JP6078649B2 - 発電入力装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発電入力装置に関し、特に、コギングトルクが小さく、任意の操作感触に調整することができる発電入力装置に関するものである。
昨今、入力装置においては、省エネルギーや軽量化の観点からバッテリーレスにし、入力操作を行なった際に自己発電を行い、入力操作に必要な電力を賄うことができる入力装置(発電入力装置)がある。発電入力装置には磁石やコイルが内蔵されており、入力操作に連動して磁石またはコイルを動作させ、誘導起電力を発生させている。
このような発電入力装置としては、下記の特許文献1に記載の発電入力装置が知られている。
特許文献1に記載の発電入力装置900は、図33に示すように、上部に押圧操作可能な操作部903を備えた押しボタンスイッチ形の入力装置である。発電入力装置900は、図34に示すような発電機901を内蔵し、操作部903を押圧操作することで、操作部903の動作に連動して発電機901が動作し発電を行なう。発電機901は、磁石990を上層930と下層940とで挟持してなる移動部品910と、励磁コイル911が巻回されたU字形ベース920と、を有している。U字形ベース920は間に磁石990を挟むように両端を上層930と下層940との間に挿入して配置されている。移動部品910は、磁石990を中心にして、図35(a)および図35(b)に示すようにシーソー運動が可能である。このように移動部品910がシーソー運動することで、励磁コイル911を通過する磁束が変化することにより励磁コイル911内に電流が発生する。移動部品910のシーソー運動について、例えば、図35(a)に示す移動部品910の上層930がU字形ベース920の一端と接触し、下層940がU字形ベース920の他端と接触した状態から、図35(b)に示す移動部品910の上層930がU字形ベース920の他端と接触し、下層940がU字形ベース920の一端と接触した状態へ移動する場合を用いて説明する。シーソー運動前の状態(図35(a))においては、上層930はU字形ベース920の一端へ、下層940はU字形ベース920の他端へと磁気により引き付けられている。シーソー運動を行なうと、上層930と下層940とは磁気に抗してU字形ベース920から離間する。上層930と下層940との中間位置を越えると、磁気により上層930はU字形ベース920の他端へ、下層940はU字形ベース920の一端へと引き付けられ、図35(b)に示す状態となる。
しかしながら、入力操作を行なうと、操作初めは移動部品910をU字形ベース920から離間させるために大きな力が必要となり、操作終わりにはU字形ベース920が移動部品910を引き付けられるためほとんど力を必要としない。すなわち、操作時のコギングトルクが発生し、操作感触を任意の感触に調整することが難く、操作性が悪化することが懸念される。
本発明は、上述した課題を解決して、コギングトルクが小さく、任意の操作感触に調整することができる発電入力装置を提供するものである。
請求項1に記載の発電入力装置においては、磁石と前記磁石のN極側に配置されるN極部材と前記磁石のS極側に配置されるS極部材とを有し、前記N極部材と前記S極部材との間に前記磁石を貫通して設定される回転中心線を中心に回転可能に支持される回転磁石体と、一端が前記N極に近づくときに他端が前記S極に近づくとともに前記一端が前記S極に近づくときに前記他端が前記N極に近づくように前記一端と前記他端で前記回転磁石体を挟むように配設される磁性部材と、前記磁性部材に巻回されたコイルと、前記回転磁石体を回転駆動する操作体と、を備えた発電入力装置であって、前記N極部材は、前記回転中心線に直交するとともに前記N極部材と前記S極部材とが対向する方向に直交する方向において前記磁石の端部よりも前記回転中心線から離隔する方向に延設されるN極端を備え、前記S極部材は、前記回転中心線に直交するとともに前記N極部材と前記S極部材とが対向する方向に直交する方向において前記磁石の端部よりも前記回転中心線から離隔する方向に延設されるS極端を備え、前記N極端および前記S極端は、前記回転中心線に対して平行な面内において、前記回転中心線に対して傾斜した方向に延びるギャップを介して対向している、という特徴を有する。
請求項2に記載の発電入力装置においては、前記N極部材の前記N極端にN極側傾斜片を形成して前記S極端に向かう方向に突出形成するとともに、前記S極部材の前記S極端にS極側傾斜片を形成して前記N極端に向かう方向に突出形成し、前記N極端と前記S極端を対向させるとともに、前記N極側傾斜片と前記S極側傾斜片とを対向させて前記ギャップを形成した、という特徴を有する。
請求項3に記載の発電入力装置においては、前記N極側傾斜片と前記S極側傾斜片の一方は一対の傾斜を組合せて山状に形成され、前記N極側傾斜片と前記S極側傾斜片の他方は一対の傾斜を組合せて谷状に形成されている、という特徴を有する。
請求項4に記載の発電入力装置においては、磁性材料で形成され空間を介して対向するとともに第1の方向に沿って延設された第1対向部と第2対向部とを有する磁性部材と、前記磁性部材に巻回されたコイルと、前記コイルと接続された端子と、前記第1対向部と前記第2対向部との対向方向に直交する軸を中心として回動可能な回転磁石体と、前記回転磁石体に駆動力を与える操作部材と、を有し、前記回転磁石体は前記第1対向部と前記第2対向部との間に配置され、磁石と、該磁石の一方の磁極に配置された第1磁化部材と、該磁石の他方の磁極に配置された第2磁化部材と、を有し、前記第1磁化部材と前記第2磁化部材とが前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びるとともに前記第1対向部と前記第2対向部とに対向するギャップを形成して対向配置されてなり、前記第1磁化部材が前記第1対向部と対向しかつ前記第2磁化部材が前記第2対向部と対向する第1姿勢と、前記第2磁化部材が前記第1対向部と対向しかつ前記第1磁化部材が前記第2対向部と対向する第2姿勢と、が切り替わるように回動し、前記回動において前記ギャップが前記第1対向部および前記第2対向部に対して傾斜した状態で回動する、という特徴を有する。
請求項5に記載の発電入力装置においては、前記第2の方向は前記軸に沿った方向であり、前記磁性部材は少なくとも前記第1対向部および前記第2対向部を前記軸に対して傾けた方向へ延設した、という特徴を有する。
請求項6に記載の発電入力装置においては、前記磁性部材は板状に形成され、折り曲げ加工により前記第1の方向を前記軸に対して傾けた、という特徴を有する。
請求項7に記載の発電入力装置においては、前記第1の方向は前記軸に沿った方向であり、前記第1磁化部材と第2磁化部材の対向面に傾斜面を設け、一対の前記傾斜面で前記ギャップを形成し、前記第2の方向を前記軸に対して傾けた、という特徴を有する。
請求項8に記載の発電入力装置においては、前記操作部材は、カムと前記カムによって案内される係合部とを有してなる変換機構を有し、前記変換機構は、前記操作部材のスライド操作を前記回転磁石体の回転動作に変換する、という特徴を有する。
請求項1の発明によれば、S極とN極とは、ギャップを境にして分けられている。回転中心線に対して平行な方向にギャップを延設した場合、回転磁石体が回転すると、ギャップは磁性部材の一方の面側から他方の面側へ一気に移動することになる。そのため、磁性部材に加わる磁界が急激に変化し、コギングトルクが発生する。それに対して、回転中心線に対して傾斜させた方向にギャップを延設すると、ギャップが磁性部材の一方の面側から他方の面側へ移動する時には、ギャップの一部分から徐々に移動する。そのため、磁性部材に加わる磁界も徐々に変化していく。ギャップの傾斜状態を調整することにより、コギングトルクを調整し、コギングトルクを小さくすることができるので、例えばカムとプランジャからなる節度手段等を別に設けることにより、任意の操作感触に調整することができる。したがって、コギングトルクが小さく、任意の操作感触に調整することができる発電入力装置を提供することができる、という効果を奏する。
