(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【0010】
図1は、本発明の一実施例による操作装置1の組み付け状態の一例を示す図である。操作装置1は、車室内において、操作性を考慮した位置に設けられる。本実施例の操作装置1は、典型的には、衝突時等に乗員の体が当たりうる箇所に設けられる場合に好適である。操作装置1は、任意の車載機器を操作するための装置であってよい。
【0011】
図示の例では、操作装置1は、操作ノブ(操作つまみ)として具現化されており、フロントパネルに組み込まれている。図示の例では、操作装置1は、車載オーディオ機器の音量調整等のための操作装置である。
【0012】
操作装置1は、回転方向の操作のみが可能であってもよいし、押し下げ方向の操作(プッシュ操作)のみが可能であってもよいし、これらの双方の操作が可能であってもよい。以下では、一例として、回転方向の操作及び押し下げ方向の操作の双方が可能な操作装置1について主に説明する。車載オーディオ機器の操作装置1の場合、回転方向の操作は、車載オーディオ機器の音量調整用であってよく、押し下げ方向の操作は、“決定”操作用や電源のオンオフ操作用であってよい。
【0013】
操作装置1は、回転方向の操作等が可能なように周辺部に対して突出する操作部1aを備える。操作装置1は、任意の形状の操作部1aを有してよい。図示の例では、操作装置1の操作部1aは、円筒形形状を有する。
【0014】
図2は、本実施例の操作装置1の分解斜視図である。
【0015】
操作装置1は、
図2に示すように、主に、キャップ2と、上側ホルダ10と、下側ホルダ20と、中間ホルダ30と、スプリング40と、エンコーダ側ホルダ50と、エンコーダ(エンコーダ素子)60と、基板70とを含む。
【0016】
キャップ2は、外部に露出する操作部1a(
図1参照)を構成し、操作性を考慮した形状を有する。本例では、キャップ2は、円筒形の形状を有する。
【0017】
上側ホルダ10は、円環状の平板形態のベース部12と、ベース部12の外周縁付近から立設された脚部14とを含む。脚部14は、軸方向Xに沿って延在する。脚部14は、円周方向の均等の間隔で3本形成されている。脚部14の先端部は、径方向外側に向けて屈曲され、ネジ穴16が形成されている。脚部14の先端部は、軸方向Xに垂直な面を画成する。
【0018】
下側ホルダ20は、円環状の平板からなる。下側ホルダ20は、上側ホルダ10の脚部14の先端部と略同一の径に延在する。下側ホルダ20は、円周方向の均等の間隔で3つの被係止部22を有し、各被係止部22は、ネジ挿通穴24が形成される。被係止部22は、下側ホルダ20における中央穴(基本的に円形)の内周縁を部分的に直線で形成することにより形成される。
【0019】
中間ホルダ30は、円環状の平板形態のベース部32と、ベース部12の外周縁付近から立設された側壁38とを含む。側壁38は、円周方向の均等の間隔で3個形成されている。各側壁38の先端部は、径方向外側に向けて屈曲されつつ2股に分岐する曲げ部39を有する。曲げ部39の2股は、その間の幅が、上側ホルダ10の脚部14及びその先端部の幅と略同一に(または僅かに大きく)なるように構成される。円環状のベース部32は、円周方向で各側壁38間において径方向外側に延在する三角状の平面部34を備え、各平面部34は、ネジ穴36が形成される。
【0020】
尚、上側ホルダ10、下側ホルダ20及び中間ホルダ30は、好ましくは、樹脂でなく金属により形成される。これは、後述のように上側ホルダ10、下側ホルダ20及び中間ホルダ30は、強力な反発力を生ずるスプリング40を内部に保持した状態(構造)を維持する必要があるためである。
【0021】
スプリング40は、円筒形の外形を有するコイルばねであってよい。スプリング40の弾性特性については後述する。
【0022】
エンコーダ側ホルダ50は、中央円筒部52と、中央円筒部52から径方向外側に延在する中間ホルダ取付面54とを含む。中間ホルダ取付面54は、円周方向の均等の間隔で3個形成され、各中間ホルダ取付面54は、ネジ80が挿通する穴56が形成される。
【0023】
エンコーダ60は、中心軸Xを回転中心として回転する回転軸62と、回転軸62を回転可能に支持する軸受け部64とを含む。軸受け部64の一端側は、基板70に固着されている。
