CN101561690A - 多方向输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种避免高成本化并且穿插到长孔中的操作部件即使在振动环境下也不会成为噪音发生源的多方向输入装置。该多方向输入装置为，在连动部件(第1驱动杆)(4)上设置供操作杆(1)的驱动轴部(1a)穿插的长孔(4a)，当朝向与连动部件(4)的轴线方向交叉的方向对操作杆(1)进行倾动操作时，该连动部件(4)被驱动轴部(1a)旋转驱动，在连动部件(4)上安装有板簧(15)，该板簧(15)朝向长孔(4a)内壁的一个侧面对驱动轴部(1a)弹性施力。在板簧(15)上形成与连动部件(4)的轴线方向大致平行地延伸且与驱动轴部(1a)弹性接触的弯曲部(17a)、以及使长孔(4a)完全露出的避让孔(16a)。

Description

多方向输入装置

技术领域

本发明涉及通过对具有驱动轴部的操作部件进行倾动操作来获取与倾动方向和倾动角度相对应的电信号的多方向输入装置，尤其涉及利用穿插到连动部件的长孔中的驱动轴部的倾动来旋转驱动该连动部件的多方向输入装置。

背景技术

在这种多方向输入装置中，由于当对被支撑成能够向多个方向倾动的操作部件进行倾动操作时，获取与其倾动方向和倾动角度相对应的不同的电信号，因此适用于例如用一个操作部件集中进行空调、音频或导航等多种车载用控制设备的功能调整的输入装置等。

以往，作为这种多方向输入装置，已知采用下述结构的装置：将操作部件的驱动轴部穿插在能够旋转地轴支在底座上的连动部件的长孔中，当向与连动部件的轴线方向交叉的方向对操作部件进行倾动操作时，从可变电阻器等检测单元输出与被驱动轴部旋转驱动的连动部件的旋转角度相对应的电信号(参照例如专利文献1)。即，当像专利文献1所公开的现有技术例那样将操作部件的驱动轴部穿插到使轴线方向正交的一对连动部件各自的长孔中时，利用与各连动部件相对应的一对检测单元的输出值能够检测到向任意方向倾动操作后的操作部件的倾动方向和倾动角度。并且，在该现有技术例中，在操作部件的驱动轴部上安装轴承等旋转体，旋转体随着操作部件的倾动操作在连动部件的长孔内壁上转动。该旋转体为用来防止反复进行倾动操作而使操作部件的驱动轴部与长孔内壁的接触面磨损时发生所担心的松动而采取的对策。

并且，作为其他的现有技术例，还提出过下述结构的多方向输入装置：具备被支撑成能够沿与连动部件的轴线方向正交的平面转动的连动保持部件，该连动保持部件能够转动地轴支操作部件的驱动轴部，与连动部件的轴线方向大致平行地设定驱动轴部的轴线方向(参照例如专利文献2)。这种结构中也能够根据与连动部件和连动保持部件相对应的一对检测单元的输出值检测到向任意方向倾动操作后的操作部件的倾动方向和倾动角度。

在专利文献1所公开的前者的现有技术例中，由于在操作部件的驱动轴部上安装轴承等旋转体来防止磨损，因此即使反复进行倾动操作，产生因操作部件的驱动轴部与连动部件的长孔内壁之间的磨损而引起的松动的可能性也较低。但是，为了将外装在驱动轴部上的旋转体穿插到长孔中，必须确保旋转体与长孔内壁之间有细微的间隙，因此在例如车载用多方向输入装置的情况下，存在行驶中的振动使旋转体冲击长孔内壁而产生被称之为“嘎嘎响的噪音”的异响的可能。并且，如果像该现有技术例这样采用将轴承等旋转体外装在操作部件的驱动轴部上这样复杂的结构的话，由于增加了零部件成本和组装成本，因此存在使多方向输入装置高成本化的问题。

另一方面，在专利文献2所公开的后者的现有技术例中，由于没有追加轴承等旋转体，在成本方面不存在不利，但为了将操作部件的驱动轴部穿插到连动部件的长孔中，驱动轴部与长孔内壁之间需要有间隙，当反复进行倾动操作时，该间隙容易因磨损而扩大。因此，该现有技术例存在当长时间使用时在振动环境下操作部件容易发出“嘎嘎响的噪音”等噪音的问题。

