JP5481296B2

JP5481296B2 - 操作感触可変入力装置

Info

Publication number: JP5481296B2
Application number: JP2010161236A
Authority: JP
Inventors: 新治石川; 祥嗣脇田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-07-16
Also published as: DE102010048601B4; US8659402B2; DE102010048601A1; JP2011103116A; US20110090069A1; CN102043421A

Description

本発明は、手動操作されてスライド移動する操作部材に対して電気制御された力覚（操作感触）を伝えることができる操作感触可変入力装置に関するものである。

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部材を手動操作して機能調整等を行う際に、この操作部材の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等を付与することにより、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操作感触可変入力装置が種々提案されている。

かかる操作感触可変入力装置の一例として、従来より、互いに直交するＸ，Ｙ方向を含む所定平面に沿って任意方向へスライド移動可能な操作部材と、この操作部材のスライド移動に伴ってＸ方向へ駆動される第１の駆動部材およびＹ方向へ駆動される第２の駆動部材と、第１の駆動部材に噛合する歯車をモータ軸に固着した第１のモータと、第２の駆動部材に噛合する歯車をモータ軸に固着した第２のモータと、第１のモータの回転状態を検出する第１の検出手段と、第２のモータの回転状態を検出する第２の検出手段と、各モータを駆動制御する制御手段とを備えた構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。第１の駆動部材はＸ方向へ直線移動できるように支持されており、操作部材に一体化されてＹ方向に延びる第１のガイドレールと第１の駆動部材とが摺動自在に係合している。同様に、第２の駆動部材はＹ方向へ直線移動できるように支持されており、操作部材に一体化されてＸ方向に延びる第２のガイドレールと第２の駆動部材とが摺動自在に係合している。

上記した従来の操作感触可変入力装置において、ユーザの手動操作で操作部材を例えばＸ方向へスライド移動すると、第１の駆動部材がＸ方向へ駆動されて第１のモータのモータ軸が回転し、その回転方向や回転量が第１の検出手段によって検出される。そして、制御手段が第１の検出手段の出力に基づいて第１のモータを駆動制御することで、第１のモータの回転力が第１の駆動部材を介して操作部材に付与されるようになっているため、ユーザの手指に抵抗感等の所要の力覚（操作感触）が伝えられる。その際、第２のガイドレールは第２の駆動部材を押し込むことなく摺動するので、第２の駆動部材は移動しない。同様に、操作部材をＹ方向へスライド移動すると、第１の駆動部材は移動しないが、第２の駆動部材がＹ方向へ駆動されて第２のモータのモータ軸が回転し、その回転方向や回転量が第２の検出手段によって検出される。そして、第２の検出手段の出力に基づいて制御手段が第２のモータを駆動制御することで、第２のモータの回転力が第２の駆動部材を介して操作部材に付与されるようになっているため、ユーザの手指に所要の力覚が伝えられる。また、操作部材をＸ，Ｙ方向に対して斜めにスライド移動した場合には、第１および第２の駆動部材がそれぞれ駆動されて第１および第２のモータのモータ軸がそれぞれ回転するため、第１および第２の検出手段の出力に基づいて制御手段が第１および第２のモータを駆動制御して各モータの回転力が操作部材に付与され、これによりユーザの手指に所要の力覚が伝えられる。

特開２００３−３１０７４号公報

ところで、前述した従来の操作感触可変入力装置において、第１および第２の駆動部材をそれぞれガイド部材によって移動方向にスライド支持するようにすれば、各駆動部材が円滑に直線移動できるようになって好ましいが、その場合、支持構造を小型化しようとすると各駆動部材にガタが生じやすくなるため、各駆動部材のガタを抑制するには支持構造を大型化せざるを得ないという問題があった。

