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JP6731302B2 - 操作装置 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも異なる２方向、例えば前後及び左右方向に操作レバーを操作可能な操作装置に関する。
建設機械、航空機、及びゲーム機器等の様々な機械には、操作者が種々の指令を上記機械に入力すべく操作装置が備わっている。操作装置の一例としては、例えば特許文献１のような電気式操作装置が知られている。特許文献１の電気式操作装置では、操作レバーが自在継手を介して本体に支持されており、操作レバーが自在継手によってＸ及びＹ方向に傾倒可能に構成されている。また、本体には、操作レバーの操作に対して反力を発生させるべく、カム、プッシュロッド、及びばねから成る反力機構が設けられており、操作レバーの傾倒角に応じて反力を発生させるようになっている。更に、本体には、２つのジンバルが設けられており、各ジンバルは、操作レバーのＸ及びＹ方向の各々への傾倒に応じて回動するようになっている。各ジンバルには、回転センサが取付けられており、回転センサは、ジンバルの回動角を検出する。このように電気式操作装置では、２つのジンバルの回動角によって操作レバーのＸ及びＹ方向の各々の傾倒角を検出し、傾倒角を操作レバーの操作量としてその操作量に応じて信号を出力するようになっている。
特開２００４−１９２２２８号公報
特許文献１の電気式操作装置では、前述の通り、操作レバーを傾倒させるべく自在継手が用いられ、また操作レバーの操作方向（傾倒方向）ならびに操作量を検出するべくジンバルが用いられている。更に、操作レバーに対して傾倒角に応じた操作反力を与えるべく反力機構なる複雑な構造が用いられている。そのため、電気式操作装置の部品点数が増加し、電気式操作装置が大型化する。
そこで本発明は、小型化を図ることができる操作装置を提供することを目的としている。
本発明の操作装置は、第１方向に延伸し、前記第１方向の一端側部分を操作可能な操作レバーと、前記操作レバーの第１方向中間部を支持するケーシングと、前記第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて前記ケーシング内に配置され、且つ前記操作レバーの第１方向の他端側部分が近接するように配置される第１及び第２センサと、前記第１及び第２方向に直交する第３方向に間隔を空けて前記ケーシング内に配置され、且つ前記操作レバーの第１方向の他端側部分が近接するように配置される第３及び第４センサと、を備え、前記第１乃至第４センサは、前記操作レバーから受ける荷重に応じた信号を出力するようになっているものである。
本発明に従えば、操作レバーの一端側部分が操作されると、てこの原理により、操作レバーがその中間部分を支点にして動いて、他端側部分によってそれに近接して配置されるセンサを押す。この際、操作レバーの他端側部分は、対応するセンサを操作荷重に比例する押付荷重で押すことができ、操作荷重に応じた信号をセンサから出力させることができる。このように、操作装置では、操作レバーの中間部分を支持する構成によって、操作荷重に応じた信号をセンサから出力させることができる。それ故、操作装置の部品点数を低減することができ、また操作装置を小型化することができる。
上記発明において、前記操作レバーは、被支持部を有し、前記被支持部は、前記操作レバーの第１方向中間部に形成され、且つ前記操作レバーの一端側部分が第２及び第３方向に傾倒可能に前記ケーシングによって支持され、前記操作レバーの第１方向の一端側部分の曲げ剛性が他端側部分の曲げ剛性よりも高くてもよい。
上記構成に従えば、操作レバーの一端側部分が操作された際、他端側部分を基点に屈曲させることができる。これにより、操作レバーの被支持部より一端側の部分を操作方向に傾倒させることができる。他方、操作レバーの被支持部より他端側の部分をばねのように撓ますことができ、操作荷重に応じた屈曲量で屈曲し、更に屈曲量に応じたばね力を発生させることができる。これにより、反力機構を用いることなく操作者に被支持部より上側の部分の傾倒角に応じた操作反力を与えることができる。また、操作レバーを撓ませることによってその他端側部分がセンサを押し、センサにばね力が作用する。ばね力は、操作荷重に応じて変化し、また操作レバーの被支持部より上側の部分は、操作荷重に応じた傾倒角に傾倒する。それ故、操作レバーを操作して傾倒させることによって、傾倒角に応じた信号をセンサから出力させることができる。このように、操作装置では、簡単な構造で傾倒角に応じた信号を出力することができるので、操作装置の部品点数を低減することができ、また操作装置を小型化することができる。
上記発明において前記操作レバーは、屈曲部を有し、前記屈曲部は、前記被支持部より他端側に形成され、該屈曲部を基点にして前記操作レバーを前記第２及び第３方向に屈曲可能に形成されてもよい。
上記構成に従えば、操作レバーの一端側部分を操作した際、操作レバーを屈曲部で屈曲させることができる。これにより、操作レバーの被支持部より一端側の部分を操作方向に傾倒させることができる。他方、操作レバーの被支持部より他端側の部分をばねのように撓ますことができ、操作荷重に応じた屈曲量で屈曲し、更に屈曲量に応じたばね力を発生させることができる。これにより、反力機構を用いることなく操作者に被支持部より上側の部分の傾倒角に応じた操作反力を与えることができる。また、操作レバーでは、屈曲部を撓ませることによってその他端側部分がセンサを押し、センサにばね力が作用する。ばね力は、操作荷重に応じて変化し、また操作レバーの被支持部より上側の部分は、操作荷重に応じた傾倒角に傾倒する。それ故、操作レバーを操作して傾倒させることによって、傾倒角に応じた信号をセンサから出力させることができる。このように、操作装置では、簡単な構造で傾倒角に応じた信号を出力することができるので、操作装置の部品点数を低減することができ、また操作装置を小型化することができる。
上記発明において、前記操作レバーの外周面を囲むように近接させて配置される反力追加部材を更に備え、前記反力追加部材は、前記操作レバーが傾倒操作されると前記操作レバーを中立位置に戻すように前記操作レバーに弾性復帰力を与えるように配置されてもよい。
上記構成に従えば、屈曲部による操作反力に加えて反力追加部材による操作反力を操作レバーに与えることができる。即ち、反力追加部材を追加するだけで操作反力の大きさを調整することができ、簡単な構造で操作反力を調整可能な操作装置を構成することができる。これにより、操作装置の部品点数が増加することを抑制し、また操作装置を小型化することができる。
