JP5900408B2

JP5900408B2 - 操作装置

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Publication number: JP5900408B2
Application number: JP2013097853A
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Inventors: 泉樹立入
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Current assignee: Denso Corp
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Filing date: 2013-05-07
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Description

本発明は、操作力が入力される操作装置に関する。

特許文献１には、操作力が入力される操作部に、アクチュエータによる作動力を付与することで、操作者に操作反力を感じさせるようにした操作装置が開示されている。このアクチュエータは、保持体に保持されるコイルと、移動体に保持される磁石とを有する。操作部に操作力が入力されると、コイルと磁石との離間距離を維持させたまま、移動体は保持体に対して接触しながら相対移動する。そして、コイルへの通電に伴い生じる電磁力を上記作動力として操作部に作用させる。また、コイル及び磁石は、磁気回路を形成する２枚のヨーク板の間に配置されており、これらのヨーク板は保持体に保持されている。

特許第３９９７８７２号公報

さて、特許文献１に係る操作装置は、磁石を保持体に保持させ、コイルを移動体に保持させている。これに対し本発明者は、コイルを保持体に保持させ、磁石を移動体に保持させた操作装置について検討した。

すると、磁石が移動体に保持される一方で、ヨーク板は保持体に保持されているので、ヨーク板と磁石の間に作用する磁気吸引力が、保持体と移動体とに跨って作用することとなる。つまり、上記磁気吸引力により移動体が保持体に押し付けられた状態となる。そのため、移動体が保持体に接触しながら相対移動する際に、移動体と保持体との間で生じる摩擦力が大きくなるので、操作部を操作する際の操作フィーリングが悪くなる。しかも、コイルへの通電状態に応じて磁気吸引力は変化するので、上記摩擦力も変化することとなり、操作フィーリングは益々悪くなる。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、操作フィーリングの向上を図った操作装置を提供することにある。

開示されたひとつの発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示された発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、磁石（６１〜６４）と、磁石により生じた磁力線の通過位置に配置されたコイル（４１〜４４）と、操作力が入力される操作部（７０）と、を備え、コイルへの通電に伴い生じた電磁力を、操作反力として操作部に作用させるように構成された操作装置において、コイルを保持する保持体（５０、５２）と、コイルとの間に所定の間隙が形成されるように磁石を保持しつつ、操作部に入力された操作力により、保持体に接触しながら保持体に対して相対移動する移動体（７１）と、磁石により生じた磁力線をコイルへ導くよう、コイルに対して磁石の反対側に配置されるコイル側ヨーク（５１）と、を備え、コイル側ヨークは、磁石とともに移動するよう、移動体に保持されていることを特徴とする。

この発明では、コイルに対して磁石の反対側にコイル側ヨークが配置されている。つまり、コイル側ヨークと磁石の間にコイルが配置されている。それでいて、コイル側ヨークは、磁石とともに移動するよう移動体に保持されている。そのため、コイル側ヨークと磁石の間に作用する磁気吸引力が、保持体と移動体とに跨って作用することを回避できる。つまり、上記磁気吸引力により移動体が保持体に押し付けられることを回避できる。そのため、移動体が保持体に接触しながら相対移動する際に、移動体と保持体との間で生じる摩擦力が大きくなることを回避できる。よって、操作部を操作する際の操作フィーリングが向上される。

本発明の第１実施形態による操作装置を備えた表示システムの構成を説明するための図である。第１実施形態に係る操作装置の、車室内での配置を説明するための図である。第１実施形態に係る操作装置の断面図である。第１実施形態に係る反力発生部をｚ方向から見た、コイル、磁石およびブラケットの位置関係を示す模式図である。第１実施形態において、組磁石を前方向に移動させた場合における電磁力の変化を説明する模式図である。本発明の第２実施形態に係る操作装置の断面図である。

以下に、発明を実施するための複数の形態を、図面を参照しながら説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
本実施形態による操作装置１００は、車両に搭載され、図１に示されるように、ナビゲーション装置２０等と共に表示システム１０を構成している。操作装置１００は、図２に示されるように、車両のセンターコンソールにてパームレスト１９と隣接する位置に設置され、操作者の手Ｈの届き易い範囲に操作ノブ７０を露出させている。この操作ノブ７０は、操作者の手Ｈ等によって操作力が入力されると、入力された操作力の方向に変位する。ナビゲーション装置２０は、車両のインストルメントパネル内に設置され、運転席に向けて表示画面２２を露出させている。表示画面２２には、所定の機能が関連付けられた複数のアイコン、及び任意のアイコンを選択するためのポインタ８０等が表示されている。操作ノブ７０に水平方向の操作力が入力されると、ポインタ８０は、操作力の入力方向に対応した方向に、表示画面２２上を移動する。

