JP2005044564A - 力覚付与型入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外形寸法の小さなモータを使用することができる力覚付与型入力装置の提供。
【解決手段】回転操作可能な操作部材２と、この操作部材２に回転力を付与するモータ３と、操作部材２の回転角を検出するロータリエンコーダ４と、検出された回転角に応じてモータ３を制御するコントローラ１２とを備え、操作部材２が円筒状に形成され、この操作部材２の周側面２ａの一部が筐体１の操作面１ａに設けられた孔１ｂから露出するように筐体１に収納され、モータ３の出力軸３ａが操作部材２と同心に配置された状態で操作部材２に固定され、モータ３の本体が操作部材２に収納される。
【選択図】 図１
【解決手段】回転操作可能な操作部材２と、この操作部材２に回転力を付与するモータ３と、操作部材２の回転角を検出するロータリエンコーダ４と、検出された回転角に応じてモータ３を制御するコントローラ１２とを備え、操作部材２が円筒状に形成され、この操作部材２の周側面２ａの一部が筐体１の操作面１ａに設けられた孔１ｂから露出するように筐体１に収納され、モータ３の出力軸３ａが操作部材２と同心に配置された状態で操作部材２に固定され、モータ３の本体が操作部材２に収納される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作部材を回転操作することにより電気機器、例えば車載用電気機器を操作する入力装置に係り、操作部材に回転角に応じた回転力を付与することにより、操作部材から操作者に所定の力学的な感触、すなわち力覚を与える力覚付与型入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、力覚付与型入力装置には、筐体に回転可能に設けられるつまみと、このつまみの回転角を検出するロータリエンコーダと、つまみに回転力を付与可能なモータと、ロータリエンコーダにより検出される回転角に応じて、つまみの操作対象物に指令信号を出力するとともにモータを制御するコントローラとを備えるものがある。
【０００３】
このように構成された力覚付与型入力装置は、つまみを回転操作することにより、電気機器、例えば車載用電気機器を操作するための指令信号を出力する入力装置であって、車載用エアコンの風量の調節や吹出し口の切換え、ラジオの音量やチューナの調節、オーディオの音量や音質の調節などが操作対象となる。
【０００４】
例えば車載用エアコンの風量を調節する場合、つまみが風量を増加させる方向に回転すると、例えばつまみの回転方向と反対方向の回転力がモータからつまみに与えられ、風量を増加させる方向におけるつまみの回転角の増大に従って、つまみに与えられる回転方向と反対方向の回転力が増大するように設定される。つまり、操作者は、つまみから与えられる抵抗力の増大に伴う抵抗感触（力覚）により、風量を増加させる方向にどの程度つまみを回転させたかを把握することができる。
【０００５】
なお、力覚付与型入力装置には、上述のように力覚として抵抗感触が得られるようにしたものの他に、つまみに回転方向と同方向の回転力を与えることにより力覚として加速感触が得られるようにしたものや、つまみの回転角が所定の回転角を超える際につまみに与える回転力を反転させることにより力覚としてクリック感触が得られるようにしたものなどがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−５０６３９公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来の力覚付与型入力装置は、小型化が要望されている。しかし、従来の力覚付与型入力装置は、つまみ（操作部材）を複数の指でつまんで操作するので、つまみに大きな操作力を与えることが可能であり、このように大きな操作力を与えられた状態でつまみに抵抗感触等の感触を発生させるためには、その操作力に対応するトルクを出力可能なモータ、すなわち、外形寸法の大きなモータを使用する必要がある。つまり、従来の力覚付与型入力装置は、外形寸法の大きなモータを使用する必要があることが小型化を妨げる原因の１つになっていた。
【０００８】
本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであり、その目的は、外形寸法の小さいモータを使用することができる力覚付与型入力装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明は、筐体と、断面形状が円弧状の周側面を有し、その円弧の周方向に回転操作可能な操作部材と、この操作部材に回転力を付与可能なモータと、前記操作部材の回転角を検出する回転角検出手段と、この回転角検出手段により検出される回転角に応じて前記モータを制御する制御手段とを備え、前記操作部材が、その周側面の一部を前記筐体の操作面に設けられた孔から露出した状態で前記筐体に収納され、その露出した周側面の一部を操作されて回転するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
このように構成した本発明では、操作部材を、その周側面の一部を筐体の操作面に設けられた孔から露出させた状態で筐体に収納し、その露出させた周側面の一部を操作するようにしたので、操作部材の回転操作は、露出させた周側面の一部を指先で掻くようにして行うことになる。この結果、操作部材に与えられる操作力を小さくでき、これに伴って、モータにより操作部材に付与する回転力が小さくて済むので、外形寸法の小さなモータを使用できる。
【００１１】
また、本発明は、前記操作部材の前記周側面の内側に、前記モータの本体を配置することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記操作部材を円筒状に形成し、この操作部材に前記モータの本体を収納したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記筐体内において前記モータを前記孔の貫通方向に回動可能に支持する回動支持手段と、前記操作面に対して前記操作部材を挟んで対向する位置に設けられ、前記操作部材が前記筐体の内方に向かって回動したときに、前記操作部材により操作されるスイッチと、前記操作部材を前記筐体の外方に向かって常時付勢する付勢手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記回動支持手段が、前記操作面に対して前記操作部材を挟んで対向する位置に配置され前記筐体に固定される基台と、前記モータに取付けられる取付部材と、前記操作部材の両側方において前記取付部材を前記基台に回動可能に支持する回動支持部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記回動支持部を、前記操作部材の軸線方向における中央部の両側方に設け、前記スイッチを、前記操作部材の両端部近傍のそれぞれに配置することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記スイッチを、前記操作部材により操作される操作部が弾性体によって自動復帰するものとし、このスイッチに前記付勢手段を兼ねさせたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の力覚付与型入力装置の実施形態について説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
はじめに、第１の実施形態について図１〜６を用いて説明する。
【００１９】
図１は、第１の実施形態の構造部を示す縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図、図４は、第１の実施形態に備えられる取付部材を示す斜視図、図５は、第１の実施形態に備えられるコントローラを含む電気系統のブロック図、図６は、図５に示す表示装置により表示される画面を示す図である。