上記発明において、前記操作レバーは、前記第１方向の他端側部分に第１乃至第４荷重伝達板を有しており、前記第１及び第２荷重伝達板は、互いに前記第２方向に間隔を空けて前記第１及び第２センサに間に位置し、且つ各々が前記第１及び第２センサの各々に近接するように配置され、前記第３及び第４荷重伝達板は、互いに前記第３方向に間隔を空けて前記第３及び第４センサに間に位置し、且つ各々が前記第３及び第４センサの各々に近接するように配置されてもよい。
上記構成に従えば、操作レバーを傾倒させた際に荷重伝達板を撓ませることができるので、操作レバーの被支持部より上側を操作方向に傾倒させることができる。他方、荷重伝達板をばねのように撓ますことによって操作荷重に応じたばね力を荷重伝達板に発生させることができる。これにより、反力機構を用いることなく操作者に被支持部より上側の部分の傾倒角に応じた操作反力を与えることができる。また、操作レバーでは、荷重伝達板を撓ませることによってそのばね力をセンサに作用させることができる。ばね力は、操作荷重に応じて変化し、また操作レバーの被支持部より上側の部分が操作荷重に応じた傾倒角に傾倒する。それ故、操作レバーを操作して傾倒させることによって、傾倒角に応じた信号をセンサから出力させることができる。このように、操作装置では、簡単な構造で傾倒角に応じた信号を出力することができるので、操作装置の部品点数を低減することができ、また操作装置を小型化することができる。
上記発明において、前記被支持部は、球状に形成され、前記ケーシングは、前記被支持部を転動可能に支持し、前記第１乃至第４荷重伝達板の各々は、四方に配置され、前記第３及び第４荷重伝達板は、前記第１及び第２荷重伝達板に対して前記第２方向に隙間を空けて配置され、前記第１及び第２荷重伝達板は、前記第３及び第４荷重伝達板に対して前記第３方向に隙間を空けて配置されてもよい。
上記構成に従えば、操作レバーを第２及び第３方向以外の方向に傾倒させた際に、隣接する荷重伝達板同士が当たることを抑制することできる。それ故、操作レバーの操作方向が規制されることを抑制し、操作レバーを第１方向に直交する全方向に操作することができる。
上記発明において、前記操作レバーは、前記第１方向の他端側部分に荷重伝達部を有しており、前記荷重伝達部は、前記第２方向両側及び第３方向両側に夫々向けた４つの側面を有し、前記第１乃至第４センサの各々は、前記荷重伝達部の４つの側面を夫々囲み且つ各々に当接させるように配置されてもよい。
上記構成に従えば、荷重伝達部を囲むように４つのセンサが配置され、荷重伝達部の各側面に対応するセンサを当接させている。それ故、センサを押す際、荷重伝達部の側面が変形しにくく、操作荷重に応じた信号を高い精度で出力することができる。
上記発明において、前記操作レバーは、前記第１方向の他端側部分に荷重伝達部を有しており、前記荷重伝達部は、球状に形成されていてもよい。
上記構成に従えば、操作レバーの傾倒角に関わらず、荷重伝達部を略同じ位置且つ略同じ接触面積にてセンサに当接させることができる。それ故、操作レバーの傾倒に伴う撓みの基点の変化を抑制することができる。
上記発明において、前記操作レバーは、前記第１方向の他端側部分に荷重伝達部を有しており、前記荷重伝達部は、前記第１乃至第４センサに夫々対向する４つの面を有し、前記４つの面は、対向する前記センサに向かって突出するように円柱弧状に形成されていてもよい。
上記構成に従えば、操作レバーの傾倒角に関わらず、荷重伝達部を略同じ位置且つ略同
じ接触面積にてセンサに当接させることができる。それ故、操作レバーの傾倒に伴う撓み
の基点の変化を抑制することができる。
本発明によれば、小型化を図ることができる。
本件発明の第１実施形態に係る操作装置を示す断面斜視図である。 図１の操作装置を切断線ＩＩ−ＩＩで切断して見た平面断面図である。 図１の操作装置を切断線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断して見た平面断面図である。 本件発明の第２実施形態に係る操作装置を示す正面断面図である。 図４の操作装置において、操作レバーを傾倒させたときの状態を示す正面断 面図である。 操作レバーの傾倒角と操作荷重との関係を示すグラフである。 本件発明の第３実施形態に係る操作装置を示す正面断面図である。 図７の操作装置を切断線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩで切断して見た平面断面図である。 図７の操作装置において、操作レバーを傾倒させたときの状態を示す正面断面図である。 操作レバーの傾倒角と操作荷重との関係等を示すグラフである。 本件発明の第４実施形態に係る操作装置の平面断面図である。
以下、本発明に係る第１乃至第４実施形態の操作装置１，１Ａ〜１Ｃについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する操作装置１，１Ａ〜１Ｃは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
建設機械、航空機、及びゲーム機器等の様々な機械には、操作装置１，１Ａ〜１Ｃが備わっており、操作者は、操作装置１，１Ａ〜１Ｃを介して種々の指令を上記機械に入力することができる。操作装置１，１Ａ〜１Ｃは、例えば建設機械のアクチュエータを操作すべく用いられ、前後方向及び左右方向に夫々傾倒操作することによって異なる２つのアクチュエータを操作できるように構成されている。即ち、操作装置１，１Ａ〜１Ｃは、傾倒する方向に応じて異なる出力信号を出力できるように構成されている。なお、操作装置１，１Ａ〜１Ｃは、前述する建設機械を含め、航空機、及びゲーム機器等の様々な機械に適用することができる。以下では、操作装置１，１Ａ〜１Ｃの構成について種々の具体例について図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態の操作装置１は、操作レバー１１と、ケーシング１２と、４つのセンサ１３〜１６とを備えている。操作レバー１１は、第１方向、本実施形態では上下方向に延在する中実、あるいは中空の大略円柱状の部材である。操作レバー１１は、鉄等の金属材料から成る本体部２１を有しており、本体部２１の一端部分である上端部に操作部２２が設けられている。操作部２２は、合成樹脂や合成ゴム等から成り、且つ大略球状に形成されている。なお、操作部２２は、必ずしも球状である必要はなく、円筒形状、又は下側に向かって先細りの逆円錐形状であってもよい。このような形状を有する操作部２２は、本体部２１の上端部に被せるように嵌め込まれている。これによって、操作者は、操作レバー１１の上端部を手全体で包むように把持できるようになっている。また、操作レバー１１は、操作部２２を含む上端側部分を突き出させた状態でケーシング１２に挿入されている。
