WO2014181505A1 - 操作装置 - Google Patents

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WO2014181505A1
WO2014181505A1 PCT/JP2014/002225 JP2014002225W WO2014181505A1 WO 2014181505 A1 WO2014181505 A1 WO 2014181505A1 JP 2014002225 W JP2014002225 W JP 2014002225W WO 2014181505 A1 WO2014181505 A1 WO 2014181505A1
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coil
magnet
side yoke
magnets
coils
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PCT/JP2014/002225
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Inventor
泉樹 立入
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株式会社デンソー
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Publication date
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    • B60K2360/133—Multidirectional input devices for instruments

Definitions

  • This disclosure relates to an operating device to which an operating force is input.
  • Patent Document 1 discloses an operating device that allows an operator to feel an operating reaction force by applying an operating force by an actuator to an operating unit to which an operating force is input.
  • This actuator has a coil held by the holding body and a magnet held by the moving body.
  • the moving body When an operation force is input to the operation unit, the moving body relatively moves while contacting the holding body while maintaining a separation distance between the coil and the magnet.
  • the electromagnetic force which arises with electricity supply to a coil is made to act on an operation part as said operating force.
  • the coil and the magnet are disposed between two yoke plates forming a magnetic circuit, and these yoke plates are held by a holding body.
  • the magnet is held by the holding body as described above, and the coil is held by the moving body.
  • the present inventor has studied an operating device in which a coil is held by a holding body and a magnet is held by a moving body.
  • the yoke plate is held by the holding body, so that the magnetic attractive force acting between the yoke plate and the magnet acts across the holding body and the moving body. It will be. That is, the moving body is pressed against the holding body by the magnetic attraction force. For this reason, when the moving body moves relative to the holding body, the frictional force generated between the moving body and the holding body is increased, so that the operation feeling when operating the operation unit is deteriorated. Moreover, since the magnetic attraction force changes according to the energization state of the coil, the friction force also changes, and the operation feeling becomes worse.
  • An object of the present disclosure is to provide an operation device that improves operation feeling.
  • the operating device includes a magnet, a coil, an operating unit, a holding body, a moving body, and a coil side yoke.
  • the coil is disposed at a position where a magnetic field line generated by the magnet passes.
  • An operating force is input to the operating portion, and an electromagnetic force generated by energizing the coil acts as an operating reaction force.
  • the holding body holds the coil.
  • the moving body holds the magnet so that a predetermined gap is formed between the moving body and the moving body against the holding body while being in contact with the holding body by an operation force input to the operation unit.
  • Move relative The coil side yoke is disposed on the opposite side of the magnet with respect to the coil so as to guide the magnetic field lines generated by the magnet to the coil.
  • the coil side yoke is held by the moving body so as to move together with the magnet.
  • the coil side yoke is disposed on the opposite side of the magnet to the coil. That is, the coil is arranged between the coil side yoke and the magnet. Nevertheless, the coil side yoke is held by the moving body so as to move together with the magnet. Therefore, it can be avoided that the magnetic attractive force acting between the coil side yoke and the magnet acts across the holding body and the moving body. That is, the moving body can be prevented from being pressed against the holding body by the magnetic attraction force. Therefore, it is possible to avoid an increase in frictional force generated between the moving body and the holding body when the moving body moves relative to the holding body. Therefore, the operation feeling when operating the operation unit is improved.
  • FIG. 1 is a diagram for describing a configuration of a display system including an operation device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a view for explaining the arrangement of the operating device according to the first embodiment in the vehicle interior.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the operating device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a positional relationship between the coil, the magnet, and the bracket when the reaction force generation unit according to the first embodiment is viewed from the z direction.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a change in electromagnetic force when the assembled magnet is moved in the forward direction in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the operating device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the operating device 100 is mounted on a vehicle and constitutes a display system 10 together with a navigation device 20 and the like as shown in FIG.
  • the operation device 100 is installed at a position adjacent to the palm rest 19 at the center console of the vehicle, and exposes the operation knob 70 in a range where the operator's hand H can be easily reached.
  • the operation knob 70 is displaced in the direction of the input operation force when the operation force is input by the operator's hand H or the like.
  • the navigation device 20 is installed in the instrument panel of the vehicle and exposes the display screen 22 toward the driver's seat.
  • the display screen 22 displays a plurality of icons associated with a predetermined function, a pointer 80 for selecting an arbitrary icon, and the like. When a horizontal operation force is input to the operation knob 70, the pointer 80 moves on the display screen 22 in a direction corresponding to the input direction of the operation force.
  • the navigation device 20 continuously displays on the display screen 22 the display control unit 23 that draws an image displayed on the display screen 22 and the image drawn by the display control unit 23.
  • a liquid crystal display 21 is provided.
  • the operating device 100 is connected to a Controller Area Network (CAN) bus 90, an external battery 95, and the like.
  • the CAN bus 90 is a transmission path used for data transmission between in-vehicle devices in an in-vehicle communication network formed by connecting a plurality of in-vehicle devices mounted on a vehicle.
  • the operating device 100 can communicate with the navigation device 20 located remotely via the CAN bus 90. That is, the navigation device 20 is remotely operated by the operation device 100 arranged at the operator's hand.
  • the operation device 100 is electrically configured by a communication control unit 35, an operation detection unit 31, a reaction force generation unit 39, a reaction force control unit 37, an operation control unit 33, and the like, and power necessary for the operation of each of these components. Is supplied from the battery 95.
  • the communication control unit 35 outputs information processed by the operation control unit 33 to the CAN bus 90. In addition, the communication control unit 35 acquires information output from another in-vehicle device to the CAN bus 90 and outputs the information to the operation control unit 33.
  • the operation detection unit 31 detects the position of the operation knob 70 moved by the input of the operation force. The operation detection unit 31 outputs operation information indicating the detected position of the operation knob 70 to the operation control unit 33.
  • the reaction force generator 39 is configured to generate an operation reaction force on the operation knob 70, and is an actuator such as a voice coil motor. For example, when the pointer 80 overlaps with an icon on the display screen 22, the reaction force generation unit 39 applies an operation reaction force to the operation knob 70 to cause the operator to feel a tactile sensation of the icon.
  • the reaction force control unit 37 is configured by, for example, a microcomputer for performing various calculations. The reaction force control unit 37 controls the direction and strength of the operation reaction force applied from the reaction force generation unit 39 to the operation knob 70 based on the reaction force information acquired from the operation control unit 33.
  • the operation control unit 33 is configured by, for example, a microcomputer for performing various calculations.
  • the operation control unit 33 acquires the operation information detected by the operation detection unit 31 and outputs the operation information to the CAN bus 90 through the communication control unit 35. In addition, the operation control unit 33 calculates the direction and strength of the operation reaction force applied to the operation knob 70 and outputs the calculation result to the reaction force control unit 37 as reaction force information.
  • the operation device 100 is mechanically configured by the operation knob 70 and the housing 50 described above.
  • the operation knob 70 is provided so as to be relatively movable with respect to the housing 50 in the x-axis direction and the y-axis direction along the virtual operation plane OP.
  • a range in which the operation knob 70 is movable in each of the x-axis direction and the y-axis direction is defined in advance by the housing 50.
