JP4608368B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、オーディオ機器、空調装置、ナビゲーション装置等の各種装置を操作するための入力装置の技術に関する。

従来の入力装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されているものがある。特許文献１の入力装置は、オン／オフを受付けるスイッチと、利用者からの押下を受付ける押しボタンと、押しボタンに接続されている円筒形状の中間軸と、中間軸に摺動可能に取り付けられてスイッチ素子の操作端を動作させるスイッチ操作軸と、を有する。また、中間軸とスイッチ操作軸とがバネにより結合されている。そして、利用者が押しボタンを押すと中間軸が共に移動し、バネを介してスイッチ操作軸がスイッチを作動させる。

特開平９−６３３９９号公報

ところで、入力装置では、利用者が押しボタンを強い力で押しすぎることにより、スイッチ素子に予期せぬ荷重がかかることがある。また、利用者が押しボタンに誤って触れてしまうことにより、入力装置を誤動作させてしまうことがある。そのため、入力装置には、スイッチ素子の保護および誤動作防止する機能が設けられていることが望ましい。特許文献１では、操作ボタンを押下した力がコイルばねを介してスイッチ素子に作用する。特許文献１の入力装置では、操作ボタンを押下した力がスイッチ素子に直接作用することがないため、スイッチ素子が取り付けられているプリント基板が破損されることを防ぐことができる。

しかしながら、上記特許文献１は、以下の問題を有している。具体的には、特許文献１の入力装置の操作部は、スイッチ素子を保護するために、押しボタン、中間軸、スイッチ操作軸、およびバネを有する構成を採用しているため、部品点数が多くなり、入力装置の原価を増加させてしまうという問題を有している。また、特許文献１では、バネにより中間軸とスイッチ操作軸とを結合させる面倒な作業を行う必要があり、作業コストを増加させてしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、スイッチ素子を有する入力装置において、スイッチ素子の保護および誤動作防止する機能を低コストで実現することにある。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、利用者からの操作を受付ける入力装置に適用される。

前記入力装置は、操作ノブと、プッシュスイッチと、前記操作ノブに固定されたノブ受け部材と、前記操作ノブを介して前記ノブ受け部材に加えられた力を前記プッシュスイッチに伝えるガイド部材と、を有する。そして、前記ガイド部材は、支柱部と、前記支柱部の周囲に形成され、前記操作ノブを介して前記ノブ受け部材に加えられた力を受ける弾性部と、前記支柱部および前記弾性部を支持し、前記弾性部が受けた力を前記プッシュスイッチに伝える台座部と、を有し、前記ノブ受け部材は、一端が開口し、他端に孔が設けられた壁面が形成された筒状部材であり、前記ガイド部材の支柱部が前記壁面の孔に挿入され、且つ、前記ガイド部材の弾性部の先端が前記壁面の内側と当接するように配置される。

このように本発明によれば、操作ノブに加えられる力は、ノブ受け部材を介してガイド部材の弾性部に作用し、弾性部に作用した力が、ガイド部材の台座部を介してプッシュスイッチに伝えられる。したがって、操作ノブに予期せぬ荷重がかかった場合でも弾性部が緩衝材として作用するため、プッシュスイッチを保護することができる。また、操作ノブに誤って触れてしまった場合でも、弾性部により、入力装置の誤作動を防止することができる。

また、本発明によれば、コイルばね等の部材を利用することなく、ノブ受け部材およびガイド部材により、プッシュスイッチの保護および誤動作の発生を防止している。そのため、本実施形態によれば、スイッチの保護および誤動作防止する機能を有する入力装置の部品点数を削減することができる。

以下、本発明に係る入力装置の一実施形態について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態の入力装置の外観を示した斜視図である。図示するように、入力装置は、利用者からの各種の操作を受付けるための入力操作部１０と、入力操作部１０を上面に配置する筐体２００とを有する。入力操作部１０には、操作ノブ２０が設けられている。また、筐体２００には、入力素子１と、この入力素子１が搭載される基板４とが収納されている（図２参照）。

