JP6471083B2

JP6471083B2 - 操作レバー機構及び操作レバー機構のダンパー

Info

Publication number: JP6471083B2
Application number: JP2015226261A
Authority: JP
Inventors: 陽一森
Original assignee: 和研工業株式会社
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: JP2017097456A

Description

本発明は、傾動自在に軸支された操作レバーが外力が加えられなくなると中立位置に復帰する操作レバー機構と、操作レバー機構のダンパーとに関する。

操作レバーには、傾動操作中に手を離す、すなわち外力が加えられなくなると、復帰ばねによって自動的に中立位置に復帰するものがある。
この種の操作レバーでは、中立位置に復帰する際に中立位置を通りすぎ、中立位置を中心として傾動が繰り返されるハンチングが生じることがある。
ハンチングが発生すると、操作レバーからの信号も中立位置を中心とした細かな振動が伴って出力されるため、操作レバーによって制御される被制御機器に不都合が生じることがある。

かかるハンチングを発生させないような機構として、特許第４７４４４２４号の『操作レバーのダンパー』が発案されている。
この『操作レバーのダンパー』は、『回転支軸に、揺動可能に軸支される操作レバーのダンパーであって、操作レバーに固定され回転支軸廻りに枢設される円筒状の摺動部と、該摺動部の外周面を挟み込み摩擦抵抗を付与するボディ部材と、該ボディ部材に前記摺動部を挟み込む弾性力を付与する弾性体と、を備え、操作レバーの傾動操作に対して摩擦抵抗を付与する』ようにしている。
すなわち、この『操作レバーのダンパー』では、摺動部とそれを挟み込むボディ部材との摩擦によってハンチングを抑制し、挟み込む力を弾性体によって調整するように構成しているのである。

特許第４７４４４２４号公報

しかしながら、特許第４７４４４２４号公報記載の操作レバーのダンパーには、以下のような問題がある。
ボディ部が摺動部に対して適正な摩擦抵抗を付与するためには、ボディ部や摺動部に高い寸法精度が要求される。このため、ボディ部や摺動部には微妙な追加加工が必要となっていた。
また、摺動部の外周面をボディ部で挟み込んだ後に、適正な摩擦抵抗を与えるための調整作業が必要となっていた。
さらに、使用しているうちに、磨耗により摺動部の外周面とボディ部との接触面積が増大し、その結果、当初に想定した摩擦抵抗より大きな抵抗力が加わってしまい、操作レバーの自動的な中立位置への復帰を阻害することが起こりうる。そうなると、操作レバーを操作する作業員が手を離しても被制御機器は意図せずに動作し続けるので、思いがけない事故が発生するおそれがある。このため、この操作レバーのダンパーでは、一定期間が経過したならば、摩擦抵抗を再調整作業を行う必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたもので、より長い期間にわたって使用しても自動的な中立位置への復帰が阻害されるようなことがなく、構成する部品の微妙な追加加工や調整作業が必要ない操作レバー機構と、操作レバーのダンパーとを提供することを目的としている。

本発明に係る操作レバー機構は、レバー軸で傾動自在に軸支された操作レバーが、外力が加えられなくなると中立位置に復帰する操作レバー機構であって、レバー軸と中立ピンとが突出されたレバーベースと、前記レバー軸が挿入される円筒状のレバーボスとこのレバーボスを挟んで前記中立ピンと対向するレバー側ピンとを有する操作レバーと、前記レバー軸に支持される一対の復帰アームと、この一対の復帰アームの間に掛け渡される復帰ばねと、両端が前記中立ピンを跨いだ状態で前記レバーボスに外嵌圧入されるダンパーばねとを備えており、前記操作レバーを傾動させると、レバー側ピンを介して一方の復帰アームも傾動されるとともに、ダンパーばねは中立ピンが一端に当接して緩む方向に力が加えられてダンパーばねがスリップし、傾動した操作レバーへ外力が加えられなくなると、前記操作レバーが復帰ばねによって中立位置に復帰する途中で前記ダンパーばねの他端が中立ピンに当接してダンパーばねが緩む方向へと力を加えられてダンパーばねがスリップし、前記ダンパーばねがスリップする時の保持トルクは、傾動した操作レバーが中立位置へと復帰する際の復帰ばねの復帰トルク以下に設定されている。

