JP7534037B2 - 回転入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転入力装置に関する。

従来、例えば、自動車等の車両に搭載された変速機のシフトチェンジを行うための回転シフタ等に用いられる操作装置として、節度感を発生するとともに、各シフトポジションに対応した保持位置で保持する保持機構を備えたノブによる回転操作を行うことが可能な回転入力装置が用いられている。

このような回転入力装置に関し、従来、電磁ブレーキによって、ノブの回転に伴って回転するアーマチュアを吸着することで、ノブの回転を規制し、ノブの回転が規制されている状態で、ノブの過回転操作がなされた場合、ノブとアーマチュアとの間の回転力の伝達経路上に設けられた弾性機構によって、ノブを過回転方向とは反対方向に付勢する技術が開示されている（例えば下記特許文献１～３参照）。

特開２０１０－０６２０７５号公報 特開２０１２－０７９２９５号公報 特開２０１８－１３７１１０号公報

しかしながら、従来技術では、ノブとアーマチュアとの間の回転力の伝達経路上に、ノブを過回動方向とは反対方向に回転させるための弾性機構が設けられているため、電磁ブレーキによるノブの回転が規制されていない状態において、ノブを回転操作した際に、アーマチュアの慣性力により弾性機構が弾性変形し、ノブによるダイレクトな回転操作感を得ることができない虞がある。

一実施形態の回転入力装置は、回転操作可能なノブと、ノブを最寄りの保持位置まで回転駆動し、ノブを最寄りの保持位置で保持するカム機構と、ノブの回転角度を検出する回転角度検出部と、ヨークと、ノブと一体的に回転可能なアーマチュアとを有し、通電時にヨークがアーマチュアを吸着することで、アーマチュアおよびノブの回転を規制する電磁ブレーキと、電磁ブレーキによってノブの回転が規制された状態で、ノブによる過回転操作がなされた場合、ノブに対して過回転操作とは反対方向の回転駆動力を発生する弾性機構と、回転角度検出部によるノブの反対方向の回転の検出に基づいて、電磁ブレーキを解除する自動解除制御部とを備えた回転入力装置において、ヨークが所定の角度だけ回転可能に保持されており、ヨークと対向するヨーク対向部材をさらに備え、弾性機構は、ヨーク対向部材からヨークに対して回転駆動力を発生する。

一実施形態によれば、電磁ブレーキによるノブの回転が規制されていない状態において、ノブを回転操作した際に、ノブによるダイレクトな回転操作感を得ることができる。

一実施形態に係る回転入力装置の外観斜視図 一実施形態に係る回転入力装置の側面図 一実施形態に係る回転入力装置のＡ－Ａ断面線による断面図 一実施形態に係る回転入力装置の上方から見た分解斜視図 一実施形態に係る回転入力装置の下方から見た分解斜視図 一実施形態に係る回転入力装置が備える本体部の分解斜視図 一実施形態に係る回転入力装置のＢ－Ｂ断面線による断面図 一実施形態に係る回転入力装置のＣ－Ｃ断面線による断面図 一実施形態に係る回転入力装置の電気的構成を示す図 一実施形態に係る電磁ブレーキユニットの外観斜視図 一実施形態に係る電磁ブレーキユニットの分解斜視図 一実施形態に係る回転入力装置が備える弾性機構の構成を示すＤ－Ｄ断面線による断面図の一部拡大図

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。なお、以降の説明では、便宜上、図中Ｚ軸方向を、上下方向とし、図中Ｘ軸方向を、前後方向とし、図中Ｙ軸方向を、左右方向とする。但し、Ｘ軸正方向を前方向とし、Ｙ軸正方向を右方向とし、Ｚ軸正方向を上方向とする。これらは、装置内の相対的な位置関係を示すものであり、装置の設置方向や操作方向を限定するものではなく、装置内の相対的な位置関係が同等なものは、設置方向や操作方向が異なっているものも全て、本発明の権利範囲に含まれるものである。

（回転入力装置１００の概要）
図１は、一実施形態に係る回転入力装置１００の外観斜視図である。図２は、一実施形態に係る回転入力装置１００の側面図である。

図１に示す回転入力装置１００は、自動車等の車両の車内において、運転席の近傍に設置される。回転入力装置１００は、いわゆる「ロータリシフタ」であり、車両に搭載された変速機のシフトチェンジを行うために、車両の運転者によって回転操作される。回転入力装置１００は、運転者による操作に応じた制御信号を外部に出力することによって、車両の変速機を電気的に制御する。すなわち、回転入力装置１００は、いわゆるシフトバイワイヤ方式を採用している。

なお、回転入力装置１００は、車両の変速機のシフトチェンジ以外の目的に用いられてもよい。例えば、回転入力装置１００は、自動車の車両以外の機器（例えば、航空機、鉄道車両、ゲーム機、リモコン等）に用いられてもよい。また、回転入力装置１００は、実際には、シフト操作に応じた電気信号を出力するための電気的な構成を有しているが、本実施形態では、この電気的な構成についての図示および説明を省略する。

図１に示すように、回転入力装置１００の最上部には、回転操作可能な円柱状のノブ１１０が設けられている。ノブ１１０の外周側面は、ノブ１１０の上面１１１とは別部材である、円筒状のダイアル部１１２となっている。上面１１１は、回転できないようになっている。一方、ダイアル部１１２は、「回転操作可能なノブ」の一例であり、上方（Ｚ軸正方向）からの平面視において、回転中心軸ＡＸを回転中心として、反時計回り方向（図１に示す矢印Ｄ１方向）および時計回り方向（図２に示す矢印Ｄ２方向）の各々に、回転可能である。車両の運転者は、ダイアル部１１２を回転操作することにより、車両に搭載された変速機のシフトポジションを、複数のシフトポジション（例えば、"Ｐ"（駐車）、"Ｒ"（後退），"Ｎ"（ニュートラル），"Ｄ"（ドライブ）等）の間で切り替えることができる。

