(57)【要約】【課題】  円形や多角形の操作体を中心から外れたどの位置で押しても、なるべく水平姿勢を保って下降させることができる操作装置を提供する。【解決手段】  基台１０と操作体２０の間に昇降支持機構３０を構成する４本の同じ長さのトーションバー３１が設けられている。４本のトーションバー３１は正多角形である正四辺形に配置されている。また、４本のトーションバー３１に囲まれて領域の図心Ｇに押圧操作部１１が設けられている。４本のトーションバー３１を正多角形に配置することで、操作体２０を図心以外の周辺部で押したときに、操作体２０はなるべく水平姿勢を維持した状態で昇降動作するようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、操作体と、前記基台上で前記操作体を昇降自在に支持する昇降支持機構と、前記操作体を前記基台から離れる向きに付勢する付勢部材と、を有する操作装置において、
前記昇降支持機構に複数のトーションバーが設けられ、それぞれのトーションバーは、中間軸部とその両側の一対の端軸部とを有し、それぞれの前記端軸部と前記中間軸部が、前記中間軸部の中心線と直交する方向に間隔を空け、一対の前記端軸部がほぼ同一線上に位置し、
前記基台と前記操作体のいずれか一方の軸支持部に前記中間軸部が回転自在に支持され、他方の軸支持部にそれぞれの前記端軸部が回転自在に支持され、前記中間軸部と前記端軸部の一方が、前記軸支持部において、昇降方向と交差する向きに移動自在に支持されており、
複数の前記トーションバーは、全て同じ長さを有し、前記昇降方向と直交する平面内において、前記トーションバーが正多角形に配置されて、全ての前記トーションバーの隣接部において、前記端軸部どうしの間隔が一定であることを特徴とする操作装置。
【請求項２】
前記基台と前記操作体との間に、前記操作体を昇降自在に案内する案内機構が設けられており、前記案内機構は、前記トーションバーの配置形状である正多角形の角部に配置されている請求項１記載の操作装置。
【請求項３】
前記操作体の平面形状は、円形または正多角形である請求項１または２記載の操作装置。
【請求項４】
前記操作体が前記基台に接近したときに押される押圧操作部が設けられており、前記押圧操作部は、前記トーションバーの配列による正多角形の図心に配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の操作装置。
【請求項５】
前記付勢部材が複数設けられ、それぞれの前記付勢部材は、全ての前記トーションバーの前記中間軸部の中央部に対向する位置に配置されている請求項１ないし４のいずれかに記載の操作装置。
【請求項６】
前記トーションバーの配列による正多角形の角数は４以上である請求項１ないし５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】
本発明は、基台と操作体との間に、複数のトーションバーを有する昇降支持機構が設けられている操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１と特許文献２に、押釦式の操作装置に関する発明が記載されている。
特許文献１に記載された操作装置は、基台上にゴムパットが設けられ、基台とゴムパッドとの間に複数のプッシュスイッチが配列している。プッシュスイッチの上でゴムパッドを押圧することで、プッシュスイッチが動作させられる。基台とゴムパッドとの間では、中央部にスプリングが配置されており、スプリングからゴムパッドに持ち上げ方向の力が作用している。
【０００３】
特許文献２の図８ないし図１０に記載された操作装置は、長方形状の基板の上に、長方形の操作体が設けられ、基板と操作体との間に、操作体を昇降自在に案内する案内機構が設けられている。基板と操作体との間には、長方形の長辺に沿って一対のリンク（トーションバー）が設けられている。リンクの両端部は、基板に回動自在に支持され、リンクの中央部は、操作体に回動自在に支持されている。一対のリンクを設けることで、長方形の操作体が水平姿勢を保ちながら昇降できるようになっている。
【０００４】
基板上には、一対のリンクの間にスイッチ機構とこれを動作させる弾性体が設けられており、操作体が押されると、弾性体を介してスイッチ機構が動作させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平７−８９１６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３３４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された操作装置は、ゴムパッドを持ち上げ方向に復帰させるためのスプリングが、基台とゴムパッドの対向部の中央部の領域を占めているため、プッシュスイッチの配置領域が制限されてしまう。また、中央部に配置されたスプリングでは、ゴムパッドを、水平姿勢を保つ状態で下降させることができない。
