JP4947653B2

JP4947653B2 - 節度装置

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Publication number: JP4947653B2
Application number: JP2007221134A
Authority: JP
Inventors: 輝一廣江; 富生山田; 誠司石垣; 雅彦宮田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-08-28
Also published as: JP2009054459A

Description

本発明は、被操作部材の操作に節度を与える節度装置に関する。

従来、自動車の各種コントロールに使用されるロータリスイッチ装置は、例えば、特許文献１に開示されているスイッチ装置のように、ケース内面に形成された山部及び谷部を交互に有する節度面部と、ケース内のロータ側に設けられたコイルばね及びこのコイルばねにより節度面部に当接するように付勢されたボールとからなる節度機構を有している。

このような構成の節度機構によれば、使用者が操作ノブを回動してスイッチ操作を行う場合、ロータの回動に伴ってボールが山部を超えて谷部に移動し、この谷部に落ち込む。すなわち、ボールが山部を超える前後において操作ノブに与えられるフィードバック力が変化する。これにより、操作ノブ（被操作部材）の回動に節度が与えられている。
実開平５−９４９２２号公報

上述の特許文献１のものでは、被操作部材を回動した時に節度が与えられる回動角度（以下、節度角度という）が、節度面の山部及び谷部の形成ピッチ（角度ピッチ）に制約されてしまう問題がある。この問題を解決するものとして、図４に示す構成の節度装置が考えられている。

図８において、例えばインストルメントパネル１の裏面側の適宜部位に取り付けられた装置本体２には、被操作部材としての軸３が回動可能に支承されている。この軸３においてインストルメントパネル１の表面側に突出する前端部（図では右端部）には、操作部４が軸３と一体回動する形態に取り付けられている。さらに、この軸３の後端には、操作部４の回動位置を検出するためのロータリーエンコーダ５のディスク５ａが軸３と一体回動する形態に取り付けられている。

さらに、軸３の後端側に被吸着部６が軸３と一体回動する形態に設けられており、この被吸着部材６の右端面には磁性板からなる被吸着体６ａが取着されている。この被吸着体６ａの前方部には、電磁石７が、軸３とは無関係に回動可能に、且つ微小距離で軸方向への移動可能に設けられている。この電磁石７と装置本体２との間には、合成樹脂からなるばね板８、８が設けられており、このばね板８、８の一端は前記装置本体２に取着され、他端は前記電磁石７に取着されている。このばね板８、８は、軸３の回動に対して抵抗を与えるものである。なお軸３には適宜の操作対象物が付設あるいは連結される。

この図の構成において、通常は、電磁石７が断電されており、操作部４が使用者により回動操作されると、軸３、ディスク５ａ、被吸着部６が一体回動する。そして、操作部４が所定角度回動されると、ロータリーエンコーダ５がこの所定角度を検出し、これに基づいて図示しない制御部が電磁石７に通電する。すると、電磁石７と被吸着体６ａとが吸着状態となって当該電磁石７、被吸着体６ａ、軸３、操作部４が一体化状態となる。従って、この状態から使用者が操作部４をさらに回動すると、板ばね８、８の他端がその回動方向へ弾性変形することによって復元方向へばね力を発生し、使用者が回動抵抗を受け、電磁石が断電したときに回動抵抗がなくなる。回動抵抗の差により節度が与えられる。

しかし、この構成では、合成樹脂製のばね板８、８を使用するため、ばね機能を奏するための形状の設定が難しいとともに、ばね力設定のための材料選定も難しく、総じて節度の設定が難しいといった問題があった。また、節度の滑らか度合いとか、急激度合いなどの微妙な設定も困難であった。

更に、上記構成では、操作部４（或は被操作部材）を所定の回動位置で停止させるには、例えば、インストルメントパネル１に、操作部４の回動を規制するための係止部を設ける必要がある。つまり、この節度装置は、単に節度を付与するにすぎず、操作部４の回動範囲を規制することは考慮されていないのである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部からの操作力により回動操作される被操作部材を備えた節度装置であって、節度角度の設定や節度の強弱などの設定を容易にすることができると共に、被操作部材を任意の回動範囲に規制することができる節度装置を提供することにある。

