JP7281667B2 - 建設機械用ペダルスイッチ及び建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械用ペダルスイッチ及び建設機械に関する。

自動車の運転操作を足元で行うための機器として、電動式のペダルスイッチが知られている（特許文献１等参照）。

近年は、建設機械の分野においても、環境負荷低減、操作性向上等の目的から機械全体の電動化が進められており、電動式の建設機械用ペダルスイッチのニーズが高まっている。

特開平９－９７５３５号公報

従来の電動式の建設機械用ペダルスイッチは、比較的大型であることから、建設機械の種類（例えば小型のショベルカー等）によっては設置し難い場合があった。

本発明は、コンパクトな電動式の建設機械用ペダルスイッチと、これを備えた建設機械を提供することを、目的とする。

本発明の一態様に係る建設機械用ペダルスイッチは、建設機械に設置される電動式のペダルスイッチであって、作業者のペダル操作によって第一回転軸まわりに回転する操作部材と、前記操作部材の回転によって第二回転軸まわりに回転する磁石と、前記磁石の回転角を検出する磁気検出センサと、を備える。

本発明の一態様に係る建設機械は、前記建設機械用ペダルスイッチと、前記建設機械用ペダルスイッチが設置された建設機械本体と、を備える。

本発明は、コンパクトな電動式の建設機械用ペダルスイッチと、これを備えた建設機械を提供することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１の建設機械用ペダルスイッチの斜視図である。 図２は、同上の建設機械用ペダルスイッチの分解斜視図である。 図３は、同上の建設機械用ペダルスイッチの要部分解斜視図である。 図４Ａは、同上の建設機械用ペダルスイッチにおいて操作部材を回転させたときの要部斜視図であり、図４Ｂは、同上の建設機械用ペダルスイッチにおいて操作部材を逆方向に回転させたときの要部斜視図である。 図５は、同上の建設機械用ペダルスイッチにおいて底蓋と基板を外した下面図である。 図６は、同上の建設機械用ペダルスイッチを覆うカバーの斜視図である。 図７は、同上の建設機械用ペダルスイッチの変形例の斜視図である。 図８は、同上の建設機械用ペダルスイッチが設置される建設機械の斜視図である。 図９は、実施形態２の建設機械用ペダルスイッチの斜視図である。 図１０は、同上の建設機械用ペダルスイッチの分解斜視図である。 図１１は、同上の建設機械用ペダルスイッチの要部分解斜視図である。 図１２Ａは、同上の建設機械用ペダルスイッチにおいて操作部材を回転させたときの要部斜視図であり、図１２Ｂは、同上の建設機械用ペダルスイッチにおいて操作部材を逆方向に回転させたときの要部斜視図である。 図１３は、同上の建設機械用ペダルスイッチにおいて底蓋を外した下面図である。

（実施形態１）
図１等に示す実施形態１の建設機械用ペダルスイッチ９０は、例えば、図８に示すような建設機械９において、建設機械本体９５の運転席９５８に設置される。以下の説明文中において、建設機械用ペダルスイッチ９０は単に「ペダルスイッチ９０」と称する。

建設機械本体９５は、小型のショベルカーである。建設機械本体９５は、クローラ式の走行体９５１と、走行体９５１の上に旋回可能に設けられた旋回体９５３と、旋回体９５３の前側に連結されたアーム装置９５５と、アーム装置９５５の先端部に装着されたアタッチメント９５７を備える。運転席９５８は、旋回体９５３に設けられている。

アタッチメント９５７は、この例ではバケットであるが、クラッシャ、グラップル、ブレーカ等の他のアタッチメントを用いることも可能である。また、ペダルスイッチ９０を設置可能な建設機械本体９５は小型のショベルカーに限定されず、中型又は大型のショベルカーでもよいし、ホイールローダ、ブルドーザ、ダンプトラック等でもよい。

