JP2005197037A - 多方向入力装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 小型でありながらクリック感を持ってアナログとデジタルの両方を入力できるようにする。
【構成】 ケース１０内にフレキシブル基板２０、ラバー接点３０及び操作部材４０を順番に収容し、ケース１０の上面開口部をカバー５０で閉じる。ラバー接点３０は操作部材４０を中立位置に弾性保持すると共に操作部材４０の中心回りに導電性ラバーとして配置された導電部３３を有する。同基板２０は導電部３３に対応するアナログ回路パターンを上面に有し、下面には同じく導電部３３に対応するデジタル回路パターンを有する。同パターンは同プレート７０と組み合わされている。操作部材４０を傾倒操作すると、押下側では導電部３３が対応する同パターンに操作量に応じた圧力で押し付けられアナログ信号を生成する。同時に、同パターンに組み合わされた同プレート７０が反転変形してデジタル信号を生成し、クリック感を発生させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アナログ入力機構とデジタル入力機構とを併せ持つ多方向入力装置に関する。

ジョイスティックと呼ばれるこの種の多方向入力装置は、通常、周囲の全方向へ傾倒操作可能に支持された操作部材と、直角な２方向へ動作可能に組み合わされ、操作部材の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ回動する１組の動作変換部材と、操作部材を中立位置に弾性的に保持するスプリングと、１組の動作変換部材の各一端部に連結されて、各動作変換部材の回動角度に対応する信号を出力する一組の信号出力手段とを備えている。

一組の信号出力手段としては、ボリュームに代表される電気的センサ、磁気的センサ、光学的センサなどが使用されるが、主にコスト等の点からボリュームが比較的多く使用されている（特許文献１及び２参照）

実公平５−１９９２５号公報 実公平５−１９９２６号公報

しかしながら、このような従来の多方向入力装置の場合、操作部材の傾倒動作を２方向の回転動作に変換する１組の動作変換部材が必要であり、しかも、これを２段に重ねる必要がある。更に、操作部材を中立位置に弾性保持するスプリングも、動作変換部材とは別に必要となる。更に又、１組の動作変換部材に対応するボリューム等も必要である。これらのために、形状が大きくなり、小型化が困難である。

本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、アナログ信号とデジタル信号の両方を入力でき、しかも、クリック感をもってデジタル信号の入力を行うことができる小型化に適した多方向入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る多方向入力装置は、基板上に配置され、周囲へ傾倒操作が可能な操作部材と、該操作部材の中心回りの複数箇所に配置され、各配置箇所で基板の表面に形成された抵抗体パターンに接触すると共に、前記操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により抵抗値を変化させる複数の導電性ラバーと、複数の導電性ラバーに対応するように前記操作部材の中心回りの複数箇所に配置され、各配置箇所で基板の表面に形成された接点パターンを、前記操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により短絡させる複数のスナッププレートとを具備している。

本発明に係る多方向入力装置においては、複数の導電性ラバーが操作部材の中心回りの複数箇所に平面的に配置され、操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により抵抗体パターンとの接触位置を変化させることにより、操作部材の傾倒動作を２方向動作に変換する動作変換部材を兼ねる。しかも、複数の導電性ラバーは、基板上の抵抗体パターンと共に信号出力手段を構成し、ボリューム等の外付け部品が不要である。また、操作部材の中心回りの複数箇所にアナログ入力用の導電性ラバー及びデジタル入力用のスナッププレートを配置したので、デジタル信号の入力時にクリック感を発生させることができる。複数の導電性ラバーは、アナログ回路を構成するのみならず、操作部材を中立位置に弾性的に保持するスプリングとしての機能も有する。

アナログ回路に関しては、操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により、導電性ラバーの抵抗体パターンに対する接触位置（導電性ラバーと電極パターンの短絡位置）を変化させ、その位置変化に対応した抵抗値を出力させる構成でもよいし、導電性ラバーの抵抗体パターンに対する接触面積を変化させて、抵抗体パターンの見かけ上の抵抗値を変化させる構成でもよいが、精度の点からは前者の構成が好ましい。

複数の導電性ラバー及びスナッププレートは、基板を挟んで両側に分離して配置することができるし、操作部材が配置される操作側の表面にまとめて配置することもでき、いずれの構成を採用することも可能である。以下、前者の構成をもつ多方向入力装置を第１の多方向入力装置と称し、後者の構成をもつ多方向入力装置を第２の多方向入力装置と称する。

第１の多方向入力装置においては、基板は複数の導電性ラバーに対応する複数の抵抗体パターンを一方の表面に有すると共に、前記複数のスナッププレートに対応する複数の接点パターンを他方の表面に有し、複数の導電性ラバーと複数のスナッププレートは前記基板を挟んで反対の側に配置される。

