JP2002163960A - 多方向入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レバーの傾倒方向及び角度に応じたアナログ
出力が得られるようにする。 【解決手段】 基板２１上に、中央接点パターンを囲む
円周上に９０°間隔で４つの抵抗体パターンを形成し、
それら抵抗体パターン上に対接面が球面状とされた導電
性ゴム接点４７を配置する。レバー３８の傾倒操作に伴
い、傾倒するキートップ４１によって、その傾倒方向の
ゴム接点４７は押圧され、抵抗体パターンとの接触面積
が増大する。これによってその抵抗体パターンに接続さ
れている端子２８間の抵抗値が減少するものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えばディスプレ
イ画面上の位置決め操作に用いられる多方向入力装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこのような用途に用いられる多方
向入力装置として、多方向に傾倒可能なレバーを備え、
そのレバーを操作することにより、操作方向のスイッチ
接点がオンとなるように構成された装置がある。この種
の装置はジョイスティックと称されるもので、図１３に
その概略外観構成を示す。この多方向入力装置（ジョイ
スティック）はケース１１と、ケース１１の下面に取り
付けられたスイッチ基板１２と、ケース１１の上面から
突出されたレバー１３とを具備するもので、ケース１１
内にはレバー１３と一体に傾倒する部材が傾倒自在に収
納されている。

【０００３】レバー１３を例えばＸ方向に傾倒すると、
レバー１３と一体に傾倒するケース１１内の部材がスイ
ッチ基板１２上に設けられている例えばＸ，Ｙ，−Ｘ，
−Ｙ方向の４つのスイッチ接点の内のＸ方向スイッチ接
点を押圧し、これをオンとする。また、レバー１３をＺ
方向に、つまり軸方向に押圧すると、スイッチ基板１２
の中央に設けられている中央スイッチ接点が押圧されて
オンとなる。このようなレバー１３のＺ方向押し込み操
作はレバー１３の傾倒により所定の位置を設定（選択）
した後、例えばそれを決定する入力用として使用される
ものとなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の多方向入力装置はレバーの操作により所定のスイッチ
接点がオンとなるものであり、つまり複数のスイッチ接
点のオン、オフがデジタル出力として得られるものであ
って、例えばレバーの操作角度（傾倒角度）に応じたア
ナログ出力を得ることはできないものとなっていた。こ
の発明の目的はこの点に鑑み、レバーの傾倒操作によ
り、その方向及び角度に応じたアナログ出力が得られる
ようにした多方向入力装置を提供することにある。

【０００５】さらに、この発明の他の目的は構造が簡易
で小型薄型に構成でき、かつリフロー半田付け実装可能
な多方向入力装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、中央接点パターンと、その中央接点パターンを囲む
円周上に９０°間隔で配置された４つの抵抗体パターン
と、比較用固定抵抗体パターンとが形成され、それら各
パターンからリードパターンが周辺に引き出されてなる
基板と、その基板の周辺に一端が位置されて、上記リー
ドパターンとそれぞれ接続された複数の端子と、それら
基板及び端子と一体成形されて一面が開放された箱状と
され、箱内底面に基板が位置され、各端子の他端が周囲
から突出された樹脂製ボディと、中央接点パターン上
に、上に凸とされて配置された皿ばね状スナッププレー
トと、各抵抗体パターン上に配置され、その抵抗体パタ
ーンとの対接面が略球面状とされた４つの導電性ゴム接
点と、ボディの一面を蓋すると共に、その一面の中央に
開口を構成するカバーと、上記開口に位置する軸部と、
その軸部に対してフランジ状をなし、軸部側の側面が略
円錐面状とされた基部とよりなり、その基部が４つのゴ
ム接点上に搭載されて、それらゴム接点の弾性復元力に
より上記軸部が上記開口から突出する方向に付勢された
キートップと、そのキートップの軸心に形成された貫通
孔に軸回りの回転が阻止され、かつ上記軸部より突出す
る方向に抜け止めされて係合され、内端がスナッププレ
ートと当接し、外端が上記軸部より突出されたレバーと
よりなり、レバーの軸方向押圧操作により、スナッププ
レートが反転して中央接点パターンがオンとなり、レバ
ーの傾倒操作により、そのレバーと共に傾倒するキート
ップによりゴム接点が押圧されて抵抗体パターンとの接
触面積が増大する構造とされる。

