JP2009004240A

JP2009004240A - 操作ノブのロック機構

Info

Publication number: JP2009004240A
Application number: JP2007164449A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Iizuka; 嘉庸飯束
Original assignee: Vertex Standard Co Ltd
Current assignee: Yaesu Musen Co Ltd
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2009-01-08

Abstract

【課題】電子機器のロータリーエンコーダ等の操作ノブを調整設定した回動角度でロックできる機構をより簡単な構成で安価に実現する。
【解決手段】筐体10に取り付けたロータリーエンコーダ20の回動軸21に操作ノブ40が外嵌されるが、操作ノブ40は軸方向へ摺動し、上限位置と下限位置において弾性係合機構44〜48で仮保持される。回動軸21の外周面には軸と平行な２つの平面部分23a,23bとそれ以外の円弧面部分24a,24bが形成されており、少なくとも円弧面部分24aには前記の上限位置と下限位置で弾性係合機構44〜48のプランジャ46が係合する凹部25a,26aが形成されている。また、操作ノブ40の下端部とそれに対向する筐体10側の領域には、それぞれ凹部50／凸部51と凸部60／凹部61とが同一ピッチで周方向へ形成されており、前記の下限位置でそれらが歯合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器においてその調整や制御を行うために操作されるロータリーエンコーダや可変抵抗器等に適用する操作ノブのロック機構に関する。

トランシーバ等の無線通信機では送受信周波数や音量等の調整を行うために、操作ノブで内蔵されているロータリーエンコーダや可変抵抗器の軸を回動させるようになっている。その場合、一旦特定の状態に調整設定すると、その設定状態を暫くの間継続的に使用することが多いが、何らかの原因でノブが回転して設定状態が変化してしまうことがある。

例えば、図６は携帯型トランシーバ100の外観斜視図であり、この種のトランシーバ100では、所定のボタン操作によって操作アイテムを選択することにより操作用ノブ100aを各種アイテムの調整に用いることができるようになっているが、不使用時にはベルトクリップ等を用いて腰に装着したりポケットに入れておいたりするのが通例であり、操作用ノブ100aが回転により設定状態の変化が生じて再調整を余儀なくされる場合が少なくない。

その問題に対して、携帯型音楽再生装置等においては、所定のボタン操作により各種操作アイテムの設定状態をソフトウエア的にホールドしてしまうような処理方式も採用されているが、トランシーバ等の無線通信機においては比較的頻繁に調整操作が行われると共に、常に簡単で迅速な操作性が要求されることから、前記処理方式にすると却って使い勝手が悪くなる。

一方、操作ノブを軸方向へ移動させるだけで非ロック状態（回動操作状態）とロック状態を構成できれば操作の簡便・迅速性が確保でき、使い勝手に優れたものとなる。そこで、本願出願人は、下記特許文献１において、図７（ロック状態）及び図８（非ロック状態）に示すような「ノブのロック機構」に関する提案を行っている。

先ず、各図において、101は可変抵抗器、102はノブ、103はストッパースクリュー、104はデイテントボール、105はリーフスプリング、106はラバーカバー、107はケース、108はテーパーリングナット、109は防水用Ｏリングである。可変抵抗器101はテーパーリングナット108によりケース107に取り付けられており、ノブ102は可変抵抗器101の回動軸111に対して軸方向にのみ相対的移動が可能であって、回転に関しては一体で回転する対偶条件で外嵌せしめられている。

前記対偶条件はノブ102の内周面に形成した雌セレーション112と可変抵抗器101の回動軸111の外周面に形成した３区間の雄セレーション113,114,115との歯合関係によって構成されている。ここに、雌セレーション112と雄セレーション113,114,115の凹部と凸部はノブ102と回動軸111の軸心と平行に形成されており、回動軸111側の雄セレーション113,114,115はそれぞれ軸の基本外径よりも大きい区間として形成されているが、雄セレーション113と114の間、及び雄セレーション114と115の間はそれぞれＶ字状溝116,117になっている。