即ち、基板の一方の表面側にアナログ入力用の抵抗体パターンを形成し、他方の表面側にデジタル入力用の接点パターンを形成すると共に、抵抗体パターンに対しては導電性ラバーを組み合わせ、接点パターンに対してはスナッププレートを組み合わせるという基板の両面利用が行われる。これにより、装置の全高を抑制しつつデジタル信号の入力を可能とし、且つその入力時にクリック感を発生させることができる。

複数の導電性ラバーは、十字状に形成されたラバー接点の４腕部に形成された導電部により構成する構成が好ましい。十字状のラバー接点を使用することにより、操作部材を中立位置に保持したり導電性ラバーを固定するための金属スプリングが不要になり、装置の小型化や低背化、軽量化を図ることができる。

前記ラバー接点に関しては、中心部に向かって傾斜したスカート状の支持部を中心部に有する構成が好ましい。この構成により、操作部材を中立位置により安定に保持することが可能となる。

十字状のラバー接点を使用する場合、操作部材は、そのラバー接点に対応する十字形状とするのが合理的であるが、円盤形状であってもよく、必ずしもラバー接点の形状に対応させる必要はない。

操作部材は又、下端面がドーム状に形成された軸状の支持部を中心部に有する構成が好ましい。この構成により、操作部材はドーム状の下端面を支点としたシーソー運動を行い、中心軸方向の上下動を回避できるため、中心を挟んで対向配置された回路がアナログ・デジタル共に同時操作される事態を回避でき、同時操作による誤作動・誤操作を防止できる。

操作部材に関しては、更に、カバーに設けられた貫通孔に操作部材を嵌合させると共に、操作部材の外縁部がカバーの裏側へ潜り込むようにその外縁部をフランジ状に形成し、且つそのフランジ部とカバーとの間の隙間を埋めるべくその隙間にクッションを配置する構成が好ましい。この構成で操作部材とカバーの間の隙間を埋めることにより、操作部材が弾性的に押圧され、そのガタつきを軽減できる。また、隙間からのゴミの侵入を防止できる。

第２の多方向入力装置においては、基板は、操作部材が配置される操作側の表面に、複数の導電性ラバーに対応する複数の抵抗体パターンを有すると共に、複数のスナッププレートに対応する複数の接点パターンを同じ側の表面に有し、複数の導電性ラバーと複数のスナッププレートは共に前記基板の操作側に配置される。

即ち、基板の操作側の表面側に、アナログ入力用の抵抗体パターン及びデジタル入力用の接点パターンを共に形成し、抵抗体パターンに対しては導電性ラバーを組み合わせ、接点パターンに対してはスナッププレートを組み合わせるという基板の片面利用が行われる。これによっても、装置の全高を抑制しつつデジタル信号の入力を可能とし、且つその入力時にクリック感を発生させることができる。

複数の導電性ラバーの操作構造に関しては、操作部材の下方で基板上に傾倒可能に支持され、操作部材によって傾倒操作されるボディーを併用し、複数の導電性ラバーをそのボディ下面の傾倒支点周囲に固定するのが好ましい。そうすると、操作部材とボディとの間に、導電性ラバーより軟らかい弾性材料からなるスペーサを配置することができ、これにより軽操作で押下ストロークを大きくすることができ、操作性を高めることができる。

複数のスナッププレートの操作構造に関しては、複数のスナッププレートを複数の導電性ラバーの外周側に配置し、操作部材の外周部下面に、それらのスナッププレートを操作するための複数の突起を設けるのが好ましい。これにより、スナッププレートの確実な操作が可能になる。

前記ボディを併用する場合は、複数の導電性ラバーをそのボディ下面の傾倒支点周囲に固定すると共に、操作部材の外周部を前記ボディの外周側へ張り出し、その張出部下面に複数のスナッププレートを操作するための複数の突起を設けるのが、薄型化の点から好ましい。

基板に関しては、その表面を、少なくとも複数の抵抗体パターン及び複数の接点パターンの各部分を残して被い、外周部がケースと密着するように壁状に立ち上がったカバーゴムと組み合わせるのが好ましい。これにより、接点部へのゴミの侵入や水滴の侵入を抑制することができる。

本発明に係る多方向入力装置は、複数の導電性ラバーを操作部材の中心回りの複数箇所に平面的に配置し、操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により抵抗体パターンとの接触位置を変化させることにより、操作部材の傾倒動作及びその傾動量を検出するようにしている。よって、部品点数の増加を最小限に抑制でき、且つ全高の増大も最小限に抑制できるので、装置を小型化することができる。しかも、基板上に操作部材を配置すると共に、その基板に導電性ラバーを用いたアナログ回路と、スナッププレートを用いたデジタル回路とを構成することにより、アナログ信号とデジタル信号の両方を入力でき、更に、クリック感をもってデジタル信号の入力を行うことができる。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図８は本発明に係る第１の多方向入力装置についての実施形態を示しており、図１はその実施形態に係る多方向入力装置を無負荷状態について示す縦断面図、図２は同多方向入力装置を最大変位状態について示す縦断面図、図３は同多方向入力装置を分解して示す斜視図、図４は同多方向入力装置に使用されたケース及び基板を表面側から示す斜視図、図５は同多方向入力装置に使用された操作部材及びラバー接点を裏面側から示す斜視図、図６は同多方向入力装置に使用されたカバーを裏面側から示す斜視図、図７は同多方向入力装置に使用された基板を表面側から示す斜視図、図８は同基板を裏面側から示す斜視図である。

