JPH1120579A - 移動体用バンパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンパ本来の緩衝機能を充分に活かしなが
ら、どのようにして障害物と接触した場合でも確実に接
触したことが検出でき、高い安全性を容易に得ることが
できるようにした移動体用バンパ装置を提供すること。 【解決手段】 バンパ１２をメインフレーム２に保持す
る機構として、それぞれが関節部１３−５、１３−６で
結合された４本のアーム１３−１、１３−２、１３−
３、１３−４で構成した関節リンク機構１３を用い、バ
ンパ１２に取付けてある障害物センサ１４の外に、アー
ム１３−３とアーム１３−４の動きにより切換動作する
左スイッチ１５と右スイッチ１６とを設けたもの。関節
部１３−５、１３−６にはコイルスプリングが組み込ん
であり、これによりバンパ１２が障害物Ｏに接触したと
きの衝撃を、アームの関節部での折曲がりにより吸収す
ると共に、このときのアームの角度変化により、左スイ
ッチ１５と右スイッチ１６の少なくとも一方がオン又は
オフしたとき、移動体の走行を停止させるようにしてあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、障害物検知機能を
備えた移動体のバンパ装置に係り、特に、自走式芝刈機
など比較的低速で走行する移動体を対象としたバンパ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば乗用の動力式芝刈り機など、比較
的低速で走行する移動体では、その走行用車両の前方及
び後方にバンパを装架し、これにより障害物に接触した
ときの衝撃を緩和するようになっているのが通例であ
る。

【０００３】しかして、近年、このバンパに障害物検知
用のセンサを設け、バンパが障害物に接触したことを検
出して、車両の減速や停止を制御することにより、バン
パによる本来の緩衝作用に加えて、車両の減速、停止に
よる衝撃緩和作用とが得られるようにしたバンパ装置が
提案されており、その例を特開昭６０−１１３７５０
号、特開平２−２５６５４０号、特開平７−６１３０２
号、それに特開平８−１９４５３８号の各公報に見るこ
とができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、障害
物に対するバンパの接触態様が多岐にわたる点について
配慮がされているとは言えず、障害物の接触検知機能に
問題があった。すなわち、バンパが障害物に接触するの
は、必ずしもバンパの前方からとは限らず、側方から、
或いは後退時での引っ掛けなど、後方からの接触すら有
り得るが、従来技術では、主として前方からの接触しか
検出できず、従って、障害物の接触検知機能に問題が生
じてしまうのである。

【０００５】本発明の目的は、バンパ本来の緩衝機能を
充分に活かしながら、どのようにして障害物と接触した
場合でも確実に接触したことが検出でき、高い安全性を
容易に得ることができるようにした移動体用バンパ装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、緩衝機能と
障害物検知機能とを備えた移動体用バンパ装置におい
て、車両本体にバンパを取り付けるための関節型リンク
機構を設け、該関節型リンク機構によりバンパに緩衝機
能が与えられるように構成すると共に、前記関節型リン
ク機構の左右両アームの角度変位をそれぞれ独立に検知
する左側と右側のセンサ手段を設け、前記左側と右側の
各センサ手段の少なくとも一方により、アームの角度変
位が検知されたとき、移動体の減速制御と停止制御の少
なくとも一方が実行されるようにして達成される。

【０００７】障害物は、バンパに対してあらゆる角度で
接触する可能性があるが、関節リンク機構によれば、何
れの場合でも、左右のリンク機構の少なくとも一方のア
ームの角度に変化が現れる。そこで、関節型リンク機構
の左右両アームの角度変位をそれぞれ独立に検知する左
側と右側のセンサ手段を用いることにより、常に確実に
障害物の接触を検知することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による移動体用バン
パ装置について、図示の実施形態により詳細に説明す
る。図１は、本発明が適用された移動体一実施形態を示
す側面図で、図２は、その平面図である。

