JP4769757B2

JP4769757B2 - 手動入力装置

Info

Publication number: JP4769757B2
Application number: JP2007103875A
Authority: JP
Inventors: 幹夫小野寺
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2027-04-11
Also published as: CN101286077A; JP2008262778A; EP1980927A3; US20080251363A1; EP1980927A2; CN101286077B

Description

本発明は、操作者が回転操作部材を回転操作することによって各種電子機器等を制御する手動入力装置に係り、特に、回転操作部材に複数種類の操作フィーリングを付与することができる操作感触付与機能付きの手動入力装置に関するものである。

エアコンやオーディオあるいはカーナビ等の複数種類の電子機器を有する車載用制御機器において、これら電子機器類の機能選択や機能調整を１つの回転操作部材に集約し、操作者がこの回転操作部材を回転操作することにより、機器の選択や選択された機器の機能調整等を行うようにした手動入力装置が知られている。通常、このような手動入力装置には、回転操作部材の操作フィーリングを良好にして操作を確実なものにするために、回転操作部材に所要の作動力やクリック感を付与する操作感触付与手段が備えられている。

かかる操作感触付与手段の従来例として、回転操作部材の回転軸に複数枚のカム部材を積層状態で固着すると共に、各カム部材の側方に回転操作部材の回転軸方向へ移動可能な弾接部材を配設し、この弾接部材を電動アクチュエータを駆動源として上下動することにより、各カム部材と弾接部材の係合関係を切り換えて複数種類のクリック感を生起させるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、操作感触付与手段の他の従来例として、回転操作部材の回転軸に複数枚のカム部材を積層状態で固着すると共に、各カム部材に対応する複数組の弾接部材とモーメンタリスイッチを配設し、任意のモーメンタリスイッチを押圧操作して１つの弾接部材を対応するカム部材に係合することにより、各カム部材と各弾接部材の係合関係を切り換えて複数種類のクリック感を生起させるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平２００２−１８９５５９号公報特開平２００６−２２２００３号公報

ところで、特許文献１に開示された前者の従来例では、電動アクチュエータを用いて１つの弾接部材を複数のカム部材に選択的に係合させる構成となっているため、操作感触付与手段によって装置全体が著しく大型化することはないが、弾接部材の駆動源として高価な電動アクチュエータを必要とするためコストアップになってしまうという問題があった。一方、特許文献２に開示された後者の従来例では、弾接部材とカム部材の係合関係をモーメンタリスイッチの押圧操作力によってメカニカルに切り換える構成となっているため、コストアップの要因となる電動アクチュエータを省略することができるが、各カム部材に対応する複数のモーメンタリスイッチをパネル等に配置する必要があり、このことが装置全体の大型化を招来する大きな要因となっていた。

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、安価で小型化が可能な操作感触付与機能付きの手動入力装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の手動入力装置は、回転操作および回転軸方向と交わる横方向に移動操作が可能な回転操作部材と、前記回転操作部材に回転操作感触を付与する操作感触付与手段とを備えた手動入力装置であって、前記回転軸方向に沿った縦方向に昇降可能に支持された昇降部材と、前記回転操作部材の移動操作を前記昇降部材の昇降動作に変換し前記回転操作部材の移動位置に応じて前記昇降部材を異なる昇降位置に昇降させる力変換機構とを更に備え、前記操作感触付与手段は前記回転操作部材と前記昇降部材との間に介設され前記昇降部材の昇降位置に応じて異なる操作感触を前記回転操作部材に付与する構成とした。

このように構成された手動入力装置では、操作者が回転操作部材をスライド操作または揺動操作すると、その移動操作が力変換機構で昇降部材の昇降動作に変換されることにより、操作感触付与手段から回転操作部材に対して昇降部材の昇降位置に応じた異なる操作感触が付与されるため、操作感触付与手段の駆動機構としてメカニカルなものを用いつつ装置全体の小型化を図ることができる。

