(57)【要約】【課題】  操作レバーの微少操作を正確にできるとともに、操作レバーを目的位置に止めやすくしたジョイスティック装置を提供する。【解決手段】  固定部材２と、この固定部材２に対して移動可能にした操作レバー１と、この操作レバー１の動きに応じて固定部材２に対して摺動する可動部材３とからなり、これら固定部材２側あるいは可動部材３側のいずれか一方に永久磁石２ｄあるいは３ｄを備え、上記固定部材２側あるいは可動部材３側のいずれか他方に、上記永久磁石２ｄあるいは３ｂとの間で磁力を発生させる磁性体を備え、この磁力によって固定部材２と可動部材３とに摩擦抵抗を付与する構成にした点に特徴を有する。【選択図】  図１
2006040136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と、この固定部材に対して移動可能にした操作レバーと、この操作レバーの動きに応じて固定部材に対して摺動する可動部材とからなり、これら固定部材側あるいは可動部材側のいずれか一方に永久磁石を備え、上記固定部材側あるいは可動部材側のいずれか他方に、上記永久磁石との間で磁力を発生させる磁性体を備え、この磁力によって固定部材と可動部材とに摩擦抵抗を付与するジョイスティック装置。
【請求項２】
固定部材と可動部材との摺動面に摩擦力を軽減する摩擦力軽減層を設けた請求項１記載のジョイスティック装置。
【請求項３】
上記摺動面に摩擦力を軽減する摺動材を介在させてなる請求項１記載のジョイスティック装置。
【請求項４】
上記摺動材にグリスを保持させた請求項３記載のジョイスティック装置。
【請求項５】
上記摺動材はプラスチック材からなる請求項３または４記載のジョイスティック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、操作レバーを操作して、制御対象の出力等を制御するジョイスティック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジョイスティック装置は、操作レバーの中立位置を基準にして操作レバーの傾転角を決めるとともに、その傾転角に応じた制御信号を出力するのが通常である。したがって、この種のジョイスティック装置では、操作レバーの中立位置をある程度自動的に決めるために、例えば特許文献１に記載されているようにセンタリングスプリングを用いている。このようにセンタリングスプリングを用いることによって、例えば、操作レバーに対する操作力を解放したとき、それが自動的に中立位置に復帰するようにしている。したがって、操作レバーを中立位置から目的の位置まで傾転させるときには、上記センタリングスプリングのバネ力に打ち勝つだけの力を操作レバーに作用させなければならない。
【０００３】
反対に、操作レバーをある傾転位置から中立位置に戻すときには、上記センタリングスプリングのバネ力が操作レバーの戻り力のアシストをすることになる。したがって、操作レバーを中立位置に戻す過程で、例えば、微少操作が必要なときは、オペレータは、センタリングスプリングによる上記アシスト力を打ち消すだけの力を反力として操作レバーに作用させなければならない。
【特許文献１】特開平７−０２３５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、操作レバーを中立位置に戻す操作範囲で、微少操作を必要とするときには、センタリングスプリングによる上記アシスト力を打ち消すだけの力を反力として操作レバーに作用させなければならないが、一般的には、操作方向に対向する反力を作用させるよりも、操作方向に積極的に力を作用させる方が正確な操作がやりやすい。したがって、操作方向に対向する反力を作用させる従来のジョイスティック装置では、操作レバーをある傾転位置から中立位置に復帰させる操作範囲でその微少操作が必要なとき、正確な操作が難しくなるので、ややもすると、目的位置をオーバーランしてしまうことがあった。特に、微少操作の場合には、操作レバーを正確な位置に止めることが求められ、そのオーバーランが絶対に許されないといった条件で使用されることも多くなるが、従来のジョイスティック装置では、このような要望に応えられないという問題があった。
【０００５】
