CN115701644A - 多方向输入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种能够实现产品的低高度化,并且能够提高操作构件的倾倒操作的检测精度的多方向输入装置。多方向输入装置具有:操作构件(104),从壳体(101、102)突出且能够进行倾倒操作;压缩螺旋弹簧(107),使操作构件恢复到倾倒操作前的初始状态;磁铁保持部(106),能够相对于操作构件仅向沿着突出方向的方向进行相对移动,并且仅向倾倒方向连动;磁铁(109),配置于磁铁保持部;以及磁传感器(110A、110B),配置在与磁铁相对的位置,检测磁铁的运动。磁传感器配置在磁铁的侧方,是能够检测相互正交的3轴方向的磁分量的磁传感器。
Description
技术领域
本发明涉及多方向输入装置。
背景技术
以往,已知一种多方向输入装置,该多方向输入装置具有:操作构件,能够进行倾倒操作;弹性构件,使操作构件恢复到倾倒操作前的初始状态;磁铁,埋设在操作构件的下端部;以及多个磁电转换元件,设置在操作构件的下方,检测根据操作构件的倾倒操作而位移的磁铁的磁场的强度(例如,参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2020-107178号公报。
在现有的多方向输入装置中,为了实现产品的低高度化,需要尽量缩短磁铁与磁电转换元件的距离,因此,存在磁铁的微小的晃动对操作构件的倾倒操作的检测造成不良影响的问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种能够实现产品的低高度化,并且能够提高操作构件的倾倒操作的检测精度的多方向输入装置。
本发明的多方向输入装置具有:壳体;操作构件,从所述壳体突出且能够进行倾倒操作;弹性构件,使所述操作构件恢复到倾倒操作前的初始状态;磁铁保持部,能够相对于所述操作构件仅向沿着突出方向的方向进行相对移动,并且仅向倾倒方向连动;磁铁,配置于所述磁铁保持部;以及磁传感器,配置在与所述磁铁相对的位置,检测所述磁铁的运动,所述磁传感器配置在所述磁铁的侧方,是能够检测相互正交的3轴方向的磁分量的磁传感器。
附图说明
图1是表示在没有对操作构件施加操作力的初始状态下的本发明的一个实施方式的多方向输入装置的立体图。
图2是图1的多方向输入装置的分解状态的主视立体图。
图3是使图1的多方向输入装置的上罩透明化的状态下的主视立体图。
图4是使图1的多方向输入装置的上罩透明化的状态下的后视立体图。
图5是图1的A-A剖视图。
图6是在操作构件向YZ平面方向倾倒操作后的状态下的图1的A-A剖视图。
图7是图1的B-B剖视图。
图8是操作构件向XZ平面方向倾倒操作后的状态下的图1的B-B剖视图。
图9是磁铁保持部的立体图。
图10是磁铁保持部的分解状态的立体图。
图11是表示圆盘状部件的图,图11中的(A)是俯视图,图11中的(B)是单侧剖视主视图。
图12是表示磁铁与第一磁传感器以及第二磁传感器的位置关系的主视图。
图13是图12的俯视图。
图14是图12的左侧视图。
图15是第一磁传感器和第二磁传感器的输出信号的处理框图。
图16是表示操作构件的X轴方向倾倒量检测的分析结果的图。
图17是表示操作构件的Y轴方向的倾倒量检测的分析结果的图。
图18是表示所有方位倾倒时的X-Y坐标输出值的分析结果的图。
图19是表示磁铁保持部的第一变形例的相当于图5的剖视图。
图20是表示磁铁保持部的第一变形例的相当于图7的剖视图。
图21是表示磁铁保持部的第一变形例的立体图。
图22是表示磁铁保持部的第一变形例的分解状态的立体图。
图23是表示圆筒状部件的图,图23中的(A)是单侧剖视俯视图,图23中的(B)是单侧剖视主视图。
图24是表示磁铁保持部的第二变形例的相当于图5的剖视图。
附图标记的说明:
101 下壳体
101a 底板部
102 上壳体
104 操作构件
104d 左第二轴部
104e 右第二轴部
105 转动构件
105a 贯通孔
105b 前第一轴部
105c 后第一轴部
106 磁铁保持部
1060 上圆盘部
1060a 贯通孔
1061 下圆盘部
1061a 贯通孔
1062 销
1063 抵接面
1063a 平坦面
1063b 弯曲面
1064 圆盘状部件
107 压缩螺旋弹簧
109 磁铁
109a 贯通孔
110A 第一磁传感器
110B 第二磁传感器
111 推杆
113 金属弹片
116 磁铁倾倒角度运算部
206 磁铁保持部
2060 上圆盘部
2060a 贯通孔
2061 下圆盘部
2061a 贯通孔
2062 销
2063 抵接面
2063a 平坦面
2063b 弯曲面
2064 筒状部件
2064a 侧壁
2064b 端壁部
2064c 端壁部
2064d 侧窗
209 磁铁
306 磁铁保持部
3060 上圆盘部
3061 下圆盘部
3062 销
3063 抵接面
3063a 平坦面
3063b 弯曲面
3064 筒状部件
3064a 侧壁
3064b 端壁部
3064c 端壁部