【０００９】この実施形態は、エンジン駆動の自走式芝
刈機１に本発明を適用したもので、これらの図におい
て、２は車体を構成するメインフレームで、このメイン
フレーム２の上部にはエンジン３が設けられ、下側には
前車輪４と後車輪５が設けられている。なお、４Ｓと５
Ｓは車軸を表わし、これらには、図示されていない車速
センサが取付けてあり、各車輪の回転数に基づいて車速
を検出するようになっている。また、メインフレーム２
の下部には芝刈ユニット６、７が取付けられており、こ
れらにより自走式芝刈機１の主要部が形成されている。

【００１０】ところで、この実施形態は、油圧駆動方式
になっており、このためエンジン３は油圧ポンプ８を駆
動し、この油圧ポンプ８が発生する圧油により、車輪が
駆動され、操舵が行なわれて自走し、芝刈ユニット６、
７の昇降及びカッタの駆動が行われて芝刈りが得られる
ようになっており、このため、車輪や操舵系、更には芝
刈ユニットには、それぞれ油圧式のアクチュエータ、又
は油圧モータが設けてある。

【００１１】メインフレーム２の上にはオペレータ用の
座席９と操舵ハンドル１０が設けてあり、これにより、
有人運転時には、オペレータが乗車し、運転できるよう
になっており、このため、座席９の周囲には、操作レバ
ー１１や、図示されていないアクセルペダル、ブレーキ
ペダルなどが配設されている。

【００１２】こうして、エンジン３により油圧ポンプ８
が駆動されると、各車輪に取付けられている油圧モータ
により車輪４、５が回転駆動され、芝刈りユニット６、
７の上下動は油圧シリンダにより操作され、カッタは油
圧モータで駆動されるようになり、この結果、上記した
ように、自走式の芝刈機としての動作が得られる。

【００１３】ところで、この実施形態では、マニュアル
運転と自動運転が選択できるように構成してあり、自動
運転時には、油圧アクチュエータにより操舵とアクセル
操作が行なわれるように構成してある。そこで、この実
施形態による自走式芝刈機１では、制御装置２０と、こ
の自律による自動運転のために必要な各種のセンサが装
備されている。そして、まず姿勢計測センサは、車体の
現在の姿勢(水平面に対するロール角度、ピッチ角度)を
検知する。次に、ジャイロセンサは、車体のヨー角度を
検知し、操舵角センサはステアリングの操舵角を検知し
て、操舵輪の角度を算出する。そして、上記した車速セ
ンサは各車輪の回転数から車速を算出し、走行制御角度
センサは、アクセルアクチュエータの制御角度を検出す
る。

【００１４】また、後述するように、バンパ近傍の障害
物を認識するセンサや、バンパが障害物に触れたことを
検出するセンサとなるスイッチなども備えていて、必要
に応じて芝刈機１を非常停止させることができるように
構成してあり、これにより、制御装置２０は、芝刈機１
を自律航法により自動運転させ、芝刈機１に無人で芝刈
り作業を行なわせることができ、さらに無線装置２１を
用いて、遠隔操作による芝刈り作業も可能に作られてい
るる。

【００１５】次に、メインフレーム２の前後には、前部
用のバンパ１２Ｆと後部用のバンパ１２Ｒがそれぞれ関
節リンク機構１３Ｆ、１３Ｒにより取付けてある。そし
て、これらのバンパ１２Ｆ、１２Ｒには、それぞれ障害
物センサ１４Ｆ、１４Ｒが取付けてある。なお、ここ
で、添字のＦは前方の部材を表わし、Ｒは後方の部材を
表わすが、この実施形態の場合、前方の部材と後方の部
材とでは、寸法や形状の一部が異なっているだけで、基
本的な構成は同じなので、以下、これらについては、添
字を除いて共通に説明する。

【００１６】図３は、関節リンク機構１３の詳細を示し
たもので、この図では、バンパ１２の両端部は省略して
示してある。この図３において、１３−１は左前アー
ム、１３−２は右前アーム、１３−３は左後アーム、１
３−４は右後アーム、１３−５は左関節部、１３−６は
右関節部、１３−７は左前回動軸支部、１３−８は右前
回動軸支部、１３−９は左後回動軸支部、１３−１０は
右後回動軸支部、１３−１１は左レバー、そして１３−
１２は右レバーである。そして１５は左スイッチで、１
６は右スイッチである。

