回転入力装置
【課題】操作範囲を越えて回転された回転操作部の逆方向への回転角度が小さくてもその回転角度を確実に検出できる回転入力装置を提供する。
【解決手段】回転入力装置(10)は、操作ノブ１２に連結されたプラネタリキャリア１４に回動可能に支持されたプラネタリギヤ２８が、出力軸（６６）が固定されたサンギヤ（３０）の外歯列（３０ａ）と、アウターギヤ（４２）に形成された内歯列（４２ａ）とに噛合している。サンギヤ（３０）に設けたプランジャ（３６）はアウターギヤ４２の凹カム部（４４５）に弾接される。ソレノイドユニット（５８）は、出力軸（６６）に設けた磁石７６と対向する磁気センサ７８の出力に応じて、アウターギヤ（４２）の回転を阻止する。
【解決手段】回転入力装置(10)は、操作ノブ１２に連結されたプラネタリキャリア１４に回動可能に支持されたプラネタリギヤ２８が、出力軸（６６）が固定されたサンギヤ（３０）の外歯列（３０ａ）と、アウターギヤ（４２）に形成された内歯列（４２ａ）とに噛合している。サンギヤ（３０）に設けたプランジャ（３６）はアウターギヤ４２の凹カム部（４４５）に弾接される。ソレノイドユニット（５８）は、出力軸（６６）に設けた磁石７６と対向する磁気センサ７８の出力に応じて、アウターギヤ（４２）の回転を阻止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、カーナビゲーションシステム、カーオーディオシステム又はカーエアコンシステム等の車載機器に適用される入力装置には、一軸の回りに回転させられる操作ノブ（回転操作部）を有する回転入力装置がある。操作者は、操作ノブを回転させることによって、車載機器に適当な命令を入力することができる。
【０００３】
回転入力装置には、操作ノブを回転させたときに、操作ノブの回転位置に応じて操作ノブに電磁ブレーキによる制動力を与え、操作者に操作範囲及び操作限界を認識させるものがある。
例えば、特許文献１が開示する力覚付与型入力装置では、操作範囲を越えると、電磁ブレーキが操作ノブの回転を阻止し、操作者に壁感触を付与する。
【０００４】
この場合において、操作者が操作ノブを逆方向に回転させようとするとき、電磁ブレーキは解除されている必要がある。しかし、操作ノブが完全にロックされていると、操作ノブを回転させようとする方向を判断できず、電磁ブレーキを解除することができない。そこで、この力覚付与型入力装置は、駆動軸の中間に弾性部材を設け、電磁ブレーキが制動力を与えているときでも操作ノブを回転できるようにし、操作ノブを回転させようとする方向を判断できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１が開示する力覚付与型入力装置では、電磁ブレーキによって駆動軸が回転阻止されたとき、駆動軸が回転阻止されるまで回転された方向と同方向に操作ノブを更に回転させると、弾性部材が弾性変形して壁感触を感じることができ、その後、操作ノブを逆方向に回転させると、操作ノブの回転角度及び方向をロータリーエンコーダが検出し、電磁ブレーキによる駆動軸の回転阻止を解除して、操作ノブのロック状態が解除される。
【０００７】
しかしながら、操作範囲を越えて回転された操作ノブの逆方向への回転角度が小さい場合、その回転角度を検出できず、電磁ブレーキによる駆動軸の回転阻止が継続されて、操作ノブのロック状態が解除されないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記した事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、操作範囲を越えて回転された回転操作部の逆方向への回転角度が小さくてもその回転角度を確実に検出できる回転入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の解決手段を採用する。
本発明の回転入力装置によれば、回転操作部と、回転操作部の回転操作によって回転操作部と同心に回転する第1回転体及び第２回転体と、第1回転体の回転を検出する回転検出手段と、第２回転体の回転を制止する制動手段と、回転検出手段の出力に基づき、回転操作部が操作範囲を越えたと判断すると、制動手段を制御して第２回転体の回転を制止し、第２回転体の回転が制止された状態で回転操作部の回転方向が逆転したと判断したら、制動手段を制御して第２回転体の回転制止状態を解除する制御手段と、第1回転体及び第２回転体間に介設されてなり、第２回転体が回転制止されていない状態で回転操作部を回転すると、第1回転体及び第２回転体を一体的に回転させ、第２回転体が回転制止された状態で前記回転操作部を第２回転体が回転制止されるまで回転した方向に回転すると、回転操作部への回転力に対して抗力を付与すると共に前記第２回転体に対して前記第１回転体を所定の位置から他の位置へと回転させ、抗力が付与された状態で回転操作部への回転力を除くか又は回転操作部を逆方向に回転させると、前記第１回転体を前記他の位置から前記所定の位置へと復帰させる復帰手段とを備え、回転操作部に、遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車支持体を回転操作部と同心に連結し、第２回転体は、遊星歯車の径方向外側と噛合する内歯列を有し、第1回転体は、遊星歯車の径方向内側と噛合する外歯列を有することを特徴とする回転入力装置が提供される。
【００１０】
かかる構成によれば、制動手段が駆動されて第２回転体の回転が制止された状態において、操作者が、回転操作体を第２回転体が回転制止されるまで回転させた方向に回転すると、回転操作体への回転力に対する抗力、即ち、壁感触が付与されつつ、遊星歯車が自公転され、遊星歯車支持体に対して第１回転体が増速回転される。その後、回転操作部への力を除くか又は回転操作部を逆方向に回転すると、第２回転体に対して第１回転体が他の位置から所定位置へと戻されつつ、遊星歯車が自公転され、遊星歯車支持体に対して第１回転体が増速回転される。このように、遊星歯車支持体に対して第１回転体が遊星歯車支持体と同方向に増速回転されるので、回転操作部を逆方向に回転する角度がたとえ小さくても、第１回転体の回転角度を回転検出手段によって確実に検出できる。ここで、遊星歯車支持体に支持された遊星歯車と、内歯列を有して回転制止された第２回転体と、外歯列を有して回転自在な第１回転体とは、プラネタリ型の遊星歯車機構として動作する。
【００１１】
また、本発明の回転入力装置において、第1回転体は、外歯列が形成された回転基板と回転基板に連結された回転検出用の出力軸とを有し、前記回転検出手段は、前記出力軸の回転を検出することが好ましい。
この場合、第１回転体を、板状の回転基板と軸形状の出力軸との連結体とすることで、第1回転体の一部を構成する外歯列を回転基板に容易に形成することができるため、第1回転体を加工し易くできると共に、回転検出手段の配置の自由度を高めることができる。
【００１２】
上記のように第1回転体が回転基板を有する場合、第２回転体及び回転基板が同一平面上に配置され、復帰手段は、第２回転体及び回転基板の何れか一方に設けられたカム部と、何れか他方に設けられてカム部に弾接する駆動部とから構成されることが好ましい。
【００１３】
かかる構成によれば、復帰手段を簡単な構成にすることができ、回転軸方向への薄型化を図ることができる。また、カム部と駆動部のサイズを適宜設定することで、第２回転体が回転制止された状態下で回転が許容される回転操作部の角度範囲、すなわち遊びを小さく設定できるので、操作フィーリングを向上できる。
【００１４】
さらに、本発明の回転入力装置によれば、遊星歯車を周方向に等角度間隔で複数設けるとともに、それら複数の遊星歯車間にカム部及び駆動部を配置するのが望ましい。
かかる構成によれば、装置をコンパクトに構成できる。
【００１５】
また、駆動部の周囲には、径方向外方に突設する突設部を有し、カム部の両側には、突設部の側壁と対向する規制壁を有することが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、回転制止された回転操作部にさらに大きな力がかかっても、各構成部材に破損を生じることなく回転操作部の回転を確実に制止できるので、信頼性の高い回転入力装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の回転入力装置によれば、制動手段は、磁性材料からなり第２回転体と連結されて一体的に回転する摩擦板と摩擦板を吸引するコイルを有するソレノイドユニットとから構成されるのが望ましい。かかる構成によれば、第２回転体の回転制止を安定して行うことができ、信頼性のより高い回転入力装置を提供することができる。
【００１８】
さらに好ましくは、本発明の回転入力装置は、回転操作部の回転中心から、遊星歯車の回転中心、第1回転体の外歯列と遊星歯車との噛合位置、及び、第２回転体の内歯列と遊星歯車との噛合位置までのそれぞれの距離が回転操作部の回転操作に伴い変動するのを吸収する変動吸収手段をさらに備えることができる。
【００１９】
かかる構成によれば、回転操作部の回転中心に対して、遊星歯車支持体、遊星歯車、第１回転体及び第２回転体など各回転部材のそれぞれの回転中心が偏心しても各回転部材の回転が阻害されないので、回転操作部の回転操作をスムーズにすることができる。
【００２０】
また本発明において、変動吸収手段は、遊星歯車の中央部に形成された丸孔と、遊星歯車支持体に立設され丸孔に挿通される歯車軸部において前記遊星歯車支持体の径方向の内方及び外方の少なくとも一方に形成されたカット面とから構成されることが望ましい。
【００２１】
このような構成であれば、径方向の内方及び外方の少なくとも一方において、カット面の両端部から丸孔内壁までの隙間を、歯車軸部においてカット面がない部分の外壁と丸孔内壁間の隙間に比較して大きく設定できる。これにより、回転操作部の回転中心に対して各回転部材の回転中心が偏心しても、遊星歯車の回転が阻害されることはなく、回転操作部の回転操作をスムーズにすることができる。
【００２２】
上記のようなカット面を有する変動吸収手段として好ましくは、遊星歯車が弾性変形可能な樹脂又はエラストマーから構成されている。
かかる構成によれば、遊星歯車が弾性変形することによって、回転操作体の回転中心に対する各回転部材の偏心を効率よく吸収することができ、回転操作部の回転操作をさらにスムーズにすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、操作範囲を越えて回転された回転操作部の逆方向への回転角度が小さくてもその回転角度を確実に検出できる回転入力装置を提供できる。
【００２４】
また本発明によれば、回転操作体の回転中心に対して各回転部材の回転中心に偏心が生じても、回転操作部のスムーズな回転操作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態の回転入力装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の回転入力装置を、操作ノブを除いて示す概略的な分解斜視図である。
【図３】図１の回転入力装置の概略的な縦断面である。
【図４】図１の回転入力装置の回路構成を説明するための概略的なブロック図である。
