JP2005158315A - 多方向入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボリュームを内蔵し、しかも部品点数が少なく、経済性に優れたボリューム一体型の多方向入力装置を提供する。
【解決手段】 周囲全方向へ傾倒操作が可能な操作部材１０と、直角な２方向へ動作可能に組み合わされており、その交差部を前記操作部材１０が貫通すると共に、前記操作部材１０の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ動作する１組の動作変換部材２０Ａ，２０Ｂとを具備する。１組の動作変換部材２０Ａ，２０Ｂは、金属板を折曲して形成されると共に、ベース部材６０上を直角な２方向へ直進移動するスライダーであり、各動作変換部材の一部が、基板のパターン７３に摺接する摺動ブラシ２４を形成する。動作変換部材２０Ａ，２０Ｂは、ベース部材６０とこれを被うカバー８０との間に配置されることにより、高さ方向で精度よく位置決めされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、周囲の任意方向に操作される操作部材の操作により各種信号の入力を行う多方向入力装置に関する。

ジョイスティックと呼ばれるこの種の多方向入力装置は、通常、周囲の全方向へ傾倒操作可能に支持された操作部材と、直角な２方向へ動作可能に組み合わされ、操作部材の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ回動する１組の動作変換部材と、操作部材を中立位置に弾性的に保持するスプリングと、１組の動作変換部材の各一端部に連結されて、各動作変換部材の回動角度に対応する信号を出力する一組の信号出力手段とを備えている。

一組の信号出力手段としては、ボリュームに代表される電気的センサ、磁気的センサ、光学的センサなどが使用されるが、主にコスト等の点からボリュームが比較的多く使用されている。しかしながら、一組の信号出力手段としてボリュームを使用した従来の多方向入力装置では、そのボリュームに関連して以下の問題がある。

ボリュームは、他の信号出力手段に比べると安価とは言え、数点（通常５点程度）の部品を必要とするので、多方向入力装置中に占めるコストの割合は依然高い。しかも、多方向入力装置を取付ける基板との間に半田付けが必要であり、多方向入力装置を使用する機器の製作コストを高める。このような事情を考慮して提案されたのが、特許文献１に示されたボリューム一体型多方向入力装置である。

特開２００１−７５７２７号公報

特許文献１に示されたボリューム一体型多方向入力装置は、図９に示すように、取付け基板上に固定されるケース１と、ケース１内に支持された操作部材２と、操作部材２と共にケース１内に支持され、操作部材１の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ動作する１組の動作変換部材３Ａ，３Ｂと、取付け基板上をケース１の側面に沿って直線移動するように、動作変換部材３Ａ，３Ｂに対応してケース１に取付けられた１組のスライダー４とを備えている。

１組の動作変換部材３Ａ，３Ｂは、直角に組み合わされた回動部材であり、交差部を貫通する操作部材２の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ回動する。１組の動作変換部材３Ａ，３Ｂの回転運動は対応する１組のスライダー４に直進運動として伝達され、各スライダー４の下面に取付けられた摺動ブラシ５が取付け基板上を摺動することにより、各動作変換部材の回動角度に対応する信号を出力する。

操作部材を中立位置に弾性保持するために、操作部材２及び１組の動作変換部材３Ａ，３Ｂは、その下方に圧縮されて配置されたスプリング６により上方へ弾性的に押圧されている。

特許文献１に示されたボリューム一体型多方向入力装置は、ボリューム外付けの装置と比べると経済的である。しかし、信号出力手段を構成するために、樹脂からなる動作変換部材に、同じく樹脂からなるスライダーを組み合わせており、且つそのスライダーに摺動ブラシを固定している。このため、必ずしも部品点数が少ないとは言えない。

しかも、樹脂製の動作変換部材は、操作部材を中立位置に弾性保持するためのスプリングによる押圧力を受ける。このため、強度確保上、ある程度の肉厚を確保することが必要となり、小型化、とりわけ全高抑制が困難な状況である。

