CN109716260B - 带操作触感型输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够对旋转体施加适当的阻力感以及牵引感且消除从末端止动状态脱离时的被卡住的感觉的带操作触感型输入装置。带操作触感型输入装置(100)具备：固定部(9)；旋转体(10)，以可自由旋转的方式支承于固定部(9)；可旋转的操作旋钮(17)，固定于旋转体(10)；旋转角度检测部(20)，检测旋转体(10)的旋转角度；制动施加部(40)，对旋转体(10)施加制动力；扭矩施加部(30)，对旋转体(10)施加扭矩；以及控制部，控制制动施加部(40)以及扭矩施加部(30)，设置操作扭矩检测部(70)，该操作扭矩检测部(70)用于检测对旋转体(10)的操作扭矩的大小，根据操作扭矩的大小，进行旋转操作中脱离末端止动状态时的制动解除。

Description

带操作触感型输入装置
技术领域
本发明涉及带操作触感型输入装置，特别是涉及能够产生与操作方向相反方向的阻力扭矩以及与操作方向相同方向的牵引扭矩的带操作触感型输入装置。
背景技术
专利文献1中记载了与具有磁场响应材料的制动器相关的发明。作为该制动器，将轴以可自由旋转的方式被壳体支承，与轴一起旋转的转子设置在壳体的第一室内。在第一室中设置有磁场响应材料以及磁场产生器。磁场响应材料的流动性随着磁场强度而发生变化。当磁场产生器不产生磁场时，磁场响应材料的粘性或者剪切流动的阻力降低，轴和转子易于旋转；当磁场产生器产生磁场时，磁场响应材料的粘性或者剪切流动的阻力变大，对轴和转子进行制动。
专利文献2中记载了与手动输入装置相关的发明。该手动输入装置具有操作部件、与操作部件一起旋转的载体轴、以及设置于电动机的输出轴的编码器。在载体轴上固定载体，在载体上以可自由旋转的方式支承有多个周转齿轮，在电动机的输出轴上固定中心齿轮，周转齿轮与中心齿轮的周围咬合。用手对操作部件进行操作以使其旋转，当编码器运转时，从电动机对载体轴施加与操作方向相同方向或相反方向的旋转力，能够给与对操作构件进行操作的手阻力感或加速感。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2005-507061号公报
专利文献2日本特开2003-50639号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1记载的制动器能够通过磁场响应材料的作用来对转子施加制动力，但是，无法对转子施加旋转力，因此，难以使操作人感到不同的操作触感。
专利文献2记载的手动输入装置将电动机的动力施加在载体轴上，从而能够使对操作部件进行操作的手感受到阻力感、加速感。但是，为了给与操作人适当的阻力感、加速感，会使电动机的控制变复杂，有时会由于切换电动机的旋转方向而产生的不必要的震动。另外，在操作时想要将旋转方向从此前的操作方向变更为相反方向的情况下，例如，在从末端止动状态脱离时，无法快速变更旋转方向，有时会产生被卡住的感觉。
本发明就是鉴于上述现有技术的实际情况提出的，其目的在于提供带操作触感型输入装置，该带操作触感型输入装置能够对旋转体施加适当的阻力感以及牵引感，并且，消除从末端止动状态脱离时的被卡住的感觉。
解决问题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的带操作触感型输入装置具备：固定部；旋转体，以可自由旋转的方式支承于所述固定部；可旋转的操作旋钮，固定于所述旋转体；旋转角度检测部，检测所述旋转体的旋转角度；制动施加部，对所述旋转体施加制动力；扭矩施加部，对所述旋转体施加扭矩；以及控制部，控制所述制动施加部以及所述扭矩施加部，所述带操作触感型输入装置的特征在于，设置操作扭矩检测部，所述操作扭矩检测部检测对所述旋转体的操作扭矩的大小，根据所述操作扭矩的大小，进行旋转操作中脱离末端止动状态时的制动解除。