【０００７】請求項２の発明では請求項１の発明におい
て、中央接点パターンが臨むガイド穴を具備し、かつボ
ディの側壁との間に各抵抗体パターンが臨む４つの略円
形をなすガイド部を構成するガイドが、ボディと一体成
形されて基板上に位置され、スナッププレートが上記ガ
イド穴に位置され、ゴム接点が上記各ガイド部に位置さ
れる。請求項３の発明では請求項１乃至２のいずれかの
発明において、上記軸部が挿通する中央孔を有し、皿ば
ね状をなす板ばねが下に凸とされ、その外周部がボディ
側壁上端面とカバーとの間に挟み込まれて取り付けら
れ、上記板ばねの内周部によって上記基部がゴム接点を
押圧する方向に付勢される。

【０００８】請求項４の発明では請求項１乃至３のいず
れかの発明において、ゴム接点が略半球体とされる。請
求項５の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明にお
いて、ゴム接点が球体とされる。請求項６の発明では請
求項１乃至３のいずれかの発明において、ゴム接点がそ
ろばん玉形状とされる。請求項７の発明では請求項４乃
至６のいずれかの発明において、ゴム接点がシリコンゴ
ムよりなるものとされる。

【０００９】請求項８の発明では請求項１乃至３のいず
れかの発明において、ボディ及び基板が耐熱材料よりな
るものとされる。請求項９の発明では請求項１乃至３の
いずれかの発明において、端子がボディの下面と面一に
導出される。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して実施例により説明する。図１はこの発明による多
方向入力装置の一実施例の外観形状を示したものであ
り、図２はその断面構造を示したものである。図３乃至
１１は各構成部品を示したものであり、まずこれら図３
乃至１１を参照して各部の構造について説明する。図３
は基板２１及びその基板上に形成されたパターンを示し
たものであり、この例では略方形状をなす基板２１の中
央に中央接点パターン２２が形成され、その中央接点パ
ターン２２を囲む円周上に９０゜間隔で、つまり中央接
点パターン２２を中心とする直交２軸上の等距離位置に
４つの抵抗体パターン２３が形成される。

【００１１】中央接点パターン２２は円形パターン２２
ａと、その円形パターン２２ａを囲むドーナツ状パター
ン２２ｂとよりなり、ドーナツ状パターン２２ｂはその
一部が切り欠かれたものとなっている。円形パターン２
２ａから引き出されたリードパターン２４ａはこの切り
欠き部を通って基板２１の周辺部に導出され、ドーナツ
状パターン２２ｂの一端から引き出されたリードパター
ン２４ｂも同様に周辺部に導出されている。各抵抗体パ
ターン２３は矩形状とされて同一形状とされ、その各一
端側が共通のリードパターン２４ｃに接続されている。
各抵抗体パターン２３の他端側はそれぞれリードパター
ン２４ｄ〜２４ｇに接続されており、これらリードパタ
ーン２４ｃ〜２４ｇはそれぞれ基板２１の周辺部に引き
出されている。なお、図中、２５は比較用の固定抵抗体
パターンを示し、この固定抵抗体パターン２５は一端側
が共通リードパターン２４ｃに接続され、他端側は基板
２１の周辺部に引き出されたリードパターン２４ｈに接
続されている。

【００１２】中央接点パターン２２及び各リードパター
ン２４ａ〜２４ｈは例えば銅ペーストや銀ペーストによ
って印刷形成され、各抵抗体パターン２３及び固定抵抗
体パターン２５は例えばカーボンペーストによって印刷
形成される。また、リードパターン２４ａの、ドーナツ
状パターン２２ｂの切り欠き部に位置する部分には図に
示したように絶縁レジスト２６等が塗布されて、その表
面が絶縁されている。なお、中央接点パターン２２の各
パターン２２ａ，２２ｂ上には適宜、それぞれ低抵抗の
カーボンペーストが印刷塗布される。

【００１３】基板２１の材質は耐熱性に優れた紙フェノ
ールやガラスエポキシ樹脂とされる。なお、ＰＥＩ（ポ
リエーテルイミド）やＰＥＴ（ポリエステル）あるいは
ＰＰＳ樹脂等の耐熱フィルムを使用してもよい。上記の
ような構成を有する基板２１に対し、端子が位置決め配
置され、それら基板２１及び端子とボディが一体成形さ
れる。図４は一体成形されたボディ２７を下面（底面）
側から見た状態を示したものであり、図中、２８は端子
を示し、２９は端子キャリアを示す。また、３１は成形
時に押えピンが配置されていた箇所にできた穴を示す。

