JP7185789B2 - 小型ビークル用制御ステーション - Google Patents

Description

関連出願の相互参照：本願は、２０１９年４月４日に出願された米国仮特許出願第６２／８２９，１２３号の利益を主張するものであり、その内容全体は引用により本明細書に組み込まれる。

連邦資金による研究開発の記述：（適用なし）

本発明は、小型ビークル（輸送機器、乗物）に関し、より詳細には、ダンパーのようなスタンドオン型（立ち乗り型）のトラック式（無限軌道式）ビークル、クローラー（無限軌道）作業プラットフォーム（ブーム及びシザー）及び車輪付き作業プラットフォーム、その他の種類の無限軌道式及び車輪式の小型ビークルに特に適した制御ステーションに関するものである。

スタンドオン制御ステーションを備えた既存のトラック式機械又はクローラ機械は、通常、制御ステーションの設計に２つのアプローチのうちの１つを使用している。１つの二軸比例ジョイスティックを用いた場合、１つのジョイスティックの位置に基づいて左右のビークル無限軌道が比例的に駆動される。例えば、ジョイスティックをまっすぐ前に押し出すと、左右の無限軌道は同じように駆動されるが、例えばジョイスティックを前方及び右側４５°の方向に押し出すと、左の無限軌道が右の無限軌道よりもわずかに速く駆動され、車両は右旋回を開始する。２つ目のアプローチは、通常は近接して配置される２つの単軸（一軸）ジョイスティックを利用する。２つの単軸ジョイスティックのそれぞれが、左右の無限軌道の一方を独立して制御する。よって、例えば、左のジョイスティックを前方に押すと、左の無限軌道が駆動され右旋回が開始される。

説明される実施形態の制御ステーションは、手を安定させて片手で両方の無限軌道又はホイールセットを制御することを操作者に可能とするハンドレスト（グラブ）を組み込むことによって制御性を向上させる。各トラック（クローラ）アセンブリは、別個の、比例式マイクロジョイスティック（コントローラ）によって制御され、或いは、左側車輪及び右側車輪は、各マイクロジョイスティックで独立して（前方のみ、後方のみ、又は前方及び後方の両方）制御され得る。ハンドレストアセンブリには、機能有効化スイッチが組み込まれ得る。このアセンブリは、制御ステーションに取り付け又は組み込むことができる。ジョイスティックは、内蔵カラーライトを備えていてもよく、それらの色は、制御の操作を説明するデカールと調和（一致）させることができる。また、制御ステーションは、操作者の反対側の手のための追加の操縦装置を組み込んだ左右のハンドレストを含み得る。

例示的な実施形態では、ビークル制御ステーションは、第１ハンドレストと、少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックであって、第１ハンドレストが操作者の手及び複数の指を前記少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックを操作する位置に配置するように第１ハンドレストに対して位置づけられた少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックとを含む。第１機能有効スイッチは、少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックを有効化するように構成されている。

第１機能有効化スイッチは、静電容量センサなどの非接触型センサを含んでいてもよい。スイッチは、ハンドレストに組み込まれてもよい。いくつかの実施形態では、第１ハンドレストは、フレームワークを含み、非接触型センサは、フレームワークを介して支持されてもよい。第１機能有効化スイッチは、代替的に、少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックを操作するために配置された指とは異なる操作者の指のうちの１つ、例えば、操作者の親指によって操作するために第１ハンドレストに対して配置されてもよい。

制御ステーションは、片手で操作できるように配置された２つの第１マイクロジョイスティックを含んでいてもよい。この文脈では、第１機能有効化スイッチは、片手で操作するために配置されてもよい。第１ハンドレストは、２つの第１マイクロジョイスティックの間に配置された指ガードを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、ビークル制御ステーションは、左側無限軌道及び右側無限軌道を含む無限軌道ビークルに適用するように構成されており、２つの第１マイクロジョイスティックは、左側無限軌道及び右側無限軌道をそれぞれ独立して操作するように構成されている。

