JP7352795B2 - 入力装置及び移動体 - Google Patents
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Description
本開示の別の一態様に係る入力装置は、永久磁石と、磁気センサと、操作部と、変換機構と、を備える。前記磁気センサは、前記永久磁石で発生する磁界を検知する。前記変換機構は、前記操作部の動きを、前記永久磁石と前記磁気センサとのうち一方である可動部材の、他方に対する動きに変換する。前記磁気センサは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の回転軸を中心とする相対的な回転角及び前記磁気センサに印加される磁界の強さに応じた信号を出力する。前記変換機構は、前記操作部の第1方向の動きを前記可動部材の第1アクションに変換し、前記操作部の前記第1方向と交差する第2方向の動きを前記可動部材の第2アクションに変換する。前記第1アクションは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の前記回転軸を中心とする前記相対的な回転角の変化を伴う動きである。前記第2アクションは、前記磁気センサに印加される磁界の強さの変化を伴う動きである。前記変換機構は、アクチュエータと、スライダと、ホルダと、規制部と、を含む。前記アクチュエータは、結合部を有する。前記スライダは、前記可動部材を保持する。前記ホルダは、前記永久磁石の長手方向に沿った貫通孔を有する。前記規制部は、前記スライダに連結され、前記結合部に保持される。前記規制部は、前記ホルダの前記貫通孔に挿通され、前記結合部に前記永久磁石の前記長手方向に沿って挟まれて保持される。前記ホルダは、前記操作部の前記第1方向の動きに応じて、前記可動部材と共に回転することで、前記可動部材の前記第1アクションを実現する。前記アクチュエータは、前記操作部の前記第2方向の動きに応じて、前記規制部、前記スライダ及び、前記可動部材と共に、前記永久磁石の前記長手方向に沿って前記ホルダに対して動くことで、前記可動部材の前記第2アクションを実現する。
本開示の更に別の一態様に係る入力装置は、永久磁石と、磁気センサと、操作部と、変換機構と、を備える。前記磁気センサは、前記永久磁石で発生する磁界を検知する。前記変換機構は、前記操作部の動きを、前記永久磁石と前記磁気センサとのうち一方である可動部材の、他方に対する動きに変換する。前記磁気センサは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の回転軸を中心とする相対的な回転角及び前記磁気センサに印加される磁界の強さに応じた信号を出力する。前記変換機構は、前記操作部の第1方向の動きを前記可動部材の第1アクションに変換し、前記操作部の前記第1方向と交差する第2方向の動きを前記可動部材の第2アクションに変換する。前記第1アクションは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の前記回転軸を中心とする前記相対的な回転角の変化を伴う動きである。前記第2アクションは、前記磁気センサに印加される磁界の強さの変化を伴う動きである。前記変換機構は、アクチュエータと、スライダと、ホルダと、規制部と、を含む。前記アクチュエータは、結合部を有する。前記スライダは、前記可動部材を保持する。前記ホルダは、前記永久磁石の磁気モーメントの方向に沿った貫通孔を有する。前記規制部は、前記スライダに連結され、前記結合部に保持される。前記規制部は、前記ホルダの前記貫通孔に挿通され、前記結合部に前記永久磁石の前記磁気モーメントの方向に挟まれて保持される。前記ホルダは、前記操作部の前記第1方向の動きに応じて、前記可動部材と共に回転することで、前記可動部材の前記第1アクションを実現する。前記アクチュエータは、前記操作部の前記第2方向の動きに応じて、前記規制部、前記スライダ及び、前記可動部材と共に、前記永久磁石の前記磁気モーメントの方向に沿って前記ホルダに対して動くことで、前記可動部材の前記第2アクションを実現する。前記第2アクションは、前記磁気センサと前記永久磁石との間の距離の変化を伴う動きである。
