JP2000089847A

JP2000089847A - 操作レバー装置

Info

Publication number: JP2000089847A
Application number: JP10279409A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Sato; 隆之佐藤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】操作レバーの操作力を押し側，引き側，内
側，外側でそれぞれ人間工学的にみて望ましい大きさに
設定でき、全体の構造を簡略化できるようにする。【解決手段】操作レバー１５の基端側を、ケーシング
１１の蓋部１４に揺動自在に取付けると共に、操作レバ
ー１５の基端側にはカム１７を一体に設ける。また、ケ
ーシング１１の蓋部１４には、操作レバー１５を押し
側，引き側，内側，外側の４方向に傾転操作することに
よって、カム１７により押動される各プッシャ１８を設
ける。さらに、ケーシング１１とプッシャ１８との間に
は、同心円状をなして配置されたコイルばね２１，２
５，２８を設ける。そして、ケーシング１１とコイルば
ね２１，２５，２８との間には、これらのコイルばね２
１，２５，２８と対応した位置にそれぞれねじ軸２３、
ねじ筒２７，２９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油圧ショベ
ル等の建設機械に設けられ、アクチュエータの作動を制
御するのに好適に用いられる操作レバー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ショベル等の建設機械は、
走行体と、この走行体上に旋回可能に設けられた旋回体
と、この旋回体に設けられたブーム、アームおよびバケ
ット等の作業装置とから大略構成され、旋回体の運転室
内にはこの旋回体の旋回、作業装置の作動等を操作する
ための操作レバー装置が装備されている。

【０００３】この種の従来技術による操作レバー装置
は、通常、運転室内に設置したレバースタンドに取付け
られたケーシングと、基端側がケーシングに揺動自在に
連結され、先端側が自由端となって押し側，引き側，内
側，外側に傾転操作される操作レバーとから構成されて
いる。

【０００４】また、この操作レバー装置のケーシングに
は、操作レバーの基端側周囲に位置して軸方向に複数の
ガイド穴が穿設されると共に、これらのガイド穴にはプ
ッシャが摺動可能に挿嵌されている。そして、プッシャ
とケーシングとの間にはプッシャを常に伸長方向へと付
勢する複数のスプリングが設けられると共に、操作レバ
ーの基端側には、操作レバーを傾転操作することによっ
て各プッシャを押動するカムが一体に設けられている。

【０００５】そして、オペレータが操作レバーを傾転操
作したときには、操作レバーに設けたカムがスプリング
のばね力に抗してプッシャを押動することにより、この
ときのスプリングからの反力を操作レバーの操作反力と
してオペレータに伝え、操作レバーの操作フィーリング
を高めている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による操作レバー装置では、操作レバーはオペレ
ータの手首の動きによって押し側，引き側，内側，外側
に、即ち前，後，左，右に傾転操作される。そして、こ
のようにオペレータの手首によって操作レバーを傾転操
作する場合、人間工学的にみて、内側，外側への操作力
は、押し側，引き側と比べて小さいことが知られてい
る。また、外側への操作力は内側と比べて小さいことが
知られている。

【０００７】このような理由により、操作レバーの操作
反力は、内側，外側を押し側，引き側に比較して小さく
なるように設定すると共に、外側を内側と比較して小さ
くなるように設定することが望ましい。

【０００８】しかし、この従来技術による操作レバー装
置にあっては、オペレータに対して操作レバーの操作反
力を与える各スプリングのばね力をそれぞれ同等に設定
しているため、この操作レバーの操作反力は押し側，引
き側，内側，外側いずれの側でも同じになり、上述した
ような人間工学的な要求を満たすことができず、操作レ
バーの傾転操作時にはオペレータの負担が増し、腕が疲
れ易くなるという問題がある。

【０００９】しかも、この従来技術による操作レバー装
置では、オペレータの体力的なもの、好みまたは作業条
件（建設機械の種類、操作レバーの配置等）に応じて操
作レバーの操作反力を調整することができず、これによ
っても操作レバーの操作性が低下するという問題があ
る。

【００１０】また、特開平８−３１４５６３号公報に
は、各スプリングのばね力を調整するばね力調整機構を
ケーシング側に一体に設け、このばね力調整機構を作動
することによって、操作レバーの操作反力を押し側，引
き側，内側，外側の４方向で調整できるようにしたもの
が開示されている。

【００１１】しかし、この従来技術にあっては、単一の
スプリングを撓み変形させてばね力の調整を行っている
ために、ばね力の調整代（調整幅）が限られてしまい、
オペレータの好み等に応じて操作レバーの操作反力を幅
広く調整することが難しいという問題がある。

【００１２】しかも、この従来技術では、ばね力調整機
構にモータを用いる構成としているために、全体が大型
化、複雑化し、組立時の作業性が悪くなり、製作コスト
等が高くつくという問題がある。

【００１３】さらに、特開平８−１１５１４０号公報に
は、スプリングのばね力を調整するばね力調整機構をケ
ーシング内に設けることによって、操作レバーの操作反
力を、押し側，引き側，内側，外側の４方向でそれぞれ
独立に調整できるようにしたものが開示されている。

