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1、(10)申请公布号 CN 103777807 A (43)申请公布日 2014.05.07 CN 103777807 A (21)申请号 201310470365.6 (22)申请日 2013.10.10 2012-229700 2012.10.17 JP G06F 3/041(2006.01) (71)申请人 株式会社东海理化电机制作所 地址 日本爱知县 (72)发明人 上野博司 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 李洋 尹文会 (54) 发明名称 操作装置 (57) 摘要 本发明提供一种操作装置， 该操作装置能够 实现操作功能和触觉呈报功能的兼得。操作。
2、装置 （1） 具备 ： 能按压操作的按压操作机构 （30） ； 经由 按压操作机构 （30） 呈报触觉刺激操作触感的触 觉呈报机构 （40） 。触觉呈报机构 （40） 具备驱动传 递机构 （41） ， 该驱动传递机构 （41） 能够在向按压 操作机构 （30） 传递驱动的传递位置与不向按压 操作机构 （30） 传递驱动的非传递位置之间移动。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103777807 A CN 1037。
3、77807 A 1/1 页 2 1. 一种操作装置， 其特征在于， 具备 ： 能够按压操作的按压操作机构 ； 以及 触觉呈报单元， 该触觉呈报单元借助所述按压操作机构呈报触觉刺激操作触感， 所述触觉呈报单元具备驱动传递机构， 该驱动传递机构能够在向所述按压操作机构传 递驱动的传递位置与不向所述按压操作机构传递驱动的非传递位置之间移动。 2. 根据权利要求 1 所述的操作装置， 其特征在于， 具备链节部件， 该链节部件被支承为能够与所述按压操作机构的按压操作连动地旋 转， 所述驱动传递机构具备凸轮机构， 该凸轮机构存在相对于所述链节部件的传递状态和 非传递状态。 3. 根据权利要求 2 所述的操。
4、作装置， 其特征在于， 所述凸轮机构具备旋转凸轮部件， 该旋转凸轮部件通过旋转驱动单元的驱动而进行旋 转， 所述链节部件具备凸轮从动面， 该凸轮从动面伴随着所述旋转凸轮部件的旋转与该旋 转凸轮部件的凸轮面接触。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的操作装置， 其特征在于， 所述链节部件具备连结销， 该连结销连结于所述按压操作机构上设置的连结部件。 5. 根据权利要求 2 4 中任一项所述的操作装置， 其特征在于， 具备挡块， 该挡块规定所述凸轮机构的停止位置。 6. 根据权利要求 5 所述的操作装置， 其特征在于， 所述挡块由所述链节部件构成。 权 利 要 求 书 CN 103777807 。
5、A 2 1/6 页 3 操作装置 技术领域 本发明涉及一种操作装置， 特别是具有向操作者呈报触觉刺激操作触感的功能的操作 装置。 背景技术 作为现有的向操作者传达信息的信息呈报装置的一例， 例如提出利用操作者手指的斜 度来呈报方向的方向呈报装置 （例如参照专利文献 1） 。 所述专利文献 1 中记载的现有的方向呈报装置构成为， 在能够独立地上下移动的多个 可动面板的上表面配置有手指载置板， 使该手指载置板与车载导航装置所显示的画面上的 前进路线方向对应地倾斜。作为用于驱动所述可动面板的可动部的一例， 采用在可动面板 下方突出形成的齿条以及固定在步进马达的输出轴上的小齿轮。 专利文献 1 日本特。
