多方向入力装置
【課題】簡易な構成でありながら、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性を向上させることが可能な多方向入力装置を提供する。
【解決手段】本発明の多方向入力装置は、支持部を含む第１ケースと凹曲面状の内面を含む第２ケースと第１ケースの支持部に当接され第２ケースの内面に当接された状態で回動可能な回動部と回動部に設けられた操作部と、回動部に押し付けられて操作部を中立位置へ復帰させる連動部材とを有する。連動部材と連動部材とに、これらの間で、操作部の軸心回りの回転が生じることを抑制するための第１回転抑圧機構が設けられ、第１ケースと連動部材とに、これらの間で、操作部の軸心回りの回転が生じることを抑制するための第２回転抑圧機構が設けられる。
【解決手段】本発明の多方向入力装置は、支持部を含む第１ケースと凹曲面状の内面を含む第２ケースと第１ケースの支持部に当接され第２ケースの内面に当接された状態で回動可能な回動部と回動部に設けられた操作部と、回動部に押し付けられて操作部を中立位置へ復帰させる連動部材とを有する。連動部材と連動部材とに、これらの間で、操作部の軸心回りの回転が生じることを抑制するための第１回転抑圧機構が設けられ、第１ケースと連動部材とに、これらの間で、操作部の軸心回りの回転が生じることを抑制するための第２回転抑圧機構が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多方向入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０Ａ、図１０Ｂは、特許文献１に開示された従来のジョイスティック３００の構成を説明するための断面図である。なお、図１０Ｂは、図１０Ａの１０Ｂ-１０Ｂ断面図である。
【０００３】
特許文献１に開示された従来のジョイスティック３００では、ケース３３７の正面及び背面の側壁３３７Ｃ、３３７Ｄ（図１０Ｂ）に、操作部３３６のＸ方向（図１０Ａの両側面方向）への傾動及びその規制を行うための連動部材３５０が支持されている。また、ケース３３７の両側面の側壁３３７Ａ、３３７Ｂ（図１０Ａ）に、操作部３３６のＹ方向（図１０Ａの正面及び背面方向）への傾動及びその規制を行うための連動部材３５０が支持されている。操作部３３６のＸ方向への傾動は、連動部材３５０が含む回転軸を中心として行われ、操作部３３６のＹ方向への傾動は、連動部材３４５が含む回転軸を中心として行われる。また、操作部３３６を中立位置へ復帰させるためのバネ３６２が設けられている。外力によってバネ３６２が傾動すると、連動部材３６３がバネ３６２を縮める方向に移動する。その後、操作部３３６への外力が解除されると、バネ３６２の弾性力によって操作部３３６が中立位置に復帰する。
【０００４】
図１１は、特許文献２に開示された従来のジョイスティック４００の構成を説明するための部分断面図である。
【０００５】
特許文献２に開示された従来のジョイスティック４００では、中空フランジ状のケース４０１の中心軸P上に、こま形自在継手４０２が固定されている。こま形自在継手４０２は、球面４０３ａを有する滑性の軸受け皿４０３と、この軸受け皿４０３の球面４０３ａに当接する球状部４０４とを有する。なお、軸受け皿４０３は、図１１のＶ方向に分割可能なリング状部材から構成されている。球状部４０４にはＶ方向の両方向に伸びた軸４０５，４０６が設けられている。ケース４０１の外部に露出した軸４０５の端部にはつまみ４０７が設けられ、ケース４０１内に伸びた軸４０６の端部には円柱状の永久磁石４０８（発磁体）が軸４０６と同軸に設けられている。また、ケース４０１内部にはセンサ４１２が設けられ、これによって永久磁石４０８の位置を検出する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７５６６５号公報
【特許文献２】特開平６−１６１６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の構成では、操作部３３６のＸ方向への傾動及びその規制を行うための連動部材３５０とＹ方向への傾動及びその規制を行うための連動部材３５０とがそれぞれ必要となるため、部品点数が多くなって構成も複雑となる。
【０００８】
一方、特許文献２の構成では、簡易な構成でありながら、つまみ４０７を備えた軸４０５（操作部）の全方向への傾動が可能となっている。しかしながら、特許文献２の構成は、操作部が軸回りに回転してしまうことを抑制するための構造を備えていない。このように操作部の軸回りの回転を自由に許す構造では、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性が低下する場合がある。例えば、図１２Ａに例示するように、製造誤差などから、永久磁石４０８が軸４０６に対して傾いた状態で取り付けられる場合がある。このような場合に操作部が軸回りに回転すると、操作部が傾動していないにもかかわらず、図１２Ｃ−１２Ｆに例示するように、センサ４１２に対する永久磁石４０８の端面４０８ａの位置が変動する。これは、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性の低下につながる。同様なことは、図１２Ｂに例示するように永久磁石４０８の着磁に偏りがある場合などにも生じる。また、このような問題は、上述の軸回りの回転によって生じる操作部の傾動方向の検出誤差に基づくものであり、操作部の傾動方向の検出方法にかかわらず発生する。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でありながら、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性を向上させることが可能な多方向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】
【００１０】
本発明では上記課題を解決するために、突設された支持部を含む第１ケースと、凹曲面状の内面を含み、当該内面側から外部側へ貫通する貫通孔が設けられ、第１ケースに対する相対位置が一定の第２ケースと、第１ケースの支持部に揺動自在に当接される凹曲面状の凹摺接面と第２ケースの内面に摺動自在に当接される凸曲面状の凸摺接面とを含み、凹摺接面が第１ケースの支持部に当接され凸摺接面が第２ケースの内面に当接された状態で回動可能な回動部と、回動部の凸摺接面側に設けられ、貫通孔側に配置される操作部と、操作部の傾倒を検出する検出部と、与えられた弾性力によって回動部の第１ケース側の領域である押圧部に押し付けられ、操作部を中立位置へ復帰させる連動部材と、を有し、連動部材に対向する押圧部の第１位置と押圧部に対向する連動部材の第２位置とには、連動部材に対して回動部が操作部の軸心回りに回転することを抑制するための第１回転抑制機構が設けられ、連動部材に対向する第１ケース又は第２ケースの第３位置と第１ケース又は第２ケースに対向する連動部材の第４位置とには、第１ケース又は第２ケースに対して連動部材が操作部の軸心回りに回転することを抑制するための第２回転抑圧機構が設けられている多方向入力装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、凹摺接面が第１ケースの支持部に当接され、凸摺接面が第２ケースの内面に当接された状態で回動可能な回動部が用いられることで、簡単な構成でありながら多方向入力可能な多方向入力装置が実現される。また、第１回転抑制機構によって回動部が連動部材に対して操作部の軸回りに回転することが抑制され、第２回転抑制機構によって連動部材が第１ケース又は第２ケースに対して回転することが抑制される。その結果、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性を向上させることができる。以上より、本発明では、簡易な構成でありながら、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態の多方向入力装置の分解斜視図である。
【図２】図２は、実施形態の多方向入力装置の分解斜視図である。
【図３】図３Ａは、実施形態の多方向入力装置の平面図であり、図３Ｂは、実施形態の多方向入力装置の正面図である。
【図４】図４は図３Ａの４-４断面図である。
【図５】図５Ａは、操作部材と連動部材との結合状態を説明するための正面図であり、図５Ｂは、図５ＡのIVB部分の拡大図である。
【図６】図６は、図３Ｂの６-６断面図である。
【図７】図７は、操作部１２１が傾動した状態を説明するための図３Ａの７-７断面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、変形例を説明するための図である。ここで、図８Ｂは、図８Ａの図８Ｂ部分の拡大図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、変形例を説明するための図である。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、特許文献１に開示された従来のジョイスティックの構成を説明するための断面図である。
