特許 7449049 押しボタン装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】押しボタン装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 9/53 20060101AFI20240306BHJP

   F16D 37/02 20060101ALI20240306BHJP

   G05G 1/02 20060101ALI20240306BHJP

   G05G 5/03 20080401ALI20240306BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

F16F9/53

F16D37/02 Z

G05G1/02 B

G05G5/03 B

G06F3/01 560

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019134396

(22)【出願日】2019-07-22

(65)【公開番号】P2021017939

(43)【公開日】2021-02-15

【審査請求日】2022-06-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】110003801

【氏名又は名称】ＫＥＹ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100149870

【弁理士】

【氏名又は名称】芦北 智晴

(72)【発明者】

【氏名】赤岩 修一

(72)【発明者】

【氏名】榮 淳

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 宏貴

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２０３０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３８６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３２０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０５１９８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０９９５８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１８１１８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ ９／００－ ９／５８

Ｇ０５Ｇ １／００－ ２５／０４

Ｆ１６Ｄ ３７／０２

Ｆ１６Ｄ ４９／００－ ７１／０４

Ｇ０６Ｆ ３／０１

Ｇ０６Ｆ ３／０４８－ ３／０４８９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直動可能に設けられた操作ボタンと、
前記操作ボタンが直動するように前記操作ボタンを直動方向にガイドする操作ボタンガイド部と、
回転部において回転抵抗を発生する回転抵抗発生部と、
第１リンク部材と、
第２リンク部材と、
を備えた押しボタン装置であって、
前記第１リンク部材の一端側が前記操作ボタンに回転自在に連結され、
前記第２リンク部材の基端部が前記回転部に回転抵抗伝達可能に取り付けられ、
前記第１リンク部材の他端側が前記第２リンク部材の先端側に回転自在に連結され、
前記回転抵抗発生部は、供給される電流値の大きさに応じた強さの磁場を内部に封入された磁気粘性流体に付与して、当該電流値の大きさに応じた回転抵抗を前記回転部において発生するように構成されている、
ことを特徴とする押しボタン装置。

【請求項2】

請求項１に記載の押しボタン装置において、
前記第２リンク部材の基端部は、一方向にのみ回転抵抗を伝達するワンウェイクラッチを介して前記回転部に取り付けられ、前記操作ボタンを押圧操作するときにのみ、前記回転抵抗発生部が発生する回転抵抗が前記押圧操作に伝達され、
前記ワンウェイクラッチは、軸状に形成された前記回転部の径方向外方に配置され、
前記第２リンク部材の基端部は、前記ワンウェイクラッチの径方向外方に配置されている、
ことを特徴とする押しボタン装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の押しボタン装置において、
前記操作ボタンガイド部は、
前記操作ボタンを押圧操作しても動かないように固定され、前記操作ボタンが直動可能かつ嵌め込み可能な嵌め込み穴を有する外板と、
前記操作ボタンを復帰側に付勢するバネと、
を有することを特徴とする押しボタン装置。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載の押しボタン装置において、
前記操作ボタンの押し込み量に関する情報を検出する検出部と、
前記検出部が検出する前記操作ボタンの押し込み量に関する情報に基づいて前記回転抵抗発生部に供給する電流値を制御する給電制御部と、
をさらに備えることを特徴とする押しボタン装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気粘性流体を用いた押しボタン装置に関し、特に、押圧操作により直動する操作ボタンを有する押しボタン装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、磁気粘性流体を用いた押しボタン装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。同文献に開示された押しボタン装置（特許文献１では、「磁気粘性流体装置」と称している。）は、押圧操作により直動する操作ボタン（同文献の符号（１６））を有する。この押しボタン装置では、操作ボタンを押圧操作により直動させるとき、磁気粘性流体に付与する磁場の強さを変えることで、操作者の指に与える反力を変化させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６４５２５０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の直動する操作ボタンを有する磁気粘性流体を用いた押しボタン装置は、比較的大きな抗力を操作ボタンに付与する場合に適しており、小さな抗力や微妙に変化する抗力を操作ボタンに付与することには適していない。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みて創案されたものであり、直動する操作ボタンを有する磁気粘性流体を用いた押しボタン装置において、小さな抗力や微妙に変化する抗力を操作ボタンに付与することに適した押しボタン装置を提供することを目的する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１態様に係る押しボタン装置は、直動可能に設けられた操作ボタンと、回転部において回転抵抗を発生する回転抵抗発生部と、第１リンク部材と、第２リンク部材と、を備えている。前記第１リンク部材の一端側が前記操作ボタンに回転自在に連結されている。前記第２リンク部材の基端部が前記回転部に回転抵抗伝達可能に取り付けられている。前記第１リンク部材の他端側が前記第２リンク部材の先端側に回転自在に連結されている。前記回転抵抗発生部は、供給される電流値の大きさに応じた強さの磁場を内部に封入された磁気粘性流体に付与して、当該電流値の大きさに応じた回転抵抗を前記回転部において発生するように構成されている。

