回転操作装置

本発明は、回転操作部を回転操作することで、所定の機器に情報を入力する回転操作装置に関するものである。

従来の回転操作装置として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1の回転操作装置は、車両用のヒータコントロール装置に適用されており、絶縁基板に筒状のホルダが固定され、ホルダの外周部に筒状のロータが設けられ、更に、ロータの外周部にロータリーノブが設けられている。ロータリーノブは、ロータに固定されており、ロータリーノブおよびロータは、ホルダに対して回転可能となって、回転操作部を形成している。

絶縁基板においてホルダの筒内に対応する領域には、円周方向に並ぶ複数(10個)の固定電極が設けられている。また、ロータの絶縁基板に対向する側の端部には、フランジ部が形成されており、このフランジ部において固定電極と対向する部位には、円周方向に並ぶ複数(4つ)の可動電極が設けられている。そして、ロータおよびロータリーノブの表面にはメッキが施されており、操作者の指がロータリーノブに触れると、メッキを介して指と可動電極とが電気的に接続された状態となる。

操作者が、回転操作部を回転させると、可動電極が複数の固定電極を通過していく。このとき、可動電極と一番近い固定電極が電気的に接続された状態となり、検知回路によって複数の固定電極の電気的接続状態が検知されるようになっている。そして、制御部は、上記の検知結果から、回転操作部の回転量および回転方向(時計回りか反時計回りか)を判断し、車室内の温度の制御を行う制御機構を作動させて、設定温度を変更するようになっている。

特許第4652186号公報

しかしながら、上記特許文献1の回転入力装置においては、回転操作部の回転量および回転方向を把握するために、絶縁基板に固定電極を設け、更に、回転操作部に可動電極を設けるようにしており、多くの電極を必要としている。そして、回転操作部には、可動電極を設けるためのスペースを必要としている。また、回転操作部に可動電極を設けていることから、回転操作部(ロータおよびロータリーノブ)の表面にメッキを施し、操作者の指と可動電極とが電気的に接続されるようにしており、総じてコストの高いものとなっている。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、回転操作部側への可動電極の設定を不要として、回転操作部の回転量および回転方向を検知可能とする回転操作装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

第1の発明では、円筒状を成し、操作者によって円筒状の軸線に対して回転可能となる回転操作部(110)と、 回転操作部(110)における軸線方向の端部面(113A)あるいは周面(113B)に形成されて、回転操作部(110)の周方向に凹凸を有する凹凸部(114)と、 導電材から形成されており、凹凸部(114)に向けて突出する突出部(121a)、および突出部(121a)を弾性によって凹凸部(114)に付勢する弾性部(121b)を有し、回転操作部(110)の回転時に凹凸部(114)によって凹凸の方向に移動される導電部(120)と、 導電部(120)と対向配置されて、導電部(120)の移動に応じて静電容量の変化をもたらす電極部(140)と、 静電容量の変化を検出する検出部(150)とを備え、 凹凸部(114)、導電部(120)、および電極部(140)の組み合わせが3組以上設けられており、それぞれの導電部(121、122、123)は、それぞれの凹凸部(114a、114b、114c)によって順番に異なるタイミングで、且つそのタイミングが等間隔で、凹凸の方向に移動されるようになっており、 検出部(150)は、それぞれの電極部(141、142、143)による静電容量の変化の組み合わせパターンから、回転操作部(110)の回転方向および回転量を検出することを特徴としている。

この発明によれば、凹凸部(114)、導電部(120)、および電極部(140)の組み合わせが3組以上設けられており、それぞれの導電部(121、122、123)は、それぞれの凹凸部(114a、114b、114c)によって異なるタイミングで、凹凸の方向に移動されるようになっている。そして、回転操作部(110)が回転操作されるときに、各凹凸部(114a、114b、114c)に対する各導電部(121、122、123)の移動に伴い、各電極部(141、142、143)によって発生する静電容量が変化する。そして、検出部(150)は、各電極部(141、142、143)における静電容量の変化の組み合わせパターンから、回転操作部(110)の回転方向および回転量を検出することができる。

ここでは、各電極部(141、142、143)は各導電部(121、122、123)と対向配置されている。よって、回転操作部(110)側に電極部(140)を設けることなく、回転操作部(110)の回転方向および回転量を検出することが可能である。

第2の発明では、円筒状を成し、操作者によって円筒状の軸線に対して回転可能となる回転操作部(110)と、 回転操作部(110)における軸線方向の端部面(113A)あるいは周面(113B)に形成されて、回転操作部(110)の周方向に凹凸を有する凹凸部(114)と、 導電材から形成されており、凹凸部(114)に向けて突出する突出部(121a)、および突出部(121a)を弾性によって凹凸部(114)に付勢する弾性部(121b)を有し、回転操作部(110)の回転時に凹凸部(114)によって凹凸の方向に移動される導電部(120)と、 導電部(120)と対向配置されて、導電部(120)の移動に応じて静電容量の変化をもたらす電極部(140)と、 静電容量の変化を検出する検出部(150)とを備え、 導電部(120)、および電極部(140)の組み合わせが複数設けられており、導電部(121、122)および電極部(141、142)の各組は、凹凸部(114)において凹凸の位相の異なる位置に配置されており、 検出部(150)は、複数の電極部(141、142)による静電容量の変化の組み合わせパターンから、回転操作部(110)の回転方向および回転量を検出することを特徴としている。

この発明によれば、導電部(120)、および電極部(140)の組み合わせが複数設けられており、導電部(120)および電極部(140)の各組は、凹凸部(114)において凹凸の位相の異なる位置に配置されている。そして、回転操作部(110)が回転操作されるときに、凹凸部(114)に対する各導電部(121、121)の移動に伴い、各電極部(141、142)によって発生する静電容量が変化する。そして、検出部(150)は、各電極部(140)における静電容量の変化の組み合わせパターンから、回転操作部(110)の回転方向および回転量を検出することができる。

ここでは、各電極部(140)は各導電部(120)と対向配置されている。よって、回転操作部(110)側に電極部(140)を設けることなく、回転操作部(110)の回転方向および回転量を検出することが可能である。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第1実施形態における回転操作装置を示す(a)は断面図、(b)は下面図である。

第1実施形態における電極部における信号波形を示すグラフである。

第1実施形態における回転方向を検出するためのロジックを示す表である。

第2実施形態における回転操作装置を示す(a)は断面図、(b)は下面図である。

第3実施形態における回転操作装置を示す(a)は断面図、(b)は下面図である。

第3実施形態における回転操作部の外観を示す斜視図である。

第3実施形態における回転位置と突出量との関係を示すグラフである。

第3実施形態における電極部および導電部の距離と、静電容量との関係を示すグラフである。

第4実施形態における回転操作装置を示す(a)は断面図、(b)は下面図である。

第4実施形態における回転操作部の外観を示す斜視図である。

第4実施形態における回転位置と突出量との関係を示すグラフである。

第4実施形態における電極部および導電部との重なり面積と、静電容量との関係を示すグラフである。

第5実施形態における回転操作装置を示す(a)は断面図、(b)は下面図である。

第5実施形態における回転操作部の外観を示す斜視図である。

第5実施形態における回転位置と、電極部および導電部の距離との関係を示すグラフである。

第5実施形態における(a)は距離と静電容量との関係を示すグラフ、(b)は2値化した波形を示すグラフである。

第5実施形態における(a)は距離と静電容量との関係を示すグラフ、(b)は2値化した波形を示すグラフである。

第6実施形態における回転操作装置を示す(a)は断面図、(b)は下面図である。

第6実施形態における回転操作部の外観を示す斜視図である。

第6実施形態における回転位置と半径との関係を示すグラフである。

第6実施形態における2値化した波形と、静電容量とを示すグラフである。

第6実施形態における2値化した波形と、静電容量とを示すグラフである。

第7実施形態における回転操作装置を示す(a)は断面図、(b)は下面図である。

図23におけるXXIV方向からの矢視図である。

第7実施形態における電極部における信号波形を示すグラフである。

第7実施形態における回転方向を検出するためのロジックを示す表である。

第7実施形態における回転角度に対する回転時トルクを示すグラフである。

第8実施形態における回転操作装置を示す(a)は断面図、(b)は下面図である。

第8実施形態における電極部における信号波形を示すグラフである。

第8実施形態における回転角度に対する回転時トルクを示すグラフである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