以上の操作装置１００及びナビゲーション装置２０の各構成を詳しく説明する。

図１、２に示すように、ナビゲーション装置２０は、表示画面２２に表示される画像を描画する表示制御部２３、及び表示制御部２３によって描画された画像を表示画面２２に連続的に表示する液晶ディスプレイ２１を有している。

操作装置１００は、図１に示すように、Controller Area Network（ＣＡＮ）バス９０、及び外部のバッテリ９５等と接続されている。ＣＡＮバス９０は、車両に搭載された複数の車載装置を相互に接続してなる車内通信ネットワークにおいて、各車載装置間でのデータの伝送に用いられる伝送路である。操作装置１００は、ＣＡＮバス９０を通じて、離れて位置するナビゲーション装置２０とＣＡＮ通信可能とされている。つまり、ナビゲーション装置２０は、操作者の手元に配置された操作装置１００により遠隔操作される。

操作装置１００は、通信制御部３５、操作検出部３１、反力発生部３９、反力制御部３７、及び操作制御部３３等によって電気的に構成され、これらの各構成の作動に必要な電力はバッテリ９５から供給される。

通信制御部３５は、操作制御部３３によって処理された情報をＣＡＮバス９０に出力する。加えて通信制御部３５は、他の車載装置からＣＡＮバス９０に出力された情報を取得し、操作制御部３３に出力する。操作検出部３１は、操作力の入力によって移動した操作ノブ７０の位置を検出する。操作検出部３１は、検出した操作ノブ７０の位置を示す操作情報を、操作制御部３３に出力する。

反力発生部３９は、操作ノブ７０に操作反力を生じさせる構成であって、ボイスコイルモータ等のアクチュエータである。反力発生部３９は、例えば表示画面２２上においてポインタ８０がアイコンと重なる際に、操作反力を操作ノブ７０に印加することで、擬似的なアイコンの触感を操作者に惹起させる。反力制御部３７は、例えば種々の演算を行うためのマイクロコンピュータ等によって構成されている。反力制御部３７は、操作制御部３３から取得する反力情報に基づいて、反力発生部３９から操作ノブ７０に印加される操作反力の方向及び強さを制御する。

操作制御部３３は、例えば種々の演算を行うためのマイクロコンピュータ等によって構成されている。操作制御部３３は、操作検出部３１によって検出された操作情報を取得し、通信制御部３５を通じてＣＡＮバス９０に出力する。加えて操作制御部３３は、操作ノブ７０に印加する操作反力の方向及び強さを演算し、演算結果を反力情報として反力制御部３７に出力する。

操作装置１００は、図３に示すように、上述した操作ノブ７０及びハウジング５０等によって機械的に構成されている。

操作ノブ７０は、ハウジング５０に対し、仮想の操作平面ＯＰに沿うｘ軸方向及びｙ軸方向に、相対移動可能に設けられている。操作ノブ７０は、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに移動可能な範囲を、ハウジング５０によって予め規定されている。操作ノブ７０は、印加されていた操作力から解放されると、基準となる基準位置に帰着する。

ハウジング５０は、操作ノブ７０を相対移動可能に支持しつつ、回路基板５２等の各構成を収容する筐体である。回路基板５２は、その板面方向を、操作平面ＯＰに沿わせた姿勢にて、ハウジング５０内に固定されている。回路基板５２には、操作制御部３３及び反力制御部３７等を構成するマイクロコンピュータ等が実装されている。

次に、操作装置１００において反力発生部３９の構成を、図３〜５に基づいてさらに説明する。

反力発生部３９は、四つのコイル４１〜４４、四つの磁石６１〜６４、磁石側ヨーク５１、及びコイル側ヨーク７２等によって構成されている。各コイル４１〜４４は、銅等の非磁性材料よりなる線材を巻線４９としてボビン４９ａに巻回しすることにより、形成されている。各巻線４９に印加される電流は、反力制御部３７によって巻線４９毎に個別に制御される。

