JP2017111857A - 回転操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パネル表面に占める回転操作のためのスペースを小さくする。
【解決手段】回転操作装置１０は、開口部Ｈを有するパネルＰの面に沿う方向の回転軸Ａ１を有し、開口部Ｈから全周のうちの一部が露出して回転操作可能とされる回転体１１と、回転体１１を回転可能に支持するベース部材５０と、回転体１１に対して同軸で固定された被検出部３０と、被検出部３０の回転角度に応じた信号を出力するフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂと、を備える。
【選択図】図１

Description

本明細書では、回転操作装置に関する技術を開示する。

従来、自動車等の車両のインストゥルメントパネル等には、回転操作可能な操作装置が備えられている。特許文献１のダイヤル操作装置は、パネルの裏側に配置される板状の基材を備えており、この基材は、回転操作可能な第１ダイヤルリング及び第２ダイヤルリングを支持している。第１ダイヤルリング及び第２ダイヤルリングは、パネルの貫通孔を通ってパネル表側に突出している。

特開２００６-３１８９６２号公報

ところで、特許文献１の構成では、パネル表側に円形のダイヤルリングの表面の全体が突出しているため、パネル表面に占めるダイヤルリングの面積が大きくなり、パネル表面の利用可能なスペースが少なくなるという問題があった。

本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、パネル表面に占める回転操作のためのスペースを小さくすることを目的とする。

本明細書に記載された回転操作装置は、開口部を有するパネルの面に沿う方向の回転軸を有し、前記開口部から全周のうちの一部が露出して回転操作可能とされる回転操作部と、前記回転操作部を回転可能に支持するベース部材と、前記回転操作部に対して同軸で固定された被検出部と、前記被検出部の回転角度に応じた信号を出力するセンサと、を備える。

本構成によれば、回転操作部の全周のうちの一部がパネルの開口部から回転操作可能に露出するため、回転操作部の外周の全体がパネルの開口部から突出する構成と比較してパネル表面に占める回転操作のためのスペースを小さくすることが可能になる。また、被検出部は、回転操作部に対して同軸で固定されており、回転操作部から被検出部に回転を伝達するためのギヤを設ける必要がないため、装置の構成を簡素化することができる。

本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記回転操作部の中心部からは軸部が回転軸方向に延びており、前記ベース部材は、前記軸部に当接して前記回転操作部の回転軸方向の移動を規制する第１移動規制部を備える。
このようにすれば、第１移動規制部により回転操作部の回転軸方向の位置を保持することができる。

また、前記回転操作部には、外周に波状面を有して回転する回転連動部が連結されており、前記波状面を弾性的に付勢する弾性付勢部を備え、前記ベース部材は、前記回転連動部に当接して前記回転操作部の回転軸方向の移動を規制する第２移動規制部を備える。
このようにすれは、回転連動部が弾性付勢部によって弾性的に付勢されることで、回転操作部に操作感を生じさせることができるとともに、回転連動部を利用して第２移動規制部により回転操作部の回転軸方向の位置を保持することができる。

前記回転操作部の中心部からは軸部が回転軸方向に延びており、前記ベース部材は、前記軸部が載置される第１凹状部と、前記軸部に係止して回転操作部の離脱を規制する第２凹状部を有する離脱規制片とを備え、前記離脱規制片は、前記回転操作部の前記ベース部材への組付け時に前記軸部に当接して撓み変形可能とされている。
このようにすれば、回転操作部について、回転軸方向と直交する方向の位置を保持することができる。

一対の前記センサが回路基板に実装されており、一対の前記回転操作部と一対の前記被検出部とを備え、前記一対の被検出部は、共に対応する前記回転操作部の内側に配されている。
このようにすれば、被検出部が回転操作部の外側に配される場合と比較して一対の被検出部を検出するための一対のセンサを近い位置に配置することができるため、回路基板の回路構成を簡素化することが可能になる。

