JP2010073568A - 車載用入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの回転ノブをクリックタイプとノンクリックタイプの両方に使用することができる車載用入力装置を提供すること。
【解決手段】ステアリングホイール３０のスポーク部３１に操作キー５と回転ノブ４とを近接配置し、回転ノブ４と一体回転するカム体２０の外周面に対して係合部材１３をスプリング２１の弾発力で付勢すると共に、この係合部材１３と対向する駆動突起５ｅを操作キー５に設けた。そして、操作キー５を一方向へ揺動操作してカーエアコンをモード選択したとき、係合部材１３をカム体２０の外周面に弾接させることにより、回転ノブ４の回転操作に伴ってクリック感が生起されるようにし、操作キー５を他方向へ揺動操作してカーオーディオをモード選択したとき、駆動突起５ｅが係合部材１３を押下してカム体２０から離反させることにより、回転ノブ４の回転操作時にクリック感が生起されないようにした。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えばカーエアコンやカーオーディオの機能選択や機能調整等に使用される車載用入力装置に関するものである。

従来より、この種の車載用入力装置の一例として、ステアリングホイールのスポーク部に回転ノブを配置し、この回転ノブに対する回転操作を検出可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。スポーク部には外装ケースが固定されており、回転ノブは外装ケースに開設された開口内に配置されている。回転ノブはステアリングホイールを把持する操作者の親指によって操作されることが多いため、一般的にサムホイールと呼ばれており、この回転ノブは回転軸の中央部に一体化されている。回転軸は外装ケースによって覆われたベース部材に回転可能に支持されており、この回転軸の一端側に固着されたギアはエンコーダに連結されている。また、回転軸の他端側には断面非円形状のカム体が固着されており、このカム体の外周面にスプリングの付勢力によって係合部材を弾接させている。

このように概略構成された車載用入力装置では、ステアリングホイールを把持する操作者が回転ノブを回転操作すると、その回転量がエンコーダによって検出されると共に、カム体が係合部材と係脱してクリック感が生起される。したがって、例えばエンコーダの出力信号に基づいて表示画面上の表示項目が順次選択されるようにすれば、操作者は回転ノブの回転操作に伴って所望の表示項目を選択することができると共に、その選択動作をクリック感を伴ってブラインドタッチで認識することができる。
特開２００８−１７７０９０号公報

ところで、この種の車載用入力装置において、回転ノブの回転操作に伴ってクリック感を生起しないタイプ、所謂ノンクリックと呼ばれる回転ノブの要望もあり、この場合、上記の構成からカム体と係合部材とで構成されるクリック機構を省略すれば、ノンクリックタイプの回転ノブを実現することができる。しかしながら、ノンクリックタイプとして設計された回転ノブをクリックタイプとして使用することはできず、その逆にクリックタイプとして設計された回転ノブをノンクリックタイプとして使用することはできないため、例えば、カーオーディオとカーエアコンの機能調整等を回転ノブによって行う場合、クリックタイプとノンクリックタイプという２種類の回転ノブを配置しなければならず、それに伴って装置全体が大型化するという問題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、１つの回転ノブをクリックタイプとノンクリックタイプの両方に使用することができる車載用入力装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の車載用入力装置は、回転可能に支持された回転ノブと、この回転ノブの回転を検出する回転検出手段と、前記回転ノブと一体的に回転するカム体と、このカム体の外周面に弾接する係合部材と、前記回転ノブに近接して配置された操作キーと、この操作キーの操作によって動作されるスイッチ素子とを備え、前記操作キーに前記係合部材に対向する駆動部を設け、前記操作キーの操作に伴って前記駆動部が前記係合部材を前記カム体の外周面から選択的に離反させるように構成した。

