JP2018022279A - 建設機械のペダル構造、および建設機械のキャビン - Google Patents

Abstract

【課題】ペダル操作の動きを阻害することなく、開口部を小さくできるようにする。【解決手段】操作量伝達機構５０は、ペダル２０と内部機構４０とに連結され、ペダル２０の操作量を内部機構４０に伝達する。操作量伝達機構５０は、フロア１０に対して固定されるレール６１と、レール６１に連結されるスライダ６３と、ペダル２０およびスライダ６３それぞれに回転自在に連結されるリンク７０と、連結棒８０と、を備える。連結棒８０は、スライダ６３に固定され、開口部１１に通され、内部機構４０に連結される。スライダ６３および連結棒８０は、レール６１にガイドされることにより、連結棒８０の長手方向に並進移動自在である。【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械のペダル構造、および建設機械のキャビンに関する。

例えば特許文献１などに従来のペダル構造が記載されている。同文献（図１〜図３参照）に記載のペダル構造では、仕切部材の近傍にペダルが配置される。このペダルは、ペダルの基端部を回転中心として回転運動する。このペダルは、連結部材（同文献における「リンク」）によって支持される。この連結部材は、仕切部材の開口部に通される（同文献の図２、図３参照）。

特許第４８３９７６８号公報

同文献に記載の技術では、連結部材のうち開口部に通される部分と、仕切部材と、の相対的な位置関係が、ペダルの操作量に応じて変化する場合がある。そのため、連結部材と仕切部材とが干渉し、ペダルの動きが阻害されることがないように、開口部を大きく（広く）確保する必要がある。しかし、開口部が大きくなると、開口部を介して、仕切部材に対するペダル側（同文献では上側）に、騒音、冷気、および熱気（熱風）が進入しやすくなる。そのため、この空間内での騒音が悪化するおそれがあり、空調設備（エアーコンディショナー）の効きが阻害されるおそれがある。

そこで本発明は、ペダル操作の動きを阻害することなく、開口部を小さくすることができる、建設機械のペダル構造、および建設機械のキャビンを提供することを目的とする。

建設機械のペダル構造は、ペダルと、内部機構と、仕切部材と、操作量伝達機構と、を備える。前記仕切部材は、前記ペダルと前記内部機構との間に配置され、前記ペダルが配置される空間と前記内部機構が配置される空間とを仕切り、開口部が形成されたものである。前記操作量伝達機構は、前記ペダルと前記内部機構とに連結され、前記ペダルの操作量を前記内部機構に伝達する。前記操作量伝達機構は、レールと、スライダと、リンクと、連結部材と、を備える。前記レールは、前記仕切部材に対して固定される。前記スライダは、前記レールに連結される。前記リンクは、前記ペダルおよび前記スライダそれぞれに回転自在に連結される。前記連結部材は、前記スライダに固定され、前記開口部に通され、前記内部機構に連結される。前記スライダおよび前記連結部材は、前記レールにガイドされることにより、前記連結部材の長手方向に並進移動自在である。

上記構成により、ペダル操作の動きを阻害することなく、開口部を小さくすることができる。

建設機械を横方向から見た図である。 ペダル構造を横方向から見た図である。 図２に示すペダル構造の機構を示す図である。 第２実施形態の図２相当図である。 第３実施形態の図２相当図である。 図３に示す回転角θと、連結点Ｄのストロークと、の関係を示すグラフである。 第４実施形態の図２相当図である。

（第１実施形態）
図１〜図３を参照して第１実施形態のペダル構造１を備える建設機械Ｍ１について説明する。

建設機械Ｍ１は、例えばクレーンであり、例えば移動式クレーンである。建設機械Ｍ１は、下部走行体Ｍ１ａと、上部旋回体Ｍ１ｂと、を備える。上部旋回体Ｍ１ｂは、旋回ベアリングを介して下部走行体Ｍ１ａに取り付けられ、下部走行体Ｍ１ａに対して旋回可能である。上部旋回体Ｍ１ｂは、デッキＭ３と、機械室Ｍ５と、キャビンＭ７と、ペダル構造１と、を備える。デッキＭ３は、機械室Ｍ５およびキャビンＭ７を下側Ｙ２（下記）から支持する構造物である。デッキＭ３は、機械室Ｍ５を下側Ｙ２から支持する部分と、キャビンＭ７を下側Ｙ２から支持する部分と、に分かれていてもよい。機械室Ｍ５の内部には、騒音源が配置され、例えばエンジンなどが配置される。キャビンＭ７は、操作者が建設機械Ｍ１を操作するための運転室である。キャビンＭ７は、キャビン外枠Ｍ７ａを備える。キャビン外枠Ｍ７ａは、キャビンＭ７の外枠であり、箱状である。

ペダル構造１は、建設機械Ｍ１のキャビンＭ７に設けられる。ペダル構造１は、キャビン外枠Ｍ７ａの内部に配置される。図２に示すように、ペダル構造１は、フロア１０（仕切部材）と、支持部材１５と、ペダルアーム２５と、ペダル２０と、内部機構４０と、操作量伝達機構５０と、反力バネ取付部９１と、反力バネ９３と、を備える。

このペダル構造１に関する方向には、前後方向Ｘと、上下方向Ｙと、横方向と、がある。横方向は、フロア１０に対するペダル２０の回転軸の方向（支点Ｏの軸方向）である。上下方向Ｙは、鉛直方向である。上下方向Ｙにおいて、フロア１０からペダル２０に向かう側（または向き）を上側Ｙ１とし、その逆側を下側Ｙ２とする。前後方向Ｘは、横方向および上下方向Ｙに直交する方向である。前後方向Ｘにおいて、支点Ｏから、ペダル２０の踏力作用点Ａに向かう側を手前側Ｘ１とし、その逆側を奥側Ｘ２とする。

