JP4772755B2

JP4772755B2 - 多方向入力装置

Info

Publication number: JP4772755B2
Application number: JP2007169337A
Authority: JP
Inventors: 和彦佐々木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2009009798A

Description

本発明は、ゲーム機等の電子機器に使用され、操作部材のレバー部を傾倒させることによって傾倒方向や傾倒角度に応じた信号が得られる多方向入力装置に関する。

この種の多方向入力装置の従来例を図３４および図３５を用いて説明すると、これらの図に示す多方向入力装置は、ハウジングをなす枠体５１および底板部材５２と、レバー部５３ａや柱状部５３ｂを有して傾動操作可能な操作部材５３と、枠体５１に回動可能に軸支されて軸線方向を互いに直交させている第１駆動部材５４および第２駆動部材５５と、操作部材５３の柱状部５３ｂに係合可能に挿通されて底板部材５２上に摺動可能に搭載された作動部材５６と、操作部材５３と作動部材５６間に弾接状態で介設されたコイルばね５７と、第１駆動部材５４の回転位置を検出する回転型可変抵抗器５８と、第２駆動部材５５の回転位置を検出する図示せぬ回転型可変抵抗器とによって主に構成されている（例えば、特許文献１参照）。

枠体５１は上部に開口５１ａを有して下部を開放した方形箱状の金属板からなり、この枠体５１の下端部に底板部材５２を組み付けることによって内部が空洞のハウジング（筐体）が形成されている。操作部材５３は互いに逆向きに延びるレバー部５３ａと柱状部５３ｂを有しており、レバー部５３ａは枠体５１の開口５１ａを貫通して上方へ突出している。柱状部５３ｂはハウジングの空洞内で作動部材５６の係合穴５６ａに進出後退可能に挿入されており、レバー部５３ａが傾倒すると作動部材５６が底板部材５２上を摺動しながら傾いて、柱状部５３ｂが係合穴５６ａ内へ深く挿入されるようになっている。操作部材５３には柱状部５３ｂを包囲する筒状部５３ｃが形成されており、柱状部５３ｂと筒状部５３ｃとの間の環状空間にコイルばね５７が組み込まれている。

第１駆動部材５４は中央部に長孔５４ａを有するアーチ状に成形されており、長孔５４ａには操作部材５３のレバー部５３ａが挿通されている。この第１駆動部材５４は、長手方向の一端部が枠体５１に軸支されて他端部が回転型可変抵抗器５８の摺動子受け５９に係止されており、この長手方向を軸線方向として第１駆動部材５４は回動可能である。つまり、レバー部５３ａを図３４の紙面と直交する方向へ傾倒させることによって、第１駆動部材５４がレバー部５３ａに駆動されて回転し、それに伴い摺動子受け５９も回転するようになっている。摺動子受け５９には摺動子６０が保持されており、回転型可変抵抗器５８内の基板６１に設けられた抵抗体パターンに摺動子６０が摺接しているため、第１駆動部材５４に連動して摺動子受け５９が回転すると、抵抗体パターンに対する摺動子６０の接触位置が変化する。それゆえ、回転型可変抵抗器５８の出力抵抗値に基づいて第１駆動部材５４の回転方向および回転量を検出することができる。ただし、レバー部５３ａを長孔５４ａに沿って傾倒させても第１駆動部材５４が連動することはない。

第２駆動部材５５の長手方向両端部には図示せぬ軸部が突設されており、これら両軸部が枠体５１に軸支されているため、この長手方向を軸線方向として第２駆動部材５５は回動可能である。また、一方の軸部が図示せぬ回転型可変抵抗器の摺動子受けに係止されており、この回転型可変抵抗器の構成は上記の回転型可変抵抗器５８と同様である。第２駆動部材５５の中央部にはハウジング内で操作部材５３を挿通させる貫通孔が形成されており、この貫通孔を挟んで対向する箇所にそれぞれ受け部５５ａが形成されている。受け部５５ａには操作部材５３の支軸５３ｄが回動自在に支承されており、レバー部５３ａを図３４の紙面と直交する方向へ傾倒させても第２駆動部材５５が連動することはない。そして、レバー部５３ａを図３４の矢印Ａ−Ａ方向へ傾倒させることによって、図３５に示すように第２駆動部材５５が支軸５３ｄに駆動されて回転し、それに伴い図示せぬ摺動子受けも回転するようになっている。したがって、図示せぬ回転型可変抵抗器の出力抵抗値に基づいて第２駆動部材５５の回転方向および回転量を検出することができる。

つまり、この多方向入力装置は、操作部材５３のレバー部５３ａを傾倒させると第１駆動部材５４や第２駆動部材５５が回転駆動されて、その回転方向および回転量が回転型可変抵抗器５８等によって検出可能なため、レバー部５３ａの傾倒方向や傾倒角度に応じた信号が得られるようになっている。また、操作部材５３と作動部材５６が図３４に示す中立位置で起立している非操作時に、レバー部５３ａに操作力を付与して傾倒させていくと、例えば図３５に示すように柱状部５３ｂが作動部材５６の係合穴５６ａ内へ深く進入していくため、コイルばね５７が圧縮されて弾性反発力を生起する。そのため、レバー部５３ａに対する操作力が除去されると、コイルばね５７の弾性反発力によって操作部材５３と作動部材５６が図３４に示す中立位置まで押し戻されると共に、操作部材５３を介して第１駆動部材５４や第２駆動部材５５が回転前の中立位置まで押し戻され、それに伴い回転型可変抵抗器５８等の摺動子受けがその基準位置（非操作時の回転位置）へと復帰するようになっている。