【図５】電磁ブレーキの制動力と、操作ノブの回転角度との関係を説明するためのグラフである。
【図６】電磁ブレーキが作動していないときの図１の回転入力装置を、操作ノブ及びプラネタリキャリアを除いて示す概略的な平面図である。
【図７】電磁ブレーキが作動しているときにロック方向に操作ノブを回転させたときの図１の回転入力装置を、操作ノブ及びプラネタリキャリアを除いて示す概略的な平面図である。
【図８】操作ノブの回転角度と出力軸の回転角度との関係を説明するためのグラフである。
【図９】変形例の回転入力装置の概略的な縦断面図である。
【図１０】追加構成を備えた回転入力装置の概略的な分解斜視図である。
【図１１】追加構成を備えた回転入力装置の要部を示す平面図である。
【図１２】プラネタリギヤの丸孔内壁と歯車軸部のカット面との間隔を詳細に示す部分的な拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態の回転入力装置１０の全体的な構成を示す概略的な断面図である。回転入力装置１０は、例えば、カーエアコンシステムの入力装置として使用され、車室内のインストルメントパネルやセンターコンソールに設置される。
【００２７】
回転入力装置１０は、回転操作部として操作ノブ１２を有する。操作者は、操作ノブ１２を回転させることによって、カーエアコンシステムの動作条件を選択することができる。
【００２８】
図２は、操作ノブ１２を除く、回転入力装置１０の概略的な分解斜視図であり、図３は、回転入力装置１０の概略的な縦断面図である。
操作ノブ１２には、遊星歯車（プラネタリギヤ）２８を回転可能に支持する遊星歯車支持体としてのプラネタリキャリア１４が、操作ノブ１２と同心かつ一体的に回転するように連結されている。
具体的には、操作ノブ１２は、プラネタリキャリア１４に連結される連結軸部１６を有する。プラネタリキャリア１４は、円板部１８の操作ノブ１２側の面から突出される連結筒部２０と、円板部１８の操作ノブ１２とは反対側の面から突出される歯車軸部２２及び回転軸部２４とを有する。
【００２９】
操作ノブ１２の連結軸部１６とプラネタリキャリア１４の連結筒部２０とはタッピングスクリュー等で結合される。
歯車軸部２２は、回転軸部２４の周りに１２０°間隔にて配置されている。
【００３０】
各歯車軸部２２には、プラネタリギヤ（遊星歯車）２８が回転可能にそれぞれ支持されている。
図６に示すように、３つのプラネタリギヤ２８は、第２回転体としてのアウターギヤ４２に形成された内歯列４２ａと、第１回転体の一部をなす回転基板であるサンギヤ（太陽歯車）３０に形成された外歯列３０ａとにそれぞれ噛合されている。これらプラネタリギヤ２８、サンギヤ３０及びアウターギヤ４２が遊星歯車機構を構成している。
【００３１】
図３に示すように、サンギヤ３０（回転基板）の中央の軸孔３０ｂの図中下側には、前述する回転板と共に第1回転体の一部をなす出力軸６６が同心に固設され、軸孔３０ｂの図中上側には、プラネタリキャリア１４の回転軸部２４が回転可能に挿入されている。したがって、出力軸６６は、操作ノブ１２に対して同心かつ間接的に回転するように設けられている。また、アウターギヤ４２は略リング状をなしており、出力軸６６に対し同心で回転可能である。
【００３２】
図６に示すように、サンギヤ３０は、３つの外歯列３０ａの間に、各外歯列３０ａよりも径方向外方に突出している突出基部３２を有する。各突出基部３２には凹部３４がそれぞれ形成されている。各凹部３４は、サンギヤ３０の径方向に延びており、径方向外方に向けて開口している。
【００３３】
各凹部３４には、駆動部としてのプランジャ３６と圧縮コイルばね３８とがそれぞれ配置されている。プランジャ３６は、後述するカム部としての凹カム部４４に弾接されるように、圧縮コイルばね３８によって外方へ向けて常時付勢されている。
【００３４】
プランジャ３６は、圧縮コイルばね３８を外挿する軸部３６ａを有する。
凹部３４は、径方向において外方の凹部分３４ａが内方の凹部分３４ｂよりも幅広くなるように段差を介して形成されている。プランジャ３６は、外方の凹部分３４ａに往復動可能に摺接される。凹部３４の開口の両側には、径方向外方に向けて突出する、突設部としての突起４０が形成されている。突起４０は、後述する遊びの角度範囲を規制するものである。
【００３５】
図６に示すように、アウターギヤ４２の内側面には、各突出基部３２に配設されたプランジャ３６の先端部が当接する、カム部としての３つの凹カム部４４が形成されている。
【００３６】
各凹カム部４４は、プランジャ３６の先端部が弾性的に当接して摺接するカム面４６を有している。カム面４６は、中央の谷部４６ａとその両側を挟んだ１対の傾斜面４６ｂとからなり、サンギヤ３０の回転中心からカム面４６までの距離が、カム面４６の中央で最も長く、両端に向けて徐々に短くなるように設定されている。
【００３７】
カム面４６の両側には、各傾斜面４６ｂの傾きよりも大きな傾きをもち、突起４０（突設部）の側壁と対向する規制壁としての規制面４８が形成されている。もし、アウターギヤ４２が回転制止された場合、プランジャ３６の両側に位置する規制面４８は、アウターギヤ４２に対しサンギヤ３０（操作ノブ１２・プラネタリキャリア１４）が回転可能な角度範囲を規定する。例えば、サンギヤ３０が一方向へ回転される場合、プランジャ３６の先端が谷部４６ａに係合する状態から、突起４０の側面と規制面４８とが衝当される状態までの角度範囲において、サンギヤ３０はアウターギヤ４２に対して回転可能である。この角度範囲が遊び（図８中のΔθｎ）に相当する。なお、サンギヤ３０を他方向へ回転する場合も同様に遊びを有する。かかる構成によれば、回転阻止された操作ノブ１２に大きな力がかかっても、各構成部材に破損を生じることなく操作ノブ１２の回転を確実に制止できるので、信頼性の高い回転入力装置１０を提供することができる。
【００３８】
ここで、凹カム部４４、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８は、復帰手段を構成しており、アウターギヤ４２（第２回転体）及びサンギヤ３０(第１回転体)間に介設されている。アウターギヤ４２が回転制止されていないときには、プランジャ３６が凹カム部４４の谷部４６ａに係止されており、サンギヤ３０とアウターギヤ４２とが仮固定されている。したがって、操作ノブ１２を回転させると、サンギヤ３０とアウターギヤ４２とが一体的に回転される。
【００３９】
また、アウターギヤ４２が回転制止されているときには、操作ノブ１２をアウターギヤ４２が回転制止されるまで回転した方向に回転させることによって、アウターギヤ４２に対してサンギア３０が所定位置から他の位置へと回転され、プランジャ３６の先端がカム面４６の谷部４６ａから規制面４８へ向けて傾斜面４６ｂを上るように移動して、操作ノブ１２への回転力に対して抗力（壁感触となる力）を生じる。その際、プラネタリギヤ２８が自公転され、アウターギヤ４２に対してサンギヤ３０が増速回転される。その後、操作ノブ１２への力を除くか、又は、操作ノブ１２を逆方向に回転させると、アウターギヤ４２に対してサンギヤ３０が他の位置から所定位置へと戻されつつ操作ノブ１２を元の位置に戻すと共に、プラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対してサンギヤ３０が増速回転される。ここで抗力は、プランジャ３６の先端がカム面４６の谷部４６ａから規制面４８へと移動するとき圧縮される圧縮コイルばね３８の弾発力によって生じる。一方、操作ノブ１２を元の位置へと戻す力は、圧縮状態の圧縮コイルばね３８が伸長しようとして傾斜面４６ｂを付勢する力によって生じる。
【００４０】
図３に示すように、アウターギヤ４２は、プラネタリキャリア１４と、後述する摩擦板としてのアーマチュア５２との間に介設される。また、アウターギヤ４２は、その外周部から図中上方へ延設された３つの係合突起５０を有する。各係合突起５０の先端には径方向内方に突出する爪部５０ａが形成され、それら爪部５０ａが、円板部１８（プラネタリキャリア１４）の上面に形成された切欠１８ａにそれぞれ係合される。
【００４１】
上述の遊びを確保するために、切欠１８ａの周方向の幅は、係合突起５０の爪部５０ａの幅よりも広く形成されている。したがって、アウターギヤ４２とプラネタリキャリア１４とは、遊びの少なくとも２倍に応じた角度範囲で相対的に回転可能である。
【００４２】
アウターギヤ４２は、アウターギヤ４２からアーマチュア５２（摩擦板）に向けて突設された連結突起５４が、アーマチュア５２に形成された連結孔５６に挿入されており、図６に示すように、ネジ５９によってアーマチュア５２に螺着されている。かかる構成により、アウターギヤ４２は、軸方向へは移動せずに周方向においてのみアーマチュア５２と一体的に回転する。したがって、アウターギヤ４２は、アーマチュア５２がソレノイドユニット５８によって吸引されると、軸方向に変位せずに回転停止される。
【００４３】
磁性材料からなる摩擦板としてのアーマチュア５２は、ソレノイドユニット５８によって電磁的に吸引されるものであり、ソレノイドユニット５８と共に制動手段（電磁ブレーキ）を構成している。
ソレノイドユニット５８は、軟磁性材料からなるヨークコア６０の収納部６０ａにコイル（ソレノイド）６４を収納している。
【００４４】
コイル６４に電流を流すと、アーマチュア５２は、コイル６４に生じる磁力によってヨークコア６０に吸引されて、磁力に応じた接触圧にてヨークコア６０に当接する。操作ノブ１２を回転させると、その接触圧によって、アーマチュア５２とヨークコア６０との間に生じる摩擦力、すなわち、アウターギヤ４２の回転を制止する制動力が生じる。
【００４５】
サンギヤ３０の軸孔３０ｂに固設された出力軸６６は、図３に示すように、ヨークコア６０の中心部とハウジング６８を構成する上ケース７０の中心孔とを貫通して、その先端がハウジング６８内に存する。このように出力軸６６を構成することによって、後述する回転検出手段（磁石７６・磁気センサ７８）を適宜設定でき、配置の自由度を高めることができる。
【００４６】
出力軸６６の先端に螺子７５で固設されたバックヨーク７４には、磁石７６が固定されている。なお、ハウジング６８は、上ケース７０及び下ケース７２からなり、上ケース７０がヨークコア６０の下面に固定されている。
【００４７】
下ケース７２に取り付けた回路基板８０上には、磁石７６と対向するように、磁気センサ７８（例えばＧＭＲセンサ）が設置されている。磁気センサ７８は、回路基板８０に取り付けたコネクタ８２を介して、出力軸６６の回転に応じた信号を外部に出力する。ここで、磁石７６、及び、磁気センサ７８が回転検出手段を構成している。
【００４８】
なお、上ケース７０には、図２に示すように、２つの固定用突起８４が外方に突設されている。これら固定用突起８４を利用して、ハウジング６８は、インストルメントパネルやセンターコンソール等に固定される。
【００４９】
図４に示すように回転入力装置１０は、回転入力装置１０の動作を制御する制御手段としての制御部８６を有する。制御部８６は、例えばＭＣＵ（マイクロコンピュータ）によって構成され、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ等を有する。
