特許 7332485 遠隔操舵装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】遠隔操舵装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 5/04 20060101AFI20230816BHJP

   B62D 1/28 20060101ALI20230816BHJP

【ＦＩ】

B62D5/04

B62D1/28

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020000168

(22)【出願日】2020-01-06

(65)【公開番号】P2021109453

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2022-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】513121513

【氏名又は名称】角 和樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(72)【発明者】

【氏名】角 和樹

【審査官】瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０７６４８００４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表平０５－５０５３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６７７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９２９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０２９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２５０８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００１５２５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１０５２００（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ １／００， ５／０４

Ｇ０１Ｍ １７／００７

Ｇ０５Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両を操舵するハンドル、及び、前記ハンドルを回転自在に支持するステアリングコラムを備えた車両を遠隔地から操舵する遠隔操舵装置であって、
前記ハンドルの後方側から、前記ハンドルに着脱自在に固定できるリング部材と、
前記ステアリングコラムに着脱自在に固定できる箱状のフレームと、を備え、
前記リング部材は、内歯を内周に有し、
前記フレームは、前記リング部材に向かって出力軸を突出配置した操舵モータを内部に有し、
前記操舵モータの出力軸は、前記リング部材の内歯と噛み合う小歯車を有し、
前記ステアリングコラムは、一方の側部から外周方向に突出し、前記ステアリングコラムに対して傾動することで、車両の状態を変更できる第１レバーを備え、
前記フレームは、
前記第１レバーを外周方向から把持し、前記フレームと揺動自在に連結した第１揺動板と、
前記第１レバーが傾動する方向に、前記第１揺動板を揺動させる第１モータと、を備えている、遠隔操舵装置。

【請求項2】

前記ステアリングコラムは、前記第１レバーの外周と回動自在に連結し、前記第１レバーの軸回りに回動することで、車両の状態を変更できる第１スイッチを更に備え、
前記第１揺動板は、前記第１スイッチを回動する第２モータを更に備えている、請求項１記載の遠隔操舵装置。

【請求項3】

前記ステアリングコラムは、他方の側部から外周方向に突出し、前記ステアリングコラムに対して傾動することで、車両の状態を変更できる第２レバーを更に備え、
前記フレームは、
前記第２レバーを外周方向から把持し、前記フレームと揺動自在に連結した第２揺動板と、
前記第２レバーが傾動する方向に、前記第２揺動板を揺動させる第３モータと、備えている、請求項１又は２に記載の遠隔操舵装置。

【請求項4】

前記ステアリングコラムは、前記第２レバーの外周と回動自在に連結し、前記第２レバーの軸回りに回動することで、車両の状態を変更できる第２スイッチを更に備え、
前記第２揺動板は、前記第２スイッチを回動する第４モータと、更に備えている、請求項３記載の遠隔操舵装置。

【請求項5】

前記フレームは、前記操舵モータの回転が伝動されるエンコーダを更に内部に備えている、請求項１から４のいずれかに記載の遠隔操舵装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠隔操舵装置に関する。特に、車両等に設置したハンドルを遠隔地から操舵できる遠隔操舵装置の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

農作業を効率化するために、ハンドルを回転駆動する操舵駆動装置を農作業用の車両に設置して、手動操舵される農作業用の車両を自動操舵する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１６７７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１は、ハンドルを回転駆動する操舵駆動装置、車両の位置を検出するＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）センサ、操舵制御装置、及び、モータ制御装置を、後付けで農作業用の車両に設置することで、手動操舵される農作業用の車両を自動操舵できる、としている。

【0005】

しかしながら、特許文献１は、操舵駆動装置を後付けで車両に設置できるとしているが、ハンドルを回転自在に支持するステアリングコラムから、ハンドルを一旦取り外して、操舵駆動装置をステアリングコラムに取り付ける必要があり、操舵駆動装置を車両に設置することが容易でないという問題がある。

【0006】

車両等に設置したハンドルを遠隔地から操舵できる遠隔操舵装置であって、遠隔操舵装置を既存の車両に容易に設置できる遠隔操舵装置が求められている。そして、以上のことが本発明の課題といってよい。

【0007】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ハンドルを遠隔地から操縦する遠隔操舵装置であって、既存の車両に容易に設置できる遠隔操舵装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者は、ハンドルに着脱自在に固定できるリング部材とステアリングコラムに着脱自在に固定できるフレームで遠隔操舵装置を構成し、フレームの内部に操舵モータを固定し、リング部材の内歯と噛み合う小歯車を操舵モータの出力軸に取り付けることで、既存の車両に遠隔操舵装置を容易に設置できると考え、これに基づいて、以下のような新たな遠隔操舵装置を発明するに至った。