上記の従来例ではレバー部５３ａの傾倒角度を大きくしていくと、操作部材５３と作動部材５６との間に組み込まれたコイルばね５７が次第に圧縮して弾性反発力を増大させるが、作動部材５６が底板部材５２上を摺動するため、レバー部５３ａの傾倒に必要な作動力はさほど変化しない。しかしながら、例えばゲーム機のコントローラ等においては、操作者がレバー部の傾倒角度の大小を把握しやすくするために、レバー部を所定角度傾倒させたときに作動力が明確に変化するような構造を要望されることがある。

そこで従来より、図３６に示すように、操作部材５３と作動部材５６との間に２個のコイルばね６２，６３を組み込むことによって、レバー部５３ａの傾倒に必要な作動力が所定の傾倒角度で明確に変化するように構成した多方向入力装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。図３６の要部断面図に示すように、操作部材５３と作動部材５６との間には、弾接状態で組み込まれた第１コイルばね６２と、無負荷状態で組み込まれた第２コイルばね６３とが、図示上下方向にずらして配置されている。かかる構成において、傾動操作開始時には第１コイルばね６２の付勢力に抗する操作力を付与することによってレバー部５３ａを傾倒させることができるが、レバー部５３ａが所定角度傾倒して第２コイルばね６３が作動部材５６と操作部材５３とに挟圧された状態になると、このレバー部５３ａをさらに傾倒させるためには第１および第２コイルばね６２，６３の付勢力に抗する操作力が必要となる。つまり、レバー部５３ａを所定角度傾倒させると作動力が明確に変化して操作感触が異なるように設計されており、これによってレバー部５３ａの傾倒角度の大小を操作者が手指で感得しやすくなっている。
特開２０００−１１２５５２号公報（第３−６頁、図８）特開２００７−５９１６０号公報（第１０頁、図３２）

図３６に示す従来例のように、操作部材５３と作動部材５６との間に２個のコイルばね６２，６３を組み込むことによって、傾動操作の途中で作動力を明確に変化させることはできるが、作動部材５６はハウジングの内底面上（底板部材５２上）で円滑に摺動させる必要があるので、両コイルばね６２，６３の生起する弾性反発力をレバー部５３ａの傾倒角度に応じて大きく変化させることは好ましくない。そのため、この従来例では、レバー部５３ａを所定角度傾倒させた時点で作動力を明確に変化させることはできても、それ以外の傾倒角度のときには作動力がさほど変化せず、よって傾動操作時に操作量（レバー部５３ａの傾倒角度）を容易に把握できるというわけではなかった。

また、前述した各従来例では、傾動操作後に操作力を除去すると、操作部材５３と作動部材５６との間で圧縮されていたコイルばね５７やコイルばね６２，６３の弾性反発力によって各部材がそれぞれの中立位置へ自動復帰するようになっているが、操作部材５３によって回転駆動された駆動部材５４，５５が必ず元の位置へ復帰するというわけではない。すなわち、この種の多方向入力装置においては、非操作時の操作部材と各駆動部材との間に所要のクリアランスが必要なので、傾動操作後に操作部材に追動して駆動部材が中立位置へ復帰しても、この駆動部材の中立位置にはクリアランスに相当するばらつきがある。換言するなら、各駆動部材は非操作時にクリアランスの範囲内でガタを有している。しかしながら、駆動部材の中立位置にばらつきがあると、駆動部材に連動して回転する回転検出手段のロータ部（例えば回転型可変抵抗器の摺動子受け）の非操作時の回転位置もばらついてしまうため、高精度な検出を行うことができず、その改善が望まれていた。

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、傾動操作時の作動力の変化によって操作量が把握しやすく、かつ検出精度も高めやすい多方向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、本発明の多方向入力装置では、ハウジングと、このハウジングから外方へ突出するレバー部を有して傾動操作可能な操作部材と、前記ハウジングに軸線方向を互いに直交した状態で軸支されていると共に、傾動操作時の前記操作部材によって回転駆動される第１駆動部材および第２駆動部材と、前記ハウジングの内底面に摺動可能に搭載されていると共に、前記操作部材の前記レバー部側とは反対側の端部に係合可能に挿通された作動部材と、この作動部材と前記操作部材との間に組み込まれて非操作時には無負荷状態の弾性部材と、前記ハウジングと前記第１および第２駆動部材との間に組み込まれて両駆動部材を常時弾性付勢する復帰ばねと、前記第１および第２駆動部材の回転位置を個別に検出する一対の回転検出手段とを備え、前記復帰ばねの付勢力に抗して前記レバー部を所定角度以上傾倒させることによって、前記弾性部材が前記操作部材と前記作動部材とに挟圧されて弾性反発力を生起するように構成した。

このように第１および第２駆動部材を常時弾性付勢する復帰ばねが両駆動部材とハウジングとの間に組み込んであると、この復帰ばねの付勢力に抗してレバー部を傾倒させることになるので、作動部材をハウジングの内底面上で円滑に摺動させながら、レバー部の傾倒角度に応じて作動力を増大させることができる。また、操作部材と作動部材との間には非操作時に無負荷状態となる弾性部材が組み込んであり、レバー部を所定角度以上傾倒させると、この弾性部材が圧縮されて弾性反発力を生起するため、作動力が明確に変化する所定の傾倒角度が手指で感得しやすくなる。したがって、この多方向入力装置は、傾動操作時の作動力の変化によって操作量（レバー部の傾倒角度）を容易に把握することができる。