請求項2の発明によれば、N極側傾斜片とS極側傾斜片とを対向させてギャップを形成することで、ギャップの傾斜を容易に形成および調整を行なえる。したがって、コギングトルクの調整も容易であり、コギングトルクが小さく、任意の操作感触に調整することができる発電入力装置をより容易に提供することができる、という効果を奏する。
請求項3の発明によれば、ギャップが磁性部材の一方の面側から他方の面側へ移動する時には、ギャップの山状の頂上部または山状の裾の両端部分から徐々に移動する。そのため、一直線状に形成されたギャップの場合に比べて、回転中心線に対して傾倒する方向にトルクが発生し難くなる。したがって、回転の中心軸となる部位およびそれをガイドする部位が偏磨耗し難くなり、発電入力装置の長寿命化に寄与するという効果を奏する。
請求項4の発明によれば、回転磁石体を、ギャップが延びる第2の方向が、第1対向部および第2対向部が沿って延設された第1の方向と交差し、すなわち傾斜した状態で回動させることで、第1対向部および第2対向部に対してギャップは一端部から交差し、徐々に交差する箇所を他端部側へ変えながら移動する。そのため、磁性部材に加わる磁界を緩やかに変化させることができ、第1対向部および第2対向部とギャップとの傾斜状態を調整することで、コギングトルクを調整することができ、任意の操作感触を得ることが可能となるという効果を奏する。
請求項5の発明によれば、ギャップを軸に沿った方向へ延ばして形成するとともに、磁性部材の少なくとも一部である第1対向部と第2対向部を前記軸に対して傾けた方向へ延設することで、第2の方向が第1の方向に対して傾斜した状態を形成することができるという効果を奏する。
請求項6の発明によれば、板材で形成された磁性部材から第1対向部と第2対向部を折り曲げ形成するので磁性部材全体を傾ける必要がなく、小スペースに配置でき、装置全体を小型化できるという効果を奏する。
請求項7の発明によれば、第1磁化部材および第2磁化部材の対向面に傾斜面を設け、一対の前記傾斜面で前記ギャップを形成し、第2の方向を軸に対して傾けることができるという効果を奏する。
請求項8の発明によれば、操作部材のスライド操作を簡単な構成で回転動作に変換することができるという効果を奏する。
以上より、本発明によれば、コギングトルクが小さく、任意の操作感触に調整することができる発電入力装置を提供することができる。
[第1実施形態]
以下に第1実施形態における発電入力装置100について説明する。
まず始めに第1実施形態における発電入力装置100の構成部品について図1ないし図8を用いて説明する。図1は第1実施形態における発電入力装置100の外観を示す斜視図である。図2は第1実施形態における発電入力装置100の構成を示す分解斜視図である。図3は第1実施形態における発電入力装置100の構成部品の位置関係を示す図であり、図3(a)は図1に示す発電入力装置100をY2方向側から見た状態を示す平面図であり、図3(b)は図1に示す発電入力装置100をX1方向側から見た状態を示す側面図である。なお、図3(a)においては第1ケース9aの図示は省略している。図4は第1実施形態における操作体1の外観を示す図であり、図4(a)は操作体1の外観を示す斜視図であり、図4(b)は図4(a)に示すZ2方向側から見た操作体1を示す下面図であり、図4(c)は図4(a)に示すX1方向側から見た操作体1を示す正面図であり、図4(d)は図4(a)に示すY2方向側から見た操作体1を示す側面図である。図5は第1実施形態における回転体2の外観を示す図であり、図5(a)は回転体2の外観を示す斜視図であり、図5(b)は図5(a)に示すX1方向側から見た回転体2を示す正面図であり、図5(c)は図5(a)に示すZ1方向側から見た回転体2を示す上面図である。図6は第1実施形態における支持体3の外観を示す斜視図である。図7は第1実施形態における回転磁石体4の外観を示す図であり、図7(a)は回転磁石体4の外観を示す斜視図であり、図7(b)は回転磁石体4を分解した状態を示す分解斜視図である。図8は第1実施形態におけるケース9を示す図であり、図8(a)はケース9の外観を示す斜視図であり、図8(b)は第1ケース9aの外観を示す斜視図であり、図8(c)は第2ケース9bの外観を示す斜視図である。
発電入力装置100は、図2に示すように、操作体1と、回転体2と、支持体3と、回転磁石体4と、磁性部材5と、コイル6と、付勢部材7と、操作ノブ8と、ケース9とを備え、図1に示すように外方へ突出して設けられた操作ノブ8を押圧操作することで、入力操作を行なうとともに、入力操作に伴った構成部品の動作により自己発電が可能な入力装置である。
操作体1は合成樹脂材から形成されている。操作体1は、図4(a)に示すように、長方形の板状に形成された天板部1eを有している。天板部1eの上面(Z1方向側の面)の中央には上方へ突出し円柱状に形成された接続突起1fが形成されている。なお、接続突起1fが成す円柱形状の中心線を回転中心線SLとする。また、操作体1は、図4(c)に示すように、天板部1eの下面(Z2方向側の面)の一端(Y2方向側の端)から下方へ延出して板状に形成された第1駆動部1aと、下面の他端(Y1方向側の端)から下方へ延出して板状に形成された第2駆動部1bとを備えている。なお、第1駆動部1aと第2駆動部1bとは平行に形成されるとともに、回転中心線SLに対して平行に形成されている。また、第1駆動部1aと第2駆動部1bとが対向する面には、円弧の凹形状に形成された円弧面1gが形成されている。また、操作体1は、第1駆動部1aを貫通して形成された第1駆動溝1cと、第2駆動部1bを貫通して形成された第2駆動溝1dと、を備えている。第1駆動溝1cは回転中心線SLに対して図4(d)においては矢印A方向へ傾斜して延設され、第2駆動溝1dは回転中心線SLに対して第1駆動溝1cの傾斜方向の逆方向(矢印B方向)へ傾斜して延設されている。なお、第1駆動溝1cの回転中心線SLに対する矢印A方向への傾斜角度は45度であり、第2駆動溝1dの回転中心線SLに対する矢印B方向への傾斜角度は45度である。また、第1駆動溝1cと第2駆動溝1dとは、回転中心線SLを挟んで対向する位置に形成されている。
回転体2は合成樹脂材からなり、図5に示すように、直方体状に形成されている。回転体2は上下方向(Z1−Z2方向)へ延出する直方体状に形成された基体部2fを有しており、基体部2fは図4に示す操作体1の第1駆動部1aと第2駆動部1bとの間にできる円弧面1gに挟まれた空間内に配置可能な大きさである。また、回転体2は、基体部2fの上下面の中央部に、それぞれ上下方向へ突出して円柱状に形成された回転軸2aが設けられている。なお、上下の回転軸2aの成す円柱形状の中心線と回転中心線SLは一致する。回転体2は、基体部2fの側面から、回転中心線SLを挟んで一方の側(y2方向側)に延設される第1被駆動部2bおよび他方の側(y1方向側)に延設される第2被駆動部2cを備えている。なお、第1被駆動部2bと第2被駆動部2cとは回転中心線SLを挟んで対称な位置には設けられている。また、第1被駆動部2bは延設した先端部に球状に形成された第1球状部2dを備えるとともに、第2被駆動部2cは延設した先端部に球状に形成された第2球状部2eを備えている。なお、第1球状部2dは操作体1の第1駆動溝1cに挿入可能な大きさであり、第2球状部2eは操作体1の第2駆動溝1dに挿入可能な大きさである。また、回転体2は内部に回転磁石体4が組み込まれており、回転磁石体4の一部が、第1被駆動部2bおよび第2被駆動部2cが形成されていない基体部2fの側面から突出している。また、回転中心線SLは回転磁石体4の中心を通っている。