また、操作レバーを目的の傾転位置に保とうとしたときにも、上記センタリングスプリングのバネ力に抗した力を操作レバーに作用し続けなければならない。しかも、操作レバーの傾転角が大きければ大きいほど、センタリングスプリングのたわみ量が大きくなるので、その分、バネ力も大きくなる。したがって、操作レバーを目的位置に止めておくときにも、オペレータの力の入れ具合によっては、操作レバーが動いてしまうといった問題もあった。
【０００６】
さらに、ジョイスティック装置の中には、センタリングスプリングを用いないものもある。このようにセンタリングスプリングを用いない場合には、操作レバーの中立位置を保持するための保持機構を設けなければならないが、この保持機構は操作レバーが中立位置においてふらつかないようにするために、ボールやバネなどを利用した複雑な構成にせざるを得なくなる。
【０００７】
また、上記保持機構によって中立位置を保つことができたとしても、その中立位置以外のところでは、操作レバーに制動力を作用させることができない。操作レバーに何らかの制動力を作用させないと、操作力が軽すぎてしまう。操作レバーの操作力が軽すぎると、目的の傾転位置をオーバーランしやすくなり、それだけ、微少操作が難しくなるという問題が発生する。
この発明の目的は、操作レバーの微少操作を正確にできるとともに、操作レバーを目的位置に止めやすくしたジョイスティック装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、固定部材と、この固定部材に対して移動可能にした操作レバーと、この操作レバーの動きに応じて固定部材に対して摺動する可動部材とからなり、これら固定部材側あるいは可動部材側のいずれか一方に永久磁石を備え、上記固定部材側あるいは可動部材側のいずれか他方に、上記永久磁石との間で磁力を発生させる磁性体を備え、この磁力によって固定部材と可動部材とに摩擦抵抗を付与する構成にした点に特徴を有する。
【０００９】
なお、上記発明において、固定部材および可動部材そのものが、永久磁石あるいは磁性体であってもよいし、これら永久磁石および磁性体を、固定部材および可動部材と別体にしてもよい。いずれにしても、固定部材と可動部材のいずれか一方に、永久磁石としての機能が備わり、いずれか他方に磁性体としての機能が備わっていればよい。
【００１０】
第２の発明は、固定部材と可動部材との摺動面に摩擦力を軽減する摩擦力軽減層を設けた点に特徴を有する。なお、この第２の発明における摩擦力軽減層は、摺動面を構成する要素そのものが摩擦係数の小さい材料からなるものでもよいし、その摺動面に摩擦係数の小さなコーティング層を形成してもよい。
第３の発明は、上記摺動面に摩擦力を軽減する摺動材を介在させた点に特徴を有する。
第４の発明は、上記摺動材にグリスを保持させた点に特徴を有する。
第５の発明は、上記摺動材をプラスチック材で構成した点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、操作レバーには常に制動力が作用するので、操作レバーの操作方向に積極的に操作力を作用させなければ、それを操作できない。このように操作レバーに積極的に操作力を作用させるようにしているので、たとえ、それが微少操作であっても正確な操作が可能になる。また、操作レバーを所定の傾転位置に保つ場合にも制動力が作用するので、常に正確な位置を保持することができる。
【００１２】
第２または第３の発明によれば、固定部材と可動部材との摺動面に、摩擦力軽減層または摩擦力を軽減する摺動材を設けたので、磁力が多少強くても、この摩擦力軽減層または摺動材によって摺動抵抗すなわち制動力を調整することができる。
第４の発明によれば、摺動材にグリスを保持させて、固定部材と可動部材とが摺動する際に、グリスのせん断抵抗が作用するようにしたので、それらが相対移動する始動時には主に静摩擦抵抗が作用し、相対移動した後はグリスのせん断抵抗すなわち動摩擦抵抗が主に作用するので、操作レバーの移動量に関わりなく、その制動力が安定したものになる。
