CN110799374B - 输入装置 - Google Patents

Abstract

一种输入装置，其配备有：操作构件，其能够通过操作者的手执行操作；制动单元，其被构造为对操作构件的运动进行制动；速度确定器，其被构造为确定操作构件的当前速度；和控制器，其被构造为使制动单元响应于操作构件的当前速度来对操作构件的运动进行制动。

Description

输入装置

技术领域

本公开涉及一种输入装置，当通过操作者的手使诸如旋钮的操作构件移动时，该输入装置能够操作诸如电子设备或车辆的操作目标。

背景技术

已知如下的输入装置：当通过例如操作者的手适当地转动可转动的旋钮时，该输入装置能够执行与连接至旋钮的操作目标(诸如电子设备或车辆)的功能或移动有关的操作。例如，作为与这种输入装置有关的现有技术，分别提出了专利文献1和专利文献2。

专利文献1公开了一种用于例如线控换挡式(shift-by-wire)车辆变速器的操作装置。在两个位置处设置止动件以限制作为操作构件的示例的转动旋钮的转动角度，并且根据转动旋钮的转动来切换车辆自动变速器。

专利文献2公开了一种用于例如车辆变速器的换挡的换挡装置。当作为操作构件的示例的操作元件转动时，致动器将扭矩输出到轴或者输出抵消该轴的转动的扭矩，从而将车辆变速器切换到车辆的期望换挡位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2006/021198 A1

专利文献2：WO2007/076814 A1

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1和专利文献2中公开的现有技术中，如果操作者以使操作构件突然且强烈地移动从而赋予其过大的初始速度的方式利用例如指尖转动诸如旋钮的操作构件，则可能会出现以下问题。

例如，在如专利文献1提供的止动件的情况下，如果转动旋钮的转动速度比设计时设想的预定转动速度快，则转动旋钮可能会停止在例如与操作者期望的停止目标位置(例如，P挡位)不同的位置，因为转动旋钮会从止动件反弹。这意味着难以将转动旋钮的位置稳定地切换到操作者期望的停止目标位置的问题。

即使在如专利文献2提供的没有止动件的情况下，如果转动旋钮的转动速度比设计时所设想的预定转动速度快，也可能会出现如下现象：无法及时产生抵消轴转动的转矩，而使转动旋钮通过操作者期望的停止目标位置(例如，P挡位)并停止在与停止目标位置不同的位置。这也意味着难以将操作元件的位置稳定地切换到操作者期望的停止目标位置的问题。

此外，当用于设定车辆的变速器的挡位的多个位置被线性地布置，并且操作者不是执行操作构件的转动操作而是通过执行操作构件的线性来回运动来设定挡位以改变挡位时，可能会发生以下问题。例如，当操作者在车辆行驶中试图将操作构件直接从D挡位移动到R挡位时，变速杆需要具有机械止动件以防止进入R挡位。可能会发生操作者需要执行冗余操作以设定R挡位的问题。

本公开是在现有技术的上述情况下做出的，因此，本公开的目的是提供一种输入装置，即使是在操作者以用指尖突然移动操作构件以赋予其大的初始速度的方式使操作构件运动的情况下，该输入装置也能够将诸如可移动旋钮的操作构件稳定地切换到操作者期望的停止目标位置，从而能够支持安全使用操作目标。旋钮运动可以是直线的或转动的，或者是直线运动和转动运动的组合。

用于解决问题的方案

本公开的第一实施方式提供一种输入装置，其具有：操作构件，其能够通过操作者的手执行操作；制动单元，其被构造为对操作构件的运动进行制动；速度确定器，其被构造为确定操作构件的当前速度；和控制器，其被构造为使制动单元响应于操作构件的当前速度来对操作构件的运动进行制动。

本公开的第二实施方式提供一种具有该输入装置的车辆。

本公开的第三实施方式提供一种输入装置的控制方法，其包括：确定能够通过操作者的手执行操作的操作构件的当前速度；响应于操作构件的当前速度来对操作构件的运动进行制动。

发明的效果

根据本公开，即使在操作者以用指尖突然移动操作构件以赋予其大的初始速度的方式使操作构件运动的情况下，诸如可动旋钮的操作构件也能够稳定地切换到操作者期望的停止目标位置，从而能够支持安全使用操作目标。

附图说明

图1是根据第一实施方式的输入装置的立体图；

图2是根据第一实施方式的输入装置的分解立体图；

图3是示出根据第一实施方式的输入装置的截面的示例的截面图；

图4是示出根据第一实施方式的输入装置的机械止动机构的主要部分的示例的截面图；

图5是示出根据第一实施方式的输入装置的机械止动机构的止动范围的示例的图；

图6是示出根据第一实施方式的输入装置的功能单元和机械单元的示例的框图；

图7是示出根据第一实施方式的输入装置的安装在车辆中的状态的示例的平面图；

图8是示出旋钮的转动速度与所施加的占空比之间的关系的示例的图；

图9A是示出多个转动速度阈值与对应的所施加的占空比之间的关系的示例的图；

图9B是示出旋钮的转动速度范围与对应的所施加的占空比的之间的关系的示例的表格；

图10是示出根据第一实施方式的输入装置的操作程序的示例的详细流程图；

图11是示出根据第二实施方式的输入装置的操作概要的示例的说明图；

图12是示出了距停止目标位置的剩余运动距离与有效停止目标范围之间的关系的示例的说明图；

图13是示出根据第二实施方式的输入装置的操作程序的示例的详细流程图；以及

图14是示出根据第三实施方式的输入装置的操作程序的示例的详细流程图。

具体实施方式

在下文中将参照附图详细说明根据本公开的具体实施方式的输入装置。但是，将避免不必要的详细说明。例如，可以避免对公知事项的详细说明或对基本相同的结构的多余说明。这是为了避免使相关说明过于冗长，从而有助于本领域技术人员的理解。提供以下说明和附图以使本领域技术人员充分理解本公开，并且不应解释为限制权利要求的范围。附图是示意性附图，其中可以进行强调、省略、比例调整以促进对根据本公开的输入装置的结构的理解。因此，附图中的形状、位置关系以及尺寸之间的比例可能与实际不同。

(实施方式1)

图1是根据第一实施方式的输入装置100的立体图。

图2是根据第一实施方式的输入装置100的分解立体图。

图3是示出根据第一实施方式的输入装置100的截面的示例的截面图。

图4是示出根据第一实施方式的输入装置100的机械止动机构DTM的主要部分的示例的截面图。

图5是示出根据第一实施方式的输入装置100的机械止动机构DTM的止动范围Dtrg的示例的图。

图6是示出根据第一实施方式的输入装置100的功能单元和机械单元的示例的框图。

分别如图1至图3所示，输入装置100是能够将与由例如操作者的手进行的转动操作相对应的信号输入到诸如电子设备或车辆的操作目标的装置。输入装置100配备有作为输入装置100的机械构件和单元的旋钮101、转动轴102、转动制动单元105和检测器106。输入装置100配备有作为输入装置100的功能单元的控制器200(包括存储器210)和车辆控制器202。车辆控制器202从车辆获取的信息可以由控制器200通过CAN(控制器局域网)数据总线接收。输入装置100还配备有操作力施加单元107、固定轴109(参照图3)和主体170(参照图3)。输入装置100还可以配备有显示器103。

作为操作构件的示例的旋钮101是由转动轴102(稍后说明)保持的构件。通过用他或她的手握住旋钮101，旋钮101能够以期望的方式在360°或更大的范围内执行转动操作。在本实施方式中，旋钮101的形状像长度等于或小于直径的圆柱体。旋钮101的外周面刻有滚花图案(未示出)，以防止操作者的手指在对旋钮101执行转动操作时打滑。

显示器103布置在旋钮101的外周附近。显示器103配备有显示部103A和诸如LED(发光二极管)的指示器103B，显示部103A是字母字符和数字并分别指示车辆变速器的挡位，指示器103B布置在相应的显示部103A的外部和附近。控制器200根据旋钮101上的转动操作使显示器103的指示器103B点亮，由此操作者(例如，驾驶员)能够在视觉上识别旋钮101的转动位置。

旋钮101的材料可以是诸如金属和树脂的各种材料中的任意材料。旋钮101的外形不限于圆柱形状，并且可以是诸如星形的任意形状。

代替设置在输入装置100中，指示器103可以设置在安装有输入装置100的构件的顶面上，或者直接设置在同一旋钮101上。

转动轴102是杆状构件，其连接到旋钮101，并且在旋钮101被操作者的手转动时与旋钮101一起转动。在该实施方式中，转动轴102与旋钮101同轴地布置并且将旋钮101保持为可从转动轴102拆卸。如图3所示，转动轴102的形状类似于中空圆柱体，该中空圆柱体与从主体170竖立的固定轴109同轴装配在一起。因此，转动轴102能够以期望的方式绕固定轴109转动360°或更多。转动轴102的外周面在例如圆周上等间隔的四个位置处形成有第一突部121，第一突部121沿径向突出并且平行于转动轴102的轴线延伸。

