JP7413603B2 - プッシュ式入力装置およびプッシュ式シフタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、プッシュ式入力装置およびプッシュ式シフタ装置に関する。

下記特許文献１には、例えば各種電子機器の入力操作部に用いられるプッシュスイッチに関し、操作ボタンのプッシュ操作に伴って可動接点が弾性反転し、可動接点と固定接点との間が電気的に導通してスイッチオンとなる技術が開示されている。

特開２０１１－２４３４７６号公報

ところで、従来のプッシュスイッチでは、弾性変形可能なドーム状の可動接点を設けることにより、プッシュ操作に対してクリック感を付与する技術が利用されている。しかしながら、このような従来のプッシュスイッチでは、操作者は、ドームが反転動作することによってクリック感を感じた後に、スイッチオン状態に切り替えるために、ドーム状の可動接点が基板の上面の固定接点に接触した後も、確実に電気的に導通するまで、さらに操作ボタンを押し込む必要があった。このため、従来のプッシュスイッチでは、操作ボタンによるクリック操作感を伴うプッシュ操作をより直感的且つ確実に行うことができなかった。

一実施形態に係るプッシュ式入力装置は、操作者によってプッシュ操作される操作ノブと、プッシュ操作に対してクリック感を付与するクリック感付与機構と、プッシュ操作に伴って、所定のスライド方向にスライドするスライダと、スライダのスライドに伴って回転する回転体と、回転体の回転角度を検出するセンサと、センサによる回転角度の検出結果に基づいて、スイッチオン判定を行う判定部とを備える。判定部は、プッシュ操作の荷重特性における最大荷重に対応する回転体の回転角度と、プッシュ操作の荷重特性における最小荷重に対応する回転体の回転角度との間で、スイッチオン判定を行う。

一実施形態によれば、操作ノブによるクリック操作感を伴うプッシュ操作をより直感的且つ確実に行うことができる。

一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置の外観斜視図 一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置の分解斜視図 一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置の斜視断面図 一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置の一部拡大斜視断面図 一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置の電気的構成を示す図 一実施形態に係るプッシュ式入力装置が備えるスライダの外観斜視図 一実施形態に係るプッシュ式入力装置が備える回転体の側面図 一実施形態に係るプッシュ式入力装置における、スライダの上側摺動部および下側摺動部と、回転体のカム部との係合状態を示す図 一実施形態に係るプッシュ式入力装置における、スライダの上側摺動部および下側摺動部と、回転体のカム部との係合状態を示す図 一実施形態に係るプッシュ式入力装置における操作ノブによるプッシュ操作の荷重特性の一例を示す図 一実施形態に係るプッシュ式入力装置が備える磁気センサ（ＧＭＲセンサ）の出力特性を示す図 一実施形態に係るプッシュ式入力装置において、磁気センサの検出精度が最も高くなる磁石の回転角度を模式的に示す図 一実施形態に係るプッシュ式入力装置における操作ノブのストローク量と回転体の回転角度との関係を示す図

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。

（プッシュ式シフタ装置１０の概要）
図１は、一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置１０の外観斜視図である。なお、以降の説明では、便宜上、Ｘ軸方向を前後方向とし、Ｙ軸方向を左右方向とし、Ｚ軸方向を上下方向とする。但し、Ｘ軸正方向を前方向とし、Ｙ軸正方向を右方向とし、Ｚ軸正方向を上方向とする。これらは、装置内の相対的な位置関係を示すものであり、装置の設置方向や操作方向を限定するものではなく、装置内の相対的な位置関係が同等なものは、設置方向や操作方向が異なっているものも全て、本発明の権利範囲に含まれるものである。

図１に示すプッシュ式シフタ装置１０は、自動車等の車両に設置され、当該車両のシフトチェンジ操作に用いられる。図１に示すように、プッシュ式シフタ装置１０は、４つのプッシュ式入力装置１００（１００－１～１００－４）と、ケース１０１とを備える。４つのプッシュ式入力装置１００は、左右方向（Ｙ軸方向）に一列に並べられた状態で、一つのケース１０１によって一体化されている。４つのプッシュ式入力装置１００の各々は、最上部に操作ノブ１０２を備えており、当該操作ノブ１０２のプッシュ操作によって、当該操作ノブ１０２に対応するシフトポジションへ、シフトチェンジ操作を行うことが可能である。

（プッシュ式入力装置１００の構成）
図２は、一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置１０の分解斜視図である。図３は、一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置１０の斜視断面図である。図４は、一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置１０の一部拡大斜視断面図である。なお、図３は、プッシュ式シフタ装置１０が備えるプッシュ式入力装置１００－１の、ＸＺ平面による断面（図１に示すＡ－Ａ断面線による断面）を表している。また、図４は、プッシュ式シフタ装置１０が備えるプッシュ式入力装置１００－１（特に、回転体１０５）の、ＹＺ平面による断面（図２に示すＢ－Ｂ断面線による断面）を表している。

図２に示すように、４つのプッシュ式入力装置１００－１～１００－４の各々は、操作ノブ１０２、ケース１０１、スライダ１０３、ライトガイド１０４、回転体１０５、ラバーシート１０６、基板１０７、およびカバー１０８を備える。