また、本発明に係る操作レバー機構のダンパーは、レバー軸で傾動自在に軸支された操作レバーが、外力が加えられなくなると復帰ばねによって中立位置に復帰する操作レバー機構のダンパーであって、レバー軸が挿入される円筒状のレバーボスに両端が中立ピンを跨いだ状態で外嵌圧入されるダンパーばねと、前記レバー軸に支持される一対の復帰アームとを備えており、前記操作レバーの傾動に伴って一方の復帰アームも傾動されるとともに、ダンパーばねは中立ピンが一端に当接して緩む方向に力が加えられてダンパーばねがスリップし、傾動した操作レバーへ外力が加えられなくなると、前記操作レバーが復帰ばねによって中立位置に復帰する途中で前記ダンパーばねの他端が中立ピンに当接してダンパーばねが緩む方向へと力を加えられてダンパーばねがスリップし、前記ダンパーばねがスリップする時の保持トルクは、傾動した操作レバーが中立位置へと復帰する際の復帰ばねの復帰トルク以下に設定されている。

本発明に係る操作レバー機構は、操作レバーが傾動された状態から中立位置に復帰ばねの力によって自動的に復帰する際に、レバーボスに外嵌されたダンパーばねの一端が中立ピンに当接して緩む方向に力を加えられることで、ダンパーばねがスリップし、そのスリップする時の保持トルクは復帰ばねの初期トルク以下に設定されているため、操作レバーの傾動状態から中立位置への復帰を阻害することはない。
しかも、操作レバーを中立位置へと復帰させようとする復帰ばねの力は、ダンパーばねによっていわば吸収されるので、操作レバーが中立位置へと復帰したならば、スムーズにその位置で停止しハンチングは抑制される。
さらに、レバーボスにダンパーばねを外嵌圧入させるだけでよいので、従来の特許第４７４４４２４号に係る『操作レバーのダンパー』より大幅に部品点数を削減することができた。
しかも、従来の特許第４７４４４２４号に係る『操作レバーのダンパー』のようなボディ部等の構成部品の微妙な追加加工や組込み後の調整作業も不必要になった。
また、従来の特許第４７４４４２４号に係る『操作レバーのダンパー』よりも構成が簡素になったこととも相まって耐久度が高くなったので、より長期間に渡って使用し続けることができる。すなわち、再調整までの期間をより長くすることができるのである。
また、本発明に係る操作レバー機構のダンパーも同様の効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る操作レバー機構の概略的分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る操作レバー機構の概略的側面図である。本発明の実施の形態に係る操作レバー機構を構成する操作レバーの概略的正面図である。本発明の実施の形態に係る操作レバー機構を構成する復帰アームの概略的正面図である。本発明の実施の形態に係る操作レバーの中立位置を示す図面であって、一対の復帰アームの一部破断した概略的一部破断正面図である。本発明の実施の形態に係る操作レバーの右側への傾動を示す図面であって、一対の復帰アームの一部破断した概略的一部破断正面図である。本発明の実施の形態に係る操作レバーの右側へ傾動した状態から中立位置への復帰を示す図面であって、一対の復帰アームの一部破断した概略的一部破断正面図である。

