JP2012230901A - ステアリングホイールハプティック装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、その中に配設される回路基板部200と、回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフト311を有するハプティックホイールデバイスアクチュエーター310と、ハプティックシャフトと連結されるハプティックノブ301と、ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部330と、を有するハプティックホイールデバイス部と、を備え、ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターはハプティックシャフトの長手方向に移動可能となり、ハプティックノブの外縁にはハプティックノブと独立して垂直移動可能となるボタンスイッチ部が設けられる。
【選択図】図4
Description
すなわち、スイッチ装置を操作するためにスイッチ装置のスイッチノブおよびディスプレイを同時に見つめなければならないため、操作が煩雑であり、しかも、車両などに取り付けられるスイッチ装置の場合、前方注意力が分散されて車両走行の安全性を悪化させるという問題点があった。なお、従来の技術によるスイッチ装置の別のタイプとして、静電容量型のスイッチ構造を取ることにより、ディスプレイとスイッチ装置とを一体化させる構成を取ったものが提案されているが、タッチスイッチの場合に操作応答性が弱く、しかも、ユーザーに操作感を直感させることができないという不都合があった。
この実施形態において、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター310は電気モーターによって実現される。この実施形態によるハプティックホイールデバイスアクチュエーター310は、両軸電気モーターにより形成されるが、ここで、両軸とは、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターの両端に回転軸が配設される構造のことをいう。
両軸電気モーターにより実現されるハプティックホイールデバイスアクチュエーター310のハプティックシャフト311、313には、それぞれハプティックノブ301およびハプティックホイールデバイス感知部330が連結される。ハプティックシャフト311、313は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター310の両端に配設されるが、ハプティックシャフト311、313は、第1の端部311と、第2の端部313と、を備える。ハプティックシャフトの第1の端部311はハプティックノブ301と連結され、ハプティックシャフトの第2の端部313は後述するハプティックホイールデバイス感知部330と連結される。
両軸電気モーター構造のハプティックホイールデバイスアクチュエーター310のハプティックシャフト311、313は、それぞれフィクスチャーボディ貫通口326およびフィクスチャーベース貫通口324を介してそれぞれ上下端に貫設される。フィクスチャーボディ321およびフィクスチャーベース323の外周にはそれぞれフィクスチャー取付部が配設され、これを通じてボルトなどのフィクスチャー締付部328が配設されて、フィクスチャーボディ321とフィクスチャーベース323との間の係合状態が強固になる。
この実施形態におけるデバイス感知ボディ部330aは、デバイス感知メインプーリー331と、デバイス感知サブプーリー335と、デバイス感知ベルト333と、デバイススロット337と、を備える。デバイス感知メインプーリー331は、シャフト感知ホルダー314との相対回動が制限されるように連結されてハプティックシャフトの第2の端部313につれ回動する。
デバイス感知メインプーリー331の中央にはメインプーリー取付部332(図9参照)が配設されるが、シャフト感知ホルダー314はメインプーリー取付部332に挿着される。デバイス感知メインプーリー331の下端にはデバイス感知メインプーリー331を通じたハプティックシャフトの安定的な駆動を行うとともに、正確な力覚形成のための構成要素としてのシャフト慣性体315が配設される。シャフト慣性体315もドーナツ状に形成されてデバイス感知メインプーリー331のメインプーリー長軸部332に外嵌される。場合によって、シャフト慣性体315およびデバイス感知メインプーリー331は一体に形成されてもよいが、この実施形態によるシャフト慣性体は別体に形成されてボルトなどの締付部材を介してデバイス感知メインプーリー315の下端に固設される。
サブプーリーシャフト336は、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー320のフィクスチャーベース323に回動自在に取り付けられるが、フィクスチャーベース323にはフィクスチャーベース感知取付部325が形成され、サブプーリーシャフト336はフィクスチャーベース感知取付部325に挿設される。デバイス感知サブプーリー335およびデバイススロット337はサブプーリーシャフト336に取り付けられる。フィクスチャーベース323とデバイス感知サブプーリー335との間の円滑な相対回動のために、サブプーリーシャフト336とデバイス感知サブプーリー335との間にはサブプーリーブッシング338がさらに介装されていてもよい。
