JP4262661B2 - Haptic input device - Google Patents
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Description
本発明は、回転操作時にモータが操作部に所要の力覚を付与する力覚付与型入力装置に係り、特に、揺動操作時に操作部およびモータが一体的に揺動するタイプの力覚付与型入力装置に関する。 The present invention relates to a force sense input device in which a motor gives a required force sense to an operation unit during a rotation operation, and more particularly to a force sense of the type in which an operation unit and a motor swing together during a swing operation. The present invention relates to a mold input device.
本願出願人は先に、車載されたエアコン、ラジオ、テレビジョン、CDプレーヤ、ナビゲーションシステムなどの電気機器を1台で集中的に制御する入力装置として、図6に示すような力覚付与型入力装置を提案した(例えば、特許文献1参照)。同図に示す入力装置は、湾曲受け部51を内設したハウジング(フレーム)50と、このハウジング50内に揺動可能に収納されたモータ52と、このモータ52の外周部に取り付けられて湾曲受け部51に揺動可能に支持されているブラケット53と、モータ52の駆動軸52aに取り付けられた操作部54と、モータ52の揺動方向および揺動量を検出する第1位置センサ55と、駆動軸52aの回転方向および回転量を検出する第2位置センサ56と、これら第1および第2位置センサ55,56から出力される各位置信号を入力してモータ52の駆動を制御する図示せぬ制御部とを備えており、この制御部の制御信号に基づいて、回転操作時にモータ52が操作部54に所要の力覚を付与するようになっている。
上述した従来の力覚付与型入力装置では、モータ52がブラケット53を介してハウジング50の湾曲受け部51に支持されていることから、操作部54の揺動中心が図6に示す点Oとなって揺動半径が小さく、それゆえ揺動操作時に所要の揺動量を得るために操作部54を大きく傾ける必要がある。しかしながら、操作部54が大きく傾き得る構成を実現するためには、操作部54とハウジング50の上面との間に両者の当接を回避するための広い隙間Cを確保しておかねばならないので、かかる従来の力覚付与型入力装置は、塵埃等の異物が隙間Cからハウジング50の内部へ侵入して誤動作を誘発する危険性があり、かつ隙間Cが外部から見えやすいため外観上好ましくなく、さらに揺動操作時に操作部54が略水平に移動できないため操作品位も良好とは言い難い等、改善すべき余地があった。
In the conventional force sense input device described above, since the
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、揺動操作時に操作部を略水平に移動できるようにして操作品位を高め、かつ塵埃等の異物の侵入を抑制できて外観も損なわれない力覚付与型入力装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a state of the art, and an object of the present invention is to improve the operation quality by allowing the operation unit to move substantially horizontally during a swing operation and to intrude foreign matter such as dust. It is an object of the present invention to provide a haptic input device that can suppress the above-described problem and does not deteriorate the appearance.
上述した目的を達成するため、本発明の力覚付与型入力装置では、少なくとも回転操作および揺動操作が可能な操作部と、この操作部の揺動操作に伴って揺動され、かつ、前記操作部にその回転操作に応じた所要の力覚を付与するモータと、このモータを保持するモータ保持部材と、このモータ保持部材を介して前記モータを揺動可能に支持するハウジングとを備え、前記モータ保持部材が前記操作部の反対側であって前記モータの回転軸の延長方向に突設された突起部を有すると共に、前記ハウジングが前記突起部を搭載して前記モータ保持部材を揺動可能に支持する受け部を有する構成とした。 In order to achieve the above-described object, in the haptic input device of the present invention, at least an operation unit that can be rotated and swung, swung in accordance with a swinging operation of the operation unit, and A motor for giving a required force sensation according to the rotation operation to the operation unit, a motor holding member for holding the motor, and a housing for swingably supporting the motor via the motor holding member; The motor holding member has a protruding portion that is opposite to the operation portion and protrudes in the extending direction of the rotating shaft of the motor, and the housing mounts the protruding portion and swings the motor holding member It was set as the structure which has a receiving part supported so that it is possible.
このように構成された力覚付与型入力装置は、モータ保持部材に突設された突起部の先端が揺動支点となることで操作部の揺動半径を大きく設定できるため、揺動操作時に操作部を略水平に移動させることができて操作品位が高まると共に、操作部とハウジングとの間に両者の当接を回避するための広い隙間を確保する必要がなくなるので、塵埃等の異物の侵入を抑制できて外観も損なわれない。 In the force sense input device configured as described above, the swing radius of the operation portion can be set large by the tip of the protrusion protruding from the motor holding member serving as a swing fulcrum. Since the operation unit can be moved substantially horizontally, the operation quality is improved, and it is not necessary to secure a wide gap between the operation unit and the housing to avoid contact between the two. Invasion can be suppressed and the appearance is not impaired.
