專利名稱：附加力感式輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸出操作電氣設(shè)備、例如車載用電氣設(shè)備的操作信號(hào)的輸入裝置，通過給予旋鈕對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)力，而由旋鈕給予操作者規(guī)定的力學(xué)感觸(力感)的附加力感式輸入裝置。
背景技術(shù)：
歷來，在附加力感式輸入裝置中，設(shè)置有手動(dòng)旋轉(zhuǎn)操作的旋鈕、檢測(cè)該旋鈕的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)編碼器、給予旋鈕旋轉(zhuǎn)力的馬達(dá)、根據(jù)由所述旋轉(zhuǎn)編碼器所檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)角度而控制馬達(dá)并向作為旋鈕的操作對(duì)象的其他裝置輸出對(duì)應(yīng)于所述旋鈕旋轉(zhuǎn)角度的操作信號(hào)的控制器。
具有這樣結(jié)構(gòu)的附加力感式輸入裝置，是通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)旋鈕的操作、輸出操作電氣設(shè)備、例如車載用電氣設(shè)備的操作信號(hào)的裝置，以車載用空調(diào)的風(fēng)量的調(diào)節(jié)及吹出口的切換、收音機(jī)音量及頻道選擇器的調(diào)節(jié)、音響的音量或音質(zhì)的調(diào)節(jié)等作為操作對(duì)象。而且，還可應(yīng)用于安裝在操縱方向裝置上的、進(jìn)行車輛的轉(zhuǎn)向并進(jìn)行自輪胎的力反饋(force feedback)的所謂轉(zhuǎn)向線傳系統(tǒng)(steer-by-wire system)。
在調(diào)節(jié)車載用空調(diào)的風(fēng)量的時(shí)候，例如，在將旋鈕向增加風(fēng)量的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，可設(shè)定為由馬達(dá)給予旋鈕以與旋鈕旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)力，并隨著增加風(fēng)量的方向上旋鈕旋轉(zhuǎn)角的增大，將給予旋鈕的與旋鈕旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)力也增大。就是說，操作者能夠根據(jù)伴隨著由旋鈕所給予的抵抗力的增大的抵抗感覺(力感)，來把握將旋鈕在增加風(fēng)量方向上旋轉(zhuǎn)的程度。
而且，在附加力感式輸入裝置中，除了上述作為力感覺而得到抵抗感觸的裝置之外，還有通過給予與旋鈕旋轉(zhuǎn)方向同方向上的旋轉(zhuǎn)力作為力感覺而得到加速感觸的裝置，或在旋鈕的旋轉(zhuǎn)角超出規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角時(shí)、通過將給予旋鈕的旋轉(zhuǎn)力反轉(zhuǎn)作為力感而得到咯嚓感覺的裝置等。
特開2003-50639號(hào)公報(bào)(段落號(hào)0001～0010，圖5)然而，在上述附加力感式輸入裝置中，希望在旋鈕旋轉(zhuǎn)到規(guī)定的旋轉(zhuǎn)時(shí)阻止旋鈕進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)、即，有設(shè)置將旋鈕進(jìn)行鎖定的鎖定裝置的要求。但是，在鎖定旋鈕的情況下，又有能否實(shí)現(xiàn)鎖定解除等問題。例如，在與附加力感式輸入裝置分開設(shè)置對(duì)鎖定裝置指示鎖定的解除的指示裝置的情況下，把持旋鈕的手暫時(shí)放開而操作指示裝置，其后就有必須再一次把持旋鈕的繁雜的操作。
本發(fā)明是考慮到上述情況而提出，其目的在于提供一種設(shè)置有阻止旋鈕旋轉(zhuǎn)的鎖定裝置、在解除旋鈕鎖定時(shí)的操作性優(yōu)異的附加力感式輸入裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的附加力感式輸入裝置，設(shè)置有被旋轉(zhuǎn)操作的旋鈕，和檢測(cè)出所述旋鈕的旋轉(zhuǎn)角及旋轉(zhuǎn)方向、同時(shí)輸出相當(dāng)于所述旋轉(zhuǎn)角及旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，和能夠給予所述旋鈕以旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)力附加裝置，和能夠阻止所述旋鈕旋轉(zhuǎn)的鎖定裝置，以及基于所述旋轉(zhuǎn)角信號(hào)而進(jìn)行所述鎖定裝置的驅(qū)動(dòng)控制的控制器；其特征在于還設(shè)置有操作方向檢測(cè)裝置，檢測(cè)在由所述鎖定裝置阻止所述旋鈕旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下、給予旋鈕的操作力的旋轉(zhuǎn)方向，所述控制器，判斷在阻止所述旋鈕旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下、給予旋鈕的操作力的旋轉(zhuǎn)方向是否為規(guī)定的方向，并進(jìn)行所述鎖定裝置的驅(qū)動(dòng)控制，使得在判定為是規(guī)定的方向時(shí)繼續(xù)阻止旋鈕的旋轉(zhuǎn)，在判定為不是規(guī)定的方向時(shí)解除對(duì)旋鈕旋轉(zhuǎn)的阻止。
在這樣結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，當(dāng)操作者把持旋鈕進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，由旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置檢測(cè)出該旋鈕的旋轉(zhuǎn)，并向控制器輸出相當(dāng)于該旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)。這時(shí)，控制器向旋轉(zhuǎn)力附加裝置輸出與旋鈕的旋轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。由此，從旋轉(zhuǎn)力附加裝置給予旋鈕相對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)力。即，在本發(fā)明中，通過給予旋鈕與旋轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力，使旋鈕給予操作者規(guī)定的力學(xué)感觸(力感)。
