説明

入力装置

【課題】がたつきなく円滑な回転及び押圧操作が可能な入力装置を提供する。
【解決手段】中空支持体11を有する基部材5と、中空支持体11に対し回転自在でかつ軸方向に沿って往復動自在となるように支持された操作体6と、操作体6の回転動作を検出する回転検出部8と、操作体6の往復動作を検出する押圧検出部9とを設け、操作体6は、中空支持体11に沿って往復動自在な筒状の支持体21と、支持体21に対して回転自在に設けられる操作ノブ20とを有し、操作ノブ20は、支持体21に固定される内輪部22bと、操作ノブ20に固定される外輪部22aとが互いに回転自在な軸受部22により、支持体21の周面に沿って回転自在とされる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転操作及び押圧操作可能な操作体を備えた入力装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車両のセンターコンソールなどに設けられる入力装置として、基部材に対して回転及び往復動自在な操作体を設け、操作体の回転操作と押圧操作により入力をなすものが知られている。このように回転操作と押圧操作の両方が可能な入力装置は、基部材に中空筒状の軸受部を設け、操作体は軸受部の外周面を覆うように設けられ、操作体は軸受部に対して回転及び往復動自在とされると共に、操作体の回転動を検出する回転動作検出部と、操作軸の往復動を検出する押圧動作検出部とを設けて構成される。このような構成を有する入力装置としては、例えば特許文献1に挙げるようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−282750号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の回転操作及び押圧操作可能な入力装置では、円筒状の操作体(操作軸)が中空円筒状の軸受部に外挿されて回転及び押圧操作されるため、操作体の内周面が軸受部の外周面によってガイドされて回転及び押圧操作される構成なので、操作体と軸受部間のクリアランスを小さくして寸法設定すると、温度による熱膨張により両者のクリアランスが変化したり、あるいは湿度によって操作体や軸受部の真円度が変化したりすることにより、円滑な操作を行うことができないという問題があり、一方、かかる問題を回避するためにクリアランスを大きく設定すると、操作体の操作においてがたつきが生じて操作感触が悪化するという問題があった。
【0005】
本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、がたつきなく円滑な回転及び押圧操作が可能な入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するため、本発明に係る入力装置は、中空支持体を有する基部材と、前記中空支持体に対し回転自在でかつ軸方向に沿って往復動自在となるように支持された操作体と、該操作体の回転動作を検出する回転検出部と、前記操作体の往復動作を検出する押圧検出部とを設けた入力装置において、
前記操作体は、前記中空支持体に沿って往復動自在な筒状の支持体と、該支持体に対して回転自在に設けられる操作ノブとを有し、該操作ノブは、該支持体に固定される内輪部と、前記操作ノブに固定される外輪部とが互いに回転自在な軸受部により、前記支持体の周面に沿って回転自在とされることを特徴として構成されている。
【0007】
また、本発明に係る入力装置は、前記基部材は、前記支持体を弾性体を介して支持することを特徴として構成されている。
【0008】
さらに、本発明に係る入力装置は、前記中空支持体と操作体の一方には、周面に沿って複数のカム突起を有するカム面が形成されたカム部材が設けられ、前記中空支持体と操作体の他方には、前記操作体の回転動作に伴い前記カム面に対し係脱する弾性部が設けられることを特徴として構成されている。
【0009】
さらにまた、本発明に係る入力装置は、前記中空支持体及び支持体は、前記中空支持体の外壁及び前記支持体の内壁の一方に前記軸方向に延びる複数の凹部を有し、他方に前記複数の凹部に係合する突部を有することを特徴として構成されている。
【0010】