本発明によれば、パネル表面に占める回転操作のためのスペースを小さくすることが可能になる。

実施形態１の回転操作装置がパネルに装着された状態を示す断面図 回転操作装置を示す斜視図 回転操作装置を示す平面図 図３のＡ−Ａ断面図 図３のＢ−Ｂ断面図 図３のＣ−Ｃ断面図 回転操作装置を示す正面図 回転操作装置を示す側面図 回転操作装置の分解斜視図 回転操作部を示す平面図 被検出部を示す斜視図 ベース部材を示す斜視図 ベース部材を示す平面図 ベース部材を示す正面図 ベース部材を示す側面図 一方の回転操作部及び被検出部をベース部材から外した状態の回転操作装置を示す斜視図 図１６とは異なる方向から一方の回転操作部及び被検出部をベース部材から外した状態の回転操作装置を示す斜視図 回転連動部の回転角度に応じたボールの位置を示す図 図１８の状態のフォトインタラプタに対する被検出部の位置を示す図 図１８の状態から回転連動部が少し回転した回転角度におけるボールの位置を示す図 図２０の状態のフォトインタラプタに対する被検出部の位置を示す図 図２０の状態から回転連動部が少し回転した回転角度におけるボールの位置を示す図 図２２の状態のフォトインタラプタに対する被検出部の位置を示す図

＜実施形態１＞
実施形態１について、図１〜図２３を参照して説明する。
本実施形態の回転操作装置１０は、図１に示すように、例えば、自動車等の車両のパネルＰ（例えばインストゥルメントパネル）に固定される。パネルＰは、一対の長方形状の開口部Ｈが貫通形成されており、開口部Ｈから露出した回転操作部１２を乗員が回転操作することにより、例えばエアコンディショナーの風量やオーディオ機器の音量の調整等が可能とされている。回転操作装置１０は任意の向きで配置できるが、以下では、Ｘ方向と右方、Ｙ方向を上方、Ｚ方向を前方として説明する。

（回転操作装置１０）
回転操作装置１０は、図３，図４に示すように、複数（本実施形態では２つ）の回転体１１と、各回転体１１と同軸に固定された複数（本実施形態では２つ）の被検出部３０と、回転体１１を回転可能に支持するベース部材５０と、ベース部材５０に固定される回路基板８０とを備えている。

（回転体１１）
複数の回転体１１は、同一形状であって、共に、乗員の指先で外周面を回転操作する円板状の回転操作部１２と、回転操作部１２に連動して回転する回転連動部１３と、回転操作部１２と回転連動部１３との各中心部を通る軸部１９と、を備えている。
（回転操作部１２）
回転操作部１２は、軸部１９の軸方向と直交する方向に張り出し、回転連動部１３よりも外径が大きくされており、回転操作装置１０がパネルＰに装着された際には、回転操作部１２の外周の全周のうちの一部が開口部Ｈから露出する。回転操作部１２は、軸部１９と一体に形成されて軸部１９の径方向に張り出すフランジ部１２Ａを外装体１２Ｂで覆って構成されている。本実施形態では、外装体１２Ｂは金属製であり、回転体１１における外装体１２Ｂ以外の部分は、合成樹脂製とされているが、これに限られず、他の材料を用いてもよい。

（回転連動部１３）
回転連動部１３は、軸部１９から鍔状に張り出しており、外周側の波形筒部１４と、波形筒部１４よりも内側に設けられ、回転軸Ａ１方向に沿った外方側に筒状に突出する当接筒部１７とを備えている。波形筒部１４は、外周面が波状面１５とされている。波状面１５は、緩やかに傾斜する凸部と凹部が交互に形成されている。当接筒部１７は、回転軸Ａ１方向に沿う方向について、波形筒部１４よりも突出寸法が大きく、軸部１９よりも突出寸法が小さい。

軸部１９は、挿通孔２０が回転軸Ａ１方向に貫通形成されている。挿通孔２０は、円形状とされているが、これに限られず、例えば多角形状としてもよい。挿通孔２０の内壁には、段差状に内方に突出する係止凸部２１が形成されている。軸部１９のうち、回転体１１の内側（回転体１１に対して回転連動部１３とは反対側）の端部の外周には、全周を段差状に切り欠いた形状の当接凹部２２が形成されている。軸部１９の内側の端部は、中心から十字状に切り欠いた溝部２３が形成されている。