对转动轴102的材料没有特别限制。然而，在转动制动单元105、检测器106或操作力施加单元107(所有这些将在后面说明)使用磁力起作用的情况下，转动轴102可以由树脂制成。

转动制动单元105是能够根据从控制器200输出的控制信号(稍后说明)来允许或禁止旋钮101绕固定轴109转动的装置。此外，转动制动单元105用作电磁制动器，该电磁制动器能够通过对转动轴102施加制动力而对旋钮101绕固定轴109的转动进行制动。在该实施方式中，如图2和图3所示，转动制动单元105由电枢151、电磁体152和磁轭153组成，并且根据从控制器200输出的控制信号来允许、禁止或制动旋钮101的转动。

更具体地，根据从控制器200输出的控制信号，转动制动单元105通过利用例如电磁力使电枢151和磁轭153彼此强力地连接来禁止转动轴102的转动(换言之，旋钮101的转动)，其中该电磁力由供应到电磁体152的电力产生。根据从控制器200输出的控制信号，转动制动单元105能够通过调节电磁力来改变制动力以作用在绕磁轭153转动的电枢151上，其中该电磁力由电磁体152通过例如调节供应到电磁体152的电力(更具体地，PWM控制的占空比(稍后说明))来产生。

电枢151是从外部附接到转动轴102的外周面的构件。

在该实施方式中，电枢151的形状像圆环，并且其内周面以相等的间隔在圆周上的四个这种位置处形成有槽154，以与转动轴102的相应的第一突部121配合。在转动轴102的周向上，槽154的宽度大致等于第一突部121的宽度，因此槽154几乎没有间隙地与相应的第一突部121装配。另一方面，在转动轴102的轴向上，槽154和第一突部121允许转动轴102在电枢151上滑动；即使当转动轴102沿其轴向移动时，转动轴102与电枢151之间的在周向上的位置关系也不会改变。

电枢151由磁性材料制成。当转动制动单元105根据从控制器200输出的控制信号向电磁体152供应大于或等于上阈值的电力时，电枢151和磁轭153强力地彼此连接(即彼此固定)。以这种方式，转动制动单元105(电磁制动器)对旋钮101的转动进行制动并最终使其停止。

另一方面，当转动制动单元105根据从控制器200输出的控制信号向电磁体152供应小于或等于下阈值的电力(包括电力切断)时，电枢151和磁轭153的固定被取消。以此方式，转动制动单元105(电磁制动器)取消了对旋钮101的转动的制动，于是例如通过用他或她的手对旋钮101执行转动操作来允许旋钮101转动。

当转动制动单元105根据从控制器200输出的控制信号向电磁体152供应介于上阈值和下阈值之间的电力时，能够调节由电枢151和磁轭153产生的制动力。以这种方式，转动制动单元105(电磁制动器)建立了适当的制动力作用于转动旋钮101的状态，由此旋钮101的转动逐渐减慢。电枢151的材料的具体示例是铁。

如下的替代结构是可能的：转动轴102形成有在径向上凹陷并且平行于转动轴102的轴线延伸的槽，并且电枢151形成有对应的突部。

电磁体152是布置在转动轴102的外周面的外侧的线圈(即，导线的绕组)。电磁体152产生的磁力能够根据从外部供应的电力而变化。在该实施方式中，电磁体152的形状像绕着转动轴102形成的圆环，并且电磁体152容纳在磁轭153中。

磁轭153是布置在转动轴102的外周面的外侧的构件，并且用于控制由电磁体152产生的磁通。通过强磁力吸引电枢151或者调节作用在电枢151上的转矩而对电枢151产生强摩擦，磁轭153能够经由电枢151阻止转动轴102的转动。当电磁体152不产生磁通时，磁轭153不产生用于吸引电枢151的力，其结果是在磁轭153和电枢151之间几乎没有摩擦。因此，电枢151和转动轴102的转动被允许。

对磁轭153的形状没有特别限制。在本实施方式中，磁轭153是能够容纳电磁体152的环状容器。磁轭153由能够控制电磁体152所产生的磁通的磁性材料制成。磁轭153的材料的具体示例是铁。

检测器106是用于检测转动轴102(换言之，旋钮101)的转动状态的装置。本文使用的术语“转动状态”是指转动轴102的转动位置、转动角度等。在本实施方式中，检测器106由主齿轮160、第一齿轮161、第二齿轮162以及检测元件163组成，并且用于重复检测转动轴102(旋钮101)的转动位置。更具体地，检测器106在每预定检测循环(例如1ms)检测转动轴102(旋钮101)的转动位置，并将检测结果输出至控制器200。

主齿轮160是正齿轮(spur gear)，该正齿轮同轴地附接到转动轴102并与转动轴102一起转动。

第一齿轮161和第二齿轮162是直径彼此不同的正齿轮，并且与主齿轮160啮合地转动。第一齿轮161和第二齿轮162均设置有磁体，该磁体允许与各第一齿轮161和第二齿轮162相关联的检测元件163检测其转动。

各检测元件163是用于检测第一齿轮161和第二齿轮162中相关联的齿轮的转动的元件。在本实施方式中，各检测元件163均配备有用于检测磁体(例如，如图4所示的磁体162M)的移动的磁阻元件，该磁体设置在第一齿轮161和第二齿轮162中相关联的齿轮中。

由于两个检测元件163均检测第一齿轮161和第二齿轮162中相关联的齿轮的转动(第一齿轮161和第二齿轮162与主齿轮160啮合并且直径彼此不同)，所以检测器106不仅能够检测转动轴102经由主齿轮160的相对转动状态，还能够检测转动轴102的绝对转动状态，即转动轴102相对于主体170的转动位置。

检测器106的结构不限于包括主齿轮160、第一齿轮161、第二齿轮162和多个检测元件163的上述结构；例如，检测器106可以是各种检测器中的任意检测器，诸如旋转编码器。

操作力施加单元107是每当旋钮101转动规定角度(例如22.5°)时产生操作感(例如力感或咔嗒感)的装置。更具体地，操作力施加单元107是缺口装置，其具有机械止动机构DTM(参照图4)，并且在旋钮101与转动轴102一起转动时能够将指示旋钮101位于特定转动位置的操作感给予操作者的手。在图4中，输入装置100被上下颠倒地示出(即，旋钮101以底部示出)，并且还示出了布置在转动轴102内部的机械止动机构DTM的结构。在图4中，省略了图3所示的固定轴109和转动制动单元105。

机械止动机构DTM由弹簧171、滚珠172和凸轮面173组成。弹簧171在箭头g1指示的方向上(即，在从主体170到旋钮101的方向上)推动放置在凸轮面173的凹部(缺口)中的滚珠172。当旋钮101被操作者的手转动时，滚珠172在各规定角度(例如22.5°)都会产生操作感，即在弹簧171沿箭头g1指示的方向施力的情况下，每次爬上凸轮面173的相邻突部并到达下一个凹部。通过将旋钮101转动规定角度(例如22.5°)，操作者能够使其移动到与安装有输入装置100的车辆的变速器的挡位相对应的下一换挡位置。凸轮面173在整个圆周(360°)上以如下方式形成在转动轴102的与旋钮101相反的端部处：使得U字形、V字形或正弦形的突部和凹部例如彼此相邻地交替配置。

在操作力施加单元107的机械止动机构DTM中，当旋钮101未转动时，滚珠172静止在凸轮面173的凹部的中心处(即，在滚珠172最稳定的止动中心Dtc处)，同时滚珠172被弹簧171沿箭头g1指示的方向施力。

现在，参照图5，假定旋钮101已经被操作者的手转动。图5示出了表示凸轮面173的具体形状的凸轮曲线173R与机械止动机构DTM的止动范围Dtrg(即，滚珠172返回到止动中心Dtc的范围)之间的关系。滚珠172从凸轮曲线173R的凹部的中心(止动中心Dtc)到相邻突部的峰位置的移动对应于旋钮101的大致+11.25°或-11.25°的转动。

当通过操作者的手转动旋钮101时，抵抗着弹簧171的施加力在滚珠172上作用了力。当滚珠172已经从止动中心Dtc移动到不超过止动范围Dtrg的上限位置Dtmx或下限相对位置Dtmn的范围时，滚珠172通过弹簧171的施加力返回到止动中心Dtc。在这种情况下，操作力施加单元107不能给予操作者的手对应于旋钮101的转动的操作感(力感)。

另一方面，当滚珠172已经从止动中心Dtc移动到止动范围Dtrg的上限位置Dtmx或下限相对位置Dtmn之外的位置时，滚珠172至少移动到凸轮面173的下一个止动中心。在这种情况下，操作力施加单元107能够给予操作者的手对应于旋钮101的转动的操作感(力感)。

