JP2015225373A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プッシュ操作機能及び触覚呈示機能を両立する入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１は、ボディ３に設けられ、初期停止位置及び離間位置の間を移動可能な操作面２ａと、ボディに操作面移動方向に沿って移動可能及び回転可能に設けられ、操作面の操作に連動する連動操作機構２０と、ボディに操作面移動方向と交差する方向に設けられ、操作面に触覚フィードバック力を作用させるための駆動力を連動操作機構に付与する駆動力付与機構３０と、駆動力付与機構３０の操作面移動方向と交差する方向の運動を連動操作機構２０の操作面移動方向に沿った運動に変換するように連結する連結ピン２２ｃと、ボディに設けられ、触覚フィードバック力の作用時において連動操作機構の動きを規制するガイド壁３ｅとを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、入力装置に係り、特に、プッシュ操作機能及び触覚呈示機能を兼ね備えた入力装置に関する。

操作者に情報を伝達する従来の情報呈示装置の一例としては、例えば操作者の指の傾きを利用して方向を呈示する方向呈示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１記載の従来の方向呈示装置は、独立して上下動可能な複数の可動パネルの上面に指載置板を配置しており、その指載置板をカーナビゲーション装置が表示する画面上の進路方向に対応して傾斜させるように構成されている。この可動パネルを駆動するための可動部の一例としては、可動パネルの下方に突出して形成されたラックに、ステッピングモータの出力軸に固定されたピニオンを噛み合わせたラック・ピニオン構造が用いられている。

特開２０１０−２０４７４１号公報

上記特許文献１記載の従来の方向呈示装置は、可動パネルのラックにステッピングモータのピニオンを常に噛み合わせて連結したままの状態で配置しているため、可動パネルをプッシュ操作した際に、ラックとピニオンとの噛み合いが可動パネルによる入力操作の抵抗力となり、プッシュ操作可能な操作手段と同様の機能が得られないという問題点があった。

従って、本発明の目的は、プッシュ操作機能及び触覚呈示機能の両立を実現可能とした入力装置を提供することにある。

［１］本発明は、ボディに設けられ、初期停止位置及び前記初期停止位置から離間した離間位置の間を移動可能な操作部と、前記ボディに操作部移動方向に沿って移動可能及び回転可能に設けられ、前記操作部の操作に連動する連動操作機構と、前記ボディに操作部移動方向と交差する方向に設けられ、前記操作部に触覚フィードバック力を作用させるための駆動力を前記連動操作機構に付与する駆動力付与機構と、前記駆動力付与機構の操作部移動方向と交差する方向の運動を前記連動操作機構の操作部移動方向に沿った運動に変換するように連結する連結部と、前記ボディに設けられ、触覚フィードバック力の作用時において前記連動操作機構の動きを規制するガイド壁と、を備えたことを特徴とする入力装置にある。

［２］上記［１］記載の前記連動操作機構は、前記ボディに操作部移動方向に沿って移動可能に支持されたスライド部材と、前記スライド部材に回転可能に連結されるとともに、前記操作部に追従可能に連結されたアーム部材とを備えており、前記駆動力付与機構は、前記ボディに操作部移動方向と交差する方向に移動可能に支持されたラック部材と、前記ラック部材に噛み合う正逆回転可能なピニオンとを備え、前記連結部は、前記アーム部材に設けられたガイド孔又は案内ピンと、前記ラック部材に設けられた案内ピン又はガイド孔とからなり、前記ガイド壁には、触覚フィードバック力の作用時において前記アーム部材が当接して前記アーム部材の操作部移動方向の動きの支持点となる斜面が形成されてなることを特徴とする。

［３］上記［１］記載の前記連動操作機構は、前記ボディに操作部移動方向と交差する方向に沿って移動可能に支持されたスライド部材と、前記スライド部材に追従可能に連結されるとともに、前記操作部に追従可能に連結されたアーム部材とを備えており、前記駆動力付与機構は、回転軸回りの回転運動を前記スライド部材の直線運動に変換するクランク機構を備え、前記連結部は、前記アーム部材に設けられたガイド孔又は案内ピンと、前記スライド部材に設けられた案内ピン又はガイド孔とからなり、前記ガイド壁には、触覚フィードバック力の作用時において前記アーム部材が当接して前記アーム部材の操作部移動方向の動きの支持点となる斜面が形成されてなることを特徴とする。

［４］上記［２］又は［３］記載の前記ガイド孔は、触覚フィードバック力の作用時において前記案内ピンと前記斜面との間の距離の変化が小さくなるように傾斜してなることを特徴とする。

［５］上記［１］〜［３］のいずれかに記載の前記駆動力付与機構に連動可能に設けられ、前記操作部の前記初期停止位置を設定するとともに、前記操作部を前記離間位置から前記初期停止位置に復帰させるための復帰部材を備えたことを特徴とする。