本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、スライダーを使用するボリューム一体型多方向入力装置よりも更に部品点数が少なく、経済性に優れた多方向入力装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、全高抑制が容易な多方向入力装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る多方向入力装置は、周囲全方向へ傾倒操作が可能な操作部材と、直角な２方向へ動作可能に組み合わされており、その交差部を前記操作部材が貫通すると共に、前記操作部材の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ動作する１組の動作変換部材とを具備しており、前記１組の動作変換部材がベース部材上を直角な２方向へ直進移動すると共に、金属板を折曲して形成されたスライダーであり、且つ各動作変換部材の一部が、基板に摺接する摺動ブラシを形成するものである。

本発明に係る多方向入力装置においては、１組の動作変換部材が金属板を折曲して形成されたスライダーであり、且つその一部が基板に摺接する摺動ブラシを形成するため、ボリューム一体型であるにもかかわらず、スライダー及び摺動ブラシが不要となり、部品点数が減少する。また、金属板からなる動作変換部材は樹脂製のもに比べて厚みを薄くできるために、装置の全高が抑制される。

１組の動作変換部材に一体的に形成された摺動ブラシは、前記ベース部材上に配置された基板に摺接させることができるだけでなく、前記ベース部材を貫通してその下に配置された基板に摺接させることができる。

１組の動作変換部材は、前記ベース部材とこれを被うカバーとの間に配置するのが好ましい。これにより、１組の動作変換部材を高さ方向で精度よく位置決めできるので、摺動ブラシの接触圧を安定化できる。

１組の動作変換部材は電気的に接触させることができる。これにより両者間の絶縁対策が不要になり、構造が簡略化されると共に、その接触にもかかわらずボリューム回路を構成でき、アナログ出力を検知できる。

操作部材を中立位置に弾性保持するスプリングに関しては、該スプリングを、前記操作部材に取付けられるキートップと、その下の前記カバーとの間に配置するのが好ましい。これによると、スプリングによる圧力が動作変換部材に付加されず、動作変換部材に要求される強度が軽減されるため、動作変換部材の一層の薄肉化が可能になる。

本発明に係る多方向入力装置は、操作部材の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ動作する１組の動作変換部材を、金属板を折曲して形成されたスライダー形式とし、且つその一部を基板に摺接する摺動ブラシとしたことにより、ボリューム一体型であるにもかかわらず、従来の同種装置よりも部品点数を少なくでき、経済性に優れる。また、１組の動作変換部材を樹脂製のものに比べて薄くでき、製造コストだけでなく全高も低く抑制できる。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る多方向入力装置の主要部の構造を破断して示す斜視図、図２は同主要部の構造を一部の部品を取り外して示す斜視図、図３は基板の斜視図、図４はボリューム回路図である。また、図５〜図８は同多方向入力装置の構造を組立順に示す斜視図であり、図５は下ハウジング上に基板及びボディを取付けた段階、図６は更に動作変換部材及びカバーを取付けた段階、図７は更にスプリングを組み込んだ段階、図８は組立が完了した段階（完成品）をそれぞれ示している。ただし、図５及び図６では表示の都合上、操作部材が省略されている。

本実施形態に係る多方向入力装置は、図１に示すように、下部を中心にして周囲の全方向に傾倒操作されるレバータイプの操作部材１０と、操作部材１０によって直角な２方向へ直線的に移動操作されるスライダー式の動作変換部材２０Ａ，２０Ｂと、操作部材１０を中立位置に弾性保持するスプリング３０とを備えており、操作部材１０はプッシュスイッチ用の押し下げ部材を兼ねている。なお、これらの部材はここでは上下のハウジング４０，５０内に収容されているが、後述するようにハウジング４０，５０を省略して使用機器のメイン基板上に搭載することが可能であり、実機ではむしろこの構成が多く採用される。

ケースを構成する上下のハウジング４０，５０のうち下ハウジング５０は、図５〜図８に示すように円盤である。一方、上ハウジング４０は、図８に示すうように、下ハウジング５０に被せられるドーム状のカバーである。下ハウジング５０の中央部にはボディ６０が搭載されている。ボディ６０は、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂを支持するベース部材であると同時に、操作部材１０の抜け止め部材を兼ねている。

ボディ６０は、図２及び図５に示すように、基本的に多角形の板材からなり、中央部に操作部材１０を支持するための円筒状のボス部６１を有している。操作部材１０の支持構造について図１を参照して説明すると、操作部材１０の下端部には、上に凸の半円部１１が一体的に形成されている。操作部材１０の半円部１１は、ボス部６１の下部内に設けられたドーム部６２に嵌合している。また、ボス部６１の上部内は上方へ向かって拡径するテーパー部６３になっている。これらにより、操作部材１０は周囲全方向へ傾倒可能に支持されている。

