JP3476848B2 - 電気式ジョイスティック - Google Patents

電気式ジョイスティック

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、操作レバーの操作量
に応じて電気信号を出力するジョイスティックに関す
る。 【0002】 【従来の技術】図2に示した従来の電気式ジョイスティ
ックは、例えば、建設、土木機械等の油圧アクチュエー
タを駆動する油圧回路の入力装置として用いられて
ものである。ここでは、ケーシング1に4つのプッシュ
ロッド2を摺動自在に設けている。ただし、図2の断面
位置では2つのプッシュロッド2しか現れないが、それ
らプッシュロッド2およびその周辺機構の構成は同じな
ので、以下には図面に現れた2つのプッシュロッド2及
びその周辺機構について同一符号を付して説明する。 【0003】ケーシング1内には、プッシュロッド2の
軸線方向にスプリング室3を設けている。このスプリン
グ室3にはスプリング4を設け、このスプリング4の力
でプッシュロッド2を図の上方に押しあげ、プッシュロ
ッド2の一端をケーシング1から突出させている。ま
た、ケーシング1と操作レバー5とはユニバーサルジョ
イント6を介して連係し、ケーシング1に対して操作レ
バー5を回動自在にしている。そして、ユニバーサルジ
ョイント6側の操作レバー5にロッカーアーム7を設
け、このロッカーアーム7を伝達部材として、ケーシン
グ1から突出させたプッシュロッド2に当接させてい
る。したがって、操作レバー5を回動すると、その動き
に応じてロッカーアーム7がプッシュロッド2をその軸
線方向に押し下げるようにしている。 【0004】また、上記スプリング室3の図中下部には
直線摺動形ポテンショメータ8を設けている。この直線
摺動形ポテンショメータ8は、直線状の摺動体9に図示
しない抵抗素子体を摺動させて出力電圧を変化させる可
変抵抗器であるが、この直線摺動形ポテンショメータ8
の摺動体9とプッシュロッド2とを同軸に連結し、プッ
シュロッド2の移動量に応じて摺動体9が抵抗素子上を
移動するようにしている。したがって、操作レバー5を
操作すると、その操作量に応じてプッシュロッド2がロ
ッカーアーム7により押圧され移動し、この移動量に応
じてプッシュロッド2と連結した摺動体9も抵抗素子体
上を摺動して、その摺動量に応じた電気信号を出力す
る。そして、この摺動量に応じた電気信号は図示しない
油圧制御機器へ出力され、操作レバー5の操作量に応じ
て油圧制御機器を制御する。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】このような従来の電気
式ジョイスティックは、プッシュロッド2の移動量に応
じた電気信号を得るために直線摺動形ポテンショメータ
8を用いているが、上記したように、プッシュロッド2
と摺動体9とを連結し、プッシュロッド2の移動量に応
じて摺動体9を抵抗素子体上で摺動させて電気信号を出
力している。また、ジョイスティックはその機能上頻繁
なレバー操作をするものであるので、摺動体9と抵抗素
子体も当然のこととして頻繁に摺動する。したがって、
このような状態においては、抵抗素子体、摺動体9とも
摩耗してしまう。このため、耐久性が低下するととも
に、出力する電気信号が変化してしまい、信頼性が低く
なってしまうという問題があった。 【0006】また、上記のような構成では、電気信号の
出力の範囲を広くして使用する場合(例えば0〜100
mm)、その範囲に応じて摺動体9および抵抗素子体を
長くして摺動量を大きくとらなければならない。このた
め、直線摺動型ポテンショメータ8を収納するケーシン
グ1も大型にしなければならなくるので、運転室等の
狭い場所に取り付けるとき、広い取り付けスペースが必
要となるという問題もあった。この発明の目的は、小型
でありながら耐久性、信頼性の高い電気式ジョイスティ
ックを提供することである。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めにこの発明では、ケーシングに複数のプッシュロッド
を摺動自在に設けるとともに、このプッシュロッドの移
動量に応じた電気信号を出力する電気信号出力手段を設
ける一方、操作レバーを伝達部材を介してケーシングに
回動自在に連係し、さらにこの伝達部材を上記プッシュ
ロッドの一端に当接して、操作レバーの操作量に応じて
プッシュロッドを移動させ、このプッシュロッドの移動