【図１１】図１１は、特許文献２に開示された従来のジョイスティックの構成を説明するための部分断面図である。
【図１２】図１２Ａは、永久磁石が軸に対して傾いた状態で取り付けられた状態を説明するための断面図である。図１２Ｂは、永久磁石の着磁精度に偏りがある状態を説明するための概念図である。図１２Ｃ−図１２Ｆは、軸回りの回転によって永久磁石の端面の位置が変動する様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
＜構成＞
図１、図２及び図４に例示するように、本形態の多方向入力装置１００は、ケース１１０（第２ケース）と、操作部１２１及び回動部１２２を含む操作部材１２０と、連動部材１３０と、バネ１４０と、ケース１５０（第１ケース）と、基準部材１６０と、検出部材１７０とを有する。
【００１５】
［ケース１５０（第１ケース）］
図１、図２及び図４に例示するように、本形態のケース１５０（第１ケース）は、中央付近に貫通孔１５２ａが設けられた略板状の基部１５２と、当該基部１５２の板面中央付近に略垂直に突設された円筒状の支持部１５１とを含む。この例における基部１５２の支持部１５１の周囲には、支持部１５１の周囲を囲む溝１５３が設けられている。また、この例の場合、円筒状に形成された支持部１５１の先端の外周側縁部には、その中心軸側から外周側に向かって傾斜又は湾曲した面取り形状部１５１ａが設けられている。なお、「面取形状」は、その形状のみを特定するための用語であり、その形状を得るための製造方法や加工方法を限定するものではない。また、ケース１５０の材質には限定はなく、例えば、金属や樹脂などを用いることができる。
【００１６】
［ケース１１０（第２ケース）］
図１、図２及び図４に例示するように、本形態のケース１１０（第２ケース）は、凹曲面状（本形態では凹球面状）の内面１１３を含み、当該内面１１３側から外部側へ貫通する貫通孔１１１が設けられた部材である。この例のケース１１０は、一端の開口部１１１ａの径が絞り込まれた貫通孔１１１を持つ筒状の部材である。この例場合、内面１１３は、貫通孔１１１の中心軸と同軸な円筒内周側面１１４と、それよりも内径が絞り込まれた貫通孔１１１の開口部１１１ａと、の間の領域に環状に形成されている。また、円筒内周側面１１４（第３位置）には、貫通孔１１１の中心軸に沿った方向に形成された１つの溝である凹部１１２が設けられている。ここで、円筒内周側面１１４で囲まれた領域の内径は、ほぼ同一とされている。
【００１７】
ケース１１０は、内面１１３をケース１５０の支持部１５１の外周側に向け、内面１１３が支持部１５１の面取り形状部１５１ａ側に対向配置された状態で、ケース１５０に直接的又は間接的に固定されている（すなわち、ケース１５０に対するケース１１０の相対位置は一定）。この際、貫通孔１１１と支持部１５１とが略同軸に配置され、凹部１１２が支持部１５１の中心軸に沿った溝として配置される。また、ケース１１０の材質には限定はなく、例えば、金属や樹脂などを用いることができる。
【００１８】
［操作部材１２０］
図１、図２及び図４に例示するように、本形態の操作部材１２０は、操作部１２１と回動部１２２と突起部１２３とを含む。
【００１９】
本形態の回動部１２２は、ケース１５０の支持部１５１の面取り形状部１５１ａに揺動自在に当接される凹曲面状（本形態では凹球面状）の凹摺接面１２２ｄと、ケース１１０の内面１１３に摺動自在に当接される凸曲面状（本形態では凸球面状）の凸摺接面１２２ｃとを含む。回動部１２２は、凹摺接面１２２ｄがケース１５０の支持部１５１の面取り形状部１５１ａに当接され、凸摺接面１２２ｃがケース１１０の内面１１３に当接された状態で、内面１１３に沿った回動が可能である。なお、本形態の回動部１２２は、ドーム状（言い換えると、中が空洞の半球状）に形成された部材である。また、凸摺接面１２２ｃを含む仮想的な球と凹摺接面１２２ｄを含む仮想的な球とは中心点が共通の球であり、凸摺接面１２２ｃを含む仮想的な球の半径は、凹摺接面１２２ｄを含む仮想的な球の半径よりも大きい。本形態の回動部１２２は、好ましくは、凸摺接面１２２ｃを含む仮想的な球の中心を通る仮想的な直線に対して略線対称に構成される。
【００２０】
回動部１２２のケース１５０側の領域である押圧部１２２ｂには、複数の凸部１２２ａが設けられている。本形態の押圧部１２２ｂは、回動部１２２のケース１５０側端部に位置する当該ケース１５０側を向いた環状の端部である。言い換えると、本形態の押圧部１２２ｂは凸摺接面１２２ｃの反対側の領域であって、回動部１２２の回動中心から離れた領域である。押圧部１２２ｂの所定の位置（第１位置）には、例えば、複数の凸部１２２ａが環状に突設されている。例えば、複数の凸部１２２ａは、ケース１５０側に向かって突設され、互いに略等間隔で環状（操作部１２１を通る仮想的な直線を中心とした周上）に配置されている。
【００２１】
操作部１２１は、回動部１２２の凸摺接面１２２ｃ側の面に設けられ、ケース１１０の貫通孔１１１側に配置される。本形態の操作部１２１は、例えば、回動部１２２の凸摺接面１２２ｃ側の面に突設された柱状の部位であり、少なくともその一部が貫通孔１１１の外部に配置されている。本形態の操作部１２１は、例えば、凸摺接面１２２ｃを含む仮想的な球の中心を通る仮想的な直線に沿って、凸摺接面１２２ｃ側の面から外側に向かって伸びた部材である。例えば、本形態の操作部１２１は、回動部１２２の回動中心を通る仮想的な直線に沿って、凸摺接面１２２ｃ側の面の略法線方向に、凸摺接面１２２ｃ側の面から外側に向かって突起した部材である。
【００２２】
突起部１２３は、回動部１２２の凹摺接面１２２ｄ側の面に設けられた部位である。本形態の突起部１２３は、例えば、回動部１２２の凹摺接面１２２ｄ側の面から内側に向かって突設された柱状の部位であり、凹摺接面１２２ｄを含む仮想的な球の中心を通る仮想的な直線に沿って、当該仮想的な球の中心に向かって伸びる。本形態の場合、突起部１２３の先端側の一部が、円筒状の支持部１５１の内周側に配置される。なお、本形態の操作部材１２０は一体に構成された部材であり、例えば、金属や樹脂などの材料によって構成されている。
【００２３】
［バネ１４０］
図４に例示するように、本形態のバネ１４０はコイル状の圧縮バネであり、その内径はケース１５０に突設された円筒状の支持部１５１の外径よりも大きい。バネ１４０の内周側には、支持部１５１が配置され、バネ１４０の一端は支持部１５１の周囲の溝１５３内に収容される。これにより、バネ１４０は、ケース１５０の溝１５３内の底部１５３ａを支点として支持部１５１の延長方向（すなわち貫通孔１１１の中心軸に沿った方向）に沿って伸縮可能とされる。
【００２４】
［連動部材１３０］
図１、図２及び図４に例示するように、本形態のバネ１４０の他端（ケース１１０側の端部）には、バネ１４０の内径よりも外径が大きな略リング状の連動部材１３０が配置される。連動部材１３０のバネ１４０側を向く面には、支持部１５１の外径よりも内径が大きく、バネ１４０の内径よりも外径が小さい円筒部１３４が突設される。図４に例示するように、円筒部１３４はその内周が支持部１５１の外周側に配置され、その外周がバネ１４０の内周側に配置される。また、連動部材１３０のケース１１０の内面１１３側を向く凹部形成面１３３側には、回動部１２２の押圧部１２２ｂ側が配置される。凹部形成面１３３側の所定の位置（第２位置）には、複数の凹部１３１が設けられている。ここで、複数の凹部１３１は、それぞれ、回動部１２２の押圧部１２２ｂに設けられた複数の凸部１２２ａに対向する位置に設けられている。この例の複数の凹部１３１は、互いに略等間隔で環状に設けられている。連動部材１３０の凹部形成面１３３側は、バネ１４０から与えられた弾性力によって回動部１２２の押圧部１２２ｂ側に押し付けられる。これにより、押圧部１２２ｂの各凸部１２２ａが凹部形成面１３３の各凹部内に配置される（図５Ａ及び図５Ｂ）。なお、連動部材１３０の凹部形成面１３３側が回動部１２２の押圧部１２２ｂ側に押し付けられた際、押圧部１２２ｂの各凸部１２２ａが凹部形成面１３３の各凹部１３１内にスムーズに挿入されるように、各凸部１２２ａの先端部の角が面取り形状とされているか、凹部１３１の入り口部分がテーパー状に形成されていることが望ましい。そして、少なくとも一部の凸部１２２ａが何れかの凹部１３１内に挿入されることで、連動部材１３０に対して回動部１２２が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制できる。すなわち、凸部１２２ａと凹部１３１との組み合わせは、連動部材１３０に対して回動部１２２が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制するための第１回転抑制機構に相当する。なお、操作部１２１がどの方向に傾動したとしても、少なくとも一部の凸部１２２ａが必ず凹部１３１内に配置される状態となることが望ましい。例えば、凸部１２２ａや凹部１３１がそれぞれ略等間隔で環状に配置される場合、凸部１２２ａや凹部１３１はそれぞれ３個以上設けられることが望ましい。また、操作部１２１がどの方向に傾動したとしても、少なくとも一部の凸部１２２ａが必ず凹部１３１内に配置される状態となるのであれば、凸部１２２ａや凹部１３１がそれぞれ２個ずつ設けられていてもよい。また、操作部１２１がどの方向に傾動したとしても、すべての凸部１２２ａが凹部１３１の外部に配置される状態とならないのであれば、凸部１２２ａや凹部１３１がそれぞれ等間隔に配置されていなくてもよい。