本発明は、装置本体に回動操作可能に設けられ、外部からの操作力により操作される被操作部材と、略Ｖ形の凹面部を有する回動抵抗受部と、ばね及び押圧部材を有し、前記ばねのばね力により、前記押圧部材を前記回動抵抗受部の凹面部に対し押圧して回動抵抗を与えるための抵抗付与手段と、前記回動抵抗受部に前記凹面部の両端部側に位置して設けられ、前記抵抗付与手段に対し当接して係止する一対の回動規制部と、前記装置本体に設けられた電磁石と、前記被操作部材の回動位置を検出する回動位置検出手段と、この位置検出手段により検出された前記被操作部材の回動位置に応じて前記電磁石を通断電制御する制御手段とを備え、前記回動抵抗受部と前記抵抗付与手段との一方を、前記被操作部材と一体回動可能に設けると共に、他方を、前記電磁石の断電時に前記被操作部材と一体回動し電磁石の通電時に該電磁石に吸着されて非回動状態に固定される構成としてなることを特徴とする。

上記構成において、使用者による外部からの操作力によって被操作部材を回動操作すると、前記回動抵抗受部と前記抵抗付与手段との一方が、前記被操作部材と一体回動し、他方が、前記電磁石の断電時に前記被操作部材と一体回動する。従って、電磁石の断電時には、被操作部材の回動操作に伴って前記回動抵抗受部と前記抵抗付与手段との両方が回動し、節度は発生しない。そして、被操作部材が所定の回動位置に達すると、位置検出手段により当該所定の回動位置が検出され、制御手段により、電磁石が通電される。この通電により、前記回動抵抗受部と前記抵抗付与手段とのうちの他方が、該電磁石に吸着されて非回動状態に固定される。すると、抵抗付与手段の押圧部材がばねのばね力に抗して回動抵抗受部の凹面部を絶対的に（或は相対的に）摺動するようになり、ばねのばね力が増加して抵抗感が強くなる。そして、被操作部材が所定の回動位置に達すると、電磁石が断電され、この抵抗感がなくなる。ばねによる抵抗感の急変により節度が発生する。

本発明によれば、前記所定の回動位置の変更により、節度角度を容易に変更できる。また、略Ｖ形の凹面部を有する回動抵抗受部と、ばね及び押圧部材を有し、該ばねのばね力により、前記押圧部材を回動抵抗受部の前記凹面部に対して押圧して回動抵抗を与えるための抵抗付与手段とで、節度を与える構成であるから、ばねの選定と、凹面部の傾斜角度の設定により節度の間隔と強弱の設定が容易となる。

更に、上記構成によれば、被操作部材が所定の回動位置に達した場合に、電磁石の通電を継続すると、上記のように押圧部材が凹面部を摺動した後、抵抗付与手段が回動規制部に当接して係止されるので、被操作部材の回動を規制することができる。従って、制御手段による電磁石の通断電制御によって、節度を付与するだけでなく被操作部材を所望の回動範囲に規制することができる。

＜第１の実施例＞
以下、本発明を例えば自動車の温度コントロール用スイッチに適用した第１の実施例につき図１ないし図５を参照して説明する。

温度コントロール用スイッチの操作装置（以下、節度装置２０と称す）は、装置本体としての装置ケース２１を備えている。装置ケース２１は、インストルメントパネル２２の裏面側の適宜部位に取り付け固定されている。装置ケース２１の後端部（図では左端部）および前端部には、軸受部２１ａおよび２１ｂが形成されており、これら軸受部２１ａ，２１ｂに、被操作部材に相当する軸２３が回動可能に支承されている。この軸２３においてインストルメントパネル２２の表面側に突出する前端部には、ノブ２４が軸２３と一体回動する形態に取り付けられている。図３に示すように、ノブ２４は、正面視にて円形をなし、インストルメントパネル２２の表面に、前記の温度コントロール用であることを示す「ＴＥＭＰ」の文字が印刷表示されている。つまり、温度コントロール用スイッチは、使用者によるノブ２４の回動操作によって、例えば１８℃〜３２℃の温度に設定可能な所謂ロータリスイッチとして構成されている。尚、後述するように、ノブ２４の回動は、図中１８℃〜３２℃で示す目盛りＭの範囲内に規制されるようになっている。

前記軸２３には、後側の軸受部２１ａの近傍部に、回動位置検出手段としての位置センサ２５が軸２３と一体回動する形態に取り付けられている。位置センサ２５は、例えばポテンショメータから構成されており、軸２３（乃至ノブ２４）の回動位置を検出する。