［６］上記［５］記載の前記復帰部材は、一端が前記駆動力付与機構に支持され、他端が前記ボディに支持された戻しばねからなることを特徴とする。

［７］上記［６］記載の前記戻しばねは、引張りコイルばね又は圧縮コイルばねからなることを特徴とする。

本発明によれば、コギングトルクの影響を受けずに操作力を伝達することができるとともに、操作者の手指に触覚刺激操作感を与えることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る典型的な駆動伝達機構を備えた入力装置の一例を模式的に示す図である。 駆動伝達機構の要部拡大図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視の要部断面拡大図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線矢視の要部断面拡大図である。 図１のＶ−Ｖ線矢視の要部断面拡大図である。 図１のＶＩ−ＶＩ線矢視の要部断面拡大図である。 プッシュ操作時における駆動伝達機構の動作の一例を説明するための要部拡大図である。 触覚フィードバック時における駆動伝達機構の動作の一例を説明するための要部拡大図である。 第２の実施の形態に係る駆動伝達機構の一例を模式的に示す要部拡大図である。 第２の実施の形態に係る駆動伝達機構の触覚フィードバック動作の一例を説明するための要部拡大図である。 第３の実施の形態に係る駆動伝達機構の一例を模式的に示す要部拡大図である。 第３の実施の形態に係る駆動伝達機構のプッシュ操作時における駆動伝達機構の動作の一例を説明するための要部拡大図である。 第３の実施の形態に係る駆動伝達機構の触覚フィードバック時における駆動伝達機構の動作の一例を説明するための要部拡大図である。 第４の実施の形態に係る駆動伝達機構の一例を模式的に示す要部拡大図である。 第５の実施の形態に係る駆動伝達機構の一例を模式的に示す要部拡大図である。 第５の実施の形態に係る駆動伝達機構の触覚フィードバック動作の一例を説明するための要部拡大図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

［第１の実施の形態］
（入力装置の全体構成）
図１において、全体を示す符号１は、この第１の実施の形態に係る典型的な駆動伝達機構１０を備えた入力装置を例示している。図示例による入力装置１は、例えばセンターコンソール等の運転席周辺部に配置されており、ディスプレイに配線を介して接続される。この入力装置１は、操作者の手指でタッチパネルをタッチ操作すると、例えばタッチパネルの表面上の位置がタッチセンサにより検出され、この位置に対応した位置検出信号がディスプレイ上の項目ボタンを選択決定する遠隔操作式の入力装置として構成されている。

この入力装置１の外観は、図１に示すように、プッシュ操作可能な樹脂製の操作部である可動パネル２と、可動パネル２を図示しない弾性支持部材を介して直線運動可能に支持する樹脂製のボディ３とにより構成されている。この可動パネル２には、例えば静電容量式などの図示しないタッチパネルが設けられている。

このタッチパネル裏面側のボディ３には、可動パネル２の操作面２ａをプッシュ操作することでディスプレイ上の項目ボタンを選択決定するための図示しないエンター用スイッチが設けられている。エンター用スイッチとしては、例えば自動復帰型のマイクロスイッチなどが用いられる。

（駆動伝達機構の全体構成）
このボディ３の内部には、図１に示すように、可動パネル２をプッシュ操作する操作機能と、可動パネル２をプッシュ操作する操作者の手指に対して触覚刺激を呈示する触覚フィードバック機能とを兼ね備えた駆動伝達機構１０が組み込まれている。

この駆動伝達機構１０は、図１に示すように、モータ停止時に作用するコギングトルクの影響を受けないで可動パネル２のプッシュ操作方向に往復動可能とした連動操作機構２０と、この連動操作機構２０を介して可動パネル２に触覚フィードバック力を作用させるための駆動力を付与する駆動力付与機構３０とを備えており、例えば操作者の手指が可動パネル２の操作面２ａに接触したことを検出することで、駆動力付与機構３０が連動操作機構２０を介して可動パネル２に触覚フィードバック力を付与する触覚フィードバック機構として構成されている。

（連動操作機構の構成）
この連動操作機構２０は、図１に示すように、ボディ３の内部側壁にプッシュ操作方向往復動可能に支持されたスライド部材２１と、このスライド部材２１に回転可能に支持されたアーム部材２２とを備えている。

このスライド部材２１は、図２〜図４に示すように、スライドブロックとして構成されており、スライド方向両側壁のそれぞれには、側方に相対向して突出する一対の嵌合片２１ａ，２１ａが形成されている。この嵌合片２１ａは、ボディ３の内部側壁にプッシュ操作方向に沿って形成された長尺の移動孔３ａに摺動可能に嵌合されている。このスライド部材２１の側壁を形成する平面部には、円形の支持ピン２１ｂが突出して形成されており、この支持ピン２１ｂには、アーム部材２２が回転可能に支持されている。

この可動パネル２のボディ対向面には、図２〜図４に示すように、プッシュ操作方向に向けて延びる長尺板状の連結部材２ｂが突出して形成されている。この連結部材２ｂの先端部には、側方に開口するフック状のピン係止孔２ｃが切り欠き形成されており、このピン係止孔２ｃには、アーム部材２２がスライド部材２１の支持ピン２１ｂを回転中心として回転可能に連結されている。

このアーム部材２２は、図２〜図４に示すように、可動パネル２のプッシュ操作方向に延びる長尺板状のアームリンクとして構成されている。このアーム部材２２の可動パネル２寄りの基端部には、スライド部材２１の支持ピン２１ｂに回転可能に支持される支持孔２２ａが形成されている。この支持ピン２１ｂの先端には、Ｅリング４が嵌合されており、そのＥリング４によりアーム部材２２が抜け止め固定されている。

このアーム部材２２の基端部側の側縁部には、図２及び図３に示すように、可動パネル２の操作面２ａに沿って屈曲する屈曲片２２ｂが形成されている。この屈曲片２２ｂには、円形の連結ピン２２ｃが突出して形成されている。この連結ピン２２ｃには、可動パネル２の連結部材２ｂのピン係止孔２ｃが回転可能に連結されており、アーム部材２２が可動パネル２に追従することを可能にしている。

このアーム部材２２のプッシュ操作方向に延びる自由端部のボディ対向面には、図２及び図４に示すように、回転止め片２２ｄが突出して形成されている。ボディ３の内部側壁には、回転止め片２２ｄの外側に隣接して回り止め壁３ｂが突出して形成されている。この回り止め壁３ｂは、アーム部材２２のプッシュ操作方向の往復移動を案内するとともに、アーム部材２２がスライド部材２１の支持ピン２１ｂを回転中心として、必要以上にラック部材３４の押し込み側に回転することを規制している。

