JP4219888B2 - マルチウエイ切換手段 - Google Patents

Description

本発明は、ヒンジ状に形成された懸架部によって可動に支承された操作要素を有するマルチウエイ切換手段であって、懸架部が、互いに直角に配設され、かつ中間部材を介して互いに結合された２つの４ジョイントリンクを有し、これらの４ジョイントリンクの内、一方の４ジョイントリンクが、中間部材に関して自由なその２つのジョイントでもって位置を固定して枢着されており、他方の４ジョイントリンクが、その自由なジョイントでもって操作要素又は操作要素のためのホルダを支持するように構成されているマルチウエイ切換手段に関する。

マルチウエイ切換手段は、１つの面上で複数の方向に可動に支承されている操作要素を有する。このマルチウエイ切換手段は、多方面でデータ入力装置として使用されており、その際、マルチウエイ切換手段を介して、データ処理装置へのデータ入力を行なうことができる。操作要素は、このような場合、メニューにおいてナビゲーションをするために使用することができ、その際、切換手段の運動方向に依存して異なったメニュー項目を作動させることができる。他の形成にあっては、このようなマルチウエイ切換手段は、ジョイスティックとしても使用することができる。運動学的に操作要素の運動に連結されているのは、電気の切換装置の部分、例えば切換レバーであり、この切換レバーを介して、予め設定された切換位置、特に終端位置で、切換接点が閉鎖され、操作要素のこの位置に割り当てられたアクションを、場合によっては現在選択されているメニューに依存して実行することができる。

特許文献１から、互いに垂直な２つの軸を中心としてスライド可能な操作要素を有する４ウエイスイッチが公知になっている。操作要素は、ヒンジ状に形成された懸架部を介して可動に支承されている。操作要素の懸架部は、空間的に上下に配設された２つの４ジョイントリンクによって構成されている。第１の４ジョイントリンクは、位置を固定したキャリヤに枢着された２つのリンクによって構成されており、これらのリンクの自由端は、ヒンジ状に中間部材に枢着されている。従って、この４ジョイントリンクの構造に関与する要素は、位置を固定したキャリヤ、このキャリヤにヒンジ状に枢着された２つのリンク、及び中間部材である。個々の要素のヒンジ状の枢着は、キャリヤに対して平行に配設されたジョイント軸を介して行なわれる。第２の４ジョイントチェーンは、ベースとして中間部材を利用し、上のこの４ジョイントチェーンの２つのリンクは、同様にジョイント軸を介して中間部材に枢着されている。この４ジョイントリンクの別の構成要素は、最後に挙げたリンクの自由端にヒンジ状に枢着された操作要素のためのホルダである。キャリヤに枢着された４ジョイントリンクを介して、中間部材は、第１の運動方向に前後に運動可能である。第１の４ジョイントリンクに対して別の４ジョイントリンクを直角に配設すること及び中間部材上でこの４ジョイントリンクを支持することによって、もっぱら中間部材に支持される４ジョイントリンクを操作する際、操作要素ホルダの可動性は、中間部材の運動方向に対して垂直の方向に可能である。４ジョイントリンクを同時に操作することによって、操作要素は、操作要素ホルダを介して切換領域内でいわば任意に運動させることができる。

この文献に記載されたマルチウエイ切換手段によって、操作要素が曲面上で運動して、操作要素を操作する際のユーザに、旋回運動を行なったという印象を生じさせることが得られるべきである。この理由から、２つの４ジョイントリンクのベース−キャリヤもしくは中間部材における枢着部−のジョイント軸の間隔は、旋回運動の所望の形成に応じて、それぞれ他方の要素−中間部材もしくは操作要素ホルダ−とのリンクのヒンジ状の結合部のジョイント軸の間隔よりも大きいか、小さい。しかしながら、この文献には、ユーザに操作要素を１つの面上で運動させたという印象を生じさせるために、どのように操作要素は懸架されなければならないかが開示されてない。

公知のマルチウエイ切換手段は、確かに、操作領域内で任意に運動可能であるように、操作要素のヒンジ状の懸架を許容するが、しかしながらこの文献に記載された形成は、少なからぬ内蔵深さを必要とする。この場合、キャリヤ並びに操作要素ホルダに枢着されたリンクの長さによって、可能な運動量が、従って操作領域の大きさが限定されることを考慮すべきである。これは、その操作要素が一定の運動量を進むべきであるマルチウエイ切換手段を形成する場合に、相応に長いリンクが使用されなければならないことを結果として伴う。しかしながら、多くの適用例では、このようなマルチウエイ切換手段を実現するために必要なその深さに関する内蔵空間は自由に使用できない。
独国特許第１９６ ３６ １８３号明細書

