(57)【要約】【課題】各種電子機器の入力装置等に組み込まれて使用される電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置に関し、省電力化が図れるものを提供する。【解決手段】収納部としてなる筒部２０を備えたケース３０に、回転軸９０の回転方向に回転規制がされて厚み側には移動可能な複数の第１摩擦板４２と、厚み側に移動可能で回転軸９０と共廻り可能に係合する複数の第２摩擦板４６とを重ねて配した。さらに、回転軸９０の軸方向に移動可能に磁性体製の可動部材５０を配し、コイル６５への通電時に生じる磁束でケース３０と可動部材５０とを吸引状態にすることによって、可動部材５０が隣接した第１摩擦板４２または第２摩擦板４６を押し込んで第１摩擦板４２、第２摩擦板４６同士の間を密着状態に移行させる構成の電磁アクチュエータ１０やそれを用いた入力装置１００に構成した。【選択図】図１
2016071627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納部を備えたケースと、
前記収納部に挿入される回転軸と、
前記収納部に配され、前記回転軸の回転方向に回転規制がされて前記回転軸の軸方向に移動可能な複数の第１摩擦板と、
前記第１摩擦板に重ねて前記軸方向に移動可能に前記収納部に配され、前記回転軸と共廻り可能に係合する複数の第２摩擦板と、
前記第１摩擦板及び前記第２摩擦板を前記ケースとの間で挟み、前記軸方向に移動可能に配された磁性体製の可動部材と、
通電時に前記ケースと前記可動部材との間を吸引するコイルとを備え、
前記コイルに通電していない第１の状態では、前記可動部材は前記ケースから離間して位置し、
前記コイルに通電した第２の状態では、前記ケースと前記可動部材とが吸引状態になって、前記可動部材が前記第１摩擦板及び前記第２摩擦板を押し込んで前記第１摩擦板と前記第２摩擦板の間を密着状態に移行させる電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１摩擦板、前記第２摩擦板が配された箇所の左右位置それぞれに前記コイルが設けられた請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の状態では、前記可動部材は前記ケースから離れる方向に付勢されている請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１摩擦板、前記第２摩擦板の配置位置を調整する調整用部材をさらに備えた請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の電磁アクチュエータが用いられ、傾倒可能に配された操作軸にジンバル部材が係合し、前記ジンバル部材に設けられた前記回転軸に前記電磁アクチュエータを組み合わせて構成した入力装置。
【請求項６】
前記電磁アクチュエータ自体が傾動可能に配された請求項５記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器の入力操作部用の入力装置等に組み込まれて使用される電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器の入力操作部には入力装置が搭載されており、その入力装置の中の一つとしてジョイスティック型のものが知られている。
【０００３】
ジョイスティック型の入力装置は、通常中立位置で直立した操作軸を傾倒操作可能に構成されている。
【０００４】
その動作は、操作軸が傾倒されると、操作軸に係合された二つのジンバル部材が、操作された傾倒角度および傾倒方向に応じてそれぞれ回動し、各ジンバル部材の回動状態が対応する検出素子にそれぞれ伝達される。これによって、二つの検出素子から対応した所定出力が得られ、この出力を基に操作軸の傾倒角度や傾倒方向が検出可能な構成になっている。
【０００５】
そして、特許文献１や特許文献２では、モータや歯車を予めジョイスティック型の入力装置内に組み込んだ構成にして、操作軸への傾倒操作時に、モータを回転させて、そのモータの回転力が操作軸に反力として伝達される構成にする提案がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５２５４９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３３５１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のモータや歯車を予めジョイスティック型の入力装置に組み込んだものは、操作時の反力を得るためにモータを回転させるため、モータでの消費電力が大きいという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ジョイスティック