JP2020109701A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気粘性流体を用いて良好な操作感触が得られる操作装置を提供する。【解決手段】回転操作およびスライド操作の双方を可能とする入力装置である操作装置１００は、操作方向へ動作する操作体１１と操作体１１の動作を自在に支持する支持体３と負荷を付与する可動負荷付与機構Ｆ５とを備え、可動負荷付与機構Ｆ５が、操作体１１の可動軸１１ｊと係合している可動部材５５と、可動部材５５と隙間５ｇを挟んで対向する磁気発生機構ＦＭ５と、隙間５ｇの少なくとも一部に存在し磁界の強さに応じて粘性が変化する磁気粘性流体７５と、を有し、磁気発生機構ＦＭ５は、収納空間を有する第１ヨーク１５と、この収納空間に収納され、通電により磁界を発生させるコイル３５と、を備え、第１ヨーク１５と可動部材５５との隙間５ｇである第１隙間５ｇａに磁気粘性流体７５が充填されている。【選択図】図４

Description

本発明は、操作者が操作した際に、操作者に対して操作感触を与えることができる操作装置に関する。

近年、操作者が操作部材を操作した際に、この操作部材の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与することにより、操作フィーリングを良好にして所望の操作が確実に行えるようにしたフォースフィードバック機能付きの操作装置が種々提案されている。特に、エアコンやオーディオあるいはナビゲーション等の車載用制御機器の操作においては、視認しながら操作するのではなく、ブラインド操作する場合が多く、操作部材（操作ノブ）に対して力覚を付与することは、安全性の面からも有効であった。

このような操作装置を用いた自動車用の手動入力装置８００が特許文献１（従来例１）に提案されている。図１５は、従来例１の手動入力装置８００を説明する図であって、その基本構成の要部を示す縦断面図である。

図１５に示す手動入力装置８００は、運転者（操作者）により手動操作され回転するノブ８８０（操作部材）と、ノブ８８０と一体的に設けられたキャリア軸８５１を有する遊星歯車機構と、遊星歯車機構のリングギア８６２を常に固定する円筒状のリングギアケース８６０（固定部材）と、遊星歯車機構のサンギア８３２と係合した出力軸８１１を有するモータ８１０と、モータ８１０の出力軸８１１の回転を検出するエンコーダ８３０（検出手段）と、エンコーダ８３０の検出結果に応じてモータ８１０の回転を制御する制御手段と、を備えて構成されている。そして、手動入力装置８００は、所定のタイミングでモータ８１０を回転させ、この回転力を遊星歯車機構を介してノブ８８０に伝達し、所定の操作感触を操作者に与えるようにしている。

しかしながら、この手動入力装置８００は、良好な操作感触を与えることができるが、モータ８１０を用いているので、更なる小型化の要望に対して対応が難しいものであった。そこで、モータ８１０を用いないで、操作部材の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与する方法が模索されてきた。

特許文献２（従来例２）では、自身の流動性が磁場発生手段により影響を受ける磁界応答材料（磁気粘性流体）を用いた手動ブレーキ９１１が提案されている。図１６は、従来例２の手動ブレーキ９１１を説明する図であって、長手方向断面図である。

図１６に示す手動ブレーキ９１１は、第１のハウジング室９１５及び第２のハウジング室９１７を有するハウジング９１３と、ハウジング９１３の開放端側を塞ぐ閉じ板９１９と、第２のハウジング室９１７を貫通して第１のハウジング室９１５に延設しているシャフト９２３と、シャフト９２３の端部に一体に設けられ第１のハウジング室内に並設されたロータ９２１と、第１のハウジング室９１５内に設けられロータ９２１の外周辺部のすぐそばにある磁界発生器９２９と、第１のハウジング室９１５に設けられロータ９２１を取り囲むように充填された磁界応答材料９４１と、第２のハウジング室９１７に設けられブレーキ動作を制御及び監視する制御手段９２５と、を備えて構成されている。また、磁界発生器９２９は、コイル９３１と、コイル９３１の三方を囲むようにして配設された極片９３３と、を備えている。

そして、コイル９３１に通電を行うと、図１６に破線で示す磁束Ｊ３７が発生し、この磁束Ｊ３７の発生に伴って、磁界応答材料９４１中の軟磁性または磁化可能な粒子が磁束Ｊ３７に沿って配列するようになる。このため、この配列を切断する方向、つまり回転動作するロータ９２１の回転方向に対して、磁界応答材料９４１によりロータ９２１に与える抵抗が増大するようになる。従って、手動ブレーキ９１１は、この磁界応答材料９４１とロータ９２１とを用いて、シャフト９２３の回転動作を止めるブレーキ作用を有することとなる。

特開２００３−５０６３９号公報 特表２００５−５０７０６１号公報

上述した磁界応答材料９４１（磁気粘性流体）の作用を利用することにより、モータを用いないで、操作部材の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与する方法が考えられる。しかしながら、従来例２の構成では、磁界応答材料９４１がロータ９２１の回転動作する方向に特に抵抗を増大させるようになっているので、回転操作以外の押圧操作や傾倒操作等の操作に対して、負荷を与えられないという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、磁気粘性流体を用いて良好な操作感触が得られる操作装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の操作装置は、操作者の操作により操作方向へ動作する操作体を有した操作部材と、該操作体の動作を自在に支持する支持体と、前記操作体の動作に対して負荷を付与する可動負荷付与機構と、を備えた操作装置であって、前記操作体には前記動作を可能にする可動軸を有し、前記可動負荷付与機構が、該可動軸と係合して前記動作をする可動部材と、該可動部材と隙間を挟んで対向する磁気発生機構と、該隙間の少なくとも一部に存在し磁界の強さに応じて粘性が変化する磁気粘性流体と、を備え、前記磁気発生機構が、通電により磁界を発生させるコイルと、該コイルを囲むように設けられ前記可動部材の一方側に配設された第１ヨークと、を備え、該第１ヨークと前記可動部材との前記隙間である第１隙間に前記磁気粘性流体が充填されており、前記動作をしていない初期状態において、前記可動軸の軸中心が垂直に貫く仮想断面で、前記可動軸を中心にして、前記可動部材よりも前記第１ヨーク及び前記コイルが外側に配設されているとともに、前記可動部材と前記第１ヨークの少なくとも一部が前記軸中心を中心とした円弧形状を有して前記第１隙間を形成していることを特徴としている。

これによれば、本発明の操作装置は、コイルへの通電により磁界が発生し、磁路が第１ヨークから可動部材側に広がって形成されて、磁気粘性流体における磁性粒子が仮想断面方向の磁束に沿って揃うこととなる。このため、第１ヨークと可動部材、及び可動部材と第１ヨークにかけて形成された磁束を横切る方向、例えば可動軸の軸中心を中心とした回転方向や軸中心に沿った押圧方向等に動作する可動部材に対して、磁気粘性流体により負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材及び可動軸を介して操作体に負荷がかかるようになり、回転操作や押圧操作等の操作に対して、良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、本発明の操作装置は、前記仮想断面において、前記可動部材、前記第１ヨーク及び前記コイルが、前記軸中心を中心として、回転対称となるように形成されていることを特徴としている。

これによれば、磁気粘性流体に対して磁束密度の偏りがない磁路を形成でき、磁気発生機構が発生させた磁界を効率的に粘性の制御に作用させることができる。このことにより、可動部材に対して均等にしかも効率的に負荷を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、本発明の操作装置は、前記可動部材が軟磁性体からなることを特徴としている。

これによれば、第１ヨークから可動部材に、可動部材から第１ヨークにかけて磁路が確実に形成されて、磁気粘性流体における磁性粒子が第１ヨークと可動部材と互いに対向する対向面方向に揃うこととなる。このため、磁性粒子が揃った対向面方向を横切る方向に動作（回転動作及びスライド動作）する可動部材に対して、より強い負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材及び可動軸を介して操作体により強い負荷がかかるようになり、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、本発明の操作装置は、前記可動部材が前記軸中心を中心とした円筒形状であり、前記第１ヨークが、前記可動部材と対向する側において、互いに分割された第１対向部と第２対向部を有し、該第１対向部及び該第２対向部が、前記可動軸に沿った押圧方向に配設され、前記可動部材の外周面と対向していることを特徴としている。

これによれば、第１ヨークの第１対向部から可動部材側にかけて磁路が確実に形成されるとともに、可動部材側から第１ヨークの第２対向部にかけて磁路が確実に形成されるようになり、磁気粘性流体における磁性粒子が仮想断面方向の磁束に沿って揃うこととなる。このため、仮想断面方向に対して交差する方向（回転方向や押圧方向）に動作する可動部材に対して、確実にしかもより強い負荷を付与することができる。このことにより、回転操作や押圧操作に対して、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、本発明の操作装置は、前記磁気発生機構が前記可動部材の前記円筒形状における内周面と対向する第２ヨークを有し、該第２ヨークと前記可動部材の前記内周面との第２隙間に前記磁気粘性流体が充填されていることを特徴としている。

