(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部部材と、
前記基部部材に球面軸受を介して揺動自在に枢支され上方に突出するレバーシャフトと、
軸心が前記球面軸受の球心を通って直交する二方向に延びる第１回転軸及び第２回転軸を中心として前記基部部材に回転自在に枢支され、それぞれ前記レバーシャフトと係合するレバー係合孔及び各回転軸に沿って側方に突出する突出部を有して前記レバーシャフトの揺動を各突出部に伝達する第１揺動伝達手段及び第２揺動伝達手段と、
前記基部部材の側部に各前記突出部に対向して着脱可能に設けられた第１作動信号出力手段及び第２作動信号出力手段とからなり、
前記第１揺動伝達手段及び前記第２揺動伝達手段の各レバー係合孔は、前記各回転軸が延びる方向と平行に延びて前記レバーシャフトを挿通させる長孔状に形成され、前記レバーシャフトには、前記各レバー係合孔との係合領域のうち一方に、当該レバー係合孔の短辺方向の溝幅に合わせた外面幅で当該レバー係合孔の長辺方向に前記溝幅より長い断面視長方形状の係合部が形成され、
前記各係合部を前記各レバー係合孔に挿入係合させて前記レバーシャフトの軸まわりの回転を規制しつつ当該レバーシャフトの揺動を許容するように構成され、
前記第１作動信号出力手段及び前記第２作動信号出力手段は、それぞれ、前記各回転軸と中心がほぼ一致するように配設されたメータシャフトと、このメータシャフトに繋がれてこのメータシャフトの回転軸を中心に回転自在に設けられ前記揺動伝達手段の突出部と係合する係合孔を設けた回転板とを有し、前記メータシャフトの回転に応じて作動信号を出力するように構成され、
前記係合孔と前記突出部とは、前記各揺動伝達部材の回転方向に対して係合し前記レバーシャフトの揺動を前記回転板に伝達する一方、前記回転方向と直角な方向に相対移動可能であり、前記レバーシャフトの揺動軸に対する前記メータシャフトの回転軸のずれ量を吸収可能となっていることを特徴とするジョイスティック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一本の操作レバーの複合操作（前後左右の傾動操作及びレバー頭部の回転操作）により作業装置の作動制御を行うためのジョイスティック（復号操作レバー）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業装置として、例えばブームを備えた高所作業車では、操作装置を構成する複数の操作レバーを動かして操作信号を発生させ、この操作信号に基づいてブームを旋回、起伏、伸縮作動させる制御を行う。操作装置は、ブーム先端に設けられた作業者搭乗用の作業台に設けられる。この作業台は狭いため、操作装置は可能な限り小さくすることが望まれている。このような要請に応じたものとして、操作レバー数を減らして一本にし、操作装置の構成を簡略化して操作装置を小さくしたジョイスティック装置（複合操作レバー装置）がある。この種のジョイスティック装置では、例えば、基部に揺動自在に設けられた一本の操作レバーの前後左右の傾動操作により、ブームの起伏及び伸縮制御を行うことができ、この操作レバーに設けられたつまみの回転操作により、ブームの旋回制御を行うことができる。
【０００３】
上述したレバーの傾動操作によるブームの起伏及び伸縮制御は、ジョイスティック装置下部にポテンショメータを設け、このポテンショメータに直接レバー下端を作用させ、これによりポテンショメータ内部を作動させて、レバーの揺動量に応じた作動信号をポテンショメータから出力させることにより達成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなレバーの揺動伝達の構成ではポテンショメータが装置下部に設けられるために装置が下方に張り出し、装置全体が上下方向に大きくなるという問題がある。装置の縮小のためにレバーを縮小するという方法も考えられるが、レバーの操作性を考慮するとレバーは小さくできない。