制御部８６は、磁気センサ７８（回転検出手段）と、カーエアコンのメインコントローラ８８と、コイル６４（制動手段）に電流を流す電源部９０とに接続され、磁気センサ７８の出力に基づいてカーエアコンのメインコントローラ８８を制御する。
【００５０】
制御部８６は、例えば、コイル６４に電流が流されてアウターギヤ４２が回転制止されているときに、磁気センサ７８の出力に基づいて操作ノブ１２の回転方向が逆転したと判断すると、コイル６４に供給される電流を停止するように制御して、ソレノイドユニット５８の駆動を解除する。なお、操作ノブ１２が操作範囲を越えていない場合には、制御部８６はコイル６４に電流を供給しない。
【００５１】
以下、図５乃至図８に基づいて回転入力装置１０の動作について説明する。
図５は、操作ノブ１２の回転角度と制動力との関係を示したものである。図５において、操作ノブ１２の操作範囲は、出力軸６６の角度が１５°〜７５°に対応し、ロック範囲は、１５°未満及び７５°超に対応する。操作範囲を越えて操作ノブ１２がロック範囲に回転されると、制御部８６はコイル６４に電流を流して所定の制動力を発生させる。この所定の制動力は、操作ノブ１２と一体的に回転するアウターギヤ４２の回転を制止するのに充分な大きさである。
【００５２】
図６は、操作ノブ１２の回転角度が操作範囲内にあるときの回転入力装置１０を要部示す平面図である。
ソレノイドユニット５８が作動していないとき、アウターギヤ４２は回転制止されておらず、図６に示すように、プランジャ３６が凹カム部４４の谷部４６ａに弾接された状態にある。このため、操作ノブ１２が回転されてプラネタリキャリア１４が回転すると、プラネタリギヤ２８は自転せずに公転し、アウターギヤ４２及びサンギヤ３０がプラネタリキャリア１４と一体的に回転する。
【００５３】
図７は、操作ノブ１２の回転角度がロック範囲内にあるときの回転入力装置１０の要部を示す平面図である。
【００５４】
操作ノブ１２が操作範囲を越えてロック範囲内へと回転されると、磁気センサ７８の出力に基づいて制御部８６がコイル６４に電流を流して、所定の制動力によってアウターギヤ４２の回転は制止される。この状態で、操作者が、操作ノブ１２をアウターギヤ４２が回転制止されるまで回転させた方向と同方向、すなわち、操作範囲から離れる方向（ロック方向）に回転すると、アウターギヤ４２に対し出力軸６６が所定位置（図６に対応する位置）から他の位置（図７に対応する位置）へと回転する。その結果、プラネタリギヤ２８は自転しながら公転し、サンギヤ３０が、図８に示すようにプラネタリキャリア１４に対して増速回転する。
【００５５】
したがって、プラネタリキャリア１４、すなわち操作ノブ１２の回転角度よりも、出力軸６６（サンギヤ３０）の回転角度が大きくなる。ここで、プラネタリキャリア１４に支持されたプラネタリギヤ２８と、プラネタリギヤ２８に噛合した状態で回転制止されているアウターギヤ４２と、プラネタリギヤ２８と噛合するサンギヤ３０とは、プラネタリ型の遊星歯車機構として動作する。なお、図７の状態では、プランジャ３６の先端が谷部４６ａから規制面４８へ向けて傾斜面４６ｂを移動するので、圧縮コイルばね３８が圧縮されて、操作ノブ１２への回転力に抗力（壁感触）が付与される。
【００５６】
本実施形態では、増速比が１．５倍となるように、プラネタリギヤ２８、サンギヤ３０の外歯列３０ａ及びアウターギヤ４２の内歯列４２ａの各ピッチ円が設定されている。したがって、これら各ピッチ円の大きさを適宜選択すれば所望の増速比を有する回転入力装置１０を実現できる。
【００５７】
なお、操作ノブ１２を操作範囲から離れる方向（ロック方向）へと更に回転させると、図７に示すように、サンギヤ３０の突起４０がアウターギヤ４２の規制面４８に当たって操作ノブ１２の回転が確実に止められる。
【００５８】
図７の状態から、操作者が操作ノブ１２から手を離して力を除くか又は操作ノブ１２を逆方向（図中反時計まわり）に回転すると、アウターギヤ４２に対してサンギヤ３０が他の位置から所定位置へと戻されつつ、操作ノブ１２とプラネタリキャリア１４とが一体的に逆方向に回転される。その結果、プラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対してサンギヤ３０がプラネタリキャリア１４と同方向に増速回転される。ここでも、プラネタリキャリア１４に支持されたプラネタリギヤ２８と、プラネタリギヤ２８に噛合した状態で回転制止されているアウターギヤ４２と、プラネタリギヤ２８と噛合するサンギヤ３０とは、プラネタリ型の遊星歯車機構として動作する。
【００５９】
したがって、操作ノブ１２を逆方向に回転する角度がたとえ小さくても、サンギヤ３０(出力軸６６)の回転角度を磁気センサ７８によって確実に検出できる。なお、操作者が操作ノブ１２から手を離した際に操作ノブ１２を所定位置へと戻す力は、圧縮状態の圧縮コイルばね３８が伸長しようと傾斜面４６ｂを付勢する力によって生じる。
【００６０】
図８は、操作範囲からロック範囲へと操作ノブ１２を回転操作するときの、操作ノブ１２の回転角度と出力軸６６（サンギヤ３０）の回転角度との関係を示すグラフである。図８中の７５°は、図５に示す操作範囲の上限の角度である。操作範囲（１５°〜７５°）内では、プラネタリキャリア１４及びサンギヤ３０は一体的に回転するため、操作ノブ１２の回転角度は、出力軸６６の回転角度と一致する。
【００６１】
図８中に矢印Ａで示したように、操作ノブ１２が７５°を越えてロック範囲に１°回転されると、アウターギヤ４２が回転制止された状態で、出力軸６６（サンギヤ３０）は操作ノブ１２（プラネタリキャリア１４）よりも増速されて、７６．５°へと１．５°回転する。このように、出力軸６６の回転角度の変化量Δθｓは、操作ノブ１２の回転角度の変化量Δθｎの約１．５倍である。
【００６２】
同様に、操作ノブ１２が操作範囲の下限の１５度からロック範囲の１４度へと１度回転されると、出力軸６６は操作ノブ１２（プラネタリキャリア１４）よりも増速されて、約１３．５°へと１．５度回転する。
【００６３】
一方、ロック範囲内に操作ノブ１２を回転させた後、操作者が手を離すか、又は、操作ノブ１２を逆方向に回転させると、図８中に矢印Ｂで示したように、出力軸６６がロック方向とは逆方向に回転し、出力軸６６の回転角度が７６．５°から７５°に戻る。このときの出力軸６６の回転角度の変化量Δθｓ（１．５度）は、操作ノブ１２の回転角度の変化量Δθｎ（１度）の約１．５倍である。したがって、操作範囲を越えて回転された操作ノブ１２の逆方向への回転角度が小さくても、出力軸６６の回転角度を増大でき、磁気センサ７８の出力変化を増大できるので、操作ノブ１２の逆方向への回転角度を確実に検出できる。なお、図５に示す操作範囲の下限の角度１５°近傍における、操作ノブ１２の回転角度と出力軸６６の回転角度との関係は、実質的に図８の操作範囲と同様の関係となるので、その説明を省略する。
【００６４】
以上のように本発明の回転入力装置１０は、回転検出手段（磁気センサ７８・磁石７６）が、操作ノブ１２と同心に回転するサンギヤ３０（第１回転体）の出力軸６６の回転を検出する。凹カム部４４・プランジャ３６・圧縮コイルばね３８（復帰手段）は、サンギヤ３０（第１回転体）とアウターギヤ４２（第２回転体）間に介設されてなり、アウターギヤ４２が回転制止されていない状態では、操作ノブ１２を回転すると、サンギヤ３０とアウターギヤ４２とを一体的に回転させる。また、アウターギヤ４２が回転阻止される状態では、操作ノブ１２をアウターギヤ４２が回転制止されるまでに回転した方向に回転すると、アウターギヤ４２に対しサンギヤ３０を所定位置から他の位置へと回転させつつ、操作ノブ１２への回転力に対して抗力を生じさせる。その後、操作ノブ１２への力を除くか又は操作ノブ１２を逆方向に回転させると、サンギヤ３０を他の位置から所定位置へと戻す。アーマチュア５２・ソレノイドユニット５８（制動手段）は、磁気センサ７８の出力が操作ノブ１２の操作範囲を越えたとき、アウターギヤ４２を回転制止する。制御部８６（制御手段）は、アウターギヤ４２が回転制止されているときに、磁気センサ７８の出力に基づきサンギヤ３０の回転方向が逆転したと判断すると制動手段の駆動を解除する。プラネタリキャリア１４は、操作ノブ１２と同心かつ一体的に回転して、プラネタリギヤ２８を回動可能に支持する。そして、アウターギヤ４２に形成された内歯列４２ａとサンギヤ３０に設けられた外歯列３０ａとはプラネタリギヤ２８に噛合する。
【００６５】
かかる構成によれば、アウターギヤ４２が回転阻止された状態において、操作者が、操作ノブ１２を所定位置から他の位置へと回転すると、操作ノブ１２に抗力（壁感触）が付与されつつ、操作ノブ１２とプラネタリキャリア１４とが一体的に回転されてプラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対して出力軸６６がプラネタリキャリア１４と同方向に増速回転される。その後、操作ノブ１２への力を除くか又は操作ノブ１２を逆方向に回転すると、操作ノブ１２が他の位置から所定位置へと戻されつつ、操作ノブ１２とプラネタリキャリア１４とが一体的に逆方向に回転されてプラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対して出力軸６６がプラネタリキャリア１４と同方向に増速回転される。このように、プラネタリキャリア１４に対して出力軸６６が増速回転されるので、操作範囲を越えて回転する操作ノブ１２を逆方向に回転する角度がたとえ小さくても、出力軸６６の回転角度及び回転方向の変化を回転検出手段によって確実に検出できる。
【００６６】
また、本発明のサンギヤ３０は、外歯列３０ａが形成された回転基板と、回転基板に連結された出力軸６６とを有しており、この出力軸６６の自由端部に設けた磁石７４に対向配置された磁気センサ７８によって回転角度が検出されている。かかる構成であれば、サンギヤ３０を、互いに別部材である板状の回転基板と軸形状の出力軸６６との連結体とすることで、サンギヤを構成する回転基板に外歯列３０ａを容易に形成することができ、また、回転検出手段を配置する自由度を高めることができる。
【００６７】
また、アウターギヤ４２とサンギヤ３０をなす回転基板とが同一平面上に配置されており、復帰手段は、アウターギヤ４２に設けられた凹カム部４４と、回転基板に設けられた圧縮コイルばね３８と、圧縮コイルばね３８によって凹カム部４４に弾接するプランジャ３６とから構成されている。かかる構成によれば、復帰手段を簡単な構成にすることができ、回転軸方向への薄型化を図ることができる。また、凹カム部とプランジャ３６のサイズとを適宜設定することで、アウターギヤ４２が回転阻止された状態下で回転が許容される操作ノブ１２の角度範囲、すなわち遊びを小さく設定できるので操作フィーリングを向上できる。なお、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８がアウターギヤ４２に設けられ、凹カム部４４がサンギヤ３０に設けられていてもよい。
【００６８】