下ハウジング５０とボディ６０との間には、図２及び図５に示すように、フレキシブルな基板７０が挟み込まれている。この基板７０は、図３に示すように、先端部が表面側へ折り返された２段構造になっており、上段部７２は、ボディ６０の表面に固定されている。この固定のために、ボディ６０の表面には複数の突起６４が設けられている。

上段部７２には、ボス部６１との干渉を回避するために切り込みが設けられており、その表面には、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂの各動作量を検出するために回路パターン７３Ａ，７４Ａ及び回路パターン７３Ｂ，７４Ｂが、切り込みの周囲に直角な２方向に形成されている。下ハウジング５０とボディ６０との間に挟まれる下段部７６の表面には、スナッププレート７８により短絡されるプッシュスイッチ用の回路パターン７７が、ボス部６１の真下に位置して形成されている。下段部７６からは、外部接続用のリード部７１がハウジング４０，５０の外に突出している。なお、図３では、図示の都合上、スナッププレート７８は縦断面図で示してある。

ボディ６０の表面には、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂを案内する２つのガイド溝６５Ａ，６５Ｂが設けられている。ガイド溝６５Ａ，６５Ｂは、ボス部６１の周囲に位置しており、直角な２方向に延びている。

スライダー式の動作変換部材２０Ａ，２０Ｂは直角に組み合わされ、ボディ６０のボス部６１上に重なって配置されている。そして、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂのいずれもが金属板を折り曲げて形成されている。

下側の動作７変換部材２０Ａについて図２により具体的に説明すると、この動作変換部材２０Ａは、ボス部６１上に重なる角形の水平部２１Ａを有している。水平部２１Ａには、操作部材１０が貫通する角孔２６Ａが設けられている。角孔２６Ａは、対応する動作変換部材のスライド方向に直角な方向に延びる長孔とされ、他方の動作変換部材のスライドを阻害しないようにしている。

水平部２１Ａの隣接する２辺からは、２つの垂直部２２Ａ，２３Ａが下方へ延出している。垂直部２２Ａ，２３Ａの一方は、対応するガイド溝６５Ａに嵌合するガイド部である。他方の垂直部２３Ａの下端部は、摺動ブラシ２４Ａ，２５Ａを形成するために、ボディ６０の表面に沿って外側へ延出しており、先端部が基板７０の折り返し部７２の表面に形成された回路パターン７３Ａ，７４Ａに圧接している。回路パターン７３Ａ，７４Ａの一方は抵抗体パターンであり、他方はＧＮＤパターンである。

上側の動作変換部材２０Ｂは、下側の動作変換部材２０Ａに対して直角に組み合わされ、その直角方向にスライドすることを除き、下側の動作変換部材２０Ａとほぼ同一であるので、対応する部分に同一番号（但し添え字はＢ）を付して詳しい説明を省略する。

動作変換部材２０Ａ，２０Ｂは、カバー８０により上下方向で固定されている。カバー８０は、図６に示すように、ボディ６０を被う金属板であり、ここでは下ハウジング５０の表面にネジ止め等により固定されている。カバー８０の中央部には、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂのスライド動作を阻害しないように、角形の逃げ孔８１が設けられている。そしてカバー８０は、逃げ孔８１の対向する２辺から上方へ突出した１組の逆Ｌ状の係合部８２，８２により、上下の動作変換部材２０Ａ，２０Ｂが上方へ移動しないようにこれを保持している。前記係合部８２，８２は、動作変換部材２０Ｂのスライドガイドを兼ねている。同様に、逃げ孔８１の他の２辺から上方へ延出した平板状の突出部８３は、動作変換部材２０Ａのスライドガイドである。

操作部材１０を中立位置に弾性保持するスプリング３０は、カバー８０と、操作部材１０の上端部に取付けられたキートップ９０との間に圧縮状態で配置されている。具体的に説明すると、操作部材１０の上端部には、逆碗状のキートップ９０が取付けられている。このキートップ９０は、上ハウジング４０の中央部に設けられた円形の貫通孔４１を通して上ハウジング４０から突出している。スプリング３０は、キートップ９０内に収容されるように下から上へ向けて漸次縮径したコイルスプリングになっており、キートップ９０の平坦な操作部９１とカバー８０との間に、係合部８２，８２を取り囲んで圧縮状態に配置されることにより、キートップ９０を上方に付勢している（図７参照）。

