CN102737898A - 输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备能够进行旋转操作及按压操作的操作体和触摸垫，且能够实现径向的小型化的输入装置。在基体构件的中空支承体上安装有对触摸垫进行支承的支承体，在基体构件中形成有从其内部到中空支承体的内侧连通的空间部，在操作旋钮上从顶面部的背面垂直设置有轴部，触摸垫具有供轴部穿过且对轴部向空间部内引导的插通孔，设有对操作体的旋转动作进行检测的旋转检测部和对操作体的往复动作进行检测的按压检测部，轴部经由空间部与旋转动作部和按压动作部协作，其中，旋转动作部伴随操作体的旋转动作进行相对于旋转检测部的旋转检测动作，按压动作部伴随操作体的往复动作进行相对于按压检测部的按压检测动作。

Description

输入装置
技术领域
本发明涉及具有至少能够进行旋转操作的操作体的输入装置，尤其涉及在操作体的背面侧设有对手指的接近或接触进行检测的触摸垫的输入装置。
背景技术
作为设置在车辆的副仪表板等上的输入装置，公知有如下这样的输入装置：设置相对于基体构件旋转及往复运动自如的操作体，操作体具备形成为具有顶面部的圆筒状的操作旋钮，在构成操作旋钮的顶面部的背面侧设置对手指相对于顶面部的接近或接触进行检测的触摸垫，从而通过操作旋钮的旋转操作及按压操作和手指相对于操作旋钮的顶面部的接近或接触来进行输入。作为这样的输入装置，例如存在专利文献1中列举的输入装置。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】国际公开第2010/000281号
在具有触摸垫的输入装置中，需要设置对触摸垫进行支承的支承体。在现有的输入装置中，在基体构件内设置支承体，在支承体的内部配置对于触摸垫的配线，并且对操作体的旋转操作及按压操作进行检测的检测部配置在支承体的周围部。因此，尤其在输入装置的径向上需要向外侧确保检测部的配置空间，从而妨碍输入装置的小型化。
发明内容
本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于提供一种具备能够进行旋转操作及按压操作的操作体和触摸垫，且能够实现径向的小型化的输入装置。
为了解决上述课题，本发明涉及的输入装置具备具有中空支承体的基体构件、相对于所述中空支承体支承为旋转自如且沿旋转轴方向往复运动自如的操作体，该操作体具备形成为具有顶面部的筒状的操作旋钮，并且在所述顶面部的背面侧设有对手指相对于所述顶面部的接近或接触进行检测的板状的触摸垫，所述输入装置的特征在于，
在所述基体构件中形成有从该基体构件的内部到所述中空支承体的内侧连通的空间部，
在所述操作旋钮上从所述顶面部的背面垂直设置有轴部，所述触摸垫具有供所述轴部穿过且对所述轴部向所述空间部内引导的插通孔，
设有对所述操作体的旋转动作进行检测的旋转检测部和对所述操作体的往复动作进行检测的按压检测部，所述轴部经由所述空间部与旋转动作部和按压动作部协作，其中，所述旋转动作部伴随所述操作体的旋转动作进行相对于所述旋转检测部的旋转检测动作，所述按压动作部伴随所述操作体的往复动作进行相对于所述按压检测部的按压检测动作。
另外，本发明涉及的输入装置的特征在于，在所述轴部连结有配置在所述空间部内的连动轴部，在该连动轴部设有所述旋转动作部和按压动作部。
另外，本发明涉及的输入装置的特征在于，所述轴部和连动轴部通过沿周面形成有多个凸轮面的凸轮部连结，在所述中空支承体上设有伴随所述操作体的旋转动作而相对于所述凸轮面卡合或脱离的弹性部。
另外，本发明涉及的输入装置的特征在于，所述旋转检测部和按压检测部以与所述空间部面临的方式配设。
并且，本发明涉及的输入装置的特征在于，所述操作体具有将所述操作旋钮支承为能够旋转的支承体，该支承体由所述中空支承体支承为沿所述操作旋钮的旋转轴方向进行往复运动。
