操作感触付与型入力装置
【課題】切削加工の手間を不要とし、容易に製造することができる構造の操作感触付与型入力装置を提供する。
【解決手段】操作感触付与型入力装置は、操作部とともに回転する回転軸(14)及びアーマチュアロータ(22)を有するほか、摩擦抵抗を発生させる手段として電磁コイル(24)及びＵ字型積層コア(26)を有する。電磁コイル(24)はコイルボビン(28)の胴部(28a)に巻かれており、コア(26)の一方の極(26a)をコイルボビン(28)に形成された固定穴(28e)内に挿入した状態でコア(26)が固定されている。特にコア(26)は、そのＵ字型の溝内に電磁コイル(24)の束線を挟み込んだ状態で巻き方向の複数箇所に分散して配置されている。
【解決手段】操作感触付与型入力装置は、操作部とともに回転する回転軸(14)及びアーマチュアロータ(22)を有するほか、摩擦抵抗を発生させる手段として電磁コイル(24)及びＵ字型積層コア(26)を有する。電磁コイル(24)はコイルボビン(28)の胴部(28a)に巻かれており、コア(26)の一方の極(26a)をコイルボビン(28)に形成された固定穴(28e)内に挿入した状態でコア(26)が固定されている。特にコア(26)は、そのＵ字型の溝内に電磁コイル(24)の束線を挟み込んだ状態で巻き方向の複数箇所に分散して配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電子機器や車載電装品等の入力デバイスとして利用することができ、その際、操作者に力学的な操作感触を付与することができる操作感触付与型入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の操作感触付与型入力装置は、操作者によって与えられる操作力に対して抵抗力を発生させ、その大きさやタイミング、周期等を制御することで様々な態様の操作感触（例えばクリック感触、突き当たり感触等）を付与するものである。従来、抵抗力を発生させる手段としては、例えば電磁コイルを用いてアーマチュアをヨーク（ステータ）に吸着させるタイプの電磁ブレーキが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記の先行技術において、電磁ブレーキのヨークは電磁コイルを巻き付けて保持するとともに、その通電時には磁束を案内する磁気経路を構成する部材である。特に回転方向への抵抗力を発生させる場合、ヨークを例えば底板付の二重円筒形状として内筒と外筒との間に電磁コイルを収容するとともに、アーマチュアを円盤形状として、回転方向に対して理想的な制動力を発生できる構造を採用する手法が一般的である。またこのような手法は、単純に回転動力の伝達機構を構成する電磁クラッチ・ブレーキの先行技術においても広く採用されているところである（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８５１０号公報（図１、図３）
【特許文献２】実開平３−５２４３３号公報（第１図、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した先行技術（特許文献１，２）のようにヨークを二重の円筒形状とする場合、例えばソリッド（中実）な磁性金属を切削加工し、その内部を環状にくり抜く必要があるため、その分、加工の手間が膨大となり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、切削加工の手間を不要とし、容易に製造することができる構造の操作感触付与型入力装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の以下の解決手段を採用する。
解決手段１：本発明の操作感触付与型入力装置は、操作力に対して抵抗力を発生させる電磁手段を電磁コイル及びコアで構成するとともに、コアを電磁コイルの巻き方向で複数箇所に分散して配置したものである。より詳細には、本発明は、操作者により操作される操作部と、回転可能に支持されて操作部とともに回転する回転軸と、回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転する回転体と、回転体とともに回転し、かつ、回転軸に沿う方向への往復移動が可能な状態で回転体に取り付けられた磁性材料からなるロータ部材と、ロータ部材と対向する位置に配置されたステータ部材と、ロータ部材との間にステータ部材を介して配置された電磁コイル及びコアを有し、電磁コイルにより磁力を発生させて前記ロータ部材を前記ステータ部材に圧着させる電磁手段と、回転体の回転中心線の周りに電磁コイルを巻き付けて保持する胴部を有し、この胴部のロータ部材側の一端に天板部が連接されるとともに、その反対側の他端に底板部が連接されたコイルボビンと、電磁手段の電磁コイルによる磁力の発生状態を制御する制御手段とを備えた操作感触付与型入力装置である。
【０００８】
その上で本発明の操作感触付与型入力装置では、上記のコアが個々にＵ字形状に形成された複数の磁性材料の板材を重ね合わせて断面がＵ字形状をなす溝型に構成されており、その溝内に磁性コイルの束線を挟み込んだ状態で巻き方向の複数箇所に分散して配置されているものである。このため、コアを配置した状態でみたとき、複数の板材は電磁コイルの巻き方向に沿って重ね合わせられていることになる。なおコアは、電磁コイルへの通電時に発生する磁束の周回方向に沿う断面がＵ字形状をなしており、束線の内側と外側にそれぞれ極（又は脚）を有するものである。
【０００９】
本発明によれば、例えばプレス加工や切断加工等によって得られた板材を、複数枚重ね合わせて１ブロックごとのコアを製作することができるため、切削加工のような大掛かりな手間を必要としない。またコアは、その１つ１つがＵ字型の溝型ブロックであるため、これを電磁コイルの巻き方向で複数箇所に分散して配置することにより、全体として擬似的なヨークを構成することができる。このため本発明の操作感触付与型入力装置は、加工の手間が少なく製造が容易であり、そのコストを低く抑えることができる。
【００１０】
解決手段２：また本発明では、コイルボビンの天板部をステータ部材として、ロータ部材を天板部に圧着させることができる。
【００１１】
上記のようにコイルボビンは、その胴部に電磁コイルを巻き付けて保持するとともに、胴部の両端にそれぞれ天板部及び底板部を有することで、電磁コイルの脱落を確実に防止している。その上で、ロータ部材側の天板部をステータ部材として利用すれば、コイルボビンと別にステータ部材を設ける必要がなく、それだけ部品点数を削減することができる。
【００１２】
解決手段３：またコイルボビンは、底板部に形成された開口から胴部内を回転中心線に沿って延びる固定穴を有していてもよい。この場合、コイルボビンは固定穴内に電磁コイルの内周側に位置するコアの一方の極（脚）を挿入させた状態でコアを固定することができる。
【００１３】
このような構成であれば、コイルボビンを電磁コイルの保持だけでなく、コアの固定にも利用することができるため、コアの取り付けが容易になる。
【００１４】
解決手段４：あるいはコイルボビンは、天板部のロータ部材と反対側に凹部が設けられている態様であってもよい。この凹部は、電磁コイルの外周側に位置するコアの他方の極の端部を天板部内の厚み方向に受け入れて保持することができる。
【００１５】
このような態様であれば、束線の外側でコアの極（脚）を保持することかでき、さらにコアの固定を確実なものとすることができる。また、凹部の深さ分だけ極の先端をロータ部材に近接させることができるので、その分、コアとロータ部材との間のギャップを縮小し、コアを介してロータ部材に磁力を有効に作用させることができる。
【００１６】
解決手段５：またコイルボビンは、天板部から底板部にかけて胴部内を貫通して延びる貫通孔を有してもよい。この貫通孔は、回転軸が挿入された状態で回転軸を回転可能に支持することができる。
【００１７】
このような態様であれば、コイルボビンを回転軸の軸受として利用することができるため、別途に軸受を設ける必要がなくなり、より簡素な構造を実現することができる。
【００１８】
解決手段６：コイルボビンに貫通孔が設けられている場合、回転軸は、貫通孔内に挿入される部位のうち、少なくとも貫通孔の両端近傍でそれぞれ内周面に接する範囲を避けた位置に形成されて他の位置よりも外径が縮小された小径部位を有していることが好ましい。
【００１９】
上記の構成であれば、貫通孔内では両端近傍の内周面だけが回転軸（小径部位以外）に接する軸受として機能するので、回転軸の摩擦抵抗を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の操作感触付与型入力装置は、切削加工等の大掛かりな手間を要することなく、容易な加工作業で製造することができる。これにより、製造に要する工数を削減して製造効率を向上するとともに、製造コストを低く抑えて良質な製品を短期間で豊富に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態の操作感触付与型入力装置の全体的な構成を示す概略図である。