上記の構成において、操作感触付与手段が、回転操作部材と昇降部材のいずれか一方に設けられた複数のカム部と、いずれか他方に設けられた弾接部材とによって構成され、昇降部材の昇降位置に応じて弾接部材が各カム部の１つと選択的に係合するようになっていると、操作感触付与手段の構成を簡略化することができて好ましい。この場合において、各カム部が回転操作部材に設けられた第１のカム部と第２のカム部からなると共に、これら第１および第２のカム部との間に回転操作部材の回転軸方向へ延びる空間部が画成されており、昇降部材に設けられた弾接部材がこの空間部内を昇降動作するようになっていると、操作感触付与手段の構成部品を比較的狭いスペースに収容することができる。

また、上記の構成において、回転操作部材の回転軸が昇降部材に挿通されていると共に、昇降部材を移動可能に支持する基台を備えており、力変換機構がこれら昇降部材と基台との間に介設されていると、回転操作部材の移動操作に伴って昇降部材を安定的に昇降動作することができて好ましい。この場合において、力変換機構が、昇降部材と基台のいずれか一方に設けられたガイド溝と、いずれか他方に設けられてガイド溝内に摺動可能に挿入された突起からなり、このガイド溝が回転操作部材の回転軸に対して斜め方向へ延びていると、回転操作部材に対するスライド操作力を昇降部材の昇降方向の動きにスムーズに変換することができる。

本発明の手動入力装置は、操作者の回転操作部材に対する移動操作力を力変換機構によって昇降部材の昇降動作に変換し、この昇降部材の昇降位置に応じて操作感触付与手段から回転操作部材に異なる操作感触を付与することができるため、操作感触付与手段の駆動機構としてメカニカルなものを用いつつ装置全体の小型化を図ることができる。

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は本発明の第１実施形態例に係る手動入力装置の平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４は図３のIV−IV線に沿う断面図、図５は図２のＶ−Ｖに沿う断面図、図６は図２の回転操作部材をスライド操作した状態を示す断面図である。

本実施形態例に係る手動入力装置は、センターコンソール等の車室内の設置母材上に固定された基台１と、基台１に水平方向へ往復移動可能に支持されたスライド部材２と、スライド部材２に回転可能に支持された回転操作部材３と、回転操作部材３に上下方向へ昇降可能に支持された昇降部材４と、回転操作部材３に固着された第１および第２のカム部材５，６と、昇降部材４に保持された第１および第２の弾接部材７，８とを備えており、第１および第２のカム部材５，６と第１および第２の弾接部材７，８とによって操作感触付与手段が構成されている。

基台１は、開口９ａを有する基板９と、基板９上に固定されたガイド部材１０とからなる。ガイド部材１０には水平方向へ延びるガイド溝１０ａが形成されており、このガイド溝１０ａに案内されてスライド部材２は図２に示す第１位置と図６に示す第２位置との間を左右方向へ移動する。回転操作部材３の内面中央には筒状部３ａが垂設されており、この筒状部３ａに回転軸１１が固着されている。回転軸１１の下端部はスライド部材２を挿通して基板９の開口９ａに達しており、回転軸１１は抜け止めピン１２によってスライド部材２からの脱落が防止されている。これにより回転操作部材３はスライド部材２に対して回転軸１１を中心に回転可能であると共に、回転操作部材３とスライド部材２は前記第１位置と第２位置間を一体的に移動可能となっている。なお、図示省略されているが、回転軸１１にはロータリエンコーダやロータリボリューム等の回転検出素子が連結されており、操作者が回転操作部材３を回転操作すると、その回転量や回転方向が回転検出素子から検出されるようになっている。また、基板９上にはスライド部材２の移動によって動作される一対の検出スイッチが搭載されており、これら検出スイッチによってスライド部材２が第１位置と第２位置のいずれにあるか検出されるようになっている。

