JP4400170B2 - 移動体操縦装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両，船，飛行機等の移動体を操縦する移動体操縦装置に関するものであり、特に、ノブの回転操作により移動体操縦のための操縦信号を発生させるものに関する。

この種の移動体操縦装置の一例が特許文献１に記載されている。この操縦装置は、回動軸線まわりに回動操作可能な操縦レバーの先端に、その操縦レバーの長手方向に平行な回転軸線まわりに回転操作可能なノブを設けたものであり、操縦レバーの回動とノブの回転とにそれぞれ応じた２種類の操縦信号を発生させることができる。ノブと操縦レバーとの間にはリターンスプリングが設けられ、このリターンスプリングの弾性力によりノブが原位置へ復帰回転させられる。
特開２００２−２２９６５５号公報

上記特許文献１に記載されているように、ノブがリターンスプリングの弾性力により原位置へ復帰させられるようにすれば、操作トルクが付与されない状態では、ノブが原位置に保たれることとなり、操縦操作が容易となる。しかし、移動体操縦装置にも未だ改良の余地がある。そこで本発明は、ノブおよび復帰トルク付与装置を備えた移動体操縦装置をさらに改良することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明は、静止部材に相対移動可能に支持された可動部材にノブが回転軸線まわりに回転可能に支持され、ノブの可動部材に対する回転に応じた第一操縦信号を出力するするとともに、可動部材の静止部材に対する相対移動に応じた第二操縦信号を出力する移動体操縦装置を、ノブが可動部材に対して原位置から回転操作された状態において、そのノブに、そのノブを原位置へ復帰させる復帰トルクを付与する復帰トルク付与装置を含むものとするとともに、その復帰トルク付与装置を、(a)長手方向の一端がノブと可動部材との一方に固定されたカンチレバー式ばねと、(b)そのカンチレバー式ばねの自由端に回転可能に保持されたローラと、(c)ノブと可動部材との他方に設けられ、ローラと接触し、ノブの可動部材に対する原位置から正方向と逆方向との相対回転につれて、ローラを回転させつつ、カンチレバー式ばねの弾性変形量を漸増させる向きに移動させる作用面とを含むものとしたことを特徴とする。

上記可動部材は、前記特許文献１に記載の操縦装置における操縦レバーのように回動軸線まわりに回動可能とされたり、長手方向に移動可能とされたりする。いずれにしても、ノブの回転操作により、回転操作角度に応じた操縦信号が出力される。ノブへの回転操作トルクが除去あるいは低減させられれば、ノブは復帰トルク付与装置により付与される復帰トルクによって、原位置へ復帰させられる。
その復帰トルク付与装置を、本発明に従って、カンチレバー式ばねとローラと作用面とを含むものとすれば、構成を単純化することができ、復帰トルク付与装置をコンパクトに構成することが容易となり、結局、可動部材にノブが回転可能に支持されて２種類以上の操縦信号を出力する移動体操縦装置の製造が容易になる効果が得られる。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載された
ものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

