JP2003323830A - 力覚付与装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの構成が簡単で、安価、且つ、小型で
あると共に、力覚付与が確実で、長寿命の力覚付与装置
を提供する。 【解決手段】 本発明の力覚付与装置は、操作部材２４
を回転した時、モータ１４の回転が第１，第２のギア
４，１６を介して操作部材２４に伝達されて、操作部材
２４に力覚が付与され、操作部材２４を軸線方向に移動
した時、検出部材９が操作されると共に、復帰手段によ
って操作部材２４が元の位置に復帰するようにしたた
め、モータ１４の回転軸１４ｂは、本体部１４ａに対し
て軸線方向に移動させる必要が無く、従って、モータ１
４の構成が簡単で、安価であると共に、軸線方向に小型
化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車等に使用して
好適な力覚付与装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の力覚付与装置の構成を図５に基づ
いて説明すると、合成樹脂の成型品からなる箱形の上、
下ケース５１，５２は、互いに組み合わされて、一つの
筺体Ｋが形成されている。

【０００３】モータ５３は、本体部５４と、この本体部
５４から上方に突出する回転軸５５、及びここでは図示
しないがブラシと、ブラシが接触する整流子とを有す
る。そして、このモータ５３は、筺体Ｋ内に収納された
状態で、本体部５４が筺体Ｋに取り付けられて、回転軸
５５が回転運動と、軸線方向の移動が可能となってい
る。

【０００４】センサー５６は、プーリ部５７と、このプ
ーリ部５７に取り付けられ、スリットを有する円板部５
８と、支持部５９に保持されて、円板部５８を上下から
挟んだ状態で配置された発光素子６０と受光素子６１と
を有するフォトセンサーで構成されている。そして、こ
のセンサ５６は、筺体Ｋ内に取り付けられて配置されて
いる。

【０００５】ドーム状をなした可動部材６２は、天井部
６３を有する筒状部６４と、筒状部６４の下部に設けら
れたプーリ状部６５とを有し、この可動部材６２の中心
部には、モータ５３の回転軸５５が取り付けられてい
る。そして、可動部材６２が取り付けられた際、筒状部
６４の上部が上ケース５１の孔５１ａを通って外方に突
出すると共に、筒状部６４内には、モータ５３の本体部
５４の上部が位置した状態となっている。

【０００６】環状のベルト６６は、可動部材６２のプー
リ状部６５と、センサー５６のプーリ部５７との間に張
架され、可動部材６２が回転した時、ベルト６６を介し
て円板部５８を回転し、フォトセンサー５６を駆動する
ようになっている。フォトセンサー５６が駆動される
と、ここでは図示しないが、制御部材を介してモータ５
３に力覚が付与されるようになっている。

【０００７】絶縁材からなる取付板６７は、筒状部６４
内に位置した状態で、本体部５４と天井部６３との間に
適宜手段により取り付けられ、この取付板６７上には、
スイッチ６８が取り付けられている。そして、可動部材
６２を回転軸５５の軸線方向に移動した時、スイッチ６
８が可動部材６２によって操作されると共に、回転軸５
５も可動部材６２によって軸線方向に移動する。従っ
て、固定状態にある本体部５４に対して回転軸５５が移
動し、その結果、ブラシに対して整流子が軸線方向に移
動するようになる。

【０００８】皿状の操作部材６９は、上ケース５１から
突出した筒状部６４に嵌合されて取り付けられ、この操
作部材６９の回転動作で、可動部材６２を回転すると共
に、操作部材６９の押圧動作で、可動部材６２を軸線方
向に移動するようになっている。

【０００９】次に、従来の力覚付与装置の動作を説明す
ると、先ず、操作部材６９を回転すると可動部材６２が
回転し、その結果、ベルト６６を介してフォトセンサー
５６が駆動される。そして、フォトセンサー５６が駆動
されると、モータ５３の回転軸５５が回転して、可動部
材６２を介して操作部材６９に力覚（ハプティク）が付
与される。

