JP2008041370A - 車両用操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動的に操作者の握り位置に適した位置に操作スイッチを移動させること。
【解決手段】ステアリングホイール近傍に配置される車両用操作装置であって、ステアリングホイールに対する操作者の把持位置を検出する把持位置検出手段７６と、操作スイッチ６０を備える操作デバイス１００と、操作スイッチに対する操作者の押圧位置を検出する押圧位置検出手段７８と、前記操作デバイスをステアリングホイールの周方向及び径方向に移動可能に支持する支持機構２００と、前記操作デバイスの移動のための駆動力を発生する駆動手段４２，４６と、前記駆動手段を制御する制御手段７４とを備え前記制御手段が、前記把持位置検出手段により検出された把持位置及び押圧位置検出手段により検出された押圧位置に応じたステアリングホイールの周方向及び径方向の位置へと前記操作デバイスを移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングホイール近傍に配置される車両用操作装置に関する。

従来から、ステアリングホイールのリムに回転式の操作スイッチを、ステアリングホイールの周方向に沿って移動可能に設けた車両用操作装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００６−５０２９１１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の発明では、操作者が、手動で操作しやすい位置に操作スイッチを移動させる必要があるため、例えば操作者が変わる毎に、新たな操作者は操作スイッチの位置を調整しなければならず、煩雑である。

そこで、本発明は、自動的に操作者の操作しやすい位置に操作スイッチを移動させることが可能な車両用操作装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、ステアリングホイール近傍に配置される車両用操作装置であって、
ステアリングホイールの周方向に沿って設けられたセンサを用いて、ステアリングホイールに対する操作者の把持位置を検出する把持位置検出手段と、
ステアリングホイール近傍に配置され、操作スイッチを備える操作デバイスと、
操作スイッチに設けられたセンサを用いて、操作スイッチに対する操作者の押圧位置を検出する押圧位置検出手段と、
前記操作デバイスをステアリングホイールの周方向及び径方向に移動可能に支持する支持機構と、
前記操作デバイスの移動のための駆動力を発生する駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段とを備え
前記制御手段が、前記把持位置検出手段により検出された把持位置及び押圧位置検出手段により検出された押圧位置に応じたステアリングホイールの周方向及び径方向の位置へと前記操作デバイスを移動させることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る車両用操作装置において、
前記制御手段が、前記把持位置検出手段により所定時間以上略同一の把持位置が継続して検出された場合に、前記駆動手段を制御して前記操作デバイスを移動させることを特徴とする。これにより、操作者の把持位置が安定するまで操作デバイスの無駄な移動が防止され、操作者に煩わしさを与えることを防止できる。

本発明によれば、自動的に操作者の操作しやすい位置に操作スイッチを移動させることが可能な車両用操作装置が得られる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明による車両用操作装置に関連する主要構成の一例を示す機能ブロックを示す。図２は、操作デバイス１００の一例を示す図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面を示し、支持機構２００の概略的な構造を示す断面図である。図４は、一の操作スイッチ６０の断面構造の一例を示す断面図である。

本実施例の車両用操作装置は、図１に示すように、操作デバイス１００と、制御ＥＣＵ７０と、表示デバイス４０と、第１駆動モータ４２と、第２駆動モータ４６と、圧力センサ１８と、圧力センサ６７と、他の制御ＥＣＵ９０とを備える。以下、区別のため、圧力センサ１８を「ハンドル圧力センサ１８」と称し、圧力センサ６７を「スイッチ圧力センサ６７」と称する。

表示デバイス４０は、液晶ディスプレイにより構成される。この場合、表示デバイス４０は、操作者が見やすい位置、好ましくは、操作者が運転中の視野を大きく変えることなく見ることができるような位置に配置される。例えば、表示デバイス４０は、インストルメントパネル上面の中央部に配置されてよい。この場合、表示デバイス４０は、ナビゲーションシステムで用いられるディスプレイ等と共用であっても良い。また、表示デバイス４０は、メーター内に配置される表示板であってもよいし、フロントウインドシールドガラスに表示を映し出すヘッドアップ・ディスプレイ（ＨＵＤ）装置であってもよい。

操作デバイス１００は、図２に示すように、ステアリングホイール近傍に配置される。ステアリングホイール１０は、運転席側に配置され、図示しないステアリングシャフトに接続され、車両の車輪を転舵させるために操作される。この例では、ステアリングホイール１０は、操作者により把持され回転操作される円環状のハンドル部（ステアリングリム）１２と、中央部１４と、ハンドル部１２と中央部１４をつなぐ放射状に延びるスポーク１６とを備える。

