JP4710375B2

JP4710375B2 - 多方向入力装置

Info

Publication number: JP4710375B2
Application number: JP2005091042A
Authority: JP
Inventors: 明調
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006277982A

Description

本発明は多方向入力装置に関するものであり、特に、直交２軸方向に摺動操作自在な操作部材を具備する多方向入力装置に関するものである。

従来、多方向入力装置は、電子機器などの入力装置として広く用いられている。此種多方向入力装置は、図５及び図６に示すように、基板１３上に設けられたケース８と、該ケース８に対して互いに直交するＸ軸−Ｙ軸の２軸方向に傾動操作自在に組み込まれた操作部材２と、該操作部材２の傾動変位を検出するセンサ（図示省略）と、前記操作部材２を元の位置に復帰させるための圧縮コイルばね（図示省略）とを備える（例えば、特許文献１等）。
特開平７−９４０５３号

上記従来の多方向入力装置は、操作部材２を手で傾動操作した後に、操作部材２から手を離すと、圧縮コイルばねの機械的接触付勢力により、操作部材２が元の位置に復帰する。しかし、この構成の多方向入力装置によると、操作部材２とその保持部材との間に組付け・部品精度上のクリアランスの発生が避けがたい上に、操作部材２が圧縮コイルばねの機械的接触力で摺動磨耗してがたつきが生じやすい。

このようなことから、操作部材２が元の中立位置に正確に復帰せず（復帰誤差）、操作部材２による入力制御精度に支障を来し、特に、長期使用に伴い、操作部材２と保持部材間の磨耗量が増大して、操作部材２の操作性を低下させるという問題があった。

そこで、操作部材の復帰誤差をなくし、入力制御精度を高めて操作性を良くするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ケースと、該ケースに摺動自在に組み込まれた操作部材と、該操作部材の摺動変位を検出するセンサとを備え、前記操作部材が前記ケースに対してＸ，Ｙ軸の直交２軸方向へ移動操作自在に設けられて成る多方向入力装置において、前記操作部材の下部外周部に第１のマグネットを設けると共に、該第１のマグネットに対し磁気的付勢力を発生させる第２のマグネットを前記ケースの内周部に設け、該付勢力により、前記操作部材がＸ，Ｙ軸の原点位置に自動復帰するように構成されている多方向入力装置を提供する。

この構成によれば、第１のマグネットと第２のマグネットとの間に生じる磁気的付勢力は、操作部材を操作前の原点位置に戻す方向に常に作用する。従って、操作部材から手指を離すと、前記付勢力により操作部材は、原点位置に確実に自動復帰する。

請求項１記載の発明は、操作部材から手指を離すと、操作部材は磁気的付勢力により、操作前の元位置に自動復帰するので、従来構造に比べて、構造が小型化しシンプル化するだけでなく、がたつき感が殆どなく、操作性が良くなると共に、操作前の元位置に正確かつ迅速に復帰できるという優れた効果を奏する
請求項２記載の発明は、上記第１のマグネットと第２のマグネットは共に円環状に形成され、且つ、互いに同芯上に配置されている請求項１記載の多方向入力装置を提供する。

この構成によれば、円環状に形成された第１のマグネットと第２のマグネットは、互いに同芯上に配置されているので、操作部材の原点位置を中心とする多方向に摺動操作しても、操作部材から手指を離すと、操作部材は原点位置に復帰する。

請求項３記載の発明は、上記センサが無接点検出型センサである請求項１又は２記載の多方向入力装置。

この構成によれば、センサが無接点検出型センサであるので、操作部材の摺動変位が無接触にて検出される。

請求項４記載の発明は、上記操作部材の下端側に第３のマグネットを設けると共に、該第３のマグネットに対し上方向の磁気的付勢力を発生させる第４のマグネットを上記ケースの下底側に設け、該付勢力により前記操作部材が前記ケースの上部下面に押し付けられた状態で組み込まれている請求項１，２又は３記載の多方向入力装置を提供する。

この構成によれば、操作部材は磁気的付勢力によりケースの上部下面に押し付けられた状態で組み込まれる。そして、操作部材を手指で押し下げると、ケースの上部下面から操作部材が下方に離れるが、操作部材から手指を離すと、操作部材は前記付勢力によりケースの上部下面に押し付けられた状態で位置固定される。

請求項１記載の発明は、操作部材から手指を離すと、操作部材は磁気的付勢力により、操作前の元位置に自動復帰するので、従来構造に比べて、構造がシンプル化するだけでなく、がたつき感が殆どなく、操作性が良くなると共に、操作前の元位置に正確かつ迅速に復帰できるという優れた効果を奏する
請求項２記載の発明は、操作部材が多方向に摺動操作した後に、操作部材から手指を離すと、操作部材が原点位置に確実に復帰するので、請求項１記載の効果に加えて、多方向に摺動操作するタイプの多方向入力装置に幅広く適用でき、設計の自由度及び汎用性が高くなるメリットを有する。

