JP6034242B2 - 操作装置 - Google Patents

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Description

本発明は、操作装置に関する。
従来、操作性を確保するなどの観点から、操作方法が異なる複数のスイッチを統合した操作装置が知られている。たとえば特許文献1には、回転操作されるダイヤルノブおよび押圧操作されるプッシュノブが組み合わせられた車両用の操作装置が開示されている。ダイヤルノブを回転操作することにより変速機のシフトレンジが切り替えられる。また、プッシュノブを押圧操作することによりエンジンの始動または停止が切り替えられる。
特開2010−137623号公報
操作装置の操作対象あるいは搭載先は多種多様である。このため、操作装置の操作性あるいは動作方式などに対して様々な要求がある。
たとえば特許文献1のプッシュノブは、押す力が解除されたときに元の基準位置に自動復帰するいわゆるモーメンタリ動作を行う。この点、近年では当該プッシュノブに対していわゆるオルタネート動作が要求される場合もある。オルタネート動作とは、押す力が解除されても変位した位置を維持し、もう一度押圧されたとき元の基準位置に復帰する動作をいう。
しかし、回転操作および押圧操作を両立させつつ、押圧操作に際していわゆるオルタネート動作を実現するための具体的な構成は未だ提案されていない。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回転操作および押圧操作を両立させつつ押圧操作に際してオルタネート動作を実現することができる操作装置を提供することにある。
上記課題を解決する操作装置は、ノブの回転操作に伴いその回転中心軸回りに回転するとともにノブの押圧操作に伴い上昇方向へ向けた付勢力に抗して下降する被規制部材と、被規制部材が挿入されてその昇降を許容するとともに被規制部材の回転に連動してノブと同軸で回転する筒状の規制部材と、を備えている。また、規制部材の内部には、案内部が設けられている。この案内部は、ノブの押圧に伴う被規制部材の下降を規制部材の回転に変換しつつ前記押圧が解除されたとき被規制部材の上昇を規制する。この状態でノブが再度押圧されたとき、案内部はノブの再度の押圧に伴う被規制部材の下降を規制部材の回転に変換することにより前記上昇が規制された状態を解除しつつ再度の押圧が解除されたとき被規制部材の上昇を許容する。
この構成によれば、ノブの回転操作および押圧操作を両立させつつ押圧操作に際していわゆるオルタネート動作を実現することができる。
上記操作装置において、前記規制部材は、筒状の内側規制部材と筒状の外側規制部材とを備えて構成してもよい。内側規制部材は、自身の外周面から端部が突出する被規制部材の昇降を許容しかつノブの回転操作に伴う被規制部材の回転に対してのみ連動してノブと同軸で回転する。外側規制部材は、前記突出する被規制部材の端部を含む内側規制部材の外周を囲むように設けられるとともに自身の内部に前記案内部を有しノブの押圧操作に伴いノブと同軸で回転する。この構成によれば、ノブの回転操作および押圧操作をそれぞれ内側規制部材の回転運動および外側規制部材の回転運動として明確に区別することができる。
また、上記操作装置において、ノブの回転操作に伴う内側規制部材の回転を検出する第1の検出器と、ノブの押圧操作に伴う外側規制部材の回転を検出する第2の検出器と、を備えてもよい。この構成によれば、ノブの回転操作と押圧操作とを明確に切り分けて検出することができる。
また、上記操作装置において、外側規制部材の周面にはその円周方向に沿って起伏を設け、前記第2の検出器は前記起伏を利用して外側規制部材の回転を検出するようにしてもよい。
この構成によれば、ノブの押圧操作に係るストローク量にかかわらず外側規制部材の回転の検出タイミングを設定することが可能となる。
また、上記操作装置において、外側規制部材の円周方向に沿って複数の前記案内部が並んで設けられてもよい。このとき、ノブが押圧操作される毎に外側規制部材は同じ方向へかつ案内部の数に応じた一定量だけ回転する。
この構成によれば、被規制部材が連続して同じ案内部に案内されることがないので、被規制部材を案内することによる案内部の消耗が抑制される。
本発明によれば、操作装置において、回転操作および押圧操作を両立させつつ押圧操作に際してオルタネート動作を実現することができる。
一実施の形態におけるシフト装置の外観を示す斜視図。 ノブを上から見た平面図。 シフタの分解斜視図。 シフト装置をノブの押圧方向に沿って切断した断面図。 外側規制部材とマイクロスイッチとの位置関係を示すシフタの要部斜視図。 ノブの押圧操作に伴うピンの内側規制部材に対する変位を示すシフタの要部斜視図。 (a)は、ノブの押圧操作に伴うピンの案内部に対する変位を示すために外側規制部材の一部を破断した斜視図、(b)は、案内部の構成を示す外側規制部材の要部展開図。 (a),(b)は、ノブの押圧操作に伴う外側規制部材の回転位置とマイクロスイッチとの位置関係を示すシフト装置の要部斜視図。 (a),(b)は、外側規制部材の回転位置とマイクロスイッチとの位置関係を示す外側規制部材の下面図。 (a)は初期位置に保持されているときのピンの外側規制部材に対する位置を示す要部断面図、(b)はノブが押圧されたときのピンの外側規制部材に対する位置を示す要部断面図、(c)はノブに対する押圧が解除されて保持位置に保持されているときのピンの外側規制部材に対する位置を示す要部断面図。 (a)はノブに対する押圧が解除されて保持位置に保持されているときのピンの外側規制部材に対する位置を示す要部断面図、(b)は保持位置に保持されていたノブが押圧されたときのピンの外側規制部材に対する位置を示す要部断面図、(c)はノブに対する押圧が解除されたときのピンの外側規制部材に対する位置を示す要部断面図。 ノブの押圧が中途半端であった場合のピンの移動軌跡を示す外側規制部材の要部断面図。 シフト装置の電気的な構成を示すブロック図。 従来の押しボタンスイッチの概略構成を示す断面図。
以下、操作装置を車両に搭載されるバイワイヤ方式のシフト装置に具体化した一実施の形態を説明する。シフト装置は運転席の近傍に設けられて変速機のレンジを切り替える際に操作される。