本発明の実施の形態に係る操作レバー機構は、レバー軸２１０で傾動自在に軸支された操作レバー１００が、外力が加えられなくなると中立位置に復帰する操作レバー機構であって、レバー軸２１０と中立ピン２２０とが突出されたレバーベース２００と、前記レバー軸２１０が挿入される円筒状のレバーボス１２１とこのレバーボス１２１を挟んで前記中立ピン２２０と対向するレバー側ピン１２２とを有する操作レバー１００と、前記レバー軸２１０に支持される一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂと、この一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂの間に掛け渡される復帰ばね４００と、両端が前記中立ピン２２０を跨いだ状態で前記レバーボス１２１に外嵌圧入されるダンパーばね５００とを備えており、前記操作レバー１００を傾動させると、レバー側ピン１２２を介して一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂの一方も傾動されるとともに、ダンパーばね５００は中立ピン２２０が一端に当接して緩む方向に力が加えられてダンパーばね５００がスリップし、傾動した操作レバー１００へ外力が加えられなくなると、前記操作レバー１００が復帰ばね４００によって中立位置に復帰する途中で前記ダンパーばね５００の他端が中立ピン２２０に当接してダンパーばね５００が緩む方向へと力を加えられてダンパーばね５００がスリップし、前記ダンパーばね５００がスリップする時の保持トルクは、傾動した操作レバー１００が中立位置へと復帰する際の復帰ばね４００の復帰トルク以下に設定されている。

前記操作レバー１００は、作業員が手で傾動操作する部分であって、棒状のレバー部１１０と、このレバー部１１０の一端側に取り付けられる板状のプレート部１２０とを有している。前記レバー部１１０には作業員が手で握りやすいように合成樹脂等で構成されたハンドル部が取り付けられる。

前記プレート部１２０には、レバーボス１２１と、レバー側ピン１２２とが取り付けられている。前記レバーボス１２１は、操作レバー１００の傾動の支点となる部分であり、後述するレバー軸２１０が貫通するように前記プレート部１２０とともに貫通孔１２１Ａが開設された円筒状になっている。
一方、前記レバー側ピン１２２は、レバーボス１２１より力点側に形成されている。なお、このレバー側ピン１２２は、前記レバーボス１２１より若干長めに形成されている。

また、このプレート部１２０は、操作レバー１００をレバーベース２００に傾動可能に取り付けた場合、後述する中立ピン２２０がレバーボス１２１の下側に突出するように中立２２０の部分は切りかかれている。

前記レバーベース２００は、操作レバー１００が傾動自在に軸支される部分であって、操作レバー１００の支点となる円柱状のレバー軸２１０と、操作レバー１００の直立方向を決定するための円柱状の中立ピン２２０とが設けられている。
前記レバー軸２１０は、操作レバー１００のレバーボス１２１に嵌まり込み、操作レバー１００の傾動操作の支点となる。このレバー軸２１０は、レバーボス１２１に嵌まり込んだ状態で先端がレバーボス１２１から突出するような長さ寸法に設定されている。このレバーボス１２１から突出した部分には、後述する一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂが取り付けられるためである。
一方、前記中立ピン２２０は、レバー軸２１０に操作レバー１００が取り付けられた状態で操作レバー１００のプレート部１２０の下側で、かつ中立状態にある操作レバー１００のレバー側ピン１２２に対してレバーボス１２１を中心点として点対称の位置に形成されている。
なお、この中立ピン２２０は、前記レバー軸２１０と同等の長さ寸法に設定されている。

また、図１等におけるレバーベース２００は、レバー軸２１０と中立ピン２２０とが設けられている部分と、この部分に対して直交した部分とで全体として略Ｌ字形状に形成されているが、本発明におけるレバーベース２００がこのような形状に限定されるものでないことはいうまでもない。

前記復帰ばね４００はいわゆるコイルスプリングであり、自然状態から引っ張られることで畜勢する引っ張りばねである。かかる復帰ばね４００の両端はフック状に形成されており、後述する一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂの切込み部３３１Ａ、３３１Ｂに引っかけられるようになっている。