しかも、この多方向入力装置では、傾動操作後に操作力が除去されると、操作部材によって回転駆動された第１駆動部材や第２駆動部材が復帰ばねに弾性付勢されて中立位置へ復帰するので、これら第１および第２駆動部材を非操作時にガタのない状態、つまり中立位置にばらつきのない状態に保持することができる。それゆえ、駆動部材に連動して回転する回転検出手段のロータ部（例えば回転型可変抵抗器の摺動子受け）を、その基準位置（非操作時の回転位置）へ精度よく復帰させることができ、高精度な検出が可能となる。

上記の構成において、復帰ばねが操作部材よりも大径なコイルばねであり、このコイルばねと第１および第２駆動部材との間に円環状のばね受け部材が介設されていると、傾動操作時にコイルばね（復帰ばね）の生起する弾性反発力がレバー部の傾倒方向によってばらつかなくなるため、良好な操作感触を期待でき、組立作業性も良好となる。この場合において、ハウジングの内底面の周囲に円環状の溝部を設け、コイルばねのばね受け部材側とは反対側の端部をこの溝部内に配置させれば、コイルばねの位置ずれを確実に防止できる。

また、上記の構成において、操作部材に、レバー部とは逆向きに突出する柱状部と、この柱状部を包囲する筒状部とを設けると共に、作動部材に前記柱状部が進出後退可能に挿入される係合穴を設けておけば、レバー部の傾倒角度に応じて柱状部を係合穴内で進出後退させることによって傾動操作が確実に行えるのみならず、操作部材の柱状部と筒状部との間に弾性部材を収納するスペースが無理なく確保できる。この場合において、弾性部材が操作部材の柱状部と筒状部との間の環状空間に配置されるコイルばねであって、このコイルばねの一端部が作動部材または操作部材に固定されていると、非操作時には無負荷状態のコイルばねをガタつきの虞なく支持できると共に、レバー部を所定角度以上傾倒させたときに、操作部材と作動部材とでこのコイルばねを確実に挟圧して弾性反発力を生起させることができるため好ましい。

本発明の多方向入力装置によれば、第１および第２駆動部材を常時弾性付勢する復帰ばねが両駆動部材とハウジングとの間に組み込んであると共に、非操作時に無負荷状態となる弾性部材が操作部材と作動部材との間に組み込んであるため、作動部材をハウジングの内底面上で円滑に摺動させながら、レバー部の傾倒角度に応じて作動力を増大させることができると共に、レバー部を所定角度以上傾倒させたときに弾性部材が圧縮されて弾性反発力を生起することから、作動力が明確に変化する所定の傾倒角度を手指で感得しやすくなっている。したがって、この多方向入力装置は、傾動操作時の作動力の変化によって操作量（レバー部の傾倒角度）を容易に把握することができる。また、傾動操作後に操作力が除去されると、操作部材によって回転駆動された第１駆動部材や第２駆動部材が復帰ばねに弾性付勢されて中立位置へ復帰するので、これら第１および第２駆動部材を非操作時にガタのない状態に保持することができ、それゆえ駆動部材に連動して回転する回転検出手段のロータ部を基準位置へ精度よく復帰させることができて、高精度な検出が可能となる。

発明の実施の形態を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多方向入力装置の外観図、図２は該多方向入力装置のハウジング内の構造を示す分解斜視図、図３は該多方向入力装置の回転型可変抵抗器の構造を示す分解斜視図、図４は該多方向入力装置の非操作時の平面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図、図６は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図７は該多方向入力装置のレバー部を傾倒させて操作感触が変化する直前の状態を示す平面図、図８は図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図９は該多方向入力装置のレバー部を図７とは逆向きに傾倒させた状態を示す平面図、図１０は図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図、図１１は該多方向入力装置に用いられた第１駆動部材の斜視図、図１２は該第１駆動部材の平面図、図１３は該第１駆動部材を短手方向一端側から見た側面図、図１４は該第１駆動部材を長手方向一端側から見た側面図、図１５は該第１駆動部材を長手方向他端側から見た側面図、図１６は該多方向入力装置に用いられる第２駆動部材の斜視図、図１７は該第２駆動部材の平面図、図１８は該第２駆動部材を短手方向一端側から見た側面図、図１９は該第２駆動部材を長手方向一端側から見た側面図、図２０は該第２駆動部材を長手方向他端側から見た側面図、図２１は該多方向入力装置に用いられる操作部材の斜視図、図２２は該操作部材の平面図、図２３は図２２のＥ−Ｅ線に沿う断面図、図２４は該操作部材の側面図、図２５は該操作部材の底面図、図２６は該多方向入力装置に用いられる板ばねの斜視図、図２７は該板ばねの正面図、図２８は該板ばねの側面図、図２９は該多方向入力装置に用いられる摺動子受けの斜視図、図３０は該摺動子受けの正面図、図３１は該摺動子受けの側面図、図３２は該摺動子受けの非操作時の回転位置を示す説明図、図３３は図３２のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。

