CN105144556A - 输入装置 - Google Patents

Abstract

输入设备(100)具备被保持于保持体(52)的四个线圈体(41～44)、被保持于移动体(72)的能够移动的四个磁极形成部(61～64)。各所述线圈体分别在x轴方向和y轴方向上各并排两个。各所述磁极形成部以极性相互不同的方式分别在所述x轴方向上和所述y轴方向上各排列两个。各所述线圈体和各所述磁极形成部形成为各边沿着所述x轴或者所述y轴的四边形形状。各所述磁极形成部被设为与各所述线圈体近似或者实质相同的四边形形状。

Description

输入装置

关联申请的相互参照

本公开基于在2013年4月25日提交的日本申请号为2013－92826号的申请，在此引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及被输入操作力的输入设备。

背景技术

专利文献1中公开了一种作为输入设备中所使用的致动器，具备四个磁铁和四个线圈的构成。各磁铁按照与线圈对置的面的极性互不相同的方式被排列，并被保持于第1磁轭板。另一方面，各线圈以与四个磁铁中的两个铁中在z轴方向上对置的配置，被保持于第2磁轭板。在各线圈所卷绕的绕组线沿x轴方向和y轴方向分别延伸。

第2磁轭板被设置为相对于第1磁轭板能够移动，并被固定于用户操作的被输入的触觉呈现部件。通过如此构成，对各绕组线施加电流由此在各线圈和各磁铁之间产生沿x轴方向和y轴方向的电磁力，从而输入设备通过触觉呈现部件使用户感觉到任意强度的操作反作用力。

在专利文献1公开的构成中，对于触觉呈现部件和第2磁轭板预先规定了分别在x轴方向和y轴方向上能够移动的距离(以下，称为“全行程量”)。这里，使第2磁轭板相对第1磁轭板移动时，若线圈从对置的磁铁伸出，则在各线圈和各磁铁之间能够产生的电磁力的强度降低。为了避免如此事态，鉴于各轴方向上的第2磁轭板的全行程量，各磁铁被设置为比各线圈大。在如此构成中，由于在各轴方向上所需的第2磁轭板的全行程量在各个磁铁中必须被确保，因此难以降低一个磁铁中的一个边的长度而使各磁铁小型化。

专利文献1：日本专利3997872号公报

发明内容

本公开的目的在于提供一种输入设备，在使如磁铁那样的磁极形成部的每一个的尺寸小型化的基础上，还确保了能够产生的电磁力的强度。

本公开的第1形态涉及的输入设备被输入沿虚拟的操作平面方向的操作力，该输入设备具备：四个线圈体、保持体、四个磁极形成部以及移动体。所述四个线圈体被卷绕而形成被施加电流的绕组线在沿着所述操作平面的x轴方向和y轴方向上分别延伸的四个边。所述保持体按照各两个所述线圈体分别在所述x轴方向和所述y轴方向上并排的十字配置来保持所述线圈，以形成由所述四个线圈体围绕四方而得的中央区域。所述四个磁极形成部形成为与各所述线圈体近似或者实质相同的四边形形状，具有与四个所述线圈体中的两个在所述绕组线的卷绕轴方向上对置的对置面，以所述对置面的极性相互不相同的方式将所述四个磁极形成部在所述x轴方向上和所述y轴方向上分别排列各两个，通过对各所述绕组线施加的电流而在与各所述线圈体之间产生电磁力。所述移动体被设置为通过所述操作力的输入而能够相对于所述保持体相对移动，所述移动体以在各所述对置面与各所述线圈体之间形成规定的间隙的方式保持所述四个磁极形成部。

所述第1方式涉及的输入设备能够在使各所述磁极形成部的尺寸小型化的基础上，确保能够产生的电磁力的强度。

本公开的第2方式涉及的输入设备被输入沿虚拟的操作平面方向的操作力，该输入设备具备：四个线圈体、保持体、四个磁极形成部以及移动体。所述四个线圈体被卷绕而形成被施加电流的绕组线在沿着所述操作平面的x轴方向和y轴方向上分别延伸的四个边。所述保持体按照各两个所述线圈体分别在所述x轴方向和所述y轴方向上并排的十字配置来保持所述线圈体，以形成由所述四个线圈体围绕四方而得到的中央区域。所述四个磁极形成部具有与四个所述线圈体中的两个在所述绕组线的卷绕轴方向上对置的对置面，以所述对置面的极性相互不相同的方式将所述四个磁极形成部分别在所述x轴方向和所述y轴方向上各排列两个，通过向各所述绕组线施加的电流而在与各所述线圈体之间产生电磁力。所述移动体被设置成通过操作力的输入而能够相对于所述保持体进行相对移动，并以在各所述对置面与各所述线圈体之间形成规定的间隙的方式保持所述四个磁极形成部。

若关于由所述四个磁极形成部构成的磁极体，将其分别沿着所述x轴和所述y轴的最大长度设为所述磁极体的所述x轴方向长度和所述y轴方向长度，若关于在所述x轴方向上并排的一组所述线圈体的各四个边中的在所述y轴方向上延伸且位于与所述中央区域分离的位置的各一个边，将从一方到另一方为止的沿所述x轴的最大长度设为所述x轴方向上的外缘间长度，过关于在所述y轴方向上并排的一组所述线圈体的四个边中的在所述y轴方向上延伸且位于与所述中央区域分离的位置的各一个边，将从一方到另一方为止的沿着所述y轴的最大长度设为所述y轴方向上的外缘间长度，则所述磁极体的所述x轴方向长度比所述x轴方向上的外缘间长度短，所述磁极体的所述y轴方向长度比所述y轴方向上的外缘间长度短。