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ジョイスティック装置を上下方向に縮小すること目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のジョイスティック装置は、基部部材と、この基部部材に球面軸受を介して揺動自在に枢支され上方に突出するレバーシャフトを有し、このレバーシャフトには、レバーシャフトの揺動を伝達する第１揺動伝達手段及び第２揺動伝達手段が係合している。第１及び第２揺動伝達手段は、軸心が前記球面軸受の球心を通って直交する二方向に延びる第１回転軸及び第２回転軸を中心として基部部材に回転自在に枢支されており、それぞれ前記レバーシャフトと係合するレバー係合孔と各回転軸に沿って側方に突出する突出部が形成されている。揺動伝達手段に設けられた各レバー係合孔は、各回転軸が延びる方向と平行に延びて前記レバーシャフトを挿通させる長孔状に形成され、レバーシャフトには、各レバー係合孔との係合領域のうち一方に、当該レバー係合孔の短辺方向の溝幅に合わせた外面幅で当該レバー係合孔の長辺方向に前記溝幅より長い断面視長方形状の係合部が形成されて、各係合部を各レバー係合孔に挿入係合させてレバーシャフトの軸まわりの回転を規制しつつ当該レバーシャフトの揺動を許容するように構成されている。
【０００７】
そして、各揺動伝達手段の突出部に対向して、基部部材の側部に着脱可能に第１及び第２作動信号出力手段が設けられる。具体的には、作動信号出力手段としては、メータシャフトの回転に対応した作動信号を出力するポテンショメータや、メータシャフトの回転によりオン−オフ作動を行うスイッチなどを用いることができる。この作動信号出力手段には対応する揺動伝達手段の回動軸と中心がほぼ一致するメータシャフトが設けられており、この作動信号出力手段はこのメータシャフトの回転に応じて作動信号を出力するものである。このメータシャフトには回転板が繋げられており、この回転板はメータシャフトの回転軸を中心に回転自在となっている。そして、この回転板には揺動伝達手段の突出部と係合する係合孔が設けられている。
【０００８】
このような構成によれば、レバーシャフトを揺動させると、このレバーシャフトと係合した揺動伝達手段が回転し、これによりこの揺動伝達手段と係合した回転板が回転して作動信号出力手段のメータシャフトが回転する。そして、作動信号出力手段からレバーシャフトの揺動量に応じた作動信号が出力される。
【０００９】
また、回転板に設けられた係合孔と揺動伝達手段に設けられた突出部とは、揺動伝達部材の回転方向に対して係合しレバーシャフトの揺動を回転板に伝達する一方、回転方向と直角な方向に相対移動可能に構成されており、メータシャフトの回転軸がレバーシャフトの揺動中心軸に完全に一致しない状態で作動信号出力手段が基部部材へ装着された場合でも、良好に揺動伝達手段により回転板を回転させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施の形態について図を参照して説明する。まず、本発明に係るジョイスティック装置を備えた高所作業車について図６を用いて説明する。この高所作業車では、車体１上に旋回台２が設けられ、この旋回台２にはブーム３が起伏シリンダ４により起伏自在に枢支されており、旋回台２はブーム３を枢支したまま旋回モータ５により車体１に対して旋回可能となっている。
【００１１】
ブーム３は、起端ブーム３ａ、中間ブーム３ｂ、先端ブーム３ｃからなり、これら３段のブームは入れ子式に伸縮自在に構成され、伸縮シリンダ６により伸縮作動が可能となっている。先端ブーム３ｃの先端には、レベリング機構によって常時垂直に保持される垂直ポスト７が設けられており、この垂直ポスト７に作業者が搭乗するための作業台８が軸支され、この作業台８は首振りモータ（不図示）により垂直ポスト７を中心として首振り（水平旋回）可能となっている。そして、この作業台８にブーム３の旋回、起伏、伸縮操作を行うための操作装置であるジョイスティック装置１５を備えたコントロールボックスが設けられる。
【００１２】
図４には、このジョイスティック装置１５の外観が示されており、以下図４を用いて説明を行う。ジョイスティック装置１５は図に示されるようにレバー１６を有している。このジョイスティック装置１５は、このレバー１６を基部部材１７に対して前後に傾動させてブーム３の起伏制御を行い、左右に傾動させてブーム３の伸縮制御を行い、レバー１６のつまみ１８を回してブーム３の旋回制御を行うものである。ここで、ジョイスティック装置１５の前後方向及び左右方向を図４に示した方向とする。そして、ジョイスティック装置１５の左右方向のＩ−Ｉ線による断面を図１に示し、前後方向のＩＩ−ＩＩ線による断面を図２に示し、矢視ＩＩＩを図３に示し、以下図１乃至図３を加えて説明を行う。
