JP2005135635A - 多方向スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 導通不良を解消するとともに、全ての入力方向で同一のストローク量を設定でき、良好な操作フィーリングが得られる多方向スイッチを提供する。
【解決手段】 多方向スイッチは、ユーザに方向操作される多方向操作部Ａと、この多方向操作部Ａの入力方向に応じて位置変化する磁性体で形成されたスライダ９と、このスライダ９の軸線の同心円状に９０度ピッチで配置した４つのＭＲセンサ４と、各ＭＲセンサ４の出力電圧の組み合わせに基づいて多方向操作部Ａの入力方向を演算するスイッチ基板１３と、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、多方向スイッチの技術分野に属する。

従来の多方向スイッチは、方向操作の操作部はスイッチ基板上に配置された押しボタンスイッチ（タクトスイッチ）や摺動抵抗等によるスイッチデバイスにより、入力方向を判定するとともに、操作力および操作フィーリングを発生させている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１２３６９０号公報

しかしながら、上記従来技術のうち、押しボタンスイッチを利用しているものにあっては、接点部に異物等が混入し導通不良を発生させるとともに、十字方向と斜め方向とでストロークに違いが発生するおそれがある。また、摺動抵抗を利用しているものにあっては、接点部の摩耗により導通不良が発生するという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、導通不良を解消するとともに、全ての入力方向で同一のストローク量を設定でき、良好な操作フィーリングが得られる多方向スイッチを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、多方向入力可能な操作部と、この操作部の入力方向に応じて位置変化する磁性体と、この磁性体に面し、磁性体の位置変化に応じた検出信号を出力する磁気センサと、を有することを特徴とする。

よって、本発明の多方向スイッチにあっては、磁気センサにより操作部の入力方向を非接触で検出するため、接点部位の異物混入や接点摩耗に起因する導通不良が発生せず、長期間にわたって安定した信号を供給できる。また、既存の接触型スイッチデバイスに依存しないため、全ての入力方向で同一のストローク量を設定でき、良好な操作フィーリングが得られる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の多方向スイッチの斜視図、図２は多方向スイッチの分解斜視図、図３は多方向スイッチの縦断面図である。

実施例１の多方向スイッチは、
(1) スイッチ上面に配置されたノブ・ジョイパッド１とノブ・エンタ２とからなる多方向操作部（操作部）Ａと、
(2) 磁性体で形成され、多方向操作部Ａを下方から支持するスライダ９と、
(3) 磁界を検出するＭＲセンサ（磁気センサ）４と、
を主要な構成としている。

前記ノブ・ジョイパッド１は、凹面状に形成され、中心部から外周へ向かうに従って漸次せりせり上がり、中心から一定距離以上の外周部分には、下方へ垂れ下がる傘状部１ａが形成されている。ノブ・ジョイパッド１の中心部分には、円形孔１ｂが設置されており、この円形孔１ｂには、ノブ・エンタ２がはめ込まれている。

このノブ・エンタ２は、下方が開口した円筒状に形成され、底面を上方に向けた状態で円形孔１ｂにはめ込まれ、円形孔１ｂを塞いでいる。ノブ・エンタ２の最頂部は、ノブ・ジョイパッド１の最頂部よりも低い位置に設定されている。

前記ノブ・ジョイパッド１の外周部分には、スイッチ外周を覆うカバーであるフィニッシャ３が設置され、スイッチのニュートラル時において、フィニッシャ３の上端円周部分は、ノブ・ジョイパッド１の傘状部１ａの下部を覆っている。

前記フィニッシャ３は、半球殻の上部を水平平面で切断した形状を成し、ノブ・ジョイパッド１の傘状部１ａがフィニッシャ３の内側面に沿って当接しながら、ノブ・ジョイパッド１全体が回転移動する構造となっている。また、フィニッシャ３の最上部の円周内径は、前記ノブ・ジョイパッド１の外径よりも小さく形成されているため、ノブ・ジョイパッド１がフィニッシャ３上部から外れることはない。

前記ノブ・エンタ２の内部には、第１スプリング（コイルスプリングであり反力発生手段に相当する）６が上下方向伸縮可能な状態で格納されている。この第１スプリング６は、ノブ・エンタ２とホルダ７により上下方向の移動を規制されている。

前記ホルダ７は、上下２つの円筒キャップ部７ａ，７ｂから構成されている。下部キャップ部７ｂの外周は、上部キャップ部７ａの内周よりも細く形成されている。上部キャップ部７ａは上方が開口し、下部キャップ部７ｂは下方が開口している。上部キャップ部７ａの底面１５ａは、下部キャップ部７ｂの底面１５ｂよりも下方に位置し、下部キャップ部７ｂの上方の一部は上部キャップ部７ａの円筒内に突き出している。この突き出し部分に、第１スプリング６の下部が挿入されている。

