JPH10187263A

JPH10187263A - サイドスティック型操縦装置

Info

Publication number: JPH10187263A
Application number: JP34075196A
Authority: JP
Inventors: Masami Moriyama; 昌美森山
Original assignee: COMMUTER HERIKOPUTA SENSHIN GI; COMMUTER HERIKOPUTA SENSHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: COMMUTER HERIKOPUTA SENSHIN GI; COMMUTER HERIKOPUTA SENSHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-14
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JP3046772B2

Abstract

(57)【要約】【課題】手首の負担を軽減し、安定で高精度の操縦を
実現できるサイドスティック型操縦装置を提供する。【解決手段】サイドスティック型操縦装置は、筐体５
に対してピッチ方向およびロール方向に変位自在に支持
され、各方向の操縦量を伝達するためのグリップ１と、
グリップ１のピッチ方向の後方に設置され、筐体５に対
してピッチ方向およびロール方向に変位自在に支持され
たアームレスト７と、グリップ１の変位量に応じてアー
ムレスト７を変位させるためのリンク機構などで構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操縦座席の側部に
設けられ、ヘリコプタ等の航空機、車両、ロボットマニ
ピュレータなどの操縦装置やコンピュータ用のデータ入
力装置などに好適なサイドスティック型操縦装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】操縦桿を有する操縦装置には、１）操縦
座席の前方に配置され、大きなストロークで操縦するセ
ンタースティック型、２）操縦座席の前方に配置され、
ハンドルの回転によって操縦するセンターホイール型、
３）操縦座席の側部に配置され、片方の手首操作によっ
て操縦するサイドスティック型、等に分類できる。中で
もサイドスティック型操縦装置は、手首操作による精密
な操縦入力が可能なことから、他の型式のものと比べ
て、操縦ストロークが小さく、精度の良い制御を実現で
き、たとえばフライ・バイ・ワイヤ方式の航空機への応
用が期待されている。

【０００３】サイドスティック型操縦装置は、さらに２
つのタイプに大別され、ａ）操縦桿が殆ど変位せずに剛
性保持され、操縦桿に印加される操縦力の大きさを操縦
量として検出するフォース検出型と、ｂ）操縦桿が変位
自在で、操縦桿の変位量を操縦量として検出する変位検
出型に分類される。フォース検出型は、機動性の極めて
高い戦闘機などで広く使用されており、手首の変位量が
少ないため、腕を支えるアームレストは固定されてい
る。一方、変位検出型は、操縦量を精度良く制御するた
めに、操縦桿に一定のストロークを許容しているが、腕
を支えるアームレストは固定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の変位検出型で
は、アームレストが固定されているため、操縦桿を手首
で操作する際、アームレストとの摩擦によって腕の動き
が円滑でなくなる。たとえば、機体を上昇または下降さ
せるピッチ方向の操縦では、手首の引き起しまたは押し
込みという操作になるため、腕も一緒に前後方向に移動
する動きが伴う。また、機体を左右に振るロール方向の
操縦では、手首のひねりという操作になるため、腕も一
緒にひねりの動きが伴う。

【０００５】こうした操縦では手首と腕が連係して動く
必要があるのにも拘らず、アームレストが固定されてい
ると、手首だけに大きな負担がかかるため、操縦が不安
定になる。

【０００６】本発明の目的は、手首の負担を軽減し、安
定で高精度の操縦を実現できるサイドスティック型操縦
装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、筐体に対して
ピッチ方向およびロール方向に変位自在に支持され、各
方向の操縦量を伝達するためのグリップ部と、グリップ
部のピッチ方向の後方に設置され、筐体に対してピッチ
方向およびロール方向に変位自在に支持されたアームレ
スト部と、グリップ部の変位量に応じてアームレスト部
を変位させるための連動機構とを備えることを特徴とす
るサイドスティック型操縦装置である。本発明に従え
ば、操縦者の腕を支えるアームレスト部がピッチ方向お
よびロール方向に変位自在に支持され、さらにグリップ
部の変位量に応じて連動することによって、手首と腕の
連係した動きに追従することができるため、手首への負
担を大きく軽減でき、安定で高精度の操縦を実現でき
る。なお、グリップ部とアームレスト部との連動機構と
して、グリップ部とアームレスト部とをそのまま機械的
に連結する構成や、グリップ部の変位をセンサ等でいっ
たん電気信号に変換し、該電気信号に基づいてアームレ
スト部をモータ等で駆動する構成などが可能である。

