JP2019091620A - 操作装置 - Google Patents

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真一 倉石
伊藤 健二
Kenji Ito
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Abstract

【課題】操作軸に対する位置検出を良好に行う。【解決手段】操作装置10では、操作軸26が傾動操作されたときに、磁石側連結部材60に対して軸側連結部材56が変位して、連結機構50の初期連結状態が解除される。すなわち、連結機構50における、操作軸26の回転操作を磁石42に伝達可能な状態が解除される。また、この状態では、操作軸26の軸方向から見て、磁石42が操作軸26に軸心に対してずれた位置に配置される。このため、操作軸26が傾動されたときに、仮に、操作軸26が軸回りに回動されても、磁石側連結部材60(すなわち、磁石42)が自身の軸回りに回動することを抑制できる。したがって、操作軸26(操作ノブ30)の傾動操作を、磁気センサ44によって良好に検知することができる。【選択図】図1

Description

本発明は、操作装置に関する。
下記特許文献1には、回転位置検出に用いられる非接触磁気式のポテンションメータが開示されている。このポテンションメータでは、シャフトにマグネット(磁石)が一体回転可能に設けられている。また、シャフトの軸方向において、ホール素子(磁気センサ)がマグネットと対向して配置されている。このため、シャフトを軸回りに回動させることで、マグネットがホール素子に対して相対回転する。これにより、シャフトの回動位置をホール素子によって検出することができる。
一方、操作装置では、操作軸を回動可能に且つ傾動可能に構成された操作軸を有するものがある。すなわち、操作装置が、複合操作可能に構成されている。これにより、多機能形の操作装置を実現することができる。
そして、上記複合操作可能な操作装置において、上記ポテンションメータの構造を適用することで、操作軸の回動位置及び傾動位置をホール素子によって検出することができる。
特開2006−214985号公報
しかしながら、上記操作装置において、上記ポテンションメータの構造を適用した場合には、以下に示す事項が問題点として挙げられる。
すなわち、上記操作装置では、上述のように、操作軸が回動可能に且つ傾動可能に構成されている。このため、仮に、操作軸が傾動操作されているときに、操作軸に回動力が付与されて、操作軸が自身の軸回りに回動したときには、ホール素子よる位置検出において誤検出を起こす可能性がある。その結果、ホール素子による操作軸に対する位置検出を良好に行うことができなくなる虞がある。
本発明は、上記事実を考慮して、操作軸に対する位置検出を良好に行うことができる操作装置を提供する。
形態1:本発明の1又はそれ以上の実施形態は、軸方向一端部に操作部が設けられ、軸回りに回動操作可能に且つ傾動操作可能に構成された操作軸と、前記操作軸の軸方向他方側に設けられた磁石と、前記磁石に対して前記操作軸の軸方向他方側に離間して設けられ、前記磁石の磁束密度に応じた出力値を出力する磁気センサと、前記操作軸と前記磁石との間に設けられ、前記操作軸の軸方向他端部に相対移動不能に設けられた軸側連結部材と、前記磁石と相対移動不能に構成された磁石側連結部材と、を含んで構成され、前記操作軸の初期位置において、前記磁石の磁力によって前記軸側連結部材及び前記磁石側連結部材が初期連結状態で連結されている連結機構と、を備え、前記操作軸が回動操作されたときには、前記軸側連結部材及び前記磁石側連結部材が、前記初期連結状態で作動して、前記磁石を前記操作軸の軸回りに回転させ、前記操作軸が傾動操作されたときには、前記磁石側連結部材に対して前記軸側連結部材が変位して前記初期連結状態が解除され、前記操作軸の傾動角度が所定角度に達したときに前記軸側連結部材または前記操作軸が前記連結機構に傾動操作を伝達する状態に当接し、前記操作軸の所定角度以上の傾動によって、前記連結機構が、作動して、前記磁石側連結部材と共に前記磁石を前記磁気センサに対して相対移動させる操作装置である。
形態2:本発明の1又はそれ以上の実施形態は、前記軸側連結部材が、磁石または強磁性体によって構成されており、前記磁石側連結部材が、強磁性体によって構成されている操作装置である。
形態3:本発明の1又はそれ以上の実施形態は、前記連結機構は、前記操作軸の軸方向に対して直交する直交方向にスライド可能に構成されたスライダを有しており、前記磁石側連結部材は、前記操作軸と同軸上に配置され、且つ前記スライダに回動可能に支持されたシャフト状に形成されており、前記操作軸の傾動角度が所定角度以上のときに前記軸側連結部材または前記操作軸が前記スライダに当接することで、前記スライダが、前記磁石側連結部材及び前記磁石と共に前記直交方向にスライドする操作装置である。
形態4:本発明の1又はそれ以上の実施形態は、前記スライダは、保持部材によってスライド可能に保持されており、前記保持部材には、前記操作軸の傾動操作時に前記磁石側連結部材をガイドするガイド孔が形成されている操作装置である。
形態5:本発明の1又はそれ以上の実施形態は、前記保持部材は、支持部材によって、前記操作軸の軸方向に移動可能に支持されており、前記操作軸が軸方向他方側へ押圧されたときには、前記支持部材が変形すると共に、前記初期連結状態を維持した状態で、前記磁石が前記磁気センサに接近する操作装置である。
形態6:本発明の1又はそれ以上の実施形態は、前記スライダは、前記操作軸の傾動時に前記軸側連結部材が摺接される凹面と、前記凹面から前記操作軸の軸方向一方側へ突出された当接部と、を含んで構成されており、前記操作軸の傾動角度が所定角度に達したときには、前記軸側連結部材又は前記操作軸が前記当接部に当接する操作装置である。
形態7:本発明の1又はそれ以上の実施形態は、前記軸側連結部材は、前記操作軸の軸方向から見て、前記磁石側連結部材とラップする内側連結部と、前記内側連結部に対して前記操作軸の径方向外側に配置された外側連結部と、を含んで構成されており、前記外側連結部の厚みが前記内側連結部の厚みに比べて薄く設定され、前記操作軸の非作動状態では、前記内側連結部が前記磁石側連結部材と当接しており、前記操作軸の傾動角度が所定角度に達したときには、前記外側連結部が前記磁石側連結部材と当接する操作装置である。
本発明の1又はそれ以上の実施形態によれば、操作軸に対する位置検出を良好に行うことができる。