[专利文献1]日本特开平6-12137号公报

[专利文献2]日本特开2005-332156号公报

发明内容

本发明就是鉴于现有技术的这种情况而完成的，其目的在于提供一种避免高成本化、并且穿插到长孔中的操作部件即使在振动环境下也不会成为噪音发生源的多方向输入装置。

为了达到上述目的，本发明的多方向输入装置具有：操作部件，具有驱动轴部；底座，支撑该操作部件，以使该操作部件能够向多个方向倾动；以及连动部件，具有供上述驱动轴部穿插的长孔，并且能够转动地轴支在上述底座上，其轴线方向与上述长孔的长度方向大致平行地设定；当朝向与上述连动部件的轴线方向交叉的方向对上述操作部件进行倾动操作时，上述连动部件被上述驱动轴部旋转驱动。在上述连动部件和上述驱动轴部中的至少一个上设置有朝向上述长孔内壁的一个侧面对上述驱动轴部弹性施力的施力部件。

在这种结构的多方向输入装置中，由于利用施力部件的弹性施力将穿插到连动部件的长孔内的操作部件的驱动轴部推到该长孔的内壁上，因此能够消除驱动轴部与长孔内壁之间的松动。并且，即使在反复进行倾动操作而操作部件的驱动轴部与长孔内壁的接触面磨损的情况下，由于驱动轴部被施力部件弹性施力，因此也不会产生松动。所以，该多方向输入装置即使在振动环境下操作部件也不会成为“嘎嘎响的噪音”等噪音的产生源；而且由于能够使用弹簧部件或弹性片等廉价的部件作为施力部件，因此能够容易地避免高成本化。

在上述结构中，如果施力部件为安装在连动部件和驱动轴部中的任一个上的弹簧部件的话，则只要追加一个廉价的弹簧部件就能够给驱动轴部赋予所需要的弹性推力，比较优选。此时，如果弹簧部件为安装在连动部件上的板簧，在该板簧上形成与连动部件的轴线方向大致平行地延伸且与驱动轴部弹性接触的弯曲部的话，则当进行驱动轴部相对于弯曲部滑动的倾动操作时，根据操作部件的倾动角度，驱动轴部的不同部位与弯曲部抵接。因此，即使反复进行倾动操作，驱动轴部与板簧相抵接的部分也不容易磨损，容易抑制磨损增大引起的检测误差。而且，如果该板簧具有外嵌在连动部件中的围绕长孔的框状部上的安装部和从该安装部延伸出且在顶端形成有上述弯曲部的舌状部，在安装部上形成使长孔完全露出的避让孔的话，则不仅能够简单地将板簧安装到连动部件上，而且不存在配置在长孔周围的板簧的安装部与驱动轴部干涉的担忧。

发明效果：

本发明的多方向输入装置由于利用施力部件的弹性施力将穿插到连动部件的长孔内的操作部件的驱动轴部推到该长孔的内壁上，因此没有驱动轴部与长孔内壁之间产生松动的担忧，所以即使在振动环境下也不会存在操作部件发出“嘎嘎响的噪音”等噪音的担忧。并且由于该多方向输入装置能够使用弹簧部件等廉价的部件作为施力部件，因此即使追加施力部件也能够容易地避免高成本化。

附图说明

图1为本发明实施方式例的多方向输入装置的立体图。

图2为该多方向输入装置的俯视图。

图3为图2的沿A-A线的剖视图。

图4为图2的沿B-B线的剖视图。

图5为表示该多方向输入装置所使用的操作杆或驱动杆的分解立体图。

符号说明

1.操作杆(操作部件)；1a.驱动轴部；2.电路板；3.底座；4.第1驱动杆(连动部件)；4a.长孔；5.第2驱动杆；8、9.旋转编码器；15.板簧(施力部件)；16.安装部；16a.避让孔；17.舌状部；17a.弯曲部；41、51.轴部；42.框状体；45、55.轴承部件

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。图1为本发明实施方式例的多方向输入装置的立体图，图2为该多方向输入装置的俯视图，图3为图2的沿A-A线的剖视图，图4为图2的沿B-B线的剖视图，图5为表示该多方向输入装置所使用的操作杆或驱动杆的分解立体图。但图2中省略表示了旋转电动机的图示。