【００１７】まず、左前アーム１３−１と左後アーム１
３−３は、左関節部１３−５で共通の軸により相互に回
動自在に結合され、同様に、右前アーム１３−２と右後
アーム１３−４は、右関節部１３−６で共通の軸により
相互に回動自在に結合されている。このとき、図１から
明らかなように、左前アーム１３−１と右前アーム１３
−２は各々１本のアームで構成されているが、左後アー
ム１３−３と右後アーム１３−４は何れも上下２本のア
ームで構成され、各関節部１３−５、１３−６で左前ア
ーム１３−１と右前アーム１３−２をそれぞれ上下から
挟むようにして、軸で結合されている。

【００１８】次に、左前アーム１３−１の先端は、左前
回動軸支部１３−７によりバンパ１２に回動自在に軸支
され、同様に、左後アーム１３−３の後端は、左後回動
軸支部１３−９によりメインフレーム２に回動自在に軸
支されており、同じく、右前アーム１３−２の先端は、
右前回動軸支部１３−８によりバンパ１２に回動自在に
軸支され、同様に、右後アーム１３−４の後端は、右後
回動軸支部１３−１０によりメインフレーム２に回動自
在に軸支されている。

【００１９】これにより、左前アーム１３−１と左後ア
ーム１３−３は、左関節部１３−５を中心にして折り曲
げられることができ、同じく右前アーム１３−２と右後
アーム１３−４は、右関節部１３−６を中心にして折り
曲げられることができることになり、全体として周知の
パンタグラフ機構を形成し、バンパ１２は、図３に示す
状態と、図４に示す状態の間で、所定の緩衝用ストロー
クをもって前後に自由に動けるように、メインフレーム
２に保持されることになる。

【００２０】次に、各関節部１３−５、１３−６にはコ
イルスプリングが装着してあり、これにより、左前アー
ム１３−１と左後アーム１３−３、及び右前アーム１３
−２と右後アーム１３−４は、それぞれ各関節部１３−
５、１３−６で相互に角度が大きくなる方向の弾性力が
与えられている。

【００２１】そして、この結果、図３に示すように、何
らかの障害物Ｏが矢印Ａの方向からバンパ１２に当接
し、バンパ１２を押したとすると、図４に示すように、
バンパ１２の後退により、各関節部１３−５、１３−６
に装着されているコイルスプリングの弾性力に抗して前
後のアームの角度が狭まり、これによりバンパ本来の機
能としての緩衝作用が得られることになる。

【００２２】このとき、各関節部１３−５、１３−６に
は、図示してない回動角度規制用のストッパが設けてあ
り、これにより、この部分で前後のアームがなす角度
は、外力が加わらないときは、図３に示す状態にまで開
いていて、この状態で、それ以上は開かないようにして
あり、これにより、障害物が無いときのバンパ１２のメ
インフレーム２からの突出し寸法が所定値に決められる
ようになっている。

【００２３】次に、左レバー１３−１１と右レバー１３
−１２は、左スイッチ１５と右スイッチ１６を動作させ
る働きをするもので、それぞれ左後アーム１３−３と右
後アーム１３−４に取付けてあり、各々、右前回動軸支
部１３−８又は右後回動軸支部１３−１０を回動軸とし
て、図３と図４に示すように、左後アーム１３−３又は
右後アーム１３−４と一緒に動くようになっている。

【００２４】このとき、これら左スイッチ１５と右スイ
ッチ１６は、何れもメインフレーム２に取付けられたマ
イクロスイッチで構成されている。ここで、これらのス
イッチは、メーク接点型として動作させたときは、接点
がオンからオフになったとき信号が検出されたものと
し、ブレーク接点型として使用したときは、接点がオン
したとき信号が検出されたものとする。

【００２５】そして、関節リンク機構１３が図３に示す
状態にあるとき、すなわち前後のアームの角度が限度一
杯に開きバンパ１２が一杯に突出しているときには、こ
れら左レバー１３−１１と右レバー１３−１２の先端部
は、各スイッチ１５、１６の作動部材に接触して、それ
を押している状態にあり、この状態から、所定量、前後
のアームの角度が狭まったとき、これら左レバー１３−
１１と右レバー１３−１２の先端部が各スイッチ１５、
１６の作動部材から離れるようになっている。

