JPH10121997A - 自動車の縦運動制御装置 - Google Patents

自動車の縦運動制御装置

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JPH10121997A
JPH10121997A JP9199080A JP19908097A JPH10121997A JP H10121997 A JPH10121997 A JP H10121997A JP 9199080 A JP9199080 A JP 9199080A JP 19908097 A JP19908097 A JP 19908097A JP H10121997 A JPH10121997 A JP H10121997A
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operating element
deflection
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JP9199080A
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Lutz Dipl Ing Eckstein
ルツツ・エツクシユタイン
Werner Dr Ing Reichelt
ヴエルネル・ライヒエルト
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Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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    • B60K26/00—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles
    • B60K26/02—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles of initiating means or elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18063—Creeping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K20/02—Arrangement or mounting of change-speed gearing control devices in vehicles of initiating means
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H2059/088—Fast forward-reverse-sequence mode
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車の縦運動制御装置において、車両の縦
運動を前進走行でも後退走行でも高度の快適さで制御可
能にする。 【構成】 自動車の縦運動制御装置は、利用者により操
作可能な操作素子を持ち、この操作素子により車両縦運
動が加速及び減速するように制御可能である。本発明に
より、前進走行モード及び操車モードが自動車の選択可
能な走行運転モードとして設けられ、車両が前進走行モ
ードでは前方へのみ運動可能であり、第１の操作方向へ
の操作素子２の操作の際、車両が操作素子２の偏向又は
操作力に関係する程度で加速され、第２の操作方向への
操作素子２の操作の際、車両が操作素子２の偏向又は操
作力に関係する程度で減速され、操車モードにおいて一
方の操作方向への操作素子２の操作の際、車両が前方へ
運動可能であり、他方の操作方向への操作素子２の操作
の際、車両が後方へ運動可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、利用者により操作可能
な操作素子を持ち、この操作素子により車両縦運動が加
速及び減速するように制御可能である、自動車の縦運動
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような装置では、利用者により操作