上記の構成において、前記受け部が前記ハウジングの外底面に突設されており、この受け部の内底面側の凹所に前記突起部が挿入されていると、ハウジングの底部をコンパクトにして装置全体の小型化を図りつつ、外底面から突出する受け部によって揺動半径を大きく設定することができて好ましい。 In the above configuration, when the receiving portion protrudes from the outer bottom surface of the housing, and the protruding portion is inserted into a recess on the inner bottom surface side of the receiving portion, the bottom portion of the housing is made compact. It is preferable that the swing radius can be set large by the receiving portion protruding from the outer bottom surface while reducing the overall size.
また、上記の構成において、前記受け部の内底面に前記突起部よりも大径な弾性マット部材が敷設されており、この弾性マット部材上に前記突起部が搭載されていると、受け部の中心線に対して突起部の先端がずれて配置されたとしても、この突起部は弾性マット部材を押し撓めた安定した姿勢で支持されるため、モータ保持部材とハウジングとの位置ずれに起因する操作部およびモータの中立位置での傾きを確実に防止できて好ましい。すなわち、モータ保持部材はその揺動支点がハウジングの中心線と合致していなくても、弾性マット部材によって揺動可能な安定した姿勢に支持されるので、ハウジングに対するモータ保持部材の組み付け位置を高精度に規定する必要がなくなって組立性が大幅に向上し、操作部やモータを所望の姿勢に容易かつ確実に組み付けることができる。 In the above configuration, an elastic mat member having a diameter larger than that of the protrusion is laid on the inner bottom surface of the receiver, and when the protrusion is mounted on the elastic mat member, Even if the tip of the protrusion is displaced with respect to the center line, the protrusion is supported in a stable posture by pushing and bending the elastic mat member. It is preferable that the tilting at the neutral position of the operation unit and the motor can be reliably prevented. That is, the motor holding member is supported in a stable posture capable of swinging by the elastic mat member even if its swing fulcrum does not coincide with the center line of the housing. There is no need to define the accuracy, so that the assemblability is greatly improved, and the operation unit and the motor can be easily and reliably assembled in a desired posture.
また、上記の構成において、前記モータ保持部材が、前記モータに取り付けられる第1保持部と、前記第1保持部に取り付けられているラバープッシャーと、前記突起部を有する第2保持部とを備えており、これら前記ラバープッシャーと前記第2保持部との間に介装されて弾性的に座屈可能な弾発復帰手段を設け、前記操作部を前記駆動軸の軸線方向に沿って押し込むことにより前記ラバープッシャーが前記弾発復帰手段を座屈させるように構成すると、操作部の回転操作と揺動操作だけでなく、押動操作(プッシュ操作)によっても位置信号を取り出すことができるため、装置の多機能化が図れると共に、かかる押動操作時に弾発復帰手段の座屈によって生起されるクリック感触が操作部に伝達されるため、操作感触も良好となる。 Further, in the above-described structure, with the motor holding member, a first holding portion attached to the motor, and a rubber pusher attached to said first holding portion, and a second holding portion having the protrusion it has, is interposed between these the rubber pusher and the second holding portion provided elastically buckled a resilient return hand stage, pushed along the operating portion in the axial direction of the drive shaft Accordingly, when the rubber pusher is configured to buckle the bullet return means, the position signal can be extracted not only by the rotation operation and swing operation of the operation unit but also by the push operation (push operation). In addition to the multi-functionality of the apparatus, the click feeling caused by the buckling of the bullet return means is transmitted to the operation unit during the pushing operation, and the operation feeling is also improved.
この場合において、前記弾発復帰手段が複数のドーム形状部を円周方向に沿って突設した環状のラバースプリングからなり、このラバースプリングの外径を前記モータよりも大径に設定すると、ドーム形状部の数を増やすことによってラバースプリングの耐久性が容易に高められて好ましい。 In this case, the bullet return means comprises an annular rubber spring having a plurality of dome-shaped portions protruding along the circumferential direction, and the outer diameter of the rubber spring is set larger than that of the motor. The durability of the rubber spring is easily increased by increasing the number of the shape portions, which is preferable.
また、上記の構成において、前記第1保持部の外底面に前記モータの回転軸に沿って延びるガイド突起が突設されていると共に、前記第2保持部の前記突起部が中空であって、この中空部分に前記ガイド突起が摺動可能に嵌挿されていれば、押動操作時にガイド突起を突起部の内壁面(中空部分の周壁)で案内しながら円滑に昇降させることができると共に、揺動操作時にはガイド突起と突起部とが互いに係止された状態に保たれてモータ保持部材を一体品として傾倒させることができて好ましい。 Further, in the above configuration, a guide protrusion that extends along the rotation shaft of the motor protrudes from the outer bottom surface of the first holding part, and the protrusion part of the second holding part is hollow, If the guide protrusion is slidably fitted in this hollow portion, the guide protrusion can be smoothly raised and lowered while being guided by the inner wall surface of the protrusion (the peripheral wall of the hollow portion) during the pushing operation, During the swinging operation, it is preferable that the guide protrusion and the protrusion are held in a locked state so that the motor holding member can be tilted as an integral part.
