CN111512260B - 输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明的输入装置(10)不在旋转机构内设置布线，由此实现了简单的旋转机构的结构，并且能够在驱动轴方向上小型化，输入装置(10)具备：固定部(20)；旋转体(50)，其被固定部(20)支承为旋转自如；旋转检测部(30)，其检测旋转体(20)的旋转角度；制动赋予部(60)，其对旋转体(50)赋予制动力；转矩赋予部(40)，其对旋转体(50)赋予驱动转矩；以及控制部(90)，其控制制动赋予部(60)及转矩赋予部(40)，制动赋予部(60)具有：磁粘性流体(64)；制动赋予线圈(61)，其对磁粘性流体(64)给予磁场；轴部(62)，其制动转矩由于磁粘性流体(64)的粘度而变化；以及传递齿轮(63)，其设置于轴部(62)，并且与设置于旋转体(50)的齿轮(第一齿轮(51))啮合，轴部(62)在旋转体(50)的径向上位于旋转体(50)的外侧。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及一种能够利用磁粘性流体使旋转阻力变化的输入装置。

背景技术

专利文献1所记载的力感赋予型输入装置具备：手动进行旋转操作的旋钮(knob)；旋转编码器，其检测该旋钮的旋转角，并输出与其旋转角相当的旋转角信号；马达，其能够对旋钮赋予旋转力；电磁制动器，其能够阻止旋钮的旋转；应变计，其检测在旋钮的旋转被电磁制动器阻止的状态下对旋钮给予的操作力的旋转方向，并输出与其旋转方向相当的旋转方向信号；以及控制器，其根据旋转角信号以及旋转方向信号来控制马达及电磁制动器。由此，提供将旋钮的锁定解除时的操作性优异的力感赋予型输入装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-342019号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1所记载的输入装置中，应变计安装在将旋钮与电磁制动连结的驱动轴的周侧面，因此必须在包含了旋钮、电磁制动器、马达的旋转机构内引绕用于从应变计导出信号的布线。因此，布线、旋转机构的结构复杂化，另外，由于存在布线，从而存在对旋钮的旋转角度等产生制约的风险，并且难以在沿着驱动轴的方向上小型化。

于是，本发明的目的在于提供一种输入装置，其不在旋转机构内设置布线，由此，实现了简单的旋转机构的结构，并且能够在驱动轴方向上小型化。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的输入装置具备：固定部；旋转体，其被所述固定部支承为旋转自如；旋转检测部，其检测旋转体的旋转角度；制动赋予部，其对旋转体赋予制动力；转矩赋予部，其对旋转体赋予驱动转矩；以及控制部，其控制制动赋予部及转矩赋予部，所述输入装置的特征在于，制动赋予部具有：磁粘性流体；制动赋予线圈，其对磁粘性流体给予磁场；轴部，其制动转矩由于磁粘性流体的粘度而变化；以及传递齿轮，其设置于轴部，并且与设置于旋转体的齿轮啮合，轴部在旋转体的径向上位于旋转体的外侧。

由此，不在旋转体、转矩赋予部这样的旋转机构内设置布线，因此能够使旋转机构成为简单的结构，由此，可以提供一种能够在旋转体的驱动轴(旋转轴)的方向上小型化的输入装置。

优选地，在本发明的输入装置中，固定部由非磁性体构成且具备筒状的支承部，该支承部沿着旋转体的旋转轴方向延伸，转矩赋予部具备：多个转矩赋予线圈，其相对于支承部的外周面而沿着支承部的周向配置；以及磁铁，其以与多个转矩赋予线圈具有间隙地对置配置的方式，呈环状配置在多个转矩赋予线圈的外侧，磁铁配置成在旋转体的内侧而与旋转体一体旋转，控制部根据旋转检测部检测出的旋转体的旋转角度来控制对多个转矩赋予线圈给予的电流。

由此，通过控制对各转矩赋予线圈给予的电流，能够对旋转体赋予驱动转矩。另外，由于非磁性体的支承部是保持转矩赋予线圈的结构，因此能够抑制磁吸引力由于磁铁的相对位置而变化。

优选地，在本发明的输入装置中，制动赋予部具备：旋转板，其与轴部连接；以及磁轭，其感应制动赋予线圈所产生的磁场，磁轭配置成与旋转板的一个面及旋转板的另一个面彼此对置并且设置有间隙，以供磁场从旋转板的一个面向旋转板的另一个面通过，磁粘性流体存在于间隙内，控制部根据旋转体的旋转角度来控制对制动赋予线圈给予的电流。