所述第2方式涉及的输入设备能够在使各所述磁极形成部的尺寸小型化的基础上，还能够确保能够发生的电磁力的强度。

附图说明

本公开的上述或者其他的目的、构成和优点通过参照下述的附图进行以下的详细说明会变得更加明白。在附图中：

图1是用于说明具备了本公开的第一实施方式的输入设备的显示系统的构成的图。

图2是用于说明在输入设备的车室内的配置的图。

图3是用于说明输入设备的机械构成的图。

图4是表示反作用力发生部的构成的示意图，是图3的沿IV－IV线的剖视图。

图5是表示在反作用力发生部产生x轴方向的电磁力的原理的示意图。

图6是表示在反作用力发生部产生y轴方向的电磁力的原理的示意图。

图7是表示即使在使磁铁组朝左向移动的状态下也维持能够产生的电磁力的强度的原理的示意图。

图8是表示即使在使磁铁组朝前向移动的状态下，也维持能够发生的电磁力的强度的原理的示意图。

图9是表示即使在使磁铁组朝后向移动的状态下，也维持能够产生的电磁力的强度的原理的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本公开的第一实施方式。

本公开的第一实施方式涉及的输入设备100被安装于车辆，如图1所示，与导航装置20等一起构成显示系统10。如图2所示，输入设备100在车辆的中央控制台(console)设置于与托座19邻接的位置，并使操作把手70露出在操作者的手容易触及的范围内。若该操作把手70通过操作者的手H等被输入操作力，则该操作把手70朝被输入的操作力的方向位移。导航装置20被设置在车辆的仪表板(Instrument-Panel)内，使显示画面22朝驾驶座位露出。在显示画面22显示有与规定的功能相关联的多个图标以及用于选择任意的图的指针80等。若对操作把手70输入水平方向的操作力，则指针80在显示画面22上在与操作力的输入方向对应的方向上移动。

详细说明以上的输入设备100以及导航装置20的各构成。

如图1所示，输入设备100与控制器区域网络(CAN)总线90以及外部的电池95等连接。CAN总线90是将装载于车辆的多个车载装置相互连接起来的车内通信网络中，在各车载装置间的数据的传输所使用的传输路径。输入设备100通过CAN总线90能够与分离配置的导航装置20进行CAN通信。另外，输入设备100被从电池95供给各构成的工作所需要的电力。

输入设备100由通信控制部35、操作检测部31、反作用力发生部39、反作用力控制部37以及操作控制部33电气构成。

通信控制部35将由操作控制部33处理而得的信息输出至CAN总线90。此外，通信控制部35取得从其他的车载装置输出给CAN总线90的信息，并将该信息输出给操作控制部33。操作检测部31检测通过操作力的输入而移动了的操作把手70(参照图2)的位置。操作检测部31将表示检测出的操作把手70的位置的操作信息输出给操作控制部33。

反作用力发生部39是使在操作把手70产生操作反作用力的结构，且是音圈电机等的致动器。反作用力发生部39例如在显示画面22上指针80(参照图2)与图标重叠时，通过对操作把手70(参照图2)施加操作反作用力，从而使操作者产生疑似的图标的触感。反作用力控制部37例如由用于进行各种运算的微机等构成。反作用力控制部37基于从操作控制部33取得的反作用力信息，来控制由反作用力发生部39向操作把手70施加的操作反作用力的方向和强度。

操作控制部33由用于进行例如各种运算的微机等构成。操作控制部33取得由操作检测部31检测到的操作信息，并通过通信控制部35输出给CAN总线90。此外，操作控制部33计算对操作把手70(参照图2)施加的操作反作用力的方向以及强度，将计算结果作为反作用力信息输出给反作用力控制部37。

如图3所示，输入设备100由上述的操作把手70和外壳50等机械式地构成。

操作把手70被设置成能够相对于外壳50向沿着虚拟的操作平面OP的x轴方向和y轴方向上进行相对移动。操作把手70能够在x轴方向和y轴方向上分别移动的范围被外壳50预先规定。若操作把手70被从所施加的操作力释放，则回到作为基准的基准位置。这里，将操作把手70沿着x轴的两个方向上能够移动的距离设为x轴方向上的全行程量St_x(参照图4)，将操作把手70沿着y轴的两个方向上能够移动的距离设为y轴方向上的全行程量St_y(参照图4)。在本实施方式中，在各轴方向上的全行程量St_x、St_y均被设为例如15毫米(mm)左右。另外，向各轴方向的全行程量St_x、St_y当然可以适当地变更。

外壳50以使操作把手70能够相对移动的方式支承操作把手70，且容纳电路基板52和反作用力发生部39等各构成的框体。电路基板52以其板面方向沿着操作平面OP的姿势被固定在外壳50内。在电路基板52安装有构成操作控制部33和反作用力控制部37等的微机等。

如图1，2所示，导航装置20与CAN总线90连接，并能够与输入设备100等进行CAN通信。导航装置20具有：描绘显示于显示画面22的图像的显示控制部23以及将由显示控制部23描绘出的图像连续地显示在显示画面22的液晶显示器21。

接着，基于图2～4进一步说明在输入设备100中被用于反作用力反馈中的反作用力发生部39的构成。反作用力发生部39由四个线圈41～44、固定磁轭51、可动磁轭72以及四个磁铁61～64等构成。