【００１４】しかし、この従来技術でも、前述した他の
従来技術と同様に単一のばねを撓み変形させる構成とし
ているために、操作レバーの操作反力を幅広く調整する
ことが難しいという問題がある。また、ばね力調整機構
にカムを用いる構成としているために構造が複雑化し、
ばね力調整機構を含めた操作レバー装置全体の構造が前
述した他の従来技術と同様に複雑になる等の問題があ
る。

【００１５】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は、操作レバーの操作反力を、押
し側，引き側，内側，外側でそれぞれ人間工学的にみて
望ましい大きさに適宜に調整できると共に、オペレータ
の体力、好み等に応じても適宜に調整することができ、
操作反力を調整するときの調整代を幅広くとって操作レ
バーの操作性を高めることができ、しかも、装置全体の
構造を簡略化できるようにした操作レバー装置を提供す
ることを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明による操作レバー装置は、ケーシングと、
基端側が前記ケーシングに揺動自在に連結され、先端側
が自由端となって押し側，引き側，内側，外側の方向に
傾転操作される操作レバーと、前記操作レバーの基端側
に設けられ、前記操作レバーの傾転操作によって揺動さ
れるカムと、前記ケーシングに設けられ、前記操作レバ
ーを押し側，引き側，内側，外側に傾転操作することに
よって前記カムにより軸方向に押動される４個のプッシ
ャと、前記各プッシャの変位に応じた信号を発生する信
号発生手段と、前記ケーシングと各プッシャとの間に設
けられ、前記操作レバーの傾転操作によって前記プッシ
ャが軸方向に押動されるときに操作反力を発生させる操
作反力発生手段とを備えている。

【００１７】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、操作反力発生手段は、ケーシングとプッシャと
の間に位置して互いに並列に設けられ、前記プッシャを
軸方向の押動方向とは逆向きに付勢する複数の付勢部材
と、前記ケーシングと各付勢部材との間にそれぞれ設け
られ、前記各付勢部材を個別に弾性変形させることによ
り前記操作反力を調整する複数の反力調整具とから構成
したことにある。

【００１８】このように構成したことにより、操作レバ
ーを傾転操作するときには、反力調整具を操作すること
により、各付勢部材をそれぞれ個別に弾性変形させた
り、自由長状態に保持したりすることができ、このとき
の付勢部材による弾性力によって操作レバーの操作反力
を可変に調整することができる。

【００１９】また、請求項２の発明では、複数の付勢部
材は、プッシャと各反力調整具との間に互いに同心円状
をなして配設された複数のコイルばねからなり、各反力
調整具はこれらの各コイルばねを互いに独立して撓み変
形させる構成としている。

【００２０】このように構成したことにより、複数のコ
イルばねはそれぞれ互いに異なるコイル径をもって形成
することができるから、これらのコイルばねのばね定数
を、それぞれのコイル径に反比例して順次大きく設定す
ることができる。

【００２１】さらに、請求項３の発明では、複数の反力
調整具は、各コイルばねに対応して互いに同心円状に配
設され、ケーシングに対してそれぞれ個別に螺合した複
数のねじ部材からなり、これらの各ねじ部材は前記ケー
シングの外側から互いに独立して回転操作されることに
より対向するコイルばねに向けて軸方向に進退する構成
としている。

【００２２】このように構成したことにより、ねじ部材
を回転操作することによってケーシングに対するねじ部
材の螺合位置を変更することができ、これによりコイル
ばねを対向するコイルばねに向けて軸方向に容易に進退
させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
操作レバー装置を油圧ショベルに適用した場合を例に挙
げ、添付図面に従って詳述する。

【００２４】ここで、図１ないし図１３は本発明の実施
の形態を示している。図中、１は走行体、２はこの走行
体１上に旋回可能に搭載された旋回体で、この旋回体２
は、旋回フレーム３を有し、この旋回フレーム３には、
図１、図２に示す如く床板４Ａ等によって運転室を画成
するキャブボックス４、機械室を画成する建屋カバー５
およびカウンタウェイト６等が設けられている。

【００２５】また、旋回フレーム３には旋回モータ（い
ずれも図示せず）等のアクチュエータが設けられ、旋回
体２はこの旋回モータによって旋回駆動される。さら
に、キャブボックス４の床板４Ａ上には運転席７が設け
られている。

【００２６】８は旋回体２の前部に俯仰動可能に設けら
れた作業装置を示し、この作業装置８は、旋回体２の旋
回フレーム３にピン結合されたブーム８Ａと、ブーム８
Ａの先端側にピン結合されたアーム８Ｂと、アーム８Ｂ
の先端側にピン結合されたバケット８Ｃとによって大略
構成されている。そして、ブーム８Ａ、アーム８Ｂおよ
びバケット８Ｃは、ブームシリンダ８Ｄ、アームシリン
ダ８Ｅおよびバケットシリンダ８Ｆ等のアクチュエータ
によって回動操作される。