型の入力装置等に組み込み可能で、モータを使用したものよりも省電力化を図りつつ入力装置の操作軸等に反力が与えられる構成の電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による電磁アクチュエータは、収納部を備えたケースと、収納部に挿入される回転軸と、収納部に配され、回転軸の回転方向に回転規制がされて回転軸の軸方向に移動可能な複数の第１摩擦板と、第１摩擦板に重ねて軸方向に移動可能に前記収納部に配され、回転軸と共廻り可能に係合する複数の第２摩擦板と、第１摩擦板及び前記第２摩擦板をケースとの間で挟み、軸方向に移動可能に配された磁性体製の可動部材と、通電時にケースと可動部材との間を吸引するコイルとを備え、コイルに通電していない第１の状態では、可動部材はケースから離間して位置し、コイルに通電した第２の状態では、ケースと可動部材とが吸引状態になって、可動部材が第１摩擦板及び第２摩擦板を押し込んで第１摩擦板と前記第２摩擦板の間を密着状態に移行させる構成とした。
【００１０】
すなわち、ケースと可動部材との吸引状態では、第１摩擦板、第２摩擦板の間に摩擦を生じさせることができ、この摩擦力によって回転軸の回転が規制されるものに実現する。
【００１１】
また、本発明による電磁アクチュエータを用いた入力装置は、傾倒可能に配された操作軸に係合したジンバル部材に回転軸を設けて、その回転軸を上記電磁アクチュエータに組み合わせた構成とする。
【００１２】
このように、当該電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置であれば、コイルへの通電で生じた磁束によって第１摩擦板、第２摩擦板の間に摩擦を生じさせることができ、この摩擦力が回転軸の回転方向への反力として得られるものに実現することができる。このため、モータを使用して直接的に回転軸の回転方向への反力とするものよりも省電力化が図れるという効果を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ジョイスティック型の入力装置等に組み込み可能で、モータを使用したものよりも省電力化を図りつつ入力装置の操作軸等に反力が与えられる構成の電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置を得ることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による電磁アクチュエータの上面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同前方から見た側面図
【図４】同後方から見た側面図
【図５】同要部である第１摩擦板と第２摩擦板の組み合わせ状態を示す図
【図６】当該電磁アクチュエータを組み込んだ入力装置の外観斜視図
【図７】同入力装置の断面図
【図８】同入力装置の分解斜視図
【図９】同入力装置の下方から見た分解斜視図
【図１０】同入力装置の第１筐体を除いた状態での上面図
【図１１】図１０の状態で角度を振って示した斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明による電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置について、以下に図面を用いて説明する。
【００１６】
（実施の形態）
図１は本発明の実施形態による電磁アクチュエータの上面図、図２は同分解斜視図、図３は同前方から見た側面図、図４は同後方から見た側面図、図５は同要部である第１摩擦板と第２摩擦板の組み合わせ状態を示す図である。なお、本発明の実施形態による電磁アクチュエータを用いて構成した入力装置に纏わる図６〜図１１については詳細説明を後述する。
【００１７】
図１〜図５を用いて、始めに、本発明の実施形態による電磁アクチュエータ１０について説明する。図１〜図５に示すように、電磁アクチュエータ１０は、収納部としてなる筒部２０を備えた磁性体製のケース３０と、筒部２０内にそれぞれ複数枚配された第１摩擦板４２および第２摩擦板４６とを備える。さらに、筒部２０内で最も前方に位置する第１摩擦板４２に隣接して位置し、ケース３０側に向けて移動可能に配された磁性体製の可動部材５０と、ケース３０に装着されたボビン６０付きのコイル６５と、コイル６５内に挿通されて可動部材５０に固定された磁性体製の棒状体７０とを備える。
【００１８】
ケース３０には、略矩形状の平板部３１の中央位置に円筒状の筒部２０が一体で設けられている。筒部２０が設けられた平板部３１箇所は、同心で貫通した孔部になっている。また、筒部２０を中心として平板部３１の左右位置には、円筒状に設けられたコイル保持部３２がそれぞれ設けられている。さらに、平板部３１の側端部には、側方に十字形状で突出形成された係合部３３が設けられている。なお、ケース３０の素材は、ＳＵＳ４３０からなるが、磁性体であれば鉄等であってもよい。
