JP6458568B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作力が入力される入力装置に関する。

従来の入力装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の入力装置（入力デバイス）は、水平配置される回路基板の一方の面に板状の固定ヨークが固定され、他方の面に複数のコイルが固定されている。また、複数のコイル側に板状の可動ヨークが配置され、可動ヨークのコイルと対向する面に複数の磁石が固定されている。そして、可動ヨークには、操作ノブが接続されている。

可動ヨーク及び複数の磁石は操作ノブと共に、ｘ軸方向、及びｙ軸方向に移動可能となっており、複数のコイルに電流を流すと、この電流と、複数の磁石によって発生する磁束とによって複数のコイルに電磁力が発生する。そして、この電磁力がｘ軸方向、あるいはｙ軸方向に移動される操作ノブに対する操作反力として作用されるようになっている。

特開２０１４−２１７１７６号公報

さて、特許文献１では、磁石と固定ヨークとの間において、ｚ軸方向に磁石による吸引力が発生するので、操作ノブの操作によって可動コア及び磁石が移動される際に、摺動部材との間に摩擦力が発生し、操作フィーリングが悪化するという問題があった。

よって、発明者らは、上記の問題点を解決するために、先の出願（特願２０１３−２６８７４６）にて、固定ヨークを挟むように、両側に磁石の固定された可動ヨークを配置して、ｚ軸方向の吸引力を相殺するようにしたものを発案した。

しかしながら、固定ヨークに対する磁石までの距離のバラツキ、あるいは磁石自体の寸法のバラツキ等によっては、ｚ軸方向の吸引力にバラツキが発生して、お互いの吸引力を完全には相殺できないことが分かった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ヨークの両側に磁石を配置するものにおいて、磁石の吸引力の差による影響を効果的に抑制可能とする入力装置を提供することにある。

本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。

本発明では、仮想の操作平面（ＯＰ）に沿う方向の操作力が入力される入力装置であって、
巻線の巻回しによって形成されるコイル（４１）と、
コイルに挿入される板状のコイル側ヨーク（５２）と、
コイル側ヨークの両面側に平行配置される板状の第一ヨーク（７１）及び第二ヨーク（７２）と、
コイル側ヨークと第一ヨークとの対向する面のいずれかに配置されて、コイル側ヨーク及び第一ヨーク間で磁束を発生させる第一磁石（６１）と、
コイル側ヨークと第二ヨークとの対向する面のいずれかに配置されて、コイル側ヨーク及び第二ヨーク間で磁束を発生させる第二磁石（６２）と、
コイル側ヨーク、あるいは第一及び第二ヨークに接続されて操作力が入力される操作ノブ（７３）と、を備え、
コイルへの電流の印加によって発生する電磁力が、操作力に対する操作反力として操作ノブに作用されるようになっており、
第一磁石の、コイル側ヨークあるいは第一ヨークに対する第一吸引力（Ｆ１）と、第二磁石の、コイル側ヨークあるいは第二ヨークに対する第二吸引力（Ｆ２）との合力を相殺するように、第一磁石、あるいは第二磁石に対して反発力（ＲＦ１）を発生させる反発用磁石（５５）が、コイル側ヨーク、第一ヨーク、あるいは第二ヨークのいずれかに設けられたことを特徴としている。

入力装置を構成する各部材の寸法、あるいは各部材間の寸法等にバラツキ等が発生すると、第一磁石による第一吸引力と、第二磁石による第二吸引力とに差が生じて、両吸引力を相殺できない。この場合、両吸引力の差が合力として残り、この合力によって操作ノブの操作時に、摩擦力を伴う形となるので、操作ノブの操作フィーリングにバラツキが発生してしまう。

本発明では、コイル側ヨーク、第一ヨーク、あるいは第二ヨークのいずれかに、第一吸引力と第二吸引力との合力を相殺するように、反発力を発生させる反発用磁石を設けるようにしているので、第一、第二磁石の吸引力の差による影響を効果的に抑制す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。

