錶盤式控制器的製作方法
2023-05-13 01:58:21
專利名稱：錶盤式控制器的製作方法
技術領域：
本發明大體涉及用在車輛中的控制器。
背景技術：
近年來，通過使用操作控制單元來控制諸如空調機、車載音響系統、及導航系統等各種車用系統及裝置。操作控制單元具有由使用者(即車輛使用者)操作以輸入各種輸入信號來控制那些裝置的操作單元。除了其他操作部件外，將空調機的用於控制空氣量、空氣溫度、或排氣位置的操作部件或車載音響系統的用於控制音量的操作部件等設置為錶盤式控制器(參見日本專利文獻JP-A-H11-273506、JP-A-2000-67696、及JP-A-2001-184969)。
在上述各文獻中描述的錶盤式控制器均在操作錶盤的中心部(操作錶盤的轉軸所處位置)具有諸如按壓開關、或LED指示器等輔助裝置。操作錶盤通常成排布置在儀表面板上，並通過使得操作錶盤的轉動檢測單元處於各個操作錶盤的外周來防止兩個或更多相鄰操作錶盤的輔助裝置之間的幹涉。根據專利文獻JP-A-H11-273506的描述，通過將具有碳膜電阻的可變電阻器印刷在沿操作錶盤的外周的襯底上來檢測錶盤的轉角。根據專利文獻JP-A-2000-67696及JP-A-2001-184969的描述，通過將轉動可變電阻器的轉軸上的小齒輪與操盤錶盤的外周上的大齒輪相關聯，操作錶盤的轉動運動可傳遞至該轉動可變電阻器。
但是，專利文獻JP-A-H11-273506中所揭示的操作錶盤的結構需要印刷在合適地成形以布置在儀表面板上的襯底上的較大弧形碳膜電阻器，這會導致襯底的製造成本增加。此外，設置碳膜電阻器所需的額外空間消耗了襯底上的有限空間，由此減小了其他電路元件的安裝空間並導致襯底的空間效率劣化。另一方面，專利文獻JP-A-2000-67696及JP-A-2001-184969的公開中提出的結構需要佔據較大平面空間的轉動可變電阻器或小齒輪布置在操作錶盤的外部位置，由此因作為儀表面板上的操作錶盤的背景空間的增大平面空間而限制了尺寸及/或設計。此外，當多個操作錶盤需要布置在為具有小齒輪等所要求的距離內的區域中時，操作錶盤的背景空間的增大會成為問題。
發明內容
著眼於上述及其他問題，本發明提供了一種錶盤式控制器，該錶盤式控制器通過在設計方面較少的要求而具有較小的體積。
根據本發明的一個方面，該錶盤式控制器包括錶盤；位移轉換器，用於將由所述錶盤的轉動操作引起的轉動位移轉換為所述錶盤沿所述錶盤的轉軸的軸向位移；及位移檢測器，用於基於所述錶盤的所述軸向位移的檢測結果來檢測並輸出與所述錶盤的轉角相關的信息。具有上述結構的錶盤式控制器檢測在錶盤的軸向方向上的位移，由此位移檢測機構需要的空間較小。這使得用於控制器的安裝空間較小，因此，較小體積的錶盤式控制器具有在設計上較少的限制以及變更設計的更大適應性。
根據本發明的另一方面，通過在控制器的主體中設置輔助裝置，錶盤式控制器可提供更多的優點。以此方式，輔助裝置不會與位移檢測機構幹涉。此外，控制器自身需要較小的安裝空間，改進了布置靈活性等。
根據本發明的另一方面，錶盤式控制器的主體布置在殼體上，而位移指示器布置在主體的殼體一側。以此方式，具有多個選擇位置的錶盤式控制器需要較小的安裝空間。
根據本發明的另一方面，錶盤式控制器使用分別獨立於錶盤布置的位移指示器及位移檢測器。以此方式，錶盤式控制器具有較簡單的結構及就設置及/或設計而言更大的自由度。
根據本發明的另一方面，錶盤式控制器使用電阻器以電氣檢測錶盤的轉角。以此方式，錶盤式控制器需要較小的安裝空間，且來自電阻器的輸出信號可方便地轉換為錶盤的轉角。
根據本發明的另一方面，錶盤式控制器使用具有彈性構件的錶盤，該彈性構件將彈性力施加至在斜坡上滑動的指示器。以此方式，通過位移檢測器方便地檢測錶盤在錶盤式控制器中的轉角。該指示器及斜坡可形成為凸輪機構。
根據本發明的另一方面，錶盤式控制器使用凸輪機構，該凸輪機構採用呈臺階狀的斜坡。以此方式，錶盤式控制器可適用為對物理量進行步進選擇的控制器。此外，該錶盤式控制器可獲得穩定的控制感覺。
根據本發明的另一方面，錶盤式控制器的錶盤形成為筒，而凸輪機構布置在位於筒的底部的槽中。以此方式，錶盤式控制器的外形得到改進。
根據本發明的另一方面，錶盤式控制器採用布置在主體中的保持器來保持錶盤並提供輔助滑動表面設置空間。以此方式，簡化了錶盤式控制器的結構，並縮小了錶盤式控制器的安裝空間。
