円錐バネセット

【課題】複数個のバネを使用することなく荷重を変化させられる１つのバネとすることで、部品数を減らせ軽量化し、組立作業時間の短縮と、コストを抑えることができる。
【解決手段】荷重により撓むことのできるバネで、バネは最小径と最大径を有し、最大径側より支持または、固定できる支持台に、バネ最大内径より小さく、バネを完全圧縮した状態の高さより高い複数の突起を設け、突起はバネが撓むことによりバネの最小径と最大径の間を抑止できる、荷重を変化させることのできるバネとした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円錐バネを使用し、バネの圧縮を抑止する円柱状突起によって円錐バネにかかる荷重を変化させるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の表示装置の入力機として使用されるトラックボールは操作者が球状回転体を指で回転させ、表示装置のカーソル位置の変更、選択を行い、球状回転体を押す事で入力の確定をすることができる。また、入力ペンはペン先を表示装置上のタブレットに近づけることで筆記入力、カーソル位置の変更ができ、ペン先が押し込まれることにより破壊防止できる構造となっている。
トラックボールは球状回転体を支持、回転させるためのバネや入力を確定させるためバネ等、複数の荷重の違うバネを備え、入力ペンはペン先を出没させ入力を開始させるためのバネやペン先を押し込みによる破損から保護するためのバネなど複数のバネを備えている。
【特許文献１】特開平０６−０８９１３９号
【特許文献２】特開２００８−１６５４７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、複数のバネを入力機器内に設けるには、支持台に設けたバネを挿入して保持させるので、バネが支持台から脱落するおそれがあり、バネが圧縮状態で使用されることから、収容する作業時にバネの弾性力で、バネ自身が飛び出してしまうおそれがあるため、組立作業が複雑になり、作業性が悪い。また、電子機器の入力機（例えば電子ペン等）は少スペースに、構成部品を組み付けるため、複数のバネ固定用の部品が増加することで、重量が重くなり、コストがあがるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、最小径側から最大径側へ長手方向に沿って順次拡径する円錐バネの最大径側を、円柱状突起を有する支持台に固定した円錐バネセットであって、自由状態においては前記円錐バネは前記円柱状突起と接触することなく前記円柱状突起をバネの内側に内包した状態で固定されていると共に、前記円柱状突起の外径ｒは前記円錐バネの最小内径Ｒ_１より大きく最大内径Ｒ_２より小さく、且つ前記円錐バネが長手方向に完全に圧縮されきったときの内径がｒ以上の部分の高さＨ_ｒより前記円柱状突起の高さｈが高い円錐バネセットを提案するものである。
【発明の効果】
【０００５】
円錐バネが圧縮した時に、円錐バネの一部を抑制させる支持台に固定した円柱状突起を設けることで、円錐バネを１つにすることができ、組立作業時間の短縮とコストを抑えることができる。また、従来の構成より部品数を減らせるため軽量化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
円錐バネを使用し、円錐バネの最大径より小さく、円錐バネを完全に圧縮した状態の高さより高い、支持台に固定した円柱状突起を設け、円錐バネが荷重で圧縮して、円錐バネが圧縮することにより、円錐バネの最小径と最大径の間で、円柱状突起が前記円錐バネの内壁に当接することにより円錐バネに係る荷重を変化させる事が可能となる。
【実施例１】
【０００７】
以下、図１、図２、図３より本発明のトラックボールに使用する円錐バネと支持台セットの実施例について説明する。
図１は支持台１を示す概略断面図である。樹脂（ＡＢＳ、ＰＯＭ、ＰＣ等）で成形された支持台１は金属の線材（ばね鋼鋼材、硬鋼線、ピアノ線等）で成形された円錐バネ２の座巻き２ａを受ける座面１ｂと、第３有効バネ２ｄを受ける突起１ａを一体で成形されている。突起１ａは円柱状とし、突起１ａ内にはスイッチ３を設置した基板４の信号を送るケーブル（図示せず）を通す孔１ｃが成形されている。突起１ａは円錐バネ２の座巻き２ａ内径Ｄ２より小さく、第３有効バネ２ｄ内径Ｄ３より大きく、円錐バネ１を完全に圧縮されきったときの状態の高さＨより高いｈとした。図２は円錐バネ２の自由状態を示す断面図である。円錐バネ２は最大内径Ｄ２を有する座巻き２ａ、第１有効バネ２ｂ、第２有効バネ２ｃ、突起１ａに当接され、最小内径Ｄ１より大きい内径Ｄ３を有する第３有効バネ２ｄ、第４有効バネ２ｅ、回転体を載せ支持できる最小径Ｄ２を有する回転体座２ｆが順次螺旋状に巻かれ、高さＨ’で構成される。図３は円錐バネ２が完全に圧縮されきったときの状態を示す断面図である。円錐バネ２は圧縮方向３より完全圧縮する荷重を受け、圧縮された高さＨ状態になる。
【０００８】
図４、図５はトラックボールの設置状態を示す断面図である。スイッチ３の頭部３ａは突起１ａより僅かに高く突出した位置に設けられている。円錐バネ２の座巻き２ａは突起１ａを最大内径Ｄ２内に挿入し、座面１ｂに当接設置する。回転体座２ｆは回転体５を載せ、全てが内部に沈み込まない径とし、回転体５を安定させ、回転体座２ｆ端面が当たる事無く、スムーズに回転できる形状としている。球状に成形された回転体５は座面１ｂ上に設置される。
