(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、この基台に支持されて平面に沿ってスライド移動可能なスライダと、このスライダに一体化されて前記基台の前面側に露出する操作ノブと、前記スライダと係合する駆動力伝達手段を有して前記基台に設置されていると共に、該スライダのスライド位置に基づく力覚を前記操作ノブに付与可能な力覚付与ユニットと、前記操作ノブが押下操作されたことを検出するための押動検出手段とを備えた力覚付与型多方向入力装置であって、
前記基台は前記スライダの平面方向と押圧方向への移動を許容する収納空間を有しており、前記スライダの天面と裏面が前記収納空間の天井面と内底面に対向していると共に、前記押動検出手段は前記基台に設置されており、かつ、前記スライダを前記収納空間の天井面へ向けて付勢する付勢手段を備え、
前記操作ノブが前記付勢手段の付勢力に抗して押下操作されたとき、この押下操作に伴う前記スライダの押動によって前記押動検出手段の検出動作が行われると共に、このスライダの押動方向の移動量が前記収納空間の内底面で規制されるように構成したことを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記スライダの裏面と前記収納空間の内底面のいずれか一方から突出するように固定設置されて他方に点接触する一対の支持部材を備え、前記操作ノブが押下操作されたときに、前記スライダは前記一対の支持部材の接触点を中心として傾動することを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記基台に、前記収納空間の天井面から突出して前記スライダの天面に点接触する可動押さえ部材と、この可動押さえ部材を前記スライダの天面に向けて弾性付勢するばね部品とが支持されており、前記可動押さえ部材が前記一対の支持部材と協働して前記スライダを挟持するようにしたことを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記付勢手段が、ばね部材と、前記基台に上下動可能に支持され前記ばね部材に弾性付勢されて前記スライダの裏面に点接触する可動部材とを有すると共に、前記基台が前記収納空間の天井面から突出して他方に点接触する突起部材を有することを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
【請求項５】
請求項４の記載において、前記付勢手段の前記可動部材が前記収納空間の内底面を貫通して前記スライダの裏面に弾接していると共に、この付勢手段が前記可動部材に一体化されて前記押動検出手段を動作させる作動部を有することを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
【請求項６】
請求項４または５の記載において、前記付勢手段が前記可動部材を複数有することを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項の記載において、前記押動検出手段がプッシュスイッチであることを特徴とする力覚付与型多方向入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手動操作される操作ノブに電気制御された力覚を付与する力覚付与型多方向入力装置に係り、特に、横方向への操作に加えて押下操作（プッシュ操作）が行える力覚付与型多方向入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エアコンやオーディオあるいはナビゲーション等の車載用制御機器の操作ノブを手動操作して機能調整等を行う際に、この操作ノブの操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与することにより、操作フィーリングを良好にして所望の操作が確実に行えるようにしたフォースフィードバック機能付きの力覚付与型多方向入力装置が種々提案されている。一例として、レバー部やギヤ部を有する駆動部材と、レバー部に冠着されて駆動部材を傾倒させる揺動操作可能な操作ノブと、駆動軸が駆動部材のギヤ部と連動して回転する回転モータと、駆動部材の傾倒を検出可能な検出手段とを備え、検出手段の出力信号に基づいて回転モータの駆動軸を駆動制御することによって、この回転モータが駆動部材を介して操作ノブに力覚を付与するように構成された揺動操作方式の力覚付与型多方向入力装置が知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、揺動操作だけでなく押下操作（プッシュ操作）も可能な力覚付与型多方向入力装置が開示されている。このものは、操作ノブと駆動部材のレバー部との間にプッシュスイッチが組み込まれており、ユーザが操作ノブを押し込んで下動させると、その下動によってプッシュスイッチがオン動作するようになっている。したがって、例えば操作ノブを揺動操作してメニュー選択を行った後、連続的に操作ノブの押下操作を行って選択内容を決定する等の使い方が可能となり、力覚付与型多方向入力装置の実用的価値を高めることができるようになっている。
