JP4319890B2

JP4319890B2 - 複合操作機構

Info

Publication number: JP4319890B2
Application number: JP2003372724A
Authority: JP
Inventors: 敏明天野; 樋渡　　稔
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: KR20050041949A; KR100646693B1; EP1528585A3; EP1528585A2; JP2005135842A

Description

本発明は、操作部材を押圧と回転という異なる複数方向へ操作可能な複合操作機構に係り、特に、車載用電子機器の操作機構として用いて好適な複合操作機構に関するものである。

従来より、車載用空調装置や音響装置等の電子機器類の操作機構として、ステータ部材に対して回転方向および軸線方向へ移動可能に支持されたロータ部材と、これらステータ部材とロータ部材によって構成されたロータリエンコーダと、ロータ部材の上端部に一体的に固定された操作部材と、ロータ部材の下面に対向設置されたプッシュスイッチとを備え、操作部材を押圧と回転という異なる複数方向へ操作可能にした複合操作機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような複合操作機構を備えた車載用電子機器においては、操作者が上昇位置にある操作部材を押圧操作すると、操作部材とロータ部材が一体的に下降してプッシュスイッチがオン動作し、この押圧操作力を除去すると、プッシュスイッチに内蔵された戻しばねの復帰力により、ロータ部材と操作部材が上昇位置に自動復帰する。また、操作者が操作部材を回転操作すると、操作部材とロータ部材がステータ部材に対して一体的に回転してロータリエンコーダが動作する。
特開２００３−５４２９０号公報（第３−５頁、図３）

ところで、前述した従来の複合操作機構においては、操作部材の上昇位置への復帰動作がプッシュスイッチに内蔵された戻しばねによって行われるため、操作部材の押圧ストロークをそれ程大きくすることはできないが、ロータ部材（回転部材）と操作部材との間に復帰ばねとしてのコイルスプリングを介設すると共に、ロータ部材と操作部材とを両者の軸線方向にスプライン結合すれば、操作部材の押圧ストロークをコイルスプリングの変位量に対応させて長く設定することが可能になる。しかしながら、このような構成を採用した場合、操作者が操作部材に対する押圧操作力を除去した際に、操作部材がコイルスプリングの弾発力によって勢い良く上昇するため、例えば上昇位置を規定するストッパに操作部材が勢い良くぶつかって大きな衝突音が発生する等、品位の低下を招来することが予想される。

また、ステムを押圧位置にロック可能なプッシュロック機構を付設したスイッチが従来より知られており、このようなプッシュロック機構付きスイッチを前述したプッシュスイッチの代わりに使用すれば、非使用時に操作部材を下降位置にロックしておき、使用時に操作部材を押圧操作してロック解除することにより、操作部材を上昇位置に自動復帰させることができる。しかしながら、このような構成を採用した場合、操作部材を下降位置に保持している時に外部振動が加わると、プッシュロック機構の構成部品である摺動ピンがハート型カム溝のロック部から外れてロック解除され、操作部材が操作者の意に反して上昇してしまうことがあり、特に、悪路走行中等に大きな外部振動を受け易い環境下にある車載用電子機器においては、プッシュロック機構を用いて操作部材を確実にロックするのが困難となる。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、回転かつ押圧操作可能な操作部材の昇降動作に制動をかけることができる高級感に優れた複合操作機構を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明による複合操作機構は、基台に回転可能に支持された回転部材と、この回転部材に対して昇降可能にスプライン結合された操作部材と、これら回転部材と操作部材との間に介設された復帰ばねと、前記操作部材の昇降動作に制動をかける操作抵抗付与手段とを備え、前記操作抵抗付与手段が前記操作部材の昇降方向へ延びる直線ガイド部とこの直線ガイド部に係合して動作する回転ダンパーとで構成され、前記直線ガイド部を前記回転部材に設け、前記回転ダンパーを前記操作部材に設け、前記直線ガイド部が前記操作部材の昇降方向へ多数の歯部を連続させたラックからなり、前記回転ダンパーの回転軸に固定したピニオンを前記ラックに噛合させ、前記回転部材にハート型カム溝を設けると共に、前記操作部材に前記ハート型カム溝に沿って摺動する摺動ピンを設け、これらハート型カム溝と摺動ピンによりプッシュロック機構を構成し、このプッシュロック機構によって前記操作部材を下降位置にロック可能とし、前記回転部材の中央部に上方へ向かって突出する突出壁を立設し、この突出壁に前記ラックと前記ハート型カム溝をそれぞれ形成した構成とした。