本發明的其他目的、特徵、及優點通過以下參考附圖所做的詳細描述將變得更為清楚，其中圖1示出了本發明的車內操作單元的正視圖；圖2示出了本發明的實施例中的錶盤式控制器中的電路的示意性視圖；圖3示出了該實施例中的錶盤式控制器的立體分解圖；圖4A示出了圖3中主體的橫截面；圖4B示出了圖3中主體的仰視圖；圖5A及圖5B示出了對安裝支撐筒的說明；圖6A示出了線性可變電阻器單元的橫截面；圖6B示出了在圖6A中沿線VIB-VIB所取的線性可變電阻器單元的橫截面；圖6C示出了在圖6A中沿線VIC-VIC所取的線性可變電阻器單元的橫截面；圖7A示出了在線性可變電阻器單元中等效電路的示意性視圖；圖7B示出了線性可變電阻器單元的特性視圖；圖8示出了圖3中錶盤式控制器的操作的說明性視圖；圖9A示出了圖3中錶盤式控制器的主體的第一修改示例的橫截面；圖9B示出了圖3中錶盤式控制器的主體的第一修改示例的仰視圖；圖10示出了圖9A及圖9B中錶盤式控制器的操作的說明性視圖；圖11示出了對輔助滑動面的修改示例的說明；圖12示出了對凸輪機構的修改示例的說明；圖13示出了具有圖12的凸輪機構的錶盤式控制器的說明性視圖；圖14示出了圖3的錶盤式控制器的第二修改示例的橫截面；圖15示出了位移檢測單元的第一修改示例的橫截面；及圖16示出了位移檢測單元的第二修改示例的橫截面。
具體實施例方式
參考附圖描述本發明的實施例及其修改示例。
圖1示出了作為本發明的示例的車內操作單元U的正視圖。車內操作單元U用於控制車輛內作為車用電子裝置的空調機。車內操作單元U容納在樹脂殼體(即，儀表面板)200內。殼體200的正面(即，車內操作單元U的正面)具有錶盤式控制器1A、1B及1C(通過使用標號1來將三個控制器1A、1B及1C作為整體單元來表示)。錶盤式控制器1A、1B及1C成排地串聯布置在殼體200上以由使用者進行轉動操作。
每個錶盤式控制器1A、1B及1C均用於控制空調功能，且錶盤式控制器1A、1B及1C分別起溫度設定單元、排氣選擇單元、以及氣流選擇單元。殼體200的正面沿錶盤式控制器1A、1B及1C的各個錶盤10的外周具有功能顯示區域201A、201B及201C。通過轉動錶盤10的指示器2I以與預定角位置對準，每個錶盤10均用於選擇被賦予各個功能顯示區域201A、201B及201C的預定角位置的功能的期望選擇/操作狀態。
相較於其他兩個控制器1B、1C的角位置的步調，錶盤式控制器1A的錶盤10具有用於半連續性控制空氣溫度的角位置的更精細步調。錶盤式控制器1B、1C具有等角間距布置的五個角位置。排氣選擇單元的錶盤式控制器1B的五個角位置被分別指定為「面部排氣」、「面部+腳部排氣」、「腳部排氣」、「腳部+除霧排氣」、及「除霧排氣」。氣流選擇單元的錶盤式控制器1C的五個角位置分別被指定為「關(關閉)」、「低(氣流檔位I，或自動)」、「氣流檔位II」、「氣流檔位III」、及「高(氣流檔位IV)」。
如圖4A及圖4B所示，錶盤式控制器1包括錶盤10、當錶盤10轉動時將錶盤10的角位移轉換為沿錶盤10的轉軸的軸向位移的位移轉換器100、以及檢測在由轉換器100轉換後沿轉軸的軸向位移並基於軸向位移的檢測結果輸出關於錶盤10的轉角的信息的位移檢測單元70。如圖4A及4B所示，在本實施例中，錶盤的由使用者操作的上表面界定為第一面，而第一面的在錶盤10上的相反側界定為第二面。
錶盤10具有筒狀主體21，且該主體21的內部具有通過錶盤10的第一面暴露的非轉動輔助裝置3。如圖1所示，輔助裝置3為按壓開關，並具有用於指示開/關狀態的指示器4。通過將位移檢測單元70在錶盤10的轉軸的徑向方向上相對於輔助裝置3布置在徑向外側，輔助裝置3的操作機構容納在主體21的內部。
就第一面沿錶盤10的轉軸的運動而言，主體21靜止地布置在殼體200上，並可繞轉軸轉動。如圖3所示，沿主體21的第二面的周向呈盤旋斜坡狀的位移形成表面23P被布置用於轉換錶盤10在轉動操作中的位移。此外，如圖4A所示，支撐基體61具有繞轉軸處於預定角位置的位移檢測單元70，而該位移檢測單元70面對位移形成表面23P，並具有用於檢測位移形成表面23P沿轉軸的位置的軸向位移檢測器70。本實施例中的支撐基體61為用於實施位移檢測單元70(例如，以下描述的線性可變電阻器單元)及觸感式開關62的電路系統的襯底。
