JP2607042Y2 - 電気式ペダル型コントローラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、油圧ショベルやクレー
ン等の建設機械に使用される電気式ペダル型コントロー
ラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ペダル型コントローラは、建
設機械の走行システムの制御のために用いられている。
代表的な先行技術は、たとえば実開平４−９３５０１号
公報に開示されている。

【０００３】図７は、油圧式のペダル型コントローラの
構成を示す。ペダル１の下方のベローズ２は、建設機械
などの床板３の上側に設けられる。床板３の下側には、
油圧制御弁機構４が設けられる。ペダル１を踏むと、ベ
ローズ２内に収納されるカム機構などを介して油圧制御
弁機構４が作動する。これによって、たとえば油圧ショ
ベルの走行の起動や停止などの制御を行う。またペダル
１の代わりに操作レバーを取付けて、足の代わりに手で
操作するようにすることもできる。

【０００４】油圧ショベルなどでは、走行の起動や停止
時などのショックにより、ペダル１や操作レバーが動
き、建設機械全体がハンチングを起こしやすい。このた
め、ペダル１や操作レバーの動きを減衰させる外付ダン
パ５を設置することが多い。

【０００５】近年、建設機械においても、マイクロコン
ピュータを利用した電子制御が行われるようになってき
ている。このため、ペダル型コントローラにおいても、
油圧式ばかりではなく、電気式のものも要求されるよう
になってきている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】建設機械などにおいて
は、ペダル型コントローラが設置される環境の条件が厳
しく、電気式では、特に誤動作を防止し、信頼性を高め
る必要がある。また、油圧式と同様走行時のハンチング
なども起こしにくくする必要がある。さらに、建設機械
などの操縦室に設置する必要上、できるだけ小型化する
ことが望ましい。

【０００７】本考案の目的は、小型で信頼性が高い電気
式ペダル型コントローラを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案は、間隔をあけ
て、かつ揺動変位軸が同一直線上に位置するように配置
される一対のペダルと、該一対のペダル間に配置される
箱体と、該箱体内に配置され、磁石と磁気抵抗効果素子
とを含み、各ペダルの揺動変位軸の一端にカップリング
を介して接続され、該揺動変位軸の角変位にそれぞれ対
応して非接触式に電気信号を導出する一対のポテンショ
メータと、該箱体内に配置され、該一対のポテンショメ
ータからの電気信号に予め定める処理を行う処理回路
と、該箱体内に配置され、各ペダルの中立位置を、該カ
ップリングの位置に基づいてそれぞれ検出するための一
対のスイッチとを含むことを特徴とする電気式ペダル型
コントローラである。

【０００９】また本考案は、ペダルと、ペダルの操作に
対応して電気信号を導出するポテンショメータと、ペダ
ルの下方に設けられ、下方に延びて油が貯留される一対
のダンピング室が形成されるダンピング手段であって、
各ダンピング室内にそれぞれ挿嵌され、ペダルによって
押下げられるとき油が排出される絞り穴が形成される一
対のピストンと、各ピストンを上方へ弾性付勢して常時
ペダルに当接させる一対のばねと、各ピストンがばねに
押されて上方へ移動する際に、油の流入を許す一対のチ
ェック弁と、各ピストンをペダルによる押下げ方向と反
対方向に付勢する一対のばねとを含み、一対のダンピン
グ室内は、ピストンの上方で、連通路を介して連通して
いる、そのようなダンピング手段とを含むことを特徴と
する電気式ペダル型コントローラである。

