JP7837800B2 - 遠隔操縦装置および車両 - Google Patents

Description

本発明は、遠隔操縦装置に関する。

例えばクローラ等の走行装置を備える建設機械等の車両では、左右の動輪を独立して操作することにより、前進および後退に加えて方向転換を可能にしている。このような走行装置は、一般的に左右の動輪の速度をそれぞれ制御する一対の走行レバーを用いて制御される。具体的には、動輪の速度は、対応する走行レバーの傾斜方向および傾斜角度に応じて定められる。

例えば災害時の危険地域当において、建設機械等の車両を遠隔地から操縦したい場合がある。係る場合に、キャビン（操縦席）に走行レバーをそれぞれ操作する一対の油圧シリンダを配設することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平１１－６１８８７号公報

特許文献１に記載されるように走行レバーを操作する油圧シリンダを配設すると、人が操作することができない。このため、車両に人が搭乗して操縦する場合と遠隔地から操縦する場合とがある場合、その都度油圧シリンダを着脱する必要があり、煩雑である。

このため、本発明は、人が走行レバーを操作する際に邪魔にならない遠隔操縦装置および車両を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る遠隔操縦装置は、車両の動輪の回転を制御する走行レバーを遠隔地から操作する遠隔操縦装置であって、走行レバーに装着される装着部材と、一端が装着部材に揺動可能に接続されるリンク部材と、前記リンク部材の他端を揺動させる揺動アームと、前記揺動アームを駆動するモータと、を備える。

上述の遠隔操縦装置においては、前記リンク部材は、伸縮可能に形成され、且つ伸縮を抑制するダンパを有してもよい。

上述の遠隔操縦装置においては、前記揺動アームの有効長さは、前記リンク部材の有効長さよりも小さいことが好ましい。

上述の遠隔操縦装置においては、前記モータは、出力軸が電機子回転軸と同軸である遊星歯車機構からなる減速機を有してもよい。

本発明の一態様に係る車両は、動輪の回転を制御する走行レバーを有するキャビンと、前記走行レバーを操作するよう前記キャビンの床に配設される上述の遠隔操縦装置と、を備える。

上述の車両は、（前記揺動アームの有効長さ）＜（前記走行レバーの揺動軸から前記揺動アームの揺動軸までの距離）＜（前記リンク部材の有効長さ）＜（前記走行レバーの揺動軸から前記装着部材に対する前記リンク部材の接続点までの距離）の関係を満たすことが好ましい。

本発明によれば、人が走行レバーを操作する際に邪魔にならない遠隔操縦装置および車両を提供できる。

本発明の一実施形態に係る車両を簡略化して示す側面図である。 図１の遠隔操縦装置を詳細に示す斜視図である。 図２の遠隔操縦装置の正面図である。 図２の遠隔操縦装置の側面図である。 図２の遠隔操縦装置のダンパの構造を示す断面図である。 図２の遠隔操縦装置の駆動機構を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両１００を簡略化して示す側面図である。

本実施形態の車両１００は、走行装置１１０と、走行装置１１０の上に配設される本体１２０と、本体１２０に基端部が接続される作業アーム１３０と、を備える建設機械である。建設機械は、時として、崩落のおそれがある傾斜地、倒壊のおそれがある建築物等での作業が要求されるため、万一の場合に人的被害が生じないよう、操縦者が搭乗することなく遠隔地から操縦できるようにすることが望まれる場合がある。

走行装置１１０は、左右独立して駆動される一対のクローラ１１１を有する油圧ショベルである。クローラ１１１は、回転駆動される動輪１１２と、動輪によって駆動される無端状の走行ベルト１１３とをそれぞれ含む。本体１２０は、操縦者が搭乗するキャビン（操縦席）１２１と、走行装置１１０および作業アーム１３０の動力源となる圧油を生成する油圧システムおよび作業アームと釣り合うカウンタウエイトを含む機構部１２２と、を有する。作業アーム１３０は、先端にバケット１３１を有する。つまり、本実施形態の車両１００は、油圧ショベルである。

キャビン１２１には、左右の動輪１１２の回転を独立して制御する一対の走行レバー１２３が設けられる。本実施形態の走行レバー１２３は、上端のグリップ１２４を手で把持して前後に揺動させることができるよう、キャビンの床面近傍で枢支され、揺動範囲中央の中立位置に復帰するよう付勢されている。車両１００は、走行レバー１２３の傾斜方向と同じ方向に、走行レバー１２３の傾斜角度に応じた速度で、対応する動輪１１２を回転させるよう構成される。また、図示する走行レバー１２３は、基端部近傍にフットペダル１２５を有し、人が足で操作することも可能とされている。

また、キャビン１２１には、走行レバー１２３を遠隔地から操作するための遠隔操縦装置１が配設されている。遠隔操縦装置１は、それ自体が本発明に係る遠隔操縦装置の一実施形態である。図２は遠隔操縦装置１をキャビンの右前方から見た様子を詳細に示す斜視図であり、図３は遠隔操縦装置１の正面図、図４は遠隔操縦装置１の側面図である。