操作ノブ１０２は、操作者からのプッシュ操作を受け付ける樹脂製の部品である。図２に示す例では、操作ノブ１０２は、概ね直方体形状を有する。また、操作ノブ１０２は、その上面が、プッシュ操作を受け付けるための、概ね水平であり、且つ、僅かに凹状に湾曲した操作面１０２Ａとなっている。また、操作ノブ１０２は、下面に相当する部分の全体が、下側開口部１０２Ｂとなっている。操作ノブ１０２は、下側（Ｚ軸負側）から下側開口部１０２Ｂ内にスライダ１０３の上部が嵌め込まれることにより、スライダ１０３の上部に固定的に取り付けられる。これにより、操作ノブ１０２は、スライダ１０３と一体的に上下方向（Ｚ軸方向）に移動することができる。すなわち、操作ノブ１０２は、操作面１０２Ａに対するプッシュ操作がなされることにより、スライダ１０３を下方（Ｚ軸負方向）にスライドさせることができる。

ケース１０１は、概ね直方体形状且つ中空構造を有する、容器状且つ樹脂製の部品である。ケース１０１の内部には、スライダ１０３、ライトガイド１０４、回転体１０５、ラバーシート１０６、および基板１０７が収容される。ケース１０１の上面には、平面視において矩形状を有する上側開口部１０１Ａが形成されている。上側開口部１０１Ａには、スライダ１０３が、上下方向（Ｚ軸方向）にスライド可能に配置される。また、ケース１０１は、下面に相当する部分の全体が、下側開口部１０１Ｂとなっている。下側開口部１０１Ｂは、カバー１０８によって閉塞される。また、図３に示すように、ケース１０１の内部には、天井面から垂下して設けられた、円柱状の軸支部１０１Ｃが設けられている。図３に示すように、軸支部１０１Ｃは、回転体１０５の上部開口部１０５ｂに挿入されることにより、回転体１０５の上部を回転可能に支持する。また、図４に示すように、ケース１０１の内部には、軸受開口部１０１Ｄを間に挟んで互いに対向する一対の支持部１０１Ｅが設けられている。また、図４に示すように、回転体１０５の下端部には、当該回転体１０５の外周面から半径方向に拡大された鍔部１０５Ｅが設けられている。鍔部１０５Ｅの直径は、軸受開口部１０１Ｄの直径よりも大きい。図４に示すように、軸受開口部１０１Ｄには、回転体１０５の下端部が嵌め込まれる。この際、回転体１０５の鍔部１０５Ｅが、一対の支持部１０１Ｅの上面に当接する。これにより、回転体１０５の下部が回転可能に支持され、すなわち、回転体１０５の下方への移動が規制される。

スライダ１０３は、ケース１０１の上側開口部１０１Ａに、上下方向（Ｚ軸方向）（「所定のスライド方向」の一例）にスライド可能に配置される樹脂製の部品である。スライダ１０３は、上下方向（Ｚ軸方向）を筒方向とする、概ね四角筒状の筒部１０３Ａを有する。

ライトガイド１０４は、スライダ１０３の筒部１０３Ａ内に配置される、樹脂製且つ四角柱状の部品である。ライトガイド１０４は、基板１０７の上面１０７Ａに実装されたＬＥＤ１０７Ｂから出射されて、当該ライトガイド１０４の底面から入射された光を、当該ライトガイド１０４の上面から出射する。これにより、ライトガイド１０４は、ＬＥＤ１０７Ｂから出射された光を、操作ノブ１０２へ導く。

回転体１０５は、上下方向を筒方向とする、概ね円筒状の部材である。回転体１０５は、スライダ１０３の側方において、上下方向（Ｚ軸方向）を回転軸の軸方向として、当該回転軸の軸周りに回転可能に配置される。回転体１０５の外周面は、スライダ１０３の上下方向へのスライドに伴って回転するようにスライダ１０３と係合している（係合の詳細は後述する）。図３に示すように、回転体１０５の下側開口部１０５ａには、磁石１０５Ａが埋設されている。また、図３に示すように、回転体１０５の上部開口部１０５ｂには、ケース１０１の軸支部１０１Ｃが挿入されている。これにより、回転体１０５は、ケース１０１によって回転可能に支持される。また、回転体１０５の上部開口部１０５ｂには、ケース１０１の軸支部１０１Ｃの周囲に、環状のトーションばね１０５Ｂ（「付勢手段」の一例）が設けられている。トーションばね１０５Ｂの一端部は軸支部１０１Ｃに固定され、トーションばね１０５Ｂの他端部は回転体１０５に固定されている。これにより、回転体１０５は、トーションばね１０５Ｂの発生する弾性力により、上方から見て常に反時計回り（復帰回転方向）に付勢されている。回転体１０５は、プッシュ操作によるスライダ１０３の下方（Ｚ軸負方向）へのスライドに伴って上方から見て時計回りに回転した後、プッシュ操作が解除されたとき、トーションばね１０５Ｂの発生する弾性力により、上方から見て反時計回り（復帰回転方向）に回転することができる。これにより、回転体１０５は、後述するラバーシート１０６のラバードーム１０６Ａがスライダ１０３を上方（Ｚ軸正方向）に押し上げて、スライダ１０３がプッシュ操作前の初期位置へ復帰する動作に伴って、回転体１０５の初期位置まで回転して復帰することができる。

