JP2016096833A - ラジオコントロール用送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジオコントロール用送信機に用いられ、ホイールを回転させたときの操作線を電気的に変化できるようにすること。【解決手段】ホイールに連結する可変抵抗器１７と、その軸に連動するマグネットブレーキ３０とを設ける。可変抵抗器１７から得られる回転角度に応じたアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器４１と、Ａ／Ｄ変換器４１からの信号が与えられ所定の値になるときマグネットブレーキ３０を駆動する制御部とを設ける。可変抵抗器１７から得られる回転角度に応じてマグネットブレーキ３０のコイルの電流値を変化させることで、任意の操作感を得ることができる。【選択図】図９

Description

本発明はラジオコントロール用送信機に関し、特にホイール操作の抵抗感の設定に特徴を有するホイール型のラジオコントロール用送信機に関するものである。

従来の模型のヘリコプターや飛行機等を遠隔操縦するためのラジオコントロール用送信機には、操作部として機能する通常２つのスティックレバーと、それらの補助的な操作部として機能するレバーやスイッチ等が配置されている。又模型の自動車やボートを遠隔操縦するためのラジオコントロール用送信機として、グリップ、パワーコントロール用のトリガスティック、及びラダーコントロール用のホイールを有するホイール型のラジオコントロール用送信機も用いられている。このような送信機は例えば特許文献１に示されている。

ホイール型のラジオコントロール用送信機は、操作者がホイールを離すとばねによって中立位置に自動復帰する自動復帰機能を有している。従ってホイールを回転させたときに操作感はばねによって決定される。

特開平９−２７１０７７号公報

ホイール型のラジオコントロール用送信機では、ホイールを回転させる際の抵抗感はばねであらかじめ決まっており、抵抗感を変化させることはできないという問題点があった。

本発明はホイールの回転時にユーザの好みの抵抗感を容易に変更できるようにしたホイール型のラジオコントロール用送信機を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のラジオコントロール用送信機は、本体と、本体に対して回動するホイールと、ホイールに連結され、一端に電圧が印加されて回転角度に応じた電圧を出力する可変抵抗器と、前記ホイールの回転軸に取付けられ、コイルへの通電電流によって粘性が変化する磁気粘性流体によって回転抵抗を変化させるマグネットブレーキと、前記可変抵抗器からの回転角度に応じて得られるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号が与えられ、前記デジタル信号に基づいて前記マグネットブレーキへの通電電流を制御する制御部と、を具備するものである。

ここで前記マグネットブレーキは、ケースと、前記ケース内で前記ブリッジの回転軸に連結された回転円板と、前記ケース内に収納されたコイルと、前記ケース内で前記回転円板の周囲に封入された磁気粘性流体と、を有するものとしてもよい。

ここで前記制御部は、前記ホイールの中央位置に相当するＡ／Ｄ変換値を保持するメモリを有し、前記Ａ／Ｄ変換器から得られるデジタル信号と、前記メモリに保持されているＡ／Ｄ変換値とを比較し、前記ホイールの中央位置から時計方向及び反時計方向への回転角度の大きさに伴って前記マグネットブレーキへの通電電流を大きくするよう制御するものとしてもよい。

また、本ラジオコントロール用送信機は、前記ホイールを中央位置に復帰させる中央位置復帰機構を備えてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、ラジオコントロール用送信機において、ホイールの操作感を自由に選択して設定することができる。従っていずれの角度においてもユーザが容易に自由に設定して任意の操作感を得ることができるという効果が得られる。

図１は本発明の実施の形態によるラジオコントロール用送信機の正面図である。 図２は本発明の実施の形態によるホイールユニットの組立構成図である。 図３は本実施の形態によるホイールユニットの組立後の斜視図である。 図４は本実施の形態によるスティックユニットの裏面から見た斜視図である。 図５は本実施の形態による送信機内のホイールユニット周辺回路の構成を示すブロック図である。 図６は本実施の形態に用いられるマグネットブレーキの斜視図である。 図７は本実施の形態に用いられるマグネットブレーキの断面図である。 図８は本実施の形態によるマグネットブレーキの組立構成図である。 図９は本実施の形態による操作角度に対応する電流の変化を示すグラフである。