回転入力装置１００は、ダイアル部１１２が所定の角度回転する毎に、変速機のシフトポジションを切り替えることができるとともに、カム機構１００Ｂ（図７参照）によって、ダイアル部１１２を所定の保持位置で保持し、ダイアル部１１２の回転を規制することができる。また、回転入力装置１００は、ダイアル部１１２が所定の角度回転する毎に、カム機構１００Ｂによって、車両の運転者に対してクリック感を呈示することができる。これにより、回転入力装置１００は、車両の運転者に対して、シフトポジションの切り替えが確実になされたことを、触覚的に把握させることができる。また、回転入力装置１００は、電磁ブレーキユニット１９０によって、ダイアル部１１２の回転を制動することができる。これにより、回転入力装置１００は、車両の運転者によって意図しないシフトポジションの切り替えがなされないようにすることができる。

（回転入力装置１００の構成）
図３は、一実施形態に係る回転入力装置１００のＡ－Ａ断面線（図１参照）による断面図である。図４は、一実施形態に係る回転入力装置１００の上方から見た分解斜視図である。図５は、一実施形態に係る回転入力装置１００の下方から見た分解斜視図である。

図３～図５に示すように、回転入力装置１００は、ノブ１１０、回転筒体１２０、カムユニット１３０、および本体部１００Ａを備える。

ノブ１１０は、既に説明したとおり、上面１１１およびダイアル部１１２を有する、樹脂製且つ円柱状（具体的には、上部が閉じた円筒状）の部材である。ダイアル部１１２の内周面には、当該内周面に沿って複数のフック１１３が、ダイアル部１１２と一体的に設けられている。複数のフック１１３の各々は、ダイアル部１１２の内周面から下方に突出して設けられており、回転筒体１２０が備える複数の爪部１２１の各々に係合する。

回転筒体１２０は、ノブ１１０の下側に配置される、樹脂製且つ概ね円筒状の部材である。回転筒体１２０の筒内には、回転筒体１２０の下側開口から、本体部１００Ａが備えるケース１５０の軸部１５１が挿し込まれる。回転筒体１２０は、軸部１５１に対して回転可能に軸支される。

回転筒体１２０の上部の外周面には、当該外周面に沿って複数の爪部１２１が形成されている。複数の爪部１２１の各々には、ダイアル部１１２に設けられた複数のフック１１３の各々が係合する。これにより、回転筒体１２０は、その上部においてダイアル部１１２に固定され、ダイアル部１１２に対する回転操作がなされたときに、ダイアル部１１２ともに一体で回転する。

回転筒体１２０の内周面には、当該内周面の全周に亘って、カム面１２２が形成されている。カム面１２２は、複数のカム山１２２Ａが連なった構成を有する。

回転筒体１２０の内周面におけるカム面１２２の下側には、当該内周面の全周に亘って、内歯車１２３が形成されている。内歯車１２３は、ケース１５０の軸部１５１の最上部に設けられた遊星歯車機構１４０が有する３つの遊星歯車１４２の各々と噛み合う。これにより、回転筒体１２０は、自身が回転したときに、３つの遊星歯車１４２の各々を回転させることができる。すなわち、内歯車１２３は、ダイアル部１１２および回転筒体１２０の回転を、遊星歯車機構１４０に伝達することができる。

カムユニット１３０は、ホルダ１３１および複数の当接部材１３２を有する。ホルダ１３１は、薄型の円柱状を有する樹脂製の部材であり、複数の当接部材１３２を内部で保持する。複数の当接部材１３２の各々は、先端部が半球状に形成された円筒状を有しており、半球状の先端部の一部が、ホルダ１３１の外周側面から外側に突出している。カムユニット１３０は、ケース１５０の軸部１５１の最上部に固定され、当該軸部１５１が回転筒体１２０の筒内に挿し込まれることによって、回転筒体１２０のカム面１２２の内側に配置される。カムユニット１３０は、カム面１２２とともに、「カム機構１００Ｂ」を構成する。カムユニット１３０は、複数の当接部材１３２の各々がカム面１２２に当接および摺動することにより、ダイアル部１１２の回転を所定の保持位置で保持したり、ダイアル部１１２の回転操作に対してクリック感を呈示したりすることができる。なお、「カム機構１００Ｂ」の詳細については、図７を用いて後述する。

（本体部１００Ａの構成）
続いて、図６を参照して、本体部１００Ａの構成について説明する。図６は、一実施形態に係る回転入力装置１００が備える本体部１００Ａの分解斜視図である。図６に示すように、本体部１００Ａは、ケース１５０、遊星歯車機構１４０、電磁ブレーキユニット１９０、ラバーシート１６０、基板１７０、およびカバー１８０を備える。

ケース１５０は、概ね直方体をなす樹脂製且つ箱状の部材である。ケース１５０の上部には、概ね円筒状の軸部１５１が一体的に設けられている。上述した通り、軸部１５１は、回転筒体１２０の下側開口から、回転筒体１２０の筒内に挿入される。軸部１５１の筒内には、遊星歯車機構１４０が備える太陽歯車１４１および電磁ブレーキユニット１９０が配置される。また、軸部１５１の上面には、３つの支持軸１５２が立設されている。３つの支持軸１５２は、遊星歯車機構１４０が備える３つの遊星歯車１４２を回転可能に支持する。また、軸部１５１の筒内の天井面の中央（回転中心軸ＡＸ上）には、支持軸１５３が垂下して設けられている。支持軸１５３は、遊星歯車機構１４０が備える太陽歯車１４１を回転可能に支持する。