可能でなるべく片手で操作可能な制御杆として形成され
る操作素子が、従来の加速ペダル及び制動ペダルの代り
に、車両縦速度の制御しかもその上昇及び低下のための
利用者インタフエースとして役立つ。必要な場合操作素
子が、更に車両横運動の制御即ち車両のかじ取りにも役
立つことができる。このような装置は、米国特許第３，
０２２，８５０明細書及び刊行物Ｈ．Ｂｕｂｂ，″Ａｒ
ｂｅｉｔｓｐｌａｔｚｆａｈｒｅｒ−ｅｉｎｅｅｒｇｏ
ｎｏｍｉｓｃｈｅ Ｓｔｕｄｉｅ″，Ａｕｔｏｍｏｂｉ
ｌ−Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ ３／８５，Ｓｅｉｔｅ ２６
５に記載されている。なるべく前進走行中に第１の操作
方向例えば前方への操作素子の操作が速度上昇を行い、
逆即ち第２の操作方向例えば後方への操作素子の操作が
速度低下を行うので、操作素子の操作は直覚的に運転者
の望む車両挙動に対応している。設定すべき速度又は設
定すべき正又は負の加速度即ち減速度は、所定の特性曲
線に従って操作素子の偏向又は操作素子へ及ぼされる操
作力に関係して定められる。
【０００３】操作素子の操作方向と所望の車両挙動との
上述した明確な対応関係は、前方のみならず後方への走
行を行うことができる加速にとつて不十分なことがあ
る。なぜならば、後退走行のため前進走行運転の操作素
子の機能が維持されると、操作素子の操作方向と車両の
運動への影響との直覚的な関係が、逆の車両運動方向の
ため失われてしまい、即ち車両運動方向への操作素子の
操作が、後退走行速度を上昇させず、低下させることに
なるからである。
【０００４】その対策として、未公開のドイツ連邦共和
国特許出願第１９６００１４０．４号には、自動車の縦
速度及び／又はかじ取り角を制御する操作素子装置が提
案され、後退走行における速度上昇機能及び速度低下機
能と操作素子の第１及び第２の操作方向との対応関係
が、前進走行におけるそれに対して反転されている。こ
うして前進走行でも後退走行でも、車両運動方向におけ
る操作素子の操作が速度上昇を行い、操作素子の逆方向
の操作が速度低下を行い、その際車両変速機の後退段を
入れ又は切る際、これらの対応関係の自動的な切換えを
行うことができる。
【０００５】車両縦運動全部を制御する単一の操作素子
を持つ従来の装置において、対応関係のこのような切換
えが行われるか否かに関係なく、いずれにせよ前進走行
と後退走行との間の切換えの際、別の操作素子、通常は
変速レバーを操作せねばならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】車両の縦運動を前進走
行でも後退走行でも高度の快適さで制御可能にする、最
初にあげた種類の装置を提供することが、技術的問題と
して本発明の基礎になつている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
本発明による装置では、運転者が切換えることができる
少なくとも２つの選択可能な走行運転モード、しかも前
進走行モード及び操車モードが設けられている。前進走
行モードでは車両縦運動が、利用者により操作可能な単
一の操作素子を介して、加速及び減速するように制御さ
れる。操車モードでは、例えば操作素子の前方への操作
の際前進走行が開始され、操作素子の後方への操作の際
後退走行が開始されることによつて、車両が単一の操作
素子の操作のみに関係して前方又は後方へ選択的に運動
可能である。こうして操車の際前進走行と後退走行との
間の切換えのため、付属の変速レバーをそのつど操作す
る必要がない。従つて場合によつては存在する変速レバ
ーのために、後退段を設ける必要がない。なぜならば、
車両縦運動を制御する操作素子の適当な操作が、変速機
の後退速を入れるからである。例えば適当な操作押しボ
タンを介して運転者の行うべき前進走行モードと操車モ
ードとの間の切換えは、両方の走行運転モードにおいて
異なる操作素子の制御機能の間の切換えを生ずる。
【０００８】請求項２により発展せしめられる装置で
は、操車モードにおいて到達可能な最高速度が、車両に
とつて最高に可能で前進走行モードにおいて到達可能な
最高速度より小さく保たれる。操車モードを例えば２０
