JP5178638B2 - 複合操作型入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも回転操作とスライド操作とが行える複合操作型入力装置に関するものである。
従来より、この種の複合操作型入力装置の一例として、軸部材を固定基台のスライド溝にスライド移動可能に支持させ、このスライド溝の内底部にスライドセンサを実装すると共に、固定基台上に載置固定された基板上に回転センサを実装し、スライド溝から固定基台の上方へ突出する軸部材に操作ノブを回転可能に取り付けるという構成のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。かかる従来の複合操作型入力装置においては、操作ノブを軸部材を中心に回転させる回転操作時に、この操作ノブの回転位置変化が基板上の回転センサによって検出されると共に、操作ノブと一体的に軸部材をスライド移動させるスライド操作時に、この軸部材のスライド位置変化がスライド溝内底部のスライドセンサによって検出されるようになっている。
特開2009−9865号公報
しかしながら、前述した従来の複合操作型入力装置では、スライドセンサと回転センサが共通の固定基台に配設されているものの、両センサが固定基台の同一面に配設されているわけではなく、前者を固定基台のスライド溝内底部に実装して後者を固定基台上の基板に実装しているので、この固定基台には相応の厚みが必要であり、よって装置の薄型化が阻害されやすいという問題があった。また、スライドセンサや回転センサで検出された信号を外部回路へ出力するためにはインサート端子やハーネス等を必要するので、部品コストや組立コストが嵩みやすいという難点もあった。
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、薄型化を促進できると共に低コスト化も図りやすい複合操作型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、本発明は、回転操作とその回転中心線に対して略直交する方向へのスライド操作とが可能な複合操作型入力装置において、基体上に実装された第1の検出部および第2の検出部と、前記基体上に固定されたスライドホルダと、回転ガイド部および第1被検出部を有して前記スライドホルダにスライド移動可能に支持されたホルダ兼用スライダと、このホルダ兼用スライダを包囲する円筒面の周方向に沿って延在する第2被検出部を有し、前記回転ガイド部を介して該ホルダ兼用スライダに回動可能に支持されたロータとを備え、前記円筒面を前記基体上に投影して得られる円周の内側に前記第1の検出部と前記スライドホルダを位置させ、かつ該円周上またはその近傍に前記第2の検出部を位置させ、前記ロータと前記ホルダ兼用スライダのスライド移動に伴う前記第1被検出部のスライド位置変化を前記第1の検出部にて検出すると共に、前記ロータの回転に伴う前記第2被検出部の回転位置変化を前記第2の検出部にて検出するようにした。
このように構成された複合操作型入力装置は、基体上に設けた第1の検出部によってスライド操作情報(スライド方向など)を検出できると共に、同じ基体上に設けた第2の検出部によって回転操作情報(回転量や回転方向など)を検出できるので、基板の同一面に第1の検出部と第2の検出部を配設することによって装置全体の薄型化が大幅に促進できる。また、第1の検出部や第2の検出部で検出された信号を外部回路へ出力するためにインサート端子やハーネス等を用いる必要がなくなるため、低コスト化が図りやすい。さらに、第1および第2の検出部やスライドホルダやホルダ兼用スライダ等をすべてロータで覆える程度の狭い空間内に配設することができるため、装置全体のコンパクト化を促進できると共に、第2被検出部をロータの最外周部に設けることができるため、回転検出精度が確保しやすい。
上記の構成において、第1の検出部と第2の検出部がロータの回転中心線と基体との交点のまわりで約90度離れて位置していると、各検出部の配置スペースを基体上に確保することが容易となるため好ましい。この場合において、第1および第2の検出部がいずれもフォトインタラプタであると、長期に亘って高信頼性が維持しやすく、かつスライド操作時に懸念される回転センサとロータ(第2被検出部)との干渉も容易に回避できる。