遊星歯車機構１４０は、回転筒体１２０の回転を、電磁ブレーキユニット１９０に伝達する。遊星歯車機構１４０は、回転筒体１２０の内周面に形成されている内歯車１２３、太陽歯車１４１、３つの遊星歯車１４２、および太陽歯車基部１４３を有する。太陽歯車１４１は、回転中心軸ＡＸ上、且つ、ケース１５０の軸部１５１の筒内の上端部に配置される。３つの遊星歯車１４２は、太陽歯車１４１の周囲（回転中心軸ＡＸを中心とする同一円周上）に等間隔（１２０°間隔）で配置されている。３つの遊星歯車１４２の各々は、ケース１５０の軸部１５１の上面から上方に突出して設けられた支持軸１５２によって、回転（自転）可能に支持される。よって、３つの遊星歯車１４２の各々は、自転はするが太陽歯車１４１の周囲を公転しないようになっている。これにより、遊星歯車機構１４０は、隣接する２つの遊星歯車１４２の間に、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等の配線部材を通すことができるようになっている。３つの遊星歯車１４２の各々は、ケース１５０の軸部１５１において太陽歯車１４１との間の壁部に形成されている開口部１５１Ａを介して、太陽歯車１４１に噛み合っている。また、３つの遊星歯車１４２の各々は、ケース１５０の軸部１５１が回転筒体１２０の筒内に挿入されたとき、回転筒体１２０の内周面に形成されている内歯車１２３と噛み合うようになっている。これにより、３つの遊星歯車１４２の各々は、回転筒体１２０の内歯車１２３とともにその場で自転し、内歯車１２３の回転を内歯車１２３より小さな歯数の太陽歯車１４１に伝達して、回転筒体１２０の回転を増速させて太陽歯車１４１を回転させることができる。太陽歯車基部１４３は、太陽歯車１４１の下側に設けられており、太陽歯車１４１および電磁ブレーキユニット１９０が備えるアーマチュア１９１よりも大径であり、上部が閉じた薄型の筒状部材である。太陽歯車基部１４３は、太陽歯車１４１と一体的に形成されており、太陽歯車１４１と一体に回転するようになっている。太陽歯車基部１４３の筒内には、アーマチュア１９１が配置され、アーマチュア１９１がねじ止め固定される。これにより、太陽歯車基部１４３は、アーマチュア１９１と一体的に回転するようになっている。太陽歯車１４１および太陽歯車基部１４３の中心には、当該太陽歯車１４１の上下方向から貫通孔１４１Ａが形成されている。貫通孔１４１Ａの上側からは、回転中心軸として支持軸１５３が挿入されている。また、貫通孔１４１Ａの下側からは、電磁ブレーキユニット１９０が備える回転軸部材１９７の上端部が、スプライン結合、すなわち、軸方向には自由度を有し、回転方向には形状的に回転規制されて嵌め込まれる。これにより、太陽歯車１４１は、アーマチュア１９１とヨーク１９２の吸着を妨げない状態で、回転軸部材１９７と一体的に回転するようになっている。

電磁ブレーキユニット１９０は、ケース１５０の軸部１５１の筒内において、遊星歯車機構１４０が備える太陽歯車基部１４３の下側に配置される。電磁ブレーキユニット１９０は、ダイアル部１１２の回転を制動することが可能な装置である。具体的には、電磁ブレーキユニット１９０は、最上部にアーマチュア１９１を有している。アーマチュア１９１は、遊星歯車機構１４０の太陽歯車基部１４３の筒内の天井面にねじ止め固定される。これにより、アーマチュア１９１は、ダイアル部１１２の回転に伴って、回転中心軸ＡＸを回転中心として、回転筒体１２０、３つの遊星歯車１４２、太陽歯車１４１、および太陽歯車基部１４３とともに回転する。そして、電磁ブレーキユニット１９０は、電磁ブレーキ１９０Ａによって、アーマチュア１９１の回転を制動することにより、回転筒体１２０、３つの遊星歯車１４２、太陽歯車１４１、太陽歯車基部１４３、およびダイアル部１１２の回転を制動することができる。なお、電磁ブレーキユニット１９０の詳細な構成については、図１０および図１１を用いて後述する。

例えば、電磁ブレーキユニット１９０は、所定のロック条件に合致するときに、電磁ブレーキ１９０Ａを作動させて、アーマチュア１９１の回転を制動することにより、ダイアル部１１２による回転操作ができないようにすることができる。これにより、電磁ブレーキユニット１９０は、所定のロック条件に合致するときに、意図しない不適切なシフトポジションの切り替えがなされないようにすることができる。所定のロック条件とは、例えば、シフトポジションが「Ｐ」にあり、且つ、ブレーキペダルが踏まれていないとき、または、車両が前進している状態で、シフトポジションを「Ｒ」に切り替えようとする回転操作がなされたとき、等である。

ラバーシート１６０は、基板１７０の上面１７０Ａに重ねて設けられる、シート状の部材である。ラバーシート１６０は、弾性素材（例えば、シリコンゴム等）が用いられて形成される。ラバーシート１６０は、基板１７０の上面１７０Ａを全域に亘って覆うことにより、ケース１５０の内部に水が浸入した場合であっても、基板１７０の上面１７０Ａが被水してしまうことを抑制することができる。