【００２５】
連動部材１３０の外周側面（第４位置）には、そこから外側方向に（連動部材１３０の中心から外周へ向かう方向に）突起した凸部１３２が突設されている。凸部１３２は、前述したケース１１０の円筒内周側面１１４に設けられた凹部１１２内に配置される（図４及び図６）。これにより、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる（図６）。よって、凸部１３２と凹部１１２との組は、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制するための第２回転抑圧機構に相当する。なお、後述のように、連動部材１３０は、操作部１２１の傾動に応じ、支持部１５１の延長方向（すなわち貫通孔１１１の中心軸に沿った方向）に沿ってスライドする。この場合でも、貫通孔１１１の中心軸に沿った溝である凹部１１２の長さが十分であれば、操作部１２１の傾動を妨げることはない。また、操作部１２１の軸心回りに回転する方向は、貫通孔１１１の中心軸に沿った溝である凹部１１２と略垂直である。そのため、連動部材１３０が操作部１２１の傾動に応じて連動部材１３０がスライドしても、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる。
【００２６】
［基準部材１６０］
図４に例示するように、回動部１２２の突起部１２３に定められた基準点には、基準部材１６０が取り付けられている。本形態の場合、突起部１２３の先端部が基準点とされ、永久磁石が基準部材１６０とされている。例えば、回動部１２２の突起部１２３には凹部が設けられ、この凹部内に基準部材１６０である永久磁石が固着されている。
【００２７】
［検出部材１７０］
図１、図２及び図４に例示するように、ケース１５０の支持部１５１の内部には、１２１操作部の傾動を検出するための検出部材１７０が設けられている。本形態の検出部材１７０は、通過する磁界の方向を示す信号を出力するセンサＩＣ１７１と、センサＩＣ１７１が実装された実装基板１７２と、信号の出力端子１７３とを含む。なお、センサＩＣ１７１の一例は、センサＩＣ１７１内の複数のホール素子又は磁気抵抗素子（検出部）の信号を演算処理してセンサＩＣ１７１を通過する磁界の方向を２つの信号として出力する素子である。このようなセンサＩＣ１７１の具体例は、Melexis社のMLX90333などである。検出部材１７０は、回動部１２２の突起部１２３に設けられた基準部材１６０である永久磁石からの磁界の方向を検出することで、操作部１２１の傾動を検出できる。
【００２８】
＜製造方法＞
本形態の多方向入力装置１００は、例えば、以下のように製造される。
【００２９】
(1)上述のようにケース１５０の支持部１５１の内周側に検出部材１７０を固着する。
【００３０】
(2)上述のようにバネ１４０をケース１５０の支持部１５１に取り付ける。
【００３１】
(3)上述のように連動部材１３０を支持部１５１及びバネ１４０に取り付ける。
【００３２】
(4)連動部材１３０の凹部形成面１３３側に、基準部材１６０が固着された回動部１２２の押圧部１２２ｂ側を配置し、凹部形成面１３３側の複数の凹部１３１に、押圧部１２２ｂ側の複数の凸部１２２ａをそれぞれ嵌合させる。
【００３３】
(5)連動部材１３０の外周側面の凸部１３２をケース１１０の円筒内周側面１１４の凹部１１２内に配置し、操作部１２１の少なくとも一部をケース１１０の開口部１１１ａから外部に突出させた状態で、ケース１１０をケース１５０に熱カシメする。
【００３４】
＜動作＞
次に、本形態の多方向入力装置１００の動作を説明する。
【００３５】
前述のように回動部１２２は、凹摺接面１２２ｄがケース１５０の支持部１５１に当接され、凸摺接面１２２ｃがケース１１０の内面１１３に当接された状態で回動可能である。また、前述のように、回動部１２２の環状の押圧部１２２ｂには、バネ１４０からの弾性力が与えられた連動部材１３０が押し当てられる。操作部１２１に外力が与えられていない場合、回動部１２２は、連動部材１３０から与えられた力と、ケース１１０の内面１１３やケース１５０の支持部１５１からの反力との均衡がとれた位置に配置される（図４）。この位置が操作部１２１及び回動部１２２を中立位置である。
【００３６】
この状態で操作部１２１を軸回りに回転させた場合であっても、回動部１２２の凸部１２２ａが連動部材１３０の凹部１３１内に挿入されているため、連動部材１３０に対して回動部１２２が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。さらに、連動部材１３０の凸部１３２がケース１１０の凹部１１２内に配置されることで、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。その結果、ケース１１０に対して操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる。
【００３７】
一方、操作部１２１に外力が与えられて操作部１２１が傾動すると、それに伴って回動部１２２が回動し、連動部材１３０が支持部１５１に沿ってケース１５０側にシフトし、バネ１４０を圧縮する（図７）。この状態では、回動部１２２の一部の凸部１２２ａ（例えば、図７のＡ１部）は連動部材１３０の凹部１３１の外部に配置されるが、一部の凸部１２２ａ（例えば、図７のＡ２部）は連動部材１３０の凹部１３１内に配置される。操作部１２１の傾動方向とその傾動角度は、検出部材１７０によって基準部材１６０である永久磁石からの磁界の方向として検出され、その検出結果を表す信号が出力される。
【００３８】
この状態で操作部１２１を軸回りに回転させた場合であっても、一部の凸部１２２ａが凹部１３１内に挿入されているため、連動部材１３０に対して回動部１２２が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。さらに、連動部材１３０の凸部１３２がケース１１０の凹部１１２内に配置されることで、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。その結果、ケース１１０に対して操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。このように、回動部１２２に複数の凸部１２２ａが設けられ、連動部材１３０に複数の凹部１１２が設けられることで、操作部１２１が傾動した場合であっても、ケース１１０に対して操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる。特に、操作部１２１がどの方向に傾動した場合であっても、少なくとも一部の凸部１２２ａが必ず凹部１３１内に配置される状態となるように凸部１２２ａや凹部１３１が形成されている場合には、操作部１２１がどの方向に傾動した場合であっても、ケース１１０に対して操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる。
【００３９】
さらに、操作部１２１に与えられていた外力が開放された場合、操作部１２１及び回動部１２２が、連動部材１３０から与えられた力とケース１１０の内面１１３やケース１５０の支持部１５１からの反力との均衡がとれた中立位置に復帰する。
【００４０】
以上のように、本形態の多方向入力装置１００では、簡単な構成でありながら、外力によって操作部１２１を任意の方向に傾動させることができ、その傾動方向と傾動角度を検出でき、さらに、操作部１２１への外力が開放されることで操作部１２１を中立位置に復帰させることができる。さらに、本形態の多方向入力装置１００では、操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できるため、基準部材１６０や検出部材１７０の取り付け位置に誤差があったり、基準部材１６０の着磁に偏りがあったりした場合であっても、操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することに起因して、操作部１２１の傾動方向の検出結果がばらつくことを抑制できる。
