JP4703326B2 - スティックコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、パソコンやゲーム機器等の入力装置として使用されるスティックコントローラに関する。

入力装置として使用されるスティックコントローラとしては、図１１、図１２、図１３に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。

このスティックコントローラは、上ケース６４と下ケース６５とが嵌合されてなるハウジングの外側に可変抵抗器３０，３１が設けられ、上ケース６４と下ケース６５で形成される空間内に、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ軸６６，６７が配置され、各軸６６，６７の端部には、可変抵抗器３０，３１の回転軸（図示しない）が取付けられている。軸６７には支持ピン３５で支持されたレバー６１が、上ケース６４の開口６４ａから外部に突出しており、レバー６１の操作に応じて可変抵抗器３０，３１の抵抗が可変され、端子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃから抵抗出力を取り出すことができる。

レバー６１の内側一端には、押し板３２が固定されており、受け板３３を介してコイルバネ３４を圧縮している。レバー６１が操作されると押し板３２が傾き、受け板３３を介してコイルバネ３４が圧縮される。その後、レバー６１の操作が終了し、レバー６１の操作力が無くなると、コイルバネ３４の復帰力によりレバー６１は元の位置に戻る。
特開２００２−１４９２５６号公報

上記した従来のスティックコントローラでは、レバーを元の位置に戻すための構成部品（押し板３２、受け板３３、コイルバネ３４等）が大きく、プリント基板や各種電子部品等を収納すると小型化ができないという問題があった。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、レバーを元の位置に復帰させるための部品が小さく、小型化が実現できるスティックコントローラを提供することを目的としている。

この発明の請求項１記載のスティックコントローラは、上部開口を有する筺体内に、互いに略９０°の角度を置いて交差すると共に、それぞれ回転可能に支持された２つの軸と、両軸の交差部で一方の軸に取付けられ前記筺体の上部開口の上方に突出する操作用のレバーと、各軸にそれぞれ少なくとも１つずつ設けられた磁石と、各磁石に対向して配置された磁気センサとを備えるスティックコントローラにおいて、前記各軸にそれぞれ少なくとも１箇所ずつ設けられた当接部と、それぞれ筺体に設けられた保持部に摺動可能に保持されて対応軸の当接部に当接する摺動部材と、各軸の回転方向に抗する向きに各摺動部材をそれぞれ弾性付勢する弾性部材とを設け、各弾性部材の弾性力により各摺動部材を対応軸の当接部に当接させることで各軸を基準位置に回転復帰させることを特徴とする。

このスティックコントローラは、各軸に対して設けた当接部、摺動部材、弾性部材とで各軸を基準位置にスムーズに回転復帰させるため、部品が小さく、安価で小型化ができる。

請求項２記載のスティックコントローラは、前記当接部、摺動部材及び弾性部材は、各軸に対してそれぞれ１組設けられていることを特徴とする。

請求項３記載のスティックコントローラは、前記筐体において前記各軸の当接部の近傍にそれぞれ各摺動部材の基準位置を決めるための止部を設け、摺動部材が止部に当接したとき、該摺動部材が対応軸の当接部に当接することを特徴とする。

このスティックコントローラは、摺動部材が止部によって、常に基準位置まで復帰するため、摺動部材が各軸の当接部に傾いて接することがなく、安定して各軸を基準位置に回転復帰させることができる。

本発明のスティックコントローラは、以上説明したように構成されるので、次の効果を有する。
（１）各軸に対して設けた当接部、摺動部材、弾性部材とで各軸を基準位置にスムーズに回転復帰させるため、部品が小さく、安価で小型化ができる。
（２）弾性部材と摺動部材が筺体に保持されているため、組立時に弾性部材と摺動部材が外れてしまうことがなく、組み立てやすい。
（３）摺動部材が止部によって、常に基準位置まで復帰するため、摺動部材が各軸の当接部に傾いて接することがなく、安定して各軸を基準位置に回転復帰させることができる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。

