JP6409622B2 - 入力装置 - Google Patents
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Description
本発明は、操作力が入力される入力装置に関する。
従来、例えば特許文献1には、操作力が入力される操作ノブと、操作力の入力によって移動可能なよう操作ノブを支持する本体部とを備える入力装置が開示されている。この入力装置は、さらに、二つのボイスコイルモータを備えている。二つのボイスコイルモータは、磁極を形成するマグネット及びマグネットの発生磁束を通過させるボイスコイルをそれぞれ有しており、アクチュエータとして機能する。二つのボイスコイルモータにおいて、各ボイスコイルへの電流の印加によって発生する各電磁力は、互いに直交する方向への操作反力として操作ノブに作用する。こうした構成によれば、各ボイスコイルに印加される電流が制御されることにより、入力装置は、任意の強さの操作反力を、操作ノブを通じてユーザに感じさせることができる。
さて、特許文献1では、磁気回路を形成するヨークは、各ボイスコイルモータにおいて個別に設けられている。故に、一方のボイスコイルモータのマグネットによる発生磁束は、当該モータ内のボイスコイルを通過するのみであり、他方のボイスコイルモータに設けられたボイスコイルを通過することはない。こうした構成において、各ボイスコイルを通過する磁束の密度を向上させるためには、各ボイスコイルモータに設ける個々のマグネットを強化せざるを得ず、当該マグネットを形成する材料の使用量の増加が不可避となっていた。
よって、本発明者らは、上記の問題点を解決するために、先の出願(特願2013−268746)にて、各ボイスコイルに設けられるそれぞれのヨークの一端側同士を連結部にて連結して、一方のボイスコイルにおける発生磁束を他方のボイスコイルに導くと共に、他方のボイスコイルにおける発生磁束を一方のボイルコイルに導いて磁気回路を形成する磁路形成体を設けたものを発案した。
しかしながら、この磁路形成体では、それぞれのヨークの他端側は、非連結状態となっており、磁路形成体の全体で見たときに、磁束密度の不均一な領域が発生した。この磁束密度の不均一な領域がマグネットの配置領域と重なると、ボイスコイルモータにおいて発生する電磁力にバラツキが生ずるということが分かった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、磁束密度の不均一な領域による影響を低減して、発生する電磁力のバラツキを抑制することのできる入力装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
本発明では、入力装置において、
仮想の操作平面(OP)に沿う方向の操作力が入力される入力部(70)と、
操作力の入力により操作平面に沿って移動可能なよう入力部を支持する支持部(50)と、
磁極を形成する第一磁極形成部(61、62)、及び第一磁極形成部の発生磁束が通過する第一コイル(41)、を有し、第一コイルへの電流の印加によって生じる電磁力(EMF_x)を、操作平面に沿う第一方向への操作反力(RF_x)として入力部に作用させる第一アクチュエータ(39x)と、
磁極を形成する第二磁極形成部(63、64)、及び第二磁極形成部の発生磁束が通過する第二コイル(42)、を有し、第二コイルへの電流の印加によって生じる電磁力(EMF_y)を、操作平面に沿い且つ第一方向と交差する第二方向への操作反力(RF_y)として入力部に作用させる第二アクチュエータ(39y)と、
第二コイルを通過するよう第一磁極形成部の発生磁束を導くと共に第一コイルを通過するよう第二磁極形成部の発生磁束を導く磁気回路(65)を形成する磁路形成体(66)と、を備え、
磁路形成体は、第一コイルに対応する第一コイル側部(52)と、
第二コイルに対応する第二コイル側部(53)と、
第一コイル側部の両端部と、第二コイル側部の両端部とをそれぞれ連結する第一連結部(54)、及び第二連結部(55)とを有しており、
第一連結部、及び第二連結部の途中部位に、磁気回路中の抵抗となる磁気抵抗(54a、55a)が設けられたことを特徴としている。
仮想の操作平面(OP)に沿う方向の操作力が入力される入力部(70)と、