<シフト装置の概略>
図1に示すように、シフト装置11は車体に固定される直方体状のハウジング12および当該ハウジング12の上部に支持された円柱状のノブ13を備えている。ハウジング12は、下部カバー21、中間ケース22および上部カバー23が組み合わせられてなる。ノブ13は自身の中心軸Oに沿ってハウジング12の上面に対して近接または離間する方向へ移動可能、かつ中心軸Oを中心として回転可能に設けられている。図1に矢印Dpで示されるように、ノブ13はハウジング12の上面に対して近接する方向へ向けて押圧操作される。また、図1に矢印Drで示されるように、ノブ13は中心軸Oを中心として回転操作される。ノブ13の下部周面には鍔部13aが設けられている。
図2に示されるように、ノブ13を上から見たとき、ノブ13の12時位置はホームポジション「H」に設定されている。ノブ13には、ホームポジション「H」を基準とする時計回りにニュートラルレンジ「N」およびリバースレンジ「R」がそれぞれ設定されている。またノブ13には、ホームポジション「H」を基準とする反時計回りにニュートラルレンジ「N」およびドライブレンジ「D」がそれぞれ設定されている。ホームポジション「H」を基準としてノブ13が時計回りへ回転操作されることにより、変速機のレンジはニュートラルレンジ「N」、リバースレンジ「R」の順に切り替わる。また、ホームポジション「H」を基準としてノブ13が反時計回りへ回転操作されることにより、変速機のレンジはニュートラルレンジ「N」、ドライブレンジ「D」の順に切り替わる。
なお、時計方向におけるニュートラルレンジ「N」およびリバースレンジ「R」は、ホームポジション「H」を基準として時計方向へ30°の角度範囲において等間隔に設定される。また、反時計方向におけるニュートラルレンジ「N」およびドライブレンジ「D」はホームポジション「H」を基準として反時計方向へ30°の角度範囲において等間隔に設定される。すなわち、変速機のレンジを切り替える際、ノブ13は時計方向または反時計方向へ最大で30°だけ回転操作される。
また、ノブ13が下方へ押圧操作されたとき、変速機のレンジはパーキングレンジ「P」に切り替えられる。このとき、ノブ13は押圧される前の元の位置に対して下降した位置に保持される(図10(c)の保持状態)。図2に白抜き矢印で示されるように、変速機がパーキングレンジ「P」に維持されている状態でノブ13がもう一度押圧操作されたとき、ノブ13の保持状態が解除されてノブ13は元の位置へ復帰する。これにより、ノブ13の回転操作によるシフトレンジの切り替えが可能となる。なお、ノブ13が元の位置に復帰したときであれ、ノブ13が回転操作されるまで変速機はパーキングレンジ「P」に維持される。
<シフト装置の構成>
つぎに、シフト装置の構成を詳細に説明する。まずシフト装置の機械的な構成を説明する。
図3に示すように、ハウジング12は、下部カバー21、中間ケース22および上部カバー23が上下方向において組み合わせられてなる。
下部カバー21は上方へ向けて開口する直方体状に形成されている。下部カバー21の互いに対向する2つの長側壁の上部にはそれぞれ上方へ延びる2つのアーム31,31が設けられている。各アーム31には孔31aが形成されている。また、下部カバー21の2つの長側壁に交わる2つの短側壁の一方には配線などの引出し口32が設けられている。なお、下部カバー21の内底部には基板41が固定される。基板41の上面には磁気センサ42が設けられている。
中間ケース22も上方へ向けて開口する直方体状に形成されている。中間ケース22の互いに対向する2つの長側壁の外面にはそれぞれ2つの爪33,33が設けられている。図3では1つの長側壁に設けられる2つの爪33,33のみ示されている。また、中間ケース22の底壁の中央付近には円形の挿通孔34が形成されている。また、中間ケース22の2つの長側壁に交わる2つの短側壁の一方の下部から底壁の一部にわたって配線などの引出し口35が形成されている。
上部カバー23は矩形板状に形成されている。上部カバー23の上面には段付き円柱状の突部36が設けられている。突部36は上部カバー23の上面に設けられた大径部36aおよび大径部36aの上面に設けられた小径部36bを有している。また、上部カバー23の中央には小径部36bの上面から上部カバー23の底面まで貫通する貫通孔37が形成されている。貫通孔37は円柱状の主孔37aおよび角柱状の2つの副孔37b,37bからなる。2つの副孔37b,37bは主孔37aの半径方向において互いに反対側に設けられている。なお、上部カバー23の下面における貫通孔37の周囲には、2つのマイクロスイッチ43,44が固定される。これらマイクロスイッチ43,44は貫通孔37を間に挟んで互いに対向する。
上部カバー23の貫通孔37には、上端にノブ13が固定されたロッド50の下端が上方から挿入される。ロッド50の先端付近には角柱状のピン51が取り付けられている。ピン51はロッド50の軸線に直交する方向へ貫通し、その両端はそれぞれロッド50の周面から突出している。また、ピン51をその軸方向から見たとき、4つの角部のうちピン51の軸線に対して互いに反対側に位置する2つの角部は上下を向いている。そして、ロッド50は貫通孔37の主孔37aに、ピン51の両端部分は貫通孔37の2つの副孔37b,37bにそれぞれ挿入される。なお、ロッド50におけるノブ13とピン51との間には圧縮コイルばね52が装着される。
ピン51を含むロッド50の下端部には、ノブ13の回転操作および押圧操作を許容しつつノブ13の押圧操作に際していわゆるオルタネート動作を実現するための構成が設けられる。すなわち、上部カバー23を上から下へ貫通したロッド50の下端部には段付き円筒状の内側規制部材53および鍔付き円筒状の外側規制部材54がそれぞれ同心状に装着される。ロッド50の下端部には内側規制部材53が下方から挿入される。ロッド50に通された内側規制部材53にはさらに外側規制部材54が下方から挿入される。なお、内側規制部材53および外側規制部材54は、それぞれ合成樹脂材料により一体形成されている。
