JP4888202B2 - 入力操作部品 - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器の入力操作部に搭載され、ローラ状の操作部への操作で所定入力ができる入力操作部品に関するものである。

各種電子機器の入力操作部に搭載される入力操作用の電子部品の中で、ローラ状の操作部を備えたものが多く使用されるようになってきた。

そのような従来の入力操作部品について、図面を用いて以下に説明する。

図１２は従来の入力操作部品の正面断面図、図１３は同分解斜視図、図１４は同側面断面図である。

同図において、１は、外形が略円柱形状に形成されたローラ状の操作部であり、その中央孔には中心軸部２が結合されている。そして、中心軸部２の両端部のそれぞれは、操作部１の円形側面部分から側方に突出しており、その各突出部分が取付部材３の側壁部に設けられた孔部に各々挿通されて回転可能に保持されている。なお、上記取付部材３は、２つの部材が結合されて枠状に形成されている。そして、上記保持部分から外方に突出した上記中心軸部２の各端部位置には、保持部材４を介して円筒状に形成されたリング磁石５（５Ａ、５Ｂ）が操作部１と同軸で固定されている。

そのリング磁石５Ａ、５Ｂは同じものが用いられており、その着磁状態としては、所定の角度ピッチでＮ極とＳ極が交互に着磁されたものとなっている。そして、リング磁石５Ａ、５Ｂどうしは、周方向で所定角度ずらされて保持部材４を介して中心軸部２に一体化されている。

そして、６Ａ、６Ｂは、磁気変化検出用の検出素子であり、側面視で上方開口コの字状に形成された基台７の側壁部内面にそれぞれ配されている。検出素子６Ａは、中心軸部２の延長線上に位置を合わせてリング磁石５Ａに所定間隔をあけて並べて配され、上記リング磁石５Ａに対応している。検出素子６Ｂは、中心軸部２の延長線上に位置を合わせてリング磁石５Ｂに所定間隔をあけて並べて配され、上記リング磁石５Ｂに対応している。

そして、上記枠状の取付部材３は、基台７に回動可能に保持されている。また基台７には、上記取付部材３の回動時に、上記取付部材３に設けられた突起で押されて作動する押圧スイッチ８を備えたフレキシブル配線板９が一体化されている。なお、上記フレキシブル配線板９は、基台７の側壁部内面まで延出された延出部分を有し、その延出部分に上述した検出素子６Ａ、６Ｂが実装されていると共に、押圧スイッチ８および検出素子６Ａ、６Ｂからの配線部を備えている。

さらに、上記取付部材３には、板ばね材からなる弾性ばね部材１０が固定されており、その弾性アーム先端は、断面正多角形に形成された中心軸２の略中央位置に弾接している。

従来の入力操作部品は、以上のように構成され、続いてその動作について説明する。

まず、操作部１の外周面に接線方向の力を加えて操作部１を回転操作すると、操作部１およびそれに結合した中心軸部２が回転する。これにより、その中心軸部２に一体化された両端のリング磁石５Ａ、５Ｂも共回りし、その回転に応じて発生した磁気変化が、対応する検出素子６Ａ、６Ｂで個々に検出される。このとき、上記リング磁石５Ａ、５Ｂどうしは、所定角度ずらして中心軸部２に固定状態にされているため、検出素子６Ａ、６Ｂからは、所定の位相差を持ったパルス信号が得られ、それにより回転方向や回転量が検出できる。

また、それと同時に、取付部材３に固定された弾性ばね部材１０の弾性アーム先端は、その操作部１の回転中つまり中心軸部２の回転中を含んで中心軸部２の断面正多角形状に形成された中央部分に弾接しているため、当該構成部位で所定のクリック感触が得られる。

次に、操作部１を押し下げる操作をすると、操作部１を保持した取付部材３が基台７に対して回動して基台７に配された押圧スイッチ８が押圧され、そのスイッチ信号が得られるものに構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−３０２６５４号公報

