JP2014229468A5 - - Google Patents

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本発明に係る情報入力装置は、回転操作される操作部材と、リング状形状を有し、径方向に異なる磁極が形成され、前記操作部材に固定される第1の磁石と、リング状形状を有し、前記径方向と直交する軸方向に異なる磁極が形成され、前記第1の磁石と同心となるように前記操作部材に固定される第2の磁石と、前記第1の磁磁極と前記径方向において対向する磁極歯を有するステータと、前記軸方向において前記第2の磁石と対向する回転検出素子と、を備えることを特徴とする。 The information input apparatus according to the present invention includes an operation member which is operated to rotate, has a ring shape, a different magnetic poles formed in the radial direction, a first magnet that is fixed to the operating member, the ring-shaped has a shape, magnetic poles different in the axial direction perpendicular to the radial direction is formed, and a second magnet fixed to the operating member such that the first magnet and concentric, the first a stator having opposite magnetic pole teeth in the pole and said radial magnet in, characterized in that it comprises a rotation detecting element which faces the second magnet in the axial direction.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る情報入力装置10の分解斜視図である。情報入力装置10は、概略、操作部材1、磁石ユニット2、ステータ3、支持体4、カバープレート5、中央ボタン6、非導電性シート7及び基板8により構成される。図2は、情報入力装置10の断面図であり、図2(a)は基板8に実装されたドームスイッチ8b8cを通る断面図であり、図2(b)は基板8に実装された回転検出素子9を通る断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an exploded perspective view of an information input device 10 according to the first embodiment of the present invention. The information input device 10 is generally configured by an operation member 1, a magnet unit 2, a stator 3, a support body 4, a cover plate 5, a central button 6, a nonconductive sheet 7 and a substrate 8. 2 is a cross-sectional view of the information input device 10, FIG. 2 (a) is a cross-sectional view through the dome switches 8b and 8c mounted on the substrate 8, and FIG. 2 (b) is mounted on the substrate 8. 3 is a cross-sectional view passing through a rotation detection element 9. FIG.

中央ボタン6は、カバープレート5の中央開口部に配置され、軸方向に移動(押下)可能に支持されると共に、カバープレート5により中央ボタン6の軸方向への抜け止めがなされる。中央ボタン6の裏面中央には円柱部6aが設けられており、円柱部6aの下側に、非導電性シート7の突起部7aと基板8のドームスイッチ8aが配置される。 The central button 6 is disposed in the central opening of the cover plate 5 and is supported so as to be movable (pressed) in the axial direction. The cover plate 5 prevents the central button 6 from coming off in the axial direction. A cylindrical portion 6a is provided at the center of the back surface of the central button 6, and a projection 7a of the non-conductive sheet 7 and a dome switch 8a of the substrate 8 are disposed below the cylindrical portion 6a.

非導電性シート7は、基板8に実装された5つのドームスイッチ8a,8b,8c,8d,8e全体を覆う円形形状を有する。図2(a)に示すように、非導電性シート7の裏面には、基板8のドームスイッチ8a〜8eのそれぞれに対応する位置に、突起部7a,7b,7c,7d,7e(但し、7d,7eは不図示)が設けられている。また、非導電性シート7には、基板8に実装された回転検出素子9を第2のリング状磁石2bと対向させるための穴部7fが設けられている。 The non-conductive sheet 7 has a circular shape covering the entire five dome switches 8a, 8b, 8c, 8d, and 8e mounted on the substrate 8. As shown in FIG. 2A, on the back surface of the non-conductive sheet 7, projections 7a, 7b, 7c, 7d, and 7e (however, at positions corresponding to the dome switches 8a to 8e of the substrate 8) 7d and 7e are not shown). Further, the non-conductive sheet 7 is provided with a hole portion 7f for allowing the rotation detecting element 9 mounted on the substrate 8 to face the second ring-shaped magnet 2b.

