Swing type input device

本発明は、揺動可能な操作ノブの回転操作角度を検出手段によって検出可能な揺動操作型入力装置に係り、特に、検出手段として磁気センサを用いた揺動操作型入力装置に関するものである。

揺動可能な操作ノブの回転操作角度を磁気センサで検出して所定の入力信号を取り出すようにした従来の入力装置として、特許文献１に、自動車のパワーウインド開閉用モータを駆動制御するための信号を生成可能なスイッチ装置が開示されている。 かかる従来の入力装置（スイッチ装置）において、磁気センサやリレーや信号処理回路等が配設されている回路機構部は、例えば樹脂ケースで覆うことによって外部から水や塵埃等が侵入しないように配慮されており、操作ノブは樹脂ケースの上方に配置されて揺動可能に支持されている。 また、樹脂ケースの近傍には操作ノブと一体的に揺動するマグネットが配置されており、このマグネットが揺動すると磁気センサに近接離反するため、磁気センサによって検出されるマグネットの磁界が変化して操作ノブの回転操作位置に応じた信号を取り出せるようになっている。 例えば、操作ノブが所定のプッシュ位置まで回転操作されたことを磁気センサが検出すると、モータを正転駆動させる信号が出力されてパワーウインドの開動作が行われる。 また、操作ノブが所定のプル位置まで逆向きに回転操作されたことを磁気センサが検出すると、モータを逆転駆動させる信号が出力されてパワーウインドの閉動作が行われる。

ところで、前述した従来の揺動操作型入力装置では、操作ノブの下方に組み込まれている磁気センサにマグネットを近接させる必要があるため、このマグネットも操作ノブの下方に取り付けられている。 しかしながら、操作ノブの回転中心線からある程度離れた位置でマグネットを揺動させると、操作ノブの回転動作とマグネットの回転動作との間で誤差が発生しやすくなるため、かかる従来の入力装置では高い検出精度を期待できず、例えば操作ノブの回転操作角度をきめ細かく検出してアナログ的な入力信号を取り出すことは困難であった。

そこで、操作ノブの回転中心線の近傍にマグネットや磁気センサを配設する構成が考えられるが、その場合、ユーザの手指の近くに磁気センサ等を配置させることになるので、ユーザに帯電した静電気の影響を受けないようにするための静電対策が必要となる。 また、操作ノブ上やその周辺には磁界発生源となる物品（例えば磁気ブレスレットなど）が置かれる可能性があるため、マグネットや磁気センサを磁気シールドしておく必要もある。 すなわち、これらの点について配慮した特別な対策を講じておかないと、検出精度の向上に有利な場所にマグネットや磁気センサを配設しても静電気や外部磁界の影響を受けやすくなってしまうため、高信頼性を確保することは困難であると思われる。

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、検出精度を容易に高めることが可能で静電気や外部磁界の影響も受けにくい揺動操作型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、本発明の揺動操作型入力装置は、ハウジングに揺動可能に支持された操作ノブと、この操作ノブの回転中心線を横切るように前記ハウジングに収納された回路基板と、この回路基板に実装された磁気センサと、前記操作ノブに駆動されて一体的に回転するマグネットホルダと、このマグネットホルダに保持されて前記操作ノブの回転中心線を横切る位置で前記磁気センサと近接して対向するマグネットと、少なくとも前記磁気センサおよび前記マグネットを覆って前記回路基板に固定された磁気シールドケースとを備え、前記磁気シールドケースが第１のシールドケースと第２のシールドケースを箱状に組み合わせた複合体からなり、前記マグネットの外縁から前記操作ノブの回転中心線までの距離に比して、前記第１のシールドケースと前記第２のシールドケースとが隣接する境界部から前記操作ノブの回転中心線までの距離を長く設定しておくと共に、これら第１および第２のシールドケースのいずれか一方に前記回路基板と略直交方向へ延びる接地片を形成し、この接地片を前記回路基板の接地導体部と電気的に接続するという構成にした。