【０００４】
このほか、特許文献２には、操作ノブをスライダのステムに冠着させて一体化し、このスライダを横方向へスライド移動できるように基台のガイド壁にて支持すると共に、スライダのスライド移動によって駆動される駆動部材が伝達ギヤ等を介して回転モータの駆動軸と連動するようになし、この駆動部材の位置変化を検出手段にて検出するようにしたスライド操作方式の力覚付与型多方向入力装置が開示されている。このものは、入力装置が装着される化粧パネルの前面に沿って操作ノブをスライド操作することができるため、化粧パネルからの操作ノブの突出量を大幅に抑えることが可能となり、また、揺動操作方式のものに比べて操作ノブの操作方向や操作量をユーザが把握しやすくなる。それゆえ、この種のスライド操作方式の力覚付与型多方向入力装置に押下操作用のプッシュスイッチを付設すれば、実用的価値が大幅に高まるものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１７３５９号公報
【特許文献２】特開２００３−３１０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された力覚付与型多方向入力装置ように、揺動可能な操作ノブと駆動部材のレバー部との間にプッシュスイッチが組み込まれていると、このプッシュスイッチの電気配線を操作ノブの揺動に追従できるように引き回さねばならないため、配線構造が複雑になってしまい、過大な操作力が作用した場合などに断線事故が起こりやすくなるという問題があった。また、操作ノブに対する揺動操作と押下操作を連続的に円滑に行うことは必ずしも容易でないため、操作性という点でも改善の余地がある。
【０００７】
一方、特許文献２に開示された力覚付与型多方向入力装置では、スライダをスライド移動可能に支持する基台のガイド壁と該スライダとの間にクリアランスが不可欠であり、スライダによって駆動される駆動部材と該スライダとの間にもクリアランスが不可欠であり、これらクリアランスが非操作時にスライダや操作ノブのガタつき要因となりやすいため、車両走行中などに耳障りな異音（ラットルノイズ）を発生する虞がある。また、かかるスライド操作方式の力覚付与型多方向入力装置の場合も、操作ノブとスライダのステムとの間にプッシュスイッチを組み込んで押下操作が行えるようにすると、プッシュスイッチの電気配線がかなり複雑になってしまい断線事故が起こりやすくなる。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、電気配線を複雑化せずにスライド操作と押下操作とを行えると共に、非操作時に懸念される操作ノブやスライダのガタつきを防止した力覚付与型多方向入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、基台と、この基台に支持されて平面に沿ってスライド移動可能なスライダと、このスライダに一体化されて前記基台の前面側に露出する操作ノブと、前記スライダと係合する駆動力伝達手段を有して前記基台に設置されていると共に、該スライダのスライド位置に基づく力覚を前記操作ノブに付与可能な力覚付与ユニットと、前記操作ノブが押下操作（プッシュ操作）されたことを検出するための押動検出手段とを備えた力覚付与型多方向入力装置において、前記基台は前記スライダの平面方向と押圧方向への移動を許容する収納空間を有しており、前記スライダの天面と裏面が前記収納空間の天井面と内底面に対向していると共に、前記押動検出手段は前記基台に設置されており、かつ、前記スライダを前記収納空間の天井面へ向けて付勢する付勢手段を備え、前記操作ノブが前記付勢手段の付勢力に抗して押下操作されたとき、この押下操作に伴う前記スライダの押動によって前記押動検出手段の検出動作が行われると共に、このスライダの押動方向の移動量が前記収納空間の内底面で規制されるように構成した。
【００１０】
このように操作ノブに対する押下操作をスライダの押し込み動作に基づいて検出する押動検出手段が基台に設置してあると、この押動検出手段の電気配線を複雑化しなくても、スライド操作と押下操作とを選択的に行える力覚付与型多方向入力装置が容易に実現できる。また、基台に形成された収納空間内にスライダを配置し、このスライダが付勢手段によって収納空間の天井面へ向けて付勢されているため、収納空間の天井面側と内底面側でスライダに所要の摩擦力を生じさせ、非操作時に懸念されるスライダのガタつきを防止することができる。また、付勢手段の付勢力でスライダを収納空間の内底面から離隔させることができるため、押下操作された操作ノブがスライダを押し下げるだけの間隔を収納空間に無理なく確保できる。
【００１１】
