JP2018136677A - 車両用操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の筋粘性特性を考慮することにより、乗員が感じる操作反力を操作部の変位速度に拘らず適正化することができる車両用操作装置を提供する。
【解決手段】乗員の手動操作により操作される入力手段の回転角に応じて車載機器４〜６が制御される操作装置１０であって、回転軸１８ａ回りに回転可能なコマンダ１１と、コマンダ１１の回転角速度を検出する回転角速度演算部２１と、コマンダ１１の所定の回転角毎に節度感を与えるように操作反力を付与するモータ１９と、モータ１９によって付与する操作反力を制御するＥＣＵ２０とを備え、ＥＣＵ２０が、回転角速度演算部２１によって検出された回転角速度に応じて操作反力を変更している。
【選択図】図３

Description

本発明は、乗員の手動操作により操作される入力手段の操作量に応じて車載機器が制御される車両用操作装置に関する。

従来より、複数の車載機器（オーディオ、エアコン等）の動作を選択させるための選択画面をモニタに表示すると共に、乗員が操作部を用いて選択画面から任意の項目を選択し、この選択項目に対応した機能を車載機器に動作させる車両用操作装置が知られている。
このような車両用操作装置では、操作部の変位に伴う操作反力が小さ過ぎる場合、操作感覚が軽く、オーバーシュートする虞が有り、逆に、操作部の変位に伴う操作反力が大き過ぎる場合、操作感覚が重く、操作遅れを生じる虞がある。
そこで、乗員に対して適度な節度感を発生可能な操作反力特性に基づいて操作部を制御することが行われている。

特許文献１の車両用操作装置は、乗員の手動操作により回転軸回りに操作されるジョイスティック型入力処理装置の操作量に応じて車載機器が制御される車両用操作装置であって、回転軸回りに回転可能なスティック部と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、スティック部に操作反力を付与する反力付与手段と、反力付与手段によって付与する操作反力を制御する制御手段とを備え、制御手段が、検出した走行状態に基づいてスティック部の操作量に対する操作反力量の操作量−操作反力量特性を変更し、この操作量−操作反力量特性に従って操作反力量を設定している。

特開２００３−３３５１９２号公報

特許文献１の車両用操作装置は、操作部の誤操作が発生し易い高速走行状態において、操作部のクリック感（節度感）を大きくすることにより、乗員の未入力防止を図っている。
しかし、特許文献１の技術では、走行状態等外部環境からの影響に基づいて操作部の操作反力を調整しているに過ぎず、人間四肢の力学特性、所謂人間の関節粘弾性特性が考慮されていないため、人体工学上、乗員の操作状況（動作）に適合した操作感覚を得ることができない。

人体工学上、乗員の筋活動が高い（操作速度が速い）ときには筋活動が低いときに比べて、筋粘性特性に基づいて乗員に対して大きな粘性反力（粘性値）が発生している。
また、乗員が操作部を操作する場合、乗員が知覚する負荷は、乗員が操作部から感じる操作反力（以下、感覚反力という）と自己の運動抵抗である粘性反力との２つの反力の和と見做すことができる。
それ故、特許文献１のように、外部環境の影響に基づいて操作部からの操作反力が一定の特性に設定されていても、筋活動が高い場合には、乗員は高い感覚反力を知覚し、筋活動が低い場合には、乗員は低い感覚反力を知覚するため、違和感を覚える虞がある。
特に、手動操作により回転軸回りに操作される操作部では、指関節や手首関節等関与する関節が多く、その動作も複雑であるため、筋粘性特性からの影響は少なくない。

本発明の目的は、乗員が感じる操作反力を操作部の変位速度に拘らず適正化することができる車両用操作装置等を提供することである。

請求項１の車両用操作装置は、乗員の手動操作により操作される入力手段の操作量に応じて車載機器が制御される車両用操作装置において、乗員の手動操作により所定の操作軌跡に沿って変位可能な操作部と、前記操作部の変位速度を検出する変位速度検出手段と、前記操作部の所定の操作量毎に節度感を与えるように前記操作部に操作反力を付与する反力付与手段と、前記反力付与手段によって付与する操作反力を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記変位速度検出手段によって検出された変位速度に応じて前記操作反力を変更することを特徴としている。