ｋｍ／ｈ以下の低い速度における車両の操車に限定する
ため、操車モードにおける最高速度は車両最高速度より
著しく小さいのがよい。
【０００９】請求項３により発展せしめられる装置で
は、操作素子の中間操作範囲で停車制動機能が始まつ
て、車両を停止するか駐車状態に保つ操作素子がこの範
囲を越えて操作される時にのみ、車両が操作素子の操作
方向に応じて前方又は後方へ動かされる。停車制動機能
を操作素子の操作範囲に設けることにより、操車の際前
進走行段階と後退走行段階との間で運動に関して穏かな
移行が可能になる。
【００１０】請求項４により発展せしめられる装置で
は、後退走行モードの形の第３の走行運転モードが設け
られ、同様に適当な操作素子を介してこの後退走行モー
ドを運転者が選択でき、この後退走行モードで車両が後
方へのみ運動可能である。車両縦運動を制御するため利
用者により操作可能な操作素子は、この場合後退走行速
度の上昇にも低下にも役立ち、その際操作素子の操作方
向と車両速度の上昇又は低下との対応関係は、前進走行
モードの対応関係に一致させるか、これに対して逆にす
ることができる。
【００１１】請求項５による本発明の発展は、前進走行
モードのために操車モードのためより急峻に選ばれる特
性曲線に基いて、操作素子のそのつどの操作とそれによ
り制御される運動決定量との対応の有利な可能性に関す
る。こうして操車モードにおける同じ操作素子操作の際
の車両縦運動を、前進走行モードにおけるより敏感に設
定することができる。この別の構成では、請求項６によ
り、前進走行モードと操車モードとの間の切換えの際操
作素子の操作の影響を受ける制御量の以前の値から新し
い値への瞬間的な切換え又は所定の移行特性曲線に従う
徐々の切換えが行われる。それによりこのような切換え
過程中における走行速度の変化がそのつど所望のように
規定される。
【００１２】
【実施例】本発明の好ましい実施例が図面に示されてお
り、以下に説明される。
【００１３】図１は概略側面図で自動車の運転席１の範
囲を示し、加速過程及び減速過程のため自動車は、利用
者の手で操作可能な操作素子２を含み、この操作素子２
は仮想揺動軸線３の周りに操作可能である。この操作
は、装置構成に応じて操作素子２へのトルク印加及び／
又は揺動軸線３の周りの操作素子２の揺動運動であるこ
とができる。その際従来のように、受動、等長（アイソ
メトリツク）及び能動装置構成が区別される。受動装置
構成では、制御量即ち操作素子の操作により制御される
運動の大きさが、操作素子の偏向に関係して設定され、
そのため操作素子２は揺動軸線３の周りに揺動運動可能
に枢着されている。等長装置構成では、操作素子２は固
定されており、操作素子２へ作用する揺動軸線３周りの
トルクに関係して制御量が設定される。能動装置構成で
は、操作素子２へ及ぼされるトルクが制御量の値を決定
し、同時に操作素子２が装置により自動的に制御量のそ
のつどの実際値に関係して偏向せしめられることによつ
て、トルクの印加と操作素子の偏向とが組合わされる。
別の能動装置構成は、操作素子の偏向に関係して制御量
の値を設定し、装置により制御量実際値の関数として規
定される操作素子２への反作用力を生ずることである。
従つて能動装置構成により、運転者は、操作素子２を操
作する手により操作素子操作の運動作用について知るこ
とができる応答を得る。
【００１４】車両縦運動に影響を及ぼしかつ操作素子の
操作の影響を受ける制御量として、必要に応じて車両の
加速度又は減速度又は速度又は内燃機関の絞り弁角又は
制動力も利用することができる。一般性を限定すること
なく、別にとり立てて言わない限り、引続く説明に対し
て、制御量Ｓとして絞り弁角が、又は操作素子操作とし
て操作素子偏向Ａが仮定される。
【００１５】自動車は運転者により切換え可能に選択的
に前進走行モード又は操車モードで運転可能である。こ
れらの走行運転モードの間の切換えのため、操作素子２
に、例えば操作素子２をつかむ手の親指で便利に操作可
能な切換え押しボタン４が設けられている。図１には、
前進走行モードの場合における操作素子２の操作機能が
示されている。車両前部の方向即ち前方への操作素子２
の正の偏向Ａｖには、走行速度を上昇させ即ち車両を加
速する走行運動介入が対応し、車両後部の方向即ち後方