内側規制部材53は大径部53aおよび大径部53aの下部に設けられた小径部53bを有している。大径部53aの周壁には自身の軸方向へ伸びる2つのスリット54a,54bが形成されている。2つのスリット54a,54bは大径部53aの半径方向において互いに反対側に位置している。2つのスリット54a,54bは大径部53aの上端縁を切り欠くかたちで設けられるとともに、ピン51の両端部がそれぞれ上方から進入可能とされている。すなわち、ピン51の両端部と2つのスリット54a,54bとの内側規制部材53の回転方向における位置を一致させることによりロッド50の大径部53aへの挿入が許容される。大径部53aの外径は、ピン51の長さよりも短く設定されている。このため、2つのスリット54a,54bに進入したピン51の両端部は大径部53aの周面から突出する。
外側規制部材54は円筒状の本体筒部55および本体筒部55の下部外周に設けられた環状の鍔部56を有している。本体筒部55の内周面には一対の溝57a,57bおよび一対の溝58a,58bが設けられている。各溝57a,57b、58a,58bは本体筒部55の上面を基準として本体筒部55の軸方向に沿って下方へ向かう一定範囲にわたって設けられる。本体筒部55を上から見たとき、各溝57a,57b、58a,58bは本体筒部55の円周方向において90°間隔で設けられている。また、本体筒部55を上から見たとき、一対の溝57a,57bおよび一対の溝58a,58bはそれぞれ本体筒部55の半径方向において互いに反対側に位置している。一対の溝57a,57bおよび一対の溝58a,58bにはそれぞれピン51の両端部が上方から進入可能とされている。
なお、本体筒部55の内部にはノブ13の押圧操作に伴うオルタネート動作を実現するための構成が設けられる。当該構成については後に詳述する。
上部カバー23の下方へ突出するロッド50の先端部に内側規制部材53および外側規制部材54をそれぞれ取り付けた状態を維持しつつ、上部カバー23は中間ケース22の上部に取り付けられる。上部カバー23を中間ケース22に取り付ける際、内側規制部材53の小径部53bは中間ケース22の挿通孔34に上方から挿入される。上部カバー23の四隅に図示しないボルトをそれぞれ上方から挿入し中間ケース22の上部四隅に締め付けることにより、上部カバー23は中間ケース22の上部に固定される。
挿通孔34を上から下へ貫通して中間ケース22の底面から露出する内側規制部材53の小径部53bの先端には円柱状の永久磁石59が下方から取り付けられる。正確には、永久磁石59の上面中央に設けられた軸部59aが小径部53bの先端に挿入された状態で固定される。そして永久磁石59が小径部53bに固定されて中間ケース22の底部に露出した状態で、基板41が固定された下部カバー21が中間ケース22の下部に取り付けられる。すなわち、中間ケース22と下部カバー21とを互いに近接させつつ2つを1組とする2組のアーム31の間に中間ケース22を進入させる。各アーム31の孔31aが中間ケース22の各爪33に係合することにより、下部カバー21は中間ケース22の下部に固定される。
図4に示すように、前述のように構成されるシフト装置11は、たとえばインストルメントパネル63の内部にノブ13の上部が車室内に露出する状態で設けられる。
ノブ13の下面と突部36(小径部36b)の上面との間には圧縮コイルばね52が若干圧縮された状態に保持されている。ノブ13は圧縮コイルばね52の弾性力により常時上方(突部36に対して離れる方向)へ付勢される。ノブ13の上方への移動は、ノブ13の鍔部13aがインストルメントパネル63の内面に係合することにより規制される。
下部カバー21と中間ケース22との間に形成される第1の室61には、基板41および永久磁石59が収容されている。基板41上の磁気センサ42と永久磁石59とは上下方向において互いに対向している。
中間ケース22と上部カバー23との間に形成される第2の室62には、2つのマイクロスイッチ43,44、内側規制部材53および外側規制部材54がそれぞれ収容されている。
2つのマイクロスイッチ43,44は上部カバー23の下面に設けられた支持部23a,23aに固定されている。2つのマイクロスイッチ43,44のアクチュエータ部43a,44a(図4ではアクチュエータ部44aのみ示す。)は、外側規制部材54の半径方向において鍔部56の周面と対向している。なお、アクチュエータ部43a,44aは自身に外力が印加されて変位することによりマイクロスイッチ43,44の内部接点を閉じる。
内側規制部材53および外側規制部材54の上下両面は、中間ケース22の内底面および上部カバー23の内頂面に対してそれぞれ摺動可能に接触している。また、内側規制部材53の外周面と外側規制部材54の内周面との間には僅かな隙間が形成される。すなわち、内側規制部材53と外側規制部材54とは互いに相対回転可能である。
図5に示すように、ノブ13が押圧操作されていない初期状態においては、内側規制部材53および外側規制部材54の円周方向におけるスリット54a,54bと溝57a,57bとの位置、またはスリット54a,54bと溝58a,58bとの位置が互いに一致する。ピン51の両端部はスリット54a,54bを介して溝57a,57bまたは溝58a,58bの内部に進入した状態に維持される。また、ノブ13が初期状態に維持されているとき、ピン51はスリット54a,54bの上部および溝57a,57bまたは溝58a,58bの上部に保持される。したがって、ノブ13が回転操作されたとき、ピン51がスリット54a,54bおよび溝57a,57bまたは溝58a,58bの内側面における上部に係合することにより、内側規制部材53および外側規制部材54は一体的に回転する。
ノブ13が図6に二点鎖線で示される初期状態に維持されている場合にノブ13が押圧操作されたとき、図6に実線で示されるようにピン51はスリット54a,54bに沿って下方へ移動する。すなわち、内側規制部材53はノブ13の押圧操作の影響を受けない。
これに対し、外側規制部材54はノブ13の押圧操作に伴い回転する。これは、外側規制部材54(本体筒部55)の内部に設けられる、ノブ13の押圧操作に伴うオルタネート動作を実現するための構成に起因する。ノブ13が押圧操作されたとき、ピン51の両端は外側規制部材54の溝57a,57bまたは溝58a,58bに沿って下方へ移動するところ、オルタネート動作を実現するための構成に起因してピン51の下方への直線運動が外側規制部材54の回転運動に変換される。