図１から図５に示すように、ペダルスイッチ９０は、運転席９５８の床部に設置される。ペダルスイッチ９０は、走行体９５１の走行、アタッチメント９５７の操作等に用いられる足踏み式の電動スイッチである。

ペダルスイッチ９０は、操作部材１、筐体２、磁石３、増幅部材４、磁気検出センサ５及び基板６を具備し、更に、第一軸部材７１、第二軸部材７２、Ｃリング７３、復帰ばね７４及び固定ブッシュ７５を具備する。以下、これらの構成について説明する。

操作部材１は、図示略のペダル本体（図示略）と一体に動作するように該ペダル本体に固定される金属製の部材である。操作部材１は、プレス加工によってコ字状に成形されており、互いに平行である左右の両側片１１と、両側片１１の上縁部同士をつなぐ連結片１３を、一体に有する。

両側片１１には、円柱状の第一軸部材７１を挿通するための貫通孔１１０が、それぞれ形成されている。操作部材１は、両側片１１の貫通孔１１０に挿通された第一軸部材７１によって、第一回転軸Ａ１まわりに回転自在に支持される。本実施形態において、第一回転軸Ａ１は、第一軸部材７１の中心軸と一致する。

第一軸部材７１の軸方向の両端部には、環状の溝が形成されており、各溝には抜け止め用のＣリング７３が嵌め込まれる。また、第一軸部材７１には、復帰ばね７４が装着される。復帰ばね７４は、操作部材１をその回転範囲の中間位置に向けて付勢する金属ばね部材である。復帰ばね７４は、その軸方向に第一軸部材７１が挿し通されるコイルばね７４１と、コイルばね７４１の一端から延長されたばね棒７４３と、コイルばね７４１の他端から延長されたばね棒７４５を、一体に有する。両側のばね棒７４３，７４５は、互いに反対側に向けて延長されており、それぞれが側片１１の内面に引っ掛かるように構成されている。

操作部材１の連結片１３には、固定ブッシュ７５を差し込むための貫通孔１３０が、二か所に形成されている。固定ブッシュ７５は、操作部材１にペダル本体を固定するために用いられる円筒状の金属部材である。

本実施形態では、操作部材１をペダル本体とは別体に形成しているので、ペダル本体として多様な種類のものを選択的に装着することができ、汎用性が高いという利点がある。操作部材１をペダル本体と一体に形成することも可能である。

筐体２は、第一軸部材７１を介して操作部材１を回転自在に支持するように構成された成形品である。筐体２には、第一軸部材７１を挿通するための貫通孔２１が、左右に距離をあけた二か所に形成されている。筐体２は、軽量化を図るため合成樹脂で形成しているが、強度を高めるために金属材料で形成してもよい。

筐体２には、収容空間２０が形成されている（図５参照）。収容空間２０には、磁石３、増幅部材４、磁気検出センサ５及び基板６が収容される。更に、収容空間２０には、操作部材１の一部が開口部２５を通じて挿し込まれるようになっている。ここで挿し込まれる操作部材１の一部は、側片１１の下端部１１ａである。側片１１において、下端部１１ａは貫通孔１１０よりも下側に位置する。下端部１１ａには、下方及び両側方に解放された溝部１１５が形成されている。

収容空間２０は、筐体２の底部を構成する着脱自在な底蓋２９によって封止される。筐体２から底蓋２９を外すことで、収容空間２０は下方に解放される（図５参照）。

磁石３と増幅部材４は、インサート成型により一体に形成されている。円板状である磁石３は、Ｓ極の磁極を有する半円板状の第一半部３１と、Ｎ極の磁極を有する半円板状の第二半部３２を有する。

増幅部材４は、円柱状に形成された部材本体４０と、部材本体４０から外側方に突出する突起体４５を、一体に有する。増幅部材４は合成樹脂製であるが、強度を高めるために金属材料で形成することも可能である。