本発明の力覚付与型入力装置は、モータ保持部材の操作部側とは反対側に突起部が突設してあり、この突起部の先端が揺動支点となるため、揺動操作時に操作部の揺動半径が大きくなって該操作部を略水平に移動させることができる。その結果、操作品位が高まると共に、操作部とハウジングとの間に当接を回避するための広い隙間を確保する必要がなくなるので、塵埃等の異物の侵入を抑制できて外観も損なわれなくなる等、優れた効果を奏する。 In the force sense input device according to the present invention, a protrusion is provided on the opposite side of the motor holding member from the operation portion, and the tip of the protrusion serves as a swing fulcrum. The swing radius of the part is increased, and the operation part can be moved substantially horizontally. As a result, the quality of operation is improved, and it is not necessary to secure a wide gap for avoiding contact between the operation portion and the housing, so that intrusion of foreign matters such as dust can be suppressed and the appearance is not impaired. Has an excellent effect.
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図1は本発明の第1実施形態例に係る力覚付与型入力装置の分解斜視図、図2は該入力装置に備えられる遊星歯車機構の分解斜視図、図3は該入力装置に備えられるカム部材の平面図、図4は該入力装置の断面図である。 An embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of a force sense input device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a planetary gear mechanism provided in the input device. FIG. 3 is a plan view of a cam member provided in the input device, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the input device.
図1と図4に示すように、本実施形態例に係る力覚付与型入力装置は、ケース1と、下向きに突出する受け部2aを有してケース1の下部に被着される基台2と、各種の回路部品が実装されているプリント配線板3と、ユーザが手動で操作する操作部4と、この操作部4に所要の力覚を付与するモータ5と、操作部4とモータ5との間に配設される遊星歯車機構6と、モータ5および遊星歯車機構6を包囲して保持するモータホルダ7と、遊星歯車機構6に取り付けられて操作部4が冠着される取付部材8と、モータ5の回転軸5aの回転方向および回転量を検出するエンコーダ9と、モータホルダ7に取り付けられてエンコーダ9を保持するエンコーダホルダ10と、受け部2aに挿入される突起部11aを有して基台2に揺動可能に支持される揺動ホルダ11と、エンコーダホルダ10を介して操作部4から押圧操作力を付与されるラバープッシャー12と、このラバープッシャー12と揺動ホルダ11との間に介装されたラバースプリング13と、ケース1の上面板1a上で一方向にのみスライド可能な下スライダ14と、モータホルダ7の揺動に伴い上面板1aに沿ってスライド可能な上スライダ15と、この上スライダ15の下面に取り付けられたカム部材16と、ケース1の上面板1aに対し出入自在であってカム部材16等のカム面に弾接される一対の駆動棒17と、この駆動棒17を上向きに弾性付勢するスプリング18と、上面板1aを覆う位置でケース1に取り付けられるカバー部材19と、モータホルダ7の上部を包囲する位置でカバー部材19上に取り付けられる延出カバー20と、プリント配線板3上に実装されたラバー接点部材21を押圧駆動可能な駆動体22と、ラバープッシャー12の高さ位置の変化を検出する光検出スイッチ23とを備えて概略構成されている。この力覚付与型入力装置は、モータ5、遊星歯車機構6、モータホルダ7、エンコーダ9およびエンコーダホルダ10がユニット化されてモータユニット25を構成している。そして、ケース1と基台2とカバー部材19および延出カバー20を組み合わせることによってハウジングが構成され、このハウジングの内部空間にラバープッシャー12を取り付けたモータユニット25や、ラバースプリング13、揺動ホルダ11、下スライダ14、上スライダ15、駆動棒17等の各部材が収納されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the haptic input device according to the present embodiment includes a
ケース1は合成樹脂によって上面板1aを有する箱状に形成されており、上面板1aの略中央部にはモータホルダ7を揺動を許容した状態で貫通せしめる中央孔1bが開設されている。この上面板1aには中央孔1bの中心を介して対向する位置に、下スライダ14を一方向に沿って案内する案内溝1cが形成されている。また、上面板1aには中央孔1bの周囲に、駆動棒17およびスプリング18を収納するための筒状の収納凹部1dと、駆動体22のスティック部22bを貫通させるための逃げ孔1eとが形成されている。