【００１０】また、操作部材６９が所望の位置に回転し
た時、操作部材６９を軸線方向に押圧すると、回転軸５
５を伴って可動部材６２が移動して、スイッチ６８が操
作されて、所望の機能を選択するようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の力覚付与装置
は、モータ５３の本体部５４が固定された状態で、回転
軸５５が軸線方向に移動するようになっているため、ブ
ラシに対して整流子を軸線方向に移動させねばならず、
モータ５３が大型になると共に、その構成が特殊なもの
となり、コスト高で、且つ、寿命が短くなるという問題
がある。また、操作部材６９は、モータ５３からの回転
がベルト６６を介して伝達されるため、スリップを生じ
る上に、寿命が短いという問題がある。

【００１２】そこで、本発明はモータの構成が簡単で、
安価、且つ、小型であると共に、力覚付与が確実で、長
寿命の力覚付与装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の解決手段として、回転動作と軸線方向に移動可
能な操作部材と、この操作部材が前記軸線方向に移動し
た時に操作される検出部材と、前記操作部材の回転を検
知するセンサーと、回転軸を有するモータと、このモー
タと前記操作部材との間に介在され、前記モータの回転
を前記操作部材に伝達する少なくとも第１，第２のギア
とを備え、前記操作部材を回転した時、前記モータの回
転が前記第１，第２のギアを介して前記操作部材に伝達
されて、前記操作部材に力覚が付与され、前記操作部材
を前記軸線方向に移動した時、前記検出部材が操作され
ると共に、復帰手段によって前記操作部材が元の位置に
復帰するようにした構成とした。

【００１４】また、第２の解決手段として、前記操作部
材には、前記第１のギアにスプライン結合された連結軸
が結合され、前記操作部材を回転した時、前記連結軸を
介して前記第１のギアに回転が伝達されると共に、前記
操作部材を押圧した時、前記復帰手段によって復帰可能
となった前記連結軸を介して前記検出部材が操作される
ようにした構成とした。

【００１５】また、第３の解決手段として、前記第２の
ギアが前記モータの前記回転軸に結合されて、前記第１
のギアに噛み合わされた構成とした。また、第４の解決
手段として、前記第１のギアの歯数を前記第２のギアの
歯数よりも多くした構成とした。

【００１６】また、第５の解決手段として、前記第２の
ギアには、前記センサーの一部を構成する回転板が取り
付けられ、前記操作部材を回転した時、前記連結軸、前
記第１のギア、前記第２のギア、及び前記回転板に順次
回転が伝達されて、前記センサーが駆動されるようにし
た構成とした。

【００１７】また、第６の解決手段として、前記検出部
材が前記連結軸の軸線方向に配置された構成とした。ま
た、第７の解決手段として、前記検出部材がプッシュ型
のスイッチで形成された。

【００１８】また、第８の解決手段として、前記スイッ
チは、押圧部を復帰させるためのバネ部材を有し、前記
復帰手段が前記バネ部材によって構成された。また、第
９の解決手段として、前記モータ、前記センサー、及び
前記検出部材が共通の支持部材に取り付けられた構成と
した。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の力覚付与装置の図面を説
明すると、図１は本発明の力覚付与装置に係り、上方か
ら見た組立斜視図、図２は本発明の力覚付与装置に係
り、下方から見た組立斜視図、図３は本発明の力覚付与
装置の分解斜視図、図４は本発明の力覚付与装置の要部
断面図である。

【００２０】次に、本発明の力覚付与装置の構成を図１
〜図４に基づいて説明すると、金属板等からなる支持部
材１は、平板状の第１支持部２と、略コ字状をなした第
２支持部３とで構成されている。

【００２１】この第１支持部２は、間隔を置いて設けら
れた第１，第２孔２ａ、２ｂと、第１孔２ａに対向して
設けられた一対の切り欠き部２ｃと、第２孔２ｂの周辺
に設けられた複数個の孔２ｄと、一端側に設けられた折
り曲げ片２ｅとを有し、また、第２支持部３は、平板部
３ａと、この平板部３ａの両端から下方に折り曲げられ
た折り曲げ部３ｂと、この折り曲げ片３ｂの下端から外
方に折り曲げられた取付部３ｃと、平板部３ａに間隔を
置いて設けられた第１，第２孔３ｄ、２ｅと、一端側に
設けられたスリットからなる逃げ部３ｆとを有する。