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、可動部材のガタを抑制できて小型化も容易な操作感触可変入力装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の操作感触可変入力装置は、互いに直交する第１方向と第２方向を含む平面に沿ってスライド移動可能な操作部材と、この操作部材の前記第１方向へのスライド移動によって駆動される第１係合部を有する第１駆動部材と、前記操作部材の前記第２方向へのスライド移動によって駆動される第２係合部を有する第２駆動部材と、第１動力伝達手段を介して前記第１駆動部材に連結された第１モータと、第２動力伝達手段を介して前記第２駆動部材に連結された第２モータと、前記操作部材の前記第１方向への移動状態を検出する第１検出手段と、前記操作部材の前記第２方向への移動状態を検出する第２検出手段と、前記第１および第２検出手段の出力に基づいて前記第１および第２モータの駆動制御を行う制御手段とを備え、前記第１および第２駆動部材が前記平面に沿ってそれぞれ回転可能に支持されていると共に、前記第１駆動部材の回転中心から前記第２方向へ離隔した位置を前記第１係合部の可動範囲となすことにより、前記第１駆動部材の回転時に前記第１係合部が前記第１方向および該第１方向と鋭角をなす方向へ移動するようにし、かつ、前記第２駆動部材の回転中心から前記第１方向へ離隔した位置を前記第２係合部の可動範囲となすことにより、前記第２駆動部材の回転時に前記第２係合部が前記第２方向および該第２方向と鋭角をなす方向へ移動するようにし、前記操作部材と前記第１駆動部材のうち、いずれか一方が前記第２方向へ延びる溝状または長孔状の第１ガイド部を有すると共に、いずれか他方が前記第１ガイド部に摺動自在に挿入された第１突起部を有し、前記第１係合部が前記第１突起部または前記第１ガイド部であるという構成にした。

このように構成された操作感触可変入力装置では、ユーザの手動操作で操作部材を例えば第１方向へスライド移動させると、第１係合部を介して第１駆動部材が回転駆動されて第１モータのモータ軸が回転し、第１検出手段によって操作部材の第１方向へのスライド移動状態が検出できる。同様に、ユーザが操作部材を第２方向へスライド移動させると、第２係合部を介して第２駆動部材が回転駆動されて第２モータのモータ軸が回転し、第２検出手段によって操作部材の第２方向へのスライド移動状態が検出できる。また、操作部材を第１および第２方向に対して斜めにスライド移動させた場合には、第１および第２モータのモータ軸が共に回転するため、操作部材の移動状態の第１方向成分と第２方向成分がそれぞれ検出できる。そして、各検出手段の出力に基づいて各モータを駆動制御することにより、各モータの回転力を各駆動部材を介して操作部材に付与することができるため、ユーザの手指に所要の力覚（操作感触）を伝えることができる。また、操作部材と各駆動部材と各モータの全てを平面視で狭い領域内にコンパクトに配設することができるため、装置全体の小型化が容易であり、かつ構造が単純なためコストアップも回避できる。また、操作部材に駆動される各駆動部材が回転可能に支持されているため、操作部材のスライド移動時に各駆動部材にガタが生じる虞もない。さらに、操作部材と第１駆動部材のうち、いずれか一方が第２方向へ延びる溝状または長孔状の第１ガイド部を有すると共に、いずれか他方が第１ガイド部に摺動自在に挿入された第１突起部を有し、第１駆動部材の第１係合部が第１突起部または第１ガイド部であると、操作部材の第１方向へのスライド移動に伴って第１駆動部材を円滑に回転駆動させることができる。

上記の構成において、操作部材と第２駆動部材のうち、いずれか一方が第１方向へ延びる溝状または長孔状の第２ガイド部を有すると共に、いずれか他方が第２ガイド部に摺動自在に挿入された第２突起部を有し、第２駆動部材の第２係合部が第２突起部または第２ガイド部であると、操作部材の第２方向へのスライド移動に伴って第２駆動部材を円滑に回転駆動させることができて好ましい。

また、上記の構成において、前記平面に沿って回転可能に支持されると共に、操作部材の第１方向へのスライド移動によって駆動される補助係合部を有する補助駆動部材を備え、この補助駆動部材の回転中心から第２方向へ離隔した位置を補助係合部の可動範囲となすことにより、この補助駆動部材の回転時に補助係合部が第１方向および該第１方向と鋭角をなす方向へ移動するようにし、かつ、第１駆動部材の第１係合部と補助駆動部材の補助係合部とが同期して移動するように構成すると、スライド移動中に懸念される操作部材の回転を防止できて好ましい。すなわち、かかる補助駆動部材を備えていない場合、操作部材が第１方向へスライド移動して第１駆動部材の第１係合部との相対位置を変化させるのに伴って、操作部材が僅かに回転してしまう可能性があるが、補助駆動部材の補助係合部が操作部材と係合させてあれば、こうした不所望な回転を未然に防止することができる。

この場合において、第１駆動部材と補助駆動部材がそれぞれの回転中心から等距離の位置で噛合して互いに逆向きに回転するように両部材を直接連結させても良く、あるいは、第１モータの回転軸に連結された歯車を第１駆動部材と補助駆動部材との間に介在させ、この歯車を第１駆動部材に形成した歯部と補助駆動部材に形成した歯部の両方に噛合させても良い。

