JP2017111858A - 回転操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パネル表面に占める回転操作のためのスペースを小さくする。【解決手段】回転操作装置１０は、開口部Ｈを有するパネルＰの面に沿う方向の回転軸Ａ１を有し、開口部Ｈから全周のうちの一部が露出して回転操作可能とされる回転操作部１２と、回転操作部１２に対して固定され、回転操作部１２と同軸で回転する第１ギヤ１７と、第１ギヤ１７とは異なる回転軸Ａ１を有し、第１ギヤ１７の回転により回転する第２ギヤ３１と、第２ギヤ３１に対して固定され、第２ギヤ３１と同軸で回転する被検出部３５と、被検出部３５の回転角度に応じた信号を出力するフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂと、回転操作部１２及び被検出部３５を回転可能に保持する保持部材４０と、を備える。【選択図】図１

Description

本明細書では、回転操作装置に関する技術を開示する。

従来、自動車等の車両のインストゥルメントパネル等には、回転操作可能な操作装置が備えられている。特許文献１のダイヤル操作装置は、パネルの裏側に配置される板状の基材を備えており、この基材は、回転操作可能な第１ダイヤルリング及び第２ダイヤルリングを支持している。第１ダイヤルリング及び第２ダイヤルリングは、パネルの貫通孔を通ってパネル表側に突出している。

特開２００６-３１８９６２号公報

ところで、特許文献１の構成では、パネル表側に円形のダイヤルリングの表面の全体が突出しているため、パネル表面に占めるダイヤルリングの面積が大きくなり、パネル表面の利用可能なスペースが少なくなるという問題があった。

本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、パネル表面に占める回転操作のためのスペースを小さくすることを目的とする。

本明細書に記載された回転操作装置は、開口部を有するパネルの面に沿う方向の回転軸を有し、前記開口部から全周のうちの一部が露出して回転操作可能とされる回転操作部と、前記回転操作部に対して固定され、前記回転操作部と同軸で回転する第１ギヤと、前記第１ギヤとは異なる回転軸を有し、前記第１ギヤの回転により回転する第２ギヤと、前記第２ギヤに対して固定され、前記第２ギヤと同軸で回転する被検出部と、前記被検出部の回転角度に応じた信号を出力するセンサと、前記回転操作部及び前記被検出部を回転可能に保持する保持部材と、
を備える。
本構成によれば、回転操作部の全周のうちの一部がパネルの開口部から回転操作可能に露出するため、回転操作部の外周の全体がパネルの開口部から突出する構成と比較してパネル表面に占める回転操作のためのスペースを小さくすることが可能になる。また、回転操作部と被検出部とが異なる回転軸を有して回転することになるため、例えば回転操作部と被検出部とが同軸で回転する場合と比較して回転軸の方向において回転操作装置を小型化することが可能になる。

本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記保持部材は、前記回転操作部を貫通するシャフトと、前記シャフト及び前記被検出部を支持するベース部材とを備える。

前記ベース部材は、前記シャフトを受ける受け部と、前記受け部に配された前記シャフトの離脱を規制する撓み変形可能な離脱規制片と、を備え、前記離脱規制片は、前記シャフトの端部に当接して、前記回転操作部の回転軸の方向における前記シャフトの位置を保持する。
このようにすれば、離脱規制片の撓み変形により、シャフトの組み付けが容易になるとともに、受け部及び離脱規制片により、回転操作部の回転軸の方向及び回転軸の方向と直交する方向におけるシャフトの位置を保持することができる。

前記シャフトは、前記回転操作部の回転軸の方向における前記回転操作部の移動を規制する移動規制部を備える。
このようにすれば、移動規制部により、シャフトにおける回転操作部の位置を保持することができる。

前記センサは、フォトインタラプタである。
例えば機械式ロータリーエンコーダを用いる場合には、ギヤ比の変更が容易ではないため、回転操作部の回転に対する電装品等の調整量の比率を変えることが容易ではないが、本構成によれば、比較的容易に回転操作部の回転に対する電装品等の調整量の比率を変えることが可能になる。

