JP4260223B2 - 操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、機器における情報の手動入力のための操作装置であって、調整部材を有しており、前記調整部材の位置は、操作力の作用のもとで可変であり、前記調整部材は該調整部材の位置を特徴付ける電気信号生成のための変換器と接続されており、前記調整部材に接続されたモータ構成要素を有しており、前記構成要素は電気信号の制御のもとで調整部材に応力を実行し、その大きさと方向は、前記調整部材の位置および/または入力される情報に依存する、操作装置に関する。従来技術からは、インクリメントセンサの形態でシャフトを介して調整部材を変換器に接続させ、さらなるシャフトを介してモータに接続させることが公知である。
この場合の欠点は、この構造形態が付加的なインクリメントセンサのために広い所要スペースを必要とすることである。
それ故に本発明の課題は、前述した公知技術の欠点に鑑み、所要スペースが僅かで済むような相応の操作装置を提供することである。
前記課題は本発明により、変換器がモータ構成要素のローターとセンサからなっており、該センサは前記ローターの位置に依存してそのつど電気信号を送出するように構成されて解決される。モータ構成要素のロータは、さらに変換器の角度センサの付加的な機能を充たす。それにより本発明によって得られる利点は、変換器に対して付加的なセンサのみを必要とするだけで済むことである。直径方向に磁化されたディスクとして構成されたロータは、ロータに対する簡単で安価な解決手段となる。少なくとも２つのホールセンサとの結合において、直径方向に磁化されたディスクの磁界をホールセンサに引き起こす電圧からは３６０°の範囲で正確な回転角度が求められる。これに対しては２つのホールセンサで完全にまかなえる。
２つのホールセンサが半径方向では同じ間隔で、９０°だけずらされて配置されているならば、ロータの調整は、特に簡単に算出できる。
クロスコイル対の適用によっては、モータ構成要素が非常にコンパクトに構造化できる。さらに２つのコイルのそれぞれ異なる制御によって、それぞれ所望の回転トルク特性が所望の角度毎に得られる。この回転トルク特性と角度は、制御の変更によって相応に任意に調節可能である。所望のモーメント特性曲線は、メモリにファイルされそこから読出し可能である。それにより、どのデータが読出されるかに応じて種々異なる回転トルクが生成される。これにより例えば音量の調節の際に相応のモーメント経過によって係止位置がシミュレートされ得る。それに対して機器における個々のスピーカの音量の調節（バランス、フェーダ）の際には、速度に比例した摩擦がシミュレータされる。これは操作装置を使用する使用者に歩添書メータの調節間隔を伝える。
巻同体（これにコイルが巻回されている）の適用によってコイルを備えたモータ構成要素が容易にかつ堅固に製造できる。この巻回体をロータを完全に囲繞することによって、モータが汚れから保護される。
モータ構成要素と調整部材との間のギヤの適用によって、調整部材に作用する回転トルクが高められる。調整部材の調整ノブとしての構成は、手になじみやすくなる。
センサがプリント基板上に配置されこれがコイルおよび/または巻回体の下方に組付けられることにより、センサの組付けが特に容易になる。
操作装置の下方側および側方側が遮蔽ポットによって十分に囲繞されることにより、汚れに対するさらなる保護が達成される。また高いヒステリシスを備えた軟磁性材料の適用によれば、一方では電磁障害からの遮蔽がもたらされる。これは操作装置内部に生じるか外方から進入し操作装置に作用し得る。高いヒステリシスは、磁気的回路の高い減衰によって制御も容易にする。特にそのような材料は非常に安価である。さらに軟磁性材料からなる遮蔽ポットは、マグネットの動作点を引き上げ、その効率を高める。
実施例
次に本発明の実施例を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合
図１は、本発明の第１実施例の断面図であり、
図２は、図１のラインＡ−Ａに沿った断面図であり、
図３は、本発明の第２実施例の断面図であり、
