複合操作型入力装置
【課題】 無理な操作をしても故障し難いように改良する。
【構成】 操作部材１００を傾倒動作、回転動作及び押下動作可能に支持する操作部材支持部３００と、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ〜ｄ及び押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅと、環状回転体８００と、回転動作検出用センサー９００等を有している。傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ〜ｄ及び押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅについては、固定接点４１０ａ〜ｅに対応する可動接点が一体になったスナッププレート４２０ａ〜ｅと、先端がスナッププレート４２０ａ〜ｅの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップ４３０ａ〜ｅとを有し、キートップ４３０ａ〜ｅの弾性力がスナッププレート４２０ａ〜ｅに比べて大きく設定されている。
【構成】 操作部材１００を傾倒動作、回転動作及び押下動作可能に支持する操作部材支持部３００と、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ〜ｄ及び押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅと、環状回転体８００と、回転動作検出用センサー９００等を有している。傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ〜ｄ及び押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅについては、固定接点４１０ａ〜ｅに対応する可動接点が一体になったスナッププレート４２０ａ〜ｅと、先端がスナッププレート４２０ａ〜ｅの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップ４３０ａ〜ｅとを有し、キートップ４３０ａ〜ｅの弾性力がスナッププレート４２０ａ〜ｅに比べて大きく設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ゲーム機、自動車用カーナビ、自動車用オーディオ、自動車用エアコン及び自動車用ミラー調整等の入力機器として利用可能であって、操作レバーの倒れ動作、回転動作及びプッシュ動作に応じた信号を出力する複合操作型入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置は多機能スイッチと称されており、従来例として、プッシュスイッチを用いて倒れ動作及びプッシュ動作を検出するようにしたもの（特許文献１等）や、プッシュスイッチ及びロータリースイッチを用いて倒れ動作及び回転動作を検出するようにしたもの（特許文献２等）がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５１４７８号公報
【特許文献２】特開平１１−６７０１６号公報
【０００４】
このように多機能スイッチにおいてプッシュスイッチを使用されることが多いのは操作時にクリック感が簡単に得られるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例による場合、無理な操作によりプッシュスイッチのスナッププレートに高荷重が加わると、接点部分が不良となり、故障し易いという欠点がある。また、回転つまみの頭部に文字等を入れるという要請があるものの、回転動作をさせると、回転つまみの頭部も一緒に回ることから、文字等を入れられないという欠点もある。
【０００６】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その主たる目的とするところは、無理な操作をしても故障し難いように改良した複合操作型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】
【０００７】
本発明の複合操作型入力装置は、ケースと、押下動作、傾倒動作及び回転動作させる部材であって押下動作用の押ボタン及び回転動作用の回転つまみを有した操作部材と、操作部材を上記動作可能に支持する操作支持部と、操作支持部及び／又は操作部材の後端側に当接可能に配置された傾倒動作検出用及び／又は押下動作検出用プッシュスイッチとを備え、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチは、固定接点に対応する可動接点と一体又は別体になったスナッププレートと、先端がスナッププレートの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップとを有し、キートップの弾性力がスナッププレートに比べて大きく設定されている。
【０００８】
好ましくは、操作支持部を中心としたその周りに位置して軸支されており且つ操作部材の回転つまみに操作支持部の外軸を介して回転可能に連結された環状回転体と、環状回転体の回転を検出する回転動作検出用センサーとを備えると良い。また、ケースの操作面側の操作部材挿通穴の周りに等ピッチ間隔で複数個配設され且つ操作部材の軸状部の外面に直接的又は間接的に当接して付勢力を与える操作部材復帰用弾性体を備えると良い。
【０００９】
操作部材については、前記押ボタン及び回転つまみの他、内軸を備え、内軸は、ケースの操作部材挿通穴に通される軸状部と、軸状部の後端側に軸心合わせして配設され且つ下端面が押下動作検出用プッシュスイッチのキートップの先端面に当接する半球状支持部とを有したものを用いると良い。
【００１０】
この場合の操作支持部については、ケース内の操作部材挿通穴の対向位置に設けられた固定部と、固定部に乗せて支持された外軸とを備えており、固定部は、内径側で内軸を傾倒動作可能に軸支し、外径側で外軸を回転可能且つ内軸と軸心を合わせて傾倒動作可能に軸支する半球殻状の軸受部と、その頂部には内軸の軸状部を通すための開口部とを有する一方、外軸は、固定部の軸受部の先端側が入り込んだ状態で回転可能且つ傾倒動作可能に軸支される半球殻状の外側軸受部と、内軸の軸状部を挿通させるための中空軸であり外側軸受部に連通して設けられた円筒部と、外側軸受部の基端側の開口周りに傾倒動作検出用プッシュスイッチを押圧可能に設けられた押圧部とを有しており、外軸の円筒部から出た内軸の軸状部の先端に押ボタンが接続され、外軸の円筒部の先端部に回転つまみが接続されたものを用いると良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に係る複合操作型入力装置による場合、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチに弾性伸縮可能なキートップを備え、キートップの弾性力はスナッププレートに比べて大きく設定された構成となっているので、操作部材を通じてキートップに荷重が作用する分、スナッププレートには一定以上の荷重がかからない。また、キートップの弾性力をスナッププレートに比べて大きくスナッププレートが故障する荷重より小さく設定したときには、無理な操作をしても接点不良による故障がなくなる。更に、押ボタンと回転つまみとが別体になった構成となっているため、回転つまみを操作する限りは押ボタンをＯＮする等の誤操作が起こらない。
【００１２】
本発明の請求項２に係る複合操作型入力装置による場合、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチのキートップが先端側本体部と基端側本体部との間にスプリングが介在された構成となっていることから、請求項１の効果に加えて、操作部材を傾倒させる際のストロークを長くすることができ、ユーザーにしてみれば、クリック感だけでなく動かしたという実感が得られ、この面で操作感が良好になるというメリットがある。
【００１３】
本発明の請求項３に係る複合操作型入力装置による場合、傾倒した操作部材を復帰させるための傾倒動作復帰用弾性体の付勢力がキートップの弾性力に対して略直角である構成となっており、請求項１の効果に加えて、押下動作の荷重とは別に傾倒動作の荷重を設定することができ、バランスの取れた荷重設定をすることができるというメリットがある。
【００１４】
本発明の請求項５に係る複合操作型入力装置による場合、請求項４の構成を前提とし、操作部材の半球状支持部の底面に当接して軸方向に付勢するガタ止め用スプリングを備えていることから、請求項１の効果に加えて、内軸のガタ付きが防止され、この面で操作感が良好になるメリットがある。
【００１５】
本発明の請求項６に係る複合操作型入力装置による場合、請求項４の構成を前提とし、内軸と外軸の軸心を合わせることにより傾倒動作しても内軸と外軸の位置関係を損なわず互いに緩衝無く傾倒することが出来るが、操作支持部の固定部の半球殻状部の内径側で内軸の軸心出し、半球殻状部の外径側で外軸の軸心出しをしているため、組立による軸心ずれが少なく精度良く組立が行える他、金型加工も容易となる。
【００１６】
本発明の請求項７に係る複合操作型入力装置による場合、請求項６の構成を前提とし、回転つまみを回転させてもこれに伴って押ボタンが回らない構成となっていることから、請求項６の効果に加えて、押ボタンの頭部に文字等を入れることが可能になり、この面で使い勝手が良好になる。
【００１７】
本発明の請求項８に係る複合操作型入力装置による場合、請求項６の構成を前提とし、回転動作検出用センサーを用いて回転動作を検出する構成となっていることから、請求項６の効果に加えて、接点磨耗等がなく、故障が少なくなり、寿命を長くすることができるというメリットがある。
【００１８】