前記装置ケース２１内の電磁石ホルダ２１ａには、略円筒形の電磁石２６が取着されており、この電磁石２６の中空部を軸２３が挿通している。
また、軸２３における電磁石２６の前方には、略円筒状の回動抵抗受部２７が軸２３と一体回動するように設けられている。図２の縦断正面図に示すように、回動抵抗受部２７の中空部は、軸２３と同心の半円部２８と、この半円部２８に連続する菱形部２９とからなり、菱形部２９の外周側の周縁部は、略Ｖ形の凹面部３０とされている。この凹面部３０は、斜面３０ａと斜面３０ｂとで略Ｖ形をなす。他方、菱形部２９の周縁部において半円部２８に連続する部分は、外周側に拡開するハ形（図２中、逆Ｖ形）の回動規制部３１とされている。この回動規制部３１は、斜面３１ａと斜面３１ｂとで略ハ形をなす。

また、この回動抵抗受部２７の内部における軸２３部分には、抵抗付与手段３２が設けられている。抵抗付与手段３２は、鋼線製コイルばね３４、押圧部材３５及びガイド筒部３６を有し、被吸着部材３３に固着されている。
この被吸着部材３３は磁性材からなり、円筒部３３ａと、これの後端部に形成された径大な被吸着部３３ｂとを有した構成である。前記被吸着部３３ｂは、前記電磁石２６の前端面と軸方向で対向している。この被吸着部材３３は、軸２３に回動可能に嵌合されている。

前記ガイド筒部３６は前記被吸着部材３３の円筒部３３ａに遠心方向へ延びるように取着されており、このガイド筒部３６の先端側の内部には前記押圧部材３５を移動可能に収容配置している。更にこのガイド筒部３６の内部には、前記コイルばね３４が圧縮状態で収容配置されており、このコイルばね３４は例えば、ばね用鋼線から構成されたものである。このコイルばね３４のばね力により、図２に示すように、押圧部材３５が前記凹面部３０の谷中心部に押圧付勢されている。

インストルメントパネル２２の裏面側の適宜部位には、図示しない制御ユニットが設けられており、この制御ユニットに、制御手段としての制御装置３７（図４にのみ図示）が備えられている。制御装置３７は、位置センサ２５から回動位置検出信号を受けて、電磁石２６を所定の回動位置で通電及び断電制御する。また制御ユニットには、手動操作されて前記通断電パターン（所定の回動位置）を任意に設定するための設定部３７ａ（図４参照）が設けられている。つまり、設定部３７ａは、設定手段に相当し、その操作に基づいて前記制御装置３７における電磁石２６に対する通断電パターンを変更可能としており、後述するクリック感（或はバリヤ感）が付与される位置や間隔、幅などを自由に設定することができるように構成されている。

この場合、所定の回動位置は、前記設定温度の目盛りＭに対応しており、例えば目盛りＭのピッチ角Ａ°（図５参照）で通電及び断電が行われるように設定されている。詳細には、ノブ２４の操作により軸２３が回動される際に、図５に示すようにピッチ角Ａ°ごとに角度範囲ａ１°の領域で通電され、角度範囲ａ２°の領域で断電される。また、目盛りＭの範囲外の領域である、下限目盛り点Ｐｃ未満の領域および上限目盛り点Ｐｈを超える領域についても通電される。

図１及び図２の状態では、電磁石２６が断電されている状態を示しており、この状態では、押圧部材３５は、回動抵抗受部２７の凹面部３０の谷中心部に押圧付勢されており、前記被吸着部材３３が軸２３に対して回動可能である。この場合、図３に示すように、軸２３（ノブ２４）は設定温度が２４℃となる回動位置にある。

この状態から、使用者が設定温度を下げるべくノブ２４を矢印Ｄ１方向（図２、図３参照）に回動操作すると、軸２３、回動抵抗受部２７、位置センサ２５が一体回動する。このとき、上述したように、押圧部材３５が回動抵抗受部２７の凹面部３０の谷中心部に押圧付勢され、且つ被吸着部材３３が軸２３に対して回動可能であるから、押圧部材３５も一体回動する。つまり、電磁石２６の断電時には、ノブ２４の回動操作に伴って前記回動抵抗受部２７と前記抵抗付与手段２７との両方が回動し、節度は発生しない。

制御装置３７は、位置センサ２５からの信号によって、軸２３の回動位置を検出し、角度範囲ａ１°の領域で電磁石２６を通電する（図５参照）。この通電により電磁石２６が被吸着部材３３において対向する被吸着部３３ｂを吸着固定もしくは吸引固定する。