本発明の第一実施形態による操作入力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。 操作入力装置の車室内での配置を説明するための図である。 操作入力装置の機械的構成を説明するための断面図である。 反力発生部の斜視図である。 図４の矢印Vから見た反力発生部の底面図である。 磁気回路を巡る磁束の態様を模式的に示す図であって、図５のVI−VI線断面図である。 磁気回路を巡る磁束の態様を模式的に示す図であって、図５のVII−VII線断面図である。 反力発生部を分解した斜視図であって、磁気回路を巡る磁束の態様を模式的に示す図である。 反力発生部を示す平面図である。 図９のX−X線断面図である。 図９のXI−XI線断面図であり、磁気吸引力の合力と反発力の合力とを示す説明図である。 反発用磁石がない場合の磁気吸引力の合力によって、摩擦力が発生することを示す説明図である。 反発用磁石がある場合の磁気吸引力の変動量を示すグラフである。 反発用磁石がない場合の磁気吸引力の変動量を示すグラフである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第一実施形態）
図１に示す本発明の第一実施形態による操作入力装置１００は、車両に搭載され、車室内の表示器、例えばナビゲーション装置２０又はヘッドアップディスプレイ装置１２０（図２参照）等と共に表示システム１０を構成している。操作入力装置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及び図２に示されるように、通信バス９０と接続され、操作入力装置１００等とネットワーク通信可能である。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。

以上の操作入力装置１００の各構成を詳しく説明する。操作入力装置１００は、図１に示すように、通信バス９０及び外部のバッテリ９５等と接続されている。操作入力装置１００は、通信バス９０を通じて、離れて位置するナビゲーション装置２０と通信可能とされている。また操作入力装置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。

操作入力装置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通信バス９０に出力する。加えて通信制御部３５は、他の車載装置から通信バス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を含んでいる。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、所謂反力フィードバックにより、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を通じて通信バス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。

操作入力装置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、後述する一対の可動ヨーク７１、７２を保持するノブベース７４、及び上述の操作ノブ７３を有している。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、摺動板５０ｂ（図１１、図１２）、及び回路基板５９等を有しており、後述する固定ヨーク５１を保持している。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５９及び反力発生部３９等の各構成を収容する。摺動板５０ｂは、可動部７０が移動される際のガイド板となっており、ハウジング５０ａ内に固定されている。回路基板５９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５９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。

以上の可動部７０及び固定部５０間において、図３〜図５に示す反力発生部３９が反力フィードバックを実施する。反力発生部３９は、２組のアクチュエータとして機能する第一ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）３９ｘ及び第二ＶＣＭ３９ｙ、並びに固定ヨーク５１及び二つの可動ヨーク７１，７２等によって構成されている。

第一ＶＣＭ３９ｘは、第一コイル４１、二つの磁石６１，６２、固定ヨーク５１（第一コイル側ヨーク部５２）、及び可動ヨーク７１、７２を有している。第二ＶＣＭ３９ｙは、第二コイル４２、二つの磁石６３，６４、固定ヨーク５１（第二コイル側ヨーク部５３）、及び可動ヨーク７１、７２を有している。以下、各コイル４１，４２、各磁石６１〜６４、固定ヨーク５１、及び各可動ヨーク７１，７２の詳細を、順に説明する。

各コイル４１，４２は、銅等の非磁性材料よりなる線材を巻線４９として、扁平の筒状に巻回しすることにより形成されている。各コイル４１，４２において、巻線４９の巻回軸方向と直交する横断面は、長方形状に形成されている。各巻線４９は、各コイル４１，４２における筒壁の厚さが例えば３ｍｍ程度となるまで巻回しされている。各コイル４１，４２において、巻回しされた巻線４９の内周側には、巻回軸方向に延伸する収容室４１ａ，４２ａが形成されている。各コイル４１，４２は、回路基板５９に設けられた配線パターンを介して反力制御部３７と電気的に接続され、当該反力制御部３７によって各巻線４９に個別に電流が印加される。