【００２７】９は運転席７の左，右方向の両側に位置し
てキャブボックス４の床板４Ａに設けられたレバースタ
ンド（右側のみ図示）で、このレバースタンド９は、図
２、図３に示す如く中空の箱体として形成され、その上
端側の角隅には開口部９Ａが設けられている。また、レ
バースタンド９には、後述の操作レバー装置１０が燃料
レバー（図示せず）等と一緒に取付けられると共に、各
種計器、スイッチ類が取付けられている。

【００２８】１０は左，右のレバースタンド９にそれぞ
れ設けられた操作レバー装置（右側のみ図示）で、この
操作レバー装置１０は、ケーシング１１、後述の操作レ
バー１５、カム１７、プッシャ１８および位置検出器３
３等によって大略構成されている。

【００２９】１１はレバースタンド９の開口部９Ａに設
けられたケーシングで、このケーシング１１は、図４に
示す如く、胴部１２と、この胴部１２の下端側にボルト
等の固定手段（図示せず）によって取付けられた底部１
３と、胴部１２の上端側にこの底部１３と同様に取付け
られ外周がフランジ部となった蓋部１４とによって構成
されている。

【００３０】ここで、前記胴部１２には、前，後，左，
右に等間隔に離間して軸方向に延びる４個の収容穴１２
Ａ（２個のみ図示）が形成され、この収容穴１２Ａ内に
は、後述の操作反力発生機構２０が収容されている。そ
して、この収容穴１２Ａの周壁には、後述のねじ筒２９
が螺合されるめねじ部１２Ｂが形成されている。

【００３１】また、蓋部１４には、前記各収容穴１２Ａ
と対応した位置に４個の摺動穴１４Ａが穿設され、この
各摺動穴１４Ａ内には、後述のプッシャ１８が軸方向に
摺動可能に挿嵌されている。

【００３２】１５はケーシング１１に設けられた操作レ
バーで、この操作レバー１５は、図３に示す如く軸部１
５Ａとグリップ部１５Ｂとからなっている。そして、操
作レバー１５は、軸部１５Ａの下端側が自在継手１６に
よってケーシング１１の蓋部１４中央に揺動自在に連結
されると共に、この軸部１５Ａの下端側には後述のカム
１７が取付けられている。

【００３３】また、操作レバー１５は、グリップ部１５
Ｂ側が自由端となって図５中の押し側（前側），引き側
（後側），内側（左，右の一側），外側（左，右の他
側）に傾転操作されるものである。

【００３４】１７は操作レバー１５の下端側に設けられ
たカムで、このカム１７は、図４に示す如く段付筒状に
形成され、その下端面はカム面１７Ａとなっている。そ
して、カム１７の内周側は操作レバー１５の下端側に取
付けられ、操作レバー１５を押し側，引き側，内側，外
側に傾転操作することによって、カム１７は操作レバー
１５と一体となって揺動し、カム面１７Ａが各プッシャ
１８を押圧操作する構成となっている。

【００３５】１８，１８，…はケーシング１１の各摺動
穴１４Ａ内に伸，縮可能に設けられた押し側，引き側，
内側，外側のプッシャで、これらの各プッシャ１８は、
図４に示す如く下端側がケーシング１１の各摺動穴１４
Ａ内に摺動可能に挿嵌され、先端側はコイルばね２１，
２５，２８のばね力により各摺動穴１４Ａ外へと突出し
ている。そして、プッシャ１８は、カム１７が操作レバ
ー１５と一体に揺動されることによって、プッシャ１８
の先端部がカム１７のカム面１７Ａにより押動され、軸
方向に変位する。

【００３６】１９は各プッシャ１８の下端面に固着して
設けられたばねシートで、このばねシート１９には、図
６に示す如く複数の環状突起１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，
１９Ｄ，１９Ｅ，１９Ｆが突設されている。そして、こ
のばねシート１９には、環状突起１９Ａ，１９Ｂ間、環
状突起１９Ｃ，１９Ｄ間、環状突起１９Ｅ，１９Ｆ間に
それぞれ位置して、コイルばね２１，２５，２８が一体
に取付けられている。

【００３７】２０，２０，…はケーシング１１の収容穴
１２Ａ内に設けられた押し側，引き側，内側，外側の操
作反力発生手段としての４個の操作反力発生機構（２個
のみ図示）で、この操作反力発生機構２０は、後述のコ
イルばね２１，２５，２８、ねじ軸２３およびねじ筒２
７，２９によって構成され、操作レバー１５の傾転操作
によってプッシャ１８が軸方向に押動されるときに操作
反力を発生させるものである。

【００３８】２１はケーシング１１の収容穴１２Ａ内に
その中央寄りに位置して設けられた付勢部材としての第
１のコイルばねで、このコイルばね２１は、図８に示す
如く、寸法ｄの線径、寸法Ｌの自由長および巻き数Ｎを
もって形成されている。

【００３９】ここで、コイルばね２１は、コイルばね２
５，２８よりも小さいコイル径（寸法Ｄ1 ）をもって形
成され、図１３中に実線で示すばね特性（特性線Ａ）を
有している。また、コイルばね２１は、その上端部分が
環状突起１９Ａ，１９Ｂ間で位置決めされた状態で、ば
ねシート１９に例えば掛止め手段（図示せず）等を用い
て固定されている。