本開示の更に別の一態様に係る入力装置は、永久磁石と、磁気センサと、操作部と、変換機構と、を備える。前記磁気センサは、前記永久磁石で発生する磁界を検知する。前記変換機構は、前記操作部の動きを、前記永久磁石と前記磁気センサとのうち一方である可動部材の、他方に対する動きに変換する。前記磁気センサは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の回転軸を中心とする相対的な回転角及び前記磁気センサに印加される磁界の強さに応じた信号を出力する。前記変換機構は、前記操作部の第1方向の動きを前記可動部材の第1アクションに変換し、前記操作部の前記第1方向と交差する第2方向の動きを前記可動部材の第2アクションに変換する。前記第1アクションは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の前記回転軸を中心とする前記相対的な回転角の変化を伴う動きである。前記第2アクションは、前記磁気センサに印加される磁界の強さの変化を伴う動きである。前記変換機構は、アクチュエータと、スライダと、ホルダと、規制部と、を含む。前記アクチュエータは、結合部を有する。前記スライダは、前記可動部材を保持する。前記ホルダは、前記永久磁石の磁気モーメントの方向に沿った貫通孔を有する。前記規制部は、前記スライダに連結され、前記結合部に保持される。前記規制部は、前記ホルダの前記貫通孔に挿通され、前記結合部に前記永久磁石の前記磁気モーメントの方向に挟まれて保持される。前記ホルダは、前記操作部の前記第1方向の動きに応じて、前記可動部材と共に回転することで、前記可動部材の前記第1アクションを実現する。前記アクチュエータは、前記操作部の前記第2方向の動きに応じて、前記規制部、前記スライダ及び、前記可動部材と共に、前記永久磁石の前記磁気モーメントの方向に沿って前記ホルダに対して動くことで、前記可動部材の前記第2アクションを実現する。前記変換機構は、前記操作部の前記第1方向の動きを前記可動部材の前記第1アクションに変換することと、前記操作部の前記第2方向の動きを前記可動部材の前記第2アクションに変換することと、を同時に実行可能である。
(1)概要
本実施形態の入力装置1は、図1~図3に示すように、永久磁石31と、磁気センサ41と、操作部6と、変換機構M1と、を備えている。磁気センサ41は、永久磁石31で発生する磁界を検知する。変換機構M1は、操作部6の動きを、永久磁石31と磁気センサ41とのうち一方である可動部材の、他方に対する動きに変換する。言い換えると、変換機構M1は、操作部6の動きを、永久磁石31に対する磁気センサ41の動きと、磁気センサ41に対する永久磁石31の動きと、のうち一方に変換する。磁気センサ41は、磁気センサ41に対する永久磁石31の回転軸X1(図5参照)を中心とする相対的な回転角及び磁気センサ41に印加される磁界の強さに応じた信号を出力する。変換機構M1は、操作部6の第1方向D1の動きを可動部材の第1アクションに変換し、操作部6の第2方向D2の動きを可動部材の第2アクションに変換する。第2方向D2は、第1方向D1と交差する方向である。第1アクションは、磁気センサ41に対する永久磁石31の回転軸X1を中心とする相対的な回転角の変化を伴う動きである。第2アクションは、磁気センサ41に印加される磁界の強さの変化を伴う動きである。
(2-1)入力装置
図1~図3に示すように、入力装置1は、入力ブロック2(検知ブロック)を少なくとも1つ備えている。本実施形態の入力装置1は、複数(図1では2つ)の入力ブロック2を備えている。2つの入力ブロック2の各々は、永久磁石31と、磁気センサ41と、操作部6と、変換機構M1と、を備えている。2つの入力ブロック2の各々は、操作部6において操作を受け付け、磁気センサ41において操作を検知し、磁気センサ41の検知結果に応じた信号を出力する。2つの入力ブロック2の各々は、他方の入力ブロック2とは独立して動作する。
図4に示すように、本実施形態の入力装置1は、移動体100に用いられる。すなわち、移動体100は、入力装置1を備えている。移動体100は、移動体本体101を更に備えている。移動体本体101には、入力装置1が搭載されている。本実施形態では、移動体100が自動車である場合を例として説明する。そのため、本実施形態の移動体本体101は、車両本体である。
以下では、特に断りの無い限り、2つの入力ブロック2のうち一方に着目して説明する。
