CN111699456A - 输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供小型化的输入装置。输入装置包括：基座构件；马达，其安装于基座构件；旋转轴，其被马达驱动而旋转；蜗轮，其被旋转轴驱动而旋转，并且以能够沿着旋转轴的轴向移动的方式安装于旋转轴；第一齿轮，其设置为相对于基座构件而旋转自如，且与蜗轮卡合；转子，其具有与第一齿轮卡合的第二齿轮，且由操作者进行旋转操作，第二齿轮设置为相对于基座构件而旋转自如；移动构件，其伴随着蜗轮的轴向的移动而移动；弹性构件，其根据移动构件的移动量而朝向对移动构件的移动进行抑制的方向产生作用力；变化量检测部，其对根据移动构件的移动而发生变化的状态的变化量进行检测；以及控制部，其根据由变化量检测部检测的变化量来进行马达的驱动控制，以使得经由转子而给予操作者的力感发生变化。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及输入装置。

背景技术

以往，存在一种力感产生输入装置，其特征在于，具备：轴部，其对操作旋钮进行保持，且被轴承部保持为能够转动；马达，其具有马达轴；以及旋转检测机构，其对所述操作旋钮的转动进行检测，所述力感产生输入装置将所述轴部与所述马达轴并排设置，并且所述力感产生输入装置具有：第一齿轮，其以通过所述操作旋钮而转动的方式安装于所述轴部；以及第二齿轮，其通过该第一齿轮而转动，且安装于所述马达轴，所述力感产生输入装置使得来自所述马达的力感经由所述第一、第二齿轮而向所述操作旋钮传递(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-022137号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在以往的力感产生输入装置中，向操作者传递的力感仅由马达所产生的转矩而生成，因此，为了将力感向操作者传递，需要马达产生较大的转矩。因此，存在装置大型化这样的课题。

于是，本发明的目的在于提供小型化的输入装置。

用于解决课题的方案

本发明的实施方式的输入装置包括：基座构件；马达，其安装于所述基座构件；旋转轴，其被所述马达驱动而旋转；蜗轮，其被所述旋转轴驱动而旋转，并且以能够沿着所述旋转轴的轴向移动的方式安装于所述驱动轴；第一齿轮，其设置为相对于所述基座构件而旋转自如，且与所述蜗轮卡合；转子，其具有与所述第一齿轮卡合的第二齿轮，且由操作者进行旋转操作，所述第二齿轮设置为相对于所述基座构件而旋转自如；移动构件，其伴随着所述蜗轮的所述轴向的移动而移动；弹性构件，其根据所述移动构件的移动量而朝向对所述移动构件的移动进行抑制的方向产生作用力；变化量检测部，其对根据所述移动构件的移动而发生变化的状态的变化量进行检测；以及控制部，其根据由所述变化量检测部检测的变化量来进行所述马达的驱动控制，以使得经由所述转子而给予所述操作者的力感发生变化。

发明效果

本发明能够提供小型化的输入装置。

附图说明

图1是示出实施方式的输入装置100的立体图。

图2是示出图1中的A-A向视剖面的图。

图3是示出图1中的B-B向视剖面的图。

图4是示出从图1中将转子150拆除后的结构的图。

图5是示出从图4中将基部110拆除后的结构的图。

图6是示出包括螺旋弹簧170A、170B、基部161、固定部121B在内的、与XY平面平行的剖面的图。

图7是示出输入装置100的控制系统的图。

图8是示出基于实施方式的变形例的滑动构件的基部、螺旋弹簧以及固定部的图。

图9是示出基于实施方式的变形例的滑动构件的基部、螺旋弹簧以及固定部的图。

图10是示出基于实施方式的变形例的滑动构件的基部、螺旋弹簧以及固定部的图。

图11是示出基于实施方式的变形例的滑动构件的基部、螺旋弹簧以及固定部的图。

图12是示出基于实施方式的变形例的滑动构件的基部、螺旋弹簧以及固定部的图。

图13是示出实施方式的变形例的图。

具体实施方式

以下，对应用了本发明的输入装置的实施方式进行说明。

<实施方式>

图1是示出实施方式的输入装置100的立体图。图2是示出图1中的A-A向视剖面的图。图3是示出图1中的B-B向视剖面的图。以下，在各图中使用共用的XYZ坐标进行说明。另外，将从XZ面观察称为俯视。

另外，以下为了便于说明，有时将Y轴正方向称为上，而将Y轴负方向称为下，但并不表示普遍的上下关系。另外，以下为了便于说明，有时以高度来表述Y方向的位置。Y轴方向上的最靠正方向侧的位置为上部，且Y轴方向上的最靠负方向侧的位置为底部。