  • the housing 50 is a housing that accommodates each component such as the circuit board 52 while supporting the operation knob 70 so as to be relatively movable.
  • the circuit board 52 is fixed in the housing 50 in a posture in which the plate surface direction is along the operation plane OP.
  • a microcomputer or the like constituting the operation control unit 33, the reaction force control unit 37, and the like are mounted.
  • the reaction force generator 39 is composed of four coils 41 to 44, four magnets 61 to 64, a magnet side yoke 51, a coil side yoke 72, and the like.
  • Each of the coils 41 to 44 is formed by winding a wire made of a non-magnetic material such as copper around the bobbin 49 a as a winding 49.
  • the current applied to each winding 49 is individually controlled by the reaction force control unit 37 for each winding 49.
  • the coils 41 to 44 are mounted on the circuit board 52 in a posture in which the winding axis direction of the winding 49 is along the z axis perpendicular to the operation plane OP. Each of the coils 41 to 44 is held on the circuit board 52 in such a direction that the winding 49 extends along each of the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the above four coils 41 to 44 are arranged in a “+” shape. More specifically, a pair of coils 41 and 43 are arranged at intervals in the x-axis direction. In addition, a pair of coils 42 and 44 are arranged at intervals in the y-axis direction. With such an arrangement, a central region 45 surrounded by four coils 41 to 44 is formed (see FIG. 4).
  • the magnets 61 to 64 are neodymium magnets or the like, and are formed in a plate shape. Each of the magnets 61 to 64 has a quadrilateral shape in which the length of each side 69 (see FIG. 4) is equal to each other, and is formed in a substantially square shape in this embodiment.
  • the magnets 61 to 64 are held by the knob base 71 in a posture in which the direction of each side 69 is along the x axis or the y axis.
  • the four magnets 61 to 64 are arranged two each in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the four magnets 61 to 64 each have a facing surface 68 (see FIG. 3) facing the circuit board 52 while being held by the knob base 71.
  • the opposing surfaces 68 of the four magnets 61 to 64 are substantially square and have a smooth plane.
  • Each facing surface 68 faces two of the four coils 41 to 44 in the z-axis direction.
  • Each of the magnets 61 to 64 is magnetized in the z-axis direction, and the opposite surface 68 and the opposite surface of one magnet have different polarities.
  • the polarities of the facing surfaces 68 of the magnets 61 to 64, that is, the two magnetic poles of the N pole and the S pole are staggered with respect to the adjacent magnets in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the magnet side yoke 51 and the coil side yoke 72 are formed in a rectangular plate shape with a magnetic material. Specifically, the yokes 51 and 72 have a flat plate shape that does not have irregularities.
  • the magnet side yoke 51 is disposed on the operation knob 70 side with respect to the magnets 61 to 64, and the coil side yoke 72 is disposed on the opposite side of the operation knob 70 with respect to the coils 41 to 44. That is, the reaction force generator 39 is configured such that the magnets 61 to 64 and the coils 41 to 44 are located between the yokes 51 and 72.
  • the magnet side yoke 51 and the coil side yoke 72 form part of a magnetic circuit that becomes a path of magnetic lines of force generated by the magnets 61 to 64. As a result, the lines of magnetic force leaking out of the magnetic circuit can be reduced.
  • the coils 41 to 44 are arranged at the passing positions of the magnetic lines of force between the yokes 51 and 72, so that the magnetic lines of force are concentrated on the coils 41 to 44.
  • the opposing surfaces 72a and 51a of the coil side yoke 72 and the magnet side yoke 51 facing each other have the same shape and size. And these opposing surfaces 72a and 51a are arrange
  • the housing 50 includes a main body portion 50a that houses the four coils 41 to 44, the coil side yoke 72, and the circuit board 52, and a support portion 50b that supports the knob base 71.
  • the main body portion 50a has a cylindrical shape extending in the z-axis direction
  • the support portion 50b has a plate shape extending from the cylindrical end portion on the operation knob 70 side of the main body portion 50a to the inside of the cylinder.
  • the main body 50a and the support 50b are integrally formed of resin.
  • the circuit board 52 is fixed to the main body 50 a, and the coils 41 to 44 are mounted on the circuit board 52. Accordingly, it can be said that the coils 41 to 44 are held by the main body 50a via the circuit board 52. That is, the housing 50 and the circuit board 52 function as a “holding body” that holds the coils 41 to 44.
  • a bottom lid 53 is attached to the cylinder end of the main body 50a opposite to the operation knob 70.
  • a cover 54 that covers the knob base 71 is attached to the cylinder end of the main body 50a on the operation knob 70 side. Therefore, the housing 50, the bottom lid 53, the cover 54, and the circuit board 52 are fixed to predetermined positions in the instrument panel in a state where they cannot be displaced.
  • the knob base 71 is held in the housing 50 in a state where it can move inside the cover 54.
  • the knob base 71 holds four magnets 61 to 64, a magnet side yoke 51, and a coil side yoke 72.
  • an operation knob 70 is attached to the knob base 71. Therefore, when the operating force is input to the operation knob 70, the knob base 71, the magnets 61 to 64, and both the yokes 51 and 72 move together with the operation knob 70. That is, the knob base 71 functions as a “moving body” that moves relative to the housing 50 while contacting the housing 50 while holding the magnets 61 to 64 and the like.
  • the operation knob 70 functions as an “operation unit” to which an operator's operation force is input.
  • the knob base 71 includes a holding portion 71a, an extending portion 71b, an abutting portion 71c, and a bracket 71d described below.
  • the holding portion 71a has a cylindrical shape that holds the magnet side yoke 51 and the magnets 61 to 64 inside.
  • the extending portion 71b has a plate shape extending in parallel with the operation plane OP from the cylindrical end portion of the holding portion 71a.
  • the contact portion 71c has a pin shape protruding toward the housing 50 from the extended end portion of the extended portion 71b.
  • the contact part 71c is provided in three or more places of the extension part 71b. In the example shown in FIG. 3, the contact portions 71c are provided at the four corners of the extending portion 71b having a rectangular shape.
  • the support portion 50b of the housing 50 forms a slide contact surface 50c extending in parallel to the operation plane OP.
  • the plurality of contact portions 71c described above contact the slide contact surface 50c.
  • the knob base 71 is supported by the housing 50 so as to be movable in the operation plane OP direction.
  • the bracket 71d has a shape extending in the z-axis direction along the outer edge of the magnet assembly, and is provided at each of the four corners of the magnet assembly in the example of FIG.
  • the bracket 71d is disposed so as to penetrate through the openings 50d and 52a formed in the housing 50 and the circuit board 52, respectively.
  • a coil side yoke 72 is attached to the tip of the bracket 71d.
  • the coil side yoke 72 is arranged on the opposite side of the coils 41 to 44 with respect to the circuit board 52.
  • the holding part 71a, the extension part 71b, and the contact part 71c are resin-molded so as to be integrally formed.
  • the bracket 71d is made of a nonmagnetic material such as resin and is attached to the extending portion 71b.
  • reaction force generation unit 39 configured as described above generates an operation reaction force applied to the operation knob 70.
  • the portion extending in the x-axis direction and overlapping the magnet 61 in the z-axis direction is a direction from the coil 44 to the coil 42 along the y-axis (hereinafter referred to as the following).