ラバーシート１０６は、基板１０７の上面１０７Ａに重ねて設けられる、シート状の部材である。ラバーシート１０６は、弾性素材（例えば、シリコンゴム等）が用いられて形成される。ラバーシート１０６は、基板１０７の上面１０７Ａを全域に亘って覆うことにより、ケース１０１の内部に水が浸入した場合であっても、基板１０７の上面１０７Ａが被水してしまうことを抑制することができる。

また、ラバーシート１０６には、各スライダ１０３の底面と対向した位置に、２つのラバードーム１０６Ａが一体的に形成されている。各ラバードーム１０６Ａは、「クリック感付与機構」の一例である。各ラバードーム１０６Ａは、ラバーシート１０６の上面から上方に突出した凸状に形成されている。各ラバードーム１０６Ａは、プッシュ操作がなされたときに、スライダ１０３の底面によって押圧されることにより、ドーム部が弾性変形（反転屈曲）し、プッシュ操作に対してクリック操作感を付与する。また、上述した通り、各ラバードーム１０６Ａは、プッシュ操作が解除されたとき、当該ラバードーム１０６Ａの発生する弾性力（初期形状への復帰力）により、スライダ１０３を上方（Ｚ軸正方向）に押し上げて、スライダ１０３をプッシュ操作前の初期位置に復帰させることができる。

基板１０７は、平板状の部品である。基板１０７は、平面視において四角形状を有する。基板１０７は、ケース１０１の内部において、ＸＹ平面に対して水平な姿勢で、カバー１０８の上面に固定的に設置される。基板１０７としては、例えば、ＰＷＢ（Printed Wiring Board）が用いられる。基板１０７の上面１０７Ａには、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１０７Ｂおよび磁気センサ１０７Ｃが実装されている。

ＬＥＤ１０７Ｂは、ライトガイド１０４の直下となる位置に設けられている。ＬＥＤ１０７Ｂは、外部に設けられた制御装置１２０（図５参照）からの制御により、発光することができる。ＬＥＤ１０７Ｂは、発光することによって、ライトガイド１０４内に光を照射することができる。

磁気センサ１０７Ｃは、回転体１０５の直下となる位置に設けられており、回転体１０５の下端面に設けられた磁石１０５Ａと対向する。磁気センサ１０７Ｃは、磁石１０５Ａの回転に伴う磁束方向の変化を検出することにより、回転体１０５の回転角度を検出することができる。そして、磁気センサ１０７Ｃは、検出された回転角度を示す回転角度信号を、コネクタ１０８Ａを介して、外部に設けられた制御装置１２０（図５参照）へ出力することができる。なお、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００は、回転角度を検出するための「センサ」の一例として、磁気センサ１０７Ｃ（ＧＭＲセンサ）を用いている。但し、これに限らず、プッシュ式入力装置１００は、回転角度を検出するための「センサ」の他の一例として、その他の方式（例えば、光学式、機械式、静電式、抵抗式等）のセンサを用いてもよい。

カバー１０８は、ケース１０１の下側開口部１０１Ｂを閉塞する、樹脂製且つ平板状の部品である。カバー１０８は、当該カバー１０８を貫通する４本のねじ１０９によって、ケース１０１にねじ止め固定される。カバー１０８の底面には、四角筒状のコネクタ１０８Ａが下方に突出して設けられている。コネクタ１０８Ａの内部には、基板１０７の下面から下方に垂下して設けられた複数のコネクタピン（図示省略）が配置される。コネクタ１０８Ａは、外部のコネクタ（図示省略）が嵌め込まれることにより、複数のコネクタピンを、外部のコネクタに電気的に接続させる。

（プッシュ式シフタ装置１０の電気的構成）
図５は、一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置１０の電気的構成を示す図である。図５に示すように、プッシュ式シフタ装置１０は、４つのプッシュ式入力装置１００－１～１００－４と、制御装置１２０とを備える。また、各プッシュ式入力装置１００は、ＬＥＤ１０７Ｂおよび磁気センサ１０７Ｃを備える。

制御装置１２０は、プッシュ式シフタ装置１０が備えるコネクタ１０８Ａ（図２および図３参照）を介して、各プッシュ式入力装置１００が備えるＬＥＤ１０７Ｂおよび磁気センサ１０７Ｃに接続される。制御装置１２０は、発光制御部１２１および判定部１２２を備える。

発光制御部１２１は、各プッシュ式入力装置１００が備えるＬＥＤ１０７Ｂの発光を制御する。判定部１２２は、各プッシュ式入力装置１００が備える磁気センサ１０７Ｃから供給された検出信号（すなわち、磁気センサ１０７Ｃによる回転角度の検出結果）に基づいて、各プッシュ式入力装置１００について、プッシュ操作によるスイッチオン判定を行う。

（スライダ１０３の上側摺動部１０３Ｂおよび下側摺動部１０３Ｃ）
図６は、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１が備えるスライダ１０３の外観斜視図である。図６では、プッシュ式入力装置１００－１が備えるスライダ１０３の筒部１０３Ａの、後側（Ｘ軸負側）の側面が示されている。図６に示すように、プッシュ式入力装置１００－１が備えるスライダ１０３は、筒部１０３Ａの後側（Ｘ軸負側）の側面に、上側摺動部１０３Ｂおよび下側摺動部１０３Ｃが突出して設けられている。