また、ノブ102の内壁にはデイテントボール104がリーフスプリング105で内側へ付勢された状態で組み込まれているが、このデイテントボール104はノブ102の下限位置状態（図７）ではＶ字状溝117に、上限位置状態（図８）ではＶ字状溝116に収まり、それぞれの状態でノブ102が軸方向へ移動しないように回動軸111側へ係合させ、それによってノブ102が仮保持される。尚、ストッパースクリュー103はノブ102が回動軸111から上側へ抜けてしまうことを防止するためのものである。

そして、ノブ102の下端側の外周面は少し先細りに傾斜していると共に、その傾斜区間に雄セレーション118が形成されており、一方、ケース107におけるノブ102側の雄セレーション118に対向する円周位置より内側が凹部として形成されており、その凹部の底部に形成されている孔に可変抵抗器101がテーパーリングナット108によって取り付けられているが、その凹部の内周壁面にはノブ102側の雄セレーション118と歯合する雌セレーション119が形成されている。

従って、上限位置状態（図８：非ロック状態）にあるノブ102を回動させると、雌セレーション112と雄セレーション113,114,115との歯合関係により可変抵抗器101の回動軸111も回動して操作アイテムを調整設定することができる。また、所望の設定状態でノブ102を下方へ押圧すると雌セレーション112と雄セレーション113,114,115とのすべり対偶でノブ102がケース107側へ移動し、デイテントボール104がＶ字状溝117から雄セレーション114を乗り越えてＶ字状溝116へ移動すると共に、ノブ102側の雄セレーション118とケース107側の雌セレーション119とが歯合してノブ102が回動できない下限位置状態（図７：ロック状態）となる。即ち、ノブ102を上側へ引き上げた状態（非ロック状態）で回動調整を行うことができ、その調整後にノブ102を下側へ押し込むだけでロック状態が構成される。
実用新案登録第３０４７８４０号公報

上記のように特許文献１のノブのロック機構は、ノブによる操作アイテムの調整設定の際に、簡単にノブのロック／アンロック操作を行うことができ、使い勝手の良い調整操作手段を提供する。しかし、ノブ102の内周面の雌セレーション112と回動軸111の外周面の雄セレーション113,114,115との相互間では回動に遊びが生じないように高い精度な嵌合関係が要求されるために製造コストが高くなる。特に、可変抵抗器101のような電子部品の回動軸111に対して複雑で高精度な成形を施す工程はその加工コストが非常に高くなる。

また、ノブ102を回動軸111に係合させるためにデイテントボール104とリーフスプリング105を用いているが、リーフスプリング105は環状に曲げた板バネであって、ノブ102におけるデイテントボール104の組み込み部分の外周に形成した溝に嵌着されるようになっており、ノブ102のその部分は他の部分よりも薄くなっているために強い力や衝撃が加わると破損する可能性がある。更に、リーフスプリング105の外周にラバーカバー106を外嵌させているが、ノブ102の移動に伴うデイテントボール104の後退によってラバーカバー106が膨出することになり、意匠的観点からも好ましくない。

そこで、本発明は、操作ノブのロック機構について、操作部品の回動軸と操作ノブとの前記対偶条件をより簡単な機構と加工条件で実現して製造コストの低減化を図ると共に、堅牢で意匠的にも優れたものを創作することを目的とする。

本発明は、電子機器の筐体に取り付けた操作部品の回動軸に対して、その軸方向へ所定ストローク区間だけ摺動可能で、且つ各ストローク端で仮保持が可能な機能を具備させて操作ノブが取り付けられ、前記操作ノブにおける前記筐体側の端部に形成した凹凸と前記筐体における前記操作ノブとの対向領域に形成した凹凸との歯合関係により、前記操作ノブが前記筐体側のストローク端で回動しないようにロックされる操作ノブのロック機構において、前記操作部品の回動軸については、その側周面が円弧面部分と軸に平行な平面部分とからなり、その円弧面部分における軸方向へ前記ストローク分だけ離隔した位置に２つのＶ字状又は逆台形状の凹部が形成されていると共に、軸の端面にねじ孔が形成された構成を有し、前記操作ノブについては、前記操作部品の回動軸に外嵌して摺動するガイド孔と前記回動軸における凹部が形成されている円弧面部分に対向する位置にあって前記ガイド孔に垂直な方向の横孔とが形成されていると共に、前記回動軸に対する外嵌状態で前記筐体側となる端部に前記筐体側に形成した凹凸と歯合する凹凸を形成した内側キャップ部と、前記内側キャップ部の横孔に内設されるプランジャとそれを付勢する弾性部材とからなる弾性係合機構と、前記内側キャップ部に外嵌装着されて前記横孔を覆う外側キャップ部とからなる構成を有し、前記操作ノブのガイド孔を前記操作部品の回動軸に外嵌させて、頭部が前記操作ノブの内側キャップ部又は外側キャップ部と係合するねじを前記回動軸のねじ孔に螺着することにより前記操作ノブが前記回動軸に取り付けられており、前記操作ノブのプランジャが前記前記操作部品の回動軸における前記筐体側寄りの凹部に係合している状態では前記内側キャップ部の凹凸が筐体側の凹凸に歯合し、他方の凹部に係合している状態では前記歯合関係が解除されることを特徴とする操作ノブのロック機構に係る。