操作デバイス１００は、スポーク１６付近に配設される。図２に示す例では、操作デバイス１００は、ステアリングホイール１０の右側のスポーク１６付近に設定され、ステアリングホイール１０のハンドル部１２を把持した右手で操作されることが意図された右側の操作デバイスを構成する。但し、同様の操作デバイスが、ステアリングホイール１０の左側に設定されてもよい。

操作デバイス１００は、支持機構２００により、ステアリングホイール１０の周方向及び径方向に移動可能に支持されている。操作デバイス１００は、図２にて矢印で示すように、第２駆動モータ４６によりステアリングホイール１０の周方向に沿って駆動され、また、第１駆動モータ４２によりステアリングホイール１０の径方向に沿って駆動される。第１駆動モータ４２及び第２駆動モータ４６は、正逆回転可能なモータであってよい。

支持機構２００は、ステアリングホイール１０の周方向に沿って設けられるガイドレール２０２と、回動アーム２０４と、支持ベルト２０６とからなる。回動アーム２０４は、図２及び図３に示すように、ステアリングホイール１０の中心に回動軸を有する。回動アーム２０４の径方向外側の端部は、ガイドレール２０２の摺動溝内に摺動可能に保持される。回動アーム２０４の径方向内側の端部は、第２駆動モータ４６の出力軸４６Ａに接続される。これにより、第２駆動モータ４６が回転すると、回動アーム２０４がステアリングホイール１０の中心まわりに回動し、これに伴い、操作デバイス１００がステアリングホイール１０の周方向に沿って移動される。

支持ベルト２０６は、回動アーム２０４に、回動アーム２０４の長手方向に沿って設けられる。支持ベルト２０６は、従動プーリー２０７と第１駆動モータ４２の出力軸４２Ａとの間を周回するように設けられる。従動プーリー２０７及び第１駆動モータ４２は、回動アーム２０４に固定支持される。支持ベルト２０６には、操作デバイス１００が固定支持される。これにより、第１駆動モータ４２が回転すると、図３に矢印にて示すように支持ベルト２０６が回動アーム２０４の長手方向に沿って駆動され、これに伴い、操作デバイス１００がステアリングホイール１０の径方向に沿って移動される。

ハンドル圧力センサ１８は、図２に示すように、ハンドル部１２にステアリングホイール１０の周方向に沿って設けられる。ハンドル圧力センサ１８の設置される周方向の範囲（角度範囲）は、操作デバイス１００のステアリングホイール周方向に沿った可動範囲に略対応し、例えば図２に示すように、左右の標準的な把持位置を中心として９０度程度の範囲であってよい。

操作デバイス１００は、図２に示すように、本体１０１と、複数の操作スイッチ６０とを備える。操作スイッチ６０は、携帯電話（又は車両電話）の着呼及び切断のためのスイッチ、ナビゲーションシステムの地図表示を表示させるためのＶＩＥＷスイッチ、認識させる音声を発話する際に押す音声認識スイッチ等である。各操作スイッチ６０の操作部材（スイッチノブ）の表面には、それぞれの機能を表す文字ないし図柄が付与されている。尚、操作スイッチ６０は、オーディシステムの再生出力を増加又は減少させるためのスイッチ、モードスイッチ等を含んでよい。また、操作スイッチ６０は、このような固定機能が割り当てられたスイッチに限られず、各種システムを共通に操作できる「選択」スイッチや「決定」スイッチのような多機能スイッチであってもよい。

操作スイッチ６０は、操作者により操作される操作部材６４を備える。操作デバイス１００の本体１０１の内部では、図４に示すように、操作部材６４の裏側が、基板６８上に立設される弾性部材からなる脚部（ラバードーム）６５により支持される。脚部６５の付け根付近には接点（閉回路）６６が設けられ、操作部材６４が操作者により押圧操作されたときに、脚部６５が弾性変形して当該接点６６が基板６８上の接点（開回路）６９に接触する。これにより、操作スイッチ６０に対するスイッチ操作が電気的に検出される。尚、操作スイッチ６０のスイッチ構造については、各種バネを用いて操作感を出すことも可能であり、また、電気接点式のものに限らず、容量変化検知式等の他の形態であってもよい。操作スイッチ６０にて生成される操作信号は、例えばＦＰＣ（フレキシブル印刷回路）を介して制御ＥＣＵ７０（図１参照）に供給される。制御ＥＣＵ７０は、他の制御ECUを介して、各種操作信号に応じた機能を実現させるように各種車載機器８０（例えばナビゲーションシステム、オーディオ及びエアコン等）を制御する。