この車両用操作装置では、操作部の所定の操作量毎に節度感を与えるように前記操作部に操作反力を付与する反力付与手段を有するため、乗員に操作部による節度感を適切に付与することができる。
制御手段が、変位速度検出手段によって検出された変位速度に応じて操作反力を変更するため、操作部の変位速度に拘らず乗員が感じる操作反力を適正化することができ、節度感を維持しつつ乗員の違和感を解消することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、付与する操作反力と前記操作部の変位速度とをパラメータとして設定された操作部粘性特性を備え、前記制御手段が、前記操作部粘性特性と乗員の筋粘性特性とで定まる乗員に作用する負荷が略一定になるように前記操作反力を変更することを特徴としている。
この構成によれば、乗員の筋活動に拘らず乗員に作用する負荷を略一定にすることができ、操作部の操作感覚を向上することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記操作部粘性特性は、変位速度が基準変位速度未満のとき、変位速度が大きい程操作反力が大きくなり、変位速度が基準変位速度以上のとき、変位速度に拘らず操作反力が一定になる時定数を有する特性であることを特徴としている。
この構成によれば、乗員に対して適切な操作感覚を与えることができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記制御手段が、前記操作部粘性特性の時定数を変更する操作部粘性特性補正手段を有することを特徴としている。
この構成によれば、時定数を介して乗員の筋粘性特性に適合した操作部粘性特性を得ることができる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記操作部粘性特性補正手段が、乗員の筋緊張度を推定する筋緊張度推定手段を有し、前記筋緊張度推定手段が推定した前記筋緊張度が大きい程前記操作部粘性特性の時定数が大きくなるように前記操作反力を変更することを特徴としている。
この構成によれば、乗員の筋緊張度に適合した操作部粘性特性を得ることができる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記筋緊張度推定手段は、乗員の姿勢又は操作部の操作経験量に基づいて前記筋緊張度を推定することを特徴としている。
この構成によれば、筋緊張度を乗員の姿勢又は操作部の操作経験量をパラメータとして推定することができる。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記制御手段が、前記筋緊張度推定手段により前記操作部の操作経験量に基づいて推定された前記筋緊張度に応じて前記操作反力を変更することを特徴としている。
この構成によれば、操作部の操作経験量を介して乗員の筋緊張度に一層適合した操作部粘性特性を得ることができる。

本発明の車両用操作装置によれば、乗員の筋粘性特性を考慮することにより、乗員が感じる操作反力を操作部の変位速度に拘らず適正化することができる。

実施例１に係る車両用操作装置のレイアウトを示す図である。 コマンダスイッチの平面図である。 車両用操作装置のブロック図である。 初期Ｆ−θ特性を示す図である。 コマンダ粘性特性を示す図である。 筋粘性特性を示す図である。 操作反力調整機能の説明図であって、（ａ）は、操作経験量が大きいときの操作反力の山部の例、（ｂ）は、操作経験量が小さいときの操作反力の山部の例である。 表示内容の例である。 複数のカテゴリを含むＦ−θ特性の例である。 切替タイミングの説明図である。 操作反力制御処理のフローチャートである。 基本Ｆ−θ特性設定処理のフローチャートである。 操作反力補正処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両用操作装置に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１〜図１３に基づいて説明する。
まず、車両Ｖの全体構成について説明する。
図１に示すように、車両Ｖは、車幅方向に延びるインスツルメントパネル１と、前後に延びてインスツルメントパネル１の車幅方向中央部に連なるコンソールボックス２と、コンソールボックス２の右側に配置された運転席及びステアリングホイール３と、コンソールボックス２の左側に配置された助手席と、操作装置１０等を備えている。インスツルメントパネル１とコンソールボックス２との接続部分近傍には、オーディオ装置４が配設され、このオーディオ装置４の上部にエアコン５（空調装置）の空調風吹出口５ａが形成されている。

空調風吹出口５ａの上部には、各種画面を表示可能な液晶モニタ７（表示手段）が配設されている。このモニタ７は、オーディオ４のカテゴリ（例えば、アーティスト、ジャンル等）別に分類されたタイトルの選択画面、エアコン５の各種操作機能（例えば、空調モード、設定温度、風量等）の選択画面、ナビゲーションシステム６の各種操作機能（例えば、検索用画面、経路情報、周辺地図情報等）の選択画面を表示可能に構成されている。
運転席近傍のコンソールボックス２の上部位置には、変速シフトレバー８、パーキングブレーキシバー９及び操作装置１０の一部を構成する各種入力系スイッチ１１〜１７等が配設されている。

次に、操作装置１０について説明する。
図２，図３に示すように、操作装置１０は、回動可能なコマンダスイッチ（以下、コマンダと略す）１１（操作部）と、選択スイッチ１２〜１４と、戻りスイッチ１５と、決定スイッチ１６と、ボリューム１７とからなる入力系スイッチと、これら入力系スイッチの操作に応じてモニタ７の表示内容の選択や車載機器４〜６を制御可能なＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０（制御手段）等を備えている。