6、开 2010-204741 号公报 另外， 在此类信息呈报装置中有时采用一些结构， 即 ： 在接触面板上进行输入操作时， 能够得到与能获得点击感的输入装置相同的操作感的结构。但是， 所述专利文献 1 中记载 的现有的方向呈报装置配置成 ： 步进马达的小齿轮一直啮合并连接于可动面板的齿条的状 态。因此， 所述可动面板的齿条和步进马达的小齿轮的啮合成为基于可动面板的输入操作 的阻力， 存在有损可动面板的操作感的问题。 发明内容 因此， 本发明的目的在于提供一种操作装置， 该操作装置能够实现操作功能和触觉呈 报功能的兼得。 0001 本发明提供一种操作装置， 其特征在于具备 ： 能按压操作的按压操作。
7、机构 ； 以及 触觉呈报单元， 该触觉呈报单元借助所述按压操作机构呈报触觉刺激操作触感， 所述触觉 呈报单元具备驱动传递机构， 该驱动传递机构能够在向所述按压操作机构传递驱动的传递 位置与不向所述按压操作机构传递驱动的非传递位置之间移动。 0002 在所述 1 中记载的发明， 其特征在于 ： 具备链节部件， 该链节部件被支承为能够 与所述按压操作机构的按压操作连动地旋转， 所述驱动传递机构具备凸轮机构， 该凸轮机 构存在相对于所述链节部件的传递状态和非传递状态。 0003 在所述 2 中记载的发明， 其特征在于 ： 所述凸轮机构具备旋转凸轮部件， 该旋转 凸轮部件通过旋转驱动单元的驱动而进行旋。
8、转， 所述链节部件具备凸轮从动面， 该凸轮从 动面伴随着所述旋转凸轮部件的旋转与该旋转凸轮部件的凸轮面接触。 0004 在所述 2 或 3 中记载的发明， 其特征在于， 所述链节部件具备连结销， 该连结 销连结于所述按压操作机构上设置的连结部件。 0005 在所述24中任一项记载的发明， 其特征在于具备挡块， 该挡块规定所述凸 轮机构的停止位置。 0006 在所述 5 中记载的发明， 其特征在于， 所述挡块由所述链节部件构成。 说 明 书 CN 103777807 A 3 2/6 页 4 根据本发明， 能够有效地获得兼得操作感和触觉感的操作装置。 附图说明 图 1 是概要示出具备本发明的实施方。
9、式所涉及的典型触觉呈报装置的操作装置的分 解立体图。 图 2 中， (a) 图以及 (b) 图是用于说明在按压操作时触觉呈报装置的动作的图。 图 3 中， (a) 图以及 (b) 图是与表示触觉呈报装置的构成部件的动作的图 2 相对应的 图。 图 4 中， (a) 图 (c) 图是用于说明振动反馈时的触觉呈报装置的动作的图。 图 5 中， (a) 图 (c) 图是与表示触觉呈报装置的构成部件的动作的图 4 相对应的图。 图 6 中， (a) 图以及 (b) 图是用于说明触觉呈报装置的变形例的图。 具体实施方式 以下， 根据附图对本发明优选的实施方式进行具体的说明。 （操作装置的整体结构） 图 。
10、1 中， 表示整体的符号 1 概要地例示出具备本实施方式中的典型触觉呈报装置的操 作装置的构成部件。该操作装置 1 不受特定的限制， 优选适用于车辆用的接触面板， 该车辆 用的接触面板输出用于控制例如空调装置、 音频装置、 导航装置等车载设备的动作的操作 信号。 图示例中的操作装置 1 配置在例如车内未图示的中心控制台等驾驶席周边部， 通过配 线连接在同样未图示的显示器上。 此操作装置 1 构成为远程操作式的输入装置， 即 ： 如果操作者用手指对接触面板进行 触摸操作， 则由接触式传感器检测出例如接触面板的表面上的位置， 与此位置对应的位置 检测信号选择确定显示器上的项目按钮。 如图 1 所示。
11、， 此操作装置 1 具备能够按压操作的接触面板装置 20、 以及触觉呈报装置 40， 该触觉呈报装置40在接触面板装置20接收到输入操作时， 对操作者的手指呈报振动刺 激操作感 （触感） 。 如图 1 所示， 在形成为向下开口的壳体状的树脂制主体 2 上， 组入接触面板 20 以及触 觉呈报装置 40 各自的构成部件。覆盖主体 2 的下方开口的树脂盖体 3 通过未图示的小螺 钉紧固固定， 由此构成将接触面板装置 20 和触觉呈报装置 40 一体化的操作装置 1。 如图 1 所示， 在该主体 2 的一侧部将第一操作旋钮 5 第三操作旋钮 5 这三个操作旋 钮设置成一列。在相邻的操作旋钮 5 之间。
