JP6899757B2 - 操作装置 - Google Patents

Description

本開示は、操作装置に関する。

操作レバー（操作部材）に磁石を設け、筐体側にこの磁石に対向するように別の磁石を設けることで、磁石同士の吸引力を利用して操作レバーの操作時のクリック感を創出する操作装置が知られている。

特開2002-254949号公報

しかしながら、上述のような従来技術では、操作部材の操作の際の位置整定性を高めることが難しい。例えば、上述の従来技術では、磁石同士が非接触で対向しているため、操作部材の操作の際の動きに抗する摺動抵抗が非常に小さい。このため、例えば、磁石同士の吸引力が最大化する操作位置に操作部材が勢い良く戻された際に、操作部材は、その操作位置ですぐに整定（静止）せず、前後に僅かに振動する可能性が高い。位置整定性が良好でない場合、動作が振動的で操作感触が悪いという問題が生じる。

そこで、１つの側面では、本発明は、操作部材の操作の際の位置整定性を高めることを目的とする。

１つの側面では、傾倒操作される操作部材と、
前記操作部材を、第１方向の傾動中心軸を中心にして傾動可能に支持する支持体と、
前記操作部材に設けられ、前記第１方向で隣合う異なる磁極を有する永久磁石と、
傾倒操作の際の前記操作部材の動きに伴う前記永久磁石の移動軌跡を取り囲み、前記第１方向で前記移動軌跡に近づく方向に突出する凸部を有するヨークと、
前記永久磁石又は前記操作部材と前記ヨークとの間に設けられる摺動部材と、を含み、
前記永久磁石と前記ヨークの間の吸引力によって前記永久磁石又は前記操作部材と前記摺動部材とが前記第１方向で当接する、操作装置が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、操作部材の操作の際の位置整定性を高めることが可能となる。

一実施例によるシフト装置１００の外観斜視図である。 シフト装置１００の支持体１１０の単品状態の斜視図である。 ヨーク６０の斜視図である。 ヨーク６０と操作レバー２との関係を示す斜視図である。 永久磁石５０を通るＸＹ平面で切断した際のシフト装置１００の断面図である。 本実施例による吸引力発生（クリック感創出）の原理の説明図である。 本実施例による吸引力発生（クリック感創出）の原理の説明図である。 本実施例による効果（位置整定性を高める効果）の原理の説明図である。 本実施例による効果（位置整定性を高める効果）の原理の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、一実施例によるシフト装置１００（操作装置の一例）の外観斜視図である。図１には、直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚが定義されている。Ｚ方向は、正側が"上側"に対応する。図２は、シフト装置１００の支持体１１０の単品状態の斜視図であり、図３は、ヨーク６０の斜視図である。図４は、ヨーク６０と操作レバー２との関係を示す斜視図である。図４では、操作レバー２の一部（シフトノブ２ａ）の図示が省略されている。図５は、永久磁石５０を通るＸＹ平面で切断した際のシフト装置１００の断面図である。図５では、永久磁石５０の極性"Ｓ"及び"Ｎ"が示されるともに、ヨーク６０のＸ方向及びＹ方向の中心線Ｃ１，Ｃ２が示されている。

シフト装置１００は、車両に設けられるのが好適である。但し、シフト装置１００は、航空機や鉄道等に設けられてもよいし、ゲーム機に適用されてもよい。

シフト装置１００は、操作レバー２が変速機に直接接続されている機械制御方式ではなく、シフトバイワイヤ方式である。シフトバイワイヤ方式のシフト装置１００は、リンク機構等の機械的な構成が不要になるため、小型化が図れる。従って、車両内におけるシフト装置１００のレイアウトに自由度を持たせることができる。また、操作レバー２を比較的小さな力で操作できるので、シフトチェンジの操作が簡単になる。

シフト装置１００は、傾倒操作可能な操作レバー２と、操作レバー２を傾動可能に支持する支持体１１０とを含む。

操作レバー２には、上端にシフトノブ２ａが取り付けられる。シフトノブ２ａは、ユーザにより把持される操作部である。操作レバー２には、傾倒軸１６が一体的に取付けられている。傾倒軸１６の両端は、支持体１１０側の軸受け部１１０ａに回転可能に支持される。これにより、操作レバー２は、支持体１１０に対して、第１傾倒方向（Ｄ１方向）又は第２傾倒方向（Ｄ２方向）へ傾倒操作が可能に支持される。但し、変形例では、操作レバー２は、傾倒軸１６に回転可能に支持されてもよい。この場合、傾倒軸１６は、支持体１１０側に固定される。