コマンダ１１は、回転軸１８ａ回りに左右何れの方向にも回転自在に構成され、その頂部には圧力センサ１１ａが設けられている。このコマンダ１１は、乗員の手動操作によって回転軸１８ａ回りに規定された回動軌跡に沿って変位される。
圧力センサ１１ａにより、乗員によるコマンダ１１の把持状態を判定することができる。
乗員がコマンダ１１を上方から把持する上持ち状態のとき、乗員の手のひらとコマンダ１１の頂部とが接触するため、圧力センサ１１ａによって接触圧力が検出される。
一方、乗員がコマンダ１１を側方から把持する横持ち状態のとき、コマンダ１１を指先で把持するため、乗員の手のひらとコマンダ１１の頂部とが接触しないため、圧力センサ１１ａによって接触圧力が検出されない。
尚、圧力センサ１１ａに代えて、歪ゲージや電極を用いても良い。

図３に示すように、回転軸１８ａは、コマンダ１１の反対側位置に設けられたロータリエンコーダ１８の回転軸と一体形成され、その途中部に歯車１８ｂが連結されている。
コマンダ１１に乗員の手動操作に応じた操作反力Ｆを付与するモータ１９（反力付与手段）が、ロータリエンコーダ１８に並設されている。モータ１９の出力軸である回転軸１９ａには、歯車１９ｂが連結され、この歯車１９ｂが歯車１８ｂに噛合している。
圧力センサ１１ａとロータリエンコーダ１８は、ＥＣＵ２０に検出信号を出力可能に形成され、モータ１９は、ＥＣＵ２０から指令信号を入力可能に形成されている。

選択スイッチ１２は、オーディオ４の選択用スイッチであり、選択スイッチ１３は、エアコン５の選択用スイッチであり、選択スイッチ１４は、ナビゲーションシステム６の選択用スイッチである。これら選択スイッチ１２〜１４の何れかが押圧操作されたとき、モニタ７に車載機器４〜６のうち選択された車載機器のメニュー画面が表示される。
戻りスイッチ１５は、スイッチが押圧操作されたとき、現時点表示されていた画面を押圧操作される前の表示画面に戻すことが可能であり、決定スイッチ１６は、スイッチが押圧操作されたとき、選択されている車載機器における選択された機能を実行可能である。
入力系スイッチ１２〜１７は、ＥＣＵ２０に検出信号を出力可能に夫々形成されている。

次に、ＥＣＵ２０について説明する。
ＥＣＵ２０は、コマンダ１１の乗員による回転軸１８ａ回りの手動操作量に応じてコマンダ１１に付与する操作反力Ｆを制御可能に構成されている。この操作反力Ｆは、乗員に対して所定の回転角θ毎に節度感を与えている。
ＥＣＵ２は、後述するコマンダ粘性特性ＸとＦ−θ特性Ｗとに基づく指令信号をモータ１９に出力している。
このＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる電子制御ユニットであり、ＲＯＭに記憶されているアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することにより各種演算処理を行っている。

図３に示すように、ＥＣＵ２０は、回転角速度演算部２１（変位速度検出手段）と、操作部粘性特性補正部２２（操作部粘性特性補正手段）と、把持状態判定部２３（把持状態検出手段）と、Ｆ−θ特性補正部２４と、モータ制御部２５と、モニタ制御部２６と、車載機器制御部２７と、メモリ２８等を備えている。

まず、回転角速度演算部２１について説明する。
回転角速度演算部２１は、ロータリエンコーダ１８から回転角θ（変位）の信号を入力し、回転角θに基づきコマンダ１１の回転角速度ｄθ（変位速度）を演算している。
コマンダ１１の回転角速度ｄθが速いとき、乗員の筋活動量が大きく、コマンダ１１の回転角速度ｄθが遅いとき、乗員の筋活動量が小さいことから、乗員の筋活動の状態を検出している。

次に、操作部粘性特性補正部２２について説明する。
操作部粘性特性補正部２２は、メモリ２８に格納されているコマンダ粘性特性Ｘ（操作部粘性特性）の時定数を乗員の筋緊張度に基づいて変更可能に構成されている。
ここで、操作部粘性特性補正部２２の説明に先行してメモリ２８について説明する。
メモリ２８には、予め、実験等によって求められた初期Ｆ−θ特性Ｗａ，Ｗｂと、コマンダ粘性特性Ｘとが記憶されている。
尚、初期Ｆ−θ特性Ｗａ，Ｗｂに基づき中間Ｆ−θ特性である第１，第２Ｆ−θ特性Ｗ１，Ｗ２を設定し、最終的にモータ１９の作動を制御するための基本Ｆ−θ特性Ｗ３を設定する。