その一実施形態に係るスティックコントローラの外観斜視図を図１に、図１の線Ａ−Ａにおける断面図を図２に、図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図を図３に、図２の線Ｃ−Ｃにおける要部断面図を図４に、レバー１をプラスＸ軸方向に傾斜させたときの図２の線Ｃ−Ｃにおける断面図を図５に示す。

このスティックコントローラは、上カバー３、ケース４、下カバー５とで構成される筺体内に、２個の磁気センサＳＸ，ＳＹが設けられ、操作用のレバー１が外部に突出している。筺体は、外部磁気の影響を受け難くすると共に内部磁気が外部に漏れるのを少なくするために、磁性体からなるシールドケース２で覆われている。

上カバー３、ケース４、下カバー５とで形成される内部空間にプリント基板８、軸６，７が配置されている。プリント基板８は、一方向（Ｘ軸方向）に磁気センサＳＹが、当該方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）に磁気センサＳＸが実装されている。又、プリント基板８の一端には外部回路接続用コネクタ１０（図１参照）が取付けられ、コネクタ１０は、例えばリード線等を接続することができる。又、プリント基板８には、各種電子部品９が実装されている。

レバー１は、上カバー３の開口４ａ及びシールドケース２の開口２ａを通じて外部に突出している。軸６は、中央部にレバー１を挿通するための貫通孔１６を有する。レバー１は、軸６の貫通孔１６の中央に挿通された状態で支軸部１ａにより軸６に回転可能に取付けられている。一方、軸７は、軸６の中央部分を受容する形状を呈し、同様に中央部にレバー１を挿通するための貫通孔１７を有する。軸６，７の貫通孔１６，１７は、各々の長軸方向が軸６，７の長手方向となるように位置決めされ、各々短軸方向の開口幅はレバー１ががたつかずに摺動できるように設定されている。

ここでは、軸６はＹ軸方向に、軸７はＸ軸方向に位置決めされ、両軸は直交している。各軸の両端面にはそれぞれ凸部１１，１２が突設され、この凸部１１，１２が上カバー３とケース４との間に形成される穴に嵌合することで、軸６，７が揺動可能に支持される。勿論、支軸部１ａ、軸６の凸部１１及び軸７の凸部１２は、同一平面上に位置する。

軸６の一端には平面状の当接部１３が設けられ、これに接するように摺動部材１７が上カバー３の収容部（保持部）１９内に収容されている。摺動部材１７は、収容部１９内を自由に摺動でき、圧縮コイルバネ等から成る弾性部材１５により、軸６の回転方向に抗する向きに弾性付勢されている。収容部１９には係止部２３が設けられており、摺動部材１７に設けられたフック２１によって、組立時に摺動部材１７が収容部１９から外れてしまわないようになっている。又、この状態で、弾性部材１５は当接部１３に対して摺動部材１７を介して弾性力が加わるように設けられており、軸６が安定して基準の位置に保たれる。同様に、軸７には当接部１４、上カバー３には摺動部材１８、弾性部材１６が設けられている。

このようなレバー１、軸６，７の連結構造によりレバー１は、３６０°の全方向に傾斜させることができ、その傾斜角度は、貫通孔１６，１７の長軸方向の開口幅の範囲である。例えば、レバー１をＸ軸方向に傾斜させると、軸７は揺動しないでそのままであるが、軸６はレバー１に押されてレバー１の傾斜方向とは反対方向（マイナスＸ軸方向の場合はプラスＸ軸方向、プラスＸ軸方向の場合はマイナスＸ軸方向）に凸部１１を支点として揺動する。このとき、軸６に設けられた当接部１３も傾斜し、摺動部材１７が上方に移動して弾性部材１５をたわませる。レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材１５の弾性力により、レバー１は元の位置に復帰する。レバー１をＹ軸方向に傾斜させた場合は、軸６が動かず、軸７が凸部１２を支点としてレバー１の傾斜方向とは反対方向に揺動する。レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材１６の弾性力により、レバー１は元の基準位置に復帰する。

