JP2019125425A

JP2019125425A - 入力装置

Info

Publication number: JP2019125425A
Application number: JP2018003262A
Authority: JP
Inventors: 進一郎木村; Shinichiro Kimura; 信二藤村; Shinji Fujimura; 太一樽澤; Taichi Tarusawa
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: JP6923456B2

Abstract

【課題】操作部材における操作領域だけが振動し易い構造を実現すること。【解決手段】支持部材と、前記支持部材に回転可能に支持され、回転軸を挟んで第１部位及び第２部位を有し、前記第１部位にユーザにより加圧される操作領域を有する操作部材と、前記第１部位と前記支持部材との間に設けられ、前記操作部材の回転に伴う前記第１部位の変位に応じて弾性変形する第１弾性部と、前記第２部位と前記支持部材との間に設けられ、前記操作部材の回転に伴う前記第２部位の変位に応じて弾性変形する第２弾性部と、前記操作領域に振動を付与する振動付与部とを含む、入力装置が開示される。【選択図】図２

Description

本開示は、入力装置に関する。

入力装置において、ユーザによる操作時に操作領域に振動を付与する技術が知られている。

特表2015-504211号公報

しかしながら、上述のような従来技術では、操作部材における操作領域だけが振動し易い構造を実現することが難しい。例えば、特許文献１に記載の技術では、制御デバイス（操作部材）の表面全体にわたって触覚フィードバックの伝送が行われるように、制御表面の近位サスペンション及び遠位サスペンションの剛性関係が最適化される。他方、操作部材における操作領域が一部であるときは、操作領域だけが振動し易くなる構造が望ましい。

そこで、１つの側面では、本発明は、操作部材における操作領域だけが振動し易い構造を実現することを目的とする。

１つの側面では、
支持部材と、
前記支持部材に回転可能に支持され、回転軸を挟んで第１部位及び第２部位を有し、前記第１部位にユーザにより加圧される操作領域を有する操作部材と、
前記第１部位と前記支持部材との間に設けられ、前記操作部材の回転に伴う前記第１部位の変位に応じて弾性変形する第１弾性部と、
前記第２部位と前記支持部材との間に設けられ、前記操作部材の回転に伴う前記第２部位の変位に応じて弾性変形する第２弾性部と、
前記操作領域に振動を付与する振動付与部とを含む、入力装置が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、操作部材における操作領域だけが振動し易い構造を実現することが可能となる。

一実施例による入力装置１０が組み付けられたステアリングホイール１を概略的に示す図である。入力装置１０の単品状態を示す斜視図である。入力装置１０の分解斜視図である。入力装置１０の中心を通るＸＺ平面による断面図である。加圧時の状態を示す図４の断面図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、一実施例による入力装置１０が組み付けられたステアリングホイール１を概略的に示す図である。

ステアリングホイール１は、リング状の形態のハンドル部２と、スポーク部３とを含む。入力装置１０は、図１に示すように、スポーク部３に設けられる。尚、図１に示す例では、入力装置１０は、１つだけ設けられるが、１つのステアリングホイール１に対して複数設けられてもよい。入力装置１０は、以下で説明するように、振動等を付与することによる触覚フィードバック機能を有する。

図２は、入力装置１０の単品状態を示す斜視図である。図２には、直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚが定義されている。Ｚ方向は、入力装置１０の厚み方向に対応し、以下では、説明上、Ｚ方向の正側を"上側"とする。尚、上側は、ステアリングホイール１の運転者側に対応する。

入力装置１０は、筐体１１（支持部材の一例）と、操作部材２０と、第１弾性部３１と、第２弾性部３２とを含む。

筐体１１は、例えば樹脂材料により形成される。筐体１１は、後述する内部部品を収容する空間を形成する。筐体１１は、スポーク部３の一部として一体的に形成されてもよい。筐体１１は、図２に示すように、上側が開口した略直方体の空間を内部に形成する形態である。筐体１１は、図２に示すように、Ｙ方向の両側に、上側に延在する回転支持部１１０を備える。

