JP2000185574A - 移動体操縦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体を前後および左右方向に動作させる指
令を片手操作で行え、旋回中であっても横加速度の影響
を受けない構造とする。 【解決手段】 ケース体６に対してｘ方向のみに揺動す
る操作レバー７の揺動を回転部材８により回転運動に変
換し、その回転を第１センサ２１により検出することで
一方向の操作（前後方向）の操作要求を検出し、また、
操作レバー７の軸上に回転可能に設けられた回転操作部
材１０の回転を検出する第２センサ２２により別方向の
操作（左右方向）の操作要求を検出し、第１および第２
センサ２１，２２からの情報により、車両を前後方向お
よび左右方向に移動させる操作指令を移動体の制御を行
う制御装置２に出力することにより、ステアリング装置
３、スロットル装置４、ブレーキ装置５を動作させるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手動操作により移
動体を前後方向および左右方向に移動指令を出力する移
動体操縦装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両ではステア操作を行うステア
リング装置、エンジン出力を可変にするスロットル装
置、車輪の回転に対してブレーキをかけるブレーキ装置
が備わっており、通常では、アクセルパダル、ブレーキ
ペダル、およびステアリング操作により操作している。
しかし、このような独立した操作の統合化を目的とし
て、アクセル、ブレーキ、ステアの運転操作を同時に行
えるよう統合化した装置が提案されている。例えば、前
後左右に動く一本の操作レバー（ジョイスティック）に
より前後左右といった４方向に操作して、操作量により
車両のステアリング、スロットル、ブレーキの制御を行
うものが、例えば、特開昭６０−１８３２３４号公報に
開示されている。

【０００３】また、特開平１０−９７３３３号公報に
は、車両の縦運動及び横運動を制御する操作素子装置が
開示されており、この操作素子装置は左右方向に倒れる
レバーとなっており、車両のステア操作をレバーの左右
操作で行うようになっている。更に、このレバーにはア
クセル操作を手動により行うＳＷがレバーに設けられて
おり、指先でアクセル操作を行うことによって、ステア
操作とアクセル操作が片手で行えるようになっている。
しかし、ブレーキ操作に関しては、通常と同じ足操作を
必要とする。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、４方
向に動く操作レバーの状態によりステアリング、スロッ
トル、ブレーキ等の制御を行うものでは、４方向に操作
可能な操作レバーを前に倒すとアクセル操作、後に倒す
とブレーキ操作、右に倒すと右へのステアリング操作、
左に倒すと左へのステアリング操作を行うようにできる
が、操作レバーは４方向に対して自由に動くため、例え
ば、操作レバーを握った状態で急なカーブを速度を上げ
て曲がるときには、操作レバーを操作する運転者の体が
車両に発生する横加速度（横Ｇ）を受けて、操作レバー
も体の動きに追従して動いてしまう。

【０００５】この場合、横Ｇを受けて運転者が思った以
上に操作レバーを動かしてしまうと、運転者はとっさの
判断により修正しようと、操作レバーが動いた方向とは
逆方向に修正操作を行うが、それがうまくいかないと、
同様の操作を何回か繰り返し行わなければならず、旋回
時には横Ｇに伴う操作レバーへの影響が出やすい。

【０００６】また、特開平１０−９７３３３号公報に示
されるものにあっては、ステア操作およびアクセル操作
は手動により可能であるが、ブレーキ操作は足の操作に
頼らなければならないため、手動による操作のみなら
ず、足による操作が必要となってしまう。

【０００７】よって、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、移動体を前後および左右方向に動作
させる指令を片手操作で可能とし、旋回中であっても横
加速度の影響を受けない構造とすることを技術的課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに講じた技術的手段は、ケース体に対して一方向のみ
に揺動する操作レバーと、操作レバーの揺動を回転運動
に変える回転部材と、回転部材の軸上に設けられ回転部
材の回転状態を検出する第１センサと、操作レバーの軸
上に回転可能に設けられた回転操作部材と、回転操作部
材の回転状態を検出する第２センサとを備え、第１およ
び第２センサからの情報により、前後方向および左右方
向に移動体を移動させる操作指令を移動体の制御を行う
制御装置に出力するようにしたことである。