【００２２】そして、第１支持部２上には、第２支持部
３の取付部３ｃが載置されて、ネジ等の部材によって、
第１，第２支持部２，３が組み合わされる。この時、第
１支持部２の第１，第２孔２ａ、２ｂと第２支持部３の
第１，第２孔３ｄ、３ｅとは互いに対向した状態となっ
ている。そして、この支持部材１は、例えば、自動車に
組み込まれる電子機器のシャーシ等に適宜手段によって
取り付けられるようになっている。

【００２３】径の大きな平歯車からなる第１のギア４
は、平板状の歯車部４ａと、歯車部４ａの中心部に位置
する軸部４ｂと、軸部４ｂの中心を貫通して設けられた
小判型状の挿通孔４ｃとを有する。そして、この第１の
ギア４は、軸部４ｂの端部がそれぞれ第１，第２支持部
２，３の第１孔２ａ、３ｄに嵌合されて、第１，第２支
持部２，３に対して回転可能に取り付けられている。

【００２４】連結軸５は、上部に設けられた非円形部５
ａと、非円形部５ａの下部に設けられた小判型状の軸部
５ｂと、この軸部５ｂの下端部近傍に設けられた溝部５
ｃとを有し、この連結軸５は、軸部５ｂが第１のギア４
の挿通孔４ｃにスプライン結合された状態で挿通され、
挿通孔４ｃから抜け出た溝部５ｃにワッシャー６を取り
付けることによって、第１のギア４に取り付けられる。

【００２５】そして、この連結軸５が取り付けられた
際、連結軸５の回転動作が第１のギア４に伝達されると
共に、連結軸５は、挿通孔４ｃをガイドにして、連結軸
５の軸線方向に移動可能となっている。

【００２６】合成樹脂の成型品等からなる取付部材７
は、基部７ａと、基部７ａの両端から上方に延びる一対
の取付腕７ｂを有し、この取付部材７は、一対の取付腕
７ｂを第１支持部２の切り欠き部２ｃに合わせ、第１支
持部２に対して一対の取付腕７ｂを下から押し込んで、
取付腕７ｂを第１支持部２にスナップ止めし、一対の取
付腕７ｂが第１支持部２を挟持して取り付けられる。

【００２７】また、この取付部材７の基部７ａには、小
さい基板からなるプリント基板８が取り付けられてお
り、このプリント基板８は、第１支持部２の第１孔２ａ
に対向した状態で配置されている。

【００２８】プッシュ型のスイッチからなる検出部材９
は、絶縁材からなる筺体１０と、この筺体１０の底壁に
埋設等によって取り付けられた固定接点１１と、この固
定接点１１に接離し、バネ部材からなる可動接点１２
と、筺体１０に移動可能に保持され、可動接点１２を押
圧する押圧部１３とで形成されている。

【００２９】そして、この検出部材９は、押圧部１３を
可動接点１２のバネ性に抗して押圧すると、可動接点１
２が反転動作して、固定接点１１に接触してＯＮ状態と
なり、また、押圧部１３の押圧を解除すると、可動接点
１２が自己のバネ性で反転動作して元の状態に戻って、
ＯＦＦ状態となると共に、押圧部１３が元の状態に押し
戻されるようになっている。

【００３０】このバネ部材からなる可動接点１２は、押
圧部１３を元の状態に復帰させると共に、後述する復帰
手段を兼ねている。また、押圧部１３は、可動接点１２
によって復帰するようにしたが、可動接点１２とは別に
バネ部材を設けて、このバネ部材によって復帰させるよ
うにしても良い。

【００３１】そして、このような検出部材９は、固定接
点１１の端子部１１ａがプリント基板８の孔に挿入さ
れ、導電パターン（図示せず）に半田付けされて、プリ
ント基板８に取り付けられる。この時、検出部材９は、
連結軸５の軸線方向で、連結軸５の下部に位置した状態
となっており、そして、連結軸５の軸線方向の移動によ
って、押圧部１３が押圧され、検出部材９が操作可能と
なっている。

