JP2012079620A

JP2012079620A - 力覚付与型多方向入力装置

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Publication number: JP2012079620A
Application number: JP2010225631A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ishikawa; 新治石川; Shiroshi Suzuki; 素鈴木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-10-05
Also published as: US8586885B2; JP5577211B2; US20120080294A1; EP2439606A1

Abstract

【課題】電気配線を複雑化せずにスライド操作と押下操作とを行えると共に、非操作時に懸念される操作ノブやスライダのガタつきを防止した力覚付与型多方向入力装置の提供。
【解決手段】力覚付与型多方向入力装置５０は、支持ベース１１にスライド移動可能に支持されたスライダ３と、スライダ３に一体化された操作ノブ２とを備えており、スライド操作時にはスライダ３と力覚付与ユニット５の駆動体１４〜１６とが連動するため、スライド位置に基づく力覚が操作ノブ２に付与可能である。また、スライダ３はコイルばね２４によって支持ベース１１の収納空間１１ａの内底面へ向けて弾性付勢されており、押下操作時には操作ノブ２がコイルばね１３の付勢力に抗して支持ベース１１を押し下げるため、支持ベース１１に一体化された縦動部材１２がガイド部（凸状レール７ｄと凹溝１２ｃ）に沿って下動し、基台１（回路基板１９）に設置されたプッシュスイッチ６が縦動部材１２で押圧駆動される。
【選択図】図６

Description

本発明は、手動操作される操作ノブに電気制御された力覚を付与する力覚付与型多方向入力装置に係り、特に、横方向へのスライド操作に加えて押下操作（プッシュ操作）が行える力覚付与型多方向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あるいはナビゲーション等の車載用制御機器の操作ノブを手動操作して機能調整等を行う際に、この操作ノブの操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与することにより、操作フィーリングを良好にして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力覚付与型多方向入力装置が種々提案されている。一例として、レバー部やギヤ部を有する駆動部材と、レバー部に冠着されて駆動部材を傾倒させる揺動操作可能な操作ノブと、駆動軸が駆動部材のギヤ部と連動して回転する回転モータと、駆動部材の傾倒を検出可能な検出手段とを備え、検出手段の出力信号に基づいて回転モータの駆動軸を駆動制御することによって、この回転モータが駆動部材を介して操作ノブに力覚を付与するように構成された揺動操作方式の力覚付与型多方向入力装置が知られている。

また、特許文献１には、揺動操作だけでなく押下操作（プッシュ操作）も可能な力覚付与型多方向入力装置が開示されている。このものは、操作ノブと駆動部材のレバー部との間にプッシュスイッチが組み込まれており、ユーザが操作ノブを押し込んで下動させると、その下動によってプッシュスイッチがオン動作するようになっている。したがって、例えば操作ノブを揺動操作してメニュー選択を行った後、連続的に操作ノブの押下操作を行って選択内容を決定する等の使い方が可能となり、力覚付与型多方向入力装置の実用的価値を高めることができるようになっている。

このほか、特許文献２には、操作ノブをスライダのステムに冠着させて一体化し、このスライダを横方向へスライド移動できるように基台のガイド壁にて支持すると共に、スライダのスライド移動によって駆動される駆動部材が伝達ギヤ等を介して回転モータの駆動軸と連動するようになし、この駆動部材の位置変化を検出手段にて検出するようにしたスライド操作方式の力覚付与型多方向入力装置が開示されている。このものは、入力装置が装着される化粧パネルの前面に沿って操作ノブをスライド操作することができるため、化粧パネルからの操作ノブの突出量を大幅に抑えることが可能となり、また、揺動操作方式のものに比べて操作ノブの操作方向や操作量をユーザが把握しやすくなる。それゆえ、この種のスライド操作方式の力覚付与型多方向入力装置に押下操作用のプッシュスイッチを付設すれば、実用的価値が大幅に高まるものと考えられる。

特開２００９−２１７３５９号公報特開２００３−３１０７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された力覚付与型多方向入力装置ように、揺動可能な操作ノブと駆動部材のレバー部との間にプッシュスイッチが組み込まれていると、このプッシュスイッチの電気配線を操作ノブの揺動に追従できるように引き回さねばならないため、配線構造が複雑になってしまい、過大な操作力が作用した場合などに断線事故が起こりやすくなるという問題があった。また、操作ノブに対する揺動操作と押下操作を連続的に円滑に行うことは必ずしも容易でないため、操作性という点でも改善の余地がある。