操作力の入力により操作平面に沿って移動可能なよう入力部を支持する支持部(50)と、
磁極を形成する第一磁極形成部(61、62)、及び第一磁極形成部の発生磁束が通過する第一コイル(41)、を有し、第一コイルへの電流の印加によって生じる電磁力(EMF_x)を、操作平面に沿う第一方向への操作反力(RF_x)として入力部に作用させる第一アクチュエータ(39x)と、
磁極を形成する第二磁極形成部(63、64)、及び第二磁極形成部の発生磁束が通過する第二コイル(42)、を有し、第二コイルへの電流の印加によって生じる電磁力(EMF_y)を、操作平面に沿い且つ第一方向と交差する第二方向への操作反力(RF_y)として入力部に作用させる第二アクチュエータ(39y)と、
第二コイルを通過するよう第一磁極形成部の発生磁束を導くと共に第一コイルを通過するよう第二磁極形成部の発生磁束を導く磁気回路(65)を形成する磁路形成体(66)と、を備え、
磁路形成体は、第一コイルに対応する第一コイル側部(52)と、
第二コイルに対応する第二コイル側部(53)と、
第一コイル側部の両端部と、第二コイル側部の両端部とをそれぞれ連結する第一連結部(54)、及び第二連結部(55)とを有しており、
第一連結部、及び第二連結部の途中部位に、磁気回路中の抵抗となる磁気抵抗(54a、55a)が設けられたことを特徴としている。
この発明によれば、第一アクチュエータにおける第一磁極形成部の発生磁束は、当該アクチュエータの第一コイルを通過するだけでなく、磁路形成体によって形成された磁気回路によって導かれることで、第二アクチュエータの第二コイルを通過する。同様に、第二アクチュエータにおける第二磁極形成部の発生磁束は、当該アクチュエータの第二コイルを通過するだけでなく、磁気回路によって導かれることで、第一アクチュエータの第一コイルを通過する。このとき、発生磁束は、磁路形成体における第一連結部、及び第二連結部を通ることになる。
このように、一方のアクチュエータの磁極形成部による発生磁束が磁気回路を通じて他方のアクチュエータのコイルに導かれる構成により、二つのアクチュエータの各コイルを通過する磁束密度が共に向上し得る。故に、各アクチュエータにて発生可能な各電磁力は、共に増加する。よって、各磁極形成部の形成材料の使用量を抑えつつ、入力部に作用させることが可能な操作反力を高めることができる。
そして、第一連結部、及び第二連結部の途中部位には、磁気抵抗が設けられているので、磁気回路において漏洩磁束の発生する領域を意図的に磁気抵抗の近傍領域に移動させることができる。そして、漏洩磁束の発生する領域は、第一磁極形成部、及び第二磁極形成部から離れた位置とすることができるので、漏洩磁束による影響を低減して、第一磁極形成部、及び第二磁極形成部における磁束密度が不均一になることを抑制することができる。よって、各アクチュエータに発生する電磁力のバラツキを抑制することが可能となる。
尚、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
(第一実施形態)
図1に示す本発明の第一実施形態による操作入力装置100は、車両に搭載され、車室内の表示器、例えばナビゲーション装置20又はヘッドアップディスプレイ装置120(図2参照)等と共に表示システム10を構成している。操作入力装置100は、図2に示されるように、車両のセンターコンソールにてパームレスト19と隣接する位置に設置され、操作者の手の届き易い範囲に操作ノブ73を露出させている。この操作ノブ73は、操作者の手H等によって操作力が入力されると、入力された操作力の方向に変位する。
図1に示す本発明の第一実施形態による操作入力装置100は、車両に搭載され、車室内の表示器、例えばナビゲーション装置20又はヘッドアップディスプレイ装置120(図2参照)等と共に表示システム10を構成している。操作入力装置100は、図2に示されるように、車両のセンターコンソールにてパームレスト19と隣接する位置に設置され、操作者の手の届き易い範囲に操作ノブ73を露出させている。この操作ノブ73は、操作者の手H等によって操作力が入力されると、入力された操作力の方向に変位する。
