JP3920599B2

JP3920599B2 - Manual input device

Info

Publication number: JP3920599B2
Application number: JP2001239504A
Authority: JP
Inventors: 卓矢前田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: JP2003050639A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車に搭載された電気機器の操作に用いられ、ノブなどの手動操作される操作部材の回転量や回転方向に応じて、その操作部材を操作する操作者に操作感触を与えることができる手動入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば自動車には、エアコン、ラジオ、テレビ、オーディオなどの電気機器が搭載されている。これらの電気機器をそれぞれ異なる操作手段によって操作しようとすると、自動車の運転に支障をきたすことがある。そこで、運転の妨げにならないように、例えばエアコンの温度調節、ラジオのチューナの調節、テレビ、ラジオおよびオーディオの音量や音質の調節などを１つの手動入力装置で行えるようになっている。この種の手動入力装置には、手動操作させる操作部材、例えばノブの回転量や回転方向に応じて操作者が把持するノブに所定の操作感触を与え、これにより、ノブの操作性を向上させているものがある。
【０００３】
以下、従来の手動入力装置を図に基づいて説明する。
【０００４】
図５は従来の手動入力装置の基本構成を示す説明図である。
【０００５】
従来の手動入力装置は、手動操作されるノブ８０と、このノブ８０の回転方向および回転量に応じて所定の操作感触を与えるモータ１０と、このノブ８０の回転量を検出する検出手段と、この検出手段による検出結果に応じてモータ１０を制御する制御手段とを備えている。
【０００６】
検出手段は、モータ１０の出力軸１１に固定される大プーリ２００と、小プーリ２０１と、大プーリ２００と小プーリ２０１とに巻き掛けられるベルト２０２と、エンコーダ３０とによって構成されている。
【０００７】
エンコーダ３０は、円周に沿って図示しない複数のスリットが設けられ、小プーリ２０１と一体的に回転するコード板３１と、このコード板３１を挟んで対向する発光部３５および受光部３６とを備えている。受光部３６はノブ８０の回転方向および回転量に相当する検出信号をモータ１０の制御手段である制御装置１００に出力する。
【０００８】
この制御装置１００は、受光部３６からの検出信号が入力される入力部１０１と、予め検出信号に対応するモータ１０の制御信号をテーブルの形で記憶している記憶部１０３と、検出信号に応じて記憶部１０３に記憶されている制御信号を読み出す演算部１０２と、演算部１０２で読み出された制御信号をモータ１０に出力する出力部１０４とを備えている。
【０００９】
このように構成された従来の手動入力装置では、ノブ８０を回転させると、大プーリ２００および小プーリ２０１を介してコード板３１が回転する。そして、受光部３６は、スリットを通過した発光部３５からの光を受けて、検出信号を制御装置１００の入力部１０１に出力する。演算部１０２では、この検出信号に応じて記憶部１０３から制御信号が読み出される。この制御信号は、出力部１０４からモータ１０に出力される。これにより、モータ１０はノブ８０の回転量や回転方向に応じて、その出力軸１１を介してノブ８０に回転力を伝える。
【００１０】
このように回転力を与えられるノブ８０では、例えば、ラジオの音量が調節される際に、操作者が音量の上がる方向にノブ８０を回転させると、その回転方向に対抗する方向の回転力がモータ１０によってノブ８０に与えられ、これにより、操作者に抵抗感が与えられる。逆に、操作者が音量の下がる方向にノブ８０を回転させると、その回転方向と同方向の回転力がモータ１０によってノブ８０に与えられ、これにより、操作者に加速感が与えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の手動入力装置では、小型化・軽量化を図る際、大プーリ２００と小プーリ２０１が並列していることから、これら大プーリ２００および小プーリ２０１を小さくすることが考えられる。しかし、小プーリ２０１を小さくし過ぎると、ベルト２０２との接触面積が小さくなり、大プーリ２００からの回転の伝達効率が低下する。したがって、小プーリ２０１を小さくするには限界がある。また、ノブ８０の回転をある程度の分解能を高めて検出する場合、その分解能は、小プーリ２０１の径寸法と大プーリ２００の径寸法との比率で決定されるので、小プーリ２０１を小さくできないことに伴って、大プーリ２００も大きくなりがちである。
【００１２】
また、ノブ８０を摘みやすくするためにある程度大きなものにすると、そのノブ８０に直結されるモータ１０は、そのノブ８０の大きさに見合ったトルクを出力できなければならない。このため、モータ１０も大きくなりやすい。
【００１３】
これらのことから、従来の手動入力装置では小型化・軽量化が困難であり、したがって、自動車内などの限られたスペースに設けるには、好適なものではなかった。
【００１４】
本発明は、上述の不備を考慮してなされたもので、その目的は、小型化・軽量化が可能な手動入力装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の手動入力装置は、手動操作され、その手動操作による回転方向および回転量に応じた信号を送出させる操作部材と、この操作部材に、前記手動操作による回転方向および回転量に応じて所定の操作感触を与えるモータとを備えるとともに、サンギア、複数のプラネットギア、リングギア、キャリアおよびキャリア軸を有する遊星歯車機構と、この遊星歯車機構の前記リングギアを固定する固定部材と、前記モータの出力軸の回転を検出する検出手段と、この検出手段による検出結果に応じて前記モータの回転を制御する制御手段とを備え、前記モータの出力軸を前記サンギアに一体的に設け、前記操作部材を前記遊星歯車機構の前記キャリア軸に一体的に設け、前記複数のプラネットギアは、前記サンギアが挿通される挿通穴を有し前記キャリアと結合する規制部材と前記キャリアとの間に配置されることにより、自身の軸方向への移動を規制された構成にしてある。
【００１６】
このように構成した手動入力装置では、操作部材を例えば時計回りに回転させると、この操作部材と一体のキャリア軸、すなわちキャリアが時計回りに回転する。このとき、リングギアが固定部材によって常に固定されているので、各プラネットギアは、反時計回りに自転しながらサンギアを中心に時計回りに公転する。そして、サンギアにプラネットギアの回転が伝達され、サンギアは時計回りに回転する。
【００１７】
