JP2016103099A

JP2016103099A - 回転操作装置

Info

Publication number: JP2016103099A
Application number: JP2014240288A
Authority: JP
Inventors: 貴紀漆畑; Takanori Urushibata
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2034-11-27
Also published as: EP3226099A4; JP6018161B2; EP3226099A1; WO2016084626A1

Abstract

【課題】音の発生を抑制することが可能な回転操作装置を提供すること。【解決手段】トーションスプリング４２に一対のカラー４１を内挿する。各カラー４１は、外径がトーションスプリング４２の巻締まり内径よりも小さな第１の外径からトーションスプリング４２の初期内径よりも大きな第２の外径に至るテーパを有し、第１の外径を有する端面同士が対向しつつ互いの方向へ付勢されている。コイル部４３の巻締まる過程で、各カラー４１は、互いの方向への付勢力に抗して互いの離間する方向へ押し出される。コイル部４３の内径変化に追従して、各カラー４１を常に接触させておくことが可能となる。【選択図】図５

Description

本発明は、ねじりコイルばねを用いて操作反力を発生させる回転操作装置に関する。

特許文献１には、ステアリングの回転操作を通じてステアリング軸が回転し、そのステアリング軸には、ホルダが固定されるとともに、そのホルダによってステアリング軸の回転方向に押圧されつつ巻締まるねじりコイルばねの外挿された回転操作装置が開示されている。ステアリングを回転操作すると、ねじりコイルばねが巻締まる際に操作反力が発生する。したがって、ユーザは、操作反力を触感として得ることができる。

図６に示すように、ねじりコイルばね５１に案内棒５２が内挿されるとき、その案内棒５２の外径は、ねじりコイルばね５１の巻締まり内径よりも小さく設定される。これにより、ねじりコイルばね５１と案内棒５２との間に適切な隙間が得られ、案内棒５２が心棒の役目を果たしつつ、ねじりコイルばね５１の巻締まりが安定的に許容される。

特開２０１４−４１４６９号公報

図７に示すように、ステアリングの回転方向を切り換えたとき、ねじりコイルばね５１が動いて案内棒５２との接触位置が変化する。例えば、当初の反時計方向への回転時には、図中左側の位置Ｌで両者が接触し、後に時計方向への回転に切り換えると、位置Ｌでの接触が一旦解消された後、新たに図中右側の位置Ｒで両者が接触する。この例に倣い、接触状態がＯＮ（位置Ｌでの接触）からＯＦＦ（位置Ｌでの接触の解消）を経由して再びＯＮ（位置Ｒでの接触）に変化する際、ねじりコイルばね５１が比較的大きく動くため、位置Ｒでの接触時に音が発生しやすい。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、音の発生を抑制することが可能な回転操作装置を提供することにある。

上記課題を解決する回転操作装置は、操作部材の操作を通じて回転軸が回転し、その回転軸には、ホルダが固定されるとともに、そのホルダによって当該回転軸の回転方向に押圧されつつ巻締まるねじりコイルばねの外挿された回転操作装置において、前記ねじりコイルばねに一対のカラーを内挿し、各カラーは、外径が前記ねじりコイルばねの巻締まり内径よりも小さな第１の外径から前記ねじりコイルばねの初期内径よりも大きな第２の外径に至るテーパを有し、前記第１の外径を有する端面同士が対向しつつ互いの方向へ付勢されていることをその要旨としている。

この構成によれば、ねじりコイルばねの巻締まる過程で、各カラーは、互いの方向への付勢力に抗して互いの離間する方向へ押し出される。この際、ねじりコイルばねの内径が、第１の外径から第２の外径に至るテーパのいずれかの位置の外径と一致する。これにより、ねじりコイルばねの内径変化に追従して、各カラーを常に接触させておくことが可能となる。したがって、音の発生を抑制することができる。

本発明によれば、音の発生を抑制することができる。

ステアリング装置の分解斜視図。（ａ）はステアリング軸が基準位置とされたときのホルダ片における断面図、（ｂ）はステアリング軸が基準位置から反時計方向へ回転したときのホルダ片における断面図、（ｃ）はステアリング軸が基準位置とされたときの半円筒段部における断面図。トーションスプリングの斜視図。カラーの斜視図。カラー取付け時の正面図。従来の静止時の模式図。従来の動作時の模式図。