上記の構成において、スライダの裏面と収納空間の内底面のいずれか一方から突出するように固定設置されて他方に点接触する一対の支持部材を備え、操作ノブが押下操作されたときに、スライダは一対の支持部材の接触点を中心として傾動するように構成すると、押下操作時にスライダが支持部材を支点として傾動しながら付勢手段のばね部材を圧縮させていくことができるため、押下操作に伴うスライダの動作が安定させやすくなる。すなわち、押下操作時にスライダが不動の傾動支点を持たない場合、スライダはシーソーのように揺動しながら操作ノブに押し下げられて不快な操作感触を生じてしまう虞があるが、押下操作時に必ず支持部材を支点としてスライダが傾動しながら操作ノブに押し下げられるようにしてあれば、スライダの動作が安定して不快なシーソー動作が起こらなくなる。
【００１２】
この場合において、基台に、収納空間の天井面から突出してスライダの天面に点接触する可動押さえ部材と、この可動押さえ部材をスライダの天面に向けて弾性付勢するばね部品とが支持されており、可動押さえ部材が一対の支持部材と協働してスライダを挟持している構成にすると、スライダの複数箇所を支持部材と可動押さえ部材とによってバランス良く挟持できるため好ましい。
【００１３】
また、上記の構成において、付勢手段が、ばね部材と、基台に上下動可能に支持さればね部材に弾性付勢されてスライダの裏面に点接触する可動部材とを有すると共に、基台が収納空間の天井面から突出して他方に点接触する突起部材を有していると、非操作時にスライダのガタつきを防止する可動部材および突起部材がスライダの円滑なスライド移動を阻害する虞がなくなるため好ましい。
【００１４】
この場合において、付勢手段の可動部材が収納空間の内底面を貫通してスライダの裏面に弾接していると共に、この付勢手段が可動部材に一体化されて押動検出手段を動作させる作動部を有していると、押下操作時にスライダが可動部材を介して作動部を押し下げるため、押下操作を確実に検出できる簡素な構造が実現できる。なお、かかる構成において、付勢手段が可動部材を複数有していると、スライダのスライド位置に拘らず、押下操作に伴う作動部の動作を安定させることが容易となるため好ましい。
【００１５】
また、上記の構成において、押動検出手段がプッシュスイッチであると、構造を一層簡素化できて信頼性も確保しやすいため好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の力覚付与型多方向入力装置は、操作ノブに対する押下操作（プッシュ操作）をスライダの押し込み動作に基づいて検出するプッシュスイッチ等の押動検出手段が基台に設置してあるため、この押動検出手段の電気配線を複雑化しなくても、スライド操作と押下操作とを選択的に行える実用的価値の高い製品が実現できる。また、基台に形成された収納空間内にスライダを配置し、このスライダが付勢手段によって収納空間の天井面に向けて付勢されているため、収納空間の天井面側と内底面側でスライダに所要の摩擦力を生じさせることができる。それゆえ、非操作時にスライダや操作ノブがガタつかなくなってラットルノイズを防止できる。しかも、かかる力覚付与型多方向入力装置が装着される化粧パネルの前面に沿って操作ノブをスライド操作することができるため、化粧パネルからの操作ノブの突出量を大幅に抑えることができると共に、スライド操作および押下操作の連続操作が円滑に行えるようになって良好な操作性が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示す入力装置の分解斜視図である。
【図３】図１に示す入力装置の平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図７】図３のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図８】図１に示す入力装置をスライダの横断面から平面視した説明図である。
【図９】図１に示す入力装置に組み込まれている力覚付与ユニットの斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置の概略構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態例を図面を参照しつつ説明する。まず、第１実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置について説明すると、この力覚付与型多方向入力装置５０は図１に示すような外観を呈しており、図２に示すような各部材によって構成されている。
【００１９】