磁石ブロック3は、永久磁石31と、規制部32と、を有している。永久磁石31の形状は、例えば、円盤状である。永久磁石31の磁気モーメントの方向(S極からN極に向かう方向)は、左右方向(第3方向D3)に沿っている。永久磁石31の厚さ方向は、左右方向(第3方向D3)と交差している。規制部32は、樹脂成型品等の非磁性体である。規制部32は、永久磁石31から永久磁石31の厚さ方向に突出している。規制部32のうち、永久磁石31とつながっている部分の形状は円柱状であり、永久磁石31側とは反対側の先端部の形状は円錐状である。永久磁石31と規制部32とは、例えば、一体成形されている。
磁気センサ41は、少なくとも1つのホール素子411(図10参照)を含む。本実施形態の磁気センサ41は、4つのホール素子411を含む。磁気センサ41は、4つのホール素子411を1つのパッケージに収容して構成されている。磁気センサ41は、永久磁石31で発生する磁界を検知する。
操作部6は、レバー61を有している。レバー61の形状は、略円柱状である。レバー61の長手方向は、左右方向(第3方向D3)に沿っている。本実施形態において、操作部6を第1方向D1及び第2方向D2に動かす操作は、レバー61を掴んでレバー61を第1方向D1及び第2方向D2に動かす操作により実現される。また、操作部6の第1方向D1及び第2方向D2の動作は、より詳細には、操作部6の回転動作である。
節度部材71は、節度ピン67と接触する位置に配置されている。駆動部65の長手方向から見て、節度部材71の外形形状は、長方形状である。節度部材71は、節度ピン67と接触する面に、ガイド溝710を有している。ガイド溝710の形状は、十字形である。操作部6は、節度ピン67がガイド溝710の内部を動くように、第1方向D1及び第2方向D2に動く。すなわち、本実施形態の操作部6は、節度ピン67がガイド溝710の十字の中心の基本位置から第1方向D1に動くと、第2方向D2の動きは規制され、節度ピン67が基本位置から第2方向D2に動くと、第1方向D1の動きは規制される。なお、ガイド溝710の形状は、十字形に限らず、操作部6に要求される動きに応じて適宜ガイド溝710の形状を変更してもよい。
変換機構M1は、アクチュエータ5と、弾性部21と、磁石カバー22と、ホルダ23と、ホルダカバー24と、を含んでいる。また、変換機構M1は、規制部32を更に含んでいる。規制部32は、変換機構M1の構成であると共に、磁石ブロック3の構成でもある。
図2に示すように、入力装置1は、基板ブロック4と、第1本体11と、第2本体12と、を備えている。第1本体11と第2本体12とで、基板ブロック4を収容する収容部を形成している。
第1本体11及び第2本体12は、一の面が開口した箱状に形成されている。第1本体11及び第2本体12は、互いの上記一の面(開口面)を向かい合せた状態で互いに結合される。第1本体11及び第2本体12の結合は、例えば、ねじ止めによりなされる。
図10は磁気センサ41の平面図、図11は図10のXI-XI断面図である。図11では、断面を表すハッチングを省略している。
(数1)
VA=VBX-VBZ
(数2)
VC=-VBX-VBZ
ここで、VBXは磁気センサ41に印加されるX軸方向の磁界の強さに比例する値であり、VBZは磁気センサ41に印加されるZ軸方向の磁界の強さに比例する値である。
(数3)
VA-VC=2VBX
(数4)
VA+VC=-2VBZ
よって、ホール素子411Aの出力電圧VA及びホール素子411Cの出力電圧VCから、磁気センサ41に印加されるX軸方向の磁界の強さ及びZ軸方向の磁界の強さを求めることができる。
(3-1)第1アクション
操作部6は、第1方向D1に回転する。図5は、操作部6が回転可能な範囲の中心に位置しているときの入力ブロック2を表している。この状態から、運転者は、操作部6を第1方向D1の一方側(矢印A1の向き)又は他方側(矢印A2の向き)に回転させる。図6は、操作部6を図5の位置から矢印A2の向きに回転させたときの入力ブロック2を表している。変換機構M1は、操作部6の第1方向D1の動き(矢印A2の向きの回転)を永久磁石31(図3参照)の第1アクションに変換する。すなわち、操作部6の第1方向D1の回転に伴って、永久磁石31が回転軸X1を中心として第1方向D1に回転する。そのため、第1アクションは、磁気センサ41(図7参照)に対する永久磁石31の相対的な回転角の変化を伴う動きである。また、第1アクションにおいて、磁気センサ41と永久磁石31との間の距離は維持される。そのため、第1アクションにおいて、磁気センサ41に印加される磁界の強さは維持される。ここで、「磁気センサ41と永久磁石31との間の距離は維持される」とは、磁気センサ41と永久磁石31との間の距離が全く変化しない場合に限定されず、上記距離が許容される誤差の範囲内で変化する場合も含む。