各コイル４１〜４４は、巻線４９の巻回軸方向を、操作平面ＯＰと直交するｚ軸に沿わせた姿勢にて、回路基板５２に実装されている。各コイル４１〜４４は、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに沿って巻線４９が延伸するような向きにて、回路基板５２に保持されている。

以上の四つのコイル４１〜４４は、『＋』字型に配置されている。詳記すると、一組のコイル４１、４３が、ｘ軸方向に間隔を開けて並んでいる。また、一組のコイル４２、４４が、ｙ軸方向に間隔を開けて並んでいる。こうした配置により、四つのコイル４１〜４４によって四方を囲まれた中央領域４５が、形成されている（図４参照）。

各磁石６１〜６４は、ネオジウム磁石等であって、板状に形成されている。各磁石６１〜６４は、各辺６９（図４参照）の長さが互いに等しい四辺形状であり、本実施形態では、実質的に正方形状に形成されている。各磁石６１〜６４は、各辺６９の向きをｘ軸又はｙ軸に沿わせた姿勢にて、ノブベース７１に保持されている。

四つの磁石６１〜６４は、ｘ軸方向及びｙ軸方向にそれぞれ二つずつ配列されている。四つの磁石６１〜６４は、ノブベース７１に保持された状態で回路基板５２側を向く対向面６８（図３参照）を、それぞれ有している。四つの磁石６１〜６４の各対向面６８は、実質的に正方形状であって、平滑な平面とされている。各対向面６８は、四つのコイル４１〜４４のうちの二つと、ｚ軸方向において対向している。

磁石６１〜６４の各々は、ｚ軸方向に着磁されており、一つの磁石における対向面６８とその反対側の面とでは極性が異なる。そして、各磁石６１〜６４の対向面６８の極性、即ち、Ｎ極とＳ極という二つの磁極は、ｘ軸方向及びｙ軸方向の隣り合う磁石に対し互い違いとなっている。

磁石側ヨーク５１及びコイル側ヨーク７２は、磁性材料によって、矩形の板状に形成されている。詳細には、これらのヨーク５１、７２は、凹凸を有していない平板形状である。磁石側ヨーク５１は、磁石６１〜６４に対して操作ノブ７０の側に配置され、コイル側ヨーク７２は、コイル４１〜４４に対して操作ノブ７０の反対側に配置されている。つまり、両ヨーク５１、７２の間に磁石６１〜６４およびコイル４１〜４４が位置するように、反力発生部３９は構成されている。

磁石側ヨーク５１及びコイル側ヨーク７２は、磁石６１〜６４により生じた磁力線の経路となる磁気回路の一部を形成する。これにより、磁気回路の外部へ漏れ出る磁力線の軽減が図られる。換言すれば、両ヨーク５１、７２間における磁力線の通過位置にコイル４１〜４４は配置されており、これにより、磁力線がコイル４１〜４４に集中することが図られている。

コイル側ヨーク７２及び磁石側ヨーク５１のうち互いに対向する対向面７２ａ、５１ａは、形状及び大きさが同一である。そして、これらの対向面７２ａ、５１ａは、ｚ軸方向から見て外形が一致するように配置されている。また、四つの磁石６１〜６４からなる一体物を組磁石と呼ぶ場合において、ｚ軸方向から見て、組磁石が対向面７２ａ、５１ａからはみ出ることのないように、対向面７２ａ、５１ａの大きさは設定されている。つまり、矩形形状である対向面７２ａ、５１ａの一辺の長さは、組磁石の外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙ（図４参照）以上に設定されている。図３に示す例では、対向面７２ａ、５１ａの一辺の長さは、組磁石の外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙと同一である。

ハウジング５０は、四つのコイル４１〜４４、コイル側ヨーク７２及び回路基板５２を内部に収容する本体部５０ａと、ノブベース７１を支持する支持部５０ｂとを有する。本体部５０ａはｚ軸方向に延びる筒形状であり、支持部５０ｂは、本体部５０ａのうち操作ノブ７０側の筒端部から筒の内側に延出する板形状である。本体部５０ａ及び支持部５０ｂは樹脂により一体に形成されている。

回路基板５２は本体部５０ａに固定されており、コイル４１〜４４は回路基板５２に実装されている。したがって、コイル４１〜４４は回路基板５２を介して本体部５０ａに保持されていると言える。つまり、ハウジング５０及び回路基板５２は、コイル４１〜４４を保持する「保持体」として機能する。