また、上記の構成において、操作部材と補助駆動部材のうち、いずれか一方が第２方向へ延びる溝状または長孔状の第２ガイド部を有すると共に、いずれか他方が第２ガイド部に摺動自在に挿入された第２突起部を有し、補助係合部が第２突起部または第２ガイド部であると、操作部材の第１方向へのスライド移動に伴って補助駆動部材を円滑に回転駆動させることができて好ましい。

本発明の操作感触可変入力装置によれば、ユーザの手動操作で操作部材を所定平面に沿ってスライド移動させると、第１駆動部材や第２駆動部材が回転駆動されて第１モータや第２モータのモータ軸が回転し、この回転情報を各検出手段で検出することによって操作部材のスライド移動状態を検出できるので、各検出手段の出力に基づいて各モータを駆動制御することにより、各モータの回転力を操作部材に付与してユーザの手指に所要の力覚（操作感触）を伝えることができる。また、操作部材と各駆動部材と各モータの全てを平面視で狭い領域内にコンパクトに配設することができるため、装置全体の小型化が容易であり、かつ構造が単純なためコストアップも回避できる。また、操作部材に駆動される各駆動部材が回転可能に支持されているため、操作部材のスライド移動時に懸念される各駆動部材のガタを防止できて良好な操作性が期待できる。

本発明の第１実施形態例に係る操作感触可変入力装置を斜め上方から見た外観図である。該入力装置を図１とは異なる方向から見た外観図である。該入力装置を斜め下方から見た外観図である。該入力装置の各構成部品を示す分解斜視図である。該入力装置を操作部材を外した状態で示す分解斜視図である。該操作部材の裏面形状を示す斜視図である。該入力装置を操作部材および上側支持板を外した状態で示す分解斜視図である。該入力装置の内部構造を示す一部断面斜視図である。該入力装置の内部構造を透視状態で図示した図１に対応する説明図である。該入力装置の内部構造を透視状態で図示した図２に対応する説明図である。該入力装置の内部構造を透視状態で図示した図３に対応する説明図である。該入力装置の動作説明図である。本発明の第２実施形態例に係る操作感触可変入力装置の平面図である。該入力装置から操作部材および上側支持板を取り除いて示す平面図である。該入力装置の主要構成部品を示す斜視図である。

以下、本発明の第１実施形態例を図１〜図１２に基づいて説明する。本実施形態例に係る操作感触可変入力装置１は、図１〜図３に示すような外観を呈し、図４に示すような部品によって構成されている。すなわち、この操作感触可変入力装置１は、スライダ２ａの上面中央部に取付部２ｂを突設してなる操作部材２と、円筒状のスペーサ５を挟んで対向する配置で一体化された上側支持板３および下側支持板４と、両支持板３，４に軸支されて回転可能な第１駆動部材６と第２駆動部材７および補助駆動部材８と、モータ軸９ａに歯車１０が固着されている第１モータ９と、モータ軸１１ａに歯車１２が固着されている第２モータ１１と、モータ軸９ａ，１１ａの回転状態を検出する一対のセンサ１３，１４と、第１および第２モータ９，１１やセンサ１３，１４等が実装される回路基板１５とによって主に構成され、回路基板１５には各モータ９，１１を駆動制御する制御回路１６が設けられている。

操作部材２の取付部２ｂには図示せぬ操作つまみが取り付けられ、この操作つまみをユーザが手指で把持して操作部材２をスライド操作するようになっている。操作部材２は図４のＸ，Ｙ方向を含む所定平面に沿って任意方向へスライド移動可能であり、Ｘ方向とＹ方向は互いに直交している。なお、両支持板３，４や回路基板１５はこの所定平面に対して平行に配設されており、各駆動部材６，７，８の回転平面もこの所定平面に対して平行である。操作部材２のスライダ２ａの裏面側には、Ｙ方向に延びる一対のガイド溝２ｃ，２ｄと、Ｘ方向に延びるガイド溝２ｅとが設けられている（図６参照）。ガイド溝２ｃには第１駆動部材６の突起部６ｂが摺動自在に挿入され、ガイド溝２ｄには補助駆動部材８の突起部８ｂが摺動自在に挿入される。また、ガイド溝２ｅには第２駆動部材７の突起部７ｂが摺動自在に挿入される。