【００１３】
レバー１６の内部にはレバーシャフト３０が設けられている。このレバーシャフト３０の下方には円周溝３０ａが形成されており、この円周溝３０ａに表面が球面状のベアリング部材３１が装着されている。一方基部部材１７には、ベアリング部材３１の外周形状に合わせて軸受け部４１が形成されており、レバーシャフト３０は軸受け部４１に枢支されて基部部材１７に対して揺動自在となっている。
【００１４】
この基部部材１７の下側の前後左右の側方に、レバーシャフト３０の揺動量に対応する作動信号を出力するポテンショメータ６０が、前後方向に２個、左右方向に２個の合計４個配設される。この左右のポテンショメータのうち、一方はアクセル制御を行うためのものであり、他方はブーム３の起伏制御を行うためのものである。また、前後のポテンショメータのうち、一方はアクセル制御を行うためのものであり、他方はブーム３の伸縮制御を行うためのものである。図５には、図１及び図２の矢視Ｖによるポテンショメータ６０の図が示されており、以下図５を加えて説明を行う。ポテンショメータ６０は基部部材１７に対して着脱可能なユニットとなっており、基部部材１７に形成されたリブ６１にネジ６２を用いて装着されている。
【００１５】
このポテンショメータ６０の上部にはメータシャフト６０ａが設けられており、このメータシャフト６０ａの中心は、ユニットのネジ止めによりレバーシャフト３０の揺動中心軸にほぼ一致するようになっている。ここで、ポテンショメータ６０は、このメータシャフト６０ａの回転によりメータシャフトに連結した下方の内部構成（不図示）を作動し、メータシャフト６０ａの回転に対応した作動信号を出力するものである。メータシャフト６０ａには、長方形状の板材からなる回転板６３が繋がっており、この回転板６３の回転によりメータシャフト６０ａが回転するようになっている。この回転板６３には、係合孔６３ａが形成されており、この係合孔６３ａの回転板６３の回転における回転の径方向の幅はｔ1 に設定され、回転の周方向の幅はｔ2 に設定される（詳細は後述）。
【００１６】
レバーシャフト３０とポテンショメータ６０との間にはレバーシャフト３０の揺動をポテンショメータ６０に伝達する伝達手段が設けられており、この伝達手段は、レバーシャフト３０の前後方向の揺動を左右のポテンショメータ６０，６０に伝達する手段と、レバーシャフト３０の左右方向の揺動を前後のポテンショメータ６０，６０に伝達する手段とからなる。以下この伝達手段について説明を行う。
【００１７】
まず、レバーシャフト３０の前後方向の揺動を左右のポテンショメータ６０，６０に伝達する手段について説明する。この伝達手段は、平板をＵ字状に形成してなる第１係合板４２を有し、この第１係合板４２の左右には平板をＬ字状に形成してなる２個の第１連結板４３が溶着されている。これらは、ピン４５によりレバーシャフト３０の揺動中心軸と同軸上で、基部部材１７に対して図の前後方向に回転自在に軸支されている。第１連結板４３の側方に突出した端部は、幅がポテンショメータ６０の回転板６３の係合孔６３ａの回転の周方向の幅ｔ2 に合わせて形成されており、この第１連結板４３の側方端部は回転板６３の係合孔６３ａと回転方向に係合している。
【００１８】
一方、第１係合板４２には、図の左右方向に延びた長孔４２ａが形成されており、この長孔４２ａにレバーシャフト３０が貫通している。レバーシャフト３０は、長孔４２ａを貫通する部分において、断面が長孔４２ａの形状と同様に図の左右方向が長手方向とされた長方形状に形成された第１係合部３０ｂとされる。この第１係合部３０ｂの長方形状断面の短辺の幅は長孔４２ａの短辺の幅に合わせて設定されている。
【００１９】