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的一个实施方式的多方向输入装置(以下,简称为多方向输入装置)进行说明。
图1示出了多方向输入装置与由正交的3个轴(X轴,Y轴,Z轴)形成的三维空间之间的关系。将多方向输入装置的左右方向设为X轴方向,将与X轴正交的多方向输入装置的前后方向设为Y轴方向,将分别与X轴和Y轴正交的多方向输入装置的上下方向设为Z轴方向。
将朝向多方向输入装置的右侧的方向设为X轴的正方向(+X轴方向),将朝向多方向输入装置的前方的方向设为Y轴的正方向(+Y轴方向),将朝向多方向输入装置的上方的方向设为Z轴的正方向(+Z轴方向)。
将X轴和Y轴之间形成的二维平面设为XY平面,将X轴和Z轴之间形成的二维平面设为XZ平面,将Y轴和Z轴之间形成的二维平面设为YZ平面。
多方向输入装置能够用于游戏机用控制器等各种电子设备。
如图1至图8所示,多方向输入装置具有:下壳体101、上壳体102、操作构件104、转动构件105、磁铁保持部106、压缩螺旋弹簧107、磁铁109、第一磁传感器110A、第二磁传感器110B、推杆111、罩片112、金属弹片113、主基板114、第一子基板115A以及第二子基板115B。
通过将下壳体101和上壳体102组合而构成方箱形状的壳体。在该壳体的内部容纳有多方向输入装置的各种结构构件104、105、106、107、109、110A、110B、111、112、113、114、115A以及115B。
下壳体101由金属板制成。下壳体101具有底板部101a、左右侧板部101b、101c。底板部101a形成为矩形状。左右侧板部101b、101c从底板部101a的左右侧边立起。
上壳体102是树脂成形品。上壳体102具有顶板部102a、以及周侧壁部(4个侧壁部)102b。顶板部102a形成为矩形状。周侧壁部102b从顶板部2a的前后左右的4个侧边垂下。上壳体102形成为向下方开口的无底的方箱形的盖状。
上壳体102以从上方覆盖底板部101a的方式配置在底板部101a上。上壳体102在嵌入左右侧板部101b、101c之间的状态下,通过两个螺钉(省略图示)固定于底板部101a。上壳体102作为壳体的壳体主体发挥功能,下壳体101作为壳体的底盖发挥功能。
上壳体102具有拱顶部102c和插通孔102d。拱顶部102c形成为使顶板部102a的中央部向上方拱顶状地鼓出。拱顶部102c的内表面形成为球带状的弯曲面。插通孔102d形成在拱顶部102c的顶部(中央部)。插通孔102d形成为圆形。插通孔102d使上壳体102的内部向上方敞开。
主基板114是柔性基板(FPC)。主基板114以主基板114的周缘部夹入底板部101a与周侧壁部102b之间的状态固定在底板部101a上。主基板114具有外部连接部用的带状的尾部114a。尾部114a从主基板114的矩形状的主体部向一个方向(后方)延伸,从上壳体102的内部向外部伸出。
操作构件104是树脂成形品。操作构件104是圆棒状的构件。操作构件104具有:基部104a、键帽安装部104b、圆锥台部104c、左右一对第二轴部104d、104e、以及磁铁容纳孔104f。在这些操作构件104的结构构件中除了第二轴部104d、104e以外的结构构件104a至104f相对于成为操作构件104的中心线的沿着Z轴方向的一条直线设置在同轴上。
基部104a设置在操作构件104的下端部。基部104a形成为圆棒状。键帽安装部104b设置在操作构件104的上端部。键帽安装部104b形成为比基部104a更细的圆棒状。圆锥台部104c设置在基部104a与键帽安装部104b之间,并将它们在Z轴方向上连接成一直线状。
左第二轴部104d和右第二轴部104e从基部104a的外周面的下端部向相反的两个方向突出设置。左第二轴部104d和右第二轴部104e相对于与操作构件4的中心线正交且沿着X轴方向延伸的一条直线设置在同轴上。
磁铁容纳孔104f从基部104a的端面(操作构件4的下端面)的中央部形成到圆锥台部104c的中央部。磁铁容纳孔104f是直径从下向上分两个阶段缩径的截面为圆形的带台阶的孔。磁铁容纳孔104f在基部104a的端面(操作构件4的下端面)向下方开口。
转动构件105是树脂成形品。转动构件105是圆形环状的构件。转动构件105具有:贯通孔105a、前后一对第一轴部105b、105c、按压部105d、按压用支点部105e、以及左右一对轴承部105f、105g。
贯通孔105a是在Z轴方向上贯通转动构件105的孔。前第一轴部105b和后第一轴部105c从转动构件105的外周面向相反的两个方向突出设置。前第一轴部105b和后第一轴部105c相对于与转动构件105的中心线正交且沿着Y轴方向延伸的一条直线设置在同轴上。
按压部105d从前第一轴部105b的端部向下方突出设置。按压部105d的下端形成为向下突出的圆弧状。按压用支点部105e从后第二轴部105c的基部向下方突出设置。按压用支点部105e的下端形成为向下突出的圆弧状。
