JP2013182425A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操作体に対する押圧操作力の作用位置の検出を可能とした入力装置に係り、特に動作ストロークが大きくて操作感触に優れた入力装置を得る。
【解決手段】 前方ケース１０の後部に、後方操作体３２が、一対の前方支持板ばね４０，４０を介して取り付けられている。前方ケース１０の前方に前方操作体３１が設けられており、前方操作体３１と後方操作体３２とが貫通部１４を介して連結されている。前方ケース１０の後方に後方ケースが設けられており、後方ケースに後方支持板ばね５０が設けられ、その前方にフレキシブルプリント基板６０が設けられ、フレキシブルプリント基板に複数の検知部材７０が実装されている。前方操作体３１の操作面３１ａが押されると、前方支持板ばね４０，４０が変形して、後方操作体３２が移動し、複数の検知部材７０のいずれかが動作させられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、操作体に対する押圧操作力の作用位置の検出を可能とした入力装置に係り、特に動作ストロークが大きくて操作感触に優れた入力装置に関する。

操作体を押圧操作したときに、操作体に対する押圧操作力の作用位置を検出できる構造の入力装置が、以下の特許文献１などに記載されている。

特許文献１に記載されたタッチパネルは、ディスプレイを覆う透明なパネルが設けられ、このパネルの４隅が圧力センサで支持されている。パネルのいずれかの箇所を押圧すると、その力が４個の圧力センサで検知され、それぞれの圧力センサで検知された荷重に基づいて、パネルのどの位置に押圧操作力が作用したのかを演算できるようにしている。このように従来のタッチパネルは、複数の圧力センサの本体部が筐体や基板などに支持され、本体部から突出しているアクチュエータがパネルに当接する構造である。

特開２００６−１２６９９７号公報

このように前記従来例は、固定状態で設けられた圧力センサのアクチュエータがパネルによって直接に押される構造であるため、パネルを押圧したときのストロークが小さくて操作感触が悪いという問題がある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、操作体の動作ストロークを大きく設定でき、且つ動作感触が良好な入力装置を提供することを目的としている。

本発明は、押圧操作する操作面を有する操作体と、前記操作面が操作されたことを検出する検知部材とを有する入力装置において、開口部を前面側に有するケースを備え、前記ケース内には前記操作面が前記開口部から露出するように前記ケース内に配置された前記操作体と、前記操作体を弾性支持する第１弾性支持部材と、前記操作面が操作されるとき、前記操作体によって押圧される前記検知部材を支持して弾性変形する第２弾性支持部材と、を有し、前記操作体は、前記ケースの内面と当接する当接部を有することを特徴とするものである。

本構成とすることで、操作体を押圧操作したときに、第１弾性支持部材が変形しながら圧力センサが動作するため、操作感触が良く、また力の検出範囲を操作体のストローク全体に広げることができ、操作体の押し込み量に対応した検知出力を得やすくなると共に、入力装置を小型で薄型に構成することができる。また更に、圧力センサが弾性支持部に保持されていることから、操作者の押圧力によって圧力センサに過剰な圧力がかかることがなく、圧力センサが破壊される虞が無い。

本発明は、前記ケースは、互いに連結される前方ケース及び後方ケースを有し、前記第１弾性支持体は板ばねからなり、該板ばねの一側が前記前方ケース又は後方ケースに取付けられ、他側が前記操作体に取付けられており、前記検知部材は、複数の圧力センサからなり、前記第２弾性支持部材は、前記前方ケース又は後方ケースに取付けられることが好ましい。

本構成とすることで、簡単な構成で押圧操作位置を高精度に安定的に検知できる。また、第１弾性支持部材及び第２弾性支持部材の弾性率を別々に設定できるため、操作面への押圧操作力が最大のときの第２弾性支持部材の変形量が検知部材のアクチュエータの最大動作範囲内に設定することが可能になる。したがって、押圧操作によって検知部材が破壊されないようにすることができる。

本発明は、前記第１弾性支持部材は、前記操作体の両側にそれぞれに配置され、前記第２弾性支持部材は、１枚の板ばねからなり、該板ばねから突出するように形成された弾性支持部（第１及び第２の弾性支持部）を有し、それら弾性支持部が前記複数の圧力センサをそれぞれ支持することが好ましい。