【００１０】また本考案は、一対のダンピング室を連通
している連通路が、常時ばねで付勢されたピストンによ
り加圧されていることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本考案に従えば、一対のペダルは、揺動変位軸
が同一直線上に位置するように配置され、中間に箱体が
配置される。箱体内には、磁石と磁気抵抗効果素子とを
含んで、非接触式にペダルの操作による揺動変位軸の角
変位に対応した電気信号を導出する一対のポテンショメ
ータが配置される。箱体内には、さらに一対のポテンシ
ョメータからの電気信号を処理する処理回路と、各ペダ
ルの中立位置を検出するための一対のスイッチとを含
む。ポテンショメータは非接触式でペダルの操作を検出
することができるので、長期間の使用にわたって信頼性
を維持することができる。さらにポテンショメータと揺
動変位軸とを連結するカップリングの位置に基づき、ス
イッチによってペダルの中点が検出されるので、ペダル
の中点位置を確実に知ることができ、信頼性が一層向上
する。

【００１２】また、処理回路は、一対のポテンショメー
タとスイッチに対してまとめて１つの回路とすることが
できるので、コンパクトに構成することができる。

【００１３】また本発明に従えば、ペダルの下方にはダ
ンピング手段が設けられる。ダンピング手段には一対の
ダンピング室が形成され、ペダルによって押下げられる
とき油が排出される絞り穴が形成されている一対のピス
トンが挿通する。ペダルの操作により、一方のピストン
が中立位置より押込まれダンピングしている時に、他方
のピストンはばねにより押上げられている。

【００１４】ペダルを操作し、中立位置に復帰作動する
ときには、押上げられたピストンが押込まれ、ダンピン
グするよう構成されているので、ペダルの操作方向のど
ちらに対しても、ダンピング機能が得られることにな
る。

【００１５】ピストンの上部は連通路によって連通して
いるので、ペダルの操作により出入りするプッシュロッ
ドによる油の給排はバランスする。

【００１６】また、本考案に従えば、連通路内の油はば
ねによって加圧される。このため、シール部分などを介
して油漏れが生じても、減少分を直ちに補うことができ
る。また、油温の変化による体積の増減に対しても、ダ
ンピング室の圧力が上昇したり、外部からエアを吸うこ
ともないので、これによって確実なダンピングが可能と
なり、使用状態でのハンチングなどが生じにくく、信頼
性が向上する。

【００１７】

【実施例】図１、図２、図３および図４は、本考案の一
実施例による電気式ペダル型コントローラ１０の構造を
示す。図１は正面断面図、図２はその右側面断面図、図
３は図２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図、図
４は図３のＡ−Ａ矢視図である。

【００１８】一対のペダル１１，１２は、たとえば建設
機械の走行状態を制御するため、人間の両足の間隔に対
応して、間隔をあけて配置される。ペダル１１，１２の
下方には、ベローズ１３，１４に覆われて、一対のカム
１５，１６が配置される。カム１５，１６の上下方向の
移動は、カム軸１７，１８の角変位に変換され、さらに
カップリング１９，２０を介してその変位は、ポテンシ
ョメータ２１，２２に伝えられ電気式信号に変換され
る。カップリング１９，２０およびポテンショメータ２
１，２２は、箱体２５内に収納される。箱体２５内に
は、さらにポテンショメータ２１，２２からの電気出力
を処理する基板２６も収納される。

【００１９】ペダルの操作反力機構２３，２４は同様の
構成を有する。以下、便宜上、一方の機構２３について
説明する。機構２３は、図２に示すように、ケーシング
３０内に形成されるばね室３１ａ，３２ａ、ばね室３１
ａ，３２ａに挿通されるプッシュロッド３３，３４、お
よびばね室３１ａ，３２ａの上方を封止するプラグ３
５、３６を有する。ばね室３１ａ，３２ａは、ペダル１
１，１２の配列方向に垂直な方向に間隔をあけて形成さ
れる。ばね室３１ａ，３２ａ内には、操作反力ばね５
７，５８がそれぞれ収納される。操作反力ばね５７，５
８とプッシュロッド３３，３５との間には、スプリング
座６５，６６が介在している。