另外，本发明涉及的输入装置的特征在于，通过使固定于所述支承体的内圈部和固定于所述操作旋钮的外圈部彼此旋转自如的轴承部，所述支承体和所述操作旋钮沿所述支承体的周面旋转自如。
【发明效果】
根据本发明涉及的输入装置，在操作旋钮上从顶面部的背面垂直设置有轴部，触摸垫具有供轴部穿过且对该轴部向空间部内引导的插通孔，轴部经由空间部与旋转动作部和按压动作部协作，其中，旋转动作部伴随操作体的旋转动作进行相对于旋转检测部的旋转动作，按压动作部伴随操作体的往复动作进行相对于按压检测部的按压动作，由此能够将操作体的旋转操作、按压操作的检测所需的部件集中于在操作旋钮的顶面部背面侧设置的静电电容式触摸垫的下方的空间部、即从基体构件的内部到中空支承体的内侧连通的空间部，从而不需要将部件向径向扩宽配置，因此能够实现径向的小型化。
另外，根据本发明涉及的输入装置，在轴部连结有配置在空间部内的连动轴部，在连动轴部设有旋转动作部和按压动作部，由此能够通过容易的结构连结轴部和连动轴部，从而能够通过简单的结构使轴部与旋转动作部、按压动作部协作。
另外，根据本发明涉及的输入装置，轴部和连动轴部通过沿周面形成有多个凸轮面的凸轮部连结，在中空支承体上设有伴随操作体的旋转动作而相对于凸轮面卡合或脱离的弹性部，由此能够将棘轮机构紧凑地构成并赋予圆滑的咔哒触感，并且通过形成为轴部与连动轴部的连结构件兼作棘轮机构的结构，能够使装置整体更加小型化。
另外，根据本发明涉及的输入装置，旋转检测部和按压检测部以从空间部的外侧与空间部的方向面临的方式配设，由此能够使部件的配置空间高效，从而能够实现小型化。
并且，根据本发明涉及的输入装置，操作体具有将操作旋钮支承为能够旋转的支承体，该支承体由中空支承体支承为沿操作旋钮的旋转轴方向进行往复运动，由此能够在与操作旋钮的旋转支承部不同的位置设置棘轮机构，因此不需要通过轴部承受旋转载荷，能够将轴部形成为细径，从而能够将在触摸垫上形成的插通孔形成得小。
另外，根据本发明涉及的输入装置，通过使固定于支承体的内圈部和固定于操作旋钮的外圈部彼此旋转自如的轴承部，支承体和操作旋钮沿支承体的周面旋转自如，由此能够可靠地进行操作旋钮的没有晃动的圆滑的操作。
附图说明
图1是具备本实施方式中的输入装置的副仪表板的主视图。
图2是图1的沿着II-II线的剖视图。
图3是图1的沿着III-III线的剖视图。
图4是图2中的静电电容式触摸垫附近的主要部分放大剖视图。
图5是凸轮构件和中空筒体的模式性的剖视图。
图6是图2的沿着VI-VI线的主要部分剖视示意图。
【符号说明】
1    副仪表板
2    输入装置
3    开关
5    基体构件
6    操作体
7    触摸垫(静电电容式触摸垫)
7a   插通孔
8    旋转检测部
9    按压检测部
10   基板
11   中空支承体(操作体支承部)
13   弹性部
20   操作旋钮
20c  顶面部
20f  间隔部
20g  轴部
21   支承体
21f  空间部
22   轴承部
22a  外圈部
22b  内圈部
23   支承弹性体
24    按压弹性体
31    凸轮构件
31c   凸轮部
31d   凸轮面
32    连动轴部
具体实施方式
按照图面，对本发明的实施方式进行详细地说明。在图1中示出具备本实施方式中的输入装置2的副仪表板1的主视图。副仪表板1配置在车辆的驾驶席与副驾驶席之间，在表面配置有进行各种输入的输入装置2及开关3。
本实施方式的输入装置2构成为，有底圆筒状的操作旋钮20在车内露出，操作旋钮20能够沿周向进行旋转操作，并且相对于副仪表板1的表面能够沿垂直方向进行按压操作，且通过使手指接近或接触操作旋钮20的顶面部20c的表面，从而利用设置在顶面部20c的背面侧的板状的静电电容式触摸垫7(以下，简称为触摸垫；图4)能够检测出该操作。
