1.本发明涉及一种多方向输入装置。
背景技术:2.在专利文献1中公开了一种多方向输入装置,该多方向输入装置具备:多个橡胶圆顶开关,其检知操作钮的多个滑动操作方向或向倾倒操作的各个移动操作;以及金属圆顶开关,其产生与橡胶圆顶开关不同的触感(咔哒感)。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1:国际公开第2019/198371号
技术实现要素:6.发明要解决的课题
7.但是,专利文献1所记载的多方向输入装置为了能够进一步对操作钮进行沿垂直方向的按下操作,除了产生与橡胶圆顶开关不同的触感(咔哒感)的金属圆顶开关之外,还需要追加设置按下操作的检测开关,因此难以实现多方向输入装置的小型化及低价格化。
8.用于解决课题的方案
9.一实施方式的多方向输入装置具备:操作钮,其能够进行沿水平方向的移动操作及沿垂直方向的按下操作;操作方向检测开关,其随着操作钮的移动操作而切换为接通状态;以及共用开关,其在进行了操作钮的移动操作及操作钮的按下操作中的任一操作的情况下均被按下,产生与操作方向检测开关不同的操作触感,并且切换为接通状态。
10.发明效果
11.根据一实施方式,能够削减用于产生操作触感的开关数,因此能够实现多方向输入装置的小型化及低价格化。
附图说明
12.图1是一实施方式的多方向输入装置的外观立体图。
13.图2是一实施方式的多方向输入装置(去除了壳体的状态)的外观立体图。
14.图3是一实施方式的多方向输入装置的分解立体图。
15.图4是一实施方式的多方向输入装置的xz平面的剖视图。
16.图5是从一实施方式的多方向输入装置所具备的钮的底面侧(z轴负侧)观察到的立体图。
17.图6是一实施方式的多方向输入装置所具备的底罩及设置于底罩的上表面侧的各种构成部件的立体图。
18.图7是从一实施方式的多方向输入装置所具备的倾斜板的底面侧(z轴负侧)观察到的立体图。
19.图8是示出一实施方式的多方向输入装置的电连接结构的图。
20.图9是示出一实施方式的控制装置所使用的操作内容的判定模式的一例的图。
21.图10是一实施方式的多方向输入装置(未被操作的状态)的xz平面的剖视图。
22.图11是一实施方式的多方向输入装置(被进行了按下操作的状态)的xz平面的剖视图。
23.图12是一实施方式的多方向输入装置(进行了滑动操作且仅橡胶圆顶开关137为接通状态)的xz平面的剖视图。
24.图13是一实施方式的多方向输入装置(进行了滑动操作且进而金属圆顶开关135也为接通状态)的xz平面的剖视图。
具体实施方式
25.以下,参照附图对一实施方式进行说明。
26.(多方向输入装置100的概要)
27.图1是一实施方式的多方向输入装置100的外观立体图。需要说明的是,在以下的说明中,为了方便起见,将垂直方向设为z轴方向,将水平方向设为x轴方向及y轴方向。其中,将x轴方向作为前后方向,将y轴方向作为左右方向。
28.图1所示的多方向输入装置100例如在汽车等车辆的车室内,设置在能够由车辆的驾驶员操作的位置(例如,中央控制台等)。如图1所示,多方向输入装置100具备:壳体110、以及从壳体110向上方(z轴正方向)突出设置的圆柱状的操作钮120。
29.操作钮120能够分别相对于第一滑动操作方向d1(x轴正方向)、第二滑动操作方向d2(x轴负方向)、第三滑动操作方向d3(y轴负方向)、以及第四滑动操作方向d4(y轴正方向)进行滑动操作(“沿水平方向的移动操作”的一例)。另外,操作钮120能够进行向按下操作方向d7(z轴负方向)的按下操作。并且,操作钮120能够分别向以旋转中心轴ax为中心的顺时针方向即第一旋转操作方向d5及逆时针方向即第二旋转操作方向d6进行旋转操作。
30.多方向输入装置100通过由驾驶员进行的操作钮120的滑动操作、按下操作或旋转操作,能够控制与该多方向输入装置100电连接的车载装置(例如导航装置、音响装置、空调装置等)。需要说明的是,多方向输入装置100不限于用于车辆,也可以用于车辆以外的设备(例如飞机、铁道车辆、游戏机、遥控器等)。
