JP5983545B2

JP5983545B2 - 入力デバイス

Info

Publication number: JP5983545B2
Application number: JP2013134024A
Authority: JP
Inventors: 信輔久次; 真二畑中
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: WO2014208078A1; JP2015011383A; DE112014003058T5; US9864439B2; CN105339873A; US20170300135A1; CN105339873B

Description

本発明は、入力デバイスに関する。

従来、例えば特許文献１には、入力デバイスに用いられるアクチュエータとして、第１ヨーク板に保持された磁石と、第２ヨーク板に保持されたコイルとを備える構成が開示されている。この構成において、第２ヨーク板は、第１ヨーク板に対して相対移動可能に設けられており、ユーザ操作の入力される触感呈示部材に固定されている。故に、コイルと磁石との間に発生させた電磁力は、触感呈示部材に操作反力として作用する。

また、上述の第２ヨーク板は、コイルを挟んで磁石の反対側に位置することで、磁石の発生磁束をコイル側に誘導している。こうした第２ヨーク板による磁束の誘導作用によれば、コイルの配置された第１，第２ヨーク板の間には、磁束密度の高い磁界が形成され得る。故に、磁石及びコイル間にて発生可能な電磁力は、確保され易くなる。

特許第３９９７８７２号公報

さて、本願発明者らは、磁石及びコイル間にて発生可能な電磁力を高めるため、磁束のより高い磁石の使用や、コイルを磁石とヨークで挟んだ構造としコイルの反力発生部の磁束密度を高める改良を重ねてきた。しかし、引用文献１に開示の構成では、第２ヨーク板と磁石とが広い面積で対向しているため、第２ヨーク板及び磁石間に生じる磁気吸引力も非常に強くなってしまう。こうした磁気吸引力は、入力デバイスの操作フィーリングの悪化等を引き起こし得るため、低減されることが望ましい。しかし、磁石及びコイル間にて発生可能な操作反力の確保したうえで、磁気吸引力を低減させることは、困難であった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、発生可能な操作反力の低下を抑えつつ、磁気吸引力を低減させることが可能な入力デバイスを提供することである。

上記目的を達成するために、本願発明者らは、巻線のうちで操作反力を生じさせる有効巻線部を通過する磁束の密度が確保されていれば、発生可能な操作反力の低下を抑制できることに着目した。そのため、請求項１に記載の発明は、電流を印加される巻線（４９）が巻回しされ、十字状に配置された四つのコイル（４１〜４４）と、巻線の巻回軸方向において四つのコイルと対向する対向面（６８）を有し、電流を印加された巻線との間で発生させる電磁力（ＥＭＦ_ｘ，ＥＭＦ_ｙ）により、四つのコイルと対向する平面（ＯＰ）に沿って四つのコイルに対し相対移動可能に設けられた磁束発生部（６０）と、四つのコイルを挟んで磁束発生部の反対側に位置し、四つのコイルのうち、十字方向に沿った巻線（４５ｘ，４５ｙ）に、磁束発生部の発生磁束（ｍｆ）を集める磁性ヨーク（５１）と、を備え、各コイルは、十字方向に沿ったｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに延伸する四辺を形成するよう巻線を巻回しされ、磁性ヨークは、ｘ軸方向に並ぶ二つのコイル（４１，４３）において当該ｘ軸方向に延伸する各二辺（４５ｘ）を挟んで対向面の反対側に位置し、当該各二辺に沿って延伸する第一延伸部と、ｙ軸方向に並ぶ二つのコイル（４２，４４）において当該ｙ軸方向に延伸する各二辺（４５ｙ）を挟んで対向面の反対側に位置し、当該各二辺に沿って延伸する第二延伸部と、を形成する入力デバイスとされている。