しかしながら、上記従来の入力操作部品は、操作部１の回転状態は非接触で検出する仕様である反面、回転操作時のクリック感触を弾性ばね部材１０の中心軸部２への弾接で得る構成としていたため、回転寿命回数が当該構成部位に支配されると共に、その中心軸部２の断面正多角形状に形成された中央部分が磨耗などすると得られるクリック感触も鈍いものになってしまうという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、操作部への回転操作時のクリック感触が非接触で生成され、しかもそのクリック感触としても歯切れのよい明快なものにできる構成とされた入力操作部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、回転可能に支持されたローラ状の操作部と、Ｓ極とＮ極が所定の角度ピッチで交互に着磁された略円筒状で、上記操作部に同軸で固定された二つのリング磁石と、上記リング磁石それぞれに対応して配された磁気検出素子とを備えた入力操作部品であって、さらに上記リング磁石のそれぞれに応じて近接配置された固定磁石を有し、その二つの固定磁石は互いに同じ磁極のものとされると共に、上記固定磁石を高透磁率材料の板状体に固定させ、上記磁気検出素子が配置された方向への上記固定磁石からの磁気が上記板状体で遮断される位置関係になるように上記固定磁石付きの板状体を配し、上記操作部の回転時に、上記一対毎のリング磁石と固定磁石との間で発生する吸引反発力どうしが総和されて上記操作部のクリック感触として得られるものにするものである。

これにより、ローラ状の操作部の回転状態が非接触で検出できると共に、上記の回転状態検出用に設けた二つのリング磁石を用いて、操作部の回転時におけるクリック感触が非接触で生成され、しかもそのクリック感触としても歯切れのよい明快なものが付加された長寿命な入力操作部品を得ることができる。

以上のように本発明によれば、ローラ状の操作部の回転方向などの検出用に配した二つのリング磁石を用いて回転操作時に歯切れのよい明快なクリック感触が非接触で付加された長寿命な入力操作部品を得ることができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１１を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力操作部品の正面断面図、図２は同外観斜視図、図３は同上面図、図４は同分解斜視図、図５は同機構構成部位と配線基板構成部位との組み合わせ前の斜視図、図６は図５の状態を底面側からみた斜視図、図７は同機構構成部位の構成を説明するための斜視図、図８は図３のＢ−Ｂ線における側面断面図、図９は図３のＣ−Ｃ線における側面断面図、図１０は図３のＤ−Ｄ線における側面断面図、図１１は同操作部を回転操作した際の力の推移を示す図である。

同図において、２１は、ローラ状の略円柱形状に樹脂等から形成された操作部であり、その中心軸線の位置に形成された貫通孔２１Ａには、中心軸部２２が嵌め込まれて操作部２１と一体化されている。

その中心軸部２２は、左側軸部２２Ａと右側軸部２２Ｂからなり、左側軸部２２Ａは貫通孔２１Ａの左側から圧入され、右側軸部２２Ｂは貫通孔２１Ａの右側から圧入されており、それらの先端どうしは操作部２１内で互いに係止状態になっている。

そして、操作部２１から突出した左側軸部２２Ａの突出部分には円筒状に形成された左側リング磁石３１が固定され、また右側軸部２２Ｂの突出部分には同じく円筒状に形成された右側リング磁石３２が固定されている。このリング磁石３１、３２としては所定の均等角度ピッチでＮ極とＳ極が交互に着磁されている同じものを用いており、その固定状態としては互いに周方向で角度をずらして中心軸部２２に同軸にそれぞれ固定されている。

なお、操作部２１内に圧入される各軸部２２Ａ、２２Ｂにおいて、操作部２１中央で互いに係合する先端側の係止部分を断面半円形状で軸線方向に平行な平坦面を有する形状にそれぞれ形成しておき、圧入固定時にその平坦面どうしで係止されて組み合わされるようにしておくと好ましい。さらには、それらの平坦面を径方向で段差を持つものとして形成しておき、それぞれで係止される段付きのものとするとよい。そして、上記構成のものであれば、上記圧入時に組み合わされる平坦面を基準として各軸部２２Ａ、２２Ｂにリング磁石３１、３２を予め固定したものとすることも容易にできる上、それらを操作部２１に圧入固定するのみで、各軸部２２Ａ、２２Ｂの圧入量などに大きく左右されることなく各磁石３１、３２が所望の配置角度状態で操作部２１に一体化されたものにできる。なお、上記の各軸部２２Ａ、２２Ｂにリング磁石３１、３２が予め固定されたものとして構成するには、プラスチックマグネットをアウトサートして各軸部２２Ａ、２２Ｂにリング磁石３１、３２を固定形成する、または、その逆でリング磁石３１、３２に樹脂をアウトサート成形して上記形態とすればよい。