一対の前記センサが回路基板に実装されており、一対の前記回転操作部及び一対の前記被検出部を備え、前記一対の被検出部は、共に対応する前記回転操作部の内側に配されている。
このようにすれば、被検出部が回転操作部の外側に配される場合と比較して一対の被検出部を検出するための一対のセンサを近い位置に配置することができるため、回路基板の回路構成を簡素化することが可能になる。

本発明によれば、パネル表面に占める回転操作のためのスペースを小さくすることが可能になる。

実施形態１の回転操作装置がパネルに装着された状態を示す断面図 回転操作装置を示す斜視図 回転操作装置を示す平面図 図３のＡ−Ａ断面図 図３のＢ−Ｂ断面図 図３のＣ−Ｃ断面図 図３のＤ−Ｄ断面図 図３のＥ−Ｅ断面図 図３のＦ−Ｆ断面図 回転操作装置を示す正面図 回転操作装置を示す側面図 回転操作装置の分解斜視図 回転操作部を示す平面図 ベース部材を示す斜視図 ベース部材を示す平面図 ベース部材を示す正面図 ベース部材を示す側面図 ベース部材を示す底面図

＜実施形態１＞
実施形態１について、図１〜図１８を参照して説明する。
本実施形態の回転操作装置１０は、図１に示すように、例えば、自動車等の車両のパネルＰ（例えばインストゥルメントパネル）に固定される。パネルＰは、一対の長方形状の開口部Ｈが貫通形成されており、開口部Ｈから露出した回転操作部１２を乗員が回転操作することにより、例えばエアコンディショナーの風量やオーディオ機器の音量の調整等が可能とされている。回転操作装置１０は任意の向きで配置できるが、以下では、Ｘ方向と右方、Ｙ方向を上方、Ｚ方向を前方として説明する。

（回転操作装置１０）
回転操作装置１０は、図３，図４に示すように、複数（本実施形態では２つ）の回転体１１と、回転体１１の回転に伴って回転する複数（本実施形態では２つ）の従動回転体３０と、回転体１１及び従動回転体３０を回転可能に支持する保持部材４０と、保持部材４０に固定される回路基板８０とを備えている。

（回転体１１）
複数の回転体１１は、共に同一形状であって、シャフト４１が通る挿通孔１１Ａが回転軸Ａ１方向に貫通形成されており、挿通孔１１Ａの外側の端部には、挿通孔１１Ａの孔径を段差状に拡径した係合凹部１１Ｂが形成されている。各回転体１１は、図１３に示すように、乗員の指先で外周面を回転操作する円筒形状の回転操作部１２と、回転操作部１２の左右に同軸に固定された回転連動部１３及び第１ギヤ１７と、を備え、これらが一体に形成されている。

回転操作部１２は、例えば、合成樹脂製又は金属製であって、回転連動部１３及び第１ギヤ１７よりも外径が大きく、回転操作装置１０がパネルＰに対して所定の位置に固定された際には、回転操作部１２の外周の全周のうちの一部が開口部Ｈから露出する。回転連動部１３は、回転操作部１２連結された部分に対して段差状に外径が大きくされており、外周面は波状面１４とされている。波状面１４は、緩やかに傾斜する凸部と凹部が交互に形成されている。第１ギヤ１７は、いわゆる平歯車であって、図４に示すように、回転操作部１２の内側から回転軸Ａ１に沿う方向に突出しており、外周１８には、歯車機構を構成するための多数の歯が形成されている。

（従動回転体３０）
各従動回転体３０は、共に例えば合成樹脂製の同一形状であって、図１２に示すように、第２ギヤ３１と、被検出部３５と、第２ギヤ３１と被検出部３５とを連結する軸部３９とを備え、これらが一体に形成されている。第２ギヤ３１は、外周３２に歯車機構を構成するための多数の歯が形成された平歯車であり、外径（及びピッチ円直径）は、第１ギヤ１７の外径（及びピッチ円直径）よりも小さく、第１ギヤ１７と噛み合うことで回転力が伝達されて回転する。

