多方向入力装置
【課題】 周囲の任意方向に操作される操作部材の操作により各種信号の入力を行う多方向入力装置において、センター復帰手段を小型化し、装置の低背化を図る。
【解決手段】 周囲の任意方向へ操作可能な操作部材５０のセンター復帰手段７０として、操作部材５０が内側を貫通するようにリング状に形成されると共に、同心状態で均等な吸着力が発生するように操作部材５０の軸方向に２段に配置された永久磁石７１，７２を用いる。一方の永久磁石７１をボディ側に固定された固定部材とし、他方の永久磁石７２を操作部材５０と共に移動する可動部材とする。
【解決手段】 周囲の任意方向へ操作可能な操作部材５０のセンター復帰手段７０として、操作部材５０が内側を貫通するようにリング状に形成されると共に、同心状態で均等な吸着力が発生するように操作部材５０の軸方向に２段に配置された永久磁石７１，７２を用いる。一方の永久磁石７１をボディ側に固定された固定部材とし、他方の永久磁石７２を操作部材５０と共に移動する可動部材とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲の任意方向に操作される操作部材の操作により各種信号の入力を行う多方向入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジョイスティックと呼ばれるこの種の多方向入力装置は、通常、周囲の全方向へ傾倒操作可能に支持されたスティック状の操作部材と、直角な２方向へ動作可能に組み合わされ、操作部材の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ運動する１組の動作変換部材と、操作部材を中立位置に自動復帰させるセンター復帰手段と、１組の動作変換部材の各運動量に対応する信号を出力する一組の信号出力手段とを備えている。操作部材の操作性を向上させるために、操作部材にはキートップを取り付ける場合が多い。
【０００３】
センター復帰手段としては通常コイルスプリングが使用されるが、例外的に円板状の永久磁石を使用する提案もなされている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８５２５７号公報
【０００５】
操作部材のセンター復帰手段としてコイルスプリングを使用する多方向入力装置の典型的な構造を図３により説明する。図３に示された多方向入力装置は、ボディの中央部に配置されたスティック状の操作部材１を備えている。操作部材１は、当該部材の下端部に形成された上に凸の球面状の大径部２と、大径部２に当接するようにボディの側に設けられた球面状の受け座３との組合せにより、周囲全方向へ傾動可能に支持されており、その上端部にはキャップ状のキートップ４が取付けられている。
【０００６】
センター復帰手段であるコイルスプリング５は、操作部材１の周囲に圧縮状態で配置されている。このコイルスプリング５は、リング部材６を介してキートップ４を上方へ付勢することにより、操作部材１を中立位置に弾性的に保持している。その保持力に抗して操作部材１を傾動操作すると、その操作方向及び操作量に応じてＸ−Ｙ方向の一組のスライダー７が基板８上で水平方向へ移動し、その操作方向及び操作量が電気信号として出力される。
【０００７】
センター復帰手段としてコイルスプリングは非常に一般的であり、多く使用されているが、このスプリングを効率よく機能させためには、バネ荷重を水平方向へ配分する機構が必要となる。しかし、最近は機器の薄型化に伴い、これに組み込まれる多方向入力装置にも低背化が強く求められるようになってきた。このため、バネ荷重を水平方向へ配分する機構を入力装置内に設けることが難しくなり、十分なセンター復帰精度が得られない問題が生じてきた。
【０００８】
また、低背化に伴ってコイルスプリングの巻き線同士が接近し、操作量によってはコイルスプリングの巻き線同士が干渉し、操作感が悪化する問題も生じてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、低背化を推進した場合にも高いセンター復帰精度を維持でき、同時に優れた操作感も維持することができる多方向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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る多方向入力装置は、周囲の任意方向へ操作可能な操作部材を有しており、該操作部材の操作により各種信号の入力を行う多方向入力装置において、前記操作部材を中立位置に自動復帰させるセンター復帰手段として、前記操作部材が内側を貫通するようにリング状に形成されると共に、同心状態で均等な吸着力が発生するように操作部材の軸方向に２段に配置され、一方が前記操作部材と共に移動する可動部材とされ、他方がボディ側に固定された固定部材とされた一組の磁石、又は磁石と磁性体の組合せを具備している。
【００１１】
本発明に係る多方向入力装置においては、一組の磁石、又は磁石と磁性体の組合せのうちの一方が操作部材と共に移動する可動部材とされ、他方がボディ側に固定された固定部材とされている。また、両部材は、内側を操作部材を貫通するリング状に形成されると共に、同心状態で均等な吸着力が発生するように操作部材の軸方向に２段に配置されている。操作部材の周囲にリング状の部材を２段配置することにより、磁石の外径を大きくすることができるので、コイルスプリングや円板状の磁石組を使用する場合と比べて、装置高を抑制した上で、ストロークを大きくすることができる。
【００１２】
操作部材を中立位置から操作すると、その操作に伴って可動部材が移動し、操作部材を中立位置へ引き戻す磁力が生じる。このため、除荷すると操作部材は中立位置へ自動復帰する。すなわち、装置高を抑制した状態でも、高いセンター復帰精度を維持でき、優れた操作感も維持できるのである。