そして、本発明に係る入力装置は、前記複数の凹部は凹溝であり、前記突部はガイドレールであることを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る入力装置によれば、操作体は、基部材に形成された中空支持体に沿って往復動自在な筒状の支持体と、支持体に対して回転自在に設けられる操作ノブとを有し、操作ノブが、支持体に固定される内輪部と、操作ノブに固定される外輪部とが互いに回転自在な軸受部により、支持体の周面に沿って回転自在とされることにより、基部材に対して往復動のみ可能な支持体に対して、操作ノブが回転のみ自在に取付けられる構造となるので、がたつきなく円滑な回転及び押圧操作を可能とすることができる。
【0012】
また、本発明に係る入力装置によれば、基部材は、支持体を弾性体を介して支持することにより、操作体の押圧操作に対する支持体の往復動のための構造を簡易に構成することができる。
【0013】
さらに、本発明に係る入力装置によれば、中空支持体と操作体の一方には、周面に沿って複数のカム面が形成されたカム部が設けられ、中空支持体と操作体の他方には、操作体の回転動作に伴いカム面に対し係脱する弾性部が設けられることにより、操作体の回転操作に伴いクリック感触を付与することができる。
【0014】
さらにまた、本発明に係る入力装置によれば、中空支持体及び支持体が、中空支持体の外壁及び支持体の内壁の一方に軸方向に延びる複数の凹部を有し、他方に複数の凹状部に係合する突部を有するため、中空支持体に対し支持体が円滑に上下方向に往復動するので、操作ノブをさらにがたつきなく円滑に操作することができる。
【0015】
そして、本発明に係る入力装置によれば、複数の凹部が凹溝であり突部がガイドレールであるため、簡単な構成でがたつきなく円滑な操作を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本実施形態における入力装置を備えたセンターコンソールの正面図である。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図である。
【図3】図1のIII−III線に沿う断面図である。
【図4】図2のうち静電容量式タッチパッド付近の要部拡大断面図である。
【図5】カム部材と中空筒体の模式的な断面図である。
【図6】図2のVI−VI線に沿う要部断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図1には、本実施形態における入力装置2を備えたセンターコンソール1の正面図を示している。センターコンソール1は、車両の運転席と助手席の間に配置され、表面には各種入力をなす入力装置2及びスイッチ3が配置されている。
【0018】
本実施形態の入力装置2は、有底円筒状の操作ノブ20が車内に露出しており、操作ノブ20は周方向に沿って回転操作でき、またセンターコンソール1の表面に対し垂直方向に押圧操作することができると共に、操作ノブ20の天面部20cの表面に手指を接近または接触させることにより、天面部20cの裏側に設けられる板状の静電容量式タッチパッド7(以下単にタッチパッドという;図4)によってこれを検出することができるように構成されている。
【0019】
図2には図1のII−II線に沿う断面のうち入力装置2付近の拡大図を、図3には図1のIII−III線に沿う断面のうち入力装置2付近の拡大図を、それぞれ示している。本実施形態の入力装置2は、基板10に載置された中空状の基部材5から起立するよう垂設された中空支持体11に対し、操作体6が、後述するように回転自在でかつ図2中上下方向(回転軸方向)に往復動自在となるように取付けられて構成される。基板10の、基部材5の中空内部に臨む領域には、操作体6の回転動作を検出する回転検出部8(図3)と、操作体6の往復動作を検出する押圧検出部9(図2)とが、それぞれ配置される。なお、上述の中空内部は、後述する空間部21fに相当するものであり、基部材5の内部から中空支持体11の内方にかけて連通する空間部である。回転検出部8は、連動軸部32に取付けた円筒状のコード板33の下端側(スリット33aが形成されている側)を挟んで対向する受光素子及び発光素子を備えたフォトインタラプタで構成され、押圧検出部9は、押圧スイッチとして構成されている。
【0020】