（１）ノブが支持部材に回転軸線まわりに回転可能に支持され、そのノブの回転軸線まわりの回転に応じた操縦信号を出力する移動体操縦装置であって、
前記ノブが原位置から回転操作された状態において、そのノブに、そのノブを原位置へ復帰させる復帰トルクを付与する復帰トルク付与装置と、
前記ノブの少なくとも前記原位置への復帰回転に対して抵抗トルクを付与する抵抗トルク付与装置と
を含むことを特徴とする移動体操縦装置。
抵抗トルク付与装置は、ノブの原位置への復帰回転に対して抵抗トルクを付与し得るものであればよいが、復帰回転時のみならず、原位置から遠ざかる向きの回転操作時にも抵抗トルクを付与するものであってもよい。また、復帰トルク付与装置は、ノブに、原位置からの回転角が大きいほど大きい値で復帰トルクを付与するものとされることが望ましい。
（２）前記抵抗トルク付与装置が、前記ノブの回転操作トルクにヒステリシスを付与するヒステリシス付与装置を含む (1)項に記載の移動体操縦装置。
抵抗トルク付与装置がヒステリシス付与装置を含む場合には、ノブがある回転操作位置に維持されている状態において、運転者が意図しないにもかかわらず操作トルクが多少変動してしまった場合でも、その変動量がヒステリシスの範囲内であれば、ノブが実際に回転することはなく、ノブを任意の回転操作位置に維持することが容易となる。
（３）前記抵抗トルク付与装置が、前記ノブの前記原位置への復帰回転に対して、その復帰回転の速度に応じた大きさの抵抗トルクをノブに付与するダンパを含む (1)項または (2)項に記載の移動体操縦装置。
抵抗トルク付与装置がダンパを含む場合には、ノブがある回転位置まで回転操作されている状態で、万一、何らかの理由によりノブが解放された場合でも、復帰トルク付与装置により付与される復帰トルクによって、ノブが過大な速度で原位置に向かって回転させられることが防止される。それにより、操縦信号の急変が回避され、移動体の操縦が容易になる。ダンパは、例えば、少なくとも一対の容積変化室を有し、それら一対の容積変化室が絞り機能を有する連通路により互いに連通させられたものとすることができる。その場合に、絞り通路と並列に逆止弁を備えた連通路を設ければ、原位置から遠ざかる向きの回転操作には逆止弁が開いて抵抗トルクを付与せず、原位置への復帰回転には抵抗トルクを付与する抵抗トルク付与装置が得られる。
（４）前記抵抗トルク付与装置が、互いに相対回転する２部分を備え、それら２部分の一方が前記ノブに固定され、他方が前記支持部材に固定されて、前記相対回転の回転軸線が前記ノブの回転軸線と一致する状態で配設されたロータリ型である (1)項ないし (3)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
（５）前記抵抗トルク付与装置と前記復帰トルク付与装置との少なくとも一方が、前記ノブと前記支持部材との間に、大半がノブ内部に収容された状態で配設された (1)項ないし (4)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
抵抗トルク付与装置と復帰トルク付与装置との少なくとも一方が、ノブと支持部材との間に、大半がノブ内部に収容された状態で配設されれば、ノブ内の空間が有効に利用され、その分、移動体操縦装置の小形化が容易となる。
（６）前記復帰トルク付与装置が、
前記ノブと前記支持部材との一方に設けられ、弾性部材により一方向に付勢された係合部材と、
他方に設けられて作用面において前記係合部材に作用し、その係合部材を前記弾性部材の弾性力に抗して移動させる作用部材と
を含み、前記作用面が前記ノブの前記原位置からの回転角度の増大につれて前記弾性部材の弾性変形量を漸増させる形状を有する (1)項ないし (5)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
ノブが原位置から一方向にのみ回転操作可能とされる場合には、その回転操作についての復帰トルクが付与されればよい。しかし、次項におけるように、ノブが原位置から正逆両方向に回転操作可能とされることが望ましく、その場合には、復帰トルク付与装置が、両方向の回転操作について復帰トルクを付与するものとされることが望ましい。
（７）前記復帰トルク付与装置が、前記ノブが前記原位置から正方向と逆方向とに回転させられる際、その回転角の絶対値の増大に伴って増大する復帰トルクを付与するものである (6)項に記載の移動体操縦装置。
（８）前記作用面が、前記ノブが前記正方向に回転操作される場合に前記係合部材に作用する部分と、前記ノブが前記逆方向に回転操作される場合に前記係合部材に作用する部分とで形状が非対称であり、前記復帰トルク付与装置が前記ノブの正方向の回転操作と逆方向の回転操作とに対して互いに絶対値が異なる復帰トルクを付与するものである (7)項に記載の移動体操縦装置。
ノブに付与される復帰トルクの絶対値を、ノブが正方向に回転操作された場合でも逆方向に回転操作された場合でも同じとすることも可能である。しかし、互いに異なるようにすることが望ましい場合がある。例えば、人間の右手首は、右に捻る場合より左に捻る場合の方が大きなトルクを発生させ得るものであるため、ノブが右手で操作されるものである場合には、ノブが右に回転操作された場合の復帰トルクの絶対値を、左に回転操作された場合のそれに比較して小さくすることがその一例である。ノブが左手で操作されるものである場合には、逆にされることが望ましい。
（９）前記作用面が、前記ノブが前記原位置から前記正方向へ回転操作開始される際と前記逆方向へ回転操作開始される際との少なくとも一方において、前記弾性部材にステップ的に増大する弾性力を発生させる形状を有する (7)項または (8)項に記載の移動体操縦装置。
作用面を、ノブを原位置において節度感を持って停止させる形状を有するものとすれば、ノブが原位置から正方向へ回転操作開始される際と逆方向へ回転操作開始される際との両方において、弾性部材にステップ的に増大する弾性力が発生させられ、ノブの操作に節度感を付与し得る。例えば、作用面の、原位置に相当する部分に凹部を形成したり、作用面を原位置において不連続な曲面としたりすれば、原位置においてノブに節度感を付与し得る。作用面の形状を、正方向と逆方向とのいずれか一方への回転操作開始時にのみステップ的に増大する復帰トルクを付与する形状とすることも可能である。前者の場合の方が、ノブの原位置への保持、あるいはノブが原位置にあることの確認が容易となる効果が大きいのであるが、後者でも一応の効果は得られるのである。
（１０）前記係合部材が、前記弾性部材の弾性変形に伴って前記ノブの回転軸線に直角な方向に移動するものであり、前記作用面がその係合部材の移動方向と対向する向きに形成された (6)項ないし (9)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
作用面はノブの回転軸線に対向する向きのものとすることも、反対向きのものとすることも可能である。
（１１）前記係合部材が、前記弾性部材の弾性変形に伴って前記ノブの回転軸線に平行な方向に移動するものであり、前記作用面がその係合部材をノブの回転につれてそのノブの回転軸線に平行な方向に移動させる形状とされた (6)項ないし (9)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
（１２）前記係合部材にローラが回転可能に保持され、そのローラを介して係合部材が前記作用面に係合し、係合部材が作用面に沿って移動する際にローラが作用面上を転がる (6)項ないし(11)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
係合部材を作用面に直接摺接させることも可能であり、その摺接個所の摩擦抵抗を前記ヒステリシス付与のための摩擦抵抗として利用することも可能である。換言すれば、復帰トルク付与装置に抵抗トルク付与装置を兼ねさせるのである。しかし、その場合には、復帰トルクと抵抗トルクとの間に密接な関連が存在することとなり、両者を共に最適に設定することが困難になる場合がある。それに対して、本項におけるように、係合部材がローラを介して作用面に接触するようにして、摩擦抵抗を無視できるほど小さくし、抵抗トルク付与装置を別に設ければ、復帰トルクと抵抗トルクとを共に最適に設定することが容易となる。
（１３）前記ノブの前記原位置からの回転限度を規定するストッパ装置を含む (1)項ないし(12)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
操縦者にノブの回転操作角度が最大値に達したことを明瞭に認識させることができ、あるいはノブが過度に回転操作されることを防止することができる。
（１４）前記支持部材に回転可能に支持された回転体を含み、その回転体に前記ノブがその回転体に対する相対回転位置を変更可能に取り付けられる (1)項ないし(13)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
ノブの回転体に対する相対回転位置を変更することによって、ノブの原位置を変更することが可能となる。本態様は、ノブの回転軸線と直交する横断面形状が円形以外の形状である場合に特に有効である。この場合には、ノブとそれを把持する手との相対回転位置に最適位置があり、その最適位置は、手の大きさ，前腕の位置等により異なることが多いからである。
（１５）ノブが支持部材に回転軸線まわりに回転可能に支持され、そのノブの回転軸線まわりの回転に応じた操縦信号を出力する移動体操縦装置であって、
前記ノブが原位置から回転操作された状態において、そのノブに、そのノブを原位置へ復帰させる復帰トルクを、原位置からの回転角が大きいほど大きい値で付与する復帰トルク付与装置を含み、その復帰トルク付与装置が、
前記ノブと前記支持部材との一方に設けられ、弾性部材により一方向に付勢された係合部材と、
他方に設けられて作用面において前記係合部材に作用し、その係合部材を前記弾性部材の弾性力に抗して移動させる作用部材と
を含み、前記作用面が前記ノブの前記原位置からの回転角度の増大につれて前記弾性部材の弾性変形量を漸増させる形状を有する移動体操縦装置。
本項の移動体操縦装置においては、作用部材の作用面の形状を適宜設定することによって、ノブの原位置復帰特性を任意に設定することができる。例えば、ノブの回転操作角度と復帰トルクとの関係を非線形としたり、次項におけるように、ノブが原位置から正逆両方向に回転操作される場合に、正方向と逆方向とで復帰トルクを非対称としたりすることができるのであり、それにより操縦操作性を改善することができる。
（１６）ノブが支持部材に回転軸線まわりに回転可能に支持され、そのノブの回転軸線まわりの回転に応じた操縦信号を出力する移動体操縦装置であって、
前記ノブが原位置から回転操作された状態において、そのノブに、そのノブを原位置へ復帰させる復帰トルクを付与する復帰トルク付与装置を含み、その復帰トルク付与装置が、前記ノブが正方向に回転操作された状態と、同角度逆方向に回転操作された状態とにおいて、互いに絶対値が異なる復帰トルクを付与するものであることを特徴とする移動体操縦装置。
復帰トルク付与装置は、ノブに、そのノブの原位置からの回転角が大きいほど大きい値で復帰トルクを付与するものとされることが望ましい。
（１７） 前記ノブの前記支持部材に対する相対回転角度を検出する回転角検出器を含み、その回転角検出器が、ノブと支持部材との一方に設けられた磁石と他方に設けられたホール素子とを含む (1)項ないし(16)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
本項の構成を採用すれば、回転検出器の小形化が容易となる。
（１８）前記支持部材が、静止部材に相対移動可能に支持された可動部材であり、それら静止部材と可動部材との間に可動部材の静止部材にたいする相対移動に応じて、前記操縦信号である第一操縦信号とは別の第二操縦信号を出力する (1)項ないし(17)項のいずれかに記載の移動体操縦装置。
静止部材の移動は一回動軸線まわりの回動でも、直線あるいは曲線に沿った移動でもよい。本項の移動体操縦装置によれば、簡単な構成で２種類の操縦信号を発生させることが可能となる。