ナビゲーション装置20は、車両のインスツルメントパネル内に設置され、運転席に向けて表示画面22を露出させている。表示画面22には、所定の機能が関連付けられた複数のアイコン、及び任意のアイコンを選択するためのポインタ80等が表示されている。操作ノブ73に水平方向の操作力が入力されると、ポインタ80は、操作力の入力方向に対応した方向に、表示画面22上を移動する。ナビゲーション装置20は、図1及び図2に示されるように、通信バス90と接続され、操作入力装置100等とネットワーク通信可能である。ナビゲーション装置20は、表示画面22に表示される画像を描画する表示制御部23、及び表示制御部23によって描画された画像を表示画面22に連続的に表示する液晶ディスプレイ21を有している。
以上の操作入力装置100の各構成を詳しく説明する。操作入力装置100は、図1に示すように、通信バス90及び外部のバッテリ95等と接続されている。操作入力装置100は、通信バス90を通じて、離れて位置するナビゲーション装置20と通信可能とされている。また操作入力装置100は、各構成の作動に必要な電力を、バッテリ95から供給される。
操作入力装置100は、通信制御部35、操作検出部31、反力発生部39、反力制御部37、及び操作制御部33等によって電気的に構成されている。
通信制御部35は、操作制御部33によって処理された情報を通信バス90に出力する。加えて通信制御部35は、他の車載装置から通信バス90に出力された情報を取得し、操作制御部33に出力する。
操作検出部31は、操作力の入力によって移動した操作ノブ73(図2参照)の位置を検出する。操作検出部31は、検出した操作ノブ73の位置を示す操作情報を、操作制御部33に出力する。
反力発生部39は、操作ノブ73に操作反力を生じさせる構成であって、ボイスコイルモータ等のアクチュエータを含んでいる。反力発生部39は、例えば表示画面22上においてポインタ80(図2参照)がアイコンと重なる際に、操作反力を操作ノブ73(図2参照)に印加することで、所謂反力フィードバックにより、擬似的なアイコンの触感を操作者に惹起させる。
反力制御部37は、例えば種々の演算を行うためのマイクロコンピュータ等によって構成されている。反力制御部37は、操作制御部33から取得する反力情報に基づいて、反力発生部39から操作ノブ73に印加される操作反力の方向及び強さを制御する。
操作制御部33は、例えば種々の演算を行うためのマイクロコンピュータ等によって構成されている。操作制御部33は、操作検出部31によって検出された操作情報を取得し、通信制御部35を通じて通信バス90に出力する。加えて操作制御部33は、操作ノブ73(図2参照)に印加する操作反力の方向及び強さを演算し、演算結果を反力情報として反力制御部37に出力する。
操作入力装置100は、図3に示すように、可動部70及び固定部50等によって機械的に構成されている。
可動部70は、後述する一対の可動ヨーク71、72を保持するノブベース74、及び上述の操作ノブ73を有している。可動部70は、固定部50に対し、仮想の操作平面OPに沿うx軸方向及びy軸方向に相対移動可能に設けられている。可動部70は、x軸方向及びy軸方向のそれぞれに移動可能な範囲を、固定部50によって予め規定されている。可動部70は、印加されていた操作力から解放されると、基準となる基準位置に帰着する。
固定部50は、ハウジング50a及び回路基板59を有しており、後述する固定ヨーク51を保持している。ハウジング50aは、可動部70を相対移動可能に支持しつつ、回路基板59及び反力発生部39等の各構成を収容する。回路基板59は、その板面方向を、操作平面OPに沿わせた姿勢にて、ハウジング50a内に固定されている。回路基板59には、操作制御部33及び反力制御部37等を構成するマイクロコンピュータ等が実装されている。
以上の可動部70及び固定部50間において、図3〜図5に示す反力発生部39が反力フィードバックを実施する。反力発生部39は、アクチュエータとして機能する第一ボイスコイルモータ(VCM)39x及び第二VCM39y、並びに固定ヨーク51及び二つの可動ヨーク71,72等によって構成されている。第一VCM39xは、第一コイル41及び二つの磁石61,62を有している。第二VCM39yは、第二コイル42及び二つの磁石63,64を有している。以下、各コイル41,42、各磁石61〜64、固定ヨーク51、及び各可動ヨーク71,72の詳細を、順に説明する。