支持体１１０は、操作レバー２（操作部材の一例）を、Ｘ方向（第１方向の一例）の傾動中心軸を中心にして傾動可能に支持する。傾動中心軸は、傾倒軸１６により画成される。

支持体１１０は、枠体１１２と、傾倒軸１６用の取り付け部１１４とを含む。尚、変形例では、枠体１１２と取り付け部１１４とは、別々の部材により形成されてもよい。

枠体１１２は、矩形状の枠形態であり、枠内の空間１１２ａに、操作レバー２の下端２２が配置される。枠体１１２は、操作レバー２の下端２２とヨーク６０との間に設けられる。枠体１１２は、空間１１２ａ側の表面は平面状である。他方、枠体１１２は、空間１１２ａ側とは反対側の表面は、後述の凸部６２に対応した凹凸状になる。枠体１１２は、後述するように、永久磁石５０とヨーク６０の間の吸引力によって操作レバー２にＸ方向で当接する摺動部材の一例を形成する。枠体１１２は、後述するヨーク６０に囲繞される態様で、ヨーク６０に接合される。

枠体１１２は、Ｘ方向の負側（第１側の一例）に第１部位１１２−１と、Ｘ方向の正側（第１側とは逆側の一例）に第２部位１１２−２とを含む。また、枠体１１２は、更に、Ｙ方向の正側に第３部位１１２−３と、Ｙ方向の負側に第４部位１１２−４とを含む。第１部位１１２−１乃至第４部位１１２−４は、連続することで矩形状の枠形態となる。

Ｘ方向で第１部位１１２−１及び第２部位１１２−２の間の距離ｄ１は、図５に示すように、操作レバー２の下端２２のＸ方向の幅ｄ２よりも大きい。従って、操作レバー２は、枠体１１２（及びそれに伴いヨーク６０）に対して、Ｘ方向で距離ｄ１と幅ｄ２の差分の距離Δ１（＝ｄ２−ｄ１）（以下、「第１距離Δ１」と称する）だけ変位可能となる。これにより、操作レバー２の下端２２は、第１部位１１２−１及び第２部位１１２−２のうちの一方だけに当接可能となる。

ここで、操作レバー２の下端２２が第１部位１１２−１及び第２部位１１２−２の双方にＸ方向で当接する場合は、摺動抵抗が過大となるおそれがある。この点、０より大きい第１距離Δ１を設計値として設けることで、操作レバー２の下端２２が第１部位１１２−１及び第２部位１１２−２のうちの一方のみにＸ方向で当接できるので、摺動抵抗が過大となる不都合を防止できる。第１距離Δ１は、例えば、関連する部品の製造公差や組み付け公差等を吸収できる態様で設定される。これにより、部品の製造公差等が生じた場合でも、摺動抵抗が過大となる不都合を防止できる。

取り付け部１１４は、枠体１１２のＸ方向の両側に設けられ、対をなす。取り付け部１１４には、上述のように、Ｘ方向の傾倒軸１６が回転可能に支持される。

シフト装置１００は、更に、永久磁石５０と、ヨーク６０とを含む。

永久磁石５０は、操作レバー２に設けられる。本実施例では、一例として、永久磁石５０は、操作レバー２の下端２２に設けられる。即ち、図５に示すように、操作レバー２の下端２２の中空部に永久磁石５０が嵌め込まれる。永久磁石５０と操作レバー２との間の結合方法は任意である。例えば永久磁石５０と操作レバー２は、接着や圧入、一体成形等により一体化されてもよい。

永久磁石５０は、操作レバー２の下端２２に設けられることで、傾倒操作の際の操作レバー２の動きに伴って移動する。以下、傾倒操作の際の操作レバー２の動きに伴う永久磁石５０の移動軌跡を、単に「永久磁石５０の移動軌跡」又は「移動軌跡」とも称する。永久磁石５０の移動軌跡は、Ｘ方向に視て、傾倒軸１６まわりの円弧状となる。また、永久磁石５０の移動軌跡は、Ｚ方向に視て、Ｙ方向に平行である。また、永久磁石５０の移動軌跡は、Ｚ方向に視て、Ｘ方向でヨーク６０の中心付近を通る。

永久磁石５０は、Ｘ方向で隣合う異なる磁極を有する。図５では、永久磁石５０は、Ｘ方向の中心位置でＳ極とＮ極とが分離し、Ｎ極がＸ方向の負側に位置する。尚、変形例では、Ｎ極がＸ方向の正側に位置してもよい。