（被検出部３０）
複数の被検出部３０は、例えば合成樹脂製の同一形状であって、共に、図１１に示すように、挿通孔２０に挿通される挿通部３１と、挿通部３１の端部側から外方に張り出す検出羽根部３８とを備えている。挿通部３１は、挿通孔２０に嵌め入れられる嵌入部３２と、嵌入部３２の先端側に板状に延びる係止片３５とを備えている。

嵌入部３２は、外周に径方向に突出して挿通孔２０の内壁に密着する突条３３が形成されている。突条３３は、回転軸Ａ１に沿う方向に延び、先端側の突出寸法が傾斜状に小さくされている。係止片３５は、撓み変形可能とされており、先端部に係止爪３６を備える。係止爪３６は、段差状に突出し、先端側に向けて傾斜状に突出寸法が小さくなる。係止爪３６の段差が係止凸部２１に係止して被検出部３０が回転軸Ａ１方向について抜け止めされる（図４参照）。

検出羽根部３８は、円板状であって、外周縁部には、回路基板８０に実装されたフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂの光を遮光する遮光突部４０を備えている。隣り合う遮光突部４０は、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂの光を透過するスリット４１とされている。また、検出羽根部３８は、軸部１９に対する検出羽根部３８の回動を規制する十字状の回動規制部３９を備えている。回動規制部３９は、挿通部３１に連なる位置から放射状に延びており、軸部１９の端部の溝部２３に嵌合することで、軸部１９と被検出部３０との間について相対的な回転が規制される。

（ベース部材５０）
ベース部材５０は、例えば合成樹脂製であって、図４に示すように、回転操作部１２の下部が収容される操作収容部５１と、弾性付勢部７０を収容する付勢収容部５５と、回転体１１の離脱を規制する離脱規制片６３Ａ，６３Ｂとを備えている。操作収容部５１は、ベース部材５０の底面部５０Ａを回転操作部１２の外形に応じて半円形状に凹ませており、回転操作部１２の側面に対向する一対の内壁の上方は、図９に示すように、一対の起立壁５２Ａ，５２Ｂが起立している。起立壁５２Ａ，５２Ｂの上部は、凹状に切り欠いた第１凹状部５３とされ、第１凹状部５３に軸部１９が載置される。

付勢収容部５５は、図４に示すように、弾性付勢部７０を収容可能な円筒形状とされている。弾性付勢部７０は、バネ７１と、金属のボール７２と、ボール７２を保持する合成樹脂製のボール保持部材７３と、を備えている。回転連動部１３が回転すると、ボール保持部材７３が下方からバネ７１で付勢されているため、波状面１５に摺動したボール７２は上下に振動する。起立壁５２Ａの内側には、支持壁５７が内方に突出している。支持壁５７は、上端部が軸部１９を受ける凹状の第１移動規制部５８とされており、軸部１９の外周を段差状に切り欠いた当接凹部２２が第１移動規制部５８の端縁に当接し、回転軸Ａ１方向について、回転体１１の内方側（一方側）の移動が規制されて位置決めされる。また、ベース部材５０には、起立壁５２Ｂと離脱規制片６３Ｂの間に、一対の壁状の第２移動規制部６０がベース部材５０の底面部５０Ａから起立している。第２移動規制部６０の内面は、回転連動部１３の当接筒部１７の先端に当接することで、回転体１１の回転軸Ａ１方向の外方側（他方側）の移動が規制されて位置決めされる。

離脱規制片６３Ａ，６３Ｂは、各回転体１１のそれぞれに一対設けられており、ベース部材５０の底面部５０Ａから上方に起立している。各離脱規制片６３Ａ，６３Ｂは、撓み変形可能なＵ字状の形状とされており、先端部には、係止爪部６４が回転体１１側に突出している。係止爪部６４は、段差状に突出する段差部と、傾斜状に突出寸法が小さくなる傾斜部とを備えている。段差部の内面（下面）は、凹状に切り欠いた第２凹状部５９とされ、ベース部材５０に回転体１１を組み付ける際には、軸部１９の軸方向の両端部が係止爪部６４の傾斜部に当接して離脱規制片６３Ａ，６３Ｂを撓み変形させ、軸部１９が第１凹状部５３に載置されると、離脱規制片６３Ａ，６３Ｂが復元変形し、第２凹状部５９が軸部１９に嵌合し、回転体１１がベース部材５０に対して回転可能に位置決めされる。