各コイル41,42は、銅等の非磁性材料よりなる線材を巻線49として、扁平の筒状に巻回しすることにより形成されている。各コイル41,42において、巻線49の巻回軸方向と直交する横断面は、長方形状に形成されている。各巻線49は、各コイル41,42における筒壁の厚さが例えば3mm程度となるまで巻回しされている。各コイル41,42において、巻回しされた巻線49の内周側には、巻回軸方向に延伸する収容室41a,42aが形成されている。各コイル41,42は、回路基板59に設けられた配線パターンを介して反力制御部37と電気的に接続され、当該反力制御部37によって各巻線49に個別に電流が印加される。
各コイル41,42は、互いに僅かな隙間を開けつつ、y軸に沿って並べられている。各コイル41,42は、巻線49の巻回軸方向を操作平面OPに沿わせた姿勢にて、回路基板59等の固定部50に対し固定されている。一方のコイル(以下、「第一コイル」)41の巻回軸方向は、x軸に沿っている。他方のコイル(以下、「第二コイル」)42の巻回軸方向は、y軸に沿っている。各コイル41,42は、操作平面OPに沿った一対のコイル側面41u,41d,42u,42dをそれぞれ形成している。各コイル41,42において、操作ノブ73側を向く各一方を上側コイル側面41u,42uとし、回路基板59側を向く各他方を下側コイル側面41d,42dとする。各コイル側面41u,41d,42u,42dは、各辺がx軸又はy軸に沿った略四辺形状に形成されている。
各磁石61〜64は、ネオジウム磁石等であって、長手方向を有する略四辺形の板状に形成されている。二つの磁石61,62は、操作平面OPと実質直交するz軸方向において互いに離れて位置し、且つ、当該z軸方向に並んでいる。同様に、他の二つの磁石63,64は、z軸方向において互いに離れて位置し、且つ、当該z軸方向に並んでいる。各磁石61〜64のそれぞれには、平滑な平面状に形成された着磁面68及び取付面69が設けられている。各磁石61〜64において、着磁面68及び取付面69の磁極は、互いに異なっている(図6及び図7も参照)。
二つの磁石61,63の各取付面69は、長辺をx軸に沿わせた姿勢にて、可動ヨーク71に取り付けられている。可動ヨーク71に保持された磁石61の着磁面68は、z軸方向において所定の間隔を開けつつ、第一コイル41の上側コイル側面41uと対向している。可動ヨーク71に保持された磁石63の着磁面68は、z軸方向において所定の間隔を開けつつ、第二コイル42の上側コイル側面42uと対向している。
他の二つの磁石62,64の各取付面69は、長辺をx軸に沿わせた姿勢にて、可動ヨーク72に取り付けられている。可動ヨーク72に保持された磁石62の着磁面68は、z軸方向において所定の間隔を開けつつ、第一コイル41の下側コイル側面41dと対向している。可動ヨーク72に保持された磁石64の着磁面68は、z軸方向において所定の間隔を開けつつ、第二コイル42の下側コイル側面42dと対向している。各着磁面68は、可動部70が基準位置に帰着している場合において、対向する各コイル側面41u,41d,42u,42dの中央に位置する。
以上の構成では、図6に示すように、各磁石61,62の発生磁束は、第一コイル41の巻線49をz軸方向に通過(貫通)する。故に、第一コイル41への電流の印加により、磁場中に置かれた巻線49内を電荷が移動すると、各電荷にはローレンツ力が生じる。こうして第一VCM39xは、第一コイル41及び各磁石61,62間にて、x軸方向(第一方向)の電磁力EMF_xを生じさせる。第一コイル41に印加する電流の向きを反転させることにより、発生する電磁力EMF_xも反転し、x軸に沿った逆向きの方向となる。
また図7に示すように、各磁石63,64の発生磁束は、第二コイル42の巻線49をz軸方向に通過(貫通)する。故に、第二コイル42への電流の印加により、磁場中に置かれた巻線49内を電荷が移動すると、各電荷にはローレンツ力が生じる。こうして第二VCM39yは、第二コイル42及び各磁石63,64間にて、y軸方向(第二方向)の電磁力EMF_yを生じさせる。第二コイル42に印加する電流の向きを反転させることにより、発生する電磁力EMF_yも反転し、y軸に沿った逆向きの方向となる。