操作ノブ２０は、矢印Ａの方向に押下できるように構成されている。また、操作ノブ２０は、中立状態（図1に示す状態）から複数の方向に倒れた傾倒状態に変位可能に構成されている。利用者は、操作ノブ２０を矢印Ａの方向への押下し、或いは、操作ノブ２０を倒すことにより入力装置に対して各種の操作要求を行う。

この入力装置は、例えば、車両内に配置されるカーナビゲーション装置等の情報提供装置の入力手段として利用され、２つの前席の間等に配置される。このような利用形態が予想される入力装置では、急ブレーキで荷物等が崩れたときや、子供の悪戯等で予期せぬ荷重がかかることがある。また、入力装置の操作ノブ２０に誤って触れてしまうこともある。そこで、本実施形態は、このような予期せぬ荷重から入力素子１を保護するとともに、操作ノブ２０に誤って触れてしまった場合の誤入力を防止することを目的としている。

続いて、本実施形態の入力装置の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態の入力装置の断面図である。

筐体２００には、入力素子１を搭載した基板４が収納されていて、上面に基板４を覆う基板カバー１５が設けられている。入力素子１は、素子本体３と、この素子本体３から突出している操作端２とを有している。この入力素子１の操作端２は、素子本体３に対して直立している中立状態（図２に示す状態）と、中立状態から素子本体側に押し込まれた押下状態（図４（ｂ）および図５（ｂ）に示す状態）と、中立状態から素子本体３に対して倒れた傾倒状態（図６に示す状態）とに変位可能である。なお、本実施形態では、操作端２は、中立状態から８方向に倒すことができるものとする（図７参照）。すなわち、操作端２は、傾倒状態として８つの形態が可能である。そして、入力素子１は、押下状態、および８方向の傾倒状態を検知する。

入力操作部１０は、操作ノブ２０と、ノブ受け部材４０と、入力素子１の操作端２に接続されているガイド部材３０と、を有する。利用者は、操作ノブ２０を押下し（例えば、矢印Ａの方向に押すことにより）、或いは倒すことにより（例えば、矢印Ｂの方向に押すことにより）、各種操作要求を行う。利用者が操作ノブ２０に加えた力は、ノブ受け部材４０およびガイド部材３０を介して、入力素子１に作用する。

ここで、ガイド部材３０およびノブ受け部材４０の構成を図３に示す。図３は、本実施形態のガイド部材３０およびノブ受け部材４０の斜視図である。

ガイド部材３０は、支柱部３１と、支柱部３１の周囲に形成され、操作ノブ２０を介してノブ受け部材４０に加えられた力を受ける弾性部３５と、支柱部３１および弾性部３５を支持し、弾性部３５に加えられた力を入力素子１の操作端２に伝える台座部３２と、を有する。なお、以下の説明では、支柱部３１が略円柱形状に形成され、弾性部３５が支柱部３１の外周に配置され且つ支柱部３１の断面と同心円の断面を持つ円筒形状に形成されている場合を例にするがこれは例示に過ぎない。例えば、支柱部３１は、他の形状（角柱状、円錐柱状、角錐柱状等）に形成されていてもよい。また、弾性部３５は、円筒形状ではなく他の形状に形成されていてもかまわない。

台座部３２は、一方の端部（弾性部３５および支柱部３１と接合している面の反対側の端部）に、入力素子１の操作端２が挿入される操作端嵌入穴３３（図２参照）が形成されている。また、支柱部３１には、一方の端部（台座部３２と接合している面と反対側の端部）に、ネジ穴３４が形成されている。

また、ガイド部材３０は、弾性を有し、支柱部３１、台座部３２、および弾性部３５が一体の部品として形成されていている。なお、本実施形態は、ガイド部材３０の具体的な構成について特に限定しないが、例えば、エラストマー等の弾性を有する材料を用いるようにするとよい。

ノブ受け部材４０は、ガイド部材３０の支柱部３１の外周に内周面が摺接する円筒状のノブ受け本体４１（図２参照）と、円筒状のノブ受け本体４１の一方の端部に形成されているフランジ部４２とを有する。なお、ノブ受け部材４０の軸方向の長さｙは、ガイド部材３０の軸方向の長さｘに比べて短いものとする。