在该实施方式中，当旋钮101的转动使滚珠172从止动中心Dtc移动到止动范围Dtrg的上限位置Dtmx或下限相对位置Dtmn之外的位置时，滚珠172至少移动到凸轮面173的下一个凹部的中心(即下一个止动中心)。因此，操作力施加单元107能够在各规定角度(例如22.5°)产生操作感。

替代地，操作力施加单元107可以是诸如利用磁性产生像上述操作感(力感或咔嗒感)的缺口通过感的单元，即，是能够通过控制磁性状态来控制与缺口相关的感觉(例如，使其发生变化或消失)的单元。

主体170是固定至安装有根据本实施方式的输入装置100的操作目标设备(例如，电子设备或车辆)的构件，并且用于旋钮101的转动(或由推动或拉动引起的直线运动)的位置基准。主体170牢固地保持作为转动制动单元105的一部分和操作力施加单元107的一部分的磁轭153。此外，检测元件163安装在主体170上，并且第一齿轮161和第二齿轮162可转动地附接到主体170。在该实施方式中，主体170容纳除旋钮101和转动轴102的末端部分以外的部件。

接下来，将说明根据实施方式的输入装置100的功能单元。

控制器200是电连接至转动制动单元105和检测器106的装置，并且用于基于从检测器106接收的信息来控制转动制动单元105。能够通过运行预先存储在存储器210中的程序使用同样预先存储在存储器210中的数据来实施各个处理单元。

控制器200用作转动速度计算单元(在权利要求中使用的术语)。用作转动速度计算单元时，控制器200基于通过例如检测器106和上次检测到的转动轴102的转动位置(换言之，旋钮101的转动位置)检测到的转动轴102的当前转动位置(换言之，旋钮101的当前转动位置)来计算旋钮101的当前转动速度。

控制器200使转动制动单元105根据计算出的旋钮101的当前转动速度来制动(减弱)旋钮101的转动。更具体地，当旋钮101的当前转动速度大于或等于在操作者用指尖以使旋钮101突然且强烈地移动以赋予其大的初始速度的方式转动旋钮101的情况下的预定基准速度(稍后说明)时，控制器200通过使转动制动单元105制动(减弱)旋钮101的转动而降低控制器101的转动速度。这允许操作者容易地切换到与例如车辆的变速器的挡位相对应的期望的换挡位置。

控制器200用作目标位置获取单元(在权利要求中使用的术语)。例如，用作目标位置获取单元时，控制器200基于旋钮101的转动方向来确定车辆操作者期望的停止目标位置(在权利要求中使用的术语“目标位置”的示例)。能够重复地(例如，周期性地)获取旋钮101的转动位置，控制器200能够基于本次和上次检测到的旋钮101的转动位置容易地确定旋钮101的转动方向。

在本实施方式中，由于旋钮101能够以期望的方式转动360°或更多，因此能够通过电磁制动器(即转动制动单元105)容易地实现作为用于车辆变速器的挡位的止动件的端部停止位置(两端位置)。例如，在车辆变速器的挡位(换挡位置)是P挡位、R挡位、N挡位和D挡位这四个位置的情况下，如果旋钮101的转动方向为逆时针则控制器200确定停止目标位置应当为P挡位，如果旋钮101的转动方向为顺时针则控制器200确定停止目标位置为D挡位。

同样地，例如，在车辆变速器的挡位(换挡位置)为P挡位、R挡位、N挡位、D挡位和S挡位这五个位置的情况下，如果旋钮101的转动方向为逆时针则控制器200确定停止目标位置应当为P挡位，如果旋钮101的转动方向为顺时针则控制器200确定停止目标位置为S挡位。

换言之，控制器200基于旋钮101的当前行进方向确定停止目标位置应当是对应于安装有输入装置100的车辆的变速器的多个挡位中的两个端侧挡位(例如，P挡位和D挡位)中的哪一个的位置(换挡位置)。通过该措施，输入装置100能够容易地通过电磁制动器(转动制动单元105)实现用于车辆变速器的挡位的末端停止位置(两端位置)，此外，能够根据旋钮101的当前转动方向而无需从操作者接收任何特定指令容易地识别停止目标位置。

另外，控制器200可以基于旋钮101的当前行进方向确定停止目标位置应当是与安装有输入装置100的车辆的变速器的多个挡位中的两个端侧挡位之间的中间位置对应的位置(换挡位置)。通过这种措施，输入装置100能够根据旋钮101的当前转动方向而无需从操作者接收任何特定指令容易地识别停止目标位置。

替代地，控制器200可以基于通过CAN数据总线获取的车辆行驶方向(如果车辆正在前进则为向前方向，或者车辆正在后退则为反方向)和旋钮101的转动方向来确定车辆操作者期望的停止目标位置(权利要求中使用的术语“目标位置”的示例)。

例如，在车辆变速器的挡位(换挡位置)是P挡位、R挡位、N挡位和D挡位这四个位置的情况下，如果车辆行驶方向是向前方向(换言之，当前换挡位置是D挡位)并且旋钮101的转动方向为逆时针，则控制器200确定停止目标位置应当为N挡位。即，换挡位置改变为与R挡位相邻的N挡位作为阻挡控制，用于防止在车辆沿向前方向行驶时因旋钮101的逆时针转动而切换成使车辆行驶方向改变的挡位。如果车辆行驶方向是向前方向(换言之，当前换挡位置是D挡位)并且旋钮101的转动方向为顺时针，则控制器200确定应当将停止目标位置保持在D挡位(末端停止位置)。

另外，控制器200可以通过CAN数据总线获取安装有输入装置100的车辆的车速。当在旋钮101的当前转动方向下、在车辆变速器的多个挡位中存在对应于将车辆行驶方向设定为反向的挡位(例如，R挡位)并且车速高于或等于预定速度(例如，5km/h)时，控制器200可以将与R挡位以外的挡位中的一个挡位(例如，N挡位)相对应的位置确定为目标位置。

另一方面，在车辆变速器的挡位(换挡位置)为P挡位、R挡位、N挡位和D挡位这四个位置的情况下，如果车辆行驶方向为反向(换言之，当前换挡位置为R挡位)并且旋钮101的转动方向为逆时针，则控制器200确定停止目标位置应保持在R挡位。即，换挡位置保持在与P挡位相邻的R挡位作为阻挡控制，用于防止在车辆沿反向行驶时因旋钮101的逆时针转动而切换成使车辆行驶方向改变的挡位(P挡位)。

如果车辆行驶方向为反向(换言之，当前换挡位置为R挡位)并且旋钮101的转动方向为顺时针，则控制器200确定停止目标位置应当为N挡位。即，换挡位置改变为与D挡位相邻的N挡位作为阻挡控制，用于防止在车辆沿反向行驶时因旋钮101的顺时针转动而切换成使车辆行驶方向改变的挡位(D挡位)。

换言之，控制器200基于检测到的当前车辆行驶方向和检测到的旋钮101的当前转动方向来确定停止目标位置应当是对应于如下挡位的位置：该挡位与安装有输入装置100的车辆的变速器的多个挡位之中的引起车辆行驶方向变化的挡位相邻。通过这种措施，输入装置100能够容易地根据当前车辆行驶方向和旋钮101的当前转动方向来识别适合于车辆当前行驶状态的停止目标位置，而无需从操作者接收任何特定指令。

在下文中，仅基于检测到的车辆行驶方向和旋钮101的当前转动方向可能无法确定停止目标位置。控制器200可以基于车辆的至少一个参数或多个参数来确定停止目标位置。车辆的参数包括通过CAN数据总线接收的车辆的车速、与操作者是否踩下脚制动踏板有关的信息、与车辆的至少一个门是否打开有关的信息、除了检测到的车辆行驶方向和旋钮101的当前转动方向之外的点火钥匙的情况。

存储器210是诸如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、硬盘驱动器等的存储装置，RAM用于存储在控制器200执行处理时使用的临时数据，ROM用于存储当控制器200执行处理时读取出的程序和数据。

车辆控制器202从车辆获取与车辆行驶状态有关的信息(例如，车速、车辆行驶方向，以及脚制动踏板是否被踩踏、是否至少一个门打开、点火钥匙的情况)。控制器200通过CAN数据总线获取信息。作为权利要求中使用的“行驶方向检测单元”的示例的车辆控制器202获取指示安装有输入装置100的车辆的行驶方向的信息。控制器200通过CAN数据总线获取与行驶方向有关的信息。控制器200将由检测器106检测到的转动轴102的转动位置(换言之，旋钮101的转动位置)转换成车辆变速器(未示出)的对应挡位，并且将指示该对应挡位的信息输出到CAN数据总线。变速器通过CAN数据总线获取指示从控制器200获取的挡位的信息。以这种方式，在安装有根据本实施方式的输入装置100的车辆中，能够将变速器切换到操纵输入装置100的操作者(例如，驾驶员)期望的挡位。