一方、特許文献２に開示された力覚付与型多方向入力装置では、スライダをスライド移動可能に支持する基台のガイド壁と該スライダとの間にクリアランスが不可欠であり、スライダによって駆動される駆動部材と該スライダとの間にもクリアランスが不可欠であり、これらクリアランスが非操作時にスライダや操作ノブのガタつき要因となりやすいため、車両走行中などに耳障りな異音（ラットルノイズ）を発生する虞がある。また、かかるスライド操作方式の力覚付与型多方向入力装置の場合も、操作ノブとスライダのステムとの間にプッシュスイッチを組み込んで押下操作を行えるようになすと、プッシュスイッチの電気配線がかなり複雑になってしまい断線事故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、電気配線を複雑化せずにスライド操作と押下操作とを行えると共に、非操作時に懸念される操作ノブやスライダのガタつきを防止した力覚付与型多方向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、収納空間を有するベース体と、前記収納空間の内底面に沿ってスライド移動可能に支持されたスライダと、このスライダに一体化されて前記ベース体の上側に露出する操作ノブと、前記スライダと係合する駆動力伝達手段を有すると共に、該スライダのスライド位置に基づく平面方向の力覚を前記操作ノブに付与可能な力覚付与ユニットと、この力覚付与ユニッが設置された基台と、前記操作ノブが下側に押下操作（プッシュ操作）されたことを検出するための押動検出手段とを備えた力覚付与型多方向入力装置において、前記ベース体は前記基台に対して上下方向へ移動可能に支持されていると共に、前記押動検出手段は前記基台に設置されており、かつ、前記ベース体を上側に弾性付勢する第１の付勢手段と、前記スライダを前記収納空間の内底面へ向けて弾性付勢する第２の付勢手段とを備え、前記操作ノブが押下操作されたとき、この押下操作に伴う前記スライダの押動によって前記ベース体が前記第１の付勢手段の付勢力に抗して下側へ移動すると共に、このベース体の下動によって前記押動検出手段の検出動作が行われるように構成した。

このように構成された力覚付与型多方向入力装置では、スライダがベース体に形成された収納空間の内底面に沿ってスライド移動可能に支持されていると共に、このスライダに一体化された操作ノブに対する押下操作をベース体の下動に基づいて検出する押動検出手段が基台に設置してあるため、この押動検出手段の電気配線を複雑化しなくても、スライド操作と押下操作とを選択的に行うことができる。また、スライダが第２の付勢手段によって収納空間の内底面へ向けて弾性付勢されているため、収納空間の天井面側と内底面側でスライダに所要の摩擦力を生じさせ、非操作時に懸念されるスライダのガタつきを防止することができる。

上記の構成において、力覚付与ユニットが平面方向に移動可能な係合ピンを有すると共に、スライダの下面に、この係合ピンが上下方向に摺動可能に挿入された係合溝と、この係合溝を挟んだ位置で下方へ突出する複数の突起部とが形成されており、かつ、ベース体が突起部と摺接する摺接平面を有し、この摺接平面の外側位置でベース体が複数のガイド部を介して基台に上下動可能に案内されていると、操作ノブからスライダに対して斜め方向から押圧操作力が作用した場合でも、スライダの摺接平面上での作用点は係合溝を挟んだ複数の突起部となるため、ベース体は摺接平面の外側に位置するガイド部に沿って傾くことなくスムーズに下動する。これにより、摺接平面に摺接するスライダも傾くことなく下動し、スライダの下動中に係合溝が力覚付与ユニットの係合ピンに引っ掛かることがないため、どのような条件下においてもスムーズな押圧操作を行うことができる。

この場合において、基台がベース体の少なくとも一部を内包する四角筒状空間を有しており、ガイド部が、四角筒状空間の内壁面とベース体の外壁面のいずれか一方に設けられた凸状レールと、いずれか他方に設けられて凸状レールに係合する凹溝とからなると、ベース体を挟んで対向するガイド部どうしの幅が最大限に広がるため、基台に対してベース体を安定的に上下動させることができる。

また、この場合において、基台が四角筒状空間の内部を上下方向に仕切る仕切壁を有しており、この仕切壁とベース体との間に第１の付勢手段が介設されていると共に、ベース体が仕切壁の下側へ延出する縦動部材を備えており、この縦動部材の外壁面にガイド部の凸状レールまたは凹溝が設けられていると、非操作時にベース体を上方位置に安定的に保持できると共に、押下操作時に縦動部材のガイド部を介してベース体を安定的に下動させることができる。