【００４１】
＜変形例＞
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。
【００４２】
例えば、上述の実施形態では、操作部材１２０の回動部１２２における押圧部１２２ｂの所定の位置（第１位置）に複数の凸部１２２ａが設けられ、連動部材１３０における凹部形成面１３３の所定の位置（第２位置）に複数の凹部１３１が設けられ、これらが第１回転抑制機構を構成していた。しかし、操作部材１２０及び連動部材１３０の代わりに、図８Ａ及び図８Ｂに例示するような操作部材２２０及び連動部材２３０が用いられてもよい。なお、操作部材２２０は、操作部材１２０の回動部１２２を回動部２２２に置換した構成である。図８Ａ及び図８Ｂに例示する変形例では、操作部材２２０の回動部２２２における押圧部２２２ｂの所定の位置（第１位置）に複数の凹部２２２ａが設けられ、連動部材２３０における凸部形成面２３３の所定の位置（第２位置）に複数の凸部２３１が設けられ、これらが嵌合することで第１回転抑制機構として機能する。
【００４３】
また、上述の実施形態では、連動部材１３０の外周側面（第４位置）に凸部１３２が設けられ、ケース１１０の円筒内周側面１１４（第３位置）に凹部１１２が設けられ、これらが第２回転抑制機構を構成していた。しかし、上述したケース１１０及び連動部材１３０の代わりに、図９Ａに例示するようなケース２１０及び連動部材２３０が用いられてもよい。この変形例では、連動部材２３０の外周側面（第４位置）に凸部ではなく凹部２３２が設けられ、ケース２１０の円筒内周側面（第３位置）に凹部ではなく１つの凸部２１２が設けられ、凸部２１２が凹部２３２内に配置されることで第２回転抑制機構として機能する。
【００４４】
また、ケース１１０の代わりに、図９Ｂに例示するようなケース２８０が用いられてもよい。この変形例では、連動部材１３０の外周側面（第４位置）に凸部１３２が設けられ、ケース２８０の円筒内周側面（第３位置）に凹部２８２が設けられ、凸部１３２が凹部２８２内に配置されることで第２回転抑制機構として機能する。ただし、凹部２８２の内径は凸部１３２の外径よりも或る程度大きい。これにより、凸部１３２が凹部２８２内の所定の溝幅内を移動可能とされている。その結果、連動部材１３０は、ケース２８０に対し、所定の許容範囲α内で、操作部１２１の軸心回りの回転（β方向の回転）が許容される。さらに、ケース２８０又はケース１５０に対する凸部１３２の位置を検出する検出部材（接触又は非接触）、又は、ケース２８０又はケース１５０に対する凸部１３２の位置に応じて動作するスイッチ（接触又は非接触）である付加部材２９０が設けられる。これにより、操作部１２１の軸心回りの回転入力や、操作部１２１の軸心回りの回転によるON/OFFが可能な多方向入力装置が構成できる。なお、所定の許容範囲αは、操作部１２１の傾動方向の検出結果のばらつきが許容できる範囲内で定めればよい。許容範囲αの例は3°〜45°である。
【００４５】
その他、例えば、操作部１２１が回動部１２２の凸摺接面１２２ｃから突起していない構成であってもよい。例えば、操作部１２１が回動部１２２の凸摺接面１２２ｃに含まれる一部の領域であってもよいし、回動部１２２の凸摺接面１２２ｃよりも窪んだ領域であってもよい。また、操作部材１２０が操作部１２１に対して線対称でなくてもよい。また、操作部材が操作部と回動部と突起部とが一体となった部材ではなく、操作部と回動部と突起部の一部が分離可能とされてもよい。また、本形態では、第２ケースの内面が凹球面状に形成され、回動部の凹摺接面が凹球面状に形成され、凸摺接面が凸球面状に形成された例を示した。しかし、第２ケースの内面が円筒内面状その他の凹曲面状に形成され、回動部の凹摺接面が円筒内面状その他の凹曲面状に形成され、凸摺接面が円筒外面状その他の凸曲面状に形成されてもよい。また、基準点に設けられた基準部材１６０である永久磁石からの磁界が検出部材１７０を通過する方向によって操作部１２１の傾動を検出するのではなく、レーザ光線用いて操作部１２１の傾動を検出するなど、その他の手段で操作部１２１の傾動を検出する構成でもよい。また、回動側に凸部と凹部とを設け、連動部材側に凸部と凹部とを設け、それらの組み合わせによって第１回転抑制機構が構成されてもよい。また、複数の凸部及び凹部によって第１回転抑制機構を構成するのではなく、１つの凸部及び凹部の組によって第１回転抑制機構が構成されてもよい。また、ケース１１０に第２回転抑制機構を構成する凹部や凸部が構成されるのではなく、ケース１５０側に第２回転抑制機構を構成する凹部や凸部が構成されてもよい。また、ケース１５０とケース１１０とが一体に構成されていてもよい。また、バネ１４０としてコイル状の圧縮バネを用いるのではなく、板バネその他のバネが用いられてもよい。その他、バネ１４０の代わりにゴムその他の弾性体が用いられてもよい。
【００４６】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の多方向入力装置は、例えば、ジョイスティックその他の入力装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１００ 多方向入力装置
１１０，１５０，２１０，２８０ ケース
１１１ 貫通孔
１１２，１３１，２２２ａ，２３２，２８２ 凹部
１２２ａ，１３２，２１２，２３１ 凸部
１１３ 内面
１２０，２２０ 操作部材
１２１ 操作部
１２２，２２２ 回動部
１２２ｂ，２２２ｂ 押圧部
１２２ｃ 凸摺接面
１２２ｄ 凹摺接面
１３０，２３０ 連動部材
１５１ 支持部
１７０ 検出部材
２９０ 付加部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多方向入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０Ａ、図１０Ｂは、特許文献１に開示された従来のジョイスティック３００の構成を説明するための断面図である。なお、図１０Ｂは、図１０Ａの１０Ｂ-１０Ｂ断面図である。
【０００３】
特許文献１に開示された従来のジョイスティック３００では、ケース３３７の正面及び背面の側壁３３７Ｃ、３３７Ｄ（図１０Ｂ）に、操作部３３６のＸ方向（図１０Ａの両側面方向）への傾動及びその規制を行うための連動部材３５０が支持されている。また、ケース３３７の両側面の側壁３３７Ａ、３３７Ｂ（図１０Ａ）に、操作部３３６のＹ方向（図１０Ａの正面及び背面方向）への傾動及びその規制を行うための連動部材３５０が支持されている。操作部３３６のＸ方向への傾動は、連動部材３５０が含む回転軸を中心として行われ、操作部３３６のＹ方向への傾動は、連動部材３４５が含む回転軸を中心として行われる。また、操作部３３６を中立位置へ復帰させるためのバネ３６２が設けられている。外力によってバネ３６２が傾動すると、連動部材３６３がバネ３６２を縮める方向に移動する。その後、操作部３３６への外力が解除されると、バネ３６２の弾性力によって操作部３３６が中立位置に復帰する。
【０００４】
図１１は、特許文献２に開示された従来のジョイスティック４００の構成を説明するための部分断面図である。
【０００５】
特許文献２に開示された従来のジョイスティック４００では、中空フランジ状のケース４０１の中心軸P上に、こま形自在継手４０２が固定されている。こま形自在継手４０２は、球面４０３ａを有する滑性の軸受け皿４０３と、この軸受け皿４０３の球面４０３ａに当接する球状部４０４とを有する。なお、軸受け皿４０３は、図１１のＶ方向に分割可能なリング状部材から構成されている。球状部４０４にはＶ方向の両方向に伸びた軸４０５，４０６が設けられている。ケース４０１の外部に露出した軸４０５の端部にはつまみ４０７が設けられ、ケース４０１内に伸びた軸４０６の端部には円柱状の永久磁石４０８（発磁体）が軸４０６と同軸に設けられている。また、ケース４０１内部にはセンサ４１２が設けられ、これによって永久磁石４０８の位置を検出する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７５６６５号公報
【特許文献２】特開平６−１６１６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の構成では、操作部３３６のＸ方向への傾動及びその規制を行うための連動部材３５０とＹ方向への傾動及びその規制を行うための連動部材３５０とがそれぞれ必要となるため、部品点数が多くなって構成も複雑となる。
【０００８】
