JP2008047389A - Multi-directional input device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操作体のスライド操作に応じた信号を検出可能な多方向入力装置に係り、特に、操作体を初期位置へ自動復帰できてゲーム機や携帯電話機等に用いて好適な多方向入力装置に関する。 The present invention relates to a multi-directional input device capable of detecting a signal according to a slide operation of an operating body, and more particularly to a multi-directional input suitable for use in a game machine, a mobile phone or the like that can automatically return the operating body to an initial position. Relates to the device.
従来より、この種の多方向入力装置として、大径部の中央に突起部や駆動部が突設された操作体と、この操作体を径方向へスライド移動可能に保持するハウジングと、ハウジング内で操作体の大径部の周囲に組み込まれた環状コイルばねと、操作体の駆動部に係合してハウジング内で互いに直交する方向へ移動可能な一対のスライド部材と、これら各スライド部材に設けられた摺動子を導電パターン上で摺動させて信号を検出する検出手段とを備えた構成のものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of multi-directional input device, an operating body having a projecting part or a driving part projecting at the center of a large-diameter part, a housing for holding the operating body slidably in the radial direction, The annular coil spring incorporated around the large-diameter portion of the operating body, a pair of slide members that engage with the drive portion of the operating body and move in directions orthogonal to each other in the housing, and each of these slide members There has been proposed a configuration including a detecting means for detecting a signal by sliding a provided slider on a conductive pattern (see, for example, Patent Document 1).
かかる従来の多方向入力装置において、ハウジングの内部空間は隔壁によって上側空洞部と下側空洞部とに仕切られており、隔壁に形成された連通開口によって上下の空洞部は連通されている。上側空洞部には操作体の大径部が配置されており、この大径部の中央から下向きに突設された操作体の駆動部が、連通開口を貫通して下側空洞部内で一対のスライド部材の各係合孔(長孔)に挿通されている。各スライド部材はそれぞれの係合孔の短手方向に沿って往復移動できるようにハウジングに保持されており、下側空洞部内で駆動部がスライド移動すると、そのスライド方向に応じて片方または両方のスライド部材が駆動されてそれぞれ所定方向へ移動するようになっている。なお、各スライド部材に設けられ摺動子が摺接する導電パターンも下側空洞部内に配設されている。また、上側空洞部には操作体の大径部を包囲する位置に環状コイルばねが組み込まれており、上側空洞部内で大径部が径方向へスライド移動すると、環状コイルばねがスライド方向へ押し込まれて伸長するようになっている。ハウジングの天板部には外方に臨出する外部開口が形成されており、操作体の大径部の中央から上向きに突設された突起部が外部開口を貫通してハウジングの外へ突出している。 In such a conventional multidirectional input device, the internal space of the housing is partitioned into an upper cavity portion and a lower cavity portion by a partition, and the upper and lower cavities are communicated by a communication opening formed in the partition. A large-diameter portion of the operating body is disposed in the upper cavity portion, and a drive portion of the operating body that protrudes downward from the center of the large-diameter portion passes through the communication opening and a pair of the inside of the lower cavity portion. The slide member is inserted into each engagement hole (long hole). Each slide member is held by the housing so as to be able to reciprocate along the short direction of the respective engagement hole. When the drive unit slides in the lower cavity, one or both of the slide members are moved depending on the slide direction. Each slide member is driven to move in a predetermined direction. A conductive pattern provided on each slide member and in contact with the slider is also disposed in the lower cavity. An annular coil spring is incorporated in the upper cavity so as to surround the large-diameter portion of the operating body. When the large-diameter portion slides radially in the upper cavity, the annular coil spring is pushed in the sliding direction. It is designed to stretch. An external opening that protrudes outward is formed in the top plate portion of the housing, and a protruding portion that protrudes upward from the center of the large diameter portion of the operating body protrudes out of the housing through the external opening. ing.