在图2中示出图1的沿着II-II线的截面中的输入装置2附近的放大图，在图3中示出图1的沿着III-III线的截面中的输入装置2附近的放大图。本实施方式的输入装置2中，操作体6相对于中空支承体11如后述那样安装成旋转自如且沿图2中上下方向(旋转轴方向)往复运动自如，其中，中空支承体11以从载置在基板10上的中空状的基体构件5立起的方式垂直设置。在基板10的与基体构件5的中空内部面临的区域分别配置有对操作体6的旋转动作进行检测的旋转检测部8(图3)和对操作体6的往复动作进行检测的按压检测部9(图2)。需要说明的是，上述的中空内部相当于后述的空间部21f，是从基体构件5的内部到中空支承体11的内侧连通的空间部。旋转检测部8由具备受光元件及发光元件的光电断路器构成，受光元件及发光元件夹着安装在连动轴部32上的圆筒状的防护板33的下端侧(形成有狭缝33a的一侧)而对置，按压检测部9作为按压开关而被构成。
操作体6由具有顶面部20c的形成为有底筒状的操作旋钮20和经由轴承部22将操作旋钮20保持为旋转自如的中空筒状的支承体21构成。另一方面，支承体21相对于中空支承体11(基体构件5)与操作旋钮20一起沿图中上下方向(旋转轴方向)往复运动自如。因此，操作旋钮20通过相对于支承体21仅沿周向旋转自如，从而也相对于基体构件5旋转自如。
图6中示出图2的沿着VI-VI线的主要部分剖视示意图。如图6所示，支承体21在其内周面(内壁)具有沿上下方向延伸的多个凹槽(凹部)21a，垂直设置在基体构件5上的中空支承体11在其外周面(外壁)具有导轨(凸部)11a，该导轨11a以被各凹槽21a引导的方式与各凹槽21a卡合。通过这样的结构，支承体21相对于中空支承体11(基体构件5)与操作旋钮20一起被可靠且稳定地支承为仅沿图中上下方向往复运动自如。需要说明的是，上述的凹槽21a及导轨11a也可以构成为，凹槽形成在中空支承体11的外壁，导轨形成在支承体21的内壁。另外，由于中空支承体11具有作为操作体支承部的功能、即具有将操作体6支承为仅沿上下方向往复运动自如的功能，因此可以形成为中空筒状。另外，还可以构成为支承体21具有横截面多边形形状的空间，中空支承体11具有对支承体21的空间形状进行仿形的外形形状。
在基体构件5中，在操作体6旋转自如且沿上下方向往复运动自如的位置形成有中空支承体11。中空支承体11形成为在周面具有高低差，在该中空支承体11的外侧以覆盖其周面的方式设置有支承体21。支承体21为中空筒状，因此在其内部形成空间部21f。
如图2所示，在基体构件5中的中空支承体11的基端侧部分的外侧，形成为凹状的收纳部12以沿周向呈180度的角度的方式形成。在支承体21的下端部形成有收纳在收纳部12内的下端突部21c，该下端突部21c在收纳部12内能够上下移动。另外，在下端突部21c的下端部形成有下弹性体保持部21d，该下弹性体保持部21d对作为本发明中的弹性体的由螺旋弹簧构成的按压弹性体24进行保持。当支承体21向下方移动时，按压弹性体24产生对其的回弹力。
这样，支承体21通过收纳部12相对于基体构件5向上下移动自如，并且经由按压弹性体24支承于基体构件5，因此支承体21通过操作体6的按压操作相对于基体构件5向下方移动，当解除按压操作时，支承体21在按压弹性体24的回弹力的作用下，能够进行向原来的位置返回的往复运动。
操作旋钮20由具有顶面部20c的上部构件20a、固定在上部构件20a的下部且插入到基体构件5内的下部构件20b构成。
操作旋钮20的下部构件20b具有比支承体21的外径大的直径，与支承体21的外周面对置。使操作旋钮20相对于支承体21旋转自如的轴承部22由环状的轴承构件构成，且外圈部22a和内圈部22b彼此旋转自如。具体而言，可以使用滚动轴承、滑动轴承、磁轴承、流体轴承等。