左轴承部105f和右轴承部105g是贯通了转动构件105的内外周面的圆形的贯通孔。左轴承部105f和右轴承部105g以在X轴方向上相对的方式相对于沿X轴方向延伸的一条直线设置在同轴上。转动构件105的外周面与拱顶部102c的内表面相配合地形成为球台状的弯曲面。
如图9、图10所示,磁铁109是以沿着操作构件104的突出方向的方向作为轴向,在该轴向上磁化(极化)成NS两极的圆筒状永久磁铁。磁铁109是以Z轴方向作为轴向的圆筒状永久磁铁。磁铁109在中央部具有圆形的贯通孔109a。磁铁109在轴向上被磁化成NS两极,以使两个端面(上端面和下端面)为不同的极。将磁铁109的上端面设为N极,将下端面设为S极。
如图9至图11所示,磁铁保持部106具有配置在磁铁109的两端的上下一对圆盘部1060、1061和销1062。上圆盘部1060和下圆盘部1061分别与磁铁109相同地在中央部具有圆形的贯通孔1060a、1061a。
销1062是与贯通孔1060a、1061a以及109a嵌合的截面为圆形的圆销。销1062是由与磁铁109不吸附的金属构成的销,或者是由与磁铁109吸附的金属构成的销,且是实施了电镀等表面加工以与磁铁109不吸附的销。
磁铁保持部106构成为,在将销1062***上圆盘部1060、下圆盘部1061以及磁铁109的贯通孔1060a、1061a以及109a的状态下,将磁铁109保持在上圆盘部1060与下圆盘部1061之间。上圆盘部1060、下圆盘部1061以及磁铁109相对于成为销1062的中心线的沿着Z轴方向延伸的一条直线设置在同轴上。
磁铁保持部106在与底板部101a相对的下圆盘部1061的下表面(磁铁保持部106的下端面)具有相对于底板部101a的球台形状的抵接面1063。抵接面1063包括:由球台的小径侧端面构成的圆形的平坦面1063a和由球台的侧面构成的球带状的弯曲面1063b。
在销1062中,在销1062的轴向的中间部具有圆板状的凸缘部1062a。在销1062中,在使凸缘部1062a与上圆盘部1060的上表面抵接的状态下,将下侧的销1062从凸缘部1062a***到上圆盘部1060、下圆盘部1061以及磁铁109的贯通孔1060a、1061a以及109a中,使销1062的下端位于下圆盘部1061的贯通孔1061a的内部,使销1062不从下圆盘部1061的下表面突出,另一方面,使上侧的销1062从上圆盘部1060的上表面向上从凸缘部1062a突出。
磁铁保持部106具有两个由与磁铁109吸附的磁性体形成的圆盘状部件1064,将两个圆盘状部件1064设为上圆盘部1060(一个圆盘状部件1064)和下圆盘部1061(另一个圆盘状部件1064),上圆盘部1060和下圆盘部1061中的每一个的两个表面上都具有抵接面1063,将在下圆盘部1061的下表面(磁铁保持部106的下表面)所具有的球台形状的抵接面1063构成为相对于底板部101a的抵接面1063。
上圆盘部1060和下圆盘部1061相对于销1062的固定除了能够使用粘接剂进行之外,还能够通过将销1062压入到贯通孔1060a、1061a中来进行。通过这样的固定能够抑制磁铁109的晃动。
为了防止磁铁109的晃动,也可以在上圆盘部1060与磁铁109之间和下圆盘部1061与磁铁109之间分别设置缓冲垫材(省略图示)。
压缩螺旋弹簧107由与磁铁109不吸附的金属线材构成。
在转动构件105中,使前第一轴部105b和后第一轴部105c插通于形成于上壳体102的内部的前引导槽102e和后引导槽102f。由此,限制转动构件105相对于上壳体102以中心线为中心的转动。在该状态下,转动构件105以能够以前第一轴部105b和后第一轴部105c的轴为中心转动的方式容纳在上壳体102的内部。前引导槽102e和后引导槽102f以向下方开口的方式形成为倒U字状。
在操作构件104中,使基部104a***到转动构件105的贯通孔10Sa中,并且使左第二轴部104d和右第二轴部104e***到转动构件105的左轴承部105f和右轴承部105g中。由此,操作构件104以能够以左第二轴部104d和右第二轴部104e的轴为中心转动的方式被转动构件105支撑。在该状态下,在操作构件104中,使键帽安装部104b从上壳体102的内部通过插通孔102d向上壳体102的上方突出。
磁铁保持部106在将压缩螺旋弹簧107从凸缘部1062a外嵌于上侧的销1062的状态下,以能够沿操作构件104的中心线移动的方式***到操作构件104的磁铁容纳孔104f中,使下圆盘部1061的下表面与底板部101a相对。
压缩螺旋弹簧107被容纳在凸缘部1062a与磁铁容纳孔104f的上阶梯面之间,对操作构件104和转动构件105向上方施力,并且对磁铁保持部106向下方施力。
在没有对操作构件104施加操作力的状态下,通过压缩螺旋弹簧107的作用力,磁铁保持部106在将下圆盘部1061的下表面的抵接面1063中的平坦面1063a抵接于底板部101a的状态下,以直立状态被支撑在底板部101a上,操作构件104和转动构件105被向上方推起,直到前第一轴部105b和后第一轴部105c与前引导槽102e和后引导槽102f的上端(封闭端部)卡合。