このようなハプティックノブ301は、車両ステアリングホイール2がなす実質的な平面上において回動動作を行うが、ハプティックノブ301は、上述したように、ハプティックシャフトを中心軸として回動回動動作を行う。このような回動回動動作を通じて、ユーザーは、車両ステアリングホイール2のホイールリム2Aを通じた操舵状態を維持するとともに、親指を通じたステアリングホイールハプティック装置10の操作が行えるサムホイール方式の動作を実現することができる。これは、運転者がスイッチ操作のために、ステアリングホイール、より具体的に、ホイールリムから手を離さなさければならないなどの動作をなくして、ホイールリムを把持した状態で運転者の前方注意力を損なわずにハプティックノブを通じた円滑な所定のメニュー選択などの操作性能を増大させることを可能にする。
例えば、シーソー動作またはヒンジ点を中心としてスクロール動作を行う従来の構造をディスプレイ装置と結び付けて所定の選択メニューを画像ディスプレイする装置を構築するに当たって、運転者が所定の選択動作を行う際に、選択操作力を調整することが困難であることを理由に選択しようとするメニューを見逃してしまったりするなどの問題点が伴われていたが、この構造によるサムホイール駆動方式のステアリングホイールハプティック装置の場合、時計回り方向または反時計回り方向に親指の回動動作を行って、選択しようとするメニューを迅速で且つ正確に選択することができ、この過程において一層円滑な力覚を与えることができるというメリットがある。なお、このようなステアリングホイールハプティック装置の回動動作に連動するユーザーインタフェースの様々な製作を可能にする。
プッシュスイッチ410は、回路基板部200のメイン基板210の一方の面の上に配設されるが、この実施形態において、プッシュスイッチ410は、垂直移動可能なタクトスイッチにより実現されるが、メタルドームスイッチにより実現されてもよいなど、垂直プッシュ動作が行える限り、様々な構成が採用可能である。プッシュスイッチ駆動部420は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター310と一緒に垂直移動してプッシュスイッチ410のオン/オフ切り換えを行う。プッシュスイッチ駆動部420は、プッシュスイッチ駆動ボディ421と、プッシュスイッチ駆動突起423と、を備える。
プッシュスイッチ駆動ボディ421はリング状の構造を有するが、プッシュスイッチ駆動ボディ421の中央にはプッシュスイッチ駆動ボディ貫通口422が設けられ、プッシュスイッチ駆動ボディ貫通口422にはハプティックホイールデバイスアクチュエーター310の外周に配設されるハプティックホイールデバイスフィクスチャー320が貫設される。プッシュスイッチ駆動ボディ貫通口422の内側にはプッシュスイッチ駆動取付部424が配設され、これに対応する位置であってハプティックホイールデバイスフィクスチャー320の外周にはフィクスチャーボディプッシュスイッチ駆動取付部322が配設されるが、プッシュスイッチ駆動取付部424はフィクスチャーボディプッシュスイッチ駆動取付部322と係合されて、プッシュスイッチ駆動ボディ421およびハプティックホイールデバイスフィクスチャー320の安定的な組立工程を達成するとともに、取付状態を維持することができる。なお、プッシュスイッチ駆動ボディの外周には締付部が設けられてフィクスチャーボディとフィクスチャーベースとの間の係合時に一緒に締め付られる構造を取ってもよい。
例えば、ハプティックノブ301の平面図における右上端を押圧する場合、所定の領域のみが押圧されて全体的にハプティックホイールデバイスアクチュエーター310は一方の端側のみが下動するチルト動作を実現することもできる。これに対し、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター310と連結されるハプティックノブ301の中央領域を水平にしつつ垂直に押圧する場合に、全体的な垂直押圧動作が行われて4個のプッシュスイッチが駆動される信号を形成することもできる。場合によって、ハプティックノブ301の中心、すなわち、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター310の中心軸を基準として対角に配設されるプッシュスイッチが同時にまたは所定時間内に連続して押圧される場合に、個別のチルト動作ではなく、全体の垂直押圧動作として認識させる構造を取ってもよい。