しかも外軸の押圧部の外面に形成した一対のボスと、環状回転体の内側に形成した一対の溝部とにより、外軸と環状回転体とが連結される構成となっているので、外軸と環状回転体との間に特別な連結機構が不要であり、この面で低コスト化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は複合操作型入力装置の縦断面図、図２は同装置のケースの分解斜視図、図３は同装置の各種縦断面図、図４は同装置の下ケースを内面側から見た斜視図、図５は同装置の下ケース、ガタ止めスプリング、操作部材の内軸及び操作支持部の固定部等を示す分解斜視図、図６は同装置の操作支持部の固定部、操作部材の内軸及びプリント基板等を示す分解斜視図、図７は同装置の操作支持部の固定部、その外軸、操作部材の内軸及び環状回転体を示す分解斜視図、図８は同装置の傾倒動作検出用プッシュスイッチのキートップを示す図、図９は同キートップの部品斜視図、図１０は同装置の押下動作検出用プッシュスイッチのキートップを示す図、図１１は同キートップの部品斜視図、図１２は同装置の操作部材の内軸を示す斜視図、図１３は同装置の操作支持部の固定部の斜視図、図１４は同装置の操作支持部の外軸の斜視図、図１５は同装置の環状回転体を裏側から見た分解斜視図、図１６は同装置の上ケースを表側から見た斜視図、図１７は同装置の分解斜視図である。
【００２０】
ここに掲げる複合操作型入力装置は、図１等に示すように操作部材１００の傾倒動作、回転動作及び押下動作に応じた信号を出力する装置であって、ケース２００と、操作部材１００を上記動作可能に支持する操作支持部３００と、操作支持部３００及び操作部材１００の後端側に当接可能に配置された傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ，ｂ，ｃ，ｄ及び押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅと、操作支持部３００の外側周りに回転可能に設けられた環状回転体８００と、環状回転体８００の回転を検出する回転動作検出用センサー９００と、ガタ止め用スプリング５００と、操作部材復帰用弾性体６００ａ，ｂ，ｃ，ｄ等を有している。
【００２１】
特に、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ，ｂ，ｃ，ｄ及び押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅについては、固定接点４１０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに対応する可動接点が一体になったスナッププレート４２０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅと、先端がスナッププレート４２０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップ４３０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとを有し、キートップ４３０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの弾性力がスナッププレート４２０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに比べて大きく同プレートが故障する荷重よりは小さく設定されている。
【００２２】
以下、同装置の各部を詳細に説明する。
【００２３】
操作部材１００は、軸状体である内軸１１０と、内軸１１０の先端側に設けられた円盤状の操作つまみ１２０とを有した樹脂成型品である。
【００２４】
内軸１１０は、図２及び図１２に示すようにケース２００の操作部材挿通穴２２１に通される軸状部１１１と、軸状部１１１の後端側に軸心合わせして配設され且つ下端面が押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅのキートップ４３０ｅの先端面に当接する半球状支持部１１２とを有している。
【００２５】
半球状支持部１１２の外面には一対の溝１１２２が軸心を基準とした対称位置に軸方向に沿って各々形成されている。
【００２６】
操作つまみ１２０は、図１に示すように表面の中央部分に配置された押ボタン１２２と、押ボタン１２２を囲む形状に形成された回転つまみ１２１とを有している。回転つまみ１２１の表面中央部には、押ボタン１２２を入れるための凹部１２１１が形成されており、回転つまみ１２１の裏側中央部には、後述する外軸３２０の円筒部３２２及び内軸１１０の軸状部１１１を通すための貫通孔１２１２が形成されている。
【００２７】
押ボタン１２２については、内軸１１０の軸状部１１１の先端に接続されている一方、回転つまみ１２１については、外軸３２０の円筒部３２２の先端に接続されている。
【００２８】
押ボタン１２２は押し下げ可能であって、単独で押下動作用の操作部材として使用される。回転つまみ１２１は回動可能であって、単独で回転動作用の操作部材として使用される。押ボタン１２２及び回転つまみ１２１を有した操作つまみ１２０の全体については傾倒可能であって、押ボタン１２２と回転つまみ１２１との双方で傾倒動作用の操作部材として使用される。
【００２９】
ケース２００は、図２に示すように下ケース２１０と上ケース２２０とを有しており、いずれも略凹状をなした樹脂成型品である。上ケース２２０の中央部には操作部材挿通穴２２１が形成されており、下側の内面には溝２２４が周方向に沿って形成されている。図２及び図３（ａ）に示すように溝２２４の底面上にはスプリング／スチールボール挿入穴２２２が合計２箇所形成されている。
【００３０】
下ケース２１０の内面の下方位置には、図４に示すように円筒状体２１１ａ〜２１１ｅが形成されている。
【００３１】
円筒状体２１１ｅについては、上ケース２２０の操作部材挿通穴２２１の中心と対応した位置に設けられ、その内底面には固定接点４１０ｅがインサート成形されており、スナッププレート４２０ｅ、キートップ４３０ｅがこの順番で挿入されている。
【００３２】
円筒状体２１１ａ〜２１１ｄについては、円筒状体２１１ｅを中心としてその周りに９０°ピッチ間隔で配置されている。円筒状体２１１ｅと全く同様に、これらの内底面には固定接点４１０ａ〜４１０ｄがインサート成形されており、スナッププレート４２０ａ〜４２０ｄ、キートップ４３０ａ〜４３０ｄがこの順番で挿入されている。
【００３３】
なお、下ケース２１０の側面部には固定接点４１０ａ〜４１０ｅ、スナッププレート４２０ａ〜ｅに電気接続された接点出力用の端子２１２等がインサート成形されている。
【００３４】
傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａは、上記固定接点４１０ａと、固定接点４１０ａに対応する可動接点と一体になった円形の湾曲薄板金属板であるスナッププレート４２０ａと、後端がスナッププレート４２０ａに当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップ４３０ａとを有している。
【００３５】
キートップ４３０ａは、図８及び図９に示すように先端側本体部４３１ａと基端側本体部４３２ａとの間にスプリング４３３ａが介在された構成となっている。先端側本体部４３１ａ及び基端側本体部４３２ａはいずれも一方が開放した円筒状の樹脂成型品であって、先端側本体部４３１ａの内部に基端側本体部４３２ａが入り込み、軸方向に伸縮可能になっている。
【００３６】
スプリング４３３ａは、先端側本体部４３１ａ及び基端側本体部４３２ａの内部に収容されている。スプリング４３３ａの弾性力は上記したようにスナッププレート４２０ａに比べて大きく同プレートが故障する荷重よりは小さく設定されている。
【００３７】
傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ｂ〜４００ｄについては傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａと同一構造である。押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅについても同様であるが、図１０及び図１１に示すように先端側本体部４３１ｅの外周面に段差４３３１ｅが形成されている。段差４３３１ｅは押下操作時に下ケース２１０の円筒状体２１１ｅに当たって押し込み防止ストッパーとしての役目を果たすようになっている。
【００３８】
押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅの外側には図５に示すようにガタ止め用スプリング５００が挿入されている。ガタ止め用スプリング５００は、先端側が操作部材１００の内軸１１０の半球状支持部１１２の底面１１２１（図１２（ｂ）参照）に当接して軸方向に付勢するようになっている。
【００３９】
操作支持部３００は、図１に示すようにケース２００の操作部材挿通穴２２１の対向位置に設けられた固定部３１０と、固定部３１０に乗せて支持された外軸３２０とを備えている。
【００４０】
固定部３１０は、図５に示すように下ケース２１０の内側面に取り付けられる略円盤状の樹脂成型品であって、環状の軸受け台３１１と、軸受け台３１１の中央部に設けられており、内径側で内軸１１０を傾倒動作可能に軸支し、外径側で外軸３２０を回転可能且つ傾倒動作可能に軸支する半球殻状の軸受部３１２と、軸受部３１２の頂部には内軸１１０を通すための開口部３１３とを有している。また半球殻状の軸受部３１２は、内軸１１０の傾倒動作中心と外軸３２０の傾倒動作中心がともにＰ点（図１及び図３（ｂ）参照）で一致するように軸支している。
【００４１】