本構成とすることで、複数の圧力センサを支持する弾性支持部が同一の板ばねから形成されるので、さらに高精度に押圧操作位置を検知できる。

本発明は、前記複数の弾性支持部のうちの一部は、突出方向へ延びて弾性変形可能な第１の変形部と、該第１の変形部の先端側から基端側へ延びて弾性変形可能な第２の変形部とを有し、該第２の変形部が前記圧力センサを支持する。

本構成とすることで、操作体の操作に応じたそれぞれの弾性支持部の弾性係数を調整できることから、複数の圧力センサの検出精度を均一とすることが可能であり、さらに高精度に押圧操作位置を検知できる。

本発明の入力装置は、前記操作体と前記板ばねとの間にフレキシブルプリント基板が設けられ、前記フレキシブルプリント基板に、前記複数の弾性支持部と重なる変形片が形成されており、それぞれの変形片に前記複数の圧力センサが取り付けられているものである。

上記のようにフレキシブルプリント基板に変形片を設けることで、このフレキシブルプリント基板で複数の圧力センサへ配線が可能になるとともに、変形片を自由に変形させることで、操作体が押されたときに、複数の圧力センサを個別に動作させることが可能になる。また、フレキシブルプリント基板であることから変形片が自由に変形できるので、圧力センサに対して不要な支持抵抗力が作用することがない。

本発明は、前記複数の圧力センサは、前記操作体の中心を挟んで左右方向と上下方向に対称に配置され、且つ前記中心とそれぞれの圧力センサの中心との距離が等しいことが好ましい。

上記のように複数の圧力センサの距離が等しくなることで、例えば、指で操作面の中心を押している状態から押圧位置をいずれかの方向へずらす操作を行ったときに、中心からの移動距離に応じた出力変化を得やすくなると共に、各圧力センサに対して均一な押圧力を付与することが可能となる。

本発明は、圧力センサを弾性支持部に操作体の動作ストロークよりも、その動作ストロークが小さい圧力センサを使用することができ、全体を小型に構成しやすくなる。しかも、操作体が押圧されたときに、弾性支持部が変形しながら圧力センサが動作するため、操作体の押圧ストロークの範囲で圧力センサを動作させることができ、ダイナミックレンジを広く確保できるとともに、操作感触が良好になる。

本発明の実施の形態として、ステアリングホイールに取り付けられた入力装置の外観を示す斜視図、 入力装置の構成部材を示す分解斜視図、 図１に示す入力装置をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図、 ケースに対して操作体が前方支持板ばねで取付けられた状態を示す背面図、 ケースに操作体が取り付けられた状態を示す断面図、 操作体と検知部材および後方支持板ばねとの位置関係を示す背面図、 検知部材が板ばねとフレキシブルプリント基板とに実装された状態を示す部分斜視図、 検知部材の断面図、 検知部材を支持する弾性支持部の他の実施の形態を示す部分断面図、

図１に示す入力装置１は車載用であり、自動車のステアリングホイール２から内側に延びる支持板３の前面に固定されている。ステアリングホイールの内側には、入力装置１の周囲を囲むカバーが設けられているが、図１には、このカバーを除去した状態が示されている。

入力装置１は、Ｚ１方向が前方でＺ２方向が後方、Ｘ１方向が右方向でＸ２方向が左方向、Ｙ１方向が上方でＹ２方向が下方である。

図１と図３に示すように、入力装置１は前方ケース１０と後方ケース２０を有しており、前方ケース１０と後方ケース２０とが組み合わされて固定され、内部に支持空間５が形成されている。前方ケース１０と後方ケース２０は、アルミニウムなどの軽金属でダイキャスト成形され、または合成樹脂材料で射出成形されている。

前方ケース１０に操作体３０が支持され、後方ケース２０に検知部材が支持されている。なお、図２の分解斜視図には、後方ケース２０の図示が省略されている。

図２と図３に示すように、前方ケース１０は前壁部１１と周壁部１２を有している。前方ケース１０は長方形状であり、周壁部１２は４つの側面に連続して形成されている。

前方ケース１０の前壁部１１に、前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）へ貫通する開口部１３が形成されている。開口部１３は左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に長辺が向けられた長方形状である。開口部１３の４隅部には、前後方向に貫通する半円形状の貫通部１４が、前記開口部１３と連続して形成されている。