部材本体４０の軸方向の一端側に磁石３が固定され、軸方向の他端側に金属製の第二軸部材７２の一部が挿入される。第二軸部材７２の他の部分は、筐体２の溝部（図示略）に挿入される。増幅部材４は、第二軸部材７２を介して、第二回転軸Ａ２まわりに回転自在である。本実施形態において、第二回転軸Ａ２は、第二軸部材７２の中心軸と一致する。

部材本体４０から突起体４５が突出する方向は、第二回転軸Ａ２とは非平行な方向であり、本実施形態においては第二回転軸Ａ２と直交する方向である。突起体４５の先端部は、球状に成形されている。

図３から図５に示すように、突起体４５の先端部は、側片１１の溝部１１５に挿入される。突起体４５が溝部１１５に引っ掛かることで、操作部材１の回転が増幅部材４の回転に変換され、磁石３が増幅部材４と一体に回転する。

言い換えれば、増幅部材４のうち第二回転軸Ａ２から離れた個所にある突起体４５と、操作部材１のうち第一回転軸Ａ１から離れた個所にある溝部１１５とが、互いに引っ掛かることで、操作部材１の回転に連動して、増幅部材４と磁石３が回転する。

操作部材１と磁石３の間に介在する増幅部材４は、操作部材１の回転角を増幅させて磁石３に伝える機能を有する。本実施形態において、増幅部材４は、操作部材１の回転角を２倍程度に増幅させて磁石３に伝えるように構成されている。

また、増幅部材４は、操作部材１の第一回転軸Ａ１まわりの回転を、第一回転軸Ａ１とは異なる第二回転軸Ａ２まわりの回転に変換する機能を有する。第一回転軸Ａ１と第二回転軸Ａ２は、互いに非平行である。本実施形態では、第一回転軸Ａ１と第二回転軸Ａ２は互いに直交するように設けられているが、これに限定されず、いずれかの方向から見たときに交差するように設けられていればよい。

磁気検出センサ５は、磁石３の回転角を非接触で検出するために用いられるセンサである。本実施形態において、磁気検出センサ５はホールセンサで構成されているが、これに限定されず、ＭＲセンサ等の他のセンサで構成されてもよい。

基板６は、磁気検出センサ５を実装する平板状の基板であり、磁石３と距離をあけて対向する姿勢で、筐体２に固定されている。本実施形態において、基板６の面方向は、第一回転軸Ａ１と平行であり、第二回転軸Ａ２と直交する。なお、本願で用いる平行の文言は厳密な意味に限定されず、略平行な場合も含む。同様に、直交の文言は厳密な意味に限定されず、略直交な場合も含む。

本実施形態のペダルスイッチでは、上記の構造により、収容空間２０において基板６を横置き姿勢で配置することができ、全体が大幅に低背化される。本実施形態のペダルスイッチは、図６に示すようなゴム製のカバー８で覆われた状態で、運転席９５８に設置される。カバー８は、蛇腹構造の側周部８５を有し、操作部材１がペダル本体と一体に回転することに伴って変形する。操作部材１がペダル本体と一体に回転する範囲は、操作部材１の中間位置を基準として、第一回転軸Ａ１まわりに正逆１４°の範囲であるが、これとは異なる角度の範囲に設定することも可能である。

本実施形態のペダルスイッチでは、基板６に電気接続された配線を筐体２の外に引き出すために、筐体２の一部に、複数の挿通孔を有するワイヤーシール２７（図５参照）を組み込んでいるが、これの代わりにダイレクトコネクタ２８（図７参照）を用いてもよい。変形例では、ダイレクトコネクタ２８を介して、収容空間２０の基板６と外部コネクタを電気接続することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２のペダルスイッチ９０について、図９から図１３に基づいて説明する。実施形態２の説明において、実施形態１で説明した構成と同様の構成については、同一符号を付して詳しい説明を省略する。

本実施形態のペダルスイッチ９０は、実施形態１と同様に、操作部材１、筐体２、磁石３、増幅部材４、磁気検出センサ５及び基板６を具備し、更に、第一軸部材７１、Ｃリング７３、復帰ばね７４及び固定ブッシュ７５を具備する。