各コイル４１，４２は、互いに僅かな隙間を開けつつ、ｙ軸に沿って並べられている。各コイル４１，４２は、巻線４９の巻回軸方向を操作平面ＯＰに沿わせた姿勢にて、回路基板５９等の固定部５０に対し固定されている。一方のコイル（以下、「第一コイル」）４１の巻回軸方向は、ｘ軸に沿っている。他方のコイル（以下、「第二コイル」）４２の巻回軸方向は、ｙ軸に沿っている。各コイル４１，４２は、操作平面ＯＰに沿った一対のコイル側面４１ｕ，４１ｄ，４２ｕ，４２ｄをそれぞれ形成している。各コイル４１，４２において、操作ノブ７３側を向く各一方を上側コイル側面４１ｕ，４２ｕとし、回路基板５９側を向く各他方を下側コイル側面４１ｄ，４２ｄとする。各コイル側面４１ｕ，４１ｄ，４２ｕ，４２ｄは、各辺がｘ軸又はｙ軸に沿った略四辺形状に形成されている。

各磁石６１〜６４は、ネオジウム磁石等であって、長手方向を有する略四辺形の板状に形成されている。二つの磁石６１，６２は、操作平面ＯＰと実質直交するｚ軸方向において互いに離れて位置し、且つ、当該ｚ軸方向に並んでいる。同様に、他の二つの磁石６３，６４は、ｚ軸方向において互いに離れて位置し、且つ、当該ｚ軸方向に並んでいる。各磁石６１〜６４のそれぞれには、平滑な平面状に形成された着磁面６８及び取付面６９が設けられている。各磁石６１〜６４において、着磁面６８及び取付面６９の磁極は、互いに異なっている（図６及び図７も参照）。

二つの磁石６１，６３の各取付面６９は、長辺をｘ軸に沿わせた姿勢にて、可動ヨーク７１に取り付けられている。可動ヨーク７１に保持された磁石６１の着磁面６８は、ｚ軸方向において所定の間隔を開けつつ、第一コイル４１の上側コイル側面４１ｕと対向している。可動ヨーク７１に保持された磁石６３の着磁面６８は、ｚ軸方向において所定の間隔を開けつつ、第二コイル４２の上側コイル側面４２ｕと対向している。

他の二つの磁石６２，６４の各取付面６９は、長辺をｘ軸に沿わせた姿勢にて、可動ヨーク７２に取り付けられている。可動ヨーク７２に保持された磁石６２の着磁面６８は、ｚ軸方向において所定の間隔を開けつつ、第一コイル４１の下側コイル側面４１ｄと対向している。可動ヨーク７２に保持された磁石６４の着磁面６８は、ｚ軸方向において所定の間隔を開けつつ、第二コイル４２の下側コイル側面４２ｄと対向している。各着磁面６８は、可動部７０が基準位置に帰着している場合において、対向する各コイル側面４１ｕ，４１ｄ，４２ｕ，４２ｄの中央に位置する。

以上の構成では、図６に示すように、各磁石６１，６２の発生磁束は、第一コイル４１の巻線４９をｚ軸方向に通過（貫通）する。故に、第一コイル４１への電流の印加により、磁場中に置かれた巻線４９内を電荷が移動すると、各電荷にはローレンツ力が生じる。こうして第一ＶＣＭ３９ｘは、第一コイル４１及び各磁石６１，６２間にて、ｘ軸方向（第一方向）の電磁力ＥＭＦ_ｘを生じさせる。第一コイル４１に印加する電流の向きを反転させることにより、発生する電磁力ＥＭＦ_ｘも反転し、ｘ軸に沿った逆向きの方向となる。