另外，當(dāng)旋鈕的旋轉(zhuǎn)角到達(dá)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角時(shí)，由旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置檢測(cè)出規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角，并向控制器輸出相當(dāng)于該規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)。而且，從控制器向鎖定裝置輸出阻止旋鈕旋轉(zhuǎn)的控制信號(hào)，阻止旋鈕超出規(guī)定角度的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在這樣的阻止旋鈕旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下、操作者給予旋鈕要使旋鈕旋轉(zhuǎn)的操作力時(shí)，由旋轉(zhuǎn)方向檢測(cè)裝置檢測(cè)出該操作力的旋轉(zhuǎn)方向，并向控制器輸出相當(dāng)于該旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)。而且，由控制器能夠判斷操作力的旋轉(zhuǎn)方向是否為規(guī)定的方向。這時(shí)，在判定為操作力的旋轉(zhuǎn)方向是規(guī)定的方向時(shí)，從控制器向鎖定裝置輸出繼續(xù)阻止旋鈕旋轉(zhuǎn)的控制信號(hào)，并繼續(xù)阻止旋鈕旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。另外，在判定為操作力的旋轉(zhuǎn)方向不是規(guī)定的方向時(shí)，從控制器向鎖定裝置輸出解除對(duì)旋鈕的旋轉(zhuǎn)阻止的控制信號(hào)，旋鈕成為能夠向旋轉(zhuǎn)角減少的方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這時(shí)由操作者給予旋鈕的操作力使旋鈕旋轉(zhuǎn)。
即，根據(jù)本發(fā)明，在旋鈕的旋轉(zhuǎn)被阻止的狀態(tài)，即在旋鈕被鎖定的狀態(tài)，通過給予旋鈕的操作力能夠解除對(duì)旋鈕的鎖定，所以能夠?qū)崿F(xiàn)解除旋鈕的鎖定時(shí)操作性優(yōu)異的附加力感式輸入裝置。
另外，本發(fā)明的特征還在于所述方向檢測(cè)裝置由應(yīng)變片構(gòu)成。
另外，本發(fā)明的特征還在于所述旋鈕及所述旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，當(dāng)在所述旋鈕的旋轉(zhuǎn)被阻止的狀態(tài)下對(duì)所述旋鈕進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，通過撓曲的彈性部件而支撐，所述旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置可兼做所述操作方向檢測(cè)裝置。
而且，本發(fā)明的特征還在于所述彈性部件介于所述旋鈕及所述旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置與所述鎖定裝置之間。
而且，本發(fā)明的特征還在于所述彈性部件介于所述鎖定裝置與安裝所述鎖定裝置的框體之間。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的構(gòu)造部的基本結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是包含第一實(shí)施例中設(shè)置的控制器的電氣系統(tǒng)的方框圖。
圖3是表示繼續(xù)進(jìn)行鈕的鎖定時(shí)、和將鎖定解除時(shí)第一實(shí)施例的動(dòng)作順序的流程圖。
圖4是表示第二實(shí)施例的構(gòu)造部的基本結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖5是表示第三實(shí)施例的附加力感式輸入裝置結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖6是包含第三實(shí)施例的附加力感式輸入裝置控制部的電氣系統(tǒng)的方框圖。
圖7是表示第三實(shí)施例的操作旋鈕的動(dòng)作順序的流程圖。
圖8是表示第四實(shí)施例的附加力感式輸入裝置結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖中1-鈕(旋鈕)，2-旋轉(zhuǎn)編碼器(旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置)，3-電磁制動(dòng)器(鎖定裝置)，4-馬達(dá)(旋轉(zhuǎn)力附加裝置)，5-應(yīng)變片(旋轉(zhuǎn)方向檢測(cè)裝置)，6-控制器，7-驅(qū)動(dòng)軸，10-操作桿(旋鈕)，21-操作旋鈕，22-旋轉(zhuǎn)編碼器，22a-編碼板，22b-傳感器部，23-電磁制動(dòng)器(旋轉(zhuǎn)動(dòng)作限制裝置)，24-電磁鐵部，25-銜鐵，26-驅(qū)動(dòng)體部，27-驅(qū)動(dòng)軸，28-彈性部件，29-控制部，31-彈性部件，32-框體，33、34-連接板，35-固定板。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的附加力感式輸入裝置的實(shí)施例加以說明。
(第一實(shí)施例)首先，根據(jù)1～圖3對(duì)第一實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的構(gòu)造部的基本結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是包含第一實(shí)施例中設(shè)置的控制器的電氣系統(tǒng)的方框圖。圖3是表示繼續(xù)進(jìn)行鈕的鎖定時(shí)和將鎖定解除時(shí)第一實(shí)施例的動(dòng)作順序的流程圖。
