JP2005228822A - 回転操作型電気部品及びこれを用いた操作パネル - Google Patents

回転操作型電気部品及びこれを用いた操作パネル Download PDF

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Abstract

【課題】 回転体の回転角度範囲の広狭に関わらず、基板の小型化を図ることができる回転操作型電気部品を提供する。
【解決手段】 筒状の操作部１１を有する回転体１０を収納すると共に該回転体１０を回転自在に軸支するケース２０を備え、該ケース２０の下部に上記回転体１０と連係する回転検出手段３１を備えた基板を設けてなる回転操作型電気部品１において、
上記回転体１０にはその下面に回転中心からの距離が連続的に変化する誘導溝１２ａを形成し、上記基板３０の回転検出手段３１は上記回転体１０の誘導溝１２ａに嵌合し上記回転体１０の回転に伴って摺動する摺動部３２を有し、該摺動部３２の移動位置に応じた信号を出力する。
【選択図】 図４

Description

本発明は回転体の回転量に応じた信号を出力する回転操作型電気部品及びこれを用いた操作パネルに関し、より詳細には回転体と連係して回転体の回転状態に応じた信号を出力する回転検出手段を備えた回転操作型電気部品及び操作パネルに関する。
現在、例えば自動車用エアコンの温度調節ダイヤルとして、回転操作型の電気部品が使用されている。この回転操作型電気部品は、回転体が回されることでこの回転体の回転量に応じた信号を出力するものであり、エアコン本体はこの信号に基づいて温度を調節する。
ここで従来の回転操作型電気部品は、例えば特許文献１に記載されているように、円筒状の回転体と、この回転体を回転支持すると共に回転体を収納するケースを有する。回転体の下端には鍔部が設けられており、この鍔部の下面には接触子が取付けられている。一方、ケースの下面は開口部が形成されており、ケース下部にはこの開口部を塞ぐように基板が取付けられている。また、この基板にはコードパターンからなる円弧状の導電パターンが形成されており、開口部を介してケース内に配置されている。そして回転体が回転すると、この導電パターンに接触子が摺接してパルス信号を発生し、これにより回転体の回転量を検出するようになっている。
特開２００１−２４３８４８号公報
ところで、このような従来の回転操作型電気部品においては、接触子の移動範囲に対応した大きさの導電パターンを必要する。つまり従来の回転操作型電気部品は、回転体の回転角度範囲が広くなれば、接触子の移動範囲も広くなるため、大型の導電パターンが必要となり、またこれに伴って導電パターンを配置する基板も大型のものが必要となるという問題があった。
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、回転体の回転角度範囲の広狭に関わらず、基板の小型化を図ることができる回転操作型電気部品、及びこれを用いた操作パネルを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため本発明に係る回転操作型電気部品は、筒状の操作部を有する回転体と、該回転体を回転自在に軸支するケースと、上記回転体と連係する回転検出手段と、該回転検出手段を載置する基板とを設けてなる回転操作型電気部品において、上記回転検出手段は上記回転体に対しその回転に伴って作動するように連係し、上記回転体の回転量に応じた信号を出力することを特徴として構成されている。
また本発明に係る回転操作型電気部品は、筒状の操作部を有する回転体と、該回転体を回転自在に軸支するケースと、上記回転体と連係する回転検出手段と、該回転検出手段を載置する基板とを設けてなる回転操作型電気部品において、上記回転体にはその下面に回転中心からの距離が連続的に変化する誘導溝を形成し、上記基板の回転検出手段は上記回転体の誘導溝に嵌合し上記回転体の回転に伴って摺動する摺動部を有し、該摺動部の移動位置に応じた信号を出力することを特徴として構成されている。
また本発明に係る回転操作型電気部品は、上記回転体は回転軸を中心とした周方向に一体形成され弾接部材が弾接するカム部を備えたことを特徴として構成されている。
また本発明に係る回転操作型電気部品は、上記回転体は上記ケース内で回転軸を中心とした径方向に延出するように形成される鍔部を備え、該鍔部の上部外周にカム部が形成されてなり、上記ケースは弾発手段を有し上記回転体のカム部に弾接する弾接部材を収納する弾接収納部が上記回転体の鍔部と略平行に形成されてなることを特徴として構成されている。