そして、この付勢により、スプリング３０は操作部材１０をキートップ９０と共に中立位置に弾性保持している。また、プッシュスイッチの押し下げ部材を兼ねる操作部材１０を上限位置（オフ状態）に保持している。

次に、本実施形態に係る多方向入力装置の機能について説明する。

キートップ９０を操作して操作部材１０を下側の動作変換部材２０Ａの可動方向に傾倒操作すると、動作変換部材２０Ａがボディ６０上をその可動方向にスライドし、その動作変換部材２０Ａの一部に一体形成された摺動ブラシ２４Ａ，２５Ａが、基板７０の折り返し部７２の表面に形成された回路パターン７３Ａ，７４Ａ上を摺動する。ここで回路パターン７３Ａは抵抗体パターンであり、回路パターン７４ＡはＧＮＤパターンである。

操作部材１０を上側の動作変換部材２０Ｂの可動方向に傾倒操作すると、動作変換部材２０Ｂがボディ６０上をその可動方向にスライドし、その動作変換部材２０Ｂの一部に一体形成された摺動ブラシ２４Ｂ，２５Ｂが、基板７０の折り返し部７２の表面に形成された回路パターン７３Ｂ，７４Ｂ上を摺動する。ここで回路パターン７３Ｂは抵抗体パターンであり、回路パターン７４ＢはＧＮＤパターンである。

これらの組合せにより、操作部材１０は周囲の任意方向に傾倒操作され、その操作方向及び操作量に応じたアナログ信号を出力することが可能となる。その出力回路（ボリューム回路）の一例が図４である。

即ち、本実施形態に係る多方向入力装置で注意すべき点は、上下の動作変換部材２０Ａ，２０Ｂが導電体である金属板からなり、且つ電気的に接触していることである。動作変換部材２０Ａ，２０Ｂが電気的に接触していても、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂを摺動ブラシ２５Ａ，２５Ｂから回路パターン７４Ａ，７４Ｂを介して接地するならば、回路パターン７３Ａ，７３Ｂ上での摺動ブラシブラシ２４Ａ，２４Ｂのスライド位置により、操作部材１０の操作方向及び操作量に応じたアナログ信号を出力することが可能となる。また、摺動ブラシブラシ２４Ａ，２４Ｂ及び回路パターン７３Ａ，７３Ｂをそれぞれ２個形成するならば、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂのスライド量を正負両方向について検出できる。

図３中、Ｒ_X 、Ｒ_-X、Ｒ_Y 、Ｒ_-Yは参照抵抗である。また、ＡＤ（Ｘ）は動作変換部材２０Ａの＋方向のスライド量に対応するアナログ出力、ＡＤ（−Ｘ）は動作変換部材２０Ａの−方向のスライド量に対応するアナログ出力、ＡＤ（Ｙ）は動作変換部材２０Ｂの＋方向のスライド量に対応するアナログ出力、ＡＤ（−Ｙ）は動作変換部材２０Ｂの−方向のスライド量に対応するアナログ出力である。

更に言えば、本実施形態に係る多方向入力装置では、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂが金属板からなり、しかも回動を伴わないスライダーであるため、樹脂からなる回動式の動作変換部材と比べて高さを小さく抑制できる利点もある。

また、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂがスライダーで且つ摺動ブラシを兼ねるため、独立した部品としてのスライダー及び摺動ブラシが不要となる。したがって、部品点数が少なく、構造が簡略化される。動作変換部材２０Ａ，２０Ｂの間を電気的に絶縁する必要がないので、絶縁部材が不要になり、この点からも構造の複雑化が回避される。

操作部材１０を中立位置に弾性保持するスプリング３０がカバー８０の周辺部とキートップ９０との間に配置され、その圧力が中央部に配置された動作変換部材２０Ａ，２０Ｂに付加されない。このため、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂに必要な強度を抑制することができ、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂを構成する金属板の板厚を薄くできる。具体的には０．１ｍｍ程度の板厚も可能である。この点からも高さの抑制が可能となり、合わせて軽量化も可能となる。

