JP2011034329A

JP2011034329A - 操作感触可変入力装置

Info

Publication number: JP2011034329A
Application number: JP2009179689A
Authority: JP
Inventors: Takao Igarashi; 隆雄五十嵐; Takuya Maeda; 卓矢前田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】装置全体の薄型化が容易で回転モータの大きさも制約されにくい操作感触可変入力装置を提供すること。
【解決手段】基台１に回転可能に支持された回転操作体１０と、回転操作体１０と回転中心線Ｌを合致させて一体に回転するギヤ部７と、ギヤ部７を介して回転操作体１０に外力が付与可能な力覚付与手段８と、回転操作体１０の回転位置が検出可能な回転検出手段９（コードホイール１４およびフォトインタラプタ１５）とを備えた操作感触可変入力装置であって、ギヤ部７を回転操作体１０の外周面側に設けると共に、力覚付与手段８の回転モータ１１等を回転操作体１０の後方からずらした位置に配設する。力覚付与手段８には、回転モータ１１のモータ軸１１ａに固着された第１ギヤ体１２と、第１ギヤ体１２およびギヤ部７に噛合する第２ギヤ体１３とが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、手動操作される回転操作体に対して回転位置に応じた特有の操作感触（力覚）をフィードバック可能な操作感触可変入力装置に関するものである。

近年、エアコンやオーディオ等の車載用制御機器の回転操作体（例えば回転ノブ）を手動操作して機能調整等を行う際に、回転位置に応じた抵抗力や推力等の外力を回転操作体に付与して特有の操作感触を発生させることにより、所望の操作が確実に行えるようにしたフォースフィードバック機能付きの操作感触可変入力装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図５はこの種の操作感触可変入力装置の従来例を示す縦断面図である。同図に示すように、回転操作体２０は支軸２１や軸受部２２ａを介して基台２２に回転可能に支持されており、基台２２の内部空間には回転操作体２０の後方（図示下方）に回転モータ２３やフォトインタラプタ２４等が配設されている。回転モータ２３の出力軸であるモータ軸２３ａにはギヤ体２５やコードホイール２６が固着されており、このギヤ体２５は回転操作体２０と一体のギヤ部２７に噛合している。そのため、ユーザによって回転操作体２０が回転操作されると、ギヤ部２７とギヤ体２５を介してモータ軸２３ａが一体的に回転する。また、回転モータ２３が回転駆動されると、その駆動力がギヤ体２５とギヤ部２７を介して回転操作体２０に伝達される。コードホイール２６の外周部には多数のスリットが周方向に沿って所定のピッチで形成されており、この外周部（スリット形成部）がフォトインタラプタ２４の受光素子と発光素子間に挿入されている。そのため、モータ軸２３ａと一体的に回転するコードホイール２６の回転状態がフォトインタラプタ２４によって検出できるようになっている。

すなわち、図５に示す操作感触可変入力装置は、ユーザが回転操作体２０を回転操作すると、モータ軸２３ａとコードホイール２６が一体的に回転するため、回転操作体２０の回転位置をフォトインタラプタ２４によって検出することができる。それゆえ、フォトインタラプタ２４の検出信号に基づいて回転モータ２３の駆動を制御し、回転操作体２０に対して回転位置に応じた所要の外力（モータ駆動力）を付与することにより、ユーザの手指に抵抗力や推力等が伝達されて特有の操作感触を生起させることができる。

なお、特許文献１に開示されている従来例では、回転操作体２０の後方に配置されたコードホイール２６が回転モータ２３のモータ軸２３ａとは別の回動軸に固着されているが、この回動軸もモータ軸２３ａと同様に回転操作体２０と一体的に回転するので、基本的な構造は図５に示す従来例とほぼ同様である。

特開２００３−２２１３７号公報

しかしながら、前述した従来例のように回転操作体２０と回転モータ２３とが平面視でオーバーラップさせてある操作感触可変入力装置においては、回転操作体２０と一体のギヤ部２７よりも後方に回転モータ２３を配置させる必要があるため、基台２２の高さ寸法が増大して装置全体の薄型化が図りにくいという問題があった。

また、かかる従来例において、基台２２の内部空間には回転操作体２０を回転可能に支持するために支軸２１や軸受部２２ａの配置スペースを確保しなければならないので、回転操作体２０が小径である場合、回転操作体２０の後方に配置可能な回転モータ２３の径寸法はかなり小さくなってしまう。そして、回転モータ２３の大きさが制約されると、モータの駆動力が不足したり高価なモータの使用を余儀なくされる等の問題が起こりやすくなる。