这些图所示的多方向输入装置为将电气控制的力觉赋予操作杆(操作部件)的车载用力觉赋予型输入装置的主体部分。这种力觉赋予型输入装置为带力反馈功能的输入装置，该带力反馈功能的输入装置将调整空调或音频、导航等车载用控制设备的功能集合到一根操作杆上，在手动操作该操作杆选择设备或进行功能调整等时，通过赋予与操作杆的操作量或操作方向相对应的阻力感或推力等外力，良好地进行操作反馈，可靠地进行所希望的操作。

本实施方式的多方向输入装置安装在上表面有通孔的图中没有表示的壳体内部，设置在汽车的中央控制台等上，通过使从该通孔向上方突出的操作杆1倾倒来进行输入操作。该多方向输入装置大致包括竖设在电路板2上的底座(框架)3、可以转动地轴支在底座3上且轴线方向互相正交的第1和第2驱动杆4、5、搭载在电路板2上且旋转轴6a、7a互相正交的第1和第2旋转电动机6、7、安装在电路板2上的旋转编码器8、9和光遮断器10、11、以及图中没有表示的控制部。并且，操作杆1可以向任意方向进行倾动操作，通过经由该操作杆1赋予的操作力，旋转驱动各驱动杆4、5。

操作杆1具有向下延伸的驱动轴部1a，该驱动轴部1a穿插到第1驱动杆4的长孔4a中。成为旋转轴的杆轴12穿插到操作杆1的宽度中央部1b(参照图3)中，操作杆1通过该杆轴12可以转动地轴支在第2驱动杆5上。在操作杆1的宽度中央部1b与限制部件36之间外装有滑动部件13。该滑动部件13接触与底座3成为一体的限制部件36的球面形状的内壁面(承受面)，滑动部件13随着操作杆1的倾动，相对该内壁面滑动。另外，在操作杆1的上端安装有图中没有表示的操作钮。

底座3为经由连接板33和衬垫34使2块支撑板31、32形成一体后的部件。一块支撑板31为俯视为L字形状的金属板，另一块支撑板32为俯视为W字形状的金属板。这两块支撑板31、32彼此相对置配置，通过将连接板33铆接固定在两端而牢固地连接。并且，由用螺栓部件35固定的衬垫34高精度地限定两块支撑板31、32的相对间隔。

在第1驱动杆4上设置有：彼此相对置的一对轴部41、具有长孔4a的框状部42、以及突设在从框状部42上竖起的一个侧壁上且顶端具有齿部4b的齿轮部43(参照图5)。并且，在从框状部42上竖起的另一个侧壁上固定有L字形状的检测板44。各轴部41通过轴承部件45可以转动地安装在底座3的上端，贯穿这些轴部41的旋转中心线C(第1驱动杆4的轴线)与杆轴12的轴线或长孔4a的长度方向平行地设定。另外，随着第1驱动杆4被旋转驱动，检测板44通过光遮断器10的凹陷部10a内。该第1驱动杆4为能够与操作杆1的倾动操作连动地转动的连动部件。

并且，第1驱动杆4上安装有用来使操作杆1的驱动轴部1a与长孔4a的内壁轻轻地弹性接触的板簧15(参照图3、5)。该板簧15包括具有避让孔16a且外嵌在框状部42上的安装部16和从安装部16延伸出且顶端形成有弯曲部17a的舌状部17。避让孔16a开设成比长孔4a大一圈的长孔形状，即使将板簧15安装到框状部42中，长孔4a也能够完全在避让孔16a内露出。舌状部17的弯曲部17a直线形状地沿第1驱动杆4的轴线方向(长孔4a的长度方向)延伸，由于该弯曲部17a与驱动轴部1a的下端弹性接触地设定，因此驱动轴部1a处于朝向长孔4a内壁的一个侧面被弹性施力的状态。