また、上記の構成において、スライド操作時にホルダ兼用スライダが復帰ばねの付勢力に抗してスライド移動し、スライド操作力が取り除かれたときに、ホルダ兼用スライダを復帰ばねの付勢力で元の中立位置へ自動復帰するようにしてあると、常に中立位置における回転操作情報を取り出すことができるため、誤操作しにくくなって好ましい。
本発明の複合操作型入力装置によれば、基体上に設けた第1の検出部によってスライド操作情報を検出できると共に、同じ基体上に設けた第2の検出部によって回転操作情報を検出できるので、装置全体の薄型化を大幅に促進できる。また、第1の検出部や第2の検出部で検出された信号を外部回路へ出力するためにインサート端子やハーネス等を用いる必要がないため、低コスト化が図りやすい。また、第1および第2の検出部やスライドホルダやホルダ兼用スライダ等をすべてロータで覆える程度の狭い空間内に配設することができるため、装置全体のコンパクト化が促進できると共に、第2被検出部をロータの最外周部に設けることができるため、回転検出精度が確保しやすい。
本発明の実施形態例に係る複合操作型入力装置の分解斜視図である。 該入力装置のスライド操作方向に沿う断面図である。 該入力装置のスライド操作方向と直交する方向に沿う断面図である。 図2のA−A線に沿う断面図である。 該入力装置をケーシングや基板等を省略して示す底面図である。 該入力装置のスライダとスライドホルダとの係合状態を示す要部側面図である。 図6のB−B線に沿う断面図である。
以下、本発明の実施形態例に係る複合操作型入力装置について、図1〜図7を参照しつつ説明する。この入力装置は、自動車の運転席近傍に設置されてカーエアコンの各種操作を行うためのものである。図1の分解斜視図に示すように、この入力装置は、スライドセンサ2や回転センサ3やプッシュスイッチ4等が配設された基板(基体)1と、基板1上に固定されたスライドホルダ5と、スライドホルダ5にスライド可能に支持されるスライダ6をロータホルダ7にねじ止めしてユニット化したホルダ兼用スライダ8と、ロータホルダ7に回動可能に支持されたロータ9と、プッシュスイッチ4を押圧駆動するためのアクチュエータ10と、これら各部材1〜10を収容するケーシング11と、ロータ9の上端部にスプライン結合され且つ下側へ移動可能にスナップ結合された操作ノブ12とによって主に構成されており、操作ノブ12に対して回転操作とスライド操作と押下操作とが選択的に行えるようになっている。なお、図1ではケーシング11の全体は図示しておらず、前面パネル部11aのみを図示している。
基板1の上面1aには、センサ2,3やプッシュスイッチ4を含む各種の電子部品が実装されていると共に、これら電子部品に導通された図示せぬ配線パターンが形成されている。スライドセンサ2は発光部2aと受光部2bが所定の間隙を存して対向するフォトインタラプタであり、プッシュスイッチ4に関して略対称な位置に一対のスライドセンサ2が配設されている。回転センサ3も発光部3aと受光部3bが所定の間隙を存して対向するフォトインタラプタ(図3参照)であり、プッシュスイッチ4に関して略対称で各スライドセンサ2から略等距離の位置に一対の回転センサ3が配設されている。つまり、基板1の上面1aには、プッシュスイッチ4のまわりにスライドセンサ2と回転センサ3が約90度ずつずらして交互に配設されている。ただし、図2および図3に示すように、プッシュスイッチ4から各スライドセンサ2までの距離はプッシュスイッチ4から各回転センサ3までの距離よりも短く設定されている。
図3に示すように、スライドホルダ5は取付ねじ13によって基板1に固定されている。このスライドホルダ5には、基板1に挿入される位置決めピン5a(図6参照)と、スライダ6の係合部6bと摺動可能に係合するレール部5bと、プッシュスイッチ4用の収納スペースでアクチュエータ10の下端部が挿入される中央凹所5cと、鋼球14が弾接するV字状のカム面5d(図7参照)とが形成されている。鋼球14は第1コイルばね15の付勢力によってカム面5dに常時弾接しており、スライドホルダ5の相対向する一対のカム面5dと第1コイルばね15の両端との間にそれぞれ鋼球14が介在している。
