JP2018163829A - 回転型操作装置および入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁アクチュエータが通電時の時と無通電時の時とにおける操作感触の違いを無くし、良好な操作感が得られる回転型操作装置を提供する。
【解決手段】回転型操作装置は、回転操作されるノブと、回転操作に応じて回転する回転軸体と、回転操作に節度感を発生させる電磁アクチュエータと、を備え、電磁アクチュエータは、略歯型形状の磁性体であるティースを成す複数の第１ティース及び第２ティースが交互に環状に配設されたコアと、回転軸体の回転に応じて回転可能に回転軸体に連結され、ティースに対向するように配置されて周方向に異なる磁極が交互に着磁されたマグネットと、通電されることにより第１ティースおよび第２ティースを互いに異なる極性に磁化するコイルと、を有し、ティースのうち少なくとも１つには補助磁石が設けられており、補助磁石は、コイルが通電されたときに補助磁石が設けられたティースの磁極と同極となる磁石で構成されている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、回転操作に応じて所定の動作をする回転型操作装置および回転型操作装置を用いた入力装置に関する。

従来から、異なるシフト位置に回転可能な操作素子（例えば、ノブ、つまみ）を備え、操作素子の回転を検出して、車両トランスミッションがシフト位置に割り当てられたシフト状態に切り替え可能となったシフト装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示されたシフト装置では、アクチュエータによって操作素子に結合されたシャフトに対して、該シャフトの回転に対抗するトルクを出力できる構成となっている。この構成により、特許文献１に開示されたシフト装置は、操作素子の回転の際に、操作者に触覚的フィードバックを提供することができる。

特表２００９−５１９８５５号公報

ところで、特許文献１のアクチュエータとして、例えば、電磁アクチュエータを用いる構成が考えられる。このような構成の場合、電磁アクチュエータが通電している時と通電していない時とでは、ノブに対する操作感触に違いが生じる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電磁アクチュエータが通電時の時と無通電時の時とにおける操作感触の違いを無くし、良好な操作感が得られる回転型操作装置および入力装置を提供することを目的とする。

本発明のある形態に係る回転型操作装置は、回転操作されるノブと、ノブに対する回転操作に応じて回転する回転軸体と、回転軸体の回転にトルクを与えて回転操作に節度感を発生させる電磁アクチュエータと、を備えた回転型操作装置であって、電磁アクチュエータは、略歯型形状の磁性体であるティースを成す複数の第１ティース及び第２ティースが交互に環状に配設されたコアと、回転軸体の回転に応じて回転可能に回転軸体に連結され、ティースの内面に対向するようにコアの内側に配置されて周方向に異なる磁極が交互に着磁された環状のマグネットと、コアの外側に配置され、通電されることにより第１ティースおよび第２ティースを互いに異なる極性に磁化するコイルと、を有し、ティースのうち少なくとも１つには補助磁石が設けられており、補助磁石は、コイルが通電されたときに補助磁石が設けられたティースの磁極と同極となる磁石で構成されている。

上記構成によると、電磁アクチュエータでは、回転軸体の回転に応じて回転するマグネットホルダーによってマグネットが保持されているため、回転軸体が回転するとマグネットもその回転に応じて回転することができる。

また、電磁アクチュエータにおいて、ティースの内面に対向するようにマグネットが備えられているため、ティースとマグネットとの間で吸着する力が作用する。また、コイルが通電されることにより、第１ティースおよび第２ティースを互いに異なる極性に磁化させるため、第１ティースおよび第２ティースとマグネットとの間で吸着する力および反発する力が作用する。

このため、マグネットの回転により、第１ティースおよび第２ティースとマグネットとの間で作用する磁力の向きおよび大きさは変化し、第１ティースおよび第２ティースとマグネットとが互いに吸着するように力が及ぼされる安定点の状態や、互いの間で反発する力が作用し、マグネットに外力が少しでも加わると安定点に移動してしまう不安定点の状態とが生じる。

また、ティースのうち少なくとも１つには、補助磁石が設けられており、補助磁石は、コイルが通電されたときにこの補助磁石が設けられているティースの磁極と同極となる磁石で構成されている。

このため、コイルに電流を供給していない状態（無通電時の状態）であっても、ティースとマグネットとの間において通電時と同様な吸着する力および反発する力を作用させることができる。このため、回転型操作装置は、無通電時において回転軸体の回転に応じてマグネットが回転したとしても、安定点の状態となる位置を通電時と一致させることができる。

よって、本発明のある形態に係る回転型操作装置は、電磁アクチュエータが通電時の時と無通電時の時とにおける操作感触の違いを無くし、良好な操作感が得られるという効果を奏する。

また、本発明のある形態に係る回転型操作装置は、上記した構成において、補助磁石は、ティースの先端部に、ティースの先端側へ延設されるようにして設けられる構成であってもよい。

上記構成によると、補助磁石をティースの先端部に、ティースの先端側へ延設されるように設けることができるため、補助磁石とティースとを同一面となるように容易に形成することができる。

また、本発明のある形態に係る回転型操作装置は、上記した構成において、補助磁石は、第１ティースおよび第２ティースそれぞれにおいて所定の間隔ごとに設けられた構成であってもよい。

上記構成によると、第１ティースおよび第２ティースそれぞれにおいて所定の間隔ごとに補助磁石を設けた構成とすることができる。このため、回転型操作装置において備える補助磁石の個数を低減させることができ、製造コストを抑制することができる。