ビークル制御ステーションは、第２ハンドレストと、少なくとも１つの第２マイクロジョイスティックであって、第２ハンドレストが操作者の反対の手及び複数の指を前記少なくとも１つの第２マイクロジョイスティックを操作する位置に配置するように第２ハンドレストに対して位置づけられた少なくとも１つの第２マイクロジョイスティックとを追加的に含んでもよい。第２機能有効化スイッチは、少なくとも１つの第２マイクロジョイスティックを有効化するように構成されている。副スイッチは、操作者の反対側の手で操作するためにハンドレストに対して配置されてもよく、追加の第２マイクロジョイスティック、押しボタン、二位置スイッチ、及び単軸マイクロジョイスティックのうちの１つを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、ビークル制御ステーションは、ブーム又はシザー機構に支持されたプラットフォームを含む空中作業プラットフォームへの適用のために構成されており、少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックは、ビークル駆動のために構成されてもよく、少なくとも１つの第２マイクロジョイスティックは、プラットフォームの操作のために構成されてもよい。

少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックは、第１ハンドレストの前端から第１マイクロジョイスティックの前端までの水平距離（Ａ）が０．０～０．６５インチ（０．０～１．６５１ｃｍ）、第１ハンドレストの頂部から第１マイクロジョイスティックの中央までの垂直距離（Ｂ）が１．５０～２．２５インチ（３．８１～５．７１５ｃｍ）、第１マイクロジョイスティックの水平に対する方位角（Ｃ）が５～１０°、第１ハンドレストの前端から第１マイクロジョイスティックまでの垂直距離（Ｄ）が０．３０～０．７５インチ（０．７６２～１．９０５ｃｍ）、第１ハンドレストから第１マイクロジョイスティックの遠位端までの直線距離（Ｅ）が０．３０～１．３０インチ（０．７６２～３．３０２ｃｍ）となるように第１ハンドレストに対して位置づけられ得る。

別の例示的な実施形態では、ビークル制御ステーションは、左側ハンドレストと、右側ハンドレストと、左側ハンドレスト及び右側ハンドレストの一方と協働可能な一対の第１マイクロジョイスティックと、左側ハンドレスト及び右側ハンドレストの他方と協働可能な少なくとも１つの第２マイクロジョイスティックとを含む。左右のハンドレストの一方は、操作者に片手での一対の第１のマイクロジョイスティックの操作を可能とするように構成されている。左右のハンドレストの他方は、操作者に反対の手での少なくとも１つの第２のマイクロジョイスティックの操作を可能とするように構成されている。左右のハンドレストには、それぞれ第１機能有効化スイッチ、第２機能有効化スイッチが内蔵されている（組み込まれている）。第１機能有効化スイッチ及び第２機能有効化スイッチは、それぞれ、一対の第１のマイクロジョイスティック及び少なくとも１つの第２のマイクロジョイスティックを有効化させるように構成されている。

これら及びその他の側面と利点は、添付の図面を参照して詳細に説明されるであろう。

図１は、典型的な二軸ジョイスティックの代わりに取り付けられた制御ステーションのボルトオンバージョンを示す。

図２は、操作者コンソールに固定可能な制御ハウジングの例示的な構成を示す。

図３は、説明される実施形態の例示的な制御ステーションを含むプラットフォームを示す。

図４は、立ち乗り式無限軌道ダンパビークルへの例示的な適用を示す。

図５及び図６は、例示的な無限軌道ダンパビークルの代替図である。

図７及び図８は、仕切り又は指ガードを含む制御ハウジングを示す。

図９は、マイクロジョイスティックに内蔵されたＬＥＤライトと、操作を説明するデカールを示す。

図１０は、マイクロジョイスティックコントローラを備えた左右のハンドレストを組み込んだ代替実施形態の例示的な制御ステーションを示す。

図１１は、図１０の実施形態の変形例を示す。

図１２は、ハンドレスト及びマイクロジョイスティックアセンブリを通る断面図である。

図１３は、ハンドグリップとミニジョイスティックの位置及び向きとの間の例示的な関係を示す、ハンドレストを通る断面図である。

図１４は、車輪付きの機械を制御するのに適した代替実施形態の例示的な制御ステーションを示す。

図１は、機械制御ボックス１２に取り付けられた例示的な追加式の（ボルト留めの、ボルトオン式の）ハンドレストアセンブリ（又は制御アセンブリ）１０を示す。図３は、作業プラットフォームに固定されたハンドレストアセンブリ１０を示す。ハンドレストアセンブリ１０は、ビークル（輸送機器）の複数の無限軌道（キャタピラ、トラック）を別々に制御するための典型的な単一の二軸比例ジョイスティック、典型的な２つの単軸ジョイスティックに取って代わる。ハンドレストアセンブリ１０は、別々の複数の比例マイクロジョイスティック１６を操作する位置に操作者（オペレータ）の手と指（複数の指）を配置する役割を果たすハンドレスト１４を含む。機能有効化（起動、活性化）スイッチ１８は、ハンドレストアセンブリ１０に組み込まれており、操作者の親指で有効化（起動、活性化）できるように配置されている。或いは、機能有効化スイッチは、静電容量センサなどの非接触型センサであってもよい。また、ハンドレストアセンブリ１０は、操作者の手の外側の部分を支持して収容するためのフランジ２０などを含んでいてもよい。