【００１９】
ケース３０の孔部は、前方が第１部分となり、後方が第２部分となっている。
【００２０】
孔部の第１部分は、筒部２０の前方位置で構成されており、その内径は円形に形成されている。そして、筒部２０には二つの規制溝２２が設けられている。規制溝２２は対称位置で一つずつ設けられている。それぞれの規制溝２２は同一幅で前方側に伸びた前方開口の矩形状である。
【００２１】
孔部の第１部分の中には、それぞれ複数枚の第１摩擦板４２および第２摩擦板４６が配されている。
【００２２】
第１摩擦板４２は、規制溝２２の溝幅よりも若干細幅で外方に突出する回転防止突起４２Ａが対称位置に設けられた略円形のものであり、中央には大径孔４２Ｂが設けられている。大径孔４２Ｂは円形が好ましいが、後述する回転軸９０の回転を妨げない形状で形成されていればよい。第１摩擦板４２の材質は、例えば銅などの薄い厚みの板からなる。
【００２３】
第２摩擦板４６は、第１摩擦板４２の外形の円形部分とほぼ同じ大きさの円形のものである。なお、第２摩擦板４６の外形は、ケース３０の孔部における第１部分の内壁で回転規制を受けない形状であればよい。第２摩擦板４６の材質は、例えばＳＵＳ板などの薄い厚みの板からなる。第１摩擦板４２と第２摩擦板４６の材質は、上述した銅、ＳＵＳのみに限定されることはなく、それら以外にも、アルミ、セラミック、樹脂、紙等もしくはそれらの複合素材であってもよい。
【００２４】
そして、第２摩擦板４６には、中央に異形孔４６Ｂが設けられている。異形孔４６Ｂは、図２や図５に示したように、円形の両サイドを平行な直線で線対称になるように切り落とした形状である。異形孔４６Ｂは、後述する回転軸９０が回転した際に、第２摩擦板４６が係合して共廻りする形状であればよく、例えば略小判状などであってもよい。
【００２５】
そして、第１摩擦板４２と第２摩擦板４６とは、交互に、前後方向に沿って延設されている筒部２０内に順に重なるように配されている（図５参照）。それぞれの第１摩擦板４２は、二つの回転防止突起４２Ａが、対応するそれぞれの規制溝２２内に位置するようにしてケース３０に配されている。なお、重ね合わせる枚数は、求める反力などに応じて適宜設定すればよいが、二種類を合わせて十枚〜三十枚程度で、二十枚前後を目安にするとよい。
【００２６】
これら第１摩擦板４２と第２摩擦板４６は、厚み方向となる前後方向には移動可能に配されている。言い換えると、後述する回転軸９０の軸方向に沿って移動可能に配されている。なお、当該構成のように、第１摩擦板４２が回転しない側であれば、孔部の第１部分の最も前方位置に第１摩擦板４２が位置し、かつ最も後方位置にも第１摩擦板４２が位置する配置状態にすると好ましいが、その配置順序に限定されることはない。
【００２７】
ケース３０の孔部における後方の第２部分は、内周に雌ねじがきられている。そして、後方側から、外周に雄ねじがきられた略円筒形の調整用部材４８が第２部分内にねじ込まれ、接着剤等で移動しないように固定されている。調整用部材４８は、ねじ込むことによって、前端面が最後方位置の第１摩擦板４２に当接して重なり合った複数の第１摩擦板４２、第２摩擦板４６の配置位置を調整するために配している。なお、調整用部材４８としては、複数の第１摩擦板４２や第２摩擦板４６の配置位置が調整でき、その調整後に位置が固定できるものであれば、ねじ式に限定されることはない。
【００２８】
また、調整用部材４８を略円筒形にしたのは、回転軸９０の逃げ部を有したものとするためである。そして、当該構成の調整用部材４８では、ねじ込むためのドライバー溝４８Ａ（図４参照）を後端面に設けると共に、調整後で調整用部材４８がケース３０の孔部内に殆ど収まる寸法のものにしている。これであれば、製品の前後方向の厚みに影響しないため好ましい。
【００２９】
ケース３０の平板部３１の左右位置それぞれに設けられた円筒状のコイル保持部３２には、ボビン６０付きのコイル６５が装着されている。２つのコイル６５の巻き方向は同じである。
【００３０】
そして、円筒状のコイル保持部３２を構成している貫通孔には、円柱状に形成された磁性体製の棒状体７０が挿入されている。棒状体７０の素材は、ＳＵＳ４３０からなるが磁性体であれば鉄等でもよい。
【００３１】
棒状体７０の後端は、平板部３１の後面から少し突出しており、その突出した後端近傍をＥリング７５（図２参照）が保持し、板ばね部材８０の弾性部８１が前方に向けて付勢するばね力をＥリング７５を介して棒状体７０に加えている。なお、弾性部８１の形状は特に限定されない。また、板ばね部材８０以外で棒状体７０が前方に向けて付勢されていてもよい。
【００３２】