本発明によれば、操作部品の回動軸における側周面を円弧面部分と平面部分で構成し、操作ノブのガイド孔をその回動軸に外嵌させていることにより、操作ノブが軸方向へ相対的移動が可能であって、回転に関しては回動軸と一体で回転する対偶条件が実現できていると共に、回動軸の円弧面部分に形成したＶ字状又は逆台形状の凹部と操作ノブ側の弾性係合機構のプランジャとの係合により、操作ノブの仮保持機能を実現させている。弾性係合機構は内側キャップ部の横孔に内蔵されており、内側は回動軸の円弧面部分に、外側は外側キャップ部で覆われるため、操作ノブの仮保持機能の実現している構成は外観に現れない。また、従来技術のリーフスプリングの場合のように操作ノブの外周面に溝を形成する必要がなく、全体として機械的強度を大きく設計できる。

尚、前記操作部品の回動軸を、側周面に２面の平面部分が平行な関係で形成されており、２つの円弧面部分にそれぞれ２つのＶ字状又は逆台形状の凹部が形成されたものとすれば、回動軸の加工が容易になると共に、弾性係合機構を回動軸のいずれの円弧面部分に対向させてもよいため、操作ノブの組み付けが簡単になる。

また、前記弾性係合機構について、プランジャが中空体として形成されており、その中空部にコイルばねを内嵌させ、前記コイルばねを前記操作部品の回動軸と前記操作ノブの外側キャップ部の間で圧縮させた構成とすれば、操作ノブの仮保持機能をプランジャの安定した作動で実現できる。

更に、前記操作ノブにおける前記筐体側の端部の凹凸を、隣接した放物曲線状の凹部の間を先細り凸部として周方向に所定ピッチで形成し、前記筐体における前記操作ノブとの対向領域の凹凸を、前記操作ノブ側の凹部に密着嵌合する凸部を周方向に前記所定ピッチで形成しておけば、操作ノブを筐体側へ押し込んでロックする際に、操作ノブ側の凹凸と筐体側の凹凸が円滑に歯合し、押し込み位置で操作ノブが回動しない歯合状態を構成できる。

本発明は「電子機器の筐体に取り付けた操作部品の回動軸に対して、その軸方向へ所定ストローク区間だけ摺動可能で、且つ各ストローク端で仮保持が可能な機能を具備させて操作ノブが取り付けられ、操作ノブにおける筐体側の端部に形成した凹凸と筐体における操作ノブとの対向領域に形成した凹凸との歯合関係により、操作ノブが筐体側のストローク端で回動しないようにロックされる操作ノブのロック機構」において、操作ノブと回動軸との間の回動伝達・摺動・仮保持に係る機構をより簡単な機構と加工条件とで実現し、製造コストの低減化を可能にする。また、仮保持のための弾性係合機構を内側キャップ部の横孔内にプランジャと弾性部材を組み込んで構成することにより、安定した作動が得られると共に、堅牢で意匠的にも優れた操作ノブを実現できる。更に、ロック状態での操作ノブと筐体の歯合に係る各凹凸の形状を工夫したことにより、操作ノブの押し込みが滑らかになり、操作ノブを遊びのない完全なロック状態にできる。