への操作素子偏向Ａｈの結果、減速を行う走行運動介入
が行われる。それにより操作素子の操作方向は、運転の
直覚的な所望の車両挙動に対応する。特にこれは次のこ
とを意味する。即ち中間の不動作位置Ａｏから前方へ最
大偏向Ａｖｍまでの増大する操作素子偏向と共に、絞り
弁角は最大値まで増大されるので、車両は特性曲線速度
まで加速される。同じように不動作位置Ａｏから後方へ
最大Ａｈｍまでの増大する操作素子偏向が、可能な最大
車両減速度に達するまでの増大する制動作用に対応して
いる。
【００１６】前進走行モードから操車モードへの切換え
の際、操作素子２のこの操作機能が図２及び３に示すよ
うな機能に変化する。操車モードにおいて不動作位置Ａ
ｏからの操作素子偏向が、この不動作位置Ａｏの周りの
所定の範囲ＡＢを越えない限り、操作素子２は停車制動
機能を活動状態に保つて、車両が停止するまで制動され
るか、制動停止状態に保たれるようにする。操作素子偏
向が、適当な限界点Ａ１，Ａ２により決定されるこの小
さい操作素子偏向の範囲ＡＢを一方又は他方の方向に越
える時にのみ、車両が前方又は後方へ加速され、その際
限界点Ａ１，Ａ２に設けられる切換え点により、停車制
動機能の自動的な終了が行われる。操作素子２を前方へ
操作すると、車両に存在する変速機が、操作素子偏向に
ついての情報を供給される図示しない制御装置が前進段
を入れさせ、それとは逆に操作素子２を後方へ操作する
と、操車モード操作機能においてこの制御装置により後
退段が入れられ、運転はこのために別の操作素子例えば
変速レバーを操作する必要がない。こうして操車モード
では、前進走行段階と後退走行段階との間で自動的な切
換えが行われる。
【００１７】図３には操車モードにおける走行運動が線
図で示され、車両速度ｖが操作素子２へ及ぼされる操作
力Ｆに関係して記入され、実際の特性曲線Ｋ１により、
操作素子２がばねにより中心位置に保たれかつ不動作位
置Ａｏの周りに揺動運動可能に設けられていることが仮
定されている。操作力Ｆの値が特定の最小値Ｆｍを超過
しない限り、操作素子２は僅かな偏向の範囲ＡＢにある
ので、停車制動機能が開始され、車両は停止している。
操作力Ｆが大きくなるにつれて操作素子の操作方向に応
じて前方又は後方へ増大する速度ｖで車両が、最高でも
可能な最高車両速度に比較して非常に小さく選ばれてい
る操車最大速度ｖｒｍまで動く。停止状態からの発進を
穏かにするため、ばねによる操作素子２の中心位置保持
を、特性曲線Ｋ１におけるように発進範囲で屈曲状に行
わず、滑らかに行うのがよく、それにより車両速度の推
移について図３に破線で示す特性曲線Ｋ２が、操作素子
の操作力に関係して生ずる。
【００１８】必要な場合車両のために、後退走行モード
の形の付加的な第３の走行運転モードを設け、運転者に
よる操作素子の操作によつてこの後退走行モードを選ぶ
ことができる。この後退走行モードには、操作素子２の
ために前進走行モードにおけるのと同じ操作機能が対応
し、即ち変速機に後退段が入れられている点を除いて、
一方の操作方向では加速過程が開始され、他方の操作方
向では減速過程が開始される。一致する操作機能のほか
に、前進走行モードの操作機能に対して反転される操作
機能も後退走行モードのために設けることができるの
で、後方への操作素子操作が後方への車両の加速を生
じ、前方への操作素子操作が後退走行の際の車両減速過
程を生ずる。
【００１９】運転者は、前進走行モードと操車モードと
の間の切換えを、停止している車両においてだけでな
く、走行している車両においても行うことができる。後
車の場合前進走行モードにおける操作素子２の操作機能
と操車モードにおける操作機能とが相違するため、走行
運転モードのこのような切換えの際操作素子の作用に対
して適当な移行手段を設けねばならない。若干の可能な
手段が例として図４ないし６に示され、これらの線図に
例として、絞り弁角Ｓのそれぞれの値が操作素子偏向の
関数として又は時間ｔの関数として記入され、受動操作
素子を持つ装置構成が仮定されている。
【００２０】図４は、前進走行モードにおける操作素子
偏向に関係して絞り弁角Ｓの異なる推移を実際の特性曲
線Ｋ３で示し、操車モードにおける推移を鎖線の特性曲
線Ｋ４で示している。これからわかるように絞り弁角Ｓ
