本发明涉及一种带振动机构的输入装置，尤其是涉及一种适用于车载用途等固定用途的带振动机构的输入装置
背景技术：
近年来，像触摸面板那样的可通过触摸操作面来进行输入操作的输入装置不断增加。在这样的输入装置中为了提高操作性，迫切需要一种通过在操作时对操作面施加振动从而来感受模拟的操作触感的带振动机构的输入装置。这样的带振动机构的输入装置已知一种如下述专利文献1中所述的带振动机构(力反馈)的输入装置。
专利文献1中所述的振动机构具有：第1阻尼部件，具有弹性并且配置在可与上述操作部的下表面相接触的位置；以及第2阻尼部件，具有弹性并且配置在上述壳体部件的上表面或下表面与上述致动器的一部分之间。这些阻尼部件通过弹性变形来吸收规定朝向的操作部将要向规定朝向移动的惯性力，并且通过弹性恢复力对向相反朝向的移动进行施力。由此，能够将操作部的驱动方向平稳地从上方切换到下方。这样，通过操作部的驱动方向平稳地进行切换，能够毫无迟缓地驱动操作部。因此，能够提供一种具有轻快的操作触感的带力反馈的输入装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－230620号公报
另外，触控面板不只是用在智能手机等便携机器上，车载用导航系统等固定用途中的采用也不断涌现。在这种固定用途中，尤其是在车载用途中，从实现高功能以及确保设计性的观点出发，对触摸面板的大画面化且薄型化的要求不断提高。
当带振动机构的触摸面板大画面化时，一般而言，触摸面板的重量会增大，因此会要求增大振动机构所产生的激振力。所以，采用以往的机构配置保持不变的话，会有振动激励器大型化的趋势。当振动激励器大型化时，即使能够应对触摸面板的大型化，也无法应对薄型化的要求。
技术实现要素：
鉴于该现状，本发明的目的在于提供一种对应触摸面板等输入装置的大型化且薄型化的要求的具有振动机构的输入装置(带振动机构的输入装置)。
为了解决上述课题而提出的本发明中的一个方式为：一种带振动机构的输入装置，具有：操作部，能够由操作者进行输入操作；振动产生部，对上述操作部产生振动；以及控制部，对上述振动产生部的动作进行控制，上述带振动机构的输入装置的特征在于，上述振动产生部安装于一端侧相对上述操作部被安装的托架的另一端侧，上述另一端侧位于从上述托架的一端侧偏离后的位置。
在现有的带振动机构的输入装置中，一般的情况是，使操作部振动的振动产生部设置在靠近操作部重心的位置，以使操作部的振动均匀性提高。因此，最普遍的是在进行振动的操作部是触摸面板的情况下，在与操作面相反的面(背面)的中心部分安装振动激励器等振动产生部。这种情况下，振动激励器突出地设置在操作部的背面侧。当操作部大型化时，由于操作部的重量也会增大，因此振动激励器的大型化难以避免。如此，在操作部的背面上安装振动激励器的构造的振动机构很难应对薄型化的要求。
在将振动激励器安装在支承操作部的固定部上并使操作部位移的构造的振动机构的情况下，振动产生部无需位于操作部的重心附近，因此能够应对薄型化的要求，但从操作者来看，成为振动产生部与操作部并排设置的结构，因此输入装置的外形中的提高操作部的面积比例受到限制。所以，在车载用途等重视设计性的用途中，如此构造的振动机构是难以被接受的。
基于如上的事前研究和讨论，本案发明者们关于能够应对大型化以及薄型化的要求且不影响设计性的振动机构进行了研究和讨论。其结果是，如上所述，想到了一种使操作部和振动产生部分离并将二者通过托架相连的结构。由于振动产生部与操作部分离，因此即使与包含操作部的输入装置的大型化及重量化对应地振动产生部大型化，也能够维持输入装置的薄型化。另外，安装在操作部上的托架只要使用机械特性允许的薄型的部件即可。
在上述的带振动机构的输入装置中，还可以是，上述振动产生部至少能够朝向从将上述托架的一侧端与另一端侧连结线上远离的方向产生振动，上述操作部具有缓冲部，上述缓冲部吸收由上述振动产生部产生的振动成分中的沿着上述线上的方向的振动成分。在具有这样的缓冲部的情况下，能够减少振动产生部的振动方向或托架的一端侧的向操作部安装的位置对在操作面产生的振动的面内均匀性造成的影响。因此，即使输入装置(触摸板)大型化后，也能够较高地维持振动的面内均匀性。