上側支持板３には操作部材２が搭載される４本の支持突起３ａが上向きに突設されており、これら支持突起３ａの上面を摺動面として操作部材２がスライド移動できるようになっている。この上側支持板３には、第１駆動部材６の支軸６ａの上端部を軸支する軸受部３ｂと、補助駆動部材８の支軸８ａの上端部を軸支する軸受部３ｃと、第２駆動部材７の支軸７ａの上端部を軸支する軸受部３ｄとが設けられている。また、この上側支持板３には、第１駆動部材６の突起部６ｂが遊挿される逃げ孔３ｅと、補助駆動部材８の突起部８ｂが遊挿される逃げ孔３ｆと、第２駆動部材７の突起部７ｂが遊挿される逃げ孔３ｇとが、それぞれ長孔状に形成されている。さらに、この上側支持板３には、各スペーサ５の真上に位置する透孔３ｈと、四隅に位置する取付孔３ｉとが形成されている。各透孔３ｈには固定ねじ１７が挿通されてスペーサ５に螺着されており、各取付孔３ｉは上側支持板３を図示せぬ外部装置へ取り付ける際のねじ挿通孔として利用される。

下側支持板４には、第１駆動部材６の支軸６ａの下端部を軸支する軸受部４ａと、補助駆動部材８の支軸８ａの下端部を軸支する軸受部４ｂと、第２駆動部材７の支軸７ａの下端部を軸支する軸受部４ｃとが設けられている。また、この下側支持板４には、モータ軸９ａ，１１ａが挿通される一対の丸孔４ｄ，４ｅと、各スペーサ５の真下に相当する四隅に位置する透孔４ｆとが形成されており、各透孔４ｆには固定ねじ１８が挿通されてスペーサ５に螺着されている。

すなわち、図２や図３に示すように、上側支持板３と下側支持板４は４本のスペーサ５を介して一体化されており、両支持板３，４間に画成される隙間１９に、モータ軸９ａ，１１ａに固着された歯車１０，１２が配置されている。そして、図９や図１０に示すように、一方の歯車１０が第１駆動部材６の歯部６ｃと噛合して他方の歯車１２が第２駆動部材７の歯部７ｃと噛合しているため、第１駆動部材６とモータ軸９ａとが連動して回転し、かつ第２駆動部材７とモータ軸１１ａとが連動して回転するようになっている。

第１駆動部材６は支軸６ａを中心に回転可能であり、操作部材２のガイド溝２ｃと係合する突起部６ｂを上向きに突設していると共に、両支持板３，４間の隙間１９内で歯車１０と噛合する歯部６ｃを有している。ガイド溝２ｃはＹ方向に延びているため、操作部材２がＸ方向へスライド移動すると、突起部６ｂが同方向へ駆動されて第１駆動部材６は回転する。そして、この回転に伴って突起部６ｂがガイド溝２ｃ内を摺動すると共に、歯部６ｃが歯車１０を駆動するため、第１モータ９のモータ軸９ａが回転するようになっている。ただし、操作部材２をＸ方向へスライド移動できる範囲は限定されているため、図１２に示すように、突起部６ｂの可動範囲は支軸６ａからＹ方向片側（同図上側）へ突起部６ｂの回転半径分だけ離隔した位置とその近傍に限定されている。それゆえ、第１駆動部材６の回転時に、突起部６ｂはＸ方向および該Ｘ方向と鋭角をなす方向へのみ移動可能である。

補助駆動部材８は支軸８ａを中心に回転可能であり、操作部材２のガイド溝２ｄと係合する突起部８ｂを上向きに突設していると共に、両支持板３，４間の隙間１９内で第１駆動部材６の歯部６ｃと噛合する歯部８ｃを有している。図１２に示すように、この補助駆動部材８の支軸８ａおよび突起部８ｂは第１駆動部材６の支軸６ａおよび突起部６ｂと線対称な位置関係になっており、補助駆動部材８と第１駆動部材６はそれぞれの回転中心から等距離の位置で噛合して互いに逆向きに回転する。すなわち、ガイド溝２ｄはガイド溝２ｃと同じくＹ方向に延びているため、操作部材２がＸ方向へスライド移動すると、突起部８ｂが同方向へ駆動されて補助駆動部材８が第１駆動部材６とは逆向きに回転し、この回転に伴って突起部８ｂはガイド溝２ｄ内を摺動するようになっている。また、図１２に示すように、突起部８ｂの可動範囲は、支軸８ａからＹ方向他側（同図下側）へ突起部８ｂの回転半径分だけ離隔した位置とその近傍に限定されているため、補助駆動部材８の回転時に、突起部８ｂはＸ方向および該Ｘ方向と鋭角をなす方向へのみ移動可能である。