軸６，７の一方部分にはそれぞれ磁石ＭＸ，ＭＹが取付けられている。磁石ＭＸ，ＭＹは、それぞれプリント基板８上の磁気センサＳＸ，ＳＹにわずかな空隙を置いて対向する。磁石ＭＸ，ＭＹは、それぞれＮ極とＳ極がＸ軸、Ｙ軸の揺動方向を向き、レバー１の揺動によりＮ極とＳ極が磁気センサＳＸ，ＳＹに対して変位するように配置されている。磁気センサＳＸ，ＳＹと磁石ＭＸ，ＭＹは、レバー１が非操作時における中位（基準位置）に位置するときに、磁気センサＳＸ，ＳＹの感磁部が磁石ＭＸ，ＭＹのＮ極とＳ極との境界に対面するように位置決めされている。従って、レバー１が基準位置にあるときは、磁気センサＳＸ，ＳＹは磁気を感知せず、出力しない。

磁石ＭＸ，ＭＹは、磁気センサＳＸ，ＳＹとの対向面が軸６，７の揺動の中心Ｏをほぼ同心とする曲面（円弧面）であり、軸６，７の揺動により位置が変化しても、対向面と磁気センサＳＸ，ＳＹとの距離が一定に保たれるようになっている。この場合、レバー１の傾斜角度に対する磁気センサＳＸ，ＳＹの出力は、直線的であり、傾斜角度に比例して出力が変化する。

次に、上記のように構成したスティックコントローラの作用について、図６、図７及び図８を参照して説明する。図６において、レバー１を操作しないときは、レバー１は直立の基準位置に位置する。このとき、レバー１の中心軸（一点鎖線）、軸６，７の揺動の中心Ｏ、磁石ＭＸ，ＭＹのＮ極とＳ極との境界、磁気センサＳＸ，ＳＹの感磁部の中心は、一直線上に並ぶ。又、前記したように、磁石ＭＸ，ＭＹのＮ極とＳ極との境界が感磁部に対面するため、磁気センサＳＸ，ＳＹは磁気変化を検知せず、出力しない。

ここで、図７に示すように、レバー１をプラスＹ軸方向に傾斜させると、レバー１は支軸部１ａを支点として回転し、それに伴って、軸７がレバー１に押されてレバー１の傾斜方向とは反対方向（マイナスＹ軸方向）に凸部１２を支点Ｏとして揺動する。このとき、当接部１４も傾斜し、弾性部材１６をたわませる（弾性部材１５はたわまない）。軸６は、レバー１が貫通孔１６を長軸方向に移動するだけで、レバー１に押されないため揺動しない。軸７が揺動すると軸７の磁石ＭＹも同方向に回転変位するので、レバー１の傾斜角度に応じて、磁石ＭＹのＮ極とＳ極との境界よりＮ極が徐々に磁気センサＳＹに接近する。従って、磁気センサＳＹは磁石ＭＹのＮ極の接近度合（傾斜角度）に比例した電圧を出力する。これに対して、磁気センサＳＸは、軸６が揺動しないため、磁石ＭＸの磁気変化を検知せず、出力しない。ここで、レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材１６の弾性力により、レバー１は元の基準位置に復帰する。

反対に、レバー１をマイナスＹ軸方向に傾斜させると、同様に軸６は揺動しないが、軸７はプラスＹ軸方向に揺動し、磁石ＭＹも同方向に回転変位する。このとき、当接部１４も傾斜し、弾性部材１６をたわませる（弾性部材１５はたわまない）。今度は、レバー１の傾斜角度に応じて、磁石ＭＹのＮ極とＳ極との境界よりＳ極が徐々に磁気センサＳＹに接近し、磁気センサＳＹは傾斜角度に応じた電圧を出力するが、磁気センサＳＸは出力しない。ここで、レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材１６の弾性力により、レバー１は元の基準位置に復帰する。