被検出部３５は、円板状であって、外周縁側には、スリット３６が所定角度ごとに貫通形成されている。スリット３６が回路基板８０に実装されたフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂの投光素子（及び受光素子）の位置に配されると、投光素子の光がスリット３６を通って受光素子に受光される。一方、隣り合うスリット３６間の遮光部３７の位置に投光素子（及び受光素子）が配されると、投光素子の光が遮光されて受光素子に受光されない。被検出部３５の回転角度（回転量）に応じて遮光部３７による遮光とスリット３６による透過が交互に繰り返されると、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂから被検出部３５の回転角度（回転操作部１２の回転量）に応じた信号が出力されるため、この信号により車載電装品等の調整が行われる。

（保持部材４０）
保持部材４０は、図４に示すように、複数の回転体１１を貫通して連結するシャフト４１と、シャフト４１を支持するベース部材５０とを備えている。
（シャフト４１）
シャフト４１は、円筒状であって、回転軸Ａ１方向に円形状の貫通穴４２が貫通形成されており、回転軸Ａ１方向における中間部寄りの位置の外周には、全周に亘って突出する一対の第１移動規制部４３が形成されている。第１移動規制部４３の外側に所定間隔空けた位置には、第２移動規制部４５が外方に突出している。第２移動規制部４５は、シャフト４１の外周を回転軸Ａ１に沿う方向に切り欠いて形成した複数の撓み片４４の先端部に形成されており、シャフト４１の外周から段差状に突出するとともに、先端側に向けて傾斜状に突出寸法が小さくなる形状とされている。

第２移動規制部４５は、回転体１１の係合凹部１１Ｂの段差に係合する。シャフト４１は、回転軸Ａ１方向における中間部及び両端部の外周については、矩形状とされている。また、シャフト４１の両端部は、ベース部材５０の係止爪部５７に係止する係止突部４６が回転軸Ａ１に沿う方向に突出している。係止突部４６の下端側には、テーパ状に切り欠かれたテーパ部４７が形成されている。

（ベース部材５０）
ベース部材５０は、例えば合成樹脂製であって、図１２に示すように、板状の底面部５１と、底面部５１から起立する複数の支持壁５４Ａ，５４Ｂ，５９と、弾性付勢部７０を収容する付勢収容部６２と、を備えている。支持壁５４Ａ，５４Ｂ，５９は、シャフト４１を支持する複数（本実施形態では３つ）のシャフト支持壁５４Ａ，５４Ｂと、従動回転体３０を支持する複数（本実施形態では４つ）の従動回転体支持壁５９と、を備える。

シャフト支持壁５４Ａ，５４Ｂは、底面部５１における幅方向の中間部及び両端側から起立しており、シャフト支持壁５４Ａ，５４Ｂの先端部には、矩形状に切り欠いた形状でシャフト４１を受ける受け部５５が形成されている。シャフト４１の外周の矩形状の部分は、受け部５５に嵌合して位置決めされる。シャフト支持壁５４Ａの外側には、シャフト４１の離脱を規制する離脱規制片５６が設けられている。離脱規制片５６は、図４に示すように、ベース部材５０の底面部５１から上方に起立しており、先端部には、係止爪部５７が内方側に突出している。係止爪部５７は、段差状に突出する段差部と、傾斜状に突出寸法が小さくなる傾斜部とを備えている。底面部５１には、図５に示すように、従動回転体３０が挿通される貫通孔５２が貫通形成されている。貫通孔５２は、底面部５１の面上における中間部寄りの位置に形成されており、内部にフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂが配される。

回転体１１に挿通されたシャフト４１をベース部材５０に組み付ける際には、シャフト４１の両端部が係止爪部５７の傾斜部に当接して離脱規制片５６を外側に撓み変形させ、シャフト４１が各受け部５５に嵌合すると、離脱規制片５６が復元変形する。このとき、係止爪部５７により、シャフト４１の離脱が規制される。従動回転体支持壁５９は、各従動回転体３０について一対が対向配置されており、上端部に軸部３９を受ける凹部６０が形成されている。複数の従動回転体３０は、互いに異なる回転軸Ｂ１，Ｂ２とされてベース部材５０に保持される。

また、底面部５１からは、図８に示すように、従動回転体３０の軸部３９に係止する片持ち係止部６１が上方に立ち上がっている。片持ち係止部６１は、湾曲した形状で延びており、先端部には軸部３９とは反対側に突出する突部６１Ａが形成されている。突部６１Ａとは反対側の端部が軸部３９の外周に係止することで、ベース部材５０上における従動回転体３０の位置が保持される。