図１〜図１０に示す多方向入力装置は、ハウジングをなす枠体１および底板部材２と、レバー部３ａや柱状部３ｂを有して傾動操作可能な操作部材３と、枠体１に回動可能に軸支されて軸線方向を互いに直交させている第１駆動部材４および第２駆動部材５と、操作部材３の柱状部３ｂに係合可能に挿通されて底板部材２上に摺動可能に搭載された作動部材６と、円環状のばね受け部材７と底板部材２間に組み込まれて第１および第２駆動部材４，５を常時弾性付勢する第１コイルばね８と、操作部材３と作動部材６間に組み込まれて非操作時には無負荷状態の第２コイルばね９と、第１駆動部材４の回転位置を検出する回転型可変抵抗器１０と、第２駆動部材５の回転位置を検出する回転型可変抵抗器１１と、第２駆動部材５を介して押圧操作可能な押釦スイッチ１２とによって概略構成されている。

枠体１は上部に開口１ａを有して下部を開放した方形箱状の金属板からなり、この枠体１の下端部に樹脂モールド品の底板部材２を組み付けることによって、内部が空洞のハウジング（筐体）が形成されている。このハウジングには回転型可変抵抗器１０，１１のステータ部が固定される。具体的には、枠体１の一側面に回転型可変抵抗器１０のケース２０が固定され、他側面に回転型可変抵抗器１１のケース３０が固定される。底板部材２のうち枠体１に覆われる部分には、ハウジングの内底面となる円形の受け面２ａと、受け面２ａの周囲に沿って円環状に延びる溝部２ｂとが形成されている。後述するように、受け面２ａには作動部材６が摺動可能に搭載され、溝部２ｂには第１コイルばね８が搭載される。なお、受け面２ａは略平坦状に形成されており、その中央部には、非操作時の操作部材３の柱状部３ｂと対向するドーム状の隆起部２ｄが僅かに突出して設けられている。また、底板部材２のうち枠体１に覆われない延出部２ｃには、押釦スイッチ１２が取り付けられる。

操作部材３のレバー部３ａは枠体１の開口１ａを貫通して上方へ突出している。レバー部３ａとは逆向きに延びる柱状部３ｂは、ハウジングの空洞内で作動部材６の係合穴６ａに進出後退可能に挿入されている。この作動部材６は底板部材２の受け面２ａ上に摺動可能に搭載されて柱状部３ｂと係合しており、レバー部３ａが傾倒すると作動部材６の下部に設けられたリング状の摺接部６ｂが受け面２ａ上を摺動しながら傾いて、柱状部３ｂが係合穴６ａ内へ深く挿入されるようになっている。操作部材３には柱状部３ｂを包囲する筒状部３ｃが形成されており、柱状部３ｂと筒状部３ｃとの間の環状空間３ｄに第２コイルばね９が配置されている。この第２コイルばね９の一端部は作動部材６に圧入されることにより固定されているが、他端部は少なくとも非操作時には拘束されておらず、よって非操作時に第２コイルばね９は無負荷状態に保たれている（図５，６参照）。そして、レバー部３ａが所定角度傾倒すると、柱状部３ｂが係合穴６ａ内へ深く挿入されて環状空間３ｄの天井面が第２コイルばね９に当接するため、レバー部３ａをさらに傾倒させると、第２コイルばね９が該天井面と作動部材６とに挟圧される圧縮状態となって弾性反発力を生起するようになっている（図７，８参照）。また、この操作部材３には、第２駆動部材５の後述する受け部５ｄに支持される一対の支軸３ｅが設けられている。

第１駆動部材４はアーチ状に成形された樹脂モールド品で、中央部に長孔４ａを有して長手方向両端部に軸部４ｂ，４ｃを突設している。長孔４ａには操作部材３のレバー部３ａが挿通されており、このレバー部３ａを長孔４ａに沿って傾倒させても第１駆動部材４が連動することはない。この第１駆動部材４は、一方の軸部４ｂが枠体１の軸孔１ｂに軸支され、他方の軸部４ｃが回転型可変抵抗器１０の摺動子受け２１に係止されているため、両軸部４ｂ，４ｃを回転軸として第１駆動部材４は回動可能である。つまり、レバー部３ａを図５の矢印Ｐ−Ｐ方向へ傾倒させることによって、第１駆動部材４がレバー部３ａに駆動されて回転し、それに伴い摺動子受け２１も回転するようになっている。後述するように摺動子受け２１には摺動子２２がかしめや接着等により固定されて保持されており、回転型可変抵抗器１０内の基板２３に設けられた抵抗体パターン（図示せず）に摺動子２２が摺接しているため、第１駆動部材４に連動して摺動子受け２１が回転すると、円弧状の抵抗体パターンに対する摺動子２２の接触位置が変化する。それゆえ、回転型可変抵抗器１０の出力抵抗値に基づいて第１駆動部材４の回転方向および回転量を検出できるようになっている。

第２駆動部材５は樹脂モールド品で、中央部に角孔５ａを有して長手方向両端部に軸部５ｂ，５ｃを突設していると共に、環状に形成されて角孔５ａを短手方向に挟んで対向する一対の受け部５ｄを有している。各受け部５ｄには操作部材３の支軸３ｅが回動自在に支承されており、レバー部３ａを図６の紙面と直交する方向（図５の矢印Ｐ−Ｐ方向）へ傾倒させても第２駆動部材５が連動することはない。第２駆動部材５の一方の軸部５ｂは枠体１の半円形状の軸受部１ｃに軸支されており、他方の軸部５ｃは枠体１の軸孔１ｄを貫通して回転型可変抵抗器１１の摺動子受け３１に係止されているため、両軸部５ｂ，５ｃを回転軸として第２駆動部材５は回動可能である。つまり、レバー部３ａを図６の矢印Ｑ−Ｑ方向へ傾倒させることによって、第２駆動部材５がレバー部３ａに駆動されて回転し、それに伴い摺動子受け３１も回転するようになっている。後述するように摺動子受け３１には摺動子３２がかしめや接着等により固定されて保持されており、回転型可変抵抗器１１内の基板３３に設けられた抵抗体パターンに摺動子３２が摺接しているため、第２駆動部材５に連動して摺動子受け３１が回転すると、円弧状の抵抗体パターンに対する摺動子３２の接触位置が変化する。それゆえ、回転型可変抵抗器１１の出力抵抗値に基づいて第２駆動部材５の回転方向および回転量を検出できるようになっている。