このため、レバーシャフト３０を前後方向に揺動操作すると、第１係合部３０ｂは長孔４２ａと係合し、第１係合板４２は第１連結板４３と共にピン４５を中心に前後方向に回転するようになっている。これにより、第１連結板４３と係合した左右のポテンショメータ６０，６０の回転板６３が回転し、レバーシャフト３０の揺動量に応じた作動信号を左右のポテンショメータ６０，６０から出力することが可能となっている。なお、レバーシャフト３０の左右方向の揺動操作においては、第１係合部３０ｂは長孔４２ａ内を左右方向に移動できるようになっている。
【００２０】
ここで、メータシャフト６０ａの回転軸がレバーシャフト３０の揺動中心軸に対してずれてポテンショメータ６０が装着された場合、回転板６３の回転軸と、レバーシャフト３０の揺動中心軸に一致している第１連結板４３の回転中心とがずれることになる。このため、第１連結板４３を回転させて回転板６３を回転させると、第１連結板４３の側方端部は、係合孔６３ａ内を回転の径方向に移動することになる。この移動の許容量、すなわちメータシャフト６０ａの回転軸のレバーシャフト３０の揺動中心軸に対するずれの許容量に合わせて、前述した係合孔６３ａの回転の径方向の幅ｔ1 が設定されている。
【００２１】
次に、レバーシャフト３０の左右方向の揺動を前後のポテンショメータ６０，６０に伝達する手段について説明する。この伝達手段は、同様に平板をＵ字状に形成してなる第２係合板５２を有し、この第２係合板５２の前後には平板をＬ字状に形成してなる２個の第２連結板５３が溶着されている。これらは、ピン５５によりレバーシャフト３０の揺動中心軸と同軸上で、基部部材１７に対して図の左右方向に回転自在に軸支されている。第２連結板５３の側方に突出した端部も、幅がポテンショメータ６０の回転板６３の係合孔６３ａの回転の周方向の幅ｔ2 に合わせて形成されており、この第２連結板５３の側方端部も回転板６３の係合孔６３ａと回転方向に係合している。
【００２２】
一方、第２係合板５２にも、図の前後方向に延びた長孔５２ａが設けられており、この長孔５２ａにレバーシャフト３０の下端部が配置され、この下端部は断面が円形状に形成された第２係合部３０ｃとされる。この第２係合部３０ｃの径は第２係合板５２の長孔５２ａの短辺の幅に合わせて設定されている。
【００２３】
このため、レバーシャフト３０を左右方向に揺動操作すると、第２係合部３０ｃは長孔５２ａと係合し、第２係合板５２は第２連結板５３と共にピン５５を中心に左右方向に回転するようになっている。これにより、第２連結板５３と係合した前後のポテンショメータ６０，６０の回転板６３が回転し、レバーシャフト３０の揺動量に応じた作動信号を前後のポテンショメータ６０，６０から出力することが可能となっている。なお、レバーシャフト３０の前後方向の揺動操作においては、第２係合部３０ｃは長孔４２ａ内を前後方向に移動できるようになっている。
【００２４】
次にレバー１６の構成について説明する。レバーシャフト３０は、第１連結板４３及び第２連結板５３にそれぞれ１個ずつ設けられた復帰バネ３５により前後及び左右の揺動中心に付勢されている。これにより、レバーシャフト３０は未操作時においては鉛直方向に起立して中立位置に固定されている。そして、レバーシャフト３０の上端部には、円筒状に形成されレバー１６の操作時に手で把持されるグリップ７０が配設されており、このグリップ７０はピン７１により回転が規制され、ネジ７２によりレバーシャフト３０に一体結合されている。
【００２５】
このグリップ７０の下側には、ブーム３の旋回制御を行うための回転操作を行うつまみ１８が設けられる。このつまみ１８は、レバーシャフト３０に対して回転自在なつまみ部材８１とレバーシャフト３０に結合されて回転が規制された下側部材８２と両者の間に配置され、つまみの回転に対応する作動信号を出力するポテンショメータ８５とからなっている。すなわち、つまみ部材８１はベアリング８１ａによりレバーシャフト３０に対して回転自在となっている。下側部材８２は、最下部部材８３とネジ８４により連結しており、この最下部部材８３がピン８３ａによりレバーシャフト３０に対して回転規制されていることから、レバーシャフト３０に対して回転が規制されている。
【００２６】
このつまみ部材８１と下側部材８２との間に配置されるポテンショメータ８５は、下側部材８２に固定された本体部とつまみ部材８１に固定された回転部からなり、つまみ部材８１の回転により内部構成（不図示）を作動して、つまみ部材８１の回転に応じた作動信号を出力するものである。