各线圈41～44通过以由铜等非磁性材料制成的线材作为绕组线49卷绕而形成。各绕组线49被卷绕直到达到厚度tc(例如3mm左右)，并与反作用力控制部37电连接。由反作用力控制部37对各绕组线49单独施加电流。

各线圈41～44以绕组线49的卷绕轴方向沿着与操作平面OP垂直的z轴的姿势被安装于电路基板52。另外，各线圈41～44的横截面实质上形成为正方形状。各线圈41～44以绕组线49分别沿着x轴方向和y轴方向延伸的方式被保持于电路基板52。

以上四个线圈41～44被配置为十字型。若详述，一组线圈41、43在x轴方向上隔开间隔且并排。另外，一组线圈42、44在y轴方向上隔开间隔且并排。通过如此的“+”字型配置，形成被四个线圈41～44围绕四周的中央区域54。

固定磁轭51和可动磁轭72由磁性材料形成为矩形的板状。固定磁轭51在电路基板52中被安装在与安装有各线圈41～44的安装面的相对侧的面上。固定磁轭51抑制从各线圈41～44产生的磁通向外部的泄漏。可动磁轭72被安装在设置于操作把手70的把手底座71。把手底座71形成为沿着电路基板52的板状，且被容纳在外壳50内。可动磁轭72抑制各磁铁61～64产生的磁通向外部的泄漏。

各磁铁61～64是钕磁铁等，且形成为板状。各磁铁61～64是各边69的长度相互相等的四边形形状，在本实施方式中，实质形成为正方形形状。各磁铁61～64以各边69的朝向沿着x轴或y轴的姿势被保持于可动磁轭72。

四个磁铁61～64分别在x轴方向和y轴方向上各排列两个。四个磁铁61～64分别具有在被保持于可动磁轭72的状态下朝向电路基板52侧的对置面68。四个磁铁61～64的各对置面68实质为正方形形状，且为平滑的平面。各对置面68在z轴方向上与四个线圈41～44中的两个端面对置。各对置面68的极性，即所谓N极和S极这两个磁极在x轴方向和y轴方向上分别相互不同。

以下说明基于以上构成的产生反作用力发生部39施加于操作把手70的操作反作用力的原理。在反作用力发生部39中能够单独控制在x轴方向上作用的操作反作用力与在y轴方向上作用的操作反作用力。

首先，如图5所示，说明在由四个磁铁61～64构成的一个体物(以下、称为“磁铁组”)60与操作把手70一起回到基准位置的状态下，产生x轴方向上的操作反作用力的情况。该情况下，通过反作用力控制部37(参照图1)对在沿y轴方向上并排的各线圈42、44施加电流。在从可动磁轭72(参照图3)朝向固定磁轭51(参照图3)的方向的俯视时，在线圈44中流过顺时针的电流。与此相对，在线圈42中流过与线圈44反向的逆时针的电流。

通过以上的电流，在线圈44的绕组线49中，在x轴方向上延伸且在z轴方向上与磁铁61重叠的部分产生沿着y轴从线圈44朝向线圈42的方向(以下称为“后方向”)的电磁力EMF_y。另外，在线圈44的绕组线49中，在x轴方向上延伸且在z轴方向上与磁铁64重叠的部分产生沿着y轴从线圈42朝向线圈44的方向(以下，称为“前方向”)的电磁力EMF_y。同样地，在线圈42的绕组线49中，在x轴方向上延伸且与各磁铁62、63在z轴方向上重叠的部分分别产生在前方向和后方向的电磁力EMF_y。这些y轴方向上的电磁力EMF_y相互抵消。

另一方面，在线圈44的绕组线49中，在y轴方向上延伸且在z轴方向上与各磁铁61、64重叠的部分产生沿着x轴从线圈41朝向线圈43的方向(以下，称为“左方向”)的电磁力EMF_x。同样地，在线圈42的绕组线49中，在y轴方向上延伸且在z轴方向上与各磁铁62、63重叠的部分产生左方向的电磁力EMF_x。反作用力发生部39能够使这些电磁力EMF_x作为x轴方向的操作反作用力作用于操作把手70。

接着，如图6所示，说明在磁铁组60与操作把手70一起回到基准位置的状态下，使在y轴方向的操作反作用力产生的情况。该情况下，通过反作用力控制部37(参照图1)对在沿x轴方向上并排的各线圈41、43施加电流。俯视时，在线圈41中流过逆时针的电流。与此相对，在线圈43中流过与线圈41反向的顺时针的电流。

通过以上的电流，在线圈41的绕组线49中，在y轴方向上延伸且在z轴方向上与磁铁61重叠的部分产生左方向的电磁力EMF_x。另外，在线圈41的绕组线49中，在x轴方向上延且在z轴方向上与磁铁62重叠的部分产生沿着x轴从线圈43朝向线圈41的方向(以下，称为“右方向”)的电磁力EMF_x。同样地，在线圈43的绕组线49中，在y轴方向上延伸且在z轴方向上与各磁铁63、64重叠的部分分别产生左方向和在右方向的电磁力EMF_x。这些x轴方向的电磁力EMF_x相互抵消。

另一方面，在线圈41的绕组线49中，在x轴方向上延伸且在z轴方向上与各磁铁61、62重叠的部分产生后方向的电磁力EMF_y。同样地，在线圈43的绕组线49中，在x轴方向上延伸且在z轴方向上与各磁铁63、64重叠的部分产生后方向的电磁力EMF_x。反作用力发生部39能够使这些电磁力EMF_y作为y轴方向上的操作反作用力作用于操作把手70。