前記上部キャップ部７ａの内周は、ノブ・エンタ２の外周よりもわずかに広く形成され、上部キャップ部７ａにノブ・エンタ２がはめ込まれている。上述したように、第１スプリング６は、ノブ・エンタ２と上部キャップ部７ａとの間に保持されており、ノブ・エンタ２は、ホルダ７にはめ込まれた状態で上下方向移動可能となっている。

前記下部キャップ部７ｂの内部には、第２スプリング（付勢手段）８とスライダ９が格納されている。スライダ９は、第２スプリング８により下方側へ付勢され、その下端部９ａは、下部キャップ部７ｂよりも下方へ突出している。

前記スライダ９の下方には、ベース１１が設けられている。このベース１１には、スライダ９を充分に収納できる大きさの中空円筒状のケーシング１１ａが形成されている。このケーシング１１ａの中心軸は、ノブ・ジョイパッド１の中心軸と同一に設定されている。また、ケーシング１１ａの底部には、ノブ・ジョイパッド１が中立位置、すなわち、スイッチのニュートラル時に、スライダ９の下端部９ａがはまり込む節度穴１１ｃが形成されている。そして、節度穴１１ｃの周部には、スライダ９が傾斜したとき、その下端部９ａがスライドするスライド面１１ｂが設定されている。

前記ＭＲセンサ４は、磁界変化を検出する磁気センサであり、ベース１１下方に配置されたスイッチ基板１３上に設けられている。このＭＲセンサ４は、磁性体であるスライダ９の位置変化に伴う磁界変化を検出できるよう、ケーシング１１ａの外側に４個配置されている。具体的には、ノブ・ジョイパッド１の中心軸から同心円上で、向かい合うＭＲセンサ４同士を結ぶ直線がほぼ直交するよう、９０度ピッチで配置されている。

４つのＭＲセンサ４の出力電圧は、それぞれスイッチ基板３へ出力される。スイッチ基板３では、入力された４つの出力電圧の組み合わせに基づいて、スイッチの入力方向を判定する。判定方法としては、実験等により、あらかじめ出力電圧の組み合わせに対する入力方向を設定したマップ等を用いることができる。検出された入力方向は、例えば、車載機器等の操作に用いられる。

なお、スイッチ基板１３では、ＭＲセンサ４の出力電圧の変化量があらかじめ設定された所定値以下であるとき、スイッチの方向変化を検出しない。すなわち、ＭＲセンサ４の出力電圧の変化量に不感帯を設定することで、微小なユーザ入力をキャンセルし、入力方向の誤判定を防止している。

次に、作用を説明する。
（ニュートラル時）
図５に、スイッチのニュートラル時におけるスライダ９の磁界を示す。図に示すように、ニュートラル時には、４つのＭＲセンサ４を通過する磁界は同一となり、４つのＭＲセンサ４の出力電圧は、全て同一となる。

（方向入力時）
図４は、方向入力時の状態を示すスイッチの縦断面図である。
ユーザの方向入力は、多方向操作部Ａに伝達され、入力が多方向操作部Ａの中心軸から偏心している場合、中心軸を同一とする第１スプリング６によって支えられている多方向操作部Ａは、この中心軸を基準として傾斜する。

このとき、ホルダ７およびスライダ９も多方向操作部Ａと一体となって傾斜する。よって、スライダ９の下端部９ａを回転中心として、多方向操作部Ａ、ホルダ７およびスライダ９が一体となって回転する。

ユーザ入力による移動初期には、前述のように多方向操作部Ａ、ホルダ７およびスライダ９からなる可動部分は、スライダ９の下端部９ａを中心として回転する。回転初期では、スライダ９は第２スプリング８の付勢力により下方へ押圧され、その下端部９ａは節度穴１１ｃにはまり込んでいる。

その後、回転が進むにつれて、ユーザ入力がもたらす回転力によって、第２スプリング８がスライダ９を下方へ押圧する力よりも、スライダ９が節度穴１１ｃから脱出しようとする力のほうが大きくなり、スライダ９は節度穴１１ｃから脱出し、スライド面１１ｂを摺動する。このとき、スライダ９の振動がホルダ７を介して多方向操作部Ａに伝達されるため、操作にクリック感を与えることができる。

また、多方向操作部Ａに入力されたユーザ入力は、ホルダ７内に格納された第１スプリング６と第２スプリング８に伝達され、第１スプリング６と第２スプリング８を弾性変形させる。この弾性変形による反発力は、操作反力としてユーザに操作感を与える。

図６は、方向入力時におけるスライダ９の磁界を示す図であり、方向入力時には、スライダ９の傾斜に伴い、４つのＭＲセンサ４を通過する磁界は、ニュートラル時に対し変化する。スイッチ基板１３では、それぞれの検出電圧の組み合わせに基づいて、スイッチの入力方向を検出し、車載機器のコントローラ等へ出力する。