このように構成された複合操作機構においては、操作者が上昇位置にある操作部材を押圧操作すると、操作部材は復帰ばねの弾発力に抗して下降位置へと移動し、この下降位置で上記押圧操作力を取り除くと操作部材は復帰ばねの弾発力によって上昇位置へ自動復帰し、かかる操作部材の昇降動作時に回転ダンパーが直線ガイド部に係合して動作することにより、操作部材の昇降動作に制動がかけられるため、特に、操作部材を上昇位置へ自動復帰する際の動きが緩やかになって操作者に高級感を感じさせることができる。

また、直線ガイド部が操作部材の昇降方向へ多数の歯部を連続させたラックからなり、回転ダンパーの回転軸に固定したピニオンをこのラックに噛合させたので、直線ガイド部と回転ダンパーとの間のスリップがなくなり、操作部材の昇降動作に効率良く制動をかけることができる。

また、回転部材にハート型カム溝を設けると共に、操作部材にハート型カム溝に沿って摺動する摺動ピンを設け、これらハート型カム溝と摺動ピンによりプッシュロック機構を構成し、このプッシュロック機構によって操作部材を下降位置にロック可能としたので、操作部材を非使用時に下降位置でロックして使用時に上昇させることができるのみならず、ばね荷重の大きな復帰ばねを用いても操作部材をゆっくりと上昇位置へ自動復帰させることができるため、プッシュロック機構のロック保持力を高めることができる。したがって、上記複合操作機構を外部振動の受け易い車載用電子機器に適用したとしても、下降位置にある操作部材が外部振動によって不所望に上昇位置へ自動復帰してしまうことを防止できる。

また、回転部材の中央部に上方へ向かって突出する突出壁を立設し、この突出壁にラックとハート型カム溝をそれぞれ形成した。特に、これらラックとハート型カム溝を突出壁の互いに直交する面に形成すると、回転部材を成形するための金型構造を簡略化できて好ましい。また、操作部材に突出壁の外側に向かって垂下する支持壁を垂設し、この支持壁に回転ダンパーと摺動ピンをそれぞれ支持すると、回転部材と操作部材間の限られたスペース内に操作抵抗付与手段とプッシュロック機構の各構成部材を配置することができ、複合操作機構の小型化を実現できる。

本発明の複合操作機構は、操作部材の昇降動作に伴って回転ダンパーを動作させることにより、操作部材の昇降動作に制動をかけるようにしたので、操作部材を上昇位置へ自動復帰する際の動きが緩やかになって操作者に高級感を感じさせることができる。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る複合操作機構が適用された車載用電子機器の断面図、図２は該複合操作機構の分解斜視図、図３は該複合操作機構に備えられる回転部材の底面図、図４は該回転部材を一方向から見た側面図、図５は該回転部材を他方向から見た側面図、図６は図３のVI−VI線に沿う断面図、図７は該複合操作機構に備えられる操作部材の底面図、図８は図７のVIII−VIII線に沿う断面図、図９は該複合操作機構に備えられるピンホルダの正面図、図１０は該複合操作機構に備えられるプッシュロック機構の動作説明図、図１１は該複合操作機構に備えられる回転ダンパーの断面図、図１２は該回転ダンパーの分解斜視図である。

図１と図２において、符号１は車載用電子機器の基台を構成するハウジングであり、このハウジング１は例えばセンターコンソール等の車室内に設置されるようになっている。ハウジング１は合成樹脂製の上ケース２と下ケース３とで構成されており、両ケース２，３は図示せぬネジを用いて一体化されている。ハウジング１の内部にはプリント基板４が固定されており、このプリント基板４上には回転操作型電気部品であるロータリエンコーダ５が実装されると共に、ラバーコンタクト等からなる複数のプッシュスイッチ６が実装されている。これらプッシュスイッチ６は上ケース２に支持された複数の操作ノブ７のシーソまたは押圧操作によってそれぞれ動作されるが、その動作機構は一般的であるため、ここでは詳細な説明を省略することとする。

上ケース２には平面視円形状の凹部８が形成されており、この凹部８の外周面にはデテント用のクリック溝８ａが円周方向に沿って形成されている。また、凹部８の中央には透孔８ｂが形成されており、ロータリエンコーダ５のロータ５ａはこの透孔８ｂを挿通して凹部８内に達している。さらに、上ケース２には合成樹脂製の筒状体９が複数本のネジ１０を用いて固定されており、この筒状体９の外周面上端にはストッパ突起９ａが形成されている。筒状体９の下部開口端は凹部８に連続しており、これら凹部８と筒状体９の内部に合成樹脂製の回転部材１１が配設されている。