また、上記の構成において、押動検出手段がプッシュスイッチであると、構造を簡素化できて信頼性も確保しやすいため好ましい。

本発明の力覚付与型多方向入力装置は、操作ノブを有するスライダがベース体に形成された収納空間の内底面に沿ってスライド移動可能に支持されていると共に、操作ノブに対する押下操作（プッシュ操作）をベース体の下動に基づいて検出する押動検出手段が基台に設置してあるため、この押動検出手段の電気配線を複雑化しなくても、スライド操作と押下操作とを選択的に行える実用的価値の高い製品が実現できる。また、スライダが第２の付勢手段によって収納空間の内底面へ向けて弾性付勢されているため、収納空間の天井面側と内底面側でスライダに所要の摩擦力を生じさせることができ、それゆえ、非操作時にスライダや操作ノブがガタつかなくなってラットルノイズを防止できる。

本発明の実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置の外観斜視図である。図１の入力装置から操作ノブと目隠し板を取り除いて示す平面図である。図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。図１に示す入力装置の横断面図である。図１に示す入力装置の分解斜視図である。図１に示す入力装置に備えられるスライダを裏面側から見た斜視図である。

以下、本発明の実施形態例を図面を参照しつつ説明すると、本実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５０は図１に示すような外観を呈しており、図８の分解斜視図に示すような各部材によって構成されている。

すなわち、この力覚付与型多方向入力装置５０は、基台１と、操作ノブ２と、スライダ３と、ベース体４と、力覚付与ユニット５と、プッシュスイッチ６とによって主に構成されており、操作ノブ２はベース体４に沿って任意方向へスライド操作可能であると共に、スライド方向と直交方向へ押下操作（プッシュ操作）可能となっている。

まず、概略構成について説明すると、基台１は、装置の外殻をなす中空構造の筐体７と、筐体７の下部開放端を蓋閉する底板８と、筐体７の上面から突出する立壁７ａに固定された第１の支持板９および第２の支持板１０とからなる構造体であり、第１および第２の支持板９，１０は所定間隔を存して平行に連結されている。操作ノブ２はスライダ３のステム３ａに冠着されており、この操作ノブ２はベース体４の上方に露出している。ベース体４は、スライダ３をスライド移動可能に支持する支持ベース１１と、支持ベース１１に一体化されて下方へ延出する縦動部材１２とからなり、第１の付勢手段である一対のコイルばね１３によってベース体４は上側へ弾性付勢されている。力覚付与ユニット５は、スライダ３に係合する第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６と、一対の回転モータ１７，１８と、操作ノブ２に対するスライド操作を検出するための図示せぬスライド検出手段とを備えている。プッシュスイッチ６は、操作ノブ２に対する押下操作を検出するための押動検出手段であり、操作ノブ２の押下操作時に縦動部材１２の下動によって駆動されるようになっている。

この力覚付与型多方向入力装置５０の各部の構成について詳しく説明すると、基台１の筐体７は立壁７ａの内方に四角筒状空間を有しており、この四角筒状空間は立壁７ａの内壁に形成された仕切壁７ｂによって上下に仕切られている。仕切壁７ｂには一対のボス７ｃが立設されており、これらボス７ｃに前述したコイルばね１３の下端部が挿入されている。また、立壁７ａの４辺の内壁中央部には凸状レール７ｄがそれぞれ形成されており、これら凸状レール７ｄは仕切壁７ｂを貫通して上下方向に延びている。

基台１の第１の支持板９は矩形状の外形をなしており、その外縁部に複数の逃げ孔９ａが形成されていると共に、３つのスリット９ｂ，９ｃ，９ｄが形成されている。後述するように、第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６にはそれぞれ係合ピン１４ｂ，１５ｂ，１６ｂが設けられており、これら係合ピン１４ｂ，１５ｂ，１６ｂは対応するスリット９ｂ，９ｃ，９ｄに個別に遊挿されている。この第１の支持板９は立壁７ａの上端面に載置されており、基台１の第２の支持板１０は第１の支持板９の下方位置で仕切壁７ｂ上に載置されている。この第２の支持板１０は板金を折り曲げ加工したものであり、その四隅に上方へ向かって逆Ｌ字状に折れ曲がる取付片１０ａが形成されると共に、各取付片１０ａの間に上方へ向かって突出する規制片１０ｂが形成されている。また、第２の支持板１０には、仕切壁７ｂに立設されたボス７ｃが挿通される切り欠きや、回転モータ１７，１８の駆動軸１７ａ，１８ａが挿通される逃げ孔等が形成されている。そして、第２の支持板１０の各規制片１０ｂの先端を第１の支持板９に係止させた状態で、第１の支持板９の四隅と各取付片１０ａを立壁７ａの四隅内壁にねじ止めすることにより、第１の支持板９と第２の支持板１０との間に第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６を配置するためのスペースが確保されるようになっている。