【０００８】また本発明は、前記連動機構は、グリップ
部とアームレスト部とを連結するリンク機構またはギヤ
機構で構成されていることを特徴とする。本発明に従え
ば、グリップ部とアームレスト部とをリンク機構または
ギヤ機構で連結することによって、グリップ部とアーム
レスト部との一体的な運動を簡単な構成で実現できる。
しかも手首の力だけでなく腕の力も操縦力に利用できる
ため、操縦者の負担を軽減できる。

【０００９】また本発明は、グリップ部の変位量とアー
ムレスト部の変位量との連動比率が可変であることを特
徴とする。本発明に従えば、連動比率を操縦者の体格や
体力に応じて調整することができるため、個々の操縦者
にとって最適の操縦特性を実現できる。

【００１０】また本発明は、アームレスト部は、ピッチ
方向に直線変位し、ロール方向に角変位することを特徴
とする。本発明に従えば、ピッチ方向の操縦では手首の
引き起しまたは押し込みという操作に合わせて腕も前後
方向に移動するため、人間工学上、アームレスト部はピ
ッチ方向に直線変位するのが好ましい。また、ロール方
向の操縦では手首のひねりという操作に合わせて腕もひ
ねりの動きが伴うため、人間工学上、アームレスト部は
肘が接触する部分を中心にロール方向に角変位するのが
好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態を示
し、図１（ａ）は平面図で、図１（ｂ）は内部構造図で
ある。サイドスティック型操縦装置は、操縦者が片手Ｒ
Ｈで把持するグリップ１と、操縦者の腕から肘に至るま
での部分を支持する平板状のアームレスト７と、グリッ
プ１とアームレスト７との動きを連動させる連動機構な
とで構成される。

【００１２】グリップ１は、握ったときの指の配置に合
わせた形状を成し、その上部には親指や人差し指で操作
するスイッチ１ａが設けられる。グリップ１は下方に延
びるシャフト２を有し、シャフト２は筐体５に取り付け
られた２軸ジンバル３によって支持され、こうした構成
によってグリップ１は筐体５に対してピッチ方向および
ロール方向に角変位自在となる。筐体５の天板にはグリ
ップ１の周囲に揺動を許容するための開口部が形成さ
れ、蛇腹式の防塵カバー６がその開口部を覆っている。

【００１３】シャフト２の中間部には長手方向に沿った
長孔２ａが穿設されている。一方、ピッチ方向に平行と
なるようにスライドアーム１０が配置され、スライドア
ーム１０の前端、中間部および後端には係合部１０ａ、
１０ｂ、１０ｃが形成されている。係合部１０ａがシャ
フト２の長孔２ａと係合することによって、シャフト２
のピッチ方向の角変位がスライドアーム１０の直線変位
に変換される。スライドアーム１０は筐体５に取り付け
られたリニアガイド１８、１９によって支持され、スラ
イドアーム１０の軸方向の変位だけを許容している。

【００１４】アームレスト７は１対のリンク部材１１、
１２で支持され、アームレスト７とリンク部材１１、１
２とはピッチ方向の角変位を許容するようにピン１５、
１６で結合されている。リンク部材１１、１２の下端は
ベースプレート２２にピン１３、１４で結合しており、
アームレスト７、ベースプレート２２およびリンク部材
１１、１２が平行リンク機構を構成する。

【００１５】リンク部材１１、１２の中間部には、シャ
フト２と同様に、長手方向に沿った長孔１１ａ、１２ａ
がそれぞれ穿設され、スライドアーム１０の係合部１０
ｂ、１０ｃが長孔１１ａ、１２ａとそれぞれ係合してい
る。こうした構成によって、スライドアーム１０の軸方
向の直線変位がリンク部材１１、１２の角変位に変換さ
れる。

【００１６】ここで、ピッチ方向の動作について説明す
る。操縦者がグリップ１をピッチ方向に押し倒すと、シ
ャフト２も合わせて角変位して、長孔２ａと係合部１０
ａとの係合によって、スライドアーム１０が前方に引っ
張られる。すると、スライドアーム１０の係合部１０
ｂ、１０ｃがリンク部材１１、１２を前方に角変位させ
るため、アームレスト７はピッチ方向の前方に角変位す
る。逆に、操縦者がグリップ１をピッチ方向に引っ張る
と、シャフト２、スライドアーム１０およびリンク部材
１１、１２の連動によって、アームレスト７はピッチ方
向の後方に角変位する。こうしてピッチ方向の操縦に応
じてアームレスト７も前後方向に変位するため、手首の
負担が軽減され、腕全体による安定した操縦が可能にな
る。