図3〜5に示す固定ヨーク51は、例えば軟鉄及び電磁鋼板等の磁性材料によって形成されている。固定ヨーク51には、二つのコイル側ヨーク部52,53、及び二つの連結部54,55が設けられている。コイル側ヨーク部52,53、及び連結部54,55は、平板状に形成されている。
一方のコイル側ヨーク部(以下、「第一コイル側ヨーク部」)52は、第一コイル41の収容室41aに挿入され、当該収容室41aを貫通している。収容室41aに収容された第一コイル側ヨーク部52の両面には、第一対向面52aが形成されている。二つの第一対向面52aは、第一コイル41の内周側に位置し、第一コイル41の外周側に配置された各磁石61,62と共に当該コイル41を内外の両側から挟むよう、これら磁石61,62の各着磁面68と個々に対向配置されている。以上の第一コイル側ヨーク部52に誘導された各磁石61,62の発生磁束は、第一コイル41の巻線49をz軸方向に通過(貫通)する。
他方のコイル側ヨーク部(以下、「第二コイル側ヨーク部」)53は、第二コイル42の収容室42aに挿入され、当該収容室42aを貫通している。収容室42aに収容された第二コイル側ヨーク部53の両面には、第二対向面53aが形成されている。二つの第二対向面53aは、第二コイル42の内周側に位置し、第二コイル42の外周側に配置された各磁石63,64と共に当該コイル42を内外の両側から挟むよう、これら磁石63,64の各着磁面68と個々に対向配置されている。以上の第二コイル側ヨーク部53に誘導された各磁石63,64の発生磁束は、第二コイル42の巻線49をz軸方向に通過(貫通)する。
一方の連結部(以下、「第一連結部」)54は、第一コイル41と第二コイル42の外側で、第一コイル側ヨーク部52のx軸方向の一方の端部と、第二コイル側ヨーク部53のx軸方向の一方の端部とを連結する部位となっている。
そして、第一連結部54の途中部位には、磁気回路中の抵抗となる磁気抵抗としての絞り部54aが形成されている。絞り部54aは、第一連結部54が部分的に切除された切欠き部として形成されている。つまり、絞り部54aは、第一連結部54の連結方向に直交する断面積を小さくする部位となっている。
他方の連結部(以下、「第二連結部」)55は、第一コイル41と第二コイル42の外側で、第一コイル側ヨーク部52のx軸方向の他方の端部と、第二コイル側ヨーク部53のx軸方向の他方の端部とを連結する部位となっている。
そして、第二連結部55の途中部位には、磁気回路中の抵抗となる磁気抵抗としてのエアギャップ55aが形成されている。エアギャップ55aは、第二連結部55が所定の隙間をもって非連結状態となるように形成されている。
以上により、第一コイル41の収容室41a内及び両端側から、第二コイル42の収容室42aの両端部及び内部に延伸する固定ヨーク51が形成されている。
各可動ヨーク71,72は、固定ヨーク51と同様に、軟鉄及び電磁鋼板等の磁性材料によって形成されている。各可動ヨーク71,72は、共に長方形状の平板材によって形成されており、互いに実質同一の形状とされている。各可動ヨーク71,72は、二つのコイル41,42をz軸方向において挟みつつ対向する配置にて、ノブベース74に保持されている。各可動ヨーク71,72のそれぞれには、第一保持面71a,72a及び第二保持面71b,72bが形成されている。一方の可動ヨーク71は、第一保持面71aによって磁石61の取付面69を保持し、第二保持面71bによって磁石63の取付面69を保持している。他方の可動ヨーク72は、第一保持面72aによって磁石62の取付面69を保持しつつ、第二保持面72bによって磁石64の取付面69を保持している。
以上説明した固定ヨーク51及び二つの可動ヨーク71,72等は、磁路形成体66として、図6〜図8に示す反力発生部39の磁気回路65を形成している。磁気回路65は、固定ヨーク51及び各可動ヨーク71,72を巡る形状により、第一VCM39xの各磁石61,62の発生磁束を第二VCM39yに導くと共に、第二VCM39yの各磁石63,64の発生磁束を第一VCM39xに導く。
詳記すると、図6及び図8に示す第一VCM39xの各磁石61,62において、第一コイル41を向く各着磁面68の磁極は、同一とされている。故に、各磁石61,62が発生させる磁束の方向は、z軸に沿って互いに反対の方向となる。そのため、各第一対向面52aから、各第一保持面71a,72aに向かう磁束が生じる。これらの磁束は、各第一保持面71a,72aから各可動ヨーク71,72に入り、各可動ヨーク71,72のそれぞれにおいて、第一保持面71a,72aから第二保持面71b,72bに向う。