【００２６】この結果、これら左スイッチ１５と右スイ
ッチ１６は、それぞれが、左後アームと右後アームの角
度変位を独立に検知するセンサ手段として動作すること
になり、このため、それらの接点は制御装置２０に接続
されている。そして、制御装置２０は、左スイッチ１５
と右スイッチ１６の少なくとも一方がオンからオフ(又
はオフからオン)に切換わったときには、芝刈機１の走
行を停止させる制御を実行するように構成してある。

【００２７】また、バンパ１２には障害物センサ１４が
取付けられているが、これには、例えば周知の超音波方
式やレーダー方式による近接物体検出用のセンサが用い
られており、芝刈機１が自動運転中、その走行経路上に
何らかの障害物が存在したときには、それを検出し、障
害物が除かれるまで、芝刈機１を停止させる働きをする
もので、このため、この障害物センサ１４の出力も制御
装置２０に供給されている。

【００２８】次に、この実施形態による障害物の検出動
作について説明する。まず、芝刈機１の走行経路上に障
害物Ｏが存在した場合には、それが障害物センサ１４に
より検出されるので、制御装置２０により芝刈機１が停
止されることになり、この結果、安全が確保される。し
かして、何らかの異常要因により、この障害物センサ１
４が障害物の検知に失敗した場合には、バンパ１２(バ
ンパ１２Ｆ、又はバンパ１２Ｒ)に障害物が接触してし
まうことになる。

【００２９】そこで、いま、図３に示すように、障害物
Ｏがバンパ１２の正面から矢印Ａで示すように接近し、
次いでバンパ１２を所定量、押し動かしたとすると、左
スイッチ１４と右スイッチ１５がオンからオフ(又はオ
フからオン)に切換わる。従って、この場合でも、制御
装置２０により、芝刈機１が停止されるので、確実に安
全性が保たれる。

【００３０】次に、図５に矢印Ｂで示すように、障害物
Ｏが、バンパ１２に斜め横から接触してきて、バンパ１
２が横に平行移動させられた場合には、左後アーム１３
−３の角度は変化しないので、左レバー１３−１１の角
度も変らず、従って、左スイッチ１５は切換わらない。
しかし、この場合でも右後アーム１３−４の角度は変る
ので、右レバー１３−１２が矢印Ｃで示すように動き、
右スイッチ１６が切換わることになるので、制御装置２
０により芝刈機１は確実に停止させられる。従って、こ
の場合でも、安全性の確保に問題が生じることはない。

【００３１】なお、この図５では、障害物Ｏが、矢印Ｂ
で示すように、左前方から接触した場合について示して
いるが、右前方から接触してきた場合には、左スイッチ
１５が切換わることになり、従って、この場合でも同じ
く安全性の確保に問題を生じることはない。

【００３２】次に、今度は、図６に示すように、バンパ
１２により障害物Ｏを引っ掛けてしまったとする。この
場合、矢印Ｄで示す力がバンパ１２の右端部に働くが、
このとき、右前アーム１３−２と右後アーム１３−４の
角度は、これ以上は大きくならないので、バンパ１２は
右前回動軸支部１３−８を軸にして反時計方向に回動さ
れ、左端部が矢印Ｅで示すように動く。

【００３３】この結果、右後アーム１３−４の角度は変
化しないが、左後アーム１３−３の角度が変るので、左
レバー１３−１１が矢印Ｃ’で示すように動き、左スイ
ッチ１５が切換わることになるので、制御装置２０によ
り芝刈機１は確実に停止させられる。従って、この場合
でも、安全性の確保に問題が生じることはない。

【００３４】なお、この図６では、障害物Ｏが、矢印Ｄ
で示すように、右後方から接触した場合について示して
いるが、左後方から接触してきた場合には、右スイッチ
１６が切換わることになり、従って、この場合でも同じ
く安全性の確保に問題を生じることはない。