一方、図８に示すように、レバー１をプラスＸ軸方向に傾斜させた場合は、軸６がレバー１に押されてマイナスＸ軸方向に凸部１１を支点Ｏとして揺動する。このとき、当接部１３も傾斜し、弾性部材１５をたわませる（弾性部材１６はたわまない）。軸７は、レバー１が貫通孔１７を長軸方向に移動するだけで、レバー１に押されないため揺動しない。軸６が揺動すれば、軸６の磁石ＭＸも同方向に回転変位するので、レバー１の傾斜角度に応じて、磁石ＭＸのＮ極とＳ極との境界よりＮ極が徐々に磁気センサＳＸに接近する。従って、磁気センサＳＸはレバー１の傾斜角度に比例した電圧を出力する。これに対して、磁気センサＳＹは、軸７が揺動しないため、磁石ＭＹの磁気変化を検知せず、出力しない。ここで、レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材１５の弾性力により、レバー１は元の基準位置に復帰する。

逆に、レバー１をマイナスＸ軸方向に傾斜させると、同様に軸７は揺動しないが、軸６はプラスＸ軸方向に揺動し、磁石ＭＸも同方向に回転変位する。このとき、当接部１３も傾斜し、弾性部材１５をたわませる（弾性部材１６はたわまない）。今度は、レバー１の傾斜角度に応じて、磁石ＭＸのＮ極とＳ極との境界よりＳ極が徐々に磁気センサＳＸに接近し、磁気センサＳＸは傾斜角度に応じた電圧を出力するが、磁気センサＳＹは出力しない。ここで、レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材１５の弾性力により、レバー１は元の基準位置に復帰する。

他方、以上より明らかなように、レバー１を例えばプラスＸ軸方向とプラスＹ軸方向との中間に傾斜させると、軸６、７は共にレバー１に押されて、それぞれマイナスＹ軸方向及びマイナスＸ軸方向に揺動し、磁気センサＳＸ，ＳＹには、磁石ＭＸ，ＭＹの各々のＮ極が近づき、磁気センサＳＸ，ＳＹは、レバー１の傾斜角度に比例した電圧を出力する。このとき、当接部１３，１４も傾斜し、弾性部材１５，１６をたわませる。ここで、レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材１５，１６の弾性力により、レバー１は元の基準位置に復帰する。

又、仮にレバー１をプラスＸ軸方向とマイナスＹ軸方向との中間方向に傾斜させれば、磁気センサＳＸには磁石ＭＸのＮ極が、磁気センサＳＹには磁石ＭＹのＳ極が近づき、磁気センサＳＸ，ＳＹは、傾斜角度に応じて出力する。このとき、当接部１３，１４も傾斜し、弾性部材１５，１６をたわませる。ここで、レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材１５，１６の弾性力により、レバー１は元の基準位置に復帰する。

このように、磁気センサＳＸ，ＳＹの出力に基づいて、３６０°の全方向の傾斜方向と傾斜角度を検出することができる。

別実施形態に係るスティックコントローラに使用される摺動部材の断面図を図９に、レバー１をプラスＸ軸方向に傾斜させたときの断面図を図１０に示す。

軸６の一端には平面状の当接部１３が設けられ、これに接するように摺動部材４４が上カバー３の収容部４１，４２内に収容されている。摺動部材４４には、当接板４５が設けられているとともに、この摺動部材４４は収容部４１，４２内を自由に摺動でき、圧縮コイルバネ等から成る弾性部材１５により、軸６の回転方向に抗する向きに弾性付勢されている。収容部４１には係止部４３が設けられており、摺動部材４４に設けられたフック４６によって、組立時に摺動部材４４が収容部４１，４２から外れてしまわないようになっている。

一方、ケース４には、軸６の当接部１３の両側に止部４０が設けられており、レバー１が基準位置のとき、摺動部材４４がこの止部４０に当接するとともに当接部１３にも当接する。このとき、当接部１３、止部４０及び当接板４５の当接した面が同一平面上に位置するように構成されている。又、この状態で、弾性部材１５は当接部１３に対して当接板４５を介して弾性力が加わるように設けられており、軸６が安定して基準の位置に保たれる。同様に、軸７には当接部１４、上カバー３には摺動部材（図示せず）、弾性部材（図示せず）が設けられている。