由此，除了转矩赋予部所给予的驱动转矩的可变控制之外，还能够自如地对所希望的大小的制动力进行可变控制，因此，能够对操作旋转体的操作者给予多种操作触感。

优选地，在本发明的输入装置中，齿轮具有第一齿轮与第二齿轮，第一齿轮配置成相对于旋转体固定，第二齿轮以与第一齿轮相同的齿距设置齿，并且配置成以齿距偏移的方式被沿周向施力。

由此，能够在对旋转体赋予的制动力的解除时等抑制齿隙。

优选地，在本发明的输入装置中具备：框架，其将固定部与制动赋予部彼此连接；以及应变计，其检测框架的应变。

由此，能够基于应变计的检测结果，解除对旋转体给予的制动力。

发明效果

根据本发明，不在旋转机构内设置布线，由此实现了简单的旋转机构的结构，并且可提供能够在驱动轴方向上小型化的输入装置。

附图说明

图1的(a)、(b)是示出本发明的实施方式的输入装置的结构的立体图。

图2是图1的(a)、(b)所示的输入装置的分解立体图。

图3是图1的(a)、(b)所示的输入装置的分解立体图。

图4是图1的(a)、(b)所示的输入装置的功能框图。

图5是省略了旋转体、第一齿轮以及第二齿轮的立体图。

图6是图5所示输入装置的分解立体图。

图7的(a)～(d)是示出线圈部的空心线圈与磁铁部的磁铁的关系的俯视图。

图8是未装配第二齿轮的状态下的输入装置的俯视图。

图9是在输入装置中将第二齿轮分离并且是从下侧观察到的分解立体图。

图10是沿着制动赋予部的旋转轴剖开而得到的剖视图。

图11是图10的局部放大图。

图12是示出制动赋予部与框架的关系的局部分解立体图。

图13是示出传递齿轮与第一齿轮及第二齿轮的啮合状态的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的输入装置详细地进行说明。

图1的(a)、(b)是示出本发明的实施方式的输入装置10的结构的立体图。图2和图3是图1的(a)、(b)所示的输入装置10的分解立体图。图4是输入装置10的功能框图。图5是省略了旋转体50、第一齿轮 51以及第二齿轮52的立体图。图6是图5所示的状态下的输入装置10 的分解立体图。

如图2所示，本实施方式的输入装置10具备固定部20、旋转检测部 30、转矩赋予部40、旋转体50、第一齿轮51、第二齿轮52、制动赋予部 60、框架80以及应变计81，并如图1所示那样组装使用。输入装置10 还具备图4所示的控制部90。

<固定部>

固定部20为由非磁性体构成的板材。如图2和图3所示，在固定部 20之上设置有圆筒状的支承部21。在固定部20形成有供与支承部21的中空部分对应的区域沿上下贯穿的开口22(图1、图3)。支承部21由非磁性体构成，并以与旋转体50的旋转轴AX1(驱动轴)呈同心状延伸的方式设置。

<转矩赋予部>

如图2所示，转矩赋予部40具备：线圈部41；磁铁部42；以及线圈保持架43a、43b。

线圈部41具备八个转矩赋予线圈(空心线圈41a、41b、41c、41d、 41e、41f、41g、41h)，这八个转矩赋予线圈相对于支承部21的外周面 21a(参照图6)沿其周向配置在支承部21的外侧(参照图7)。上述八个空心线圈41a～41h在以旋转轴AX1为中心的圆上以等角度间隔配置，且分别以从旋转轴AX1朝向圆周的径向的线为中心而卷绕。上述空心线圈 41a～41h分别被从控制部90施加电流(参照图4)。

图7的(a)～(d)是示出线圈部41的空心线圈41a～41h与磁铁部 42的磁铁42a～42f的关系的俯视图。图7的(a)～(d)分别示出了在切换对空心线圈41a～41h的通电时磁铁42a～42f稳定的位置，即产生最大转矩的位置。另外，示出了对空心线圈41a～41h施加电流时的电流的上下方向(沿着旋转轴AX1的方向)的朝向，“×”是指朝向纸面下方，“●”(黑圆)是指朝向纸面上方。

如图1、图5以及图6所示，八个空心线圈41a～41h被两个线圈保持架43a、43b定位、保持。两个线圈保持架43a、43b呈环状，且在上下方向上空出规定间隔配置，在各自的内周面分别固定有上述空心线圈 41a～41h的上端部以及下端部。下侧的线圈保持架43b固定在固定部20 上。由此，如图5所示，下侧的线圈保持架43b配置在支承部21的外侧。该位置是后述的编码器码盘31所处区域的内侧。