【０００９】これによれば、ケース体に対して一方向の
みに揺動する操作レバーの揺動を回転部材により回転運
動に変換し、回転部材の回転を第１センサにより検出す
ることで一方向の操作（例えば、中立点（ｚ軸に一致し
た状態）に対して前後方向（ｘ方向）、つまり、アクセ
ルとブレーキ）の操作要求が検出できる。また、操作レ
バーの軸上に回転可能に設けられた回転操作部材の回転
を検出する第２センサにより上記とは別方向の操作（例
えば、回転操作部材の中立点に対して左右方向（ｚ軸の
まわり）、つまり、左右のステアリング）の操作要求が
検出できる。このように、第１および第２センサからの
情報により、移動体を前後方向および左右方向に移動さ
せる操作指令を移動体の制御を行う制御装置に出力する
ことが可能となり、制御装置は移動体を前後または左右
方向に移動させる装置に指示を与えることが可能とな
る。この場合、操作レバーは一方向（ｘ方向）のみに揺
動するので、ｘ方向を前後方向として移動体に備えれ
ば、旋回時に運転者が操作レバーを握っていたとして
も、操作レバーは横Ｇ方向（ｙ方向）には動かないの
で、旋回時の横Ｇの影響は受けないものとなる。

【００１０】回転部材は湾曲した腹部の中央に孔を有
し、ケース体に回転可能に軸支され、操作レバーは回転
部材の孔に挿通されることから、簡単な構成で操作レバ
ーのｘ方向の揺動運動をｘ方向とは異なるｙ軸まわりの
回転運動に変換することが可能となる。

【００１１】操作レバーはガイド部材により揺動する方
向に対して両側からガイドされるので、操作レバーは横
Ｇの力（ｙ方向に作用する）を受けた場合でも両側にあ
るガイド部材によりしっかりとガイドされるため、旋回
時に操作レバーを操作する運転者が操作レバーを握って
いたとしても、操作レバーは横Ｇ方向（ｙ方向）には動
かず、旋回時の横Ｇの影響は受けない。

【００１２】回転部材には、操作レバーが中立となる復
帰位置に戻す中立位置復帰手段を備えたことにより、中
立位置復帰手段により操作レバーを操作していない状態
の基では操作レバーおよび回転部材を中立位置（ｚ軸に
一致する状態）にもってくることが可能となる。

【００１３】操作レバーに一体または別体で設けられ回
転操作部材を回転可能な状態で支持する支持手段と、回
転操作部材または支持部材に設けられ回転操作部材の操
作量により操作トルクが可変となる操作トルク発生手段
を備えたことから、操作トルク発生手段により、回転操
作部材の中立位置（回転操作部材の中心と支持手段の中
心がもっとも離れた状態、図２参照）では回転操作部材
の操作トルクを軽くし、回転操作部材の回転量が大きく
なると操作トルクを大きくすることが可能となるので、
中立位置を操作力により感じとることが可能となる。

【００１４】尚、この場合には、回転操作部材の中心に
対し支持手段の中心を偏心させ、操作トルク発生手段を
回転操作部材と支持手段のいずれか一方に設け、他方を
ばね力等で押圧することで、回転操作部材を操作する場
合の操作トルクを可変とすることが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。

【００１６】図１は移動体操縦装置（以下、操縦装置と
称す）１の構成を示している。この操縦装置１は移動体
（ここでは、一例として車両とする）の動きを自由にコ
ントロールするものであり、ケース体６から延びる操作
レバー７を操作人（ここでは、運転者）がｙ方向から握
り、親指と人差し指により回転操作部材（ツマミともい
う）１０を摘んで回転操作することにより、車両を動作
させる指令を与えるものである。この操縦装置１はコン
トローラ２に運転者からの操作信号（操作指令）を送る
と、コントローラ２は操縦装置１からの情報を基に車両
のステアリングの操舵を行うステアリング装置３、エン
ジンへの空気量調整を行いエンジン出力を可変するスロ
ットル装置４、車輪にブレーキを作用させるブレーキ装
置５を操作状況にあわせて動作させる。

