JP5233527B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に自動車の各種電子機器の操作に用いられる入力装置に関するものである。

近年、車室内のフロントパネル部に、液晶ディスプレイ等の表示手段を装着し、この表示手段に表示された複数のメニューを、入力装置の様々な操作体の操作によって選択して、カーナビゲーションやオーディオ、あるいは空調装置等の電子機器を制御するものが増えている。

このような従来の入力装置について、図８〜図１２を用いて説明する。

図８は従来の入力装置の断面図、図９は同分解斜視図であり、同図において、１は上面開口で略箱型の絶縁樹脂製のケースで、内底面中央には壁部で囲まれた略矩形の保持部１Ａが設けられている。

そして、２は絶縁樹脂製の枠体で、中央には略矩形の支持孔２Ａが設けられると共に、この枠体２がケース１内底面の保持部１Ａ内に前後方向へ移動可能に装着されている。

また、３は略円板状で絶縁樹脂製の摺動体、４は上下面に複数の導電パターン（図示せず）が形成された配線基板で、摺動体３上面に配線基板４が固着されると共に、摺動体３下面に突出した略矩形の係止部３Ａが、枠体２の支持孔２Ａ内に左右方向へ移動可能に挿入され、ケース１内底面に当接して、摺動体３と配線基板４がケース１内に、前後及び左右の水平方向へ移動可能に収納されている。

さらに、配線基板４上面の中央にはエンコーダ等の回転操作部品５とプッシュスイッチ６が、前後左右端には複数のレバースイッチ７がレバー７Ａを外方へ突出させて、各々半田付け等によって実装されている。

そして、８は絶縁樹脂製のカバー、９は同じく操作体で、カバー８がケース１上面の開口部を覆うと共に、操作体９の下端が回転操作部品５の中空筒状の操作軸５Ａに装着され、この操作体９上端がカバー８中央の開口孔から上方へ突出している。

また、１０は絶縁樹脂製の押釦で、操作体９中央の貫通孔内に上下動可能に装着されると共に、この押釦１０下端がプッシュスイッチ６の作動軸６Ａ上面に当接して、入力装置１１が構成されている。

そして、このように構成された入力装置１１が、例えば図１２の正面図で示すように車室前方のフロントパネル部中央の、液晶ディスプレイ等の表示手段の近傍に取り付けられると共に、回転操作部品５やプッシュスイッチ６、複数のレバースイッチ７がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の電子回路（図示せず）に接続されて、自動車に装着される。

以上の構成において、例えばカーナビゲーションの表示手段１５に地図が表示された状態で、表示手段１５に手を伸ばし、図１０の断面図に示すように、入力装置１１の操作体９を指で挟み、右方向へスライド操作すると、回転操作部品５が装着された配線基板４、及びこれを固着した摺動体３が右方向へ移動し、配線基板４右端に装着されたレバースイッチ７のレバー７Ａがケース１右側壁に当接して、レバー７Ａが揺動操作されレバースイッチ７の電気的接離が行われる。

そして、この配線基板４右端のレバースイッチ７の電気的接離によって、車両の電子回路が、操作体９が右方向へ操作されたことを検出し、表示手段１５の表示をスクロールして、例えば、現在表示されている地図よりも右方向の地図を表示する。

また、操作体９を左方向、あるいは前後方向へスライド操作した場合には、配線基板４と摺動体３が左方向、あるいは前後方向へ移動し、上記と同様に、配線基板４左端、あるいは前後端のレバースイッチ７の電気的接離が行われ、これを電子回路が検出して、表示手段１５の地図が左方向、あるいは上下方向へスクロールされる。

なお、このように操作体９を左右あるいは前後方向へスライド操作した後、操作体９から指を離すと、ケース１内底面の保持部１Ａと枠体２、あるいは支持孔２Ａと摺動体３下面の係止部３Ａの間に装着されたばね（図示せず）によって、操作体９や配線基板４、摺動体３等は、図８に示した中立位置に復帰する。

そして、図１１の断面図に示すように、再度表示手段１５へ手を伸ばし、人差し指などで操作体９中央の押釦１０を押圧操作すると、この押釦１０下端が作動軸６Ａを押圧してプッシュスイッチ６の電気的接離が行われ、これを電子回路が検出して、例えば、表示手段１５下段に表示されている複数のメニューの切換えが行われる。