このとき、サンギアの回転は、サンギアとリングギアとの歯数比に応じて、操作部材の回転に対して増速されたものとなる。これにより、操作部材の回転量の分解能が高められる。検出手段では、このように回転するサンギアの回転、すなわちサンギアが固定されるモータの出力軸の回転が検出される。
【００１８】
そして、制御手段は、検出手段による検出結果に応じてモータに回転力を出力させる。モータから出力された回転力、例えば反時計回りの回転力は、サンギアからプラネットギアに伝達される。このとき、リングギアが固定部材によって常に固定されているので、各プラネットギアには、時計回りに自転しながらサンギアを中心に反時計回りに公転する方向の回転力が与えられる。これに伴って、キャリア、すなわちキャリア軸には、反時計回りの回転力が与えられる。
【００１９】
このキャリア軸の回転力は、サンギアとリングギアの歯数比に応じて、サンギアの回転力、すなわちこのサンギアと一体的に回転するモータの出力軸の回転力に対して増大されたものである。操作部材には、この増大された反時計回りの回転力が与えられる。これにより、操作者は操作部材を時計回りに回転させたときに操作感触として抵抗感を得ることができる。なお、このとき、モータを時計回りに回転させれば、操作部材には回転方向と同方向に回転力が与えられ、操作者は操作感触として加速感を得ることができる。
【００２０】
この本発明では、上述のようにして操作者に所定の操作感触を与えることができ、したがって従来と同様の優れた操作性を有するものである。これに加えて、モータ、遊星歯車機構、検出手段および操作部材とを同軸上に配置できるので、手動入力装置全体をコンパクトにまとめることができる。したがって、小型化・軽量化が可能である。
【００２１】
また、本発明では、操作部材の回転を検出するときに、遊星歯車機構によって操作部材の回転量の分解能を高めることができる。また、操作部材に回転力を与えるときに、遊星歯車機構によってモータから出力されたトルクを増大して操作部材に回転力を与えることができる。すなわち、遊星歯車機構を利用することによって、モータから出力されるトルクを増大させることと、操作部材の回転量の分解能を高めることとを、コンパクトな構造で行うことができる。したがって、この点においても小型化・軽量化が可能である。
【００２２】
また、上述の手動入力装置の構成において、前記規制部材と前記キャリアは、前記軸方向への相対的な移動を規制し合った状態で、スナップ結合された構成としてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の手動入力装置の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本実施形態の基本構成を示す説明図、図２は本実施形態の要部を示す横断面図、図３は図２のII−II断面図、図４は図２に示す要部の分解斜視図である。
【００２７】
本実施形態は、前述した従来技術と同様に、例えば自動車に搭載されるエアコン、ラジオ、テレビ、オーディオなどの電気機器をそれぞれ異なる操作手段によって操作しようとすると、自動車の運転に支障をきたすことがあるので、運転の妨げにならないように、例えばエアコンの温度調節、ラジオのチューナの調節、テレビ、ラジオおよびオーディオの音量や音質の調節などを１つの手動入力装置で行うことを可能にした手動入力装置である。
【００２８】
本実施形態は、図１に示すように、手動操作され、その手動操作による回転方向および回転量に応じた信号を送出させる操作部材、例えばノブ８０と、このノブ８０に、手動操作による回転方向および回転量に応じて所定の操作感触を与えるモータ１０とを備えている。また、サンギア３２、プラネットギア５２、リングギア６２、キャリア５０およびキャリア軸５１を有する遊星歯車機構と、モータ１０の出力軸１１の回転を検出する検出手段、すなわちエンコーダ３０と、このエンコーダ３０による検出結果に応じてモータ１０の回転を制御する制御手段、すなわち制御装置１００とを備えている。また、遊星歯車機構のサンギア３２は、モータ１０の出力軸１１に一体的に設けてあり、ノブ８０は遊星歯車機構のキャリア軸５１に一体的に設けてある。
【００２９】
制御装置１００は、前述した従来技術に備えられているものと同様のものである。この制御装置１００について、重複するが再度説明する。
【００３０】
この制御装置１００は、受光部３６から出力された検出信号が入力される入力部１０１と、予め検出信号に対応する制御信号をテーブルの形で記憶している記憶部１０３と、検出信号に応じて記憶部１０３に記憶されている制御信号を読み出だす演算部１０２と、演算部１０２で読み出された制御信号をモータ１０に出力する出力部１０４とを備えている。
【００３１】
エンコーダ３０は、図２，４に示すように、コード板３１と、発光部３５、受光部３６および上述の制御装置１００に接続されるコネクタ３７と、これら発光部３５、受光部３６およびコネクタ３７が設けられる基板３４とから構成してある。コード板３１には、円周に沿って複数のスリット３３を設けてある。受光部３６は、発光部３５の光がスリット３３を通過した光を受けて、ノブ８０の回転方向および回転量に相当する検出信号を出力する。
【００３２】
遊星歯車機構は、図２〜４に示すように、上述のサンギア３２、プラネットギア５２、リングギア６２、キャリア５０およびキャリア軸５１とを備えている。サンギア３２とリングギア６２の歯数比は、例えば１：５に設定してある。
【００３３】
サンギア３２は、上述のコード板３１と同軸上で一体に設けてある。プラネットギア５２は規制部材４０とキャリア５０との間に３つ配置してある。キャリア５０には、各プラネットギア５２を回転可能に支持する３つのプラネットギア軸５３と、キャリア軸５１と、規制部材４０と結合させるための結合部５４とを設けてある。規制部材４０は、円盤状の部材に、サンギア３２を挿通する挿通穴４１と、各プラネットギア軸５３を支える支持穴４３と、キャリア５０の各結合部５４に対応する結合部４２とを備え、キャリア５０と結合した状態でプラネットギア５２の軸方向の移動を規制するものである。
【００３４】
規制部材４０の結合部４２には、係合穴４５を設けてあり、この結合部４２の下部には嵌合穴４４を設けてある。そして、キャリア５０の係合部５４には、係合穴４５に係合する爪５５と、嵌合穴４４と嵌合する嵌合突部５６とを設けてある。すなわち、規制部材４０とキャリア５０とは、軸方向の相対的な移動を規制し合った状態で、スナップ結合されるようにしてある。
【００３５】
リングギア６２は、同図２〜４に示すように、このリングギア６２を常に固定する固定部材、すなわち円筒状のリングギアケース６０内に設けてある。すなわち、リングギア６２はこのリングギアケース６０の内周面に一体に設けてある。このリングギアケース６０内には、上述の規制部材４０、プラネットギア５２およびキャリア５０が収納される。また、このリングギアケース６０には、キャリア軸５１を挿通するキャリア軸挿通部６１を設けてある。
【００３６】