図３〜図６に示すように、この回転部材１１は、円板状の基部１１ａと、基部１１ａの中央部から上方へ延びる突出壁１１ｂと、基部１１ａの外縁部から上方へ延びる複数のガイド壁１１ｃとを有しており、突出壁１１ｂは各ガイド壁１１ｃによって包囲されている。基部１１ａは上ケース２の凹部８内に挿入されており、凹部８内に突出するロータリエンコーダ５のロータ５ａは基部１１ａの下面中央部に形成された係止孔１１ｄに嵌合している。また、基部１１ａの周面に一対の収納孔１１ｅが形成されており、これら収納孔１１ｅは基部１１ａの中心を通る直線上に配置されている。図１と図２に示すように、各収納孔１１ｅの内部にはスプリング１２と駆動体１３が順次挿入されており、駆動体１３はスプリング１２の弾発力を受けて凹部８の外周面に形成されたクリック溝８ａに圧接されている。したがって、回転部材１１が時計または反時計方向へ回転すると、駆動体１３をクリック溝８ａに係脱させてデテント（節度感触）を生起させることができると共に、ロータ５ａを一体的に回転させてロータリエンコーダ５を動作させることができる。また、突出壁１１ｂの一側面には上下方向へ直線的に延びるラック１４が形成されており、この一側面に直交する突出壁１１ｂの他側面にはハート型カム溝１５が形成されている。図１０に示すように、このハート型カム溝１５はロック部１５ａと往路１５ｂと復路１５ｃおよび往復兼用路１５ｄを有し、往路１５ｂと復路１５ｃの接続部がロック部１５ａとなっている。さらに、各ガイド壁１１ｃには上下方向へ直線的に延びるガイド溝１１ｆが形成されている。

この回転部材１１に対して合成樹脂製の操作部材１６が昇降可能にスプライン結合されており、これら回転部材１１と操作部材１６との間にはコイルスプリング１７が介設されている。図７と図８に示すように、この操作部材１６は上面を閉塞し下端を開口した円筒状に成形されており、その内周面下端の４箇所に突部１６ａが形成されている。これら突部１６ａは筒状体９の外周面に摺接しており、各突部１６ａが筒状体９のストッパ突起９ａに当接することにより、操作部材１６の脱落が防止されると共にその上昇位置が決定されるようになっている。また、操作部材１６の中央部には支持壁１６ｂが垂設されており、この支持壁１６ｂの外側面には複数のガイド突起１６ｃが形成されている。各ガイド突起１６ｃは回転部材１１のガイド溝１１ｆに挿入されており、これにより回転部材１１と操作部材１６はスプライン結合され、両者は軸線方向に移動可能であるが回転方向に一体化された状態となる。したがって、操作部材１６をコイルスプリング１７の弾発力に抗して押圧操作した場合、各ガイド突起１６ｃがガイド溝１１ｆに沿って下降するため、操作部材１６は固定状態の回転部材１１に対して下降動作するが、操作部材１６を回転操作した場合、その回転力が各ガイド突起１６ｃとガイド溝１１ｆの係合部分を介して回転部材１１に伝達されるため、操作部材１６とコイルスプリング１７および回転部材１１は一体的に回転する。

図１に示すように、操作部材１６の支持壁１６ｂの内側面にはピンホルダ１８と回転ダンパー１９が支持されており、これらピンホルダ１８と回転ダンパー１９は回転部材１１の突出壁１１ｂを介して対向している。図９に示すように、ピンホルダ１８は合成樹脂製のケース２０とクランク状に折り曲げられた摺動ピン２１およびスプリング２２とを有し、ケース２０は圧入または接着剤による接着等により支持壁１６ｂの内側面に固定されている。摺動ピン２１の下端２１ｂはケース２０に揺動可能に支持されており、摺動ピン２１の上端（摺動端部）２１ａはスプリング２２の付勢力を受けて回転部材１１の突出壁１１ｂに形成されたハート型カム溝１５に係合し、これらピンホルダ１８とハート型カム溝１５とでプッシュロック機構が構成されている。これにより、操作部材１６の昇降移動に伴って摺動端部２１ａがハート型カム溝１５に沿って移動（摺動）することとなり、摺動端部２１ａがハート型カム溝１５のロック部１５ａ（図１０参照）に係止されると、操作部材１６が下降位置にロックされるようになっている。