これによれば、磁束を横切る方向に回転動作及びスライド動作（押圧方向への動作）する可動部材に対して、更なる負荷（回転負荷や押圧負荷）を付与することができる。このことにより、同等の磁界であっても、更に大きな操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、本発明の操作装置は、前記第１対向部における前記磁気粘性流体に臨む第１対向面の面積と前記第２対向部における前記磁気粘性流体に臨む第２対向面の面積とが同じであることを特徴としている。

これによれば、磁束の入口と出口とで磁束密度が同等になり、コイルから発生した磁束を磁気粘性流体の粘性の制御に効率的に作用させることができる。このことにより、回転動作する可動部材に対して均等に負荷を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、本発明の操作装置は、前記可動部材が前記軸中心上に球中心を有した球形状であり、前記操作体が該球中心を中心として傾倒可能に支持されており、前記第１ヨークが、前記軸中心に沿った方向において、互いに分割された第３対向部と第４対向部を有し、該第３対向部及び該第４対向部が前記可動部材の球形状の外周面に沿った凹形状であり、前記第３対向部及び前記第４対向部と前記可動部材の前記外周面との第３隙間に前記磁気粘性流体が充填されていることを特徴としている。

これによれば、第１ヨークの第３対向部から可動部材にかけて磁路が確実に形成されるとともに、可動部材から第１ヨークの第４対向部にかけて磁路が確実に形成されるようになり、磁気粘性流体における磁性粒子が可動部材の球形状の放射方向に形成された磁束に沿って揃うこととなる。このため、放射方向に対して直交する接線方向に動作する可動部材に対して、確実にしかもより強い負荷を付与することができる。このことにより、傾倒操作に対して、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、本発明の操作装置は、前記可動部材が軟磁性体からなることを特徴としている。

これによれば、第１ヨークの第３対向部から可動部材に、可動部材から第１ヨークの第４対向部にかけて磁路が確実に形成されて、磁気粘性流体における磁性粒子が第１ヨークと可動部材と互いに対向する対向面方向に揃うこととなる。このため、磁性粒子が揃った対向面方向を横切る方向に動作（回転動作）する可動部材に対して、より強い負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材及び可動軸を介して操作体により強い負荷がかかるようになり、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、本発明の操作装置は、前記第３対向部における前記磁気粘性流体に臨む第３対向面の面積と前記第４対向部における前記磁気粘性流体に臨む第４対向面の面積とが同じであることを特徴としている。

これによれば、磁束の入口と出口とで磁束密度が同等になり、コイルから発生した磁束を磁気粘性流体の粘性の制御に効率的に作用させることができる。このことにより、可動部材に対して均等にしかも効率的に負荷を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

本発明の操作装置は、コイルへの通電により磁界が発生し、磁路が第１ヨークから可動部材側に広がって形成されて、磁気粘性流体における磁性粒子が仮想断面方向の磁束に沿って揃うこととなる。このため、第１ヨークと可動部材、及び可動部材と第１ヨークにかけて形成された磁束を横切る方向、例えば可動軸の軸中心を中心とした回転方向や軸中心に沿った押圧方向等に動作する可動部材に対して、磁気粘性流体により負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材及び可動軸を介して操作体に負荷がかかるようになり、回転操作や押圧操作等の操作に対して、良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

本発明の第１実施形態に係わる操作装置の上方斜視図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置を説明する図であって、図３（ａ）は、図１に示すＺ１側から見た上面図であり、図３（ｂ）は、図１に示すＹ２側から見た正面図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置を説明する図であって、図３（ａ）に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置の可動負荷付与機構を説明する図であって、図４に示すＰ部分の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置の可動負荷付与機構を説明する図であって、図６（ａ）は、可動負荷付与機構の上方斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＺ２側から見た底面図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置の磁気発生機構を説明する図であって、図７（ａ）は、図６（ａ）に示す第１ヨークの上部側を省略した上方斜視図であり、図７（ｂ）は、図６（ａ）に示す第１ヨークの下部側を省略した下方斜視図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置の磁気発生機構を説明する図であって、図８（ａ）は、図７（ａ）をＺ１側から見た上面図であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）をＺ２側から見た底面図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置の磁気発生機構を説明する図であって、図９（ａ）は、図６（ａ）に示す第１ヨークの上部側をＺ２側から見た下方斜視図であり、図９（ｂ）は、図６（ａ）に示す第１ヨークの下部側をＺ１側から見た上方斜視図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置の磁気粘性流体について説明する模式図であって、図１０（ａ）は、磁界が印加されていない状態の磁気粘性流体の図であり、図１０（ｂ）は、磁界が印加されている状態の磁気粘性流体の図である。 本発明の第１実施形態に係わる操作装置の可動負荷付与機構を説明する図であって、磁気発生機構に流す電流と操作体にかかるトルクとの関係の一例を表したグラフである。 本発明の第２実施形態に係わる操作装置の上方斜視図である。 本発明の第２実施形態に係わる操作装置を説明する図であって、図１３（ａ）は、図１２に示すＺ１側から見た上面図であり、図１３（ｂ）は、図１２に示すＹ２側から見た正面図である。 本発明の第２実施形態に係わる操作装置を説明する図であって、図１３（ａ）に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。 従来例１の手動入力装置を説明する図であって、その基本構成の要部を示す縦断面図である。 従来例２の手動ブレーキを説明する図であって、長手方向断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係わる操作装置１００の上方斜視図である。図２は、操作装置１００の分解斜視図である。図３（ａ）は、図１に示すＺ１側から見た操作装置１００の上面図であり、図３（ｂ）は、図１に示すＹ２側から見た操作装置１００の正面図である。図４は、図３（ａ）に示すＩＶ−ＩＶ線における操作装置１００の断面図である。図５は、図４に示すＰ部分の拡大断面図である。

本発明の第１実施形態の操作装置１００は、図１及び図３に示すような外観を呈し、図２に示すように、操作者の操作によりその操作方向へ動作する操作体１１を有した操作部材１と、操作体１１の可動を自在に支持する支持体３と、操作体１１に対して負荷を付与する可動負荷付与機構Ｆ５と、を備えて主に構成されている。また、可動負荷付与機構Ｆ５は、図４及び図５に示すように、操作体１１と係合して動作する可動部材５５と、可動部材５５と隙間５ｇを挟んで対向する磁気発生機構ＦＭ５と、この隙間５ｇに存在する磁気粘性流体７５と、を備えて構成されている。

また、第１実施形態の操作装置１００では、上述の構成要素に加え、磁気発生機構ＦＭ５を固定する固定部材６（図２を参照）と、可動負荷付与機構Ｆ５の中に配設されるスリットスペーサＳ５７と（図４及び図５を参照）、を有している。そして、この操作装置１００は、操作部材１の操作部５１（操作ノブ）が操作体１１の一端側に係合され、操作者により操作部５１が把持されて操作され、操作体１１が両方向に回転動作するとともに、上下方向（図１に示すＺ方向）にスライド動作するようになっている。

また、この際に、操作体１１の回転動作を検出する回転検出手段（図示していない）を備えると、この操作装置１００は、回転操作型の入力装置として用いることができる。例えば、この回転検出手段として、抵抗体パターンが形成された基板と抵抗体パターンを摺接する摺動子とから構成された、所謂、回転型可変抵抗器を用いると、この回転型可変抵抗器を操作体１１に係合させることで、容易に操作体１１の回転動作を検出することができる。なお、回転検出手段として、回転型可変抵抗器に限るものではない。例えば、永久磁石と磁気検出センサを用いた磁気式の角度回転検出装置であっても良い。

同様にして、操作体１１のスライド動作を検出するスライド検出手段を備えると、この操作装置１００は、押圧操作型の入力装置として用いることができる。例えば、このスライド検出手段として、箱状ケースに埋設された固定接点と固定接点と接離可能な可動接点とから構成された、所謂、プッシュスイッチを用いると、このプッシュスイッチを操作体１１と連動する可動部材５５の下方（図１に示すＺ２方向）側に配設することで、容易に操作体１１の押圧操作のＯＮ／ＯＦＦ（スライド動作の一形態）を検出することができる。なお、スライド検出手段として、プッシュスイッチに限るものではなく、例えば、スライド型可変抵抗器を用いても良い。

先ず、操作装置１００の操作部材１について説明する。操作部材１は、図２に示すように、操作者が把持する操作部５１と、操作部５１が一端側に係合された可動軸１１ｊを有する操作体１１と、を有している。そして、操作者により操作部５１が把持されて操作されると、操作体１１が両方向（図３（ａ）に示すＸ−Ｙ平面の方向）に回転動作するとともに、上下方向（図３（ｂ）に示すＺ方向）にスライド移動するようになっている。