【００２０】
第１の実施形態は、電気機器、例えば車載用電気機器を操作するための入力装置であって、図示しない車内の例えばインストルメントパネルに設置してある。この第１の実施形態は、図１〜５に示すように構成してある。
【００２１】
すなわち、図１〜３において、１は筐体、２はＢ−Ｂ断面形状が円弧状の周側面２ａを有するように例えば円筒状に形成された操作部材（ホイール）、３は操作部材２に回転力を付与可能なモータである。筐体１の操作面１ａには孔１ｂを設けてある。操作部材２は、その周側面２ａの一部を操作面１ａの孔１ｂから露出させた状態で、筐体１に収納してある。また、操作部材２には、モータ３の本体を収納してある。このモータ３の出力軸３ａは、操作部材２と同心に配置された状態で操作部材２に固定してある、すなわち、操作部材２の軸線（回転中心Ｏ１）を中心とするボス部２ｂに嵌合して固着してある。
【００２２】
４は、操作部材２の回転角を検出する回転角検出手段、すなわちロータリエンコーダである。このロータリエンコーダ４は、モータ３の出力軸３ａの一端に固定され、この出力軸３ａの回転角、すなわち、操作部材２の回転角に対応するコードを有するコード板４ａと、このコード板４ａのコードにより示される操作部材２の回転角に対応する回転角信号を出力するフォトインタラプタ４ｂとを備えている。なお、フォトインタラプタ４ｂは、後述するコントローラ１２に接続してあり、コントローラ１２に回転角信号を出力するようになっている。
【００２３】
また、前記モータ３には、取付部材６を取付けてある。この取付部材６は、図４に示すように、モータ３の本体が設置される設置部６ａと、モータ３の出力軸３ａが挿通される立上り部６ｃと、フォトインタラプタ４ｂが設置される設置板６ｂとを備えている。
【００２４】
また、この取付部材６には、図１に示すように、出力軸３ａの他端が挿通された状態で設置部６ａに固定され、立上り部６ｃとの間でモータ３の本体を保持する保持部材７を取付けてある。
【００２５】
また、第１の実施形態は、モータ３を操作面１ａの孔１ｂの貫通方向に、すなわち回動中心Ｏ２回りに回動可能に支持する回動支持手段を備えている。
【００２６】
この回動支持手段は、筐体１に固定される基台５と、この基台５に回動可能に支持される前記取付部材６とにより構成してある。すなわち、基台５の両側部には、操作部材２の両側方のそれぞれに配置され、孔５ｂに回動軸１１が挿通されて固定される１対の第１回動支持部５ａを設けてある。そして、設置板６ｂの両側部には、第１回動支持板５ａと操作部材２との間に配置され、回動軸１１を回転可能に挿通する軸受け孔６ｅを有する１対の第２回動支持部６ｄを設けてある。つまり、取付部材６により一体になった操作部材２、モータ３、およびロータリエンコーダ４が、基台５に対して回動軸１１を支点にして、すなわち図１に示す回動中心Ｏ２回りで矢印２０方向に回動するようになっている。
【００２７】
また、基台５の操作部材２側の面には、プリント基板８を設置してあり、このプリント基板８上に第１スイッチ９、第２スイッチ１０を設けてある。
【００２８】
第１スイッチ９は、操作部９ａを押圧操作することによりオンする押しボタンスイッチであり、内蔵された図示しない弾性体により操作部９ａが自動復帰するようになっている。この第１スイッチ９は、操作部材２の一端部の周側面２ａ部分、すなわちフォトインタラプタ４側の周側面２ａ部分に操作部９ａが当接するように配置してある。これにより、第１スイッチ９は、操作部材２の一端側が筐体１の内方に向かって回動すると、この操作部材２の一端部の周側面２ａ部分に操作部９ａを押圧されてオンするようになっている。この第１スイッチ９は、後述するコントローラ１２に接続してあり、このコントローラ１２にオン信号を出力するようになっている。
【００２９】
第２スイッチ１０も同様に、操作部１０ａを押圧操作することによりオンする押しボタンスイッチであり、内蔵された図示しない弾性体により操作部１０ａが自動復帰するようになっている。この第２スイッチ１０は、操作部材２の他端部の周側面２ａ部分、すなわち、ボス部２ｂ側の周側面２ａ部分に操作部１０ａが当接するように配置してある。これにより、第２スイッチ１０は、操作部材２の他端側が筐体１の内方に向かって回動すると、この操作部材２の他端部の周側面２ａ部分に操作部１０ａを押圧されてオンするようになっている。この第２スイッチ１０は、後述するコントローラ１２に接続してあり、このコントローラ１２にオン信号を出力するようになっている。
【００３０】
また、第１の実施形態は、図５に示すように、コントローラ１２を備えている。このコントローラ１２は、前記モータ３、車内に設置された表示装置１３、操作部材２の操作対象物である各種電気機器に接続されている。なお、第１の実施形態では、後述の動作の説明において、エアコンの風量を操作する場合を例に挙げたので、図５では、操作対象物となる電気機器として、エアコン１４を描いてある。
【００３１】
コントローラ１２は、ロータリエンコーダ４からの回転角信号、第１スイッチ９からのオン信号、第２スイッチ１０からのオン信号が入力される入力部１２ａと、モータ３、表示装置１３、エアコン１４等の各種電気機器のそれぞれに出力する信号の値を演算する演算部１２ｂと、この演算部１２ｂによる演算結果に応じて、モータ３、表示装置１３、エアコン１４等の各種電気機器に信号を出力する出力部１２ｄと、演算部１２ｂで演算を行なうための関数、コントローラ１２を動作させるための制御プログラムが予め記憶されている記憶部１２ｃとを備えている。
【００３２】
出力部１２ｄから出力される前記信号は、モータ３を駆動させる駆動信号と、第１スイッチ９のオン信号に対応した信号であって表示装置１３が表示する画面を次の画面に切り換えさせるための第１表示切換信号と、第２スイッチ１０のオン信号に対応した信号であって表示装置１３が表示する画面を前の画面に切り換えさせるための第２表示切換信号と、表示装置１３を含む各種電気機器に操作部材２の回転角に対応する指令を与えるための指令信号がある。
【００３３】
また、記憶部１２ｃに予め記憶されている関数には、駆動信号の値を演算するための関数と、第１スイッチ９からオン信号が入力されたときに第１表示切換信号を出力することを決定するための関数と、第２スイッチ１０からオン信号が入力されたときに第２表示切換信号を出力することを決定するための関数と、表示装置１３を含む各種電気機器に与える指令信号の値を演算するための関数がある。
【００３４】
このように構成した第１の実施形態は、次のように動作する。
【００３５】
表示装置１３には、例えば図６に示すように、各種電気機器のうちのどれを操作対象物とするかを選択するための第１メニュー画面１５が表示される。この第１メニュー画面１５に表示される選択項目には、例えば、エアコン１４を示すＡ／Ｃ１５ａ、ラジオを示すラジオ１５ｂ、ＤＶＤプレイヤを示すＤＶＤ１５ｃ、ＣＤプレイヤを示すＣＤ１５ｄ、およびカーナビゲーションシステムを示すナビ１５ｅが表示される。
【００３６】
このように第１メニュー画面１５が表示された状態で、操作者は操作部材２を回転中心Ｏ１回りに回転操作する。このとき、操作者は、孔１ｂから露出させた周側面２ａの一部を指先で掻くようにして、操作部材２を回転操作する。このように操作部材２が回転操作されると、操作部材２の回転角がロータリエンコーダ４により検出されて回転角信号がコントローラ１２の入力部１２ａに入力される。そして、演算部１２ｂにより表示装置１３に与える指令信号の値が算出され、算出された値の指令信号が出力部１３から表示装置１３に出力される。そして、表示装置１３は、指令信号に従って動作し、これにより、操作部材２の回転角に対応する位置に表示された選択項目の色が変わる。
【００３７】