第５の発明よれば、摺動材をプラスチック材で構成したので、構成を簡単にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１はこの発明の第１実施形態を示すもので、ケーシングＣには操作レバー１を設けているが、この操作レバー１は、その基端に形成した球部１ａをケーシングＣに回動自在に取り付けるとともに、この球部１ａとは反対側の握り部１ｂをケーシングＣの外方に突出させている。したがって、オペレータは上記握り部１ｂを握って操作レバー１を自由に傾転させることができる。なお、この操作レバー１には、図示していないセンタリングスプリングのバネ力を作用させ、操作レバー１の操作力を解放したとき、それが自動的に中立位置に復帰するようにしている。また、操作レバー１の操作量に応じて、制御対象の出力等を制御する制御機構Ｘを設けているが、この実施形態においては、その制御対象を限定するものではないので、制御対象によって構成が異なる制御機構Ｘの具体的な構成は省略する。
【００１４】
上記のようにしたケーシングＣには、固定部材２と可動部材３とを設けるとともに、上記操作レバー１がこれら両部材２，３を貫通し、操作レバー１の握り部１ｂを可動部材３の上方に突出させる構成にしている。そして、上記固定部材２は磁性体からなる本体２ａとこの本体２ａをふさぐキャップ２ｂとからなる。また、可動部材３はホルダー３ａと、このホルダー３ａに組み込んだ永久磁石３ｂと、永久磁石３ｂに接着した摺動材３ｃとからなり、上記ホルダー３ａは、操作レバー１の軸方向に対して移動自在であり、操作レバー１を回動方向すなわち操作方向に傾転したときには、上記固定部材２の本体２ａに対する摺動材３ｃの移動する方向に、操作レバー１と一体的に移動する構成にしている。さらに、上記摺動材３ｃは不織布からなり、その不織布にグリスを含ませるとともに、この摺動材３ｃを固定部材２に対向させている。
なお、ホルダー３ａと永久磁石３ｂとは、接着によって固定してもよいし、ホルダー３ａを磁性材として、ホルダー３ａと永久磁石３ｂとの間の吸引力によって両者を固定してもよい。
【００１５】
上記した構成のもとでは、磁性体からなる固定部材２の本体２ａと、永久磁石３ｂとの間に磁力が発生するので、それら両者間に引力が作用する。このように本体２ａと永久磁石３ｂとの間に引力が作用すれば、その間にある摺動材３ｃが固定部材２の本体２ａに押し付けられるので、摺動材３ｃを移動するときには摩擦力が発生するとともに、この摩擦力が操作レバー１に対して制動力として作用する。ただし、この摺動材３ｃにはグリスを含ませているので、始動時には摺動材３ｃをスムーズに移動できるが、一端、摺動材３ｃが動いてしまえば、摺動材３ｃと固定部材２の本体２ａとの間でグリスのせん断抵抗（粘性抵抗）が発揮されるので、操作レバー１には適度な制動力が作用する。
【００１６】
次に、操作レバー１を図示の中立位置からいずれかの方向に傾転する場合について説明する。上記中立位置から操作レバー１をいずれかの方向に傾転するときには、前記したセンタリングスプリングのバネ力と、固定部材２の本体２ａおよび摺動材３ｃ間の摩擦抵抗とに打ち勝つだけの力を操作レバー１に作用させる。そして、操作レバー１を目的の位置まで傾転したら、オペレータは自らの力でその位置を保持する。ただし、この場合に、操作レバー１に制動力が作用しているので、センタリングスプリングのバネ力を直接受ける場合よりも、オペレータにかかる負担は小さくなる。
【００１７】
また、操作レバー１を上記の傾転位置から中立位置に復帰させるときにも、操作レバー１に制動力が作用するので、操作力が軽すぎるということはなくなる。したがって、操作レバー１を傾転位置から中立位置に戻す操作範囲での微少操作においても、目的の位置をオーバーランするようなことがなくなり、正確な微少操作が可能になる。
【００１８】
なお、この第１実施形態では、摺動材３ｃにグリスを含ませているので、摺動材３ｃの始動時すなわち操作レバー１の操作開始時には、摺動材３ｃをスムーズに始動させることができる。しかし、一端、摺動材３ｃが動いてしまえば、摺動材３ｃと固定部材２の本体２ａとの間でグリスのせん断抵抗（粘性抵抗）が発揮されるので、操作レバー１には適度な制動力が作用する。そして、摺動材３ｃにグリスを含ませた場合と、グリスを含ませない場合とで、その制動力に差が出るが、その特性の違いを示したのが図２である。図２の特性線ａがグリスを含ませた場合で、特性線ｂがグリスを含ませていない場合である。
【００１９】