本体部５０ａのうち操作ノブ７０の反対側の筒端部には、底蓋５３が取り付けられている。本体部５０ａのうち操作ノブ７０の側の筒端部には、ノブベース７１を覆うカバー５４が取り付けられている。したがって、ハウジング５０、底蓋５３、カバー５４及び回路基板５２は、インストルメントパネル内の所定位置に、変位不能の状態で固定されている。

これに対しノブベース７１は、カバー５４の内部にて移動可能な状態で、ハウジング５０に保持されている。ノブベース７１は、四つの磁石６１〜６４、磁石側ヨーク５１およびコイル側ヨーク７２を保持する。さらにノブベース７１には、操作ノブ７０が取り付けられている。したがって、ノブベース７１、磁石６１〜６４及び両ヨーク５１、７２は、操作ノブ７０に操作力が入力されると、操作ノブ７０と一体となって移動する。つまり、ノブベース７１は、磁石６１〜６４等を保持しつつ、ハウジング５０に接触しながらハウジング５０に対して相対移動する「移動体」として機能する。なお、操作ノブ７０は、操作者の操作力が入力される「操作部」として機能する。

ノブベース７１は、以下に説明する保持部７１ａ、延出部７１ｂ、当接部７１ｃ及びブラケット７１ｄを有する。保持部７１ａは、磁石側ヨーク５１及び磁石６１〜６４を内部に保持する筒形状である。延出部７１ｂは、保持部７１ａの筒端部から、操作平面ＯＰに対して平行に延びる板形状である。当接部７１ｃは、延出部７１ｂの延出端部からハウジング５０に向けて突出するピン形状である。当接部７１ｃは、延出部７１ｂの３箇所以上に設けられている。図３に示す例では、矩形形状である延出部７１ｂの４隅の各々に当接部７１ｃは設けられている。

ここで、ハウジング５０の支持部５０ｂは、操作平面ＯＰに対して平行に拡がるスライド接触面５０ｃを形成している。そして、先述した複数の当接部７１ｃは、スライド接触面５０ｃに当接する。この当接により、ノブベース７１は、操作平面ＯＰ方向に移動可能な状態でハウジング５０に支持される。

ブラケット７１ｄは、組磁石の外縁に沿ってｚ軸方向に延びる形状であり、図４の例では組磁石の４隅の各々に設けられている。ブラケット７１ｄは、ハウジング５０及び回路基板５２の各々に形成された開口部５０ｄ、５２ａを貫通するように配置されている。ブラケット７１ｄの先端にはコイル側ヨーク７２が取り付けられている。なお、コイル側ヨーク７２は、回路基板５２に対して各コイル４１〜４４の反対側に配置されている。

なお、保持部７１ａ、延出部７１ｂ及び当接部７１ｃは、一体に形成されるように樹脂成形されている。ブラケット７１ｄは、樹脂等の非磁性材料で形成されており、延出部７１ｂに取り付けられている。

次に、以上の構成による反力発生部３９が、操作ノブ７０に印加する操作反力を発生させる原理について説明する。

まず、図４に示すように、組磁石が操作ノブ７０と共に基準位置に帰着している状態において、ｘ軸方向の操作反力を発生させる場合の例について説明する。この場合、ｙ軸方向に並ぶ各コイル４２、４４に、反力制御部３７によって電流が印加される。コイル４４には、コイル側ヨーク７２から磁石側ヨーク５１に向かう方向の上面視において、時計回りの電流が流れる。対して、コイル４２には、コイル４４とは逆回りとなる反時計回りの電流が流れる。

以上の電流により、コイル４４の巻線４９において、ｘ軸方向に延伸し、且つ、ｚ軸方向において磁石６１と重なる部分には、ｙ軸に沿ってコイル４４からコイル４２へと向かう方向（以下、「後方向」という）の電磁力Ｆｙ１が発生する。また、コイル４４の巻線４９において、ｘ軸方向に延伸し、且つ、ｚ軸方向において磁石６４と重なる部分には、ｙ軸に沿ってコイル４２からコイル４４へと向かう方向（以下、「前方向」という）の電磁力Ｆｙ２が発生する。同様に、コイル４２の巻線４９において、ｘ軸方向に延伸し、且つ、各磁石６２、６３とｚ軸方向において重なる部分には、後方向及び前方向の電磁力Ｆｙ３、Ｆｙ４がそれぞれ発生する。これらｙ軸方向の電磁力Ｆｙ１、Ｆｙ３及び電磁力Ｆｙ２、Ｆｙ４は、互いに打ち消しあう。