输入装置100包括基部110、底座120、马达130、蜗轮135、齿轮140、转子150、滑动构件160、螺旋弹簧170以及线性位置传感器180。

另外，以下，除了图1至图3以外，还利用图4以及图5进行说明。图4是示出从图1中将转子150拆除后的结构的图。图5是示出从图4中将基部110拆除后的结构的图。

另外，以下，中心轴C(参照图1)是基部110、底座120、转子150所共用的中心轴。这些构件在俯视下是使得中心轴C穿过中心的圆形。中心轴C与Y轴平行。

作为一例，输入装置100是在对搭载于车辆且在仪表板周边配置的显示器面板所显示的GUI(Graphic User Interface)的操作部等进行远程操作时所利用的输入装置，该GUI显示为导航装置、空调等各种装置的操作画面。输入装置100例如像车辆的中控台那样配置在驾驶员或者副驾驶席的乘员的手边。然而，输入装置100的利用方式并不限于这样的利用方式。

基部110是输入装置100的基座的部分，且在俯视下是以中心轴C为中心轴的圆环状的构件。基部110具有：圆筒部111，其在俯视下设置于最外周侧；以及圆筒部112，其在俯视下与圆筒部111呈同心圆状且设置于内侧。圆筒部111、112是以中心轴C为中心轴的圆筒状的构件。

圆筒部112由从圆筒部111的下端(Y轴方向上的负方向侧的端部)朝向径向内侧延伸的连接部111A进行保持，且圆筒部112的高度比圆筒部111的高度高。连接部111A沿着圆周方向以等间隔配置有四个，相邻的连接部111A彼此之间设置有间隙。

基部110在圆筒部111与112之间将转子150轴支承为旋转自如。通过圆筒部111以及112，转子150以中心轴C为旋转中心轴进行旋转。这样的基部110例如由成型树脂构成。

在俯视下，马达130、蜗轮135、齿轮140、滑动构件160、螺旋弹簧170以及线性位置传感器180设置于转子150的内侧。基部110设置在底座120的周围，且将转子150轴支承为相对于底座120旋转自如。

底座120在俯视下设置于基部110的内侧，且Y轴方向上的高度与基部110的底部相等。底座120具有基板部121以及延伸部122。这样的底座120例如由成型树脂构成。底座120是基座构件的一例。另外，底座120也可以与基部110那样的相邻周边部件一体地成形。另外，底座120自身也可以由多个分体部件构成。

基板部121在俯视下是位于中央的圆板状的构件，且具有固定部121A、121B。在固定部121A固定有马达130，在固定部121B固定有螺旋弹簧170(170A、170B)。

在基板部121连接有两个延伸部122。一个延伸部相对于基板部121而朝向X轴正方向且Z轴正方向的一侧平面地延伸出。另一个延伸部相对于基板部121而朝向X轴负方向且Z轴负方向的一侧平面地延伸出。

延伸部122在俯视下的最外侧分别具有朝向Y轴正方向突出的两个突出部122A。因此，突出部122A有四个。突出部122A与基部110的圆筒部112的内周面卡合。由此，底座120安装于基部110。另外，另一个延伸部122的两个突出部122A之中的位于X轴上的突出部122A具有对蜗轮135的旋转轴135A进行轴支承的轴承122A1(参照图5)。轴承122A1位于X轴上。

另外，另一个延伸部122具有朝向Y轴正方向突出的轴部122B。由轴部122B将齿轮140轴支承为旋转自如。

马达130固定于在底座120的基板部121的上表面(Y轴正方向侧的表面)设置的固定部121A。马达130的驱动轴130A(参照图2、5)沿X轴方向延伸，且通过连接部131而与蜗轮135的旋转轴135A连接。对于旋转轴135A而言，其外周面的一部分在长度方向的范围内被切割成平面状，从而旋转轴135A的剖面形状呈大致D字形状。连接部131将驱动轴130A与旋转轴135A以固定的方式接合。马达130的驱动轴130A与中心轴C垂直。

蜗轮135是在中心部具有大致D字形状的贯通孔且沿着X轴形成为螺旋状的齿轮，该贯通孔的剖面形状与旋转轴135A的剖面形状是相似形状，且该贯通孔以能够滑动的方式与旋转轴135A配合。即，蜗轮135与沿X轴方向延伸的旋转轴135A花键结合，因此，针对旋转方向，蜗轮135与旋转轴135A一体地旋转；而针对X轴方向，蜗轮135相对于旋转轴135A滑动而能够自由地移动。需要说明的是，旋转轴135A与蜗轮135花键结合即可，各自的剖面形状例如也可以是多边形、双D切口(double D cut)形状。蜗轮135与齿轮140啮合(卡合)。因此，对于蜗轮135而言，在由马达130驱动而旋转的蜗轮135的行进方向上的移动速度和通过操作者进行的转子150的旋转操作来驱动而旋转的齿轮140的、与蜗轮135的行进方向相反的方向上的卡合部的移动速度完全相同的情况下，蜗轮135与齿轮140的相对位置不发生变化。即，蜗轮135由于齿轮140而朝向相反方向返回与通过旋转而朝向行进方向前进的距离相同的距离，因此，蜗轮135以停留在旋转轴135A上的初始位置的状态进行旋转。在该情况下，蜗轮135不会对齿轮140的旋转作用任何附加的旋转转矩。