具體而言，位移轉換器100形成為獨立於錶盤10的個體，並包括位置指示器71以及將錶盤10的在轉動操作中的位移轉換為沿錶盤10的轉軸的軸向位移的位移轉換機構23。軸向位移檢測器70檢測位置指示器71的沿錶盤10的轉軸的軸向位移，並基於軸向位移的檢測結果輸出相關於錶盤式控制器1的轉角的信息。
如圖6C所示，本實施例中的軸向位移檢測器70被形成為可變電阻器，其包括關聯於位置指示器71的運動沿錶盤10的轉軸移動的滑動觸點76、以及就阻抗值而言由滑動觸點76可變地劃分的阻抗導體75。如圖2所示，阻抗導體75的一端(即，端子72A#1)與+5V的信號源耦合，而其另一端(即，端子72B#2)與地耦合。滑動觸點76起通過以滑動觸點76劃分阻抗導體75而形成的半橋式電路的分壓的輸出點(即，端子72C#3)的作用。
錶盤10的轉角反映至分壓，由此通過將分壓供應至包括ECU等的控制器153來檢測。然後，控制器153基於分壓的輸入值根據錶盤10的轉角理解用於車用裝置的指令的內容，並將指令輸出至電機152(具體而言，輸出至電機152的驅動器151)。關聯於氣溫設定單元的錶盤式控制器1A的電機152驅動空氣混合調節閥以混合冷氣及暖氣。關聯於排氣選擇單元的錶盤式控制器1B的電機152驅動排氣切換調節閥。關聯於氣量選擇單元的錶盤式控制器1C的電機152為風扇電機。
位移轉換器100包括根據錶盤10在正向轉動方向及反向轉動方向上的轉動操作而在軸向方向上雙向運動的中部23。當將「向前」界定為在軸向方向上從第一面至第二面的方向，而將「向後」界定為與「向前」相反的方向時，如圖6A所示布置用於朝向中部23偏壓位置指示器71的向後偏壓構件77。當中部23在向前方向上移動時，克服來自向後偏壓構件77的力根據中部23的運動在向前方向上驅動位置指示器71，並且當通過來自向後偏壓構件77的力中部23在向後方向移動時，根據中部23的向後運動在向後方向上驅動位置指示器71。
在本發明中，如圖6A及6C所示，向後偏壓構件77為由盤簧製成的彈性構件77，其穿過轉軸相對於中部23布置在位置指示器71的相反一側。在圖4A中示出的支撐基體61從相對於位置指示器71的相反一側支撐彈性構件77。彈性構件77在中部23與支撐基體61之間的空間中被壓縮一個位移，該位移直接與中部23在向前方向上的行程成比例。
如圖3所示，位移轉換器100布置在錶盤10的第二面一側，並形成為凸輪機構100，該凸輪機構100將沿錶盤10的外周具有呈盤旋斜坡狀滑動凸輪表面(即，位移形成表面)23P的中部(凸輪單元)23與根據錶盤10在正反方向上的轉動沿滑動凸輪表面23P滑動進行軸向方向上的運動的凸輪隨動件(即，位置指示器)71進行結合。
如圖6A所示，凸輪隨動件71及彈性構件77為線性可變電阻器單元70的一部分。線性可變電阻器單元70包括在上側具有開口的殼體73以及用於封閉該開口的蓋體74。儘管為了方便描述圖中所示的線性可變電阻器單元70的結構的原因，殼體73的開口示出為在上側，但殼體73的開口並不一定必須面向上布置。換言之，在以下描述中，諸如「向上」及「向下」的術語並不一定限制線性可變電阻器單元70的布置的方位。
殼體73由樹脂製成，而殼體73的內壁具有設置在其上的引線框78。引線框78由金屬製成，且其上形成有多個端子框78A、78B及78C。端子框78A具有設置在其上端的橫向框78H。端子框78A、78B及78C的下端穿過殼體73的底部，並與墊片72A、72B及72C電耦合以表面安裝在底部的相反側上。在三個框中間的端子框78B以及橫向框78H與由呈縱向細長狀碳膜製成的阻抗導體75相耦合。導線框78通過插入模製固定到殼體73上使得框78的主表面與殼體73的內壁一致。
殼體73具有用於將盤簧(彈性構件)77定位在底部的上表面上的位置標記器73b。盤簧77由位置標記器73b定位使得下端裝配在其上。盤簧77的上端抵靠凸輪隨動件71。凸輪隨動件71具有抵靠滑動凸輪表面23(圖3)並由樹脂製成的球形上端。凸輪隨動件71的主體形成為圓柱狀，而凸輪隨動件71的主體的下端在直徑上減小並裝配在盤簧77的內部上側。
凸輪隨動件71具有從蓋體74的通孔74h伸出的上端，並具有金屬滑動框79布置在其上的下端。滑動框79的兩端的每一個均具有形成在其上的滑動觸點76，且其中一個滑動觸點76與阻抗導體75接觸，同時另一個滑動觸點76在上下方向上與端子框78C滑動接觸。與滑動觸點76一體形成的滑動框79由諸如用於彈簧的磷青銅或鈹銅等彈性金屬材料製成。滑動觸點76從滑動框79的兩端朝向下側延伸成帶形，而帶形的中部具有彈性地抵靠阻抗導體75或端子框78C的突起切割部。
