JP2008098044A - 複合操作型入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホルダの揺動中心軸に沿った方向に小型化が可能な複合操作型入力装置を提供すること。
【解決手段】ホルダ７に上面を開口した収納部７ａを設け、この収納部７ａの内部に回転操作体１を回転可能に軸支すると共に、ホルダ７に収納部７ａを介して互いに逆向きに延びる第１の軸部７ｂと第２の軸部７ｃを突設し、これら両軸部７ｂ，７ｃの先端部をそれぞれケーシング３の内壁面に形成した球状受部３ｃと軸受凹部３ｅに支持させる。そして、ホルダ７の揺動検出手段を構成する被検出体と検出素子のうち、被検出体である遮光板２１を第１の軸部７ｂの先端部よりもホルダ７の中心寄りの位置に取り付けた。
【選択図】図７

Description

本発明は、少なくとも回転操作と揺動操作が可能な複合操作型入力装置に関するものである。

従来より、図９に示すように、ホイール形状の回転操作体１００を箱型形状のホルダ１０１に回転可能に軸支し、このホルダ１０１を一対の支持体１０２によって揺動可能に支持するようにした複合操作型入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ホルダ１０１と支持体１０２は中空構造のケーシング１０３によって覆われており、このケーシング１０３の上面には開口部１０３ａが形成されている。回転操作体１００の上部を除く大部分はホルダ１０１の収納部１０１ａ内に収納されており、収納部１０１ａから突出する回転操作体１００の上部がケーシング１０３の開口部１０３ａ内に露出している。回転操作体１００は収納部１０１ａを短手方向（図９の紙面と直交する方向）に貫通する支軸１０４によってホルダ１０１に回転可能に支持されており、この支軸１０４の一端には回転検出手段として例えばロータリエンコーダ（図示せず）が連結されている。ホルダ１０１の収納部１０１ａを介して対向する長手方向の両外壁面には軸部１０１ｂ，１０１ｃが突設されており、これら軸部１０１ｂ，１０１ｃは回転操作体１００の支軸１０４と直交する方向に延びている。両軸部１０１ｂ，１０１ｃはそれぞれ支持体１０２の軸受部に回転可能に軸支されており、ホルダ１０１は両軸部１０１ｂ，１０１ｃの軸心を通る直線を揺動中心軸Ｐとして支持体１０２に揺動可能に支持されている。これら支持体１０２は基台１０５上に立設されており、ケーシング１０３の下部開口端は基台１０５によって塞がれている。また、一方の軸部１０１ｂの先端には揺動棒１０６が連結されており、この揺動棒１０６の下端に被検出体としての永久磁石１０７が取り付けられている。一方、基台１０５上には検出素子としてのホールセンサ１０８が実装されており、これら永久磁石１０７とホールセンサ１０８によってホルダ１０１の揺動検出手段が構成されている。

このように概略構成された複合操作型入力装置では、ケーシング１０３の開口部１０３ａ内に露出している回転操作体１００の外周面をユーザの手指等で回転操作すると、該回転操作体１００の回転量や回転方向が回転検出手段であるロータリエンコーダによって検出される。一方、ユーザの手指等で回転操作体１００の外周面を回転方向と直交する方向へ揺動操作すると、ホルダ１０１が回転操作体１００と一体的に揺動中心軸Ｐの回りを左右方向に回動し、それに伴って回動する揺動棒１０６の永久磁石１０７と基台１０５上のホールセンサ１０８のとの相対位置が変化するため、ホルダ１０１の揺動方向が揺動検出手段によって検出される。
実用新案登録第３１０９１６７号

しかしながら、前述した従来の複合操作型入力装置では、ホルダ１０１の外壁面に突設された一対の軸部１０１ｂ，１０１ｃをそれぞれ支持体１０２で軸支すると共に、支持体１０２から突出する一方の軸部１０１ｂの先端に被検出体としての永久磁石１０７が取り付けられているため、支持体１０２の分だけ装置全体が揺動中心軸Ｐに沿った方向に大型化してしまうことになる。このため、かかる複合操作型入力装置を例えばステアリングホイールのスポーク部のように設置スペースの限られた機器に適用しようとすると、設置場所の自由度が大きく制限されてしまうという問題があった。