本体ケース７０は、同図２〜４に示すように、円筒状の部材の外周部に図示しないねじを挿通するねじ挿通部７２と、上述のキャリア軸挿通部６１とともにキャリア軸５１を挿通するキャリア軸挿通部７１と、上述の基板３４を収納する基板収納部７３とを備えている。また、本体ケース７０の開口を形成する周縁部の各ねじ挿通部７２付近には、突起部７４を設けてある。
【００３７】
ノブ８０は、本体ケース７０のキャリア軸挿通部７２に挿通された上述のキャリア軸５１に一体的に設けてある。
【００３８】
モータ１０は、同図２〜４に示すように、出力軸１１を上述のサンギア３２に固定された状態で、ブラケット２０を介して本体ケース７０に固定してある。ブラケット２０には、本体ケース７０の各ねじ挿通部７２に対応する締結部２２を設けてあり、この締結部２２にはねじ挿通穴２３と、上述の各突起部７４が挿入される小穴２４を設けてある。また、このブラケット２０には、上述の基板３４を取付ける取付部２５，２６を設けてある。
【００３９】
また、本実施形態は、同図２〜４に示すように、ノブ８０をその軸方向に移動可能に支持するガイド手段と、ノブ８０を軸方向に付勢する付勢手段と、ノブ８０の付勢手段に抗する移動に応じて所定のスイッチ、すなわちプッシュスイッチ９０を作動させるスイッチ操作部９４とを備えている。
【００４０】
プッシュスイッチ９０は、同図２，４に示すように、上述の基板３４のノブ８０側に設けてある。
【００４１】
ガイド手段は、図３，４に示すように、リングギアケース６０の外周面の４箇所に軸方向に沿って設けれるスライド凸部９２と、本体ケース７０の内周面の各スライド凸部９２に対応する位置に設けられるスライド凹部９３とによって構成した。
【００４２】
付勢手段は、図２，４に示すように、キャリア５０とサンギア３２間に配置され、キャリア５０を介してノブ８０を付勢する復帰ばね９１から成っている。
【００４３】
スイッチ操作部９４は、リングギアケース６０の外周面に設けられ、この外周面から突出した板状部分から成っている。
【００４４】
また、図２に示すように、キャリア軸５１をリングギアケース６０のキャリア軸挿通部６１に挿通し、さらにケース本体７０のキャリア軸挿通部７１にキャリア軸５１とキャリア軸挿通部６１とを挿通した状態で、キャリア軸５１の溝９６にリングピン９５を取付けてあり、これにより、キャリア軸５１の軸方向の移動を規制させてある。
【００４５】
このように構成した本実施形態では、図２において、ノブ８０を例えば時計回りに回転させると、すなわちＡ方向に回転させると、このノブ８０と一体的に回転するキャリア軸５１、すなわちキャリア５０が時計回りに回転する。このとき、リングギア６２がリングギアケース６０に常に固定されいるので、各プラネットギア５２は、反時計回りに自転しながらサンギア３２を中心に時計回りに公転する。そして、サンギア３２にプラネットギア５２の回転が伝達され、サンギア３２は時計回りに回転する。なお、ノブ８０が反時計回り、すなわちＢ方向に回転したのであれば、サンギア３２は反時計回りで回転する。
【００４６】
このとき、サンギア３２の回転は、サンギア３２とリングギア６２との歯数比に応じて、キャリア軸５１、すなわちキャリア軸５１と一体的に回転するノブ８０の回転に対して増速されたものとなる。これにより、ノブ８０の回転量の分解能が高められる。エンコーダ３０では、スリット３３を通過した発光部３５からの光を受光部３６が受け、サンギア３２と一体のコード板３１の回転に基づいてモータ１０の出力軸１１の回転が検出される。なお、本実施形態では、サンギア３２とリングギア６２との歯数比を１：５に設定してあるので、ノブ８０の回転量の分解能は５倍に高められる。
【００４７】
そして、受光部３６からは、上述のようにして検出した回転方向および回転量に相当する検出信号が出力され、この検出信号が制御装置１００の入力部１０１に入力される。演算部１０２では、検出信号に応じた制御信号が記憶部１０３から読み出される。この制御信号は出力部１０４からモータ１０に出力され、これにより、モータ１０の出力軸１１から回転力が出力される。
【００４８】
このモータ１０の出力軸１１から出力された例えば反時計回りの回転力は、サンギア３２からプラネットギア５２に伝達される。このとき、リングギア６２がリングギアケース６０に常に固定されているので、各プラネットギア５２には、時計回りに自転しながらサンギア３２を中心に反時計回りに公転する方向に回転力が与えられる。これに伴って、キャリア５０、すなわちキャリア軸５１には、反時計回りの回転力が与えられる。
【００４９】
このキャリア軸５１の回転力は、サンギア３２とリングギア６２との歯数比に応じて、サンギア３２の回転力、すなわちサンギア３２と一体的に回転するモータ１０の出力軸１１の回転力に対して増大されたものとなる。ノブ８０には、このように増大された反時計回りの回転力が与えられる。なお、モータ１０の出力軸１１の回転力が時計回りであれば、ノブ８０には時計回りの回転力が与えられる。
【００５０】
このように回転力を与えられるノブ８０では、例えば、ラジオの音量が調節される際に、操作者が音量の上がるＡ方向にノブ８０を回転させると、ノブ８０にはＡ方向に対抗する方向の回転力がモータ１０によって与えられ、これにより、操作者に抵抗感を与えることができる。逆に、音量の下がるＢ方向にノブ８０が回転されると、ノブ８０にはＢ方向と同方向の回転力がモータ１０によって与えられ、これにより、操作者に加速感を与えることができる。したがって、操作者は、ノブの８０の回転方向および回転量に応じた操作感触を得ることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、キャリア５０がサンギア３２とキャリア５０間に配置された復帰ばね９１のばね力によって、キャリア５０が常にノブ８０側に付勢されている。このキャリア５０は、キャリア５０とキャリア軸５１の境目部分をリングギアケース６０に押し付けられ、これに伴って、リングギアケース６０は本体ケース７０のノブ８０側の内壁面に押し付けられている。これにより、ノブ８０は、常にＣ方向に付勢されている。
【００５２】
そして、ノブ８０がＤ方向に押圧されると、キャリア５０が復帰ばね９１に抗して移動する。このとき、キャリア軸５１に取付けたリングピン９５が、リングギアケース６０のキャリア軸挿入部６１の端部を押圧し、これにより、リングギアケース６０は、スライド凸部９２およびスライド凹部９３にガイドされながら、キャリア５０と一体的に移動する。このようにリングギアケース６０が移動すると、リングギアケース６０と一体のスイッチ操作部９４が移動し、これにより、プッシュスイッチ９０がスイッチ操作部９４に押圧され、スイッチが作動する。
【００５３】
ノブ８０が押圧から開放されると、キャリア５０は復帰ばね９１に押されて、リングギアケース６０とともにもとの位置に戻る。このとき、プッシュスイッチ９０からスイッチ操作部９４が離れ、スイッチが作動しなくなる。
【００５４】