入力が終了したとき、すなわち、ユーザの指がノブ・ジョイパッド１から離れたとき、節度穴１１ｃから脱していたスライダ９の下端部９ａは、第２スプリング８の弾性力により再び節度穴１１ｃにはまり込み、スライダ９は初期位置へ復帰する。さらに、多方向操作部Ａは、第１スプリング６の弾性力により初期位置へ復帰するため、スイッチ全体がニュートラルに復帰する。

次に効果を説明する。
実施例１の多方向スイッチにあっては、次に列挙する効果を得ることができる。

(1) 実施例１の多方向スイッチでは、４つのＭＲセンサ４により、スライダ９の位置変化に伴う磁界の変化を検出し、出力電圧の組み合わせに基づいて多方向操作部Ａの入力方向を検出する。よって、接点部位への異物混入や接点磨耗による導通不良が発生せず、長期間にわたって安定した信号を供給できる。

(2) 多方向操作部Ａを上方へ付勢する第１スプリング６を設けたため、非接触型でありながら、安価なコイルスプリングを用いて良好な操作反力を設定できる。さらに、多方向操作部Ａの操作反力は、第１スプリング６の弾性係数のみに依存するため、タクトスイッチ等を複数個用いた接触型の従来品と比較して、操作反力の設定が容易である。

(3) 多方向操作部Ａのストロークを従来の接触型スイッチデバイスに依存しないため、全ての入力方向で同一のストローク量を設定でき、良好な操作フィーリングが得られる。

(4) ＭＲセンサ４を用いた非接触型であるため、スイッチ基板１３へのストレスが発生せず、過荷重、すなわち押し込み過ぎによるスイッチ基板１３の損傷を防止できる。

(5) スイッチのニュートラル時にスライダ９の下端部９ａがはまり込む節度穴１１ｃと、方向入力時に下端部９ａが摺動するスライド面１１ｂと、スライダ９を下方へ押圧する第２スプリングを設けたため、ユーザにクリック感と節度感を与えることができる。

(6) ＭＲセンサ４を磁性体で形成したスライダ９の軸線を中心とする同心円状に９０度ピッチで配置したため、多方向操作部Ａの入力方向を高精度に検出できる。

(7) ＭＲセンサ４の出力電圧の変化量に不感帯を設定し、ユーザ入力が小さい場合の入力をキャンセルするため、入力方向の誤判定およびスイッチの反応が敏感になりすぎて操作感が損なわれるのを防止できる。
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではない。例えば、多方向操作部の形状は任意であり、ジョイスティックを用いる構成としてもよい。また、スライダの数と磁気センサの数は任意である。

多方向スイッチ斜視図（実施例１）。 多方向スイッチ構成部品図。 多方向スイッチ縦断面図（実施例１）。 多方向スイッチ詳細図（実施例１）。 多方向スイッチ断面図（実施例１）。 ＭＲセンサ出力波形（実施例１）。

符号の説明

Ａ 多方向操作部
１ ノブ・ジョイパッド
２ ノブ・エンタ
３ フィニッシャ
４ ＭＲセンサ
６ 第１スプリング
７ ホルダ
７ａ 上部キャップ部
７ｂ 下部キャップ部
８ 第２スプリング
９ スライダ
１０ ジョイント
１１ ベース
１１ａ ケーシング
１１ｂ スライド面
１１ｃ 節度穴
１３ スイッチ基板
１５ａ 上部キャップ部底面
１５ｂ 下部キャップ部底面

Claims (6)

1. 多方向入力可能な操作部と、
   この操作部の入力方向に応じて位置変化する磁性体と、
   この磁性体に面し、磁性体の位置変化に応じた検出信号を出力する磁気センサと、
   を有することを特徴とする多方向スイッチ。
2. 請求項１に記載の多方向スイッチにおいて、
   前記操作部の位置変化に応じた操作反力を出力する反力発生手段を設けたことを特徴とする多方向スイッチ。
3. 請求項２に記載の多方向スイッチにおいて、
   前記反力発生手段を、操作部を入力方向と反対方向へ付勢するコイルスプリングとしたことを特徴とする多方向スイッチ。
4. 請求項１または請求項３のいずれか１項に記載の多方向スイッチにおいて、
   前記操作部が中立位置にあるとき直立するとともに、操作部への入力量に応じて傾斜するスライダと、
   このスライダの傾斜時にスライダの第１端部と当接し、スライダが中立位置にあるとき、スライダの第１端部がはまり込む節度穴を有するスライド面と、
   前記スライダをスライド面側へ付勢する付勢手段と、
   を設けたことを特徴とする多方向スイッチ。
5. 請求項４に記載の多方向スイッチにおいて、
   前記スライダを磁性体で形成し、
   前記磁気センサを、スライダの軸線を中心とする同心円状に等間隔で複数配置したことを特徴とする多方向スイッチ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の多方向スイッチにおいて、
   前記磁気センサは、微少磁界変化に対し不感帯を有することを特徴とする多方向スイッチ。

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