JP2013193475A - 入力装置及び車載機器の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、従来に比べて操作性を向上させた入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本実施形態の入力装置１は、断面が略円形であって、その外周面を操作面し、断面周方向に捻り操作が可能なリング部（操作体）２と、前記操作面上の操作位置情報を検知可能な第１のセンサ部材５ｍ，５ｑと、前記捻り操作がされたときに捻り情報を検知可能な第２のセンサ部材６ａ，６ｂと、電子機器の動作を制御するための、前記第１のセンサ部材５ｍ，５ｑの電気的変化に基づく操作位置情報と前記第２のセンサ部材６ａ，６ｂの電気的変化に基づく捻り情報とを出力する制御部と、を有することを特徴とするものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばステアリング装置のリング部の外周面を操作面とした入力装置及び車載機器の制御システムに関する。

昨今、自動車のインテリジェント化が進み、運転中、駐車中等を問わず、様々な入力操作を行うことが多くなっている。そして従来では、例えば特許文献１のように、ステアリング装置のスポーク部（特許文献１におけるステアリング装置パッド）の位置に複数のスイッチを配置し、電子機器の選択・入力操作が行われてきた。

しかしながらスイッチ操作では手指の移動を伴うので操作性が良好でないという問題があった。

一方、特許文献２では、リング部（特許文献２での環状構造体）に複数の圧力センサを配置して複数の機能を割り当て、リング部を押圧することで押圧位置にある圧力センサが圧力を検知する。そして圧力センサによる検知信号に基づいて所定の機能を動作させるものである。

しかしながら特許文献２の構成では、リング部を押圧するという入力操作であるため、誤操作しやすい問題があった。すなわちリング部を強く握ってしまうと、勝手に操作の認識が開始されてしまうという問題があった。また特許文献２の構成では例えばカーオーディオのボリュームの上げ下げの機能を得るために、ボリューム上げ用の圧力センサと、ボリューム下げ用の圧力センサを夫々別々に、リング部の円周方向に沿って配置することが必要になるため、多くの入力操作部をリング部上に割り当てることが困難となる問題があった。また特許文献２に示すステアリング装置では、スポーク部にスイッチ部を配置しており、スイッチを入れることを前提としているため、リング部のみの操作で完結させることができず、操作性が良好でないという問題があった。

また特許文献３に記載された発明は、リング部の操作領域に静電容量センサを配置して車載機器を動作させるものである。そして操作領域の両側に位置する排他領域に手が接触した状態では入力操作されないようになっている。

しかしながら特許文献３の構成では指で操作領域を摘んだり、摘んだ状態で回転操作をしたりと、通常の運転操作からかけ離れた操作により車載機器への入力操作を行わなければならない。しかも、操作領域の両側に排他領域があり、この排他領域に手が触れないように操作を行わなければならず良好な操作性を得ることができない。

特開２００１−１４３５５９号公報 特開昭６２−１９８５４５号公報 特開２００８−８７５６６号公報

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、操作性を向上させた入力装置を提供することを目的とする。

本発明における入力装置は、
外周面を操作面とする操作体であって、
前記操作体は断面周方向に捻り操作が可能であり、
電気的変化を検出することで前記操作面上の操作位置情報を検知可能な第１のセンサ部材と、
電気的変化を検出することで前記捻り操作がされたときに捻り情報を検知可能な第２のセンサ部材と、
電子機器の動作を制御するための、前記操作位置情報と前記捻り情報とを出力する制御部と、
を有することを特徴とするものである。

本発明では手指を移動させることなく、第１のセンサ部材によって操作位置情報と、第２のセンサ部材によって捻り情報との双方を得ることができるので操作性を良好とすることができる。例えば、リング部に近接させる手の位置による操作位置情報に基づいて電子機器の特定の機能を選択し、その位置で握った手を離さないままの捻り操作による捻り情報に基づき電子機器への選択された入力操作を実行することが可能になる。特に本発明では、操作面への接触や近接及び捻りといった簡単な操作で電子機器の動作が可能であり操作性を向上させることができる。また捻り操作を必要とするため、単に操作面に手を接触あるいは近接して第１のセンサ部材による操作位置情報のみを取得しただけでは、例えば選択された電子機器の機能が動作しないように制御でき、誤操作を防止できる。

本発明では、前記操作体は、前記断面周方向への捻り操作により可動する可動部と、前記可動部と対向して前記第２のセンサ部材を設置可能な設置部とを有し、前記可動部の可動に伴って前記第２のセンサ部材が変形し、前記変形に伴う前記第２のセンサ部の電気的変化に基づいて前記捻り情報を検知できることが好ましい。これにより簡単な構造で第２のセンサ部材による捻り情報を得ることができる。

また本発明では、第１の捻り方向への捻り操作により変形する前記第２のセンサ部材と、前記第１の方向とは逆の第２の捻り方向への捻り操作により変形する前記第２のセンサ部材とが設けられることが好ましい。これにより第１の捻り方向と第２の捻り方向の双方への捻り操作による捻り情報を取得することができ、電子機器に対して多くの入力操作を簡単な構造で実現できる。