支持体3は合成樹脂材からなり、図6に示すように、板状に形成された第1支持体3bと第2支持体3cとから形成されている。なお、第1支持体3bと第2支持体3cとは同一形状である。支持体3は第1支持体3bおよび第2支持体3cの中央部に、回転体2の回転軸2aを挿入可能に円形の穴状に形成された回転軸受3aを有している。また、支持体3は、第1支持体3bおよび第2支持体3cの回転軸受3aを挟んで対称な位置に、長方形状の貫通孔である係合孔3dを有している。
回転磁石体4は図7に示すように直方体状に形成された磁石4aと、磁性体からなり長方形の板状に形成された2枚の磁極板4bとからなり、磁石4aのS極4c側の面とN極4d側の面とから磁石4aを挟持して配置されている。また、前述の通り、回転磁石体4が回転体2に取り付けられたとき、回転中心線SLは回転磁石体4の中心を通過している。磁石4aは、例えば、図7に示すy1方向側の面にS極4c、y2方向側の面にN極4dが磁化されている。磁極板4bは、磁石4aのN極4d側に配置されるN極部材4fと磁石4aのS極4c側に配置されるS極部材4eとを有している。N極部材4fは、回転中心線SLに直交するとともにN極部材4fとS極部材4eとが対向する方向に直交する方向において磁石4aの端部よりも回転中心線SLから離隔する方向に延設されるN極端4hを備えている。また、S極部材4eは、回転中心線SLに直交するとともにN極部材4fとS極部材4eとが対向する方向に直交する方向において磁石4aの端部よりも回転中心線SLから離隔する方向に延設されるS極端4gを備えている。N極端4hおよびS極端4gは、回転中心線SLに対して平行な面内において、回転中心線SLに対して傾斜した方向に延びるギャップ4kを介して対向している。なお、本実施形態においては、N極部材4fのN極端4hにN極側傾斜片4nを形成してS極端4gに向かう方向に突出形成するとともに、S極部材4eのS極端4gにS極側傾斜片4mを形成してN極端4hに向かう方向に突出形成し、N極端4hとS極端4gを対向させるとともに、N極側傾斜片4nとS極側傾斜片4mとを対向させてギャップ4kを形成している。図7のX1方向側に形成されたギャップ4kはZ2方向に向かうにしたがって、Y2方向側からY1方向側に向かって傾斜している。また、X2方向側に形成されたギャップ4kはZ2方向に向かうにしたがって、Y1方向側からY2方向側に向かって傾斜している。
なお、磁石4aのS極4cに接触しているS極部材4eはS極4cに磁化されており、N極4dに接触しているN極部材4fはN極4dに磁化されている。すなわち、回転中心線SLはN極部材4fとS極部材4eとの間に磁石4aを貫通して設けられ、回転磁石体4は、回転体2の回転中心線SLを挟んで一方の側にN極4dが位置するとともに他方の側にS極4cが位置するように回転体2に取り付けられている。また、磁石4aは磁極板4bの中央に配置され、磁極板4bからはみ出さない大きさである。また、回転体2の側面から突出しているのは磁極板4bのN極側傾斜片4nおよびS極側傾斜片4mである。なお、回転磁石体4は操作体1の第1駆動部1aと第2駆動部1bとの間にできる円弧面1gに挟まれた空間内に配置可能な大きさであり、円弧面1gと対向するN極側傾斜片4nおよびS極側傾斜片4mの面は円弧面1gに沿った形状に形成されている。
磁性部材5は磁性体の板材からなり、図2に示すように、長方形の板状に形成されたベース部5aを有している。ベース部5aの長手方向(X1−X2方向)の両端の一方側(Y1方向側)にはそれぞれ平行に延出してヨーク部5bが形成されている。なお、ヨーク部5bはベース部5aの板面に対して垂直方向(Z1方向)に延出している。また、ヨーク部5bは支持体3の係合孔3dに挿入可能な大きさに形成されている。
コイル6は金属線材からなり、図3に示すように、金属線材を磁性部材5のヨーク部5bの根元部に巻回することで形成される。
付勢部材7は金属線材からなり、図2に示すように、螺旋状に巻回して、Z1方向側からZ2方向側に向かうにしたがって径が大きくなるように形成されたヘリカルスプリングである。なお、付勢部材7は図4に示す操作体1の第1駆動部1aと第2駆動部1bとの間にできる空間内に配置可能な大きさである。
操作ノブ8は合成樹脂材からなり、図2に示すように、円筒状に形成されている。操作ノブ8は一方端(Z2方向側端部)のみが開放された筒状に形成されたボタン部8aを有する。また、操作ノブ8はボタン部8aの一方端側に円筒面から外方へ突出した鍔部8bを有する。なお、鍔部8bは円筒面に沿って全周にわたって形成されている。また、操作ノブ8はボタン部8aの開放された側に円形の穴状に形成された係合穴8cを有しており、係合穴8cは操作体1の接続突起1fを挿入可能な大きさに形成されている。
ケース9は合成樹脂材からなり、図8に示すように、一方側(Y1方向側)が開放され、内部に第1収納部9cを有する第1ケース9aと、他方側(Y2方向側)が開放され、内部に第2収納部9dを有する第2ケース9bとからなる。第1ケース9aと第2ケース9bとを、第1収納部9cと第2収納部9dとが向かい合うように係合することで円筒状のケース9が形成される。ケース9は円筒面の一部に円形の開口部9eを有し、開口部9eは第1収納部9cと第2収納部9dとにつながっている。第1収納部9cと第2収納部9dとによって形成される空間はケース9以外の構成部品を収納可能なスペースを有するとともに、ケース9以外の構成部品を保持、ガイドすることが可能である。なお、開口部9eは操作ノブ8のボタン部8aを挿通可能な大きさであるとともに、開口部9eの直径寸法は鍔部8bの直径寸法よりも小さく形成されている。
次に発電入力装置100の構造について図3を用いて説明する。なお、以下の説明において用いる図3においては説明を容易にするため構成部品の部位の符号の記載は省略している。構成部品の部位については関連する図を参照願う。
図3に示すように、コイル6は磁性部材5のヨーク部5bの根元部にそれぞれ巻回される。回転体2は、回転軸2aを回転軸受3aに挿入し、下方に配置された第1支持体3bと上方に配置された第2支持体3cによって挟持される。これにより、回転軸受3aは回転軸2aを回転可能に支持し、支持体3は回転中心線SLを中心に回転体2および回転磁石体4を回転動作可能に支持する。コイル6が巻回された磁性部材5は、ヨーク部5bをそれぞれ第1支持体3bの下方側から第1支持体3bの係合孔3dおよび第2支持体3cの係合孔3dに挿通される。なお、磁性部材5のヨーク部5bは、第1支持体3bとコイル6とが接触する位置まで挿入される。これにより、磁性部材5は回転体2および支持体3を保持するとともに、一端(一方のヨーク部5b)と他端(他方のヨーク部5b)とで回転磁石体4を挟むように配設される。また、操作体1は、第1駆動溝1cに第1被駆動部2bの第1球状部2dを挿入するとともに第2駆動溝1dに第2被駆動部2cの第2球状部2eを挿入した状態で、第2支持体3cの上方に重ねて配置される。なお、第2支持体3cと操作体1との間には付勢部材7が挟持されており、付勢部材7は操作体1を上方へ付勢している。また、操作ノブ8は係合穴8cに接続突起1fを挿入させた状態で操作体1の上方に重ねて配置される。このように係合された操作体1、回転体2、支持体3、回転磁石体4、磁性部材5、コイル6、付勢部材7および操作ノブ8は、操作ノブ8のボタン部8aをケース9の開口部9eから突出させた状態で第1ケース9aの第1収納部9c内および第2ケース9bの第2収納部9d内に配置される。第1ケース9aと第2ケース9bとを係止することでケースが形成されるとともに、発電入力装置100が形成される。なお、操作体1および操作ノブ8はケース9により往復動自在にガイドされるとともに、回転体2は操作体1の往復動に伴い回転動作可能に保持されている。