一方、特許文献２の構成では、簡易な構成でありながら、つまみ４０７を備えた軸４０５（操作部）の全方向への傾動が可能となっている。しかしながら、特許文献２の構成は、操作部が軸回りに回転してしまうことを抑制するための構造を備えていない。このように操作部の軸回りの回転を自由に許す構造では、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性が低下する場合がある。例えば、図１２Ａに例示するように、製造誤差などから、永久磁石４０８が軸４０６に対して傾いた状態で取り付けられる場合がある。このような場合に操作部が軸回りに回転すると、操作部が傾動していないにもかかわらず、図１２Ｃ−１２Ｆに例示するように、センサ４１２に対する永久磁石４０８の端面４０８ａの位置が変動する。これは、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性の低下につながる。同様なことは、図１２Ｂに例示するように永久磁石４０８の着磁に偏りがある場合などにも生じる。また、このような問題は、上述の軸回りの回転によって生じる操作部の傾動方向の検出誤差に基づくものであり、操作部の傾動方向の検出方法にかかわらず発生する。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でありながら、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性を向上させることが可能な多方向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】
【００１０】
本発明では上記課題を解決するために、突設された支持部を含む第１ケースと、凹曲面状の内面を含み、当該内面側から外部側へ貫通する貫通孔が設けられ、第１ケースに対する相対位置が一定の第２ケースと、第１ケースの支持部に揺動自在に当接される凹曲面状の凹摺接面と第２ケースの内面に摺動自在に当接される凸曲面状の凸摺接面とを含み、凹摺接面が第１ケースの支持部に当接され凸摺接面が第２ケースの内面に当接された状態で回動可能な回動部と、回動部の凸摺接面側に設けられ、貫通孔側に配置される操作部と、操作部の傾倒を検出する検出部と、与えられた弾性力によって回動部の第１ケース側の領域である押圧部に押し付けられ、操作部を中立位置へ復帰させる連動部材と、を有し、連動部材に対向する押圧部の第１位置と押圧部に対向する連動部材の第２位置とには、連動部材に対して回動部が操作部の軸心回りに回転することを抑制するための第１回転抑制機構が設けられ、連動部材に対向する第１ケース又は第２ケースの第３位置と第１ケース又は第２ケースに対向する連動部材の第４位置とには、第１ケース又は第２ケースに対して連動部材が操作部の軸心回りに回転することを抑制するための第２回転抑圧機構が設けられている多方向入力装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、凹摺接面が第１ケースの支持部に当接され、凸摺接面が第２ケースの内面に当接された状態で回動可能な回動部が用いられることで、簡単な構成でありながら多方向入力可能な多方向入力装置が実現される。また、第１回転抑制機構によって回動部が連動部材に対して操作部の軸回りに回転することが抑制され、第２回転抑制機構によって連動部材が第１ケース又は第２ケースに対して回転することが抑制される。その結果、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性を向上させることができる。以上より、本発明では、簡易な構成でありながら、操作部の傾動方向の検出結果の安定性や再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態の多方向入力装置の分解斜視図である。
【図２】図２は、実施形態の多方向入力装置の分解斜視図である。
【図３】図３Ａは、実施形態の多方向入力装置の平面図であり、図３Ｂは、実施形態の多方向入力装置の正面図である。
【図４】図４は図３Ａの４-４断面図である。
【図５】図５Ａは、操作部材と連動部材との結合状態を説明するための正面図であり、図５Ｂは、図５ＡのIVB部分の拡大図である。
【図６】図６は、図３Ｂの６-６断面図である。
【図７】図７は、操作部１２１が傾動した状態を説明するための図３Ａの７-７断面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、変形例を説明するための図である。ここで、図８Ｂは、図８Ａの図８Ｂ部分の拡大図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、変形例を説明するための図である。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、特許文献１に開示された従来のジョイスティックの構成を説明するための断面図である。
【図１１】図１１は、特許文献２に開示された従来のジョイスティックの構成を説明するための部分断面図である。
【図１２】図１２Ａは、永久磁石が軸に対して傾いた状態で取り付けられた状態を説明するための断面図である。図１２Ｂは、永久磁石の着磁精度に偏りがある状態を説明するための概念図である。図１２Ｃ−図１２Ｆは、軸回りの回転によって永久磁石の端面の位置が変動する様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
＜構成＞
図１、図２及び図４に例示するように、本形態の多方向入力装置１００は、ケース１１０（第２ケース）と、操作部１２１及び回動部１２２を含む操作部材１２０と、連動部材１３０と、バネ１４０と、ケース１５０（第１ケース）と、基準部材１６０と、検出部材１７０とを有する。
【００１５】
［ケース１５０（第１ケース）］
図１、図２及び図４に例示するように、本形態のケース１５０（第１ケース）は、中央付近に貫通孔１５２ａが設けられた略板状の基部１５２と、当該基部１５２の板面中央付近に略垂直に突設された円筒状の支持部１５１とを含む。この例における基部１５２の支持部１５１の周囲には、支持部１５１の周囲を囲む溝１５３が設けられている。また、この例の場合、円筒状に形成された支持部１５１の先端の外周側縁部には、その中心軸側から外周側に向かって傾斜又は湾曲した面取り形状部１５１ａが設けられている。なお、「面取形状」は、その形状のみを特定するための用語であり、その形状を得るための製造方法や加工方法を限定するものではない。また、ケース１５０の材質には限定はなく、例えば、金属や樹脂などを用いることができる。
【００１６】
［ケース１１０（第２ケース）］
図１、図２及び図４に例示するように、本形態のケース１１０（第２ケース）は、凹曲面状（本形態では凹球面状）の内面１１３を含み、当該内面１１３側から外部側へ貫通する貫通孔１１１が設けられた部材である。この例のケース１１０は、一端の開口部１１１ａの径が絞り込まれた貫通孔１１１を持つ筒状の部材である。この例場合、内面１１３は、貫通孔１１１の中心軸と同軸な円筒内周側面１１４と、それよりも内径が絞り込まれた貫通孔１１１の開口部１１１ａと、の間の領域に環状に形成されている。また、円筒内周側面１１４（第３位置）には、貫通孔１１１の中心軸に沿った方向に形成された１つの溝である凹部１１２が設けられている。ここで、円筒内周側面１１４で囲まれた領域の内径は、ほぼ同一とされている。
【００１７】
ケース１１０は、内面１１３をケース１５０の支持部１５１の外周側に向け、内面１１３が支持部１５１の面取り形状部１５１ａ側に対向配置された状態で、ケース１５０に直接的又は間接的に固定されている（すなわち、ケース１５０に対するケース１１０の相対位置は一定）。この際、貫通孔１１１と支持部１５１とが略同軸に配置され、凹部１１２が支持部１５１の中心軸に沿った溝として配置される。また、ケース１１０の材質には限定はなく、例えば、金属や樹脂などを用いることができる。
【００１８】
［操作部材１２０］
図１、図２及び図４に例示するように、本形態の操作部材１２０は、操作部１２１と回動部１２２と突起部１２３とを含む。
【００１９】
本形態の回動部１２２は、ケース１５０の支持部１５１の面取り形状部１５１ａに揺動自在に当接される凹曲面状（本形態では凹球面状）の凹摺接面１２２ｄと、ケース１１０の内面１１３に摺動自在に当接される凸曲面状（本形態では凸球面状）の凸摺接面１２２ｃとを含む。回動部１２２は、凹摺接面１２２ｄがケース１５０の支持部１５１の面取り形状部１５１ａに当接され、凸摺接面１２２ｃがケース１１０の内面１１３に当接された状態で、内面１１３に沿った回動が可能である。なお、本形態の回動部１２２は、ドーム状（言い換えると、中が空洞の半球状）に形成された部材である。また、凸摺接面１２２ｃを含む仮想的な球と凹摺接面１２２ｄを含む仮想的な球とは中心点が共通の球であり、凸摺接面１２２ｃを含む仮想的な球の半径は、凹摺接面１２２ｄを含む仮想的な球の半径よりも大きい。本形態の回動部１２２は、好ましくは、凸摺接面１２２ｃを含む仮想的な球の中心を通る仮想的な直線に対して略線対称に構成される。
【００２０】