また本発明では、前記操作体の内部には前記捻り操作に可動されない固定部である中心軸が設けられ、前記中心軸の周囲の少なくとも一部に前記可動部が設けられており、前記中心軸には前記可動部と対向する位置に前記設置部となる突起部が設けられており、前記突起部の前記可動部との対向側に前記第２のセンサ部材が設置されていることが好ましい。これにより捻り操作の際に可動部をスムースに可動させることができ、前記可動部の可動の際に突起部に設置された第２のセンサ部材を適切に変形させることができ、精度の高い捻り情報を得ることができる。

また本発明では、前記突起部は前記中心軸を挟んで前記操作体の両側であって且つ外周面に向かって設けられており、各突起部が前記設置部であり、前記各突起部の前記可動部との対向側に夫々、前記第２のセンサ部材が設置されることが好ましい。これにより捻り操作の際に可動部をスムースに可動させることができ、精度の高い捻り情報を得ることができるとともに、中心軸の両側に第２のセンサ部材を配置したことで、電子機器に対して多くの入力操作を簡単な構造で実現できる。

また本発明では、前記突起部は前記可動部に挟まれて設けられており、夫々の可動部に対向する面に、夫々第２のセンサ部材が設置される構成とすることもできる。これにより中心軸の片側のみに突起部を形成することで、捻り操作の際に可動部をスムースに可動させることができ、精度の高い捻り情報を得ることができるとともに、電子機器に対して多くの入力操作を簡単な構造で実現できる。

また本発明では、前記操作体は前記中心軸と、前記中心軸の周囲に設けられた内層と、前記内層の周囲に設けられた表皮層とを有し、前記内層の少なくとも一部が前記可動部であり、前記表皮層の外周面が前記操作面であり、前記第１のセンサ部材は前記表皮層と前記内層との間に設けられることが好ましい。これにより第１のセンサ部材により操作位置情報を適切に得ることができる。

また本発明では、複数の前記第１のセンサ部材が、前記断面周方向に間隔を空けて配置されることが好ましい。操作体を手で握ったときに手首側が操作面に触れずに第１のセンサ部材で検知できなくても指側が操作面に接触しあるいは近接して第１のセンサ部材により検知できることで、操作ミスを減らすことができ、良好な操作性を実現できる。

また本発明では、前記操作体は断面奥行き方向に長さを有しており、複数の前記第１のセンサ部材が、前記操作体の長さ方向に間隔を空けて配置されることが好ましい。これにより操作体の長さ方向に複数の操作位置情報を取得可能なエリアを確保でき、第２のセンサ部材による捻り情報と組み合わせて、電子機器に対して多くの入力操作を実行できる。

また本発明では、前記第１のセンサ部材及び前記第２のセンサ部材は、前記操作体の長さ方向の同一範囲内に設けられることが好ましい。これにより第１のセンサ部材による操作位置情報を取得するために操作面上に手を接触あるいは近接させた後、捻り操作への移行をスムースに行うことができ良好な操作性を得ることができる。

また本発明では、前記１のセンサ部材は静電容量式センサであることが好ましい。これにより、適切に操作位置情報を得ることができる。

また本発明では、第２のセンサ部は、歪みセンサあるいは感圧センサであることが好ましい。これにより、適切に捻り情報を得ることができる。

また本発明では、前記操作体は、車両のステアリング装置を構成する操舵時の把持部であることが好ましい。このように本発明の入力装置は、車両のステアリング装置に適用できる。これより運転中における操作性を向上させることができる。

また本発明では、前記ステアリング装置の前記把持部が所定角度以上傾いた場合、前記制御部からの出力を無効とすることが好ましい。これにより左折、右折時等のように把持部を所定以上傾けたときに入力装置から情報（信号）が出力されないようにすることで、電子機器が動作しないように制御することができる。

また本発明では、前記把持部はリング部であり、前記リング部の円周方向に沿って前記入力装置が構成されることが好ましい。本発明ではリング部のみ入力領域にでき、操作性を向上させることができる。

また本発明では、複数の前記第１のセンサ部材が、前記リング部の円周方向に沿って間隔を空けて配置されることが好ましい。

また本発明では、前記第２のセンサ部材は、右手で把持する部分、あるいは、左手で把持する部分、又は、前記右手及び前記左手で把持する部分に設けられることが好ましい。運転中に捻り操作を行いやすく、操作性を向上させることができる。

また本発明は、上記に記載されたステアリング装置を備えた車載機器の制御システムにおいて、
前記第１のセンサ部材による操作位置情報に基づいて前記車載機器あるいは前記車載機器の機能、又は前記車載機器及び機能の選択を行い、前記第２のセンサ部材による捻り情報に基づいて前記車載機器への選択された入力操作を実行し、前記車載機器を動作させることを特徴とするものである。このように本発明では、操作位置情報及び捻り情報に基づいて車載機器に対する選択・入力操作を行うことができ、特に本発明では把持部（リング部）のみで操作位置情報を取得するための操作面上への接触あるいは近接と捻り情報を取得するための捻り操作とを行うことができ、運転中での車載機器に対する入力操作を簡単にできる。