図２と図４および図５に示すように、前方ケース１０の後部では、周壁部１２の後端面に、後方ケース２０と結合される結合面１５が形成されている。同じく前方ケース１０の後部では、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に位置している前記結合面１５から前方（Ｚ１方向）に向けて窪んだ位置に、板ばね取付面１６，１６が形成されている。板ばね取付面１６，１６のそれぞれに、一対の雌ねじ穴が形成されているとともに、２つの雌ねじ穴の中間に、後方へ向けて突出する位置決め突起１７，１７（図４参照）が一体に形成されている。

図５に示すように、前方ケース１０の前壁部１１の後面は操作体支持面１８となっている。操作体支持面１８は、開口部１３の周囲を囲むように形成されている。前記結合面１５と前記板ばね取付面１６，１６および前記操作体支持面１８は、Ｘ−Ｙ平面と平行な平面である。

操作体３０は、前方操作体３１と後方操作体３２とで構成されている。前方操作体３１と後方操作体３２は、アルミニウムなどの軽金属でダイキャスト成形され、または合成樹脂材料で射出成形されている。

図２に示すように、前方操作体３１は左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に長辺が向けられた長方形状であり、前面が操作面３１ａである。前方操作体３１の４隅部のそれぞれに連結部３３が一体に突出して形成されており、それぞれの連結部３３は、前方操作体３１の後面３１ｂよりも後方（Ｚ２方向）へ延びている。後方操作体３２は、前方操作体３１と同じ長方形状であり、４隅部のそれぞれに連結部３４が一体に突出して形成されている。前方操作体３１のそれぞれの連結部３３に取付け穴３３ａが形成され、後方操作体３２のそれぞれの連結部３４に雌ねじ穴３４ａが形成されている。

図２と図５に示すように、後方操作体３２には、長方形状の本体部３６と、本体部３６の後方（Ｚ２方向）の周囲から一体に突出するフランジ部３７が一体に形成されており、フランジ部３７の前方に向く表面に、複数の当接突起３８が一体に形成されている。この当接突起３８は、表面が突曲面形状でありほぼ半球形状である。

図５に示すように、後方操作体３２の本体部３６が、前方ケース１０の開口部１３へ後方から前方（Ｚ１方向）へ向けて挿入される。フランジ部３７に形成された前記当接突起３８が、前方ケース１０の前壁部１１の後面である操作体支持面１８に突き当てられ、この突き当て部が、前方ケース１０と後方操作体３２との間の複数箇所の当接部となる。

図６に示すように、複数の当接突起３８と操作体支持面１８との当接部は、後方操作体３２の中心（図心）Ｏ１を通る上下中心線Ｏｙを挟んで右方向（Ｘ１方向）と左方向（Ｘ２方向）に対称に配置され、中心Ｏ１を通る左右中心線Ｏｘを挟んで上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）へも対称に配列している。

前方操作体３１の連結部３３は、前方ケース１０に形成された貫通部１４の内部に挿入されて、この連結部３３と後方操作体３２の連結部３４とが突き当てられる。そして、４本の取付けねじ３５のそれぞれが、連結部３３の取付け穴３３ａに挿入されて、連結部３４の雌ねじ穴３４ａに螺着され、前方操作体３１と後方操作体３２とが一体となって動けるように連結される。

後方操作体３２は、一対の前方支持板ばね４０(第１弾性支持部材)によって、前方ケース１０に弾性支持されている。前方支持板ばね４０によって後方操作体３２を弾性支持するために、後方操作体３２のZ方向の寸法が前方操作体３１の後面３１ｂから板ばね取付面１６までの寸法よりもわずかに大きくなっている。２つの前方支持板ばね４０，４０は同じものであり、上下中心線Ｏｙを挟んで左右に対称な向きで配置されている。図２と図４に示すように、それぞれの前方支持板ばね４０は、取付け基部４１，４１と四角形の弾性支持部４２とを有している。弾性支持部４２には多数の穴４３が形成されていると共に、その外周には一定幅の枠部が形成されている。個々の穴４３は正方形であり、複数の穴４３が左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）と上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）へ規則的に並んで形成されている。取付け基部４１には円形の取付け穴４１ａが形成されている。

図４に示すように、後方操作体３２の後部には、位置決め規制部３２ａが一体に形成されている。位置決め規制部３２ａは４箇所に設けられ、上下中心線Ｏｙを挟んで左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に同じ距離を空けて配置され、左右中心線Ｏｘを挟んで上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）へも同じ距離だけ空けて配置されている。