【図２】回転部材とアーマチュアロータとの連結関係を示す平面図（図１中のＩＩ−ＩＩ断面を含む）である。
【図３】コイルボビン及びＵ字型積層コアをそれぞれ単独で示した分解斜視図である。
【図４】電磁コイルが巻き付けられた状態のコイルボビン及びＵ字型積層コアをそれぞれ単独で示した分解斜視図である。
【図５】電磁コイルを巻き付けた状態のコイルボビンにＵ字型積層コアを固定した半製品状態を示す斜視図である。
【図６】コイルボビンにＵ字型積層コアを固定した半製品状態を示す底面図である。
【図７】Ｕ字型積層コアが配置されていない位置におけるコイルボビンの縦断面図（図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。本発明の操作感触付与型入力装置は、例えば、各種の電子機器（コンピュータ機器、オーディオ機器、ビデオ機器）をはじめ、カーナビゲーション装置等の車載電装品用の入力デバイス（ユーザインタフェース）として利用することができる。
【００２３】
図１は、一実施形態の操作感触付与型入力装置１０の全体的な構成を示す概略図である。図１中、操作感触付与型入力装置１０の機械的な構成は、その大部分が縦断面により示されている。また図１中、操作感触付与型入力装置１０の電気的な構成はブロック要素として示されている。
【００２４】
〔操作部〕
操作感触付与型入力装置１０は操作部１２を備えており、この操作部１２は、例えば回転式のつまみ形状（ダイヤル形状）をなしている。操作者は操作部１２をつまんだ状態で回転操作することができ、このとき操作部１２は図中に一点鎖線で示される回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００２５】
操作部１２は、例えば回転軸１４の一端に連結されている。この回転軸１４は上記の回転軸線ＣＬに沿って操作部１２から一方向（図１中の下方向）に延びており、回転軸１４は操作部１２とともに回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００２６】
なお回転軸１４には、その軸方向の途中に弾性部材１５が介挿して設けられている。このため回転軸１４は、弾性部材１５を挟んで軸方向に第１パーツ１４ａと第２パーツ１４ｂとに分割された構造を有している。なお、弾性部材１５と第１パーツ１４ａ、第２パーツ１４ｂとは、それぞれの接合部で強固に接合されている。また弾性部材１５には、例えば材料としてゴムを使用することができる。
【００２７】
〔回転状態の検出〕
回転軸１４（第１パーツ１４ａ）の外周には、被検出体であるコード板１６が取り付けられている。このコード板１６は回転軸１４を中心とした薄板の円盤形状をなしており、その周方向には一定ピッチで図示しないスリットが形成されている。またコード板１６の外周部には、回転方向の原点位置を基点として周方向に図示しないインデックス（遮光部）が形成されている。
【００２８】
回転軸１４の近傍位置には、検出部として例えば光学式のエンコーダ１８が設置されている。このエンコーダ１８は、例えば２条の検出光を用いて互いに異なる位置でコード板１６のスリットを透過させることができる。操作部１２が回転操作されると、これに伴って回転軸１４とともにコード板１６が回転し、エンコーダ１８から互いに位相差を持った回転角信号（Ａ相及びＢ相のエンコーダパルス）が出力される。なおエンコーダ１８は、アナログ式のエンコーダ（例えば磁気センサ型）でもよい。
【００２９】
〔回転部材（回転体）〕
また回転軸１４には、例えば第２パーツ１４ｂの軸方向でみた中央付近に回転部材２０が取り付けられている。回転部材２０は、例えば円盤形状の本体部２０ａを有しており、この本体部２０ａは回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を中心としてラジアル方向に拡がっている。本体部２０ａの中央位置には貫通孔２０ｂが形成されており、この貫通孔２０ｂは本体部２０ａを厚み方向に貫通して形成されている。そして回転部材２０は、貫通孔２０ｂの内部に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を挿通させた状態で回転軸１４に固定されている。このため回転部材２０は、操作部１２が操作されると回転軸１４とともに回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００３０】
〔アーマチュアロータ（ロータ部材）〕
また回転軸１４には、回転軸線ＣＬに沿う方向でみて回転部材２０に隣接する位置にアーマチュアロータ２２が取り付けられている。このアーマチュアロータ２２もまた、例えば円盤形状の本体部２２ａを有するとともに、その中央位置には挿通孔２２ｂが形成されている。アーマチュアロータ２２の挿通孔２２ｂもまた本体部２２ａを厚み方向に貫通しているが、その内径は回転軸１４の外径よりもわずかに大きい。このためアーマチュアロータ２２は回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）に対して固定されておらず、回転軸１４や回転部材２０に対しては回転軸線ＣＬの回りに相対回転が可能な状態で支持されている。
【００３１】
またアーマチュアロータ２２は、挿通孔２２ｂ内に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を挿通させた状態で、回転中心線ＣＬに沿う方向へ往復移動可能である。なお回転軸１４の外周面と挿通孔２２ｂの内周面との間には、例えば回転軸１４に沿ってスライド自在な軸受（図示していない）が設けられていてもよい。またアーマチュアロータ２２は、その全体が磁性材料（例えば鉄）で構成されている。
【００３２】
また操作感触付与型入力装置１０は、電磁コイル２４及びＵ字型積層コア２６を備えている。このうち電磁コイル２４は、例えば回転軸１４（回転中心線ＣＬ）を中心としてその周囲に巻かれている。またＵ字型積層コア２６は、電磁コイル２４の巻き方向（周方向）に分散して複数箇所に配置されており、この例では、回転軸１４を中心として点対称に２つのＵ字型積層コア２６が設けられている。
【００３３】
Ｕ字型積層コア２６は、個々にＵ字形状（コ字形状）に形成された複数の板材（例えば電磁鋼板）を厚み方向に重ね合わせたブロックで構成されており、全体としてその断面は、図１に示されるようにＵ字形状をなす溝型となっている。またＵ字型積層コア２６は、電磁コイル２４の束線２４ａをＵ字溝内に挟み込むようにして配置されており、束線２４ａの内周側と外周側にそれぞれ極２６ａ，２６ｂを有している。これら極２６ａ，２６ｂの基端部は、互いに連結部２６ｃを介して連結されている。
【００３４】
〔コイルボビン〕
また操作感触付与型入力装置１０は、コイルボビン２８を備えており、上記の電磁コイル２４及びＵ字型積層コア２６はいずれもコイルボビン２８によって保持（固定）されている。
【００３５】
コイルボビン２８は主に胴部２８ａ、天板部２８ｂ及び底板部２８ｃで構成されており、このうち胴部２８ａの外面に電磁コイル２４が巻かれている。胴部２８ａは、電磁コイル２４の巻き領域内で回転中心線ＣＬに沿う方向に延びている。また胴部２８ａには、アーマチュアロータ２２側の一端に天板部２８ｂが一体に連接されており、反対側の他端に底板部２８ｃが一体に連接されている。
【００３６】
天板部２８ｂは、回転軸１４（回転中心線ＣＬ）を中心としてラジアル方向に拡がった円盤形状をなしており、その外面（図１では上面）がアーマチュアロータ２２に対向して配置されている。本実施形態では、天板部２８ｂをアーマチュアロータ２２に対向するステータ部材として利用することにより、電磁コイル２４への通電時に天板部２８ｂに対してアーマチュアロータ２２を圧着させて摩擦抵抗を発生させることができる。
【００３７】
コイルボビン２８の底板部２８ｃもまた、回転軸１４からラジアル方向に拡がっているが、Ｕ字型積層コア２６との干渉を避けるため、その外形は円盤状ではなく、変則的な形状をなしている。なお、底板部２８ｃの外形については別の図面を参照しつつさらに後述する。
【００３８】
〔貫通孔〕
コイルボビン２８には、天板部２８ｂから底板部２８ｃにかけて胴部２８ａ内を貫通して延びる貫通孔２８ｄが形成されており、回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）はこの貫通孔２８ｄ内に挿入されている。貫通孔２８ｄの内径は回転軸１４の最大外径より小さく、貫通孔２８ｄ内では、その内面と回転軸１４の外面との間にクリアランス（例えば０．１ｍｍ以下）が確保されている。このため回転軸１４は、貫通孔２８ｄに挿入された状態で回転中心線ＣＬの周りに回転可能に支持されている。