板ばね部材８０は、平板部３１の後面にリベットやタッピング式のねじなどの結合部材８２でケース３０の平板部３１に固定されている。なお、結合部材８２を用いることなく、板ばね部材８０またはケース３０の平板部３１に固定部や被固定部を設け、それらが直接固定されている等でもよい。
【００３３】
棒状体７０の後部に装着されたＥリング７５（図２参照）は、コイル６５に通電していない第１の状態では、弾性部８１のばね力で前方に付勢されて、Ｅリング７５の前面は平板部３１の後面に当接している。
【００３４】
そして、棒状体７０の前方部分は、略板状に形成された磁性体製の可動部材５０に固定されている。その固定方法は、圧入や接着など特に限定されない。
【００３５】
可動部材５０には、筒部２０に同心で貫通した円形孔５３が設けられており、円形孔５３周囲の後面位置には、規則性をもって円形リング状に配置された凸部からなる押圧部５５が設けられている。押圧部５５の後端面は、全て高さ位置が同一で揃えられて設けられている。
【００３６】
コイル６５に通電していない第１の状態では、可動部材５０は、左右位置それぞれで前方に付勢された棒状体７０に固定されているため、ケース３０から離間した状態になっている。そして、それぞれの棒状体７０は、Ｅリング７５で前方への位置規制をされた停止状態になっているため、可動部材５０もケース３０から離間して停止している。最も離間距離が狭い箇所は、ケース３０の筒部２０の前端面と可動部材５０の後面との間であり、その離間距離は例えば０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の隙間で設定するとよい。
【００３７】
そして、第１の状態では、可動部材５０の押圧部５５は筒部２０内に位置しており、押圧部５５の後端面は、最も前方に位置する第１摩擦板４２に対峙している。このとき、第１摩擦板４２や第２摩擦板４６は前後方向には移動可能な状態である。
【００３８】
以上のように、当該実施形態による電磁アクチュエータ１０は構成されている。
【００３９】
そして、電磁アクチュエータ１０は、回転軸９０（図１参照）を、前方の可動部材５０側から、可動部材５０の円形孔５３、重なって配された第１摩擦板４２の大径孔４２Ｂおよび第２摩擦板４６の異形孔４６Ｂに挿通させて搭載状態とされる。つまり、回転軸９０を、可動部材５０の円形孔５３、筒部２０内に挿入させて搭載状態とされる。
【００４０】
回転軸９０は、可動部材５０の円形孔５３に応じた箇所およびその近傍にかけては、断面円形であると好ましい。
【００４１】
そして、回転軸９０は、重なり合う第１摩擦板４２の大径孔４２Ｂ、第２摩擦板４６の異形孔４６Ｂの挿通箇所から先端にかけては、断面が異形状で形成されている。その形状としては、異形孔４６Ｂより少し小さい相似形状に形成されている。
【００４２】
回転軸９０は、最も後部側に配された第１摩擦板４２よりも、先端が後方側に突き抜けて配されている。ここに、調整用部材４８が略円筒形であれば、回転軸９０の先端を逃がすことができて好ましい。
【００４３】
以上のように、当該実施形態による電磁アクチュエータ１０は、回転軸９０を組み合わせて搭載状態とされる。続いて、その動作について説明する。
【００４４】
コイル６５に通電していない第１の状態では、交互に重なり合う第１摩擦板４２と第２摩擦板４６は以下の状態であるため、回転軸９０は自在に回転可能な状態になっている。
【００４５】
すなわち、第１の状態では、第１摩擦板４２は、大径孔４２Ｂの円形の直径が、回転軸９０の異形状に設けられた部分よりも大きく設定されており、回転軸９０が回転しても、大径孔４２Ｂを通じて第１摩擦板４２には回転軸９０の回転は伝達されない。かつ、第１摩擦板４２は、回転防止突起４２Ａが筒部２０に設けられた規制溝２２内に位置されて配されているため、回転軸９０が回転状態であっても、または回転軸９０が停止状態であったとしても、それらとは関係なく回転方向に対しては常に回転方向に規制されて停止状態を保っている。
【００４６】
第２摩擦板４６は、異形孔４６Ｂが、回転軸９０の異形状に設けられた部分よりも少し大きい相似形状である。このため、回転軸９０が回転すると、その回転状態が異形孔４６Ｂを通じて第２摩擦板４６に伝達され、回転軸９０と共廻りする。このとき、第２摩擦板４６の回転を妨げないように、第２摩擦板４６の外形の設定および筒部２０の内壁形状を設定していることは上述したとおりである。そして、回転軸９０が回転している状態から停止状態になると、これも異形孔４６Ｂを通じて第２摩擦板４６に伝達され、第２摩擦板４６は停止状態になる。
【００４７】
そして、この第１の状態では、第１摩擦板４２と第２摩擦板４６は、回転軸９０の軸方向となる前後方向には移動可能な状態であり、回転軸９０が回転すると、第２摩擦板４６のみが共廻りする。なお、第２摩擦板４６の回転動作に応じて交互に重なり合う第１摩擦板４２と第２摩擦板４６とが若干こすれ合うこともあるが、回転軸９０の回転を妨げるまでの大きい反力が生成されることはなく、自在に回転軸９０は回転可能である。