また本発明に係る操作パネルは、回転操作型電気部品と、上記回転体の操作部が貫挿される開口部を有するパネル体を備えた操作パネルであって、上記ケースはその上端にパネル取付部が形成されてなり、該パネル取付部を介して上記パネル体に固定されることを特徴として構成されている。
また本発明に係る回転操作型電気部品は、上記回転体は上記ケース内で回転軸を中心とした径方向に延出するように形成される鍔部を備え、該鍔部の下面に上記誘導溝が形成されてなることを特徴として構成されている。
また本発明に係る回転操作型電気部品は、上記ケースは上記回転検出手段が挿入される開口部を備えた器状のケース本体を備え、上記基板は上記開口部を閉塞可能に上記開口部より大型に形成されて、上記開口部を閉塞するよう上記ケースに取付けられたことを特徴として構成されている。
本発明に係る回転操作型電気部品によれば、回転検出手段は回転体に対しその回転に伴って作動するように連係し、回転体の回転量に応じた信号を出力することから、回転検出手段側が作動して回転体の回転状態を検出するので回転検出手段の大きさが回転体の回転角度範囲に依存しなくなり、回転検出手段を小型化することが可能となる。これにより回転検出手段を配置する基板を小型化することが可能となる。
また本発明に係る回転操作型電気部品によれば、回転体にはその下面に回転中心からの距離が連続的に変化する誘導溝を形成し、基板の回転検出手段は回転体の誘導溝に嵌合し回転体の回転に伴って摺動する摺動部を有し、この摺動部の移動位置に応じた信号を出力することから、誘導溝の形成範囲により回転体の回転角度範囲を自由に設定することが可能となる。
また本発明に係る回転操作型電気部品によれば、回転体は回転軸を中心とした周方向に一体形成され弾接部材が弾接するカム部を備えるので、回転体を交換することにより、誘導溝によって決定される動作特性とカム部によって決定されるフィーリング特性の両方をアプリケーションに応じて簡単に変更することができる。
また本発明に係る回転操作型電気部品によれば、回転体はケース内で回転軸を中心とした径方向に延出するように形成される鍔部を備え、この鍔部の上部外周にカム部が形成されてなり、ケースは弾発手段を有し回転体のカム部に弾接する弾接部材を収納する弾接収納部が回転体の鍔部と略平行に形成されてなることから、回転体の回転に対して節度感を発生させることができ、また鍔部上部の空間を有効に活用することができるので、このような節度機構を備えるためのケースのサイズ拡張を最小限に抑えることができる。
また本発明に係る操作パネルによれば、ケースはその上端にパネル取付部が形成されてなり、このパネル取付部を介してパネル体に固定されることから、回転体とパネル体との間に介在する部品数が削減されるので累積誤差が小さくなり、回転体のパネル体に対する位置決め精度を向上させることができる。
また本発明に係る回転操作型電気部品によれば、回転体はケース内で回転軸を中心とした径方向に延出するように形成される鍔部を備え、この鍔部の下面に誘導溝が形成されてなることから、誘導溝の回転中心からの距離を大きく取ることができるので、誘導溝の回転中心からの距離の変化率を大きくすることができ、従って回転体の微少な回転も検出することが可能となる。
また本発明に係る回転操作型電気部品によれば、ケースは回転検出手段が挿入される開口部を備えた器状のケース本体を備え、基板は開口部を閉塞可能に開口部より大型に形成されて、開口部を閉塞するようケースに取付けられることから、開口部が基板によって塞がれるので、ケース本体の外側からの粉塵等の浸入を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず第一の実施形態について説明する。図１は本発明の第一の実施形態における回転操作型電気部品の斜視図、図２は本発明の第一の実施形態における回転操作型電気部品の分解斜視図、図３は本発明の第一の実施形態における回転体の底面図、図４は本発明の第一の実施形態における回転操作型電気部品の断面図である。
本実施形態における回転操作型電気製品１は、例えば自動車用エアコンの温度調節ダイヤルとして用いられるものであり、図１に示すように、回転体１０と、この回転体１０を内部に納めると共に回転体１０を回転自在に軸支するケース２０と、このケース２０の下部に取付けられる基板３０から構成される。
回転体１０は図２に示すように、ケース２０から外部に露出する円筒状の操作部１１と、回転体１０の下端に回転軸を中心とした径方向に延出するように形成された鍔部１２と、この鍔部１２の上部に操作部１１から凹凸状に突出するようにして回転軸を中心とした周方向に連続的に一体形成されたカム部１３とを有する。このカム部１３には後述する弾接部材２９ｂが弾接する。またその中央には円形の貫通孔１４が形成されており、回転体１０はこの貫通孔１４においてケース２０に軸支されて回転自在となる。また操作部１１には操作者が回転操作を行いやすくなるよう、必要に応じて操作ノブ等が取付けられる。