遠隔操縦装置１は、キャビンの床面に固定されるベース板１０と、ベース板１０の上に保持され、左右の走行レバー１２３を駆動する一対の駆動部２０とを備える。

ベース板１０は、十分な強度を有する鋼板等からなり、キャビンの床面に積層するよう取り付けられる。ベース板１０は、駆動部２０の要部を保持するための補強部材であり、キャビンの床に駆動部２０を直接取り付けられる場合には省略可能である。また、ベース板１０は、左側の駆動部２０を保持する部分と、右側の駆動部２０を保持する部分とに分割して形成されてもよい。

一対の駆動部２０は、走行レバー１２３に装着される装着部材２１と、一端が装着部材２１に揺動可能に接続されるリンク部材２２と、リンク部材２２の他端を揺動させる揺動アーム２３と、揺動アーム２３を駆動するモータ２４と、をそれぞれ備える。

装着部材２１は、本実施形態では、走行レバー１２３を挟み込んで締結される固定部２１１と、固定部２１１から左右方向外側に延出し、先端部にリンク部材２２が揺動可能に連結され２段軸状の連結部２１２と、を有する構成とされている。固定部２１１は、走行レバー１２３に形成される穴に挿入される軸またはボルトを含んでもよく、溶接により走行レバー１２３に固定されてもよい。連結部２１２は、リンク部材２２が走行レバー１２３と干渉することを避けるためにリンク部材２２の接続点を側方にオフセットするよう設けられているが、走行レバー１２３の形状、キャビンの前方のスペース等によっては、オフセットを形成しない構成であってもよく、リンク部材２２の先端の構造によっては軸以外の構成とされてもよく、固定部２１１と一体不可分に形成されてもよい。

リンク部材２２は、一端が装着部材２１に揺動可能に接続され、他端が揺動アーム２３に揺動可能に接続される。リンク部材２２は、伸縮可能に形成され、且つ伸縮を抑制するダンパ２２１を有することが好ましい。リンク部材２２がこのようにダンパ２２１を有することによって、人が走行レバー１２３を急峻に操作した場合に、駆動部２０の各部に衝撃が加わることを防止でき、各所の軸受等の寿命短縮を防止できる。ダンパ２２１としては、例えば金属バネ、ゴム等の弾性体により、リンク部材２２の長さの変化を抑制し、軸方向の応力を熱に変換して散逸させる構成とされ得る。ダンパ２２１のばね定数の下限としては、遠隔操縦装置１により走行レバー１２３を操作する際に遅れが生じないようにするために５０Ｎ／ｍｍが好ましい。一方、ダンパ２２１のばね定数の上限としては、走行レバー１２３の急峻な操作による衝撃を緩和するために、１０００Ｎ／ｍｍが好ましい。つまり、ダンパ２２１は、衝撃を緩和するものであって、通常の操作においては実質的にリンク部材２２の長さを変化させないものとされることが好ましい。

本実施形態において、ダンパ２２１は、図５に図示するように、先端部が階段状に縮径したシャフト本体２２１１と、シャフト本体２２１１の先端部に嵌装される複数の皿ばね２２１２および複数の皿ばね２２１２を挟み込む２つのワッシャ２２１３と、シャフト本体２２１１の先端に接続されるシャフトエンド２２１４と、皿ばね２２１２およびワッシャ２２１３を受け入れる小径部およびシャフトエンド２２１４を受け入れる大径部を有する貫通孔が形成されたホルダ本体２２１５と、ホルダ本体２２１５に取り付けられ、シャフト本体２２１１を受け入れる貫通孔が形成されたホルダキャップ２２１６と、ホルダ本体２２１５に取り付けられ、他の部材との接続構造に供される接続プレート２２１７と、を備える。ダンパ２２１において、皿ばね２２１２は向きが交互に逆になるよう並べられ、軸方向に圧縮され得、弾性変形および互いの摩擦により軸方向の応力を吸収する。

揺動アーム２３は、左右方向の軸を中心とする揺動によりリンク部材２２の他端を移動させるよう配設され得る。揺動アーム２３は、リンク部材２２が連結される先端側を車両の前方に配置する位置を中心に揺動するよう配設されることが好ましい。これにより、モータ２４を走行レバー１２３の近くに配置して、駆動部２０が占有するスペースを小さくできるので、キャビンの前方の空間が比較的小さい場合であっても、遠隔操縦装置１を配設することが可能となる。また、駆動部２０が占有するスペースを小さくするために、揺動アーム２３の有効長さ（軸間距離）は、リンク部材２２の有効長さよりも小さいことが好ましい。