【０００７】
特許文献２では、基板の長辺にそって一対のリンク（トーションバー）が配置されているので、基板と操作体との対向部の中央部にスイッチ機構を配置するスペースを確保することができる。ただし、この操作装置では、長方形の操作体がどの位置を押しても水平姿勢を保って下降できるように、一対のリンクの両端の脚部を、長辺方向で互いに重複するように配置している。そのため、異なる長さのリンクを使用しなくてはならなくなる。また、操作体が長方形状であるために、一対のリンクで操作体を、水平姿勢で下降させることができるが、正方形や円形の操作体を使用する場合に、特許文献２に記載された一対のリンクを使用した構造では、操作体の押圧位置によっては、操作体が傾いた姿勢で下降することを避けることができない。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、円形や正多角形の操作体を使用し、操作体のどの位置を押してもなるべく水平姿勢を保ちながら基台に向けて下降させることができる操作装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基台と、操作体と、前記基台上で前記操作体を昇降自在に支持する昇降支持機構と、前記操作体を前記基台から離れる向きに付勢する付勢部材と、を有する操作装置において、
前記昇降支持機構に複数のトーションバーが設けられ、それぞれのトーションバーは、中間軸部とその両側の一対の端軸部とを有し、それぞれの前記端軸部と前記中間軸部が、前記中間軸部の中心線と直交する方向に間隔を空け、一対の前記端軸部がほぼ同一線上に位置し、
前記基台と前記操作体のいずれか一方の軸支持部に前記中間軸部が回転自在に支持され、他方の軸支持部にそれぞれの前記端軸部が回転自在に支持され、前記中間軸部と前記端軸部の一方が、前記軸支持部において、昇降方向と交差する向きに移動自在に支持されており、
複数の前記トーションバーは、全て同じ長さを有し、前記昇降方向と直交する平面内において、前記トーションバーが正多角形に配置されて、全ての前記トーションバーの隣接部において、前記端軸部どうしの間隔が一定であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の操作装置は、前記基台と前記操作体との間に、前記操作体を昇降自在に案内する案内機構が設けられており、前記案内機構は、前記トーションバーの配置形状である正多角形の角部に配置されていることが好ましい。
本発明の操作装置では、前記操作体の平面形状が、円形または正多角形である。
【００１１】
本発明の操作装置は、前記操作体が前記基台に接近したときに押される押圧操作部が設けられており、前記押圧操作部は、前記トーションバーの配列による正多角形の図心に配置されているものとして構成できる。
【００１２】
本発明の操作装置は、前記付勢部材が複数設けられ、それぞれの前記付勢部材は、全ての前記トーションバーの前記中間軸部の中央部に対向する位置に配置されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の操作装置は、前記トーションバーの配列による正多角形の角数が４以上である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の操作装置は、操作体が平面視で円形や正多角形であっても、操作体のどの位置を押しても、操作体をなるべく水平姿勢を保った状態で下降させることが可能になる。また、基台と操作体との対向部の中央部にスイッチ機構などを配置する領域を広く確保できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の操作装置を上方から見た分解斜視図、
【図２】第１の実施の形態の操作装置の操作体とトーションバーを下方から見た斜視図、
【図３】第１の実施の形態の操作装置の操作体とトーションバーを下方から見た底面図、
【図４】第１の実施の形態の操作装置の基台とトーションバーを上方から見た部分斜視図、
【図５】（Ａ）（Ｂ）は、操作体の昇降動作を説明する部分断面図、
【図６】本発明の第２の実施の形態の操作装置の操作体とトーションバーを下方から見た底面図、