図２は、オペレータコンソールにボルト留めされ得るハウジング２２を含む変形例を示す。ハウジング２２は、ハンドレストを規定し、マイクロジョイスティックコントローラ１６及び機能有効化スイッチ１８を含む。オペレータは、複数のジョイスティック１６を指で操作することにより、片手で機械を運転することができる。例示的なアプリケーションでは、複数のジョイスティック１６を前方及び下方に押すと、それぞれの無限軌道が前方に駆動され、一方、複数のジョイスティック１６を後方及びわずかに上方に引くと、それぞれの無限軌道が後方（反対）に駆動される。複数の無限軌道は、複数のジョイスティック１６の各々により独立して制御される。図３は、プラットフォーム上の操作者がビークルを運転するために片手を用いる例示的なアプリケーションを示している。

図４～図６は、上述の実施形態のハンドレストアセンブリ１０を組み込んだ例示的なスタンドオン型の（立ち乗り型の）無限軌道ダンパ（転倒装置）を示す。ダンパビークルは、操作者プラットフォーム２４と、ハンドレストアセンブリ１０を含む制御パネル領域２６とを含む。安全バー２８は、制御器具（制御手段）の偶発的な（不慮の）操作を防ぐのを補助する。ジョイスティック１６及び機能有効化スイッチ１８は、操作者の右手で操作できるように配置されている（操作者の右手による操作のために配置されている）。操作者の左手のための対応するハンドレスト３０は、他の機能のための操縦装置を組み込んでもよい。図４には、対応するハンドレスト３０に設けられた単一の制御スイッチ３２が示されている。例示的な制御は、例えば警笛制御であってもよい。図５及び図６には、ビークルを駆動する独立した複数の無限軌道３４が示されている。変形例では、機能有効化スイッチ１８は、（警笛制御に代えて、又は警笛制御に加えて）反対側のハンドコントロールに関連付けられていてもよく、或いは従来のフットスイッチによるものでもよい。 複数のマイクロジョイスティック１６の操作によって複数の無限軌道３４を独立して駆動するためのシステムは既知であり、詳細はこれ以上説明しない。

図７及び図８は、複数のマイクロジョイスティック１６を分離する仕切り又は指ガード３６を含むハウジング２２の変形例を示す。仕切り３６は、密接に配置された複数のマイクロジョイスティック１６の偶発的で意図しない作動の可能性を低減又は排除するのを補助する。機能有効化スイッチ１８は、操作者の親指で操作できるように配置されている。

図９は、マイクロジョイスティック１６に内蔵されたＬＥＤライトと、コントローラの操作を説明するデカール３８とのカラーコーディネートを示す。

図１０～図１２は、ビークル制御ステーション５０のための代替構成を示している。第１の実施形態と同様に、ビークル制御ステーション５０は、機械の機能及び操作を制御するための機械制御ボックスと協働可能である。

ビークル制御ステーション５０は、第１又は右側のハンドレスト５２と、第２又は左側のハンドレスト５４とを含む。ハンドレスト５２、５４は、取り替えてもよい。図１０に示す右側のハンドレスト５２は、一対の第１のマイクロジョイスティック５６を含む。ハンドレスト５２は、操作者に片手での一対の第１のマイクロジョイスティック５６の操作を可能とするように構成されている。

図１０に示す左側のハンドレスト５４は、一対の第２のマイクロジョイスティック５８を含み、ハンドレスト５４は、操作者に反対の手での一対の第２のマイクロジョイスティック５８の操作を可能とするように構成されている。

図１１では、第２マイクロジョイスティック５８の１つが、押しボタン（プレスボタン）、二位置スイッチ（２ポジションスイッチ）などの代替スイッチ６０に置き換えられている。例示的な構造では、右側ハンドレスト５２及び第１マイクロジョイスティック５６がビークル駆動を意図している場合、左側ハンドレスト５４及び第２のマイクロジョイスティック５８及び／又はスイッチ６０は、代替機能のために設けられる。例示的な機能は、ブーム又はシザー機構に支持されたプラットフォームを含む高所作業プラットフォームへの適用を伴うプラットフォーム操作を含んでもよい。スイッチ６０は、警笛操作のための機能であってもよいし、テレスコープ（入れ子）のイン／アウトなどのための二位置スイッチ又は単軸のマイクロジョイスティックとしての機能であってもよい。