軸受け台３１１にはキートップ４３０ａ〜４３０ｄに対応した位置に穴３１１１が各々形成されている。即ち、軸受け台３１１は円筒状体２１１ａ〜２１１ｄの上を覆い隠す形で下ケース２１０に取り付けられるが、図６に示すように穴３１１１を通じてキートップ４３０ａ〜４３０ｄの頭部が露出される。軸受け台３１１の表面上の合計４つの穴３１１１の周りには、略リング状をなしたプリント基板７００を置くための支持台３１１２が環状に形成されており、環状台３１１２と合計４つの穴３１１１との間には突起３１１３が環状に形成されている。
【００４２】
軸受部３１２の内面には、図１３に示すように内軸１１０の半球状支持部１１２に形成した一対の溝１１２２が入り込む一対のボス３１２１が形成されている。一対のボス３１２１は内軸１１０の傾倒動作中心Ｐ（図１及び図３（ｂ）参照）に一致した高さ位置に形成されており、内軸１１０の傾倒動作をさまたげず、且つ回転動作しないようになっている。
【００４３】
外軸３２０は、図７に示されているように固定部３１０の軸受部３１２の外径側が入り込んだ状態で回転可能且つ傾倒動作可能に軸支される半球殻状の外側軸受部３２１と、内軸１１０の軸状部１１１を挿通させるための中空軸であり外側軸受部３２１に連通して設けられた円筒部３２２と、外側軸受部３２１の基端側の開口周りに傾倒動作検出用プッシュスイッチ４２０ａ〜４２０ｄのキートップ４３０ａ〜４３０ｄの頭部を押圧可能に設けられた押圧部３２３とを有している。
【００４４】
押圧部３２３の外面には、図１４に示すように一対のボス３２３１が軸心を基準とした対称位置に各々形成されている。
【００４５】
環状回転体８００は、外軸３２０の大径部分に比べて大きい内径を有した環状体であって、図１５に示されるように樹脂成型品である本体８１０と、本体８１０の裏側に取り付けられる磁石８２０とを有している。磁石８２０は複数の磁極が周方向に一定ピッチ間隔で配列された構造となっている。本体８１０の表側には、図７に示すように回転デテント用凹凸８１３が周方向に一定ピッチ間隔で形成されている。
【００４６】
環状回転体８００の本体８１０の下方の内側にはリブ８１２が周方向に沿って形成されている。本体８１０の上方の内側には外軸３２０の一対のボス３２３１が入り込む一対の溝８１１が軸方向に沿って形成されている。一対のボス３２３１は外軸３２０の傾倒動作中心Ｐに一致した高さ位置に形成されている。
【００４７】
要するに、軸受部３１２に形成された一対のボス３１２１と、外軸３２０に形成された一対のボス３２３１は、外軸３２０の傾倒動作中心であり且つ内軸１１０の傾倒動作中心でもあるＰと一致する高さ位置に有る。また外軸３２０に形成された一対のボス３２３１は軸心Ｐを基準とした対称位置にあるため、両側のボス３２３１を結ぶボス軸線もまた軸心Ｐを通る。つまり傾倒動作した場合でもボス軸線は軸心Ｐを外れることは無い。このことがどの方向へもつっかかり無く傾倒動作を可能にする。
【００４８】
環状回転体８００のリブ８１２が図５に示された固定部３１０の突起３１１３の内側に挿入され、軸受け台３１１上に置かれたプリント基板７００の面上に接触している。また、本体８１０が図１に示すように上ケース２２０の溝２２４に挿入される。このように環状回転体８００が軸受け台３１１と上ケース２２０に挟まれた状態で軸支され、操作部材１００の回転つまみ１２１に外軸３２０を介して回転可能に連結されている。
【００４９】
図２及び図３（ａ）に示すスプリング／スチールボール挿入穴２２２には回転デテント用のスプリング８３０及びスチールボール８４０が挿入され、スチールボール８４０が環状回転体８００の回転デテント用凹凸８１３に付勢して当接可能になっている。なお、回転デテント用のスプリング８３０及びスチールボール８４０の個数や位置関係等については、適用対象に応じて適宜設計変更すれば良い。
【００５０】
回転動作検出用センサー９００は、図６に示すようにプリント基板７００の上面に実装された合計２個のホール素子であって、環状回転体８００の磁石８２０の磁界を検出して環状回転体８００の相対的な回転角度や回転方向を２相のデジタル信号として出力するようになっている。このように環状回転体８００の回転を非接触式角度センサーにより検出しているが、接触式角度センサーを用いてもかまわない。
【００５１】
プリント基板７００には、回転動作検出用センサー９００以外に中継端子７１０及び出力端子７２０等が設けられている。中継端子７１０及び出力端子７２０はケース２００外に位置しており、中継端子７１０には下ケース２１０から取り出された接点出力用の端子２１２の先端部が半田付けされる一方、出力端子７２０にはリード線やコネクタ等が電気接続されるようになっている。
【００５２】
操作部材復帰用弾性体６００ａ，ｂ，ｃ，ｄは、図１６に示すように上ケース２２０の操作面側の操作部材挿通穴２２１の周りに９０°ピッチ間隔で形成された復帰用弾性体取付穴２２３に各々収容されており、スプリング６１０ａ，ｂ，ｃ，ｄと、スプリング６１０ａ，ｂ，ｃ，ｄの先端部に取り付けられたスライダ６２０ａ，ｂ，ｃ，ｄとを有している。スライダ６２０ａ，ｂ，ｃ，ｄの先端部は操作部材１００の円筒部３２２の外面に当接して付勢力を与えている。
【００５３】
なお、下ケース２１０に形成した円筒状体２１１ａ〜２１１ｄと上ケース２２０に形成した復帰用弾性体取付穴２２３とはいずれも９０度ピッチ間隔で配置されている。また、上ケース２２０の操作面には金属製の環状の天板２３０が取り付けられており、これにより操作部材復帰用弾性体６００ａ〜６００ｄを含めて、復帰用弾性体取付穴２２３が覆われるようになっている。
【００５４】
以下、このように構成された複合操作型入力装置の動作等ついて説明する。
【００５５】
操作部材１００の操作つまみ１２０（回転つまみ１２１及び押ボタン１２２）をセンターから全方向に倒すことが可能である。例えば、操作部材１００をセンターから傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａの方向（方向角度０°）に倒したとすると、操作支持部３００の外軸３２０がその方向に傾斜する。
【００５６】
これに伴って、操作支持部３００の押圧部３２３がキートップ４３０ａの頭部を押圧すると、スナッププレート４２０ａが撓んで、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａがオンとなり、その接点出力が出力端子７２０を通じて出力される。
【００５７】
更に、操作部材１００を倒すと、外軸３２０の外面が上ケース２２０の操作部材挿通穴２２１の縁に接触する。このように操作部材挿通穴２２１の縁がストッパーの役割を果たすことから、スナッププレート４２０ａにバネ荷重以上の力がかからないようになっている。
【００５８】
操作部材１００をセンターから傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ｂ，４００ｃ、４００ｄの方向（方向角度９０°，１８０°，２７０°）に各々倒したときも上記と全く同様である。即ち、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ｂ、４００ｃ、４００ｄが各々オンとなり、これらの接点出力が出力端子７２０を通じて出力される。更に、操作部材１００を倒したときは、操作部材挿通穴２２１の縁がストッパーの役割を果たし、スナッププレート４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄにバネ荷重以上の力が各々かからないようになっている。
【００５９】
本実施形態においては、（ａ）傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ〜４００ｄのキートップ４３０ａ〜４３０ｄが伸縮可能である点、（ｂ）スナッププレート４２０ａ〜４２０ｄがオンしてからでも更に押し込み可能であるようにした点で、操作部材１００を傾倒させる際のストロークが長くなっている（最大傾倒角度約８°）。よって、ユーザーにしてみれば、傾倒操作時に単にクリック感だけでなく動かしたという実感が得られる。なお、スナッププレート４２０ａ〜４２０ｄの弾性力を弱く設定すると、クリック感無しにすることも可能である。
【００６０】
しかも上記（ｂ）によって、例えば、操作部材１００をセンターから傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａと４００ｂとの間の方向（方向角度４５°）に倒すと、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ、４００ｂが共にオンとなる。これは操作部材１００を他の方向（方向角度１３５°，２２５°，３１５°）に倒したときも全く同様である。即ち、８方向検出が可能になっている。なお、固定部３１０に突起又は凸部を設けることにより４方向検出に限定することも可能である。
【００６１】
このように操作部材１００をセンター（初期復帰位置）から倒すと、その後は、操作部材復帰用弾性体６００ａ〜６００ｄ等の弾性力によりセンターに自動的に復帰される。操作部材１００のうち最も径が小さい軸状部１１１の直ぐ近い位置（実際には円筒部３２２の外面）に操作部材復帰用弾性体６００ａ〜６００ｄの付勢力が作用していることから、回転つまみ１２１を回転動作したときの回転トルクへの影響は小さい。よって、ユーザーにしてみれば、回転操作時に重いという感覚がなくなる。
【００６２】
操作つまみ１２０のうち回転つまみ１２１を押し下げることは不可である。押下可能なのは押ボタン１２２だけである。
【００６３】
押ボタン１２２が押下操作されると、操作部材１００の内軸１１０のみが下方に移動する。内軸１１０の半球状支持部１１２の底面１１２１がキートップ４３０ｅの頭部を押圧すると、スナッププレート４２０ｅが撓むとともに傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ｅがオンとなり、その接点出力が出力端子７２０を通じて出力される。