【００３９】
〔固定穴〕
またコイルボビン２８には、Ｕ字型積層コア２６を保持（固定）するための固定穴２８ｅが形成されている。固定穴２８ｅは、底板部２８ｃの外面（この例では下面）の開口から胴部２８ａ内を回転中心線ＣＬに沿って縦方向に延び、天板部２８ｂの厚み内部でその奧端（終端）が閉塞されている。また固定穴２８ｅは、２つのＵ字型積層コア２６に対応して回転軸１４を挟んで両側対称に設けられている。
【００４０】
Ｕ字型積層コア２６は、いずれも束線２４ａの内側に位置する極２６ａを固定穴２８ｅ内に挿入させた状態でコイルボビン２８に固定されている。なお上記のように、固定穴２８ｅの奥端（終端）が天板部２８ｂの厚み内に達していることから、固定穴２８ｅの位置で天板部２８ｂは、固定穴２８ｅに食い込まれた分だけ肉厚が削がれている。
【００４１】
また底板部２８ｃには、Ｕ字型積層コア２６を固定した状態で連結部２６ｃを厚み方向に受け入れるための切欠２８ｇが形成されている。このため切欠２８ｇの位置で底板部２８ｃは、連結部２６ｃの厚み分だけ肉厚を削がれた状態にある。
【００４２】
〔凹部〕
さらにコイルボビン２８には、天板部２８ｂのアーマチュアロータ２２と反対側に凹部２８ｆが形成されている。この凹部２８ｆは、各Ｕ字型積層コア２６の束線２４ａより外側に位置する極２６ｂの先端部に対応する位置に設けられており、それぞれ対応する極２６ｂの先端部を天板部２８ｂの厚み方向に受け入れた状態で保持している。このため天板部２８ｂは、凹部２８ｆの位置ではその深さ分だけ肉厚が削がれている。
【００４３】
〔小径部位〕
回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）には、コイルボビン２８の貫通孔２８ｄ内に挿入される部位が段付き形状をなしている。具体的には、貫通孔２８ｄの両端部を避けた中央の位置で回転軸１４がある程度の長さにわたって外周部分が段付き状に削り取られており、そこに小径部位１４ｃが形成されている。
【００４４】
回転軸１４は、貫通孔２８ｄ内の両端部ではその内周面にすきま嵌めの状態で接しているが、小径部位１４ｃでは完全に貫通孔２８ｄの内周面から離隔している。このため回転軸１４は、小径部位１４ｃを貫通孔２８ｄの内周面に接触させることなく回転するとともに、小径部位１４ｃ以外では貫通孔２８ｄの内周面に接した状態で回転する。これにより、貫通孔２８ｄを同一径のストレート形状に加工しても、これを相対的に回転軸１４の軸受として活用することができるため、コイルボビン２８に複雑な加工（中抜き加工等）を施したり、別途軸受を埋め込んだりする必要がない。また、貫通孔２８ｄ内で回転軸１４とコイルボビン２８との摩擦を最小限に減らすることで、その滑らかな回転を実現することができる。
【００４５】
本実施形態では、上記のアーマチュアロータ２２、コイルボビン２８、電磁コイル２４及びＵ字型積層コア２６によって電磁ブレーキが構成されている。このような電磁ブレーキは、電磁コイル２４への通電により磁力を発生させることで、アーマチュアロータ２２をスラスト方向に吸着し、コイルボビン２８の天板部２８ｂに圧着させて摩擦抵抗を発生させることができる。またこのとき、各Ｕ字型積層コア２６は電磁コイル２４の束線２４ａの周囲で磁気経路を形成し、その内部にて磁束を案内するので、発生した磁力を効率的に利用することができる。
【００４６】
またＵ字型積層コア２６の２つの極２６ａ，２６ｂは、上記のように固定穴２８ｅや凹部２８ｆにより天板部２８ｂの肉厚を部分的に減じた状態でアーマチュアロータ２２に対向して配置されている。このため、アーマチュアロータ２２と極２６ａ，２６ｂとの間のギャップをなるべく小さくし、より効率的に磁力を作用させることができる。
【００４７】
なおここでは図示していないが、回転部材２０やアーマチュアロータ２２及びコイルボビン２８を含む電磁ブレーキは、例えば別の装置本体や、操作感触付与型入力装置１０を収容する筐体に固定されている。このため操作部１２が回転操作されても、それによってコイルボビン２８等が連れ回りすることはない。
【００４８】
また操作感触付与型入力装置１０は制御部３０を備えており、この制御部３０にはエンコーダ１８及び電磁ブレーキ（主に電磁コイル２４）が接続されている。制御部３０は、例えばエンコーダ１８から入力される検出パルスに基づいて操作部１２（回転軸１４）の回転に関する位置（座標）や回転方向を算出し、図示しない記憶部に予め記憶されたフォースカーブに基づいて電磁ブレーキにより発生させる摩擦抵抗の大きさ（駆動電圧又は駆動電流）を制御する機能を有する。
【００４９】
電磁ブレーキの駆動により発生する摩擦抵抗は、アーマチュアロータ２２を介して回転部材２０に伝達されるので、これによって操作部１２に回転抵抗を付与することができる。このため本実施形態では、アーマチュアロータ２２と回転部材２０との間で相互に回転が伝達される構造を採用している。
【００５０】
すなわちアーマチュアロータ２２には、その表面（図１では上面）から突出する２つの連結突起２２ｃが設けられている。これら連結突起２２ｃは、いずれもアーマチュアロータ２２（本体部２２ａ）の表面から回転部材２０に向けて延びている。一方、回転部材２０には、２つの連結突起２２ｃにそれぞれ対応する位置に連結孔２０ｃが形成されている。これら連結孔２０ｃは本体部２０ａをその厚み方向に貫通して延びており、それぞれ内部に連結突起２２ｃが挿通されている。また各連結突起２２ｃは連結孔２０ｃ内に挿通された状態で、回転部材２０（本体部２０ａ）の表面（図１では上面）からある程度突出するだけの全長を有している。
【００５１】
図２は、回転部材２０とアーマチュアロータ２２との連結関係を示す平面図（図１中のＩＩ−ＩＩ断面を含む）である。図２に示されているように、２本の連結突起２２ｃは回転部材２０の各連結孔２０ｃ内に挿通された状態にあり、この状態で回転部材２０とアーマチュアロータ２２との相対回転は規制されている。このため、電磁ブレーキによってアーマチュアロータ２２を引き付けると、アーマチュアロータ２２を介して回転部材２０に回転方向への摩擦抵抗が付与された状態となる。ただし、上記のように連結突起２２ｃは連結孔２０ｃ内で軸方向への移動は規制されていないため、回転軸１４全体に軸方向への力が及ぶことはない。
【００５２】
上記の弾性部材１５は、操作部１２に回転抵抗が付与された状態で操作部１２が操作されると、その回転方向にねじり変形（弾性変形）を生じる。ただし弾性部材１５には、付与される回転抵抗が最大の状態で操作部１２が操作されたとしても、そのときのトルクに対して充分な剛性を有する材料を用いるため、そこで弾性部材１５が降伏したり、破断したりすることはない。したがって弾性部材１５は、通常の弾性範囲内で変形しつつ、操作部１２が受ける操作力を第１パーツ１４ａから第２パーツ１４ｂ及び回転部材２０に伝達することができる。これにより、操作者がある程度の操作力を操作部１２に加えると、電磁ブレーキに対してアーマチュアロータ２２をスリップさせながら操作部１２を引き続き回転させることができる。
【００５３】
一方で弾性部材１５は、上記のように弾性変形を生じた状態で操作者が操作部１２から手を離したり、操作力を緩めたりすると、それまでの変形状態から復帰することができる。この復帰に伴い、弾性部材１５は第１パーツ１４ａとともに操作部１２及びコード板１６をそれまでと逆方向へ僅かに回転させる。したがって、回転抵抗が付与された状態で操作部１２が操作力を受けなくなると、操作部１２の回転角度はそれまでの回転方向と逆方向へ僅かに変化する。なお、このときの回転方向の変化から、制御部３０は操作部１２に対する操作力が加わらなくなったことを検知することができる。
【００５４】
次に図３は、コイルボビン２８及びＵ字型積層コア２６をそれぞれ単独で示した分解斜視図である。また図４は、電磁コイル２４が巻き付けられた状態のコイルボビン２８及びＵ字型積層コア２６をそれぞれ単独で示した分解斜視図である。以下、コイルボビン２８及びＵ字型積層コア２６についてさらに詳しく説明する。
【００５５】
Ｕ字型積層コア２６は、上記のように個々にＵ字形状をなす複数の板材（個別の参照符号なし）を厚み方向に積層させた構造を有する。このような板材は、磁性材料鋼板（電磁鋼板）をプレス加工したものであり、互いの積層には接着剤を用いることができる。このためＵ字型積層コア２６は、プレス加工と接着という比較的容易な作業工程だけで製作することができるため、切削加工等と比較して工数を削減し、その製造コストを低く抑えることができる。
【００５６】
またコイルボビン２８は、例えば樹脂射出成型等の一般的な加工法を用いて製作することができる。このときコイルボビン２８には、上記の胴部２８ａ、天板部２８ｂ及び底板部２８ｃが一体に形成される他、合わせて固定穴２８ｅや貫通孔２８ｄ、凹部２８ｆもまた一体に形成される（図３参照。）。
【００５７】