31.(多方向输入装置100的结构)
32.图2是一实施方式的多方向输入装置100(去除了壳体的状态)的外观立体图。图3是一实施方式的多方向输入装置100的分解立体图。图4是一实施方式的多方向输入装置100的xz平面的剖视图。图5是从一实施方式的多方向输入装置100所具备的操作钮120的底面侧(z轴负侧)观察到的立体图。图6是一实施方式的多方向输入装置100所具备的底罩130及设置于底罩130的上表面侧的各种构成部件的立体图。图7是从一实施方式的多方向输入装置100所具备的凸轮构件140的底面侧(z轴负侧)观察到的立体图。
33.如图3所示,一实施方式的多方向输入装置100从图中上方依次具备操作钮120、保持架150、凸轮构件140、壳体110及底罩130。
34.《壳体110》
35.壳体110是上侧及下侧分别开口的箱状的构件。壳体110的下侧的开口被底罩130
封闭。由此,在壳体110的内部空间110a中收容有设置于底罩130的上表面侧的各种构成部件(推杆138、橡胶圆顶开关137等)。例如,壳体110通过将abs树脂(abs:acrylonitrile butadiene styrene)、聚碳酸酯等树脂材料注塑成形而形成。在壳体110上形成有以旋转中心轴ax为中心的圆形的开口部110b和包围开口部110b的环状的区域110c。在区域110c的上表面载置有凸轮构件140的圆盘部142。此时,凸轮构件140的轴承部141贯穿开口部110b。凸轮构件140的轴承部141的外径小于开口部110b的内径。另外,凸轮构件140的圆盘部142的外径小于区域110c的外径。由此,凸轮构件140被设置成能够相对于开口部110b及区域110c在各移动操作方向(滑动操作方向)上水平移动。在区域110c中,以在同一圆周上等间隔地排列的方式形成有多个贯通孔110d。推杆138从下侧贯穿贯通孔110d。由此,贯通孔110d能够使推杆138的上端部138a从区域110c的上表面突出。在本实施方式中,与八根推杆138对应的八个贯通孔110d以在同一圆周上等间隔(即,45
°
间隔)地排列的方式形成。
36.《操作钮120》
37.操作钮120是由操作者进行滑动操作、按下操作及旋转操作的圆柱状的操作构件。如图3及图5所示,在操作钮120的底面120a的中央部以垂下的方式设置有圆筒状的轴部121。轴部121是贯穿配置于凸轮构件140所具备的轴承部141的筒内、且随着操作钮120的按下操作而在轴承部141的筒内沿上下方向(z轴方向)往复移动的部分。
38.如图5所示,在操作钮120中,在轴部121的筒内的中央(即,旋转中心轴ax上)设置有凸轮122。凸轮122是,“与操作钮的移动操作及按下操作一体移动的第一凸轮部”的一例。当进行操作钮120的滑动操作或按下操作时,通过向下方按压配置于该凸轮122的下侧的致动器136的半球状的上端部136a(参照图6),能够经由致动器136而按下设置于致动器136的下侧的金属圆顶开关135。
39.如图5所示,凸轮122形成为向上方凹陷的凹状。凸轮122具有中心部122x和与操作钮120的四个滑动操作方向d1~d4分别对应的四个第一凸轮面123。第一凸轮面123是“随着操作钮的移动操作而将第一按下构件按下的第一凸轮面”的一例。中心部122x随着操作钮120的按下操作而按下致动器136的半球状的上端部136a。
40.四个第一凸轮面123分别从中心部122x向操作钮120的各移动操作方向(四个滑动操作方向)以下降坡度倾斜并延伸设置。四个第一凸轮面123分别随着操作钮120的滑动操作而按下致动器136的半球状的上端部136a。
41.四个第一凸轮面123为彼此相同的形状,即,在从下方仰视时均具有相对于旋转中心轴ax成90
°
角度的扇形状。在图5所示的例子中,四个第一凸轮面123均为弯曲面,由此,根据操作钮120的滑动量,致动器136的按下量非线性地增加。