【００６４】
また、押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅがオンとなり、押ボタン１２２が更に押下されると、キートップ４３０ｅが縮み、押ボタン１２２が更に押下されると、キートップ４３０ｅの段差４３３１ｅが下ケース２１０の円筒状体２１１ｅの上面に接触する。即ち、段差４３３１ｅがストッパーの役割を果たし、スナッププレート４２０ｅにバネ荷重以上の力がかからないようになっている。よって、無理な操作をしても接点不良による故障が少なくなる。
【００６５】
回転つまみ１２１を回転させると、これに応じて操作支持部３００の外軸３２０がその方向に回転し、これに伴って環状回転体８００が回転し、回転動作検出用センサー９００の信号出力が出力端子７２０を通じて出力される。傾倒操作なしに回転操作のみされたときは、外軸３２０の押圧部３２３はキートップ４３０ａ〜ｄには接触せず回転するため操作感が劣ることなく回転操作が出来る。
【００６６】
傾倒操作と回転操作を同時にされたときは、外軸３２０が平面的に傾斜するとともに回転し、その結果、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ〜４００ｄの接点出力及び回転動作検出用センサー９００の信号出力が出力端子７２０を通じて出力される。
【００６７】
回転つまみ１２１を回転させてもこれに伴って押ボタン１２２が回らないことから、押ボタン１２２の頭部に文字等を入れることが可能になり、この面で非常に使い勝手が良好になる。また、押ボタン１２２は回転つまみ１２１と別体であるため回転つまみ１２１を操作する限りは押ボタン１２２をＯＮする等の誤操作は起こらない。
【００６８】
なお、操作つまみ１２０を後付けすることも可能である。即ち、ユーザーにおいて、同装置をセット品（各種ゲーム機等）のケースやメイン基板の裏側から組み込み、操作つまみをその表側から取り付けるようにする。この場合、塗装、色、文字等が異なった様々な種類の操作つまみの取り付けが容易になる。
【００６９】
外軸３２０の一対のボス３２３１と、環状回転体８００の一対の溝部８１１とにより、外軸３２０と環状回転体８００とが連結される構成となっているので、特別な連結機構が不要である。よって、同装置の低コスト化を図ることが可能になる。
【００７０】
なお、本発明に係る複合操作型入力装置は、全体形状や信号出力等の形態が上記実施形態に限定されないのは当然である。操作支持部に関しては、操作部材を傾倒動作、回転動作及び押下動作可能に支持する構成である限り、特に問われず、操作部材に応じて適宜設計変更すれば良い。傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチに関しては、スナッププレートを可動接点とは別体にして良いし、キートップについても、スナッププレートの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能である限り、特に問われない。回転動作検出用センサーについても種類は問われず光学的式センサーを利用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図であって、複合操作型入力装置の縦断面図である。
【図２】同装置のケースの分解斜視図である。
【図３】同装置の操作つまみを外した状態を示す縦断面図であって、（ａ）は操作部材がセンター位置にある状態、（ｂ）は操作部材を倒した状態を示す図である。
【図４】同装置の下ケースを内面側から見た斜視図であり、キートップ等を併せて示す図である。
【図５】同装置の下ケース、ガタ止めスプリング、操作部材の内軸及び操作支持部の固定部等を示す分解斜視図である。
【図６】同装置の操作支持部の固定部、操作部材の内軸及びプリント基板等を示す分解斜視図である。
【図７】同装置の操作支持部の固定部、その外軸、操作部材の内軸及び環状回転体を示す分解斜視図である。
【図８】同装置の傾倒動作検出用プッシュスイッチのキートップを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【図９】同装置の同キートップの部品斜視図であって、（ａ）は先端側本体部を表面側から見た図、（ｂ）は同じく裏面側から見た図、（ｃ）は基端側本体部を表面側から見た図、（ｄ）は同じく裏面側から見た図である。
【図１０】同装置の押下動作検出用プッシュスイッチのキートップを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１１】同装置の同キートップの部品斜視図であって、（ａ）は先端側本体部を表側から見た図、（ｂ）は同じく裏側から見た図、（ｃ）は基端側本体部を表側から見た図、（ｄ）は同じく裏側から見た図である。
【図１２】同装置の操作部材の内軸を示す斜視図であって、（ａ）は表側から見た図、（ｂ）は同じく裏側から見た図である。
【図１３】同装置の操作支持部の固定部の斜視図であって、（ａ）は裏側から見た図、（ｂ）は同じく裏側から見た部分拡大図である。
【図１４】同装置の操作支持部の外軸の斜視図であって、（ａ）は表裏側から見た図、（ｂ）は同じく裏側から見た図である。
【図１５】同装置の環状回転体を裏側から見た分解斜視図である。
【図１６】同装置の上ケースを表側から見た斜視図であって、操作部材復帰用弾性体を併せて示す図である。
【図１７】同装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 操作部材
１１０ 内軸
１１１ 軸状部
１１２ 半球状支持部
１１２２ 溝
１２１ 回転つまみ
１２２ 押ボタン
２００ ケース
３００ 操作支持部
３１０ 固定部
３１１ 軸受け台
３１２ 軸受部
３１２１ ボス
３１３ 開口部
３２０ 外軸
３２１ 外側軸受部
３２２ 円筒部
３２３ 押圧部
３２３１ ボス
４００ａ〜４００ｄ 傾倒動作検出用プッシュスイッチ
４００ｅ 押下動作検出用プッシュスイッチ
５００ ガタ止め用スプリング
６００ａ〜６００ｄ 操作部材復帰用弾性体
７００ プリント基板
８００ 環状回転体
８１１ 溝
９００ 回転動作検出用センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ゲーム機、自動車用カーナビ、自動車用オーディオ、自動車用エアコン及び自動車用ミラー調整等の入力機器として利用可能であって、操作レバーの倒れ動作、回転動作及びプッシュ動作に応じた信号を出力する複合操作型入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置は多機能スイッチと称されており、従来例として、プッシュスイッチを用いて倒れ動作及びプッシュ動作を検出するようにしたもの（特許文献１等）や、プッシュスイッチ及びロータリースイッチを用いて倒れ動作及び回転動作を検出するようにしたもの（特許文献２等）がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５１４７８号公報
【特許文献２】特開平１１−６７０１６号公報
【０００４】
このように多機能スイッチにおいてプッシュスイッチを使用されることが多いのは操作時にクリック感が簡単に得られるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例による場合、無理な操作によりプッシュスイッチのスナッププレートに高荷重が加わると、接点部分が不良となり、故障し易いという欠点がある。また、回転つまみの頭部に文字等を入れるという要請があるものの、回転動作をさせると、回転つまみの頭部も一緒に回ることから、文字等を入れられないという欠点もある。
【０００６】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その主たる目的とするところは、無理な操作をしても故障し難いように改良した複合操作型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】
【０００７】
本発明の複合操作型入力装置は、ケースと、押下動作、傾倒動作及び回転動作させる部材であって押下動作用の押ボタン及び回転動作用の回転つまみを有した操作部材と、操作部材を上記動作可能に支持する操作支持部と、操作支持部及び／又は操作部材の後端側に当接可能に配置された傾倒動作検出用及び／又は押下動作検出用プッシュスイッチとを備え、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチは、固定接点に対応する可動接点と一体又は別体になったスナッププレートと、先端がスナッププレートの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップとを有し、キートップの弾性力がスナッププレートに比べて大きく設定されている。
【０００８】
好ましくは、操作支持部を中心としたその周りに位置して軸支されており且つ操作部材の回転つまみに操作支持部の外軸を介して回転可能に連結された環状回転体と、環状回転体の回転を検出する回転動作検出用センサーとを備えると良い。また、ケースの操作面側の操作部材挿通穴の周りに等ピッチ間隔で複数個配設され且つ操作部材の軸状部の外面に直接的又は間接的に当接して付勢力を与える操作部材復帰用弾性体を備えると良い。
【０００９】
操作部材については、前記押ボタン及び回転つまみの他、内軸を備え、内軸は、ケースの操作部材挿通穴に通される軸状部と、軸状部の後端側に軸心合わせして配設され且つ下端面が押下動作検出用プッシュスイッチのキートップの先端面に当接する半球状支持部とを有したものを用いると良い。
【００１０】