The
基台2は合成樹脂によってケース1の下部に被着可能な蓋状に形成されており、その略中央部には揺動ホルダ11の突起部11aを挿入して揺動可能に支持するための受け部2aが下向きに突設されている。
The
プリント配線板3は絶縁基板の片面もしくは両面に図示せぬ回路パターンを形成して各種の回路部品を実装したものであり、回路パターンの一部に図示せぬ固定接点が形成されている。プリント配線板3上の所定位置にはラバー接点部材21が固定されており、各固定接点はこのラバー接点部材21の各ドーム状接点部21aの下方に位置している。
The printed
操作部4はユーザが手動にて操作するものであり、合成樹脂によって手動操作に好適な大きさおよび形状に形成されている。この操作部4は取付部材8に冠着されて一体化される。
The
モータ5としてはDCモータなどの回転モータが用いられており、このモータ5は図示せぬ制御装置からの信号によって駆動および停止が制御され、操作部4に対してその回転操作に応じた所要の力覚を付与する。
A rotary motor such as a DC motor is used as the
遊星歯車機構6は合成樹脂製の部品のみで構成されており、図2に拡大して示すように、この遊星歯車機構6は、モータ5の回転軸5aに固定されたサンギヤ30と、このサンギヤ30と噛合してサンギヤ30の周りを公転する3個のプラネットギヤ31と、各プラネットギヤ31の軸線方向の移動を規制する規制部材32と、モータホルダ7の内周面に形成されて各プラネットギヤ31と噛合するリングギヤ33と、各プラネットギヤ31を軸支してその公転に伴い操作部4と共に回転するキャリア34とから構成されている。
The planetary gear mechanism 6 is composed of only synthetic resin parts. As shown in an enlarged view in FIG. 2, the planetary gear mechanism 6 includes a
プラネットギヤ31は略円筒形に形成されており、上下両面の中心部に回転軸31a,31bが同軸に突設されている(図4参照)。
The
規制部材32は、図2に示すように、円板部分32aと、円板部分32aの周縁部に立設された3個の結合部32bとを有している。円板部分32aの中心部にはサンギヤ30を貫通させるための中心孔32cが開設されており、この中心孔32cの周囲に、プラネットギヤ31の回転軸31bを軸支するための軸受孔32dと、キャリア34の回転を規制するための規制孔32eとが開設されている。また、結合部32bには、キャリア34をスナップ結合するための長孔状の係止孔32fが開設されている。
As shown in FIG. 2, the restricting
キャリア34は、円板部分34aと、円板部分34aの上面に形成された筒状の軸部34bと、円板部分34aの外周部に形成された3個の結合部34cとを有している。図4に示すように、円板部分34aの下面にはプラネットギヤ31の回転軸31aを軸支するための軸受孔34dが開設されている。また、軸部34bの上面中央部には取付部材8を締結するためのねじ孔34eが形成されており、さらに、結合部34cの略中央部には規制部材32の係止孔32fと係合する係止爪34gが形成され、この結合部34cの下端部には規制部材32の規制孔32e内に挿入される突起34hが突設されている。
The
規制部材32とキャリア34は、規制孔32e内に突起34hを挿入し、かつ係止孔32fに係止爪34gを係合させることにより、一体的に回転するようにスナップ結合にて連結される。また、プラネットギヤ31は規制部材32とキャリア34とをスナップ結合して形成される空間内に収納されて、回転軸31aが軸受孔34dに軸支されると共に、回転軸31bが軸受孔32dに軸支される。これにより、サンギヤ30とリングギヤ33とに噛合するプラネットギヤ31がリングギヤ33に沿って公転可能となり、このプラネットギヤ31の公転に伴って規制部材32およびキャリア34が回転する。
The restricting
モータホルダ7は合成樹脂によってモータ5および遊星歯車機構6を包囲して保持可能な筒状に形成されており、このモータホルダ7の外周面には上スライダ15の係合溝15d内に嵌挿される係合突起7aが複数箇所に形成されている。
The
取付部材8は合成樹脂によってキャップ状に形成されており、その中心部にはボルト貫通孔8aが開設されている。この取付部材8は、ボルト貫通孔8aに挿通したボルトをキャリア34のねじ孔34eに螺合させることにより、キャリア34に締結される。そして、キャリア34に締結した取付部材8に操作部4が取り付けられる。
The
エンコーダ9は、モータ5の回転軸5aに固着されるコード板9aと、コード板9aを挟んでその上方および下方に配置される発光素子と受光素子との組み合わせからなるフォトインタラプタ9bと、フォトインタラプタ9bを含む所要の回路部品が搭載される配線基板9cと、フォトインタラプタ9bや配線基板9cをモータ5に固定するブラケット9dとから構成されており、配線基板9cの下端部には光検出スイッチ23が搭載されている。このエンコーダ9は、フォトインタラプタ9bを通過するコード板9aのコードの数をカウントすることによって、モータ5の回転軸5aの回転方向および回転量を検出することができる。
The encoder 9 includes a
エンコーダホルダ10は合成樹脂によってエンコーダ9を収納可能な容器状に形成されており、その下面に円柱状のガイド突起10aが突設されている。このエンコーダホルダ10は、モータホルダ7の下部にスナップ結合により取り付けられる。また、ガイド突起10aは、ラバープッシャー12の中心孔12aを貫通して、揺動ホルダ11の突起部11aの中空部分に摺動可能に嵌挿される。なお、本発明の第1保持部はこれらモータホルダ7とエンコーダホルダ10によって構成されている。
The