ハプティックホイールデバイスアクチュエーター310が配設されるハプティックホイールデバイスフィクスチャー320のフィクスチャーベース323に感知基板220が固設され、デバイス感知ボディ部のデバイス感知メインプーリーはハプティックシャフトと連結され、且つ、デバイス感知サブプーリーはフィクスチャーベースに連結されることにより、究極的に、デバイス感知センサー部およびデバイス感知ボディ部はハプティックホイールデバイス部と一緒に垂直移動する構造を形成する。このような構造を通じて、プッシュ動作を行うプッシュスイッチ部および回動動作を行うハプティックホイールデバイス部間の連結が究極的にハプティックノブを通じて行われる構造を形成することにより、プッシュ垂直移動および回動回動動作の一体化を図ることができ、これにより、運転者などの操作者に優れた操作感を与えることができ、安定的であり、しかも、チルト機能も同時に行えるなど多角的な動作を実現することができる。
ノブ基板240の一方の面の上にはハプティックノブ光源部340が配設されるが、ハプティックノブ光源部340はLEDなどの光源により実現される。ハプティックノブ301はポリカーボネート(PC)などの透光材料から形成されてノブ基板240上のハプティックノブ光源部340から発せられる光を外部に円滑に伝達することができる。ハプティックノブ光源部340は複数設けられていてもよいが、本発明に係るハプティックノブ光源部340は、青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の光を出射するLEDが均等に角分割されて配設されてもよく、多色が出力可能に単一化したモジュールが1以上配設され、それぞれのLEDにより実現されるハプティックノブ光源部340から出射する光はハプティックノブボディ301bの下面を通って外部に透光および/または導光されて外部に出射する。このようなハプティックノブ光源部340の作動状態は、所定の方式、例えば、所定の周期おきに点滅するか、一定の信号周期にて出力するか、あるいは、所定のカラーが同時に出力されて合成されたカラーを出力するなど、所定の制御方式によって、様々なカラー、強さまたは周期の光を外部に出射することにより、運転者などのユーザーにステアリングホイールハプティック装置の作動状態またはユーザーによって選択された操作状態などを迅速に視認させることができる。
本発明の実施形態によるボタンスイッチ部500は、ハプティックノブ301を中心として外縁を取り囲む構成を取るが、ボタンスイッチ部500は、ボタンノブ510と、ボタンガイド530と、ボタンホルダー540と、ボタンスイッチ550と、を備える。ボタンノブ510は、一方の面がハプティックホイールハウジング部100の外部に露出されるようにハプティックノブ301の外縁に配設される。ボタンノブ510は、ボタンノブヘッド511と、ボタンノブボディ513と、を備えるが、ボタンノブヘッド511はハプティックノブ301の外縁に露設され、ボタンノブボディ513はボタンノブヘッド511の下端に配設される。ボタンノブヘッド511およびボタンノブボディ513は別体に構成されてもよいが、この実施形態においては、一体に形成される構造を取っている。
ボタンガイドヘッド531の一方の端にはボタンガイドボディ533が連結されるが、ボタンガイドヘッド531の上端はボタンノブヘッド511およびボタンノブボディ513が形成する内部空間に挿設され、ボタンガイドボディ533の端部はボタンスイッチ550が配設されるメイン基板210を向くように、後述するボタンガイドホルダー540の内部に配設される。ボタンガイド530は透明または所定のカラーの導光材料から形成されるが、ボタンガイドボディ533の端部を介して流入する光はボタンガイドヘッド531の一方の面を介して外部に伝達される。ボタンガイドボディ533の側面にはボタンガイドボディ取付部535が配設されるが、ボタンガイドボディ取付部535の対応する位置であってボタンガイドホルダー540の側面にはホルダー取付部544が配設され、ボタンガイドボディ取付部535およびホルダー取付部544は係合される構造を形成する。ボタンガイドボディ533の外周面にはボタンガイドボディ溝534が凹設されるが、ボタンガイドボディ溝534はボタンガイドホルダー540に凹設されるホルダー収容部溝542と係合されてボタンガイド530とボタンガイドホルダー540との間の円滑な係合構造を形成して、ハプティックホイールハウジング部100への円滑な取付および組立時の誤組立の防止を両立させることができる。
ボタン光フィルター部ボディ523は、複数のカラーの光を出射するボタン光源部からの第1のカラー光を出射する第1の透過領域523aと、ボタン光源部からの他の第2のカラー光を出射する第2の透過領域523bと、第1の透過領域と第2の透過領域とが交差する交差領域523cと、第1のカラー光および第2のカラー光を両方とも遮断する遮断領域523dと、を備えるが、交差領域523cは、第1の透過領域523aおよび第2の透過領域523cと一緒にそれぞれ第1のボタンアイコン512aおよび第2のボタンアイコン512bを形成することができる。例えば、ボタン光源部は、赤色LEDおよび青色LEDを備えていてもよく、第1の透過領域は赤色光を出射し、第2の透過領域は青色光を出射する構造を取ることにより、第1の透過領域、第2の透過領域および交差領域などを介して所定の「USERSET」または「
」などのアイコンを選択的に表示することができる。