ベース部材５０の裏面側には、図５に示すように、撓み変形可能な複数の基板係止部６７が形成されており、ベース部材５０の裏面側に配された回路基板８０が基板係止部６７に係止されることで回路基板８０がベース部材５０に固定される。

（回路基板８０）
回路基板８０は、絶縁板に銅箔等の導電路が形成され、操作収容部５１及び付勢収容部５５が通されるベース部材通し孔８１と、基板係止部６７を通す係止部通し孔８２が貫通形成されている。また、回路基板８０の導電路には、図４に示すように、一対のフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂ（「センサ」の一例）が半田付け等により実装されている。

フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂは、共に、図１９に示すように、投光素子８６と受光素子（図示しない）とが対向配置された透過型フォトセンサであって、一対の投光素子８６と一対の受光素子を１つのパッケージに対向配置し、一対の投光素子８６から投光された光の一対の受光素子における受光の有無に応じた信号を出力するものである。なお、投光素子８６及び受光素子を一対設けるのは、検出羽根部３８の回転方向を検出するためである。

検出羽根部３８の回転角度（回転量）に応じて遮光突部４０による遮光とスリット４１による透過が交互に繰り返されるため、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂは、検出羽根部３８の回転角度（回転操作部１２の回転量）に応じた信号を出力する。より詳しくは、回転連動部１３は、波状面１５の凹部がボール７２に摺接する所定の角度（図１８）では、図１９に示すように、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂの一対の投光素子８６（及び受光素子）がスリット４１の位置に配されて投光素子８６からの光が透過し、少し回転して波状面１５における隣りの凸部がボール７２に摺接する角度（図２０）では、図２１に示すように、一方の投光素子８６（及び受光素子）がスリット４１の位置に配されて一方の投光素子８６からの光が透過し、他方の投光素子８６（及び受光素子）からの光が遮光突部４０によって遮光される。更に少し回転して波状面１５の次の凹部がボール７２に摺接する角度（図２２）では、図２３に示すように、一対の投光素子８６（及び受光素子）の双方の光が遮光突部４０によって遮光される。そして、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂから出力される信号により、車載電装品等の調整が行われる。

回転操作装置１０の組み付けは、回転体１１の挿通孔２０に被検出部３０の挿通部３１を挿通して一体にし、ベース部材５０の所定の位置に組み付ける（図１６，図１７参照）。次に、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂが実装された回路基板８０の係止部通し孔８２にベース部材５０の基板係止部６７を通して回路基板８０を組み付けることで、回転操作装置１０が形成される。そして、車両のパネルＰに回転操作装置１０を例えばネジ等の固定手段を用いて固定する。

本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
本実施形態によれば、回転操作装置１０は、開口部Ｈを有するパネルＰの面に沿う方向の回転軸Ａ１を有し、回転操作部１２の全周のうちの一部がパネルＰの開口部Ｈから回転操作可能に露出するため、回転操作部１２の外周の全体がパネルＰの開口部Ｈから突出する構成と比較してパネルＰ表面に占める回転操作のためのスペースを小さくすることが可能になる。また、被検出部３０は、回転操作部１２に対して同軸で固定されており、回転操作部１２から被検出部３０に回転を伝達するためのギヤを設ける必要がないため、装置の構成を簡素化することができる。また、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂ（センサ）から回転角度（回転量）に応じて信号が出力されるため、例えば、機械式ロータリーエンコーダを用いる構成と比較して、回路構成を簡素化することが可能になる。また、機械式ロータリーエンコーダのようなギヤ比を変えずに、例えば、隣り合うスリット４１の間隔を変えたり、ソフト的な処理を用いることにより、電装品等の調整量を変えることが可能になる。

また、回転操作部１２の中心部からは軸部１９が回転軸Ａ１方向に延びており、ベース部材５０は、軸部１９の当接凹部２２に係止して回転体１１の回転軸Ａ１方向の移動を規制する第１移動規制部５８を備える。
このようにすれば、第１移動規制部５８により回転体１１の回転軸Ａ１方向の位置を保持することができる。