この発明において、コイルを挟んで磁束発生部の反対側に位置する磁性ヨークは、磁束発生部の発生磁束を各コイルの十字方向に沿った巻線に集めている。故に、各コイルの十字方向に沿った巻線を通過する磁束密度の低下が抑制されるため、磁束発生部及びコイル間にて発生可能な操作反力となる電磁力の低下は、抑えられる。加えて、ヨークのうちで十字方向に沿った巻線に磁束を集める機能を果たし得ない部分は、削減可能となる。こうした思想に基づいて磁性ヨークの面積を低減することにより、磁束発生部と磁性ヨークとの間に生じる磁気吸引力は、低減され得る。

したがって、磁束発生部及びコイル間にて発生可能な操作反力の低下を抑えつつ、磁束発生部及び磁性ヨーク間にて発生する磁気吸引力を低減させることが可能となる。

尚、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。

本発明の一実施形態による入力デバイス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。入力デバイスの車室内での配置を説明するための図である。入力デバイスの機械的構成を説明するための図である。反力発生部の構成を模式的に示す図であって、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。反力発生部の平面図であって、この反力発生部に設けられたコイル側ヨークの構成を説明するための図である。反力発生部の斜視図であって、この反力発生部に設けられたコイル側ヨークの構成を説明するための図である。反力発生部の近傍に形成される磁界の態様を模式的に示す図である。図７との比較のための図であって、コイル側ヨークを平板状とした場合に反力発生部の近傍に形成される磁界の態様を模式的に示す図である。コイル側ヨークの形状と、各方向の力との相関を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態による入力デバイス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。入力デバイス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、操作者の手の届き易い範囲に操作ノブ７３を露出させている。この操作ノブ７３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、車両のインスツ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７３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。ナビゲーション装置２０は、図１，２に示されるように、Controller Area Network（ＣＡＮ）バス９０と接続され、入力デバイス１００等とＣＡＮ通信可能である。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。

以上の入力デバイス１００の各構成を詳しく説明する。入力デバイス１００は、図１に示すように、ＣＡＮバス９０及び外部のバッテリ９５等と接続されている。入力デバイス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。また入力デバイス１００は、各構成の作動に必要な電力を、バッテリ９５から供給される。

入力デバイス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ている。

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７３（図２参照）の位置を検出する。操作検出部３１は、検出した操作ノブ７３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７３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（図２参照）がアイコンと重なる際に、操作反力を操作ノブ７３（図２参照）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７３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７３（図２参照）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。

入力デバイス１００は、図３に示すように、可動部７０及び固定部５０等によって機械的に構成されている。

可動部７０は、磁石側ヨーク７２を有している。また可動部７０には、上述の操作ノブ７３が設けられている。可動部７０は、固定部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。可動部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、固定部５０によって予め規定されている。可動部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。

固定部５０は、ハウジング５０ａ及び回路基板５２を有している。ハウジング５０ａは、可動部７０を相対移動可能に支持しつつ、回路基板５２及び反力発生部３９等の各構成を収容する。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５０ａ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、入力デバイス１００において反力フィードバックに用いられる反力発生部３９の構成を、図３，４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、コイル側ヨーク５１、及び磁石側ヨーク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として巻回しすることにより、略四辺形に形成されている。各巻線４９は、厚さｔｃ（例えば３ｍｍ程度）となるまで巻回しされ、反力制御部３７と電気的に接続されている。各巻線４９には、反力制御部３７によって個別に電流が印加される。

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。こうした配置により、各コイル４１〜４４は、ｚ軸方向において操作平面ＯＰと対向している。各コイル４１〜４４の横断面は、実質的に正方形状に形成されている。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、十字状に配置されている。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ｘ軸方向及びｙ軸方向に沿った『＋』字型の配置により、四つのコイル４１〜４４によって四方を囲まれた中央領域５４が、形成されている。