本実施形態に係る多方向入力装置は、図１〜図３に示すように、広さに対して底が浅い偏平な樹脂製のケース１０と、ケース１０内に収容されたフレキシブル基板２０と、フレキシブル基板２０の上からケース１０内に収容されたラバー接点３０と、ラバー接点３０に被さるようにケース１０内に収容された操作部材４０と、操作部材４０の露出部分を残してケース１０の上面開口部を閉じるカバー５０とを備えている。

ケース１０は、図４に詳しく示すように、樹脂からなるほぼ略八角形状の偏平な箱体であり、底板部１１の中央部表面に操作部材４０を支持するボス部１２が突設されている。ボス部１２の先端面は下に凸のドーム状の受け面になっている。ボス部１２の周囲には、４つの凹部１３が等間隔で設けられている。凹部１３は、後述するスナッププレートを収容するためのもので、浅い円形に形成されている。凹部１３の中心部には、そのスナッププレートを効果的に押圧するために突起１４が設けられている。隣接する凹部１３，１３の間には、フレキシブル基板２０を位置決めするための突起１５が設けられている。４つの凹部１３の外側には、４つの突起状のストッパー１６が、フレキシブル基板２０の外側に位置するように周壁部１７の近傍に位置して設けられている。

ケース１０の周壁部１７には、カバー５０を固定するために、４つの爪部１８が等間隔で設けられている。また、フレキシブル基板２０のリード部をケース１０外へ引き出すためのスリット状の第１開口部１９ａと、そのフレキシブル基板２０の折り曲げ部をケース１０外へ突出させるための切り込み状の第２開口部１９ｂが、ケース１０の中心を挟んで対向的に設けられている。

フレキシブル基板２０は、図７及び図８に示すように、円形をした２つの本体部２１，２２が重なるように折り曲げた２段構造になっている。２つの本体部２１，２２は、対応する円形の中間プレート６０を挟んで重ね合わされてた３層構造になっており、この状態でケース１０内に収容される。

本体部２１，２２及び中間プレート６０の中心部には、ケース１０のボス部１２が挿通する円形の貫通孔２３が３枚を貫通して設けられており、また、その周囲にはケース１０の突起１５が貫通する４つの位置決め用の貫通孔２５が、同じく３枚を貫通して設けられている。

上段の本体部２１の上面には、４つのアナログ回路パターン２４が、貫通孔２３を取り囲み且つ隣接する貫通孔２５，２５の間に位置するように印刷により形成されている。４つのアナログ回路パターン２４は、何れも、中心から外側へ伸びる直線状の抵抗体パターン２４ａと、その両側に平行に形成された２つの電極パターン２４ｂ，２４ｂとから構成されている。

一方、下段の本体部２２の下面には、４つのデジタル回路パターン２６がアナログ回路パターン２４の裏側に位置して形成されている。４つのデジタル回路パターン２６は、円形の第１電極パターンとその外側に設けられたほぼ環状の第２電極パターンとからなり、これらに被さるように、本体部２２の下面には４つのスナッププレート７０が貼り付けられている。各スナッププレート７０は下に凸の薄いドーム状の導電板であり、外力を受けない状態では外周部がほぼ環状の第２電極パターンに接触し、中心部は第１電極パターンから離れると共に、ケース１０の底板部１１に形成された凹部１３内の突起１４に当接している。

フレキシブル基板２０の上段の本体部２１からは、機器との接続のためのリード部２７が延出しており、ケース１０のスリット状の第１開口部１９ａからケース１０外へ突出している。本体部２１，２２から反対方向へ突出する折り曲げ部２８は、ケース１０の切り込み状の第２開口部１９ｂからケース１０外へ突出している。

ラバー接点３０は、図５に示すように、平面視で十字状に形成された非導電性のラバー( 例えば非導電性シリコンゴム) からなる本体部３１と、本体部３１の中心部から４方向に突出した腕部３２の裏面にそれぞれ接合された４つの導電部３３とからなる。本体部３１の中心部には、中心に向かって下方へ傾斜したスカート状の支持部３４を介して環状のベース部３５が設けられている。支持部３４は、弾性変形し易いように他の部分より薄肉に形成されている。ベース部３５の内側は、ケース１０のボス部１２及び後述する操作部材４０の軸状支持部４３が貫通する円形の貫通孔３６である。