フロア１０（仕切部材）は、空間を仕切る部材である。図１に示すように、フロア１０は、キャビン外枠Ｍ７ａの内部の下部（下側Ｙ２部分）に配置される。フロア１０は、キャビンＭ７内（キャビン外枠Ｍ７ａ内）の空間を仕切る部材であり、キャビンＭ７の床（キャビンフロア）である。図２に示すように、フロア１０は、ペダル２０と内部機構４０との間に配置される。フロア１０は、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを仕切る。第１空間Ｓ１は、ペダル２０が配置される空間（一方側の空間）である。第２空間Ｓ２は、内部機構４０が配置される空間（一方側とは反対側の空間）である。第１空間Ｓ１は、第２空間Ｓ２よりも上側Ｙ１に配置される。フロア１０には、開口部１１が形成される。開口部１１は、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを連通させる。フロア１０は、板状（フロアプレート）であり、さらに詳しくは、少なくとも開口部１１の周辺では板状である。フロア１０の厚さ方向は、上下方向Ｙであり、略上下方向Ｙでもよく、上下方向Ｙに対して傾いた方向でもよい。

開口部１１は、連結棒８０（連結部材）が通される貫通孔である。開口部１１は、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを連通させる。フロア１０のうち、開口部１１を形成する部分であって、開口部１１を囲む部分（内面、内周）を、開口内面１１ａとする。開口部１１は、連結棒８０と開口内面１１ａとが干渉しないように構成（配置、形成）される。

支持部材１５は、フロア１０に対して、ペダル２０などを支持する部材である。支持部材１５は、フロア１０に固定され、フロア１０の上面（上側Ｙ１の面）から上側Ｙ１に突出する。支持部材１５は、柱状であり（支柱であり）、板状などでもよい。支持部材１５は、ペダル支持部１５ｏを備える。

ペダル支持部１５ｏは、フロア１０に対して固定される。ペダル支持部１５ｏは、フロア１０に対してペダル２０を回転自在に支持する。ペダル支持部１５ｏは、支点Ｏを含む。支点Ｏは、フロア１０に対する、ペダル２０の回転中心（回転支点、回転軸）である。ペダル支持部１５ｏは、回転ジョイントである。回転ジョイントは、部材どうしを回転自在に連結（結合、取り付け）するものである。各回転ジョイントの回転軸の方向は、横方向である。なお、図２では、フロア１０に対して固定された回転ジョイント（ペダル支持部１５ｏ）の外周を、フロア１０に対して可動の回転ジョイント３０ａ・７０ｂ・７０ｃ・８０ｄの外周よりも太い線で示した。

ペダル２０は、操作者が建設機械Ｍ１（図１参照）の操作をするために、操作者の足により踏まれる部分（操作ペダル）であり、踏み込み接地面を構成する部分である。ペダル２０は、開口部１１の内側には配置されず、開口部１１の外側に配置される。ペダル２０は、フロア１０に対する一方側（フロア１０よりも上側Ｙ１、フロア１０の外側、第１空間Ｓ１）に配置される。ペダル２０は、ブレーキペダルである。ペダル２０は、例えばクレーンの吊荷を制動するためのブレーキペダルである。ペダル２０は、吊荷が落下しないように吊荷を保持するため、および、吊荷の落下運動を制動するためのブレーキペダルである。ペダル２０は、走行中の建設機械Ｍ１（例えばホイールクレーン）を制動するためのブレーキペダルでもよい。ペダル２０は、建設機械Ｍ１を走行加速させるためのアクセルペダルでもよい。ペダル２０に踏力が加えられていないとき（ペダル２０が操作されていないとき、ペダル２０の操作量がゼロのとき）のペダル２０の位置を、「初期位置」とする。ペダル２０は、ペダルアーム２５と、ペダル本体３０と、を備える。

ペダルアーム２５は、ペダル支持部１５ｏとペダル本体３０とに連結される。ペダルアーム２５は、ペダル支持部１５ｏに回転自在に連結される。ペダルアーム２５は、ペダル支持部１５ｏから手前側Ｘ１に延びるように配置される。ペダルアーム２５の形状は、略棒状であり、例えば湾曲部や屈曲部を有する形状などである。ペダルアーム２５は、直線状（略直線状を含む）でもよい。

ペダル本体３０は、例えば板状（略板状を含む）などである。ペダル本体３０は、ペダルアーム２５に取り付けられ、例えばペダルアーム２５の手前側Ｘ１端部などに取り付けられる。「端部」には、端およびその近傍が含まれる（以下同様）。ペダル本体３０は、奥側Ｘ２ほど上側Ｙ１に配置されるように、前後方向Ｘに対して傾斜する。ペダル本体３０は、回転ジョイント３０ａを介して、ペダルアーム２５に回転自在に連結される。横方向から見たとき、回転ジョイント３０ａは、例えばペダル本体３０の長手方向の略中央などに配置される。ペダル本体３０は、ペダルアーム２５に固定されてもよい。ペダル本体３０には、踏力作用点Ａがある。踏力作用点Ａは、ペダル本体３０に加えられる踏力の作用点の平均位置である。踏力作用点Ａは、例えば、ペダル本体３０のペダルアーム２５への取付位置（回転ジョイント３０ａ）よりも手前側Ｘ１にある。

内部機構４０（内部構造、内部装置）は、フロア１０に対する他方側、すなわちフロア１０に対してペダル２０が配置される側とは反対側（フロア１０よりも下側Ｙ２、フロア１０の内側、第２空間Ｓ２）に配置される。内部機構４０には、ペダル２０の操作量（操作力、踏込量、踏込力）が、連結棒８０を介して伝えられる。内部機構４０は、検出部４１を備える。

検出部４１は、ペダル２０の操作量を検出する。検出部４１は、検出部４１に伝えられたストローク（一方向の動作の変位、移動量）を検出する。図２に示す例では、検出部４１は、上下方向Ｙのストロークを検出する。検出部４１は、検出したストロークを油圧に変換する油圧バルブである。検出部４１は、検出したストロークを電気信号に変換する、電気式のセンサなどでもよい。検出部４１は、ペダル２０による操作対象（例えばブレーキ、またはブレーキの制御回路など）に、油圧または電気などの信号を伝える。検出部４１は、フロア１０に固定される固定部４１ａと、可動部４１ｂと、を備える。可動部４１ｂは、ペダル２０の操作量が伝えられる部分である。可動部４１ｂは、固定部４１ａに対して可動であり、固定部４１ａに対して上下方向Ｙに可動である。