また本発明では、前記ステアリング装置の前記把持部が所定角度以上傾いた場合、前記車載機器を動作させないことが好ましい。これにより左折、右折時等のように把持部を所定以上傾けたときに、前記電子機器が動作しないように制御することで、誤操作を防止できる。また、把持部をさほど動かさない直進等の場合に限って車載機器に対する入力操作が有効になるため、運転の安全性と、スムースな入力操作を確保できる。

本発明の入力装置及び車載機器の制御システムによれば、従来に比べて操作性を向上させることができる。

図１は、本実施形態におけるステアリング装置の正面図であり、特に手をリング部上の所定位置に接触させた状態を示す図である。 図２は、本実施形態におけるステアリング装置の正面図であり、特にリング部を捻り操作した状態を示す図である。 図３は、図２に示すＡ−Ａ線を切断し矢印方向から見た拡大縦断面図である。 図４は図３の状態からリング部を第１の捻り方向Ｂに捻り操作したときの拡大縦断面図である。 図５は図３の状態からリング部を第１の捻り方向Ｂとは逆方向の第２の捻り方向Ｃに捻り操作したときの拡大縦断面図である。 図６は本実施形態におけるステアリング装置及びステアリング装置を備えた車載機器の制御システムのブロック図である。 図７は、図１とは異なる構成の実施形態におけるステアリング装置の正面図である。 図８は、図１に示すステアリング装置のリング部を回転させて傾けた状態を示す正面図である。 図９は、別の本実施形態における入力装置の斜視図である。

図１は、本実施形態におけるステアリング装置の正面図である。
図１に示すようにステアリング装置１は、断面が略円形のリング部（円周部）２と、ボス部３と、リング部２とボス部３とを連結するスポーク部４，４とを有して構成される。リング部２は操舵時の把持部（グリップ部）である。

本実施形態では、リング部２が車載機器（電子機器）に対する選択・入力操作を行うための入力装置の操作体を兼ね備えている。

リング部２は図１に示すＸ−Ｙ平面と平行な平面方向に向けられている。Ｚ方向はリング部２の厚さ方向である。ここでこの明細書において、Ｘ−Ｙ平面上でのリング部２のＤ線（一点鎖線で示す）は、リング部２の長さ方向を指す。またリング部２の幅方向は、前記Ｄ線に対してＸ−Ｙ平面にて直交する方向である。また断面周方向とは、幅方向に沿って厚さ方向に切断した断面（図３等参照）に現れるリング部２の外周面２ａ（操作面）に沿った外周方向である。また「操作」とはリング部２上を操作者が接触、近接、あるいは捻り等の行為を指す。また「動作」とは、操作者のリング部２上での操作の結果、車載機器（電子機器）が機能等を発揮・実行する状態を指す。例えばカーオーディオ装置のボリューム機能が選択されること、選択されたボリュームが上がったり下がったりすることは車載機器の動作に該当する。

図１に示すように、リング部２内にはＤ線に沿って、所定の間隔を空けて複数の第１のセンサ部材５ａ〜５ｐが配置される。この第１のセンサ部材５a〜５ｐは操作者の操作位置情報を検知するものである。ここで図１では、個々の第１のセンサ部材に対して符号５ａ〜５ｐが付されているが、下記ではいずれの第１のセンサ部材かを特定しない場合には、「第１のセンサ部材５」と表記する場合がある。

各第１のセンサ部材５ａ〜５ｐは例えば静電容量式センサである。例えば各第１のセンサ部材５ａ〜５ｐの領域は静電容量式センサを備えたタッチパネルを構成している。なお図１に示す第１のセンサ部材５ａ〜５ｐの配置は一例である。各第１のセンサ部材５をリング部２のＤ線の全周に設けることもできるし、第１のセンサ部材５の配置領域を図１より狭くしてもよい。また、第１のセンサ部材５の数、大きさは適宜変更可能である。

図１に示すように、通常の運転時において、リング部２を右手で把持する部分及び左手で把持する部分の双方に第２のセンサ部材６ａ〜６ｄが設けられている。ここで図１では、個々の第２のセンサ部材に対して符号６ａ〜６ｄが付されているが、下記ではいずれの第２のセンサ部材かを特定しない場合には、「第２のセンサ部材６」と表記する場合がある。なお図１に示す第２の部材６ａ〜６ｄの配置は一例である。図１では、第２のセンサ部材６ａ〜６ｄがアナログ時計の短針と長針における１０時１０分辺りに設置されている。また第２のセンサ部材６をリング部２の右手で把持する部分あるいは左手で把持する部分の一方にのみ設けることもできる。あるいは、第２のセンサ部材６の設置範囲を図１より広範囲（後述の図７参照）としてもよい。また、第２のセンサ部材６の数は適宜変更可能である。

第２のセンサ部材６は、リング部２の捻り情報を検知するためのもので、例えば歪みセンサあるいは感圧センサで構成される。

図３は、図２に示すＡ−Ａ線を切断し矢印方向から見た拡大縦断面図である。なお図３の縦断面は、第２のセンサ部材６ａ，６ｂが現れる部分であるが、図１に示す第２のセンサ部材６ｃ，６ｄの断面部分でも図３と同様の縦断面で構成されている。