この場合の操作支持部については、ケース内の操作部材挿通穴の対向位置に設けられた固定部と、固定部に乗せて支持された外軸とを備えており、固定部は、内径側で内軸を傾倒動作可能に軸支し、外径側で外軸を回転可能且つ内軸と軸心を合わせて傾倒動作可能に軸支する半球殻状の軸受部と、その頂部には内軸の軸状部を通すための開口部とを有する一方、外軸は、固定部の軸受部の先端側が入り込んだ状態で回転可能且つ傾倒動作可能に軸支される半球殻状の外側軸受部と、内軸の軸状部を挿通させるための中空軸であり外側軸受部に連通して設けられた円筒部と、外側軸受部の基端側の開口周りに傾倒動作検出用プッシュスイッチを押圧可能に設けられた押圧部とを有しており、外軸の円筒部から出た内軸の軸状部の先端に押ボタンが接続され、外軸の円筒部の先端部に回転つまみが接続されたものを用いると良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に係る複合操作型入力装置による場合、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチに弾性伸縮可能なキートップを備え、キートップの弾性力はスナッププレートに比べて大きく設定された構成となっているので、操作部材を通じてキートップに荷重が作用する分、スナッププレートには一定以上の荷重がかからない。また、キートップの弾性力をスナッププレートに比べて大きくスナッププレートが故障する荷重より小さく設定したときには、無理な操作をしても接点不良による故障がなくなる。更に、押ボタンと回転つまみとが別体になった構成となっているため、回転つまみを操作する限りは押ボタンをＯＮする等の誤操作が起こらない。
【００１２】
本発明の請求項２に係る複合操作型入力装置による場合、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチのキートップが先端側本体部と基端側本体部との間にスプリングが介在された構成となっていることから、請求項１の効果に加えて、操作部材を傾倒させる際のストロークを長くすることができ、ユーザーにしてみれば、クリック感だけでなく動かしたという実感が得られ、この面で操作感が良好になるというメリットがある。
【００１３】
本発明の請求項３に係る複合操作型入力装置による場合、傾倒した操作部材を復帰させるための傾倒動作復帰用弾性体の付勢力がキートップの弾性力に対して略直角である構成となっており、請求項１の効果に加えて、押下動作の荷重とは別に傾倒動作の荷重を設定することができ、バランスの取れた荷重設定をすることができるというメリットがある。
【００１４】
本発明の請求項５に係る複合操作型入力装置による場合、請求項４の構成を前提とし、操作部材の半球状支持部の底面に当接して軸方向に付勢するガタ止め用スプリングを備えていることから、請求項１の効果に加えて、内軸のガタ付きが防止され、この面で操作感が良好になるメリットがある。
【００１５】
本発明の請求項６に係る複合操作型入力装置による場合、請求項４の構成を前提とし、内軸と外軸の軸心を合わせることにより傾倒動作しても内軸と外軸の位置関係を損なわず互いに緩衝無く傾倒することが出来るが、操作支持部の固定部の半球殻状部の内径側で内軸の軸心出し、半球殻状部の外径側で外軸の軸心出しをしているため、組立による軸心ずれが少なく精度良く組立が行える他、金型加工も容易となる。
【００１６】
本発明の請求項７に係る複合操作型入力装置による場合、請求項６の構成を前提とし、回転つまみを回転させてもこれに伴って押ボタンが回らない構成となっていることから、請求項６の効果に加えて、押ボタンの頭部に文字等を入れることが可能になり、この面で使い勝手が良好になる。
【００１７】
本発明の請求項８に係る複合操作型入力装置による場合、請求項６の構成を前提とし、回転動作検出用センサーを用いて回転動作を検出する構成となっていることから、請求項６の効果に加えて、接点磨耗等がなく、故障が少なくなり、寿命を長くすることができるというメリットがある。
【００１８】
しかも外軸の押圧部の外面に形成した一対のボスと、環状回転体の内側に形成した一対の溝部とにより、外軸と環状回転体とが連結される構成となっているので、外軸と環状回転体との間に特別な連結機構が不要であり、この面で低コスト化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は複合操作型入力装置の縦断面図、図２は同装置のケースの分解斜視図、図３は同装置の各種縦断面図、図４は同装置の下ケースを内面側から見た斜視図、図５は同装置の下ケース、ガタ止めスプリング、操作部材の内軸及び操作支持部の固定部等を示す分解斜視図、図６は同装置の操作支持部の固定部、操作部材の内軸及びプリント基板等を示す分解斜視図、図７は同装置の操作支持部の固定部、その外軸、操作部材の内軸及び環状回転体を示す分解斜視図、図８は同装置の傾倒動作検出用プッシュスイッチのキートップを示す図、図９は同キートップの部品斜視図、図１０は同装置の押下動作検出用プッシュスイッチのキートップを示す図、図１１は同キートップの部品斜視図、図１２は同装置の操作部材の内軸を示す斜視図、図１３は同装置の操作支持部の固定部の斜視図、図１４は同装置の操作支持部の外軸の斜視図、図１５は同装置の環状回転体を裏側から見た分解斜視図、図１６は同装置の上ケースを表側から見た斜視図、図１７は同装置の分解斜視図である。
【００２０】
ここに掲げる複合操作型入力装置は、図１等に示すように操作部材１００の傾倒動作、回転動作及び押下動作に応じた信号を出力する装置であって、ケース２００と、操作部材１００を上記動作可能に支持する操作支持部３００と、操作支持部３００及び操作部材１００の後端側に当接可能に配置された傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ，ｂ，ｃ，ｄ及び押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅと、操作支持部３００の外側周りに回転可能に設けられた環状回転体８００と、環状回転体８００の回転を検出する回転動作検出用センサー９００と、ガタ止め用スプリング５００と、操作部材復帰用弾性体６００ａ，ｂ，ｃ，ｄ等を有している。
【００２１】
特に、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ，ｂ，ｃ，ｄ及び押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅについては、固定接点４１０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに対応する可動接点が一体になったスナッププレート４２０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅと、先端がスナッププレート４２０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップ４３０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとを有し、キートップ４３０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの弾性力がスナッププレート４２０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに比べて大きく同プレートが故障する荷重よりは小さく設定されている。
【００２２】
以下、同装置の各部を詳細に説明する。
【００２３】
操作部材１００は、軸状体である内軸１１０と、内軸１１０の先端側に設けられた円盤状の操作つまみ１２０とを有した樹脂成型品である。
【００２４】
内軸１１０は、図２及び図１２に示すようにケース２００の操作部材挿通穴２２１に通される軸状部１１１と、軸状部１１１の後端側に軸心合わせして配設され且つ下端面が押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅのキートップ４３０ｅの先端面に当接する半球状支持部１１２とを有している。
【００２５】
半球状支持部１１２の外面には一対の溝１１２２が軸心を基準とした対称位置に軸方向に沿って各々形成されている。
【００２６】
操作つまみ１２０は、図１に示すように表面の中央部分に配置された押ボタン１２２と、押ボタン１２２を囲む形状に形成された回転つまみ１２１とを有している。回転つまみ１２１の表面中央部には、押ボタン１２２を入れるための凹部１２１１が形成されており、回転つまみ１２１の裏側中央部には、後述する外軸３２０の円筒部３２２及び内軸１１０の軸状部１１１を通すための貫通孔１２１２が形成されている。
【００２７】
押ボタン１２２については、内軸１１０の軸状部１１１の先端に接続されている一方、回転つまみ１２１については、外軸３２０の円筒部３２２の先端に接続されている。
【００２８】
押ボタン１２２は押し下げ可能であって、単独で押下動作用の操作部材として使用される。回転つまみ１２１は回動可能であって、単独で回転動作用の操作部材として使用される。押ボタン１２２及び回転つまみ１２１を有した操作つまみ１２０の全体については傾倒可能であって、押ボタン１２２と回転つまみ１２１との双方で傾倒動作用の操作部材として使用される。
【００２９】
ケース２００は、図２に示すように下ケース２１０と上ケース２２０とを有しており、いずれも略凹状をなした樹脂成型品である。上ケース２２０の中央部には操作部材挿通穴２２１が形成されており、下側の内面には溝２２４が周方向に沿って形成されている。図２及び図３（ａ）に示すように溝２２４の底面上にはスプリング／スチールボール挿入穴２２２が合計２箇所形成されている。
【００３０】
下ケース２１０の内面の下方位置には、図４に示すように円筒状体２１１ａ〜２１１ｅが形成されている。
【００３１】