操作者は、所望の選択項目、例えばＡ／Ｃ１５ａ（エアコン）の色を変えた後、操作部材２の一端側を押圧操作し、Ａ／Ｃ１５ａを選択することを確定する。つまり、操作部材２の回転角をＡ／Ｃ１５ａの位置に対応する回転角に維持した状態で、操作部材２の一端側を回動中心Ｏ２回りに筐体１の内方に向かって回動させ、操作部材２の一端部の周側面２ａ部分により第１スイッチ９の操作部９ａを押圧操作する。これにより、第１スイッチ９からコントローラ１２の入力部１２ａにオン信号が入力され、演算部１２ｂにより第１表示切換信号を出力することが決定され、出力部１２ｄから表示装置１３に第１表示切換信号に出力される。
【００３８】
そして、表示装置１３は、第１表示切換信号に従って動作し、これにより、表示装置１３により表示される画面が、第１メニュー画面１５から第２メニュー画面１６に切り換わる。この第２メニュー画面１６は、エアコン１４の各種機能のうちのどれを操作対象とするかを選択するためのメニュー画面であり、選択項目として吹出し口の切換１６ａ、温度設定１６ｂ、風量設定１６ｃが表示される。
【００３９】
このように第２メニュー画面１６が表示された状態で、操作者が操作部材２を回転中心Ｏ１回りに回転操作すると、操作部材２の回転角がロータリエンコーダ４により検出されて回転角信号がコントローラ１２の入力部１２ａに入力される。そして、演算部１２ｂにより表示装置１３に与える指令信号の値が算出され、算出された値の指令信号が出力部１３から表示装置１３に出力される。そして、表示装置１３は、指令信号に従って動作し、これにより、操作部材２の回転角に対応する位置に表示された選択項目の色が変わる。
【００４０】
操作者は、所望の選択項目、例えば風量設定１６ｃの色を変えた後、操作部材２の一端側を押圧操作し、風量設定１６ｃを選択することを確定する。つまり、操作部材２の回転角を風量設定１６ｃの位置に対応する回転角に維持した状態で、操作部材２の一端側を回動中心Ｏ２回りに筐体１の内方に向かって回動させ、操作部材２の一端部の周側面２ａ部分により第１スイッチ９の操作部９ａを押圧操作する。これにより、第１スイッチ９からコントローラ１２の入力部１２ａにオン信号が入力され、演算部１２ｂにより第１表示切換信号を出力することが決定され、出力部１２ｄから表示装置１３に第１表示切換信号が出力される。
【００４１】
表示装置１３は、第１表示切換信号に従って動作し、これにより、表示装置１３により表示される画面が、第２メニュー画面１６から第３メニュー画面１７に切り換わる。この第３メニュー画面１７には、風量を複数段階で表示するレベルバー１７ａと、設定された温度に応じて自動的に風量を調整することを示すＡＵＴＯ１７ｂとが表示される。
【００４２】
このように第３メニュー画面１７が表示された状態で、操作者は、所望の風量を設定するために操作部材２を回転操作し、レベルバー１７ａを操作、または、ＡＵＴＯ１７ｂを選択する。
【００４３】
つまり、風量のレベルを上げる場合、操作部材２を例えば図３に示す矢印３０方向に回転操作する。逆に、下げる場合やＡＵＴＯ１７ｂを選択する場合には図３に示す矢印４０方向に操作部材２を回転操作する。このように操作部材２を回転操作すると、操作部材２の回転角がロータリエンコーダ４により検出されて回転角信号がコントローラ１２の入力部１２ａに入力される。そして、演算部１２ｂにより表示装置１３に与える指令信号の値が算出され、算出された値の指令信号が出力部１３から表示装置１３に出力される。そして、表示装置１３は、指令信号に従って動作し、操作部材２の回転角に対応するレベルバー１７ａの位置、または、ＡＵＴＯ１７ｂの色が変わる。
【００４４】
操作者は所望の風量レベル、またはＡＵＴＯ１７ｂの色を変えた後、操作部材２の一端側を押圧操作し、色の変わった風量レベルまたはＡＵＴＯ１７ｂを選択することを確定する。つまり、操作者は、操作部材２の回転角を、所望の風量を示すレベルバー１７ａの位置に対応する回転角、またはＡＵＴＯ１７ｂの位置に対応する回転角に維持した状態で、操作部材２の一端側を回動中心Ｏ２回りに筐体１の内方に向かって回動させ、操作部材２の一端部の周側面２ａ部分により第１スイッチ９の操作部９ａを押圧操作する。これにより、第１スイッチ９からコントローラ１２の入力部１２ａにオン信号が入力され、演算部１２ｂにより第１表示切換信号を出力することが決定され、出力部１２ｄから表示装置１３に第１表示切換信号が出力される。これにより、風量設定が完了し、表示装置１３により表示される画面が第１メニュー画面１５に戻る。
【００４５】
一方、風量を設定するために操作者が操作部材２を回転操作している間、演算部１２ｂでは、モータ３の駆動信号の値の演算が行なわれ、算出された値の駆動信号が出力部１２ｄからモータ３に出力される。モータ３は、駆動信号に従って動作し、これにより、モータ３から操作部材２に回転力が与えられる。この回転力は、例えば、操作部材２が風量を増加させる方向（図３に示す矢印３０方向）に回転操作された場合、操作部材２の回転方向と反対方向（矢印４０方向）となり、操作部材２が風量の増加する方向に回転するほど増大する。つまり、操作者は、レベルバー１７ａを見ることに加えて、操作部材２から与えられる抵抗力の増大に伴う抵抗感触（力覚）によっても、風量を増加させる方向にどの程度操作部材２を回転させたかを把握することができる。
【００４６】
なお、表示装置１３により第２メニュー画面１６や第３メニュー画面１７が表示されている状態で、操作部材２の他方側を押圧操作すると、操作部材２の他端部の周側面により第２スイッチ１０の操作部１０ａが押圧操作され、第２スイッチ１０からコントローラ１２の入力部１２ａにオン信号が入力される。そして、演算部１２ｂより第２表示切換信号を出力することが決定され、出力部１２ｂから表示装置１３に第２表示切換信号が出力される。表示装置１３は、第２表示切換信号に従って動作し、これにより、第２メニュー画面１６が第１メニュー画面１５に切り換わり、第３メニュー画面１７が第２メニュー画面１６に切り換わる。
【００４７】
第１の実施形態によれば次の効果が得られる。
【００４８】
操作部材２を、その周側面２ａの一部を操作面１ａの孔１ｂから露出させた状態で筐体１に収納したので、操作部材２の回転操作は、露出させた周側面２ａの一部を指先で掻くようにして行うことになる。この結果、操作部材２に与えられる操作力を小さくでき、これに伴って、モータ３により操作部材２に付与する回転力が小さくて済むので、外形寸法の小さなモータ３を使用できる。つまり、第１の実施形態では、外形寸法の小さなモータ３を使用して、力覚付与型入力装置を小型化することができる。
【００４９】
また、操作部材２にモータ３の本体を収納したので、操作部材２の軸線方向（回転中心Ｏ１方向）において、操作部材２とモータ３の本体が重なり合う寸法分だけ、操作部材２の軸線方向における力覚付与型入力装置の寸法を小さくできる。したがって、この点においても、力覚付与型入力装置を小型化することができる。
【００５０】
また、操作部材２を押圧操作することにより、第１スイッチ９、第２スイッチ１０を操作できるので、操作部材２の回転操作に対応した信号を出力させることに加えて、操作部材２の一端側の押圧操作に対応した信号を出力させることができ、また、操作部材２の他端側の押圧操作に対応したさらに別の信号を出力させることができる。この結果、３つの入力機能を備えた力覚付与型入力装置を実現できる。
【００５１】
また、第１スイッチ９および第２スイッチ１０に内蔵される弾性体を操作部材２の付勢手段としたので、つまり、第１スイッチ９、第２スイッチ１０に付勢手段を兼ねさせたので、付勢手段を別途設けなくて済む。したがって、部品点数を削減することができる。
【００５２】
なお、第１の実施形態では、２つのスイッチ、すなわち第１スイッチ９、第２スイッチ１０を備え、操作部材２をその軸線方向におけるほぼ中央に回動支点を設けて回動可能にし、第１スイッチ９および第２スイッチ１０を操作できるようにしてあるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、第２スイッチ１０のみを設け、操作部材２をその軸線方向における一端側に回動支点を設けて回動可能にし、第２スイッチ１０を操作できるようにしてもよく、また、第１スイッチ９のみを設け、操作部材２をその軸線方向における他端側に回動支点を設けて回動可能し、第１スイッチ９を操作できるようにしてもよい。また、第１スイッチ９や第２スイッチ１０を設けずに、操作部材２を回動しないものとしてもよい。