具有这种结构的带操作触感型输入装置利用制动施加部以及扭矩施加部来控制旋转体，因此，能够对操作操作旋钮的操作人给与适当的阻力感、牵引感。另外，末端止动时根据操作扭矩的大小解除制动，因此，能够消除从末端止动状态脱离时的被卡住的感觉。
另外，根据上述结构，其特征在于，所述制动施加部具有设置于所述旋转体的旋转板、存在于所述固定部与所述旋转板之间的间隙的磁粘性流体、以及对所述磁粘性流体施加磁场的制动施加线圈，通过控制对所述制动施加线圈施加的电流，从而进行所述制动解除。
具有这种结构的带操作触感型输入装置利用磁粘性流体进行制动的控制，因此，能够在操作时给与操作人自然的操作触感。
另外，根据上述结构，其特征在于，在所述控制部设置有制动设定部，将从所述旋转角度检测部得到的所述旋转角度的相关信息以及从所述操作扭矩检测部得到的所述操作扭矩的相关信息输入到所述制动设定部，基于输入到所述制动设定部的所述旋转角度的相关信息以及所述操作扭矩的相关信息，控制所述制动施加部。
具有这种结构的带操作触感型输入装置始终检测旋转角度的相关信息以及操作扭矩的相关信息，并且进行制动施加部的控制，因此，能够准确地进行制动控制。
发明效果
本发明的带操作触感型输入装置利用制动施加部以及扭矩施加部来控制旋转体，因此，能够给与操作操作旋钮的操作人适当的阻力感、牵引感。另外，末端止动时根据操作扭矩的大小来解除制动，因此，能够消除从末端止动状态脱离时的被卡住的感觉。
附图说明
图1是本发明的实施方式的带操作触感型输入装置的外观的立体图。
图2是表示带操作触感型输入装置的整体结构的截面图。
图3是表示带操作触感型输入装置的主要部分的立体图。
图4是表示设置于带操作触感型输入装置的转子的立体图。
图5是表示带操作触感型输入装置的电路结构的框图。
图6是表示制动力以及旋转扭矩的设定操作的说明图。
图7是表示仅根据旋转角度的相关信息进行控制时的制动力以及操作扭矩的变化轨迹的说明图。
图8是表示根据旋转角度的相关信息以及操作扭矩的相关信息进行控制时的制动力以及操作扭矩的变化轨迹的说明图。
具体实施方式
[实施方式]
下面，一边参照附图一边说明本发明。本发明的实施方式的带操作触感型输入装置100是能够用软件来对要使操作操作旋钮的操作人感受到的多种操作触感进行切换的可旋转式的输入装置，并且，带操作触感型输入装置100可安装使用在车载设备等电子设备内。本发明的带操作触感型输入装置100的用途并不限于以下说明的实施方式，可以适当变更。另外，在本说明书中，为了便于说明各个附图，有时记载了右侧、左侧、上侧、下侧，这些只是用于在各个附图内表示+X侧、-X侧、+Z侧、-Z侧，并且不限制产品的设置方向、使用时的方向。
首先，参照图1至图5，说明带操作触感型输入装置100的整体结构以及电路结构。图1是带操作触感型输入装置100的外观的立体图，图2是表示带操作触感型输入装置100的整体结构的截面图，图3是表示带操作触感型输入装置100的主要部分的立体图。另外，图4是表示设置于带操作触感型输入装置100的转子13的立体图，图5是表示带操作触感型输入装置100的电路结构的框图。
如图1所示，带操作触感型输入装置100构成为具备固定部9、以可自由旋转的方式被支承于固定部9的旋转体10、以及固定于旋转体10的可旋转的操作旋钮17。
旋转体10构成为具有操作轴11，并以旋转中心线J1为中心。如图2所示，将检测板12、转子13、旋转板14以及扭矩传感器71固定于操作轴11从而构成旋转体10。检测板12、转子13、旋转板14以及扭矩传感器71分别以使在它们左右方向上延伸的面处于与旋转中心线J1呈直角的方向的方式安装于操作轴11。另外，在操作轴11的下端形成有枢轴部11a。
如图2所示，带操作触感型输入装置100构成为具备检测旋转体10的旋转角度的旋转角度检测部20、对旋转体10施加制动力的制动施加部40、对旋转体10施加扭矩的扭矩施加部30、控制制动施加部40以及扭矩施加部30的控制部50(参照图5)、以及对旋转体10检测操作扭矩的大小的操作扭矩检测部70。另外，旋转角度检测部20、制动施加部40、扭矩施加部30以及操作扭矩检测部70分别形成在固定部9和旋转体10两者的范围内。另外，图2中未表示控制部50，但其形成在固定部9内。