如图7的(a)～(d)所示，对空心线圈的电流的施加是对四个线圈 (一组线圈)进行的，这四个线圈是相邻的两个空心线圈与在相对于上述两个空心线圈关于旋转轴AX1对称的位置处相邻的两个线圈的合计。

如图7的(a)、(b)所示，将对相邻的两个空心线圈41b、41c和相对于它们关于旋转轴AX1对称的两个空心线圈41f、41g的一组线圈施加电流的状态设为A相，如图7的(c)、(d)所示，将对未在A相中施加电流的另一组线圈、即相邻的两个空心线圈41h、41a和相对于它们关于旋转轴AX1对称的两个空心线圈41d、41e施加电流的状态设为B相。在此，成组的四个线圈串联连接。即，与A相对应的四个空心线圈41b、 41c、41f、41g串联连接，与B相对应的四个空心线圈41h、41a、41d、 41e也串联连接。

对空心线圈41a～41h的通电被控制成，作为操作部的旋转体50每旋转120度，就将上述A相和B相这两相切换，从而在旋转体50旋转一周的期间内，图7的(a)～(d)所示的状态按照120度而切换三次。

在图7的(a)所示状态下，对相邻的两个空心线圈41b、41c施加彼此反向的电流。并且，对位于关于旋转轴AX1而与空心线圈41b对称的位置的空心线圈41f施加与空心线圈41b反向的电流，对位于与空心线圈 41c对称的位置的空心线圈41g施加与空心线圈41c反向的电流。由此，如图7的(a)中箭头所示那样，在相邻的线圈中产生了反向的磁场，并且在处于关于旋转轴AX1相互对称的关系下的两个线圈中产生了相同朝向的磁场。

对于这样的对空心线圈的电流的施加以及磁场的产生的关系，图7 的(b)、(c)、(d)也是同样的。

如图2、图3以及图7所示，磁铁部42具备六块磁铁42a、42b、42c、 42d、42e、42f。上述磁铁42a～42f以相对于线圈部41的空心线圈41a～41h 在径向上具有规定间隙地对置配置的方式，配置在上述空心线圈41a～41h 的外侧。上述磁铁42a～42f在以旋转轴AX1为中心的圆上以等角度间隔配置，且分别沿着从旋转轴AX1朝向圆周的径向配置磁极。该磁极的配置被设定为相邻的磁极彼此反向。在图7的(a)～(d)中，为了简化而仅示出了外侧的磁极，例如在磁铁42a中，外侧为S极，靠近旋转轴AX1 的内侧为N极。

在这样的结构中，以图7的(a)～图7的 (d)所示的四种模式对各空心线圈施加电流，由此能够使磁铁部42以旋转轴AX1为中心而相对于固定在固定部20的线圈部41相对地旋转或者转动，从而固定有磁铁部42 的旋转体50也旋转或者转动。另外，旋转的驱动转矩的方向通过以图7 的(a)～图7的(d)所示的四种模式施加的电流的朝向来控制。如果将以四种模式施加的电流的朝向全部设为反向，则产生相反方向的旋转的驱动转矩，从而旋转体50向相反方向旋转或者转动。并且，通过由控制部 90控制对各空心线圈给予的电流的大小，能够对旋转体50赋予任意大小的驱动转矩。另外，能够抑制驱动转矩由于空芯线圈与磁铁的相对位置而变化。由此，能够对操作旋转体50的操作者给予规定的操作触感。

另一方面，在如通常的马达那样配置了磁性体的芯体、与磁铁对置的磁性体的凸极的情况下，磁吸引力作用于磁铁与磁性体之间，即使是未对线圈通电的旋转操作时，也会产生磁路的转矩变动即齿槽转矩。

相对于此，在本实施方式中未配置磁性体的芯体、没有凸极的空心线圈，因此即使在未对线圈通电的状态下的旋转操作时也不会产生齿槽转矩。

并且，在本实施方式中，非磁性体的支承部21是保持空心线圈的结构，因此能够使在磁铁与磁性体之间产生的磁吸引力为0。因此，能够接近在未对线圈通电的旋转操作时要求的理想状态，即所谓的无转矩。

需要说明的是，线圈部41的多个空心线圈的数量与磁铁部42的磁铁的数量的组合并不限定于本实施方式所示的组合。另外，多个转矩赋予线圈并不限定于空心线圈，只要在磁路上是相同的状态，例如也可以设置非磁性体的芯体并对其卷绕绕组。

<旋转体>

如图5所示，在支承部21的外周面21a上且在转矩赋予部40的上侧的线圈保持架43a的上侧配置有轴承53，该轴承53的内周面固定于上述外周面21a。另一方面，轴承53的外周面以与旋转体50的内周面接触的方式配置。通过该轴承53，旋转体50被支承为以旋转轴AX1为中心转动自如。