さらに、本発明のプラネタリギヤ２８を周方向に等角度間隔で複数設けるとともに、それら複数のプラネタリギヤ２８の間に凹カム部４４、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８を配置した。かかる構成によれば、装置をコンパクトに構成できる。
【００６９】
さらにまた、プランジャ３６の周囲に径方向外方に突設する突起４０を有し、凹カム部４４の両側には、突起４０と対向する規制壁（規制面４８）を有している。
【００７０】
かかる構成によれば、回転制止された操作ノブ１２にさらに大きな力がかかっても、各構成部材の破損を生じることなく操作ノブ１２の回転を確実に制止できるので、信頼性の高い回転入力装置を提供することができる。
【００７１】
また、本発明の制動手段は、磁性材料からなりアウターギヤ４２と一体に回転するアーマチュア５２と、アーマチュア５２を吸引するコイル６４を有するソレノイドユニット５８から構成されている。かかる構成によれば、アウターギヤ４２の回転制止を安定して行うことができ、信頼性のより高い回転入力装置を提供することができる。
【００７２】
なお、上記実施形態による回転入力装置１０には、操作ノブ１２の回転操作をスムーズにするための追加構成を設けることができる。以下、このような追加構成についてさらに説明する。
【００７３】
回転入力装置１０は遊星歯車機構を有するため、遊星歯車機構を構成する各回転部材間に設定される間隔（クリアランス）や、各回転部材の加工精度・組み付け状態のバラツキや、使用温度による膨張・収縮などの影響によって、操作ノブ１２の回転中心に対して各回転部材の回転中心が偏心し易いため、操作ノブ１２の回転中心と、プラネタリギヤ２８の回転中心、外歯列３０ａとプラネタリギヤ２８との噛合位置、及び、内歯列４２ａとプラネタリギヤ２８との噛合位置との間の距離が操作ノブ１２の回転操作に伴って変動し、プラネタリギヤ２８の回転が阻害されて、操作ノブ１２をスムーズに操作できない虞がある。
【００７４】
そこで本発明では、追加構成として上記各距離の変動を吸収する変動吸収手段を備えることによって、スムーズに操作ノブ１２を回転操作できるようにしている。
図１０は、追加構成を備えた回転入力装置１０の概略的な分解斜視図である。また図１１は、追加構成を備えた回転入力装置１０の要部を示す平面図である。なお図１０では、操作ノブ１２及びソレノイドユニット５８の図示を省略しており、分解斜視図の視線方向は図２と異なっている。また図１１では、一部の構成が断面で示されている。その他、以下で説明する追加構成において、上記実施形態（図１〜図９）と共通する部材には同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００７５】
図１０及び図１１に示されるように、追加構成において特徴的な部分は、歯車軸部２２０に、プラネタリキャリア１４の径方向の内方及び外方にカット面２２０ａを形成した点にある。
各プラネタリギヤ２８の中央部に丸孔２８ａが形成されており、丸孔２８ａには歯車軸部２２０が挿通されている。
【００７６】
図１２は、プラネタリギヤ２８の丸孔２８ａ内壁と歯車軸部２２０のカット面２２０ａとの間隔を詳細に示す部分的な拡大図である。図中の矢印に付記された径方向とは、プラネタリキャリア１４の径方向のことである。
丸孔２８ａ内壁と歯車軸部２２０との間隔は、カット面２２０ａがない部分ではＡである。一方、プラネタリキャリア１４の径方向では、カット面２２０ａの両端部と丸孔２８ａ内壁との間隔が、上記Ａよりも大きいＢとなる（Ａ＜Ｂ）。したがってこのような構成によれば、プラネタリギヤ２８が、プラネタリキャリア１４の径方向に変位できる範囲を拡大することができる。
【００７７】
このように追加構成においては、操作ノブ１２の回転中心に対して遊星歯車機構を構成する各回転部材の回転中心が偏心した場合であっても、プラネタリギヤ２８の回転が阻害されないので、操作ノブ１２のスムーズな回転操作を実現することができる。ここで、プラネタリギヤ２８の丸孔２８ａ内壁と歯車軸部２２０のカット面２２０ａとが上記変動吸収手段を構成する。
【００７８】
また追加構成において、プラネタリギヤ２８は、弾性変形可能な樹脂又はエラストマーから構成されている。かかる構成によれば、プラネタリキャリア１４の径方向においてプラネタリギヤ２８が変位できる範囲を拡大できるのに加えて、プラネタリギヤ２８が良好に弾性変形するため、操作ノブ１２のさらにスムーズな回転操作を実現することができる。なお、プラネタリギヤ２８を弾性変形可能な樹脂材料又はエラストマーとしている。好ましくは、プラネタリギヤ２８の材料として、例えば柔軟グレード材（製品名：テナック−Ｃ ＳＧ４５４：旭化成ケミカルズ株式会社製）を好適に用いることができる。また、アウターギヤ４２の材料としては、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）−ＭＦ（メラミン）樹脂アロイを用いることができ、サンギヤ３０の材料としては、例えばＭＤ（ミネラルパウダー）を分散させたＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）-ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂アロイを用いることができる。
【００７９】
本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、上述した一実施形態に適宜変更を加えた形態も含む。
例えば、上述した一実施形態では、出力軸６６の回転角度を検出するためにＧＭＲセンサが用いられていたが、ホールセンサを用いてもよい。また、回転角検出手段として光学式のものを用いてもよい。
上述した一実施形態では、規制面４８がアウターギヤ４２に設けられ、突起４０がサンギヤ３０に設けられていたけれども、逆であってもよい。
【００８０】
更に、上述した一実施形態では、復帰手段が、凹カム部４４、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８によって構成されていたが、図９に示したように、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８に代えて、凹部３４からアウターギヤの凹カム部４４に渡って存する、例えばゴム製の弾性部材９２であってもよい。或いは、出力軸６６とアウターギヤ４２の間を、ゴム製の弾性部材で連結するようにしてもよい。
【００８１】
追加構成では、歯車軸部２２０をダブルＤカット形状とし、径方向の内方及び外方の両方にカット面２２０ａを形成しているが、いずれか一方だけにカット面２２０ａを形成してもよい。また、プラネタリギヤ２８の材料は、弾性変形可能なもので適宜に変更可能である。
【００８２】
最後に、本発明はカーエアコンシステムのための入力装置に好適であるが、これ以外の機器、例えば、カーオーディオシステムやカーナビゲーションシステム等の車載機器にも好適であり、また、パーソナルコンピュータ等にも適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 回転入力装置
１２ 操作ノブ（回転操作部）
１４ プラネタリキャリア（遊星歯車支持体）
２２，２２０ 歯車軸部
２８ プラネタリギヤ（遊星歯車）
２８ａ 丸孔（変動吸収手段）
３０ サンギヤ（第１回転体：回転基板）
３０ａ 外歯列
３６ プランジャ（駆動部，復帰手段）
３８ 圧縮コイルばね（復帰手段）
４０ 突起
４２ アウターギヤ（第２回転体）
４２ａ 内歯列
４４ 凹カム部（復帰手段）
４６ カム面
４６ａ 谷部
４６ｂ 傾斜面
４８ 規制面（規制壁）
５２ アーマチュア
５８ ソレノイドユニット
６０ ヨークコア
６４ コイル
６６ 出力軸（第１回転体）
７４ 磁石（回転検出手段）
７６ バックヨーク
７８ 磁気センサ（回転検出手段）
８６ 制御部（制御手段）
２２０ａ カット面（変動吸収手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、カーナビゲーションシステム、カーオーディオシステム又はカーエアコンシステム等の車載機器に適用される入力装置には、一軸の回りに回転させられる操作ノブ（回転操作部）を有する回転入力装置がある。操作者は、操作ノブを回転させることによって、車載機器に適当な命令を入力することができる。
【０００３】
回転入力装置には、操作ノブを回転させたときに、操作ノブの回転位置に応じて操作ノブに電磁ブレーキによる制動力を与え、操作者に操作範囲及び操作限界を認識させるものがある。
例えば、特許文献１が開示する力覚付与型入力装置では、操作範囲を越えると、電磁ブレーキが操作ノブの回転を阻止し、操作者に壁感触を付与する。
【０００４】
この場合において、操作者が操作ノブを逆方向に回転させようとするとき、電磁ブレーキは解除されている必要がある。しかし、操作ノブが完全にロックされていると、操作ノブを回転させようとする方向を判断できず、電磁ブレーキを解除することができない。そこで、この力覚付与型入力装置は、駆動軸の中間に弾性部材を設け、電磁ブレーキが制動力を与えているときでも操作ノブを回転できるようにし、操作ノブを回転させようとする方向を判断できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１が開示する力覚付与型入力装置では、電磁ブレーキによって駆動軸が回転阻止されたとき、駆動軸が回転阻止されるまで回転された方向と同方向に操作ノブを更に回転させると、弾性部材が弾性変形して壁感触を感じることができ、その後、操作ノブを逆方向に回転させると、操作ノブの回転角度及び方向をロータリーエンコーダが検出し、電磁ブレーキによる駆動軸の回転阻止を解除して、操作ノブのロック状態が解除される。
【０００７】
しかしながら、操作範囲を越えて回転された操作ノブの逆方向への回転角度が小さい場合、その回転角度を検出できず、電磁ブレーキによる駆動軸の回転阻止が継続されて、操作ノブのロック状態が解除されないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記した事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、操作範囲を越えて回転された回転操作部の逆方向への回転角度が小さくてもその回転角度を確実に検出できる回転入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の解決手段を採用する。
本発明の回転入力装置によれば、回転操作部と、回転操作部の回転操作によって回転操作部と同心に回転する第1回転体及び第２回転体と、第1回転体の回転を検出する回転検出手段と、第２回転体の回転を制止する制動手段と、回転検出手段の出力に基づき、回転操作部が操作範囲を越えたと判断すると、制動手段を制御して第２回転体の回転を制止し、第２回転体の回転が制止された状態で回転操作部の回転方向が逆転したと判断したら、制動手段を制御して第２回転体の回転制止状態を解除する制御手段と、第1回転体及び第２回転体間に介設されてなり、第２回転体が回転制止されていない状態で回転操作部を回転すると、第1回転体及び第２回転体を一体的に回転させ、第２回転体が回転制止された状態で前記回転操作部を第２回転体が回転制止されるまで回転した方向に回転すると、回転操作部への回転力に対して抗力を付与すると共に前記第２回転体に対して前記第１回転体を所定の位置から他の位置へと回転させ、抗力が付与された状態で回転操作部への回転力を除くか又は回転操作部を逆方向に回転させると、前記第１回転体を前記他の位置から前記所定の位置へと復帰させる復帰手段とを備え、回転操作部に、遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車支持体を回転操作部と同心に連結し、第２回転体は、遊星歯車の径方向外側と噛合する内歯列を有し、第1回転体は、遊星歯車の径方向内側と噛合する外歯列を有することを特徴とする回転入力装置が提供される。
