JPH0651855A - サイドスティック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は操作者に最適な操作量対操作力の感
覚を与えるよう調整容易なサイドスティック装置を提供
することを目的とする。 【構成】 本発明は人が把持した状態で前後左右に操作
可能なグリップと、同グリップから下方に所要の長さに
わたって垂設されたグリップホルダと、同グリップホル
ダと最下端のベースプレートとの間に上下方向に所要の
長さを有して介在し上記グリップの前後左右の操作に抗
して所要の弾性力を生じながら撓む弾性体と、同弾性体
の可撓長を上下何れかの一端から順次的に拘束可能な撓
力調整手段とを具備してなることを特徴とするサイドス
ティック装置を構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航空機等のフライトシ
ミュレータのコックピットに適用されるサイドスティッ
ク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】航空機のフライトシミュレータのコック
ピットに用いられる従来の固定型サイドスティック装置
は図３にその側断面を示す様にスティックグリップ１、
グリップホルダナット２、グリップホルダ３、止めボル
ト４、ホルダ５、ピッチ軸及びロール軸圧力板バネ６
Ａ、ピッチ軸歪ゲージ７、ロール軸歪ゲージ８、ベース
プレート１１で構成されている。

【０００３】パイロットを含む操作者は手でスティック
グリップ１を握りピッチ軸方向に引くとその力がグリッ
プホルダナット２、グリップホルダ３、ホルダ５を介し
てピッチ軸及びロール軸反力板バネ６Ａに伝わり、変位
量に応じた操作反力が操作者の手に伝わる。

【０００４】又、ロール軸方向にスティックグリップ１
に力を加えると上記と同様にロール軸方向の変位量に応
じた操作反力が手に伝わる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のサイドステ
ィック装置には解決すべき次の課題があった。

【０００６】即ち、図３に示す従来の固定型サイドステ
ィック装置はパイロットを含む操作者が操縦のため、ス
ティックグリップ１をピッチ軸方向に引く又は押すとそ
の力がグリップホルダナット２、グリップホルダ３、ホ
ルダ５を介しピッチ軸及びロール軸反力板バネ６Ａに伝
わり、ピッチ軸板バネ部がたわみ、その反力が操作者に
伝わる。

【０００７】又操作者がロール軸方向にスティックを操
作すると同様にロール軸板バネ部がたわみその反力が操
作者に伝わる。ピッチ軸及びロール軸反力板バネ６Ａは
固定された形状となっておりこのため，操作者に一定の
操作量対操作力の感覚しか与えることが出来ず、最適な
操作量対操作力の感覚に設定しづらい構造となってい
る。

【０００８】本発明は以上の様な問題点を解消させ操作
者に最適な操作量対操作力の感覚を与えるよう調整容易
なサイドスティック装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、人が把持した状態で前後左右に操作可能な
グリップと、同グリップから下方に所要の長さにわたっ
て垂設されたグリップホルダと、同グリップホルダと最
下端のベースプレートとの間に上下方向に所要の長さを
有して介在し上記グリップの前後左右の操作に抗して所
要の弾性力を生じながら撓む弾性体と、同弾性体の可撓
長を上下何れかの一端から順次的に拘束可能な撓力調整
手段とを具備してなることを特徴とするサイドスティッ
ク装置を提供しようとするものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。

【００１１】即ち、グリップの下方から垂設されたグリ
ップホルダと最下端のベースプレートとの間に介在され
た弾性体の可撓長を上下何れかの一端から順次的に拘束
可能な撓力調整手段を具えるので、撓力調整手段により
弾性体の可撓長を、撓みの弾性力即ち、グリップ操作力
が最適となるよう自由に調整することができる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を図１及び図２により説明
する。なお、従来例と同様部品または同機能部品には同
符号を付し、必要ある場合を除き説明を省略する。

【００１３】図１は本実施例の側断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ矢視断面図である。

【００１４】両図において、人が把持した状態で前後左
右に操作可能なスティックグリップ１の下方にはグリッ
プホルダ３がグリップホルダナット２によって締結さ
れ、同グリップホルダ３と最端下のベースプレート１１
との間には、主としてピッチ方向の曲げによく撓むピッ
チ軸反力用板バネ５ａとロール方向の曲げによく撓むロ
ール軸反力用板バネ６ａとがピッチ軸バネ座５とロール
軸バネ座６、カバー１２とを介して対向状に屈曲し、バ
ネ作用上は直列に保持されている。