各磁石６１〜６４は、ネオジウム磁石等であって、略四辺形の板状に形成されている。各磁石６１〜６４は、各辺の向きをｘ軸又はｙ軸に沿わせた姿勢にて、磁石側ヨーク７２を介してノブベース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、磁石側ヨーク７２に保持された状態で回路基板５２側を向く対向面６８を、それぞれ有している。各磁石６１〜６４は、各対向面６８と各コイル４１〜４４の各端面との間に所定の間隙が形成されるように、回路基板５２に取り付けられている。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のうち二つの端面と、ｚ軸方向において対向している。各対向面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軸方向のそれぞれにおいて互い違いとなっている。

コイル側ヨーク５１及び磁石側ヨーク７２は、例えば軟鉄及び電磁鋼板等の磁性材料によって形成されている。コイル側ヨーク５１は、回路基板５２において、各コイル４１〜４４の実装された実装面とは反対側の実装面に保持されている。コイル側ヨーク５１は、各コイル４１〜４４を挟んで各磁石６１〜６４の反対側に位置し、これら磁石６１〜６４の発生磁束（図７Ａ参照）を各コイル４１〜４４側に誘導している。磁石側ヨーク７２は、可動部７０に設けられたノブベース７１と磁石６１〜６４との間に配置されている。磁石側ヨーク７２は、各磁石６１〜６４の発生磁束ｍｆを誘導する磁気回路をコイル側ヨーク５１と共に形成することにより、外部への磁束ｍｆの漏れを抑制している。

以上の構成による反力発生部３９が操作ノブ７３に操作反力を作用させる原理を、図４に基づいて説明する。入力デバイス１００においては、ｘ軸方向に作用する操作反力とｙ軸方向に作用する操作反力との個別の制御が可能である。以下の説明では、四つの磁石６１〜６４からなる一体物（以下、「組磁石」という）６０が操作ノブ７３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を例として説明する。

ｘ軸方向の操作反力を発生させる場合、ｙ軸方向に並ぶ各コイル４２，４４に、反力制御部３７（図１参照）によって電流が印加される。磁石側ヨーク７２（図３参照）からコイル側ヨーク５１（図３参照）に向かう方向の上面視において、コイル４４には、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ＥＭＦ_ｙ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ＥＭＦ_ｙ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、前方向及び後方向の電磁力ＥＭＦ_ｙがそれぞれ発生する。これらｙ軸方向の電磁力ＥＭＦ_ｙ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ＥＭＦ_ｘ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ＥＭＦ_ｘが発生する。反力発生部３９は、これらの電磁力ＥＭＦ_ｘを、ｘ軸方向の操作反力として、操作ノブ７３に作用させることができる。

ここで、各コイル４１〜４４において、これらの並ぶ十字方向に沿った部分の巻線４９を、操作反力の発生に寄与する有効巻線部とする。具体的には、ｙ軸方向に並ぶ二つのコイル４２，４４は、ｙ軸方向に延伸する各二辺によってｘ軸方向の操作反力となる電磁力ＥＭＦ_ｙを生じさせる。故に、これらコイル４２，４４において、ｙ軸方向に延伸する各二辺を有効巻線部とする。同様に、ｘ軸方向に並ぶ二つのコイル４１，４３は、ｘ軸方向に延伸する各二辺によってｙ軸方向の操作反力となる電磁力ＥＭＦ_ｘを生じさせる。故に、これらコイル４１，４３において、ｘ軸方向に延伸する各二辺を有効巻線部とする。以下の説明では便宜的に、コイル４１，４３の有効巻線部を、第一有効巻線部４５ｘとし、コイル４１，４３の有効巻線部を、第二有効巻線部４５ｙとする。

次に、コイル側ヨーク５１の形状の詳細を、図５，６に基づいてさらに説明する。

コイル側ヨーク５１は、巻線４９のうちで特に各有効巻線部４５ｘ，４５ｙに、各磁石６１〜６４の発生磁束ｍｆ（図７Ａ参照）を集めるよう形成されている。こうした発生磁束ｍｆを集める機能を発揮するため、コイル側ヨーク５１は、第一延伸部５１ｘ及び第二延伸部５１ｙをそれぞれ四つずつ有している。