揺動ホルダ11は合成樹脂によって皿状に形成されており、その下面中央部に中空円筒状であって先端部が球面に形成されてなる突起部11aが突設されている。前述したように、突起部11aは基台2の受け部2a内に挿入され、先端部が受け部2aの底面に形成された球面に圧接されて揺動可能にされると共に、突起部11aの中空部分にエンコーダホルダ10のガイド突起10aが摺動可能に嵌挿される。なお、受け部2a内の球面は突起部11aの先端の球面よりも大径に形成されており、これによって突起部11aの周囲に隙間が存在するので、突起部11aが受け部2a内で揺動可能となっている。この揺動ホルダ11の上面には、ラバースプリング13を載置するための環状平坦部11bが形成されている。そして、環状平坦部11bの内側に遮光部材11cが設けられており、ラバープッシャー12が所定位置まで下降したときに、配線基板9cに搭載された光検出スイッチ23がこの遮光部材11cを検出することにより、操作部4の押動操作を検出できるようになっている。この揺動ホルダ11は、ラバースプリング13を介してラバープッシャー12、エンコーダホルダ10、モータホルダ7、モータ5および遊星歯車機構6等を搭載した状態で、基台2の受け部2aの内底面によって揺動可能に支持される。なお、本発明のモータ保持部材はこれら揺動ホルダ11、ラバープッシャー12、エンコーダホルダ10、モータホルダ7によって構成され、また、本発明の第2保持部は揺動ホルダ11によって構成されている。
The
ラバープッシャー12は合成樹脂によって揺動ホルダ11内に収納可能な円盤状に形成されており、その中央部に中心孔12aが開設されている。このラバープッシャー12は、エンコーダホルダ10のガイド突起10aを中心孔12a内に貫通した状態で、エンコーダホルダ10の下部に一体的に取り付けられる。
The
ラバースプリング13は弾性に優れたシリコンゴム等によって環状に形成されており、その上面側には複数箇所にドーム形状部13aが等ピッチで突設されている。これらドーム形状部13aは弾性的に座屈可能であって、上方から所定値以上の大きさの押圧力が加わると各ドーム形状部13aが座屈し、その押圧力が除去されると各ドーム形状部13aは自身の弾性で元の形状に復帰する。このラバースプリング13は、揺動ホルダ11とラバープッシャー12との間に介装される。
The
下スライダ14は滑性に優れた合成樹脂によって略楕円形状に形成されており、その下面には、ケース1の案内溝1c内に摺動可能に嵌挿される第1の案内突起14aが突設されている。また、下スライダ14の上面には、上スライダ15の案内溝15e内に摺動可能に嵌挿される第2の案内突起14bが突設されている。これら第1および第2の案内突起14a,14bは、その摺動方向が互いに直交するように形成されている。この下スライダ14は、ケース1の上面板1a上に搭載されて上スライダ15に追動してスライド可能であるが、第1の案内突起14aが上面板1aの案内溝1cに係合しているため、下スライダ14のスライド方向は案内溝1cに沿う一方向のみである。
The
上スライダ15は滑性に優れた合成樹脂によって形成されており、輪状部15aと、輪状部15aの等間隔な4箇所から径方向外側へ放射状に突設された腕部15bと、輪状部15aの腕部15bに対応する4箇所から径方向内側へ突設された当接部15cとを有している。この当接部15cはモータホルダ7の外周面に当接可能であり、各当接部15cの下面側にはモータホルダ7の係合突起7aを嵌挿するための係合溝15dが形成されている。輪状部15aの下面側には、下スライダ14の第2の案内突起14bが嵌挿される案内溝15eが形成されている。また、各腕部15bの上面と下面にはそれぞれカバー部材19の下面とケース1の上面板1aに突き当てるための支持突起15fが形成されている。さらに、突出方向が逆向きの位置関係にある一方の腕部15bの下面側にはカム部材16用の収納部15gが形成され、かつ他方の腕部15bの下面側にはカム部材16のカム面と同一形状のカム面を有するカム部15hが形成されている。また、この上スライダ15には、ケース1の上面板1aに形成されている逃げ孔1eと対向する位置に、駆動体22のスティック部22bを挿通して駆動するための駆動孔15iが形成されている。この上スライダ15は、係合溝15dに係合突起7aを嵌挿することによってモータホルダ7に外装され、モータホルダ7の揺動に伴いケース1の上面板1aに沿ってスライドする。なお、上スライダ15が案内溝15eの延びる方向へスライドするときに下スライダ14はスライドしないが、上スライダ15が他の方向へスライドするときは下スライダ14も追動してスライドし、上スライダ15のスライド方向が案内溝15eと直交する方向(前記案内溝1cの延びる方向)の場合には両スライダ14,15は一体的にスライドする。
The
カム部材16は滑性および耐摩耗性に優れた合成樹脂によって形成されており、その下面に花弁状のカム面を有する。このカム面には、図3および図4に示すように、中央凹部16aを8個の外周凹部16bが包囲してなるカム溝と、該カム溝の境界部となる山部16cとが形成されており、該カム溝に駆動棒17の上端部が係合する。カム部材16は上スライダ15の収納部15gに取着されるため、モータホルダ7の揺動に伴い上スライダ15がスライドすると、駆動棒17に対するカム部材16の位置が変化して、この駆動棒17の上端部が中央凹部16aから山部16cを乗り越えていずれか一つの外周凹部16b内へ入り込むようになっている。なお、前述したように、上スライダ15のカム部15hのカム面もカム部材16と同一形状の花弁状に形成されている。
The
駆動棒17は滑性および耐摩耗性に優れた合成樹脂によって棒状に形成されており、その外周部にスプリング18の上端を係止するためのスプリング受け17aを有する。この駆動棒17は、モータホルダ7が揺動されていない非揺動操作状態において、カム部材16の中央凹部16aまたは上スライダ15のカム部15hの中央凹部に入り込んで弾接している。
The
スプリング18は駆動棒17を常時上向きに弾性付勢するコイルスプリングであり、このスプリング18と駆動棒17はケース1の上面板1aに設けられた収納凹部1d内に収納され、スプリング18の弾性力によって駆動棒17がカム部材16または上スライダ15のカム部15hに弾接される。