図４は、図３のラインＢ−Ｂに沿った断面図であり、
図５は、２つのホールセンサから供給される信号の経過であり、
図６は、当該操作相違によって生成され得る回転トルク経過である。
図１の操作装置１は、回転ノブの形態の調整部材１を有している。これは、シャフト２を介してロータ３と直径方向に磁化されたディスクの形態で結合されている。ロータ３はコイル４，５内に生成される磁界と共に作用し、それによって回転移動または回転トルクを生成する。コイル４，５は、それぞれ２つの半部に分割され、巻回体上部６と巻回体下部７からなる巻回体に巻回されている。巻回体６，７は、次のように構成されている。すなわちロータ３が完全に囲繞されるように構成されている。プリント基板８上にはホールセンサ９，１０が次のように配設されている。すなわちロータ３の回転軸からは半径方向で同じ間隔で９０度だけずらされて配置されている。
ロータ３の磁界によってホールセンサ９，１０内に生成される電圧から、ロータ３と回転ノブ１の回転角度が評価装置１１において算出される。符号１２の装置においては、ロータ３と、コイル４，５を通る電流の相互作用による所望の回転トルクを生成するのに、コイル４，５に必要とされる電圧が生成される。このことは算出された回転角度および/または送出された情報に依存して行われる。
遮蔽ポット１３は巻回体６，７をその下方側からその側方まで十分に囲繞している。巻回体下部７と遮蔽ポット１３で形成される空間においては、ホールセンサ９，１０、評価装置１１，および装置１２を備えたプリント基板８が設けられている。
図２にはホールセンサ９，１０とコイル４，５の位置が詳細に示されている。この図からは、ホールセンサ９，１０がシャフト２、つまり図２には示されていないがロータ３の回転軸線から半径方向で同じ間隔を有し、９０度だけずらされて配置されている様子がわかる。コイル４，５は、コンタクトピン１４と、プリント基板８上のここでは図示されていない導体路を介して装置１２と電気的に接続されている。
図３および図４に示されている実施例と前述した実施例との実際の相違は、回転ノブ１が直接シャフト２に結合されているのではなく、調整ピン１７に配置されていることである。この調整ピン１７は、歯車１５およびピニオン１６からなるギヤを介してシャフト２と接続されている。この場合ピニオン１６がシャフト２に載置される。調整ピン１７は、さらに次のような特徴を有している。すなわちこれが調整ノブ１と共に軸方向で圧力バネ１８の応力に抗して可動である特徴を有している。それによりキー１９が操作可能である。その他の構成部材は、図１および図２による実施例の構成部材と一致している。歯車１５とピニオン１６からなるギヤによって、回転ノブ１に加わる回転トルクが高められる。例えばキー１９によってメニューポイントがプッシュ操作により選択可能にされてもよい。この場合は操作装置が、次のような機能を有している。すなわち回転ノブ１の回転によって様々なメニューポイントが表示され、個々のメニューポイントの順次連続したシーケンスのもとで表示されたメニューポイントが選択されるかまたは複数のメニューポイントの同時表示のもとで強調されたメニューポイントが選択される。この場合は回転ノブ１の回転によって他の表示メニューポイントも相前後して強調表示される。
図５には、ロータ３の位置に依存してホールセンサ９，１０に供給される電圧２０，２１が示されている。この図からは、ロータ３のある位置のもとで測定された電圧２０，２１によって、ロータ３の位置が一義的に定められることがわかる。
図６には、本発明による操作装置を用いて実現可能な回転トルクの経過が示されている。
図６のａには、モータ構成要素の回転トルクＭｄの経過が回転角度αの関数として係止点Ａ，Ｂ，Ｃにてシミュレートされて示されている。この係止点から出発して角度αが手動で拡大されたならば、正の回転トルクＭｄが生成される。これは操作応力に対抗的に調整されて角度αを縮小せしめる。ユーザが相応の増力によって点Ｄ，Ｅ，Ｆの１つを越えた場合には、モータ構成要素内で生成された回転トルクＭｄはその方向を転換し、それによって回転ノブが極端な増力なしでも後続の係止点Ｂ，Ｃまで可動し係止する。相応のことは逆方向でのマニュアル操作にも当てはまる。この種の回転トルク経過は、例えば、当該操作装置によってオーディオ機器の音量調整が行われる場合に生じる。
