JP2008292212A - ステアリングセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】小型乗用作業機用に使用できる安価なステアリングセンサはまだ一般には普及していない。ステアリングセンサは従来自動車の走行安定制御用として開発されてきたが、精密複雑でまだまだ高価なものであるのが現状である。加えて使用環境的には極めて条件の良い自動車用とは異なり屋外環境で使用する小型の作業機械には耐環境性からみても使用は難しい。しかし簡素で安価な作業機械でも近年安全装置の必要性が言われており、特に乗用作業機械においては走行安全制御装置実現の為に作業機械用ステアリングセンサの開発が必要になっている。
【解決手段】ラック＆ピニオン式操舵機構を搭載する小型乗用作業機械で、ラックの直線動作に着目し、ラックに連動する連動体をラックに連結し、その連動体に当接又は近接又は連動するスイッチ又は位置センサ又は変位センサを配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は草刈り機、運搬機など小型乗用作業機械の中で、操舵系にラック＆ピニオン式操舵機構を装備するタイプのもので、その運転制御用センサに関わるものである。

小型乗用作業機械は国内では従来４輪の後輪駆動−前輪操舵型で普及しており（例えば草刈り機：特許文献１、２）、操舵系はラック＆ピニオン式を使用している場合がほとんどである。それも高度に複雑な自動車用とは異なり素朴で基本的構成そのままに使用されてきた。しかし近年「安全第一」の意識の高まりに、このような素朴で簡素な作業機械にも安全装置配備の必要性がいわれている。その中で比較的高速走行のできる小型乗用草刈り機では’高速コーナリング時の減速制御’など走行操縦に関わる安全装置の必要性が高齢化に対する対応と共に特に言われている。この走行操縦における安全制御を行おうとする場合、制御の前に操縦状況を判別するステアリングセンサが必要となる。
実開平０６−５５３２０ 特開２００３−３２０８６４ 特開５−８７５５８ 時開２０００−２２１０３８ 実開平３−８４２５４

ステアリングセンサは従来自動車の走行安定制御用として開発されてきた。ほとんどがステアリングホイールやステアリングコラムに装着され、ステアリングシャフトの回転角度を検知することでドライバーの操縦状況を検知する方式である。ところでこのシャフトは通常ほぼ１．５回転し、３６０°を超え５４０°になる。このことが開発当初技術的困難なものにしており製品としては非現実的なものだった（特許文献５）。近年それらはある程度解決され製品性の高い方式のものもある（特許文献３、４）。しかしステアリングシャフトの１．５回転を直接検知する方法には変わりなく、為に精密複雑でまだまだ高価なものであるのが現状である。加えて使用環境的には極めて条件の良い自動車用とは異なり屋外環境で使用する小型の作業機械には耐環境性からみても使用は難しい。

上記課題を解決するために本発明において講じた手段は、ラック＆ピニオン式操舵機構を搭載する小型乗用作業機械で、ラックの直線動作に着目し、ラックに連動する連動体をラックに連結し、その連動体に当接又は近接又は連動するスイッチ又は位置センサ又は変位センサを配設したことである。

本発明は上記手段を施したことにより以下の効果を有する。

従来からあるスイッチやセンサをほとんどそのまま使用できるため革新的ローコストなステアリングセンサを実現できる。

従来からあるスイッチやセンサをほとんどそのまま使用できるため耐環境性に優れ、且つローコストな為、作業機械の様な低価格の機械にも使用可能なステアリングセンサを実現できる。

小型乗用作業機用のステアリングセンサを実現でき、簡素で安価な作業機械でも走行安全制御を実現することが出来、小型乗用作業機械の安全性が向上する。

ラック＆ピニオンユニットの大きさ、即、ラックの形状に応じた大きさのスイッチや位置・変位センサを使用することで、精度良く生産性に優れ且つ安価で無理のないステアリングセンサを構成できる。

本発明の第一実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は関係するラック＆ピニオン式草刈り機用ステアリング機構の正面図と、本発明であるステアリングセンサ機構の詳細図、図２はそれを使用した草刈り機の二面図である。図は見やすくする為一部省略している。草刈り機はボンネット内のエンジン２の回転出力を刈り取り部１に伝動し刈り刃を回転させて草を刈ることができる。一方、エンジン２の出力はまた変速機３に伝動され、変速機３を介し走行駆動車輪６により駆動走行し、ステアリングホイール４の操作で前輪５を操舵し操縦する。