基板8には5つのドームスイッチ8a〜8eが実装されており、これらのドームスイッチ8a〜8eは、基板8の表面から半球状に盛り上がっており、表面が押し下げられることでスイッチがONし、同時に弾性クリック感が発生する構造となっている。ドームスイッチ8a〜8eは、本実施形態では、ドームスイッチ8aを中心として、ドームスイッチ8b〜8eを互いに90度位相となるように十字状に配置している。ドームスイッチ8aは非導電性シート7の突起部7aの下に、ドームスイッチ8bは突起部7bの下に、ドームスイッチ8cは突起部7cの下に、ドームスイッチ8dは突起部7d(不図示)の下に、ドームスイッチ8eは突起部7e(不図示)の下にそれぞれ配置される。 Five dome switches 8a to 8e are mounted on the substrate 8, and these dome switches 8a to 8e are hemispherically raised from the surface of the substrate 8, and the switches are turned on when the surface is pushed down. It has a structure that generates an elastic click feeling. In this embodiment, the dome switches 8a to 8e are arranged in a cross shape so that the dome switches 8b to 8e are 90 degrees out of phase with the dome switch 8a as the center. The dome switch 8a is below the projection 7a of the non-conductive sheet 7, the dome switch 8b is below the projection 7b, the dome switch 8c is below the projection 7c, and the dome switch 8d is the projection 7d (not shown). The dome switches 8e are respectively disposed below the protrusions 7e (not shown).

操作部材1の円周端部であってドームスイッチ8bの軸方向上部近傍が軸方向に押下されると、操作部材1は支持体4と共に傾き、その際、操作部材1に固定されている磁石ユニット2と支持体4に固定されているステータ3も一緒に傾く。すると、支持体4とステータ3とが非導電性シート7の突起部7bを押下げ、突起部7bが基板8に設けられたドームスイッチ8bを押し下げ、これにより、ドームスイッチ8bが弾性変形してクリック感が発生すると同時にスイッチがONされる。操作部材1の押下を止めると、ドームスイッチ8bのクリック力によりドームスイッチ8bの形状が初期状態に復帰し、これにより突起部7bと支持体4とステータ3も押し上げられて、操作部材1は元の位置(傾きのない状態)に戻る。ドームスイッチ8c〜8eは、ドームスイッチ8bと同様の構造を有し、同様に動作するため、その説明を省略する。 When the circumferential end of the operating member 1 and the vicinity of the upper portion of the dome switch 8b in the axial direction are pressed down in the axial direction, the operating member 1 tilts together with the support body 4, and at that time, the magnet fixed to the operating member 1 The unit 3 and the stator 3 fixed to the support 4 are also tilted together. Then, the support 4 and the stator 3 push down the projection 7b of the non-conductive sheet 7, and the projection 7b pushes down the dome switch 8b provided on the substrate 8, whereby the dome switch 8b is elastically deformed. The switch is turned on at the same time as the click feeling occurs. When the pressing of the operation member 1 is stopped, the shape of the dome switch 8b is restored to the initial state by the click force of the dome switch 8b, and thereby the protrusion 7b, the support 4 and the stator 3 are also pushed up, and the operation member 1 is Return to the position (no tilt). Since the dome switches 8c to 8e have the same structure as the dome switch 8b and operate in the same manner, the description thereof is omitted.

図3は、情報入力装置10を構成する第1のリング状磁石2a及び第のリング状磁石2bの着磁(磁極形成)状態を模式的に示す斜視図である。なお、図3には、図1に示す第1のリング状磁石2a及び第のリング状磁石2bをその下側(裏側)から見た状態が示されている。第1のリング状磁石2aは、周方向に12等分され、S極とN極とが交互に着磁されている。第1のリング状磁石2aは、径方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。つまり、第1のリング状磁石2aは、径方向着磁によって、第1のリング状磁石2aの外周側と内周側とで反対の極に着磁される。また、第2のリング状磁石2bは、周方向に12等分され、S極とN極とが交互に着磁されている。第2のリング状磁石2bは、軸方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。つまり、第2のリング状磁石2bは、平面着磁によって、第2のリング状磁石2bの表面と裏面とで反対の極に着磁される。なお、第1のリング状磁石2aの磁極形成位相と第2のリング状磁石2bの磁極形成位相とを一致させている。 FIG. 3 is a perspective view schematically showing the state of magnetization (magnetic pole formation) of the first ring-shaped magnet 2a and the second ring-shaped magnet 2b constituting the information input device 10. As shown in FIG. FIG. 3 shows a state in which the first ring-shaped magnet 2a and the second ring-shaped magnet 2b shown in FIG. 1 are viewed from the lower side (back side). The first ring-shaped magnet 2a is equally divided into 12 parts in the circumferential direction, and S poles and N poles are alternately magnetized. The first ring-shaped magnet 2a is magnetized so that different magnetic poles are formed in the radial direction. That is, the first ring magnet 2a is magnetized to opposite poles on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the first ring magnet 2a by radial magnetization. The second ring-shaped magnet 2b is equally divided into 12 parts in the circumferential direction, and S poles and N poles are alternately magnetized. The second ring magnet 2b is magnetized so that different magnetic poles are formed in the axial direction. That is, the second ring-shaped magnet 2b is magnetized to opposite poles on the front and back surfaces of the second ring-shaped magnet 2b by plane magnetization. The magnetic pole formation phase of the first ring magnet 2a and the magnetic pole formation phase of the second ring magnet 2b are matched.