另一方面，在由马达130驱动而旋转的蜗轮135的朝向行进方向的移动速度不同于通过操作者进行的转子150的旋转操作来驱动而旋转的齿轮140的、与蜗轮135的行进方向相反的方向上的卡合部的移动速度的情况下，蜗轮135与齿轮140中的一方朝向移动速度较快的一侧移动，因此彼此的相对位置发生变化。例如，在蜗轮135被驱动而向朝向X轴(驱动轴130A的轴向)的正方向前进的方向旋转，而齿轮140被驱动而朝向X轴负方向旋转时，在蜗轮135被驱动而以比齿轮140快的移动速度旋转的情况下，蜗轮135一边沿着旋转轴135A朝向X轴正方向移动位置一边旋转。相反地，在蜗轮135被驱动而以朝向X轴正方向前进的速度比齿轮140朝向X轴负方向前进的速度缓慢的速度旋转的情况下，蜗轮135一边沿着旋转轴135A朝向X轴负方向移动位置一边旋转。对于蜗轮135的沿着旋转轴135A的移动而言，X轴正方向是第一方向的一例，并且是X轴负方向是第二方向的一例。当蜗轮135在X轴上移动的情况下，后述的弹性构件的作用力朝向使得蜗轮135返回初始位置的方向进行作用，并且从卡合部将作用力作为旋转转矩而施加于与蜗轮135卡合的齿轮140。在上述的例子中，将马达所驱动的旋转方向以及操作者所操作的旋转方向均以一个方向的例子进行了说明，但并不限于此。对于各自的旋转方向，可以对正反方向中的任一方向进行任意选择，另外，也可以任意地选择各旋转方向的组合。

齿轮140被底座120的延伸部122的轴部122B轴支承为旋转自如。齿轮140是第一齿轮的一例。如图5所示，齿轮140的外周部的一部分在俯视下位于比另一方的延伸部122靠外侧的位置，且位于另一方的延伸部122的两个突出部122A之间。齿轮140与蜗轮135及转子150的齿轮152A啮合(卡合)。因此，齿轮140是能够与蜗轮135及齿轮152A这两方进行啮合的斜齿轮。齿轮140对未图示且一体地旋转的磁铁进行保持，并与同样未图示且在底座120的基板部121固定的磁传感器一起构成旋转角度检测机构。例如也可以是，利用磁传感器对伴随着齿轮140的旋转而变化的磁铁的磁通进行检测，从而对齿轮140的旋转角度进行检测，并且将该检测结果向后述的控制部输出，从而计算以检测与齿轮140卡合且一体地旋转的转子150的旋转角度。

转子150具有圆筒部151、152。圆筒部151、152的中心轴是中心轴C。这样的转子150例如由成型树脂构成。转子150的直径为约50mm左右。转子150是圆筒部151、152的内部为中空的中空状的转子。

转子150是供输入装置100的操作者直接地接触而进行操作的转子。因此，转子150是作为旋钮来利用的构件。在此，对操作者直接地接触转子150进行操作的方式进行说明，但也可以设置将转子150覆盖的盖状的构件，在该情况下，操作者接触盖状的构件而间接地对转子150进行操作。

圆筒部151位于比圆筒部152靠上侧(Y轴正方向侧)的位置，且外径以及内径比圆筒部152大。圆筒部151连接在圆筒部152的上侧。圆筒部151是转子150之中的、供操作者直接地接触的部分。

圆筒部152的外周大于圆筒部151的内周，且小于圆筒部151的外周。圆筒部152与圆筒部151的厚度大致相同。在剖视观察下，在圆筒部152与圆筒部151之间存在台阶。

圆筒部152嵌入圆筒部111与112之间的间隙内，且被轴支承为相对于基部110旋转自如。当圆筒部152嵌入圆筒部111与112之间的间隙内时，在圆筒部112的外周面设置的卡合部112A卡合于圆筒部152与圆筒部151之间的台阶，且转子150相对于基部110嵌入。

在圆筒部152的内周面的下端，在周向(旋转方向)范围内形成有齿轮152A。齿轮152A在一周的范围内设置于圆筒部152的内周。齿轮152A是第二齿轮的一例。

在从基部110的圆筒部112的内侧观察时，齿轮152A露出于四个突出部122A之间。齿轮152A是与斜齿轮140啮合(卡合)的斜齿轮。因此，在操作者欲使转子150旋转而施加力时，旋转力从齿轮152A传递至齿轮140，从而朝向X轴方向的移动力传递至蜗轮135。