ヨーク６０は、永久磁石５０の移動軌跡を取り囲む態様で延在する。換言すると、ヨーク６０は、矩形状の枠形態であり、枠内の空間６１に、永久磁石５０の移動軌跡が規定される。

ヨーク６０は、例えば鉄等の軟質磁性体により形成される。ヨーク６０は、枠体１１２と一体に形成されてもよい。例えばヨーク６０は、樹脂のインサート成形により、支持体１１０と一体に形成されてもよい。尚、上述したように枠体１１２と取り付け部１１４とが別々の部材により形成される場合は、ヨーク６０は、樹脂のインサート成形により、枠体１１２と一体に形成されてもよい。インサート成形の場合、部品（ヨーク６０と枠体１１２との一体品）を精度よく製作することができ、かつ部品点数が増えないので組立て性が良好となる。尚、変形例では、ヨーク６０は、別に形成された枠体１１２に接着等により一体化されてもよい。

ヨーク６０は、Ｘ方向で永久磁石５０の移動軌跡に近づく方向に突出する凸部６２を有する。即ちヨーク６０は、Ｚ方向に視て、Ｘ方向でヨーク６０の中心側に向けて突出する凸部６２を有する。

ヨーク６０は、凸部６２を有することで、永久磁石５０と協動してクリック感を創出できる（図６Ａ及び図６Ｂ参照）。即ち、永久磁石５０とヨーク６０との間の吸引力は、永久磁石５０が凸部６２にＸ方向で対向する位置と、永久磁石５０が凸部６２にＸ方向で対向しない位置とで異なる。このような吸引力の変化によってクリック感を創出できる。

凸部６２は、好ましくは、Ｘ方向で互い対向し合う態様で対で設けられる。この場合、一方側だけに凸部６２が設けられる場合に比べて、永久磁石５０の移動軌跡に沿った、吸引力の変化を大きくできる（図６Ｂ参照）。

本実施例では、一例として、凸部６２は、３対設けられる。即ち、ヨーク６０は、図３に示すように、Ｙ方向の中心付近の第１の対６２−１と、Ｙ方向の両側に第２及び第３の対６２−２，６２−３を有する。尚、第２及び第３の対６２−２，６２−３に係る凸部６２は、図３等に示すように、ヨーク６０のＹ方向の端部に連続する態様で形成されている。凸部６２が複数の対で設けられる場合は、永久磁石５０の移動軌跡に沿った複数の位置でクリック感を創出できる（図６Ａ及び図６Ｂ参照）。

以下では、永久磁石５０が第１の対６２−１に係る凸部６２にＸ方向で対向するときの操作レバー２の操作位置を、「第１操作位置」と称し、永久磁石５０が第２の対６２−２に係る凸部６２にＸ方向で対向するときの操作レバー２の操作位置を、「第２操作位置」と称し、永久磁石５０が第３の対６２−３に係る凸部６２にＸ方向で対向するときの操作レバー２の操作位置を、「第３操作位置」と称する。

次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本実施例による吸引力発生（クリック感創出）の原理について説明する。

図６Ａは、本実施例による吸引力発生（クリック感創出）の原理の説明図であり、ヨーク６０と永久磁石５０との関係を示す平面図である。図６Ａには、矢印Ｒ１で磁束の流れが模式的に示されている。図６Ａでは、第１操作位置での磁束の流れが示されている。図６Ｂは、操作レバー２の各操作位置を横軸とし、操作レバー２に作用するＹ方向の磁力を縦軸として、本実施例の特性を示す図である。図６Ｂでは、磁力は、吸引方向（Ｙ軸の負方向）を"正"としている。図６Ｂでは、第１操作位置、第２操作位置、及び第３操作位置が、それぞれ、Ｐ１１、Ｐ１２、及びＰ１３で示されている。Ｐ１４及びＰ１５は、永久磁石５０が凸部６２間の凹部６３にＸ方向で対向するときの操作レバー２の操作位置に対応する。

第１操作位置では、図６Ａに矢印Ｒ１で示すように、磁束の流れが生じ、図６Ａで示すように、ヨーク６０と永久磁石５０との間に吸引力が生じる。ヨーク６０と永久磁石５０との間の吸引力は、ヨーク６０における凸部６２に起因して、永久磁石５０の移動軌跡に沿って変化する。これにより、図６Ｂに示すように、操作レバー２の各操作位置で、操作レバー２に作用するＹ方向の磁力が変化することで、操作レバー２を傾倒操作した際にユーザに伝わるクリック感が創出される。