【００１７】なお、ピン１５、１６から係合部１０ｂ、
１０ｃまでの距離Ａ、および係合部１０ｂ、１０ｃから
ピン１３、１４までの距離Ｂを変えることによって、グ
リップ１の変位量とアームレスト７の変位量との連動比
率を変えることが可能になる。そのため、連動比率を操
縦者の体格や体力に応じて調整することができ、個々の
操縦者にとって最適の操縦特性を容易に実現できる。

【００１８】次に、ロール方向の連動機構について説明
する。シャフト２は２軸ジンバル３によって支持され、
シャフト２のロール方向の角変位はスプライン軸２０に
伝達される。スプライン軸２０にはリニアベアリング２
１が挿着されており、スプライン軸２０の軸回り角変位
はリニアベアリング２１に伝達され、スプライン軸２０
の軸方向変位はリニアベアリング２１に伝達されず、ピ
ッチ方向の変位を逃がす構造となっている。

【００１９】リニアベアリング２１にはアーム２６が取
り付けられ、アーム２６はアームレスト７に固定された
ロッドエンドベアリング２５に導かれている。また、ベ
ースプレート２２は筐体５に固定された支持部材２４に
よって支持され、軸受２３が介在することによって、図
１（ａ）に示すように、肘が載置される後端付近を中心
とするロール方向の角変位を許容している。このときシ
ャフト２およびリンク部材１１、１２の角変位を円滑に
するため、長孔２ａ、１１ａ、１２ａによる係合構造に
よってスライドアーム１０への伝達を逃げている。

【００２０】こうしてアームレスト７の前端は、軸受２
３を通る垂直軸の回りに角変位自在に支持される。

【００２１】ここで、ロール方向の動作について説明す
る。操縦者がグリップ１をロール方向に倒すと、シャフ
ト２も合わせて角変位して、スプライン軸２０、リニア
ベアリング２１およびアーム２６がスプライン軸２０回
りに角変位し、ロッドエンドベアリング２５を介してア
ームレスト７の前端をロール方向に振ろうとする。一
方、アームレスト７およびベースプレート２２は水平面
内で角変位するため、アーム２６はロッドエンドベアリ
ング２５に対して軸方向にスライドする機構となる。こ
うしてロール方向の操縦に応じてアームレスト７も左右
方向に変位するため、手首の負担が軽減され、腕全体に
よる安定した操縦が可能になる。

【００２２】図２は本発明の第２実施形態を示し、図２
（ａ）は平面図で、図２（ｂ）は内部構造図である。サ
イドスティック型操縦装置は、操縦者が片手ＲＨで把持
するグリップ１と、操縦者の腕から肘に至るまでの部分
を支持する平板状のアームレスト７と、グリップ１とア
ームレスト７との動きを連動させる連動機構なとで構成
される。

【００２３】グリップ１は、握ったときの指の配置に合
わせた形状を成し、その上部には親指や人差し指で操作
するスイッチ１ａが設けられる。グリップ１は下方に延
びるシャフト２を有し、シャフト２は筐体５に取り付け
られた２軸ジンバル３によって支持され、こうした構成
によってグリップ１は筐体５に対してピッチ方向および
ロール方向に角変位自在となる。筐体５の天板にはグリ
ップ１の周囲に揺動を許容するための開口部が形成さ
れ、蛇腹式の防塵カバー６がその開口部を覆っている。

【００２４】シャフト２は２軸ジンバル３を通って下方
にも延出しており、シャフト２の下端はリンクアーム３
１の一端とピン３０で結合され、リンクアーム３１の他
端はリンクアーム３４の一端とピン３２で結合されてい
る。こうしてシャフト２の揺動運動がそのままリンクア
ーム３４の揺動として伝達されように構成される。

【００２５】リンクアーム３４は、筐体５に固定された
ロッドエンドベアリング３３によって支持されており、
ロッドエンドベアリング３３の支持位置がてこの支点と
なっる。リンクアーム３４の上端は、もう１つのロッド
エンドベアリング３５を介してアームレスト７と連結し
ている。