滑动构件160具有基部161、支承部162以及保持部163(参照图5)。这样的滑动构件160例如由成型树脂构成。滑动构件160是移动构件的一例。

对于基部161，其两端经由螺旋弹簧170A、170B而安装于底座120的固定部121B。基部161能够通过螺旋弹簧170A、170B沿X轴方向进行伸缩而沿X轴方向移动。

支承部162与基部161一体地成型，且从基部161朝向蜗轮135延伸。在从基部161观察时，在支承部162的前端设置有保持部163。

保持部163具有从支承部162的前端分为两组的突出部163A、163B，从而在蜗轮135的两端将旋转轴135A保持为旋转自如。另外，突出部163A、163B分别设置在蜗轮135的X轴正方向侧、X轴负方向侧，且突出部163A、163B的间隔与蜗轮135的X轴方向的长度一致，从而使得蜗轮135以能够旋转的方式嵌入突出部163A、163B之间。换言之，突出部163A、163B的间隔设定为使得蜗轮135在被突出部163A、163B夹着的状态下不会在X轴方向上发生位移。

螺旋弹簧170具有一对螺旋弹簧170A、170B。在此，除了图1至图5以外，还利用图6的剖视图进行说明。图6是示出包括螺旋弹簧170A、170B、基部161、固定部121B在内的、与XY平面平行的剖面的图。螺旋弹簧170是弹性构件的一例。

基部161具有孔部161A、161B。孔部161A是从基部161的X轴正方向侧的侧面朝向X轴负方向形成的孔部，孔部161B是从基部161的X轴负方向侧的侧面朝向X轴正方向形成的孔部。在孔部161A与孔部161B之间存在壁部161C，从而将孔部161A与孔部161B截断。另外，固定部121B具有突出部121B1。

螺旋弹簧170A、170B是压缩螺旋弹簧。对于螺旋弹簧170A，其X轴负方向侧的端部穿通于孔部161A的内部，且X轴正方向侧的端部与X轴正方向侧的固定部121B的突出部121B1卡合。螺旋弹簧170A以相比自然长度进行了压缩的状态设置在壁部161C与X轴正方向侧的固定部121B的突出部121B1之间。

同样地，对于螺旋弹簧170B，其X轴正方向侧的端部穿通于孔部161B的内部，且X轴负方向侧的端部与X轴负方向侧的固定部121B的突出部121B1卡合。螺旋弹簧170B以相比自然长度进行了压缩的状态设置在壁部161C与X轴负方向侧的固定部121B的突出部121B1之间。

线性位置传感器180固定于底座120的基板部121，且对滑动构件160的基部161的自初始状态起的X轴方向的位移进行检测。在对基部161进行施力的螺旋弹簧170A与螺旋弹簧170B处于相互平衡的状态时，基部161处于初始状态。由线性位置传感器180检测的表示位移的数据向后述的控制部输出。线性位置传感器180是变化量检测部的一例，基部161的X轴方向的位移是变化量的一例。

在以上那样的结构的输入装置100中，在操作者欲使转子150旋转而施加力时，旋转力从齿轮152A传递至齿轮140，从而朝向X轴方向的移动力传递至蜗轮135。

蜗轮135由于所谓的蜗杆对蜗轮的自锁效果，从而即使从齿轮140侧附加旋转力也不会旋转，但由于蜗轮135与旋转轴135A花键结合，因此在操作者欲使转子150旋转而施加力时，蜗轮135通过齿轮140而沿着旋转轴135A朝向X轴正方向或者X轴负方向移动。同时，在蜗轮135由马达130驱动而旋转的情况下，蜗轮135根据自身的旋转方向而朝向X轴正方向或者X轴负方向移动。因此，对于蜗轮135的移动量，如果将朝向X轴正方向的移动定义为正的移动量，且将朝向X轴负方向的移动定义为负的移动量，则蜗轮135的X轴上的最终的移动量是通过齿轮140而移动的移动量与通过自身的旋转而移动的移动量的合计。

当蜗轮135朝向X轴正方向或者X轴负方向移动时，滑动构件160与之相伴地朝向X轴正方向或者X轴负方向滑动，因此，通过螺旋弹簧170A、170B之中的位于基部161移动的方向的一侧的螺旋弹簧的收缩以及位于相反方向的另一侧的螺旋弹簧的伸长，从而X轴负方向或者X轴正方向的回复力朝向使得基部161返回初始位置对基部161进行作用。另外，此时，线性位置传感器180对滑动构件160的移动量进行检测，由此来控制马达130的驱动。回复力是作用力的一例。