【００１３】
センター復帰精度及び操作感を更に高めるためには、摺動式のガイド機構を用いるのがよい。具体的には、操作部材をガイドするために、操作部材には摺動方式で円板状の可動ガイド部を軸方向中間部に設け、ボディ側には、前記可動ガイド部を案内し、且つ操作部材の操作を阻害しないように中心部に貫通孔が設けられた摺動方式で環状の固定ガイド部を設ける。
【００１４】
これらのガイド部に関しては更に、可動ガイド部が可動部材の保持部材を兼ね、固定ガイド部は固定部材の保持部材を兼ねる構成が合理的であり、装置の低背化に寄与する。
【００１５】
操作部材は、周囲の任意方向へ傾動操作される傾動式でもよいが、傾動動作と共にスライド動作を行う複動式やスライド動作と共に昇降動作を行う複動式のほうが、水平方向の移動量の確保が容易となり、装置高の抑制に有利となる。また、復帰力の確保が容易となる。操作部材にこれらの複合動作を行わせるために、固定ガイド部及び可動ガイド部の摺動面を外周側へ向かって上又は下に傾斜させるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る多方向入力装置は、一組の磁石、又は磁石と磁性体の組合せのうちの一方を操作部材と共に移動する可動部材とし、他方をボディ側に固定された固定部材とすると共に、両部材をリング状にして操作部材の周囲に２段配置することにより、低背化を推進した場合にも高いセンター復帰精度を維持でき、合わせて優れた操作感も維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る多方向入力装置の縦断面図である。
【００１８】
本実施形態に係る多方向入力装置は、基板１０の上に下ケース２０及び上ケース３０を重ねてロックプレート４０により固定した重ね合せ式のボディと、このボディ内に支持された操作部材５０と、操作部材５０に取付けられたキートップ６０と、操作部材５０のセンター復帰のためにボディ内に組み込まれた磁石方式のセンター復帰手段７０と、操作部材５０の動作を電気信号に変換するためにボディ内に組み込まれた上下一組のスライダー８０Ａ，８０Ｂとを備えている。磁石方式のセンター復帰手段７０は、後で詳しく説明するが、上下一組のリング状永久磁石７１，７２により構成されている。
【００１９】
ボディを構成する下ケース２０は、偏平な角型で底面が開放した樹脂ケースであり、内部に上下一組のスライダー８０Ａ，８０Ｂを移動可能に収容している。下ケース２０の中心部には、操作部材５０が貫通し且つその操作を許容するために円形の貫通孔２１が設けられている。円形の貫通孔２１は下ケース２０の天板部に設けられており、天板部の貫通孔周囲は、操作部材５０を下からガイドする下側の固定ガイド部２２である。固定ガイド部２２のガイド面である上面には、貫通孔２１から離れるにつれて下降する下降傾斜が付与されると共に、直径が異なる複数の環状突起２３が同心円状に形成されている。
【００２０】
下ケース２０に重ねられる上ケース３０は、下ケース２０と同じ平面形状で底面が開放した角型の樹脂ケースであり、内部に磁石固定部材９０を収容している。下ケース２０の天板部には、操作部材５０が貫通し且つその操作を許容するために円形の貫通孔３１が中心部に位置して設けられている。
【００２１】
磁石固定部材９０は、上ケース３０の天板部の裏側に、その天板部に接して配置された本体部９１と、本体部９１の四隅部から下方へ突出した脚状の支持部９２とからなる。本体部９１は、環状に形成された上側の固定ガイド部である。上側の固定ガイド部９１は、下側の下ケース２０との間に所定の隙間をあけて上ケース３０内に収容されており、ここにおける隙間は、四隅部に設けられた脚状の支持部９２により確保されている。
【００２２】
固定ガイド部９１には、上ケース３０の貫通孔３１より大径の貫通孔９３が中心部に位置して設けられている。貫通孔９３の周囲上面には、上ケース３０の天板部との間に上側のリング状永久磁石７１を保持するために、断面Ｌ状の切り込み９４が全周にわたって設けられている。固定ガイド部９１の下面は、下ケース２０に形成された固定ガイド部２２のガイド面である上面と対をなす上側のガイド面である。このガイド面には、中心部の貫通孔９３から離れるにつれて下降する下降傾斜が、環状ガイド部２２の上面に対応して付与されている。また、直径が異なる複数の環状突起９５が同心円状に形成されている。
【００２３】
ロックプレート４０は、下ケース２０の下に重ねられる角板形状の本体部４１と、本体部４１の四辺部からそれぞれ立ち上がったロック部４２とを有している。４つのロック部４２は、上ケース３０の４つの側面に形成された爪部３２に係合することにより、本体部４１と上ケース３０との間に下ケース２０を挟持し、両ケース２０，３０を一体化することによりボディを構成する。
【００２４】
ボディ内の中心部に設けられた操作部材５０は、下ケース２０及び上ケース３０の中心部に貫通して配置されるシャフト状の本体部５１と、本体部５１の軸方向中間部に一体的に形成された円板状の可動ガイド部５２とを有している。シャフト状の本体部５１は、下ケース２０の貫通孔２１、上ケース３０の貫通孔３１及び磁石固定部材９０の貫通孔８３の内側中心部に配置されており、その上部は上ケース３０の上方に突出している。そして、この上部には、ボディの上方に配置された円板状のキートップ６０が同心状に連結されている。
【００２５】