操作体6は、天面部20cを有した有底筒状に形成される操作ノブ20と、軸受部22を介して操作ノブ20を回転自在に保持する中空筒状の支持体21とで構成されている。一方、支持体21は、中空支持体11(基部材5)に対して操作ノブ20と共に図中上下方向(回転軸方向)に往復動自在である。したがって、操作ノブ20は支持体21に対し周方向にのみ沿って回転自在であることにより、基部材5に対しても回転自在となっている。
【0021】
図6には、図2のVI−VI線に沿う要部断面模式図を示している。図6に示すように、支持体21は、その内周面(内壁)に上下方向に延びる複数の凹溝(凹部)21aを有し、基部材5に垂設した中空支持体11は、その外周面(外壁)に各凹溝21aに案内されるよう係合するガイドレール(凸部)11aを有する。かかる構成によって、支持体21は、中空支持体11(基部材5)対して操作ノブ20と共に図中上下方向のみに往復動自在に確実にかつ安定に支持される。なお、それら凹溝21a及びガイドレール11aは、凹溝が中空支持体11の外壁に形成され、ガイドレールが支持体21の内壁に形成された構成であってもよい。また、中空支持体11は、操作体支持部としての機能、すなわち、操作体6を上下方向のみに往復動自在に支持する機能を有することから、中空筒状に形成されていてもよい。また、支持体21が横断面多角形状の空間を有し、中空支持体11が支持体21の空間形状に倣う外形状を有する構成であってもよい。
【0022】
基部材5には、操作体6が回転自在でかつ上下方向に往復動自在となる位置に中空支持体11が形成されている。中空支持体11は、周面に段差を有して形成されており、この中空支持体11の外方に、その周面を覆うように支持体21が設けられる。支持体21は中空筒状であるから、その内部に空間部21fを形成する。
【0023】
図2に示すように、基部材5のうち中空支持体11の基端側部分の外方には、凹状に形成された収納部12が周方向に180度の角度をなすように形成されている。支持体21の下端部には、収納部12内に納められる下端突部21cが形成されており、この下端突部21cは収納部12内を上下に移動することができる。また、下端突部21cの下端部には、本発明における弾性体として、コイルばねからなる押圧弾性体24を保持する下弾性体保持部21dが形成されている。押圧弾性体24は、支持体21が下方に移動すると、それに対する反発力を発生する。
【0024】
このように支持体21は、収納部12によって基部材5に対し上下に移動自在とされると共に、押圧弾性体24を介して基部材5に支持されているから、操作体6の押圧操作により基部材5に対し下方に移動し、押圧操作が解除されると押圧弾性体24の反発力により元の位置に戻る往復動が可能となっている。
【0025】
操作ノブ20は、天面部20cを有する上部部材20aと、上部部材20aの下部に固定されて基部材5内に挿入される下部部材20bとからなっている。
【0026】
操作ノブ20の下部部材20bは、支持体21の外径よりも大きい径を有して、支持体21の外周面と対向している。操作ノブ20を支持体21に対して回転自在とする軸受部22は、リング状の軸受部材からなり、外輪部22aと内輪部22bが互いに回転自在となるように構成されている。具体的には、転がり軸受、すべり軸受、磁気軸受、流体軸受などを用いることができる。
【0027】
軸受部22の外輪部22aは、その外周面が操作ノブ20(下部部材20b)の内面側に固定され、軸受部22の内輪部22bは、その内周面が支持体21の外面側に固定される。これにより、操作ノブ20は支持体21に対し周方向に回転自在となるように保持される。
【0028】
このように、操作体6は、支持体21と操作ノブ20で構成され、支持体21は押圧弾性体24を介して基部材5に支持され、かつ、中空支持体11に沿って上下方向に往復動自在となるように構成され、操作ノブ20は、軸受部材22を介して支持体21に対し回転自在に構成されることにより、操作ノブ20が基部材5に対して往復動をなす支持体21に対し回転自在に取付けられる構造となる。したがって、本実施形態の入力装置は、操作ノブ20の往復動及び回転操作が、従来技術のように、中空円筒状の軸受部と、軸受部に外挿される円筒状の操作体(操作軸)との間の隙間のみを介して行う場合に比べて、それぞれの操作を別の構成において確実に行うことができるから、がたつきなく円滑な操作を可能とすることができる。