以下、本発明の「操作ノブのロック機構」の実施形態を図１から図５に基づいて詳細に説明する。先ず、図１はトランシーバにおける操作部の断面図であり、筐体10に取り付けられたロータリーエンコーダ20の回動軸21に操作ノブ40が外嵌させて取り付けられている。また、図２は操作ノブ40の正面図、図３の(Ａ)は図１におけるＨ-Ｈ矢視断面図、図４の(Ａ)は図１におけるＺ-Ｚ矢視断面図である。

ロータリーエンコーダ20はテーパーリングナット22で筐体10の孔に固定されているが、その回動軸21には側周面に２つの平面部分23a,23bが平行な関係で形成されていると共に、それ以外の部分である２つの円弧面部分24a,24bには、それぞれ２つの逆台形状の凹部(25a,26a),(25b,26b)が軸方向に一定距離だけ離隔させて形成されている。また、回動軸21の先端面には軸方向へねじ孔27が形成されている。

一方、操作ノブ40は内側キャップ部41と外側キャップ部42とで構成されている。この内側キャップ部41はガイド孔43が形成された中空筒状の基本的形態を有し、そのガイド孔43はロータリーエンコーダ20の回動軸21に密接して外嵌する形状になっている。従って、内側キャップ部41を回動させると回動軸21も一体的に回動するが、内側キャップ部41は回動軸21の軸方向へ相対的に摺動することができる対偶関係になっている。

また、内側キャップ部41の周壁部には横孔44が形成されており、その横孔44の中に弾性係合機構が内装されている。ここに、弾性係合機構は、スリーブ45の内側にプランジャ46とコイルばね47を組み込んで、背後に受座48を圧入して構成されるアッセンブリであり、そのアッセンブリを横孔44に挿入した状態で内側キャップ部41に外側キャップ部42を圧入・外嵌させると横孔44の外周側が覆われる。尚、外側キャップ部42の外周面の一部には、指による摘み操作が容易なようにローレット部42aが形成されている。

更に、内側キャップ部41における筐体10側の端部には凹凸が形成されている。これは従来技術（図７及び図８）のノブ102でも同様であり、そのノブ102では下端側の外周面の先細り傾斜区間に雄セレーション118が形成されていたが、この実施形態では、図２及び図３(Ａ)のＳ-Ｓ矢視断面図である図３(Ｂ)に示すように、隣接した放物曲線状の凹部50の間が先細り凸部51として周方向に所定ピッチ（この実施形態では中心角で１８°毎）で形成されており、櫛歯状の凸部51が周方向に併設された構成になっている。

そして、ロータリーエンコーダ20の回動軸21に対する操作ノブ40の抜け止めは、操作ノブ40を回動軸21に外嵌させた状態で、頭部の直径がガイド孔43の最大径よりも大きいねじ30を回動軸21の先端面のねじ孔27へ螺着することによりなされ、操作ノブ40は、内側キャップ部41の上側面がねじ30の頭部と係合状態となる位置を上限位置とし、内側キャップ部41の下側端面に形成されている凹部50／凸部51が筐体10側の後述する凸部61／凹部62と完全な歯合状態となる位置を下限位置として、回動軸21に沿って摺動できるように構成されている。また、その上限位置と下限位置においては、操作ノブ40側の弾性係合機構によるプランジャ46がそれぞれ回動軸21の逆台形状の凹部25a,26aに係合して仮保持状態を構成するようになっている。

一方、筐体10側におけるロータリーエンコーダ20の回動軸21の周囲であって、操作ノブ40の内側キャップ部41の凹部50／凸部51に対向する領域には、図４(Ａ)及び同図のＷ-Ｗ矢視断面図である図４(Ｂ)に示すように、その凹部50／凸部51に嵌合する凸部60／凹部61が同一ピッチで周方向に形成されている。特に、凸部60は操作ノブ40が下限位置にある状態で凹部50に密着して嵌合するように形成されている。

以上の構成に基づいて、図１のように操作ノブ40が上限位置にある状態では、弾性係合機構によるプランジャ46が回動軸21の逆台形状の凹部25aに係合して駆り保持状態にあるが、内側キャップ部41の凹部50／凸部51と筐体10側の凸部61／凹部62とは離隔状態にあり、操作ノブ40は非ロック状態にあって自由に回動させることができる。従って、ユーザは外側キャップ部42のローレット部42a付近を摘んで回動操作を行って、ロータリーエンコーダ20に与えられている操作アイテムを調整することができる。