このように構成された車載用入力装置において、係合部材がカム体の外周面に弾接した状態で回転ノブを回転操作すると、回転ノブの回転に伴ってクリック感が生起されるため、この場合はクリックタイプの回転ノブとして使用することができる。一方、操作キーの操作に伴って駆動部が係合部材をカム体の外周面から離反させ、この状態で回転ノブを回転操作すると、回転ノブの回転に伴ってクリック感は生起されないため、この場合はノンクリックタイプの回転ノブとして使用することができる。このように回転ノブの近傍に配置された操作キーを操作することにより、１つの回転ノブをクリックタイプとノンクリックタイプの両方に使用することができるため、回転ノブを狭いスペースに配置できて装置全体の小型化を図ることができる。

上記の構成において、回転ノブの近傍に配置された操作キーは押圧操作型やスライド操作型や回転操作型でも良いが、操作キーが支軸を中心に揺動操作されるシーソ操作型の操作キーであると共に、この操作キーを揺動方向の揺動末端位置に保持するラッチ手段を設けると操作性が向上して好ましい。

また、上記の構成において、操作キーの操作によって異なる２つのモードのいずれか一方が選択され、回転ノブの回転によって操作キーで選択したモードの機能調整が行われるようにすると、例えば、カーエアコンとカーオーディオという異なる２つのモードのうち、操作キーの操作でカーエアコンというモードを選択した場合は、回転ノブの回転によって温度調整等の機能調整をクリック感を伴って行うことができ、操作キーの操作でカーオーディオというモードを選択した場合は、回転ノブの回転によって音量調整等の機能調整をクリック感を伴わずに行うことができる。

また、上記の構成において、回転ノブと操作キーはコンソールやダッシュボード等の車室内の適宜位置に近接配置しても良いが、これら回転ノブと操作キーがステアリングホイールのスポーク部に近接配置されていると、スペースに制限のあるスポーク部に回転ノブと操作キーをコンパクトに配置することができて好ましい。

本発明の車載用入力装置は、回転ノブに近接配置された操作キーに係合部材に対向する駆動部を設け、この操作キーを所定方向へ操作することにより、駆動部が係合部材を回転ノブと一体回転するカム体の外周面に対して接離させるようにしたので、１つの回転ノブをクリックタイプとノンクリックタイプの両方に使用することができ、回転ノブを狭いスペースに配置できて装置全体の小型化を図ることができる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る車載用入力装置が装着されたステアリングホイールの平面図、図２は該入力装置の分解斜視図、図３は該入力装置の内部構造を示す断面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図、図５は該入力装置の上ケースを省略して示す平面図、図６は該入力装置に備えられるクリック機構の動作説明図である。

本実施形態例に係る車載用入力装置１は、ステアリングホイール３０のスポーク部３１に固定された外装ケース２と、外装ケース２の内部に組み込まれて図３の矢印Ｘ１−Ｘ２方向へ揺動可能な可動ホルダ３と、可動ホルダ３に軸支されて図１の上下方向へ回転可能な回転ノブ４と、回転ノブ４の近傍に配置された操作キー５および複数の操作釦６，７，８と、可動ホルダ３の一端側に配設された後述するクリック機構９と、各種検出素子を搭載して外装ケース２の内部に設置された基板１０とによって主に構成されている。この入力装置は、外部機器であるカーオーディオとカーエアコンの機能選択や機能調整を行うものであり、ステアリングホイール３０を把持する操作者（運転者）の手指により、回転ノブ４に対する回転操作および押圧操作と、操作キー５に対する揺動操作（シーソ操作）と、各操作釦６，７，８に対する押圧操作とが行なえるようになっている。

図３，４に示す外装ケース２は、上ケース１１と下ケース１２をスナップ結合等によって一体化したものである。上ケース１１の前面板には複数の開口が開設されており、これら開口内に回転ノブ４と操作キー５および各操作釦６，７，８がそれぞれ配置されている。また、下ケース１２には、可動ホルダ３の支点部３ａを回転可能に支持する第１の支持壁１２ａと、操作キー５の支軸５ａを回転可能に支持する第２の支持壁１２ｂと、後述する係合部材１３の支軸１３ａを回転可能に支持する第３の支持壁１２ｃとが立設されている。