回動部１２２のケース１５０側の領域である押圧部１２２ｂには、複数の凸部１２２ａが設けられている。本形態の押圧部１２２ｂは、回動部１２２のケース１５０側端部に位置する当該ケース１５０側を向いた環状の端部である。言い換えると、本形態の押圧部１２２ｂは凸摺接面１２２ｃの反対側の領域であって、回動部１２２の回動中心から離れた領域である。押圧部１２２ｂの所定の位置（第１位置）には、例えば、複数の凸部１２２ａが環状に突設されている。例えば、複数の凸部１２２ａは、ケース１５０側に向かって突設され、互いに略等間隔で環状（操作部１２１を通る仮想的な直線を中心とした周上）に配置されている。
【００２１】
操作部１２１は、回動部１２２の凸摺接面１２２ｃ側の面に設けられ、ケース１１０の貫通孔１１１側に配置される。本形態の操作部１２１は、例えば、回動部１２２の凸摺接面１２２ｃ側の面に突設された柱状の部位であり、少なくともその一部が貫通孔１１１の外部に配置されている。本形態の操作部１２１は、例えば、凸摺接面１２２ｃを含む仮想的な球の中心を通る仮想的な直線に沿って、凸摺接面１２２ｃ側の面から外側に向かって伸びた部材である。例えば、本形態の操作部１２１は、回動部１２２の回動中心を通る仮想的な直線に沿って、凸摺接面１２２ｃ側の面の略法線方向に、凸摺接面１２２ｃ側の面から外側に向かって突起した部材である。
【００２２】
突起部１２３は、回動部１２２の凹摺接面１２２ｄ側の面に設けられた部位である。本形態の突起部１２３は、例えば、回動部１２２の凹摺接面１２２ｄ側の面から内側に向かって突設された柱状の部位であり、凹摺接面１２２ｄを含む仮想的な球の中心を通る仮想的な直線に沿って、当該仮想的な球の中心に向かって伸びる。本形態の場合、突起部１２３の先端側の一部が、円筒状の支持部１５１の内周側に配置される。なお、本形態の操作部材１２０は一体に構成された部材であり、例えば、金属や樹脂などの材料によって構成されている。
【００２３】
［バネ１４０］
図４に例示するように、本形態のバネ１４０はコイル状の圧縮バネであり、その内径はケース１５０に突設された円筒状の支持部１５１の外径よりも大きい。バネ１４０の内周側には、支持部１５１が配置され、バネ１４０の一端は支持部１５１の周囲の溝１５３内に収容される。これにより、バネ１４０は、ケース１５０の溝１５３内の底部１５３ａを支点として支持部１５１の延長方向（すなわち貫通孔１１１の中心軸に沿った方向）に沿って伸縮可能とされる。
【００２４】
［連動部材１３０］
図１、図２及び図４に例示するように、本形態のバネ１４０の他端（ケース１１０側の端部）には、バネ１４０の内径よりも外径が大きな略リング状の連動部材１３０が配置される。連動部材１３０のバネ１４０側を向く面には、支持部１５１の外径よりも内径が大きく、バネ１４０の内径よりも外径が小さい円筒部１３４が突設される。図４に例示するように、円筒部１３４はその内周が支持部１５１の外周側に配置され、その外周がバネ１４０の内周側に配置される。また、連動部材１３０のケース１１０の内面１１３側を向く凹部形成面１３３側には、回動部１２２の押圧部１２２ｂ側が配置される。凹部形成面１３３側の所定の位置（第２位置）には、複数の凹部１３１が設けられている。ここで、複数の凹部１３１は、それぞれ、回動部１２２の押圧部１２２ｂに設けられた複数の凸部１２２ａに対向する位置に設けられている。この例の複数の凹部１３１は、互いに略等間隔で環状に設けられている。連動部材１３０の凹部形成面１３３側は、バネ１４０から与えられた弾性力によって回動部１２２の押圧部１２２ｂ側に押し付けられる。これにより、押圧部１２２ｂの各凸部１２２ａが凹部形成面１３３の各凹部内に配置される（図５Ａ及び図５Ｂ）。なお、連動部材１３０の凹部形成面１３３側が回動部１２２の押圧部１２２ｂ側に押し付けられた際、押圧部１２２ｂの各凸部１２２ａが凹部形成面１３３の各凹部１３１内にスムーズに挿入されるように、各凸部１２２ａの先端部の角が面取り形状とされているか、凹部１３１の入り口部分がテーパー状に形成されていることが望ましい。そして、少なくとも一部の凸部１２２ａが何れかの凹部１３１内に挿入されることで、連動部材１３０に対して回動部１２２が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制できる。すなわち、凸部１２２ａと凹部１３１との組み合わせは、連動部材１３０に対して回動部１２２が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制するための第１回転抑制機構に相当する。なお、操作部１２１がどの方向に傾動したとしても、少なくとも一部の凸部１２２ａが必ず凹部１３１内に配置される状態となることが望ましい。例えば、凸部１２２ａや凹部１３１がそれぞれ略等間隔で環状に配置される場合、凸部１２２ａや凹部１３１はそれぞれ３個以上設けられることが望ましい。また、操作部１２１がどの方向に傾動したとしても、少なくとも一部の凸部１２２ａが必ず凹部１３１内に配置される状態となるのであれば、凸部１２２ａや凹部１３１がそれぞれ２個ずつ設けられていてもよい。また、操作部１２１がどの方向に傾動したとしても、すべての凸部１２２ａが凹部１３１の外部に配置される状態とならないのであれば、凸部１２２ａや凹部１３１がそれぞれ等間隔に配置されていなくてもよい。
【００２５】
連動部材１３０の外周側面（第４位置）には、そこから外側方向に（連動部材１３０の中心から外周へ向かう方向に）突起した凸部１３２が突設されている。凸部１３２は、前述したケース１１０の円筒内周側面１１４に設けられた凹部１１２内に配置される（図４及び図６）。これにより、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる（図６）。よって、凸部１３２と凹部１１２との組は、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制するための第２回転抑圧機構に相当する。なお、後述のように、連動部材１３０は、操作部１２１の傾動に応じ、支持部１５１の延長方向（すなわち貫通孔１１１の中心軸に沿った方向）に沿ってスライドする。この場合でも、貫通孔１１１の中心軸に沿った溝である凹部１１２の長さが十分であれば、操作部１２１の傾動を妨げることはない。また、操作部１２１の軸心回りに回転する方向は、貫通孔１１１の中心軸に沿った溝である凹部１１２と略垂直である。そのため、連動部材１３０が操作部１２１の傾動に応じて連動部材１３０がスライドしても、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる。
【００２６】
［基準部材１６０］
図４に例示するように、回動部１２２の突起部１２３に定められた基準点には、基準部材１６０が取り付けられている。本形態の場合、突起部１２３の先端部が基準点とされ、永久磁石が基準部材１６０とされている。例えば、回動部１２２の突起部１２３には凹部が設けられ、この凹部内に基準部材１６０である永久磁石が固着されている。
【００２７】
［検出部材１７０］
図１、図２及び図４に例示するように、ケース１５０の支持部１５１の内部には、１２１操作部の傾動を検出するための検出部材１７０が設けられている。本形態の検出部材１７０は、通過する磁界の方向を示す信号を出力するセンサＩＣ１７１と、センサＩＣ１７１が実装された実装基板１７２と、信号の出力端子１７３とを含む。なお、センサＩＣ１７１の一例は、センサＩＣ１７１内の複数のホール素子又は磁気抵抗素子（検出部）の信号を演算処理してセンサＩＣ１７１を通過する磁界の方向を２つの信号として出力する素子である。このようなセンサＩＣ１７１の具体例は、Melexis社のMLX90333などである。検出部材１７０は、回動部１２２の突起部１２３に設けられた基準部材１６０である永久磁石からの磁界の方向を検出することで、操作部１２１の傾動を検出できる。
【００２８】
＜製造方法＞
本形態の多方向入力装置１００は、例えば、以下のように製造される。
【００２９】
(1)上述のようにケース１５０の支持部１５１の内周側に検出部材１７０を固着する。
【００３０】
(2)上述のようにバネ１４０をケース１５０の支持部１５１に取り付ける。
【００３１】
(3)上述のように連動部材１３０を支持部１５１及びバネ１４０に取り付ける。
【００３２】
(4)連動部材１３０の凹部形成面１３３側に、基準部材１６０が固着された回動部１２２の押圧部１２２ｂ側を配置し、凹部形成面１３３側の複数の凹部１３１に、押圧部１２２ｂ側の複数の凸部１２２ａをそれぞれ嵌合させる。
【００３３】
(5)連動部材１３０の外周側面の凸部１３２をケース１１０の円筒内周側面１１４の凹部１１２内に配置し、操作部１２１の少なくとも一部をケース１１０の開口部１１１ａから外部に突出させた状態で、ケース１１０をケース１５０に熱カシメする。
【００３４】
＜動作＞
次に、本形態の多方向入力装置１００の動作を説明する。
【００３５】