【００１５】即ち、たとえば航空機のコックピットの床
側相当の構造となるベースプレート１１には、ピッチ軸
バネ座５から下方に突設されたピッチ軸反力用板バネ５
ａが止めボルト（及びナット）４によって固定され、ピ
ッチ軸バネ座５の左右（図１の）端には、ロール軸バネ
座６の穴１３周縁近傍の左右両端から上方に突設された
ロール軸反力用板バネ６ａの頭頂部近傍が止めボルト
（及びナット）４によって固定されている。ロール軸バ
ネ座６は、その外周が筒状のカバー１２の下部に嵌め込
まれ固設されている。カバー１２の上段中央部は図示の
ように小筒状の結合部１２ａに嵌め込まれたグリップホ
ルダ３と止めボルト（及びナット）４によって固定され
ている。

【００１６】ここにピッチ軸反力用板バネ５ａは図１の
左右、つまり、航空機のピッチ方向（前後方向）には比
較的薄く、図１の紙面に垂直方向、つまり航空機のロー
ル方向には十分に厚い（長い）断面形状を有して、ステ
ィックグリップ１のピッチ軸方向の操作に対しては適切
な撓みを生じ、ロール軸方向の操作に対しては殆ど撓ま
ず、十分な剛性を保つよう形成されている。他方、ロー
ル軸反力用板バネ６ａは、ロール軸方向には薄く、ピッ
チ軸方向には厚く（長く）、スティックグリップ１のロ
ール軸方向の操作に対しては適切な撓みを生じ、ピッチ
軸方向の操作に対しては殆ど撓まず、十分な剛性を保つ
よう形成されている。

【００１７】ピッチ軸反力用板バネ５ａのピッチ軸方向
の両側には所要の間隙を隔てて、ピッチ軸バネ座５から
ピッチ調整座５ｂが垂設されていて上下方向に所要の間
隙を保ってピッチ軸反力用板バネ５ａの上端側から下に
ピッチ軸反力調整ボルト９が各４本、頭をピッチ軸反力
用板バネ５ａに当接可能に螺合されている。また、ロー
ル軸反力用板バネ６ａにあっても、そのロール方向の両
側に所要の間隙を隔てて、ロール調整座６ｂがロール軸
バネ座６から上方に突設されていて上下方向に所要の間
隙を保ってロール軸反力用板バネ６ａの下端側から上に
ロール軸反力調整ボルト１０が各３本、頭をロール軸反
力用板バネ６ａに当接可能に螺合されている。

【００１８】なお、ピッチ軸反力用板バネ５ａの最短可
撓長（後述する）となる部分のピッチ軸方向の側には撓
み歪を検出してスティックグリップ１の操作力に等置す
るためのピッチ軸歪ゲージ７が、同じくロール軸反力用
板バネ６ａにはロール軸歪ゲージ８がそれぞれ貼着され
ている。この点は従来例と格別の相違はない。また、図
１、図２は模式的に示してあるが、ピッチ軸反力用板バ
ネ５ａ、ロール軸反力用板バネ６ａ以外はスティックグ
リップ１の操作に対して十分な曲げ剛性、捩り剛性を有
しているものとし、操作による撓みは無視するものとす
る。

【００１９】次に上記構成の作用について説明する。

【００２０】図１において、先ず、スティックグリップ
１をピッチ軸方向のたとえば図の右に操作すると図の左
側のロール軸反力用板バネ６ａには主として圧縮力が、
右側のロール軸反力用板バネ６ａには主として引張力が
作用し、かつ、両方とも剪断力を図の右方へ及ぼすこと
から、ピッチ軸バネ座５は時計回りのモーメントと右方
への力を受け、ピッチ軸反力用板バネ５ａはベースプレ
ート１１側を固定端、ピッチ軸バネ座５側を自由端とす
る片持梁として作用し、図の右側に撓む。その際、ステ
ィックグリップ１の操作力と、操作量（移動量）との関
係はピッチ軸反力用板バネ５ａの撓力と撓みに依存す
る。