また図７に示すように、各磁石６３，６４の発生磁束は、第二コイル４２の巻線４９をｚ軸方向に通過（貫通）する。故に、第二コイル４２への電流の印加により、磁場中に置かれた巻線４９内を電荷が移動すると、各電荷にはローレンツ力が生じる。こうして第二ＶＣＭ３９ｙは、第二コイル４２及び各磁石６３，６４間にて、ｙ軸方向（第二方向）の電磁力ＥＭＦ_ｙを生じさせる。第二コイル４２に印加する電流の向きを反転させることにより、発生する電磁力ＥＭＦ_ｙも反転し、ｙ軸に沿った逆向きの方向となる。

図３〜５に示す固定ヨーク５１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。固定ヨーク５１には、二つのコイル側ヨーク部５２，５３、及び連結部５４が設けられている。コイル側ヨーク部５２，５３、及び連結部５４は、平板状に形成されている。

一方のコイル側ヨーク部（以下、「第一コイル側ヨーク部」）５２は、第一コイル４１の収容室４１ａに挿入され、当該収容室４１ａを貫通している。収容室４１ａに収容された第一コイル側ヨーク部５２の両面には、第一対向面５２ａが形成されている。二つの第一対向面５２ａは、第一コイル４１の内周側に位置し、第一コイル４１の外周側に配置された各磁石６１，６２と共に当該コイル４１を内外の両側から挟むよう、これら磁石６１，６２の各着磁面６８と個々に対向配置されている。以上の第一コイル側ヨーク部５２に誘導された各磁石６１，６２の発生磁束は、第一コイル４１の巻線４９をｚ軸方向に通過（貫通）する。

他方のコイル側ヨーク部（以下、「第二コイル側ヨーク部」）５３は、第二コイル４２の収容室４２ａに挿入され、当該収容室４２ａを貫通している。収容室４２ａに収容された第二コイル側ヨーク部５３の両面には、第二対向面５３ａが形成されている。二つの第二対向面５３ａは、第二コイル４２の内周側に位置し、第二コイル４２の外周側に配置された各磁石６３，６４と共に当該コイル４２を内外の両側から挟むよう、これら磁石６３，６４の各着磁面６８と個々に対向配置されている。以上の第二コイル側ヨーク部５３に誘導された各磁石６３，６４の発生磁束は、第二コイル４２の巻線４９をｚ軸方向に通過（貫通）する。

連結部５４は、各コイル４１，４２に沿ってＬ字状に屈曲している。連結部５４は、第一コイル４１に収容された第一コイル側ヨーク部５２から、第二コイル４２に収容された第二コイル側ヨーク部５３まで延伸することにより、二つのコイル側ヨーク部５２，５３を連結させている。以上により、第一コイル４１の収容室４１ａから、第二コイル４２の収容室４２ａまで延伸する固定ヨーク５１が形成されている。

各可動ヨーク７１，７２は、固定ヨーク５１と同様に、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。各可動ヨーク７１，７２は、共に長方形状の平板材によって形成されており、互いに実質同一の形状とされている。各可動ヨーク７１、７２は、固定ヨーク５１（第一コイル側ヨーク部５２、第二コイル側ヨーク部５３）の両面側に平行配置されている。各可動ヨーク７１，７２は、二つのコイル４１，４２をｚ軸方向において挟みつつ対向する配置にて、ノブベース７４に保持されている。

各可動ヨーク７１，７２のそれぞれには、第一保持面７１ａ，７２ａ及び第二保持面７１ｂ，７２ｂが形成されている。一方の可動ヨーク７１は、第一保持面７１ａによって磁石６１の取付面６９を保持し、第二保持面７１ｂによって磁石６３の取付面６９を保持している。他方の可動ヨーク７２は、第一保持面７２ａによって磁石６２の取付面６９を保持しつつ、第二保持面７２ｂによって磁石６４の取付面６９を保持している。