(第1実施形態) 第1実施形態の回転操作装置100Aについて図1〜図3を用いて説明する。本実施形態の回転操作装置100Aは、所定の機器に対する作動条件を入力するものであり、例えば、所定の機器として車両用の空調装置における吹出し空気温度(以下、設定温度)を入力設定するものとなっている。車両の乗員(本発明の操作者)は、自身の好みに応じた車室内温度となるように、回転操作装置100Aを回転操作することで、設定温度を所定の温度範囲(例えば18℃〜32℃)の中で任意の値に設定できるようになっている。

図1に示すように、回転操作装置100Aは、回転操作部110、導電部120、基板130、電極部140、および検出部150等を備えている。検出部150は、例えば信号線等によって空調装置の制御部に接続されている。回転操作装置100Aは、例えば、車両のインストルメントパネルの中央位置前面等、乗員の操作し易い位置に配置されている。

回転操作部110は、円筒状を成して、軸線に対して回転可能となるように、図示しない支持部材(例えばベースホルダ)に支持されている。回転操作部110は、時計回り、あるいは反時計回りに対して、1回転のみの回転に限定されることなく、それぞれの方向に何回も回転可能となっている。回転操作部110は、軸線方向の両端部側に開口部112a、112bが形成された本体部111と、本体部111の軸線方向の一端側で軸線方向に対して交差(ここでは直交)する方向に円形状を成して拡がるフランジ部113とを有している。

尚、本体部111の内部空間には、図示しないプッシュノブが装着できるようになっている。プッシュノブは、乗員が押下操作することで所定の作動条件(例えば、空調装置のオンオフ条件)を入力可能とする入力部である。

フランジ部113の本体部111とは反対側となる面は、平坦なリング状を成す端部面113Aとなっている。端部面113Aは、半径方向の外側から軸線の中心側に向けて、リング状の第1領域113a、第2領域113b、および第3領域113cを有している。そして、端部面113Aには、3つの凹凸部114が形成されている。

3つの凹凸部114は、第1領域113aに形成される第1凹凸部114a、第2領域113bに形成される第2凹凸部114b、および第3領域113cに形成される第3凹凸部114cとなっている。

第1凹凸部114aは、第1領域113aにおいて、本体部111側にへこむ複数の凹部1141が形成されることで、本来の平坦な面(端部面113A)が凹部1141に対する凸部(113A)となって、第1領域113aの周方向に凹凸が繰り返されものとして形成されている。凹部1141は、例えば、第1領域113aを半径方向によぎる溝部として形成されている。凹部1141は、この他にも、円形状のくぼみ等として形成することもできる。複数の凹部1141は本実施形態では、例えば4つ設けられており、凹部1141の配置間隔は、周方向に等間隔となっている。つまり、凹部1141は、第1領域113aにおいて、周方向に90度おきに配置されている。

第2凹凸部114b、および第3凹凸部114cも、上記第1凹凸部114aと同様に形成されている。ここで、第2凹凸部114bの凹凸の位置、および第3凹凸部114cの凹凸の位置は、第1凹凸部114aの凹凸の位置に対して、それぞれ周方向に異なる位置(ずれた位置)に配置されるようになっている。

具体的には、第2凹凸部114bの凹部1141は、第1凹凸部114aの凹部1141に対して、周方向の一方側に所定角度ずれた位置に配置されている。所定角度は、ここでは第1凹凸部114aにおける凹部1141の間を3等分した角度、即ち30度としている。更に、第3凹凸部114cの凹部1141は、第2凹凸部114bの凹部1141に対して、周方向の一方側に所定角度(30度)ずれた位置に配置されている。つまり、端部面113Aの全体で見たときに、各凹凸部114a〜114cにおける各凹部1141は、周方向の一方側に向けて、30度おきに順番となって、且つその順番の組が繰り返し並ぶように配置されている。よって、端部面113Aにおいては、周方向に1周する間に、12個の凹部1141が等間隔に出現する形となっている。

導電部120は、導電材から成る部材であり、3つの導電部、即ち第1導電部121、第2導電部122、第3導電部123と、対となる固定部124とを有している。導電材としては、例えば、りん青銅等の金属材が使用されている。各導電部121、122、123は、それぞれ同様の構造を成している。

即ち、各導電部121、122、123は、細長い板部材を基に形成されている。板部材の長手方向の中央部には、逆U字状に折り曲げられた部位が形成されており、この部位が突出部121aとなっている。突出部121aの突出する先端部は、円形状になっている。そして、逆U字状の両端部から本来の板部が両腕のように延びており、この部位が弾性部121bとなっている。弾性部121bは、いわゆる板バネを形成する部位となっている。

各導電部121、122、123は、各弾性部121bの長辺同士が隣り合うように、且つ、各導電部121、122、123の順になるように並べられている。更に、各弾性部121bの長手方向の両端部が固定部124によって固定されている。つまり、各導電部121、122、123は、固定部124によって一体化されることで、導電部120を形成している。

導電部120の両固定部124は、図示しない固定用部材に支持されている。このとき、各導電部121、122、123の各突出部121aの先端部が、各凹凸部114a、114b、114c側に向くように、且つ、各弾性部121bの長手方向がリング状の各領域113a、113b、113cの接線方向を向くように配置されている。第1導電部121の突出部121aは、第1凹凸部114aと対応している。第2導電部122の突出部121aは、第2凹凸部114bと対応している。第3導電部123の突出部121aは、第3凹凸部114cと対応している。

そして、各導電部121、122、123の各突出部121aは、各弾性部121bの弾性によって各凹凸部114a、114b、114c側に接触するように付勢されている。よって、各突出部121aは、回転操作部110が回転操作されると、各凹凸部114a、114b、114cの凹部1141、あるいは凸部(113A)に沿って、各弾性部121bと共に、回転操作部110の軸線方向に移動するようになっている。つまり、各、突出部121aは、凹部1141に入り込むと、本体部111側に移動し、逆に、凸部(113A)に接触しているときは、本体部111とは反対側に移動するようになっている。

ここで、各導電部121、122、123は、各凹凸部114a、114b、114cと対応していることから、各導電部121、122、123の順に回転操作部110の中心側に位置するように配置されている。各導電部121、122、123の弾性部121bにおけるバネ定数は、第1導電部121、第2導電部122、第3導電部123の順に大きくなるように設定されている。バネ定数を順に大きくすると、突出部121aを各凹凸部114a、114b、114c側に付勢する付勢力が順に大きくなる。

バネ定数を調整するにあたっては、弾性部121bの板厚寸法、幅寸法、弾性部として機能する実質的な長さ寸法等を調整することで対応可能である。

基板130は、表面に形成されるプリント配線部を介して、後述する電極部140を実装させるための樹脂製の板状部材(プリント基板)となっている。基板130は、回転操作部110のフランジ部113側で、且つ、導電部120と対向するように配置されている。

電極部140は、3つの電極部、即ち第1電極部141、第2電極部142、第3電極部143を有している。各電極部141、142、143は、基板130の導電部120側の面に実装されている。各電極部141、142、143は、基板130に固定される固定電極部である。第1電極部141は、第1導電部121の突出部121aの位置に対応するように配置されている。第2電極部142は、第2導電部122の突出部121aの位置に対応するように配置されている。第3電極部143は、第3導電部123の突出部121aの位置に対応するように配置されている。

各電極部141、142、143は、対向する導電部120(突出部121a)との間でコンデンサを形成し、各凹凸部114a、114b、114cによって、突出部121aが移動する際に変化する両者間の距離dxに応じて、静電容量の変化をもたらすようになっている。電極部140は、ここでは、静電容量式のセンサとして使用されている。各電極部141、142、143によって得られる静電容量は、距離dxに反比例する。

