(57)【要約】【課題】部品点数の増大を回避しつつ、過荷重による検出素子の破損を抑制可能な操作装置を提供すること。【解決手段】操作装置１は、ボディ１０と、操作部材２０と、検出素子３０と、アクチュエータ４０と、フローティング部材５０と、ストッパー６０と、を備える。フローティング部材５０は、操作部材２０が押圧操作を受けた際に操作部材２０から検出素子３０に入力される荷重が伝達される位置に配置されており、かつ、前記荷重によって押圧方向に圧縮変形可能な弾性体からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付先に対して非可動となるように取り付けられるボディと、
操作者による前記ボディに向かう方向への押圧操作を受ける操作部材と、
前記操作部材に対する前記押圧操作を検出する検出素子と、
前記操作部材を振動させるアクチュエータと、
前記ボディと前記操作部材との間に位置し、弾性を有するフローティング部材と、
前記操作部材が前記押圧操作を受けた場合、前記操作部材が押圧される方向である押圧方向に沿って当該操作部材が変位する量を規制するストッパーと、を備え、
前記フローティング部材は、前記操作部材が前記押圧操作を受けた際に前記操作部材から前記検出素子に入力される荷重が伝達される位置に配置されており、かつ、前記荷重によって前記押圧方向に圧縮変形可能な弾性体からなる、操作装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記検出素子が前記押圧操作を検出した際に前記操作部材を振動させる、請求項１に記載の操作装置。
【請求項３】
前記フローティング部材は、前記押圧方向に前記検出素子に当接している、請求項１又は２に記載の操作装置。
【請求項４】
前記操作部材は、前記検出素子及び前記アクチュエータが実装された基板を含み、
前記フローティング部材は、前記ボディに固定されている、請求項３に記載の操作装置。
【請求項５】
前記検出素子と前記フローティング部材とに当接し、前記アクチュエータを保持するアクチュエータ保持部をさらに備える、請求項１又は２に記載の操作装置。
【請求項６】
前記アクチュエータ保持部は、前記押圧方向と直交する直交方向に前記ストッパーに当接することによって前記アクチュエータの前記直交方向への変位を規制する規制部を有する、請求項５に記載の操作装置。
【請求項７】
前記フローティング部材は、前記押圧方向に前記検出素子と重なる位置に配置されている、請求項５又は６に記載の操作装置。
【請求項８】
前記操作部材は、前記押圧方向と反対方向に前記アクチュエータ保持部から離間した位置に配置された基板を含み、
前記検出素子は、前記基板に実装されており、
前記フローティング部材は、前記ボディのうち前記押圧方向に前記検出素子と重なる部位に固定されている、請求項７に記載の操作装置。
【請求項９】
前記ストッパーは、前記押圧方向と直交する直交方向における前記検出素子の外側に配置された複数のストッパー部を有する、請求項１から８のいずれかに記載の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操作者に操作感として振動をフィードバックする機構を有する操作装置が知られている。例えば、特開２０１７−２１９９０３号公報（以下、「特許文献１」という。）には、ベースと、タッチパッドと、支持部と、荷重センサと、アクチュエータと、を備える操作装置が開示されている。タッチパッドは、操作者による操作を受けるパネルを有している。支持部は、ベースとパネルとの間に設けられており、パネルを支持している。荷重センサは、パネルの裏面に取り付けられている。荷重センサは、操作者によるパネルの押圧操作の荷重を検出する。アクチュエータは、パネルの裏面に固定されている。アクチュエータは、荷重センサによって検出された荷重が所定荷重以上となったときにパネルを振動させる。この振動により、操作者は、押圧操作が行われたことを感知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２１９９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるような操作装置では、パネルに対して過荷重が作用した際に、荷重センサにも過荷重が加わり、荷重センサの使用範囲を超えてしまう懸念がある。
【０００５】
そこで、荷重センサを支持する専用の弾性部材を設け、パネルが押圧操作された際にその弾性部材が圧縮変形することにより、荷重センサに入力される荷重の一部を吸収することが考えられる。しかしながら、そのようにすると、部品点数が増大する。
【０００６】