以上のように構成された連動操作機構２０によると、可動パネル２のプッシュ操作力は、連結部材２ｂ及びアーム部材２２を介してスライド部材２１に伝達され、このスライド部材２１がボディ３の移動孔３ａに沿って往復動することとなる。

このアーム部材２２のプッシュ操作方向に延びる自由端部のボディ対向面とは反対側の面には、図２、図４及び図５に示すように、円形の案内ピン２２ｅが突出して形成されている。この案内ピン２２ｅには、駆動力付与機構３０が連結されている。

（駆動力付与機構の構成）
上記のように構成された連動操作機構２０に触覚フィードバック力を作用させるための駆動力を付与する駆動力付与機構３０は、図１及び図２に示すように、図示しない制御基板に搭載された正逆回転可能なモータ３１と、このモータ３１の正逆回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオン機構３２とを備えている。

この駆動力付与機構３０は、図１及び図２に示すように、ラック・ピニオン機構３２の直線運動を連動操作機構２０の回転運動に変換する運動変換機構として構成されており、連動操作機構２０が、ラック・ピニオン機構３２の減速機能によって小さな駆動力で駆動されるようになっている。

このラック・ピニオン機構３２は、図２及び図４〜図６に示すように、モータ軸３１ａに固定されたピニオン３３と、このピニオン３３に噛み合うラック部材３４とを備えている。このラック部材３４は、可動パネル２の操作面２ａに沿って延びる長方形板状の伝達部材として構成されている。

このラック部材３４の基端部側のピニオン対向面には、図２、図５及び図６に示すように、複数のラック歯３４ａが直線状に形成されている。このラック部材３４の平面部には、ボディ３に支持される支持孔３４ｂと、連動操作機構２０に連結されるガイド孔３４ｃとが互いに離間して交差した状態で貫通して形成されている。

このラック部材３４の支持孔３４ｂは、図２、図５及び図６に示すように、可動パネル２の操作面２ａに沿って延びる長尺孔からなり、ボディ３の内部側壁から突出して形成された一対の円形の支持軸３ｃ，３ｃに移動可能に支持されている。その支持軸３ｃの先端には、Ｅリング５が嵌合されており、そのＥリング５によりラック部材３４が抜け止め固定されている。

一方、ラック部材３４のガイド孔３４ｃは、図２、図４及び図５に示すように、プッシュ操作方向に延びる短尺孔からなり、スライド部材２１が移動するボディ３の移動孔３ａと同一方向に配置されている。このガイド孔３４ｃには、連動操作機構２０におけるアーム部材２２の案内ピン２２ｅがプッシュ操作方向に移動可能に連結されるとともに、ラック部材３４の直線運動がアーム部材２２の回転運動に変換されるように連結されている。

このラック部材３４のガイド孔３４ｃとアーム部材２２の案内ピン２２ｅとが、連動操作機構２０と駆動力付与機構３０とを連結する連結部として構成されている。従って、可動パネル２のプッシュ操作力は、連結部材２ｂ及びアーム部材２２を介してスライド部材２１に伝達され、このスライド部材２１がボディ３の移動孔３ａに沿って摺動することから、可動パネル２は、モータ停止時に作用するコギングトルクの影響を受けないで可動パネル２のプッシュ操作方向に往復動する。

一方、アーム部材２２がスライド部材２１の支持ピン２１ｂを回転中心として回転可能に連結されていることから、モータ駆動によるラック部材３４の直線運動は、アーム部材２２の回転運動に変換される。このアーム部材２２の回転運動は、連結部材２ｂを介して可動パネル２に伝達される。従って、駆動力付与機構３０から連動操作機構２０を介して可動パネル２に触覚フィードバック力を作用させるための駆動力が与えられることとなる。

図示例では、ラック部材３４のガイド孔３４ｃとアーム部材２２の案内ピン２２ｅとを連結する構成となっているが、例えばラック部材３４に突出形成された案内ピンとアーム部材２２に形成されたガイド孔とを連結する構成であってもよいことは勿論である。ガイド孔３４ｃは、貫通孔に限定されるものではなく、例えば断面凹形状の有底の溝を含む。

図示例では、モータ駆動によるラック部材３４の直線運動をアーム部材２２の回転運動に変換する構成を例示したが、特に限定されるものではない。ラック部材３４の直線運動をアーム部材２２の回転運動に変換する機構であれば、モータ３１に代えて、例えばソレノイド式、機械式、空気圧式、又は油圧式等のシリンダからなるリニアアクチュエータを採用することも可能である。

（ガイド壁の構成）
上記駆動伝達機構１０を組み込んだボディ３の内部側壁には、図１及び図２に示すように、触覚フィードバック力を作用させるときのアーム部材２２を案内するガイド壁３ｅが突出して形成されており、アーム部材２２の回転を規制する回り止め壁３ｂと同一面上に並列に配置されている。このガイド壁３ｅは、この第１の実施の形態における主要な特徴部を有しており、触覚フィードバック時におけるアーム部材２２のラック部材３４に対する連結位置が変わってもアーム部材２２が必要以上に動かないように動きを規制している。

このガイド壁３ｅには、図２に示すように、アーム部材２２の自由端部の幅方向内端面に対向して斜面３ｆが形成されている。この斜面３ｆは、ガイド壁３ｅの回り止め壁対向端面側から上傾斜して立ち上がっており、スライド部材２１の支持ピン２１ｂを回転中心とするアーム部材２２の自由端部の回転軌跡内に配置されている。この斜面３ｆは、アーム部材２２の自由端部の回転軌跡に沿った運動により、アーム部材２２が可動パネル２を押し上げることを可能にしている。