このように本実施形態では、ノブ８０の回転方向および回転量に応じて、ノブ８０に同方向、または反対方向のモータ１０から回転力が伝えられるので、操作者に抵抗感や加速感などの所定の操作感触を与えることができ、自動車などの運転中のように目が離せない場合に、ノブ８０でどのような操作を行っているかを目視せずに把握できる。したがって、優れた操作性を得ることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、モータ１０、遊星歯車機構、エンコーダ３０およびノブ８０とを同軸上に配置できるので、手動入力装置全体をコンパクトにまとめることができる。これにより、小型化・軽量化が可能である。特に小型化が可能なことから、自動車内などの限られたスペースに設けるのに好適である。
【００５６】
また、ノブ８０の回転がモータ１０の出力軸１１に伝達されるときに、遊星歯車機構によってノブ８０の回転量の分解能を高めることができる。また、ノブ８０を駆動させるときに、遊星歯車機構によってモータ１０から出力されたトルクを増大してノブ８０に回転力を与える。すなわち、遊星歯車機構を利用することによって、モータ１０から出力されるトルクを増大させることと、ノブ８０の回転量の分解能を高めることとを、コンパクトな構造で行うことができる。したがって、この点においても、小型化・軽量化が可能である。
【００５７】
なお、モータ１０の回転力を遊星歯車機構を介して増大してノブ８０に伝えられることに伴って、そのモータ１０の回転力を前述の従来技術の１／２以下にできたことを発明者は確認している。したがって、前述の従来技術よりも小型のモータを設けることができる。
【００５８】
このような小型化・軽量化に伴って、本実施形態では、前述の従来技術と比較して体積は１／２以下に、重量は１／４以下にすることができたことを発明者は確認している。したがって、自動車内などの限られたスペースに設けるのに好適である。
【００５９】
また、本実施形態では、ノブ８０の押圧によってプッシュスイッチ９０を作動させるようにしたので、ノブ８０を押しボタンスイッチとして利用でき、これにより、１つの手動入力装置によって扱える機器数を増やすことができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、操作部材をノブ８０としたが、本発明はこれに限るものではなく、レバーなどでもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上、本発明では、操作者に所定の操作感触を与えることによって優れた操作性が得られるとともに、モータ、遊星歯車機構、検出手段および操作部材とを同軸上に配置できるので、本実施形態全体をコンパクトにまとめることができる。したがって、小型化・軽量化が可能である。特に小型化が可能なことから、限られたスペースに設けるのに好適である。
【００６２】
また、操作部材の回転を検出するときに、遊星歯車機構によって操作部材の回転量の分解能を高めることができる。また、操作部材を駆動させるときに、遊星歯車機構によってモータから出力されたトルクを増大して操作部材に回転力を与えることができる。すなわち、遊星歯車機構を利用することによって、モータから出力されるトルクを増大させることと、操作部材の回転量の分解能を高めることとを、コンパクトな構造で実現でき、したがって、この点においても小型化・軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の手動入力装置の一実施形態の基本構成を示す説明図である。
【図２】本実施形態の要部を示す横断面図である。
【図３】図２のII−II断面図である。
【図４】図２に示す要部の分解斜視図である。
【図５】従来の手動入力装置の基本構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０モータ
１１出力軸
３０エンコーダ（検出手段）
３２サンギア
５０キャリア
５１キャリア軸
５２プラネットギア
６０リングギアケース（固定部材）
６２リングギア
８０ノブ（操作部材）
９０プッシュスイッチ（スイッチ）
９１復帰ばね（付勢手段）
９２スライド凸部（ガイド手段）
９３スライド凹部（ガイド手段）
９４スイッチ操作部
１００制御装置（制御手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used, for example, for operation of an electric device mounted on an automobile, and gives an operation feeling to an operator who operates the operation member according to the rotation amount and rotation direction of the operation member manually operated such as a knob. It relates to a manual input device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, automobiles are equipped with electric devices such as an air conditioner, a radio, a television, and an audio. If these electric devices are operated by different operation means, the driving of the automobile may be hindered. Therefore, for example, the temperature of an air conditioner, the adjustment of a radio tuner, the adjustment of the volume and sound quality of a television, radio and audio can be adjusted with one manual input device so as not to hinder driving. In this type of manual input device, a predetermined operation feeling is given to an operation member to be manually operated, for example, a knob gripped by an operator according to the rotation amount or rotation direction of the knob, thereby improving the operability of the knob. There is something that is.