在以上的反作用力发生部39中，通过控制从反作用力控制部37(参照图1)对各线圈41～44施加的电流的大小，由此调整各轴方向上的操作反作用力的大小。此外，通过变更对各线圈41～44施加的电流的方向，由此作用于磁铁组60的操作反作用力的方向交替。

在到此说明的反作用力发生部39中，为了产生规定的操作反作用力，图3所示的各线圈41～44的各绕组线49需要在预先规定的长度以上，且在z轴方向上与磁铁组60重叠。具体地，为了产生规定的x轴方向上的电磁力EMF_x(参照图5)，在各线圈42、44的各绕组线49中在y轴方向上延伸的部分需要在预先规定的长度以上，且与磁铁组60重叠。因此，在磁铁组60处于基准位置的状态下，对于上述绕组线49的在y轴方向上延伸的部分，与磁铁组60重叠的范围的长度(以下，称为“y轴方向上的有效长度”)el_y被预先规定。

同样地，为了产生规定的y轴方向上的电磁力EMF_y(参照图6)，在各线圈41，43的各绕组线49中在x轴方向上延伸的部分需要在预先规定的长度以上，且在z轴方向上与磁铁组60重叠。因此，在磁铁组60处于基准位置的状态下，对于上述绕组线49的在x轴方向上延伸的部分，与磁铁组60重叠的范围的长度(以下，称为“x轴方向上的有效长度”)el_x被预先规定。

即使由于操作把手70(参照图3)的移动而导致磁铁组60从基准位置移动了的情况下，在以上的各轴方向的各有效长度el_x、el_y也能被维持。以下说明用于维持如此的各有效长度el_x，el_y的反作用力发生部39的构成。

在磁铁组60中，在并排的各对置面68(参照图3)上邻接的各边69彼此不隔开间隙而相互相接。在该磁铁组60中，关于在x轴方向上的磁铁组60的最大长度，即在y轴方向上延伸的两个外缘66，从一方到另一方为止的长度被设为Lma_x。同样地，在磁铁组60中，关于在y轴方向上的磁铁组60的最大长度，即在x轴方向上延伸的两个外缘67，从一方到另一方为止的长度被设为Lma_y。

另一方面，将在x轴方向上排列的一组线圈41、43的四个边中的、在y轴方向上延伸且位于从中央区域54分离的位置的各一边设为外缘46a。而且，关于两个外缘46a，将从一方到另一方为止的沿x轴的最大长度设为一组线圈41、43在x轴方向上的外缘间的长度Lcp_x。同样地，将在y轴方向上排列的一组线圈体42、44的四个边中的、在x轴方向上延伸且位于与中央区域54分离的位置的各一边设为外缘47a。而且，关于两个外缘47a，将从一方到另一方的沿着y轴的最大长度设为一组线圈42、44的在y轴方向上的外缘间的长度Lcp_y。

磁铁组60的x轴方向长度Lma_x比由一组线圈41、43规定的在x轴方向上的外缘间的长度Lcp_x短。此外，磁铁组60的y轴方向长度Lma_y比由一组线圈42、44规定的在y轴方向上的外缘间的长度Lcp_y短。根据以上构成，磁铁组60被保持于操作把手70(参照图3)，并在由四个线圈41～44的各个外缘46a、47a所包围的范围内移动。

另外，各磁铁61～64形成为与各线圈41～44近似的四边形形状。具体地，每个磁铁61～64的x轴方向的长度lm_x被设定为在x轴方向的全行程量St_x的一半的长度、绕组线49的厚度tc的二倍的长度以及x轴方向的有效长度el_x的总和。此外，各磁铁61～64的y轴方向的长度lm_y被设定为y轴方向的全行程量St_y的一半的长度、绕组线49的厚度的二倍的长度以及y轴方向的有效长度el_y的总和。

以上的磁铁组60能够从基准位置起分别在右方向和左方向上移动x轴方向上的全行程量St_x的一半的长度。另外，磁铁组60能够从基准位置起分别在前方向和后方向上移动y轴方向上的全行程量St_y的一半的长度。

在磁铁组60处于基准位置的状态下，确保了在线圈43的绕组线49中在x轴方向上延伸且从各磁铁63、64伸出的部分的长度(以下，称为“x轴方向的富余长度”)ml_x在朝向左方向的行程量St_x/2以上。另一方面，在磁铁组60处于基准位置的状态下，确保了在线圈43的绕组线49中在x轴方向上延伸且与各磁铁63、64重叠的部分的长度在朝向右方向的行程量St_x/2以上，成为x轴方向的有效长度el_x。并且，即使在线圈41的绕组线49中，关于在x轴方向上延伸的部分，也进行相同的设定。

另外，在磁铁组60处于基准位置的状态下，确保了在线圈44的绕组线49中在y轴方向上延伸且从各磁铁64、61伸出的部分的长度(以下，称为“y轴方向的富余长度”)ml_y在朝向前方向的行程量St_y/2以上。另一方面，在磁铁组60处于基准位置的状态下，确保了在线圈44的绕组线49中在y轴方向上延伸且与各磁铁64、61重叠的部分的长度在朝向后方向的行程量St_y/2以上，成为y轴方向的有效长度el_y。并且，即使在线圈42的绕组线49中，关于y轴方向延伸的部分，进行了相同的设定。

此外，确保了在x轴方向上并排的各线圈41、43的各绕组线49中在y轴方向上延伸的部分的长度lx_y在y轴方向上的全行程量St_y以上。另外，确保了在y轴方向上并排的各线圈42、44的各绕组线49中在x轴方向上延伸的部分的长度ly_x在x轴方向上的全行程量St_x以上。