ケーシング１２は、ケーシング本体３１と、支持体３２と、センサ取付体３３とを有している。ケーシング本体３１は、大略箱状に形成されており、機械に備わるハウジング（図示しない）に固定されるようになっている。また、ケーシング本体３１は、その中に収容空間１２ａを有している。収容空間１２ａは、上下方向に延在する平面視で矩形状の空間であり、収容空間１２ａには、支持体３２が収容されている。
支持体３２は、大略直方体状に形成されており、上下方向に貫通する貫通孔３２ａを有している。貫通孔３２ａには、操作レバー１１の上下方向中間部分が挿通されており、操作レバー１１は、その中間部分に被支持部２３を有している。被支持部２３は、大略球状に形成されており、被支持部２３の半径は、操作レバー１１の残余部の半径より大きくなっている。また、貫通孔３２ａは、この被支持部２３を収容すべく被支持部収容空間３２ｂを有しており、被支持部収容空間３２ｂは、被支持部２３と略同径の球状に形成されている。これにより、被支持部２３が被支持部収容空間３２ｂに嵌まり込み、支持体３２によって操作レバー１１が上下、前後、及び左右に動かないように固定される。他方、支持体３２では、貫通孔３２ａの孔径が操作レバー１１の外径より大径に形成されており、操作レバー１１の操作部２２を上下方向に直交する方向に押し引きした際（即ち、操作した際）、操作レバー１１が被支持部２３を支点にして上下方向に直交する全方向に若干ながら傾倒できるようになっている。このように構成される支持体３２は、ケーシング１２の底部１２ｂから上方に離して収容空間１２ａに配置されており、底部１２ｂと支持体３２との間にはセンサ取付体３３が配置されている。
センサ取付体３３は、後で詳述する４つのセンサ１３〜１６を取付けるための部材であり、支持体３２の下方に配置されている。センサ取付体３３は、平面視で中心付近に取付孔３３ａを有しており、取付孔３３ａは、図３に示すように平面視で断面正方形状に形成されている。それ故、センサ取付体３３は、前後及び左右に対向して配置される第１乃至第４内側面３４ａ〜３４ｄを有している。第１乃至第４内側面３４ａ〜３４ｄは、共に支持体３２側の部分が切欠かかれて、その部分が外側に凹んでいる。これにより、第１乃至第４内側面３４ａ〜３４ｄは、支持体３２側の部分に対して底部１２ｂ側の部分が内側に突出しており、その部分にセンサ１３〜１６が夫々取り付けられている。
センサ１３〜１６は、荷重を検出するセンサであり、センサ面１３ａ〜１６ａに荷重が作用すると、作用する荷重の大きさに応じた信号を出力するようになっている。センサ１３〜１６は、例えば、側面視で大略矩形状のフィルム状に形成されている圧電センサである。なお、図３では、説明の便宜上、センサ１３〜１６に厚みを持たせて記載されている。このような形状を有するセンサ１３〜１６は、互いに向き合うように各内側面３４ａ〜３４ｄに取付けられている。
更に詳細に説明すると、第１及び第２センサ１３，１４は、第１及び第２内側面３４ａ，３４ｂに取付けられており、前後方向に対向し且つ間隔を空けて配置されている。また、第３及び第４センサ１５，１６は、第３及び第４内側面３４ｃ，３４ｄに取付けられており、左右方向に対向し且つ間隔を空けて配置されている。このようにして４つのセンサ１３〜１６は、第１乃至第４内側面３４ａ〜３４ｄの内側に突出する部分に前後左右の四方に離して配置され、４つのセンサ１３〜１６の間には操作レバー１１の下端側部分が挿通されている。また、操作レバー１１は、その下端側部分に荷重伝達部２４を有している。
荷重伝達部２４は、中実、あるいは中空の大略直方体状に形成されており、荷重伝達部２４自体が弾性変形しないようになっている。また、荷重伝達部２４は、取付孔３３ａに挿通されており、荷重伝達部２４の外形は、平面視で取付孔３３ａの外形より小さく形成されている。それ故、荷重伝達部２４は、その４つの側面２４ａ〜２４ｄと各々に対向するセンサ１３〜１６とが近接するように配置されている。本実施形態では、対向する面同士の間に所定の間隔が空くように４つのセンサ１３〜１６に囲まれた空間、即ち取付孔３３ａに荷重伝達部２４が配置されている。各側面２４ａ〜２４ｄと各々に対向するセンサ１３〜１６との間の間隔（遊び）は、例えば０．０１〜５ｍｍ程度である。なお、各側面２４ａ〜２４ｄと各々に対向するセンサ１３〜１６とは、必ずしも間隔をあけて配置する必要はなく、各側面２４ａ〜２４ｄと各々に対向するセンサ１３〜１６と当接させてもよい。このように、操作レバー１１の下端側部分にある荷重伝達部２４は、取付孔３３ａに挿通され、四方に配置された４つのセンサ１３〜１６に囲まれ且つ近接させて配置されている。
また、操作レバー１１は、前述の通り、ケーシング１２に挿入され、その中間部分にある被支持部２３が支持体３２によって支持されている。他方、操作レバー１１の上端側部分は、ケーシング１２の収容空間１２ａから外方に突出しており、上端部に操作部２２を有している。また、操作レバー１１は、その上端部と被支持部２３との間にカバー１７が設けられている。カバー１７は、操作レバー１１の外周面に周方向全周にわたって設けられており、操作レバー１１の外周面とケーシング１２の内周面との間に渡されて収容空間１２ａを塞いでいる。
このように構成される操作装置１では、操作レバー１１の操作部２２が操作されると、操作レバー１１がてこの原理により被支持部２３を支点として動き、荷重伝達部２４が遊びの分だけ動いた後、何れかのセンサ１３〜１６を押す。より詳細には、操作レバー１１が操作されると、荷重伝達部２４が操作された方向とは反対側にある対応するセンサ１３〜１６に向かって動き出し、遊びの分だけ動いた後に対応するセンサ１３〜１６に当たる。この状態で、操作レバー１１を更に傾けるためには、傾倒角に応じた操作荷重を操作レバー１１に加えて、操作レバー１１の荷重伝達部２４と被支持部２３との間を撓ませる必要がある。撓ませると、撓み量に応じた反力が発生し、この反力（即ち、押付荷重）によって前述の対応するセンサ１３〜１６が押される。このように、操作レバー１１を傾倒させると、センサ１３〜１６には操作荷重に比例する押付荷重が作用する。そうすることで、押されたセンサ１３〜１６が押付荷重に応じた大きさの信号を出力する。
例えば、操作部２２が後方に操作されると、第１センサ１３が押され、第１センサ１３は、操作荷重に応じた大きさの信号を出力する。また、操作部２２が左側に操作されると、第３センサ１５が押され、第３センサ１５は、操作荷重に応じた大きさの信号を出力する。また、操作部２２が右斜め前方に操作されると、第２及び第４センサ１４，１６が押され、第２及び第４センサ１４，１６の各々は、操作荷重の各成分（前側成分及び右側成分）に応じた大きさの出力信号を出力する。
また、操作レバー１１を傾けると、荷重伝達部２４の支持体３２側の部分に比べて底部１２ｂ側の部分の方が大きく動く。それ故、センサ１３〜１６には、まず荷重伝達部２４の底部１２ｂ側の部分から当たる。その後、操作レバー１１の荷重伝達部２４と被支持部２３との間の部分が撓むことによって、荷重伝達部２４とセンサ１３との接触部分が底部１２ｂ側から支持体３２側へと移っていく。そうすると、構成部品の寸法ばらつき等に起因する、角度に対する出力信号の個体差によるばらつきが生じやすくなる。