第一コイル側ヨーク部５２、及び第二コイル側ヨーク部５３には、反発用磁石５５（図９〜図１１）が設けられている。反発用磁石５５は、長手方向を有する略四辺形の板状に形成されている。反発用磁石５５の長手方向は、ｙ軸に沿うように配置されている。反発用磁石５５は、各コイル側ヨーク部５２、５３において、例えば、可動ヨーク７２と対向する側の面にそれぞれ設けられており、それぞれ対向する磁石６２、６４に対して反発力を発生するようになっている。

反発用磁石５５は、磁石６１と第一コイル側ヨーク部５２との間の磁気吸引力（第一吸引力）、及び磁石６２と第一コイル側ヨーク部５２との間の磁気吸引力（第二吸引力）の合力（アンバランス）を相殺するための磁石となっている。同様に、反発用磁石５５は、磁石６３と第二コイル側ヨーク部５３との間の磁気吸引力（第一吸引力）、及び磁石６４と第二コイル側ヨーク部５３との間の磁気吸引力（第二吸引力）の合力（アンバランス）を相殺するための磁石となっている（詳細後述）。

反発用磁石５５は、各ヨーク５１、７１、７２が重なる方向（ｚ軸方向）から投影した場合に、磁石６２、６４に対して交差するように重なっている。よって、操作ノブ７３によって可動ヨーク７１、７２がどの位置に移動されても、操作力の入力に伴う可動ヨーク７１、７２の可動範囲内においては、両磁石５５、６２、及び両磁石５５、６４の重なり合う面積は、常に一定となるように設定されている（図９）。

以上説明した固定ヨーク５１及び二つの可動ヨーク７１，７２等は、磁路形成体６６として、図６〜図８に示す反力発生部３９の磁気回路６５を形成している。磁気回路６５は、固定ヨーク５１及び各可動ヨーク７１，７２を巡る形状により、第一ＶＣＭ３９ｘの各磁石６１，６２の発生磁束を第二ＶＣＭ３９ｙに導くと共に、第二ＶＣＭ３９ｙの各磁石６３，６４の発生磁束を第一ＶＣＭ３９ｘに導く。

詳記すると、図６及び図８に示す第一ＶＣＭ３９ｘの各磁石６１，６２において、第一コイル４１を向く各着磁面６８の磁極は、同一とされている。故に、各磁石６１，６２が発生させる磁束の方向は、ｚ軸に沿って互いに反対の方向となる。そのため、各第一対向面５２ａから、各第一保持面７１ａ，７２ａに向かう磁束が生じる。これらの磁束は、各第一保持面７１ａ，７２ａから各可動ヨーク７１，７２に入り、各可動ヨーク７１，７２のそれぞれにおいて、第一保持面７１ａ，７２ａから第二保持面７１ｂ，７２ｂに向う。

さらに、図７及び図８に示す第二ＶＣＭ３９ｙの各磁石６３，６４において、第二コイル４２を向く各着磁面６８の磁極は、互いに同一とされ、且つ、第一コイル４１と対向する二つの着磁面６８（図６も参照）の磁極とは異なっている。故に、各磁石６３，６４が発生させる磁束の方向は、ｚ軸に沿って互いに対向する方向となる。そのため、各第二保持面７１ｂ，７２ｂから、各第二対向面５３ａに向かう磁束が生じる。以上により、各可動ヨーク７１，７２によって誘導された磁束は、各第二対向面５３ａから第二コイル側ヨーク部５３に入り、連結部５４を通過して、第一コイル側ヨーク部５２へと向かう。そして、固定ヨーク５１内を誘導された磁束は、再び各第一対向面５２ａから各第一保持面７１ａ，７２ａ（図６参照）へと向かう。