このように概略構成された従来の多方向入力装置においては、突起部に操作力が付与されて操作体が径方向へスライド移動すると、ハウジングの上側空洞部内では操作体の大径部が環状コイルばねをスライド方向へ押し込んで伸長(弾性変形)させる。また、ハウジングの下側空洞部内では、スライド方向に応じて片方または両方のスライド部材が操作体の駆動部に駆動されて所定方向へ移動するため、導電パターンに対する摺動子の位置変化に基づいて操作体のスライド方向やスライド量を検出できる。この後、突起部に付与されていた操作力が除去されると、環状コイルばねの弾性復帰力によって大径部が押し戻されるため、操作体は初期位置へ自動復帰し、それに伴いスライド部材も初期位置へ自動復帰する。
ところで、前述したように操作体によって駆動される一対のスライド部材がハウジング内に組み込まれている従来の多方向入力装置にあっては、互いに直交する方向へ移動できるように設定した一対のスライド部材をハウジングの下側空洞部内に重層的に配置させなければならず、かつ、各スライド部材には導電パターン上で摺動する摺動子を付設しなければならないため、下側空洞部に所要の高さ寸法が必要である。そのため、この下側空洞部と、環状コイルばねや操作体の大径部が配置される上側空洞部と、上下の空洞部を仕切る隔壁の厚みとを合算した高さ寸法が大きくなってしまい、ハウジングの薄型化が困難であるという問題があった。 By the way, in the conventional multidirectional input device in which the pair of slide members driven by the operating body is incorporated in the housing as described above, the pair of slide members set so as to be movable in directions orthogonal to each other. Must be arranged in layers in the lower cavity of the housing, and each slide member must be provided with a slider that slides on the conductive pattern. A height dimension is required. Therefore, the total height of the lower cavity, the upper cavity where the large-diameter portion of the annular coil spring and the operating body is arranged, and the thickness of the partition wall that divides the upper and lower cavities is increased. There was a problem that it was difficult to reduce the thickness of the housing.
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、操作体の自動復帰機構を備えつつ装置全体の薄型化が容易な多方向入力装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art, and an object of the present invention is to provide a multi-directional input device that includes an automatic return mechanism for an operating body and can be easily reduced in thickness. .
上記の目的を達成するため、本発明の多方向入力装置では、外方に臨出する第1の開口を有する上ケースと、この上ケースの底面側に固定されて前記第1の開口と対応する位置に第2の開口を有する下ケースと、この下ケース上に径方向へスライド移動可能に配置された樹脂成形品であって、前記第1の開口を貫通して外部へ突出する操作突起部と前記上ケースに覆われた空洞部へせり出す大径部とが設けられた操作体と、前記空洞部内で前記大径部の周囲に組み込まれて該大径部を初期位置へ自動復帰させる環状弾性部材と、前記操作体に固定された永久磁石と、前記第2の開口内に収納されて前記永久磁石との相対位置の変化に基づいて前記操作体のスライド移動を検出可能な磁気センサとを備え、前記下ケースに前記環状弾性部材の内周部に係合して該環状弾性部材の径方向内側への移動を規制する規制突部が設けてあり、この規制突部を前記第2の開口の上端部まで突出させて前記磁気センサを包囲する構成とした。 In order to achieve the above object, in the multi-directional input device of the present invention, an upper case having a first opening projecting outward, and fixed to the bottom surface side of the upper case, correspond to the first opening. A lower case having a second opening at a position to be operated, and a resin molded product disposed on the lower case so as to be slidable in the radial direction, and projecting to the outside through the first opening And an operating body provided with a large-diameter portion protruding into the cavity covered with the upper case, and the large-diameter portion is automatically returned to the initial position by being incorporated around the large-diameter portion in the cavity. An annular elastic member, a permanent magnet fixed to the operating body, and a magnetic sensor housed in the second opening and capable of detecting slide movement of the operating body based on a change in relative position with the permanent magnet An inner portion of the annular elastic member in the lower case. There is provided a restricting protrusion that engages with the portion and restricts the movement of the annular elastic member inward in the radial direction. The restricting protrusion protrudes to the upper end of the second opening to surround the magnetic sensor. It was set as the structure to do.
このように構成された多方向入力装置は、操作体が径方向へスライド移動されると、この操作体に固定されている永久磁石と、下ケースの第2の開口内に収納されている磁気センサとの相対位置が変化するため、磁気センサによって検出される磁束密度の変化に基づいて操作体のスライド移動を検出することが可能となる。それゆえ、直交する方向へ移動可能に組み込まれていた一対のスライド部材を省略できると共に、上ケースと下ケースを組み合わせてなるハウジングから、両スライド部材の配置スペースや、ハウジング内を上下の空洞部に仕切るために必要であった隔壁等を省略することができる。また、下ケースの第2の開口の上端部の周囲に環状弾性部材の径方向内側への移動を規制するための規制突部が設けてあるが、この規制突部の高さ相当分だけ第2の開口は深くなるので、磁気センサの収納空間を確保するために下ケースの高さ寸法を特に増大する必要はない。したがって、ハウジングの高さ寸法を大幅に低減することができ、操作体の自動復帰機構を備えた多方向入力装置の薄型化が容易となる。 When the operating body is slid in the radial direction, the multidirectional input device configured as described above has a permanent magnet fixed to the operating body and a magnet accommodated in the second opening of the lower case. Since the relative position with respect to the sensor changes, it is possible to detect the slide movement of the operating body based on the change in magnetic flux density detected by the magnetic sensor. Therefore, the pair of slide members incorporated so as to be movable in the orthogonal direction can be omitted, and from the housing formed by combining the upper case and the lower case, the arrangement space for both slide members and the upper and lower cavities in the housing It is possible to omit the partition walls and the like that are necessary for partitioning. In addition, a restricting protrusion for restricting the radially inward movement of the annular elastic member is provided around the upper end of the second opening of the lower case. The restricting protrusion corresponds to the height of the restricting protrusion. Since the opening of 2 becomes deep, it is not necessary to increase the height dimension of the lower case in order to secure a storage space for the magnetic sensor. Therefore, the height dimension of the housing can be greatly reduced, and the multi-directional input device provided with the automatic return mechanism for the operating body can be easily reduced in thickness.