このようなことを鑑み、操作装置１では、センサ取付体３３の各側面３４ａ〜３４ｄの支持体３２側の部分が切り欠かれ、底部１２ｂ側の部分が内側に突出している。これにより、操作レバー１１を傾けても、荷重伝達部２４の支持体３２側の部分は各側面３４ａ〜３４ｄに当たらず、荷重伝達部２４の底部１２ｂ側の部分が主に当たるようになっている。
また、センサ１３〜１６のセンサ面の外形寸法を荷重伝達部２４の各側面２４ａ〜２４ｄの外形寸法より小さくする、より詳しくは、センサ面の上下方向長さを各側面２４ａ〜２４ｄの上下方向長さより小さくすることで、荷重伝達部２４がセンサ１３〜１６と接触する部位範囲を狭めることができる。これにより、操作レバー１１を傾倒させた際の基点の変化を小さくできる。これにより、操作レバー１１の傾倒角をより正確に検知できるとともに、個体差に起因する、角度に対する出力信号ばらつきを小さくすることができる。
このように操作装置１は、球状の被支持部２３を支持体３２によって支持させることによって操作レバー１１を上下方向に直交する全方向に操作することを可能にし、且つその操作方向に応じた信号を出力することができる。また、従来技術では、操作荷重に対応する傾倒角に応じた大きさの出力信号を出力させるべく、自在継手、操作反力を発生させる反力機構、及びジンバルを用いている。これに対して操作装置１では、操作レバー１１が操作されると、その操作方向と反対側にあるセンサ１３〜１６から操作荷重に応じた大きさの出力信号を出力する。このように、操作装置１では、従来技術の電気式操作装置で用いられる自在継手、操作反力を発生させる反力機構、及びジンバルを適用しなくても操作荷重に応じた大きさの出力信号を出力することができる。これにより、操作装置１の部品点数を削減することができ、操作装置１の小型化を図ることができる。また、角度センサを用いていないので、前記角度センサの回転中心をジンバルの回転中心に正確に合わせる必要や、角度のずれが発生しないように取り付けないといけない、といった組立時の制約を緩和することができ、操作装置１の組立てを容易にすることができる。
［第２実施形態］
第２実施形態の操作装置１Ａは、第１実施形態の操作装置１と構成が類似している。従って、第２実施形態の操作装置１Ａの構成の説明については、第１実施形態の操作装置１と異なる構成について主に説明し、同じ構成については同一の符号を付してその説明を省略する。後述する第３及び第４実施形態の操作装置１Ｂ，１Ｃについても同様である。
第２実施形態の操作装置１Ａは、図４に示すように操作レバー１１Ａと、ケーシング１２Ａと、４つのセンサ１３〜１６を備えている。操作レバー１１Ａは、本体部２１Ａと、操作部２２と、被支持部２３とを有している。本体部２１Ａは、上下方向に延在する中実、あるいは中空の大略円柱状の部材である。本体部２１Ａは、その上端部に操作部２２が設けられ、下端部に荷重伝達部２４を有し、更に中間部分に被支持部２３が形成されている。
また、本体部２１Ａは、被支持部２３より上側の部分と被支持部２３より下側の部分とで異なる材料から成り、前記上側の部分の曲げ剛性（第１方向の一端側部分の曲げ剛性）が前記下側の部分の曲げ剛性（他端側部分の曲げ剛性）より高くなっている。本実施形態では、被支持部２３より上側の部分が鉄等の金属材料から成り、被支持部２３より下側の部分がＣＦＲＰ等の合成樹脂材料から成る。このように曲げ剛性を変えることによって、被支持部２３より上側の部分に比べて被支持部２３より下側の部分を弾性変形しやすくしている。なお、各部分を構成する材料は、上述する材料に限定されない。更に、本体部２１Ａは、被支持部２３より下側の部分、より詳細には被支持部２３と荷重伝達部２４との間に屈曲部２５を有している。
屈曲部２５は、いわゆるくびれであり、本体部２１Ａにおいて周方向全周にわたって略同一の深さの溝を形成することによって構成される。屈曲部２５は、本体部２１Ａの残余の部分に比べて小径に形成されており、本体部２１Ａは、屈曲部２５を基点にして上下方向に直交する全方向に屈曲できるようになっている。即ち、操作部２２が所定方向に操作される際に、図５に示すように操作レバー１１Ａを屈曲部２５で屈曲させることができる。これにより、被支持部２３より上側の部分が被支持部２３を支点にして傾倒させることができる。
また、本体部２１Ａに屈曲部２５を形成することによって、操作レバー１１Ａを弾性変形するように屈曲させて撓ませることができ、操作荷重に応じた屈曲量で屈曲し、更に屈曲量に応じたばね力を発生させることができる。これにより、特許文献１に記載されているような、カム、プッシュロッド、及びばねから成る反力機構を用いることなく操作者に被支持部２３より上側の部分の傾倒角αに応じた操作反力を与えることができ、操作レバー１１Ａを中立位置に戻すことができる。
また、屈曲部２５を形成する代わりに、形状により曲げ剛性を異ならせるという観点から、本体部２１Ａは、被支持部２３より上側の部分の曲げに関する断面二次モーメントが、被支持部２３より下側の部分の断面二次モーメントより大きくなるような形状であっても良い。例えば、被支持部２３より上側の部分の外径が、被支持部２３より下側の部分の外径より大きな、大略円柱状の部材であっても良い。
更に、操作レバー１１Ａでは、屈曲部２５を撓ませることによって荷重伝達部２４が対応するセンサ１３〜１６を押し、対応するセンサ１３〜１６にばね力が作用する。ばね力は、操作荷重に応じて変化し、また操作レバー１１Ａの被支持部２３より上側の部分は、操作荷重に応じた傾倒角αで傾倒する。それ故、操作レバー１１Ａを操作して傾倒させることによって、傾倒角αに応じた信号をセンサから出力させることができる。このように、操作装置１では、簡単な構造で傾倒角αに応じた信号を出力することができるので、操作装置１Ａの部品点数を低減することができ、小型化を図ることができる。
また、操作レバー１１Ａでは、本体部２１Ａの下側の部分に屈曲部２５が形成されているので、前記下側の部分の曲げ剛性が低くなっている。また、屈曲部２５が形成される下側の部分は、曲げ剛性の低い材料によって構成されている。それ故、本体部２１Ａの下側の部分を屈曲させることができ、操作者がレバー操作したときに本体部２１Ａの上側部分が屈曲して操作レバー１１Ａが撓んでしまったというような違和感を感じることを抑えることができる。これにより、操作装置１Ａでは、自在継手等の構成を用いることなく傾倒させることができ、操作装置１Ａの部品点数を低減して小型化を図ることができる。