前述のように回動部１２２は、凹摺接面１２２ｄがケース１５０の支持部１５１に当接され、凸摺接面１２２ｃがケース１１０の内面１１３に当接された状態で回動可能である。また、前述のように、回動部１２２の環状の押圧部１２２ｂには、バネ１４０からの弾性力が与えられた連動部材１３０が押し当てられる。操作部１２１に外力が与えられていない場合、回動部１２２は、連動部材１３０から与えられた力と、ケース１１０の内面１１３やケース１５０の支持部１５１からの反力との均衡がとれた位置に配置される（図４）。この位置が操作部１２１及び回動部１２２を中立位置である。
【００３６】
この状態で操作部１２１を軸回りに回転させた場合であっても、回動部１２２の凸部１２２ａが連動部材１３０の凹部１３１内に挿入されているため、連動部材１３０に対して回動部１２２が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。さらに、連動部材１３０の凸部１３２がケース１１０の凹部１１２内に配置されることで、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。その結果、ケース１１０に対して操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる。
【００３７】
一方、操作部１２１に外力が与えられて操作部１２１が傾動すると、それに伴って回動部１２２が回動し、連動部材１３０が支持部１５１に沿ってケース１５０側にシフトし、バネ１４０を圧縮する（図７）。この状態では、回動部１２２の一部の凸部１２２ａ（例えば、図７のＡ１部）は連動部材１３０の凹部１３１の外部に配置されるが、一部の凸部１２２ａ（例えば、図７のＡ２部）は連動部材１３０の凹部１３１内に配置される。操作部１２１の傾動方向とその傾動角度は、検出部材１７０によって基準部材１６０である永久磁石からの磁界の方向として検出され、その検出結果を表す信号が出力される。
【００３８】
この状態で操作部１２１を軸回りに回転させた場合であっても、一部の凸部１２２ａが凹部１３１内に挿入されているため、連動部材１３０に対して回動部１２２が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。さらに、連動部材１３０の凸部１３２がケース１１０の凹部１１２内に配置されることで、ケース１１０に対して連動部材１３０が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。その結果、ケース１１０に対して操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することが抑制される。このように、回動部１２２に複数の凸部１２２ａが設けられ、連動部材１３０に複数の凹部１１２が設けられることで、操作部１２１が傾動した場合であっても、ケース１１０に対して操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる。特に、操作部１２１がどの方向に傾動した場合であっても、少なくとも一部の凸部１２２ａが必ず凹部１３１内に配置される状態となるように凸部１２２ａや凹部１３１が形成されている場合には、操作部１２１がどの方向に傾動した場合であっても、ケース１１０に対して操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できる。
【００３９】
さらに、操作部１２１に与えられていた外力が開放された場合、操作部１２１及び回動部１２２が、連動部材１３０から与えられた力とケース１１０の内面１１３やケース１５０の支持部１５１からの反力との均衡がとれた中立位置に復帰する。
【００４０】
以上のように、本形態の多方向入力装置１００では、簡単な構成でありながら、外力によって操作部１２１を任意の方向に傾動させることができ、その傾動方向と傾動角度を検出でき、さらに、操作部１２１への外力が開放されることで操作部１２１を中立位置に復帰させることができる。さらに、本形態の多方向入力装置１００では、操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することを抑制できるため、基準部材１６０や検出部材１７０の取り付け位置に誤差があったり、基準部材１６０の着磁に偏りがあったりした場合であっても、操作部材１２０が操作部１２１の軸心回りに回転することに起因して、操作部１２１の傾動方向の検出結果がばらつくことを抑制できる。
【００４１】
＜変形例＞
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。
【００４２】
例えば、上述の実施形態では、操作部材１２０の回動部１２２における押圧部１２２ｂの所定の位置（第１位置）に複数の凸部１２２ａが設けられ、連動部材１３０における凹部形成面１３３の所定の位置（第２位置）に複数の凹部１３１が設けられ、これらが第１回転抑制機構を構成していた。しかし、操作部材１２０及び連動部材１３０の代わりに、図８Ａ及び図８Ｂに例示するような操作部材２２０及び連動部材２３０が用いられてもよい。なお、操作部材２２０は、操作部材１２０の回動部１２２を回動部２２２に置換した構成である。図８Ａ及び図８Ｂに例示する変形例では、操作部材２２０の回動部２２２における押圧部２２２ｂの所定の位置（第１位置）に複数の凹部２２２ａが設けられ、連動部材２３０における凸部形成面２３３の所定の位置（第２位置）に複数の凸部２３１が設けられ、これらが嵌合することで第１回転抑制機構として機能する。
【００４３】
また、上述の実施形態では、連動部材１３０の外周側面（第４位置）に凸部１３２が設けられ、ケース１１０の円筒内周側面１１４（第３位置）に凹部１１２が設けられ、これらが第２回転抑制機構を構成していた。しかし、上述したケース１１０及び連動部材１３０の代わりに、図９Ａに例示するようなケース２１０及び連動部材２３０が用いられてもよい。この変形例では、連動部材２３０の外周側面（第４位置）に凸部ではなく凹部２３２が設けられ、ケース２１０の円筒内周側面（第３位置）に凹部ではなく１つの凸部２１２が設けられ、凸部２１２が凹部２３２内に配置されることで第２回転抑制機構として機能する。
【００４４】
また、ケース１１０の代わりに、図９Ｂに例示するようなケース２８０が用いられてもよい。この変形例では、連動部材１３０の外周側面（第４位置）に凸部１３２が設けられ、ケース２８０の円筒内周側面（第３位置）に凹部２８２が設けられ、凸部１３２が凹部２８２内に配置されることで第２回転抑制機構として機能する。ただし、凹部２８２の内径は凸部１３２の外径よりも或る程度大きい。これにより、凸部１３２が凹部２８２内の所定の溝幅内を移動可能とされている。その結果、連動部材１３０は、ケース２８０に対し、所定の許容範囲α内で、操作部１２１の軸心回りの回転（β方向の回転）が許容される。さらに、ケース２８０又はケース１５０に対する凸部１３２の位置を検出する検出部材（接触又は非接触）、又は、ケース２８０又はケース１５０に対する凸部１３２の位置に応じて動作するスイッチ（接触又は非接触）である付加部材２９０が設けられる。これにより、操作部１２１の軸心回りの回転入力や、操作部１２１の軸心回りの回転によるON/OFFが可能な多方向入力装置が構成できる。なお、所定の許容範囲αは、操作部１２１の傾動方向の検出結果のばらつきが許容できる範囲内で定めればよい。許容範囲αの例は3°〜45°である。
【００４５】
その他、例えば、操作部１２１が回動部１２２の凸摺接面１２２ｃから突起していない構成であってもよい。例えば、操作部１２１が回動部１２２の凸摺接面１２２ｃに含まれる一部の領域であってもよいし、回動部１２２の凸摺接面１２２ｃよりも窪んだ領域であってもよい。また、操作部材１２０が操作部１２１に対して線対称でなくてもよい。また、操作部材が操作部と回動部と突起部とが一体となった部材ではなく、操作部と回動部と突起部の一部が分離可能とされてもよい。また、本形態では、第２ケースの内面が凹球面状に形成され、回動部の凹摺接面が凹球面状に形成され、凸摺接面が凸球面状に形成された例を示した。しかし、第２ケースの内面が円筒内面状その他の凹曲面状に形成され、回動部の凹摺接面が円筒内面状その他の凹曲面状に形成され、凸摺接面が円筒外面状その他の凸曲面状に形成されてもよい。また、基準点に設けられた基準部材１６０である永久磁石からの磁界が検出部材１７０を通過する方向によって操作部１２１の傾動を検出するのではなく、レーザ光線用いて操作部１２１の傾動を検出するなど、その他の手段で操作部１２１の傾動を検出する構成でもよい。また、回動側に凸部と凹部とを設け、連動部材側に凸部と凹部とを設け、それらの組み合わせによって第１回転抑制機構が構成されてもよい。また、複数の凸部及び凹部によって第１回転抑制機構を構成するのではなく、１つの凸部及び凹部の組によって第１回転抑制機構が構成されてもよい。また、ケース１１０に第２回転抑制機構を構成する凹部や凸部が構成されるのではなく、ケース１５０側に第２回転抑制機構を構成する凹部や凸部が構成されてもよい。また、ケース１５０とケース１１０とが一体に構成されていてもよい。また、バネ１４０としてコイル状の圧縮バネを用いるのではなく、板バネその他のバネが用いられてもよい。その他、バネ１４０の代わりにゴムその他の弾性体が用いられてもよい。