第一延伸部５１ｘは、第一有効巻線部４５ｘを挟んで対向面６８の反対側に位置している。第一延伸部５１ｘは、第一有効巻線部４５ｘに沿って、ｘ軸方向に延伸している。第二延伸部５１ｙは、第二有効巻線部４５ｙを挟んで対向面６８の反対側に位置している。第二延伸部５１ｙは、第二有効巻線部４５ｙに沿って、ｙ軸方向に延伸している。本実施形態では、各延伸部５１ｘ，５１ｙの幅ｗは、巻線４９の厚さｔｃよりも広くされている。

コイル側ヨーク５１は、四つの磁性部材５５等によって構成されている。各磁性部材５５は、Ｌ字状に形成されている。四つの磁性部材５５は、上面視において、中央領域５４の周囲に９０°ずつ向きを変えて回路基板５２に取り付けられている。こうした配置により、最も近接する一組の第一延伸部５１ｘ及び第二延伸部５１ｙは、Ｌ字状に連続した形態で回路基板５２に固定される。

以上のコイル側ヨーク５１を組磁石６０と組み合わせることにより形成される反力発生部３９近傍の磁界の様子を、図７に基づいて説明する。尚、図８には、コイル側ヨーク５１との比較のために、平板状に形成されたコイル側ヨーク１５１を組磁石６０と組み合わせた場合の磁界の様子を示す。

図８Ａに示されるように、コイル側ヨーク１５１は、組磁石６０の各対向面６８と全面に亘って対向している。故に、コイル側ヨーク１５１及び磁石側ヨーク７２間には、磁力線ｍｌを等間隔に並べたような磁界が形成される。こうした態様の磁界では、図８Ｂのシミュレーション結果から明らかなように、コイル４１の第一有効巻線部４５ｘを通過する磁束ｍｆの密度は、高く維持され得る。

しかし、図８Ａに示されるように、磁石６１の発生磁束ｍｆは、コイル側ヨーク１５１内において分散し、複数の経路でコイル側ヨーク１５１及び磁石側ヨーク７２を巡り、磁石６１に帰着するようになる。故に、磁石６１及びコイル側ヨーク１５１間に生じる磁気吸引力ＭＦ_ｚは、非常に大きくなる。尚、磁気吸引力ＭＦ_ｚは、各コイル４１〜４４に電流を印加していない場合にも、発生している。

対して、図７Ａに示されるように、十字型の輪郭に沿った形状のコイル側ヨーク５１と磁石側ヨーク７２との間には、磁力線ｍｌを第一延伸部５１ｘに集めたような磁界が形成される。こうした態様の磁界でも、図７Ｂのシミュレーション結果から明らかなように、コイル４１の第一有効巻線部４５ｘ通過する磁束ｍｆの密度は、高く維持され得る。

加えて、図７Ａに示されるように、コイル側ヨーク５１は、平板状のコイル側ヨーク１５１（図８Ａ参照）と比較して、対向面６８に対向する面積を低減されている。故に、磁石６１の発生磁束ｍｆにつき、コイル側ヨーク５１及び磁石側ヨーク７２を巡る経路は、減少する。そのため、磁石６１及びコイル側ヨーク５１間に生じる磁気吸引力ＭＦ_ｚの低減が可能となる。

以上説明したコイル側ヨーク５１の形状と、各方向の力ＥＭＦ_ｘ，ＥＭＦ_ｙ，ＭＦ_ｚとの相関を、図５を参照しつつ、図９に基づいてさらに説明する。図９の横軸は、各延伸部５１ｘ，５１ｙの幅ｗの広さを示している。また図９の破線は、各延伸部５１ｘ，５１ｙの幅ｗを拡大したことにより、コイル側ヨークが平板状となった場合を示している。