本発明のある形態に係る入力装置は、回転操作されるノブと、ノブに対する回転操作に応じて回転する回転軸体と、回転軸体の回転にトルクを与えて回転操作に節度感を発生させる電磁アクチュエータと、を備えた回転型操作装置であって、電磁アクチュエータは、略歯型形状の磁性体であるティースを成す複数の第１ティース及び第２ティースが交互に環状に配設されたコアと、ティースの内面に対向するようにコアの内側に配置され、周方向に異なる磁極が交互に着磁された環状のマグネットと、回転軸体の回転に応じて回転するとともに、マグネットを保持するマグネットホルダーと、コアの外側に配置され、通電されることにより第１ティースおよび第２ティースを互いに異なる極性に磁化するコイルと、を有し、ティースのうち少なくとも１つには補助磁石が設けられており、補助磁石は、コイルが通電されたときに補助磁石が設けられたティースの磁極と同極となる磁石で構成されている回転型操作装置と、ノブの回転を検出し、検出した結果を示す信号を出力する検出部と、を備える。

上記構成によると、上記した構成を有する回転型操作装置を備えているため、無通電時に、回転軸体の回転に応じてマグネットが回転したとしても、安定点の状態となる位置を通電時と一致させることができる。

したがって、本発明のある形態に係る入力装置は、電磁アクチュエータが通電時の時と無通電時の時とにおける操作感触の違いを無くし、良好な操作感が得られるという効果を奏する。

本発明は、以上に説明した構成を有し、電磁アクチュエータが通電時の時と無通電時の時とにおける操作感触の違いを無くし、良好な操作感が得られるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る入力装置の外観形状の一例を示す斜視図である。 図１に示す入力装置の分解斜視図である。 図１に示す入力装置の構成の一例を示す断面図である。 図１に示す入力装置が備える、フランジ部材、弾性部材、およびアーマチュアを示す斜視図である。 図１に示す入力装置が備えるディテント装置の分解斜視部である。 図５に示すディテント装置における、第１コアおよび第２コアの配置関係の一例を模式的に示す図である。 図５に示すディテント装置が備える第１コアおよび第２コアの配置状態の一例を示す図である。 本発明の比較例に係るディテント装置が無通電時にあるときの、第１ティースおよび第２ティースとマグネットとの位置関係ならびにそれぞれの磁極の一例を模式的に示す図である。 本発明の比較例に係るディテント装置が通電時にあるときの、第１ティースおよび第２ティースとマグネットとの位置関係ならびにそれぞれの磁極の一例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るディテント装置が無通電時にあるときの、第１ティースおよび第２ティースとマグネットとの位置関係、ならびにそれぞれの磁極の一例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るディテント装置が通電時にあるときの、第１ティースおよび第２ティースとマグネットの位置関係、ならびにそれぞれの磁極の一例を模式的に示す図である。 本実施の形態の変形例に係る入力装置の一例を示す平面図である。

（実施の形態）
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する部材には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。また、説明の便宜上、入力装置１００において、ノブ１０１が設けられている側を上方と称し、筐体２００の底面側を下方と称する。ただし、入力装置１００の取付方向は任意であり、この取付方向によっては、必ずしも、ノブ１０１が上方に位置するとは限らない。

まず、図１〜４を参照して入力装置１００の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る入力装置１００の外観形状の一例を示す斜視図である。図２は、図１に示す入力装置１００の分解斜視図である。図３は、図１に示す入力装置１００の構成の一例を示す断面図である。図４は、図１に示す入力装置１００が備える、フランジ部材１０３、弾性部材１０４、およびアーマチュア１５１を示す斜視図である。

入力装置１００は、ユーザによる回転操作に対応した信号を電気機器や車など各種装置に入力することができる装置である。図１に示すように、本実施の形態に係る入力装置１００は、回転型操作装置１１０と検出器１０６およびスイッチ１０８とを備えてなる構成である。

（回転型操作装置の構成）
まず回転型操作装置１１０の構成について説明する。回転型操作装置１１０は、ノブ１０１と、回転軸体１０２と、フランジ部材１０３と、弾性部材１０４と、回転制御部１０５と、ディテント装置（電磁アクチュエータ）１０７と、固定軸体１０９（図３参照）と、筐体２００（図３参照）とを備えてなる構成である。

ノブ１０１は、ユーザによる回転操作を受けつける部材である。本実施の形態の場合、ノブ１０１は、円柱形状をしているがこれに限定されるものではない。例えば、ノブ１０１は、その中心軸を回転軸として回転可能な柱体であればよく、中心軸に垂直な断面形状が星形など任意の形状とすることができる。また、ノブ１０１の周面には、滑り止めとして例えばローレット模様が刻まれていてもよい。なお、図３ではノブ１０１を中実のように図示しているが、ノブ１０１は中空であってもかまわない。また、ノブ１０１の材質は、金属や樹脂など任意の材質を選択しうる。

回転軸体１０２は、ノブ１０１の底部に接合され、ノブ１０１の回転に連動して回転する筒部材である。回転軸体１０２は、ノブ１０１に対する回転操作に応じて、該回転軸体１０２の中心軸を回転軸として回転する。本実施の形態の場合、回転軸体１０２の回転軸と、ノブ１０１の回転軸とが一致するように（同軸上となるように）、回転軸体１０２とノブ１０１とが接合されている。

回転軸体１０２は、図３に示すように、筐体２００の底部から立設された円柱形状の固定軸体１０９を嵌め込むことができるように内部が中空となっている。そして、回転軸体１０２は、固定軸体１０９周りに回転可能となっている。なお、回転軸体１０２の回転軸は、固定軸体１０９の中心軸と一致するように配置されている。

また、回転軸体１０２の外周面には、外方に突出し、かつ該回転軸体１０２の軸方向に沿って所定の長さ延伸した第一突部１２１が形成されている。第一突部１２１は、回転軸体１０２の周方向に均等な間隔で４箇所設けられていてもよい。なお、第一突部１２１が設けられる個数はこの４つに限定されるものではなく、任意である。さらに、回転軸体１０２の外周面において、第一突部１２１の下方において、第一突部１２１と同様な形状を有する第二突部１２２が設けられている。第二突部１２２は、回転軸体１０２の周方向に均等な間隔で２か所設けられていてもよい。なお、第二突部１２２が設けられる個数はこの２つに限定されるものではなく第一突部１２１と同様に４つであってもよいし、任意である。