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように本発明の実施の形態の操作装置１は、基台１０と操作体２０を有している。各図において、Ｚ方向が操作体２０の昇降方向であり、Ｘ−Ｙ平面は、昇降方向と直交する平面である。基台１０の上面（対向面）１０ａと、操作体２０の下面（対向面）２０ａは、Ｘ−Ｙ平面と平行である。
【００１７】
基台１０は、各種電子機器の操作部に固定されて設けられる。基台１０の上面１０ａは円形である。操作体２０は平面視が円形である。ただし、操作体２０は、正多角形であってもよい。すなわち、操作体２０は、その図心Ｇを通りＸ−Ｙ面に沿っていずれかの方向に延びる仮想線（例えば図３に示す仮想線Ｌ）に対して線対称形状である。また、図１と図２に示すように、前記図心Ｇを通ってＺ方向に延びる仮想線が、操作装置１の中心線Ｏである。
【００１８】
図１に示すように、基台１０の上面１０ａの中心（中心線Ｏが通過する位置）に押圧操作部１１が設けられている。押圧操作部１１は押釦スイッチである。ただし、押圧操作部１１は、押圧操作によって抵抗値が変化するものなどであってもよい。押圧操作部１１には、操作釦１１ａが設けられている。押圧操作部１１の内部には付勢部材として機能する復帰弾性機構が設けられており、復帰弾性機構によって、操作釦１１ａは常に上方へ突出する向きに付勢されている。
【００１９】
基台１０の上面１０ａと操作体２０の下面２０ａとの間に昇降支持機構３０が設けられている。昇降支持機構３０は、４本のトーションバー３１と、基台１０に設けられた軸支持部３２と、操作体２０の下面２０ａに設けられた軸支持部３３とから構成されている。
【００２０】
４本のトーションバー３１は、全て同じ形状で同じ寸法であり、同じ部品である。ただし、各図ではその配置を区別するために、Ｘ方向に延びる２本のトーションバー３１を符号３１Ｘ１，３１Ｘ２で示し、Ｙ方向に延びる２本のトーションバー３１を符号３１Ｙ１，３１Ｙ２で示している。
【００２１】
それぞれのトーションバー３１は、捩じり弾性と撓み弾性を発揮できる金属製で断面が円形の軸体で構成されている。トーションバー３１Ｘ１は、Ｘ方向に延びる中間軸部３１ａを有している。中間軸部３１ａの両端部は１８０度折り曲げられて、端軸部３１ｂ，３１ｃとなっている。端軸部３１ｂと端軸部３１ｃはＸ方向の長さが同一であり、Ｘ方向において同一線上に延びている。また、中間軸部３１ａと端軸部３１ｂ，３１ｃは、中間軸部３１ａの中心線と直交する方向であるＹ方向に間隔を空けて形成されている。
【００２２】
トーションバー３１Ｘ２，３１Ｙ１，３１Ｙ２も、トーションバー３１Ｘ１と同じ寸法で同じ構造であり、それぞれが中間軸部３１ａと端軸部３１ｂ，３１ｃを有している。
【００２３】
図３に示すように、４本のトーションバー３１Ｘ１，３１Ｘ２，３１Ｙ１，３１Ｙ２は、操作体２０の下面３０ａの縁部に沿って、正多角形に配置されており、実施の形態では正４角形に配置されている。それぞれのトーションバー３１の中間軸部３１ａの図心Ｇからの距離は同じである。またそれぞれのトーションバー３１の中間軸部３１ａと、下面３０ａの円形（または正多角形）の縁線との距離は一定である。すなわち、図心Ｇは、４本のトーションバー３１で囲まれた領域の図心にも一致している。また、隣り合うトーションバー３１の間隔は、全てのトーションバー３１において同じである。すなわち、正四角形の全ての角部において、隣り合うトーションバー３１どうしの間隔が一定である。
【００２４】
図２と図３に示すように、操作体２０の下面２０ａに設けられた軸支持部３３は、一対のフック部で構成されている。図５にも示すように、それぞれのトーションバー３１の中間軸部３１ａは、一対のフックである軸支持部３３に回転自在に支持されている。
【００２５】
図４と図５に示すように、基台１０に設けられた軸支持部３２は、下側支持部３２ａと上側支持部３２ｂとの間に摺動空間３２ｃが形成されている。それぞれのトーションバー３１の端軸部３１ｂ，３１ｃは、前記摺動空間３２ｃに回転自在で且つ中間軸部３１ａの中心線と交差（直交）する方向へ摺動自在（移動自在）に支持されている。すなわち、Ｘ方向に沿って配置されているトーションバー３１Ｘ１，３１Ｘ２の端軸部３１ｂ，３１ｃは、軸支持部３２内において回転自在で且つ中間軸部３１ａの中心線と交差（直交）するＹ方向へ摺動自在に支持されている。Ｙ方向に沿って配置されているトーションバー３１Ｙ１，３１Ｙ２の端軸部３１ｂ，３１ｃは、軸支持部３２内において回転自在で且つ中間軸部３１ａの中心線と交差（直交）するＸ方向へ摺動自在に支持されている。
【００２６】