本開示の目的は、部品点数の増大を回避しつつ、検出素子に過荷重が加わるのを抑制可能な操作装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この開示に従った操作装置は、取付先に対して非可動となるように取り付けられるボディと、操作者による前記ボディに向かう方向への押圧操作を受ける操作部材と、前記操作部材に対する前記押圧操作を検出する検出素子と、前記操作部材を振動させるアクチュエータと、前記ボディと前記操作部材との間に位置し、弾性を有するフローティング部材と、前記操作部材が前記押圧操作を受けた場合、前記操作部材が押圧される方向である押圧方向に沿って当該操作部材が変位する量を規制するストッパーと、を備え、前記フローティング部材は、前記操作部材が前記押圧操作を受けた際に前記操作部材から前記検出素子に入力される荷重が伝達される位置に配置されており、かつ、前記荷重によって前記押圧方向に圧縮変形可能な弾性体からなる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、部品点数の増大を回避しつつ、検出素子に過荷重が加わるのを抑制可能な操作装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の第１実施形態の操作装置を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示されるＩＩ−ＩＩ線での断面図である。
【図３】操作部材がストッパーに当接するまで押圧操作された状態を示す断面図である。
【図４】本開示の第２実施形態の操作装置を概略的に示す断面図である。
【図５】操作部材がストッパーに当接するまで押圧操作された状態を示す断面図である。
【図６】第１実施形態の操作装置の変形例を概略的に示す断面図である。
【図７】第２実施形態の操作装置の変形例を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態の操作装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示されるＩＩ−ＩＩ線での断面図である。本実施形態の操作装置１は、操作者による押圧操作を検出可能で、かつ、押圧操作が検出されたことを操作者にフィードバック可能な装置である。この操作装置１は、例えば、車両のステアリングホイールに搭載される。ただし、この操作装置１の搭載先は、ステアリングに限られない。
【００１２】
図１及び図２に示されるように、操作装置１は、ボディ１０と、操作部材２０と、検出素子３０と、アクチュエータ４０と、フローティング部材５０と、ストッパー６０と、を備えている。
【００１３】
ボディ１０は、操作装置１の取付先（ステアリングホイール等）に対して非可動に取り付けられる。ボディ１０は、例えば、合成樹脂からなる。
【００１４】
操作部材２０は、操作者によるボディ１０に向かう方向（図２及び図３における下方向）への押圧操作を受ける部材である。操作部材２０は、操作パネル２２と、基板２６と、ライトガイド２８と、を有している。
【００１５】
操作パネル２２は、操作者による押圧操作を受ける部材である。操作パネル２２は、透光性を有する材料からなる。操作パネル２２は、操作面２３と、側壁２４と、受け部２５と、を有している。
【００１６】
操作面２３は、平板状に形成されている。図１に示されるように、操作面２３は、矩形状に形成されている。
【００１７】
側壁２４は、操作面２３の外縁部からボディ１０に向かって突出する形状を有している。
【００１８】
受け部２５は、側壁２４の下端部から内向きに張り出す形状を有している。受け部２５は、コイルバネ等の弾性部材８１を受ける部位である。
【００１９】
弾性部材８１は、ボディ１０の裏面１０Ｓ２と受け部２５との間に設けられている。弾性部材８１は、検出素子３０に初期荷重（プリロード）を作用させるために、圧縮状態で配置されている。
【００２０】
基板２６は、操作面２３の裏面に配置されている。基板２６には、操作者が操作面２３に沿って指を摺動させたことを検出可能な回路が設けられている。この回路は、例えば静電容量式であり、指が操作面２３のどの位置に存在するかを微弱な静電容量の変化として検出する。
【００２１】
ライトガイド２８は、操作面２３と基板２６との間に配置されている。ライトガイド２８は、光源（図示略）から照射された光を操作面２３に導く。
【００２２】