操作部材６４には、スイッチ圧力センサ６７が埋設される。スイッチ圧力センサ６７は、操作スイッチ６０に作用する操作者の操作力の分布を検出する。操作者の操作力の分布は、好ましくは、操作スイッチ６０の幅方向（≒ステアリングホイール１０の径方向）に沿った分布である。この目的のため、スイッチ圧力センサ６７は、ステアリングホイール１０の径方向（操作スイッチ６０の幅方向）に延在し、操作スイッチ６０の略幅全体に亘って検出領域を有する。

制御ＥＣＵ７０は、マイクロコンピューターを中心に構成されている。即ち、制御ＥＣＵ７０は、所与の実行プログラムに従って各種処理を行うＣＰＵ、このＣＰＵの実行プログラム、演算結果等を格納するメモリ（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ等）、タイマ、カウンタ、入出力インターフェイス等を有している。これらＣＰＵ、メモリ、及び入出力インターフェイスは、データバスにより相互に接続されている。尚、以下で説明する制御ＥＣＵ７０の各部７２，７４，７６，７８の機能は、ＣＰＵによって実行されるプログラムによって実現される。

制御ＥＣＵ７０は、図１に示すように、制御ＥＣＵ７０は、図１に示すように、入力信号処理部７２と、モータ制御部７４と、把持位置検出部７６と、押圧位置検出部７８とを含む。

制御ＥＣＵ７０の入力信号処理部７２は、操作デバイス１００との間で無線又は有線により通信を行う。制御ＥＣＵ７０の入力信号処理部７２は、操作デバイス１００から各種操作信号を受信すると、各種操作信号に応じた制御信号を生成する。入力信号処理部７２で生成される制御信号は、表示デバイス４０での表示画面の切り換え（各種操作メニュー画像の生成）や選択釦の移動（即ちカーソル移動）等を行うための信号や、他の制御ＥＣＵ９０に所定機能を実行させるための信号を含む。他の制御ＥＣＵ９０は、入力信号処理部７２からの信号に応答し、各種操作信号に応じた機能を実現するよう車載機器８０を制御する。

制御ＥＣＵ７０の把持位置検出部７６は、ハンドル圧力センサ１８の検出結果に基づいて、操作者がステアリングホイール１０のハンドル部１２の周方向におけるどの部分を把持しているかを検出する。この場合、例えば、図２に示すように、ハンドル圧力センサ１８の検出領域を領域ａ１〜ａ５に５分割し、操作者の把持位置は、領域ａ１〜ａ５のどの領域で検出される圧力が最も大きいかに基づいて判断されてよい。尚、この例の場合、ハンドル圧力センサ１８は、領域ａ１〜ａ５毎に分割して配置してもよい。

制御ＥＣＵ７０の押圧位置検出部７８は、スイッチ圧力センサ６７の検出結果に基づいて、操作者が操作部材６４のどの部分に触れているか、又はどの部分を押圧しているかを検出する。この場合、例えば、図５（Ａ）に示すように、スイッチ圧力センサ６７の検出領域を領域ｂ１〜ｂ３に３分割し、操作者の押圧位置は、領域ｂ１〜ｂ３のどの領域で検出される圧力が最も大きいかに基づいて判断されてよい。例えば、押圧位置検出部７８は、領域ｂ３の圧力が最も大きい場合には、操作者の押圧位置が操作部材６４の径方向外側であると判断してよい。また、押圧位置検出部７８は、領域ｂ２の圧力が最も大きい場合には、操作者の押圧位置が操作部材６４の中心付近であると判断してよい。また、押圧位置検出部７８は、領域ｂ１の圧力が最も大きい場合には、操作者の押圧位置が操作部材６４の径方向内側であると判断してよい。尚、この例の場合、スイッチ圧力センサ６７は、図５（Ａ）にて点線で示すように、領域ｂ１〜ｂ３毎に分割して配置してもよい。

或いは、操作者の押圧位置は、操作スイッチ６０の操作部材６４に対する操作者の押圧力の方向に基づいて、操作者の押圧位置が判断されてもよい。例えば、図５（Ｂ）に示すように、押圧方向が径方向内側（中心側）に向かう方向ｃ３である場合には、押圧位置検出部７８は、操作者の押圧位置が操作部材６４の径方向外側であると判断してよい。また、押圧方向が径方向外側に向かう方向ｃ１である場合には、操作者の押圧位置が操作部材６４の径方向内側であると判断してよい。また、押圧方向が操作部材６４に対して略垂直方向ｃ２である場合には、操作者の押圧位置が操作部材６４の中心付近であると判断してよい。尚、操作者の押圧位置は、必ずしも３段階で検出される必要はなく、２段階又は４段階以上で検出されてもよい。