このように操作ノブの回転中心線を横切る位置でマグネットと磁気センサとが近接して対向していると、操作ノブが回転操作されたときに、操作ノブとマグネットの回転動作時の誤差を少なくできるため、検出精度を容易に高めることができる。 また、マグネットや磁気センサは操作ノブの比較的近傍に配設されることになるが、第１および第２のシールドケースを組み合わせてなる箱状の磁気シールドケースでマグネットや磁気センサを覆っており、しかも、第１および第２のシールドケースどうしが隣接する境界部（外部磁界が集中しやすい箇所）をマグネットとオーバーラップしない箇所に設定すると共に、第１および第２のシールドケースのいずれか一方に形成した接地片を回路基板の接地導体部と電気的に接続させてあるため、外部磁界に起因する誤検出を効果的に防止できるだけでなく、磁気シールドケースに流れ込んだ静電気を回路基板の接地導体部へ逃がすことができる。

上記の構成において、マグネットホルダが、操作ノブに駆動される被駆動部と、マグネットを保持する保持部と、これら被駆動部および保持部を連結して軸心を操作ノブの回転中心線と合致させた軸部とを有すると共に、第１および第２のシールドケースによって軸部の断面形状と略同等の大きさの透孔部を画成し、この透孔部を軸部が貫通するようにしておけば、良好なシールド効果を維持しつつ、磁気シールドケースの内部と外部にマグネットホルダの保持部と被駆動部を容易に配置させることができるため好ましい。

この場合において、回路基板の所定位置に合成樹脂製の取付部材を取り付け、この取付部材に磁気シールドケースを位置決めする第１係合部とハウジングに位置決めされる第２係合部とが設けてあると、第１のシールドケースや第２のシールドケースを第１係合部と係合させることによって回路基板に対する磁気シールドケースの取付位置が容易かつ高精度に規定できると共に、第２係合部を介して回路基板をハウジングの所定位置に容易に組み付けることができるため、組立作業性が大幅に向上する。

本発明の揺動操作型入力装置は、操作ノブの回転中心線を横切る位置でマグネットと磁気センサとが近接して対向しており、操作ノブが回転操作されたときに、操作ノブとマグネットの回転動作時の誤差を少なくできるため、検出精度を容易に高めることができる。 それゆえ、例えば操作ノブの回転操作角度をきめ細かく検出してアナログ的な入力信号を取り出すことが可能となる。 また、マグネットや磁気センサは操作ノブの比較的近傍に配設されることになるが、第１および第２のシールドケースを組み合わせてなる箱状の磁気シールドケースでマグネットや磁気センサを覆っており、しかも、第１および第２のシールドケースどうしが隣接する境界部（外部磁界が集中しやすい箇所）をマグネットとオーバーラップしない箇所に設定すると共に、第１および第２のシールドケースのいずれか一方に形成した接地片を回路基板の接地導体部と電気的に接続させてあるため、外部磁界に起因する誤検出を効果的に防止でき、磁気シールドケースに流れ込んだ静電気を回路基板の接地導体部へ逃がすことができる。 したがって、静電気や外部磁界の影響を受けにくくて信頼性が高く、かつ検出精度が高めやすい優れた揺動操作型入力装置を提供することができる。