次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、本実施例による効果（位置整定性を高める効果）の原理について説明する。

図７Ａ及び図７Ｂは、本実施例による効果（位置整定性を高める効果）の原理の説明図であり、ヨーク６０と永久磁石５０との関係を示す平面図である。図７Ａ及び図７Ｂには、永久磁石５０に作用するＸ方向の吸引力（反力）がＦ１，Ｆ２で示されている。図７Ａ及び図７Ｂでは、第１操作位置での吸引力の状態が示されている。

ここで、Ｘ方向で同一の対の凸部６２間の中心Ｐ１と、Ｘ方向で永久磁石５０の中心Ｐ２が一致する場合は、図７Ａに示すように、永久磁石５０に作用するＸ方向の吸引力Ｆ１，Ｆ２は同一となり、相殺される。これに対して、Ｘ方向で同一の対の凸部６２間の中心Ｐ１と、Ｘ方向で永久磁石５０の中心Ｐ２が一致しない場合は、対の凸部６２のうちの近づいたほうの吸引力が強くなる。即ち、図７Ｂに示す例では、吸引力Ｆ１が吸引力Ｆ２よりも大きくなる。これにより、第１操作位置で対の凸部６２のうちの近づいたほうの凸部６２に永久磁石５０を吸引することが可能となる。この結果、第１操作位置で操作レバー２の下端２２が枠体１１２にＸ方向で当接できる（図５参照）。操作レバー２の下端２２が枠体１１２にＸ方向で当接すると、移動軌跡に沿った動きに対して摺動抵抗が生じるため、第１操作位置での位置整定性を高めることができる。

尚、ここでは、第１操作位置での位置整定性について説明したが、永久磁石５０が凸部６２間の凹部６３にＸ方向で対向するときの操作レバー２の操作位置での位置整定性についても、同様に高めることができる。

枠体１１２側の摺動面（第１部位１１２−１の空間１１２ａ側の表面）は、好ましくは、適切な摺動抵抗が生じるような摺動特性（静摩擦係数や動摩擦係数）を有する。例えば、枠体１１２は、アセタール樹脂あるいはポリアセタール樹脂のような合成樹脂により形成されてもよい。

このように本実施例によれば、磁力によるクリック感を創出することで、クリック感を創出するためにカム機構を用いる構成に比べて、小型化かつ耐久性の向上を図ることが容易である。また、本実施例によれば、磁力によるクリック感を創出しつつ、操作レバー２の傾倒操作の際に枠体１１２上に当接して操作レバー２の下端２２を摺動させることで、所望の操作位置での位置整定性を高めることができる。

次に、図５を再度参照して、本実施例における更に好ましい構成について説明する。

操作レバー２の下端２２が第１部位１１２−１にＸ方向で当接した状態において、Ｘ方向で同一の対の凸部６２間の中心Ｐ１と、Ｘ方向で永久磁石５０の中心Ｐ２との間の距離Δ２は、好ましくは、第１距離Δ１よりも大きい。この場合、仮に操作レバー２の下端２２が第２部位１１２−２にＸ方向で当接した場合でも、Ｘ方向で永久磁石５０の中心Ｐ２は、対の凸部６２間の中心Ｐ１よりも第１部位１１２−１側にオフセットする。従って、操作レバー２の下端２２が第１部位１１２−１に吸引されることになる。この結果、操作レバー２の下端２２が第１部位１１２−１にＸ方向で当接した状態を安定的に維持できる。尚、操作レバー２の下端２２が第１部位１１２−１に当接した状態と、操作レバー２の下端２２が第２部位１１２−２に当接した状態とが、操作レバー２の傾倒操作中に変化すると、違和感（操作感触のバラつき感やＸ方向でのガタツキ感）をユーザに与えうる。操作レバー２の下端２２が第１部位１１２−１にＸ方向で当接した状態を安定的に維持できる場合は、かかる違和感を低減できる。以下、このような距離Δ２と第１距離Δ１との関係を、「磁石吸引力のバイアス関係」とも称する。

尚、本実施例では、Ｘ方向で対の凸部６２間の中心Ｐ１は、Ｘ方向のヨーク６０の中心と一致する。即ち、ヨーク６０は、Ｘ方向のヨーク６０の中心を通るＹＺ平面に関して対称である。