以上的各线圈41～44所包围的中央区域54的x轴方向的长度d_x是在x轴方向上并排的各线圈41、43中，从一方的内缘46b到另一方的内缘46b的内侧尺寸。中央区域54中的长度d_x被确保在x轴方向上的全行程量St_x以上，在本实施方式中，该中央区域54的长度d_x被设为上述的全行程量St_x与绕组线49的厚度tc的二倍长度的合计值。该长度d_x与各线圈42、44在x轴方向上的长度实质相同。

另一方面，中央区域54的y轴方向的长度d_y是在y轴方向上并排的各线圈42、44中，从一方的内缘47b到另一方的内缘47b位置的内侧尺寸。中央区域54的长度d_y被确保在y轴方向上的全行程量St_y以上，在本实施方式中，该中央区域54的长度d_y被设为上述的全行程量St_y与绕组线49的厚度tc的二倍后的长度的合计值。该长度d_y与各线圈41、43的y轴方向的长度实质相同。

在以上的反作用力发生部39中，如图7所示，首先说明使磁铁组60朝左方向移动的情况。该情况下，位于移动方向的后侧(右方向)的各磁铁61、62的各对置面68(参照图3)与位于移动方向的后侧的线圈41重叠的范围变小。因此，线圈41的x轴方向的有效长度el_x减少。但是，位于移动方向的前侧(左方向)的各磁铁63、64的各对置面68与位于移动方向的前侧的线圈43重合的范围变大。因此，线圈43的x轴方向的有效长度el_x增加。如以上所述，即使磁铁组60在x轴方向上移动的情况下，也能够维持各线圈41、43的x轴方向的有效长度el_x的总和。因此，可维持能够产生的y轴方向的电磁力EMF_y。

此外，由于磁铁64、61与磁铁62、63的边界BL_x沿着x轴，所以即使在磁铁组60朝左右方向移动的情况下，也能够抑制在各线圈41、43的各绕组线49中在y轴方向上延伸的部分产生的电磁力EMF_x的变动。因此，可维持这些电磁力EMF_x相互抵消的状态。

接着，如图8所示，说明使磁铁组60朝前方向移动的情况。该情况下，位于移动方向的后侧(后方向)的各磁铁62、63的各对置面68(参照图3)与位于移动方向的后侧的线圈42重叠的范围变小。因此，线圈42的y轴方向的有效长度el_y减小。但是，位于移动方向的前侧(前方向)的各磁铁64、61的各对置面68与位于移动方向的前侧的线圈44重叠的范围变大。因此，线圈44的y轴方向的有效长度el_y增加。如以上所述，即使磁铁组60在y轴方向上移动的情况下，也可维持各线圈42、44的y轴方向的有效长度el_y的总和。因此，能够维持可能发生的在x轴方向上的电磁力EMF_x。

此外，由于磁铁61、62与磁铁63、64的边界BL_y沿着y轴，即使在磁铁组60朝前后方向移动的情况下，也能抑制在各线圈42、44的各绕组线49中在x轴方向上延伸的部分产生的电磁力EMF_y的变动。因此，能够维持上述电磁力EMF_y相互抵消的状态。

并且，如图9所示，说明磁铁组60朝后方向且右方向移动的情况。即使在该情况下，可同时维持各线圈41，43的x轴方向的有效长度el_x的总和以及各线圈42，44的y轴方向的有效长度el_y的总和。因此，可以同时维持能够产生的向各轴方向的电磁力EMF_x、EMF_x。

此外，在例如对各线圈42、44施加电流的的情况下，线圈42和磁铁63之间产生的电磁力EMF_y与线圈44和磁铁64之间产生的电磁力EMF_y相互抵消。同样地，线圈42和磁铁62之间产生的电磁力EMF_y与线圈44和磁铁61之间产生的电磁力EMF_y相互抵消。如以上所述，即使磁铁组60朝右后方移动的情况下，也可维持在y轴方向上的电磁力EMF_y的均衡。

到此说明的本实施方式中，固定于操作把手70侧的磁铁组60相对于固定在外壳50侧固定的各线圈41～44进行相对移动。只要是如此构成，在x轴方向上所需的磁铁组60的全行程量St_x通过在x轴方向上并排的一磁铁组61、64或者磁铁62、63确保即可。因此，对一个磁铁61～64所需的x轴方向上的长度lm_x能够被降低。根据相同的理由，对一个磁铁61～64所需的y轴方向上的长度lm_y也能够被降低。

此外，如上所述，即使在磁铁组60在x轴方向和y轴方向上移动了的情况下，也能够维持各轴方向的有效长度el_x、el_y，进而也能够维持各轴方向上能够产生的电磁力EMF_x、EMF_y。因此，实现了在使各个磁铁61～64小型化的基础上还确保了能够产生的电磁力EMF_x、EMF_y的输入设备100。

此外，在本实施方式中，由于是使各线圈41～44安装于电路基板52的构成，所以将电路基板52与其他电路基板连接以及将该各基板彼此连接的布线等在操作把手70侧可不要。如此，通过实现了被设置为能够移动的构成的简化，操作把手70能够根据操作力的输入而顺畅地位移。