また、操作装置１Ａでは、ケーシング本体３１内に反力追加部材３５が収容されている。反力追加部材３５は、例えば合成ゴム等から成る板状の弾性体であり、平面視で中心付近に挿通孔３５ａが形成されている。挿通孔３５ａには、本体部２１Ａが挿通され、本体部２１Ａの被支持部２３と屈曲部２５との間に位置している。また、反力追加部材３５の内周面は、本体部２１Ａの外周面と近接しており、操作部２２が操作されて本体部２１Ａの上側の部分が傾倒すると本体部２１Ａの下側の部分によって挿通孔３５ａが押し広げられるようになっている。この際、反力追加部材３５には、元の形状に戻るべく弾性復帰力が生じ、弾性復帰力を本体部２１Ａに与えて操作レバー１１Ａを中立位置に戻すようになっている。これにより、操作部２２を操作する際の操作荷重（図６の実線参照）に抗する力である操作反力として、本体部２１Ａを屈曲させることによって生じる弾性反力（図６の二点鎖線参照）に加えて反力追加部材３５から受ける弾性復帰力（図６の鎖線参照）を操作部２２に作用させることができる。即ち、反力追加部材３５によって操作反力を大きくすることができる。
なお、反力追加部材３５は、材料及び形状（厚み等）を変えることによって弾性復帰力を変更することができるので、反力追加部材３５の材料及び形状（厚み等）を変えることによって所望の操作反力を得ることができる。更に、反力追加部材３５の形状を変えることによって、所定方向だけの操作反力を大きくすることもできる。即ち、操作装置１Ａでは、反力追加部材３５を変えるだけで操作反力を変える、即ち操作感を変えることができる。
このように、操作装置１Ａでは、屈曲部２５による操作反力に加えて反力追加部材３５による操作反力も操作レバー１１Ａに与えることができ、また反力追加部材３５の形状等を変えることによって操作反力の大きさを調整することができる。これにより、簡単な構造で操作反力を調整可能な操作装置１Ａを構成することができる。それ故、操作装置１Ａの部品点数が増加することが抑制でき、また操作装置を小型化することができる。
このように構成される第２実施形態の操作装置１Ａは、前述する作用効果以外にも、第１実施形態の操作装置１と同様の作用効果を奏する。
［第３実施形態］
第３実施形態の操作装置１Ｂは、図7に示すように操作レバー１１Ｂと、ケーシング１２Ｂと、４つのセンサ１３〜１６を備えている。操作レバー１１Ｂは、本体部２１Ｂと、操作部２２と、被支持部２３とを有している。本体部２１Ｂは、上下方向に延在する中実、あるいは中空の大略円柱状の部材であり、第２実施形態と同様に被支持部２３より上側の部分の曲げ剛性が被支持部２３より下側の部分の曲げ剛性より高くなっている。このように構成される本体部２１Ｂは、下端部に荷重伝達部２４Ｂを有している。
荷重伝達部２４Ｂは、図８に示すように、４つの荷重伝達板４１〜４４を有しており、４つの荷重伝達板４１〜４４は、前後及び左右に間隔を避けて四方に配置されている。即ち、第１及び第２荷重伝達板４１，４２は、前後方向に間隔を空けて配置され、第３及び第４荷重伝達板４３，４４は、左右方向に間隔を空けて配置されている。また、第１乃至第４荷重伝達板４１〜４４の各々は、第１乃至第４センサ１３〜１６の各々に近接して配置されている。このように配置される第１乃至第４荷重伝達板４１〜４４は、連結部４５を介して本体部２１Ｂの中間部分に繋がっている。
連結部４５は、平面視で大略正方形状に形成されており、各辺の中間部分に第１乃至第４荷重伝達板４１〜４４の各々が一体的に設けられている。各荷重伝達板４１〜４４は、連結部４５の各辺から下方に延在する矩形状の板状部材であり、それらの外側面４１ａ〜４１ｄには、センサ取付体３３Ｂの第１乃至第４内側面３４ａ〜３４ｄが夫々近接するように配置されている。本実施形態では、対応する面同士が互いに対向し、且つそれらの間に間隔（例えば０．０１〜５ｍｍ程度）をあけて夫々配置されている。また、第１乃至第４内側面３４ａ〜３４ｄは、その支持体３２側の部分が切欠かれて外側に凹んでおり、底部１２ｂ側の部分が内側に突き出ている。この突出ている部分にセンサ１３〜１６が夫々取り付けられており、４つのセンサ１３〜１６が荷重伝達部２４Ｂを前後左右の四方から取り囲んでいる。
このように４つのセンサ１３〜１６が配置されることにより、操作レバー１１Ｂが操作されると、荷重伝達部２４が間隔（遊び）の分だけ動いた後、傾倒方向とは反対側にある荷重伝達板４１〜４４が対応するセンサ１３〜１６を押す。例えば、図８の二点鎖線及び図９に示すように、操作レバー１１Ｂが右側に傾倒操作されると、左側にある第３荷重伝達板４３が対応する第３センサ１５に向かって動き出し、遊びの分だけ動いた後に第３センサ１５に当たる。この状態で操作レバー１１Ｂが更に傾けようとすると、荷重伝達板４３が撓み、それに応じて操作レバー１１Ｂの被支持部２３より上側を操作方向に傾倒する。他方、第３荷重伝達板４３が撓むことによって操作荷重に応じたばね力を前記第３荷重伝達板４３で発生させることができる。これにより、反力機構を用いることなく操作者に傾倒角に応じた操作反力を与えることができる。また、操作レバー１１Ｂでは、第３荷重伝達板４３を撓ませることによってそのばね力を反力として第３センサ１５に作用させることができる。ばね力は、操作荷重に応じて変化し、また操作レバー１１Ｂの被支持部２３より上側の部分は操作荷重に応じた傾倒角に傾倒する。それ故、操作レバー１１Ｂを操作して傾倒させることによって、傾倒角に応じた信号をセンサから出力させることができる。このように、操作装置１Ｂでは、簡単な構造で傾倒角に応じた信号を出力することができるので、操作装置１Ｂの部品点数を低減することができ、また操作装置を小型化することができる。
また、操作装置１Ｂでは、荷重伝達部２４Ｂの各荷重伝達板４１〜４４が内側に撓むことによって反力である押付荷重をセンサ１３〜１６に与えるようになっている。それ故、より大きな反力を各荷重伝達板４１〜４４に発生させるべく、センサ１３〜１６が荷重伝達部２４Ｂの底部１２ｂ側、即ち各荷重伝達板４１〜４４の底部１２ｂ側に配置されている。また、各荷重伝達板４１〜４４の底部１２ｂ側を撓ませることによって、連結部４５がその分だけ外側に移動しようとするので、センサ取付体３３Ｂの支持体３２側の部分に切欠きを構成することにより、連結部４５がセンサ取付体３３Ｂの第１乃至第４内側面３４ａ〜３４ｄに当たらないようにしている。これにより、第１実施形態と同様に、荷重伝達板４１〜４４と対応するセンサ１３〜１６とが互いに接触する接触位置が操作レバー１１Ｂの傾倒角に応じて移ることを抑制することができる。
更に、操作装置１Ｂでは、前後左右以外（例えば、前斜め右方向や後斜め左方向等）の方向に操作部２２を操作した場合、隣接する２つの荷重伝達板４１〜４４が内側（操作レバー１１Ｂの中心側）に撓む。それ故、４つの荷重伝達板４１〜４４は、撓んだ際に隣接する２つの荷重伝達板４１〜４４が当たらないように間隔を空けて配置されている。即ち、各荷重伝達板４１〜４４は、互いに前後及び左右に間隔Ｘを空けて配置され、その間隔Ｘは、操作レバー１１Ｂに対して設定される最大傾倒角度で傾倒させた際でも各荷重伝達板４１〜４４が互いに当たらないように設定されている。これにより、操作レバー１１Ｂを前後左右以外の方向（例えば、前斜め右方向や後斜め左方向等）に傾倒させた際に隣接する荷重伝達板４１〜４４同士が当たることを抑制することできる。それ故、操作レバー１１Ｂの操作方向が規制されることを抑制し、操作レバー１１Ｂを上下方向に直交する全方向に操作することができる。
