JP3629168B2 - 多方向入力装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲の任意方向に操作される操作部材の操作により各種信号の入力を行う多方向入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ジョイスティックと呼ばれるこの種の多方向入力装置は、通常、ケース内に直交する2方向に回動自在に支持され、それぞれが回動方向と直角な方向に延びる長孔を有する上下一組の回動部材と、上下一組の回動部材の各長孔を貫通し、周囲の任意方向に操作されることにより各回動部材を回動させる操作部材と、ケース内に圧縮状態で収容されて、操作部材を中立位置に自動復帰させるスプリングと、上下一組の回動部材の各一端部に連結されて、各回動部材の回動角度に対応する信号を出力する一組の信号出力手段とを備えている。
【0003】
このような多方向入力装置では、操作部材の下部を下段の回動部材にその長孔の方向に回動自在に軸支する必要がある。この操作部材の軸支構造として、例えば実公平5−19925号公報、実公平7−27608号公報及び特開平10−283885号公報に記載の多方向入力装置では、操作部材の下部が下段の回動部材に、長孔の方向に直角な方向のピンによって連結されている。これにより、操作部材は、下段の回動部材の長孔の方向に回動し、上段の回動部材を回動させる。また、上段の回動部材の長孔の方向に下段の回動部材と共に回動し、下段の回動部材を回動させる。
【0004】
一方、操作部材を中立位置に自動復帰させる構造としては、実公平5−19925号公報に記載の多方向入力装置では、スプリングにより上方に付勢された押し上げ部材で上下一組の回動部材を中立位置に弾性的に保持する構造が採用されている。
【0005】
また、実公平7−27608号公報及び特開平10−283885号公報に記載の多方向入力装置では、この操作部材の自動復帰構造として、操作部材の下端部に設けられた皿状の操作体を、その下方に設けられたスプリングにより上方へ弾性的に押圧する構造が採用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の多方向入力装置には、操作部材の軸支構造及び自動復帰構造に関連して以下の問題がある。
【0007】
いずれの多方向入力装置でも、操作部材の中間部がピンによって下段の回動部材に連結されているため、操作部材の全長が長くなり、装置高の抑制を含めた装置の小型化が困難である。ピンを使用しない場合もあるが、その場合も操作部材に設けられた軸部を下段の回動部材のみで支持するために、下段の回動部材が大型化し、やはり装置の小型化が困難である。
【0008】
操作部材を中立位置に自動復帰させる構造については、実公平7−27608号公報及び特開平10−283885号公報に記載の多方向入力装置では、操作部材の下方にスプリングが直列的に配置され、その下方にスプリングを収容するための大きな空間が必要となることにより、装置高の抑制を含めた装置の小型化が困難である。
【0009】
本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、装置高の抑制を含めた装置の小型化が容易な多方向入力装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る多方向入力装置は、ケース内に直交する2方向に回動自在に支持された上下一組の回動部材と、周囲の任意方向に操作されることにより各回動部材を回動させる操作部材と、操作部材を中立位置に自動復帰させる復帰機構と、上下一組の回動部材の各端部に連結されて、各回動部材の回動角度に対応する信号を出力する一組の信号出力手段とを備えた多方向入力装置において、前記操作部材の下部に抜け止め部を設けると共に、上段の回動部材に操作部材が貫通する回動方向に直角な方向の長孔を設けて、操作部材の抜け止め部を上下一組の回動部材で上下から挟み、上段の回動部材の下面には、操作部材の抜け止め部が回動可能に嵌合する凹部を設け、下段の回動部材には、操作部材の抜け止め部を当該回動部材の回動方向と直角な方向に回動可能に連結する連結部を設けたものである。