【００４８】
次に、コイル６５に通電した第２の状態では、反力が生成されて回転軸９０の回転を妨げる状態になる。
【００４９】
コイル６５に通電すると、コイル６５内には前後方向に向う磁束が生じる。
【００５０】
例えば、コイル６５内に前方から後方に向う磁束が生じると、この磁束は棒状体７０を介してケース３０の平板部３１に伝わり、平板部３１から筒部２０に至る。そして、その磁束が、可動部材５０に伝達された後に棒状体７０に戻るループで伝わる。コイル６５内に前方から後方に向う磁束が生じるものにすると、上記とは逆のループで伝わるようになる。
【００５１】
このループ状で伝わっていく磁束に応じて、離間している可動部材５０、ケース３０の間には吸引力が発生する。当該構成では、この吸引力が板ばね部材８０に設けられた弾性部８１のばね力の和よりも大きくなるように、弾性部８１の形状や第１の状態でのケース３０と可動部材５０の離間距離を設定している。
【００５２】
そして、この吸引力で、回転軸９０に沿いつつ移動する可動部材５０とケース３０との間が近づいていき、可動部材５０とケース３０の筒部２０の前端面とが吸引された第２の状態になる。なお、吸引された第２の状態では、可動部材５０とケース３０の筒部２０の前端面とは僅かな隙間が空く設定にしている。その僅かな隙間は、０．１ｍｍ以下程度である。または、各種部材の形成寸法や組み合わせ誤差等の管理が可能であれば、当接するものとしてもよい。
【００５３】
第１の状態から第２の状態になる際には、押圧部５５も相対的にケース３０側に近づいていき、最も前方位置の第１摩擦板４２に当接し、この第１摩擦板４２を後方に押し込んでいく。これによって、第２の状態では、重なり合う第１摩擦板４２、第２摩擦板４６同士は相互に密着状態に移行する。
【００５４】
そして、第２の状態では、可動部材５０に結合されている棒状体７０は、Ｅリング７５を介して板ばね部材８０に設けられた弾性部８１のばね力に抗して後方側に移動した状態になっている。つまり、ケース３０に対して棒状体７０は相対的に後方に移動し、Ｅリング７５の前面が平板部３１の後面から離れた状態になっている。
【００５５】
第２の状態に移行すると、回転方向に停止状態である複数の第１摩擦板４２と回転軸９０と共廻りしている複数の第２摩擦板４６との間がそれぞれ密着状態になることによって摩擦が生じ、この摩擦力が回転軸９０の回転を妨げる反力となる。
【００５６】
なお、この反力の大きさは、第１摩擦板４２と第２摩擦板４６の相互の密着状態によって左右される。このため、押圧部５５での押し込み距離、第１摩擦板４２と第２摩擦板４６の大きさ、組み合わせ枚数、表面状態などを勘案しつつ適宜決定することで所望の反力が得られるものに実現できる。なお、第１摩擦板４２と第２摩擦板４６の表面状態として凹凸をつけるなどにしてもよい。また、オイルを介して密着する構成などにしてもよい。
【００５７】
その後、コイル６５への通電を停止すると、コイル６５内に生じていた磁束がなくなる。このため、可動部材５０とケース３０の筒部２０の前端面との間の吸引状態が解除される。これによって、棒状体７０は、板ばね部材８０の弾性部８１のばね力で再び前方に付勢されて、Ｅリング７５の前面がケース３０の平板部３１の後面に当接するまで前方に移動する。この棒状体７０のケース３０に対する相対的な前方への移動で、可動部材５０がケース３０の筒部２０から離間して位置する第１の状態に戻る。
【００５８】
つまり、コイル６５への通電を停止すると、可動部材５０の押圧部５５による押し込み状態も解除され、第１摩擦板４２および第２摩擦板４６は、前後方向つまり回転軸９０の軸方向に移動可能な状態に戻る。
【００５９】
以上のように、当該実施形態による電磁アクチュエータ１０では、コイル６５に通電し、それで生じた磁束を用いて、交互に重なり合う第１摩擦板４２と第２摩擦板４６との間で摩擦を発生させることができ、その摩擦力を回転軸９０の回転の反力とすることができる。そして、コイル６５に通電する電力としては、可動部材５０の移動が可能となる磁束を得るのみでよいため、モータの回転力で直接的に反力を得る構成の場合よりも消費電力を大きく低減することができる。
【００６０】
また、図１などに示したように、コイル６５を左右位置それぞれに配したものとして、それぞれからの磁束が筒部２０などに同じ方向に向けて伝わる構成にすると、巻き数の少ないコイル６５を用いても所望の吸引力が得られるものを容易に構成することができる。
【００６１】
そして、電磁アクチュエータ１０の搭載箇所としては、各種電子機器の入力操作部に搭載される入力装置が好適であるが、ドアノブなどの回転を伴って入力操作を行う部分に搭載してもよい。さらには、パワーアシストをする装置の回転を伴って動作する関節部や、車両を生産する際などに用いられる各種ロボットの関節部等にも搭載可能である。