【００１０】
かかる構成によれば、制動手段が駆動されて第２回転体の回転が制止された状態において、操作者が、回転操作体を第２回転体が回転制止されるまで回転させた方向に回転すると、回転操作体への回転力に対する抗力、即ち、壁感触が付与されつつ、遊星歯車が自公転され、遊星歯車支持体に対して第１回転体が増速回転される。その後、回転操作部への力を除くか又は回転操作部を逆方向に回転すると、第２回転体に対して第１回転体が他の位置から所定位置へと戻されつつ、遊星歯車が自公転され、遊星歯車支持体に対して第１回転体が増速回転される。このように、遊星歯車支持体に対して第１回転体が遊星歯車支持体と同方向に増速回転されるので、回転操作部を逆方向に回転する角度がたとえ小さくても、第１回転体の回転角度を回転検出手段によって確実に検出できる。ここで、遊星歯車支持体に支持された遊星歯車と、内歯列を有して回転制止された第２回転体と、外歯列を有して回転自在な第１回転体とは、プラネタリ型の遊星歯車機構として動作する。
【００１１】
また、本発明の回転入力装置において、第1回転体は、外歯列が形成された回転基板と回転基板に連結された回転検出用の出力軸とを有し、前記回転検出手段は、前記出力軸の回転を検出することが好ましい。
この場合、第１回転体を、板状の回転基板と軸形状の出力軸との連結体とすることで、第1回転体の一部を構成する外歯列を回転基板に容易に形成することができるため、第1回転体を加工し易くできると共に、回転検出手段の配置の自由度を高めることができる。
【００１２】
上記のように第1回転体が回転基板を有する場合、第２回転体及び回転基板が同一平面上に配置され、復帰手段は、第２回転体及び回転基板の何れか一方に設けられたカム部と、何れか他方に設けられてカム部に弾接する駆動部とから構成されることが好ましい。
【００１３】
かかる構成によれば、復帰手段を簡単な構成にすることができ、回転軸方向への薄型化を図ることができる。また、カム部と駆動部のサイズを適宜設定することで、第２回転体が回転制止された状態下で回転が許容される回転操作部の角度範囲、すなわち遊びを小さく設定できるので、操作フィーリングを向上できる。
【００１４】
さらに、本発明の回転入力装置によれば、遊星歯車を周方向に等角度間隔で複数設けるとともに、それら複数の遊星歯車間にカム部及び駆動部を配置するのが望ましい。
かかる構成によれば、装置をコンパクトに構成できる。
【００１５】
また、駆動部の周囲には、径方向外方に突設する突設部を有し、カム部の両側には、突設部の側壁と対向する規制壁を有することが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、回転制止された回転操作部にさらに大きな力がかかっても、各構成部材に破損を生じることなく回転操作部の回転を確実に制止できるので、信頼性の高い回転入力装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の回転入力装置によれば、制動手段は、磁性材料からなり第２回転体と連結されて一体的に回転する摩擦板と摩擦板を吸引するコイルを有するソレノイドユニットとから構成されるのが望ましい。かかる構成によれば、第２回転体の回転制止を安定して行うことができ、信頼性のより高い回転入力装置を提供することができる。
【００１８】
さらに好ましくは、本発明の回転入力装置は、回転操作部の回転中心から、遊星歯車の回転中心、第1回転体の外歯列と遊星歯車との噛合位置、及び、第２回転体の内歯列と遊星歯車との噛合位置までのそれぞれの距離が回転操作部の回転操作に伴い変動するのを吸収する変動吸収手段をさらに備えることができる。
【００１９】
かかる構成によれば、回転操作部の回転中心に対して、遊星歯車支持体、遊星歯車、第１回転体及び第２回転体など各回転部材のそれぞれの回転中心が偏心しても各回転部材の回転が阻害されないので、回転操作部の回転操作をスムーズにすることができる。
【００２０】
また本発明において、変動吸収手段は、遊星歯車の中央部に形成された丸孔と、遊星歯車支持体に立設され丸孔に挿通される歯車軸部において前記遊星歯車支持体の径方向の内方及び外方の少なくとも一方に形成されたカット面とから構成されることが望ましい。
【００２１】
このような構成であれば、径方向の内方及び外方の少なくとも一方において、カット面の両端部から丸孔内壁までの隙間を、歯車軸部においてカット面がない部分の外壁と丸孔内壁間の隙間に比較して大きく設定できる。これにより、回転操作部の回転中心に対して各回転部材の回転中心が偏心しても、遊星歯車の回転が阻害されることはなく、回転操作部の回転操作をスムーズにすることができる。
【００２２】
上記のようなカット面を有する変動吸収手段として好ましくは、遊星歯車が弾性変形可能な樹脂又はエラストマーから構成されている。
かかる構成によれば、遊星歯車が弾性変形することによって、回転操作体の回転中心に対する各回転部材の偏心を効率よく吸収することができ、回転操作部の回転操作をさらにスムーズにすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、操作範囲を越えて回転された回転操作部の逆方向への回転角度が小さくてもその回転角度を確実に検出できる回転入力装置を提供できる。
【００２４】
また本発明によれば、回転操作体の回転中心に対して各回転部材の回転中心に偏心が生じても、回転操作部のスムーズな回転操作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態の回転入力装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の回転入力装置を、操作ノブを除いて示す概略的な分解斜視図である。
【図３】図１の回転入力装置の概略的な縦断面である。
【図４】図１の回転入力装置の回路構成を説明するための概略的なブロック図である。
【図５】電磁ブレーキの制動力と、操作ノブの回転角度との関係を説明するためのグラフである。
【図６】電磁ブレーキが作動していないときの図１の回転入力装置を、操作ノブ及びプラネタリキャリアを除いて示す概略的な平面図である。
【図７】電磁ブレーキが作動しているときにロック方向に操作ノブを回転させたときの図１の回転入力装置を、操作ノブ及びプラネタリキャリアを除いて示す概略的な平面図である。
【図８】操作ノブの回転角度と出力軸の回転角度との関係を説明するためのグラフである。
【図９】変形例の回転入力装置の概略的な縦断面図である。
【図１０】追加構成を備えた回転入力装置の概略的な分解斜視図である。
【図１１】追加構成を備えた回転入力装置の要部を示す平面図である。
【図１２】プラネタリギヤの丸孔内壁と歯車軸部のカット面との間隔を詳細に示す部分的な拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態の回転入力装置１０の全体的な構成を示す概略的な断面図である。回転入力装置１０は、例えば、カーエアコンシステムの入力装置として使用され、車室内のインストルメントパネルやセンターコンソールに設置される。
【００２７】
回転入力装置１０は、回転操作部として操作ノブ１２を有する。操作者は、操作ノブ１２を回転させることによって、カーエアコンシステムの動作条件を選択することができる。
【００２８】
図２は、操作ノブ１２を除く、回転入力装置１０の概略的な分解斜視図であり、図３は、回転入力装置１０の概略的な縦断面図である。
操作ノブ１２には、遊星歯車（プラネタリギヤ）２８を回転可能に支持する遊星歯車支持体としてのプラネタリキャリア１４が、操作ノブ１２と同心かつ一体的に回転するように連結されている。
具体的には、操作ノブ１２は、プラネタリキャリア１４に連結される連結軸部１６を有する。プラネタリキャリア１４は、円板部１８の操作ノブ１２側の面から突出される連結筒部２０と、円板部１８の操作ノブ１２とは反対側の面から突出される歯車軸部２２及び回転軸部２４とを有する。
【００２９】
操作ノブ１２の連結軸部１６とプラネタリキャリア１４の連結筒部２０とはタッピングスクリュー等で結合される。
歯車軸部２２は、回転軸部２４の周りに１２０°間隔にて配置されている。
【００３０】
各歯車軸部２２には、プラネタリギヤ（遊星歯車）２８が回転可能にそれぞれ支持されている。
図６に示すように、３つのプラネタリギヤ２８は、第２回転体としてのアウターギヤ４２に形成された内歯列４２ａと、第１回転体の一部をなす回転基板であるサンギヤ（太陽歯車）３０に形成された外歯列３０ａとにそれぞれ噛合されている。これらプラネタリギヤ２８、サンギヤ３０及びアウターギヤ４２が遊星歯車機構を構成している。
【００３１】
図３に示すように、サンギヤ３０（回転基板）の中央の軸孔３０ｂの図中下側には、前述する回転板と共に第1回転体の一部をなす出力軸６６が同心に固設され、軸孔３０ｂの図中上側には、プラネタリキャリア１４の回転軸部２４が回転可能に挿入されている。したがって、出力軸６６は、操作ノブ１２に対して同心かつ間接的に回転するように設けられている。また、アウターギヤ４２は略リング状をなしており、出力軸６６に対し同心で回転可能である。
【００３２】
図６に示すように、サンギヤ３０は、３つの外歯列３０ａの間に、各外歯列３０ａよりも径方向外方に突出している突出基部３２を有する。各突出基部３２には凹部３４がそれぞれ形成されている。各凹部３４は、サンギヤ３０の径方向に延びており、径方向外方に向けて開口している。
【００３３】
各凹部３４には、駆動部としてのプランジャ３６と圧縮コイルばね３８とがそれぞれ配置されている。プランジャ３６は、後述するカム部としての凹カム部４４に弾接されるように、圧縮コイルばね３８によって外方へ向けて常時付勢されている。
【００３４】
プランジャ３６は、圧縮コイルばね３８を外挿する軸部３６ａを有する。
凹部３４は、径方向において外方の凹部分３４ａが内方の凹部分３４ｂよりも幅広くなるように段差を介して形成されている。プランジャ３６は、外方の凹部分３４ａに往復動可能に摺接される。凹部３４の開口の両側には、径方向外方に向けて突出する、突設部としての突起４０が形成されている。突起４０は、後述する遊びの角度範囲を規制するものである。
【００３５】
図６に示すように、アウターギヤ４２の内側面には、各突出基部３２に配設されたプランジャ３６の先端部が当接する、カム部としての３つの凹カム部４４が形成されている。
【００３６】