図２に戻り説明を続ける。ガイド部材３０は、操作端嵌入穴３３に入力素子１の操作端２が嵌入されることで、操作端２に対して固定される。また、ガイド部材３０の支柱部３１が、ノブ受け部材４０のノブ受け本体４１の円筒形状の内側に摺動可能に挿入され、ノブ受け部材４０のフランジ部４２にガイド部材３０の弾性部３５が嵌合される。ガイド部材３０のネジ穴３４には、ノブ受け部材４０がガイド部材３０から抜けるのを防止するために、抜け止めネジ５１が捩じ込まれる。

操作ノブ２０には、第１、第２当接面２１、２２が形成されている。各当接面２１、２２は、操作ノブ２０の中心軸を中心として、内側から第１当接面２１、第２当接面２２の順で、それぞれ環状に形成されている。この操作ノブ２０は、入力素子１の操作端２の延長線上に、自身の中心軸が存在するように、ノブ受け部材４０に固定される。すなわち、この操作ノブ２０は、操作端２に接続されるガイド部材３０、このガイド部材３０の支柱部３１に摺動可能なノブ受け部材４０を介して、操作端２に取り付けられる。また、操作ノブ２０には、ノブ受け部材４０に嵌合されているガイド部材３０の弾性部３５の外周に、弾性部３５が弾性変形をできるようにするための隙間部６０が形成されている。

基板カバー１５には、入力素子１の操作端２を基板カバー１５から露出させるための入力素子用孔１４が形成されていると共に、この入力素子用孔１４の回りに、内側から順に、操作ノブ２０の第１当接面２１が接触する第１ストッパ１１、第２当接面２２が接触する第２ストッパ１２が同心円状に形成されている（図７に示す）。

次に、本実施形態の入力装置の動作について図４および図５を用いて説明する。

図４は、本実施形態の入力装置の中立状態から押下状態への変位の動作を説明するための図であり、（ａ）図に中立状態を示し、（ｂ）図に押下状態を示す。図５は、本実施形態の入力装置が中立状態から押下状態への変位した場合における、ガイド部材３０の弾性部３５の形状を説明するための図であり、（ａ）図に中立状態を示し、（ｂ）図に押下状態を示す。

図４（ａ）に示すように、入力素子１の操作端２が中立状態の際には、操作ノブ２０の第１当接面２１と第１ストッパ１１とは、距離（ｄ＋α）離れており、弾性部３５は、最も伸びた状態（弾性変形していない状態）で、その長さはｍである。なお、ここでは、入力素子１の操作端２が中立状態から押下状態へ移動する際の移動距離、つまり規定ストロークはｄで、素子本体３は、操作端２が中立状態から素子本体側へ距離ｄ移動する直前で押下状態を検知するものとする。

利用者が、操作ノブ２０を中立状態から押下状態の方向（以下、押下方向Ａとする）へ押すと、操作ノブ２０と共に、この操作ノブ２０に固定されているノブ受け部材４０、このノブ受け部材４０のフランジ部４２に押されるガイド部材３０の弾性部３５、弾性部３５に押されるガイド部材３０の台座部３２、台座部３２に接続されている入力素子１の操作端２が、それぞれ押下方向Ａに移動する（図５参照）。

入力素子１の操作端２は、距離ｄ移動すると、この距離ｄが操作端２の規定ストロークであるため、この位置からさらに押下方向Ａに移動できなくなる。この状態から、操作者がさらに操作ノブ２０を押下方向Ａへ押すと、入力素子１の操作端２及びガイド部材３０は、その位置に留まる一方で、図５（ｂ）の３５ａに示すように弾性部３５が弾性変形して縮んで（隙間部６０において弾性変形する）、操作ノブ２０及びノブ受け部材４０が押下方向Ａに移動する。

そして、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、操作ノブ２０の第１当接面２１が第１ストッパ１１に接触し、この時点で、これ以上、操作者が押下方向Ａに操作ノブ２０を押しても移動できなくなる。なお、このとき、弾性部３５の長さは（ｍ−α）になる。