以上により、図６〜図８に示す反力発生部３９では、第一ＶＣＭ３９ｘにおける各磁石６１，６２の発生磁束は、当該ＶＣＭ３９ｘの第一コイル４１を通過するだけでなく、磁気回路６５によって導かれることで、第二ＶＣＭ３９ｙの第二コイル４２を通過する。同様に、第二ＶＣＭ３９ｙにおける各磁石６３，６４の発生磁束は、第二コイル４２を通過するだけでなく、磁気回路６５によって導かれることにより、第一ＶＣＭ３９ｘの第一コイル４１を通過する。よって、各第一対向面５２ａ及び各第一保持面７１ａ，７２ａ間の磁束密度、並びに、各第二対向面５３ａ及び各第二保持面７１ｂ，７２ｂ間の磁束密度は共に、二つのＶＣＭ３９ｘ，３９ｙの磁気回路を個別に形成した形態と比較して、高くなる。こうして、第一コイル４１の巻線４９をｚ軸方向に貫通する磁束密度が向上することにより、第一ＶＣＭ３９ｘにて発生可能な電磁力ＥＭＦ_ｘが増加する。同様に、第二コイル４２の巻線４９をｚ軸方向に貫通する磁束密度の向上により、第二ＶＣＭ３９ｙにて発生可能な電磁力ＥＭＦ_ｘが増加する。したがって、各磁石６１〜６４の形成材料の使用量を抑えつつ、可動部７０の操作ノブ７３、ひいては操作者に作用可能な各操作反力ＲＦ_ｘ，ＲＦ_ｙを高めることができる。

次に、反発用磁石５５の作用、つまり、各磁石６１〜６４による固定ヨーク５１に対する磁気吸引力の調整作用について図９〜図１４を用いて説明する。

図１２に示すように、磁石６１と第一コイル側ヨーク部５２との距離、及び磁石６３と第二コイル側ヨーク部５３との距離をＬ１とし、磁石６２と第一コイル側ヨーク部５２との距離、及び磁石６４と第二コイル側ヨーク部５３との距離をＬ２とする。また、磁石６１による第一コイル側ヨーク部５２に対する磁気吸引力をＦ１、磁石６２による第一コイル側ヨーク部５２に対する磁気吸引力をＦ２、磁石６３による第二コイル側ヨーク部５３に対する磁気吸引力をＦ３、磁石６４による第二コイル側ヨーク部５３に対する磁気吸引力をＦ４とする。

反発用磁石５５を設けない場合で、例えば、各コイル４１、４２と磁石６１、６３の間に設けられる摺動板５０ｂの設定、あるいは各部の組付けバラツキ等によって、距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも大きくなる場合であると、磁石６１、６３による磁気吸引力Ｆ１、Ｆ３は、磁石６２、６４による磁気吸引力Ｆ２、Ｆ４よりも小さくなる。よって、磁気吸引力Ｆ１、Ｆ３と、磁気吸引力Ｆ２、Ｆ４との相殺ができなくなる。この場合、トータルの磁気吸引力の合力は、上側を向く力となり、例えば、可動ヨーク７１がハウジング５０ａに押し付けられて、移動時の摩擦力が発生してしまう。つまり、摺動抵抗が大きくなり、操作ノブ７３による操作フィーリングにバラツキが発生してしまう。

しかしながら、図９〜図１１に示すように、本実施形態では、第一コイル側ヨーク部５２、及び第二コイル側ヨーク部５３に、磁気吸引力Ｆ１〜Ｆ４の合力を相殺するように、反発力を発生させる反発用磁石５５を設けるようにしている。図１１に示すように、反発用磁石５５によって、第一コイル側ヨーク部５２では、磁石６２に対して反発力ＲＦ１が発生し、また、第二コイル側ヨーク部５３では、磁石６４に対して反発力ＲＦ２が発生する。そして、この反発力ＲＦ１、ＲＦ２の合力によって、磁気吸引力の合力が相殺される。よって、磁石６１、６３と、磁石６２、６４との磁気吸引力の差による影響を効果的に抑制することが可能となる。