円環状のばね受け部材７は底板部材２の溝部２ｂに対向して配置され、これらばね受け部材７と溝部２ｂ間に第１コイルばね８が弾接状態で介設されている。この第１コイルばね８は操作部材３よりも大径で、傾動操作後に第１および第２駆動部材４，５を元の中立位置へ押し戻す復帰ばねとして動作する。

回転型可変抵抗器１０は、枠体１に取り付けられるケース２０と、抵抗体パターンおよび端子２４を有してケース２０に固定された基板２３と、該抵抗体パターンに摺接する摺動子２２を保持して回動可能な摺動子受け２１と、この摺動子受け２１の基板２３側とは反対側の面に対向して配置されケース２０に固定された板ばね２５とを具備している。弾性を有する金属板からなる板ばね２５は円弧状の弾性片２５ａを有し、この弾性片２５ａの所定位置（中央位置）に凸部２５ｂが形成されている。また、摺動子受け２１には、非円形状（矩形状）の孔を有すると共に基板２３に軸支される円筒部２１ａと、凸部２５ｂが係脱自在な凹部２１ｂとが形成されており、第１駆動部材４の軸部４ｃ（正確には、軸部４ｃの先端側の非円形状突部）が円筒部２１ａの非円形状の孔内に係止されて摺動子受け２１と一体的に回転するようになっている。

凸部２５ｂと凹部２１ｂは、第１駆動部材４を介して回転する摺動子受け２１の基準位置（非操作時の回転位置）を高精度に規定するための回転位置補正手段を構成している。すなわち、凸部２５ｂと凹部２１ｂは非操作時に略対向するように設定されており、図３２，３３に示すように、両者２５ｂ，２１ｂが略対向すると、凸部２５ｂが凹部２１ｂ内に嵌入して基板２３に対する摺動子受け２１の回転位置が補正されるようになっている。

回転型可変抵抗器１１は、上記の回転型可変抵抗器１０と同様に、枠体１に取り付けられるケース３０と、抵抗体パターンおよび端子３４を有してケース３０に固定された基板３３と、該抵抗体パターンに摺接する摺動子３２を保持して回動可能な摺動子受け３１と、この摺動子受け３１の基板３３側とは反対側の面に対向して配置されケース３０に固定された板ばね３５とを具備している。弾性を有する金属板からなる板ばね３５は円弧状の弾性片３５ａを有し、この弾性片３５ａの所定位置（中央位置）に凸部３５ｂが形成されている。また、摺動子受け３１には、非円形状（矩形状）の孔を有すると共に基板３３に軸支される円筒部３１ａと、凸部３５ｂが係脱自在な凹部３１ｂとが形成されており、第２駆動部材５の軸部５ｃ（正確には、軸部５ｃの先端側の非円形状突部）が円筒部３１ａの非円形状の孔内に係止されて摺動子受け３１と一体的に回転するようになっている。

凸部３５ｂと凹部３１ｂは、第２駆動部材５を介して回転する摺動子受け３１の基準位置（非操作時の回転位置）を高精度に規定するための回転位置補正手段を構成している。すなわち、凸部３５ｂと凹部３１ｂは非操作時に略対向するように設定されており、両者３５ｂ，３１ｂが略対向すると、凸部３５ｂが凹部３１ｂ内に嵌入して基板３３に対する摺動子受け３１の回転位置が補正されるようになっている。

押釦スイッチ１２は昇降可能なステム部１２ａを有し、スナップ係合等によって底板部材２の延出部２ｃに取り付けられている。ステム部１２ａ上には第２駆動部材５の軸部５ｂが搭載されており、後述するようにレバー部３ａがプッシュ操作されると、軸部５ｂがステム部１２ａを押下して押釦スイッチ１２の接点切替が行えるようになっている。

次に、本実施形態例に係る多方向入力装置の動作について説明する。まず、レバー部３ａに操作力が加わっていない非操作時には、図５，６に示すように、第１コイルばね８がばね受け部材７を介して第１および第２駆動部材４，５を図示上方へ弾性付勢しているため、両駆動部材４，５がそれぞれ中立位置に保持されていると共に、両駆動部材４，５に位置規制されて操作部材３が起立姿勢（中立位置）に保持されており、よって受け面２ａ上の作動部材６も起立姿勢に保持されている。また、第１および第２駆動部材４，５が中立位置に保持されているため、各軸部４ｃ，５ｃに連結されている回転型可変抵抗器１０，１１の摺動子受け２１，３１もそれぞれ基準位置（非操作時の回転位置）に保持されている。しかも、本実施形態例では、この基準位置の精度が板ばね２５，３５を用いた前記回転位置補正手段によって極めて高くなっている。