【0007】

かかる構成を備える押しボタン装置によれば、回転抵抗発生部が発生する回転抵抗がリンク部材を介して操作ボタンに伝達されるため、従来と比較して、小さな抗力や微妙に変化する抗力を操作ボタンに付与することが容易になる。

【0008】

本発明の第２態様に係る押しボタン装置は、第１態様に係る押しボタン装置において、前記第２リンク部材の基端部は、一方向にのみ回転抵抗を伝達するワンウェイクラッチを介して前記回転部に取り付けられ、前記操作ボタンを押圧操作するときにのみ、前記回転抵抗発生部が発生する回転抵抗が前記押圧操作に伝達される。

【0009】

本発明の第３態様に係る押しボタン装置は、第１又は第２態様に係る押しボタン装置において、前記操作ボタンを復帰側に付勢するバネをさらに備える。

【0010】

本発明の第４態様に係る押しボタン装置は、第１～第３態様に係る押しボタン装置において、前記操作ボタンの押し込み量に関する情報を検出する検出部と、前記検出部が検出する前記操作ボタンの押し込み量に関する情報に基づいて前記回転抵抗発生部に供給する電流値を制御する給電制御部と、をさらに備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、従来と比較して、小さな抗力や微妙に変化する抗力を操作ボタンに付与することが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る押しボタン装置を示す図である。

【図2】本実施形態に係る押しボタン装置のケーシングを断面化した図である。但し、操作ボタン、操作ボタンガイド部等の図示は省略している。

【図3】回転抵抗発生部の構成例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態に係る押しボタン装置について、図面を参照しつつ説明する。図１および図２に示すように、本実施形態に係る押しボタン装置１は、操作ボタン２、操作ボタンガイド部３、回転抵抗発生部４、第１リンク部材５、第２リンク部材６、ワンウェイクラッチ７、検出部８、給電制御部９等を備えている。

【0014】

操作ボタン２は、ユーザが押圧操作することにより直動するように構成されている。操作ボタン２は、後述する第１リンク部材５の一端部に連結されている。本実施形態における操作ボタン２は、略中空円柱状に形成されているが、形状は特に限定されない。なお、操作ボタン２の背面（図１の下面）には、後述する第１リンク部材５、ガイド部材１５等を挿通させるための開口が形成されている。

【0015】

操作ボタンガイド部３は、操作ボタン２が直動するように操作ボタン２を直動方向にガイドする。図１に例示する操作ボタンガイド部３は、外板１１、有底筒体１２、ばね１３、ガイド部材１５等を備えている。

【0016】

外板１１は、操作ボタン２が直動可能に嵌め込まれた嵌め込み穴１１ａを有する。外板１１は、操作ボタン２が押圧操作されても、動かないように固定されている。外板１１は、例えば、回転抵抗発生部４を収容する筐体の一部であってもよいし、何らかの物体、構造物等の一部であってもよい。

【0017】

有底筒体１２は、外板１１の裏面に一体的に設けられている。有底筒体１２の底板部１２ａには、操作ボタン２の動作を真直方向にガイドするガイド部材１５が立設されている。ガイド部材１５の形状および数量は特に限定されないが、図１に例示するガイド部材１５は、軸状のものとされ、複数個所に設けられている。操作ボタン２側には、ガイド部材１５にスライド自在に外嵌した筒状のガイド部材嵌合部２ａが形成されている。なお、底板部１２ａには、後述する第１リンク部材５を挿通させるために部分的な開口１２ｂが形成されている。

【0018】

ばね１３は、押圧操作により押し込まれた操作ボタン２を復帰側に付勢するように設けられている。本実施形態では、コイルばねが採用されており、図１に示すように、各ガイド部材１５の外周に配置されている。

【0019】

回転抵抗発生部４は、例えば図３に示すように、内部に磁気粘性流体１７を封入し、磁気粘性流体１７に磁場を付与する電磁石１８と回転部１９とを備えている。電磁石１８には、後述する給電制御部９から電流が供給される。回転抵抗発生部４は、電磁石１８のコイル３１に供給される電流値の大きさに応じた強さの磁場を磁気粘性流体１７に付与して、電流値の大きさに応じた回転抵抗を回転部１９において発生する。この回転抵抗発生部４の詳細な説明は後述する。なお、本実施形態では、回転抵抗発生部４は、ケーシング２１内に嵌め込まれ、ケーシング２１を介して操作ボタンガイド部３に固定されている。