前方支持板ばね４０の弾性支持部４２の先端部分が、上下に配置された一対の位置決め規制部３２ａに挟みこまれて、２枚の前方支持板ばね４０と後方操作体３２とが、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）と上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）へ相対的に動くことなく、且つ前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）へも互いにがたつきを有することなく、姿勢が安定した状態でしっかりと連結されている。

図４と図５に示すように、２枚の前方支持板ばね４０の基部は、前方ケース１０の周壁部１２の後方に向く板ばね取付面１６に設置される。板ばね取付面１６から突出する位置決め突起１７が、前方支持板ばね４０に形成された複数の穴４３のうちの１つと嵌合し、前方ケース１０の後部に対して前方支持板ばね４０が位置決めされている。前方支持板ばね４０の取付け基部４１の取付け穴４１ａのそれぞれに取付けねじ４５が挿入され、板ばね取付面１６に形成された雌ねじ穴に螺着されて、前方支持板ばね４０の基部が前方ケース１０の板ばね取付面１６に位置決めされて固定されている。

図４と図５に示すように、操作体３０の後方操作体３２は、一対の前方支持板ばね４０，４０によって、前方ケース１０に対して弾性付勢されることから、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）と上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）へ動かないように支持される。また、一対の前方支持板ばね４０の弾性支持部４２の弾性力によって、後方操作体３２に設けられた複数の当接突起３８が、前方ケース１０の操作体支持面１８に突き当てられる。したがって、操作体３０に対して外力が与えられていないときに、操作体３０が前方ケース１０に対して前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）へもがたつきを有することなく、姿勢が安定した状態でしっかりと連結されている。

操作体３０は、後方操作体３２が前方ケース１０の後面に押し付けられて支持されているが、前方操作体３１が前方ケース１０の開口部１３を介して露出しているため、この前方操作体３１の操作面３１ａを操作することで、前方操作体３１と後方操作体３２を一緒に動作させることが可能である。

操作面３１ａのいずれかの場所を指で後方（Ｚ２方向）へ向けて押すと、前方支持板ばね４０の弾性支持部４２が弾性変形し、後方操作体３２が、当接突起３８と前方ケース１０の操作体支持面１８との当接部を支点として動くことができる。前方操作体３１の操作面３１ａは指先の面積よりも広い面積を有しているため、操作体３０の姿勢は、操作面３１ａを指で押す位置に応じて変化する。

図３に示すように、後方ケース２０は、底壁部２１と４つの側面を覆う側壁部２２とが一体に形成されている。側壁部２２の前方（Ｚ１方向）に向く端面が板ばね支持面２３となっている。

図２に示すように、後方操作体３２よりも後方（Ｚ２方向）に、後方支持板ばね５０が設けられ、後方支持板ばね５０(第２弾性支持部材)よりも前方にフレキシブルプリント基板６０が重ねられている。図３に示すように、後方支持板ばね５０とフレキシブルプリント基板６０とが重ねられて、後方ケース２０の板ばね支持面２３に設置された状態で、前方ケース１０と後方ケース２０とが結合される。このとき、後方支持板ばね５０の外周部５１とフレキシブルプリント基板６０の外周部６１とが、後方ケース２０の板ばね支持面２３と、前方ケース１０の結合面１５との間に挟みこまれる。

図４に示すように、前方ケース１０の結合面１５の一部に雌ねじ穴１９が４箇所に形成されている。後方ケース２０には、それぞれの雌ねじ穴１９に対応する位置に取付け穴が形成されている。前方ケース１０と後方ケース２０とが組み合わされ、後方ケース２０の取付け穴に挿入された固定ねじが前方ケース１０の雌ねじ穴１９に螺着されて、前方ケース１０と後方ケース２０とが互いに固定される。この固定力によって、後方支持板ばね５０の外周部５１とフレキシブルプリント基板６０の外周部６１とが、前方ケース１０と後方ケース２０との間に、強固に挟み込まれて固定される。