【0029】
次に、タッチパッド7の支持構造について説明する。図4には、図2のうちタッチパッド7付近の拡大図を示している。支持体21の上端部には、コイルばねからなる支持弾性体23を保持する突起状の上弾性体保持部21eが形成されている。支持体21は、後に詳述するように、支持弾性体23を介してタッチパッド7を天面部20cの内面に押付けるように押圧・支持している。なお、発光体17aによって天面部20cを照明しない構成であれば、反射体30を介在させず、弾性体保持部21eをタッチパッド7に直接押付けるようにしてもよい。
【0030】
タッチパッド7は、図示しない駆動電極及び検出電極を一側の面に並べて敷設したフィルム基板7bを回路基板7cに貼付して板状に形成されると共に、下面側には合成樹脂からなるリング状の反射体30が取付けられている。反射体30には、タッチパッド7の下面と当接する当接部30bが形成され、当接部30bには、天面部20cに向けて突出する係合突部30aと、図中下方へ向けて突出する筒状突出部30cとが形成されており、タッチパッド7に対面する側に反射層(図示略)が形成されている。係合突部30aがタッチパッド7の下面に形成される被係合孔7dに嵌合されることで、タッチパッド7と反射体30は一体化されている。なお、図4に示すように、上弾性体保持部21eの先端部は筒状突出部30cの中空部に嵌入されており、支持弾性体23は圧縮状態で保持される。図3に示すように、タッチパッド7を構成する回路基板7cの下面側には、LEDからなる発光体17aが設けられており、反射体30は発光体17aからの光を、操作ノブ20の側壁に向け反射させて、その表面側に出射させることができる。また、操作ノブ20の天面部20cは、基板10上の発光体17bの光が、透光性樹脂からなる連動軸部32と軸部20gとを経て、その一部が外方へ導出されるよう構成されている。発光体17a、17bは、操作体6の操作中あるいは操作の結果を受けて適宜発光させることができる。
【0031】
上述のように、支持体21が保持する支持弾性体23は、タッチパッド7と一体化された反射体30に対して弾接することで、タッチパッド7を操作ノブ20の天面部20cに対して押付ける方向に常時弾性付勢しつつ支持している。これにより、仮に操作ノブ20が基部材5(中空支持体11)に対して傾いたとしても、タッチパッド7と操作ノブ20の天面部20cとの間の隙間を均一に保つことができ、天面部20cに対する手指の接近または接触時において、タッチパッド7から安定的な出力を得ることができるので、簡単な構成でタッチパッド7からの出力を安定化させることができる。
【0032】
また、操作ノブ20は支持体21に対して回転自在なのに対し、タッチパッド7は支持体21に支持されているから、回転時において操作ノブ20はタッチパッド7の表面を摺動することとなる。その円滑な摺動を可能とするため、天面部20cの裏面側にはスペーサー部20fが形成されている。
【0033】
スペーサー部20fは、例えば、天面部20cの裏面に周方向に沿って異なる径をもつ2つのリング状の突起として形成されており、天面部20cとタッチパッド7との隙間が、全周に渡って均一になるように、全周が同一の高さに形成されている。なお、天面部20cとタッチパッド7間にスペーサー部20fがないと、タッチパッド7などの反り・うねり等により、天面部20cとタッチパッド7間には不均一で微小な間隙Δd(空気層)が存するため、例えば、回転操作中に操作ノブ20(天面部20c)が傾くなどして間隙Δdが変動すると、手指入力されたように誤動作するおそれがあり、また、手指入力時にΔdが変動すると、手指位置に対する出力が不安定になるおそれもある。これに対し、スペーサー部20f(高さd=0.2mm>>Δd)を有する構成では、タッチパッド7などの反り・うねり等によって間隙Δdが存しても、天面部20cとタッチパッド7間には1/(d+Δd)に応じた容量が生じるため、手指の操作位置によりΔdが変化しても容量があまり大きくは変動しないので、回転操作中に天面部20cが傾くなどしても誤動作を生じるおそれがなくなり、また、手指の位置に関する出力をより安定化できるので好ましい。また、タッチパッド7の表面には、操作ノブ20との摩擦を低減するため、摩擦抵抗の少ない表面を有するポリエチレン等からなる保護シート(図示略)が設けられている。