前記復帰アーム３００Ａ、３００Ｂは、図４等に示すように、前記レバー軸２１０が貫通される貫通孔３１１Ａ、３１１Ｂが開設された中央部３１０Ａ、３１０Ｂと、この中央部３１０Ａ、３１０Ｂから延出されたレバー側ピン受け部３２０Ａ、３２０Ｂと、このレバー側ピン受け部３２０Ａ、３２０Ｂとは前記貫通孔３１１Ａ、３１１Ｂを挟んで反対側に延出された復帰ばね止め部３３０Ａ、３３０Ｂとが一体に形成された略への字形状の板部材である。
また、中央部３１０Ａ、３１０Ｂと復帰ばね止め部３３０Ａ、３３０Ｂとの間には、操作レバー１００が中立位置にある場合、前記中立ピン２２０と当接する中立ピン受け部３４０Ａ、３４０Ｂが形成されている。

かかる復帰アーム３００Ａ、３００Ｂは、操作レバー１００の傾動操作を受け、操作レバー１００に外力が加えられなくなったならば、後述する復帰ばね４００の収縮力を受けて操作レバー１００を中立位置に復帰させるようにする。
前記レバー側ピン受け部３２０Ａ、３２０Ｂは、復帰アーム３００Ａ、３００Ｂがレバー軸２１０に取り付けられた状態でレバー側ピン１２２の側方に位置する。一方、復帰ばね止め部３３０Ａ、３３０Ｂには、復帰ばね４００を引っかけるための切込み３３１Ａ、３３１Ｂが形成されている。
このような復帰アーム３００Ａ、３００Ｂは、それぞれ切込み部３３１Ａ、３３１Ｂを外側に向けた状態でレバー軸２１０に取り付けられる。

また、前記ダンパーばね５００は、いわゆるねじりコイルばねであり、自然状態における巻部５１０の内径はレバーボス１２１の外径より若干小さく設定されている。従って、このダンパーばね５００をレバーボス１２１に取り付けるには外嵌圧入することになる。かかるダンパーばね５００は、巻部５１０をレバーボス１２１に圧入した状態では両端５２０Ａ、５２０Ｂが中立ピン２２０を跨いだ状態となる。
このダンパーばね５００を構成する素線は丸断面線でも角断面であってもよいが、丸断面線であると繰り返して使用された場合、レバーボス１２１に接触する部分が磨耗して接触面積が変わり、その結果、保持トルクが変動してしまうことがある。しかしながら、角断面線であると、このような保持トルクの変動をより少なくすることができるというメリットがある。

また、レバーボス１２１の外周面を耐磨耗材料、例えばポリアミド合成繊維の一種であるナイロン（登録商標）、ポリアセタールの一種であるジュラコン等でコーティングしたり、これらからなる薄膜シートでカバーしたり、これらからなるシャフトカラーを嵌め込んだりすることで、磨耗の軽減、ダンパーばね５００との摩擦係数の調整等を図ることができる。

このような部品から構成される操作レバー機構では、２つのばね、すなわち復帰ばね４００とダンパーばね５００とを使用するが、この両ばね４００、５００には以下のような関係がある。すなわち、ダンパーばね５００がスリップする時の保持トルクは、復帰ばね４００の初期トルク以下に設定されているのである。
ここで、ダンパーばね５００がスリップする際の保持トルクが、復帰ばね４００の初期トルクより大きければ、傾動した操作レバー１００に加えられる外力がなくなっても、ダンパーばね５００の保持トルクによってそのままの状態が維持され、操作レバー１００が中立位置へと自動的に復帰できないためである。