図２と図６に示すように、後方支持板ばね５０は、中央に開口部５２が形成されている。後方支持板ばね５０の外周部５１の右側部５１ａには、一対の第１の弾性支持部５３が上下に間隔を空けて一体に形成され、上下の２つの第１の弾性支持部５３，５３の中間に第２の弾性支持部５４が一体に形成されている。同様にして、外周部５１の左側部５１ｂにも、一対の第１の弾性支持部５３，５３と第２の弾性支持部５４が一体に形成されている。

４箇所に形成された第１の弾性支持部５３は全て同じ形状で同じ寸法であり、右側部５１ａおよび左側部５１ｂから左右対称に配置されて開口部５２に向けて延びている。２箇所に形成された第２の弾性支持部５４は同じ形状で同じ寸法であり、右側部５１ａおよび左側部５１ｂから左右対称に配置されて開口部５２に向けて延びている。

図２に示すように、フレキシブルプリント基板６０の外形は、後方支持板ばね５０とほぼ一致している。フレキシブルプリント基板６０には、右側の２箇所と左側の２箇所の合計４箇所に、第１の変形片６３が左右対称に設けられている。第１の変形片６３は、その基部を除く部分がフレキシブルプリント基板６０に形成されたスリットにより、前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に変形可能に形成されている。４箇所の第１の変形片６３は、後方支持板ばね５０の第１の弾性支持部５３と重なる位置で、第１の弾性支持部５３とほぼ同じ大きさに形成されている。

このようにすることで前方支持板ばね４０及び後方支持板ばね５０の弾性率を別々に設定できるため、操作面への押圧操作力が最大のときの後方支持板ばね５０の変形量が検知部材のアクチュエータの最大動作範囲内に設定することが可能になる。したがって、押圧操作によって検知部材が破壊されないようにすることができる。

フレキシブルプリント基板６０には、左右の２箇所に、第２の変形片６４が左右対称に設けられている。第２の変形片６４は、第１の変形片６３と同様に、その基部を除く部分がフレキシブルプリント基板６０に形成されたスリットにより、前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に変形可能に形成されている。２箇所の第２の変形片６４は、後方支持板ばね５０の第２の弾性支持部５４と重なる位置に形成されている。

第１の変形片６３のそれぞれは、第１の弾性支持部５３の前方（Ｚ１方向）に向く面に重ねられ、第２の変形片６４のそれぞれは、第２の弾性支持部５４の前方に向く面に重ねられている。そして、第１の弾性支持部５３と第１の変形片６３が、接着剤などで固定され、第２の弾性支持部５４と第２の変形片６４が、接着剤などで固定されている。

図２および図７に示すように、フレキシブルプリント基板６０の、４箇所の第１の変形片６３の前方（Ｚ１方向）に向く表面、および２箇所の第２の変形片６４の前方に向く表面に、それぞれ検知部材７０が取り付けられている。

図８に検知部材７０の断面が示されている。検知部材７０は、四角形の基台７１に圧力センサ７２が支持されている。ここで、圧力センサ７２は微細な構造のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサである。その構造の概略は、シリコンウエハが積層されて構成された微細筐体７３の内部に動作空間７４が形成されている。微細筐体７３の上層である可動層７５が撓み変形可能であり、可動層７５の上面に突起形状のアクチュエータ７６が形成されている。可動層７５の内面に、圧電素子などの検知素子７７が取り付けられている。アクチュエータ７６が押されると、可動層７５が撓み変形し、この撓み変形量が検知素子７７により検知される。

この圧力センサ７２は、力検知センサ（force sensor）とも称され、アクチュエータ７６に作用する力の有無のみならず力の大きさに応じた可変出力を得ることができる。ＭＥＭＳセンサである圧力センサ７２は、幅寸法Ｗが１〜２ｍｍ程度である。アクチュエータ７６の直径は０．２ｍｍ程度であり、最大ストロークは１０μｍ〜３０μｍである。すなわち、圧力センサ７２におけるアクチュエータ７６の最大動作範囲は、操作面３１ａが指で押されたときに操作体３０が後方（Ｚ２方向）へ動くときの最大ストロークよりも十分に短い。

フレキシブルプリント基板６０の前方（Ｚ１方向）に向く表面に配線パターンが形成されており、それぞれの検知部材７０の検知端子が、それぞれの配線パターンに導通している。