なお、回転軸体１０２を構成する材料は特に限定されるものではないが、後述の回転制御部１０５、検出器１０６、ディテント装置１０７等が磁力を用いて機能する場合は非磁性体の材料が好ましい。例えば回転軸体１０２は、樹脂により形成されてもよい。

図２または図４に示すように、フランジ部材１０３は、回転軸体１０２の外周面側に配置され、回転軸体１０２と共に回転可能な部材である。本実施の形態では、図４に示すように、フランジ部材１０３は、円環状の平板部材であり、その内周面には回転軸体１０２に設けられた第一突部１２１と嵌合するための第一溝１３１が設けられている。第一溝１３１は、回転軸体１０２に設けられた４つの第一突部１２１の位置と対応するように該回転軸体１０２の周方向に沿って均等な間隔でフランジ部材１０３の内周面に設けられている。そして、第一溝１３１において第一突部１２１が、回転軸体１０２の周方向に移動しないように第一溝１３１と第一突部１２１とはきっちりと嵌合している。このため、回転軸体１０２がノブ１０１に対する回転操作に応じて回転すると、フランジ部材１０３はこの回転軸体１０２と共に回転することができる。また、詳細は後述するが、フランジ部材１０３の回転が許可されない場合、回転軸体１０２も回転移動させないようにすることができる構成となっている。

また、第一溝１３１において第一突部１２１は、回転軸体１０２の軸方向には摺動可能となっている。このため、軸方向に沿って回転軸体１０２が移動したとしても、フランジ部材１０３は、回転軸体１０２に追従して一緒に移動しないように構成されている。

また、フランジ部材１０３を構成する材料は特に限定されるものではないが、後述の弾性部材１０４との接合を加硫接着により行う場合は、鉄などの金属でフランジ部材１０３を構成してもよい。

なお、本実施形態では回転軸体１０２に第一突部１２１を設け、フランジ部材１０３に第一溝１３１を設ける構成であったが、回転軸体１０２に第一溝１３１を設け、フランジ部材１０３に第一溝１３１と嵌合する第一突部１２１を設ける構成としてもよい。

弾性部材１０４は、回転軸体１０２の外周面側に配置された、可撓性を有する円環状部材であり、弾性部材１０４の上面においてフランジ部材１０３の下方側の端部に固定され、下面においてアーマチュア（電気子）１５１の上方側の端部に固定されている。つまり、フランジ部材１０３とアーマチュア１５１との間に弾性部材１０４が配置された構造となっている。このため、アーマチュア１５１を介して弾性部材１０４が移動できないように固定されたとしても、弾性部材１０４は可撓性を有するため、フランジ部材１０３は所定角度までは回転可能となる。

本実施の形態の場合、弾性部材１０４は、フランジ部材１０３よりも厚みのある円環状の板状部材であり、その内周面には回転軸体１０２に設けられた第一突部１２１を嵌合させるように第二溝１４２が第一溝１３１の下端から、該第一溝１３１の延伸方向に沿って連なるように設けられている。なお、第二溝１４２は、第一溝１３１よりも溝幅が広くなっており、第一突部１２１とは所定範囲の遊びが存在した状態で嵌合する。また、第二溝１４２において、第一突部１２１は、回転軸体１０２の軸方向には摺動可能となっている。このため、軸方向に沿って回転軸体１０２が移動したとしても、フランジ部材１０３と同様に弾性部材１０４は、回転軸体１０２に追従して一緒に移動しないように構成されている。

なお、弾性部材１０４を構成する材料は、自らの可撓性により固定的に接続されたフランジ部材１０３を回転軸体１０２の周方向の僅かな回転を許容する材料であり、復元力によりフランジ部材１０３を元の位置に戻すことができる材料である。具体的には、弾性部材１０４を構成する材料としては可撓性エラストマー、硬質ゴムなどを例示することができる。

本実施形態では、回転軸体１０２に第一突部１２１を設け、弾性部材１０４に第二溝１４２を設ける構成であるが、回転軸体１０２に第二溝１４２を設け、弾性部材１０４にフランジ部材１０３から延設した第一突部１２１を設ける構成としてもよい。

回転制御部１０５は、弾性部材１０４の回転軸体１０２周りの回転移動の可否を制御する装置である。本実施の形態の場合、回転制御部１０５は、電磁ブレーキにより実現してもよく、回転制御部１０５が電磁ブレーキにより実現される場合、図２、図３に示すように、上記したアーマチュア１５１に加え、電磁石１５２およびヨーク１５３を備える。

本実施の形態の場合、アーマチュア１５１は、フランジ部材１０３と同等の厚みを有した円環状の板状部材である。アーマチュア１５１の内周面には回転軸体１０２に設けられた第一突部１２１に嵌合させるように第三溝１５４が第二溝１４２の下端から、該第二溝１４２の延伸方向に沿って連なるように設けられている。第三溝１５４は、第一溝１３１よりも溝幅が広く第二溝１４２の溝幅と同等であり、第一突部１２１とは所定範囲の遊びが存在した状態で嵌合する。また、第三溝１５４において、第一突部１２１は、回転軸体１０２の軸方向には摺動可能となっている。このため、軸方向に回転軸体１０２が移動したとしても、フランジ部材１０３および弾性部材１０４と同様に、アーマチュア１５１は、回転軸体１０２に追従して一緒に移動しないように構成されている。

また、アーマチュア１５１は、電磁石１５２に通電することにより電磁石１５２の磁力によって固定され、電磁石１５２への通電を停止することによりこの固定が解除される磁性材料から構成される。具体的には、アーマチュア１５１を構成する材料としては鉄を例示することができる。

なお、本実施形態では、回転軸体１０２に第一突部１２１を設け、アーマチュア１５１に第三溝１５４を設ける構成であったが、回転軸体１０２に第三溝１５４を設け、フランジ部材１０３、弾性部材１０４、およびアーマチュア１５１にわたって延びた第一突部を設ける構成としてもよい。