【００２６】アームレスト７は座板３６の上にピン３８
によって結合され、アームレスト７がピン３８の回りに
角変位自在となるように支持されている。また、この角
変位を円滑化するため、ピン３８から一定半径で、アー
ムレスト７の下面および座板３６の上面が対向する位置
に円弧状の案内溝を形成し、この案内溝に複数のボール
ベアリング３７を配置している。座板３６は、ピッチ方
向に案内するリニアガイド３９を介して、筐体５の天板
の上に配置されている。こうした構成によって、アーム
レスト７は筐体５に対してロール方向に角変位自在で、
ピッチ方向に直線変位自在となる。

【００２７】次にグリップ１とアームレスト７の連動に
ついて説明する。グリップ１をピッチ方向またはロール
方向に倒すと、シャフト２の下端も２軸ジンバル３の中
心軸の回りに角変位し、その変位量はリンクアーム３１
を介してそのままリンクアーム３４の下端に伝達する。
リンクアーム３４の下端での変位量は、てこの腕の長さ
の比率に応じて拡大され、リンクアーム３４の上端の動
きがアームレスト７の前端を揺動させる。

【００２８】たとえばグリップ１をピッチ方向に沿って
前方に押し倒すと、アームレスト７は前方に押され、リ
ニアガイド３９の存在によって前方に直線変位する。ま
た、グリップ１をロール方向に沿って右方（図面の裏面
側）に倒すと、アームレスト７はピン３８を中心として
右方に角変位する。

【００２９】なお、リンクアーム３４の腕の長さ、すな
わちロッドエンドベアリング３５からロッドエンドベア
リング３３までの距離Ａ、およびロッドエンドベアリン
グ３３からピン３２までの距離Ｂを変えることによっ
て、グリップ１のピッチ方向およびロール方向の変位量
とアームレスト７の変位量との連動比率を変えることが
可能になる。そのため、連動比率を操縦者の体格や体力
に応じて調整することができ、個々の操縦者にとって最
適の操縦特性を容易に実現できる。

【００３０】図３は本発明の第３実施形態を示し、図３
（ａ）は平面図で、図３（ｂ）は内部構造図で、図３
（ｃ）は図３（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図である。サイドス
ティック型操縦装置は、操縦者が片手ＲＨで把持するグ
リップ１と、操縦者の腕から肘に至るまでの部分を支持
する平板状のアームレスト７と、グリップ１とアームレ
スト７との動きを連動させる連動機構なとで構成され
る。

【００３１】グリップ１は、握ったときの指の配置に合
わせた形状を成し、その上部には親指や人差し指で操作
するスイッチ１ａが設けられる。グリップ１は下方に延
びるシャフト２を有し、シャフト２は筐体５に取り付け
られた２軸ジンバル３によって支持され、こうした構成
によってグリップ１は筐体５に対してピッチ方向および
ロール方向に角変位自在となる。筐体５の天板にはグリ
ップ１の周囲に揺動を許容するための開口部が形成さ
れ、蛇腹式の防塵カバー６がその開口部を覆っている。

【００３２】２軸ジンバル３は直交方向に２つの出力軸
３ａ、３ｂを有し、シャフト２のピッチ方向の角変位は
出力軸３ａから取り出され、シャフト２のロール方向の
角変位は出力軸３ｂから取り出される。

【００３３】出力軸３ａには扇型状のピニオンギヤ４０
が取り付けられる。一方、座板３６にはＬ字状の連結ア
ーム４２が取り付けられ、連結アーム４２の下面側にラ
ックギヤ４１が設けられる。このラックギヤ４１とピニ
オンギヤ４０とが噛合することによって、出力軸３ａの
角変位が連結アーム４２の前後方向に沿った直線変位に
変換される。

【００３４】出力軸３ｂにも扇型状のピニオンギヤ４４
が取り付けられる。一方、アームレスト７にはＬ字状の
連結アーム４７が取り付けられ、連結アーム４７の水平
部にリニアベアリング４６が挿着され、図３（ｃ）に示
すように、リニアベアリング４６の上面側にラックギヤ
４５が設けられる。このラックギヤ４５とピニオンギヤ
４４とが噛合することによって、出力軸３ｂの角変位が
連結アーム４７の左右方向（紙面垂直）に沿った直線変
位に変換される。

【００３５】アームレスト７は座板３６の上にピン３８
によって結合され、アームレスト７がピン３８の回りに
角変位自在となるように支持されている。また、この角
変位を円滑化するため、ピン３８から一定半径で、アー
ムレスト７の下面および座板３６の上面が対向する位置
に円弧状の案内溝を形成し、この案内溝に複数のボール
ベアリング３７を配置している。座板３６は、ピッチ方
向に案内するリニアガイド３９を介して、筐体５の天板
の上に配置されている。こうした構成によって、アーム
レスト７は筐体５に対してロール方向に角変位自在で、
ピッチ方向に直線変位自在となる。