轴承部22的外圈部22a的外周面固定在操作旋钮20(下部构件20b)的内表面侧，轴承部22的内圈部22b的内周面固定在支承体21的外表面侧。由此，操作旋钮20相对于支承体21保持为沿周向旋转自如。
这样，操作体6由支承体21和操作旋钮20构成，支承体21经由按压弹性体24支承于基体构件5，且沿着中空支承体11在上下方向上往复运动自如，操作旋钮20经由轴承构件22相对于支承体21旋转自如，由此形成为操作旋钮20相对于支承体21安装成旋转自如，支承体21相对于基体构件5进行往复运动的结构。因此，本实施方式的输入装置中，操作旋钮20的往复运动及旋转操作与现有技术那样仅通过中空圆筒状的轴承部与外插于轴承部的圆筒状的操作体(操作轴)之间的间隙来进行的情况相比，能够在不同的结构中可靠地进行各自的操作，因此能够进行没有晃动且圆滑的操作。
接着，对触摸垫7的支承结构进行说明。图4中示出图2中的触摸垫7附近的放大图。在支承体21的上端部形成有对由螺旋弹簧构成的支承弹性体23进行保持的突起状的上弹性体保持部21e。支承体21如后面详细叙述的那样，以经由支承弹性体23将触摸垫7向顶面部20c的内表面按压的方式进行按压·支承。需要说明的是，若为不通过发光体17a对顶面部20c进行照明的结构，则可以不夹设发射体30，而将弹性体保持部21e直接向触摸垫7按压。
触摸垫7中，将在一侧面排列而敷设有未图示的驱动电极及检测电极的薄膜基板7b张贴在电路基板7c上而形成为板状，并且在下表面侧安装由合成树脂构成的环状的反射体30。在反射体30上形成有与触摸垫7的下表面抵接的抵接部30b，在抵接部30b上形成有朝向顶面部20c突出的卡合突部30a和朝向图中下方突出的筒状突出部30c，在与触摸垫7面对的一侧形成有反射层(图示省略)。通过将卡合突部30a嵌合于在触摸垫7的下表面形成的被卡合孔7d，从而使触摸垫7与反射体30一体化。需要说明的是，如图4所示，上弹性体保持部21e的前端部嵌入到筒状突出部30c的中空部，支承弹性体23被以压缩状态保持。如图3所示，在构成触摸垫7的电路基板7c的下表面侧设有由LED构成的发光体17a，反射体30能够使来自发光体17a的光朝向操作旋钮20的侧壁反射而向其表面侧射出。并且，操作旋钮20的顶面部20c将基板10上的发光体17b的光的一部分经过由透光性树脂形成的连动轴部32和轴部20g向外侧导出。发光体17a、17b能够接受操作体6的操作中或操作的结果而适当发光。
如上所述，保持支承体21的支承弹性体23相对于与触摸垫7一体化的反射体30弹性接触，由此对触摸垫7向相对于操作旋钮20的顶面部20c按压的方向始终弹性施力的同时进行支承。由此，即使操作旋钮20相对于基体构件5(中空支承体11)倾斜，也能够将触摸垫7与操作旋钮20的顶面部20c之间的间隙均匀地保持，在手指相对于顶面部20c接近或接触时，能够从触摸垫7得到稳定的输出，因此能够通过简单的结构使从触摸垫7的输出稳定化。
另外，操作旋钮20相对于支承体21旋转自如，相对于此，触摸垫7由支承体21支承，因此在旋转时，操作旋钮20在触摸垫7的表面滑动。由于能够进行该圆滑的滑动，因此在顶面部20c的背面侧形成间隔部20f。