【0024】
基板70は、エンコーダ60からの信号を処理する回路を含んでよい。この場合、基板70は、車載オーディオ機器の制御装置を構成してよい。
【0025】
ここで、
図2に示す操作装置1の組み付け方法について説明する。
【0026】
フロントパネルの裏側に取り付けられる基板70上にエンコーダ60を配置し、エンコーダ60の回転軸62を下側ホルダ20の中央穴に挿通する。この状態で、ネジ80によりネジ固定した中間ホルダ30とエンコーダ側ホルダ50がエンコーダ60の回転軸62の先端に圧入される。このとき、エンコーダ側ホルダ50の中央円筒部52の内部にエンコーダ60の回転軸62が嵌合される。次いで、中間ホルダ30の円環状のベース部32にスプリング40を載せた状態で上側ホルダ10を被せてスプリング40を挟み込み、先に挿通しておいた下側ホルダ20の3箇所のネジ挿通穴24と上側ホルダ10の3つの脚部14の先端部のネジ穴16を合わせてネジ82によりネジ固定される。この際、上側ホルダ10の3つの脚部14は、中間ホルダ30の側壁38の先端に設けられた曲げ部39であって、それぞれに対応する曲げ部39の2股間(切り欠き)にそれぞれ摺動可能に組み込まれる。これにより、上側ホルダ10が中間ホルダ30に対して回転方向(軸方向Xを法線とする面内の回転方向)の位置決めが実現されつつ軸方向Xにはスライド可能となる。最後に、上側ホルダ10のベース部12とキャップ2の内側との間に両面テープ4を挿入した状態でキャップ2が上側ホルダ10に固定される。
【0027】
このようにして、キャップ2に固定される上側ホルダ10と下側ホルダ20とが互いにネジ止めされることによって間に形成される空間に中間ホルダ30が摺動可能に組み込まれる。そして、中間ホルダ30の側壁38の先端の曲げ部39と上側ホルダ10の3つの脚部14とが互いに摺動することによって上側ホルダ10(ひいては操作部1a)が軸方向Xにスライド可能となる。また、スプリング40は、中間ホルダ30の円環状のベース部32と上側ホルダ10のベース部12とをそれぞれ座面としてそれらの間に保持される。このスプリング40の反発力によって、キャップ2、上側ホルダ10、下側ホルダ20が一体として常時突出する方向へ付勢される。即ち、キャップ2、上側ホルダ10及び下側ホルダ20が一体となって中間ホルダ30に対して軸方向Xにスライド可能となるが、通常状態では、キャップ2、上側ホルダ10及び下側ホルダ20は、スプリング40の反発力によって、基板70から離れる方向に付勢されるため、キャップ2(操作部1a)がフロントパネルの表面に対して凸状態となる。中間ホルダ30の側壁38の先端に設けられた曲げ部39は、下側ホルダ20の被係止部22(ネジ挿通穴24の内周側部位)に当接してストッパ機能を果たし、キャップ2のフロントパネルに対する高さの位置決めとなる。
【0028】
図3は、操作装置1の各状態の外観を示す斜視図である。
図4は、操作装置1の要部の各状態を示す斜視図である。
図5は、操作装置1のエンコーダ60の各状態を示す斜視図である。
図6は、操作装置1の内部機構の各状態を示す斜視図である。
図3乃至
図6において、(A)は、操作装置1に対して荷重が加わっていない通常状態(無負荷状態)を示し、(B)は、操作装置1に対して操作荷重(プッシュ操作時の荷重)が加わったときのプッシュ操作状態を示し、(C)は、操作装置1に対して多大な荷重が加わったときの陥没状態を示す。尚、
図4においては、キャップ2を透視して内部を示している。
【0029】
通常操作時、キャップ2を回転方向に回転操作すると、キャップ2、上側ホルダ10、下側ホルダ20、スプリング40、中間ホルダ30、エンコーダ側ホルダ50及びエンコーダ60の回転軸62が一体的に回転し、通常の回転操作が実現される。尚、この際、上側ホルダ10から中間ホルダ30への回転操作の伝達は、中間ホルダ30の側壁38の先端の曲げ部39と上側ホルダ10の3つの脚部14との間の周方向の接触(当接)により実現される。また、キャップ2を軸方向Xに沿って押し下げ操作すると、キャップ2、上側ホルダ10、下側ホルダ20、スプリング40、中間ホルダ30、エンコーダ側ホルダ50及びエンコーダ60の回転軸62が一体的に押し下げられ、通常の押し下げ操作(プッシュ操作)が実現される(