図２と図３に示すように、後方操作体３２には、後方に突出する押圧突起３９が一体に形成されている。押圧突起３９は検知部材７０と同じ数である６箇所に形成されている。図７に示すように、フレキシブルプリント基板６０の表面に実装された検知部材７０はアクチュエータ７６が前方（Ｚ１方向）へ向けられている。図３に示すように、前方ケース１０と後方ケース２０とが組み合わされた状態では、それぞれの押圧突起３９が、検知部材７０のアクチュエータ７６に当接し、後方支持板ばね５０に設けられた第１の弾性支持部５３および第２の弾性支持部５４によってアクチュエータ７６が初期圧力（初期押圧力）によって、押圧突起３９の先端面に押し付けられている。

図６は、入力装置１を後方支持板ばね５０よりも後方から見た背面図である。図６では、後方支持板ばね５０の第１の弾性支持部５３で圧力センサ７２を支持している支持部の中心点が（ａ）で示されている。この中心点（ａ）は図８に示すアクチュエータ７６の中心点である。また、中心点（ａ）は、後方操作体３２の押圧突起３９とアクチュエータ７６との当接点である。また、第２の弾性支持部５４で圧力センサ７２を支持している支持部の中心点が（ｂ）で示されている。この中心点（ｂ）も、アクチュエータ７６の中心点であり、アクチュエータ７６と押圧突起３９との当接点である。図６に示すように、４箇所の中心点（ａ）と２箇所の中心点（ｂ）は、後方操作体３２の中心（図心）Ｏ１を曲率中心とする仮想真円φ上に位置している。

後方支持板ばね５０は長方形であるため、４箇所に形成された第１の弾性支持部５３の基端部５３ａから中心点（ａ）までの距離Ｌ１に対して、２箇所に形成された第２の弾性支持部５４の基端部５４ａから中心点（ｂ）までの距離Ｌ２が短くなっている。そこで、第２の弾性支持部５４は、基端部５４ａから自由端５４ｃに向けて延びる第１の変形部５４ｂと、第１の変形部５４ｂに形成された、自由端５４ｃから基端部５４ａに向けて延びる第２の変形部５４ｄとを有している。圧力センサ７２を支持する中心点（ｂ）は、第２の変形部５４ｄの上に位置している。

第２の変形部５４は、前記距離Ｌ２が短いが、第１の変形部５４ｂと第２の変形部５４ｄを有しているため、基端部５４ａから中心点（ｂ）までの実質的な自由長を長くでき、弾性係数を低くでき、第１の弾性支持部５３の弾性係数と近い値にでき、好ましくは弾性係数を第１の弾性支持部５３と同じ値に設定できる。その結果、中心点（ａ）と中心点（ｂ）が後方（Ｚ２方向）へ同じ距離だけ押されたときに、第１の弾性支持部５３から中心点（ａ）に与えられる弾性反力と、第２の弾性支持部５４から中心点（ｂ）に与えられる弾性反力とを接近させることができ、好ましくは同じ値に設定することができる。

前方操作体３１の操作面３１ａが押されたときに、後方操作体３２が後方へ移動するときのストロークは、圧力センサ７２のアクチュエータ７６の動作ストロークよりも十分に長い。そのため、後方操作体３２が後方へ移動し、押圧突起３９でアクチュエータ７６が後方へ押されると、後方支持板ばね５０の第１の弾性支持部５３と第２の弾性支持部５４とが弾性変形し、この弾性変形の反力により、圧力センサ７２内でアクチュエータ７６が押し込まれ、可動層７５が変形して、検知素子７７から、アクチュエータ７６に与えられた力に応じた大きさの検知出力が得られる。

このとき、フレキシブルプリント基板６０では、検知部材７０を支持している第１の変形片６３と第２の変形片６４が、自由に変形できるので、圧力センサ７２に対して不要な支持抵抗力が作用することがない。このことから、圧力センサ７２に対して過剰な圧力がかかり、破壊される虞がない。そのため、高さ方向のサイズが小さい圧力センサを適用でき、薄型の入力装置を得ることができる。

なお、図９に示すように、後方ケース２０に支持力調整部材２５が設けられていてもよい。支持力調整部材２５は、周囲に雄ねじ２５ａが形成されて、後方ケース２０の底壁部２１に形成された雌ねじ穴２１ａに螺着されている。支持力調整部材２５の頭部には、工具から回転を与えるためのスリット２５ｂが形成されている。支持力調整部材２５の中空部２５ｃの先部に押圧部材である押圧球２６が保持され、中空部２５ｃの内部に圧縮コイルばね２７が収納されている。