すなわち、この力覚付与型多方向入力装置５０は、基台１と、操作ノブ２と、スライダ３と、力覚付与ユニット４と、付勢ユニット５と、プッシュスイッチ６とによって主に構成されており、操作ノブ２は基台１の天板７に沿って任意方向へスライド操作可能であると共に、天板７の板厚方向へ押下操作（プッシュ操作）可能である。まず、概略構成について説明すると、基台１は、天板７と底板８との間に第１の支持板９および第２の支持板１０を配設してなる構造体であり、これら４枚の部材７，８，９，１０はスペーサ１１，１２や支柱１３等を用いて互いに平行に連結されている。操作ノブ２はスライダ３のステム３ａに冠着されて該スライダ３に一体化されており、基台１の前面側に操作ノブ２が露出している。力覚付与ユニット４は、スライダ３に係合する第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６と、一対の回転モータ１７，１８と、操作ノブ２に対するスライド操作を検出するための図示せぬスライド検出手段とを備えている。付勢ユニット５は、一対のプランジャ１９ａ（可動部材）を連結して中央下部に作動突起１９ｂを垂設したアクチュエータ１９と、各プランジャ１９ａをスライダ３の裏面に向けて弾性付勢する一対のコイルばね２０とからなる。プッシュスイッチ６は、操作ノブ２に対する押下操作を検出するための押動検出手段であり、操作ノブ２の押下操作時にアクチュエータ１９の作動突起１９ｂによって押圧駆動されるようになっている。
【００２０】
この力覚付与型多方向入力装置５０の各部の構成について詳しく説明すると、基台１の天板７と第１の支持板９は、４本の筒状のスペーサ１１を上下方向からねじ２２，２３で固定することによって連結されており、両者７，９は所定間隔のスライダ用収納空間１ａを介して平行に対向している。天板７の外形は正方形状であり、その中央部に矩形状の開口７ａが開設されている。この開口７ａはスライダ３のステム３ａを貫通させるためのものであり、ステム３ａに冠着された操作ノブ２は天板７よりも前方に配置される。そして、操作ノブ２が任意方向へスライド操作されてもステム３ａが開口７ａの周壁と干渉しないように、開口７ａの大きさが設定されている。天板７の四隅には図示せぬ筐体に取り付けるための取付孔７ｂが形成されており、各取付孔７ｂの近傍にはスペーサ１１用のねじ２２を挿通して締結させるための連結孔７ｃが形成されている。また、この天板７には開口７ａの周囲の４箇所に小孔７ｄが形成されており、開口７ａの一方の長辺側に位置する２つの小孔７ｄに裏面側から固定押えピン２４が圧入されていると共に、開口７ａの他方の長辺側に位置する残り２つの小孔７ｄに裏面側から可動押えピン２５と短寸なコイルばね２６とが挿入されている。この可動押えピン２５は天板７の板厚方向への移動が許容されており、コイルばね２６は可動押えピン２５を下方へ弾性付勢している。固定押えピン２４と可動押えピン２５はいずれも頭部が丸みを帯びた形状に形成されており、これら各ピン２４，２５の頭部はスライダ用収納空間１ａ内に突出してスライダ３の天面３ｂに当接する。つまり、操作ノブ２が押下操作されていないときには、図５に示すように、各ピン２４，２５の頭部がスライダ３の天面３ｂに点接触して該スライダ３の上動を規制している。また、操作ノブ２が押下操作された場合は、スライダ３が傾動して固定押えピン２４から離れるが、可動押えピン２５はスライダ３が傾動しても天面３ｂに弾接したままである。
【００２１】
第１の支持板９の外形は矩形状であり、その四隅にスペーサ１１用のねじ２３を挿通して締結させるための連結孔９ａが形成されていると共に、隣り合う連結孔７ｃどうしの中間位置にそれぞれ別の連結孔９ｂが形成されている。この連結孔９ｂはスペーサ１２をねじ止めするためのものであり、第１の支持板９と第２の支持板１０とが４本の筒状のスペーサ１２によって連結されている。第１の支持板９には、第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６の支軸１４ａ，１５ａ，１６ａ用の上部軸受２７，２８，２９が個別に嵌着される軸受孔９ｃ，９ｄ，９ｅと、第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６の係合ピン１４ｂ，１５ｂ，１６ｂが個別に遊挿されるスリット９ｆ，９ｇ，９ｈと、プランジャ１９ａ用のガイド筒３０が挿通される一対の位置決め孔９ｉと、回転モータ１７，１８の駆動軸１７ａ，１８ａとの干渉を回避するための一対の逃げ孔９ｊ，９ｋとが、それぞれ所定位置に形成されている。また、この第１の支持板９にはスリット９ｆの近傍に固定設置された一対の支持ピン２１が突設されている。これら支持ピン２１は丸みを帯びた上端面をスライダ３の裏面に当接させて該スライダを下方から支持しており、操作ノブ２が押下操作されると、スライダ３は支持ピン２１を支点として傾動するようになっている。なお、支持ピン２１と前記可動押えピン２５はスライダ用収納空間１ａを介して略対向する位置に配設されている。
【００２２】