つまり、操作体９を左右または前後方向へスライド操作することによって、表示手段１５の表示をスクロールして地図を選択し、操作体９中央の押釦１０を押圧操作することによって、複数のメニューを切換えるといった多様な操作を、一つの入力装置で行えるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００６−１２６９５号公報

しかしながら、上記従来の入力装置１１においては、表示手段１５の近傍に入力装置１１を配置しており、表示手段１５と入力装置１１を交互に視認しつつ入力装置１１を操作する必要があったため、表示手段１５の表示に気をとられると、操作体９を指で挟み損ねて誤操作する場合があり、確実な操作が難しいという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、入力装置を表示手段から独立した構成とすることで、操作体を数本の指または手のひらを乗せて操作する大きさとすることを可能とし、かつ操作体を振動させることにより、入力装置を視認しなくても確実な操作が可能な入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、中立復帰するドーム状の操作体と、上記操作体を傾倒可能に支持したドーム状の台座と、上記操作体の傾倒角度を検出する制御手段とが係止された揺動可能な揺動体と、この揺動体の近傍に配置されたスイッチからなり、上記操作体は中立位置から所定方向に傾倒可能なものであって、上記操作体の所定箇所に振動体を備え、上記操作体の傾倒操作に応じて、上記制御手段が上記振動体を振動させると共に、上記操作体の押圧操作に応じて、上記揺動体が揺動され上記スイッチの電気的接離を行う入力装置を構成したものであるため、操作者が入力装置を視認しなくても、確実な操作を行い得る入力装置を得ることが出来るという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、確実な操作が可能な入力装置を実現することが出来るという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態による入力装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、３７は上面に略円形の円孔３７Ｄと方形の角孔３７Ａ〜３７Ｃが設けられた下面開口で略箱型のアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂やポリカーボネート等（以下、絶縁樹脂と記載する。）を材料とする上面ケースで、円孔３７Ｄの外縁には、保持板３７Ｅが２箇所設けられ、また、上面ケース３７の内面には、角孔３７Ａ〜３７Ｃの四方にネジ孔が設けられたリブ３７Ｆが設けられ、角孔３７Ｂと円孔３７Ｄの間にネジ孔が設けられたリブ３７Ｇが設けられている。

また、３６は例えば直径１５ｍｍ、厚み０．５ｍｍの絶縁樹脂製で下面開口の略円筒形状のカバーで、円筒形状の孔３６Ａが設けられている。

そして、３５は例えば直径１３ｍｍ、厚み５ｍｍの振動体で、金属製の重りがモーターにより水平方向に偏心回転することにより外部に振動を与えるもので、例えば信号線３５Ａから加えられる電圧の振幅に比例して重りの回転数が変化するものである。

また、３４は例えば底面が直径３０ｍｍ〜６０ｍｍで厚み１ｍｍの薄肉のアルミ等の金属や、絶縁樹脂を材料とする、円弧状の断面を有するドーム状の操作体で、頭頂部に円筒形状の凹み３４Ａを備え、凹み３４Ａの下方には円筒状のリブ３４Ｂが設けられている。

なお、この操作体３４は数本の指を操作体３４上に沿わせて載せて操作することから、操作体３４の直径としては４０ｍｍがより適している。

そして、カバー３６の孔３６Ａ内に振動体３５が収納され、振動体３５を下側に、操作体３４の凹み３４Ａ内に組み合わされている。

また、３３は、絶縁樹脂製で、例えば底面が直径６０ｍｍの半球状の台座で、上面には円形孔を備え、底面にはネジ孔が設けられたリブ３３Ａが９０度間隔で設けられており、台座３３に対して、操作体３４が上面の円形孔を覆うように上方から組み合わされている。

また、３２は、絶縁樹脂製の揺動体で、平板部３２Ａの中央には円形孔が設けられ、また、円形孔の周囲に９０度間隔で小孔が四箇所設けられ、平板部３２Ａの左端には凸部３２Ｂが前後に２箇所設けられ、平板部３２Ａの右端には、略Ｌ字型に下方に曲げられた押圧部３２Ｃが設けられ、さらに平板部３２Ａの下面の四方にはネジ孔が設けられたリブ３２Ｄが設けられている。