第一實(shí)施例是輸出用于操作電氣設(shè)備、例如車載用電氣設(shè)備的操作信號(hào)的輸入裝置，以車載用空調(diào)的風(fēng)量的調(diào)節(jié)及吹出口的切換、收音機(jī)音量及頻道選擇器的調(diào)節(jié)、音響的音量及音質(zhì)的調(diào)節(jié)等作為操作對(duì)象。這里，以采用輸出調(diào)節(jié)車載用空調(diào)的風(fēng)量的操作信號(hào)的附加力感式輸入裝置為例進(jìn)行說明。
在圖1中，1是由手動(dòng)向箭頭A及箭頭B方向旋轉(zhuǎn)操作的旋鈕，例如是操作者捏著進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作的鈕。2是設(shè)置于旋鈕1的旋轉(zhuǎn)軸7、檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)軸7的旋轉(zhuǎn)角、即旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角并輸出相當(dāng)于該旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，即旋轉(zhuǎn)編碼器2。該旋轉(zhuǎn)編碼器2，設(shè)置有在邊緣沿圓周方向配列的多個(gè)編碼、例如狹長切口的編碼板2a，和向著編碼板2a的狹長切口發(fā)光的發(fā)光部2b以及受光部2c，該受光部2c，接受通過該狹長切口的光，輸出相當(dāng)于該狹長切口所表示的編碼板2a的旋轉(zhuǎn)角，即，旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)。
而且，3是設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸5的周圍、能夠阻止旋鈕1旋轉(zhuǎn)的裝置，例如是電磁制動(dòng)器。4是給予旋鈕1旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)力附加裝置，例如是其輸出軸直接連接于旋鈕1的驅(qū)動(dòng)軸7的馬達(dá)。5是在由電磁制動(dòng)器3阻止旋鈕1旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下檢測(cè)給予旋鈕1的操作力的旋轉(zhuǎn)方向并輸出相當(dāng)于該旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)的方向檢測(cè)裝置，例如是安裝于驅(qū)動(dòng)軸7的周圍側(cè)面的應(yīng)變片。
而且，在圖2中，6是控制器，8是旋鈕1的操作對(duì)象物，是改變空調(diào)的風(fēng)量的空調(diào)驅(qū)動(dòng)部。
控制器6設(shè)置有輸入部6a，運(yùn)算部6b，記憶部6c以及輸出部6d。
輸入部6a是輸入從旋轉(zhuǎn)編碼器2輸出的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)以及從應(yīng)變片5輸出的旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)的裝置。運(yùn)算部6b是根據(jù)向輸入部6a輸入的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)來計(jì)算輸出到空調(diào)驅(qū)動(dòng)部8的操作信號(hào)的值與控制馬達(dá)4的馬達(dá)控制信號(hào)的值(電壓值)、同時(shí)根據(jù)向輸入部6a輸入的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)來計(jì)算控制電磁制動(dòng)器3的制動(dòng)器控制信號(hào)的值的裝置，輸出部6d是根據(jù)運(yùn)算部6b所計(jì)算的結(jié)果而向空調(diào)驅(qū)動(dòng)部8、馬達(dá)4及電磁制動(dòng)器3分別輸出操作信號(hào)、馬達(dá)控制信號(hào)及制動(dòng)器控制信號(hào)的裝置。
并且，運(yùn)算部6b判斷旋鈕1是否到達(dá)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α，在判定為到達(dá)了規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α?xí)r，由電磁制動(dòng)器3決定阻止旋鈕1旋轉(zhuǎn)的要旨。
另外，在該運(yùn)算部6b判定到達(dá)了規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α后并給予旋鈕1操作力時(shí)，判斷該操作力的旋轉(zhuǎn)方向是否是增大旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角的箭頭A方向，當(dāng)判定為是箭頭A方向時(shí)，決定繼續(xù)進(jìn)行旋鈕1的鎖定。另外，當(dāng)判定為不是箭頭A方向時(shí)，決定解除對(duì)旋鈕1的鎖定。
而且，在記憶部6c中，預(yù)先記憶有用于使控制器動(dòng)作的控制程序、由運(yùn)算部6b進(jìn)行操作信號(hào)值的運(yùn)算所使用的第一函數(shù)、由運(yùn)算部6b進(jìn)行馬達(dá)控制信號(hào)值的運(yùn)算所使用的第二函數(shù)以及為了決定上述旋鈕1的鎖定的繼續(xù)或解除的運(yùn)算式。
所述第一函數(shù)，是表示對(duì)應(yīng)于空調(diào)驅(qū)動(dòng)部8的操作量的操作信號(hào)值的函數(shù)，所述空調(diào)驅(qū)動(dòng)部8的操作量，例如是隨著旋鈕1的箭頭A方向的旋轉(zhuǎn)角的增大而增加風(fēng)量的操作量。所述第二函數(shù)，是表示對(duì)應(yīng)于馬達(dá)4驅(qū)動(dòng)力的馬達(dá)控制信號(hào)值的函數(shù)，所述馬達(dá)4的驅(qū)動(dòng)力，例如是隨著旋鈕1的箭頭A方向的旋轉(zhuǎn)角的增大而使給予旋鈕1與旋轉(zhuǎn)方向相反的方向的旋轉(zhuǎn)力增大的驅(qū)動(dòng)力。
具有這樣結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的動(dòng)作如下。