12、夹装作为绝缘体的树脂制隔离件 4、 4。在此主体 2 的另一侧部设置第四操作旋钮 6。此第一操作旋钮 5 第四操作旋钮 6 分别配置成通过 推杆 5a、 6a 能够对搭载于控制基板 7 的按压开关 5b、 6b 进行开关操作。 （接触面板装置的构成） 该接触面板装置20如图1所示， 以通过未图示的双面胶带将矩形的接触式传感器基板 23 和片状的接触面板 24 接合于俯视呈矩形状的基座 21 与框状的框架 22 之间的状态而被 组装。该基座 21 以及框架 22 由树脂材料形成。在接触面板装置 20 的外周部分以覆盖的 方式配置矩形框状的屏蔽部件 25。该屏蔽部件 25 与控制基板 7 的接地电。
13、路电连接。 说 明 书 CN 103777807 A 4 3/6 页 5 如图 1 所示， 接触式传感器基板 23 经由点击部件 26 弹性保持于在所述基座 21 的上表 面形成为凹状的凹部的底面。该点击部件 26 由能够通过弹性变形相对于接触面板 24 位移 的筒状的橡胶材料形成， 接触面板 24 侧的内径形成得比基座 21 侧的内径大。 如图 1 所示， 框架 22 由将上表面开口的框部 22a 构成。该框部 22a 具有 ： 相框状的框 板体、 以及从框板体的内周缘部向收纳部侧延伸的筒状的壁部。 如图 1 所示， 该接触式传感器基板 23 和接触面板 24 经由作为导电材料的导电性胶带 。
14、27 连接。 如图 1 所示， 该接触式传感器基板 23 是例如检测静电电容的电容式接触式传感器， 经 由柔性扁平电缆 28 与搭载于控制基板 7 的未图示的连接器连接。另一方面， 接触面板 24 经由具有密封性的双面胶带 29 与框架 22 的框板体的里面接合， 并且使该接触面板 24 的操 作面以在框架 22 的框部 22a 的开口露出的状态配置而能够操作。 另外， 如图 1 所示， 在该基座 21 上分别朝按压操作机构 30 侧延伸出与主体 2 上形成的 通孔相卡合的多个弹性卡合片 21a、 21a、 沿着主体 2 上形成的引导孔引导移动的一对引导 片 21b、 21b、 与接触面板 2。
15、4 的往复运动连动的作为连结部件的连结片 21c。 （按压操作机构的构成） 如图 1 所示， 该按压操作机构 30 具备 ： 支承轴 31， 该支承轴 31 能够旋转地固定于主体 2 ； 以及链节部件 32， 该链节部件 32 与支承轴 31 的一端成为一体地旋转。在支承轴 31 的 另一端固定有 ： 编码盘33， 该编码盘33是检出按压操作机构30的位置的位置传感器 ； 以及 支架 34， 该支架 34 用于保持编码盘 33。 另外， 如图 1 所示， 该按压操作机构 30 还具有稳定器 35， 该稳定器 35 在按压操作时抑 制接触面板 24 的倾斜动作。该稳定器 35 的两端通过与支承轴。
16、 31 交差而分别安装在接触 面板装置 20 的一对引导片 21b， 由此抑制支承轴 31 围绕轴线的倾斜动作。 如图 1 所示， 该链节部件 32 安装扭簧 36。该扭簧 36 构成为对链节部件 32 始终朝一个 方向施力， 支承轴 31 以及扭簧 36 由金属材料构成， 链节部件 32 由树脂材料形成。 如图2的(a)图图3的(b)图所示， 该链节部件32具有 ： 环状的基部32a， 该基部32a 具有支承轴插入用孔 32b ； 一对臂部 32c、 32c， 该臂部 32c 突出形成于基部 32a 的外周面两 侧。在该基部 32a 的偏心位置突出有连结销 32d。 如图 2 的 (a) 图。