【００３２】また、連結軸５を軸線方向に移動した時、
連結軸５は、バネ部材である可動接点１２のバネ性によ
って、元の状態に復帰するようになって、可動接点１２
が連結軸５の復帰手段となっている。なお、この復帰手
段は、検出部材９とは別にバネ部材を設けて、連結軸５
を復帰させるようにしても良い。

【００３３】モータ１４は、本体部１４ａと、この本体
部１４ａから上方に突出する回転軸１４ｂ、及びここで
は図示しないがブラシと、ブラシが接触する整流子とを
有する。そして、このモータ１４は、回転軸１４ｂが第
１支持部２の第２孔２ｂに挿通された状態で、孔２ｄに
挿通されたネジ１５によって、第１支持部２に取り付け
られている。

【００３４】径の小さな平歯車からなる第２のギア１６
は、第１のギア４より歯数が少ない状態で形成され、こ
の第２のギア１６は、回転軸１４ｂに圧入等によって結
合されると共に、第１のギア４に噛み合わされている。

【００３５】フォトセンサー等からなるセンサー１７
は、取付部１８と、第２のギア１６と一体に設けられ、
スリットを有する回転板１９と、取付部１８に取り付け
られた支持部２０と、この支持部２０に保持されて、回
転板１９を上下から挟んだ状態で配置された発光素子２
１と受光素子２２とを有する。そして、回転板１９が回
転することによって、スリットを通過した発光素子２１
からの出射光が受光素子２２によって受光され、回転速
度に応じたパルス信号が制御部材に送出される。

【００３６】このセンサー１７は、取付部１８が第１支
持部２の折り曲げ片２ｅにネジ２３止めされて、支持部
材１に取り付けられると共に、センサー１７は、第２支
持部３の逃げ部３ｆに位置した状態で配置されている。
そして、このセンサー１７は、第２のギア１６が回転し
た時、回転板１９が回転することによって駆動されるよ
うになっている。

【００３７】なお、センサー１７は、フォトセンサーで
説明したが、磁気センサーやエンコーダ等のセンサーを
用いても良い。

【００３８】合成樹脂の成型品からなる操作部材２４
は、筒状の操作部２４ａと、操作部２４ａの内部の中心
部に設けられた軸部２４ｂと、軸部２４ｂの一端に設け
られた凹部２４ｃとを有する。

【００３９】そして、この操作部材２４の凹部２４ｃに
は、連結軸５の非円形部５ａが強嵌合されて、操作部材
２４が連結軸５に取り付けられる。その結果、操作部材
２４を回転すると、連結軸５，第１のギア４，第２のギ
ア１６，及び回転板１９を順次回転して、センサー１７
が駆動されると共に、モータ１４の回転軸１４ｂが回転
される。

【００４０】そして、センサー１７が駆動されると、こ
こでは図示しないが、制御部材を介してモータ１４に力
覚が発生し、その結果、モータ１４の回転軸１４ｂ、第
２のギア１６，第１のギア４，及び連結軸５を介して操
作部材２４に力覚（ハプティク）が付与される。

【００４１】また、操作部材２４を下方に押圧移動（軸
部２４ｂの軸線方向に移動）すると、連結軸５が押さ
れ、この連結軸５の移動によって、検出部材９が操作さ
れるようになる。また、操作部材２４を下方に押圧移動
した時、モータ１４の回転軸１４ｂは、本体部１４ａに
対して軸線方向に移動すること無く、連結軸４のみが移
動するようになっている。

【００４２】次に、本発明の力覚付与装置の動作を説明
すると、先ず、操作者が手動で操作部材２４を回転する
と、連結軸５，第１のギア４，及び第２のギア１６を介
してセンサー１７が駆動される。そして、センサー１７
が駆動されると、検出された回転速度に応じたパルス信
号によって、モータ１４が駆動されて、その回転軸１４
ｂに力覚が発生し、回転軸１４ｂを介して操作部材２４
の回転に力覚（ハプティク）が付与され、操作者の手指
に瞬間的に知覚されることができる。

【００４３】また、操作部材２４が所望の位置に回転し
た時、操作部材２４を軸線方向に押圧すると、連結軸５
によって押圧部１３が押圧されて、検出部材９が操作さ
れて、所望の機能を選択するようになっている。