このように構成された各部品は次のようにして組み合わせられる。
（１）レバーベース２００のレバー軸２１０を操作レバー１００のレバーボス１２１に挿入する。
（２）操作レバー１００のレバーボス１２１の外周面にダンパーばね５００を圧入する。この際、ダンパーばね５００の両端５２０Ａ、５２０Ｂが、レバーベース２００の中立ピン２２０を跨ぐようにする（図５参照）。
（３）レバーボス１２１から突出したレバー軸２１０の先端に一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂを取り付ける。この際、一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂの中央部３１０Ａ、３１０Ｂが重なり、かつレバー側ピン受け部３２０Ａ、３２０Ｂ及び復帰ばね止め部３３０Ａ、３３０Ｂが重ならないようにする。すると、レバー側ピン１２２の左側にレバー側ピン受け部３２０Ａが位置する復帰アーム３００Ａでは、復帰ばね受け部３３１Ａは中立ピン２２０の右側に位置するようになる。逆に、レバー側ピン１２２の右側にレバー側ピン受け部３２０Ｂが位置する復帰アーム３００Ｂでは、復帰ばね受け部３３０Ｂは中立ピン２２０の左側に位置するようになる。
なお、本明細書では奥側に取り付けられるものを復帰アーム３００Ａ、手前側に取り付けられるものを復帰アーム３００Ｂとする。

このようにして組み上げられた操作レバー機構の動作について図５〜図７を参照しつつ説明する。
（１）中立状態の場合（図５参照）
中立状態の場合は、図５に示すように、一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂは復帰ばね４００によって引っ張られているので、中立ピン２２０の左右両側に一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂの中立ピン受け部３４０Ａ、３４０Ｂが当接している。同時に、レバー側ピン１２２の左右両側も一対の復帰アーム３００Ａ、３００Ｂのレバー側ピン受け部３２０Ａ、３２０Ｂが当接するので、操作レバー１００は直立する。

（２）右側に操作レバー１００を傾動させた場合（図６参照）
図６に示すように、操作レバー１００を復帰ばね４００の弾性力に抗しつつ右側に傾動させると、復帰アーム３００Ｂのレバー側ピン受け部３２０Ｂがレバー側ピン１２２の右側に位置するため、操作レバー１００の動きに連動して復帰アーム３００Ｂが右向きに傾斜する。この際、もう一方の復帰アーム３００Ａは中立ピン２２０に当接したままで、中立状態と同じ状態を維持する。
操作レバー１００が右側に傾動することによって、当初はダンパーばね５００がレバーボス１２１を締め付けて密着しており一体で傾動するが、ダンパーばね５００の右側の端部５２０Ａが中立ピン２２０に当接することで、ダンパーばね５００の巻部５１０は巻きを戻す方向に力を受け、コイル内径が拡大することによりレバーボス１２１に対して密着がゆるみ、特定の摩擦トルクを伴ったスリップが生じる。

（３）操作レバー１００が右側に傾動させられた状態から外力が加えられなくなる、すなわち作業員が手を離した場合（図７参照）
右側に傾動していた復帰アーム３００Ｂが復帰ばね４００の力によって中立位置に復帰しようとする。この動きに伴って、レバー側ピン１２２を介して操作レバー１００も中立位置に復帰しようとする。
この操作レバー１００の中立位置への復帰動作によって、当初はダンパーばね５００が一旦レバーボス１２１との密着状態に戻るが、中立ピン２２０の右側に位置する。ダンパーばね５００の左側の端部５２０Ｂが中立ピン２２０に当接する。ここで、ダンパーばね５００の巻部５１０が再び巻き戻す方向に力を受け、コイル内径が拡大することによりレバーボス１２１に対して密着が緩み、特定の摩擦トルクを伴ったスリップが生じる。
スリップする時の摩擦トルクは、復帰ばね４００によるレバー復帰トルクの最小値以下に設定する。すなわち、ダンパーばね５００は操作レバー１００の中立位置への復帰動作を阻害することはない。
しかしながら、操作レバー１００を中立位置へと復帰させようとする復帰ばね４００の力は、ダンパーばね５００によっていわば吸収されるので、操作レバー１００が中立位置へと復帰したならば、スムーズにその位置で停止する。すなわちハンチングは抑制されることになる。