は、操作素子偏向Ａの大きくなるにつれて、前進走行モ
ードでは操車モードにおけるより急竣に上昇し、操車モ
ードにおいて全操作素子偏向では絞り弁は完全に開かれ
ず、走行速度は車両最高速度以下に留まる。従つて与え
られる任意の操作素子偏向Ａにおいて、前進走行モード
と操車モードとに対して異なる絞り弁角値が生ずる。
【００２１】図５は、操車モードから前進走行モードへ
の切換えにより異なる走行運転モードにおけるこれらの
異なる制御量の値を考慮する装置構成の第１の可能性を
示している。この装置構成では、走行運転モードの切換
えの際、制御量の以前の値から新しい値へ瞬間的従つて
跳躍的に切換えが行われる。図５の場合これは、切換え
時点ｔｕに、操車モードのために可能であつた絞り弁角
の最大の値から瞬間的に前進走行モードで可能な全絞り
弁開度への跳躍が行われることを意味している。
【００２２】大きい機関出力においてこのような瞬間的
な移行により危険な状況が生ずることがある場合には、
図６に再び操車モードから前進走行モードへの切換えに
より示される装置構成が選ばれ、それにより制御量の以
前の値から連続的な移行特性曲線に沿つて徐々に新しい
値へ移行が行われる。図６には、例として３つの可能な
このような移行特性曲線、しかも破線で示す直線状特性
曲線Ｋ５、実線の凹に上昇する特性曲線Ｋ６、及び鎖線
で示す凸に上昇する特性曲線Ｋ７が示されている。制御
量の値のこのような徐々の変化では、危険でない走行挙
動のために、移行中における車両の全加速能力が不要と
される。
【００２３】操作素子２のために、図７に概略的に示す
ように、更にキツクダウン機能を設けるのがよい。この
キツクダウン機能では、最大車両加速度を得るため、全
絞り弁開度が迅速に設定され、かつ場合によつては更に
もつと低い速段が入れられる。この機能は前進走行モー
ドのみで開始され、操車モードでは開始されないように
するので、図示しない機械的ストツパが設けられて、操
車モードでは前方への操作素子の最大偏向を所定の操車
モード最大偏向ＡＲｍに限定する。これに反し前進走行
モードでは、このストツパはもつと大きい偏向最大値Ａ
Ｍまで操作素子の更に続く偏向を許す。しかしこの付加
的な偏向のため、例えば付加的な戻しばねにより、操作
素子２に対して大きい抵抗が与えられて、運転が操作素
子２を操作する手を介してキツクダウン機能の開始を知
覚するようにする。その代りに、必要な場合このために
設けられる付加的な操作素子の操作によつても、キツク
ダウン機能を開始できることは自明である。
【００２４】図４及び７について上述したように、操作
素子２のための類似な移行機能及び付加機能は、例えば
絞り弁角の代りに車両加速度を制御量Ｓとして選ぶか、
又は能動又は等長操作素子構成では操作素子偏向の代り
に操作素子へ加わる操作力を標準的な操作素子操作量と
して選ぶ場合、すべての他の可能な装置構成についても
同じように実現可能であり、能動操作素子構成における
応答機能について問題は生じない。能動操作素子構成に
おいて操作素子の偏向が標準的な操作量として役立ち、
また反作用力が応答量として役立つ場合、図４ないし６
について説明したのと同じような移行手段を使用するこ
とができる。その際反作用力に結びつく応答量として、
車両縦加速度のほかに、制御量として絞り弁角が用いら
れる時、例えば現在の燃料消費も、例えば絞り弁位置に
より検知されて、考慮される。操作素子偏向を伴う能動
操作素子構成において車両速度が設定される場合、応答
反作用力を例えば目標速度と実際速度との差に比例して
選ぶことができる。走行運転モードの間の切換えの際、
まず目標速度のみが著しく変化し、それにより対策なし
に応答反作用の適当な跳躍が生じ、これが必要に応じて
維持されるか、又は徐々の移行によつて緩和されるよう
にすることができる。
【００２５】上述した実施例からわかるように、本発明
による装置は、運転者による自動車の縦運動制御を操作
の高度な快適さで可能にする。このために使用される操
作素子が、この種の多くの操作素子にとつて普通である
ように、車両横運動の制御のため別の操作面だけ例えば
車両横方向に拡張されると、必要な場合この操作素子を
更に車両横運動の制御のためにも使用することができ
る。いずれにせよ本発明による自動車において特徴的な