一方で、コイル４４の巻線４９において、ｙ軸方向に延伸し、且つ、ｚ軸方向において各磁石６１、６４と重なる部分には、ｘ軸に沿ってコイル４１からコイル４３へと向かう方向（以下、「左方向」という）の電磁力Ｆｘ１、Ｆｘ２が発生する。同様に、コイル４２の巻線４９において、ｙ軸方向に延伸し、且つ、各磁石６２、６３とｚ軸方向において重なる部分には、左方向の電磁力Ｆｘ３、Ｆｘ４が発生する。反力発生部３９は、これらの電磁力Ｆｘ１〜Ｆｘ４を、ｘ軸方向の操作反力として、操作ノブ７０に作用させることができる。

同様の技術思想に基づき、ｙ軸方向の操作反力を発生させる場合には、コイル４１には反時計回りの電流を印加し、コイル４３には時計回りの電流を印加するよう、反力制御部３７が電流制御すればよい。また、以上の反力発生部３９では、反力制御部３７から各コイル４１〜４４に印加される電流の大きさが制御されることにより、各軸方向における操作反力の大きさが調整される。加えて、各コイル４１〜４４に印加される電流の向きが変更されることにより、組磁石に作用する操作反力の方向が入れ替わる。

ここまで説明した反力発生部３９において、所定の操作反力を発生させるためには、各コイル４１〜４４の各巻線４９は、予め規定された長さ以上、ｚ軸方向において組磁石と重なっている必要がある。具体的に、所定のｘ軸方向の電磁力Ｆｘ１〜Ｆｘ４を発生させるためには、各コイル４２、４４の各巻線４９においてｙ軸方向に延伸する部分は、予め規定された長さ以上、組磁石と重なっている必要がある。そのため、組磁石が基準位置にある状態にて、これら巻線４９のｙ軸方向に延伸する部分につき、組磁石と重なる範囲の長さ（以下、「ｙ軸方向の有効長さ」という）Ｌｅｙが、予め規定されている。同様に、所定のｙ軸方向の電磁力Ｆｙ１〜Ｆｙ４を発生させるためには、ｘ軸方向の有効長さＬｅｘが予め規定されている。

以上の各軸方向の各有効長さＬｅｘ、Ｌｅｙは、操作ノブ７０の移動によって組磁石が基準位置から移動した場合でも、維持され得る。こうした各有効長さＬｅｘ、Ｌｅｙを維持するための反力発生部３９の構成について、以下説明する。

組磁石において、並列された各対向面６８（図３参照）にて隣接する各辺６９同士は、隙間を開けることなく、互いに接している。この組磁石において、ｘ軸方向の外縁間の長さＬｍｘは、ｘ軸方向に並ぶ一組のコイル４１、４３における外縁４６ａ間の長さＬｃｘよりも、短くされている。加えて、組磁石におけるｙ軸方向の外縁間の長さＬｍｙは、ｙ軸方向に並ぶ一組のコイル４２、４４におけるｙ軸方向の外縁４７ａ間の長さＬｃｙよりも、短くされている。こうした構成により、組磁石は、操作ノブ７０に保持されて、四つのコイル４１〜４４の各外縁４６ａ、４７ａによって囲まれた範囲内を、移動することができる。

以上の反力発生部３９において、図５に示すように、組磁石を前方向に移動させた場合の例について説明する。この場合、移動方向の後側（後方向）に位置する各磁石６２、６３の各対向面６８と、移動方向の後側に位置するコイル４２とが重なる範囲は、小さくなる。故に、コイル４２におけるｙ軸方向の有効長さＬｅｙは、減少する。しかし、移動方向の前側（前方向）に位置する各磁石６４、６１の各対向面６８と、移動方向の前側に位置するコイル４４との重なる範囲は、大きくなる。故に、コイル４４におけるｙ軸方向の有効長さＬｅｙは、増加する。以上のように、各コイル４２、４４におけるｙ軸方向の有効長さＬｅｙの総和は、ｙ軸方向に組磁石が移動した場合でも、維持される。よって、発生可能なｘ軸方向の電磁力Ｆｘ１〜Ｆｘ４は、維持され得る。