円筒状体２１１ｅについては、上ケース２２０の操作部材挿通穴２２１の中心と対応した位置に設けられ、その内底面には固定接点４１０ｅがインサート成形されており、スナッププレート４２０ｅ、キートップ４３０ｅがこの順番で挿入されている。
【００３２】
円筒状体２１１ａ〜２１１ｄについては、円筒状体２１１ｅを中心としてその周りに９０°ピッチ間隔で配置されている。円筒状体２１１ｅと全く同様に、これらの内底面には固定接点４１０ａ〜４１０ｄがインサート成形されており、スナッププレート４２０ａ〜４２０ｄ、キートップ４３０ａ〜４３０ｄがこの順番で挿入されている。
【００３３】
なお、下ケース２１０の側面部には固定接点４１０ａ〜４１０ｅ、スナッププレート４２０ａ〜ｅに電気接続された接点出力用の端子２１２等がインサート成形されている。
【００３４】
傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａは、上記固定接点４１０ａと、固定接点４１０ａに対応する可動接点と一体になった円形の湾曲薄板金属板であるスナッププレート４２０ａと、後端がスナッププレート４２０ａに当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップ４３０ａとを有している。
【００３５】
キートップ４３０ａは、図８及び図９に示すように先端側本体部４３１ａと基端側本体部４３２ａとの間にスプリング４３３ａが介在された構成となっている。先端側本体部４３１ａ及び基端側本体部４３２ａはいずれも一方が開放した円筒状の樹脂成型品であって、先端側本体部４３１ａの内部に基端側本体部４３２ａが入り込み、軸方向に伸縮可能になっている。
【００３６】
スプリング４３３ａは、先端側本体部４３１ａ及び基端側本体部４３２ａの内部に収容されている。スプリング４３３ａの弾性力は上記したようにスナッププレート４２０ａに比べて大きく同プレートが故障する荷重よりは小さく設定されている。
【００３７】
傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ｂ〜４００ｄについては傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａと同一構造である。押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅについても同様であるが、図１０及び図１１に示すように先端側本体部４３１ｅの外周面に段差４３３１ｅが形成されている。段差４３３１ｅは押下操作時に下ケース２１０の円筒状体２１１ｅに当たって押し込み防止ストッパーとしての役目を果たすようになっている。
【００３８】
押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅの外側には図５に示すようにガタ止め用スプリング５００が挿入されている。ガタ止め用スプリング５００は、先端側が操作部材１００の内軸１１０の半球状支持部１１２の底面１１２１（図１２（ｂ）参照）に当接して軸方向に付勢するようになっている。
【００３９】
操作支持部３００は、図１に示すようにケース２００の操作部材挿通穴２２１の対向位置に設けられた固定部３１０と、固定部３１０に乗せて支持された外軸３２０とを備えている。
【００４０】
固定部３１０は、図５に示すように下ケース２１０の内側面に取り付けられる略円盤状の樹脂成型品であって、環状の軸受け台３１１と、軸受け台３１１の中央部に設けられており、内径側で内軸１１０を傾倒動作可能に軸支し、外径側で外軸３２０を回転可能且つ傾倒動作可能に軸支する半球殻状の軸受部３１２と、軸受部３１２の頂部には内軸１１０を通すための開口部３１３とを有している。また半球殻状の軸受部３１２は、内軸１１０の傾倒動作中心と外軸３２０の傾倒動作中心がともにＰ点（図１及び図３（ｂ）参照）で一致するように軸支している。
【００４１】
軸受け台３１１にはキートップ４３０ａ〜４３０ｄに対応した位置に穴３１１１が各々形成されている。即ち、軸受け台３１１は円筒状体２１１ａ〜２１１ｄの上を覆い隠す形で下ケース２１０に取り付けられるが、図６に示すように穴３１１１を通じてキートップ４３０ａ〜４３０ｄの頭部が露出される。軸受け台３１１の表面上の合計４つの穴３１１１の周りには、略リング状をなしたプリント基板７００を置くための支持台３１１２が環状に形成されており、環状台３１１２と合計４つの穴３１１１との間には突起３１１３が環状に形成されている。
【００４２】
軸受部３１２の内面には、図１３に示すように内軸１１０の半球状支持部１１２に形成した一対の溝１１２２が入り込む一対のボス３１２１が形成されている。一対のボス３１２１は内軸１１０の傾倒動作中心Ｐ（図１及び図３（ｂ）参照）に一致した高さ位置に形成されており、内軸１１０の傾倒動作をさまたげず、且つ回転動作しないようになっている。
【００４３】
外軸３２０は、図７に示されているように固定部３１０の軸受部３１２の外径側が入り込んだ状態で回転可能且つ傾倒動作可能に軸支される半球殻状の外側軸受部３２１と、内軸１１０の軸状部１１１を挿通させるための中空軸であり外側軸受部３２１に連通して設けられた円筒部３２２と、外側軸受部３２１の基端側の開口周りに傾倒動作検出用プッシュスイッチ４２０ａ〜４２０ｄのキートップ４３０ａ〜４３０ｄの頭部を押圧可能に設けられた押圧部３２３とを有している。
【００４４】
押圧部３２３の外面には、図１４に示すように一対のボス３２３１が軸心を基準とした対称位置に各々形成されている。
【００４５】
環状回転体８００は、外軸３２０の大径部分に比べて大きい内径を有した環状体であって、図１５に示されるように樹脂成型品である本体８１０と、本体８１０の裏側に取り付けられる磁石８２０とを有している。磁石８２０は複数の磁極が周方向に一定ピッチ間隔で配列された構造となっている。本体８１０の表側には、図７に示すように回転デテント用凹凸８１３が周方向に一定ピッチ間隔で形成されている。
【００４６】
環状回転体８００の本体８１０の下方の内側にはリブ８１２が周方向に沿って形成されている。本体８１０の上方の内側には外軸３２０の一対のボス３２３１が入り込む一対の溝８１１が軸方向に沿って形成されている。一対のボス３２３１は外軸３２０の傾倒動作中心Ｐに一致した高さ位置に形成されている。
【００４７】
要するに、軸受部３１２に形成された一対のボス３１２１と、外軸３２０に形成された一対のボス３２３１は、外軸３２０の傾倒動作中心であり且つ内軸１１０の傾倒動作中心でもあるＰと一致する高さ位置に有る。また外軸３２０に形成された一対のボス３２３１は軸心Ｐを基準とした対称位置にあるため、両側のボス３２３１を結ぶボス軸線もまた軸心Ｐを通る。つまり傾倒動作した場合でもボス軸線は軸心Ｐを外れることは無い。このことがどの方向へもつっかかり無く傾倒動作を可能にする。
【００４８】
環状回転体８００のリブ８１２が図５に示された固定部３１０の突起３１１３の内側に挿入され、軸受け台３１１上に置かれたプリント基板７００の面上に接触している。また、本体８１０が図１に示すように上ケース２２０の溝２２４に挿入される。このように環状回転体８００が軸受け台３１１と上ケース２２０に挟まれた状態で軸支され、操作部材１００の回転つまみ１２１に外軸３２０を介して回転可能に連結されている。
【００４９】
図２及び図３（ａ）に示すスプリング／スチールボール挿入穴２２２には回転デテント用のスプリング８３０及びスチールボール８４０が挿入され、スチールボール８４０が環状回転体８００の回転デテント用凹凸８１３に付勢して当接可能になっている。なお、回転デテント用のスプリング８３０及びスチールボール８４０の個数や位置関係等については、適用対象に応じて適宜設計変更すれば良い。
【００５０】
回転動作検出用センサー９００は、図６に示すようにプリント基板７００の上面に実装された合計２個のホール素子であって、環状回転体８００の磁石８２０の磁界を検出して環状回転体８００の相対的な回転角度や回転方向を２相のデジタル信号として出力するようになっている。このように環状回転体８００の回転を非接触式角度センサーにより検出しているが、接触式角度センサーを用いてもかまわない。
【００５１】
プリント基板７００には、回転動作検出用センサー９００以外に中継端子７１０及び出力端子７２０等が設けられている。中継端子７１０及び出力端子７２０はケース２００外に位置しており、中継端子７１０には下ケース２１０から取り出された接点出力用の端子２１２の先端部が半田付けされる一方、出力端子７２０にはリード線やコネクタ等が電気接続されるようになっている。
【００５２】
操作部材復帰用弾性体６００ａ，ｂ，ｃ，ｄは、図１６に示すように上ケース２２０の操作面側の操作部材挿通穴２２１の周りに９０°ピッチ間隔で形成された復帰用弾性体取付穴２２３に各々収容されており、スプリング６１０ａ，ｂ，ｃ，ｄと、スプリング６１０ａ，ｂ，ｃ，ｄの先端部に取り付けられたスライダ６２０ａ，ｂ，ｃ，ｄとを有している。スライダ６２０ａ，ｂ，ｃ，ｄの先端部は操作部材１００の円筒部３２２の外面に当接して付勢力を与えている。
【００５３】
なお、下ケース２１０に形成した円筒状体２１１ａ〜２１１ｄと上ケース２２０に形成した復帰用弾性体取付穴２２３とはいずれも９０度ピッチ間隔で配置されている。また、上ケース２２０の操作面には金属製の環状の天板２３０が取り付けられており、これにより操作部材復帰用弾性体６００ａ〜６００ｄを含めて、復帰用弾性体取付穴２２３が覆われるようになっている。
【００５４】
以下、このように構成された複合操作型入力装置の動作等ついて説明する。
【００５５】
操作部材１００の操作つまみ１２０（回転つまみ１２１及び押ボタン１２２）をセンターから全方向に倒すことが可能である。例えば、操作部材１００をセンターから傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａの方向（方向角度０°）に倒したとすると、操作支持部３００の外軸３２０がその方向に傾斜する。