【0011】
即ち、本発明の請求項1に係る多方向入力装置では、操作部材の下部に抜け止め部が設けられ、該抜け止め部が上下の回動部材の間で回動可能に支持されるので、ピンを使用する場合と比べて操作部材の長さが抑制され、装置高の抑制を含めた装置の小型化が容易となる。
【0012】
また、本発明の請求項2に係る多方向入力装置では、操作部材の抜け止め部は球体部とされる。請求項3に係る多方向入力装置では、この抜け止め部は操作部材に直角な2方向に突出する一対の回動軸部とされる。請求項4に係る多方向入力装置では、この抜け止め部は球体部と回動軸部の組み合わせとされる。これらの抜け止め部は装置高の抑制に有利である。
【0013】
また、本発明の請求項5に係る多方向入力装置では、操作部材を中立位置に自動復帰させる復帰機構は、上下の回動部材を中立位置に弾性保持する。本発明では、操作部材の下方に下段の回動部材が位置するため、操作部材を中立位置に弾性保持することが難しいが、上下の回動部材を中立位置に弾性保持すれば、復帰機構が簡単になり、且つ、操作部材の下方に復帰機構収容のための大きな空間が不要となるので、復帰機構による大型化が回避される。
【0014】
また、本発明の請求項6に係る多方向入力装置では、前記復帰機構は、上下一組の回動部材の両端軸部に設けられたフラット面に当接するスライダと、該スライダを付勢するスプリングとの組み合わせとされる。この構造は小型化に有利である。ここで、スライダは回動部材の両端軸部の上方にあっても下方にあってもよい。上方にある場合は、スライダは両端軸部に上方から当接し、下方にある場合は、スライダは両端軸部に下方から当接する。特に好ましいのは、スライダが両端軸部に下方から当接する構造である。即ち、本発明では、通常は下段の回動部材の中央部が下方に突出するが、この構造によれば、その突出部の周囲が、復帰機構の収容空間として有効利用され、小型化が一層容易になる。
【0015】
また、本発明の請求項7に係る多方向入力装置では、下段の回動部材の上面に設けられた連結部は、操作部材の抜け止め部の下面に設けられた溝部に嵌合するボス部とされる。請求項8に係る多方向入力装置では、この連設部は操作部材の抜け止め部の下面に設けられたボス部が嵌合する溝部とされる。これらの連結部も、装置高の抑制に有利である。
【0016】
また、本発明の請求項9に係る多方向入力装置では、ケースの底板部上面に、下段の回動部材を回動自在に支持する支持部が設けられる。これにより、下段の回動部材の支持がより確実になる。
【0017】
一組の信号入力手段については、電気的センサ、光学的センサ、磁気的センサの何れでもよく、特にその種類を限定するものではない。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0019】
図1は本発明の実施形態に係る多方向入力装置の平面図、図2は図1のA−A線矢示図、図3は図1のB−B線矢示図、図4は同多方向入力装置に使用されている下ケースの3面図、図5は同多方向入力装置に使用されている操作部材の3面図、図6は同多方向入力装置に使用されている上段の回動部材の6面図、図7は同多方向入力装置に使用されている下段の回動部材の6面図、図8は同多方向入力装置に使用されているスライダの4面図である。
【0020】
本発明の実施形態に係る多方向入力装置は、図1〜図3に示すように、基板上に載置される角箱形状のケース10と、ケース10の直交する2つの側面に取り付けられた信号出力手段20A,20Bと備えている。信号出力手段20A,20Bは、電気的センサ、光学的センサ、磁気的センサの何れでもよく、特にその種類を限定するものではない。
【0021】
ケース10内には、下部を中心にして周囲の任意方向に傾動操作される棒状の操作部材30と、操作部材30によって回動操作される上下一組の回動部材40A,40Bと、操作部材30を中立位置に自動復帰させるためのスライダ50及びスプリング60とが収容されている。
【0022】
以下に、ケース10、操作部材30、回動部材40A,40B、スライダ50の各構造を詳細に説明する。
【0023】
ケース10は、その底板部を形成する下ケース10aと、これに上方から被せられる上ケース10bとを組み合わせた2ピース構造になっている。