具体的には、第1電極部141においては、突出部121aが凹部1141に入り込むと、突出部121aと第1電極部141との距離dxが大きくなって、静電容量値が小さくなる。逆に、突出部121aが凸部(113A)に接触している状態であると、突出部121aと第1電極部141との距離dxが小さくなって、静電容量値が大きくなる。第2電極部142、第3電極部143においても同様である。各電極部141、142、143は、静電容量の信号を後述する検出部150に出力するようになっている。

上記のように、第1凹凸部114a、第1導電部121、および第1電極部141は、1つの組(組み合わせ)を構成している。同様に、第2凹凸部114b、第2導電部122、および第2電極部142は、2つめの組を構成している。更に、第3凹凸部114c、第3導電部123、および第3電極部143は、3つめの組を構成している。

検出部150は、各電極部141、142、143から出力された静電容量の信号から、静電容量の変化を検出するようになっている。ここでは、検出部150は、予め定めた所定の閾値を基に、得られた静電容量の値を、Hi信号あるいはLo信号のいずれかであるとして判定し、各電極部141、142、143からの静電容量の信号を、図2に示すような信号波形として捉えるようになっている。Lo信号は、突出部121aが凹部1141に入り込んだときの信号と見ることができる。また、Hi信号は、突出部121aが凸部(113A)に接触しているときの信号と見ることができる。尚、図2において、Aは第1電極部141の信号波形、Bは第2電極部142の信号波形、Cは第3電極部143の信号波形である。

次に、上記構成に基づく回転操作装置100Aの作動、および作用効果について説明する。

空調装置の設定温度を変更するために、乗員が回転操作部110をいずれかの方向に回転させると、各凹凸部114a、114b、114cにおける凹部1141が周方向へ移動する。これに伴い、各導電部121、122、123の突出部121aが凹部1141に入り込む、あるいは凸部(113A)に接触する形となる。

各導電部121、122、123の突出部121aが凹部1141に入りこむ挙動は、1つの組の突出部121aが1つの組の凹凸部の凹部1141に入り込み、更に回転が同方向に連続されると、次には、隣の組の突出部121aが隣の組の凹凸部の凹部1141に入り込み、これが連続していくものとなる。逆回転方向も同様である。つまり、各導電部121、122、123の突出部121aが各凹凸部114a、114、114cの凹部1141に入り込むタイミングは、異なるタイミングとなる。また、1つの組の突出部121aが1つの組の凹部1141に入り、次に、隣の組の突出部121aが隣の組の凹部1141に入り込むまでの回転量は、周方向における凹部1141の間隔に等しい。ここでは、その間隔は上記で説明したように30度である。

この突出部121aの挙動に応じて、各導電部121、122、123と、各電極部141、142、143との距離dxが変化し、検出部150は、図2で説明した信号波形A、B、Cを得ることになる。

そして、検出部150は、信号波形A、B、Cの変化の組み合わせパターンを用いて、図3に示す検出ロジックに基づき、回転操作部110の操作された回転方向と、回転量を検出する。検出ロジックは以下のようになっている。つまり、回転操作中における前回の信号波形A、B、Cと、今回の信号波形A、B、Cにおいて、Hi信号がAからBに、あるいはBからCに、あるいはCからAに変化する場合、+1の判定として、回転方向が時計回りであると判定する。逆に、前回の信号波形A、B、Cと、今回の信号波形A、B、Cにおいて、Hi信号がCからBに、あるいはBからAに、あるいはAからCに変化する場合、−1の判定として、回転方向が反時計回りであると判定する。

そして、検出部150は、乗員による回転操作が同一方向に続けられると、上記の判定を繰り返し、+1が得られた回数、あるいは−1が得られた回数をカウントすることで、時計回り、あるいは反時計回りの回転量を算出する。回転量は、+1(あるいは−1)の回数×凹部1141の間隔(30度)で算出される。

更に、検出部150は、図示しない空調装置の制御部に対して、上記で得られた回転方向、および回転量を出力する。これにより、制御部は、設定温度を変更する。例えば、回転操作部110が時計方向に回転されたときは、設定温度を上昇させ、逆に、回転操作部110が反時計方向に回転されたときは、設定温度を下降させる。また、制御部は、回転量に応じて、設定温度の上昇量、あるいは下降量を変更する。

尚、本実施形態では、回転操作部110の回転方向における絶対位置を把握するものではなく、現在の回転位置から、いずれの回転方向へ、どれだけの回転量が入力されているかという相対位置を把握するものとなっている。よって、回転操作が繰り返される中で、回転操作部110が時計方向、あるいは反時計方向にどれだけ回転されていても実質的な不都合はなく、例えば、回転操作部110を基準位置に戻すといった操作をする必要はない。

以上のように、本実施形態では、凹凸部114、導電部120、および電極部140の組み合わせが3組以上(ここでは3組)設けられている。そして、それぞれの導電部121、122、123は、それぞれの凹凸部114a、114b、114cによって順番に異なるタイミングで、且つそのタイミングが等間隔で凹凸の方向に移動されるようになっている。そして、回転操作部110が回転操作されるときに、各凹凸部114a、114b、114cに対する各導電部121、122、123の移動に伴い、各電極部141、142、143によって発生する静電容量が変化する。そして、検出部150は、各電極部141、142、143における静電容量の変化の組み合わせパターンから、回転操作部110の回転方向および回転量を検出可能としている。

ここでは、各電極部141、142、143は、各導電部120と対向配置される基板130に実装されている。よって、従来技術のように、回転操作部110側に電極部140を設けることなく、回転操作部110の回転方向および回転量を検出することが可能である。

また、本実施形態では、回転操作部110を回転させることで、突出部121aが各凹凸部114a、114b、114cの凹部1141に順に入り込む形となるので、適度なクリック感(節度感)を得ることが可能となる。つまり、本実施形態では、凹凸部114、突出部121a、および弾性部121bは、クリック感を発生させるクリック感発生機能(節度感発生機能)を兼ね備えるようにしている。よって、専用のクリック感発生機構を設ける必要がなく、部品点数を低減することが可能である。

また、凹凸部114は、端部面113Aに形成されており、3組以上の弾性部121bは、端部面113Aの径方向に並ぶように配置されている。そして、それぞれの弾性部121bの弾性による付勢力は、バネ定数を調整することで、回転操作部110の径方向内側に位置する弾性部121bほど、弾性による付勢力が大きくなるように設定されている。

これにより、各突出部121aに係る付勢力は、径方向寸法が小さいほど大きくなり、回転操作部110を回転させたときの、各突出部121aが凹部1141および凸部(113A)を出入りする際のトルク値(=径方向寸法×付勢力)を同等とすることができる。したがって、回転操作時のクリック感を均等にすることができる。

また、3組以上の導電部121、122、123は、固定部124によって一体的に形成されるようにしているので、組付け性を向上させることができる。

(第2実施形態) 第2実施形態の回転操作装置100Bを図4に示す。第2実施形態の回転操作装置100Bは、回転操作部110の周面113Bに、凹凸部114としての第1凹凸部114a、第2凹凸部114b、第3凹凸部114cを設けて、各凹凸部114a、114b、114cに各導電部121、122、123を配置したものとしている。

周面113Bは、フランジ部113の周面として形成されている。周面113Bは、フランジ部113の軸線方向の基板130側から本体部111側に向けて、第1領域113a、第2領域113b、および第3領域113cを有している。そして、周面113Bには、3つの凹凸部114が形成されている。

3つの凹凸部114は、第1領域113aに形成される第1凹凸部114a、第2領域113bに形成される第2凹凸部114b、および第3領域113cに形成される第3凹凸部114cとなっている。