把被操作前的旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為基準(zhǔn)角度0°。操作者捏著旋鈕1向箭頭A方向旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，旋鈕1從基準(zhǔn)角度0°的旋轉(zhuǎn)角由旋轉(zhuǎn)編碼器2檢測(cè)，向控制器6的輸入部6a輸入相當(dāng)于該旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)。而且，由運(yùn)算部6b從旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角與記憶部6c中預(yù)先記憶的第一函數(shù)而計(jì)算出與旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的操作信號(hào)的值。而且，由運(yùn)算部6b所計(jì)算出的值的操作信號(hào)，從輸出部6d輸出到空調(diào)驅(qū)動(dòng)部8。由此，使空調(diào)驅(qū)動(dòng)部8動(dòng)作，增加風(fēng)量。
此時(shí)，在運(yùn)算部6b中，運(yùn)算操作信號(hào)的值，另一方面，也根據(jù)旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角和記憶部6c中所預(yù)先記憶的第二函數(shù)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)于旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角的馬達(dá)控制信號(hào)值的運(yùn)算。而且，由運(yùn)算部6b計(jì)算的值的馬達(dá)控制信號(hào)，從輸出部6d輸出到馬達(dá)4中。由此，從馬達(dá)4給予旋鈕1與旋轉(zhuǎn)操作方向相反方向(箭頭B方向)的旋轉(zhuǎn)力，即，給予抵抗旋轉(zhuǎn)的力，該力隨著旋鈕1在箭頭A方向上的旋轉(zhuǎn)角的增大而增大對(duì)該旋轉(zhuǎn)操作的抵抗力。也就是說，操作者能夠根據(jù)伴隨著從旋鈕1所給出的抵抗力增大的抵抗感觸(力感)而把握旋鈕1向增加風(fēng)量的箭頭A方向旋轉(zhuǎn)的程度。
另外，當(dāng)旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角達(dá)到規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α?xí)r，由旋轉(zhuǎn)編碼器2檢測(cè)出規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α，并向控制器6的輸入部6a輸入相當(dāng)于該旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)。而且，由運(yùn)算部6b，基于記憶部6c中所預(yù)先記憶的運(yùn)算式?jīng)Q定阻止旋鈕1旋轉(zhuǎn)的要旨，將與該決定相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)器控制信號(hào)從輸出部6d向電磁制動(dòng)器3輸出。由此，能夠防止旋鈕1超出規(guī)定角度的旋轉(zhuǎn)。
另外，在這樣的阻止了旋鈕1的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，當(dāng)由操作者給予旋鈕1操作力使旋鈕1旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行如圖3所示順序的動(dòng)作。
即，由應(yīng)變片5檢測(cè)出給予旋鈕1的操作力的旋轉(zhuǎn)方向，將相當(dāng)于該旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)輸入到控制器6的輸入部6a中(步驟S1)。而且，由運(yùn)算部6b，基于記憶部6c中所預(yù)先記憶的運(yùn)算式來判斷操作力的旋轉(zhuǎn)方向是否為增大旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角的箭頭A方向(步驟S2)。
此時(shí)，如果是判斷為操作力的旋轉(zhuǎn)方向是箭頭A的方向(步驟S2中“是”)，則從輸出部6d向電磁制動(dòng)器3輸出繼續(xù)阻止旋鈕1旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)器控制信號(hào)(步驟S3)，繼續(xù)阻止旋鈕1旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。另外，如果是判斷為操作力的旋轉(zhuǎn)方向不是增加旋鈕1的旋轉(zhuǎn)的方向(步驟S2中“否”)，即，判斷為是減少旋鈕1旋轉(zhuǎn)角的箭頭B的方向，則從輸出部6d向電磁制動(dòng)器3輸出解除阻止旋鈕1的旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)器控制信號(hào)(步驟S4)，旋鈕1呈能夠向箭頭B方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，由該操作力使旋鈕1向箭頭B方向旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)第一實(shí)施例，能夠得到如下的效果。
在旋鈕1的旋轉(zhuǎn)被阻止的狀態(tài)下，即，在旋鈕1是被鎖定的狀態(tài)時(shí)，通過向使旋鈕1的旋轉(zhuǎn)角減小的B方向給予操作力，能夠解除旋鈕1的鎖定，能夠?qū)崿F(xiàn)解除旋鈕1的鎖定時(shí)操作性優(yōu)異的附加力感式輸入裝置。由此，提高附加力感式輸入裝置的信賴性。
(第二實(shí)施例)接著，使用圖4對(duì)第二實(shí)施例加以說明。
圖4是表示第二實(shí)施例的構(gòu)造部的基本結(jié)構(gòu)的立體圖。而且，在圖4中，對(duì)于與上述圖1中同等的部分，附加與圖1相同的符號(hào)。
在第二實(shí)施例中，除了旋鈕是由操作桿10所構(gòu)成這一點(diǎn)與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不同，其余的結(jié)構(gòu)都與第一實(shí)施例相同。