【００５６】
これに伴って、操作支持部３００の押圧部３２３がキートップ４３０ａの頭部を押圧すると、スナッププレート４２０ａが撓んで、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａがオンとなり、その接点出力が出力端子７２０を通じて出力される。
【００５７】
更に、操作部材１００を倒すと、外軸３２０の外面が上ケース２２０の操作部材挿通穴２２１の縁に接触する。このように操作部材挿通穴２２１の縁がストッパーの役割を果たすことから、スナッププレート４２０ａにバネ荷重以上の力がかからないようになっている。
【００５８】
操作部材１００をセンターから傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ｂ，４００ｃ、４００ｄの方向（方向角度９０°，１８０°，２７０°）に各々倒したときも上記と全く同様である。即ち、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ｂ、４００ｃ、４００ｄが各々オンとなり、これらの接点出力が出力端子７２０を通じて出力される。更に、操作部材１００を倒したときは、操作部材挿通穴２２１の縁がストッパーの役割を果たし、スナッププレート４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄにバネ荷重以上の力が各々かからないようになっている。
【００５９】
本実施形態においては、（ａ）傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ〜４００ｄのキートップ４３０ａ〜４３０ｄが伸縮可能である点、（ｂ）スナッププレート４２０ａ〜４２０ｄがオンしてからでも更に押し込み可能であるようにした点で、操作部材１００を傾倒させる際のストロークが長くなっている（最大傾倒角度約８°）。よって、ユーザーにしてみれば、傾倒操作時に単にクリック感だけでなく動かしたという実感が得られる。なお、スナッププレート４２０ａ〜４２０ｄの弾性力を弱く設定すると、クリック感無しにすることも可能である。
【００６０】
しかも上記（ｂ）によって、例えば、操作部材１００をセンターから傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａと４００ｂとの間の方向（方向角度４５°）に倒すと、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ、４００ｂが共にオンとなる。これは操作部材１００を他の方向（方向角度１３５°，２２５°，３１５°）に倒したときも全く同様である。即ち、８方向検出が可能になっている。なお、固定部３１０に突起又は凸部を設けることにより４方向検出に限定することも可能である。
【００６１】
このように操作部材１００をセンター（初期復帰位置）から倒すと、その後は、操作部材復帰用弾性体６００ａ〜６００ｄ等の弾性力によりセンターに自動的に復帰される。操作部材１００のうち最も径が小さい軸状部１１１の直ぐ近い位置（実際には円筒部３２２の外面）に操作部材復帰用弾性体６００ａ〜６００ｄの付勢力が作用していることから、回転つまみ１２１を回転動作したときの回転トルクへの影響は小さい。よって、ユーザーにしてみれば、回転操作時に重いという感覚がなくなる。
【００６２】
操作つまみ１２０のうち回転つまみ１２１を押し下げることは不可である。押下可能なのは押ボタン１２２だけである。
【００６３】
押ボタン１２２が押下操作されると、操作部材１００の内軸１１０のみが下方に移動する。内軸１１０の半球状支持部１１２の底面１１２１がキートップ４３０ｅの頭部を押圧すると、スナッププレート４２０ｅが撓むとともに傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ｅがオンとなり、その接点出力が出力端子７２０を通じて出力される。
【００６４】
また、押下動作検出用プッシュスイッチ４００ｅがオンとなり、押ボタン１２２が更に押下されると、キートップ４３０ｅが縮み、押ボタン１２２が更に押下されると、キートップ４３０ｅの段差４３３１ｅが下ケース２１０の円筒状体２１１ｅの上面に接触する。即ち、段差４３３１ｅがストッパーの役割を果たし、スナッププレート４２０ｅにバネ荷重以上の力がかからないようになっている。よって、無理な操作をしても接点不良による故障が少なくなる。
【００６５】
回転つまみ１２１を回転させると、これに応じて操作支持部３００の外軸３２０がその方向に回転し、これに伴って環状回転体８００が回転し、回転動作検出用センサー９００の信号出力が出力端子７２０を通じて出力される。傾倒操作なしに回転操作のみされたときは、外軸３２０の押圧部３２３はキートップ４３０ａ〜ｄには接触せず回転するため操作感が劣ることなく回転操作が出来る。
【００６６】
傾倒操作と回転操作を同時にされたときは、外軸３２０が平面的に傾斜するとともに回転し、その結果、傾倒動作検出用プッシュスイッチ４００ａ〜４００ｄの接点出力及び回転動作検出用センサー９００の信号出力が出力端子７２０を通じて出力される。
【００６７】
回転つまみ１２１を回転させてもこれに伴って押ボタン１２２が回らないことから、押ボタン１２２の頭部に文字等を入れることが可能になり、この面で非常に使い勝手が良好になる。また、押ボタン１２２は回転つまみ１２１と別体であるため回転つまみ１２１を操作する限りは押ボタン１２２をＯＮする等の誤操作は起こらない。
【００６８】
なお、操作つまみ１２０を後付けすることも可能である。即ち、ユーザーにおいて、同装置をセット品（各種ゲーム機等）のケースやメイン基板の裏側から組み込み、操作つまみをその表側から取り付けるようにする。この場合、塗装、色、文字等が異なった様々な種類の操作つまみの取り付けが容易になる。
【００６９】
外軸３２０の一対のボス３２３１と、環状回転体８００の一対の溝部８１１とにより、外軸３２０と環状回転体８００とが連結される構成となっているので、特別な連結機構が不要である。よって、同装置の低コスト化を図ることが可能になる。
【００７０】
なお、本発明に係る複合操作型入力装置は、全体形状や信号出力等の形態が上記実施形態に限定されないのは当然である。操作支持部に関しては、操作部材を傾倒動作、回転動作及び押下動作可能に支持する構成である限り、特に問われず、操作部材に応じて適宜設計変更すれば良い。傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチに関しては、スナッププレートを可動接点とは別体にして良いし、キートップについても、スナッププレートの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能である限り、特に問われない。回転動作検出用センサーについても種類は問われず光学的式センサーを利用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図であって、複合操作型入力装置の縦断面図である。
【図２】同装置のケースの分解斜視図である。
【図３】同装置の操作つまみを外した状態を示す縦断面図であって、（ａ）は操作部材がセンター位置にある状態、（ｂ）は操作部材を倒した状態を示す図である。
【図４】同装置の下ケースを内面側から見た斜視図であり、キートップ等を併せて示す図である。
【図５】同装置の下ケース、ガタ止めスプリング、操作部材の内軸及び操作支持部の固定部等を示す分解斜視図である。
【図６】同装置の操作支持部の固定部、操作部材の内軸及びプリント基板等を示す分解斜視図である。
【図７】同装置の操作支持部の固定部、その外軸、操作部材の内軸及び環状回転体を示す分解斜視図である。
【図８】同装置の傾倒動作検出用プッシュスイッチのキートップを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【図９】同装置の同キートップの部品斜視図であって、（ａ）は先端側本体部を表面側から見た図、（ｂ）は同じく裏面側から見た図、（ｃ）は基端側本体部を表面側から見た図、（ｄ）は同じく裏面側から見た図である。
【図１０】同装置の押下動作検出用プッシュスイッチのキートップを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１１】同装置の同キートップの部品斜視図であって、（ａ）は先端側本体部を表側から見た図、（ｂ）は同じく裏側から見た図、（ｃ）は基端側本体部を表側から見た図、（ｄ）は同じく裏側から見た図である。
【図１２】同装置の操作部材の内軸を示す斜視図であって、（ａ）は表側から見た図、（ｂ）は同じく裏側から見た図である。
【図１３】同装置の操作支持部の固定部の斜視図であって、（ａ）は裏側から見た図、（ｂ）は同じく裏側から見た部分拡大図である。
【図１４】同装置の操作支持部の外軸の斜視図であって、（ａ）は表裏側から見た図、（ｂ）は同じく裏側から見た図である。
【図１５】同装置の環状回転体を裏側から見た分解斜視図である。
【図１６】同装置の上ケースを表側から見た斜視図であって、操作部材復帰用弾性体を併せて示す図である。
【図１７】同装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 操作部材
１１０ 内軸
１１１ 軸状部
１１２ 半球状支持部
１１２２ 溝
１２１ 回転つまみ
１２２ 押ボタン
２００ ケース
３００ 操作支持部
３１０ 固定部
３１１ 軸受け台
３１２ 軸受部
３１２１ ボス
３１３ 開口部
３２０ 外軸
３２１ 外側軸受部
３２２ 円筒部
３２３ 押圧部
３２３１ ボス
４００ａ〜４００ｄ 傾倒動作検出用プッシュスイッチ
４００ｅ 押下動作検出用プッシュスイッチ
５００ ガタ止め用スプリング