図3(B),
図4(B),
図5(B)及び
図6(B)参照)。尚、
図3(B)では、図中の左側の操作装置1だけが操作されている状態を示す。
【0030】
このように、通常の操作においては、スプリング40の反発力を上回る押圧力が加わることが無いので、スプリング40は実質的に更に変形せず、エンコーダ60自体の動作範囲内(所定の操作ストローク内)でプッシュ操作及び回転操作が可能である。尚、図示の例では、エンコーダ60自体の動作範囲(所定の操作ストローク)は、
図4及び
図5に示すように、ΔD1で規定されている。
【0031】
他方、キャップ2に対して、軸方向Xに沿ってキャップ2を押し下げる方向(突出量を減らす方向)に大きな荷重が作用すると、
図3(C),
図4(C),
図5(C)及び
図6(C)に示すように、キャップ2、上側ホルダ10及び下側ホルダ20は、中間ホルダ30の側壁38の先端の曲げ部39と上側ホルダ10の3つの脚部14とが互いに摺動する態様で、基板70に向かってスライドする。即ち、キャップ2に対して、軸方向Xに沿ってキャップ2を押し下げる方向に大きな荷重が作用すると、スプリング40が圧縮方向に弾性変形し、キャップ2、上側ホルダ10及び下側ホルダ20が、エンコーダ60自体の動作範囲(所定の操作ストローク内の最大ストローク量)を超えて基板70に向かって移動する。これにより、キャップ2に対して、軸方向Xに沿ってキャップ2を押し下げる方向に大きな荷重(通常のプッシュ操作時に付与される荷重よりも有意に大きい荷重)が作用した場合に、キャップ2の突出量を、エンコーダ60自体の動作範囲で取り得る低減量(
図4の低減量ΔD1参照)を超えて低減することができる。尚、図示の例では、キャップ2の突出量が、プッシュ操作状態から更にΔD2低減され、通常状態からΔD1+ΔD2低減される(
図4参照)。尚、典型的には、ΔD2は、ΔD1に比べて有意に大きい。
【0032】
また、このような大きな荷重が除去されると、キャップ2、上側ホルダ10及び下側ホルダ20は、中間ホルダ30の側壁38の先端の曲げ部39と上側ホルダ10の3つの脚部14とが互いに摺動する態様で、
図3(A),
図4(A),
図5(A)及び
図6(A)に示すように、元の状態(通常時の状態)へとスライドする。即ち、このような大きな荷重が除去されると、スプリング40が元の状態へと弾性的に復元し、中間ホルダ30の側壁38の先端に設けられた曲げ部39が下側ホルダ20の被係止部22に当接するまでスライドして、元の状態へと復帰する。
【0033】
次に、スプリング40の弾性特性の好ましい例について説明する。
【0034】
図7は、スプリング40の弾性特性の一例を示すグラフである。
図7では、横軸に、基準面に対するキャップ2の突出量を示し、縦軸に、スプリング40の反発力(荷重)を示す。ここで、基準面は、任意の面であってよい。例えば、基準面は、
図4に示すように、キャップ2の外周側に設けられる部材(フロントパネル等)の最も突出している位置を基準に設定されてもよい。
【0035】
図7において、突出量D2は、プッシュ操作状態(
図3(B)に示す状態)での突出量である。
図7に示す例では、スプリング40は、線形の弾性特性を有する。スプリング40は、弾性変形した状態で円環状のベース部32と上側ホルダ10のベース部12との間に保持される。即ち、スプリング40は、プッシュ操作状態において、円環状のベース部32と上側ホルダ10のベース部12との間で圧縮方向に弾性変形しており、反発力N
1を生ずる。軸方向Xに沿ってキャップ2を押し下げる方向の荷重が反発力N
1を超えると、スプリング40が更に弾性変形し、突出量が線形的に減少する。
図7に示す例では、スプリング40は、基準面に対するキャップ2の突出量がゼロのとき、反発力N
2を生ずる。
【0036】
反発力N
1は、エンコーダ60に対する通常のプッシュ操作時に作用する荷重(プッシュ荷重)よりも有意に大きい値に設定されてもよい。具体的には、反発力N
1は、プッシュ荷重の2.5倍以上の値であってよい。例えばプッシュ荷重が2[N]程度であるとき、反発力N
1は、5[N]以上であってよい。尚、前提として、通常のプッシュ操作では、キャップ2の突出量はエンコーダ60自体の動作範囲(所定の操作ストローク)内で僅かに減少するだけであり、操作ストローク内の最大ストローク時でも基準面に対するキャップ2の突出量はゼロよりも有意に大きい(