ここで、距離Δ２が第１距離Δ１よりも大きくなるほど、永久磁石５０に作用するＸ方向の吸引力の差が、対の凸部６２間で大きくなるため、摺動抵抗も大きくなる。従って、距離Δ２と第１距離Δ１との差を適切に調整することで、所望の摺動特性を実現することとしてよい。

第１部位１１２−１は、好ましくは、上記の磁石吸引力のバイアス関係を実現するために、第２部位１１２−２よりもＸ方向の厚さが小さい。この厚さの関係は、好ましくは、Ｙ方向の各位置で比較した場合の関係である。これにより、ヨーク６０をＸ方向のヨーク６０の中心を通るＹＺ平面に関して対称に構成しつつ、上記の磁石吸引力のバイアス関係が実現される。従って、この場合、第１部位１１２−１及び第２部位１１２−２の厚みを調整することで、上記の磁石吸引力のバイアス関係を実現できる。尚、変形例では、第１部位１１２−１及び第２部位１１２−２の厚みを調整することに代えて、又は加えて、下端２２のＸ方向の厚みを、Ｘ方向の正側と負側で異ならせることで、上記の磁石吸引力のバイアス関係を実現してもよい。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、操作レバー２の下端２２が枠体１１２上を摺動するが、これに限られない。例えば、永久磁石５０自体が枠体１１２上を摺動する構成であってもよい。この場合、例えば、永久磁石５０が操作レバー２の下端を形成する態様で、操作レバー２に永久磁石５０が露出した態様で取り付けられてよい。

また、上述した実施例では、永久磁石５０の移動軌跡は、Ｘ方向に視て円弧状であるが、これに限られない。例えば、永久磁石５０の移動軌跡は、操作レバー２と永久磁石５０とを相対変位可能に接続することで、Ｘ方向に視て直線状（Ｙ方向に平行）とされてもよい。

また、上述した実施例では、枠体１１２は、第１部位１１２−１乃至第４部位１１２−４を有しているが、第２部位１１２−２乃至第４部位１１２−４の１つ又は２つ若しくは全ては省略されてもよい。

また、上述した実施例では、好ましい例として、凸部６２は、Ｘ方向で対向し合う対で設けられるが、一方のみが設けられてもよい。

また、上述した実施例では、凸部６２は、３対設けられるが、対の数は任意である。

２ 操作レバー
２ａ シフトノブ
１６ 傾倒軸
２２ 下端
５０ 永久磁石
６０ ヨーク
６１ 空間
６２ 凸部
６３ 凹部
１００ シフト装置
１１０ 支持体
１１０ａ 軸受け部
１１２ 枠体
１１２−１ 第１部位
１１２−２ 第２部位
１１２−３ 第３部位
１１２−４ 第４部位
１１２ａ 空間
１１４ 取り付け部

Claims (6)

1. 傾倒操作される操作部材と、
   前記操作部材を、第１方向の傾動中心軸を中心にして傾動可能に支持する支持体と、
   前記操作部材に設けられ、前記第１方向で隣合う異なる磁極を有する永久磁石と、
   傾倒操作の際の前記操作部材の動きに伴う前記永久磁石の移動軌跡を取り囲み、前記第１方向で前記移動軌跡に近づく方向に突出する凸部を有するヨークと、
   前記永久磁石又は前記操作部材と前記ヨークとの間に設けられる摺動部材と、を含み、
   前記永久磁石と前記ヨークの間の吸引力によって前記永久磁石又は前記操作部材と前記摺動部材とが前記第１方向で当接する、操作装置。
2. 前記凸部は、前記第１方向で互いに対向し合う態様で対で設けられる、請求項１に記載の操作装置。
3. 前記対は、複数設けられる、請求項２に記載の操作装置。
4. 前記摺動部材は、前記第１方向の第１側に第１部位と、前記第１方向の前記第１側とは逆側に第２部位とを含み、
   前記操作部材は、前記ヨークに対して前記第１方向で第１距離だけ変位可能であり、
   前記永久磁石又は前記操作部材に前記第１部位が前記第１方向で当接した状態において、前記第１方向で前記対の互いに対向し合う前記凸部の間の中心と、前記第１方向で前記永久磁石の中心との間の距離は、前記第１距離よりも大きい、請求項２又は３に記載の操作装置。
5. 前記第１部位は、前記第２部位よりも前記第１方向の厚さが小さい、請求項４に記載の操作装置。
6. 前記摺動部材は、前記ヨークと接合される樹脂により形成される、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の操作装置。

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