本発明ステアリングセンサの構成を説明する。ステアリング機構４は主にステアリングホイール４１、ステアリングシャフト４２、ラック＆ピニオンユニット４３で構成される。ステアリングホイール４１の回動に連動し、ラック＆ピニオンユニット４３内のピニオン４３１とラック４３２でシャフト４２の回動動作をラック４３２の、図で左右方向の直線動作に変える。この動作によりラック４３２の左右先端に固定されているラックブラケット４３３が、連結されているタイロッドを押し引きしホイールハブのナックルアームを回動させ舵取りを行う。これは小型乗用作業機械に使用されるごく一般的ステアリング機構である。

本発明ステアリングセンサ機構４４はステアリングホイール４１（又はシャフト４２）の回動角検知の代わりにこのラック４３２の左右直線動作位置を検知するようにしたものでありリミットスイッチ４４１とそれを装着するスイッチブラケット４４２及びラック４３２との連動体であるセンサガイド４４３などで構成される。リミットスイッチ４４１は当接部がローラータイプでブラケット４４２で機体（省略）に固定されている。センサガイド４４３はラックブラケット４３３と共にラックの左右先端に固定されステアリングホイール４１の回動に連動し図で左右方向に直線動作する。これにスイッチ４４１との当接面を設けラックの動作位置を検知するようにしている。右図にセンサガイド４４３のスイッチ４４１との当接面の平面図を示す。リミットスイッチ４４１のローラ当接部はステアリングホイール４１の回動に連動しＡのライン上をＢの範囲でトレースする。ガイド４４３の当接面は今回調整可能なよう左右一対の当接調整板４４４Ｌ・４４４Ｒを設けた。リミットスイッチ４４１のローラ当接部がこの当接調整板４４４と当接していれば旋回操縦中であり、その間隙にあり非当接状態にあれば略直進操縦中であることが検知できる。

図２は本発明ステアリングセンサを使用した草刈り機を示す。ステアリング機構４は図１の構成そのままである。ステアリングセンサが実現できたことで、高速コーナリング時の減速制御とかデフロック制御とかの走行安全制御を実現することが出来た。使用したリミットスイッチは汎用で屋外仕様のローコストのものであり、このような低価格の小型作業機でも十分採用できるものである。高額な自動車用ステアリングセンサを使う必要が無くなった。逆に、簡素な小型作業機だったが故にラック４３２に着目することができた。ステアリングホイールとシャフト周りでのセンサ化は困難と諦めた際、今一度機械全体を見渡して即ラック＆ピニオンユニット部に着目することが出来た。

図３に本発明第二実施例を示す。図１でのリミットスイッチ４４１をストロークセンサ４５１に置き換えた方式である。ストロークセンサ４５１の固定端側は機体側で回動自在に軸支され（図省略）ストローク検知端側はラック４３２との連動体であるストロークセンサ用ガイド４５２に軸支されている。第一実施例は操縦状況が略直進走行か旋回走行かを判別するだけのスイッチオン・オフの二出力だけなのに対し、こちらはステアリング切り角５４０°（±２７０°）を正確、精密に検知することができる。

実施例ではどちらもラック４３２の大きさに適合したスイッチ、センサを使用でき無理なく実装ができた。またどちらも在来品のスイッチ、センサを使用したが、信号処理も兼用するセンサユニットなどにする場合、リニアポテンショ、さらにはスライドボリュームなど安価な電子パーツの使用も可能である。ラック４３２のステアリングシャフト４２よりはるかに単純な動作を利用することで使用可能なステアリングセンサを安価に形成することが出来る。

ラック＆ピニオン式ステアリング機構で、その構成が比較的単純な中小型乗用の農業機械、土木建設機械など全ての中小型乗用作業機械に使用が可能である。

本第１実施例を示す関係するラック＆ピニオン式草刈り機用ステアリング機構の正面図と、本発明であるステアリングセンサ機構の詳細を示す図である。 本第１実施例を使用した草刈り機の二面図を示す図である。 本第２実施例を示すステアリングセンサ機構の詳細を示す図である。

符号の説明

１ 刈り取り部
２ エンジン
３ 駆動用変速機
４ ステアリング
５ 前輪
６ 駆動後輪
４１ ステアリングホイール
４２ ステアリングシャフト
４３ ラック＆ピニオンユニット
４４ ステアリングセンサ１
４５ ステアリングセンサ２

Claims (1)

1. ラック＆ピニオン式操舵機構を搭載する小型乗用作業機械において、ラックに連動する連動体を該ラックに連結し、該連動体に当接又は近接又は連動するスイッチ又は位置センサ又は変位センサを配設したことを特徴とする小型乗用作業機械におけるラック＆ピニオン式操舵機構のステアリングセンサ。

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