ことは、操車モードにおいて前進走行と後退走行との間
の切換えのために別個の変速レバーを操作する必要のな
いことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】前進走行モードの操作機能における車両縦運動
制御のための単一の操作素子を持つ自動車の運転席範囲
の概略側面図である。
【図２】操車モード操作機能における図１の操作素子の
概略機能図である。
【図３】操車モードにおける操作素子操作力に関係する
車両速度を示す線図である。
【図４】前進走行モード及び操車モードにおける可能な
操作素子特性曲線を示す線図である。
【図５】操車モードから走行運転モードへの切換えの際
における瞬間の制御量移行を示す線図である。
【図６】操車モードから走行運転モードへの切換えの際
における徐々の制御量移行を示す線図である。
【図７】キツクダウン機能を示すための操作素子の概略
側面図である。
【符号の説明】
１ 運転席 ２ 操作素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｂ 13/04 Ｇ０５Ｂ 13/04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車の縦運動制御装置が利用者により
    操作可能な操作素子を持ち、この操作素子により車両縦
    運動が加速及び減速するように制御可能であるものにお
    いて、 前進走行モード及び操車モードが自動車の選択可能な走
    行運転モードとして設けられ、 車両が前進走行モードでは前方へのみ運動可能であり、
    第１の操作方向への操作素子（２）の操作の際、車両が
    操作素子（２）の偏向又は操作力に関係する程度で加速
    され、第２の操作方向への操作素子（２）の操作の際、
    車両が操作素子（２）の偏向又は操作力に関係する程度
    で減速され、 操車モードにおいて一方の操作方向への操作素子（２）
    の操作の際、車両が前方へ運動可能であり、他方の操作
    方向への操作素子（２）の操作の際、車両が後方へ運動
    可能であることを特徴とする、自動車の縦運動制御装
    置。
  2. 【請求項２】 操車モードにおける車両速度が、操作素
    子（２）の偏向又は操作力に関係して、零と所定の最高
    車両速度との間で、前進走行モードにおける最高車両速
    度より小さく設定されることを特徴とする、請求項１に
    記載の装置。
  3. 【請求項３】 操車モードにおいてそれぞれの操作素子
    操作方向へ所定の最小偏向又は最小操作力までの操作素
    子（２）の偏向又は操作の際、停車制動機能が開始され
    ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 後退走行モードが選択可能な別の走行運
    転モードとして設けられ、この後退走行モードで車両が
    後方へのみ運動可能であり、一方の操作方向へ操作素子
    （２）の操作の際、車両が操作素子の偏向又は操作力に
    関係する程度で加速され、他方の操作方向へ操作素子
    （２）の操作の際、車両が操作素子の偏向又は操作力に
    関係する程度で減速されることを特徴とする、請求項１
    ないし３の１つに記載の装置。
  5. 【請求項５】 利用者により操作可能な操作素子（２）
    により車両縦運動を制御するため、絞り弁角又は制動
    力、車両の加速度又は減速度又は速度が制御量として、
    操作素子の偏向又は操作力に関係して、前進走行モード
    のために操車モードのためより急峻に規定されている特
    性曲線により設定されることを特徴とする、請求項１な
    いし４の１つに記載の装置。
  6. 【請求項６】 前進走行モードと操車モードとの間の切
    換えの際、瞬間的に又は所定の移行特性曲線により徐々
    に、操作素子の操作の影響を受ける運動制御量の以前の
    値から新しい値への移行が行われることを特徴とする、
    請求項５に記載の装置。
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