操作量伝達機構５０は、ペダル２０と内部機構４０とに連結され、ペダル２０の操作量を内部機構４０に伝達する機構である。操作量伝達機構５０は、ペダル２０の操作量を、検出部４１が検出可能なストロークに変換する。操作量伝達機構５０は、回転運動を並進運動（直線運動）に変換する。操作量伝達機構５０は、支点Ｏを中心とするペダル２０の回転運動を、上下方向Ｙの並進運動に変換する。操作量伝達機構５０の大部分（連結棒８０の下側Ｙ２部分を除く部分）は、フロア１０よりも上側Ｙ１に配置される。操作量伝達機構５０は、リニアスライダ６０と、リンク７０と、連結棒８０と、を備える。

リニアスライダ６０は、直動機構である。リニアスライダ６０は、レール６１と、スライダ６３と、を備える。リニアスライダ６０は、ブロック状（略直方体状）のスライダ６３を備えるリニアガイドである。リニアスライダ６０は、筒状のスライダ６３を備えるリニアブッシュなどでもよい。

レール６１は、フロア１０に対して固定される。レール６１は、支持部材１５に固定され、支持部材１５の手前側Ｘ１の面に固定され、支持部材１５よりも手前側Ｘ１に配置される。レール６１の長手方向は、上下方向Ｙである。なお、レール６１が固定される部材は、ペダル支持部１５ｏが設けられる部材（支持部材１５）とは別の部材でもよい。

スライダ６３は、レール６１に連結され、レール６１の手前側Ｘ１部分に連結される。スライダ６３は、レール６１にガイドされ、レール６１の長手方向（上下方向Ｙ）に並進移動自在（直線移動自在）である。スライダ６３にベアリング（リニアベアリング）が組み込まれてもよい。スライダ６３は、レール６１に取り付けられるレール取付部６３ａと、支持台６３ｂと、を備える。支持台６３ｂは、リンク７０を支持する部分である。支持台６３ｂは、レール取付部６３ａに固定され、レール取付部６３ａよりも手前側Ｘ１に配置される。なお、支持台６３ｂは、レール取付部６３ａと一体的に形成されてもよい。

リンク７０は、ペダル２０およびスライダ６３それぞれに回転自在に連結される。リンク７０は、ペダルアーム２５の手前側Ｘ１の端部に連結される。リンク７０は、回転ジョイント７０ｂ（連結部）を介して、ペダルアーム２５に回転自在に連結される。リンク７０は、回転ジョイント７０ｃ（連結部）を介して、スライダ６３に（支持台６３ｂに）回転自在に連結される。リンク７０は、棒状であり、直線状（略直線状を含む）である。リンク７０は、下側Ｙ２ほど奥側Ｘ２に配置されるように、前後方向Ｘおよび上下方向Ｙに対して傾斜する。

回転ジョイント７０ｂは、ペダル２０とリンク７０との連結部であり、ペダルアーム２５とリンク７０との連結部である。ペダル２０に対するリンク７０の回転中心（回転ジョイント７０ｂの回転中心）を、連結点Ｂとする。回転ジョイント７０ｂは、リンク７０の上側Ｙ１端部に設けられる。回転ジョイント７０ｂは、ペダル支持部１５ｏよりも手前側Ｘ１に配置され、ペダル支持部１５ｏよりも下側Ｙ２に配置される。回転ジョイント７０ｂは、踏力作用点Ａよりも奥側Ｘ２に配置され、踏力作用点Ａよりも下側Ｙ２に配置される。回転ジョイント７０ｂは、回転ジョイント３０ａよりも奥側Ｘ２に配置され、回転ジョイント３０ａよりも下側Ｙ２に配置される。

回転ジョイント７０ｃは、リンク７０とスライダ６３との連結部である。スライダ６３に対するリンク７０の回転中心（回転ジョイント７０ｃの回転中心）を連結点Ｃとする。回転ジョイント７０ｃは、リンク７０の下側Ｙ２端部に設けられる。回転ジョイント７０ｃは、回転ジョイント７０ｂよりも奥側Ｘ２に配置され、回転ジョイント７０ｂよりも下側Ｙ２に配置される。回転ジョイント７０ｃは、ペダル支持部１５ｏよりも手前側Ｘ１に配置される。

連結棒８０（連結部材）は、リンク７０と内部機構４０とに連結される。連結棒８０は、スライダ６３を介してリンク７０に連結される。連結棒８０は、スライダ６３に固定され、支持台６３ｂに固定される。連結棒８０は、レール取付部６３ａに固定されてもよい。連結棒８０は、スライダ６３から内部機構４０側（下側Ｙ２）に延びる。連結棒８０は、フロア１０を貫通するように配置され、開口部１１に通される。連結棒８０のうち、開口内面１１ａに囲まれた部分を、「フロア１０による連結棒８０の切断部」とする。この「切断部」は、仮想的な切断部である（以下同様）。

この連結棒８０は、内部機構４０に連結され、検出部４１に連結され、可動部４１ｂに連結される。連結棒８０は、回転ジョイント８０ｄを介して、可動部４１ｂに回転自在に連結される。連結棒８０は、長手方向を有する形状であり、棒状である。連結棒８０の長手方向は、レール６１の長手方向と同じ方向であり、上下方向Ｙである。連結棒８０の長手方向に延びる連結棒８０の中心軸は、直線状である。横方向から見たとき、連結棒８０の中心軸の延長線は、回転ジョイント７０ｃを通り、連結点Ｃを通る。横方向から見たとき、連結棒８０の中心軸の延長線は、回転ジョイント７０ｃを通らなくてもよく、連結点Ｃを通らなくてもよい。連結棒８０は、例えば、角柱状、四角柱状、円柱状、楕円柱状、またはこれらに近い形状などである。