支持力調整部材２５は、後方ケース２０の６箇所に設けられている。それぞれの押圧球２６は、図６に示す後方支持板ばね５０による圧力センサ７２の支持部の中心点（ａ）（ｂ）と同じ位置に有って、それぞれの押圧球２６が後方支持板ばね５０の裏面に当接している。よって、押圧突起３９に押される圧力センサ７２は、後方支持板ばね５０の第１の弾性支持部５３または第２の弾性支持部５４の弾性反力と、支持力調整部材２５の圧縮コイルばね２７の弾性反力の双方によって支えられることになる。すなわち、第１の弾性支持部５３または第２の弾性支持部５４と、圧縮コイルばね２７の双方によって弾性支持部が構成されることになる。

それぞれの支持力調整部材２５の雌ねじ穴２１ａへの捩じ込み量を調整することによって、押圧突起３９に押される圧力センサ７２の支持反力を個別に調整することが可能である。それぞれの支持力調整部材２５の捩じ込み量を個別に調整することによって、操作面３１ａに外力が与えられていない初期状態において、６箇所に設けられた圧力センサ７２の初期検知出力を一致させる調整作業が可能になる。

次に、前記入力装置１の入力動作について説明する。
後方操作体３２は、前方支持板ばね４０，４０によって弾性付勢された状態で前方ケース１０に押し付けられ、前方操作体３１が操作されていないときは、操作体３０の全体が前方ケース１０に安定した姿勢で保持されており、車体振動が作用したり、重力が斜めの方向に作用しても動きにくい状態となっている。ただし、前方操作体３１の操作面３１ａのいずれかの場所が押されると、前方操作体３１と後方操作体３２とが一体となって後方（Ｚ２方向）へ向けて動くことができる。このとき、一対の前方支持板ばね４０，４０の弾性支持部４２，４２が曲げ変形しまたは捩り変形することで、後方操作体３２が動くことができる。

弾性支持部４２は所定の面積を有する四角形であり、後方操作体３２にしっかりと位置決めされて固定されていると共に、後方操作体を弾性付勢して前方ケース１０に対して押し付けているため、後方操作体３２は、弾性支持部４２の面方向である左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）と上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）には動きにくい。ただし、弾性支持部４２に多数の穴４３が開口しているので、曲げ変形や捩り変形の剛性を最適な状態に調整でき、指で操作面３１ａを押したときに、適度な反力で前方操作体３１と後方操作体３２を後方（Ｚ２方向）へ移動させることができると共に、弾性支持部４２の外周に枠部が形成されており、且つ、多数の穴４３が方形状であることから、弾性支持部４２の面方向には高い剛性を維持している。

前方操作体３１の操作面３１ａが指よりも十分に広い面積を有しているため、押されたときの操作体３０の姿勢は、操作面３１ａのどの位置が押されたかに応じて相違する。操作面３１ａが押されると、後方操作体３２は、２つの当接突起３８と前方ケース１０の操作体支持面１８との当接部を支点として後方へ移動する。例えば、図６に示す支持線Ｓ１上に位置する２つの当接突起３８を支点として支持線Ｓ１を中心として回動し、あるいは支持線Ｓ２上や支持線Ｓ３上に位置する２つの当接突起３８を支点として回動動作する。また、操作面３１ａに対する押圧位置によっては、後方操作体３２が、１つの当接突起３８を支点として動作することもあり、また中心Ｏ１が押されると、全ての当接突起３８が、一緒に操作体支持面１８から離れて後方（Ｚ２方向）へ移動することもある。

後方操作体３２の動作により、６箇所に設けられた圧力センサ７２のアクチュエータ７６のいずれかが押され、それぞれの圧力センサ７２から押圧力に応じた検知出力が得られる。図示しない演算部において、圧力センサ７２からの検知出力により、操作面３１ａのどの位置が押されているかがＸ−Ｙ座標上の位置として演算される。