基台１の底板８には回路基板１９がねじ止めされており、この回路基板１９上にプッシュスイッチ６と外部接続用のコネクタ２０が設置されている。また、回路基板１９には回転モータ１７，１８の下端部を位置決めする円弧状孔１９ａが形成されており、回転モータ１７，１８の上端は仕切壁７ｂにねじ止めされている。すなわち、力覚付与ユニット５の回転モータ１７，１８は基台１に設置されている。

ベース体４の支持ベース１１は、外縁部に起立壁２１ａが立設された矩形状の下部ベース２１と、起立壁２１ａの上方空間を覆う矩形状の上部ベース２２とからなり、これら下部ベース２１と上部ベース２２はスナップ結合により一体化されている。下部ベース２１の起立壁２１ａで囲まれた内底面は摺接平面２１ｆとなっており、この摺接平面２１ｆと部ベース２２の下面は所定間隔の収納空間１１ａを介して平行に対向している。下部ベース２１の摺接平面２１ｆには第１の支持板９のスリット９ｂ，９ｃ，９ｄと同一形状のスリット２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが形成されており、第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６の係合ピン１４ｂ，１５ｂ，１６ｂがスリット９ｂ，９ｃ，９ｄとスリット２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを個別に挿通して摺接平面２１ｆの上方へ突出している。また、下部ベース２１の下面には一対のばね受筒部２１ｅが垂設されており、コイルばね１３の両端部をばね受筒部２１ｅとボス７ｃに挿入して位置決めした状態で、該コイルばね１３を下部ベース２１と仕切壁７ｂの間に介設することにより、下部ベース２１は第１の付勢手段であるコイルばね１３の弾発力によって上側へ付勢されている（図６参照）。一方、上部ベース２２の中央部には矩形状の開口２２ａが開設されており、この開口２２ａは収納空間１１ａに連通している。

ベース体４の縦動部材１２は矩形状の外形をなしており、その上面に複数本のスナップ片１２ａが突出形成されている。この縦動部材１２の４つの外壁面の中央部には延出片１２ｂが形成されており、各延出片１２ｂには上下方向に延びる凹溝１２ｃが形成されている。縦動部材１２は筐体７の下部開口から仕切壁７ｂの下方の四角筒状空間に組み込まれ、仕切壁７ｂから上方へ突出する各スナップ片１２ａの先端を下部ベース２１の下面に係止することにより、下部ベース２１（支持ベース１１）と縦動部材１２が一体化されてベース体４を構成している。その際、縦動部材１２の各凹溝１２ｃを筐体７の対応する凸状レール７ｄに摺動自在に凹凸嵌合することにより、ベース体４（支持ベース１１と縦動部材１２）は基台１の筐体７に対して上下方向へスライド可能に支持されている（図７参照）。なお、一対の凸状レール７ｄと凹溝１２ｃによって１つのガイド部が構成されており、縦動部材１２を支持ベース１１の下部ベース２１に一体化することによって、摺接平面２１ｆよりも外側位置に４つのガイド部が９０度の間隔を置いて形成されることになる。そして、前述したように、下部ベース２１と仕切壁７ｂとの間に介設されたコイルばね１３によって支持ベース１１が上側へ弾性付勢されており、その付勢力によって縦動部材１２の上面が仕切壁７ｂの下面に圧接されているため、ベース体４（支持ベース１１と縦動部材１２）は仕切壁７ｂによって上方への移動が規制されている。つまり、操作ノブ２が押下操作されていないときには、支持ベース１１と縦動部材１２を含むベース体４はコイルばね１３の付勢力によって上昇位置に安定的に保持されており、この上昇位置でスライダ３は支持ベース１１にスライド移動可能に支持されている。また、操作ノブ２が押下操作された場合は、この押下操作に伴うスライダ３の押動によって支持ベース１１がコイルばね１３の付勢力に抗して下降するため、支持ベース１１に一体化された縦動部材１２はガイド部（凸状レール７ｄと凹溝１２ｃ）に沿って筐体７の立壁７ａ内をスムーズに下降することができる。