図４に示すように、フランジ部材１０３とアーマチュア１５１とは、弾性部材１０４を挟み込むようにして、該弾性部材１０４に固着されている。このようなフランジ部材１０３と弾性部材１０４とアーマチュア１５１との固着方法は特に限定されるものではなく、接着剤による接合等でもかまわない。なお、弾性部材１０４がゴムで形成される場合、対向して配置されるフランジ部材１０３とアーマチュア１５１の間に弾性部材１０４を形成しつつ、これらを一体に接合する加硫接着によりフランジ部材１０３と弾性部材１０４とアーマチュア１５１とを接続してもかまわない。

電磁石１５２は、回転軸体１０２の外周面側に配置された、電線を巻き回して形成したコイルにより構成する。電磁石１５２は、外部から電流が供給されることより磁力を発生させることができ、電流の供給が遮断されることにより磁力を発生しない状態に切り替わる。本実施の形態の場合、電磁石１５２は、回転軸体１０２の外周面において、その周方向に沿って電線が巻き回された円環形状となっており、ヨーク１５３内に収容された状態で配置されている。

ヨーク１５３は、回転軸体１０２の外周面側に配置され、電磁石１５２から発生する磁束を制御し、アーマチュア１５１を磁気的に強く引きつけてアーマチュア１５１の回転軸体１０２周りの回転を抑止させる部材である。また、電磁石１５２への電力の供給が遮断されることにより磁力を発生しない状態になると、アーマチュア１５１との間の摩擦が減少し、アーマチュア１５１が回転軸体１０２周りに回転可能となる。

ヨーク１５３の形状は、電磁石１５２を収容することのできる形状であればよく、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、上方が開口した環形状となっている。また、ヨーク１５３を構成する材料は、電磁石１５２が発生させる磁束を制御することができる磁性材料である。具体的には、ヨーク１５３を構成する材料としては鉄を例示することができる。

ディテント装置１０７は、回転軸体１０２を介してノブ１０１が所定の回転角度にあることを力覚として人の手に伝えることができる節度装置である。すなわち、ディテント装置１０７は、回転軸体１０２に対して、該回転軸体１０２の回転にトルクを与えることで、節度感覚（クリック感）を、ノブ１０１を回転させる人の手に伝えることができる。本実施の形態の場合、ディテント装置１０７は、節度感覚を、磁気を用いて発生させることができるものであり、磁気の状態を制御することで節度感覚の変更や節度感覚の消失などを制御することができる。また、磁気の状態は、ディテント装置１０７が備える後述のコイル５０に供給する電流の大きさを変化させたり、電流の流れる方向を変化させたりすることで制御することができる。なお、ディテント装置１０７の詳細な構成については後述する。

筐体２００は、電気機器や車などの他の機器に固定されて、ノブ１０１の回転や、ノブ１０１の押し下げまたは押し上げ位置の基準となる部材である。また、筐体２００は、回転制御部１０５の一部であるヨーク１５３を固定状態で保持するとともに、ディテント装置１０７の一部を固定状態で保持している。本実施の形態では、上記した回転型操作装置１１０が備える各部のうち、ノブ１０１および回転軸体１０２の先端部以外の部材を、筐体２００内に収容することができる構成となっている。

さらにまた筐体２００は、下記において詳述するスイッチ１０８および検出器１０６を取り付けることができる構成となっている。このため、筐体２００にスイッチ１０８および検出器１０６を取り付け、スイッチ１０８および検出器１０６により検出された検出結果を示す信号を出力することで、回転型操作装置１１０は、入力装置１００として機能することができる。なお、本発明の検出部は、スイッチ１０８および／または検出器１０６によって実現することができる。

（検出器およびスイッチの構成）
検出器１０６は、回転軸体１０２の回転状態を検出する装置である。本実施の形態の場合、図２に示すように、検出器１０６は、主歯車１６０と、第一歯車１６１と、第二歯車１６２と、検出素子１６３とを備えている。

主歯車１６０は、回転軸体１０２に同軸で取り付けられる平歯車であり、回転軸体１０２と共に回転する歯車である。第一歯車１６１および第二歯車１６２は、主歯車１６０にかみ合って回転する相互に径の異なる平歯車である。なお、第一歯車１６１および第二歯車１６２にはマグネット（不図示）が取り付けられており、検出素子１６３によってそれぞれの回転を検出できるように構成されている。つまり、検出素子１６３は、第一歯車１６１および第二歯車１６２それぞれの回転を検出する素子であり、より具体的には、第一歯車１６１および第二歯車１６２それぞれに設けられたマグネットの動きを個別に検出可能な磁気抵抗素子を備える。

ここで、検出器１０６は、主歯車１６０とそれぞれかみ合い、相互に径の異なる第一歯車１６１、および、第二歯車１６２の回転を二つの検出素子１６３でそれぞれ検出することで、主歯車１６０を介した回転軸体１０２の回転状態を検出できるものとなっている。検出器１０６は、回転軸体１０２の回転状態を検出すると、この検出した結果を示す信号を制御装置（不図示）に出力することができる。なお、検出器１０６は、上記に限定されるものではなく、ロータリーエンコーダーなど任意のものでもよい。

スイッチ１０８は、回転軸体１０２の軸方向の動きを検出することができる装置である。本実施の形態の場合、スイッチ１０８は、プッシュスイッチであり、人がノブ１０１を押下する動作を、回転軸体１０２を介して検出し、その検出結果を示す信号を回転制御部１０５に出力することができる装置である。

（ディテント装置の構成）
次に、図５を参照してディテント装置１０７の構成について説明する。図５は、図１に示す入力装置１００が備えるディテント装置１０７の分解斜視部である。図５に示すように、ディテント装置１０７は、第１コア１０、第２コア１５、第１軸受２１、第２軸受２２、マグネットホルダー３０、マグネット４０、およびコイル５０を備えてなる構成である。