従って、議論したこの従来技術から出発して、本発明の基本にある課題は、冒頭で述べたこの種のマルチウエイ切換手段を、このマルチウエイ切換手段によって操作要素の可動性に損害を与えることなく必要な内蔵深さが縮小されているように発展構成することである。

この課題は、本発明によれば、中間部材が２つの４ジョイントリンクにヒンジ状に結合されているジョイント軸面が、中間部材を支持するリンクが位置を固定して枢着されているベースジョイント軸面の、中間部材がヒンジ状にこれら２つのリンクと結合されている軸面からの間隔が、ベースジョイント軸面と、中間部材がヒンジ状に操作要素又は操作要素のためのホルダを結合する４ジョイントリンクの２つのリンクと結合されているそのジョイント軸面との間の間隔よりも大きいように、異なった面に配設されていることによって解決される。

請求されるマルチウエイ切換手段の場合、２つの４ジョイントチェーン内に接続された、２つの４ジョイントリンクのリンクにおける中間部材のヒンジ状の結合部の軸が、異なった面内に存在し、その際、位置を固定して枢着された４ジョイントリンクへの中間部材のヒンジ状の結合部の軸面が、中間軸が操作要素もしくは操作要素ホルダを支持する４ジョイントリンクに枢着されている軸面の上に位置する。従って、２つの４ジョイントリンクは、互いに入り組んでいる。特許文献１に応じた公知の従来技術の場合、構造高さが４ジョイントリンクの高さを加えることによって得られるのに対し、提案したマルチウエイ切換手段の場合、位置を固定して枢着された４ジョイントチェーンの高さによって設定されている点に限って構造高さを低減することが可能である。従って、５０％の必要な内蔵深さの低減が実現可能である。

操作要素の運動が、この操作要素が旋回運動をしないでその長手方向軸に対して行なわれる場合のために、それぞれの４ジョイントリンクの構造に関与する要素が平行四辺形の様式に応じて配設されている。

公知の従来技術に対して低減された内蔵深さに基づいて、このようなマルチウエイ切換手段は、回転式アクチュエータとしても自動車に使用可能である。このような回転式アクチュエータは、回転可能な操作要素を備え、この操作要素は、その回転可能性以外に付加的に懸架部によって提供される面内で運動可能である。

以下で、本発明を、添付図に関連した実施例を基にして説明する。

全体を符号１で表示した操作要素として使用される回転式アクチュエータは、回転可能に支承されたツマミ２を有し、このツマミは、電動モータ４の駆動軸３上に支承されている。ツマミ２と駆動軸３との間の結合は、回転を固定されている。電動モータ４は、ツマミ２を回転させた際に触覚のフィードバック情報を発生させるために使用される。電動モータ４は、ケージ５内に保持されている。更に、ケージ５は、エンコーダディスク７と光遮断装置８とから成る回転運動検出装置６を支持する。従って、回転運動検出装置６は、光電式に作動するように設計されている。エンコーダディスク７は、角度センサとして回転を固定して駆動軸９上に配設されている。同様に回転を固定して駆動軸９と結合されているのは、駆動ホイールとして使用されるピニオン１０であり、このピニオンは、ツマミ２の内側に配設された内歯部に係合する。従って、ツマミ２の回転運動は、内歯部と係合しているピニオン１０と駆動軸９とを介してエンコーダディスク７に伝達される。光遮断装置８は、エンコーダディスク７に対して位置を固定してケージ５に保持されている。

ツマミ２、電動モータ４、ピニオン１０、駆動軸９及び回転運動検出装置６を支持するケージ５は、全体を符号１１で表示された懸架部を介して１つの面上でスライドするように支承されている。懸架部１１は、２つの４ジョイントリンクＶ_１，Ｖ_２から成り、これらの４ジョイントリンクは、組み立てられた回転式アクチュエータ１のその配設状態が図３に示されている。４ジョイントリンクＶ_１は、位置を固定して枢着されており、しかも図示された実施例の場合、上のハウジングシェル１２内にである。ハウジングシェル１２に枢着されているのは、４ジョイントリンクＶ_１の２つのリンク１３，１４であり、これらのリンクは、位置を固定した枢着に関してハウジングシェル１２内で自由なその端部でもってヒンジ状に中間部材１５と結合されている。中間部材１５は、別の４ジョイントリンクＶ_２のためのベースとして使用される。４ジョイントリンクＶ_２の２つのリンク１６，１７は、リンク１３，１４に対して直角に中間部材１５に枢着されている。図１内で自由なその端部でもって、リンク１６，１７は、ヒンジ状にケージ５と結合されており、その際、リンク１６の差込み軸１８は、ケージ５の２つの突起１９に係合する。リンク１７は、相応の様式でケージ５に枢着されている。

ケージ５及び懸架部１１の下には、下のハウジングシェル２０に取り付けられた状態で、回転式アクチュエータ１を運転するために必要な電気／電子的構成要素を有するプリント基板Ｐが存在する。