スライダ３は支持ベース１１の収納空間１１ａ内に収納されており、このスライダ３の天面中央部にステム３ａが立設されている。スライダ３の天面にはステム３ａを挟んだ２箇所に凹部３ｂが形成されており、これら凹部３ｂ内にそれぞれ第２の付勢手段であるコイルばね２４と駆動ピン２５が組み込まれている（図５参照）。これにより、駆動ピン２５の先端がコイルばね２４の弾発力を受けて収納空間１１ａの天井面である上部ベース２２の下面に圧接され、その反力によってスライダ３が収納空間１１ａの内底面である摺接平面２１ｆに向けて弾性付勢されている。図９に示すように、スライダ３の裏面には３つの係合溝３ｃ，３ｄ，３ｅが形成されており、そのうち係合溝３ｅはステム３ａの真下に位置し、残りの係合溝３ｃと係合溝３ｄは係合溝３ｅの両端部から逆方向に向かって互いに平行に延びている。そして、係合溝３ｃには第１の駆動体１４の係合ピン１４ｂが摺動自在に挿入され、係合溝３ｄには第２の駆動体１５の係合ピン１５ｂが摺動自在に挿入され、係合溝３ｅには第３の駆動体１６の係合ピン１６ｂが摺動自在に挿入される。さらに、スライダ３の裏面には複数の突起部３ｆが形成されており、これら突起部３ｆが第２の付勢手段であるコイルばね２４の弾性付勢力を受けて摺接平面２１ｆに圧接している。その際、少なくとも２つの突起部３ｆが必ず１つの係合溝３ｃ，３ｄ，３ｅを挟むような位置関係で、各突起部３ｆはスライダ３の裏面外縁部に点在している。すなわち、２つの突起部３ｆが係合溝３ｄを挟んだ位置に形成され、別の２つの突起部３ｆが係合溝３ｅを挟んだ位置に形成され、これら４つの突起部３ｆを含む計６つの突起部３ｆが係合溝３ｅを挟んだ位置に形成されている。

操作ノブ２は上部ベース２２の開口２２ａを覆う位置に配置されており、これら操作ノブ２と上部ベース２２との間には矩形状の外形を有する目隠し板２３が介設されている。スライダ３のステム３ａは上部ベース２２の開口２２ａを貫通して目隠し板２３の係止孔２３ａに挿通されており、このステム３ａの先端に操作ノブ２の裏面を圧入などで固着させることにより、操作ノブ２とスライダ３とは一体化されている。そして、目隠し板２３の大きさが開口２２ａに比して十分に大きく設定されているため、操作ノブ２がどの方向へスライド操作されても、開口７ａは目隠し板２３から露出しないようになっている。なお、操作ノブ２の天面側には一対の凹部２ａが形成されており、これら凹部２ａにユーザが手指を置くことで操作を容易にしている。

力覚付与ユニット５について説明すると、第１および第２の駆動体１４，１５はスライダ３と回転モータ１７との間に介在する駆動力伝達手段であり、第３の駆動体１６はスライダ３と回転モータ１８との間に介在する駆動力伝達手段である。前述したように、これら第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６は第１の支持板９と第２の支持板１０との間に画成されたスペース内に配置されている。第１の駆動体１４には支軸１４ａと係合ピン１４ｂとギヤ部１４ｃとが設けられており、支軸１４ａは、第１の支持板９側に配置された上部軸受２６と、第２の支持板１０側に配置された下部軸受２７とによって軸支されている。第１の駆動体１４の係合ピン１４ｂは、第１の支持板９のスリット９ｂと下部ベース２１のスリット２１ｂを貫通してスライダ３の係合溝３ｃに摺動自在に挿入されており、操作ノブ２のスライド操作時にスライダ３が係合溝３ｃの内壁を介して係合ピン１４ｂを駆動する向きにスライド移動すると、係合ピン１４ｂがスリット９ｂ，２１ｂ内を平面方向に移動しながら第１の駆動体１４が回転するようになっている。また、ギヤ部１４ｃは回転モータ１７の駆動軸１７ａと噛合しているため、第１の駆動体１４がスライダ３によって回転駆動されると、第１の駆動体１４に連動して駆動軸１７ａが回転し、それとは逆に、回転モータ１７が駆動軸１７ａを回転駆動すると、第１の駆動体１４が連動してスライダ３に外力を付与できるようになっている。

第２の駆動体１５には支軸１５ａと係合ピン１５ｂとギヤ部１５ｃとが設けられており、ギヤ部１５ｃは第１の駆動体１４のギヤ部１４ｃと噛合している。支軸１５ａは、第１の支持板９側に配置された上部軸受２６と、第２の支持板１０側に配置された下部軸受２７とによって軸支されており、支軸１５ａを中心とする係合ピン１５ｂの回転半径は第１の駆動体１４の係合ピン１４ｂの回転半径と同等である。第２の駆動体１５の係合ピン１５ｂは、第１の支持板９のスリット９ｃと下部ベース２１のスリット２１ｃを貫通してスライダ３の係合溝３ｄに摺動自在に挿入されており、操作ノブ２のスライド操作時にスライダ３が係合溝３ｄの内壁を介して係合ピン１５ｂを駆動する向きにスライド移動すると、係合ピン１５ｂがスリット９ｃ，２１ｃ内を平面方向に移動しながら第２の駆動体１５が回転するようになっている。ただし、この第２の駆動体１５は常に第１の駆動体１４と同期して回転し、回転モータ１７の駆動力は第１の駆動体１４を介して第２の駆動体１５に伝達される。