  • "Rearward direction" electromagnetic force Fy1 is generated.
  • electromagnetic forces Fy3 and Fy4 in the backward direction and the forward direction are respectively generated in portions extending in the x-axis direction and overlapping with the magnets 62 and 63 in the z-axis direction. .
  • These y-axis electromagnetic forces Fy1 and Fy3 and electromagnetic forces Fy2 and Fy4 cancel each other.
  • a portion extending in the y-axis direction and overlapping with the magnets 61 and 64 in the z-axis direction is a direction (from the coil 41 to the coil 43 along the x-axis (
  • electromagnetic forces Fx1 and Fx2 of “left direction” are generated.
  • left electromagnetic forces Fx3 and Fx4 are generated in portions extending in the y-axis direction and overlapping the magnets 62 and 63 in the z-axis direction.
  • the reaction force generator 39 can apply these electromagnetic forces Fx1 to Fx4 to the operation knob 70 as an operation reaction force in the x-axis direction.
  • the reaction force control is performed so that a counterclockwise current is applied to the coil 41 and a clockwise current is applied to the coil 43.
  • the unit 37 may perform current control.
  • the magnitude of the operation reaction force in each axial direction is adjusted by controlling the magnitude of the current applied from the reaction force control unit 37 to each of the coils 41 to 44.
  • the direction of the operation reaction force acting on the assembled magnet is switched.
  • the windings 49 of the coils 41 to 44 overlap the assembled magnet in the z-axis direction by a predetermined length or more. Need to be. Specifically, in order to generate the electromagnetic forces Fx1 to Fx4 in the predetermined x-axis direction, the portions extending in the y-axis direction in the windings 49 of the coils 42 and 44 are set to a length longer than a predetermined length. It must overlap with the magnet.
  • an effective length Lex in the x-axis direction is defined in advance.
  • the sides 69 adjacent to each other on the parallel facing surfaces 68 are in contact with each other without a gap.
  • the length Lmx between the outer edges in the x-axis direction is shorter than the length Lcx between the outer edges 46a in the pair of coils 41 and 43 arranged in the x-axis direction.
  • the length Lmy between the outer edges in the y-axis direction of the set magnet is shorter than the length Lcy between the outer edges 47a in the y-axis direction of the pair of coils 42 and 44 arranged in the y-axis direction.
  • the sum of the effective lengths Ley in the y-axis direction of the coils 42 and 44 is maintained even when the assembled magnet moves in the y-axis direction. Therefore, the electromagnetic forces Fx1 to Fx4 in the x-axis direction that can be generated can be maintained.
  • the assembled magnet fixed to the knob base 71 side moves relative to the coils 41 to 44 fixed to the housing 50 side.
  • the coils 41 to 44 are fixed on the knob base 71 side and the assembled magnet is fixed on the housing 50 side, the following problems occur. That is, since it is necessary to dispose the assembled magnet over the entire movement range of the coils 41 to 44, it is necessary to increase the area of the assembled magnet in the x-axis and y-axis directions, leading to an increase in the size of the operating device 100. On the other hand, in this embodiment, since it is the structure which moves an assembled magnet, size reduction of an assembled magnet can be achieved.
  • the effective lengths Lex and Ley are maintained regardless of the moving position of the magnet assembly. Therefore, it is possible to secure the strength of the electromagnetic forces Fy1 to Fy4 and Fx1 to Fx4 that can be generated regardless of the moving position of the assembled magnet, while adopting the structure for moving the assembled magnet. Therefore, the operating device 100 is realized in which the individual magnets 61 to 64 are reduced in size and the generated electromagnetic force is ensured.
  • the wiring connecting the coils 41 to 44 and the circuit board 52 is bent and deformed every time the coils 41 to 44 move. It will be. Therefore, there is a concern about the durability of the wiring.
  • the structure in which the assembled magnet that does not require wiring is moved is adopted, so that bending deformation of the wiring caused by the movement of the coils 41 to 44 is eliminated. Therefore, the concern about the durability of the wiring described above can be solved.
  • the coil side yoke 72 is hold
  • the magnet side yoke 51 is held by the knob base 71 so as to move together with the coil side yoke 72 and the assembled magnet. Therefore, the opposing surfaces 72a and 51a of both yokes 51 and 72 move as a pair, so that the size of both yokes 51 and 72 can be reduced.
  • the opposing surfaces 72a and 51a of the coil side yoke 72 and the magnet side yoke 51 facing each other have the same shape and size. Therefore, the size reduction of both yokes 51 and 72 can be promoted without causing an increase in the lines of magnetic force leaking out of the magnetic circuit.
  • the coil side yoke 72 and the magnet side yoke 51 have a plate shape that extends in parallel to a virtual operation plane OP on which the knob base 71 moves. According to this, the magnetic force line which came out of one opposing surface 51a among both opposing surfaces 51a and 72a enters into the other opposing surface 72a. Further, the lines of magnetic force emitted from the non-facing surface side of the yoke 72 related to the other facing surface 72a enter the non-facing surface side of the yoke 51 related to the one facing surface 51a.
  • the magnetic circuit is formed so that the magnetic lines of force loop in the order of the facing surface 51a of the magnet-side yoke 51, the facing surface 72a of the coil-side yoke 72, the non-facing surface of the coil-side yoke 72, and the non-facing surface of the magnet-side yoke 51. Has been.
  • both the yokes 51 and 72 are provided with extending portions extending in the z-axis direction, the lines of magnetic force passing between the non-opposing surfaces of both the yokes 51 and 72 are extended as described above. I will go through the department. For this reason, it is possible to suppress leakage of the magnetic lines of force from the magnetic circuit due to being released into the air between the non-opposing surfaces.
  • part of the magnetic field lines that have passed between the two opposing surfaces 51a and 72a shortcut the extension portion, and the magnetic field lines that pass through the coils 41 to 44 located between the two opposing surfaces 51a and 72a. Concerns about the low density will arise.
  • the extension portion when the extension portion is provided, it is required to dispose the extension portion sufficiently away from the coils 41 to 44 on the xy plane.
  • the movement range of the both yokes 51 and 72 on the xy plane is increased. It becomes extremely large.
  • both yokes 51 and 72 are formed in a plate shape extending in parallel to the operation plane OP, and the above-described extending portion is eliminated. Therefore, it is possible to suppress the movement range of both yokes 51 and 72 on the xy plane from being increased while adopting a structure in which both yokes 51 and 72 are moved together with magnets 61 to 64.
  • the outer edge of the coil side yoke 72 is held by the bracket 71d.
  • the central portion of the coil side yoke 72 is held by a bracket 71e.
  • the bracket 71e is located at the center of the magnet assembly and is disposed so as to penetrate through the openings 50d and 52b formed in the housing 50 and the circuit board 52, respectively.
  • One end of the bracket 71e is assembled to the knob base 71 or the magnets 61 to 64, and the other end of the bracket 71e is attached to the coil side yoke 72.
  • both yokes 51 and 72 have a flat plate shape having no irregularities.
  • at least one of the yokes 51 and 72 may be provided with an extending portion extending in the z-axis direction. According to this, the lines of magnetic force passing between the non-opposing surfaces of both yokes 51 and 72 pass through the extending portion. Therefore, it is possible to suppress the lines of magnetic force that leak from the magnetic circuit into the air.