検出素子３０は、基板２６に実装されていてもよい。本実施形態では、図１に示されるように、基板２６には、４つの検出素子３０が実装されている。各検出素子３０は、基板２６の角部に実装されている。各検出素子３０は、操作部材２０に対する押圧操作を検出する。本実施形態では、検出素子３０として、静電容量式の荷重センサが用いられている。すなわち、検出素子３０は、操作部材２０から検出素子３０に入力される荷重（押圧ストローク）に応じた信号を出力する。ただし、検出素子３０は、荷重センサに限られず、変位（ストローク）を検出する変位センサ等であってもよい。
【００２３】
アクチュエータ４０は、操作部材２０を振動させる。本実施形態では、アクチュエータ４０は、検出素子３０が押圧操作を検出したときに操作部材２０を振動させる。具体的に、アクチュエータ４０は、検出素子３０の出力信号の値が予め設定された閾値以上になったときに、振動する。なお、このアクチュエータ４０の駆動は、検出素子３０の出力信号の値が前記閾値以上になったときに制御部（図示略）からアクチュエータ４０に送信される駆動指示に基づいて行われる。アクチュエータ４０として、超音波振動子や、ソレノイド機構や、偏心モータ等が挙げられる。本実施形態では、アクチュエータ４０は、基板２６に実装されている。アクチュエータ４０は、操作者の指が操作面２３のうちの予め設定された部位にあることが基板２６に設けられた回路によって検出されたときに振動してもよい。
【００２４】
フローティング部材５０は、ボディ１０と操作部材２０との間に設けられており、ボディ１０に対して操作部材２０が振動可能となるように当該操作部材２０を支持している。フローティング部材５０は、弾性体からなる。本実施形態では、フローティング部材５０は、ゴムからなる。ただし、フローティング部材５０は、コイルバネや板バネ等で構成されてもよい。
【００２５】
フローティング部材５０は、操作部材２０が押圧操作を受けた際に操作部材２０から検出素子３０に入力される荷重が伝達される位置に配置されている。本実施形態では、フローティング部材５０は、押圧方向と平行な方向に検出素子３０と当接している。より詳細には、フローティング部材５０は、ボディ１０の表面１０Ｓ１のうち押圧方向に検出素子３０と対向する部位に固定されている。図３に示されるように、フローティング部材５０は、前記荷重によって押圧方向に圧縮変形可能である。
【００２６】
ストッパー６０は、操作部材２０が押圧操作を受けた際に、操作部材２０が押圧される方向である押圧方向（図２及び図３における下向き）に沿って当該操作部材２０が変位する量（押圧ストローク）を規制する部材である。具体的に、図３に示されるように、ストッパー６０は、操作部材２０が予め設定された押圧ストローク以上押圧操作された際に基板２６と当接することにより、操作部材２０のそれ以上の押圧方向への変位を抑制する。図３に示されるように、基板２６がストッパー６０に当接した状態において、ボディ１０の表面１０Ｓ１とアクチュエータ４０との間にはスペースＳが形成されている。
【００２７】
ストッパー６０は、ボディ１０の表面１０Ｓ１から操作面２３に向かって突出する形状を有している。ストッパー６０は、ボディ１０と別部材で構成されてもよいし、ボディ１０と同一材料によってボディ１０と一体的に形成されてもよい。
【００２８】
操作部材２０が押圧操作されていない状態（図２に示される状態）におけるストッパー６０と基板２６との隙間Ｃは、以下の関係式（１）を満たすように設定されている。
【００２９】
ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＜Ｃ＜ｃ４  ・・・（１）
【００３０】
上記式（１）において、ｃ１は、検出素子３０で押圧操作を検出可能な押圧ストロークの最小値であり、ｃ２は、アクチュエータ４０の振動による操作面２３の押圧方向への最大変位であり、ｃ３は、各部材の累積公差であり、ｃ４は、検出素子３０の耐荷重をフローティング部材５０の弾性係数で除した値である。
【００３１】
図１〜図３に示されるように、ストッパー６０は、複数の（本実施形態では４本の）ストッパー部６２を有している。各ストッパー部６２は、押圧方向と直交する直交方向における検出素子３０の外側に配置されている。より詳細には、図１に示されるように、各ストッパー部６２は、操作パネル２２の四隅と対応する位置に配置されている。各ストッパー部６２は、円柱状に形成されている。各ストッパー部６２の上端面は、基板２６と平行に形成されている。
【００３２】
以上に説明したように、本実施形態の操作装置１では、フローティング部材５０は、操作部材２０から検出素子３０に入力される荷重によって押圧方向に圧縮変形可能な弾性体からなるため、すなわち、ボディ１０に対する操作部材２０の振動を可能にする機能と操作部材２０から検出素子３０に入力された荷重の一部を吸収する機能とを兼ね備えているため、検出素子３０に入力される過荷重の一部を吸収するための専用の部材を設ける場合に比べて部品点数の増大が抑制される。しかも、この操作装置１は、操作部材２０の押圧方向への変位（押圧ストローク）を規制するストッパー６０を備えているため、検出素子３０へ過荷重が加わるのを抑制できる。