在圖6A中，凸輪隨動件71隨著錶盤10的轉動而向上/向下移動。因此，如圖7A所示，滑動觸點76將阻抗導體75按直接與凸輪隨動件71的位置成比例的比率來劃分。以此方式，如圖7B所示，墊片72C處的分壓線性地改變。在本實施例中，阻抗導體75具有10kΩ的額定阻抗值，並將凸輪隨動件71的最大伸出長度確定為7.5mm。
如圖12所示，滑動凸輪表面23P可形成為整體傾斜表面。例如，用於控制氣溫設定的錶盤式控制器1A可使用來以連續方式或以半連續方式控制其角位置，由此其整體可有效地以上述傾斜形狀起作用。另一方面，因為使用排氣選擇及氣量選擇來選擇離散的特性或級進的量，故用於控制排氣選擇/氣量選擇的錶盤式控制器1B、1C可優選地沿錶盤10的外周具有臺階形狀，如圖3所示，該臺階形狀由交替連續的斜坡部25以及平坦部24構成。如圖8所示，以此方式，錶盤10在平坦部24中任何位置的轉動位置對應於表示相同角位置的相同輸出電壓，由此有效地起到了級進地輸出檢測的角位置的作用。
圖4B示出了滑動凸輪表面23P的仰視圖。斜坡部25以傾斜陰影線示出。T1及T2為錶盤10的轉動操作的轉動極限。通過布置在殼體200及主體21兩者上的止擋塊，錶盤10的轉動被限制在轉動極限T1/T2之間。
如圖2所示，錶盤10具有呈筒狀的主體，而在主體21的一端上形成有滑動凸輪表面23P。主體21覆蓋地並同心地布置在具有筒狀外形並在殼體200的正面突起的轉動支撐凸起50上。轉動支撐凸起50具有圍繞其基部在儀表面板上的環形凹部53，用於隱藏形成在主體21的第二面一側的凸輪機構23。凸輪隨動件71從形成在環形凹部53的底部上的通孔54伸出。
如圖4A所示，主體21的內部中布置有筒狀安裝支撐22。筒狀安裝支撐22與主體21的內壁同心地布置，其中兩者之間保持有筒狀縫隙空間。筒狀安裝支撐22的第二面側端部在外表面上具有連接肋26，用於將外側連接至主體21的內表面。肋26在徑向方向上彈性地將支撐22的外表面與主體21的內表面相連接。在對應於筒狀安裝支撐22的第一面的位置處，轉動支撐凸起50的外表面具有保持筒狀安裝支撐22以防止掉落的凸起保持器55。連接肋26沿主體21的外表面形成為筒狀。保持器55具有三角形橫截面，三角形的底邊形成抵靠表面，而其斜邊形成為用於導引筒狀安裝支撐22從第一面一側插入的導引面(導引面可具有曲面)。主體21、筒狀安裝支撐22、以及連接肋26一體地形成為由樹脂(例如，ABS樹脂)製成的注塑成型體2。
如圖5A及圖5B所示，注塑成型體2從其第二面一側安裝在轉動支撐凸起50上。筒狀安裝支撐22通過在徑向方向上彈性伸展而通過凸起保持器55使得第一面被保持器55捕獲並保持。
形成為按壓開關的輔助裝置3具有樹脂模製主體，該主體具有呈盤狀的按扭體30以及布置在按鈕體30的反向一側的滑動筒32。輔助裝置3由諸如ABS樹脂等的樹脂形成。筒32在軸向方向上插入轉動支撐凸起50，並由允許筒32的預定範圍的軸向運動的凸起50可移動地支撐。當沿轉軸向前移動時，筒32通過其第二面按壓位於襯底61上的觸感式開關62。觸感式開關62否則通過由布置在其內的彈簧向後按壓而關閉。如圖3所示，筒32具有在其外表面上徑向向外延伸的導引肋33，用於通過配合導引槽51(成對肋52)來導引其滑動運動。導引肋33及導引槽51起按鈕體30及筒32相對於轉動支撐凸起50的轉動運動的止動器的作用。在本實施例中，作為導引肋33及導引槽51的結合的止動器結構被布置在筒32的外周的多個位置處。
儘管參考附圖已結合其優選實施例對本發明進行了充分地描述，但需要注意的是本領域的技術人員將理解存在各種改變及修改示例。
以下描述錶盤式控制器的修改示例。在以下描述中類似的部件具有類似的標號，且簡化或省去對類似部件的描述。
通過應用以下結構，錶盤式控制器的錶盤10優選地以步進方式轉動。即，錶盤10被保持在臨時保持錶盤10的轉動的保持器的多個預定位置中的一個位置處。在多個預定位置處，錶盤10優選地由向錶盤10施加保持力以在那位置進行穩定的保持的保持器所保持。具體而言，錶盤10的轉動可被保持在凸輪隨動件71面對平坦部24的角位置以改進穩定性及位置精確性。