【００２０】たとえば、ペダル１１を押込み、カム１５
を右廻りに前傾させると、プッシュロッド３４、スプリ
ング座６６を介して、操作反力ばね５８がたわめられ、
ペダルの操作に対応する適度な操作反力を発生する。

【００２１】カム１５を左廻りに後傾させた場合も同様
である。

【００２２】箱体２５内には、中立スイッチ３７も設け
られる。中立スイッチ３７は、カップリング１９の位置
が、ペダル１１の中立位置にあるか否かを検出する。中
立スイッチ３７が中立位置を検出しているとき、ポテン
ショメータ２１の出力異常があれば、非常停止などの安
全策をとる。

【００２３】図５は、図１〜図４に示す実施例の電気的
構成を示す。箱体２５内には、他方のペダル１２に対応
する中立スイッチ３８も設けられる。各ポテンショメー
タ２１，２２は、それぞれ一対の磁気抵抗効果素子ＭＲ
１１，ＭＲ１２；ＭＲ２１，ＭＲ２２を含む。これらの
磁気抵抗効果素子ＭＲ１１，ＭＲ１２；ＭＲ２１，ＭＲ
２２はそれぞれ直列に接続され、その接続点には、それ
ぞれ磁石Ｍ１１，Ｍ１２の変位に対応する電気信号が取
り出される。磁石Ｍ１１，Ｍ１２は、カム軸１７，１８
の動きに応じて移動する。したがってペダル１１，１２
の操作に従って、非接触状態で電気信号が取り出され
る。基板２６内には、マイクロコンピュータなどを含む
信号処理回路４０、各ポテンショメータ２１，２２から
の信号をアナログ／デジタル（以下Ｄ／Ａと略称す
る。）変換回路４１，４２、直流安定化電源回路４３が
それぞれ設けられる。電源回路４３からの出力は、ポテ
ンショメータ２１，２２や、信号処理回路４０に与えら
れる。

【００２４】図６は、本考案の他の実施例として、請求
項２，３のダンピング機構について示す。図２に対応す
る部分には同一の参照符を付す。プッシュロッド３３，
３４の下方には、ダンピングピストン５１，５２が設け
られる。ダンピングピストン５１，５２には、絞り５
３，５４およびチェック弁５５，５６がそれぞれ形成さ
れる。ダンピング室３１，３２内には、ダンピングピス
トン５１，５２をペダルの押下げ力に抗して押上げる操
作反力ばね５７，５８がそれぞれ設けられる。

【００２５】操作反力ばね５７，５８は、中立位置では
スプリング座６５，６６を介して、ブッシュ６９，７０
に当接し、ダンピングピストン５１，５２には力を作用
しない。一方、ダンピングピストン５１，５２を常時、
上方へ弾性付勢し、プッシュロッド３３，３４を介し
て、常時ペダルに当接させるばね６７，６８が、スプリ
ング座６５，６６とダンピングピストン５１，５２の間
に設けられる。ダンピングピストン５１，５２の上方に
は、絞り５３，５４またはチェック弁５５，５６を介し
てダンピング室３１，３２間を連通する連通路６０が形
成される。

【００２６】次にダンピング機構の作動について説明す
る。ペダルを操作し、カム１５をたとえば前傾させて、
カム軸１７を右回転させた時には、プッシュロッド３
４、ダンピングピストン５２、スプリング座６６を介し
て、操作反力ばね５８がたわめられる。この時、同時に
ダンピングピストン５２が押下げられることによって、
ダンピングピストン５２の下方のダンピング室３２に貯
えられていた油が絞り５４を経て連通路６０に排出され
るため、その絞り抵抗作用によって、ダンピング機能が
得られる。

【００２７】一方、反対側のダンピングピストン５１
は、ばね６７により、上方に押上げられプッシュロッド
３３とともに、カム１５に追従して上方へ移動する。こ
の時、ダンピングピストン５１の下方のダンピング室３
１には、連通路６０からチェック弁５５を経て、ダンピ
ング室３２からの油が抵抗なく補給されるので、速やか
にダンピングピストン５１が移動する。