[0003]
A conventional manual input device will be described below with reference to the drawings.
[0004]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a conventional manual input device.
[0005]
A conventional manual input device includes a knob 80 that is manually operated, a motor 10 that gives a predetermined operational feeling in accordance with the direction and amount of rotation of the knob 80, detection means that detects the amount of rotation of the knob 80, Control means for controlling the motor 10 in accordance with the detection result of the detection means.
[0006]
The detection means includes a large pulley 200 fixed to the output shaft 11 of the motor 10, a small pulley 201, a belt 202 wound around the large pulley 200 and the small pulley 201, and an encoder 30.
[0007]
The encoder 30 is provided with a plurality of slits (not shown) along the circumference, and includes a code plate 31 that rotates integrally with the small pulley 201, and a light emitting unit 35 and a light receiving unit 36 that are opposed to each other with the code plate 31 interposed therebetween. I have. The light receiving unit 36 outputs a detection signal corresponding to the rotation direction and the rotation amount of the knob 80 to the control device 100 which is a control unit of the motor 10.
[0008]
The control device 100 includes an input unit 101 to which a detection signal from the light receiving unit 36 is input, a storage unit 103 that stores in advance a control signal of the motor 10 corresponding to the detection signal in the form of a table, and a detection signal. Accordingly, a calculation unit 102 that reads out a control signal stored in the storage unit 103 and an output unit 104 that outputs the control signal read out by the calculation unit 102 to the motor 10 are provided.
[0009]
In the conventional manual input device configured as described above, when the knob 80 is rotated, the code plate 31 is rotated via the large pulley 200 and the small pulley 201. The light receiving unit 36 receives light from the light emitting unit 35 that has passed through the slit and outputs a detection signal to the input unit 101 of the control device 100. In the calculation unit 102, a control signal is read from the storage unit 103 in accordance with the detection signal. This control signal is output from the output unit 104 to the motor 10. Thereby, the motor 10 transmits the rotational force to the knob 80 via the output shaft 11 in accordance with the rotation amount and the rotation direction of the knob 80.
[0010]
In the knob 80 to which the rotational force is applied in this manner, for example, when the radio volume is adjusted, when the operator rotates the knob 80 in the direction of increasing the volume, the rotational force in the direction opposite to the rotational direction is applied. The knob 10 is given to the knob 80 by the motor 10, thereby giving a sense of resistance to the operator. On the other hand, when the operator rotates the knob 80 in the direction in which the volume decreases, the rotational force in the same direction as the rotation direction is applied to the knob 80 by the motor 10, thereby giving the operator a feeling of acceleration.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional manual input device, when the size and weight are reduced, the large pulley 200 and the small pulley 201 are arranged in parallel. Therefore, it is conceivable to make the large pulley 200 and the small pulley 201 small. However, if the small pulley 201 is made too small, the contact area with the belt 202 becomes small, and the transmission efficiency of rotation from the large pulley 200 decreases. Therefore, there is a limit to making the small pulley 201 small. When the rotation of the knob 80 is detected with a certain degree of resolution, the resolution is determined by the ratio between the diameter of the small pulley 201 and the diameter of the large pulley 200. Therefore, the small pulley 201 cannot be made small. Accordingly, the large pulley 200 tends to be large.
[0012]
Further, if the knob 80 is made somewhat large so as to be easily picked, the motor 10 directly connected to the knob 80 must be able to output a torque corresponding to the size of the knob 80. For this reason, the motor 10 tends to be large.
[0013]
For these reasons, it is difficult to reduce the size and weight of the conventional manual input device. Therefore, it is not suitable for providing in a limited space such as in an automobile.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-mentioned deficiencies, and an object thereof is to provide a manual input device that can be reduced in size and weight.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, a manual input device of the present invention is manually operated, and an operation member that sends a signal according to the rotation direction and the rotation amount by the manual operation, and the operation member by the manual operation. A planetary gear mechanism having a sun gear, a plurality of planet gears, a ring gear, a carrier and a carrier shaft, and a ring gear of the planetary gear mechanism. A fixing member for fixing, a detecting means for detecting the rotation of the output shaft of the motor, and a control means for controlling the rotation of the motor according to a detection result by the detecting means, wherein the output shaft of the motor is connected to the sun gear. integrally provided, provided the operating member integrally on the carrier shaft of the planetary gear mechanism, the plurality of planet gears, said Sun By A is disposed between the carrier and the regulating member that binds to said carrier has an insertion hole to be inserted, are a configuration that is restricted from moving in the own axial direction.
[0016]
In the manual input device configured as described above, when the operation member is rotated, for example, clockwise, the carrier shaft integrated with the operation member, that is, the carrier rotates clockwise. At this time, since the ring gear is always fixed by the fixing member, the planet gears revolve clockwise around the sun gear while rotating counterclockwise. Then, the rotation of the planet gear is transmitted to the sun gear, and the sun gear rotates clockwise.
[0017]
At this time, the rotation of the sun gear is increased with respect to the rotation of the operation member in accordance with the gear ratio between the sun gear and the ring gear. Thereby, the resolution of the rotation amount of the operation member is increased. The detecting means detects the rotation of the sun gear rotating in this way, that is, the rotation of the output shaft of the motor to which the sun gear is fixed.