因此，在操作者欲使转子150旋转而施加力时，基于与基部161的自初始状态起的移动量相应的螺旋弹簧170A、170B的回复力的力作为经由滑动构件160、蜗轮135、齿轮140以及齿轮152A而向转子150施加的旋转转矩发挥作用，从而向对转子150进行旋转操作的操作者的手提供力感。

此时，控制部通过朝向对螺旋弹簧170A、170B的回复力进行辅助的方向即减小滑动构件160的移动量的方向、或者对回复力进行限制的方向即增大滑动构件160的移动量的方向驱动马达130，从而使施加的旋转转矩的大小、朝向或者时机等发生变化，从而向对转子150进行操作的操作者的手提供各种力感。

图7是示出输入装置100的控制系统的图。在图7中，除了输入装置100的控制部190、马达130以及线性位置传感器180以外，还示出了上位装置10。

在图7中省去了马达130与线性位置传感器180之间的结构(蜗轮135、齿轮140、转子150)，但在操作者施加使转子150旋转的力时，由未图示的旋转角度检测机构对转子150的旋转进行检测，由此开始马达130的驱动。另外，通过驱动马达130旋转，滑动构件160伴随着蜗轮135的移动而滑动，从而滑动构件160的移动量由线性位置传感器180检测出。

上位装置10例如是车辆所搭载的导航装置、空调等各种装置的ECU(ElectronicControl Unit：电子控制装置)。上位装置10通过包括CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、输入输出接口以及内部总线等在内的计算机来实现。

上位装置10将表示力感指令的数据保存在存储器中，该力感指令与在根据输入装置100的输入模式而对输入装置100进行操作时提供的力感相应，且上位装置10将与被选择出的输入模式相应的力感指令向控制部190输出。需要说明的是，输入模式例如是进行导航装置、空调等中的任一个的操作的模式，且通过输入模式来将在仪表板设置的显示器的显示内容切换为导航装置、空调等。通过与这些输入模式相应的力感指令，而提供例如较强咔哒感、较弱咔哒感或者连续的规定的旋转负荷转矩等的力感。

控制部190具有力感模式产生部191、转矩控制部192以及角度追随控制部193。

力感模式产生部191基于由线性位置传感器180检测的移动量、从上位装置10输入的力感指令以及由旋转角度检测机构检测的转子150的角度来生成转矩指令，并将其向转矩控制部192输出。

力感模式产生部191在将力感指令转换为针对转子150的规定角度的转矩指令时，利用规定的弹性构件的FS(Force-Stroke)特性进行转换。力感模式产生部191将与力感指令的种类相应的、针对转子150的规定角度的转矩转换为弹性构件的行程，且将转换后的行程转换为由线性位置传感器180检测的移动量，由此生成转矩指令。

转矩控制部192通过进行转换处理来生成角度指令，该转换处理将从力感模式产生部191输入的转矩指令所表示的、作为基部161的自初始位置起的移动量的蜗轮135的旋转量转换为马达130的驱动轴130A的旋转角度。转矩控制部192将角度指令向角度追随控制部193输出。转矩控制部192生成对螺旋弹簧170A、170B的回复力进行辅助的方向、或者使得基部161以对回复力进行限制的方式移动的方向的角度指令。

角度追随控制部193根据由线性位置传感器180检测的当前的移动量求出旋转轴135A即马达130的驱动轴130A的当前的旋转角度。角度追随控制部193基于由转矩控制部192输入的角度指令的目标旋转角度和当前的旋转角度来进行反馈控制，由此生成进行马达130的驱动控制的驱动信号。驱动信号例如是PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号，角度追随控制部193通过反馈控制来确定占空比。

例如，在来自空调的力感指令是在用于风量的选择的旋转操作中伴随着反复多次的较强咔哒感的力感模式的要求的情况下，需要在从力感模式产生部191输入的转矩指令中，使得在旋转操作时施加的、与操作方向相反的方向的旋转转矩(以下也简称为附加转矩)在较大与较小之间反复变化。因此，需要使用于产生附加转矩的螺旋弹簧170A、170B也在收缩量较大(附加转矩较大)与收缩量较小(附加转矩较小)之间反复变化。因而，转矩控制部192生成马达130的驱动轴130A的角度指令，以使得由线性位置传感器180检测的基部161的移动量在较大(螺旋弹簧170的收缩量较大)与较小(螺旋弹簧170的收缩量较小)之间反复变化。即，生成对螺旋弹簧170的回复力进行辅助(减小螺旋弹簧170的收缩量)的方向、或者对回复力进行限制(将螺旋弹簧170的收缩量维持得较大)的方向的角度指令，并将其向角度追随控制部193输出。以后，根据由转矩控制部192输入的角度指令的驱动轴130A的目标旋转角度与由线性位置传感器180检测的基部161的当前的移动量而得到驱动轴130A的当前的旋转角度，并基于驱动轴130A的当前的旋转角度来进行马达130的反馈控制，由此控制针对转子150的规定角度的附加的旋转转矩，从而得到所希望的力感。