導電部３３は導電性ラバー( 例えば導電性シリコンゴム) で構成されており、その下面は、中心側の一部に形成された平面部３７を除いて、外側へ向かって上方へ傾斜するテーパー面３８になっている。

ケース１０内に収容されたラバー接点３０は、ベース部３５がフレキシブル基板２０の上段の本体部２１の中心部上に載る。また、４つの導電部３３が本体部２１の上面に形成された４つのアナログ回路パターン２４の上に位置し、平面部３７がアナログ回路パターン２４の中心側の一部に接触する。

操作部材４０は、ケース１０及びカバー５０などと共に樹脂からなり、十字状のラバー接点３０に対応する十字形状に形成されている。この操作部材４０は、ラバー接点３０が下方から嵌合するように上へ凸のカバー形式に形成された十字状の本体部４１と、本体部４１の外側面下端部から外側へほぼ水平に延出したフランジ部４２とからなる。

本体部４１の天板部の中心部分は、操作性を高めるために、下方へ窪んでいる。この中心部分の下面には、軸状の支持部４３が下方へ突出して設けられている。支持部４３の下端面は下方へ凸のドーム状に形成されており、ケース１０のボス部１２の上端面に形成された下に凸のドーム状の受け面に嵌合する。これにより、操作部材４０は、ケース１０内で周囲全方向へシーソー運動による傾倒操作が可能なる。天板部の中心部分から４方向へ延びる腕部には、ラバー接点３０との固定のために、下向きの突起４４が設けられている。

カバー５０は、図３及び図６に示すように、ケース１０の上面開口部を閉じるほぼ八角形の天板部５１と、天板部５１の周囲４箇所から下方へ延出した４つの係合部５２とからなる。天板部５１には、操作部材４０の本体部４１を上方へ露出させるために、十字状の開口部５３が設けられている。操作部材４０のフランジ部４２は、開口部５３の近傍で天板部５１の下に潜り込んでいる。フランジ部４２とその上の天板部５１との間には、操作部材４０の傾倒操作を許容するために、隙間が確保されている。

カバー５０の４つの係合部５２は、ケース１０の周壁部１７に設けられた４つの爪部１８に係合することにより、当該カバー５０をケース１０に固定する。

天板部５１の下面には、十字状の貫通孔５３を取り囲むように、十字状に形成された環状のクッション８０が取付けられている。クッション８０は、図１及び図２に示すように、カバー５０の天板部５１の下に潜り込んだ操作部材４０のフランジ部４２と、天板部５１との間に形成される隙間に圧縮状態で配置されている。

これにより、クッション８０は上記隙間を埋めると共に、操作部材４０を下方に軽く押圧してそのガタつきをなくし、且つ当該クッションの弾性変形により、操作部材４０の傾倒操作を許容する。また、操作部材４０を介してラバー接点３０を下方へ押圧することにより、４つの導電部３３をフレキシブル基板２０の対応する４つのアナログ回路パターン２４に均等な圧力で接触させると共に、４つのデジタル回路パターン２６に組み合わされたスナッププレート７０を、ケース１０の底板部１１に対応して設けられた凹部１３内の突起１４に当接させる。

次に、本実施形態に係る多方向入力装置の機能について説明する。

十字状に形成されたラバー接点３０及び操作部材４０の４つの腕部が突出する方向をＸ（＋）、Ｘ（−）、Ｙ（＋）、Ｙ（−）とする。操作部材４０のＸ（＋）方向へ延びる腕部を押下すると、操作部材４０はＸ（＋）の側で下がり、Ｘ（−）の側で上がる。この傾倒運動は、支持部４３の下端面を支点するシーソー運動で、支持部４３の上下動を伴わない。このため、ラバー接点３０のＸ（＋）の側に配置された導電部３３が対応するアナログ回路パターン２４に強く押し付けられ、抵抗体パターン２４ａと、その両側に平行に形成された２つの電極パターン２４ｂ，２４ｂとの短絡位置が外側へ移動し、抵抗値が変化する。

操作部材４０のシーソー運動は、フランジ部４２がケース１０の底板部１１に設けられたストッパー１６により規制され、これにより操作部材４０の最大操作角度が決定される（図２参照）。

このとき、フレキシブル基板２０の本体部２１，２２は、中間プレート６０と共に、ケース１０の底板部１１上に、４つの突起１４上に配置された４つのスナッププレート７０を介して、フローティング状態に支持されている。このため、Ｘ（＋）の側で導電部３３によりフレキシブル基板２０の本体部２１，２２が押圧されると、Ｘ（＋）の側のスナッププレート７０が、ケース１０の底板部１１に対応して設けられた凹部１３内の突起１４に強く押し付けられ、上方へ反転変形( 断面視略逆Ｍ字状に変形) して、対応するデジタル回路パターン２６をオフ状態からオン状態へ変化させ、同時にクリック感を発生させる。

