特許ウォッチ

公開番号2025049824
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023158276
出願日2023-09-22
発明の名称多方向入力装置
出願人ミツミ電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G05G 9/047 20060101AFI20250327BHJP(制御;調整)
要約【課題】製品寿命が長く、かつ、操作軸への傾倒操作に対する所望の非線形の反力特性を有する多方向入力装置を提供すること。
【解決手段】多方向入力装置1は、上側ハウジング61と、第1の回動部材62aと、第2の回動部材62bと、ユーザーから印加される傾倒操作に応じて、第1の回動部材62aおよび第2の回動部材62bを回動させる操作軸63と、上側ハウジング61に保持され、操作軸63を中立状態で弾性的に保持する保持機構66と、を含む。保持機構66は、高さ方向に互いに離間して対向するよう上側ハウジング61に固定的に保持された上側板バネ9aおよび下側板バネ9bを備える。操作軸63の横方向への変位およびねじり方向への変位のそれぞれの運動方程式は、操作軸63に対して印加された力、操作軸63の重量、操作軸63の変位量、時間、および保持機構66のバネ定数によって表される。
【選択図】図18
特許請求の範囲【請求項１】
ハウジングと、
第１のスリット孔を有し、第１の軸方向回りに回動可能に、前記ハウジングに保持された第１の回動部材と、
第２のスリット孔を有し、前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向回りに回動可能に、前記ハウジングに保持された第２の回動部材と、
前記第１のスリット孔および前記第２のスリット孔に挿通され、ユーザーから印加される傾倒操作に応じて、前記第１の回動部材および前記第２の回動部材を回動させる操作軸と、
前記ハウジングに保持され、前記操作軸を中立状態で弾性的に保持する保持機構と、
前記第１の回動部材および前記第２の回動部材のそれぞれの回動角度を検出するための検出機構と、を含み、
前記保持機構は、高さ方向に互いに離間して対向するよう前記ハウジングに固定的に保持された上側板バネおよび下側板バネを備え、
前記上側板バネおよび前記下側板バネのそれぞれは、前記ハウジングによって固定的に保持される外枠と、前記外枠の内側に位置し、挿通孔を有する内枠と、前記外枠に対して前記内枠が変位可能に、前記外枠と前記内枠との間を接続する複数のバネ部と、を備え、
前記操作軸は、前記上側板バネおよび前記下側板バネによって弾性的に保持されており、
前記ユーザーから印加された前記傾倒操作に応じて実行される前記操作軸の傾倒動作における前記操作軸の横方向への変位および前記操作軸のねじり方向への変位のそれぞれの運動方程式は、下記式（１）により表され、
TIFF
2025049824000004.tif
19
100
前記式（１）中のＦは前記操作軸に対して印加された力、ｍは前記操作軸の重量、ｘは前記操作軸の変位量、ｔは時間、ｋ
ｓｐ
は前記保持機構のバネ定数であることを特徴とする多方向入力装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記上側板バネおよび前記下側板バネのそれぞれの前記複数のバネ部のそれぞれは、
前記外枠に接続される第１の接続部と、
前記内枠に接続される第２の接続部と、
前記第１の接続部と前記第２の接続部との間を接続するよう、円弧状に延伸するアーム部と、を備えている請求項１に記載の多方向入力装置。
【請求項３】
前記上側板バネの前記複数のバネ部のそれぞれの前記アーム部は、前記高さ方向からの平面視において、前記第１の接続部から前記第２の接続部に向かって、時計回り方向および反時計回り方向の一方に円弧状に延伸しており、
前記下側板バネの前記複数のバネ部のそれぞれの前記アーム部は、前記高さ方向からの前記平面視において、前記第１の接続部から前記第２の接続部に向かって、前記時計回り方向および前記反時計回り方向の他方に円弧状に延伸している請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項４】
前記アーム部は、
前記第１の接続部に接続された第１の細幅部と、