基板１７０は、平板状の部品である。基板１７０は、平面視において四角形状を有する。基板１７０は、ケース１５０の内部において、ＸＹ平面に対して水平な姿勢で、カバー１８０の上面に固定的に設置される。基板１７０としては、例えば、ＰＷＢ（Printed Wiring Board）が用いられる。基板１７０の上面１７０Ａには、「回転角度検出部」の一例として、磁気式の回転角度検出センサ１７１が実装されている。回転角度検出センサ１７１は、電磁ブレーキユニット１９０が備える回転軸部材１９７の直下となる位置に設けられており、回転軸部材１９７の下端面に設けられた磁石１９８と対向する。回転角度検出センサ１７１は、磁石１９８の回転に伴う磁束方向の変化を検出することにより、回転軸部材１９７の回転角度を検出することができる。そして、回転角度検出センサ１７１は、検出された回転角度を示す回転角度信号を、カバー１８０に設けられたコネクタ１８２を介して、制御装置２００へ出力することができる。なお、回転軸部材１９７は、太陽歯車１４１およびアーマチュア１９１と一体に回転するため、回転角度検出センサ１７１によって検出される回転軸部材１９７の回転角度は、太陽歯車１４１およびアーマチュア１９１の回転角度でもある。制御装置２００は、回転筒体１２０の内歯車１２３の歯数と、太陽歯車１４１の歯数とに応じたギヤ比を用いて、回転筒体１２０の回転角度を算出することができる。算出された回転筒体１２０の回転角度は、回転筒体１２０と一体に回転するダイアル部１１２による回転操作の回転角度として検知され、その検知結果に応じて、シフトポジションの切り替え信号を出力する目的や、電磁ブレーキユニット１９０の動作を制御する目的、等で利用される。なお、一実施形態に係る回転入力装置１００は、回転角度を検出するための「センサ」の一例として、磁気式の回転角度検出センサ１７１（ＧＭＲセンサ）を用いている。但し、これに限らず、回転入力装置１００は、回転角度を検出するための「センサ」の他の一例として、その他の方式（例えば、光学式、機械式、静電式、抵抗式等）のセンサを用いてもよい。

カバー１８０は、ケース１５０の下側開口部を閉塞する、樹脂製且つ平板状の部品である。カバー１８０は、平面視において四角形状を有する。カバー１８０は、当該カバー１８０の４隅の各々を貫通する４本のねじ１８１によって、ケース１５０にねじ止め固定される。カバー１８０の底面には、四角筒状のコネクタ１８２（図５参照）が下方に突出して設けられている。コネクタ１８２の内部には、基板１７０の下面から下方に垂下して設けられた複数のコネクタピン（図示省略）が配置される。コネクタ１８２は、外部のコネクタ（図示省略）が嵌め込まれることにより、複数のコネクタピンを、外部のコネクタに電気的に接続させる。

（カム機構１００Ｂの構成）
図７は、一実施形態に係る回転入力装置１００のＢ－Ｂ断面線（図２参照）による断面図である。図７は、上述した回転筒体１２０のカム面１２２の高さ位置における、回転入力装置１００の断面を表す。

図７に示すように、回転筒体１２０の内周面に形成されているカム面１２２の内側には、平面視において円形状のホルダ１３１が配置されている。ホルダ１３１における外周側面の内側には、９０°間隔に４つの当接部材１３２が配置されている。４つの当接部材１３２の各々は、半径方向における外側に向かって延在する円筒状を有しており、その先端部が半球状に形成されている。また、４つの当接部材１３２の各々は、その半球状の先端部が、ホルダ１３１の外周側面から外側に突出している。また、４つの当接部材１３２の各々は、コイルスプリング１３３によって、半径方向における外側に向かって付勢されている。これにより、４つの当接部材１３２の各々は、回転筒体１２０のカム面１２２に押し当てられ、当該カム面１２２を押圧する。

回転筒体１２０は、ダイアル部１１２と一体に回転する。一方、ホルダ１３１は、ケース１５０の軸部１５１に固定されているため、回転しない。４つの当接部材１３２の各々は、ダイアル部１１２および回転筒体１２０の回転に伴って、カム面１２２に沿って摺動する。また、４つの当接部材１３２の各々は、ダイアル部１１２および回転筒体１２０の回転に伴って、カム面１２２に沿って摺動しつつ、コイルスプリング１３３を伸縮させながら、軸部１５１の径方向に沿って移動可能である。また、４つの当接部材１３２の各々は、ダイアル部１１２および回転筒体１２０が所定角度回転する毎に、隣接する２つのカム山１２２Ａの間の保持位置である谷部１２２Ｂで保持される。

各当接部材１３２は、隣接する２つのカム山１２２Ａの間の保持位置である谷部１２２Ｂで保持されている状態から、回転筒体１２０およびダイアル部１１２の回転に伴って、回転方向のカム山１２２Ａの頂部に至るまでの間は、当該カム山１２２Ａによって回転中心軸ＡＸ方向に徐々に押圧される。これにより、回転筒体１２０およびダイアル部１１２の回転に係る逆方向に戻そうとする負荷は、徐々に増加する。

一方、各当接部材１３２は、回転筒体１２０およびダイアル部１１２の回転に伴って、回転方向のカム山１２２Ａの頂部を乗り越えると、コイルスプリング１３３の弾性力により、径方向における外側に移動する。そして、各当接部材１３２は、カム山１２２Ａを介して回転筒体１２０およびダイアル部１１２の回転を回転方向に付勢しつつ、次の谷部１２２Ｂに滑り込む。このとき、回転筒体１２０およびノブ１１０の回転に係る負荷は、急激に減少する。そして、各当接部材１３２は、次の谷部１２２Ｂに達すると、回転筒体１２０の回転を停止させ、回転筒体１２０をその位置で保持する。

カム機構１００Ｂは、このように回転筒体１２０およびダイアル部１１２に係る回転負荷を変化させることにより、ダイアル部１１２の回転操作に対して操作感（いわゆるクリック感）を呈示することができるとともに、ダイアル部１１２の回転操作が終了したときに、ダイアル部１１２を、最寄りの２つのカム山１２２Ａの間の保持位置である谷部１２２Ｂまで回転駆動し、その最寄りの保持位置で保持することができる。

（遊星歯車機構１４０の構成）
図８は、一実施形態に係る回転入力装置１００のＣ－Ｃ断面線（図２参照）による断面図である。図８は、上述した回転筒体１２０の内歯車１２３の高さ位置における、回転入力装置１００の断面を表す。