図7~図9に、永久磁石31で発生する磁場の磁力線F1の一部を図示している。操作部6は、第2方向D2に回転する。図7は、操作部6が回転可能な範囲の中心に位置しているときの入力ブロック2を表している。この状態から、運転者は、操作部6を第2方向D2の一方側(矢印A3の向き)又は他方側(矢印A4の向き)に回転させる。図8は、操作部6を図7の位置から矢印A4の向きに回転させたときの入力ブロック2を表している。変換機構M1は、操作部6の第2方向D2の動き(矢印A4の向きの回転)を永久磁石31の第2アクションに変換する。すなわち、操作部6の第2方向D2の回転に伴って、永久磁石31が第4方向D4に動く。そのため、第2アクションは、磁気センサ41と永久磁石31との間の距離の変化を伴う動きである。また、第2アクションにおいて、磁気センサ41に対する永久磁石31の回転軸X1を中心とする相対的な回転角は維持される。ここで、「磁気センサ41に対する永久磁石31の回転軸X1を中心とする相対的な回転角は維持される」とは、磁気センサ41に対する永久磁石31の回転軸X1を中心とする相対的な回転角が全く変化しない場合に限定されず、上記回転角が許容される誤差の範囲内で変化する場合も含む。
以上説明したように、本実施形態の入力装置1では、変換機構M1は、操作部6の第1方向D1の動きを永久磁石31の第1アクションに変換し、操作部6の第2方向D2の動きを永久磁石31の第2アクションに変換する。これにより、1つの磁気センサ41により、操作部6の第1方向D1の動きと第2方向D2の動きとを検知することができる。実際に、本実施形態の入力装置1は、1つの操作部6につき当該操作部6に対応する磁気センサ41を1つのみ備えている。よって、1つの操作部6につき、操作部6の第1方向D1の動きを検知する磁気センサと、操作部6の第2方向D2の動きを検知する磁気センサと、をそれぞれ入力装置1が備える場合と比較して、磁気センサの個数を低減することができる。
以下、変形例1に係る入力装置1について説明する。実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、変形例2に係る入力装置1Aについて、図12~図14を参照して説明する。実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態のその他の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。また、以下の変形例は、上述の各変形例と適宜組み合わせて実現されてもよい。
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
11 第1本体
12 第2本体
2 入力ブロック(検知ブロック)
21 弾性部
23、26 ホルダ
31、31A 永久磁石
32 規制部
40 基板
41 磁気センサ
411 ホール素子
5 アクチュエータ
510 傾斜面
6 操作部
61 レバー
100 移動体
101 移動体本体
M1、M2 変換機構
D1 第1方向
D2 第2方向
D4 方向(第4方向)
Claims (15)
- 永久磁石と、
前記永久磁石で発生する磁界を検知する磁気センサと、
操作部と、
前記操作部の動きを、前記永久磁石と前記磁気センサとのうち一方である可動部材の、他方に対する動きに変換する変換機構と、を備え、
前記磁気センサは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の回転軸を中心とする相対的な回転角及び前記磁気センサに印加される磁界の強さに応じた信号を出力し、
前記変換機構は、前記操作部の第1方向の動きを前記可動部材の第1アクションに変換し、前記操作部の前記第1方向と交差する第2方向の動きを前記可動部材の第2アクションに変換し、
