JP2008098043A

JP2008098043A - 複合操作型入力装置

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Publication number: JP2008098043A
Application number: JP2006280101A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Ogasawara; 秀則小笠原
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: JP4713436B2

Abstract

【課題】揺動操作時に明確なクリック感を得ることができる複合操作型入力装置を提供する。
【解決手段】ホルダ７に上面を開口した有底状の収納部７ａを設け、この収納部７ａの内部に回転可能に軸支した回転操作体１の一部を収納部７ａの上面から突出させる。ホルダ７に収納部７ａを介して互いに逆方向外側へ延びる一対の軸部７ｂ，７ｃを突設し、これら両軸部７ｂ，７ｃを通る直線を揺動中心軸Ｐとしてホルダ７を揺動可能に支持すると共に、収納部７ａの底面中央に形成した凹状カム部２３と該凹状カム部２３に弾接する基台４側の弾接部材（駆動受体８とスプリング９）とでクリック機構を構成し、このクリック機構によってホルダ７を揺動方向の中立位置に自動復帰させるようにした。
【選択図】図６

Description

本発明は、少なくとも回転操作と揺動操作が可能な複合操作型入力装置に関するものである。

従来より、ホイール形状の回転操作体を箱型形状のホルダに回転可能に軸支し、このホルダを支持部材によって揺動可能に支持するようにした複合操作型入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる複合操作型入力装置において、回転操作体の上部を除く大部分はホルダに設けられた有底状の収納部内に収納されており、この収納部から突出する回転操作体の外周面がユーザの手指等で回転操作されるようになっている。回転操作体は収納部を短手方向に貫通する回転軸によってホルダに軸支されており、この回転軸の一端には回転操作体の回転検出手段であるロータリエンコーダが連結されている。ホルダの外壁面には回転操作体の回転軸と直交する方向に延びる一対の軸部が突設されており、ホルダはこれら両軸部の軸心を通る直線を揺動中心軸として支持部材の軸受部に支承されている。一方の軸部の先端にはＬ字状の揺動体が連結されており、この揺動体の下端に取り付けられた永久磁石と支持部材上に実装されたホールセンサとによってホルダの揺動検出手段が構成されている。また、ホルダは支持部材に片持ち状に支持された線ばねを復帰手段として揺動方向の中立位置に保持されており、この線ばねの自由端は永久磁石の上面中央を通って揺動体に係止されている。

このように概略構成された複合操作型入力装置では、ホルダの収納部から突出する回転操作体の外周面をユーザの手指等で回転操作すると、該回転操作体の回転量や回転方向が回転検出手段であるロータリエンコーダによって検出される。一方、ユーザが回転操作体の外周面を回転方向と直交する方向へ揺動操作すると、ホルダが回転操作体と一体的に揺動中心軸の回りを左右方向に回動し、それに伴って回動する揺動体の永久磁石と支持部材上のホールセンサとの相対位置が変化するため、ホルダの揺動方向が揺動検出手段によって検出される。また、かかるホルダの揺動操作に伴って線ばねが揺動体の回動方向へ弾性変形するため、ユーザによる揺動方向への操作力が除去されると、ホルダは線ばねの弾性復帰力によって揺動方向の中立位置に自動復帰される。
実用新案登録第３１０９１６７号