【００２１】弾性体、詳しくは片持梁の撓みはよく知ら
れているように、材質によって定まるヤング係数：Ｅ、
横断面の形状によって定まる、荷重の作用する方向に見
た中立軸に関する断面２次モーメント：Ｉが一定であれ
ば荷重と可撓部分のスパンの長さに依存し、特に長さは
その３乗で利く。従って撓みを仮りに一定にすれば荷重
と長さの３乗とは逆比例関係にあり、荷重、即ち、操作
力を大きくするためにはスパンの長さを短かく、操作力
を小さくするためにはスパンの長さを長くすればよいこ
とが分る。

【００２２】図１において、ピッチ軸反力用板バネ５ａ
にはその上端から下方にむかって３本目迄のピッチ反力
調整ボルト９がボルト頭をピッチ軸反力用板バネ５ａに
当接しているため、ピッチ軸反力用板バネ５ａの可撓長
さは、その３本目のピッチ軸反力調整ボルト９の当接部
位から下端の止めボルト（及びナット）４の直近迄の長
さとなる。今、仮りに操作力（厳密には操作反力）が強
過ぎたのであれば、ピッチ軸反力用板バネ５ａの可撓部
分を長くすればよいのであるから、当接する、上から３
本目のピッチ軸反力調整ボルト９も緩めてピッチ軸反力
用板バネ５ａから当接を解除し、十分に左右共、後退さ
せてボルト頭とピッチ軸反力用板バネ５ａとの間に隙間
を設ける。

【００２３】すると、ピッチ軸反力用板バネ５ａの可撓
長は長くなって操作力は小さくなる。これでもなお、操
作者にとって操作力が大きい場合は更に上から２本目の
ピッチ軸反力調整ボルト９についても同様の処置を施
す。このようにして最適の操作力を設定する。勿論、操
作力が小さすぎる場合は上記と逆に上から順にピッチ軸
反力調整ボルト９をピッチ軸反力用板バネ５ａに当接さ
せてゆき、最適の操作力を探り当てる。スティックグリ
ップ１を図の左に操作する場合も同様である。

【００２４】次にスティックグリップ１をロール軸方
向、即ち、図１の紙面に垂直な方向に操作すると、ピッ
チ軸反力用板バネ５ａは前記した通りこの方向には比較
的に長い断面形を有しているので、大きなＩのため殆ど
撓みは生ぜず、ロール軸反力用板バネ６ａが撓むことに
なる。その際の操作力の調整はロール軸反力調整ボルト
１０を緩緊、後退、突出させてピッチ軸反力用板バネ５
ａ調整の場合と同要領で行なう。このようにしてロール
軸方向の最適の操作力と操作量の関係を得る。

【００２５】本実施例ではベースプレート１１からステ
ィックグリップ１迄の限られた距離（高さ）内で十分な
撓みを確保するため、詳しくはニュートラル近傍での操
作力と大きなピッチ角をエレベータに生じさせた付近で
の操作力とに通常程度を越えた激甚な操作力の差が生じ
ないよう、また、可撓長に十分な調整余力を付与するよ
う、可撓長を長くするためにピッチ軸反力用板バネ５ａ
とロール軸反力用板バネ６ａとは図１に示すように対向
状に構成したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、たとえば図３の従来例のような構成のピッチ軸及び
ロール軸反力板バネ６Ａの上下方向の中央部分の平板状
の部分から図１のピッチ調整座５ｂ相当の座を垂設し、
また、上方にむかってはロール調整座６ｂ相当の座を突
設して、それぞれにピッチ軸反力調整ボルト９、ロール
軸反力調整ボルト１０を螺合させた構成としてもよい。

【００２６】また、図１ではピッチ軸反力調整ボルト９
はピッチ軸反力用板バネ５ａの上端側から下にむかって
順次的に可撓長さを拘束するように設けたが、この逆に
下端側から上にむかって順次的に可撓長さを拘束するよ
うに設けてもよい。即ち、ピッチ軸反力用板バネ５ａの
下端側のボス部分、その取付金具、ベースプレート１１
の何れかから上方にピッチ調整座５ｂ相当の座を突設
し、これに下端から上へ順に所要の間隔でピッチ軸反力
調整ボルト９を螺合するものである。