操作部材１の操作体１１は、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ、poly butylene terephtalate）等の合成樹脂を用い、図２に示すように、円柱形状で回転中心である軸中心ＡＣを中心とした可動軸１１ｊと、可動軸１１ｊの他端側に設けられ可動軸１１ｊより一回り大きいサイズの係合部１１ｒと、を有して、一体に射出成形されて作製されている。そして、図４及び図５に示すように、操作体１１の係合部１１ｒが可動負荷付与機構Ｆ５の可動部材５５の上端部と係合している。

操作部材１の操作部５１は、操作体１１と同様に、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用い、図２に示すように、円柱形状で射出成形されて作製されている。また、操作部５１の中心部分には、図４に示すように、２つの凹形状の穴部を有しており、可動軸１１ｊの一端側が深い穴部（第１穴部５１ｈ）に挿通されて係合されているとともに、後述するばね部材３３の一部が浅い穴部（第２穴部５１ｋ）に収容されている。

次に、操作装置１００の支持体３について説明する。支持体３は、図４に示すように、操作体１１の可動軸１１ｊが挿通される貫通孔１３ｋを有するケース１３と、可動軸１１ｊが挿通され操作部５１とケース１３との間に配設されたばね部材３３と、可動軸１１ｊが挿通されケース１３の上板部１３Ｂの内側に配設された軸支持部５３と、から主に構成されている。そして、この支持体３は、操作体１１の可動（回転動作及びスライド動作）が自在になるように、操作部材１を支持している。

支持体３のケース１３は、操作部材１と同様に、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用い、図２に示すように、円筒形状の側壁部１３Ａと、側壁部１３Ａの片側の開口を覆う上板部１３Ｂと、で、箱状に射出成形されて作製されている。また、ケース１３の上板部１３Ｂには、前述したように、操作体１１の可動軸１１ｊが挿通される貫通孔１３ｋが設けられている。そして、ケース１３には、図４に示すように、可動負荷付与機構Ｆ５が収容されている。

支持体３のばね部材３３は、一般的なコイルばねを用いており、図４に示すように、一端側が操作部５１の第２穴部５１ｋに収容されているとともに、他端側がケース１３の上板部１３Ｂと当接されて、操作部５１とケース１３の間に配設されている。これにより、ばね部材３３は、操作部５１を上方（図４に示すＺ１方向）に付勢することとなる。このため、例えば、操作者により操作部５１が下方（図４に示すＺ２方向）に操作されて（押圧されて）、操作体１１及び操作部５１が初期状態から下方にスライド移動した後に、押圧操作が中止された際に、このばね部材３３により操作体１１及び操作部５１を初期状態に自動復帰させることができる。

支持体３の軸支持部５３は、中央部に孔を有したリング形状をしており（図２を参照）、図４に示すように、操作体１１の可動軸１１ｊが挿通されて、ケース１３の上板部１３Ｂの内側に配設されている。また、軸支持部５３は、後述する磁気発生機構ＦＭ５の第１ヨーク１５の中央部分に設けられた開口部１５ｋに収容されている。そして、軸支持部５３は、操作体１１の係合部１１ｒの上面側と当接して、操作体１１がケース１３から外れるのを防止している。また、軸支持部５３は、第１ヨーク１５の開口部１５ｋの内壁と当接することにより、軸中心ＡＣに対する第１ヨーク１５の位置決めを行っている。なお、軸支持部５３は、亜鉛（Ｚｎ）等の非鉄金属をダイキャストして作製されている。

次に、操作装置１００の可動負荷付与機構Ｆ５について説明する。図６は、可動負荷付与機構Ｆ５について説明する図であって、図６（ａ）は、可動負荷付与機構Ｆ５の上方斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＺ２側から見た可動負荷付与機構Ｆ５の底面図である。

可動負荷付与機構Ｆ５は、図４に示すように、可動軸１１ｊ（係合部１１ｒ）と係合して動作する可動部材５５と、可動部材５５と隙間５ｇを挟んで対向する磁気発生機構ＦＭ５と、この隙間５ｇに存在する磁気粘性流体７５と、を備えて構成されている。更に、可動負荷付与機構Ｆ５の磁気発生機構ＦＭ５は、図６（ａ）に示すような円柱形状を呈し、図４及び図６（ｂ）に示すように、通電により磁界を発生させるコイル３５と、コイル３５を囲むように設けられた第１ヨーク１５と、可動部材５５との隙間５ｇである第２隙間５ｇｂを挟んで対向する第２ヨーク２５と、コイル３５への通電を制御する操作制御部（図示していない）と、を有して構成されている。そして、可動負荷付与機構Ｆ５は、操作者による回転操作を受けて、操作体１１に可動負荷付与機構Ｆ５からの負荷を与えることにより、操作者に対して操作部材１の操作部５１へ負荷を付与するように構成されている。

先ず、可動負荷付与機構Ｆ５の磁気発生機構ＦＭ５について説明する。図７は、磁気発生機構ＦＭ５を説明する図であって、図７（ａ）は、図６（ａ）に示す第１ヨーク１５の上ヨーク１５Ａを省略した上方斜視図であり、図７（ｂ）は、図６（ａ）に示す第１ヨーク１５の下ヨーク１５Ｃを省略した下方斜視図である。図８は、磁気発生機構ＦＭ５を説明する図であって、図８（ａ）は、図７（ａ）をＺ１側から見た上面図であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）をＺ２側から見た底面図である。図９は、磁気発生機構ＦＭ５を説明する図であって、図９（ａ）は、図６（ａ）に示す第１ヨーク１５の上ヨーク１５ＡをＺ２側から見た下方斜視図であり、図９（ｂ）は、図６（ａ）に示す第１ヨーク１５の下ヨーク１５ＣをＺ１側から見た上方斜視図である。

磁気発生機構ＦＭ５のコイル３５は、金属線材が環状に巻回されて形成されており、図７及び図８に示すように、軸中心ＡＣが垂直に貫く仮想の横断面（仮想断面）において（図８を参照）、可動部材５５よりもコイル３５が外側に配設されている。また、コイル３５は、仮想断面において、軸中心ＡＣを中心として、回転対称となるように円形のリング形状に形成されている。そして、このコイル３５に通電することにより、コイル３５の周囲に磁界が発生するようになる。なお、コイル３５は、金属線材が巻回されて束ねられた形状となっているが、図２、図７及び図８では、簡略化して、表面を平坦にして示している。

次に、磁気発生機構ＦＭ５の第１ヨーク１５は、図４に示すように、コイル３５を囲むようにして設けられ、コイル３５の上方側（図４に示すＺ１側）を覆う上ヨーク１５Ａと、コイル３５の下方側（図４に示すＺ２側）を覆う下ヨーク１５Ｃと、を有して構成されている。なお、詳細な図示はしていないが、上ヨーク１５Ａがケース１３に固定されているとともに、下ヨーク１５Ｃが固定部材６（後述するカバー３６）に固定されている。

また、第１ヨーク１５は、図８に示すように、コイル３５と同様に、軸中心ＡＣが垂直に貫く仮想断面において、可動部材５５よりも第１ヨーク１５が外側に配設されている。そして、この第１ヨーク１５により、コイル３５から発生する磁束が閉じ込められ、効率的に可動部材５５側に磁界が作用することとなる。

また、第１ヨーク１５（上ヨーク１５Ａ及び下ヨーク１５Ｃ）は、図９に示すように、外形が円形形状の箱状に形成されており、円筒形状の外側壁１５ｅと、外側壁１５ｅに連続した上壁１５ａ（上ヨーク１５Ａ）或いは底壁１５ｃ（下ヨーク１５Ｃ）と、上壁１５ａ或いは底壁１５ｃの中央部分に設けられた開口部１５ｋと、開口部１５ｋから連続して延設された円筒形状の内側壁１５ｆと、を有して構成されている。また、第１ヨーク１５（上ヨーク１５Ａ及び下ヨーク１５Ｃ）は、図８に示すように、仮想断面において、軸中心ＡＣを中心として、回転対称となるように形成されている。

また、上ヨーク１５Ａ及び下ヨーク１５Ｃは、重ね合わされて、図６（ａ）に示すような円筒形状の第１ヨーク１５を形成している。その際には、上ヨーク１５Ａ及び下ヨーク１５Ｃのそれぞれの外側壁１５ｅに設けられた係合穴部１５ｈに、図２に示す２つの固定ピンＲＰ４が挿入されて（図７を参照）、上ヨーク１５Ａと下ヨーク１５Ｃとが係合されるとともに、位置決めがされている（図４を参照）。

そして、第１ヨーク１５の円筒形状において、開口部１５ｋと内側壁１５ｆの内面（軸中心ＡＣ側の面）とで形成された円柱形状の収容空間には、可動部材５５が収容されている（図６及び図７を参照）。また、図４に示すように、第１ヨーク１５の外側壁１５ｅと内側壁１５ｆとの間のリング形状の収容空間に環状のコイル３５が収容されている。