17、图 3 的 (b) 图所示， 该链节部件 32 的连结销 32d 以能够在销卡定孔 21d 内往复运动 （往复微动） 的方式与卡定孔 21d 连结， 该销卡定孔 21d 形成于接触面板装 置 20 的基座 21 的连结片 21c。通过该连结销 32d 和连结片 21c 的连结， 链节部件 32 与接 触面板装置 20 的按压操作连动地以按压操作机构 30 的支承轴 31 为旋转中心进行正反旋 转。该连结片 21c 的与销卡定孔 21d 相反侧的部位形成切口， 以避免与触觉呈报装置 40 干 涉。 （触觉呈报装置的结构） 本实施方式所涉及的操作装置 1 的主要基本的结构在于兼备操作感和触感的触觉。
18、呈 报装置40。 由此， 以上述方式构成的操作装置1表示本实施方式所涉及的一个构成例， 其构 成部件的形状、 结构等不限定于图示的例子。 该触觉呈报装置 40 具备触觉呈报单元， 该触觉呈报单元经由按压操作机构 30 向操作 者的手指呈报触觉刺激操作触感。如图 1 所示， 该触觉呈报单元主要由按压操作机构 30 的 说 明 书 CN 103777807 A 5 4/6 页 6 链节部件 32 以及驱动传递机构 41 构成。该驱动传递机构 41 具备旋转驱动对于和凸轮机 构。 如图1所示， 作为该旋转驱动单元的能正反旋转的马达42保持在外壳44， 该外壳44经 由未图示的小螺钉紧固固定在接触面板。
19、装置 20 的主体 2。该马达 42 经由终端 45 以及接地 柱 46 电连接， 终端 45 具有与控制基板 7 电连接的导线 ； 接地柱 46 将马达所带的静电释放 至控制基板 7 的接地电路。 另一方面， 如图1所示， 凸轮机构具备作为旋转凸轮部件的凸轮板43， 该凸轮板43固定 于马达 42 的输出轴。 在按压操作机构 30 和触觉呈报装置 40 始终连结的状态下， 按压操作机构 30 的链节部 件 32 和触觉呈报装置 40 的凸轮板 43 成为按压操作机构 30 的按压操作的阻力， 会损害操 作感， 因此不优选。 在图示例中设有解除链节部件 32 和凸轮板 43 的连结的构成。如图。
20、 4 的 (a) 图图 5 的(c)图所示， 该凸轮板43构成为 ： 能够向对链节部件32传递驱动的传递位置和不对链节 部件 32 传递驱动的非传递位置旋转。不需要产生触感时， 将触觉呈报装置 40 停止在从按 压操作机构 30 退避的位置。 如图 4 的 (a) 图图 5 的 (c) 图所示， 该凸轮板 43 是将马达 42 的往复旋转运动转换 成接触面板装置 20 的往复微动运动的运动转换部件。在凸轮板 43 的外表面， 相对于马达 42的输出轴对称地形成第一凸轮面43a以及第二凸轮面43b。 在图示例中， 第一凸轮面43a 以及第二凸轮面 43b 分别形成为内旋的曲线形状。 如图 2 的。
21、 (a) 图图 3 的 (b) 图所示， 该第一凸轮面 43a 与链节部件 32 的凸轮板对置 侧的臂部 32c 抵接， 成为使马达 42 的旋转停止的止动面。该臂部 32c 构成为规定凸轮板 43 的停止位置的挡块。另一方面， 如图 4 的 (a) 图图 5 的 (c) 图所示， 第二凸轮面 43b 构成 为 ： 与凸轮从动面 32e 抵接并且以特定的角度旋转， 该凸轮从动面 32e 由链节部件 32 的凸 轮板对置侧的臂部 32c 构成。 （触觉呈报的动作） 接下来， 对以上述方式构成的触觉呈报装置 40 的动作进行说明。 该按压操作机构 30 的链节部件 32 的臂部 32c 与驱动传递。