【0024】
下ケース10aは、図4に示すように、ほぼ四角形の底板部11を有している。底板部11の4隅部には、上ケース10bとの固定のために、上方に突出する爪部12が設けられている。底板部11の各辺中央部には、回動部材40A,40Bを支持するために、上方に突出する支持部13が設けられている。底板部11の中央部は厚肉となっており、その厚肉部の上面には、下段の回動部材40Bを下方から支持する支持部14が形成されている。支持部14は、回動部材40Bの回動方向において下方へ湾曲した円弧面である。
【0025】
下ケース10aに被せられる上ケース10bは、下面が開放した角箱形のキャップであり、その天板部には、操作部材30の上部を上方に突出させるために開口部16が設けられている。上ケース10bの各側壁部には、支持部13が嵌合する切り込み部が設けられている。直交する2つの側壁部には、信号出力手段20A,20Bの固定のために、両側一対の爪部19,19が設けられている。
【0026】
下ケース10aに上ケース10bを被せると、下ケース10aの爪部12が上ケース10bの側壁部内面に設けられた嵌合部に嵌合することにより、下ケース10aと上ケース10bが固定される。また、下ケース10aの支持部13が上ケース10bの切り込み部に嵌合することにより、ケース10の各側面には、回動部材40A,40Bの両端軸部を支持するための円形の開口部が形成される。更に、爪部19,19により、信号出力手段20A,20Bが、ケース10の直交する2側面に固定される。
【0027】
操作部材30は、図5に示すように、断面が円形の棒体部31と、棒体部31の下方に連設された抜け止め部としての球体部32とを有している。球体部32は、その抜け止めのために、後述する上段の回動部材40Aの長孔43Aの幅より大径である。球体部32には、当該操作部材30に直角な一対の回動軸部33,33が一体的に設けられている。回動軸部33,33は、断面がほぼ半円形の蒲鉾形で、上面を湾曲面としている。回動軸部33,33の軸心は同一線上にあり、且つ球体部32の中心と交差している。球体部32の下面には、回動軸部33,33の軸心に平行な方向に延びる溝部34が形成されている。溝部34には、後述する下段の回動部材40Bの上面に設けられたボス部47Bが挿入される。
【0028】
上段の回動部材40Aは、図6に示すように、両端部に断面が円形の回動軸部41A,41Aを有し、その間に、上側へ凸の半球部42Aを有している。半球部42Aには、回動中心軸方向に延びる長孔43Aが、操作部材30のガイド孔として設けられている。半球部42Aの下面には、操作部材30の球体部32のほぼ上半分が嵌合する上方に凸の半球状の凹部46Aが設けられており、長孔43Aはこの凹部46Aと連通している。半球部42Aの下面には又、操作部材30の回動軸部33,33が嵌合する凹状の軸受部47A,47Aが設けられている。軸受部47A,47Aは凹部46Aの両側に位置し、凹部46Aに連続している。
【0029】
回動軸部41A,41Aと半球部42Aを連結する軸部の下面は、スライダ50が下方から弾性的に当接するフラット面44A,44Aである。回動軸部41A,41Aの先端面には、信号出力手段との接続のために突起45A,45Aが設けられている。
【0030】
下段の回動部材40Bは、上段の回動部材40Aの下方に直角に組み合わされる。この回動部材40Bは、図7に示すように、両端部に断面が円形の回動軸部41B,41Bを有し、回動軸部41B,41Bの間に、下に凸のアーチからなる弧状部42Bを有している。弧状部42Bは、操作部材30の球体部32の下方に位置し、これにより、上段の回動部材40Aの半球部42Aとの間に球体部32を挟む。弧状部42Bの底部上面には、半球部42Aの最下部が回動可能に嵌合する下に凸の球面状の凹部46Bが設けられると共に、凹部46Bの幅方向中央部に位置して上向きのボス部47Bが設けられている。ボス部47Bは、抜け止め部との連結部で、円柱形状をしており、操作部材30の球体部32の下面に設けられた溝部34に摺動可能に嵌合する。弧状部42Bの底部下面は、ケース10の底板部11に設けられた支持部14の上面に対応する下に凸の円弧面48Bになっている。