<オルタネート動作を実現するための構成>
つぎに、ノブ13の押圧操作に伴うオルタネート動作を実現するための構成について説明する。
図7(a)に示すように、本体筒部55の内部にはノブ13の押圧操作に伴うオルタネート動作を実現するための構成として、4つの案内部70(図7では1組のみ示す。)が設けられる。これら案内部70は外側規制部材54の回転方向において並んで設けられる。具体的には、案内部70は、溝57aと溝58aとの間、溝58aと溝57bとの間、溝57bと溝58bとの間、および溝58bと溝57aとの間にそれぞれ設けられる。各案内部70はすべて同一の構造を有しているので、ここでは各案内部70を代表して溝57aと溝58aとの間の案内部70について説明する。
図7(b)に示すように、案内部70は外側規制部材54の内周面に形成された第1および第2の縦溝71,72ならびに第1および第2の横溝73,74を有している。また、外側規制部材54の内周面には2つの溝57a,58a、第1および第2の縦溝71,72ならびに第1および第2の横溝73,74が形成されることにより第1〜第3の案内突部81〜83が形成されている。第1および第2の案内突部81,82はそれぞれ外側規制部材54の下部に、第3の案内突部83は外側規制部材54の上部かつ第1および第2の案内突部81,82の上方に設けられている。
第1および第2の縦溝71,72は外側規制部材54の円周方向において互いに隣り合う溝57aと溝58aとの間に等間隔に設けられている。第1の縦溝71は外側規制部材54の円周方向において溝57aに近い側に、第2の縦溝72は外側規制部材54の円周方向において溝58aに近い側に設けられている。第1および第2の縦溝71,72はそれぞれ外側規制部材54の軸線方向に延びるとともに、外側規制部材54の底面から中間部位までの範囲にわたって設けられている。第1および第2の縦溝71,72の下部は外側規制部材54の底面に開口している。第1の縦溝71の上部は溝57aの下部に連結されている。また、第1の横溝73は第1の縦溝71の上部と第2の縦溝72の上部との間に連結されている。第2の横溝74は第2の縦溝72の上部と溝58aの下部との間に連結されている。すなわち、2つの溝57a,58a、第1および第2の縦溝71,72、ならびに第1および第2の横溝73,74は互いに連通している。これら溝に沿ってピン51は移動する。
第1の案内突部81は溝57aの下部に設けられている。第1の案内突部81の上部には案内面81aが形成されている。第2の案内突部82は第1の縦溝71と第2の縦溝72との間に設けられている。第2の案内突部82の上部には案内面82aが形成されている。2つの案内面81a,82aは、それぞれ反時計方向(図7(a),(b)中の右方向)へ向かうにつれて外側規制部材54の下面を基準とする第1および第2の案内突部81,82の高さが低くなるように傾斜する曲面状に設けられている。なお、溝58aの下部には隣接する案内部70の第1の案内突部81が設けられている。
第3の案内突部83の下部には案内面83a、水平面83b、垂直面83cおよび案内面83dが設けられている。外側規制部材54の円周方向における溝57aに近い側から、案内面83a、水平面83b、垂直面83c、案内面83dの順に並んでいる。案内面83a、水平面83b、垂直面83cおよび案内面83dは互いに連続している。
案内面83aは、外側規制部材54の軸線方向において、第1の縦溝71および第2の案内突部82(案内面82a)の一部分に対向している。案内面83aは反時計方向(図7(a),(b)中の右方向)へ向かうにつれて外側規制部材54の上面を基準とする第3の案内突部83の高さが低くなるように傾斜する曲面状に設けられている。
水平面83bは、外側規制部材54の軸線方向において、第2の案内突部82(案内面82a)に対向している。水平面83bは外側規制部材54の下面に対して平行をなしている。
垂直面83cは水平面83bに対して直交するとともに、水平面83bを基準として下方へ延びている。垂直面83cは、第2の案内突部82における第2の縦溝72側の側面に対して同一の平面上に位置する。
案内面83dは、外側規制部材54の軸線方向において、第2の縦溝72およびその右隣に隣接する他の案内部70の第1の案内突部81(案内面81a)の一部分に対向している。案内面83dは、先の案内面83aと同様に、反時計方向(図7(a),(b)中の右方向)へ向かうにつれて外側規制部材54の上面を基準とする第3の案内突部83の高さが低くなるように傾斜する曲面状に設けられている。ただし、案内面83dの傾き(傾斜の度合い)は案内面83aよりも大きく設定されている。
<ピンの移動経路>
つぎに、ピン51の移動経路について説明する。ピン51の両端は外側規制部材54の半径方向において互いに反対側に位置する2つの案内部70,70によって案内される。ここでは、一つの案内部70に対するピン51の経路を説明する。
図7(a)に示すように、ノブ13が押圧操作されない初期状態に維持されているとき、ピン51は溝57aの上部である初期位置P1に保持されている。
この初期状態でノブ13が下方へ押圧操作されたとき、ピン51は矢印D1で示されるように溝57aに沿って下方へ移動して案内面81aに接触しさらに案内面81aに案内されつつ下方へ移動する。このとき、案内面81aに対するピン51の下方への押圧力は案内面81aによって外側規制部材54の時計方向へ向けた回転力に変換される。このため、ピン51が案内面81aに案内されて下方へ移動するにつれて外側規制部材54は時計方向(図7(a)中の右方向)へ回転する。やがてピン51は案内面81aを越えて第1の案内突部81と第2の案内突部82との間に押し込まれる。