グリスを含ませていない場合には、特性線ｂに示すとおり、その始動時おいては、センタリングスプリングのバネ力および摺動材３ｃと固定部材２の本体２ａとの間の静摩擦力に打ち勝つだけの操作力Ｔ１を必要とする。ここに、摺動材３ｃと固定部材２の本体２ａの間にはその両部材の材料がもっている摩擦力が作用するので、その操作に必要な操作力は大きなものとなる。しかし、一旦動き出した後においては、摺動材３ｃと固定部材２の本体２ａとの間の摩擦力は動摩擦力となるため、その抵抗力は急激に低下し、操作力Ｔ２で移動することになる。すなわち、動き始めと動き始めた後とでその移動のために必要な操作力に差が出てくる。
【００２０】
これに対して、グリスを含ませた場合には、特性線ａに示すとおり、その始動時においては、センタリングスプリングのバネ力および摺動材３ｃと固定部材２の本体２ａとの間の静摩擦力に打ち勝つだけの操作力を必要とするが、摺動材３ｃと固定部材２の本体２ａとの間にグリスが存在しているため、その間の静摩擦力は小さい。したがって、小さな操作力Ｔ３で移動を始めることになる。そして、移動を始めた後においては、上記両部材の間にグリスのせん断抵抗力（粘性抵抗）が作用するため、その操作力Ｔ３は小さくなることはない。すなわち、始動時点と始動後においての操作力の差が少ないことになり、この方が操作性はよい。したがって、摺動材３ｃにグリスを含ませた方が操作力Ｔを安定させることができる。
【００２１】
また、上記第１実施形態では、センタリングスプリングを用いたジョイスティック装置を前提にして説明したが、この発明は、センタリングスプリングを用いないジョイスティック装置にも適用できること当然である。そして、センタリングスプリングを用いないジョイスティック装置として、例えば、操作レバー１を中立位置に関係なく始点から終点の範囲内で直線的に移動させるタイプのものが考えられる。このタイプのジョイスティック装置に上記第１実施形態を適用するときには、操作レバー１を、摺動材３ｃの摩擦力だけからなる制動力に抗して移動するとともに、その摩擦力によって位置保持ができる。
【００２２】
このように操作レバー１を摺動材３ｃの摩擦力による制動力に抗して移動するので、たとえセンタリングスプリングがなくても操作力が軽すぎるということはなく、したがって、目的の位置をオーバーランしたりせず、操作レバー１の正確な微少操作が可能になる。
【００２３】
なお、上記第１実施形態では、固定部材２の本体２ａと永久磁石３ｂとの間に摺動材３ｃを設けるようにしたが、永久磁石３ｂの吸引力を適度に定めることによって、上記摺動材３ｃを省略することもできる。そして、摺動材３ｃを省略したのが、図３に示した第２実施形態である。この第２実施形態におけるホルダー３ａは磁性体からなるとともに、その中に永久磁石３ｂを組み込んでいるもので、この点は第１実施形態と同様である。ただし、第１実施形態と異なるのは、上記ホルダー３ａを、固定部材２側に直接接触させている点である。
【００２４】
すなわち、上記固定部材２は、本体２ａとこの本体２ａに固定した磁性板２ｃとからなるもので、この磁性板２ｃに上記磁性体からなるホルダー３ａを直接接触させている。そして、永久磁石３ｂはホルダー３ａに吸引固定され、磁性板２ｃとの間には適当な間隔が形成され、この間隔の大小によって適当な吸引力が発生するようになっている。したがって、ホルダー３ａは、永久磁石３ｂ、ホルダー３ａおよび磁性板２ｃによって発生する磁力の作用で、磁性板２ｃに吸引されることになるが、このときの吸引力が固定部材２と可動部材３との間に発生する摩擦力になる。
なお、この第２実施形態における本体２ａは、磁性体であっても非磁性体であってもよいこと当然である。
【００２５】
図４は第３実施形態を示したもので、この実施形態における可動部材３は、第１実施形態と同様にホルダー３ａと、このホルダー３ａに組み込んだ永久磁石３ｂと、永久磁石３ｂに接着した摺動材３ｃとからなる。また、上記ホルダー３ａは、操作レバー１の軸方向に対しては移動自在にするとともに、操作レバー１の操作方向に対してはそのレバー１と一体的に移動する構成にしている。さらに、上記摺動材３ｃは、不織布からなり、その不織布にグリスを含ませている。一方、固定部材２は、上記第２実施形態と同様に、本体２ａに磁性板２ｃを固定したものである。
【００２６】
そして、その作用効果は、摺動材３ｃとして、不織布にグリスを含ませたものを使用したので、グリスは不織布内に含まれた状態で長期間保たれ、長期にわたって安定的な動きを保つことができることである。また、第１実施形態と全く同様であり、センタリングスプリングを用いたジョイスティック装置にも、センタリングスプリングを用いないジョイスティック装置にも適用できるものである。