【0020】

第１リンク部材５は、図１に示すように、一端部が操作ボタン２に設けられた支軸２ｂに回転自在に連結されている。また、第１リンク部材５の他端部は、第２リンク部材６の先端部に軸材２０を介して回転自在に連結されている。本実施形態では、図２に示すように、第１リンク部材５は、２部材で構成され、第２リンク部材６の先端部の両側面に連結されているが、第１リンク部材５を１部材で構成してもよい。

【0021】

第２リンク部材６は、図１に示すように、基端部が回転抵抗発生部４の回転部１９に回転抵抗伝達可能に取り付けられている。本実施形態では、図２に示すように、第２リンク部材６は、ワンウェイクラッチ７を介して回転部１９に取り付けられている。このため、第２リンク部材６には、一方向の回転抵抗のみが回転抵抗発生部４の回転部１９から伝達される。本実施形態では、ユーザが操作ボタン２を押し込む際に、回転抵抗発生部４の回転抵抗が回転部１９から第２リンク部材６に伝達され、回転抵抗発生部４が発生する抵抗力がユーザの指に伝達される。一方、ばね１３の力によって操作ボタン２が復帰側に移動するときは、第２リンク部材６と回転部１９との間で回転力が伝達されない。このため、操作ボタン２を素早く元の位置に復帰させることができる。

【0022】

図１は、第１リンク部材５および第２リンク部材６の基準位置を示している。この基準位置では、第１リンク部材５の軸線は、操作ボタン２の直動方向を向いており、第２リンク部材６の軸線は、第１リンク部材５の軸線と直角になっている。第２リンク部材６は、例えば、基準位置に対して±θ（例えばθ＝４５°）の範囲で回転可能とされる。

【0023】

なお、本実施形態では、図２に示すように、第２リンク部材６の基端部がボス状に形成され、軸方向の片側がワンウェイクラッチ７を介して回転部１９に取り付けられ、軸方向のもう片側がベアリング２２を介して回転部１９に取り付けられている。また、第２リンク部材６は、ベアリング２３を介して回転自在にケーシング２１内に支持されている。

【0024】

検出部８は、操作ボタン２の押し込み量に関する情報を検出する。本実施形態では、この検出部８として、回転位置を検出する回転位置検出器を用い、図２に示すように、回転位置検出器の入力軸８ａと第２リンク部材６の基端部６ａとを回転一体に接続している。これにより、第２リンク部材６の回転位置を検出部８にて検出でき、当該回転位置に基づいて操作ボタン２の押し込み量も検出することができる。なお、検出部８としては、例えば、エンコーダ又は可変抵抗器を用いることができる。

【0025】

給電制御部９は、検出部８が検出する操作ボタン２の押し込み量に関する情報に基づいて回転抵抗発生部４のコイル３１に供給する電流値を制御する。給電制御部９は、操作ボタン２の押し込み量に応じて（第２リンク部材６の回転位置に応じて）コイル３１に供給する電流値を変化させる。ここで、電流値を変化させるとは、電流値の大きさ（電流値が周期的に変化する場合はその最大値）を変化させること、電流値を周期的に変化させること、周期的に変化する電流値の周波数を変化させること等である。

【0026】

例えば、電流値を変化させることで、操作ボタン２を押し込む際に必要な押圧力を押し込み量に拘わらず一定にすることなどが可能となる。具体的には、ばね１３が操作ボタン２に与える抗力と回転抵抗発生部４が第１リンク部材５および第２リンク部材６を介して操作ボタン２に与える抗力との和が一定になるように、回転抵抗発生部４に給電する電流値を制御することで、上記押圧力を一定にすることができる。なお、そのような電流値は、力学的な計算、各部の摩擦抵抗、試験等により求めることができる。

【0027】

次に、回転抵抗発生部４の構成例を図３に基づいて説明する。図３に例示する回転抵抗発生部４は、円板２８、ヨーク２９，３０、コイル３１、磁気粘性流体１７、ケース３２等で構成されている。

【0028】

円板２８は、回転抵抗発生部４の内部で回転するものであって磁性体を用いて構成されている。円板２８の裏面２８ｂの中心部には、回転部１９としての回転軸１９が垂直に接続されている。したがって、円板２８と回転軸１９は一体に回転する。回転軸１９は、ベアリング３５を介してヨーク３０に設けられた軸穴３６に支持されている。なお、回転軸１９には非磁性体が用いられることが望ましい。