図1は、第1の実施の形態に係る操作装置を示す縦断面(図3の1−1線断面図)である。 図2は、第1の実施の形態に係る操作装置の全体を示す斜視図である。 図3は、図2に示される操作装置を軸方向一方側から見た平面図である。 図4は、図1に示される連結機構を示す平面図である。 図5は、図1に示される操作ノブがプッシュ操作されたときの状態を示す断面図である。 図6は、図1に示される操作ノブが第1直交方向一方側へ傾動操作され、操作軸の傾動角度が所定角度に達した状態を示す断面図である。 図7は、図6に示される状態から操作ノブが第1直交方向一方側へさらに傾動操作された状態を示す断面図である。 図8は、第2の実施の形態に係る操作装置を示す縦断面であり、操作ノブが第1直交方向一方側へ傾動操作され、且つ操作軸の傾動角度が所定角度に達した状態を示す断面図である。
(第1の実施の形態)
以下、図1〜図7を用いて、第1の実施の形態に係る操作装置10について説明する。図2及び図3に示されるように、操作装置10は、全体として、略円柱状に形成されている。そして、図面において、適宜示される矢印Aは、操作装置10の軸方向一方側(上側)を示しており、矢印Bは、操作装置10の軸方向他方側(下側)を示している。また、以下の説明では、操作装置10の軸方向に対して直交する方向を第1直交方向(図3の矢印C及び矢印D方向)と称し、平面視で第1直交方向に対して直交する方向を第2直交方向(図3の矢印E及び矢印F方向)と称する。そして、第1直交方向及び第2直交方向が、本発明の「直交方向」に対応している。
図1にも示されるように、操作装置10は、操作装置10の下部における外郭を構成するケース12と、操作装置10の上端部を構成し且つ操作装置10の軸線ALと同軸上に配置された「操作部」としての操作ノブ30と、を含んで構成されている。そして、操作装置10では、操作ノブ30を軸線AL回りに回動させる回動操作、操作ノブ30を第1直交方向又は第2直交方向に傾動させる傾動操作、及び操作ノブ30を下側へ押圧させるプッシュ操作、の3つの操作が可能に構成されている。すなわち、操作装置10が複合操作可能な多機能型の操作装置として構成されている。
また、操作装置10では、ケース12内において、操作軸26と、基板36と、操作軸26の操作位置を検出するための位置検出機構40と、が収容されている。さらに、操作装置10は、操作軸26を傾動可能に且つ回動可能に支持する傾動部材20を有している。以下、操作装置10の各構成について説明する。
(ケース12について)
ケース12は、全体として下側へ開放された略有底円筒状に形成されている。また、ケース12は、上下方向に2分割されて、ケース12の下側部分を構成する下ケース14と、ケース12の上側部分を構成する上ケース16と、を含んで構成されている。
下ケース14は、上下方向を軸方向とした略円筒状に形成されて、軸線ALと同軸上に配置されている。また、下ケース14の下側の開口部には、上下方向を板厚方向とした略円板状のカバー18が嵌入されており、下ケース14の下側の開口部がカバー18によって閉塞されている。
また、下ケース14の外周部における上端部には、径方向内側に一段下がった段差部14Aが形成されている。さらに、下ケース14の上端部には、径方向内側へ張出された張出部14Bが一体に形成されている。この張出部14Bの下端部には、下側へ延出された複数(本実施の4箇所)のリブ14Cが形成されており、リブ14Cは、下ケース14の周方向において、等間隔(90度毎)に配置されている。また、リブ14Cは、下ケース14の周方向から見た断面視で、下側へ開放された略逆U字形状に形成されている。
上ケース16は、下側へ開放された略有底円筒状に形成されている。そして、上ケース16の側壁の内部に、下ケース14の段差部14Aが嵌入されて、上ケース16が下ケース14の上側の開口部を閉塞するように、下ケース14に組付けられている。また、上ケース16の頂壁の略中心部には、後述する傾動部材20及び操作軸26を配置するための略円形状の配置孔16Aが貫通形成されている。
(傾動部材20について)
傾動部材20は、全体として上下方向を軸方向とした略円筒状に形成されており、傾動部材20の下部が径方向外側へ末広がりに形成されている。具体的には、傾動部材20は、傾動部材20の下部を構成する下傾動部20Lと、傾動部材20の上部を構成する上傾動部20Uと、を含んで構成されている。
下傾動部20Lは、下側へ開放された略半球凹状(椀形状)に形成されており、下傾動部20Lの下端部が上ケース16の配置孔16A内に配置されている。この下傾動部20Lは、上ケース16に設けられた図示しない傾動ガイドによって、傾動可能に支持されている。具体的には、下傾動部20Lが、傾動支点FP(図1参照)を中心に傾動可能に構成されている。
下傾動部20Lの上端部には、後述する操作軸26を支持するための支持ボス20Aが一体に形成されている。この支持ボス20Aは、上下方向を軸方向とした略円筒状に形成されると共に、下傾動部20Lに対して上側へ突出されている。また、支持ボス20Aは、軸線ALと同軸上に配置されると共に、平面視で下傾動部20Lの中央部に形成されており、支持ボス20Aの内部が、上下方向に貫通されている。
上傾動部20Uは、上下方向を軸方向とした略円筒状に形成されると共に、支持ボス20Aの径方向外側において、下傾動部20Lから上側に突出されている。また、上傾動部20Uの外周部には、後述する操作ノブ30の回動操作時に節度感を付与するための節度部材22が設けられている。節度部材22は、上傾動部20Uの径方向に移動可能に上傾動部20Uに支持されると共に、節度スプリング24によって上傾動部20Uの径方向外側に付勢されている。また、節度部材22には、略半球状の節度部22Aが形成されており、節度部22Aは節度部材22から上傾動部20Uの径方向外側へ突出されている。
(操作軸26について)
操作軸26は、上下方向を軸方向とした円形シャフト状に形成されている。操作軸26の軸方向中間部には、鍔部26Aが形成されており、鍔部26Aは略円環状に形成されて、操作軸26の径方向外側へ突出されている。そして、操作軸26の上端側の部分(詳しくは、鍔部26Aに対して上側の部分)が、傾動部材20の支持ボス20A内に下側から挿入されて、操作軸26が、軸線ALと同軸上に配置されると共に、支持ボス20Aに回動可能に支持されている(図1に示される状態であり、以下、操作軸26における、この位置を「初期位置」と称する)。また、後述する操作ノブ30が傾動操作されたときには、操作軸26が、傾動部材20と共に傾動支点FPを中心に初期位置から傾動するよう構成されている(図6参照)。