以下、回転操作装置の一実施の形態について説明する。
図１に示すように、回転操作装置の一例であるステアリング装置１は、図示しない車体に固定されるプレート１１を備えている。プレート１１には、プレート孔１２が貫通して形成されている。プレート１１の前面には、円筒ケース１３が固定されている。円筒ケース１３の軸方向は、前後方向に延びており、プレート孔１２の軸方向と一致する。円筒ケース１３の前側の端部には前へ向かうにつれて徐々に拡径するフランジ１４が形成されている。円筒ケース１３の内面には、スプリングストッパ１５が突設されている。スプリングストッパ１５は、円筒ケース１３の軸方向と平行に延びている。また、円筒ケース１３の内面には、第１及び第２の回転規制突部１８，１９が設けられている。なお、円筒ケース１３を軸方向前方からみたとき、スプリングストッパ１５は１２時の位置に、第１の回転規制突部１８は１０時の位置に、第２の回転規制突部１９は２時の位置に、それぞれ設けられている。正確には、第１の回転規制突部１８は６時の位置から時計方向に１００°回転した位置に、第２の回転規制突部１９は６時の位置から反時計方向に１００°回転した位置に、それぞれ設けられている。

フランジ１４には、カバー１６が固定されている。カバー１６には、円筒ケース１３の軸方向と一致するカバー孔１７が貫通して形成されている。これら、プレート１１のプレート孔１２、円筒ケース１３、及びカバー１６のカバー孔１７には、円柱状のステアリング軸２１が貫通されている。ステアリング軸２１は、プレート側ベアリング２２を介してプレート孔１２に、カバー側ベアリング２７を介してカバー孔１７に、それぞれ回転可能に支持されている。なお、ステアリング軸２１の前側の端部には、ユーザにより回転操作されるステアリングホイール２０が取り付けられている。ステアリングホイール２０は操作部材に相当し、ステアリング軸２１は回転軸に相当する。

ステアリング軸２１において、カバー側ベアリング２７とプレート側ベアリング２２との間の部分には、カバー１６側から順に、ギア３１、ホルダ３２、回転ストッパ３３、及び止め輪３４が外挿されている。ギア３１には、円筒ケース１３のフランジ１４に回転可能に支持されるロータリーダンパ３５が噛合されている。ロータリーダンパ３５は、ギア３１、ひいてはステアリング軸２１の回転速度を減衰させる。ホルダ３２は、円筒状のホルダ本体３２ａと、そのホルダ本体３２ａのプレート１１側の面に連続する半円筒段部３２ｂとを備えている。ホルダ本体３２ａは、ステアリング軸２１に外嵌している。すなわち、ホルダ３２は、ステアリング軸２１とともに一体回転する。半円筒段部３２ｂのプレート１１側の面には、円筒ケース１３の軸方向と平行に延びるホルダ片３６が形成されている。図２（ａ）に示すように、ホルダ片３６は、スプリングストッパ１５とステアリング軸２１との間に位置する。ホルダ片３６の左右方向における長さは、スプリングストッパ１５の左右方向における長さと同じ長さに設定されている。なお、ホルダ片３６の左右方向における中央部とスプリングストッパ１５の左右方向における中央部とが上下方向に重なる位置をステアリング軸２１の基準位置とする。

図１に示すように、回転ストッパ３３は、円筒状をなすとともに、ステアリング軸２１に対して相対回転可能とされている。図２（ｃ）に示すように、回転ストッパ３３の外周面には、規制突部３７が形成されている。回転ストッパ３３は、回転した際、規制突部３７の回転軌跡上に第１及び第２の回転規制突部１８，１９が位置するように配設されている。また、規制突部３７は、半円筒段部３２ｂの回転軌跡上に位置する。なお、規制突部３７は、第１の回転規制突部１８の反時計方向側、且つ第２の回転規制突部１９の時計方向側に位置する。ステアリング軸２１の回転に伴いホルダ３２が回転すると、半円筒段部３２ｂは、規制突部３７と当接する。そして、さらにステアリング軸２１の回転に伴いホルダ３２が回転すると、半円筒段部３２ｂは、規制突部３７を押圧して回転ストッパ３３を回転させる。このため、ステアリング軸２１は、ホルダ３２を介して押圧する規制突部３７が第１及び第２の回転規制突部１８，１９と当接する位置まで回転することができる。なお、ギア３１、ホルダ３２、及び回転ストッパ３３は、軸方向において接した状態とされている。止め輪３４は、ステアリング軸２１に対するギア３１、ホルダ３２、及び回転ストッパ３３の軸方向における位置ずれを規制する。

