JP2019121058A - 操作レバーおよび作業機 - Google Patents

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琢磨 並木
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賢太 小東
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信男 山崎
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Abstract

【課題】比較的簡素な構成で操作レバーの操作性を向上させる。【解決手段】作業機用操作レバーであって、レバー本体と、前記レバー本体を第1方向に回動させるための第1回動機構と、前記レバー本体を前記第1方向と交差する第2方向に回動させるための第2回動機構と、を備え、前記レバー本体は前記第2方向に回動可能に前記第2回動機構に対して固定されており、前記第2回動機構は前記第1方向に回動可能に前記第1回動機構に対して固定されている。【選択図】図2A

Description

本発明は、主に作業機用操作レバーに関する。
車両のなかには、ジョイスティック等とも称される操作レバーを用いて車両の運転操作を行うことが可能なものもある(特許文献1参照)。例えば、ユーザ(運転者あるいは操縦者)は、操作レバーを車両前後方向ないし車両左右方向に傾けることで運転操作を行うことが可能である。
特開2002−229656号公報
芝刈機や除雪機等の作業機の多くは、所定のエリアについての作業を比較的低い速度で前進しながら行った後、その速度を維持しながら旋回し或いは進行方向を変えて次のエリアの作業を行う。
作業機のなかにも操作レバーを備えるものがある。従来構造の操作レバーでは、例えば旋回の際、ユーザが車両左右方向の操作量を変更ないし調節している間に車両前後方向の操作量をも変更してしまうことがあり、ユーザの意図しない経路を走行してしまう可能性があった。よって、操作性の向上のため、操作レバーの構造上の改善が求められる。
本発明は、比較的簡素な構成で操作レバーの操作性を向上させることを目的とする。
本発明の一つの側面は操作レバーに係り、前記操作レバーは、作業機用操作レバーであって、レバー本体と、前記レバー本体を第1方向に回動させるための第1回動機構と、前記レバー本体を前記第1方向と交差する第2方向に回動させるための第2回動機構と、を備え、前記レバー本体は前記第2方向に回動可能に前記第2回動機構に対して固定されており、前記第2回動機構は前記第1方向に回動可能に前記第1回動機構に対して固定されていることを特徴とする。
本発明によれば、操作レバーの操作性が向上する。
作業機のシステム構成の例を説明するための図である。 操作レバーの構造の例を説明するための斜視図である。 操作レバーの構造の例を説明するための正面図である。 操作レバーの構造の例を説明するための右側面図である。 操作レバーの構造の例を説明するための左側面図である。 操作レバーの構造の例を説明するための上面図(平面図)である。 操作レバーの構造の例を説明するための底面図である。 操作レバーの構造の例を説明するための背面図である。 操作レバーの内部構造の例を説明するための断面図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、各図は、実施形態の構造ないし構成を示す模式図であり、図示された各部材の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、各図において、同一の部材または同一の構成要素には同一の参照番号を付しており、以下、重複する内容については説明を省略する。
図1は、実施形態に係る作業機1のシステム構成の例を示すブロック図である。作業機1は、作業部2、走行部3、操作部4および制御部5を備える。尚、作業機1の典型例としては芝刈機や除雪機が挙げられるが、耕運機等の農作業用車両も作業機の概念に含まれる。
作業部2は、所定の作業を行うための機構を備え、例えば作業機1が芝刈機の場合にはブレードを用いて芝刈作業を行い、また、例えば作業機1が除雪機の場合にはオーガおよびシュータを用いて除雪作業を行う。