用於在特定角位置保持錶盤10的保持器可以以下方式設置。即，如圖9A及圖9B所示，錶盤10的第二面設置有獨立於滑動凸輪表面23P形成的輔助滑動表面91，而支撐基體61設置有輔助滑動構件90，當錶盤10轉動時，該輔助滑動構件90在轉軸的預定角位置處以滑動接觸方式面對輔助滑動表面91。當錶盤10轉動時，輔助滑動構件90的邊緣以滑動接觸方式越過輔助滑動表面91。保持器包括在軸向方向上從輔助滑動表面91及輔助滑動構件90其中一者突起的凸起位置標記器90t、以及與凸起位置標記器90t適當配合的凹入位置標記器92。以此方式，當錶盤10位於預定角位置處時，凸起位置標記器90t與凹入位置標記器92配合，而當錶盤10轉動時，通過彈性地越過在錶盤10的轉動方向上的邊緣，凸起位置標記器90t與凹入位置標記器92分離。因此，凸起位置標記器90t與凹入位置標記器92之間的配合以增加的穩定性將錶盤10保持在預定角位置處，而以彈性方式將凸起位置標記器90t從凹入位置標記器92分離則提供了在轉動方向上由邊緣引起的大小合適的抵抗力。因此，由使用者對錶盤式控制器的操作獲得了改進的穩定性及位置精確性。
如圖9B所示，輔助滑動表面91及滑動凸輪表面23P在轉軸的徑向方向上於各個不同位置處以至少部分重疊的形式形成。以此方式，輔助滑動表面91及滑動凸輪表面23P在徑向方向上不會彼此幹涉，由此就操作的轉角而言提供了增加的自由度。該結構對具有超過180度轉角的操作特別有利。即，從T1至T2的轉角由滑動凸輪表面23P覆蓋，而從T1』至T2』的轉角由輔助滑動表面91覆蓋。根據圖9A，輔助滑動表面91形成在肋26的第二面一側。此外，因為為了構成錶盤10在結構上需要筒狀安裝支撐22與主體21之間的連接，故形成在連接肋26上的輔助滑動表面91提供了增加的空間效率。此外，滑動凸輪表面23P形成在主體21的第二面上，由此使得輔助滑動表面91的位置位於在徑向上不同於滑動凸輪表面23P的位置處。
支撐基體61可在保持器(凸起位置標記器90t/凹入位置標記器92)的各個位置具有輔助彈性構件59以壓配合位置標記器90t及92。以此情況下，來自輔助彈性構件59的力起用於從凹入標記器92分離凸起位置標記器90t的抵抗力的作用，且當錶盤10轉動時還起用於按壓凸起標記器90t於輔助滑動表面91上的按壓力的作用。因此，通過支撐基體61與位置標記器90t及92之間的摩擦所引起的用於分離及位置穩定性的抵抗力通過調整彈性構件59的彈性被適當地施加至錶盤10的轉動操作。因此，防止了錶盤10因車輛的振動及/或較小的外部力而導致在周向方向上位移。
如圖9A及圖9B所示，輔助滑動表面91及滑動凸輪表面23P分別形成在相反方向上傾斜的盤旋斜坡，而隨著錶盤10的轉動，輔助滑動構件90及凸輪隨動件71在相反方向上沿轉軸運動。此外，彈性構件77及輔助彈性構件59分別被支撐基體61及凸輪隨動件71或輔助凸輪隨動件90按壓達與隨動件71及90在向前方向上的位移成比例的程度。
例如，如圖9A所示，輔助彈性構件59是布置在殼體200中的環狀凹部53的底部上的盤簧(其一端埋在凹部53中)。在該結構中，由彈性構件77產生的在斜坡上按壓凸輪隨動件71的用於錶盤10的轉動反作用力通過在相反方向上由輔助彈性構件59所產生的在斜坡上按壓輔助凸輪隨動件90的另一轉動反作用力而抵消，由此基於對轉動反作用力的抵消而為錶盤10的轉動操作提供了合適的操作感覺。
此外，如果不存在輔助結構，則隨著錶盤10朝向轉動極限的轉動彈性構件77被進一步按壓，在轉動操作中由凸輪隨動件71所產生的摩擦會增大。但是，輔助彈性構件59與在相反方向上傾斜的斜坡(輔助滑動表面91)的結合提供了輔助反作用力，該輔助反作用力以反比例形式對錶盤10的轉動產生輔助摩擦，由此基於提供了恆定的總摩擦而為錶盤的轉動操作提供了合適的操作感覺。當以下條件滿足時就可正確地提供恆定的總摩擦。即，(1)彈性構件77與輔助彈性構件59兩者的彈性常數大小相同，且(2)當錶盤10轉動至兩個轉動極限時，彈性構件77與輔助彈性構件59被按壓相同的量。即，兩個斜坡(即，兩個滑動表面)的位移量相同。