在這樣結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例中，與旋鈕是旋鈕1的情況同樣地動(dòng)作。即，在操作者把持操作桿10向箭頭A方向旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，由旋轉(zhuǎn)編碼器2檢測(cè)出操作桿10從基準(zhǔn)角度0°的旋轉(zhuǎn)角，從控制器6向空調(diào)驅(qū)動(dòng)部8輸出與操作桿10的旋轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)值的操作信號(hào)，由此使空調(diào)驅(qū)動(dòng)部8動(dòng)作，增加風(fēng)量。
此時(shí)，由控制器6輸出操作信號(hào)，另一方面，輸出馬達(dá)控制信號(hào)。由此，由馬達(dá)4給予操作桿10與旋轉(zhuǎn)操作方向相反方向(箭頭B方向)的旋轉(zhuǎn)力，即，抵抗旋轉(zhuǎn)操作的力，隨著操作桿10在箭頭A方向上的旋轉(zhuǎn)角的增大，對(duì)該旋轉(zhuǎn)操作的抵抗力增大。即，操作者能夠伴隨著由操作桿10所給予的抵抗力增大的抵抗感觸(力感)，把握為了增加風(fēng)量而將操作桿10向箭頭A方向傾斜的程度。
而且，在操作桿10的旋轉(zhuǎn)角到達(dá)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α?xí)r，由電磁制動(dòng)器3將操作桿10鎖定。
在操作桿10被鎖定的狀態(tài)下，若給予操作桿10在箭頭B方向的操作力，則能夠使操作桿10的鎖定解除，操作桿10能夠在箭頭B方向旋轉(zhuǎn)。
即，根據(jù)第二實(shí)施例，在旋鈕是由操作桿10所構(gòu)成的附加力感式輸入裝置中，能夠?qū)崿F(xiàn)解除操作桿10的鎖定時(shí)操作性優(yōu)異的裝置，提高信賴度。
而且，在第一、第二實(shí)施例中，列舉的是得到抵抗感觸作為力感的附加力感式輸入裝置，但本發(fā)明并不限于此，也可以是通過給予與旋鈕1(操作桿10)旋轉(zhuǎn)操作方向同方向上的旋轉(zhuǎn)力而得到鈕加速的感觸作為力感的附加力感式輸入裝置，或者也可以是在旋鈕1(操作桿10)超出規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角時(shí)給予操作部件反旋轉(zhuǎn)的力、由此得到咯嚓聲的感觸作為力感的附加力感式輸入裝置等。
另外，在第一、第二實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)編碼器2是將發(fā)光部2b發(fā)出的光、通過編碼板2a的狹長切口而由受光部2c受光，即，發(fā)光部2b與受光部2c是分別設(shè)置，但本發(fā)明并不限于此。即，旋轉(zhuǎn)編碼器也可以設(shè)置有具有光反射性編碼的編碼板以及發(fā)光部與受光部一體的受發(fā)光部，發(fā)光部所發(fā)出的光，由編碼板反射后由受光部接受。在這樣結(jié)構(gòu)的裝置中，能夠使發(fā)光部與受光部的設(shè)置空間減小，還能夠減少部件的數(shù)目。
另外，在第一、第二實(shí)施例中，如圖1所示，將馬達(dá)4的輸出軸直接連接于旋鈕(旋鈕1、操作桿10)的驅(qū)動(dòng)軸7，但本發(fā)明并不限于此，也可以在旋鈕的驅(qū)動(dòng)軸7與馬達(dá)4的輸出軸之間存在減速齒輪。
另外，在第一、第二實(shí)施例中，設(shè)定為在旋鈕(旋鈕1、操作桿10)被鎖定的狀態(tài)下、在對(duì)旋鈕給予箭頭B方向的操作力時(shí)解除鎖定，但本發(fā)明并不限于此，也可以設(shè)定為對(duì)鈕給予箭頭A方向的操作力時(shí)解除鎖定。
(第三實(shí)施例)接著，使用圖5～圖7對(duì)第三實(shí)施例加以說明。
在圖5中，操作旋鈕21是操作者捏著進(jìn)行操作的旋鈕，該操作旋鈕21，可以由手動(dòng)向箭頭A方向及B方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。旋轉(zhuǎn)編碼器22，被設(shè)置于操作旋鈕21的驅(qū)動(dòng)軸27上，用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)軸27的旋轉(zhuǎn)角、即操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角，并輸出與該旋轉(zhuǎn)角相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)角信號(hào)的裝置，該旋轉(zhuǎn)編碼器22，具有編碼板22a和傳感器部22b；該編碼板22a，固定于驅(qū)動(dòng)軸27上，并沿邊緣的圓周方向配列有多個(gè)編碼、例如配列有狹長切口的編碼；該傳感器部22b，由向該編碼板22a的狹長切口發(fā)光的發(fā)光部以及接受通過狹長切口的光、輸出其狹長切口所表示的該編碼板22a的旋轉(zhuǎn)角、即相當(dāng)于操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)的受光部所構(gòu)成。而且，該傳感器部22b安裝于以可旋轉(zhuǎn)的方式軸支操作旋鈕21的框體(未圖示)上。
電磁制動(dòng)器23設(shè)置于驅(qū)動(dòng)軸27的周圍，構(gòu)成給予操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)力附加裝置和用于阻止操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)鎖定裝置兼用作兩者的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作制約裝置。該電磁制動(dòng)器23，具有內(nèi)裝鐵芯上繞有線圈并配置為環(huán)狀的電磁線圈(未圖示)的電磁鐵部24以及與該電磁鐵部24的一端具有間隙而對(duì)峙并通過圓板狀的板簧來安裝由鐵板構(gòu)成的銜鐵25的驅(qū)動(dòng)體部26。
另外，該驅(qū)動(dòng)體部26的另一端固定于驅(qū)動(dòng)軸27上，以伴隨著操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)能夠旋轉(zhuǎn)而配置。而且，電磁鐵部24，安裝于裝有旋轉(zhuǎn)動(dòng)作制約裝置的框體(未圖示)上。