回転ジョイント８０ｄは、連結棒８０と可動部４１ｂとの連結部である。回転ジョイント８０ｄは、連結棒８０の下側Ｙ２端部と、可動部４１ｂの上側端部と、に連結される。回転ジョイント８０ｄは、フロア１０よりも下側Ｙ２に配置される。必要に応じて、連結棒８０と可動部４１ｂとの間に、他の回転ジョイントやリンク機構など（例えば第４実施形態を参照）が設けられてもよい。この場合、リンク機構などと連結棒８０とが回転ジョイント８０ｄを介して連結される。連結棒８０と、可動部４１ｂ（または可動部４１ｂに連結されたリンク機構など）と、が連結される位置を連結点Ｄとする。図２に示す例では、連結点Ｄは、連結棒８０に対する可動部４１ｂの回転中心（回転ジョイント８０ｄの回転中心）である。

この連結棒８０およびスライダ６３は、レール６１にガイドされることにより、連結棒８０の長手方向（上下方向Ｙ）に並進移動自在である。連結棒８０の長手方向に直交する方向（前後方向Ｘおよび横方向）への、連結棒８０およびスライダ６３の移動は、レール６１により規制される。連結棒８０は、レール６１に対して、前後方向Ｘおよび横方向のいずれかに、わずかに移動してもよい。この場合でも、回転ジョイント８０ｄにより、連結棒８０に対して可動部４１ｂが回転自在であるため、検出部４１は連結棒８０のストロークを適切に検出できる。

反力バネ取付部９１は、反力バネ９３が取り付けられる部分である。反力バネ取付部９１は、フロア１０に対して固定される。反力バネ取付部９１は、レール６１に固定され、レール６１の上側Ｙ１端部から手前側Ｘ１に突出する。

反力バネ９３は、踏力が加えられたペダル２０を初期位置に戻す向きに、バネ力によりペダル２０を付勢する。反力バネ９３は、操作量伝達機構５０を介して、ペダル２０を付勢する。例えば、反力バネ９３の上端（上側Ｙ１端部）は、反力バネ取付部９１に取り付けられ（固定され）、反力バネ９３の下端（下側Ｙ２端部）は、スライダ６３に取り付けられる（固定される）。この場合、反力バネ９３は、反力バネ取付部９１に対してスライダ６３を上側Ｙ１に引っ張る。

なお、反力バネ９３などの構成（配置、力の向き、数など）は、様々に変更されてもよい。反力バネ９３などは、例えば下記の［例１］〜［例４］のように構成されてもよい。［例１］反力バネ取付部９１は、レール６１の下側Ｙ２端部から手前側Ｘ１に突出してもよい。反力バネ９３の下端が、この反力バネ取付部９１に取り付けられ、反力バネ９３の上端が、スライダ６３に取り付けられてもよい。［例２］反力バネ取付部９１は、フロア１０に固定されてもよく、フロア１０と兼用されてもよい。反力バネ９３の下端がこの反力バネ取付部９１に取り付けられ、反力バネ９３の上端がスライダ６３に取り付けられてもよい。［例３］上記［例２］において、反力バネ９３の上端が、スライダ６３でなくペダル２０に取り付けられてもよい。［例４］反力バネ９３は、検出部４１に設けられてもよく、固定部４１ａに対して可動部４１ｂを付勢してもよい。例えば、反力バネ９３は、固定部４１ａの内部に設けられてもよい。上記［例１］〜［例４］の反力バネ９３および図２に記載の反力バネ９３のうち、１つの反力バネ９３のみが設けられてもよく、複数の反力バネ９３が設けられてもよい。

（作動）
ペダル構造１は、次のように作動する。ペダル２０の位置が初期位置のとき（図２に示す状態のとき）に、ペダル２０に踏力が加えられたとする。すると、ペダル２０が下側Ｙ２に移動する側（踏込側）（図２では反時計回り）に、支点Ｏを中心にペダル２０が回転する。このとき、ペダル２０に加えられた踏力に応じた量だけ、ペダル２０が支点Ｏを中心に回転する。このとき、ペダル２０が（ペダルアーム２５が）、リンク７０を下側Ｙ２かつ奥側Ｘ２に移動させ（押し）、リンク７０が、スライダ６３を下側Ｙ２に移動させる。このとき、スライダ６３および連結棒８０が、レール６１にガイドされ、レール６１の長手方向の一方側（下側Ｙ２）に並進移動する。このとき、スライダ６３および連結棒８０がレール６１にガイドされることにより、スライダ６３および連結棒８０の水平方向（前後方向Ｘおよび横方向）への移動が規制される。よって、スライダ６３および連結棒８０は、水平方向には移動しない、またはほとんど移動しない。このとき、連結棒８０が、検出部４１にストロークを伝達し、さらに詳しくは、固定部４１ａに対して可動部４１ｂを下側Ｙ２に移動させる（ストロークさせる）。その結果、検出部４１が、ペダル２０の操作量を検出する。

ペダル２０に加えられた踏力がなくなると、ペダル構造１は次のように作動する。このとき、反力バネ９３のバネ力により、スライダ６３が上側Ｙ１に移動する。このとき、スライダ６３がリンク７０を（連結点Ｃを）上側Ｙ１に移動させ、リンク７０が、ペダル２０を（ペダルアーム２５を）ほぼ上側Ｙ１に押す。その結果、ペダル２０が上側Ｙ１に移動する側（復帰側）（図２では時計回り）に、支点Ｏを中心にペダル２０が回転する。その結果、ペダル２０が初期位置に復帰する。