由此,操作构件104通过磁铁保持部106以直立状态被支撑在底板部101a上。另外,将该状态作为初始状态,操作构件104能够向周围的任意方向(360度的所有方向)进行倾倒操作并且能够被按下。图示的操作构件104能够最大倾倒至16.5度。
转动构件105能够与操作构件104的倾倒操作连动地转动。另外,转动构件105在随着操作构件104被按下而将按压用支点部105e按压于底板部101a的状态下,能够以将按压用支点部105e作为支点使按压部105d按下的方式向下移动(倾斜移动)。
随着操作构件104被按下,磁铁保持部106通过自身克服压缩螺旋弹簧107的作用力而相对于操作构件104向沿着操作构件104的中心线的方向相对移动,即,通过进入操作构件104的磁铁容纳孔104f,从而不会随着操作构件104被按下而向下移动。即,磁铁保持部106仅与操作构件104的倾倒操作连动。
在对操作构件104进行了倾倒操作的状态下,磁铁保持部106在将下圆盘部1061的下表面的抵接面1063中的弯曲面1063b按压于底板部101a的状态下,将其自身和操作构件104以倾倒状态支撑在底板部101a上。
推杆111和金属弹片113作为操作构件4的按下检测装置发挥功能。具体而言,由于作为按下开关发挥功能,因此对形成在主基板114上的固定触点(省略图示)进行开闭。
罩片112是单面粘合片。金属弹片113是由向上凸状的拱顶状的金属板构成的可动触点。将金属弹片13的上表面粘贴在罩片12的下表面以形成金属弹片按键。
在主基板114上形成有中央固定触点(省略图示)和外侧固定触点(省略图示)。中央固定触点形成为圆形,配置在转动构件105的按压部105d的下方。外侧固定触点形成为C字状,以隔开间隔地包围中央固定触点的方式配置。
金属弹片按键以使金属弹片113在跨过中央固定触点的状态下固定在外侧固定触点上的方式粘贴在主基板114上。在该状态下,金属弹片113的顶部成为与其正下方的中央固定触点隔开间隙而背离相对的状态。
推杆111是树脂成形品。推杆111是长方体状的构件。推杆111能够上下移动地容纳在上壳体102的内部。推杆111配置在转动构件105的按压部105d与金属弹片113之间。推杆111被金属弹片113向上方施力,从而将推杆111的上表面按压于转动构件105的按压部105d的下端。
在操作构件104被按下的情况下,转动构件105随着操作构件104被按下而向下移动,通过该转动构件105的向下移动使推杆111克服金属弹片113的作用力而向下移动,从而通过该推杆111按下金属弹片113的顶部。由此,金属弹片113的顶部弹性变形为向下凸状以与主基板114的中央固定触点接触,主基板114的中央固定触点与外侧固定触点之间通过金属弹片113电导通连接,按下开关成为导通状态。由此,能够检测操作构件104的按下。
磁铁109、第一磁传感器110A、第二磁传感器110B以及磁铁倾倒角度运算部116作为操作构件104的倾倒操作检测装置发挥功能。
如图12至图14所示,第一磁传感器110A和第二磁传感器110B配置在磁铁109的侧方。具体而言,配置在相对于磁铁109的轴线(中心线)成为点对称的位置的磁铁109的侧方的两个位置。更具体而言,配置在与前第一轴部105b和后第一轴部105c的突出方向(Y轴方向)正交的方向(X轴方向)上。
第一磁传感器110A配置在转动构件105的左侧,与磁铁109隔开规定的距离而相对。第二磁传感器110B配置在转动构件105的右侧,与磁铁109隔开与第一磁传感器110A相同的距离而相对。
第一磁传感器110A和第二磁传感器110B表面安装于由小形的刚性基板构成的第一子基板115A和第二子基板115B。第一子基板115A和第二子基板115B分别以传感器安装面与磁铁109的轴线(中心线)正交且与在X轴方向上延伸的一条直线正交的方式保持在上壳体102的内部的状态,垂直地竖立设置在主基板114上。
第一磁传感器110A和第二磁传感器110B是相同的磁传感器,并且是能够检测成为磁铁109的径向平面的X轴、Y轴以及成为磁铁109的轴向的Z轴的相互正交的3轴方向的磁通密度的磁传感器。作为该磁传感器,例如能够使用3D霍尔传感器等。
第一磁传感器110A和第二磁传感器110B被配置为各自的X轴方向的感磁部110Ax、110Bx的中心与磁铁109的轴线(中心线)正交且相对于沿X轴方向延伸的一条直线成为同轴。
如图15所示,将第一磁传感器110A和第二磁传感器110B与磁铁倾倒角度运算部116连接,检测磁铁109的倾倒角度即操作构件104的倾倒操作。具体而言,(1)由第一磁传感器110A、第二磁传感器110B测量3轴方向的磁通密度Bx、By、Bz并输出。(2)由磁铁倾倒角度运算部116基于第一磁传感器110A、第二磁传感器110B的输出值,计算第一磁传感器110A、第二磁传感器110B中的磁通密度矢量Bz、By所成的角度和磁通密度矢量Bz、Bx所成的角度。(3)由磁铁倾倒角度运算部116基于(2)的结果,计算磁铁109的倾斜角度。即,将第一磁传感器110A的输出值A和第二磁传感器110B的输出值B相加,然后除以2进行平均。