本発明の実施形態例に係る揺動操作型入力装置の分解斜視図である。

該入力装置の斜視図である。

該入力装置に組み込まれている検出ユニットの斜視図である。

該検出ユニットの断面図である。

該検出ユニットの分解斜視図である。

該入力装置の正面図である。

図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

該入力装置の操作ノブがプル操作された状態を示す動作説明図である。

以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて説明すると、図１や図２に示す揺動操作型入力装置は、例えば自動車のパーキングブレーキを電子制御するコントローラなどとして使用されるものである。 この揺動操作型入力装置は、合成樹脂製のハウジング１と、ハウジング１の軸受壁部１ａに回動自在に支持されてプル操作が可能な操作ノブ２と、操作ノブ２の裏面側に一体化されたノブ嵌着部材３と、マグネット４や磁気センサ５やサブ基板６等を含んで操作ノブ２の回転操作角度を検出可能な検出ユニット７と、制御回路８が設けられたメイン基板９と、操作ノブ２によって押圧駆動される２本のクリック用アクチュエータ１０および４本の復帰専用アクチュエータ１１と、検出ユニット７等を覆う防塵防水用のカバー１２と、アクチュエータ１０を摺動させるカム面１３ａを設けたカム部材１３と、ハウジング１の奥側の開口を覆う蓋体１４とによって主に構成されている。 なお、検出ユニット７やメイン基板９、アクチュエータ１０，１１、カバー１２、カム部材１３等はすべてハウジング１の内部に収納されている。

ハウジング１の上部には一対の軸受壁部１ａが立設されており、各軸受壁部１ａにシャフト１５が軸支されている。 操作ノブ２とノブ嵌着部材３の側壁部には取付孔２ａ，３ａがそれぞれ形成されており、これらの取付孔２ａ，３ａに貫通せしめた取付ねじ１６をシャフト１５に螺着させることにより、一体品である操作ノブ２およびノブ嵌着部材３が軸受壁部１ａに回動自在に支持されている。 すなわち、操作ノブ２およびノブ嵌着部材３はシャフト１５を回転軸として一体的に揺動するようになっている。

操作ノブ２の前壁部には、導光体２６によって照光される照光部２ｂが設けられている。 また、ノブ嵌着部材３には、後述するマグネットホルダ１７の被駆動部１７ａを嵌入して回転駆動する駆動部３ｂと、アクチュエータ１０が摺動自在に挿入されるガイド筒３ｃと、アクチュエータ１１が摺動自在に挿入される図示せぬガイド溝とが設けられている。 ガイド筒３ｃにはコイルばね１８が挿入されており、アクチュエータ１０はコイルばね１８に付勢されてカム部材１３のカム面１３ａに常時弾接している。

検出ユニット７は図３に示すような外観形状を呈し、図４と図５に示すような各部材によって構成されている。 すなわち、検出ユニット７は、円環状の永久磁石でＮ極とＳ極が１８０度離れた領域に着磁されているマグネット４と、操作ノブ２の回転中心線Ｌ（図４と図７参照）を横切る幅狭な延在部６ａを有するサブ基板６と、この延在部６ａに実装されてマグネット４に近接して対向するＧＭＲ等の磁気センサ５と、マグネット４を保持していると共に操作ノブ２に駆動されて一体的に回転する合成樹脂製のマグネットホルダ１７と、サブ基板６の所定位置に取り付けられた合成樹脂製の取付部材１９と、金属板からなる箱状の磁気シールドケース２０と、この磁気シールドケース２０に締結された金属ねじ２３とによって構成されている。 ただし、マグネット４と磁気センサ５は操作ノブ２の回転中心線Ｌを横切る位置に配置されている。 また、磁気シールドケース２０は第１のシールドケース２１と第２のシールドケース２２とを組み合わせて箱状体となし、両シールドケース２１，２２を金属ねじ２３によって強固に連結したものである。

検出ユニット７を構成する各部材について詳しく説明すると、マグネットホルダ１７は、操作ノブ２に駆動される短冊状の被駆動部１７ａと、マグネット４を接着などによって保持している鍔状の保持部１７ｂと、これら被駆動部１７ａおよび保持部１７ｂを連結している軸部１７ｃとを有するモールド品であり、軸部１７ｃの軸心は操作ノブ２の回転中心線Ｌと合致させてある。 前述したように被駆動部１７ａはノブ嵌着部材３の駆動部３ｂに嵌入されるため、操作ノブ２を回転操作するとノブ嵌着部材３を介して被駆動部１７ａが駆動され、マグネットホルダ１７が操作ノブ２と一体的に回転するようになっている。 それゆえ、操作ノブ２とマグネット４は回転中心線Ｌを中心として常に一体的に回転する。