The
カバー部材19は金属板にて形成され、ケース1の上端にねじ止め固定される。このカバー部材19は、下スライダ14、上スライダ15、駆動棒17およびスプリング18の脱落を防止すると共に、ケース1の上面板1aに対する上スライダ15の取付高さを規定している。
The
延出カバー20は合成樹脂によって形成されており、円板状の固定部20aと、固定部20aの内周縁から起立する筒状のカバー部20bとを有する。この延出カバー20は、固定部20aをカバー部材19の内周部にねじ止め固定することによって、モータホルダ7の上部を包囲する位置に取り付けられる。
The extension cover 20 is formed of a synthetic resin, and includes a disk-shaped fixing portion 20a and a cylindrical cover portion 20b that stands up from the inner peripheral edge of the fixing portion 20a. The
ラバー接点部材21は弾性に優れたシリコンゴム等によって形成されている。このラバー接点部材21には天井面に図示せぬ可動接点を設けたドーム状接点部21aが4箇所に突設されており、各ドーム状接点部21aは駆動体22の円板部22aにより選択的に押し込まれて弾性的に座屈可能である。このラバー接点部材21は適宜手段によりプリント配線板3上に固定され、各ドーム状接点部21aの可動接点がプリント配線板3の前記固定接点と接離可能に対向する。
The
駆動体22は合成樹脂によって形成されており、4個のドーム状接点部21a上に搭載される円板部22aと、この円板部22aの中央から上向きに突設されたスティック部22bとを有する。スティック部22bはケース1の上面板1aの逃げ孔1eを貫通して上スライダ15の駆動孔15iに挿入され、上スライダ15が上面板1aに沿ってスライドすると、駆動孔15iの周壁がスティック部22bを駆動してスライド方向へ傾倒させるため、その方向で円板部22aが1個もしくは2個のドーム状接点部21aを押し込んで座屈させるようになっている。つまり、操作部4の揺動操作方向に対応する上スライダ15のスライド方向に応じて、円板部22aが4個のドーム状接点部21aを選択的に押し込み、座屈したドーム状接点部21a内の可動接点を下方の固定接点に接触させることができるため、この駆動体22とラバー接点部材21とによって揺動操作方向を検出することができる。
The driving body 22 is formed of a synthetic resin, and includes a disc portion 22a mounted on the four dome-shaped contact portions 21a and a stick portion 22b protruding upward from the center of the disc portion 22a. Have. The stick portion 22b passes through the escape hole 1e of the upper surface plate 1a of the
このように構成された力覚付与型入力装置は、操作部4の回転操作時にその回転方向および回転量がエンコーダ9によって検出されると共に、操作部4の揺動操作時にその揺動操作方向が駆動体22およびラバー接点部材21によって検出されるようになっている。また、操作部4の押動操作(プッシュ操作)は光検出スイッチ23によって検出されるようになっている。
In the force sense imparting type input device configured as described above, the rotation direction and amount of rotation are detected by the encoder 9 when the
かかる力覚付与型入力装置の動作について詳しく説明すると、揺動ホルダ11を介して基台2の受け部2a上に揺動可能に支持されているモータユニット25は、非操作状態において、図4に示すようにケース1および基台2に対して垂直に保持されており、このとき各駆動棒17の上端部はカム部材16またはカム部15hの中央凹部(16a)に弾接している。また、かかる非操作時において、ラバースプリング13の各ドーム形状部13aは座屈していないため、モータユニット25はラバープッシャー12を介して図4に示す初期位置に押し上げられている。
The operation of the force sense input device will be described in detail. The
この状態からユーザが操作部4を揺動操作すると、揺動ホルダ11の突起部11aの先端を揺動支点としてモータユニット25が操作方向へ揺動し、それに伴って上スライダ15および下スライダ14(または上スライダ15のみ)がケース1の上面板1aに沿ってスライドする。これにより、カム部材16およびカム部15hと駆動棒17との相対位置が変化して、駆動棒17の上端部がカム部材16およびカム部15hの山部(16c)を乗り越えて外周凹部(16b)に入り込むため、駆動棒17に対するスプリング18の弾性力の変化がクリック感触として操作部4に伝達され、ユーザは所定量だけ揺動操作できたことを手指にて感得することができる。また、こうしてモータユニット25が操作部4や揺動ホルダ11と一体的に所定量だけ揺動すると、揺動操作方向へスライドする上スライダ15が駆動体22のスティック部22bを傾倒させて円板部22aがドーム状接点部21aを選択的に座屈させるため、座屈したドーム状接点部21a内の可動接点が下方の固定接点に接触して揺動操作方向を検出でき、その検出信号が図示せぬ制御装置に出力される。それゆえ、この制御装置によって、例えば、揺動操作方向に応じた車載電気機器の選択等を行うことが可能となる。また、ユーザが操作部4に対する揺動操作力を取り除くと、駆動棒17がスプリング18の弾性力によってカム部材16またはカム部15hの中央凹部(16a)へ押し戻されるため、モータユニット25がケース1および基台2に対して垂直な姿勢に押し戻されるのに伴い、操作部4や揺動ホルダ11や上スライダ15等が図4に示す初期位置へ自動復帰すると共に、座屈していたドーム状接点部21aが自身の弾性で元の形状に戻り可動接点と固定接点は離隔する。