另外，根据本实施方式，呈矩形状的各对置面68的各边69沿着x轴或者y轴。因此，即使在磁铁组60沿左右方向移动了的情况(参照图7)下，也能够抑制各线圈42、44的y轴方向的有效长度el_y的变动。因此，也能够抑制能够产生的x轴方向的电磁力EMF_x的变动。同样地，即使在磁铁组60朝前后方向移动了的情况(参照图8)下，能够抑制各线圈41、43的x轴方向的有效长度el_x的变动。因此，也能够抑制在y轴方向上能够产生的电磁力EMF_y的变动。

并且，在本实施方式中，由于各磁铁61～64的x轴方向的长度lm_x被设定为上述的值，因此即使在例如磁铁组60在左方向上进行了最大度移动的情况(参照图7)下，各磁铁63、64也不会伸出到在线圈43形成外缘46a的绕组线部分。此外，各磁铁61、62也不脱离在线圈41形成内缘46b的绕组线部分。即使在磁铁组60朝右方向上进行了最大限度移动的情况(参照图9)下，也同样能够防止这样的磁铁组60的伸出和脱离。

并且，由于各磁铁61～64在y轴方向的长度lm_y被设定为上述的值，因此即使在磁铁组60朝前方向进行了最大度移动的情况(参照图8)下，各磁铁64、61也不会伸出到在线圈44形成外缘47a的绕组线部分。此外，各磁铁62、63也不脱离在线圈42形成内缘47b的绕组线部分。即使在磁铁组60朝后方向进行了最大限度移动的情况(参照图9)下，也同样能够防止这样的磁铁组60的伸出和脱离。

因此，能够可靠地维持在各轴方向上的有效长度el_x、el_y的总和，进而维持在各轴方向上能够产生的电磁力EMF_x、EMF_y的强度，到磁铁组60进行到最大限度移动。

此外，在本实施方式中，按照各边69彼此相互相接(参照图4)的方式配置各磁铁61～64。因此，能够实现磁铁组60的小型化。此外，通过磁铁组60的小型化，能够使各线圈41～44的外缘46a、47a之间的长度Lcp_x、Lcp_y缩小。根据上述，不仅能够实现各个磁铁61～64的小型化，还能够实现输入设备100的小型化。

此外，根据本实施方式，例如在线圈41从各磁铁61、62伸出的部分的x轴方向的富余长度ml_x被确保在朝右方向的行程量St_x/2以上(参照图4)。在其他的各线圈42～44中，也同样地确保了从各磁铁61～64伸出的部分的长度。因此，即使在磁铁组60朝任何方向进行了最大限度移动的情况下，也能够避免磁铁组60伸出到形成外缘46a、47a的绕组线部分的事态。根据上述，能够伴随着磁铁组60的移动的有效长度el_x、el_y的增加持续产生。因此，能够持续维持能够产生的电磁力EMF_x、EMF_y的强度，使磁铁组60进行到最大限度移动。

并且，根据本实施方式，例如在线圈41上与各磁铁61、62重叠的部分的长度el_x被确保为朝左方向的行程量St_x/2以上(参照图4)。在其他的各线圈42～44中，也同样确保了与各磁铁61～64重叠的部分的长度。因此，即使在磁铁组60在任何方向上进行了最大限度移动的情况下，也能够避免磁铁组60从形成内缘46b、47b的绕组线部分脱离的事态。根据上述，关于不应该对操作把手70施加的方向的电磁力EMF_x、EMF_y，相互抵消的状态能够被可靠地维持

并且，在本实施方式中，由于确保了中央区域54的x轴方向的长度d_x为x轴方向的全行程量St_x以上，因此即使在例如磁铁组60朝左方向进行了最大限度移动的情况(参照图7)下，各磁铁61，62与线圈43不重叠。另外，即使在磁铁组60朝右方向进行了最大限度移动的情况(参照图9)下，同样地，各磁铁63、64与线圈41不重叠。

此外，由于中央区域54的y轴方向的长度d_y也被确保在y轴方向的全行程量St_y以上，所以即使在磁铁组60朝前方向进行了最大限度移动的情况(参照图8)下，各磁铁62、63也不与线圈44重叠。另外，即使在磁铁组60朝后方向进行了最大限度移动的情况(参照图9)下，同样地各磁铁64、61也不与线圈42重叠。

根据以上的构成，关于不应该对操作把手70施加的方向的电磁力EMF_x，EMF_y，相互抵消的状态能够被可靠地维持。

其中，在本实施方式中，线圈41～44相当于权利要求书中记载的“线圈体”，电路基板52相当于权利要求书中记载的“保持体”。另外，磁铁组60相当于权利要求书中记载的“磁极体”，磁铁61～64相当于权利要求书中记载的“磁极形成部”，可动磁轭72相当于权利要求书中记载的“移动体”。

(其他实施方式)

以上，虽然说明了本公开的第一实施方式，但是本公开并不能解释为限定于上述实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内能够应用为各种实施方式以及组合。

在上述实施方式中，通过组合相当于“磁极形成部”的四个磁铁61～64，由此形成了相当于“磁极体”的磁铁组60。但是，相当于在各轴方向上产生极性互不相同的的磁场的“磁极形成部”以及“磁极体”的构成可以适当地变更。例如，在各轴方向上使N极与S极互不相同的磁极磁化而得的一个磁铁也可作为相当于“磁极体”的构成，而具有四个“磁极形成部”。或者，也可以通过并排两个磁铁，形成“磁极体”。并且，可以通过组合多个磁铁而构成一个“磁极形成部”，也可以通过如此的“磁极形成部”的集合物而形成“磁极体”。