（関係式）
図３に、ペダル構造１の機構図を示す。ペダル２０の回転角θと、連結点Ｄのストローク（連結棒８０のストローク、検出部４１の可動部４１ｂのストローク）と、の関係式は、次のように導かれる。横方向から見たとき、支点Ｏを原点とし、前後方向Ｘをｘ軸とし、上下方向Ｙをｙ軸とする。以下では、ｘｙ平面（横方向に直交する平面）に投影されたペダル構造１に関する、座標、距離、および角度などについて説明する。踏力作用点Ａ、連結点Ｂ、連結点Ｃ、および連結点Ｄ、それぞれの座標値を次のように表す。
Ａ（ｘ_A，ｙ_A）
Ｂ（ｘ_B，ｙ_B）
Ｃ（ｘ_C，ｙ_C）
Ｄ（ｘ_D，ｙ_D）

各点の初期座標を次のように表す。初期座標は、ペダル２０の位置が初期位置のときの座標である。
Ａ（ｘ_A0，ｙ_A0）
Ｂ（ｘ_B0，ｙ_B0）
Ｃ（ｘ_C0，ｙ_C0）
Ｄ（ｘ_D0，ｙ_D0）

支点Ｏから踏力作用点Ａまでの距離Ｌ₁は、次の［数１］のように表される。

支点Ｏから連結点Ｂまでの距離Ｌ₂は、次の［数２］のように表される。

連結点Ｂから連結点Ｃまでの距離Ｌ₃は、次の［数３］のように表される。なお、距離Ｌ₃は、リンク７０の長手方向におけるリンク７０の長さとほぼ等しい。

ペダル２０の位置が初期位置のときの、直線ＯＢとｘ軸とがなす角をθ₀とする。ペダル２０が操作されたときの支点Ｏ回りの直線ＯＡの回転角（操作角）を、回転角θとする。さらに詳しくは、回転角θは、ペダル２０の位置が初期位置のときの直線ＯＡと、ペダル２０が操作されたときの直線ＯＡと、がなす角である。ペダル２０の位置が初期位置のときの回転角θは、０である。

踏力作用点ＡのストロークＳ_Aと回転角θとの関係は、次のように表される。
Ｓ_A＝Ｌ₁θ
θ＝Ｓ_A／Ｌ₁

連結点Ｂの初期座標は、次のように表される。
ｘ_B0＝−Ｌ₂ｃｏｓθ₀
ｙ_B0＝−Ｌ₂ｓｉｎθ₀

連結点Ｂの座標は、次のように表される。
ｘ_B＝−Ｌ₂ｃｏｓ（θ₀＋θ）
ｙ_B＝−Ｌ₂ｓｉｎ（θ₀＋θ）

連結点Ｃのｘ座標は、次のように表される。
ｘ_C＝ｘ_C0

連結点Ｃのｙ座標ｙ_Cは、次の［数４］、［数５］から、［数６］のように表される。

連結点ＤのストロークＳ_Dは、次の［数７］のように表される。

（第１の発明の効果）
図２に示すペダル構造１による効果は次の通りである。ペダル構造１は、ペダル２０と、内部機構４０と、フロア１０と、操作量伝達機構５０と、を備える。フロア１０は、ペダル２０と内部機構４０との間に配置される。フロア１０は、ペダル２０が配置される空間（第１空間Ｓ１）と、内部機構４０が配置される空間（第２空間Ｓ２）と、を仕切る。フロア１０には、開口部１１が形成される。
［構成１−１］操作量伝達機構５０は、ペダル２０と内部機構４０とに連結され、ペダル２０の操作量を内部機構４０に伝達する。操作量伝達機構５０は、レール６１と、スライダ６３と、リンク７０と、連結棒８０と、を備える。レール６１は、フロア１０に対して固定される。スライダ６３は、レール６１に連結される。リンク７０は、ペダル２０およびスライダ６３それぞれに回転自在に連結される。連結棒８０は、スライダ６３に固定され、開口部１１に通され、内部機構４０に連結される。
［構成１−２］スライダ６３および連結棒８０は、レール６１にガイドされることにより、連結棒８０の長手方向に並進移動自在である。

ペダル構造１は、上記［構成１−１］を備える。よって、ペダル２０の操作は、ペダル２０に連結されたリンク７０に伝わり、リンク７０に連結されたスライダ６３に伝わり、スライダ６３に固定された連結棒８０に伝わる。ここで、連結棒８０は、上記［構成１−２］のように構成される。よって、ペダル２０が操作されると、連結棒８０は、連結棒８０の長手方向に並進移動する。このとき、フロア１０による連結棒８０の切断部（仮想的な切断部）と、フロア１０（開口内面１１ａ）と、の相対位置が、ほぼ一定に保持される。この相対位置は、ペダル２０の操作量にかかわらず、ほぼ一定に保持される。よって、ペダル２０が操作されたときに上記の相対位置が大きく変化する場合に比べ、ペダル２０の操作の動きを阻害することなく、開口部１１を小さくすることができる。その結果、開口内面１１ａと連結棒８０との隙間を小さくすることができる。さらに詳しくは、連結棒８０の長手方向から見たときの、開口内面１１ａと連結棒８０との隙間の面積を小さくすることができる。

上記［構成１−２］により、ペダル２０が操作されたとき、連結棒８０は、連結棒８０の長手方向に並進移動する。このとき、連結棒８０に、軸力（連結棒８０の長手方向の力）が作用する。このとき、連結棒８０に、曲げの力（連結棒８０の長手方向に直交する方向の力）は作用しない、またはほとんど作用しない。よって、連結棒８０に曲げの力が大きく作用する場合に比べ、連結棒８０の長手方向に直交する方向における、連結棒８０の寸法を小さくできる（連結棒８０を細くできる）。よって、開口部１１を小さくできる。その結果、開口内面１１ａと連結棒８０との隙間を小さくすることができる。

開口内面１１ａと連結棒８０との隙間を小さくできるので、第２空間Ｓ２から、開口部１１を通り、第１空間Ｓ１へ侵入する騒音、冷気、および熱気を抑制できる。よって、第１空間Ｓ１内での（具体的にはキャビンＭ７（図１参照）内での）騒音を抑制でき、また、第１空間Ｓ１内での空調設備の効きを改善できる。