請求項３記載の発明は、操作部材の摺動変位が無接触にて検出されるので、請求項１又は２記載の効果に加えて、接触型センサの場合に必要であった機械的な接触部材が不要となり、構造の一層の簡素化が可能となると共に、操作力が小さくなって使い勝手が向上する。

請求項４記載の発明は、操作部材から手指を離すと、操作部材はケースの上部下面に押し付けられた状態で位置固定されるので、請求項１，２又は３記載の効果に加えて、操作部材は、非操作状態では、ケースに対して正規の高さ位置に確実に固定保持され、たとえ操作部材に不意に外力が作用しても、操作部材が位置ずれを起こすことを防止できる。

本発明は、ケースと、該ケースに摺動自在に組み込まれた操作部材と、該操作部材の摺動位置を検出するセンサとを備えた多方向入力装置において、前記操作部材の下端外周側に第１のマグネットを固定すると共に、該第１のマグネットとの間に反発力を発生させる第２のマグネットを前記ケースの内周側に固定し、前記反発力は、操作部材を摺動方向の原点位置に常に付勢するように構成されていることにより、簡単な構成でありながら、多方向入力装置の操作部材を原点位置に確実、正確に自動的に復帰させ
るという目的を達成した。

以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図４に従って説明する。本実施例は、特に電子機器のＸ−Ｙ直交２軸方向の入力ディバイス等に用いられる小型の多方向入力装置１に適用したものであるが、これに限らず操作コントローラや各種情報機器のポインティング装置などにも広範に適用しうる。

本実施例の多方向入力装置１は、変位検出用のセンサ１４ａ〜１４ｄが搭載された基板１３上にケース８を設け、該ケース８に操作部材２をＸ−Ｙ２軸方向に摺動変位自在に組み込んだものであって、ケース側の円環状マグネット１０と操作部材側の円環状マグネット９とを同芯状に配置することにより、マグネット９，１０間の反発力によってバランスがとれ、操作部材２がＸ−Ｙ２軸方向の原点位置に自動復帰するようにしたことを特徴とする。

図１、図２、図３及び図４はそれぞれ、本実施例による多方向入力装置１を示す断面図、正面図、斜視図及び分解斜視図である。図において、２は手指で操作される操作部材であり、操作部材２の下端側部分は、ケース８の中央孔８Ａに挿入されて、移動操作に組付けられている。具体的には、操作部材２は、互いに直交するＸ軸−Ｙ軸方向、即ち、基板１３と平行な左右軸−前後軸方向）に摺動変位可能に設けられている。

なお、操作部材２の摺動方向は、Ｘ，Ｙ２軸の原点位置を中心とする複数の放射方向、即ち、４方向、８方向（円周方向で等角度の位相）又は多方向に設定できるが、この場合、操作部材２の変位動を円滑に案内するためのガイドを設けることができる。

操作部材２は、その中央下側に中空状の円筒部３を有し、円筒部３には縦断面逆Ｔ字型の連結シャフト４が一体に内嵌されている。この連結シャフト４の下側には大径部５が連設され、大径部５の下面側には、円板状のマグネット７が固定されている。

１３は基板であり、基板１３上には、４個の磁力センサ１４ａ〜１４ｄが搭載されている。そのうち、２個の磁力センサ１４ａ、１４ｂはＸ軸方向に離間して対向配置されている一方、磁力センサ１４ｃ、１４ｄはＹ軸方向に離間して対向配置されている。

ここで、例えば操作部材２がＸ軸方向又はＹ軸方向に摺動操作されると、マグネット７も一体に移動変位するが、このマグネット７の移動変位は、磁力センサ１４ａ、１４ｂ又は磁力センサ１４ｃ、１４ｄにより電磁気的に検出される。

更に、基板１３の上には磁力センサ１４ａ〜１４ｄを介して、下底円筒形の下部ケース１２が載置固定され、該下部ケース１２は、上部ケース８の内側に密嵌して装着固定されている。この下部ケース１２の下底面には、円板状のマグネット１１と、これとほぼ同一の径寸法の大円環状のマグネット１０とが順次載置固定され、大円環状のマグネット１０は、下部ケース１２の内周面側に密嵌して装着固定されている。

大円環状マグネット１０と小円環状マグネット９とは互いに同芯上に配置され、且つ、両者間に反発力が発生するように着磁されている。この反発力により、小円環状マグネット９には、その中心位置、即ち、操作部材２の中立位置に復帰させる磁気的付勢力が常に均等に作用する。

また、上側の円板状マグネット１１と下側の円板状マグネット７とは互いに平行に配置され、且つ、両者間に均等な反発力が発生するように着磁されている。この反発力により、操作部材２はケース８に対して上方へ磁気的に付勢されているが、操作部材２下端側に固定した小円環状マグネット９が、ケース８の中心孔８Ａ周縁部下面に当接することで、操作部材２の上方位置が規制されている。

上記構成の多方向入力装置１において、操作者が位置入力操作を行う際は、操作部材２の上面に手指を当てて、操作部材２を前記ケース８，１２に対して、例えばＸ軸方向又はＹ軸方向に摺動変位操作する。すると、操作部材２の下端側に固定された円板状マグネット７も、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に一体に変位動する。このマグネット７の移動変位量は、磁力センサ１４ａ、１４ｂ又は磁力センサ１４ｃ、１４ｄにより電磁気的に検出される。