另外，在上述实施方式中，各磁铁61～64形成为与各线圈41～44的横截面大致相同的正方形形状。但是，各磁铁是与各线圈近似的四边形形状即可，可以适当地变更形状以及各边的长度等。例如各磁铁也可以形成为长方形形状。另外，各磁铁的各边也可以相对各轴方向轻微地倾斜。另外，如上述实施方式所述，各磁铁的角部分可以成为圆弧状，或者也可以成为倒角。并且，为了避免与外壳等的干扰，各磁铁也可以局部缺口。

在上述实施方式中，为了使各对置面68的各边69彼此相接，各磁铁61～64被保持于可动磁轭72。但是，在排列的各磁铁之间也可以形成微小的间隙。

在上述实施方式中，各线圈41～44的横截面被形成为正方形形状。可是，各线圈的形状可以适当地变更。例如，各线圈的横截面也可以形成为长方形形状。并且，在十字配置中，在x轴方向上并排的线圈与在y轴方向上并排的线圈可以是互不相同的形状。另外，各线圈的绕组线的匝数、线径等可以适当地变更。并且，在各线圈中在各轴方向上延伸的绕组线部分可以是完全的直线状，也可以稍微地弯曲。

在上述实施方式中，在x轴方向上的全行程量St_x与在y轴方向上的全行程量St_y相互彼此相等。可是，上述全行程量也可以互不相同。并且，从基准位置朝前方向的行程量与从基准位置朝后方向的行程量也可以互不相同。同样地，从基准位置朝左方向的行程量与从基准位置朝右方向的行程量也可以互不相同。即，回到基准位置的磁铁组的中心也可以位于从中央区域的中心偏离的位置。

在上述实施方式中，中央区域的各轴方向的长度d_x、d_y被规定为朝各轴方向的全行程量St_x、St_y与绕组线49的厚度tc的二倍的长度相加而得的值。但是，中央区域在各轴方向上的长度d_x、d_y也可以被确保为朝各轴方向的全行程量St_x、St_y。并且，只要能够避免各线圈的干扰且使他们接近即可，则中央区域可以更狭小。

在上述实施方式中，以操作把手70所规定的操作平面OP的方向沿车辆的水平方向的姿势，输入设备100被装载于车辆。但是，以操作平面OP相对车辆的水平方向倾斜的姿势，输入设备100也可以被安装在车辆的中央控制台等。

在上述实施方式中，当磁铁组60朝特定方向例如左方向(参照图7)进行了最大限度移动时，x轴方向的富余长度ml_x被设为与朝左方向的行程量实质相同，以便各磁铁63、64不与形成线圈43的外缘46a的绕组线部分重叠。但是，x轴方向的富余长度ml_x与朝左方向或者右方向的行程量相比被设定得充分大。y轴方向的余裕长度ml_y也同样，与朝前方向或后方向的行程量相比被设定得充分大。

在上述实施方式中，当磁铁组60朝特定方向例如前方向(参照图8)进行了最大限度移动时，为了使各磁铁62、63不从形成线圈42的内缘47b的绕组线部分脱离，y轴方向的有效长度el_y设为与沿前方向的行程量实质相同。但是，只要确保了用于使操作反作用力产生的必要长度即可，y轴方向的有效长度el_y也可以比朝前方向或者后方向的行程量短。同样地，只要确保了用于使操作反作用力产生的必要长度即可，x轴方向的有效长度el_x也可以比朝左方向或右方向的行程量短。

在上述实施方式中，各线圈41～44被保持于电路基板52。但是，保持各线圈的构成并不限定于电路基板。例如，外壳等也可以直接保持各线圈。另外，保持各磁铁61～64的构成并不限定于像上述实施方式那样的可动磁轭72，可以适当地变更。

在上述实施方式中，由操作控制部33和反作用力控制部37提供了的功能也可以由与上述不同的硬件和软件提供，或者由上述的组合提供。例如，也可以不依赖于程序而利用实现规定的功能的模拟电路来提供上述功能。

在上述实施方式中，作为用于操作导航装置20的遥控设备，说明了将本公开应用到设置在中央控制台的输入设备100的例子。但是，本公开还能够应用到设置于中央控制台的变速杆等的选择器以及设置于方向盘的转向开关等。并且，本公开也能够应用在仪表面板、设置于车门等的窗侧的扶手以及设置于后部座席的附近等的各种车辆的功能操作设备。而且，应用了本公开的输入设备并不限定于车辆用，也能全体采用用于各种输送用机器以及各种信息终端等的操作系统。

Claims (14)

1.一种输入设备，被输入沿着虚拟的操作平面的方向的操作力，其中，具备：

四个线圈体(41～44)，它们由被施加电流的绕组线(49)以形成在沿着所述操作平面的x轴方向和y轴方向上分别延伸的四个边的方式卷绕而成；

保持体(52)，其按照各两个所述线圈体分别在所述x轴方向和所述y轴方向上并排的十字配置的方式保持所述线圈体，以便形成由所述四个线圈体围绕四方而形成的中央区域(54)；

四个磁极形成部(61～64)，它们形成为与各所述线圈体近似或者实质相同的四边形形状，且具有在所述绕组线的卷绕轴方向上与四个所述线圈体中的两个对置的对置面(68)，所述四个磁极形成部以所述对置面的极性相互不相同的方式分别在所述x轴方向上和所述y轴方向上各排列两个，通过向各所述绕组线施加的电流而在与各所述线圈体之间产生电磁力；以及

移动体(72)，其被设置成通过所述操作力的输入而能够相对于所述保持体进行相对移动，并以在各所述对置面与各所述线圈体之间形成规定的间隙的方式保持所述四个磁极形成部。