従って、アーム部材２２の自由端部とボディ３のガイド壁３ｅの斜面３ｆとの当接位置を支持点として、アーム部材２２が可動パネル２を押し上げることから、このガイド壁３ｅは、駆動伝達機構１０の電気的な制御を複雑化させることなく、駆動力付与機構３０から連動操作機構２０を介して可動パネル２に触覚フィードバック力を伝えやすくしている。

ボディ３の所定の内部側壁の同一面上には、スライド部材２１用の移動孔３ａ、アーム部材２２用の回り止め壁３ｂ、ラック部材３４用の支持軸３ｃ、及びアーム部材２２用のガイド壁３ｅが形成されている。従って、ボディ３の所定の内部側壁に対して同一方向に向けて連動操作機構２０の構成部品を組み付けるとともに、ボディ３の所定の内部側壁に対して駆動力付与機構３０の構成部品を一括して組み付けることを可能としている。簡単な組立構造であるため、その組立てが容易であり、自動ロボットによる自動化を図ることが可能となる。

（駆動伝達機構の動作）
次に、図７及び図８を参照しながら上記のように構成された駆動伝達機構１０の動作を説明する。

（プッシュ操作時の動作）
上記連動操作機構２０は、図７に示すように、可動パネル２に連動するアーム部材２２がスライド部材２１を介してボディ３の移動孔３ａに沿って移動するとともに、そのアーム部材２２の案内ピン２２ｅがラック部材３４のガイド孔３４ｃに沿ってスライド部材２１と同一方向に直線的に移動する。従って、モータ停止時において、アーム部材２２は、可動パネル２のプッシュ操作に基づくモータ３１のコギングトルクの影響を受けることなく、可動パネル２のプッシュ操作方向に移動可能となる。

可動パネル２のプッシュ操作を解除すると、可動パネル２が図示しない弾性復帰部材を介して初期停止位置に復帰するため、アーム部材２２が可動パネル２の初期停止位置に対応する位置に自動的に戻り、可動パネル２は初期停止位置に静止する。

（触覚フィードバック時の動作）
上記駆動力付与機構３０は、図８に示すように、モータ３１によるピニオン３３の駆動回転によりラック部材３４を引き込む方向の直線移動に変換させ、このラック部材３４の支持孔３４ｂに沿った直線移動を、スライド部材２１の支持ピン２１ｂを回転中心とするアーム部材２２の回転運動に変換させる。アーム部材２２が回転することで、アーム部材２２の案内ピン２２ｅは、ラック部材３４のガイド孔３４ｃに沿って移動するため、アーム部材２２の自由端部は、ガイド壁３ｅの斜面３ｆに沿って移動することとなる。

このアーム部材２２の自由端部がガイド壁３ｅの斜面３ｆに沿って移動すると、アーム部材２２は、アーム部材２２の自由端部とボディ３のガイド壁３ｅの斜面３ｆとの当接位置を支持点として押し上げられる。アーム部材２２が押し上げられるとき、アーム部材２２の自由端部の動きは、ガイド壁３ｅの斜面３ｆにより規制されるため、アーム部材２２が必要以上に動くことはない。

一方、アーム部材２２の支持孔２２ａがスライド部材２１の支持ピン２１ｂに回転自在に支持されているため、アーム部材２２の連結ピン２２ｃが連結部材２ｂのピン係止孔２ｃを介して可動パネル２を押し上げることで可動パネル２に反力（触覚フィードバック力）が付与される。従って、駆動力付与機構３０から連動操作機構２０を介して可動パネル２に触覚フィードバック力を作用させるための駆動力が与えられることとなる。

触覚フィードバック力を解除すると、可動パネル２が図示しない弾性復帰部材を介して初期停止位置に復帰するため、ガイド壁３ｅを介してアーム部材２２が可動パネル２の初期停止位置に対応する位置に自動的に戻り、可動パネル２が初期停止位置に静止する。

（第１の実施の形態の効果）
以上のように構成された実施の形態に係る入力装置１は、上記効果に加えて、次の様々な効果を有する。

（１）モータ停止時においてモータコギングトルクの影響を受けないで可動パネル２をプッシュ操作する操作機能と、モータ駆動時において可動パネル２に反力を付与する機能とを有する駆動伝達機構１０が効果的に得られる。
（２）格別な機構を使用しない簡単な構成で、プッシュ操作機能及び触覚呈示機能の両立を実現することができる。
（３）アーム部材２２の自由端部とボディ３のガイド壁３ｅの斜面３ｆとの当接位置を支持点として、可動パネル２の操作面２ａを押し上げることができるため、可動パネル２に触覚フィードバック力を効果的に伝えることができる。
（４）コギングトルクに伴う衝撃音や振動などがない操作を実現することが可能となる。
（５）移動孔３ａ、回り止め壁３ｂ、支持軸３ｃ及びガイド壁３ｅはボディ３の内部側壁の同一面上に形成されており、上記駆動伝達機構１０を構成する部品を一方向に向けて順番に組み付けることが可能となり、組付構造や設備などを簡素化することができるとともに、組立工数や製造コストなどを抑えることができる。

［第２の実施の形態］
図９を参照すると、同図には、第２の実施の形態に係る駆動伝達機構１０の一構成例が模式的に例示されている。この第２の実施の形態では、アーム部材２２とラック部材３４とを連結する連結部の構成を除いて、他の構成は上記第１の実施の形態と同様の構成を備えている。従って、上記第１の実施の形態で用いた部材符号と同じ部材符号を用いることで、その部材に関する詳細な説明は省略する。

このラック部材３４のラック歯３４ａと反対側の自由端部には、図９に示すように、ラック部材３４の下端部から上端部に向けてラック歯３４ａ側に上傾斜した傾斜ガイド孔３４ｄが形成されている。この傾斜ガイド孔３４ｄには、アーム部材２２の案内ピン２２ｅが移動可能に連結されている。