ピン51がたとえば第1の押込み位置P2まで押し込まれた状態でノブ13に対する押圧力が解除されたとき、圧縮コイルばね52の弾性力によってピン51は上方へ移動して案内面83aに接触しさらに案内面83aに案内されつつ上方へ移動する。このとき、案内面83aに対するピン51の上方への押圧力は案内面83aの傾斜によって外側規制部材54の時計方向へ向けた回転力に変換される。このため、ピン51が案内面83aに案内されて上方へ移動するにつれて外側規制部材54は時計方向へ回転する。やがてピン51は案内面83aを越えて水平面83bに至る。ピン51が勢い余って水平面83bを通り過ぎようとしたときであれ、当該移動はピン51が垂直面83cに当接することにより規制される。このため、案内面83aにより案内されてきたピン51は水平面83b内で停止する。ピン51は圧縮コイルばね52の弾性力によって水平面83bに押し付けられることによって保持位置P3に保持される。このとき、ピン51は案内面83a、水平面83bおよび垂直面83cによって形成される凹状の部分に嵌った状態に維持されるので、がたつきなども少なく好適に保持位置P3に保持される。
ピン51が保持位置P3に保持された状態で再びノブ13が押圧操作されたとき、ピン51は矢印D3で示されるように下方へ移動して案内面82aに接触しさらに案内面82aに案内されつつ下方へ移動する。このとき、案内面82aに対するピン51の下方への押圧力は案内面82aの傾斜によって外側規制部材54の時計方向へ向けた回転力に変換される。このため、ピン51が案内面82aに案内されて下方へ移動するにつれて外側規制部材54は時計方向へ回転する。やがてピン51は案内面82aを越えて第2の案内突部82とこれに隣接する他の案内部70の第1の案内突部81との間に押し込まれる。
ピン51がたとえば第2の押込み位置P4まで押し込まれた状態でノブ13に対する押圧力が解除されたとき、矢印D4で示されるようにピン51は圧縮コイルばね52の弾性力によって上方へ移動して案内面83dに接触しさらに案内面83dに案内されつつ上方へ移動する。このとき、案内面83dに対するピン51の上方への押圧力は案内面83dの傾斜によって外側規制部材54の時計方向へ向けた回転力に変換される。このため、ピン51が案内面83dに案内されて上方へ移動するにつれて外側規制部材54は時計方向へ回転する。やがてピン51は案内面83dを越えて溝58aに至る。その後、ピン51は圧縮コイルばね52の弾性力によって溝58aに沿って上方へ移動してつぎの初期位置P1となる高さまで戻る。
なお、図8(a)に示すように、ノブ13が押圧操作されていない初期状態において、ノブ13が1回だけ押圧操作されたとき、図8(b)に示されるように、外側規制部材54は時計方向へ45°だけ回転する。ノブ13が押圧操作される毎に外側規制部材54は45°だけ時計方向へ回転する。
<鍔部>
つぎに、外側規制部材54の鍔部56について説明する。
図9(a)に示すように、鍔部56の外周面には4つの検出突部56a,56b,56c,56dが設けられている。外側規制部材54を下から見たとき、各検出突部56a〜56dは外側規制部材54の中心軸O回りに90°間隔で設けられている。各検出突部56a〜56dの頂部は、鍔部56の外周面に一致する仮想円C1に対して同心かつ大径の仮想円C2に一致する円弧面とされている。また、各検出突部56a〜56dの中心軸O回りにおける頂部を基準とする両端部は滑らかに鍔部56の外周面に連続している。
図9(a)に示されるように、ノブ13が押圧操作されていない初期状態に維持されているとき、マイクロスイッチ43のアクチュエータ部43aは、鍔部56の外周面における2つの検出突部56c,56dの中間部分に対応して位置している。このとき、マイクロスイッチ43はオフ状態に維持される。また、ノブ13が押圧操作されていない初期状態に維持されているとき、マイクロスイッチ44のアクチュエータ部44aは、鍔部56の外周面における2つの検出突部56a,56bの中間部分に対応して位置している。このとき、マイクロスイッチ44はオフ状態に維持される。
図9(b)に示されるように、ノブ13が1回だけ押圧操作されたとき、外側規制部材54は図中の反時計方向へ45°だけ回転する。外側規制部材54の回転に伴い、両アクチュエータ部43a,44aは両検出突部56b,56dに押圧されることにより徐々にマイクロスイッチ43,44の内部に退避する方向へ移動する。両アクチュエータ部43a,44aが両検出突部56b,56dの頂部に至ったとき、マイクロスイッチ43,44はそれぞれオン状態になる。この状態でノブ13がもう一度だけ押圧操作されたとき、外側規制部材54は図中の反時計方向へさらに45°だけ回転する。これにより、アクチュエータ部44aは検出突部56bを乗り越えて鍔部56の外周面における2つの検出突部56b,56cの中間部分に対応する位置に至る。また、アクチュエータ部44aは検出突部56dを乗り越えて鍔部56の外周面における2つの検出突部56d,56aの中間部分に対応する位置に至る。このとき、両マイクロスイッチ43,44はそれぞれオフ状態となる。このように両マイクロスイッチ43,44はノブ13が押圧操作される毎にオフとオンとを交互に繰り返す。
<オルタネート動作>
つぎに、ノブ13の押圧操作に伴うオルタネート動作について説明する。
図10(a)に示すように、ノブ13が押圧操作されない基準位置Psに保持されているとき、ピン51は溝57aの上部である初期位置P1に保持されている。なお、ノブ13の基準位置Psはノブ13の上面の位置を示す。
図10(b)に示すように、基準位置Psにあるノブ13が圧縮コイルばね52の弾性力に抗して下方へ押圧操作されたとき、ピン51は溝57aに沿って下方へ移動し、さらに案内面81aに案内されて第1の押込み位置P2に至る。このとき、ピン51が案内面81aに案内されて下方へ移動するにつれて外側規制部材54は時計方向へ回転する。
図10(c)に示すように、ピン51が第1の押込み位置P2まで押し込まれた状態でノブ13に対する押圧力が解除されたとき、圧縮コイルばね52の弾性力によってピン51は上方へ移動し、さらに案内面83aに案内されて保持位置P3に至る。このとき、ピン51が案内面83aに案内されて上方へ移動するにつれて外側規制部材54は時計方向へ回転する。また、ピン51が図10(b)に示される第1の押込み位置P2から図10(c)に示される保持位置P3へ移動するのに伴い、ノブ13は圧縮コイルばね52の弾性力により若干上方へ移動する。
図11(a)にも示されるように、ピン51は圧縮コイルばね52の弾性力によって水平面83bに押し付けられることにより保持位置P3に保持される。