また、第１ヨーク１５は、図４及び図５に示すように、可動部材５５の一方側（外側）に配設されて、上ヨーク１５Ａ及び下ヨーク１５Ｃの内側壁１５ｆが可動部材５５との隙間５ｇである第１隙間５ｇａを挟んで対向している。

また、第１ヨーク１５は、図４及び図５に示すように、可動部材５５の外周面５５ｐと対向する側、つまり第１ヨーク１５の内側壁１５ｆ側において、上ヨーク１５Ａと下ヨーク１５Ｃとで形成されたスリット（ヨークスリット）を有しており、第１ヨーク１５の可動部材５５と対向する側が分割された形状となっている。ここで、可動部材５５と対向している上ヨーク１５Ａの部分を、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＡ５とし、可動部材５５と対向している下ヨーク１５Ｃの部分を、第２対向部ＴＣ５としている。この第１対向部ＴＡ５及び第２対向部ＴＣ５は、図４に示すように、可動軸１１ｊに沿った押圧方向（図４に示すＺ方向）に配設されている。

更に、図４及び図５に示すように、第１対向部ＴＡ５と第２対向部ＴＣ５との間のスリット（ヨークスリット）の幅は、第１ヨーク１５と可動部材５５との隙間５ｇ（第１隙間５ｇａ）より狭くなっている。これにより、コイル３５への通電により磁界が発生し、例えば第１ヨーク１５の第１対向部ＴＡ５から可動部材５５側にかけて磁路が確実に形成されるとともに、可動部材５５側から第１ヨーク１５の第２対向部ＴＣ５にかけて磁路が確実に形成されるようになる。

また、本発明の第１実施形態では、第１ヨーク１５のスリット（ヨークスリット）の部分には、図４及び図５に示すように、リング形状のスリットスペーサＳ５７（図２を参照）が収納されている。このスリットスペーサＳ５７は、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用いて形成されており、第１ヨーク１５（上ヨーク１５Ａ）の第１対向部ＴＡ５と第１ヨーク１５（下ヨーク１５Ｃ）の第２対向部ＴＣ５とを磁気回路においても分割している。なお、本発明の第１実施形態では、第１ヨーク１５が、上ヨーク１５Ａ及び下ヨーク１５Ｃの２つの部品で構成されているが、これに限るものではなく、３つ以上の部品で構成されていても良い。

次に、磁気発生機構ＦＭ５の第２ヨーク２５は、図２に示すような円柱形状で形成されており、図４、図５、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、可動部材５５の他方側（内側）、つまり可動部材５５の円筒形状における内周面５５ｑ側に配設され、可動部材５５との隙間５ｇである第２隙間５ｇｂを挟んで可動部材５５の内周面５５ｑと対向している。これにより、コイル３５から発生した磁束が、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＡ５から第２ヨーク２５に、第２ヨーク２５から第１ヨーク１５の第２対向部ＴＣ５にかけて確実に貫くこととなる。このため、可動部材５５の動作する回転方向（図６（ｂ）に示すＸ−Ｙ平面を横切る方向）及び押圧方向（図４に示すＺ方向）のそれぞれと垂直な方向、つまり仮想断面方向（図４に示すＸ平面に沿った方向）に確実に磁路が形成される。

また、第２ヨーク２５の中心部分には、図６（ｂ）、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、下方に開放した係合穴２５ｋが設けられており、後述する固定部材６の固定体１６の係合軸１６ｊが挿通されるようになる（図４を参照）。

次に、磁気発生機構ＦＭ５の操作制御部は、集積回路（ＩＣ、integrated circuit）を用いており、コイル３５への通電量、通電のタイミング等を制御している。具体的には、例えば、操作者の操作により押圧操作がされた際に、操作体１１のスライド動作を検出するスライド検出手段からの検出信号を受けて、操作制御部は、コイル３５にある一定量の電流を流したり、操作体１１の操作位置に応じて電流量を変化させたりしている。

また、操作制御部は、図示していない回路基板に搭載されて、コイル３５と電気的に接続されている。なお、操作制御部及び回路基板は、磁気発生機構ＦＭ５の近傍に好適に配設されているが、これに限るものではない。例えば、操作制御部は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ、Flexible printed circuits）等でコイル３５と接続され、適用される製品の母基板（マザーボード）に搭載されていても良い。

次に、可動負荷付与機構Ｆ５の可動部材５５について説明する。可動部材５５は、鉄等の軟磁性体から形成されており、図２に示すように、軸中心ＡＣを中心とした円筒形状に形成されている。そして、可動部材５５の上端部は、図４に示すように、操作体１１の係合部１１ｒと係合されて、操作体１１の可動軸１１ｊと一体化している。これにより、操作体１１の両方向への回転動作に伴って、可動部材５５が両方向へ回転移動するとともに、操作体１１の押圧方向へのスライド動作に伴って、可動部材５５が押圧方向へスライド移動することとなる。

また、操作装置１００が組み立てられた際には、図４に示すように、可動部材５５は、前述したように、円筒形状の第１ヨーク１５における内側の収容空間に配設され、可動部材５５の外周面５５ｐが第１ヨーク１５の内側壁１５ｆ（第１対向部ＴＡ５及び第２対向部ＴＣ５）と対向するようになる。その際に、図８に示すように、軸中心ＡＣを中心にして、可動部材５５よりも第１ヨーク１５及びコイル３５が外側に配設されているとともに、可動部材５５と第１ヨーク１５が円弧形状を有して第１隙間５ｇａを形成している。なお、本発明の第１実施形態では、第１ヨーク１５の内側壁１５ｆが軸中心ＡＣを中心とした円筒形状で形成され、可動部材５５が軸中心ＡＣを中心とした円筒形状に形成されているので、全周にわたって円弧形状で対向した第１隙間５ｇａを形成しているが、これに限るものではなく、可動部材５５と第１ヨーク１５の少なくとも一部が円弧形状を有して第１隙間５ｇａを形成していても良い。

また、可動部材５５は、図８に示すように、仮想断面において、軸中心ＡＣを中心として、回転対称となるように形成されている。これにより、可動部材５５、第１ヨーク１５及びコイル３５が回転対称となるように形成されているので、第１隙間５ｇａに対して磁束密度の偏りがない磁路を形成でき、磁気発生機構ＦＭ５が発生させた磁界を効率的に作用させることができる。

また、円筒形状の可動部材５５の内側には、前述したように、第２ヨーク２５が配設され、その内周面５５ｑが第２ヨーク２５の外周と対向するようになる。これにより、コイル３５から発生した磁束が、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＡ５から可動部材５５に、可動部材５５から第２ヨーク２５に、第２ヨーク２５から可動部材５５に、可動部材５５から第１ヨーク１５の第２対向部ＴＣ５にかけて、確実に貫くこととなる。このため、可動部材５５の動作する方向（回転方向や押圧方向）と垂直な方向（仮想断面方向）により確実に磁路が形成される。

しかも、本発明の第１実施形態では、可動部材５５が軟磁性体からなるので、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＡ５から可動部材５５を介して第２ヨーク２５に、第２ヨーク２５から可動部材５５を介して第１ヨーク１５の第２対向部ＴＣ５にかけて磁路が確実に形成されることとなる。なお、第２ヨーク２５が軸中心ＡＣを中心とした円柱形状で形成され、可動部材５５が軸中心ＡＣを中心とした円筒形状に形成されているので、第２ヨーク２５及び可動部材５５においても、全周にわたって円弧形状で対向した第２隙間５ｇｂを形成している。

更に、本発明の第１実施形態では、第２ヨーク２５も、図８に示すように、仮想断面において、軸中心ＡＣを中心として、回転対称となるように形成されている。これにより、第１ヨーク１５及びコイル３５、可動部材５５及び第２ヨーク２５が回転対称となるように形成されているので、第２隙間５ｇｂに対して磁束密度の偏りがない磁路を形成でき、磁気発生機構ＦＭ５が発生させた磁界を効率的に作用させることができる。

次に、可動負荷付与機構Ｆ５の磁気粘性流体７５について説明する。図１０は、磁気粘性流体７５について説明する模式図であって、図１０（ａ）は、磁界が印加されていない状態の磁気粘性流体７５の図であり、図１０（ｂ）は、磁界が印加されている状態の磁気粘性流体７５の図である。なお、図１０（ｂ）には、説明を分かり易くするために磁界（磁束）の流れを２点鎖線で示している。