如图1与图2所示，旋转体50具有圆筒形状，向外地设置有齿的第一齿轮51与旋转体50呈同心状设置且固定配置在旋转体50的下端。旋转体50与线圈部41、磁铁部42以及支承部21同心，并且以将线圈部41、磁铁部42以及支承部21覆盖的方式配置。

如图1的(a)、(b)所示，在第一齿轮51上，沿着旋转体50的外周面配置有第二齿轮52。第一齿轮51和第二齿轮52对相同半径的圆板以相同的齿距设置齿。优选地，第二齿轮52由滑动性良好的材料例如聚缩醛构成。

图8是未装配第二齿轮52的状态下的俯视图，图9是将第二齿轮52 分离并且是从下侧观察到的分解立体图。在图8与图9中省略了制动赋予部60以及框架80的图示。

如图8所示，在第一齿轮51的上表面，关于旋转轴AX1而等角度间隔地设置有沿着周向延伸的三个凹部51a、51b、51c。如图9所示，在第二齿轮52的下表面，也关于旋转轴AX1而等角度间隔地设置有沿着周向延伸的三个凹部52a、52b、52c。第二齿轮52以凹部52a、52b、52c与第一齿轮51的凹部51a、51b、51c分别对应的方式配置在第一齿轮51 上。

在将第二齿轮52配置于第一齿轮51上时，在第一齿轮51的凹部51a 内安装有第一弹簧54a(图9)的一端，该第一弹簧54a的另一端安装于第二齿轮52的凹部52a内。同样地，在第一齿轮51的凹部51b内安装有第二弹簧54b(图9)的一端，该第二弹簧54b的另一端安装于第二齿轮 52的凹部52b内。并且，在第一齿轮51的凹部51c内安装有第三弹簧54c (图9)的一端，该第三弹簧54c的另一端安装于第二齿轮52的凹部52c 内。由此，三个弹簧54a、54b、54c在第一齿轮51与第二齿轮52之间以沿着旋转体50的周向50c的方式配置。上述弹簧54a、54b、54c是压缩弹簧，由于其弹力(反作用力)，第二齿轮52被沿旋转体50的周向50c 施力。

在此，三个弹簧54a、54b、54c的压缩量能够通过使第二齿轮52相对于第一齿轮51的位置偏移而容易地调整，因此能够根据输入装置10 的规格任意设定。另外，弹簧的数量不限定于三个，通过增减数量可以容易地变更弹簧的弹力(反作用力)。

如图3所示，在第一齿轮51的底面，沿着外缘设置有圆环状的弹性板56，并且在该弹性板56的内侧设置有圆环状的编码器码盘31。通过设置弹性板56，能够在将旋转体50、第一齿轮51以及第二齿轮52装配于固定部20时使固定部20与第一齿轮51适度地分开，因此，能够抑制使旋转体50以旋转轴AX1为中心旋转时的编码器码盘31、第一齿轮51以及固定部20的磨损。

编码器码盘31呈沿着旋转体50的周向50c的圆环状，且沿着其周向交替形成反射部与非反射部。当旋转体50以旋转轴AX1为中心旋转时，编码器码盘31与第一齿轮51一起旋转。

在此，旋转检测部30具备上述编码器码盘31、固定在固定部20上的检测基板32以及设置在检测基板32上的检测元件33(参照图5、图6)。

检测元件33具有发光元件和受光元件，发光元件对装配于固定部20 的编码器码盘31上的规定范围射出检测光。受光元件接收来自编码器码盘31的反射部的反射光，并基于该受光结果检测设置有编码器码盘31 及第一齿轮51的旋转体50的旋转角度。该检测结果向控制部90输出。

以上结构的旋转体50、第一齿轮51以及第二齿轮52以将线圈部41、磁铁部42以及支承部21覆盖的方式相对于固定部20进行装配。如图1 的(a)、(b)所示，在周向50c上以等角度间隔配置的三个螺钉55沿径向穿过已装配的旋转体50，并且其前端与磁铁部42的外侧面螺合。由此，当旋转体50与磁铁部42彼此固定，并且使旋转体50以旋转轴AX1为中心旋转时，伴随于此，磁铁部42也一体地旋转，当通过对线圈部41的各空心线圈施加电流而使磁铁部42旋转时，其旋转力被传递至旋转体50，从而赋予驱动转矩。

