JP2014052885A - 運転用ジョイスティック非常用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の混乱している状況、あるいは時間的に余裕がない状況においても容易、即座に緊急車両停止システムを作動させる。
【解決手段】
運転者の操作を受け付ける操作レバー１と、操作レバー１の変位に応じて、自動車のアクセルペダル７及びブレーキペダル６を作動させる作動装置と、操作レバー１が特定の変位をした時に作動する非常スイッチと、を備え、非常スイッチが作動した時に、自動車を緊急停止させる緊急車両停止システムが作動する。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は，自動車の運転を支援する車両運転用ジョイスティック装置に関する。

主に障害者を対象とした福祉車両のための運転装置として、ジョイスティック装置が用いられることがある。これは、１本、あるいは２本以上の操作レバーを操作することにより、運転を可能にする装置である。操作レバーを傾ける方向や角度に応じて、自動車のハンドルあるいはアクセル、ブレーキのペダルを別途設置した駆動装置により作動させることができ、自動車の既存のハンドルやペダルを操作する身体的能力のない人でも自動車の運転を可能とする。

具体例として、特許文献１では、１本の操作レバーを備えるジョイスティック装置が示されている。このジョイスティック装置では、操作レバーの動きに応じて、アクセルペダルやブレーキペダルを駆動させることができる。まず、操作レバーを傾けると、方向や角度に応じて電圧が発生する。次に、発生させた電圧によって圧力バルブが開閉し、油圧シリンダーへ送る流量が制御される。最後に、油圧シリンダーによって、アクセルペダルやブレーキペダルに対して荷重が掛けられる。このような仕組みによって、操作レバーの操作と、アクセルペダルやブレーキペダルの操作とが対応付けられている。なお、特許文献１の装置では、安全のため、バックアップ用のポンプやジョイスティックにより発生させる電圧を大きくする場合に用いられる予備バッテリーも備えられている。

また、特許文献２では、身体的能力がさらに制限された人でも運転を可能とするために、ジョイスティック装置を通じた運転手による入力操作と自動車の動きとの電気的／物理的インターフェースを制御する中央処理装置を備える具体例が示されている。ジョイスティック装置の操作レバーは、力を作用させなければ、バネの力により中央の位置に戻る性質があり、さらに傾けることができる角度の限界もある。特許文献２の中央処理装置では、操作レバーが極端に傾けられた場合でも、電圧の発生を制御して所望の出力が得られるように制御する。

米国特許第４７２２４１６号 米国特許第５０８６８７０号 特開第２０１１−２０９９６２号

http://www.robotaward.jp/archive/2010/prize/robot09.pdf http://response.jp/article/2011/06/17/158177.html

しかしながら、ジョイスティック装置の駆動装置は、油圧、空気圧、あるいは電気などの外部動力により作動させる仕組みであることから、駆動装置の機械的な異常時、または外部動力のシステムの異常時などの場合に、ブレーキを作動させることができない状況に陥る場合がある。

この対策として、非特許文献１記載の自動車のように、緊急車両停止システムが搭載されているものがある。緊急車両停止システムは、主システムが油圧であれば、緊急車両停止システムは電動、あるいは主システムは電動である場合には緊急車両停止システムは空気圧といったように、２つのシステムの外部動力が同時に異常を来すことがないような組み合わせで構成されている場合が多い。このような構成を採用することによって、主システムの異常の際に、緊急車両停止システムによりブレーキを作動させ、車両の安全を確保することを可能とする。

緊急車両停止システムにおいて車両を停止させる具体的方法としては、車両のブレーキペダルやブレーキシリンダーを電動、空気圧、油圧などの動力により作動させる方法、車輪に搭載されるブレーキパッドを直接作動させる方法、エンジンの回転を停止させる方法、変速機のシフトをニュートラルに戻す方法などのいずれか、あるいは複数を組み合わせる方法がある。車両の予期しない走行を回避する目的で、緊急車両停止システムにより車両を停止させる。

緊急車両停止システムを作動させ、自動車を緊急に停止させたい場合には、前述の油圧、空気圧、あるいは電気系統の異常あるいはその他の要因を運転者が認識し、操作レバーから一度手を放して、緊急車両停止システムのためのボタンなどを操作する必要があった。非特許文献２では、操作レバーの近傍にボタンが備えられている様子が示されている。