间隔部20f例如形成为在顶面部20c的背面沿周向具有不同的直径的两个环状的突起，且整周形成为相同的高度，以使顶面部20c与触摸垫7的间隙在整周均匀。需要说明的是，当在顶面部20c与触摸垫7之间没有间隔部20f时，因触摸垫7等的翘曲·弯曲等，而在顶面部20c与触摸垫7之间存在不均匀且微小的间隙Δd(空气层)，因此例如在旋转操作中，操作旋钮20(顶面部20c)发生倾斜等而间隙Δd发生变动时，可能如手指输入的那样进行误动作，并且，当手指输入时Δd发生变动时，相对于手指位置的输出也可能变得不稳定。与此相对，在具有间隔部20f(高度d＝0.2mm＞＞Δd)的结构中，即使因触摸垫7等的翘曲·弯曲等而存在间隙Δd，由于在顶面部20c与触摸垫7之间产生与1/(d+Δd)对应的电容，因此即使因手指的操作位置而使Δd变化，电容也变动不太大，因而即使在旋转操作中顶面部20c发生倾斜等也不会产生误动作，并且，能够使与手指的位置相关的输出更加稳定化，因而优选。另外，在触摸垫7的表面设有具有摩擦阻力小的表面的由聚乙烯等构成的保护板(图示省略)，来减小与操作旋钮20的摩擦。
这样，通过在顶面部20c与触摸垫7之间形成间隔部20f，在操作旋钮20旋转时，能够使触摸垫7的表面圆滑地滑动，并且能够稳定地确保由支承弹性体23施力的触摸垫7与顶面部20c的间隔，从而能够提供操作性优良的输入装置。
在本实施方式中，将间隔部20f与操作旋钮20的顶面部20c一体形成，但也可以在触摸垫7侧形成间隔部。并且，间隔部也可以为与操作旋钮20、触摸垫7不同的部件，总之，只要使顶面部20c与触摸垫7的表面之间的间隙在整周均匀即可。
接着，对操作体6、旋转检测部8及按压检测部9进行说明。如图2和图3所示，构成操作体6的操作旋钮20具有从顶面部20c的背面侧向下方垂直设置而突出的轴部20g。在触摸垫7上形成有供轴部20g穿过且对其向空间部21f引导的插通孔7a。需要说明的是，空间部21f形成为从基体构件5的内部到中空支承体11的内侧连通。
在空间部21f内，在轴部20g的前端部(图中下端部)延长线上连结有连动轴部32。轴部20g和连动轴部32通过凸轮构件31连结，通过操作体6的按压操作沿轴向移动，且通过操作体6的旋转操作沿周向旋转。凸轮构件31具备对嵌入的轴部20进行固定的上侧轴插入部31a和对嵌入的连动轴部32的上端部进行固定的下侧轴插入部31b而将两者连结，且在周面设有凸轮面31c。
在图5中示出凸轮构件31和中空支承体11的示意性的剖视图。如该图所示，在凸轮构件31的周面形成有具有多个凸轮突起31a的凸轮面31b。另一方面，在中空支承体11的内表面设有由板簧构成的弹性部13。在弹性部13的中央部弯曲形成有朝向凸轮构件31突出的板簧突起13a。当对操作旋钮20进行旋转操作而使凸轮构件31旋转时，每隔规定角度凸轮突起13a的前端部与板簧突起13a卡合或脱离，从而能够对操作旋钮20的旋转操作赋予咔哒触感。
这样，在本实施方式中，在连结轴部20g和连动轴部32的凸轮构件31上设置凸轮突起31a，在基体构件5侧设置弹性部13，但也可以相反，在基体构件5侧设置凸轮突起，在轴部20g侧设置弹性部。
如图2所示，连动轴部32在空间部21f内沿上下方向延伸，在下端部形成有具有环状的平面部分的按压动作部32b。按压动作部32b与配置在基板10上的按压检测部9对置，当对操作体6进行按压操作而使轴部20g及连动轴部32沿轴向向下方移动时，按压动作部32b对按压检测部9进行按压。即，按压动作部32b伴随操作体6的按压动作而进行相对于按压检测部9的检测动作。由此，能够检测出操作体6的按压操作。由于按压检测部9与设置在连动轴部32上的按压动作部32b对置，因此按压检测部9在基板10上配置在与由支承体21形成的空间部21f面临的位置。
另外，如图3所示，在连动轴部32的下端部设有比连动轴部32大径的圆筒状的防护板33。防护板33在周面的下端部侧沿周向形成有多个狭缝33a，当对操作体6进行旋转操作而使轴部20g及连动轴部32沿周向旋转时，通过旋转检测部8来检测它们的旋转位置，从而能够检测出操作体6的旋转操作。
如图3所示，在触摸垫7上连接有从基板10取出的线缆14，来进行电源供给和数据的输出。该线缆14通过支承体21的外周面的外侧而与触摸垫7的下表面连接。