【００１７】そこで、操縦装置１について図１および図
２を参照して説明すると、操縦装置１は操作レバー７が
ケース体６から延びている。この操作レバー７は金属性
の円柱の剛体から成り立っており、ケース体６に支持さ
れ揺動可動となっている。操作レバー７は中心に肉厚と
なったボール部７ａを有し、このボール部７ａがケース
体上部に形成された球状の孔で支持されることにより、
ボール部７ａの場所が揺動支点となり、ｘ方向に揺動す
るものとなる。また、操作レバー７に設けられたボール
部下側には操作レバー７をｙ方向において両面から挟み
込むように、ガイド部材１２ａ，１２ｂがケース体内部
に設けられ、このガイド部材１２ａ，１２ｂにより操作
レバー７は挟まれ、ｙ方向の動きが規制されている。よ
って、操作レバー７はガイド部材１２ａ，１２ｂが設け
られているため、ｙ方向には動かないが、ボール部７ａ
が支点となってｘ方向のみに揺動を行う。ここでは、操
作レバー７を一方（前）に倒すとアクセル操作をコント
ローラ２に対して指令し、他方（後）に倒すとブレーキ
操作を指令するようにしている。

【００１８】また、操作レバー７に設けられたボール部
７ａの下方には操作レバー７の揺動運動を操作レバー７
と直交する方向（ｙ方向）の回転運動に変える回転部材
８がケース体６に軸支された状態で設けられている。こ
の回転部材８は円柱部材から成り中央部が湾曲してお
り、湾曲した腹部（回転部材８のｙ方向中央）に孔８ｃ
を有し、操作レバー７の下側の先端７ｂが回転部材８の
孔８ｃに挿通されている。回転部材８は両側がケース体
６に回転可能な状態で軸支されているので、この孔８ｃ
は操作レバー７がｘ方向に揺動した場合、ｘ方向におい
て揺動運動の妨げにならない範囲内でクリアランスが設
けられている。また、回転部材８の一方の軸８ａには回
転部材８の回転状態を検出する回転検出センサ２１が設
けられている。この回転検出センサ２１は、ここではポ
テンショメータを用いるが、回転状態を検出できるもの
であれば良く、ホール素子等を用いて回転部材８の回転
検出を行えるものであれば良い。回転検出センサ２１は
回転部材８のｙ軸まわりの回転に応じて、コントローラ
２に対して信号出力を行う。

【００１９】更に、操作レバー７の操作が行われていな
いときに操作レバー７が中立位置（ｚ軸に一致する状
態）にある状態で、回転部材８の腹部が最下位置にくる
（中立位置に復帰させる）ように、回転部材８をｘ方向
において両側から引っ張る２つのスプリング１３が設け
られている。この２つのスプリング１３は夫々一端が回
転部材８の下側に設けられたフック８ｄに係止され、他
端がｘ方向のケース体側面にかけられることで、回転部
材８を中立位置にくるように両側から引っ張られてい
る。

【００２０】また、操作レバー７の上部には凹部を有す
る円筒状の剛体金属から成る支持部材９および円形キャ
ップ形状の剛体金属から成る回転操作部材（ツマミ）１
０が設けられている。尚、支持部材９は操作レバー７に
一体でも良く、支持部材９および回転操作部材１０は強
度的に強いものであれば材質を問わない。

【００２１】操作レバー７、回転操作部材１０、支持部
材９の関係に関しては、操作レバーと回転操作部材１０
の中心は互いに一致するが、支持部材９の中心と操作レ
バー７の中心は一致しないようにしている。支持部材９
の上部には凹部９ａが設けられ、この凹部９ａには回転
検出センサ２２が支持部材９の中心に設けられている。
具体的にこの回転検出センサ２２は支持部材９の凹部９
ａに埋め込まれており、回転操作部材１０の裏側におい
て下側に形成されたボス部１０ａが回転検出センサ２２
の回転軸と一体回転する構成をとっており、回転操作部
材１０の回転状態を検出できるようになっている。尚、
この回転検出センサ２２もまた、ここではポテンショメ
ータを使用するが、これに限定されず、ホイール素子を
用いても良い。以上の構成により、回転操作部材１０と
支持部材９の中心は互いにずれ、図２のようにずれた状
態で偏心している。