そして、例えば巻線機等を用いて胴部２８ａの周りに線材を巻き付けることで、コイルボビン２８に電磁コイル２４を形成することができる（図４参照。）。ここでは図示していないが、出来上がった電磁コイル２４の外周面は例えば絶縁フィルム等で被覆されることが好ましい。またコイルボビン２８の底板部２８ｃ又は天板部２８ｂに例えば２本のリードピンを埋め込んでおくことにより、電磁コイル２４の両端（巻始めと巻終わり）をリードピンに絡げて半田付けすることとしてもよい。
【００５８】
また図３、図４に示されているように、天板部２８ｂはおおよそ円盤形状をなしているが、底板部２８ｃはＵ字型積層コア２６との干渉を避けるため円盤形状ではなく、その外縁には円弧形状の部分と直線形状の部分とがそれぞれ一対ずつ混在した形状をなしている。このうち、一対の直線形状の部分にそれぞれ対応して固定穴２８ｅが形成されている。また上記の切欠２８ｇは、固定穴２８ｅの一端（始端）の開口に連なった状態で底板部２８ｃの外縁にまで達している。なお、ここでは胴部２８ａを略角柱形状としているが、胴部２８ａは略円柱形状であってもよい。
【００５９】
図５は、電磁コイル２４を巻き付けた状態のコイルボビン２８にＵ字型積層コア２６を固定した半製品状態を示す斜視図である。図５にはコイルボビン２８に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）及びアーマチュアロータ２２を組み付けた状態も示されている。
【００６０】
上記のように、各固定穴２８ｅ内にＵ字型積層コア２６の内側の極２６ａが挿入されると、底板部２８ｃの外縁のうち、一対の直線形状の部分が電磁コイル２４の束線２４ａとともに各Ｕ字型積層コア２６の溝内に収容された状態となる。この状態で各Ｕ字型積層コア２６は、コイルボビン２８により保持（固定）される。また、束線２４ａより外側のＵ字型積層コア２６の極２６ｂは、先端部分が凹部２８ｆ内に受け入れられる。なお連結部２６ｃは、そのほぼ全体が切欠２８ｇ内で底板部２８ｃの厚み内に受け入れられるため、Ｕ字型積層コア２６をコイルボビン２８に固定した状態で、底板部２８ｃの外面（底面）とＵ字型積層コア２６の下面とが一致する（いわゆる面一になる。）。
【００６１】
図６は、コイルボビン２８にＵ字型積層コア２６を固定した半製品状態を示す底面図である。上記のように、本実施形態ではＵ字型積層コア２６は回転軸１４を挟んで反対側に分散して２組が配置されているが、Ｕ字型積層コア２６の配置は３組以上であってもよい。例えば、回転軸１４の周囲に等間隔（中心角で１２０°ずつ）をおいて３組のＵ字型積層コア２６を配置してもよいし、あるいは４組のＵ字型積層コア２６を配置してもよい。これらの場合、コイルボビン２８にはＵ字型積層コア２６の組数に応じて固定穴２８ｅや凹部２８ｆ、切欠２８ｇが形成されるとともに、底板部２８ｃの形状も変更される。
【００６２】
図７は、Ｕ字型積層コア２６が配置されていない位置におけるコイルボビン２８の縦断面図（図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面）である。すなわち図７は、図１に示される断面に対して９０°異なる位置での断面形状を示したものである。
【００６３】
図７に示されているように、コイルボビン２８の天板部２８ｂ及び底板部２８ｃは、Ｕ字型積層コア２６が配置されていない位置では全ての肉厚を有している。これにより、天板部２８ｂの曲げ剛性を高めてアーマチュアロータ２２の圧着による負荷を確実に受け止め、電磁ブレーキのステータ部材としての性能を向上することに寄与する。また底板部２８ｃは、充分な肉厚を確保することで剛性を高め、例えば図示しない筐体等への固定を確実なものにすることができる。
【００６４】
また胴部２８ａについては、Ｕ字型積層コア２６が配置されていない位置に固定穴２８ｅは形成されていない。これにより胴部２８ａの剛性を確保して貫通孔２８ｄの屈曲変形を抑え、回転軸１４の滑らかな回転を維持することができる。
【００６５】
以上のように本実施形態の操作感触付与型入力装置１０は、円筒形のヨークのような金属材料の切削加工を必要とせず、簡素な加工手法で容易に製造することができる。
【００６６】
また、電磁コイル２４を保持するコイルボビン２８（天板部２８ｂ）を電磁ブレーキのステータ部材として利用することにより、別途のステータ部材を設けることなく、部品点数を削減して構造を簡素化し、全体の小型軽量化を実現している。また、合わせてＵ字型積層コア２６を分散して配置することにより、さらに軽量化を促進することができる。
【００６７】
本発明は上述した実施形態に制約されることなく、その他にも種々に変形して実施可能である。例えば、一実施形態では回転軸１４の第１パーツ１４ａと第２パーツ１４ｂの間に弾性部材１５を配置しているが、回転軸１４を単一の部材としてもよい。この場合、回転部材２０とアーマチュアロータ２２との間に別の弾性部材（例えば樹脂、板ばね）を介在させることで、回転部材２０に回転力（操作力）が加わると弾性部材がある程度の量だけ変形した後、その変形が規制された状態で回転部材２０とアーマチュアロータ２２とが一体に回転し、回転部材２０が回転力を受けなくなると、弾性部材が変形状態から復帰して逆方向へ回転する構造を採用してもよい。
【００６８】
また、各部の具体的な変形が可能な点については、既に実施形態の中で述べた通りである。その他、図示とともに示した各種部材の形状や配置はいずれも好ましい例であり、本発明の実施に際してこれらを適宜変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 操作感触付与型入力装置
１２ 操作部
１４ 回転軸
１６ コード板
１８ エンコーダ
２０ 回転部材
２２ アーマチュアロータ
２４ 電磁コイル
２４ａ 束線
２６ Ｕ字型積層コア
２６ａ，２６ｂ 極
２６ｃ 連結部
２８ コイルボビン
２８ａ 胴部
２８ｂ 天板部
２８ｃ 底板部
２８ｄ 貫通孔
２８ｅ 固定穴
２８ｆ 凹部
２８ｇ 切欠
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電子機器や車載電装品等の入力デバイスとして利用することができ、その際、操作者に力学的な操作感触を付与することができる操作感触付与型入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の操作感触付与型入力装置は、操作者によって与えられる操作力に対して抵抗力を発生させ、その大きさやタイミング、周期等を制御することで様々な態様の操作感触（例えばクリック感触、突き当たり感触等）を付与するものである。従来、抵抗力を発生させる手段としては、例えば電磁コイルを用いてアーマチュアをヨーク（ステータ）に吸着させるタイプの電磁ブレーキが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記の先行技術において、電磁ブレーキのヨークは電磁コイルを巻き付けて保持するとともに、その通電時には磁束を案内する磁気経路を構成する部材である。特に回転方向への抵抗力を発生させる場合、ヨークを例えば底板付の二重円筒形状として内筒と外筒との間に電磁コイルを収容するとともに、アーマチュアを円盤形状として、回転方向に対して理想的な制動力を発生できる構造を採用する手法が一般的である。またこのような手法は、単純に回転動力の伝達機構を構成する電磁クラッチ・ブレーキの先行技術においても広く採用されているところである（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８５１０号公報（図１、図３）
【特許文献２】実開平３−５２４３３号公報（第１図、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した先行技術（特許文献１，２）のようにヨークを二重の円筒形状とする場合、例えばソリッド（中実）な磁性金属を切削加工し、その内部を環状にくり抜く必要があるため、その分、加工の手間が膨大となり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、切削加工の手間を不要とし、容易に製造することができる構造の操作感触付与型入力装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の以下の解決手段を採用する。