取付部材１９は、マグネット４および保持部１７ｂや磁気センサ５および延在部６ａを包囲する角筒部１９ａと、この角筒部１９ａの両外壁面に形成されて第１のシールドケース２１を位置決めする凸状の第１係合部１９ｂと、サブ基板６の外縁部に嵌着された脚部１９ｃと、この脚部１９ｃに形成されてハウジング１の内壁部に位置決めされるレール状の第２係合部１９ｄとを有するモールド品である。

第１のシールドケース２１は角筒部１９ａの全体を覆うような形状にフォーミングされた金属板である。 この第１のシールドケース２１には、マグネットホルダ１７の軸部１７ｃを挿通させるＵ字溝を有するＵ字状壁部２１ａや、第１係合部１９ｂを嵌入させるスリット２１ｂが形成されている。 一方、第１のシールドケース２１に比べて小さい第２のシールドケース２２は、角筒部１９ａの図５において下側の開口を覆うような形状にフォーミングされた金属板である。 この第２のシールドケース２２には、Ｕ字状壁部２１ａのＵ字溝に挿入される舌片２２ａや、舌片２２ａに対して略直角に折り曲げられた接地片２２ｂが形成されており、この接地片２２ｂの下端に形成された突部２２ｃがサブ基板６の接地導体部（グラウンド部）と電気的に接続されるようになっている。 図３に示すように、これらＵ字状壁部２１ａと舌片２２ａとによって画成される透孔部２０ａの大きさはマグネットホルダ１７の軸部１７ｃの断面形状と略同等であり、この透孔部２０ａを軸部１７ｃが貫通しているため、マグネットホルダ１７の被駆動部１７ａと保持部１７ｂは透孔部２０ａを介して磁気シールドケース２０の外部と内部に振り分けて配置されている。 また、第１および第２のシールドケース２１，２２は、サブ基板６に取り付けられた取付部材１９の角筒部１９ａに外装させるように組み付ければ所望の箱状体となすことができる。 これにより、角筒部１９ａに包囲されているマグネット４および保持部１７ｂや磁気センサ５および延在部６ａを磁気シールドケース２０で完全に覆うことができるため、マグネット４や磁気センサ５を磁気的にシールドすることができる。 しかも、この磁気シールドケース２０は、第１および第２のシールドケース２１，２２どうしが隣接する境界部をマグネット４とオーバーラップしない箇所に設定し、この境界部が存する主面に対して略直角に折り曲げられた接地片２２ｂをサブ基板６の接地導体部と電気的に接続することによって、両シールドケース２１，２２の境界部で懸念される外部磁界の集中がマグネット４の磁界に影響しないように配慮してある。

なお、第１のシールドケース２１は第１係合部１９ｂ等と係合させることで取付部材１９に対する位置決めが行え、第２のシールドケース２２も角筒部１９ａや第１のシールドケース２１で位置決めできるため、磁気シールドケース２０は取付部材１９を介してサブ基板６に高い位置精度で取り付けることができる。 また、第１および第２のシールドケース２１，２２は金属ねじ２３によって強固に連結されているため、磁気シールドケース２０の機械的強度も高められている。

サブ基板６には、磁気センサ５からの信号をメイン基板９へ出力するためのコネクタ２４が実装されている。 このサブ基板６は、一体化した取付部材１９の第２係合部１９ｄをハウジング１の内壁部に係合させることによって、ハウジング１内の所定位置に保持されており、コネクタ２４を介してサブ基板６とメイン基板９は電気的に接続されている。 また、サブ基板６には貫通孔６ｂとスルーホール６ｃが形成されており、スルーホール６ｃは接地導体部（グラウンド部）となっている。 そして、接地片２２ｂの突部２２ｃをスルーホール６ｃに嵌合した状態で、金属ねじ２３を貫通孔６ｂに挿通して第１および第２のシールドケース２１，２２どうしを連結すると、両シールドケース２１，２２が箱状に組み合わされてサブ基板６に固定されると共に、磁気シールドケース２０とサブ基板６の接地導体部とが確実に導通される。 したがって、磁気シールドケース２０に静電気が蓄積されることはない。