第1凹凸部114aは、第1領域113aにおいて、周面113Bから本体部111の軸線側にへこむ複数の凹部1141が形成されることで、本来の周面113Bが凹部1141に対する凸部(113B)となって、第1領域113aの周方向に凹凸が繰り返されものとして形成されている。凹部1141は、例えば、第1領域113aを軸線方向によぎる溝部として形成されている。凹部1141は、この他にも、円形状のくぼみ等として形成することもできる。複数の凹部1141は本実施形態では、例えば4つ設けられており、凹部1141の配置間隔は、周方向に等間隔となっている。つまり、凹部1141は、第1領域113aにおいて、周方向に90度おきに配置されている。

第2凹凸部114b、および第3凹凸部114cも、上記第1凹凸部114aと同様に形成されている。ここで、第2凹凸部114bの凹凸の位置、および第3凹凸部114cの凹凸の位置は、第1凹凸部114aの凹凸の位置に対して、それぞれ周方向に異なる位置(ずれた位置)に配置されるようになっている。

具体的には、第2凹凸部114bの凹部1141は、第1凹凸部114aの凹部1141に対して、周方向の一方側に所定角度ずれた位置に配置されている。所定角度は、ここでは第1凹凸部114aにおける凹部1141の間を3等分した角度、即ち30度としている。更に、第3凹凸部114cの凹部1141は、第2凹凸部114bの凹部1141に対して、周方向の一方側に所定角度(30度)ずれた位置に配置されている。つまり、周面113Bの全体で見たときに、各凹凸部114a〜114cにおける各凹部1141は、周方向の一方側に向けて、30度おきに順番となって、且つその順番の組が繰り返し並ぶように配置されている。よって、周面113Bにおいては、周方向に1周する間に、12個の凹部1141が等間隔に出現する形となっている。

導電部120は、導電材から成る部材であり、3つの導電部、即ち第1導電部121、第2導電部122、および第3導電部123を有している。導電材としては、例えば、りん青銅等の金属材が使用されている。各導電部121、122、123は、それぞれ同様の構造を成している。

即ち、各導電部121、122、123は、突出部121a、弾性部121b、延設部121c、および折曲げ部121dを有している。突出部121aは、各凹凸部114a、114b、114cに向けて突出する部位となっている。突出部121aの突出する先端部は、円形状になっている。弾性部121bは、細長い板部材から形成されており、板部材の長手方向の中央部に上記突出部121aが接続されている。弾性部121bは、長手方向が回転操作部110の軸線に対して交差(ここでは直交)する方向に配置されている。弾性部121bは、いわゆる板バネを形成する部位となっている。

また、延設部121cは、弾性部121bの中央部から基板130側に向かって延びる板状の部位となっている。更に、折曲げ部121dは、延設部121cの延設された先端部にて、基板130の面と対向するように板状に折り曲げられた部位となっている。

各導電部121、122、123においては、各突出部121aがフランジ部113の周方向に同一位置となって、軸線方向に並べられるように配置されている。加えて、延設部121cにオーバーハング形状を取り入れる等して、3つの各折曲げ部121dがそれぞれ重ならないように形成配置されている。そして、各弾性部121bの長手方向の両端部が、図示しない固定用部材に支持されている。第1導電部121の突出部121aは、第1凹凸部114aと対応している。第2導電部122の突出部121aは、第2凹凸部114bと対応している。第3導電部123の突出部121aは、第3凹凸部114cと対応している。

そして、各導電部121、122、123の各突出部121aは、各弾性部121bの弾性によって各凹凸部114a、114b、114c側に接触するように付勢されている。よって、各突出部121aは、回転操作部110が回転操作されると、各凹凸部114a、114b、114cの凹部1141、あるいは凸部(113B)に沿って、各弾性部121bと共に、回転操作部110の径方向に移動するようになっている。これに伴って、各折曲げ部121dも各延設部121cを介して、回転操作部110の径方向に移動するようになっている。

本実施形態では、各突出部121aは、フランジ部113の周面113Bに形成される各凹凸部114a、114b、114c側に接触するように付勢されているので、フランジ部113の半径方向の位置は同一となることから、各弾性部121bにおけるバネ定数は、同一としている。

電極部140は、3つの電極部、即ち第1電極部141、第2電極部142、第3電極部143を有している。各電極部141、142、143は、基板130の導電部120側の面に実装されている。各電極部141、142、143は、基板130に固定される固定電極部である。第1電極部141は、第1導電部121の折曲げ部121dの位置に対応するように配置されている。第2電極部142は、第2導電部122の折曲げ部121dの位置に対応するように配置されている。第3電極部143は、第3導電部123の折曲げ部121dの位置に対応するように配置されている。各折曲げ部121dと各電極部143との間は、所定の隙間が形成されるように位置設定されている。

各電極部141、142、143は、対向する導電部120(折曲げ部121d)との間でコンデンサを形成している。各電極部141、142、143は、各凹凸部114a、114b、114cによって、突出部121aおよび折曲げ部121dが移動する際に、各折曲げ部121dと各電極部141、142、143との両者が重なる面積dS(以下、重なり面積dS)が変化することによって、静電容量の変化をもたらすようになっている。電極部140は、ここでは、静電容量式のセンサが使用されている。各電極部141、142、143によって得られる静電容量は、重なり面積dSに比例する。

具体的には、第1電極部141においては、突出部121aが凹部1141に入り込むと、折曲げ部121dと第1電極部141との重なり面積dSが小さくなって、静電容量値が小さくなる。逆に、突出部121aが凸部(113B)に接触している状態であると、折曲げ部121dと第1電極部141との重なり面積dSが大きくなって、静電容量値が大きくなる。第2電極部142、第3電極部143においても同様である。各電極部141、142、143は、静電容量の信号を検出部150に出力するようになっている。

検出部150は、静電容量の信号を基に、上記第1実施形態と同様に、図2で説明した信号波形A、B、Cを検出し、信号波形A、B、Cの変化の組み合わせパターンを用いて、図3に基づく検出ロジックに基づいて、回転操作部110の操作された回転方向と回転量を検出するようになっている。よって、本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、回転操作部110側に電極部140を設けることなく、回転操作部110の回転方向および回転量を検出可能である。また、凹凸部114、突出部121a、および弾性部121bによって、回転操作時のクリック感を得ることができる。

(第3実施形態) 第3実施形態の回転操作装置100Cについて図5〜図8を用いて説明する。本実施形態の回転操作装置100Cは、上記第1実施形態の回転操作装置100Aに対して、1つの凹凸部114に対して、複数(ここでは2つ)の導電部121、122、および複数(ここでは2つ)の電極部141、142を設けることで、回転操作部110の回転方向および回転量を検出するようにしたものである。

図5に示すように、回転操作装置100Cは、回転操作部110の乗員側となる先端部が表ケース160から飛び出すように配置されている。また、回転操作部110の中心側には押下操作用のプッシュノブ170が設けられている。また、回転操作部110のフランジ部113と基板130との間には、ベースホルダ180が介在されている。

回転操作部110は、上記第1実施形態と同様に、本体部111とフランジ部113とを備えている。フランジ部113の本体部111とは反対側となる面は、平坦なリング状を成す端部面113Aとなっている。端部面113Aは、半径方向の外側から軸線の中心側に向けて、リング状の第1領域113a、および第2領域113bを有している。

第1領域113aには、周方向に連続的な斜面を有する凹凸部114が形成されている。上記第1実施形態では、3つの凹凸部114a、114b、114cが形成されていたが、ここでは1つの凹凸部114となっている。凹凸部114は、図6、図7に示すように、端部面113Aから突出する凸部の突出量d(θ)が、第1領域113aを半周する間に最大値からゼロとなり、更に半周して最大値に戻る形となっている。

尚、第2領域113bには、周方向に等間隔で断続的に配置される凹部190が形成されている。そして、ベースホルダ180には、凹部190に向けて突出するプランジャ200、およびこのプランジャ200を第2領域113b側に付勢するスプリング210が設けられている。本実施形態では、凹部190、プランジャ200、スプリング210は、クリック感発生機構を形成している。

導電部120は、導電材から成る部材であり、2つの導電部、即ち第1導電部121、および第2導電部122を有している。導電材としては、例えば、りん青銅等の金属材が使用されている。各導電部121、122は、それぞれ同様の構造を成している。