在上述的带振动机构的输入装置中，还可以是，还具有固定部，配置为覆盖上述操作部的背面侧的至少一部分，上述固定部通过支承部将上述操作部以自由方向悬挂。通过具有固定部，能够容易地将带振动机构的输入装置安装在车辆等输入装置的安装对象上。
在上述的具有固定部的情况中，优选的是上述缓冲部由上述支承部构成。由于支承部将操作部以自由方向悬挂，所以，当使该支承部作为缓冲部发挥作用时，能够容易实现来自振动产生机构的振动的控制。
在上述的带振动机构的输入装置中，还可以是，上述振动产生部配置成，当沿上述操作部的操作面的法线进行观察时，通过上述操作部的重心并在铅垂方向上延伸的线通过上述振动产生部的振动中心。在这样配置振动产生部的情况下，对于以振动产生部的振动为起因而产生的操作部的振动，能够提高在操作面内的均匀性。
在上述的带振动机构的输入装置中，还可以是，当沿上述操作部的操作面的法线进行观察时，通过上述操作部的重心并在铅垂方向上延伸的线通过上述托架的一端侧的安装于上述操作部的部分。在托架的一端侧如此安装在操作部的情况下，对于以振动产生部的振动为起因而产生的操作部的振动，能够提高在操作面内的均匀性。
在上述的带振动机构的输入装置中，优选的是上述振动产生部在沿着上述操作部的操作面的面内方向的方向上振动。振动产生部在沿着面内方向的方向上振动，由此，在操作部产生的振动也变为沿着面内方向的方向。面内方向的振动容易作为操作感觉传递给操作者，是优选的。尤其是在输入装置的安装对象为车辆的情况下，铅垂方向的振动难以作为操作感觉传递给操作者，因此，在沿着操作面与水平面的交线的方向进行振动对操作者来说，容易作为操作感觉有效地传递。
发明效果
本发明的带振动机构的输入装置的振动机构具有振动产生部与操作部分离并通过托架进行连接的结构。通过具有该结构，能够有效应对当前的固定式输入装置所谋求的大画面化以及薄型化的要求。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置的外观图，(a)是从操作面能够可见的朝向的外观图，(b)是从操作部的背面能够可见的朝向的外观图。
图2中(a)是本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置的侧视图，以及(b)是本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置的背视图。
图3中(a)是用于说明本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置所具备的固定部的构造的外观图，(b)是用于说明本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置所具备的可动部的构造的外观图，以及(c)是用于说明本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置所具备的可动部的构造的侧视图。
图4是说明本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置的动作的图，(a)中示出为了说明基本动作而没有支承部(缓冲部)的可动部的构成，(b)中示出为了说明支承部(缓冲部)的功能而具有支承部(缓冲部)的可动部的构成。
符号说明
10：带振动机构的输入装置
20：可动部
21：操作部
21A：操作面
21G：重心
211：铰链
213：操作部21的销
25：支承部
251：支承部25的Z1－Z2方向上Z2侧的端部
252：支承部25的Z1－Z2方向上Z1侧的端部
26：振动限制阻尼机构
30：显示屏机壳
31：固定部
311：贯通承受孔
312：贯穿部
313：固定部31的销
32：基座部
40：振动产生部
40G：振动中心
41：振动产生装置
50：托架
51：安装螺丝
BP：被安装体