【００５３】
また、第１の実施形態では、操作部材２を自動復帰させる付勢手段を、第１スイッチ９および第２スイッチ１０としたが、本発明はこれに限るものではなく、付勢手段を別途設けてもよい。
【００５４】
また、第１の実施形態は、インストルメントパネルに設けてあるが、本発明はこれに限るもではない。すなわち、後述する第２の実施形態のように、ステアリングホイールのスポーク部に設けてもよく、このようにすれば、運転手がステアリングホイールのリング部を握った状態で車載用電気機器の操作を行うことができる。
【００５５】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について図７，８を用いて説明する。
【００５６】
図７は、第２の実施形態の構造部を示し、（ａ）はその構造部の縦断面図であり、（ｂ）は操作部材の正面図である。図８は、第２の実施形態を設置したステアリングホイールを示す平面図である。なお、図７では、図１に示すものと同等のものに図１に付した符号と同じ符号を付してある。
【００５７】
この第２の実施形態は、断面形状が円弧状の周側面２１ａを有し、その円弧の周方向、すなわち回転中心Ｏ１回りに回転操作可能な操作部材２１と、この操作部材２１に回転力を付与可能なモータ３と、操作部材２１の回転角を検出するロータリエンコーダ４と、このロータリエンコーダ４により検出される回転角に応じてモータ３を制御するコントローラ１２とを備えている。
【００５８】
モータ３の出力軸３ａは、操作部材２１と同心となるように配置された状態で、操作部材２１に固定されている。また、操作部材２１は、図７（ｂ）に示すように左右対称になる姿勢を、中立位置（回転角０°）としてある。そして、操作部材２１が中立位置から矢印５０方向、矢印６０方向に回転すると、コントローラ１２によりモータ３が制御されて、モータ３から操作部材２１に中立位置に向かう方向の回転力が付与されるようにしてある。つまり、操作部材２１を回転させた状態で、操作部材２１に与えた操作力を取り除くと、操作部材２１が、自動的に中立位置に復帰するようにしてある。
【００５９】
この第２の実施形態は、図８に示すように、ステアリングホイール３１のスポーク部３２に設けてある。つまり、第２の実施形態は、スポーク部３２を筐体としている。そして、操作部材２１は、その周側面２１ａの一部をスポーク部３２の操作面３２ａに設けられた孔３２ｂから露出させた状態で、スポーク部３２に収納し、その露出した周側面２１ａの一部を指先で掻くように操作して回転させるようにしてある。操作部材２１の周側面２１ａには、図７（ｂ）に示すように、軸線方向に沿って形成される突起部２１ｂを、周側面２１ａの周方向に沿って複数設けて、これらの突起部２１ｂを指先の滑り止めとしている。
【００６０】
なお、第２の実施形態は、第１の実施形態のように第１スイッチ９、第２スイッチ１０を備えていないので、これらのスイッチ９，１０の代わりに、ステアリングホイール３０のスポーク部３２に、第１押しボタンスイッチ２２、第２押しボタンスイッチ２３を設けてある。これらの第１押しボタンスイッチ２２、第２押しボタンスイッチ２３は、操作部材２１の下方に縦に並べて配置してある。これら第１押しボタンスイッチ２２、第２押しボタンスイッチ２３は、コントローラ１２に接続してあり、押圧操作すると、コントローラ１２にオン信号を出力するようにしてある。
【００６１】
このように構成した第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、図１６に示す第１メニュー画面１５および第２メニュー画面１６に表示された選択項目の選択、第３メニュー画面１７に表示されたレベルバー１７ａの操作やＡＵＴＯ１７ｂの選択を、操作部材２１の回転操作により行う。そして、第１スイッチ２２の押しボタン部を押圧操作して、操作部材２１により選択した選択項目の確定および第１メニュー画面１５から第２メニュー画面１６への切換え、第２メニュー画面から第３メニュー画面１７への切換えを行う。また、第２スイッチ２３の押圧操作によって、第２メニュー画面１６を第１メニュー画面１５に戻す操作、第３メニュー画面１７を第２メニュー画面１６に戻す操作を行う。
【００６２】
第２の実施形態によれば次の効果が得られる。
【００６３】
操作部材２１を、その周側面２１ａの一部を操作面３２ａの孔３２ｂから露出させた状態でステアリングホイール３０のスポーク部３２に収納したので、操作部材２の回転操作は、露出した周側面２１ａの一部を指先で掻くようにして行われることになる。この結果、操作部材２１に与えられる操作力を小さくでき、これに伴って、モータ３により操作部材２１に付与する回転力が小さくて済むので、外形寸法の小さいモータ３を使用できる。つまり、第２の実施形態でも、外形寸法の小さなモータ３を使用して、力覚付与型入力装置を小型化することができる。また、力覚付与型入力装置を小型化できるので、ステアリングホイール３０のスポーク部３２のように小さなスペースに設置することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、操作部材を、その周側面の一部を筐体の操作面に設けられた孔から露出させた状態で筐体に収納し、その露出させた周側面の一部を操作するようにしたので、操作部材の回転操作は、露出させた周側面の一部を指先で掻くようにして行うことになる。この結果、操作部材に与えられる操作力を小さくでき、これに伴って、モータにより操作部材に付与する回転力が小さくて済むので、外形寸法の小さなモータを使用できる。つまり、外形寸法の小さなモータを使用して、力覚付与型入力装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の力覚付与型入力装置の第１の実施形態の構造部を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ縦断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】第１の実施形態に備えられる取付部材を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に備えられるコントローラを含む電気系統のブロック図である。
【図６】図５に示す表示装置により表示される画面を示す図である。
【図７】第２の実施形態の構造部を示し、（ａ）はその構造部の縦断面図であり、（ｂ）は操作部材の正面図である。
【図８】第２の実施形態を設置したステアリングホイールを示す平面図である。
【符号の説明】
１ 筐体
１ａ 操作面
１ｂ 孔
２ 操作部材
３ モータ
３ａ 出力軸
４ ロータリエンコーダ（回転角検出手段）
５ 基台（回動支持手段）
５ａ 第１回動支持部
５ｂ 孔
６ 取付部材（回動支持手段）
６ａ 設置部
６ｂ 設置板
６ｃ 立上り部
６ｄ 第２回動支持部
６ｅ 軸受孔
７ 保持部材
８ プリント基板
９ 第１スイッチ
１０ 第２スイッチ
１１ 回動軸（回動支持手段）
１２ コントローラ（制御手段）
１２ａ 入力部
１２ｂ 演算部
１２ｃ 記憶部
１２ｄ 出力部
２１ 操作部材
２１ａ 周側面
２１ｂ 小突起
３０ ステアリングホイール
３１ リング部
３２ スポーク部（筐体）
３２ａ 操作面
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作部材を回転操作することにより電気機器、例えば車載用電気機器を操作する入力装置に係り、操作部材に回転角に応じた回転力を付与することにより、操作部材から操作者に所定の力学的な感触、すなわち力覚を与える力覚付与型入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、力覚付与型入力装置には、筐体に回転可能に設けられるつまみと、このつまみの回転角を検出するロータリエンコーダと、つまみに回転力を付与可能なモータと、ロータリエンコーダにより検出される回転角に応じて、つまみの操作対象物に指令信号を出力するとともにモータを制御するコントローラとを備えるものがある。