22、机构 41 的凸轮板 43 的第一 凸轮面 43a 抵接时， 在不向按压操作机构 30 传递驱动的非传递位置， 成为允许对接触面板 装置 20 进行按压操作的状态。 若该按压操作装置 20 进行按压操作， 则链节部件 32 的连结销 32d 经由接触面板装置 20 的连结片 21c 的销卡定孔 21d 而被按压。由此， 链节部件 32 以支承轴 31 为旋转中心向 图 2 的 (a) 图图 3 的 (b) 图中箭头所示方向旋转。虽然接触面板装置 20 以动作冲程 L1 移动， 但由于链节部件 32 相对于凸轮板 43 空摆， 因此凸轮板 43 不旋转。 因此， 即使该链节部件 32 的臂部 3。
23、2c 和凸轮板 43 的第一凸轮面 43a 连结， 由于臂部 32c以及第一凸轮面43a分别形成为曲面， 因此， 只要臂部32c与第一凸轮面43a相抵接， 则 即使使链节部件 32 旋转也维持按压操作状态。 另一方面， 通过使该凸轮板 43 的第二凸轮面 43b 与链节部件 32 的臂部 32c 的凸轮从 动面 32e 相抵接并且以规定的角度旋转， 从而， 链节部件 32 以支承轴 31 为旋转中心向图 4 的 (a) 图图 5 的 (c) 图中箭头所示方向旋转。由此， 由于接触面板装置 20 的连结片 21c 说 明 书 CN 103777807 A 6 5/6 页 7 经由链节部件 32 。
24、的连结销 32d 而被按压， 因此接触面板装置 20 以动作冲程 L2 移动。 该链节部件 32 的凸轮从动面 32e 与凸轮板 43 的第二凸轮面 43b 相抵接并越上凸轮板 43 的第二凸轮面 43b 时， 处于向按压操作机构 30 传递驱动的传递位置， 成为向接触面板装 置 20 呈报触觉的触觉呈报状态。 因此， 能够以与凸轮板 43 的第二凸轮面 43b 的形状对应的变化模型， 经由链节部件 32 的连结销 32d 使接触面板装置 20 的连结片 21c 往复微动。通过触觉呈报装置 40 的凸轮板 43与按压操作机构30的臂部32c相抵接并进行旋转， 向按压操作机构30的链节部件32传。
25、 递马达 42 的正反旋转。 接触面板装置 20 的连结片 21c 通过该链节部件 32 的正反旋转而往复微动， 从而， 接触 面板 24 振动。通过该接触面板 24 的振动， 向操作者的手指反馈与操作者的手指垂直的方 向的触觉信息。 所述触觉信息通过下述方式获得， 即 ： 根据表示操作者的手指对接触面板装置 20 的操 作的接触信号， 向马达 42 输出反复进行顺时针旋转以及逆时针旋转的控制信号， 以规定的 旋转角度以及规定的反复次数向正反旋转方向旋转驱动马达 42。 （实施方式的效果） 通过采用上述构成的操作装置 1， 除了上述效果以外还得到以下的效果。 （1） 能获得在需要触觉反馈时能够。
26、仅在需要的方向产生触感的结构。 （2） 能够减轻对按压操作机构 30 的按压操作的阻力， 能得到良好的操作感。 （3） 能够减轻马达 42 的齿槽转矩， 实现伴随着齿槽转矩的冲击声、 振动等小的驱动。 （4） 无需设置解除按压操作机构 30 的链节部件 32 与驱动传递机构 41 的凸轮板 43 之 间的连结的特殊机构。因此， 能够避免操作装置整体的大型化、 复杂化等。 （5） 第一凸轮面 43a 以及第二凸轮面 43b 形成为对称， 部限定凸轮板 43 的安装方向， 因 此能够使装配性提高。 变形例 根据以上信息， 虽然例举实施方式以及图示例子对本发明中的操作装置 1 的代表性结 构例进行了。
27、说明， 但是也可以形成为下述变形例。 参照图 6 的 （a） 图以及 （b） 图， 在上述图中， 例示了触觉呈报装置 41 的变形例。在所述 各实施方式中是两侧具有一对的双凸轮型的凸轮板 43， 但是在该变形例中是具备仅在单侧 形成的单凸轮型的凸轮板 43， 从这一点上看， 与所述各实施方式不同。另外， 在图 6 的 （a） 图以及 （b） 图中， 对与上述各实施方式实质上相同的部件标记同一个部件名称和符号。因 此， 省略与上述部件相关的详细的说明。 在图 6 的 （a） 图以及 （b） 图中， 在单凸轮型的凸轮板 43 的外表面除了第一凸轮面 43a 以外还形成有第二凸轮面43b。 该第二凸。