上記の構成において、下ケースの第2の開口内に収納された磁気センサの上端の高さ位置は操作体の下端に当接しない限り特に制約されないが、この磁気センサの上端の高さ位置を環状弾性部材の下端の高さ位置よりも上方に設定しておくと、つまり、磁気センサの上端部と環状弾性部材の下端部とが高さ方向にオーバーラップするように設定しておくと、装置全体の薄型化を一層促進できて好ましい。 In the above configuration, the height position of the upper end of the magnetic sensor housed in the second opening of the lower case is not particularly limited as long as it does not contact the lower end of the operating body. If it is set above the height position of the lower end of the annular elastic member, that is, if the upper end of the magnetic sensor and the lower end of the annular elastic member are set to overlap in the height direction, This is preferable because the overall thickness of the apparatus can be further reduced.
また、上記の構成において、操作突起部が内壁の複数箇所に保持突部を有する有底筒状に形成されており、この操作突起部内で永久磁石の外壁面の複数箇所を保持突部に圧接させるという磁石保持構造を採用すると、永久磁石の破損事故が起こりにくくなるため好ましい。この場合において、操作突起部の底部に空気排出孔が形成されていると、永久磁石を操作突起部内へ圧入させる際に、圧縮された空気を該空気排出孔から外部へ排出させやすくなるため、永久磁石の圧入作業を円滑に行うことができて好ましい。 In the above configuration, the operation projection is formed in a bottomed cylindrical shape having holding projections at a plurality of locations on the inner wall, and the plurality of locations on the outer wall surface of the permanent magnet are pressed against the holding projection within the operation projection. It is preferable to employ a magnet holding structure that causes permanent magnets to be less likely to be damaged. In this case, if the air discharge hole is formed at the bottom of the operation protrusion, when the permanent magnet is press-fitted into the operation protrusion, the compressed air can be easily discharged from the air discharge hole. It is preferable because the press-fitting work of the permanent magnet can be performed smoothly.
また、上記の磁石保持構造を採用した構成において、操作突起部の開口端側に内部の永久磁石を蓋閉する磁性材料からなる連結部材が固着されており、この連結部材に操作つまみ(キートップ)が装着されるようにしてあると、永久磁石を蓋閉する連結部材がヨークとして機能するため、漏洩磁束が減って永久磁石の位置変化を磁気センサによって検出しやすくなる。この場合において、連結部材の底面を永久磁石の上面に対して離隔させておくと、操作つまみに付与された操作力が永久磁石に直接作用する虞がなくなるため、過大な操作力に起因する永久磁石の破損事故を防止する効果が高まる。 In the configuration employing the above magnet holding structure, a connecting member made of a magnetic material that closes the inner permanent magnet is fixed to the opening end side of the operating projection, and an operation knob (key top) is attached to the connecting member. ) Is attached, the connecting member that closes the permanent magnet functions as a yoke, so that the leakage flux is reduced and the position change of the permanent magnet is easily detected by the magnetic sensor. In this case, if the bottom surface of the connecting member is separated from the top surface of the permanent magnet, there is no possibility that the operating force applied to the operation knob directly acts on the permanent magnet, so that the permanent force caused by the excessive operating force is eliminated. The effect of preventing the magnet from being damaged is increased.