  • the operating device 100 includes the magnet side yoke 51.
  • the operating device 100 may not include the magnet side yoke 51.
  • the opposing surfaces 72a and 51a of both yokes 51 and 72 are formed in the same shape and size. However, these opposing surfaces 72a and 51a may have different shapes or different sizes.
  • the length of one side of the yokes 51 and 72 having a rectangular shape is the same as the length Lmx between the outer edges of the magnet assembly.
  • the length of one side of both yokes 51 and 72 may be different from the lengths Lmx and Lmy between the outer edges.
  • the length of one side of both yokes 51 and 72 is made longer than the lengths Lmx and Lmy between the outer edges so that the entire assembled magnet is included in the projection range of both yokes 51 and 72. desirable.
  • the operation knob 70 is configured to be movable in each of the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the operation knob 70 may be configured to be rotatable about the z-axis in addition to the movement in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the coil side yoke 72 is structured to rotate together with the magnets 61 to 64, the area of the coil side yoke 72 can be expanded to include the rotational movement range of the coil side yoke 72 and the assembled magnet. Can be made unnecessary. Therefore, in the case where the operation knob 70 is configured to be rotatable, the effect that the enlargement of the operation device 100 can be suppressed is achieved.
  • each magnet 61 to 64 are formed in a square shape.
  • the shape of each magnet and the length of each side may be changed as appropriate.
  • each magnet may be formed in a rectangular shape.
  • Each side of each magnet may be slightly inclined with respect to each axial direction.
  • the corners of each magnet may be arcuate or chamfered as in the above embodiment.
  • each of the magnets 61 to 64 may be partially cut away in order to avoid interference with the brackets 71d and 71e, the housing, and the like.
  • the magnets 61 to 64 are held by the coil side yoke 72 so that the sides 69 of the opposing surfaces 68 are in contact with each other.
  • a slight gap may be formed between the arranged magnets.
  • the operation device 100 is mounted on the vehicle in a posture in which the direction of the operation plane OP defined by the operation knob 70 is along the horizontal direction of the vehicle.
  • the operating device 100 may be attached to the center console or the like of the vehicle in a posture in which the operating plane OP is inclined with respect to the horizontal direction of the vehicle.
  • the coils 41 to 44 are held on the circuit board 52.
  • the present disclosure is not limited to such a holding structure, and may be a structure in which the coils 41 to 44 are directly held by the housing 50, for example.
  • the functions provided by the operation control unit 33 and the reaction force control unit 37 may be provided by hardware and software different from those described above, or a combination thereof.
  • the function may be provided by an analog circuit that performs a predetermined function without depending on a program.
  • the present disclosure is applied to an operation device used in a display system mounted on a vehicle.
  • the operation device to which the present disclosure is applied can be adopted not only for vehicles but also for all display systems used for various transportation devices and various information terminals.
  • the magnets 61 to 64 are square when viewed from the z-axis direction, but may be rectangular.
  • the shape of the assembled magnet is square when viewed from the z-axis direction, but may be rectangular.
  • a combined magnet is formed by combining the four magnets 61 to 64.
  • the one magnet is magnetized so as to have the same arrangement of magnetic poles formed in the combined magnet when the four magnets 61 to 64 are combined.