また、回転操作部１２には、外周に波状面１５を有して回転する回転連動部１３が連結されており、波状面１５を弾性的に付勢する弾性付勢部７０を備え、ベース部材５０は、回転連動部１３の当接筒部１７に当接して回転操作部１２の回転軸Ａ１方向の移動を規制する第２移動規制部６０を備える。
このようにすれは、回転連動部１３が弾性付勢部７０によって弾性的に付勢されることで、回転操作部１２に操作感を生じさせることができるとともに、回転連動部１３を利用して第２移動規制部６０により回転操作部１２の回転軸Ａ１方向の位置を保持することができる。

また、ベース部材５０は、軸部１９が載置される第１凹状部５３と、軸部１９に係止して回転体１１の離脱を規制する第２凹状部５９を有する離脱規制片６３Ａ，６３Ｂとを備え、離脱規制片６３Ａ，６３Ｂは、回転操作部１２のベース部材５０への組付け時に軸部１９に当接して撓み変形可能とされている。
このようにすれば、回転操作部１２について、回転軸Ａ１方向と直交する方向の位置を保持することができる。

また、一対のフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂが回路基板８０に実装されており、一対の回転操作部１２と一対の被検出部３０とを備え、一対の被検出部３０は、共に対応する回転操作部１２の内側に配されている。
このようにすれば、被検出部３０が回転操作部１２の外側に配される場合と比較して一対の被検出部３０を検出するための一対のフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂを近い位置に配置することができるため、回路基板８０の回路構成を簡素化することが可能になる。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）回転操作装置１０は、回転操作部１２、被検出部３０及びフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂをそれぞれ２組（一対）備えていたが、これに限られず、１組又は３組以上であってもよい。

（２）被検出部３０の回転を検出するための透過型の光学式センサであるフォトインタラプタを用いたがこれに限られない。例えば、反射型の光学式センサを用いてもよい。

１０： 回転操作装置
１１： 回転操作部
１３： 回転連動部
１５： 波状面
１９： 軸部
２０： 挿通孔
３０： 被検出部
３８： 検出羽根部
５０： ベース部材
５２： 起立壁
５３： 第１凹状部
５７： 支持部
５８： 第１移動規制部
５９： 第２凹状部
６０： 第２移動規制部
６３Ａ，６３Ｂ： 離脱規制片
８０： 回路基板
８５Ａ，８５Ｂ： フォトインタラプタ（センサ）
Ａ１：回転軸

Claims (5)

1. 開口部を有するパネルの面に沿う方向の回転軸を有し、前記開口部から全周のうちの一部が露出して回転操作可能とされる回転操作部と、
   前記回転操作部を回転可能に支持するベース部材と、
   前記回転操作部に対して同軸で固定された被検出部と、
   前記被検出部の回転角度に応じた信号を出力するセンサと、を備える回転操作装置。
2. 前記回転操作部の中心部からは軸部が回転軸方向に延びており、
   前記ベース部材は、前記軸部に当接して前記回転操作部の回転軸方向の移動を規制する第１移動規制部を備える、請求項１に記載の回転操作装置。
3. 前記回転操作部には、外周に波状面を有して回転する回転連動部が連結されており、
   前記波状面を弾性的に付勢する弾性付勢部を備え、
   前記ベース部材は、前記回転連動部に当接して前記回転操作部の回転軸方向の移動を規制する第２移動規制部を備える、請求項１又は請求項２に記載の回転操作装置。
4. 前記回転操作部の中心部からは軸部が回転軸方向に延びており、
   前記ベース部材は、前記軸部が載置される第１凹状部と、前記軸部に係止して回転操作部の離脱を規制する第２凹状部を有する離脱規制片とを備え、前記離脱規制片は、前記回転操作部の前記ベース部材への組付け時に前記軸部に当接して撓み変形可能とされている、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回転操作装置。
5. 一対の前記センサが回路基板に実装されており、
   一対の前記回転操作部と一対の前記被検出部とを備え、
   前記一対の被検出部は、共に対応する前記回転操作部の内側に配されている、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回転操作装置。

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