スライダ6には、ロータホルダ7を取付ねじ18(図5参照)を用いてねじ止めするための取付部6aと、スライドホルダ5のレール部5bと摺動可能に係合する係合部6bと、アクチュエータ10が上下動可能に挿通される中央貫通孔6cと、第1コイルばね15が収納されるばね収納孔6d(図2参照)とが形成されている。このスライダ6は、スライドホルダ5の一対のレール部5b間へ側方から差し込むことにより取り付けられて、スライドホルダ5にスライド移動可能に支持されている。ただし、スライド操作されていない状態では、図7に示すように、スライドホルダ5のカム面5dの谷部に鋼球14が入り込んで係止されるため、スライダ6はスライド方向の片寄りがない所定の中立位置に保持されている。そして、スライド操作時にはスライダ6がレール部5bに沿ってスライド移動するのに伴い、鋼球14がカム面5dの斜面を摺動して第1コイルばね15が圧縮されるため、スライド操作力が除去されると、第1コイルばね15の弾性復帰力で鋼球14がカム面5dの谷部に押し戻されるようになっている。つまり、鋼球14と第1コイルばね15とカム面5dとによって、スライド操作後のスライダ6を元の中立位置へ自動的に復帰させるセルフリターン機構が構成されている。
ロータホルダ7は大径な円板部7aから上方へ軸部7bを突出させた形状に形成されており、円板部7aの底部がスライダ6にねじ止めされている。円板部7aの外周面の上縁部分はロータ9の内壁面に摺接するガイド面7cとなっている。このガイド面7cは円筒面であり、ガイド面7cの下縁側にはロータ9のスナップ爪9dを掛け止めするための段部7dが形成されている。円板部7aの外周部の180度離れた2箇所からは、それぞれ第1被検出部7eが下向きに突設されており、該第1被検出部7eは、スライダ6を取り付けた状態ではスライダ6の両側の係合部6bの間に配置されている。したがって、係合部6bのの長さを長くでき、その間のスペースに第1被検出部7eを配置させているので、ホルダ兼用スライダ8の底面を有効に活用することができる。これら一対の第1被検出部7eは、スライド操作されていない状態では、図2に示すように一対のスライドセンサ2の外側に配置されているが、スライド操作されると、そのスライド方向に応じていずれか一方の第1被検出部7eが内側のスライドセンサ2の発受光部2a,2b間へ入り込んで光路を遮断するため、第1被検出部7eのスライド位置変化をスライドセンサ2によって検出することができる。それゆえ、この検出結果に基づいてスライド操作方向を判定することができる。また、円板部7aの上面には2箇所にばね収納溝7fが形成されており、このばね収納溝7fに収納された第2コイルばね16が鋼球17をロータ9の天井面9cに向けて弾性付勢している(図2参照)。この天井面9cには周方向に沿って凹部と凸部を連続させた図示せぬクリック溝が形成されているため、ロータ9が回転すると、該クリック溝に鋼球17が係脱してクリック感が生起されるようになっている。このロータホルダ7には、円板部7aと軸部7bを貫通する中央貫通孔7gが形成されており、この中央貫通孔7gにアクチュエータ10が上下動可能に挿通されている。
ロータ9は、円筒部9aや軸部9bを有してロータホルダ7を覆うような形状に形成されている。このロータ9はロータホルダ7に回動可能に支持されており、組立時にはロータ9をロータホルダ7に被せるようにして、円筒部9aを円板部7aに外挿し、軸部9bを軸部7bに外挿していくことにより、両者9,7を回動可能な連結状態でスナップ結合させることができる。すなわち、ロータ9の円筒部9aには周方向に等間隔な4箇所に内方へ傾いたスナップ爪9dが形成されており、円筒部9a内へ挿入された円板部7aの上面がロータ9の天井面9cに近付くのに伴い、スナップ爪9dがガイド面7cによって押し撓められていくので、そのまま円板部7aを円筒部9a内へ押し込めば、スナップ爪9dはガイド面7cを乗り越えた時点で図3に示すように段部7dに引っ掛かり、ロータ9はロータホルダ7に抜け止め状態で回動可能に連結される。また、こうしてロータ9をロータホルダ7にスナップ結合させると、ロータ9の内壁面の上縁部分にガイド面7cが摺接し、天井面9cの前記クリック溝に鋼球17が弾接する。なお、スライドセンサ2とスライドホルダ5は、ロータ9の円筒部9aを基板1上に投影して得られる円周の内側に配設されており、回転センサ3は該円周と重なり合う位置に配設されている。また、このロータ9には、アクチュエータ10の略上半分が上下動可能に挿入される中央貫通孔9gが形成されている。