【０００３】
このように構成された力覚付与型入力装置は、つまみを回転操作することにより、電気機器、例えば車載用電気機器を操作するための指令信号を出力する入力装置であって、車載用エアコンの風量の調節や吹出し口の切換え、ラジオの音量やチューナの調節、オーディオの音量や音質の調節などが操作対象となる。
【０００４】
例えば車載用エアコンの風量を調節する場合、つまみが風量を増加させる方向に回転すると、例えばつまみの回転方向と反対方向の回転力がモータからつまみに与えられ、風量を増加させる方向におけるつまみの回転角の増大に従って、つまみに与えられる回転方向と反対方向の回転力が増大するように設定される。つまり、操作者は、つまみから与えられる抵抗力の増大に伴う抵抗感触（力覚）により、風量を増加させる方向にどの程度つまみを回転させたかを把握することができる。
【０００５】
なお、力覚付与型入力装置には、上述のように力覚として抵抗感触が得られるようにしたものの他に、つまみに回転方向と同方向の回転力を与えることにより力覚として加速感触が得られるようにしたものや、つまみの回転角が所定の回転角を超える際につまみに与える回転力を反転させることにより力覚としてクリック感触が得られるようにしたものなどがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−５０６３９公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来の力覚付与型入力装置は、小型化が要望されている。しかし、従来の力覚付与型入力装置は、つまみ（操作部材）を複数の指でつまんで操作するので、つまみに大きな操作力を与えることが可能であり、このように大きな操作力を与えられた状態でつまみに抵抗感触等の感触を発生させるためには、その操作力に対応するトルクを出力可能なモータ、すなわち、外形寸法の大きなモータを使用する必要がある。つまり、従来の力覚付与型入力装置は、外形寸法の大きなモータを使用する必要があることが小型化を妨げる原因の１つになっていた。
【０００８】
本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであり、その目的は、外形寸法の小さいモータを使用することができる力覚付与型入力装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明は、筐体と、断面形状が円弧状の周側面を有し、その円弧の周方向に回転操作可能な操作部材と、この操作部材に回転力を付与可能なモータと、前記操作部材の回転角を検出する回転角検出手段と、この回転角検出手段により検出される回転角に応じて前記モータを制御する制御手段とを備え、前記操作部材が、その周側面の一部を前記筐体の操作面に設けられた孔から露出した状態で前記筐体に収納され、その露出した周側面の一部を操作されて回転するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
このように構成した本発明では、操作部材を、その周側面の一部を筐体の操作面に設けられた孔から露出させた状態で筐体に収納し、その露出させた周側面の一部を操作するようにしたので、操作部材の回転操作は、露出させた周側面の一部を指先で掻くようにして行うことになる。この結果、操作部材に与えられる操作力を小さくでき、これに伴って、モータにより操作部材に付与する回転力が小さくて済むので、外形寸法の小さなモータを使用できる。
【００１１】
また、本発明は、前記操作部材の前記周側面の内側に、前記モータの本体を配置することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記操作部材を円筒状に形成し、この操作部材に前記モータの本体を収納したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記筐体内において前記モータを前記孔の貫通方向に回動可能に支持する回動支持手段と、前記操作面に対して前記操作部材を挟んで対向する位置に設けられ、前記操作部材が前記筐体の内方に向かって回動したときに、前記操作部材により操作されるスイッチと、前記操作部材を前記筐体の外方に向かって常時付勢する付勢手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記回動支持手段が、前記操作面に対して前記操作部材を挟んで対向する位置に配置され前記筐体に固定される基台と、前記モータに取付けられる取付部材と、前記操作部材の両側方において前記取付部材を前記基台に回動可能に支持する回動支持部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記回動支持部を、前記操作部材の軸線方向における中央部の両側方に設け、前記スイッチを、前記操作部材の両端部近傍のそれぞれに配置することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記スイッチを、前記操作部材により操作される操作部が弾性体によって自動復帰するものとし、このスイッチに前記付勢手段を兼ねさせたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の力覚付与型入力装置の実施形態について説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
はじめに、第１の実施形態について図１〜６を用いて説明する。
【００１９】
図１は、第１の実施形態の構造部を示す縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図、図４は、第１の実施形態に備えられる取付部材を示す斜視図、図５は、第１の実施形態に備えられるコントローラを含む電気系統のブロック図、図６は、図５に示す表示装置により表示される画面を示す図である。
【００２０】
第１の実施形態は、電気機器、例えば車載用電気機器を操作するための入力装置であって、図示しない車内の例えばインストルメントパネルに設置してある。この第１の実施形態は、図１〜５に示すように構成してある。
【００２１】
すなわち、図１〜３において、１は筐体、２はＢ−Ｂ断面形状が円弧状の周側面２ａを有するように例えば円筒状に形成された操作部材（ホイール）、３は操作部材２に回転力を付与可能なモータである。筐体１の操作面１ａには孔１ｂを設けてある。操作部材２は、その周側面２ａの一部を操作面１ａの孔１ｂから露出させた状態で、筐体１に収納してある。また、操作部材２には、モータ３の本体を収納してある。このモータ３の出力軸３ａは、操作部材２と同心に配置された状態で操作部材２に固定してある、すなわち、操作部材２の軸線（回転中心Ｏ１）を中心とするボス部２ｂに嵌合して固着してある。
【００２２】
４は、操作部材２の回転角を検出する回転角検出手段、すなわちロータリエンコーダである。このロータリエンコーダ４は、モータ３の出力軸３ａの一端に固定され、この出力軸３ａの回転角、すなわち、操作部材２の回転角に対応するコードを有するコード板４ａと、このコード板４ａのコードにより示される操作部材２の回転角に対応する回転角信号を出力するフォトインタラプタ４ｂとを備えている。なお、フォトインタラプタ４ｂは、後述するコントローラ１２に接続してあり、コントローラ１２に回転角信号を出力するようになっている。
【００２３】
また、前記モータ３には、取付部材６を取付けてある。この取付部材６は、図４に示すように、モータ３の本体が設置される設置部６ａと、モータ３の出力軸３ａが挿通される立上り部６ｃと、フォトインタラプタ４ｂが設置される設置板６ｂとを備えている。