図３に示すようにリング部２（操作体）は、略中心に中心軸１０を備える。中心軸１０はステアリングホイールの芯金であり骨格を成すものである。中心軸１０はリング部２のＤ線（図１参照）に沿って設けられる。中心軸（芯金）１０の周囲には樹脂等で形成された内層１１が設けられる。図３の縦断面に現れる内層１１の外周面は略円形である。さらに内層１１の外周には表皮層１２が設けられる。表皮層１２は例えばゴム等の弾性部材の外周面に皮革が設けられた構成である。

内層１１は可動部を構成する。例えば、内層１１は後述する捻り操作に対して変形を伴って可動する。また内層１１の全体が可動部として構成されなくてもよい。すなわち内層１１の少なくとも一部分が可動部として構成され、このとき、第２のセンサ部材６に対して変形をもたらすものであればよい。

図３に示すように中心軸１０の外周には表皮層１２の方向に向って第２のセンサ部材６の設置部となる突起部１３，１４が設けられる。突起部１３，１４は、図３の縦断面において中心軸１０の両側に表皮層１２の方向に向って夫々設けられている。

図３に示すように、突起部１３，１４と内層１１との間には所定の間隔が空いており、突起部１３，１４と内層１１とが相対向した状態とされている。突起部１３，１４と内層１１との間には復帰用ゴム１５が介在している。このとき、突起部１３，１４と内層１１との間の間隔を芯金からの距離に比例して広げると、可動域が広がるため操作性が良い。

図３に示すように、復帰用ゴム１５よりも中心軸１０方向の内側であって各突起部１３、１４の表面（内層１１と対向する面）に第２のセンサ部材６ａ，６ｂが設置されている。このように突起部１３，１４は第２のセンサ部材６ａ，６ｂの設置部として機能している。

図３に示すように、第１のセンサ部材５ｍは、内層１１と表皮層１２との間に設けられる。第１のセンサ部材５ｍは、内層１１の表面、あるいは表皮層１２の裏面、又は、内層１１の表面及び表皮層１２の裏面の双方に貼着されている。なお図１に示す各第１のセンサ部材５ａ〜５ｐにおいて第１のセンサ部材５ｍと同様の配置とされる。

図３に示す縦断面には、複数の第１のセンサ部材５ｍ，５ｑが断面周方向に間隔を空けて配置されている。第１のセンサ部材５は、図３の断面周方向に３つ以上、設けられてもよい。

本実施形態における入力装置を備えたステアリング装置１は、図１に示すように、まず手Ｈをリング部２の操作面２ａ上に接触あるいは近接させたときに第１のセンサ部材５ｉにより操作位置情報を取得し、続いて、図２に示すように、リング部２の操作面２ａを、操作面２ａの断面周方向に沿った矢印Ｂあるいは矢印Ｃ方向に捻り操作したとき、第２のセンサ部材６により捻り情報を取得するものである。

図１では手Ｈを第１のセンサ部材５ｉと対向する位置に置いている。第１のセンサ部材５ｉは静電容量式センサであり、静電容量変化により手Ｈの接触あるいは近接（ここでいう近接とは手Ｈが操作面２ａ上に近づくが非接触の状態を指す）した位置を検知することができる。

このとき図３のように第１のセンサ部材５ｍ，５ｑが断面周方向に間隔を空けて複数設けられていると、操作ミスを減らすことができ良好な操作性を得ることができる。その点を図３を用いて説明する。

図３は、図１に示す第１のセンサ部材５ｉと対向する位置に手Ｈを置いた状態ではない（図３に現れる第１のセンサ部材は５ｍである）が、断面周方向における第１のセンサ部材５の配置関係についてはどの位置においても同じであるので図３を援用して説明する。

図３に示すように手Ｈでリング部２の操作面２ａ上を握る。このとき、断面周方向に複数の第１のセンサ部材５ｍ，５ｑが配置されているため、第１のセンサ部材５ｍと第１のセンサ部材５ｑの双方で手Ｈの接触あるいは近接を検知できる。しかしながら、例えば手Ｈの手首側が操作面２ａから離れてしまい第１のセンサ部材５ｍでは手Ｈの接触あるいは近接を検知できない場合がある。一方、このとき指Ｆは操作面２ａ上に接触した状態にあり、指Ｆに近い第１のセンサ部材５ｑが手Ｈの接触あるいは少なくとも近接を検知することができる。なお上記とは逆に、手首側で検知し、指側で検知できない場合もあり得る。このように、手Ｈでリング部２をあまく握った状態等にあっても手Ｈの接触あるいは近接を検知することができ、操作ミスを減らすことができる。

図１では手Ｈの接触あるいは近接が第１のセンサ部材５ｉにより検知されるが、例えば、複数の第１のセンサ部材５にまたがって手Ｈの接触あるいは近接が検知される場合がある。例えば図１に示す第１のセンサ部材５ｉと、その隣に位置する第１のセンサ部材５ｊとに同時に手Ｈが触れると、第１のセンサ部材５ｉ及び第１のセンサ部材５ｊの双方で手Ｈの存在を検知する。このとき第１のセンサ部材５ｉの検知結果と第１のセンサ部材５ｊの検知結果とを比較し、手Ｈがどちらの位置にあるか、あるいはどちらに近いかを判別することができる。