さらに、図7及び図8に示す第二VCM39yの各磁石63,64において、第二コイル42を向く各着磁面68の磁極は、互いに同一とされ、且つ、第一コイル41と対向する二つの着磁面68(図6も参照)の磁極とは異なっている。故に、各磁石63,64が発生させる磁束の方向は、z軸に沿って互いに対向する方向となる。そのため、各第二保持面71b,72bから、各第二対向面53aに向かう磁束が生じる。以上により、各可動ヨーク71,72によって誘導された磁束は、各第二対向面53aから第二コイル側ヨーク部53に入り、第一連結部54,及び第二連結部55を通過して、第一コイル側ヨーク部52へと向かう。そして、固定ヨーク51内を誘導された磁束は、再び各第一対向面52aから各第一保持面71a,72a(図6参照)へと向かう。
以上により、図6〜図8に示す反力発生部39では、第一VCM39xにおける各磁石61,62の発生磁束は、当該VCM39xの第一コイル41を通過するだけでなく、磁気回路65によって導かれることで、第二VCM39yの第二コイル42を通過する。同様に、第二VCM39yにおける各磁石63,64の発生磁束は、第二コイル42を通過するだけでなく、磁気回路65によって導かれることにより、第一VCM39xの第一コイル41を通過する。よって、各第一対向面52a及び各第一保持面71a,72a間の磁束密度、並びに、各第二対向面53a及び各第二保持面71b,72b間の磁束密度は共に、二つのVCM39x,39yの磁気回路を個別に形成した形態と比較して、高くなる。こうして、第一コイル41の巻線49をz軸方向に貫通する磁束密度が向上することにより、第一VCM39xにて発生可能な電磁力EMF_xが増加する。同様に、第二コイル42の巻線49をz軸方向に貫通する磁束密度の向上により、第二VCM39yにて発生可能な電磁力EMF_xが増加する。したがって、各磁石61〜64の形成材料の使用量を抑えつつ、可動部70の操作ノブ73、ひいては操作者に作用可能な各操作反力RF_x,RF_yを高めることができる。
加えて第一実施形態の第一VCM39xでは、二つの磁石61,62及び各第一対向面52aは、第一コイル41の巻線49を内外の両側から挟みつつ、z軸方向において互いに対向している。故に、一方の磁石61が対向する第一対向面52aを引き寄せる磁気吸引力は、他方の磁石62が対向する第一対向面52aを引き寄せる磁気吸引力を打ち消し得る。同様に、第二VCM39yにおいて、一方の磁石63が対向する第二対向面53aを引き寄せる磁気吸引力は、他方の磁石64が対向する第二対向面53aを引き寄せる磁気吸引力を打ち消し得る。こうして可動部70に作用する磁気吸引力が低減されることによれば、可動部70は、操作者による操作力の入力によって、円滑に移動可能となる。
ここで、第一コイル41、及び第二コイル42のうち、第一コイル41(x軸方向のコイル)に通電したときのy軸方向の磁束(磁束のBy成分)を捉えたコンタ図を、図9、図10に示す。図9は、例えば、第二連結部55(エアギャップ55a)、及び絞り部54aの設定されていない比較品であり、図10は、本実施形態である。
図9に示す比較品においては、第一コイル側ヨーク部52のx軸方向右側部と、第二コイル側ヨーク部53のx軸方向右側部との間に、磁束のBy成分、つまり、漏洩磁束が多く発生している。そして、この漏洩磁束の発生している領域は、磁石61,62の可動範囲に一部及んでおり、これにより、磁石61,62による磁束密度が不均一となり、発生される電磁力EMF_xにバラツキが発生する。つまり、本来、x軸方向に発生されるべき電磁力EMF_xに対して、意図しない方向(y軸方向)の電磁力が発生してしまい、電磁力EMF_xが安定しない。
これに対して、図10に示す本実施形態では、第一連結部54、及び第二連結部55の途中部位にそれぞれ絞り部54a、及びエアギャップ55aを設けるようにしている。よって、磁気回路65において漏洩磁束の発生する領域を意図的に磁気抵抗(エアギャップ55a、絞り部54a)の近傍領域に移動させることができる。そして、漏洩磁束の発生する領域は、磁石61,62(及び磁石63,64)から離れた位置とすることができるので、漏洩磁束による影響を低減して、磁石61,62(及び磁石63,64)における磁束密度が不均一になることを抑制することができる。よって、各アクチュエータ39x(39y)に発生する電磁力のバラツキを抑制することが可能となる。