操作部材５０の可動ガイド部５２は、下ケース２０と上ケース３０内の磁石固定部材９０との間に形成された隙間、すなわち、下ケース２０に形成された下側の固定ガイド部２２と、磁石固定部材９０に形成された上側の固定ガイド部９１との間に形成された環状の隙間に外周部が収容されており、より詳しくは、外周部が上側の固定ガイド部９１によって上側から摺動可能に支持されると共に、外周部の周縁部を除く部分が、下側の固定ガイド部２２によって下側から摺動可能に支持されるようになっている。可動ガイド部５２の外周縁部下面には、下側のリング状永久磁石７２を保持するために、断面Ｌ状の切り込み５３が全周にわたって設けられており、下側の固定ガイド部２２は、この切り込み５３より内側の部分を下側から支持する。
【００２６】
上側の固定ガイド部９１の下面、及び下側の固定ガイド部２２の上面は、操作部材５０に設けられた円板状の可動ガイド部５２を周囲全方向へ傾斜させつつスライドさせるために、いずれも外周側へ向かって緩やかに下降傾斜する上に凸の大Ｒ球面に形成されている。
【００２７】
下ケース２０内のスライダー８０Ａ，８０Ｂは、当該ケース内に直角に交差して２段に収容されており、直角な２方向にスライド可能である。上段のスライダー８０Ａは、Ｘ方向にスライド可能な本体部８１，８１を両側に有し、両側の本体部８１，８１をＹ方向の水平な連結部８２により連結した構成になっている。Ｙ方向の水平な連結部８２には、Ｙ方向に延びる角形の長孔８３が設けられており、一方の本体部８１の下面には、下側の基板１０の表面に形成されたＸ方向の抵抗回路に摺接するコンタクト８４が取付けられている。
【００２８】
下段のスライダー８０Ｂは、Ｙ方向にスライド可能な本体部を両側に有し、両側の本体部をＸ方向の水平な連結部８２により連結した構成になっている。Ｘ方向の水平な連結部８２には、Ｘ方向に延びる角形の長孔８３が設けられており、一方の本体部の下面には、下側の基板１０の表面に形成されたＹ方向の抵抗回路に摺接するコンタクトが取付けられている。そして、スライダー８０Ａ，８０Ｂの交差部でそれぞれの長孔８３，８３を前記操作部材５０の本体部５１、特にその下部が貫通している。本体部５１の動作を妨げないために、本体部５１の下端部は、基板１０に設けられた円形の貫通孔１１に挿入されており、ロックプレート４０の本体部４１には非接触である。
【００２９】
磁石方式のセンター復帰手段７０は、同じ直径をもつ上下一組のリング状永久磁石７１，７２により構成されている。上下のリング状永久磁石７１，７２は一方が固定部材、他方が、操作部材５０と共に移動可能な可動部材であり、吸着力が生じる極性に組み合わされている。上側のリング状永久磁石７１は固定部材であって、上ケース３０内の上側の固定ガイド部９１に形成された環状の切り込み９４に嵌合することにより、上ケース３０の天板部と固定ガイド部９１との間に固定されている。可動部材である下側のリング状永久磁石７２は、操作部材５０の可動ガイド部５２に形成された環状の切り込み５３に嵌合しており、操作部材５０と共に移動可能である。
【００３０】
次に、本実施形態に係る多方向入力装置の機能について説明する。
【００３１】
操作部材５０が操作されないとき、即ち外力を受けないときは、上下のリング状永久磁石７１，７２の間に働く吸着力により、リング状永久磁石７１，７２は同心状態を保持する。すなわち、リング状永久磁石７１，７２の同心性が崩れると、両者の間に働く吸着力が周方向で不均一になり、同心状態へ戻ろうとする復元力が生じるのである。
【００３２】
前記復元力に抗してキートップ６０を周方向へ操作すると、操作方向の外力が操作部材５０の上端部に加わる。そうすると、操作部材５０の軸方向中間部に設けられた円板状の可動ガイド部５２が、環状に形成された上側の固定ガイド部９１及び下側の固定ガイド部２２、特に上側の固定ガイド部９１に案内されて、外周側へ傾斜しつつスライド移動する。これにより、操作部材５０のシャフト状の本体部５１も外周側へ傾斜しつつスライド移動する。この動作、特に本体部５１のスライド動作により、上下のスライダー８０Ａ，８０Ｂが水平方向に移動し、各スライダーのコンタクトが基板１０の表面に形成されたＸ方向及びＹ方向の抵抗回路上を摺動する。かくして、操作部材５０の操作方向及び操作量に応じた電気信号が出力される。また、上下のリング状永久磁石７１，７２の同心性が崩れることにより、上下のリング状永久磁石７１，７２の間に磁気的な復元力が発生する。
【００３３】
キートップ６０に付加されている外力を除去する（除荷する）と、前記復元力により上下のリング状永久磁石７１，７２は同心状態に自動復帰する。これにより、操作部材５０も中立位置に自動復帰する。
【００３４】
こうして操作部材５０はセンター復帰を行うが、センター復帰手段７０として用いる上下のリング状永久磁石７１，７２は、操作部材５０のシャフト状の本体部５１の外側に配置されており、スペース効率が高い。しかも、操作部材５０の水平方向のスライド動作が可能になり、シャフト状本体部５１の下部にスライダー７０，８０を係合させることができる。これらのために、装置の低背化が推進され、低背化を推進した場合にあっても高精度なセンター復帰動作が可能となる。
【００３５】
これに加え、固定部材である上側のリング状永久磁石７１がボディ内のセンター位置に固定配置されているために、センター復帰精度が高い。リング状永久磁石７１，７２を用いることにより、動作荷重に異方性のない好操作感が得られる。磁力によりボディ側の上側の固定ガイド部９１と操作部材側の可動ガイド部５２がくっつき合って高さ方向に保持されるために、組み込みのための特別な機構が不要であり、この点からも低背化が推進される。磁石自体の摺動がなく、ボディ側の固定ガイド部９１，２２及び操作部材側の可動ガイド部５２を摺動性のよい材料で構成しておけば、操作性の向上と共に、磨耗に対する高寿命化が可能とある。磁力を高めれば、リング状永久磁石７１，７２の離反距離を大きくすることが可能であり、これにより低背化を阻害することなく操作部材５０の操作量を大きくすることができる。