第１のセンサ部材５を構成する静電容量式センサの構成は限定されない。操作位置を検知できる構成であれば足りる。ここでいう操作位置とは各第１のセンサ部材５自体の位置を指すほか、第１のセンサ部材５内におけるＸ，Ｙ座標位置を指す。さらに加えて各第１のセンサ部材の検知結果に基いて、各第１のセンサ部材間の位置をも操作位置として検知できる構成であってもよい。

例えばシンプルな平板状の電極構造とすれば、どの第１のセンサ部材５に手Ｈが近づいているかを各第１のセンサ部材５の検知結果により検知することができ、また電極を線状にして平面に複数本並べて配置する、又は交差して配置するなどすれば、手Ｈが対向した第１のセンサ部材５内のＸ，Ｙ座標を知ることも可能である。

図６は、本実施形態におけるステアリング装置１のブロック図、及びステアリング装置１を備えた車載機器の制御システムのブロック図を示す。

図６に示すようにステアリング装置１は、第１のセンサ部材５、第２のセンサ部材６及び制御部２０を備える。各第１のセンサ部材５と制御部２０とが電気的に接続されている。なお各第１のセンサ部材５が個別に制御部２０に接続されていてもよいし、複数の第１のセンサ部材５の間でハーフブリッジ回路、フルブリッジ回路等の電気回路を構成した状態で制御部２０に接続されていてもよい。いずれにしても操作面２ａ上の操作位置を各第１のセンサ部材５の電気的変化に基づいて操作位置情報を取得することができればよい。図１に示すリング部２の操作面２ａ上を手Ｈで触れると第１のセンサ部材５ｉの静電容量が変化し、制御部２０ではセンサ部材５ｉが検知した静電容量変化に基づいて操作位置情報（検知信号）を出力する。

図６に示すように制御部２０には、複数の車載機器が電気的に接続されている。例えばカーオーディオ装置２１とカーナビゲーション装置２２が接続されている。他にパワーウィンドウやリクライニング制御装置等の各種車載機器が接続されていてもよいが、ここでは割愛する。いずれにしても本実施形態ではステアリング装置１に接続される車載機器（電子機器）を限定するものではない。

上記した制御部２０から出力された操作位置情報に基づいて、例えばカーオーディオ装置２１のボリュームモードや選曲モードを選択することができる。あるいは制御部２０から出力された操作位置情報に基づいて車載機器自体を選択することもできる。すなわち図１に示すリング部２の操作面２ａ上を手Ｈで接触あるいは近接させることで、カーナビゲーション装置２２を選択し、カーナビゲーション装置２２を起動させることができる。このようにリング部２の操作面２ａ上の操作位置を第１のセンサ部材５により検知することで、車載機器の選択、あるいは車載機器の機能（モード）の選択又は、車載機器の選択及び車載機器の機能（モード）の選択を行うことができる。

図１に示す正面図には、リング部２の円周方向に複数の第１のセンサ部材５が間隔を空けて配置されている。そしてリング部２の握り位置を変えれば、制御部２０は別の第１のセンサ部材５からの操作位置情報を出力でき、これにより図１の握り位置により得ることができる選択とは別の選択を行うことができる。なお第１のセンサ部材５の数だけ選択機能を付与してもよいし、あるいは複数の第１のセンサ部材５を組にして選択機能を付与するようにしてもよい。

なお操作面２ａに装飾を施し、あるいはＬＥＤ等の光照射部を用い、または、タッチパネルとして、車載機器の選択領域や車載機器の機能（モード）の選択領域を操作面２ａ上に表示させてもよい。また、手Ｈの操作位置に応じた機能（モード）を、車両に搭載された各種表示デバイス上に表示させてもよい。

上記した車載機器の選択や車載機器の機能（モード）の選択後、図２に示すように、リング部２を矢印Ｂあるいは矢印Ｃ方向に捻り操作を行う。このとき、車載機器の選択や車載機器の機能（モード）の選択時と操作位置を変えることなく、そのまま捻り操作を行う。図２に示す実施形態では捻り操作を検知する第２のセンサ部材６ａ〜６ｄが所定位置に配置されているため、第２のセンサ部材６ａ〜６ｄが内部に配置された操作面２ａ上を断面周方向（図３参照）に捻る。なお、操作面２ａに装飾を施し、あるいはＬＥＤ等の光照射部を用い、または、タッチパネルとして、捻り操作位置を操作面２ａ上に表示することが望ましい。また、車両に搭載された各種表示デバイス上に表示させてもよい。図２では、右手のみ捻り操作を行っているが、左手のみ、あるいは右手とともに左手でも捻り操作を行ってもよい。ただし以下では図３を用いて、図２に示す右手での捻り操作を説明する。

図３は操作面２ａの断面周方向に捻り操作を行っていない基準状態である。図３の基準状態から図２，図４のように、第１の捻り方向Ｂに捻り操作を行うと、表皮層１２及び可動部である内層１１が第１の捻り方向Ｂに可動する。内層１１や表皮層１２はある程度捻ることが可能な材質で構成されており、したがって捻り操作が可能とされている。また、内層１１や表皮層１２は硬質な材質で構成されており、捻り操作に応じて中心軸（芯金）を中心として周方向に回動する構成としても良い。一方、中心軸（芯金）１１及び突起部１３，１４は捻り操作によっても動かない固定部として形成されている。