すなわち、各駆動部材４，５の軸部４ｃ，５ｃと摺動子受け２１，３１との間には組立性に配慮して僅かなガタが見込まれており、このガタ分だけ摺動子受け２１，３１の基準位置がばらつく可能性があるため、本実施形態例では、板ばね２５，３５の凸部２５ｂ，３５ｂが非操作時に摺動子受け２１，３１の凹部２１ｂ，３１ｂと略対向するように設定しておき、これら凸部２５ｂ，３５ｂを略対向する凹部２１ｂ，３１ｂ内へ自動的に嵌入させることで摺動子受け２１，３１の回転位置が補正できるようにしてある。具体的には、図３３に示す凹部２１ｂ（３１ｂ）の幅寸法ｗを、摺動子受け２１（３１）の基準位置のばらつきが吸収できる大きさに設定し、この凹部２１ｂ（３１ｂ）に対して係脱自在となるように凸部２５ｂ（３５ｂ）を滑らかな湾曲形状とする。これにより、図３３に鎖線で示すように、凸部２５ｂ（３５ｂ）と凹部２１ｂ（３１ｂ）が互いの中心を若干ずらして対向したとしても、図示下向きに弾性付勢される凸部２５ｂ（３５ｂ）が摺動子受け２１（３１）を僅かに回転させて自動的に凹部２１ｂ（３１ｂ）と嵌合し、図３３に実線で示す安定した状態に移行する。したがって、非操作時に、基板２３，３３に対する摺動子受け２１，３１の回転位置を精度よく規定できるようになっている。なお、凸部２５ｂ（３５ｂ）が嵌合する凹部２１ｂ（３１ｂ）の対向する角部は湾曲形状をした案内面となっており、この案内面が凸部２５ｂ（３５ｂ）に案内されることにより、摺動子受け２１（３１）の回転位置補正がより確実に行われるようにしている（図３３参照）。

次に、中立位置に起立しているレバー部３ａを図６の矢印Ｑ−Ｑ方向（図４の上下方向）へ傾倒させた場合の動作について説明する。かかる傾動操作において、レバー部３ａを中立位置から傾倒させていくと第１コイルばね８が次第に圧縮されていくので、レバー部３ａの傾倒に必要な作動力は次第に増大していき、かつレバー部３ａの傾倒に伴い作動部材６が受け面２ａ上を摺動しながら一体的に傾倒していく。ただし、レバー部３ａが図８に示す所定の傾倒角度に到達するまでは、環状空間３ｄ内の第２コイルばね９が無負荷状態に保たれており、作動力は第１コイルばね８の圧縮量に応じて変化していくため、操作感触が急に変わるということはない。そして、レバー部３ａの傾倒角度がこの所定角度を越えると、第２コイルばね９が環状空間３ｄの天井面と作動部材６とに挟圧される圧縮状態となって弾性反発力を生起するため、作動力が明確に変化する。つまり、レバー部３ａを図８に示す所定角度以上傾倒させると、作動力は第１および第２コイルばね８，９の圧縮量に応じて変化するようになるため、それまでとは操作感触が異なる。よって操作者は、レバー部３ａを所定角度傾倒させたか否かを操作感触の相違によって感得することができる。

また、図９，１０に示すようにレバー部３ａを大きく傾倒させると、第１コイルばね８が大きく圧縮されるため、作動力は顕著に増大するが、作動部材６が受け面２ａ上を摺動するため、第２コイルばね９が大きく圧縮されることはない。したがって、レバー部３ａを作動力が明確に変化する所定角度以上傾倒させた後も、傾倒角度に応じて作動力を漸次増大させることができると共に、傾動操作時に作動部材６を受け面２ａ上で円滑に摺動させることができる。なお、レバー部３ａを傾倒末端近傍まで傾倒させると、作動部材６の摺接部６ｂが受け面２ａの隆起部２ｄに乗り上げるようになっており、その際には、第２コイルばね９がそれまでより（乗り上げる前より）大きく圧縮される。

こうしてレバー部３ａを図６の矢印Ｑ−Ｑ方向へ傾倒させると、操作部材３の支軸３ｅに駆動される第２駆動部材５が軸部５ｂ，５ｃを回転軸として回転するため、軸部５ｃに連結されている摺動子受け３１が一体的に回転し、基板３３の抵抗体パターンに対する摺動子３２の接触位置が変化する。そのため、回転型可変抵抗器１１の出力抵抗値に基づいて第２駆動部材５の回転方向および回転量を検出することができる。

また、中立位置に起立しているレバー部３ａを図５の矢印Ｐ−Ｐ方向（図４の左右方向）へ傾倒させた場合には、長孔４ａ内のレバー部３ａに駆動されて第１駆動部材４が軸部４ｂ，４ｃを回転軸として回転するが、この場合も、レバー部３ａを傾倒させていくと第１コイルばね８が次第に圧縮されていき、かつレバー部３ａを所定角度以上傾倒させると第２コイルばね９が圧縮状態となるため、作動力の変化の仕方は前記傾動操作時（レバー部３ａを図６の矢印Ｑ−Ｑ方向へ傾倒させる操作時）と同様である。そして、レバー部３ａに駆動されて第１駆動部材４が回転すると、軸部４ｃに連結されている摺動子受け２１が一体的に回転し、基板２３の抵抗体パターンに対する摺動子２２の接触位置が変化するため、回転型可変抵抗器１０の出力抵抗値に基づいて第１駆動部材４の回転方向および回転量を検出することができる。つまり、この多方向入力装置は、レバー部３ａを傾倒させると第１駆動部材４や第２駆動部材５が回転駆動され、それに伴い回転型可変抵抗器１０，１１の摺動子受け２１，３１が連動して回転するようになっているため、レバー部３ａの傾倒方向や傾倒角度に応じた信号が得られるようになっている。