図１１と図１２に示すように、回転ダンパー１９は、一対の取付脚部２３ａを有する皿形ケース２３と、この皿形ケース２３に接合・一体化されたキャップ２４と、これら皿形ケース２３とキャップ２４の内部に配置された制動ロータ２５と、この制動ロータ２５の回転軸２５ａに固定されたピニオン２６等によって構成されており、これら部材は全て合成樹脂で成形されている。皿形ケース２３は平面視円形状の窪み２３ｂを有し、この窪み２３ｂの中央に軸２３ｃが立設されている。制動ロータ２５は軸２３ｃに回転可能に支承されており、回転軸２５ａの下部周面から一対の制動板部２５ｂが突出形成されている。皿形ケース２３の窪み２３ｂはキャップ２４によって覆われており、これら窪み２３ｂとキャップ２４の内部にはシリコンオイル等の粘性流体２７が注入されている。キャップ２４にはセンタ孔２４ａが形成されており、回転軸２５ａの上部はこのセンタ孔２４ａを挿通して外部に突出しているが、回転軸２５ａの下部にＯリング２８が嵌められることで粘性流体２７の流出が防止されている。ピニオン２６には中心孔２６ａが形成されており、この中心孔２６ａに回転軸２５ａの上端部が圧入されている。皿形ケース２３の取付脚部２３ａは圧入または接着剤による接着等により支持壁１６ｂの内側面に固定されており、ピニオン２６が回転部材１１の突出壁１１ｂに形成されたラック１４に噛合している。このラック１４は直線ガイド部をなすものであり、これらラック１４と回転ダンパー１９とで操作抵抗付与手段が構成されている。これにより、操作部材１６の昇降移動に伴ってピニオン２６が回転すると、制動ロータ２５の制動板部２５ｂが粘性流体２７中で回転し、操作部材１６の昇降動作に制動がかけられるようになっている。

次に、上記の如く構成された車載用電子機器の動作について説明する。図１に示すように、上昇位置にある操作部材１６を操作者が回転操作すると、その回転力が各ガイド突起１６ｃとガイド溝１１ｆの係合部分を介して回転部材１１に伝達されるため、操作部材１６とコイルスプリング１７および回転部材１１が一体的に回転し、回転部材１１の回転に伴ってロータリエンコーダ５が動作する。これにより、ロータリエンコーダ５の出力信号に基づいて操作部材１６の回転方向と回転量に応じた種々の指令制御、例えば、走行路の状況に適したサスペンションの選択等を行うことができると共に、回転部材１１の回転中に駆動体１３がクリック溝８ａに係脱してデテントが生起するため、このデテントを操作部材１６を操作する操作者にフィードバックすることができる。

操作部材１６による指令制御等を必要としない場合は、操作者が上昇位置にある操作部材１６を押圧操作すると、各ガイド突起１６ｃがガイド溝１１ｆに沿って下降し、操作部材１６は上記したプッシュロック機構によって下降位置にロックされる。すなわち、図１０に示すように、操作部材１６の上昇位置で摺動ピン２１の摺動端部２１ａはハート型カム溝１５の往復兼用路１５ｄの上部に係合しているが、操作部材１６をコイルスプリング１７の弾発力に抗して押し込んでいくと、同図の２点鎖線で示すように、摺動端部２１ａは往復兼用路１５ｄから往路１５ｂの下部へと移動する。そして、操作者が操作部材１６をさらに押し込み、摺動端部２１ａが往路１５ｂの最下端部まで到達した後にこの押し込み操作力を除去すると、操作部材１６がコイルスプリング１７の復帰力で上方へ若干量戻され、摺動端部２１ａがハート型カム溝１５のロック部１５ａに係止される。これによって操作部材１６が下降位置にロックされるため、操作部材１６とその近傍に配置された複数の操作ノブ７の上面がほぼ同じになり、意図しない操作を防止することができると共に、衝突事故等における身体への危険性を低減することができる。その際、コイルスプリング１７には操作部材１６を上昇させる方向へ大きな弾発力が蓄力されており、摺動端部２１ａはこのコイルスプリング１７の弾発力を受けてロック部１５ａに係止されているため、プッシュロック機構のロック保持力が高められ、外部振動によって不所望にロック解除されてしまうことを防止できる。また、かかる操作部材１６の押圧操作時にラック１４に噛合するピニオン２６が回転し、回転ダンパー１９によって操作部材１６の下降動作に制動がかけられるため、操作部材１６の動きが静粛になって高級感を与えることができる。