IP：外装部
Dx：X1－X2方向的偏离距离
Dz：Z1－Z2方向的偏离距离
F：手指
FR：激振力
FH：平移力
F1：旋转力
F1V：旋转力F1的铅垂成分
FE：弹性收缩力
具体实施方式
以下，参照附图对发明的实施方式进行说明。图1是本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置的外观图。图1(a)是从操作面能够可见的朝向的外观图，图1(b)是从操作部的背面能够可见的朝向的外观图。图2(a)是本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置的侧视图，图2(b)本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置的背视图。图3(a)是用于说明本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置所具备的固定部的构造的外观图，图3(b)是用于说明本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置所具备的可动部的构造的外观图，图3(c)是用于说明本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置所具备的可动部的构造的侧视图。
如图1至图3所示，本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置10具有：可动部20，具有操作部21，该操作部21具有通过操作者的操作部位(例如手指F)的接触而能够进行输入操作的操作面21A；以及显示屏机壳30，具有供可动部20的铰链211进行卡止的贯通承受孔311并支承操作部21。操作面21A为可动部20所具有的操作部21的X1－X2方向上X1侧的面，在其X2侧配置有没有图示没有图示的触摸面板(可以是静电式、电阻式中的任意一个)以及显示装置(可列举液晶显示装置，有机EL显示装置等)。
显示屏机壳30是从Y1－Y2方向进行观察时的外形具有在Z1－Z2方向上延伸的部分即固定部31和在X1－X2方向上延伸的部分即基座部32的“L”字型。固定部31上设置有上述的贯通承受孔311，在该贯通承受孔311中支承操作部21。基座部32具有与被安装体BP的连结部(没有图示)，其中该被安装体BP是车辆等安装有带振动机构的输入装置10的对象。图2中，以隐藏被安装体BP以及基座部32的方式配置的外装部IP由双点划线进行表示。在被安装体BP为车辆的一部分的情况下，外装部IP为仪表板(instrument panel)或仪表盘(dash board)的一部分。如后所述，基座部32的内侧配置有与操作部21连接设置的托架50以及进一步与托架50连接设置的振动产生部40。由此，通过基座部32，抑制从振动产生部40向操作部21的振动受到来自外部的异物等的影响。振动产生部40的动作由没有图示的控制部进行控制。控制部被配置于如基座部32中的不干扰振动产生部的动作的位置。
如图2(b)所示，在带振动机构的输入装置10中，作为限制操作部21相对于固定部31的相对位置的变更范围的部件，除铰链211之外还设置有支承部25。
支承部25由在Z1－Z2方向上伸缩的弹性体构成。具体而言，支承部25由螺旋弹簧构成，其中，在Z1－Z2方向上Z2侧的端部251上相对于显示屏机壳30进行固定，在Z1－Z2方向上Z1侧的端部252上相对于操作部21进行固定。因此，显示屏机壳30的固定部31通过支承部25将包含操作部21的可动部20以自由方向悬挂。在未施加特别的外力(包括振动产生部40提供的激振力)的情况下，自由方向为铅垂方向(Z1－Z2方向)。
当从X1－X2方向对显示屏机壳30的固定部31进行观察时的中央部上设置有贯通部312，利用该贯通部312来限制操作部21与固定部31的朝Y1－Y2方向的相对位置的变动范围，并且，设置有限制从振动产生部40传递到操作部21的振动的振动限制阻尼机构26。