ディテント装置１０７では、後述する第１ティース１１および第２ティース１６の外周を囲む円環形状のボビン５１に電線５２が巻き回されてコイル５０が形成されている。コイル５０は、通電されることにより第１ティース１１および第２ティース１６を互いに異なる極性に磁化する。コイル５０では、ボビン５１の上面側の外周端部から側方に突出したコネクタ５３が設けられており、このコネクタ５３によってコイル５０を構成する電線５２と外部電源（不図示）から電流を供給するための外部電線（不図示）とを接続することができる。

また、コイル５０の内側であり、かつ後述する第１ティース１１および第２ティース１６が交互に環状に配設されたコア（第１コアおよび第２コア）の内側において、第１ティース１１および第２ティース１６の内面に対向するように円環形状のマグネット４０が配置される。マグネット４０では、その外周側の周面において、周方向に沿ってＮ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とが交互に配置されている。

マグネット４０は、円環形状のマグネットホルダー３０の外周面側に配置され、マグネットホルダー３０に保持されている。マグネットホルダー３０の内周面には、第四溝部３１が形成されており、回転軸体１０２の外周面に設けられた第二突部１２２を嵌合させることができる構成となっている。また、マグネットホルダー３０の中心軸と回転軸体１０２の中心軸とは同軸となるように配置されている。このため、回転軸体１０２が回転すると、該回転軸体１０２の回転に連動してマグネットホルダー３０も、該マグネットホルダー３０の中心軸を回転軸として回転することができる。

図５に示すように、マグネット４０を保持するマグネットホルダー３０の上端側には第１コア１０に固定された第１軸受２１が、マグネットホルダー３０の下端側には第２コア１５に固定された第２軸受２２がそれぞれ配置されている。そして、マグネットホルダー３０は、第１軸受２１および第２軸受２２それぞれに対して摺動可能となっている。このため、回転軸体１０２の回転に連動してマグネットホルダー３０が回転したとしても、第１コア１０および第２コア１５の位置は固定されたままとなる。

第１コア１０および第２コア１５は、コイル５０に電流が流れて発生した磁界が作用することで磁力を帯びて磁石化する磁性体であり、例えば、鉄などが例示できる。第１コア１０および第２コア１５により本発明のコアを実現する。なお、本明細書では、コイル５０に電流が流れている状態を通電時と称する。

第１コア１０は、図５に示すように略円環形状をしており、その内周において所定間隔で複数の略歯型形状の磁性体である第１ティース１１が環状に配設されている。そして、第１コア１０では、その内周側の縁に沿って、複数の略歯型形状の第１ティース１１が下方（第２コア）に向って突出している。一方、第２コア１５は、図５に示すように、第１コアと対向する位置に配置され、その内周において所定間隔で複数の略歯型形状の磁性体である第２ティース１６が環状に配設されている。そして、第２コア１５では、その内周側の縁に沿って、複数の略歯型形状の第２ティース１６が上方（第１コア）に向かって突出している。そして、ディテント装置１０７が組み立てられた際には、図６に示すように、第１ティース１１の凹凸と第２ティース１６の凹凸とが噛み合うように配置される。換言すると、第１ティース１１および第２ティース１６が交互に環状に配設されるように第１コア１０および第２コア１５が配置される。なお、図６は、図５に示すディテント装置１０７における、第１コア１０および第２コア１５の配置関係の一例を模式的に示す図である。図６に示す図では、第１コア１０の第１ティース１１と第２ティース１６との配置関係が理解しやすいように、マグネットホルダー３０およびマグネット４０は図示していない。

また、第１コア１０には、その外周の下端から側方に突出した３つの第１フランジ部１２が設けられており、各第１フランジ部１２にはネジ（不図示）を挿通させるための第１ネジ孔１３がそれぞれ２つずつ形成されている。同様に第２コア１５には、その外周の上端から側方に突出した３つの第２フランジ部１７が設けられており、各第２フランジ部１７にはネジ（不図示）を挿通させるための第２ネジ孔１８がそれぞれ２つずつ形成されている。そして、第１ネジ孔１３と第２ネジ孔１８とが一致するように第１コア１０および第２コア１５を配置し、ネジを挿通させることで両者の位置決めおよび両者の固定ができるように構成されている。なお、第１コア１０に設けられる第１フランジ部１２および第１ネジ孔１３の個数ならびに第２コア１５に設けられる第２フランジ部１７および第２ネジ孔１８の個数は任意である。

また、本実施の形態に係るディテント装置１０７では、図７に示すように、第１ティース１１の先端部において、該第１ティース１１の先端側へ延設されるように第１補助磁石６１が設けられている。また、第２ティース１６の先端部において、該第２ティース１６の先端側へ延設されるように第２補助磁石６２が設けられている。第１補助磁石６１および第２補助磁石６２は、ともに永久磁石とすることができる。図７は、図５に示すディテント装置１０７が備える第１コア１０および第２コア１５の配置状態の一例を示す図である。

第１補助磁石６１は、通電時において磁石化した第１コア１０の第１ティース１１と同極となる磁石が選択される。また、第２補助磁石６２は、通電時において磁石化した第２コア１５の第２ティース１６と同極となる磁石が選択される。

第１補助磁石６１および第２補助磁石６２の取付位置は、上記した第１ティース１１の先端部および第２ティース１６の先端部に限定されるものではない。例えば、第１ティース１１および第２ティース１６それぞれの基端部に設けられていてもよい。あるいは、第１ティース１１および第２ティース１６それぞれの内側の面（マグネット４０と対向する側の面）における中間位置に、第１補助磁石６１および第２補助磁石６２が設けられる構成であってもよい。このように構成した場合、第１補助磁石６１および第２補助磁石６２の厚み分だけ第１ティース１１および第２ティース１６と、マグネット４０との距離を離す必要があるため、マグネット４０の吸着力によるトルクの大きさが小さくなったり、ディテント装置１０７の寸法が大きくなったりする場合がある。このため、第１補助磁石６１および第２補助磁石６２は、第１ティース１１および第２ティース１６と同一面となるように設けることが好適である。特には、第１補助磁石６１および第２補助磁石６２を、第１ティース１１および第２ティース１６の先端部に設ける構成とした場合、第１補助磁石６１および第２補助磁石６２が第１ティース１１および第２ティース１６と同一面となるように容易に形成できる。