即ち、各導電部121、122は、細長い板部材を成す弾性部121bの長手方向の一端側に、突出部121aが設けられて形成されている。突出部121aの突出する先端部は、円形状になっている。弾性部121bは、いわゆる板バネを形成する部位となっている。

各導電部121、122における弾性部121bの他端側は、例えば、基板130に固定されている。このとき、各導電部121、122の各突出部121aの先端部が、凹凸部114側に向くように配置されている。また、各弾性部121bの長手方向がリング状の第1領域113aの接線方向を向くように配置されている。更に、第1導電部121と、第2導電部122は、凹凸部114の凹凸の位相の異なる位置に配置されている。ここでは、第1導電部121と、第2導電部122は、凹凸部114の周方向に90度離れた位置(図6中のX方向位置とY方向位置)に配置されている。

そして、各導電部121、122の各突出部121aは、各弾性部121bの弾性によって凹凸部114側に接触するように付勢されている。よって、各突出部121aは、回転操作部110が回転操作されると、凹凸部114に沿って、回転操作部110の軸線方向に移動するようになっている。つまり、各突出部121aは、凹凸部114の突出量d(θ)が小さいところでは、本体部111側に移動し、逆に、凹凸部114の突出量d(θ)が大きいところでは、本体部111とは反対側に移動するようになっている。

本実施形態では、各突出部121aは、端部面113Aにおいて、同一半径位置に配置されているので、上記第1実施形態とは異なり、各弾性部121bにおけるバネ定数は、同一としている。

電極部140は、2つの電極部、即ち第1電極部141、および第2電極部142を有している。各電極部141、142は、基板130の導電部120側の面に実装されている。各電極部141、142は、基板130に固定される固定電極部である。第1電極部141は、第1導電部121の突出部121aの位置に対応するように配置されている。第2電極部142は、第2導電部122の突出部121aの位置に対応するように配置されている。基板130には、絶縁層131が設けられており、各電極部141、142の表面は、絶縁層131によって覆われるようになっている。

各電極部141、142は、対向する各導電部121、122(突出部121a)との間でコンデンサを形成し、凹凸部114によって、各突出部121aが移動する際に変化する両者間の距離dx、dyに応じて、静電容量の変化をもたらすようになっている。各電極部141、142は、ここでは、静電容量式のセンサが使用されている。距離dxは、導電部121と電極部141との距離であり、距離dyは、導電部121と電極部142との距離である。

図8に示すように、各電極部141、142によって得られる静電容量Cx、Cyは、距離dx、dyに反比例する。静電容量Cxは電極部141の静電容量であり、静電容量Cyは電極部142の静電容量である。

ここで、基板130上において、回転操作部110の回転方向の座標位置として時計回りに0度位置、90度位置、180度位置、270度位置を仮定する。また、電極部141の位置を0度位置とし、電極部142の位置を270度位置とする。更に、凹凸部114の周方向において、最大突出量の位置を基準点とする。回転操作部110の回転操作によって、基準点が各角度位置を通過していくときの、電極部141における静電容量Cxは、図8(a)のようになり、また、電極部142における静電容量Cyは、図8(b)のようになる。各静電容量Cx、Cyは、距離dx、dyに対して非線形の関係となっている。各電極部141、142は、静電容量の信号Cx、Cyを検出部150に出力するようになっている。

検出部150は、各電極部141、142から出力された静電容量の信号Cx、Cyから、静電容量の変化の組み合わせパターンを検出するようになっている。静電容量の組み合わせパターンは、本実施形態では、以下のようになる。

即ち、図8より、静電容量Cx、および静電容量Cyを同時に見ると、例えば、基準点が0度位置で、Cx最大値−Cy中間値、基準点が90度位置でCx中間値−Cy最小値、基準点が180度位置でCx最小値−Cy中間値、基準点270度位置でCx中間値−Cy最大値というそれぞれ異なる静電容量値の組み合わせとなる。

検出部150は、図8に示す特性線図を予め記憶している。そして、検出部150は、回転操作部110が回転操作される際に、記憶した特性線図を基に、両静電容量Cx、Cyの組み合わせパターンを把握することで、回転位置θを検出し、凹凸部114における最大突出部(基準点)が回転座標上のどこに有るかを検出することができる。これにより、回転操作部110の回転方向および回転量を検出することが可能となる。

以上のように、本実施形態では、1つの凹凸部114に対して、導電部120、および電極部140の組み合わせが複数(ここでは2つ)設けられており、導電部120および電極部140の各組は、凹凸部114において凹凸の位相の異なる位置に配置されている。そして、回転操作部110が回転操作されるときに、凹凸部114に対する各導電部121、122の移動に伴い、各電極部141、142によって発生する静電容量が変化する。そして、検出部150は、各電極部141、142における静電容量の変化の組み合わせパターンから、回転操作部110の回転方向および回転量を検出可能としている。

ここでは、各電極部141、142は各導電部121、122と対向配置される基板130に実装されている。よって、従来技術のように、回転操作部110側に電極部140を設けることなく、回転操作部110の回転方向および回転量を検出することが可能である。

(第4実施形態) 第4実施形態の回転操作装置100Dを図9〜図12に示す。第4実施形態の回転操作装置100Dは、上記第3実施形態の回転操作装置100Cに対して、回転操作部110の周面113Bに、凹凸部114を設けて、凹凸部114に各導電部121、122を配置したものとしている。

凹凸部114は、図9〜図11に示すように、周面113Bから突出する凸部の突出量r(θ)が、周面113Bを半周する間に最大値からゼロとなり、更に半周して最大値に戻る形となっている。凹凸部114は、本体部111に対して偏心したカムのように形成されている。尚、フランジ部113の端部面113Aには、本体部111の中心位置と同心の円上に等間隔で連続的に配置されるプランジャ200用の凹部190が形成されている。

導電部120は、導電材から成る部材であり、2つの導電部、即ち第1導電部121、第2導電部122を有している。導電材としては、例えば、りん青銅等の金属材が使用されている。各導電部121、122は、それぞれ同様の構造を成している。

即ち、各導電部121、122、123は、突出部121a、弾性部121b、延設部121c、および折曲げ部121dを有している。突出部121aは、凹凸部114に向けて突出する部位となっている。突出部121aの突出する先端部は、円形状になっている。弾性部121bは、細長い板部材から形成されており、板部材の長手方向の中央部に上記突出部121aが接続されている。弾性部121bは、長手方向が回転操作部110の軸線に対して交差(ここでは直交)する方向に配置されている。弾性部121bは、いわゆる板バネを形成する部位となっている。

また、延設部121cは、弾性部121bの中央部から基板130側に向かって延びる板状の部位となっている。更に、折曲げ部121dは、延設部121cの延設された先端部にて、基板130の面と対向するように板状に折り曲げられた部位となっている。

各導電部121、122においては、各突出部121aの先端部が、凹凸部114側に向くように配置されている。また、各弾性部121bの長手方向が凹凸部114の接線方向を向くように配置されている。更に、第1導電部121と、第2導電部122は、凹凸部114の凹凸の位相の異なる位置に配置されている。ここでは、第1導電部121と、第2導電部122は、凹凸部114の周方向に90度離れた位置(図10中のX方向位置とY方向位置)に配置されている。そして、各弾性部121bの長手方向の両端部が、図示しない固定用部材に支持されている。

そして、各導電部121、122の各突出部121aは、各弾性部121bの弾性によって凹凸部114側に接触するように付勢されている。よって、各突出部121aは、回転操作部110が回転操作されると、凹凸部114に沿って、回転操作部110の半径方向に移動するようになっている。つまり、各突出部121aは、凹凸部114の突出量r(θ)が小さいところでは、本体部111の軸線側に移動し、逆に、凹凸部114の突出量r(θ)が大きいところでは、本体部111の軸線とは反対側に移動するようになっている。