また、操作装置１Ｂでは、ケーシング本体３１内に反力追加部材３５に加えてディテント部材３６が収容されている。ディテント部材３６は、反力追加部材３５と同様の材料又は異なる材料から成り、大略板状に形成されている。ディテント部材３６は、支持体３２と反力追加部材３５との間に配置されており、反力追加部材３５と同様に平面視で中心付近に挿通孔３６ａが形成されている。ディテント部材３６の挿通孔３６ａは、反力追加部材３５の挿通孔３５ａより若干大径に形成されており、中立位置にある操作レバー１１Ｂには当接しないようになっている。他方、操作レバー１１Ｂが傾倒して傾倒角が所定角度になると操作レバー１１Ｂの外周面に当接し、更に傾倒させることによって挿通孔３６ａが押し広げられ、元の形状に戻るべく弾性復帰力を操作レバー１１Ｂに与えるようになっている。これにより、操作レバー１１Ｂを所定角度以上傾倒させると、反力追加部材３５の弾性復帰力に加えてディテント部材３６の弾性復帰力も操作反力として操作レバー１１Ｂに作用するようになる（図１０のグラフ参照）。これにより、操作レバー１１Ｂを所定角度傾倒させた際にディテント感を与えることができる。
なお、ディテント部材３６の形状（厚み及び挿通孔３６ａの形状）を変えることによって、ディテント感の大きさを変えたり、所定方向に操作される場合だけにディテント感を与えたりすることができる。即ち、操作装置１Ｂでは、ディテント部材３６を変えるだけでディテント感を変化させることができる。
このように構成される第３実施形態の操作装置１Ｂは、前述する作用効果以外にも、第１実施形態の操作装置１と同様の作用効果を奏する。
［第４実施形態］
図１１に示す第４実施形態の操作装置１Ｃは、操作レバー１１Ｃと、ケーシング１２Ｃと、４つのセンサ１３Ｃ〜１６Ｃを備えている。操作レバー１１Ｃは、本体部２１Ｃと、操作部２２と、被支持部２３とを有している。本体部２１Ｃは、上下方向に延在する中実、あるいは中空の大略円柱状の部材であり、第２実施形態と同様に被支持部２３より上側の部分の曲げ剛性が被支持部２３より下側の部分の曲げ剛性より高くなっている。このように構成される本体部２１Ｃは、下端部に荷重伝達部２４Ｃを有している。
荷重伝達部２４Ｃは、平面視で十字形状の板であり、前後及び左右に延在している。即ち、荷重伝達部２４Ｃは、前側延伸部分５１、後側延伸部分５２、右側延伸部分５３、及び左側延伸部分５４を前後左右に夫々有している。このような形状を有する荷重伝達部２４Ｃは、その下面をケーシング１２Ｃの底面に向けて配置されており、荷重伝達部２４Ｃとケーシング１２Ｃの底面との間には、センサ取付体３３Ｃが設けられている。センサ取付体３３Ｃは、平面視で大略矩形状の板部材であり、その上面には４つのセンサ１３Ｃ〜１６Ｃが設けられている。
４つのセンサ１３Ｃ〜１６Ｃは、前後左右に互いに間隔を空けて四方に配置されている。より詳細に説明すると、第１センサ１３Ｃは、前側延伸部分５１の下方であって前側延伸部分５１に近接させるように配置され、第２センサ１４Ｃは、後側延伸部分５２の下方であって後側延伸部分５２に近接させるように配置されている。また第３センサ１５Ｃは、右側延伸部分５３の下方であって右側延伸部分５３に近接するように配置され、第４センサ１６Ｃは、左側延伸部分５４の下方であって左側延伸部分５４に近接するように配置されている。なお、各センサ１３Ｃ〜１６Ｃと対応する延伸部分５１〜５４とは、遊びが生じるように間隔をあけて配置してもよく、また遊びが生じないように当接するように配置してもよい。
このように構成される操作装置１Ｃは、操作部２２を操作して本体部２１Ｃを傾倒させると、傾倒方向と同じ側にある延伸部分５１〜５４が対応するセンサ１３Ｃ〜１６Ｃを押す。この際、延伸部分５１〜５４がばねのように弾性変形して撓む。これにより、延伸部分５１〜５４が本体部２１Ｃの傾倒角に応じた押付荷重で対応するセンサ１３Ｃ〜１６Ｃを押すことができる。また、延伸部分５１〜５４がばねのように弾性変形して撓ませることによって、反力機構を用いることなく操作レバー１１Ｃの傾転量に応じた操作反力を操作レバー１１Ｃに与えることができ、操作レバー１１Ｃを中立位置の方へと戻すことができる。これにより、操作装置１Ｃの部品点数を低減することができ、小型化を図ることができる。
このように構成される第４実施形態の操作装置１Ｃは、前述する作用効果以外にも、第１実施形態の操作装置１と同様の作用効果を奏する。
［その他の実施形態］
第１乃至第４実施形態の操作装置１，１Ａ〜１Ｃでは、操作レバー１１，１１Ａ〜１１Ｃが上下方向に直交する全方向に傾倒可能に構成されているが、必ずしも全方向に傾倒できるように構成されている必要はない。例えば、前後及び左右方向の少なくとも１方向（即ち、前後方向のみ、又は左右方向のみ）だけ傾倒可能であればよい。また、傾倒可能な方向もまた、上下方向に直交する方向に限定されず、上下方向以外の所定の第１方向に直交する方向に傾倒可能に構成されていればよい。
また、第１及び第２実施形態の操作装置１，１Ａでは、荷重伝達部２４が大略直方体状で形成されているが、必ずしもこのような形状である必要はない。例えば、荷重伝達部２４を球状に形成したり、センサ１３〜１６に当接する部分だけを球状に形成したりしてもよい。このような形状にすると、操作レバー１１の傾倒角に関わらず、荷重伝達部２４が略同じ位置且つ略同じ接触面積にてセンサ１３〜１６に当接する。それ故、操作レバー１１の傾倒に伴う撓みの基点の変化を抑制することができる。同様に、荷重伝達部２４において、４つのセンサ１３〜１６に夫々対向する４つの側面２４ａ〜２４ｄが対応するセンサ１３〜１６に向かって突出するように円柱弧状に形成されていてもよい。これによっても、操作レバー１１の傾倒角に関わらず、荷重伝達部２４を略同じ位置且つ略同じ接触面積にてセンサ１３〜１６に当接させることができる。
また、第２実施形態の操作装置１Ａでは、操作レバー１１Ａの本体部２１Ａが被支持部２３より上側の部分と被支持部２３より下側の部分とで異なる材料で構成され、且つ本体部２１Ａの被支持部２３より下側の部分に屈曲部２５を形成し、操作レバー１１Ａが傾倒方向に屈曲するように構成されている。しかし、操作レバー１１Ａは、必ずしも２つの要件（異なる材料から成る点、及び屈曲部２５を有する点）を備えている必要はない。例えば、操作レバー１１Ａが屈曲部２５を有さず、上側の部分と下側の部分とが異なる材料によって構成されているだけでもよく、逆に操作レバー１１Ａの本体部２１Ａ全体が同一材料から成るが、本体部２１Ａの被支持部２３より下側の部分に屈曲部２５を形成して屈曲するようにしてもよい。