【００３３】
また、ストッパー６０は、押圧方向と直交する直交方向における検出素子３０の外側に配置された複数のストッパー部６２を有しているため、押圧方向に対して操作面２３が傾いた場合においても、検出素子３０に過荷重が加わるのを抑制できる。
【００３４】
また、基板２６に検出素子３０及びアクチュエータ４０の双方が実装されているため、構造が簡素化される。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、図４及び図５を参照しながら、本開示の第２実施形態の操作装置１について説明する。図４は、本開示の第２実施形態の操作装置を概略的に示す断面図である。図５は、操作部材がストッパーに当接するまで押圧操作された状態を示す断面図である。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は繰り返さない。
【００３６】
本実施形態では、操作装置１は、アクチュエータ４０を保持するアクチュエータ保持部７０を備えている。アクチュエータ保持部７０は、検出素子３０とフローティング部材５０とに当接するように検出素子３０及びフローティング部材５０間に配置されている。図４に示されるように、フローティング部材５０は、押圧方向に検出素子３０と重なる位置に配置されている。
【００３７】
アクチュエータ保持部７０は、押圧方向と直交する直交方向にストッパー６０に当接することによってアクチュエータ４０の直交方向への変位を規制する規制部７２を有している。本実施形態では、アクチュエータ保持部７０には、当該アクチュエータ保持部７０を押圧方向に貫通する貫通孔７０ｈが設けられており、アクチュエータ保持部７０のうち貫通孔７０ｈを取り囲む部位が規制部７２を構成している。なお、規制部７２は、アクチュエータ保持部７０のうち直交方向における貫通孔７０ｈの内側の部位のみで構成されてもよいし、貫通孔７０ｈの外側の部位のみで構成されてもよい。規制部７２がアクチュエータ保持部７０のうち直交方向における貫通孔７０ｈの内側の部位のみで構成される場合、直交方向における貫通孔７０ｈの外側の部位が省略され、規制部７２がアクチュエータ保持部７０の縁部に形成された凹部ないし溝部で構成されてもよい。
【００３８】
本実施形態では、基板２６は、押圧方向と反対方向（図４における上方向）にアクチュエータ保持部７０の表面７０Ｓ１から離間した位置に配置されており、フローティング部材５０は、ボディ１０の表面１０Ｓ１とアクチュエータ保持部７０の裏面７０Ｓ２との間に配置されている。
【００３９】
また、操作パネル２２は、受け部２５を有しておらず、側壁２４には、当該側壁２４をその厚さ方向（図４における左右方向）に貫通する貫通孔２４ｈが設けられている。この貫通孔２４ｈには、アクチュエータ保持部７０に固定された係合部８２が係合している。この係合部８２は、検出素子３０に初期荷重（プリロード）を作用させた状態で貫通孔２４ｈに係合している。
【００４０】
以上のように、本実施形態では、規制部７２により、ボディ１０に対するアクチュエータ４０の直交方向への相対変位が抑制される。
【００４１】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４２】
例えば、上記第１実施形態では、検出素子３０が操作部材２０の基板２６に実装され、フローティング部材５０がボディ１０に固定された例が示されたが、図６に示されるように、検出素子３０がボディ１０に固定され、フローティング部材５０が操作部材２０に固定されてもよい。また、操作部材２０がアクチュエータ４０を実装する基板のみで構成されてもよい。
【００４３】
同様に、上記第２実施形態においても、図７に示されるように、検出素子３０がボディ１０に固定され、フローティング部材５０が操作部材２０に固定されてもよい。
【００４４】
また、フローティング部材５０は、ボディ１０に対する操作部材２０の振動を可能にする機能と操作部材２０から検出素子３０に入力された荷重の一部を吸収する機能とを兼ね備えるものであれば、押圧方向に検出素子３０と重ならない位置に配置されてもよいし、またフローティング部材５０の数は検出素子３０の数と異なっていてもよい。
【００４５】
また、ストッパー６０は、直交方向において検出素子３０よりも内側に配置されてもよいし、検出素子３０の内側と外側の両方に配置されていてもよい。また、ストッパー６０を構成するストッパー部６２の数は、４に限られない。