【００４０】また、図６に示すようにねじ軸２３を上向
きに移動させた状態では、コイルばね２１はその下端部
分が後述のばねシート２４に弾性的に当接し、プッシャ
１８を上向きに付勢する構成となっている。

【００４１】２２はコイルばね２１と共にケーシング１
１の収容穴１２Ａ内にその中央寄りに位置して設けられ
た第１のガイド筒で、このガイド筒２２は、その下端側
がケーシング１１の底部１３に一体に設けられ、このケ
ーシング１１の一部を構成している。そして、ガイド筒
２２は、その内周側にねじ軸２３が螺合されるめねじ部
２２Ａが形成され、このねじ軸２３を軸方向に移動可能
にガイドする。

【００４２】２３はガイド筒２２の内周側に軸方向に移
動可能に設けられた反力調整具を構成するねじ部材とし
てのねじ軸で、このねじ軸２３は、コイルばね２１を挟
んでプッシャ１８と軸方向で対向して配置され、その周
囲にはガイド筒２２のめねじ部２２Ａに螺合するおねじ
部２３Ａが形成されている。

【００４３】また、このねじ軸２３の下端には、ねじ軸
２３を回転させるために後述する工具３５の先端が係合
される有底の係合穴２３Ｂが設けられている。さらに、
ねじ軸２３の上端には、ばねシート１９の環状突起１９
Ａ，１９Ｂと軸方向で対向してばねシート２４が固着さ
れている。

【００４４】ここで、図６に示すように、ねじ軸２３を
ガイド筒２２に沿ってプッシャ１８側へと上向きに移動
させた状態では、ばねシート２４がコイルばね２１の下
端部分に弾性的に当接するようになる。一方、図１１，
１２に示すように、ねじ軸２３をガイド筒２２に沿って
プッシャ１８から最も離れた位置となる最大下降位置ま
で下向きに移動させた状態では、ばねシート２４がコイ
ルばね２１の下端部分から離れた位置におかれる。

【００４５】かくして、ねじ軸２３は、上述の如くガイ
ド筒２２に対する螺合位置が変更されることにより、コ
イルばね２１に向けて軸方向に進退し、このコイルばね
２１のばね力をプッシャ１８との間で調整する構成とな
っている。

【００４６】２５はコイルばね２１の周囲に同心円状を
なしてケーシング１１の収容穴１２Ａ内に設けられた付
勢部材としての第２のコイルばねで、このコイルばね２
５についても、コイルばね２１とほぼ同様に形成されて
いる。ここで、コイルばね２５は、コイルばね２１とコ
イルばね２８との中間のコイル径Ｄ2 をもって形成さ
れ、図１３中に一点鎖線で示すばね特性（特性線Ｂ）を
有している。

【００４７】また、コイルばね２５は、その上端部分が
環状突起１９Ｃ，１９Ｄ間に位置決めされた状態で、コ
イルばね２１と同様にばねシート１９に固定されてい
る。そして、図１１に示すようにねじ筒２７を上向きに
移動させた状態では、コイルばね２５はその下端部分が
後述のシート溝２７Ｃに弾性的に当接し、プッシャ１８
を上向きに付勢する構成となっている。

【００４８】２６はガイド筒２２よりも外側に位置して
ケーシング１１の収容穴１２Ａ内に設けられた第２のガ
イド筒で、このガイド筒２６は、その下端側がケーシン
グ１１の底部１３に一体に設けられ、ケーシング１１の
一部を構成している。そして、このガイド筒２６は、そ
の内周側にねじ筒２７が螺合されるめねじ部２６Ａが形
成され、このねじ筒２７を軸方向に移動可能にガイドす
る。

【００４９】２７はガイド筒２２，２６間に位置してこ
のガイド筒２６の内周側に軸方向に移動可能に設けられ
た反力調整具を構成するねじ部材としての第１のねじ筒
で、このねじ筒２７は、コイルばね２５を挟んでプッシ
ャ１８と軸方向で対向して、ねじ軸２３と同心円状に配
置されている。そして、ねじ筒２７の外周側にはガイド
筒２６のめねじ部２６Ａに螺合するおねじ部２７Ａが形
成されている。

【００５０】また、このねじ筒２７の下端には、工具３
５の先端が挿嵌される有底の挿嵌穴２７Ｂが、図７に示
すように周方向に離間して例えば２個設けられている。
さらに、ねじ筒２７の上端には、コイルばね２５の下端
部分が当接される環状のシート溝２７Ｃが形成されてい
る。

【００５１】そして、ねじ筒２７は、図１０ないし図１
２に示す如く、ガイド筒２６に対する螺合位置を変更す
ることによりコイルばね２５に向けて軸方向に進退し、
このコイルばね２５のばね力をプッシャ１８との間で調
整する構成となっている。なお、図１０、図１２に示す
状態では、シート溝２７Ｃとコイルばね２５の下端部分
の間隔は、ねじ軸２３の場合と同様に設定される。