【0031】
回動軸部41B,41Bと弧状部42Bを連結する軸部の下面は、スライダ50が下方から弾性的に当接するフラット面44B,44Bである。フラット面44B,44Bは、回動部材40Aのフラット面44A,44Aと面一である。回動軸部41B,41Bの先端面には、信号出力手段との接続のために突起45B,45Bが設けられている。
【0032】
上下一組の回動部材40A,40Bは、図2及び図3に示すように、それぞれの回動中心軸を同一平面内で直交させた状態でケース10内に組み込まれ、該ケース10内で回動自在に支持される。また、操作部材30は、軸体部31が回動部材40Aの長孔43Aに挿通され、球体部32の上部が回動部材40Aの凹部46Aに嵌合し、回動軸部33,33が軸受部47A,47Aに嵌合し、球体部32の下面に設けられた溝部34に下段の回動部材40Bのボス部47Bが嵌合した状態で、ケース10内の回動部材40A,40Bと組み合わされる。
【0033】
これにより、操作部材30は、球体部32を中心にして周囲全方向に傾動し得る。即ち、操作部材30は、上段の回動部材40Aの回動方向に操作されるときは、ボス47Bが溝部34内を移動することにより、上段の回動部材40Aのみを回動させ、下段の回動部材40Bの回動方向に操作されるときは、長孔43A内を移動することにより、下段の回動部材40Bのみを回動させる。即ち、ボス部47Bは下段の回動部材40Bの長孔に代わるものである。
【0034】
操作部材30を中立位置に自動復帰させるための環状のスライダ50は、図2及び図3に示すように、回動部材40A,40Bの下方に、回動部材40Bの弧状部42Bを取り囲むように配置される。このスライダ50は、図8に示すように、ケース10内に昇降可能に嵌合する、外周面がほぼ四角形の環体であり、周方向の2位置には下方に突出するストッパ51,51が設けられている。ストッパ51,51は、図3に示すように、ケース10の支持部14に係合することにより、スライダ50の上方への抜けを防止する。
【0035】
スライダ50の上面は、回動部材40Aのフラット面44A,44A及び回動部材40Bのフラット面44B,44Bにそれぞれ面接触するフラットな当たり面52である。スライダ50の下面には、スプリング60が嵌合する円形の溝部53が設けられている。
【0036】
スプリング60は、スライダ50とケース10の底板部11との間に圧縮状態で収容されており、これによる下上への付勢により、スライダ50は、当たり面52を回動部材40Aのフラット面44A,44A及び回動部材40Bのフラット面44B,44Bに弾性的に面接触させて、回動部材40A,40Bを中立位置に弾性保持し、これにより操作部材30を中立位置に弾性保持する。
【0037】
次に、本発明の実施形態に係る多方向入力装置の機能について説明する。
【0038】
操作部材30を上段の回動部材40Aの長孔43Aの方向に傾動操作すると、下段の回動部材40Bが回動し、信号出力手段20Bが操作されることにより、操作量に応じた信号が出力される。これと直角な方向に操作部材30を傾動操作すると、上段の回動部材40Aが回動し、信号出力手段20Aが操作されることにより、操作量に応じた信号が出力される。これらの組み合わせにより、操作部材30は周囲の任意方向に操作され、その操作方向及び操作量に応じた信号が、当該多方向入力装置を使用する電子機器等に入力される。
【0039】
この操作時、回動部材40Aのフラット面44A,44A及び回動部材40Bのフラット面44B,44Bが操作角度及び操作量に応じて傾斜する。この傾斜により、スライダ50がスプリング60による付勢力に抗して押し下げられ、回動部材40A,40Bに中立位置への復帰力が付与される。
【0040】
ここで、操作部材30は、その下部に抜け止め部として球体部32が一体的に形成され、この球体部32により操作部材30の回動中心が固定される。このため、中心固定のためにピンを使用するものと比べて、操作部材30の長さ、特にケース10内に収容される部分の長さが短くなり、装置高の抑制を含めた装置の小型化が容易となる。
【0041】