以下、請求可能発明のいくつかの実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、上記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

図１ないし図４に、請求可能発明の一実施例としての車両操縦装置１０を概念的に示す。本車両操縦装置１０は、移動体たる車両の加減速を制御する加減速操作装置１２と、車両の走行方向を制御する操舵装置１４とを備える。

加減速操作装置１２は、図示を省略する車体に回動可能に支持されたレバー２０を備える。レバー２０は、前後方向にほぼ水平に延びる棒状の本体部２２を備え、その本体部２２の中央よりやや後方の位置に設けられたボス部２４において回転軸２６に固定されている。その回転軸２６が、ほぼ水平に横方向に延びる姿勢で、図示を省略する車体に固定された固定部材２８に相対回転可能に嵌合されることにより、レバー２０が固定部材２８に対して回転軸２６の軸線まわりに回動可能とされている。固定部材２８に回転角検出器たるエンコーダ３０が固定して設けられ、回転軸２６に接続されている。そのエンコーダ３０によって検出されたレバー２０の回動角度に基づいて操縦信号が出力され、車両の加速または減速が行われる。

レバー２０の本体部２２の一方の端部からほぼ垂直に延び出すノブ保持部３２が形成され、そのノブ保持部３２によって操舵装置１４が保持されている。操舵装置１４は、ノブ保持部３２に相対回転可能に支持されたノブ３４を備え、そのノブ３４の回転角度に基づいて上記操縦信号とは別の操縦信号が出力され、車両の走行方向の制御が行われる。以下、さらに詳細に説明する。

図２に示すように、ノブ保持部３２にレバー２０の本体部２２とほぼ平行な姿勢で支持軸３６が固定的に保持されており、上述のノブ３４が、その支持軸３６の軸線まわりに回転可能に支持されている。ノブ３４は、合成樹脂製であって、手のひらに収まる大きさに形成され、支持軸３６に向かって開口する有底円筒状の嵌合穴３８が形成されている。そのノブ３４の嵌合穴３８内に抵抗トルク付与装置の一種であるロータリダンパ４０が配設されている。ロータリダンパ４０は、図４に示すように、嵌合穴３８に圧入される中空円柱状のハウジング４２と、ハウジング４２内に相対回転可能に配設され、支持軸３６の外周に固定された支持部材４４とを備える。ハウジング４２は概して有底円筒状を成し、底部がノブ保持部３２と対向する状態で、支持軸３６に相対回転可能に嵌合されている。支持部材４４は、ハウジング４２の開口を閉塞する円板状のカバー部を備え、支持軸３６のノブ保持部３２から遠い側の自由端部に固定されている。ハウジング４２の外周に係合突部４８が形成され、それに対して、嵌合穴３８の内周面と開口部とに向かって開口し、軸方向に延びる係合溝５０が複数形成されている。それら係合突部４８と係合溝５０とが係合することにより、ハウジング４２とノブ３４との相対回転が防止されている。しかも、本実施例においては、ハウジング４２に複数の係合溝５０が形成され、それら係合溝５０のいずれかに係合突部４８を選択的に係合させることにより、ノブ３４の回転方向における原位置を変更することが可能とされている。