また、ディテント装置１０７では、回転軸体１０２の回転に応じて回転するマグネットホルダー３０によってマグネット４０が保持された構成であったが、この構成に限定されるものではない。例えば、マグネット４０が回転軸体１０２の回転に応じて回転可能となるように、該回転軸体１０２に連結された構成であってもよい。このように構成される場合、ディテント装置１０７は、マグネットホルダー３０を必ずしも備える必要はない。

ところで、上記した構成を有するディテント装置１０７において第１補助磁石６１および第２補助磁石６２を設けない構成とした場合、コイル５０が通電時の時と、無通電時の時とでは操作感触が異なる。ここで、操作感触の相違が生じる要因を比較例に係るディテント装置１０７ａを例に挙げて以下に説明する。

（比較例）
比較例に係るディテント装置１０７ａは、上記した本実施の形態に係るディテント装置１０７と比較して、第１補助磁石６１および第２補助磁石６２を備えていない点以外は同様の構成となる。このため、比較例に係るディテント装置１０７ａが備える各部には本実施の形態に係るディテント装置１０７が備える各部と同様の符号を付し、各部の説明については省略する。

比較例に係るディテント装置１０７ａが無通電時にあるとき、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０との位置関係は図８に示すようになる。図８は、本発明の比較例に係るディテント装置１０７ａが無通電時にあるときの、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０との位置関係ならびにそれぞれの磁極の一例を模式的に示す図である。この例では、隣接する第１ティース１１と第２ティース１６とにおいて、それぞれの中心間の間隔が１１．２５度となるように配置されている。

図８に示すように、無通電時における初期位置（０度）では、マグネット４０の着磁部分の対向する位置に第１ティース１１または第２ティース１６が配置されており、マグネット４０の各着磁部分は、対向する第１ティース１１または第２ティース１６に対して吸引力が働く。このように、マグネット４０の着磁部分と第１ティース１１または第２ティース１６とが対向する位置に停止し、マグネット４０の吸引力により安定している位置を安定点と称する。

ここで、ノブ１０１の回転操作に応じてマグネットホルダー３０が５．６２５度だけ回転すると、マグネット４０の着磁部分が移動し、第１ティース１１と第２ティース１６との間隙位置と対向する位置となる。図８の例ではマグネット４０の着磁部分は紙面右側に向かって移動するものとする。

このとき、マグネット４０の着磁部分は隣接する第１ティース１１と第２ティース１６との両方に吸引力が働くこととなる。このため、マグネット４０に外力が少しでも加わると左右いずれかの安定点に移動してしまう。このような外力が少しでも加わると左右いずれかの安定点に移動してしまう位置を不安定点と称する。

マグネットホルダー３０が５．６２５度だけさらに同じ方向に移動すると、マグネット４０の着磁部分が移動し、マグネット４０の着磁部分と第１ティース１１または第２ティース１６とが対向する位置、すなわち安定点となる。

このため、無通電時では、マグネット４０が１１．２５度移動する度に、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０の着磁部分とは安定点となる位置関係にある。なお、この安定点となる位置で、ノブ１０１の回転移動が停止する構成となっている。

これに対して、通電時では、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０の着磁部分との関係は図９に示すようになる。図９は、本発明の比較例に係るディテント装置１０７ａが通電時にあるときの、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０との位置関係ならびにそれぞれの磁極の一例を模式的に示す図である。

なお、本実施形態では、通電時においてコイル５０で生じた磁界が作用して第１ティース１１がＳ極に、第２ティース１６がＮ極にそれぞれ磁石化する構成を例に挙げて説明する。

図９に示すように、通電時における初期位置（０度）では、マグネット４０のＮ極に着磁された部分の対向する位置にＳ極となる第１ティース１１が配置されており、マグネット４０のＳ極に着磁された部分の対向する位置にＮ極となる第２ティース１６が配置され、マグネット４０の着磁部分と対向する第１ティース１１または第２ティース１６との間で吸引力が働く安定点の位置にある。

ここで、ノブ１０１の回転操作に応じてマグネットホルダー３０が５．６２５度だけ回転すると、マグネット４０の着磁部分は、第１ティース１１と第２ティース１６との間隙位置と対向する位置まで移動する。図９の例では、図８の例と同様に、マグネット４０の着磁部分は紙面右側に向かって移動するものとする。

このとき、例えば、マグネット４０のＮ極に着磁された部分は、隣接する第１ティース１１と第２ティース１６とにおいて、第１ティース１１に対しては吸引力が働くが、第２ティース１６に対しては反発力が働いた状態となる。さらに、マグネットホルダー３０が５．６２５度だけ同じ方向に移動すると、マグネット４０の着磁部分と、該着磁部分と対向する位置にある第１ティース１１または第２ティース１６とは同極となる。このため、マグネット４０の着磁部分と対向する第１ティース１１または第２ティース１６とは互いに反発力が働いた状態であり、外力が少しでも加わると紙面における左右いずれかの安定点に移動してしまう不安定点にある。

この不安定点の位置から、ノブ１０１の回転操作に応じてマグネットホルダー３０が５．６２５度だけさらに同じ方向に移動すると、マグネット４０の着磁部分は、第２ティース１６と第１ティース１１との間隙位置と対向する位置に移動する。この位置からさらに、ノブ１０１の回転操作に応じてマグネットホルダー３０が５．６２５度だけ同じ方向に移動するとマグネット４０の着磁部分と、該着磁部分と対向する位置にある第１ティース１１または第２ティース１６とは異極となり、安定点となる。