図８に示すように、回転筒体１２０の内周面に形成されている内歯車１２３は、遊星歯車機構１４０が備える３つの遊星歯車１４２の各々に噛み合う。これにより、内歯車１２３は、ダイアル部１１２および回転筒体１２０の回転操作による回転に伴って、３つの遊星歯車１４２の各々をその場で回転させることで、３つの遊星歯車１４２の各々に噛み合っている太陽歯車１４１を回転させることができる。また、内歯車１２３は、電磁ブレーキユニット１９０によって太陽歯車１４１の回転に対して制動力が加わったときに、当該制動力を回転筒体１２０に伝達することにより、ダイアル部１１２および回転筒体１２０を回転しないようにすることができる。

ここで、図８に示すように、内歯車１２３の歯数は、太陽歯車１４１の歯数よりも多い。これにより、本実施形態の回転入力装置１００は、電磁ブレーキユニット１９０によって太陽歯車１４１の回転に対して制動力が加わったときに、当該制動力を増幅して回転筒体１２０およびダイアル部１１２に伝達することができる。また、ダイアル部１１２による回転操作がなされたときに、当該回転操作における回転角度を増幅して、電磁ブレーキユニット１９０が備える回転軸部材１９７を回転動作させることができるようになっている。すなわち、本実施形態の回転入力装置１００は、ダイアル部１１２によって、比較的小さい回転角度の回転操作がなされた場合であっても、その回転角度を増幅することにより、その回転操作が行われたことを、基板１７０に実装された回転角度検出センサ１７１によって、より確実に検出することができるようになっている。

（回転入力装置１００の電気的構成）
図９は、一実施形態に係る回転入力装置１００の電気的構成を示す図である。図９に示すように、回転入力装置１００は、回転角度検出センサ１７１、電磁ブレーキ１９０Ａ、および制御装置２００を備える。

制御装置２００は、基板１７０に実装された回転角度検出センサ１７１と、電磁ブレーキ１９０Ａとに接続される。制御装置２００は、回転角度算出部２０１、回転規制部２０２、自動解除制御部２０３、および判定部２０４を備える。なお、回転規制部２０２および自動解除制御部２０３は、「制動制御部」の一例である。

回転角度算出部２０１は、回転角度検出センサ１７１の検出信号が示す回転角度と、回転筒体１２０の内歯車１２３の歯数と、３つの遊星歯車１４２の各々の歯数と、太陽歯車１４１の歯数とに応じたギヤ比を用いて、回転筒体１２０の回転角度をダイアル部１１２の回転角度として算出する。

判定部２０４は、回転角度検出センサ１７１の検出信号が示す回転角度、または、回転角度算出部２０１によって算出されたダイアル部１１２の回転角度に基づいて、現在のシフトポジションを算出し判定する。

回転規制部２０２は、判定部２０４にて算出された現在のシフトポジションの判定結果に基づいて、所定のロック条件を満たすと判断したとき（例えば、シフトポジションが「Ｐ」にあり、且つ、ブレーキペダルが踏まれていないとき、または、車両が前進している状態で、シフトポジションを「Ｒ」に切り替えようとする回転操作がなされたとき）、電磁ブレーキ１９０Ａを通電するように制御することにより、ダイアル部１１２の回転を規制する。

自動解除制御部２０３は、判定部２０４にて算出された現在のシフトポジションの判定結果に基づいて、所定のロック解除条件を満たすと判断したとき（例えば、シフトポジションが「Ｐ」にあり、且つ、ブレーキペダルが踏まれたとき、または、ダイアル部１１２の過回転方向とは反対方向の回転を検出したとき）、電磁ブレーキ１９０Ａの通電を解除するように制御することにより、ダイアル部１１２の回転の規制を解除する。

なお、制御装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成されている。上記した制御装置２００の各機能は、例えば、制御装置２００において、ＲＯＭに記憶されているプログラムを、ＣＰＵが実行することによって実現される。

（電磁ブレーキユニット１９０の構成）
図１０は、一実施形態に係る電磁ブレーキユニット１９０の外観斜視図である。図１１は、一実施形態に係る電磁ブレーキユニット１９０の分解斜視図である。図１０および図１１に示すように、電磁ブレーキユニット１９０は、電磁ブレーキ１９０Ａ、ヨーク保持部材１９４、３つの板バネ１９５、ヨーク対向部材１９６、回転軸部材１９７、および磁石１９８を備える。

なお、一実施形態ではヨーク保持部材１９４をヨーク１９２とは別体としているが、ヨーク保持部材１９４をヨーク１９２と一体にして設けるようにして部品点数や組立工数を減らしてもよい。

また、一実施形態ではヨーク対向部材１９６をケース１５０とは別体としているが、ヨーク対向部材１９６をケース１５０と一体にして設けるようにして部品点数や組立工数を減らしてもよい。

電磁ブレーキ１９０Ａは、アーマチュア１９１、ヨーク１９２、およびコイル１９３を有する。

アーマチュア１９１は、電磁ブレーキユニット１９０の最上部に配置される、円盤状の部材である。アーマチュア１９１は、遊星歯車機構１４０の太陽歯車基部１４３の筒内の天井面にねじ止め固定される。これにより、アーマチュア１９１は、遊星歯車機構１４０の太陽歯車１４１および太陽歯車基部１４３と一体に回転することができる。例えば、アーマチュア１９１は、電磁ブレーキ１９０Ａが発生する磁力によって吸着可能なように、磁性体（例えば、鉄）から形成される。アーマチュア１９１の中央（回転中心軸ＡＸ上）には、当該アーマチュア１９１を上下方向に貫通する貫通孔１９１Ａが形成されている。貫通孔１９１Ａには、回転軸部材１９７が挿通される。

ヨーク１９２は、アーマチュア１９１の下側に配置される、円柱状の部材である。ヨーク１９２は、その上面から下方に円筒状に凹んだ形状の凹部１９２Ａが形成されている。また、ヨーク１９２の中央（回転中心軸ＡＸ上）には、当該ヨーク１９２を上下方向に貫通する貫通孔１９２Ｂが形成されている。貫通孔１９２Ｂには、回転軸部材１９７が挿通される。ヨーク１９２は、磁性体（例えば、鉄）から形成される。