図５はトラックボールの蓋６を取り付けた状態を示す断面図。蓋６は回転体５の最大径より小さく回転体５が出没できる孔５ａを設け、支持台１のネジ１ｄに螺号固定できる形状とする。蓋６を支持台１に固定することで第１有効バネ２ｂが圧縮、第１有効バネ２ｂの弾性により、常に回転体５は蓋６方向に押され、回転体５が蓋６より外れない構成となる。
【０００９】
図５、６よりトラックボールの動作について説明する。図５はトラックボール回転状態の断面図である。操作者（図示せず）は回転体５を回転方向３２に回転させるため、加重が荷重方向に押され円錐バネ２の第１有効バネ２ｂ、第２有効バネ２ｃが圧縮されることで、蓋６より離れ、回転体座２ｆ上で自由に回転が可能となる。回転させる荷重は操作者（図示せず）により違うため、一定加重で止まる必要がり、回転させるため荷重３３は第３有効バネ２ｄが突起１ａ当接されることにより操作者（図示せず）に回転させる荷重３３の変化に気付かせることができる。
【００１０】
図７は操作確定状態の断面図である。操作を確定する際、操作者（図示せず）は回転体５を第３有効バネ２ｄより強い荷重でスイッチ３側に押すことで、回転体５がスイッチ３ａを押し込み確定できる構成とした。
【００１１】
図８は突起１ａがない場合と突起１ａある場合の荷重と圧縮量の関係を表すグラフである。突起がない場合、第３有効バネ２ｄの圧縮はＡ’点で荷重はＢ’となるが、突起があることで第３有効バネ２ｄの圧縮はＡ点で抑止され第３有効バネ２ｄの荷重がＡ点まで移動する。たわみ量が少ない時点で急激に荷重の変化を与えることができ、回転させる荷重と確定させる荷重に差を設ける事により、確実な操作が可能となる。
【実施例２】
【００１２】
図９，図１０で第２の実施例として入力ペンの構成について説明する。図６は操作者（図示せず）が外筒１１を把持し、ペン先１２をタブレット１３面上に当接した筆記状態を示すペン先端部の断面図である。ペン先１２は筆記するため、タブレット１３に当接されることにより円錐バネ１４が圧縮外筒１０内に押される。チャック１５を介してセンサー軸１６がフォトインタラプタ１７内入り、ペン信号検出の駆動（ＯＮ）動作が可能となる。ペン先１２の軸１２ａで検出された電気信号は導通接触したチャック１５、円錐バネ１４を介してペン基板１８に送られ、座標信号として制御装置（図示せず）に送信される筆記可能となる。タブレット１３面よりペン先１２を離すと、円錐バネ１４の反発力によりフォトインタラプタ１７はＯＦＦされる。
【００１３】
筆記による荷重によりペン先１２が外筒１１内に押されることで、円錐バネ１４は支持台１９側の最大径より圧縮する。円錐バネ１４の最大径が撓むことにより最小径と最大径の間の一部が支持台１９に設けた突起のバネ受け１９ａに抑止され、ペン先１２が外筒１１内に入り込みが制限され、スムーズな筆記が可能となる。
【００１４】
図４はペン先１２が外筒１１内に完全に収納された状態のペン先端部の断面図である。
市場での使われ方として筆記荷重より強い力でペン先１２が押された場合や叩かれた場合、円錐バネ１４は支持台に設けた突起のバネ受け１９ａより抑止された径より小さい径が徐々に圧縮、ペン先１２が完全に外筒１１内に押し込まれる。外筒１１内に完全に押し込まれたペン先１２は外筒１１により保護される。ペン先１２は押し込みを解除することで円錐バネ１４の反発力で元の位置に戻る。
【００１５】
以上説明した本発明の円錐バネは回転による荷重や筆記による荷重で圧縮、バネが縮むことにより固定台に設けた突起が円錐バネの最小径と最大径の間を抑止することで荷重を変化させることができる。荷重を変化させる円錐バネを１つにすることができ、組立作業時間の短縮と、部品数を減らせ軽量化が可能となり、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のトラックボールの支持台概略断面図
【図２】本発明円錐バネ２の自由状態を示す断面図
【図３】本発明円錐バネ２が完全に圧縮されきったときの状態を示す断面図
【図４】本発明のトラックボールの概略断面図
【図５】本発明のトラックボール設置状態を示す断面図
【図６】本発明のトラックボール回転状態の断面図
【図７】本発明のトラックボール操作確定状態の断面図
【図８】本発明の荷重と圧縮量の関係を表すグラフ
【図９】本発明の入力のペン先端部の断面図
【図１０】本発明の入力ペンのペン先押し込み状態のペン先端部の断面図
【符号の説明】
【００１７】
１支持台
１a 突起
１ｂ座面
１ｃ孔
２円錐バネ
２a 座巻き
２ｂ第１有効バネ
２ｃ第２有効バネ
２ｄ第３有効バネ
２ｅ第４有効バネ
２ｆ回転体座
３スイッチ
３ａスイッチ頭部
４基板
５蓋
５ａ孔
６サイドスイッチ
１１外筒
１２ペン先
１２ａ軸
１３タブレット
１４円錐バネ
１５チャック
１６センサー軸
１７フォトインタラプタ
１８ペン基板
１９支持台
１９ａバネ受け
３１圧縮方向
３２回転方向
３３回転荷重

【特許請求の範囲】
【請求項１】
最小径側から最大径側へ長手方向に沿って順次拡径する円錐バネの最大径側を、円柱状突起を有する支持台に固定した円錐バネセットであって、自由状態においては前記円錐バネは前記突起と接触することなく前記突起をバネの内側に内包した状態で固定されていると共に、前記突起の外径ｒは前記円錐バネの最小内径Ｒ_１より大きく最大内径Ｒ_２より小さく、且つ前記円錐バネが長手方向に完全に圧縮されきったときの内径がｒ以上の部分の高さＨ_ｒより前記円柱状突起の高さｈが高いことを特徴とする円錐バネセット。

【図１】