電極部140は、2つの電極部、即ち第1電極部141、および第2電極部142を有している。各電極部141、142は、基板130の導電部120側の面に実装されている。各電極部141、142は、基板130に固定される固定電極部である。第1電極部141は、第1導電部121の折曲げ部121dの位置に対応するように配置されている。第2電極部142は、第2導電部122の折曲げ部121dの位置に対応するように配置されている。各折曲げ部121dと各電極部143との間は、所定の隙間が形成されるように位置設定されている。

各電極部141、142は、対向する導電部120(折曲げ部121d)との間でコンデンサを形成している。各電極部141、142は、凹凸部114によって、突出部121aおよび折曲げ部121dが移動する際に、各折曲げ部121dと各電極部141、142との両者が重なる面積Sx、Sy(以下、重なり面積Sx、Sy)が変化することによって、静電容量Cx、Cyの変化をもたらすようになっている。電極部140は、ここでは、静電容量式のセンサが使用されている。重なり面積Sxは、第1電極部141に対応する面積であり、重なり面積Syは、第2電極部142に対応する面積である。

図12に示すように、各電極部141、142によって得られる静電容量Cx、Cyは、重なり面積Sx、Syに比例する。

ここで、基板130上において、回転操作部110の回転方向の座標位置として時計回りに0度位置、90度位置、180度位置、270度位置を仮定する。また、電極部141の位置を0度位置とし、電極部142の位置を270度位置とする。更に、凹凸部114の周方向において、最大突出量の位置を基準点とする。回転操作部110の回転操作によって、基準点が各角度位置を通過していくときの、電極部141における静電容量Cxは、図12(a)のようになり、また、電極部142における静電容量Cyは、図12(b)のようになる。各静電容量Cx、Cyは、重なり面積Sx、Syに対して線形の関係となっている。各電極部141、142は、静電容量の信号Cx、Cyを検出部150に出力するようになっている。

検出部150は、各電極部141、142から出力された静電容量の信号Cx、Cyから、静電容量の変化の組み合わせパターンを検出するようになっている。静電容量の組み合わせパターンは、上記第3実施形態と同様のものとなる。

即ち、図12より、静電容量Cx、および静電容量Cyを同時に見ると、例えば、基準点が0度位置で、Cx最大値−Cy中間値、基準点が90度位置でCx中間値−Cy最小値、基準点が180度位置でCx最小値−Cy中間値、基準点270度位置でCx中間値−Cy最大値というそれぞれ異なる静電容量値の組み合わせとなる。

検出部150は、以下の数式1を予め記憶している。そして、検出部150は、回転操作部110が回転操作される際に、両静電容量Cx、Cyの組み合わせパターンを把握し、記憶した数式1を基に回転位置θを検出し、凹凸部114における最大突出部(基準点)が回転座標上のどこに有るかを検出することができる。これにより、回転操作部110側に電極部140を設けることなく、回転操作部110の回転方向および回転量を検出することが可能となる。 (数1) 回転位置θ=Tan⁻¹・{(Cy−Cy0/2)/(Cx−Cx0/2)} 。

(第5実施形態) 第5実施形態の回転操作装置100Eを図13〜図17に示す。第5実施形態の回転操作装置100Eは、上記第3実施形態の回転操作装置100Cの凹凸部114に対して、形状を変更した凹凸部114dを採用したものである。

図13、図14に示すように、凹凸部114dは、凹部1141と凸部1142とが1つ(1周期)の凹凸を成し、更にこの凹凸が連続するように、端部面113A上に形成されたものとなっている。凹凸部114dは連続する波のように形成されている。

第1導電部121の突出部121aと、第2導電部122の突出部121aは、凹凸部114dにおいて、凹凸の位相の異なる位置に配置されている。具体的には、第1導電部121の突出部121aの位置を基準にした場合、第2導電部122の突出部121aは、凹凸の1周期に対して1/4周期ずれた位置となるように配置されている。

したがって、凹凸部114dによって各導電部121の突出部121aが移動されるときに、各導電部121、122と、各電極部141、142との間に形成される距離dx、dyは、図15に示すように変化する。この距離dx、dyの変化に伴い、各電極部141、142では、静電容量Cx、Cyが変化することになる。

検出部150は、各電極部141、142から出力された静電容量Cx、Cyの信号を、図16、図17に示すように、予め定めた所定の閾値を基に、Hi信号あるいはLo信号のいずれかとなる2値化した信号波形A、Bとして捉えるようになっている。

そして、検出部150は、以下のようにして、回転操作部110の回転方向と回転量を検出する。基本的な原理は、一般的なエンコーダにおける回転方向検出と同一である。即ち、2値化された信号波形A、Bは、1/4周期ずれたものとなっている。したがって、例えば、信号波形AがHiとなっているとき、信号波形BがLoからHiに変化すると、回転操作部110は、時計方向に回転操作されていると検出する。更に、信号波形A(あるいはB)のHi、Loが何回出現したかによって、回転量を算出する。

逆に、信号波形AがLoとなっているとき、信号波形BがLoからHiに変化すると、回転操作部110は、反時計方向に回転操作されていると検出する。更に、信号波形A(あるいはB)のHi、Loが何回出現したかによって、回転量を算出する。

これにより、上記第3実施形態と同様の効果を得ることができる。

(第6実施形態) 第6実施形態の回転操作装置100Fを図18〜図22に示す。第6実施形態の回転操作装置100Fは、上記第4実施形態の回転操作装置100Dの凹凸部114に対して、形状を変更した凹凸部114eを採用したものである。

図18、図19に示すように、凹凸部114eは、凹部1141と凸部1142とが1つ(1周期)の凹凸を成し、更にこの凹凸が連続するように、周面113B上に形成されたものとなっている。凹凸部114eは連続する波のように形成されている。

第1導電部121の突出部121aと、第2導電部122の突出部121aは、凹凸部114eにおいて、凹凸の位相の異なる位置に配置されている。具体的には、第1導電部121の突出部121aの位置を基準にした場合、第2導電部122の突出部121aは、凹凸の1周期に対して1/4周期ずれた位置となるように配置されている。

したがって、回転操作部110が回転操作されるときに、凹凸部114eによって、フランジ部113の半径rA、rBは、図20に示すように変化する。図20において、半径rAは、第1導電部121に対応する部位の半径であり、半径rBは、第2導電部122に対応する部位の半径である。

この半径rA、rBの変化に伴い、各導電部121、122は移動され、各折曲げ部121dと各電極部141、142との重なり面積SA、SBが変化する。これにより、各電極部141、142では、静電容量CA、CBが変化することになる。

検出部150は、各電極部141、142から出力された静電容量CA、CBの信号を、図21、図22に示すように、予め定めた所定の閾値を基に、Hi信号あるいはLo信号のいずれかとなる2値化した信号波形A、Bとして捉えるようになっている。

そして、検出部150は、以下のようにして、回転操作部110の回転方向と回転量を検出する。基本的な原理は、一般的なエンコーダにおける回転方向検出と同一である。即ち、2値化された信号波形A、Bは、1/4周期ずれたものとなっている。したがって、例えば、信号波形AがHiとなっているとき、信号波形BがLoからHiに変化すると、回転操作部110は、時計方向に回転操作されていると検出する。更に、信号波形A(あるいはB)のHi、Loが何回出現したかによって、回転量を算出する。

逆に、信号波形AがLoとなっているとき、信号波形BがLoからHiに変化すると、回転操作部110は、反時計方向に回転操作されていると検出する。更に、信号波形A(あるいはB)のHi、Loが何回出現したかによって、回転量を算出する。

これにより、上記第4実施形態と同様の効果を得ることができる。

(第7実施形態) 第7実施形態の回転操作装置100Gを図23〜図27に示す。第7実施形態の回転操作装置100Gは、上記第1実施形態の回転操作装置100Aに対して、凹凸部114、導電部120、および電極部140の配置を変更したものである。