可動ホルダ３は、板状の底板部３ｂと、底板部３ｂの両端から上方へ延びる一対の起立部３ｃとを有し、前述した支点部３ａは底板部３ｂの中央部から図３の紙面で前後方向（図５の紙面で上下方向）へ突出している。可動ホルダ３の両起立部３ｃには回転軸１４が回転可能に支持されており、回転ノブ４は回転軸１４に挿通されて圧入等により一体化されている。図３と図５に示すように、回転軸１４の一端側（左側）には第１ギア１５が固着されており、第１ギア１５より外側の回転軸１４には支持部材１６が挿入されてＥリング１７で抜け止めされている。この支持部材１６には円板状のマグネット１８と第２ギア１９とが同軸上に軸支されており、マグネット１８には円周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に着磁されている。また、第２ギア１９は第１ギア１５と噛合しており、回転軸１４の回転が第１ギア１５から第２ギア１９を介してマグネット１８に伝達されるようになっている。一方、回転軸１４の他端側（右側）にはカム体２０が固着されており、カム体２０の外周面には凹凸部２０ａが連続形成されている。このカム体２０の下方には前述した係合部材１３が配置されており、係合部材１３の上面には突起１３ｂが形成されている。係合部材１３はスプリング２１の弾発力によってカム体２０の外周面と弾接する方向へ付勢されており、これらカム体２０と係合部材１３によってクリック機構９が構成されている。

操作キー５は両側面の中央部に支軸５ａを有しており、前述したように、これら支軸５ａが下ケース１２の第２の支持壁１２ｂに回転可能に支持されることにより、操作キー５は両支軸５ａを通る直線を中心軸Ｐとして図１の上下方向へ揺動可能となっている。図５に示すように、回転ノブ４と操作キー５は、平面的に見ると回転ノブ４の一端側に操作キー５が近接するように略Ｌ字状に配置されており、回転ノブ４の中心軸Ｑ（回転軸１４の軸線方向）に対して操作キー５の中心軸Ｐは略平行に延びている。図４に示すように、操作キー５において支軸５ａと直交する方向で互いに対向する両側面のうちの一方の側面には山部５ｂを挟んで一対のロック溝５ｃ，５ｄが形成されており、この一側面にはロック板２２の先端に形成された突部２２ａが弾接している。ロック板２２は弾性に富む金属平板をＬ字状に折曲形成したものであり、ボルトとナット等を用いて下ケース１２に固定されている。このロック板２２は、操作キー５を揺動方向の揺動末端位置、すなわち図６の実線で示す操作キー５の姿勢の位置と２点鎖線で示す操作キー５の姿勢の位置とにそれぞれ保持するラッチ手段である。すなわち、操作キー５の一端側が押圧操作されて図４に示す傾斜姿勢にあるとき、ロック板２２の突部２２ａは一方のロック溝５ｃと係合して操作キー５を当該位置に保持する。そして、この状態で操作キー５の他端側が押圧操作されると、操作キー５は支軸５ａを中心に図４の反時計方向へ所定角度だけ回転し、それに伴って突部２２ａが山部５ｂを乗り越えて他方のロック溝５ｄと係合することにより操作キー５は当該位置に保持される。

前記カム体２０と対向する操作キー５の一側面には駆動突起５ｅが設けてあり、この駆動突起５ｅは操作キー５の揺動操作に伴って係合部材１３をカム体２０の外周面と接離させる駆動部として機能する。すなわち、図６に示すように、操作キー５の一端側が押圧操作されて同図の実線で示す傾斜姿勢にあるとき、駆動突起５ｅは係合部材１３の上方に位置し、この場合、係合部材１３はスプリング２１の付勢力を受けてカム体２０の外周面と弾接している。また、操作キー５の他端側が押圧操作されて図６の２点鎖線で示す傾斜姿勢になると、駆動突起５ｅが係合部材１３の上面に当接してこれを下方へ押圧するため、係合部材１３がスプリング２１の付勢力に抗して同図の２点鎖線で示す位置へ回転し、それに伴って係合部材１３の突起１３ｂがカム体２０の外周面から離反する。

