JP6366903B2 - ラジオコントロール用送信機 - Google Patents

Description

本発明はラジオコントロール用の送信機に関し、特にスティックレバーのクリック感及び抵抗感の設定に特徴を有するスティック装置を用いたラジオコントロール用送信機に関するものである。

従来の模型用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。スティックレバーは被操縦体として模型のヘリコプターや飛行機等を操縦する場合、エンジンコントロールやエルロン操作を行うスティックと、ラダー及びエレベーター操作を行うスティックとが用いられ、これらは通常左右に配置されている。このようなスティックユニットは例えば特許文献１に示されている。

スティックレバーには、被操縦体の種類や操作部位に応じて操作者がスティックレバーを離すと中立位置に自動復帰する自動復帰機能を有するものと、スティックレバーを任意の位置に操作すると、レバーの位置をそのまま保持できる保持機能を有するものがある。ラジオコントロール用の送信機では、模型用エンジンやモータの出力制御用のスティック操作では、操作した位置を保持する保持機能が必要である。従って保持機構を設けて操作者がスティックレバーを離してもスティックレバーの位置を固定し、そのときの制御量が保持されるようにしている。

さてスティックレバーの保持機構を実現するために、スティックレバーの操作に連動する円弧状部材を設けその表面に溝を設けると共に、この表面に圧接される弾性板を設けている。この弾性板は被操縦体に応じて異なるものが使用される。例えば飛行機用に用いられるスティックレバーでは、円弧状部材の弾性板の中央に１つの凸部を設け、この凸部を円弧状部材の溝に係合させ、スティックレバーの操作の一定角度毎に不連続で保持することで所定間隔毎にクリック感を得るようにしている。又模型用ヘリコプターでは、凸部のない平板状の弾性板とし、円弧状部材に押し当てることで、操作位置を無段階に保持することができるようにしている。

実公平４−４６８００号公報

従ってラジオコントロール用送信機の購入後に飛行機用とヘリコプター用に切換える場合には、この弾性板をユーザが取り換える必要があった。弾性板の取り換え時には送信機の裏蓋を開いて既に取付けられている弾性板を取り外して他の弾性板に交換し、ばねの強さも好みに合わせて調整する必要があるため、その作業が手間のかかるものとなっていた。

又グライダー用には適当な弾性板がないため飛行機用の弾性板をそのまま用いており、最適なものではないという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点を解消するためになされたものであって、弾性板を取り換える作業をなくし、ユーザの好みのクリック感や抵抗感を容易に変更できるようにした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、スティックベースと、前記スティックベースに回動自在に保持されるブリッジと、前記ブリッジに取付けられ、ブリッジを回動させるスティックと、前記ブリッジの回転軸に取付けられ、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、前記ブリッジ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、Ａ／Ｄ変換値を保持するメモリを有し、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号が与えられ、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、これらが一致するときにのみ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制御部と、を具備し、前記制御部は前記スティックの回動範囲の少なくとも１箇所で前記マグネットブレーキへの通電電流を増加させるものである。

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、スティックベースと、前記スティックベースに回動自在に保持されるブリッジと、前記ブリッジに取付けられ、ブリッジを回動させるスティックと、前記ブリッジの回転軸に取付けられ、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、前記ブリッジ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、Ａ／Ｄ変換値を保持するメモリを有し、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号が与えられ、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、これらが一致するときにのみ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制御部と、を具備し、前記制御部は前記スティックの回動範囲で一定間隔毎に前記マグネットブレーキへの通電電流を増加させるものである。

ここで前記制御部は、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、これらが一致するときに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。