モータ２４は、揺動アーム２３を揺動させるよう配設される。モータ２４としては、揺動アーム２３の角度を制御できるよう、例えばステッピングモータ等を用いることができ、フィードバック制御されるサーボモータであってもよい。また、モータ２４は、揺動アーム２３の揺動角度を精密に制御できるよう、減速機２４１を有することが好ましい。減速機２４１は、人が走行レバー１２３を操作することを可能にするために、停止時には揺動アーム２３により出力軸を回転させられるような構成、具体例として揺動アーム２３が取り付けられる出力軸が電機子回転軸と同軸である遊星歯車機構とされることが好ましい。遊星歯車機構のように、減速機２４１を構成する各歯車にその回転軸周りに比較的均等に力が作用する構成とすることによって、減速比を大きくしても、出力軸を回転させることによって比較的スムーズに電機子を回転させられる。

駆動部２０は、図６に示すように、走行レバー１２３を含めて４節リンク機構を構成し、揺動アーム２３の揺動角度に応じてリンク部材２２を傾斜させられる。この４節リンク機構において、走行レバー１２３の揺動軸と揺動アーム２３の揺動軸（モータ２４の出力軸）との間は、ベース板１０および車両の構造体を介して接続され、ジョイントの位置が固定された１つの節と解釈される。この固定された節の有効長さ（走行レバー１２３の揺動軸から揺動アーム２３の揺動軸までの距離）をＡ、揺動アーム２３が構成する節の有効長さをＢ、リンク部材２２が構成する節の有効長さをＣ、走行レバー１２３が構成する節の有効長さをＤとすると、駆動部２０の専有スペースを小さくするために、Ｂ＜Ａ＜Ｃ＜Ｄの関係を満たすことが好ましい。

走行レバー１２３の揺動軸から装着部材２１に対するリンク部材２２の接続点までの距離としては、例えば２００ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることができる。これにより、フットペダル１２５およびフットペダル１２５を操作する人の足を避けて装着部材２１を取り付けることができる。走行レバー１２３の揺動軸から揺動アーム２３の揺動軸（モータ２４の出力軸）までの距離としては、例えば１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることができる。これにより、モータ２４を走行レバー１２３と干渉しないように配置できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例として、本発明に係る車両は、建設機械に限定されず例えば戦車等の他の種類の車両であってもよい。また、本発明に係る車両は、クローラ以外の例えばゴムタイヤ等が装着される動輪を駆動するものであってもよい。

本発明に係る遠隔操縦装置において、リンク部材はダンパを有していなくてもよい。また、本発明に係る遠隔操縦装置においてモータは減速機を有しないダイレクトドライブモータであってもよい。

１ 遠隔操縦装置
１０ ベース板
２０ 駆動部
２１ 装着部材
２１１ 固定部
２１２ 連結部
２２ リンク部材
２２１ ダンパ
２２１１ ホルダ本体
２２１２ ホルダキャップ
２２１３ シャフト本体
２２１４ シャフトエンド
２２１５ ワッシャ
２２１６ さらばね
２２１７ 接続プレート
２３ 揺動アーム
２４ モータ
２４１ 減速機
１００ 車両
１１０ 走行装置
１１１ クローラ
１１２ 動輪
１１３ 走行ベルト
１２０ 本体
１２１ キャビン
１２２ 機構部
１２３ 走行レバー
１２４ グリップ
１２５ フットペダル
１３０ 作業アーム
１３１ バケット

Claims (5)

1. 揺動軸を中心に揺動可能であり、車両の動輪の回転を制御する走行レバーを遠隔地から操作する遠隔操縦装置であって、
   走行レバーに装着される装着部材と、
   一端が装着部材に揺動可能に接続されるリンク部材と、
   前記リンク部材の他端を移動させるよう揺動させる揺動アームと、
   前記走行レバーの前記揺動軸に対して一定の位置に保持されるよう固定されることにより前記揺動アームの揺動中心を定め、前記揺動アームを駆動するモータと、
   を備え、
   前記リンク部材は、伸縮可能に形成され、且つ前記リンク部材は、当該リンク部材の伸縮を抑制するダンパを有する、遠隔操縦装置。
2. 前記揺動アームの有効長さは、前記リンク部材の有効長さよりも小さい、請求項１に記載の遠隔操縦装置。
3. 前記モータは、出力軸が電機子回転軸と同軸である遊星歯車機構からなる減速機を有する、請求項１または２に記載の遠隔操縦装置。
4. 動輪の回転を制御する走行レバーを有するキャビンと、
   前記走行レバーを操作するよう前記キャビンの床に配設される請求項１または２に記載の遠隔操縦装置と、
   を備える車両。
5. （前記揺動アームの有効長さ）＜（前記走行レバーの揺動軸から前記揺動アームの揺動軸までの距離）＜（前記リンク部材の有効長さ）＜（前記走行レバーの揺動軸から前記装着部材に対する前記リンク部材の接続点までの距離）の関係を満たす、請求項４に記載の車両。