図４に示すように、初期Ｆ−θ特性Ｗａ，Ｗｂは、横軸がコマンダ１１の回転角度θ（操作量）、縦軸がコマンダ１１に付与される操作反力Ｆによって規定された波状特性である。これら初期Ｆ−θ特性Ｗａ，Ｗｂのうち、一方のＦ−θ特性が選択される。
初期Ｆ−θ特性Ｗａは、前後に隣り合う両底部Ｑａと頂部Ｐａと周期Ｔａとにより規定された複数の山部と谷部から構成されている。この初期Ｆ−θ特性Ｗａは、前側底部Ｑａから後側の頂部Ｐａに亙って所定の変化率で操作反力Ｆが増加する増加傾向を有し、頂部Ｐａ以降において前記変化率よりも大きな変化率の減少傾向を有している。
初期Ｆ−θ特性Ｗｂは、底部Ｑａの操作反力Ｆと同じ反力である前後に隣り合う両底部Ｑｂと頂部Ｐａの操作反力Ｆよりも大きい反力である頂部Ｐｂと周期Ｔｂ（Ｔｂ＜Ｔａ）とにより規定された複数の山部から構成されている。この初期Ｆ−θ特性Ｗｂは、前側底部Ｑｂから後側の頂部Ｐｂに亙って所定の変化率で操作反力Ｆが増加する増加傾向を有し、頂部Ｐａ以降において前記変化率よりも大きな変化率の減少傾向を有している。
尚、Ｓａ，Ｓｂは、夫々モニタ７の表示内容（画面）の切替タイミングであり、予め初期Ｆ−θ特性Ｗａ，Ｗｂに夫々設定されている。

図５に示すように、コマンダ粘性特性Ｘは、横軸がコマンダ１１の回転角速度ｄθ、縦軸がコマンダ１１の操作反力Ｆの微分値に対応した粘性値によって規定された特性である。
このコマンダ粘性特性Ｘは、回転角速度ｄθが基準回転角速度Ｖα未満のとき、回転角速度ｄθが大きい程粘性値が大きくなり、回転角速度ｄθが基準回転角速度Ｖα以上のとき、回転角速度ｄθに拘らず粘性値が一定になる時定数を有する特性である。
基本Ｆ−θ特性Ｗ３の山部の増加傾向（変化率）は、コマンダ粘性特性Ｘに基づいて設定されているため、回転角速度ｄθが基準回転角速度Ｖα未満のとき、回転角速度ｄθが大きい程操作反力Ｆが大きくなり、回転角速度ｄθが基準回転角速度Ｖα以上のとき、回転角速度ｄθに拘らず操作反力Ｆが一定になる。それ故、乗員に対して筋粘性特性に適した操作感覚を与えることができ、乗員がコマンダ１１から感じる操作反力Ｆを筋活動に拘らず適正化することができる。

図６に、人体工学上、関節角速度と粘性値との相関関係である筋粘性特性Ｙを示す。
破線で示す特性ｙ２は実線で示す特性ｙ１よりも乗員の緊張度が高いときの特性であり、一点鎖線で示す特性ｙ３は破線で示す特性ｙ２よりも乗員の緊張度が高いときの特性である。筋粘性特性Ｙは、乗員の筋緊張度が大きい程下凸状の曲率が緩やかになる（時定数が大きくなる）と共に、関節角速度が基準関節角速度Ｖβのとき、乗員の緊張度に拘らず粘性値が一定に収束する特性を備えている。
本実施例では、コマンダ粘性特性Ｘの基準回転角速度Ｖαは、筋粘性特性Ｙの基準関節角速度Ｖβに基づいて設定されている。

操作部粘性特性補正部２２の説明に戻る。
図３に示すように、操作部粘性特性補正部２２は、乗員の筋緊張度を推定する筋緊張度推定部２２ａを有している。この操作部粘性特性補正部２２は、筋緊張度推定部２２ａが推定した筋緊張度が大きい程コマンダ粘性特性Ｘの時定数が大きくなるように変更している。
図５に示すように、破線で示す特性ｘ２は実線で示す特性ｘ１よりも乗員の緊張度が高いときの特性であり、一点鎖線で示す特性ｘ３は破線で示す特性ｘ２よりも乗員の緊張度が高いときの特性である。コマンダ粘性特性Ｘは、乗員の筋緊張度が大きい程上凸状の曲率が緩やかになる（時定数が大きくなる）と共に、回転角速度ｄθが基準回転角速度Ｖαのとき、乗員の緊張度に拘らず粘性値が一定に収束するように設定されている。
それ故、操作反力Ｆと自己の運動抵抗からなる乗員に作用する負荷を乗員の筋活動に拘らず略一定にすることができ、コマンダ１１の操作感覚を向上することができる。