在第2驱动杆5上设置了：彼此相对置的一对轴部51、通过使杆轴12穿插而轴支操作杆1的保持部52、以及突设在保持部52的一侧且顶端具有齿部5a的齿轮部53(参照图5)。并且，在保持部52的另一侧固定有L字形状的检测板54。各轴部51通过轴承部件55可以转动地安装在底座3的上端，贯穿这些轴部51的旋转中心线(第2驱动杆5的轴线)设定成与第1驱动杆4的轴线或杆轴12的轴线正交的朝向。即，第1和第2驱动杆4、5以使轴线方向互相正交的配置被轴支在底座3上，操作杆1贯穿两驱动杆4、5交叉的部分。由此，能够将操作杆1支撑在底座3上且该操作杆1能够向多个方向倾动。另外，随着第2驱动杆5被旋转驱动，检测板54从光遮断器11的凹陷部11a内经过。该第2驱动杆5为保持操作杆1并且能够与其倾动操作相连动地转动的连动保持部件。

旋转电动机6、7以使旋转轴6a、7a互相正交的配置搭载在电路板2上。第1旋转电动机6的旋转轴6a连接在旋转编码器8的编码板81的中心部上，与该编码板81一体地旋转。并且，当赋予使第1驱动杆4旋转的操作力时，通过齿轮部43旋转驱动旋转轴6a。同样，第2旋转电动机7的旋转轴7a连接在旋转编码器9的编码板91的中心部上，与该编码板91一体地旋转，并且当赋予使第2驱动杆5旋转的操作力时，通过齿轮部53旋转驱动旋转轴7a。

旋转编码器8包括上述编码板81和安装在电路板2上的光遮断器82，编码板81的一部分配置在光遮断器82的凹陷部82a内。光遮断器82具有隔着凹陷部82a相对置的图中没有表示的LED(发光元件)和光电晶体管(受光元件)，能够用该光遮断器82检测编码板81的旋转信息。同样，旋转编码器9包括上述编码板91和安装在电路板2上的光遮断器92，由于编码板91的一部分配置在光遮断器92的凹陷部92a内，因此能够用该光遮断器92检测编码板91的旋转信息。

光遮断器10上具有隔着凹陷部10a相对置的图中没有表示的LED和光电晶体管。当第1驱动杆4的检测板44位于离开凹陷部10a内的位置上时，该光遮断器10输出接通信号，而当检测板44随着第1驱动杆4的倾动而进入凹陷部10a内时，LED的光被遮挡，所以输出断开信号。同样，当第2驱动杆5的检测板54位于离开凹陷部11a内的位置上时，光遮断器11输出接通信号，而当检测板54进入凹陷部11a内时输出断开信号。从各光遮断器10、11输出的信号被输入图中没有表示的控制部，从而驱动杆4、5的基准位置被计算。而且，由旋转编码器8、9的光遮断器82、92检测到的信号被输入该控制部，从而从驱动杆4、5的基准位置开始的旋转方向和旋转量被计算。

上述控制部将根据存储在存储器中的数据及程序而决定的控制信号输出到旋转电动机6、7中。该控制信号为与赋予操作杆1的操作反馈相对应的信号，作为信号的种类有振动的产生和作用力(阻力或推力)的变更等。另外，该控制部的电路组成元器件安装在电路板2的底面或图中没有表示的其他的电路板上。

下面说明这种结构的多方向输入装置的动作。首先，当启动该多方向输入装置的系统(接通电源)时，上述控制部读入光遮断器10、11的检测信号，将控制信号输出给旋转电动机6、7，这些旋转电动机6、7旋转驱动驱动杆4、5，使操作杆1自动恢复到中立位置。此时，只要旋转电动机6、7旋转驱动驱动杆4、5来使光遮断器10、11的输出从断开切换到接通就可以，当两个光遮断器10、11的输出都从断开切换到接通的时刻，操作杆1处于中立位置。

在这样使操作杆1自动地恢复到中立位置的状态下，当操作者向任意方向对操作杆1进行倾动操作时，第1驱动杆4和第2驱动杆5在操作杆1的驱动轴部1a的驱动下与该倾动方向相对应地旋转。并且，编码板81与以轴部41为中心旋转的第1驱动杆4相连动地旋转，编码板91与以轴部51为中心旋转的第2驱动杆5相连动地旋转，因此由旋转编码器8、9的光遮断器82、92检测编码板81、91的旋转信息，该信号被输入上述控制部。