第２駆動部材７は支軸７ａを中心に回転可能であり、操作部材２のガイド溝２ｅと係合する突起部７ｂを上向きに突設していると共に、両支持板３，４間の隙間１９内で歯車１２と噛合する歯部７ｃを有している。ガイド溝２ｅはＸ方向に延びているため、操作部材２がＹ方向へスライド移動すると、突起部７ｂが同方向へ駆動されて第２駆動部材７は回転する。そして、この回転に伴って突起部７ｂがガイド溝２ｅ内を摺動すると共に、歯部７ｃが歯車１２を駆動するため、第２モータ１１のモータ軸１１ａが回転するようになっている。ただし、操作部材２をＹ方向へスライド移動できる範囲は限定されているため、図１２に示すように、突起部７ｂの可動範囲は、支軸７ａからＸ方向片側へ突起部７ｂの回転半径分だけ離隔した位置とその近傍に限定されている。それゆえ、第２駆動部材７の回転時に、突起部７ｂはＹ方向および該Ｙ方向と鋭角をなす方向へのみ移動可能である。

第１および第２モータ９，１１のモータ軸９ａ，１１ａはいずれも、スライド操作される操作部材２の移動平面や各駆動部材６〜８の回転平面に対して直交している。そのため、モータ軸９ａと第１駆動部材６との動力伝達手段である歯車１０や、モータ軸１１ａと第２駆動部材７との動力伝達手段である歯車１２として、動力伝達が確実に行える安価で小径のものを用いることができる。

センサ１３は回路基板１５上で第１モータ９に覆われており、このセンサ１３がモータ軸９ａの回転方向と回転量を検出するため、操作部材２のＸ方向への移動状態をセンサ１３によって検出することができる。同様に、センサ１４は回路基板１５上で第２モータ１１に覆われており、このセンサ１４がモータ軸１１ａの回転方向と回転量を検出するため、操作部材２のＹ方向への移動状態をセンサ１４によって検出することができる。また、回路基板１５に形成されている制御回路１６は、センサ１３の出力に基づいて第１モータ９を駆動制御すると共に、センサ１４の出力に基づいて第２モータ１１を駆動制御するように設計されている。

次に、図１２を参照しつつ、上記の如くに構成された操作感触可変入力装置１のスライド操作時の動作について説明する。ここで、図１２（Ｅ）は操作部材２が中立位置にある状態を示しており、このとき、操作部材２の中心を通ってＹ方向に延びる直線は第１駆動部材６の突起部６ｂおよび補助駆動部材８の突起部８ｂと重なり合っており、操作部材２の中心を通ってＸ方向に延びる直線は第２駆動部材７の突起部７ｂと重なり合っている。

ユーザが手動操作して操作部材２を図１２（Ｅ）の状態からＸ方向片側（同図右側）へスライド移動させると、突起部６ｂ，８ｂが操作部材２に駆動されるため、第１駆動部材６が同図時計回りに回転して補助駆動部材８が同図反時計回りに回転し、同図（Ｆ）のような状態になる。その際、突起部６ｂはガイド溝２ｃ内で同図下向きに変位して突起部８ｂはガイド溝２ｄ内で同図上向きに変位するが、突起部７ｂはガイド溝２ｅ内を長手方向へ移動するだけなので、第２駆動部材７は回転しない。また、第１駆動部材６の回転に伴って歯部６ｃが歯車１０を駆動するため、第１モータ９のモータ軸９ａが第１駆動部材６に連動して回転する。モータ軸９ａの回転状態はセンサ１３によって検出されるため、操作部材２のＸ方向への移動状態が検出され、このセンサ１３の検出結果に基づいて制御回路１６が第１モータ９を駆動制御することにより、第１モータ９の回転力が第１駆動部材６および補助駆動部材８を介して操作部材２に付与されて、ユーザの手指に抵抗感等の所要の力覚（操作感触）が伝えられるようになっている。なお、線対称な位置関係にある突起部６ｂ，８ｂを操作部材２に係合させたまま第１駆動部材６と補助駆動部材８が逆向きに回転するため、操作部材２がＸ方向へのスライド移動時に回転する虞はない。また、歯車１０と噛合する第１駆動部材６や該駆動部材６と噛合する補助駆動部材８は回転可能に支持されているため、操作部材２のスライド移動によって駆動される両駆動部材６，８にガタが生じる虞もない。