图7是示出安装在车辆中的根据第一实施方式的输入装置100的状态的示例的平面图。

在该实施方式中，输入装置100安装在例如车室中，并且旋钮101的转动位置对应于车辆的换挡位置。换言之，输入装置100安装在车室中以改变车辆(未示出)的操作状态(例如，变速器的挡位)。图7所示的P挡位、R挡位、N挡位、D挡位、2挡位和L挡位是与车辆中预定的变速器的各个挡位相对应的换挡位置。P挡位是驻车挡(对应于变速器的输出轴被机械锁定并且车轮被锁定的状态)，R挡位是倒挡(用于车辆向后运动的挡位)，N挡位是空挡(对应于变速器与从动轮有效断开连接的状态)，D挡位是前进挡(对应于允许变速器接合可用前进传动比的全部范围的状态)，2挡位是第二挡位(对应于允许变速器仅接合前两个前进传动比的状态)，L挡位是低挡(对应于允许变速器仅接合第一前进挡的状态)。

接下来，将参照图8至图10说明根据本实施方式的输入装置100的具体操作。

图8是示出旋钮101的转动速度与所施加的占空比之间的关系的示例的图。

图9A是示出多个转动速度阈值与对应的所施加的占空比之间的关系的示例的图。

图9B是示出旋钮101的转动速度范围与对应的所施加的占空比之间的关系的示例的表格。

图10是示出根据第一实施方式的输入装置100的操作程序的示例的详细流程图。

在第一实施方式中，输入装置100的检测器106重复地(例如，周期性地)检测旋钮101的转动位置。转动位置是指已经转动的可转动旋钮101的位置(例如，与点灯指示器103B(参照图7)相对应的点划线Co指示的位置)。该定义也适用于稍后说明的实施方式。如果由检测器106检测到的旋钮101的转动速度高于或等于预定基准速度(稍后说明)，则控制器200使电磁制动器(转动制动单元105)通过对旋钮101施加制动力而对旋钮101的转动进行制动。

以这种方式，转动制动单元105降低了旋钮101的转动速度。结果，操作者(例如，驾驶员)不再能够以高于或等于上述预定基准速度的转动速度转动旋钮101，由此输入装置100能够将旋钮101的转动位置稳定地切换至操作者期望的停止目标位置。预定基准速度是指在不用手启动电磁制动器或对旋钮101进行制动的情况下能够将旋钮101停止在期望的转动位置(例如，操作者期望的停止目标位置)的转动速度范围的上限转动速度。该定义也适用于稍后说明的实施方式。可以考虑例如改善输入装置100的各个单元的部件、构件等的性能来适当进行改变预定基准速度的设定。

在第一实施方式中，如果旋钮101的转动速度高于或等于预定基准速度，则控制器200根据旋钮101的转动速度逐步切换用于如下电力的制动参数(例如，用于PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比)(参照图8)：该电力施加到转动制动单元105的电磁体152(线圈)以驱动电磁体152。作为示例制动参数的占空比能够采用介于0％和100％之间的值。占空比0％是指通过转动制动单元105的PWM控制完全无法对旋钮101的转动进行制动的状态。另一方面，占空比100％是指旋钮101的转动通过转动制动单元105的PWM控制而被禁止的状态。

即，控制器200使用PID(比例(proportional)-积分(integral)-微分(differential))控制来产生用于对旋钮101的转动进行制动的控制信号，并且将控制信号输出到转动制动单元105，使得旋钮101不会以大于或等于上述预定基准速度的转动速度转动。转动制动单元105根据从控制器200接收的控制信号(即根据与旋钮101的转动速度相对应的占空比)来控制旋钮101的转动。

在第一实施方式中，没有使用大到足够旋钮101不能转动的占空比。并且，在使旋钮101移动的操作者不会感到不适的强度范围内进行制动。控制器200确定将在转动制动单元105中使用的占空比，以使当电磁制动器(转动制动单元105)启动时旋钮101的转动速度落入上述预定基准速度内。

在第一实施方式中，直到通过启动电磁制动器(转动制动单元105)开始对旋钮101的转动进行实际制动为止所经过的时间是控制器200的处理所消耗的时间(软件处理时间)和转动制动单元105的电磁体152产生规定磁力所花费的上升时间的总和，并且例如等于大致略长于10ms的时间。控制器200中的处理所消耗的时间(将在稍后参照图10说明)是从检测到旋钮101的转动位置到判断电磁制动器(转动制动单元105)应当启动所花费的时间，并且等于例如大致6ms(稍后参照图10说明)。另一方面，电磁体152的上升时间等于例如大致5ms至6ms，并且是已知的值(后述的实施方式同样如此)。

例如，当操作者以用指尖突然移动旋钮101以赋予其大的初始速度的方式转动旋钮101时，检测到的旋钮101的转动速度可以高于或等于上述预定基准速度。在这种情况下，传统上，很可能电磁制动器(转动制动单元(105))未及时启动，因此旋钮(101)不能停止在操作者期望的停止目标位置(即，旋钮被过度转动)或从止动件反弹并停止在停止目标位置之外的换挡位置。

鉴于上述情况，在第一实施方式中，当检测到的旋钮101的转动速度高于或等于上述预定基准速度时，控制器200通过例如根据旋钮101的转动速度逐步切换上述控制参数(例如占空比)来逐渐启动电磁制动器(转动制动单元105)。通过该措施，转动制动单元105能够使旋钮101的转动速度低于上述预定基准速度，并且根据变化的占空比对旋钮101的转动进行适当制动。

当操作者通过对旋钮101施加强大的力而使旋钮101快速转动时，控制器200能够通过将电磁制动器(转动制动单元105)的制动力设定得更强(即，将占空比设定得更大)而增加负载来进一步降低旋钮101的转动速度。

图8的水平轴和竖直轴分别代表旋钮101的转动速度(运动速度)(rpm(每分钟转数))和电磁制动器(转动制动单元105)中施加的占空比(％)。图8示出了三个特性PR1、PR2和PR3，作为旋钮101的转动速度和占空比之间的示例关系。

在特性PR1中，占空比的转动速度被逐步切换，因而旋钮101的转动速度被逐步切换。如图9A的图和图9B的表格所示，当旋钮101的转动速度在从0至274rpm的范围W1中时，PWM控制的占空比保持在0％，因此，旋钮101的转动未受抑制。

当旋钮101的转动速度在从275rpm至409rpm的范围W2中时，PWM控制的占空比保持在33％，并且旋钮101的转动被稍微抑制。

当旋钮101的转动速度在410rpm至548rpm的范围W3中时，PWM控制的占空比保持在45％，并且旋钮101的转动被显著抑制。

当旋钮101的转动速度在从549rpm到最大值(例如，旋钮101的转动速度在理论上可以取的最大值)的范围W4中时，PWM控制的占空比保持在55％，并且旋钮101的转动被最大程度地抑制。

如上所述，在特性PR1中，对于旋钮101的转动速度采用不同的阈值275rpm、410rpm和549rpm。当旋钮101的转动速度增大或减小为越过这些阈值时，控制器200逐步切换制动参数(例如，PWM控制的占空比)。结果，输入装置100能够根据检测到的旋钮101的转动速度逐步切换用于制动旋钮101的转动的制动力。随着转动速度的增加而产生更强的制动力，输入装置100能够在适应旋钮101的高于基准速度的转动速度同时，将旋钮101稳定地停止在操作者期望的停止目标位置。

特性PR2的特性如下：占空比在0至549rpm的转动速度范围内相对于旋钮101的转动速度线性地变化并且对于高于或等于550rpm的转动速度保持恒定(例如，在图9B中为55％)。即，在特性PR2中，预先设定使旋钮101的转动速度与占空比相关联的函数。

特性PR3的特性如下：占空比非线性地(例如，对数地)变化并且对于高于或等于550rpm的转动速度保持恒定(例如，在图9B中为55％)。即，在特性PR3中，预先设定使旋钮101的转动速度与占空比相关联的函数。

如上所述，与特性PR1不同，在特性RP2和PR3中，占空比随着旋钮101的转动速度的增大或减小而连续变化。基于将旋钮101的转动速度与旋钮101的转动的制动参数(例如占空比)相关联的函数，控制器200确定与旋钮101的转动速度相对应的占空比。以这种方式，输入装置100能够根据检测到的旋钮101的转动速度的变化(即，增大或减小)趋势来适应地切换用于对旋钮101的转动进行制动的制动力，并能够因此将旋钮101稳定地停止在操作者期望的停止目标位置。

接下来，下面将基于如下假设来说明图10所示的操作程序：输入装置100已经基于例如旋钮101的转动方向或者基于旋钮101的转动方向和车辆行驶方向(即，获取其指示信息)来确定操作者期望的停止目标位置。替代地，指示停止目标位置的信息可以与指示旋钮101的转动位置和车辆状态的多条信息一起包括在步骤S1中由控制器200获取的多条信息中。在比控制器200执行的处理所消耗的时间(开始实际的电磁制动所消耗的时间的一部分(例如，略长于10ms))短的时间段(例如，大致6ms)内重复执行图10所示的一系列步骤。