操作部材30は又、上段の回動部材40Aの半球部42Aと下段の回動部材40Bの弧状部42Bの間で、球体部32が回動自在に支持されている。即ち、操作部材30の軸支が、回動部材40A,40Bを利用して行われている。しかも、球体部32の上半分は回動軸部33,33と共に上段の回動部材40Aの半球部42A内に収容され、下半部は下段の回動部材40Bの弧状部42Bの内側に収容されている。これらのため、装置高の抑制を含めた装置の小型化が一層容易となる。
【0042】
また、回動部材40Bの半球部42Bは、構造的に高強度であるため、強度を確保しつつ小型化が可能であり、これも装置の小型化に寄与する。
【0043】
更に、操作部材30の中立保持のため、回動部材40A,40Bの両端軸部をスライダ50で押圧するので、スライダ50を付勢するスプリング60を操作部材30の下方に直列的に設ける必要がなく、この点からも装置高の抑制を含めた装置の小型化が図られる。特に、本実施形態のように、回動部材40A,40Bの両端軸部の下方にスライダ50を配置した場合は、回動部材40Bの弧状部42Bの外周側の空間を、スライダ50及びスプリング60の収容空間として利用でき、その利用効率が高い。
【0044】
なお、操作部材30の回動軸部33,33は、操作部材30の軸回りの回転を阻止する機能を有する。
【0045】
図9は本発明の他の実施形態に係る多方向入力装置の縦断正面図、図10は同多方向入力装置の縦断側面図である。
【0046】
本実施形態に係る多方向入力装置は、図1〜図8に示された前述の多方向入力装置と比べて、操作部材30の抜け止め部を下段の回動部材40Bで回動可能に連結する連結部の構造が相違する。
【0047】
即ち、本実施形態に係る多方向入力装置では、下段の回動部材40Bの弧状部42Bに、回動中心軸方向に延びる長孔状の溝部43Bが連結部として設けられており、これに嵌合する下向きのボス部35が操作部材30の半球部32の下面に設けられている。他の構造は前述の多方向入力装置と実質同一であるので、同一部分については同一番号を付して説明を省略する。
【0048】
本実施形態に係る多方向入力装置でも、操作部材30の半球部32が回動部材40A,40B間で回動可能に支持されることにより、前述の多方向入力装置と同様に、装置高の抑制を含めた装置の小型化が可能となる。
【0049】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の請求項1に係る多方向入力装置は、操作部材の下部に抜け止め部を一体的に設け、該抜け止め部を上下一組の回動部材の間で回動可能に支持し、その支持に既存部材を利用するので、ピンを使用する場合と比べて操作部材の長さを抑制でき、装置高の抑制を含めた装置の小型化が容易である。
【0050】
また、本発明の請求項2、3、4に係る多方向入力装置は、操作部材の抜け止め部を球体部又は回動軸部若しくはこれらの組み合わせとしたことにより、抜け止め部が操作部材の回動中心を固定する回動支持部として機能するので、小型化が特に容易である。
【0051】
また、本発明の請求項5に係る多方向入力装置は、操作部材を中立位置に自動復帰させるために、上下の回動部材を中立位置に弾性保持するので、復帰機構による大型化を回避できる。
【0052】
また、本発明の請求項6に係る多方向入力装置は、上下の回動部材を中立位置に弾性保持するための復帰機構を、スライダとスプリングの組み合わせとしたので、小型化が特に容易である。
【0053】
また、本発明の請求項7、8に係る多方向入力装置は、操作部材の抜け止め部を下段の回動部材で回動可能に支持する構造として、ボス部と溝部の組み合わせを用いるので、小型化が特に容易である。
【0054】
また、本発明の請求項9に係る多方向入力装置は、ケースの底板部上面に、下段の回動部材を回動自在に支持する支持部を設けたので、下段の回動部材を確実に支持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る多方向入力装置の平面図である。
【図2】図1のA−A線矢示図である。
【図3】図1のB−B線矢示図である。
【図4】同多方向入力装置に使用されている下ケースの3面図で、(a)は平面図、(b)はC−C線矢示図、(c)はD−D線矢示図である。