第２の支持板１０の外形は第１の支持板９と同等の大きさの矩形状であり、第２の支持板１０の外周部には前記連結孔９ｂと対応する位置に、スペーサ１２用のねじ３６（図６参照）を挿通して締結させるための連結孔１０ａが形成されている。第１の支持板９と第２の支持板１０は４本のスペーサ１２を上下方向からねじ止めすることによって連結されており、両者９，１０は所定間隔の駆動体用収納空間１ｂを介して平行に対向している。また、第２の支持板１０の一側部には、支柱１３の上端部をねじ止めするための連結孔１０ｂが４箇所に形成されている。この第２の支持板１０には、第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６の支軸１４ａ，１５ａ，１６ａ用の下部軸受３１，３２，３３が個別に嵌着される軸受孔１０ｃ，１０ｄ，１０ｅと、回転モータ１７，１８の駆動軸１７ａ，１８ａが個別に挿通される逃げ孔１０ｆ，１０ｇと、回転モータ１７，１８をねじ止めするためのモータ取付孔１０ｈ，１０ｉとが、それぞれ所定位置に形成されている。さらに、プランジャ１９ａを挿通させる一対のガイド筒３０が第２の支持板１０に立設されており、図５に示すように、これらガイド筒３０が第１の支持板９を貫通してスライダ用収納空間１ａ内まで延びている。
【００２３】
基台１の底板８には４本の支柱１３が立設されており、これら支柱１３を介して底板８と第２の支持板１０が平行に対向している。この底板８上にはプッシュスイッチ６が設置されていると共に、各プランジャ１９ａの下端部に外挿された一対のコイルばね２０が搭載されている。
【００２４】
操作ノブ２は天板７の開口７ａを覆う位置に配置されており、操作ノブ２の平面視の大きさが開口７ａに比して十分に大きく設定されているため、操作ノブ２がどの方向へスライド操作されても開口７ａが露出することはない。この操作ノブ２の天面側には、ユーザが手指を置いて操作しやすいように一対の凹部２ａが形成されている。また、図６に示すように、操作ノブ２は裏面側にステム３ａを圧入などで固着させることによってスライダ３と一体化されている。
【００２５】
図４に示すように、スライダ３の中央部にはステム３ａがねじ止めによって固定されており、このステム３ａの上端部に操作ノブ２が冠着されている。また、図８に示すように、スライダ３の裏面には、第１の支持板９の長辺に沿って延びる一対の係合溝３ｃ，３ｄと、ステム３ａの真下で第１の支持板９の短辺に沿って延びる係合溝３ｅとが形成されている。係合溝３ｃには第１の駆動体１４の係合ピン１４ｂが摺動自在に挿入され、係合溝３ｄには第２の駆動体１５の係合ピン１５ｂが摺動自在に挿入され、係合溝３ｅには第３の駆動体１６の係合ピン１６ｂが摺動自在に挿入される。このスライダ３は、スライダ用収納空間１ａ内において、一対のプランジャ１９ａおよび一対の支持ピン２１と一対の固定押えピン２４および一対の可動押えピン２５との間に挟持されている。
【００２６】
力覚付与ユニット４について説明すると、第１および第２の駆動体１４，１５はスライダ３と回転モータ１７との間に介在する駆動力伝達手段であり、第３の駆動体１６はスライダ３と回転モータ１８との間に介在する駆動力伝達手段である。この力覚付与ユニット４は図９に示すような外観を呈する。
【００２７】
第１の駆動体１４には支軸１４ａと係合ピン１４ｂとギヤ部１４ｃとが設けられており、支軸１４ａを回動軸として第１の駆動体１４は駆動体用収納空間１ｂ内で回動可能である。図４に示すように、支軸１４ａは、第１の支持板９の軸受孔９ｃに嵌着された上部軸受２７と、第２の支持板１０の軸受孔１０ｃに嵌着された下部軸受３１とによって軸支されている。係合ピン１４ｂは、第１の支持板９の円弧状のスリット９ｆを貫通してスライダ３の係合溝３ｃに摺動自在に挿入されており、操作ノブ２のスライド操作時にスライダ３が係合溝３ｃの内壁を介して係合ピン１４ｂを駆動する向きにスライド移動すると、係合ピン１４ｂがスリット９ｆ内を移動しながら第１の駆動体１４が回転するようになっている。また、ギヤ部１４ｃは回転モータ１７の駆動軸１７ａと噛合しているため、第１の駆動体１４がスライダ３によって回転駆動されると、第１の駆動体１４に連動して駆動軸１７ａが回転し、それとは逆に、回転モータ１７が駆動軸１７ａを回転駆動すると、第１の駆動体１４が連動してスライダ３に外力を付与できるようになっている。なお、図９に示すように、ギヤ部１４ｃは第２の駆動体１５のギヤ部１５ｃとも噛合している。
【００２８】
第２の駆動体１５には支軸１５ａと係合ピン１５ｂとギヤ部１５ｃとが設けられており、支軸１５ａを回動軸として第２の駆動体１５は駆動体用収納空間１ｂ内で回動可能である。図４に示すように、第２の駆動体１５は第１の駆動体１４とほぼ対称な位置関係に組み付けられており、ギヤ部１４ｃ，１５ｃどうしが噛合している箇所は支軸１４ａと支軸１５ａの中間点に位置し、係合ピン１４ｂの回転半径と係合ピン１５ｂの回転半径も同等である。支軸１５ａは、第１の支持板９の軸受孔９ｄに嵌着された上部軸受２８と、第２の支持板１０の軸受孔１０ｄに嵌着された下部軸受３２とによって軸支されている。係合ピン１５ｂは、第１の支持板９の円弧状のスリット９ｇを貫通してスライダ３の係合溝３ｄに摺動自在に挿入されており、操作ノブ２のスライド操作時にスライダ３が係合溝３ｄの内壁を介して係合ピン１５ｂを駆動する向きにスライド移動すると、係合ピン１５ｂがスリット９ｇ内を移動しながら第２の駆動体１５が回転するようになっている。ただし、この第２の駆動体１５は常に第１の駆動体１４と同期して回転し、回転モータ１７の駆動力は第１の駆動体１４を介して第２の駆動体１５に伝達される。