走行部3は、車輪、キャタピラ等を備え、作業機1の走行(前進、後退、旋回等)を可能にする。本実施形態では作業機1は運転席を備える自立走行タイプであり、走行部3は3以上の車輪を備えるものとする。他の実施形態として、作業機1は手押しタイプのものであってもよく、その場合には走行部3は例えば1以上の車輪を備えうる。
操作部4は、操作レバー41および作業用スイッチ42を備える。操作レバー41はレバー式の操作子であり、ユーザは、これを用いて走行部3を駆動することで作業機1の運転操作を行うことができる。詳細については後述とするが、例えば、操作レバー41を車体前後方向に回動させることで作業機1を前進/後退させることができ、操作レバー41を車体左右方向に回動させることで作業機1を左/右に旋回させることができる。また、作業用スイッチ42は、ボタン式の操作子であり、ユーザは、これを押すことで作業部2を駆動して芝刈等の作業を行うことができる。
制御部5は、例えばCPU51、メモリ52および外部インタフェース53を含むECU(電子制御ユニット)であり、ユーザにより操作部4に入力された操作内容に基づいて作業部2および走行部3を駆動制御する。
図2A及び図2Bは、操作レバー41の斜視図である。図3A〜図3Fは、操作レバー41についての6面図を示す。図3Aは正面図に対応し、図3Bは右側面図に対応し、図3Cは左側面図に対応し、図3Dは上面図(平面図)に対応し、図3Eは底面図に対応し、また、図3Fは背面図に対応する。尚、本明細書において、前/後、左/右(側方)、上/下等の表現は、車体を基準とした相対的な位置関係を示す。
本実施形態では、操作レバー41は、レバー本体410、回動機構411および回動機構412を備える。レバー本体410は上下方向に延びた棒状の部材であり、ユーザは、直接的には、このレバー本体410を把持して回動させることで作業機1の運転操作を行う。レバー本体410の上端部には、ユーザが把持し易くなるようにグリップ部が設けられてもよい。
回動機構411は、レバー本体410を前後方向に回動させるための前後方向回動機構である。回動機構411は、軸部4111、センサ部4112、ハーネス部4113およびレバー位置固定部4114を含む。回動機構412は、レバー本体410を左右方向に回動させるための左右方向回動機構である。回動機構412は、軸部4121、センサ部4122、ハーネス部4123、把持部4124およびスプリング部4125を含む。本実施形態では、回動機構412は回動機構411の上に配置されるものとする。
レバー本体410は、図3A等に示されるように、下端部においてブラケット92を介して回動機構412に対して固定されており、軸部4121の軸AX2を回動軸として左右方向に回動可能である。また、回動機構412は、正面視において(図3Aの視点で)略L字形状のブラケット91を介して回動機構411に対して固定されており、軸部4111の軸AX1を回動軸として前後方向に回動可能である。即ち、レバー本体410は、回動機構412が回動軸AX1に従って前後方向に回動することで、それと共に回動軸AX1に従って前後方向に回動する。換言すると、回動機構412は、レバー本体410が回動機構411により回動軸AX1に従って前後方向に回動した場合、このレバー本体410と共に回動軸AX1に従って前後方向に回動する。このような構成により、ユーザは、レバー本体410を、前後方向および左右方向の何れにも回動させることができる。
回動機構411において、センサ部4112は、軸部4111に対するブラケット91の回動角を検出し、その検出結果を、レバー本体410の前後方向の操作量として、ハーネス部4113により制御部5に出力する。制御部5は、ハーネス部4113を介して得られたセンサ部4112からの信号に基づいて、走行部3を駆動制御し、作業機1を前進/後退させる。
ハーネス部4113は、運転席のユーザの操作の妨げとならないように配置されるとよい。本実施形態では、回動機構411にハーネス部4113を接続可能(或いは挿抜自在)に設けられた接続部は、センサ部4112による検出結果を出力するための出力部に対応する。この接続部は、回動機構411の左側端部において車体下方を向くように設けられている。これにより、ハーネス部4113を、この接続部から下方に延びるように配置可能となる。他の例として、この接続部は、回動機構411の右側端部に設けられてもよく、左右方向の一端部に設けられればよいし、或いは、操作レバー41における運転席とは反対側の位置となるよう配置されてもよい。