[0018]
And a control means makes a motor output rotational force according to the detection result by a detection means. The rotational force output from the motor, for example, the counterclockwise rotational force is transmitted from the sun gear to the planet gear. At this time, since the ring gear is always fixed by the fixing member, each planet gear is rotated in the clockwise direction while being rotated in the counterclockwise direction around the sun gear. Accordingly, a counterclockwise rotational force is applied to the carrier, that is, the carrier shaft.
[0019]
The rotational force of the carrier shaft is increased with respect to the rotational force of the sun gear, that is, the rotational force of the output shaft of the motor that rotates integrally with the sun gear, in accordance with the gear ratio of the sun gear and the ring gear. . This increased counterclockwise rotational force is applied to the operating member. Thereby, the operator can obtain a resistance feeling as an operation feeling when the operation member is rotated clockwise. At this time, if the motor is rotated clockwise, a rotational force is applied to the operation member in the same direction as the rotation direction, and the operator can obtain an acceleration feeling as an operation feeling.
[0020]
In the present invention, it is possible to give a predetermined operational feeling to the operator as described above, and therefore, it has excellent operability similar to the conventional one. In addition, since the motor, the planetary gear mechanism, the detection means, and the operation member can be arranged on the same axis, the entire manual input device can be made compact. Therefore, size reduction and weight reduction are possible.
[0021]
In the present invention, when detecting the rotation of the operation member, the planetary gear mechanism can increase the resolution of the rotation amount of the operation member. Further, when a rotational force is applied to the operation member, the torque output from the motor by the planetary gear mechanism can be increased to apply the rotational force to the operation member. That is, by using the planetary gear mechanism, it is possible to increase the torque output from the motor and increase the resolution of the rotation amount of the operation member with a compact structure. Therefore, also in this respect, it is possible to reduce the size and weight.
[0022]
In the configuration of the manual input device described above, the restriction member and the carrier may be snap-coupled in a state where relative movement in the axial direction is restricted .
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a manual input device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
1 is an explanatory diagram showing the basic configuration of the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main part of the present embodiment, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along II-II in FIG. 2, and FIG. FIG.
[0027]
In the present embodiment, similarly to the above-described prior art, for example, if an electric device such as an air conditioner, a radio, a television, and an audio mounted on a car is operated by different operating means, the driving of the car may be hindered. Therefore, in order not to interfere with driving, for example, manual input that enables air conditioner temperature adjustment, radio tuner adjustment, television, radio and audio volume and sound quality adjustment, etc., to be performed with one manual input device. Device.
[0028]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an operation member that is manually operated and sends a signal corresponding to the rotation direction and the rotation amount by the manual operation, for example, the knob 80, and the knob 80 is rotated by the manual operation. And a motor 10 that gives a predetermined operation feeling according to the amount of rotation. Further, the planetary gear mechanism having the sun gear 32, the planet gear 52, the ring gear 62, the carrier 50 and the carrier shaft 51, detection means for detecting the rotation of the output shaft 11 of the motor 10, that is, the encoder 30, and the encoder 30 Control means for controlling the rotation of the motor 10 according to the detection result, that is, the control device 100 is provided. The sun gear 32 of the planetary gear mechanism is provided integrally with the output shaft 11 of the motor 10, and the knob 80 is provided integrally with the carrier shaft 51 of the planetary gear mechanism.
[0029]
The control device 100 is the same as that provided in the above-described prior art. The control device 100 will be described again though it is redundant.
[0030]
The control device 100 includes an input unit 101 to which a detection signal output from the light receiving unit 36 is input, a storage unit 103 that stores in advance a control signal corresponding to the detection signal in the form of a table, and a response to the detection signal. The calculation unit 102 that reads out the control signal stored in the storage unit 103 and the output unit 104 that outputs the control signal read out by the calculation unit 102 to the motor 10 are provided.
[0031]
As shown in FIGS. 2 and 4, the encoder 30 includes a code plate 31, a light emitting unit 35, a light receiving unit 36, and a connector 37 connected to the control device 100, and the light emitting unit 35, the light receiving unit 36 and the connector 37. And a substrate 34 provided with a substrate. The code plate 31 is provided with a plurality of slits 33 along the circumference. The light receiving unit 36 receives the light having passed through the slit 33 from the light emitting unit 35 and outputs a detection signal corresponding to the rotation direction and the rotation amount of the knob 80.
[0032]
The planetary gear mechanism includes the sun gear 32, the planet gear 52, the ring gear 62, the carrier 50, and the carrier shaft 51, as shown in FIGS. The gear ratio between the sun gear 32 and the ring gear 62 is set to 1: 5, for example.
[0033]
The sun gear 32 is provided integrally with the above-described code plate 31 on the same axis. Three planet gears 52 are arranged between the regulating member 40 and the carrier 50. The carrier 50 is provided with three planet gear shafts 53 that rotatably support each planet gear 52, a carrier shaft 51, and a coupling portion 54 for coupling with the regulating member 40. The regulating member 40 includes a disk-shaped member, an insertion hole 41 through which the sun gear 32 is inserted, a support hole 43 that supports each planet gear shaft 53, and a coupling portion 42 that corresponds to each coupling portion 54 of the carrier 50, The movement of the planet gear 52 in the axial direction is restricted in a state where it is coupled to the carrier 50.
[0034]
An engaging hole 45 is provided in the coupling portion 42 of the restricting member 40, and a fitting hole 44 is provided in the lower portion of the coupling portion 42. The engaging portion 54 of the carrier 50 is provided with a claw 55 that engages with the engaging hole 45 and a fitting protrusion 56 that fits with the fitting hole 44. That is, the regulating member 40 and the carrier 50 are snap-coupled in a state where relative movement in the axial direction is regulated.