この傾斜ガイド孔３４ｄの傾斜角度θとしては、図９に示すように、プッシュ操作方向軸線に対して急峻な傾斜角度に設定することが好適である。この構成により、可動パネル２をプッシュ操作する際には、ラック部材３４の小さな移動量をもって可動パネル２の移動量を大きくすることが可能となり、可動パネル２のプッシュ操作時におけるモータ３１の抵抗力が小さく抑制されている。モータ停止時に作用する抵抗力を受けない程度に小さくすることが可能であり、可動パネル２の操作フィーリングに対する影響は軽微となる。

この駆動伝達機構１０は、図１０に示すように、モータ３１によるピニオン３３の駆動回転によりラック部材３４を引き込む方向の直線移動に変換させ、このラック部材３４の支持孔３４ｂに沿った直線移動を、スライド部材２１の支持ピン２１ｂを回転中心とするアーム部材２２の回転運動に変換させる。アーム部材２２が回転すると、アーム部材２２の案内ピン２２ｅは、ラック部材３４の傾斜ガイド孔３４ｄに沿って移動するため、アーム部材２２の自由端部は、ガイド壁３ｅの斜面３ｆに沿って移動することとなる。

このアーム部材２２の自由端部がガイド壁３ｅの斜面３ｆに沿って移動することで、アーム部材２２は、アーム部材２２の自由端部とボディ３のガイド壁３ｅの斜面３ｆとの当接位置を支持点として、アーム部材２２とラック部材３４との連結位置を変化させながら押し上げられる。アーム部材２２が押し上げられるとき、アーム部材２２の自由端部の動きがガイド壁３ｅの斜面３ｆにより規制されるため、アーム部材２２は必要以上に動かない。

このラック部材３４の傾斜ガイド孔３４ｄが、ラック部材３４の下端部から上端部に向けてラック歯３４ａ側に上傾斜していることから、アーム部材２２の案内ピン２２ｅが傾斜ガイド孔３４ｄに沿って移動するときのアーム部材２２とガイド壁３ｅとの間の距離の変化が小さくなる。

従って、アーム部材２２の移動量が変化したとしても、アーム部材２２がガイド壁３ｅの斜面３ｆに常に当接した状態を保持することが可能となり、可動パネル２に触覚フィードバック力を加えるためのモータ制御に高度な制御が要求されない。

一方、アーム部材２２の支持孔２２ａがスライド部材２１の支持ピン２１ｂに回転自在に支持されているため、アーム部材２２の連結ピン２２ｃが連結部材２ｂのピン係止孔２ｃを介して可動パネル２を押し上げることで可動パネル２に反力が付与される。従って、駆動力付与機構３０から連動操作機構２０を介して可動パネル２に触覚フィードバック力を作用させるための駆動力が与えられることとなる。

触覚フィードバック力を解除すると、可動パネル２が図示しない弾性復帰部材を介して初期停止位置に復帰するため、ガイド壁３ｅを介してアーム部材２２が可動パネル２の初期停止位置に対応する位置に自動的に戻り、可動パネル２が初期停止位置に静止する。

なお、傾斜ガイド孔３４ｄの傾斜方向及び傾斜角度θとしては、任意に選択することができる。また、ガイド壁３ｅの斜面３ｆの傾斜方向及び傾斜角度にあっても任意に選択することが可能であり、図示例に限定されるものではない。

（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態にあっても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られることに加えて、次の効果が得られる。

（１）ラック部材３４の自由端部に傾斜ガイド孔３４ｄを形成した構成を採用することで、駆動力付与機構３０が連動操作機構２０を介して可動パネル２に触覚フィードバック力を伝達する伝達効率を向上させることができる。
（２）アーム部材２２がガイド壁３ｅの斜面３ｆに常に当接した状態を保持することで、アーム部材２２がガイド壁３ｅに当たるタイミング動作を一定に保つことができるため、アーム部材２２とガイド壁３ｅとの間の機械的な接続を動作させる際の電気的な制御が容易になる。
（３）アーム部材２２とガイド壁３ｅとの間の機械的な接続を動作させる際の電気的な制御が容易になることから、制御のためのセンサや制御回路等の部品を簡素化することが可能となり、コスト低減に繋がる効果が得られる。

［第３の実施の形態］
図１１〜図１３を参照すると、これらの図には、第３の実施の形態に係る駆動伝達機構１０の一構成例が模式的に示されている。

上記第２の実施の形態では、スライド部材２１を移動させるボディ３の移動孔３ａがラック部材３４の傾斜ガイド孔３４ｄと交差する方向に形成されていたものを、この第３の実施の形態にあっては、移動孔３ａを傾斜ガイド孔３４ｄに沿って形成している点で、上記第２の実施の形態と異なっている。従って、図１１〜図１３において、上記第２の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付すことで、それらの部材に関する詳細な説明は省略する。

図１１において、ボディ３の内部側壁には、スライド部材２１を移動させる移動孔３ａと、アーム部材２２の回転を規制する回り止め壁３ｂとがラック部材３４の傾斜ガイド孔３４ｄの傾斜角度θと同一方向に沿って形成されている。アーム部材２２の回転止め片２２ｄの角隅部には、回り止め壁３ｂが傾斜する方向に対応する傾斜角度θをもって斜面が形成されている。

可動パネル２のプッシュ操作力は、図１２に示すように、連結部材２ｂ及びアーム部材２２を介してスライド部材２１に伝達される。このスライド部材２１がボディ３の移動孔３ａに沿って移動することで、アーム部材２２の案内ピン２２ｅは、ラック部材３４の傾斜ガイド孔３４ｄに沿ってスライド部材２１と同じ傾斜方向に直線的に往復動することとなる。