【００３６】
図２は本発明の別の実施形態に係る多方向入力装置の縦断面図である。
【００３７】
本実施形態に係る多方向入力装置は、センター復帰手段７０として、リング状永久磁石７１と環状磁性体７３との組合せを使用した点が、前述の多方向入力装置とは大きく相違する。また、操作部材５０が水平方向のスライド動作及び垂直方向の昇降動作を行い、傾動動作を行わない点、及びボディ側の固定ガイド部及び操作部材５０の側の可動ガイド部を各１段にし、操作部材５０を垂直保持するための水平板１００をボディ側に設けた点も相違点である。
【００３８】
すなわち、本実施形態に係る多方向入力装置では、環状磁性体７３は例えば鉄板であり、操作部材５０の下端部近傍に一体形成された円板状の可動ガイド部５２の下面に取付けられている。この環状磁性体７３は、前述した下側のリング状永久磁石７２と比べて広幅のリング状に形成されている。これにより、上側のリング状永久磁石７１の磁力を水平方向へ配分することができ、操作部材５０が外周側へ移動した場合も、上側のリング状永久磁石７１との間に効果的な磁力を作用させることができる。
【００３９】
可動ガイド部５２の外周部上面は、外周側へ向かって下方へ傾斜した傾斜面５２ａになっている。可動ガイド部５２の上側に位置するボディ側の固定ガイド部９１では、可動ガイド部５２の外周部上面に対向する外周部下面が、可動ガイド部５２の傾斜面５２ａに対応する傾斜面９１ａになっている。
【００４０】
ボディ内の固定ガイド部９１より上方には、円板状の水平板１００が配置されている。円板状の水平板１００は、周囲全方向へ水平移動が可能であり、より詳しくは、ケース１１０の天板部とケース内の磁石固定部材９０との間に形成された隙間にスライド自在に挿入されている。水平板１００の中心部には、円筒状のガイド部１０１が垂直に設けられており、その内側を操作部材５０のシャフト状の本体部５１が摺動可能に貫通している。これにより、ガイド部１０１は操作部材５０を、その昇降移動を許容しつつ垂直姿勢に保持する。なお、操作部材５０の昇降動作を許容するために、操作部材５０の下端部はケース１１０の底板部から離反している。
【００４１】
他の構成、例えば操作部材５０のシャフト状の本体部５１が貫通する貫通孔がケース１１０の天板部及び固定ガイド部５１に設けられていることなどは前述の実施形態と同じである。
【００４２】
本実施形態に係る多方向入力装置では、上側に配置されたボディ側のリング状永久磁石７１と下側に配置された操作部材側の環状磁性体７３との間に働く吸引力により、操作部材５０はケース１１０の底板部から離反した状態で中立位置に保持されている。この保持力に抗して操作部材５０を外周側へ操作すると、水平板１００は操作部材５０と共に外周側へ移動する。操作部材５０の可動ガイド部５２は、傾斜面５２ａが固定ガイド部９１の傾斜面９１ａに案内されて下降する。
【００４３】
これにより、操作部材５０は操作方向へ水平移動しつつ下方へ変位する。その結果、上側のリング状永久磁石７１と下側の環状磁性体７３との間に働く垂直方向の吸着力が、摺動面である傾斜面９１ａ，５２ａにより水平方向の復元力に転換される。かくして操作部材５０は中立位置へスムーズに自動復帰する。
【００４４】
電気信号を取り出すためのセンサーとして、前述の実施形態では基板の表面に摺接するコンタクトを用いたが、このコンタクト摺接方式に限らず、導電ラバー方式でも磁気センサー方式でもよく、特にそのセンサー方式を限定するものではない。
【００４５】
前述の実施形態では又、磁石固定部材９０をケース内に収容したが、磁石をケースに直接取り付けることもでき、その場合は固定ガイド部９１もケースに一体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る多方向入力装置の縦断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る多方向入力装置の縦断面図である。
【図３】従来の多方向入力装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 基板
２０ 下ケース
２２ 固定ガイド部
３０ 上ケース
４０ ロックプレート
５０ 操作部材
５２ 可動ガイド部
６０ キートップ
７０ センター復帰手段
７１，７２ リング状永久磁石
７３ 環状磁性体
８０Ａ，８０Ｂ スライダー
９０ 磁石固定部材
９１ 固定ガイド部
１００ 水平板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲の任意方向に操作される操作部材の操作により各種信号の入力を行う多方向入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジョイスティックと呼ばれるこの種の多方向入力装置は、通常、周囲の全方向へ傾倒操作可能に支持されたスティック状の操作部材と、直角な２方向へ動作可能に組み合わされ、操作部材の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ運動する１組の動作変換部材と、操作部材を中立位置に自動復帰させるセンター復帰手段と、１組の動作変換部材の各運動量に対応する信号を出力する一組の信号出力手段とを備えている。操作部材の操作性を向上させるために、操作部材にはキートップを取り付ける場合が多い。
【０００３】
センター復帰手段としては通常コイルスプリングが使用されるが、例外的に円板状の永久磁石を使用する提案もなされている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８５２５７号公報
【０００５】