【0034】
このように、天面部20cとタッチパッド7の間にスペーサー部20fが形成されていることにより、操作ノブ20が回転する際に、タッチパッド7の表面を円滑に摺動できると共に、支持弾性体23により付勢されたタッチパッド7と天面部20cとの間隔を、安定的に確保することができ、操作性に優れた入力装置を提供することができる。
【0035】
本実施形態では、スペーサー部20fを操作ノブ20の天面部20cに一体的に形成しているが、タッチパッド7側にスペーサー部が形成されていてもよい。また、スペーサー部は操作ノブ20やタッチパッド7と別部品であってもよく、いずれにしても天面部20cとタッチパッド7の表面との間の隙間を全周に渡って均一とするものであればよい。
【0036】
次に、操作体6と回転検出部8及び押圧検出部9につき説明する。図2と図3に示すように、操作体6を構成する操作ノブ20は、天面部20cの裏面側から下方へ垂設されて突出する軸部20gを有する。タッチパッド7には、軸部20gを挿通させて空間部21fに導く挿通孔7aが形成されている。なお、空間部21fは、基部材5の内部から中空支持体11の内方にかけて連通するように形成されている。
【0037】
空間部21f内において、軸部20gの先端部(図中下端部)延長線上には連動軸部32が連結される。軸部20gと連動軸部32は、カム部材31によって連結されており、操作体6の押圧操作により軸方向に移動し、操作体6の回転操作により周方向に回転する。カム部材31は、嵌入された軸部20gを固定する上側軸挿入部31aと、嵌入された連動軸部32の上端部を固定する下側軸挿入部31bを備えて両者を連結すると共に、周面にはカム面31cが設けられている。
【0038】
図5には、カム部材31と中空支持体11の模式的な断面図を示している。この図に示すように、カム部材31の周面には複数のカム突起31aを有するカム面31bが形成されている。一方、中空支持体11の内面には、板バネからなる弾性部13が設けられている。弾性部13には、中央部にカム部材31に向けて突出する板バネ突起13aが屈曲形成されている。操作ノブ20が回転操作されてカム部材31が回転すると、所定角度毎にカム突起13aの先端部が板バネ突起13aと係脱し、操作ノブ20の回転操作に対するクリック感触を付与することができる。
【0039】
このように、本実施形態では軸部20gと連動軸部32を連結するカム部材31にカム突起31aを設け、基部材5側に弾性部13を設けたが、逆に基部材5側にカム突起を設け、軸部20g側に弾性部を設けるようにしてもよい。
【0040】
図2に示すように、連動軸部32は、空間部21f内を上下方向に伸びて、下端部にはリング状の平面部分を有してなる押圧動作部32bが形成されている。押圧動作部32bは、基板10に配置される押圧検出部9と対向しており、操作体6が押圧操作されて軸部20g及び連動軸部32が軸方向に沿って下方に移動すると、押圧検出部9を押圧する。すなわち、押圧動作部32bは、操作体6の押圧動作に伴い押圧検出部9に対する検出動作をなすものである。これにより、操作体6における押圧操作を検出することができる。押圧検出部9は、連動軸部32に設けられる押圧動作部32bと対向するため、基板10において、支持体21により形成される空間部21fに臨む位置に配置されている。
【0041】
また、図3に示すように、連動軸部32の下端部には、連動軸部32より大径円筒状のコード板33が設けられる。コード板33は、周面の下端部側に周方向に沿って複数のスリット33aが形成されており、操作体6が回転操作されて軸部20g及び連動軸部32が周方向に回転すると、回転検出部8によってその回転位置が検出され、操作体6における回転操作を検出することができる。
【0042】
図3に示すように、タッチパッド7には、電源供給やデータの出力のため、基板10から取り出されたケーブル14が接続されている。このケーブル14は、支持体21の外周面より外方を通ってタッチパッド7の下面に接続される。
【0043】
このように、操作ノブ20に軸部20gを設け、タッチパッド7に形成した挿通孔7aを介して軸部20gを支持体21内に形成される空間部21f内に導くと共に、この空間部21fを介して、軸部20gをコード板33や押圧動作部32bに連係させるようにしたので、操作体6の回転操作や押圧操作の検出に必要な部品を、入力装置2の中央部に集約することができる。特に、回転検出部8や押圧検出部9を、支持体21の外方ではなく、空間部21fに臨むように配置することができるので、入力装置2の径方向の大きさを抑えることができ、小型化を図ることができる。