このため、通電時では、マグネット４０が２２．５度移動する度に、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０の着磁部分とは安定点となる位置関係にある。したがって、比較例に係るディテント装置１０７ａにおいて、無通電時と通電時とでは、安定点となる周期が異なるため、ノブ１０１の回転移動を停止させる位置が異なる場合がある。

そのため、無通電時にノブ１０１が回転し、任意の安定点でノブ１０１が停止したとする。この状態において通電させると、回転後のノブ１０１の位置が、通電時の安定点と一致しない場合は、ノブ１０１は左右いずれかに回転し、通電時の安定点となる位置まで移動してしまうこととなる。

（本実施の形態に係るディテント装置における安定点）
一方、本実施の形態に係るディテント装置１０７では、第１ティース１１および第２ティース１６に第１補助磁石６１および第２補助磁石６２を備える構成である。このため、無通電時および通電時において安定点を図１０、１１に示すように一致させることができる。図１０は、本発明の実施形態に係るディテント装置１０７が無通電時にあるときの、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０との位置関係、ならびにそれぞれの磁極の一例を模式的に示す図である。また、図１１は、本発明の実施形態に係るディテント装置１０７が通電時にあるときの、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０の位置関係、ならびにそれぞれの磁極の一例を模式的に示す図である。

図１０、１１に示す例では、第１ティース１１と第２ティース１６とは、それぞれの中心間の間隔が１１．２５度となるように配置されている。また、通電時では第１ティース１１はＳ極に、第２ティース１６はＮ極に磁石化するものとする。

すなわち、図１０に示すように、まず無通電時におけるマグネット４０の初期位置（０度）では、マグネット４０の着磁部分の対向する位置に、該着磁部分の磁極とは異極となる第１補助磁石６１または第２補助磁石６２を備えた第１ティース１１または第２ティース１６が配置されている。このため、マグネット４０の各着磁部分と、対向する第１ティース１１および第２ティース１６とは互いに吸引力が働く安定点の位置にある。

ここで、ノブ１０１の回転操作に応じてマグネットホルダー３０が５．６２５度だけ移動すると、マグネット４０の着磁部分が移動し、第１ティース１１と第２ティース１６との間隙部分と対向する位置となる。図１０の例ではマグネット４０の着磁部分は紙面右側に向かって移動するものとする。このとき、マグネット４０の着磁部分は隣接する第１ティース１１と第２ティース１６とにおいて、一方に対して吸引力が働くが、他方に対しては反発力が働く状態となる。

さらに、ノブ１０１の回転操作に応じてマグネットホルダー３０が５．６２５度だけ同じ方向に移動すると、マグネット４０の着磁部分が移動し、マグネット４０の着磁部分の対向する位置に、マグネット４０の着磁部分の磁極と同極の第１補助磁石６１または第２補助磁石６２を備えた第１ティース１１または第２ティース１６が配置された不安定点の位置となる。このため、マグネット４０に外力が少しでも加わると左右いずれかの安定点の位置に移動してしまう。

この不安定点の位置からマグネットホルダー３０が５．６２５度だけさらに同じ方向に移動すると、マグネット４０の着磁部分は、第２ティース１６と第１ティース１１との間隙部分と対向する位置となる。このとき、マグネット４０の着磁部分は隣接する第１ティース１１と第２ティース１６とにおいて、一方に対して吸引力が働くが、他方に対しては反発力が働く状態となる。

ノブ１０１の回転操作に応じてマグネットホルダー３０がこの位置からさらに５．６２５度だけ同じ方向に移動すると、マグネット４０の着磁部分は、マグネット４０の着磁部分の磁極とは異極となる第１補助磁石６１または第２補助磁石６２を備えた第１ティース１１または第２ティース１６と対向する位置、すなわち安定点となる。

このように、本実施の形態に係るディテント装置１０７では、無通電時のときであっても、マグネット４０が２２．５度移動する度に、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０の着磁部分とは安定点となる。

これに対して、通電時では、第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０の着磁部分との吸引／反発状態の関係は図１１に示すように、図１０に示す比較例に係るディテント装置１０７ａと同様となり、２２．５度の周期で安定点となる。このため、通電時における本実施の形態に係るディテント装置１０７の第１ティース１１および第２ティース１６とマグネット４０の着磁部分との吸引／反発状態の関係に関する説明は省略する。

以上のように、本実施の形態に係る入力装置１００では、ディテント装置１０７のコイル５０が通電時のときと、無通電時のときとで、安定点の状態となる周期を一致させることができる。このため、入力装置１００では、操作感触の違いを無くし、良好な操作感を得ることができる。なお、実施の形態では、入力装置１００を例に挙げて説明したが、ディテント装置１０７を備えた回転型操作装置１１０においても同様な効果が得られる。

また、第１ティース１１および第２ティース１６は、第１補助磁石６１および第２補助磁石６２を備え、これらの磁力をマグネット４０の着磁部分と第１ティース１１および第２ティース１６との間における吸引力／反発力に利用することができる構成となっている。このため、通電時において、コイル５０に供給する電流の大きさを第１補助磁石６１および第２補助磁石６２を備えない構成の時よりも小さくすることができる。

また、上記では、全ての第１ティース１１に第１補助磁石６１を、全ての第２ティース１６に第２補助磁石６２を設ける構成を例に挙げて説明した。しかしながら、第１補助磁石６１は、環状に配設された複数の第１ティース１１において所定の間隔ごとに設けられ、第２補助磁石６２は、環状に配設された複数の第２ティース１６において所定の間隔ごとに設けられてもよい。このように構成する場合、全ての第１ティース１１および第２ティース１６に第１補助磁石６１および第２補助磁石６２を設ける必要がないため、製造コストを抑制することができる。さらには、第１ティース１１または第２ティース１６のいずれか１つだけに補助磁石（第１補助磁石６１または第２補助磁石６２）が設けられた構成としてもよい。補助磁石（第１補助磁石６１または第２補助磁石６２）を１つだけ備えた構成としたとしても、補助磁石が設けられている部分ではノブ１０１が２２．５度回転する度に、換言するとマグネット４０が２２．５度移動する度に安定点となり、無通電時における安定点の位置と、通電時における安定点の位置を一致させることができる。