次に発電入力装置100の動作について図3、図9および図10を用いて説明する。図9は図3に示す状態から操作ノブ8をZ2方向へ押圧操作したときの構成部品の位置関係を示す図であり、図9(a)は図1に示す発電入力装置100をY2方向側から見た状態を示す平面図であり、図9(b)は図1に示す発電入力装置100をX1方向側から見た状態を示す側面図である。なお、図9(a)においては第1ケース9aの図示は省略している。図10は、操作ノブ8を押圧操作したときの回転体2の回転動作を図1に示すZ1方向から見た状態を示す図であり、図10(a)は操作ノブ8を押圧操作前の状態を示す上面図であり、図10(b)は操作ノブ8を押圧操作後の状態を示す上面図である。なお、図10においては、操作体1とケース9とは図示していない。
また、操作体1の往復動に伴い回転動作する回転体2と同期して回転磁石体4も回転駆動される。回転磁石体4は磁性部材5の2本のヨーク部5bの間に配置されている。そのため、磁性部材5の一端側のヨーク部5bがN極4dに近づくときに他端側のヨーク部5bがS極4cに近づくとともに、一端側のヨーク部5bがS極4cに近づくときに他端側のヨーク部5bがN極4dに近づく。このように磁性部材5の近くを回転磁石体4が回転することで、ヨーク部5bが受ける磁界は変化し、誘導起電力が発生し、コイル6には電流が流れる。このようにして入力操作とともに発電を行なうことができる。
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
第1実施形態の発電入力装置100では、磁石4aと磁石4aのN極4d側に配置されるN極部材4fと磁石4aのS極4c側に配置されるS極部材4eとを有し、N極部材4fとS極部材4eとの間に磁石4aを貫通して設定される回転中心線SLを中心に回転可能に支持される回転磁石体4と、一端がN極4dに近づくときに他端がS極4cに近づくとともに一端がS極4cに近づくときに他端がN極4dに近づくように一端と他端で回転磁石体4を挟むように配設される磁性部材5と、磁性部材5に巻回されたコイル6と、回転磁石体4を回転駆動する操作体1と、を備えた発電入力装置であって、N極部材4fは、回転中心線SLに直交するとともにN極部材4fとS極部材4eとが対向する方向に直交する方向において磁石4aの端部よりも回転中心線SLから離隔する方向に延設されるN極端4hを備え、S極部材4eは、回転中心線SLに直交するとともにN極部材4fとS極部材4eとが対向する方向に直交する方向において磁石4aの端部よりも回転中心線SLから離隔する方向に延設されるS極端4gを備え、N極端4hおよびS極端4gは、回転中心線SLに対して平行な面内において、回転中心線SLに対して傾斜した方向に延びるギャップ4kを介して対向している構成とした。
これにより、S極4cとN極4dとは、ギャップ4kを境にして分けられている。回転中心線SLに対して平行な方向にギャップ4kを延設した場合、回転磁石体4が回転すると、ギャップ4kは磁性部材5の一方の面側から他方の面側へ一気に移動することになる。そのため、磁性部材5に加わる磁界が急激に変化し、コギングトルクが発生する。それに対して、回転中心線SLに対して傾斜させた方向にギャップ4kを延設すると、ギャップ4kが磁性部材5の一方の面側から他方の面側へ移動する時には、ギャップ4kの一部分から徐々に移動する。そのため、磁性部材5に加わる磁界も徐々に変化していく。ギャップ4kの傾斜状態を調整することにより、コギングトルクを調整し、コギングトルクを小さくすることができるので、例えばカムとプランジャからなる節度手段等を別に設けることにより、任意の操作感触に調整することができる。したがって、コギングトルクが小さく、任意の操作感触に調整することができる発電入力装置を提供することができる、という効果を奏する。
また、第1実施形態の発電入力装置100では、N極部材4fのN極端4hにN極側傾斜片4nを形成してS極端4gに向かう方向に突出形成するとともに、S極部材4eのS極端4gにS極側傾斜片4mを形成してN極端4hに向かう方向に突出形成し、N極端4hとS極端4gを対向させるとともに、N極側傾斜片4nとS極側傾斜片4mとを対向させてギャップ4kを形成した、構成とした。
これにより、N極側傾斜片4nとS極側傾斜片4mとを対向させてギャップ4kを形成することで、ギャップ4kの傾斜を容易に形成および調整を行なえる。したがって、コギングトルクの調整も容易であり、コギングトルクが小さく、任意の操作感触に調整することができる発電入力装置をより容易に提供することができる、という効果を奏する。
[第2実施形態]
以下に第2実施形態における発電入力装置200について説明する。第2実施形態における発電入力装置200は、第1実施形態における発電入力装置100のギャップ4kの形状、すなわちN極側傾斜片4nおよびS極側傾斜片4mの形状が異なるものである。N極側傾斜片4nおよびS極側傾斜片4mの形状以外は第1実施形態における発電入力装置100と同じ構成部品を用い、同じ構造である。したがって、以下の説明においては、第1実施形態で用いた名称および符号を用いて説明するとともに、第1実施形態における発電入力装置100に対して異なる箇所以外についての説明は省略する。
まず始めに第2実施形態における発電入力装置200の構成部品について図11を用いて説明する。なお、回転磁石体4以外の説明は省略する。図11は第2実施形態における回転磁石体4の外観を示す図であり、図11(a)は回転磁石体4の外観を示す斜視図であり、図11(b)は回転磁石体4を分解した状態を示す分解斜視図である。
回転磁石体4は、第1実施形態における発電入力装置100と同様に、図11に示すように直方体状に形成された磁石4aと、磁性体からなり長方形の板状に形成された2枚の磁極板4bとからなり、磁石4aのS極4c側の面とN極4d側の面とから磁石4aを挟持して配置されている。磁極板4bのN極側傾斜片4nとS極側傾斜片4mの一方は一対の傾斜を組合せて山状に形成され、N極側傾斜片4nとS極側傾斜片4mの他方は一対の傾斜を組合せて谷状に形成されている構造である。第2実施形態においては、図11に示すX1方向側に形成されたN極側傾斜片4nおよびS極側傾斜片4mは、N極側傾斜片4nが一対の傾斜を組合せて山状に形成され、S極側傾斜片4mが一対の傾斜を組合せて谷状に形成されている。また、X2方向側に形成されたN極側傾斜片4nおよびS極側傾斜片4mは、N極側傾斜片4nが一対の傾斜を組合せて谷状に形成され、S極側傾斜片4mが一対の傾斜を組合せて山状に形成されている。なお、N極側傾斜片4nとS極側傾斜片4mとによって形成されるギャップ4kは対称形状のV字形に形成される。
次に発電入力装置200の構造および動作の説明だが、第1実施形態における発電入力装置100と同様の内容のため省略する。
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
第2実施形態の発電入力装置200では、N極側傾斜片4nとS極側傾斜片4mの一方は一対の傾斜を組合せて山状に形成され、N極側傾斜片4nとS極側傾斜片4mの他方は一対の傾斜を組合せて谷状に形成されている、構成とした。
これにより、ギャップ4kが磁性部材5の一方の面側から他方の面側へ移動する時には、ギャップ4kの山状の頂上部または山状の裾の両端部分から徐々に移動する。そのため、一直線状に形成されたギャップ4kの場合に比べて、回転中心線SLに対して傾倒する方向にトルクが発生し難くなる。したがって、回転の中心軸となる部位およびそれをガイドする部位が偏磨耗し難くなり、発電入力装置の長寿命化に寄与するという効果を奏する。
また、第2実施形態の発電入力装置200では、ギャップ4kは対称形状のV字形に形成される構成とした。
これにより、回転体2および回転磁石体4の回転駆動にともない、回転体2の上側と下側とに発生する磁界の変化の差がより小さくなる。したがって、回転中心線SLに対して傾倒した方向に回転体2を傾けるトルクが発生し難くなり、操作感触がより良くなるという効果を奏する。
[第3実施形態]