このようにして、中心軸部２２の中央部に操作部２１が、またその左右位置に左側リング磁石３１、右側リング磁石３２が固定されて回転部材が構成されている。

そして、その回転部材の中心軸部２２の両端部は、各々、小径の円柱状に形成されている。この両端部が、略長方形状に形成された取付部材４１のそれぞれ対応する側壁上端に上方開口Ｕ字状に設けられた窪み４１Ａ内に載せられることにより、上記回転部材は、取付部材４１で支持されつつ一体で回転可能に装着されている。

４５は、左側固定磁石４６および右側固定磁石４７が固定された板状体で、取付部材４１に設けられたダボがカシメられることによって取付部材４１に固定されている。固定磁石４６、４７の配置位置としては、上記回転部材の取付部材４１への装着状態で、図９や図１０に示すように、左側リング磁石３１、右側リング磁石３２に対して同じ近接配置関係になるようにして配している。そして、個々の固定磁石４６、４７の磁極は、同じ磁極のものとしている。

ここで、板状体４５を高透磁率材料からなるものとし、その上面に固定磁石４６、４７を配したものとしておけば、後述する下方位置に配される磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂへの個々の固定磁石４６、４７からの磁気の影響が低減できて好ましい。また、上記構成のものとするには、例えば板状体４５に対しプラスチックマグネットをアウトサートして固定磁石４６、４７を固定形成するようにすれば安価に構成することができる。

そして、上記取付部材４１は、前方位置に軸状の回動支点部４１Ｂを有し、その回動支点部４１Ｂが、略枠状に形成された樹脂製の基台５１前方に設けられた回動保持用溝５１Ｂに係合され、そこを支点として取付部材４１が基台５１に対して後方側が下がる回動動作が可能なように組み合わせられている。

そして、基台５１の長手方向側の側部にそれぞれ設けられた覆い部５１Ａは、上記窪み４１Ａ内に配された中心軸部２２の両端部上をそれぞれ覆っており、これにより中心軸部２２の上方への抜け止めがなされている。さらに、上記基台５１には、長手方向の外方側に突出するようにしてスイッチ押圧部材５２Ａ、５２Ｂが装着されている。そのスイッチ押圧部材５２Ａ、５２Ｂは、上記基台５１の長手方向側の外方端部側が下がるように基台５１に回動可能に装着されている。

以上のように構成された入力操作部品の機構構成部位は、磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂや押圧スイッチ７５、７６、７７と組み合わせて使用状態とされる。

その磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂや押圧スイッチ７５、７６、７７は、配線基板７０上に備えられている。

磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂは、その配線基板７０上面において、左側リング磁石３１、右側リング磁石３２のそれぞれの下方位置に対応させて実装されている。

また、押圧スイッチ７５〜７７は、配線基板７０上に配された固定接点７５Ａ〜７７Ａと、それぞれに対応する可動接点（図示せず）が下面に配された絶縁シート８０を配線基板７０上に貼り合わせることにより構成されている。

中央位置の押圧スイッチ７５は、取付部材４１が基台５１に対して後方側が下がる回動動作をした際に、取付部材４１の底面部で押圧される位置に配設され、押圧スイッチ７６、７７は、スイッチ押圧部材５２Ａ、５２Ｂが回動した際に押圧される位置にそれぞれ配されている。

９０は、上記機構構成部位と上記配線基板構成部位との間に配されたゴムシートであり、防塵防滴性を向上させるなどの目的で配されている。そして、当該入力操作部品の機構構成部位はゴムシート９０上に載せられ、図示しないねじなどで配線基板７０に位置決めされて固定されている。その装着状態で、取付部材４１の押圧スイッチ７５位置に応じた底面部分およびスイッチ押圧部材５２Ａ、５２Ｂの外方側先端はゴムシート９０上に当接している。なお、ゴムシート９０を除いた構成とされていてもよい。

以上のように、当該構成のものにおいては磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂを機構構成部位の下方位置に配したものとしている。このため、機構構成部位の長手方向側の側方位置に押圧スイッチ７６、７７を有する構成にでき、従来のものよりもその操作形態が多様化されたものとすることができる。