また、この多方向入力装置は、傾動操作後に操作力を除去すると圧縮状態の第１コイルばね８の弾性反発力によって第１駆動部材４や第２駆動部材５がその中立位置まで押し戻されるため、これら駆動部材４，５や圧縮状態の第２コイルばね９に駆動されて操作部材３も中立位置へ復帰し、図４〜図６に示す非操作時の状態に戻る。ただし、第２コイルばね９はレバー部３ａが起立姿勢に戻る前に無負荷状態に復元するため、第２コイルばね９に操作部材３を中立位置まで戻す働きはない。そして、かかる駆動部材４，５の復帰動作に伴い、軸部４ｃ，５ｃに連結されている摺動子受け２１，３１が操作時とは逆向きに回転駆動されて基準位置（非操作時の回転位置）へ復帰するため、回転型可変抵抗器１０，１１の出力抵抗値は非操作時に設定されているレベルに戻る。

なお、第１駆動部材４や第２駆動部材５がその中立位置へ復帰しても、回転型可変抵抗器１０，１１側において板ばね２５，３５の凸部２５ｂ，３５ｂが摺動子受け２１，３１の凹部２１ｂ，３１ｂと完全に対向するとは限らない。つまり、各駆動部材４，５と回転型可変抵抗器１０，１１との連結部分に存するガタ等の影響により、傾動操作後の復帰動作で摺動子受け２１，３１が元の回転位置から若干ずれてしまう可能性がある。しかし本実施形態例では、図３３に示す凹部２１ｂ（３１ｂ）の幅寸法ｗが摺動子受け２１（３１）の基準位置のばらつきを吸収できる大きさに設定されており、非操作時に凸部２５ｂ（３５ｂ）の先端部が必ず凹部２１ｂ（３１ｂ）とオーバーラップする範囲内に配置されるように設定してあるため、凹部２１ｂ，３１ｂと略対向した凸部２５ｂ，３５ｂが摺動子受け２１，３１を僅かに回転させて自動的に該凹部２１ｂ，３１ｂ内へ嵌入し、それゆえ摺動子受け２１，３１が復帰する回転位置を常に高精度に規定できるようになっている。

次に、レバー部３ａを押下させるプッシュ操作時の動作について説明する。例えば図５に示すようにレバー部３ａが中立位置に起立しているとき、このレバー部３ａを操作者が図示下方へ押し込むと、支軸３ｅを介して第２駆動部材５の受け部５ｄに押圧荷重が加わるため、軸孔１ｄ内の軸部５ｃを支点として第２駆動部材５が図５の反時計回りに回転する。そのため、第２駆動部材５の軸部５ｂがステム部１２ａを押下して押釦スイッチ１２の接点切替が行える。ただし、かかるプッシュ操作は、レバー部３ａを傾倒させている傾動操作時にも行うことができる。

以上説明したように本実施形態例に係る多方向入力装置は、第１および第２駆動部材４，５を常時弾性付勢する第１コイルばね８が両駆動部材４，５と底板部材２との間に組み込んであると共に、非操作時に無負荷状態となる第２コイルばね９が操作部材３と作動部材６との間に組み込んであるため、作動部材６を底板部材２の受け面２ａ上で円滑に摺動させながら、レバー部３ａの傾倒角度に応じて作動力を増大させることができると共に、レバー部３ａを所定角度以上傾倒させたときに第２コイルばね９が圧縮されて弾性反発力を生起することから、作動力が明確に変化する所定の傾倒角度を手指で感得しやすくなっている。したがって、この多方向入力装置は、傾動操作時の作動力の変化によって操作量（レバー部３ａの傾倒角度）を容易に把握することができる。また、傾動操作後に操作力が除去されると、操作部材３によって回転駆動された第１駆動部材４や第２駆動部材５が第１コイルばね８に弾性付勢されて中立位置へ復帰するので、これら第１および第２駆動部材４，５を非操作時にガタのない状態に保持することができ、それゆえ各駆動部材４，５に連動して回転する回転型可変抵抗器１０，１１の摺動子受け２１，３１を基準位置（非操作時の回転位置）へ精度よく復帰させることができて、高精度な検出が行えるようになっている。

また、この多方向入力装置では、各駆動部材４，５と回転型可変抵抗器１０，１１との連結部分、つまり軸部４ｃ，５ｃと摺動子受け２１，３１との連結部分に存するガタ等の影響により、傾動操作後の復帰動作で摺動子受け２１，３１が元の回転位置から若干ずれたとしても、非操作時には板ばね２５，３５の凸部２５ｂ，３５ｂと摺動子受け２１，３１の凹部２１ｂ，３１ｂとが略対向するように設定してあり、かつ凸部２５ｂ，３５ｂと凹部２１ｂ，３１ｂは略対向すると自動的に嵌合状態へ移行して摺動子受け２１，３１の回転位置が補正されるようにしてある。したがって、傾動操作後に摺動子受け２１，３１が復帰する回転位置はほとんどばらつかず、こうして非操作時の摺動子受け２１，３１の回転位置を高精度に規定できることから、この多方向入力装置は極めて高精度な検出が可能である。

なお、本実施形態例では板ばね２５，３５に設けた凸部２５ｂ，３５ｂを摺動子受け２１，３１の凹部２１ｂ，３１ｂに嵌入させるという回転位置補正手段を採用しているため、構造が複雑化せず部品点数も抑えられている。ただし、他の構造の回転位置補正手段を採用してもよく、例えば、摺動子２２，３２の一部に設けた凸部を基板２３，３３の一部に設けた凹部に嵌入させることによって摺動子受け２１，３１の基準位置を補正することも可能である。