前述した従来の複合操作型入力装置では、ホルダを中立位置に自動復帰させる復帰手段として線ばねを用いているため、ホルダの揺動操作時にクリック感は生起されないが、ホルダの揺動操作時にクリック感を生起させるクリック機構が付設されていれば、ユーザがホルダをブラインドタッチで揺動操作することができて好ましいものとなる。このようなクリック機構を前述した従来の複合操作型入力装置に付設する場合、例えば、ホルダの軸部の先端に下面に凹状カム部を有する駆動体を連結すると共に、この凹状カム部に弾接する弾接部材を支持部材側に配置することが考えられるが、この場合、揺動操作力が作用する回転操作体の外周面からクリック機構に至る揺動中心軸方向の距離が長くなるため、揺動操作時にホルダの軸部や駆動体にねじれが発生しやすくなる。その結果、クリック機構の動作タイミングに若干の遅れが出てしまい、切れ味の良い明確なクリック感を得ることができなくなる、という問題が予測される。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、揺動操作時に明確なクリック感を得ることができる複合操作型入力装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の複合操作型入力装置では、対向する位置に一対の被支持部を有すると共に、これら両被支持部間に上面を開口した有底状の収納部が設けられているホルダと、前記収納部の内部に回転可能に軸支されて該収納部から一部を露出する回転操作体と、前記両軸部の軸心を通る直線を揺動中心軸として前記ホルダを揺動可能に支持する支持部材と、前記ホルダの揺動動作を検出する揺動検出手段と、前記回転操作体の回転動作を検出する回転検出手段と、前記ホルダを揺動方向の中立位置に自動復帰させる復帰手段とを備え、前記復帰手段が凹状カム部と該凹状カム部に弾接する弾接部材とで構成されたクリック機構からなり、前記収納部の底板と該底板に対向する前記支持部材とのうち、いずれか一方に前記凹状カム部を設けると共にいずれか他方に前記弾接部材を設ける構成とした。

このように構成された複合操作型入力装置によれば、揺動中心軸に沿う方向における回転操作体の中心からクリック機構までの距離が短くなるため、ホルダの収納部から露出する回転操作体の外周面に揺動操作力が作用したとき、この揺動操作力はホルダのねじれをほとんど伴うことなくクリック機構に伝達される。したがって、クリック機構に大きな動作タイミングの遅れは発生せず、切れ味の良い明確なクリック感を得ることができる。

上記の構成において、クリック機構を構成する凹状カム部または弾接部材の配置位置はホルダの収納部の底板であればどこでも良いが、これら凹状カム部と弾接部材とがホルダの揺動中心軸に直交して回転操作体の中心を通る鉛直線上に配置されていると、揺動中心軸に沿う方向における回転操作体の中心からクリック機構までの距離がゼロとなり、ホルダのねじれや動作タイミングの遅れがほぼ発生しなくなるため、より明確なクリック感を得ることができて好ましい。

本発明の複合操作型入力装置は、ホルダが有する収納部の底板にクリック機構の構成部材である凹状カム部または弾接部材を設けてあり、ホルダの揺動中心軸に沿う方向における回転操作体の中心からクリック機構までの距離が短くなるため、ホルダの収納部から露出する回転操作体の外周面に揺動操作力が作用したとき、この揺動操作力はホルダのねじれをほとんど伴うことなくクリック機構に伝達される。したがって、ホルダの揺動操作時にクリック機構に大きな動作タイミングの遅れは発生せず、切れ味の良い明確なクリック感を得ることができる。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る複合操作型入力装置の斜視図、図２は該入力装置の分解斜視図、図３は図１の入力装置からケーシングを取り除いて示す斜視図、図４は図３の反対側から見た斜視図、図５は該入力装置に備えられるホルダとクリック機構を下方から見た斜視図、図６は該入力装置の長手方向に沿う断面図、図７は該入力装置の短手方向に沿う断面図、図８は該入力装置が装着されたステアリングホイールの一部を示す正面図である。

本実施形態例に係る複合操作型入力装置は、例えばエアコンの風量風向調整やオーディオ機器の音量音質調整等の入力手段として用いられるものであり、図８に示すように、自動車のステアリングホイール５０のスポーク部５１の内部に装着されている。スポーク部５１には複合操作型入力装置を覆う化粧板５２が取り付けられており、この化粧板５２から複合操作型入力装置の回転操作体１や複数の操作キー２の上端が露出してユーザ（運転者）の手指で操作できるようになっている。

図１〜図７に示すように、この複合操作型入力装置は、下面を開放した中空構造のケーシング３と、ケーシング３の下面を塞ぐ基台４と、基台４上に載置された回路基板５と、回路基板５上に載置されたラバーコンタクト６と、ケーシング３の内部に揺動可能に収納されたホルダ７と、ホルダ７に回転可能に軸支されたホイール形状の回転操作体１等を備えており、ケーシング３と基台４はスナップ結合等の固定手段を用いて一体化されている。