【００３６】次にグリップ１とアームレスト７の連動に
ついて説明する。グリップ１をピッチ方向に押し倒す
と、２軸シンバル３の出力軸３ａが角変位し、その角変
位はピニオンギヤ４０およびラックギヤ４１を介して連
結アーム４２の直線変位に変換され、座板３６が前方に
引っ張られる。座板３６はリニアガイド３９の存在によ
って前方に直線変位し、アームレスト７も一緒に直線変
位する。このとき連結アーム４７も前方に変位するが、
リニアベアリング４６の存在によってこの変位を逃がし
ている。

【００３７】また、グリップ１をロール方向に沿って倒
すと、２軸シンバル３の出力軸３ｂが角変位し、その角
変位はピニオンギヤ４４およびラックギヤ４５を介して
連結アーム４７の左右方向（紙面垂直）の直線変位に変
換され、アームレスト７の前端が左右に振られる。する
と、アームレスト７は座板３６の上でピン３８を中心と
してロール方向に角変位する。なお、連結アーム４７は
アームレスト７に対して軸回りの捩り変位を許容するよ
うに連結されている。

【００３８】なお、ピニオンギヤ４０、４４とラックギ
ヤ４１、４５とのギヤ比を変えることによって、グリッ
プ１のピッチ方向およびロール方向の変位量とアームレ
スト７の変位量との連動比率を独立に変えることが可能
になる。そのため、連動比率を操縦者の体格や体力に応
じて調整することができ、個々の操縦者にとって最適の
操縦特性を容易に実現できる。

【００３９】以上の各実施形態において、グリップ１と
アームレスト７との連動機構としてリンク機構やギヤ機
構を例として説明したが、グリップ１の変位をセンサ等
でいったん電気信号に変換し、該電気信号に基づいてア
ームレスト７をモータ等で駆動する構成などが可能であ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、操
縦者の腕を支えるアームレスト部がピッチ方向およびロ
ール方向に変位自在に支持され、さらにグリップ部の変
位量に応じて連動することによって、手首と腕の連係し
た動きに追従することができるため、手首への負担を大
きく軽減でき、安定で高精度の操縦を実現できる。

【００４１】また、グリップ部の変位量とアームレスト
部の変位量との連動比率を操縦者の体格や体力に応じて
調整することができるため、個々の操縦者にとって最適
の操縦特性を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示し、図１（ａ）は平
面図で、図１（ｂ）は内部構造図である。

【図２】本発明の第２実施形態を示し、図２（ａ）は平
面図で、図２（ｂ）は内部構造図である。

【図３】本発明の第３実施形態を示し、図３（ａ）は平
面図で、図３（ｂ）は内部構造図で、図３（ｃ）は図３
（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図である。

【符号の説明】

１グリップ２シャフト３２軸ジンバル５筐体７アームレスト１０スライドアーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ係合部１１、１２リンク部材１３、１４、１５、１６、３０、３２、３８ピン１８、１９、３９リニアガイド２０スプライン軸２１、４６リニアベアリング２２ベースプレート２３軸受２５、３３、３５ロッドエンドベアリング２６アーム３１、３４リンクアーム３６座板４０、４４ピニオンギヤ４１、４５ラックギヤ４２、４７連結アーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筐体に対してピッチ方向およびロール方
向に変位自在に支持され、各方向の操縦量を伝達するた
めのグリップ部と、グリップ部のピッチ方向の後方に設置され、筐体に対し
てピッチ方向およびロール方向に変位自在に支持された
アームレスト部と、グリップ部の変位量に応じてアームレスト部を変位させ
るための連動機構とを備えることを特徴とするサイドス
ティック型操縦装置。
【請求項２】前記連動機構は、グリップ部とアームレ
スト部とを連結するリンク機構またはギヤ機構で構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載のサイドスティ
ック型操縦装置。
【請求項３】グリップ部の変位量とアームレスト部の
変位量との連動比率が可変であることを特徴とする請求
項１記載のサイドスティック型操縦装置。
【請求項４】アームレスト部は、ピッチ方向に直線変
位し、ロール方向に角変位することを特徴とする請求項
１記載のサイドスティック型操縦装置。