如图1的(a)所示，三个螺钉55在上下方向上配置在与第二齿轮 52的内周部的上表面52d相接的位置。由此，第二齿轮52的上下方向上的位置受到限制，并且第二齿轮52能够克服上述的三个弹簧54a～54c的弹力而沿周向50c转动。

<制动赋予部>

图10是沿着制动赋予部60的旋转轴AX2剖开而得到的剖视图，与框架80一起表示。图11是图10的局部放大图。图12是示出制动赋予部 60与框架80的关系的局部分解立体图。图13是示出传递齿轮63与第一齿轮51及第二齿轮52的啮合状态的立体图。图13是省略了第三磁轭66c、磁粘性流体64以及框架80而表示的。

如图10所示，制动赋予部60具备保持部(壳体)与可动部(可动构件)。

可动部包括轴部62、传递齿轮63以及旋转板65，且构成为以制动赋予部60的旋转轴AX2为中心旋转自如。如图13所示，可动部的传递齿轮63啮合于第一齿轮51与第二齿轮52，由此对旋转体50侧赋予基于传递齿轮63的旋转的制动力。在将制动赋予部60经由框架80而装配于固定部20时，制动赋予部60的旋转轴AX2与旋转体50的旋转轴AX1平行并沿上下方向延伸。另外，如图1所示，在将制动赋予部60装配于固定部20时，包括轴部62在内的制动赋予部60在旋转体50的径向50r 上位于旋转体50的外侧。这样，赋予制动力的制动赋予部60在沿上下方向观察到的俯视下，配置于比旋转体50、转矩赋予部40这样的旋转机构靠外侧，因此无需在上述旋转机构的内部设置与制动赋予部60相关的布线。因此，能够使旋转机构成为简单的结构，并且能够实现驱动轴即旋转轴AX1方向上的小型化。

可动部包括轴部62、传递齿轮63以及相对于轴部62呈同心状连接的旋转板65，它们以一体地以旋转轴AX2为中心而旋转的方式彼此连结。如图10所示，可动部经由支承构件70、径向轴承72、73以及推动件 (pusher)71而以能够旋转的状态被保持部支承。轴部62经由径向轴承 73而被框架80支承，如图1等所示，该框架80通过粘接等而固定于固定部20。另外，在配置有旋转板65的间隙67中充满了磁粘性流体64。

保持部具备：三个磁轭66a、66b、66c；制动赋予线圈61；以及间隔件69。如图1和图12所示，第三磁轭66c固定于框架80，由此，制动赋予部60固定于框架80。

如图10所示，在沿着旋转轴AX2的上下方向上，在隔着旋转板65 的一方配置有第一磁轭66a，在另一方配置有第二磁轭66b，在旋转板65 的外侧还配置有第三磁轭66c。第三磁轭66c经由由非磁性材料构成的O 型环74而配置在第二磁轭66b的外侧，并且经由环状的间隔件69而配置在第一磁轭66a的外侧。该间隔件69由非磁性材料构成，并配置成重合于制动赋予线圈61之上。由此，确定了上下方向上的制动赋予线圈61 的位置。三个磁轭66a、66b、66c关于旋转轴AX2呈同心状配置，并且设置成包围制动赋予线圈61。如图10所示，第二磁轭66b与第三磁轭66c 在径向上彼此连接，另外，第三磁轭66c在上下方向上相对于第一磁轭 66a彼此连接，由此形成包围制动赋予线圈61的磁路。

需要说明的是，上述三个磁轭66a、66b、66c分别独自加工形成，但也可以将其中任2个以上组合而一体形成。

作为磁场产生部的制动赋予线圈61呈圆环状(参照图10、图13)。制动赋予线圈61是包括以围绕旋转轴AX2的周围的方式缠绕的导线在内的线圈。经由未图示的连接构件，从控制部90(控制电路)(图4)向制动赋予线圈61供给电流。当向制动赋予线圈61供给电流时产生磁场。供给的电流由控制部90基于检测元件33的检测结果来控制。

如图10所示，在第二磁轭66b的径向上的中央，插入有沿上下方向延伸的支承构件70。轴部62的前端部62a被该支承构件70支承为旋转自如。

如图10和图11所示，在制动赋予部60中形成有间隙67。该间隙67 以如下方式形成：在上下方向上被第二磁轭66b的下表面、第一磁轭66a 以及间隔件69的上表面夹着，且在径向上被第三磁轭66c以及轴部62 包围。在该间隙67中，以沿着与旋转轴AX2正交的径向延伸的方式配置有旋转板65，并且以存在于旋转板65与第二磁轭66b的下表面之间、以及旋转板65与第一磁轭66a的上表面之间的方式充满磁粘性流体64。旋转板65配置成在沿着旋转轴AX2的上下方向上与制动赋予线圈61彼此重叠。