前記第２の接続部に接続された第２の細幅部と、
前記第１の細幅部と前記第２の細幅部との間を接続し、前記第１の細幅部と前記第２の細幅部の幅よりも広い幅を有する広幅部と、を備えている請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項５】
前記上側板バネおよび前記下側板バネのそれぞれは、前記外枠の内周面上であって、前記第１の接続部と隣接する部分から前記外枠の径方向に突出するよう形成された係止部をさらに備えている請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項６】
前記複数のバネ部の前記アーム部は、前記外枠および前記内枠との間の空間内において、互いに接触しないよう延伸している請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項７】
前記高さ方向からの平面視において、前記上側板バネの前記第１の接続部が前記下側板バネの前記第１の接続部と重なり、さらに、前記上側板バネの前記第２の接続部が前記下側板バネの前記第２の接続部と重なるよう、前記上側板バネおよび前記下側板バネが設けられている請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項８】
前記上側板バネおよび前記下側板バネのそれぞれの前記複数のバネ部の数は３つ以上である請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項９】
前記上側板バネおよび前記下側板バネは、互いに上下対称に構成されている請求項１に記載の多方向入力装置。
【請求項１０】
前記保持機構は、前記高さ方向に互いに離間して対向する複数の前記上側板バネと、前記高さ方向に互いに離間して対向する複数の前記下側板バネと、を含み、
複数の前記上側板バネは、互いに平行に対向しており、
複数の前記下側板バネは、互いに平行に対向している請求項１に記載の多方向入力装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、多方向入力装置に関し、より具体的には、操作軸に対する傾倒操作に応じた方向情報の入力を提供する多方向入力装置に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ゲーム機器等の電子機器に用いられる多方向入力装置として、操作軸に対する傾倒操作が可能な多方向入力装置が知られている。ジョイスティックまたはスティックコントローラーと呼ばれるこの種の多方向入力装置では、ユーザーは、操作軸を中立状態から任意の方向に向けて傾倒させる傾倒操作を実行することにより、操作軸に対する傾倒操作に応じた方向情報の入力を提供する。
【０００３】
例えば、特許文献１は、図１に示されている多方向入力装置５００を開示している。多方向入力装置５００は、底板５１０上に固定されるハウジング５２０と、第１の軸方向（Ｙ方向）回りに回動可能に、ハウジング５２０に保持された第１の回動部材５３０と、第１の軸方向と直交する第２の軸方向（Ｘ方向）回りに回動可能に、ハウジング５２０に保持された第２の回動部材５４０と、第１の回動部材５３０のスリット孔５３１および第２の回動部材５４０のスリット孔５４１に挿通され、ユーザーから印加される傾倒操作に応じて、第１の回動部材５３０および第２の回動部材５４０を回動させると共に、ユーザーからの押下操作に応じて下方に変位可能な操作軸５５０と、操作軸５５０の下端部に、操作軸５５０の軸方向に沿って移動可能に設けられた作動部材５６０と、操作軸５５０と作動部材５６０との間に設けられたコイルバネ５７０と、第１の回動部材５３０および第２の回動部材５４０の回動角度を検出するためにハウジング５２０上に設けられたセンサー５８０と、底板５１０の一方の側壁から外側に突出する部品取り付け部５１０ａ内に設けられたプッシュスイッチ５９０と、を備えている。
【０００４】
ユーザーから操作軸５５０に対して任意の方向への傾倒操作が印加されると、操作軸５５０の傾倒動作に伴い、第１の回動部材５３０および第２の回動部材５４０が回動する。第１の回動部材５３０および第２の回動部材５４０の回動角度は、センサー５８０によってそれぞれ検出され、操作軸５５０に対するユーザーの傾倒操作に応じた方向情報の入力が提供される。また、ユーザーから操作軸５５０に対して押下操作が印加されると、操作軸５５０と係合している第２の回動部材５４０が下方に変位し、第２の回動部材５４０がプッシュスイッチ５９０を押下する。これにより、操作軸５５０に対するユーザーの押下操作に応じた押下情報の入力が提供される。