解決手段１：本発明の操作感触付与型入力装置は、操作力に対して抵抗力を発生させる電磁手段を電磁コイル及びコアで構成するとともに、コアを電磁コイルの巻き方向で複数箇所に分散して配置したものである。より詳細には、本発明は、操作者により操作される操作部と、回転可能に支持されて操作部とともに回転する回転軸と、回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転する回転体と、回転体とともに回転し、かつ、回転軸に沿う方向への往復移動が可能な状態で回転体に取り付けられた磁性材料からなるロータ部材と、ロータ部材と対向する位置に配置されたステータ部材と、ロータ部材との間にステータ部材を介して配置された電磁コイル及びコアを有し、電磁コイルにより磁力を発生させて前記ロータ部材を前記ステータ部材に圧着させる電磁手段と、回転体の回転中心線の周りに電磁コイルを巻き付けて保持する胴部を有し、この胴部のロータ部材側の一端に天板部が連接されるとともに、その反対側の他端に底板部が連接されたコイルボビンと、電磁手段の電磁コイルによる磁力の発生状態を制御する制御手段とを備えた操作感触付与型入力装置である。
【０００８】
その上で本発明の操作感触付与型入力装置では、上記のコアが個々にＵ字形状に形成された複数の磁性材料の板材を重ね合わせて断面がＵ字形状をなす溝型に構成されており、その溝内に磁性コイルの束線を挟み込んだ状態で巻き方向の複数箇所に分散して配置されているものである。このため、コアを配置した状態でみたとき、複数の板材は電磁コイルの巻き方向に沿って重ね合わせられていることになる。なおコアは、電磁コイルへの通電時に発生する磁束の周回方向に沿う断面がＵ字形状をなしており、束線の内側と外側にそれぞれ極（又は脚）を有するものである。
【０００９】
本発明によれば、例えばプレス加工や切断加工等によって得られた板材を、複数枚重ね合わせて１ブロックごとのコアを製作することができるため、切削加工のような大掛かりな手間を必要としない。またコアは、その１つ１つがＵ字型の溝型ブロックであるため、これを電磁コイルの巻き方向で複数箇所に分散して配置することにより、全体として擬似的なヨークを構成することができる。このため本発明の操作感触付与型入力装置は、加工の手間が少なく製造が容易であり、そのコストを低く抑えることができる。
【００１０】
解決手段２：また本発明では、コイルボビンの天板部をステータ部材として、ロータ部材を天板部に圧着させることができる。
【００１１】
上記のようにコイルボビンは、その胴部に電磁コイルを巻き付けて保持するとともに、胴部の両端にそれぞれ天板部及び底板部を有することで、電磁コイルの脱落を確実に防止している。その上で、ロータ部材側の天板部をステータ部材として利用すれば、コイルボビンと別にステータ部材を設ける必要がなく、それだけ部品点数を削減することができる。
【００１２】
解決手段３：またコイルボビンは、底板部に形成された開口から胴部内を回転中心線に沿って延びる固定穴を有していてもよい。この場合、コイルボビンは固定穴内に電磁コイルの内周側に位置するコアの一方の極（脚）を挿入させた状態でコアを固定することができる。
【００１３】
このような構成であれば、コイルボビンを電磁コイルの保持だけでなく、コアの固定にも利用することができるため、コアの取り付けが容易になる。
【００１４】
解決手段４：あるいはコイルボビンは、天板部のロータ部材と反対側に凹部が設けられている態様であってもよい。この凹部は、電磁コイルの外周側に位置するコアの他方の極の端部を天板部内の厚み方向に受け入れて保持することができる。
【００１５】
このような態様であれば、束線の外側でコアの極（脚）を保持することかでき、さらにコアの固定を確実なものとすることができる。また、凹部の深さ分だけ極の先端をロータ部材に近接させることができるので、その分、コアとロータ部材との間のギャップを縮小し、コアを介してロータ部材に磁力を有効に作用させることができる。
【００１６】
解決手段５：またコイルボビンは、天板部から底板部にかけて胴部内を貫通して延びる貫通孔を有してもよい。この貫通孔は、回転軸が挿入された状態で回転軸を回転可能に支持することができる。
【００１７】
このような態様であれば、コイルボビンを回転軸の軸受として利用することができるため、別途に軸受を設ける必要がなくなり、より簡素な構造を実現することができる。
【００１８】
解決手段６：コイルボビンに貫通孔が設けられている場合、回転軸は、貫通孔内に挿入される部位のうち、少なくとも貫通孔の両端近傍でそれぞれ内周面に接する範囲を避けた位置に形成されて他の位置よりも外径が縮小された小径部位を有していることが好ましい。
【００１９】
上記の構成であれば、貫通孔内では両端近傍の内周面だけが回転軸（小径部位以外）に接する軸受として機能するので、回転軸の摩擦抵抗を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の操作感触付与型入力装置は、切削加工等の大掛かりな手間を要することなく、容易な加工作業で製造することができる。これにより、製造に要する工数を削減して製造効率を向上するとともに、製造コストを低く抑えて良質な製品を短期間で豊富に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態の操作感触付与型入力装置の全体的な構成を示す概略図である。
【図２】回転部材とアーマチュアロータとの連結関係を示す平面図（図１中のＩＩ−ＩＩ断面を含む）である。
【図３】コイルボビン及びＵ字型積層コアをそれぞれ単独で示した分解斜視図である。
【図４】電磁コイルが巻き付けられた状態のコイルボビン及びＵ字型積層コアをそれぞれ単独で示した分解斜視図である。
【図５】電磁コイルを巻き付けた状態のコイルボビンにＵ字型積層コアを固定した半製品状態を示す斜視図である。
【図６】コイルボビンにＵ字型積層コアを固定した半製品状態を示す底面図である。
【図７】Ｕ字型積層コアが配置されていない位置におけるコイルボビンの縦断面図（図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。本発明の操作感触付与型入力装置は、例えば、各種の電子機器（コンピュータ機器、オーディオ機器、ビデオ機器）をはじめ、カーナビゲーション装置等の車載電装品用の入力デバイス（ユーザインタフェース）として利用することができる。
【００２３】
図１は、一実施形態の操作感触付与型入力装置１０の全体的な構成を示す概略図である。図１中、操作感触付与型入力装置１０の機械的な構成は、その大部分が縦断面により示されている。また図１中、操作感触付与型入力装置１０の電気的な構成はブロック要素として示されている。
【００２４】
〔操作部〕
操作感触付与型入力装置１０は操作部１２を備えており、この操作部１２は、例えば回転式のつまみ形状（ダイヤル形状）をなしている。操作者は操作部１２をつまんだ状態で回転操作することができ、このとき操作部１２は図中に一点鎖線で示される回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００２５】
操作部１２は、例えば回転軸１４の一端に連結されている。この回転軸１４は上記の回転軸線ＣＬに沿って操作部１２から一方向（図１中の下方向）に延びており、回転軸１４は操作部１２とともに回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００２６】
なお回転軸１４には、その軸方向の途中に弾性部材１５が介挿して設けられている。このため回転軸１４は、弾性部材１５を挟んで軸方向に第１パーツ１４ａと第２パーツ１４ｂとに分割された構造を有している。なお、弾性部材１５と第１パーツ１４ａ、第２パーツ１４ｂとは、それぞれの接合部で強固に接合されている。また弾性部材１５には、例えば材料としてゴムを使用することができる。
【００２７】
〔回転状態の検出〕
回転軸１４（第１パーツ１４ａ）の外周には、被検出体であるコード板１６が取り付けられている。このコード板１６は回転軸１４を中心とした薄板の円盤形状をなしており、その周方向には一定ピッチで図示しないスリットが形成されている。またコード板１６の外周部には、回転方向の原点位置を基点として周方向に図示しないインデックス（遮光部）が形成されている。
【００２８】
回転軸１４の近傍位置には、検出部として例えば光学式のエンコーダ１８が設置されている。このエンコーダ１８は、例えば２条の検出光を用いて互いに異なる位置でコード板１６のスリットを透過させることができる。操作部１２が回転操作されると、これに伴って回転軸１４とともにコード板１６が回転し、エンコーダ１８から互いに位相差を持った回転角信号（Ａ相及びＢ相のエンコーダパルス）が出力される。なおエンコーダ１８は、アナログ式のエンコーダ（例えば磁気センサ型）でもよい。
【００２９】
〔回転部材（回転体）〕
また回転軸１４には、例えば第２パーツ１４ｂの軸方向でみた中央付近に回転部材２０が取り付けられている。回転部材２０は、例えば円盤形状の本体部２０ａを有しており、この本体部２０ａは回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を中心としてラジアル方向に拡がっている。本体部２０ａの中央位置には貫通孔２０ｂが形成されており、この貫通孔２０ｂは本体部２０ａを厚み方向に貫通して形成されている。そして回転部材２０は、貫通孔２０ｂの内部に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を挿通させた状態で回転軸１４に固定されている。このため回転部材２０は、操作部１２が操作されると回転軸１４とともに回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００３０】