【0009】

（１）本発明による遠隔操舵装置は、車両を操舵するハンドル、及び、前記ハンドルを回転自在に支持するステアリングコラムを備えた車両を遠隔地から操舵する遠隔操舵装置であって、前記ハンドルの後方側から、前記ハンドルに着脱自在に固定できるリング部材と、前記ステアリングコラムに着脱自在に固定できる箱状のフレームと、を備え、前記リング部材は、内歯を内周に有し、前記フレームは、前記リング部材に向かって出力軸を突出配置した操舵モータを内部に有し、前記操舵モータの出力軸は、前記リング部材の内歯と噛み合う小歯車を有している。

【0010】

（２）前記フレームは、前記操舵モータの回転が伝動されるエンコーダを更に内部に備えていることが好ましい。

【0011】

（３）前記ステアリングコラムは、一方の側部から外周方向に突出し、前記ステアリングコラムに対して傾動することで、車両の状態を変更できる第１レバーを更に備え、前記フレームは、前記第１レバーを外周方向から把持し、前記フレームと揺動自在に連結した第１揺動板と、前記第１レバーが傾動する方向に、前記第１揺動板を揺動させる第１モータと、を更に備えていてもよい。

【0012】

（４）前記ステアリングコラムは、前記第１レバーの外周と回動自在に連結し、前記第１レバーの軸回りに回動することで、車両の状態を変更できる第１スイッチを更に備え、前記第１揺動板は、前記第１スイッチを回動する第２モータと、更に備えていてもよい。

【0013】

（５）前記ステアリングコラムは、他方の側部から外周方向に突出し、前記ステアリングコラムに対して傾動することで、車両の状態を変更できる第２レバーを更に備え、前記フレームは、前記第２レバーを外周方向から把持し、前記フレームと揺動自在に連結した第２揺動板と、前記第２レバーが傾動する方向に、前記第２揺動板を揺動させる第３モータと、更に備えていてもよい。

【0014】

（６）前記ステアリングコラムは、前記第２レバーの外周と回動自在に連結し、前記第２レバーの軸回りに回動することで、車両の状態を変更できる第２スイッチを更に備え、前記第２揺動板は、前記第２スイッチを回動する第４モータと、更に備えていてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明による遠隔操舵装置は、ハンドルに着脱自在に固定できるリング部材とステアリングコラムに着脱自在に固定できるフレームで遠隔操舵装置を構成し、フレームの内部に操舵モータを固定し、リング部材の内歯と噛み合う小歯車を操舵モータの出力軸に取り付けることで、既存の車両に遠隔操舵装置を容易に設置できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態による遠隔操舵装置の構成を示す斜視図であり、遠隔操舵装置をハンドル及びステアリングコラムに取り付けた状態図である。

【図2】前記実施形態による遠隔操舵装置の構成を示す正面図であり、遠隔操舵装置をハンドル及びステアリングコラムに取り付けた状態図である。

【図3】前記実施形態による遠隔操舵装置の構成を示す平面図であり、遠隔操舵装置をハンドル及びステアリングコラムに取り付けた状態図である。

【図4】前記実施形態による遠隔操舵装置の構成を示す斜視図である。

【図5】前記実施形態による遠隔操舵装置に備わるフレームの構成を示す斜視図である。

【図6】前記実施形態による遠隔操舵装置に備わるハンドル駆動装置の構成を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。

【0018】

［遠隔操舵装置の構成］
最初に、本発明の一実施形態による遠隔操舵装置の全体構成を説明する。

【0019】

（全体構成）
図１から図６を参照すると、本発明の一実施形態による遠隔操舵装置（以下、操舵装置と略称する）１０は、車両を操舵するハンドルＨｄ、及び、ハンドルＨｄを回転自在に支持するステアリングコラム（以下、コラムと略称する）Ｃｓを備えた車両を遠隔地から操舵できる。操舵装置１０は、リング部材１と箱状に骨組みしたフレーム２を備えている。

【0020】

図１から図３を参照すると、リング部材１は、ハンドルＨｄの後方側から、ハンドルＨｄに着脱自在に固定できる。フレーム２は、コラムＣｓに着脱自在に固定できる。フレーム２は、ハンドル駆動装置Ｍｈを内部に備えている（図５又は図６参照）。