ステアリング軸２１において、止め輪３４とプレート側ベアリング２２との間の部分には、一対のカラー４１が外挿されている。各カラー４１は、それぞれに対応するコイルスプリング４０によって、ステアリング軸２１の軸方向に沿って互いの方向へ付勢されている。さらに、両カラー４１に対し均等にトーションスプリング４２が外挿されている。トーションスプリング４２は、金属線材（以下、巻き線）が螺旋状に巻回されることにより形成されている。トーションスプリング４２は、ねじりコイルばねに相当する。ステアリング軸２１とトーションスプリング４２は、これらの間に各カラー４１が介在されているので、接触しない。

図３に示すように、トーションスプリング４２のコイル部４３から延びる巻き線の両端部のうちステアリングホイール２０側の端部を第１の端部４４、プレート１１側の端部を第２の端部４５とする。第１及び第２の端部４４，４５は、それぞれ上側に向かって折り曲げられている。図２（ａ）に示すように、第１の端部４４は、ホルダ片３６及びスプリングストッパ１５の反時計方向側に位置し、これらホルダ片３６及びスプリングストッパ１５の左面に当接されている。一方、第２の端部４５は、ホルダ片３６及びスプリングストッパ１５の時計方向側に位置し、これらホルダ片３６及びスプリングストッパ１５の右面に当接されている。

図４に示すように、各カラー４１は、互いに同じ形状であり、外径が第１の外径Ｄ１から第２の外径Ｄ２に至るテーパ４１ａを有する。第１の外径Ｄ１は、コイル部４３の巻締まり内径よりも小さい。第２の外径Ｄ２は、コイル部４３の初期内径よりも大きい。なお、コイル部４３の初期内径は、ステアリング軸２１が基準位置にあるときのコイル部４３の内径であり、コイル部４３の巻締まり内径は、規制突部３７が第１又は第２の回転規制突部１８，１９と当接する位置までステアリング軸２１が回転したときのコイル部４３の内径である。コイル部４３の内径は、軸方向に沿って一律である。

図５に示すように、各カラー４１は、第１の外径Ｄ１を有する端面同士が対向しつつ、それぞれに対応するコイルスプリング４０によって互いに同じ付勢力で互いの方向へ付勢されている。各カラー４１は、それぞれに対応するコイルスプリング４０によって付勢されつつ、外径がトーションスプリング４２の内径と一致する位置でトーションスプリング４２に弾性接触し、その位置よりも外径の小さい側がトーションスプリング４２の内に位置し、また、その位置よりも外径の大きい側がトーションスプリング４２の外に位置する。各カラー４１は、コイルスプリング４０の付勢力とトーションスプリング４２の弾性力との兼ね合いで、トーションスプリング４２に対し軸方向に進退可能である。

次に、ステアリング装置１の作用について説明する。ここでは、基準位置に保持されたステアリング軸２１がステアリングホイール２０の操作を通じて反時計方向に回転するときについて説明する。

図２（ｂ）に示すように、ステアリング軸２１が反時計方向に回転するとき、当該ステアリング軸２１と一体でホルダ３２も反時計方向へ回転する。すなわち、ホルダ片３６も反時計方向へ回転する。このとき、ホルダ片３６の左面は、第１の端部４４と当接している。従って、第１の端部４４は、ホルダ片３６に押されて反時計方向へ移動する。トーションスプリング４２は、ホルダ片３６の反時計方向への回転に連れ弾性力を蓄積する。すなわち、トーションスプリング４２も反時計方向へ回転する。これによりコイル部４３が巻締まる。コイル部４３が巻締まる際に操作反力が発生し、その操作反力が触感として得られる。

図５を参照して、コイル部４３の巻締まる過程で、各カラー４１は、互いの方向への付勢力に抗して互いの離間する方向へ押し出される。この際、コイル部４３の内径が、第１の外径Ｄ１から第２の外径Ｄ２に至るテーパ４１ａのいずれかの位置の外径と一致する。これにより、コイル部４３の内径変化に追従して、各カラー４１を常に接触させておくことが可能となる。なお、ステアリング軸２１が時計方向に回転するとき、さらに、回転方向を切り換えたときにも、各カラー４１をコイル部４３に常に接触させておくことが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）コイル部４３の内径変化に追従して、各カラー４１を常に接触させておくことが可能となる。したがって、音の発生を抑制することができる。