また、鍔部１２の底面には図３に示すように、始点から終点にかけて回転中心からの径方向の距離が徐々に小さくなる（逆回転では大きくなる）円弧状の誘導溝１２ａが形成されている。この誘導溝１２ａは回転体１０の回転角度範囲に対応した長さで形成される。すなわち、例えば回転体１０に必要な回転角度範囲が２５０度であれば、この誘導溝１２ａも中心角が２５０度となる長さに形成される。上述したカム部１３についても同様に回転体１０の回転角度範囲に対応した範囲で形成される。
このような回転体１０を収納するケース２０は図１および図２に示すように、大きく分けて器状のケース本体２１と、このケース本体２１に回転体１０を収納した後に回転体１０の上に被せられる上蓋部２６から構成される。
ケース本体２１は円筒状の側壁部２２及びこの側壁部２２の底面を塞ぐ底面部２３を有する。そしてこの底面部２３はその略中央に、回転体１０を軸支する円筒状の支持部２４を有し、これら側壁部２２、底面部２３、及び支持部２４によって回転体１０を収納するための空間である収納部２５が形成される。回転体１０は貫通孔１４に支持部２４が挿入された状態で収納部２５に収納されることで、ケース本体２１内で回転自在となる。
また、ケース本体２１の底面部２３には矩形状の開口部２３ａが形成されており、この開口部２３ａには後述するリニアポジションセンサ３１が配置される。
一方上蓋部２６は、回転体１０の操作部１１を貫挿するための開口部２７ａが略中央に形成された上面部２７と、ケース本体２１の側壁部２２に内接する内壁部２８を有する。この上蓋部２６によってケース２０上部が略密閉状となり、回転操作型電気部品１の防塵性が確保される。
また、この上蓋部２６には図４に示すように、回転体１０のカム部１３に対向する高さ、すなわち回転体１０の鍔部１２の上方に、内側が開口状である円形穴状の弾接収納部２９が径方向に沿って形成されており、この弾接収納部２９内には弾発手段たるコイルバネ２９ａと、このコイルバネ２９ａによって径方向内側に付勢される弾接部材２９ｂが納められている。弾接部材２９ｂはコイルバネ２９ａに付勢されることにより回転体１０のカム部１３に当接する。そして回転体１０が回されると、それに伴うカム部１３の回転によって、弾接部材２９ｂはカム部１３の凸部を乗り越え、節度感を発生させる。
このように、節度機構を備えることにより、操作者に回転操作の感覚を与えることができる。また、カム部１３とこれに対向する弾接収納部２９を回転体１０の鍔部１２の上部に形成することにより、ケース２０内におけるスペースを有効に利用し、このような節度機構を設けることによるケース２０のサイズ拡張を最小限に抑えることができる。
なお、弾発手段や弾接部材については上記のものに限られず、板バネを使用するなど、弾性によりカム部１３の凸部を乗越えて節度感を発生させるようなものであればよい。
このようなケース２０の下部に取付けられる基板３０には図２、図４に示すように、ケース本体２１の底面部２３に形成された開口部２３ａを閉塞可能なように開口部２３ａよりも大型に形成され、開口部２３ａを閉塞するようにケース２０の下部に取付けられる。またこの基板３０の開口部２３ａと対向する位置には、回転検出手段たるリニアポジションセンサ３１が配置されており、開口部２３ａを介して回転体１０の鍔部１２底面と対向するようにして収納部２５内に配置される。このリニアポジションセンサ３１は、回転体１０の誘導溝１２ａに嵌合する棒状の摺動子３２と、この摺動子３２の移動方向をガイドするガイド部３３を有する。また、摺動子３２はリニアポジションセンサ３１内部に設けられた可変抵抗器と連動しており、摺動子３２が移動するとこれに伴って可変抵抗器の抵抗値が変化する。また摺動子３２は誘導溝１２ａの両端に当接することにより、回転体１０の回転角度範囲を規制する役割も果たす。
また本実施形態においては、誘導溝１２ａを回転中心からの径方向の距離が徐々に小さくなるように形成したので、回転体１０が一方向に回転することにより摺動子３２も一方向にのみ移動するようになる。これによりリニアポジションセンサ３１の可変抵抗器の抵抗値も単調増加、あるいは単調減少するので、リニアポジションセンサ３１を介して出力される出力電圧も単調増加、あるいは単調減少することとなり、処理が容易となる。
さらに、ケース本体２１の底面部２３に形成された開口部２３ａは基板３０によって塞がれるので、ケース２０下部も略密閉状となり、回転操作型電気部品１の防塵性が確保される。