磁気粘性流体７５は、図１０（ａ）に示すように、有機溶剤等の溶質ＳＶ中に、鉄やフェライト等の磁性を有した微細な磁性粒子ＪＲが分散した物質であって、一般的にＭＲ流体（Magneto Rheological Fluid）と呼称されている。この磁気粘性流体７５は、磁界の強さに応じて粘性が変化する特性を有しており、同じような磁性流体(Magnetic Fluid)とは区別されている。両者の形態の大きな違いは粉体の粒子径であり、ＭＲ流体の方が１μｍ〜１ｍｍ程度で、磁性流体の方が１０ｎｍ〜１μｍ程度で、ＭＲ流体の方が磁性流体と比べて粒子径が１００〜１０００倍程度、大きくなっている。

ここで、この磁気粘性流体７５における“磁界の強さに応じて粘性が変化する”ことについて簡単に説明する。先ず、磁気粘性流体７５に磁界がかかっていない場合、図１０（ａ）に示すように、磁性粒子ＪＲが不規則に溶質ＳＶ中に分散している。この際に、例えば可動部材５５が動作する（図１０（ａ）に示すＸ方向に対して垂直なＺ方向にスライド移動）と、比較的低い抵抗力を受けながら可動部材５５が容易に動作する。

次に、磁気発生機構ＦＭ５のコイル３５に電流が流されて磁界が発生すると、図１０（ｂ）に示すように、磁気粘性流体７５に対して作用する磁界に沿って（図１０（ｂ）ではＸ方向に沿って）、磁性粒子ＪＲが直鎖状に規則的に揃うようになる。なお、この規則性の度合いは、磁界の強さに応じて変化している。つまり、磁気粘性流体７５に対して作用する磁界が強くなればなる程、規則性の度合いが強くなる。そして、この直鎖状に揃った磁性粒子ＪＲの規則性を崩す方向に対して、より強いせん断力が働き、結果として、この方向に対しての粘性が強くなってくる。特に、作用した磁界に対して直交する方向（図１０（ｂ）ではＸ方向に対して直交するＺ方向）に最も高いせん断力が働いている。

そして、このような通電状態（図１０（ｂ）に示す状態）で、可動部材５５が動作すると、可動部材５５に対して抵抗力が生じ、可動部材５５に係合した操作体１１に、この抵抗力（負荷）が伝達するようになる。これにより、可動負荷付与機構Ｆ５は、操作者に対して可動操作（回転操作やスライド操作等）の負荷を付与することができる。その際に、操作制御部によりコイル３５への通電量や通電のタイミング等を制御しているので、操作者に対して任意のタイミングで任意の負荷を自由に与えることができる。

この“磁界の強さに応じて抵抗力（負荷）が強くなる”ことを検証した結果を図１１に示す。図１１は、磁気発生機構ＦＭ５のコイル３５に流す電流と操作体１１にかかるトルクとの関係の一例を表したグラフである。横軸は電流（Ａ）で縦軸がトルク（Ｎｍ）である。このトルクは、操作体１１にかかる抵抗力（負荷）に相当する。図１１に示すように、磁気発生機構ＦＭ５のコイル３５に流す電流を大きくすると、それに伴って発生する磁界が強くなり、この磁界の強さに伴ってトルク、つまり操作体１１にかかる抵抗力（負荷）が増大するようになる。

本発明の第１実施形態では、上述した特性を有した磁気粘性流体７５を好適に用いている。つまり、図４及び図５に示すように、磁気粘性流体７５が第１ヨーク１５と可動部材５５との隙間５ｇである第１隙間５ｇａに配設され、特に、図５に示すように、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＡ５及び第２対向部ＴＣ５と可動部材５５との第１隙間５ｇａに充填されている。これにより、第１ヨーク１５（第１対向部ＴＡ５）から可動部材５５、可動部材５５から第１ヨーク１５（第２対向部ＴＣ５）にかけて形成された磁束を横切る方向（回転方向や押圧方向）に動作する可動部材５５に対して、磁気粘性流体７５により負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材５５及び可動軸１１ｊを介して操作体１１に負荷がかかるようになる。従って、良好な操作感触が得られる操作装置１００を提供することができる。

しかも、本発明の第１実施形態では、初期状態において、図４に示す第１対向部ＴＡ５における磁気粘性流体７５に臨む第１対向面の面積と第２対向部ＴＣ５における磁気粘性流体７５に臨む第２対向面の面積とが同じである。これにより、磁束の入口と出口とで磁束密度が同等になり、コイル３５から発生した磁束を磁気粘性流体７５の粘性の制御に効率的に作用させることができる。このことにより、回転動作する可動部材５５に対して均等に負荷（回転負荷）を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

更に、本発明の第１実施形態では、図４及び図５に示すように、可動部材５５と第２ヨーク２５との隙間５ｇである第２隙間５ｇｂにも磁気粘性流体７５が充填されている。ここに充填された磁気粘性流体７５にも、第１ヨーク１５（第１対向部ＴＡ５）から可動部材５５を介して第２ヨーク２５に、第２ヨーク２５から可動部材５５を介して第１ヨーク１５（第２対向部ＴＣ５）にかけて形成された磁束が作用することとなる。このため、可動部材５５の動作する方向（回転方向や押圧方向）と垂直な方向（仮想断面方向）に磁性粒子ＪＲを揃えることができ、より強い負荷をかけることができる。このことにより、更なる負荷を付与することができ、同等の磁界であっても、更に大きな操作感触を操作者に対して与えることができる。

最後に、操作装置１００の固定部材６について説明する。固定部材６は、図２に示すように、磁気発生機構ＦＭ５の第２ヨーク２５を固定する固定体１６と、中央部分に貫通穴３６ｋを有しケース１３の上板部１３Ｂと対向する側の開口を覆うカバー３６と、カバー３６を挟んで固定体１６と係合する係止体５６と、を備えて構成されている。

先ず、固定部材６の固定体１６は、鉄等の金属材料からなり、図２に示すように、第２ヨーク２５の係合穴２５ｋに挿通される係合軸１６ｊと、カバー３６の貫通穴３６ｋに挿通されて係止体５６と係合する被係止部１６ｎと、係合軸１６ｊと被係止部１６ｎとの間に設けられた鍔部１６ｖと、から主に構成されている。なお、詳細な図示はしていないが、係合軸１６ｊと被係止部１６ｎには雄ネジが切られている。

そして、第２ヨーク２５が係合軸１６ｊと係合（ネジ止め）されるとともに、鍔部１６ｖと係止体５６（本発明の第１実施形態ではナット）とでカバー３６を挟持して固定体１６がカバー３６に固定される。これにより、磁気発生機構ＦＭ５の第２ヨーク２５が固定部材６（カバー３６）に固定されることとなる。

次に、固定部材６のカバー３６は、支持体３のケース１３と同様に、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用い、図２に示すように、円盤形状に射出成形されて作製されている。また、前述したように、カバー３６の中央部分には、被係止部１６ｎが挿通される貫通穴３６ｋを有している。また、円盤形状の外周端部に４つの穴と、貫通穴３６ｋの周縁部の近傍に２つの穴を有している。

そして、詳細な図示はしていないが、カバー３６は、４つの穴を用いて、ケース１３にネジ止めされて固定されているとともに、２つの穴を用いて、第１ヨーク１５の下ヨーク１５Ｃを固定している。

次に、固定部材６の係止体５６は、所謂ナットを用いており、固定体１６の被係止部１６ｎにネジ止めされている。

以上のように構成された本発明の第１実施形態の操作装置１００は、操作部材１の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与する方法として、従来例１のようにモータ８１０を用いていないので、小型化が図れるとともに、消費電力を低減することができる。