基板１０の前面側には、複数のスイッチ素子２３〜２７や一対の磁気センサ２８等が実装されている。一対のスイッチ素子２３は、回転ノブ４に対する押圧操作に伴う可動ホルダ３の揺動を検出するための検出素子であり、可動ホルダ３の底板部３ｂによって押圧駆動されてオン動作する。また、スイッチ素子２４は操作キー５に対する揺動操作を検出するための検出素子であり、操作キー５に押圧駆動されてオン動作する。他のスイッチ素子２５，２６，２７はそれぞれ操作釦６，７，８に対する押圧操作を検出するための検出素子であり、それぞれ操作釦６，７，８に押圧駆動されてオン動作する。一対の磁気センサ２８はマグネット１８の外周面と所定間隔を存して対向しており、これらマグネット１８と磁気センサ２８とによって回転ノブ４の回転を検出する回転検出手段（磁気式エンコーダ）が構成されている。すなわち、回転ノブ４の回転操作に連動して回転軸１４が回転すると、その回転が第１ギア１５から第２ギア１９を介してマグネット１８へ伝達され、一対の磁気センサ２８から回転するマグネット１８の磁束変化に対応する出力信号が得られるため、これら出力信号に基づいて回転ノブ４の回転方向と回転量を検出することができる。

このように構成された車載用入力装置１において、操作者が操作キー５の一端側（図１の上端側）を押圧して図４に示す傾斜姿勢に揺動操作すると、操作キー５に押圧駆動されてスイッチ素子２４がオン動作し、そのオン信号に基づいてカーエアコンのモードが選択される。この場合、ロック板２２の突部２２ａが一方のロック溝５ｃと係合することにより、操作キー５は図４に示す傾斜姿勢に保持されているため、操作キー５の駆動突起５ｅは係合部材１３の上方に位置し、係合部材１３はスプリング２１の付勢力を受けてカム体２０の外周面に弾接している。

かかるカーエアコンのモード選択時に操作者が回転ノブ４を図１の上下方向へ回転操作すると、その回転がマグネット１８と磁気センサ２８で構成された回転検出手段によって検出されるため、その検出信号に基づいてカーエアコンの設定温度を上下動する機能調整が行われる。このとき、カム体２０は回転ノブ４の回転操作に連動して一体的に回転し、それに伴ってカム体２０の凹凸部２０ａが係合部材１３の突起１３ｂと係脱してクリック感を生起し、このクリック感は回転軸１４を介して回転ノブ４にフィードバックされる。これにより、回転ノブ４を回転操作する操作者は設定温度の調整量をクリック感を伴ってブラインドタッチで認識することができる。

また、カーエアコンのモード選択時に操作者が回転ノブ４の両端部のいずれか一方を押圧操作すると、可動ホルダ３が支点部３ａを中心に図３のＸ１−Ｘ２方向のいずれか一方向へ揺動回転して一対のスイッチ素子２３のいずれか一方がオン動作するため、そのオン信号に基づいてカーエアコンの風量を調整する機能調整が行われる。例えば、回転ノブ４の左端部を押圧操作して図３の左側のスイッチ素子２３がオン動作すると、その押圧回数に従って風量は順次弱くなる方向へ調整される。また、回転ノブ４の右端部を押圧操作して図３の右側のスイッチ素子２３がオン動作すると、その押圧回数に従って風量は順次強くなる方向へ調整される。なお、カーエアコンのモード選択時に操作者が回転ノブ４の下方に配置された操作釦８を押圧操作すると、操作釦８に押圧駆動されてスイッチ素子２７がオン動作するため、そのオン信号に基づいてカーエアコンの吹出し口を選択する機能選択が行われる。