ハウジング４２の内周であって直径方向に隔たった２個所から半径方向内向きに延び出す仕切り壁５２が形成され、それの先端部が支持部材４４の外周に摺動可能とされている。それら仕切り壁５２とは異なる位相において、支持部材４４の直径方向に隔たった２個所から半径方向外向きに一対の仕切り壁５４が延び出してハウジング４２の内周に摺接している。その結果、それら仕切り壁５２，５４によりハウジング４２内の空間が４つの空気室５６に分割されている。各仕切り壁５２，５４の摺接部、および支持部材４４のカバー部とハウジング４２の開口部との摺接部には、図示を省略するシール部材が配設されて気密が保たれている。仕切り壁５２，５４の一方、図示の例では支持部材４４と一体的に形成された仕切り壁５４に、その仕切り壁５４の両側の空気室５６を連通させる連通穴５８が形成され、両側に位置する空気室５６のうちの一方の空気室５６から他方の空気室５６への空気の移動が可能とされている。このことによりハウジング４２が支持部材４４に対して相対的に回転して各空気室５６の容積が変化することが許容されるのであるが、同時に、それら連通穴５８の径の大きさにより、空気室５６間の空気の流れに抵抗が与えられるので、ハウジング４２がノブ３４と一体的に支持軸３６に対して回転させられて空気室５６の体積が変化させられる場合に、ハウジング４２の回転速度に応じた抵抗トルクが発生する。

図２および図３に示すように、レバー２０のノブ保持部３２の側面であってロータリダンパ４０に対向する部位に凹部６０が形成され、その凹部６０とロータリダンパ４０との間にノブ３４を原位置に復帰させるための復帰トルク付与装置７０が配設されている。復帰トルク付与装置７０は、弾性部材たるカンチレバー式ばね（以下、単にばねと称する）７２を備え、それの一方の端部がハウジング４２の凹部６０に対向する側の端面に固定されている。ばね７２は、ハウジング４２の底部に固定されている側の端部とは反対側の自由端部７４がノブ保持部３２の凹部６０内に達し、かつノブ保持部３２に接触しない形状とされている。ばね７２の自由端部７４にローラ７６が回転可能に保持されている。ローラ７６は、支持軸３６にほぼ平行な軸線周りに回転可能に保持されており、ばね７２の弾性力により凹部６０の側面７８に常に接触する向きに付勢されている。

凹部６０の側面７８は、図３に示すように、ノブ３４およびハウジング４２の回転に伴ってローラ７６が移動する場合に、ローラ７６に接触してばね７２に作用する２つの作用面８０，８２を備える。それら作用面８０，８２はそれぞれ、支持軸３６に平行な曲面により構成されている。２つの作用面８０，８２は接続部において非連続に接続されており、接続部から周方向に遠ざかるほど支持軸３６に接近する形状とされている。ここで、図において右側に位置する右作用面８０は、反対側の左作用面８２に比較して支持軸３６から遠い位置に形成されている。なお、比較のために、左作用面８２と対称の位置を二点鎖線で示す。

各作用面８０，８２の端部に支持軸３６に接近する向きに突出するストッパ用突部８４が形成されている。また、ハウジング４２の端面から軸方向に突出する一対のストッパ８６が形成され、そのストッパ８６とストッパ用突部８４とが係合することにより、ノブ３４の回転が制限される。本実施例においては、ノブ３４の回転角度の上限が、原位置から左右両方向に約４５度とされている。

凹部６０にはさらに、ノブ３４の支持軸３６に対する相対回転角度を検出する回転角検出器９０が設けられている。回転角検出器９０は、ハウジング４２の端面に固定された磁石９２と、ノブ保持部３２に固定された一対のホール素子９４とを備える。一対のホール素子９４は、ノブ３４が原位置に位置決めされた状態で磁石９２を挟んで、周方向に隔たった位置に配設されている。回転角検出器９０は、それらホール素子９４に対する磁石９２の相対移動を検出してノブ３４の回転角を検出する。磁石９２はカバー９６により覆われている。

以上のように構成された車両操縦装置１０の作動、特に操舵装置１４の作動を説明する。運転者により、例えば、ノブ３４が予め設定された原位置から右方向に回転させられれば、その回転に伴ってローラ７６が原位置たる作用面８０，８２の接続部から右作用面８０に沿って移動させられ、ばね７２の弾性力に抗して支持軸３６に接近する向きに移動させられる。このため、ノブ３４の回転角度が増大してばね７２の弾性変形量が増大させられるほど、ノブ３４の原位置に戻ろうとする復帰トルクが増大する。ノブ３４が原位置から左方向に回転させられる場合にも同様にして復帰トルクが発生させられるが、前述のように、本実施例においては、２つの作用面８０，８２が非対称に形成されており、ノブ３４が右方向に回転させられる場合には、左方向に回転させられる場合に比較して発生する復帰トルクが小さくなる。