図11(b)に示すように、ピン51が保持位置P3に保持された状態で再びノブ13が圧縮コイルばね52の弾性力に抗して押圧操作されたとき、ピン51は下方へ移動し、さらに案内面82aに案内されて第2の押込み位置P4に至る。このとき、ピン51が案内面82aに案内されて下方へ移動するにつれて外側規制部材54は時計方向へ回転する。そして、ピン51が第2の押込み位置P4まで押し込まれた状態でノブ13に対する押圧力が解除されたとき、ピン51は圧縮コイルばね52の弾性力によって上方へ移動する。
図11(c)に示すように、第2の押込み位置P4から上方へ移動したピン51は、案内面83dに案内されつつ上方へ移動する。このとき、ピン51が案内面83dに案内されて上方へ移動するにつれて外側規制部材54は時計方向へ回転し、やがてピン51は溝58aに至る。その後、ピン51は圧縮コイルばね52の弾性力によって溝58aに沿って上方へ移動して初期位置P1に復帰する。ノブ13も基準位置Psに戻る。
<電気的な構成>
つぎに、シフト装置の電気的な構成を説明する。
図13に示すように、シフト装置11の電子制御装置91には磁気センサ42および2つのマイクロスイッチ43,44が接続されている。また、電子制御装置91には変速機92が接続されている。
磁気センサ42として磁気抵抗効果素子(MR素子)を利用したMRセンサが採用される。磁気センサ42は、自身に印加される磁界の方向の変化に応じた電気信号を生成する。ここで、永久磁石59は半径方向において2極着磁されるとともに、その軸線方向において磁気センサ42と対向している。また、永久磁石59はノブ13に連動して回転するので、ノブ13の回転操作に応じて磁気センサ42に対して印加される磁界の方向が変化する。このため、電子制御装置91は磁気センサ42により生成される電気信号に基づきノブ13の回転位置(「H」、「R」、「N」,「D」)を検出することができる。
電子制御装置91は、ノブ13の回転位置に応じて変速機92のレンジ(「H」、「R」、「N」,「D」)を切り替える。また、電子制御装置91は、2つのマイクロスイッチ43,44の少なくとも一方がオン状態であるとき、変速機92のレンジをパーキングレンジ「P」に切り替える。また、電子制御装置91は2つのマイクロスイッチ43,44の両方がオフ状態である場合、磁気センサ42を通じてノブ13の回転が検出されるとき、変速機92のパーキングレンジ「P」を解除する。
<シフト装置の作用>
つぎに、シフト装置の作用を説明する。
車両の走行中においては、ノブ13は図10(a)に示される初期状態に維持される。また図9(a)に示されるように、ノブ13が初期状態に維持されているとき、2つのマイクロスイッチ43,44はそれぞれオフ状態に維持されている。この状態でノブ13を回転操作することにより変速機92のレンジを切り替えることができる。
ここで、ノブ13の回転操作に連動して外側規制部材54も回転するものの、ノブ13は最大でも30°程度だけしか回転操作されない。これは、ノブ13のホームポジション「H」を基準(0°)として時計方向および反時計方向へそれぞれ30°の範囲に各シフトレンジが設定されているからである。このため、変速機92のレンジを切り替えるためにノブ13が回転操作されたとしても、外側規制部材54の回転量は45°に達しない。すなわち、2つのマイクロスイッチ43,44の状態が図9(a)に示されるオフ状態から図9(b)に示されるオン状態に変化することがないので、変速機92のレンジがパーキングレンジ「P」に切り替わることはない。
駐車などする場合には、ノブ13を押圧操作すればよい。すると、外側規制部材54は時計方向へ回転し2つのマイクロスイッチ43,44は図9(a)に示されるオフ状態から図9(b)に示されるオン状態へ変化する。その結果、変速機92のレンジはパーキングレンジ「P」に切り替わる。
図10(c)に示されるように、ノブ13が押圧操作されたとき、ノブ13は基準位置Psに対して若干下方へ押し込まれた保持状態に維持される。すなわち、2つのマイクロスイッチ43,44は図9(b)に示されるオン状態に維持される。これにより、変速機92のレンジはパーキングレンジ「P」に維持される。
再び走行を開始する際には、図11(a)に示される保持状態に維持されたノブ13を押圧操作すればよい。すると、外側規制部材54は時計方向へ回転し2つのマイクロスイッチ43,44は図9(b)に示されるオン状態から図9(a)に示されるオフ状態へ変化する。その後、ノブ13をホームポジション「H」からリバースレンジ「R」またはドライブレンジ「D」まで回転操作することにより、変速機92のレンジがパーキングレンジ「P」からリバースレンジ「R」またはドライブレンジ「D」に切り替わる。ノブ13は、図11(a)に示される保持状態から図11(c)に示される初期状態に復帰する。
なお、ノブ13が保持状態に維持されているとき、ノブ13の回転操作を規制する構成を採用してもよい。この構成を採用した場合、ノブ13が保持状態から初期状態に切り替わることによりノブ13の回転操作が許容される。
<ノブの回転操作および押圧操作の検出について>
ノブ13は押圧操作および回転操作の2つの操作が行われるところ、本例ではこれら2つの操作を別々の検出手段により検出している。これは、ノブ13、ひいては永久磁石59の回転運動および上下運動を単一の磁気センサ42により検出することが難しいからである。
本例ではノブ13の回転操作と押圧操作とを別々に検出するための構成として、内側規制部材53および外側規制部材54を採用している。内側規制部材53はノブ13の押圧操作の影響は受けないものの、ノブ13の回転操作には追従する。外側規制部材54はノブ13の押圧操作に伴い、シフトレンジを切り替える際のノブ13の回転操作範囲(0°〜30°)よりも大きい角度(45°)だけ回転する。これら内側規制部材53および外側規制部材54の動作特性を利用して、ノブ13の回転操作と押圧操作とが別々に検出される。すなわち、内側規制部材53はノブ13の回転操作に対してのみ追従するので、内側規制部材53に連結されている永久磁石59の回転を磁気センサ42により検出することによってノブ13の回転操作を検出することが可能である。また、外側規制部材54はノブ13の押圧操作に連動して一定量だけ回転するので、当該一定量だけ回転したことをマイクロスイッチ43,44により検出することによってノブ13の押圧操作を検出することが可能である。このように、内側規制部材53および外側規制部材54を設けることにより、ノブ13の回転操作と押圧操作とを切り分けて検出することが可能となる。ただし、ノブ13は押圧操作に伴う回転量を超えて回転操作されないことが前提である。