【００５２】２８はコイルばね２５の周囲に同心円状を
なしてケーシング１１の収容穴１２Ａに設けられた付勢
部材としての第３のコイルばねで、このコイルばね２８
についても、コイルばね２１とほぼ同様に形成されてい
る。ここで、コイルばね２８は、コイルばね２１，２５
よりも大きいコイル径Ｄ3 をもって形成され、図１３中
に一点鎖線で示すばね特性（特性線Ｃ）を有している。

【００５３】また、コイルばね２８は、その上端部分が
環状突起１９Ｅ，１９Ｆ間に位置決めされた状態で、コ
イルばね２１と同様にばねシート１９に固定されてい
る。そして、図１２に示すようにねじ筒２９を上向きに
移動させた状態では、コイルばね２８は、その下端部分
が後述のシート溝２９Ｃに弾性的に当接し、プッシャ１
８を上向きに付勢する構成となっている。

【００５４】２９は胴部１２とガイド筒２６との間に位
置して、この胴部１２の内周側に軸方向に移動可能に設
けられた反力調整具を構成するねじ部材としての第２の
ねじ筒で、このねじ筒２９は、コイルばね２８を挟んで
プッシャ１８と軸方向で対向して、ねじ筒２７と同心円
状に配置されている。また、ねじ筒２９の外周側には、
ガイド筒２６のめねじ部２６Ａに螺合するおねじ部２９
Ａが形成されると共に、このねじ筒２９には、ねじ筒２
７と同様に係合穴２９Ｂ、シート溝２９Ｃが設けられて
いる。

【００５５】そして、ねじ筒２９は、図１０ないし図１
２に示す如く胴部１２に対する螺合位置を変更すること
により、コイルばね２８に向けて軸方向に進退し、コイ
ルばね２８のばね力をプッシャ１８との間で調整する構
成となっている。なお、図６，図１１の状態では、ねじ
筒２９のシート溝２９Ｃとコイルばね２８の下端部分と
の間隔は、ねじ軸２３の場合と同様に設定される。

【００５６】３０はねじ軸２３と対応した位置でケーシ
ング１１の底部１３に設けられた第１の工具挿入穴で、
この工具挿入穴３０は、図７に示す如く円形穴として形
成され、ねじ軸２３を回転するときに工具３５が挿通さ
れるものである。３１，３１は工具挿入穴３０の周囲に
位置して底部１３に設けられた第２の工具挿入穴で、こ
の工具挿入穴３１は、ねじ筒２７と対応した位置で半円
弧状の切欠穴として形成され、ねじ筒２７を回転すると
きに工具３５が挿通されるものである。

【００５７】また、３２，３２は各工具挿入穴３１の周
囲に位置して底部１３に設けられた第３の工具挿入穴
で、この工具挿入穴３２についても、ねじ筒２９と対応
した位置で工具挿入穴３１と同様に半円弧状の切欠穴と
して形成され、ねじ筒２９をねじ廻すときに工具３５が
挿通されるものである。

【００５８】３３，３３，…はケーシング１１の蓋部１
４と各プッシャ１８との間に設けられた信号発生手段と
しての４個の位置検出器（４個のみ図示）で、この位置
検出器３３は、各プッシャ１８の周囲に軸方向に等間隔
に離間して埋設された複数のマグネット３３Ａと、蓋部
１４に設けられ、この各マグネット３３Ａと対面可能と
なった磁気センサ３３Ｂ等とによって構成されている。

【００５９】そして、各マグネット３３Ａは、プッシャ
１８が蓋部１４の摺動穴１４Ａ内を軸方向に摺動したと
きに、プッシャ１８と共に変位し、磁気センサ３３Ｂに
接近，離間する。このとき、磁気センサ３３Ｂは各マグ
ネット３３Ａによる磁界を検出し、バルス状の信号を出
力する。これにより位置検出器３３は、磁気センサ３３
Ｂから出力されたパルス状の信号をカウントし、プッシ
ャ１８の変位量に応じた電気信号を油圧回路中の電磁式
の方向制御弁（図示せず）に出力する構成となってい
る。

【００６０】なお、３４はレバースタンド９と操作レバ
ー１５との間に設けられた蛇腹状の防塵カバーで、この
防塵カバー３６は弾性樹脂材料等により筒状に形成さ
れ、塵埃等が開口部９Ａからレバースタンド９内に侵入
するのを防止するものである。

【００６１】本実施の形態による油圧ショベルは上述の
如き構成を有するもので、次にその作動について説明す
る。

【００６２】まず、運転席７に着座したオペレータによ
って操作レバー１５を押し側へと前方向に傾転操作した
ときには、押し側のプッシャ１８がカム１７のカム面１
７Ａによって押動される。そして、このときに位置検出
器３３からプッシャ１８の変位量に対応した電気信号が
油圧回路中の電磁式の方向制御弁へと出力される。

【００６３】この結果、電磁式の方向制御弁は、プッシ
ャ１８の変位量に対応したストローク量だけ切換操作さ
れ、このストローク量に対応する流量の圧油が油圧ポン
プから、例えば旋回モータ等の油圧アクチュエータに給
排されることにより、この旋回モータを一方向に回転駆
動できる。