これにより押圧部材３５が回動不能状態に固定され、回動抵抗受部２７は、引き続き使用者による回動操作力を受けて矢印Ａ方向へ回動される。このときに、該回動抵抗受部２７の凹面部３０の斜面３０ａが押圧部材３５と摺接し、押圧方向へのコイルばね３４のばね力により、該回動抵抗受部２７が回動抵抗を使用者が感じるようになる。（図５（ｂ）参照）。制御装置３７は、この電磁石２６に対する通電を、角度範囲ａ１°からａ２°領域側へ回動したことを検出するまで行い、断電する。この断電により、押圧部材３５は、斜面３０ａの谷中心部へ戻り、回動抵抗がなくなる。このときに節度（クリック感）が与えられる。この断電は、角度範囲ａ２°からａ１°領域側へ回動したことを検出するまで行われる。

こうして、ノブ２４の矢印Ｄ１方向への回動操作に伴い、設定温度が１℃変化するたびに使用者に節度が付与される。そして、軸２３が下限目盛り点Ｐｃを超えて矢印Ｄ１方向へ回動されると、制御装置３７は電磁石２６を通電する。この通電では、前述のように押圧部材３５が回動不能状態に固定され凹面部３０の斜面３０ａが押圧部材３５と摺接するだけでなく、回動規制部３１の斜面３１ａが抵抗付与手段３２のガイド筒部３６に対し当接して軸２３を係止するようになっている。つまり、下限目盛り点Ｐｃ未満の領域において、通電される角度範囲ａ０°（図５参照）は、通電を開始してから回動規制部３１の斜面３１ａとガイド筒部３６が当接するまでの回動角度ｂ１°（図２参照）よりも大きく設定されている（ａ０°＞ｂ１°）。このため、軸２３が下限目盛り点Ｐｃを超えて、引き続き使用者による矢印Ｄ１方向へ回動操作力を受けると、回動規制部３１の斜面３１ａとガイド筒部３６が当接した際に使用者が大きな回動抵抗（所謂バリア感）を感じる。ここで、使用者が回動操作力を解除すると、回動抵抗受部２７はコイルばね３４のばね力により、凹面部３０の谷中心部が押圧部材３５へ向かうように矢印Ｄ２方向へ回動する。そして、制御装置３７は、下限目盛り点Ｐｃの回動位置を検出した時点で断電すると共に、押圧部材３５が凹面部３０の谷中心部に押圧付勢された状態となる。

尚、詳細な説明は省略するが、軸２３が上限目盛り点Ｐｈを超えて矢印Ｄ２方向へ回動操作された場合、通電される角度範囲ａ３°は、通電を開始してから回動規制部３１の斜面３１ｂとガイド筒部３６が当接するまでの回動角度ｂ２°よりも大きく設定されている（ａ３°＞ｂ２°）。これにより、ノブ２４の回動操作を目盛りＭの範囲内に規制することができる。

このように本実施例によれば、凹面部３０の両端部側に一対の回動規制部３１を設け、抵抗付与手段３２に対し当接して係止するように構成したので、被操作部材たる軸２３を所望の回動範囲に規制することができる。従って、設定部３７ａにより通断電パターンを変更することで軸２３を任意の回動範囲に規制することができ、様々なロータリスイッチや適宜の操作対象物に適用することができる。

本実施例とは異なり、軸２３（ノブ２４）を所定の回動位置で停止させるには、例えばインストルメントパネル２２に、ノブ２４の回動を規制するための係止部を設ける必要がある。これに対し、節度装置２０によれば、回動規制部３１が回動抵抗受部２７の内周面を利用して形成されているので、部品点数を増加させることなく軸２３の回動範囲を規制することができる。また、回動規制部３１は回動抵抗受部２７に対し直接当接して係止する構成であるので、大きな回動抵抗を得ることができる。

また、電磁石２６を通電及び断電するタイミングである前記所定の回動位置の変更により、節度角度を容易に変更できる。また、コイルばね３４と凹面部３０の傾斜角度の設定により節度の強弱や間隔の設定が容易となり、所望の回動抵抗を得ることができる。

更に、本実施例によれば、使用者によって操作される設定部３７ａを備え、制御装置３７が、該設定部３７ａの操作に基づいて、前記電磁石２６に対する通断電パターンを変更するから、節度角度を任意且つ容易に変更できて、利便性に優れている。つまり、前述したピッチ角Ａ°、角度範囲ａ１°角度範囲ａ２°、下限目盛り点Ｐｃ及び上限目盛り点Ｐｈは一例にすぎず、設定部３７ａの操作によって通電領域と断電領域を自由に設定することができる。従って、上記構成の節度装置２０によれば、任意の位置で前記のバリヤ感とクリック感とを実現することができると共に、その位置の設定および変更も容易に行うことができる。