When the user swings the
次に、回転操作時の動作について説明する。ユーザが操作部4を回転操作すると、取付部材8および遊星歯車機構6を介してモータ5の回転軸5aが回転駆動されるため、この回転軸5aの回転方向および回転量がエンコーダ9によって検出されて前記制御装置に出力される。それゆえ、この制御装置によって、例えば、回転操作方向に応じた車載電気機器の機能調整等を行うことが可能となる。また、この制御装置は、エンコーダ9からの出力信号に応じてモータ5の駆動停止を制御することができるため、制御装置によって制御されるモータ5の回転力が遊星歯車機構6および取付部材8を介して操作部4に伝達され、回転操作状態に応じた力覚が操作部4に付与される。このとき、操作部4にはサンギヤ30とリングギヤ33の歯数比に応じて増幅されたモータ出力が付与されるので、小さなモータ出力で大きな力覚を操作部4に付与することができる。
Next, the operation at the time of the rotation operation will be described. When the user rotates the
次に、押動操作時の動作について説明する。ユーザが操作部4を下方へ押し込む押動操作を行うと、その押し込み力が取付部材8やモータユニット25やラバープッシャー12を介してラバースプリング13に付与されるため、各ドーム形状部13aが座屈してクリック感触を生起する。また、操作部4が押動操作されると、光検出スイッチ23が遮光部材11cの相対的移動を検出して、その検出信号が前記制御装置に出力される。それゆえ、この制御装置によって、例えば、選択した車載電気機器の決定や選択した機能調整の決定等を行うことが可能となる。このとき、エンコーダホルダ10のガイド突起10aは揺動ホルダ11の突起部11a内へ深く挿入されていく。また、ユーザが操作部4に対する押し込み力を取り除くと、ラバースプリング13の各ドーム形状部13aが自身の弾性で元の形状に戻るため、ラバープッシャー12を介してモータユニット25や取付部材8や操作部4等が初期位置まで押し上げられ、ガイド突起10aは突起部11a内を図4に示す高さ位置まで上昇する。
Next, the operation at the time of the push operation will be described. When the user performs a pushing operation to push the
このように本実施形態例に係る力覚付与型入力装置は、揺動ホルダ11の突起部11aの先端を揺動支点として、揺動ホルダ11とモータユニット25および操作部4が一体的に揺動するため、揺動操作時に操作部4の揺動半径が大きくなっている。したがって、揺動操作時に操作部4を略水平に移動させることができて操作品位が高まっている。また、操作部4の下端(取付部材8の下端)と延出カバー20の上端との間に当接を回避するための広い隙間を確保する必要がないので、塵埃等の異物の侵入が抑制できて外観も損なわれない。しかも、この力覚付与型入力装置では、揺動ホルダ11の突起部11aを揺動可能に支持する受け部2aが基台2の外底面に突設されており、この受け部2aの内底面側の凹所に突起部11aが挿入されているため、基台2の底部がコンパクトになって装置全体の小型化が実現されている。
As described above, in the haptic input device according to this embodiment, the
また、本実施形態例に係る力覚付与型入力装置では、モータ5を保持するモータホルダ7と、このモータホルダ7の下部に取り付けられたエンコーダホルダ10およびラバープッシャー12とを、突起部11aを有する揺動ホルダ11がラバースプリング13を介して支える構成になっているため、操作部4の回転操作と揺動操作だけでなく、操作部4の押動操作によっても位置信号を取り出すことができ、装置の多機能化が実現されている。なお、かかる押動操作時にクリック感触を生起するラバースプリング13はモータ5よりも大径な環状部材なので、弾性的に座屈可能なドーム形状部13aを数多く突設することによって容易に耐久性を高めることができる。
In the force sense input device according to this embodiment, the
また、本実施形態例に係る力覚付与型入力装置では、エンコーダホルダ10に突設したガイド突起10aを、揺動ホルダ11に突設した突起部11aの中空部分に摺動可能に嵌挿しているので、押動操作時にガイド突起10aを突起部11aの内壁面(中空部分の周壁)で案内しながら円滑に昇降させることができると共に、揺動操作時にはガイド突起10aと突起部11aとが互いに係止された状態に保たれることから、モータユニット25および揺動ホルダ11を一体品として傾倒させることができ、良好な操作性が期待できる。
Further, in the force sense imparting input device according to the present embodiment, the
図5は本発明の第2実施形態例に係る力覚付与型入力装置の断面図であって、図1〜図4と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the haptic input device according to the second embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIGS. Omitted.