以下に第3実施形態における発電入力装置300について図12ないし図25を用いて説明する。図12は第3実施形態における発電入力装置300の構成を示す分解斜視図である。図13は第3実施形態における発電入力装置300の外観を示す斜視図である。図14は第3実施形態における磁性部材31の外観を示す斜視図である。図15は第3実施形態における磁性部材31を示す図であり、図15(a)は図14に記載のX2方向側から見た状態の磁性部材31を示す側面図であり、図15(b)は図14に記載のZ1方向側から見た状態の磁性部材31を示す側面図である。図16は第3実施形態における端子33を示す図であり、図16(a)は端子33の外観を示す斜視図であり、図16(b)は2つの保持部33f間のいずれかの箇所を図16(a)に記載のY1−Y2方向およびZ1−Z2方向を含む平面で切断した断面を示す断面図である。図17は第3実施形態における磁性部材31、コイル32および端子33を組み合わせ一体にした状態を示す斜視図である。図18は第3実施形態における操作部材35の構成を示す分解斜視図である。図19は第3実施形態における操作部材35を示す図であり、図19(a)は操作部材35の外観を示す斜視図であり、図19(b)は図19(a)に記載のY1方向側から見た状態の操作部材35の外観を示す側面図である。図20は第3実施形態における回転体36を示す図であり、図20(a)は回転体36の外観を示す斜視図であり、図20(b)は図20(a)に記載のX2方向側から見た状態の回転体36を示す側面図である。図21は第3実施形態におけるスライド部材37を示す図であり、図21(a)はスライド部材37の外観を示す斜視図であり、図21(b)は図21(a)に示すY1方向側から見た状態のスライド部材37を示す斜視図である。図22は第3実施形態におけるジョイント部材38を示す図であり、図22(a)はジョイント部材38の外観を示す斜視図であり、図22(b)は図22(a)に記載のX2方向側から見た状態のジョイント部材38を示す側面図であり、図22(c)は図22(a)に記載のZ1方向側から見た状態のジョイント部材38を示す平面図である。図23は第3実施形態における回転磁石体34を示す図であり、図23(a)は回転磁石体34の外観を示す斜視図であり、図23(b)は図23(a)に記載のX2方向側から見た状態の回転磁石体34を示す側面図である。図24は第3実施形態におけるケース40を示す図であり、図24(a)はケース40の外観を示す斜視図であり、図24(b)はケース40の構成を示す分解斜視図である。図25は第3実施形態における下ケース40aを示す図であり、図25(a)は図24(b)に記載のZ1方向側から見た状態の下ケース40aを示す平面図であり、図25(b)は図25(a)に記載の切断線A−Aで切断した断面を示す斜視断面図である。
発電入力装置300は、図12に示すように、磁性部材31と、コイル32と、端子33と、回転磁石体34と、操作部材35と、ケース40とを備えている。なお、操作部材35は、回転体36とスライド部材37とジョイント部材38と付勢部材39とからなる。発電入力装置300は、図13に示すように、外方へ突出して設けられた操作部材35のスライド部材37の一部を押圧操作することで、入力操作を行なうとともに、入力操作に伴った構成部品の動作により自己発電が可能な入力装置である。
磁性部材31は磁性材料で形成され、図12に示すように、第1磁性部材31cと第2磁性部材31dと連結軸部材31eとからなる。第1磁性部材31c、第2磁性部材31dおよび連結軸部材31eは、図14に示すように、板状に形成された第1磁性部材31cおよび第2磁性部材31dで、円柱状に形成された連結軸部材31eの両端部を挟みこむようにして形成される。なお、連結軸部材31eは第1磁性部材31cおよび第2磁性部材31dの一端側(Y1方向側)の上下方向(Z1−Z2方向)における中点位置付近で連結されている。第1磁性部材31cおよび第2磁性部材31dの他端側(Y2方向側)の先端部は、空間SPを介して互いに対向するように折り曲げ加工が施されている。第1磁性部材31cの他端側の先端には平滑な面状に形成された第1対向部31aが形成され、第2磁性部材31dの他端側の先端には平滑な面状に形成された第2対向部31bが形成されている。第1対向部31aと第2対向部31bとは互いに平行になるように形成されるとともに、図15に示す、第1の方向DR3に沿って延設されている。なお、第1の方向DR3は、X1−X2方向に直交するとともに、Y1−Y2方向およびZ1−Z2方向に対しては傾いた方向である。
端子33は、図16に示すように、金属棒からなる2つの端子部33aと、合成樹脂材からなるホルダ33bと、からなる。端子部33aは断面が長方形の棒状に形成されている。ホルダ33bは平面視で長方形の板状に形成された基部33cを有し、基部33cは厚み方向(Y1−Y2方向)に貫通する窓部33dを有している。また、基部33cは、厚み方向における一方側(Y2方向側)の、窓部33dの上方側(Z1方向側)および下方側(Z2方向側)に、窓部33dに向かって傾斜する傾斜面部33eを有している。なお、傾斜面部33eは円柱の外周面と一致するような曲面状に形成されている。また、ホルダ33bは、基部33cの傾斜面部33eが設けられた側において、基部33cの長手方向(X1−X2方向)の両端に、厚み方向における一方側へ突出した保持部33fがそれぞれ設けられている。端子部33aは、それぞれ保持部33fに一体に保持され、保持部33fの上下方向に突出して設けられている。
コイル32は、導電性を有するとともに、両端部以外は絶縁コーティングされた金属線材からなり、図12に示すように、円柱の外周に沿って巻回されたように円筒状に形成されている。なお、第3実施形態においては、図17に示すように、コイル32は金属線材の両側の端部である端部32b以外は、磁性部材31の連結軸部材31eの外周に沿って巻回され巻回部32aを形成し、連結軸部材31eに保持される。また、両側の端部32bは端子33の端子部33aに巻回されるとともに、半田付けにより固定され、端子33とコイル32とは電気的に接続される。なお、端部32bが巻回されるのは、保持部33fの上方側(Z1方向側)へ突出した箇所の端子部33aである。このようにコイル32が磁性部材31および端子33に保持および固定されたとき、コイル32の巻回部32aの一部は、外周面が傾斜面部33e(図16参照)に沿うように配置される。
操作部材35は、図18および図19に示すように、回転体36と、スライド部材37と、ジョイント部材38と、付勢部材39と、からなる。
付勢部材39は、図18に示すように、円筒状に形成されたコイルばねである。
回転体36は合成樹脂材からなり、図20に示すように、板状に形成され立設された基部36bと、基部36bの上端部(Z1方向側端部)および下端部(Z2方向側端部)から基部36bに直交するある方向(Y2方向)へ板状に延設された一対の挟持部36cと、を有している。また、回転体36は、基部36bの上下方向における中点位置に、挟持部36cが延設された方向と逆方向(Y1方向)へ突出した係合部36aを有している。係合部36aの突出方向側の先端部は球状に形成されている。また、回転体36は、上方に配置された挟持部36cの上面の中心位置から上方へ突出し、円柱状に形成されるとともに、下方に配置された挟持部36cの下面の中心位置から下方へ突出し、円柱状に形成される一対の回転軸部36dを有している。なお、上方および下方に設けられた回転軸部36dは同一直線(軸SF)上に配置されるように形成されている。
