JP7355388B2 - ハンドル用モータ取付機構 - Google Patents

Description

本発明は、ハンドルを自動操作するためのモータをハンドルに取り付けるためのハンドル用モータ取付機構に関する。

例えば、特許文献１には、ロボット制御の下で、自動車のハンドル調整をする操縦ロボットが開示されている。

特表２０１２－５３２７６６号公報

特許文献１の操縦ロボットは、装着部材が自動車のハンドルに一時的に取り付けられることにより、操縦ロボットのハンドルが自動車のハンドルに装着される。しかし、ハンドル径の異なる複数の車両に操作ロボットのハンドルを取り付けようとすると、それぞれの径に応じた装着部材を用意する必要があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、種々のハンドル径を有するハンドルに適用可能なハンドル用モータ取付機構を提供することを目的とする。

本発明のハンドル用モータ取付機構は、上述した課題を解決するために、回転軸周りに回転することにより操作されるハンドルを、前記ハンドルを前記回転軸周りに回転させるモータ軸を有するモータと連結するためのハンドル用モータ取付機構であって、前記モータ軸と連結するモータ側端部と、ハンドル側端部と、を有し、前記回転軸に一致する方向に伸びる連結軸と、前記ハンドル側端部に固定されるアーム支持部と、前記連結軸に対して直交し前記ハンドル側に面するアーム接触面を有し、前記モータ側端部および前記アーム支持部との間で移動し、かつ任意の位置で固定される径調整部と、前記連結軸に対して放射状に配置され、前記連結軸と成す角度が変化するように前記アーム支持部に支持される複数のアームであって、前記アーム接触面に接触する接触面側端部と、前記ハンドルに接続するハンドル固定側端部と、を有する複数のアームと、を備え、前記アームは、前記接触面側端部が前記アーム接触面に接触することにより前記角度が小さくなる方向への変化が規制される。

本発明のハンドル用モータ取付機構は、種々のハンドル径を有するハンドルに適用可能である。

本発明のハンドル用モータ取付機構の実施形態であるモータ取付機構を取り付けたダンプトラックの運転席を示す説明図。 モータ取付機構およびモータを示す斜視図。 モータ取付機構の外観図。 モータ取付機構の縦断面図。

本発明のハンドル用モータ取付機構の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本発明のハンドル用モータ取付機構は、例えばダンプトラックなどの円形のハンドルで操縦される車両系建設機械などを代表とする、種々の車両に搭載される。

図１は、本発明のハンドル用モータ取付機構の実施形態であるモータ取付機構２０を取り付けたダンプトラック１の運転席を示す説明図である。
図２は、モータ取付機構２０およびモータ１０を示す斜視図である。
図３は、モータ取付機構２０の外観図である。
図４は、モータ取付機構２０の縦断面図である。

ダンプトラック１は、ハンドル２およびペダル（アクセルおよびブレーキペダル、ともに図示せず）を有する建設機械である。ダンプトラック１は、遠隔操縦装置として、エアユニット４、ハンドル操作ユニット５およびペダル操作ユニット６を有する。エアユニット４は、エアコンプレッサおよびエアタンクを有する。ハンドル操作ユニット５およびペダル操作ユニット６は、エアユニット４から供給される空気圧で駆動する。また、ダンプトラック１は、自動操縦装置として、制御ユニット７を有する。制御ユニット７は、図示しないセンサより収集された周囲環境に応じて、自動的にハンドル２およびペダルの制御量を取得し、ダンプトラック１を自動操縦する。

また、ハンドル操作ユニット５およびペダル操作ユニット６は、座席８に座る運転者が操作可能なように、遠隔・自動操縦と手動操縦とを切り換える機構を有する。また、ハンドル操作ユニット５およびペダル操作ユニット６は、運転者が座席８に座ることが可能なように、スペースを確保した状態で設置されている。すなわち、ダンプトラック１は、遠隔操縦、自動操縦および手動操縦の３つの操縦の態様を有する。

ハンドル操作ユニット５は、ステー５ａによりダンプトラック１のフレーム９に支持される。ハンドル操作ユニット５は、モータ１０と、モータ取付機構２０と、を有する。モータ１０は、エアユニット４より供給される空気圧により駆動されるエアモータである。モータ１０は、ハンドル２の回転軸と同軸のモータ軸を有し、駆動に伴いハンドル２を回転する。