如图10所示，在步骤S1，在输入装置100中，检测器106检测转动轴102(换言之，旋钮101)的转动位置。在输入装置100中，控制器200确定与由检测器106检测到的旋钮101的转动位置相对应的换挡位置。

在步骤S1，控制器200经由存储器210或车辆控制器202或CAM数据总线获取与车辆状态有关的信息。控制器200经由车辆控制器202或CAM数据总线获取与车辆状态有关的信息，车辆状态包括例如当前换挡位置、车速、车辆行驶方向以及脚制动器(未示出)是否被操作者踩踏。此外，控制器200通过从存储器210读取来获取与车辆状态有关的信息，车辆状态包括例如电磁制动器(例如，转动制动单元105)是否处于操作中。为了便于理解说明，假设车辆处于正常行驶状态(即，当前换挡位置为D挡位)，停止目标位置为P挡位。

在步骤S2，控制器200判断在步骤S1获取的旋钮101的转动位置是否为停止目标位置。

如果判断在步骤S1获取的旋钮101的转动位置不是停止目标位置(S2：否)，则控制器200执行步骤S3。更具体地，在步骤S3，控制器200基于在步骤S1检测到的旋钮101的转动速度(换言之，旋钮101的当前转动位置)和上次检测到的旋钮101的转动位置来计算旋钮101的当前转动速度。

在步骤S4，控制器200判断在步骤S3计算出的旋钮101的当前转动速度是否高于等于预定基准速度。

如果判断在步骤S3计算出的旋钮101的当前转动速度高于或等于预定基准速度(S4：是)，则控制器200执行步骤S5。更具体地，在步骤S5，控制器200根据在步骤S3计算出的旋钮101的当前转动速度来确定制动参数值(例如，用于PWM控制的占空比)，该制动参数值针对施加到转动制动单元105的电磁体152的线圈以驱动转动制动单元105的电力。在步骤S5，使用图8所示的定义旋钮101的转动速度和占空比之间的各自关系的特性PR1、PR2和PR3中的一者。

在步骤S6，控制器200基于在步骤S5确定的占空比，产生用于使电磁制动器(即，转动制动单元105)对旋钮101的转动进行制动的控制信号，并将所产生的控制信号输出到转动制动单元105。在该实施方式中，由控制器200执行的处理总共消耗的时间(软件处理时间；参照图10)短至大致6ms，该时间是开始实际电磁制动所花费的时间的一部分(例如，略长于10ms)。

转动制动单元105使用在步骤S5确定的由从控制器200接收到的控制信号指示的占空比，通过PWM控制来抑制(制动)旋钮101的转动。输入装置100能够完成对旋钮101的转动的制动，当从控制器200接收到控制信号起经过大致5ms至6ms(电磁体152的上升时间)时，该制动根据占空比通过PWM控制电磁制动器(即转动制动单元105)来执行。以这种方式，输入装置100能够使旋钮101稳定地停止在停止目标位置(例如P挡位)。因此，输入装置100能够支持操作者安全使用车辆。

另一方面，如果判断在步骤S3计算出的旋钮101的当前转动速度低于预定基准速度(S4：否)，则控制器200执行步骤S7。之所以将旋钮101的当前转动速度设定为低于预定基准速度，是由于电磁制动器(即，转动制动单元105)的启动或操作者在旋钮101的转动过程中触摸旋钮101引起的旋钮101上的摩擦。这也适用于稍后说明的实施方式。更具体地，在步骤S7，控制器200基于在步骤S1获取的指示信息来判断电磁制动器(即，转动制动单元105)是否处于操作中。

如果判断电磁制动器(即，转动制动单元105)处于操作中(S7：是)，则在步骤S8，控制器200生成用于使电磁制动器(即，转动制动单元105)停用的控制信号并将控制信号输出至转动制动单元105。转动制动单元105响应于从控制器200接收到的控制信号而使电磁制动器停用。由于输入装置100不抑制旋钮101的转动，因此旋钮101的转动通过操作者用他或她的手来操纵而继续。

另一方面，如果判断电磁制动器(即，转动制动单元105)未处于操作中(S7：否)，则控制器200不生成用于启动电磁制动器(即，转动制动单元105)的控制信号。因此，转动制动单元105不启动电磁制动器。由于输入装置100不抑制旋钮101的转动，因此旋钮101的转动通过操作者用他或她的手操纵而继续。

如果判断在步骤S1获取的旋钮101的转动位置是停止目标位置(S2：是)，则控制器200执行步骤S9。更具体地，在步骤S9，控制器200生成用于快速且完全地停止旋钮101的转动的控制信号(换言之，用于启动电磁制动器以使其以100％的占空比被PWM控制地操作的控制信号)。转动制动单元105根据从控制器200接收到的控制信号通过以100％的占空比对旋钮101进行PWM控制来停止旋钮101的转动。

如上所述，根据第一实施方式的输入装置100重复检测能够由操作者的手转动的旋钮101的转动位置，并基于旋钮101的当前转动位置及其上次检测到的转动位置来计算旋钮101的当前转动速度。输入装置100使电磁制动器(即，转动制动单元105)根据计算出的旋钮101的当前转动速度来对旋钮101的转动进行制动。

通过上述操作，在输入装置100中，即使在旋钮101(其能够以期望的方式转动例如360°或更多)以利用操作者(例如驾驶员)的指尖突然移动旋钮101的方式赋予旋钮101大的初始速度的情况下，也通过使电磁制动器根据旋钮101的当前转动速度施加制动力来有效地抑制旋钮101的转动。因此，输入装置100能够稳定地切换到操作者期望的停止目标位置(例如，P挡位)，从而能够支持安全使用操作目标(例如，车辆)。

如果旋钮101的当前转动位置高于或等于预定基准速度，则输入装置100使转动制动单元105对旋钮101的转动进行制动。例如，基准速度是指，在不启动电磁制动器或用手对旋钮101进行制动的情况下，能够将旋钮101停止在停止目标位置的转动速度范围的上限转动速度。因此，即使在例如通过操作者的手已经使旋钮101高速转动的情况下，输入装置100能够由操作者通过根据转动产生的转动速度启动电磁制动器来降低旋钮101的转动速度并将旋钮101停止在停止目标位置。

输入装置100根据旋钮101的当前转动速度来改变通过电磁制动器对旋钮101的转动进行制动的参数(例如占空比)，并使用由此改变的转动制动参数(例如占空比)使转动制动单元105对旋钮101的转动进行制动。因此，输入装置100能够使用用于电磁制动器的转动制动参数(例如，占空比)根据旋钮101的当前转动速度高精度地对旋钮101的转动进行制动。

输入装置100基于使旋钮101的转动速度与旋钮101的转动的制动参数(例如，占空比)相关联的表格(参照图9B)来确定制动参数。输入装置100使用由此确定的制动参数使转动制动单元105对旋钮101的转动进行制动。以这种方式，输入装置100能够根据旋钮101的当前转动速度容易地确定用于电磁制动器的转动制动参数(例如，占空比)，并且高精度地对旋钮101的转动进行制动。

输入装置100根据旋钮101的增大或减小从而越过多个阈值(例如，如图9B所示的275rpm、410rpm和549rpm)的转动速度逐步切换旋钮101的制动参数(例如占空比)。以这种方式，输入装置100能够根据检测到的旋钮101的转动速度逐步切换用于对旋钮101的转动进行制动的制动力。由于以此方式，随着转动速度增加输入装置100产生更强的制动力，所以针对高于基准速度的转动速度，输入装置100能够将旋钮101稳定地停止在操作者期望的停止目标位置。

此外，输入装置100根据使旋钮101的转动速度与旋钮101的转动制动参数相关联的函数来确定转动制动参数(例如，占空比)。输入装置100使转动制动单元105使用所确定的转动制动参数来对旋钮101的转动进行制动。以这种方式，输入装置100能够根据检测到的旋钮101的转动速度的增大或减小趋势来适应地切换用于对旋钮101的转动进行制动的制动力，并因此能够将旋钮101稳定地停止在操作者期望的停止目标位置。

(实施方式2)

在第一实施方式中，由于电磁制动器(即，转动制动单元105)根据旋钮101的高于基准速度的转动速度在旋钮101上施加制动力，因此旋钮101停止在当前换挡位置或旁边的换挡位置。在这种情况下，例如，操作者可能难以在将旋钮101从当前换挡位置(例如，D挡位)转动(移动)到末端停止位置(例如，P挡位)(由单次转动操作通过多个换挡位置)之后停止旋钮101。