以上のように、本実施形態では、押下方向Ａの荷重が作用した場合、操作ノブ２０が第１ストッパ１１で受けられるので、利用者が必要以上に強く操作ノブ２０を押しても、入力素子１の操作端２には、弾性部３５の弾性力分しかからない。そのため、本実施形態によれば、押下方向Ａの必要以上の荷重に対して、入力素子１を保護することができる。また、本実施形態では、利用者は、操作ノブ２０に力を加えた場合、弾性部３５の弾性作用による反発力を受ける。そのため、利用者は、入力装置に操作要求をする場合、操作ノブ２０をある程度の力で操作する必要がある。その結果、本実施形態によれば、操作ノブ２０に誤って触れてしまった場合等の誤入力を防止することができる。

また、本実施形態では、入力素子１の保護および誤入力の防止を簡単な構成により実現している。具体的には、本実施形態では、コイルばね等の部材を利用することなく、ノブ受け部材４０およびガイド部材３０により、すなわち、ガイド部材３０に弾性部３５を設けることにより、入力素子１を保護するとともに、操作ノブ２０に誤って触れてしまった場合等の誤入力を防止している。その結果、本実施形態では、入力素子の保護および誤動作を防止するために必要な部品点数を削減することができ、原価および生産コストを削減することができる。このように、本実施形態によれば、入力素子の保護および誤動作を防止する機能を有する入力装置のコストを低減することができる。

ところで、本実施形態のように、操作端２の規定ストロークがｄであり、操作端２が中立状態から素子本体側へ距離ｄ移動する直前で、素子本体３により押下状態が検知される場合、中立状態での第１当接面２１と第１ストッパ１１との間の距離がｄであれば、基本的に問題はない。しかしながら、入力装置の組立誤差や、入力装置を構成する各部品の寸法誤差等により、中立状態での第１当接面２１と第１ストッパ１１との間の距離を正確にｄにすることは極めて難しい。そのため、仮に、操作ノブ２０と操作端２とが直結されており、しかも、中立状態での第１当接面２１と第１ストッパ１１との間の距離がｄより僅かに長くなってしまった場合には、操作端２を規定ストローク以上に移動させてしまう可能性があり、逆に、中立状態での第１当接面２１と第１ストッパ１１との間の距離がｄより僅かに短くなってしまった場合には、第１ストッパ１１に接触させるまで操作ノブ２０を移動させても、素子本体３で押下状態を検知できない可能性がある。

そこで、本実施形態では、押下方向Ａにおける操作ノブ２０の移動量、つまり、中立状態での第１当接面２１と第１ストッパ１１との間の距離を、操作端２の規定ストロークｄより長い、（ｄ＋α）にして、＋α分を弾性部３５で吸収することで、入力装置の組立誤差や各部品の寸法誤差があっても、操作端２を規定ストローク以上に移動させることなく、しかも、確実に押下状態を検知できるようにしている。すなわち、本実施形態では、押下状態に近い状態になると、操作ノブ２０にかかる荷重に関係なく、弾性部３５の弾性力のみで操作端２を押すようにすることで、以上の不具合を解決している。

次に、入力素子１の操作端２が、図１に示す中立状態から、図６に示す傾倒状態に変位する際の動作について説明する。

操作者が、操作ノブ２０を中立状態から押下方向Ａに対して垂直な方向（以下、横方向Ｂとする）へ押すと、操作ノブ２０と共に、ノブ受け部材４０、ガイド部材３０、入力素子１の操作端２が、それぞれ、操作端２の基部を中心として揺動する。そして、操作端２の傾倒状態が素子本体３に検知された後、図６に示すように、操作ノブ２０の最外周に形成されている第２当接面２２が第２ストッパ１２と接触した時点で、操作ノブ２０及び操作端２等は、これ以上揺動できなくなる。なお、このとき、環状の第２当接面２２の全面のうち一部のみが第２ストッパ１２と接触しており、第１当接面２１と第１ストッパ１１とは接触していない。また、本実施形態の入力素子１は、操作端２の傾倒状態が素子本体３に検知されてからの揺動ストロークが、操作端２の押下状態が素子本体３に検知されてからの押下ストロークよりも大きいため、この揺動動作に関しては、入力装置の組立誤差等を吸収するためにスプリング等を設けていない。