ケーシング３は合成樹脂の成形品からなり、その上面には１つの開口部３ａと複数のガイド孔３ｂが設けられている。図１に示すように、開口部３ａからは回転操作体１の上部が突出しており、各ガイド孔３ｂにはそれぞれ操作キー２（図８参照）が昇降可能に支持されている。基台４も合成樹脂の成形品からなり、その内底面には上面を開放した保持筒４ａが立設されている。この保持筒４ａには上端に駆動ピン８ａを有する駆動受体８が挿入・保持されており、この駆動受体８はスプリング９の弾発力によって上方へ付勢されている。これら駆動受体８とスプリング９はクリック機構の一部をなす弾接部材であり、後述するように、クリック機構の他部はホルダ７の底面に凹状カム部２３として形成されている（図５参照）。

回路基板５は基台４上にねじ止めされており、その中央部には逃げ孔５ａが穿設されている。回路基板５上には一対のフォトインタラプタ１０が実装されており、これらフォトインタラプタ１０の間には所定の間隔が確保されている。両フォトインタラプタ１０は図示せぬ発光素子と受光素子を有する光検出素子であり、これら発光素子と受光素子は凹溝１０ａを介して対向配置されている。また、回路基板５上にはプッシュスイッチ１１が実装されており、これらプッシュスイッチ１１と両フォトインタラプタ１０は逃げ孔５ａを介して対向する位置にある。基台４上に載置されたラバーコンタクト６の中央部には回路基板５の逃げ孔５ａと同形状の逃げ孔６ａが穿設されており、これら逃げ孔５ａ，６ａはホルダ７の移動を許容するスペースとして機能する。ラバーコンタクト６には一対の透孔６ｂ，６ｃが穿設されており、回路基板５上の両フォトインタラプタ１０とプッシュスイッチ１１はこれら透孔６ｂ，６ｃ内に露出している（図７参照）。また、ラバーコンタクト６には複数の膨出部６ｄが一体形成されており、前述した各操作キー２の下端はこれら膨出部６ｄの上面に対向している。なお、図示省略されているが、各膨出部６ｄの内底面には可動接点が形成されると共に、回路基板５上の対向する位置には複数組の固定接点が形成されており、これら可動接点と固定接点の組によって操作キー２の押圧操作を検出する押圧スイッチが構成されている。

ホルダ７は合成樹脂の成形品からなり、このホルダ７には上面を開口した有底状の収納部７ａが設けられている。収納部７ａの内部には回転操作体１の大部分が収納されており、この回転操作体１の中心部には支軸１２が係合状態で挿通されている。図６に示すように、この支軸１２は収納部７ａの長手方向に沿う両側壁に軸支されており、回転操作体１は支軸１２の軸心を通る直線を回転軸Ｑとしてホルダ７に回転可能に支持されている。支軸１２の一端には大径鍔部１２ａが設けられており、この大径鍔部１２ａの外周面には多数の凹凸が交互に形成されている。図４と図６に示すように、ホルダ７の外側面には保持部７ｆが形成されており、この保持部７ｆの内部にスプリング２４と駆動受体２５が収納されている。駆動受体２５はスプリング２４の弾発力を受けて大径鍔部１２ａの外周面に圧接されており、回転操作体１と一体的に支軸１２が回転すると、駆動受体２５が大径鍔部１２ａの凹凸に係脱してクリック感が生起されるようになっている。