コイル１９３は、ヨーク１９２の凹部１９２Ａにおいて、電線が多重に巻かれることによって円筒状に形成される。

電磁ブレーキ１９０Ａは、コイル１９３が通電されることにより、電磁力を発生する。電磁ブレーキ１９０Ａは、この電磁力により、コイル１９３への通電時にアーマチュア１９１をヨーク１９２に吸着し、アーマチュア１９１の回転方向の負荷を高めて、アーマチュア１９１と一体に回転する太陽歯車１４１の回転を制動することにより、太陽歯車１４１と連動して回転するダイアル部１１２および回転筒体１２０の回転を制動することができる。

ヨーク保持部材１９４は、ヨーク１９２の底面にねじ止め固定されることによりヨーク１９２を保持する、樹脂製且つ円盤状の部材である。ヨーク保持部材１９４の中央（回転中心軸ＡＸ上）には、当該ヨーク保持部材１９４を上下方向に貫通する貫通孔１９４Ａが形成されている。貫通孔１９４Ａには、回転軸部材１９７が挿通される。ヨーク保持部材１９４は、ヨーク１９２を保持した状態で、ヨーク１９２とともに、ヨーク対向部材１９６の外周壁部１９６Ａに囲まれた空間１９６Ｂ内に、回転軸部材１９７の周りで回転可能に配置される。ヨーク保持部材１９４の外周側面には、半径方向における外側に向かって突出した、４つの突起部１９４Ｂが９０°間隔で設けられている。４つの突起部１９４Ｂの各々の上面には、カム面１９４Ｃが形成されている。

３つの板バネ１９５の各々は、金属製且つ帯状の弾性部材である。３つの板バネ１９５の各々は、ヨーク対向部材１９６の開口部１９６Ｄの外側において、水平な姿勢で配置される。３つの板バネ１９５の各々は、ヨーク対向部材１９６の保持部１９６Ｅによって保持される（「ヨーク保持部材およびヨーク対向部材のいずれか一方に設けられた板バネ」の一例）。３つの板バネ１９５の各々は、その下側に配置される、ヨーク保持部材１９４の突起部１９４Ｂのカム面１９４Ｃに当接して押圧する（「ヨーク保持部材およびヨーク対向部材のいずれか他方に設けられたカム面」の一例）。

ヨーク対向部材１９６は、上部が開口し、且つ、下部が閉塞された円筒状を有する樹脂製の部材である。ヨーク対向部材１９６は、基板１７０の上面１７０Ａにねじ止め固定される。ヨーク対向部材１９６は、円筒状の外周壁部１９６Ａを有する。外周壁部１９６Ａの内径は、ヨーク１９２およびヨーク保持部材１９４の外径よりも大きい。これにより、ヨーク対向部材１９６は、外周壁部１９６Ａに囲まれた空間１９６Ｂにおいて、ヨーク１９２およびヨーク保持部材１９４を回転可能に支持することができる。ヨーク対向部材１９６（空間１９６Ｂの内底面）の中央（回転中心軸ＡＸ上）には、当該ヨーク対向部材１９６を上下方向に貫通する貫通孔１９６Ｃが形成されている。貫通孔１９６Ｃには、ヨーク１９２およびヨーク保持部材１９４を回転可能に軸支する回転軸部材１９７が挿通される。

ヨーク対向部材１９６の外周壁部１９６Ａには、９０°間隔で４つの開口部１９６Ｄが形成されている。各開口部１９６Ｄには、ヨーク保持部材１９４の突起部１９４Ｂが配置される。

また、ヨーク対向部材１９６は、４つの開口部１９６Ｄの各々に対して設けられた、４つの保持部１９６Ｅを有する。保持部１９６Ｅは、開口部１９６Ｄよりも半径方向における外側に突出して設けられている。保持部１９６Ｅは、板バネ１９５をカム面１９４Ｃに当接した水平状態で保持する。

回転軸部材１９７は、回転中心軸ＡＸ上において、上下方向に延在する概ね丸棒状の部材である。回転軸部材１９７は、ヨーク対向部材１９６、ヨーク保持部材１９４、ヨーク１９２、およびアーマチュア１９１を貫通する。回転軸部材１９７の上端部は、太陽歯車１４１の貫通孔１４１Ａに嵌め込まれる。これにより、回転軸部材１９７は、回転中心軸ＡＸを回転中心として、太陽歯車１４１と一体に回転するようになっている。また、回転軸部材１９７は、ヨーク保持部材１９４およびヨーク１９２を、回転可能に軸支する。

磁石１９８は、回転軸部材１９７の底面に、回転角度検出センサ１７１と対向して配置される。これにより、磁石１９８は、回転角度検出センサ１７１による回転軸部材１９７の回転角度の検出を可能にする。

（弾性機構１９０Ｂの構成）
図１２は、一実施形態に係る回転入力装置１００が備える弾性機構１９０Ｂの構成を示すＤ－Ｄ断面線（図１０参照）による断面図の一部拡大図である。弾性機構１９０Ｂは、ヨーク保持部材１９４に設けられたカム面１９４Ｃと、ヨーク対向部材１９６に設けられた板バネ１９５とを有して構成される。

図１２に示すように、ヨーク対向部材１９６の外周壁部１９６Ａに形成されている開口部１９６Ｄは、ヨーク対向部材１９６の半径方向と直交する方向に幅Ｗ１を有する。図１２に示すように、幅Ｗ１は、ヨーク保持部材１９４の突起部１９４Ｂの幅Ｗ２よりも大きい。これにより、ヨーク保持部材１９４はヨーク１９２と共に、ヨーク保持部材１９４の突起部１９４Ｂが開口部１９６Ｄの内縁部に当接するまで、時計回り方向および反時計回り方向の双方向に、所定の角度だけ回転可能になっている。なお（Ｗ１－Ｗ２）÷２の距離に相当する回転角度は「ヨークが回転可能に保持されている所定の角度」の一例である。