＜第２の実施例＞
図６、図７は本発明の第２の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。
軸２３には、電磁石２６と軸受部２１ｂとの間に、径大な円筒部３８が形成されている。抵抗付与手段３２は、この円筒部３８の内周面に、中心へ向かうように固着されることにより、ノブ２４と一体回動可能に配設されている。

被吸着部材３３に代わる被吸着部材３９は、被吸着部３３ｂと回動抵抗受部４０とを一体に有して構成されている。回動抵抗受部４０は、図７の縦断正面図に示すように、全体として肉厚な円筒状をなし、その外周部（図中、下側部）には、外周側が拡開する略Ｖ形の凹面部４１が形成されている。凹面部４１は、斜面４１ａと斜面４１ｂとで略Ｖ形をなす。他方、凹面部４１の両端部側には、抵抗付与手段３２のガイド筒部３６に対し当接して係止する一対の凸部（回動規制部に相当する）４２ａ，４２ｂが形成されている。

上記構成によれば、回動抵抗受部４０は、電磁石２６の断電時にノブ２４と一体回動し、電磁石２６の通電時に該電磁石２６に吸着されて非回動状態に固定されため、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

尚、回動位置検出手段としては、ポテンショメータに限られず、ロータリーエンコーダや、複数のホールＩＣと磁極との組み合わせ構成でもよい。押圧部材は球状に形成しても良いし、鋼球を用いてもよい。また、電磁石２６の通電と断電の角度範囲は前述したａ１°やａ２°等に限るものではなく、任意に設定することができる。

回動規制部は、上記構成に限定するものではなく、抵抗付与手段３２の少なくとも一部に対し当接して係止するよう凹面部の両端部側に設けられたものであればよい。
凹面部３０は全体として略Ｖ形であればよく、その谷中心部の形状は、図示した角部に限定するものではない。例えば凹面部３０の谷中心部は丸みを帯びていてもよいし、狭小な平坦部であってもよい。

また、本発明は、ロータリスイッチ以外の各種の操作対象物にも適用できるものである。例えば、ジョイスティック装置において、使用者により操作されるジョイスティック部材によって、節度装置２０の軸２３が回動操作されるように構成してもよい。これにより、ジョイスティック部材の回動に対し節度を付与することができると共に、その回動範囲を規制することができる。

本発明の第１の実施例を示す自動車の温度コントロール用スイッチの操作装置の縦断側面図抵抗付与手段部分での縦断正面図温度コントロール用スイッチの操作装置の正面図電気的構成のブロック図（ａ）は電磁石の通断電パターンを示す図、（ｂ）は回動抵抗の変化の様子を示す図、（ｃ）は目盛りを示す図本発明の第２の実施例を示す図１相当図図２相当図従来例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、２０は節度装置、２１は装置本体、２２はインストルメントパネル、２３は軸（被操作部材）、２５は位置センサ（回動位置検出手段）、２６は電磁石、２７は回動抵抗受部、３０は凹面部、３１は回動規制部、３２は抵抗付与手段、３３は被吸着部材、３４はばね、３５は押圧部材、３７は制御装置（制御手段）、３７ａは設定部（設定手段）４０は回動抵抗受部、４１は凹面部、４２ａ，４２ｂは凸部（回動規制部）を示す。

Claims

装置本体に回動操作可能に設けられ、外部からの操作力により操作される被操作部材と、
略Ｖ形の凹面部を有する回動抵抗受部と、
ばね及び押圧部材を有し、前記ばねのばね力により、前記押圧部材を前記回動抵抗受部の凹面部に対し押圧して回動抵抗を与えるための抵抗付与手段と、
前記回動抵抗受部に前記凹面部の両端部側に位置して設けられ、前記抵抗付与手段に対し当接して係止する一対の回動規制部と、
前記装置本体に設けられた電磁石と、
前記被操作部材の回動位置を検出する回動位置検出手段と、
この位置検出手段により検出された前記被操作部材の回動位置に応じて前記電磁石を通断電制御する制御手段とを備え、
前記回動抵抗受部と前記抵抗付与手段との一方を、前記被操作部材と一体回動可能に設けると共に、他方を、前記電磁石の断電時に前記被操作部材と一体回動し電磁石の通電時に該電磁石に吸着されて非回動状態に固定される構成としてなることを特徴とする節度装置。
使用者によって操作される設定手段を備え、
前記制御手段は、該設定手段の操作に基づいて、前記電磁石に対する通断電パターンを変更することを特徴とする請求項１に記載の節度装置。