ホルダ７には上部カバー１３と側部カバー１４がスナップ結合等を用いて取り付けられており、収納部７ａの上端から突出した回転操作体１の外周面は上部カバー１３の開口１３ａ内に露出している。また、側部カバー１４とこれに対向するホルダ７の側面との間にコード板１５が軸支されており、このコード板１５は支軸１２の他端にねじ止めされた歯車１６に噛合している。これにより、回転操作体１の回転が支軸１２から歯車１６を介してコード板１５に伝達される。さらに、ホルダ７の下面にはサブ基板１７が固定されており、このサブ基板１７上には一対のフォトインタラプタ１８が実装されている。両フォトインタラプタ１８も図示せぬ発光素子と受光素子を有する光検出素子であり、これら発光素子と受光素子は凹溝１８ａを介して対向配置されている。コード板１６は周縁部に４つの切欠きを有する十字状に形成されており、該コード板１６の周縁部が両フォトインタラプタ１８の凹溝１８ａ内を回転することにより、両フォトインタラプタ１８から互いの位相を異にする信号が出力される。すなわち、これらコード板１６と両フォトインタラプタ１８とによって回転操作体１の回転量や回転方向を検出する回転検出手段が構成されている。

図７に示すように、ホルダ７は互いに逆方向外側へ突出する第１の軸部７ｂと第２の軸部７ｃ（対向する位置に設けられた一対の被支持部に相当）とを有し、これら両軸部７ｂ，７ｃは収納部７ａの短手方向に沿う両側壁に突設されている。すなわち、第１および第２の軸部７ｂ，７ｃは前述した回転操作体１の回転軸Ｑに対して直交する線上で互いに逆方向へ突出している。第１の軸部７ｂの先端部は球状に形成されており、該第１の軸部７ｂの先端部はケーシング３の内壁上面に形成された球状受部３ｃと止め板１９とで挟持されている。この止め板１９はケーシング３の側壁に穿設された貫通孔３ｄから球状受部３ｃの下方まで挿入された後、ねじ２０を用いてケーシング３の外壁面に取り付けられている。一方、第２の軸部７ｃは円柱状に形成されており、該第２の軸部７ｃの先端部はケーシング３の内壁に形成された軸受凹部３ｅの上面に支持されている。これにより、ホルダ７は第１および第２の軸部７ｂ，７ｃの軸心を通る直線を揺動中心軸Ｐとしてケーシング３に揺動可能に支持されると共に、第１の軸部７ｂを支点として第２の軸部７ｃが軸受凹部３ｅ内を矢印Ｂ方向へ回動できるようになっている。また、ホルダ７には第２の軸部７ｃの下方に位置する駆動部７ｄが突設されており、この駆動部７ｄの下面は前述したプッシュスイッチ１１のアクチュエータに当接している（図４参照）。図示せぬが、プッシュスイッチ１１には自身のアクチュエータを上方へ付勢する復帰ばねが内蔵されており、この復帰ばねの弾発力によって第２の軸部７ｃは軸受凹部３ｅの上面に圧接されている。すなわち、プッシュスイッチ１１はホルダ７の矢印Ｂ方向への回動を検出する押圧検出手段であると共に、ホルダ７を押圧前の元位置に復帰させる復帰手段としても機能している。

ホルダ７の外側面下部には第１の軸部７ｂの下方に位置する支持突起７ｅが形成されており、この支持突起７ｅに被検出体としての遮光板２１がねじ２２を用いて取り付けられている。遮光板２１は第１の軸部７ｂの球状の先端部よりも収納部７ａの中心寄りの位置に取り付けられており、ホルダ７と遮光板２１は揺動中心軸Ｐの回りを一体的に揺動する。遮光板２１の下端部は前述した両フォトインタラプタ１０の凹溝１０ａ内を揺動し、それに伴って両フォトインタラプタ１０からオン／オフの切り替え信号が出力される。すなわち、これら遮光板２１と両フォトインタラプタ１０によってホルダ７の揺動方向を検出する揺動検出手段が構成されている。