操作部材のセンター復帰手段としてコイルスプリングを使用する多方向入力装置の典型的な構造を図３により説明する。図３に示された多方向入力装置は、ボディの中央部に配置されたスティック状の操作部材１を備えている。操作部材１は、当該部材の下端部に形成された上に凸の球面状の大径部２と、大径部２に当接するようにボディの側に設けられた球面状の受け座３との組合せにより、周囲全方向へ傾動可能に支持されており、その上端部にはキャップ状のキートップ４が取付けられている。
【０００６】
センター復帰手段であるコイルスプリング５は、操作部材１の周囲に圧縮状態で配置されている。このコイルスプリング５は、リング部材６を介してキートップ４を上方へ付勢することにより、操作部材１を中立位置に弾性的に保持している。その保持力に抗して操作部材１を傾動操作すると、その操作方向及び操作量に応じてＸ−Ｙ方向の一組のスライダー７が基板８上で水平方向へ移動し、その操作方向及び操作量が電気信号として出力される。
【０００７】
センター復帰手段としてコイルスプリングは非常に一般的であり、多く使用されているが、このスプリングを効率よく機能させためには、バネ荷重を水平方向へ配分する機構が必要となる。しかし、最近は機器の薄型化に伴い、これに組み込まれる多方向入力装置にも低背化が強く求められるようになってきた。このため、バネ荷重を水平方向へ配分する機構を入力装置内に設けることが難しくなり、十分なセンター復帰精度が得られない問題が生じてきた。
【０００８】
また、低背化に伴ってコイルスプリングの巻き線同士が接近し、操作量によってはコイルスプリングの巻き線同士が干渉し、操作感が悪化する問題も生じてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、低背化を推進した場合にも高いセンター復帰精度を維持でき、同時に優れた操作感も維持することができる多方向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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る多方向入力装置は、周囲の任意方向へ操作可能な操作部材を有しており、該操作部材の操作により各種信号の入力を行う多方向入力装置において、前記操作部材を中立位置に自動復帰させるセンター復帰手段として、前記操作部材が内側を貫通するようにリング状に形成されると共に、同心状態で均等な吸着力が発生するように操作部材の軸方向に２段に配置され、一方が前記操作部材と共に移動する可動部材とされ、他方がボディ側に固定された固定部材とされた一組の磁石、又は磁石と磁性体の組合せを具備している。
【００１１】
本発明に係る多方向入力装置においては、一組の磁石、又は磁石と磁性体の組合せのうちの一方が操作部材と共に移動する可動部材とされ、他方がボディ側に固定された固定部材とされている。また、両部材は、内側を操作部材を貫通するリング状に形成されると共に、同心状態で均等な吸着力が発生するように操作部材の軸方向に２段に配置されている。操作部材の周囲にリング状の部材を２段配置することにより、磁石の外径を大きくすることができるので、コイルスプリングや円板状の磁石組を使用する場合と比べて、装置高を抑制した上で、ストロークを大きくすることができる。
【００１２】
操作部材を中立位置から操作すると、その操作に伴って可動部材が移動し、操作部材を中立位置へ引き戻す磁力が生じる。このため、除荷すると操作部材は中立位置へ自動復帰する。すなわち、装置高を抑制した状態でも、高いセンター復帰精度を維持でき、優れた操作感も維持できるのである。
【００１３】
センター復帰精度及び操作感を更に高めるためには、摺動式のガイド機構を用いるのがよい。具体的には、操作部材をガイドするために、操作部材には摺動方式で円板状の可動ガイド部を軸方向中間部に設け、ボディ側には、前記可動ガイド部を案内し、且つ操作部材の操作を阻害しないように中心部に貫通孔が設けられた摺動方式で環状の固定ガイド部を設ける。
【００１４】
これらのガイド部に関しては更に、可動ガイド部が可動部材の保持部材を兼ね、固定ガイド部は固定部材の保持部材を兼ねる構成が合理的であり、装置の低背化に寄与する。
【００１５】
操作部材は、周囲の任意方向へ傾動操作される傾動式でもよいが、傾動動作と共にスライド動作を行う複動式やスライド動作と共に昇降動作を行う複動式のほうが、水平方向の移動量の確保が容易となり、装置高の抑制に有利となる。また、復帰力の確保が容易となる。操作部材にこれらの複合動作を行わせるために、固定ガイド部及び可動ガイド部の摺動面を外周側へ向かって上又は下に傾斜させるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る多方向入力装置は、一組の磁石、又は磁石と磁性体の組合せのうちの一方を操作部材と共に移動する可動部材とし、他方をボディ側に固定された固定部材とすると共に、両部材をリング状にして操作部材の周囲に２段配置することにより、低背化を推進した場合にも高いセンター復帰精度を維持でき、合わせて優れた操作感も維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る多方向入力装置の縦断面図である。
【００１８】
本実施形態に係る多方向入力装置は、基板１０の上に下ケース２０及び上ケース３０を重ねてロックプレート４０により固定した重ね合せ式のボディと、このボディ内に支持された操作部材５０と、操作部材５０に取付けられたキートップ６０と、操作部材５０のセンター復帰のためにボディ内に組み込まれた磁石方式のセンター復帰手段７０と、操作部材５０の動作を電気信号に変換するためにボディ内に組み込まれた上下一組のスライダー８０Ａ，８０Ｂとを備えている。磁石方式のセンター復帰手段７０は、後で詳しく説明するが、上下一組のリング状永久磁石７１，７２により構成されている。