各凹カム部４４は、プランジャ３６の先端部が弾性的に当接して摺接するカム面４６を有している。カム面４６は、中央の谷部４６ａとその両側を挟んだ１対の傾斜面４６ｂとからなり、サンギヤ３０の回転中心からカム面４６までの距離が、カム面４６の中央で最も長く、両端に向けて徐々に短くなるように設定されている。
【００３７】
カム面４６の両側には、各傾斜面４６ｂの傾きよりも大きな傾きをもち、突起４０（突設部）の側壁と対向する規制壁としての規制面４８が形成されている。もし、アウターギヤ４２が回転制止された場合、プランジャ３６の両側に位置する規制面４８は、アウターギヤ４２に対しサンギヤ３０（操作ノブ１２・プラネタリキャリア１４）が回転可能な角度範囲を規定する。例えば、サンギヤ３０が一方向へ回転される場合、プランジャ３６の先端が谷部４６ａに係合する状態から、突起４０の側面と規制面４８とが衝当される状態までの角度範囲において、サンギヤ３０はアウターギヤ４２に対して回転可能である。この角度範囲が遊び（図８中のΔθｎ）に相当する。なお、サンギヤ３０を他方向へ回転する場合も同様に遊びを有する。かかる構成によれば、回転阻止された操作ノブ１２に大きな力がかかっても、各構成部材に破損を生じることなく操作ノブ１２の回転を確実に制止できるので、信頼性の高い回転入力装置１０を提供することができる。
【００３８】
ここで、凹カム部４４、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８は、復帰手段を構成しており、アウターギヤ４２（第２回転体）及びサンギヤ３０(第１回転体)間に介設されている。アウターギヤ４２が回転制止されていないときには、プランジャ３６が凹カム部４４の谷部４６ａに係止されており、サンギヤ３０とアウターギヤ４２とが仮固定されている。したがって、操作ノブ１２を回転させると、サンギヤ３０とアウターギヤ４２とが一体的に回転される。
【００３９】
また、アウターギヤ４２が回転制止されているときには、操作ノブ１２をアウターギヤ４２が回転制止されるまで回転した方向に回転させることによって、アウターギヤ４２に対してサンギア３０が所定位置から他の位置へと回転され、プランジャ３６の先端がカム面４６の谷部４６ａから規制面４８へ向けて傾斜面４６ｂを上るように移動して、操作ノブ１２への回転力に対して抗力（壁感触となる力）を生じる。その際、プラネタリギヤ２８が自公転され、アウターギヤ４２に対してサンギヤ３０が増速回転される。その後、操作ノブ１２への力を除くか、又は、操作ノブ１２を逆方向に回転させると、アウターギヤ４２に対してサンギヤ３０が他の位置から所定位置へと戻されつつ操作ノブ１２を元の位置に戻すと共に、プラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対してサンギヤ３０が増速回転される。ここで抗力は、プランジャ３６の先端がカム面４６の谷部４６ａから規制面４８へと移動するとき圧縮される圧縮コイルばね３８の弾発力によって生じる。一方、操作ノブ１２を元の位置へと戻す力は、圧縮状態の圧縮コイルばね３８が伸長しようとして傾斜面４６ｂを付勢する力によって生じる。
【００４０】
図３に示すように、アウターギヤ４２は、プラネタリキャリア１４と、後述する摩擦板としてのアーマチュア５２との間に介設される。また、アウターギヤ４２は、その外周部から図中上方へ延設された３つの係合突起５０を有する。各係合突起５０の先端には径方向内方に突出する爪部５０ａが形成され、それら爪部５０ａが、円板部１８（プラネタリキャリア１４）の上面に形成された切欠１８ａにそれぞれ係合される。
【００４１】
上述の遊びを確保するために、切欠１８ａの周方向の幅は、係合突起５０の爪部５０ａの幅よりも広く形成されている。したがって、アウターギヤ４２とプラネタリキャリア１４とは、遊びの少なくとも２倍に応じた角度範囲で相対的に回転可能である。
【００４２】
アウターギヤ４２は、アウターギヤ４２からアーマチュア５２（摩擦板）に向けて突設された連結突起５４が、アーマチュア５２に形成された連結孔５６に挿入されており、図６に示すように、ネジ５９によってアーマチュア５２に螺着されている。かかる構成により、アウターギヤ４２は、軸方向へは移動せずに周方向においてのみアーマチュア５２と一体的に回転する。したがって、アウターギヤ４２は、アーマチュア５２がソレノイドユニット５８によって吸引されると、軸方向に変位せずに回転停止される。
【００４３】
磁性材料からなる摩擦板としてのアーマチュア５２は、ソレノイドユニット５８によって電磁的に吸引されるものであり、ソレノイドユニット５８と共に制動手段（電磁ブレーキ）を構成している。
ソレノイドユニット５８は、軟磁性材料からなるヨークコア６０の収納部６０ａにコイル（ソレノイド）６４を収納している。
【００４４】
コイル６４に電流を流すと、アーマチュア５２は、コイル６４に生じる磁力によってヨークコア６０に吸引されて、磁力に応じた接触圧にてヨークコア６０に当接する。操作ノブ１２を回転させると、その接触圧によって、アーマチュア５２とヨークコア６０との間に生じる摩擦力、すなわち、アウターギヤ４２の回転を制止する制動力が生じる。
【００４５】
サンギヤ３０の軸孔３０ｂに固設された出力軸６６は、図３に示すように、ヨークコア６０の中心部とハウジング６８を構成する上ケース７０の中心孔とを貫通して、その先端がハウジング６８内に存する。このように出力軸６６を構成することによって、後述する回転検出手段（磁石７６・磁気センサ７８）を適宜設定でき、配置の自由度を高めることができる。
【００４６】
出力軸６６の先端に螺子７５で固設されたバックヨーク７４には、磁石７６が固定されている。なお、ハウジング６８は、上ケース７０及び下ケース７２からなり、上ケース７０がヨークコア６０の下面に固定されている。
【００４７】
下ケース７２に取り付けた回路基板８０上には、磁石７６と対向するように、磁気センサ７８（例えばＧＭＲセンサ）が設置されている。磁気センサ７８は、回路基板８０に取り付けたコネクタ８２を介して、出力軸６６の回転に応じた信号を外部に出力する。ここで、磁石７６、及び、磁気センサ７８が回転検出手段を構成している。
【００４８】
なお、上ケース７０には、図２に示すように、２つの固定用突起８４が外方に突設されている。これら固定用突起８４を利用して、ハウジング６８は、インストルメントパネルやセンターコンソール等に固定される。
【００４９】
図４に示すように回転入力装置１０は、回転入力装置１０の動作を制御する制御手段としての制御部８６を有する。制御部８６は、例えばＭＣＵ（マイクロコンピュータ）によって構成され、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ等を有する。
制御部８６は、磁気センサ７８（回転検出手段）と、カーエアコンのメインコントローラ８８と、コイル６４（制動手段）に電流を流す電源部９０とに接続され、磁気センサ７８の出力に基づいてカーエアコンのメインコントローラ８８を制御する。
【００５０】
制御部８６は、例えば、コイル６４に電流が流されてアウターギヤ４２が回転制止されているときに、磁気センサ７８の出力に基づいて操作ノブ１２の回転方向が逆転したと判断すると、コイル６４に供給される電流を停止するように制御して、ソレノイドユニット５８の駆動を解除する。なお、操作ノブ１２が操作範囲を越えていない場合には、制御部８６はコイル６４に電流を供給しない。
【００５１】
以下、図５乃至図８に基づいて回転入力装置１０の動作について説明する。
図５は、操作ノブ１２の回転角度と制動力との関係を示したものである。図５において、操作ノブ１２の操作範囲は、出力軸６６の角度が１５°〜７５°に対応し、ロック範囲は、１５°未満及び７５°超に対応する。操作範囲を越えて操作ノブ１２がロック範囲に回転されると、制御部８６はコイル６４に電流を流して所定の制動力を発生させる。この所定の制動力は、操作ノブ１２と一体的に回転するアウターギヤ４２の回転を制止するのに充分な大きさである。
【００５２】
図６は、操作ノブ１２の回転角度が操作範囲内にあるときの回転入力装置１０を要部示す平面図である。
ソレノイドユニット５８が作動していないとき、アウターギヤ４２は回転制止されておらず、図６に示すように、プランジャ３６が凹カム部４４の谷部４６ａに弾接された状態にある。このため、操作ノブ１２が回転されてプラネタリキャリア１４が回転すると、プラネタリギヤ２８は自転せずに公転し、アウターギヤ４２及びサンギヤ３０がプラネタリキャリア１４と一体的に回転する。
【００５３】
図７は、操作ノブ１２の回転角度がロック範囲内にあるときの回転入力装置１０の要部を示す平面図である。
【００５４】
操作ノブ１２が操作範囲を越えてロック範囲内へと回転されると、磁気センサ７８の出力に基づいて制御部８６がコイル６４に電流を流して、所定の制動力によってアウターギヤ４２の回転は制止される。この状態で、操作者が、操作ノブ１２をアウターギヤ４２が回転制止されるまで回転させた方向と同方向、すなわち、操作範囲から離れる方向（ロック方向）に回転すると、アウターギヤ４２に対し出力軸６６が所定位置（図６に対応する位置）から他の位置（図７に対応する位置）へと回転する。その結果、プラネタリギヤ２８は自転しながら公転し、サンギヤ３０が、図８に示すようにプラネタリキャリア１４に対して増速回転する。
【００５５】
したがって、プラネタリキャリア１４、すなわち操作ノブ１２の回転角度よりも、出力軸６６（サンギヤ３０）の回転角度が大きくなる。ここで、プラネタリキャリア１４に支持されたプラネタリギヤ２８と、プラネタリギヤ２８に噛合した状態で回転制止されているアウターギヤ４２と、プラネタリギヤ２８と噛合するサンギヤ３０とは、プラネタリ型の遊星歯車機構として動作する。なお、図７の状態では、プランジャ３６の先端が谷部４６ａから規制面４８へ向けて傾斜面４６ｂを移動するので、圧縮コイルばね３８が圧縮されて、操作ノブ１２への回転力に抗力（壁感触）が付与される。
【００５６】
本実施形態では、増速比が１．５倍となるように、プラネタリギヤ２８、サンギヤ３０の外歯列３０ａ及びアウターギヤ４２の内歯列４２ａの各ピッチ円が設定されている。したがって、これら各ピッチ円の大きさを適宜選択すれば所望の増速比を有する回転入力装置１０を実現できる。
【００５７】
なお、操作ノブ１２を操作範囲から離れる方向（ロック方向）へと更に回転させると、図７に示すように、サンギヤ３０の突起４０がアウターギヤ４２の規制面４８に当たって操作ノブ１２の回転が確実に止められる。
【００５８】
図７の状態から、操作者が操作ノブ１２から手を離して力を除くか又は操作ノブ１２を逆方向（図中反時計まわり）に回転すると、アウターギヤ４２に対してサンギヤ３０が他の位置から所定位置へと戻されつつ、操作ノブ１２とプラネタリキャリア１４とが一体的に逆方向に回転される。その結果、プラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対してサンギヤ３０がプラネタリキャリア１４と同方向に増速回転される。ここでも、プラネタリキャリア１４に支持されたプラネタリギヤ２８と、プラネタリギヤ２８に噛合した状態で回転制止されているアウターギヤ４２と、プラネタリギヤ２８と噛合するサンギヤ３０とは、プラネタリ型の遊星歯車機構として動作する。
【００５９】