凹凸部114は、フランジ部113の端部面113Aの外周側に形成されている。凹凸部114は、凹部1141と、この凹部1141が形成されない本来の平坦な面(端部面113A)とから形成されている。凹部1141の形成されない端部面113Aは、相対的に凹部1141に対する凸部(113A)となる。凹凸部114は、2つの凹部1141と、1つの凸部(113A)の組合せを一組の凹凸部として、この一組の凹凸部が同一周上に繰り返し並ぶようにして形成されている。本実施形態では、凹凸部114は、例えば、一周分の360度が20度の間隔で区切られて、各区切りの位置に、凹部1141−凹部1141−凸部(113A)が順に周方向に並ぶように配置されることで、合計6組の凹凸部が設けられている。よって、端部面113Aにおいては、周方向に1周する間に、凹−凹−凸が等間隔に6回出現する形となっている。

上記第1実施形態では、凹凸部114は、第1凹凸部114a、第2凹凸部114b、および第3凹凸部114cの3つの凹凸部を有するものであったが、本実施形態では、各凹凸部114a、114b、114cを、1つの凹凸部114が兼用するものとなっている。

尚、図24に示すように、凹部1141と凹部1141との間、あるいは凹部1141と凸部(113A)との間は、滑らかな曲面によって接続されている。よって、回転操作部110が回転操作されたときの凹部1141と凸部(113A)の動きに対して、導電部120の突出部121aは、滑らかに移動できるようになっている。

導電部120は、導電材から成る部材であり、3つの導電部、即ち第1導電部121、第2導電部122、および第3導電部123を有している。導電材としては、例えば、りん青銅等の金属材が使用されている。各導電部121、122、123は、それぞれ同様の構造を成している。

即ち、各導電部121、122、123は、細長い板部材を成す弾性部121bの長手方向の一端側に、突出部121aが設けられて形成されている。突出部121aの突出する先端部は、円形状になっている。弾性部121bは、いわゆる板バネを形成する部位となっている。 各導電部121、122、123の各突出部121aの先端部は、凹凸部114側に向くように、且つ、凹凸部114の周方向に並ぶように配置されている。3つの突出部121aのうち、いずれか2つは、凹部1141の位置に対応し、残りの1つの突出部121aは、凸部(113A)の位置に対応するようになっている。

そして、各弾性部121bの他端側は、円形のフランジ部113の中心を向くように配置されている。換言すると、各弾性部121bは、フランジ部113の中心側から径方向外側に向けて、放射状に配置されている。更に、各弾性部121bの他端側は、板状の固定部124によって固定されている。各導電部121、122、123は、固定部124によって一体化されることで、導電部120を形成している。そして、固定部124は、図示しない固定用部材に支持されている。

そして、各導電部121、122、123の各突出部121aは、各弾性部121bの弾性によって凹凸部114側に接触するように付勢されている。よって、各突出部121aは、回転操作部110が回転操作されると、凹凸部114に沿って、回転操作部110の軸線方向に移動するようになっている。つまり、各突出部121aは、凹凸部114の凹部1141では、本体部111側に移動し、逆に、凸部(113A)では、本体部111とは反対側に移動するようになっている。

尚、本実施形態では、各突出部121aは、端部面113Aにおいて、同一半径位置に配置されているので、各弾性部121bの長さは同等であり、上記第1実施形態とは異なり、各弾性部121bにおけるバネ定数は、同一としている。 電極部140は、3つの電極部、即ち第1電極部141、第2電極部142、および第3電極部143を有している。各電極部141、142、143は、基板130の導電部120側の面に実装されている。各電極部141、142、143は、基板130に固定される固定電極部である。第1電極部141は、第1導電部121の突出部121aの位置に対応するように配置されている。第2電極部142は、第2導電部122の突出部121aの位置に対応するように配置されている。第3電極部143は、第3導電部123の突出部121aの位置に対応するように配置されている。

各電極部141、142、143は、上記第1実施形態と同様に、対向する導電部120(突出部121a)との間でコンデンサを形成し、凹凸部114によって、突出部121aが移動する際に変化する両者間の距離dxに応じて、静電容量の変化をもたらすようになっている。

凹凸部114に対して、第1導電部121、および第1電極部141は、1つの組(組み合わせ)を構成している。同様に、凹凸部114に対して、第2導電部122、および第2電極部142は、2つめの組を構成している。更に、凹凸部114に対して、第3導電部123、および第3電極部143は、3つめの組を構成している。

3つの組の各導電部121〜123の突出部121a、および各電極部141〜143は、凹凸部114を基にする同一周上に配置されており、更に、互いに隣接して配置されている。

本実施形態においては、空調装置の設定温度を変更するために、乗員が回転操作部110をいずれかの方向に回転させると、凹凸部114における凹部1141および凸部(113A)が周方向へ移動する。これに伴い、各導電部121、122、123の突出部121aが凹部1141に入り込む、あるいは凸部(113A)に接触する形となる。 各導電部121、122、123の突出部121aが凹部1141に入りこむ挙動は、3つの組のうち、いずれか2つの組の突出部121aが2つの凹部1141に入り込み、残りの1つの組の突出部121aが凸部(113A)に接触する。更に回転が同方向に連続されると、次には、いずれか2つの組の突出部121aのうちの1つの組の突出部121aが凸部(113A)に接触し、残りの1つの組の突出部121aが新たに凹部1141に入り込み、これが連続していくものとなる。逆回転方向も同様である。

つまり、各導電部121、122、123の各突出部121aが凹部1141に入り込む、または、凸部(113A)に接触するタイミングは、異なるタイミングとなる。また、1つの組の突出部121aが凸部(113A)に接触し、次に、隣の組の突出部121aが凸部(113A)に接触するまでの回転量は、周方向における凸部(113A)および凹部1141の間隔に等しい。ここでは、その間隔は上記で説明したように20度である。

この突出部121aの挙動に応じて、各導電部121、122、123と、各電極部141、142、143との距離dxが変化し、検出部150は、図25に示す信号波形A、B、Cを得ることになる。

そして、検出部150は、信号波形A、B、Cの変化の組み合わせパターンを用いて、図26に示す検出ロジックに基づき、回転操作部110の操作された回転方向と、回転量を検出する。検出ロジックは上記第1実施形態に対して、以下のようになっている。つまり、回転操作中における前回の信号波形A、B、Cと、今回の信号波形A、B、Cにおいて、Lo信号がAからBに、あるいはBからCに、あるいはCからAに変化する場合、+1の判定として、回転方向が時計回りであると判定する。逆に、前回の信号波形A、B、Cと、今回の信号波形A、B、Cにおいて、Lo信号がCからBに、あるいはBからAに、あるいはAからCに変化する場合、−1の判定として、回転方向が反時計回りであると判定する。

そして、検出部150は、乗員による回転操作が同一方向に続けられると、上記の判定を繰り返し、+1が得られた回数、あるいは−1が得られた回数をカウントすることで、時計回り、あるいは反時計回りの回転量を算出する。回転量は、+1(あるいは−1)の回数×凸部(113A)および凹部1141の間隔(20度)で算出される。 このように、検出部150は、静電容量の信号を基に、上記第1実施形態と同様に、図25で説明した信号波形A、B、Cを検出し、信号波形A、B、Cの変化の組み合わせパターンを用いて、図26に基づく検出ロジックに基づいて、回転操作部110の操作された回転方向と回転量を検出するようになっている。よって、本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、回転操作部110側に電極部140を設けることなく、回転操作部110の回転方向および回転量を検出可能である。また、凹凸部114、突出部121a、および弾性部121bによって、回転操作時のクリック感を得ることができる。

また、本実施形態では、凹凸部114を端部面113Aの周上に形成し、更に、各組の導電部120における各突出部121a、および電極部140における各電極部141、142、143を、凹凸部114と同一周上に隣接して配置している。よって、上記第1実施形態に対して、凹凸部114、導電部120、および電極部140を設置するにあたって、回転操作部110のフランジ部113の径方向の外側に向けて、設置エリアが大きくなることを防止することができる。よって、回転操作装置100Gにおける径方向外側の領域に対して省スペース化を図ることが可能となり、回転操作装置100Gに隣接する他のスイッチ、文字、マーク等の配置の自由度を高めることができる。即ち、デザイン上の制約を低減することが可能となる。