【００２４】
また、この取付部材６には、図１に示すように、出力軸３ａの他端が挿通された状態で設置部６ａに固定され、立上り部６ｃとの間でモータ３の本体を保持する保持部材７を取付けてある。
【００２５】
また、第１の実施形態は、モータ３を操作面１ａの孔１ｂの貫通方向に、すなわち回動中心Ｏ２回りに回動可能に支持する回動支持手段を備えている。
【００２６】
この回動支持手段は、筐体１に固定される基台５と、この基台５に回動可能に支持される前記取付部材６とにより構成してある。すなわち、基台５の両側部には、操作部材２の両側方のそれぞれに配置され、孔５ｂに回動軸１１が挿通されて固定される１対の第１回動支持部５ａを設けてある。そして、設置板６ｂの両側部には、第１回動支持板５ａと操作部材２との間に配置され、回動軸１１を回転可能に挿通する軸受け孔６ｅを有する１対の第２回動支持部６ｄを設けてある。つまり、取付部材６により一体になった操作部材２、モータ３、およびロータリエンコーダ４が、基台５に対して回動軸１１を支点にして、すなわち図１に示す回動中心Ｏ２回りで矢印２０方向に回動するようになっている。
【００２７】
また、基台５の操作部材２側の面には、プリント基板８を設置してあり、このプリント基板８上に第１スイッチ９、第２スイッチ１０を設けてある。
【００２８】
第１スイッチ９は、操作部９ａを押圧操作することによりオンする押しボタンスイッチであり、内蔵された図示しない弾性体により操作部９ａが自動復帰するようになっている。この第１スイッチ９は、操作部材２の一端部の周側面２ａ部分、すなわちフォトインタラプタ４側の周側面２ａ部分に操作部９ａが当接するように配置してある。これにより、第１スイッチ９は、操作部材２の一端側が筐体１の内方に向かって回動すると、この操作部材２の一端部の周側面２ａ部分に操作部９ａを押圧されてオンするようになっている。この第１スイッチ９は、後述するコントローラ１２に接続してあり、このコントローラ１２にオン信号を出力するようになっている。
【００２９】
第２スイッチ１０も同様に、操作部１０ａを押圧操作することによりオンする押しボタンスイッチであり、内蔵された図示しない弾性体により操作部１０ａが自動復帰するようになっている。この第２スイッチ１０は、操作部材２の他端部の周側面２ａ部分、すなわち、ボス部２ｂ側の周側面２ａ部分に操作部１０ａが当接するように配置してある。これにより、第２スイッチ１０は、操作部材２の他端側が筐体１の内方に向かって回動すると、この操作部材２の他端部の周側面２ａ部分に操作部１０ａを押圧されてオンするようになっている。この第２スイッチ１０は、後述するコントローラ１２に接続してあり、このコントローラ１２にオン信号を出力するようになっている。
【００３０】
また、第１の実施形態は、図５に示すように、コントローラ１２を備えている。このコントローラ１２は、前記モータ３、車内に設置された表示装置１３、操作部材２の操作対象物である各種電気機器に接続されている。なお、第１の実施形態では、後述の動作の説明において、エアコンの風量を操作する場合を例に挙げたので、図５では、操作対象物となる電気機器として、エアコン１４を描いてある。
【００３１】
コントローラ１２は、ロータリエンコーダ４からの回転角信号、第１スイッチ９からのオン信号、第２スイッチ１０からのオン信号が入力される入力部１２ａと、モータ３、表示装置１３、エアコン１４等の各種電気機器のそれぞれに出力する信号の値を演算する演算部１２ｂと、この演算部１２ｂによる演算結果に応じて、モータ３、表示装置１３、エアコン１４等の各種電気機器に信号を出力する出力部１２ｄと、演算部１２ｂで演算を行なうための関数、コントローラ１２を動作させるための制御プログラムが予め記憶されている記憶部１２ｃとを備えている。
【００３２】
出力部１２ｄから出力される前記信号は、モータ３を駆動させる駆動信号と、第１スイッチ９のオン信号に対応した信号であって表示装置１３が表示する画面を次の画面に切り換えさせるための第１表示切換信号と、第２スイッチ１０のオン信号に対応した信号であって表示装置１３が表示する画面を前の画面に切り換えさせるための第２表示切換信号と、表示装置１３を含む各種電気機器に操作部材２の回転角に対応する指令を与えるための指令信号がある。
【００３３】
また、記憶部１２ｃに予め記憶されている関数には、駆動信号の値を演算するための関数と、第１スイッチ９からオン信号が入力されたときに第１表示切換信号を出力することを決定するための関数と、第２スイッチ１０からオン信号が入力されたときに第２表示切換信号を出力することを決定するための関数と、表示装置１３を含む各種電気機器に与える指令信号の値を演算するための関数がある。
【００３４】
このように構成した第１の実施形態は、次のように動作する。
【００３５】
表示装置１３には、例えば図６に示すように、各種電気機器のうちのどれを操作対象物とするかを選択するための第１メニュー画面１５が表示される。この第１メニュー画面１５に表示される選択項目には、例えば、エアコン１４を示すＡ／Ｃ１５ａ、ラジオを示すラジオ１５ｂ、ＤＶＤプレイヤを示すＤＶＤ１５ｃ、ＣＤプレイヤを示すＣＤ１５ｄ、およびカーナビゲーションシステムを示すナビ１５ｅが表示される。
【００３６】
このように第１メニュー画面１５が表示された状態で、操作者は操作部材２を回転中心Ｏ１回りに回転操作する。このとき、操作者は、孔１ｂから露出させた周側面２ａの一部を指先で掻くようにして、操作部材２を回転操作する。このように操作部材２が回転操作されると、操作部材２の回転角がロータリエンコーダ４により検出されて回転角信号がコントローラ１２の入力部１２ａに入力される。そして、演算部１２ｂにより表示装置１３に与える指令信号の値が算出され、算出された値の指令信号が出力部１３から表示装置１３に出力される。そして、表示装置１３は、指令信号に従って動作し、これにより、操作部材２の回転角に対応する位置に表示された選択項目の色が変わる。
【００３７】
操作者は、所望の選択項目、例えばＡ／Ｃ１５ａ（エアコン）の色を変えた後、操作部材２の一端側を押圧操作し、Ａ／Ｃ１５ａを選択することを確定する。つまり、操作部材２の回転角をＡ／Ｃ１５ａの位置に対応する回転角に維持した状態で、操作部材２の一端側を回動中心Ｏ２回りに筐体１の内方に向かって回動させ、操作部材２の一端部の周側面２ａ部分により第１スイッチ９の操作部９ａを押圧操作する。これにより、第１スイッチ９からコントローラ１２の入力部１２ａにオン信号が入力され、演算部１２ｂにより第１表示切換信号を出力することが決定され、出力部１２ｄから表示装置１３に第１表示切換信号に出力される。
【００３８】
そして、表示装置１３は、第１表示切換信号に従って動作し、これにより、表示装置１３により表示される画面が、第１メニュー画面１５から第２メニュー画面１６に切り換わる。この第２メニュー画面１６は、エアコン１４の各種機能のうちのどれを操作対象とするかを選択するためのメニュー画面であり、選択項目として吹出し口の切換１６ａ、温度設定１６ｂ、風量設定１６ｃが表示される。
【００３９】
このように第２メニュー画面１６が表示された状態で、操作者が操作部材２を回転中心Ｏ１回りに回転操作すると、操作部材２の回転角がロータリエンコーダ４により検出されて回転角信号がコントローラ１２の入力部１２ａに入力される。そして、演算部１２ｂにより表示装置１３に与える指令信号の値が算出され、算出された値の指令信号が出力部１３から表示装置１３に出力される。そして、表示装置１３は、指令信号に従って動作し、これにより、操作部材２の回転角に対応する位置に表示された選択項目の色が変わる。
【００４０】
操作者は、所望の選択項目、例えば風量設定１６ｃの色を変えた後、操作部材２の一端側を押圧操作し、風量設定１６ｃを選択することを確定する。つまり、操作部材２の回転角を風量設定１６ｃの位置に対応する回転角に維持した状態で、操作部材２の一端側を回動中心Ｏ２回りに筐体１の内方に向かって回動させ、操作部材２の一端部の周側面２ａ部分により第１スイッチ９の操作部９ａを押圧操作する。これにより、第１スイッチ９からコントローラ１２の入力部１２ａにオン信号が入力され、演算部１２ｂにより第１表示切換信号を出力することが決定され、出力部１２ｄから表示装置１３に第１表示切換信号が出力される。