【0021】

図１又は図２を参照すると、リング部材１は、内歯１ｔを内周に形成している。図４から図６を参照すると、フレーム２は、操舵モータＭｓを内部に固定している。操舵モータＭｓは、リング部材１に向かって一方の出力軸を突出配置している。

【0022】

図４から図６を参照すると、操舵モータＭｓは、小歯車２１ｇを一方の出力軸に固定している。小歯車２１ｇは、リング部材１の内歯１ｔと噛み合っている（図１又は図２参照）。遠隔地から、操舵モータＭｓを駆動制御することで、リング部材１を介して、ハンドルＨｄを操舵できる（図１から図３参照）。

【0023】

図４から図６を参照すると、操舵装置１０は、ロータリエンコーダであるエンコーダＥｒを更に備えている。エンコーダＥｒは、フレーム２の内部に設置されている。又。エンコーダＥｒは、操舵モータＭｓと併設されている（図６参照）。

【0024】

図６を参照すると、操舵モータＭｓは、小歯車２２ｇを他方の出力軸に固定している。エンコーダＥｒは、小歯車２２ｇと噛み合う大歯車２３ｇを入力軸に固定している。エンコーダＥｒは、操舵モータＭｓを介して、ハンドルＨｄの回転量及び回転位置を検出できる。

【0025】

図４から図６を参照すると、操舵モータＭｓは、入出力端子２１ｔを一方の端部に設けている。又、エンコーダＥｒは、出力端子２３ｔを一方の端部に設けている。入出力端子２１ｔ及び出力端子２３ｔは、後述する図示しないモータ制御装置に電気的に接続されている。

【0026】

操舵装置１０は、図示しないモータ制御装置（実体として電気回路基板）を備えている。モータ制御装置は、遠隔地から指示された操舵モータＭｓの回転量及び回転位置をフィードバック制御できる。エンコーダＥｒは、操舵モータＭｓを介して、ハンドルＨｄの回転量及び回転位置をフィードバック制御できる。

【0027】

（リング部材の構成）
次に、実施形態によるリング部材１の構成を説明する。図１又は図２を参照すると、ハンドルＨｄは、中央部に形成したハブＨｂ、ハブＨｂから外周方向に延びる一組のスポークＳｐ・Ｓｐ、これらのスポークＳｐ・Ｓｐの先端部に接続した円環状のリムＲｍで一体に構成している。

【0028】

図１又は図２を参照すると、ハブＨｂには、ステアリングシャフトＳｓを着脱自在に固定している。ステアリングシャフトＳｓは、コラムＣｓの内部に回転自在に保持されている。運転者がリムＲｍを把持して、操作することで車両を操舵できる。

【0029】

図１又は図２を参照すると、リング部材１は、三つの保持ブロック１１をハンドルＨｄの対向面に固定している。これらの保持ブロック１１は、リング部材１の周囲に略均等に配置している。又、これらの保持ブロック１１は、結束バンド等のバンド部材１１ｂを用いて、ハンドルＨｄのリムＲｍに固定されている。

【0030】

リング部材１は、複数の分割リング片が連結されてリング状に構成されている。これにより、ハンドルＨｄをステアリングシャフトＳｓから取り外すことなく、リング部材１をハンドルＨｄの背面側に容易に固定できる。本実施形態では、リング部材１は、６つの分割リング片が連結されて構成される。

【0031】

（フレームの構成）
次に、実施形態によるフレーム２の構成を説明する。図４から図６を参照すると、フレーム２は、一対の側部フレーム２０ｓ・２０ｓ、下面板２１、及び、上面板２２で内部に空洞を有する箱状に構成している。下面板２１には、操舵モータＭｓとエンコーダＥｒを設置している（図６参照）。

【0032】

又、図４から図６を参照すると、下面板２１は、一対のローラ２１ｒ・２１ｒを前面に配置している。一対のローラ２１ｒ・２１ｒは、リング部材１を下方から支持すると共に、リング部材１の外周と転動自在に連結している（図１から図３参照）。