メイン基板９は取付ねじ２７を用いて蓋体１４に載置固定されており、このメイン基板９に図示せぬねじ等を用いてカム部材１３が載置固定されている。 カム部材１３のカム面１３ａには谷部や段部が形成されており、操作ノブ２が回転操作されると、それに連動してアクチュエータ１０がカム面１３ａ上を摺動するようになっている。

蓋体１４には外壁面の複数箇所に爪部１４ａが設けられており、これらの爪部１４ａをハウジング１の対応する係止孔１ｂに嵌入させることによって、蓋体１４はハウジング１にスナップ結合されている。 この蓋体１４内の一画にはアクチュエータ１１の後端部とコイルばね２５とが収納されている。 そして、操作ノブ２が回転操作（プル操作）されると、アクチュエータ１１が奥へスライド移動してコイルばね２５を弾性圧縮させるため、操作ノブ２への操作力が取り除かれると、コイルばね２５の弾性復帰力でアクチュエータ１１は手前へスライド移動する。

次に、上記の如く構成された揺動操作型入力装置の動作について説明する。 操作ノブ２が操作されていないとき（非操作時）は、図７に示すように、アクチュエータ１０がカム面１３ａの谷部に保持されているため、操作ノブ２は傾きのない姿勢に保持されている。

ユーザが操作ノブ２を把持して手前へ回転させるプル操作を行うと、操作ノブ２と一体的にノブ嵌着部材３が回転するため、駆動部３ｂが被駆動部１７ａを回転駆動して、マグネットホルダ１７およびマグネット４が操作ノブ２と一体的に回転する。 その際、マグネット４の生成する磁界の向きは操作ノブ２と同じ角度だけ回転するので、磁気センサ５によって検出されるマグネット４の磁界は操作ノブ２の回転操作角度に応じて大きく変化する。 つまり、磁気センサ５の検出信号に基づいて操作ノブ２の回転操作角度を高精度に把握することができる。 それゆえ本実施形態例に係る揺動操作型入力装置では、磁気センサ５からメイン基板９の制御回路８へ出力された信号を適宜処理することによって、制御対象となるパーキングブレーキの制動力が回転操作角度の大きさに応じてアナログ的に増大するようにしてある。

また、操作ノブ２がプル操作されるのに伴い、コイルばね１８を弾性圧縮させながらアクチュエータ１０がカム面１３ａ上を摺動すると共に、コイルばね２５を弾性圧縮させながらアクチュエータ１１が奥へスライド移動する。 そして、操作ノブ２の回転操作角度が所定の大きさに達した時点で、アクチュエータ１０がカム面１３ａの段部を乗り越えてクリック感が生起されると共に、その回転操作角度を磁気センサ５が検出して、パーキングブレーキの制動力を最大にする信号が制御回路８へ出力されるようにしてある（図８参照）。

また、操作ノブ２に対する操作力が取り除かれると、コイルばね１８の弾性復帰力でアクチュエータ１０がカム面１３ａの谷部へ押し戻されると共に、コイルばね２５の弾性復帰力でアクチュエータ１１が手前へスライド移動するため、操作ノブ２は図７に示す初期位置まで自動復帰する。