一方で、本実施形態においては、実施形態１では増幅部材４の回転中心となっていた第二軸部材７２の代わりに、増幅部材４と基板６を支持する支持台７６を備えている。

支持台７６は、矩形平板状の基台７６１と、増幅部材４を回転変位可能に支持する円柱状の軸部７６３と、基板６を支持固定するための複数の支持柱７６５を、一体に有する樹脂成形品である。軸部７６３と複数の支持柱７６５は、基台７６１の厚み方向を向く一面から、同一方向に突出している。複数の支持柱７６５は、基台７６１の四隅部からそれぞれ突出した四つの支持柱７６５である。軸部７６３は、これら四つの支持柱７６５に囲まれるように位置する。

増幅部材４の部材本体４０のうち、磁石３が固定されている側とは反対側の端部に、支持台７６の軸部７６３が挿入される。軸部７６３は、増幅部材４を第二回転軸Ａ２まわりに回転自在に支持する。

本実施形態における第二回転軸Ａ２は、軸部７６３の中心軸と一致する。第二回転軸Ａ２は、第一回転軸Ａ１と平行に設定されている。

図１１等に示すように、部材本体４０から外側方に向けて突出する突起体４５の先端部は、Ｌ字状に折れ曲がっている。部材本体４０から突起体４５が突出する方向は、第二回転軸Ａ２と非平行な方向であり、本実施形態においては第二回転軸Ａ２と直交する方向である。突起体４５の先端部が折れ曲がる方向は、第二回転軸Ａ２と平行な方向である。

突起体４５の折れ曲がった先端部は、操作部材１のうち、筐体２の開口部２５（図１３参照）を通じて収容空間２０に差し込まれた側片１１の下端部１１ａが有する溝部１１５に、挿入される。突起体４５と溝部１１５が引っ掛かることで、操作部材１の回転が増幅部材４の回転に変換され、磁石３が増幅部材４と一体に回転する。本実施形態において、増幅部材４は、操作部材１の回転角を３倍程度に増幅させて磁石３に伝えるように構成されている。

基板６は、磁気検出センサ５を、第二回転軸Ａ２に沿って磁石３から距離をあけた位置に支持する。矩形平板状である基板６の四隅部は、支持台７６が有する四つの支持柱７６５の先端部に、一対一で固定される。

支持台７６と基板６が固定された状態において、互いに平行に位置する基台７６１と基板６の間に、操作部材１の下端部１１ａと増幅部材４が位置する。実施形態１では基板６が収容空間２０で横置きされるのに対して、本実施形態では、基板６が収容空間２０で縦置きされる。基板６の面方向は、第一回転軸Ａ１及び第二回転軸Ａ２と非平行であり、具体的には、第一回転軸Ａ１及び第二回転軸Ａ２と直交するように設定されている。

本実施形態のペダルスイッチ９０では、上記のように第一回転軸Ａ１と第二回転軸Ａ２が平行であるから、操作部材１の回転を、磁石３の回転に円滑に変換させやすい構造である。また、増幅部材４を介して、操作部材１の回転角を大きく増幅させやすい構造であるから、回転角検出の精度がより高められる。

なお、本実施形態において基板６が縦置きされる位置は、開口部２５の下方位置を除いた位置であり、言い換えれば、平面視において基板６とは重ならない位置である。この位置設定により、万が一、開口部２５を通じて収容空間２０に水が浸入した場合でも、該水が基板６に当たることが抑えられる。

以上、実施形態１，２のペダルスイッチ９０及びこれを備えた建設機械９について説明したが、同様の作用効果を奏する範囲内であれば、各実施形態において適宜に設計変更を行うことや、各実施形態の構成を適宜に組み合わせて適用することが可能である。

例えば、実施形態１，２のペダルスイッチ９０では、増幅部材４の側に突起（突起体４５）を設け、この突起が引っ掛かる溝（溝部１１５）を操作部材１の側に設けているが、これが逆でもよい。つまり、操作部材１と増幅部材４の一方に突起を設け、この突起が引っ掛かる溝を、操作部材１と増幅部材４の他方に設ければよい。