更に、そのスプリング３０が動作変換部材２０Ａ，２０Ｂを包囲するように配置されていることからも、高さの抑制が可能となる。

かくして、本実施形態に係る多方向入力装置は、構造が簡単で経済性に優れ、小型化、軽量化の点でも優れたものになる。

また、キートップ９０をスプリング３０による上向きの付勢力に抗して押し下げるならば、操作部材１０が下がり、スナッププレート７８が変形することにより、プッシュスイッチ用の回路パターン７７が短絡し、オフ状態からオン状態に切り替わる。

なお、上記実施形態は、操作部材１０、ボディ６０、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂ及びカバー８０を下ハウジング５０上に搭載して上ハウジング４０で覆う構成としたが、操作部材１０、ボディ６０、動作変換部材２０Ａ，２０Ｂ及びカバー８０を使用機器のメイン基板上に直接搭載し、カバー８０をメイン基板に半田付けすることもできる。本発明に係る多方向入力装置は、主にゲーム機のコントローラや携帯端末装置等に使用することを意図しているため、ケース（上下のハウジング４０，５０）を省略する後者の構成のほうが好都合な場合が多い。

フレキシブルな折り曲げ構造の基板７０は省略可能である。特に、ボディ６０をメイン基板上に直接搭載する場合は、その基板７０の省略が容易である。その場合、ボディ６０の一部を除去して、動作変換部材２０Ａの摺動ブラシ２４Ａ，２５Ａ及び動作変換部材２０Ｂの摺動ブラシ２４Ｂ，２５Ｂを、メイン基板の表面に形成された回路パターンに接触させればよい。

本発明の一実施形態に係る多方向入力装置の主要部の構造を破断して示す斜視図でぐ。 同主要部の構造を一部の部品を取り外して示す斜視図である。 同多方向入力装置に使用された基板の斜視図である。 同多方向入力装置内に構成されるボリューム回路の回路図である。 同多方向入力装置の構造を組立順に示す斜視図であり、下ハウジング上に基板及びボディを取付けた段階を示す。 同多方向入力装置の構造を組立順に示す斜視図であり、更に動作変換部材及びカバーを取付けた段階を示す。 同多方向入力装置の構造を組立順に示す斜視図であり、更にスプリングを組み込んだ段階を示す。 同多方向入力装置の構造を組立順に示す斜視図であり、組立が完成した段階（完成品）を示す。 従来の多方向入力装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ 操作部材
２０Ａ，２０Ｂ 動作変換部材
２４Ａ，２４Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ 摺動ブラシ
３０ スプリング
４０ 上ハウジング
５０ 下ハウジング
６０ ボディ（ベース部材）
６１ ボス部
６５Ａ，６５Ｂ ガイド溝
７０ 基板
７３Ａ，７３Ｂ 回路パターン（抵抗体）
７４Ａ，７４Ｂ 回路パターン（ＧＮＤ）
８０ カバー
９０ キートップ

Claims (5)

1. 周囲全方向へ傾倒操作が可能な操作部材と、直角な２方向へ動作可能に組み合わされており、その交差部を前記操作部材が貫通すると共に、前記操作部材の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ動作する１組の動作変換部材とを具備しており、前記１組の動作変換部材がベース部材上を直角な２方向へ直進移動すると共に、金属板を折曲して形成されたスライダーであり、且つ各動作変換部材の一部が、基板に摺接する摺動ブラシを形成することを特徴とする多方向入力装置。
2. 前記１組の動作変換部材に一体的に形成された摺動ブラシは、前記ベース部材上に配置された基板に摺接するか、又は前記ベース部材を貫通してその下に配置された基板に摺接する請求項１に記載の多方向入力装置。
3. 前記１組の動作変換部材は、前記ベース部材とこれを被うカバーとの間に配置される請求項１に記載の多方向入力装置。
4. 前記操作部材を中立位置に弾性保持するスプリングを具備しており、該スプリングは、前記操作部材に取付けられるキートップと、その下の前記カバーとの間に配置される請求項３に記載の多方向入力装置。
5. 前記１組の動作変換部材は電気的に接触する請求項１に記載の多方向入力装置。

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