図４に示す第１の捻り方向Ｂへの捻り操作により内層１１が第１の捻り方向Ｂへ可動し、その可動に伴い突起部１３上に設置された第２のセンサ部材６ａが内層１１に押されて変形する。これにより第２のセンサ部材６ａが電気的変化を起こす。一方、第２のセンサ部材６ａとは中心軸１０を介して反対側に位置する第２のセンサ部材６ｂに対しては、内層１１が離れていく方向、あるいは少なくとも第２のセンサ部材６ｂに内層１１が近づかず第２のセンサ部材６ｂは変形しない。よって第２のセンサ部材６ｂは電気的変化しない。この際、突起部１３を柔軟性のある基板で構成し、突起部１３と第２のセンサ部材６ａとが共に変形するようにしても良い。

第２のセンサ部材６は、歪みセンサ（歪みゲージ）や感圧センサ（圧力センサ）であり、例えば歪みセンサであると変形に伴って抵抗値が変化する。また感圧センサは、例えばＭＥＭＳセンサであり、変形に伴って静電容量変化や電圧変化、抵抗変化を伴う。なおセンサ構造を特定するものではない。

本実施形態における第２のセンサ部材６ａと第２のセンサ部材６ｂとにより例えばブリッジ回路が構成されて図６に示す制御部２０に電気的に接続されている。なお各第２のセンサ部材６が個別に制御部２０に電気的に接続されていてもよい。

制御部２０では第２のセンサ部材６の電気的変化に基づいて捻り情報を出力する。ここで「捻り情報」とは、捻り量や捻り操作のスピード等の検知信号である。

上記したように第１のセンサ部材５による操作位置情報により例えばカーオーディオ装置のボリュームモードが選択されているとして、制御部２０からカーオーディオ装置２１に上記の捻り情報（検知信号）が出力されると、捻り情報に基づいてボリュームを上げ、また上昇スピードを制御する。

図５の状態から手Ｈを離すと、復帰用ゴム１５により図３の基準状態に戻る。このとき第２のセンサ部材６ａは図３の元の状態に戻り、第２のセンサ部材６ａの出力も基準値に戻るが、ボリュームは上げた状態のまま維持するように制御することが可能である。

ボリュームを下げるときは例えば図５に示すように、第１の捻り方向Ｂとは逆方向の第２の捻り方向Ｃに捻り操作する。すると、今度は内層１１の可動に伴って第２のセンサ部材６ｂが変形して第２のセンサ部材６ｂの電気的変化が生じる。制御部２０では、前記電気的変化に基づいて捻り情報をカーオーディオ装置２１に送信することで、ボリュームを下げることができ、また下降スピードを制御することができる。

このように本実施形態では、第１のセンサ部材５の電気的変化に基づく操作位置情報と、第２のセンサ部材６の電気的変化に基づく捻り情報の双方を得ることができる。例えば操作位置情報に基づいて車載機器（電子機器）の特定の機能を選択し、捻り情報に基づき車載機器（電子機器）の選択された入力操作を実行することが可能になる。特に本実施形態では、操作面２ａへの接触あるいは近接及び捻りといった簡単な操作で車載機器を動作させることが可能であり操作性を向上させることができる。また単に手Ｈが操作面２ａ上に接触あるいは近接して第１のセンサ部材が操作位置情報を取得しただけでは車載機器（電子機器）を動作させることができないように制御でき、捻り操作を加えてはじめて車載機器（電子機器）が動作するように制御することで、誤操作を防止できる。

なお本実施形態では、車載機器の全ての機能に対して、捻り操作を行なわなければ動作が実行されないように制御してもよいし、一部の機能に対してだけ捻り操作を加えるように制御することもできる。例えばボリュームモードといった特定の機能に対してだけ捻り操作を加えるように制御し、カーオーディオ装置での再生モード、ストップモード等を、第１のセンサ部材５による操作位置情報だけで動作させることも可能である。

なお図１等に示すように第１のセンサ部材５及び第２のセンサ部材６はリング部２にのみ配置され、スポーク部４等には配置されていない。本実施形態ではスポーク部４等にスイッチ機能等を設けることが必要でなく、車載機器に対する入力操作をリング部２上の操作のみで完結できる。このように、リング部２のみで入力操作を完結することが望ましいが、スポーク部４もリング部２と合わせて入力装置の操作体としてセンサ部材を配置することを除外するものでない。

また本実施形態では図４、図５に示したように、第１の捻り方向Ｂへの捻り操作により変形する第２のセンサ部材６ａと、第２の捻り方向Ｃへの捻り操作により変形する第２のセンサ部材６ｂとを備えることで、第１の捻り方向Ｂへの捻り情報と第２の捻り方向Ｃへの捻り情報の双方を取得することができる。したがって、捻り操作の方向Ｂ，Ｃによって車載機器に対して別々の入力操作を行うことができ、多くの入力動作が可能な入力装置を簡単な構造で実現することができる。