昇降部材４は回転軸１１に挿入されて回転操作部材３の筒状部３ａとスライド部材２との間を上下方向へ昇降可能となっている。図３と図４に示すように、昇降部材４の両側面に斜め方向へ延びるガイド溝４ａが形成されており、ガイド部材１０に固定された係合突起１３の先端部がこのガイド溝４ａに摺動可能に挿入されている。これらガイド溝４ａと係合突起１３は力変換機構を構成するものであり、回転操作部材３に対する左右方向のスライド操作力がこの力変換機構で昇降部材４を昇降動作する上下方向の力に変換される。すなわち、回転操作部材３が図２に示す第１位置にあるとき、昇降部材４はガイド溝４ａの上端側が係合突起１３と係合する下降位置に保持されているが（図４参照）、回転操作部材３を第１位置から図２の右方向へスライド移動する過程でガイド溝４ａと係合突起１３の相対位置が変化するため、回転操作部材３が図６に示す第２位置まで移動すると、昇降部材４はガイド溝４ａの下端側が係合突起１３と係合する上昇位置に保持される。

また、昇降部材４の両側面に第１の保持孔４ｂと第２の保持孔４ｃが形成されており、これら保持孔４ｂ，４ｃと係脱可能な鋼球１４がスプリング１５の弾発力を受けてガイド部材１０に保持されている。第１の保持孔４ｂはガイド溝４ａの下端部近傍に形成されており、この第１の保持孔４ｂに鋼球１４が係合することによって昇降部材４を下降位置に安定的に保持することができる。一方、第２の保持孔４ｃはガイド溝４ａの上端部近傍に形成されており、この第２の保持孔４ｃに鋼球１４が係合することによって昇降部材４を上昇位置にも安定的に保持可能となっている。

第１のカム部材５と第２のカム部材６は回転操作部材３の筒状部３ａにナット１６を用いて固定されており、これら第１および第２のカム部材５，６間には両者の間隔を一定に保つためのスペーサ１７が介設されている。第１のカム部材５の下面には複数のクリック溝５ａが周方向へ所定間隔をおいて形成されており、第２のカム部材６の上面には複数のクリック溝６ａが周方向へ所定間隔をおいて形成されている。ただし、両クリック溝５ａ，６ａの配列ピッチや溝深さは変えてあり、本実施形態例の場合、第１のカム部材５には浅溝で狭ピッチのクリック溝５ａが形成され、第２のカム部材６には深溝で広ピッチのクリック溝６ａが形成されている。

前記昇降部材４は上端に保持部４ｄを有しており、この保持部４ｄは第１のカム部材５と第２のカム部材６との間に画成される空間部Ｓ内に突出している。第１の弾接部材７と第２の弾接部材８はリン青銅やステンレス等の弾性薄板をリング状にフォーミングしたものであり、これら第１および第２の弾接部材７，８は昇降部材４の保持部４ｄに取り付けられている。第１の弾接部材７には上向きの凸部７ａが形成されており、この凸部７ａは第１のカム部材５のクリック溝５ａに対向している。第２の弾接部材８には下向きの凸部８ａが形成されており、この凸部８ａは第２のカム部材６のクリック溝６ａに対向している。第１および第２の弾接部材７，８は昇降部材４の昇降動作に伴って空間部Ｓ内を上下動し、図２に示すように、第１位置で昇降部材４が下降位置に保持されているとき、第２の弾接部材８の凸部８ａは第２のカム部材６に圧接されているが、第１の弾接部材７の凸部７ａは第１のカム部材５から離反している。したがって、この第１位置で操作者が回転操作部材３を回転操作すると、回転操作部材３と一体的に回転する第２のカム部材６のクリック溝６ａが第２の弾接部材８の凸部８ａと係脱してクリック感を生起し、そのクリック感が回転操作部材３を介して操作者にフィードバックされる。一方、図６に示すように、第２位置で昇降部材４が上昇位置に保持されているとき、第１の弾接部材７の凸部７ａは第１のカム部材５に圧接されているが、第２の弾接部材８の凸部８ａは第２のカム部材６から離反している。したがって、この第２位置で操作者が回転操作部材３を回転操作すると、回転操作部材３と一体的に回転する第１のカム部材５のクリック溝５ａが第１の弾接部材７の凸部７ａと係脱してクリック感を生起し、そのクリック感が回転操作部材３を介して操作者にフィードバックされる。