【0044】
また、カム部材31と弾性部13により形成されるクリック機構を、空間部21f内に配置することができるので、クリック機構をコンパクトに構成して円滑なクリック感触を付与でき、入力装置2の径方向の大きさを、さらに効率的に抑えることができる。また、軸部20gと連動軸部32との連結部材がクリック機構を兼ねる構成、具体的には、連結部材をカム部材31とすることにより、装置全体をさらに小型化できる。さらに、操作ノブ20の回転支持部となる軸受部22とは異なる位置にクリック機構を設けることができるので、軸部20gで回転荷重を受ける必要がなく、軸部20gを細径としてタッチパッド7に形成する挿通孔7aを小さく形成することができる。これにより、タッチパッド7に孔を形成することによる性能低下を防止することができる。
【0045】
また、操作体6をなす支持体21及び操作ノブ20につき、支持体21に固定される内輪部22bと操作ノブ20に固定される外輪部22aとを互いに回転自在とする軸受部22により、操作ノブ20が支持体21の周面に沿って回転自在とされることにより、操作ノブ20の操作を、確実にがたつきなく円滑に行うことができる。
【0046】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。
【符号の説明】
【0047】
1 センターコンソール
2 入力装置
3 スイッチ
5 基部材
6 操作体
7 タッチパッド(静電容量式タッチパッド)
7a 挿通孔
8 回転検出部
9 押圧検出部
10 基板
11 中空支持体(操作体支持部)
13 弾性部
20 操作ノブ
20c 天面部
20f スペーサー部
20g 軸部
21 支持体
21f 空間部
22 軸受部
22a 外輪部
22b 内輪部
23 支持弾性体
24 押圧弾性体
31 カム部材
31c カム部
31d カム面
32 連動軸部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
中空支持体を有する基部材と、前記中空支持体に対し回転自在でかつ軸方向に沿って往復動自在となるように支持された操作体と、該操作体の回転動作を検出する回転検出部と、前記操作体の往復動作を検出する押圧検出部とを設けた入力装置において、
前記操作体は、前記中空支持体に沿って往復動自在な筒状の支持体と、該支持体に対して回転自在に設けられる操作ノブとを有し、該操作ノブは、該支持体に固定される内輪部と、前記操作ノブに固定される外輪部とが互いに回転自在な軸受部により、前記支持体の周面に沿って回転自在とされることを特徴とする入力装置。
【請求項2】
前記基部材は、前記支持体を弾性体を介して支持することを特徴とする請求項1記載の入力装置。
【請求項3】
前記中空支持体と操作体の一方には、周面に沿って複数のカム突起を有するカム面が形成されたカム部材が設けられ、前記中空支持体と操作体の他方には、前記操作体の回転動作に伴い前記カム面に対し係脱する弾性部が設けられることを特徴とする請求項1または2に記載の入力装置。
【請求項4】
前記中空支持体及び支持体は、前記中空支持体の外壁及び前記支持体の内壁の一方に前記軸方向に延びる複数の凹部を有し、他方に前記複数の凹部に係合する突部を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の入力装置。
【請求項5】
前記複数の凹部は凹溝であり、前記突部はガイドレールであることを特徴とする請求項4に記載の入力装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2012−221905(P2012−221905A)
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−89775(P2011−89775)
【出願日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【出願人】(000010098)アルプス電気株式会社 (4,263)
【Fターム(参考)】