本発明の多方向入力装置は、操作体が径方向へスライド移動されると、この操作体に固定されている永久磁石と、下ケースの第2の開口内に収納されている磁気センサとの相対位置が変化するため、磁気センサによって検出される磁束密度の変化に基づいて操作体のスライド移動を検出することが可能となる。それゆえ、直交する方向へ移動可能に組み込まれていた一対のスライド部材を省略できると共に、上ケースと下ケースを組み合わせてなるハウジングから、両スライド部材の配置スペースや、ハウジング内を上下の空洞部に仕切るために必要であった隔壁等を省略することができる。また、下ケースの第2の開口の上端部の周囲に環状弾性部材の径方向内側への移動を規制するための規制突部が設けてあるが、この規制突部の高さ相当分だけ第2の開口は深くなるので、磁気センサの収納空間を確保するために下ケースの高さ寸法を特に増大する必要はない。したがって、ハウジングの高さ寸法を大幅に低減することができ、操作体の自動復帰機構を備えた多方向入力装置の薄型化が容易となる。 When the operating body is slid in the radial direction, the multidirectional input device of the present invention includes a permanent magnet fixed to the operating body and a magnetic sensor housed in the second opening of the lower case. Since the relative position changes, it is possible to detect the slide movement of the operating body based on the change in magnetic flux density detected by the magnetic sensor. Therefore, the pair of slide members incorporated so as to be movable in the orthogonal direction can be omitted, and from the housing formed by combining the upper case and the lower case, the arrangement space for both slide members and the upper and lower cavities in the housing It is possible to omit the partition walls and the like that are necessary for partitioning. In addition, a restricting protrusion for restricting the radially inward movement of the annular elastic member is provided around the upper end of the second opening of the lower case. The restricting protrusion corresponds to the height of the restricting protrusion. Since the opening of 2 becomes deep, it is not necessary to increase the height dimension of the lower case in order to secure a storage space for the magnetic sensor. Therefore, the height dimension of the housing can be greatly reduced, and the multi-directional input device provided with the automatic return mechanism for the operating body can be easily reduced in thickness.
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図1は本発明の実施形態例に係る多方向入力装置の分解斜視図、図2は該多方向入力装置の断面図、図3は該多方向入力装置に備えられる操作体の平面図、図4は図3のIV−IV線に沿う断面図、図5は該多方向入力装置に用いられた磁気センサの説明図である。 An embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of a multidirectional input device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the multidirectional input device, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is an explanatory view of a magnetic sensor used in the multidirectional input device.
これらの図に示す多方向入力装置は、上ケース2と下ケース3を組み合わせてなるハウジング1と、大径部4aおよび操作突起部4bを有してハウジング1に径方向へスライド移動可能に保持された操作体4と、操作体4の操作突起部4bに一体化された永久磁石5および連結部材6と、ハウジング1内で操作体4の大径部4aの周囲に組み込まれた環状コイルばね7と、下ケース3の底面側に配置されたフレキシブル基板8と、このフレキシブル基板8上に実装されて下ケース3の第2の開口3a内に収納された磁気センサ9と、ハウジング1を載置固定してフレキシブル基板8を挟持している板金製の底部カバー10とによって主に構成されている。