42.需要说明的是,操作钮120具有能够进行旋转操作的旋转操作机构。即,操作钮120的轴部121不是相对于壳体110旋转的构件,该操作钮120构成为能够由比轴部121靠上的大致圆柱状构件单体进行旋转操作。因此,在对操作钮120进行了旋转操作的情况下,设置于轴部121的凸轮122也不会相对于壳体110旋转。需要说明的是,在对操作钮120进行了旋转操作的情况下,旋转操作检测信号经由线束(省略图示)向电路基板132输出。
43.《底罩130》
44.底罩130是覆盖壳体110的下侧的开口的平板状的构件。如图6详细所示,在底罩130的上表面重叠设置有平板状的电路基板132。另外,在电路基板132的上表面重叠设置有
使用弹性材料(例如橡胶、硅等)而形成的平板状的橡胶垫134。
45.在橡胶垫134上形成有以旋转中心轴ax为中心的圆形的开口部134a。电路基板132的一部分从开口部134a露出,在该电路基板132的一部分的旋转中心轴ax上的位置设置有金属圆顶开关135。金属圆顶开关135是具备能够呈现咔哒操作感的金属圆顶的按压开关。
46.致动器136以能够在上下方向(z轴方向)上移动的方式设置于金属圆顶开关135的上方。致动器136是“第一按下构件”的一例,是沿上下方向(z轴方向)延伸的圆柱状的构件。致动器136的上端部136a为半球状。致动器136的下端部136b为圆盘状。在进行了操作钮120的操作(滑动操作及按下操作)时,致动器136被设置于操作钮120的凸轮122(参照图5)按下。由此,在进行操作钮120的操作(滑动操作及按下操作)时,致动器136能够按下设置于下侧的金属圆顶开关135,从而将该金属圆顶开关135切换为接通状态。需要说明的是,金属圆顶开关135是“共用开关”的一例。即,在进行了操作钮120沿水平方向的移动操作及操作钮120沿垂直方向的按下操作中的任一操作的情况下,金属圆顶开关135都会由致动器136按下,从而产生与橡胶圆顶开关137不同的操作触感,并且切换为接通状态。
47.另外,在橡胶垫134上,在包围开口部134a的环状的区域134b中,多个橡胶圆顶开关137排列配置在以旋转中心轴ax为中心的同一圆周上。多个橡胶圆顶开关137分别是“操作方向检测开关”的一例。在多个橡胶圆顶开关137的各自的上方,以能够沿上下方向(z轴方向)移动的方式设置有大致圆柱状的推杆138。推杆138是“第二按下构件”的一例,是沿上下方向(z轴方向)延伸的圆棒状的构件。推杆138的上端部138a为半球状。推杆138的下端部138b为圆盘状。
48.在进行了操作钮120的操作(滑动操作)时,多个推杆138分别被凸轮构件140按下。由此,在进行了操作钮120的操作(滑动操作)时,多个推杆138分别能够按下设置于下侧的橡胶圆顶开关137,从而将该橡胶圆顶开关137切换为接通状态。橡胶圆顶开关137具有向上方突出的凸状,通过被推杆138按下而弹性变形,能够使该橡胶圆顶开关137所具备的可动接点(省略图示)与在电路基板132的上表面设置于该橡胶圆顶开关137的正下方的两个固定接点(省略图示)接触,从而将该两个固定接点切换为相互导通的状态(即,接通状态)。需要说明的是,在图6所示的例子中,在区域134b中以等间隔(即,45
°
间隔)排列配置有八个橡胶圆顶开关137。与此相对应地,在图6所示的例子中,八根推杆138以等间隔(即,45
°
间隔)排列配置在以旋转中心轴ax为中心的同一圆周上。
49.《凸轮构件140》
50.凸轮构件140是“第二凸轮部”的一例。凸轮构件140设置成相对于壳体110能够与操作钮120一起沿水平方向移动。另外,凸轮构件140将操作钮120支承为能够在上下方向上移动。凸轮构件140具有轴承部141及圆盘部142。圆盘部142载置于在壳体110的开口部110b的周围形成的环状的区域110c。此时,轴承部141贯穿于开口部110b。由此,凸轮构件140被设置成能够相对于开口部110b及区域110c在各滑动操作方向上水平移动。
51.如图7所示,在凸轮构件140的圆盘部142的底面侧,设置有在从下方仰视时以旋转中心轴ax为中心的环状的第二凸轮面143。第二凸轮面143是“与操作钮沿水平方向的移动一体地移动的第二凸轮面”的一例。第二凸轮面143成为以距旋转中心轴ax的半径随着朝向上方逐渐变大的方式倾斜的倾斜面。如图7所示,在第二凸轮面143的下侧,多个(在本实施方式中为八根)推杆138等间隔(即,45