2.一种输入设备，被输入沿着虚拟的操作平面的方向的操作力，其中，具备：

四个线圈体(41～44)，它们由被施加电流的绕组线(49)以形成在沿着所述操作平面的x轴方向和y轴方向上分别延伸的四个边的方式卷绕而成；

保持体(52)，其按照各两个所述线圈体分别在所述x轴方向和所述y轴方向上并排的十字配置的方式保持所述线圈体，以便形成由所述四个线圈体围绕四方而形成的中央区域(54)；

四个磁极形成部(61～64)，它们具有与四个所述线圈体中的两个在所述绕组线的卷绕轴方向上对置的对置面(68)，所述四个磁极形成部以所述对置面的极性相互不相同的方式分别在所述x轴方向和所述y轴方向上各排列两个，通过向各所述绕组线施加的电流而在与各所述线圈体之间产生电磁力；以及，

移动体(72)，其被设置成通过所述操作力的输入而能够相对于所述保持体进行相对移动，并以在各所述对置面与各所述线圈体之间形成规定的间隙的方式保持所述四个磁极形成部，

关于由所述四个磁极形成部构成的磁极体(60)，若将其分别沿着所述x轴和所述y轴的最大长度设为所述磁极体的所述x轴方向长度和所述y轴方向长度，

关于在所述x轴方向上并排的一组所述线圈体(41、43)的各四个边中的、在所述y轴方向上延伸且位于与所述中央区域分离的位置的各一个边，若将从一方到另一方为止的沿着所述x轴的最大长度设为所述x轴方向上若的外缘间长度，

关于在所述y轴方向上并排的一组所述线圈体(42、44)的各四个边中的、在所述y轴方向上延伸且位于与所述中央区域分离的位置的各一个边，若将从一方到另一方为止的沿着所述y轴的最大长度设为所述y轴方向上的外缘间长度，

则所述磁极体的所述x轴方向长度比所述x轴方向上的外缘间长度短，所述磁极体的所述y轴方向长度比所述y轴方向上的外缘间长度短。

3.根据权利要求2所述的输入设备，其中，

各所述对置面形成为与各所述线圈体近似或者实质相同的四边形形状。

4.根据权利要求1或3所述的输入设备，其中，

各所述对置面的各边(69)沿着所述x轴或者所述y轴。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的输入设备，其中，

若将所述四个磁极形成部在沿着所述x轴的两个方向上能够移动的距离设为所述x轴方向上的全行程量，

则所述磁极形成部的所述x轴方向上的长度被确保在所述x轴方向上的全行程量的一半的长度、所述绕组线的厚度的二倍的长度以及关于所述绕组线中的在所述x轴方向上延伸的部分预先规定与该磁极形成部重叠的范围的长度而得的所述x轴方向上的有效长度的总和以上。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的输入设备，其中，

若将所述四个磁极形成部在沿着所述y轴的两个方向上能够移动的距离设为所述y轴方向上的全行程量，

则所述磁极形成部的所述y轴方向上的长度被确保在所述y轴方向上的全行程量的一半的长度、所述绕组线的厚度的二倍的长度以及关于所述绕组线中的在所述y轴方向上延伸的部分预先规定与该磁极形成部重叠的范围的长度而得的所述y轴方向上的有效长度的总和以上。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的输入设备，其中，

邻接的各所述磁极形成部被配置成各所述对置面的各边彼此相接。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的输入设备，其中，

在所述四个磁极形成部中预先规定有通过向所述移动体的所述操作力的解放而回归的基准位置。

9.根据权利要求8所述的输入设备，其中，

若将所述四个磁极形成部在沿着所述x轴或所述y轴的特定方向上从所述基准位置起能够移动的距离设为在特定方向上的行程量，

则在所述四个磁极形成部位于所述基准位置的状态下，在所述特定方向上并排的一组所述线圈体中的位于该特定方向上的线圈体所卷绕的所述绕组线中，在该特定方向上延伸且从所述磁极形成部伸出的部分的长度被确保在所述特定方向上的行程量以上。

10.根据权利要求8或9所述的输入设备，其中，

若将所述四个磁极形成部在沿着所述x轴或所述y轴的特定方向上从所述基准位置起能够移动的距离设为在特定方向上的行程量，

则在所述四个磁极形成部位于所述基准位置的状态下，在在所述特定方向上并排的一组所述线圈体中的位于该特定方向的相反侧的线圈体所卷绕的所述绕组线中，在该特定方向上延伸且与所述磁极形成部重叠的部分的长度被确保在所述特定方向上的行程量以上。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的输入设备，其中，

在所述x轴方向上并排的一组所述线圈体所卷绕的各所述绕组线中，在所述y轴方向上延伸的部分的长度被确保在所述四个磁极形成部在沿着所述y轴的两个方向上能够被移动的距离以上。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的输入设备，其中，

在所述y轴方向上并排的一组所述线圈体所卷绕的各所述绕组线中，在所述x轴方向上延伸的部分的长度被确保在所述四个磁极形成部在沿着所述y轴的两个方向上能够被移动的距离以上。

13.根据权利要求1至12中任意一项所述的输入设备，其中，

所述中央区域的所述x轴方向上的长度被确保在所述四个磁极形成部在沿着所述x轴的两个方向上能够被移动的距离以上。

14.根据权利要求1至13中任意一项所述的输入设备，其中，

所述中央区域的所述y轴方向上的长度被确保在所述四个磁极形成部在沿着所述y轴的两个方向上能够被移动的距离以上。