上側摺動部１０３Ｂは、下側摺動部１０３Ｃよりも僅かに上方（Ｚ軸正方向）且つ僅かに左方（Ｙ軸負方向）に設けられている。上側摺動部１０３Ｂと下側摺動部１０３Ｃとの間には、隙間１０３Ｄが形成されている。上側摺動部１０３Ｂは、隙間１０３Ｄに面した曲面状（隙間１０３Ｄに向かって凸面状）の上側摺動面１０３Ｂａを有する。下側摺動部１０３Ｃは、隙間１０３Ｄに面した曲面状（隙間１０３Ｄに向かって凸面状）の下側摺動面１０３Ｃａを有する。上側摺動部１０３Ｂと下側摺動部１０３Ｃとは、後述するカム部１０５Ｄを挟んで互いに対向する位置に設けられている。（図８、図９参照）

（回転体１０５のカム部１０５Ｄ）
図７は、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１が備える回転体１０５の側面図である。図７では、プッシュ式入力装置１００－１が備える回転体１０５の、前側（Ｘ軸正側）の外周面１０５Ｃが示されている。図７に示すように、プッシュ式入力装置１００－１が備える回転体１０５は、前側（Ｘ軸正側）の外周面１０５Ｃに、螺旋状のカム部１０５Ｄが突出して設けられている。カム部１０５Ｄは、上端部から下端部に向かって、外周面１０５Ｃに沿って、上方から見て反時計回りに延設されている。また、カム部１０５Ｄは、上端部から下端部に向かって、徐々に高さ位置が低くなるように、螺旋状に形成されている。カム部１０５Ｄの上側の傾斜面は、スライダ１０３の上側摺動面１０３Ｂａ（図６参照）が当接して摺動可能な上側カム面１０５Ｄａ（「カム面」の一例）となっている。上側カム面１０５Ｄａは、スライダ１０３のスライド力を、回転体１０５の回転力に変換する。また、カム部１０５Ｄの上側カム面１０５Ｄａの裏側（下側）の傾斜面は、スライダ１０３の下側摺動面１０３Ｃａ（図６参照）が当接して摺動可能な下側カム面１０５Ｄｂとなっている。

なお、図７に示すように、上側カム面１０５Ｄａは、回転開始部分Ｐ１、回転中間部分Ｐ２、および回転終了部分Ｐ３を有する。

回転開始部分Ｐ１は、操作ノブ１０２のストローク量がストローク量Ｓ１に達するまで（「回転体の回転開始時」に相当）、スライダ１０３の上側摺動部１０３Ｂが摺動する部分である。

回転中間部分Ｐ２は、操作ノブ１０２のストローク量がストローク量Ｓ１からストローク量Ｓ２に達するまで（「回転体の回転中間時」に相当）、スライダ１０３の上側摺動部１０３Ｂが摺動する部分である。

回転終了部分Ｐ３は、操作ノブ１０２のストローク量がストローク量Ｓ２以降のとき（「回転体の回転終了時」に相当）、スライダ１０３の上側摺動部１０３Ｂが摺動する部分である。

（スライダ１０３と回転体１０５との係合状態）
図８および図９は、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１における、スライダ１０３の上側摺動部１０３Ｂおよび下側摺動部１０３Ｃと、回転体１０５のカム部１０５Ｄとの係合状態を示す図である。なお、図８は、上方（Ｚ軸正方向）且つ右方（Ｙ軸正方向）から見た、スライダ１０３および回転体１０５の外観斜視図である。また、図９は、前方（Ｘ軸正方向）から見た、スライダ１０３および回転体１０５のＹＺ平面による断面図であり、スライダ１０３のみ断面を表している。

図８および図９に示すように、回転体１０５のカム部１０５Ｄは、スライダ１０３における上側摺動部１０３Ｂと下側摺動部１０３Ｃとの間の隙間１０３Ｄ内に配置される。これにより、図９に示すように、カム部１０５Ｄの上側カム面１０５Ｄａは、上側摺動部１０３Ｂの上側摺動面１０３Ｂａに当接して摺動可能である。また、図９に示すように、カム部１０５Ｄの下側カム面１０５Ｄｂは、下側摺動部１０３Ｃの下側摺動面１０３Ｃａに当接して摺動可能である。

これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、操作ノブ１０２のプッシュ操作に伴って、プッシュ操作に伴ってスライダ１０３が下方（Ｚ軸負方向）へ移動したとき、スライダ１０３に設けられた上側摺動部１０３Ｂの上側摺動面１０３Ｂａが、回転体１０５に設けられたカム部１０５Ｄの上側カム面１０５Ｄａをその下端部に向けて摺動しつつ、回転体１０５を上方から見て時計回り方向に回転駆動する。これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、操作ノブ１０２のプッシュ操作に伴って、回転体１０５を上方から見て時計回りに回転駆動させることができる。また、トーションばね１０５Ｂの発生する弾性力により、回転体１０５は、上方から見て常に反時計回り（復帰回転方向）に付勢されているので、カム部１０５Ｄの上側カム面１０５Ｄａは、上側摺動部１０３Ｂの上側摺動面１０３Ｂａに常に当接する。このため、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、振動や衝撃があっても、回転体１０５がスライダ１０３から離れて回転してしまうことがなく、確実にプッシュ操作に伴う回転体１０５の回転角度を、スライダ１０３の下方（Ｚ軸負方向）への移動量に応じたものとすることができる。