【0029】

ヨークは、第１ヨーク２９および第２ヨーク３０で構成されている。第１ヨーク２９は、円板２８の表面２８ａに対して微小隙間を介して対向しており、円板状の部材で構成されている。この第１ヨーク２９は、円筒状のケース３２に嵌め込まれて固定されている。

【0030】

第２ヨーク３０は、円板２８の裏面２８ｂに対して微小隙間を介して対向する対向面３０ａを有する。この第２ヨーク３０は、円筒状のケース３２の内側に嵌め込まれて固定されている。なお、回転抵抗発生部４の外周部であるケース３２は、ケーシング２１（図２参照）に対して回転しないように図示しないホーローセット等を用いて固定されている。

【0031】

第１ヨーク２９の中心部に形成された凹部と、回転軸１９の端面の中心に形成された凹部とで形成されるスペースに非磁性体からなる球体３７が収容されている。

【0032】

コイル３１は、第２ヨーク３０に形成された環状の溝に沿って配設されている。このコイル３１には、給電制御部９から電流が供給される。

【0033】

磁気粘性流体１７は、円板２８と、第１ヨーク２９および第２ヨーク３０との隙間に封入されている。この磁気粘性流体１７は、磁性粒子を分散媒に分散させてなる液体である。磁性粒子として、例えばナノサイズの金属粒子（金属ナノ粒子）からなるものを使用することができる。磁性粒子は磁化可能な金属材料からなり、金属材料に特に制限はないが軟磁性材料が好ましい。軟磁性材料としては、例えば鉄、コバルト、ニッケル及びパーマロイ等の合金が挙げられる。分散媒は、特に限定されるものではないが、一例として疎水性のシリコーンオイルを挙げることができる。磁気粘性流体における磁性粒子の配合量は、例えば３～４０ｖｏｌ％とすることができる。磁気粘性流体にはまた、所望の各種特性を得るために、各種の添加剤を添加することも可能である。

【0034】

上記構成を備える回転抵抗発生部４において、コイル３１に電流が印加されると、例えば図３に示す矢印Ｐが示す方向に沿って円板２８、第１ヨーク２９、第２ヨーク３０内に磁路が形成される。この磁路は、円板２８の表面２８ａと第１ヨーク２９との隙間に介設する磁気粘性流体１７、および、円板２８の裏面２８ｂと第２ヨーク３０との隙間に介在する磁気粘性流体１７を貫通する。これにより、磁気粘性流体１７には、磁場の強さに応じた粘度（ずり応力）が発現し、円板２８とヨーク２９，３０との間で伝達されるトルクが磁場の強さに応じて大きくなる。すなわち、回転抵抗発生部４は、コイル３１に印加される電流値に応じた大きさの回転抵抗を回転軸（回転部）１９において発生する。

【0035】

以上のように構成された本実施形態に係る押しボタン装置１によれば、回転抵抗発生部４が発生する回転抵抗が第２リンク部材６および第１リンク部材５を介して操作ボタン２に伝達されるため、従来例に係る押しボタン装置よりも、小さな抗力や微妙に変化する抗力を操作ボタン２に付与し易くなる。

【0036】

また、押しボタン装置１によれば、従来例に係る押しボタン装置よりも操作ボタン２を素早く動作させることが可能となる。従来例に係る押しボタン装置のように、操作ボタンとともにピストンを直動させるタイプの装置では、操作ボタンを速く動作させることが難しい。しかし、本実施形態に係る押しボタン装置１のように、回転抵抗を発生させるタイプのものでは、操作ボタン２を比較的速く動作させることが可能となる。

【0037】

また、押しボタン装置１によれば、第２リンク部材６がワンウェイクラッチ７を介して回転部１９に取り付けられているため、押し込まれた操作ボタン２が元の位置に復帰する際、第２リンク部材６と回転部１９との間で回転力が伝達されないため、操作ボタン２を瞬時に元の位置に復帰させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明は、押圧操作により直動する操作ボタンを有する押しボタン装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0039】

１ 押しボタン装置
２ 操作ボタン
４ 回転抵抗発生部
５ 第１リンク部材
６ 第２リンク部材
６ａ 基端部
７ ワンウェイクラッチ
８ 検出部
９ 給電制御部
１３ ばね
１７ 磁気粘性流体
１８ 電磁石
１９ 回転部

【図1】

【図2】

【図3】