次に、本実施の形態による入力操作部品の動作について説明する。

回転部材への非操作状態では、固定磁石４６とリング磁石３１、および固定磁石４７とリング磁石３２のそれぞれの吸引状態がつりあった状態で回転部材は停止している。ここに、リング磁石３１、３２は所定角度でずらした配置としているが、図８および図９にも示したように、上記停止状態で、リング磁石３１、３２において、その固定磁石４６、４７とは異なる磁極が共に吸引状態で、その吸引角度位置が、左右でその磁極の周方向の異なる端部角度位置で吸引されるように設定しており、それによって非操作状態での回転部材の安定した停止状態が維持されるようにしている。なお、上記状態になるようにリング磁石３１、３２の各磁極の角度設定ならびに固定磁石４６、４７の形状や高さ位置などを設定することは重要である。

そして、操作部２１の外周面に接線方向の力を加えて回転操作すると、回転部材が一体で回転し、左側リング磁石３１、右側リング磁石３２の回転に応じて磁気変化が発生し、それらが下方の磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂでそれぞれ検出されて各磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂから所定のパルス信号が得られる。なお、当該構成のものであれば、リング磁石３１、３２どうしの操作部２１へのずらした固定角度に加えて磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂの配置位置もずらして配したものにできるため、必要とする所定の位相差を持つパルス信号が得られるものとして容易に構成することができ、操作部２１の回転量や回転方向が精度よく検出可能なものにできる。なお、リング磁石３１、３２をずらすことなく配したものとし、磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂの配置位置のみをずらして配置するのみで必要な位相差出力が得られる構成としてもよい。

そして、上記回転操作時においては、左側リング磁石３１は左側固定磁石４６に近接状態で、また右側リング磁石３２は右側固定磁石４７に近接状態で回転することとなり、互いの一対毎の磁石間で吸引反発力が発生する。その際の力の推移を図１１に示す。

図１１は、図９や図１０に矢印で示す方向に操作部２１を回転させた時の力の推移を示しており、横軸に回転量、縦軸に吸引反発力をとったものである。同図中の点線は、左側の一対の磁石間における力の推移を、また、一点鎖線は、右側の一対の磁石間における力の推移を示している。

このとき当該実施の形態によるものは、固定磁石４６、４７を同じ磁極とすると共に、それぞれを対応するリング磁石３１、３２に対して同じ近接位置で配し、さらに上記リング磁石３１、３２どうしは所定角度分だけ周方向にずらした配置としている。このため、一対毎の両者の力は、上記リング磁石３１、３２どうしの周方向にずらした角度分の差をもった状態で発生することとなる。そして、上記の二つの吸引反発力は上記操作部２１、リング磁石３１、３２を含んで一体化された回転部材に総和して作用するようになって、結果として回転部材に対しては図１１に実線で示した力が繰り返して付加されるようになる。

そして、その回転部材に実際に作用する力は、図１１の実線からも明らかなように、大きい力が作用する区間が繰り返して発生するものとなり、それがクリック感として感じられるものとなる。

以上のように、当該構成のものでは、操作部２１の停止状態を維持できる配置状態に設定された回転状態検出用のリング磁石３１、３２およびそれらのそれぞれに対応させて配した固定磁石４６、４７によって、回転部材の回転時に得られる二つの吸引反発力が総和されて回転部材に付加され、それがクリック感触として感じられるものとしている。その力は非接触で付加されるものであって従来のようにばねの弾接力などを用いるものではないので、引きずるような感触も少なく歯切れの良い明快なクリック感触が感じられるものにできる。

次に、操作部２１に対し下方への押圧力を加えると、回転部材を支持する取付部材４１が基台５１に対して後方側が下がる回動動作をし、これによりゴムシート９０を介して押圧スイッチ７５が押されてそのスイッチ信号が得られ、上記押圧力を除くと押圧スイッチ７５が自己復元することにより取付部材４１が逆方向に回動して元の位置に押し戻される。