固定部9具有构成制动施加部40的一部分的下部磁轭41、上部磁轭42以及间隔环43、构成旋转角度检测部20的一部分的中间框体21、构成扭矩施加部30的一部分的上部框体31、上部支承板32以及下部支承板33、构成操作扭矩检测部70的一部分的扭矩传感器用框体73，由此，形成带操作触感型输入装置100的整个框体。
另外，在固定部9的内部设置有多个径向轴承4、5、6，通过这些径向轴承4、5、6，操作轴11以可自由旋转的方式被支承。在固定部9的下部设置有推力轴承7，由该推力轴承7对形成在操作轴11的下端的枢轴部11a进行支承。
在旋转角度检测部20中，在构成固定部9的一部分的中间框体21的内部空间内设置有上述的检测板12。在固定部9上固定有与检测板12相对的旋转检测元件22，构成用于检测旋转体10的旋转角度的非接触式旋转检测装置。
旋转检测元件22是光学检测器或者磁检测器。在光学检测器的情况下，在检测板12上，沿以旋转中心线J1为中心的圆周方向交替形成反射部以及非反射部。或者，交替形成光透射部以及非光透射部。在磁检测器的情况下，检测板12具有磁铁。无论哪种方式，都可以由旋转角度检测部20检测旋转体10的旋转角度。
在扭矩施加部30中，在构成固定部9的一部分的上部框体31上固定有上部支承板32以及下部支承板33。在上部支承板32上固定有上部线圈支承体34，在下部支承板33上固定有下部线圈支承体35。上述的径向轴承4固定于上部线圈支承体34，上述的径向轴承5固定于下部线圈支承体35。
在上部线圈支承体34以及下部线圈支承体35上分别固定有A相位的扭矩施加线圈36A以及B相位的扭矩施加线圈36B。A相位的扭矩施加线圈36A以及B相位的扭矩施加线圈36B如图3所示，导线避开上部线圈支承体34以及下部线圈支承体35，以多圈围绕的方式卷绕成四方形状。向A相位的扭矩施加线圈36A以及B相位的扭矩施加线圈36B供给不同相位的控制电流。A相位的扭矩施加线圈36A以及B相位的扭矩施加线圈36B以在俯视下彼此交叉成直角的方式安装。
转子13是磁铁，如图4所示，呈圆柱形，磁力作用区域以180度为边界分为两个区域，其中，一个磁力作用区域以上表面为N极、下表面为S极的方式施加磁力作用，磁力作用区域以上表面为S极、下表面为N极的方式施加磁力作用。从转子13的两个磁力作用区域产生的磁通B穿过A相位的扭矩施加线圈36A以及B相位的扭矩施加线圈36B。
如图2所示，制动施加部40由下部磁轭41以及上部磁轭42组合而成。下部磁轭41以及上部磁轭42由Ni-Fe合金等软磁材料形成。
在下部磁轭41以及上部磁轭42的外周安装有由金属板形成的间隔环43。用间隔环43将下部磁轭41与上部磁轭42定位在图示的上下方向上的相对位置，在部磁轭41与上部磁轭42之间均匀地设定有上下间隔、即间隙44。另外，用间隔环43将该间隙44从外周侧封闭。在间隔环43将下部磁轭41与上部磁轭42在相对位置上定位的状态下，使用外壳(未图示)等将下部磁轭41与上部磁轭42彼此固定。
在将下部磁轭41与上部磁轭42组合时，在间隙44的内部收纳设置于旋转体10的上述的旋转板14。另外，在下部磁轭41的上表面与旋转板14之间以及上部磁轭42的下表面与旋转板14之间填充有磁粘性流体45。磁粘性流体45是在硅油等油剂内部混有Ni-Fe合金粉等磁粉或者磁粒的物质。
如图2所示，在上部磁轭42的上侧固定有上述的径向轴承6，在下部磁轭41的中央固定有上述的推力轴承7。因此，在间隙44与径向轴承6之间，O型环46被夹持在上部磁轭42与操作轴11之间，利用O型环46来限制间隙44内的磁粘性流体45向径向轴承6流出。
如图2所示，在下部磁轭41的内部设置有磁场产生部，即制动施加线圈47。在制动施加线圈47中，导线以旋转中心线J1为中心，沿圆周方向卷绕多圈。