°
间隔)地排列配置在以旋转中心轴ax为中心的同一
圆周上。多个(在本实施方式中为八根)推杆138各自的半球状的上端部138a与第二凸轮面143抵接。由此,在进行了操作钮120的滑动操作时,凸轮构件140与操作钮120一起向滑动操作方向移动,由此能够借助第二凸轮面143向下方按下设置于该滑动操作方向的推杆138。
52.《保持架150》
53.保持架150是具有以旋转中心轴ax为中心的圆形的开口部150a的大致环状的构件。保持架150螺纹紧固固定于壳体110。保持架150在凸轮构件140配置于壳体110的开口部110b的状态下,与凸轮构件140的上表面可滑动地抵接。由此,保持架150将凸轮构件140保持为能够在开口部110b内进行滑动操作。需要说明的是,操作钮120的轴部121和凸轮构件140的轴承部141贯穿保持架150的开口部150a。
54.(多方向输入装置100的电连接结构)
55.图8是示出一实施方式的多方向输入装置100的电连接结构的图。如图8所示,多方向输入装置100具备控制装置160。控制装置160分别与对应于操作钮120的四个滑动操作方向d1~d4的四个橡胶圆顶开关137和一个金属圆顶开关135电连接。控制装置160能够检测多个开关137、135各自的状态(接通状态及断开状态)。并且,控制装置160能够根据多个开关137、135的状态的检测结果来判定操作者对操作钮120的操作内容,并执行与该判定结果对应的规定的处理。
56.需要说明的是,一实施方式的多方向输入装置100具备与操作钮120的八个滑动操作方向对应的八个橡胶圆顶开关137。但是,一实施方式的多方向输入装置100构成为操作钮120的凸轮122具有与四个滑动操作方向对应的四个凸轮面123,因此能够检知操作钮120的四个滑动操作方向的各滑动操作。因此,一实施方式的多方向输入装置100将操作钮120的凸轮122构成为具有与八个滑动操作方向对应的八个凸轮面123,由此能够检知操作钮120的八个滑动操作方向的各滑动操作。
57.(操作内容的判定模式的一例)
58.图9是示出一实施方式的控制装置160所使用的操作内容的判定模式的一例的图。
59.如图9所示,在检测到橡胶圆顶开关137的开关接通之后检测到金属圆顶开关135的开关接通的情况下,控制装置160忽略金属圆顶开关135的开关接通,判定为进行了操作钮120的滑动操作。然后,控制装置160执行与操作钮120的滑动操作对应的规定的处理。在该情况下,如果在检测到金属圆顶开关135的开关接通之后执行与滑动操作对应的规定的处理,则操作者能够通过金属圆顶开关135产生的声音、咔哒操作感来知晓可靠地进行了滑动操作。
60.另外,在检测到金属圆顶开关135的开关接通之后经过规定时间(例如0.5秒)的期间检测到橡胶圆顶开关137的开关接通的情况下,控制装置160忽略金属圆顶开关135的开关接通,判定为进行了操作钮120的滑动操作。然后,控制装置160执行与操作钮120的滑动操作对应的规定的处理。这是假设操作者在将体重施加到操作钮120的状态下进行滑动操作的情况,由于最初的金属圆顶开关135的开关接通不是操作者有意进行按压操作的开关接通,因而忽略。
61.另外,在检测到金属圆顶开关135的开关接通之后未检测到橡胶圆顶开关137的开关接通而经过了规定时间(例如0.5秒)的情况下,控制装置160判定为进行了操作钮120的按下操作。然后,控制装置160执行与操作钮120的按下操作对应的规定的处理。
62.(按下操作时的多方向输入装置100的动作)
63.接着,参照图10及图11,对操作钮120的按下操作时的多方向输入装置100的动作进行说明。图10是一实施方式的多方向输入装置100(未进行操作的状态)的xz平面的剖视图。图11是一实施方式的多方向输入装置100(进行了按下操作的状态)的xz平面的剖视图。