操作軸26の上端部には、後述する操作ノブ30を固定するための、上側へ開放された固定凹部26Bが形成されている。固定凹部26Bは、平面視で円形状を成しており、固定凹部26Bの内周部には、雌ネジが形成されている。なお、操作軸26の下端部は、後述する連結機構50によって支持されており、操作軸26の下側(軸方向他方側)への移動が連結機構50によって制限されている。
(操作ノブ30について)
操作ノブ30は、下側へ開放された略有底円筒状に形成されている。操作ノブ30は、操作ノブ30の内側部分を構成するノブベース32と、操作ノブ30の外側部分を構成するアウタノブ34と、を含んで構成されている。
ノブベース32は、下側へ開放された略有底円筒状に形成されている。このノブベース32の頂壁の中央部には、略円筒状を成す被固定部32Aが一体に形成されており、被固定部32Aは、ノブベース32から下側へ突出されている。また、被固定部32Aの内周部には、鍔部32Bが形成されており、鍔部32Bは被固定部32Aの径方向内側へ突出されている。そして、前述した操作軸26の上端部が被固定部32Aの内部に下側から嵌入されている。また、被固定部32Aの内部には、ネジSCが上側から挿入されて、ネジSCが固定凹部26Bの内周部に螺合して、ノブベース32が操作軸26に固定されている。これにより、操作ノブ30が、操作軸26と同軸上に配置されると共に、操作軸26に相対移動不能に連結されている。
また、ノブベース32が操作軸26に固定された状態では、前述した節度部材22が、ノブベース32の側壁の径方向内側に隣接して配置されている。また、ノブベース32の側壁の内周面には、径方向内側へ突出された複数の節度山32Cが一体に形成されており、節度山32Cは、ノブベース32の周方向に沿って所定間隔毎に配置される共に、ノブベース32の周方向全周に亘って形成されている。そして、ノブベース32の周方向に隣接する節度山32Cの間に、節度部材22の節度部22Aが配置されている。これにより、節度スプリング24の付勢力に抗してノブベース32(操作ノブ30)が軸線AL回りに回動すると、節度山32Cが節度部22Aを乗り越えて、操作ノブ30の回転操作時における節度感(クリック感)を操作者に付与する構成になっている。
アウタノブ34は、下側へ開放された略有底円筒状に形成されて、ノブベース32の外周部を覆っている。そして、アウタノブ34が、図示しない爪等によってノブベース32に固定されて、ノブベース32と相対移動不能に連結されている。
(基板36について)
基板36は、上下方向を板厚方向とする略円板状に形成されている。基板36は、下ケース14の内部に収容されると共に、カバー18の上面に載置されて、図示しない位置において、カバー18に固定されている。
(位置検出機構40について)
次に、本発明の要部である位置検出機構40について説明する。
位置検出機構40は、磁石42と、磁気センサ44と、操作軸26及び磁石42を連結するための連結機構50と、を含んで構成されている。
(磁石42について)
磁石42は、操作軸26の下側に配置されて、後述する連結機構50によって操作軸26に連結されている。この磁石42は、板状に形成されると共に、第2直交方向から見て、第1直交方向一方側へ向かうに従い上側へ傾斜して配置されている。
(磁気センサ44について)
磁気センサ44は、上下方向において磁石42と対向するように、基板36の上面に実装されている。換言すると、磁気センサ44は、磁石42に対して下側に離間して配置されている。磁気センサ44は、制御部46に電気的に接続されて、磁石42の磁束密度に応じた出力値を制御部46へ出力するようになっている。
ここで、詳細については後述するが、操作軸26(操作ノブ30)が回動操作されたときには、後述する連結機構50によって、磁石42が磁気センサ44に対して軸線ALの軸回りに相対回転し、操作軸26(操作ノブ30)がプッシュ操作されたときには、後述する連結機構50によって、磁石42が磁気センサ44に対して下側へ相対変位して接近するようになっている。また、操作軸26(操作ノブ30)が傾動操作されたときには、後述する連結機構50によって、磁石42が磁気センサ44に対して第1直交方向又は第2直交方向に相対変位するようになっている。これにより、操作軸26(操作ノブ30)の操作時には、磁気センサ44に対する磁石42の姿勢や位置が変化する。このため、制御部46が、磁気センサ44からの出力値に基づいて、操作軸26(操作ノブ30)の操作位置を判別するように構成されている。
(連結機構50について)
連結機構50は、操作軸26の操作を磁石42に伝達して、操作軸26の各操作時において、磁気センサ44に対する磁石42の姿勢や位置を変化させる機構として構成されている。この連結機構50は、「支持部材」としての複数(本実施の形態では、4箇所)の支持ラバー52と、「保持部材」としてのスライダレール54と、スライダ58と、軸側連結部材56と、磁石側連結部材60と、を含んで構成されている。
(支持ラバー52について)
支持ラバー52は、ゴム等の弾性材によって構成されている。また、支持ラバー52は、基板36の上面における外周部に載置され、基板36の周方向に所定間隔毎(90度毎)に配置されている。具体的には、支持ラバー52は、前述した下ケース14のリブ14Cの下側に離間して配置されている。この支持ラバー52は、支持ラバー52の下端部を構成する基部52Aと、支持ラバー52の上端部を構成する支持部52Bと、支持部52Bを基部52Aに連結する連結部52Cと、を含んで構成されている。
基部52Aは、上下方向を軸方向とした略円筒状に形成されており、基部52Aの下面が基板36に固定されている。支持部52Bは、上側へ開放された略有底円筒状に形成されている。また、支持部52Bの外径が、基部52Aの内径に比べて小さく設定されている。連結部52Cは、上下方向を軸方向とした略円筒形状を成しており、連結部52Cの径寸法が上側へ向かうに従い小さくなるように設定されている。そして、連結部52Cの上端部が支持部52Bの外周部の下端部に接続されており、連結部52Cの下端部が基部52Aの上端部の内周部に接続されている。
(スライダレール54について)