第３の駆動体１６には支軸１６ａと係合ピン１６ｂとギヤ部１６ｃとが設けられており、支軸１６ａは、第１の支持板９側に配置された上部軸受２６と、第２の支持板１０側に配置された下部軸受２７とによって軸支されている。係合ピン１６ｂは、第１の支持板９のスリット９ｄと下部ベース２１のスリット２１ｄを貫通してスライダ３の係合溝３ｅに摺動自在に挿入されており、操作ノブ２のスライド操作時にスライダ３が係合溝３ｅの内壁を介して係合ピン１６ｂを駆動する向きにスライド移動すると、係合ピン１６ｂがスリット９ｄ，２１ｄ内を平面方向に移動しながら第３の駆動体１６が回転するようになっている。また、図３と図５に示すように、第３の駆動体１６のギヤ部１６ｃは回転モータ１８の駆動軸１８ａと噛合しているため、第３の駆動体１６がスライダ３によって回転駆動されると、第３の駆動体１６に連動して駆動軸１８ａが回転し、それとは逆に、回転モータ１８が駆動軸１８ａを回転駆動すると、第３の駆動体１６が連動してスライダ３に外力を付与できるようになっている。

なお、力覚付与ユニット５の図示せぬスライド検出手段は、例えば駆動軸１７ａ，１８ａの回転方向と回転角度を個別に検出するロータリエンコーダなどからなり、このスライド検出手段は押動検出手段であるプッシュスイッチ６と共にコネクタ２０を介して外部の図示せぬ制御部に接続されている。

次に、このように構成された力覚付与型多方向入力装置５０の動作について説明する。

力覚付与型多方向入力装置５０のシステムを起動（電源オン）させると、前述した制御部（図示せず）が回転モータ１７や回転モータ１８を制御してスライダ３を中立位置に自動復帰させるため、スライダ３および操作ノブ２は図１や図２に示す原点位置に配置される。この状態でユーザが操作ノブ２を任意方向へスライド操作すると、操作ノブ２と一体的にスライド移動するスライダ３の各突起部３ｆが下部ベース２１の摺接平面２１ｆ上を摺動し、それに伴ってスライダ３が係合ピン１４ｂ，１５ｂや係合ピン１６ｂを駆動して第１および第２の駆動体１４，１５や第３の駆動体１６を回転させるため、回転モータ１７の駆動軸１７ａや回転モータ１８の駆動軸１８ａが連動して回転する。その結果、力覚付与ユニット５の前記スライド検出手段がスライダ３のスライド移動を検出し、その検出信号を前記制御部に出力するため、該制御部が操作ノブ２（スライダ３）のスライド移動方向とスライド移動量を演算して、その演算結果に基づく制御信号を回転モータ１７や回転モータ１８に出力する。すなわち、操作ノブ２が所定方向へ所定量だけスライド操作されたときに、回転モータ１７や回転モータ１８が駆動制御され、スライド操作を阻害する抵抗力やスライド操作を助長する推力あるいは振動等の外力が第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６を介してスライダ３に付与されるようになっている。したがって、操作ノブ２をスライド操作しているユーザの手指に、抵抗力や推力あるいは振動等の外力（力覚）が適宜選択されてフィードバックされる。

また、操作ノブ２をスライド操作した状態で、ユーザが操作ノブ２を所定ストローク押し込むという押下操作を行うと、この押下操作に伴うスライダ３の押動によって支持ベース１１（下部ベース２１と上部ベース２２）がコイルばね１３の付勢力に抗して押し下げられるため、支持ベース１１に一体化された縦動部材１２がガイド部（凸状レール７ｄと凹溝１２ｃ）に沿って下降し、この縦動部材１２の下面がプッシュスイッチ６を押圧駆動する。その結果、プッシュスイッチ６から前記制御部に押動検出信号が出力されて、操作ノブ２に対する押下操作が検出されるため、例えば、操作ノブ２に対するスライド操作でメニュー選択等を行った後に、操作ノブ２に対する押下操作で選択内容を決定するという使い方が可能である。