次に本発明の実施の形態によるラジオコントロール送信機について説明する。図１は本実施の形態のラジオコントロール用送信機の正面図である。本図に示すように、ラジオコントロール用送信機１は制御信号を送信するための電子回路部等の主要部が収納された本体２と、本体２の下部に設けられたグリップ３を有している。グリップ３の側方にはグリップを握るユーザによって回動されるトリガ４が配置される。又その上部にはラダーをユーザが操作するためのホイール５が設けられている。

図２はホイールユニットの組立図であり、図３は組立てを終えた状態、図４はホイールユニットを裏面から見た斜視図である。ホイール５の内部には図２に示すようにシャフト１１，連結シャフト１２が前フレーム１３，中央フレーム１４を連通するように取付けられている。連結シャフト１２は左右に突出部が設けられ、ホイール５の回動に伴って前フレーム１３，中央フレーム１４の間でアーム１５を回動させるものである。前フレーム１３と中央フレーム１４は一定の間隔を隔てて固定されている。中央フレーム１４の後方には基板１６が設けられ、基板１６に可変抵抗器１７が取付けられている。可変抵抗器１７は軸が貫通する形状の可変抵抗器であって、連結シャフト１２は可変抵抗器１７の後方にまで延長されている。又中央フレーム１４の軸孔の側方には締め具１８を介してフック１９が設けられる。フック１９の端部とアーム１５の一端にはばね２０が係合されており、ホイール５を時計方向（以下、単にＣＷ方向という）、及び反時計方向（以下、単にＣＣＷ方向という）にいずれの回転方向に回転させても、ばね２０を伸長させて中央位置に復帰させるように構成されている。ここで前フレーム１３、中央フレーム１４と、この間に保持されたアーム１５、締め具１８、フック１９、ばね２０とは、ホイールを中央位置に復帰させる中央位置復帰機構を構成している。

さて本実施の形態では、この中央フレーム１４の背後に後フレーム２１が設けられる。後フレーム２１には平たい円柱状のマグネットブレーキ３０が取付けられ、後フレーム２１の背後から円形の開口を有するホルダ２２によってマグネットブレーキ３０が保持されている。図２に示すようにマグネットブレーキ３０の回転軸は円筒形のコネクタ２３によって連結シャフト１２に連結されている。マグネットブレーキ３０はホイール５をＣＷ方向又はＣＣＷ方向に回動させる際に、回転抵抗を電気的に変化させることにより、回動時に操作したときの抵抗感を設定するために取付けられている。

次に可変抵抗器１７からの出力をマグネットブレーキ３０に帰還する送信機１０のブロック図について図５を用いて説明する。図示のように可変抵抗器１７には電圧源Ｖｃｃより例えば３Ｖの一定の電圧が印加されており、その中点が可変抵抗器１７からの出力となっている。スティック操作の中央位置では可変抵抗器１７も中点位置となり、１．５Ｖの電圧が出力される。又ＣＣＷ方向の終端にまでホイール５を回動させたときに最も低い電圧、ＣＷ方向の終端にまでホイール５を回動させたときに最も高い電圧が出力される。Ａ／Ｄ変換器４１はこれをデジタル値に変換するものであり、所定のタイミングで例えば１１ビットのデジタル出力をＣＰＵ４２に与える。メモリ４３にはホイール５が中央位置にあるときのＡ／Ｄ変換値が保持されている。ＣＰＵ４２はメモリ４３に保持されているデータとＡ／Ｄ変換値を比較し、マグネットブレーキ３０に通電する電流値を制御するものである。ＣＰＵ４２からの出力はドライバ４４を介してマグネットブレーキ３０のコイルに出力される。