図1及び図4に示されるように、スライダレール54は、上下方向を板厚方向とした略円板状に形成されて、軸線ALと同軸上に配置されている。そして、スライダレール54の外周部が支持ラバー52の支持部52Bの上面に固定されて、スライダレール54が支持ラバー52によって支持されている。また、スライダレール54の外周部の上面には、下ケース14のリブ14Cの下面が隣接して配置されている。すなわち、スライダレール54の外周部が支持ラバー52及びリブ14Cによって挟み込まれて、スライダレール54が支持ラバー52及びリブ14Cによって保持されている。
また、前述した支持ラバー52はゴム等の弾性部材によって構成されている。このため、支持ラバー52が弾性変形することで、スライダレール54の下側への移動が許可されるようになっている。具体的には、スライダレール54に下側への荷重が作用したときには、支持ラバー52の連結部52Cが弾性変形して、スライダレール54の下側の移動が許可される構成になっている。すなわち、スライダレール54が支持ラバー52によって上下方向に移動可能に支持されている。
さらに、スライダレール54の外周部には、径方向外側へ開放された4箇所のガイド溝54A(図4参照)が形成されており、ガイド溝54Aは、スライダレール54の周方向に90度毎に配置されると共に、支持ラバー52の間に配置されている。このガイド溝54Aには、下ケース14に形成された図示しないガイドリブが挿入されている。これにより、スライダレール54が上下方向に移動するときには、ガイド溝54A及びガイドリブによって、スライダレール54がガイドされる構成になっている。
また、スライダレール54の中央部には、後述する磁石側連結部材60をガイドするためのガイド孔54Bが貫通形成されている。このガイド孔54Bは、平面視で略十字形に形成されている。具体的には、ガイド孔54Bは、第1直交方向に沿って延在された第1ガイド孔54B1と、第2直交方向に沿って延在された第2ガイド孔54B2と、を含んで構成されており、第1ガイド孔54B1及び第2ガイド孔54B2が、各々の長手方向中央部の位置において、交差している。
(軸側連結部材56について)
軸側連結部材56は、鉄・ニッケル・コバルト等や、それらを含む合金や、フェライト等の強磁性体によって構成されている。軸側連結部材56は、上下方向を軸方向とした略円柱状に形成されており、軸側連結部材56の外径が、操作軸26の外径と略一致している。そして、軸側連結部材56が、操作軸26と同軸上に配置されて、軸側連結部材56の上面が、操作軸26の下端面に固定されている。また、軸側連結部材56の下面は、操作軸26の傾動支点FPを中心とした凸曲面に形成されている。
(スライダ58について)
スライダ58は、上側へ開放された略有底円筒状に形成されている。また、スライダ58は、操作軸26と同軸上に配置されると共に、第1直交方向及び第2直交方向にスライド可能にスライダレール54の上面に載置されている。また、スライダ58は、スライダ58の底壁を構成するスライダベース部58Aと、スライダベース部58Aの外周部から上側へ延出された「当接部」としての当接筒部58Bと、を含んで構成されている。そして、操作軸26の下端部及び軸側連結部材56が、当接筒部58Bの内部に配置されている。スライダベース部58Aの上面は、凹面58Cとされており、凹面58Cは、上側へ開放され且つ操作軸26の傾動支点FPを中心とする凹曲面状に形成されている。これにより、操作軸26が傾動するときには、軸側連結部材56の下面が、スライダ58の凹面58C上を摺動するように構成されている。
スライダベース部58Aの軸心部には、後述する磁石側連結部材60を支持する円形状の支持孔58Dが貫通形成されており、支持孔58Dは、操作軸26と同軸上に配置されている。また、支持孔58Dの上端部には、上側へ開放されたザグリ部58Eが形成されており、ザグリ部58Eの外径が支持孔58Dの外径に比べて大きく設定されている。
なお、スライダ58には、図示しない回り止め機構が連結されており、スライダ58の軸回りの回転が抑制されている。さらに、スライダ58は、図示しないリターンスプリングによって、非作動状態(図1に示される状態)に保持されており、スライダ58が非作動状態から第1直交方向又は第2直交方向にスライドしたときには、上記リターンスプリングによって非作動状態に復帰するようになっている。
(磁石側連結部材60について)
磁石側連結部材60は、軸側連結部材56と同様に、鉄・ニッケル・コバルト等や、それらを含む合金や、フェライト等の強磁性体によって構成されている。磁石側連結部材60は、上下方向を軸方向とした円柱状に形成されている。磁石側連結部材60の外径は、支持孔58Dの内径に比べて僅かに小さく設定されると共に、操作軸26の外径と略一致している。そして、磁石側連結部材60が、スライダ58の支持孔58D内に回動可能に挿入されている。また、磁石側連結部材60の上端部には、径方向外側に張り出されたフランジ部60Aが一体に形成されており、フランジ部60Aは、スライダ58のザグリ部58E内に回動可能に収容されている。これにより、磁石側連結部材60の下側への移動がフランジ部60Aによって制限されている。
また、磁石側連結部材60がスライダ58に支持された状態では、磁石側連結部材60の上面が、スライダ58の凹面58Cと略面一になるように配置されて、軸側連結部材56の下面が、磁石側連結部材60の上面に当接されている。これにより、操作軸26の下方側への移動が制限されている。
さらに、磁石側連結部材60がスライダ58に支持された状態では、磁石側連結部材60がスライダレール54のガイド孔54Bの中心部内を挿通しており、磁石側連結部材60の下端部がスライダレール54の下側へ突出されている。また、磁石側連結部材60の外径は、ガイド孔54Bの幅寸法よりも僅かに小さく設定されており、磁石側連結部材60が、ガイド孔54Bの第1ガイド孔54B1又は第2ガイド孔54B2内を移動可能に構成されている。これにより、スライダ58が、磁石側連結部材60と共に第1直交方向及び第2直交方向にスライド可能に構成されている。
一方、磁石側連結部材60の下面は、磁石42を固定するための固定面60Bとされており、固定面60Bは、第2直交方向から見て傾斜して配置されている。具体的には、固定面60Bは、第2直交方向から見て、第1直交方向一方側へ向かうに従い上側に傾斜されている。そして、固定面60Bに、前述した磁石42が固定されている。これにより、磁石42が、第2直交方向から見て、第1直交方向一方側へ向かうに従い上側へ傾斜して配置されている。