【００４１】
表示装置１３は、第１表示切換信号に従って動作し、これにより、表示装置１３により表示される画面が、第２メニュー画面１６から第３メニュー画面１７に切り換わる。この第３メニュー画面１７には、風量を複数段階で表示するレベルバー１７ａと、設定された温度に応じて自動的に風量を調整することを示すＡＵＴＯ１７ｂとが表示される。
【００４２】
このように第３メニュー画面１７が表示された状態で、操作者は、所望の風量を設定するために操作部材２を回転操作し、レベルバー１７ａを操作、または、ＡＵＴＯ１７ｂを選択する。
【００４３】
つまり、風量のレベルを上げる場合、操作部材２を例えば図３に示す矢印３０方向に回転操作する。逆に、下げる場合やＡＵＴＯ１７ｂを選択する場合には図３に示す矢印４０方向に操作部材２を回転操作する。このように操作部材２を回転操作すると、操作部材２の回転角がロータリエンコーダ４により検出されて回転角信号がコントローラ１２の入力部１２ａに入力される。そして、演算部１２ｂにより表示装置１３に与える指令信号の値が算出され、算出された値の指令信号が出力部１３から表示装置１３に出力される。そして、表示装置１３は、指令信号に従って動作し、操作部材２の回転角に対応するレベルバー１７ａの位置、または、ＡＵＴＯ１７ｂの色が変わる。
【００４４】
操作者は所望の風量レベル、またはＡＵＴＯ１７ｂの色を変えた後、操作部材２の一端側を押圧操作し、色の変わった風量レベルまたはＡＵＴＯ１７ｂを選択することを確定する。つまり、操作者は、操作部材２の回転角を、所望の風量を示すレベルバー１７ａの位置に対応する回転角、またはＡＵＴＯ１７ｂの位置に対応する回転角に維持した状態で、操作部材２の一端側を回動中心Ｏ２回りに筐体１の内方に向かって回動させ、操作部材２の一端部の周側面２ａ部分により第１スイッチ９の操作部９ａを押圧操作する。これにより、第１スイッチ９からコントローラ１２の入力部１２ａにオン信号が入力され、演算部１２ｂにより第１表示切換信号を出力することが決定され、出力部１２ｄから表示装置１３に第１表示切換信号が出力される。これにより、風量設定が完了し、表示装置１３により表示される画面が第１メニュー画面１５に戻る。
【００４５】
一方、風量を設定するために操作者が操作部材２を回転操作している間、演算部１２ｂでは、モータ３の駆動信号の値の演算が行なわれ、算出された値の駆動信号が出力部１２ｄからモータ３に出力される。モータ３は、駆動信号に従って動作し、これにより、モータ３から操作部材２に回転力が与えられる。この回転力は、例えば、操作部材２が風量を増加させる方向（図３に示す矢印３０方向）に回転操作された場合、操作部材２の回転方向と反対方向（矢印４０方向）となり、操作部材２が風量の増加する方向に回転するほど増大する。つまり、操作者は、レベルバー１７ａを見ることに加えて、操作部材２から与えられる抵抗力の増大に伴う抵抗感触（力覚）によっても、風量を増加させる方向にどの程度操作部材２を回転させたかを把握することができる。
【００４６】
なお、表示装置１３により第２メニュー画面１６や第３メニュー画面１７が表示されている状態で、操作部材２の他方側を押圧操作すると、操作部材２の他端部の周側面により第２スイッチ１０の操作部１０ａが押圧操作され、第２スイッチ１０からコントローラ１２の入力部１２ａにオン信号が入力される。そして、演算部１２ｂより第２表示切換信号を出力することが決定され、出力部１２ｂから表示装置１３に第２表示切換信号が出力される。表示装置１３は、第２表示切換信号に従って動作し、これにより、第２メニュー画面１６が第１メニュー画面１５に切り換わり、第３メニュー画面１７が第２メニュー画面１６に切り換わる。
【００４７】
第１の実施形態によれば次の効果が得られる。
【００４８】
操作部材２を、その周側面２ａの一部を操作面１ａの孔１ｂから露出させた状態で筐体１に収納したので、操作部材２の回転操作は、露出させた周側面２ａの一部を指先で掻くようにして行うことになる。この結果、操作部材２に与えられる操作力を小さくでき、これに伴って、モータ３により操作部材２に付与する回転力が小さくて済むので、外形寸法の小さなモータ３を使用できる。つまり、第１の実施形態では、外形寸法の小さなモータ３を使用して、力覚付与型入力装置を小型化することができる。
【００４９】
また、操作部材２にモータ３の本体を収納したので、操作部材２の軸線方向（回転中心Ｏ１方向）において、操作部材２とモータ３の本体が重なり合う寸法分だけ、操作部材２の軸線方向における力覚付与型入力装置の寸法を小さくできる。したがって、この点においても、力覚付与型入力装置を小型化することができる。
【００５０】
また、操作部材２を押圧操作することにより、第１スイッチ９、第２スイッチ１０を操作できるので、操作部材２の回転操作に対応した信号を出力させることに加えて、操作部材２の一端側の押圧操作に対応した信号を出力させることができ、また、操作部材２の他端側の押圧操作に対応したさらに別の信号を出力させることができる。この結果、３つの入力機能を備えた力覚付与型入力装置を実現できる。
【００５１】
また、第１スイッチ９および第２スイッチ１０に内蔵される弾性体を操作部材２の付勢手段としたので、つまり、第１スイッチ９、第２スイッチ１０に付勢手段を兼ねさせたので、付勢手段を別途設けなくて済む。したがって、部品点数を削減することができる。
【００５２】
なお、第１の実施形態では、２つのスイッチ、すなわち第１スイッチ９、第２スイッチ１０を備え、操作部材２をその軸線方向におけるほぼ中央に回動支点を設けて回動可能にし、第１スイッチ９および第２スイッチ１０を操作できるようにしてあるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、第２スイッチ１０のみを設け、操作部材２をその軸線方向における一端側に回動支点を設けて回動可能にし、第２スイッチ１０を操作できるようにしてもよく、また、第１スイッチ９のみを設け、操作部材２をその軸線方向における他端側に回動支点を設けて回動可能し、第１スイッチ９を操作できるようにしてもよい。また、第１スイッチ９や第２スイッチ１０を設けずに、操作部材２を回動しないものとしてもよい。
【００５３】
また、第１の実施形態では、操作部材２を自動復帰させる付勢手段を、第１スイッチ９および第２スイッチ１０としたが、本発明はこれに限るものではなく、付勢手段を別途設けてもよい。
【００５４】
また、第１の実施形態は、インストルメントパネルに設けてあるが、本発明はこれに限るもではない。すなわち、後述する第２の実施形態のように、ステアリングホイールのスポーク部に設けてもよく、このようにすれば、運転手がステアリングホイールのリング部を握った状態で車載用電気機器の操作を行うことができる。
【００５５】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について図７，８を用いて説明する。
【００５６】
図７は、第２の実施形態の構造部を示し、（ａ）はその構造部の縦断面図であり、（ｂ）は操作部材の正面図である。図８は、第２の実施形態を設置したステアリングホイールを示す平面図である。なお、図７では、図１に示すものと同等のものに図１に付した符号と同じ符号を付してある。
【００５７】
この第２の実施形態は、断面形状が円弧状の周側面２１ａを有し、その円弧の周方向、すなわち回転中心Ｏ１回りに回転操作可能な操作部材２１と、この操作部材２１に回転力を付与可能なモータ３と、操作部材２１の回転角を検出するロータリエンコーダ４と、このロータリエンコーダ４により検出される回転角に応じてモータ３を制御するコントローラ１２とを備えている。
【００５８】