<ノブの中途半端な押込み操作について>
ちなみに、ユーザはノブ13を押圧操作したつもりであっても実際にはノブ13のオルタネート動作が完了していないこともあり得る。すなわち、図12に矢印で示されるように、ノブ13の押圧操作に伴いピン51は溝57aに沿って下方へ移動するものの、ノブ13の押圧操作が中途半端であるためにピン51が第1の案内突部81の案内面81aを下方へ越える前にノブ13に対する押圧が解除される状況が想定される。この場合、ピン51は圧縮コイルばね52の弾性力によって上方に移動するものの、第3の案内突部83の案内面83aに案内されることなくそのまま溝57aに沿って上方へ移動して初期位置P1に復帰する。
本例では外側規制部材54はノブ13のオルタネート動作が成立しなければ、すなわちピン51が初期位置P1から保持位置P3まで移動しなければ、図9(b)に示される2つのマイクロスイッチ43,44をオン動作させる位置まで回転しない。このため、外側規制部材54の回転を2つのマイクロスイッチ43,44により検出することにより、確実にノブ13のオルタネート動作が成立した状態を検出可能となる。ユーザの誤操作を防止することも可能である。
なお、ノブ13が中途半端に押圧操作された場合、ピン51が溝57aに沿って上方へ戻るとき、ピン51が第3の案内突部83の案内面83aの先端付近(図12中の下端付近)に引っ掛かることも懸念される。しかし本例では、角柱状のピン51をその軸方向からみたとき、ピン51の一つの角部が上を向いている。このため、ピン51が溝57aに沿って上方へ戻るとき、ピン51の上側の角部を構成する2つの側面のうち案内面83a側の側面と第3の案内突部83が当接することにより、ピン51は溝57aへ向けて案内されやすくなる。したがって、ピン51は円滑に初期位置P1に復帰する。
<一般的な押しボタンスイッチに対する利点>
つぎに、従来一般の押しボタンスイッチの概略構成を説明しつつ当該押しボタンスイッチに対する利点について説明する。
図14に示すように、一般的な押しボタンスイッチ100はケース101、ケース101の内底部に設けられたプッシュスイッチ102、およびケース101の内部を昇降するプッシュノブ103を有している。図14に二点鎖線で示されるように、プッシュノブ103が押圧されて下降することによりプッシュスイッチ102がオン動作する。このようにプッシュスイッチ102がプッシュノブ103の直下に設けられる押しボタンスイッチ100においては、プッシュノブ103を押し切ったときにプッシュスイッチ102がオン動作するように、プッシュスイッチ102とプッシュノブ103との相対的な位置関係を調節する必要がある。このため、プッシュノブ103のストローク量Hの分だけ、プッシュノブ103とプッシュスイッチ102とを離す必要がある。プッシュノブ103のストローク量Hは製品仕様などによって決まるところ、このストローク量Hによってプッシュスイッチ102のオンオフの切り替えタイミングが決まる。すなわち、プッシュスイッチ102のオンオフの切り替えタイミングが限定される。
この点、本例ではノブ13が押圧操作される毎に一定量だけ回転する外側規制部材54を設けるとともに、その鍔部56の周面の起伏、すなわち各検出突部56a〜56dを利用してマイクロスイッチ43,44をオンオフさせる。このため、マイクロスイッチ43,44のオンオフの切り替えタイミングはノブ13のストローク量の影響を受けにくい。ノブ13のストローク量にかかわらず、検出突部の個数または配置間隔の調節などを通じて任意にマイクロスイッチ43,44のオンオフの切り替えタイミングを設定することが可能となる。
<実施の形態の効果>
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)ノブ13の回転操作に対してのみ追従する内側規制部材53、およびノブ13の押圧操作に連動して回転する外側規制部材54を設けた。外側規制部材54の内部には、ノブ13の押圧に連動するピン51の下降を外側規制部材54の回転に変換しつつ前記押圧が解除されたときピン51の上昇を規制するとともに、ノブ13の再度の押圧に伴うピン51の下降を外側規制部材54の回転に変換しつつ前記再度の押圧が再び解除されたときピン51の前記規制を解除する案内部70を設けた。この構成によれば、ノブ13の回転操作および押圧操作を両立させつつ押圧操作に際していわゆるオルタネート動作を実現することができる。
(2)ノブ13の回転操作に対してのみ追従する内側規制部材53、およびノブ13の押圧操作に連動して回転する外側規制部材54を設けた。このため、内側規制部材53の回転を検出することによりノブ13の回転操作を、外側規制部材54の回転を検出することによりノブ13の押圧操作をそれぞれ切り分けて検出することができる。
(3)外側規制部材54はノブ13の押圧操作に伴い一定量だけ回転する。そしてノブ13の状態は、外側規制部材54が一定量だけ回転する毎に図11(a)に示される保持状態と図11(c)に示される初期状態との間で切り替わる。このため、ロッド50などの上下動作ではなく外側規制部材54の一定量の回転を検出することにより、ノブ13に対して確実に押圧操作がなされたことを検出することができる。ノブ13に対して中途半端な押圧操作がなされた場合、外側規制部材54の回転量が一定量に達しないので押圧操作がなされた旨検出されることはない。
(4)角柱状のピン51をその軸方向から見たとき、ピン51の一つの角部が上へ向くようにピン51を設けた。このため、中途半端に押圧されたノブ13の押圧が解除されてピン51が上昇するとき、ピン51が外側規制部材54の内部に引っ掛かることが抑制される。
(5)ピン51および外側規制部材54の2つの部品でいわゆるオルタネート動作を成立させることができる。構成の簡素化が図られる。