また、回動機構412において、把持部4124は、本実施形態では平面視において(図3Dの視点で)略C字形状の一対のスイングアームであり、これにより、レバー本体410を把持している。把持部4124にはスプリング部4125が接続されており、これにより、レバー本体410がホームポジション(操作量がゼロあるいはニュートラルとなる位置)に近付くように、把持部4124およびレバー本体410に付勢力が加えられる。本実施形態ではスプリング部4125としてコイルばねが用いられ、このコイルばねは、把持部4124としての上記一対のスイングアームに架設される。例えば、レバー本体410を把持しているユーザがレバー本体410に対して左右方向に力を加えるのを辞めた場合、レバー本体410はスプリング部4125からの付勢力を受けてホームポジションに戻る。
また、図3Dの上面図から分かるように、把持部4124は軸AX3を回動軸として回動可能であり、レバー本体410が左右方向に回動すると、これに伴い把持部4124は回動軸AX3に従って回動する。
ここで、把持部4124の基部には上下方向に延出した延出部4124aが設けられており、また、センサ部4122には、この延出部4124aに係合する係合部4122aが設けられている。よって、レバー本体410が左右方向に回動して把持部4124が回動軸AX3に従って回動すると、延出部4124aも回動軸AX3に従って回動し、これに伴い係合部4122aも移動ないし揺動することとなる。
センサ部4122は、係合部4122aの移動量に基づいて、回動軸AX3に従う把持部4124の回動角を検出し、その検出結果を、レバー本体410の左右方向の操作量として、ハーネス部4123により制御部5に出力する。制御部5は、ハーネス部4123を介して得られたセンサ部4122からの信号に基づいて、走行部3を駆動制御し、作業機1を左/右に旋回させる。
ハーネス部4123は、運転席のユーザの操作の妨げとならないように配置されるとよい。本実施形態では、回動機構412にハーネス部4123を接続可能(或いは挿抜自在)に設けられた接続部は、センサ部4122による検出結果を出力するための出力部に対応する。この接続部は、回動機構412の後端部において車体後方を向くように設けられている。これにより、ハーネス部4123を、この接続部から後方に延びるように配置可能となる。他の例として、この接続部は、回動機構412の前端部に設けられてもよく、前後方向の一端部に設けられればよいし、或いは、操作レバー41における運転席とは反対側の位置となるよう配置されてもよい。
ここで、図3Eの底面図からも分かるように、本実施形態では、延出部4124aおよび係合部4122aは把持部4124の下側にも配される。これにより、延出部4124aが回動した際に係合部4122aが捻じれて移動することを防ぎ、センサ部4122による把持部4124の回動角の検出精度を向上可能としている。
本実施形態では、把持部4124の上側および下側にそれぞれ配された延出部4124aおよび係合部4122aの上述の配置に対応するように、ハーネス部4123は、例えば図2Bからも分かるように、上下方向に一対並設される。これら一対のハーネス部4123を上下方向に並設することで、回動機構412の左右方向の幅を小さくし、即ち、回動機構412をコンパクトな構成とすることができる。
尚、本実施形態では把持部4124として一対のスイングアームが用いられるが、レバー本体410を把持ないし挟持可能な構成の他の機構が用いられてもよい。また、本実施形態ではスプリング部4125としてコイルばねが用いられるが、他の弾性部材が用いられてもよく、スプリング部4125はレバー本体410に付勢力を提供可能に構成されればよい。或いは、把持部4124およびスプリング部4125は一体/別体の弾性部材で構成されてもよい。
図4は、操作レバー41の断面図であり、レバー本体410を通る面での断面構造を図3Cと同じ方向の視点で示す。回動機構411は、更に、把持部4115およびスプリング部4116を含む。把持部4115およびスプリング部4116は把持部4124およびスプリング部4125同様の作用を有する。回動機構411は、把持部4115およびスプリング部4116により、レバー本体410がホームポジションに近付くようにブラケット91に付勢力が加える。例えば、レバー本体410を把持しているユーザがレバー本体410に対して前後方向に力を加えるのを辞めた場合、レバー本体410は、把持部4115を介してスプリング部4116からの付勢力を受けてホームポジションに戻る。