ロータ9の円筒部9aの下縁部分には全周に亘って櫛歯状の第2被検出部9eが形成されている。図5に示すように、ユーザが操作ノブ12をスライド方向の少なくとも中立位置とした際は、この円筒部9aを基板1の上面1aに投影して得られる円周の内側にスライドセンサ2やスライドホルダ5やホルダ兼用スライダ8(スライダ6およびロータホルダ7)等を位置させていると共に、該円周の180度離れた2箇所に回転センサ3を位置させている。図3に示すように、第2被検出部9eは180度離れた2箇所が一対の回転センサ3の発受光部2a,2b間に挿入されているため、ロータ9の回転に伴い第2被検出部9eによって発受光部2a,2b間の光路の遮断と非遮断とが繰り返され、これにより第2被検出部9eの回転位置変化を検出することができる。それゆえ、一対の回転センサ3の検出結果に基づいてロータ9の回転方向と回転量を判定することができる。
また、ロータ9の円筒部9aの上縁部分には全周に亘ってギヤ状の等ピッチな歯部9fが形成されている。これら歯部9fはスライド操作時にロータ9の回転を阻止するためのものである。すなわち、ロータ9をスライド移動させると、図4に示すように、ケーシング11の内部の相対向する2箇所に設けられたロック溝11bにいずれか1つの歯部9fが必ず挿入されるため、この状態で回転操作しようとしても、歯部9fがケーシング11に規制されてロータ9の回転は阻止される。なお、図4において、ハッチングを施した部分は中立位置から図示右側へ距離Dだけスライド移動させた状態のロータ9を示している。また、ロータ9を回転させると鋼球17が前記クリック溝に係脱するが、該クリック溝の等ピッチないずれかの凹部に鋼球17が入り込まない状態でロータ9を停止させることはできないので、ロータ9の凹部と歯部9fを同じ数だけ設けておくことによって、ロータ9の回転位置に拘らずスライド操作時には必ず歯部9fがロック溝11bに挿入されるようにしてある。そして、ロータ9を回転させるとクリック感が生起されることから、このクリック感が手指に伝わる回数によって、ユーザは操作ノブ12を見なくてもロータ9の回転量を把握することができる。
ケーシング11の前面パネル部11aには、軸部7b,9bを外方へ突出させスライド移動を許容する貫通孔である開口部11cと、図示せぬ液晶ディスプレイが組み込まれる表示窓11dとが形成されている。開口部11cは操作ノブ12によって覆われており、操作ノブ12がスライド操作されても開口部11cが露出することはない。また、前記液晶ディスプレイにはカーエアコンの設定温度や設定風量等が表示されるようになっている。
操作ノブ12の内周面とロータ9の軸部9bの外周面は共に非円形であってスプライン結合されている。また、操作ノブ12には横方向に貫通する貫通孔が設けられており、軸部9bに設けた突起がこの貫通孔の下側に位置するようにスナップイン結合される。操作ノブ12は外部に露出しており、ユーザが操作ノブ12を回転操作すると、ロータ9が操作ノブ12と一体的に回転するが、ユーザが操作ノブ12を押下操作すると、ロータ9は押下されずアクチュエータ10が押下されるようになっている。また、ユーザが操作ノブ12をスライド操作すると、ロータ9とホルダ兼用スライダ8(スライダ6およびロータホルダ7)が操作ノブ12と一体的にスライド移動する。この操作ノブ12は温度選択モードと風量選択モードと吹出し口選択モードとに切り替えることができ、モード切替はスライド操作によって行われる。また、操作ノブ12を介してアクチュエータ10を押下操作すると、プッシュスイッチ4が作動してカーエアコンの制御装置へ所定の信号(選択した内容を決定する信号)が出力されるようになっている。