なお、操作レバー１００を左側へ傾動させた場合も方向が逆になるだけなので、詳細な説明は省略する。

また、上述した実施の形態では、一定の構成を有する操作レバー機構を説明したが、本発明に係る操作レバー機構のダンパーは、レバー軸で傾動自在に軸支された操作レバーが、外力が加えられなくなると復帰ばねによって中立位置に復帰する操作レバー機構のダンパーであって、レバー軸が挿入される円筒状のレバーボスに両端が中立ピンを跨いだ状態で外嵌圧入されるダンパーばねと、前記レバー軸に支持される一対の復帰アームとを備えており、前記操作レバーの傾動に伴って一方の復帰アームも傾動されるとともに、ダンパーばねは中立ピンが一端に当接して緩む方向に力が加えられてダンパーばねがスリップし、傾動した操作レバーへ外力が加えられなくなると、前記操作レバーが復帰ばねによって中立位置に復帰する途中で前記ダンパーばねの他端が中立ピンに当接してダンパーばねが緩む方向へと力を加えられてダンパーばねがスリップし、前記ダンパーばねがスリップする時の保持トルクは、傾動した操作レバーが中立位置へと復帰する際の復帰ばねの復帰トルク以下に設定されていることを特徴とする操作レバー機構のダンパーであるので、上述した操作レバー機構にのみ限定されることなく、他の構成を有する操作レバー機構にも適用することができるのはいうまでもない。

１００操作レバー
１２１レバーボス
１２２レバー側ピン
２００レバーベース
２１０レバー軸
２２０中立ピン
３００Ａ、３００Ｂ復帰アーム
３４０Ａ、３４０Ｂ中立ピン受け部
４００復帰ばね
５００ダンパーばね

Claims

レバー軸で傾動自在に軸支された操作レバーが、外力が加えられなくなると中立位置に復帰する操作レバー機構において、レバー軸と中立ピンとが突出されたレバーベースと、前記レバー軸が挿入される円筒状のレバーボスとこのレバーボスを挟んで前記中立ピンと対向するレバー側ピンとを有する操作レバーと、前記レバー軸に支持される一対の復帰アームと、この一対の復帰アームの間に掛け渡される復帰ばねと、両端が前記中立ピンを跨いだ状態で前記レバーボスに外嵌圧入されるダンパーばねとを具備しており、前記操作レバーを傾動させると、レバー側ピンを介して一方の復帰アームも傾動されるとともに、ダンパーばねは中立ピンが一端に当接して緩む方向に力が加えられてダンパーばねがスリップし、傾動した操作レバーへ外力が加えられなくなると、前記操作レバーが復帰ばねによって中立位置に復帰する途中で前記ダンパーばねの他端が中立ピンに当接してダンパーばねが緩む方向へと力を加えられてダンパーばねがスリップし、前記ダンパーばねがスリップする時の保持トルクは、傾動した操作レバーが中立位置へと復帰する際の復帰ばねの復帰トルク以下に設定されていることを特徴とする操作レバー機構。
ダンパーばねを構成する素線は、角断面線であることを特徴とする請求項１記載の操作レバー機構。
レバー軸で傾動自在に軸支された操作レバーが、外力が加えられなくなると復帰ばねによって中立位置に復帰する操作レバー機構のダンパーにおいて、レバー軸が挿入される円筒状のレバーボスに両端が中立ピンを跨いだ状態で外嵌圧入されるダンパーばねと、前記レバー軸に支持される一対の復帰アームとを具備しており、前記操作レバーの傾動に伴って一方の復帰アームも傾動されるとともに、ダンパーばねは中立ピンが一端に当接して緩む方向に力が加えられてダンパーばねがスリップし、傾動した操作レバーへ外力が加えられなくなると、前記操作レバーが復帰ばねによって中立位置に復帰する途中で前記ダンパーばねの他端が中立ピンに当接してダンパーばねが緩む方向へと力を加えられてダンパーばねがスリップし、前記ダンパーばねがスリップする時の保持トルクは、傾動した操作レバーが中立位置へと復帰する際の復帰ばねの復帰トルク以下に設定されていることを特徴とする操作レバー機構のダンパー。