在操作扭矩检测部70中，在构成固定部9的一部分的扭矩传感器用框体73的内部空间中设置有上述的扭矩传感器71。能够利用扭矩传感器71来检测在对安装于旋转体10的操作旋钮17进行旋转操作时、施加给操作人的手的操作扭矩T1。
如上所述，带操作触感型输入装置100中设置有控制部50。控制部50以CPU、存储器作为主体而构成。控制部50根据从存储器(未图示)读出的程序进行各种处理。图5中以框图方式示出了进行由控制部50执行的各种处理的各处理部。
在控制部50中设置有运算部51，运算部51具有扭矩设定部52以及制动设定部53，并且，在控制部50内设置有分割角度设定部54。另外，在带操作触感型输入装置100中设置有设定值输入部55，设定值输入部55具有键盘等输入装置(未图示)，设定值输入部55与显示器69连接。利用操作设定值输入部55向运算部51和分割角度设定部54分别输入设定值。
在控制部50中设置有当前角度检测部56，来自设置于旋转角度检测部20的上述的旋转检测元件22的检测输出被A/D转换部57转换为数字值并输入到当前角度检测部56，并将当前角度检测部56的输出输入到运算部51。
在控制部50中设置有A相位调制部58A以及B相位调制部58B。根据运算部51的运算结果，由A相位调制部58A控制PWM通电部59A，将与该控制值对应的占空比的控制电流供给至A相位的扭矩施加线圈36A。同样，根据运算部51的运算结果，由B相位调制部58B控制PWM通电部59B，将具有与该控制值对应的占空比的控制电流供给至B相位的扭矩施加线圈36B。
在控制部50设置有制动调制部61。根据运算部51的运算结果，由制动调制部61控制PWM通电部62，将具有与该控制值对应的占空比的控制电流供给至制动施加线圈47。
如上所述，制动施加部40具有：设置于旋转体10的旋转板14、存在于固定部9与旋转板14之间的间隙44中的磁粘性流体45、以及对磁粘性流体45施加磁场的制动施加线圈47，并通过控制供给至该制动施加线圈47的电流来进行制动解除等制动控制。通过对磁粘性流体45进行制动控制，能够给与操作人自然的操作触感。
在控制部50中设置有操作扭矩计算部76，将来自设置于操作扭矩检测部70的上述的扭矩传感器71的检测输出(操作扭矩T1)通过A/D转换部75转换成数字值并提供给操作扭矩计算部76，从而计算操作扭矩T1的值。操作扭矩T1的计算结果被输入到运算部51。
下面，参照图6至图8，说明带操作触感型输入装置100的动作。图6是表示制动力BK以及旋转扭矩TQ的设定操作的说明图。其中，图6中的(a)表示分割角度设定画面65，图6中的(b)表示制动设定画面66，图6中的(c)表示扭矩设定画面67。图7是表示没有使用来自操作扭矩检测部70的操作扭矩T0的相关信息而仅通过从旋转角度检测部20得到的旋转角度的相关信息对制动力B0进行控制时的末端止动位置ES前后的制动力B0以及操作扭矩T0的变化轨迹的说明图。另外，图8是表示使用来自操作扭矩检测部70的操作扭矩T1的相关信息以及从旋转角度检测部20得到的旋转角度的相关信息双方进行制动力B1的控制时的末端止动位置ES前后的制动力B1以及操作扭矩T1的变化轨迹的说明图。其中，图7中的(a)以及图8中的(a)分别表示包含末端止动位置ES的分割角度设定画面65，图7中的(b)以及图8中的(b)分别表示制动力B0或者B1的变化轨迹，图7中的(c)以及图8中的(c)分别表示操作扭矩T0或者T1的变化轨迹。
图6示出了与设定值输入部55连接的显示器69中显示的输入画面的一个例子。使用设置于设定值输入部55的键盘装置或者其他输入装置进行设定值的输入。
如图6中的(a)所示，与上述的设定值输入部55连接的显示器69中显示分割角度设定画面65。从设定值输入部55向控制部50的分割角度设定部54输入设定值，由此，设定使操作旋钮17旋转操作时的触感控制的一个单位即分割角度Φ1。