〔アーマチュアロータ（ロータ部材）〕
また回転軸１４には、回転軸線ＣＬに沿う方向でみて回転部材２０に隣接する位置にアーマチュアロータ２２が取り付けられている。このアーマチュアロータ２２もまた、例えば円盤形状の本体部２２ａを有するとともに、その中央位置には挿通孔２２ｂが形成されている。アーマチュアロータ２２の挿通孔２２ｂもまた本体部２２ａを厚み方向に貫通しているが、その内径は回転軸１４の外径よりもわずかに大きい。このためアーマチュアロータ２２は回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）に対して固定されておらず、回転軸１４や回転部材２０に対しては回転軸線ＣＬの回りに相対回転が可能な状態で支持されている。
【００３１】
またアーマチュアロータ２２は、挿通孔２２ｂ内に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を挿通させた状態で、回転中心線ＣＬに沿う方向へ往復移動可能である。なお回転軸１４の外周面と挿通孔２２ｂの内周面との間には、例えば回転軸１４に沿ってスライド自在な軸受（図示していない）が設けられていてもよい。またアーマチュアロータ２２は、その全体が磁性材料（例えば鉄）で構成されている。
【００３２】
また操作感触付与型入力装置１０は、電磁コイル２４及びＵ字型積層コア２６を備えている。このうち電磁コイル２４は、例えば回転軸１４（回転中心線ＣＬ）を中心としてその周囲に巻かれている。またＵ字型積層コア２６は、電磁コイル２４の巻き方向（周方向）に分散して複数箇所に配置されており、この例では、回転軸１４を中心として点対称に２つのＵ字型積層コア２６が設けられている。
【００３３】
Ｕ字型積層コア２６は、個々にＵ字形状（コ字形状）に形成された複数の板材（例えば電磁鋼板）を厚み方向に重ね合わせたブロックで構成されており、全体としてその断面は、図１に示されるようにＵ字形状をなす溝型となっている。またＵ字型積層コア２６は、電磁コイル２４の束線２４ａをＵ字溝内に挟み込むようにして配置されており、束線２４ａの内周側と外周側にそれぞれ極２６ａ，２６ｂを有している。これら極２６ａ，２６ｂの基端部は、互いに連結部２６ｃを介して連結されている。
【００３４】
〔コイルボビン〕
また操作感触付与型入力装置１０は、コイルボビン２８を備えており、上記の電磁コイル２４及びＵ字型積層コア２６はいずれもコイルボビン２８によって保持（固定）されている。
【００３５】
コイルボビン２８は主に胴部２８ａ、天板部２８ｂ及び底板部２８ｃで構成されており、このうち胴部２８ａの外面に電磁コイル２４が巻かれている。胴部２８ａは、電磁コイル２４の巻き領域内で回転中心線ＣＬに沿う方向に延びている。また胴部２８ａには、アーマチュアロータ２２側の一端に天板部２８ｂが一体に連接されており、反対側の他端に底板部２８ｃが一体に連接されている。
【００３６】
天板部２８ｂは、回転軸１４（回転中心線ＣＬ）を中心としてラジアル方向に拡がった円盤形状をなしており、その外面（図１では上面）がアーマチュアロータ２２に対向して配置されている。本実施形態では、天板部２８ｂをアーマチュアロータ２２に対向するステータ部材として利用することにより、電磁コイル２４への通電時に天板部２８ｂに対してアーマチュアロータ２２を圧着させて摩擦抵抗を発生させることができる。
【００３７】
コイルボビン２８の底板部２８ｃもまた、回転軸１４からラジアル方向に拡がっているが、Ｕ字型積層コア２６との干渉を避けるため、その外形は円盤状ではなく、変則的な形状をなしている。なお、底板部２８ｃの外形については別の図面を参照しつつさらに後述する。
【００３８】
〔貫通孔〕
コイルボビン２８には、天板部２８ｂから底板部２８ｃにかけて胴部２８ａ内を貫通して延びる貫通孔２８ｄが形成されており、回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）はこの貫通孔２８ｄ内に挿入されている。貫通孔２８ｄの内径は回転軸１４の最大外径より小さく、貫通孔２８ｄ内では、その内面と回転軸１４の外面との間にクリアランス（例えば０．１ｍｍ以下）が確保されている。このため回転軸１４は、貫通孔２８ｄに挿入された状態で回転中心線ＣＬの周りに回転可能に支持されている。
【００３９】
〔固定穴〕
またコイルボビン２８には、Ｕ字型積層コア２６を保持（固定）するための固定穴２８ｅが形成されている。固定穴２８ｅは、底板部２８ｃの外面（この例では下面）の開口から胴部２８ａ内を回転中心線ＣＬに沿って縦方向に延び、天板部２８ｂの厚み内部でその奧端（終端）が閉塞されている。また固定穴２８ｅは、２つのＵ字型積層コア２６に対応して回転軸１４を挟んで両側対称に設けられている。
【００４０】
Ｕ字型積層コア２６は、いずれも束線２４ａの内側に位置する極２６ａを固定穴２８ｅ内に挿入させた状態でコイルボビン２８に固定されている。なお上記のように、固定穴２８ｅの奥端（終端）が天板部２８ｂの厚み内に達していることから、固定穴２８ｅの位置で天板部２８ｂは、固定穴２８ｅに食い込まれた分だけ肉厚が削がれている。
【００４１】
また底板部２８ｃには、Ｕ字型積層コア２６を固定した状態で連結部２６ｃを厚み方向に受け入れるための切欠２８ｇが形成されている。このため切欠２８ｇの位置で底板部２８ｃは、連結部２６ｃの厚み分だけ肉厚を削がれた状態にある。
【００４２】
〔凹部〕
さらにコイルボビン２８には、天板部２８ｂのアーマチュアロータ２２と反対側に凹部２８ｆが形成されている。この凹部２８ｆは、各Ｕ字型積層コア２６の束線２４ａより外側に位置する極２６ｂの先端部に対応する位置に設けられており、それぞれ対応する極２６ｂの先端部を天板部２８ｂの厚み方向に受け入れた状態で保持している。このため天板部２８ｂは、凹部２８ｆの位置ではその深さ分だけ肉厚が削がれている。
【００４３】
〔小径部位〕
回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）には、コイルボビン２８の貫通孔２８ｄ内に挿入される部位が段付き形状をなしている。具体的には、貫通孔２８ｄの両端部を避けた中央の位置で回転軸１４がある程度の長さにわたって外周部分が段付き状に削り取られており、そこに小径部位１４ｃが形成されている。
【００４４】
回転軸１４は、貫通孔２８ｄ内の両端部ではその内周面にすきま嵌めの状態で接しているが、小径部位１４ｃでは完全に貫通孔２８ｄの内周面から離隔している。このため回転軸１４は、小径部位１４ｃを貫通孔２８ｄの内周面に接触させることなく回転するとともに、小径部位１４ｃ以外では貫通孔２８ｄの内周面に接した状態で回転する。これにより、貫通孔２８ｄを同一径のストレート形状に加工しても、これを相対的に回転軸１４の軸受として活用することができるため、コイルボビン２８に複雑な加工（中抜き加工等）を施したり、別途軸受を埋め込んだりする必要がない。また、貫通孔２８ｄ内で回転軸１４とコイルボビン２８との摩擦を最小限に減らすることで、その滑らかな回転を実現することができる。
【００４５】
本実施形態では、上記のアーマチュアロータ２２、コイルボビン２８、電磁コイル２４及びＵ字型積層コア２６によって電磁ブレーキが構成されている。このような電磁ブレーキは、電磁コイル２４への通電により磁力を発生させることで、アーマチュアロータ２２をスラスト方向に吸着し、コイルボビン２８の天板部２８ｂに圧着させて摩擦抵抗を発生させることができる。またこのとき、各Ｕ字型積層コア２６は電磁コイル２４の束線２４ａの周囲で磁気経路を形成し、その内部にて磁束を案内するので、発生した磁力を効率的に利用することができる。
【００４６】
またＵ字型積層コア２６の２つの極２６ａ，２６ｂは、上記のように固定穴２８ｅや凹部２８ｆにより天板部２８ｂの肉厚を部分的に減じた状態でアーマチュアロータ２２に対向して配置されている。このため、アーマチュアロータ２２と極２６ａ，２６ｂとの間のギャップをなるべく小さくし、より効率的に磁力を作用させることができる。
【００４７】
なおここでは図示していないが、回転部材２０やアーマチュアロータ２２及びコイルボビン２８を含む電磁ブレーキは、例えば別の装置本体や、操作感触付与型入力装置１０を収容する筐体に固定されている。このため操作部１２が回転操作されても、それによってコイルボビン２８等が連れ回りすることはない。
【００４８】