鉴于上述情况，在根据第二实施方式的输入装置100中，通过例如由操作者以如下方式进行单次转动操作将旋钮101从当前转动位置转动(移动)到停止末端位置：利用取决于旋钮101的转动速度的惯性来使旋钮101的转动继续。根据第二实施方式的输入装置100具有与根据图6所示的第一实施方式的输入装置100相同的内部构造。在第二实施方式中，将仅主要说明操作中与第一实施方式的不同之处；与第一实施方式相同的说明将被简化或省略。

在根据第二实施方式的输入装置100中，检测器106重复地(例如，周期性地)检测旋钮101的转动位置。如果由检测器106检测到的旋钮101的转动速度高于或等于预定基准速度(如上所述)，则控制器200根据旋钮101的停止目标位置和当前转动位置之间的差异以及旋钮101的当前转动速度来调整转动制动单元105的启动开始时刻。

通过这种措施，考虑到当前转动位置和停止目标位置之间的运动距离(转动量)，当旋钮101的转动速度更快时，输入装置100能够使转动制动单元105更早地开始对旋钮101的转动进行制动。结果，旋钮101能够稳定地停止在停止目标位置。

图11是示出根据第二实施方式的输入装置100的操作概要的示例的说明图。

图12是示出距停止目标位置的剩余运动距离与有效停止目标范围EFR之间的关系的示例的说明图。

图13是示出根据第二实施方式的输入装置100的操作程序的示例的详细流程图。

图11示出了在旋钮101的当前转动位置(换挡位置)为D挡位并且停止目标位置为P挡位(P位置)的情况下的操作。在图11中，从图11中的左边起，将安装有输入装置100的车辆的变速器的挡位Shp称为P挡位、R挡位(R位置)、N挡位(N位置)、D挡位(D位置)以对应于实际的换挡位置。

参照图11，假定操作者(例如驾驶员)的手将旋钮101从D挡位逆时针转动到P挡位。与第一实施方式中一样，在输入装置100中，检测器106重复地(例如，周期性地)检测旋钮101的转动位置。

现在假定旋钮101的转动速度彼此不同的两种使用情况(使用情况C1和C2)。在各使用情况C1和C2中，由控制器200计算出的转动速度都高于或等于上述预定基准速度。

在使用情况C1中，尽管旋钮101的转动速度高于或等于预定基准速度，但是其是正常速度，当例如以100％的占空比驱动电磁制动器(即转动制动单元105)时，在该正常速度下旋钮101能够在一个换挡位置的范围内停止。因此，在停止目标位置为P挡位的情况下，如果当旋钮101进入P挡位范围时在时间点t1开始电磁制动器的启动(制动线圈启动开始触发)，则旋钮101将停止在P挡位的止动中心Dtc处或停止在以止动中心Dtc处于中心的止动范围Dtrg中。结果，旋钮101能够停止在P挡位。

在使用情况C2中，旋钮101的转动速度高于或等于预定基准速度，并且该转动速度是高速，即使例如以100％的占空比驱动电磁制动器(即转动制动单元105)时，旋钮101也不能以该高速停止在一个换挡位置的范围内。因此，在停止目标位置为P挡位的情况下，如果当旋钮101进入R挡位范围(即作为P挡位上游的一个位置的位置)时在时间点t2开始电磁制动器的启动(制动线圈启动开始触发)，则旋钮101将停止在P挡位的止动中心Dtc处或停止在以止动中心Dtc处于中心的止动范围Dtrg中。结果，旋钮101能够停止在P挡位。

以这种方式，输入装置100能够通过根据旋钮101的转动速度调节电磁制动器(即，转动制动单元105)的启动开始时刻(制动线圈启动开始触发)来将旋钮101稳定地停止在停止目标位置。

将参照图12以特定方式说明输入装置100确定旋钮101的转动制动开始的时刻的操作。

控制器200使用旋钮101的当前转动位置P(t)与上次检测到的旋钮101的转动位置P(t-1)之间的差和检测时间间隔(默认值)来计算旋钮101的当前转动速度。此外，控制器200计算旋钮101的当前转动速度与电磁体152的线圈的启动时间(默认值)的乘积，作为旋钮101以旋钮101的当前转动速度转动直到电磁制动器(即转动制动单元105)的操作(即制动)开始为止的运动距离(转动量)。

此外，控制器200计算从旋钮101的当前转动位置P(t)到停止目标位置Pe的剩余运动距离RM(即，剩余转动量)。另外，控制器200计算与输入装置100的机械止动机构DTM的止动范围Dtrg相对应的有效停止目标范围EFR的宽度。如图12所示，有效停止目标范围EFR是从位置Pemin(即，与止动范围Dtrg的下限位置Dtmn相对应的位置)到位置Pemax(即，与止动范围Dtrg的上限位置Dtmx相对应的位置)的范围，位置Pemin位于停止目标位置Pe的上游并且与停止目标位置Pe相距规定距离q(该规定距离q是剩余运动距离RM的一部分)，位置Pemax位于停止目标位置Pe的下游并且与停止目标位置Pe相距规定距离q。规定距离q由旋钮101的半径和转动角度q(例如大致10°)确定，当滚珠172从止动中心Dtc移动到止动范围Dtrg的上限位置Dtmx或下限位置Dtmn时，旋钮101转动该转动角度q。

如以上参照图5所述，有效停止目标范围EFR被设定为对应于输入装置100的机械止动机构DTM的止动范围Dtrg。这意味着如果当电磁制动器(即，转动制动单元105)开始操作(制动)时旋钮101将以其当前转动速度运动到有效停止目标范围EFR内，则电磁制动器(即，转动制动单元105)的启动在当前时刻开始，从而旋钮101将通过机械止动机构DTM装置停止在停止目标位置。

接下来，下面将基于如下假设来说明图13所示的操作程序：输入装置100已经基于例如旋钮101的转动方向或者基于旋钮101的转动方向和车辆行驶方向(即，获取其指示信息)来确定操作者期望的停止目标位置。替代地，指示停止目标位置的信息可以与指示旋钮101的转动位置和车辆状态的多条信息一起包括在步骤S1由控制器200获取的多条信息中。图13中具有的与图10中的步骤相同的步骤被赋予相同的步骤编号，并因此将简化或省略说明，并且下面将主要说明与图10中不同的步骤。在比控制器200执行的处理所消耗的时间(开始实际的电磁制动所消耗的时间的一部分(例如，略长于10ms))短的时间(例如，大致6ms)短的时间段内重复执行图13所示的一系列步骤。

参照图13，如果判断在步骤S3计算出的转动速度高于或等于预定基准速度(S4：是)，则控制器200执行步骤S11。更具体地，在步骤S11，控制器200计算从当前转动位置P(t)到停止目标位置Pe的剩余运动距离RM(即，剩余转动量)。

在步骤S12，控制器200计算旋钮101的当前转动速度与电磁体152的上升时间(默认值)的乘积，作为旋钮101将以其当前转动速度行进直到电磁制动器(即转动制动单元105)的操作(制动)开始为止的运动距离。

在步骤S13，如果电磁制动器(即，转动制动单元105)的启动在当前时刻开始，则控制器200判断旋钮101是否能够停止在停止目标位置。更具体地，当电磁制动器(即，转动制动单元105)开始操作(制动)时，控制器200判断旋钮101是否已经以其当前转动速度在有效停止目标范围EFR内运动。

如果在电磁制动器(即，转动制动单元105)的启动于当前时刻开始的情况下判断旋钮101不能停止在停止目标位置(S13：否)，则控制器200完成如图13所示的处理的执行。换言之，由于即使电磁制动器的启动在当前时刻开始，旋钮101也不会停止在停止目标位置，因此利用取决于旋钮101的转动速度的惯性而继续旋钮101的转动，直到通过启动电磁制动器判断出旋钮101能够停止在停止目标位置为止。

另一方面，如果在电磁制动器(即，转动制动单元105)的启动在当前时刻开始的情况下判断旋钮101能够停止在停止目标位置(S13：是)，则在步骤S14(如同在步骤S7)判断电磁制动器(即，转动制动单元105)是否处于操作中。

如果判断电磁制动器(即，转动制动单元105)处于操作中(S14：是)，则控制器200完成图13中所示的处理的执行。换言之，由于电磁制动器已经处于操作中，因此旋钮101将停止在停止目标位置。

另一方面，如果判断电磁制动器(即，转动制动单元105)未处于操作中(S14：否)，则在步骤S9，控制器200向转动制动单元105输出用于快速且完全地停止旋钮101的转动的控制信号(换言之，用于启动电磁制动器使其将以100％的占空比被PWM控制地操作的控制信号)。转动制动单元105根据从控制器200接收的控制信号通过以100％的占空比对旋钮101进行PWM控制来停止旋钮101的转动。以此方式启动电磁制动器，从而旋钮101将停止在停止目标位置。