前記第1アクションは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の前記回転軸を中心とする前記相対的な回転角の変化を伴う動きであり、
前記第2アクションは、前記磁気センサに印加される磁界の強さの変化を伴う動きであり、
前記変換機構は、前記第2アクションに伴う前記可動部材の動きの方向と直交する平面に対して傾斜した傾斜面を有するアクチュエータと、
前記可動部材と前記傾斜面との間の距離を規制する規制部と、を含み、
前記アクチュエータは、前記操作部の前記第2方向の動きに応じて、前記傾斜面上での前記規制部の位置が変化するように動くことで、前記可動部材の前記第2アクションを実現する、
入力装置。 - 永久磁石と、
前記永久磁石で発生する磁界を検知する磁気センサと、
操作部と、
前記操作部の動きを、前記永久磁石と前記磁気センサとのうち一方である可動部材の、他方に対する動きに変換する変換機構と、を備え、
前記磁気センサは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の回転軸を中心とする相対的な回転角及び前記磁気センサに印加される磁界の強さに応じた信号を出力し、
前記変換機構は、前記操作部の第1方向の動きを前記可動部材の第1アクションに変換し、前記操作部の前記第1方向と交差する第2方向の動きを前記可動部材の第2アクションに変換し、
前記第1アクションは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の前記回転軸を中心とする前記相対的な回転角の変化を伴う動きであり、
前記第2アクションは、前記磁気センサに印加される磁界の強さの変化を伴う動きであり、
前記変換機構は、
結合部を有するアクチュエータと、
前記可動部材を保持するスライダと、
前記永久磁石の長手方向に沿った貫通孔を有するホルダと、
前記スライダに連結され、前記結合部に保持される規制部と、を含み、
前記規制部は、前記ホルダの前記貫通孔に挿通され、前記結合部に前記永久磁石の前記長手方向に沿って挟まれて保持され、
前記ホルダは、前記操作部の前記第1方向の動きに応じて、前記可動部材と共に回転することで、前記可動部材の前記第1アクションを実現し、
前記アクチュエータは、前記操作部の前記第2方向の動きに応じて、前記規制部、前記スライダ及び、前記可動部材と共に、前記永久磁石の前記長手方向に沿って前記ホルダに対して動くことで、前記可動部材の前記第2アクションを実現する、
入力装置。 - 永久磁石と、
前記永久磁石で発生する磁界を検知する磁気センサと、
操作部と、
前記操作部の動きを、前記永久磁石と前記磁気センサとのうち一方である可動部材の、他方に対する動きに変換する変換機構と、を備え、
前記磁気センサは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の回転軸を中心とする相対的な回転角及び前記磁気センサに印加される磁界の強さに応じた信号を出力し、
前記変換機構は、前記操作部の第1方向の動きを前記可動部材の第1アクションに変換し、前記操作部の前記第1方向と交差する第2方向の動きを前記可動部材の第2アクションに変換し、
前記第1アクションは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の前記回転軸を中心とする前記相対的な回転角の変化を伴う動きであり、
前記第2アクションは、前記磁気センサに印加される磁界の強さの変化を伴う動きであり、
前記変換機構は、
結合部を有するアクチュエータと、
前記可動部材を保持するスライダと、
前記永久磁石の磁気モーメントの方向に沿った貫通孔を有するホルダと、
前記スライダに連結され、前記結合部に保持される規制部と、を含み、
前記規制部は、前記ホルダの前記貫通孔に挿通され、前記結合部に前記永久磁石の前記磁気モーメントの方向に挟まれて保持され、
前記ホルダは、前記操作部の前記第1方向の動きに応じて、前記可動部材と共に回転することで、前記可動部材の前記第1アクションを実現し、
前記アクチュエータは、前記操作部の前記第2方向の動きに応じて、前記規制部、前記スライダ及び、前記可動部材と共に、前記永久磁石の前記磁気モーメントの方向に沿って前記ホルダに対して動くことで、前記可動部材の前記第2アクションを実現し、