ここまで説明した本実施形態では、ノブベース７１側に固定された組磁石が、ハウジング５０側に固定された各コイル４１〜４４に対して相対移動する。さて、このような本実施形態の構造に反して、ノブベース７１側にコイル４１〜４４を固定し、ハウジング５０側に組磁石を固定した場合には、次の問題が生じる。すなわち、コイル４１〜４４の移動範囲全体に亘って組磁石を配置する必要が生じるため、組磁石のｘ軸及びｙ軸方向の面積を大きくする必要が生じ、操作装置１００の大型化を招く。これに対し本実施形態では、組磁石を移動させる構造であるため、組磁石の小型化を図ることができる。

しかも、上述したように、組磁石の移動位置に拘わらず、各有効長さＬｅｘ、Ｌｅｙが維持されるように構成されている。そのため、組磁石を移動させる構造を採用しつつも、組磁石の移動位置に拘わらず発生可能な電磁力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、Ｆｘ１〜Ｆｘ４の強さを確保できる。したがって、個々の磁石６１〜６４を小型化したうえで、発生可能な電磁力を確保した操作装置１００が、実現される。

また、上述したように本実施形態に反してコイル４１〜４４を移動させる構造にすると、コイル４１〜４４と回路基板５２とを接続する配線は、コイル４１〜４４が移動する度に曲げ変形することとなる。よって、配線の耐久性が懸念されるようになる。これに対し本実施形態では、配線が不要な組磁石を移動させる構造を採用しているので、コイル４１〜４４の移動に伴い生じる配線の曲げ変形が無くなる。よって、上述した配線の耐久性の懸念を解消できる。

そして、本実施形態では、このように組磁石を移動させる構造を採用しつつ、コイル側ヨーク７２は、組磁石とともに移動するようノブベース７１に保持されている。そのため、コイル側ヨーク７２と磁石６１〜６４の間に作用する磁気吸引力が、ハウジング５０とノブベース７１とに跨って作用することを回避できる。つまり、上記磁気吸引力により、当接部７１ｃがスライド接触面５０ｃに押し付けられることを回避できる。そのため、スライド接触面５０ｃに当接部７１ｃが接触しながら相対移動する際に、スライド接触面５０ｃと当接部７１ｃとの間で生じる摩擦力が大きくなることを回避できる。よって、操作ノブ７０を操作する際の操作フィーリングが悪くなることを回避でき、操作フィーリングの向上を図ることができる。

加えて本実施形態では、磁石側ヨーク５１は、コイル側ヨーク７２及び組磁石とともに移動するようノブベース７１に保持されている。そのため、両ヨーク５１、７２の対向面７２ａ、５１ａは一対となって移動することになるので、両ヨーク５１、７２の小型化を図ることができる。

特に本実施形態では、コイル側ヨーク７２及び磁石側ヨーク５１のうち互いに対向する対向面７２ａ、５１ａは、形状及び大きさが同一である。よって、磁気回路の外部へ漏れ出る磁力線の増大を招くことなく、両ヨーク５１、７２の小型化を促進できる。

本実施形態では、コイル側ヨーク７２及び磁石側ヨーク５１は、ノブベース７１が移動する仮想の操作平面ＯＰに対して平行に拡がる板形状である。これによると、両対向面５１ａ、７２ａのうち一方の対向面５１ａから出た磁力線は、他方の対向面７２ａに入る。また、他方の対向面７２ａに係るヨーク７２の非対向面側から出た磁力線は、一方の対向面５１ａに係るヨーク５１の非対向面側に入る。要するに、例えば磁石側ヨーク５１の対向面５１ａ、コイル側ヨーク７２の対向面７２ａ、コイル側ヨーク７２の非対向面、磁石側ヨーク５１の非対向面の順に磁力線がループするよう、磁気回路が形成されている。

ここで、本実施形態に反して、ｚ軸方向に延びる形状の延出部を両ヨーク５１、７２に備えさせると、両ヨーク５１、７２の非対向面の間を通る磁力線が、上記延出部を通るようになる。そのため、上記非対向面間にて空中に放出されて磁力線が磁気回路から漏れ出ることを抑制できるようになる。しかし、両対向面５１ａ、７２ａの間を通っていた磁力線の一部が、上記延出部をショートカットするようになり、両対向面５１ａ、７２ａ間に位置するコイル４１〜４４を通過する磁力線の密度が低くなる、といった懸念が生じるようになる。