28、轮面43b构成为 ： 与链节部件32的凸轮从动面32e 相抵接， 并且以规定角度旋转。与该第二凸轮面 43b 相反侧的面成为与规定驱动传递机构 41 的停止位置的挡块 8 相抵接而使马达 42 的旋转停止的止动面。 该挡块8是代替上述实施方式中的链节部件32而设置的部件， 固定在例如主体2、 控制 基板 7、 马达 42 或者外壳 44 等部件。挡块 8 的形状等能够根据配置位置适当设定。作为挡 块 8 的材质， 最好采用例如硅橡胶等橡胶材料等。 根据以上述方式构成的变形例所涉及的触觉呈报装置 41， 能够通过简单的结构， 有效 说 明 书 CN 103777807 A 7 6/6 页 8 地。
29、防止在凸轮板 43 旋转时对链节部件 32 的臂部 32c 的干涉。 其他变形例 在本发明中的操作装置 1 中， 可以是如下所示的其他变形例。 （1） 所述触觉呈报单元不只能应用于车载设备， 当然也能应用于例如游戏机、 个人电脑 以及移动电话等各种终端装置。 （2） 即使是不具备接触面板的各种开关装置， 也能向操作者的手指呈报触觉刺激操作 触感， 所述触觉呈报单元也可以适用于例如鼠标装置、 键盘以及操作旋钮等。 （3） 所述触觉呈报单元可以根据例如使用目的来适当的选择配置个数、 配置位置以及 配置方式等， 能够达成本发明初始目的。 根据上述说明可知， 虽然举出了本发明所涉及的代表性的实施方式、。
30、 变形例以及图示 的例子， 但上述实施方式、 变形例以及图示的例子并不用于限定权利要求书所涉及的发明。 因此， 应该注意的是， 并不是所述实施方式、 变形例以及图示例子中说明的所有特征的结合 都是解决本发明的问题所必须的。 符号说明 1操作装置 ； 2主体 ； 3盖体 ； 4隔离件 ； 5、 6操作旋钮 ； 5a、 6a推杆 ； 5b、 6b按压开关 ； 7控制基板 ； 8挡块 ； 20接触面板装置 ； 21基座 ； 21a弹性卡合片 ； 21b引导片 ； 21c连结片 ； 21d销卡定孔 ； 22框架 ； 22a框部 ； 23接触式传感器基 板 ； 24接触面板 ； 25屏蔽部件 ； 26点。
31、击部件 ； 27导电性胶带 ； 28柔性扁平电缆 ； 29双面胶带 ； 30按压操作机构 ； 31支承轴 ； 32链节部件 ； 32a基部 ； 32b支承轴 插入用孔 ； 32c臂部 ； 32d连结销 ； 32e凸轮从动面 ； 33编码盘 ； 34支架 ； 35稳定 器 ； 36扭簧 ； 40触觉呈报装置 ； 41驱动传递机构 ； 42马达 ； 43凸轮板 ； 43a第一 凸轮面 ； 43b第二凸轮面 ； 44外壳 ； 45终端 ； 46接地柱。 说 明 书 CN 103777807 A 8 1/6 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103777807 A 9 2/6 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103777807 A 10 3/6 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103777807 A 11 4/6 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103777807 A 12 5/6 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103777807 A 13 6/6 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103777807 A 14 。