モータ取付機構２０は、ハンドル２をモータ１０と連結する。モータ取付機構２０は、連結軸３０と、アーム支持部４０と、径調整部５０と、複数のアーム６０と、を有する。

連結軸３０は、モータ軸に一致する方向に伸びる軸部材である。連結軸３０は、モータ側端部３１と、ハンドル側端部３２と、ねじ切り部３３と、を有する。モータ側端部３１は、モータ軸と連結する端部である。ハンドル側端部３２は、モータ側端部３１の他端であり、ハンドル２側に位置する端部である。ねじ切り部３３は、モータ側端部３１とハンドル側端部３２との間に形成される。

アーム支持部４０は、ハンドル側端部３２側でアーム６０を支持する。アーム支持部４０は、連結軸３０のハンドル側端部３２に固定され、連結軸３０に対して略直交する方向に面方向を有する部材である。アーム支持部４０は、アーム支持部４０の外縁４１側であって、連結軸３０周りの３箇所に、アーム回転軸４２を有する。アーム回転軸４２は、連結軸３０に対して直交し、アーム支持部４０の面方向に沿う方向の軸である。

径調整部５０は、ハンドル２の径に応じてハンドル２と連結軸３０との距離を調整するための部材である。径調整部５０は、モータ側端部３１およびアーム支持部４０との間で移動し、かつ任意の位置で固定される。このような機能を実現するため、径調整部５０は、第一締付ナット５１と、第二締付ナット５２と、ベアリング５３と、ベアリングガイド５４と、を有する。

第一締付ナット５１は、連結軸３０のねじ切り部３３に対して噛み合い、回転する。第一締付ナット５１は、ねじ切り部３３（連結軸３０）の任意の位置で固定される。第二締付ナット５２は、第一締付ナット５１よりモータ側端部３１側に配置され、ねじ切り部３３に対して噛み合い、回転する。第二締付ナット５２は、ねじ切り部３３の任意の位置で固定される第一締付ナット５１をさらにモータ側端部３１から締め付ける。第二締付ナット５２は、第一締付ナット５１の緩み止めとして機能する。

ベアリング５３は、第一締付ナット５１よりハンドル側端部３２側に配置され、第一締付ナット５１を回転可能に保持する。ベアリング５３は、内輪５３ａと、外輪５３ｂと、を有する。内輪５３ａは、第一締付ナット５１と固定され、第一締付ナット５１とともに連結軸３０周りに連結軸３０に対して隙間を形成して回転する。外輪５３ｂは、内輪５３ａの外周に配置される。

ベアリングガイド５４は、ベアリング５３よりハンドル側端部３２側に配置され、ベアリング５３の外輪５３ｂに対して固定されている。第一締付ナット５１とともにベアリング５３の内輪５３ａが連結軸３０に対して回転する一方、ベアリングガイド５４は連結軸３０に対して積極的には回転しない。ベアリングガイド５４は、ハンドル２側に面する面としてアーム接触面５４ａを有する。アーム接触面５４ａは、連結軸３０（ハンドル２の回転軸）に対して直交する。

複数のアーム６０は、連結軸３０に対して放射状に配置される。各アーム６０は、連結軸３０と成す角度が変化するようにアーム支持部４０に支持される。具体的には、各アーム６０は、連結軸３０に対して直交するアーム回転軸４２周りに回転可能に支持される。また、各アーム６０は、アーム支持部４０に対して接触面側端部６１がアーム接触面５４ａ側に突出するように支持される。各アーム６０は、接触面側端部６１と、ハンドル固定側端部６２と、ローラ６３と、グリップ６４と、を有する。

接触面側端部６１は、アーム接触面５４ａに接触する、アーム支持部４０側の端部である。ハンドル固定側端部６２は、接触面側端部６１の他端であり、アーム６０の先端側端部である。

ローラ６３は、接触面側端部６１に配置され、アーム接触面５４ａとの接触によりアーム接触面５４ａから受ける摩擦力を逃す。具体的には、ローラ６３は、接触面側端部６１にアーム回転軸４２と平行なローラ回転軸６５周りに回転し、アーム回転軸４２周りに回転するアーム６０の接触面側端部６１がアーム接触面５４ａと擦れる際に摩擦を受けないようにする。

グリップ６４は、ハンドル固定側端部６２に配置され、ハンドル２の握り部分を挟み込む。グリップ６４は、アーム６０に対して着脱可能であり、ハンドル２の握り径に応じて付け替えることができる。

次に、モータ取付機構２０の取付手順について説明する。

まず、３本のアーム６０のグリップ６４が、ハンドル２の握り部分を挟み込むことにより、ハンドル固定側端部６２の位置が固定される。このとき、径調整部５０は、アーム６０のアーム回転軸４２周りの回転を妨げないよう、モータ側端部３１側に配置されるのが好ましい。ハンドル固定側端部６２の位置が固定された状態においては、ハンドル２の径と、ハンドル２（ハンドル固定側端部６２）と連結軸３０との距離とが一致するように、アーム６０のアーム回転軸４２に対する回転量、すなわち連結軸３０に対するアーム６０の角度が決定される。