次に、このように構成された複合操作型入力装置の動作と操作方法について説明する。スライド操作されていないときにはスライドホルダ5のカム面5dの谷部に鋼球14が入り込んで係止されているため、図2や図3に示すように、スライダ6はスライド方向の中立位置に保持されており、よってアクチュエータ10はプッシュスイッチ4の真上に位置している。この状態で操作ノブ12を回転操作するとロータ9が一体的に回転し、ロータ9の櫛歯状の第2被検出部9eが回転センサ3の発受光部2a,2b間を通過するため、一対の回転センサ3の検出結果に基づいてロータ9の回転方向と回転量とが検出される。それゆえ、温度選択モードと風量選択モードと吹出し口選択モードのいずれのモードにおいても、操作ノブ12の回転位置に応じた信号をカーエアコンの制御装置へ出力することができる。また、操作ノブ12を図2の右方向または左方向へスライド操作すると、一対のスライドセンサ2のいずれか一方の発受光部2a,2b間の光路が遮断されるため、スライド操作方向に応じた信号をカーエアコンの制御装置へ出力することができ、これにより操作ノブ12のモード切替が行われるようになっている。
例えば、温度選択モードのときに操作ノブ12を回転操作して設定温度を適宜選択した後、操作ノブ12を押下操作してプッシュスイッチ4を作動させれば、選択した設定温度に対応する信号がカーエアコンの制御装置に出力されて、車内へ供給される温風や冷風の温度が変更される。この後、操作ノブ12を図2の左方向へスライド操作すると、同図右側のスライドセンサ2の発受光部2a,2b間の光路が遮断されて、温度選択モードから風量選択モードに切り替わる。そして、風量選択モードで操作ノブ12を回転操作して設定風量を適宜選択した後、操作ノブ12を押下操作すれば、選択した設定風量に対応する信号がカーエアコンの制御装置に出力されて、車内へ供給される温風や冷風の風量が強められたり弱められたりする。なお、風量選択モードから温度選択モードへ切り替える場合には、操作ノブ12を再び図2の左方向へスライド操作すればよい。
温度選択モードまたは風量選択モードのときに操作ノブ12を図2の右方向へスライド操作すると、同図左側のスライドセンサ2の発受光部2a,2b間の光路が遮断されて吹出し口選択モードに切り替わる。そして、吹出し口選択モードで操作ノブ12を回転操作して吹出し口を適宜選択した後、操作ノブ12を押下操作すれば、選択した吹出し口に対応する信号がカーエアコンの制御装置に出力されて、選択した吹出し口から車内へ温風や冷風が供給されるようになる。また、吹出し口選択モードのときに操作ノブ12を図2の右方向へスライド操作すれば温度選択モードに切り替わり、図2の左方向へスライド操作すれば風量選択モードに切り替わる。
なお、前述したように操作ノブ12はスライド操作力を取り除くと中立位置へ自動的に復帰し、かつ、スライド操作中は歯部9fがロック溝11bに挿入されて回転操作が行えないようになっているので、意図せぬモードの回転操作情報が誤って出力される虞はない。また、ケーシング11の表示窓11dに組み込まれている図示せぬ液晶ディスプレイにカーエアコンの現在の設定内容や操作ノブ12の現在のモードが表示されるようになっているので、ユーザは該液晶ディスプレイを見ることによって操作内容を確認できる。
以上説明したように、本実施形態例に係る複合操作型入力装置は、基板1の同一面にスライドセンサ2と回転センサ3とが配設されており、スライドセンサ2によってスライド操作時のスライド方向を検出できると共に、回転センサ3によって回転操作時の回転量や回転方向を検出できるので、装置全体の薄型化が大幅に促進できる。また、スライドセンサ2や回転センサ3で検出された信号を外部回路へ出力するためにインサート端子やハーネス等を用いる必要がないため、低コスト化が図りやすい。また、スライドセンサ2や回転センサ3、スライドホルダ5、ホルダ兼用スライダ8(スライダ6およびロータホルダ7)等をすべてロータ9で覆える程度の狭い空間内に配設することができるため、装置全体のコンパクト化が促進できる。しかも、第2被検出部9eをロータ9の最外周部に設けることができるため、回転検出精度が確保しやすい。