ここで、円板状マグネット７の外周に固定された小円環状マグネット９は、下部ケース１２の内周に固定した大円環状マグネット１０から反発力を受けて、小円環状マグネット９の中心方向へ磁気付勢されている。そして、この付勢力は、操作部材２をＸ，Ｙ直交２軸方向の中立位置、つまり、操作前の原点位置に復帰させる方向に常に働く。

従って、前記検出後に、操作者が操作部材２から手指を離すと、操作部材２は、小円環状マグネット７に働く付勢力によって、Ｘ，Ｙ２軸方向の非操作位置に自動的に復帰する。

このように、本発明は、操作部材２の操作力を解除すれば、操作部材側小円環状マグネット９がケース側大円環状マグネット１０から磁気付勢力を受けることにより、操作部材２は、操作前のＸ−Ｙ軸の原点位置に確実に自動復帰する。

因みに、従来構造では、操作部材が復帰する際、操作部材の下部に機械的なばね力が直接作用してがたつき感を招く要因になっていた。その点、本発明に係る操作部材２は、磁気的な力が無接触状態で作用して復帰するので、操作部材２の復帰位置精度及び動作応答性が高まり、加えて、がたつき感を起こさせることなく、操作性が著しく向上する。

以上の如く、本実施例によれば、第１のマグネット９と第２のマグネット１０との間に生じる磁気的付勢力は、操作部材２を操作前の原点位置に戻す方向に常に作用するので、操作部材２から手指を離すと、操作部材２は原点位置に確実に復帰する。斯くして、従来に比べて多方向入力装置１の構造が簡素化し、操作前の中立位置に操作部材２を正確に復帰させることができる。

リング状の第１のマグネット９と第２のマグネット１０が、互いに同芯上に配置されていることにより、操作部材２は、原点位置を中心とする多方向に摺動操作したあとに、操作部材２から手指を離すと、操作部材２は原点位置に円滑・迅速に復帰する。又、多方向摺動操作タイプの多方向入力装置にも幅広く適用でき、設計の自由度及び汎用性が増大する。

更に、磁力センサ１４ａ〜１４ｄは無接点検出型センサであるので、操作部材２の摺動変位が無接触にて検出され、もって、接触型センサを用いる場合とは異なり、機械的な接触部材が不要となり、操作部材２の移動操作力が小さくなる。

さらにまた、操作部材２の下端側に第３のマグネット７を設け、第３のマグネット１１に対し磁気的付勢力を発生させる第４のマグネット１１をケース１２の下底側に設けたことにより、該付勢力により操作部材２側のマグネット９をケース８の上部下面に押し付けるように構成したので、操作部材２から手指を離すと、操作部材２はケース８の上部下面に押し付けられた状態で位置規制されて固定保持される。従って、操作部材は、ケース８に対して正規の高さに確実に位置固定され、操作部材２に不意に外力が作用しても、操作部材２が位置ずれを起こす恐れがない。

上記実施例では、センサとしては磁力センサを用いたが、操作部材の移動位置又は変位量を検出できるセンサであれば、例えば静電容量センサなどの他の検出手段を勿論用いることができる。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明に係る一実施の形態を示し、多方向入力装置の断面図。図１の正面図。図１の斜視図。図１の分解斜視図。従来の多方向入力装置の斜視図。図５の正面図。

符号の説明

１多方向入力装置
２操作部材
３円筒部
４連結シャフト
５大径部
７円板状マグネット（第３のマグネット）
８上部ケース
８Ａ中心孔
９円環状マグネット（第１のマグネット）
１０円環状マグネット（第２のマグネット）
１１円板状マグネット（第４のマグネット）
１２下部ケース
１３基板
１４ａ〜１４ｄ磁力センサ（変位センサ）

Claims

基板上に設けられたケースと、該ケースに摺動自在に組み込まれた操作部材と、該操作部材の摺動変位を検出するセンサとを備え、前記操作部材が前記ケースに対してＸ，Ｙ軸の直交２軸方向へ移動操作自在に設けられて成る多方向入力装置において、前記操作部材の下部外周部に第１のマグネットを設けると共に、該第１のマグネットに対し磁気的付勢力を発生させる第２のマグネットを前記ケースの内周部に設け、該付勢力により、前記操作部材がＸ，Ｙ軸の原点位置に自動復帰するように構成されていることを特徴とする多方向入力装置。
上記第１のマグネットと第２のマグネットは共に円環状に形成されているとともに、互いに同芯上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の多方向入力装置。
上記センサが無接点検出型センサであることを特徴とする請求項１又は２記載の多方向入力装置。
上記操作部材の下端側に第３のマグネットを設けると共に、該第３のマグネットに対し上方向の磁気的付勢力を発生させる第４のマグネットを上記ケースの下底側に設け、該付勢力により前記操作部材が前記ケースの上部下面に押し付けられた状態で組み込まれていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の多方向入力装置。