彈性部件28，由可撓性人造橡膠或硬質(zhì)橡膠等具有柔性的材料構(gòu)成，介于操作旋鈕21與電磁制動(dòng)器23的驅(qū)動(dòng)體部26之間并被形成為略圓柱狀，固定于驅(qū)動(dòng)軸27的中間而與驅(qū)動(dòng)軸27相連接。另外，該彈性部件28，是固定于驅(qū)動(dòng)軸27的編碼器2的編碼板2a與電磁制動(dòng)器23的驅(qū)動(dòng)體部26之間的驅(qū)動(dòng)軸27上部件。
該彈性部件28，在由電磁制動(dòng)器23阻止操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，在旋轉(zhuǎn)操作操作旋鈕21時(shí)，由彈性部件28的撓曲而檢測(cè)出給予操作旋鈕21的操作力的旋轉(zhuǎn)方向，并由旋轉(zhuǎn)編碼器22輸出與該旋轉(zhuǎn)方向相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)方向信號(hào)。
在這種情況下，作為彈性部件28的撓曲量，換算為操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角為約0.1度即可，通過由旋轉(zhuǎn)編碼器22檢測(cè)出該0.1度的操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)角而輸出相當(dāng)于該旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)。
這樣，由于彈性部件28由具有可撓性的材料的柔性人造橡膠或硬質(zhì)橡膠等所構(gòu)成，所以結(jié)構(gòu)簡單，不使用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)就能夠?qū)崿F(xiàn)操作旋鈕21的鎖定解除。
控制部29具有輸入部29a、運(yùn)算部29b、記憶部29c以及輸出部29d。輸入部29a是輸入由旋轉(zhuǎn)編碼器22輸出的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)與旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)的裝置。運(yùn)算部29b是根據(jù)輸入部29a所輸入的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)與旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)而運(yùn)算控制電磁制動(dòng)器23的控制信號(hào)的值(電壓值)的裝置。輸出部29d是根據(jù)運(yùn)算部29b所運(yùn)算的結(jié)果而向電磁制動(dòng)器23輸出控制信號(hào)的裝置。
而且，運(yùn)算部29b判斷操作旋鈕21是否到達(dá)了規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α，在判斷為到達(dá)了規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α?xí)r，由電磁制動(dòng)器23決定阻止操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)的要旨。
另外，該運(yùn)算部29b，在判斷為到達(dá)了規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α后、給予操作旋鈕21操作力時(shí)，判斷該操作力的旋轉(zhuǎn)方向是否為增大操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角的箭頭A方向，并在判定為是箭頭A方向時(shí)，決定繼續(xù)對(duì)操作旋鈕21的鎖定。另外，在判定為操作力的旋轉(zhuǎn)方向不是箭頭A方向時(shí)，即，判定為減小操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角的箭頭B方向時(shí)，決定解除對(duì)操作旋鈕21的鎖定。
而且，在記憶部29c中，預(yù)先記憶有用于使控制部29動(dòng)作的控制程序、由運(yùn)算部29b運(yùn)算控制信號(hào)的值時(shí)所使用的函數(shù)以及決定繼續(xù)或解除對(duì)操作旋鈕21的鎖定的運(yùn)算式。
所述函數(shù)，例如是表示與用于隨操作旋鈕21在箭頭A方向的增大而增大給予操作旋鈕21與旋轉(zhuǎn)方向相反方向的旋轉(zhuǎn)力的電磁制動(dòng)器23的驅(qū)動(dòng)力相對(duì)應(yīng)控制信號(hào)的值的函數(shù)。
接著，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的附加力感式輸入裝置的動(dòng)作加以說明。
首先，操作者將操作旋鈕21從旋轉(zhuǎn)角度為0度的狀態(tài)向箭頭A方向旋轉(zhuǎn)操作，這時(shí)由旋轉(zhuǎn)編碼器22檢測(cè)出該旋角，并向控制部29的輸入部29a輸入與該旋轉(zhuǎn)角相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)角信號(hào)。而且，由運(yùn)算部29b根據(jù)操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角與記憶部29c中所預(yù)先記憶的函數(shù)來運(yùn)算與操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的操作信號(hào)的值。而且，由輸出部29d輸出由運(yùn)算部29b所運(yùn)算的值的操作信號(hào)。由此，例如可增加空調(diào)等的風(fēng)量。
這時(shí)，在運(yùn)算部29b中，也進(jìn)行與操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的電磁制動(dòng)器23的控制信號(hào)的值的運(yùn)算。而且，由輸出部29d向電磁制動(dòng)器23輸出由運(yùn)算部29b所計(jì)算出值的控制信號(hào)。由此，從電磁制動(dòng)器23給予操作旋鈕21抵抗旋轉(zhuǎn)操作的力，該抵抗旋轉(zhuǎn)操作的力隨著操作旋鈕21在箭頭A方向的旋轉(zhuǎn)角的增大而增大。即，操作者能夠根據(jù)伴隨由操作旋鈕21所給予的抵抗力的增大的抵抗感觸(力感)，把握使風(fēng)量增大而將操作旋鈕21在箭頭A方向的旋轉(zhuǎn)程度。