さらに、運転者によりノブ３４が回転操作される場合と、復帰トルク付与装置７０により復帰トルクが付与されてノブ３４が原位置に復帰しようとする場合との両方の回転に対して、ロータリダンパ４０により抵抗トルクが付与される。しかし、運転者によりノブ３４が回転操作される場合には、その回転速度が小さくされるのが普通であるため、抵抗トルクは非常に小さく、実質的に発生しないに等しいことになる。それに対して、ノブ３４が原位置から離れた位置へ回転操作された状態で、何らかの原因により解放された場合には、ノブ３４は復帰トルク付与装置７０による復帰トルクによって比較的大きい速度で原位置に向かって復帰させられようとする。この場合には、ロータリダンパ４０により付与される抵抗トルクが大きくなり、ノブ３４の復帰回転速度は比較的小さい大きさに制限される。このため、運転者によるノブ３４の回転操作が容易となる。

以上の説明から明らかなように、本車両操縦装置１０においては、ばね７２の自由端部７４が係合部材、その他の部分が弾性部材を構成し、ノブ保持部３４の凹部６０であって２つの作用面８０，８２を構成する部分が作用部材を構成している。

なお、上述の磁石９２にはカバー９６が取り付けられており、そのカバー９６と前記ストッパ用突部８４とが係合することにより、ノブ３４の回転角度が制限されるようにしてもよい。その場合には、ハウジング４２にストッパ８６を設けることが不要となる。
さらに、ロータリダンパ４０は、仕切り壁５４に形成された連通穴５８の大きさにより、抵抗トルクの大きさが決まるようにされていたが、連通穴５８を形成しなくてもよい。その場合には、仕切り壁５４の前記摺接部に相当する部分の隙間により各空気室５６内の空気の移動が許容され、空気室５６の体積変化が許容されるようにすることが望ましい。
さらに、本実施例においては、ノブ３４の回転角度に応じて出力される第一操縦信号に基づいて車両の走行方向が制御され、レバー２０の回動角度に応じて出力される第二操縦信号に基づいて車両の加減速が制御されるが、第一操縦信号に基づいて加減速が制御され、第二操縦信号に基づいて走行方向が制御されるようにしてもよいし、それらの操縦信号に基づいて車両の走行に必要な他の要素が制御されるようにしてもよい。

ロータリダンパは上記ロータリダンパ４０に限定されるわけではない。例えば、図５に示すロータリダンパ１００を採用することも可能である。本ロータリダンパ１００は、支持軸３６に対して回転可能なハウジング１０１と、支持軸３６に固定のカバー１０２とを備えている。ハウジング１０１は有底円筒状を成し、ハウジング１０１の開口をカバー１０２が閉塞することにより、内部に密閉空間１０３が形成されている。この密閉空間１０３内には、支持軸３６に固定の１枚以上（図示の例では２枚）の固定板１０４と、ハウジング１０１に固定でハウジング１０１と共に回転する１枚以上（図示の例では３枚）の回転板１０５とが配設されている。回転板１０５は中央に開口を有する有孔円板状を成し、円板状の固定板１０４と小さい隙間を隔てて対面させられている。カバー１０２および固定板１０４の支持軸３６に対する相対回転は支持軸３６に設けられたセレーション部１０６により防止され、回転板１０５とハウジング１０１との相対回転は、回転板１０５の外周面に設けられた軸方向のリブ１０７とハウジング１０１の内周面に形成された軸方向の溝との係合により防止されている。１０８はシール部材である。密閉空間１０３内にはシリコンオイル１０９が充填されており、回転板１０５がハウジング１０１と共に回転させられる際、固定板１０４と回転板１０５との隙間に存在しているシリコンオイル１０９が剪断されることとなって、回転板１０５に、それの回転速度と共に増大する回転抵抗を付与する。

図６ないし図８に、別の実施例としての車両操縦装置１１０を示す。本車両操縦装置１１０のうち加減速操作装置については、前述の実施例と構成が同じであるので、共通の符号を用いることにより説明を省略する。以下、操舵装置１１１の構成について説明する。

本車両操縦装置１１０においても、操舵装置１１１は、支持軸３６に回転可能に支持されたノブ１１２を備える。そのノブ１１２の内部に、ノブ１１２の回転に対する抵抗トルクと、ノブ１１２を原位置に復帰させるための復帰トルクとを付与するトルク付与装置１１４が配設されている。ノブ１１２の内部には、さらに、ノブ１１２の原位置からの回転角度を検出する回転角検出器１１６が設けられている。

回転角検出器１１６は、図示の例ではエンコーダであり、支持軸３６のノブ保持部３２に固定された側とは反対側の端部において支持軸３６に相対回転不能に嵌合された検出軸１１８と、ノブ１１２と一体的に回転可能に設けられ、検出軸１１８と相対回転可能な本体部１２０とを備えている。ノブ１１２が原位置から回転させられれば、それと一体的に本体部１２０が回転させられ、本体部１２０の検出軸１１８に対する相対回転角度がノブ１１２の回転角度として検出される。