操作部材２０は、ユーザにより操作される部材であり、例えば樹脂材料により形成される。操作部材２０は、筐体１１に回転可能に支持される。具体的には、操作部材２０は、筐体１１の回転支持部１１０に回転可能に支持される。この場合、例えば、操作部材２０は、Ｙ方向のピン状の突起７０を有し、突起７０が回転支持部１１０側のＹ方向の貫通穴１１１に回転可能に挿入される。この場合、操作部材２０は、Ｙ方向に平行な回転軸まわりに回転可能となる。尚、突起７０は、操作部材２０と一体であってもよいし、別体であってもよい。また、変形例では、操作部材２０側に貫通穴が設けられ、回転支持部１１０側にピン状の突起が形成されてもよい。以下、回転軸とは、突起７０により形成される回転軸を指す。

操作部材２０は、Ｘ方向に延在する板状の形態であり、回転軸を挟んで第１部位２１及び第２部位２２を有する。従って、操作部材２０は、第１部位２１及び第２部位２２が回転軸まわりでシーソーのように回転する形態で、筐体１１に対して支持される。

第１部位２１には、ユーザにより加圧される操作領域（加圧/応答部）２００が設定される。操作領域２００は、ユーザが指で加圧した際に振動を感じる箇所である。操作領域２００は、第１部位２１の端部（回転軸から遠い側）に位置する。即ち、操作領域２００は、ハンドル部２に近い側の端部に設けられる。これにより、ユーザ（運転者や操作者）は、ステアリングホイール１を保持する手の状態を略保ちながら、必要な加圧を容易に実現することが可能となる。操作領域２００は、例えば図２に示すように、ユーザによる目視で範囲が分かるように、可視的な特徴（例えば線等で囲まれる）が付与されてもよい。或いは、操作領域２００は、段差を介して周辺領域に連続する形態（即ち凹部や凸部の形態）で形成されてもよい。また、操作領域２００には、操作時（即ち加圧時）に実現される機能を模式的に表す絵（図柄）が付与されてもよい。

第１部位２１及び第２部位２２は、Ｘ方向で同じ長さであってもよいが、好ましくは、図２に示すように、第１部位２１が第２部位よりも長い。これにより、操作部材２０のＸ方向の寸法を最小限に抑えつつ、第１部位２１のＸ方向の長さを比較的長くできる。第１部位２１が比較的長い場合、比較的短い場合に比べて、第１部位２１の端部（回転軸から遠い側の端部）に位置する操作領域２００において、比較的小さい出力（振動デバイス５０からの振動）で比較的大きな振幅の振動を発生できる。

第１弾性部３１は、例えばウレタンのようなダンパ材により形成される。第１弾性部３１は、第１部位２１と筐体１１との間に設けられる。第１弾性部３１は、操作部材２０の回転に伴う第１部位２１の変位に応じて弾性変形する。具体的には、第１部位２１が下方向に変位する方向で操作部材２０が回転すると（矢印Ｒ１参照）、第１弾性部３１が第１部位２１と筐体１１との間で弾性変形する。

第１弾性部３１の特性は、好ましくは、ユーザによる操作領域２００への加圧時であって、押圧力４Ｎによる加圧時に、第１部位２１が１ｍｍ以下で変位するように調整される。この場合、加圧時の変形量（ストローク）を極力小さくすることで、商品性を高めることができる。

第２弾性部３２は、例えばウレタンのようなダンパ材により形成される。第２弾性部３２は、第２部位２２と筐体１１との間に設けられる。第２弾性部３２は、操作部材２０の回転に伴う第２部位２２の変位に応じて弾性変形する。具体的には、第２部位２２が下方向に変位する方向で操作部材２０が回転すると（矢印Ｒ２参照）、第２弾性部３２が第２部位２２と筐体１１との間で弾性変形する。

尚、第１弾性部３１及び第２弾性部３２は、Ｘ方向で互いに分離しているが、隣接してもよい。また、第１弾性部３１及び第２弾性部３２は、防水機能を有してもよい。例えば、第１弾性部３１及び第２弾性部３２は、筐体１１内への水等の異物の侵入を防止する機能も有してよい。