Ｘ（−）の側では、前記シーソー運動により、導電部３３が上昇し、対応するアナログ回路パターン２４から離れる傾向となる。また、スナッププレート７０も対応する突起１４から離れる傾向となる。このため、Ｘ（＋）とＸ（−）の両側で、両方の導電部３３，３３や両方のスナッププレート７０，７０が同時に押下される事態が回避される。

操作部材４０のＸ（−）方向へ延びる腕部、Ｙ（＋）方向へ延びる腕部、Ｙ（−）方向へ延びる腕部を押下した場合も、同様に押下側で、ラバー接点３０の導電部３３が対応するアナログ回路パターン２４に強く押し付けられると共に、スナッププレート７０が突起１４による突き上げで上方へ反転変形して、対応するデジタル回路パターン２６をオフ状態からオン状態へクリック感を伴って変化させる。

かくして、本実施形態に係る多方向入力装置では、４個のラバー接点３０が、操作部材４０の傾倒方向をＸ−Ｙ方向の水平成分に変換する１組の動作変換部材を兼ねている。その上、４個のラバー接点３０は、操作部材４０を中立位置に弾性的に保持するスプリングを兼ねると共に、ボリューム回路を構成する摺動ブラシを兼ねている。従って、本実施形態に係る多方向入力装置では、装置の小型化、特に装置の全高を低減することができる。しかも、操作部材４０の操作方向及び操作量に応じたアナログ信号を出力できると同時に、その操作をデジタル信号で出力することが可能となり、しかも、デジタル信号の出力時に明確なクリック感を発生させることができる。

これに加え、本実施形態に係る多方向入力装置では、ラバー接点３０の中央部に、中心部に向かって傾斜したスカート状の支持部３４を設けたことにより、本体部３１の動きがスムーズになり、操作部材４０の中立位置への自動復帰動作等が安定化する。また、操作部材４０の外縁部がカバー５０の裏側へ潜り込むようにその外縁部をフランジ状に形成し、そのフランジ部４２と、カバー５０の天板部５１との間に形成される隙間に、クッション８０を圧縮状態で配置したことにより、その隙間が塞がれ、隙間からのゴミの侵入が防止されると共に、操作部材４０が下方へ押圧され、そのガタつきがなくなる。

上記実施形態では、操作部材４０は十字状としたが、円盤状であってもよい。アナログ回路は、導電性ラバーである導電部３３のアナログ回路パターン２４に対する接触位置、即ち、抵抗体パターン２４ａが電極パターン２４ｂ，２４ｂと短絡する短絡位置を変化させ、その位置変化に対応した抵抗値を出力させる構成としたが、導電部３３の抵抗体パターン２４ａに対する接触面積を変化させて、抵抗体パターン２４ａの見かけ上の抵抗値を変化させる構成でもよい。

また、導電性ラバーである導電部３３（アナログ回路）と、スナッププレート７０（デジタル回路）の位置関係について、上記実施形態では前者をフレキシブル基板２０の上側に配置し、後者をフレキシブル基板２０の下側に配置した。換言すればフレキシブル基板２０の上面側にアナログ回路パターン２４を形成し、下面側にデジタル回路パターン２６を形成した。しかし、この逆も可能であることは言うまでもない。

図９〜図１４は本発明に係る第２の多方向入力装置についての実施形態を示しており、図９はその実施形態に係る多方向入力装置を無負荷状態について示す縦断面図、図１０は同多方向入力装置を最大変位状態について示す縦断面図、図１１は同多方向入力装置に使用された操作部材を裏面側から示す斜視図、図１２は同多方向入力装置に使用されたボディ及び導電性ラバーを裏面側から示す斜視図、図１３は同多方向入力装置に使用されたカバーゴムを表面側から示す斜視図、図１４は同多方向入力装置に使用された基板を表面側から示す斜視図である。

本実施形態に係る多方向入力装置は、図９及び図１０に示すように、使用機器のハウジング１００と、当該使用機器の主基板１１０との間に配置された十字状の操作部材１２０と、操作部材１２０の下方に位置してこの間に配置された十字状のボディ１３０と、操作部材１２０とボディ１３０との間に配置された十字状のスペーサー１４０と、主基板１１０上に重ねられたフレキシブル基板１５０と、フレキシブル基板１５０の上に重ねられたカバーゴム１６０とを具備している。

使用機器のハウジング１００は、主基板１１０と共に、当該多方向入力装置のケース及びカバーを構成している。ハウジング１００の天板部１０１は、操作部材１２０の部分に対応する円形の部分が下方へ窪んでおり、その窪みには、操作部材１２０を上方へ露出させるために、十字状の開口部１０２が設けられている。天板部１０１の裏面には、操作部材１２０を包囲するように環状の壁部１０３が設けられている。