このように構成された手動入力装置において、回転操作部材３が図２に示す第１位置にあるとき、昇降部材４はガイド溝４ａの上端側が係合突起１３と係合する下降位置にあり、この昇降部材４は第１の保持孔４ｂに鋼球１４が係合することで当該下降位置に安定的に保持されている。また、スライド部材２は図示せぬ一対の検出スイッチの一方をオン動作しており、そのオン信号に基づいて第１位置に割り当てられた固有の機能、例えばエアコンの風量調整という機能が選択されている。そして、この第１位置で操作者が回転操作部材３を回転操作すると、回転操作部材３の回転軸１１に連結された図示せぬ回転検出素子が動作されるため、この回転検出素子の検出信号に基づいて例えばエアコンの風量調整が行われる。その際、昇降部材４は下降位置に保持されて第２の弾接部材８の凸部８ａが第２のカム部材６に圧接されているため、第２のカム部材６のクリック溝６ａが第２の弾接部材８の凸部８ａと係脱してクリック感を生起し、そのクリック感が回転操作部材３を介して操作者にフィードバックされる。

この状態から回転操作部材３を図２の右方向へスライド移動すると、そのスライド操作力がガイド溝４ａと係合突起１３からなる力変換機構で昇降部材４の上昇力に変換されるため、回転操作部材３のスライド操作に伴って昇降部材４が回転軸１１の軸線方向へ上昇する。そして、回転操作部材３を図６に示す第２位置まで移動すると、昇降部材４はガイド溝４ａの下端側が係合突起１３と係合する上昇位置へと移動し、鋼球１４が第２の保持孔４ｃに保持することで当該上昇位置に安定的に保持される。また、昇降部材４が上昇位置へ移動することにより、第２の弾接部材８の凸部８ａが第２のカム部材６から離反し、その代わりに第１の弾接部材７の凸部７ａが第１のカム部材５に圧接される。さらに、回転操作部材３と共にスライド部材２も右方向へスライド移動するため、スライド部材２が一方の検出スイッチから離れて他方の検出スイッチをオン動作し、そのオン信号に基づいて第２位置に割り当てられた固有の機能、例えばエアコンの温度調整という機能が選択される。そして、この第２位置で操作者が回転操作部材３を回転操作すると、回転操作部材３の回転軸１１に連結された回転検出素子の検出信号に基づいてエアコンの温度調整が行われる。その際、昇降部材４は上昇位置に保持されて第１の弾接部材７の凸部７ａが第１のカム部材５に圧接されているため、第１のカム部材５のクリック溝５ａが第１の弾接部材７の凸部７ａと係脱してクリック感を生起し、そのクリック感が回転操作部材３を介して操作者にフィードバックされる。

また、第２位置にある回転操作部材３を図６の左方向へスライド移動すると上記と逆の動作が行われ、この場合は、回転操作部材３の左方向のスライド操作力がガイド溝４ａと係合突起１３（力変換機構）で昇降部材４の下降力に変換されるため、第１の弾接部材７の凸部７ａが第１のカム部材５から離反し、その代わりに第２の弾接部材８の凸部８ａが第２のカム部材６に圧接される。

本実施形態例に係る手動入力装置では、操作者の回転操作部材３に対する左右方向のスライド操作力をガイド溝４ａと係合突起１３からなる力変換機構で昇降部材４の上下方向の昇降動作力に変換することにより、この昇降部材３の昇降位置に応じて第１および第２の弾接部材７，８が第１および第２のカム部材５，６のいずれか一方と選択的に係合して回転操作部材３に異なる操作感触を付与することができるため、操作感触付与手段（第１および第２のカム部材５，６と第１および第２の弾接部材７，８）の駆動機構としてメカニカルなものを用いつつ装置全体の小型化を図ることができる。