また操作感触付与型入力装置１０は制御部３０を備えており、この制御部３０にはエンコーダ１８及び電磁ブレーキ（主に電磁コイル２４）が接続されている。制御部３０は、例えばエンコーダ１８から入力される検出パルスに基づいて操作部１２（回転軸１４）の回転に関する位置（座標）や回転方向を算出し、図示しない記憶部に予め記憶されたフォースカーブに基づいて電磁ブレーキにより発生させる摩擦抵抗の大きさ（駆動電圧又は駆動電流）を制御する機能を有する。
【００４９】
電磁ブレーキの駆動により発生する摩擦抵抗は、アーマチュアロータ２２を介して回転部材２０に伝達されるので、これによって操作部１２に回転抵抗を付与することができる。このため本実施形態では、アーマチュアロータ２２と回転部材２０との間で相互に回転が伝達される構造を採用している。
【００５０】
すなわちアーマチュアロータ２２には、その表面（図１では上面）から突出する２つの連結突起２２ｃが設けられている。これら連結突起２２ｃは、いずれもアーマチュアロータ２２（本体部２２ａ）の表面から回転部材２０に向けて延びている。一方、回転部材２０には、２つの連結突起２２ｃにそれぞれ対応する位置に連結孔２０ｃが形成されている。これら連結孔２０ｃは本体部２０ａをその厚み方向に貫通して延びており、それぞれ内部に連結突起２２ｃが挿通されている。また各連結突起２２ｃは連結孔２０ｃ内に挿通された状態で、回転部材２０（本体部２０ａ）の表面（図１では上面）からある程度突出するだけの全長を有している。
【００５１】
図２は、回転部材２０とアーマチュアロータ２２との連結関係を示す平面図（図１中のＩＩ−ＩＩ断面を含む）である。図２に示されているように、２本の連結突起２２ｃは回転部材２０の各連結孔２０ｃ内に挿通された状態にあり、この状態で回転部材２０とアーマチュアロータ２２との相対回転は規制されている。このため、電磁ブレーキによってアーマチュアロータ２２を引き付けると、アーマチュアロータ２２を介して回転部材２０に回転方向への摩擦抵抗が付与された状態となる。ただし、上記のように連結突起２２ｃは連結孔２０ｃ内で軸方向への移動は規制されていないため、回転軸１４全体に軸方向への力が及ぶことはない。
【００５２】
上記の弾性部材１５は、操作部１２に回転抵抗が付与された状態で操作部１２が操作されると、その回転方向にねじり変形（弾性変形）を生じる。ただし弾性部材１５には、付与される回転抵抗が最大の状態で操作部１２が操作されたとしても、そのときのトルクに対して充分な剛性を有する材料を用いるため、そこで弾性部材１５が降伏したり、破断したりすることはない。したがって弾性部材１５は、通常の弾性範囲内で変形しつつ、操作部１２が受ける操作力を第１パーツ１４ａから第２パーツ１４ｂ及び回転部材２０に伝達することができる。これにより、操作者がある程度の操作力を操作部１２に加えると、電磁ブレーキに対してアーマチュアロータ２２をスリップさせながら操作部１２を引き続き回転させることができる。
【００５３】
一方で弾性部材１５は、上記のように弾性変形を生じた状態で操作者が操作部１２から手を離したり、操作力を緩めたりすると、それまでの変形状態から復帰することができる。この復帰に伴い、弾性部材１５は第１パーツ１４ａとともに操作部１２及びコード板１６をそれまでと逆方向へ僅かに回転させる。したがって、回転抵抗が付与された状態で操作部１２が操作力を受けなくなると、操作部１２の回転角度はそれまでの回転方向と逆方向へ僅かに変化する。なお、このときの回転方向の変化から、制御部３０は操作部１２に対する操作力が加わらなくなったことを検知することができる。
【００５４】
次に図３は、コイルボビン２８及びＵ字型積層コア２６をそれぞれ単独で示した分解斜視図である。また図４は、電磁コイル２４が巻き付けられた状態のコイルボビン２８及びＵ字型積層コア２６をそれぞれ単独で示した分解斜視図である。以下、コイルボビン２８及びＵ字型積層コア２６についてさらに詳しく説明する。
【００５５】
Ｕ字型積層コア２６は、上記のように個々にＵ字形状をなす複数の板材（個別の参照符号なし）を厚み方向に積層させた構造を有する。このような板材は、磁性材料鋼板（電磁鋼板）をプレス加工したものであり、互いの積層には接着剤を用いることができる。このためＵ字型積層コア２６は、プレス加工と接着という比較的容易な作業工程だけで製作することができるため、切削加工等と比較して工数を削減し、その製造コストを低く抑えることができる。
【００５６】
またコイルボビン２８は、例えば樹脂射出成型等の一般的な加工法を用いて製作することができる。このときコイルボビン２８には、上記の胴部２８ａ、天板部２８ｂ及び底板部２８ｃが一体に形成される他、合わせて固定穴２８ｅや貫通孔２８ｄ、凹部２８ｆもまた一体に形成される（図３参照。）。
【００５７】
そして、例えば巻線機等を用いて胴部２８ａの周りに線材を巻き付けることで、コイルボビン２８に電磁コイル２４を形成することができる（図４参照。）。ここでは図示していないが、出来上がった電磁コイル２４の外周面は例えば絶縁フィルム等で被覆されることが好ましい。またコイルボビン２８の底板部２８ｃ又は天板部２８ｂに例えば２本のリードピンを埋め込んでおくことにより、電磁コイル２４の両端（巻始めと巻終わり）をリードピンに絡げて半田付けすることとしてもよい。
【００５８】
また図３、図４に示されているように、天板部２８ｂはおおよそ円盤形状をなしているが、底板部２８ｃはＵ字型積層コア２６との干渉を避けるため円盤形状ではなく、その外縁には円弧形状の部分と直線形状の部分とがそれぞれ一対ずつ混在した形状をなしている。このうち、一対の直線形状の部分にそれぞれ対応して固定穴２８ｅが形成されている。また上記の切欠２８ｇは、固定穴２８ｅの一端（始端）の開口に連なった状態で底板部２８ｃの外縁にまで達している。なお、ここでは胴部２８ａを略角柱形状としているが、胴部２８ａは略円柱形状であってもよい。
【００５９】
図５は、電磁コイル２４を巻き付けた状態のコイルボビン２８にＵ字型積層コア２６を固定した半製品状態を示す斜視図である。図５にはコイルボビン２８に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）及びアーマチュアロータ２２を組み付けた状態も示されている。
【００６０】
上記のように、各固定穴２８ｅ内にＵ字型積層コア２６の内側の極２６ａが挿入されると、底板部２８ｃの外縁のうち、一対の直線形状の部分が電磁コイル２４の束線２４ａとともに各Ｕ字型積層コア２６の溝内に収容された状態となる。この状態で各Ｕ字型積層コア２６は、コイルボビン２８により保持（固定）される。また、束線２４ａより外側のＵ字型積層コア２６の極２６ｂは、先端部分が凹部２８ｆ内に受け入れられる。なお連結部２６ｃは、そのほぼ全体が切欠２８ｇ内で底板部２８ｃの厚み内に受け入れられるため、Ｕ字型積層コア２６をコイルボビン２８に固定した状態で、底板部２８ｃの外面（底面）とＵ字型積層コア２６の下面とが一致する（いわゆる面一になる。）。
【００６１】
図６は、コイルボビン２８にＵ字型積層コア２６を固定した半製品状態を示す底面図である。上記のように、本実施形態ではＵ字型積層コア２６は回転軸１４を挟んで反対側に分散して２組が配置されているが、Ｕ字型積層コア２６の配置は３組以上であってもよい。例えば、回転軸１４の周囲に等間隔（中心角で１２０°ずつ）をおいて３組のＵ字型積層コア２６を配置してもよいし、あるいは４組のＵ字型積層コア２６を配置してもよい。これらの場合、コイルボビン２８にはＵ字型積層コア２６の組数に応じて固定穴２８ｅや凹部２８ｆ、切欠２８ｇが形成されるとともに、底板部２８ｃの形状も変更される。
【００６２】
図７は、Ｕ字型積層コア２６が配置されていない位置におけるコイルボビン２８の縦断面図（図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面）である。すなわち図７は、図１に示される断面に対して９０°異なる位置での断面形状を示したものである。
【００６３】
図７に示されているように、コイルボビン２８の天板部２８ｂ及び底板部２８ｃは、Ｕ字型積層コア２６が配置されていない位置では全ての肉厚を有している。これにより、天板部２８ｂの曲げ剛性を高めてアーマチュアロータ２２の圧着による負荷を確実に受け止め、電磁ブレーキのステータ部材としての性能を向上することに寄与する。また底板部２８ｃは、充分な肉厚を確保することで剛性を高め、例えば図示しない筐体等への固定を確実なものにすることができる。
【００６４】
また胴部２８ａについては、Ｕ字型積層コア２６が配置されていない位置に固定穴２８ｅは形成されていない。これにより胴部２８ａの剛性を確保して貫通孔２８ｄの屈曲変形を抑え、回転軸１４の滑らかな回転を維持することができる。
【００６５】
以上のように本実施形態の操作感触付与型入力装置１０は、円筒形のヨークのような金属材料の切削加工を必要とせず、簡素な加工手法で容易に製造することができる。
【００６６】