前記の回動操作による調整が完了すると、操作者は操作ノブ40を筐体10側へ押し下げる。すると、図５に示すように、操作ノブ40の弾性係合機構のプランジャ46が後退して回動軸21の上側の凹部25aから下側の凹部26aへ移動するが、その移動過程で操作ノブ40側の凸部51は筐体10側の凸部60から凹部61へ滑り込む態様で歯合関係へ移行し、操作ノブ40が下限位置まで押し込まれると、操作ノブ40側の凸部51と筐体10側の凸部60とが密着して嵌合した状態となる。即ち、操作ノブ40を下限位置まで押し下げると、凹部50／凸部51と筐体10側の凸部60／凹部61とが完全に噛み合い、同時にその状態では操作ノブ40側のプランジャ46が回動軸21の逆台形状の凹部26aに係合して仮保持状態になり、操作ノブ40が回動できない状態でロックされる。

ところで、操作ノブ40が押し込まれる過程では操作ノブ40側の凸部51が筐体10側の凸部60の表面を滑って凹部61へ下がってゆくため、操作ノブ40は僅かに回転することになる。即ち、操作ノブ40を調整した段階で、操作ノブ40側の凹部50／凸部51と筐体10側の凸部60／凹部61とが正確に対向していれば操作ノブ40が回転することはないが、通常はそのような対向状態となることは稀であり、前記凹凸の周方向ピッチの１／２を周方向への最大ずれ幅として、それに対応する中心角：Δθ（この実施形態の場合は最大角で９°）だけ操作ノブ40が回転してロックされることになる。

その場合、ロータリーエンコーダ20の分解能を３６０／（２＊Δθ）［パルス数／回転］とし、操作ノブ40の凸部51がその周方向ピッチに相当する中心角（＝２＊Δθ）分回転する度にパルスを出力させる構成とすれば、操作ノブ40の押し込み過程での回転がロータリーエンコーダ20の出力に影響を与えないようにすることができる。また、一般的にも、操作アイテムの制御回路において、回動軸21が１／２ピッチ分のずれに対応する中心角分だけ回転した際のロータリーエンコーダ20の出力パルス数が最大制御範囲に対して誤差範囲内の微小変化となるような処理を施すようにすれば、操作ノブ40の押し込み過程での回転は殆ど問題とならない。

尚、操作ノブ40が押し込まれた図５のロック状態から引き上げられると、操作ノブ40側の凹部50／凸部51と筐体10側の凸部60／凹部61との歯合関係が解除されると共に、操作ノブ40の弾性係合機構のプランジャ46が後退して回動軸21の下側の凹部26aから上側の凹部25aへ移動して仮保持され、図１の操作ノブ40による回動調整が可能な状態となる。

そして、この実施形態の「操作ノブのロック機構」によれば、ロータリーエンコーダ20の回動軸21は、通常の形態である丸棒軸に対して、側面に対する各平面部分23a,23bの形成と、その各平面部分23a,23b以外の各円弧面部分24a,24bに対する各凹部(25a,26a),(25b,26b)の形成と、先端面へのねじ孔27の形成を施すことで得られ、それらはそれほど複雑な加工ではなく、高い精度も要求されない。また、内側キャップ部41と外側キャップ部42と筐体10には円孔以外のガイド孔43やローレット部42aや凹部50／凸部51や凸部60／凹部61が形成されるが、それらは樹脂の射出し成形等によって量産され、その射出し成形のための金型もそれほど複雑なものにはならない。従って、従来技術（図７及び図８）に示したノブ101のロック機構よりも安価に製造することができる。

本発明は、電子機器に適用される回動操作部品に係る操作ノブのロック機構に適用できる。

本発明の「操作ノブのロック機構」の実施形態が適用されたトランシーバにおける操作部の断面図（非ロック状態）である。操作ノブの正面図である。 (Ａ)は図１におけるＨ-Ｈ矢視断面図、(Ｂ)は(Ａ)におけるＳ-Ｓ矢視断面図である。 (Ａ)は図１におけるＺ-Ｚ矢視断面図、(Ｂ)は(Ａ)におけるＷ-Ｗ矢視断面図である。トランシーバにおける操作部の断面図（ロック状態）である。トランシーバの外観斜視図である。従来技術に係る操作ノブの断面図（非ロック状態）である。従来技術に係る操作ノブの断面図（ロック状態）である。