【００２９】
第３の駆動体１６には支軸１６ａと係合ピン１６ｂとギヤ部１６ｃとが設けられており、支軸１６ａを回動軸として第３の駆動体１６は駆動体用収納空間１ｂ内で回動可能である。支軸１６ａは、第１の支持板９の軸受孔９ｅに嵌着された上部軸受２９と、第２の支持板１０の軸受孔１０ｅに嵌着された下部軸受３３とによって軸支されている。係合ピン１６ｂは、第１の支持板９のスリット９ｈを貫通してスライダ３の係合溝３ｅに摺動自在に挿入されており、操作ノブ２のスライド操作時にスライダ３が係合溝３ｅの内壁を介して係合ピン１６ｂを駆動する向きにスライド移動すると、係合ピン１６ｂがスリット９ｈ内を移動しながら第３の駆動体１６が回転するようになっている。また、ギヤ部１６ｃは回転モータ１８の駆動軸１８ａと噛合しているため、第３の駆動体１６がスライダ３によって回転駆動されると、第３の駆動体１６に連動して駆動軸１８ａが回転し、それとは逆に、回転モータ１８が駆動軸１８ａを回転駆動すると、第３の駆動体１６が連動してスライダ３に外力を付与できるようになっている。
【００３０】
なお、力覚付与ユニット４の図示せぬスライド検出手段は、例えば駆動軸１７ａ，１８ａの回転方向と回転角度を個別に検出するロータリエンコーダなどからなり、このスライド検出手段は押動検出手段であるプッシュスイッチ６と共に図示せぬ制御部に接続されている。
【００３１】
アクチュエータ１９に設けられた一対のプランジャ１９ａはスライダ用収納空間１ａを介して天板７側の固定押えピン２４と略対向している。このアクチュエータ１９と一対のコイルばね２０とからなる付勢ユニット５は、スライダ３をスライダ用収納区間１ａの天井面へ向けて弾性付勢している。すなわち、アクチュエータ１９はコイルばね２０を圧縮させた状態でスライダ３と底板８との間に挟み込まれており、各プランジャ１９ａの丸みを帯びた上端面がスライダ３の裏面に当接しているため、各プランジャ１９ａがスライダ３を下方から弾性付勢して該スライダ３の天面３ｂを固定押えピン２４の頭部に押し付けている（図７参照）。これにより、非操作時におけるスライダ用収納区間１ａ内での各プランジャ１９ａの高さ位置を規定することができ、本実施形態例では、各プランジャ１９ａの高さ位置を支持ピン２１の上端位置と同じ高さに設定している。そのため、スライダ３は非操作時に傾きのない安定した姿勢でスライダ用収納区間１ａ内に保持されることになり、可動押えピン２５は固定押えピン２４と同等の高さ位置でスライダ３の天面３ｂに弾接する（図５参照）。また、スライダ３には付勢ユニット５の付勢力が作用しているため、プランジャ１９ａと固定押えピン２４はスライダ３に所要の圧接力で当接しており、それゆえ非操作時のスライダ３はガタを生じる虞のない挟持状態になっている。なお、スライダ３を保持している各部材、つまりプランジャ１９ａと支持ピン２１と固定押えピン２４と可動押えピン２５は、すべてスライダ３に点接触しているため、操作ノブ２のスライド操作時にこれら各部材とスライダ３との間に不所望に大きな摩擦力が発生する虞はない。また、図７に示すように、アクチュエータ１９の作動突起１９ｂはプッシュスイッチ６の真上に配置されており、スライダ３がアクチュエータ１９を所定量押し下げると、作動突起１９ｂによってプッシュスイッチ６が押圧駆動されるようになっている。
【００３２】
次に、このように構成された力覚付与型多方向入力装置５０の動作について説明する。
【００３３】
力覚付与型多方向入力装置５０のシステムを起動（電源オン）させると、前述した制御部（図示せず）が回転モータ１７や回転モータ１８を制御してスライダ３を中立位置に自動復帰させるため、スライダ３および操作ノブ２は図１〜図８に示す位置に配置される。この状態でユーザが操作ノブ２を任意方向へスライド操作すると、操作ノブ２と一体的にスライド移動するスライダ３が係合ピン１４ｂ，１５ｂや係合ピン１６ｂを駆動して、第１および第２の駆動体１４，１５や第３の駆動体１６を回転させるため、回転モータ１７の駆動軸１７ａや回転モータ１８の駆動軸１８ａが連動して回転する。その結果、力覚付与ユニット４の前記スライド検出手段がスライダ３のスライド移動を検出し、その検出信号を前記制御部に出力するため、該制御部が操作ノブ２（スライダ３）のスライド移動方向とスライド移動量を演算して、その演算結果に基づく制御信号を回転モータ１７や回転モータ１８に出力する。すなわち、操作ノブ２が所定方向へ所定量だけスライド操作されたときに、回転モータ１７や回転モータ１８が駆動制御され、スライド操作を阻害する抵抗力やスライド操作を助長する推力あるいは振動等の外力が第１乃至第３の駆動体１４，１５，１６を介してスライダ３に付与されるようになっている。したがって、操作ノブ２をスライド操作しているユーザの手指に、抵抗力や推力あるいは振動等の外力（力覚）が適宜選択されてフィードバックされる。