尚、本実施形態では、特に、導電部120における各突出部121aを、凹凸部114と同一周上に隣接配置したことから、フランジ部113に対する付勢力が、周方向において偏り、回転操作部110の回転時のトルクに変化が発生することが懸念された。しかしながら、図27に示すように、回転操作部110の回転角度に対する回転時のトルクは、1回転する間において、ほぼ一定の変動域(0.5〜2.0N・cmの間)で推移しており、偏りのないことを確認した。

(第8実施形態) 第8実施形態の回転操作装置100Hを図28〜図30に示す。第8実施形態の回転操作装置100Hは、上記第7実施形態の回転操作装置100Gに対して、凹凸部114の凹凸形状を変更すると共に、導電部120、および電極部140の配置を変更したものである。

凹凸部114は、フランジ部113の端部面113Aの外周側に形成されている。凹凸部114は、凹部1141と、この凹部1141が形成されない本来の平坦な面(端部面113A)とから形成されている。凹部1141の形成されない端部面113Aは、相対的に凹部1141に対する凸部(113A)となる。凹凸部114は、1つの凹部1141と、2つの凸部(113A)の組合せを一組の凹凸部として、この一組の凹凸部が同一周上に繰り返し並ぶようにして形成されている。本実施形態では、凹凸部114は、例えば、一周分の360度が20度の間隔で区切られて、各区切りの位置に、凸部(113A)−凸部(113A)−凹部1141が順に周方向に並ぶように配置されることで、合計6組の凹凸部が設けられている。よって、端部面113Aにおいては、周方向に1周する間に、凸−凸−凹が等間隔に6回出現する形となっている。

導電部120は、上記第7実施形態と同様の構造としつつも、凹凸部114に対する各導電部121、122、123の配置が異なっている。即ち、各導電部121、122、123の各突出部121aは、凹凸部114の周上において、分散するように配置されている。よって、本実施形態では、上記第7実施形態で説明した固定部124は使用せずに、各弾性部121bの他端側がそれぞれ図示しない固定用部材に支持されている。

そして、各導電部121、122、123の配置は、例えば、以下のようになっている。即ち、図28に示すように、第1導電部121と第2導電部122との間は、周方向に100度離れている。また、第2導電部122と第3導電部123との間は、周方向に100度離れている。そして、第3導電部123と第1導電部121との間は、周方向に160度離れている。

このとき、回転操作部110の所定の回転位置において、3つの突出部121aの位置関係は、いずれか2つの突出部121aが凸部(113A)に接触し、残りの1つの突出部121aが凹部1141に入り込むようになっている。

電極部140は、上記第7実施形態と同様の構造としつつも、凹凸部114に対する配置が異なっている。即ち、第1電極部141は、第1導電部121の突出部121aの位置に対応するように配置されている。第2電極部142は、第2導電部122の突出部121aの位置に対応するように配置されている。第3電極部143は、第3導電部123の突出部121aの位置に対応するように配置されている。よって、各電極部141、142、143は、各突出部121aと共に、凹凸部114の周上において、分散するように配置されている。

以上のように、3つの組の各導電部121〜123の突出部121a、および各電極部141〜143は、凹凸部114を基にする同一周上に配置されており、更に、分散するように配置されている。

本実施形態においては、空調装置の設定温度を変更するために、乗員が回転操作部110をいずれかの方向に回転させると、凹凸部114における凹部1141および凸部(113A)が周方向へ移動する。これに伴い、各導電部121、122、123の突出部121aが凹部1141に入り込む、あるいは凸部(113A)に接触する形となる。

各導電部121、122、123の突出部121aが凹部1141に入りこむ挙動は、上記第1実施形態の場合と同様となる。即ち、1つの組の突出部121aが凹部1141に入り込み、更に回転が同方向に連続されると、次には、隣の組の突出部121aが凹部1141に入り込み、これが連続していくものとなる。逆回転方向も同様である。つまり、各導電部121、122、123の突出部121aが凹部1141に入り込むタイミングは、異なるタイミングとなる。また、1つの組の突出部121aが凹部1141に入り、次に、隣の組の突出部121aが凹部1141に入り込むまでの回転量は、周方向における凹部1141の間隔に等しい。ここでは、その間隔は上記第7実施形態と同様に20度である。

この突出部121aの挙動に応じて、各導電部121、122、123と、各電極部141、142、143との距離dxが変化し、検出部150は、上記第1実施形態と同様の図29に示す信号波形A、B、Cを得ることになる。

そして、検出部150は、信号波形A、B、Cの変化の組み合わせパターンを用いて、上記第1実施形態で説明した検出ロジック(図3)に基づいて、回転操作部110の操作された回転方向と回転量を検出するようになっている。 よって、本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、回転操作部110側に電極部140を設けることなく、回転操作部110の回転方向および回転量を検出可能である。また、凹凸部114、突出部121a、および弾性部121bによって、回転操作時のクリック感を得ることができる。

また、本実施形態では、凹凸部114を端部面113Aの周上に形成し、更に、各組の導電部120における各突出部121a、および電極部140における各電極部141、142、143を、凹凸部114と同一周上に配置している。よって、上記第7実施形態と同様に、回転操作装置100Hにおける径方向外側の領域に対して省スペース化を図ることが可能となり、回転操作装置100Hに隣接する他のスイッチ、文字、マーク等の配置の自由度を高めることができる。即ち、デザイン上の制約を低減することが可能となる。

更に、各組の導電部120における各突出部121a、および電極部140における各電極部141、142、143を、凹凸部114と同一周上に分散するように配置している。よって、フランジ部113に対する付勢力が、周方向において均等化されるので、回転操作部110の傾き、および回転操作部110の回転時のトルクが変化することを抑制できる。図30に示すように、本実施形態において、回転操作部110の回転角度に対する回転時のトルクは、ほぼ一定の変動域で推移しており、また、変動域の大きさも(1.0〜2.0N・cm)、上記第7実施形態に対して小さくすることができた。

(その他の実施形態) 上記第1実施形態では、3つの導電部121、122、123は、固定部124によって固定されるものとしたが、固定部124を廃止したものとしても良い。

また、上記第1、第2、第7、第8実施形態では、凹凸部114、導電部120、および電極部140が3組設けられるものとして説明したが、これに限らず、4組以上となるようにしても良い。

また、上記第1、第2実施形態では、凹凸部114を溝部やくぼみ部によって形成されるものとしたが、これに限らず、滑らかに凹部と凸部が接続されて、且つこの凹凸が連続されるものとしても良い。これにより、導電部120における突出部121aが滑らかに移動し、回転操作時のフィーリングを向上させることができる。

また、上記第1、第2実施形態では、弾性部121bは、長手方向の両端側で支持されるものとしたが、これに限らず、第3、第5実施形態のように、片側のみで支持されるものとしても良い。また、上記各実施形態において、弾性部121bを板バネとしたが、これに限らず、コイルバネ等としても良い。

また、上記第1、第2、第5、第6実施形態では、所定の閾値に対して静電容量Cx、Cyを2値化するようにしたが、所定の閾値に対してヒステリシス特性を持たせて、チャタリングを防止するようにすると良い。

また、上記各実施形態において、静電容量を把握する際に、検出部150は、複数回の読み込みを行い、複数の静電容量が一致したときに、正式な検出データとすることで、ノイズ防止を図ることができる。

また、検出部150は、静電容量の検出速度を高くすることで、乗員が早回しの回転操作を行ったときの追従性を確保することが可能となる。

100A〜100F 回転操作装置 110 回転操作部 113A 端部面、凸部 113B 周面 114 凹凸部 114a 第1凹凸部、114b 第2凹凸部、114c 第3凹凸部 120 導電部 121 第1導電部、122 第2導電部、123 第3導電部 121a 突出部 121b 弾性部 140 電極部 141 第1電極部、142 第2電極部 143 第3電極部 150 検出部