另外，在操作旋鈕21到達(dá)了規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α?xí)r，由旋轉(zhuǎn)編碼器22檢測(cè)出規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α，并向控制部29的輸入部29a輸入與該規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)角信號(hào)。而且，由運(yùn)算部29b基于記憶部29c中預(yù)先記憶的運(yùn)算式?jīng)Q定阻止操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)的要旨，并由輸出部29d向電磁制動(dòng)器23輸出對(duì)于該決定的制動(dòng)控制信號(hào)。由此，能夠阻止操作旋鈕21超出規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α的旋轉(zhuǎn)。
另外，在這樣的阻止操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，當(dāng)操作者對(duì)操作旋鈕21施加操作力欲使操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行如圖7所示步驟的動(dòng)作。
即，在操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)被阻止的狀態(tài)(壁感觸狀態(tài))下，施加于操作旋鈕21的操作力的旋轉(zhuǎn)方向，由根據(jù)彈性部件28撓曲的旋轉(zhuǎn)編碼器22所檢測(cè)，并向控制部29的輸入部29a輸入與該旋轉(zhuǎn)方向相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)方向信號(hào)(步驟S1)。接著，由運(yùn)算部29b基于記憶部29c中預(yù)先記憶的運(yùn)算式來判斷操作力的旋轉(zhuǎn)方向是否為增大操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角的箭頭A方向(壁感觸方向)(步驟S2)。
這時(shí)，在判斷為操作力的旋轉(zhuǎn)方向是箭頭A方向(壁感觸方向)時(shí)(步驟S2中“是”)，從輸出部29d向電磁制動(dòng)器23輸出繼續(xù)阻止操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)控制信號(hào)(步驟S3)，并繼續(xù)阻止操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。另外，在判斷為操作力的旋轉(zhuǎn)方向不是操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)增加的方向時(shí)(步驟S2中“否”)，即，判斷為使操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)減少的箭頭B方向(壁感觸的解除方向)時(shí)，從輸出部29d向電磁制動(dòng)器23輸出解除阻止操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)控制信號(hào)(步驟S4)，操作旋鈕21成為能夠向箭頭B方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，由該操作力使操作旋鈕21向箭頭B方向旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)上述本發(fā)明的實(shí)施例，在由電磁制動(dòng)器23阻止操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)(壁感觸狀態(tài))下、旋轉(zhuǎn)操作旋鈕21時(shí)，由彈性部件28的撓曲檢測(cè)出給予操作旋鈕21的操作力的旋轉(zhuǎn)方向，并由旋轉(zhuǎn)編碼器22輸出相當(dāng)于該旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)，所以在旋轉(zhuǎn)方向是使操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角增大方向的情況下，繼續(xù)阻止操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)，在減少操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)角方向的情況下，操作旋鈕21成為能夠旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，因此，即使是在阻止操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下、就是說即使是在阻止操作旋鈕21旋轉(zhuǎn)的鎖定感觸(壁感觸)狀態(tài)時(shí)，僅給予操作旋鈕21很小的操作力，就能夠容易地進(jìn)行操作旋鈕21的鎖定的解除，所以能夠提供操作性優(yōu)異的附加力感式輸入裝置。
另外，由于彈性部件28是存在于操作旋鈕21與電磁制動(dòng)器23之間，所以能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，可靠地實(shí)現(xiàn)操作旋鈕21的鎖定解除。
另外，由于作為旋轉(zhuǎn)動(dòng)作制約裝置，是通過使用電磁制動(dòng)器23而得到電磁鐵部24與銜鐵25的強(qiáng)力的吸附力，所以能夠可靠地阻止操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)。
(第四實(shí)施例)圖8表示本發(fā)明的附加力感式輸入裝置的另一實(shí)施例。
而且，對(duì)于與上述圖5中所示的實(shí)施例中相同的部件都附加同樣的符號(hào)，其說明予以省略。
在這種情況下，與圖5中所示的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于彈性部件28的形狀及其安裝結(jié)構(gòu)的一部分。即，在圖8所示的實(shí)施例中，彈性部件31是由可撓性人造橡膠或硬質(zhì)橡膠等具有柔性的材料形成，在這一點(diǎn)上是同樣的結(jié)構(gòu)，但該彈性部件31被形成為平板狀，而且不是固定于驅(qū)動(dòng)軸27上，是相對(duì)面的一對(duì)介于電磁制動(dòng)器23的電磁鐵部24與框體32之間的部件。而且，操作旋鈕21與電磁制動(dòng)器23的驅(qū)動(dòng)體部26直接連接于驅(qū)動(dòng)軸27。