図３は、入力装置１０の分解斜視図である。図４は、入力装置１０の中心を通るＸＺ平面による断面図である。

入力装置１０は、更に、基板４０と、振動デバイス用ＩＣ（integrated circuit）４２（制御部の一例）と、振動デバイス５０（振動付与部の一例）と、アクチュエータ６０と、感圧センサ６２（加圧検出部の一例）とを含む。

基板４０は、例えばプリント基板である。基板４０上には、振動デバイス用ＩＣ４２や、感圧センサ６２が実装される。

振動デバイス用ＩＣ４２は、振動デバイス５０を制御する。具体的には、振動デバイス用ＩＣ４２は、感圧センサ６２による検出結果に基づいて、振動デバイス５０に振動を発生させる。例えば、振動デバイス用ＩＣ４２は、感圧センサ６２が所定閾値以上の圧力（例えば、ユーザによる押圧力４Ｎに相当する圧力）を検出した場合に、振動デバイス５０に振動を発生させる。

振動デバイス５０は、操作領域２００に上下方向の振動を付与する。例えば、振動デバイス５０は、加速度３−４Ｇ相当の振動を付与する。振動デバイス５０は、操作領域２００に直接的に振動が伝達できるように、操作部材２０における操作領域２００の裏側（下側）に設けられる。尚、本実施例では、一例として、振動デバイス５０は、上面視でＵ字状の形態の第１弾性部３１に囲繞される領域に設けられる。

振動デバイス５０は、例えば、電磁石で駆動する振動デバイスであってよい。例えば、振動デバイス５０は、バネ（図示せず）で支えられている振動子（図示せず）を磁気の力（通電により発生）によって振動させる。振動子の上下方向の振動が操作領域２００に伝わることで、操作領域２００に上下方向の振動が付与される。振動デバイス５０は、基板４０上の回路（図示せず）を介して振動デバイス用ＩＣ４２に電気的に接続される。

アクチュエータ６０は、図４に示すように、上端が操作部材２０の裏側（下側）に当接し、下端が感圧センサ６２の上面に当接する。アクチュエータ６０は、操作部材２０に付与される圧力を感圧センサ６２に伝達する機能を有する。また、アクチュエータ６０を用いずに操作部材２０に凸形状を設けるなど行い、直接感圧センサ６２に圧力を加えてもよい。

感圧センサ６２は、アクチュエータ６０を介して操作部材２０に付与される圧力を検知する。感圧センサ６２は、基板４０上の回路（図示せず）を介して振動デバイス用ＩＣ４２に電気的に接続される。尚、振動デバイス用ＩＣ４２が振動を発生させるときは、操作領域２００での操作（加圧）に応じた機能が実現される。この機能は、任意であるが、例えば車載のナビゲーション装置やオーディオ装置、空調装置等に関連してよい。

尚、図３及び図４に示すように、本実施例では、一例として、第１弾性部３１は、上面視でＵ字状の形態であり、また、ＸＺ平面ではＬ字型の断面を有し、下側では、筐体１１の上端面に当接するとともに、筐体１１の側面に当接する。同様に、第２弾性部３２は、上面視でＵ字状の形態であり、また、ＸＺ平面ではＬ字型の断面を有し、下側では、筐体１１の上端面に当接するとともに、筐体１１の側面に当接する。尚、第１弾性部３１及び第２弾性部３２は、例えば防水性を高めるために、筐体１１の上部にはめ込まれる態様で接続されてよい。第１弾性部３１及び第２弾性部３２は、上側では、操作部材２０に上下方向に当接する。

ところで、ステアリングホイールに設けられる入力装置の製品外装は、一般的に一体化された箱状を形成しているため、全体的に構造の強度が高く、振動に対しての変化が少ないため、十分に加圧/応答部に振動を伝達することができない。また、振動デバイスを水平面内で振動させると、製品全体が振動し易く、操作領域のような特定範囲のみ振動させることが難しい。

従って、限られたサイズで仕様を満足する加速度（振動）を得るためには、製品ケースの構造を保った状態で、内部に取り付けた振動デバイスの振動の振幅を最大限に操作領域のみに伝えることが有用である。

この点、本実施例によれば、図５を参照して以下で説明するように、製品ケースの構造（即ち筐体１１の構造）を保った状態で、内部に取り付けた振動デバイス５０の振幅を最大限に操作領域のみに伝えることが可能となる。