制御ＥＣＵ７０のモータ制御部７４は、把持位置検出部７６及び押圧位置検出部７８の検出結果に基づいて、第２駆動モータ４６及び第１駆動モータ４２を制御して、操作デバイス１００を、ステアリングホイール１０の径方向及び周方向で適切な位置に移動させる。

具体的には、モータ制御部７４は、把持位置検出部７６により検出された操作者の把持位置と、現在の操作デバイス１００の周方向の位置に差異がある場合には、第２駆動モータ４６を駆動して回動アーム２０４を回動させることで、検出された操作者の把持位置に応じた周方向の位置に、操作デバイス１００を移動させる。例えば、図２に示す例で、領域ａ１に操作者の把持位置が対応すると検出された場合には、モータ制御部７４は、図２に示す操作デバイス１００の標準位置から、領域ａ１に対応する周方向の位置まで反時計回りに操作デバイス１００を移動させる。

同様に、モータ制御部７４は、押圧位置検出部７８により検出された操作者の押圧位置が操作部材６４の中心付近でない場合には、第１駆動モータ４２を駆動して支持ベルト２０６を回転させることで、操作者の押圧位置に応じた径方向の位置に、操作デバイス１００を移動させる。例えば、図５（Ａ）に示す例では、モータ制御部７４は、操作者の押圧位置が操作部材６４の径方向外側である場合には、操作デバイス１００を径方向外側へと移動させ、操作者の押圧位置が操作部材６４の径方向内側である場合には、操作デバイス１００を径方向内側へと移動させる。また、モータ制御部７４は、操作者の押圧位置が操作部材６４の中心付近である場合には、操作デバイス１００が適切な位置にあると判断して操作デバイス１００を移動させない。

図６は、制御ＥＣＵ７０により実行される主要処理の具体例を示すフローチャートである。

ステップ３００では、把持位置検出部７６は、ハンドル圧力センサ１８の検出結果に基づいて、略同一の把持位置が一定時間以上継続して検出されたか否かを判断する。一定時間とは、例えば５秒程度であってよい。略同一の把持位置が一定時間以上継続して検出された場合には、ステップ３１０に進む。

ステップ３１０では、モータ制御部７４は、把持位置検出部７６により検出された操作者の把持位置が、現在の操作デバイス１００の周方向の位置に差異がある場合には、検出された操作者の把持位置へと操作デバイス１００を移動させる。

ステップ３２０では、入力信号処理部７２は、操作デバイス１００からの操作信号の入力があったか否かを判断する。即ち、操作デバイス１００に対する操作者の操作があったか否かを判断する。操作デバイス１００に対する操作者の操作があった場合には、ステップ３３０に進む。尚、この場合、当該スイッチ操作の際、上述の如く操作スイッチ６０に対する操作者の押圧位置が押圧位置検出部７８により検出されることになる。

ステップ３３０では、入力信号処理部７２は、操作デバイス１００からの操作信号に応じた処理を行う。これにより、操作者の意図した操作が実現される。

ステップ３４０では、モータ制御部７４は、上記のステップ３２０で検出されたスイッチ操作時に押圧位置検出部７８により検出された押圧位置が、操作部材６４の中心付近で無い場合には、押圧位置が操作部材６４の中心付近になる方向に、操作デバイス１００を移動させる。

このように、本実施例によれば、操作者が変化した場合にも、それぞれの操作者にとって操作しやすい位置へと自動的に操作デバイス１００を移動させることができる。即ち、操作者毎に異なる把持位置の癖や手の大きさ、指の長さ等に対応して、それぞれの操作者にとって操作しやすい位置へと自動的に操作デバイス１００を移動させることができる。これにより、操作者に負担をかけることなく、操作デバイス１００の操作性を高めることができる。

また、本実施例によれば、一定時間以上、略同一の把持位置が検出された場合に限り、操作デバイス１００を移動させるので、例えばカーブ等でステアリングホイール１０を大きく操舵したときに把持位置が短時間だけ変化した場合には、それに応じて操作デバイス１００が移動されることが無くなる。これにより、不要な操作デバイス１００の移動が頻繁に実現されることが防止される。同様の観点から、ステアリングセンサの舵角値が中立位置に近い状態で検出された把持位置が、一定時間以上略同一であった場合に、操作デバイス１００を移動させることとしてもよい。