なお、かかる操作ノブ２の押下操作時にプッシュスイッチ６がクリック感を生起するため、このクリック感によってユーザは押下操作が確実に行われたことを手指で感得することができる。また、ユーザが操作ノブ２に対する押下操作力を取り除くと、コイルばね２０がアクチュエータ１９を元の高さ位置まで押し上げると共に、ベース体４（支持ベース１１と縦動部材１２）がコイルばね１３の弾性付勢力によって初期位置に持ち上げられるため、スライダ３および操作ノブ２は押下操作前の状態に自動復帰する。

以上説明したように、本実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５０では、スライダ３がベース体４の支持ベース１１に形成された収納空間１１ａの内底面に沿ってスライド移動可能に支持されていると共に、このスライダ３に一体化された操作ノブ２に対する押下操作を、プッシュスイッチ６がスライダ３の押動に伴うベース体４（支持ベース１１と縦動部材１２）の下動によって検出するようにし、このプッシュスイッチ６が基台１の底板８に取り付けられた回路基板１９上に設置してあるため、プッシュスイッチ６の電気配線を複雑化しなくても、操作ノブ２のスライド操作と押下操作とを選択的に行えるようにして製品の実用的価値を高めることができる。また、この力覚付与型多方向入力装置５０では、ベース体４の支持ベース１１がコイルばね１３（第１の付勢手段）の弾発力によって縦動部材１２を基台１の仕切壁７ｂの下面に圧接することで上昇位置に保持されていると共に、スライダ３がコイルばね２４（第２の付勢手段）の弾発力によって支持ベース１１の収納空間１１ａの内底面へ向けて付勢されているため、収納空間１１ａの天井面側と内底面側でスライダ３に所要の摩擦力を生じさせることができる。それゆえ、非操作時にスライダ３や操作ノブ２がガタつかなくなり、耳障りな異音（ラットルノイズ）を防止できる。また、本実施形態例では、操作ノブ２に対する押下操作を検出する押動検出手段としてプッシュスイッチを使用しているため、スライド操作に加えて押下操作を検出できるようにしてあるにも拘らず構造が簡素で信頼性も高い。ただし、押動検出手段としてプッシュスイッチ以外の適宜手段、例えばフォトインタラプタなどを使用することも可能である。

また、本実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５０では、スライダ３のスライド位置に基づく平面方向の力覚を操作ノブ２に付与可能な力覚付与ユニット５が第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６を備えており、これら第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６が平面方向に移動可能な係合ピン１４ｂ，１５ｂ，１６ｂを有すると共に、スライダ３の下面に、各係合ピン１４ｂ，１５ｂ，１６ｂが上下方向に摺動可能に挿入された係合溝３ｃ，３ｄ，３ｅと、各係合溝３ｃ，３ｄ，３ｅを挟んだ位置で下方へ突出する複数の突起部３ｆとが形成されている。そして、支持ベース１１に形成された収納空間１１ａの内底面が各突起部３ｆに摺接する摺接平面２１ｆとなっており、この摺接平面２１ｆの外側位置に設けられた複数のガイド部（凸状レール７ｄと凹溝１２ｃ）によってベース体４が基台１に対して上下動可能に案内されるようになっているため、操作ノブ２からスライダ３に対して斜め方向から押圧操作力が作用した場合でも、スライダ３の摺接平面２１ｆ上での作用点は必ず係合溝３ｃ，３ｄ，３ｅを挟んだ複数の突起部３ｆとなり、ベース体４を各ガイド部に沿って真っ直ぐに下動させることができる。これにより、摺接平面２１ｆに摺接するスライダ３も傾くことなく下動し、スライダ３の下動中に係合溝３ｃ，３ｄ，３ｅが第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６の係合ピン１４ｂ，１５ｂ，１６ｂに引っ掛かることがないため、どのような条件下においてもスムーズな押圧操作を行うことができる。

また、本実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５０では、基台１の筐体７に設けられた立壁７ａの内方にベース体４の縦動部材１２を包囲する四角筒状空間が画成されていると共に、ベース体４を基台１に対して上下方向へ案内するガイド部が、縦動部材１２の４つの外壁面に形成された凹溝１２ｃと、立壁７ａの４つの内壁面に形成された凸状レール７ｄとの凹凸嵌合からなるため、縦動部材１２を挟んで対向する２つのガイド部の幅が最大限に広がり、基台１に対してベース体４を安定的に上下動させることができる。しかも、本実施形態例では、筐体７の立壁７ａに四角筒状空間の内部を上下方向に仕切る仕切壁７ｂが形成されており、この仕切壁７ｂと支持ベース１１の下部ベース２１との間に第１の付勢手段であるコイルばね１３が介設されていると共に、このコイルばね１３の弾発力を受けて仕切壁７ｂの下面に圧接された縦動部材１２の外壁面にガイド部（凹溝１２ｃ）が形成されているので、非操作時にベース体４を上方位置に安定的に保持できると共に、押下操作時に縦動部材１２のガイド部に沿ってベース体４を安定的に下動させることができる。