【００１９】
ボディを構成する下ケース２０は、偏平な角型で底面が開放した樹脂ケースであり、内部に上下一組のスライダー８０Ａ，８０Ｂを移動可能に収容している。下ケース２０の中心部には、操作部材５０が貫通し且つその操作を許容するために円形の貫通孔２１が設けられている。円形の貫通孔２１は下ケース２０の天板部に設けられており、天板部の貫通孔周囲は、操作部材５０を下からガイドする下側の固定ガイド部２２である。固定ガイド部２２のガイド面である上面には、貫通孔２１から離れるにつれて下降する下降傾斜が付与されると共に、直径が異なる複数の環状突起２３が同心円状に形成されている。
【００２０】
下ケース２０に重ねられる上ケース３０は、下ケース２０と同じ平面形状で底面が開放した角型の樹脂ケースであり、内部に磁石固定部材９０を収容している。下ケース２０の天板部には、操作部材５０が貫通し且つその操作を許容するために円形の貫通孔３１が中心部に位置して設けられている。
【００２１】
磁石固定部材９０は、上ケース３０の天板部の裏側に、その天板部に接して配置された本体部９１と、本体部９１の四隅部から下方へ突出した脚状の支持部９２とからなる。本体部９１は、環状に形成された上側の固定ガイド部である。上側の固定ガイド部９１は、下側の下ケース２０との間に所定の隙間をあけて上ケース３０内に収容されており、ここにおける隙間は、四隅部に設けられた脚状の支持部９２により確保されている。
【００２２】
固定ガイド部９１には、上ケース３０の貫通孔３１より大径の貫通孔９３が中心部に位置して設けられている。貫通孔９３の周囲上面には、上ケース３０の天板部との間に上側のリング状永久磁石７１を保持するために、断面Ｌ状の切り込み９４が全周にわたって設けられている。固定ガイド部９１の下面は、下ケース２０に形成された固定ガイド部２２のガイド面である上面と対をなす上側のガイド面である。このガイド面には、中心部の貫通孔９３から離れるにつれて下降する下降傾斜が、環状ガイド部２２の上面に対応して付与されている。また、直径が異なる複数の環状突起９５が同心円状に形成されている。
【００２３】
ロックプレート４０は、下ケース２０の下に重ねられる角板形状の本体部４１と、本体部４１の四辺部からそれぞれ立ち上がったロック部４２とを有している。４つのロック部４２は、上ケース３０の４つの側面に形成された爪部３２に係合することにより、本体部４１と上ケース３０との間に下ケース２０を挟持し、両ケース２０，３０を一体化することによりボディを構成する。
【００２４】
ボディ内の中心部に設けられた操作部材５０は、下ケース２０及び上ケース３０の中心部に貫通して配置されるシャフト状の本体部５１と、本体部５１の軸方向中間部に一体的に形成された円板状の可動ガイド部５２とを有している。シャフト状の本体部５１は、下ケース２０の貫通孔２１、上ケース３０の貫通孔３１及び磁石固定部材９０の貫通孔８３の内側中心部に配置されており、その上部は上ケース３０の上方に突出している。そして、この上部には、ボディの上方に配置された円板状のキートップ６０が同心状に連結されている。
【００２５】
操作部材５０の可動ガイド部５２は、下ケース２０と上ケース３０内の磁石固定部材９０との間に形成された隙間、すなわち、下ケース２０に形成された下側の固定ガイド部２２と、磁石固定部材９０に形成された上側の固定ガイド部９１との間に形成された環状の隙間に外周部が収容されており、より詳しくは、外周部が上側の固定ガイド部９１によって上側から摺動可能に支持されると共に、外周部の周縁部を除く部分が、下側の固定ガイド部２２によって下側から摺動可能に支持されるようになっている。可動ガイド部５２の外周縁部下面には、下側のリング状永久磁石７２を保持するために、断面Ｌ状の切り込み５３が全周にわたって設けられており、下側の固定ガイド部２２は、この切り込み５３より内側の部分を下側から支持する。
【００２６】
上側の固定ガイド部９１の下面、及び下側の固定ガイド部２２の上面は、操作部材５０に設けられた円板状の可動ガイド部５２を周囲全方向へ傾斜させつつスライドさせるために、いずれも外周側へ向かって緩やかに下降傾斜する上に凸の大Ｒ球面に形成されている。
【００２７】
下ケース２０内のスライダー８０Ａ，８０Ｂは、当該ケース内に直角に交差して２段に収容されており、直角な２方向にスライド可能である。上段のスライダー８０Ａは、Ｘ方向にスライド可能な本体部８１，８１を両側に有し、両側の本体部８１，８１をＹ方向の水平な連結部８２により連結した構成になっている。Ｙ方向の水平な連結部８２には、Ｙ方向に延びる角形の長孔８３が設けられており、一方の本体部８１の下面には、下側の基板１０の表面に形成されたＸ方向の抵抗回路に摺接するコンタクト８４が取付けられている。
【００２８】
下段のスライダー８０Ｂは、Ｙ方向にスライド可能な本体部を両側に有し、両側の本体部をＸ方向の水平な連結部８２により連結した構成になっている。Ｘ方向の水平な連結部８２には、Ｘ方向に延びる角形の長孔８３が設けられており、一方の本体部の下面には、下側の基板１０の表面に形成されたＹ方向の抵抗回路に摺接するコンタクトが取付けられている。そして、スライダー８０Ａ，８０Ｂの交差部でそれぞれの長孔８３，８３を前記操作部材５０の本体部５１、特にその下部が貫通している。本体部５１の動作を妨げないために、本体部５１の下端部は、基板１０に設けられた円形の貫通孔１１に挿入されており、ロックプレート４０の本体部４１には非接触である。
【００２９】