ジョイント部材38は合成樹脂材からなり、図22に示すように、平板状に形成された上側支持板38aと、上側支持板38aの下方に上側支持板38aと平行となるように平板状に形成された下側支持板38bと、上側支持板38aおよび下側支持板38bの一端側(Y2方向側)同士を繋ぐように設けられた連結側壁部38cと、連結側壁部38cの両端から下側支持板38bの上面に延設されたガイド側壁部38dと、を有している。上側支持板38aおよび下側支持板38bは、一端側の幅方向(X1−X2方向)における中央付近が切り欠かれた形状に形成されている。また、切り欠かれた形状に形成された箇所の内側には、さらに切り欠かれた形状に形成された軸保持部38eが形成されている。なお、軸保持部38eは、回転体36の回転軸部36dを挿入可能な大きさに形成されるとともに、上方(Z1方向側)から平面視したときに、上側支持板38aおよび下側支持板38bに形成された軸保持部38eの位置が一致するように形成されている。また、上側支持板38aの連結側壁部38cに連結される箇所の両端には切り欠かれた形状に形成された磁性部材ガイド溝38fが形成されている。図22に記載のX1−X2方向、Y1−Y2方向、Z1−Z2方向が、図15に記載のX1−X2方向、Y1−Y2方向、Z1−Z2方向と一致しているとすると、磁性部材ガイド溝38fは第1の方向DR3に沿うように形成されている。また、ガイド側壁部38dはX2方向側から平面視したときに、直角三角形状に形成されており、直角三角形の斜辺に相当する箇所は第1の方向DR3に沿うように形成されるとともに、磁性部材ガイド溝38fに連続するように形成されている。また、連結側壁部38cは幅方向に分割されるように形成されている。
このように形成された回転体36、スライド部材37、ジョイント部材38、付勢部材39により操作部材35が形成される。2つの付勢部材39は、図19に示すように、スライド部材37の付勢部材保持部37eが一端に挿通された状態で、それぞれスライド部材37に保持されている。また、回転体36は、上方側と下方側とに設けられた回転軸部36dを、ジョイント部材38の上方側と下方側とに設けられた軸保持部38eに挿入した状態で配置される。なお、回転体36は回転軸部36d(軸SF、図20参照)を回転軸として回転可能に配置されている。このとき、回転体36は、係合部36aが、ジョイント部材38の連結側壁部38cが配置された側の反対側に突出するように配置されている。また、付勢部材39を保持したスライド部材37は、操作部37fが上方へ突出するとともに、カム37aに係合部36aが挿入された状態で、ジョイント部材38に並べて配置される。このようにして操作部材35が形成される。操作部材35は、スライド部材37を上下方向に動作可能に形成されている。スライド部材37が上下動すると、係合部36aはカム37aに沿って移動を行い、係合部36aの移動に伴って、回転体36は回転軸部36dを中心に回動する。このように、操作部材35はカム37aとカム37aによって案内される係合部36aとを有してなる変換機構MCを有している。
回転磁石体34は、図23に示すように、磁石34aと、磁石34aの一方の磁極に配置された第1磁化部材34bと、磁石34aの他方の磁極に配置された第2磁化部材34cと、を有している。磁石34aは板状に形成されており、厚さ方向(Y1−Y2方向)に磁化され、第3実施形態においては、一方側(Y1方向側)がS極、他方側(Y2方向側)がN極に磁化されている。第1磁化部材34bと第2磁化部材34cとは磁性体からなり、平板状に形成されている。回転磁石体34は、磁石34aを第1磁化部材34bと第2磁化部材34cとで挟持することで形成され、第1磁化部材34bは磁石34aのS極側に配置され、第2磁化部材34cは磁石34aのN極側に配置される。このように配置されることで、第1磁化部材34bはS極に磁化され、第2磁化部材34cはN極に磁化される。また、第1磁化部材34bと第2磁化部材34cとの間にはギャップ34eが形成されている。ここで、回転磁石体34を側方(X1方向側またはX2方向側)から見たときに、ギャップ34eが延設される方向を第2の方向DR4とする。第3実施形態においては、第2の方向DR4は上下方向(Z1−Z2方向)に一致する。
次に発電入力装置300の構造について図13、図26ないし図28を用いて説明する。図26は第3実施形態における回転磁石体34が組み込まれた操作部材35を示す図であり、図26(a)は回転磁石体34が組み込まれた操作部材35の外観を示す斜視図であり、図26(b)は図26(a)に記載のX2方向側から見た状態の回転磁石体34が組み込まれた操作部材35を示す側面図である。図27は第3実施形態において一体に組み立てられた磁性部材31、コイル32、端子33、回転磁石体34および操作部材35を示す図であり、図27(a)は一体に組み立てられた磁性部材31、コイル32、端子33、回転磁石体34および操作部材35の外観を示す斜視図であり、図27(b)は図27(a)に記載のX2方向側から見た状態の一体に組み立てられた磁性部材31、コイル32、端子33、回転磁石体34および操作部材35を示す側面図である。図28は第3実施形態における下ケース40a(ケース40)に他の構成部品が収納された状態を示す図であり、図28(a)は他の構成部品が収納された下ケース40aの外観を示す斜視図であり、図28(b)は図28(a)に記載のZ1方向側から見た状態の他の構成部品が収納された下ケース40aを示す平面図である。
回転磁石体34は、図26に示すように、操作部材35と一体となるように、回転体36の挟持部36cに上下方向(Z1−Z2方向)側を挟持される。このとき、第3実施形態においては、第1磁化部材34bはスライド部材37が配置された側(Y1方向側)に配置されるとともに、第2磁化部材34cは磁石34aを挟んで第1磁化部材34bのスライド部材37が配置されていない側(Y2方向側)に配置される。したがって、第2の方向DR4(図23参照)は軸SF(図20参照)に沿った方向となる。
回転磁石体34を保持した操作部材35は、図27に示すように、コイル32および端子33と一体に形成された磁性部材31の、第1磁性部材31c、第2磁性部材31dおよびコイル32に囲まれた空間に配置される。このとき、第1磁性部材31cおよび第2磁性部材31dの先端部を、ジョイント部材38の磁性部材ガイド溝38fに沿って差し込むようにして操作部材35は配置される。このように配置されることで、回転磁石体34は第1対向部31aと第2対向部31bとの間に配置され、第1磁化部材34bと第2磁化部材34cとによって形成されたギャップ34eは、第1対向部31aと第2対向部31bとに対向する。また、第1対向部31aと第2対向部31bとが延設される方向である第1の方向DR3と、ギャップ34e(図23参照)が延設される方向である第2の方向DR4と、が交差するように配置される。したがって、少なくとも第1対向部31aおよび第2対向部31bは軸SFに対して傾けた方向へ延設されている。
回転磁石体34と一体に形成された操作部材35と、コイル32および端子33と一体に形成された磁性部材31と、は、図28に示すように、下ケース40aの収容部40dの内部に、操作部材35の操作部37fが上方(Z1方向)へ突出するように配置される。また、端子33の端子部33aは端子用貫通孔40n(図25参照)に挿通され、下ケース40aの底面から下方(Z2方向)へ突出するように配置される。また、付勢部材39は、それぞれ付勢部材保持ピン40m(図25参照)が一方の端部に挿入され、スライド部材37の突出部37dと下ケース40aの収容部40dの内部底面とに挟持される。また、スライド部材37は、第1ガイド壁40hと第2ガイド壁40kとの間に、付勢部材39の付勢力に抗して上下方向へ移動可能に配置される。また、スライド部材37のガイドリブ部37cは、分割して設けられた第2ガイド壁40k同士の間に配置される。
上ケース40bは、図13に示すように、操作部用貫通孔40p(図24参照)に操作部材35の操作部37fを挿通させた状態で、下ケース40aの収容部40d(図24参照)の上方を覆うように配置され、下ケース40aと一体に係止される。また、カバー部材40cは操作部材35の操作部37fを挿通させた状態で、上ケース40bの鍔部40qの内部に配置され、上ケース40bと一体に係止される。なお、カバー部材40cの上側の開口は操作部37fの直径よりも小さく形成されているが、カバー部材40cは伸縮性を備えているため、操作部37fを挿通可能であるとともに、収縮する力により操作部37fの一部に係止される。このようにケース40が形成されることで、発電入力装置300が形成される。なお、ケース40が形成されることで、上ケース40bがスライド部材37を下方に押し込み、付勢部材39は圧縮された状態で収容部40d内に保持され、スライド部材37を上方へ付勢する。