ユーザが操作部材２を図１２（Ｅ）の状態からＸ方向他側（同図左側）へスライド移動させた場合には、第１駆動部材６が同図反時計回りに回転して補助駆動部材８が同図時計回りに回転し、同図（Ｄ）のような状態になるが、基本的な動作は上記の場合と同様である。ただし、第１駆動部材６の歯部６ｃによって駆動されるモータ軸９ａの回転方向は上記の場合と逆になる。

また、ユーザが操作部材２を図１２（Ｅ）の状態からＹ方向片側（同図上側）へスライド移動させた場合には、突起部７ｂが操作部材２に駆動されるため、第２駆動部材７が同図反時計回りに回転して同図（Ｂ）のような状態になる。その際、突起部６ｂ，８ｂはそれぞれガイド溝２ｃ，２ｄ内を長手方向へ移動するだけなので、第１駆動部材６や補助駆動部材８は回転しない。また、第２駆動部材７の回転に伴って歯部７ｃが歯車１２を駆動するため、第２モータ１１のモータ軸１１ａが第２駆動部材７に連動して回転する。モータ軸１１ａの回転状態はセンサ１４によって検出されるため、操作部材２のＹ方向への移動状態が検出され、このセンサ１４の検出結果に基づいて制御回路１６が第２モータ１１を駆動制御することにより、第２モータ１１の回転力が第２駆動部材７を介して操作部材２に付与されて、ユーザの手指に所要の力覚が伝えられるようになっている。なお、この場合も、突起部６ｂ，８ｂによって操作部材２の回転は阻止されている。また、歯車１２と噛合する第２駆動部材７は回転可能に支持されているため、操作部材２のスライド移動によって駆動される第２駆動部材７にガタが生じる虞もない。

ユーザが操作部材２を図１２（Ｅ）の状態からＹ方向他側（同図下側）へスライド移動させた場合には、第２駆動部材７が同図時計回りに回転して同図（Ｈ）のような状態になるが、基本的な動作は上記の場合と同様である。ただし、第２駆動部材７の歯部７ｃによって駆動されるモータ軸１１ａの回転方向は上記の場合と逆になる。

次に、ユーザが操作部材２を図１２（Ｅ）の状態からＸ，Ｙ方向に対して斜めにスライド移動させた場合の動作について説明する。例えば、操作部材２を図１２（Ｅ）の状態から同図の斜め右上方へスライド移動させると、第１駆動部材６の突起部６ｂと補助駆動部材８の突起部８ｂがＸ方向片側（同図右側）へ駆動されて、モータ軸９ａが第１駆動部材６に連動して回転すると共に、第２駆動部材７の突起部７ｂがＹ方向片側（同図上側）へ駆動されて、モータ軸１１ａが第２駆動部材７に連動して回転する。その結果、各駆動部材６〜８は図１２（Ｃ）のような状態になる。この場合、操作部材２はＸ方向へもＹ方向へも移動するので、操作部材２の位置変化のＸ方向成分とＹ方向成分がそれぞれ検出されることになる。すなわち、操作部材２のＸ方向およびＹ方向への移動状態がそれぞれセンサ１３，１４によって検出され、その検出結果に基づいて駆動制御される第１および第２モータ９，１１の回転力を操作部材２に付与することによって、ユーザの手指に所要の力覚が伝えられるようになっている。

操作部材２を図１２（Ｅ）の状態から同図の斜め左上方へスライド移動させて同図（Ａ）のような状態に移行させる場合の動作や、同図の斜め右下方へスライド移動させて同図（Ｉ）のような状態に移行させる場合の動作、あるいは同図の斜め左下方へスライド移動させて同図（Ｇ）のような状態に移行させる場合の動作も、基本的に上記の動作と同様である。

以上説明したように、本実施形態例に係る操作感触可変入力装置１は、ユーザの手動操作で操作部材２を所定平面に沿って任意方向へスライド移動させると、操作部材２の位置変化のＸ方向成分に応じて第１駆動部材６および補助駆動部材８が回転駆動されて第１モータ９のモータ軸９ａが回転し、かつ操作部材２の位置変化のＹ方向成分に応じて第２駆動部材７が回転駆動されて第２モータ１１のモータ軸１１ａが回転するようにしてある。そのため、操作部材２のＸ，Ｙ方向の移動状態を検出するセンサ１３，１４の検出結果に基づいて各モータ９，１１を駆動制御することにより、各モータ９，１１の回転力を操作部材２に付与してユーザの手指に所要の力覚を伝えることができる。また、操作部材２と各駆動部材６〜８と各モータ９，１１の全てを平面視で狭い領域内にコンパクトに配設することができるため、装置全体の小型化が容易であり、かつ構造が単純なためコストアップも回避できる。しかも、操作部材２に駆動される各駆動部材６〜８は回転可能に支持されているため、操作部材２のスライド移動時に各駆動部材６〜８にガタが生じる虞はなく、よって良好な操作性が期待できる。