そして、２９は円筒棒状の傾倒部２９Ａを前後左右に傾倒することにより、端子２９Ｂと端子２９Ｃ間の抵抗値を変化させる可変抵抗器で、また２８は上下面に複数の導電パターン（図示せず）が形成された配線基板で、配線基板２８上面に可変抵抗器２９が端子２９Ｂ、２９Ｃを半田付け等して実装されると共に、配線基板２８下面には被覆銅線等によりなる信号線２８Ａが設けられている。

そして、揺動体３２の平板部３２Ａの上面に、台座３３を四箇所の小孔を用いてネジで係止し、また、平板部３２Ａの円形孔を可変抵抗器２９の傾倒部２９Ａが貫通するように下方から組み合わされると共に、リブ３２Ｄに配線基板２８がネジにより係止され、さらに、凸部３２Ｂが上面ケース３７の保持板３７Ｃの円孔に組み合わされることで、揺動体３２が揺動可能に支持されている。

また、３１は絶縁樹脂製の二段に折り曲げられたピン支え板で、上段に設けられた円孔を貫通するようにビスが挿入され、上面ケース３７のリブ３７Ｇに係止され、上段に設けられた円孔を貫通するように、絶縁樹脂製の円柱状のピン３０が挿入されている。

また、２７Ａ〜２７Ｃは各々独立した略箱型の絶縁樹脂製の押釦で、上面ケース３７の角孔３７Ａ〜３７Ｃにそれぞれ挿入されている。

また、２５は上下面に複数の導電パターン（図示せず）が形成された配線基板で、上面の右側に薄型スイッチ２６Ａ〜２６Ｃが一列に実装され、また薄型スイッチ２６Ｂの左側に薄型スイッチ２６Ｄが実装され、下面には薄型スイッチ２６Ａ〜２６Ｄの入力信号を伝送する信号線２５Ｄが設けられている。

そして、薄型スイッチ２６Ａ〜２６Ｃの上面を押釦２７Ａ〜２７Ｃの下面に当接させ、薄型スイッチ２６Ｄの上面をピン３０の下面に当接させる様にして、配線基板２５の四隅に設けられた小孔に下側から金属製等のネジを貫通させ、配線基板２５が上側ケース３７のリブ３７Ｆに係止されている。

また、２１は上面開口で略箱型の絶縁樹脂製の下側ケースで、内底面の四隅にネジ孔が設けられたリブ２１Ａが設けられている。

そして、２２は上下面に複数の導電パターン（図示せず）が形成された配線基板で、上面にマイクロコンピュータ等の半導体素子等で構成される制御手段２３とコネクタ２４Ａ〜２４Ｄ等が半田付け等によって実装されており、この配線基板２２が下側ケース２１内底面のリブ２１Ａを介して四隅を金属製のネジ等で下側ケース２１に係止されている。

そして、上面ケース３７側の振動体３５の信号線３５Ａ、配線基板２８のケーブル２８Ａ、配線基板２５の信号線２５Ｄが、それぞれ下面ケース２１側の配線基板２２のコネクタ２４Ｃ、２４Ｂ、２４Ａに接続されることにより、制御手段２３に振動体３５と、可変抵抗器２９と、薄型スイッチ２６Ａ〜２６Ｄが接続される。

また下面ケース２１の上方から、上面ケース３７が組み合わされて入力装置４１が構成されている。

そして、このように構成された入力装置４１が、例えば運転席のシートの横等に取り付けられると共に、コネクタ２４Ｄが車内前方のダッシュボート内部等を通るケーブル（図示せず）等を介して、運転席前方の表示装置（図示せず）に接続される。

以上の構成において、図６（ａ）の正面図に示すように、カーナビゲーションの表示手段４５に地図が表示された状態で、例えば左手を横に伸ばし、図３の断面図に示すように、入力装置の操作体３４に数本の指又は手のひらを乗せて左方向へ操作体３４の円弧に沿って、操作体３４の傾倒操作を行うと、操作体３４のリブ３４Ｂに挿入された可変抵抗器２９の傾倒部２９Ａが傾倒し、端子２９Ｂ、２９Ｃ間の抵抗値が変化する。