【００２７】
図５に示した第４実施形態は、第２実施形態の磁性板２ｃを省略するとともに、固定部材２の本体２ａを磁性体で構成したもので、その他の構成および作用効果は第２実施形態と同じであり、センタリングスプリングを用いたジョイスティック装置にも、センタリングスプリングを用いないジョイスティック装置にも適用できるものである。
【００２８】
なお、上記第１〜４実施形態において、固定部材２側に磁性体としての機能を持たせ、可動部材３側に永久磁石３ｂを設けるようにしたが、それはあくまでも相対的なもので、図６に示した第５実施形態は、固定部材２側に永久磁石２ｄを固定するとともに、この永久磁石２ｄの上に摺動材２ｅを固定している。そして、可動部材３は磁性板で構成したもので、この可動部材３は、操作レバー１の軸方向に対しては移動自在にするとともに、操作レバー１の操作方向に対してはそのレバー１と一体的に移動する構成にしている。
【００２９】
したがって、永久磁石２ｄの吸引力が磁性板からなる可動部材３に作用するとともに、その吸引力によって、可動部材３と摺動材２ｅとの間に摩擦力が発生し、この摩擦力が操作レバー１に対する制動力となるが、この点は、第１〜４実施形態と同様である。なお、この第５実施形態においても、摺動材２ｅにグリスを含ませ、図２に示したように、操作力Ｔを安定させるようにしている。
【００３０】
図７に示した第６実施形態は、図６に示した第５実施形態の摺動材２ｅを省略して、磁性体からなる可動部材３を固定部材２側の永久磁石２ｄに直接接触させたものである。
なお、上記第２，４，７実施形態のように、摺動材を用いずに、永久磁石と磁性体、あるいは磁性体同士を直接接触させる場合には、それらの摺動面に摩擦力軽減層を設ければ、摺動材を設けた場合と同じになる。そして、この摩擦力軽減層は、例えば、固定部材あるいは可動部材の一方または双方の摺動面側を、摩擦係数の小さい材料からなる板材で構成して全体的に２重構造にしてもよいし、上記摺動面に摩擦係数の小さい材料からなる塗布材をコーティングしてもよい。
【００３１】
図８に示した第７実施形態は、永久磁石の斥力を利用したもので、固定部材２は、その本体２ａに永久磁石２ｄを固定し、可動部材３はホルダー３ａに永久磁石３ｂを固定するとともに、それら両永久磁石２ｄ，３ｂを対向させたものである。そして、これら両永久磁石２ｄ，３ｂ間に斥力が作用するので、可動部材３のホルダー３ａが固定部材２のキャップ２ｂに圧接するとともに、この圧接による摩擦力が操作レバー１の制動力として作用する。そして、この第７実施形態においても、可動部材３のホルダー３ａと、固定部材２のキャップ２ｂとの間に、摺動材２ｅあるいは３ｃを介在させてもよいし、それらの間に摩擦係数の小さい板を設けてもよい。さらには、それらの摺動面に摩擦係数の小さい材料をコーティングしてもよい。
【００３２】
また、上記した各実施形態において、永久磁石と対向する磁性体は、それ自体を永久磁石としてもよいし、単なる磁性体としてもよいこと当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態の断面図である。
【図２】操作力と操作レバーの移動量との関係を示したグラフである。
【図３】第２実施形態の断面図である。
【図４】第３実施形態の断面図である。
【図５】第４実施形態の断面図である。
【図６】第５実施形態の断面図である。
【図７】第６実施形態の断面図である。
【図８】第７実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      操作レバー
２      固定部材
２ｃ    磁性板
２ｄ    永久磁石
２ｅ    摺動材
３      可動部材
３ｂ    永久磁石
３ｃ    摺動材
【図１】
2006040136.tif 000003
【図２】
2006040136.tif 000004
【図３】
2006040136.tif 000005
【図４】
2006040136.tif 000006
【図５】
2006040136.tif 000007
【図６】
2006040136.tif 000008
【図７】
2006040136.tif 000009
【図８】
2006040136.tif 000010