64.多方向输入装置100具有使用图1~图9说明的结构,由此,在由操作者进行了将操作钮120向下方(z轴负方向)按下的按下操作的情况下,如以下说明那样进行动作。
65.首先,如图11所示,操作钮120的轴部121在凸轮构件140的轴承部141的筒内向下方(z轴负方向)移动,设置于操作钮120的轴部121的筒内的中央(即,旋转中心轴ax上)的凸轮122在其中心部122x将致动器136的上端部136a向下方按下。
66.致动器136通过其圆盘状的下端部136b的底面按下设置于致动器136的下侧的金属圆顶开关135,将该金属圆顶开关135切换为接通状态。此时,由金属圆顶开关135产生的声音、咔哒操作感经由致动器136及操作钮120向操作者的手传递。
67.然后,与金属圆顶开关135电连接的控制装置160(参照图8)检知金属圆顶开关135切换为接通状态,判定为进行了操作钮120的按下操作,执行与操作钮120的按下操作对应的规定的处理(例如,相对于控制对象的车载装置输出表示进行了操作钮120的按下操作的信号)。
68.当由操作者进行的操作钮120的按下操作被解除时,金属圆顶开关135切换为断开状态,通过此时产生的金属圆顶开关135的恢复力,操作钮120被向上方推起,从而操作钮120恢复到图10所示的规定的初始位置。
69.需要说明的是,在进行了操作钮120的按下操作的情况下,操作钮120的轴部121独立于凸轮构件140而向下方移动。因此,在进行了操作钮120的按下操作的情况下,凸轮构件140不会向下方移动,多个橡胶圆顶开关137不会被按下。
70.(滑动操作时的多方向输入装置100的动作)
71.接着,参照图10、图12及图13,对操作钮120的滑动操作时的多方向输入装置100的动作进行说明。图12是一实施方式的多方向输入装置100(进行了滑动操作且仅橡胶圆顶开关137为接通状态)的xz平面的剖视图。图13是一实施方式的多方向输入装置100(进行了滑动操作且进而金属圆顶开关135也为接通状态)的xz平面的剖视图。
72.多方向输入装置100具有使用图1~图9说明的结构,由此,在由操作者进行了操作钮120向四个滑动操作方向d1~d4中的任一方向的滑动动作的情况下,如以下说明那样进行动作。
73.需要说明的是,以下,作为一例,对进行了向第一滑动操作方向d2(x轴负方向)的滑动操作的情况下的多方向输入装置100的动作进行说明,但多方向输入装置100在进行了向其他滑动操作方向d1、d3、d4的滑动操作的情况下也同样地动作。
74.首先,如图12所示,凸轮构件140与操作钮120的轴部121一起向第一滑动操作方向d2(x轴负方向)移动,设置于凸轮构件140的圆盘部142的底面侧的第二凸轮面143将x轴负侧的推杆138的上端部138a向下方按下。
75.x轴负侧的推杆138通过其圆盘状的下端部138b的底面按下设置于x轴负侧的推杆138的下侧的橡胶圆顶开关137,将该橡胶圆顶开关137切换为接通状态。
76.然后,与橡胶圆顶开关137电连接的控制装置160(参照图8)检知橡胶圆顶开关137
切换为接通状态。另外,同时,如图12所示,当凸轮构件140与操作钮120的轴部121一起向第一滑动操作方向d2(x轴负方向)移动时,设置于操作钮120的轴部121的筒内的中央(即,旋转中心轴ax上)的凸轮122在其x轴正侧的第一凸轮面123处将致动器136的上端部136a向下方按下。致动器136通过其圆盘状的下端部136b的底面按下设置于致动器136的下侧的金属圆顶开关135,但由于第一凸轮面123的形状设定为即使在橡胶圆顶开关137切换为接通状态的时间点,致动器136的移动量也为用于将该金属圆顶开关135切换为接通状态的行程以下,因此金属圆顶开关135不会切换为接通状态。
77.然后,如图13所示,在橡胶圆顶开关137为接通状态的情况下使凸轮构件140与操作钮120的轴部121一起向第一滑动操作方向d2(x轴负方向)进一步移动时,设置于操作钮120的轴部121的筒内的中央(即,旋转中心轴ax上)的凸轮122在其x轴正侧的第一凸轮面123处将致动器136的上端部136a进一步向下方按下。