一方、操作者が操作キー５の他端側（図１の下端側）を押圧操作すると、操作キー５は支軸５ａを中心に図４の反時計方向へ所定角度だけ回転し、それに伴って操作キー５に押圧されていたスイッチ素子２４がオンからオフへ切り替わるため、その切替信号に基づいてカーオーディオのモードが選択される。この場合、ロック板２２の突部２２ａが山部５ｂを乗り越えて他方のロック溝５ｄと係合することにより、操作キー５が図６の２点鎖線に示す傾斜姿勢に保持されるため、係合部材１３が操作キー５の駆動突起５ｅに押下されて支軸１３ａを支点に回転し、それに伴って係合部材１３の突起１３ｂがカム体２０の外周面から離反する。

かかるカーオーディオのモード選択時に操作者が回転ノブ４を図１の上下方向へ回転操作すると、その回転がマグネット１８と磁気センサ２８で構成された回転検出手段によって検出されるため、その検出信号に基づいてカーオーディオの音量を上下動する機能調整が行われる。このとき、回転ノブ４と一体的に回転するカム体２０は係合部材１３から離反しているため、回転ノブ４の回転操作時にクリック感は生起されず、回転ノブ４はノンクリックタイプとして使用される。

また、カーオーディオのモード選択時に操作者が操作釦８を押圧操作すると、スイッチ素子２７のオン信号に基づいて例えばラジオ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＴＶ、ラジオ、ＣＤ……のようにオーディオの種類を選択する機能選択が行われる。そして、操作者が回転ノブ４の両端部を押圧操作すると、一対のスイッチ素子２３のオン信号に基づいて選曲等の機能調整が行われる。例えば、操作釦８によってラジオまたはＴＶが機能選択されているとき、回転ノブ４の左端部を押圧操作して左側のスイッチ素子２３がオン動作すると、その押圧回数に従って選局は順次前局へ調整される。また、回転ノブ４の右端部を押圧操作して右側のスイッチ素子２３がオン動作すると、その押圧回数に従って選局は順次後局へ調整される。一方、操作釦８によってＣＤが機能選択されているとき、回転ノブ４の左端部を押圧操作して左側のスイッチ素子２３がオン動作すると、その押圧回数に従って選曲は順次前曲へ調整され、回転ノブ４の右端部を押圧操作して右側のスイッチ素子２３がオン動作すると、その押圧回数に従って選曲は順次後曲へ調整される。

なお、カーオーディオのモード選択時において、回転ノブ４の上方に配置された一方の操作釦６を押圧操作すると、スイッチ素子２５のオン信号に基づいてミュートがオン／オフ動作し、カーエアコンのモード選択時において、他方の操作釦７を押圧操作すると、スイッチ素子２６のオン信号に基づいて車内気と車外気の切替動作が行われる。

以上説明したように、本実施形態例に係る車載用入力装置１は、モード選択用の操作キー５と機能選択用の回転ノブ４とを近接配置すると共に、操作キー５に係合部材１３と対向する駆動突起５ｅを設け、この操作キー５を揺動操作してカーエアコンとカーオーディオのモード選択を行ったとき、駆動突起５ｅによって係合部材１３をカム体２０の外周面に対して選択的に接離させるようにしたので、係合部材１３がカム体２０の外周面に弾接した状態で回転ノブ４を回転操作するとクリック感が生起され、係合部材１３がカム体２０の外周面から離反した状態で回転ノブ４を回転操作するとクリック感は生起されなくなる。したがって、操作者は操作キー５の揺動操作によってモード選択を行った後、そのモードの機能調整等を回転ノブ４を回転操作するとき、選択されたモードに応じて１つの回転ノブ４をクリックタイプとノンクリックタイプに使用することができ、装置全体の小型化を図ることができる。

なお、上記実施形態例では、操作キー５によってカーエアコンとカーオーディオのモード選択を行う場合について説明したが、操作キー５によって選択されるモードの組合せはこれに限定されず、例えばカーエアコンとカーナビゲーション、あるいはカーオーディオとカーナビゲーション等、他の組合せのモード選択についても適用可能である。