従って、アーム部材２２は、モータ停止時において、可動パネル２のプッシュ操作に基づくモータ３１のコギングトルクの影響を受けることなく、可動パネル２のプッシュ操作方向に移動する。

一方、可動パネル２の触覚フィードバック力は、図１３に示すように、モータ３１によるピニオン３３の駆動回転によりラック部材３４を引き込む方向に直線移動させる。このラック部材３４の支持孔３４ｂに沿った直線移動は、スライド部材２１の支持ピン２１ｂを回転中心とするアーム部材２２の回転運動に変換される。アーム部材２２が回転すると、アーム部材２２の案内ピン２２ｅは、ラック部材３４の傾斜ガイド孔３４ｄに沿って移動することとなる。

このアーム部材２２の自由端部がガイド壁３ｅの斜面３ｆに沿って移動することで、アーム部材２２は、アーム部材２２の自由端部とガイド壁３ｅの斜面３ｆとの当接位置を支持点として、アーム部材２２とラック部材３４との連結位置を変化させながら押し上げられる。このアーム部材２２の連結ピン２２ｃが連結部材２ｂのピン係止孔２ｃを介して可動パネル２を押し上げることで可動パネル２に触覚フィードバック力が付与される。

（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態にあっても、モータ停止時において、可動パネル２のプッシュ操作に基づくモータ３１のコギングトルクの影響を受けることなく、アーム部材２２を可動パネル２のプッシュ操作方向に往復動させることが可能となり、可動パネル２の操作フィーリングが良好となる。

［第４の実施の形態］
図１４を参照すると、同図には、第４の実施の形態に係る駆動伝達機構１０の一構成例が模式的に例示されている。この第４の実施の形態では、ラック部材３４に復帰部材を備えた構成を除いて、他の構成は上記第１の実施の形態と同様の構成を備えている。従って、図１４において、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付すことで、それらの部材に関する詳細な説明は省略する。

上記駆動伝達機構１０としては、可動パネル２を駆動する駆動機構の制御を複雑化させないで、可動パネル２の操作面２ａの基準位置となる初期停止位置を設定するとともに、操作部２の操作面２ａを離間位置から初期停止位置に復帰させるための復帰部材である戻しばね３５を備えることが好適である。

この可動パネル２の初期停止位置は、可動パネル２のプッシュ操作前の初期の停止位置を基準とした位置であり、戻しばね３５のばね力と可動パネル２の自重とが釣り合っている状態における可動パネル２の位置である。この可動パネル２の離間位置は、可動パネル２が押し上げ方向へ移動したときの初期停止位置から離間した位置である。

図示例によると、上記駆動力付与機構３０におけるラック部材３４と連動可能に戻しばね３５が備えられている。このラック部材３４の自由端部には、図１４に示すように、フック状の屈曲片３４ｅが形成されている。この屈曲片３４ｅには、戻しばね３５の一端が装着されている。この戻しばね３５のばね特性などを適切に設定することで、駆動伝達機構１０の位置設定が自動的に行われるようになっている。

この戻しばね３５としては、例えばコイルばねが用いられる。この戻しばね３５の一端は、図１４に示すように、ラック部材３４の屈曲片３４ｅに引っ掛け固定されるとともに、戻しばね３５の他端は、ボディ３の内部側壁に形成されたフック状の取付片３ｄに引っ掛け固定されている。この戻しばね３５は、所定の長さ及びばね力に圧縮した状態で配置されている。図示例では、戻しばね３５が引っ張りコイルばねからなるが、例えば圧縮コイルばねや板ばねなどのばね部材又はゴム等の弾性部材であっても構わない。

この戻しばね３５の付勢力としては、モータ３１及び駆動伝達機構１０の摩擦よりも大きく設定することが好適である。よって、触覚フィードバック作動中にモータ３１を停止した場合は、可動パネル２が離間位置から初期停止位置に復帰移動する。

この戻しばね３５の付勢力は更に、可動パネル２の操作面２ａをプッシュ操作することでディスプレイ上の項目ボタンを選択決定するための図示しないエンター用スイッチを押し込み決定する際に必要とする操作力よりも小さく設定されている。よって、戻しばね３５の付勢力により押し込み決定されることを防止することが可能となる。触覚フィードバック作動中にモータ３１を停止させると、可動パネル２は、戻しばね３５の付勢力とエンター用スイッチ押し込み決定の反力とが釣り合う位置で静止する。

上記駆動力付与機構３０は、モータ３１によるピニオン３３の駆動回転によりラック部材３４を引き込む方向の直線移動に変換させ、このラック部材３４の支持孔３４ｂに沿った直線移動を、スライド部材２１の支持ピン２１ｂを回転中心とするアーム部材２２の回転運動に変換させると、アーム部材２２の案内ピン２２ｅは、戻しばね３５のばね力に抗してラック部材３４のガイド孔３４ｃに沿って移動することとなる。

一方、アーム部材２２の支持孔２２ａがスライド部材２１の支持ピン２１ｂに回転自在に支持されているため、アーム部材２２の連結ピン２２ｃが連結部材２ｂのピン係止孔２ｃを介して可動パネル２を押し上げることで、可動パネル２に触覚フィードバック力が付与される。触覚フィードバック力を解除すると、戻しばね３５の戻し力により駆動伝達機構１０を介して可動パネル２が初期停止位置に自動的に復帰する。可動パネル２は、戻しばね３５の付勢力とエンター用スイッチ押し込み決定の反力とが釣り合う位置で静止する。

なお、この第４の実施の形態にあっては、プッシュ操作方向に沿った直線状のガイド孔３４ｃを有するラック部材３４に戻しばね３５を用いた構成を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばラック部材３４の傾斜ガイド孔３４ｄを有するラック部材３４に適用することができることは勿論である。

（第４の実施の形態の効果）
この第４の実施の形態にあっても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。それに加えて、次の効果が得られる。