すなわち、運転者のハプティックノブのサムホイール操作に際して力覚を提供するように作動モードに応じた電気的な信号を生成するためのデータなどを含む。演算部40は、制御部20及び格納部30と電気的に接続され、制御部20の演算制御信号に基づいて、所定の作動モードに必要な演算過程を行う。制御部20と、格納部30及び演算部40は、ステアリングホイールハプティック装置10に組み込まれていてもよく、ステアリングホイールハプティック装置10から離間して別体として配設されてもよいなど、設計仕様に応じて種々に構成可能である。
ボタンガイドホルダー540は、ボタンガイド530に取り付けられて、ボタンガイド530と一緒に、ハプティックホイールハウジング部100、より具体的に、ホイールハウジングボディ120に安定的に垂直移動可能になるように配設され、ホイールハウジングボディ120の一方の面の上に形成されるホイールハウジングボタンノブ貫通口125に垂直移動可能に差し込まれる構造は上述した通りである。但し、ボタンガイドホルダー540には、ボタンガイドホルダー駆動部543が配設されるが、ボタンガイドホルダー駆動部543は、ボタンガイドホルダー540の中央に形成されたボタンガイドホルダー収容部541の内下端から延びて下部に配設されるホールセンサーなどの磁気センサーによって実現されるボタンスイッチ磁気センサー553と相対向して隔設される。
また、ボタンスイッチ弾性部555はコイルバネにより実現され、ボタンスイッチ弾性部555の一方の端は、ボタンガイドまたはボタンガイドホルダーの端部と接触し、他方の端は、回路基板部などによって支持されてボタンガイドまたはボタンガイドホルダーと連結されるが、ボタンノブの押圧後に元の位置に戻らせる。すなわち、ボタンスイッチ磁気センサー553は、回路基板部に配設され、ボタンスイッチ磁気センサー553の外周にはボタンスイッチ弾性部555の他方の端が配設される。ボタンスイッチ磁気センサー553の信号エラーを防ぐために、ボタンスイッチ弾性部555は、非金属材質の弾性挙動を行う構成要素によって形成されてもよい。
ボタン光全透過部525cは、ボタン光源部560からの第1の波長光及び第2の波長光を両方とも透過させる領域に形成され、ボタン選択光透過部525a、525bは、第1の波長光及び第2の波長光のうちいずれか一方の光のみの透過を許容する領域に形成され、ボタン光全遮断部525dは、第1の波長光及び第2の波長光の両方を遮断する遮断領域に形成される。
ボタンシンボル拡張可能部527dの透過率がボタンシンボル透過部527cの透過率よりも小さいが、このとき、ボタンシンボル拡張可能部527dの透過率は、ボタンシンボル透過部527cの光透過率の略40%〜60%の値を有することが好ましい。このような透過率の差を持たせることにより、最終的に光の波長帯が変化するに伴い運転者が認識可能なシンボル(標識)が変化するとき、光の照度差による視覚的な異質間を極力抑えることができる。前記実施形態において、ボタンシンボル拡張可能部527dの透過率がボタンシンボル透過部527cの透過率の40%未満である場合、光の多くが遮断されて運転者による速やかな認知を妨げる虞があり、ボタンシンボル拡張可能部527dの透過率がボタンシンボル透過部527cの透過率の60%よりも大きな場合、異なる波長帯への出射光の変化時に共通領域と選択領域に対してそれぞれ出射される光の異質感が確認されがちになる虞があるため、ボタンシンボル拡張可能部527dの透過率に対するボタンシンボル透過部527cの透過率の割合は適切に選択されることが好ましいが、前記数値は単なる例示に過ぎず、ボタン光源部の出力値の差に応じて、ボタンシンボル透過部及びボタンシンボル拡張可能部の透光率は適切に調整可能である。
すなわち、図23及び図24に示すように、本発明のステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックノブ、ボタンノブなどの誤操作信号を遮断するために所定の制御ステップを行う。すなわち、本発明のステアリングホイールハプティック装置10を提供する提供ステップ(S10)が行われた後、制御部20は、ハプティックノブのサムホイール動作を感知するホイール感知ステップ(S20)を行う。ホイール感知ステップ(S20)において、制御部20は、所定の感知信号、すなわち、ハプティックノブと連結されるハプティックホイールデバイス感知部330と、ボタンスイッチ部500及びプッシュスイッチ部400などからの電気的な信号を感知する。所定の感知信号が発生する場合、制御部20は、制御の流れをホイールホールドステップ(S30)に移行する。
車両の走行速度が高速である場合、運転者の操向角の範囲が狭いため、操向有無を判断するための操向判断基準角度θvは小さいのに対し、車両の走行速度が低速である場合、操向のためには操向角の変動範囲が高速走行時よりも広いため、操向有無を判断するための操向判断基準角度θvは高速走行時よりも小さい。
Claims (10)
- 車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、
前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、
前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、