また、上記実施形態例では、係合部材１３をスプリング２１の付勢力によってカム体２０の外周面に弾接させているが、例えば、中央部に突起を有する形状にフォーミングした板ばねを係合部材として用い、この板ばねの両端部を下ケース１２に支持して突起をカム体２０の外周面に弾接させることも可能である。

また、上記実施形態例では、支点部３ａを中心に揺動可能な可動ホルダ３に回転ノブ４の回転軸１４を軸支することにより、回転ノブ４に対して回転操作と押圧操作の両方を行えるようにしているが、回転ノブ４は少なくとも回転操作できるものであれば良い。

また、上記実施形態例では、回転ノブ４の回転を検出する回転検出手段として、マグネット１８と磁気センサ２８とで構成される磁気式のエンコーダを用いた場合について説明したが、光学式エンコーダや摺動式エンコーダ等の他の構成のものを用いることも可能である。同様に、操作キー５によって動作されるスイッチ素子２４として他の構成のもの、例えば、操作キー５に固着されたマグネットの磁束変化を基板１０に実装された磁気センサで検出する磁気式スイッチや、操作キー５に設けられた光反射部や光透過部の動きを基板１０に実装された光学センサで検出する光学式スイッチを用いることも可能である。

本発明の実施形態例に係る車載用入力装置が装着されたステアリングホイールの平面図である。 図１の入力装置の分解斜視図である。 図１の入力装置の内部構造を示す断面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の入力装置の上ケースを省略して示す平面図である。 図１の入力装置に備えられるクリック機構の動作説明図である。

符号の説明

１ 車載用入力装置
２ 外装ケース
３ 可動ホルダ
３ａ 支点部
３ｂ 底板部
４ 回転ノブ
５ 操作キー
５ａ 支軸
５ｂ 山部
５ｃ，５ｄ ロック溝
５ｅ 駆動突起（駆動部）
６，７，８ 操作釦
９ クリック機構
１０ 基板
１１ 上ケース
１２ 下ケース
１２ａ 第１の支持壁
１２ｂ 第２の支持壁
１２ｃ 第３の支持壁
１３ 係合部材
１３ａ 支軸
１３ｂ 突起
１４ 回転軸
１５ 第１ギア
１６ 支持部材
１８ マグネット
１９ 第２ギア１９
２０ カム体
２０ａ 凹凸部
２１ スプリング
２２ ロック板（ラッチ手段）
２２ａ 突部
２３〜２７ スイッチ素子
２８ 磁気センサ
３０ ステアリングホイール
３１ スポーク部

Claims (4)

1. 回転可能に支持された回転ノブと、この回転ノブの回転を検出する回転検出手段と、前記回転ノブと一体的に回転するカム体と、このカム体の外周面に弾接する係合部材と、前記回転ノブに近接して配置された操作キーと、この操作キーの操作によって動作されるスイッチ素子とを備え、
   前記操作キーに前記係合部材に対向する駆動部を設け、前記操作キーの操作に伴って前記駆動部が前記係合部材を前記カム体の外周面から選択的に離反させるように構成したことを特徴とする車載用入力装置。
2. 請求項１の記載において、前記操作キーが支軸を中心に揺動操作されるシーソ操作型の操作キーであると共に、この操作キーを揺動方向の揺動末端位置に保持するラッチ手段を設けたことを特徴とする車載用入力装置。
3. 請求項１または２の記載において、前記操作キーの操作によって異なる２つのモードのいずれか一方が選択され、前記回転ノブの回転によって前記操作キーで選択したモードの機能調整が行われることを特徴とする車載用入力装置。
4. 請求項１〜４のいずれか１項の記載において、前記回転ノブと前記操作キーがステアリングホイールのスポーク部に近接配置されていることを特徴とする車載用入力装置。

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