（第４の発明の効果）
［構成４］図１に示すように、建設機械Ｍ１のキャビンＭ７は、ペダル構造１と、ペダル構造１が内部に配置されるキャビン外枠Ｍ７ａと、を備える。フロア１０は、キャビン外枠Ｍ７ａの内部の下部に配置される。ペダル２０は、フロア１０よりも上側Ｙ１に配置される。内部機構４０は、フロア１０よりも下側Ｙ２に配置される。

上記［構成４］の構造のキャビンＭ７において、上記「（第１の発明の効果）」の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
図４を参照して、第２実施形態のペダル構造２０１について、第１実施形態との相違点を説明する。なお、ペダル構造２０１のうち、第１実施形態との共通点については、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略した（共通点の説明を省略する点については他の実施形態の説明も同様）。主な相違点は、ペダル支持部１５ｏおよび回転ジョイント７０ｂの位置である。

ペダル支持部１５ｏは、横方向から見たとき、次の［領域例１］〜［領域例６］の少なくともいずれかの領域内に配置される。
［領域例１］レール６１に対するスライダ６３の並進移動の軌跡（直線動作の軌跡）を、連結棒８０の長手方向に延長した領域。具体的には、レール６１に対するスライダ６３の上下方向Ｙの並進移動の軌跡を、上下方向Ｙに延長した領域。
［領域例２］レール６１に対する支持台６３ｂの並進移動の軌跡を、連結棒８０の長手方向に延長した領域。
［領域例３］レール６１に対する回転ジョイント７０ｃの並進移動の軌跡を、連結棒８０の長手方向に延長した領域。
［領域例４］レール６１に対する連結棒８０の並進移動の軌跡を、連結棒８０の長手方向に延長した領域。
［領域例５］レール６１に対する連結点Ｃの並進移動の軌跡を、連結棒８０の長手方向に延長した領域（直線領域）。
［領域例６］レール６１に対する連結棒８０の中心軸の並進移動の軌跡を、連結棒８０の長手方向に延長した領域（直線領域）。

上記の［領域例１］、［領域例２］、［領域例３］、［領域例４］、［領域例５］の順に領域が狭くなる。上記の［領域例５］と［領域例６］とを比べると、領域の広さが同じであり、本実施形態では領域の範囲（位置）も同じである。横方向から見たとき、支点Ｏが、上記［領域例１］〜［領域例６］のいずれかの領域内に配置されてもよい。

回転ジョイント７０ｂは、次の［配置例１］のように配置される。
［配置例１］横方向から見たとき、回転ジョイント７０ｂからペダル支持部１５ｏまでの距離は、回転ジョイント７０ｂから回転ジョイント７０ｃまでの距離と等しい。さらに詳しくは、横方向から見たときに、回転ジョイント７０ｂの輪郭内のある１点からペダル支持部１５ｏの輪郭内のある１点までの距離と、回転ジョイント７０ｂの輪郭内のある１点から回転ジョイント７０ｃの輪郭内のある１点までの距離と、が等しい。

連結点Ｂは、次の［配置例２］のように配置されてもよい。
［配置例２］横方向から見たとき、連結点Ｂから支点Ｏまでの距離は、連結点Ｂから連結点Ｃまでの距離と等しい。

（関係式）
横方向から見たとき、支点Ｏが上記［領域例５］および［領域例６］の領域内に配置され、連結点Ｂが上記［配置例２］のように配置されるとする。この場合の、ペダル２０の回転角θ（図３参照）と、連結点Ｄのストロークと、の関係式は、次のように導かれる。

支点Ｏが上記［領域例５］の領域内に配置されるので、ｘ_C0＝０が成り立つ。連結点Ｂが上記［配置例２］のように配置されるので、Ｌ₂＝Ｌ₃が成り立つ。

このとき、点ＤのストロークＳ_Dは、次の［数８］で表される。

この［数８］は、第１実施形態の［数７］に比べ、簡略化されている。よって、ペダル２０の回転角θと、連結点Ｄのストロークと、の関係式の線形性が改善される（非線形性が弱くなる）。

なお、ｘ_C0≒０、Ｌ₂≒Ｌ₃、であっても、第１実施形態に対して線形性が改善されるという効果が得られる。横方向から見たとき、ペダル支持部１５ｏが上記［領域例１］〜［領域例４］のいずれかの領域内に配置された場合でも、回転ジョイント７０ｂが上記［配置例１］のように配置された場合でも、線形性改善の効果が得られる。

（第２の発明の効果）
図４に示すペダル構造２０１による効果は次の通りである。
［構成２−１］ペダル構造２０１は、フロア１０に対してペダル２０を回転自在に支持するペダル支持部１５ｏを備える。
［構成２−２］フロア１０に対するペダル２０の回転軸方向（横方向）から見たとき、ペダル支持部１５ｏは、レール６１に対するスライダ６３の並進移動の軌跡を連結棒８０の長手方向に延長した領域内に配置される。
［構成２−３］フロア１０に対するペダル２０の回転軸方向（横方向）から見たとき、次の条件が満たされる。ペダル２０とリンク７０との連結部（回転ジョイント７０ｂ）からペダル支持部１５ｏまでの距離（≒Ｌ₂）は、リンク７０とスライダ６３との連結部（回転ジョイント７０ｃ）から回転ジョイント７０ｂまでの距離（≒Ｌ₃）と等しい。

上記［構成２−２］および［構成２−３］により、ペダル支持部１５ｏ回りのペダル２０の回転角度と、レール６１に対する連結棒８０の並進移動のストロークと、の関係の線形性が強くなりやすい。この線形性が強くなる結果、ペダル２０の操作時の操作性が改善される。また、線形性が強くなる結果、ペダル２０を用いたシステム（例えばブレーキシステムなど）を設計しやすくなる。具体的には例えば、ペダル２０の操作量と、ペダル２０による操作対象の作動の量（例えばブレーキの強さなど）と、の関係を設計しやすくなる。