如上所述，根据第二实施方式的输入装置100重复检测能够通过操作者的手转动的旋钮101的转动位置，并根据旋钮101的停止目标位置和当前转动位置之间的差以及旋钮101的当前转动速度调节转动制动单元105(即，电磁制动器)的启动开始时刻。能够根据旋钮101的当前转动位置和转动速度判断是否调节电磁制动器的启动开始时刻，输入装置100能够将旋钮101停止在停止目标位置。

输入装置100将对应于旋钮101的当前转动速度的转动制动单元105的启动时刻设定为比对应于预定基准速度的转动制动单元105的启动开始时刻早。通过这种措施，在输入装置100中，考虑到从旋钮101的当前转动位置到停止目标位置的运动距离(转动量)，旋钮101的当前转动速度越快，转动制动单元105就能够越早开始对旋钮101的转动进行制动。结果，旋钮101能够稳定地停止在停止目标位置。

当从旋钮101的以当前转动速度转动的位置到对旋钮101的转动开始进行制动的旋钮101的转动位置的旋钮101的转动量落在有效停止目标范围EFR内时，输入装置100确定转动制动单元105的启动开始，该有效停止目标范围EFR为从旋钮101的目标位置和当前转动位置之间的差减去预定值q到该差加上预定值q。因此，根据旋钮101的当前转动位置和转动速度以及停止目标位置，输入装置100能够通过启动电磁制动器来充分利用取决于旋钮101的转动速度或旋钮101的制动转动的惯性来继续旋钮101的转动。结果，通过例如操作者的单次转动操作，旋钮101能够稳定地停止在停止目标位置。

(实施方式3)

在根据第三实施方式的输入装置100中，根据安装有输入装置100的车辆是否正常行驶或处于即将停止之前的低速状态，在根据第一实施方式的输入装置100的操作和根据第二实施方式的输入装置100的操作之间进行切换。根据第三实施方式的输入装置100具有与根据图6所示的第一实施方式和第二实施方式的输入装置100相同的内部构造。在第三实施方式中，将仅主要说明与第一实施方式和第二实施方式的操作等的差异；与第一实施方式或第二实施方式相同的说明将被简化或省略。

图14是示出根据第三实施方式的输入装置100的操作程序的示例的详细流程图。

下面将基于如下假设来说明图14所示的操作程序：输入装置100已经基于例如旋钮101的转动方向或者基于旋钮101的转动方向和车辆行驶方向(即，获取其指示信息)来确定操作者期望的停止目标位置。替代地，指示停止目标位置的信息可以与指示旋钮101的转动位置和车辆状态的多条信息一起包括在步骤S1中由控制器200获取的多条信息中。图14中具有的与图10或图13中的步骤相同的步骤被赋予相同的步骤编号，并因此将简化或省略说明，并且下面将主要说明与图10和图13中不同的步骤。

参照图14，在执行步骤S1之后，在步骤S21，输入装置100基于在步骤S1获取的与车辆行驶状态有关的信息判断安装有输入装置100的车辆是否正常行驶或处于即将停止之前的低速状态。

在第三实施方式中，术语“即将停止之前的低速状态”是指例如车速处于最低速度(例如5km/h)的状态，输入装置100的操作者能够在该速度下继续缓慢地驾驶汽车。在步骤S21中采用的术语“即将停止之前的低速状态”可以由例如术语“车辆几乎停止的状态”代替。这是因为即使车速处于车辆几乎停止的状态的速度(例如，0到5km/h)，操作者(例如驾驶员)也能够通过转动旋钮101而从D挡位切换到P挡位或R挡位。

如果在步骤S21判断车辆正常行驶，则在步骤T1，控制器200执行与第一实施方式的一系列步骤T1(图10中用虚线包围)相同的步骤。即，如果车辆正常行驶，则输入装置100重复检测旋钮101的转动位置，并基于旋钮101的当前转动位置及其上次检测到的转动位置来确定旋钮101的当前转动速度。然后，输入装置100根据所确定的旋钮101的当前转动速度使电磁制动器(即，转动制动单元105)对旋钮101的转动进行制动。

在车辆行驶时，通常存在从两个末端停止位置中的一者(例如，D挡位)转换到另一者(例如，P挡位)的可能性低的趋势。在这种趋势的情况下，当车辆行驶时，输入装置100能够借助于电磁制动器响应于旋钮101的转动速度来对旋钮101的转动进行制动。以这种方式，输入装置100能够对旋钮101的转动速度施加适当的限制，并且限制换挡位置从当前换挡位置的可移动量。输入装置100能够使操作者(例如，驾驶员)小心地执行换挡操作。

另一方面，如果在步骤S21判断车辆处于即将停车之前的低速状态，则在步骤T2，控制器200执行与第二实施方式的一系列步骤T2(图13中用虚线包围)相同的步骤。即，如果车辆处于即将停止之前的低速状态，则输入装置100重复检测旋钮101的转动位置，并根据旋钮101的停止目标位置与当前转动位置之间的差以及旋钮101的当前转动速度来调整转动制动单元105(即，电磁制动器)的启动开始时刻。

如果车辆处于即将停止之前的低速状态(例如5km/h)，则通常存在从一个末端停止位置(例如，D挡位)转换到另一个末端停止位置(例如，P挡位)的可能性高的趋势。在这种趋势的情况下，在即将停止之前的低速状态下，如果旋钮101的转动速度高于或等于预定基准速度，则输入装置100能够在调整启动开始时刻的情况下通过启动转动制动单元105(即电磁制动器)使旋钮101停止。因此，输入装置100允许操作者(例如，驾驶员)执行越过多个换挡位置的换挡操作。

本公开不限于以上实施方式。例如，可以通过移除上述特定实施方式的几个构成要素、以期望的方式组合说明书中公开的构成要素来构想其它实施方式。并且本公开包括如本领域技术人员在不脱离权利要求所限定的本公开的范围的情况下通过修改上述实施方式而获得的修改的实施方式。

例如，虽然在上述各实施方式中输入装置100配备有操作力施加单元107，但也可以省略。

例如，虽然在上述各实施方式中输入装置100均配备有能够通过操作者的手执行转动操作的操作构件，但是输入装置也可以配备有能够执行除上述转动操作以外的操作的操作构件。例如，操作构件可以是如下的杆：当线性地布置用于设定车辆变速器的挡位的多个位置时，该杆将车辆变速器的挡位设置成与操作者的手的线性前后移动一致以改变车辆变速器的挡位。

在本公开中，当操作构件由诸如杆的近似线性移动的物体构成时，输入装置可以具有与上述任意实施方式中提到的输入装置相同的构造。具体地，输入装置可以具有如下的操作构件：其近似线性地移动(例如，众所周知的杆)并且由与旋钮101、制动单元、速度确定器和控制器不同的材料制成。输入装置还可以具有目标位置获取器和行驶方向检测器。

操作构件能够通过操作者的手来执行操作。制动单元被构造为对操作构件的运动进行制动。速度确定器被构造为确定操作构件的当前速度。控制器被构造为响应于操作构件的当前速度而使制动单元对操作构件的运动进行制动。目标位置获取器被构造为获取与操作构件将要停止的目标位置有关的信息。行驶方向检测器被构造为检测安装有输入装置的车辆的行驶方向。

这里，本公开的上述实施方式的细节总结如下。

[1]本公开提供一种输入装置，其包括操作构件，其能够通过操作者的手执行操作；制动单元，其被构造为对操作构件的运动进行制动；速度确定器，其被构造为确定操作构件的当前速度；和控制器，其被构造为使制动单元响应于操作构件的当前速度来对操作构件的运动进行制动。

[2]根据条目[1]所述的输入装置，还包括检测器，其被构造为重复检测操作构件的位置；速度确定器被构造为基于操作构件的当前位置和操作构件的先前位置来确定操作构件的当前速度。

[3]根据条目[1]或[2]所述的输入装置，控制器被构造为当操作构件的当前速度高于或等于预定基准速度时使制动单元对操作构件的运动进行制动。

[4]根据条目[1]至[3]中任一项所述的输入装置，控制器被构造为响应于当前速度而改变用于对操作构件的运动进行制动的制动参数，并且使制动单元使用改变后的制动参数来对操作构件的运动进行制动。

[5]根据条目[4]所述的输入装置，控制器被构造为基于使操作构件的速度与制动参数相关联的表格来确定制动参数，并且使制动单元使用所确定的制动参数来对操作构件的运动进行制动。

[6]根据条目[4]或[5]所述的输入装置，控制器被构造为每当操作构件的速度越过预定阈值时就以逐步的方式切换制动参数。

[7]根据条目[4]所述的输入装置，控制器被构造为基于使操作构件的速度与制动参数相关联的函数来确定制动参数，并且使制动单元使用所确定的制动参数来对操作构件的运动进行制动。

[8]根据条目[2]至[7]中任一项所述的输入装置，还包括目标位置获取器，其被构造为获取与操作构件停止的目标位置有关的信息，控制器被构造为响应于目标位置和操作构件的当前位置之间的差以及操作构件的当前速度来调节制动单元的启动开始时刻。