所定の電流又は電圧を各コイル４１〜４４に印加することによって発生可能となる各電磁力ＥＭＦ_ｘ，ＥＭＦ_ｙの強さは、各延伸部５１ｘ，５１ｙの幅ｗを減少させても、維持される。これは、コイル側ヨーク５１の各延伸部５１ｘ，５１ｙが組磁石６０の発生磁束ｍｆを各有効巻線部４５ｘ，４５ｙに集めることで、各有効巻線部４５ｘ，４５ｙを通過する磁束密度の低下が抑制されるためである。

一方で、各延伸部５１ｘ，５１ｙの幅ｗを減少させると、コイル側ヨーク５１及び組磁石６０間に生じる磁気吸引力ＭＦ_ｚは、低減される。これは、コイル側ヨーク５１のうちで、各有効巻線部４５ｘ，４５ｙに磁束ｍｆを集める機能を果たし得ない部分が削減されたことにより、組磁石６０の発生磁束ｍｆを通過させる経路が減少したためである。

ここまで説明した作用が組み合わされて発揮されることにより、組磁石６０及び各コイル４１〜４４間にて発生可能な操作反力の低下を抑えつつ、組磁石６０及びコイル側ヨーク５１間にて発生する磁気吸引力ＭＦ_ｚを低減させることが可能となる。以上によれば、可動部７０と固定部５０との間に生じる摩擦力が低減されるため、操作ノブ７３の操作フィーリングが向上可能となる。さらに、可動部７０を支持している固定部５０の強度が緩和可能となることにより、入力デバイス１００の軽量化が実現される。

加えて本実施形態のように、複数のコイル４１〜４４を備える入力デバイス１００では、組磁石６０における各対向面６８の面積が広くなるため、磁気吸引力ＭＦ_ｚが増大し易くなる。しかし、個々のコイル４１〜４４の各有効巻線部４５ｘ，４５ｙに各磁石６１〜６４の発生磁束ｍｆを集めるような上述のコイル側ヨーク５１を採用すれば、磁気吸引力ＭＦ_ｚの増大は、回避され得る。したがって、上述した形状のコイル側ヨーク５１は、複数のコイル４１〜４４を備える入力デバイス１００に特に好適なのである。

また本実施形態のように、各延伸部５１ｘ，５１ｙと各対向面６８とが各有効巻線部４５ｘ，４５ｙを挟んで対向配置される形態であれば、各対向面６８から放出される磁束ｍｆは、各有効巻線部４５ｘ，４５ｙを確実に通過し得る。加えて、各延伸部５１ｘ，５１ｙが各有効巻線部４５ｘ，４５ｙに沿って延伸する形状であれば、各有効巻線部４５ｘ，４５ｙ全体の磁束密度を高めつつ、各対向面６８と対向するコイル側ヨーク５１の面積を低減させることが可能となる。したがって、上述の構成は、電磁力ＥＭＦ_ｘ，ＥＭＦ_ｙの低下抑制と磁気吸引力ＭＦ_ｚの低減とを両立するために好適なのである。

さらに本実施形態のように、近接した第一延伸部５１ｘ及び第二延伸部５１ｙを互いに連続させれば、各延伸部５１ｘ，５１ｙが細長く延伸した形状であっても、各延伸部５１ｘ，５１ｙの回路基板５２への固定は、確実になされ得る。故に、磁気吸引力ＭＦ_ｚを低減させるためにコイル側ヨーク５１が小型化されていても、回路基板５２からのコイル側ヨーク５１の離脱は、防がれ得る。加えて、各延伸部５１ｘ，５１ｙを形成する磁性部材５５をＬ字状のとすることにより、各有効巻線部４５ｘ，４５ｙに磁束ｍｆを集める機能を果たし得ない部分は、最小限となり得る。したがって、入力デバイス１００は、高い信頼性を獲得したうえで、磁気吸引力ＭＦ_ｚの低減を果たすことができる。