また、磁石側連結部材60の軸方向中間部には、抜け止め部材62が装着されており、抜け止め部材62は、上下方向を板厚方向とした板状に形成されると共に、スライダレール54の下側に近接して配置されている。これにより、磁石側連結部材60の上側への移動が抜け止め部材62によって制限されている。
ここで、本実施の形態では、操作軸26の初期位置(非作動位置)において、軸側連結部材56と磁石側連結部材60とが、磁石42の磁力によって連結されている(図1に示される状態であり、以下、この状態を「初期連結状態」と称する)。この初期連結状態では、操作軸26の回動操作を連結機構50(詳しくは、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60)によって磁石42に伝達可能な状態にされている。
そして、詳細については後述するが、本実施の形態では、操作軸26(操作ノブ30)が初期位置から回動操作されると、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60が、初期連結状態を維持したまま、軸線AL回りに回動して、磁石42が磁気センサ44に対して相対回動する構成になっている。
また、本実施の形態では、操作軸26(操作ノブ30)が初期位置から下方側へプッシュ操作されると、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60が、初期連結状態を維持したまま下側へ変位して、支持ラバー52の連結部52Cが弾性変形し、磁石42が磁気センサ44に対して接近する構成になっている。
さらに、本実施の形態では、操作軸26が初期位置から傾動操作されると、連結機構50における初期連結状態が解除され、操作軸26の傾動角度が所定角度以上になると、連結機構50のスライダ58が作動して、磁石42が磁気センサ44に対して第1直交方向又は第2直交方向に相対移動するようになっている。
また、上述のように、連結機構50における初期連結状態では、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60との間に、磁石42の磁力による互いに引き合う引力が発生している。そして、スライダ58は、上述のように所定の保持力によって非作動状態に保持されており、当該保持力は、上記引力よりも高く設定されている。すなわち、操作軸26が初期位置から傾動操作されたときには、スライダ58の非作動状態を維持したまま、連結機構50における初期連結状態が解除される構成になっている。
(作用及び効果について)
次に、操作装置10に対する各操作を説明しつつ、本実施の形態の作用及び効果について説明する。
(操作装置10の回動操作について)
図1に示されるように、操作装置10の非作動状態では、連結機構50が初期連結状態にされて、操作軸26と磁石42とが連結機構50によって連結されている。具体的には、磁石42の磁力によって軸側連結部材56及び磁石側連結部材60が初期連結状態に連結されている。
そして、操作装置10に対して回動操作を行うときには、操作者が、操作ノブ30を軸線AL回りに回動させる。これにより、操作軸26が傾動部材20に対して相対回動する。このとき、連結機構50では、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60が初期連結状態に連結されているため、初期連結状態を維持したまま、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60が軸線AL回りに回動する。すなわち、連結機構50において、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60が、初期連結状態を維持したまま作動する。これにより、磁石42が磁気センサ44に対して軸線AL回りに回動して、磁石42の磁気センサ44に対する姿勢が変化する。その結果、変化する磁石42の磁束密度に応じた出力値を磁気センサ44が制御部46に出力して、制御部46が、操作ノブ30(操作軸26)の回転操作(位置)を判別する。
(操作装置10のプッシュ操作について)
操作装置10に対してプッシュ操作を行うときには、操作者が操作ノブ30を下側(図1の矢印B方向側)へ押圧する。また、この状態では、連結機構50が初期連結状態にされて、磁石42が、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60によって操作軸26に連結されている。このため、操作ノブ30に付与される下側への押圧荷重が、操作軸26、軸側連結部材56、スライダ58、及びスライダレール54を介して、支持ラバー52に伝達される。そして、上記押圧荷重が所定値を超えると、支持ラバー52の連結部52Cが弾性変形する。これにより、図5に示されるように、操作軸26、軸側連結部材56、スライダ58、磁石側連結部材60、及びスライダレール54が、図1に示される状態から下側へ移動する。このため、磁石42が、磁気センサ44に対する姿勢を維持したまま下側へ移動して、上下方向における磁石42と磁気センサ44との間の距離が変化する。その結果、変化する磁石42の磁束密度に応じた出力値を磁気センサ44が制御部46に出力して、制御部46が、操作ノブ30(操作軸26)のプッシュ操作を判別する。
(操作装置10の傾動操作について)
操作装置10に対して傾動操作を行うときには、操作者が操作ノブ30を第1直交方向又は第2直交方向へ傾動させる。なお、操作ノブ30に対する第1直交方向への傾動操作と、操作ノブ30に対する第2直交方向への傾動操作と、は同様であるため、以下、操作ノブ30を第1直交方向一方側(図1の矢印C方向側)へ傾動させたときの操作として説明する。
図1に示される状態から操作ノブ30を第1直交方向一方側へ傾動させると、操作軸26が初期位置から第1直交方向一方側へ傾動する。このとき、連結機構50の軸側連結部材56及び磁石側連結部材60は、磁石42の磁力によって互いに引き合う引力が発生している。また、スライダ58は、所定の保持力によって非作動状態に保持されており、当該保持力が、上記引力よりも高く設定されている。このため、操作軸26を上記引力に抗して傾動させると、スライダ58及び磁石側連結部材60の非作動状態が維持されたまま、軸側連結部材56が磁石側連結部材60に対して相対変位する。これにより、連結機構50における軸側連結部材56と磁石側連結部材60との初期連結状態が解除される。