モータ３の出力軸３ａは、操作部材２１と同心となるように配置された状態で、操作部材２１に固定されている。また、操作部材２１は、図７（ｂ）に示すように左右対称になる姿勢を、中立位置（回転角０°）としてある。そして、操作部材２１が中立位置から矢印５０方向、矢印６０方向に回転すると、コントローラ１２によりモータ３が制御されて、モータ３から操作部材２１に中立位置に向かう方向の回転力が付与されるようにしてある。つまり、操作部材２１を回転させた状態で、操作部材２１に与えた操作力を取り除くと、操作部材２１が、自動的に中立位置に復帰するようにしてある。
【００５９】
この第２の実施形態は、図８に示すように、ステアリングホイール３１のスポーク部３２に設けてある。つまり、第２の実施形態は、スポーク部３２を筐体としている。そして、操作部材２１は、その周側面２１ａの一部をスポーク部３２の操作面３２ａに設けられた孔３２ｂから露出させた状態で、スポーク部３２に収納し、その露出した周側面２１ａの一部を指先で掻くように操作して回転させるようにしてある。操作部材２１の周側面２１ａには、図７（ｂ）に示すように、軸線方向に沿って形成される突起部２１ｂを、周側面２１ａの周方向に沿って複数設けて、これらの突起部２１ｂを指先の滑り止めとしている。
【００６０】
なお、第２の実施形態は、第１の実施形態のように第１スイッチ９、第２スイッチ１０を備えていないので、これらのスイッチ９，１０の代わりに、ステアリングホイール３０のスポーク部３２に、第１押しボタンスイッチ２２、第２押しボタンスイッチ２３を設けてある。これらの第１押しボタンスイッチ２２、第２押しボタンスイッチ２３は、操作部材２１の下方に縦に並べて配置してある。これら第１押しボタンスイッチ２２、第２押しボタンスイッチ２３は、コントローラ１２に接続してあり、押圧操作すると、コントローラ１２にオン信号を出力するようにしてある。
【００６１】
このように構成した第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、図１６に示す第１メニュー画面１５および第２メニュー画面１６に表示された選択項目の選択、第３メニュー画面１７に表示されたレベルバー１７ａの操作やＡＵＴＯ１７ｂの選択を、操作部材２１の回転操作により行う。そして、第１スイッチ２２の押しボタン部を押圧操作して、操作部材２１により選択した選択項目の確定および第１メニュー画面１５から第２メニュー画面１６への切換え、第２メニュー画面から第３メニュー画面１７への切換えを行う。また、第２スイッチ２３の押圧操作によって、第２メニュー画面１６を第１メニュー画面１５に戻す操作、第３メニュー画面１７を第２メニュー画面１６に戻す操作を行う。
【００６２】
第２の実施形態によれば次の効果が得られる。
【００６３】
操作部材２１を、その周側面２１ａの一部を操作面３２ａの孔３２ｂから露出させた状態でステアリングホイール３０のスポーク部３２に収納したので、操作部材２の回転操作は、露出した周側面２１ａの一部を指先で掻くようにして行われることになる。この結果、操作部材２１に与えられる操作力を小さくでき、これに伴って、モータ３により操作部材２１に付与する回転力が小さくて済むので、外形寸法の小さいモータ３を使用できる。つまり、第２の実施形態でも、外形寸法の小さなモータ３を使用して、力覚付与型入力装置を小型化することができる。また、力覚付与型入力装置を小型化できるので、ステアリングホイール３０のスポーク部３２のように小さなスペースに設置することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、操作部材を、その周側面の一部を筐体の操作面に設けられた孔から露出させた状態で筐体に収納し、その露出させた周側面の一部を操作するようにしたので、操作部材の回転操作は、露出させた周側面の一部を指先で掻くようにして行うことになる。この結果、操作部材に与えられる操作力を小さくでき、これに伴って、モータにより操作部材に付与する回転力が小さくて済むので、外形寸法の小さなモータを使用できる。つまり、外形寸法の小さなモータを使用して、力覚付与型入力装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の力覚付与型入力装置の第１の実施形態の構造部を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ縦断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】第１の実施形態に備えられる取付部材を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に備えられるコントローラを含む電気系統のブロック図である。
【図６】図５に示す表示装置により表示される画面を示す図である。
【図７】第２の実施形態の構造部を示し、（ａ）はその構造部の縦断面図であり、（ｂ）は操作部材の正面図である。
【図８】第２の実施形態を設置したステアリングホイールを示す平面図である。
【符号の説明】
１ 筐体
１ａ 操作面
１ｂ 孔
２ 操作部材
３ モータ
３ａ 出力軸
４ ロータリエンコーダ（回転角検出手段）
５ 基台（回動支持手段）
５ａ 第１回動支持部
５ｂ 孔
６ 取付部材（回動支持手段）
６ａ 設置部
６ｂ 設置板
６ｃ 立上り部
６ｄ 第２回動支持部
６ｅ 軸受孔
７ 保持部材
８ プリント基板
９ 第１スイッチ
１０ 第２スイッチ
１１ 回動軸（回動支持手段）
１２ コントローラ（制御手段）
１２ａ 入力部
１２ｂ 演算部
１２ｃ 記憶部
１２ｄ 出力部
２１ 操作部材
２１ａ 周側面
２１ｂ 小突起
３０ ステアリングホイール
３１ リング部
３２ スポーク部（筐体）
３２ａ 操作面
Claims (7)
- 筐体と、
断面形状が円弧状の周側面を有し、その円弧の周方向に回転操作可能な操作部材と、
この操作部材に回転力を付与可能なモータと、
前記操作部材の回転角を検出する回転角検出手段と、
この回転角検出手段により検出される回転角に応じて前記モータを制御する制御手段とを備え、
前記操作部材が、その周側面の一部を前記筐体の操作面に設けられた孔から露出した状態で前記筐体に収納され、その露出した周側面の一部を操作されて回転するようにしたことを特徴とする力覚付与型入力装置。 - 請求項１記載の発明において、
前記操作部材の前記周側面の内側に、前記モータの本体を配置することを特徴とする力覚付与型入力装置。 - 請求項２記載の発明において、
前記操作部材を円筒状に形成し、この操作部材に前記モータの本体を収納したことを特徴とする力覚付与型入力装置。 - 請求項３記載の発明において、
前記筐体内において前記モータを前記孔の貫通方向に回動可能に支持する回動支持手段と、
前記操作面に対して前記操作部材を挟んで対向する位置に設けられ、前記操作部材が前記筐体の内方に向かって回動したときに、前記操作部材により操作されるスイッチと、
前記操作部材を前記筐体の外方に向かって常時付勢する付勢手段とを備えることを特徴とする力覚付与型入力装置。 - 請求項４に記載の発明において、
前記回動支持手段が、前記操作面に対して前記操作部材を挟んで対向する位置に配置され前記筐体に固定される基台と、
前記モータに取付けられる取付部材と、
前記操作部材の両側方において前記取付部材を前記基台に回動可能に支持する回動支持部とを備えることを特徴とする力覚付与型入力装置。 - 請求項５記載の発明において、
前記回動支持部を、前記操作部材の軸線方向における中央部の両側方に設け、前記スイッチを、前記操作部材の両端部近傍のそれぞれに配置することを特徴とする力覚付与型入力装置。 - 請求項４〜６のいずれかに記載の発明において、
前記スイッチを、前記操作部材により操作される操作部が弾性体によって自動復帰するものとし、このスイッチに前記付勢手段を兼ねさせたことを特徴とする力覚付与型入力装置。
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