尚、本実施例において、上述の操作デバイス１００の径方向及び周方向の一の調整は、操作者が変化する毎に実行されてよく、この場合、１トリップに１回だけ実行されてよい。例えば、１トリップにおいて、操作デバイス１００の周方向の位置調整は、一定の把持位置が検出された際に１回だけ実行されてよく、操作デバイス１００の径方向の位置調整は、初回又は所定回数以上のスイッチ操作が検出された際に、当該スイッチ操作時に検出された押圧位置に基づいて１回だけ実行されてよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、回動アーム２０４や支持ベルト２０６を用いた支持機構２００を示しているが、操作デバイス１００を径方向及び周方向に移動可能に支持する支持機構は、ラック＆ピニオン等の各種ギア機構や、ボールネジ、ワイヤ等を用いた他の機構により実現されてもよい。

また、上述の実施例では、操作デバイス１００をステアリングホイール１０の周方向及び径方向に沿って移動可能とすることで、操作デバイス１００を周方向及び径方向に移動可能に構成しているが、操作デバイス１００を左右・上下方向の２軸に沿って移動可能とすることで、操作デバイス１００を周方向及び径方向に移動可能に構成してもよい。

また、上述の実施例において、ステアリングホイール１０の左側にも、操作デバイス１００と同様の態様で、径方向及び周方向に移動可能な操作デバイスを設けてもよい。

また、上述の実施例では、ハンドル圧力センサ１８をステアリングホイール１０の周方向の一部にしか設定していないが、同様のハンドル圧力センサをステアリングホイール１０の全周に亘り設けると共に、同様の操作デバイスをステアリングホイール１０の全周に亘り移動可能な構成としてもよい。これにより、ステアリングホイール１０のスポーク１６の位置に拘らず運転者の好みの把持位置に操作デバイスを移動可能になり、どのような把持状態にも対応することができる。

また、上述の実施例において、ハンドル圧力センサ１８及びスイッチ圧力センサ６７に代えて、静電容量センサ等を用いて、操作者の把持位置や押圧位置を検出してもよい。

本発明による車両用操作装置に関連する主要構成の一例を示す機能ブロック図である。 操作デバイス１００の一例を示す図である。 支持機構２００の概略的な構造を示す断面図である。 操作スイッチ６０の断面構造の一例を示す断面図である。 図５（Ａ）は、操作スイッチ６０の平面視で、操作者の押圧位置の検出方法を示す図あり、図５（Ｂ）は、操作スイッチ６０の断面視で、その他の操作者の押圧位置の検出方法を示す図ある。 制御ＥＣＵ７０のモータ制御部７４により実行される主要処理の具体例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ステアリングホイール
１２ ハンドル部
１４ 中央部
１８ ハンドル圧力センサ
４０ 表示デバイス
４２ 第１駆動モータ
４６ 第２駆動モータ
６０ 操作スイッチ
６４ 操作部材
６７ スイッチ圧力センサ
７０ 制御ＥＣＵ
７２ 入力信号処理部
７４ モータ制御部
７６ 把持位置検出部
７８ 押圧位置検出部
８０ 車載機器
９０ 他の制御ＥＣＵ
１００ 操作デバイス
２００ 支持機構
２０２ ガイドレール
２０４ 回動アーム
２０６ 支持ベルト
２０７ 従動プーリー

Claims (2)

1. ステアリングホイール近傍に配置される車両用操作装置であって、
   ステアリングホイールの周方向に沿って設けられたセンサを用いて、ステアリングホイールに対する操作者の把持位置を検出する把持位置検出手段と、
   ステアリングホイール近傍に配置され、操作スイッチを備える操作デバイスと、
   操作スイッチに設けられたセンサを用いて、操作スイッチに対する操作者の押圧位置を検出する押圧位置検出手段と、
   前記操作デバイスをステアリングホイールの周方向及び径方向に移動可能に支持する支持機構と、
   前記操作デバイスの移動のための駆動力を発生する駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段とを備え
   前記制御手段が、前記把持位置検出手段により検出された把持位置及び押圧位置検出手段により検出された押圧位置に応じたステアリングホイールの周方向及び径方向の位置へと前記操作デバイスを移動させることを特徴とする、車両用操作装置。
2. 前記制御手段が、前記把持位置検出手段により所定時間以上略同一の把持位置が継続して検出された場合に、前記駆動手段を制御して前記操作デバイスを移動させることを特徴とする、請求項１に記載の車両用操作装置。

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