【００２２】この回転操作部材１０には、ｙ方向におい
て組付け時に支持部材９と重なる部分に操作トルク発生
部（トルク発生部）１５が設けられている。このトルク
発生部１５は回転操作部材１０の一部にｙ方向から段付
孔１０ｂが開けられ、その孔１０ｂにフランジをもつ突
出部材１６が回転操作部材１０の内周に突出するよう挿
入され、突出部材１６のフランジの後面にスプリング１
７をいれた状態で、孔１０ｂの開口を閉塞部材により塞
ぐことで、回転操作部材１０の中に配設されたスプリン
グ１７の付勢力により突出部材１６の丸くなった先端が
支持部材９の側面を押圧する形となる。これによりトル
ク発生部１５が設けられた位置では、回転操作部材１０
と支持部材９の中心が互いにずれていることから、図５
のように回転操作部材１０の操作量に伴い、これを操作
する操作トルクが変化する。ここでは、回転操作部材１
０を操作トルクが最も小さくなった状態（中立位置）を
基準として、この位置から右側に操作すると右ステア操
作をコントローラ２に対して指令し、左側に操作すると
左ステア操作を指令する。

【００２３】次に、動作説明を行うと、本実施形態にお
いては運転者は車両を運転する場合、片手でｙ方向から
操作レバー７を握り、親指と人指し指により回転操作部
材１０を回転操作するのであるが、運転者は周囲の状況
に応じて、車両に対してアクセル操作を行いたい場合に
は操作レバー７を＋ｘ方向（前）に倒し、ブレーキ操作
を行いたい場合には−ｘ方向（後）に倒す動作を行う。
このように、操作レバー７を前または後に操作すると、
操作レバー７はボール部７ａが設けられた支点を中心に
揺動する。この場合、ガイド部材１２ａ，１２ｂが操作
レバー７の両側にあるので、ｙ方向の動きが規制され
る。このときの揺動運動を回転部材８によりｙ軸まわり
の回転運動に変換し、その回転を回転検出センサ２１に
より検出して、その信号がコントローラ２に出力される
ようになっている。

【００２４】このようにコントローラ２へ出力された信
号は、図３に示される特性（操作レバー７を＋ｘ方向に
ＭＡＸ状態まで倒すと、それに追従してフルスロッル状
態まで線形的に変化し、−ｘ方向にＭＡＸ状態まで倒す
と、乗り心地を考慮して２次関数的にブレーキ力が変化
する特性）に変換されて、スロットル装置４やブレーキ
装置５を動作させる出力信号がコントローラ２より出力
されることにより、車速を増減したりブレーキ作動を行
うことができる。

【００２５】更に、ステア操作もこれに合わせて行うこ
とが可能となっている。運転者は操作装置1の操作レバ
ー７の上部に設けられた回転式の回転操作部材１０を回
すと、その回転状態を回転検出センサ２２が検出し、そ
の操作量（操作角度）に対応した信号が、コントローラ
２に出力される。コントローラ２へ入力される信号は、
図４に示される特性（回転状態に追従してステア出力が
２次関数的に変化する特性）に変換されて、ステアリン
グ装置３へ出力信号が送られ、ステア作動を行うことも
できる。

【００２６】この場合、回転操作部材１０の内部にはト
ルク発生部１５が偏心して組み込まれているので、回転
操作部材１０の中立位置近傍では図５に示されるように
操作トルクが小さくなっており、回転量が大きくなるに
つれ操作トルクが大きくなるように設定されているの
で、中立位置がなめらかな操作において容易に感じられ
るようになっている。

【００２７】

【効果】本発明によれば、ケース体に対して一方向のみ
に揺動する操作レバーの揺動を回転部材により回転運動
に変換し、回転部材の回転を第１センサにより検出する
ことで一方向の操作の操作要求が検出できる。また、操
作レバーの軸上に回転可能に設けられた回転操作部材の
回転を検出する第２センサにより上記とは別方向の操作
の操作要求が検出できる。このように、第１および第２
センサからの情報により、移動体を前後方向および左右
方向に移動させる操作指令を移動体の制御を行う制御装
置に出力することが可能となり、制御装置は移動体を前
後または左右方向に移動させる装置に指示を与えること
が可能となる。この場合、操作レバーは一方向（ｘ方
向）のみに揺動するので、ｘ方向を前後方向として移動
体に備えれば、旋回時に運転者が操作レバーを握ってい
たとしても、操作レバーは横Ｇ方向（ｙ方向）には動か
ないので、旋回時の横Ｇの影響は受けない構成とするこ
とができる。

【００２８】回転部材は湾曲した腹部の中央に孔を有
し、ケース体に回転可能に軸支され、操作レバーは回転
部材の孔に挿通されることから、簡単な構成で操作レバ
ーのｘ方向の揺動運動をｘ方向とは異なるｙ軸まわりの
回転運動に変換することができる。