【0033】

図４から図６を参照すると、上面板２２は、コラムＣｓに着脱自在に固定できると共に、後述するレバー操作機構Ｍｒを設置している。

【0034】

（レバー操作機構の構成）
次に、操舵装置１０に備わるレバー操作機構Ｍｒの構成を説明する。図１から図４を参照すると、レバー操作機構Ｍｒは、例えば、方向指示用の第１レバー１Ｌｖ（車両の状態を変更できる第１レバー１Ｌｖ）を操縦できる第１のレバー操作機構を備えている。又、レバー操作機構Ｍｒは、例えば、ワイパー用の第２レバー２Ｌｖ（車両の状態を変更できる第２レバー２Ｌｖ）を操縦できる第２のレバー操作機構を備えている。

【0035】

（第１のレバー操作機構の構成）
図１から図４を参照すると、第１レバー１Ｌｖは、コラムＣｓの一方の側部から外周方向に突出している。コラムＣｓに対して、第１レバー１Ｌｖが傾動することで、車両の進路変更を表示できる。

【0036】

図１から図４を参照すると、フレーム２は、第１揺動板１ｒと第１モータ１ｍを備えている。第１揺動板１ｒは、半割構造になっており、第１レバー１Ｌｖを外周方向から把持している。又、第１揺動板１ｒは、その基端部が上面板２２と揺動自在に連結している。

【0037】

図１から図４を参照すると、第１モータ１ｍは、コラムＣに固定した台座２３に固定されている。第１モータ１ｍの出力軸は、クランクレバーＬｃの一端部に直結している。クランクレバーＬｃの他端部は、リンク棒Ｌｓの一端部に回転自在に連結している。リンク棒Ｌｓの他端部は、第１揺動板１ｒの側面と回転自在に連結している。なお、リンク棒Ｌｓは、球面すべり軸受を両端部に設けている。

【0038】

図１又は図２を参照して、正面側から観て、第１モータ１ｍの出力軸を時計方向に回転すると、クランクレバーＬｃ及びリンク棒Ｌｓを介して、第１揺動板１ｒを時計方向に傾動できる。つまり、第１レバー１Ｌｖを時計方向に傾動できる。

【0039】

一方、図１又は図２を参照して、正面側から観て、第１モータ１ｍの出力軸を反時計方向に回転すると、クランクレバーＬｃ及びリンク棒Ｌｓを介して、第１揺動板１ｒを反時計方向に傾動できる。つまり、第１レバー１Ｌｖを反時計方向に傾動できる。

【0040】

このように、図１から図４を参照すると、遠隔地から、第１モータ１ｍを駆動制御することで、第１レバー１Ｌｖを時計方向又は反時計方向に傾動できる。第１レバー１Ｌｖが傾動することで、車両の進路変更を表示できる。

【0041】

図１から図４を参照すると、コラムＣｓは、第１レバー１Ｌｖの外周と回動自在に連結した第１スイッチとしての灯火スイッチ（図示せず）を更に備えている。灯火スイッチを第１レバー１Ｌｖの軸回りに回動することで、少なくとも前照灯の灯火を操作できる。即ち、第１スイッチは、車両の状態を変更できるスイッチとして機能する。

【0042】

図１から図４を参照すると、第１揺動板１ｒは、第２モータ２ｍを固定している。第２モータ２ｍは、その出力軸に小歯車１１ｇを固定している。一方、灯火スイッチは、小歯車１１ｇと噛み合う大歯車１２ｇに保持されている。第２モータ２ｍを駆動することで、灯火スイッチを回動できる。

【0043】

このように、図１から図４を参照すると、遠隔地から、第２モータ２ｍを駆動制御することで、灯火スイッチを回動自在に操作できる。

【0044】

（第２のレバー操作機構の構成）
図１から図４を参照すると、第２レバー２Ｌｖは、コラムＣｓの他方の側部から外周方向に突出している。コラムＣｓに対して、第２レバー２Ｌｖが傾動することで、ワイパーを作動できる。

【0045】

図１から図４を参照すると、フレーム２は、第２揺動板２ｒと第３モータ３ｍを備えている。第２揺動板２ｒは、半割構造になっており、第２レバー２Ｌｖを外周方向から把持している（図４参照）。又、第２揺動板２ｒは、その基端部が上面板２２と揺動自在に連結している。

【0046】

図１から図４を参照すると、第３モータ３ｍは、コラムＣに固定した台座２３に固定されている。第３モータ３ｍの出力軸は、クランクレバーＬｃの一端部に直結している。クランクレバーＬｃの他端部は、リンク棒Ｌｓの一端部に回転自在に連結している。リンク棒Ｌｓの他端部は、第２揺動板２ｒの側面と回転自在に連結している。なお、リンク棒Ｌｓは、球面すべり軸受を両端部に設けている。