ここで、レバー位置固定部4114は、レバー位置固定部4114は軸AX1上に配されており(図2A、図3A等参照)、ブラケット91を係止可能に構成され、或いは、ブラケット91の回動軸AX1に従う回動を抑制するように構成される。本実施形態では、レバー位置固定部4114として電磁ブレーキが用いられるものとするが、他の係止機構あるいは回動抑制機構が用いられてもよい。レバー位置固定部4114の動作(アクティブ/インアクティブ)は、例えば操作部4の所定の操作子により制御可能である。一般に、芝刈機や除雪機等の作業機は略一定の速度で前進しながら作業を行うことが多いため、作業中においては、ユーザは、レバー本体410の前後方向の操作量を、このレバー位置固定部4114により固定させることができる。
本実施形態では、レバー本体410は回動機構412に対してブラケット92を介して固定され、この回動機構412は回動機構411に対してブラケット91を介して固定されている。即ち、回動機構412は、レバー本体410を回動機構411により前後方向に回動させた場合、このレバー本体410と共に前後方向に回動することとなる。本実施形態によれば、レバー本体410の前後方向の回動と左右方向の回動とは相互に干渉しないため、レバー本体410の前後方向の操作量と左右方向の操作量とは独立して変更ないし調節可能となる。
作業機は略一定の速度で前進しながら作業を行うことが多い他、旋回時においては、作業機には、速度を略一定に維持しながら旋回することが求められる場合が多い。典型的な従来構造の一例として回動軸にボールねじを用いた操作レバーの場合、レバー本体を前後方向に回動させた状態で左右方向にも回動させる際、該左右方向の回動に伴ってレバー本体の前後方向の操作量が変動してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、ユーザは、レバー本体410の前後方向の操作量を維持しながら左右方向の操作量を変更ないし調節することが可能となる。よって、本実施形態によれば、ユーザによる操作レバー41の操作性を向上可能であり、この操作レバー41は作業機1に好適に適用可能である。
他の実施形態として回動機構411及び412の上下の位置関係を逆とすることも可能であるが、本実施形態では、回動機構412を回動機構411の上方に位置させて回動機構411に対して固定した。このような構成によれば、レバー本体410の前後方向の回動の径をRFRとし、レバー本体410の左右方向の回動の径をRLRとしたとき、RFR>RLRが成立する。一般に、前進/後退操作の割合が旋回操作に比べて多いため、RFR>RLRとすることにより、ユーザは操作レバー41を用いて違和感の小さい操作を行うことが可能となる。
また、図3Aに示されるように、軸AX1の上下方向における位置(高さ)をP1とし、軸AX2の上下方向における位置をP2とし、また、レバー本体410の上端の位置をP3とする。ここで、P1‐P3間の距離をL1とし、P1‐P2間の距離をL2としたとき、L2はL1の50%以下(好適には45%以下、より好適には40%以下)となるようにするとよい。これにより、上述の径RFR及びRLR間の差を不要に大きくすることなく、ユーザに更に違和感のない操作を提供することができる。尚、径RFR及びRLRは、距離L1及びL2を用いると、RFR=L1、RLR=L1−L2、と表せる。
付随的にレバー本体410の上端部にグリップ部を設ける場合には、位置P1‐グリップ部の下端間の距離をL3としたとき、L2は、L3の45%以下(好適には40%以下、より好適には35%以下)とするとよい。
以上、いくつかの好適な態様を例示したが、本発明はこれらの例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その一部が変更されてもよい。また、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含みうる。
上述の実施形態のまとめを以下に記載する:
第1の態様は、作業機用操作レバー(例えば41)であって、レバー本体(例えば410)と、前記レバー本体を第1方向(例えば車体前後方向)に回動させるための第1回動機構(例えば411)と、前記レバー本体を前記第1方向と交差する第2方向(例えば車体左右方向)に回動させるための第2回動機構(例えば412)と、を備え、前記レバー本体は前記第2方向に回動可能に前記第2回動機構に対して固定されており、前記第2回動機構は前記第1方向に回動可能に前記第1回動機構に対して固定されている。
第1の態様によれば、例えばレバー本体の第1方向の操作量を維持しながら第2方向の操作量を変更ないし調節可能となり、操作レバーのユーザにとっての操作性が向上する。
第2の態様では、前記第1方向は車体前後方向であり、前記第2方向は車体左右方向である。
第2の態様によれば、前後方向の回動機構の上方に左右方向の回動機構が位置する形となるため、レバー本体の前後方向の回動の径RFRと左右方向の回動の径RLRとの関係は、RFR>RLR、をみたすこととなる。作業機の場合、一般に、前進/後退操作の割合の方が旋回操作に比べて多いため、第2の態様によれば、ユーザに違和感の小さい操作を提供可能となる。
第3の態様では、前記第1回動機構における前記レバー本体の車体前後方向の回動軸を第1軸(例えばAX1)とし、前記第2回動機構における前記レバー本体の車体左右方向の回動軸を第2軸(例えばAX2)としたとき、前記第1回動機構および前記第2回動機構は、前記第1軸から前記第2軸までの車体上下方向の距離(例えばL2)が前記第1軸から前記レバー本体の上端までの車体上下方向の距離(例えばL1)の50%以下となるように、配されている。
第3の態様によれば、より違和感のない操作をユーザに提供可能となる。
第4の態様では、前記第2回動機構には、前記レバー本体を把持する把持部(例えば4124)が設けられており、前記把持部は、前記第2方向に回動した前記レバー本体がホームポジションに戻るように該レバー本体に前記第2方向の付勢力を提供可能に構成されている。
第4の態様によれば、レバー本体がホームポジションに戻りやすい構成となり、上記操作性が更に向上する。例えば、ユーザは、レバー本体に左右方向に加える力を軽減するだけで作業機の旋回を中断させて作業機の前進/後退を再開させることができる。
第5の態様では、前記把持部は、一対のスイングアーム(例えば4124)である。
第5の態様によれば、レバー本体を把持させやすい構成にすることができると共に、比較的簡素な構成で上記付勢力をレバー本体に提供可能となる。
第6の態様では、一対のスイングアームにはスプリング部(例えば4125)が架設されており、該スプリング部は前記レバー本体に前記付勢力を提供する。
第6の態様によれば、レバー本体への上記付勢力の提供を比較的簡素な構成で実現可能である。
第7の態様は、上記操作レバーと、作業を行うための作業部(例えば2)とを具備する作業機(例えば1)である。
第7の態様によれば、上記操作レバーは芝刈機や除雪機等の多様な作業機に適用可能であり、これにより、その操作性を向上させることが可能である。尚、作業機の車両のタイプとしては、運転席を備えた自立走行タイプのものが挙げられるが、手押しタイプのものであってもよい。
第8の態様では、前記操作レバーの操作態様に基づいて前記作業部を制御する制御部(例えば5)を更に具備し、前記第1方向は車体前後方向であり、前記第2方向は車体左右方向であり、前記第1回動機構には、前記レバー本体の車体前後方向の操作量を検出する第1センサ部(例えば4112)と、前記第1センサ部による検出結果を前記制御部に出力するための第1出力部(例えばハーネス部4113の接続部)と、が更に設けられており、前記第1出力部は、前記第1回動機構の車体左右方向における一端部(例えば左側端部)において、前記第1出力部の接続部が車体下方を向くように、設けられている。
第8の態様によれば、ハーネス部(例えば4113)を、例えば運転席のユーザの操作の妨げとならないように配置可能となる。
第9の態様では、前記操作レバーの操作態様に基づいて前記作業部を制御する制御部(例えば5)を更に具備し、前記第1方向は車体前後方向であり、前記第2方向は車体左右方向であり、前記第2回動機構には、前記レバー本体の車体左右方向の操作量を検出する第2センサ部(例えば4122)と、前記第2センサ部による検出結果を前記制御部に出力するための第2出力部(例えばハーネス部4123の接続部)と、が更に設けられており、前記第2出力部は、前記第2回動機構の車体前後方向における一端部(例えば後端部)に配置されている。