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、ホルダの揺動中心軸に沿った方向に小型化が可能な複合操作型入力装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の複合操作型入力装置では、互いに逆方向外側へ突出する一対の軸部を有すると共に、これら両軸部間に上面を開口した収納部が設けられているホルダと、このホルダに回転可能に軸支されて前記収納部から一部を突出させた回転操作体と、この回転操作体の一部を外方に露出させた状態で前記ホルダを内包するケーシングと、前記両軸部の軸心を通る直線を揺動中心軸として前記ホルダを揺動可能に支持する支持機構と、前記ホルダに設けられて該ホルダと一体的に揺動する被検出体と、この被検出体の揺動動作を検出する検出素子とを備え、前記支持機構が前記両軸部の少なくとも一方の端部を前記ケーシングの内壁面に支持させる支持部を含んでおり、前記被検出体を前記支持部よりも前記収納部寄りの位置に設ける構成とした。

このように構成された複合操作型入力装置によれば、ホルダから突出する少なくとも一方の軸部の端部がケーシングの内壁面に支持されており、該軸部を軸支するための支持体を別途設ける必要がないので、ホルダの揺動中心軸に沿った方向における寸法を小型化することができる。なお、被検出体と検出素子はホルダの揺動検出手段を構成し、その検出方法は特に限定されるものではないが、例えば、ホルダに被検出体としての遮光板を取り付けると共に、この遮光板の移動を検出する検出素子としてフォトインタラプタを用いることができる。

上記の構成において、検出体はケーシングの支持部よりもホルダの収納部寄りであれば軸部に直接設けることも可能であるが、これら軸部と被検出体とをホルダの上下方向に位置ずれした異なる部位に設ければ、ケーシングの内壁面に支持される軸部の長さを短くすることができるため、ホルダの揺動中心軸に沿った方向の寸法をより一層小型化できると共に、軸部の撓みを防止することができて好ましい。

また、上記の構成において、ケーシングにその内部から外側面に達する貫通孔を設け、この貫通孔に挿入した止め板とケーシングの内壁上面とで軸部の端部を挟持するように構成すると、ホルダの軸部をケーシングの支持部に簡単に組み込むことができて好ましい。

本発明の複合操作型入力装置は、ホルダから互いに逆方向外側へ突出する一対の軸部のうち、少なくとも一方の軸部の端部をケーシングの内壁面に支持させると共に、この支持部よりもホルダの中心寄りの位置に被検出体を設けており、該軸部を軸支するための支持体を別途設ける必要がないので、ホルダの揺動中心軸に沿った方向における寸法を小型化することができる。

発明の実施の形態について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複合操作型入力装置の斜視図、図２は該入力装置の分解斜視図、図３は図１の入力装置からケーシングを取り除いて示す斜視図、図４は図３の反対側から見た斜視図、図５は該入力装置に備えられるホルダとクリック機構を下方から見た斜視図、図６は該入力装置の長手方向に沿う断面図、図７は該入力装置の短手方向に沿う断面図、図８は該入力装置が装着されたステアリングホイールの一部を示す正面図である。

本実施形態例に係る複合操作型入力装置は、例えばエアコンの風量風向調整やオーディオ機器の音量音質調整等の入力手段として用いられるものであり、図８に示すように、自動車のステアリングホイール５０のスポーク部５１の内部に装着されている。スポーク部５１には複合操作型入力装置を覆う化粧板５２が取り付けられており、この化粧板５２から複合操作型入力装置の回転操作体１や複数の操作キー２の上端が露出してユーザ（運転者）の手指で操作できるようになっている。

図１〜図７に示すように、この複合操作型入力装置は、下面を開放した中空構造のケーシング３と、ケーシング３の下面を塞ぐ基台４と、基台４上に載置された回路基板５と、回路基板５上に載置されたラバーコンタクト６と、ケーシング３の内部に揺動可能に収納されたホルダ７と、ホルダ７に回転可能に軸支されたホイール形状の回転操作体１等を備えており、ケーシング３と基台４はスナップ結合等の固定手段を用いて一体化されている。