図２の図では、ツマミ２の内側に配設された内歯部２１を認めることができ、この内歯部に、ピニオン１０が係合する。リンク１４は、このリンクをハウジングシェル１２に位置を固定して枢着するために、差込み軸２２でもってハウジングシェル１２の内側に形成された相応の支承突起２３内に支承されている。リンク１３は、相応の方式で、ハウジングシェル１２に枢着されている。

懸架部１１は、図３では、ハウジングシェル１２及びケージ５にこの懸架部を結合しないで図示されている。明示のために、もう一度、４ジョイントリンクＶ_１の２つのリンク１３，１４が図３に示されたその自由端でもって位置を固定して枢着されていることを指摘しておく。これに対して、４ジョイントリンクＶ_２のリンク１６，１７の図３に示された自由端は、ケージ５に枢着されている。中間部材１５は、リング体として形成されており、従って、ケージ５は、中間部材１５の内側の切欠き部２４に係合することができる。中間部材１５は、図示された面から、上に向かって突出するリンク１４を結合するためのものであるジョイント突起２５と、下に向かって突出するリンク１７を枢着するためのものであるリンク１６，１７が枢着されているジョイント突起２６を支持する。リンク１３，１４，１６，１７のジョイント軸は、２つの面内に配設されている。上の面には、リンク１３，１４が中間部材１５に枢着されているジョイント軸と、ケージ５にリンク１６，１７をヒンジ状に結合するためのジョイント軸とが存在する。下の面には、他のジョイント軸、しかもリンク１３，１４が位置を固定してハウジングシェル１２に枢着されているそのジョイント軸と、リンク１６，１７が中間部材１５に枢着されているジョイント軸とが存在する。ハウジングシェル１２にリンク１３，１４のジョイント軸を位置を固定して枢着する面は、ベースジョイント軸面とも呼ばれている。２つの４ジョイントリンクＶ_１，Ｖ_２のこの入り組んだ状態によって、ケージ５のヒンジ状の懸架部と、懸架部１１のできるだけ少ない構造高さにおける運動領域内でのその可動性とが与えられている。

懸架部１１は、ケージ５がその運動領域内で運動する際にその長手方向軸の整向が変化しないように構想されている。この目的のため、２つの４ジョイントチェーンＶ_１，Ｖ_２のそれぞれのベース−ハウジングシェル１２もしくは中間部材１５−のジョイント軸の間隔は、４ジョイントリンクＶ_１の場合は中間部材１５が、４ジョイントリンクＶ_２の場合はケージ５が枢着されているそれぞれ他のジョイント軸の間隔と同じ大きさである。従って、２つの４ジョイントリンクＶ_１，Ｖ_２によって、平行四辺形が形成され、従って、それぞれのベース−ハウジングシェル１２もしくは中間部材１５−に向かい合って位置する要素−中間部材１５もしくはケージ５の運動は、それぞれそのベースに対して平行な運動を実施する。

その運動面での回転式アクチュエータ２のスライド運動は、図示された実施例では、２つの係止カム２７（このような係止カム２７は、図２に認めることができる）によって案内されている。これらの係止カム２７に、それぞれ１つの係止ボルト２８が係合する。係止ボルト２８は、リンク１６，１７に付設されている。

図４の断面図から、ツマミ２の内歯部２１へのピニオン１０の係合が明らかになる。更に、図４は、ケージ５によって、同様にツマミの内歯部２１に係合する減衰要素２９が設けられていることを示す。減衰要素２９は、ツマミ２の回転運動を減衰させるために使用される。更に、ケージ５は、棒状磁石３０を支持し、この棒状磁石は、その運動領域内でのケージ５の位置を検出するための位置センサとして使用される。棒状磁石３０と協働するのは、ホールセンサ装置３１であり、このホールセンサ装置でもって、係止カム２７によって予め与えられる可能な位置でのケージ５のそれぞれの位置が検出可能である。

ツマミ２は、内側で、加圧フランジ３２によって、アバットメントプレート３３上に、図示された実施例では挿入マットの挿入ハットである弾性的に変形可能な要素３４を間入させて支持される。ツマミ２は、弾性的な要素３４の材料弾性的な復元特性に抗して軸方向に運動可能であり、従って、メニュー制御におけるツマミ２のこの可動性を介して、個々のメニュー項目が選択され得る。ツマミ２を軸方向に運動させる場合、同様に電動モータ４の駆動軸３の下側の部分が相応に運動させられる。この部分は、プリント基板Ｐ上に配設された光遮断装置３５と協働し、従って、この方法で、ツマミ２がその標準位置か、軸方向に操作され、従って挿入されたその位置かに存在するかどうかを検出することができる。光遮断装置３５は、図５の断面図に認めることができる。図５は、同様に係止カム２７への２つの係止ボルト２８の係合を示し、これらの係止カムは、ハウジングシェル１２の内側に保持されている。