なお、第１および第２のカム部材５，６に形成されるクリック溝５ａ，６ａの配列ピッチや溝深さは上記実施形態例に限定されず適宜変更可能であり、同様に、第１および第２の弾接部材７，８のばね特性や凸部７ａ，８ａの形状等も適宜変更可能である。また、上記実施形態例では、回転操作部材３側に第１および第２のカム部材５，６を設けると共に昇降部材３側に第１および第２の弾接部材７，８を設けているが、その逆に回転操作部材３側に第１および第２の弾接部材７，８を設けて昇降部材３側に第１および第２のカム部材５，６を設けることも可能であり、あるいは、回転操作部材３側に第１のカム部材５と第２の弾接部材８を設けると共に昇降部材３側に第１の弾接部材７と第２のカム部材６を設ける構成にしても良い。

図７は本発明の第２実施形態例に係る手動入力装置の概略構成図であり、この手動入力装置においては、回転操作部材２０に対する揺動操作力を揺動アーム２１からなる力変換機構で昇降部材２２の上下方向の昇降動作力に変換するようにしてあり、この点が前述した第１実施形態例と大きく相違している。

すなわち、回転操作部材２０の下面中央から垂下する回転軸２３の下端は基台２４にピボット結合しており、回転操作部材２０は基台２４に回転可能かつ揺動可能に支持されている。回転操作部材２０の回転軸２３には駆動受け部材２５が固着されており、駆動受け部材２５は回転軸２３と一体に回転する。また、回転軸２３には昇降部材２２が摺動自在かつ回転不能に挿入されており、この昇降部材２２と基台２４とに揺動アーム２１の両端が回転可能に連結されている。昇降部材２２には円筒状のカム部材２６が固着されており、このカム部材２６の内周面には第１ないし第３のクリック溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃが形成されている。各クリック溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃは上下方向に振り分けられており、それぞれの配列ピッチや溝深さは異なっている。本実施形態例の場合、最上段に形成された第１のクリック溝２６ａが最も深溝で広ピッチに設定され、最下段に形成された第３のクリック溝２６ｃが最も浅溝で狭ピッチに設定されている。駆動受け部材２５には一対の鋼球２７が出入可能に保持されており、これら鋼球２７はスプリング２８の弾発力を受けてカム部材２６の内周面に圧接されている。そして、カム部材２６に形成された各クリック溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃと駆動受け部材２５に保持された鋼球２７およびスプリング２８とによって操作感触付与手段が構成されている。なお、図示省略されているが、回転軸２３には回転操作部材２０の回転量や回転方向を検出する回転検出素子が連結されており、揺動アーム２１には回転操作部材２０の揺動角度を検出する３個の検出スイッチが連結されている。

このように構成された手動入力装置において、回転操作部材２０は図７のＰ１，Ｐ２，Ｐ３で示す３位置間を揺動操作可能であると共に、それぞれの位置で回転操作部材２０を回転操作することができるようになっている。図７は回転操作部材２０が第１位置Ｐ１にある状態を示しており、この場合、鋼球２７はカム部材２６の中段の第２のクリック溝２６ｂと係合しているため、第１位置Ｐ１で回転操作部材２０を回転操作すると、鋼球２７が第２のクリック溝２６ｂと係脱してクリック感を生起する。また、回転操作部材２０を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ揺動操作すると、その揺動操作力が揺動アーム２１で昇降部材２２の上昇力に変換されるため、鋼球２７とカム部材２６の係合関係が最下段の第３のクリック溝２６ｃへ移行する。したがって、この第２位置Ｐ２で回転操作部材２０を回転操作すると、鋼球２７が第３のクリック溝２６ｃと係脱して別のクリック感を生起する。一方、回転操作部材２０を第１位置Ｐ１から第３位置Ｐ３へ揺動操作すると、その揺動操作力が揺動アーム２１で昇降部材２２の下降力に変換されるため、鋼球２７とカム部材２６の係合関係が最上段の第１のクリック溝２６ａへと移行する。したがって、この第３位置Ｐ３で回転操作部材２０を回転操作すると、鋼球２７が第１のクリック溝２６ａと係脱して別のクリック感を生起する。