また、本実施形態例では、操作部材３よりも大径な第１コイルばね８と第１および第２駆動部材４，５との間に円環状のばね受け部材７が介設してあるため、傾動操作時に第１コイルばね８の生起する弾性反発力がレバー部３ａの傾倒方向によってばらつかず、良好な操作感触を期待できるとともに、組立作業性が良好となる。しかも、作動部材６を搭載している底板部材２の受け面２ａの周囲に円環状の溝部２ｂを設け、この溝部２ｂとばね受け部材７とによって第１コイルばね８の両端部を保持しているため、第１コイルばね８の位置ずれを確実に防止できる。

また、本実施形態例では、作動力を明確に変化させるための第２コイルばね９を、操作部材３の柱状部３ｂと筒状部３ｃとの間の環状空間３ｄを利用して無理なく組み込むことができると共に、この第２コイルばね９の一端部を作動部材６側（操作部材３側であってもよい）に固定しているため、非操作時に無負荷状態となる第２コイルばね９をガタつきの虞なく支持することができる。ただし、第２コイルばね９と同様に機能する例えばエラストマー等の弾性部材を、操作部材３と作動部材６との間に組み込んでもよい。

本発明の実施形態例に係る多方向入力装置の外観図である。該多方向入力装置のハウジング内の構造を示す分解斜視図である。該多方向入力装置の回転型可変抵抗器の構造を示す分解斜視図である。該多方向入力装置の非操作時の平面図である。図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。該多方向入力装置のレバー部を傾倒させて操作感触が変化する直前の状態を示す平面図である。図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。該多方向入力装置のレバー部を図７とは逆向きに傾倒させた状態を示す平面図である。図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。該多方向入力装置に用いられた第１駆動部材の斜視図である。該第１駆動部材の平面図である。該第１駆動部材を短手方向一端側から見た側面図である。該第１駆動部材を長手方向一端側から見た側面図である。該第１駆動部材を長手方向他端側から見た側面図である。該多方向入力装置に用いられる第２駆動部材の斜視図である。該第２駆動部材の平面図である。該第２駆動部材を短手方向一端側から見た側面図である。該第２駆動部材を長手方向一端側から見た側面図である。該第２駆動部材を長手方向他端側から見た側面図である。該多方向入力装置に用いられる操作部材の斜視図である。該操作部材の平面図である。図２２のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。該操作部材の側面図である。該操作部材の底面図である。該多方向入力装置に用いられる板ばねの斜視図である。該板ばねの正面図である。該板ばねの側面図である。該多方向入力装置に用いられる摺動子受けの斜視図である。該摺動子受けの正面図である。該摺動子受けの側面図である。該摺動子受けの非操作時の回転位置を示す説明図である。図３２のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。従来例に係る多方向入力装置の非操作時の断面図である。図３４に示す従来例の傾動操作時の断面図である。他の従来例に係る多方向入力装置の要部断面図である。

符号の説明

１枠体（ハウジング）
２底板部材（ハウジング）
２ａ受け面
３操作部材
３ａレバー部
３ｂ柱状部
３ｃ筒状部
３ｄ環状空間
４第１駆動部材
５第２駆動部材
６作動部材
６ａ係合穴
７ばね受け部材
８第１コイルばね（復帰ばね）
９第２コイルばね（弾性部材）
１０，１１回転型可変抵抗器（回転検出手段）
２１，３１摺動子受け
２３，３３基板

Claims

ハウジングと、このハウジングから外方へ突出するレバー部を有して傾動操作可能な操作部材と、前記ハウジングに軸線方向を互いに直交した状態で軸支されていると共に、傾動操作時の前記操作部材によって回転駆動される第１駆動部材および第２駆動部材と、前記ハウジングの内底面に摺動可能に搭載されていると共に、前記操作部材の前記レバー部側とは反対側の端部に係合可能に挿通された作動部材と、この作動部材と前記操作部材との間に組み込まれて非操作時には無負荷状態の弾性部材と、前記ハウジングと前記第１および第２駆動部材との間に組み込まれて両駆動部材を常時弾性付勢する復帰ばねと、前記第１および第２駆動部材の回転位置を個別に検出する一対の回転検出手段とを備え、
前記復帰ばねの付勢力に抗して前記レバー部を所定角度以上傾倒させることによって、前記弾性部材が前記操作部材と前記作動部材とに挟圧されて弾性反発力を生起するように構成したことを特徴とする多方向入力装置。
請求項１の記載において、前記復帰ばねが前記操作部材よりも大径なコイルばねであり、このコイルばねと前記第１および第２駆動部材との間に円環状のばね受け部材が介設されていることを特徴とする多方向入力装置。
請求項２の記載において、前記ハウジングの内底面の周囲に円環状の溝部を設け、前記コイルばねの前記ばね受け部材側とは反対側の端部を前記溝部内に配置させたことを特徴とする多方向入力装置。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記操作部材に、前記レバー部とは逆向きに突出する柱状部と、この柱状部を包囲する筒状部とを設けると共に、前記作動部材に前記柱状部が進出後退可能に挿入される係合穴を設けたことを特徴とする多方向入力装置。
請求項４の記載において、前記弾性部材が前記柱状部と前記筒状部との間の環状空間に配置されるコイルばねであって、このコイルばねの一端部が前記作動部材または前記操作部材に固定されていることを特徴とする多方向入力装置。