また、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、操作ノブ１０２のプッシュ操作が解除されたとき、回転体１０５の上部開口部１０５ｂに設けられているトーションばね１０５Ｂの発生する弾性力により、回転体１０５を上方から見て反時計回りに回転させることができる。これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、回転体１０５に設けられたカム部１０５Ｄの上側カム面１０５Ｄａが、スライダ１０３に設けられた上側摺動部１０３Ｂの上側摺動面１０３Ｂａに常に当接して摺動しつつ、ラバードーム１０６Ａの弾性力によるスライダ１０３の上方（Ｚ軸正方向）への移動に回転体１０５が追従して回転する。その結果、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、ラバードーム１０６Ａによってスライダ１０３を上方（Ｚ軸正方向）に押し上げて、スライダ１０３をプッシュ操作前の初期位置に復帰させるとともに、回転体１０５を初期位置に復帰させることができる。

また、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、スライダ１０３が下側摺動部１０３Ｃを有する。これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、操作ノブ１０２のプッシュ操作が解除されたときに、スライダ１０３がラバードーム１０６Ａからの付勢力によって上方に移動したにも関わらず、回転体１０５の異物等による引っ掛かりによって、トーションばね１０５Ｂの発生する弾性力による回転体１０５の復帰回転方向（上方から見て反時計回り方向）への回転に不具合が生じ、スライダ１０３の上方への移動に回転体１０５の回転が追従できなくなった場合、通常の復帰の状態では、カム部１０５Ｄの下側カム面１０５Ｄｂとは隙間を有して離れているスライダ１０３の下側摺動部１０３Ｃが、ラバードーム１０６Ａの押し上げ力によって上方に移動されると、その場で止まっている回転体１０５に設けられたカム部１０５Ｄの下側カム面１０５Ｄｂに当接し、下側カム面１０５Ｄｂをその上端部に向けて摺動しつつ、回転体１０５を復帰回転方向（上方から見て反時計回り方向）に回転駆動することができる。これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、異物等による引っ掛かりによって、トーションばね１０５Ｂの発生する弾性力だけでは回転体１０５を回転駆動させることができなくなった場合であっても、回転体１０５を復帰回転方向（上方から見て反時計回り方向）へ強制的に回転させることができ、回転体１０５をプッシュ操作前の初期の回転角度に確実に復帰させることができる。

さらに、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、仮にカム部１０５Ｄ、もしくはスライダ１０３の上側摺動部１０３Ｂと下側摺動部１０３Ｃの両方が破損して無くなった場合であっても、トーションばね１０５Ｂからの復帰回転方向への付勢力によって、回転体１０５を初期の回転角度に復帰させることができる。

なお、上側摺動部１０３Ｂと下側摺動部１０３Ｃとの間の隙間１０３Ｄには、当該隙間１０３Ｄ内でカム部１０５Ｄが滑らかに摺動できるように、カム部１０５Ｄに対する僅かなクリアランスが設けられている。このクリアランスは、隙間１０３Ｄ内におけるカム部１０５Ｄのがたつきを生じさせてしまう虞がある。

しかしながら、上述した通り、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、回転体１０５に設けられたトーションばね１０５Ｂの発生する付勢力により、カム部１０５Ｄを、上方から見て反時計回りに回転するように付勢している。これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、カム部１０５Ｄを、常に上側摺動部１０３Ｂに押し当たる方向に付勢することができ、すなわち、カム部１０５Ｄを隙間１０３Ｄ内で一方向に片寄せすることで、がたつきを抑制することができる。よって、衝撃や振動を受けた際にも、カム部１０５Ｄのがたつきに起因して、回転体１０５の回転角度が不安定化してしまうことを抑制することができる。

さらに、上述した通り、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、カム部１０５Ｄを、常に上側摺動部１０３Ｂに当接する方向に付勢することにより、スライダ１０３の急激な操作に対する回転体１０５の先行回転（回り過ぎ）を抑制することができ、よって、スライダ１０３の上下方向（Ｚ軸方向）へのスライドに対し、回転体１０５の回転動作を確実に追従させることができる。

また、回転体１０５と、回転体１０５を回転可能に支持する部品（ケース１０１の軸支部１０１Ｃおよび一対の支持部１０１Ｅ（図４参照））との間には、回転体１０５を滑らかに回転させるための僅かなクリアランスが設けられている。このクリアランスは、回転体１０５に対し、水平方向および上下方向のがたつきを生じさせてしまう虞がある。そこで、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、上側摺動面１０３Ｂａおよび上側カム面１０５Ｄａの各々を、回転体１０５の半径方向における外側に向かって徐々に高さ位置が低くなるように、所定の傾斜角度を有して傾斜させている。この傾斜により、カム部１０５Ｄの回転中心軸方向（上下方向）の板厚は、半径方向における内側部から外側部へ行くほど薄く設定されている。この傾斜は、トーションばね１０５Ｂからの付勢力によって、上側カム面１０５Ｄａが上側摺動面１０３Ｂａに押し当てられたときに、回転体１０５に対し、上側カム面１０５Ｄａの傾斜した面に対して垂直な方向への反力を生じさせる。この反力の分力が、下向き（支持部１０１Ｅ向き）および水平（回転中心軸向き）の反力となる。一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、この反力によって、回転体１０５を、上記した回転体１０５を回転可能に支持する部品との間のクリアランス内で、下向き（支持部１０１Ｅ向き）および水平（回転中心軸向き）に付勢して片寄せすることができる。したがって、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、回転体１０５の水平方向および上下方向へのがたつきを抑制し、回転体１０５を安定的に回転させることができる。よって、スライダ１０３の上下方向（Ｚ軸方向）へのスライドに対し、回転体１０５の回転動作を確実に追従させることができる。