在此，磁粘性流体64是粘度在施加磁场时发生变化的物质，例如是由磁性材料构成的颗粒(磁性颗粒)在非磁性的液体(溶剂)中分散而成的流体。作为磁粘性流体64所包含的磁性颗粒，例如优选含有碳的铁系的颗粒、铁氧体颗粒。作为含有碳的铁系的颗粒，例如优选碳含量为0.15％以上。磁性颗粒的直径例如优选为0.5μm以上，更优选为1μm以上。优选地，磁粘性流体64以磁性颗粒难以由于重力而沉淀的方式选定溶剂与磁性颗粒。更优选地，磁粘性流体64包含防止磁性颗粒的沉淀的偶联剂。

如上所述，三个磁轭66a、66b、66c以包围制动赋予线圈61的方式连接，另外，第一磁轭66a与第二磁轭66b以隔着旋转板65彼此对置的方式配置。由此，在磁轭66a、66b、66c中感应制动赋予线圈61所产生的磁场，从而形成呈闭环的磁路(磁回路)。在该结构中，当对制动赋予线圈61施加电流时，形成磁通穿过制动赋予线圈61的周围那样的磁场，当对制动赋予线圈61反向施加电流时，形成反向流动的磁场。例如，沿着旋转轴AX2的方向从第一磁轭66a侧朝向第二磁轭66b侧的磁通穿过间隙67内的旋转板65。即，磁通(磁场)从旋转板65的一个面(下表面65a)向另一个面(上表面65b)通过。该磁通主要在第二磁轭66b中主要向远离旋转轴AX2的方向行进，并到达第三磁轭66c。并且，该磁通在制动赋予线圈61的径向外侧沿着旋转轴AX2的方向从上向下行进。

在此，如图12所示，第二磁轭66b具有大致矩形的平面形状，因此特别是在所述平面的角部，在制动赋予线圈61的外侧形成了较大的空间。由此，确保沿着旋转轴AX2的方向从上向下行进的磁路较宽。另外，由于第二磁轭66b具有大致矩形的平面形状，因此有助于制动赋予部60的装配性的提升。

并且，在制动赋予线圈61的径向外侧沿着旋转轴AX2的方向从上向下行进的磁通到达第三磁轭66c，并在第三磁轭66c内朝向接近旋转轴 AX2的方向行进，并在与制动赋予线圈61的内侧对应的区域内，从下向上在第一磁轭66a内行进，并再次穿过旋转板65而到达第二磁轭66b。在此，第一磁轭66a以及第三磁轭66c的外形具有大致矩形的平面形状，因此特别是在所述平面的角部，在制动赋予线圈61的外侧形成了较大的空间。由此，确保了沿着旋转轴AX2的方向从下向上行进的磁路较宽。

在这样的磁路中，由非磁性材料构成的间隔件69和O型环74配置在制动赋予线圈61的上方，由此设置有磁隙。在该磁隙的附近，限制了制动赋予线圈61所产生的磁场的磁通沿着与旋转轴AX2正交的径向行进。因此，从下向上通过制动赋予线圈61的内侧的磁通可靠地通过旋转板65并向第二磁轭66b的上部行进，另外，在制动赋予线圈61的外侧，磁通可靠地从上向下通过第三磁轭66c内。

接下来，对可动部的结构进行说明。

如图10所示，轴部62是沿着旋转轴AX2的方向延伸的棒状件。旋转板65呈具有以与旋转轴AX2的方向正交的方式配置的圆形平面的圆板状，且由磁性材料构成。旋转板65相对于轴部62固定。

如图10所示，轴部62被径向轴承72、73支承为旋转自如，上侧的前端部62a被支承构件70枢轴支承。上侧的径向轴承72被推动件71向下方施力，推动件71被O型环75支承，O型环75配置成在轴部62的外周面与第一磁轭66a的内周面之间维持上下位置。由此，径向轴承72 被支承在旋转轴AX2的方向上的规定位置。另外，轴部62的下部被固定于框架80的径向轴承73支承为能够旋转。

当从控制部90对制动赋予线圈61施加电流时，产生如上所述的磁场，从而沿上下方向的朝向的磁通穿过旋转板65。在旋转板65的内部，沿着径向的磁通密度很小。

在磁粘性流体64中，在基于制动赋予线圈61的磁场未产生时，磁性颗粒在溶剂内分散。因此，制动转矩对旋转板65不起作用，从而几乎没有对与以连结于轴部62的方式设置的传递齿轮63啮合的第一齿轮51和第二齿轮52给予制动力。因而，操作者能够在不会从制动赋予部60承受较大的制动力的情况下对旋转体50进行旋转操作。