また、本実施形態例に係る操作感触可変入力装置１では、操作部材２のＹ方向に延びるガイド溝２ｃ，２ｄに突起部６ｃ，８ｃを摺動自在に挿入し、かつ操作部材２のＸ方向に延びるガイド溝２ｅに突起部７ｃを摺動自在に挿入しているため、操作部材２のスライド移動によって各駆動部材６〜８を円滑に回転駆動させることができ、この点からも良好な操作性が期待できる。ただし、操作部材２に設けた突起部を各駆動部材６〜８に設けた溝状または長孔状のガイド部に摺動自在に挿入するという係合構造であってもよい。

なお、本実施形態例に係る操作感触可変入力装置１では、歯部６ｃに噛合して第１駆動部材６と逆向きに回転する補助駆動部材８を備えた構成にしてあるが、補助駆動部材８を省略した構成にすることも可能である。ただし、本実施形態例のように補助駆動部材８の突起部８ｃと第１駆動部材６の突起部６ｃとが線対称な位置関係で操作部材２に係合させてあると、スライド移動中に懸念される操作部材２の回転が防止できるため好ましい。すなわち、補助駆動部材８を備えていない場合、操作部材２がＸ方向へスライド移動して第１駆動部材６の突起部６ｃとの相対位置を変化させるのに伴って該操作部材２が僅かに回転してしまう可能性があるが、補助駆動部材８の突起部８ｃが操作部材２と係合させてあれば、こうした不所望な回転を未然に防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態例に係る操作感触可変入力装置２０を図１３〜図１５に基づいて説明する。なお、図１３〜図１５において、図１〜図１２と対応する部分には同一符号を付すことで重複説明は適宜省略する。

この第２実施形態例に係る操作感触可変入力装置２０が前述した第１実施形態例に係る操作感触可変入力装置１と相違する点は、第１モータ９のモータ軸９ａに固着されている歯車１０を第１駆動部材６の歯部６ｃと補助駆動部材８の歯部８ｃとの間に介在させ、この歯車１０を介して第１駆動部材６の突起部（第１係合部）６ｂと補助駆動部材８の突起部（補助係合部）８ｂとが同期して移動するようにしたことにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。

すなわち、本実施形態例に係る操作感触可変入力装置２０の場合、第１駆動部材６に形成された扇形状の歯部６ｃと補助駆動部材８に形成された扇形状の歯部８ｃとは直接噛合しておらず、これら両歯部６ｃ，８ｃに第１モータ９のモータ軸９ａに固着した歯車１０を介在させることにより、第１駆動部材６と補助駆動部材８が歯車１０を介して逆向きに回転し、突起部（第１係合部）６ｂと突起部（補助係合部）８ｂとが同期して移動するように構成されている。したがって、第１駆動部材６と補助駆動部材８はいずれも１箇所の噛合部分を介して第１モータ９と動力伝達されることになり、その分、噛合箇所のバックラッシに起因するガタを第１駆動部材６と補助駆動部材８の両方について抑制することができる。しかも、第１モータ９の回転力が第１駆動部材６だけでなく補助駆動部材８にも直接伝達されるため、よりダイレクト感のある操作感触を生起させることができる。

また、本実施形態例に係る操作感触可変入力装置２０では、補助駆動部材８の回転中心である支軸８ａを外方側に配置すると共に、操作部材２のガイド溝２ｅに挿入される突起部８ｂを歯車１０寄りに配置してあるため、第１駆動部材６の突起部６ｂと補助駆動部材８の突起部８ｂとの距離を第１実施形態例に比べて短くすることができ、その分、装置全体の小型化を促進することができる。

なお、本実施形態例に係る操作感触可変入力装置２０では、下側支持板４として用いた金属板の周縁部に複数の折曲片４ｇを形成し、これら折曲片４ｇを介して上側支持板３と下側支持板４を一体化することにより、両支持板３，４間に各駆動部材６〜８や歯車１０，１２を配置するための隙間が画成されている。したがって、下側支持板４の各折曲片４ｇが第１実施形態例のスペーサ５と同等の機能を有することになり、その分、部品点数を削減してコストダウンが図られている。