付勢収容部６２は、図４に示すように、弾性付勢部７０を収容可能な円筒形状とされている。弾性付勢部７０は、バネ７１と、金属のボール７２と、ボール７２を載置してボール７２の位置を保持する合成樹脂製のボール載置部材７３と、を備えている。回転連動部１３が回転すると、ボール載置部材７３が下方からバネ７１で付勢されているため、波状面１４に摺動したボール７２は上下に振動し、回転操作部１２に操作感を生じさせることができる。

ベース部材５０の裏面側には、図５に示すように、撓み変形可能な複数の基板係止部６７が形成されており、回路基板８０の係止部通し孔８２を貫通した基板係止部６７が回路基板８０に係止することで回路基板８０がベース部材５０に固定される。

（回路基板８０）
回路基板８０は、図１２に示すように、絶縁板に銅箔等の導電路が形成され、付勢収容部６２が通されるベース部材通し孔８１と、基板係止部６７を通す係止部通し孔８２が貫通形成されている。また、回路基板８０の導電路には、一対のフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂ（「センサ」の一例）が半田付け等により実装されている。

フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂは、共に、図示しない投光素子と受光素子とが対向配置された透過型フォトセンサであって、１つのパッケージの対向壁８６，８７に一対の投光素子と一対の受光素子とをそれぞれ対向配置し、一対の投光素子から投光された光の一対の受光素子における受光の有無に応じた信号を出力するものである。なお、投光素子及び受光素子を一対設けるのは、被検出部３５の回転方向を検出するためである。

回転操作装置１０の組み付けは、ベース部材５０に従動回転体３０及び弾性付勢部７０を装着し、複数の回転体１１の各挿通孔１１Ａにシャフト４１を挿通して組付けてベース部材５０に装着する。次に、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂが実装された回路基板８０の係止部通し孔８２にベース部材５０の基板係止部６７を通して回路基板８０を組み付けることで、回転操作装置１０が形成される。そして、車両のパネルＰに回転操作装置１０を例えばネジ等の固定手段を用いて固定する。

本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
本実施形態によれば、回転操作部１２の全周のうちの一部がパネルＰの開口部Ｈから回転操作可能に露出するため、回転操作部１２の外周の全体がパネルＰの開口部Ｈから突出する構成と比較してパネルＰ表面に占める回転操作のためのスペースを小さくすることが可能になる。また、回転操作部１２の回転軸Ａ１と同軸で回転する第１ギヤ１７とは異なる回転軸Ｂ１，Ｂ２を有し、第１ギヤ１７の回転により回転する第２ギヤ３１と、第２ギヤ３１と同軸で回転する被検出部３５と、を備えるため、回転操作部１２と被検出部３５とが異なる回転軸を有して回転することになる。これにより、例えば回転操作部１２と被検出部３５とが同軸で回転する場合と比較して回転軸Ａ１の方向において回転操作装置１０を小型化することが可能になる。

また、保持部材４０は、複数の回転操作部１２を貫通するシャフト４１と、シャフト４１及び被検出部３５を支持するベース部材５０とを備える。
このようにすれば、シャフト４１により、複数の回転操作部１２の回転軸Ａ１を一致させつつ、ベース部材５０で回転操作部１２を保持することができる。

また、ベース部材５０は、シャフト４１を受ける受け部５５と、受け部５５に配されたシャフト４１の離脱を規制する撓み変形可能な離脱規制片５６と、を備え、離脱規制片５６は、シャフト４１の端部に当接して、回転操作部１２の回転軸Ａ１の方向におけるシャフト４１の位置を保持する。
このようにすれば、離脱規制片５６の撓み変形により、シャフト４１の組み付けが容易になるとともに、受け部５５及び離脱規制片５６により、回転軸Ａ１の方向及び回転軸Ａ１の方向と直交する方向におけるシャフト４１の位置を保持することができる。