可以自由设定分割角度Φ1，在图6中的(a)所示的分割角度设定画面65的显示例中，将安装于旋转体10的操作旋钮17的一圈旋转分割为十二份，将分割角度Φ1设定为30度的均等角度。一圈旋转的分割数量可以自由选择为6、24等。另外，也可以将多个分割角度Φ1不设定为均等的角度而设定为不同的角度。另外，分割角度Φ1也可以仅为一个角度。即，旋转体10也可以仅在一个分割角度Φ1的范围内转动。
在与设定值输入部55连接的显示器69中，如图6中的(b)以及图6中的(c)所示，除了分割角度设定画面65以外，还显示制动设定画面66以及扭矩设定画面67。
如图6中的(b)所示，在制动设定画面66中，由分割角度设定部54设定的一个分割角度Φ1(图6中的(a)所示的例子中的“Φ1＝30度”)被进一步细分为31个角度，能够以可变的方式设定31个角度中每个角度位置上的制动力BK的大小。同样，如图6中的(c)所示，在扭矩设定画面67中，由分割角度设定部54设定的一个分割角度Φ1(Φ1＝30度)被进一步细分为31个角度，能够在31个角度中每个角度位置上以可变的方式设定旋转扭矩TQ的方向以及大小。
在图6所示的设定例中示出了由操作人的手来保持固定于操作轴11的操作旋钮17并将旋转体10沿顺时针方向(CW)进行旋转操作时，在一个分割角度Φ1内设定的制动力BK和旋转扭矩TQ的变化。
在图6中的(b)所示的制动设定画面66中，在一个分割角度Φ1(Φ1＝30度)的起点和终点，将制动力BK设定为规定的大小，在起点与终点之间的中间期间，将制动力BK大致设定为零或者极弱的力。制动设定画面66中显示的各个角度位置的制动力BK的设定值从图5所示的制动设定部53供给至制动调制部61。并且，由制动调制部61控制PWM通电部62，来决定供给至制动施加线圈47的脉冲状的控制电流的占空比。
其结果是，在一个分割角度Φ1的起点和终点向制动施加线圈47供给规定大小的电流，通过由制动施加线圈47感应出的制动磁场使填充在间隙44内的磁粘性流体45内的磁粉形成凝聚结构、桥接结构，增大旋转体10的旋转阻力。在分割角度Φ1的起点与终点之间的中间期间，制动施加线圈47几乎不通电，不会感应出制动磁场。在该期间内，磁粘性流体45的粘度不会变高，对旋转体10施加的制动力BK与在起点以及终点的制动力BK相比极小。
在图6中的(c)所示的扭矩设定画面67中，从一个分割角度Φ1(Φ1＝30度)的起点到终点，旋转扭矩的方向和大小设定为大致沿正弦曲线变化。
在分割角度Φ1的起点以及终点，对旋转体10施加的旋转扭矩几乎为零。在从分割角度Φ1的起点到分割角度Φ1的中间点的期间，对旋转体10施加逆时针方向(CCW)的旋转扭矩TQ(阻力扭矩)，其旋转扭矩TQ的大小逐渐变化。另一方面，在从分割角度Φ1的中间点到分割角度Φ1的终点的期间设定为对旋转体10施加顺时针方向(CW)的旋转扭矩TQ(牵引扭矩)，其大小逐渐变化。
当按照图6中的(b)的制动设定画面66所示那样设定制动力BK、按照扭矩设定画面67所示那样设定旋转扭矩TQ时，针对保持操作旋钮17并想要将旋转体10沿顺时针方向旋转的操作人的手施加的操作反馈力即操作扭矩也发生变化。
当使旋转体10沿顺时针方向旋转时，在分割角度Φ1的起点，通过制动施加部40对旋转体10施加制动力BK，因此，旋转阻力变高。此后，当使操作旋钮17稍稍旋转时，制动力BK解除，但是，从分割角度Φ1的起点到中间点，施加逆时针方向(CCW)的阻力扭矩，通过中间点后，施加顺时针方向(CW)的牵引扭矩，在分割角度Φ1的终点再次施加制动力BK。
其结果，在使旋转体10旋转360度的过程中，每分割角度Φ1间歇性施加制动力BK，在分割角度Φ1内施加阻力扭矩以及牵引扭矩，能够得到犹如使具有机械触点的旋转开关进行旋转那样的操作触感。
下面，使用图7说明与图6所示的分割角度设定例不同的分割角度设定例。如上所述，分割角度设定画面中的分割角度Φ1以及分割数量可以自由设定。由此，例如，可以在分割角度设定画面内将中心位置作为枢轴，在左右侧分别设定一个分割角度Φ1。