（１）戻しばね３５を用い、モータ３１の回転駆動方向を一方向にすることで可動パネル２の操作面２ａの初期停止位置を設定することができるため、可動パネル２の操作面２ａを初期停止位置に戻すための機械的な接続状態を回復動作させる際の電気的な回復制御が容易になる。
（２）可動パネル２の操作面２ａを初期停止位置に戻すための機械的な接続状態を回復動作させる際の電気的な回復制御が容易になることから、制御のためのセンサや制御回路等の部品を簡素化することが可能となり、コスト低減に繋がる効果が得られる。
（３）可動パネル２の操作面２ａの初期停止位置を設定するための格別な機構を使用しないので、部品点数を増やすことなく、構造が簡素化できる。

［第５の実施の形態］
図１５及び図１６を参照すると、これらの図には、第５の実施の形態に係る駆動伝達機構１０の一構成例が模式的に例示されている。なお、図１５及び図１６において、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、それらの部材に関する詳細な説明は省略する。

上記第１〜第４の実施の形態では、正逆回転可能なモータ３１の正逆回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオン機構３２を利用した駆動力付与機構３０であったものを、この第５の実施の形態にあっては、正逆回転可能なモータ３１の正逆回転運動を直線運動に変換するクランク機構４０を利用した駆動力付与機構３０となっている点で、上記各実施の形態とは異なっている。

この第５の実施の形態に係る駆動伝達機構１０にあっても、図１５に示すように、モータ停止時に作用するコギングトルクの影響を受けないで可動パネル２のプッシュ操作方向に往復動可能とした連動操作機構２０と、この連動操作機構２０を介して可動パネル２に触覚フィードバック力を作用させるための駆動力を付与する駆動力付与機構３０とが備えられている。

この連動操作機構２０は、図１５に示すように、ボディ３の内部側壁にプッシュ操作方向と交差する方向に移動可能に支持されたスライド部材４２と、このスライド部材４２及び可動パネル２に追従可能に連結されたアーム部材２２とを備えている。

一方の駆動力付与機構３０は、図１５に示すように、正逆回転可能なモータ３１と、このモータ３１の正逆回転運動を直線運動に変換するクランク機構４０とを備えている。このクランク機構４０は、モータ３１の回転軸３１ａに固定されたクランク軸４１と、そのクランク軸４１の回転運動を可動パネル２の操作面２ａに沿う方向の直線運動に変換するスライド部材４２とを備えている。

このクランク軸４１は、図１５に示すように、モータ３１の回転軸３１ａと同じ位相差をもって、回転軸３１ａを回転中心とする円周上に離間配置されている。一方のスライド部材４２は、可動パネル２の操作面２ａに沿って延びる長方形板状の伝達部材として構成されている。

このスライド部材４２の平面部には、図１５に示すように、クランク軸４１の回転軌跡に対応してクランク軸嵌合孔４２ａが貫通して形成されるとともに、アーム部材２２の案内ピン２２ｅをプッシュ操作方向移動可能に連結するガイド孔４２ｂと、戻しばね４３を受けるばね受孔４２ｃとが貫通して形成されている。

このスライド部材４２のクランク軸嵌合孔４２ａは、図１５に示すように、プッシュ操作方向に向けて長く設定されている。このクランク軸嵌合孔４２ａには、クランク軸４１が、回転軸回りの回転運動をスライド部材４２の直線運動に変換するように嵌合されている。

一方、スライド部材４２のガイド孔４２ｂは、図１５に示すように、クランク軸嵌合孔４２ａと同じ方向に向けて配置されている。このガイド孔４２ｂとアーム部材２２の案内ピン２２ｅとは、連動操作機構２０と駆動力付与機構３０とを連結する連結部として構成されている。

可動パネル２のプッシュ操作力は、可動パネル２の連結部材２ｂを介してアーム部材２２に伝達され、このアーム部材２２の案内ピン２２ｅがスライド部材４２のガイド孔４２ｂに沿って摺動することから、可動パネル２は、モータ停止時に作用するコギングトルクの影響を受けないで可動パネル２のプッシュ操作方向に往復動する。

このスライド部材４２は、クランク軸４１の往復回転によりクランク軸嵌合孔４２ａを介して可動パネル２の操作面２ａに沿う方向の押圧力を受けることで往復直線移動するとともに、クランク軸４１の往復回転によりガイド孔４２ｂを介してアーム部材２２に押し上げ力及び押し下げ力を与える。従って、スライド部材４２は、回転運動を直線運動に変換するクランク機能と駆動力を伝達する駆動力付与機能とを兼ね備えている。

このスライド部材４２に連動する戻しばね４３は、図１５に示すように、可動パネル２の操作面２ａの基準位置となる初期停止位置を設定するとともに、操作部２の操作面２ａを離間位置から初期停止位置に復帰させるための復帰部材として構成されている。

この戻しばね４３としては、例えば圧縮コイルばねが用いられる。戻しばね４３の一端は、スライド部材４２のばね受孔４２ｃの一端側に固定されるとともに、戻しばね４３の他端は、スライド部材４２のばね受孔４２ｃの他端側に対応するボディ３の内部側壁に固定されている。

このクランク機構４０は、図１６に示すように、モータ３１によるクランク軸４１の回転によりスライド部材４２を直線移動に変換させ、このスライド部材４２の直線移動を、アーム部材２２の連結ピン２２ｃを回転中心とする回転運動に変換させる。アーム部材２２が回転することで、アーム部材２２の案内ピン２２ｅは、スライド部材４２のガイド孔４２ｂに沿って移動するため、アーム部材２２の自由端部は、ガイド壁３ｅの斜面３ｆに沿って移動することとなる。