（態様）
実施形態１及び２に基づいて説明したように、第１の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）は、建設機械（９）に設置される電動式のペダルスイッチであって、操作部材（１）、磁石（３）及び磁気検出センサ（５）を備える。操作部材（１）は、作業者のペダル操作によって第一回転軸（Ａ１）まわりに回転する。磁石（３）は、操作部材（１）の回転によって第二回転軸（Ａ２）まわりに回転する。磁気検出センサ（５）は、磁石（３）の回転角を検出する。

第１の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、スイッチ全体をコンパクトに形成することができる。そのため、比較的に小型の建設機械（９）であっても組み込むことが容易である。

また、実施形態１及び２に基づいて説明したように、第２の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）は、第１の態様において、増幅部材（４）を更に備える。増幅部材（４）は、操作部材（１）と磁石（３）の間に介在し、操作部材（１）の回転角を増大させて磁石（３）に伝える。

第２の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、増幅部材（４）を介して回転角が増大されるので、回転角検出の精度が高められる。

また、実施形態１に基づいて説明したように、第３の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）は、第１又は第２の態様において、第一回転軸（Ａ１）と第二回転軸（Ａ２）は、互いに非平行である。

第３の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、第二回転軸（Ａ２）の方向を、スイッチ全体のコンパクト化が実現されるように、高い自由度で設定することができる。

また、実施形態１に基づいて説明したように、第４の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）は、第３の態様において、磁気検出センサ（５）が実装された基板（６）を、更に備える。基板（６）の面方向は、第一回転軸（Ａ１）と平行である。

第４の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、基板（６）の配置を横置きにすることで、スイッチ全体の一層のコンパクト化が実現される。

また、実施形態２に基づいて説明したように、第５の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）は、第１又は第２の態様において、第一回転軸（Ａ１）と第二回転軸（Ａ２）は、互いに平行である。

第５の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、操作部材１の回転を、磁石３の回転に円滑に変換させやすい構造となる。

また、実施形態２に基づいて説明したように、第６の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）は、第５の態様において、磁気検出センサ（５）が実装された基板（６）を、更に備える。基板（６）の面方向は、第一回転軸（Ａ１）と非平行である。

第６の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、基板（６）の配置を、高い自由度で設定することができる。

また、実施形態２に基づいて説明したように、第７の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）は、第５の態様において、磁気検出センサ（５）が実装された基板（６）と、操作部材（１）を回転自在に支持する筐体（２）を、更に備える。筐体（２）は、基板（６）を収容する収容空間（２０）と、操作部材（１）の一部が挿入される開口部（２５）を有する。開口部（２５）は、収容空間（２０）に連通し、かつ、平面視において基板（６）と重ならない位置にある。

第７の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、万が一、開口部（２５）を通じて収容空間（２０）に水が浸入した場合でも、該水が基板（６）に当たることが抑えられる。

また、実施形態１及び２に基づいて説明したように、第８の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）は、第１から第６のいずれか一つの態様において、操作部材（１）を回転自在に支持する筐体（２）を、更に備える。筐体（２）は、合成樹脂製である。

第８の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、スイッチ全体を一層軽量化することができる。そのため、比較的に小型の建設機械（９）であっても組み込むことが容易である。

また、実施形態１及び２に基づいて説明したように、第９の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）は、第１から第８のいずれか一つの態様において、復帰ばね（７４）を更に備える。復帰ばね（７４）は、操作部材（１）を、その回転範囲の中間位置に向けて付勢する。

第９の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、操作部材（１）を、中間位置を基準として正逆方向に回転操作することができる。操作部材（１）は、復帰ばね（７４）の付勢力により自ずと中間位置に復帰するので、操作が容易である。