该控制部根据光遮断器10、11的检测信号和光遮断器82、92的检测信号计算出驱动杆4、5的旋转方向和旋转量，并且给旋转电动机6、7输出规定的控制信号。举个例子，当操作杆1被向规定方向倾动操作了规定量时，基于上述控制信号的旋转驱动力从旋转电动机6、7传递到驱动杆4、5，当通过这些驱动杆4、5给操作杆1赋予抵抗倾动操作的作用力时，该作用力被手动操作操作杆1的操作者作为“卡嗒”感识别出。

这样一来，本实施方式的多方向输入装置采取在第1驱动杆4上设置穿插操作杆1的驱动轴部1a的长孔4a，当朝向与第1驱动杆4的轴线方向交叉的方向对操作杆1进行倾动操作时，第1驱动杆4被驱动轴部1a旋转驱动的结构，由于在第1驱动杆4上安装有板簧15，因此驱动轴部1a不会在长孔4a内产生松动。即，如图3所示，由于在该多方向输入装置中使板簧15的舌状部17(弯曲部17a)与驱动轴部1a的下端弹性接触，由此将驱动轴部1a轻轻地推到长孔4a内壁的一个侧面上，因此能够消除驱动轴部1a与长孔4a内壁之间的松动。并且，即使在反复进行倾动操作从而驱动轴部1a与长孔4a内壁的接触面磨损的情况下，由于驱动轴部1a被板簧15的舌状部17弹性施力，因此不至于产生松动。所以，该多方向输入装置即使在振动环境下操作杆1也不会成为“嘎嘎响的噪音”等噪音的产生源。并且，由于仅追加一块板簧15就能够实现消除这种噪音的对策，而且只要将安装部16外装在围绕长孔4a的框状部42上就能够简单地将板簧15安装到第1驱动杆4上，因此不会使装置高成本化。

并且，在本实施方式例中，由于使板簧15的与第1驱动杆4的轴线方向大致平行地延伸的弯曲部17a与驱动轴部1a弹性接触，因此当进行使驱动轴部1a相对于弯曲部17a滑动的倾动操作时，根据操作杆1的倾动角度，驱动轴部1a的不同部位与弯曲部17a抵接。因此，即使反复进行倾动操作，驱动轴部1a与板簧15相抵接的部分也不容易磨损，所以容易抑制磨损增大引起的检测误差。而且，由于形成有使长孔4a在板簧15的安装部16上完全地露出的避让孔16a，因此不存在配置在长孔4a周围的安装部16与驱动轴部1a干涉的担忧。

另外，虽然在上述实施方式例中说明的是在具有长孔4a的驱动杆4上安装对操作杆1的驱动轴部1a弹性施力的板簧15的情况，但也可以在驱动杆4上设置板簧以外的弹簧部件或弹性片。并且，在驱动轴部1a上设置由弹簧部件或弹性片形成的施力部件并使该施力部件与驱动杆4的适当地方(例如框状部42)弹性接触，也能够期待几乎相同的效果。而且，还可以将本发明用于力觉赋予型输入装置以外的多方向输入装置中同样的噪音防止对策。

Claims (4)

1.一种多方向输入装置，具有：操作部件，具有驱动轴部；底座，支撑该操作部件，以使该操作部件能够向多个方向倾动；以及连动部件，具有供上述驱动轴部穿插的长孔，并且能够转动地轴支在上述底座上，其轴线方向与上述长孔的长度方向大致平行地设定；当朝向与上述连动部件的轴线方向交叉的方向对上述操作部件进行倾动操作时，上述连动部件被上述驱动轴部旋转驱动；其特征在于：

在上述连动部件和上述驱动轴部中的至少一个上设置有朝向上述长孔内壁的一个侧面对上述驱动轴部弹性施力的施力部件。

2.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于：上述施力部件为安装在上述连动部件和上述驱动轴部中的任一个上的弹簧部件。

3.如权利要求2所述的多方向输入装置，其特征在于：上述弹簧部件为安装在上述连动部件上的板簧，在该板簧上形成与上述轴线方向大致平行地延伸且与上述驱动轴部弹性接触的弯曲部。

4.如权利要求3所述的多方向输入装置，其特征在于：上述板簧具有外嵌在上述连动部件中的围绕上述长孔的框状部上的安装部、以及从该安装部延伸出且在顶端形成有上述弯曲部的舌状部；在上述安装部上形成有使上述长孔完全露出的避让孔。

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