[0035]
As shown in FIGS. 2 to 4, the ring gear 62 is provided in a fixing member that always fixes the ring gear 62, that is, in a cylindrical ring gear case 60. That is, the ring gear 62 is integrally provided on the inner peripheral surface of the ring gear case 60. In the ring gear case 60, the restriction member 40, the planet gear 52, and the carrier 50 described above are accommodated. The ring gear case 60 is provided with a carrier shaft insertion portion 61 through which the carrier shaft 51 is inserted.
[0036]
As shown in FIGS. 2 to 4, the main body case 70 includes a screw insertion portion 72 that inserts a screw (not shown) into the outer peripheral portion of a cylindrical member, and a carrier that passes the carrier shaft 51 together with the carrier shaft insertion portion 61 described above. The shaft insertion part 71 and the board | substrate storage part 73 which accommodates the above-mentioned board | substrate 34 are provided. Further, a protrusion 74 is provided in the vicinity of each screw insertion portion 72 at the peripheral edge forming the opening of the main body case 70.
[0037]
The knob 80 is provided integrally with the carrier shaft 51 that is inserted into the carrier shaft insertion portion 72 of the main body case 70.
[0038]
2 to 4, the motor 10 is fixed to the main body case 70 via the bracket 20 with the output shaft 11 fixed to the sun gear 32 described above. The bracket 20 is provided with a fastening portion 22 corresponding to each screw insertion portion 72 of the main body case 70, and the fastening portion 22 has a screw insertion hole 23 and a small hole 24 into which each projection portion 74 described above is inserted. It is provided. The bracket 20 is provided with mounting portions 25 and 26 for mounting the above-described substrate 34 .
[0039]
2 to 4, the present embodiment includes a guide means for supporting the knob 80 so as to be movable in the axial direction, a biasing means for biasing the knob 80 in the axial direction, A switch operation unit 94 that operates a predetermined switch, that is, a push switch 90 in response to movement against the urging means is provided.
[0040]
As shown in FIGS. 2 and 4, the push switch 90 is provided on the knob 80 side of the substrate 34 described above.
[0041]
As shown in FIGS. 3 and 4, the guide means includes slide convex portions 92 provided along the axial direction at four locations on the outer peripheral surface of the ring gear case 60, and each slide convex portion 92 on the inner peripheral surface of the main body case 70. And a slide concave portion 93 provided at a position corresponding to.
[0042]
2 and 4, the biasing means includes a return spring 91 that is disposed between the carrier 50 and the sun gear 32 and biases the knob 80 via the carrier 50.
[0043]
The switch operation unit 94 is provided on the outer peripheral surface of the ring gear case 60, and includes a plate-like portion protruding from the outer peripheral surface.
[0044]
2, the carrier shaft 51 is inserted into the carrier shaft insertion portion 61 of the ring gear case 60, and the carrier shaft 51 and the carrier shaft insertion portion 61 are inserted into the carrier shaft insertion portion 71 of the case body 70. In this state, a ring pin 95 is attached to the groove 96 of the carrier shaft 51, thereby restricting movement of the carrier shaft 51 in the axial direction.
[0045]
In the present embodiment configured as described above, in FIG. 2, when the knob 80 is rotated clockwise, for example, in the direction A, the carrier shaft 51 that rotates integrally with the knob 80, that is, the carrier 50, is rotated. Rotate clockwise. At this time, since the ring gear 62 is always fixed to the ring gear case 60, each planet gear 52 revolves clockwise around the sun gear 32 while rotating counterclockwise. Then, the rotation of the planet gear 52 is transmitted to the sun gear 32, and the sun gear 32 rotates clockwise. If the knob 80 rotates counterclockwise, that is, in the B direction, the sun gear 32 rotates counterclockwise.
[0046]
At this time, the rotation of the sun gear 32 is accelerated relative to the rotation of the carrier shaft 51, that is, the knob 80 that rotates integrally with the carrier shaft 51, according to the gear ratio between the sun gear 32 and the ring gear 62. It becomes. Thereby, the resolution of the rotation amount of the knob 80 is enhanced. In the encoder 30, the light receiving unit 36 receives the light from the light emitting unit 35 that has passed through the slit 33, and the rotation of the output shaft 11 of the motor 10 is detected based on the rotation of the code plate 31 integrated with the sun gear 32. In the present embodiment, since the gear ratio between the sun gear 32 and the ring gear 62 is set to 1: 5, the resolution of the rotation amount of the knob 80 is increased five times.
[0047]
Then, the light receiving unit 36 outputs a detection signal corresponding to the rotation direction and the rotation amount detected as described above, and this detection signal is input to the input unit 101 of the control device 100. In the calculation unit 102, a control signal corresponding to the detection signal is read from the storage unit 103. This control signal is output from the output unit 104 to the motor 10, and thereby a rotational force is output from the output shaft 11 of the motor 10.
[0048]
For example, the counterclockwise rotational force output from the output shaft 11 of the motor 10 is transmitted from the sun gear 32 to the planet gear 52. At this time, since the ring gear 62 is always fixed to the ring gear case 60, each planet gear 52 is rotated in the clockwise direction while rotating in the counterclockwise direction around the sun gear 32. . Accordingly, a counterclockwise rotational force is applied to the carrier 50, that is, the carrier shaft 51.
[0049]
The rotational force of the carrier shaft 51 depends on the rotational force of the sun gear 32, that is, the rotational force of the output shaft 11 of the motor 10 that rotates integrally with the sun gear 32 according to the gear ratio of the sun gear 32 and the ring gear 62. Will be increased. The knob 80 is given a counterclockwise rotational force increased in this way. If the rotational force of the output shaft 11 of the motor 10 is clockwise, the knob 80 is given a clockwise rotational force.
[0050]
In the knob 80 to which the rotational force is applied in this way, for example, when the radio volume is adjusted, when the operator rotates the knob 80 in the A direction in which the volume increases, the knob 80 is directed in the direction opposite to the A direction. Is given by the motor 10, thereby giving a sense of resistance to the operator. On the contrary, when the knob 80 is rotated in the B direction in which the volume is decreased, a rotational force in the same direction as the B direction is applied to the knob 80 by the motor 10, thereby giving the operator a feeling of acceleration. Therefore, the operator can obtain an operation feeling corresponding to the rotation direction and the rotation amount of the knob 80.