【００３４】
また、操作ノブ２をスライド操作した状態で、ユーザが付勢ユニット５（アクチュエータ１９およびコイルばね２０）の付勢力に抗して操作ノブ２を所定ストローク押し込むという押下操作を行うと、スライダ３が支持ピン２１を支点として傾くため、アクチュエータ１９がスライダ３に押し下げられて作動突起１９ｂがプッシュスイッチ６を押圧駆動する。その結果、プッシュスイッチ６から前記制御部に押動検出信号が出力されて、操作ノブ２に対する押下操作が検出されるため、例えば、操作ノブ２に対するスライド操作でメニュー選択等を行った後に、操作ノブ２に対する押下操作で選択内容を決定するという使い方が可能である。
【００３５】
なお、かかる操作ノブ２の押下操作時にプッシュスイッチ６がクリック感を生起するため、このクリック感によってユーザは押下操作が確実に行われたことを手指で感得することができる。また、ユーザが操作ノブ２に対する押下操作力を取り除くと、コイルばね２０がアクチュエータ１９を元の高さ位置まで押し上げるため、スライダ３および操作ノブ２は押下操作前の状態に自動復帰する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５０では、操作ノブ２に対する押下操作をプッシュスイッチ６がスライダ３の傾動に伴うアクチュエータ１９の下動によって検出するようにし、このプッシュスイッチ６が基台１の底板８上に設置してあるため、プッシュスイッチ６の電気配線を複雑化しなくても、操作ノブ２のスライド操作と押下操作とを選択的に行えるようにして製品の実用的価値を高めることができる。また、この入力装置５０では、スライダ３が付勢ユニット５によってスライダ用収納空間１ａの天井面へ向けて弾性付勢されており、プランジャ１９ａと固定押えピン２４がスライダ３に圧接して該スライダ３を挟持しているため、スライダ用収納空間１ａの天井面側と内底面側でスライダ３に所要の摩擦力を生じさせることができる。それゆえ、非操作時にスライダ３や操作ノブ２がガタつかなくなり、耳障りな異音（ラットルノイズ）を防止できる。しかも、この入力装置５０が装着される化粧パネル（図示せず）の前面に沿って操作ノブ２をスライド操作することができるため、該化粧パネルからの操作ノブ２の突出量を大幅に抑えることができると共に、操作ノブ２のスライド操作および押下操作の連続操作が円滑に行えるようになって良好な操作性を期待できる。
【００３７】
なお、付勢ユニット５の付勢力でスライダ３をスライダ用収納空間１ａの内底面から離隔させることができるため、押下操作された操作ノブ２がスライダ３を押し下げるだけの間隔をスライダ用収納空間１ａに確保することは容易である。また、本実施形態例では、操作ノブ２に対する押下操作を検出する押動検出手段としてプッシュスイッチを使用しているため、スライド操作に加えて押下操作が検出できるようにしてあるにも拘らず構造が簡素で信頼性も高い。ただし、押動検出手段としてプッシュスイッチ以外の適宜手段、例えばフォトインタラプタなどを使用することも可能である。
【００３８】
また、本実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５０では、スライダ３の裏面に点接触するプランジャ１９ａを有するアクチュエータ１９にコイルばね２０を組み合わせて付勢ユニット５となしていると共に、スライダ用収納空間１ａの天井面から突出してスライダ３の天面３ｂに点接触する固定押えピン２４が基台１の天板７に固設してあるため、非操作時にスライダ３のガタつきを防止するプランジャ１９ａ（可動部材）および固定押えピン２４（突起部材）が操作ノブ２のスライド操作時にスライダ３の円滑なスライド移動を阻害する虞がない。
【００３９】
また、本実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５０では、アクチュエータ１９のプランジャ１９ａがスライダ用収納空間１ａの内底面を貫通してスライダ３の裏面に弾接していると共に、このアクチュエータ１９がプッシュスイッチ６をオン動作させる作動突起１９ｂを有し、操作ノブ２の押下操作時にスライダ３がプランジャ１９ａを介して作動突起１９ｂを押し下げるため、かかる押下操作を確実に検出できる簡素な構造となっている。しかも、本実施形態例では、所定間隔離れた２本のプランジャ１９ａがアクチュエータ１９に設けられているため、スライダ３のスライド位置に拘らず、押下操作に伴う作動突起１９ｂの動作を安定させることができる。なお、アクチュエータ１９を自立できる立体形状にしたりプランジャ１９ａの本数を３本以上にすることも可能である。