１，２０操作感触可変入力装置
２操作部材
２ａスライダ
２ｂ取付部
２ｃガイド溝（第１ガイド部）
２ｄガイド溝（第３ガイド部）
２ｅガイド溝（第２ガイド部）
３上側支持板
３ａ支持突起
３ｂ〜３ｄ軸受部
４下側支持板
４ａ〜４ｃ軸受部
５スペーサ
６第１駆動部材
６ａ支軸
６ｂ（第１）突起部（第１係合部）
６ｃ歯部
７第２駆動部材
７ａ支軸
７ｂ（第２）突起部（第２係合部）
７ｃ歯部
８補助駆動部材
８ａ支軸
８ｂ（第３）突起部（補助係合部）
８ｃ歯部
９第１モータ
９ａモータ軸
１０歯車（第１動力伝達手段）
１１第２モータ
１１ａモータ軸
１２歯車（第２動力伝達手段）
１３センサ（第１検出手段）
１４センサ（第２検出手段）
１５回路基板
１６制御回路（制御手段）

Claims

互いに直交する第１方向と第２方向を含む平面に沿ってスライド移動可能な操作部材と、この操作部材の前記第１方向へのスライド移動によって駆動される第１係合部を有する第１駆動部材と、前記操作部材の前記第２方向へのスライド移動によって駆動される第２係合部を有する第２駆動部材と、第１動力伝達手段を介して前記第１駆動部材に連結された第１モータと、第２動力伝達手段を介して前記第２駆動部材に連結された第２モータと、前記操作部材の前記第１方向への移動状態を検出する第１検出手段と、前記操作部材の前記第２方向への移動状態を検出する第２検出手段と、前記第１および第２検出手段の出力に基づいて前記第１および第２モータの駆動制御を行う制御手段とを備え、
前記第１および第２駆動部材が前記平面に沿ってそれぞれ回転可能に支持されていると共に、前記第１駆動部材の回転中心から前記第２方向へ離隔した位置を前記第１係合部の可動範囲となすことにより、前記第１駆動部材の回転時に前記第１係合部が前記第１方向および該第１方向と鋭角をなす方向へ移動するようにし、かつ、前記第２駆動部材の回転中心から前記第１方向へ離隔した位置を前記第２係合部の可動範囲となすことにより、前記第２駆動部材の回転時に前記第２係合部が前記第２方向および該第２方向と鋭角をなす方向へ移動するようにし、前記操作部材と前記第１駆動部材のうち、いずれか一方が前記第２方向へ延びる溝状または長孔状の第１ガイド部を有すると共に、いずれか他方が前記第１ガイド部に摺動自在に挿入された第１突起部を有し、前記第１係合部が前記第１突起部または前記第１ガイド部であることを特徴とする操作感触可変入力装置。
請求項１の記載において、前記操作部材と前記第２駆動部材のうち、いずれか一方が前記第１方向へ延びる溝状または長孔状の第２ガイド部を有すると共に、いずれか他方が前記第２ガイド部に摺動自在に挿入された第２突起部を有し、前記第２係合部が前記第２突起部または前記第２ガイド部であることを特徴とする操作感触可変入力装置。
請求項１または２の記載において、前記平面に沿って回転可能に支持されると共に、前記操作部材の前記第１方向へのスライド移動によって駆動される補助係合部を有する補助駆動部材を備え、前記補助駆動部材の回転中心から前記第２方向へ離隔した位置を前記補助係合部の可動範囲となすことにより、前記補助駆動部材の回転時に前記補助係合部が前記第１方向および該第１方向と鋭角をなす方向へ移動するようにし、かつ、前記第１駆動部材の前記第１係合部と前記補助駆動部材の前記補助係合部とが同期して移動するように構成したことを特徴とする操作感触可変入力装置。
請求項３の記載において、前記第１駆動部材と前記補助駆動部材がそれぞれの回転中心から等距離の位置で噛合して互いに逆向きに回転するようにしたことを特徴とする操作感触可変入力装置。
請求項３の記載において、前記第１モータの回転軸に連結された歯車を前記第１駆動部材と前記補助駆動部材との間に介在させ、この歯車を前記第１駆動部材に形成した歯部と前記補助駆動部材に形成した歯部の両方に噛合させたことを特徴とする操作感触可変入力装置。
請求項３の記載において、前記操作部材と前記補助駆動部材のうち、いずれか一方が前記第２方向へ延びる溝状または長孔状の第３ガイド部を有すると共に、いずれか他方が前記第３ガイド部に摺動自在に挿入された第３突起部を有し、前記補助係合部が前記第３突起部または前記第３ガイド部であることを特徴とする操作感触可変入力装置。