また、第３実施形態の操作装置１Ｂでは、荷重伝達板４１〜４４が撓むことで操作レバーの反力を生じさせるが、他の構成によっても操作反力を発生させてもよい。例えば、本体部２１Ｂの被支持部２３より上側の曲げ剛性が下側の曲げ剛性より高くなるように構成し、下側の部分によって操作反力を発生させてもよい。
また、第１乃至第４実施形態の操作装置１，１Ａ〜１Ｃでは、センサ１３〜１６、１３Ｃ〜１６Ｃとして圧電素子から成る圧電センサが用いられているが、圧電センサに代えて歪ゲージ式センサ、磁歪式センサ、又は静電容量式センサを用いてもよい。また、第２乃至第４実施形態の操作装置１Ａ〜１Ｃでは、本体部２１の被支持部２３より上側の部分が被支持部２３の下側の部分より高い曲げ剛性で形成されているが、逆であってもよい。但し、このような構成の場合、被支持部２３より上側の部分が曲がることになり、従来の操作レバーと異なる動きとなるので、使用者の操作フィーリングが変わる。それ故、従来の操作レバーと同じ操作フィーリングを得るためには、支持部２３より上側の部分が被支持部２３の下側の部分より高い曲げ剛性で形成されていることが好ましい。
１，１Ａ〜１Ｃ 操作装置
１１，１１Ａ〜１１Ｃ 操作レバー
１２，１２Ａ〜１２Ｃ ケーシング
１３，１３Ｃ 第１センサ
１４，１４Ｃ 第２センサ
１５，１５Ｃ 第３センサ
１６，１６Ｃ 第４センサ
２１，２１Ａ〜２１Ｃ 本体部
２３ 被支持部
２４，２４Ｂ，２４Ｃ 荷重伝達部
２４ａ〜２４ｄ 側面
２５ 屈曲部
３３,３３Ｃ センサ取付体
３３ａ 取付孔
３５ 反力追加部材
４１〜４４ 荷重伝達板

Claims (10)

  1. 第１方向に延伸し、前記第１方向の一端側部分を操作可能な操作レバーと、
    前記操作レバーの第１方向中間部を支持するケーシングと、
    前記第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて前記ケーシング内に配置され、且つ前記操作レバーの第１方向の他端側部分が近接するように配置される第１及び第２センサと、
    前記第１及び第２方向に直交する第３方向に間隔を空けて前記ケーシング内に配置され、且つ前記操作レバーの一端側部分が操作されるとてこの原理により前記第１方向中間部を支点にして、前記操作レバーの第１方向の他端側部分が近接するように配置される第３及び第４センサと、を備え、
    前記第１乃至第４センサは、前記操作レバーから受ける荷重に応じた信号を出力するようになっている、操作装置。
  2. 前記操作レバーは、被支持部を有し、
    前記被支持部は、前記操作レバーの第１方向中間部に形成され、且つ前記操作レバーの一端側部分が第２及び第３方向に傾倒可能に前記ケーシングによって支持され、
    前記操作レバーの第１方向の一端側部分の曲げ剛性が他端側部分の曲げ剛性よりも高い、請求項１に記載の操作装置。
  3. 前記操作レバーは、屈曲部を有し、
    前記屈曲部は、前記被支持部より他端側に形成され、該屈曲部を基点にして前記操作レバーを前記第２及び第３方向に屈曲可能に形成されている、請求項２に記載の操作装置。
  4. 前記操作レバーの外周面を囲むように近接させて配置される反力追加部材を更に備え、
    前記反力追加部材は、前記操作レバーが傾倒操作されると前記操作レバーを中立位置に戻すように前記操作レバーに弾性復帰力を与えるように配置されている、請求項３に記載の操作装置。
  5. 前記操作レバーは、前記第１方向の他端側部分に第１乃至第４荷重伝達板を有しており、
    前記第１及び第２荷重伝達板は、互いに前記第２方向に間隔を空けて前記第１及び第２センサの間に位置し、且つ各々が前記第１及び第２センサの各々に近接するように配置され、
    前記第３及び第４荷重伝達板は、互いに前記第３方向に間隔を空けて前記第３及び第４センサの間に位置し、且つ各々が前記第３及び第４センサの各々に近接するように配置されている、請求項２乃至４の何れか１つに記載の操作装置。
  6. 前記被支持部は、球状に形成され、
    前記ケーシングは、前記被支持部を転動可能に支持し、
    前記第１乃至第４荷重伝達板の各々は、四方に配置され、
    前記第３及び第４荷重伝達板は、前記第１及び第２荷重伝達板に対して前記第２方向に隙間を空けて配置され、
    前記第１及び第２荷重伝達板は、前記第３及び第４荷重伝達板に対して前記第３方向に隙間を空けて配置されている、請求項５に記載の操作装置。
  7. 前記操作レバーは、前記第１方向の他端側部分に荷重伝達部を有しており、
    前記荷重伝達部は、前記第２方向両側及び第３方向両側に夫々向けた４つの側面を有し、
    前記第１乃至第４センサの各々は、前記荷重伝達部の４つの側面を夫々囲み且つ各々に当接させるように配置されている、請求項１乃至４の何れか１つに記載の操作装置。
  8. 前記操作レバーは、前記第１方向の他端側部分に荷重伝達部を有しており、
    前記荷重伝達部は、球状に形成されている、請求項１乃至４の何れか１つに記載の操作装置。
  9. 前記操作レバーは、前記第１方向の他端側部分に荷重伝達部を有しており、
    前記荷重伝達部は、前記第１乃至第４センサに夫々対向する４つの面を有し、
    前記４つの面は、対向する前記センサに向かって突出するように円柱弧状に形成されている、請求項１乃至４の何れか１つに記載の操作装置。
  10. 第１方向に延伸し、前記第１方向の一端側部分を操作可能な操作レバーと、
    前記操作レバーの第１方向中間部を支持するケーシングと、
    前記第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて前記ケーシング内に配置され、且つ前記操作レバーの第１方向の他端側部分が近接するように配置される第１及び第２センサと、
    前記第１及び第２方向に直交する第３方向に間隔を空けて前記ケーシング内に配置され、且つ前記操作レバーの第１方向の他端側部分が近接するように配置される第３及び第４センサと、を備え、
    前記第１乃至第４センサは、前記操作レバーから受ける荷重に応じた信号を出力するようになっており、
    前記操作レバーは、被支持部を有し、
    前記被支持部は、前記操作レバーの第１方向中間部に形成され、且つ前記操作レバーの一端側部分が第２及び第３方向に傾倒可能に前記ケーシングによって支持され、
    前記操作レバーの第１方向の一端側部分の曲げ剛性が他端側部分の曲げ剛性よりも高い、操作装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11921536B2 (en) * 2022-01-26 2024-03-05 Woodward, Inc. Soft stop force gradient for control stick