【００４６】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の多方向入力装置は、例えば、ジョイスティックその他の入力装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１００ 多方向入力装置
１１０，１５０，２１０，２８０ ケース
１１１ 貫通孔
１１２，１３１，２２２ａ，２３２，２８２ 凹部
１２２ａ，１３２，２１２，２３１ 凸部
１１３ 内面
１２０，２２０ 操作部材
１２１ 操作部
１２２，２２２ 回動部
１２２ｂ，２２２ｂ 押圧部
１２２ｃ 凸摺接面
１２２ｄ 凹摺接面
１３０，２３０ 連動部材
１５１ 支持部
１７０ 検出部材
２９０ 付加部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突設された支持部を含む第１ケースと、
凹曲面状の内面を含み、当該内面側から外部側へ貫通する貫通孔が設けられ、前記第１ケースに対する相対位置が一定の第２ケースと、
前記第１ケースの前記支持部に揺動自在に当接される凹曲面状の凹摺接面と前記第２ケースの前記内面に摺動自在に当接される凸曲面状の凸摺接面とを含み、前記凹摺接面が前記支持部に当接され前記凸摺接面が前記内面に当接された状態で回動可能な回動部と、
前記回動部の凸摺接面側に設けられ、前記貫通孔側に配置される操作部と、
前記操作部の傾動を検出する検出部材と、
与えられた弾性力によって前記回動部の前記第１ケース側の領域である押圧部に押し付けられ、前記操作部を中立位置へ復帰させる連動部材と、を有し、
前記連動部材に対向する前記押圧部の第１位置と前記押圧部に対向する前記連動部材の第２位置とには、前記連動部材に対して前記回動部が前記操作部の軸心回りに回転することを抑制するための第１回転抑制機構が設けられ、
前記連動部材に対向する前記第１ケース又は前記第２ケースの第３位置と前記第１ケース又は前記第２ケースに対向する前記連動部材の第４位置とには、前記第１ケース又は前記第２ケースに対して前記連動部材が前記操作部の軸心回りに回転することを抑制するための第２回転抑圧機構が設けられている、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項２】
請求項１の多方向入力装置であって、
前記第１回転抑制機構は、前記第１位置の凸部と前記第２位置の凹部との組、又は、前記第１位置の凹部と前記第２位置の凸部との組を含む、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項３】
請求項２の多方向入力装置であって、
前記第１回転抑制機構は、環状に配置された複数の前記第１位置の各凸部と環状に配置された複数の前記第２位置の各凹部との組み合わせ、又は、環状に配置された複数の前記第１位置の各凹部と環状に配置された複数の前記第２位置の各凸部との組み合わせを含む、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの多方向入力装置であって、
前記第２回転抑圧機構は、前記第３位置の凹部と前記第４位置の凸部との組、又は、前記第３位置の凸部と前記第４位置の凹部との組、を含む、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項５】
請求項４の多方向入力装置であって、
前記第２回転抑圧機構は、前記第３位置の凹部と前記第４位置の凸部との組であり、
前記第３位置の凹部の内径は、前記第４位置の凸部の外径よりも大きく、前記連動部材は、前記第１ケース又は前記第２ケースに対し、所定の許容範囲内で、前記操作部の軸心回りの回転が可能であり、
前記多方向入力装置は、さらに、前記第１ケース又は前記第２ケースに対する前記第４位置の凸部の位置を検出する第２検出部材、又は、前記第１ケース又は前記第２ケースに対する前記第４位置の凸部の位置に応じて動作するスイッチを含む、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかの多方向入力装置であって、
前記第２ケースの前記凹曲面状の内面は凹球面状に形成され、前記回動部の前記凹摺接面は凹球面状に形成され、前記回動部の前記凸摺接面は凸球面状に形成される、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項１】
突設された支持部を含む第１ケースと、
凹曲面状の内面を含み、当該内面側から外部側へ貫通する貫通孔が設けられ、前記第１ケースに対する相対位置が一定の第２ケースと、
前記第１ケースの前記支持部に揺動自在に当接される凹曲面状の凹摺接面と前記第２ケースの前記内面に摺動自在に当接される凸曲面状の凸摺接面とを含み、前記凹摺接面が前記支持部に当接され前記凸摺接面が前記内面に当接された状態で回動可能な回動部と、
前記回動部の凸摺接面側に設けられ、前記貫通孔側に配置される操作部と、
前記操作部の傾動を検出する検出部材と、
与えられた弾性力によって前記回動部の前記第１ケース側の領域である押圧部に押し付けられ、前記操作部を中立位置へ復帰させる連動部材と、を有し、
前記連動部材に対向する前記押圧部の第１位置と前記押圧部に対向する前記連動部材の第２位置とには、前記連動部材に対して前記回動部が前記操作部の軸心回りに回転することを抑制するための第１回転抑制機構が設けられ、
前記連動部材に対向する前記第１ケース又は前記第２ケースの第３位置と前記第１ケース又は前記第２ケースに対向する前記連動部材の第４位置とには、前記第１ケース又は前記第２ケースに対して前記連動部材が前記操作部の軸心回りに回転することを抑制するための第２回転抑圧機構が設けられている、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項２】
請求項１の多方向入力装置であって、
前記第１回転抑制機構は、前記第１位置の凸部と前記第２位置の凹部との組、又は、前記第１位置の凹部と前記第２位置の凸部との組を含む、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項３】
請求項２の多方向入力装置であって、
前記第１回転抑制機構は、環状に配置された複数の前記第１位置の各凸部と環状に配置された複数の前記第２位置の各凹部との組み合わせ、又は、環状に配置された複数の前記第１位置の各凹部と環状に配置された複数の前記第２位置の各凸部との組み合わせを含む、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの多方向入力装置であって、
前記第２回転抑圧機構は、前記第３位置の凹部と前記第４位置の凸部との組、又は、前記第３位置の凸部と前記第４位置の凹部との組、を含む、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項５】
請求項４の多方向入力装置であって、
前記第２回転抑圧機構は、前記第３位置の凹部と前記第４位置の凸部との組であり、
前記第３位置の凹部の内径は、前記第４位置の凸部の外径よりも大きく、前記連動部材は、前記第１ケース又は前記第２ケースに対し、所定の許容範囲内で、前記操作部の軸心回りの回転が可能であり、
前記多方向入力装置は、さらに、前記第１ケース又は前記第２ケースに対する前記第４位置の凸部の位置を検出する第２検出部材、又は、前記第１ケース又は前記第２ケースに対する前記第４位置の凸部の位置に応じて動作するスイッチを含む、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかの多方向入力装置であって、
前記第２ケースの前記凹曲面状の内面は凹球面状に形成され、前記回動部の前記凹摺接面は凹球面状に形成され、前記回動部の前記凸摺接面は凸球面状に形成される、
ことを特徴とする多方向入力装置。
【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２０１１−１５４５９６（Ｐ２０１１−１５４５９６Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６４２７（Ｐ２０１０−１６４２７）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００２２００３３）東京コスモス電機株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００２２００３３）東京コスモス電機株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
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