したがって、操作ノブ１２を逆方向に回転する角度がたとえ小さくても、サンギヤ３０(出力軸６６)の回転角度を磁気センサ７８によって確実に検出できる。なお、操作者が操作ノブ１２から手を離した際に操作ノブ１２を所定位置へと戻す力は、圧縮状態の圧縮コイルばね３８が伸長しようと傾斜面４６ｂを付勢する力によって生じる。
【００６０】
図８は、操作範囲からロック範囲へと操作ノブ１２を回転操作するときの、操作ノブ１２の回転角度と出力軸６６（サンギヤ３０）の回転角度との関係を示すグラフである。図８中の７５°は、図５に示す操作範囲の上限の角度である。操作範囲（１５°〜７５°）内では、プラネタリキャリア１４及びサンギヤ３０は一体的に回転するため、操作ノブ１２の回転角度は、出力軸６６の回転角度と一致する。
【００６１】
図８中に矢印Ａで示したように、操作ノブ１２が７５°を越えてロック範囲に１°回転されると、アウターギヤ４２が回転制止された状態で、出力軸６６（サンギヤ３０）は操作ノブ１２（プラネタリキャリア１４）よりも増速されて、７６．５°へと１．５°回転する。このように、出力軸６６の回転角度の変化量Δθｓは、操作ノブ１２の回転角度の変化量Δθｎの約１．５倍である。
【００６２】
同様に、操作ノブ１２が操作範囲の下限の１５度からロック範囲の１４度へと１度回転されると、出力軸６６は操作ノブ１２（プラネタリキャリア１４）よりも増速されて、約１３．５°へと１．５度回転する。
【００６３】
一方、ロック範囲内に操作ノブ１２を回転させた後、操作者が手を離すか、又は、操作ノブ１２を逆方向に回転させると、図８中に矢印Ｂで示したように、出力軸６６がロック方向とは逆方向に回転し、出力軸６６の回転角度が７６．５°から７５°に戻る。このときの出力軸６６の回転角度の変化量Δθｓ（１．５度）は、操作ノブ１２の回転角度の変化量Δθｎ（１度）の約１．５倍である。したがって、操作範囲を越えて回転された操作ノブ１２の逆方向への回転角度が小さくても、出力軸６６の回転角度を増大でき、磁気センサ７８の出力変化を増大できるので、操作ノブ１２の逆方向への回転角度を確実に検出できる。なお、図５に示す操作範囲の下限の角度１５°近傍における、操作ノブ１２の回転角度と出力軸６６の回転角度との関係は、実質的に図８の操作範囲と同様の関係となるので、その説明を省略する。
【００６４】
以上のように本発明の回転入力装置１０は、回転検出手段（磁気センサ７８・磁石７６）が、操作ノブ１２と同心に回転するサンギヤ３０（第１回転体）の出力軸６６の回転を検出する。凹カム部４４・プランジャ３６・圧縮コイルばね３８（復帰手段）は、サンギヤ３０（第１回転体）とアウターギヤ４２（第２回転体）間に介設されてなり、アウターギヤ４２が回転制止されていない状態では、操作ノブ１２を回転すると、サンギヤ３０とアウターギヤ４２とを一体的に回転させる。また、アウターギヤ４２が回転阻止される状態では、操作ノブ１２をアウターギヤ４２が回転制止されるまでに回転した方向に回転すると、アウターギヤ４２に対しサンギヤ３０を所定位置から他の位置へと回転させつつ、操作ノブ１２への回転力に対して抗力を生じさせる。その後、操作ノブ１２への力を除くか又は操作ノブ１２を逆方向に回転させると、サンギヤ３０を他の位置から所定位置へと戻す。アーマチュア５２・ソレノイドユニット５８（制動手段）は、磁気センサ７８の出力が操作ノブ１２の操作範囲を越えたとき、アウターギヤ４２を回転制止する。制御部８６（制御手段）は、アウターギヤ４２が回転制止されているときに、磁気センサ７８の出力に基づきサンギヤ３０の回転方向が逆転したと判断すると制動手段の駆動を解除する。プラネタリキャリア１４は、操作ノブ１２と同心かつ一体的に回転して、プラネタリギヤ２８を回動可能に支持する。そして、アウターギヤ４２に形成された内歯列４２ａとサンギヤ３０に設けられた外歯列３０ａとはプラネタリギヤ２８に噛合する。
【００６５】
かかる構成によれば、アウターギヤ４２が回転阻止された状態において、操作者が、操作ノブ１２を所定位置から他の位置へと回転すると、操作ノブ１２に抗力（壁感触）が付与されつつ、操作ノブ１２とプラネタリキャリア１４とが一体的に回転されてプラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対して出力軸６６がプラネタリキャリア１４と同方向に増速回転される。その後、操作ノブ１２への力を除くか又は操作ノブ１２を逆方向に回転すると、操作ノブ１２が他の位置から所定位置へと戻されつつ、操作ノブ１２とプラネタリキャリア１４とが一体的に逆方向に回転されてプラネタリギヤ２８が自公転され、プラネタリキャリア１４に対して出力軸６６がプラネタリキャリア１４と同方向に増速回転される。このように、プラネタリキャリア１４に対して出力軸６６が増速回転されるので、操作範囲を越えて回転する操作ノブ１２を逆方向に回転する角度がたとえ小さくても、出力軸６６の回転角度及び回転方向の変化を回転検出手段によって確実に検出できる。
【００６６】
また、本発明のサンギヤ３０は、外歯列３０ａが形成された回転基板と、回転基板に連結された出力軸６６とを有しており、この出力軸６６の自由端部に設けた磁石７４に対向配置された磁気センサ７８によって回転角度が検出されている。かかる構成であれば、サンギヤ３０を、互いに別部材である板状の回転基板と軸形状の出力軸６６との連結体とすることで、サンギヤを構成する回転基板に外歯列３０ａを容易に形成することができ、また、回転検出手段を配置する自由度を高めることができる。
【００６７】
また、アウターギヤ４２とサンギヤ３０をなす回転基板とが同一平面上に配置されており、復帰手段は、アウターギヤ４２に設けられた凹カム部４４と、回転基板に設けられた圧縮コイルばね３８と、圧縮コイルばね３８によって凹カム部４４に弾接するプランジャ３６とから構成されている。かかる構成によれば、復帰手段を簡単な構成にすることができ、回転軸方向への薄型化を図ることができる。また、凹カム部とプランジャ３６のサイズとを適宜設定することで、アウターギヤ４２が回転阻止された状態下で回転が許容される操作ノブ１２の角度範囲、すなわち遊びを小さく設定できるので操作フィーリングを向上できる。なお、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８がアウターギヤ４２に設けられ、凹カム部４４がサンギヤ３０に設けられていてもよい。
【００６８】
さらに、本発明のプラネタリギヤ２８を周方向に等角度間隔で複数設けるとともに、それら複数のプラネタリギヤ２８の間に凹カム部４４、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８を配置した。かかる構成によれば、装置をコンパクトに構成できる。
【００６９】
さらにまた、プランジャ３６の周囲に径方向外方に突設する突起４０を有し、凹カム部４４の両側には、突起４０と対向する規制壁（規制面４８）を有している。
【００７０】
かかる構成によれば、回転制止された操作ノブ１２にさらに大きな力がかかっても、各構成部材の破損を生じることなく操作ノブ１２の回転を確実に制止できるので、信頼性の高い回転入力装置を提供することができる。
【００７１】
また、本発明の制動手段は、磁性材料からなりアウターギヤ４２と一体に回転するアーマチュア５２と、アーマチュア５２を吸引するコイル６４を有するソレノイドユニット５８から構成されている。かかる構成によれば、アウターギヤ４２の回転制止を安定して行うことができ、信頼性のより高い回転入力装置を提供することができる。
【００７２】
なお、上記実施形態による回転入力装置１０には、操作ノブ１２の回転操作をスムーズにするための追加構成を設けることができる。以下、このような追加構成についてさらに説明する。
【００７３】
回転入力装置１０は遊星歯車機構を有するため、遊星歯車機構を構成する各回転部材間に設定される間隔（クリアランス）や、各回転部材の加工精度・組み付け状態のバラツキや、使用温度による膨張・収縮などの影響によって、操作ノブ１２の回転中心に対して各回転部材の回転中心が偏心し易いため、操作ノブ１２の回転中心と、プラネタリギヤ２８の回転中心、外歯列３０ａとプラネタリギヤ２８との噛合位置、及び、内歯列４２ａとプラネタリギヤ２８との噛合位置との間の距離が操作ノブ１２の回転操作に伴って変動し、プラネタリギヤ２８の回転が阻害されて、操作ノブ１２をスムーズに操作できない虞がある。
【００７４】
そこで本発明では、追加構成として上記各距離の変動を吸収する変動吸収手段を備えることによって、スムーズに操作ノブ１２を回転操作できるようにしている。
図１０は、追加構成を備えた回転入力装置１０の概略的な分解斜視図である。また図１１は、追加構成を備えた回転入力装置１０の要部を示す平面図である。なお図１０では、操作ノブ１２及びソレノイドユニット５８の図示を省略しており、分解斜視図の視線方向は図２と異なっている。また図１１では、一部の構成が断面で示されている。その他、以下で説明する追加構成において、上記実施形態（図１〜図９）と共通する部材には同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００７５】
図１０及び図１１に示されるように、追加構成において特徴的な部分は、歯車軸部２２０に、プラネタリキャリア１４の径方向の内方及び外方にカット面２２０ａを形成した点にある。
各プラネタリギヤ２８の中央部に丸孔２８ａが形成されており、丸孔２８ａには歯車軸部２２０が挿通されている。
【００７６】
図１２は、プラネタリギヤ２８の丸孔２８ａ内壁と歯車軸部２２０のカット面２２０ａとの間隔を詳細に示す部分的な拡大図である。図中の矢印に付記された径方向とは、プラネタリキャリア１４の径方向のことである。
丸孔２８ａ内壁と歯車軸部２２０との間隔は、カット面２２０ａがない部分ではＡである。一方、プラネタリキャリア１４の径方向では、カット面２２０ａの両端部と丸孔２８ａ内壁との間隔が、上記Ａよりも大きいＢとなる（Ａ＜Ｂ）。したがってこのような構成によれば、プラネタリギヤ２８が、プラネタリキャリア１４の径方向に変位できる範囲を拡大することができる。
【００７７】
このように追加構成においては、操作ノブ１２の回転中心に対して遊星歯車機構を構成する各回転部材の回転中心が偏心した場合であっても、プラネタリギヤ２８の回転が阻害されないので、操作ノブ１２のスムーズな回転操作を実現することができる。ここで、プラネタリギヤ２８の丸孔２８ａ内壁と歯車軸部２２０のカット面２２０ａとが上記変動吸収手段を構成する。
【００７８】
また追加構成において、プラネタリギヤ２８は、弾性変形可能な樹脂又はエラストマーから構成されている。かかる構成によれば、プラネタリキャリア１４の径方向においてプラネタリギヤ２８が変位できる範囲を拡大できるのに加えて、プラネタリギヤ２８が良好に弾性変形するため、操作ノブ１２のさらにスムーズな回転操作を実現することができる。なお、プラネタリギヤ２８を弾性変形可能な樹脂材料又はエラストマーとしている。好ましくは、プラネタリギヤ２８の材料として、例えば柔軟グレード材（製品名：テナック−Ｃ ＳＧ４５４：旭化成ケミカルズ株式会社製）を好適に用いることができる。また、アウターギヤ４２の材料としては、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）−ＭＦ（メラミン）樹脂アロイを用いることができ、サンギヤ３０の材料としては、例えばＭＤ（ミネラルパウダー）を分散させたＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）-ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂アロイを用いることができる。