【００６２】
次に、当該実施形態による電磁アクチュエータ１０を組み込んだ入力装置について、ジョイスティック型のものを例として以下に図面を用いて説明する。
【００６３】
図６は当該電磁アクチュエータを組み込んだ入力装置の外観斜視図、図７は同入力装置の断面図、図８は同入力装置の分解斜視図、図９は同入力装置の下方から見た分解斜視図、図１０は同入力装置の第１筐体を除いた状態での上面図、図１１は図１０の状態で角度を振って示した斜視図である。
【００６４】
ジョイスティック型の入力装置１００は、図６、図７、図９などから判るように、下方が開口した箱型の第１筐体１１０と、第１筐体１１０に結合している板状の第２筐体１２０とが組み合わせられた略直方体状の外形で、第１筐体１１０の天面に設けられた孔から操作軸１３０が上方に突出したものになっている。操作軸１３０の上端部は、操作用つまみの形状に形成されており、この操作軸１３０への傾倒操作で使用するものになっている。
【００６５】
操作軸１３０は、第１ジンバル部材１５０と第２ジンバル部材１７０にそれぞれ設けられた長孔内に挿通して配されている（図７〜図９参照）。第１ジンバル部材１５０と第２ジンバル部材１７０は、互いに直交する方向に向けて重ねて配されている。
【００６６】
第１ジンバル部材１５０は、上面視細幅形状で、その一端側に突出形成された第１回転軸１５２を備えている。他端は第１検出素子２１０用の第１結合部１５４に形成されている。第１回転軸１５２と第１結合部１５４は同軸上で設けられている。
【００６７】
この第１回転軸１５２が上述した回転軸９０に相当するものであり、第１回転軸１５２は、電磁アクチュエータ１０である第１電磁アクチュエータ３１０内に上述したように挿入されている。
【００６８】
第１電磁アクチュエータ３１０は、第１電磁アクチュエータ３１０自体が傾動可能なように、第２筐体１２０の周縁部に載せて配設されている（図７、図１０、図１１参照）。
【００６９】
第１ジンバル部材１５０の第１結合部１５４は、第１検出素子２１０の回転式可動部に結合されている。
【００７０】
第１検出素子２１０は、回転式可動部が所定角度に回動した際に相応した出力が得られるもの、例えば接触式のものでは可変抵抗器、エンコーダ、非接触式のものでは光式や磁気式のエンコーダなどが用いられている。第１検出素子２１０は、第２筐体１２０の下方に配された配線基板５００に装着されている。
【００７１】
なお、配線基板５００は、第２筐体１２０に一体化されている。その一体化させるための手段は特に限定されないが、当該実施形態では、下方からねじ５１１を用いて一体化させている（図８、図９参照）。ここに、配線基板５００を一体化させることなく機器側の配線基板を用いて構成してもよい。そして、第２筐体１２０を第１筐体１１０に結合させる手段も、同様に限定はされないが、当該実施形態では、下方からねじ５１２を用いて一体化させたものとしている（図８、図９参照）。
【００７２】
第２ジンバル部材１７０は、上面視細幅形状で、その一端側に突出形成された第２回転軸１７２を備えている。他端は第２検出素子２２０用の第２結合部１７４になっている。第２回転軸１７２と第２結合部１７４は同軸上で設けられている。
【００７３】
この第２回転軸１７２も上述した回転軸９０に相当するものであり、第２回転軸１７２は、電磁アクチュエータ１０である第２電磁アクチュエータ３２０と記載する。第２電磁アクチュエータ３２０内に上述したように挿入されている。
【００７４】
第２電磁アクチュエータ３２０も、第２電磁アクチュエータ３２０自体が傾動可能なように、第２筐体１２０の周縁部に載せて配設されている（図７、図１０、図１１参照）。
【００７５】
第２ジンバル部材１７０の第２結合部１７４は、第２検出素子２２０の回転式可動部に結合されている。第２検出素子２２０としては、第１検出素子２１０と同じものが用いられている。
【００７６】
重なり合っている第１ジンバル部材１５０と第２ジンバル部材１７０は、支持部材４００で下方から支持されている。操作軸１３０は、支持部材４００の中央孔内に挿通している。
【００７７】
支持部材４００の下方にはリング状部材４２０が配されている。リング状部材４２０は外枠部内に内側棒状部を備えると共に、外枠部から外方に対となる外側棒状部を備えている。内側棒状部と外側棒状部は直交関係で、それぞれ断面が略円形で設けられている。図７に示したように、操作軸１３０の下端は内側棒状部にスナップ的に結合されている。そして、外側棒状部の上面は、支持部材４００の下面に設けられた円弧状受け部で受けられている。
【００７８】
上記説明から判るように、操作軸１３０は、リング状部材４２０の内側棒状部との結合箇所近傍が支点となって、全方位に傾倒可能になっている。
【００７９】