以上のように、本実施形態では、横方向Ｂの荷重に関しては、操作ノブ２０が第２ストッパ１２で受けられるので、横方向Ｂの必要以上の荷重に対して、入力素子１を保護することができる。

なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で説明したノブ受け部材４０の形状を図８に示す形状にしてもかまわない。図８は、本実施形態の入力装置の変形例を説明するための図であり、（ａ）図に入力装置の断面図を示し、（ｂ）図にノブ受け部材の断面図を示し、（ｃ）図にノブ受け部材の外観図を示す。

図示するように、変形例におけるノブ受け部材４０ａは、一端が開口４２０し、他端に孔４００が設けられた壁面４１０が形成された筒状部材として構成されている。そして、ガイド部材３０の支柱部３１が壁面４１０の孔４００に挿入され、且つ、ガイド部材３０の弾性部３５の先端が壁面４１０の内側４１０ａと当接するように配置される。このように構成しても、操作ノブ２０への力は、ノブ受け部材４０ａを介してガイド部材３０の弾性部３５に作用する。そして、弾性部３５に作用した力は、ガイド部材３０の台座部３２を介して入力素子１に伝えられる。すなわち、上記変形例によっても、操作ノブ２０に加えられた力は、弾性部３５を経由して入力素子１に伝えられることとなり、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、例えば、上記実施形態で説明したガイド部材３０の形状を図９に示す形状にしてもかまわない。図９は、本実施形態の入力装置の変形例を説明するための図であり、（ａ）図にガイド部材の上面図を示し、（ｂ）図にガイド部材の正面図を示し、（ｃ）図にガイド部材の底面図を示す。

図示するように、ガイド部材３００は、柱状の支柱３１０、支柱部３１０の周囲に配置され、前記操作ノブを介して前記ノブ受け部材に加えられた力を受ける柱状の弾性部３５０ａ〜ｄと、支柱部３１０および弾性部３５０ａ〜ｄを支持し、弾性部３５０に加えられた力を入力素子１に伝える台座部３２０と、を有する。なお、図示する例では、弾性部３５０ａ〜ｄが４つ形成されているが、弾性部３５０の数は例示に過ぎない。また、支柱部３１０および弾性部３５０ａ〜ｄが円柱形状に形成されているがこれは例示に過ぎない。支柱部３５０および弾性部３５０ａ〜ｄが他の形状（例えば、角柱状、円錐柱状、角錐柱状）に形成されていてもよい。また、支柱部３５０の一方の端部には、上述した実施形態と同様、ネジ孔３４が設けられている。また、台座部３２０は、上述した実施形態と同様、入力素子１の操作端２が挿入される操作端嵌入穴３３（図２参照）が形成されている。

ガイド部材３００は、上述した実施形態と同様、操作端嵌入穴３３に入力素子１の操作端２が嵌入されることで、操作端２に対して固定される。また、ガイド部材３００の支柱部３１０がノブ受け部材４０のノブ受け本体４１の円筒形状の内側に挿入され、ノブ受け部材４０のフランジ部４２にガイド部材３０の弾性部３５０ａ〜ｄが嵌合される。ガイド部材３０のネジ穴３４には、ノブ受け部材４０がガイド部材３０から抜けるのを防止するために、抜け止めネジ５１が捩じ込まれる。このように構成しても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、本実施形態の入力装置のガイド部材３０およびノブ受け部材４０を図８および図９に示すガイド部材３００およびノブ受け部材４００の形状にしてもかまわない。この場合は、ガイド部材３００の支柱部３１０がノブ受け部材４００の壁面４１０の孔４００に挿入され、且つ、ガイド部材３００の弾性部３５０ａ〜ｄの先端が壁面４１０の内側４１０ａと当接するように配置される。このように構成しても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、上記の説明では、ガイド部材３０全体が弾性を有する材料で構成されている場合を例にしたが、特にこれに限定するものではない。ガイド部材３０の中で、少なくとも、弾性部３５が弾性を有する材料により構成されていればよい。