また、側方に配されたスイッチ押圧部材５２Ａ（５２Ｂ）が押し下げられると、側方スイッチ押圧部材５２Ａ（５２Ｂ）は外方側が下がるように基台５１に対して回動して、ゴムシート９０を介して押圧スイッチ７６（７７）が押されてそのスイッチ信号が得られ、上記押圧力を除くと押圧スイッチ７６（７７）が自己復元することによりスイッチ押圧部材５２Ａ（５２Ｂ）が逆方向に回動して元の位置に押し戻される。

本実施の形態による入力操作部品は、以上に説明したように、操作部２１への回転操作時におけるクリック感触が、回転状態検出用に配したリング磁石３１、３２とそのそれぞれに対応させて配した固定磁石４６、４７との間で非接触で生成される二つの吸引反発力から得られるものとしたため、歯切れのよい明快な感触が得られて回転操作寿命的にも長寿命なものに実現することができる。

なお、上記には押圧スイッチ７５〜７７を有するものを事例として説明したが、それらは必要に応じて備えさせればよい。

なお、回転状態検出用に配したリング磁石３１、３２を上述したように所定角度でずらした配置関係として固定させた構成とすると、磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂの配置位置関係はさほどずらして配さずとも所定の位相差出力が得られるものにでき、省スペース化が図れて好ましい。これに対して、リング磁石３１、３２の角度をずらさずに固定したものとする場合には、回転操作時に所定の位相差出力が得られるようにするために、磁気検出素子７１Ａ、７１Ｂの配置位置を上述したものよりずらして配置しなければならないが、当該構成であれば、回転時に得られるクリック感触としては最も大きくて歯切れのよい明快なクリック感触が非接触で得られるものに実現できる利点を持つので、いずれのものとするかは必要に応じて適宜決定すればよい。

本発明による入力操作部品は、回転操作時に歯切れのよい明快なクリック感触が非接触で付加された長寿命なものに実現できるという有利な効果を有し、各種電子機器の入力操作部を構成する際等に有用である。

本発明の一実施の形態による入力操作部品の正面断面図 同外観斜視図 同上面図 同分解斜視図 同機構構成部位と配線基板構成部位との組み合わせ前の斜視図 図５の状態を底面側からみた斜視図 同機構構成部位の構成を説明するための斜視図 図３のＢ−Ｂ線における側面断面図 図３のＣ−Ｃ線における側面断面図 図３のＤ−Ｄ線における側面断面図 同操作部を回転操作した際の力の推移を示す図 従来の入力操作部品の正面断面図 同分解斜視図 同側面断面図

符号の説明

２１ 操作部
２１Ａ 貫通孔
２２ 中心軸部
２２Ａ 左側軸部
２２Ｂ 右側軸部
３１ 左側リング磁石
３２ 右側リング磁石
４１ 取付部材
４１Ａ 窪み
４１Ｂ 回動支点部
４５ 板状体
４６ 左側固定磁石
４７ 右側固定磁石
５１ 基台
５１Ａ 覆い部
５１Ｂ 回動保持用溝
５２Ａ、５２Ｂ スイッチ押圧部材
７０ 配線基板
７１Ａ、７１Ｂ 磁気検出素子
７５、７６、７７ 押圧スイッチ
７５Ａ〜７７Ａ 固定接点
８０ 絶縁シート
９０ ゴムシート

Claims (2)

1. 回転可能に支持されたローラ状の操作部と、Ｓ極とＮ極が所定の角度ピッチで交互に着磁された略円筒状で、上記操作部に同軸で固定された二つのリング磁石と、上記リング磁石それぞれに対応して配された磁気検出素子とを備えた入力操作部品であって、さらに上記リング磁石のそれぞれに応じて近接配置された固定磁石を有し、その二つの固定磁石は互いに同じ磁極のものとされると共に、上記固定磁石を高透磁率材料の板状体に固定させ、上記磁気検出素子が配置された方向への上記固定磁石からの磁気が上記板状体で遮断される位置関係になるように上記固定磁石付きの板状体を配し、上記操作部の回転時に、上記一対毎のリング磁石と固定磁石との間で発生する吸引反発力どうしが総和されて上記操作部のクリック感触が付加されるように構成された入力操作部品。
2. リング磁石付きの軸部が、操作部のそれぞれ左右から圧入固定されて、上記リング磁石と上記操作部が一体化された請求項１記載の入力操作部品。

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