図4は、情報入力装置10における磁石ユニット2とステータ3と回転検出素子9の位置関係を示す裏面平面図であり、図3と同様に、図1に示す磁石ユニット2等を下側(裏側)から見た状態が示されている。回転検出素子9は、内部に2つのセンサ9a,9bを備えている。センサ9a,9bは、具体的にはホール素子であり、第2のリング状磁石2bの着磁位相において半ピッチだけずれた位置で対向している。つまり、センサ9aが磁極中心に対向するときには、センサ9bは磁極境界に対向し、センサ9aが磁極境界に対向するときには、センサ9bは磁極中心に対向する。こうして、センサ9a,9bが第2のリング状磁石2bの磁束を検出することにより、操作部材1の回転量と回転方向を検知することができる。 4 is a back plan view showing the positional relationship among the magnet unit 2, the stator 3 and the rotation detecting element 9 in the information input device 10. Like FIG. 3, the magnet unit 2 shown in FIG. The state seen from) is shown. The rotation detection element 9 includes two sensors 9a and 9b inside. The sensors 9a and 9b are specifically Hall elements and face each other at a position shifted by a half pitch in the magnetization phase of the second ring-shaped magnet 2b. That is, when the sensor 9a faces the magnetic pole center, the sensor 9b faces the magnetic pole boundary. When the sensor 9a faces the magnetic pole boundary, the sensor 9b faces the magnetic pole center. Thus, the amount of rotation and the direction of rotation of the operation member 1 can be detected by the sensors 9a and 9b detecting the magnetic flux of the second ring-shaped magnet 2b.

磁石ユニット2は、第1のリング状磁石2aの磁極中心とステータ3の外側磁極歯3a及び内側磁極歯3bの歯幅中心とが一致する位置で、磁気吸引力により安定的に静止する。即ち、この静止位置がコギング安定位置となり、磁石ユニット2が固定される操作部材1はこの位置で静止する。このとき、回転検出素子9は、センサ9aが第2のリング状磁石2bの磁極中心と一致し、センサ9bが第2のリング状磁石2bの磁極境界と一致した状態となる。 The magnet unit 2 is stably stationary by the magnetic attractive force at a position where the magnetic pole center of the first ring-shaped magnet 2a coincides with the tooth width centers of the outer magnetic pole teeth 3a and the inner magnetic pole teeth 3b of the stator 3. That is, this stationary position becomes the cogging stable position, and the operation member 1 to which the magnet unit 2 is fixed is stationary at this position. At this time, the rotation detecting element 9 is in a state where the sensor 9a coincides with the magnetic pole center of the second ring magnet 2b and the sensor 9b coincides with the magnetic pole boundary of the second ring magnet 2b.