また加えて本実施形態のように、回路基板５２にコイル側ヨーク５１が実装される形態では、回路基板５２の実装面積が、コイル側ヨーク５１によって狭められてしまう。しかし、上述の如くコイル側ヨーク５１の小型化が実現されることによれば、磁気吸引力ＭＦ_ｚの低減に加えて、実装面積を拡大する効果が、さらに獲得される。故に、コイル側ヨーク５１を小型化する上述の構成は、当該ヨーク５１を回路基板５２に実装させる形態に、特に好適なのである。

尚、本実施形態において、コイル４１〜４４が特許請求の範囲に記載の「コイル」に相当し、固定部５０が特許請求の範囲に記載の「第二保持体」に相当し、コイル側ヨーク５１が特許請求の範囲に記載の「磁性ヨーク」に相当する。また、組磁石６０が特許請求の範囲に記載の「磁束発生部」に相当し、可動部７０が特許請求の範囲に記載の「第一保持体」に相当し、操作ノブ７３が特許請求の範囲に記載の「操作部」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明による一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態の変形例１では、可動部が、四つのコイル及びコイル側ヨークを保持している。そして、固定部が、組磁石及び磁石側ヨークを保持している。以上の変形例１のように、操作力の入力によってコイル側ヨークが移動する形態であっても、当該ヨークを小型化することによれば、上記実施形態と同様の効果が発揮される。

上記実施形態において、コイル側ヨーク５１は、各延伸部５１ｘ，５１ｙを形成するＬ字状の磁性部材５５を四つ組み合わせることにより、十字型の輪郭を模った形状とされていた。しかし、コイル側ヨークの形状は、各有効巻線部に磁束を集めることができれば、適宜変更されてよい。例えば、第一延伸部及び第二延伸部を形成する略四辺形状の磁性部材を四つ組み合わせることにより、コイル側ヨークが構成されていてもよい。又は、第一延伸部及び第二延伸部は、互いに離間していてもよい。或いは、全ての第一延伸部及び第二延伸部が、互いに繋げられていてもよい。さらに、第一延伸部の幅と第二延伸部の幅とが互いに異なってしてもよい。加えて、各延伸部の幅は、各有効巻線部の厚さよりも僅かに狭くされていてもよい。こうした形態であれば、磁気吸引力ＭＦ_ｚは、いっそう低減され得る。

またさらに、コイル側ヨークは、有効巻線部とそれ以外の他部との間にて、板厚に差異を設けた形状であってもよい。具体的には、ｚ軸方向において有効巻線部と重なる部分の板厚は、他部と重なる部分の板厚よりも厚くされている。こうした形状のコイル側ヨークであれば、上述したような有効巻線部に磁束ｍｆを集める機能が発揮可能となる。

そしてさらに、コイル側ヨークには、凹凸形状が付与されていてもよい。具体的には、ｚ軸方向において有効巻線部と重なる部分を凸形状とすることにより、コイル側ヨークと有効巻線部とがより近づけられている。こうした形状のコイル側ヨークであれば、上述したような有効巻線部に磁束ｍｆを集める機能が発揮可能となる。また、上述のように板厚の差異を設ける形状と、凹凸を付与した形状とが組み合わされることで、有効巻線部に磁束ｍｆを集める機能がいっそう高められてもよい。

上記実施形態において、反力発生部は、四つの磁石及び四つのコイルによって、操作反力を発生させる構成であった。しかし、反力発生部の備える磁石の数、形状、配置等は、適宜変更されてよい。例えば、磁石６１〜６４を組み合わせた組磁石６０に替えて、Ｎ極とＳ極とが互い違いとなるような磁極を着磁させた一つの磁石が、「磁束発生部」として設けられていてもよい。また、複数の磁石を用いる形態において、個々の磁石の形状は、例えば長方形等、適宜変更されてよい。さらに、各コイルの横断面の形状も、例えば長方形等、適宜変更されてよい。