このアーム部材２２の自由端部がガイド壁３ｅの斜面３ｆに沿って移動すると、アーム部材２２がアーム部材２２の自由端部とボディ３のガイド壁３ｅの斜面３ｆとの当接位置を支持点として押し上げられることで、可動パネル２に触覚フィードバック力が付与される。

触覚フィードバック力を解除すると、戻しばね４３の戻し力によりアーム部材２２がガイド壁３ｅを介して可動パネル２の初期停止位置に対応する位置に自動的に戻り、可動パネル２が初期停止位置に復帰する。可動パネル２は、戻しばね４３の付勢力とエンター用スイッチ押し込み決定の反力とが釣り合う位置で静止する。

（第５の実施の形態の効果）
この第５の実施の形態にあっても、上記第１〜第４の実施の形態と同様の効果が得られる。それに加えて、駆動伝達機構１０の構成部品をユニット化することが可能となり、入力装置１全体の組立効率を向上させることができる。

［変形例］
本発明における入力装置１の代表的な構成例を上記各実施の形態、変形例及び図示例を挙げて説明したが、次に示すような変形例も可能である。

（１）上記入力装置１は、車載機器に限らず、各種の電子・電気機器に適用することができることは勿論である。
（２）タッチパネルを備えていない各種の入力装置であっても、操作者の手指に触覚刺激操作感触を呈示することは可能であり、例えばマウス装置や操作ノブなどにも適用することができる。
（３）上記入力装置１は、例えば使用目的などに応じて配置個数、配置位置や配置形態などを適宜に選択すればよく、本発明の初期の目的を達成することができる。

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例及び図示例を例示したが、上記各実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記各実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…入力装置、２…可動パネル、２ａ…操作面、２ｂ…連結部材、２ｃ…ピン係止孔、３…ボディ、３ａ…移動孔、３ｂ…回り止め壁、３ｃ…支持軸、３ｄ…取付片、３ｅ…ガイド壁、３ｆ…斜面、４，５…Ｅリング、１０…駆動伝達機構、２０…連動操作機構、２１，４２…スライド部材、２１ａ…嵌合片、２１ｂ…支持ピン、２２…アーム部材、２２ａ…支持孔、２２ｂ…屈曲片、２２ｃ…連結ピン、２２ｄ…回転止め片、２２ｅ…案内ピン、３０…駆動力付与機構、３１…モータ、３１ａ…モータ軸、３２…ラック・ピニオン機構、３３…ピニオン、３４…ラック部材、３４ａ…ラック歯、３４ｂ…支持孔、３４ｃ，４２ｂ…ガイド孔、３４ｄ…傾斜ガイド孔、３４ｅ…屈曲片、３５，４３…戻しばね、４０…クランク機構、４１…クランク軸、４２ａ…クランク軸嵌合孔、４２ｃ…ばね受孔、θ…傾斜角度

Claims (7)

1. ボディに設けられ、初期停止位置及び前記初期停止位置から離間した離間位置の間を移動可能な操作部と、
   前記ボディに操作部移動方向に沿って移動可能及び回転可能に設けられ、前記操作部の操作に連動する連動操作機構と、
   前記ボディに操作部移動方向と交差する方向に設けられ、前記操作部に触覚フィードバック力を作用させるための駆動力を前記連動操作機構に付与する駆動力付与機構と、
   前記駆動力付与機構の操作部移動方向と交差する方向の運動を前記連動操作機構の操作部移動方向に沿った運動に変換するように連結する連結部と、
   前記ボディに設けられ、触覚フィードバック力の作用時において前記連動操作機構の動きを規制するガイド壁と、
   を備えたことを特徴とする入力装置。
2. 前記連動操作機構は、前記ボディに操作部移動方向に沿って移動可能に支持されたスライド部材と、前記スライド部材に回転可能に連結されるとともに、前記操作部に追従可能に連結されたアーム部材とを備えており、
   前記駆動力付与機構は、前記ボディに操作部移動方向と交差する方向に移動可能に支持されたラック部材と、前記ラック部材に噛み合う正逆回転可能なピニオンとを備え、
   前記連結部は、前記アーム部材に設けられたガイド孔又は案内ピンと、前記ラック部材に設けられた案内ピン又はガイド孔とからなり、
   前記ガイド壁には、触覚フィードバック力の作用時において前記アーム部材が当接して前記アーム部材の操作部移動方向の動きの支持点となる斜面が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
3. 前記連動操作機構は、前記ボディに操作部移動方向と交差する方向に沿って移動可能に支持されたスライド部材と、前記スライド部材に追従可能に連結されるとともに、前記操作部に追従可能に連結されたアーム部材とを備えており、
   前記駆動力付与機構は、回転軸回りの回転運動を前記スライド部材の直線運動に変換するクランク機構を備え、
   前記連結部は、前記アーム部材に設けられたガイド孔又は案内ピンと、前記スライド部材に設けられた案内ピン又はガイド孔とからなり、
   前記ガイド壁には、触覚フィードバック力の作用時において前記アーム部材が当接して前記アーム部材の操作部移動方向の動きの支持点となる斜面が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
4. 前記ガイド孔は、触覚フィードバック力の作用時において前記案内ピンと前記斜面との間の距離の変化が小さくなるように傾斜してなることを特徴とする請求項２又は３記載の入力装置。
5. 前記駆動力付与機構に連動可能に設けられ、前記操作部の前記初期停止位置を設定するとともに、前記操作部を前記離間位置から前記初期停止位置に復帰させるための復帰部材を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の入力装置。
6. 前記復帰部材は、一端が前記駆動力付与機構に支持され、他端が前記ボディに支持された戻しばねからなることを特徴とする請求項５記載の入力装置。
7. 前記戻しばねは、引張りコイルばね又は圧縮コイルばねからなることを特徴とする請求項６記載の入力装置。

Images