量に応じた電気信号を出力する電気式ジョイスティック
において、上記電気信号出力手段として圧電素子を設け
るとともに、上記ケーシング内にスプリング室を設け、
このスプリング室に臨む側のプッシュロッドに第1スプ
リングシートを設け、上記スプリング室の第1スプリン
グシートと対向する側には第2スプリングシートを設
け、上記第1スプリングシートと上記第2スプリングシ
ートとの間に第1スプリングを設けるとともに、上記第
2スプリングシートの外方に、プッシュピンと、このプ
ッシュピンをガイドするガイド部材と、プッシュピンの
押圧力が作用する作用子とを設け、上記プッシュピンと
は反対側面になる作用子の側面に圧電素子を設け、上記
第1スプリングのたわみ力を上記圧電素子に作用させる
構成とするとともに、上記スプリング室の上記第1スプ
リングシートと対向する側に第3スプリングシートを設
け、上記第1スプリングシートとこの第3スプリングシ
ートとの間に第2スプリングを設け、この第2スプリン
グおよび上記第3スプリングシートが、上記プッシュロ
ッドおよび上記第1スプリングシートの移動をガイド
し、上記第1スプリングシートと上記第3スプリングシ
ートとが当接することによって上記第2スプリングのた
わみが規制される構成としている。 【0008】 【作用】上記のように構成したので、操作レバーの操作
量に応じてプッシュロッドが移動すると、この移動量に
応じて弾性体部材がたわむ。このたわみ力が押圧力とし
て押圧部材を介して力を電気信号に変換する素子に作用
し、電気信号を出力する。 【0009】 【実施例】図1はこの発明の実施例である。従来例との
相違点は、電気信号出力手段として圧電素子10を用
い、この圧電素子10にプッシュロッド2の移動量に応
じた押圧力を作用させて、電気信号を出力している。そ
の他の構成要素は従来例と同じなので、共通の符号を用
いるとともに、その詳細な説明を省略する。図に示すよ
うにケーシング1内に設けたスプリング室3には弾性体
部材として第1スプリング11が設けてある。この第1
スプリング11は、スプリング室3に臨む側のプッシュ
ロッド2に設けた第1スプリングシート12と、図にお
いてスプリング室3下部に設けた第2スプリングシート
13との間に設けている。 【0010】上記第2スプリングシート13の下部には
プッシュピン14と作用子18とを介して圧電素子10
を設けている。この圧電素子10は、外部から機械的ひ
ずみを作用させると電気分極が現れる現象を利用したも
のである。そしてこの圧電素子10に作用させる機械的
ひずみは、第1スプリング11のたわみ力を第2スプリ
ングシート13とプッシュピン14および作用子18と
からなる押圧手段により押圧力として作用させている。
なお、スプリング室3内に設けた第2スプリング15、
およびこの第2スプリング15を受ける第3スプリング
シート16はプッシュロッド2および、第1スプリング
シート12の移動をガイドするものである。また、符号
17は、プッシュピン14のガイド部材である。 【0011】このような構成において、操作レバー5を
操作すれば、従来例と同様にプッシュロッド2が移動す
る。このプッシュロッド2の移動量に応じて第1スプリ
ング11がたわむが、このプッシュロッド2の移動量に
応じた第1スプリング11のたわみ力は、第2スプリン
グシート13とプッシュピン14と作用子18とを介し
て圧電素子10に押圧力として作用する。そして圧電素
子10は、この押圧力に応じて電気信号を出力する。こ
のように、圧電素子10に押圧力を作用させて電気信号
を出力しているので、頻繁なレバー操作をしても従来例
のように電気信号出力手段に摺動する部分がないため、
摺動摩耗による耐久性の低下や、信頼性を損なうような
電気信号の変化がなく、耐久性、信頼性が向上した。 【0012】また、圧電素子10に作用させる力の大き
さに応じて電気信号を出力しているので、電気信号の出
力の範囲を広くする場合、第1スプリング11のたわみ
量を調節するだけでよい。したがって、これら第1スプ
リング11、第2スプリングシート13、圧電素子1
0、プッシュピン14を収納するケーシング1も小型で
よく、狭い運転室内等に取り付けるとき、小さな取り付
けスペースですむ。 【0013】 【効果】操作レバーの操作量に応じて出力する電気信号
は、圧電素子に作用する押圧力の大きさで決まる。した
がって、例えば、直線摺動型ポテンショメータのよう
に、頻繁な摺動による摩耗がないので、耐久性の低下
や、信頼性を損なうような電気信号の変化がなくなり、