The multidirectional input device shown in these drawings includes a
上ケース2は下面を開放する低背の蓋状部材であって、その天板部2aの中央には外方に臨出する第1の開口2bが形成されており、第1の開口2bの下端部の周囲には円環状の突堤部2c(図2参照)が形成されている。この突堤部2cは環状コイルばね7の内周部に係合して径方向内側への移動を規制する部位である。また、上ケース2の環状壁2dの周囲には複数の結合ピン2eが下向きに突設されている。下ケース3は上ケース2の底面側に固定された板状部材であって、第1の開口2bと対応する位置に第2の開口3aが形成されており、第2の開口3aの上端部の周囲には円環状の突堤部3bが形成されている。この突堤部3bは、環状コイルばね7の内周部に係合して径方向内側への移動を規制する部位であると共に、操作体4の大径部4aが摺動可能に搭載される部位でもある。また、下ケース3の突堤部3bの周囲には複数の治具挿通孔3cと結合ピン挿通孔3dおよび取付孔3e等が形成されている。ここで、治具挿通孔3cは組立て時に後述するピン形状の組立治具を挿通するためのものであり、複数個(例えば4個)の治具挿通孔3cが第2の開口3aの周囲の同一円周上に略等間隔な配置で穿設されている。また、結合ピン挿通孔3dは上ケース2の結合ピン2eを挿通するためのものであり、取付孔3eはこの多方向入力装置を図示せぬ外部回路基板へ取り付ける際に必要となる取付部材挿通孔である。なお、下ケース3の底面の2箇所には、フレキシブル基板8や底部カバー10を位置決めするための位置決めピン3fが垂設されている(図2参照)。
The
上ケース2と下ケース3を組み合わせてハウジング1となす組立工程では、まず、永久磁石5および連結部材6が組み込まれた操作体4を下ケース3の突堤部3b上に配置させると共に、下ケース3の治具挿通孔3cに挿通したピン形状の前記組立治具に環状コイルばね7を巻き掛けておく。この後、複数の結合ピン2eを対応する結合ピン挿通孔3dに挿通し、上ケース2を下ケース3上に位置決め状態で載置することによって、ハウジング1が組み立てられる。図2に示すように、このハウジング1には下ケース3上に上ケース2に覆われた空洞部11が画成されており、この空洞部11が環状コイルばね7や大径部4aの移動空間となる。また、かかる組立工程で、下ケース3の治具挿通孔3cに挿通されている複数本(例えば4本)の前記組立治具は円環状の突堤部3bの周囲に配置されるので、これら各組立治具に巻き掛けた環状コイルばね7は下ケース3上で突堤部3bから離隔した位置に仮保持される。そして、ハウジング1を組み立てた後、前記組立治具を治具挿通孔3cから抜き取り、環状コイルばね7を自身の弾性で大径部4aの外周面に巻装させる。こうすることで、環状コイルばね7に邪魔されずに操作体4の大径部4aを下ケース3の突堤部3b上に配置させることができると共に、環状コイルばね7を誤って塑性変形させたり紛失してしまう虞がなくなるため、組立作業を円滑に行うことができる。
In the assembly process of combining the
操作体4は樹脂成形品からなり、この操作体4には、ハウジング1内に配置される円板状の大径部4aと、この大径部4aの中央部に立設されて第1の開口2bを貫通する有底円筒状の操作突起部4bとが一体形成されている。大径部4aはハウジング1内で突堤部3b上に搭載されて空洞部11へせり出しており、この大径部4aの外周面に環状コイルばね7が弾接状態で巻装されることにより、操作体4は常にガタのない状態でハウジング1に保持されるようになっている。操作突起部4bの内壁下部には複数箇所(例えば4箇所)に微小突部4cが形成されており、操作突起部4bの上部開口端から挿入した永久磁石5の外周面をこれら各微小突部4cに圧接させることにより、永久磁石5は操作突起部4b内の下部側に圧入・固定されている。図2に示すように、操作体4に対する永久磁石5の取付高さは操作突起部4bの内底面によって規定されており、この操作突起部4bの内底面の中央部には大径部4aの底面に達する空気排出孔4dが穿設されている。また、操作突起部4b内の上部側には後述する連結部材6が圧入・固定されており、この連結部材6に装着された操作つまみ20(図2参照)を介して操作体4がスライド操作できるようになっている。
The
なお、本実施形態例では、上ケース2の天板部2a上を摺動可能な目隠しフィルム12を操作突起部4bの外周面に遊挿し、この目隠しフィルム12によって第1の開口2bを覆い隠しているため、外部からハウジング1内が目視されにくくなると共に、塵埃等の異物が第1の開口2bを介してハウジング1内へ侵入することを防止できる。また、操作体4がスライド操作されても第2の開口3aは大径部4aによって常に蓋閉された状態に保たれるため、仮に第1の開口2bを介してハウジング1内へ異物が侵入したとしても、その異物が第2の開口3aを介してフレキシブル基板8や磁気センサ9に到達する危険性は極めて少ない。
In the present embodiment, a
環状コイルばね7は、所定長さの直線状コイルばねの両端部を連結して円環状に形成したものである。環状コイルばね7は大径部4aに巻装されているため、操作体4がスライド操作されると、環状コイルばね7は大径部4aによってスライド方向へ押し込まれて伸長(弾性変形)する。また、操作体4のスライド操作後は、環状コイルばね7の弾性復帰力によって大径部4aを初期位置へ自動復帰させることができる。ただし、上ケース2と下ケース3に形成された相対向する突堤部2c,3bが環状コイルばね7の内周部に当接して位置規制するため、環状コイルばね7が突堤部2c,3bよりも径方向内側へ移動することはない。