78.致动器136通过其圆盘状的下端部136b的底面按下设置于致动器136的下侧的金属圆顶开关135,从而将该金属圆顶开关135切换为接通状态。此时,由金属圆顶开关135产生的声音、咔哒操作感经由致动器136及操作钮120传递到操作者的手。
79.然后,与金属圆顶开关135电连接的控制装置160(参照图8)检知金属圆顶开关135切换到接通状态。控制装置160基于对橡胶圆顶开关137切换到接通状态的检知和对金属圆顶开关135切换到接通状态的检知而判定进行了操作钮120向第一滑动操作方向d2(x轴负方向)的滑动操作,并执行与操作钮120向第一滑动操作方向d2(x轴负方向)的滑动操作对应的规定的处理(例如,对控制对象的车载装置输出表示进行了操作钮120向第一滑动操作方向d2的滑动操作的信号)。
80.当由操作者进行的操作钮120的滑动操作被解除时,橡胶圆顶开关137及金属圆顶开关135切换为断开状态,通过此时产生的橡胶圆顶开关137及金属圆顶开关135的恢复力,操作钮120被向上方推起,操作钮120恢复到图10所示的规定的初始位置。
81.这样,一实施方式的多方向输入装置100在进行操作钮120的滑动操作时,首先,橡胶圆顶开关137而由推杆138按下并成为接通状态,然后,金属圆顶开关135由致动器136按下并成为接通状态。由此,一实施方式的多方向输入装置100即使在进行了操作钮120的滑动操作的情况下,也能够通过金属圆顶开关135向操作者呈现声音、咔哒操作感。需要说明的是,对于橡胶圆顶开关137及金属圆顶开关135的按下时机以及向接通状态转移的时机的差异,可以考虑橡胶圆顶开关137及金属圆顶开关135的行程量而通过设定凸轮面123、143的倾斜角度等而产生。
82.如上所说明的那样,一实施方式的多方向输入装置100具备:操作钮120,其能够进行沿水平方向的滑动操作及沿垂直方向的按下操作;橡胶圆顶开关137,其随着操作钮120的滑动操作而切换为接通状态;以及金属圆顶开关135,其在进行了操作钮120的滑动操作及操作钮120的按下操作中的任一操作的情况下均被按下,从而产生与橡胶圆顶开关137不同的操作触感,并且切换为接通状态。
83.由此,一实施方式的多方向输入装置100能够通过一个金属圆顶开关135使操作钮120的滑动操作及按下操作这两者产生声音、咔哒操作感。因此,根据一实施方式的多方向输入装置100,能够削减用于产生操作触感的开关数,因此能够实现多方向输入装置100的小型化及低价格化。
84.以上,对本发明的一实施方式进行了详细说明,但本发明并不限定于这些实施方式,能够在技术方案所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形或变更。
85.例如,一实施方式的多方向输入装置100将操作钮120沿水平方向的移动操作设为滑动操作,但也可以在操作钮120的旋转中心轴ax上设置倾倒支点而进行倾倒操作。
86.本国际申请基于在2020年4月23日申请的日本专利申请第2020-076668号主张优先权,将该申请的全部内容援引于本国际申请中。
87.附图标记说明:
88.100多方向输入装置
89.110壳体
90.110a内部空间
91.110b开口部
92.110c区域
93.110d贯通孔
94.120操作钮
95.120a底面
96.121轴部
97.122凸轮(第一凸轮部)
98.123第一凸轮面
99.130底罩
100.132电路基板
101.134橡胶垫
102.134a开口部
103.134b区域
104.135金属圆顶开关
105.136致动器(第一按下构件)
106.136a上端部
107.136b下端部
108.137橡胶圆顶开关(操作方向检测开关)
109.138推杆(第二按下构件)
110.138a上端部
111.138b下端部
112.140凸轮构件(第二凸轮部)
113.141轴承部
114.142圆盘部
115.143第二凸轮面
116.150保持架
117.ax旋转中心轴。