なお、上記した第１および第２実施形態例では、弾接部材が弾接するカム部材を切り替えて異なる操作感触を付与するようにしてあるが、これに限らず、弾接部材が弾接するカム部材は１つで、このカム部材に対する弾接力を弾接部材の昇降位置に応じて変化させて異なる操作感触を付与するようにしても良い。

本発明の第１実施形態例に係る手動入力装置の平面図である。図１のII−II線に沿う断面図である。図２のIII−III線に沿う断面図である。図３のIV−IV線に沿う断面図である。図２のＶ−Ｖに沿う断面図である。図２の回転操作部材をスライド操作した状態を示す断面図である。本発明の第２実施形態例に係る手動入力装置の概略構成図である。

符号の説明

１，２４基台
２スライド部材
３，２０回転操作部材
４，２２昇降部材
４ａガイド溝
４ｂ第１の保持孔
４ｃ第２の保持孔
５第１のカム部材
５ａクリック溝
６第２のカム部材
６ａクリック溝
７第１の弾接部材
７ａ凸部
８第２の弾接部材
８ａ凸部
９基板
１０ガイド部材
１１，２３回転軸
１３係合突起
１４鋼球
１５スプリング
２１揺動アーム
２５駆動受け部材
２６カム部材
２６ａ第１のクリック溝
２６ｂ第２のクリック溝
２６ｃ第３のクリック溝
２７鋼球
２８スプリング
Ｓ空間部

Claims

回転操作および回転軸方向と交わる横方向に移動操作が可能な回転操作部材と、
前記回転操作部材に回転操作感触を付与する操作感触付与手段とを備えた手動入力装置であって、
前記回転軸方向に沿った縦方向に昇降可能に支持された昇降部材と、
前記回転操作部材の移動操作を前記昇降部材の昇降動作に変換し前記回転操作部材の移動位置に応じて前記昇降部材を異なる昇降位置に昇降させる力変換機構とを更に備え、
前記操作感触付与手段は前記回転操作部材と前記昇降部材との間に介設され前記昇降部材の昇降位置に応じて異なる操作感触を前記回転操作部材に付与することを特徴とする手動入力装置。
請求項１の記載において、前記操作感触付与手段が、前記回転操作部材と前記昇降部材のいずれか一方に設けられた複数のカム部と、いずれか他方に設けられた弾接部材とによって構成され、前記昇降部材の昇降位置に応じて前記弾接部材が前記各カム部の１つと選択的に係合することを特徴とする手動入力装置。
請求項２の記載において、前記各カム部が前記回転操作部材に設けられた第１のカム部と第２のカム部からなると共に、これら第１および第２のカム部との間に前記回転操作部材の回転軸方向へ延びる空間部が画成されており、前記昇降部材に設けられた前記弾接部材が前記空間部内を昇降動作することを特徴とする手動入力装置。
請求項１の記載において、前記回転操作部材の回転軸が前記昇降部材に挿通されていると共に、前記昇降部材を移動可能に支持する基台を備えており、前記力変換機構が前記昇降部材と前記基台との間に介設されていることを特徴とする手動入力装置。
請求項４の記載において、前記力変換機構が、前記昇降部材と前記基台のいずれか一方に設けられたガイド溝と、いずれか他方に設けられて前記ガイド溝内に摺動可能に挿入された突起からなり、前記ガイド溝が前記回転操作部材の回転軸に対して斜め方向へ延びていることを特徴とする手動入力装置。