【００４６】
以上に説明した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例である。
【００４７】
一態様に係る操作装置は、取付先に対して非可動となるように取り付けられるボディと、操作者による前記ボディに向かう方向への押圧操作を受ける操作部材と、前記操作部材に対する前記押圧操作を検出する検出素子と、前記操作部材を振動させるアクチュエータと、前記ボディと前記操作部材との間に位置し、弾性を有するフローティング部材と、前記操作部材が前記押圧操作を受けた場合、前記操作部材が押圧される方向である押圧方向に沿って当該操作部材が変位する量を規制するストッパーと、を備え、前記フローティング部材は、前記操作部材が前記押圧操作を受けた際に前記操作部材から前記検出素子に入力される荷重が伝達される位置に配置されており、かつ、前記荷重によって前記押圧方向に圧縮変形可能な弾性体からなる。
【００４８】
この操作装置では、フローティング部材は、操作部材から検出素子に入力される荷重によって押圧方向に圧縮変形可能な弾性体からなるため、すなわち、ボディに対する操作部材の振動を可能にする機能と操作部材から検出素子に入力された荷重の一部を吸収する機能とを兼ね備えているため、検出素子に入力される過荷重の一部を吸収するための専用の部材を設ける場合に比べて部品点数の増大が抑制される。しかも、この操作装置は、操作部材の押圧方向への変位（押圧ストローク）を規制するストッパーを備えているため、検出素子の破損が有効に抑制される。
【００４９】
また、前記アクチュエータは、前記検出素子が前記押圧操作を検出した際に前記操作部材を振動させることが好ましい。
【００５０】
このようにすれば、操作者は、押圧操作が検出されたことを明確に感知することができる。
【００５１】
また、前記フローティング部材は、前記押圧方向に前記検出素子に当接していることが好ましい。
【００５２】
この場合において、前記操作部材は、前記検出素子及び前記アクチュエータが実装された基板を含み、前記フローティング部材は、前記ボディに固定されていることが好ましい。
【００５３】
この態様では、基板に検出素子及びアクチュエータの双方が実装されるため、構造が簡素化される。
【００５４】
また、前記操作装置において、前記検出素子と前記フローティング部材とに当接し、前記アクチュエータを保持するアクチュエータ保持部をさらに備えることが好ましい。
【００５５】
このようにすれば、アクチュエータによる振動特性の調整が容易になる。また、アクチュエータの体格の自由度が増す。
【００５６】
また、前記アクチュエータ保持部は、前記押圧方向と直交する直交方向に前記ストッパーに当接することによって前記アクチュエータの前記直交方向への変位を規制する規制部を有することが好ましい。
【００５７】
この態様では、規制部により、ボディに対するアクチュエータの直交方向への相対変位が抑制される。
【００５８】
また、前記フローティング部材は、前記押圧方向に前記検出素子と重なる位置に配置されていることが好ましい。
【００５９】
この場合において、前記操作部材は、前記押圧方向と反対方向に前記アクチュエータ保持部から離間した位置に配置された基板を含み、前記検出素子は、前記基板に実装されており、前記フローティング部材は、前記ボディのうち前記押圧方向に前記検出素子と重なる部位に固定されていることが好ましい。
【００６０】
また、前記ストッパーは、前記押圧方向と直交する直交方向における前記検出素子の外側に配置された複数のストッパー部を有することが好ましい。
【００６１】
この態様では、押圧方向に対して操作部材が傾いた場合においても、検出素子に過荷重が入力されることが抑制される。
【符号の説明】
【００６２】
１  操作装置、１０  ボディ、１０Ｓ１  表面、１０Ｓ２  裏面、２０  操作部材、２２  操作パネル、２３  操作面、２４  側壁、２４ｈ  貫通孔、２５  受け部、２６  基板、２８  ライトガイド、３０  検出素子、４０  アクチュエータ、５０  フローティング部材、６０  ストッパー、６２  ストッパー部、７０  アクチュエータ保持部、７０ｈ  貫通孔、７０Ｓ１  表面、７０Ｓ２  裏面、７２  規制部、Ｃ  隙間、Ｓ  スペース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020187537.tif 000008
【図７】
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