上記実施形態において、コイル側ヨーク５１は、回路基板５２に固定されていた。しかし、コイル側ヨークを保持する部品は、適宜変更されてよい。例えば、ハウジング等が、コイル側ヨークを直接的に保持していてもよい。また、各コイルは、例えばコイル側ヨークを介して、回路基板等の固定体の構成に保持されていてもよい。さらに、各磁石は、磁石側ヨークを介することなく、ノブベースに直接的に保持されていてもよい。

上記実施形態では、操作ノブ７３に規定された操作平面ＯＰの方向が車両の水平方向に沿う姿勢にて、入力デバイス１００は、車両に搭載されていた。しかし、入力デバイス１００は、操作平面ＯＰが車両の水平方向に対し傾斜した姿勢にて、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、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、ナビゲーション装置２０を操作するための遠隔操作デバイスとして、センターコンソールに設置された入力デバイス１００に、本発明を適用した例を説明した。しかし、センターコンソールに設置されたシフトレバー等のセレクタ、及びステアリングに設けられたステアリングスイッチ等に、本発明は適用可能である。さらに、インスツルメントパネル、ドア等に設けられた窓側のアームレスト、及び後部座席の近傍等に設けられた種々の車両の機能操作デバイスに、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、本発明を適用された入力デバイスは、採用可能である。

ＥＭＦ_ｘ，ＥＭＦ_ｙ電磁力、ＭＦ_ｚ磁気吸引力、ｍｆ磁束、４１〜４４コイル、４５ｘ第一有効巻線部（有効巻線部）、４５ｙ第二有効巻線部（有効巻線部）、４９巻線、５０固定部（第二保持体）、５１コイル側ヨーク（磁性ヨーク）、５１ｘ第一延伸部、５１ｙ第二延伸部、５２回路基板、６０組磁石（磁束発生部）、６１〜６４磁石、６８対向面、７０可動部（第一保持部）、７３操作ノブ（操作部）、１００入力デバイス

Claims

電流を印加される巻線（４９）が巻回しされ、十字状に配置された四つのコイル（４１〜４４）と、
前記巻線の巻回軸方向において前記四つのコイルと対向する対向面（６８）を有し、電流を印加された前記巻線との間で発生させる電磁力（ＥＭＦ_ｘ，ＥＭＦ_ｙ）により、前記四つのコイルと対向する平面（ＯＰ）に沿って前記四つのコイルに対し相対移動可能に設けられた磁束発生部（６０）と、
前記四つのコイルを挟んで前記磁束発生部の反対側に位置し、前記四つのコイルのうち、十字方向に沿った巻線（４５ｘ，４５ｙ）に、前記磁束発生部の発生磁束（ｍｆ）を集める磁性ヨーク（５１）と、を備え、
各前記コイルは、前記十字方向に沿ったｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに延伸する四辺を形成するよう前記巻線を巻回しされ、
前記磁性ヨークは、
前記ｘ軸方向に並ぶ二つの前記コイル（４１，４３）において当該ｘ軸方向に延伸する各二辺（４５ｘ）を挟んで前記対向面の反対側に位置し、当該各二辺に沿って延伸する第一延伸部と、
前記ｙ軸方向に並ぶ二つの前記コイル（４２，４４）において当該ｙ軸方向に延伸する各二辺（４５ｙ）を挟んで前記対向面の反対側に位置し、当該各二辺に沿って延伸する第二延伸部と、を形成することを特徴とする入力デバイス。
互いに最も近接する一組の前記第一延伸部及び前記第二延伸部は、互いに連続することを特徴とする請求項１に記載の入力デバイス。
前記磁性ヨークを実装する回路基板（５２）、をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の入力デバイス。
操作力が入力される操作部（７３）を有し、前記四つのコイルを保持する第一保持体（７０）と、
前記磁束発生部を保持する第二保持体（５０）と、を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の入力デバイス。