トルク付与装置１１４は外観が円柱状を成すハウジング１３０を備える。ハウジング１３０のノブ保持部３２に対向する側の端部に、ノブ保持部３２に向かって開口し横断面形状が円形の大径穴１３２が形成されている。それに対して、支持軸３６の中間部に、大径穴１３２にほぼ隙間なく嵌合可能な円板状のプレート１３４が固定的に設けられている。ハウジング１３０は中心部に、大径穴１３２に連通して軸方向に延びる嵌合穴１３６を備え、その嵌合穴１３６において支持軸３６に相対回転可能に嵌合されるとともに、上記大径穴１３２においてプレート１３４と相対回転可能に嵌合されている。嵌合穴１３６の大径穴１３２とは反対側の端部が比較的小径の貫通穴１３８と連通させられている。支持軸３６の先端部に軸方向に延びる雌ねじ穴１４０が形成され、ねじ部材１４２が、ハウジング１３０の外部から貫通穴１３８を経て雌ねじ穴１４０に螺合されている。ねじ部材１４２は段付軸状を成し、肩面１４３が支持軸３６の先端面に当接するまで雌ねじ穴１４０に螺合された状態で、頭部１４４と支持軸３６の先端面との間隔が、ハウジング１３０の貫通穴１３８の周辺部の厚さより僅かに大きくなるようにされており、それによって、ハウジング１３０が支持軸３６に相対回転可能かつ軸方向に相対移動不能に取り付けられている。頭部１４４から支持軸３６側とは反対側に延び出す突部に上記回転角検出器１１６の検出軸１１８が相対回転不能に嵌合されるセレーション穴１４６が形成されている。

ハウジング１３０内の嵌合穴１３６と干渉しない部位に２つの収容穴１５０，１５２が形成され、それらの内部にヒステリシス付与装置１５４と復帰トルク付与装置１５６とがそれぞれ配設されている。２つの収容穴１５０，１５２のうちの一方である第一収容穴１５０は、軸方向に延びる横断面形状が円形の底付穴であり、大径穴１３２に向かって開口している。その第一収容穴１５０内に、ヒステリシス付与装置１５４が配設されている。ヒステリシス付与装置１５４は、プレート１３４の一側面に接触するように設けられ、ハウジング１３０と一体的に回転する際にプレート１３４との間で摩擦抵抗を生じる摩擦材１５８を備える。第一収容穴１５０内に弾性部材たる圧縮コイルスプリング１６０が配設され、有底円筒状の押付部材１６２を介して摩擦材１５８をプレート１３４に接近する向きに付勢している。図示の例では、摩擦材１５８が押付部材１６２に固定されている。ハウジング１３０がノブ１１２とともに回転するとき、ハウジング１３０と一体的に移動しようとする摩擦材１５８と、支持軸３６に固定されたプレート１３４との間に摩擦抵抗が生じて、ノブ１１２に抵抗トルクを付与する。それら圧縮コイルスプリング１６０，押付部材１６２および摩擦材１５８がヒステリシス付与装置１５４を構成している。

他方の収容穴である第二収容穴１５２は、横断面形状が扇形を成すものであり、大径穴１３２に向かって開口している。その第二収容穴１５２内に復帰トルク付与装置１５６が配設されている。復帰トルク付与装置１５６は、支持軸３６に平行な方向に移動する移動部材１７０と、移動部材１７０の移動を案内する案内部材１７２と、移動部材１７０の軸方向位置を規定する作用部材１７４とを備えている。

案内部材１７２は、Ｌ字形を成し、プレート１３４に固定される固定部１７６と、支持軸３６とほぼ平行な方向に延びて移動部材１７０を案内する案内部１７８とを備える。案内部１７８に、支持軸３６と平行に延びる長穴１８０が形成されている。長穴１８０に一対のピン１８２が長手方向に隔たった位置において摺動可能に挿通されている。それらピン１８２により移動部材１７０が案内部材１７２に直線的に移動可能に取り付けられている。一対のピン１８２のうちプレート１３４から遠い側のピン１８２に弾性部材たる引張コイルスプリング１８４が係合させられている。引張コイルスプリング１８４の他方の端部は、案内部材１７２の固定部１７６に係合させられており、ピン１８２および移動部材１７０をプレート１３４に接近する向きに付勢している。

移動部材１７０のプレート１３４に近い側の端部に、案内部材１７２とは反対側に突出するローラ軸１８６が設けられており、ローラ１８８がそれの軸線周りに回転可能に保持されている。それに対して、ハウジング１３０に一体的に固定され、ローラ１８８に対向する２つの作用面１９０，１９２を備える作用部材１７４が設けられている。作用部材１７４は、図８の展開部図に示すように、２つの作用面１９０，１９２の境界部に、ローラ１８８と係合する凹部１９４が形成されており、ノブ１１２を原位置から回転操作開始する際に節度感が付与されるようになっている。２つの作用面１９０，１９２は、その凹部１９４から周方向に遠ざかるほど、プレート１３４から遠ざかる向きに傾斜させられている。本実施例においては、凹部１９４から右方向に延び出す右作用面１９０の方が、反対側の左作用面１９２より傾斜が緩やかにされている。

本操舵装置１１１において、ノブ１１２の回転に伴ってハウジング１３０とともに作用部材１７４が支持軸３６に対して回転すれば、作用面１９０，１９２のローラ１８８と対向する部位が移動して、ローラ１８８および移動部材１７０を引張コイルスプリング１８４の付勢力に抗してプレート１３４から離間する向きに移動させる。ノブ１１２の原位置からの回転角度の絶対値が増大するほど、引張コイルスプリング１８４の弾性変形量が増大して、ノブ１１２を原位置に復帰させるための復帰トルクが増大する。本実施例においても、ノブ１１２が右方向に回転する場合には左方向に回転する場合に比較して、復帰トルクが小さくなる。

また、ノブ１１２が右方向に回転させられる場合にも左方向に回転させられる場合にも、ヒステリシス付与装置１５４により、プレート１３４とハウジング１３０との間に一定の摩擦トルクが発生させられ、ノブ１１２の回転操作特性にヒステリシスが付与される。そのため、ノブ１１２が一定の回転操作位置に保持されている状態で、運転者が意図しないにもかかわらずノブ１１２に加えられている操作トルクが多少変動しても、その変動量がヒステリシスの範囲内であれば、ノブ１１２が実際に回転することはなく、操舵信号が一定に保たれる。