前記第2アクションは、前記磁気センサと前記永久磁石との間の距離の変化を伴う動きである、
入力装置。 - 前記可動部材は、前記永久磁石である、
請求項1~3のいずれか一項に記載の入力装置。 - 前記磁気センサが実装された基板と、
前記永久磁石の位置を基準として前記磁気センサ側に配置される第1本体と、
前記第1本体と結合され、前記永久磁石の前記位置を基準として前記磁気センサとは反対側に配置される第2本体と、を更に備え、
前記基板は、前記第1本体に保持される、
請求項4に記載の入力装置。 - 前記操作部は、レバーを有する、
請求項1~5のいずれか一項に記載の入力装置。 - 前記変換機構は、前記操作部の前記第1方向の動きを前記可動部材の前記第1アクションに変換することと、前記操作部の前記第2方向の動きを前記可動部材の前記第2アクションに変換することと、を同時に実行可能である、
請求項1~6のいずれか一項に記載の入力装置。 - 前記磁気センサは、少なくとも1つのホール素子を含む、
請求項1~7のいずれか一項に記載の入力装置。 - 前記第2アクションに伴う前記可動部材の動きの方向に沿って前記可動部材に力を加える弾性部を更に備える、
請求項1~8のいずれか一項に記載の入力装置。 - 前記変換機構は、前記可動部材を保持するホルダを含み、
前記ホルダは、前記操作部の前記第1方向の動きに応じて、前記可動部材と共に回転することで、前記可動部材の前記第1アクションを実現する、
請求項1に記載の入力装置。 - 前記変換機構は、前記操作部の前記第2方向の動きに応じて、前記可動部材を前記ホルダに対して動かすことで、前記可動部材の前記第2アクションを実現する、
請求項10に記載の入力装置。 - 検知ブロックを少なくとも1つ備え、
前記検知ブロックは、前記永久磁石を1つ備え、前記1つの永久磁石の磁界を検知する前記磁気センサを1つ備える、
請求項1~11のいずれか一項に記載の入力装置。 - 前記第2アクションは、前記磁気センサと前記永久磁石との間の距離の変化を伴う動きである、
請求項1又は2に記載の入力装置。 - 永久磁石と、
前記永久磁石で発生する磁界を検知する磁気センサと、
操作部と、
前記操作部の動きを、前記永久磁石と前記磁気センサとのうち一方である可動部材の、他方に対する動きに変換する変換機構と、を備え、
前記磁気センサは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の回転軸を中心とする相対的な回転角及び前記磁気センサに印加される磁界の強さに応じた信号を出力し、
前記変換機構は、前記操作部の第1方向の動きを前記可動部材の第1アクションに変換し、前記操作部の前記第1方向と交差する第2方向の動きを前記可動部材の第2アクションに変換し、
前記第1アクションは、前記磁気センサに対する前記永久磁石の前記回転軸を中心とする前記相対的な回転角の変化を伴う動きであり、
前記第2アクションは、前記磁気センサに印加される磁界の強さの変化を伴う動きであり、
前記変換機構は、
結合部を有するアクチュエータと、
前記可動部材を保持するスライダと、
前記永久磁石の磁気モーメントの方向に沿った貫通孔を有するホルダと、
前記スライダに連結され、前記結合部に保持される規制部と、を含み、
前記規制部は、前記ホルダの前記貫通孔に挿通され、前記結合部に前記永久磁石の前記磁気モーメントの方向に挟まれて保持され、
前記ホルダは、前記操作部の前記第1方向の動きに応じて、前記可動部材と共に回転することで、前記可動部材の前記第1アクションを実現し、
前記アクチュエータは、前記操作部の前記第2方向の動きに応じて、前記規制部、前記スライダ及び、前記可動部材と共に、前記永久磁石の前記磁気モーメントの方向に沿って前記ホルダに対して動くことで、前記可動部材の前記第2アクションを実現し、
前記変換機構は、前記操作部の前記第1方向の動きを前記可動部材の前記第1アクションに変換することと、前記操作部の前記第2方向の動きを前記可動部材の前記第2アクションに変換することと、を同時に実行可能である、
入力装置。 - 請求項1~14のいずれか一項に記載の入力装置と、
前記入力装置が搭載された移動体本体と、を備える、
移動体。
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