符号の説明

10…筐体、20…ロータリーエンコーダ、21…回動軸、22…テーパーリングナット、23a,23b…平面部分、24a,24b…円弧面部分、25a,25b,26a,26b…凹部、27…ねじ孔、30…ねじ、40…操作ノブ、41…内側キャップ部、42…外側キャップ部、42a…ローレット部、43…ガイド孔、44…横孔、45…スリーブ、46…プランジャ、47…コイルばね、48…受座、50…凹部、51…凸部、60…凸部、61…凹部、100…トランシーバ、100a…操作ノブ、101…可変抵抗器、102…ノブ、103…ストッパースクリュー、104…デイテントボール、105…リーフスプリング、106…ラバーカバー、107…ケース、108…テーパーリングナット、109…防水Ｏリング、111…回動軸、112…雌セレーション、113,114,115…雄セレーション、116,117…Ｖ字状溝、118…雄セレーション、119…雌セレーション。

Claims

電子機器の筐体に取り付けた操作部品の回動軸に対して、その軸方向へ所定ストローク区間だけ摺動可能で、且つ各ストローク端で仮保持が可能な機能を具備させて操作ノブが取り付けられ、前記操作ノブにおける前記筐体側の端部に形成した凹凸と前記筐体における前記操作ノブとの対向領域に形成した凹凸との歯合関係により、前記操作ノブが前記筐体側のストローク端で回動しないようにロックされる操作ノブのロック機構において、
前記操作部品の回動軸については、その側周面が円弧面部分と軸に平行な平面部分とからなり、その円弧面部分における軸方向へ前記ストローク分だけ離隔した位置に２つのＶ字状又は逆台形状の凹部が形成されていると共に、軸の端面にねじ孔が形成された構成を有し、
前記操作ノブについては、前記操作部品の回動軸に外嵌して摺動するガイド孔と前記回動軸における凹部が形成されている円弧面部分に対向する位置にあって前記ガイド孔に垂直な方向の横孔とが形成されていると共に、前記回動軸に対する外嵌状態で前記筐体側となる端部に前記筐体側に形成した凹凸と歯合する凹凸を形成した内側キャップ部と、前記内側キャップ部の横孔に内設されるプランジャとそれを付勢する弾性部材とからなる弾性係合機構と、前記内側キャップ部に外嵌装着されて前記横孔を覆う外側キャップ部とからなる構成を有し、
前記操作ノブのガイド孔を前記操作部品の回動軸に外嵌させて、頭部が前記操作ノブの内側キャップ部又は外側キャップ部と係合するねじを前記回動軸のねじ孔に螺着することにより前記操作ノブが前記回動軸に取り付けられており、
前記操作ノブのプランジャが前記前記操作部品の回動軸における前記筐体側寄りの凹部に係合している状態では前記内側キャップ部の凹凸が筐体側の凹凸に歯合し、他方の凹部に係合している状態では前記歯合関係が解除されることを特徴とする操作ノブのロック機構。
前記操作部品の回動軸は、側周面に２面の平面部分が平行な関係で形成されており、２つの円弧面部分にそれぞれ２つのＶ字状又は逆台形状の凹部が形成されていることとした請求項１に記載の操作ノブのロック機構。
前記弾性係合機構は、プランジャが中空体として形成されており、その中空部にコイルばねを内嵌させ、前記コイルばねを前記操作部品の回動軸と前記操作ノブの外側キャップ部の間で圧縮させた構成である請求項１又は請求項２に記載の操作ノブのロック機構。
前記操作ノブにおける前記筐体側の端部の凹凸を、隣接した放物曲線状の凹部の間を先細り凸部として周方向に所定ピッチで形成し、前記筐体における前記操作ノブとの対向領域の凹凸を、前記操作ノブ側の凹部に密着嵌合する凸部を周方向に前記所定ピッチで形成したことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の操作ノブのロック機構。