【００２７】
なお、つまみ部材８１と下側部材８２との間にはＯリング８６が設けられている。また、最下部部材８３の外側面８３ｂにブーツ８７の上端部が装着されており、このブーツ８７の下端部は基部部材１７上面に形成されたフランジ１７ａに装着されている。
【００２８】
本発明は以上の構成からなり、次にジョイスティック装置１５の作動を図１乃至図６を用いて説明する。まずレバー１６の傾動操作について説明する。この傾動方向が前後方向である場合、レバー１６の傾動操作によりレバーシャフト３０が図の前後方向に揺動し、第１係合板４２と共に第１連結板４３が前後方向に回転する。これにより、回転板６３を介して左右のポテンショメータ６０，６０が作動し、揺動量に応じた作動信号が出力されてアクセル制御及びブーム３の起伏制御が行われる。一方、傾動方向が左右方向である場合、レバー１６の傾動操作によりレバーシャフト３０が図の左右方向に揺動し、第２係合板５２と共に第２連結板５３が左右方向に回転する。これにより、回転板６３を介して前後のポテンショメータ６０，６０が作動し、揺動量に応じた作動信号が出力されてアクセル制御及びブーム３の伸縮制御が行われる。
【００２９】
次に、つまみ１８の操作について説明する。つまみ部材８１を回転させると、つまみ部材の回転に伴ってポテンショメータ８５の回転部が回転する。一方、レバーシャフト３０は基部部材１７に対して回転が規制されており、このレバーシャフト３０に対して本体部は下側部材８２により回転が規制されているので、回転部と本体部は相対回転する。これにより、つまみ１８の回転に応じた作動信号がポテンショメータ８５から出力されてブーム３の旋回制御が行われる。
【００３０】
以上説明した本発明によれば、ポテンショメータ６０はジョイスティック装置１５の下部に設けられず、装置側部に設けられるので、このポテンショメータ６０の高さ分、ポテンショメータ装置１５を上下方向に縮小することができる。さらに、このポテンショメータ６０は基部部材１７に着脱可能なユニットとなっているので、このポテンショメータ６０をスイッチなどの他のユニットと交換することが可能となっている。そして、このポテンショメータ６０のメータシャフト６０ａは、レバーシャフト３０の揺動を伝達する揺動伝達手段の回転軸と別体となるので、両者の回転軸がずれてもメータシャフト６０ａがかじりによる戻り不良を起こすおそれはない。
【００３１】
また、レバーシャフト３０の揺動中心軸に対してポテンショメータ６０のメータシャフトの回転軸がずれていても、連結板４３，５３の側方端部は回転板６３の係合孔６３ａ内で回転の径方向に移動可能なので、ポテンショメータ６０の基部部材１７への装着における厳密な位置合わせは不要となる。
【００３２】
ポテンショメータ６０は、メータシャフト６０ａが上部に設けられ、レバーシャフト３０の揺動によるこのメータシャフト６０ａの回転により、下側の内部構成を回転させる構成となっており、これにより、内部構成もレバーシャフト３０の揺動に一致して揺動することになる。従って、内部構成はレバーシャフト３０の揺動範囲角度分だけ設ければよく、メータシャフト６０ａを中心に３６０度の範囲で内部構成を設ける必要がなくなるという利点もある。
【００３３】
なお、上記例では、連結板４３（５３）を係合板４２（５２）に溶着し、この連結板４３（５３）を介して係合板４２（５２）の回転をポテンショメータ６０の回転板６３に伝達する例について説明したが、この係合板４２（５２）の回転を伝達する伝達部材は、連結板４３（５３）に限定されるものではなく、係合板４２（５２）の外方に突出して設けられ、回転板６３の係合孔６３ａと係合可能なものであればよい。
【００３４】
図７には、このような他例が示されており、図はこの場合に用いられる第３係合板９２の構成を示すものである。この第３係合板９２には、両方の側面外方に突出して、この第３係合板９２に一体に２個の突出部９２ａ，９２ａが形成されており、この突出部９２ａ，９２ａが伝達部材となっている。この突出部９２ａは、連結板４３（５３）側方端部の形状に対応して位置、幅及び突出量が設定されており、ポテンショメータ６０の回転板６３の係合孔６３ａと良好に係合できるようになっている。このように構成された第３係合板９２を用いれば、連結板４３，５３が設けられないので、構成を簡略化することができる。