その後、操作部材1を機械角で更に15度回転させたときの位置、即ち、第1のリング状磁石2aの磁極中心と外側磁極歯3a及び内側磁極歯3bの歯幅中心とが再び一致する位置において、第1のリング状磁石2a(磁石ユニット2)は再び安定的に静止する。つまり、静止状態にある第1のリング状磁石2a(磁石ユニット2)は、操作部材1を第1のリング状磁石2aの着磁1位相分の角度だけ回転させることで再び静止状態となる。よって、外側磁極歯3aと内側磁極歯3bのうちの1つの磁極歯が第1のリング状磁石2aの回転前に第1のリング状磁石2aのS極に対向していたならば、次に安定的に静止するのは、その1つの磁極歯が第1のリング状磁石2aのN極に対向したときとなる。 Thereafter, the position when the operation member 1 is further rotated by 15 degrees at the mechanical angle, that is, the magnetic pole center of the first ring-shaped magnet 2a and the tooth width centers of the outer magnetic pole teeth 3a and the inner magnetic pole teeth 3b again coincide. In the position, the first ring-shaped magnet 2a (magnet unit 2) rests stably again. In other words, the first ring-shaped magnet 2a (magnet unit 2) in a stationary state is brought into a stationary state again by rotating the operation member 1 by an angle corresponding to one phase of magnetization of the first ring-shaped magnet 2a. Therefore, if one of the outer magnetic pole teeth 3a and the inner magnetic pole teeth 3b faces the S pole of the first ring-shaped magnet 2a before the rotation of the first ring-shaped magnet 2a, The stable stationary state is when one of the magnetic pole teeth faces the north pole of the first ring magnet 2a.

Claims (7)

回転操作される操作部材と、
リング状形状を有し、径方向に異なる磁極が形成され、前記操作部材に固定される第1の磁石と、
リング状形状を有し、前記径方向と直交する軸方向に異なる磁極が形成され、前記第1の磁石と同心となるように前記操作部材に固定される第2の磁石と、
前記第1の磁磁極と前記径方向において対向する磁極歯を有するステータと、
前記軸方向において前記第2の磁石と対向する回転検出素子と、を備えることを特徴とする情報入力装置。
An operation member to be rotated,
Has a ring shape, a different magnetic poles formed in the radial direction, a first magnet that is fixed to the operating member,
Has a ring shape, the radial direction different magnetic poles in the axial direction perpendicular is formed, and a second magnet fixed to the operating member such that the first magnet and concentric,
A stator having opposite magnetic pole teeth in said first magnetic pole and said radial magnet,
Information input apparatus characterized by and a rotation detecting element which faces the second magnet in the axial direction.
前記第1の磁石における磁極は、前記径方向に2層に形成され、The magnetic poles in the first magnet are formed in two layers in the radial direction,
前記第2の磁石における磁極は、前記軸方向に2層に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の情報入力装置。The information input device according to claim 1, wherein the magnetic poles of the second magnet are formed in two layers in the axial direction.
前記第1の磁、その周方向にS極とN極と交互に形成され、
前記第2の磁、その周方向にS極とN極と交互に形成され、
前記第1の磁石の磁極形成位相と前記第2の磁石の磁極形成位相と一致していることを特徴とする請求項1又は2に記載の情報入力装置。
The first in magnets, and the S and N poles are formed alternately in the circumferential direction,
The second in the magnet, and the S and N poles are formed alternately in the circumferential direction,
Information input device according to claim 1 or 2, characterized in that said first magnet magnetic pole forming phase and said second magnet pole formed are in phase.
前記第1の磁石及び前記第2の磁石は、連結部によって連結されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の情報入力装置。 It said first magnet and said second magnet, the information input device according to any one of claims 1 to 3, characterized in Tei Rukoto are connected by a connecting portion. 前記ステータは、前記磁極歯として、前記第1の磁石の外側に配置される外側磁極歯と、前記第1の磁石の内側において前記外側磁極歯と対向するように配置される内側磁極歯とを有し、
前記内側磁極歯は、前記回転検出素子の近傍において、前記外側磁極歯よりも1歯だけ少ないことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の情報入力装置。
The stator, as the magnetic pole teeth, wherein the outer magnetic pole teeth arranged on the outside of the first magnet, the inside is disposed so as to face the Oite said outer magnetic pole teeth on the inside of the first magnet With magnetic pole teeth,
The inner magnetic pole teeth, wherein in the vicinity of the rotation detecting element, an information input device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that only one tooth fewer than the outer magnetic pole tooth.
前記第2の磁においてその周方向に形成される磁極数は、前記第1の磁においてその周方向に形成される磁極数の自然数倍であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の情報入力装置。 Number magnetic poles formed in the circumferential direction of the second its in magnets, the claim 1, wherein in said first magnet is a natural number times the number of magnetic poles formed in the circumferential direction of its 6. The information input device according to any one of items 1 to 5 . 請求項1乃至のいずれか1項に記載の情報入力装置を備えることを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus, comprising an information input device according to any one of claims 1 to 6.
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