【００３５】従って、この実施形態によれば、バンパ１
２に、どのような状態で障害物Ｏが接触してきた場合で
も、確実に、それを検出することができ、芝刈機１を非
常停止させることができる。

【００３６】ところで、以上の実施形態では、前部バン
パ１２Ｆと後部バンパ１２Ｒがそれぞれ関節リンク機構
１３Ｆ、１３Ｒにより取付けてあるが、バンパの支持方
式としては、この実施形態のような関節リンク機構によ
るものの外にも、スライド機構によるものがある。図７
は、スライド機構によるバンパと、関節リンク機構によ
るバンパの構造による大きさの違いを示すものである。

【００３７】図７(a)に示すスライド機構によるバンパ
の場合は、スライド棒Ｓとスライド筒Ｔの伸縮でバンパ
１２の緩衝用ストロークを取っているので、ストローク
を取るのに必要な長さ以外にも、スライド棒Ｓを格納す
る部分の長さが必要になり、取付寸法が長くなって、芝
刈機などの移動体が大型化してしまう。一方、図７(b)
に示す関節リンク機構の場合には、リンクＬの屈折でス
トロークを取っているため、ほとんど余分な長さが必要
とせず、従って、上記実施形態によれは、小型にできる
という利点がある。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、バンパによる本来の緩
衝機能を充分に保持した状態で、障害物の接触態様のい
かんを問わず、常に確実に障害物の接触が検出できるの
で、安全性の高いバンパ装置を容易に提供することがで
きる。そして、この結果、常に確実に移動体の安全性を
確保することがてできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による移動体用バンパ装置の一実施形態
が適用された芝刈機の一例を示す側面図である。

【図２】本発明による移動体用バンパ装置の一実施形態
が適用された芝刈機の一例を示す平面図である。

【図３】本発明による移動体用バンパ装置の一実施形態
を示す拡大図である。

【図４】本発明による移動体用バンパ装置の一実施形態
を示す拡大図である。

【図５】本発明による移動体用バンパ装置の一実施形態
を示す拡大図である。

【図６】本発明による移動体用バンパ装置の一実施形態
を示す拡大図である。

【図７】スライド機構によるバンパとリンク機構による
バンパの比較説明図である。

【符号の説明】

１ 芝刈機 ２ メインフレーム ３ エンジン ４ 前輪 ５ 後輪 ６、７ 芝刈りユニット ８ 油圧ポンプ ９ 座席(オペレータ用) １０ 操舵ハンドル １１ 操作用のレバー １２ バンパ(１２Ｆは前方用、１２Ｒは後方用) １３ 関節リンク機構(１３Ｆは前方用、１３Ｒは後方
用) １４ 障害物センサ(１４Ｆは前方用、１４Ｒは後方用) １５ 左スイッチ １６ 右スイッチ ２０ 制御装置 ２１ 無線装置 Ｏ 障害物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 初本 慎太郎 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 青野 俊宏 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 金子 公也 愛知県豊川市美幸町１丁目26番地 株式会 社共栄社内 (72)発明者 牧野 勝明 愛知県豊川市美幸町１丁目26番地 株式会 社共栄社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 緩衝機能と障害物検知機能とを備えた移
   動体用バンパ装置において、 車両本体にバンパを取り付けるための関節型リンク機構
   を設け、 該関節型リンク機構によりバンパに緩衝機能が与えられ
   るように構成すると共に、 前記関節型リンク機構の左後アームと右後アームの角度
   変位をそれぞれ独立に検知する左側と右側のセンサ手段
   を設け、 前記左側と右側の各センサ手段の少なくとも一方によ
   り、アームの角度変位が検知されたとき、移動体の減速
   制御と停止制御の少なくとも一方が実行されるように構
   成したことを特徴とする移動体用バンパ装置。
2. 【請求項２】 請求項１の発明において、 前記バンパが障害物検知用のセンサ手段を備え、 該センサ手段により障害物が検知されたとき、移動体の
   減速制御と停止制御の少なくとも一方が実行されるよう
   に構成したことを特徴とする移動体用バンパ装置。