【００１４】図５は図４の状態に対し、各端子２８が所
定の位置で切断され、つまり端子キャリア２９が切断除
去された状態を示したものである。各端子２８はその先
端が基板２１上に位置され、それぞれリードパターン２
４ａ〜２４ｈと圧接されて接続されている。なお、各端
子２８の、ボディ２７の周囲から突出している他端はこ
の例ではボディ２７の下面と面一に導出されており、従
って各端子２８はその中間部において図５Ｃに示したよ
うに折り曲げられている。端子２８は例えば鋼製にさ
れ、Ｓｎメッキが施されたものとされる。

【００１５】次に、この図５を参照してボディ２７の構
造について説明する。ボディ２７は一面が開放された箱
状とされ、その箱内底面に基板２１が位置されている。
基板２１上に位置しているガイド３２はボディ２７と一
体成形されて構成されたもので、その中央にはガイド穴
３３が形成されており、このガイド穴３３を介して基板
２１の中央接点パターン２２が外部に臨むものとなって
いる。一方、ガイド３２の周囲４辺の各中間部には略半
円形の切り欠き３４が形成されており、これら切り欠き
３４と対向するボディ２７の各側壁に形成された略半円
形の切り欠き３５と共に、略円形のガイド部３６を構成
するものとなっている。基板２１の各抵抗体パターン２
３はこれらガイド部３６に位置され、露出されている。

【００１６】なお、このガイド３２は基板２１に設けら
れた穴３７を通って成形樹脂が流れることによってボデ
ィ２７と一体成形される。使用樹脂は例えばＰＰＳ樹脂
やナイロンとされる。図６は操作用のレバー３８を示し
たものであり、レバー３８は図に示したように角柱状と
され、その一端側には方形状板部３８ａがフランジ状に
突出形成され、さらにその先端に先端面が球面状をなす
突起３８ｂを具備するものとなっている。レバー３８は
例えばナイロン等の樹脂製とされる。なお、金属製とす
ることもできる。

【００１７】図７はレバー３８と係合されるキートップ
４１を示したものである。キートップ４１は軸部４１ａ
と、軸部４１ａに対してフランジ状をなし、軸部４１ａ
側の側面が略円錐面状とされた基部４１ｂとよりなり、
その軸心には貫通孔４２が形成されている。貫通孔４２
はレバー３８が挿通される大きさとされ、その基部４１
ｂ側の端部にはレバー３８の方形状板部３８ａと係合す
る凹部４２ａが形成されている。基部４１ｂは図に示し
たように略方形状の外形を有しており、さらに各辺の中
間部に半円状に突出した突出部４１ｃを具備するものと
なっている。キートップ４１は例えばナイロン等の樹脂
製とされる。

【００１８】図８はボディ２７の一面を蓋するカバー４
３を示したものであり、カバー４３はその中央に円形の
開口４４を具備しており、周辺には係止穴４５が形成さ
れた４つの係止片４６が折り曲げ形成されて設けられて
いる。カバー４３は例えばステンレス板によって形成さ
れる。図９（１）は基板２１の各抵抗体パターン２３上
に配置される略半球体のゴム接点４７を示したものであ
り、このゴム接点４７は例えば導電性シリコンゴムより
なるものとされ、その先端にはわずかな平面部４７ａを
有し、また他端にはわずかな円柱部４７ｂを備えたもの
となっている。

【００１９】図１０は基板２１の中央接点パターン２２
上に配置される皿ばね状のスナッププレート４８を示し
たものであり、図１１はボディ２７の側壁上端面とカバ
ー４３との間に挟み込まれて使用される皿ばね状の板ば
ね４９を示したものである。板ばね４９は中央孔５１を
具備するものとなっている。これらスナッププレート４
８及び板ばね４９はステンレス材によって形成される。
次に、これら各部品の組み立てについて説明する。スナ
ッププレート４８を上に凸として中央接点パータン２２
上に配置し、ゴム接点４７を各抵抗体パターン２３上に
配置する。ゴム接点４７は抵抗体パターン２３との対接
面が球面状をなすように図２に示したように配置する。
スナッププレート４８はガイド穴３３内に収容保持さ
れ、また各ゴム接点４７はそれぞれガイド部３６によっ
て位置決め保持された状態となる。

【００２０】キートップ４１の貫通孔４２にレバー３８
を通す。レバー３８の方形状板部３８ａはキートップ４
１に形成された凹部４２ａと係合し、これによってレバ
ー３８はキートップ４１の軸部４１ａより突出する方向
に抜け止めされると共に、その軸回りの回転が阻止され
る。このキートップ４１とレバー３８とを図２に示した
ように、ボディ２７に組み込み、さらに板ばね４９を下
に凸として搭載し、カバー４３をボディ２７に取り付け
る。カバー４３とボディ２７との固定はカバー４３の４
つの係止片４６の係止穴４５を、ボディ２７の外面に形
成されている４つの突起５２にそれぞれ係合させること
によって行われる。この際、板ばね４９はその外周部の
４ヶ所がボディ２７の側壁上端面とカバー４３との間に
挟み込まれて固定される。