（第３実施形態）
図５を参照して、第３実施形態のペダル構造３０１について、第２実施形態との相違点を説明する。主な相違点は、回転ジョイント７０ｂの位置である。

回転ジョイント７０ｂは、次の［配置例３］のように配置される。
［配置例３］横方向から見たとき、かつ、ペダル２０に踏力が加えられていないとき（ペダル２０の位置が初期位置のとき）、回転ジョイント７０ｂおよびペダル支持部１５ｏを通る直線は、連結棒８０の長手方向（具体的には上下方向Ｙ）に対して垂直である。さらに詳しくは、横方向から見たときに、回転ジョイント７０ｂの輪郭内のある１点およびペダル支持部１５ｏの輪郭内のある１点を通る直線は、連結棒８０の長手方向に対して垂直である。

上記［配置例３］が満たされる場合、ペダル２０の位置が初期位置のとき、回転ジョイント７０ｂの上下方向Ｙにおける位置と、ペダル支持部１５ｏの上下方向Ｙにおける位置と、が等しい。

連結点Ｂは、次の［配置例４］のように配置されてもよい。
［配置例４］横方向から見たとき、かつペダル２０に踏力が加えられていないとき、連結点Ｂおよび支点Ｏを通る直線は、連結棒８０の長手方向（具体的には上下方向Ｙ）に対して垂直である。

（関係式）
横方向から見たときに支点Ｏが上記［領域例５］の領域内に配置され、連結点Ｂが上記［配置例４］のように配置されるとする。この場合の、ペダル２０の回転角θ（図３参照）と、連結点Ｄのストロークと、の関係式は、次のように導かれる。

支点Ｏが上記［領域例５］の領域内に配置されるので、ｘ_C0＝０、が成り立つ。連結点Ｂが上記［配置例４］のように配置されるので、θ₀＝０、（θ₀については図３参照）が成り立つ。

このとき、ｙ_B0＝０、Ｌ₂＝−ｘ_B0、Ｌ₃ ²＝Ｌ₂ ²＋ｙ_C0 ²なので、点ＤのストロークＳ_Dは、次の［数９］で表される。

この［数９］は、第１実施形態の［数７］に比べ、簡略化されている。よって、ペダル２０の回転角θと、連結点Ｄのストロークと、の関係式の線形性が改善される。

なお、ペダル２０の位置が初期位置のときに、ｘ_C0≒０、θ₀≒０であっても線形性改善の効果が得られる。横方向から見たとき、ペダル支持部１５ｏが上記［領域例１］〜［領域例４］のいずれかの領域内に配置された場合でも、回転ジョイント７０ｂが上記［配置例３］のように配置された場合でも、線形性改善の効果が得られる。

（第３の発明の効果）
図５に示すペダル構造３０１による効果は次の通りである。ペダル構造３０１は、上記の［構成２−１］および［構成２−２］と同じ構成を備える。
［構成３］フロア１０に対するペダル２０の回転軸方向（横方向）から見たとき、かつ、ペダル２０に踏力が加えられていないとき、次の条件が満たされる。ペダル２０とリンク７０との連結部（回転ジョイント７０ｂ）、およびペダル支持部１５ｏを通る直線は、連結棒８０の長手方向に対して垂直である。

上記［構成３］により、上記「（効果２）」と同様の効果が得られる。

（比較）
下記のＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２、およびＣＡＳＥ３それぞれについて、ペダル２０の回転角θと、連結点ＤのストロークＳ_Dと、の関係を調べた。ＣＡＳＥ１は、Ｓ_Dが上記［数７］で表される場合である（第１実施形態を参照）。ＣＡＳＥ２は、Ｓ_Dが上記［数８］で表される場合である（第２実施形態を参照）。ＣＡＳＥ３は、Ｓ_Dが上記［数９］で表される場合である。連結点Ｂおよび連結点Ｃの初期座標を、以下のように設定した。
ＣＡＳＥ１：ｘ_B＝−75mm、ｙ_B＝−40mm、ｘ_C＝−50mm、ｙ_C＝−100mm
ＣＡＳＥ２：ｘ_B＝−40.5mm、ｙ_B＝−15mm、ｘ_C＝0mm、ｙ_C＝−30mm
ＣＡＳＥ３：ｘ_B＝−57mm、ｙ_B＝0mm、ｘ_C＝0mm、ｙ_C＝−50mm

ペダル２０の回転角θを０〜３０［ｄｅｇ］としたときの、連結点ＤのストロークＳ_Dの計算結果を図６に示す。この図から、ＣＡＳＥ１に比べ、ＣＡＳＥ２およびＣＡＳＥ３では、線形性が改善されていることがわかる。

（第４実施形態）
図７を参照して、第４実施形態のペダル構造４０１について、第１実施形態との相違点を説明する。主な相違点は、内部機構４０が回転リンク４４３を備えることである。

検出部４１は、第１実施形態（図２参照）では上下方向Ｙのストロークを検出したが、第４実施形態では水平方向のストロークを検出し、前後方向Ｘのストロークを検出する。可動部４１ｂは、固定部４１ａに対して、前後方向Ｘに移動可能である。

回転リンク４４３は、連結棒８０の並進運動を、検出部４１に（可動部４１ｂに）伝える。回転リンク４４３は、連結棒８０の上下方向Ｙの並進移動を、前後方向Ｘの並進移動に変換し、可動部４１ｂに伝える。回転リンク４４３は、フロア１０に回転ジョイント４４３ａを介して回転自在に連結される。回転ジョイント４４３ａの回転軸は、フロア１０に対して固定される。回転リンク４４３は、連結棒８０に回転ジョイント８０ｄを介して回転自在に連結される。回転リンク４４３は、検出部４１の可動部４１ｂに回転自在に連結される。なお、連結棒８０の並進運動の方向、および、検出部４１が検出可能なストロークの方向に応じて、回転リンク４４３の配置や回転方向などが変更されてもよい。また、必要に応じて回転ジョイントなどが設けられてもよい。