【００４４】そして、操作部材２４の押圧を解除する
と、復帰手段であるバネ部材からなる可動接点１２によ
って、連結軸５と操作部材２４が元の位置に復帰する共
に、検出部材９も元の状態に戻る。このようにして、力
覚付与装置の動作が行われる。

【００４５】なお、上記実施例では、連結軸５が第１の
ギア４にスプライン結合するようにしたが、連結軸４と
第１のギア４とを一体化にして、第１のギア４と第２の
ギア１６との間で、軸線方向に移動可能にしても良い。
また、操作部材２４に第２のギアを設け、この第２のギ
アと第２のギア１６との間で、軸線方向に移動可能にし
て、検出部材９の操作を行うようにしても良い。

【００４６】また、センサー１７の回転板１９は、第２
のギア１６と別部品からなるギアに取り付け、このギア
を第１のギア４に噛み合わせて、センサー１７を駆動す
るようにしても良い。また、第２のギア４と第２のギア
１６との間に伝達ギアを介在させて、第２のギア４の回
転が伝達ギアを介して第２のギア１６に伝達するように
しても良い。

【００４７】

【発明の効果】本発明の力覚付与装置は、回転動作と軸
線方向に移動可能な操作部材と、この操作部材が軸線方
向に移動した時に操作される検出部材と、操作部材の回
転を検知するセンサーと、回転軸を有するモータと、こ
のモータと操作部材との間に介在され、モータの回転を
操作部材に伝達する少なくとも第１，第２のギアとを備
え、操作部材を回転した時、モータの回転が第１，第２
のギアを介して操作部材に伝達されて、操作部材に力覚
が付与され、操作部材を軸線方向に移動した時、検出部
材が操作されると共に、復帰手段によって操作部材が元
の位置に復帰するようにしたため、モータの回転軸は、
本体部に対して軸線方向に移動させる必要が無く、従っ
て、モータの構成が簡単で、安価であると共に、軸線方
向に小型化できる。また、操作部材とモータとの間は、
第１，第２のギアで回転伝達を行うようにしたため、従
来のようなスリップを生じることが無く、確実な力覚付
与ができると共に、長寿命の力覚付与装置が得られる。

【００４８】また、操作部材には、第１のギアにスプラ
イン結合された連結軸が結合され、操作部材を回転した
時、連結軸を介して第１のギアに回転が伝達されると共
に、操作部材を押圧した時、復帰手段によって復帰可能
となった連結軸を介して検出部材が操作されるようにし
たため、その構成が簡単で、安価であると共に、検出部
材の操作の確実なものが得られる。

【００４９】また、第２のギアがモータの回転軸に結合
されて、第１のギアに噛み合わされたため、部品点数を
少なくてできて、安価で、小型のものが得られる。

【００５０】また、第１のギアの歯数を第２のギアの歯
数よりも多くしたため、第１のギアよりも第２のギア、
及びモータの回転軸も大きく回転し、その結果、小型の
モータによって大きな力覚を得ることができて、小型で
安価なものが得られる。

【００５１】また、第２のギアには、センサーの一部を
構成する回転板が取り付けられ、操作部材を回転した
時、連結軸、第１のギア、第２のギア、及び回転板に順
次回転が伝達されて、センサーが駆動されるようにした
ため、その構成が簡単で、安価で、小型のものが得られ
ると共に、センサーの駆動の確実なものが提供できる。
また、分解能を高くできて、精度の良い力覚を得ること
ができる。

【００５２】また、検出部材が連結軸の軸線方向に配置
されたため、小型で、検出部材の操作の確実なものが得
られる。

【００５３】また、検出部材がプッシュ型のスイッチで
形成されたため、その構成が簡単で、検出部材の操作の
確実なものが得られる。

【００５４】また、スイッチは、押圧部を復帰させるた
めのバネ部材を有し、復帰手段がバネ部材によって構成
されたため、別部品を使用せずに復帰手段が構成でき
て、安価なものが得られる。

【００５５】また、モータ、センサー、及び検出部材が
共通の支持部材に取り付けられたため、その組立が簡単
で、生産性の良好なものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の力覚付与装置の係り、上方から見た組
立斜視図。