如图3(a)以及图3(b)所示，显示屏机壳30的固定部31通过供铰链211插通的贯通承受孔311以及供支承部25的一边(Z1－Z2方向上Z2侧)的端部251进行卡止的销313，将包含操作部21的可动部20保持为能够振动。支承部25的另一边(Z1－Z2方向上Z1侧)的端部在设置于操作部21上的销213处支承操作部21。另外，铰链211具有由弹性体构成的衬套，并在该衬套中与贯通承受孔311相接触。像这样，通过铰链211具有由弹性体构成的衬套，实现了操作部21相对于固定部31在规定的范围内边振动边被保持。在不具有支承部25的情况下，虽然操作部21的基于自重的铅垂方向的力全部被施加到铰链211的衬套上，但由于具有支承部25使得上述的铅垂方向的力的一部分被施加到支承部25上，因此能够减少施加到衬套上的力，能够延长衬套的寿命。
如图3(b)所示，托架50的一端侧(Z1－Z2方向上Z2侧)通过安装螺丝51被安装在可动部20所具有的操作部21上，以使得当从X1－X2方向进行观察时操作部21的重心21G成为连接中心。如图3(c)所示，托架50具有当从Y1－Y2方向进行观察时，一端向Z1－Z2方向Z2朝向延伸，另一端向X1－X2方向X2朝向延伸的弯曲形状。此外，该另一端侧(X1－X2方向上X2侧)上安装有振动产生部40。
因此，如图3(c)所示，振动产生部40的振动中心40G从操作部21的重心21G向X1－X2方向上X2侧偏离距离Dx，向Z1－Z2方向上Z2侧偏离距离Dz。像这样通过将振动产生部40配置在相对于操作部21的重心21G偏离后的位置，能够将激振力较大的振动产生部40力学性地连接到操作部21上而不增大操作部21的外形，具体而言，不增加厚度(X1－X2方向上的长度)，不增加宽度(Y1－Y2方向上的长度)，不增加高度(Z1－Z2方向上的长度)。因此，具有该结构的带振动机构的输入装置10能够适当地应对大型化和薄型化的要求。另外，在车载用途，尤其是配置成操作部21从仪表板突出的情况下，如果在显示屏机壳30的基座部32的内部配置振动产生部40，并将每个基座部32配置在仪表板IP的内部，则振动产生部40不会被使用者看到，因而是优选的。
接下来，使用图4对基于振动产生部40的操作部21的振动机构进行说明。图4是说明本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置的动作的图，图4(a)中示出为了说明基本动作而不具有支承部(缓冲部)的可动部20的构成，图4(b)中示出为了说明支承部(缓冲部)的功能而具有支承部(缓冲部)的可动部20的构成。
如图4(a)所示，振动产生部40的内部组装有振动产生装置41。图4所示的振动产生装置41具有如下构造：配置有在2个螺线管之间带有飞锤的柱塞，通过该飞锤在2个螺线管之间的移动而产生振动。因此，振动产生装置41所产生的振动的方向为Y1－Y2方向。振动产生装置41所产生的振动的方向与操作面21A之间的关系并不作特别限定。在操作面21A位于Y―Z平面内的情况下，如上所述，既可在具有面内方向(Y1－Y2方向和/或Z1－Z2方向)的成分的方向上振动，也可在具有操作面21A的法线方向(X1－X2方向)的成分的方向上振动。从使振动高效地传递给操作者的观点出发，优选在具有面内方向(Y1－Y2方向和/或Z1－Z2方向)的成分的方向上振动。此外，在车载用途的情况下，由于在车辆中几乎连续地产生Z1－Z2方向上的振动，因此Z1－Z2方向上的振动成分对操作者来说是感觉不到的成分。因此，在带振动机构的输入装置10为车载用途的情况下，如图4所示，振动产生部40中产生的振动的方向优选具有Y1－Y2方向上的成分，实质上更优选的是由Y1－Y2方向上的成分构成。
构成托架50的材料为任意的材料，只要能将振动产生部40中产生的振动适当传递到操作部21即可。从使包含操作部21的操作者能直接可见的部分的厚度减小的观点出发，还优选尽可能薄的托架50。在不限定构成托架的材料的实例中，可列举出钢板，铜合金的板材，铝合金的板材等。可以通过对这样的板材进行适当的折曲加工来制造托架50。