図９に、別の実施例としての車両操縦装置２００を示す。本車両操縦装置２００のうち加減速操作装置については、前述の実施例と構成が同じであるので、共通の符号を用いることにより説明を省略する。以下、操舵装置２１０の構成について詳細に説明する。

本操舵装置２１０においても、支持軸３６にノブ２１２が回転可能に支持されておりノブ２１２内にトルク付与装置２１４が収容されている。トルク付与装置２１４とノブ保持部３２との間にノブ２１２の支持軸３６に対する回転角度を検出する回転角検出器２１６が設けられている。

図１０に示すように、トルク付与装置２１４はハウジング２２０を備える。ハウジング２２０は、外観が円柱状の本体部２２２と、本体部２２２のノブ保持部３２側の端部からノブ保持部３２に向かって延び出す比較的小径のボス部２２４とを備える。ボス部２２４の内部に比較的大径の大径穴２２６が形成され、本体部２２２の中心に軸方向に延びる比較的小径の小径穴２２８が形成されている。ボス部２２４の外周に雄ねじ部２３０が形成されている。

支持軸３６は、ノブ保持部３２に固定された基端側が比較的大径の大径部２３２、先端側が比較的小径の小径部２３４とされ、それら大径部２３２と小径部２３４との境界部が軸方向と直交する肩面２３６とされている。支持軸３６の大径部２３２とボス部２２４の大径穴２２６、および支持軸３６の小径部２３４と本体部２２２の小径穴２２８とがそれぞれ相対回転可能に嵌合され、それら大径穴２２６と小径穴２２８との境界部が肩面２３６と当接することにより、ハウジング２２０の支持軸３６に対する嵌合限度が規定されている。

ハウジング２２０の小径穴２２８は支持軸３６の小径部２３４より僅かに短くされている。小径穴２２８は、それの大径穴２２６とは反対側の端部において、小径穴２２８より大径の係合穴２３８に連通させられている。係合穴２３８は、さらに、係合穴２３８より大径であってハウジング２２０の先端に向かって開口する凹部２４０に連通している。その凹部２４０に概して円板状のプレート２５０が嵌合されている。プレート２５０の中央に支持軸３６に向かって突出する係合突部２５２が形成され、係合穴２３８に嵌合し、支持軸３６の端面に当接する形状とされている。プレート２５０が支持軸３６の先端部にボルト２５４によって固定されることにより、係合突部２５２の端面が小径部２３４の先端面に当接し、ハウジング２２０の支持軸３６に対する相対回転が許容されるとともに、支持軸３６からの抜け出しが防止される。肩面２３６と係合突部２５２の端面とにより、ハウジング２２０が僅かな隙間を残して両側から挟まれ、支持軸３６に対する軸方向の相対位置決めがなされるのである。

ハウジング２２０には、前述の実施例と同様に２つの収容穴が形成され、一方がヒステリシス付与装置１５４を収容するヒステリシス付与装置収容部２５６とされ、他方が復帰トルク付与装置１５６を収容する復帰トルク付与装置収容部２５８とされている。なお、それらのトルク付与装置の構成については、上述の実施例とほぼ同じであるので説明を省略する。

回転角検出器２１６は、本実施例においては、光学式エンコーダ２７０とされている。光学式エンコーダ２７０はフォトスイッチ２７２とスリット付き円板２７４とを備える。フォトスイッチ２７２は、図示省略する発光器と受光器とを互いに対向する状態で保持し、ノブ保持部３２に固定されている。スリット付きの円板２７４には、半径方向に沿って延びるスリット２７６が複数形成され、中央に軸方向に貫通する雌ねじ穴２７８が形成されている。その雌ねじ穴２７８がハウジング２２０のボス部２２４に形成された雄ねじ部２３０に螺合して固定されることにより、スリット付き円板２７４がハウジング２２０と一体的に回転可能とされている。ノブ２１２およびハウジング２２０の回転に伴ってスリット付き円板２７４のスリット２７６が形成された部分が発光器と受光器との間を通過することにより、ノブ２１２の回転角が検出される。

さらに別の実施例である車両操縦装置３００の操舵装置３１０を図１１に示す。本操舵装置３１０のトルク付与装置３１２は上述の実施例と同様にノブ３１４内に収容され、構成についても同じであるので説明を省略する。以下、回転角検出器３１６について説明する。

回転角検出器３１６は、ノブ保持部３２に固定されたエンコーダ３１８と、トルク付与装置３１２のハウジング２２０と一体的に回転可能に設けられた第一ギヤ３２０と、その第一ギヤ３２０の回転をエンコーダ３１８に伝達するための第二ギヤ３２２とを備える。第一ギヤ３２０は、第三実施例におけるスリット付き円板２７４と同様に、ハウジング２２０から延び出したボス部２２４の外周に相対回転不能に取り付けられ、ハウジング２２０がノブ３１４とともに支持軸３６まわりに回転する際に一体的に回転させられる。エンコーダ３１８から検出軸３２４が延び出し、検出軸３２４と一体的に回転可能に設けられた第二ギヤ３２２が第一ギヤ３２０と噛み合わせられているので、エンコーダ３１８にハウジング２２０の回転が伝達され、ノブ３１４の回転角を検出する。図にはエンコーダ３１８は１個のみ示されているが、実際には、第一ギヤ３２０の周方向に隔たった位置に、もう一組の第二ギヤ３２２およびエンコーダ３１８が設けられている。これら２個のエンコーダ３１８からの操舵信号が共に操舵制御装置に供給される。フェイルセーフのためである。