【００２１】キートップ４１はその基部４１ｂの突出部
４１ｃが形成されている部分がそれぞれゴム接点４７上
に搭載され、軸部４１ａが板ばね４９の中央孔５１を挿
通してカバー４３の開口４４に位置される。板ばね４９
の円周部はキートップ４１の基部４１ｂに図２に示した
ように弾接しており、キートップ４１はこの板ばね４９
によってゴム接点４７を押圧する方向に付勢され、一方
ゴム接点４７からはその弾性復元力により軸部４１ａが
開口４４から突出する方向に付勢され、つまり反力を受
ける状態となる。

【００２２】なお、レバー３８はその内端の突起３８ｂ
がスナッププレート４８と当接しており、外端はキート
ップ４１の軸部４１ａより突出し、つまりカバー４３上
に直立して突出した状態となる。上記のような構造を有
する多方向入力装置は、レバー３８を傾倒操作すると、
レバー３８と共にキートップ４１が傾倒し、これにより
ゴム接点４７が押圧されて弾性変形する（ひずむ）。こ
の変形によりゴム接点４７は抵抗体パターン２３との接
触面積が増大するため、抵抗体パターン２３が接続され
ている端子２８間の抵抗値がこの接触面積の増大に伴
い、減少することになる。

【００２３】つまり、この多方向入力装置によれば、レ
バー３８の傾倒方向及び傾倒角度に応じたアナログ出力
を得ることができる。一方、レバー３８を軸方向に押圧
操作すると、スナッププレート４８が押圧されて反転
し、これにより中央接点パターン２２がオンとなる。押
圧を解除すると、スナッププレート４８は元の状態に復
帰するため、中央接点パターン２２はオフとなる。図１
２はこのように動作する多方向入力装置の等価回路を示
したものであり、図中、１〜８は端子２８に付与したＮ
ｏ．（図５参照）を示す。なお、固定抵抗体パターン２
５が接続されている端子Ｎｏ．１,２間の出力は電圧比
出力検出のために使用される。

【００２４】上述した例ではキートップ４１とカバー４
３との間に板ばね４９を設け、この板ばね４９によって
キートップ４１を押圧するようにしているが、例えばこ
の板ばね４９のない構成とすることもできる。この場合
は４つのゴム接点４７の弾性復元力によってキートップ
４１はその軸部４１ａが開口４４から突出する方向に付
勢され、これによりレバー３８が中立点に、つまりカバ
ー４３に対し垂直になるように復帰、維持されるが、こ
の例のように板ばね４９を設けることにより、このレバ
ー３８の中立点（原点）復帰を確実にすることができ、
つまり中立点復帰特性を良くすることができ、かつレバ
ー３８の良好な操作感触が得られるものとなる。

【００２５】また、この例のようにボディ２７や基板２
１を耐熱材料によって構成し、さらに端子２８をボディ
２７の下面と面一に導出することにより、例えばこの多
方向入力装置が実装される相手方プリント基板に対し
て、自動実装が可能となり、リフロー半田付け実装も容
易に行えるものとなる。なお、上述した例ではゴム接点
４７の形状を略半球体としているが、ゴム接点の形状は
これに限るものではなく、例えば図９（２）に示したよ
うなそろばん玉形状のゴム接点５３や図９（３）に示し
たような単なる球体のゴム接点５４を用いることもでき
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
レバーの傾倒方向及び傾倒角度に応じたアナログ出力を
得ることができ、またレバーの軸方向（垂直方向）の押
圧によりスイッチ（中央接点）をオン、オフすることが
できる。さらに、構造が簡易で、小型、薄型化を容易に
図ることができ、またボディや基板を耐熱材料で構成
し、端子をボディ下面と面一に導出する構造とすること
により、自動実装可能でかつリフロー半田付け可能な多
方向入力装置を得ることができる。

【００２７】なお、キートップとカバーとの間に板ばね
を配設し、ゴム接点を押圧する方向にキートップを付勢
する構造とすることにより、レバーの中立点復帰特性を
向上させることができ、かつレバーの良好な操作感触が
得られるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａはこの発明の一実施例を示す平面図、Ｂはそ
の正面図。