图7中的(a)中示出了在分割角度设定画面65内将中心角度(0°)作为起点，在左右侧分别设定一个分割角度Φ2的情况。将分割角度Φ2设定为45°，并设定为无法转动到以起点为中心±45°内(左右45°内)以外的部分。因此，将左右的分割角度Φ2即45°的位置设定为末端止动位置ES。
由此，与图6中(b)所示的情况同样，在分割角度Φ2内，在终点即末端止动位置ES以及起点，作为制动力B0，施加最大(100％)的制动力B0，并且，在起点与终点之间的操作角度θ1内，制动力B0几乎为零。针对此时的操作角度θ1的制动力B0的变化轨迹如图7中的(b)所示，针对操作角度θ1的操作扭矩T0的变化轨迹如图7中的(c)所示。
另外，如上所述，图7中的(b)和图7中的(c)是没有使用来自操作扭矩检测部70的操作扭矩T0的相关信息而仅根据从旋转角度检测部20得到的旋转角度的相关信息来进行制动力B0的控制时的制动力B0以及操作扭矩T0的变化轨迹。
图7中的(b)放大表示操作角度θ1方向上角度44°前后1°附近的制动力B0的变化轨迹。图7中的(c)也同样。另外，为了方便，以角度的分辨率为1°进行说明。即，作为制动力B0，一定的力可发挥作用的范围是1°范围内。由此，制动力B0最大作用范围是角度44°至角度45°的1°的范围内。
当操作人将操作旋钮17沿顺时针方向(CW)进行旋转操作时，如图7中的(b)所示，在操作角度θ1变为末端止动位置ES(45°)之前，制动力B0几乎为零，如图7中的(c)所示，操作扭矩T0与沿CW方向旋转时的摩擦扭矩TCW为同一值，即，几乎为零。
然后，将操作旋钮17沿顺时针方向(CW)进一步进行旋转操作，操作角度θ1到达末端止动位置ES(45°)时，通过从图5所示的旋转角度检测部20向控制部50内的制动设定部53输入的旋转角度的相关信息(旋转角度45°)来控制制动施加部40，制动力B0变为最大(100％)。由此，如图7中的(c)所示，给予操作人的手的操作扭矩T0变为沿顺时针方向(CW)的最大扭矩值即末端止动扭矩Tend。其结果，操作人能够感受到操作旋钮17的操作角度θ1到达末端止动位置ES(45°)。
并且，此后，在操作人想要将操作旋钮17沿逆时针方向(CCW)进行旋转操作的情况下，由于在末端止动位置ES(45°)至44°的区间，角度的分辨率为1°，因此，设定的制动力B0保持为最大(100％)。因此，操作人在末端止动位置ES(45°)至44°的区间，会感受到沿逆时针方向(CCW)的最大扭矩值即末端止动扭矩Tend。
因此，操作人在该期间想要沿逆时针方向(CCW)进行旋转时会难以进行操作，即感到阻力。此处，即使将角度的分辨率进一步细分，例如设置为0.1°，将施加最大制动力B0的范围设置为角度44.9°至角度45.0°，操作人所感受到的被卡住的感觉也几乎相同。
并且，此后，当操作人将操作旋钮17沿逆时针方向(CCW)进行旋转操作使操作角度θ1变为44°时，根据从旋转角度检测部20输入到控制部50内的制动设定部53的旋转角度的相关信息(旋转角度44°)来控制制动施加部40，如图7中的(b)所示，制动力B0几乎变为零。由此，如图7中的(c)所示，操作扭矩T0变为与CCW方向旋转时的摩擦扭矩TCCW相同的值，即，大致变为零。此后，以该状态沿逆时针方向(CCW)进行旋转操作。
如上所述，在不使用来自操作扭矩检测部70的操作扭矩T0的相关信息而仅使用从旋转角度检测部20得到的旋转角度的相关信息进行制动力B0的控制的情况下，在想要从末端止动位置ES(45°)沿逆时针方向(CCW)进行旋转操作时，即，在从末端止动状态脱离时，会产生被卡住的感觉。
在本发明中，在从末端止动状态脱离时，不会产生被卡住的感觉。作为其方法，设置用于检测对旋转体10的操作扭矩T1的大小的操作扭矩检测部70，基于来自操作扭矩检测部70的操作扭矩T1的相关信息以及从旋转角度检测部20得到的旋转角度的相关信息两者，进行制动施加部40的控制，根据操作扭矩T1的大小，进行旋转操作中脱离末端止动位置ES时的制动解除。