図１に示すように、全ての隣り合うトーションバー３１の間、すなわち隣り合うトーションバー３１の隣り合う端軸部３１ｂと端軸部３１ｃの間に、案内機構３５が設けられている。図１ないし図３に示す実施の形態では、トーションバーは正四角形となるように配列しているため、案内機構３５は正四角形の全ての角部である４か所に配置されている。
【００２７】
案内機構３５は、基台１０において操作体２０の昇降方向（Ｚ方向）に延びるレール部３５ａと、操作体２０の下面２０ａから下向きでＺ方向に延びる摺動突部３５ｂとを有している。４か所に設けられた摺動突部３５ｂのそれぞれがレール部３５ａに摺動自在に嵌合することにより、基台１０上で操作体２０がＺ方向へ昇降自在に支持されている。
【００２８】
図１に示すように、基台１０と操作体２０との間には、４か所に付勢部材である圧縮コイルばね３８が配置されている。それぞれの圧縮コイルばね３８は、４本の全てのトーションバー３１の中間軸部３１ａの軸方向の中央（中心）に対向する位置で、且つ中間軸部３１ａと、操作体２０の円形の縁部との間に配置されている。
【００２９】
この実施の形態では、押圧操作部１１に内蔵された復帰弾性機構と、４か所に配置された圧縮コイルばね３８とで、操作体２０を基台１０から離す方向へ付勢する付勢部材が構成されている。ただし、本発明の「付勢部材」は、押圧スイッチなどの押圧操作部１１に内蔵された復帰弾性機構のみであってもよいし。圧縮コイルバネ３８やさらには板ばねなどのみが「付勢部材」として使用されてもよい。
【００３０】
次に、前記操作装置１の動作について説明する。
操作体２０に押圧力が作用していない初期の状態では、押圧操作部１１の内部の復帰弾性機構と４か所に配置された圧縮コイルばね３８によって、操作体２０が基台１０から離れる方向に持ち上げられており、４本のトーションバー３１のそれぞれは、図５（Ａ）に示すように、基台１０の上面１０ａから立ち上がった姿勢である。
【００３１】
操作体２０が基台１０に向けて押されると、４本のトーションバー３１のそれぞれは、図５（Ｂ）に示すように、倒れ姿勢になる。それぞれのトーションバー３１は、中間軸部３１ａが操作体２０の軸支持部３３を支点として回動し、端軸部３１ｂ，３１ｃが、基台１０の軸支持部３２の摺動空間３２ｃ内で回動するとともにＸ方向またはＹ方向に摺動して倒れ姿勢になる。
【００３２】
操作体２０が押されると、操作体２０の下面２０ａの中央部に設けられた押圧部によって押圧スイッチなどの押圧操作部１１の操作釦１１ａが押され、入力動作が行われる。
【００３３】
図１に示す操作体２０の上向きの上面２０ｂの少なくとも一部に、静電容量式のタッチセンサなどを配置しておくが好ましい。この構造では、操作体２０上で指をスライドさせることで、座標入力を行うことができ、さらにその指で操作体２０を押すことで押圧操作部１１を動作させることが可能になる。
【００３４】
この操作装置１では、同じ長さの４本のトーションバー３１が正四角形に並んでいるため、操作体２０の図心Ｇから離れた位置を押したときでも、操作体２０がなるべく水平姿勢を保つようにして下降できるようになる。そのため、図心Ｇから離れた位置を押しても、中央部に位置する押圧操作部１１を動作させることが可能になる。
【００３５】
例えば、トーションバー３１Ｘ１の中間軸部３１ａの上で、操作体２０を基台１０に向けて押したときには、トーションバー３１Ｘ１が図５（Ｂ）に示す倒れ姿勢になるが、このときの操作体２０の下降に応じて、対向側に位置するトーションバー３１Ｘ２も倒れ姿勢となり、さらにトーションバー３１Ｙ１，３１Ｙ２も倒れ姿勢となって、操作体２０はなるべく水平姿勢を維持した状態で下降できるようになる。
【００３６】
また、トーションバー３１が配列する正四角形の角部で、例えばトーションバー３１Ｘ１とトーションバー３１Ｙ２の中間領域において、操作体２０を基台１０に向けて押圧すると、図４に示すように、トーションバー３１Ｘ１の図示右側の端軸部３１ｂに近い部分で、トーションバー３１Ｘ１に、基台１０に向けて回動させようとする動作トルクＴ１が与えられる。動作トルクＴ１は、捩じり弾性と撓み弾性を発揮する中間軸部３１ａを伝わって、このトーションバー３１Ｘ１の図示左側の端軸部３１ｃに近い側に伝達トルクＴ２を発生させ、この伝達トルクＴ２によって、トーションバー３１Ｘ１の端軸部３１ｃに近い領域で操作体２０が基台１０に向けて引き下げられる。
【００３７】