第9の態様によれば、ハーネス部(例えば4123)を、例えば運転席のユーザの操作の妨げとならないように配置可能となる。
第10の態様では、前記第2出力部は、前記第2回動機構の前記一端部において、前記第2出力部の接続部が車体後方を向くように、車体上下方向に一対並設されている。
第10の態様によれば、一対のハーネス部(例えば4123)を車体上下方向に並設することで、第2回動機構の車体左右方向の幅を小さくし、第2回動機構をコンパクトな構成にすることができる。
41:操作レバー、410:レバー本体、411:前後方向回動機構、412:左右方向回動機構。

Claims (10)

  1. 作業機用操作レバーであって、
    レバー本体と、前記レバー本体を第1方向に回動させるための第1回動機構と、前記レバー本体を前記第1方向と交差する第2方向に回動させるための第2回動機構と、を備え、
    前記レバー本体は前記第2方向に回動可能に前記第2回動機構に対して固定されており、前記第2回動機構は前記第1方向に回動可能に前記第1回動機構に対して固定されている
    ことを特徴とする操作レバー。
  2. 前記第1方向は車体前後方向であり、
    前記第2方向は車体左右方向である
    ことを特徴とする請求項1に記載の操作レバー。
  3. 前記第1回動機構における前記レバー本体の車体前後方向の回動軸を第1軸とし、前記第2回動機構における前記レバー本体の車体左右方向の回動軸を第2軸としたとき、
    前記第1回動機構および前記第2回動機構は、前記第1軸から前記第2軸までの車体上下方向の距離が前記第1軸から前記レバー本体の上端までの車体上下方向の距離の50%以下となるように、配されている
    ことを特徴とする請求項2に記載の操作レバー。
  4. 前記第2回動機構には、前記レバー本体を把持する把持部が設けられており、
    前記把持部は、前記第2方向に回動した前記レバー本体がホームポジションに戻るように該レバー本体に前記第2方向の付勢力を提供可能に構成されている
    ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の操作レバー。
  5. 前記把持部は、一対のスイングアームである
    ことを特徴とする請求項4に記載の操作レバー。
  6. 一対のスイングアームにはスプリング部が架設されており、該スプリング部は前記レバー本体に前記付勢力を提供する
    ことを特徴とする請求項5に記載の操作レバー。
  7. 請求項1から請求項6の何れか1項に記載の操作レバーと、作業を行うための作業部とを具備する
    ことを特徴とする作業機。
  8. 前記操作レバーの操作態様に基づいて前記作業部を制御する制御部を更に具備し、
    前記第1方向は車体前後方向であり、前記第2方向は車体左右方向であり、
    前記第1回動機構には、
    前記レバー本体の車体前後方向の操作量を検出する第1センサ部と、
    前記第1センサ部による検出結果を前記制御部に出力するための第1出力部と、
    が更に設けられており、
    前記第1出力部は、前記第1回動機構の車体左右方向における一端部において、前記第1出力部の接続部が車体下方を向くように、設けられている
    ことを特徴とする請求項7に記載の作業機。
  9. 前記操作レバーの操作態様に基づいて前記作業部を制御する制御部を更に具備し、
    前記第1方向は車体前後方向であり、前記第2方向は車体左右方向であり、
    前記第2回動機構には、
    前記レバー本体の車体左右方向の操作量を検出する第2センサ部と、
    前記第2センサ部による検出結果を前記制御部に出力するための第2出力部と、
    が更に設けられており、
    前記第2出力部は、前記第2回動機構の車体前後方向における一端部に配置されている
    ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の作業機。
  10. 前記第2出力部は、前記第2回動機構の前記一端部において、前記第2出力部の接続部が車体後方を向くように、車体上下方向に一対並設されている
    ことを特徴とする請求項9に記載の作業機。
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