しかし、ボタンなどを操作するときには操作レバーから一度手を離す必要があり、ブレーキがかからない状態になるため、その操作の間に自動車は前進してしまう。さらに、非常時に運転者が混乱している状況、あるいは時間的余裕がない状況においては、その操作が困難であり、極端な場合には、緊急車両停止システムを作動させることができないことがあった。また、特許文献２においても、システムの作動に深刻な異常が生じた場合には、自動車のエンジンを停止させるイグニッション中断トリガを備えることが示唆されているが、具体的な操作方法は示されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、運転者の混乱している状況、あるいは時間的に余裕がない状況においても容易、即座に緊急車両停止システムを作動させることを可能とするジョイスティック装置を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の車両運転用ジョイスティック装置は、自動車の運転を支援する車両運転用ジョイスティック装置であって、運転者の操作を受け付ける操作レバーと、前記操作レバーの変位に応じて、前記自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを作動させる作動装置と、前記操作レバーが特定の変位をした時に作動する非常スイッチと、を備え、前記非常スイッチが作動した時に、前記自動車を緊急停止させる緊急車両停止システムが作動することを特徴とする。

このように、運転者の操作を受け付ける操作レバーと、操作レバーの変位に応じて、自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを作動させる作動装置と、操作レバーが特定の変位をした時に作動する非常スイッチと、を備え、非常スイッチが作動した時に、自動車を緊急停止させる緊急車両停止システムが作動するので、運転者は操作レバーから手を離すことなく、非常スイッチを作動させて、車両を停車させることができる。

（２）また、本発明の車両運転用ジョイスティック装置において、前記非常スイッチは、前記操作レバーがブレーキペダルを作動させる方向の最終端部まで変位したときに作動する位置に設けられていることを特徴とする。

このように、操作レバーを、ブレーキペダルを作動させる方向の最終端部まで変位させることによって、非常スイッチが作動するので、非常時に運転者が心理的に不安定な状況に陥っても、緊急車両停止システムを作動させることができる。また、運転者にとって直感的に認識しやすい操作であるため、非常事態が生じても非常スイッチを適切に作動させることが可能となる。

（３）また、本発明の車両運転用ジョイスティック装置において、前記操作レバーが、前記ブレーキペダルを作動させる方向の最終端部で前記非常スイッチを作動させる直前で、前記操作レバーの操作に対する抵抗力を付与する押止部を更に備えることを特徴とする

このように、非常スイッチを作動させる直前で抵抗力によって操作レバーの操作が制限されるので、通常の走行時に、運転者が誤って緊急車両システムを作動することを回避できる。

（４）また、本発明の車両運転用ジョイスティック装置において、前記押止部は、バネの圧力によって前記操作レバーに抵抗力を付与するボールプランジャーであることを特徴とする

これにより、押止部はバネの圧力によって操作レバーに抵抗力を付与するので、運転者の身体的能力に応じてバネを選択し抵抗力を調整できる。また、ボールプランジャーによってクリック感が得られるので、運転者は操作レバーを最終端まで操作させたことを認識できる。

（５）また、本発明の車両運転用ジョイスティック装置において、前記非常スイッチは、前記操作レバーがブレーキペダルを作動させる方向の最終端部まで変位したときに前記操作レバーから押圧されることによって、前記緊急車両停止システムを作動させる機械的スイッチであることを特徴とする。

このように、機械的スイッチは、操作レバーから押圧されることによって、緊急車両停止システムを作動させるので、作動装置に異常を来たした場合でも、自動車を停止させることができる。

本発明によれば、操作レバーに特定の変位を与えることによって緊急車両停止システムを作動させることができるので、運転者が操作レバーから手を離すことなく、緊急車両停止システムを作動させることができる。