这样，在操作旋钮20上设置轴部20g，经由在触摸垫7上形成的插通孔7a将轴部20g向在支承体21内形成的空间部21f内引导，并且经由该空间部21f使轴部20g与防护板33、按压动作部32b协作，因此能够使操作体6的旋转操作、按压操作的检测所需的部件集中在输入装置2的中央部。尤其能够将旋转检测部8、按压检测部9以与空间部21f面临的方式配置，而不配置在支承体21的外侧，因此能够抑制输入装置2的径向的尺寸，从而能够实现小型化。
另外，由于能够将由凸轮构件31和弹性部13形成的棘轮机构配置在空间部21f内，因此能够将棘轮机构紧凑地构成并赋予圆滑的咔哒触感，并能够进一步有效地抑制输入装置2的径向的尺寸。另外，通过轴部20g与连动轴部32的连结构件兼作棘轮机构的结构，具体而言，通过将连结构件作为凸轮构件31，从而能够使装置整体进一步小型化。并且，由于能够在与作为操作旋钮20的旋转支承部的轴承部22不同的位置设置棘轮机构，因此不需要通过轴部20g承受旋转载荷，能够将轴部20g形成为细径，从而能够将在触摸垫7上形成的插通孔7a形成得小。由此，能够防止在触摸垫7上形成孔引起的性能降低。
另外，对于构成操作体6的支承体21及操作旋钮20而言，通过使固定于支承体21的内圈部22b和固定于操作旋钮20的外圈部22a彼此旋转自如的轴承部22，使操作旋钮20沿着支承体21的周面旋转自如，从而能够使操作旋钮20的操作可靠地没有晃动且圆滑地进行。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的适用不局限于本实施方式，在其技术的思想的范围内能够进行各种适用。

Claims (6)

1.一种输入装置，其包括具有中空支承体的基体构件、被支承为相对于所述中空支承体旋转自如且沿旋转轴方向往复运动自如的操作体，该操作体具有操作旋钮，该操作旋钮形成为具有顶面部的筒状，并且在所述顶面部的背面侧设有检测手指相对于所述顶面部的接近或接触的板状的触摸垫，所述输入装置的特征在于，
在所述基体构件中形成有从该基体构件的内部到所述中空支承体的内侧连通的空间部，
在所述操作旋钮上从所述顶面部的背面垂直设置有轴部，所述触摸垫具有供所述轴部穿过而将该轴部引导至所述空间部内的插通孔，
设有对所述操作体的旋转动作进行检测的旋转检测部和对所述操作体的往复动作进行检测的按压检测部，所述轴部经由所述空间部而与旋转动作部和按压动作部协作，该旋转动作部伴随所述操作体的旋转动作而进行对于所述旋转检测部的旋转检测动作，所述按压动作部伴随所述操作体的往复动作而进行对于所述按压检测部的按压检测动作。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，
在所述轴部连结有配置在所述空间部内的连动轴部，在该连动轴部设有所述旋转动作部和按压动作部。
3.根据权利要求2所述的输入装置，其特征在于，
所述轴部和连动轴部通过沿周面形成有多个凸轮面的凸轮部连结，在所述中空支承体上设有伴随所述操作体的旋转动作而相对于所述凸轮面卡合或脱离的弹性部。
4.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，
所述旋转检测部和按压检测部以面向所述空间部的方式配设。
5.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，
所述操作体具有将所述操作旋钮支承为能够旋转的支承体，该支承体由所述中空支承体支承为沿所述操作旋钮的旋转轴方向进行往复运动。
6.根据权利要求5所述的输入装置，其特征在于，
在固定于所述支承体的内圈部与固定于所述操作旋钮的外圈部彼此旋转自如的轴承部的作用下，所述支承体和所述操作旋钮沿着所述支承体的周面旋转自如。
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