図５に示すように、ホルダ７の底面には凹状カム部２３が形成されており、前述したように、この凹状カム部２３と基台４側に保持された弾接部材（駆動受体８とスプリング９）とによってクリック機構が構成されている。このクリック機構は、ホルダ７の揺動操作時にクリック感を生起させる機能を有するものであるが、ホルダ７を揺動方向の中立位置に自動復帰させる復帰手段としても機能している。凹状カム部２３は中央の凹部２３ａを境に斜め下方へ拡がる一対の傾斜面２３ｂを有しており、凹部２３ａはホルダ７の揺動中心軸Ｐと平行に延びている。図６と図７に示すように、凹状カム部２３は回転操作体１の回転軸Ｑとホルダ７の揺動中心軸Ｐに対してそれぞれ直交する直線、すなわち、回転操作体１の中心と収納部７ａの底面を通る鉛直線Ｒ上に形成されており、このような凹状カム部２３に対して駆動受体８の駆動ピン８ａがスプリング９の弾発力を受けて圧接されている。

このように構成された複合操作型入力装置では、化粧板５２から露出する各操作キー２の上面をユーザが親指等で押圧操作すると、押圧された操作キー２がケーシング３のガイド孔３ｂに沿って下降するため、該操作キー２の下方に位置するラバーコンタクト６の膨出部６ｄが座屈して押圧スイッチがオン動作される。そして、操作キー２に対する上記押圧力を除去すると、ラバーコンタクト６の膨出部６ｄが自身の弾性によって元の姿勢に復帰するため、操作キー２がガイド孔３ｂに沿って上昇すると共に、押圧スイッチがオンからオフへと切り替わる。

また、この複合操作型入力装置では、化粧板５２から露出する回転操作体１の外周面にユーザが親指等を押し当てて回転操作と揺動操作および押圧操作とを選択的に行うことができ、これら各操作をそれぞれ回転検出手段と揺動検出手段および押圧検出手段によって検出できるようになっている。例えば、回転操作体１を支軸１２を回転軸として図７の矢印Ｃ方向へ回転操作すると、それに伴ってコード板１５の周縁部が両フォトインタラプタ１８の凹溝１８ａ内を回転するため、両フォトインタラプタ１８の出力信号に基づいて回転操作体１の回転量や回転方向を検出することができる。その際、支軸１２の大径鍔部１２ａに形成された凹凸に対して駆動受体２５が係脱してクリック感を生起するため、ユーザはこのクリック感によって回転操作体１の回転量を概略把握することができる。

また、化粧板５２から露出する回転操作体１の外周面を図６の矢印Ａ１−Ａ２方向へ揺動操作すると、ホルダ７が第１および第２の軸部７ｂ，７ｃの軸心を通る直線を揺動中心軸Ｐとして同方向へ揺動し、それに伴って遮光板２１の下端部がいずれか一方のフォトインタラプタ１０の凹溝１０ａ内を横切るように移動するため、両フォトインタラプタ１０のオン／オフ信号に基づいてホルダ７の揺動方向を検出することができる。その際、ホルダ７の揺動動作に伴って凹状カム部２３と駆動受体８の相対位置が変化し、駆動ピン８ａが凹状カム部２３の凹部２３ａから一方の傾斜面２３ｂへ移行してクリック感を生起するため、ユーザはこのクリック感によってフォトインタラプタ１０がオン動作したことを認識することができる。そして、回転操作体１に対する上記揺動操作力を除去すると、スプリング９に付勢された駆動ピン８ａが凹状カム部２３の傾斜面２３ｂ上を摺動して凹部２３ａに係合するため、回転操作体１とホルダ７は揺動方向の中立位置に自動復帰する。

さらに、化粧板５２から露出する回転操作体１の外周面を図７の矢印Ｂ方向へ押圧操作すると、ホルダ７は第１の軸部７ｂを支点として第２の軸部７ｃが下降するように回動するため、駆動部７ｄがプッシュスイッチ１１のアクチュエータを押し込んでオン動作させる。そして、回転操作体１に対する上記押圧操作力を除去すると、プッシュスイッチ１１に内蔵された図示せぬ復帰ばねの弾発力によって第２の軸部７ｃが上昇するため、回転操作体１とホルダ７は押圧操作前の非操作状態に自動復帰する。