如图4(a)所示，当振动产生部40内部的振动产生装置41动作，振动中心40G向Y1－Y2方向上Y2侧移动时，产生朝向Y1－Y2方向上Y2侧的激振力FR。该激振力FR传递到在其另一端与振动产生部40连接的托架50，并进一步还传递在托架50的一端侧所连接的操作部21，成为使操作部21向Y1－Y2方向上Y2侧移动的平移力FH。相同地，在振动产生部40内部的振动产生装置41动作，Y1－Y2方向上Y1侧产生激振力FR情况下，Y1－Y2方向上Y1侧的平移力FH在操作部21产生。因此，通过振动产生部40内部的振动产生装置41在Y1－Y2方向上往返振动，产生使操作部21在Y1－Y2方向上往返移动的平移力FH，产生操作部21的振动。
于是，由于振动中心40G与重心21G偏离了距离Dz，因此当振动产生装置41中产生激振力FR时，操作部21中不仅产生平移力FH，还会产生围绕重心21G的力矩。具体而言，当Y1－Y2方向上Y2侧产生激振力FR时，操作部21中会产生一个逆时针的力矩。因此，如图4(a)所示，来自振动产生装置41的激振力FR并非完全成为平移力FH，其中一部分作为基于力矩的旋转力F1而作用于操作部21。因为旋转力F1在Y－Z面内方向，所以通过激振力FR的一部分成为旋转力F1，操作部21的振动方向不但具有Y1－Y2方向的成分，还具有Z1－Z2方向的成分。
如上所述，在带振动机构的输入装置10用于车载用途的情况下，Z1－Z2方向的振动成分变为感受不到的成分。因此，当基于旋转力F1的Z1－Z2方向的振动成分增大时，触碰操作面21A的操作者的操作部位(例如手指F)所感受到的实质性振动与不存在旋转力F1的情况，即只存在平移力FH的情况相比变小。
因此，如图4(b)所示，在带振动机构的输入装置10中，具备由2个螺旋弹簧构成的支承部25作为缓冲部，通过该支承部25来抑制操作部21基于旋转力F1在铅垂方向(Z1－Z2方向)上位移。具体而言，通过弹性收缩力FE来缓和旋转力F1的铅垂成分F1V。其结果是，使得激振力FR转换成平移力FH的效率提高，操作部21的Y1－Y2方向的振动高效地产生。从使支承部25适当实现上述功能的观点出发，支承部25的弹性系数高是优选的。因此，支承部25无需是弹性系数低的所谓的弹簧，可以由棒状的钢材等形成也可以由线材构成。
在具备这样的缓冲部的情况下，即使振动产生部40至少能够朝向从将上述托架50的一端侧与另一端侧连结的线(在图4(b)中用点划线表示)上远离的方向产生振动，也能够通过在缓冲部中吸收由振动产生部40产生的振动成分中的沿着上述线上的方向的振动成分，由此，能够适当地控制操作部21的振动方向。
如上说明，本发明的一个实施方式中的带振动机构的输入装置10具有振动产生部40与操作部21分离并通过托架50进行连接的结构。通过具有该构成，可以有效应对当前的固定式输入装置所谋求的大画面化以及薄型化的要求。
虽然在上文中对本实施方式及其应用例进行了说明，但本发明并不仅限于这些例子。例如，本领域技术人员针对上述的实施方式进行适当的构成要素的追加、删除、设计变更，或者将各实施方式的特征进行适当组合，只要具备本发明的主旨均包含在本发明的范围之内。
例如，在上述的带振动机构的输入装置10中，托架50的一端侧(Z1－Z2方向上Z2侧)配置成当从X1－X2方向进行观察时与操作部21的重心21G相重合，但并不仅限于这样的配置。例如，托架50安装在操作部21上的方式既可以是托架50的一端侧(Z1－Z2方向上Z2侧)在从X1－X2方向进行观察时位于比操作部21的重心21G更上侧(Z1－Z2方向上Z2侧)，又可以是位于比操作部21的重心21G更下侧(Z1－Z2方向上Z1侧)。此外，虽然安装在带振动机构的输入装置10的振动产生部40中的振动产生装置41具有2个螺线管的结构，但并不限定于此。在具有其他结构的振动产生装置的具体实例中，可列举出具有在进行旋转的电动机的旋转轴上设置有在从旋转中心偏离后的位置具有重心的部件的振动产生装置，以及以音圈作为基本构造的振动产生装置。