下面，使用图8说明基于操作扭矩T1的相关信息以及旋转角度的相关信息两者进行的分割角度设定例。与图7中的(a)同样，在图8中的(a)所示的分割角度设定画面65内将中心位置作为起点，左右分别设定分割角度Φ2。分割角度Φ2设定为45°，设定为除了以起点为中心的左右45°以外无法转动。因此，左右侧的分割角度Φ2即45°的位置设定为末端止动位置ES。
另外，在本实施方式中，将分割角度Φ2设定为45°，但分割角度Φ2不限定为45°，只要是不超过180°的值即可。另外，对于分割角度，也可以不将画面65内的中心位置作为起点，仅设定两个末端止动位置ES，不设定起点。
在本实施方式中，在分割角度Φ2内，在终点即末端止动位置ES以及起点施加制动力B1，并且，在起点与终点之间的操作角度θ1，制动力B1几乎为零。图8中的(b)中示出了此时的制动力B1的变化轨迹，图8中的(c)中示出了操作扭矩T1的变化轨迹。
与图7中的(b)的情况同样，图8中的(b)放大表示操作角度θ1方向上的角度44°前后1°附近的制动力B1的变化轨迹。图8中的(c)也同样。另外，角度的分辨率设定为1°。
当操作人将操作旋钮17沿顺时针方向(CW)进行旋转操作时，如图8中的(b)所示，在操作角度θ1到达末端止动位置ES(45°)之前，制动力B1几乎为零，如图8中的(c)所示，操作扭矩T1也与CW方向旋转时摩擦扭矩TCW为同一值，即，大致为零。
然后，当将操作旋钮17进一步沿顺时针方向(CW)进行旋转操作使操作角度θ1到达末端止动位置ES(45°)时，根据从图5所示的旋转角度检测部20输入到控制部50内的制动设定部53的旋转角度的相关信息(旋转角度45°)来控制制动施加部40，如图8中的(b)所示，制动力B1变为最大(100％)。由此，如图8中的(c)所示，给与操作人的手的操作扭矩T1同样变为沿顺时针方向(CW)的最大扭矩值即末端止动扭矩Tend。其结果是，操作人能够感受到操作旋钮17的操作角度θ1到达末端止动位置ES(45°)。
如上所述，在带操作触感型输入装置100中，始终利用操作扭矩检测部70内的扭矩传感器71持续检测操作扭矩T1的大小。即，如图5所示，检测到的操作扭矩T1从操作扭矩检测部70输出并经由A/D转换部75以及操作扭矩计算部76输入至位于控制部50内的运算部51内的制动设定部53。并且，始终将输入至制动设定部53的操作扭矩T1的大小与具有规定值的操作扭矩TX的大小相比较，按照操作扭矩T1的大小进行设定以进行制动控制。
另外，在制动设定部53内，能够根据操作扭矩T1的大小，设定供给至制动施加部40的制动施加线圈47的电流的大小，从而改变制动力B1的大小。
在操作人操作的操作旋钮17的操作角度θ1到达末端止动位置ES后，在操作人想要将操作旋钮17沿逆时针方向(CCW)进行旋转操作的情况下，在位于控制部50内的运算部51内，将输入至制动设定部53的操作扭矩T1的大小与具有规定值的操作扭矩TX的大小相比较。并且，在输入至制动设定部53的操作扭矩T1的大小不是操作扭矩TX的大小以上的情况下，进行不保持末端止动状态的控制。或者说，只要操作人没有将操作旋钮17沿顺时针方向(CW)进行旋转操作，则解除制动。
由此，如果操作人想要从末端止动位置ES将操作旋钮17沿逆时针方向(CCW)进行旋转操作，则进行制动解除。因此，在操作旋钮17的操作角度θ1低于45°后，无论该值如何，即，即使为44°以上的角度，如图8中的(b)所示，制动力B1几乎变为零，操作扭矩T1返回与CCW方向旋转时摩擦扭矩TCCW的同一值，即，返回零。
其结果是，即使在操作人想要从末端止动位置ES将操作旋钮17沿逆时针方向(CCW)进行旋转操作的情况下，也不会有被卡住的感觉。
如上所述，进行操作扭矩T1的检测，根据操作扭矩T1的大小进行制动力B1的设定，因此，当想要从末端止动位置ES(45°)沿逆时针方向(CCW)进行旋转操作时，即，从末端止动状态脱离时，不会产生被卡住的感觉。
下面，对本实施方式的效果进行说明。