  • the present disclosure is applied to the operation device 100 that operates the navigation device 20.
  • the present disclosure is not limited to the operation of the navigation device 20, and may be applied to the operation of other in-vehicle devices such as an audio device and an air conditioner.
  • the operating device 100 is installed in the center console, but the present disclosure is not limited to this.
  • the present disclosure is applicable to an operation device provided in a steering switch, a door, a rear seat, and the like provided in the steering.
  • the operation device 100 to which the present disclosure is applied can be applied not only to the vehicle but also to the entire operation system used for various transportation devices and various information terminals.

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Abstract

　操作装置は、磁石（６１～６４）と、コイル（４１～４４）と、操作部（７０）と、保持体（５０、５２）と、移動体（７１）と、コイル側ヨーク（５１）とを備える。前記保持体は前記コイルを保持する。前記移動体は、前記コイルとの間に所定の間隙が形成されるように前記磁石を保持しつつ、前記操作部に入力された操作力により、前記保持体に接触しながら前記保持体に対して相対移動する。前記コイル側ヨークは、前記磁石により生じた磁力線を前記コイルへ導くよう、前記コイルに対して前記磁石の反対側に配置される。前記コイル側ヨークは、前記磁石とともに移動するよう、前記移動体に保持される。

Description

操作装置 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１３年５月７日に出願された日本出願番号２０１３－９７８５３号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、操作力が入力される操作装置に関する。
　特許文献１には、操作力が入力される操作部に、アクチュエータによる作動力を付与することで、操作者に操作反力を感じさせるようにした操作装置が開示されている。このアクチュエータは、保持体に保持されるコイルと、移動体に保持される磁石とを有する。操作部に操作力が入力されると、コイルと磁石との離間距離を維持させたまま、移動体は保持体に対して接触しながら相対移動する。そして、コイルへの通電に伴い生じる電磁力を上記作動力として操作部に作用させる。また、コイル及び磁石は、磁気回路を形成する２枚のヨーク板の間に配置されており、これらのヨーク板は保持体に保持されている。
日本特許第３９９７８７２号公報
　特許文献１に係る操作装置は、上記の様に磁石を保持体に保持させ、コイルを移動体に保持させている。これに対し本発明者は、コイルを保持体に保持させ、磁石を移動体に保持させた操作装置について検討した。
　すると、磁石が移動体に保持される一方で、ヨーク板は保持体に保持されているので、ヨーク板と磁石の間に作用する磁気吸引力が、保持体と移動体とに跨って作用することとなる。つまり、上記磁気吸引力により移動体が保持体に押し付けられた状態となる。そのため、移動体が保持体に接触しながら相対移動する際に、移動体と保持体との間で生じる摩擦力が大きくなるので、操作部を操作する際の操作フィーリングが悪くなる。しかも、コイルへの通電状態に応じて磁気吸引力は変化するので、上記摩擦力も変化することとなり、操作フィーリングは益々悪くなる。
　本開示の目的は、操作フィーリングの向上を図った操作装置を提供することにある。
　本開示の一態様に係る操作装置は、磁石と、コイルと、操作部と、保持体と、移動体と、コイル側ヨークとを備える。前記コイルは、前記磁石により生じた磁力線の通過位置に配置される。前記操作部には、操作力が入力され、かつ前記コイルへの通電に伴い生じた電磁力が、操作反力として作用する。前記保持体は、前記コイルを保持する。前記移動体は、前記コイルとの間に所定の間隙が形成されるように前記磁石を保持しつつ、前記操作部に入力された操作力により、前記保持体に接触しながら前記保持体に対して相対移動する。前記コイル側ヨークは、前記磁石により生じた磁力線を前記コイルへ導くよう、前記コイルに対して前記磁石の反対側に配置される。前記コイル側ヨークは、前記磁石とともに移動するよう、前記移動体に保持されている。
　前記操作装置では、前記コイルに対して前記磁石の反対側に前記コイル側ヨークが配置されている。つまり、前記コイル側ヨークと前記磁石の間に前記コイルが配置されている。それでいて、前記コイル側ヨークは、前記磁石とともに移動するよう前記移動体に保持されている。そのため、前記コイル側ヨークと前記磁石の間に作用する磁気吸引力が、前記保持体と前記移動体とに跨って作用することを回避できる。つまり、上記磁気吸引力により前記移動体が前記保持体に押し付けられることを回避できる。そのため、前記移動体が前記保持体に接触しながら相対移動する際に、前記移動体と前記保持体との間で生じる摩擦力が大きくなることを回避できる。よって、前記操作部を操作する際の操作フィーリングが向上される。
　本開示における上記あるいは他の目的、構成、利点は、下記の図面を参照しながら、以下の詳細説明から、より明白となる。図面において、
図１は、本開示の第１実施形態に係る操作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。 図２は、第１実施形態に係る操作装置の、車室内での配置を説明するための図である。 図３は、第１実施形態に係る操作装置の断面図である。 図４は、第１実施形態に係る反力発生部をｚ方向から見た、コイル、磁石およびブラケットの位置関係を示す模式図である。 図５は、第１実施形態において、組磁石を前方向に移動させた場合における電磁力の変化を説明する模式図である。 図６は、本開示の第２実施形態に係る操作装置の断面図である。
　（第１実施形態）
　本実施形態による操作装置１００は、車両に搭載され、図１に示されるように、ナビゲーション装置２０等と共に表示システム１０を構成している。操作装置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Ｈの届き易い範囲に操作ノブ７０を露出させている。この操作ノブ７０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、車両のインスト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７０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。
　以上の操作装置１００及びナビゲーション装置２０の各構成を詳しく説明する。
　図１、２に示すように、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。
　操作装置１００は、図１に示すように、Controller Area Network（ＣＡＮ）バス９０、及び外部のバッテリ９５等と接続されている。ＣＡＮバス９０は、車両に搭載された複数の車載装置を相互に接続してなる車内通信ネットワークにおいて、各車載装置間でのデータの伝送に用いられる伝送路である。操作装置１００は、ＣＡＮ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ＣＡＮ通信可能とされている。つまり、ナビゲーション装置２０は、操作者の手元に配置された操作装置１００により遠隔操作される。
　操作装置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、これらの各構成の作動に必要な電力はバッテリ９５から供給される。