ケーシング３は合成樹脂の成形品からなり、その上面には１つの開口部３ａと複数のガイド孔３ｂが設けられている。また、ケーシング３の内壁上面には支持部である球状受部３ｃと軸受凹部３ｅが形成されており、これら球状受部３ｃと軸受凹部３ｅは開口部３ａを介して対向している。さらに、ケーシング３の側壁には貫通孔３ｄが穿設されており、この貫通孔３ｄは球状受部３ｃの下方の内部空間と外部空間とを連通している（図７参照）。図１に示すように、開口部３ａからは回転操作体１の上部が突出しており、各ガイド孔３ｂにはそれぞれ操作キー２（図８参照）が昇降可能に支持されている。基台４も合成樹脂の成形品からなり、その内底面には上面を開放した保持筒４ａが立設されている。この保持筒４ａには上端に駆動ピン８ａを有する駆動受体８が挿入・保持されており、この駆動受体８はスプリング９の弾発力によって上方へ付勢されている。これら駆動受体８とスプリング９はクリック機構の一部をなす弾接部材であり、後述するように、クリック機構の他部はホルダ７の底面に凹状カム部２３として形成されている（図５参照）。

回路基板５は基台４上にねじ止めされており、その中央部には逃げ孔５ａが穿設されている。回路基板５上には一対のフォトインタラプタ１０が実装されており、これらフォトインタラプタ１０の間には所定の間隔が確保されている。両フォトインタラプタ１０は図示せぬ発光素子と受光素子を有する光学部品であり、これら発光素子と受光素子は凹溝１０ａを介して対向配置されている。また、回路基板５上にはプッシュスイッチ１１が実装されており、これらプッシュスイッチ１１と両フォトインタラプタ１０は逃げ孔５ａを介して対向してる。基台４上に載置されたラバーコンタクト６の中央部には回路基板５の逃げ孔５ａと同形状の逃げ孔６ａが穿設されており、これら逃げ孔５ａ，６ａはホルダ７の移動を許容するスペースとして機能する。ラバーコンタクト６には一対の透孔６ｂ，６ｃが穿設されており、回路基板５上の両フォトインタラプタ１０とプッシュスイッチ１１はこれら透孔６ｂ，６ｃ内に露出している（図７参照）。また、ラバーコンタクト６には複数の膨出部６ｄが一体形成されており、前述した各操作キー２の下端はこれら膨出部６ｄの上面に対向している。図示省略されているが、各膨出部６ｄの内底面には可動接点が形成されると共に、回路基板５上には各可動接点に対向する複数の固定接点が形成されており、これら可動接点と固定接点の組によって操作キー２の押圧操作を検出する押圧スイッチが構成されている。

ホルダ７は合成樹脂の成形品からなり、このホルダ７には上面を開口した有底状の収納部７ａが設けられている。収納部７ａの内部には回転操作体１の大部分が収納されており、この回転操作体１の中心部には支軸１２が係合状態で挿通されている。図６に示すように、この支軸１２は収納部７ａの長手方向に沿う両側壁に軸支されており、回転操作体１は支軸１２の軸心を通る直線を回転軸Ｑとしてホルダ７に回転可能に支持されている。支軸１２の一端には大径鍔部１２ａが設けられており、この大径鍔部１２ａの外周面には多数の凹凸が交互に形成されている。図４と図６に示すように、ホルダ７の外側面には保持部７ｆが形成されており、この保持部７ｆの内部にスプリング２４と駆動受体２５が収納されている。駆動受体２５はスプリング２４の弾発力を受けて大径鍔部１２ａの外周面に圧接されており、回転操作体１と一体的に支軸１２が回転すると、駆動受体２５が大径鍔部１２ａの凹凸に係脱してクリック感が生起されるようになっている。