带操作触感型输入装置100利用制动施加部40以及扭矩施加部30控制旋转体10，因此，能够给与对操作旋钮17进行操作的操作人适当的阻力感、牵引感。另外，在末端止动时，根据操作扭矩T1的大小解除制动，因此，能够消除从末端止动状态脱离时的被卡住的感觉。
另外，利用磁粘性流体45进行制动控制，因此，能够在操作时给与操作人自然的操作触感。
另外，始终检测旋转角度的相关信息以及操作扭矩的相关信息，并且进行制动施加部40的控制，因此，能够准确地进行制动控制。
如上所述，本发明的带操作触感型输入装置通过制动施加部以及扭矩施加部控制旋转体，因此，能够给与对操作旋钮进行操作的操作人适当的阻力感、牵引感。另外，在末端止动时根据操作扭矩的大小解除制动，因此，能够消除从末端止动状态脱离时的被卡住的感觉。
本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离主旨的范围内进行各种变更。
附图标记的说明
9 固定部
10 旋转体
11 操作轴
12 检测板
13 转子
14 旋转板
17 操作旋钮
20 旋转角度检测部
22 旋转检测元件
30 扭矩施加部
36A A相位的扭矩施加线圈
36B B相位的扭矩施加线圈
40 制动施加部
44 间隙
45 磁粘性流体
47 制动施加线圈
50 控制部
51 运算部
52 扭矩设定部
53 制动设定部
54 分割角度设定部
55 设定值输入部
65 分割角度设定画面
66 制动设定画面
67 扭矩设定画面
69 显示器
70 操作扭矩检测部
71 扭矩传感器
100 带操作触感型输入装置
J1 旋转中心线
ES 末端止动位置
B1 制动力
T1 操作扭矩
Φ1 分割角度
Φ2 分割角度
θ1 操作角度

Claims (6)

1.一种带操作触感型输入装置，具备：
固定部，
旋转体，以可自由旋转的方式支承于所述固定部，
可旋转的操作旋钮，固定于所述旋转体，
旋转角度检测部，检测所述旋转体的旋转角度，
制动施加部，对所述旋转体施加制动力，
扭矩施加部，对所述旋转体施加扭矩，以及
控制部，控制所述制动施加部以及所述扭矩施加部；
所述带操作触感型输入装置的特征在于，
设置操作扭矩检测部，所述操作扭矩检测部检测对所述旋转体的操作扭矩的大小，根据所述操作扭矩的大小，进行旋转操作中脱离末端止动状态时的制动解除，
在所述控制部设置有分割角度设定部，
所述扭矩施加部基于从所述旋转角度检测部得到的所述旋转角度的相关信息进行控制，从由所述分割角度设定部设定的一个分割角度的起点到终点，在从所述起点到所述分割角度的中间点的期间，对所述旋转体施加与所述旋转操作的方向相反方向的阻力扭矩，在从所述中间点到所述终点的期间施加牵引扭矩。
2.根据权利要求1所述的带操作触感型输入装置，其特征在于，
所述制动施加部具有设置于所述旋转体的旋转板、存在于所述固定部与所述旋转板之间的间隙中的磁粘性流体、以及对所述磁粘性流体施加磁场的制动施加线圈，
通过控制对所述制动施加线圈施加的电流，从而进行所述制动解除。
3.根据权利要求1或2所述的带操作触感型输入装置，其特征在于，
在所述控制部设置有制动设定部，
将从所述旋转角度检测部得到的所述旋转角度的相关信息以及从所述操作扭矩检测部得到的所述操作扭矩的相关信息输入到所述制动设定部，
基于输入到所述制动设定部的所述旋转角度的相关信息以及所述操作扭矩的相关信息，控制所述制动施加部。
4.根据权利要求1所述的带操作触感型输入装置，其特征在于，
通过在所述控制部设置的所述分割角度设定部进行控制，使得在由所述分割角度设定部设定的一个分割角度的起点和终点施加止动的制动力。
5.根据权利要求1所述的带操作触感型输入装置，其特征在于，
从所述分割角度的所述起点到所述终点，设定所述扭矩施加部使得扭矩的方向和大小沿正弦曲线变化。
6.根据权利要求1所述的带操作触感型输入装置，其特征在于，
在所述分割角度的所述起点和所述终点，将所述制动力设定为规定的大小，每所述分割角度间歇性施加所述制动力。
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