【００６４】また、これとは反対に、操作レバー１５を
引き側へと後方向に傾転操作したときには、引き側のプ
ッシャ１８がカム１７のカム面１７Ａによって押動され
ることにより、前記旋回モータを逆方向に回転駆動させ
ることができる。

【００６５】一方、操作レバー１５を内側へと右方向に
傾転操作したときには、内側のプッシャ１８が押動操作
されることにより、例えばアームシリンダ８Ｅを縮小方
向に作動できると共に、操作レバー１５を外側へと左方
向に傾転操作したときには、外側のプッシャ１８によっ
てアームシリンダ８Ｅを伸長方向に作動することができ
る。

【００６６】次に、操作レバー１５の傾転操作に対する
操作反力を大、中、小の３段階に設定するための調整方
法について説明する。

【００６７】まず、操作レバー１５の操作反力を大きめ
に設定する場合には、図６中に一点鎖線で示すように、
工具３５をケーシング１１の工具挿入穴３０を介して収
容穴１２Ａ内に挿入し、この工具３５の先端をねじ軸２
３の係合穴２３Ｂに差込む。そして、この状態でねじ軸
２３を回転操作することによりこのねじ軸２３を上向き
に移動させ、プッシャ１８側に近付ける。また、ねじ筒
２７，３０は、それぞれ上述したねじ軸２３と同様に工
具３５を用いることによって、最大下降位置まで下向き
に移動させる。

【００６８】これにより操作レバー１５を傾転操作した
ときには、コイルばね２１，２５，２８のうち、コイル
ばね２１のみをプッシャ１８とねじ軸２３との間で撓み
変形させることができ、このときのコイルばね２１のば
ね力を操作レバー１５の操作反力としてオペレータに伝
えることができる。

【００６９】ここで、コイルばね２１，２５，２８は、
それぞれのコイル径Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 を下記数１のよう
に設定している。

【００７０】

【数１】Ｄ1 ＜Ｄ2 ＜Ｄ3

【００７１】これにより、コイルばね２１，２５，２８
は、それぞれのばね定数Ｋ1 ，Ｋ2，Ｋ3 が図１３から
も明らかなように下記数２の関係に設定される。

【００７２】

【数２】Ｋ1 ＞Ｋ2 ＞Ｋ3

【００７３】即ち、コイルばね２１のばね定数Ｋ1 は、
数２の如くコイルばね２５，２８のばね定数Ｋ2 ，Ｋ3
に比較して大きく設定されるから、上述の如くコイルば
ね２１を選択的に撓み変形させることによって、操作レ
バー１５の操作力を大きくすることができる。

【００７４】一方、操作レバー１５の操作反力を小さめ
に設定する場合には、図１２に示すようにねじ筒２９を
上向きに移動させ、プッシャ１８側に近付けると共に、
ねじ軸２３、ねじ筒２７を最大下降位置まで下向きに移
動させる。これにより操作レバー１５を傾転操作したと
きには、コイルばね２１，２５，２８のうち、コイルば
ね２８のみをプッシャ１８とねじ筒２９との間で撓み変
形させることができ、このときのコイルばね２８のばね
力を操作レバー１５の操作反力としてオペレータに伝え
る。

【００７５】そして、この場合、コイルばね２８のばね
定数Ｋ3 は、数２の如くコイルばね２１，２８のばね定
数Ｋ1 ，Ｋ2 に比較して小さく設定されるから、コイル
ばね２８によって操作レバー１５の操作力を小さくする
ことができる。

【００７６】また、操作レバー１５の操作力を中程度の
大きさに設定する場合には、図１１に示すようにねじ筒
２７を上向きに移動させ、プッシャ１８側に近付けると
共に、ねじ軸２３、ねじ筒２９を最大下降位置まで下向
きに移動させる。これにより操作レバー１５を傾転操作
したときには、コイルばね２１，２５，２８のうち、コ
イルばね２５のみをプッシャ１８とねじ筒２７との間で
撓み変形させることができ、このときのコイルばね２５
のばね力を操作レバー１５の操作力としてオペレータに
伝えることができる。

【００７７】そして、この場合、コイルばね２５のばね
定数Ｋ2 は、数２の如くコイルばね２１のばね定数Ｋ1
よりも小さく、コイルばね２８のばね定数Ｋ3 よりも大
きく設定されるから、コイルばね２５によって操作レバ
ー１５の操作力を中程度の大きさに設定することができ
る。

【００７８】かくして、本実施の形態では、コイルばね
２１，２５，２８、ねじ軸２３およびねじ筒２７，２９
により、操作レバー１５の押し側，引き側，内側，外側
への操作反力を、作業条件またはオペレータの体力、好
み等に合わせて適宜に調整することができ、これによっ
てオペレータの疲労を軽減でき、操作性を向上すること
ができる。

【００７９】また、このコイルばね２１，２５，２８、
ねじ軸２３およびねじ筒２７，２９により、操作レバー
１５の操作力を大、中、小の３段階に設定することがで
きるから、操作レバー１５の押し側，引き側，内側，外
側への操作力をそれぞれＦA，ＦB ，ＦC ，ＦD とした
とき、下記数３のように設定することが可能となる。