　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ＣＡＮ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ＣＡＮ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７０の位置を検出する。操作検出部３１は、検出した操作ノブ７０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７０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である。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がアイコンと重なる際に、操作反力を操作ノブ７０に印加することで、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７０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ＣＡＮバス９０に出力する。加えて操作制御部３３は、操作ノブ７０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。
　操作装置１００は、図３に示すように、上述した操作ノブ７０及びハウジング５０等によって機械的に構成されている。
　操作ノブ７０は、ハウジング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。操作ノブ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、ハウジング５０によって予め規定されている。操作ノブ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。
　ハウジング５０は、操作ノブ７０を相対移動可能に支持しつつ、回路基板５２等の各構成を収容する筐体である。回路基板５２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５０内に固定されている。回路基板５２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。
　次に、操作装置１００における反力発生部３９の構成を、図３～５に基づいてさらに説明する。
　反力発生部３９は、四つのコイル４１～４４、四つの磁石６１～６４、磁石側ヨーク５１、及びコイル側ヨーク７２等によって構成されている。各コイル４１～４４は、銅等の非磁性材料よりなる線材を巻線４９としてボビン４９ａに巻回しすることにより、形成されている。各巻線４９に印加される電流は、反力制御部３７によって巻線４９毎に個別に制御される。
　各コイル４１～４４は、巻線４９の巻回軸方向を、操作平面ＯＰと直交するｚ軸に沿わせた姿勢にて、回路基板５２に実装されている。各コイル４１～４４は、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに沿って巻線４９が延伸するような向きにて、回路基板５２に保持されている。
　以上の四つのコイル４１～４４は、『＋』字型に配置されている。詳記すると、一組のコイル４１、４３が、ｘ軸方向に間隔を開けて並んでいる。また、一組のコイル４２、４４が、ｙ軸方向に間隔を開けて並んでいる。こうした配置により、四つのコイル４１～４４によって四方を囲まれた中央領域４５が、形成されている（図４参照）。
　各磁石６１～６４は、ネオジウム磁石等であって、板状に形成されている。各磁石６１～６４は、各辺６９（図４参照）の長さが互いに等しい四辺形状であり、本実施形態では、実質的に正方形状に形成されている。各磁石６１～６４は、各辺６９の向きをｘ軸又はｙ軸に沿わせた姿勢にて、ノブベース７１に保持されている。
　四つの磁石６１～６４は、ｘ軸方向及びｙ軸方向にそれぞれ二つずつ配列されている。四つの磁石６１～６４は、ノブベース７１に保持された状態で回路基板５２側を向く対向面６８（図３参照）を、それぞれ有している。四つの磁石６１～６４の各対向面６８は、実質的に正方形状であって、平滑な平面とされている。各対向面６８は、四つのコイル４１～４４のうちの二つと、ｚ軸方向において対向している。
　磁石６１～６４の各々は、ｚ軸方向に着磁されており、一つの磁石における対向面６８とその反対側の面とでは極性が異なる。そして、各磁石６１～６４の対向面６８の極性、即ち、Ｎ極とＳ極という二つの磁極は、ｘ軸方向及びｙ軸方向の隣り合う磁石に対し互い違いとなっている。
　磁石側ヨーク５１及びコイル側ヨーク７２は、磁性材料によって、矩形の板状に形成されている。詳細には、これらのヨーク５１、７２は、凹凸を有していない平板形状である。磁石側ヨーク５１は、磁石６１～６４に対して操作ノブ７０の側に配置され、コイル側ヨーク７２は、コイル４１～４４に対して操作ノブ７０の反対側に配置されている。つまり、両ヨーク５１、７２の間に磁石６１～６４およびコイル４１～４４が位置するように、反力発生部３９は構成されている。
　磁石側ヨーク５１及びコイル側ヨーク７２は、磁石６１～６４により生じた磁力線の経路となる磁気回路の一部を形成する。これにより、磁気回路の外部へ漏れ出る磁力線の軽減が図られる。換言すれば、両ヨーク５１、７２間における磁力線の通過位置にコイル４１～４４は配置されており、これにより、磁力線がコイル４１～４４に集中することが図られている。
　コイル側ヨーク７２及び磁石側ヨーク５１のうち互いに対向する対向面７２ａ、５１ａは、形状及び大きさが同一である。そして、これらの対向面７２ａ、５１ａは、ｚ軸方向から見て外形が一致するように配置されている。また、四つの磁石６１～６４からなる一体物を組磁石と呼ぶ場合において、ｚ軸方向から見て、組磁石が対向面７２ａ、５１ａからはみ出ることのないように、対向面７２ａ、５１ａの大きさは設定されている。つまり、矩形形状である対向面７２ａ、５１ａの一辺の長さは、組磁石の外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙ（図４参照）以上に設定されている。図３に示す例では、対向面７２ａ、５１ａの一辺の長さは、組磁石の外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙと同一である。
　ハウジング５０は、四つのコイル４１～４４、コイル側ヨーク７２及び回路基板５２を内部に収容する本体部５０ａと、ノブベース７１を支持する支持部５０ｂとを有する。本体部５０ａはｚ軸方向に延びる筒形状であり、支持部５０ｂは、本体部５０ａのうち操作ノブ７０側の筒端部から筒の内側に延出する板形状である。本体部５０ａ及び支持部５０ｂは樹脂により一体に形成されている。
　回路基板５２は本体部５０ａに固定されており、コイル４１～４４は回路基板５２に実装されている。したがって、コイル４１～４４は回路基板５２を介して本体部５０ａに保持されていると言える。つまり、ハウジング５０及び回路基板５２は、コイル４１～４４を保持する「保持体」として機能する。
　本体部５０ａのうち操作ノブ７０の反対側の筒端部には、底蓋５３が取り付けられている。本体部５０ａのうち操作ノブ７０の側の筒端部には、ノブベース７１を覆うカバー５４が取り付けられている。したがって、ハウジング５０、底蓋５３、カバー５４及び回路基板５２は、インストルメントパネル内の所定位置に、変位不能の状態で固定されている。
　これに対しノブベース７１は、カバー５４の内部にて移動可能な状態で、ハウジング５０に保持されている。ノブベース７１は、四つの磁石６１～６４、磁石側ヨーク５１およびコイル側ヨーク７２を保持する。さらにノブベース７１には、操作ノブ７０が取り付けられている。したがって、ノブベース７１、磁石６１～６４及び両ヨーク５１、７２は、操作ノブ７０に操作力が入力されると、操作ノブ７０と一体となって移動する。つまり、ノブベース７１は、磁石６１～６４等を保持しつつ、ハウジング５０に接触しながらハウジング５０に対して相対移動する「移動体」として機能する。なお、操作ノブ７０は、操作者の操作力が入力される「操作部」として機能する。
　ノブベース７１は、以下に説明する保持部７１ａ、延出部７１ｂ、当接部７１ｃ及びブラケット７１ｄを有する。保持部７１ａは、磁石側ヨーク５１及び磁石６１～６４を内部に保持する筒形状である。延出部７１ｂは、保持部７１ａの筒端部から、操作平面ＯＰに対して平行に延びる板形状である。当接部７１ｃは、延出部７１ｂの延出端部からハウジング５０に向けて突出するピン形状である。当接部７１ｃは、延出部７１ｂの３箇所以上に設けられている。図３に示す例では、矩形形状である延出部７１ｂの４隅の各々に当接部７１ｃは設けられている。
　ここで、ハウジング５０の支持部５０ｂは、操作平面ＯＰに対して平行に拡がるスライド接触面５０ｃを形成している。そして、先述した複数の当接部７１ｃは、スライド接触面５０ｃに当接する。この当接により、ノブベース７１は、操作平面ＯＰ方向に移動可能な状態でハウジング５０に支持される。