參考圖9A、圖9B中的示圖及圖10中的圖形，更詳細地說明了由彈性構件77、59及凸輪隨動件71、90所產生的轉動反作用力M1、M2的關係。如上所述，滑動凸輪表面23P及輔助滑動表面91具有交替的平坦部(24、94)及斜坡部(25、95)。此外，平坦部94在其中布置有凹入位置標記器92。以此方式，來自凸輪隨動件71的轉動反作用力M1由朝向向反方向的反向反作用力M2抵消以減小錶盤10的操作中的奇怪感覺，而錶盤10的角位置通過位置標記器92的配合被穩定地保持，由此在操作錶盤式控制器1B、1C時為使用者提供了合適的操作感覺。此外，替代交替地設置平坦部94及斜坡部95，輔助滑動表面91可僅具有帶凹入位置標記器92的平坦部94。
另一方面，如圖12所示，錶盤式控制器1A可具有形成為整體斜坡表面的滑動凸輪表面23P。在此情況下，如圖13所示，輔助滑動表面91也可形成為整體斜坡表面，其中位置標記器92以緊密布置方式布置在其中。以此方式，轉動反作用力與反向反作用力合適的抵消。此外，如圖13中的虛線所示，輔助滑動表面91可以是不具有位置標記器92的斜坡。
圖14示出了位移轉換器100的修改示例。在此情況下，在軸向方向上移動的中部被設置為外螺紋件而非中部(凸輪單元)23。在此結構中，設置有與錶盤10同心布置以傳遞錶盤10的轉動的第一齒輪152以及與第一齒輪152配合在軸向方向上雙向移動的第二齒輪153。此外，內螺紋件150以以下方式設置。即，內螺紋件150使得外螺紋件151從其第一面一側穿過，而外螺紋件151的第二面側端從內螺紋件150的第二面一側突出。具體而言，內螺紋件150穿孔形成在殼體200的底部。
外螺紋件151擰入內螺紋件150以通過殼體200由其第二面側端抵靠線性可變電阻器單元70的凸輪隨動件71。外螺紋件151在其頂部具有第一齒輪152以與布置在錶盤10的外周上的第二齒輪153相配合。允許第一齒輪152在軸向方向上雙向移動(即，當其轉動時允許推動運動)。外螺紋件151隨錶盤10的轉動而向上或向下移動，而由電阻器單元70檢測在軸向方向上的運動。以此方式，錶盤10穩定地定位在特定角位置而無需使用位置標記器的配合機構。此外，根據錶盤10的轉角可精確地改變外螺紋件151從內螺紋件150的伸出量。
第一齒輪152的齒數少於第二齒輪153的齒數。即，第一齒輪152在直徑上小於第二齒輪153。當錶盤10從一個轉動極限轉動至另一極限時，第一齒輪152轉動數次。筒狀安裝支撐22的第二面一側從主體2的第二面一側伸出，且支撐22的伸出部具有第二齒輪153布置在其上。以此方式，為了節省空間，第一齒輪152在轉軸側面上緊密地布置於錶盤10。
除了由電阻器單元製成外，可通過各種傳感器來形成位移檢測單元70。圖15示出了檢測單元70由諸如壓電元件、電容器、或應變片等的重量傳感器133製成的示例。以此方式，根據凸輪隨動件71的運動由壓縮彈性構件131所產生的位移被傳遞至重量傳感器133。因此，通過圖4中的凸輪機構或通過圖14中的螺紋機構，錶盤10的轉動操作被轉換為凸輪隨動件71的位移，而來自彈性構件131的力被檢測為來自重量傳感器133的輸出以檢測錶盤10的轉角。在此情況下，重量傳感器133及彈性構件131具有插入其中的彈簧擋塊132。
圖16示出了通過使用光學傳感器的位移檢測機構。即，通過使用金屬材料在位移形成表面23P上形成反射器162，而通過光學距離傳感器160來檢測表面23P在錶盤10的軸向方向上的位移。光學傳感器160從發光單元161朝向反射器162發射雷射脈衝LP，並由光接收單元162接收反射的脈衝。以此方式，基於發射與接收雷射脈衝LP之間的經過時間來檢測從表面23P的位移(即，距離)。
可以理解的是，這些改變及修改示例可落入由所附權利要求界定的本發明的範圍內。
權利要求
1.一種錶盤式控制器，包括錶盤；位移轉換器，用於將由所述錶盤的轉動操作引起的轉動位移轉換為所述錶盤沿所述錶盤的轉軸的軸向位移；及位移檢測器，用於基於所述錶盤的所述軸向位移的檢測結果來檢測並輸出與所述錶盤的轉角相關的信息。
2.如權利要求1所述的錶盤式控制器，其中所述錶盤具有位於一個軸向端上的可受外部操作的第一面、以及位於與所述一個軸向端相反的另一軸向端上的第二面，所述錶盤具有筒狀主體，所述錶盤的所述主體具有布置在其中的輔助裝置，該輔助裝置以不可轉動方式從所述第一面暴露，且相較於所述輔助裝置，所述位移檢測器在徑向方向上被布置在距離所述錶盤的所述轉軸更靠外的位置。