上記内容を図１３、図１４を用いて補足説明する。図１４に示すように、可動ヨーク７１と可動ヨーク７２との上下方向（ｚ軸方向）の位置のバラツキに対して、反発用磁石５５を用いない場合では、下側となる可動ヨーク７２の磁石６２、６４の磁気吸引力と、上側となる可動ヨーク７１の磁石６１、６３の磁気吸引力との差が磁気吸引力の変動量として発生する。両ヨーク７１、７２の位置のバラツキが大きいほど、磁気吸引力の変動量は、大きくなる。これが摩擦力のバラツキとなり、摺動フィーリングに影響を与える。

これに対して、図１３に示すように、反発用磁石５５を用いた場合では、この反発用磁石５５によって、磁気吸引力の合力を相殺するための反発力が得られるので、磁気吸引力の変動量を抑制することが可能となるのである。

また、図９に示すように、操作力の入力に伴う可動ヨーク７１、７２の可動範囲内においては、両磁石５５、６２、及び両磁石５５、６４の重なり合う面積は、常に一定となるように設定されているので、可動ヨーク７１、７２の可動に伴う反発力の変動をなくすことができる、どのような操作位置であっても、安定した上記効果を得ることができる。

尚、第一実施形態において、操作入力装置１００が特許請求の範囲に記載の「入力装置」に相当し、第一ＶＣＭ３９ｘが特許請求の範囲に記載の「第一アクチュエータ」に相当し、第二ＶＣＭ３９ｙが特許請求の範囲に記載の「第二アクチュエータ」に相当する。また、第一コイル４１が特許請求の範囲に記載の「コイル」に相当する。また、磁石６１，６２が特許請求の範囲に記載の「第一磁石、第二磁石」に相当する。そして、第一コイル側ヨーク部５２が特許請求の範囲に記載の「コイル側部」に相当し、可動ヨーク７１、７２が特許請求の範囲に記載の「第一ヨーク、第二ヨーク」に相当する。

（その他の実施形態）
上記第一実施形態では、反力発生部３９のアクチュエータとして、第一ＶＣＭ３９ｘと第二ＶＣＭ３９ｙとを備えるものとして説明したが、これに限定されることなく、第一ＶＣＭ３９ｘ、第二ＶＣＭ３９ｙのうち、いずれが一方のみを備えるものとしてもよい。この場合は、２方向（ｘ軸、ｙ軸）のうち、一方のみの操作反力が得られるものとなるが、反発用磁石５５を設けることで、上記第一実施形態と同様に、磁気吸引力の合力の影響を抑制することができる。

また、上記第一実施形態に対して、固定ヨーク５１を可動ヨークに置き換え、新たな可動ヨークに各磁石６１〜６４を設け、さらに、対向する可動ヨーク７１，７２をそれぞれ固定ヨークに置き換えたものとしてもよい。この場合、新たな固定ヨークの一方に反発用磁石５５を設ける。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記第一実施形態に対して、固定ヨーク５１を可動ヨークに置き換え、さらに、対向する可動ヨーク７１，７２をそれぞれ固定ヨークに置き換えたものとしてもよい。そして、新たな固定ヨークに各磁石６１〜６４を設ける。この場合、新たな可動ヨークのいずれかの面に反発用磁石５５を設ける。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記第一実施形態に対して、各磁石６１〜６４を、各コイル４１、４２の収容室４１ａ，４２ａ内に収容して、固定ヨーク５１の各対向面５２ａ，５３ａそれぞれ固定したものとしてもよい。この場合、可動ヨーク７１、７２のいずれかの面に反発用磁石５５を設ける。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記第一実施形態の表示システム１０は、ナビゲーション装置２０に替えて、又はナビゲーション装置２０と共に、図２に示すヘッドアップディスプレイ装置１２０（参照）を備えたものとしてもよい。ヘッドアップディスプレイ装置１２０は、運転席の前方において車両のインスツルメントパネル内に収容されており、ウィンドウシールド内に規定された投影領域１２２に向けて画像を投影することにより、当該画像の虚像表示を行う。運転席に着座した操作者は、投影領域１２２を通して、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等が視認可能となる。ポインタ８０は、表示画面２２に表示された場合と同様に、操作ノブ７３への水平方向の操作入力により、操作力の入力方向に対応した方向に投影領域１２２内を移動可能である。