この引下げ力は、その隣りのトーションバー３１Ｙ１にＴ１と同様の動作トルクを与え、トーションバー３１Ｙ１の捩じり弾性と撓み弾性によって、トーションバー３１Ｙ１の端軸部３１ｃ付近で操作体２０が基台１０に向けて引き下げられる。この動作トルクの伝達は、トーションバー３１Ｙ２からトーションバー３１Ｘ２へも同様に行われ、これにより、操作体２０がなるべく水平姿勢を維持しながら基台１０に向けて下降できるようになる。
【００３８】
正四角形の角部において操作体２０を押したときに、トーションバー３１の中間軸部３１ａの一方の端部に動作トルクＴ１を効果的に与え、また、中間軸部３１ａの他方の端部に伝達される伝達トルクＴ２で操作体２０に引下げ力を効果的に与えるためには、操作体２０の下面の軸支持部３３によって、それぞれのトーションバー３１の中間軸部３１ａの両端部が支持されることが好ましい。
【００３９】
前記操作装置１は、トーションバー３１が正多角形である正四角形に配置されているため、さらには、全てのトーションバー３１が、操作体２０の図心Ｇよりも操作体２０の外周縁に近い位置に配置されているため、操作体２０を図心Ｇから離れたどの位置で押圧しても、操作体２０はなるべく水平姿勢を維持させ、大きく傾くことなく下降させて、押圧操作部１１を動作させることができる。そのため、操作体２０のどの位置を押しても、図心Ｇに配置された押圧操作部１１を確実に動作させることが可能である。
【００４０】
また、案内機構３５は、トーションバー３１の配置形状である正多角形の全ての角部において、隣り合うトーションバー３１の間に配置されている。そのため、案内機構３５による操作体２０の昇降案内動作と、トーションバー３１が操作体２０を引き下げようとする力とが、互いに４か所で効果的に作用し、操作体２０の昇降動作を安定させることができる。
【００４１】
また、付勢部材として４か所に設けられた圧縮コイルばね３８は、全てのトーションバー３１の中間軸部３１ａの軸方向の中心に対向している。そのため、それぞれの圧縮コイルばね３８で操作体２０を持ち上げようとする付勢力が、全てのトーションバー３１に均等に作用するようになる。これによっても、操作体２０は水平姿勢を維持して安定して下降できるようになる。
【００４２】
図６に本発明の第２の実施の形態の操作装置１０１が示されている。
この操作装置１０１は、図３と同様に、操作体２０を下面２０ａ側から示している。操作装置１０１においても、案内機構３５と付勢部材である圧縮コイルばね３８が、トーションバー３１との関係で図３と同様にして配置されており、図心Ｇに押圧操作部１１が配置されているが、図６では案内機構３５や圧縮コイルばね３８および押圧操作部１１の図示が省略されている。
【００４３】
図６に示す操作装置１０１では、全てが同じ長さで同じ構造のトーションバー３１が５本使用されており、トーションバー３１は、正多角形である正五角形に配置されている。この構造であっても、操作体２０を図心Ｇから離れたどの位置で押しても、操作体２０をなるべく水平姿勢を保った状態で下降させることが可能である。
【００４４】
また、トーションバー３１を配置する正多角形は、正六角形、正七角形または正八角形などであっても、前記操作装置１，１０１と同様に、図心Ｇから離れたどの位置で操作体２０を押しても、操作体２０をなるべく水平姿勢を保った状態で下降させることが可能である。
【００４５】
前記各実施の形態では、トーションバー３１の中間軸部３１ａが操作体２０の軸支持部３２に支持され、端軸部３１ｂ，３１ｃが基台１０の軸支持部３２に支持されているが、これとは逆に、端軸部３１ｂ，３１ｃが操作体２０の軸支持部３２に支持され、中間軸部３１ａが基台１０の軸支持部３２に支持されていてもよい。
【００４６】
また、実施の形態では、中間軸部３１ａが軸支持部３３に回転自在に支持され、端軸部３１ｂ，３１ｃが軸支持部３２に回転自在で且つ摺動自在に支持されているが、これとは逆に、端軸部３１ｂ，３１ｃが軸支支持部に回転自在に支持され、中間軸部３１ａが軸支持部に回転自在で且つ摺動自在に支持されていてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１，１０１  操作装置
１０  基台
１０ａ  上面
１１  押圧操作部（付勢部材）
２０  操作体
２０ａ  下面
２０ｂ  上面
３０  昇降支持機構
３１（３１Ｘ１，３１Ｘ２，３１Ｙ１，３１Ｙ２）  トーションバー
３１ａ  中間軸部
３１ｂ，３１ｃ  端軸部
３２，３３  軸支持部
３５  案内機構
３８  圧縮コイルばね（付勢部材）
Ｇ  図心
【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】
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