レバー１をＸ軸方向に傾斜させると、軸７は揺動しないでそのままであるが、軸６はレバー１に押されてレバー１の傾斜方向とは反対方向（マイナスＸ軸方向の場合はプラスＸ軸方向、プラスＸ軸方向の場合はマイナスＸ軸方向）に凸部１１を支点として揺動する。このとき、軸６に設けられた当接部１３も傾斜し、摺動部材４４が上方に移動して弾性部材１５をたわませる。レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材１５の弾性力により摺動部材４４が摺動し、当接板４５が止部４０に当接して止まる。このとき、当接板４５により軸６の当接部１３が揺動して当接板４５と完全に当接し、レバー１は元の位置に復帰する。

レバー１をＹ軸方向に傾斜させた場合は、軸６が動かず、軸７が凸部１２を支点としてレバー１の傾斜方向とは反対方向に揺動する。このとき、軸７に設けられた当接部１４も傾斜し、摺動部材（図示せず）が上方に移動して弾性部材（図示せず）をたわませる。レバー１を傾斜させる力を取り除くと、弾性部材の弾性力により、レバー１は元の基準位置に復帰する。

なお、上記実施形態では、弾性部材１５，１６と摺動部材１７，１８，４４をそれぞれ上カバー３と軸６，７との間に設けたが、軸６，７とケース４との間に設けたり、軸６，７の側面と上カバー３（又はケース４）との間等に設けたりしても良い。

一実施形態に係るスティックコントローラの外観斜視図である。 図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。 図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。 図２の線Ｃ−Ｃにおける断面図である。 同コントローラの作用を説明するために、レバーを傾斜させたときの要部断面図である。 同実施形態スティックコントローラの作用を説明するために、レバーが基準位置に位置するときの要部断面図である。 同実施形態スティックコントローラの作用を説明するために、レバーをプラスＹ軸方向に傾斜させたときの要部断面図である。 同実施形態スティックコントローラの作用を説明するために、レバーをプラスＸ軸方向に傾斜させたときの要部断面図である。 別実施形態に係るスティックコントローラの要部断面図である。 同コントローラの作用を説明するために、レバーを傾斜させたときの要部断面図である。 従来のスティックコントローラの一例を示す外観斜視図である。 図１１の線Ｘ−Ｘにおける断面図である。 図１１の線Ｙ−Ｙにおける断面図である。

符号の説明

１ レバー
３ 上カバー（筐体）
４ ケース（筐体）
５ 下カバー（筐体）
６，７ 軸
１３，１４ 当接部
１５，１６ 弾性部材
１７，１８，４４ 摺動部材
４０ 止部
ＳＸ，ＳＹ 磁気センサ
ＭＸ，ＭＹ 磁石

Claims (3)

1. 上部開口を有する筺体内に、互いに略９０°の角度を置いて交差すると共に、それぞれ回転可能に支持された２つの軸と、両軸の交差部で一方の軸に取付けられ前記筺体の上部開口の上方に突出する操作用のレバーと、各軸にそれぞれ少なくとも１つずつ設けられた磁石と、各磁石に対向して配置された磁気センサとを備えるスティックコントローラにおいて、
   前記各軸にそれぞれ少なくとも１箇所ずつ設けられた当接部と、それぞれ筺体に設けられた保持部に摺動可能に保持されて対応軸の当接部に当接する摺動部材と、各軸の回転方向に抗する向きに各摺動部材をそれぞれ弾性付勢する弾性部材とを設け、各弾性部材の弾性力により各摺動部材を対応軸の当接部に当接させることで各軸を基準位置に回転復帰させることを特徴とするスティックコントローラ。
2. 前記当接部、摺動部材及び弾性部材は、各軸に対してそれぞれ１組設けられていることを特徴とする請求項１記載のスティックコントローラ。
3. 前記筐体において前記各軸の当接部の近傍にそれぞれ各摺動部材の基準位置を決めるための止部を設け、摺動部材が止部に当接したとき、該摺動部材が対応軸の当接部に当接することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスティックコントローラ。

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