６００ａ〜６００ｄ 操作部材復帰用弾性体
７００ プリント基板
８００ 環状回転体
８１１ 溝
９００ 回転動作検出用センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、押下動作、傾倒動作及び回転動作させる部材であって押下動作用の押ボタン及び回転動作用の回転つまみを有した操作部材と、操作部材を上記動作可能に支持する操作支持部と、操作支持部及び／又は操作部材の後端側に当接可能に配置された傾倒動作検出用及び／又は押下動作検出用プッシュスイッチとを備え、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチは、固定接点に対応する可動接点と一体又は別体になったスナッププレートと、先端がスナッププレートの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップとを有し、キートップの弾性力がスナッププレートに比べて大きく設定されていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項２】
請求項１記載の複合操作型入力装置において、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチのキートップは、先端側本体部と基端側本体部との間にスプリングが介在された構成となっていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項３】
請求項１記載の複合操作型入力装置において、ケースの操作面側の操作部材挿通穴の周りに等ピッチ間隔で複数個配設され且つ操作部材の軸状部の外面に直接的又は間接的に当接して付勢力を与える操作部材復帰用弾性体を備えていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項４】
請求項１記載の複合操作型入力装置において、操作部材は、前記押ボタン及び回転つまみの他、内軸とを備えており、内軸は、ケースの操作部材挿通穴に通された軸状部と、軸状部の後端側に軸心合わせして配設され且つ下端面が押下動作検出用プッシュスイッチのキートップの先端面に当接する半球状支持部とを有していることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項５】
請求項４記載の複合操作型入力装置において、押下動作検出用プッシュスイッチの外側に挿入されており且つ先端側が操作部材の半球状支持部の底面に当接して軸方向に付勢するガタ止め用スプリングを有することを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項６】
請求項４記載の複合操作型入力装置において、操作支持部は、ケース内の操作部材挿通穴の対向位置に設けられた固定部と、固定部に乗せて支持された外軸とを備えており、固定部は、内径側で内軸を傾倒動作可能に軸支し、外径側で外軸を回転可能且つ内軸と軸心を合わせて傾倒動作可能に軸支する半球殻状の軸受部と、その頂部には内軸の軸状部を通すための開口部とを有する一方、外軸は、固定部の軸受部の先端側が入り込んだ状態で回転可能且つ傾倒動作可能に軸支される半球殻状の外側軸受部と、内軸の軸状部を挿通させるための中空軸であり外側軸受部に連通して設けられた円筒部と、外側軸受部の基端側の開口周りに傾倒動作検出用プッシュスイッチを押圧可能に設けられた押圧部とを有しており、外軸の円筒部から出た内軸の軸状部の先端に押ボタンが接続され、外軸の円筒部の先端部に回転つまみが接続されていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項７】
請求項６記載の複合操作型入力装置において、内軸の半球状支持部の外面には一対の溝が軸心を基準とした対称位置に軸方向に沿って各々形成され、操作支持部の固定部の内側軸受部の内面には操作部材の半球状支持部の一対の溝が入り込む一対のボスが操作部材の半球状支持部の傾倒動作中心に一致した高さ位置にあり、内軸の傾倒動作を可能にするとともに回転動作しないように形成されていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項８】
請求項６記載の複合操作型入力装置において、外軸の外側周りに回転可能に設けられた環状回転体と、環状回転体の回転を検出する回転動作検出用センサーとを備え、外軸の押圧部の外面には一対のボスが軸心を基準とした対称位置に各々形成され、環状回転体の内側には外軸の押圧部の外面の一対のボスが入り込む軸方向に沿って一対の溝が形成されていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項１】
ケースと、押下動作、傾倒動作及び回転動作させる部材であって押下動作用の押ボタン及び回転動作用の回転つまみを有した操作部材と、操作部材を上記動作可能に支持する操作支持部と、操作支持部及び／又は操作部材の後端側に当接可能に配置された傾倒動作検出用及び／又は押下動作検出用プッシュスイッチとを備え、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチは、固定接点に対応する可動接点と一体又は別体になったスナッププレートと、先端がスナッププレートの頂部に当接した軸方向に弾性伸縮可能なキートップとを有し、キートップの弾性力がスナッププレートに比べて大きく設定されていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項２】
請求項１記載の複合操作型入力装置において、傾倒動作検出用／押下動作検出用プッシュスイッチのキートップは、先端側本体部と基端側本体部との間にスプリングが介在された構成となっていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項３】
請求項１記載の複合操作型入力装置において、ケースの操作面側の操作部材挿通穴の周りに等ピッチ間隔で複数個配設され且つ操作部材の軸状部の外面に直接的又は間接的に当接して付勢力を与える操作部材復帰用弾性体を備えていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項４】
請求項１記載の複合操作型入力装置において、操作部材は、前記押ボタン及び回転つまみの他、内軸とを備えており、内軸は、ケースの操作部材挿通穴に通された軸状部と、軸状部の後端側に軸心合わせして配設され且つ下端面が押下動作検出用プッシュスイッチのキートップの先端面に当接する半球状支持部とを有していることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項５】
請求項４記載の複合操作型入力装置において、押下動作検出用プッシュスイッチの外側に挿入されており且つ先端側が操作部材の半球状支持部の底面に当接して軸方向に付勢するガタ止め用スプリングを有することを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項６】
請求項４記載の複合操作型入力装置において、操作支持部は、ケース内の操作部材挿通穴の対向位置に設けられた固定部と、固定部に乗せて支持された外軸とを備えており、固定部は、内径側で内軸を傾倒動作可能に軸支し、外径側で外軸を回転可能且つ内軸と軸心を合わせて傾倒動作可能に軸支する半球殻状の軸受部と、その頂部には内軸の軸状部を通すための開口部とを有する一方、外軸は、固定部の軸受部の先端側が入り込んだ状態で回転可能且つ傾倒動作可能に軸支される半球殻状の外側軸受部と、内軸の軸状部を挿通させるための中空軸であり外側軸受部に連通して設けられた円筒部と、外側軸受部の基端側の開口周りに傾倒動作検出用プッシュスイッチを押圧可能に設けられた押圧部とを有しており、外軸の円筒部から出た内軸の軸状部の先端に押ボタンが接続され、外軸の円筒部の先端部に回転つまみが接続されていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項７】
請求項６記載の複合操作型入力装置において、内軸の半球状支持部の外面には一対の溝が軸心を基準とした対称位置に軸方向に沿って各々形成され、操作支持部の固定部の内側軸受部の内面には操作部材の半球状支持部の一対の溝が入り込む一対のボスが操作部材の半球状支持部の傾倒動作中心に一致した高さ位置にあり、内軸の傾倒動作を可能にするとともに回転動作しないように形成されていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【請求項８】
請求項６記載の複合操作型入力装置において、外軸の外側周りに回転可能に設けられた環状回転体と、環状回転体の回転を検出する回転動作検出用センサーとを備え、外軸の押圧部の外面には一対のボスが軸心を基準とした対称位置に各々形成され、環状回転体の内側には外軸の押圧部の外面の一対のボスが入り込む軸方向に沿って一対の溝が形成されていることを特徴とする複合操作型入力装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１６１１４（Ｐ２００９−１６１１４Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７５０５８（Ｐ２００７−１７５０５８）
【出願日】平成１９年７月３日（２００７．７．３）
【出願人】（０００１９４９１８）ホシデン株式会社 (527)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３日（２００７．７．３）
【出願人】（０００１９４９１８）ホシデン株式会社 (527)
【Ｆターム（参考）】
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