【００３５】
当該例では、ポテンショメータを有するジョイスティック装置について説明したが、本発明は、ポテンショメータでなくレバーの傾動操作に基づきオン−オフ作動するスイッチを有するジョイスティック装置にも適用できる。また、ポテンショメータ６０は、前後方向及び左右方向に各２個ずつ設けるのでなく、１個ずつ設けたのでもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のジョイスティック装置では、レバーシャフトを球面軸受で支持するとともに、レバーシャフトの揺動を伝達する第１及び第２揺動伝達手段を設け、レバーシャフトの揺動をこれらの揺動伝達手段の突出部を介して基部部材の側方に配設された第１及び第２作動信号出力手段に伝達するように構成される。このような構成によれば、作動信号出力手段が装置下部ではなく装置側部に設けられるので、この作動信号出力手段の高さ分、ジョイスティック装置を上下方向に縮小することが可能となる。また、揺動伝達手段の突出部と係合する係合孔が、揺動伝達手段の回転方向に揺動を伝達し直交方向に相対移動可能に形成されているため、メータシャフトの回転軸がレバーシャフトの揺動中心軸に完全に一致しない状態で作動信号出力手段が基部部材へ装着された場合でも、良好に揺動伝達手段により回転板を回転させることができる。
【００３７】
さらに、この作動信号出力手段はジョイスティック装置に着脱可能なユニットとなっているので、この作動信号出力手段を他のユニットと交換できるという効果がある。そして、この作動信号出力手段のメータシャフトは、レバーシャフトの揺動を伝達する揺動伝達手段の回転軸と別体となるので、両者の回転軸がずれてもメータシャフトがかじりによる戻り不良を起こすおそれがなくなるという利点がある。
【００３８】
また、作動信号出力手段の回転板に設けられた係合孔の回転の径方向の幅を所定量に設定することにより、作動信号出力手段のメータシャフトの回転軸がレバーシャフトの揺動中心軸に対してずれていても、揺動伝達手段は良好にレバーシャフトの揺動を伝達できるので、作動信号出力手段の装着時における厳密な位置合わせが不要となる。従って、作動信号出力手段の装着はビス等を用いて容易に行うことができることになり、これにより装置の構成を簡易化できると共に装置の着脱を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図４のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図２】図４のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【図３】図４の矢視ＩＩＩによる図面である。
【図４】本発明の実施の形態に係るジョイスティック装置の外観を示し、図（Ａ）は平面図を示し、図（Ｂ）は正面図を示す。
【図５】図１乃至図４のポテンショメータの構成を図１及び図２の矢視Ｖにより示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るジョイスティック装置を備える高所作業車の構成を示す図である。
【図７】第３係合板を示す説明図である。
【符号の説明】
１８  つまみ
３０  レバーシャフト
３０ｂ  第１係合部
３０ｃ  第２係合部
４２  第１係合板
４２ａ，５２ａ，６３ａ  孔
４３  第１連結板
６０  ポテンショメータ
５２  第２係合板
５３  第２連結板
６３  回転板
９２  第３係合板
９２ａ  突出部
【図１】
0003740224.tif 000002
【図２】
0003740224.tif 000003
【図３】
0003740224.tif 000004
【図４】
0003740224.tif 000005
【図５】
0003740224.tif 000006
【図７】
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【図６】
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