以上、本発明のいくつかの実施例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎない。例えば、上記各実施例の復帰トルク付与装置，抵抗トルク付与装置，回転角検出器等、複数の構成要素の組合わせを変更して実施することも可能であり、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果，発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した形態で実施することができる。

本発明の一実施例である車両操縦装置を示す正面図である。 図１に示す操舵装置を示す正面図（一部断面）である。 図１に示す操舵装置の側面断面図である。 図２に示すロータリダンパの側面断面図である。 上記ロータリダンパとは別のロータリダンパを示す正面断面図である。 本発明の別の実施例である車両操縦装置の操舵装置を示す正面図（一部断面）である。 図６に示すトルク付与装置を示す正面断面図である。 図６に示す作用部材の展開図である。 本発明のさらに別の実施例である車両操縦装置の操舵装置を示す正面図（一部断面）である。 図９に示すトルク付与装置を示す正面断面図である。 本発明のさらに別の実施例である車両操縦装置の操舵装置を示す正面図（一部断面）である。

符号の説明

１０：車両操縦装置 １２：加減速操作装置 １４：操舵装置 ３４：ノブ ４０：ロータリダンパ ７０：復帰トルク付与装置 ７２：カンチレバー式ばね ７６：ローラ ８０：右作用面 ８２：左作用面 ９０：回転角検出器 ９２：磁石 ９４：ホール素子 １００：ロータリダンパ １０１：ハウジング １０２：カバー １０４：固定板 １０５：回転板 車両操縦装置 １１０：操舵装置 １１１：操舵装置 １１２：ノブ １１４：トルク付与装置 １１６：回転角検出器 １１８：検出軸 １２０：本体部 １５０：第一収容穴 １５２：第二収容穴 １５４：ヒステリシス付与装置 １５６：復帰トルク付与装置 １５８：摩擦材 １７０：移動部材 １７２：案内部材 １７４：作用部材 １８４：引張コイルスプリング １８８：ローラ １９０：右作用面 １９２：左作用面 １９４：凹部 ２００：車両操縦装置 ２１０：操舵装置 ２１２：ノブ ２１４：トルク付与装置 ２１６：回転角検出器 ２５６：ヒステリシス付与装置収容部 ２５８：復帰トルク付与装置収容部 ２７０：光学式エンコーダ ２７２：フォトスイッチ ２７４：スリット付き円板 ３００：車両操縦装置 ３１０：操舵装置 ３１４：ノブ ３１２：トルク付与装置 ３１６：回転角検出器 ３１８：エンコーダ ３２０：第一ギヤ ３２２：第二ギヤ ３２４：検出軸

Claims (8)

1. 静止部材に相対移動可能に支持された可動部材にノブが回転軸線まわりに回転可能に支持され、前記ノブの前記可動部材に対する回転に応じた第一操縦信号を出力するするとともに、前記可動部材の前記静止部材に対する相対移動に応じた第二操縦信号を出力する移動体操縦装置であって、
   前記ノブが前記可動部材に対して原位置から回転操作された状態において、そのノブに、そのノブを原位置へ復帰させる復帰トルクを付与する復帰トルク付与装置を含み、その復帰トルク付与装置が、
   長手方向の一端が前記ノブと前記可動部材との一方に固定されたカンチレバー式ばねと、
   そのカンチレバー式ばねの自由端に回転可能に保持されたローラと、
   前記ノブと前記可動部材との他方に設けられ、前記ローラと接触し、前記ノブの前記可動部材に対する原位置から正方向と逆方向との相対回転につれて、前記ローラを回転させつつ、前記カンチレバー式ばねの弾性変形量を漸増させる向きに移動させる作用面と
   を含むことを特徴とする移動体操縦装置。
2. 前記作用面が、前記ノブが前記原位置から前記正方向へ回転操作開始される際と前記逆方向へ回転操作開始される際との少なくとも一方において、前記カンチレバー式ばねにステップ的に増大する弾性力を発生させる形状を有する請求項１に記載の移動体操縦装置。
3. 前記作用面が、前記ノブの前記原位置からの回転角度と前記復帰トルクとの関係を非線形とする形状を有する請求項１または２に記載の移動体操縦装置。
4. 前記作用面が、前記ノブが前記原位置から前記正方向に回転操作される場合に前記ローラに作用する部分と、前記ノブが前記原位置から前記逆方向に回転操作される場合に前記ローラに作用する部分とで形状が非対称であり、前記復帰トルク付与装置が前記ノブの正方向の回転操作と逆方向の回転操作との同じ角度に対して互いに絶対値が異なる復帰トルクを付与するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の移動体操縦装置。
5. 前記ローラが、前記カンチレバー式ばねの弾性変形に伴って前記ノブの回転軸線に直角な方向に移動するものであり、前記作用面がそのローラの移動方向と対向する向きに形成された請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体操縦装置。
6. 前記ローラが、前記カンチレバー式ばねの弾性変形に伴って前記ノブの回転軸線に平行な方向に移動するものであり、前記作用面がそのローラをノブの回転につれてそのノブの回転軸線に平行な方向に移動させる形状とされた請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体操縦装置。
7. 前記ノブが、前記回転軸線と直交する横断面形状が円形以外の形状を有するものであり、当該移動体操縦装置が、前記可動部材に回転可能に支持された回転体を含み、前記ノブの前記回転体に対する相対回転位置を変更可能に構成された請求項１ないし６のいずれかに記載の移動体操縦装置。
8. 前記ノブの少なくとも前記原位置への復帰回転に対して抵抗トルクを付与する抵抗トルク付与装置を含む請求項１ないし７に記載の移動体操縦装置。

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