操作部材１２０は、図１１に示すように、十字状のボディ１３０及びスペーサー１４０が下方から内側に嵌合するよう上へ凸のカバー形式に形成された十字状の本体部１２１と、本体部１２１の外側面下端部から外側へほぼ水平に延出したフランジ部１２２とからなる。本体部１２１は、ハウジング１００の天板部１０１に設けられた開口部１０２からハウジング１００上に突出している。フランジ部１２２は、開口部１０２の近傍で天板部１０１の下に潜り込み、抜け止め部を兼ねた構成になっている。フランジ部１２２の裏面には、操作部材１２０の４つの腕部に対応して４つの突起１２３が設けられている。

ボディ１３０は、図１２に示すように、操作部材１２０の本体部１２１に嵌合する十字状に形成された本体部１３１と、本体部１３１の４つの腕部の各先端から上方へ突出した４つのストッパー１３２とを有している。本体部１３１の中心部下面には、下面が下へ突のほぼ球面に形成された支持部１３３が突設されており、該支持部１３３により、ボディ１３０は、操作部材１２０と共に、フレキシブル基板１５０上に周囲全方向へ傾倒可能に支持されている。

本体部１３１の４つの腕部の各裏面には、４つの導電性ラバー１７０が取付けられている。各導電性ラバー１７０は、前述した多方向入力装置に設けられた導電性ラバー（ラバー接点３０の導電部３３）と同様に直方体状のブロックに形成されており、下面は、本体部１３１の中心側の一部に形成された平面部を除いて、外周側へ向かって上方へ傾斜するテーパー面になっている。そして、４つの導電性ラバー１７０は、フレキシブル基板１５０の表面に圧接しおり、その復元力により操作部材１２０をボディ１３０と共に上方へ弾性的に押圧して中立位置に弾性的に保持している。

スペーサー１４０は、操作部材１２０の本体部１２１と、ボディ１３０の本体部１３１との間に圧縮状態で挟まれた十字状の弾性体であり、４つの導電性ラバー１７０よりも軟らかい材料で構成されている。

フレキシブル基板１５０は、図１４に示すように、主基板１１０の上に重ねられる四角形の本体部１５１と、使用機器との接続のために本体部１５１から延出したリード部１５２とからなる。本体部１５１の表面には、４つのアナログ回路パターン１５３が中心を取り囲むように等間隔で印刷により形成されている。４つのアナログ回路パターン１５３は、前述した多方向入力装置におけるアナログ回路パターン２４と同様に、４つの導電性ラバー１７０に対応する位置に形成されており、何れも、中心から外側へ延びる直線状の抵抗体パターンと、その両側に平行に形成された２つの電極パターンとから構成されている。そして、各導電性ラバー１７０に対して、対応する導電性ラバー１７０が抵抗体パターン及び両側の電極パターンに跨がって接触し、抵抗体パターンを短絡させている。

本体部１５１の表面には又、４つのデジタル回路パターン１５４が、４つのアナログ回路パターン１５３の外周側に位置して印刷により形成されている。４つのデジタル回路パターン１５４は、前述した多方向入力装置におけるデジタル回路パターン２６と同様に、円形の第１電極パターンとその外側に設けられたほぼ環状の第２電極パターンとからなり、これらに被さるように、本体部１５１の表面には４つのスナッププレート１８０が貼り付けられている。各スナッププレート１８０は上に凸の薄いドーム状の導電板であり、外力を受けない状態では外周部がほぼ環状の第２電極パターンに接触し、中心部は第１電極パターンから離れている。

そして、４つのスナッププレート１８０は、デジタル回路パターン１５４と共に、操作部材１２０のフランジ部１２２の裏面に設けられた４つの突起１２３の真下に位置しており、操作部材１２０が中立位置に保持されている状態では、４つの突起１２３から所定の隙間をあけて離反し、操作部材１２０を傾倒操作したときに、その操作の最終段階で対応する突起１２３に押圧されるようになっている。

カバーゴム１６０は、図１３に示すように、操作部材１２０に対応する十字状に形成されており、操作部材１２０よりも若干広く設計されている。このカバーゴム１６０は、フレキシブル基板１５０に被せられる十字状の本体部１６１と、本体部１６１の周縁部から立ち上がった環状の壁部１６２とを有している。

本体部１６１の中央部には、フレキシブル基板１５０の表面に形成された４つのアナログ回路パターン１５３を露出させるためと、ボディ１３０の支持部１３３をフレキシブル基板１５０の表面に直接接触させるために、開口部１６３が中央部に位置して設けられている。また、本体部１６１の４つの腕部に対応する部分には、フレキシブル基板１５０上の４つのスナッププレート１８０を露出させるために、４つの開口部１６４が設けられている。

一方、カバーゴム１６０の壁部１６２は、ハウジング１００の天板部１０１に設けられた環状の壁部１０３に外側から当接して、壁部１０３の内側に設けられた各種の接点部をシールする。