そのため、上記延出部を備えさせる場合には、ｘｙ平面上においてコイル４１〜４４から十分に離して延出部を配置することが要求される。しかしながら、両ヨーク５１、７２を磁石６１〜６４とともに移動させる構造を採用する場合、コイル４１〜４４から十分に離して延出部を配置すると、両ヨーク５１、７２のｘｙ平面上における移動範囲が極めて大きくなってしまう。

以上の点を鑑み、本実施形態では、両ヨーク５１、７２を操作平面ＯＰに対して平行に拡がる板形状にしており、上記延出部は廃止されている。したがって、両ヨーク５１、７２を磁石６１〜６４とともに移動させる構造を採用しつつも、両ヨーク５１、７２のｘｙ平面上における移動範囲が大きくなることを抑制できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態に係る操作装置１００では、コイル側ヨーク７２の外縁がブラケット７１ｄにより保持されている。これに対し、本実施形態に係る操作装置１００Ａでは、図６に示すように、コイル側ヨーク７２の中心部分がブラケット７１ｅにより保持されている。

ブラケット７１ｅは、組磁石の中心に位置しており、ハウジング５０及び回路基板５２の各々に形成された開口部５０ｄ、５２ｂを貫通するように配置されている。ブラケット７１ｅの一端は、ノブベース７１または磁石６１〜６４に組み付けられており、ブラケット７１ｅの他端は、コイル側ヨーク７２に取り付けられている。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。例えば、上記第１実施形態では、両ヨーク５１、７２は凹凸を有しない平板形状である。これに対し、ｚ軸方向に延びる形状の延出部を両ヨーク５１、７２の少なくとも一方に備えさせてもよい。これによれば、両ヨーク５１、７２の非対向面の間を通る磁力線が、上記延出部を通るようになる。よって、磁気回路から空気中へ漏れ出る磁力線を抑制できる。

上記実施形態では、操作装置１００は磁石側ヨーク５１を備えている。これに対し、コイル側ヨーク７２さえ備えていれば、操作装置１００は磁石側ヨーク５１を備えていなくてもよい。

上記実施形態では、両ヨーク５１、７２の対向面７２ａ、５１ａは、形状及び大きさが同一に形成されている。しかし、これらの対向面７２ａ、５１ａは、互いに異なる形状であってもよいし、互いに異なる大きさであってもよい。

上記実施形態では、矩形形状である両ヨーク５１、７２の一辺の長さは、組磁石の外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙと同一である。これに対し、両ヨーク５１、７２の一辺の長さは、上記外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙと異なっていてもよい。但し、両ヨーク５１、７２の一辺の長さを、上記外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙより長くして、両ヨーク５１、７２の投影範囲内に組磁石の全体が含まれるように構成することが望ましい。

上記実施形態では、操作ノブ７０はｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに移動可能に構成されている。これに対し、操作ノブ７０は、ｘ軸方向及びｙ軸方向への移動に加え、ｚ軸回りに回転可能に構成してもよい。この場合であっても、コイル側ヨーク７２は、磁石６１〜６４とともに回転する構造であるため、コイル側ヨーク７２および組磁石の回転移動範囲を含むようにコイル側ヨーク７２の面積を拡大することを不要にできる。よって、操作ノブ７０を回転可能に構成した場合において、操作装置１００の大型化を抑制できる効果が奏される。

上記実施形態において、各磁石６１〜６４は、正方形状に形成されていた。しかし、各磁石の形状及び各辺の長さは、適宜変更されてよい。例えば各磁石は、長方形状に形成されていてもよい。また、各磁石の各辺は、各軸方向に対し僅かに傾斜していてもよい。加えて、各磁石の角部分は、上記実施形態のように、円弧状にされていてもよく、又は面取りされていてもよい。さらに、各磁石６１〜６４は、ブラケット７１ｄ、７１ｅやハウジング等との干渉を回避するため、部分的に切り欠かれていてもよい。

上記実施形態では、各対向面６８の各辺６９同士が接するように、各磁石６１〜６４は、コイル側ヨーク７２に保持されていた。しかし、配列された各磁石の間に、僅かな間隙が形成されていてもよい。