【０００５】
作動部材５６０は、底面が皿状に湾曲された基部５６１と、基部５６１の中央部に形成され、操作軸５５０の下端部が挿入される筒状のボス部５６２と、基部５６１の外周部から外側に突出する円弧部５６３と、を備えている。このような多方向入力装置５００では、ユーザーが操作軸５５０に対して傾倒操作を印加した場合、操作軸５５０の傾倒角度が小さい初期段階においては、作動部材５６０が底板５１０上をスライドする。その後、操作軸５５０の傾倒角度が一定値を超えると、作動部材５６０の円弧部５６３の下面が、底板５１０上に形成された突部５１０ｂに当接しながら作動部材５６０が傾斜し、コイルバネ５７０の弾性力に抗して、作動部材５６０が操作軸５５０の軸方向に持ち上げられる。その後、操作軸５５０に対する傾倒操作が解除されると、コイルバネ５７０の弾性復元力と基部５６１の底面の形状によって、操作軸５５０が中立状態に復帰する。このように、作動部材５６０は、操作軸５５０を直立の中立状態で弾性的に保持する機能を提供している。
【０００６】
操作軸５５０の傾倒操作の初期段階においては、作動部材５６０が底板５１０上をスライドするため、作動部材５６０と底板５１０との間の摩擦によって、操作軸５５０へのユーザーの傾倒操作に対する強い反力（逆トルク）が生じる。その後、操作軸５５０の傾倒角度が一定値を超えると、ユーザーの操作軸５５０に対する傾倒操作に対する反力は、作動部材５６０の持ち上げ量およびコイルバネ５７０の弾性力に応じて増加していく。図２は、このような多方向入力装置５００における、操作軸５５０への傾倒操作に対する反力特性を示している。図２に示されているように、ユーザーが操作軸５５０に対して傾倒操作を印加した場合、操作軸５５０の傾倒角度が小さい初期段階においては、ユーザーの傾倒操作に対する反力は、操作軸５５０の傾斜角度の増加に応じて急激に増加する。その後、操作軸５５０の傾斜角度が一定値を超えると、操作軸５５０の傾斜角度の増加に対する反力の増加が急激に緩やかになる。
【０００７】
このような非線形の反力特性は、多方向入力装置５００をゲーム機器のハンドヘルド型コントローラーに用いた場合に、特に有用である。ユーザーがハンドヘルド型コントローラーを操作する際には、ユーザーは、親指等の任意の指で多方向入力装置５００に対して傾倒操作を印加するが、傾倒操作とは独立して、他の指によるコントローラーのボタンに対する押下操作等の他の操作を、コントローラーに対して印加する場合がある。コントローラーに対して他の操作を印加する場合、他の指に動作に連動して、ユーザーが意図せず多方向入力装置５００に対してわずかな傾倒操作を印加してしまう場合がある。このようなわずかな傾倒操作に対して多方向入力装置５００が敏感に応答すると、多方向入力装置５００が、ユーザーが意図していない挙動を実行してしまう。上述のような非線形の反力特性は、このようなユーザーが意図していない多方向入力装置５００の挙動を防止することができる。
【０００８】
しかしながら、多方向入力装置５００では、操作軸５５０が傾倒動作を実行する際に、作動部材５６０が底板５１０上をスライドするので、作動部材５６０と底板５１０との間に摩擦が生じる。さらに、作動部材５６０が操作軸５５０の軸方向に沿って移動するので、作動部材５６０と操作軸５５０との間に摩擦が生じる。そのため、操作軸５５０に対する傾倒操作が繰り返し実行されると、作動部材５６０が摩耗してしまい、多方向入力装置５００の製品寿命が短くなってしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０００－３０５６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、製品寿命が長く、かつ、操作軸への傾倒操作に対する所望の非線形の反力特性を有する多方向入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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