また、図１２に示すように、ヨーク保持部材１９４の突起部１９４Ｂの上面には、カム面１９４Ｃが形成されている。カム面１９４Ｃは、その幅方向における中央部が最も低い位置となるように、Ｖ字状に傾斜している。

カム面１９４Ｃの上側には、板バネ１９５が、水平な姿勢で配置されている。板バネ１９５は、ヨーク保持部材１９４の半径方向と直交する方向を延在方向として延在する、金属製且つ帯状の部材である。図１２に示すように、板バネ１９５は、その延在方向における両端部が、ヨーク対向部材１９６の保持部１９６Ｅによって保持されている。また、図１２に示すように、板バネ１９５は、その延在方向における中央部に、下方に向かって凸状の凸部１９５Ａを有する。図１２に示すように、凸部１９５Ａは、その頂部において、カム面１９４Ｃを押圧する。

このように構成された弾性機構１９０Ｂは、ダイアル部１１２の過回転操作がなされていないとき、図１２に示すように、板バネ１９５の凸部１９５Ａによる、カム面１９４Ｃへの押圧力により、板バネ１９５の凸部１９５Ａが、カム面１９４Ｃの中央保持部１９４Ｃａに嵌まり込んだ状態を保持する。すなわち、弾性機構１９０Ｂは、ヨーク１９２およびヨーク保持部材１９４を、ヨーク対向部材１９６に対して容易に回転してしまわないように保持する。

そして、電磁ブレーキ１９０Ａによってダイアル部１１２の回転が規制されている状態で、ダイアル部１１２の回転操作が継続して行われる過回転操作がなされたとき、電磁ブレーキ１９０Ａによってアーマチュア１９１がヨーク１９２に吸着されているため、ヨーク１９２およびヨーク保持部材１９４が、ダイアル部１１２とともに回転する。これにより、ヨーク保持部材１９４の突起部１９４Ｂが、ヨーク対向部材１９６の開口部１９６Ｄ内で回動（円周方向に移動）する。

この際、突起部１９４Ｂのカム面１９４Ｃが、その徐々に高さ位置が高くなる斜面によって、板バネ１９５の凸部１９５Ａを徐々に上方に押し上げる。これにより、板バネ１９５は、弾性変形することによって反発力が発生し、当該反発力によって、カム面１９４Ｃへの押圧力が高まり、当該押圧力によってカム面１９４Ｃの斜面を押圧することで、ヨーク保持部材１９４に対し、過回転方向とは反対方向への回転駆動力を発生する。

この回転駆動力により、ヨーク１９２およびヨーク保持部材１９４は、ダイアル部１１２の過回転操作が解除されたとき、過回転方向とは反対方向へ回転する。そして、ヨーク保持部材１９４は、板バネ１９５の凸部１９５Ａが、カム面１９４Ｃの中央保持部１９４Ｃａに嵌まり込むことによって、反対方向への回転が停止し、図１２に示す元の状態（容易に回転してしまわないように弾性機構１９０Ｂによって保持された状態）に復帰する。

ヨーク保持部材１９４およびヨーク１９２が過回転方向とは反対方向へ回転するとき、電磁ブレーキ１９０Ａによってアーマチュア１９１がヨーク１９２に吸着されているため、アーマチュア１９１に直結されているダイアル部１１２は、過回転方向とは反対方向へ回転する。このダイアル部１１２の過回転方向とは反対方向へ回転が、回転角度検出センサ１７１によって検出されると、制御装置２００の自動解除制御部２０３は、電磁ブレーキ１９０Ａの通電を解除することにより、ダイアル部１１２の回転の規制を解除する。

なお、一実施形態に係る回転入力装置１００は、ヨーク１９２の外周に沿って等間隔（９０°）間隔で配置された３つ（「複数設けられている」の一例）の弾性機構１９０Ｂを有する。これら３つの弾性機構１９０Ｂは、図１２を用いて説明した一連の動作を、同時に行う。これにより、一実施形態に係る回転入力装置１００は、３つの弾性機構１９０Ｂにより、均等な作用（保持および付勢）をもたらすことができる。

以上説明したように、一実施形態に係る回転入力装置１００は、ダイアル部１１２とアーマチュア１９１とが、回転筒体１２０および遊星歯車機構１４０を介して直結されている。すなわち、一実施形態に係る回転入力装置１００は、弾性機構１９０Ｂが、ヨーク対向部材１９６とヨーク１９２との間に設けられており、ダイアル部１１２とアーマチュア１９１と間の回転力の伝達経路上に、弾性機構を有さない。

これにより、一実施形態に係る回転入力装置１００は、電磁ブレーキ１９０Ａによるダイアル部１１２の回転が規制されていない状態において、ダイアル部１１２による回転操作を行った際に、ダイアル部１１２によるダイレクトな回転操作感を得ることができる。

また、一実施形態に係る回転入力装置１００は、ヨーク１９２およびヨーク保持部材１９４が、ヨーク対向部材１９６に対して所定の回転角度だけ、僅かに回転可能となっている。

これにより、一実施形態に係る回転入力装置１００は、電磁ブレーキ１９０Ａによってダイアル部１１２の回転が規制されている状態で、ダイアル部１１２による過回転操作がなされたときに、ヨーク１９２およびヨーク保持部材１９４がヨーク対向部材１９６に対して僅かに回転することにより、ダイアル部１１２がヨーク１９２およびヨーク保持部材１９４と一体に過回転できるようになっている。

また、一実施形態に係る回転入力装置１００は、ヨーク１９２が、樹脂製のヨーク保持部材１９４によって保持され、弾性機構１９０Ｂは、ヨーク保持部材１９４とヨーク対向部材１９６との間に設けられている。

これにより、一実施形態に係る回転入力装置１００は、樹脂製のヨーク保持部材１９４を設けたことによって、弾性機構１９０Ｂのヨーク１９２側の構成部品（実施形態では、突起部１９４Ｂ）の加工が容易になるため、弾性機構１９０Ｂの多様な構成を容易に実現することができる。