最後に、本発明の第１実施形態の操作装置１００における、効果について、以下に纏めて説明する。

本発明の第１実施形態の操作装置１００は、動作されない初期状態において、操作体１１の可動軸１１ｊの軸中心ＡＣが垂直に貫く仮想断面において、可動軸１１ｊを中心にして、可動軸１１ｊと係合した可動部材５５と、可動部材５５との隙間５ｇである第１隙間５ｇａを挟んで対向する第１ヨーク１５と、通電により磁界を発生させるコイル３５と、を備え、可動部材５５よりも第１ヨーク１５及びコイル３５が外側に配設されているとともに、可動部材５５と第１ヨーク１５の少なくとも一部が円弧形状を有して第１隙間５ｇａを形成している構成とした。これにより、コイル３５への通電により磁界が発生し、磁路が第１ヨーク１５から可動部材５５側に広がって形成されて、磁気粘性流体７５における磁性粒子ＪＲが仮想断面方向の磁束に沿って揃うこととなる。このため、第１ヨーク１５と可動部材５５、及び可動部材５５と第１ヨーク１５にかけて形成された磁束を横切る方向、例えば可動軸１１ｊの軸中心ＡＣを中心とした回転方向や軸中心ＡＣに沿った押圧方向等に動作する可動部材５５に対して、磁気粘性流体７５により負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材５５及び可動軸１１ｊを介して操作体１１に負荷がかかるようになり、回転操作や押圧操作等の操作に対して、良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、仮想断面において、可動部材５５、第１ヨーク１５及びコイル３５が、軸中心ＡＣを中心として、回転対称となるように形成されているので、磁気粘性流体７５に対して磁束密度の偏りがない磁路を形成でき、磁気発生機構ＦＭ５が発生させた磁界を効率的に粘性の制御に作用させることができる。このことにより、可動部材５５に対して均等にしかも効率的に負荷を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、可動部材５５が軟磁性体からなるので、第１ヨーク１５から可動部材５５に、可動部材５５から第１ヨーク１５にかけて磁路が確実に形成されて、磁気粘性流体７５における磁性粒子ＪＲが第１ヨーク１５と可動部材５５と互いに対向する対向面方向に揃うこととなる。このため、磁性粒子ＪＲが揃った対向面方向を横切る方向に動作（回転動作及びスライド動作）する可動部材５５に対して、より強い負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材５５及び可動軸１１ｊを介して操作体１１により強い負荷がかかるようになり、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＡ５及び第２対向部ＴＣ５が可動軸１１ｊに沿った押圧方向に配設され、円筒形状の可動部材５５の外周面５５ｐと対向しているので、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＡ５から可動部材５５側にかけて磁路が確実に形成されるとともに、可動部材５５側から第１ヨーク１５の第２対向部ＴＣ５にかけて磁路が確実に形成されるようになり、磁気粘性流体７５における磁性粒子ＪＲが仮想断面方向の磁束に沿って揃うこととなる。このため、仮想断面方向に対して交差（略直交）する方向（回転方向や押圧方向）に動作する可動部材５５に対して、確実にしかもより強い負荷を付与することができる。このことにより、回転操作や押圧操作に対して、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、磁気発生機構ＦＭ５の第２ヨーク２５と可動部材５５の内周面５５ｑとの第２隙間５ｇｂに磁気粘性流体７５が充填されているので、磁束を横切る方向に回転動作及びスライド動作（押圧方向への動作）する可動部材５５に対して、更なる負荷（回転負荷や押圧負荷）を付与することができる。このことにより、同等の磁界であっても、更に大きな操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、第１対向部ＴＡ５の第１対向面の面積と第２対向部ＴＣ５の第２対向面の面積とが同じであるので、磁束の入口と出口とで磁束密度が同等になり、コイル３５から発生した磁束を磁気粘性流体７５の粘性の制御に効率的に作用させることができる。このことにより、回転動作する可動部材５５に対して均等に負荷（回転負荷）を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

［第２実施形態］
図１２は、本発明の第２実施形態に係わる操作装置２００の上方斜視図である。図１３（ａ）は、図１２に示すＺ１側から見た操作装置２００の上面図であり、図１３（ｂ）は、図１２に示すＹ２側から見た操作装置２００の正面図である。なお、図１３では、説明を分かり易くするため、図１２に示す操作部５１を省略している。図１４は、図１３（ａ）に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線における操作装置２００の断面図である。また、第２実施形態の操作装置２００は、第１実施形態に対し、第１ヨーク２１５及び可動部材２５５の構成が主に異なる。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明の第２実施形態の操作装置２００は、図１２及び図１３に示すような外観を呈し、図１４に示すように、操作者の操作によりその操作方向へ動作する操作体１１を有した操作部材１と、操作体１１の可動を自在に支持する支持体Ｓ３と、操作体１１に対して負荷を付与する可動負荷付与機構Ｆ２５と、を備えて主に構成されている。また、可動負荷付与機構Ｆ２５は、図１４に示すように、操作体１１と係合して動作する可動部材２５５と、可動部材２５５と隙間５ｇを挟んで対向する磁気発生機構ＦＮ５と、この隙間５ｇに存在する磁気粘性流体７５と、を備えて構成されている。

また、第２実施形態の操作装置２００では、上述の構成要素に加え、図１４に示すように、磁気発生機構ＦＮ５を固定する固定部材６と、可動部材２５５の下方側に配設されたスペーサＳ７７と、を有している。そして、この操作装置２００は、操作部材１の操作部５１（操作ノブ）が操作体１１の一端側に係合され、操作者により操作部５１が把持されて操作され、操作体１１が全方向に傾倒動作するようになっている。

先ず、操作装置２００の操作部材１について簡単に説明する。操作部材１は、図１２に示すように、操作者が把持する操作部５１と、操作者の傾倒操作に伴って傾倒動作する操作体１１と、を有している。そして、操作部材１の操作体１１には、円柱形状で回転中心である軸中心ＡＣを中心とした可動軸１１ｊを有しており、可動軸１１ｊの一端側には操作部５１が係合されているとともに、可動軸１１ｊの他端側には可動負荷付与機構Ｆ２５の可動部材２５５が係合されている。

次に、操作装置２００の支持体Ｓ３について簡単に説明する。支持体Ｓ３は、図１４に示すように、可動軸１１ｊと係合された軸支持部２５３と、可動部材２５５と磁気発生機構ＦＮ５（後述する第１ヨーク２１５）との間に配設されたリング体６３と、から主に構成されている。そして、この支持体Ｓ３は、操作体１１の可動（傾倒動作）が自在になるように、操作部材１を支持している。

支持体Ｓ３の軸支持部２５３は、弾性変形が可能なゴム材料を用いており、一端側が操作体１１の可動軸１１ｊを取り囲むようにして係合されているとともに、他端側が磁気発生機構ＦＮ５（後述する第１ヨーク２１５）と係合されている。そして、軸支持部２５３は、中間部分がシート状に形成されており、操作体１１（可動軸１１ｊ）を支持しているとともに、操作体１１の全方向への傾倒動作を可能にしている。

支持体Ｓ３のリング体６３は、ポリアセタール（ＰＯＭ、polyoxymethylene）等の合成樹脂を用い、リング形状に射出成形されて作製されている。そしてリング体６３は、図１４に示すように、可動部材２５５の上方側と下方側にそれぞれ１つずつ配設されている。このリング体６３は、可動部材２５５を回転可能に支持しており、ひいては操作体１１の全方向への傾倒動作を支持している。なお、ここに装着されているリング体６３は、可動部材２５５と磁気発生機構ＦＮ５との隙間５ｇの両端側を閉じる機能も有しており、この隙間５ｇに充填された磁気粘性流体７５が漏れ出すのを防止している。

次に、操作装置２００の可動負荷付与機構Ｆ２５について説明する。可動負荷付与機構Ｆ２５は、前述したように、図１４に示すように、可動軸１１ｊと係合して動作する可動部材２５５と、可動部材２５５と隙間５ｇを挟んで対向する磁気発生機構ＦＮ５と、この隙間５ｇに存在する磁気粘性流体７５と、を備えて構成されている。更に、可動負荷付与機構Ｆ２５の磁気発生機構ＦＮ５は、通電により磁界を発生させるコイル２３５と、コイル２３５を囲むように設けられた第１ヨーク２１５と、コイル２３５への通電を制御する操作制御部（図示していない）と、を有して構成されている。そして、可動負荷付与機構Ｆ２５は、操作者による傾倒操作を受けて、操作体１１に可動負荷付与機構Ｆ２５からの負荷（傾倒負荷）を与えることにより、操作者に対して操作部材１の操作部５１へ負荷を付与するように構成されている。

先ず、可動負荷付与機構Ｆ２５の磁気発生機構ＦＮ５について説明する。磁気発生機構ＦＮ５のコイル２３５は、金属線材が環状に巻回されて形成されており、第１実施形態と同様に、軸中心ＡＣが垂直に貫く仮想の横断面（仮想断面）において、可動部材２５５よりもコイル２３５が外側に配設されている。また、コイル２３５は、仮想断面において、軸中心ＡＣを中心として、回転対称となるように円形のリング形状に形成されている。そして、このコイル２３５に通電することにより、コイル２３５の周囲に磁界が発生するようになる。

次に、磁気発生機構ＦＮ５の第１ヨーク２１５は、図１４に示すように、コイル２３５を囲むようにして設けられ、コイル２３５の上方側（図１４に示すＺ１側）を覆う上ヨーク１５Ｅと、コイル２３５の下方側（図１４に示すＺ２側）を覆う下ヨーク１５Ｆと、を有して構成されている。なお、詳細な図示はしていないが、上ヨーク１５Ｅが固定部材６（後述する筐体７６）に固定されているとともに、下ヨーク１５Ｆが固定部材６（後述する蓋体９６）に固定されている。

また、第１ヨーク２１５は、第１実施形態と同様に、軸中心ＡＣが垂直に貫く仮想断面において、可動部材２５５よりも外側に配設されている。また、第１ヨーク２１５（上ヨーク１５Ｅ及び下ヨーク１５Ｆ）は、仮想断面において、軸中心ＡＣを中心として、回転対称となるように形成されている。そして、この第１ヨーク２１５により、コイル２３５から発生する磁束が閉じ込められ、効率的に可動部材２５５側に磁界が作用することとなる。