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、装置全体の薄型化が容易で回転モータの大きさも制約されにくい操作感触可変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、本発明は、基台と、この基台に回転可能に支持された回転操作体と、この回転操作体と回転中心線を合致させて一体に回転するギヤ部と、このギヤ部を介して前記回転操作体に外力を付与可能な力覚付与手段と、前記回転操作体の回転位置を検出可能な回転検出手段とを備えた操作感触可変入力装置において、前記ギヤ部が前記回転操作体の外周面側に設けられていると共に、前記力覚付与手段が、前記回転中心線に対して平行なモータ軸を有し前記回転操作体の径方向外側で前記基台に保持された回転モータと、前記モータ軸に固着された第１ギヤ体と、この第１ギヤ体および前記ギヤ部に噛合する第２ギヤ体とからなるという構成にした。

このように構成された操作感触可変入力装置では、力覚付与手段の回転モータ等が回転操作体の後方からずらした位置に配設されており、かつ、回転操作体の外周面側でギヤ部と第２ギヤ体とを噛合させているため、回転操作体と力覚付与手段とを平面視で並べたような構造を実現できて基台の高さ寸法を大幅に低減でき、よって装置全体の薄型化を容易に促進できる。また、回転操作体が小径な場合でも回転モータには所要の大きさを確保できるため、モータの駆動力が不足する虞はなく高価なモータを使用する必要もない。

上記の構成において、第２ギヤ体を軸支すると共に回転モータを保持して基台に固定されたユニットケースを備えていると、回転モータと第２ギヤ体の位置決め精度が向上し、第１ギヤ体と第２ギヤ体を円滑に回転動作させることができる。また、こうして力覚付与手段を予めユニットケースに組み付けてユニット化しておけば、操作感触可変入力装置の組立性が向上する。

また、上記の構成において、回転検出手段が、第１ギヤ体よりも大径でモータ軸に固着されたコードホイールと、回転操作体の径方向外側で基台に保持されてコードホイールの回転状態を検出するフォトインタラプタとからなり、コードホイールと回転モータの本体部分との間に第１ギヤ体を介在させていると、基台の高さ寸法を低減してもモータ軸の周囲に回転検出手段を無理なく配設できると共に、コードホイールを第２ギヤ体との干渉を回避しつつ大径化することが容易となって検出精度を高めやすくなる。

また、上記の構成において、第２ギヤ体が、第１ギヤ体に噛合する大ギヤと、この大ギヤよりも小径で前記ギヤ部に噛合する小ギヤとを同軸一体に設けた複合ギヤであり、大ギヤの一部が回転操作体と平面視でオーバーラップさせてあると、基台の平面的な大きさを抑制しつつ減速比を高めることができるため好ましい。

本発明の操作感触可変入力装置は、力覚付与手段の回転モータ等が回転操作体の後方からずらした位置に配設されており、かつ、回転操作体の外周面側でギヤ部と第２ギヤ体とを噛合させ、この第２ギヤ体を第１ギヤ体と噛合させているため、力覚付与手段を回転操作体と平面視で並べたような構造を実現でき、基台の高さ寸法を大幅に低減して装置全体の薄型化を容易に促進できる。また、回転操作体が小径な場合でも回転モータには所要の大きさを確保できるため、モータの駆動力が不足する虞はなく、高価なモータを使用する必要もなくなる。

本発明の第１実施形態例に係る操作感触可変入力装置の外観図である。図１に示す操作感触可変入力装置の縦断面図である。図１に示す操作感触可変入力装置の横断面図である。本発明の第２実施形態例に係る操作感触可変入力装置の縦断面図である。従来例に係る操作感触可変入力装置の縦断面図である。

以下、発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の第１実施形態例に係る操作感触可変入力装置について、図１〜図３を参照しつつ説明する。なお、図２は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

これらの図に示す操作感触可変入力装置は、基台１と、基台１内の長手方向片側に固定されたユニットケース２と、基台１内の長手方向他側に固定された基板３および筒状ホルダ４と、筒状ホルダ４に外挿されて回転可能に支持された回転筒体５と、回転筒体５の先端部に固着された回転ノブ６と、回転筒体５の最外周部に周方向に沿って設けられたギヤ部７と、ユニットケース２に保持された力覚付与手段８および回転検出手段９とを備えて構成されている。回転筒体５と回転ノブ６は回転操作体１０の内筒部と把持部に相当する。つまり、この回転操作体１０は、筒状ホルダ４を介して基台１に回転可能に支持されている。力覚付与手段８はギヤ部７を介して回転筒体５（回転操作体１０）に抵抗力や推力等の外力を付与するためのものである。回転検出手段９は回転操作体１０の回転位置を検出するためのものである。