【００７９】
本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、上述した一実施形態に適宜変更を加えた形態も含む。
例えば、上述した一実施形態では、出力軸６６の回転角度を検出するためにＧＭＲセンサが用いられていたが、ホールセンサを用いてもよい。また、回転角検出手段として光学式のものを用いてもよい。
上述した一実施形態では、規制面４８がアウターギヤ４２に設けられ、突起４０がサンギヤ３０に設けられていたけれども、逆であってもよい。
【００８０】
更に、上述した一実施形態では、復帰手段が、凹カム部４４、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８によって構成されていたが、図９に示したように、プランジャ３６及び圧縮コイルばね３８に代えて、凹部３４からアウターギヤの凹カム部４４に渡って存する、例えばゴム製の弾性部材９２であってもよい。或いは、出力軸６６とアウターギヤ４２の間を、ゴム製の弾性部材で連結するようにしてもよい。
【００８１】
追加構成では、歯車軸部２２０をダブルＤカット形状とし、径方向の内方及び外方の両方にカット面２２０ａを形成しているが、いずれか一方だけにカット面２２０ａを形成してもよい。また、プラネタリギヤ２８の材料は、弾性変形可能なもので適宜に変更可能である。
【００８２】
最後に、本発明はカーエアコンシステムのための入力装置に好適であるが、これ以外の機器、例えば、カーオーディオシステムやカーナビゲーションシステム等の車載機器にも好適であり、また、パーソナルコンピュータ等にも適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 回転入力装置
１２ 操作ノブ（回転操作部）
１４ プラネタリキャリア（遊星歯車支持体）
２２，２２０ 歯車軸部
２８ プラネタリギヤ（遊星歯車）
２８ａ 丸孔（変動吸収手段）
３０ サンギヤ（第１回転体：回転基板）
３０ａ 外歯列
３６ プランジャ（駆動部，復帰手段）
３８ 圧縮コイルばね（復帰手段）
４０ 突起
４２ アウターギヤ（第２回転体）
４２ａ 内歯列
４４ 凹カム部（復帰手段）
４６ カム面
４６ａ 谷部
４６ｂ 傾斜面
４８ 規制面（規制壁）
５２ アーマチュア
５８ ソレノイドユニット
６０ ヨークコア
６４ コイル
６６ 出力軸（第１回転体）
７４ 磁石（回転検出手段）
７６ バックヨーク
７８ 磁気センサ（回転検出手段）
８６ 制御部（制御手段）
２２０ａ カット面（変動吸収手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転操作部と、
該回転操作部の回転操作によって該回転操作部と同心に回転する第1回転体及び第２回転体と、
前記第1回転体の回転を検出する回転検出手段と、
前記第２回転体の回転を制止する制動手段と、
前記回転検出手段の出力に基づき、前記回転操作部が操作範囲を越えたと判断すると、前記制動手段を制御して前記第２回転体の回転を制止し、該第２回転体の回転が制止された状態で前記回転操作部の回転方向が逆転したと判断したら、前記制動手段を制御して前記第２回転体の回転制止状態を解除する制御手段と、
前記第1回転体及び前記第２回転体間に介設されてなり、該第２回転体が回転制止されていない状態で前記回転操作部を回転すると、前記第1回転体及び前記第２回転体を一体的に回転させ、該第２回転体が回転制止された状態で前記回転操作部を前記第２回転体が回転制止されるまで回転した方向に回転すると、前記回転操作部への回転力に対して抗力を付与すると共に前記第２回転体に対して前記第１回転体を所定の位置から他の位置へと回転させ、抗力が付与された状態で前記回転操作部への回転力を除くか又は該回転操作部を逆方向に回転させると、前記第１回転体を前記他の位置から前記所定の位置へと復帰させる復帰手段とを備え、
前記回転操作部に、遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車支持体を前記回転操作部と同心に連結し、
前記第２回転体は、前記遊星歯車の径方向外側と噛合する内歯列を有し、
前記第1回転体は、前記遊星歯車の径方向内側と噛合する外歯列を有する
ことを特徴とする回転入力装置。
【請求項２】
前記第1回転体は、前記外歯列が形成された回転基板と該回転基板に連結された回転検出用の出力軸とを有し、前記回転検出手段は、前記出力軸の回転を検出することを特徴とする請求項１記載の回転入力装置。
【請求項３】
前記第２回転体及び前記回転基板が同一平面上に配置され、前記復帰手段は、前記第２回転体及び前記回転基板の何れか一方に設けられたカム部と、何れか他方に設けられて該カム部に弾接する駆動部とから構成されることを特徴とする請求項２記載の回転入力装置。
【請求項４】
前記遊星歯車を周方向に等角度間隔で複数設けるとともに、それら複数の遊星歯車間に前記カム部及び前記駆動部を配置したことを特徴とする請求項３記載の回転入力装置。
【請求項５】
前記駆動部の周囲には、径方向外方に突設する突設部を有し、前記カム部の両側には、前記突設部の側壁と対向する規制壁を有することを特徴とする請求項３又は４記載の回転入力装置。
【請求項６】
前記制動手段は、磁性材料からなり前記第２回転体と連結されて一体的に回転する摩擦板と該摩擦板を吸引するコイルとを有するソレノイドユニットから構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の回転入力装置。
【請求項７】
前記回転操作部の回転中心から、前記遊星歯車の回転中心、前記第1回転体の前記外歯列と前記遊星歯車との噛合位置、及び、前記第２回転体の前記内歯列と前記遊星歯車との噛合位置までのそれぞれの距離が、前記回転操作部の回転操作に伴い変動するのを吸収する変動吸収手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の回転入力装置。
【請求項８】
前記変動吸収手段は、
前記遊星歯車の中央部に形成された丸孔と、前記遊星歯車支持体に立設され前記丸孔に挿通される歯車軸部において前記遊星歯車支持体の径方向の内方及び外方の少なくとも一方に形成されたカット面とから構成されることを特徴とする請求項７に記載の回転入力装置。
【請求項９】
前記変動吸収手段は、
前記遊星歯車が弾性変形可能な樹脂又はエラストマーから構成されていることを特徴とする請求８に記載の回転入力装置。
【請求項１】
回転操作部と、
該回転操作部の回転操作によって該回転操作部と同心に回転する第1回転体及び第２回転体と、
前記第1回転体の回転を検出する回転検出手段と、
前記第２回転体の回転を制止する制動手段と、
前記回転検出手段の出力に基づき、前記回転操作部が操作範囲を越えたと判断すると、前記制動手段を制御して前記第２回転体の回転を制止し、該第２回転体の回転が制止された状態で前記回転操作部の回転方向が逆転したと判断したら、前記制動手段を制御して前記第２回転体の回転制止状態を解除する制御手段と、
前記第1回転体及び前記第２回転体間に介設されてなり、該第２回転体が回転制止されていない状態で前記回転操作部を回転すると、前記第1回転体及び前記第２回転体を一体的に回転させ、該第２回転体が回転制止された状態で前記回転操作部を前記第２回転体が回転制止されるまで回転した方向に回転すると、前記回転操作部への回転力に対して抗力を付与すると共に前記第２回転体に対して前記第１回転体を所定の位置から他の位置へと回転させ、抗力が付与された状態で前記回転操作部への回転力を除くか又は該回転操作部を逆方向に回転させると、前記第１回転体を前記他の位置から前記所定の位置へと復帰させる復帰手段とを備え、
前記回転操作部に、遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車支持体を前記回転操作部と同心に連結し、
前記第２回転体は、前記遊星歯車の径方向外側と噛合する内歯列を有し、
前記第1回転体は、前記遊星歯車の径方向内側と噛合する外歯列を有する
ことを特徴とする回転入力装置。
【請求項２】
前記第1回転体は、前記外歯列が形成された回転基板と該回転基板に連結された回転検出用の出力軸とを有し、前記回転検出手段は、前記出力軸の回転を検出することを特徴とする請求項１記載の回転入力装置。
【請求項３】
前記第２回転体及び前記回転基板が同一平面上に配置され、前記復帰手段は、前記第２回転体及び前記回転基板の何れか一方に設けられたカム部と、何れか他方に設けられて該カム部に弾接する駆動部とから構成されることを特徴とする請求項２記載の回転入力装置。
【請求項４】
前記遊星歯車を周方向に等角度間隔で複数設けるとともに、それら複数の遊星歯車間に前記カム部及び前記駆動部を配置したことを特徴とする請求項３記載の回転入力装置。
【請求項５】
前記駆動部の周囲には、径方向外方に突設する突設部を有し、前記カム部の両側には、前記突設部の側壁と対向する規制壁を有することを特徴とする請求項３又は４記載の回転入力装置。
【請求項６】
前記制動手段は、磁性材料からなり前記第２回転体と連結されて一体的に回転する摩擦板と該摩擦板を吸引するコイルとを有するソレノイドユニットから構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の回転入力装置。
【請求項７】
前記回転操作部の回転中心から、前記遊星歯車の回転中心、前記第1回転体の前記外歯列と前記遊星歯車との噛合位置、及び、前記第２回転体の前記内歯列と前記遊星歯車との噛合位置までのそれぞれの距離が、前記回転操作部の回転操作に伴い変動するのを吸収する変動吸収手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の回転入力装置。
【請求項８】
前記変動吸収手段は、
前記遊星歯車の中央部に形成された丸孔と、前記遊星歯車支持体に立設され前記丸孔に挿通される歯車軸部において前記遊星歯車支持体の径方向の内方及び外方の少なくとも一方に形成されたカット面とから構成されることを特徴とする請求項７に記載の回転入力装置。
【請求項９】
前記変動吸収手段は、
前記遊星歯車が弾性変形可能な樹脂又はエラストマーから構成されていることを特徴とする請求８に記載の回転入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−７９２９５（Ｐ２０１２−７９２９５Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５１７５（Ｐ２０１１−１９５１７５）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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