【００２８】次にその状態から、カム１５を中立位置に
復帰させる場合について説明する。ペダルの操作をやめ
ると、カム１５は操作反力ばね５８に付勢され、スプリ
ング座６６、ダンピングピストン５２、プッシュロッド
３４を介して、中立位置に復帰する。その時、反対側の
上行していたダンピングピストン５１はプッシュロッド
３３を介して押下げられるため、ダンピング室３１内の
油が絞り５３から連通路６０に排出されることによって
ダンピング機能が得られる。ダンピングピストン５２の
方は、連通路６０からチェック弁５６を経て、ダンピン
グ室３１からの油が抵抗なく補給されるため、カム１５
に追従して速やかに中立位置に復帰する。

【００２９】カム軸１７が左回転させる方に作動させた
場合も全く同様で、押戻し、どちらの場合も、常にダン
ピング機能を得ることが可能である。

【００３０】ダンピング室３１，３２を連通する連通路
６０の下方には、油貯留室６１を形成し、加圧用ピスト
ン６２および加圧用ばね６３を収納することも可能であ
る。

【００３１】この時、加圧ピストンの加圧用ばね側の室
は大気と通じている。油貯留室６１からは、プッシュロ
ッド３３，３４とプラグ３５，３６の隙間などから流出
する油を補充することが可能である。

【００３２】また、油温の変化による油の体積の増減に
対しても、加圧ピストンの移動により、圧力の上昇やシ
ール部からのエアの吸込みを防止することができる。

【００３３】本実施例によれば、ダンピング機構を内蔵
しているので、外付のダンパが不要になり、電気式ペダ
ル型コントローラをコンパクトに構成し、狭い操縦室な
どへの設置を容易にすることができる。また２つのプッ
シュロッドの下のダンピング室３１，３２を連通路６０
で連通し、加圧用ピストン６２および加圧用ばね６３に
よって加圧するので、全体の油の給排のバランスをとる
ことができ、シール部分などからの微少な漏れなどによ
る油の減少を補うことができる。またダンピング室３
１，３２の中に操作反力ばね５７，５８を配置してある
ので、限られたスペースの中でダンピングピストン５
１，５２の径を大きくとることが可能となり、大きなダ
ンピング力が得られる。

【００３４】本実施例では、信号処理回路をマイクロコ
ンピュータを含むディジタル式としたが、本考案はこの
ような構成に限定されるものではなく、アナログ式のア
ンプで構成しても全く問題がない。

【００３５】また、請求項２，３のダンピング機構は、
請求項１の一対のペダルを含む電気式ペダル型コントロ
ーラに適用してもよいし、また、１つのペダルで構成さ
れるペダル型コントローラとしても使用できる。

【００３６】

【考案の効果】以上のように本考案によれば、非接触式
のポテンショメータを使用しているので、長寿命であり
信頼性が高い。またポテンショメータからの電気信号に
予め定める処理を行う処理回路が設けてあるので、ポテ
ンショメータの出力特性のばらつきや増幅回路内のゲイ
ンやバイアス調整などを容易に行うことができる。さら
に一対のペダルの操作に対応した信号処理のための構成
を一体化してあるので、電源回路のような共通の回路を
共用することができるなど電気式ペダル型コントローラ
を小型に構成することができ、また左右の特性を合わせ
やすい。さらに、処理回路は、電気式ジョイスティック
装置などと共用化することができ、製造コストを低減す
ることができる。またペダルの中立位置を検出するスイ
ッチが含まれるので、ポテンショメータに異常が発生し
ても、スイッチからの信号との比較によって異常を検知
し、ペダルを中立位置に戻したときに建設機械を停止す
るなどの安全策をとることが可能となり、信頼性が向上
する。また一対のペダルの関連する構成を一体的にまと
めてあるので、電気式ペダル型コントローラを小型に構
成することができる。