需要说明的是，在本实施方式的输入装置100中，当针对上述那样的转子150的、由操作者进行的旋转操作以及马达130的驱动控制终止时，蜗轮135以及基部161设定为由于螺旋弹簧170的回复力而总是返回初始状态，因此，在进行针对输入装置100的上述控制时，能够总是从初始状态开始实施。

对于其他力感模式，也能够利用与上述相同的方法进行控制。

如以上所述，输入装置100包括：齿轮140及蜗轮135，其伴随着转子150的旋转而旋转；以及螺旋弹簧170，其产生对伴随着蜗轮135的移动而移动的滑动构件160的滑动进行抑制的回复力，并且输入装置100包括马达130，该马达130朝向对回复力进行辅助或者限制的方向驱动蜗轮135。

并且，在对转子150进行旋转操作时，根据蜗轮135的移动量而以对螺旋弹簧170A、170B的回复力进行辅助的方向、或者对回复力进行限制的方向，经由齿轮140使转子150产生附加旋转转矩。

通过这样的结构的输入装置100对操作者的手提供的力感利用螺旋弹簧170A、170B的回复力来实现。由于马达为了对回复力进行辅助或者限制而驱动蜗轮135，因此与像以往的装置那样直接连结马达而仅通过马达自身所具有的转矩来实现力感的情况相比，能够大幅度地减少马达130的驱动转矩。

另外，利用在马达以外的场所设置的线性位置传感器来进行旋转控制，从而对于马达自身不需要具有高精度的旋转角度检测机构等，因此，不需要对马达设置马达的转矩控制所需要的结构，从而能够使马达的结构简化。因此，输入装置100能够通过利用与以往的装置相比低转矩且结构简单的小型的马达130的结构来提供力感。

因此，根据实施方式，能够提供小型化的输入装置100。

另外，由于使用了蜗轮135，因此，通过利用无法从蜗轮侧被驱动而旋转这一蜗轮135的自锁效果，从而在马达130产生了对回复力进行限制或者保持的转矩的情况下，马达130的转矩较小即可。从这样的观点出发，也能够实现马达130的小型化，从而能够实现输入装置100的小型化。

另外，蜗轮135经由齿轮140而与转子150的齿轮152A连接。因此，从蜗轮135侧观察时，能够得到较大的减速比，因此，即使蜗轮135相对于齿轮140产生的附加旋转转矩较小，由于相对于转子150放大，因此也能够提供足够的力感。从这样的观点出发，也能够实现马达130的小型化，从而能够实现输入装置100的小型化。另外，在由转子150与底座120包围的空间中配置有马达130、蜗轮135、齿轮140、滑动构件160、螺旋弹簧170以及线性位置传感器180，因此，通过马达130的小型化，能够兼顾空间效率的改善与小型化。

另外，由于利用两个螺旋弹簧170A、170B对滑动构件160进行施力，因此转子150无论朝向哪一方向移动，都能够得到由一方的螺旋弹簧(170A或者170B)伸缩而产生的回复力和由另一方的螺旋弹簧(170A或者170B)伸缩而产生的回复力，从而容易与旋转方向无关地提供均衡的力感。

另外，通过使由马达130的驱动而施加的旋转转矩根据转子150的旋转角度而按照时间序列进行变化，能够实现各种力感。例如，如果设置马达130的驱动模式以使得力感根据导航装置、空调等各种装置的种类、操作内容而不同，则操作者能够仅通过力感来感知操作内容的确认、操作的结束。

需要说明的是，以上对马达130以及旋转轴135A垂直于中心轴C的方式进行了说明，但马达130以及旋转轴135A也可以不垂直于中心轴C。

另外，以上对输入装置100包括蜗轮135、齿轮140以及齿轮152A的方式进行了说明，但这些齿轮或者齿的结构并不限于上述的结构，也可以是其他结构。

另外，以上对螺旋弹簧170A、170B使用压缩螺旋弹簧的方式进行了说明，但也可以如图8至图12所示那样进行变形。图8至图12是示出根据实施方式的变形例的滑动构件的基部、螺旋弹簧以及固定部的图。

如图8所示，也可以使用侧视下为T字型的基部161M1、相比自然长度进行了伸展的状态的拉伸类型的螺旋弹簧170M1A、170M1B以及固定部121M1A。基部161M1具有朝向下方突出的突出部161M1A。