【0047】

図１又は図２を参照して、正面側から観て、第３モータ３ｍの出力軸を反時計方向に回転すると、クランクレバーＬｃ及びリンク棒Ｌｓを介して、第２揺動板２ｒを反時計方向に傾動できる。つまり、第２レバー２Ｌｖを反時計方向に傾動できる。

【0048】

一方、図１又は図２を参照して、正面側から観て、第３モータ３ｍの出力軸を時計方向に回転すると、クランクレバーＬｃ及びリンク棒Ｌｓを介して、第２揺動板２ｒを時計方向に傾動できる。つまり、第２レバー２Ｌｖを時計方向に傾動できる。

【0049】

このように、図１から図４を参照すると、遠隔地から、第３モータ３ｍを駆動制御することで、第２レバー２Ｌｖを時計方向又は反時計方向に傾動できる。第２レバー２Ｌｖが傾動することで、ワイパーの作動と非作動を切り替えることができる。

【0050】

図１から図４を参照すると、コラムＣｓは、第２レバー２Ｌｖの外周と回動自在に連結した第２スイッチとしてのワイパースイッチ（図示せず）を更に備えている。ワイパースイッチを第２レバー２Ｌｖの軸回りに回動することで、ワイパーの作動状態（間欠動作又は連続動作等）を変化できる。即ち、第２スイッチは、車両の状態を変更できるスイッチとして機能する。

【0051】

図１から図４を参照すると、第２揺動板２ｒは、第４モータ４ｍを固定している。第４モータ４ｍは、その出力軸に小歯車１３ｇを固定している。一方、ワイパースイッチは、小歯車１３ｇと噛み合う大歯車１４ｇに保持されている。第４モータ４ｍｍを駆動することで、ワイパーの作動状態を変化できる。

【0052】

このように、図１から図４を参照すると、遠隔地から、第４モータ４ｍを駆動制御することで、ワイパースイッチを回動自在に操作できる。

【0053】

［遠隔操舵装置の作用］
次に、実施形態による操舵装置１０の作用及び効果を説明する。

【0054】

図１から図６を参照すると、実施形態による操舵装置１０は、ハンドルＨｄに着脱自在に固定できるリング部材１とコラムＣｓに着脱自在に固定できるフレーム２で操舵装置１０を構成し、フレーム２の内部に操舵モータＭｓを固定し、リング部材１の内歯１ｔと噛み合う小歯車２１ｇを操舵モータＭｓの出力軸に取り付けることで、既存の車両に操舵装置１０を容易に設置できる。

【0055】

又、図１から図４を参照すると、実施形態による操舵装置１０は、方向指示用の第１レバー１Ｌｖ、及び、灯火スイッチを遠隔地から駆動制御できる第１モータ１ｍ及び第２モータ２ｍを備えているので、便利である。

【0056】

更に、図１から図４を参照すると、実施形態による操舵装置１０は、ワイパー用の第２レバー２Ｌｖ、及び、ワイパースイッチを遠隔地から駆動制御できる第３モータ３ｍ及び第４モータ４ｍを備えているので、便利である。

【0057】

本発明による遠隔操舵装置は、農作業用の車両又は建設作業用の車両に限定されることなく、運送用車両等の一般車両への応用が可能である。

【0058】

また、本実施形態では、遠隔操舵装置１０を、方向指示用の第１レバー１Ｌｖ及びワイパー用の第２レバー２Ｌｖを備える車両に適用したが、これに限らない。即ち、遠隔操舵装置１０を、方向指示用の第１レバー及び車両を前進・中立・後退させるための第２レバー２Ｌｖを備える車両に適用してもよい。この場合、コラムＣｓは第２レバー２Ｌｖの外周と回動自在に連結した第２スイッチとしてのギアスイッチを更に備えている。コラムＣｓに対して、第２レバー２Ｌｖが傾動することで、車両を前進、中立又は後退させることができる。また、ギアスイッチを第２レバー２Ｌｖの軸回りに回動することで、ギアを切り替えられる。このような車両としては、ホイルローダー等の建設機械（重機）が挙げられる。

【符号の説明】

【0059】

１ リング部材
１ｔ 内歯
２ フレーム
１０ 操舵装置（遠隔操舵装置）
２１ｇ 小歯車
Ｃｓ コラム（ステアリングコラム）
Ｈｄ ハンドル
Ｍｓ 操舵モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】