【００３７】また本考案に従えば、ペダルの下方にはダ
ンピング手段が設けられ、油が貯留されるダンピング室
にピストンが挿通するときに絞り穴を介して油が排出さ
れることによってダンピングが行われる。このようなダ
ンピング室およびピストンは、対で設けられ、両者の間
には連通路が設けられる。連通路は加圧することもでき
るので、ピストンとダンピング室との間の隙間から油が
漏洩しても、油の補充を充分に行うことができ、ダンピ
ングの効果を長期間にわたって持続させることができ、
信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の正面断面図である。

【図２】図１の実施例の右側面断面図である。

【図３】図１の実施例の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見
た断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である。

【図５】図１の実施例の電気的構成を示すブロック図で
ある。

【図６】本考案の他の実施例のダンピング機構を示す断
面図である。

【図７】従来の油圧式ペダル型コントローラの簡略化し
た側面図である。

【符号の説明】

１１，１２ ペダル １５，１６ カム １７，１８ カム軸 １９，２０ カップリング ２１，２２ ポテンショメータ ２３，２４ 操作反力機構 ２５ 箱体 ２６ 基板 ３０ ケーシング ３１，３２ ダンピング室 ３１ａ，３２ａ ばね室 ３３，３４ プッシュロッド ３７，３８ 中立スイッチ ４０ 信号処理回路 ４１，４２ Ａ／Ｄ変換回路 ５１，５２ ダンピングピストン ５３，５４ 絞り ５７，５８ 操作反力ばね ６０ 連通路 ６２ 加圧用ピストン ６３ 加圧用ばね Ｍ１１，Ｍ１２ 磁石 ＭＲ１１，ＭＲ１２；ＭＲ２１，ＭＲ２２ 磁気抵抗効
果素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−294281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−131827（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−170066（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−167871（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−113720（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−44705（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−86426（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−53853（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−93501（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05G 1/14 E02F 9/16 F15B 11/08 G05D 3/12

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 間隔をあけて、かつ揺動変位軸が同一直
   線上に位置するように配置される一対のペダルと、 該一対のペダル間に配置される箱体と、 該箱体内に配置され、磁石と磁気抵抗効果素子とを含
   み、各ペダルの揺動変位軸の一端にカップリングを介し
   て接続され、該揺動変位軸の角変位にそれぞれ対応して
   非接触式に電気信号を導出する一対のポテンショメータ
   と、 該箱体内に配置され、該一対のポテンショメータからの
   電気信号に予め定める処理を行う処理回路と、 該箱体内に配置され、各ペダルの中立位置を、該カップ
   リングの位置に基づいてそれぞれ検出するための一対の
   スイッチとを含むことを特徴とする電気式ペダル型コン
   トローラ。
2. 【請求項２】 ペダルと、 ペダルの操作に対応して電気信号を導出するポテンショ
   メータと、 ペダルの下方に設けられ、下方に延びて油が貯留される
   一対のダンピング室が形成されるダンピング手段であっ
   て、 各ダンピング室内にそれぞれ挿嵌され、ペダルによって
   押下げられるとき油が排出される絞り穴が形成される一
   対のピストンと、 各ピストンを上方へ弾性付勢して常時ペダルに当接させ
   る一対のばねと、 各ピストンがばねに押されて上方へ移動する際に、油の
   流入を許す一対のチェック弁と、 各ピストンをペダルによる押下げ方向と反対方向に付勢
   する一対のばねとを含み、 一対のダンピング室内は、ピストンの上方で、連通路を
   介して連通している、そのようなダンピング手段とを含
   むことを特徴とする電気式ペダル型コントローラ。
3. 【請求項３】 一対のダンピング室を連通している連通
   路が、常時ばねで付勢されたピストンにより加圧されて
   いることを特徴とする請求項２に記載の電気式ペダル型
   コントローラ。