【００２７】ロール調整座６ｂについても、これと相当
の座をピッチ軸バネ座５から下にむかって垂設し、ロー
ル軸反力用板バネ６ａの上端から下に順次的にロール軸
反力調整ボルト１０を螺合するものである。

【００２８】また、ピッチ軸反力用板バネ５ａ等の可撓
長を順次的に拘束する手段もボルトの多列螺合方式に限
定されるものではなく、たとえば、ピッチ軸反力用板バ
ネ５ａについて云えば、同バネ５ａの長手方向、即ち、
図１の上下方向に沿ってその左右両側に強固なボルトを
密着状に、たとえばピッチ軸バネ座５に上下方向に貫通
したメスねじに螺合させておき、それを上下に退出させ
てピッチ軸反力用板バネ５ａの可撓長を拘束するように
してもよい。但し、その場合はそのボルトが曲げ荷重を
受けることになるので、ピッチ軸バネ座５のメスねじ部
の厚さを十分にする必要がある。この場合は可撓長の長
さを無段的に調整できる利点がある。その場合、勿論、
ピッチ軸反力用板バネ５ａの下端側から上方にむかって
ボルトを沿わせるようにしてもよい。ロール軸反力用板
バネ６ａについても同様である。

【００２９】ピッチ軸歪ゲージ７、ロール軸歪ゲージ８
は従来例と同様であるが、それらの貼着位置は、たとえ
ばピッチ軸反力用板バネ５ａの例で云えば、ピッチ軸反
力調整ボルト９を上下方向の各４本ともすべて左右から
ピッチ軸反力用板バネ５ａに当接させ、ピッチ軸反力用
板バネ５ａの可撓長さを最短にした場合でも健全に機能
を発揮するよう、その最短可撓長の上下方向の中間ない
しは稍上方寄りに貼着する。即ち、ピッチ軸反力調整ボ
ルト９の作用状態、解放状態の如何に拘らず、常にピッ
チ軸反力用板バネ５ａの撓み曲線ができるだけ操作力を
リニヤーに示すような位置、換言すればピッチ軸反力用
板バネ５ａの表皮歪と操作力が可及的に比例関係を保つ
位置に貼着する。ロール軸歪ゲージ８についても同様で
ある。

【００３０】また、グリップホルダ３等も図１の形状に
限定されるものではなく、スティックグリップ１の芯部
がそのまま用いられてもよい。

【００３１】以上の通り本実施例によればフライトシミ
ュレータのサイドスティックの操作量に対する操作力を
操作者のフィーリングに最適な状態に容易に調整できる
という利点がある。この結果、微妙な操作を感触通りに
行なうことができ、操縦特性が向上するという利点があ
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。

【００３３】即ち、この発明によればサイドスティック
の操作力を自由に調整できるので操作者は操作目的に合
った最適な操作量対操作力の感覚が得られるため、操作
対象に対する操縦特性が向上する。

【００３４】又、操縦特性が向上することにより操作者
のワークロードが軽減する。

【００３５】更に従来のサイドスティック装置に比べ、
操作量対操作力の比率を容易に変更できることからマン
マシンインターフェースシステムとしての設計が容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るサイドスティック装置
の側断面図、

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図、

【図３】従来のサイドスティック装置の側断面図であ
る。

【符号の説明】

１ スティックグリップ ２ グリップホルダナット ３ グリップホルダ ４ 止めボルト（及びナット） ５ ピッチ軸バネ座 ５ａ ピッチ軸反力用板バネ ５ｂ ピッチ調整座 ６ ロール軸バネ座 ６ａ ロール軸反力用板バネ ６ｂ ロール調整座 ７ ピッチ軸歪ゲージ ８ ロール軸歪ゲージ ９ ピッチ軸反力調整ボルト １０ ロール軸反力調整ボルト １１ ベースプレート １２ カバー １２ａ 結合部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人が把持した状態で前後左右に操作可能
   なグリップと、同グリップから下方に所要の長さにわた
   って垂設されたグリップホルダと、同グリップホルダと
   最下端のベースプレートとの間に上下方向に所要の長さ
   を有して介在し上記グリップの前後左右の操作に抗して
   所要の弾性力を生じながら撓む弾性体と、同弾性体の可
   撓長を上下何れかの一端から順次的に拘束可能な撓力調
   整手段とを具備してなることを特徴とするサイドスティ
   ック装置。