另一方面，在对制动赋予线圈61施加电流而产生磁场时，对磁粘性流体64给予沿着上下方向的磁场。由于该磁场，在磁粘性流体64中分散的磁性颗粒沿着磁力线集中，从而沿着上下方向排列的磁性颗粒彼此磁性连结。在该状态下，由连结的磁性颗粒产生的阻力(制动转矩)对旋转板 65发挥作用，因此从连结于轴部62的传递齿轮63对与其啮合的第一齿轮51和第二齿轮52给予制动力。因而，在对旋转体50进行旋转操作时，与未产生磁场的状态相比，能够使操作者感觉到阻力。在以使磁场的强度变化的方式控制施加于制动赋予线圈61的电流时，能够使操作者所感觉到的阻力伴随着制动转矩的增减而增减，从而能够使操作触感发生变化。由此，除了转矩赋予部40所给予的驱动转矩的可变控制之外，还能够通过制动赋予部60的制动转矩自如地对所希望的大小的制动力进行可变控制，因此，能够对操作旋转体50的操作者给予多种操作触感。

在控制部90中，在由检测元件33检测出的旋转角度到达预先设定的规定角度时，对制动赋予线圈61施加规定的电流。通过由此产生的制动转矩，从传递齿轮63对与其啮合的第一齿轮51和第二齿轮52给予较强的制动力，从而对旋转体50的操作者给予触碰假想的壁而停止那样的操作触感(终端止挡(end stop)状态)。

在此，如上所述，由弹簧54a、54b、54c的弹力沿旋转体50的周向 50c施力于第二齿轮。虽然在传递齿轮63与啮合的第一齿轮51之间、以及传递齿轮63与啮合的第二齿轮52之间分别存在用于啮合的游隙，但第一齿轮51和第二齿轮52的齿以在周向50c上齿距偏移的状态与传递齿轮 63啮合。当在终端止挡状态下使旋转体50向同方向旋转时，对第一齿轮51和第二齿轮52施有较强的制动力，因此第一齿轮51和第二齿轮52的齿的齿距偏移减小或者消失。在向解除终端止挡状态的方向对旋转体50 进行旋转操作、或者减弱操作旋转体50的力时，齿距偏移由于弹簧54a、 54b、54c的弹力而恢复。因此，能够抑制齿隙。

终端止挡状态的解除是基于设置于框架80的应变计81的检测结果进行的。如图1所示，应变计81设置于在固定有制动赋予部60的框架80 中沿上下延伸的一对侧壁80a的一个，并检测在框架80中产生的应变，且检测结果向控制部90输出。如上所述，框架80固定于固定部20，当在终端止挡状态下施以较强的制动力时要使旋转体50向同方向旋转的情况下，通过传递齿轮63从第一齿轮51和第二齿轮52对框架80施力，从而在框架80中产生应变。另一方面，当在终端止挡状态下减弱操作旋转体50的力时，在框架80中产生的应变恢复。在向相反方向操作旋转体 50时，在框架80中产生的应变消除，如果在未解除终端止挡的情况下，则会再次在框架80中产生反向的应变。此时在控制部90中，在来自应变计81的检测结果超过了规定值时，减少对制动赋予线圈61给予的电流，以使终端止挡状态解除。因此，不会对旋转体50的操作者给予卡住感。

需要说明的是，虽然在本实施方式中仅设置了一个应变计81，但也可以通过设置两个以上来更精密地检测在框架80中产生的应变。

由于如以上那样构成，因此根据上述实施方式，起到了以下的效果。

(1)由于未在旋转体50、转矩赋予部40这样的旋转机构内设置布线，因此能够使旋转机构成为简单的结构，由此，可以实现能够在旋转体 50的驱动轴即旋转轴AX1的方向上小型化的输入装置。

(2)通过控制对线圈部41的各空心线圈给予的电流，能够对旋转体赋予旋转的驱动转矩。另外，非磁性体的支承部是保持空心线圈的结构，因此能够抑制磁吸引力由于磁铁的相对位置而变化。

(3)通过上述制动赋予部60的结构，除了转矩赋予部40所给予的驱动转矩的可变控制之外，还能够通过制动转矩自如地对所希望的大小的制动力进行可变控制，因此能够对操作旋转体50的操作者给予多种操作触感。