The
永久磁石5は円板状に形成されたネオウジム磁石であり、上下両面が異極となるように着磁されている。この永久磁石5の外径は、操作突起部4bの内径よりも僅かに小さいが、各微小突部4cに内接する円筒面の外径よりも僅かに大きめに設定されているため、永久磁石5はその外周面の複数箇所を微小突部4cに圧接させた状態で操作突起部4b内に圧入・固定されている。
The
連結部材6は磁性材料(例えばステンレス)からなり、高さ方向のほぼ中央に鍔部6aが形成されている。この連結部材6の鍔部6aよりも下側の外周面は、周方向に沿って微細な凹凸が交互に形成されたセレーション部6bとなっており、操作突起部4b内へセレーション部6bを圧入することによって、連結部材6は操作突起部4b内の上部に圧入・固定されて永久磁石5を蓋閉している。ただし、図2に示すように、この連結部材6の底面と永久磁石5の上面との間には若干のクリアランスが確保されているので、操作つまみ20に付与された操作力が永久磁石5に直接作用することはなく、それゆえ過大な操作力に起因する永久磁石5の破損事故を防止しやすくなっている。また、連結部材6の鍔部6aよりも上側には、操作つまみ20を装着するための係止溝6cが形成されており、連結部材6に装着された操作つまみ20は操作突起部4bと非接触に保たれる。したがって、操作つまみ20に付与された過大な操作力によって操作突起部4bが破損する危険性も低減している。
The connecting
フレキシブル基板8上には磁気センサ9が実装されており、この磁気センサ9に列設された端子9e群はフレキシブル基板8の図示せぬ配線パターンに半田付けされている。磁気センサ9は下ケース3の第2の開口3a内に収納されており、環状コイルばね7の径方向内側への移動を規制する突堤部3bは磁気センサ9を包囲している。図2から明らかなように、磁気センサ9の上端の高さ位置は環状コイルばね7の下端の高さ位置よりも上方に設定されており、磁気センサ9の上端部と環状コイルばね7の下端部とは高さ方向にオーバーラップしている。磁気センサ9の上面は操作体4の大径部4aの底面と至近距離で対向しており、図5に示すように、この磁気センサ9には中心Cから等距離の位置に4個の第1〜第4のホール素子9a〜9dが一定の間隔で配設されている。そして、操作体4がスライド操作されていない非操作時には、磁気センサ9の中心Cの真上に永久磁石5の中心が位置しているが、操作体4がスライド操作されると、永久磁石5の位置変化に応じて磁束密度を反映した第1〜第4のホール素子9a〜9dの出力電圧(出力信号)が変化するため、各ホール素子9a〜9dの出力電圧に基づいて操作体4のスライド方向を検出できるようになっている。
A
すなわち、第1のホール素子9aと第4のホール素子9dの出力電圧差V(1−4)と、第2のホール素子9bと第3のホール素子9cの出力電圧差V(2−3)とを、図示せぬ制御部で演算処理することによって、操作体4のスライド方向を正確に検出できる。例えば、操作体4の非操作時において、永久磁石5はホール素子9a,9dのいずれの側にも偏っておらず、かつホール素子9b,9cのいずれの側にも偏っていないので、出力電圧差V(1−4)はゼロであり、かつ出力電圧差V(2−3)もゼロである。しかるに、永久磁石5が磁気センサ9に対して図5の上方へ移動すると、第1のホール素子9aからの出力電圧が増大して第4のホール素子9dからの出力電圧が減少するため、出力電圧差V(1−4)はプラスに転じる。逆に、永久磁石5が図5の下方へ移動すると、出力電圧差V(1−4)はマイナスに転じる。ただし、いずれの場合も、第2のホール素子9bと第3のホール素子9cの出力電圧差V(2−3)はゼロのままである。同様に、永久磁石5が図5の左方へ移動すると、出力電圧差V(2−3)はプラスに転じ、永久磁石5が図5の右方へ移動すると、出力電圧差V(2−3)はマイナスに転じるが、いずれの場合も出力電圧差V(1−4)はゼロのままである。また、永久磁石5が図5の左斜め上方へ移動すると、出力電圧差V(1−4)とV(2−3)は共にプラスに転じ、永久磁石5が図5の右斜め下方へ移動すると、出力電圧差V(1−4)とV(2−3)は共にマイナスに転じる。また、永久磁石5が図5の右斜め上方へ移動すると、出力電圧差V(1−4)がプラスに転じて出力電圧差V(2−3)がマイナスに転じ、永久磁石5が図5の左斜め下方へ移動すると、出力電圧差V(1−4)がマイナスに転じて出力電圧差V(2−3)がプラスに転じる。
That is, the output voltage difference V (1-4) between the
なお、永久磁石5が大きくスライド移動すると、出力電圧差V(1−4)の絶対値や出力電圧差V(2−3)の絶対値が大きくなるため、これら出力電圧差V(1−4)や出力電圧差V(2−3)の絶対値が所定のレベルを越えたか否かを判定することによって、操作体4のスライド量の大小を区別することも可能である。
Note that if the
フレキシブル基板8は、下ケース3の底面側に配置されて第2の開口3aを下方から塞いでいる。このフレキシブル基板8は下ケース3と底部カバー10との間に挟持されているが、フレキシブル基板8に延設されたリード部8aは前記外部回路基板と電気的に接続させるために底部カバー10の底面側へ折り返されている。また、このフレキシブル基板8には、下ケース3の位置決めピン3fを挿通させるための位置決め孔8bが形成されている。
The