耐久性、信頼性が向上した。また、電気信号の出力の範
囲を広くして使用する場合には、弾性体部材のたわみ量
を調節して押圧力を変化させればよいので、これらを収
納するケーシングも小型でよいことから、運転室等の狭
い場所に取り付けるときにも小さな取り付けスペースで
すむ。しかも、弾性体部材として、第1スプリングと第
2スプリングの2つを使用しているので、これらの設定
荷重の和を調節して押圧力を変化させれば、電気信号の
出力範囲を広くできる。そのため、1つのスプリングを
用いた場合と比べ、一層ケーシングを小型にできる。さらに、操作レバーの操作によりこのジョイスティック
に加わる荷重は、圧電素子で直 接に受けるのではなく、
プッシュロッドや第1スプリングシート、第3スプリン
グシート等で受けるので、ジョイスティックの操作性が
向上する。さらにまた、プッシュロッドの最大ストロー
クは、第1スプリングシートと第3スプリングシートに
よって設定される。この最大ストロークと第1スプリン
グの設定荷重によって設定される荷重が、圧電素子に加
わる最大荷重となる。したがって、ジョイスティックに
過荷重が作用したとしても、圧電素子に作用する力は、
上記の最大荷重を限度とする。しかも、ジョイスティッ
クに加わる荷重は、第1スプリングと第2スプリングと
で分散して受け、圧電素子には第1スプリングのたわむ
力だけが押圧力として作用する。そのため、圧電素子に
は、過剰な力が作用することはなく、圧電素子の耐久性
が向上する。
【図面の簡単な説明】 【図1】実施例の断面図である。 【図2】従来例の断面図である。 【符号の説明】 1 ケーシング 2 プッシュロッド3 スプリング室 5 操作レバー 10 圧電素子11 第1スプリング 12 第1スプリングシート 13 第2スプリングシート 14 プッシュピン 15 第2スプリング 16 第3スプリングシート 17 ガイド部材 18 作用子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−106514(JP,A) 特開 昭60−164230(JP,A) 実開 昭64−3935(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05G 9/047

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ケーシングに複数のプッシュロッドを摺
    動自在に設けるとともに、このプッシュロッドの移動量
    に応じた電気信号を出力する電気信号出力手段を設ける
    一方、操作レバーを伝達部材を介してケーシングに回動
    自在に連係し、さらにこの伝達部材を上記プッシュロッ
    ドの一端に当接して、操作レバーの操作量に応じてプッ
    シュロッドを移動させ、このプッシュロッドの移動量に
    応じた電気信号を出力する電気式ジョイスティックにお
    いて、上記電気信号出力手段として圧電素子を設けると
    ともに、上記ケーシング内にスプリング室を設け、この
    スプリング室に臨む側のプッシュロッドに第1スプリン
    グシートを設け、上記スプリング室の第1スプリングシ
    ートと対向する側には第2スプリングシートを設け、上
    記第1スプリングシートと上記第2スプリングシートと
    の間に第1スプリングを設けるとともに、上記第2スプ
    リングシートの外方に、プッシュピンと、このプッシュ
    ピンをガイドするガイド部材と、プッシュピンの押圧力
    が作用する作用子とを設け、上記プッシュピンとは反対
    側面になる作用子の側面に圧電素子を設け、上記第1ス
    プリングのたわみ力を上記圧電素子に作用させる構成と
    するとともに、上記スプリング室の上記第1スプリング
    シートと対向する側に第3スプリングシートを設け、上
    記第1スプリングシートとこの第3スプリングシートと
    の間に第2スプリングを設け、この第2スプリングおよ
    び上記第3スプリングシートが、上記プッシュロッドお
    よび上記第1スプリングシートの移動をガイドし、上記
    第1スプリングシートと上記第3スプリングシートとが
    当接することによって上記第2スプリングのたわみが規
    制される構成とした電気式ジョイスティック。
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