【図２】図１の断面図。

【図３】図２における基板の平面図。

【図４】ボディの成形状態を説明するための図。

【図５】Ａは基板及び端子と一体成形されて完成した図
２におけるボディの平面図、Ｂはその断面図、Ｃはその
部分拡大断面図。

【図６】Ａは図２におけるレバーの平面図、Ｂはその正
面図、Ｃはその底面図、ＤはＥＥ断面図。

【図７】Ａは図２におけるキートップの平面図、Ｂはそ
の正面図、Ｃはその断面図。

【図８】Ａは図２におけるカバーの平面図、Ｂはその正
面図。

【図９】（１）は図２におけるゴム接点を示す図、
（２）及び（３）はそれぞれゴム接点の他の構成（形
状）例を示す図であり、Ａは正面図、Ｂは底面図。

【図１０】Ａは図２におけるスナッププレートの断面
図、Ｂはその平面図。

【図１１】Ａは図２における板ばねの平面図、Ｂはその
断面図。

【図１２】図１に示した多方向入力装置の等価回路図。

【図１３】従来の多方向入力装置を示す斜視図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｃ 10/36 Ｈ０１Ｃ 10/36

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央接点パターンと、その中央接点パタ
   ーンを囲む円周上に９０°間隔で配置された４つの抵抗
   体パターンと、比較用固定抵抗体パターンとが形成さ
   れ、それら各パターンからリードパターンが周辺に引き
   出されてなる基板と、 その基板の周辺に一端が位置されて、上記リードパター
   ンとそれぞれ接続された複数の端子と、 それら基板及び端子と一体成形されて一面が開放された
   箱状とされ、箱内底面に上記基板が位置され、上記各端
   子の他端が周囲から突出された樹脂製ボディと、 上記中央接点パターン上に、上に凸とされて配置された
   皿ばね状スナッププレートと、 上記各抵抗体パターン上に配置され、その抵抗体パター
   ンとの対接面が略球面状とされた４つの導電性ゴム接点
   と、 上記ボディの一面を蓋すると共に、その一面の中央に開
   口を構成するカバーと、 上記開口に位置する軸部と、その軸部に対してフランジ
   状をなし、軸部側の側面が略円錐面状とされた基部とよ
   りなり、その基部が上記４つのゴム接点上に搭載され
   て、それらゴム接点の弾性復元力により上記軸部が上記
   開口から突出する方向に付勢されたキートップと、 そのキートップの軸心に形成された貫通孔に軸回りの回
   転が阻止され、かつ上記軸部より突出する方向に抜け止
   めされて係合され、内端が上記スナッププレートと当接
   し、外端が上記軸部より突出されたレバーとよりなり、 上記レバーの軸方向押圧操作により、上記スナッププレ
   ートが反転して上記中央接点パターンがオンとなり、 上記レバーの傾倒操作により、そのレバーと共に傾倒す
   る上記キートップにより上記ゴム接点が押圧されて上記
   抵抗体パターンとの接触面積が増大する構造とされてい
   ることを特徴とする多方向入力装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の多方向入力装置におい
   て、 上記中央接点パターンが臨むガイド穴を具備し、かつ上
   記ボディの側壁との間に上記各抵抗体パターンが臨む４
   つの略円形をなすガイド部を構成するガイドが、上記ボ
   ディと一体成形されて上記基板上に位置され、 上記スナッププレートが上記ガイド穴に位置され、上記
   ゴム接点が上記各ガイド部に位置されていることを特徴
   とする多方向入力装置。
3. 【請求項３】 請求項１乃至２記載のいずれかの多方向
   入力装置において、 上記軸部が挿通する中央孔を有し、皿ばね状をなす板ば
   ねが下に凸とされ、その外周部が上記ボディ側壁上端面
   とカバーとの間に挟み込まれて取り付けられ、 上記板ばねの内周部によって上記基部が上記ゴム接点を
   押圧する方向に付勢されていることを特徴とする多方向
   入力装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３記載のいずれかの多方向
   入力装置において、 上記ゴム接点が略半球体とされていることを特徴とする
   多方向入力装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３記載のいずれかの多方向
   入力装置において、 上記ゴム接点が球体とされていることを特徴とする多方
   向入力装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至３記載のいずれかの多方向
   入力装置において、 上記ゴム接点がそろばん玉形状とされていることを特徴
   とする多方向入力装置。
7. 【請求項７】 請求項４乃至６記載のいずれかの多方向
   入力装置において、 上記ゴム接点がシリコンゴムよりなることを特徴とする
   多方向入力装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至３記載のいずれかの多方向
   入力装置において、 上記ボディ及び基板が耐熱材料よりなることを特徴とす
   る多方向入力装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至３記載のいずれかの多方向
   入力装置において、 上記端子が上記ボディの下面と面一に導出されているこ
   とを特徴とする多方向入力装置。