基台１の天板部には開口１ａが開設されており、この開口１ａを回転筒体５が貫通していると共に、回転筒体５に取り付けられた回転ノブ６が開口１ａを覆っている。基板３上にはＬＥＤ等の図示せぬ電気部品が実装されている。筒状ホルダ４は回転筒体５（回転操作体１０）の軸受部として設けられたものであり、筒状ホルダ４の外周面をガイド面として回転筒体５の回転動作が行われるため、回転操作体１０が軸ぶれのない安定した姿勢で回転操作できるようになっている。

ギヤ部７は回転筒体５の外周面側に設けられている。このギヤ部７は回転操作体１０と回転中心線Ｌを合致させて一体に回転する。回転ノブ６は嵌合やねじ止め等の適宜手段で回転筒体５の先端部に固着されている。回転ノブ６の中央部は筒状ホルダ４の中空部と対向しているので、図示せぬＬＥＤ等を基板３上に実装することで筒状ホルダ４の中空部を照光させることは容易である。

力覚付与手段８は、回転操作体１０の回転中心線Ｌに対して平行なモータ軸１１ａを有する回転モータ１１と、モータ軸１１ａに固着された第１ギヤ体１２と、第１ギヤ体１２およびギヤ部７に噛合する第２ギヤ体１３とによって構成されている。ただし、第２ギヤ体１３は、第１ギヤ体１２に噛合する大ギヤ１３ａと、この大ギヤ１３ａよりも小径でギヤ部７に噛合する小ギヤ１３ｂとを同軸一体に設けた複合ギヤであり、大ギヤ１３ａの一部が回転操作体１０と平面視でオーバーラップさせてある。こうすることで、基台１の平面的な大きさを抑制しつつ減速比を高めることができる。

回転検出手段９は、第１ギヤ体１２よりも大径でモータ軸１１ａに固着されたコードホイール１４と、このコードホイール１４の回転状態を検出するフォトインタラプタ１５とからなり、コードホイール１４と回転モータ１１の本体部分との間に第１ギヤ体１２を介在させている。図３に示すように、コードホイール１４の外周部には多数のスリット１４ａが周方向に沿って所定のピッチで形成されており、この外周部（スリット形成部）がフォトインタラプタ１５の受光素子と発光素子間に挿入されている。

ユニットケース２が回転操作体１０の径方向外側で基台１に取り付けられているため、回転モータ１１やコードホイール１４等は回転操作体１０の径方向外側に位置している。そのため、回転操作体１０の後方に力覚付与手段８や回転検出手段９を配設する場合に比べて、基台１の高さ寸法がかなり低減されている。

このように概略構成された操作感触可変入力装置は、回転操作体１０（回転ノブ６）が回転操作されるとギヤ部７が第２ギヤ体１３を回転駆動するため、第２ギヤ体１３の大ギヤ１３ａが第１ギヤ体１２およびモータ軸１１ａを介してコードホイール１４を回転駆動する。そのため、回転操作体１０の回転位置に対応するコードホイール１４の回転状態をフォトインタラプタ１５によって検出することができる。また、回転モータ１１が回転駆動されると、その駆動力が第１および第２ギヤ体１２，１３を介してギヤ部７に伝達される。

すなわち、この操作感触可変入力装置は、ユーザが回転操作体１０を回転操作すると、第１および第２ギヤ体１２，１３やモータ軸１１ａを介してコードホイール１４が一体的に回転するため、回転操作体１０の回転位置がフォトインタラプタ１５によって検出できるようになっている。それゆえ、フォトインタラプタ１５の検出信号に基づいて回転モータ１１の駆動を制御し、回転操作体１０に対して回転位置に応じた所要の外力（モータ駆動力）を付与することにより、ユーザの手指に抵抗力や推力等が伝達されて特有の操作感触を生起させることができる。