在此,在第一磁传感器110A和第二磁传感器110B相对于磁铁109的距离不发生变化的向Y轴方向的倾倒量检测中,如图17所示,第一磁传感器110A、第二磁传感器110B均输出大致相同的输出,平均值也重叠。与此相对地,在第一磁传感器110A和第二磁传感器110B相对于磁铁109的距离发生变化的向X轴方向的倾倒量检测中,如图16所示,在磁铁109接近和远离第一磁传感器110A和第二磁传感器110B的情况下,输出值的斜率相对于磁铁109的倾倒角度不同,但将第一磁传感器110A的输出值A和第二磁传感器110B的输出值B相加,并除以2进行平均后的输出相对于倾倒角度成为大致线性的输出特性。即,能够观察到因倾倒方向的不同而造成的影响被抵消。
在多方向输入装置中,磁铁倾倒角度运算部116设置在多方向输入装置的外部,即设置在具有该多方向输入装置的例如游戏机用控制器等各种电子设备中,但也能够设置在多方向输入装置的内部。
图18表示以方位角:15度刻度(0度至360度),倾倒角:0、5、10、15、16.5度动作时的输出值(X-Y坐标输出值)的分析结果。参照图18,得到左侧的椭圆状的输出,若将其标准化则成为右侧的圆状,未发现因倾倒方向引起的输出值的偏差或线性的缺乏。
参照图19至图23来说明磁铁保持部的第一变形例。第一变形例的磁铁保持部206代替上述的磁铁保持部106。
磁铁保持部206具有配置在磁铁109的两端的上下一对圆盘部2060、2061和销2062。上圆盘部2060和下圆盘部2061分别与磁铁109相同地在中央部具有圆形的贯通孔2060a、2061a。
销2062是与贯通孔2060a、2061a以及109a嵌合的截面为圆形的圆销。销2062是由与磁铁109不吸附的金属构成的销,或者是由与磁铁109吸附的金属构成的销,并且是实施了电镀等表面加工以与磁铁109不吸附的销。
磁铁保持部206构成为,在将销2062***到上圆盘部2060、下圆盘部2061以及磁铁109的贯通孔2060a、2061a以及109a中的状态下,将磁铁109保持在上圆盘部2060与下圆盘部2061之间。上圆盘部2060、下圆盘部2061以及磁铁109相对于成为销2062的中心线的沿Z轴方向延伸的一条直线设置在同轴上。
磁铁保持部206在与底板部101a相对的下圆盘部2061的下表面(磁铁保持部206的下端面)具有相对于底板部101a的球台形状的抵接面2063。抵接面2063包括:由球台的小径侧端面构成的圆形的平坦面2063a和由球台的侧面构成的球带状的弯曲面2063b。
在销2062中,在销2062的轴向的中间部具有圆板状的凸缘部2062a。在销2062中,在使凸缘部2062a与上圆盘部2060的上表面抵接的状态下,将下侧的销2062从凸缘部2062a***到上圆盘部2060、下圆盘部2061以及磁铁109的贯通孔2060a、2061a以及109a中,使销2062的下端位于下圆盘部2061的贯通孔2061a的内部,使销2062不从下圆盘部2061的下表面突出,另一方面,使上侧的销2062从上圆盘部2060的上表面向上从凸缘部2062a突出。
磁铁保持部206具有利用非磁性体(合成树脂)将截面形状为C形的侧壁部2064a和封闭侧壁部2064a的两端开口的一对圆盘状的端壁部2064b、2064c形成为一体,并能够从侧方***磁铁109的侧窗2064d的圆筒状部件2064,将一对圆盘状的端壁部2064b、2064c设为上圆盘部2060和下圆盘部2061,在上圆盘部2060的上表面(外表面)和下圆盘部2061的下表面(外表面)分别具有抵接面2063,将在下圆盘部2061的下表面(磁铁保持部206的下表面)所具有的球台形状的抵接面2063设为相对于底板部101a的抵接面2063。
上圆盘部2060和下圆盘部2061相对于销2062的固定除了能够使用粘接剂进行之外,还能够通过将销2062压入到贯通孔1060a、1061a中来进行。通过这样的固定能够抑制磁铁109的晃动。
为了防止磁铁109的晃动,也可以在上圆盘部2060与磁铁109之间和下圆盘部2061与磁铁109之间分别设置缓冲垫材(省略图示)。
磁铁保持部206在将压缩螺旋弹簧107从凸缘部2062a外嵌于上侧的销2062的状态下,以能够沿操作构件104的中心线移动的方式***到操作构件104的磁铁容纳孔104f中,使下圆盘部2061的下表面与底板部101a相对。
压缩螺旋弹簧107被容纳在凸缘部2062a与磁铁容纳孔104f的上阶梯面之间,对操作构件104和转动构件105向上方施力,并且对磁铁保持部206向下方施力。
在没有对操作构件104施加操作力的状态下,通过压缩螺旋弹簧107的作用力,磁铁保持部206在将下圆盘部2061的下表面的抵接面2063中的平坦面2063a抵接于底板部101a的状态下,以直立状态被支撑在底板部101a上。