ホルダ７には上部カバー１３と側部カバー１４がスナップ結合等を用いて取り付けられており、収納部７ａの上端から突出した回転操作体１の外周面は上部カバー１３の開口１３ａ内に露出している。また、側部カバー１４とこれに対向するホルダ７の側面との間にコード板１５が軸支されており、このコード板１５は支軸１２の他端にねじ止めされた歯車１６に噛合している。これにより、回転操作体１の回転が支軸１２から歯車１６を介してコード板１５に伝達される。さらに、ホルダ７の下面にはサブ基板１７が固定されており、このサブ基板１７上には一対のフォトインタラプタ１８が実装されている。両フォトインタラプタ１８も図示せぬ発光素子と受光素子を有する光学部品であり、これら発光素子と受光素子は凹溝１８ａを介して対向配置されている。コード板１６はその周縁部に４つの切欠きを有する十字状に形成されており、該コード板１６の周縁部が両フォトインタラプタ１８の凹溝１８ａ内を回転することにより、両フォトインタラプタ１８から位相を異にする２種類の信号が出力される。すなわち、これらコード板１６と両フォトインタラプタ１８とによって回転操作体１の回転量や回転方向を検出する回転検出手段が構成されている。

図７に示すように、ホルダ７は互いに逆方向外側へ突出する第１の軸部７ｂと第２の軸部７ｃとを有しており、これら両軸部７ｂ，７ｃは収納部７ａの短手方向に沿う両側壁に突設されている。すなわち、第１および第２の軸部７ｂ，７ｃは前述した回転操作体１の回転軸Ｑに対して直交する線上で互いに逆方向へ突出している。第１の軸部７ｂの先端部は球状に形成されており、該第１の軸部７ｂの先端部はケーシング３の内壁上面に形成された球状受部３ｃと止め板１９とで挟持されている。この止め板１９はケーシング３の側壁に穿設された貫通孔３ｄから球状受部３ｃの下方位置まで挿入された後、ねじ２０を用いてケーシング３の外壁面に取り付けられている。一方、第２の軸部７ｃは円柱状に形成されており、該第２の軸部７ｃの先端部はケーシング３の内壁に形成された軸受凹部３ｅの上面に支持されている。これにより、ホルダ７は第１および第２の軸部７ｂ，７ｃの軸心を通る直線を揺動中心軸Ｐとしてケーシング３に揺動可能に支持されると共に、第１の軸部７ｂを支点として第２の軸部７ｃが軸受凹部３ｅ内を矢印Ｂ方向へ回動できるようになっている。また、ホルダ７には第２の軸部７ｃの下方に位置する駆動部７ｄが突設されており、この駆動部７ｄの下面は前述したプッシュスイッチ１１のアクチュエータに当接している（図４参照）。図示せぬが、プッシュスイッチ１１には自身のアクチュエータを上方へ付勢する復帰ばねが内蔵されており、この復帰ばねの弾発力によって第２の軸部７ｃは軸受凹部３ｅの上面に圧接されている。すなわち、プッシュスイッチ１１はホルダ７の矢印Ｂ方向への回動を検出する押圧検出手段であると共に、ホルダ７を押圧前の元位置に復帰させる復帰手段としても機能している。

ホルダ７の外側面下部には第１の軸部７ｂの下方に位置する支持突起７ｅが形成されており、この支持突起７ｅに被検出体としての遮光板２１がねじ２２を用いて取り付けられている。遮光板２１は第１の軸部７ｂの球状の先端部よりも収納部７ａの中心寄りの位置に取り付けられており、ホルダ７と遮光板２１は揺動中心軸Ｐの回りを一体的に揺動する。遮光板２１の下端部は前述した両フォトインタラプタ１０の凹溝１０ａ内を揺動し、それに伴って両フォトインタラプタ１０からオン／オフの切り替え信号が出力される。すなわち、これら遮光板２１と両フォトインタラプタ１０によってホルダ７の揺動方向を検出する揺動検出手段が構成されている。

図５に示すように、ホルダ７の底面には凹状カム部２３が形成されており、前述したように、この凹状カム部２３と基台４側に保持された弾接部材（駆動受体８とスプリング９）とによってクリック機構が構成されている。このクリック機構は、ホルダ７の揺動操作時にクリック感を生起させるものであるが、ホルダ７を揺動方向の中立位置に自動復帰させる復帰手段としても機能している。凹状カム部２３は中央の凹部２３ａを境に斜め下方へ拡がる一対の傾斜面２３ｂを有しており、凹部２３ａはホルダ７の揺動中心軸Ｐと平行に延びている。図６と図７に示すように、凹状カム部２３は回転操作体１の回転軸Ｑとホルダ７の揺動中心軸Ｐに対してそれぞれ直交する直線、すなわち、回転操作体１の中心と収納部７ａの底面を通る鉛直線Ｒ上に形成されており、このような凹状カム部２３に対して駆動受体８の駆動ピン８ａがスプリング９の弾発力を受けて圧接されている。