一方、このように下降位置にロックされた操作部材１６を再び使用する場合、操作者が下降位置にある操作部材１６をコイルスプリング１７の弾発力に抗して押圧操作すると、図１０の実線で示すように、摺動ピン２１の摺動端部２１ａがロック部１５ａから離脱して復路１５ｃの下部へと移動し、ここで押し込み操作力を除去すると、操作部材１６がコイルスプリング１７の復帰力で上昇し、それに伴って摺動端部２１ａが復路１５ｃから往復兼用路１５ｄの上部へと移動する。この時、操作部材１６は十分に蓄力されたコイルスプリング１７の弾発力によって勢い良く上昇しようとするが、この場合もラック１４に噛合するピニオン２６が回転し、回転ダンパー１９によって操作部材１６の上昇動作に制動がかけられるため、操作部材１６の動きが静粛になって高級感を与えることができる。また、操作部材１６の上昇位置は突部１６ａとストッパ突起９ａとの当接によって規定されるが、操作部材１６の動きは上昇位置の直前でも遅くなっているので、突部１６ａとストッパ突起９ａの衝突音は極めて小さくなり、この点からも高級感を与えることができる。

なお、上記実施形態例では、プッシュロック機構の構成部材であるハート型カム溝１５とピンホルダ１８のうち、ハート型カム溝１５を回転部材１１に設けると共にピンホルダ１８を操作部材１６に設けた場合について説明したが、これとは逆にハート型カム溝１５を操作部材１６に設けると共にピンホルダ１８を回転部材１１に設けることも可能である。操作抵抗付与手段の構成部材であるラック１４と回転ダンパー１９についても同様であり、上記実施形態例とは逆に、ラック１４を操作部材１６に設けると共に回転ダンパー１９を回転部材１１に設けることも可能である。

また、上記実施形態例では、操作部材１６を回転部材１１の回転操作用部材として使用する場合について説明したが、操作部材１６の押圧操作によって動作されるプッシュスイッチを付設することも可能である。

本発明の実施形態例に係る複合操作機構が適用された車載用電子機器の断面図である。該複合操作機構の分解斜視図である。該複合操作機構に備えられる回転部材の底面図である。該回転部材を一方向から見た側面図である。該回転部材を他方向から見た側面図である。図３のVI−VI線に沿う断面図である。該複合操作機構に備えられる操作部材の底面図である。図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。該複合操作機構に備えられるピンホルダの正面図である。該複合操作機構に備えられるプッシュロック機構の動作説明図である。該複合操作機構に備えられる回転ダンパーの断面図である。該回転ダンパーの分解斜視図である。

符号の説明

１ハウジング
２上ケース
５ロータリエンコーダ
８凹部
９筒状体
９ａストッパ突起
１１回転部材
１１ａ基部
１１ｂ突出壁
１１ｃガイド壁
１１ｆガイド溝
１４ラック
１５ハート型カム溝１５
１５ａロック部
１５ｂ往路
１５ｃ復路
１５ｄ往復兼用路
１６操作部材
１６ａ突部
１６ｂ支持壁
１６ｃガイド突起
１７コイルスプリング（復帰ばね）
１８ピンホルダ
１９回転ダンパー
２０ケース
２１摺動ピン
２１ａ摺動端部
２２スプリング
２３皿形ケース
２４キャップ
２５制動ロータ
２６ピニオン
２７粘性流体

Claims

基台に回転可能に支持された回転部材と、この回転部材に対して昇降可能にスプライン結合された操作部材と、これら回転部材と操作部材との間に介設された復帰ばねと、前記操作部材の昇降動作に制動をかける操作抵抗付与手段とを備え、
前記操作抵抗付与手段が前記操作部材の昇降方向へ延びる直線ガイド部とこの直線ガイド部に係合して動作する回転ダンパーとで構成され、前記直線ガイド部を前記回転部材に設け、前記回転ダンパーを前記操作部材に設け、
前記直線ガイド部が前記操作部材の昇降方向へ多数の歯部を連続させたラックからなり、前記回転ダンパーの回転軸に固定したピニオンを前記ラックに噛合させ、
前記回転部材にハート型カム溝を設けると共に、前記操作部材に前記ハート型カム溝に沿って摺動する摺動ピンを設け、これらハート型カム溝と摺動ピンによりプッシュロック機構を構成し、このプッシュロック機構によって前記操作部材を下降位置にロック可能とし、
前記回転部材の中央部に上方へ向かって突出する突出壁を立設し、この突出壁に前記ラックと前記ハート型カム溝をそれぞれ形成したことを特徴とする複合操作機構。
請求項１の記載において、前記ラックと前記ハート型カム溝を前記突出壁の互いに直交する面に形成したことを特徴とする複合操作機構。
請求項１または２の記載において、前記操作部材に前記突出壁の外側に向かって垂下する支持壁を垂設し、この支持壁に前記回転ダンパーと前記摺動ピンをそれぞれ支持したことを特徴とする複合操作機構。