随着操作构件104被按下,磁铁保持部206通过自身克服压缩螺旋弹簧107的作用力而相对于操作构件104向沿着操作构件104的中心线的方向相对移动,即,通过进入操作构件104的磁铁容纳孔104f,从而不会随着操作构件104被按下而向下移动。即,磁铁保持部206仅与操作构件104的倾倒操作连动。
在对操作构件104进行了倾倒操作的状态下,磁铁保持部206在将下圆盘部2061的下表面的抵接面2063中的弯曲面2063b按压在底板部101a上的状态下,将其自身和操作构件104以倾倒状态支撑在底板部101a上。
参照图24对磁铁保持部的第二变形例进行说明。第二变形例的磁铁保持部306代替上述的磁铁保持部106、206。
磁铁209与磁铁109的不同之处在于,在中央部不具有圆形的贯通孔。即,磁铁209是以沿着操作构件104的突出方向的方向作为轴向,在该轴向上磁化(极化)成NS两极的圆柱状永久磁铁。磁铁209是以Z轴方向作为轴向的圆柱状永久磁铁。磁铁209在轴向上被磁化成NS两极,以使两个端面(上端面和下端面)为不同的极。将磁铁209的上端面设为N极,将下端面设为S极。
磁铁保持部306与磁铁保持部106、206同样地,具有配置在磁铁209的两端的上下一对圆盘部3060、3061和销3062。
销3062是截面为圆形的圆销。销3062是由与磁铁209不吸附的金属构成的销,或者是由与磁铁209吸附的金属构成的销,并且是实施了电镀等表面加工以与磁铁209不吸附的销。
销3062与磁铁209位于同轴上,从上圆盘部2060(操作构件104的突出方向上的一个圆盘部)向上方(操作构件104的突出方向)突出。
在销3062的下端抵接于磁铁209的上表面的状态下,销3062与磁铁209位于同轴上,并从上圆盘部2060(操作构件104的突出方向上的一个圆盘部)向上方(操作构件104的突出方向)突出。销3062具有圆板状的平头3062a,使该平头3062a抵接在磁铁209的上表面上。
磁铁保持部306在与底板部101a相对的下圆盘部3061的下表面(磁铁保持部306的下端面)具有相对于底板部101a的球台形状的抵接面3063。抵接面3063包括:由球台的小径侧端面构成的圆形的平坦面3063a以及由球台的侧面构成的球带状的弯曲面3063b。
磁铁保持部306具有利用非磁性体(合成树脂)将配置在磁铁209的外周的圆筒状的侧壁部3064a和封闭侧壁部3064a的两端开口的一对圆盘状的端壁部3064b、3064c形成为一体,并覆盖磁铁209的整体的圆筒状部件3064,将一对圆盘状的端壁部3064b、3064c设为上圆盘部3060和下圆盘部3061,在下圆盘部3061的下表面(外表面)具有抵接面3063,将在下圆盘部3061的下表面(磁铁保持部306的下表面)所具有的球台形状的抵接面3063设为相对于底板部101a的抵接面3063。
在磁铁206和销3062的下端部埋入到圆筒状部件3064中的状态下,具有磁铁206、销3062以及圆筒状部件3064的磁铁保持部306通过嵌入成形而一体形成。
磁铁保持部306在将压缩螺旋弹簧107外嵌于从上圆盘部3060向上方突出的销3062的状态下,以能够沿操作构件104的中心线移动的方式***到操作构件104的磁铁容纳孔104f中,使下圆盘部3061的下表面与底板部101a相对。
压缩螺旋弹簧107被容纳在上圆盘部3060与磁铁容纳孔104f的上阶梯面之间,对操作构件104和转动构件105向上方施力,并且对磁铁保持部306向下方施力。
在没有对操作构件104施加操作力的状态下,通过压缩螺旋弹簧107的作用力,磁铁保持部306在将下圆盘部3061的下表面的抵接面3063中的平坦面3063a按压在底板部101a上的状态下,以直立状态被支撑在底板部101a上。
随着操作构件104被按下,磁铁保持部306通过自身克服压缩螺旋弹簧107的作用力而相对于操作构件104向沿着操作构件104的中心线的方向相对移动,即,通过进入操作构件104的磁铁容纳孔104f,从而不会随着操作构件104的按下而向下移动。即,磁铁保持部306仅与操作构件104的倾倒操作连动。
在对操作构件104进行了倾倒操作的状态下,磁铁保持部306在将下圆盘部3061的下表面的抵接面3063中的弯曲面3063b按压在底板部101a上的状态下,将其自身和操作构件104以倾倒状态支撑在底板部101a上。
如上所述,在多方向输入装置中,具有:壳体101、102;操作构件104,从壳体101、102突出且能够进行倾倒操作;弹性构件107,使操作构件104恢复到倾倒操作前的初始状态;磁铁保持部106(或206或306),能够相对于操作构件104仅向沿着突出方向的方向进行相对移动,并仅向倾倒方向连动;磁铁109(或209),配置于磁铁保持部106(或206或306);以及磁传感器110A、110B,配置在与磁铁109(或209)相对的位置,检测磁铁109(或209)的运动,磁传感器110A、110B配置在磁铁109(或209)的侧方,是能够检测相互正交的3轴方向的磁分量的磁传感器。