また、上ヨーク１５Ｅ及び下ヨーク１５Ｆは、第１実施形態と同様に、重ね合わされて、円筒形状の第１ヨーク２１５を形成している。その際には、上ヨーク１５Ｅ及び下ヨーク１５Ｆが図示していない２つのピンで係合されるとともに、位置決めがされている。そして、第１ヨーク２１５の上ヨーク１５Ｅ及び下ヨーク１５Ｆのそれぞれは、図１４に示すように、可動部材２５５と対向する内側部分が凹形状となっており、この第１ヨーク２１５の中央の内部に形成された球形状の収容空間には、可動部材２５５が収容されている。また、第１ヨーク２１５の外側部分の内部に形成されたリング形状の収容空間には、環状のコイル２３５が収容されている。

また、第１ヨーク２１５は、図１４に示すように、可動部材２５５の一方側（外側）に配設されて、上ヨーク１５Ｅ及び下ヨーク１５Ｆの内側が可動部材２５５との隙間５ｇである第３隙間５ｇｃを挟んで対向している。ここで、可動部材２５５と対向している上ヨーク１５Ｅの部分を、第１ヨーク２１５の第３対向部ＴＥ５とし、可動部材２５５と対向している下ヨーク１５Ｆの部分を、第４対向部ＴＦ５としている。この第３対向部ＴＥ５及び第４対向部ＴＦ５は、図１４に示すように、軸中心ＡＣに沿った方向（図１４に示すＺ方向）に配設されている。

更に、図１４に示すように、第３対向部ＴＥ５と第４対向部ＴＦ５との間のスリット（ヨークスリット）の幅は、第１ヨーク２１５と可動部材２５５との隙間５ｇ（第３隙間５ｇｃ）より狭くなっている。これにより、コイル２３５への通電により磁界が発生し、例えば第１ヨーク２１５の第３対向部ＴＥ５から可動部材２５５側にかけて磁路が確実に形成されるとともに、可動部材２５５側から第１ヨーク２１５の第４対向部ＴＦ５にかけて磁路が確実に形成されるようになる。なお、本発明の第２実施形態では、第１ヨーク２１５が、上ヨーク１５Ｅ及び下ヨーク１５Ｆの２つの部品で構成されているが、これに限るものではなく、３つ以上の部品で構成されていても良い。

次に、可動負荷付与機構Ｆ２５の可動部材２５５について説明する。可動部材２５５は、鉄等の軟磁性体から形成されており、軸中心ＡＣ上に球中心ＳＣを有した球形状に形成されている。そして、可動部材２５５の上端部には、図１４に示すように、操作体１１の可動軸１１ｊと係合されて一体化している。これにより、操作体１１の全方向への傾倒動作に伴って、可動部材２５５が球中心ＳＣを中心として全方向へ回転動作することとなる。なお、可動部材２５５の球中心ＳＣを中心として操作体１１の傾倒を可能にしているのは、前述した２つのリング体６３による可動部材２５５の支持によるものである。

また、操作装置２００が組み立てられた際には、図１４に示すように、可動部材２５５は、前述したように、第１ヨーク２１５における中央の内部に形成された球形状の収容空間に配設され、可動部材２５５の外周面２５５ｐが第１ヨーク２１５の第３対向部ＴＥ５及び第４対向部ＴＦ５と対向するようになる。その際に、図１４に示すように、可動部材２５５の球中心ＳＣを中心にして、可動部材２５５よりも第１ヨーク２１５及びコイル２３５が外側に配設されているとともに、第１ヨーク２１５及び可動部材２５５の一部が円弧形状を有して第３隙間５ｇｃを形成している。この第３隙間５ｇｃには、可動負荷付与機構Ｆ２５の磁気粘性流体７５が充填されている。

また、可動部材２５５は、仮想断面において、軸中心ＡＣを中心として、回転対称となるように形成されている。これにより、可動部材２５５、第１ヨーク２１５及びコイル２３５が回転対称となるように形成されているので、第３隙間５ｇｃに対して磁束密度の偏りがない磁路を形成でき、磁気発生機構ＦＮ５が発生させた磁界を効率的に磁気粘性流体７５に作用させることができる。このことにより、効率的に粘性の制御を行うことができ、可動部材２５５に対して効率的に負荷を付与することができ、

しかも、本発明の第２実施形態では、可動部材２５５が軟磁性体からなるので、第１ヨーク２１５の第３対向部ＴＥ５から可動部材２５５に、可動部材２５５から第１ヨーク２１５の第４対向部ＴＦ５にかけて磁路が確実に形成されることとなる。このため、磁気粘性流体７５における磁性粒子ＪＲが揃った対向面方向を横切る方向に動作（回転動作）する可動部材２５５に対して、より強い負荷（回転負荷）がかかるようになる。

次に、可動負荷付与機構Ｆ２５の磁気粘性流体７５について説明する。磁気粘性流体７５は、第１実施形態と同様に、有機溶剤等の溶質ＳＶ中に、鉄やフェライト等の磁性を有した微細な磁性粒子ＪＲが分散した物質であって（図１０を参照）、一般的にＭＲ流体（Magneto Rheological Fluid）と呼称されている。この磁気粘性流体７５は、磁界の強さに応じて粘性が変化する特性を有しており、同じような磁性流体(Magnetic Fluid)とは区別されている。

本発明の第２実施形態においても、第１実施形態で記述した特性を有した磁気粘性流体７５を好適に用いている。つまり、操作装置２００には、図１４に示すように、磁気粘性流体７５が第１ヨーク２１５と可動部材２５５との隙間５ｇである第３隙間５ｇｃに配設されて充填されている。これにより、第１ヨーク２１５（第３対向部ＴＥ５）と可動部材２５５、可動部材２５５と第１ヨーク２１５（第４対向部ＴＦ５）にかけて形成された磁束を横切る方向（回転方向）に動作する可動部材２５５に対して、磁気粘性流体７５により負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材２５５及び可動軸１１ｊを介して操作体１１に揺動負荷がかかるようになる。従って、良好な操作感触が得られる操作装置２００を提供することができる。

しかも、本発明の第２実施形態では、初期状態において、図１４に示す第３対向部ＴＥ５における磁気粘性流体７５に臨む第１対向面の面積と第４対向部ＴＦ５における磁気粘性流体７５に臨む第２対向面の面積とが同じである。これにより、磁束の入口と出口とで磁束密度が同等になり、コイル２３５から発生した磁束を磁気粘性流体７５の粘性の制御に効率的に作用させることができる。このことにより、回転動作する可動部材２５５に対して均等に負荷（回転負荷）を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

最後に、操作装置２００の固定部材６について説明する。固定部材６は、図１２に示すように、操作体１１の可動軸１１ｊが挿通される貫通穴７６ｋを有する筐体７６と、筐体７６の一方側（下方側、図１２に示すＺ２方向側）の開口を覆う蓋体９６と、備えて構成されている。そして、前述したように、固定部材６の筐体７６が磁気発生機構ＦＮ５（第１ヨーク２１５）の上ヨーク１５Ｅを固定しているとともに、固定部材６の蓋体９６が磁気発生機構ＦＮ５（第１ヨーク２１５）の下ヨーク１５Ｆを固定している。

固定部材６の筐体７６は、操作部材１と同様に、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用い、図１２に示すように、略立方体の箱状に射出成形されて作製されている。また、筐体７６の天板部には、前述したように、操作体１１の可動軸１１ｊが挿通される貫通穴７６ｋが設けられている。

次に、固定部材６の蓋体９６は、筐体７６と同様に、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用い、図１２に示すように、板状の矩形状に射出成形されて作製されている。そして、詳細な図示はしていないが、蓋体９６は、筐体７６にネジ止めされて固定されている。

以上のように構成された本発明の第２実施形態の操作装置２００は、操作部材１の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与する方法として、従来例１のようにモータ８１０を用いていないので、小型化が図れるとともに、消費電力を低減することができる。