図１２は、ハンドレスト５２、５４及びマイクロジョイスティック５６、５８を通る断面図である。ハンドレスト５２、５４の各々は、使用時にマイクロジョイスティック５６、５８及び／又はスイッチ６０を有効化（起動）させるように構成された機能有効化スイッチ６２を含む。機能有効化スイッチ６２は、操作者の親指で操作できるように配置された、第１実施形態に示すような物理的なスイッチの形態であってもよい。あるいは、機能有効化スイッチは、静電容量センサなどの非接触型センサであってもよい。図１２に示す例示的な実施形態では、非接触型センサ６２は、ハンドレスト５２、５４内に埋め込まれ、フレームワーク６４を介して支持されている。任意の適切な非接触型センサを使用することができ、このタイプのいくつかの既知のセンサがある。

図１３は、ハンドグリップとミニジョイスティックの位置と向きとの間の適切な関係をもたらす人間工学的な寸法を示している。この寸法は、人間工学的に快適な操作を保証するための研究と調査の結果である。人間工学に基づいた快適な操作性のために、図示及び説明されたハンドグリップのいずれか又はすべてを構成することができる。例えば、図１３を参照すると、（単数又は複数の）マイクロジョイスティックは、ハンドレストに対して、ハンドレストの前端からマイクロジョイスティックの前端までの水平距離（Ａ）が０．０～０．６５インチ（０．０～１．６５１ｃｍ）、ハンドレストの上部からマイクロジョイスティックの中心までの垂直距離（Ｂ）が１．５０～２．２５インチ（３．８１～５．７１５ｃｍ）、マイクロジョイスティックの水平方向に対する方位角（Ｃ）は５～１０°、ハンドレストの前端からマイクロジョイスティックまでの垂直距離（Ｄ）は０．３０～０．７５インチ（０．７６２～１．９０５ｃｍ）、ハンドレストからマイクロジョイスティックの遠位端までの直線距離（Ｅ）（すなわち、マイクロジョイスティックの「高さ」）は０．３０～１．３０インチ（０．７６２～３．３０２ｃｍ）であるように位置づけられ得る。

図１４は、車輪付き機械の制御のために更に変更された制御ステーション５０を示している。図１４において、右側ハンドレスト５２は、二軸マイクロジョイスティック５６と、押しボタン、二位置スイッチ又は単軸マイクロジョイスティックのような代替スイッチ６６とを含む。同様に、左側ハンドレスト５４は、二軸マイクロジョイスティック５８及び代替スイッチ６０を含む。例示的なアプリケーションでは、二軸マイクロジョイスティック５６、５８のうちの１つを使用して、ＵＰ／ＤＯＷＮ変位（上下変位）で駆動速度及び方向を制御し、ＬＥＦＴ／ＲＩＧＨＴ変位（左右変位）で操縦することができる。

ハンドレストアセンブリ１０、ハウジング２２、及びハンドレスト５２、５４は、各変形例及び特徴が他の構成要素のいずれかに含まれるように、互いに適用可能であり、交換可能である。例えば、ハンドレストアセンブリ１０及びハンドレスト５２、５４は、ハウジング２２とともに示された仕切り３６を備えていてもよい。

説明した実施形態の制御ステーションは、ビークル駆動と機能を制御するための革新的なアプローチを提供するとともに、操作者に片手で駆動機能を制御しながら安定性を維持することを可能としている。機能有効化スイッチは、不慮の（偶発的な）操作を防ぐ役割を果たす。この制御ステーションは、特に、無限軌道ビークル、クローラー（無限軌道）作業プラットフォーム（ブーム及びシザー）、及び他のタイプの小型ビークルに適用可能である。このシステムはまた、立ち乗り（スタンドオン）タイプの操作ステーションを持つ車輪付きの機械、特に作業プラットフォーム（ブーム及びシザー）の制御にも適用可能である。

本発明を、現在最も実用的で好ましいと考えられる実施形態に関連して説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、反対に、添付の特許請求の範囲の精神と範囲内に含まれる様々な変更及び同等の配置をカバーすることを意図していることを理解されたい。