尚、第一実施形態において、操作入力装置100が特許請求の範囲に記載の「入力装置」に相当し、第一VCM39xが特許請求の範囲に記載の「第一アクチュエータ」に相当し、第二VCM39yが特許請求の範囲に記載の「第二アクチュエータ」に相当する。また、固定部50が特許請求の範囲に記載の「支持部」に相当し、可動部70が特許請求の範囲に記載の「入力部」に相当する。さらに、磁石61,62が特許請求の範囲に記載の「第一磁極形成部」に相当し、磁石63,64が特許請求の範囲に記載の「第二磁極形成部」に相当する。そして、第一コイル側ヨーク部52が特許請求の範囲に記載の「第一コイル側部」に相当し、第二コイル側ヨーク部53が特許請求の範囲に記載の「第二コイル側部」に相当する。
(その他の実施形態)
上記第一実施形態では、第一連結部54に絞り部54aを設け、第二連結部55にエアギャップ55aを設けるようにした。しかしながら、これに限定されることなく、両連結部54,55に絞り部54aを設ける、あるいは両連結部54,55にエアギャップ55aを設ける、さらには、第一連結部54にエアギャップ55aを設け、第二連結部55に絞り部54aを設けるようにしてもよい。
上記第一実施形態では、第一連結部54に絞り部54aを設け、第二連結部55にエアギャップ55aを設けるようにした。しかしながら、これに限定されることなく、両連結部54,55に絞り部54aを設ける、あるいは両連結部54,55にエアギャップ55aを設ける、さらには、第一連結部54にエアギャップ55aを設け、第二連結部55に絞り部54aを設けるようにしてもよい。
また、上記第一実施形態では、固定ヨーク51をz軸方向に挟むように可動ヨーク71(各磁石61,62)と、可動ヨーク72(各磁石63,64)とを設けるようにしたが、一方の可動ヨーク、及びその可動ヨークに固定される各磁石を廃止したものとしてもよい。この場合は、対向する各磁石61,62間の磁気吸引力、及び対向する各磁石63,64間の磁気吸引力の打消し効果は得られないものの、上記第一実施形態と同様に、漏洩磁束による影響を低減して、各アクチュエータ39x(39y)に発生する電磁力のバラツキを抑制する効果を、同様に得ることができる。
また、上記第一実施形態に対して、固定ヨーク51を可動ヨークに置き換え、新たな可動ヨークに各磁石61〜64を設け、さらに、対向する可動ヨーク71,72を固定ヨークに置き換えたものとしてもよい。この場合、新たな可動ヨークに第一連結部,第二連結部を設けて、各連結部に磁気抵抗を設ける。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上記第一実施形態に対して、固定ヨーク51を可動ヨークに置き換え、さらに、対向する可動ヨーク71,72を固定ヨークに置き換えたものとしてもよい。この場合、新たな可動ヨークに第一連結部,第二連結部を設けて、各連結部に磁気抵抗を設ける。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上記第一実施形態に対して、各磁石61〜64を、各コイル41、42の収容室41a,42a内に収容して、固定ヨーク51の各対向面52a,53aそれぞれ固定したものとしてもよい。これにより、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上記第一実施形態の表示システム10は、ナビゲーション装置20に替えて、又はナビゲーション装置20と共に、図2に示すヘッドアップディスプレイ装置120(参照)を備えたものとしてもよい。ヘッドアップディスプレイ装置120は、運転席の前方において車両のインスツルメントパネル内に収容されており、ウィンドウシールド内に規定された投影領域122に向けて画像を投影することにより、当該画像の虚像表示を行う。運転席に着座した操作者は、投影領域122を通して、所定の機能が関連付けられた複数のアイコン、及び任意のアイコンを選択するためのポインタ80等が視認可能となる。ポインタ80は、表示画面22に表示された場合と同様に、操作ノブ73への水平方向の操作入力により、操作力の入力方向に対応した方向に投影領域122内を移動可能である。