最後に、本発明の第２実施形態の操作装置２００における、効果について、以下に纏めて説明する。

本発明の第２実施形態の操作装置２００は、動作されない初期状態において、操作体１１の可動軸１１ｊの軸中心ＡＣが垂直に貫く仮想断面において、可動軸１１ｊを中心にして、可動軸１１ｊと係合した可動部材２５５と、可動部材２５５との隙間５ｇである第３隙間５ｇｃを挟んで対向する第１ヨーク２１５と、通電により磁界を発生させるコイル２３５と、を備え、可動部材２５５よりも第１ヨーク２１５及びコイル２３５が外側に配設されているとともに、可動部材２５５と第１ヨーク２１５の少なくとも一部が円弧形状を有して第３隙間５ｇｃを形成している構成とした。これにより、コイル２３５への通電により磁界が発生し、磁路が第１ヨーク２１５から可動部材２５５側に広がって形成されて、磁気粘性流体７５における磁性粒子ＪＲが仮想断面方向の磁束に沿って揃うこととなる。このため、第１ヨーク２１５と可動部材２５５、可動部材２５５と第１ヨーク２１５にかけて形成された磁束を横切る方向、例えば可動部材２５５の球中心ＳＣを中心とした回転方向等に動作する可動部材２５５に対して、磁気粘性流体７５により負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材２５５及び可動軸１１ｊを介して操作体１１に負荷がかかるようになり、傾倒操作等の操作に対して、良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、仮想断面において、可動部材２５５、第１ヨーク２１５及びコイル２３５が、軸中心ＡＣを中心として、回転対称となるように形成されているので、磁気粘性流体７５に対して磁束密度の偏りがない磁路を形成でき、磁気発生機構ＦＮ５が発生させた磁界を効率的に粘性の制御に作用させることができる。このことにより、可動部材２５５に対して均等にしかも効率的に負荷を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、第１ヨーク２１５の第３対向部ＴＥ５及び第４対向部ＴＦ５が軸中心ＡＣに沿った方向に配設され、球形状の可動部材２５５の外周面２５５ｐと対向しているので、第１ヨーク２１５の第３対向部ＴＥ５から可動部材２５５側にかけて磁路が確実に形成されるとともに、可動部材２５５側から第１ヨーク２１５の第４対向部ＴＦ５にかけて磁路が確実に形成されるようになり、磁気粘性流体７５における磁性粒子ＪＲが可動部材２５５の球形状の放射方向に形成された磁束に沿って揃うこととなる。このため、放射方向に対して直交する接線方向（回転方向）に動作する可動部材２５５に対して、確実にしかもより強い負荷を付与することができる。このことにより、傾倒操作に対して、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、可動部材２５５が軟磁性体からなるので、第１ヨーク２１５の第３対向部ＴＥ５から可動部材２５５に、可動部材２５５から第１ヨーク２１５の第４対向部ＴＦ５にかけて磁路が確実に形成されて、磁気粘性流体７５における磁性粒子ＪＲが第１ヨーク２１５と可動部材２５５と互いに対向する対向面方向に揃うこととなる。このため、磁性粒子ＪＲが揃った対向面方向を横切る方向に動作（回転動作）する可動部材２５５に対して、より強い負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材２５５及び可動軸１１ｊを介して操作体１１により強い負荷（傾倒負荷）がかかるようになり、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

また、第３対向部ＴＥ５の第１対向面の面積と第４対向部ＴＦ５の第２対向面の面積とが同じであるので、磁束の入口と出口とで磁束密度が同等になり、コイル２３５から発生した磁束を磁気粘性流体７５の粘性の制御に効率的に作用させることができる。このことにより、回転動作する可動部材２５５に対して均等に負荷（回転負荷）を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

＜変形例１＞
上記第１実施形態では、可動部材５５が収容される収容空間（第１ヨーク１５と第２ヨーク２５と軸支持部５３と固定体１６とで形成した収容空間）を満たすように磁気粘性流体７５が充填されていたが、これに限るものではなく、磁気粘性流体７５が隙間５ｇの少なくとも一部に存在していれば良い。

＜変形例２＞
上記第１実施形態では、第１ヨーク１５の上ヨーク１５Ａ及び下ヨーク１５Ｃとで、第１対向部ＴＡ５及び第２対向部ＴＣ５を構成したが、上ヨーク１５Ａ或いは下ヨーク１５Ｃのみで内側壁１５ｆを形成し、この内側壁１５ｆが可動部材５５と対向するようにして、第１対向部ＴＡ５及び第２対向部ＴＣ５を設けない構成でも良い。

＜変形例３＞
上記第１実施形態では、好適に第２ヨーク２５を設ける構成としたが、第１ヨーク１５のみ設けた構成でも良い。

＜変形例４＞
上記第２実施形態では、可動部材２５５と磁気発生機構ＦＮ５（第１ヨーク２１５）との隙間５ｇの内、２つのリング体６３に挟まれた一部の隙間５ｇ（第３隙間５ｇｃ）に磁気粘性流体７５を充填した構成であったが、これに限るものではない。例えば、隙間５ｇの全てに磁気粘性流体７５が存在していても良い。

＜変形例５＞
上記実施形態では、可動部材５５及び可動部材２５５が好適に軟磁性体から形成されていたが、これに限るものではなく、合成樹脂等の非磁性体であっても良い。

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

１ 操作部材
１１ 操作体
１１ｊ 可動軸
３、Ｓ３ 支持体
Ｆ５、Ｆ２５ 可動負荷付与機構
ＦＭ５、ＦＮ５ 磁気発生機構
１５、２１５ 第１ヨーク
２５ 第２ヨーク
３５、２３５ コイル
５５、２５５ 可動部材
５５ｐ、２５５ｐ 外周面
５５ｑ 内周面
７５ 磁気粘性流体
５ｇ 隙間
５ｇａ 第１隙間
５ｇｂ 第２隙間
５ｇｃ 第３隙間
ＴＡ５ 第１対向部
ＴＣ５ 第２対向部
ＴＥ５ 第３対向部
ＴＦ５ 第４対向部
ＡＣ 軸中心
ＳＣ 球中心
１００、２００ 操作装置

Claims (12)

1. 操作者の操作により操作方向へ動作する操作体を有した操作部材と、
   該操作体の動作を自在に支持する支持体と、
   前記操作体の動作に対して負荷を付与する可動負荷付与機構と、を備えた操作装置であって、
   前記動作は回転動作およびスライド動作を含み、前記操作装置は回転操作およびスライド操作の双方を可能とする入力装置であり、
   前記操作体には前記動作を可能にする可動軸を有し、
   前記可動負荷付与機構は、該可動軸と係合して前記動作をする可動部材と、
   該可動部材と隙間を挟んで対向する磁気発生機構と、
   該隙間の少なくとも一部に存在し磁界の強さに応じて粘性が変化する磁気粘性流体と、を備え、
   前記磁気発生機構は、収納空間を有する第１ヨークと、前記収納空間に収納され、通電により磁界を発生させるコイルと、
   を備え、
   該第１ヨークと前記可動部材との前記隙間である第１隙間に前記磁気粘性流体が充填されたことを特徴とする操作装置。
2. 前記可動軸の軸中心が垂直に貫く仮想断面で、前記可動部材、前記第１ヨーク及び前記コイルが、前記軸中心を中心として、回転対称となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 前記可動軸の軸中心が垂直に貫く仮想断面で、前記可動軸を中心とした半径方向に沿って、前記可動部材と前記第１ヨーク及び前記コイルとが配設されているとともに、前記可動部材と前記第１ヨークの少なくとも一部が前記軸中心を中心とした円弧形状を有して前記第１隙間を形成していることを特徴とする請求項１記載の操作装置。
4. 前記可動部材よりも前記第１ヨーク及び前記コイルが外側に配設されていることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の操作装置。
5. 前記第１ヨークは、前記可動部材と対向する側において、互いに分割された第１対向部と第２対向部と、を有し、
   該第１対向部及び該第２対向部は、前記可動軸に沿ったスライド方向に配設され、前記可動部材と対向していることを特徴とする請求項２または請求項４のいずれかに記載の操作装置。
6. 前記第１対向部における前記磁気粘性流体に臨む第１対向面の面積と前記第２対向部における前記磁気粘性流体に臨む第２対向面の面積とが同じであることを特徴とする請求項５に記載の操作装置。
7. 前記第１ヨークが少なくとも前記可動軸に沿う方向に分割された少なくとも２つの別体を組み合わせてなり、そのうち一方が前記第１対向部を有し、他方が前記第２対向部を有すると共に、組み合わされた際に、前記第１対向部と前記第２対向部との接合面の一部に前記収納空間が形成されることを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載の操作装置。
8. 前記第１対向部および前記第２対向部は、前記コイルと前記可動部材との間のうち少なくとも一部に介在するように配置されることを特徴とする請求項５から請求項７のうちいずれかに記載の操作装置。
9. 前記可動部材は、前記軸中心を中心とした円筒形状であることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれかに記載の操作装置。
10. 前記磁気発生機構は、前記可動部材の前記円筒形状における内周面と対向する第２ヨークを有し、
    該第２ヨークと前記可動部材の前記内周面との第２隙間に前記磁気粘性流体が充填されていることを特徴とする請求項９に記載の操作装置。
11. 前記支持体は前記可動部材、前記磁気発生機構を収納する内部空間を形成し、前記操作体を外方に露出可能な外周部を有し、前記第２ヨークは、前記外周部から内方に突出して形成された円筒形状からなることを特徴とする、請求項１０に記載の操作装置。
12. 前記可動部材が軟磁性体からなることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれかに記載の操作装置。