このような構成の回転操作型電気部品１において回転体１０が回されると、リニアポジションセンサ３１の摺動子３２に対する回転体１０の誘導溝１２ａの位置が径方向に変化し、摺動子３２はこの誘導溝１２ａの変化に伴いガイド部３３に移動方向を規制されながら一方向に移動する。そしてこの摺動子３２の移動によってリニアポジションセンサ３１内部の可変抵抗器の抵抗値が変化し、リニアポジションセンサ３１を介して出力される出力電圧が変化する。この出力電圧値にエアコンの温度等を対応させておくことにより、温度調節等を行うことが可能となる。
このように、回転検出手段であるリニアポジションセンサ３１の摺動子３２が作動することで回転体１０の回転状態を検出するので、回転検出手段の大きさが回転体１０の回転角度範囲に依存しなくなり、従来の導電パターンのように回転体１０の回転角度範囲に応じた大きさの回転検出手段を設ける必要がなくなるので、基板３０を小型化することができる。
また本実施形態においては、回転体１０の底面に誘導溝１２ａを形成すると共に、回転検出手段としてこの誘導溝１２ａに嵌合する摺動子３２を有するリニアポジションセンサ３１を用いている。これにより、誘導溝１２ａの形成範囲により回転体１０の回転角度範囲を自由に設定することが可能となる。
また、このような回転操作型電気部品１が自動車などに組込まれる際には、図４に示すように例えばこの回転操作型電気部品１の回転状態に対する設定温度等が記載されたパネル体２が、円形の開口部２ａに回転体１０の操作部１１が貫挿された状態で取付けられ、操作パネルAとして組込まれる。従来、パネル体２は基板３０に対して取付けられており、回転体１０とパネル体２との位置関係は、間に介入するケース本体２１、及び基板３０との関係で決まっていた。しかし、本実施形態における操作パネルＡにおいては、ケース本体２１の側壁部２２の上端にネジ孔を有するパネル取付部２２ａ、２２ａが形成されており、図４に示すようにこのパネル取付部２２ａ、２２ａを介してケース本体２１がパネル体２に対して取付けられる。こうすることにより、回転体１０とパネル体２との位置関係は、ケース本体２１との関係で決まることになり、両部材の間に介入する部品が減少することから、回転体１０とパネル体２との間の累積誤差が小さくなる。これにより、パネル体２の開口部２ａと回転体１０の操作部１１との位置決め精度が向上し、外観上の見栄えが向上する。
さらに、本実施形態においては回転体１０の下端に鍔部１２を形成し、この鍔部１２の底面に誘導溝１２ａを形成しているので、誘導溝１２ａの始点と終点との回転中心からの距離の差を大きく取ることができ、誘導溝１２ａの回転中心からの距離の変化率を大きくすることができる。従って回転体１０の微少な回転も検出することが可能となる。
以上、本発明の第一の実施形態について説明した。上記第一の実施形態においては、回転検出手段としてリニアポジションセンサ３１を使用した。しかし、他の検出手段によっても回転体１０の回転を検出することは可能である。以下、他の回転検出手段を用いた第二の実施形態について説明する。
図５は本発明の第二の実施形態における回転操作型電気部品の断面図である。本実施形態における回転操作型電気部品１は概略は第一の実施形態のものと同様であるが、基板３０に設けられる回転検出手段、及びこの回転検出手段に回転体１０の回転を伝える手段のみが異なる。
本実施形態においては、回転体１０は鍔部１２の外周にギア状の駆動部１５を有し、また、基板３０は回転検出手段として同じくギア状の被駆動部３５を有する回転検出部３４が設けられていることを特徴としている。これら回転体１０の駆動部１５と回転検出部３４の被駆動部３５は互いに噛合うモジュール、中心距離となるように形成されている。この被駆動部３５は、回転検出部３４内部に設けられた回転型の可変抵抗器と連動しており、被駆動部３５が回転するとこれに伴って可変抵抗器の抵抗値が変化する。
このような構成の回転操作型電気部品１において回転体１０が回されると、回転体１０の回転に伴う駆動部１５の回転によって被駆動部３５が回され、回転検出部３４内部の可変抵抗器の抵抗値が変化し、回転検出部３４を介して出力される出力電圧が変化する。この出力電圧値にエアコンの温度等を対応させておくことにより、温度調節等を行うことが可能となる。
このように、回転体１０にギア状の駆動部１５を形成し、基板３０にはこの駆動部１５と噛合うギア状の被駆動部３５を有する回転検出部３４を配置することによっても、回転検出手段の大きさが回転体１０の回転角度範囲に依存しなくなることから、回転検出手段を小型化することが可能となり、従って基板３０を小型化することが可能となる。