【００８０】

【数３】ＦA ≒ＦB ＞ＦC ＞ＦD

【００８１】これによって、操作レバー１５の操作力
を、押し側，引き側，内側，外側の方向でそれぞれ人間
工学的にみて望ましい大きさに設定することができ、操
作レバー１５の操作性をさらに向上することができる。

【００８２】また、３個のコイルばね２１，２５，２８
を用いて操作反力発生機構２０を構成したから、これら
のコイルばね２１，２５，２８をそれぞれ任意に組み合
わせて使うことにより、操作レバー１５の操作反力を幅
広く調整することができ、操作レバー１５の操作性をよ
り向上することができる。

【００８３】また、ねじ軸２３およびねじ筒２７，２９
を工具３５を用いて回転操作することにより、操作レバ
ー１５の操作反力を容易に調整することができるから、
操作反力発生機構２０には前述した他の従来技術で述べ
たようなモータまたはカム機構等を設ける必要がなくな
り、これによって操作反力発生機構２０の全体構造等を
小型化、簡略化でき、組立時の作業性等を高めることが
できる。

【００８４】さらに、コイルばね２１，２５，２８は互
いに異なるコイル径Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 をもって形成した
から、コイルばね２１，２５，２８のばね定数Ｋ1 ，Ｋ
2 ，Ｋ3 をそれぞれのコイル径Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 に反比
例して順次大きく設定することができる。これにより、
コイルばね２１，２５，２８のばね定数Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ
3 の比率を精度よく設定することができ、操作反力発生
機構２０の性能、信頼性等を高めることができる。

【００８５】さらに、ねじ軸２３、ねじ筒２７，２９を
それぞれコイルばね２１，２５，２８と対応した位置で
同心円状に配置する構成としたから、これらのねじ軸２
３、ねじ筒２７，２９を軸方向に移動することによりコ
イルばね２１，２５，２８をプッシャ１８との間で確実
に撓み変形させることができ、反力調整具としてのねじ
軸２３、ねじ筒２７，２９の信頼性等を高めることがで
きる。

【００８６】なお、前記実施の形態では、コイルばねを
３個設ける構成として述べたが、これに替えて、例えば
４個以上設ける構成としてもよいし、２個設けてもよ
い。

【００８７】また、実施の形態では、付勢部材をコイル
ばねを用いて形成するものとして述べたが、これに替え
て、例えば棒状または筒状のゴム材料等を用いて付勢部
材を構成してもよい。

【００８８】また、前記実施の形態では、各コイルばね
のばね定数を互いに異なる大きさに設定する構成として
述べたが、本発明は、これに限らず、例えばコイルばね
のばね定数をほぼ同等の大きさに設定する構成としても
よい。そして、この場合でも反力調整具のうち、例えば
１つの反力調整具をプッシャ側に移動させたり、２つの
反力調整具をプッシャ側に移動させたりすることによっ
て、操作レバーの操作力を可変に調整することができ
る。

【００８９】さらに、前記実施の形態では、コイルばね
を互いに異なるコイル径をもって形成することにより、
これらのコイルばねのばね定数を変える構成として述べ
たが、これに替えて、例えばコイルばねの線径、巻き
数、材質等のうちいずれかを変更することによって、コ
イルばねのばね定数を変える構成としてもよい。

【００９０】さらに、前記実施の形態では、ねじ部材を
手動で移動させる構成として述べたが、これに替えて、
例えばねじ部材をモータ等を用いて回転駆動する構成と
してもよい。

【００９１】一方、前記実施の形態では、信号発生手段
をマグネット、磁気センサ等の位置検出器によって構成
し、この位置検出器によりプッシャの変位量に応じた電
気信号を方向制御弁に出力するものとして述べたが、本
発明はこれに限らず、例えば特開平７−２７９９０７号
公報に記載の減圧弁型油圧パイロット弁によって信号発
生手段を構成し、この油圧パイロット弁によりプッシャ
の変位量に応じた油圧信号を方向制御弁に出力する構成
としてもよい。

【００９２】また、前記実施の形態では、操作反力発生
機構を左側の操作レバー装置に用いるものとして述べた
が、これに替えて、この操作反力発生機構を右側の操作
レバー装置に用いる構成としてもよい。

【００９３】さらに、前記実施の形態では、操作レバー
装置を油圧ショベルに用いるものとして述べたが、本発
明はこれに限らず、例えば油圧クレーン、ブルドーザ等
の他の建設機械に用いてもよい。

【００９４】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１に記載の発
明によれば、ケーシングにはプッシャを付勢する複数の
付勢部材と、この複数の付勢部材を個別に弾性変形させ
る反力調整具とを設け、これらの付勢部材および反力調
整具によって操作レバーを傾転操作したときに操作反力
を発生させる操作反力発生手段を構成したから、操作レ
バーを傾転操作するときには、反力調整具により各付勢
部材をそれぞれ個別に弾性変形させたり、自由長状態に
保持したりすることができ、このときの付勢部材による
弾性力によって操作レバーの操作反力を可変に調整する
ことができる。