[9]根据条目[8]所述的输入装置，控制器被构造为将制动单元的与操作构件的当前速度对应的启动开始时刻设定为比制动单元的与预定基准速度对应的启动开始时刻早。

[10]根据条目[8]所述的输入装置，控制器被构造为在如下情况时确定制动单元的启动的开始：从操作构件以当前速度运动时的操作构件的位置到对操作构件的运动开始制动时的操作构件的位置的运动量落在从目标位置和操作构件的当前位置之间的差减去预定值到差加上预定值的范围内。

[11]根据条目[8]至[10]中任一项所述的输入装置，目标位置获取器被构造为基于操作构件的当前运动方向将与安装有输入装置的车辆的变速器的多个挡位中的两个末端位置中的一者对应的位置确定为目标位置。

[12]根据条目[8]至[10]中任一项所述的输入装置，目标位置获取器被构造为基于操作构件的当前运动方向将与安装有输入装置的车辆的变速器的多个挡位中的两个末端位置之间的中间挡位对应的位置确定为目标位置。

[13]根据条目[8]至[10]中任一项所述的输入装置，还包括：行驶方向检测器，其被构造为检测安装有输入装置的车辆的行驶方向，目标位置获取器被构造为至少基于所检测到的车辆的行驶方向和操作构件的当前运动方向将与车辆变速器的多个挡位中的与引起车辆行驶方向变化的挡位相邻的挡位对应的位置确定为目标位置。

尽管上述各实施方式均针对输入装置100用于切换车辆挡位的情况，但是输入装置100可以用于诸如操作汽车导航系统或汽车音频设备。在这种情况下，可以仅在车速为零时改变位置数量。此外，输入装置100能够应用于诸如TV接收机和空调的各种设备中的任一者以对其进行操作。

尽管以上各实施方式均采用了布置在转动轴102的外周面外侧的电磁转动制动单元105，但是可以以期望的方式确定转动制动单元的类型和附接位置。

例如，当车辆不处于行驶模式时，可以禁用转动制动单元105和操作力施加单元107以允许旋钮101自由转动。这能够调节空调等的风强度和音频设备的音量。

即使在操作者以用指尖突然移动操作构件以赋予其大的初始速度的方式转动操作构件的情况下，能够应用于例如由转动操作控制的设备(诸如车辆和电子设备)的本公开在应用于能够将诸如可转动的旋钮的操作构件稳定地切换至操作者期望的停止目标位置时也是有用的，从而能够支持安全地使用操作目标。

本申请基于2017年6月27日提交的美国非临时专利申请No.15/634769并要求其优先权。上述申请的包括说明书、附图和/或权利要求的全部公开内容均通过引用整体并入本文。

产业上的可利用性

本公开提供的优点在于一种输入装置，即使在操作者以用指尖突然移动操作构件以赋予其大的初始速度的方式移动操作构件的情况下，该输入装置也能够将诸如可移动的旋钮的操作构件稳定地切换到操作者期望的停止目标位置，从而能够支持安全使用操作目标。此外，旋钮运动可以是直线的、转动的或者直线运动和转动运动的组合。

附图标记说明

100：输入装置

101：旋钮

102：转动轴

103：显示器

103A：显示部

103B：指示器

105：转动制动单元

106：检测器

107：操作力施加单元

109：固定轴

121：第一突部

151：电枢

152：电磁体

153：磁轭

154：槽

160：主齿轮

161：第一齿轮

162：第二齿轮

162M：磁体

163：检测元件

170：主体

171：弹簧

172：滚珠

173：凸轮面

173R：凸轮曲线

200：控制器

202：车辆控制器

210：存储器

C1/C2：使用情况

DTM：机械止动机构

Dtc：止动中心

Dtmx：上限位置

Dtmn：下限位置

Dtrg：止动范围

EFR：有效停止目标范围

P(t)：转动位置

Pe：停止目标位置

Pemax：与Dtmx对应的位置

Pemin：与Dtmn对应的位置

RM：剩余运动距离

Claims (19)

1.一种输入装置，其包括：

构件，其被构造为通过操作者的手来操作；

制动器，其被构造为对所述构件的运动进行制动；

控制器，其被构造为：

基于所述构件的当前位置和所述构件的先前位置确定所述构件的当前速度，

使所述制动器响应于所述构件的当前速度来对所述构件的运动进行制动，

重复确定所述构件的位置，

获取与所述构件停止的目标位置有关的信息，

响应于所述目标位置和所述构件的当前位置之间的差以及所述构件的当前速度来调节所述制动器的启动开始时刻，并且

基于所述构件的当前运动方向将与安装有所述输入装置的车辆的变速器的多个挡位中的两个末端位置中的一者对应的位置确定为所述目标位置。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为当所述构件的所述当前速度高于或等于预定基准速度时使所述制动器对所述构件的运动进行制动。

3.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为响应于所述当前速度而改变用于对所述构件的运动进行制动的制动参数，并且使所述制动器使用改变后的制动参数来对所述构件的运动进行制动。

4.根据权利要求3所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为基于使所述构件的当前速度与制动参数相关联的表格来确定制动参数，并且使所述制动器使用所确定的制动参数来对所述构件的运动进行制动。

5.根据权利要求3所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为每当所述构件的当前速度越过预定阈值时就以逐步的方式切换制动参数。

6.根据权利要求3所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为基于使所述构件的当前速度与制动参数相关联的函数来确定制动参数，并且使所述制动器使用所确定的制动参数来对所述构件的运动进行制动。

7.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为将所述制动器的与所述构件的当前速度对应的启动开始时刻设定为比所述制动器的与预定基准速度对应的启动开始时刻早。

8.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为在如下情况时确定所述制动器的启动的开始：从所述构件以所述当前速度运动时的所述构件的位置到对所述构件的运动开始制动时的所述构件的位置的运动量落在从所述目标位置和所述构件的当前位置之间的差减去预定值到所述差加上所述预定值的范围内。

9.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述运动是转动运动，

所述当前速度是当前转动速度。

10.根据权利要求9所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为基于所述构件的当前位置和所述构件的先前位置来确定所述构件的当前转动速度。

11.根据权利要求9所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为当所述构件的当前转动速度高于或等于预定基准速度时使所述制动器对所述构件的转动运动进行制动。

12.根据权利要求9所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为响应于所述当前转动速度来改变用于对所述构件的转动运动进行制动的制动参数，并且使所述制动器使用改变后的制动参数来对所述构件的转动运动进行制动。

13.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述输入装置还包括：

速度确定器，其被构造为确定所述构件的当前速度。

14.一种输入装置，其包括：构件，其被构造为通过操作者的手来操作；

制动器，其被构造为对所述构件的运动进行制动；

控制器，其被构造为：

基于所述构件的当前位置和所述构件的先前位置确定所述构件的当前速度，

使所述制动器响应于所述构件的当前速度来对所述构件的运动进行制动，

重复确定所述构件的位置，

获取与所述构件停止的目标位置有关的信息，

响应于所述目标位置和所述构件的当前位置之间的差以及所述构件的当前速度来调节所述制动器的启动开始时刻，并且

基于所述构件的当前运动方向将与安装有所述输入装置的车辆的变速器的多个挡位中的两个末端位置之间的中间挡位对应的位置确定为所述目标位置。

15.根据权利要求14所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为当所述构件的所述当前速度高于或等于预定基准速度时使所述制动器对所述构件的运动进行制动。

16.根据权利要求14所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为响应于所述当前速度而改变用于对所述构件的运动进行制动的制动参数，并且使所述制动器使用改变后的制动参数来对所述构件的运动进行制动。

17.一种输入装置，其包括：

构件，其被构造为通过操作者的手来操作；

制动器，其被构造为对所述构件的运动进行制动；

控制器，其被构造为：

基于所述构件的当前位置和所述构件的先前位置确定所述构件的当前速度，

使所述制动器响应于所述构件的当前速度来对所述构件的运动进行制动，

重复确定所述构件的位置，

获取与所述构件停止的目标位置有关的信息，

响应于所述目标位置和所述构件的当前位置之间的差以及所述构件的当前速度来调节所述制动器的启动开始时刻，

确定安装有所述输入装置的车辆的行驶方向，并且

至少基于所确定的车辆的行驶方向和所述构件的当前运动方向将与车辆变速器的多个挡位中的与引起车辆行驶方向变化的挡位相邻的挡位对应的位置确定为所述目标位置。

18.根据权利要求17所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为当所述构件的所述当前速度高于或等于预定基准速度时使所述制动器对所述构件的运动进行制动。

19.根据权利要求17所述的输入装置，其特征在于，

所述控制器被构造为响应于所述当前速度而改变用于对所述构件的运动进行制动的制动参数，并且使所述制动器使用改变后的制动参数来对所述构件的运动进行制动。

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