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、スティックの操作感を自由に選択して設定することができる。従ってクリック感を要するスティックであっても、クリック感の必要がないスティックであっても、又いずれの角度においても任意の操作感を得ることができる。クリック感や抵抗感を変更するときも送信機などの裏蓋を開けて弾性板の変更を行うなどの煩雑な作業をすることなく、クリック感が得られる角度やその強さ、操作の抵抗感をユーザが容易に自由に設定す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スティック装置のスティックユニットの斜視図である。 図３は本実施の形態によるスティックユニットの右側面図である。 図４は本実施の形態によるスティックユニットの左側面図である。 図５は本実施の形態によるスティック装置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。 図１０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。 図１１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と、その送信機に用いられるスティックユニットについて説明する。図１は本実施の形態のラジオコントロール用送信機、図２はそのスティックユニットの斜視図である。これらの図に示すように、ラジオコントロール用送信機１の正面右側はエンジン又はモータのコントロール用及びエルロン用のスティックユニット２が設けられ、左側にはエレベーター及びラダー用のスティックユニット３が設けられている。スティックユニット２，３はほぼ同様の構造であるが、本願の特徴であるスティックユニット２について以下に詳細に説明する。スティックユニット２は図２に示すように、正面から見て略正方形状のスティックベース１０に第１ブリッジ１１、第２ブリッジ１２が夫々±ｙ軸方向、±ｘ軸方向に回動自在に取付けられ、スティック１３によって回動角度を操作するものである。本図において、±ｙ方向への操作をエンジンコントロール用のスティックの操作方向とし、±ｘ方向への操作をエルロン用の操作方向とする。

図３はこのスティックベース１０の右側面、図４はスティックベース１０の左側面図である。図４に示すように左側面には基板２１が側面に取付けられており、基板２１上には第１ブリッジ１１の回転軸に連動する可変抵抗器２２が設けられる。可変抵抗器２２からは回転角度に対応した抵抗値が得られる。又図３に示すように、右側面には薄い円柱状のマグネットブレーキ３０が設けられる。マグネットブレーキ３０は第１ブリッジ１１をｙ軸方向に回動させる際の回転抵抗を電気的に変化させることにより、ｙ軸方向に操作したときの感触（以下、クリック感という）を設定するために取付けられている。

次に可変抵抗器２２からの出力をマグネットブレーキ３０に帰還するスティック装置のブロック図について説明する。図５は可変抵抗器２２からマグネットブレーキ３０までの構成を示すブロック図である。図示のように可変抵抗器２２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２２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２２も中点位置となり、１．５Ｖの電圧が出力される。又ｙ軸方向の負の終端にまで第１ブリッジ１１を回動させたときに最も低い電圧、正の終端にまで第１ブリッジ１１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。ＣＰＵ４２はあらかじめメモリ４３に設定されているプログラムに従ってＡ／Ｄ変換値とメモリのデータとを比較し、マグネットブレーキ３０に通電するタイミングと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。又スイッチ４５は第１ブリッジ１１の回動の所定の角度のＡ／Ｄ変換値をメモリ４３に設定する際に操作される押しボタンスイッチである。

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の環状コイル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。従って第１ブリッジ１１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、スティック１３を±ｙ軸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。

次にこのスティック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。前述したようにラジオコントロール用飛行機のエンジンコントロールの操作では、一定間隔毎にクリック感を有する操作が求められる。さてスティックのｙ軸方向の操作角度に対応して回転軸に連動している可変抵抗器２２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。そして等角度の間隔毎にドライバ４４を介してマグネットブレーキ３０のコイル３４に通電する電流値を大きくすれば、電流を上昇させるタイミングで操作するときの回転抵抗が増加する。従って図９（ａ）に示すようにＡ／Ｄ変換器４１のＡ／Ｄ変換値がスティックの−ｙ軸方向の最小値（ＭＩＮ）から中央位置（Ｃ）を通って＋ｙ軸方向の最大値（ＭＡＸ）まで変化する間に、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制御する。例えばマグネットブレーキ３０に印加する電圧を２．５Ｖ、電流を２３０ｍＡとすると、発生磁場は約５００ｍＴとなり、第１ブリッジ１１の回転抵抗を大きくできるためクリック感が得られる。こうすればスティックを一端から他端にまで操作したときに、等角度で断続的に抵抗値が大きくなるため、従来と同等のクリック感を得ることができる。

このときクリック時の回転抵抗は常に一定である必要はない。例えば図９（ｂ）に示すように最小値に近づくにつれて大きくなり、中央で最も小さく、又最大に近づくにつれて大きくなるように電流値を制御することもできる。

更に従来のヘリコプター用のラジオコントロール用送信機に用いられている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ｙ軸方向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。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。

更に制御対象によっては図９（ｄ）に示すようにスティックの任意の位置よりも上側の操作のみでクリック感を設定し、中央よりも下方ではクリック感のないように設定することもできる。この変化するポイントは中央位置（Ｃ）であってもよく、それ以外であってもよい。