（２）トーションスプリング４２は、軸方向に沿ってコイル部４３の内径が一律である。このため、同じ形状の２つのカラー４１を均等に内挿しつつ、それらを心棒として巻締まりを安定的に許容できる。

（３）各カラー４１は、互いに同じ形状である。このため、部品の共通化を図ることができる。また、各カラー４１を付勢するコイルスプリング４０についても部品の共通化を図ることができる。

（４）各カラー４１は、互いに同じ付勢力で互いの方向へ付勢される。このため、トーションスプリング４２の弾性力との兼ね合いで、各カラー４１を軸方向に沿って対称的に進退させることができる。

（５）各カラー４１のテーパ４１ａは、外径が直線的に第１の外径Ｄ１から第２の外径Ｄ２に至る。このため、コイル部４３の内径変化に的確に追従させることができる。
尚、上記実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・カラー４１の第１の外径Ｄ１は、コイル部４３の巻締まり内径よりも小さな外径として任意に変更されてもよい。例えば、コイル部４３の巻締まり内径の約０．９倍に設定されてもよい。双方の第１の外径Ｄ１は必ずしも同じでなくてもよい。

・カラー４１の第２の外径Ｄ２は、コイル部４３の初期内径よりも大きな外径として任意に変更されてもよい。例えば、コイル部４３の初期内径の約１．１倍に設定されてもよい。双方の第２の外径Ｄ２は必ずしも同じでなくてもよい。

・カラー４１のテーパ４１ａは、外径が曲線的に第１の外径Ｄ１から第２の外径Ｄ２に至ってもよい。
・カラー４１のテーパ４１ａは、外径が第１の外径Ｄ１から漸増しつつ第２の外径Ｄ２に至ることが望ましい。

・トーションスプリング４２に内挿される一対のカラー４１は、必ずしも同じ形状でなくてもよい。各カラー４１が同じ形状であるにしろ、また、同じ形状でないにしろ、それぞれに対応するコイルスプリング４０は必ずしも同じでなくてもよい。

・コイル部４３の内径が軸方向に沿って一律でなく、一方のカラーの挿入口の内径が第１の内径に、また、他方のカラーの挿入口の内径が第２の内径に設定されるとき、各内径に応じた第１の外径及び第２の外径を有する一対のカラーをトーションスプリング４２に内挿してもよい。

・本発明をロータリースイッチ等に適用してもよい。例えば、照明、温度、音量を調節するべく、つまみ部分を回転操作すると、ねじりコイルばねが巻締まる際に操作反力が発生する。操作方向の切り換えに際し、音の発生が抑制される。

次に、上記実施の形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）回転操作装置において、前記ねじりコイルばねは、軸方向に沿って内径が一律であること。

（ロ）回転操作装置において、各カラーは、互いに同じ形状であること。
（ハ）回転操作装置において、各カラーは、互いに同じ付勢力で互いの方向へ付勢されること。

（ニ）回転操作装置において、前記テーパは、外径が直線的に前記第１の外径から前記第２の外径に至ること。

１…ステアリング装置（回転操作装置）、１１…プレート、１２…プレート孔、１３…円筒ケース、１４…フランジ、１５…スプリングストッパ、１６…カバー、１７…カバー孔、１８…第１の回転規制突部、１９…第２の回転規制突部、２０…ステアリングホイール（操作部材）、２１…ステアリング軸（回転軸）、２２…プレート側ベアリング、２７…カバー側ベアリング、３１…ギア、３２…ホルダ、３２ａ…ホルダ本体、３２ｂ…半円筒段部、３３…回転ストッパ、３４…止め輪、３５…ロータリーダンパ、３６…ホルダ片、３７…規制突部、４０…コイルスプリング、４１…カラー、４１ａ…テーパ、４２…トーションスプリング（ねじりコイルばね）、４３…コイル部、４４…第１の端部、４５…第２の端部。

Claims

操作部材の操作を通じて回転軸が回転し、その回転軸には、ホルダが固定されるとともに、そのホルダによって当該回転軸の回転方向に押圧されつつ巻締まるねじりコイルばねの外挿された回転操作装置において、
前記ねじりコイルばねに一対のカラーを内挿し、各カラーは、外径が前記ねじりコイルばねの巻締まり内径よりも小さな第１の外径から前記ねじりコイルばねの初期内径よりも大きな第２の外径に至るテーパを有し、前記第１の外径を有する端面同士が対向しつつ互いの方向へ付勢されている
ことを特徴とする回転操作装置。