（変形例）
上記の各実施形態は様々に変形されてもよい。互いに異なる実施形態の構成要素どうしが組み合わされてもよい。例えば、第２実施形態または第３実施形態に対し、第４実施形態の回転リンク４４３が付加されてもよい。

上記の各実施形態の構成要素の一部が設けられなくてもよい。構成要素の数は、様々に設定や変更されてもよい。例えば、図２に示すリンク７０は、１本のみ設けられてもよく、例えばペダルアーム２５を横方向から挟むように２本設けられてもよい。連結棒８０は、１本のみ設けられてもよく、複数本設けられてもよい。開口部１１をできるだけ小さくするためには、連結棒８０の数は少ないほど好ましい。

上記実施形態では、「連結部材」は、棒状の連結棒８０であった。しかし、「連結部材」の形状は、長手方向を有する形状であればよく、棒状でなくてもよい。

固定や連結などは、直接的でも間接的でもよい。各構成要素の形状は、変更されてもよい。例えば、リンク７０は直線状でなくてもよい。

回転ジョイント８０ｄは設けられなくてもよく、連結棒８０と可動部４１ｂとが固定されてもよい。また、連結棒８０と可動部４１ｂとが一体的に（連続的に）形成されてもよい。連結棒８０と可動部４１ｂとが一体的に形成される場合、上記「連結点Ｄ」を、連結棒８０のある１点（例えば連結棒８０の長手方向の中心など）と読み替える。

連結棒８０の長手方向、すなわち、レール６１に対してスライダ６３が並進移動自在にガイドされる方向は、上記実施形態では上下方向Ｙであった。しかし、連結棒８０の長手方向は、上下方向Ｙでなくてもよく、上下方向Ｙに対して傾いた方向でもよく、水平方向でもよい。例えば、上記実施形態における上下方向Ｙを水平方向とし、上記実施形態における前後方向Ｘを鉛直方向としてもよい。フロア１０（仕切部材）が、キャビンＭ７（図１参照）内の空間を仕切る壁部材などに変形されてもよい。仕切部材の厚さ方向は、水平方向でもよく、水平方向に対して傾いた方向でもよい。

開口内面１１ａと連結棒８０との間に、シール部材が設けられてもよい。例えば、このシール部材は、開口内面１１ａに取り付けられる。連結棒８０の長手方向に連結棒８０が並進移動したとき、連結棒８０は、シール部材に対して摺動する。このシール部材が設けられることにより、開口内面１１ａと連結棒８０との隙間を、騒音、冷気、および熱気が通ることを抑制できる。また、上記「（第１の発明の効果）」により、開口内面１１ａと連結棒８０との隙間を小さくできるので、シール部材を小さくできる。よって、第２空間Ｓ２からシール部材を介して第１空間Ｓ１へ伝わる騒音、冷気、および熱気を抑制できる。

Ｍ１ 建設機械
Ｍ７ キャビン
Ｍ７ａ キャビン外枠
１、２０１、３０１、４０１ ペダル構造
１０ フロア（仕切部材）
１１ 開口部
１５ｏ ペダル支持部
２０ ペダル
４０ 内部機構
５０ 操作量伝達機構
６１ レール
６３ スライダ
７０ リンク
７０ｂ、７０ｃ 回転ジョイント（連結部）
８０ 連結棒（連結部材）

Claims (4)

1. ペダルと、
   内部機構と、
   前記ペダルと前記内部機構との間に配置され、前記ペダルが配置される空間と前記内部機構が配置される空間とを仕切り、開口部が形成された仕切部材と、
   前記ペダルと前記内部機構とに連結され、前記ペダルの操作量を前記内部機構に伝達する操作量伝達機構と、
   を備え、
   前記操作量伝達機構は、
   前記仕切部材に対して固定されるレールと、
   前記レールに連結されるスライダと、
   前記ペダルおよび前記スライダそれぞれに回転自在に連結されるリンクと、
   前記スライダに固定され、前記開口部に通され、前記内部機構に連結される連結部材と、
   を備え、
   前記スライダおよび前記連結部材は、前記レールにガイドされることにより、前記連結部材の長手方向に並進移動自在である、
   建設機械のペダル構造。
2. 請求項１に記載の建設機械のペダル構造であって、
   前記仕切部材に対して前記ペダルを回転自在に支持するペダル支持部を備え、
   前記仕切部材に対する前記ペダルの回転軸方向から見たとき、前記ペダル支持部は、前記レールに対する前記スライダの並進移動の軌跡を前記連結部材の長手方向に延長した領域内に配置され、
   前記仕切部材に対する前記ペダルの回転軸方向から見たとき、前記ペダルと前記リンクとの連結部から前記ペダル支持部までの距離は、前記ペダルと前記リンクとの連結部から前記リンクと前記スライダとの連結部までの距離と等しい、
   建設機械のペダル構造。
3. 請求項１に記載の建設機械のペダル構造であって、
   前記仕切部材に対して前記ペダルを回転自在に支持するペダル支持部を備え、
   前記仕切部材に対する前記ペダルの回転軸方向から見たとき、前記ペダル支持部は、前記レールに対する前記スライダの並進移動の軌跡を前記連結部材の長手方向に延長した領域内に配置され、
   前記仕切部材に対する前記ペダルの回転軸方向から見たとき、かつ、前記ペダルに踏力が加えられていないとき、前記ペダルと前記リンクとの連結部を通る直線であって前記ペダル支持部を通る直線は、前記連結部材の長手方向に対して垂直である、
   建設機械のペダル構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のペダル構造と、
   前記ペダル構造が内部に配置されるキャビン外枠と、
   を備え、
   前記仕切部材は、前記キャビン外枠の内部の下部に配置されるフロアであり、
   前記ペダルは、前記仕切部材よりも上側に配置され、
   前記内部機構は、前記仕切部材よりも下側に配置される、
   建設機械のキャビン。

Images