図4のΔD2参照)。
【0037】
反発力N
2は、衝突に関連せずに乗員(操作者)の膝等のような体の一部が操作装置1に当たった場合に作用する荷重よりも大きい値に設定されてよい。これにより、衝突に関連せずに乗員の体の一部が操作装置1に不意に当たった場合にキャップ2(操作部1a)が破壊してしまうことが防止され、高い商品性を維持することができる。例えば、反発力N
2は、5[N]よりも有意に(例えば2倍以上)大きい10[N]より大きい値に設定されてもよい。
【0038】
また、反発力N
2は、所定の上限値よりも小さい値に設定される。所定の上限値は、任意であってよいが、典型的には、法規等で定められた内突規定荷重よりも小さい値に設定される。例えば、欧州の内突試験に関する法規(ECE No.21)により、操作部1aに対して378[N]以上の荷重が加わったときに、グリル面からの操作部1aの突出量が所定量(9.5mm)以下に制限する必要がある。このため、例えば、基準面がグリル面から所定高さ(9.5mm)の面であるとき、反発力N
2は、378[N]より小さい値に設定される。例えば、反発力N
2は、10[N]より大きく378[N]より小さい値として、100[N]程度であってよい。
【0039】
以上説明した本実施例の操作装置1によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。
【0040】
本実施例の操作装置1によれば、上述の如く、通常よりも多大な荷重が加わったとしても、取付構造が破損すること無く、キャップ2(操作部1a)先端部を基準面(例えばフロントパネル周囲と同一面)以下に陥没可能となる。これにより、例えば内突規格を満足すると共に、当該多大な荷重がなくなった際には、再度初期位置(
図6(A)参照)へ復帰することが可能となる。
【0041】
尚、音量調整用のような調整用に回転方向に操作される操作装置1の場合、操作部1aは、一般的に、微調整が行い易いように比較的大きいサイズで構成され、且つ、突出量が大きい傾向となる。従って、この種の操作部1aを備える操作装置1は、操作性が良い反面、乗員の膝等が当たりやすいことがあり、通常想定される荷重よりも多大な荷重が加わることがある。従って、本実施例は、かかる操作部1aを備える操作装置1に特に好適である。
【0042】
また、キャップ2は、好ましくは、上側ホルダ10、下側ホルダ20、中間ホルダ30、スプリング40及びエンコーダ側ホルダ50の外径よりも大きい外径の周囲部2aを備える。即ち、上側ホルダ10、下側ホルダ20、中間ホルダ30、スプリング40及びエンコーダ側ホルダ50は、好ましくは、キャップ2の周囲部2aよりも径方向内側に収まるように構成される。これにより、エンコーダ60の回転軸62に圧入される部材の全て(キャップ2、上側ホルダ10、下側ホルダ20、中間ホルダ30、スプリング40及びエンコーダ側ホルダ50)が組立状態(ASSY状態)でエンコーダ60の回転軸62に対して取り外し及び取り付けが可能となる。これにより、これらのサービス時の交換作業が容易になる。また、更なる効果として、キャップ2の周囲部2aに照明光が当てられたときの、意匠性を高めて、商品性を高めることができる。即ち、組み付け状態では、キャップ2の周囲部2aとフロントパネル(グリル)に形成された穴との間に径方向に隙間が形成されるが、キャップ2の外形よりも外側にはみ出す構造物が存在しないので、キャップ2の周囲部2aとフロントパネルとの間の隙間を照明光が通ることができる。他方、上述のような大きなスプリング荷重に対応するために、フロントパネルの内部側でキャップ2の外形よりも大きいスペースを利用した方が設計自由度が高くなるが、キャップ2の外形よりも構造物(上側ホルダ10、下側ホルダ20等)がはみ出る構成では、当該はみ出した部分に照明光が遮られるので、キャップ2の周囲部2aとフロントパネルとの間の隙間を照明光が通ることができない。
【0043】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【0044】