底部カバー10は金属平板からなり、この底部カバー10の所定位置には位置決め孔10aと結合ピン挿通孔10bおよび取付孔10c等が形成されている。底部カバー10はハウジング1と共に多方向入力装置の外殻を構成しており、前記外部回路基板上に載置されるようになっている。底部カバー10の位置決め孔10aはフレキシブル基板8の位置決め孔8bと合致する位置に穿設されており、これら位置決め孔8b,10aに挿通した位置決めピン3fの先端部をかしめることによって、フレキシブル基板8と底部カバー10が下ケース3に位置決め状態で固定されている。また、底部カバー10の結合ピン挿通孔10bは下ケース3の結合ピン挿通孔3dと合致する位置に穿設されており、これら結合ピン挿通孔3d,10bに挿通した結合ピン2eの先端部をかしめることによって、底部カバー10は上ケース2に対しても位置決め状態で固定されている。なお、底部カバー10の取付孔10cは、多方向入力装置を前記外部回路基板へ取り付ける際に必要となる取付部材挿通孔であって、下ケース3の取付孔3eと合致する位置に穿設されている。
The
このように構成された多方向入力装置では、ユーザが操作つまみ20を介して操作体4を任意の径方向(上ケース2の天板部2aの板面に沿った方向)へスライド操作可能であるが、操作体4に操作力が付与されていない非操作時に、環状コイルばね7の内周部が全周に亘って突堤部2c,3bに位置規制されているため、環状コイルばね7は円環状に保持されている。それゆえ、図2に示すように、非操作時に操作体4の操作突起部4bは第1の開口2bの中心部に位置している。このとき、永久磁石5の中心位置は磁気センサ9の中心Cの真上に保持されているので、前述したように、磁気センサ9の出力電圧差V(1−4)とV(2−3)は共にゼロになっている。
In the multidirectional input device configured as described above, the user can slide the
この状態で操作体4が所定方向へスライド操作されると、大径部4aが環状コイルばね7をスライド方向へ押し込んで伸長させると共に、操作突起部4b内に固定された永久磁石5が操作体4と一体的にスライド方向へ移動するため、磁気センサ9の各ホール素子9a〜9dに対する永久磁石5の位置が変化して出力電圧差V(1−4)やV(2−3)が変化する。前述したように、かかるスライド操作時における永久磁石5のスライド方向は出力電圧差V(1−4)やV(2−3)を図示せぬ制御部で演算処理することによって正確に検出できる。また、このように操作体4をスライド操作した後、その操作力が除去されると、大径部4aに押し込まれて伸長していた環状コイルばね7が自身の弾性で元の形状に戻ろうとするため、この環状コイルばね7の弾性復帰力によって大径部4aが押し戻され、操作体4は図2に示す初期位置へ自動復帰する。
When the operating
上記の如く本実施形態例に係る多方向入力装置では、操作体4が径方向へスライド移動すると、この操作体4に固定された永久磁石5と下ケース3の第2の開口3a内に収納された磁気センサ9との相対位置が変化するため、磁気センサ9によって検出される磁束密度の変化に基づいて操作体4のスライド方向を検出できる。したがって、前述した従来例のように、摺動子を付設した一対のスライド部材を互いに直交する方向へ移動可能となるようにハウジング内に組み込む必要はない。それゆえ、本実施形態例においては、上ケース2と下ケース3を組み合わせてなるハウジング1から、この種のスライド部材の配置スペースや、ハウジング内を上下の空洞部に仕切る隔壁が省略されている。また、本実施形態例においては、下ケース3の第2の開口3aの上端部の周囲に環状コイルばね7の径方向内側への移動を規制する突堤部3bを設けてあるが、この突堤部3bの高さ分だけ第2の開口3aが深くなっているので、磁気センサ9の収納空間を確保するために下ケース3の高さ寸法を特に増大する必要はない。したがって、ハウジング1の高さ寸法を大幅に低減することができ、操作体4の自動復帰機構を備えた多方向入力装置の薄型化が容易となっている。
As described above, in the multidirectional input device according to this embodiment, when the operating
しかも、本実施形態例では、磁気センサ9の上端の高さ位置が環状コイルばね7の下端の高さ位置よりも上方に設定してあるため、つまり磁気センサ9の上端部と環状コイルばね7の下端部とが高さ方向にオーバーラップするように設定してあるため、装置全体の薄型化が一層促進されている。ただし、磁気センサ9の上端の高さ位置が環状コイルばね7の下端の高さ位置と同等または若干下方に設定されている場合でも、高さ寸法の小なる下ケース3の第2の開口3a内に磁気センサ9を収納することは容易なので、装置全体の薄型化は十分に実現できる。
Moreover, in the present embodiment, the height position of the upper end of the
また、本実施形態例に係る多方向入力装置では、操作体4の操作突起部4b内で永久磁石5の外周面の複数箇所を微小突部4cに圧接させるという磁石保持構造を採用しているため、永久磁石5の破損事故が起こりにくくなっている。しかも、操作突起部4bの底部に空気排出孔4dが形成されており、永久磁石5を操作突起部4b内へ圧入させる際に、圧縮された空気が空気排出孔4dから外部へ排出されやすくなっているため、永久磁石5の圧入作業を円滑に行うことができる。
Further, the multidirectional input device according to the present embodiment employs a magnet holding structure in which a plurality of locations on the outer peripheral surface of the