Claims (13)

1. 第１ハンドレスト（１４、２２、５２）と、
   少なくとも１つの第１マイクロジョイスティック（１６、５６）であって、前記第１ハンドレストが操作者の手及び複数の指を前記少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックを操作する位置に配置するように前記第１ハンドレストに対して位置づけられた少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックと、
   前記少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックを有効化する第１機能有効化スイッチ（１８、６２）とを備え、
   前記第１機能有効化スイッチ（１８、６２）が、前記操作者の複数の指のうち前記少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックを操作するために配置される指とは異なる１本の指により操作されるために前記第１ハンドレスト（１４、２２）に対して配置されており、
   前記第１機能有効化スイッチ（１８、６２）が前記操作者の親指により操作されるために前記第１ハンドレスト（１４、２２）に対して配置されているビークル制御ステーション。
2. 前記第１機能有効化スイッチ（１８、６２）が前記第１ハンドレスト（１４、２２、５２）に組み込まれている請求項１に記載のビークル制御ステーション。
3. 前記第１機能有効化スイッチ（６２）が非接触センサを含む請求項２に記載のビークル制御ステーション。
4. 前記第１機能有効化スイッチ（６２）が静電容量センサを含む請求項３に記載のビークル制御ステーション。
5. 前記第１ハンドレストが、フレームワーク（６４）を含み、
   前記非接触センサ（６２）が前記フレームワークによって支持されている請求項３に記載のビークル制御ステーション。
6. 前記少なくとも１つの第１マイクロジョイスティックは片手操作のために配置された２つの第１マイクロジョイスティック（１６、５６）である請求項１に記載のビークル制御ステーション。
7. 前記第１ハンドレスト（２２）は前記２つの第１マイクロジョイスティック（１６）の間に配置された指ガード（３６）を含む請求項６に記載のビークル制御ステーション。
8. 左側無限軌道及び右側無限軌道を有する無限軌道ビークル用のビークル制御ステーションであって、
   前記２つの第１マイクロジョイスティック（１６、５６）が、前記左側無限軌道及び前記右側無限軌道をそれぞれ独立して操作する構成である請求項６に記載のビークル制御ステーション。
9. 第２ハンドレスト（３０、５４）、
   少なくとも１つの第２マイクロジョイスティック（５８）であって、前記第２ハンドレストが操作者の反対の手及び複数の指を前記少なくとも１つの第２マイクロジョイスティックを操作する位置に配置するように前記第２ハンドレストに対して位置づけられた少なくとも１つの第２マイクロジョイスティックと、
   前記少なくとも１つの第２マイクロジョイスティックを有効化する第２機能有効化スイッチ（１８、６２）とを更に備える請求項１に記載のビークル制御ステーション。
10. 前記操作者の反対の手による操作のために前記ハンドレストに対して位置づけられた副スイッチ（３２、６０）を更に備える請求項９に記載のビークル制御ステーション。
11. 前記副スイッチ（３２、６０）が追加的第２マイクロジョイスティック、押しボタン、二位置スイッチ、及び単軸マイクロジョイスティックの１つを含む請求項１０に記載のビークル制御ステーション。
12. ブーム又はシザー機構の上に支持されたプラットフォームを有する空中作業プラットフォーム用のビークル制御ステーションであって、
    前記少なくとも１つの第１マイクロジョイスティック（１６、５６）はビークル駆動用として構成されており、前記少なくとも１つの第２マイクロジョイスティック（５８）は前記プラットフォームの操作用として構成されている請求項９に記載のビークル制御ステーション。
13. 前記少なくとも１つの第１マイクロジョイスティック（１６、５６）は、前記第１ハンドレストの前端から前記第１マイクロジョイスティックの前端までの水平距離（Ａ）が０．０～０．６５インチ、前記第１ハンドレストの頂部から前記第１マイクロジョイスティックの中央までの垂直距離（Ｂ）が１．５０～２．２５インチ、前記第１マイクロジョイスティックの水平に対する方位角（Ｃ）が５～１０°、前記第１ハンドレストの前記前端から前記第１マイクロジョイスティックまでの垂直距離（Ｄ）が０．３０～０．７５インチ、前記第１ハンドレストから前記第１マイクロジョイスティックの遠位端までの直線距離（Ｅ）が０．３０～１．３０インチとなるように第１ハンドレスト（１４、２２、５２）に対して位置づけられている請求項１に記載のビークル制御ステーション。

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