また、上記第一実施形態では、ナビゲーション装置等を操作するための遠隔操作デバイスとして、センターコンソールに設置された操作入力装置に、本発明を適用した例を説明した。しかし本発明は、センターコンソールに設置されたシフトレバー等のセレクタ、及びステアリングに設けられたステアリングスイッチ等に、適用可能である。さらに、インスツルメントパネル、ドア等に設けられたアームレスト、及び後部座席の近傍等に設けられた種々の車両の機能操作デバイスにも、本発明は適用可能である。そしてさらに、車両用に限らず、各種輸送用機器及び各種情報端末等に用いられる操作系全般に、本発明を適用された操作入力装置は、採用可能である。
39x 第一ボイスコイルモータ(第一アクチュエータ)
39y 第二ボイスコイルモータ(第二アクチュエータ)
41 第一コイル
42 第二コイル
50 固定部(支持部)
52 第一コイル側ヨーク部(第一コイル側部)
53 第二コイル側ヨーク部(第二コイル側部)
54 第一連結部
54a 絞り部(磁気抵抗)
55 第二連結部
55a エアギャップ(磁気抵抗)
61,62 磁石(第一磁極形成部)
63,64 磁石(第二磁極形成部)
65 磁気回路
66 磁路形成体
70 可動部(入力部)
100 操作入力装置(入力装置)
OP 操作平面
EMF_x,EMF_y 電磁力
RF_x,RF_y 操作反力
39y 第二ボイスコイルモータ(第二アクチュエータ)
41 第一コイル
42 第二コイル
50 固定部(支持部)
52 第一コイル側ヨーク部(第一コイル側部)
53 第二コイル側ヨーク部(第二コイル側部)
54 第一連結部
54a 絞り部(磁気抵抗)
55 第二連結部
55a エアギャップ(磁気抵抗)
61,62 磁石(第一磁極形成部)
63,64 磁石(第二磁極形成部)
65 磁気回路
66 磁路形成体
70 可動部(入力部)
100 操作入力装置(入力装置)
OP 操作平面
EMF_x,EMF_y 電磁力
RF_x,RF_y 操作反力
Claims (3)
- 仮想の操作平面(OP)に沿う方向の操作力が入力される入力部(70)と、
前記操作力の入力により前記操作平面に沿って移動可能なよう前記入力部を支持する支持部(50)と、
磁極を形成する第一磁極形成部(61、62)、及び前記第一磁極形成部の発生磁束が通過する第一コイル(41)、を有し、前記第一コイルへの電流の印加によって生じる電磁力(EMF_x)を、前記操作平面に沿う第一方向への操作反力(RF_x)として前記入力部に作用させる第一アクチュエータ(39x)と、
磁極を形成する第二磁極形成部(63、64)、及び前記第二磁極形成部の発生磁束が通過する第二コイル(42)、を有し、前記第二コイルへの電流の印加によって生じる電磁力(EMF_y)を、前記操作平面に沿い且つ前記第一方向と交差する第二方向への操作反力(RF_y)として前記入力部に作用させる第二アクチュエータ(39y)と、
前記第二コイルを通過するよう前記第一磁極形成部の発生磁束を導くと共に前記第一コイルを通過するよう前記第二磁極形成部の発生磁束を導く磁気回路(65)を形成する磁路形成体(66)と、を備え、
前記磁路形成体は、前記第一コイルに対応する第一コイル側部(52)と、
前記第二コイルに対応する第二コイル側部(53)と、
前記第一コイル側部の両端部と、前記第二コイル側部の両端部とをそれぞれ連結する第一連結部(54)、及び第二連結部(55)とを有しており、
前記第一連結部、及び前記第二連結部の途中部位に、前記磁気回路中の抵抗となる磁気抵抗(54a、55a)が設けられたことを特徴とする入力装置。 - 前記磁気抵抗は、前記途中部位が非連結状態となるエアギャップ(55a)であることを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
- 前記磁気抵抗は、前記途中部位が部分的に切除されて形成される絞り部(54a)であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の入力装置。
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