3.如權利要求2所述的錶盤式控制器，還包括用於使所述錶盤的所述主體布置在其上的殼體；用於支撐所述錶盤的支撐基體；及軸向位置檢測器，其中，所述錶盤的所述主體以圍繞所述轉軸可轉動的方式布置在所述殼體上，其中所述第一面固定在靜止位置，所述位移轉換器具有沿所述第二面的外周形成為盤旋斜坡狀的位移形成表面，且所述位移檢測器包括所述軸向位置檢測器，所述軸向位置檢測器在預定角位置處布置在所述支撐基體上以面對所述位移形成表面來檢測所述位移形成表面在所述錶盤的軸向方向上的位置。
4.如權利要求1至3中任一項所述的錶盤式控制器，還包括位置指示器，其以沿所述錶盤的所述轉軸軸向可移動的方式獨立於所述錶盤布置；及位移轉換機構，用於在其傳動過程中將由所述錶盤的所述轉動操作引起的所述轉動位移轉換為所述位置指示器沿所述轉軸的所述軸向位移，其中，所述位移檢測器檢測所述位置指示器沿所述錶盤的所述轉軸的位置，且所述位移檢測器基於對所述位置指示器的位置的檢測結果來輸出所述錶盤的轉角。
5.如權利要求4所述的錶盤式控制器，其中所述位移檢測器包括滑動電觸點以及可變電阻器，所述滑動電觸點可與所述位置指示器的運動相關聯地沿所述錶盤的所述轉軸移動，所述可變電阻器就所述可變電阻器的阻抗值而言通過所述滑動電觸點可變地劃分。
6.如權利要求4所述的錶盤式控制器，其中所述位移轉換機構包括根據所述錶盤在正向及反向轉動方向上的所述轉動操作沿所述錶盤的所述轉軸在向前及向後方向上雙向移動的中部，所述錶盤具有位於一個軸向端上的可受外部操作的第一面、以及位於與所述一個軸向端相反的另一軸向端上的第二面，所述位置指示器被向後偏壓構件朝向所述中部在向後方向上按壓，所述向後方向定義為從所述第二面到所述第一面的方向，並且是向前方向的相反方向，當所述中部在所述向前方向上移動時，所述位置指示器根據所述中部的運動克服來自向後偏壓構件的力而在所述向前方向上被驅動，且當所述中部在所述向後方向上移動時，所述位置指示器根據所述中部的所述運動通過來自所述向後偏壓構件的力在所述向後方向上被驅動。
7.如權利要求6所述的錶盤式控制器，其中所述向後偏壓構件包括沿所述轉軸相對於所述位置指示器布置在所述中部的相反側的彈性構件、以及從所述位置指示器的相反側支撐所述彈性構件的支撐基體，且處於所述中部與所述支撐基體之間的空間中的所述彈性構件被壓縮一個位移，該位移直接與所述中部在所述向前方向上的行程成比例。
8.如權利要求6所述的錶盤式控制器，其中所述位移轉換機構布置在所述錶盤的第二面一側，且所述位移轉換機構被構造為凸輪機構，該凸輪機構包括凸輪部，其具有沿所述錶盤的外周方向呈盤旋斜坡狀的滑動凸輪表面作為所述中部；及凸輪隨動件，其沿所述滑動凸輪表面滑動以根據所述錶盤的正向轉動及反向轉動而沿所述錶盤的所述轉軸雙向移動。
9.如權利要求8所述的錶盤式控制器，其中所述滑動凸輪表面形成為平坦部與斜坡部交替連續的臺階狀。
10.如權利要求8所述的錶盤式控制器，還包括錶盤保持器，用於將所述錶盤保持在預定角位置，其中界定有圍繞所述錶盤的所述轉軸處於各個不同預定角度的多個所述預定角位置以保持所述錶盤。
11.如權利要求10所述的錶盤式控制器，其中所述滑動凸輪表面形成為平坦部與斜坡部交替連續，且所述預定角位置被界定為將所述凸輪隨動件定位在所述平坦部上的預定角度。
12.如權利要求10所述的錶盤式控制器，其中所述錶盤的所述第二面具有獨立於所述滑動凸輪表面形成的輔助滑動表面，所述支撐基體具有輔助滑動構件，當所述錶盤轉動時，所述輔助滑動構件在所述轉軸的預定角位置處以滑動接觸狀態面對所述輔助滑動表面，當所述錶盤轉動時，所述輔助滑動構件的端部以滑動接觸狀態跟隨所述輔助滑動表面，所述錶盤保持器包括從所述輔助滑動表面及所述輔助滑動構件中一者突出的凸起位置標記器、以及處於所述輔助滑動表面及所述輔助滑動構件中另一者上裝配至所述凸起位置標記器的凹入位置標記器，當所述錶盤位於所述預定角位置時，所述凸起位置標記器配合所述凹入位置標記器，且當所述錶盤轉動時，所述凸起位置標記器通過彈性地越過在所述錶盤的轉動方向上的邊緣而分離所述凹入位置標記器。
13.如權利要求12所述的錶盤式控制器，其中所述輔助滑動表面及所述滑動凸輪表面分別在所述轉軸的徑向方向上的不同位置處形成有至少部分重疊的角區域。
14.如權利要求12所述的錶盤式控制器，其中所述凹入位置標記器形成在所述輔助滑動表面上，所述凸起位置標記器形成在所述輔助滑動構件上，所述支撐基體具有在所述預定角位置將所述凸起位置標記器朝向所述凹入位置標記器彈性地偏壓的輔助彈性構件，且所述凸起位置標記器通過克服來自所述輔助彈性構件的力而分離所述凹入位置標記器，並且在來自所述輔助彈性構件的力施加於其上的情況下以滑動接觸狀態在所述輔助滑動表面上滑動。