自動車の運転席に本発明の実施形態に係るジョイスティック装置を設けた概略図である。 ジョイスティック装置の操作レバーの概略図である。 ジョイスティック装置の操作レバーの通常の動作領域を示す図である。 操作レバーの内部を側面から示した模式図である。 操作レバーの内部を背面から示した模式図である。 操作レバーの内部を背面から示した模式図である。 緊急車両停止システムを作動させる場合に、ジョイスティック装置の操作レバーを傾斜させた図である。 緊急車両停止システムを作動させる場合に、ジョイスティック装置の操作レバーを傾斜させたときの内部を側面から示した模式図である。 緊急車両停止システムを作動させる場合に、ジョイスティック装置の操作レバーを傾斜させたときの内部を背面から示した模式図である。

図１は、自動車の運転席に本発明の実施形態に係るジョイスティック装置を設けた概略図である。自動車のハンドルやアクセル、ブレーキ等とジョイスティックが関連付けられている様子が示されている。

ブレーキ、アクセルに対応する操作レバー１は、運転者が操作するレバーである。ブレーキペダル６やアクセルペダル７は既製の自動車に備えられているものであるが、運転者が足元にあるブレーキペダル６やアクセルペダル７を直接操作する身体的能力がない場合に、操作レバー１を代わりに操作することで、ブレーキペダル６やアクセルペダル７の操作が可能となる。操作レバー１は、自動車の前後や左右の方向に傾けることができる。または、レバーの軸を中心とした回転方向やレバーの軸を上下方向に可動させてもよい。

ジョイ装置ＢＯＸ２は、ジョイスティック装置の作動装置の主要な構成を備えている。操作レバー１の変位に応じてジョイ装置ＢＯＸ２から作動装置の動力が発生し、発生し動力はブレーキ／アクセルリンク３を通じて伝達され、ブレーキペダル６またはアクセルペダル７が作動する。作動装置の動力には、油圧、空気圧、あるいは電気などが用いられる。

操作レバー８は、ステアリング５を操舵するためのレバーである。ステアリング５は既製の自動車に備えられているものであるが、運転者がステアリング５を直接操作する身体的能力がない場合に、操作レバー８を代わりに操作することで、ステアリングの操舵が可能となる。操作レバー８は、操作レバー１と同様に、車両の前後、左右の方向に傾斜させることができ、さらに、回転方向、上下方向に可動させてもよい。操作レバー８の変位に応じてジョイ装置ＢＯＸ２から作動装置の動力が発生し、発生した動力はハンドル駆動リンク４を通じて伝達され、固定ブラケット１０によってハンドル駆動チェーン１１と機械的に固定されたステアリング５が操舵される。

旋回ノブ９は、ステアリング５の操作に係る負担を軽減するものである。通常、ステアリング５を操作する場合には両手で扱うが、旋回ノブ９によって片手での操作を可能とする。また、旋回ノブ９によって操作すれば、ステアリング５を軽く操舵できる。

延長用シフトレバー１２は、シフトレバーに手が届かない場合に、手が届く範囲まで延長し操作を補助する。同じく、クラッチ入切スイッチ１３、パワー駐車ブレーキスイッチ１４も、身体的能力がなく直接は操作できない場合に、クラッチや駐車ブレーキを手元での操作を可能とする。

図２は、ジョイスティック装置における操作レバーの概略図である。操作レバー１は、運転者が操作するレバーであって、前後または左右へ傾斜する。ウインカー等スイッチ２０は、ウインカー等を直接操作できない場合に、手元のスイッチを代わりに操作してウインカー等の操作を可能とする。

自動車の前進方向（Ｐ１）への傾斜に対して、ブレーキペダル６の操作が関連付けられている。傾斜させる角度が大きければブレーキペダルを強く作動させることになり、その結果、自動車を制動させることができる。また、自動車の後進方向（Ｐ２）への傾斜に対して、アクセルペダルの操作が関連付けられている。傾斜させる角度に応じてアクセルペダルが作動するため、自動車を駆動させるときに加速や減速を行うことができる。

このように、ブレーキやアクセルを直接操作することができない人でも、操作レバーを操作することによって、間接的にブレーキやアクセルを操作することができる。なお、自動車の左右方向（Ｐ３またはＰ４）への傾斜と、ブレーキペダルまたはアクセルペダルの操作とを関連付けてもよい。あるいは、ステアリングの操舵と関連付けることも可能である。