拉伸类型的螺旋弹簧170M1A、170M1B在突出部161M1A的两侧面与两侧的固定部121M1A之间，在相比自然长度进行了伸展的状态下，两端通过未图示的固定用钩形状而固定于各自的对置面。当转子150进行旋转时，突出部161M1A朝向X轴正方向或者X轴负方向移动，因此螺旋弹簧170M1A以及170M1B一方收缩而另一方伸长，从而相比于图8所示的取得平衡的状态而产生了回复力。

通过使用这样的基部161M1以及固定部121M1A，能够利用相比自然长度进行了伸展的状态的螺旋弹簧170M1A、170M1B的回复力来与转子150的旋转移动匹配地提供力感。

另外，如图9所示，也可以使用圆锥形的弹簧170M2A、170M2B、基部161M1以及固定部121M1A。对于圆锥形的弹簧170M2A、170M2B，其两端固定在突出部161M1A的两侧面与两侧的固定部121M1A之间。圆锥形的弹簧170M2A、170M2B既可以是压缩类型的圆锥弹簧，也可以是相比自然长度进行了拉伸的状态的拉伸类型的弹簧。该变形例的动作与图1至6或者图8相同。

另外，如图10所示，也可以使用两个扭簧170M3A、170M3B、基部161M1以及基板部121M3。扭簧170M3A、170M3B均是一端与基板部121M3的表面抵接，而另一端与基部161M1的突出部161M1A卡合。在该状态下，对于扭簧170M3A、170M3B，其两端比自然的状态更接近，从而朝向张开方向产生回复力。

当转子150进行旋转时，突出部161M1A朝向X轴正方向或者X轴负方向移动，因此扭簧170M3A、170M3B中的任一方被压缩，而另一方张开。

通过使用这样的基部161M1和基板部121M3，能够利用扭簧170M3A、170M3B的回复力来与转子150的旋转移动匹配地提供力感。

另外，如图11所示，也可以使用一个扭簧170M4、基部161M1以及基板部121M4。基板部121M4具有沿Z轴方向延伸的圆筒状的保持部121M4A和位于保持部121M4A的上方的板状的限位器121M4B。保持部121M4A与限位器121M4B在基板部121M4的上表面的上方，且由未图示支承件等固定在图11所示的高度的位置。

对于扭簧170M4，在卷绕部卷绕于保持部121M4A且两端的临近部分与限位器121M4B抵接的状态下，扭簧170M4的两端与基部161M1的突出部161M1A的两侧面抵接。在该状态下，对于扭簧170M4，其两端相比自然的状态被张开，从而朝向闭合的(两端接近)方向产生回复力。

当转子150进行旋转时，突出部161M1A朝向X轴正方向或者X轴负方向移动，因此扭簧170M4的两端的一方被张开而产生回复力。

通过使用这样的基部161M1和基板部121M4，能够利用扭簧170M4的回复力来与转子150的旋转移动匹配地提供力感。

另外，如图12所示，也可以使用一个板簧170M5、基部161M1以及基板部121M5。基板部121M5在上表面具有突起部121M5A。板簧170M5在侧视下折弯成三角形状，且在底部具有在俯视下使突起部121M5A穿通的开口部。板簧170M5通过使突起部121M5A穿通底部的开口部，从而固定于基板部121M5的上表面。

在该状态下，对于板簧170M5，其两端相比自然的状态被张开，从而朝向闭合的(两端接近)方向产生回复力。

当转子150进行旋转时，突出部161M1A朝向X轴正方向或者X轴负方向移动，因此板簧170M5的两端的一方被张开而产生回复力。

通过使用这样的基部161M1和基板部121M5，能够利用板簧170M5的回复力来与转子150的旋转移动匹配地提供力感。

图13是示出实施方式的变形例的图。在图13中，代替图1至图5所示的底座120而包括底座120M6，代替齿轮140而包括齿轮140M6，代替滑动构件160而包括滑动构件160M6，代替螺旋弹簧170A、170B和线性位置传感器180而包括压力传感器180M6。在图13中示出了底座120M6、马达130、蜗轮135、齿轮140M6、滑动构件160M6、压力传感器180M6、橡胶构件181M6，并省略了其他结构要素。

底座120M6具有基板部121M6、延伸部122M6。基板部121M6具有固定部121M6A、121M6B，且在固定部121M6A处固定有马达130，在固定部121M6B处，经由两个压力传感器180M6以及两个橡胶构件181M6而安装有滑动构件160M6。延伸部122M6具有突出部122M6A和轴部122M6B。突出部122M6A与突出部122A(参照图5)相同，且由轴部122M6B将齿轮140M6轴支承为旋转自如。

齿轮140M6具有齿轮141M6和齿轮142M6。齿轮141M6是与图1至图5所示的齿轮140对应的直齿轮，齿轮142M6是与齿轮141M6同轴状地固定设置且直径比齿轮141M6小的直齿轮。齿轮141M6与转子150的齿轮152A卡合，且齿轮142M6与蜗轮135卡合。