例えば、上述した実施例において、スプリング40は、線形の弾性特性を有しているが、例えば複数のスプリングを組み合わせることで、非線形の弾性特性を実現してもよい。また、スプリング40は、ゴム等のような他の弾性部材により代替されてもよい。
【0045】
また、上述した実施例では、通常状態及びプッシュ操作状態(
図6(A)及び
図6(B)参照)において、スプリング40は、弾性変形した状態で円環状のベース部32と上側ホルダ10のベース部12との間に保持されている。しかしながら、スプリング40は、通常時に略自由状態となるように中間ホルダ30の円環状のベース部32と上側ホルダ10のベース部12との間に(ガタが生じない態様で)保持されてもよい。この場合、例えば
図8に示すようなスプリング40の弾性特性となる。尚、この場合は、通常状態及びプッシュ操作状態(
図6(A)及び
図6(B)参照)において、スプリング40の反発力が実質的にゼロであるので、スプリング40を保持する構造(上側ホルダ10と下側ホルダ20の間の締結部等)の必要な強度・耐久性を低減することができる。
【0046】
また、上述した実施例において、スライド時における中間ホルダ30の側壁38の先端の曲げ部39と上側ホルダ10の3つの脚部14とが互いに摺動する態様は、摩擦を伴ってもよいし、摩擦を伴わなくてもよい。但し、摩擦を伴わない場合、中間ホルダ30の側壁38の先端の曲げ部39と上側ホルダ10の3つの脚部14との間の隙間(ガタ)は、回転操作の操作性を損なわない程度に最小化される。
【0047】
また、上述は、多大な荷重が加わった場合にのみ陥没し該荷重が除去されたときに復元するための機構として、特定の機構を開示するが、かかる機構は、多種多様である。例えば、上述した実施例では、中間ホルダ30がエンコーダ60側に固定され、上側ホルダ10がキャップ2(操作部1a)側に固定されているが、逆であってもよい。即ち、中間ホルダ30側にキャップ2(操作部1a)が固定され、上側ホルダ10側にエンコーダ60が固定されてもよい。この場合、中間ホルダ30がスプリング40により操作部1aの突出方向に付勢され、下側ホルダ20(被係止部22)が中間ホルダ30を係止してストッパ機能を果たす。
【0048】
また、例えば
図9に示すように、操作部側部材100をスプリング40により突出方向に付勢し、操作部側部材100の突出方向への移動を係止する係止部材200を備える機構により実現されてもよい。
図9に示す例では、係止部材200は、操作部側部材100の突出方向への移動を係止する係止部202を有する。係止部材200は、エンコーダ側部材300(エンコーダ側ホルダ、エンコーダ等)に対して回転不能に且つ突出方向の移動が不能な態様で、エンコーダ側部材300に連結される。また、操作部側部材100と係止部材200は、上述の中間ホルダ30の側壁38の先端の曲げ部39と上側ホルダ10の3つの脚部14との関係の如く、操作部側部材100が係止部材200に対して突出量が低減する方向にスライド可能(摺動可能)となり且つ操作部側部材100から係止部材200に回転操作が伝達可能となるように、構成される。尚、操作部側部材100は、例えば上述の実施例におけるキャップ2、上側ホルダ10、下側ホルダ20のように複数の部材により構成されてもよい。係止部材200についても同様である。
図9に示す構成についても上述の実施例による機構と同様、操作部が取り付く側とエンコーダが取り付く側が逆であってもよい。
【0049】
また、押し下げ操作のみが可能な操作装置の場合は、原理上、以下の特徴を有すればよい。
(1)操作部1aが突出方向にスプリング40により付勢される。
(2)操作部1aの突出方向への移動を係止するストッパ部(係止部材)を有する。
(3)操作部1aに対する押し下げ操作がエンコーダ60に伝達される。
【0050】
また、回転操作のみが可能な操作装置の場合は、原理上、以下の特徴を有すればよい。
(1)操作部1aが突出方向にスプリング40により付勢される。
(2)操作部1aの突出方向への移動を係止するストッパ部(係止部材)を有する。
(3)操作部1aに対する回転操作がエンコーダ60に伝達される。この場合、ストッパ部は、エンコーダ60の回転軸62と共に回転するように構成されるのが好ましい。更に、この場合、操作部1aに対する回転操作がストッパ部を介してエンコーダ60の回転軸62に伝達されるのが好ましい。