磁石方式のセンター復帰手段７０は、同じ直径をもつ上下一組のリング状永久磁石７１，７２により構成されている。上下のリング状永久磁石７１，７２は一方が固定部材、他方が、操作部材５０と共に移動可能な可動部材であり、吸着力が生じる極性に組み合わされている。上側のリング状永久磁石７１は固定部材であって、上ケース３０内の上側の固定ガイド部９１に形成された環状の切り込み９４に嵌合することにより、上ケース３０の天板部と固定ガイド部９１との間に固定されている。可動部材である下側のリング状永久磁石７２は、操作部材５０の可動ガイド部５２に形成された環状の切り込み５３に嵌合しており、操作部材５０と共に移動可能である。
【００３０】
次に、本実施形態に係る多方向入力装置の機能について説明する。
【００３１】
操作部材５０が操作されないとき、即ち外力を受けないときは、上下のリング状永久磁石７１，７２の間に働く吸着力により、リング状永久磁石７１，７２は同心状態を保持する。すなわち、リング状永久磁石７１，７２の同心性が崩れると、両者の間に働く吸着力が周方向で不均一になり、同心状態へ戻ろうとする復元力が生じるのである。
【００３２】
前記復元力に抗してキートップ６０を周方向へ操作すると、操作方向の外力が操作部材５０の上端部に加わる。そうすると、操作部材５０の軸方向中間部に設けられた円板状の可動ガイド部５２が、環状に形成された上側の固定ガイド部９１及び下側の固定ガイド部２２、特に上側の固定ガイド部９１に案内されて、外周側へ傾斜しつつスライド移動する。これにより、操作部材５０のシャフト状の本体部５１も外周側へ傾斜しつつスライド移動する。この動作、特に本体部５１のスライド動作により、上下のスライダー８０Ａ，８０Ｂが水平方向に移動し、各スライダーのコンタクトが基板１０の表面に形成されたＸ方向及びＹ方向の抵抗回路上を摺動する。かくして、操作部材５０の操作方向及び操作量に応じた電気信号が出力される。また、上下のリング状永久磁石７１，７２の同心性が崩れることにより、上下のリング状永久磁石７１，７２の間に磁気的な復元力が発生する。
【００３３】
キートップ６０に付加されている外力を除去する（除荷する）と、前記復元力により上下のリング状永久磁石７１，７２は同心状態に自動復帰する。これにより、操作部材５０も中立位置に自動復帰する。
【００３４】
こうして操作部材５０はセンター復帰を行うが、センター復帰手段７０として用いる上下のリング状永久磁石７１，７２は、操作部材５０のシャフト状の本体部５１の外側に配置されており、スペース効率が高い。しかも、操作部材５０の水平方向のスライド動作が可能になり、シャフト状本体部５１の下部にスライダー７０，８０を係合させることができる。これらのために、装置の低背化が推進され、低背化を推進した場合にあっても高精度なセンター復帰動作が可能となる。
【００３５】
これに加え、固定部材である上側のリング状永久磁石７１がボディ内のセンター位置に固定配置されているために、センター復帰精度が高い。リング状永久磁石７１，７２を用いることにより、動作荷重に異方性のない好操作感が得られる。磁力によりボディ側の上側の固定ガイド部９１と操作部材側の可動ガイド部５２がくっつき合って高さ方向に保持されるために、組み込みのための特別な機構が不要であり、この点からも低背化が推進される。磁石自体の摺動がなく、ボディ側の固定ガイド部９１，２２及び操作部材側の可動ガイド部５２を摺動性のよい材料で構成しておけば、操作性の向上と共に、磨耗に対する高寿命化が可能とある。磁力を高めれば、リング状永久磁石７１，７２の離反距離を大きくすることが可能であり、これにより低背化を阻害することなく操作部材５０の操作量を大きくすることができる。
【００３６】
図２は本発明の別の実施形態に係る多方向入力装置の縦断面図である。
【００３７】
本実施形態に係る多方向入力装置は、センター復帰手段７０として、リング状永久磁石７１と環状磁性体７３との組合せを使用した点が、前述の多方向入力装置とは大きく相違する。また、操作部材５０が水平方向のスライド動作及び垂直方向の昇降動作を行い、傾動動作を行わない点、及びボディ側の固定ガイド部及び操作部材５０の側の可動ガイド部を各１段にし、操作部材５０を垂直保持するための水平板１００をボディ側に設けた点も相違点である。
【００３８】
すなわち、本実施形態に係る多方向入力装置では、環状磁性体７３は例えば鉄板であり、操作部材５０の下端部近傍に一体形成された円板状の可動ガイド部５２の下面に取付けられている。この環状磁性体７３は、前述した下側のリング状永久磁石７２と比べて広幅のリング状に形成されている。これにより、上側のリング状永久磁石７１の磁力を水平方向へ配分することができ、操作部材５０が外周側へ移動した場合も、上側のリング状永久磁石７１との間に効果的な磁力を作用させることができる。
【００３９】
可動ガイド部５２の外周部上面は、外周側へ向かって下方へ傾斜した傾斜面５２ａになっている。可動ガイド部５２の上側に位置するボディ側の固定ガイド部９１では、可動ガイド部５２の外周部上面に対向する外周部下面が、可動ガイド部５２の傾斜面５２ａに対応する傾斜面９１ａになっている。
【００４０】
ボディ内の固定ガイド部９１より上方には、円板状の水平板１００が配置されている。円板状の水平板１００は、周囲全方向へ水平移動が可能であり、より詳しくは、ケース１１０の天板部とケース内の磁石固定部材９０との間に形成された隙間にスライド自在に挿入されている。水平板１００の中心部には、円筒状のガイド部１０１が垂直に設けられており、その内側を操作部材５０のシャフト状の本体部５１が摺動可能に貫通している。これにより、ガイド部１０１は操作部材５０を、その昇降移動を許容しつつ垂直姿勢に保持する。なお、操作部材５０の昇降動作を許容するために、操作部材５０の下端部はケース１１０の底板部から離反している。
【００４１】