次に、本実施形態に係る多方向入力装置の機能について説明する。

十字状に形成された操作部材１２０及びボディ１３０の４つの腕部が突出する方向をＸ（＋）、Ｘ（−）、Ｙ（＋）、Ｙ（−）とする。操作部材１２０のＸ（＋）方向へ延びる腕部を押下すると、操作部材１２０はＸ（＋）の側で下がり、Ｘ（−）の側で上がる。この傾倒運動は、ボディ１３０の支持部１３３を支点するシーソー運動で、ボディ１３０の上下動を伴わない。このため、ボディ１３０のＸ（＋）の側に配置された導電性ラバー１７０が対応するアナログ回路パターン１５３に強く押し付けられ、抵抗体パターンと、その両側に平行に形成された２つの電極パターンとの短絡位置が外側へ移動し、抵抗値が変化する。

そして、押下操作の最終段階で、操作部材１２０の押下側に設けられた突起１２３が対応するスナッププレート１８０に当たり、下方へ反転変形( 断面視略Ｍ字状に変形) して、対応するデジタル回路パターン１５４をオフ状態からオン状態へ変化させ、同時にクリック感を発生させる。

Ｘ（−）の側では、前記シーソー運動により、導電性ラバー１７０が上昇し、対応するアナログ回路パターン１５３から離れる傾向となる。操作部材１２０のフランジ部１２２がハウジング１００の天板部１０１で規制されるため、突起１２３とスナッププレート１８０の位置関係は殆ど変わらない。このため、Ｘ（＋）とＸ（−）の両側で、両方の導電性ラバー１７０，１７０や両方のスナッププレート１８０，１８０が同時に押下される事態が回避される。

このような操作部材１２０とボディ１３０の異なる傾斜運動により、両者の間に挟まれたスペーサー１４０が押し潰される。なぜなら、スペーサー１４０は導電性ラバー１７０よりも軟らかい材料で構成されているからである。このスペーサー１４０の潰れにより、操作部材１２０の押下操作が吸収され、ボディ１３０の傾きが軽減される。このため、軽動作で操作部材１２０の押下ストロークを長くすることが可能となる。図１１は、操作部材１２０がスナッププレート１８０に当接するまで押下された状態を示しており、スペーサー１４０は操作部材１２０がボディ１３０のストッパー１３２に当接するまで押し潰されている。

操作部材１２０のＸ（−）方向へ延びる腕部、Ｙ（＋）方向へ延びる腕部、Ｙ（−）方向へ延びる腕部を押下した場合も、同様に押下側で、導電性ラバー１７０が対応するアナログ回路パターン１５３に強く押し付けられると共に、その押下操作の最終段階でスナッププレート１８０が突起１２３による押し込みで下方へ反転変形して、対応するデジタル回路パターン１５４をオフ状態からオン状態へクリック感を伴って変化させる。

かくして、本実施形態に係る多方向入力装置でも、前述の実施形態に係る多方向入力装置と同様に、装置の小型化、特に装置の全高を低減することができる。しかも、操作部材１２０の操作方向及び操作量に応じたアナログ信号を出力できると同時に、その操作をデジタル信号で出力することが可能となり、且つデジタル信号の出力時に明確なクリック感を発生させることができる。

これに加え、本実施形態に係る多方向入力装置では、フレキシブル基板１５０を、接点部及びボディ１３０の支持部を除いて、カバーゴム１６０により覆い、外周の立ち上げ壁部１６２を、ハウジング１００の天板部１０１に設けられた環状の壁部１０３に密着させて、壁部１０３の内側に設けられた各種の接点部をシールする構造が採用されているので、接点部へのゴミの侵入や水滴の侵入を抑制することができる。

操作部材１２０は、上記実施形態では十字状としたが、円盤状であってもよい。アナログ回路も、導電性ラバー１７０のアナログ回路パターン１５３に対する接触位置、即ち抵抗体パターンが両側の電極パターンと短絡する短絡位置を変化させ、その位置変化に対応した抵抗値を出力させる構成としたが、導電性ラバー１７０の抵抗体パターンに対する接触面積を変化させて、抵抗体パターンの見かけ上の抵抗値を変化させる構成でもよい。

また、いずれの実施形態でも、ラバー接点及びスナッププレートの数は４に限定するものではない。

本発明の一実施形態に係る多方向入力装置を無負荷状態について示す縦断面図である。 同多方向入力装置を最大変位状態について示す縦断面図である。 同多方向入力装置を分解して示す斜視図である。 同多方向入力装置に使用されたケース及び基板を表面側から示す斜視図である。 同多方向入力装置に使用された操作部材及びラバー接点を裏面側から示す斜視図である。 同多方向入力装置に使用されたカバーを裏面側から示す斜視図である。 同多方向入力装置に使用された基板を表面側から示す斜視図である。 同基板を裏面側から示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る多方向入力装置を無負荷状態について示す縦断面図である。 同多方向入力装置を最大変位状態について示す縦断面図である。 同多方向入力装置に使用された操作部材を裏面側から示す斜視図である。 同多方向入力装置に使用されたボディ及び導電性ラバーを裏面側から示す斜視図である。 同多方向入力装置に使用されたカバーゴムを表面側から示す斜視図である。 同多方向入力装置に使用された基板を表面側から示す斜視図である。