また、電磁コイル２４を保持するコイルボビン２８（天板部２８ｂ）を電磁ブレーキのステータ部材として利用することにより、別途のステータ部材を設けることなく、部品点数を削減して構造を簡素化し、全体の小型軽量化を実現している。また、合わせてＵ字型積層コア２６を分散して配置することにより、さらに軽量化を促進することができる。
【００６７】
本発明は上述した実施形態に制約されることなく、その他にも種々に変形して実施可能である。例えば、一実施形態では回転軸１４の第１パーツ１４ａと第２パーツ１４ｂの間に弾性部材１５を配置しているが、回転軸１４を単一の部材としてもよい。この場合、回転部材２０とアーマチュアロータ２２との間に別の弾性部材（例えば樹脂、板ばね）を介在させることで、回転部材２０に回転力（操作力）が加わると弾性部材がある程度の量だけ変形した後、その変形が規制された状態で回転部材２０とアーマチュアロータ２２とが一体に回転し、回転部材２０が回転力を受けなくなると、弾性部材が変形状態から復帰して逆方向へ回転する構造を採用してもよい。
【００６８】
また、各部の具体的な変形が可能な点については、既に実施形態の中で述べた通りである。その他、図示とともに示した各種部材の形状や配置はいずれも好ましい例であり、本発明の実施に際してこれらを適宜変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 操作感触付与型入力装置
１２ 操作部
１４ 回転軸
１６ コード板
１８ エンコーダ
２０ 回転部材
２２ アーマチュアロータ
２４ 電磁コイル
２４ａ 束線
２６ Ｕ字型積層コア
２６ａ，２６ｂ 極
２６ｃ 連結部
２８ コイルボビン
２８ａ 胴部
２８ｂ 天板部
２８ｃ 底板部
２８ｄ 貫通孔
２８ｅ 固定穴
２８ｆ 凹部
２８ｇ 切欠
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者により操作される操作部と、
回転可能に支持されて前記操作部とともに回転する回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて前記回転軸と一体に回転する回転体と、
前記回転体とともに回転し、かつ、前記回転軸に沿う方向への往復移動が可能な状態で前記回転体に取り付けられた磁性材料からなるロータ部材と、
前記ロータ部材と対向する位置に配置されたステータ部材と、
前記ロータ部材との間に前記ステータ部材を介して配置された電磁コイル及びコアを有し、前記電磁コイルにより磁力を発生させて前記ロータ部材を前記ステータ部材に圧着させる電磁手段と、
前記回転体の回転中心線の周りに前記電磁コイルを巻き付けて保持する胴部を有し、この胴部の前記ロータ部材側の一端に天板部が連接されるとともに、その反対側の他端に底板部が連接されたコイルボビンと、
前記電磁手段の前記電磁コイルによる磁力の発生状態を制御する制御手段とを備えた操作感触付与型入力装置であって、
前記コアは、
個々にＵ字形状に形成された複数の磁性材料の板材を重ね合わせて断面がＵ字形状をなす溝型に構成され、その溝内に前記磁性コイルの束線を挟み込んだ状態で巻き方向の複数箇所に分散して配置されていることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記コイルボビンの天板部を前記ステータ部材として、前記ロータ部材を前記天板部に圧着させることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記コイルボビンは、
前記底板部に形成された開口から前記胴部内を前記回転中心線に沿って延びる固定穴を有しており、この固定穴内に前記電磁コイルの内周側に位置する前記コアの一方の極を挿入させた状態で前記コアを固定することを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の操作感触付与型入力装置において、
前記コイルボビンは、
前記天板部の前記ロータ部材と反対側に設けられ、前記電磁コイルの外周側に位置する前記コアの他方の極の端部を前記天板部内の厚み方向に受け入れて保持する凹部を有することを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の操作感触付与型入力装置において、
前記コイルボビンは、
前記天板部から前記底板部にかけて前記胴部内を貫通して延び、前記回転軸が挿入された状態で前記回転軸を回転可能に支持する貫通孔を有することを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項６】
請求項５に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記回転軸は、
前記貫通孔内に挿入される部位のうち、少なくとも前記貫通孔の両端近傍でそれぞれ内周面に接する範囲を避けた位置に形成され、他の位置よりも外径が縮小された小径部位を有することを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項１】
操作者により操作される操作部と、
回転可能に支持されて前記操作部とともに回転する回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて前記回転軸と一体に回転する回転体と、
前記回転体とともに回転し、かつ、前記回転軸に沿う方向への往復移動が可能な状態で前記回転体に取り付けられた磁性材料からなるロータ部材と、
前記ロータ部材と対向する位置に配置されたステータ部材と、
前記ロータ部材との間に前記ステータ部材を介して配置された電磁コイル及びコアを有し、前記電磁コイルにより磁力を発生させて前記ロータ部材を前記ステータ部材に圧着させる電磁手段と、
前記回転体の回転中心線の周りに前記電磁コイルを巻き付けて保持する胴部を有し、この胴部の前記ロータ部材側の一端に天板部が連接されるとともに、その反対側の他端に底板部が連接されたコイルボビンと、
前記電磁手段の前記電磁コイルによる磁力の発生状態を制御する制御手段とを備えた操作感触付与型入力装置であって、
前記コアは、
個々にＵ字形状に形成された複数の磁性材料の板材を重ね合わせて断面がＵ字形状をなす溝型に構成され、その溝内に前記磁性コイルの束線を挟み込んだ状態で巻き方向の複数箇所に分散して配置されていることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記コイルボビンの天板部を前記ステータ部材として、前記ロータ部材を前記天板部に圧着させることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記コイルボビンは、
前記底板部に形成された開口から前記胴部内を前記回転中心線に沿って延びる固定穴を有しており、この固定穴内に前記電磁コイルの内周側に位置する前記コアの一方の極を挿入させた状態で前記コアを固定することを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の操作感触付与型入力装置において、
前記コイルボビンは、
前記天板部の前記ロータ部材と反対側に設けられ、前記電磁コイルの外周側に位置する前記コアの他方の極の端部を前記天板部内の厚み方向に受け入れて保持する凹部を有することを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の操作感触付与型入力装置において、
前記コイルボビンは、
前記天板部から前記底板部にかけて前記胴部内を貫通して延び、前記回転軸が挿入された状態で前記回転軸を回転可能に支持する貫通孔を有することを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項６】
請求項５に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記回転軸は、
前記貫通孔内に挿入される部位のうち、少なくとも前記貫通孔の両端近傍でそれぞれ内周面に接する範囲を避けた位置に形成され、他の位置よりも外径が縮小された小径部位を有することを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２８２３９７（Ｐ２０１０−２８２３９７Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３４８７８（Ｐ２００９−１３４８７８）
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【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２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【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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