以上説明したように本実施形態例に係る揺動操作型入力装置は、操作ノブ２の回転中心線Ｌを横切る位置でマグネット４と磁気センサ５とが近接して対向しており、操作ノブ２が回転操作（プル操作）されたときに、操作ノブ２とマグネット４の回転動作時の誤差を少なくできるため、検出精度を容易に高めることができる。 検出精度を容易に高めることができる。 また、マグネット４や磁気センサ５は操作ノブ２の比較的近傍に配設されているが、第１および第２のシールドケース２１，２２を組み合わせてなる箱状の磁気シールドケース２０でマグネット４や磁気センサ５を覆っており、しかも、第１および第２のシールドケース２１，２２どうしが隣接する境界部（外部磁界が集中しやすい箇所）をマグネット４とオーバーラップしない箇所に設定すると共に、第２のシールドケース２２に形成した接地片２２ｂの突部２２ｃをサブ基板６の接地導体部（スルーホール６ｃ）と電気的に接続させてあるため、外部磁界に起因する誤検出を効果的に防止することができ、磁気シールドケース２０に流れ込んだ静電気をサブ基板６の接地導体部へ逃がして回路素子等が静電破壊されることを防止できる。

また、検出ユニット７の磁気シールドケース２０が、第１および第２のシールドケース２１，２２のＵ字状壁部２１ａと舌片２２ａとによって、マグネットホルダ１７の軸部１７ｃの断面形状と略同等の大きさの透孔部２０ａを画成しており、この透孔部２０ａを軸部１７ｃが貫通している。 そのため、良好なシールド効果を維持しつつ、磁気シールドケース２０の内部と外部にマグネットホルダ１７の保持部１７ｂと被駆動部１７ａを容易に配置させることができる。

しかも、この検出ユニット７は、サブ基板６の所定位置に取り付けられた合成樹脂製の取付部材１９を備え、この取付部材１９が第１係合部１９ｂや第２係合部１９ｄを有しているため、取付部材１９を利用して磁気シールドケース２０をサブ基板６に高い位置精度で容易に取り付けることができると共に、サブ基板６をハウジング１の所定位置に容易に組み付けることができる。 ただし、取付部材１９を省略して磁気シールドケース２０をサブ基板６に直接取り付ける構成にすることも可能である。

また、この検出ユニット７では、第１のシールドケース２１と第２のシールドケース２２が金属ねじ２３を用いて連結されているため、磁気シールドケース２０全体の機械的強度が高まっている。

なお、上記の実施形態例では、操作ノブ２に大きな操作力が付与される揺動操作型入力装置について例示しているため、クリック用アクチュエータ１０とコイルばね１８に加えて復帰専用アクチュエータ１１とコイルばね２５を用いているが、さほど大きな操作力を必要としない揺動操作型入力装置の場合は、アクチュエータ１１やコイルばね２５を省略しても良好な操作性が期待できる。 また、上記の実施形態例では、操作ノブ２のプル操作のみが可能な入力装置について例示しているが、プッシュ操作のみが可能な入力装置や、プル操作とプッシュ操作の両方を選択的に可能な入力装置であっても、本発明は適用可能である。 そのほか、操作ノブの形状を適宜選択することによって、操作ノブ２が嵌着されるノブ嵌着部材３を省略した構成にすることも可能である。 また、操作ノブの回転操作角度を検出する磁気センサをハウジング内のメイン基板に直接実装する構成にすることも可能である。

１ ハウジング １ａ 軸受壁部 ２ 操作ノブ ３ ノブ嵌着部材 ４ マグネット ５ 磁気センサ ６ サブ基板（回路基板）
６ａ 延在部 ６ｃ スルーホール（接地導体部）
７ 検出ユニット １５ シャフト １７ マグネットホルダ １７ａ 被駆動部 １７ｂ 保持部 １７ｃ 軸部 １９ 取付部材 １９ｂ 第１係合部 １９ｄ 第２係合部 ２０ 磁気シールドケース ２０ａ 透孔部 ２１ 第１のシールドケース ２１ａ Ｕ字状壁部 ２２ 第２のシールドケース ２２ａ 舌片 ２２ｂ 接地片 ２２ｃ 突部 ２３ 金属ねじ Ｌ 回転中心線