(6)ノブ13の押圧に伴うピン51の下降運動は、たとえば第1の案内突部81の案内面81aに案内されることにより外側規制部材54の回転運動に変換される。すなわち、外側規制部材54が回転することによりピン51の押圧力が逃がされる。このため、ピン51には過大な力が作用しにくい。したがって、ノブ13に対して大きな押圧力が印加されるなど、強度が要求されるシフト装置11などの製品に好適である。
(7)外側規制部材54にはその円周方向において4つの案内部70を並べて設けた。このため、外側規制部材54はノブ13が押圧される毎に45°だけ一方向へ回転する。すなわち、ピン51が同じ案内部70に案内されるのは、ノブ13が8回押圧操作されたときである。ピン51が連続して同じ案内部70に案内されることがないので、案内部70の消耗が抑制される。ひいては外側規制部材54の耐久性を確保することができる。
(8)ピン51の両端は外側規制部材54の半径方向において互いに反対側に位置する2つの案内部70,70によって案内される。このため、ピン51の動作、ひいてはノブ13の操作が安定する。
(9)ノブ13が押圧操作される毎に一定量だけ回転する外側規制部材54を設けるとともに、その鍔部56の周面に設けられた検出突部56a〜56dを利用してマイクロスイッチ43,44をオンオフする。このため、検出突部56a〜56dの個数調節などを通じてマイクロスイッチ43,44のオンオフの切り替えタイミングを任意に設定することが可能となる。
<他の実施の形態>
なお、前記実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本例では、2つのマイクロスイッチ43,44を設けたが、いずれか一つのみ設けてもよい。
・本例では、検出突部56a〜56bを鍔部56の周面にもうけたが、鍔部56の上面または下面に設けてもよい。マイクロスイッチ43,44の配置は適宜設定する。
・本例では、外側規制部材54の回転をマイクロスイッチ43,44により検出したが、マイクロスイッチ43,44に代えて磁気センサなどの非接触センサを採用してもよい。磁気センサを採用する場合には、外側規制部材54の各検出突部56a〜56dに代えて永久磁石などの磁界発生源を設ける。
・本例では、磁気センサ42としてMRセンサを採用したが、ホール素子を利用したホールセンサ、あるいは巨大磁気抵抗効果素子(GMR)を利用したGMRセンサなどを採用してもよい。
・本例では、外側規制部材54を合成樹脂材料により一体形成したが、たとえば外側規制部材54を上下に分割しこれら分割したものを組み合わせるようにしてもよい。
・本例では、4組の案内部70を設けたが、4組未満あるいは5組以上設けてもよい。案内部70の数を増やすほど、外側規制部材54の円周方向において1つの案内部70の占める範囲が狭くなるため、各案内突部の案内面の傾斜の度合いを大きくする必要がある。この場合、外側規制部材54の回転力は大きくなる反面、外側規制部材54の回転量は少なくなる。逆に、案内部70の数を減らすほど、外側規制部材54の円周方向において1つの案内部70の占める範囲が広くなるため、各案内突部の案内面の傾斜の度合いを小さくする必要がある。この場合、外側規制部材54の回転力は小さくなる反面、外側規制部材54の回転量は多くなる。案内部70の組数は、要求されるノブ13の操作特性などに応じて適宜設定すればよい。
・本例では操作装置をシフト装置に具体化したが、エアコンディショナ、オーディオおよびナビゲーションシステムなどの車両の付帯装備の操作を行う操作装置に適用してもよい。
<他の技術的思想>
次に、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)内側規制部材および外側規制部材はそれぞれ合成樹脂材料により一体形成されること。
(ロ)操作装置は、変速機のシフトレンジの切り替えの用に供されること。
11…シフト装置(操作装置)、13…ノブ、42…磁気センサ(第1の検出器)、43,44…マイクロスイッチ(第2の検出器)、51…ピン(被規制部材)、53…内側規制部材、54…外側規制部材、56a〜56d…起伏を構成する検出突部、70…案内部。

Claims (4)

  1. ノブの回転操作に伴いその回転中心軸回りに回転するとともにノブの押圧操作に伴い上昇方向へ向けた付勢力に抗して下降する被規制部材と、
    被規制部材が挿入されてその昇降を許容するとともに被規制部材の回転に連動してノブと同軸で回転する筒状の規制部材と、を備え、
    規制部材の内部には、ノブの押圧に伴う被規制部材の下降を規制部材の回転に変換しつつ前記押圧が解除されたとき被規制部材の上昇を規制するとともに、ノブの再度の押圧に伴う被規制部材の下降を規制部材の回転に変換することにより前記上昇が規制された状態を解除しつつ再度の押圧が解除されたとき被規制部材の上昇を許容する案内部が設けられており、
    前記規制部材は、外周面から端部が突出する被規制部材の昇降を許容しかつノブの回転操作に伴う被規制部材の回転に対してのみ連動してノブと同軸で回転する筒状の内側規制部材と、
    前記突出する被規制部材の端部を含む内側規制部材の外周を囲むように設けられるとともに自身の内部に前記案内部を有しノブの押圧操作に伴いノブと同軸で回転する筒状の外側規制部材とを備えてなる操作装置。
  2. 請求項に記載の操作装置において、
    ノブの回転操作に伴う内側規制部材の回転を検出する第1の検出器と、
    ノブの押圧操作に伴う外側規制部材の回転を検出する第2の検出器と、を備えてなる操作装置。
  3. 請求項に記載の操作装置において、
    外側規制部材の周面にはその円周方向に沿って起伏を設け、
    前記第2の検出器は前記起伏を利用して外側規制部材の回転を検出する操作装置。
  4. 請求項〜請求項のうちいずれか一項に記載の操作装置において、
    外側規制部材の円周方向に沿って複数の前記案内部が並んで設けられ、
    ノブが押圧操作される毎に外側規制部材は同じ方向へかつ案内部の数に応じた一定量だけ回転する操作装置。
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