ここでＣＰＵ４２とメモリ４３及びドライバ４４は、メモリ４３に保持されている所定のＡ／Ｄ変換値に基づいてマグネットブレーキ３０に通電する電流を制御する制御部を構成している。

次にここに取付けられているマグネットブレーキ３０について説明する。マグネットブレーキ３０は図６に斜視図、図７に断面図、図８に組立構成図を示すように、薄い円柱状の部材であって、上部ケース３１と下部ケース３２から成るケース内に円板３３と環状コイル３４とが取付けられたものである。下部ケース３２の中央には内側に円板状の薄厚の突起３２ａが設けられ、その中央には回転軸３５を保持する円形窪み３２ｂが形成されている。又下部ケース３２の突起３２ａの一部には、裏面にまで貫通する貫通孔３２ｃが設けられる。次に上部ケース３１の内面には環状の窪み３１ａが形成されている。この窪み３１ａは円板３３の上部に設けられる環状コイル３４を保持するものである。そして円板３３と上部ケース３１との間、及び円板３３と下部ケース３２との間には、例えば８０μｍ程度のわずかの隙間が形成されており、その間には磁気粘性流体３６が封入されている。そして図８に示すように回転軸３５を下部ケース３２の窪み３２ｂに挿入し、回転軸３５に円板３３の中央の開口を貫通させて連結し、上部ケース３２の上部開口より突出させる。このとき封入した余分の磁気粘性流体３６は下部ケース３２の貫通孔３２ｃより噴出させてねじによって封止する。

ここで用いられている磁気粘性流体３６は例えば特開２０１２−２０２４２９号に示されるように、ナノサイズの磁性粒子を分散媒体に分散させた液体である。磁性粒子は磁化可能な金属粒子（金属ナノ粒子）、例えば鉄、コバルト、ニッケル及びパーマロイ等の合金であり、その平均粒子径は２０〜５００ｎｍであることが望ましい。分散媒体は、例えば疎水性のシリコーンオイルが用いられる。そして磁気粘性流体３６に磁場を加えたり、磁場を停止することによって、磁気粘性流体３６の粘性を急激に変化させることができる。

ここで用いられているマグネットブレーキ３０は、環状コイル３４に通電しなければ磁場が生じないため粘性はなく、円板３３はほとんど抵抗なく自由に回転することができる。そして環状コイル３４に電流を流すと磁気粘性流体３６の粘性が大きくなり、円板３３の回転抵抗を急激に大きくすることができる。従ってシャフト１１，連結シャフト１２の回転軸にマグネットブレーキ３０を連結し、そのコイルへの通電電流を制御することによって、ホイール５をＣＷ方向又はＣＣＷ方向に操作したときの感触を任意に変化させることができる。また、ホイール５はばね２０により中央位置に向けて付勢されているので、操作者は回転抵抗の変化を感じつつも、中央位置に向かう感触を失うことがない。

次にこのホイールの角度に対応して設定する抵抗値の一例について説明する。前述したようにカー用ラジオコントロール送信機のラダーの操作では、ホイールの回転軸の操作角度に対応して可変抵抗器１７の抵抗値及び出力される電圧が変化し、この電圧をＡ／Ｄ変換することによってＡ／Ｄ変換器４１よりデジタル信号が得られる。従って回転角度はＡ／Ｄ変換器４１からのデジタル信号として得ることができる。そしてＡ／Ｄ変換値に対応させてドライバ４４を介してマグネットブレーキ３０の環状コイル３４に通電する電流値を変化させれば、電流値に対応した回転抵抗となる。本実施の形態では、得られたＡ／Ｄ変換値とメモリに保持されているＡ／Ｄ変換値とを比較する。そしてＡ／Ｄ変換器４１のＡ／Ｄ変換値がホイールの中央位置（Ｃ）からＣＣＷ方向の最大値又はＣＷ方向の最大値まで変化する間に、マグネットブレーキ４０への通電電流を徐々に大きくするように制御する。例えば図９（ａ）は操作スティックの中央位置（Ｃ）からＣＷ方向及びＣＣＷ方向の最大値に向けてスティックの抵抗感を直線的に上昇させるように電流値を増加させたものである。又図９（ｂ）はホイールの中央位置（Ｃ）からＣＷ方向及びＣＣＷ方向の最大値に向けて電流値を指数関数的に増加させたものである。こうすればホイール５を中央からＣＷ又はＣＣＷ方向の端部にまで操作したときに、連続的に抵抗値を大きくすることができる。