(4)由于第一齿轮51和第二齿轮52以相同的齿距设置齿，并且以齿距偏移的方式被沿周向施力，因此能够在对旋转体50赋予的制动力的赋予的解除时等情况下抑制齿隙。

(5)由于在将固定部20与制动赋予部60彼此连接的框架80处设有检测框架80的应变的应变计81，因此能够基于应变计81的检测结果，解除对旋转体50给予的制动力。由于相对于框架80的外表面，仅通过粘接等对应变计81进行了粘贴，因此容易制造，另外，来自应变计81的布线的引绕可以简化，因此能够抑制旋转轴AX2方向上的尺寸。

(6)由于能够直接对作为操作部的旋转体50进行转矩控制，因此能够实现操作触感优异的输入装置。

(7)由于旋转体50、转矩赋予部40、支承部21以及固定部20的开口22形成沿上下方向相连的中空的空间，因此可以配置对该空间给予光那样的功能部件。

虽然参照上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够出于改进的目的或者在本发明的思想的范围内进行改进或者变更。

产业上的可利用性

如以上所述，本发明的输入装置在能够实现简单的旋转机构的结构、且能够在驱动轴方向上小型化的方面是有用的。

附图标记说明

10 输入装置

20 固定部

21 支承部

21a 外周面

30 旋转检测部

31 编码器码盘

32 检测基板

33 检测元件

40 转矩赋予部

41 线圈部

41a、41b、41c、41d、41e、41f、41g、41h 空心线圈

42 磁铁部

42a、42b、42c、42d、42e、42f 磁铁

43a、43b 线圈保持架

50 旋转体

50c 周向

50r 径向

51 第一齿轮

51a、51b、51c 凹部

52 第二齿轮

52a、52b、52c 凹部

53 轴承

54a、54b、54c 弹簧

55 螺钉

60 制动赋予部

61 制动赋予线圈

62 轴部

63 传递齿轮

64 磁粘性流体

65 旋转板

65a 下表面

65b 上表面

66a 第一磁轭

66b 第二磁轭

66c 第三磁轭

67 间隙

70 支承构件

80 框架

80a 侧壁

81 应变计

90 控制部

AX1、AX2 旋转轴。

Claims (4)

1.一种输入装置，具备：

固定部；

旋转体，其被所述固定部支承为旋转自如；

旋转检测部，其检测所述旋转体的旋转角度；

制动赋予部，其对所述旋转体赋予制动力；

转矩赋予部，其对所述旋转体赋予驱动转矩；以及

控制部，其控制所述制动赋予部及所述转矩赋予部，

所述输入装置的特征在于，

所述制动赋予部具有：

磁粘性流体；

制动赋予线圈，其对所述磁粘性流体给予磁场；

轴部，其制动转矩由于所述磁粘性流体的粘度而变化；以及

传递齿轮，其设置于所述轴部，并且与设置于所述旋转体的齿轮啮合，

所述轴部在所述旋转体的径向上位于所述旋转体的外侧，

所述输入装置还具备：

框架，其将所述固定部与所述制动赋予部彼此连接；以及

应变计，其检测所述框架的应变，

在对所述旋转体的操作者给予触碰假想的壁而停止那样的操作触感的终端止挡状态下，向相反方向操作所述旋转体而使来自所述应变计的检测结果超过了规定值时，所述控制部减少对所述制动赋予线圈给予的电流，解除所述终端止挡状态。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，

所述固定部由非磁性体构成且具备筒状的支承部，所述支承部沿着所述旋转体的旋转轴方向延伸，

所述转矩赋予部具备：

多个转矩赋予线圈，其相对于所述支承部的外周面而沿着所述支承部的周向配置；以及

磁铁，其以与所述多个转矩赋予线圈具有间隙地对置配置的方式，呈环状配置在所述多个转矩赋予线圈的外侧，

所述磁铁配置成在所述旋转体的内侧而与所述旋转体一体旋转，

所述控制部根据所述旋转检测部检测出的所述旋转体的旋转角度来控制对所述多个转矩赋予线圈给予的电流。

3.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中，

所述制动赋予部具备：旋转板，其与所述轴部连接；以及磁轭，其感应所述制动赋予线圈所产生的磁场，

所述磁轭配置成与所述旋转板的一个面及所述旋转板的另一个面彼此对置并且设置有间隙，以供所述磁场从所述旋转板的一个面向所述旋转板的另一个面通过，

所述磁粘性流体存在于所述间隙内，

所述控制部根据所述旋转体的旋转角度来控制对所述制动赋予线圈给予的电流。

4.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中，

所述齿轮具有第一齿轮与第二齿轮，

所述第一齿轮配置成相对于所述旋转体固定，

所述第二齿轮以与所述第一齿轮相同的齿距设置有齿，并且配置成以齿距偏移的方式被沿周向施力。

Images