このように本実施形態例によれば、ホルダ７を揺動方向の中立位置に自動復帰させる復帰手段が、ホルダ７の底面に設けられた凹状カム部２３と基台４側に保持された弾接部材（駆動受体８とスプリング９）とで構成されるクリック機構からなり、この凹状カム部２３がホルダ７の揺動中心軸Ｐに対して直交する鉛直線上で、かつ回転操作体１を収納する収納部７ａの底面中央に形成されているため、ホルダ７の揺動中心軸Ｐに沿う方向における回転操作体１の中心から凹状カム部２３までの距離がゼロとなる。その結果、回転操作体１の外周面に揺動操作力が作用したとき、この揺動操作力はホルダ７のねじれを伴うことなく凹状カム部２３と駆動受体８との弾接箇所に伝達されることになり、これら凹状カム部２３と駆動受体８によって構成されるクリック機構に大きな動作タイミングの遅れが発生しなくなるため、揺動操作時に切れ味の良い明確なクリック感を得ることができる。

なお、上記本実施形態例では、ホルダ７が第１および第２の軸部７ｂ，７ｃの軸心を通る直線を揺動中心軸Ｐとして揺動可能であると共に、第１の軸部７ｂを回動支点として押圧可能である場合について説明したが、本発明は揺動動作のみ可能で押圧動作しないホルダにも適用することができる。この場合、第２の軸部７ｃをケーシング３とは別の支持体によって軸支しても良いが、第１の軸部７ｂと第２の軸部７ｃの両方の端部をケーシング３の内壁面に支持させると、ホルダ７の揺動中心軸Ｐに沿った方向の寸法を短縮することができて好ましい。

また、上記本実施形態例では、ホルダ７の揺動動作を検出する揺動検出手段として、一対のフォトインタラプタ１０と遮光板２１とで構成される光検出方式を採用した場合について説明したが、例えば永久磁石とホールセンサ等で構成される他の磁気検出方式を採用することも可能である。

本発明の実施形態例に係る複合操作型入力装置の斜視図である。該入力装置の分解斜視図である。図１の入力装置からケーシングを取り除いて示す斜視図である。図３の反対側から見た斜視図である。該入力装置に備えられるホルダとクリック機構を下方から見た斜視である。該入力装置の長手方向に沿う断面図である。該入力装置の短手方向に沿う断面図である。該入力装置が装着されたステアリングホイールの一部を示す正面図である。

符号の説明

１回転操作体
３ケーシング（支持部材）
３ａ開口部
３ｃ球状受部
４基台
４ａ保持筒
５回路基板
７ホルダ
７ａ収納部
７ｂ第１の軸部（被支持部）
７ｃ第２の軸部（被支持部）
７ｅ支持突起
８駆動受体
８ａ駆動ピン
９スプリング
１０フォトインタラプタ（揺動検出手段）
１２支軸
１５コード板（回転検出手段）
１８フォトインタラプタ（回転検出手段）
１９止め板（支持部材）
２１遮光板（揺動検出手段）
２３凹状カム部
２３ａ凹部
２３ｂ傾斜面
Ｐ揺動中心軸
Ｑ回転軸

Claims

対向する位置に一対の被支持部を有すると共に、これら両被支持部間に上面を開口した有底状の収納部が設けられているホルダと、前記収納部の内部に回転可能に軸支されて該収納部から一部を露出する回転操作体と、前記両軸部の軸心を通る直線を揺動中心軸として前記ホルダを揺動可能に支持する支持部材と、前記ホルダの揺動動作を検出する揺動検出手段と、前記回転操作体の回転動作を検出する回転検出手段と、前記ホルダを揺動方向の中立位置に自動復帰させる復帰手段とを備え、
前記復帰手段が凹状カム部と該凹状カム部に弾接する弾接部材とで構成されたクリック機構からなり、前記収納部の底板と該底板に対向する前記支持部材とのうち、いずれか一方に前記凹状カム部を設けると共にいずれか他方に前記弾接部材を設けたことを特徴とする複合操作型入力装置。
請求項１の記載において、前記凹状カム部と前記弾接部材とが前記ホルダの揺動中心軸に直交して前記回転操作体の中心を通る鉛直線上に配置されていることを特徴とする複合操作型入力装置。