在多方向输入装置中,磁传感器110A、110B配置在磁铁109(或209)的侧方,是能够检测相互正交的3轴方向的磁分量的磁传感器,与将磁传感器配置在磁铁109(或209)的下方的情况相比,能够实现产品的低高度化,并且能够在磁铁109(或209)与磁传感器110A、110B之间确保适当的距离(例如,磁铁109(或209)的微小的晃动不会给操作构件104的倾倒操作的检测造成不良的影响的距离),能够提高操作构件104的倾倒操作的检测精度。
在多方向输入装置中,磁传感器110A、110B配置在相对于磁铁109(或209)的轴线成为点对称的位置的磁铁109(或209)的侧方的两个位置上,分别与磁铁109(或209)相对,是能够检测相互正交的3轴方向的磁分量的磁传感器,该多方向输入装置具有基于两个磁传感器110A、110B的输出值,计算磁铁109(或209)的倾倒角度的磁铁倾倒角度运算部116,磁铁倾倒角度运算部116对基于一个磁传感器110A的输出值计算出的磁通密度矢量的角度和基于另一个磁传感器110B的输出值计算出的磁通密度矢量的角度进行平均。
在多方向输入装置中,磁传感器110A、110B配置在相对于磁铁109(或209)的轴线成为点对称的位置的磁铁109(或209)的侧方的两个位置上,分别与磁铁109(或209)相对,是能够检测相互正交的3轴方向的磁分量的磁传感器,该多方向输入装置具有基于两个磁传感器110A、110B的输出值,计算磁铁109(或209)的倾倒角度的磁铁倾倒角度运算部116,磁铁倾倒角度运算部116对基于一个磁传感器110A的输出值计算出的磁通密度矢量的角度和基于另一个磁传感器110B的输出值计算出的磁通密度矢量的角度进行平均,由此,能够实现产品的低高度化,并且通过配置在磁铁109(或209)的侧方的磁传感器110A、110B能够提高对操作构件104的倾倒操作的检测精度。
在多方向输入装置中,通过使磁铁109(或209)保持在能够相对于操作构件104仅向沿着突出方向的方向进行相对移动,并仅向倾倒方向连动的磁铁保持部106(或206或306),即使操作构件104克服压缩螺旋弹簧107的作用力而向下移动,磁铁109(或209)也不会向下移动,磁场不会发生变化,因此能够提高操作构件104的倾倒操作的检测精度。
在多方向输入装置中,由于磁铁保持部106具有:一对圆盘部1060、1061,配置在磁铁109的两端;以及销1062,与磁铁109位于同轴上,并且从操作构件104的突出方向上的一个圆盘部1060向操作构件104的突出方向突出,因此,在增大磁铁109的外径的情况下,也不需要随之增大磁铁保持部106的外径,能够在不使产品大型化的情况下增大磁铁109,从而能够提高操作构件104的倾倒操作的检测精度。
在多方向输入装置中,磁铁109在中央部具有贯通孔109a,磁铁保持部106具有:配置在磁铁109的两端的一对圆盘部1060、1061;以及销1062,在圆盘部1060、1061的中央部具有贯通孔1060a、1061a,在将销1062***到圆盘部1060、1061和磁铁109的贯通孔1060a、1061a、109a中的状态下,将磁铁109保持在圆盘部1060、1061之间,因此,在增大磁铁109的外径的情况下,也不需要随之增大磁铁保持部106的外径,能够在不使产品大型化的情况下增大磁铁109,从而能够提高操作构件104的倾倒操作的检测精度。
在多方向输入装置中,磁铁保持部106(或206或306)在与操作构件104的突出方向相反一侧的一个圆盘部1061(或2061或3061)中的与磁铁109(或209)侧相反一侧的一个表面上具有球台形状的抵接面1063(或2063或3063),抵接面1063(或2063或3063)包括:由球台的小径侧端面构成的平坦面1063a(或2063a或3063a)以及由球台的侧面构成的弯曲面1063b(或2063b或3063b),在平坦面1063a(或2063a或3063a)与壳体101的底板部101a抵接的状态下,将操作构件104与磁铁保持部106(或206或306)一起以直立状态支撑在底板部101a上,在弯曲面1063b(或2063b或3063b)与底板部101a抵接的状态下,将操作构件104与磁铁保持部106(或206或306)一起以倾倒状态支撑在底板部101a上。
在多方向输入装置中,弹性构件107是配置在操作构件104和磁铁保持部106(或206或306)之间的压缩螺旋弹簧,其一边对操作构件104向突出方向施力,一边将抵接面1063(或2063或3063)按压在底板部101a上。
在多方向输入装置中,该多方向输入装置具备具有供操作构件104***的贯通孔105a的转动构件105,转动构件105具有第一轴部105b、105c,第一轴部105b、105c在从转动构件105的外周面向相反的两个方向突出设置的状态下,相对于与转动构件105的中心线正交的一条直线设置在同轴上,转动构件105能够以第一轴部105b、105c的轴为中心转动的方式容纳在壳体102中,操作构件104具有第二轴部104d、104e,第二轴部104d、104e在从操作构件104的外周面向相反的两个方向突出设置的状态下,相对于与操作构件104的中心线正交并且也与第一轴部105b、105c正交的一条直线设置在同轴上,操作构件104构成为在能够以第二轴部104d、104e的轴为中心转动的方式支撑于转动构件105的状态下从壳体102突出,并能够向周围的任意的方向进行倾倒操作。