図３Ａ−３Ｄは、ジョイスティック装置の操作レバーの通常の動作領域を示す図である。図３Ａは操作レバー全体の側面図、図３Ｂは操作レバーの内部を側面から示した模式図、図３Ｃ及び図３Ｄは操作レバーの内部構造を背面から示した模式図である。

図３Ａは、ジョイスティック装置の内部の構造を破線で示している。運転者が操作する部分の主な機構は、操作レバー１と、操作レバーを支える支点３０、支点３０を介して操作レバーの下端にある下レバー３１から構造される。通常の動作領域では、支点３０を中心にして、操作レバー１をＡからＢまで傾斜させる。例えば、自動車の前進方向（Ａ）へ傾斜させるとブレーキペダルが作動し、自動車を制動できる。また、自動車の後進方向（Ｂ）へ傾斜させるとアクセルペダルが作動し、自動車を駆動できる。なお、ブレーキペダルやアクセルペダルを操作する構成は、図中では省略している。

図３Ｂは、ジョイスティック装置の内部を側面から示した模式図であり、操作レバーを傾斜させた場合の様子を示している。この図中には、支点３０、下レバー３１、下レバー３１の可動を制限するボールプランジャー３２、緊急車両停止システムを作動させる機械的スイッチ３３を示している。操作レバーの傾斜方向が自動車の前進方向（Ａ）の場合、ブレーキペダルを作動でき自動車を制動させることができる。ボールプランジャー３２によって下レバー３１は機械的スイッチ３３に接触できない。通常の動作領域では下レバーが機械的スイッチと接触して緊急車両停止システムの誤作動がないよう、下レバーの動きを制限する。操作レバーの傾斜方向が自動車の後進方向（Ｂ）の場合、アクセルペダルを作動でき自動車を駆動させることができる。

図３Ｃは、ジョイスティック装置の内部を背面から示した模式図である。下レバーはボールプランジャー３２と接触する位置までしか可動できず、通常の動作領域においては、機械的スイッチ３３を誤って作動してしまうことを回避できる。

なお、図３Ｄに示すように、ボールプランジャー３２を２つ設けることも可能である。２つのボールプランジャー３２が下レバー３１の可動を制限するので、１つのボールプランジャーを設けた場合よりも安定して制限できる。また、ボールプランジャーに不具合が生じることもあり得るので、装置の信頼性の観点からも、ボールプランジャーを２つ設けたほうが１つのときよりも有利である。

図４Ａ−４Ｃは、緊急車両停止システムを作動させる場合に、ジョイスティック装置の操作レバーを傾斜させた図である。図４Ａは操作レバーを傾斜させた図である。図４Ｂは操作レバーを傾斜させたときの内部を側面から示した模式図である。図４Ｃは操作レバーを傾斜させたときの内部を背面から示した模式図である。

図４Ａは、操作レバーを傾斜させる角度が示されている。通常時の自動車の運転中では、操作レバーの傾斜はＢの角度までに制限される。Ｂの角度までの範囲では、ジョイスティック装置を通じてブレーキペダルが作動され、自動車が制動される。非常時では、Ａまで強く押しこむことで、緊急車両停止システムを作動させ自動車を停止する。非常時とはジョイスティック装置の動力システムに異常が生じたときなどであり、緊急車両停止システムではジョイスティック装置とは別の動力によって自動車を停止させる。

図４Ｂは、内部を側面から示した模式図である。通常時（Ｂの場合）では、下レバー３１の可動はボールプランジャー３２によって制限される。ボールプランジャー３２はバネの力によってボールを押し上げる機構を有しており、ボールから受ける力によって下レバーが押され操作レバーが重くなるため、運転者は操作レバーを傾斜させることができない。通常時の動作領域では、Ｂの角度がブレーキ操作領域の限界である。非常時（Ａの場合）では、運転者が操作レバーを強く押しこむことにより、下レバーから圧力を受けてボールプランジャー３２のボールが沈み、操作レバーをＡの角度まで傾斜させる。下レバーが機械的スイッチを押すことで、緊急車両停止システムを作動させることができ、緊急停止機能が発揮される。