また、上記第一実施形態では、ナビゲーション装置等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操作入力装置に、本発明を適用した例を説明した。しかし本発明は、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、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も、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操作入力装置は、採用可能である。

３９ｘ 第一ボイスコイルモータ（第一アクチュエータ）
３９ｙ 第二ボイスコイルモータ（第二アクチュエータ）
４１ 第一コイル（コイル）
５２ 第一コイル側ヨーク部（コイル側ヨーク）
５５ 反発用磁石
６１ 磁石（第一磁石）
６２ 磁石（第二磁石）
７１ 可動ヨーク（第一ヨーク）
７２ 可動ヨーク（第二ヨーク）
７３ 操作ノブ
１００ 操作入力装置（入力装置）
ＯＰ 操作平面
Ｆ１ 磁気吸引力（第一吸引力）
Ｆ２ 磁気吸引力（第二吸引力）
ＲＦ１ 反発力
ＥＭＦ_ｘ，ＥＭＦ_ｙ 電磁力
ＲＦ_ｘ，ＲＦ_ｙ 操作反力

Claims (3)

1. 仮想の操作平面（ＯＰ）に沿う方向の操作力が入力される入力装置であって、
   巻線の巻回しによって形成されるコイル（４１）と、
   前記コイルに挿入される板状のコイル側ヨーク（５２）と、
   前記コイル側ヨークの両面側に平行配置される板状の第一ヨーク（７１）及び第二ヨーク（７２）と、
   前記コイル側ヨークと前記第一ヨークとの対向する面のいずれかに配置されて、前記コイル側ヨーク及び前記第一ヨーク間で磁束を発生させる第一磁石（６１）と、
   前記コイル側ヨークと前記第二ヨークとの対向する面のいずれかに配置されて、前記コイル側ヨーク及び前記第二ヨーク間で磁束を発生させる第二磁石（６２）と、
   前記コイル側ヨーク、あるいは前記第一及び第二ヨークに接続されて操作力が入力される操作ノブ（７３）と、を備え、
   前記コイルへの電流の印加によって発生する電磁力が、前記操作力に対する操作反力として前記操作ノブに作用されるようになっており、
   前記第一磁石の、前記コイル側ヨークあるいは前記第一ヨークに対する第一吸引力（Ｆ１）と、前記第二磁石の、前記コイル側ヨークあるいは前記第二ヨークに対する第二吸引力（Ｆ２）との合力を相殺するように、前記第一磁石、あるいは前記第二磁石に対して反発力（ＲＦ１）を発生させる反発用磁石（５５）が、前記コイル側ヨーク、前記第一ヨーク、あるいは前記第二ヨークのいずれかに設けられたことを特徴とする入力装置。
2. 前記コイル側ヨーク、あるいは前記第一及び第二ヨークの、前記操作力の入力に伴う可動範囲内において、前記コイル側ヨーク、及び前記第一、第二ヨークが互いに重なる方向から投影した場合の、前記第一磁石、あるいは前記第二磁石に対する前記反発用磁石の重なる面積は、一定となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記コイル、前記コイル側ヨーク、前記第一ヨーク、前記第二ヨーク、前記第一磁石、及び前記第二磁石は、二組設けられて、第一アクチュエータ（３９ｘ）、及び第二アクチュエータ（３９ｙ）を形成しており、
   前記第一アクチュエータにおける前記コイルによって発生する電磁力（ＥＭＦ_ｘ）が、前記操作平面に沿う第一方向への操作反力（ＲＦ_ｘ）として、前記操作ノブに入力され、
   前記第二アクチュエータにおける前記コイルによって発生する電磁力（ＥＭＦ_ｙ）が、前記操作平面に沿う前記第一方向と交差する第二方向への操作反力（ＲＦ_ｙ）として、前記操作ノブに入力されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の入力装置。

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