッチ２４を、アクスルシャフトギア２２とツースクラッチギア２６を介してアクスルシャフト２１とは独立して設けた。すなわち、操舵モータ２３の動力をアクスルシャフト２１に対し伝達する状態と伝達しない状態とを切り替える切替機構を、アクスルシャフト２１に直接設けない構成とした。したがって、電磁ツースクラッチ２４を設けることにより手動走行時における操舵性を向上させつつ、電磁ツースクラッチ２４をアクスルシャフト２１と独立して設けることにより作動不良が生じた場合であっても手動走行させることができる。

（２）電磁ツースクラッチ２４は、コイルへの通電時にツースリング２４ａ，２４ｂが噛み合って動力伝達可能な状態となり、コイルへの非通電時にツースリング２４ａ，２４ｂの噛み合いが解かれて動力伝達不能な状態となる。このため、操舵モータ２３の動力が伝達される伝達状態へ切り替えるためには運転者の切替操作が必要となる。したがって、牽引車１０の運転再開時などに、運転者の意に反して自動走行モードで操舵輪１６の操舵が行われてしまうことがない。

（３）また、操舵モータ２３の動力伝達状態を電磁ツースクラッチ２４で切り替える構成を採用したので、切替機構の少スペース化を実現することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

○ 実施形態において、操舵ハンドルをバーハンドル１８に代えて、ステアリングハンドルにしても良い。
○ 実施形態は、運転席１４に座席を設けた座席タイプの牽引車に具体化しても良い。

○ 実施形態において、アクスルシャフト２１と操舵モータ２３を連結する電磁ツースクラッチを他のクラッチに変更しても良い。例えば、摩擦式クラッチ（湿式クラッチ及び乾式クラッチ）に変更しても良い。

○ 実施形態は、荷を搬送する他の搬送車（例えば、ゴルフカートなど）に具体化しても良い。
○ 実施形態において、チェーン２８に代えて、電磁ツースクラッチ２４のツースクラッチシャフト２５とモータ回転軸２７をギア機構によって連結しても良い。

○ 実施形態において、アクスルシャフトギア２２とツースクラッチギア２６に代えて、アクスルシャフト２１と電磁ツースクラッチ２４のツースクラッチシャフト２５をベルトやチェーンによって連結しても良い。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）電磁クラッチは、励磁作動形のツースクラッチである請求項２に記載の搬送車の操舵装置。

（ロ）前記電磁クラッチの入力軸と前記操舵モータの回転軸を前記操舵用連結軸と同一方向に延設し、前記電磁クラッチと前記操舵モータをそれぞれ縦置き状態で並設させた前記技術的思想（イ）に記載の搬送車の操舵装置。

（ハ）請求項１、請求項２及び技術的思想（イ），（ロ）に記載の操舵装置を装備した搬送車。

本実施形態の牽引車の概略を示す斜視図。 アクスルシャフトと操舵モータの連結構造を示す斜視図。 牽引車の電気的構成を示すブロック図。

符号の説明

１０…牽引車、１６…操舵輪、１８…バーハンドル、２１…アクスルシャフト、２２…アクスルシャフトギア、２３…操舵モータ、２４…ツースクラッチ、２４ａ，２４ｂ…ツースリング、２５…ツースクラッチシャフト、２６…ツースクラッチギア、２７…モータ回転軸、２８…チェーン。

Claims (2)

1. 操舵輪を自動で操舵して走行させる自動走行モードと、運転者による操舵ハンドルのハンドル操作によって操舵輪を手動で操舵して走行させる手動走行モードとに切替えて走行可能な搬送車の操舵装置において、
   前記自動走行モード時に前記操舵輪を操舵する操舵モータの動力を前記操舵輪及び前記操舵ハンドルを連結する連結軸に対し伝達可能な伝達状態に切り替えられるとともに前記手動走行モード時に前記動力を前記連結軸に対し伝達不能な非伝達状態に切り替えられる切替機構を、前記連結軸とは独立して設けるとともに前記連結軸に設けた動力伝達部材を介して前記連結軸に連結したことを特徴とする搬送車の操舵装置。
2. 前記切替機構は電磁式クラッチを含み、通電によって非伝達状態から伝達状態へ切り替わり、非通電時には非伝達状態となる請求項１に記載の搬送車の操舵装置。

Images