【００２９】操作レバーはガイド部材により揺動する方
向に対して両側からガイドされるので、操作レバーは横
Ｇの力（ｙ方向に作用する）を受けた場合でも両側にあ
るガイド部材によりしっかりとガイドされるため、旋回
時に操作レバーを操作する運転者が操作レバーを握って
いたとしても、操作レバーは横Ｇ方向（ｙ方向）には動
かず、旋回時の横Ｇの影響は受けない。

【００３０】回転部材には、操作レバーが中立となる復
帰位置に戻す中立位置復帰手段を備えたことにより、中
立位置復帰手段により操作レバーを操作していない状態
の基では操作レバーおよび回転部材を中立位置にもって
くることができ。

【００３１】操作レバーに一体または別体で設けられ回
転操作部材を回転可能な状態で支持する支持手段と、回
転操作部材または支持部材に設けられ回転操作部材の操
作量により操作トルクが可変となる操作トルク発生手段
を備えたことから、操作トルク発生手段により、回転操
作部材の中立位置では回転操作部材の操作トルクを軽く
し、回転操作部材の回転量が大きくなると操作トルクを
大きくすることが可能となるので、中立位置を操作力に
より感じとることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態における移動体操縦装置
の構成図である。

【図２】 本発明の一実施形態における移動体操縦装置
の回転操作部材に設けられた操作トルク発生部の構成を
示した図である。

【図３】 本発明の一実施形態における移動体操縦装置
の操作レバーの中立位置から＋ｘ方向（アクセル側）と
−ｘ方向（ブレーキ側）の操作角度およびその出力を示
した図である。

【図４】 本発明の一実施形態における移動体操縦装置
の回転操作部材の中立位置から右まわり（右旋回）と左
まわり（左旋回）の操作状態におけるステア出力を示し
た図である。

【図５】 本発明の一実施形態における回転操作部材の
回転量に伴う操作トルクを示して図である。

【符号の説明】

１ 移動体操縦装置（操縦装置） ２ コントローラ（制御装置） ６ ケース体 ７ 操作レバー ８ 回転部材 ８ｃ 孔 ９ 支持手段 １０ 回転操作部材（ツマミ） １２ａ，１２ｂ ガイド部材 １３ スプリング（中立位置復帰手段） １５ 操作トルク発生部（操作トルク発生手段） ２１，２２ 回転検出センサ（第１センサ，第２セン
サ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D030 DB15 DB19 DB95 3D037 EA01 EA06 EB03 EB05 EB07 EB16 EB25 EC05 EC07 3G065 CA22 DA04 GA46 JA02 JA09 JA11 JA14 3J070 AA03 BA11 CC04 CC71 CD11 DA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース体に対して一方向のみに揺動する
   操作レバーと、該操作レバーの揺動を回転運動に変える
   回転部材と、該回転部材の軸上に設けられ回転部材の回
   転状態を検出する第１センサと、前記操作レバーの軸上
   に回転可能に設けられた回転操作部材と、該回転操作部
   材の回転状態を検出する第２センサとを備え、前記第１
   および第２センサからの情報により、前後方向および左
   右方向に移動体を移動させる操作指令を前記移動体の制
   御を行う制御装置に出力することを特徴とする移動体操
   縦装置。
2. 【請求項２】 前記回転部材は湾曲した腹部の中央に孔
   を有し、前記ケース体に回転可能に軸支され、前記操作
   レバーは前記回転部材の孔に挿通される請求項１に記載
   の移動体操縦装置。
3. 【請求項３】 前記操作レバーはガイド部材により揺動
   する方向に対して両側からガイドされる請求項２に記載
   の移動体操縦装置。
4. 【請求項４】 前記回転部材には、前記操作レバーを中
   立となる復帰位置に復帰させる中立位置復帰手段を備え
   た請求項３に記載の移動体操縦装置。
5. 【請求項５】 前記操作レバーに一体または別体で設け
   られ前記回転操作部材を回転可能な状態で支持する支持
   手段と、前記回転操作部材または前記支持部材に設けら
   れ前記回転操作部材の操作量により操作トルクが可変と
   なる操作トルク発生手段を備えた請求項４に記載の移動
   体操縦装置。