また、本実施形態では、押下状態、および８方向の傾倒状態を検知する入力装置を例にしたが特にこれに限定するものではない。入力装置は、押下状態だけを検知するタイプのものであってもよい。

本発明の実施形態の入力装置の外観を示した斜視図である。 本発明の実施形態の入力装置の中立状態における断面図である。 本発明の実施形態のガイド部材およびノブ受け部材の斜視図である。 本発明の実施形態の入力装置の中立状態から押下状態への変位の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態の入力装置が中立状態から押下状態への変位した場合における、ガイド部材の形状を説明するための図である。 本発明の実施形態における斜めに荷重がかかった場合の入力装置の断面図である。 本発明の実施形態における基板カバーの平面図である。 本発明の本実施形態の入力装置の変形例を説明するための図である。 本発明の本実施形態の入力装置の変形例を説明するための図である。

符号の説明

１…入力素子、２…操作端、３…素子本体、４…基板、１０…入力操作部、１１…第１ストッパ、１２…第２ストッパ、２０…操作ノブ（操作部材）、２１…第１当接面、２２…第２当接面、３０…ガイド部材、３１…支柱部、３２…台座部、３５…弾性部、４０…ノブ受け部材、４１…ノブ受け本体、４２…フランジ部

Claims (5)

1. 利用者からの操作を受付ける入力装置であって、
   操作ノブと、
   プッシュスイッチと、
   前記操作ノブに固定されたノブ受け部材と、
   前記操作ノブを介して前記ノブ受け部材に加えられた力を前記プッシュスイッチに伝えるガイド部材と、を有し、
   前記ガイド部材は、
   支柱部と、
   前記支柱部の周囲に形成され、前記操作ノブを介して前記ノブ受け部材に加えられた力を受ける弾性部と、
   前記支柱部および前記弾性部を支持し、前記弾性部が受けた力を前記プッシュスイッチに伝える台座部と、を有し、
   前記ノブ受け部材は、
   一端が開口し、他端に孔が設けられた壁面が形成された筒状部材であり、前記ガイド部材の支柱部が前記壁面の孔に挿入され、且つ、前記ガイド部材の弾性部の先端が前記壁面の内側と当接するように配置され、
   前記ガイド部材の弾性部は、
   一端が開口した円筒形状に形成され、該開口した一端が前記壁面の内側と当接するように配置されること
   を特徴とする入力装置。
2. 請求項１に記載の入力装置であって、
   前記ノブ受け部材の筒形状の筒内には、
   前記壁面の前記孔の周辺部に、前記ガイド部材の支柱部の外周に内周面が摺接する円筒状の部材が設けられていること
   を特徴とする入力装置。
3. 請求項１に記載の入力装置であって、
   前記ガイド部材の弾性部は、複数の柱形状の部材として形成されていること
   を特徴とする入力装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の入力装置であって、
   前記ガイド部材は、エラストマーにより形成されていること
   を特徴とする入力装置。
5. 利用者からの操作を受付ける入力装置であって、
   プッシュスイッチと、
   操作ノブと、該操作ノブを固定するノブ受け部材と、前記操作ノブを介して前記ノブ受け部材に加えられた力を前記プッシュスイッチに伝えるガイド部材と、を有する操作部と、を備え、
   前記ガイド部材は、
   略円柱形状の支柱部と、
   前記支柱部の周囲に配置され、且つ前記支柱部の断面と同心円の断面を持つ略円筒状の弾性部と、
   前記支柱部および前記弾性部を支持する台座部と、を有し、
   前記ノブ受け部材は、
   前記ガイド部材の支柱部の外周に内周面が摺接する円筒状のノブ受け本体部と、
   前記ノブ受け本体部の一方の端部に形成されているフランジ部と、を有し、
   前記ノブ受け部材のノブ受け本体部の円筒形状の筒内に前記ガイド部材の支柱部が摺動可能に挿入され、かつ前記ノブ受け部材のフランジ部に前記ガイド部材の弾性部が嵌合され、
   前記ガイド部材の弾性部は、前記操作ノブを介して前記ノブ受け部材に加えられた力を受け、該受けた力を前記台座部を介して前記プッシュスイッチに伝えること
   を特徴とする入力装置。

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