この端子２９Ｂ、２９Ｃ間の抵抗値の変化が電圧信号等の変化に変換され、配線基板２８の信号線２８Ａを介して、制御手段２３により検出され、制御手段２３で傾倒部２９Ａ、すなわち操作体３４の傾倒方向と傾倒角度を判別する。

そして、制御手段２３は、例えば傾倒角度に比例した振幅の電圧を出力し、振動体３５のモーターを回転させ、操作体３４を操作している操作者に、所定の強度の振動を伝えると共に、表示手段４５の表示を例えば傾倒角度に対応した速さで操作体３４の傾倒方向にスクロールして、現在表示されている地図よりも左方向の地図を表示する。

また、操作体３４を右方向、あるいは前後方向へ操作した場合には、可変抵抗器２９の傾倒部２９Ａが右方向、あるいは前後方向へ傾倒し、上記と同様に、制御手段２３が傾倒方向及び傾倒角度を判別し、これにより、表示手段４５の地図が右方向、あるいは上下方向にスクロールされる。

なお、このように操作体３４を左右あるいは前後方向へ傾倒操作した後、操作体３４から手を離すと、可変抵抗器２９の傾倒部２９Ａが中立復帰する力によって、操作体３４は、図１に示した中立位置に復帰する。

そして、図４の断面図に示すように、例えば人差し指、薬指を操作体３４上に添えて、中指で操作体３４を押圧操作すると、操作体３４と台座３３、及び台座３３とネジにより係止された揺動体３２は凸部３２Ｂを中心軸として揺動し、押圧部３２Ｃによりピン３０が押圧される。

そして、ピン３０の下端がプッシュスイッチ２６Ｄの作動軸を押圧して、プッシュスイッチ２６Ｄの電気的接離が行われ、これを制御手段２３が判別し、例えば、表示手段４５に表示された地図を広域表示する等の操作が行われる。

さらに、図６（ａ）の正面図に示す、カーナビゲーションの表示手段４５に地図が表示された状態で、図５の断面図に示すように、押釦２７Ａ〜２７Ｃのいずれかを指で押圧操作すると、この押釦２７Ａ〜２７Ｃ下端がそれぞれに対応したプッシュスイッチ２６Ａ〜２６Ｃの作動軸を押圧して、プッシュスイッチ２６Ａ〜２６Ｃの電気的接離が行われ、これを電子回路が検出して、例えば、表示手段４５下段に表示されている複数のメニューの切換えが行われる。

このとき、例えば押釦２７Ｂを押圧操作すると、図６（ｂ）の正面図に示す空調の設定画面に表示手段４５の表示が切り替わるもので、ここで操作体３４を左右に傾倒操作することにより、設定温度表示４５Ａが変化し、例えば左に傾倒操作した場合には、設定温度を低く、右に傾倒操作した場合には設定温度を高く設定することが出来る。

このように、左右に傾倒操作した場合にはこれを制御手段２３が判別し、傾倒角度に応じた所定の強度の振動で操作体３４を振動させるものであるが、上下に傾倒操作した場合にはこれを制御手段２３が、空調の設定画面であることを、事前に押釦２７Ｂを押圧操作されていることから判別し、その際には操作体３４を振動させないことで、空調の設定温度の高低制御の操作が行われていないことを操作者が認識することが可能となる。

なお、上述の説明では、振動体３５は操作体３４の傾倒に応じた振動を行うものとして説明したが、例えば図７に示す表示手段４５の正面図のように、操作体３４の傾倒に応じて、表示手段４５上に表示された矢印形状や指の図柄等のポインタ４５Ｂが移動するものとして構成する場合には、例えば操作釦４５Ｃから操作釦４５Ｅにポインタ４５Ｂが移動している途中では、振動体３５を振動させず、ポインタ４５Ｂが操作釦４５Ｅ上に移動すると振動体３５を振動させる等、表示手段４５上に表示された各種操作釦４５Ｃ〜４５Ｆ上にポインタが存在することを表示手段４５が判断し、表示手段４５から振動体３５を振動させる制御信号を、入力装置４１の制御手段２３に送ることにより、振動体３５を振動させるものとしても本発明の実施は可能である。