以上説明したように、本実施形態例に係る操作感触可変入力装置にあっては、力覚付与手段８の回転モータ１１等が回転操作体１０の後方からずらした位置に配設されており、かつ、回転操作体１０の外周面側でギヤ部７と第２ギヤ体１３（小ギヤ１３ｂ）とを噛合させているため、回転操作体１０と力覚付与手段８とが平面視で並んだような構造になっている。それゆえ、基台１の高さ寸法を大幅に低減できて、操作感触可変入力装置の薄型化が容易に促進できる。また、この操作感触可変入力装置は、回転操作体１０が小径な場合でも回転モータ１１には所要の大きさを確保できるため、モータの駆動力が不足する虞はなく、高価なモータを使用する必要もなくなる。

また、本実施形態例に係る操作感触可変入力装置では、第２ギヤ体１３を軸支すると共に回転モータ１１を保持して基台１に固定されたユニットケース２を備えているため、回転モータ１１と第２ギヤ体１３の位置決め精度が向上し、第１ギヤ体１２と第２ギヤ体１３を円滑に回転動作させることができる。しかも、こうして力覚付与手段８や回転検出手段９を予めユニットケース２に組み付けてユニット化しておけば、操作感触可変入力装置の組立性が向上する。

また、本実施形態例に係る操作感触可変入力装置では、コードホイール１４と回転モータ１１の本体部分との間に第１ギヤ体１２を介在させているため、基台１（ユニットケース２）の高さ寸法を低減しても、モータ軸１１ａの周囲に回転検出手段９を無理なく配設できる。しかも、コードホイール１４を第２ギヤ体１３との干渉を回避しつつ大径化することが容易なので、検出精度を高めやすくなっている。ただし、回転モータ１１の本体部分を挟んでコードホイール１４と第１ギヤ体１２とが逆側に位置するという構成や、回転操作体１０の後方に回転検出手段９を配設するという構成も可能である。

次に、本発明の第２実施形態例に係る操作感触可変入力装置について図４を参照しつつ説明する。ただし、図４において図２と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。

図４に示す操作感触可変入力装置では、回転操作体１０が支軸１６や軸受部１ｂを介して基台１に回転可能に支持されており、筒状ホルダ４や回転筒体５は省略されている。また、この操作感触可変入力装置の場合、力覚付与手段８の第２ギヤ体１３が複合ギヤではない点と、回転検出手段９を回転モータ１１の本体部分よりも前方（図示上方）に配設している点とが、前述した第１実施形態例と異なっている。ただし、コードホイール１４と回転モータ１１の本体部分との間に第１ギヤ体１２を介在させている点は第１実施形態例と同様である。

１基台
１ｂ軸受部
２ユニットケース
５回転筒体
６回転ノブ
７ギヤ部
８力覚付与手段
９回転検出手段
１０回転操作体
１１回転モータ
１１ａモータ軸
１２第１ギヤ体
１３第２ギヤ体
１３ａ大ギヤ
１３ｂ小ギヤ
１４コードホイール
１５フォトインタラプタ
Ｌ回転中心線

Claims

基台と、この基台に回転可能に支持された回転操作体と、この回転操作体と回転中心線を合致させて一体に回転するギヤ部と、このギヤ部を介して前記回転操作体に外力を付与可能な力覚付与手段と、前記回転操作体の回転位置を検出可能な回転検出手段とを備えた操作感触可変入力装置であって、
前記ギヤ部が前記回転操作体の外周面側に設けられていると共に、前記力覚付与手段が、前記回転中心線に対して平行なモータ軸を有し前記回転操作体の径方向外側で前記基台に保持された回転モータと、前記モータ軸に固着された第１ギヤ体と、この第１ギヤ体および前記ギヤ部に噛合する第２ギヤ体とで構成されていることを特徴とする操作感触可変入力装置。
請求項１の記載において、前記第２ギヤ体を軸支すると共に前記回転モータを保持して前記基台に固定されたユニットケースを備えていることを特徴とする操作感触可変入力装置。
請求項１または２の記載において、前記回転検出手段が、前記第１ギヤ体よりも大径で前記モータ軸に固着されたコードホイールと、前記回転操作体の径方向外側で前記基台に保持されて前記コードホイールの回転状態を検出するフォトインタラプタとからなり、前記コードホイールと前記回転モータの本体部分との間に前記第１ギヤ体を介在させていることを特徴とする操作感触可変入力装置。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記第２ギヤ体が、前記第１ギヤ体に噛合する大ギヤと、この大ギヤよりも小径で前記ギヤ部に噛合する小ギヤとを同軸一体に設けた複合ギヤであり、前記大ギヤの一部が前記回転操作体と平面視でオーバーラップさせてあることを特徴とする操作感触可変入力装置。