以上、本発明の第二の実施形態について説明した。上記第一、第二の実施形態においては、回転検出手段としてそれぞれリニアポジションセンサ３１、ギア状の被駆動部３５を有する回転検出部３４を用いることとした。しかし、回転検出手段は特にこれらに限られるものではなく、例えば光学センサなど他の手段を用いて回転体１０の回転状態を検出するようにしてもよい。
また、上記第一、第二の実施形態においてはリニアポジションセンサ３１や回転検出部３４等を用いることによる回転検出手段の小型化に併せて、基板３０も小型化することとした。しかし、回転検出手段を小型化した場合に、基板３０を小型化するのではなく、基板３０上の余ったスペースに別の機構を加えるようにしてもよい。例えば図６に示すように、ケース本体２１の支持部２４の内側を貫通状とすると共に、基板３０上の支持部２４の内側に対応する位置に押釦４１を配置し、また支持部２４内側上方からは押込操作部材４２を挿入して、回転操作型電気部品１に押釦機構を構成するようにしてもよい。
あるいはこのような押釦機構の代わりに、押釦４１を配置した場所にバックライト用のＬＥＤを配置し、操作部１１に取付ける操作ノブ等を照射する構成としてもよい。
本発明の第一の実施形態における回転操作型電気部品の斜視図である。 本発明の第一の実施形態における回転操作型電気部品の分解斜視図である。 本発明の第一の実施形態における回転体の底面図である。 本発明の第一の実施形態における回転操作型電気部品の断面図である。 本発明の第二の実施形態における回転操作型電気部品の断面図である。 押釦機構を備えた回転操作型電気部品の断面図である。
符号の説明
Ａ 操作パネル
１ 回転操作型電気部品
２ パネル体
１０ 回転体
１１ 操作部
１２ 鍔部
１２ａ 誘導溝
１３ カム部
１４ 貫通孔
１５ 駆動部
２０ ケース
２１ ケース本体
２２ 側壁部
２２ａ パネル取付部
２３ 底面部
２３ａ 開口部
２４ 支持部
２５ 収納部
２６ 上蓋部
２７ 上面部
２７ａ 開口部
２８ 内壁部
２９ 弾接収納部
２９ａ コイルバネ
２９ｂ 弾接部材
３０ 基板
３１ リニアポジションセンサ
３２ 摺動子
３３ ガイド部
３４ 回転検出部
３５ 被駆動部
４１ 押釦
４２ 押込操作部材

Claims (7)

  1. 筒状の操作部を有する回転体と、該回転体を回転自在に軸支するケースと、上記回転体と連係する回転検出手段と、該回転検出手段を載置する基板とを設けてなる回転操作型電気部品において、
    上記回転検出手段は上記回転体に対しその回転に伴って作動するように連係し、上記回転体の回転量に応じた信号を出力することを特徴とする回転操作型電気部品。
  2. 筒状の操作部を有する回転体と、該回転体を回転自在に軸支するケースと、上記回転体と連係する回転検出手段と、該回転検出手段を載置する基板とを設けてなる回転操作型電気部品において、
    上記回転体にはその下面に回転中心からの距離が連続的に変化する誘導溝を形成し、上記基板の回転検出手段は上記回転体の誘導溝に嵌合し上記回転体の回転に伴って摺動する摺動部を有し、該摺動部の移動位置に応じた信号を出力することを特徴とする回転操作型電気部品。
  3. 上記回転体は回転軸を中心とした周方向に一体形成され弾接部材が弾接するカム部を備えたことを特徴とする請求項２記載の回転操作型電気部品。
  4. 上記回転体は上記ケース内で回転軸を中心とした径方向に延出するように形成される鍔部を備え、該鍔部の上部外周にカム部が形成されてなり、上記ケースは弾発手段を有し上記回転体のカム部に弾接する弾接部材を収納する弾接収納部が上記回転体の鍔部と略平行に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の回転操作型電気部品。
  5. 請求項１記載の回転操作型電気部品と、上記回転体の操作部が貫挿される開口部を有するパネル体を備えた操作パネルであって、
    上記ケースはその上端にパネル取付部が形成されてなり、該パネル取付部を介して上記パネル体に固定されることを特徴とする操作パネル。
  6. 上記回転体は上記ケース内で回転軸を中心とした径方向に延出するように形成される鍔部を備え、該鍔部の下面に上記誘導溝が形成されてなることを特徴とする請求項２記載の回転操作型電気部品。
  7. 上記ケースは上記回転検出手段が挿入される開口部を備えた器状のケース本体を備え、上記基板は上記開口部を閉塞可能に上記開口部より大型に形成されて、上記開口部を閉塞するよう上記ケースに取付けられたことを特徴とする請求項１記載の回転操作型電気部品。
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