この場合、操作釦４５Ｃ〜４５Ｆのいずれの操作釦上にポインタ４５Ｂが存在するかにより、振動体３５の振動をそれぞれ区別しうるものとすることによって、操作者は、いずれの操作釦が選択されているか認識することが出来、これにより確実な操作が可能になるという効果を有する。

なお、上述の説明では、カバー３６の孔３６Ａに単に振動体３５を挿入保持するものとして説明したが、孔３６Ａ内にウレタンや樹脂等のシートを敷いた上で振動体３５を挿入保持し、あるいは振動体３５をウレタンや樹脂等を用いて孔３６Ａ内で封止しても本発明の実施は可能であり、その際には、封止あるいは振動体３５の下敷きにするウレタンや樹脂等の材料や厚みを制御することにより、操作者が感知する振動の強度が所望の強度になるよう、振動を調整しうるという効果を有する。

なお、上述の説明では、振動体３５として、偏心した重りを有するモーターが重りを回転することにより振動するものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、振動体３５として、圧電素子に接着した金属板等により振動を与えるものとしても実施は可能である。

また、上述の説明においては、操作体３４と台座３３は前後左右に傾倒操作可能な半球状等のドーム状を有しているものとして説明したが、表示手段４５に表示された設定温度表示４５Ａや音量表示等のように、操作体３４の操作方向が二方向で十分な場合には、例えば前後二方向の入力装置として構成し、その際ドーム状の別の形態として、半円柱状の台座３３の上面を略半円筒状の操作体３４が覆うものとして構成しても本発明の実施は可能である。

このように本実施の形態によれば、操作体３４の上面に振動体３５を設けることによって、操作体３４を操作した際には、振動体３５が振動するため、入力装置の傾倒方向等を視認しなくても、確実な操作が可能な入力装置を得ることが出来るものである。

なお、操作体３４の下面に、ウレタンや樹脂等のシートを貼り付けて台座３３との間で緩衝材とすることによって、ウレタンや樹脂等のシートの厚みを変えて、操作者が感知する振動の強度が所望の強度になるよう、振動を調整することも可能である。

本発明による入力装置は、確実な操作が可能なものが得られ、主に自動車の各種電子機器の操作用として有用である。

本発明の実施の形態による入力装置の断面図 同分解斜視図 同傾倒操作時の断面図 同押圧操作時の断面図 同押釦押圧操作時の断面図 同表示手段の正面図 同表示手段の正面図 従来の入力装置の断面図 同分解斜視図 同スライド操作時の断面図 同押圧操作時の断面図 同表示手段の正面図

符号の説明

２１ 下側ケース
２１Ａ リブ
２２ 配線基板
２３ 制御手段
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ コネクタ
２５ 配線基板
２５Ｄ 信号線
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ 薄型スイッチ
２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ 押釦
２８ 配線基板
２８Ａ 信号線
２９ 可変抵抗器
２９Ａ 傾倒部
２９Ｂ、２９Ｃ 端子
３０ ピン
３１ ピン支え板
３２ 揺動体
３２Ａ 平板部
３２Ｂ 凸部
３２Ｃ 押圧部
３２Ｄ リブ
３３ 台座
３３Ａ リブ
３４ 操作体
３４Ａ 凹み
３４Ｂ リブ
３５ 振動体
３５Ａ 信号線
３６ カバー
３６Ａ 孔
３７ 上面ケース
３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ 角孔
３７Ｄ 円孔
３７Ｅ 保持板
３７Ｆ、３７Ｇ リブ
４１ 入力装置
４５ 表示手段
４５Ａ 設定温度表示
４５Ｂ ポインタ
４５Ｃ〜４５Ｆ 操作釦

Claims (1)

1. 中立復帰するドーム状の操作体と、上記操作体を傾倒可能に支持したドーム状の台座と、上記操作体の傾倒角度を検出する制御手段とが係止された揺動可能な揺動体と、この揺動体の近傍に配置されたスイッチからなり、上記操作体は中立位置から所定方向に傾倒可能なものであって、上記操作体の所定箇所に振動体を備え、上記操作体の傾倒操作に応じて、上記制御手段が上記振動体を振動させると共に、上記操作体の押圧操作に応じて、上記揺動体が揺動され上記スイッチの電気的接離を行う入力装置。

Images