そして、操作軸１３０が傾倒した際には、第１ジンバル部材１５０と第２ジンバル部材１７０は支持部材４００上でそれぞれ相応する角度で回動動作をする。その回動状態に応じて、対応する第１検出素子２１０や第２検出素子２２０から所定出力が得られ、それらの出力から操作軸１３０の傾倒方向や傾倒角度が検出できるようになっている。なお、操作軸１３０が傾倒した後に、操作軸１３０が元の中立位置に戻るための中点復帰機構を付加した構成にすると好ましい。
【００８０】
そして、リング状部材４２０の下方位置には、押圧体４４０を介して押しボタンスイッチ４６０が配されている。押しボタンスイッチ４６０は自己復帰型で配線基板５００に実装されている。なお、第２筐体１２０には、押しボタンスイッチ４６０の配設位置に応じた箇所に貫通孔が形成されている。
【００８１】
ここで、第１電磁アクチュエータ３１０自体や第２電磁アクチュエータ３２０自体は、所定角度まで、その全体が傾動可能に配されていることは上述したとおりである。その構成についての説明を続いて行う。
【００８２】
第１電磁アクチュエータ３１０は、側方に十字形状で突出形成された第１係合部３１３（電磁アクチュエータ１０の係合部３３に相当）を備えており、図１０や図１１にも示したように、その第１係合部３１３には第１コイルバネ３１５、第２コイルバネ３１７が装着されている。第１コイルバネ３１５は、第１係合部３１３と第１筐体１１０の天面との間で所定の圧縮状態になっている。また、第２コイルバネ３１７は、第１係合部３１３と第２筐体１２０の上面との間で所定の圧縮状態になっている。両者から第１電磁アクチュエータ３１０に加わるばね力は、操作軸１３０を操作していない状態では同等で、第１電磁アクチュエータ３１０は水平な配置状態を保っている。
【００８３】
第２電磁アクチュエータ３２０も第１電磁アクチュエータ３１０と同様で、図１０や図１１にも示したように、側方に十字形状で突出形成された第２係合部３２３には第３コイルバネ３２５、第４コイルバネ３２７が装着されている。第３コイルバネ３２５は、第２係合部３２３と第１筐体１１０の天面との間で所定の圧縮状態で配され、第４コイルバネ３２７は、第１係合部３１３と第２筐体１２０の上面との間で所定の圧縮状態で配されている。両者から第２電磁アクチュエータ３２０に加わるばね力は、操作軸１３０を操作していない状態では同等で、第２電磁アクチュエータ３２０は水平な配置状態を保っていることも第１電磁アクチュエータ３１０の場合と同じである。
【００８４】
以上のように、ジョイスティック型の入力装置１００は構成されている。
【００８５】
その動作は、操作軸１３０を傾倒させると、上述したように第１ジンバル部材１５０や第２ジンバル部材１７０が相応する回動動作をして、対応する第１検出素子２１０や第２検出素子２２０から所定出力が得られる。
【００８６】
ここで、この入力装置１００では、第１ジンバル部材１５０に対応させて第１電磁アクチュエータ３１０を配設し、第２ジンバル部材１７０に対応させて第２電磁アクチュエータ３２０を配設したものとして、操作時の反力が得られるものとしている。
【００８７】
つまり、第１電磁アクチュエータ３１０に通電すると、第１電磁アクチュエータ３１０において、重なり合って交互に配されている複数の第１摩擦板４２と複数の第２摩擦板４６とが互いに密着状態になって第１回転軸１５２の回転を妨げるようになる。
【００８８】
第２電磁アクチュエータ３２０に通電すると、同様に、第２電磁アクチュエータ３２０において、重なり合って交互に配されている複数の第１摩擦板４２と複数の第２摩擦板４６とが互いに密着状態になって第２回転軸１７２の回転を妨げるようになる。
【００８９】
言い換えると、第１電磁アクチュエータ３１０や第２電磁アクチュエータ３２０への通電制御をすることによって、操作軸１３０の傾倒操作時などに反力が得られるものとして提供することができる。その際に、必要とする電力は、モータを用いて直接的に反力とするものに対して省電力化が図られたものにできることも上述したとおりである。
【００９０】
上記通電制御の通電するタイミングは特に限定はされない。例えば、操作軸１３０が所定角度で傾倒したことが検出された際に行われたり、所定方向への傾倒操作のみが可能なように行われる等があげられる。または、操作軸１３０の中立位置から３０°までが傾倒可能範囲としてある場合、その３０°の傾倒までの間の１０°毎に短時間通電するなどであってもよい。または、傾倒角度以外に、傾倒が開始された時間を基準にして通電するなどであってもよい。
【００９１】
さらに、この入力装置１００では、第１電磁アクチュエータ３１０と第２電磁アクチュエータ３２０を、それぞれ自体が全体的に傾動可能なように第２筐体１２０上に配している。
【００９２】