（プッシュ操作の荷重特性）
図１０は、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１における操作ノブ１０２によるプッシュ操作の荷重特性の一例を示す図である。図１０では、操作ノブ１０２によるプッシュ操作の荷重特性を、Ｆ／Ｓカーブで表している。図１０に示すグラフにおいて、縦軸は、操作荷重を示し、横軸は、ストローク量を示す。なお、一実施形態では、１個の操作ノブ１０２に対して、同じ仕様の２個ずつのラバードーム１０６Ａを用いて操作荷重を２倍にしているが、これに限定されるものではない。例えば１個のラバードームを用いてもよいし、異なる仕様の３個以上のラバードームを組み合わせても良い。

図１０に示すように、操作ノブ１０２によるプッシュ操作の開始後、当該プッシュ操作のストローク量が、ラバードーム１０６Ａの反転動作が開始するストローク量Ｓ１となるまでの間、ラバードーム１０６Ａを屈曲するのに伴い、操作ノブ１０２によるプッシュ操作に係る操作荷重は、徐々に増加する。このため、図１０に示すように、操作ノブ１０２によるプッシュ操作に係る操作荷重は、プッシュ操作のストローク量がストローク量Ｓ１のときに、最大荷重となる。

その後、プッシュ操作のストローク量が、ラバードーム１０６Ａの反転動作が終了するストローク量Ｓ２となるまでの間、ラバードーム１０６Ａが反転動作するのに伴い、操作ノブ１０２によるプッシュ操作に係る操作荷重は、徐々に減少する。このため、図１０に示すように、操作ノブ１０２によるプッシュ操作に係る操作荷重は、プッシュ操作のストローク量がストローク量Ｓ２のときに、最小荷重となる。

さらにその後、操作ノブ１０２によるプッシュ操作は、ラバードーム１０６Ａを押し潰すものとなるため、操作ノブ１０２によるプッシュ操作に係る操作荷重は、プッシュ操作のストローク量が、最大ストローク量Ｓ３となるまでの間、徐々に増加する。

ここで、図１０に示すように、制御装置１２０の判定部１２２は、操作ノブ１０２によるプッシュ操作のストローク量が、ストローク量Ｓ１とストローク量Ｓ２との間にあるときに、スイッチオン判定を行う。特に、判定部１２２は、操作ノブ１０２によるプッシュ操作のストローク量が、ストローク量Ｓ１とストローク量Ｓ２との中間ストローク量Ｓ４にあるときに、スイッチオン判定を行う。より具体的には、スライダ１０３によって回転駆動される回転体１０５の回転角度状態が、操作ノブ１０２のストローク量Ｓ４に対応した角度状態であるとセンサによって検出されるときに、スイッチオン判定を行う。

これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、操作者が、クリック感を感じたタイミングと略同タイミングで、スイッチオン判定を行うことができる。すなわち、操作者は、クリック感を感じた後に、スイッチオン判定が行われるまでに、さらに操作ノブ１０２を押し込む必要がない。したがって、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１によれば、操作ノブ１０２によるクリック操作感を伴うプッシュ操作をより直感的且つ確実に行うことができる。

特に、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、「クリック感付与機構」および「ドーム状弾性体」として、プッシュ操作に伴って押圧されることによって弾性変形するラバードーム１０６Ａを用いている。これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、「クリック感付与機構」としてその他の構成（例えば、カム機構等）を用いた場合と比較して、比較的簡単且つ低コストな構成で、プッシュ操作に対してクリック感を付与することができる。なお、本実施形態では、「ドーム状弾性体」の一例として、ラバードーム１０６Ａを用いているが、これに限らず、「ドーム状弾性体」の他の一例として、反転動作可能な金属ドーム部材等を用いてもよい。

また、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、回転体１０５に保持された磁石１０５Ａを備えており、「センサ」の一例として、基板１０７に実装された磁気センサ１０７Ｃを用いている。これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、回転体１０５の回転角度を、非接触で検出することができる。

また、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、磁石１０５Ａと磁気センサ１０７Ｃとが、回転体１０５の回転軸の軸方向において、互いに対向して設けられている。これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、基板１０７の上方に回転体１０５を回転可能に配置するといった比較的簡単な構成により、磁石１０５Ａと磁気センサ１０７Ｃとを互いに対向させて、磁気センサ１０７Ｃによる回転体１０５の回転角度の検出を実現することができる。