本実施形態では、突起部１３，１４は中心軸１０を挟んで表皮層１２の方向に向かって設けられており、各突起部１３，１４が第２のセンサ部材６の設置部であり、各突起部１３，１４の内層１１（可動部）との対向側に夫々、前記第２のセンサ部材６が設置される構成にできる。あるいは、突起部は可動部に挟まれて設けられており、夫々の可動部に対向する面に、夫々第２のセンサ部材が設置される構成とすることもできる。図３〜図５に示す実施形態は、上記した二つの構成を兼ね備えている。

本実施形態のリング部２では、捻り操作の際に固定側である中心軸（芯金）１０と、中心軸１０の周囲に設けられ、少なくとも一部が可動部とされた内層１１と、内層１１の外周面に設けられた表皮層１２とを有して構成され、中心軸１０には内層１１（可動部）と対向する位置に設置部となる突起部１３，１４が設けられ、突起部１３，１４の内層１１（可動部）との対向側に第２のセンサ部材６ａ，６ｂ（６ｃ，６ｄ）が設置されている。このような内部構造とすることで、捻り操作の際に内層（可動部）１１をスムースに可動させることができ、また可動の際に第２のセンサ部材６を適切に変形させることができ、精度の高い捻り情報を得ることができる。

なお図３に示す突起部１３，１４を挟んで上下に位置する内層１１，１１が夫々可動部として構成されていれば、第２のセンサ部材６ａ，６ｂ（６ｃ，６ｄ）を夫々、一方の突起部１３（１４）の両面に配置することもできる。

また本実施形態では、内層１１と表皮層１２との間に第１のセンサ部材５を配置しており、これにより第１のセンサ部材５により操作位置情報を適切に取得することができる。特に表皮層１２の裏面に第１のセンサ部材５を配置することで、第１のセンサ部材５のセンサ感度を高めることができ、精度の高い操作位置情報を取得することができる。

また図３等に示すように、第１のセンサ部材５を断面周方向に間隔を空けて複数個、配置することで、握り方等を問わず適切に操作位置情報を取得することができ、良好な操作性を得ることができる。

また第１のセンサ部材５と第２のセンサ部材６とはリング部２のＤ線（図１参照）の同一範囲内に設置されている。すなわち図１に示すように第２のセンサ部材６ａ〜６ｄは、第１のセンサ部材５ａから第１のセンサ部材５ｐまでの各第１のセンサ部材５ａ〜５ｐが配置されている円周領域内に配置されている。これにより第１のセンサ部材５による操作位置情報を取得するために操作面２ａ上に手Ｈを接触あるいは近接させた後、捻り操作への移行をスムースに行うことができ良好な操作性を得ることができる。

図１に示す第１のセンサ部材５及び第２のセンサ部材６の配置は一例であり、例えば図７に示すようにリング部２の円周方向の全域にわたって第１のセンサ部材３０が配置されていてもよい。このとき第１のセンサ部材３０は図７に示すように全周にわたって連続していてもよいし、一部で不連続となっていてもよい。

また第２のセンサ部材３１もリング部の全周、あるいは一部の円周領域にわたって配置されてもよい。図２では、複数の第２のセンサ部材３１がリング部２の円周方向にわたって配置される。

図１，図２で示したステアリング装置の構成では、図１に示す位置のリング部２の操作面２ａ上を手Ｈで握った後、図２のように手Ｈの位置を変えてリング部２を捻り操作しなければならないが、図７のように第２のセンサ部材３１をリング部２の円周方向に沿って配置することで、例えば、リング部２の操作面２ａ上を手Ｈで握って第１のセンサ部材３０により操作位置情報を得た後、手Ｈをリング部２から外さずに、その位置でリング部２を捻り操作することで第２のセンサ部材３１から捻り情報を得ることも可能であり、これにより、より安全な運転を行うことが可能になる。

図８は、図１の状態からリング部２を時計回りに角度θだけ傾けた状態を示す正面図である。右折時や左折時のようにリング部２を所定角度以上傾けたときには、図６に示す制御部２０から操作位置情報や捻り情報が車載機器（電子機器）２１，２２に出力されないように制御することが好ましい。また図６に示すように図示しない操舵角センサによって検知されるリング部２の角度情報を制御部２０が操作位置情報や捻り情報とともに車載機器（電子機器）２１，２２側に送信し、角度情報をもとに操作位置情報や捻り情報を無効にして車載機器を動作させないように制御することもできる。

これにより、右折時や左折時等に不意に車載機器への入力操作が実行されることを防止することができる。

本実施形態における入力装置はステアリング装置１に適しているが、ステアリング装置１に関わらずゲーム機等の各種入力装置等適用することが可能である。

例えば図９に示すように、棒状の操作体５０の内部には長さ方向（Ｙ）に間隔を空けて複数の第１のセンサ部材５１が配置されており、また操作体５０の内部には、第２のセンサ部材５２が配置されている。第１のセンサ部材５１は操作体５０の外周面（操作面）５０ａ上に接触あるいは近接させた手の位置を検知するためのものであり、第１のセンサ部材５１の電気的変化に基づいて制御部（図６参照）から操作位置情報が出力される。また図９の操作体５０を、幅方向（Ｘ）に沿って厚さ方向に切断して現れる外周面５０ａの断面周方向に捻ることが可能であり、第２のセンサ部材５２は捻り操作を検知するためのものである。そして第２のセンサ部材５２の電気的変化に基づいて制御部（図６参照）から捻り情報が出力される。操作体５０の内部構造は図３に準ずる構造としてもよいし別の構造を適用することもできる。