滑动构件160M6具有基部161M6和突出部162M6A、162M6B。基部161M6是长方体的构件，且经由在X轴方向的两侧分别设有一个的压力传感器180M6以及橡胶构件181M6而安装于固定部121M6A。在基部161M6的X轴方向上的两端设置有朝向Z轴负方向延伸的突出部162M6A、162M6B。突出部162M6A、162M6B与图5所示的突出部163A、163B同样地在蜗轮135的两端将旋转轴135A保持为旋转自如。

压力传感器180M6是对压力(应力或者载荷)进行检测的传感器。两个压力传感器180M6在固定于固定部121M6A、121M6B的状态下，经由两个橡胶构件181M6而对滑动构件160M6的基部161M6进行保持。在对基部161M6施以X轴方向的负荷时，橡胶构件181M6能够在X轴方向上发生变形，此时压力传感器180M6对压力进行检测。作为这样的压力传感器180M6，例如可以使用作为Force Sensor进行市售的传感器。橡胶构件181M6只要例如是在X轴方向上能够发生0.3mm左右的变形的具有弹性的构件，则也可以不是橡胶，例如还可以是弹性体树脂。

在转子150进行旋转且马达130进行驱动时，滑动构件160M6朝向X轴正方向或者X轴负方向移动，两个橡胶构件181M6之中的一方被按压而产生回复力。另外，此时压力传感器180M6对按压力进行检测。

通过根据由压力传感器180M6检测的按压力来驱动马达130，能够经由齿轮140M6而将来自蜗轮135的回复力传递至齿轮152A，从而与转子150的旋转移动匹配地提供力感。

例如，在欲以比螺旋弹簧170A、170B的弹簧常数更小的转矩下的动作应对的情况下，也可以利用压力传感器180M6。

以上，对本发明的例示的实施方式的输入装置进行了说明，但本发明并不限定于具体公开了的实施方式，而能够在不脱离专利技术方案的情况下进行各种变形、变更。

需要说明的是，本国际申请主张基于在2018年3月19日申请的日本专利申请2018-051380的优先权，且将其全部内容通过此处的参考而援引于本国际申请中。

附图标记说明

100 输入装置

110 基部

120、120M6 底座(基座构件)

130 马达

130A 驱动轴

131 连接部

135 蜗轮

135A 旋转轴

140、140M6 齿轮

150 转子

151、152 圆筒部

152A 齿轮

160、160M6 滑动构件

161、161M1、161M6 基部

162 支承部

163 保持部

170、170A、170B、170M1A、170M1B 螺旋弹簧

170M2A、170M2B 弹簧

170M3A、170M3B 弹簧

170M4 扭簧

170M5 板簧

180 线性位置传感器

180M6 压力传感器

190 控制部。

Claims (7)

1.一种输入装置，其中，包括：

基座构件；

马达，其安装于所述基座构件；

旋转轴，其被所述马达驱动而旋转；

蜗轮，其被所述旋转轴驱动而旋转，并且以能够沿着所述旋转轴的轴向移动的方式安装于所述驱动轴；

第一齿轮，其设置为相对于所述基座构件而旋转自如，且与所述蜗轮卡合；

转子，其具有与所述第一齿轮卡合的第二齿轮，且由操作者进行旋转操作，所述第二齿轮设置为相对于所述基座构件而旋转自如；

移动构件，其伴随着所述蜗轮的所述轴向的移动而移动；

弹性构件，其根据所述移动构件的移动量而朝向对所述移动构件的移动进行抑制的方向产生作用力；

变化量检测部，其对根据所述移动构件的移动而发生变化的状态的变化量进行检测；以及

控制部，其根据由所述变化量检测部检测的变化量来进行所述马达的驱动控制，以使得经由所述转子而给予所述操作者的力感发生变化。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，

所述转子为中空状，且所述第二齿轮沿着旋转方向而设置于所述转子的内周面。

3.根据权利要求2所述的输入装置，其中，

在所述转子的内侧设置有所述马达、所述蜗轮、所述第一齿轮、所述移动构件、所述弹性构件以及所述变化量检测部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的输入装置，其中，

所述弹性构件是朝向对所述移动构件的移动进行抑制的方向产生作用力的弹簧，所述移动构件的移动与所述蜗轮的朝向所述轴向上的第一方向以及第二方向的移动相伴。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的输入装置，其中，

所述变化量检测部是将所述移动构件的移动量作为所述变化量来检测的线性位置传感器。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的输入装置，其中，

所述变化量检测部是将对所述移动构件施加的压力作为所述变化量来检测的压力传感器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的输入装置，其中，

所述马达以及所述旋转轴垂直于所述转子的旋转中心轴。

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