上記実施形態では、操作ノブ７０に規定される操作平面ＯＰの方向が車両の水平方向に沿う姿勢にて、操作装置１００は、車両に搭載されていた。しかし、操作平面ＯＰが車両の水平方向に対し傾斜した姿勢にて、操作装置１００は、車両のセンターコンソール等に取り付けられていてもよい。

上記実施形態において、各コイル４１〜４４は、回路基板５２に保持されていた。しかし、本発明はこのような保持構造に限定されるものではなく、例えば、各コイル４１〜４４がハウジング５０に直接保持される構造であってもよい。

上記実施形態において、操作制御部３３及び反力制御部３７によって提供されていた機能は、上述のものとは異なるハードウェア及びソフトウェア、或いはこれらの組み合わせによって提供されてよい。例えば、プログラムによらないで所定の機能を果たすアナログ回路によって、これの機能が提供されていてもよい。

上記実施形態では、車両に搭載される表示システムに用いられる操作装置に、本発明を適用した例を説明した。しかし、車両用に限らず、各種輸送用機器及び各種情報端末等に用いられる表示システム全般に、本発明を適用された操作装置は、採用可能である。

上記実施形態では、ｚ軸方向から見て各磁石６１〜６４の形状は正方形であるが、長方形であってもよい。また、上記実施形態では、ｚ軸方向から見て組磁石の形状は正方形であるが、長方形であってもよい。

上記実施形態では、四つの磁石６１〜６４を組み合わせることにより、組磁石が形成されていた。これに対し、以下に説明する一つの磁石で、上記組磁石と同様の磁極を形成するように構成してもよい。上記一つの磁石は、四つの磁石６１〜６４を組み合わせた場合に組磁石に形成される磁極の配置と同じになるように着磁されている。

上記実施形態では、ナビゲーション装置２０を操作する操作装置１００に本発明を適用している。しかし、本発明はナビゲーション装置２０の操作に限定されるものではなく、例えばオーディオ装置や空調装置等、他の車載装置の操作に適用されてもよい。

上記実施形態では、操作装置１００がセンターコンソールに設置されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ステアリングに設けられたステアリングスイッチ、ドア、後部座席等に設けられた操作装置に、本発明は適用可能である。そしてさらに、車両用に限らず、各種輸送用機器及び各種情報端末等に用いられる操作系全般に、本発明を適用した操作装置１００は採用可能である。

６１〜６４…磁石、５０…ハウジング（保持体）、５１…コイル側ヨーク、５１ａ…コイル側ヨークの対向面、５２…回路基板（保持体）、７０…操作ノブ（操作部）、７１…ノブベース（移動体）、７２…磁石側ヨーク、７２ａ…磁石側ヨークの対向面、１００、１００Ａ…操作装置、ＯＰ…移動体が移動する仮想の操作平面。

Claims

磁石（６１〜６４）と、前記磁石により生じた磁力線の通過位置に配置されたコイル（４１〜４４）と、操作力が入力される操作部（７０）と、を備え、
前記コイルへの通電に伴い生じた電磁力を、操作反力として前記操作部に作用させるように構成された操作装置において、
前記コイルを保持する保持体（５０、５２）と、
前記コイルとの間に所定の間隙が形成されるように前記磁石を保持しつつ、前記操作部に入力された操作力により、前記保持体に接触しながら前記保持体に対して相対移動する移動体（７１）と、
前記磁石により生じた磁力線を前記コイルへ導くよう、前記コイルに対して前記磁石の反対側に配置されるコイル側ヨーク（５１）と、
を備え、
前記コイル側ヨークは、前記磁石とともに移動するよう、前記移動体に保持されていることを特徴とする操作装置。
前記磁石に対して前記コイルの反対側に配置され、前記コイル側ヨークとの間で磁気回路を形成する磁石側ヨーク（７２）を備え、
前記磁石側ヨークは、前記磁石及び前記コイル側ヨークとともに移動するよう、前記移動体に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
前記コイル側ヨーク及び前記磁石側ヨークのうち互いに対向する面（７２ａ、５１ａ）の各々は、形状及び大きさが同一であることを特徴とする請求項２に記載の操作装置。
前記コイル側ヨーク及び前記磁石側ヨークは、前記移動体が移動する仮想の操作平面（ＯＰ）に対して平行に拡がる板形状であることを特徴とする請求項２または３に記載の操作装置。