次に発電入力装置300の動作について図13、図29ないし図32を用いて説明する。図29は第3実施形態において入力操作を行った場合のスライド部材37、回転体36および回転磁石体34の動きを示す図であり、図29(a)は初期状態における位置関係を示す模式図であり、図29(b)は入力操作途中の状態における位置関係を示す模式図であり、図29(c)は入力操作完了時の位置関係を示す模式図である。なお、図29においては説明を容易にするために、スライド部材37、回転体36および回転磁石体34以外の構成部品は図示していない。図30は初期状態におけるスライド部材37、回転体36および回転磁石体34の位置関係を示す模式図であり、図30(a)は図29(a)に記載のY2方向側から見た状態のスライド部材37、回転体36および回転磁石体34を示す側面図であり、図30(b)は図30(a)に記載の切断線D−Dで切断した断面を示す断面図である。図31は入力操作途中の状態におけるスライド部材37、回転体36および回転磁石体34の位置関係を示す模式図であり、図31(a)は図29(b)に記載のY2方向側から見た状態のスライド部材37、回転体36および回転磁石体34を示す側面図であり、図31(b)は図31(a)に記載の切断線F−Fで切断した断面を示す断面図である。図32は入力操作完了の状態におけるスライド部材37、回転体36および回転磁石体34の位置関係を示す模式図であり、図32(a)は図29(c)に記載のY2方向側から見た状態のスライド部材37、回転体36および回転磁石体34を示す側面図であり、図32(b)は図32(a)に記載の切断線H−Hで切断した断面を示す断面図である。
発電入力装置300は、図13に示すように、ケース40から上方へ突出した操作部材35の操作部37fを下方へ押圧操作することで、入力操作を行うことができる。操作部37fへの押圧操作にともなって、図29に示すように、回転磁石体34が第1対向部31aと第2対向部31bとの対向方向に直交する軸SFを中心として回動可能である。以下に、詳細な動作について説明する。
発電入力装置300が入力操作を行われていない初期状態においては、図29(a)に示すように、スライド部材37は付勢部材39(図26参照)の付勢力により、上方(Z1方向側)へ押し上げられた状態で保持されている。このとき、スライド部材37のカム37aと回転体36の係合部36aとからなる変換機構MCは、図30に示すように、係合部36aがカム37aの下端側(Z2方向側の端)に位置している。また、第1磁化部材34bが第1対向部31aと対向しかつ第2磁化部材34cが第2対向部31bと対向する第1姿勢PS1で保持されている。
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
第3実施形態の発電入力装置300では、磁性材料で形成され空間SPを介して対向するとともに第1の方向DR3に沿って延設された第1対向部31aと第2対向部31bとを有する磁性部材31と、磁性部材31に巻回されたコイル32と、コイル32と接続された端子33と、第1対向部31aと第2対向部31bとの対向方向に直交する軸SFを中心として回動可能な回転磁石体34と、回転磁石体34に駆動力を与える操作部材35と、を有し、回転磁石体34は第1対向部31aと第2対向部31bとの間に配置され、磁石34aと、磁石34aの一方の磁極に配置された第1磁化部材34bと、磁石34aの他方の磁極に配置された第2磁化部材34cと、を有し、第1磁化部材34bと第2磁化部材34cとが第1の方向DR3と交差する第2の方向DR4に沿って延びるとともに第1対向部31aと第2対向部31bとに対向するギャップ34eを形成して対向配置されてなり、第1磁化部材34bが第1対向部31aと対向しかつ第2磁化部材34cが第2対向部31bと対向する第1姿勢PS1と、第2磁化部材34cが第1対向部31aと対向しかつ第1磁化部材34bが第2対向部31bと対向する第2姿勢PS2と、が切り替わるように回動し、回動においてギャップ34eが第1対向部31aおよび第2対向部31bに対して傾斜した状態で回動する、構成とした。
これにより、回転磁石体34を、ギャップ34eが延びる第2の方向DR4が、第1対向部31aおよび第2対向部31bが沿って延設される第1の方向DR3に交差し、すなわち傾斜した状態で回動させることで、第1対向部31aおよび第2対向部31bに対してギャップ34eは一端部から交差し、回転に伴って徐々に交差する箇所を他端部側へ変えながら移動する。そのため、磁性部材31に加わる磁界を緩やかに変化させることができる。この第1対向部31aおよび第2対向部31bとギャップ34eとの傾斜状態を調整することで、コギングトルク(磁気トルク)を調整することができ、任意の操作感触を得ることが可能となるという効果を奏する。例えば傾斜状態の角度が0°のもので発生していた磁気トルクは、傾斜状態が20°では減少し、30°に傾斜させた状態では更に小さな磁気トルクにすることが可能となるので、明瞭な操作感触が要求される場合は傾斜状態の角度を小さくし、コギングトルクが感じられないようにしたい場合は傾斜角度を大きくすることが好ましい。
第3実施形態の発電入力装置300では、第2の方向DR4は軸SFに沿った方向であり、磁性部材31は少なくとも第1対向部31aおよび第2対向部31bを軸SFに対して傾けた方向へ延設した、構成とした。
これにより、ギャップ34eを軸SFに沿った方向へ延ばして形成するとともに、磁性部材31の少なくとも一部である第1対向部31aと第2対向部31bを軸SFに対して傾けた方向へ延設することで、ギャップ34eの延びる方向(第2の方向DR4)が第1対向部31aおよび第2対向部31bの延設された方向(第1の方向DR3)に対して傾斜した状態を形成することができるという効果を奏する。
第3実施形態の発電入力装置300では、磁性部材31は板状に形成され、折り曲げ加工により第1の方向DR3を軸SFに対して傾けた、構成とした。
これにより、板材で形成された磁性部材31から第1対向部31aと第2対向部31bを折り曲げ形成するので磁性部材31全体を傾ける必要がなく、小スペースに配置でき、装置全体を小型化できるという効果を奏する。また、第1対向部31aと第2対向部31bの折り曲げ角度を変更することでギャップ34eとの傾斜状態の設定を簡単に行うことが可能となる。
第3実施形態の発電入力装置300では、操作部材35は、カム37aとカム37aによって案内される係合部36aとを有してなる変換機構MCを有し、変換機構MCは、操作部材35のスライド操作を回転磁石体34の回転動作に変換する、構成とした。
これにより、操作部材35のスライド操作を簡単な構成で回転動作に変換することができるという効果を奏する。
以上のように、本発明の実施形態に係る発電入力装置を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
第1実施形態および第2実施形態において、第1駆動溝1cは回転中心線SLに対して図4(d)においては矢印A方向へ傾斜して延設され、第2駆動溝1dは回転中心線SLに対して第1駆動溝1cの傾斜方向の逆方向(矢印B方向)へ傾斜して延設されているとしたが、第1駆動溝1cの傾斜方向と第2駆動溝1dの傾斜方向が逆であっても良い。
第1実施形態および第2実施形態において、回転体2が回転軸2aを有し、支持体3が回転軸受3aを有する構成としたが、回転体2が回転軸受を有し、支持体3が回転軸を有する構成であっても良い。
第1実施形態および第2実施形態において、入力操作をすることで発電ができる構成としたが、発信機やLED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)などを内蔵させ、それらの構成部品に給電する構成としても良い。