このように構成された複合操作型入力装置では、化粧板５２から露出する各操作キー２の上面をユーザが親指等で押圧操作すると、押圧された操作キー２がケーシング３のガイド孔３ｂに沿って下降するため、該操作キー２の下方に位置するラバーコンタクト６の膨出部６ｄが座屈して押圧スイッチがオン動作される。そして、操作キー２に対する上記押圧力を除去すると、ラバーコンタクト６の膨出部６ｄが自身の弾性によって元の姿勢に復帰するため、操作キー２がガイド孔３ｂに沿って上昇すると共に、押圧スイッチがオンからオフへと切り替わる。

また、この複合操作型入力装置では、化粧板５２から露出する回転操作体１の外周面にユーザが親指等を押し当てて回転操作と揺動操作および押圧操作とを選択的に行うことができ、これら各操作をそれぞれ回転検出手段と揺動検出手段および押圧検出手段によって検出できるようになっている。例えば、回転操作体１を支軸１２を回転軸として図７の矢印Ｃ方向へ回転操作すると、それに伴ってコード板１５の周縁部が両フォトインタラプタ１８の凹溝１８ａ内を回転するため、両フォトインタラプタ１８の出力信号に基づいて回転操作体１の回転量や回転方向を検出することができる。その際、支軸１２の大径鍔部１２ａに形成された凹凸に対して駆動受体２５が係脱してクリック感を生起するため、ユーザはこのクリック感によって回転操作体１の回転量を概略把握することができる。

また、化粧板５２から露出する回転操作体１の外周面を図６の矢印Ａ１−Ａ２方向へ揺動操作すると、ホルダ７が第１および第２の軸部７ｂ，７ｃの軸心を通る直線を揺動中心軸Ｐとして同方向へ揺動し、それに伴って遮光板２１の下端部がいずれか一方のフォトインタラプタ１０の凹溝１０ａ内を横切るように移動するため、両フォトインタラプタ１０のオン／オフ信号に基づいてホルダ７の揺動方向を検出することができる。その際、ホルダ７の揺動動作に伴って凹状カム部２３と駆動受体８の相対位置が変化し、駆動ピン８ａが凹状カム部２３の凹部２３ａから一方の傾斜面２３ｂへ移行してクリック感を生起するため、ユーザはこのクリック感によってフォトインタラプタ１０がオン動作したことを認識することができる。そして、回転操作体１に対する上記揺動操作力を除去すると、スプリング９に付勢された駆動ピン８ａが凹状カム部２３の傾斜面２３ｂ上を摺動して凹部２３ａに係合するため、回転操作体１とホルダ７は揺動方向の中立位置に自動復帰する。

さらに、化粧板５２から露出する回転操作体１の外周面を図７の矢印Ｂ方向へ押圧操作すると、ホルダ７は第１の軸部７ｂを支点として第２の軸部７ｃが下降するように回動するため、駆動部７ｄがプッシュスイッチ１１のアクチュエータを押し込んでオン動作させる。そして、回転操作体１に対する上記押圧操作力を除去すると、プッシュスイッチ１１に内蔵された図示せぬ復帰ばねの弾発力によって第２の軸部７ｃが上昇するため、回転操作体１とホルダ７は押圧操作前の非操作状態に自動復帰する。