また、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、回転体１０５に、操作ノブ１０２に加わる操作力を、回転体１０５の回転力に変換する上側カム面１０５Ｄａを有する。これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、比較的簡単な構成で、操作ノブ１０２によるプッシュ操作に伴って、回転体１０５を回転させることができる。また、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、上側カム面１０５Ｄａのプロファイル（傾斜角度、長さ等）を変更することで、回転体１０５の回転量、回転速度等を変更することができる。

（高精度にスイッチオン判定を行うための構成）
図１１は、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１が備える磁気センサ１０７Ｃ（ＧＭＲセンサ）の出力特性を示す図である。図１２は、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１において、磁気センサ１０７Ｃの検出精度が最も高くなる磁石１０５Ａの回転角度を模式的に示す図である。

なお、図１１は、２５℃、－４０℃、および１０５℃の各々における、磁気センサ１０７Ｃの出力電圧の変化を示す。図１１に示すように、磁気センサ１０７Ｃ（ＧＭＲセンサ）は、０度方向および１８０度方向において、温度ドリフトによる出力電圧の変化が最も生じ難くなり、よって、最も検出精度が高くなる。

そこで、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、図１２に示すように、磁石１０５Ａの回転角度が、磁気センサ１０７Ｃ（ＧＭＲセンサ）の０度方向または１８０度方向に相当する回転角度にあるとき（すなわち、磁石１０５ＡのＮ極とＳ極との境界線が、磁気センサ１０７Ｃ（ＧＭＲセンサ）の０度方向および１８０度方向と直交するとき）に、制御装置１２０の判定部によるスイッチオン判定を行うことができるように、磁石１０５Ａの設置向きと、磁気センサ１０７Ｃ（ＧＭＲセンサ）の設置向きとが調整されている。

すなわち、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、磁石１０５Ａの回転角度が、磁気センサ１０７Ｃによる検出精度が最も高くなる回転角度となるときに、上述の操作ノブ１０２のストローク量Ｓ４に対応した角度状態になるように設定されているため、スイッチオン判定を環境温度によらず確実に行うことができる。したがって、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１によれば、より高精度に、スイッチオン判定を行うことができる。

（ストローク量と回転角度との関係）
図１３は、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１における操作ノブ１０２のストローク量と回転体１０５の回転角度との関係を示す図である。

図７に示したように、回転体１０５に設けられた上側カム面１０５Ｄａは、回転開始部分Ｐ１、回転中間部分Ｐ２、および回転終了部分Ｐ３を有する。

回転開始部分Ｐ１および回転終了部分Ｐ３は、傾斜角度が比較的急峻である。一方、回転中間部分Ｐ２は、傾斜角度が比較的緩やかである。このため、図１３に示すように、回転中間部分Ｐ２は、単位ストローク量あたりの回転量が、回転開始部分Ｐ１および回転終了部分Ｐ３よりも大きい。なお、一実施形態では、回転中間部分Ｐ２は、図１０の操作ノブ１０２のストロークＳ１とストロークＳ２の間の領域に対応しており、制御装置１２０の判定部１２２は、この回転中間部分Ｐ２の領域での回転状態を検出してスイッチオン判定を行い、好ましくは回転中間部分Ｐ２のセンター位置での回転状態（ストロークＳ４に対応）において、スイッチオン判定を行うように設定される。なお、傾斜角度が比較的緩やかである回転中間部分Ｐ２は、操作ノブ１０２のストロークに対して、任意の領域に設定することが可能であるし、スイッチオン判定は、傾斜角度が比較的緩やかである回転中間部分Ｐ２の領域内であれば、必ずしもセンター位置である必要はない。

これにより、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、単位ストローク量あたりの回転量が比較的大きいときに、スイッチオン判定を行うことができる。このため、一実施形態に係るプッシュ式入力装置１００－１は、回転角度の検出値のばらつき等の影響を受け難く、スイッチオン判定の精度を高めることができる。

なお、一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置１０が備えるプッシュ式入力装置１００－２～１００－４は、いずれも、プッシュ式入力装置１００－１と同様の構成を有する。これにより、一実施形態に係るプッシュ式シフタ装置１０は、プッシュ式入力装置１００－１～１００－４のいずれがプッシュ操作された場合であっても、操作ノブ１０２によるクリック操作感を伴うプッシュ操作をより直感的且つ確実に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態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本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、一実施形態では、「カム面」を回転体１０５に設けるようにしているが、これに限らず、「カム面」をスライダ１０３に設けるようにしてもよい。

本国際出願は、２０２１年２月１６日に出願した日本国特許出願第２０２１－０２２８３７号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

１０ プッシュ式シフタ装置
１００，１００－１～１００－４ プッシュ式入力装置
１０１ ケース
１０１Ａ 上側開口部
１０１Ｂ 下側開口部
１０１Ｃ 軸支部
１０１Ｄ 軸受開口部
１０１Ｅ 支持部
１０２ 操作ノブ
１０２Ａ 操作面
１０２Ｂ 下側開口部
１０３ スライダ
１０３Ａ 筒部
１０３Ｂ 上側摺動部
１０３Ｂａ 上側摺動面
１０３Ｃ 下側摺動部
１０３Ｃａ 下側摺動面
１０４ ライトガイド
１０５ 回転体
１０５ａ 下側開口部
１０５ｂ 上部開口部
１０５Ａ 磁石
１０５Ｂ トーションばね
１０５Ｃ 外周面
１０５Ｄ カム部
１０５Ｅ 鍔部
１０５Ｄａ 上側カム面
１０５Ｄｂ 下側カム面
１０６ ラバーシート
１０６Ａ ラバードーム
１０７ 基板
１０７Ａ 上面
１０７Ｂ ＬＥＤ
１０７Ｃ 磁気センサ
１０８ カバー
１０８Ａ コネクタ
１０９ ねじ
１２０ 制御装置
１２１ 発光制御部
１２２ 判定部