他の構成、例えば操作部材５０のシャフト状の本体部５１が貫通する貫通孔がケース１１０の天板部及び固定ガイド部５１に設けられていることなどは前述の実施形態と同じである。
【００４２】
本実施形態に係る多方向入力装置では、上側に配置されたボディ側のリング状永久磁石７１と下側に配置された操作部材側の環状磁性体７３との間に働く吸引力により、操作部材５０はケース１１０の底板部から離反した状態で中立位置に保持されている。この保持力に抗して操作部材５０を外周側へ操作すると、水平板１００は操作部材５０と共に外周側へ移動する。操作部材５０の可動ガイド部５２は、傾斜面５２ａが固定ガイド部９１の傾斜面９１ａに案内されて下降する。
【００４３】
これにより、操作部材５０は操作方向へ水平移動しつつ下方へ変位する。その結果、上側のリング状永久磁石７１と下側の環状磁性体７３との間に働く垂直方向の吸着力が、摺動面である傾斜面９１ａ，５２ａにより水平方向の復元力に転換される。かくして操作部材５０は中立位置へスムーズに自動復帰する。
【００４４】
電気信号を取り出すためのセンサーとして、前述の実施形態では基板の表面に摺接するコンタクトを用いたが、このコンタクト摺接方式に限らず、導電ラバー方式でも磁気センサー方式でもよく、特にそのセンサー方式を限定するものではない。
【００４５】
前述の実施形態では又、磁石固定部材９０をケース内に収容したが、磁石をケースに直接取り付けることもでき、その場合は固定ガイド部９１もケースに一体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る多方向入力装置の縦断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る多方向入力装置の縦断面図である。
【図３】従来の多方向入力装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 基板
２０ 下ケース
２２ 固定ガイド部
３０ 上ケース
４０ ロックプレート
５０ 操作部材
５２ 可動ガイド部
６０ キートップ
７０ センター復帰手段
７１，７２ リング状永久磁石
７３ 環状磁性体
８０Ａ，８０Ｂ スライダー
９０ 磁石固定部材
９１ 固定ガイド部
１００ 水平板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の任意方向へ操作可能な操作部材を有しており、該操作部材の操作により各種信号の入力を行う多方向入力装置において、前記操作部材を中立位置に自動復帰させるセンター復帰手段として、前記操作部材が内側を貫通するようにリング状に形成されると共に操作部材の軸方向に２段に配置され、一方が前記操作部材と共に移動する可動部材とされ、他方がボディ側に固定された固定部材とされた一組の磁石、又は磁石と磁性体の組合せを具備することを特徴とする多方向入力装置。
【請求項２】
前記操作部材をガイドするために、操作部材は摺動方式で円板状の可動ガイド部を軸方向中間部に有する一方、前記ボディ側は、前記可動ガイド部を案内し、且つ前記操作部材の操作を阻害しないように中心部に貫通孔が設けられた摺動方式で環状の固定ガイド部を有する請求項１に記載の多方向入力装置。
【請求項３】
前記可動ガイド部は前記可動部材の保持部材を兼ね、前記固定ガイド部は前記固定部材の保持部材を兼ねる請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項４】
前記操作部材は、傾動動作と共に水平方向のスライド動作を行う複動式、又は水平方向のスライド動作と共に垂直方向の昇降動作を行う複動式である請求項１に記載の多方向入力装置。
【請求項１】
周囲の任意方向へ操作可能な操作部材を有しており、該操作部材の操作により各種信号の入力を行う多方向入力装置において、前記操作部材を中立位置に自動復帰させるセンター復帰手段として、前記操作部材が内側を貫通するようにリング状に形成されると共に操作部材の軸方向に２段に配置され、一方が前記操作部材と共に移動する可動部材とされ、他方がボディ側に固定された固定部材とされた一組の磁石、又は磁石と磁性体の組合せを具備することを特徴とする多方向入力装置。
【請求項２】
前記操作部材をガイドするために、操作部材は摺動方式で円板状の可動ガイド部を軸方向中間部に有する一方、前記ボディ側は、前記可動ガイド部を案内し、且つ前記操作部材の操作を阻害しないように中心部に貫通孔が設けられた摺動方式で環状の固定ガイド部を有する請求項１に記載の多方向入力装置。
【請求項３】
前記可動ガイド部は前記可動部材の保持部材を兼ね、前記固定ガイド部は前記固定部材の保持部材を兼ねる請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項４】
前記操作部材は、傾動動作と共に水平方向のスライド動作を行う複動式、又は水平方向のスライド動作と共に垂直方向の昇降動作を行う複動式である請求項１に記載の多方向入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２９４２７１（Ｐ２００６−２９４２７１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０９１８６（Ｐ２００５−１０９１８６）
【出願日】平成１７年４月５日（２００５．４．５）
【出願人】（０００１９４９１８）ホシデン株式会社 (527)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月５日（２００５．４．５）
【出願人】（０００１９４９１８）ホシデン株式会社 (527)
【Ｆターム（参考）】
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