[0051]
In the present embodiment, the carrier 50 is always biased toward the knob 80 by the spring force of the return spring 91 disposed between the sun gear 32 and the carrier 50. In the carrier 50, the boundary portion between the carrier 50 and the carrier shaft 51 is pressed against the ring gear case 60, and the ring gear case 60 is pressed against the inner wall surface of the main body case 70 on the knob 80 side. Thereby, the knob 80 is always urged in the C direction.
[0052]
When the knob 80 is pushed in the D direction, to move the carrier 50 anti to the return spring 91. At this time, the ring pin 95 attached to the carrier shaft 51 presses the end of the carrier shaft insertion portion 61 of the ring gear case 60, whereby the ring gear case 60 is guided to the slide convex portion 92 and the slide concave portion 93. However, it moves integrally with the carrier 50. When the ring gear case 60 moves in this way, the switch operation unit 94 integrated with the ring gear case 60 moves, whereby the push switch 90 is pressed by the switch operation unit 94 and the switch operates.
[0053]
When the knob 80 is released from the pressure, the carrier 50 is pushed by the return spring 91 and returns to the original position together with the ring gear case 60. At this time, the switch operation unit 94 is separated from the push switch 90, and the switch does not operate.
[0054]
As described above, in this embodiment, the rotational force is transmitted from the motor 10 in the same direction or in the opposite direction to the knob 80 in accordance with the rotation direction and the rotation amount of the knob 80, so that the operator feels resistance and acceleration. A predetermined operation feeling can be given, and when the eyes cannot be taken away during driving of an automobile or the like, it is possible to grasp what operation is being performed with the knob 80 without visual observation. Therefore, excellent operability can be obtained.
[0055]
In the present embodiment, since the motor 10, the planetary gear mechanism, the encoder 30 and the knob 80 can be arranged on the same axis, the entire manual input device can be made compact. Thereby, size reduction and weight reduction are possible. In particular, since it can be reduced in size, it is suitable for being provided in a limited space such as in an automobile.
[0056]
Further, when the rotation of the knob 80 is transmitted to the output shaft 11 of the motor 10, the resolution of the rotation amount of the knob 80 can be increased by the planetary gear mechanism. Further, when the knob 80 is driven, the torque output from the motor 10 is increased by the planetary gear mechanism to give the knob 80 a rotational force. That is, by using the planetary gear mechanism, it is possible to increase the torque output from the motor 10 and increase the resolution of the rotation amount of the knob 80 with a compact structure. Therefore, also in this respect, it is possible to reduce the size and weight.
[0057]
The inventor has been able to reduce the rotational force of the motor 10 to ½ or less of the above-described prior art as the rotational force of the motor 10 is increased and transmitted to the knob 80 via the planetary gear mechanism. Has confirmed. Therefore, it is possible to provide a motor that is smaller than the aforementioned prior art.
[0058]
With such a reduction in size and weight, the present inventors have found that the volume can be reduced to ½ or less and the weight to ¼ or less compared to the above-described conventional technology. I have confirmed. Therefore, it is suitable for providing in a limited space such as in an automobile.
[0059]
In this embodiment, since the push switch 90 is operated by pressing the knob 80, the knob 80 can be used as a push button switch, thereby increasing the number of devices that can be handled by one manual input device. .
[0060]
In the present embodiment, the operation member is the knob 80, but the present invention is not limited to this and may be a lever or the like.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, excellent operability can be obtained by giving a predetermined operational feeling to the operator, and the motor, the planetary gear mechanism, the detection means, and the operation member can be coaxially arranged. Can be summarized in a compact. Therefore, size reduction and weight reduction are possible. In particular, since it can be reduced in size, it is suitable for providing in a limited space.
[0062]
Further, when detecting the rotation of the operation member, the resolution of the rotation amount of the operation member can be increased by the planetary gear mechanism. Further, when the operating member is driven, the torque output from the motor by the planetary gear mechanism can be increased to apply a rotational force to the operating member. That is, by using the planetary gear mechanism, it is possible to increase the torque output from the motor and increase the resolution of the rotation amount of the operation member with a compact structure. Can be made lighter and lighter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic configuration of an embodiment of a manual input device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the present embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
4 is an exploded perspective view of the main part shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a conventional manual input device.
[Explanation of symbols]
10 Motor 11 Output shaft 30 Encoder (detection means)
32 Sun gear 50 Carrier 51 Carrier shaft 52 Planet gear 60 Ring gear case (fixing member)
62 Ring gear 80 Knob (operation member)
90 Push switch
91 Return spring (biasing means)
92 Slide convex part (guide means)
93 Slide recess (guide means)
94 Switch operation unit 100 Control device (control means)

Claims

An operation member that is manually operated and sends a signal corresponding to the rotation direction and rotation amount by the manual operation;
The operation member is provided with a motor that gives a predetermined operation feeling according to the rotation direction and the rotation amount by the manual operation,
A planetary gear mechanism having a sun gear, a plurality of planet gears, a ring gear, a carrier and a carrier shaft;
A fixing member for fixing the ring gear of the planetary gear mechanism;
Detecting means for detecting rotation of the output shaft of the motor;
Control means for controlling the rotation of the motor according to the detection result by the detection means,
An output shaft of the motor is provided integrally with the sun gear,
The operation member is integrally provided on the carrier shaft of the planetary gear mechanism,
The plurality of planet gears are restricted between movement in the axial direction of the planet gears by being disposed between the carrier and a regulating member having an insertion hole through which the sun gear is inserted and coupled to the carrier. A manual input device characterized by.

The manual input device according to claim 1, wherein the regulating member and the carrier are snap-coupled in a state in which relative movement in the axial direction is regulated .