【図5】同多方向入力装置に使用されている操作部材の3面図で、(a)は平面図、(b)はE−E線矢示図、(c)は側面図である。
【図6】同多方向入力装置に使用されている上段の回動部材の6面図で、(a)は平面図、(b)はF−F線矢示図、(c)はG−G線矢示図、(d)は側面図、(e)は正面図、(f)は底面図である。
【図7】同多方向入力装置に使用されている下段の回動部材の6面図で、(a)は平面図、(b)はH−H線矢示図、(c)はI−I線矢示図、(d)は側面図、(e)は正面図、(f)は底面図である。
【図8】同多方向入力装置に使用されているスライダの4面図で、(a)は平面図、(b)はJ−J線矢示図、(c)は底面図、(d)はK−K線矢示図である。
【図9】本発明の他の実施形態に係る多方向入力装置の縦断正面図である。
【図10】同多方向入力装置の縦断側面図である。
【符号の説明】
10 ケース
10a 下ケース
10b 上ケース
14 支持部
20A,20B 信号出力手段
30 操作部材
31 軸体部
32 球体部(抜け止め部)
33 回動軸部
34 溝部
35 ボス部
40A,40B 回動部材
41A,41B 回動軸部
42A 半球部
42B 弧状部
43A 長孔
43B 溝部
44A,44B フラット面
45A,45B 突起
46A 凹部
47A 軸受部
47B ボス部(連結部)
50 スライダ
52 当たり面
60 スプリング

Claims (10)

  1. ケース内に直交する2方向に回動自在に支持された上下一組の回動部材と、周囲の任意方向に操作されることにより各回動部材を回動させる操作部材と、操作部材を中立位置に自動復帰させる復帰機構と、上下一組の回動部材の各端部に連結されて、各回動部材の回動角度に対応する信号を出力する一組の信号出力手段とを備えた多方向入力装置において、
    前記操作部材の下部に抜け止め部を設けると共に、上段の回動部材に操作部材が貫通する回動方向に直角な方向の長孔を設けて、操作部材の抜け止め部を上下一組の回動部材で上下から挟み、上段の回動部材の下面には、操作部材の抜け止め部が回動可能に嵌合する凹部を設け、下段の回動部材には、操作部材の抜け止め部を当該回動部材の回動方向と直角な方向に回動可能に連結する連結部を設けたことを特徴とする多方向入力装置。
  2. 操作部材の抜け止め部は球体部である請求項1に記載の多方向入力装置。
  3. 操作部材の抜け止め部は操作部材に直角な2方向に突出する一対の回動軸部である請求項1に記載の多方向入力装置。
  4. 操作部材の抜け止め部は球体部と、該球体部から操作部材に直角な2方向に突出する一対の回動軸部との組み合わせである請求項1に記載の多方向入力装置。
  5. 操作部材を中立位置に自動復帰させる復帰機構は、上下の回動部材を中立位置に弾性保持することを特徴とする請求項1、2、3又は4に記載の多方向入力装置。
  6. 前記復帰機構は、上下一組の回動部材の両端軸部に設けられたフラット面に当接するスライダと、該スライダを付勢するスプリングとの組み合わせである請求項1、2、3、4又は5に記載の多方向入力装置。
  7. 下段の回動部材の上面に設けられた連結部は、操作部材の抜け止め部の下面に設けられた溝部に嵌合するボス部である請求項1、2、3、4、5又は6に記載の多方向入力装置。
  8. 下段の回動部材の上面に設けられた連結部は、操作部材の抜け止め部の下面に設けられたボス部が嵌合する溝部である請求項1、2、3、4、5又は6に記載の多方向入力装置。
  9. ケースの底板部上面に、下段の回動部材を回動自在に支持する支持部を設けたことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7又は8に記載の多方向入力装置。
  10. 前記一組の信号入力手段は、電気的センサ、光学的センサ、磁気的センサの何れかであることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8又は9に記載の多方向入力装置。
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