なお、上記の実施形態例では、ベース体４を基台１に対して上下方向へ案内するガイド部として、筐体７の立壁７ａの各内壁面に形成した凸状レール７ｄと、縦動部材１２の各外壁面に形成した凹溝１２ｃとを摺動自在に凹凸嵌合させているが、これとは逆に、立壁７ａの各内壁面に形成した凹溝と縦動部材１２の各外壁面に形成した凸状レールとを凹凸嵌合するようにしてもよく、あるいは、立壁７ａの各内壁面に凹溝と凸状レールを形成すると共に、立壁７ａの各内壁面にも凹溝と凸状レールを形成し、両者の凹溝と凸状レールを凹凸嵌合するようにしてもよい。

１基台
２操作ノブ
３スライダ
３ａステム
３ｂ凹部
３ｃ，３ｄ，３ｅ係合溝
３ｆ突起部
４ベース体
５力覚付与ユニット
６プッシュスイッチ（押動検出手段）
７筐体
７ａ立壁
７ｂ仕切壁
７ｃボス
７ｄ凸状レール（ガイド部）
８底板
９第１の支持板
９ｂ，９ｃ，９ｄスリット
１０第２の支持板
１１支持ベース
１１ａ収納空間
１２縦動部材
１２ａスナップ片
１２ｂ延出片
１２ｃ凹溝（ガイド部）
１３コイルばね（第１の付勢手段）
１４，１５，１６駆動体（駆動力伝達手段）
１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ係合ピン
１７，１８回転モータ
１７ａ，１８ａ駆動軸
１９回路基板
２１下部ベース
２１ａ起立壁
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄスリット
２１ｅばね受筒部
２１ｆ摺接平面
２２上部ベース
２２ａ開口
２３目隠し板
２４コイルばね（第２の付勢手段）
２５駆動ピン
５０力覚付与型多方向入力装置

Claims

収納空間を有するベース体と、前記収納空間の内底面に沿ってスライド移動可能に支持されたスライダと、このスライダに一体化されて前記ベース体の上側に露出する操作ノブと、前記スライダと係合する駆動力伝達手段を有すると共に、該スライダのスライド位置に基づく平面方向の力覚を前記操作ノブに付与可能な力覚付与ユニットと、この力覚付与ユニッが設置された基台と、前記操作ノブが下側に押下操作されたことを検出するための押動検出手段とを備えた力覚付与型多方向入力装置であって、
前記ベース体は前記基台に対して上下方向へ移動可能に支持されていると共に、前記押動検出手段は前記基台に設置されており、かつ、前記ベース体を上側に弾性付勢する第１の付勢手段と、前記スライダを前記収納空間の内底面へ向けて弾性付勢する第２の付勢手段とを備え、
前記操作ノブが押下操作されたとき、この押下操作に伴う前記スライダの押動によって前記ベース体が前記第１の付勢手段の付勢力に抗して下側へ移動すると共に、このベース体の下動によって前記押動検出手段の検出動作が行われるように構成したことを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
請求項１の記載において、前記力覚付与ユニットが平面方向に移動可能な係合ピンを有すると共に、前記スライダの下面に、前記係合ピンが上下方向に摺動可能に挿入された係合溝と、この係合溝を挟んだ位置で下方へ突出する複数の突起部とが形成されており、かつ、前記ベース体が前記突起部と摺接する摺接平面を有し、この摺接平面の外側位置で前記ベース体が複数のガイド部を介して前記基台に上下動可能に案内されていることを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
請求項２の記載において、前記基台が前記ベース体の少なくとも一部を内包する四角筒状空間を有しており、前記ガイド部が、前記四角筒状空間の内壁面と前記ベース体の外壁面のいずれか一方に設けられた凸状レールと、いずれか他方に設けられて前記凸状レールに係合する凹溝とからなることを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
請求項３の記載において、前記基台が前記四角筒状空間の内部を上下方向に仕切る仕切壁を有しており、この仕切壁と前記ベース体との間に前記第１の付勢手段が介設されていると共に、前記ベース体が前記仕切壁の下側へ延出する縦動部材を備えており、この縦動部材の外壁面に前記凸状レールまたは前記凹溝が設けられていることを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
請求項１〜４のいずれか１項の記載において、前記押動検出手段がプッシュスイッチであることを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。