また、一実施形態に係る回転入力装置１００は、弾性機構１９０Ｂが、ヨーク保持部材１９４に設けられたカム面１９４Ｃと、ヨーク対向部材１９６に設けられた板バネ１９５とを有する。

これにより、一実施形態に係る回転入力装置１００は、比較的小さな設置スペースにて、弾性機構１９０Ｂを実現することができる。

また、一実施形態に係る回転入力装置１００は、弾性機構１９０Ｂが、ヨーク１９２の外周に沿った方向に、複数（実施形態では、３つ）設けられている。

これにより、一実施形態に係る回転入力装置１００は、３つの弾性機構１９０Ｂの各々の弾性力を１つである場合に比べて小さくすることができ、摩耗を抑えて耐久性を向上することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

本実施形態では、ノブ１１０の一部（ダイアル部１１２）が回転する構成としているが、ノブ１１０の全体が回転する構成としてもよい。なお、本書における「ノブの回転」は、ノブの一部が回転する構成と、ノブの全体が回転する構成との双方を含む。

また、例えば、上記実施形態の回転入力装置１００において、弾性機構１９０Ｂの構成は、実施形態で説明した構成に限定されない。例えば、板バネ１９５を、ヨーク保持部材１９４に設けて、カム面１９４Ｃを、ヨーク対向部材１９６に設けるようにしてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、板バネ１９５とカム面１９４Ｃとが上下方向において対向する構成としているが、これに限らず、板バネ１９５とカム面１９４Ｃとが半径方向において互いに対向する構成としてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、ヨーク対向部材１９６とヨーク保持部材１９４との間に弾性機構を設けているが、これに限らず、例えば、ヨーク保持部材１９４を設けずに、ヨーク対向部材１９６とヨーク１９２との間に弾性機構を設けるようにしてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、弾性機構１９０Ｂが備える弾性体として板バネ１９５を用いているが、これに限らず、その他の弾性体（例えば、ゴム、コイルスプリング等）を用いてもよい。

１００ 回転入力装置
１００Ａ 本体部
１００Ｂ カム機構
１１０ ノブ
１１１ 上面
１１２ ダイアル部
１１３ フック
１２０ 回転筒体
１２１ 爪部
１２２ カム面
１２２Ａ カム山
１２２Ｂ 谷部
１２３ 内歯車
１３０ カムユニット
１３１ ホルダ
１３２ 当接部材
１３３ コイルスプリング
１４０ 遊星歯車機構
１４１ 太陽歯車
１４１Ａ 貫通孔
１４２ 遊星歯車
１４３ 太陽歯車基部
１５０ ケース
１５１ 軸部
１５１Ａ 開口部
１５２ 支持軸
１５３ 支持軸
１６０ ラバーシート
１７０ 基板
１７０Ａ 上面
１７１ 回転角度検出センサ
１８０ カバー
１８１ ねじ
１８２ コネクタ
１９０ 電磁ブレーキユニット
１９０Ａ 電磁ブレーキ
１９０Ｂ 弾性機構
１９１ アーマチュア
１９１Ａ 貫通孔
１９２ ヨーク
１９２Ａ 凹部
１９２Ｂ 貫通孔
１９３ コイル
１９４ ヨーク保持部材
１９４Ａ 貫通孔
１９４Ｂ 突起部
１９４Ｃ カム面
１９４Ｃａ 中央保持部
１９５ 板バネ
１９５Ａ 凸部
１９６ ヨーク対向部材
１９６Ａ 外周壁部
１９６Ｂ 空間
１９６Ｃ 貫通孔
１９６Ｄ 開口部
１９６Ｅ 保持部
１９７ 回転軸部材
１９８ 磁石
２００ 制御装置
２０１ 回転角度算出部
２０２ 回転規制部
２０３ 自動解除制御部
２０４ 判定部

Claims (5)

1. 回転操作可能なノブと、
   前記ノブを最寄りの保持位置まで回転駆動し、前記ノブを前記最寄りの保持位置で保持するカム機構と、
   前記ノブの回転角度を検出する回転角度検出部と、
   ヨークと、前記ノブと一体的に回転可能なアーマチュアとを有し、通電時に前記ヨークが前記アーマチュアを吸着することで、前記アーマチュアおよび前記ノブの回転を規制する電磁ブレーキと、
   前記電磁ブレーキによって前記ノブの回転が規制された状態で、前記ノブによる過回転操作がなされた場合、前記ノブに対して前記過回転操作とは反対方向の回転駆動力を発生する弾性機構と、
   前記回転角度検出部による前記ノブの前記反対方向の回転の検出に基づいて、前記電磁ブレーキを解除する自動解除制御部と
   を備えた回転入力装置において、
   前記ヨークが所定の角度だけ回転可能に保持されており、
   前記ヨークと対向するヨーク対向部材をさらに備え、
   前記弾性機構は、前記ヨーク対向部材から前記ヨークに対して前記回転駆動力を発生する
   ことを特徴とする回転入力装置。
2. 前記ヨークを保持するヨーク保持部材をさらに備え、
   前記ヨーク保持部材は、前記ヨークと共に前記所定の角度だけ回転可能であり、
   前記弾性機構は、
   前記ヨーク保持部材と前記ヨーク対向部材との間に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転入力装置。
3. 前記ヨーク保持部材は、前記ヨークと別体の樹脂製である
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転入力装置。
4. 前記弾性機構は、
   前記ヨーク保持部材および前記ヨーク対向部材のいずれか一方に設けられた板バネと、
   前記ヨーク保持部材および前記ヨーク対向部材のいずれか他方に設けられたカム面と
   を有することを特徴とする請求項３に記載の回転入力装置。
5. 前記弾性機構は、
   前記ヨークの外周に沿った方向に、複数設けられていること
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転入力装置。

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