【図２】本発明の力覚付与装置の係り、下方から見た組
立斜視図。

【図３】本発明の力覚付与装置の分解斜視図。

【図４】本発明の力覚付与装置の要部断面図。

【図５】従来の力覚付与装置の分解斜視図。

【符号の説明】

１ 支持部材 ２ 第１支持部 ２ａ 第１孔 ２ｂ 第２孔 ２ｃ 切り欠き部 ２ｄ 孔 ２ｅ 折り曲げ片 ３ 第１支持部 ３ａ 平板部 ３ｂ 折り曲げ部 ３ｃ 取付部 ３ｄ 第１孔 ３ｅ 第２孔 ３ｆ 逃げ部 ４ 第１のギア ４ａ 歯車部 ４ｂ 軸部 ４ｃ 挿通孔 ５ 連結軸 ５ａ 非円形部 ５ｂ 軸部 ５ｃ 溝部 ６ ワッシャー ７ 取付部材 ７ａ 基部 ７ｂ 取付腕 ８ プリント基板 ９ 検出部材 １０ 筺体 １１ 固定接点 １１ａ 端子部 １２ 可動接点（復帰手段） １３ 押圧部 １４ モータ １４ａ 本体部 １４ｂ 回転軸 １５ ネジ １６ 第２のギア １７ センサー １８ 取付部 １９ 回転板 ２０ 支持部 ２１ 発光素子 ２２ 受光素子 ２３ ネジ ２４ 操作部材 ２４ａ 操作部 ２４ｂ 軸部 ２４ｃ 凹部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転動作と軸線方向に移動可能な操作部
   材と、この操作部材が前記軸線方向に移動した時に操作
   される検出部材と、前記操作部材の回転を検知するセン
   サーと、回転軸を有するモータと、このモータと前記操
   作部材との間に介在され、前記モータの回転を前記操作
   部材に伝達する少なくとも第１，第２のギアとを備え、
   前記操作部材を回転した時、前記モータの回転が前記第
   １，第２のギアを介して前記操作部材に伝達されて、前
   記操作部材に力覚が付与され、前記操作部材を前記軸線
   方向に移動した時、前記検出部材が操作されると共に、
   復帰手段によって前記操作部材が元の位置に復帰するよ
   うにしたことを特徴とする力覚付与装置。
2. 【請求項２】 前記操作部材には、前記第１のギアにス
   プライン結合された連結軸が結合され、前記操作部材を
   回転した時、前記連結軸を介して前記第１のギアに回転
   が伝達されると共に、前記操作部材を押圧した時、前記
   復帰手段によって復帰可能となった前記連結軸を介して
   前記検出部材が操作されるようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の力覚付与装置。
3. 【請求項３】 前記第２のギアが前記モータの前記回転
   軸に結合されて、前記第１のギアに噛み合わされたこと
   を特徴とする請求項２記載の力覚付与装置。
4. 【請求項４】 前記第１のギアの歯数を前記第２のギア
   の歯数よりも多くしたことを特徴とする請求項３記載の
   力覚付与装置。
5. 【請求項５】 前記第２のギアには、前記センサーの一
   部を構成する回転板が取り付けられ、前記操作部材を回
   転した時、前記連結軸、前記第１のギア、前記第２のギ
   ア、及び前記回転板に順次回転が伝達されて、前記セン
   サーが駆動されるようにしたことを特徴とする請求項
   ３、又は４記載の力覚付与装置。
6. 【請求項６】 前記検出部材が前記連結軸の軸線方向に
   配置されたことを特徴とする請求項１から５の何れかに
   記載の力覚付与装置。
7. 【請求項７】 前記検出部材がプッシュ型のスイッチで
   形成されたことを特徴とする請求項６記載の力覚付与装
   置。
8. 【請求項８】 前記スイッチは、押圧部を復帰させるた
   めのバネ部材を有し、前記復帰手段が前記バネ部材によ
   って構成されたことを特徴とする請求項７記載の力覚付
   与装置。
9. 【請求項９】 前記モータ、前記センサー、及び前記検
   出部材が共通の支持部材に取り付けられたことを特徴と
   する請求項１から８の何れかに記載の力覚付与装置。