図示された実施例にあっては、その長手方向軸がその整向を変化させることなく、回転式アクチュエータが運動させられるように構成されている。しかしながらまた、懸架部は、ジョイント軸の異なった間隔によって回転式アクチュエータが運動する際に長手方向軸の整向が変化するように構想することもでき、この方法で、上下振動又はジョイスティックに似た触覚のフィードバック情報を得ることができる。

マニュアルでデータ入力するための回転式アクチュエータの分解展開図の様式による３次元図を示す。 下から見た図１の回転式アクチュエータの分解展開図の様式による３次元図を示す。 回転式アクチュエータの懸架部の３次元図を示す。 組み立てた状態の線Ａ−Ｂに沿った図１の回転式アクチュエータを経る縦断面図を示す。 組み立てた状態の線Ｃ−Ｄに沿った図１の回転式アクチュエータを経る縦断面図を示す。

符号の説明

１ 回転式アクチュエータ
２ ツマミ
３ 駆動軸
４ 電動モータ
５ ケージ
６ 回転運動検出装置
７ エンコーダディスク
８ 光遮断装置
９ 駆動軸
１０ ピニオン
１１ 懸架部
１２ ハウジングシェル
１３ リンク
１４ リンク
１５ 中間部材
１６ リンク
１７ リンク
１８ 差込み軸
１９ 突起
２０ ハウジングシェル
２１ 内歯部
２２ 差込み軸
２３ 支承突起
２４ 切欠き部
２５ ジョイント突起
２６ ジョイント突起
２７ 係止カム
２８ 係止ボルト
２９ 減衰要素
３０ 棒状磁石
３１ ホールセンサ装置
３２ 加圧フランジ
３３ アバットメントプレート
３４ 弾性リセット要素
３５ 光遮断装置
Ｐ プリント基板
Ｖ_１，Ｖ_２ ４ジョイントリンク

Claims (6)

1. ヒンジ状に形成された懸架部（１１）によって可動に支承された操作要素（１）を有するマルチウエイ切換手段であって、懸架部（１１）が、互いに直角に配設され、かつ中間部材（１５）を介して互いに結合された２つの４ジョイントリンク（Ｖ_１，Ｖ_２）を有し、これらの４ジョイントリンクの内、一方の４ジョイントリンク（Ｖ_１）が、中間部材（１５）に関して自由なその２つのジョイントでもって位置を固定して枢着されており、他方の４ジョイントリンク（Ｖ_２）が、その自由なジョイントでもって操作要素又は操作要素のためのホルダ（５）を支持するように構成されているマルチウエイ切換手段において、
   中間部材（１５）が２つの４ジョイントリンク（Ｖ_１，Ｖ_２）にヒンジ状に結合されているジョイント軸面が、中間部材（１５）を支持するリンク（１３，１４）が位置を固定して枢着されているベースジョイント軸面の、中間部材（１５）がヒンジ状にこれら２つのリンク（１３，１４）と結合されている軸面からの間隔が、ベースジョイント軸面と、中間部材（１５）がヒンジ状に操作要素又は操作要素のためのホルダ（５）を結合する４ジョイントリンク（Ｖ_２）の２つのリンク（１６，１７）と結合されているそのジョイント軸面との間の間隔よりも大きいように、異なった面に配設されていることを特徴とするマルチウエイ切換手段。
2. 操作部分又は操作部分のためのホルダ（５）を支持する４ジョイントリンク（Ｖ_２）のリンク（１６，１７）との中間部材（１５）のヒンジ状の結合部の面が、他方の４ジョイントリンク（Ｖ_１）が位置を固定して枢着されている軸の面内に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチウエイ切換手段。
3. 位置を固定して枢着された４ジョイントリンク（Ｖ_１）のリンク（１３，１４）との中間部材（１５）のヒンジ状の結合部の面が、操作部分又は操作部分を支持するホルダ（５）が他方の４ジョイントリンク（Ｖ_２）のリンク（１６，１７）とヒンジ状に結合されている軸の面内に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチウエイ切換手段。
4. 中間部材（１５）が、形成された４つのジョイント突起（２５，２６）を有するリング体であり、これらのジョイント突起が、２つの４ジョイントリンク（Ｖ_１，Ｖ_２）を形成するために、その自由端でもって隣接するリンク（１３，１４；１６，１７）とヒンジ状に結合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のマルチウエイ切換手段。
5. それぞれの４ジョイントリンク（Ｖ_１，Ｖ_２）の２つのリンク（１３，１４；１６，１７）のヒンジ状の結合部の上の軸の間隔が、下の軸の間隔と互いに一致することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のマルチウエイ切換手段。
6. マルチウエイ切換手段が、回転式アクチュエータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のマルチウエイ切換手段。

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