第1実施形態において、図7のX1方向側に形成されたギャップ4kはZ2方向に向かうにしたがって、Y2方向側からY1方向側に向かって傾斜し、X2方向側に形成されたギャップ4kはZ2方向に向かうにしたがって、Y1方向側からY2方向側に向かって傾斜している。しかし、第1実施形態とは逆向きになっても良い。
第2実施形態において、N極側傾斜片4nおよびS極側傾斜片4mは、一方側ではN極側傾斜片4nが山状に、S極側傾斜片4mが谷状に形成されており、他方側では、N極側傾斜片4nが谷状に、S極側傾斜片4mが山状に形成されている構造とした。しかし、第2実施形態とは逆の組合せの形状にしても良い。
第3実施形態において、第2の方向DR4は軸SFに沿った方向であり、磁性部材31は少なくとも第1対向部31aおよび第2対向部31bを軸SFに対して傾けた方向へ延設した、構成としたが、第1の方向DR3は軸SFに沿った方向であり、第1磁化部材34bと第2磁化部材34cの対向面に傾斜面34dを設け、一対の傾斜面34dでギャップ34eを形成し、第2の方向DR4を軸SFに対して傾けた構成であっても良い。このような構成とすることで、第1磁化部材34bおよび第2磁化部材34cの対向面に傾斜面34dを設け、一対の傾斜面34dでギャップ34eを形成し、ギャップ34eの延びる方向(第2の方向DR4)を軸SFに対して傾けることができるという効果を奏する。
1 操作体
1a 第1駆動部
1b 第2駆動部
1c 第1駆動溝
1d 第2駆動溝
1e 天板部
1f 接続突起
1g 円弧面
2 回転体
2a 回転軸
2b 第1被駆動部
2c 第2被駆動部
2d 第1球状部
2e 第2球状部
2f 基体部
3 支持体
3a 回転軸受
3b 第1支持体
3c 第2支持体
3d 係合孔
4 回転磁石体
4a 磁石
4b 磁極板
4c S極
4d N極
4e S極部材
4f N極部材
4g S極端
4h N極端
4k ギャップ
4m S極側傾斜片
4n N極側傾斜片
5 磁性部材
5a ベース部
5b ヨーク部
6 コイル
7 付勢部材
8 操作ノブ
8a ボタン部
8b 鍔部
8c 接続穴
9 ケース
9a 第1ケース
9b 第2ケース
9c 第1収納部
9d 第2収納部
9e 開口部
31 磁性部材
31a 第1対向部
31b 第2対向部
31c 第1磁性部材
31d 第2磁性部材
31e 連結軸部材
32 コイル
32a 巻回部
32b 端部
33 端子
33a 端子部
33b ホルダ
33c 基部
33d 窓部
33e 傾斜面部
33f 保持部
34 回転磁石体
34a 磁石
34b 第1磁化部材
34c 第2磁化部材
34d 傾斜面
34e ギャップ
35 操作部材
36 回転体
36a 係合部
36b 基部
36c 挟持部
36d 回転軸部
37 スライド部材
37a カム
37b 摺動部
37c ガイドリブ部
37d 突出部
37e 付勢部材保持部
37f 操作部
38 ジョイント部材
38a 上側支持板
38b 下側支持板
38c 連結側壁部
38d ガイド側壁部
38e 軸保持部
38f 磁性部材ガイド溝
39 付勢部材
40 ケース
40a 下ケース
40b 上ケース
40c カバー部材
40d 収容部
40e 第1側壁
40f 第2側壁
40g スライドガイド部
40h 第1ガイド壁
40k 第2ガイド壁
40m 付勢部材保持ピン
40n 端子用貫通孔
40p 操作部用貫通孔
40q 鍔部
100 発電入力装置
200 発電入力装置
300 発電入力装置
DR1 第1方向
DR2 第2方向
DR3 第1の方向
DR4 第2の方向
MC 変換機構
PS1 第1姿勢
PS2 第2姿勢
SF 軸
SP 空間
SL 回転中心線
Claims (8)
- 磁石と前記磁石のN極側に配置されるN極部材と前記磁石のS極側に配置されるS極部材とを有し、前記N極部材と前記S極部材との間に前記磁石を貫通して設定される回転中心線を中心に回転可能に支持される回転磁石体と、
一端が前記N極に近づくときに他端が前記S極に近づくとともに前記一端が前記S極に近づくときに前記他端が前記N極に近づくように前記一端と前記他端で前記回転磁石体を挟むように配設される磁性部材と、
前記磁性部材に巻回されたコイルと、
前記回転磁石体を回転駆動する操作体と、を備えた発電入力装置であって、
前記N極部材は、前記回転中心線に直交するとともに前記N極部材と前記S極部材とが対向する方向に直交する方向において前記磁石の端部よりも前記回転中心線から離隔する方向に延設されるN極端を備え、
前記S極部材は、前記回転中心線に直交するとともに前記N極部材と前記S極部材とが対向する方向に直交する方向において前記磁石の端部よりも前記回転中心線から離隔する方向に延設されるS極端を備え、
前記N極端および前記S極端は、前記回転中心線に対して平行な面内において、前記回転中心線に対して傾斜した方向に延びるギャップを介して対向していることを特徴とする発電入力装置。 - 前記N極部材の前記N極端にN極側傾斜片を形成して前記S極端に向かう方向に突出形成するとともに、前記S極部材の前記S極端にS極側傾斜片を形成して前記N極端に向かう方向に突出形成し、
前記N極端と前記S極端を対向させるとともに、前記N極側傾斜片と前記S極側傾斜片とを対向させて前記ギャップを形成したことを特徴とする請求項1に記載の発電入力装置。 - 前記N極側傾斜片と前記S極側傾斜片の一方は一対の傾斜を組合せて山状に形成され、前記N極側傾斜片と前記S極側傾斜片の他方は一対の傾斜を組合せて谷状に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の発電入力装置。
- 磁性材料で形成され空間を介して対向するとともに第1の方向に沿って延設された第1対向部と第2対向部とを有する磁性部材と、
前記磁性部材に巻回されたコイルと、
前記コイルと接続された端子と、
前記第1対向部と前記第2対向部との対向方向に直交する軸を中心として回動可能な回転磁石体と、
前記回転磁石体に駆動力を与える操作部材と、
を有し、
前記回転磁石体は前記第1対向部と前記第2対向部との間に配置され、磁石と、該磁石の一方の磁極に配置された第1磁化部材と、該磁石の他方の磁極に配置された第2磁化部材と、を有し、前記第1磁化部材と前記第2磁化部材とが前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びるとともに前記第1対向部と前記第2対向部とに対向するギャップを形成して対向配置されてなり、
前記第1磁化部材が前記第1対向部と対向しかつ前記第2磁化部材が前記第2対向部と対向する第1姿勢と、
前記第2磁化部材が前記第1対向部と対向しかつ前記第1磁化部材が前記第2対向部と対向する第2姿勢と、
が切り替わるように回動し、
前記回動において前記ギャップが前記第1対向部および前記第2対向部に対して傾斜した状態で回動することを特徴とする発電入力装置。 - 前記第2の方向は前記軸に沿った方向であり、
前記磁性部材は少なくとも前記第1対向部および前記第2対向部を前記軸に対して傾けた方向へ延設したことを特徴とする請求項4に記載の発電入力装置。 - 前記磁性部材は板状に形成され、折り曲げ加工により前記第1の方向を前記軸に対して傾けたことを特徴とする請求項5に記載の発電入力装置。
- 前記第1の方向は前記軸に沿った方向であり、
前記第1磁化部材と第2磁化部材の対向面に傾斜面を設け、一対の前記傾斜面で前記ギャップを形成し、前記第2の方向を前記軸に対して傾けたことを特徴とする前記請求項4記載の発電入力装置。 - 前記操作部材は、カムと前記カムによって案内される係合部とを有してなる変換機構を有し、
前記変換機構は、前記操作部材のスライド操作を前記回転磁石体の回転動作に変換する、
ことを特徴とする請求項4から7のいずれかに記載の発電入力装置。
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