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。

又図１０（ａ）に示すようにｙ軸方向の操作の中点の部分でのみ通電する電流値を大きくするようにすれば、中央位置でのみクリック感が得られるスティックとすることができる。

更に図１０（ｂ）に示すように所定の回転角度でクリック感が得られるように設定することもできる。例えば図４に示す送信機のスイッチ４５を用いて、一定の回転角度となっているときにスイッチ４５を押下することによって、その位置のＡ／Ｄ変換値をメモリ４３に記憶させてもよい。そうすればその位置でスティックの回転抵抗が大きいクリック感を得ることも可能となる。

このような制御は、例えば通常飛行中に使用する最も低いエンジンの出力レベルにクリック感を得るようにして用いることができる。こうすれば通常の飛行中には常にこのレベル以上の出力で操作することを操作者に促すことができ、飛行中にエンジンが停止するといった事態の生じる可能性を少なくすることができる。

又モータグライダ等の操作では、このスティック１３のｙ軸方向の操作角度によってモータを制御したり、フラップやスポイラーを操作することが多い。従ってこのようにモータコントロール用スティックの操作の任意の位置でクリック感を得るようにすることで、モータ制御やフラップ、スポイラーを操作していることを操作者に認識できるようにすることができる。このようなクリック感はユーザが設定時にメモリに書込データを変化させることで自由に変化させることが可能である。

尚前述した図９，図１０の電流制御では常にほぼ一定電流を流しておき、所定の値となれば通電する電流値を増加させるようにしているが、必ずしも常に一定電流を通電しておく必要はない。

図１１（ａ）は操作スティックの最小値から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したものである。又図１１（ｂ）は同様にしてスティックの最小値から最大値に向けて抵抗感を指数関数的に上昇させるように電流値を変化させたものである。このようにスティックの操作角度に応じて抵抗感を連続的に変化するようにしてもよい。更に図１１（ａ），（ｂ）ではスティック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。

尚この実施の形態では、ｘ軸方向とｙ軸方向に回動する第１，第２のブリッジを有するスティックユニットについて説明しているが、本発明はｙ軸方向にのみ回動することができるスティックについても適用できることはいうまでもない。

又この実施の形態では、エンジンやモータコントロール用のスティックの操作方向についてマグネットブレーキを接続してクリック感を得るようにしているが、その他の操作方向、例えばエルロンの操作用やエレベーター、ラダーの操作用にもマグネットブレーキを接続してもよい。こうすれば任意の操作方向でクリック感を得るようにしたり、外部からの信号によって抵抗値を変化させるようにしたスティック装置やラジオコントロール用送信機とすることができる。

本発明はラジオコントロール用送信機に用いることができるスティック装置について、スティック操作の抵抗やクリック感を任意に設定することができ、これらの用途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
１０ スティックベース
１１ 第１ブリッジ
１２ 第２ブリッジ
１３ スティック
２２ 可変抵抗器
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
４５ スイッチ

Claims (3)

1. スティックベースと、
   前記スティックベースに回動自在に保持されるブリッジと、
   前記ブリッジに取付けられ、ブリッジを回動させるスティックと、
   前記ブリッジの回転軸に取付けられ、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、
   前記ブリッジ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、
   Ａ／Ｄ変換値を保持するメモリを有し、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号が与えられ、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、これらが一致するときにのみ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制御部と、を具備し、
   前記制御部は前記スティックの回動範囲の少なくとも１箇所で前記マグネットブレーキへの通電電流を増加させるものであるラジオコントロール用送信機。
2. スティックベースと、
   前記スティックベースに回動自在に保持されるブリッジと、
   前記ブリッジに取付けられ、ブリッジを回動させるスティックと、
   前記ブリッジの回転軸に取付けられ、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、
   前記ブリッジ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、
   Ａ／Ｄ変換値を保持するメモリを有し、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号が与えられ、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、これらが一致するときにのみ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制御部と、を具備し、
   前記制御部は前記スティックの回動範囲で一定間隔毎に前記マグネットブレーキへの通電電流を増加させるものであるラジオコントロール用送信機。
3. 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又は２記載のラジオコントロール用送信機。