を備え、
前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となり、前記ハプティックノブの外縁には前記ハプティックノブと独立して垂直移動可能となるボタンスイッチ部が設けられることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置。 - 前記ボタンスイッチ部は、
一方の面が前記ハプティックホイールハウジング部の外部に露設される前記ハプティックノブの外縁に配設されるボタンノブと、
一方の端は前記ボタンノブの内部に配設され、他方の端は前記ハプティックホイールハウジング部の内部に前記回路基板部に向かって配設されるボタンガイドと、
前記ボタンガイドに取設されて前記ボタンガイドと一緒に前記ハプティックホイールハウジング部に垂直移動可能に配設されるボタンガイドホルダーと、
前記ボタンガイドホルダーに配設されるボタンスイッチマグネットと、前記ボタンスイッチマグネットから離間して前記回路基板部の一方の面の上に配設されるボタンスイッチ磁気センサーと、前記ボタンガイドを弾持するボタンスイッチ弾性部と、を有するボタンスイッチと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のステアリングホイールハプティック装置。 - 前記ボタンスイッチ部は前記回路基板部に配設されるボタン光源部をさらに備え、
前記ボタンガイドは導光材料から形成されることを特徴とする請求項1に記載のステアリングホイールハプティック装置。 - 前記ボタン光源部は、第1の波長光を出射する第1の波長光源と、前記第1の波長光とは異なる波長帯の第2の波長光を出射する第2の波長光源と、を備え、
前記第1の波長光または前記第2の波長光を選別的に透過させて、前記ボタン光源部の作動に応じて光の出射領域を変化させて可変シンボルの表示が行えるボタン光フィルター部をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載のステアリングホイールハプティック装置。 - 前記ボタン光フィルター部は、
前記ボタン光源部と相対向して配設され、前記第1の波長光または前記第2の波長光の透過を選別的に許容するボタンスクリーニングフィルター部と、
前記ボタン光源部との間に前記ボタンスクリーニングフィルター部が配設されるように位置し、前記ボタンスクリーニングフィルター部を透過した前記第1の波長光または第2の波長光に応じて光の出射領域が変化されるボタントランスルーセントフィルター部と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載のステアリングホイールハプティック装置。 - 前記ボタンスクリーニングフィルター部は、
前記第1の波長光及び前記第2の波長光を両方とも透過させるボタン光全透過部と、
前記第1の波長光または第2の波長光の透過のみを許容するボタン選択光透過部と、
前記第1の波長光及び前記第2の波長光を両方とも遮断するボタン光全遮断部と、
を備えることを特徴とする請求項5に記載のステアリングホイールハプティック装置。 - 前記ボタントランスルーセントフィルター部は、
前記ボタン光全透過部と少なくとも一部が交差する投影領域を備え前記第1の波長光及び前記第2の波長光を両方とも通過させるボタンシンボル透過部と、
前記ボタンシンボル透過部の外側に形成され、前記第1の波長光及び前記第2の波長光の透過率が前記ボタンシンボル透過部よりも小さなシンボル拡張可能部と、
を備えることを特徴とする請求項5に記載のステアリングホイールハプティック装置。 - 前記回路基板部と電気的に導通し、前記ハプティックホイールデバイス部及び前記ボタンスイッチ部と連結される制御部と、
前記制御部と電気的に導通し、所定の作動モードに関する事前設定データが格納される格納部と、
前記制御部及び前記格納部と電気的に接続され、前記制御部の演算制御信号に基づいて、所定の作動モードに必要な演算過程を行う演算部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のステアリングホイールハプティック装置。 - 前記制御部は、前記ハプティックホイールデバイス部または前記ボタンスイッチ部からの出力信号を遮断するか否かを、車両の走行速度を感知する車両速度センサー及び車両のステアリングホイールの回転角度を感知する操向角センサーからの信号に基づいて行うことを特徴とする請求項8に記載のステアリングホイールハプティック装置。
- 車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、
前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、
前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、
を備え、
前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置。
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