図４Ｃでは、非常時に、Ａの角度まで押しこんだときの、機械的スイッチ３３とボールプランジャー３２の位置を示している。この状態で、緊急ブレーキがかかり自動車が停止する。機械的スイッチを押す角度が、非常時のブレーキ操作領域の限界である。

また、図は省略するが、図３Ｄのようにボールプランジャー３２を２つ設ける場合では、通常時に下レバー３１がボールから受ける力は、ボールプランジャー３２が１つのときに比べて大きくなる。結果として操作レバーを傾斜させるときに大きな抵抗力が付与されることになるので、運転者がブレーキ操作領域の限界を超えて操作レバーを傾斜させてしまうことを避けられる。したがって、機械的スイッチ３３の誤動作を効果的に防止できる。一方、非常時に緊急停止させる場合では、下レバー３１が可動できる方向は、２つのボールプランジャー３２によって限定される。運転者が操作レバーを動かせる方向に押しこめば緊急車両停止システムを作動させることができ、緊急停止させる場合の操作レバーの操作性が向上することになる。

このように、操作レバーから手を離さずに、操作レバーを傾斜させる角度を変更することによって、緊急車両停止システムを作動させることができる。

なお、機械的スイッチは、下レバーによって物理的に押されることで作動する実施形態を説明してきたが、たとえば、下レバーの位置を感知できるセンサーであってもよい。また、ボールプランジャー３２による実施形態を説明してきたが、下レバーの可動を制限する他の機構でも同じ機能を発揮させることもできる。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、自動車の運転を支援する車両運転用ジョイスティック装置であって、運転者の操作を受け付ける操作レバーと、操作レバーの変位に応じて、自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを作動させる作動装置と、操作レバーが特定の変位をした時に作動する非常スイッチと、を備え、非常スイッチが作動した時に、自動車を緊急停止させる緊急車両停止システムが作動するので、作動装置に異常を来たした場合でも、車両を停車できる。また、操作レバーに特定の変位を与えることによって緊急車両停止システムが作動するので、運転者が操作レバーから手を離すことなく、一連の操作のなかで緊急車両停止システムを作動させることができる。

１、８ 操作レバー
２ ジョイ装置ＢＯＸ
３ ブレーキ／アクセルリンク
４ ハンドル駆動リンク
５ ハンドル
６ ブレーキペダル
７ アクセルペダル
９ 旋回ノブ
１０ 固定ブラケット
１１ ハンドル駆動チェーン
１２ 延長用シフトレバー
１３ クラッチ入切スイッチ
１４ パワー駐車ブレーキスイッチ
２０ ウインカー等スイッチ
３０ 支点
３１ 下レバー
３２ ボールプランジャー
３３ 機械的スイッチ

Claims (5)

1. 自動車の運転を支援する車両運転用ジョイスティック装置であって、
   運転者の操作を受け付ける操作レバーと、
   前記操作レバーの変位に応じて、前記自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを作動させる作動装置と、
   前記操作レバーが特定の変位をした時に作動する非常スイッチと、を備え、
   前記非常スイッチが作動した時に、前記自動車を緊急停止させる緊急車両停止システムが作動することを特徴とする車両運転用ジョイスティック装置。
2. 前記非常スイッチは、前記操作レバーがブレーキペダルを作動させる方向の最終端部まで変位したときに作動する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の車両運転用ジョイスティック装置。
3. 前記操作レバーが、前記ブレーキペダルを作動させる方向の最終端部で前記非常スイッチを作動させる直前で、前記操作レバーの操作に対する抵抗力を付与する押止部を更に備えることを特徴とする請求項２記載の車両運転用ジョイスティック装置。
4. 前記押止部は、バネの圧力によって前記操作レバーに抵抗力を付与するボールプランジャーであることを特徴とする請求項３記載の車両運転用ジョイスティック装置。
5. 前記非常スイッチは、前記操作レバーがブレーキペダルを作動させる方向の最終端部まで変位したときに前記操作レバーから押圧されることによって、前記緊急車両停止システムを作動させる機械的スイッチであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両運転用ジョイスティック装置。
   

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