15.如權利要求8所述的錶盤式控制器，所述錶盤的所述第二面具有獨立於所述滑動凸輪表面形成的輔助滑動表面，所述支撐基體具有輔助滑動構件，當所述錶盤轉動時，所述輔助滑動構件在所述轉軸的預定角位置以滑動接觸狀態面對所述輔助滑動表面，所述輔助滑動表面形成為輔助滑動凸輪表面，所述輔助滑動凸輪表面具有在相對於所述滑動凸輪表面的所述盤旋斜坡形狀的相反方向上的盤旋斜坡形狀，當所述錶盤轉動時，所述輔助滑動構件相對於所述凸輪隨動件的所述運動以反向方式沿所述錶盤的所述轉軸雙向移動，且在所述凸輪隨動件與所述支撐基體之間的所述向後偏壓構件中的彈性構件被壓縮一個位移，該位移與所述凸輪隨動件在所述向前方向上的行程直接成比例，且在所述輔助凸輪隨動件與所述支撐基體之間的所述輔助滑動構件被壓縮一個位移，該位移與所述輔助凸輪隨動件在所述向前方向上的行程直接成比例。
16.如權利要求13所述的錶盤式控制器，其中所述滑動凸輪表面形成為平坦部與斜坡部交替連續的臺階狀，所述輔助滑動凸輪表面形成為平坦部與斜坡部交替連續的臺階狀，其中所述斜坡部朝向所述滑動凸輪表面中的所述斜坡部的相反方向傾斜，且在所述輔助滑動凸輪表面上的所述斜坡部被形成為所述凸輪隨動件的接觸所述滑動凸輪表面上的所述斜坡部之一的所述預定角位置使得所述輔助凸輪隨動件接觸所述輔助滑動凸輪表面上的所述斜坡部之一。
17.如權利要求16所述的錶盤式控制器，其中所述凹入位置標記器形成在所述輔助滑動表面上，且所述凹入位置標記器形成在所述輔助滑動凸輪表面上的所述平坦部上。
18.如權利要求8所述的錶盤式控制器，其中所述錶盤具有筒狀主體，且所述滑動凸輪表面形成在所述主體的端面上。
19.如權利要求18所述的錶盤式控制器，其中所述主體同心地覆蓋布置在轉動支撐凸起部上，所述轉動支撐凸起部突起地布置在殼體的正面一側，所述轉動支撐凸起部在儀表面板上的基部位置附近具有環狀凹部，用於在所述主體的所述第二面一側隱藏所述凸輪機構，且所述凸輪隨動件從所述環狀凹部的底表面突出。
20.如權利要求12所述的錶盤式控制器，還包括筒狀安裝支撐單元；連接肋；及轉動支撐凸起部的外周，其中所述錶盤具有筒狀主體，所述滑動凸輪表面形成在所述主體的端面上，所述主體同心地覆蓋布置在轉動支撐凸起部上，所述轉動支撐凸起部突起地布置在殼體的正面一側，所述轉動支撐凸起部在儀表面板上的基部位置附近具有環狀凹部，用於在所述主體的所述第二面一側隱藏所述凸輪機構，所述凸輪隨動件從所述環狀凹部的底表面突出，所述筒狀安裝支撐單元在徑向方向上以從所述主體的內周表面上向內分離方式設置，所述連接肋以彈性方式在第二面一側連接所述筒狀安裝支撐單元的外周表面與所述主體的內周表面，所述彈性方式允許所述筒狀安裝支撐單元的第一端在周向方向上形成彈性位移，所述轉動支撐凸起部的外周表面具有凸起保持器，用於在對應於所述筒狀安裝支撐單元的所述第一端的位置處保持所述筒狀安裝支撐單元以防止掉落，且所述輔助滑動表面形成在所述連接肋的第二面一側。
21.如權利要求6所述的錶盤式控制器，還包括同心地布置在所述錶盤上以與所述錶盤一體地轉動的第一齒輪；以沿所述錶盤的所述轉軸雙向軸向可滑動方式與所述第一齒輪配合的第二齒輪；在所述錶盤的軸向方向上從所述第二齒輪的第二面突起以與所述錶盤一體地轉動的外螺紋件；及在所述錶盤的所述軸向方向上固定地布置以與所述外螺紋件螺紋嚙合的內螺紋件，其中所述外螺紋件從所述內螺紋件的第一側擰入所述內螺紋件，且其中所述外螺紋件的第二端從所述內螺紋件的第二側伸出，其中所述內螺紋件的所述第一側與所述錶盤的所述第一面相同地定向，所述第二齒輪的所述第二面、所述外螺紋件的所述第二端、以及所述內螺紋件的所述第二側與所述錶盤的所述第二面相同地定向，且所述外螺紋件形成作為所述中部。
全文摘要
一種錶盤式控制器包括錶盤；位移轉換器，用於將由所述錶盤的轉動操作引起的轉動位移轉換為所述錶盤沿所述錶盤的轉軸的軸向位移；及位移檢測器，用於基於所述錶盤的所述軸向位移的檢測結果來檢測並輸出與所述錶盤的轉角相關的信息。
文檔編號H01H19/20GK101017743SQ20061017245
公開日2007年8月15日 申請日期2006年12月21日 優先權日2005年12月21日
發明者伊藤正廣 申請人:株式會社電裝