また、シャフト４１は、回転軸Ａ１の方向における回転操作部１２の移動を規制する移動規制部４３，４５を備える。
このようにすれば、移動規制部４３，４５により、シャフト４１に対する回転操作部１２の位置を保持することができる。
また、センサは、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂである。
例えば機械式ロータリーエンコーダを用いる場合には、ギヤ比の変更が容易ではないため、回転操作部１２の回転に対する電装品等の調整量の比率を変えることが容易ではないが、本実施形態によれば、比較的容易に回転操作部１２の回転に対する電装品等の調整量の比率を変えることが可能になる。また、フォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂ（センサ）から回転角度（回転量）に応じて信号が出力されるため、例えば、機械式ロータリーエンコーダを用いる構成と比較して、回路構成を簡素化することが可能になる。また、機械式ロータリーエンコーダのようなギヤ比を変えずに、例えば、隣り合うスリット３６の間隔を変えたり、ソフト的な処理を用いることにより、電装品等の調整量を変えることが可能になる。

また、一対のフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂが回路基板８０に実装されており、一対の回転操作部１２及び一対の被検出部３５を備え、一対の被検出部３５は、共に対応する回転操作部１２の内側に配されている。
このようにすれば、被検出部３５が回転操作部１２の外側に配される場合と比較して一対の被検出部３５を検出するための一対のセンサを近い位置に配置することができるため、回路基板８０の回路構成を簡素化することが可能になる。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）回転操作装置１０は、回転操作部１２、被検出部３５及びフォトインタラプタ８５Ａ，８５Ｂをそれぞれ２組備えていたが、これに限られず、１組又は３組以上であってもよい。

（２）被検出部３５の回転を検出するための透過型の光学式センサであるフォトインタラプタを用いたがこれに限られない。例えば、反射型の光学式センサを用いてもよい。

１０： 回転操作装置
１１： 回転体
１１Ａ： 挿通孔
１１Ｂ： 係合凹部
１２： 回転操作部
１３： 回転連動部
１７： 第１ギヤ
３０： 従動回転体
３１： 第２ギヤ
３５： 被検出部
３６： スリット
３７： 遮光部
４０： 保持部材
４１： シャフト
４３： 第１移動規制部（移動規制部）
４５： 第２移動規制部（移動規制部）
５０： ベース部材
５３： 支持壁
５５： 受け部
５６： 離脱規制片
７０： 弾性付勢部
８０： 回路基板
８５Ａ，８５Ｂ： フォトインタラプタ（センサ）
Ａ１： 回転軸
Ｂ１，Ｂ２： 回転軸
Ｈ： 開口部
Ｐ： パネル

Claims (6)

1. 開口部を有するパネルの面に沿う方向の回転軸を有し、前記開口部から全周のうちの一部が露出して回転操作可能とされる回転操作部と、
   前記回転操作部に対して固定され、前記回転操作部と同軸で回転する第１ギヤと、
   前記第１ギヤとは異なる回転軸を有し、前記第１ギヤの回転により回転する第２ギヤと、
   前記第２ギヤに対して固定され、前記第２ギヤと同軸で回転する被検出部と、
   前記被検出部の回転角度に応じた信号を出力するセンサと、
   前記回転操作部及び前記被検出部を回転可能に保持する保持部材と、
   を備える回転操作装置。
2. 前記保持部材は、前記回転操作部を貫通するシャフトと、
   前記シャフト及び前記被検出部を支持するベース部材とを備える請求項１に記載の回転操作装置。
3. 前記ベース部材は、前記シャフトを受ける受け部と、
   前記受け部に配された前記シャフトの離脱を規制する撓み変形可能な離脱規制片と、を備え、
   前記離脱規制片は、前記シャフトの端部に当接して、前記回転操作部の回転軸の方向における前記シャフトの位置を保持する請求項２に記載の回転操作装置。
4. 前記シャフトは、前記回転操作部の回転軸の方向における前記回転操作部の移動を規制する移動規制部を備える請求項２又は請求項３に記載の回転操作装置。
5. 前記センサは、フォトインタラプタである請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回転操作装置。
6. 一対の前記センサが回路基板に実装されており、
   一対の前記回転操作部及び一対の前記被検出部を備え、
   前記一対の被検出部は、共に対応する前記回転操作部の内側に配されている、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回転操作装置。

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