【００４０】
また、本実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５０では、基台１の第１の支持板９に支持ピン２１（支持部材）を突設し、この支持ピン２１をスライダ３の裏面に点接触させているため、操作ノブ２の押下操作時にスライダ３が支持ピン２１を支点として傾動しながらプランジャ１９ａを押し下げてコイルばね２０を圧縮させていくことができる。それゆえ、押下操作に伴うスライダ３の動作が安定したものとなる。すなわち、操作ノブ２の押下操作時にスライダ３が不動の傾動支点を持たないと仮定すると、このスライダ３はシーソーのように揺動しながら操作ノブ２に押し下げられて不快な操作感触を生じてしまう虞がある。しかるに、押下操作時に必ず支持ピン２１を支点としてスライダ３が傾動しながら操作ノブ２に押し下げられるようにしてあれば、スライダ３の動作が安定して不快なシーソー動作が起こらなくなる。なお、本実施形態例では、スライダ３の傾動支点となる支持ピン２１が第１の支持板９に設けてあるが、スライダ３に設けた突起部をスライダ用収納空間１ａの内底面に点接触させて傾動支点となすことも可能である。
【００４１】
また、本実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５０では、スライダ用収納空間１ａの天井面から突出してスライダ３の天面３ｂに点接触する可動押えピン２５（可動押さえ部材）と、この可動押えピン２５をスライダ３の天面３ｂに向けて弾性付勢するコイルばね２６とが、基台１の天板７に支持されており、可動押えピン２５が支持ピン２１と協働してスライダ３を挟持しているため、スライダ３の複数箇所をプランジャ１９ａおよび支持ピン２１と固定押えピン２４および可動押えピン２５とによってバランス良く挟持することができる。
【００４２】
図１０は本発明の第２実施形態例に係る力覚付与型多方向入力装置５１の概略構造図であり、図１〜図７と対応する部分には同一符号が付してある。
【００４３】
この第２実施形態例に係る入力装置５１では、非操作時に操作ノブ２およびスライダ３のガタつきを防止する機構が前述した第１実施形態例と異なっている。すなわち、この第２実施形態例においては、スライダ３にコイルばね３４と該コイルばね３４によってスライダ用収納空間１ａの内底面に点接触する加圧体３５（可動部材）とが組み込まれていると共に、スライダ３の天面３ｂにスライダ用収納空間１ａの天井面に点接触する摺動突起部３ｆ（突起部材）が突設されており、これら加圧体３５および摺動突起部３ｆの圧接力によって非操作時のスライダ３のガタつきを防止できるようになっている。また、プッシュスイッチ６はスライダ用収納空間１ａ内へ突出した状態で基台１に設置されており、操作ノブ２の押下操作時にはスライダ３が直接プッシュスイッチ６を押圧駆動するようにしてある。
【００４４】
なお、この第２実施形態例の場合、スライダ３に組み付けられたコイルばね３４および加圧体３５が付勢ユニット５に相当する。また、加圧体３５の先端面と摺動突起部３ｆの先端面はいずれも丸みを帯びた形状に形成されている。さらに、本実施形態例では、力覚付与ユニット４が図示せぬ回転モータに連結された駆動レバー４ａを備え、この駆動レバー４ａがスライダ３のスライド移動に伴って揺動するようになっている。
【符号の説明】
【００４５】
１  基台
１ａ  スライダ用収納空間（収納空間）
２  操作ノブ
３  スライダ
３ａ  ステム
３ｂ  天面
３ｃ，３ｄ，３ｅ  係合溝
３ｆ  摺動突起部（突起部材）
４  力覚付与ユニット
４ａ  駆動レバー
５  付勢ユニット（付勢手段）
６  プッシュスイッチ（押動検出手段）
７  天板（基台）
７ａ  開口
８  底板（基台）
９  第１の支持板（基台）
１０  第２の支持板（基台）
１４，１５，１６  駆動体（駆動力伝達手段）
１７，１８  回転モータ
１７ａ，１８ａ  駆動軸
１９  アクチュエータ
１９ａ  プランジャ（可動部材）
１９ｂ  作動突起（作動部）
２０，３４  コイルばね（ばね部材）
２１  支持ピン（支持部材）
２４  固定押えピン（突起部材）
２５  可動押えピン（可動押さえ部材）
２６  コイルばね（ばね部品）
３０  ガイド筒
３５  加圧体（可動部材）
５０，５１  力覚付与型多方向入力装置
【図１】
0005416001.tif 000002
【図２】
0005416001.tif 000003
【図３】
0005416001.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005416001.tif 000008
【図８】
0005416001.tif 000009
【図９】
0005416001.tif 000010
【図１０】
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