また、本実施形態例に係る多方向入力装置では、操作突起部4bの開口端側に内部の永久磁石5を蓋閉する磁性材料からなる連結部材6が固着されており、この連結部材6に取り付けられた操作つまみ(キートップ)20を介して操作体4をスライド移動するようになっているため、永久磁石5上に近接して配置される連結部材6が磁気回路のヨークとして機能し、その結果、漏洩磁束が減って永久磁石5の位置変化を磁気センサ9によって検出しやすくなる。さらに、連結部材6の底面と永久磁石5の上面との間にギャップが確保されており、ユーザから操作つまみ20に付与された操作力が永久磁石5に直接作用する虞がないため、過大な操作力に起因する永久磁石5の破損事故を防止することができる。
In the multidirectional input device according to this embodiment, a connecting
なお、上記実施形態例では、上ケース2と下ケース3に設けた両方の突堤部2c,3bによって環状コイルばね7の径方向内側への移動を規制しているが、上ケース2の突堤部2cを省略して下ケース3の突堤部3bだけで環状コイルばね7の内周部の位置規制を行うようにしてもよく、この突堤部3bと同様の機能を突堤状でない規制突部で代替させることも可能である。また、磁気センサ9がホール素子を使用しない構造、例えば磁気抵抗効果(MR効果)を利用した構造のものであってもよい。さらにまた、操作体4を自動復帰させる手段として環状コイルばねの代わりに、ゴム部材やエラスマー等の環状弾性部材を使用することも可能である。
In the above embodiment, the movement of the
1 ハウジング
2 上ケース
2b 第1の開口
3 下ケース
3a 第2の開口
3b 突堤部(規制突部)
4 操作体
4a 大径部
4b 操作突起部
4c 微小突部(保持突部)
4d 空気排出孔
5 永久磁石
6 連結部材
7 環状コイルばね(環状弾性部材)
8 フレキシブル基板
9 磁気センサ
9a〜9d ホール素子
10 底部カバー
11 空洞部
20 操作つまみ
DESCRIPTION OF
4
4d
8
Claims (6)
前記下ケースに前記環状弾性部材の内周部に係合して該環状弾性部材の径方向内側への移動を規制する規制突部が設けてあり、この規制突部を前記第2の開口の上端部まで突出させて前記磁気センサを包囲したことを特徴とする多方向入力装置。 An upper case having a first opening projecting outward, a lower case fixed to the bottom surface of the upper case and having a second opening at a position corresponding to the first opening, and the upper case A resin molded product arranged so as to be slidable in the radial direction, an operation projection protruding through the first opening and projecting to the outside, and a large diameter portion protruding to the cavity covered by the upper case, An operating body provided around the large-diameter portion in the cavity, an annular elastic member that automatically returns the large-diameter portion to an initial position, a permanent magnet fixed to the operating body, A magnetic sensor housed in the second opening and capable of detecting the sliding movement of the operating body based on a change in relative position with the permanent magnet;
The lower case is provided with a restricting protrusion that engages with the inner peripheral portion of the annular elastic member to restrict the radially inward movement of the annular elastic member, and this restricting protrusion is provided on the second opening. A multi-directional input device characterized in that the magnetic sensor is surrounded by protruding to the upper end.
6. The multidirectional input device according to claim 5, wherein a bottom surface of the connecting member is separated from an upper surface of the permanent magnet.
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