このときホイールのクリック毎の回転抵抗を常に角度に応じて徐々に増加させる必要はない。例えば無段階の操作の感触を得るためには、図９（ｃ）に示すようにホイールの操作角度にかかわらず、常に一定レベルの電流を通電するようにしてもよい。こうすれば常に一定の回転抵抗として操作することができる。そしてこの電流値を変化させることによってスティック操作の抵抗を変化させることができる。

又ほぼ等間隔のＡ／Ｄ変換値が得られる毎に電流値を大きくするようにしてもよい。こうすれば等回転角度毎にクリック感を得ることができる。クリック感を設定する間隔についても、クリック感を得る抵抗の強さもメモリ４３に設定しておくことによって自由に選択することができる。

又本実施の形態において、回転抵抗が前述のばね２０の付勢力を超えないよう設定すれば、操作者は常にホイール５が中央位置へ向かう感触を得ることができる。一方、ばね２０の付勢力より大きくなるよう設定すれば、ホイール５をその場に留めることができる。

又図９（ａ），（ｂ）ではホイールの操作角度に応じて抵抗感を大きくしているが、操作角度に応じて抵抗感を小さくするようにしてもよい。

本発明はマグネットブレーキをホイール型のラジオコントロール用送信機に用いることにより、ホイール操作の抵抗やクリック感を任意に設定することができ、ラジオコントロール送信機に好適に用いることができる。

１ ラジオコントロール用送信機
５ ホイール
１１ シャフト
１２ 連結シャフト
１３ 前フレーム
１４ 中央フレーム
１５ アーム
１６ 基板
１７ 可変抵抗器
２１ 後フレーム
２２ ホルダ
２３ コネクタ
３０ マグネットブレーキ
３１ 上部ケース
３２ 下部ケース
３３ 円板
３４ コイル
３５ 回転軸
３６ 磁気粘性流体
４１ Ａ／Ｄ変換器
４２ ＣＰＵ
４３ メモリ
４４ ドライバ

Claims (4)

1. 本体と、
   本体に対して回動するホイールと、
   ホイールに連結され、一端に電圧が印加されて回転角度に応じた電圧を出力する可変抵抗器と、
   前記ホイールの回転軸に取付けられ、コイルへの通電電流によって粘性が変化する磁気粘性流体によって回転抵抗を変化させるマグネットブレーキと、
   前記可変抵抗器からの回転角度に応じて得られるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号が与えられ、前記デジタル信号に基づいて前記マグネットブレーキへの通電電流を制御する制御部と、を具備するラジオコントロール用送信機。
2. 前記マグネットブレーキは、
   ケースと、
   前記ケース内で前記ブリッジの回転軸に連結された回転円板と、
   前記ケース内に収納されたコイルと、
   前記ケース内で前記回転円板の周囲に封入された磁気粘性流体と、を有するものである請求項１記載のラジオコントロール用送信機。
3. 前記制御部は、
   前記ホイールの中央位置に相当するＡ／Ｄ変換値を保持するメモリを有し、前記Ａ／Ｄ変換器から得られるデジタル信号と、前記メモリに保持されているＡ／Ｄ変換値とを比較し、前記ホイールの中央位置から時計方向及び反時計方向への回転角度の大きさに伴って前記マグネットブレーキへの通電電流を大きくするよう制御するものである請求項１又は２記載のラジオコントロール用送信機。
4. さらに前記ホイールを中央位置に復帰させる中央位置復帰機構を備えている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラジオコントロール用送信機。

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