連結機構50における軸側連結部材56と磁石側連結部材60との初期連結状態が解除されると、軸側連結部材56の下面がスライダ58の凹面58C上を摺動しながら、軸側連結部材56が磁石側連結部材60に対して相対変位する。そして、図6に示されるように、操作軸26の傾動角度が所定角度に達すると、軸側連結部材56の下端がスライダ58の当接筒部58Bに当接する。また、この状態では、軸側連結部材56の下端が、磁石側連結部材60のフランジ部60Aに僅かに当接されている。
図7に示されるように、操作軸26が、図6に示される状態からさらに傾動すると、軸側連結部材56の下端がスライダ58の当接筒部58Bを第1直交方向他方側へ押圧する。これにより、スライダ58が非作動状態から第1直交方向他方側(図7の矢印D方向側)へスライド(作動)する。このとき、軸側連結部材56の下端が、スライダ58の当接筒部58Bの内周面上を上側へ摺動しながら、操作軸26が傾動される。さらに、この状態では、軸側連結部材56が磁石側連結部材60に対して上側に離間して配置されている。
また、スライダ58には、磁石側連結部材60が回動可能に支持されており、磁石側連結部材60の下面には磁石42が固定されている。このため、スライダ58が第1直交方向他方側へスライドするときには、磁石側連結部材60及び磁石42が、スライダ58と共に第1直交方向他方側へスライドする。これにより、磁石42が磁気センサ44に対して第1直交方向他方側へ相対移動する。なお、このときには、磁石42の一部が磁気センサ44と上下方向に対向配置されている。そして、磁石42は、第2方向から見て第1方向一方側へ向かうに従い上側へ傾斜されている。よって、磁気センサ44に対する磁石42の磁束密度が変化する。その結果、変化する磁石42の磁束密度に応じた出力値を磁気センサ44が制御部46に出力して、制御部46が、操作ノブ30(操作軸26)の傾動操作(位置)を判別する。
以上説明したように、本実施の形態の操作装置10によれば、操作軸26が傾動操作されたときには、軸側連結部材56が磁石側連結部材60に対して変位して、連結機構50の初期連結状態が解除される。すなわち、連結機構50における、操作軸26の回転操作を磁石42に伝達可能な状態が解除される。また、この状態では、操作軸26の軸方向から見て、磁石42が操作軸26に軸心に対してずれた位置に配置される。このため、操作軸26が傾動されたときに、仮に、操作軸26が軸回りに回動されても、磁石側連結部材60(すなわち、磁石42)が自身の軸回りに回動することを抑制できる。したがって、操作軸26(操作ノブ30)の傾動操作(位置)を、磁気センサ44によって良好に検知することができる。
また、上述のように、連結機構50の初期連結状態では、軸側連結部材56と磁石側連結部材60とが磁石42の磁力によって連結されている。そして、操作軸26が傾動操作されたときには、軸側連結部材56と磁石側連結部材60との間に生じる引力に抗して、操作軸26が傾動して、連結機構50の初期連結状態が解除される。このため、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60の初期連結状態が解除されるときに、操作軸26(操作ノブ30)を介して操作者にクリック感が付与される。これにより、操作軸26(操作ノブ30)の傾動操作時に、当該クリック感を付与する機構を別途設けることなく、操作者にクリック感が付与することができる。
また、操作装置10では、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60が強磁性体によって構成されている。このため、簡易な構成で、軸側連結部材56と磁石側連結部材60とを初期連結状態に連結することができる。
また、連結機構50では、スライダ58のスライダベース部58Aに磁石側連結部材60が回動可能に支持されている。そして、操作軸26の傾動角度が所定角度以上のときに、軸側連結部材56がスライダ58の当接筒部58Bに当接して、スライダ58が第1直交方向又は第2直交方向にスライドする。このため、操作軸26の傾動操作時には、連結機構50において、操作軸26の傾動操作を磁石42へ伝達する機能を一旦解除して、当該解除後に、スライダ58が作動することで、磁石42を磁気センサ44に対して第1直交方向又は第2直交方向に相対移動させることができる。
また、連結機構50では、スライダ58がスライダレール54にスライド可能に保持されており、スライダレール54には、ガイド孔54Bが貫通形成されている。さらに、ガイド孔54B内には、スライダ58に回動可能に支持された磁石側連結部材60が相対移動可能に挿入されている。これにより、スライダ58及び磁石側連結部材60が第1直交方向又は第2直交方向にスライドするときには、ガイド孔54Bによって磁石側連結部材60がガイドされる。これにより、スライダ58を第1直交方向又は第2直交方向へ良好にスライドさせることができる。
また、スライダレール54は、支持ラバー52によって下側から支持されており、支持ラバー52はゴム等の弾性部材によって構成されている。このため、操作軸26(操作ノブ30)がプッシュ操作されたときには、支持ラバー52が弾性変形して、軸側連結部材56及び磁石側連結部材60の初期連結状態を維持したまま、スライダ58及びスライダレール54が下側へ移動する。これにより、連結機構50において、操作軸26のプッシュ操作を可能にすることができる。したがって、操作装置10を多機能型の操作装置として構成することができる。
また、スライダ58は、操作軸26の傾動時に軸側連結部材56が摺接される凹面58Cと、凹面58Cから操作軸26の軸方向一方側へ突出された当接筒部58Bと、を含んで構成されている。そして、操作軸26の傾動角度が所定角度に達したときには、軸側連結部材56が当接筒部58Bに当接する。このため、操作軸26の傾動操作において、操作軸26と磁石42との間の連結を一旦解除することができると共に、操作軸26の傾動角度が所定角度に達することで、操作軸26と磁石42とを再び連結させることができる。
(第2の実施の形態)
以下、図8を用いて、第2の実施の形態の操作装置100について説明する。操作装置100では、以下に示す点を除いて、第1の実施の形態の操作装置10と同様に構成されている。なお、図8では、第1の実施の形態と同様に構成されている部材には、同一の符号を付している。
すなわち、第2の実施の形態では、操作軸26の下側部分(鍔部26Aに対して軸方向他方側の部分)の外周部に、径方向外側へ突出され且つ上下方向に延在された4箇所のリブ26Cが形成されており、リブ26Cは、下側から見て、第1直交方向及び第2直交方向に延在された略十字状に形成されている。また、リブ26Cの下端部では、リブ26Cの突出高さが操作軸26の軸方向他方側へ向かうに従い高くなるように、リブ26Cの突出面が傾斜されている。また、リブ26Cの下端面は、操作軸26の傾動支点FPを中心とした、下側へ凸となる凸曲面に形成されている。