主制御部では、操作面３１ａのどの位置が押されているかの演算結果に基づいて、操作面３１ａの押圧座標位置に応じた制御動作を実行する。

図６に示すように、６個の圧力センサ７２が、後方操作体３２の中心Ｏ１を曲率中心とする仮想真円φ上に配置されているため、すなわち、全ての圧力センサ７２が、左右中心線Ｏｘと上下中心線Ｏｙに対して対称位置で、全ての圧力センサ７２が中心Ｏ１から等距離に配置されているので、例えば、指で操作面３１ａの中心Ｏ１を押している状態から押圧位置をいずれかの方向へずらす操作を行ったときに、中心Ｏ１からの移動距離に応じた出力変化を得やすくなる。
なお、圧力センサ７２の数は４個であってもよい。

また、フレキシブルプリント基板６０が後方操作体３２の背面に設置されて、フレキシブルプリント基板６０の第１の変形片６３と第２の変形片６４のＺ２側に向く面に検知部材７０が取り付けられ、押圧突起３９が、第１の変形片６３と第２の変形片６４のＺ１側に向く面に当接し、アクチュエータ７６が後方支持板ばね５０の第１の弾性支持部５３と第２の弾性支持部５４に突き当てられた構造であってもよい。

また、後方操作体３２を弾性支持するために板ばね４０を用いたが、エラストマーなどの弾性復帰可能な弾性部材を用いてもよい。また、操作体３０は前方操作体３１と後方操作体３２とが一体に形成されていてもよい。

１ 入力装置
１０ 前方ケース
１３ 開口部
１４ 貫通部
１６ 板ばね取付面
１８ 操作体支持面
２０ 後方ケース
２３ 板ばね支持面
２５ 支持力調整部材
２６ 押圧球
２７ 圧縮コイルばね
３０ 操作体
３１ 前方操作体
３１ａ 操作面
３２ 後方操作体
３２ａ 位置決め規制部
３３，３４ 連結部
３８ 当接突起
３９ 押圧突起
４０ 前方支持板ばね（第１弾性支持部材）
４２ 弾性支持部
４３ 穴
４５ 取付けねじ
５０ 後方支持板ばね（第２弾性支持部材）
５３ 第１の弾性支持部
５４ 第２の弾性支持部
５４ｂ 第１の変形部
５４ｄ 第２の変形部
６０ フレキシブルプリント基板
６３ 第１の変形片
６４ 第２の変形片
７０ 検知部材
７２ 圧力センサ
７６ アクチュエータ

Claims (6)

1. 押圧操作する操作面を有する操作体と、前記操作面が操作されたことを検出する検知部材とを有する入力装置において、
   開口部を前面側に有するケースを備え、
   前記ケース内には
   前記操作面が前記開口部から露出するように前記ケース内に配置された前記操作体と、
   前記操作体を弾性支持する第１弾性支持部材と、
   前記操作面が操作されるとき、前記操作体によって押圧される前記検知部材を支持して弾性変形する第２弾性支持部材と、を有し、
   前記操作体は、前記ケースの内面と当接する当接部を有することを特徴とする入力装置。
2. 前記ケースは、互いに連結される前方ケース及び後方ケースを有し、
   前記第１弾性支持体は板ばねからなり、該板ばねの一側が前記前方ケース又は後方ケースに取付けられ、他側が前記操作体に取付けられており、
   前記検知部材は、複数の圧力センサからなり、
   前記第２弾性支持部材は、前記前方ケース又は後方ケースに取付けられる請求項１記載の入力装置。
3. 前記第１弾性支持部材は、前記操作体の両側にそれぞれ配置され、
   前記第２弾性支持部材は、１枚の板ばねからなり、該板ばねから突出するように形成された複数の弾性支持部を有し、それら弾性支持部が前記複数の圧力センサをそれぞれ支持する請求項２記載の入力装置。
4. 前記複数の弾性支持部のうちの一部は、突出方向へ延びて弾性変形可能な第１の変形部と、該第１の変形部の先端側から基端側へ延びて弾性変形可能な第２の変形部とを有し、該第２の変形部が前記圧力センサを支持する請求項３記載の入力装置。
5. 前記操作体と前記板ばねとの間にフレキシブルプリント基板が設けられ、前記フレキシブルプリント基板に、前記複数の弾性支持部と重なる変形片が形成されており、それぞれの変形片に前記複数の圧力センサが取り付けられている請求項２ないし４のいずれかに記載の入力装置。
6. 前記複数の圧力センサは、前記操作体の中心を挟んで左右方向と上下方向に対称に配置され、且つ前記中心とそれぞれの圧力センサの中心との距離が等しい請求項１ないし５のいずれかに記載の入力装置。

Images