EP4257483A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-11 Ratier-Figeac SAS Stops for force sensor

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4994669A (en) * 1990-07-29 1991-02-19 Stern Michael A Opto-electrical joystick switch having a resilient, rigidly mounted central shaft
JPH04165108A (ja) 1990-10-30 1992-06-10 Kayaba Ind Co Ltd 入力装置
DE69306941T2 (de) * 1992-03-25 1997-05-28 Penny & Giles Blackwood Ltd Steuerknüppel.
JPH06161655A (ja) * 1992-11-26 1994-06-10 Makome Kenkyusho:Kk ジョイスティック
US5773773A (en) * 1993-11-22 1998-06-30 Chrysler Corporation Joystick with detent mechanism for tactile feedback centering
JPH08297521A (ja) * 1995-04-26 1996-11-12 Moriyama Kogyo Kk 操作装置
DE19519941C1 (de) * 1995-06-02 1997-03-13 Gerhard Dipl Ing Wergen Steuerknüppel
WO1996038810A1 (de) * 1995-06-02 1996-12-05 Gerhard Wergen Analoges stellelement
JPH09161617A (ja) * 1995-11-30 1997-06-20 Sega Enterp Ltd スイッチ装置
JPH09204234A (ja) 1996-01-29 1997-08-05 Ando Electric Co Ltd ジョイスティックの構造
DE19610344A1 (de) 1996-03-18 1997-09-25 Philips Patentverwaltung Multifunktions-Bedieneinrichtung für ein Fahrzeug, z. B. für ein Kraftfahrzeug
JP3030170U (ja) 1996-04-16 1996-10-18 栄通信工業株式会社 ジョイスティックコントローラ
JP2828953B2 (ja) * 1996-05-31 1998-11-25 コナミ株式会社 遊技機の手動操作装置
KR100248514B1 (ko) * 1997-08-25 2000-04-01 전주범 전자제품용 노브의 조립구조
TW526446B (en) * 1999-08-27 2003-04-01 Darfon Electronics Corp Pointing stick device capable of sensing adapter pressure acutely
JP2002351562A (ja) 2001-05-28 2002-12-06 Komatsu Ltd モノレバー操作装置
JP3934394B2 (ja) * 2001-10-30 2007-06-20 アルプス電気株式会社 ハプティック入力装置
JP2004171851A (ja) * 2002-11-19 2004-06-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多方向操作スイッチ
JP2004192228A (ja) 2002-12-10 2004-07-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd 電気式操作装置
JP2005116347A (ja) * 2003-10-08 2005-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチ
DE102006059822A1 (de) * 2006-12-11 2008-06-12 Integrated Electronic Systems !Sys Consulting Gmbh Elektrische Steuereinrichtung
US8049724B2 (en) * 2007-02-01 2011-11-01 Phillip Francois Van Dalen AEE (articulated, elevated, ergonomic) computer mouse
US7516675B2 (en) * 2007-07-03 2009-04-14 Kulite Semiconductor Products, Inc. Joystick sensor apparatus
JP2009272093A (ja) 2008-05-02 2009-11-19 Alps Electric Co Ltd 多方向入力装置
EP2113819B1 (en) 2008-05-02 2011-11-16 Alps Electric Co., Ltd. Multi-directional input apparatus
FR2991662B1 (fr) * 2012-06-07 2014-06-13 Sagem Defense Securite Minimanche de pilotage d'un aeronef
CN203337463U (zh) * 2013-07-22 2013-12-11 建研科技股份有限公司 拉脱法检测混凝土抗压强度的仪器
TWM480508U (zh) * 2013-08-01 2014-06-21 Shao-Hua Chu 自行車折疊把手第二案
DE102014209417A1 (de) * 2014-05-19 2015-11-19 W. Gessmann Gmbh Miniatureingabegerät
CN203965991U (zh) * 2014-07-10 2014-11-26 约翰迪尔（天津）有限公司 操纵手柄和包括该操纵手柄的挖掘机
WO2018049615A1 (zh) * 2016-09-14 2018-03-22 深圳市大疆创新科技有限公司 摇杆机构及使用该摇杆机构的控制装置

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