而且，在本實(shí)施例中，彈性部件31是由電磁鐵部24與框體32之間的連接板33、34所固定安裝的。另外，旋轉(zhuǎn)編碼器22的傳感器部22b，固定于延長設(shè)置于框體32上的固定板35上。
即使在這種情況下，彈性部件31也在由電磁制動(dòng)器23阻止操作旋鈕21的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)(壁感觸狀態(tài))下，在旋轉(zhuǎn)操作操作旋鈕21時(shí)，由彈性部件31的撓曲而檢測(cè)出給予操作旋鈕21的操作力的旋轉(zhuǎn)方向，并由旋轉(zhuǎn)編碼器22輸出與該旋轉(zhuǎn)方向相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)方向信號(hào)。而且，在這種情況下，彈性部件31，是相對(duì)面的一對(duì)彈性部件31相互向板厚方向扭轉(zhuǎn)而撓曲。
根據(jù)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，由于彈性部件31是介于電磁制動(dòng)器23與安裝電磁制動(dòng)器23的框體32之間，所以能夠?qū)⑿D(zhuǎn)編碼器22的安裝位置在操作旋鈕21一側(cè)以外自由地設(shè)定，能夠達(dá)到節(jié)省空間的目的。
并且，在上述本發(fā)明的實(shí)施例中，雖然列舉的是得到抵抗感觸作為力感的附加力感式輸入裝置，但本發(fā)明并不限于此，也可以是得到加速感觸、咯嚓聲感觸作為力感的附加力感式輸入裝置等。
另外，雖然旋轉(zhuǎn)編碼器22是檢測(cè)通過狹長切口的光的透過，但也可以使用具有反射光編碼的編碼板。
另外，雖然作為旋轉(zhuǎn)動(dòng)作制約裝置(旋轉(zhuǎn)力附加裝置兼鎖定裝置)列舉的是電磁制動(dòng)器，但本發(fā)明并不限于此，也可以使用電磁離合器。
另外，雖然設(shè)定為在操作旋鈕21被鎖定的狀態(tài)下、給予操作旋鈕21箭頭B方向的操作力時(shí)解除鎖定，但本發(fā)明并不限于此，也可以設(shè)定在給予操作旋鈕21箭頭A方向的操作力時(shí)解除鎖定。
權(quán)利要求
1.一種附加力感式輸入裝置，設(shè)置有被旋轉(zhuǎn)操作的旋鈕，和檢測(cè)出所述旋鈕的旋轉(zhuǎn)角及旋轉(zhuǎn)方向、同時(shí)輸出相當(dāng)于所述旋轉(zhuǎn)角及旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，和能夠給予所述旋鈕以旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)力附加裝置，和能夠阻止所述旋鈕旋轉(zhuǎn)的鎖定裝置，以及基于所述旋轉(zhuǎn)角信號(hào)而進(jìn)行所述鎖定裝置的驅(qū)動(dòng)控制的控制器；其特征在于還設(shè)置有操作方向檢測(cè)裝置，檢測(cè)在由所述鎖定裝置阻止所述旋鈕旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下、給予旋鈕的操作力的旋轉(zhuǎn)方向，所述控制器，判斷在阻止所述旋鈕旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下、給予旋鈕的操作力的旋轉(zhuǎn)方向是否為規(guī)定的方向，并進(jìn)行所述鎖定裝置的驅(qū)動(dòng)控制，使得在判定為是規(guī)定的方向時(shí)繼續(xù)阻止旋鈕的旋轉(zhuǎn)，在判定為不是規(guī)定的方向時(shí)解除對(duì)旋鈕旋轉(zhuǎn)的阻止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的附加力感式輸入裝置，其特征在于所述方向檢測(cè)裝置由應(yīng)變片構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的附加力感式輸入裝置，其特征在于所述旋鈕及所述旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，在所述旋鈕的旋轉(zhuǎn)在被阻止的狀態(tài)下、對(duì)所述旋鈕進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，通過撓曲的彈性部件而支撐，所述旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置可兼作所述操作方向檢測(cè)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的附加力感式輸入裝置，其特征在于所述彈性部件介于所述旋鈕及所述旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置與所述鎖定裝置之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的附加力感式輸入裝置，其特征在于所述彈性部件介于所述鎖定裝置與安裝有所述鎖定裝置的框體之間。
全文摘要
一種附加力感式輸入裝置，旋鈕(1)旋轉(zhuǎn)至規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角α，當(dāng)由旋轉(zhuǎn)編碼器(2)檢測(cè)出規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角時(shí)，由控制器(6)控制電磁制動(dòng)器(3)，以阻止旋鈕(1)的旋轉(zhuǎn)。而且，在由電磁制動(dòng)器(3)鎖定旋鈕(1)的狀態(tài)下，給予旋鈕(1)以操作力，當(dāng)由應(yīng)變片(5)檢測(cè)出該操作力的旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，由控制器(6)判斷操作力的旋轉(zhuǎn)方向是否為增大旋鈕(1)的旋轉(zhuǎn)角的箭頭A方向，當(dāng)判斷為不是箭頭A方向(是箭頭B方向)時(shí)，解除對(duì)旋鈕(1)的鎖定。由此提供具有能夠阻止旋鈕旋轉(zhuǎn)的鎖定裝置并在解除旋鈕的鎖定時(shí)操作性優(yōu)異的附加力感式輸入裝置。
文檔編號(hào)G05G5/04GK1551041SQ20041004466
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者柴崎健, 小林步 申請(qǐng)人:阿爾卑斯電氣株式會(huì)社