　ブラケット７１ｄは、組磁石の外縁に沿ってｚ軸方向に延びる形状であり、図４の例では組磁石の４隅の各々に設けられている。ブラケット７１ｄは、ハウジング５０及び回路基板５２の各々に形成された開口部５０ｄ、５２ａを貫通するように配置されている。ブラケット７１ｄの先端にはコイル側ヨーク７２が取り付けられている。なお、コイル側ヨーク７２は、回路基板５２に対して各コイル４１～４４の反対側に配置されている。
　なお、保持部７１ａ、延出部７１ｂ及び当接部７１ｃは、一体に形成されるように樹脂成形されている。ブラケット７１ｄは、樹脂等の非磁性材料で形成されており、延出部７１ｂに取り付けられている。
　次に、以上の構成による反力発生部３９が、操作ノブ７０に印加する操作反力を発生させる原理について説明する。
　まず、図４に示すように、組磁石が操作ノブ７０と共に基準位置に帰着している状態において、ｘ軸方向の操作反力を発生させる場合の例について説明する。この場合、ｙ軸方向に並ぶ各コイル４２、４４に、反力制御部３７によって電流が印加される。コイル４４には、コイル側ヨーク７２から磁石側ヨーク５１に向かう方向の上面視において、時計回りの電流が流れる。対して、コイル４２には、コイル４４とは逆回りとなる反時計回りの電流が流れる。
　以上の電流により、コイル４４の巻線４９において、ｘ軸方向に延伸し、且つ、ｚ軸方向において磁石６１と重なる部分には、ｙ軸に沿ってコイル４４からコイル４２へと向かう方向（以下、「後方向」という）の電磁力Ｆｙ１が発生する。また、コイル４４の巻線４９において、ｘ軸方向に延伸し、且つ、ｚ軸方向において磁石６４と重なる部分には、ｙ軸に沿ってコイル４２からコイル４４へと向かう方向（以下、「前方向」という）の電磁力Ｆｙ２が発生する。同様に、コイル４２の巻線４９において、ｘ軸方向に延伸し、且つ、各磁石６２、６３とｚ軸方向において重なる部分には、後方向及び前方向の電磁力Ｆｙ３、Ｆｙ４がそれぞれ発生する。これらｙ軸方向の電磁力Ｆｙ１、Ｆｙ３及び電磁力Ｆｙ２、Ｆｙ４は、互いに打ち消しあう。
　一方で、コイル４４の巻線４９において、ｙ軸方向に延伸し、且つ、ｚ軸方向において各磁石６１、６４と重なる部分には、ｘ軸に沿ってコイル４１からコイル４３へと向かう方向（以下、「左方向」という）の電磁力Ｆｘ１、Ｆｘ２が発生する。同様に、コイル４２の巻線４９において、ｙ軸方向に延伸し、且つ、各磁石６２、６３とｚ軸方向において重なる部分には、左方向の電磁力Ｆｘ３、Ｆｘ４が発生する。反力発生部３９は、これらの電磁力Ｆｘ１～Ｆｘ４を、ｘ軸方向の操作反力として、操作ノブ７０に作用させることができる。
　同様の技術思想に基づき、ｙ軸方向の操作反力を発生させる場合には、コイル４１には反時計回りの電流を印加し、コイル４３には時計回りの電流を印加するよう、反力制御部３７が電流制御すればよい。また、以上の反力発生部３９では、反力制御部３７から各コイル４１～４４に印加される電流の大きさが制御されることにより、各軸方向における操作反力の大きさが調整される。加えて、各コイル４１～４４に印加される電流の向きが変更されることにより、組磁石に作用する操作反力の方向が入れ替わる。
　ここまで説明した反力発生部３９において、所定の操作反力を発生させるためには、各コイル４１～４４の各巻線４９は、予め規定された長さ以上、ｚ軸方向において組磁石と重なっている必要がある。具体的に、所定のｘ軸方向の電磁力Ｆｘ１～Ｆｘ４を発生させるためには、各コイル４２、４４の各巻線４９においてｙ軸方向に延伸する部分は、予め規定された長さ以上、組磁石と重なっている必要がある。そのため、組磁石が基準位置にある状態にて、これら巻線４９のｙ軸方向に延伸する部分につき、組磁石と重なる範囲の長さ（以下、「ｙ軸方向の有効長さ」という）Ｌｅｙが、予め規定されている。同様に、所定のｙ軸方向の電磁力Ｆｙ１～Ｆｙ４を発生させるためには、ｘ軸方向の有効長さＬｅｘが予め規定されている。
　以上の各軸方向の各有効長さＬｅｘ、Ｌｅｙは、操作ノブ７０の移動によって組磁石が基準位置から移動した場合でも、維持され得る。こうした各有効長さＬｅｘ、Ｌｅｙを維持するための反力発生部３９の構成について、以下説明する。
　組磁石において、並列された各対向面６８（図３参照）にて隣接する各辺６９同士は、隙間を開けることなく、互いに接している。この組磁石において、ｘ軸方向の外縁間の長さＬｍｘは、ｘ軸方向に並ぶ一組のコイル４１、４３における外縁４６ａ間の長さＬｃｘよりも、短くされている。加えて、組磁石におけるｙ軸方向の外縁間の長さＬｍｙは、ｙ軸方向に並ぶ一組のコイル４２、４４におけるｙ軸方向の外縁４７ａ間の長さＬｃｙよりも、短くされている。こうした構成により、組磁石は、操作ノブ７０に保持されて、四つのコイル４１～４４の各外縁４６ａ、４７ａによって囲まれた範囲内を、移動することができる。
　以上の反力発生部３９において、図５に示すように、組磁石を前方向に移動させた場合の例について説明する。この場合、移動方向の後側（後方向）に位置する各磁石６２、６３の各対向面６８と、移動方向の後側に位置するコイル４２とが重なる範囲は、小さくなる。故に、コイル４２におけるｙ軸方向の有効長さＬｅｙは、減少する。しかし、移動方向の前側（前方向）に位置する各磁石６４、６１の各対向面６８と、移動方向の前側に位置するコイル４４との重なる範囲は、大きくなる。故に、コイル４４におけるｙ軸方向の有効長さＬｅｙは、増加する。以上のように、各コイル４２、４４におけるｙ軸方向の有効長さＬｅｙの総和は、ｙ軸方向に組磁石が移動した場合でも、維持される。よって、発生可能なｘ軸方向の電磁力Ｆｘ１～Ｆｘ４は、維持され得る。
　ここまで説明した本実施形態では、ノブベース７１側に固定された組磁石が、ハウジング５０側に固定された各コイル４１～４４に対して相対移動する。さて、このような本実施形態の構造に反して、ノブベース７１側にコイル４１～４４を固定し、ハウジング５０側に組磁石を固定した場合には、次の問題が生じる。すなわち、コイル４１～４４の移動範囲全体に亘って組磁石を配置する必要が生じるため、組磁石のｘ軸及びｙ軸方向の面積を大きくする必要が生じ、操作装置１００の大型化を招く。これに対し本実施形態では、組磁石を移動させる構造であるため、組磁石の小型化を図ることができる。
　しかも、上述したように、組磁石の移動位置に拘わらず、各有効長さＬｅｘ、Ｌｅｙが維持されるように構成されている。そのため、組磁石を移動させる構造を採用しつつも、組磁石の移動位置に拘わらず発生可能な電磁力Ｆｙ１～Ｆｙ４、Ｆｘ１～Ｆｘ４の強さを確保できる。したがって、個々の磁石６１～６４を小型化したうえで、発生可能な電磁力を確保した操作装置１００が、実現される。
　また、上述したように本実施形態に反してコイル４１～４４を移動させる構造にすると、コイル４１～４４と回路基板５２とを接続する配線は、コイル４１～４４が移動する度に曲げ変形することとなる。よって、配線の耐久性が懸念されるようになる。これに対し本実施形態では、配線が不要な組磁石を移動させる構造を採用しているので、コイル４１～４４の移動に伴い生じる配線の曲げ変形が無くなる。よって、上述した配線の耐久性の懸念を解消できる。
　そして、本実施形態では、このように組磁石を移動させる構造を採用しつつ、コイル側ヨーク７２は、組磁石とともに移動するようノブベース７１に保持されている。そのため、コイル側ヨーク７２と磁石６１～６４の間に作用する磁気吸引力が、ハウジング５０とノブベース７１とに跨って作用することを回避できる。つまり、上記磁気吸引力により、当接部７１ｃがスライド接触面５０ｃに押し付けられることを回避できる。そのため、スライド接触面５０ｃに当接部７１ｃが接触しながら相対移動する際に、スライド接触面５０ｃと当接部７１ｃとの間で生じる摩擦力が大きくなることを回避できる。よって、操作ノブ７０を操作する際の操作フィーリングが悪くなることを回避でき、操作フィーリングの向上を図ることができる。
　加えて本実施形態では、磁石側ヨーク５１は、コイル側ヨーク７２及び組磁石とともに移動するようノブベース７１に保持されている。そのため、両ヨーク５１、７２の対向面７２ａ、５１ａは一対となって移動することになるので、両ヨーク５１、７２の小型化を図ることができる。
　特に本実施形態では、コイル側ヨーク７２及び磁石側ヨーク５１のうち互いに対向する対向面７２ａ、５１ａは、形状及び大きさが同一である。よって、磁気回路の外部へ漏れ出る磁力線の増大を招くことなく、両ヨーク５１、７２の小型化を促進できる。
　本実施形態では、コイル側ヨーク７２及び磁石側ヨーク５１は、ノブベース７１が移動する仮想の操作平面ＯＰに対して平行に拡がる板形状である。これによると、両対向面５１ａ、７２ａのうち一方の対向面５１ａから出た磁力線は、他方の対向面７２ａに入る。また、他方の対向面７２ａに係るヨーク７２の非対向面側から出た磁力線は、一方の対向面５１ａに係るヨーク５１の非対向面側に入る。要するに、例えば磁石側ヨーク５１の対向面５１ａ、コイル側ヨーク７２の対向面７２ａ、コイル側ヨーク７２の非対向面、磁石側ヨーク５１の非対向面の順に磁力線がループするよう、磁気回路が形成されている。