図５は、加圧時の状態を示す図４の断面図である。図５には、ユーザの指の絵が模式的に示される。

上述のように、例えばユーザによる押圧力Ｆ１が４Ｎ以上となると、振動デバイス５０が振動を発生する。振動デバイス５０の振動は、操作領域２００に直接伝達される。この際、第２部位２２が振動し易い構造であると、振動デバイス５０からの振動が第２部位２２にも伝達され拡散され易くなる。

この点、本実施例によれば、第２部位２２と筐体１１との間に第２弾性部３２が設けられるので、振動デバイス５０からの振動が第２部位２２にも伝達され拡散されることを抑制できる。即ち、第２部位２２が振動し難い構造とすることができる。これにより、第２弾性部３２が設けられない場合に比べて、操作部材２０における操作領域２００だけが振動し易い構造となる。即ち、本実施例によれば、振動デバイス５０からの振動が伝達される領域を、操作領域２００を中心とした領域に局所化することができる。

ここで、第２弾性部３２は、好ましくは、第１弾性部３１よりも硬質である。即ち、第１弾性部３１は、好ましくは、第２弾性部３２よりも弾性率が低い。この場合、第２部位２２が更に振動し難くなり、第１部位２１が更に振動し易くなる。これにより、第１弾性部３１が第２弾性部３２よりも弾性率が低くない場合に比べて、操作部材２０における操作領域２００だけが振動し易くできる。

また、本実施例によれば、操作部材２０が回転支持部１１０で回転可能に支持され、かつ、第１弾性部３１の弾性率が比較的低いので、振動デバイス５０の振動により操作領域２００の振動の振幅を効率的に増大できる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、第１弾性部３１及び第２弾性部３２は、それぞれ、第１部位２１及び第２部位２２の４辺のうちの、回転軸側のＹ方向の辺を除く３辺に沿って設けられるが、これに限られない。第１弾性部３１及び第２弾性部３２は、それぞれ、第１部位２１及び第２部位２２の全周にわたり設けられてもよいし、他の一部の範囲にだけ設けられてもよい。

また、上述した実施例では、感圧センサ６２により加圧を検出して振動デバイス５０による振動を発生させているが、光センサにより加圧による操作部材２０の変位を検出して振動デバイス５０による振動を発生させてもよい。或いは、静電センサにより操作領域２００へのユーザの手の接触を検出して振動デバイス５０による振動を発生させてもよい。

１ステアリングホイール
２ハンドル部
３スポーク部
１０入力装置
１１筐体
２０操作部材
２１第１部位
２２第２部位
３１第１弾性部
３２第２弾性部
４０基板
５０振動デバイス
６０アクチュエータ
６２感圧センサ
７０突起
１１０回転支持部
１１１貫通穴
２００操作領域

Claims

支持部材と、
前記支持部材に回転可能に支持され、回転軸を挟んで第１部位及び第２部位を有し、前記第１部位にユーザにより加圧される操作領域を有する操作部材と、
前記第１部位と前記支持部材との間に設けられ、前記操作部材の回転に伴う前記第１部位の変位に応じて弾性変形する第１弾性部と、
前記第２部位と前記支持部材との間に設けられ、前記操作部材の回転に伴う前記第２部位の変位に応じて弾性変形する第２弾性部と、
前記操作領域に振動を付与する振動付与部とを含む、入力装置。
前記操作領域に対して設けられ、前記操作部材への加圧を検出する加圧検出部と、
前記加圧検出部の検出結果に基づいて、前記振動付与部に前記振動を発生させる制御部とを更に含む、請求項１に記載の入力装置。
前記第１部位は、前記回転軸からの長さが、前記第２部位よりも長く、前記操作領域は、前記第１部位における前記回転軸から遠い側に位置する、請求項１又は２に記載の入力装置。
前記第１弾性部は、前記第２弾性部よりも弾性率が低い、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
前記入力装置は、ハンドル部とスポーク部を有するステアリングホイールの前記スポーク部に設けられており、
前記第１部位よりも前記第２部位が前記ハンドル部から遠い側に位置しているとともに、前記操作領域が前記ハンドル部に近い側に位置する、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の入力装置。