これであれば、第１電磁アクチュエータ３１０、第２電磁アクチュエータ３２０のいずれか、またはその両者に通電して、操作軸１３０の傾倒時に反力が得られるようになった後に、引き続いて同じ方向に大きい力で傾倒操作がされると、第１電磁アクチュエータ３１０、第２電磁アクチュエータ３２０のいずれか、またはその両者そのもの自体が傾動して第２筐体１２０に当接する。これによって、その後の操作軸１３０の傾倒操作が規制されるものに実現できる。
【００９３】
この第１電磁アクチュエータ３１０、第２電磁アクチュエータ３２０そのものを傾動させるのは所謂機械的な構成で実現しているため、その際に電力は必要としない。なお、この第１電磁アクチュエータ３１０、第２電磁アクチュエータ３２０自体の傾動動作は、操作軸１３０が反力で停止状態になった後でのさらなる操作軸１３０への傾倒操作によって起こるものとすればよい。
【００９４】
そして、第１電磁アクチュエータ３１０自体の傾動時には、第１コイルバネ３１５、第２コイルバネ３１７が対応する伸縮状態になる。そして、操作力が除かれると、第１コイルバネ３１５と第２コイルバネ３１７は元の釣り合ったばね力の状態に復元する。つまり、これらの復元するばね力で、第１電磁アクチュエータ３１０そのものの傾動状態は、元の水平な配設状態に戻る。
【００９５】
また、第２電磁アクチュエータ３２０自体の傾動時には、第３コイルバネ３２５、第４コイルバネ３２７が対応する伸縮状態になる。その他は上述した第１電磁アクチュエータ３１０自体の傾動時と同じであるため、説明は省略する。
【００９６】
操作軸１３０を下方に押し込むと、操作軸１３０が下方に移動する。これに応じて、操作軸１３０が結合されているリング状部材４２０で押圧体４４０が下方に押し下げられて押しボタンスイッチ４６０がスイッチングされる。
【００９７】
押し込み力を除くと、押しボタンスイッチ４６０は元の状態に自己復帰し、この押しボタンスイッチ４６０の自己復帰力によって、押圧体４４０やリング状部材４２０、リング状部材４２０に結合している操作軸１３０が押し上げられ、押し込み前の状態に戻る。
【００９８】
以上のように、この入力装置１００では、第１電磁アクチュエータ３１０、第２電磁アクチュエータ３２０に通電することによって、操作軸１３０の傾倒操作時に反力が得られるものとして提供できる。そして、その通電で消費する電力消費は少なく抑えられ、各種電子機器の入力操作部等に搭載して用いることができる。または、入力操作を必要とする箇所に適宜搭載することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明による電磁アクチュエータは、ジョイスティック型の入力装置等に組み込み可能で、これを用いたジョイスティック型の入力装置は、モータを使用したものよりも省電力化を図りつつ入力装置の操作軸に反力が与えられるものに実現できる。このために、当該電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置は、主に各種電子機器の入力操作部用の入力装置を始めとして各種の入力操作する部位を構成する際等に有用である。
【符号の説明】
【０１００】
１０  電磁アクチュエータ
２０  筒部
２２  規制溝
３０  ケース
３１  平板部
３２  コイル保持部
３３  係合部
４２  第１摩擦板
４２Ａ  回転防止突起
４２Ｂ  大径孔
４６  第２摩擦板
４６Ｂ  異形孔
４８  調整用部材
４８Ａ  ドライバー溝
５０  可動部材
５３  円形孔
５５  押圧部
６０  ボビン
６５  コイル
７０  棒状体
７５  Ｅリング
８０  板ばね部材
８１  弾性部
８２  結合部材
９０  回転軸
１００  入力装置
１１０  第１筐体
１２０  第２筐体
１３０  操作軸
１５０  第１ジンバル部材
１５２  第１回転軸
１５４  第１結合部
１７０  第２ジンバル部材
１７２  第２回転軸
１７４  第２結合部
２１０  第１検出素子
２２０  第２検出素子
３１０  第１電磁アクチュエータ
３１３  第１係合部
３１５  第１コイルバネ
３１７  第２コイルバネ
３２０  第２電磁アクチュエータ
３２３  第２係合部
３２５  第３コイルバネ
３２７  第４コイルバネ
４００  支持部材
４２０  リング状部材
４４０  押圧体
４６０  押しボタンスイッチ
５００  配線基板
５１１、５１２  ねじ
【図１】
2016071627.tif 000003
【図２】
2016071627.tif 000004
【図３】
2016071627.tif 000005
【図４】
2016071627.tif 000006
【図５】
2016071627.tif 000007
【図６】
2016071627.tif 000008
【図７】
2016071627.tif 000009
【図８】
2016071627.tif 000010
【図９】
2016071627.tif 000011
【図１０】
2016071627.tif 000012
【図１１】
2016071627.tif 000013