このように本実施形態例によれば、ホルダ７に突設された第１および第２の軸部７ｂ，７ｃの先端部をそれぞれケーシング３の内壁面に形成された球状受部３ｃと軸受凹部３ｅに支持させると共に、ホルダ７の揺動検出手段を構成する被検出体と検出素子のうち、被検出体である遮光板２１を第１の軸部７ｂの先端部よりもホルダ７の中心寄りの位置に取り付けたため、第１および第２の軸部７ｂ，７ｃを軸支するための支持体をケーシング３の内部に別途設ける必要がなく、その分、ホルダ７の揺動中心軸Ｐに沿った方向における寸法を小型化することができる。また、ホルダ７の外側面における上下方向に離れた位置に第１の軸部７ｂと支持突起７ｅを突設し、この支持突起７ｅに遮光板２１を取り付けたため、第１の軸部７ｂの全長を短くすることが可能となり、この点からも小型化を促進することができる。さらに、ケーシング３の側壁に球状受部３ｃの下部空間と外部空間とを連通する貫通孔３ｄを穿設し、この貫通孔３ｄに外部から挿入した止め板１９とケーシング３の球状受部３ｃとで第１の軸部７ｂの先端部を挟持したため、ホルダ７をケーシング３に対して簡単に組み込むことができる。

なお、上記本実施形態例では、ホルダ７が第１および第２の軸部７ｂ，７ｃの軸心を通る直線を揺動中心軸Ｐとして揺動可能であると共に、第１の軸部７ｂを回動支点として押圧可能である場合について説明したが、本発明は揺動動作のみ可能で押圧動作しないホルダにも適用することができる。この場合、第２の軸部７ｃをケーシング３とは別の支持体によって軸支しても良いが、第１の軸部７ｂと第２の軸部７ｃの両方の端部をケーシング３の内壁面に支持させると、ホルダ７の揺動中心軸Ｐに沿った方向の寸法を短縮することができて好ましい。

また、上記本実施形態例では、ホルダ７の揺動動作を検出する揺動検出手段として、遮光板（被検出体）２１とフォトインタラプタ（検出素子）１０とで構成される光検出方式を採用した場合について説明したが、被検出体である永久磁石と検出素子であるホールセンサ等で構成される他の磁気検出方式を採用することも可能である。

本発明の実施形態例に係る複合操作型入力装置の斜視図である。 該入力装置の分解斜視図である。 図１の入力装置からケーシングを取り除いて示す斜視図である。 図３の反対側から見た斜視図である。 該入力装置に備えられるホルダとクリック機構を下方から見た斜視である。 該入力装置の長手方向に沿う断面図である。 該入力装置の短手方向に沿う断面図である。 該入力装置が装着されたステアリングホイールの一部を示す正面図である。 従来例に係る複合操作型入力装置の断面図である。

符号の説明

１ 回転操作体
３ ケーシング
３ａ 開口部
３ｃ 球状受部（支持部）
３ｄ 貫通孔
３ｅ 軸受凹部（支持部）
４ 基台
５ 回路基板
７ ホルダ
７ａ 収納部
７ｂ 第１の軸部
７ｃ 第２の軸部
７ｅ 支持突起
１０ フォトインタラプタ（検出素子）
１２ 支軸
１９ 止め板（支持部材）
２０ ねじ
２１ 遮光板（被検出体）
２２ ねじ
Ｐ 揺動中心軸
Ｑ 回転軸

Claims (3)

1. 互いに逆方向外側へ突出する一対の軸部を有すると共に、これら両軸部間に上面を開口した収納部が設けられているホルダと、このホルダに回転可能に軸支されて前記収納部から一部を突出させた回転操作体と、この回転操作体の一部を外方に露出させた状態で前記ホルダを内包するケーシングと、前記両軸部の軸心を通る直線を揺動中心軸として前記ホルダを揺動可能に支持する支持機構と、前記ホルダに設けられて該ホルダと一体的に揺動する被検出体と、この被検出体の揺動動作を検出する検出素子とを備え、
   前記支持機構が前記両軸部の少なくとも一方の端部を前記ケーシングの内壁面に支持させる支持部を含んでおり、前記被検出体を前記支持部よりも前記収納部寄りの位置に設けたことを特徴とする複合操作型入力装置。
2. 請求項１の記載において、前記軸部と前記被検出体とを前記ホルダの上下方向に位置ずれした異なる部位に設けたことを特徴とする複合操作型入力装置。
3. 請求項１または２の記載において、前記ケーシングにその内部から外側面に達する貫通孔を設け、この貫通孔に挿入した止め板と前記ケーシングの内壁上面とで前記軸部の端部を挟持したことを特徴とする複合操作型入力装置。

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