１ ステアリング装置
２ リング部
２ａ、５０ａ 操作面（外周面）
５、５ａ〜５ｑ、３０、５１ 第１のセンサ部材
６、６ａ〜６ｄ、３１、５２ 第２のセンサ部材
１０ 中心軸（芯金）
１１ 内層
１２ 表皮層
１３、１４ 突起部
１５ 復帰用ゴム
２０ 制御部
２１ オーディオ装置
２２ カーナビゲーション装置
５０ 操作体

Claims (19)

1. 外周面を操作面とする操作体であって、
   前記操作体は断面周方向に捻り操作が可能であり、
   電気的変化を検出することで前記操作面上の操作位置情報を検知可能な第１のセンサ部材と、
   電気的変化を検出することで前記捻り操作がされたときに捻り情報を検知可能な第２のセンサ部材と、
   電子機器の動作を制御するための、前記操作位置情報と前記捻り情報とを出力する制御部と、
   を有することを特徴とする入力装置。
2. 前記操作体は、前記断面周方向への捻り操作により可動する可動部と、前記可動部と対向して前記第２のセンサ部材を設置可能な設置部とを有し、前記可動部の可動に伴って前記第２のセンサ部材が変形し、前記変形に伴う前記第２のセンサ部の電気的変化に基づいて前記捻り情報を検知できる請求項１記載の入力装置。
3. 第１の捻り方向への捻り操作により変形する前記第２のセンサ部材と、前記第１の捻り方向とは逆の第２の捻り方向への捻り操作により変形する前記第２のセンサ部材とが設けられる請求項２記載の入力装置。
4. 前記操作体の内部には前記捻り操作によって可動されない固定部である中心軸が設けられ、前記中心軸の周囲の少なくとも一部に前記可動部が設けられており、前記中心軸には前記可動部と対向する位置に前記設置部となる突起部が設けられており、前記突起部には前記突起部の前記可動部との対向側に前記第２のセンサ部材が設置されている請求項２又は３に記載の入力装置。
5. 前記突起部は前記中心軸を挟んで前記操作体の両側であって且つ外周面に向かって設けられており、各突起部が前記設置部であり、前記各突起部の前記可動部との対向側に夫々、前記第２のセンサ部材が設置される請求項４記載の入力装置。
6. 前記突起部は前記可動部に挟まれて設けられており、夫々の可動部に対向する面に、夫々第２のセンサ部材が設置される請求項４記載の入力装置。
7. 前記操作体は前記中心軸と、前記中心軸の周囲に設けられた内層と、前記内層の周囲に設けられた表皮層とを有し、前記内層の少なくとも一部が前記可動部であり、前記表皮層の外周面が前記操作面であり、前記第１のセンサ部材は前記表皮層と前記内層との間に設けられる請求項４ないし６のいずれか１項に記載の入力装置。
8. 複数の前記第１のセンサ部材が、前記断面周方向に間隔を空けて配置される請求項７記載の入力装置。
9. 前記操作体は断面奥行き方向に長さを有しており、複数の前記第１のセンサ部材が、前記操作体の長さ方向に間隔を空けて配置される請求項１ないし８のいずれか１項に記載の入力装置。
10. 前記第１のセンサ部材及び前記第２のセンサ部材は、前記操作体の長さ方向の同一範囲内に設けられる請求項１ないし９のいずれか１項に記載の入力装置。
11. 前記１のセンサ部材は静電容量式センサである請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の入力装置。
12. 前記第２のセンサ部は、歪みセンサあるいは感圧センサである請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の入力装置。
13. 前記操作体は、車両のステアリング装置を構成する操舵時の把持部である請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の入力装置。
14. 前記ステアリング装置の前記把持部が所定角度以上傾いた場合、前記制御部からの出力を無効とする請求項１３記載の入力装置。
15. 前記把持部はリング部であり、前記リング部の円周方向に沿って前記入力装置が構成される請求項１３又は１４に記載の入力装置。
16. 複数の前記第１のセンサ部材が、前記リング部の円周方向に沿って間隔を空けて配置される請求項１５記載の入力装置。
17. 前記第２のセンサ部材は、右手で把持する部分、あるいは、左手で把持する部分、又は、前記右手及び前記左手で把持する部分に設けられる請求項１２ないし１６のいずれか１項に記載の入力装置。
18. 請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載されたステアリング装置を備えた車載機器の制御システムにおいて、
    前記操作位置情報に基づいて前記車載機器あるいは前記車載機器の機能、又は前記車載機器及び機能の選択を行い、前記捻り情報に基づいて前記車載機器への選択された入力操作を実行し、前記車載機器を動作させることを特徴とする車載機器の制御システム。
19. 前記ステアリング装置の前記把持部が所定角度以上傾いた場合、前記車載機器を動作させない請求項１８記載の車載機器の制御システム。

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