また、上記の複合操作型入力装置は、ロータ9の回転中心線と基板1との交点(本実施形態例ではプッシュスイッチ4の中心)のまわりでスライドセンサ2と回転センサ3が約90度離れて位置するという構成にしてあるため、一対のスライドセンサ2と一対の回転センサ3の配置スペースを基板1上に確保することが容易であり、基板1上における配線パターンの引き回しも容易になっている。しかも、スライドセンサ2と回転センサ3はいずれもフォトインタラプタなので、長期に亘って高信頼性が維持しやすく、かつ、スライド操作時に懸念される回転センサ3とロータ9(第2被検出部9e)との干渉も容易に回避できる。ただし、スライドセンサ2や回転センサ3が光検出方式でなく磁気検出方式等の他の非接触型検出手段であってもよく、摺動子を用いた接触型検出手段を採用することも可能である。
また、上記の複合操作型入力装置は、スライド操作時にスライダ6(ホルダ兼用スライダ8)が第1コイルばね15の付勢力に抗してスライド移動し、スライド操作力が取り除かれたときに、スライダ6を第1コイルばね15の付勢力で元の中立位置へ自動復帰させることができるため、常に該中立位置における回転操作情報を取り出すことができて誤操作しにくくなっている。
なお、上記の実施形態例では、別体のスライダ6とロータホルダ7を連結したホルダ兼用スライダ8を用いているが、一体成形品のホルダ兼用スライダを採用して部品点数を削減することも可能である。また、押下操作が不要な場合には、アクチュエータ10やプッシュスイッチ4を省略した構成にしてもよい。
さらに、上記の実施形態例では、カーエアコンの各種操作を行うための入力装置について説明したが、本発明は少なくとも回転操作とスライド操作とが可能な各種の入力装置に適用することができる。
1 基板(基体)
2 スライドセンサ(第1の検出部)
3 回転センサ(第2の検出部)
4 プッシュスイッチ
5 スライドホルダ
5b レール部(スライドガイド部)
5d カム面
6 スライダ
6b 係合部
7 ロータホルダ
7c ガイド面(回転ガイド部)
7e 第1被検出部
8 ホルダ兼用スライダ
9 ロータ
9a 円筒部(円筒面)
9e 第2被検出部
9f 歯部
10 アクチュエータ
11 ケーシング
11a 前面パネル部
11b ロック溝
12 操作ノブ
14 鋼球
15 第1コイルばね(復帰ばね)

Claims (4)

  1. 回転操作とその回転中心線に対して略直交する方向へのスライド操作とが可能な複合操作型入力装置であって、
    基体上に実装された第1の検出部および第2の検出部と、前記基体上に固定されたスライドホルダと、回転ガイド部および第1被検出部を有して前記スライドホルダにスライド移動可能に支持されたホルダ兼用スライダと、このホルダ兼用スライダを包囲する円筒面の周方向に沿って延在する第2被検出部を有し、前記回転ガイド部を介して該ホルダ兼用スライダに回動可能に支持されたロータとを備え、
    前記円筒面を前記基体上に投影して得られる円周の内側に前記第1の検出部と前記スライドホルダを位置させ、かつ該円周上またはその近傍に前記第2の検出部を位置させ、前記ロータと前記ホルダ兼用スライダのスライド移動に伴う前記第1被検出部のスライド位置変化を前記第1の検出部にて検出すると共に、前記ロータの回転に伴う前記第2被検出部の回転位置変化を前記第2の検出部にて検出するようにしたことを特徴とする複合操作型入力装置。
  2. 請求項1の記載において、前記第1の検出部と前記第2の検出部が前記ロータの回転中心線と前記基体との交点のまわりで約90度離れて位置していることを特徴とする複合操作型入力装置。
  3. 請求項2の記載において、前記第1および第2の検出部がいずれもフォトインタラプタであることを特徴とする複合操作型入力装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項の記載において、スライド操作時に前記ホルダ兼用スライダが復帰ばねの付勢力に抗してスライド移動し、スライド操作力が取り除かれたときに、前記ホルダ兼用スライダを前記復帰ばねの付勢力で元の中立位置へ自動復帰するようにしてあることを特徴とする複合操作型入力装置。
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