また、第2の実施の形態では、連結機構50における軸側連結部材110が、内側連結部材112と、外側連結部材114と、を含んで構成されており、内側連結部材112及び外側連結部材114は、第1の実施の形態と同様に、強磁性体によって構成されている。内側連結部材112は、略円柱状に形成されて、内側連結部材112の直径が、操作軸26の直径と略一致している。そして、内側連結部材112は、操作軸26と同軸上に配置されると共に、操作軸26の下端部に埋設されて、操作軸26と相対移動不能に構成されている。また、内側連結部材112の下面は、操作軸26の傾動支点FPを中心とした、下側へ凸となる凸曲面に形成されている。
外側連結部材114は、操作軸26の軸方向から見て、4箇所のリブ26Cと略相似形の略十字形板状を成して、リブ26Cに下側から埋設されて、操作軸26と相対移動不能に構成されている(図8の矢視a参照)。また、外側連結部材114の中央部には、内側連結部材112が配置される孔部が形成されて、当該孔部から内側連結部材112が操作軸26の軸方向他方側へ露出されている。さらに、外側連結部材114は、操作軸26の傾動支点FPを中心として、下側へ凸となるよう湾曲されている。これにより、リブ26C、内側連結部材112、及び外側連結部材114のそれぞれの下面が、面一に配置されている。
さらに、外側連結部材114の板厚(厚み)が、比較的薄く設定されると共に、内側連結部材112の厚みに対して大幅に薄くなっている。また、第2の実施の形態のスライダ58では、第1の実施の形態よりも大径に形成されている。さらに、スライダ58では、凹面58Cが省略されて、スライダベース部58Aの上面が上下方向に対して直交する面に沿って形成されており、磁石側連結部材60の上面が、スライダベース部58Aの上面と面一に配置されている。
そして、図示は省略するが、操作軸26の初期位置では、内側連結部材112の下面が磁石側連結部材60の上面に当接されている。また、操作軸26が傾動操作されたときには、内側連結部材112及び外側連結部材114の下面が、磁石側連結部材60の上面上を摺動しながら、操作軸26が磁石側連結部材60に対して相対変位する構成になっている。
次に、操作装置100の操作について説明するが、操作装置100において回動操作及びプッシュ操作をしたときには、第1の実施の形態と同様に操作装置100が作動する。このため、これらの操作の説明については割愛する。
(操作装置100の傾動操作について)
操作装置100に対して傾動操作を行うときには、第1の実施の形態と同様に、操作者が操作ノブ30を第1直交方向又は第2直交方向へ傾動させる。そして、操作ノブ30に対する第1直交方向への傾動操作と、操作ノブ30に対する第2直交方向への傾動操作と、は同様であるため、以下、操作ノブ30を第1直交方向一方側へ傾動させたときの操作として説明する。
操作ノブ30を第1直交方向一方側(図8の矢印C方向側)へ傾動させると、操作軸26が初期位置から第1直交方向一方側へ傾動する。このとき、連結機構50の内側連結部材112及び磁石側連結部材60は、磁石42の磁力によって互いに引き合う引力が発生している。また、スライダ58は、所定の保持力によって非作動状態に保持されており、当該保持力は、上記引力よりも高く設定されている。このため、操作軸26を上記引力に抗して傾動させると、スライダ58及び磁石側連結部材60の非作動状態が維持されたまま、内側連結部材112が磁石側連結部材60に対して相対変位する。これにより、連結機構50における軸側連結部材56と磁石側連結部材60との初期連結状態が解除される。
一方、連結機構50における内側連結部材112と磁石側連結部材60との初期連結状態が解除されると、外側連結部材114の下面が磁石側連結部材60の上面上を摺動しながら、軸側連結部材110が磁石側連結部材60に対して相対変位する。
ここで、外側連結部材114は、強磁性体で構成されているが、外側連結部材114の板厚は比較的薄く設定されている。このため、外側連結部材114と磁石側連結部材60との間に作用する引力が比較的低くなる。これにより、磁石側連結部材60に対する軸側連結部材110の相対変位時に、外側連結部材114の下面が、磁石側連結部材60の上面上を摺動しても、磁石側連結部材60の非作動状態が維持される。
そして、図8に示されるように、操作軸26の傾動角度が所定角度に達すると、リブ26C(操作軸26)の下端がスライダ58の当接筒部58Bに当接する。また、この状態では、外側連結部材114の下面が、磁石側連結部材60の上面に当接されている。
操作軸26が、図8に示される状態からさらに傾動すると、リブ26Cの下端がスライダ58の当接筒部58Bを第1直交方向他方側へ押圧して、スライダ58が、第1直交方向他方側(図8の矢印D方向側)へスライド(作動)する。これにより、第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、リブ26Cの当接筒部58Bへの当接後において、磁石側連結部材60及び磁石42が、スライダ58と共に第1直交方向他方側へスライドする。このため、磁石42が磁気センサ44に対して第1直交方向他方側へ相対移動する。その結果、磁気センサ44が、磁石42の磁束密度の変化に応じた出力値を制御部46に出力して、制御部46が、操作ノブ30(操作軸26)の傾動操作(位置)を判別する。
そして、第2の実施の形態においても、操作軸26が傾動操作されたときには、操作軸26の軸方向から見て、磁石42が操作軸26に軸心に対してずれた位置に配置される。このため、操作軸26が傾動されたときに、仮に、操作軸26が軸回りに回動されても、磁石側連結部材60(すなわち、磁石42)が自身の軸回りに回動することを抑制できる。したがって、操作軸26(操作ノブ30)の傾動操作(位置)を、磁気センサ44によって良好に検知することができる。