（変形例）
次に、図１２を参照して、本実施の形態に係る入力装置１００をシフト装置の入力部として車に取り付けられた場合を、変形例として説明する。図１２は、本実施の形態の変形例に係る入力装置１００の一例を示す平面図である。

図１２に示すように、入力装置１００は、車（不図示）の動作状態を変更する、シフトバイワイヤ方式のシフト装置の入力部として車に取り付けられている。図中のＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｌは、以下の意味で記載されている。Ｐ：パーキング（タイヤをロックした状態）。Ｎ：ニュートラル（タイヤをロックしない状態）。Ｄ：ドライブ（通常走行状態）。Ｌ：ロー（エンジンブレーキなどが必要な状態）。Ｒ：リバース（後退させる状態）。

通常、入力装置１００を用いて車の運転を行う場合、運転者はノブ１０１を回転させて運転状態を選択する。ノブ１０１には、選択位置を示す目印１１１が刻印されており、ディテント装置１０７は、目印１１１がＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｌの各位置へ移動する際に強い力覚が発生するように回転軸体１０２のトルクを制御している。具体的には、ディテント装置１０７では、運転者がノブ１０１を回転させると、その回転を検出器１０６が検出し、検出結果を示す信号を制御装置（不図示）に出力する。制御装置は、検出器１０６から受け付けた信号に応じて、ディテント装置１０７のコイル５０に電流を流し、ディテント装置１０７を通電状態とする。このようにディテント装置１０７を通電状態とすることで、回転軸体１０２に強いトルクを与え、節度感覚を発生させる。なお、ノブ１０１の回転を検出した際、検出器１０６は、目印１１１がＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｌのどの位置をあるかを示す情報を制御装置（不図示）にさらに送信してもよい。

なお、目印１１１がＤの位置にある場合は、回転制御部１０５がアーマチュア１５１を固定して、ノブ１０１が回転できないように制御する構成となっていてもよい。これは、走行中に、不本意に目印１１１の位置がＤの位置からＬの位置に変わり、エンジンブレーキが急にかかることを防止するためである。

また、目印１１１の位置をＤの位置からＬの位置に変更させるには、運転者はノブ１０１を押下しながら右に回転させる構成としてもよい。このように構成される場合、ノブ１０１が押下されることにより回転軸体１０２を介してスイッチ１０８が運転者による押下動作を検出する。そして、その検出結果を示す信号を回転制御部１０５に出力する。回転制御部１０５は、スイッチ１０８から受け付けた信号に応じて、アーマチュア１５１の固定を解除させる。これにより、運転者はノブ１０１を回転させて目印１１１の位置をＤの位置からＬの位置に変更することができる。

以上のように、入力装置１００は、シフト装置の入力部として適用することができる。なお、上記した変形例では、入力装置１００をシフト装置の入力部として適用させる例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、入力装置１００は、テレビやエアコンなどの電気機器を操作するための入力部など任意の機器にも適用することができる。

本発明は、車や電気機器など回転操作によって制御される装置などに利用可能である。

１０ 第１コア
１１ 第１ティース
１２ 第１フランジ部
１３ 第１ネジ孔
１５ 第２コア
１６ 第２ティース
１７ 第２フランジ部
１８ 第２ネジ孔
２１ 第１軸受
２２ 第２軸受
３０ マグネットホルダー
３１ 第四溝部
４０ マグネット
５０ コイル
５１ ボビン
５２ 電線
５３ コネクタ
６１ 第１補助磁石
６２ 第２補助磁石
１００ 入力装置
１０１ ノブ
１０２ 回転軸体
１０３ フランジ部材
１０４ 弾性部材
１０５ 回転制御部
１０６ 検出器
１０７ ディテント装置
１０７ａ ディテント装置
１０８ スイッチ
１０９ 固定軸体
１１０ 回転型操作装置
１１１ 目印
１２１ 第一突部
１２２ 第二突部
１３１ 第一溝
１４２ 第二溝
１５１ アーマチュア
１５２ 電磁石
１５３ ヨーク
１５４ 第三溝
１６０ 主歯車
１６１ 第一歯車
１６２ 第二歯車
１６３ 検出素子
２００ 筐体

Claims (4)

1. 回転操作されるノブと、
   前記ノブに対する回転操作に応じて回転する回転軸体と、
   前記回転軸体の回転にトルクを与えて前記回転操作に節度感を発生させる電磁アクチュエータと、を備えた回転型操作装置であって、
   前記電磁アクチュエータは、
   略歯型形状の磁性体であるティースを成す複数の第１ティース及び第２ティースが交互に環状に配設されたコアと、
   前記回転軸体の回転に応じて回転可能に前記回転軸体に連結され、前記ティースの内面に対向するように前記コアの内側に配置されて周方向に異なる磁極が交互に着磁された環状のマグネットと、
   前記コアの外側に配置され、通電されることにより前記第１ティースおよび前記第２ティースを互いに異なる極性に磁化するコイルと、を有し、
   前記ティースのうち少なくとも１つには補助磁石が設けられており、前記補助磁石は、前記コイルが通電されたときに当該補助磁石が設けられた前記ティースの磁極と同極となる磁石で構成されている、回転型操作装置。
2. 前記補助磁石は、前記ティースの先端部に、該ティースの先端側へ延設されるようにして設けられる請求項１に記載の回転型操作装置。
3. 前記補助磁石は、前記第１ティースおよび第２ティースそれぞれにおいて所定の間隔ごとに設けられている請求項１または２に記載の回転型操作装置。
4. 請求項１に記載の回転型操作装置と、
   前記ノブの回転を検出し、検出した結果を示す信号を出力する検出部と、を備える入力装置。

Images