角度が決定した後、第一締付ナット５１をハンドル側端部３２側に移動させることにより、ローラ６３とアーム接触面５４ａとを確実に接触させる。これにより、アーム６０がアーム回転軸４２周りに回転しないよう、すなわちアーム６０の角度が小さくなりハンドル２から外れてしまうことがないよう、アーム６０の角度が小さくなる方向への変化が規制される。また、第二締付ナット５２をハンドル側端部３２側に移動させることにより、第二締付ナット５２は第一締付ナット５１の緩み止めとして機能し、さらにローラ６３とアーム接触面５４ａとは確実に接触する。各アーム６０においては、ハンドル２およびアーム接触面５４ａに対して突っ張った状態となり、ハンドル２の径に応じたアーム６０の角度で強固に固定される。この後、連結軸３０のモータ側端部３１にモータ１０が搭載されることにより、取付は完了する。

このようなモータ取付機構２０は、ハンドル２に対して容易にモータ１０を取り付けることができ、また取り外すことができる。また、モータ取付機構２０は、アーム６０の角度が変化し、連結軸３０とグリップ６４との連結軸３０に直交する方向（図３および図４では横方向）の距離が可変であるため、ハンドル径に応じた装着部材を用意したり、複数のアームの長さを均等に調整したりすることなく、種々のハンドル径を有するハンドルに適用でき、汎用性を有することができる。さらに、モータ取付機構２０の構造上、モータ取付機構２０のハンドル２の上方に対する張出量は大きくない。このため、モータ１０と連結軸３０との連結を解除するなどして手動操縦に切り換えた場合には、モータ取付機構２０を取り付けた状態であっても、座席８に座る運転者がハンドル２を操作できる。ゆえに、モータ取付機構２０を取り付けたダンプトラック１の、自動操縦と手動操縦との切換性をも向上できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらやその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

モータ取付機構は、遠隔操縦、自動操縦または手動操縦時のハンドルの回転量を計測し、自動操縦に利用するために、ハンドルの回転量を計測する機構をさらに有してもよい。

モータ１０は、エアモータに限らず、空気圧以外の駆動源で作動するものであってもよい。

１ ダンプトラック
２ ハンドル
４ エアユニット
５ ハンドル操作ユニット
５ａ ステー
６ ペダル操作ユニット
７ 制御ユニット
８ 座席
９ フレーム
１０ モータ
２０ モータ取付機構
３０ 連結軸
３１ モータ側端部
３２ ハンドル側端部
３３ ねじ切り部
４０ アーム支持部
４１ 外縁
４２ アーム回転軸
５０ 径調整部
５１ 第一締付ナット
５２ 第二締付ナット
５３ ベアリング
５３ａ 内輪
５３ｂ 外輪
５４ ベアリングガイド
５４ａ アーム接触面
６０ アーム
６１ 接触面側端部
６２ ハンドル固定側端部
６３ ローラ
６４ グリップ
６５ ローラ回転軸

Claims (3)

1. 回転軸周りに回転することにより操作されるハンドルを、前記ハンドルを前記回転軸周りに回転させるモータ軸を有するモータと連結するためのハンドル用モータ取付機構であって、
   前記モータ軸と連結するモータ側端部と、ハンドル側端部と、を有し、前記回転軸に一致する方向に伸びる連結軸と、
   前記ハンドル側端部に固定されるアーム支持部と、
   前記連結軸に対して直交し前記ハンドル側に面するアーム接触面を有し、前記モータ側端部および前記アーム支持部との間で移動し、かつ任意の位置で固定される径調整部と、
   前記連結軸に対して放射状に配置され、前記連結軸と成す角度が変化するように前記アーム支持部に支持される複数のアームであって、前記アーム接触面に接触する接触面側端部と、前記ハンドルに接続するハンドル固定側端部と、を有する複数のアームと、を備え、
   前記アームは、前記接触面側端部が前記アーム接触面に接触することにより前記角度が小さくなる方向への変化が規制される、ハンドル用モータ取付機構。
2. 前記アームは、前記アーム支持部に対して前記接触面側端部が前記接触面側に突出するように前記連結軸に対して直交するアーム回転軸周りに回転可能に支持される、請求項１記載のハンドル用モータ取付機構。
3. 前記アームは、前記アーム回転軸周りに回転する際に前記アーム接触面から受ける摩擦力を逃すローラを前記接触面側端部に有する、請求項２記載のハンドル用モータ取付機構。

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