また、実施形態１及び２に基づいて説明したように、第１０の態様の建設機械用ペダルスイッチは、第２の態様において、増幅部材（４）のうち第二回転軸（Ａ２）から離れた個所と、操作部材（１）のうち第一回転軸（Ａ１）から離れた個所とが、互いに引っ掛かるように構成されている。

第１０の態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）によれば、操作部材（１）と増幅部材（４）をコンパクトな構造で連動させることができる。

また、実施形態１及び２に基づいて説明したように、第１の態様の建設機械（９）は、第１から第１０のいずれか一つの態様の建設機械用ペダルスイッチ（９０）と、建設機械用ペダルスイッチ（９０）が設置された建設機械本体（９５）を備える。

第１の態様の建設機械（９）によれば、コンパクトな電動式の建設機械用ペダルスイッチ（９０）を備えた建設機械（９）を提供することができる。

１ 操作部材
２ 筐体
２０ 収容空間
２５ 開口部
３ 磁石
４ 増幅部材
５ 磁気検出センサ
６ 基板
７４ 復帰ばね
９ 建設機械
９０ 建設機械用ペダルスイッチ
９５ 建設機械本体
Ａ１ 第一回転軸
Ａ２ 第二回転軸

Claims (10)

1. 建設機械に設置される電動式のペダルスイッチであって、
   作業者のペダル操作によって第一回転軸まわりに回転する操作部材と、
   前記操作部材の回転によって第二回転軸まわりに回転する磁石と、
   前記磁石の回転角を検出する磁気検出センサと、
   前記操作部材と前記磁石の間に介在し、前記操作部材の回転角を増大させて前記磁石に伝える増幅部材と、を備える
   建設機械用ペダルスイッチ。
2. 建設機械に設置される電動式のペダルスイッチであって、
   作業者のペダル操作によって第一回転軸まわりに回転する操作部材と、
   前記操作部材の回転によって第二回転軸まわりに回転する磁石と、
   前記磁石の回転角を検出する磁気検出センサと、を備え、
   前記第一回転軸と前記第二回転軸は、互いに非平行である
   建設機械用ペダルスイッチ。
3. 前記磁気検出センサが実装された基板を、更に備え、
   前記基板の面方向は、前記第一回転軸と平行である
   請求項２の建設機械用ペダルスイッチ。
4. 前記第一回転軸と前記第二回転軸は、互いに平行である
   請求項１の建設機械用ペダルスイッチ。
5. 前記磁気検出センサが実装された基板を、更に備え、
   前記基板の面方向は、前記第一回転軸と非平行である
   請求項４の建設機械用ペダルスイッチ。
6. 前記磁気検出センサが実装された基板と、
   前記操作部材を回転自在に支持する筐体を、更に備え、
   前記筐体は、前記基板を収容する収容空間と、前記操作部材の一部が挿入される開口部を有し、
   前記開口部は、前記収容空間に連通し、かつ、平面視において前記基板と重ならない位置にある
   請求項４の建設機械用ペダルスイッチ。
7. 前記操作部材を回転自在に支持する筐体を、更に備え、
   前記筐体は、合成樹脂製である
   請求項１から５のいずれか一項の建設機械用ペダルスイッチ。
8. 建設機械に設置される電動式のペダルスイッチであって、
   作業者のペダル操作によって第一回転軸まわりに回転する操作部材と、
   前記操作部材の回転によって第二回転軸まわりに回転する磁石と、
   前記磁石の回転角を検出する磁気検出センサと、
   前記操作部材を、その回転範囲の中間位置に向けて付勢する復帰ばねと、備える
   建設機械用ペダルスイッチ。
9. 前記増幅部材のうち前記第二回転軸から離れた個所と、前記操作部材のうち前記第一回転軸から離れた個所とが、互いに引っ掛かるように構成されている
   請求項１の建設機械用ペダルスイッチ。
10. 請求項１から９のいずれか一項の建設機械用ペダルスイッチと、
    前記建設機械用ペダルスイッチが設置された建設機械本体と、を備える
    建設機械。

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