しかも、第2の実施の形態では、操作軸26が傾動操作されたときには、外側連結部材114の下面が、磁石側連結部材60の上面上を摺動しながら軸側連結部材110が磁石側連結部材60に対して相対変位する。そして、操作軸26の傾動角度が所定角度に達した状態では、外側連結部材114の下面が、磁石側連結部材60の上面に当接されている。さらに、外側連結部材114の板厚は、比較的薄く設定されている。このため、外側連結部材114と磁石側連結部材60との間に比較的低い引力が生じる。これにより、当該引力が磁石側連結部材60を保持する保持力として作用して、磁石側連結部材60のスライダ58に対する相対変位を抑制できる。その結果、操作軸26の操作中に、振動等による外力が操作装置100に入力されても、磁石側連結部材60(すなわち、磁石42)が不用意に回動することを抑制できる。したがって、操作軸26(操作ノブ30)の傾動操作(位置)を、磁気センサ44によって一層良好に検知することができる。
なお、第1及び第2の実施の形態では、軸側連結部材56,110が強磁性体によって構成されているが、軸側連結部材56,110を磁石によって構成してもよい。これにより、軸側連結部材56,110と磁石側連結部材60との間に生じる引力を一層高くすることができる。その結果、連結機構50の初期連結状態において、操作軸26及び磁石42を連結機構50によって良好に連結して、操作軸26に対する回動操作を磁石42に伝達することができる。
また、第2の実施の形態において、軸側連結部材110を磁石によって構成する場合には、内側連結部材112のみを磁石によって構成してもよい。
また、第1及び第2の実施の形態では、操作装置10,100が、第1直交方向及び第2直交方向に傾動可能に構成されている。すなわち、操作装置10,100が、4方向に傾動可能に構成されているが、操作装置10,100の傾動方向数は、任意に設定可能である。例えば、操作装置10,100が、8方向に傾動可能に構成してもよい。
10 操作装置
12 ケース
14 下ケース
14A 段差部
14B 張出部
14C リブ
16 上ケース
16A 配置孔
18 カバー
20 傾動部材
20L 下傾動部
20U 上傾動部
20A 支持ボス
22 節度部材
22A 節度部
24 節度スプリング
26 操作軸
26A 鍔部
26B 固定凹部
26C リブ
30 操作ノブ(操作部)
32 ノブベース
32A 被固定部
32B 鍔部
32C 節度山
34 アウタノブ
36 基板
40 位置検出機構
42 磁石
44 磁気センサ
46 制御部
50 連結機構
52 支持ラバー(支持部材)
52A 基部
52B 支持部
52C 連結部
54 スライダレール(保持部材)
54A ガイド溝
54B ガイド孔
54B1 第1ガイド孔
54B2 第2ガイド孔
56 軸側連結部材
58 スライダ
58A スライダベース部
58B 当接筒部(当接部)
58C 凹面
58D 支持孔
58E ザグリ部
60 磁石側連結部材
60A フランジ部
60B 固定面
62 抜け止め部材
100 操作装置
110 軸側連結部材
112 内側連結部材
114 外側連結部材
AL 軸線
SC ネジ
FP 傾動支点

Claims (7)

  1. 軸方向一端部に操作部が設けられ、軸回りに回動操作可能に且つ傾動操作可能に構成された操作軸と、
    前記操作軸の軸方向他方側に設けられた磁石と、
    前記磁石に対して前記操作軸の軸方向他方側に離間して設けられ、前記磁石の磁束密度に応じた出力値を出力する磁気センサと、
    前記操作軸と前記磁石との間に設けられ、前記操作軸の軸方向他端部に相対移動不能に設けられた軸側連結部材と、前記磁石と相対移動不能に構成された磁石側連結部材と、を含んで構成され、前記操作軸の初期位置において、前記磁石の磁力によって前記軸側連結部材及び前記磁石側連結部材が初期連結状態で連結されている連結機構と、
    を備え、
    前記操作軸が回動操作されたときには、前記軸側連結部材及び前記磁石側連結部材が、前記初期連結状態で作動して、前記磁石を前記操作軸の軸回りに回転させ、
    前記操作軸が傾動操作されたときには、前記磁石側連結部材に対して前記軸側連結部材が変位して前記初期連結状態が解除され、前記操作軸の傾動角度が所定角度に達したときに前記軸側連結部材または前記操作軸が前記連結機構に傾動操作を伝達する状態に当接し、前記操作軸の所定角度以上の傾動によって、前記連結機構が、作動して、前記磁石側連結部材と共に前記磁石を前記磁気センサに対して相対移動させる操作装置。
  2. 前記軸側連結部材が、磁石または強磁性体によって構成されており、前記磁石側連結部材が、強磁性体によって構成されている請求項1に記載の操作装置。
  3. 前記連結機構は、前記操作軸の軸方向に対して直交する直交方向にスライド可能に構成されたスライダを有しており、
    前記磁石側連結部材は、前記操作軸と同軸上に配置され、且つ前記スライダに回動可能に支持されたシャフト状に形成されており、
    前記操作軸の傾動角度が所定角度以上のときに前記軸側連結部材または前記操作軸が前記スライダに当接することで、前記スライダが、前記磁石側連結部材及び前記磁石と共に前記直交方向にスライドする請求項2に記載の操作装置。
  4. 前記スライダは、保持部材によってスライド可能に保持されており、
    前記保持部材には、前記操作軸の傾動操作時に前記磁石側連結部材をガイドするガイド孔が形成されている請求項3に記載の操作装置。
  5. 前記保持部材は、支持部材によって、前記操作軸の軸方向に移動可能に支持されており、
    前記操作軸が軸方向他方側へ押圧されたときには、前記支持部材が変形すると共に、前記初期連結状態を維持した状態で、前記磁石が前記磁気センサに接近する請求項4に記載の操作装置。
  6. 前記スライダは、前記操作軸の傾動時に前記軸側連結部材が摺接される凹面と、前記凹面から前記操作軸の軸方向一方側へ突出された当接部と、を含んで構成されており、
    前記操作軸の傾動角度が所定角度に達したときには、前記軸側連結部材又は前記操作軸が前記当接部に当接する請求項3〜請求項5の何れか1項に記載の操作装置。
  7. 前記軸側連結部材は、前記操作軸の軸方向から見て、前記磁石側連結部材とラップする内側連結部と、前記内側連結部に対して前記操作軸の径方向外側に配置された外側連結部と、を含んで構成されており、
    前記外側連結部の厚みが前記内側連結部の厚みに比べて薄く設定され、
    前記操作軸の非作動状態では、前記内側連結部が前記磁石側連結部材と当接しており、前記操作軸の傾動角度が所定角度に達したときには、前記外側連結部が前記磁石側連結部材と当接する請求項2〜請求項6の何れか1項に記載の操作装置。
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