Claims (14)

1. 操作者によってプッシュ操作される操作ノブと、
   前記プッシュ操作に対してクリック感を付与するクリック感付与機構と、
   前記プッシュ操作に伴って、所定のスライド方向にスライドするスライダと、
   前記スライダの前記スライドに伴って回転する回転体と、
   前記回転体の回転角度を検出するセンサと、
   前記センサによる前記回転角度の検出結果に基づいて、スイッチオン判定を行う判定部と
   を備え、
   前記クリック感付与機構は、
   前記プッシュ操作に伴って前記スライダから押圧されることによって弾性変形するドーム状弾性体である
   ことを特徴とするプッシュ式入力装置。
2. 前記判定部は、
   前記プッシュ操作の荷重特性における最大荷重に対応する前記回転体の前記回転角度と、前記プッシュ操作の荷重特性における最小荷重に対応する前記回転体の前記回転角度との間で、前記スイッチオン判定を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュ式入力装置。
3. 前記回転体に保持された磁石をさらに備え、
   前記センサは、基板に実装され、前記回転体に保持された前記磁石の前記回転角度を検出する磁気センサである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のプッシュ式入力装置。
4. 前記磁石と前記磁気センサとは、前記回転体の回転軸の軸方向において、互いに対向して設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載のプッシュ式入力装置。
5. 前記回転体は、
   回転開始時と回転終了時よりも、前記回転開始時と前記回転終了時との間の回転中間時の前記スライダの単位ストローク量あたりの回転量が大きく、
   前記判定部は、
   前記回転体が前記回転中間時にあるときに、前記スイッチオン判定を行う
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプッシュ式入力装置。
6. 前記判定部は、
   前記スイッチオン判定を行う際の前記磁石の前記回転角度が、前記磁気センサによる検出精度が最も高くなる所定の回転角度にある
   ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のプッシュ式入力装置。
7. 前記スライダおよび前記回転体のいずれか一方に、前記スライダのスライド力を、前記回転体の回転力に変換するカム面を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のプッシュ式入力装置。
8. 操作者によってプッシュ操作される操作ノブと、
   前記プッシュ操作に対してクリック感を付与するクリック感付与機構と、
   前記プッシュ操作に伴って、所定のスライド方向にスライドするスライダと、
   前記スライダの前記スライドに伴って回転する回転体と、
   前記回転体の回転角度を検出するセンサと、
   前記センサによる前記回転角度の検出結果に基づいて、スイッチオン判定を行う判定部と
   を備え、
   前記回転体を復帰回転方向に付勢する付勢手段をさらに備え、
   前記回転体は、外周面に設けられた螺旋状のカム部に上側カム面を有し、
   前記スライダは、当該スライダの下方への前記スライドに伴って、前記上側カム面を摺動することにより、前記回転体を回転させる上側摺動部を有し、
   前記回転体の前記上側カム面は、
   前記付勢手段の付勢力により、常に前記スライダの前記上側摺動部に押し当たる方向に付勢されている
   ことを特徴とするプッシュ式入力装置。
9. 前記回転体に保持された磁石をさらに備え、
   前記センサは、基板に実装され、前記回転体に保持された前記磁石の前記回転角度を検
   出する磁気センサである
   ことを特徴とする請求項８に記載のプッシュ式入力装置。
10. 前記磁石と前記磁気センサとは、前記回転体の回転軸の軸方向において、互いに対向して設けられている
    ことを特徴とする請求項９に記載のプッシュ式入力装置。
11. 前記クリック感付与機構は、
    前記プッシュ操作に伴って前記スライダから押圧されることによって弾性変形するドーム状弾性体である
    ことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載のプッシュ式入力装置。
12. 前記回転体は、前記外周面に設けられた螺旋状の前記カム部における前記上側カム面の裏側に下側カム面を有し、
    前記スライダは、前記カム部を挟んで前記上側摺動部と対向する位置に設けられた下側摺動部をさらに備え、
    前記下側摺動部は、前記スライダの下方への前記スライドの際には前記下側カム面と隙間を有しており、前記スライダの上方への前記スライドの際には、前記付勢手段からの付勢力では前記回転体が前記復帰回転方向に回転できない場合にのみ、前記スライダの上方への前記スライドに伴って、前記下側摺動部が前記下側カム面に当接して摺動することにより、前記回転体を前記復帰回転方向に回転させる
    ことを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載のプッシュ式入力装置。
13. 前記上側カム面および前記上側摺動部の各々は、
    前記回転体の半径方向における外側に向かうにつれて高さ位置が低くなるように傾斜している
    ことを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか一項に記載のプッシュ式入力装置。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のプッシュ式入力装置を複数備える
    ことを特徴とするプッシュ式シフタ装置。

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