符号の説明

１０ ケース
１１ 底板部
１２ ボス部
１７ 周壁部
２０ フレキシブル基板
２１，２２ 本体部
２４ アナログ回路パターン
２６ デジタル回路パターン
２７ リード部
３０ ラバー接点
３１ 本体部
３２ 腕部
３３ 導電部（導電性ラバー）
４０ 操作部材
４１ 本体部
４２ フランジ部
５０ カバー
５１ 天板部
５２ 係合部
５３ 貫通孔
６０ 中間プレート
７０ スナッププレート
８０ クッション
１００ ハウジング
１１１ 天板部
１１０ 主基板
１２０ 操作部材
１２１ 本体部
１２２ フランジ部
１２３ 突起
１３０ ボディ
１３３ 支持部
１４０ スペーサー
１５０ フレキシブル基板
１５１ 本体部
１５２ リード部
１５３ アナログ回路パターン
１５４ デジタル回路パターン
１６０ カバーゴム
１７０ 導電性ラバー
１８０ スナッププレート

Claims (14)

1. 基板上に配置され、周囲へ傾倒操作が可能な操作部材と、該操作部材の中心回りの複数箇所に配置され、各配置箇所で基板の表面に形成された抵抗体パターンに接触すると共に、前記操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により抵抗値を変化させる複数の導電性ラバーと、複数の導電性ラバーに対応するように前記操作部材の中心回りの複数箇所に配置され、各配置箇所で基板の表面に形成された接点パターンを、前記操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により短絡させる複数のスナッププレートとを具備することを特徴とする多方向入力装置。
2. 前記複数の導電性ラバーは、前記操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により抵抗体パターンとの接触位置が変化して、接触位置に対応した抵抗値を出力させる請求項１に記載の多方向入力装置。
3. 前記基板は複数の導電性ラバーに対応する複数の抵抗体パターンを一方の表面に有すると共に、前記複数のスナッププレートに対応する複数の接点パターンを他方の表面に有しており、複数の導電性ラバーと複数のスナッププレートは前記基板を挟んで反対の側に配置されている請求項１に記載の多方向入力装置。
4. 前記複数の導電性ラバーは、十字状に形成されたラバー接点の４腕部に形成された導電部により構成されている請求項３に記載の多方向入力装置。
5. 前記ラバー接点は、中心部に向かって傾斜したスカート状の支持部を中心部に有する請求項４に記載の多方向入力装置。
6. 前記操作部材は、前記ラバー接点に対応する十字状又は円盤形状である請求項４に記載の多方向入力装置。
7. 前記操作部材は、下端面がドーム状に形成された軸状の支持部を中心部に有する請求項６に記載の多方向入力装置。
8. 前記操作部材は、カバーに設けられた貫通孔に嵌合すると共に、外縁部がカバーの裏側へ潜り込むようにフランジ状に形成されており、且つそのフランジ部とカバーとの間の隙間を埋めるべくその隙間に配置されたクッションと組み合わされている請求項６に記載の多方向入力装置。
9. 前記基板は、前記操作部材が配置される操作側の表面に、複数の導電性ラバーに対応する複数の抵抗体パターンを有すると共に、前記複数のスナッププレートに対応する複数の接点パターンを同じ側の表面に有しており、複数の導電性ラバーと複数のスナッププレートは共に前記基板の操作側に配置されている請求項１に記載の多方向入力装置。
10. 前記操作部材の下方で基板上に傾倒可能に支持され、前記操作部材によって傾倒操作されるボディーを具備しており、前記複数の導電性ラバーはそのボディ下面の傾倒支点周囲に固定されている請求項９に記載の多方向入力装置。
11. 前記操作部材と前記ボディとの間に、導電性ラバーより軟らかい弾性材料からなるスペーサを具備する請求項１０に記載の多方向入力装置。
12. 前記複数のスナッププレートは前記複数の導電性ラバーの外周側に配置されており、前記操作部材はそれらのスナッププレートを操作するための複数の突起を外周部下面に有する請求項９に記載の多方向入力装置。
13. 前記操作部材の下方で基板上に傾倒可能に支持され、前記操作部材によって傾倒操作されるボディーを具備しており、前記複数の導電性ラバーはそのボディ下面の傾倒支点周囲に固定されると共に、前記操作部材は前記ボディの外周側へ張り出しており、その張出部下面に複数のスナッププレートを操作するための複数の突起を有する請求項１２に記載の多方向入力装置。
14. 前記基板の表面を、少なくとも複数の抵抗体パターン及び複数の接点パターンの各部分を残して被い、外周部がケースと密着するように壁状に立ち上がったカバーゴムを具備する請求項９に記載の多方向入力装置。

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