図5に示す力覚付与型入力装置が前述した第1実施形態例と異なる点は、基台2の受け部2aを大きめの凹状に形成して、この受け部2aの平坦な内底面に突起部11aよりも十分に大径な弾性マット部材24を敷設し、この弾性マット部材24上に突起部11aを搭載したことにある。弾性マット部材24は弾性に優れたウレタンゴムやシリコンゴム等からなるマット状の部材であり、モータユニット25を支える揺動ホルダ11の突起部11aを搭載することによって、弾性マット部材24は押し撓められるので、突起部11aは揺動可能な安定した姿勢で弾性マット部材24に支持されている。
5 differs from the first embodiment described above in that the receiving portion 2a of the
このように構成された力覚付与型入力装置は、受け部2aの中心線に対して突起部11aの先端がずれて配置された場合でも、突起部11aが弾性マット部材24を押し撓めた安定した姿勢で支持されるため、かかる組み込み位置のずれに起因する操作部4およびモータ5の中立位置での傾きを確実に防止することができる。すなわち、モータユニット25はその揺動支点が受け部2aの中心線と合致していなくても、弾性マット部材24によって揺動可能な安定した姿勢に支持されるので、ケース1や基台2に対するモータユニット25の組み付け位置を高精度に規定する必要がなくなって組立性が大幅に向上し、操作部4やモータ5を所望の姿勢に容易かつ確実に組み付けることができる。
In the force sense input device configured as described above, even when the tip of the protrusion 11a is shifted from the center line of the receiving portion 2a, the protrusion 11a pushes and bends the
1 ケース
2 基台
2a 受け部
3 プリント配線板
4 操作部
5 モータ
5a 回転軸
6 遊星歯車機構
7 モータホルダ
8 取付部材
9 エンコーダ
10 エンコーダホルダ
10a ガイド突起
11 揺動ホルダ
11a 突起部
11c 遮光部材
12 ラバープッシャー
13 ラバースプリング
13a ドーム形状部
14 下スライダ
15 上スライダ
16 カム部材
17 駆動棒
18 スプリング
19 カバー部材
20 延出カバー
21 ラバー接点部材
22 駆動体
23 光検出スイッチ
24 弾性マット部材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記モータ保持部材が前記操作部の反対側であって前記モータの回転軸の延長方向に突設された突起部を有すると共に、前記ハウジングが前記突起部を搭載して前記モータ保持部材を揺動可能に支持する受け部を有することを特徴とする力覚付与型入力装置。 An operation unit capable of at least a rotation operation and a rocking operation, a motor which is swung in accordance with a rocking operation of the operation unit, and which gives a required force sense according to the rotation operation to the operation unit; A motor holding member for holding the motor, and a housing for swingably supporting the motor via the motor holding member;
The motor holding member has a protruding portion that is opposite to the operation portion and protrudes in the extending direction of the rotating shaft of the motor, and the housing mounts the protruding portion and swings the motor holding member A force sense input device having a receiving portion that supports the force sense.
これら前記ラバープッシャーと前記第2保持部との間に介装されて弾性的に座屈可能な弾発復帰手段を設け、
前記操作部を前記駆動軸の軸線方向に沿って押し込むことにより前記ラバープッシャーが前記弾発復帰手段を座屈させるようにしたことを特徴とする力覚付与型入力装置。 4. The motor holding member according to claim 1, wherein the motor holding member includes a first holding portion attached to the motor, a rubber pusher attached to the first holding portion, and the protrusion. and a second holding portion,
Is interposed between these the rubber pusher and the second holding portion provided elastically buckled a resilient return hand stage,
The force-applying input device, wherein the rubber pusher buckles the elastic return means by pushing the operating portion along the axial direction of the drive shaft.
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