在多方向输入装置中,该多方向输入装置具有按下开关,该按下开关具有以能够沿上下方向移动的方式容纳在壳体102中的推杆111和对推杆111向上方施力的卡扣式的触点构件即金属弹片113,并能够检测操作构件104的按下,转动构件105以能够随着操作构件104被按下而向下移动的方式容纳在壳体102中,按下开关构成为通过随着操作构件104的按下而向下移动的转动构件105使推杆111克服金属弹片113的作用力而向下移动,从而通过推杆111来推压金属弹片113。
在多方向输入装置中,通过在与第一轴部105b、105c的突出方向正交的方向上配置磁传感器110A、110B,能够在磁铁109(或209)与磁传感器110A、110B之间确保适当的距离(例如,不太短也不太长的距离),从而能够提高操作构件104的倾倒操作的检测精度。
Claims (9)
1.一种多方向输入装置,其特征在于,
所述多方向输入装置具有:
壳体;
操作构件,从所述壳体突出且能够进行倾倒操作;
弹性构件,使所述操作构件恢复到倾倒操作前的初始状态;
磁铁保持部,能够相对于所述操作构件仅向沿着突出方向的方向进行相对移动,并且仅向倾倒方向连动;
磁铁,配置于所述磁铁保持部;以及
磁传感器,配置在与所述磁铁相对的位置,检测所述磁铁的运动,
所述磁传感器配置在所述磁铁的侧方,是能够检测相互正交的3轴方向的磁分量的磁传感器。
2.根据权利要求1所述的多方向输入装置,其特征在于,
所述磁传感器配置在相对于所述磁铁的轴线成为点对称的位置的所述磁铁的侧方的两个位置上,分别与所述磁铁相对,是能够检测相互正交的3轴方向的磁分量的磁传感器,
所述多方向输入装置具有磁铁倾倒角度运算部,所述磁铁倾倒角度运算部基于两个所述磁传感器的输出值,计算所述磁铁的倾倒角度,
所述磁铁倾倒角度运算部对基于一个所述磁传感器的输出值计算出的磁通密度矢量的角度和基于另一个所述磁传感器的输出值计算出的磁通密度矢量的角度进行平均。
3.根据权利要求1或2所述的多方向输入装置,其特征在于,
所述磁铁保持部具有:一对圆盘部,配置在所述磁铁的两端;以及销,与所述磁铁位于同轴上,从所述操作构件的突出方向上的一个所述圆盘部向所述操作构件的突出方向突出。
4.根据权利要求3所述的多方向输入装置,其特征在于,
所述磁铁保持部在与所述操作构件的突出方向相反一侧的一个所述圆盘部中的与所述磁铁侧相反一侧的一个表面上具有球台形状的抵接面,
所述抵接面包括:由球台的小径侧端面构成的平坦面以及由球台的侧面构成的弯曲面,
在所述平坦面与所述壳体的底板部抵接的状态下,将所述操作构件与所述磁铁保持部一起以直立状态支撑在所述底板部上,
在所述弯曲面与所述底板部抵接的状态下,将所述操作构件与所述磁铁保持部一起以倾倒状态支撑在所述底板部上。
5.根据权利要求4所述的多方向输入装置,其特征在于,
所述弹性构件是配置在所述操作构件和所述磁铁保持部之间的压缩螺旋弹簧,所述弹性构件构成为一边对所述操作构件向突出方向施力,一边将所述抵接面按压在所述底板部上。
6.根据权利要求3所述的多方向输入装置,其特征在于,
所述多方向输入装置具有转动构件,所述转动构件具有供所述操作构件***的贯通孔,
所述转动构件具有第一轴部,
所述第一轴部在从所述转动构件的外周面向相反的两个方向突出设置的状态下,相对于与所述转动构件的中心线正交的一条直线设置在同轴上,
所述转动构件以能够以所述第一轴部的轴为中心转动的方式容纳在所述壳体中,
所述操作构件具有第二轴部,
所述第二轴部在从所述操作构件的外周面向相反的两个方向突出设置的状态下,相对于与所述操作构件的中心线正交并且也与所述第一轴部正交的一条直线设置在同轴上,
所述操作构件构成为在以能够以所述第二轴部的轴为中心转动的方式支撑于所述转动构件的状态下从所述壳体突出,并能够向周围的任意的方向进行倾倒操作。
7.根据权利要求6所述的多方向输入装置,其特征在于,
所述多方向输入装置具有按下开关,所述按下开关具有以能够沿上下方向移动的方式容纳在所述壳体中的推杆和对所述推杆向上方施力的卡扣式的触点构件,所述按下开关能够检测所述操作构件的按下,
所述转动构件以能够随着所述操作构件被按下而向下移动的方式容纳在所述壳体中,
所述按下开关构成为通过随着所述操作构件被按下而向下移动的所述转动构件使所述推杆克服所述触点构件的作用力而向下移动,从而通过所述推杆来推压所述触点构件。
8.根据权利要求6所述的多方向输入装置,其特征在于,
在与所述第一轴部的突出方向正交的方向上配置有所述磁传感器。
9.根据权利要求7所述的多方向输入装置,其特征在于,
在与所述第一轴部的突出方向正交的方向上配置有所述磁传感器。
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