　ここで、本実施形態に反して、ｚ軸方向に延びる形状の延出部を両ヨーク５１、７２に備えさせると、両ヨーク５１、７２の非対向面の間を通る磁力線が、上記延出部を通るようになる。そのため、上記非対向面間にて空中に放出されて磁力線が磁気回路から漏れ出ることを抑制できるようになる。しかし、両対向面５１ａ、７２ａの間を通っていた磁力線の一部が、上記延出部をショートカットするようになり、両対向面５１ａ、７２ａ間に位置するコイル４１～４４を通過する磁力線の密度が低くなる、といった懸念が生じるようになる。
　そのため、上記延出部を備えさせる場合には、ｘｙ平面上においてコイル４１～４４から十分に離して延出部を配置することが要求される。しかしながら、両ヨーク５１、７２を磁石６１～６４とともに移動させる構造を採用する場合、コイル４１～４４から十分に離して延出部を配置すると、両ヨーク５１、７２のｘｙ平面上における移動範囲が極めて大きくなってしまう。
　以上の点を鑑み、本実施形態では、両ヨーク５１、７２を操作平面ＯＰに対して平行に拡がる板形状にしており、上記延出部は廃止されている。したがって、両ヨーク５１、７２を磁石６１～６４とともに移動させる構造を採用しつつも、両ヨーク５１、７２のｘｙ平面上における移動範囲が大きくなることを抑制できる。
　（第２実施形態）
　上記第１実施形態に係る操作装置１００では、コイル側ヨーク７２の外縁がブラケット７１ｄにより保持されている。これに対し、本実施形態に係る操作装置１００Ａでは、図６に示すように、コイル側ヨーク７２の中心部分がブラケット７１ｅにより保持されている。
　ブラケット７１ｅは、組磁石の中心に位置しており、ハウジング５０及び回路基板５２の各々に形成された開口部５０ｄ、５２ｂを貫通するように配置されている。ブラケット７１ｅの一端は、ノブベース７１または磁石６１～６４に組み付けられており、ブラケット７１ｅの他端は、コイル側ヨーク７２に取り付けられている。
　（他の実施形態）
　以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。例えば、上記第１実施形態では、両ヨーク５１、７２は凹凸を有しない平板形状である。これに対し、ｚ軸方向に延びる形状の延出部を両ヨーク５１、７２の少なくとも一方に備えさせてもよい。これによれば、両ヨーク５１、７２の非対向面の間を通る磁力線が、上記延出部を通るようになる。よって、磁気回路から空気中へ漏れ出る磁力線を抑制できる。
　上記実施形態では、操作装置１００は磁石側ヨーク５１を備えている。これに対し、コイル側ヨーク７２さえ備えていれば、操作装置１００は磁石側ヨーク５１を備えていなくてもよい。
　上記実施形態では、両ヨーク５１、７２の対向面７２ａ、５１ａは、形状及び大きさが同一に形成されている。しかし、これらの対向面７２ａ、５１ａは、互いに異なる形状であってもよいし、互いに異なる大きさであってもよい。
　上記実施形態では、矩形形状である両ヨーク５１、７２の一辺の長さは、組磁石の外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙと同一である。これに対し、両ヨーク５１、７２の一辺の長さは、上記外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙと異なっていてもよい。但し、両ヨーク５１、７２の一辺の長さを、上記外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙより長くして、両ヨーク５１、７２の投影範囲内に組磁石の全体が含まれるように構成することが望ましい。
　上記実施形態では、操作ノブ７０はｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに移動可能に構成されている。これに対し、操作ノブ７０は、ｘ軸方向及びｙ軸方向への移動に加え、ｚ軸回りに回転可能に構成してもよい。この場合であっても、コイル側ヨーク７２は、磁石６１～６４とともに回転する構造であるため、コイル側ヨーク７２および組磁石の回転移動範囲を含むようにコイル側ヨーク７２の面積を拡大することを不要にできる。よって、操作ノブ７０を回転可能に構成した場合において、操作装置１００の大型化を抑制できる効果が奏される。
　上記実施形態において、各磁石６１～６４は、正方形状に形成されていた。しかし、各磁石の形状及び各辺の長さは、適宜変更されてよい。例えば各磁石は、長方形状に形成されていてもよい。また、各磁石の各辺は、各軸方向に対し僅かに傾斜していてもよい。加えて、各磁石の角部分は、上記実施形態のように、円弧状にされていてもよく、又は面取りされていてもよい。さらに、各磁石６１～６４は、ブラケット７１ｄ、７１ｅやハウジング等との干渉を回避するため、部分的に切り欠かれていてもよい。
　上記実施形態では、各対向面６８の各辺６９同士が接するように、各磁石６１～６４は、コイル側ヨーク７２に保持されていた。しかし、配列された各磁石の間に、僅かな間隙が形成されていてもよい。
　上記実施形態では、操作ノブ７０に規定される操作平面ＯＰの方向が車両の水平方向に沿う姿勢にて、操作装置１００は、車両に搭載されていた。しかし、操作平面ＯＰが車両の水平方向に対し傾斜した姿勢にて、操作装置１００は、車両のセンターコンソール等に取り付けられていてもよい。
　上記実施形態において、各コイル４１～４４は、回路基板５２に保持されていた。しかし、本開示はこのような保持構造に限定されるものではなく、例えば、各コイル４１～４４がハウジング５０に直接保持される構造であってもよい。
　上記実施形態において、操作制御部３３及び反力制御部３７によって提供されていた機能は、上述のものとは異なるハードウェア及びソフトウェア、或いはこれらの組み合わせによって提供されてよい。例えば、プログラムによらないで所定の機能を果たすアナログ回路によって、これの機能が提供されていてもよい。
　上記実施形態では、車両に搭載される表示システムに用いられる操作装置に、本開示を適用した例を説明した。しかし、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表示システム全般に、本開示を適用された操作装置は、採用可能である。
　上記実施形態では、ｚ軸方向から見て各磁石６１～６４の形状は正方形であるが、長方形であってもよい。また、上記実施形態では、ｚ軸方向から見て組磁石の形状は正方形であるが、長方形であってもよい。
　上記実施形態では、四つの磁石６１～６４を組み合わせることにより、組磁石が形成されていた。これに対し、以下に説明する一つの磁石で、上記組磁石と同様の磁極を形成するように構成してもよい。上記一つの磁石は、四つの磁石６１～６４を組み合わせた場合に組磁石に形成される磁極の配置と同じになるように着磁されている。
　上記実施形態では、ナビゲーション装置２０を操作する操作装置１００に本開示を適用している。しかし、本開示はナビゲーション装置２０の操作に限定されるものではなく、例えばオーディオ装置や空調装置等、他の車載装置の操作に適用されてもよい。
　上記実施形態では、操作装置１００がセンターコンソールに設置されているが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、ステアリングに設けられたステアリングスイッチ、ドア、後部座席等に設けられた操作装置に、本開示は適用可能である。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、本開示を適用した操作装置１００は採用可能である。

Claims (4)

  1. 　磁石（６１～６４）と、
    　前記磁石により生じた磁力線の通過位置に配置されたコイル（４１～４４）と、
    　操作力が入力され、かつ前記コイルへの通電に伴い生じた電磁力が、操作反力として作用する操作部（７０）と、
    　前記コイルを保持する保持体（５０、５２）と、
    　前記コイルとの間に所定の間隙が形成されるように前記磁石を保持しつつ、前記操作部に入力された操作力により、前記保持体に接触しながら前記保持体に対して相対移動する移動体（７１）と、
    　前記磁石により生じた磁力線を前記コイルへ導くよう、前記コイルに対して前記磁石の反対側に配置されるコイル側ヨーク（５１）と、
    を備え、
    　前記コイル側ヨークは、前記磁石とともに移動するよう、前記移動体に保持されている操作装置。
  2. 　前記磁石に対して前記コイルの反対側に配置され、前記コイル側ヨークとの間で磁気回路を形成する磁石側ヨーク（７２）をさらに備え、
    　前記磁石側ヨークは、前記磁石及び前記コイル側ヨークとともに移動するよう、前記移動体に保持されている請求項１に記載の操作装置。
  3. 　前記コイル側ヨーク及び前記磁石側ヨークのうち互いに対向する面（７２ａ、５１ａ）の各々は、形状及び大きさが同一である請求項２に記載の操作装置。
  4. 　前記コイル側ヨーク及び前記磁石側ヨークは、前記移動体が移動する仮想の操作平面（ＯＰ）に対して平行に拡がる板形状である請求項２または３に記載の操作装置。
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