図６ｂには、調整領域の終端にてばね負荷されたストッパをシミュレートした場合の回転トルク経過が示されている。この種の回転トルク経過は有利には、当該操作装置を用いて例えばラジオ受信機の周波数を設定する場合に用いられる。
図６ｃでも同じように係止点Ｉ，Ｋ，Ｌ，Ｍがシミュレートされている。この場合図６ａとの相違点は、係止点ＬからＭへの移行が高い回転トルクに勝る特に強い操作力を伴って行われた場合にのみ達成できる点である。そのような経過は有利には次のような場合に用いられる。すなわち、当該操作装置を用いて種々のメニューポイントが選択可能にされ、係止位置Ｍに相応するメニューポイントが所定のケースでのみ選択され、さらに使用者に対し強い操作力によってそのことを示唆させるような場合に用いられる。
回転トルク特性曲線は次のように形成されてもよい。すなわちモータ構成要素が、所定の角度αを上回った場合に、一定の速度または可変の速度で回転ノブを引き続き回転させるように形成されてもよい。さらにモータ構成要素は、回転ノブを２つの角度間で往復移動させてもよい。それにより使用者に対して揺動フィーリングが与えられる。

Claims (16)

1. 機器における情報の手動入力のための操作装置であって、
   調整部材を有しており、前記調整部材の位置は、操作力の作用のもとで可変であり、前記調整部材は該調整部材の位置を特徴付ける電気信号生成のための変換器と接続されており、
   前記調整部材に接続されたモータ構成要素を有しており、前記構成要素は電気信号の制御のもとで調整部材に力を作用させ、その大きさと方向は、前記調整部材の位置および/または入力される情報に依存している形式のものにおいて、
   前記変換器が前記モータ構成要素のローター（３）とセンサ（９，１０）からなっており、該センサは前記ローターの位置に依存してそのつど電気信号を送出することを特徴とする操作装置。
2. 前記ロータ（３）は、直径方向で磁化されているディスクからなる、請求項１記載の操作装置。
3. 前記センサ（９，１０）は、ホールセンサである、請求項１または２記載の操作装置。
4. ２つのホールセンサ（９，１０）が設けられている、請求項３記載の操作装置。
5. 前記ホールセンサ（９，１０）は、半径方向では同じ間隔で回転方向では９０°ずらされて配置されている、請求項４記載の操作装置。
6. 前記センサは、リードスイッチからなる、請求項１または２記載の操作装置。
7. 前記モータ構成要素は、複数のコイル（４，５）からなるクロスコイル対を有している、請求項１〜６のいずれか１項記載の操作装置。
8. 所定の回転トルク特性曲線を形成するための、複数のコイル（４，５）からなるクロスコイル対の通電装置が設けられており、この場合トルク特性曲線の記憶のための記憶装置が設けられている、請求項７記載の操作装置。
9. 前記トルク特性曲線は、メモリから読出し可能である、請求項８記載の操作装置。
10. 前記クロスコイル対のコイル（４，５）は、巻回体（６，７）に巻回されている、請求項１〜９いずれか１項記載の操作装置。
11. 前記巻回体（６，７）は、ロータ（３）を完全に囲繞している、請求項１０記載の操作装置。
12. 前記調整部材（１）とモータ構成要素（３，４，５）の間に、ギヤ（１５，１６）が設けられている、請求項１〜１１いずれか１項記載の操作装置。
13. 前記調整部材（１）は、回転ノブの形態をした調整ノブとして構成されている、請求項１〜１２いずれか１項記載の操作装置。
14. 前記センサ（９，１０）は、プリント基板上に配置されており、該プリント基板はコイルおよび/または巻回体の下方に配置されている、請求項１〜１３いずれか１項記載の操作装置。
15. 前記調整部材（１）は前記操作装置の上側に設けられており、さらに該操作装置の下方側が遮蔽ポット（１３）によって囲繞されている、請求項１〜１４いずれか１項記載の操作装置。
16. 前記遮蔽ポット（１３）は、高い磁気ヒステリシスを備えた軟磁性材料からなっている、請求項１５記載の操作装置。

Images