【００９５】これにより操作レバーの操作反力を、作業
内容またはオペレータの体力、好み等に合わせて可変に
調整することができると共に、人間工学的にみて望まし
い大きさに設定することができ、オペレータの疲労を軽
減して操作レバーの操作性を向上することができる。ま
た、複数の付勢部材を用いて操作反力発生手段を構成し
たから、これらの付勢部材をそれぞれ任意に組み合わせ
て使うことにより、操作レバーの操作反力を幅広く調整
することができ、操作レバーの操作性をより向上するこ
とができる。

【００９６】また、操作反力発生手段には前述した他の
従来技術で述べたようなモータまたはカム機構等を設け
る必要がなくなり、これによって操作反力発生手段の全
体構造等を小型化、簡略化して、組立時の作業性等を高
めることができる。

【００９７】さらに、請求項２の発明では、複数の付勢
部材を同心円状に配置した複数のコイルばねにより構成
したから、コイルばねのばね定数をそれぞれのコイル径
に反比例して順次大きく設定することができる。これに
より、コイルばねのばね定数の比率を精度よく設定する
ことができ、操作反力発生手段の性能、信頼性等を高め
ることができる。

【００９８】一方、請求項３の発明では、反力調整具と
してのねじ部材をケーシングに対してそれぞれ個別に螺
合させ、このねじ部材をコイルばねに向けて軸方向に進
退させる構成としたから、弾性部材をねじ部材とプッシ
ャとの間で軸方向に確実に撓み変形させることができ、
反力調整具の信頼性等を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による操作レバー装置が適
用された油圧ショベルを示す外観図である。

【図２】図１中のキャブボックス内を拡大して示す側面
図である。

【図３】実施の形態による操作レバー装置を示す縦断面
図である。

【図４】図３中のケーシング内等を示す縦断面図であ
る。

【図５】図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図であ
る。

【図６】図４中の操作反力発生機構等を拡大して示す断
面図である。

【図７】ケーシングの底部、ねじ軸およびねじ筒等を示
す図６中の矢示VII −VII 方向からみた拡大断面図であ
る。

【図８】図６中の第１のコイルばねを単体で示す縦断面
図である。

【図９】図６中の第２のコイルばねを単体で示す縦断面
図である。

【図１０】図６中の第３のコイルばねを単体で示す縦断
面図である。

【図１１】第１のねじ筒を上向きに移動させた状態で示
す図６と同様位置からみた断面図である。

【図１２】第２のねじ筒を上向きに移動させた状態で示
す図６と同様位置からみた断面図である。

【図１３】第１，第２，第３のコイルばねのばね特性を
示す特性線図である。

【符号の説明】

１０操作レバー装置１１ケーシング１２胴部（ねじ部材）１３底部１４蓋部１５操作レバー１７カム１８プッシャ２０操作反力発生機構（操作反力発生手段）２１，２５，２８コイルばね（付勢部材）２２，２６ガイド筒２３ねじ軸（ねじ部材）２７，２９ねじ筒（ねじ部材）３３位置検出器（信号出力手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと、基端側が前記ケーシング
に揺動自在に連結され、先端側が自由端となって押し
側，引き側，内側，外側の方向に傾転操作される操作レ
バーと、前記操作レバーの基端側に設けられ、前記操作
レバーの傾転操作によって揺動されるカムと、前記ケー
シングに設けられ、前記操作レバーを押し側，引き側，
内側，外側に傾転操作することによって前記カムにより
軸方向に押動される４個のプッシャと、前記各プッシャ
の変位に応じた信号を発生する信号発生手段と、前記ケ
ーシングと各プッシャとの間に設けられ、前記操作レバ
ーの傾転操作によって前記プッシャが軸方向に押動され
るときに操作反力を発生させる操作反力発生手段とを備
えてなる操作レバー装置において、前記操作反力発生手段は、前記ケーシングとプッシャと
の間に位置して互いに並列に設けられ、前記プッシャを
軸方向の押動方向とは逆向きに付勢する複数の付勢部材
と、前記ケーシングと各付勢部材との間にそれぞれ設け
られ、前記各付勢部材を個別に弾性変形させることによ
り前記操作反力を調整する複数の反力調整具とから構成
したことを特徴とする操作レバー装置。
【請求項２】前記複数の付勢部材は、前記プッシャと
各反力調整具との間に互いに同心円状をなして配設され
た複数のコイルばねからなり、前記各反力調整具はこれ
らの各コイルばねを互いに独立して撓み変形させる構成
としてなる請求項１に記載の操作レバー装置。
【請求項３】前記複数の反力調整具は、前記各コイル
ばねに対応して互いに同心円状に配設され、前記ケーシ
ングに対してそれぞれ個別に螺合した複数のねじ部材か
らなり、これらの各ねじ部材は前記ケーシングの外側か
ら互いに独立して回転操作されることにより対向するコ
イルばねに向けて軸方向に進退する構成としてなる請求
項２に記載の操作レバー装置。