筋緊張度推定部２２ａは、操作経験量演算部２２ｂを有している。
操作経験量演算部２２ｂは、乗員によるコマンダ１１の操作開始回数を累積カウントしている。コマンダ１１の累積操作回数が多い（例えば、判定回数Ｎ以上）とき、乗員がコマンダ１１の操作に慣れている一方、コマンダ１１の累積操作回数が少ない（例えば、判定回数Ｎ未満）とき、乗員がコマンダ１１の操作に不慣れであることから、コマンダ１１の累積操作回数をパラメータとして、乗員によるコマンダ１１の操作に対する筋緊張度を検出している。

次に、把持状態判定部２３について説明する。
把持状態判定部２３は、圧力センサ１１ａからの入力信号に基づき乗員によるコマンダ１１の把持状態を判定している。
コマンダ１１の頂部の押圧力が高いとき、乗員の手のひらとコマンダ１１の頂部とが接触しており、コマンダ１１の頂部の押圧力が低いとき、乗員の手のひらとコマンダ１１の頂部とが接触していないことから、コマンダ１１の頂部の押圧力をパラメータとして、乗員によるコマンダ１１の把持状態を判定している。

次に、Ｆ−θ特性補正部２４について説明する。
Ｆ−θ特性補正部２４は、メモリ２８に格納されている初期Ｆ−θ特性Ｗａ，Ｗｂの操作反力Ｆ及び表示内容の切替タイミングＳａ，Ｓｂを変更可能に構成されている。
Ｆ−θ特性補正部２４は、操作反力調整機能と、周期調整機能とを用いて第１，第２Ｆ−θ特性Ｗ１，Ｗ２を設定し、最終的にモータ１９の作動を制御するための基本Ｆ−θ特性Ｗ３を設定している。以下、特に説明がない場合、Ｆ−θ特性Ｗ、波形周期Ｔ、波形頂部Ｐ、波形底部Ｑ、表示内容の切替タイミングＳ、操作反力Ｆを各々を代表する符号として説明を行う。

操作反力調整機能は、筋粘性特性の影響を受ける状況及び所定の回転角θで節度感を強調したい状況において、頂部Ｐにおける操作反力Ｆを調整する機能である。
コマンダ１１の操作姿勢が上持ち状態のとき、操作に関連する関節が多いため、筋粘性特性の影響が大きい。それ故、上持ち状態のときは、横持ち状態のときよりも操作反力Ｆを低下させている。これにより、姿勢に基づく筋粘弾性の影響を低減している。
また、コマンダ１１の操作経験量が多いとき、操作経験量が少ないときに比べて乗員の緊張度が低いため、筋粘性特性の影響が小さい。
図７（ａ）に示すように、コマンダ１１の操作経験量が多いときは、頂部Ｐの操作反力Ｆを補正係数α（０＜α）を用いて（１＋α）×Ｆに補正して、操作経験に基づく筋粘弾性の影響を低減している。操作経験量は、コマンダ１１の累積操作回数、累積操作時間で検出することができ、簡易的に走行時間や走行距離を用いることも可能である。
尚、図７（ｂ）に示すように、コマンダ１１の操作経験量が少ないときは、頂部Ｐの操作反力Ｆを補正係数αを用いて操作反力（１−α）×Ｆに補正しても良い。

図８に示すように、タイトルａ１〜ａ５を含むカテゴリＡと、タイトルｂ１，ｂ２を含むカテゴリＢとがモニタ７に表示されている状況において、乗員がブラインド操作で選択するタイトル（ハイライト表示）をスクロールする場合、現在選択しているタイトル位置を目視にて認識することができない。
それ故、図９に示すように、カテゴリＡでは、カテゴリＡの先頭及び末尾に位置する端タイトルａ１，ａ５の最大操作反力Ｆをタイトルａ２〜ａ４の最大操作反力Ｆよりも大きくするように設定している。
また、カテゴリＡの中央に位置するタイトルａ３の最大操作反力Ｆをタイトルａ３に隣り合うタイトルａ２，ａ４の最大操作反力Ｆよりも小さくするように設定している。
同様に、カテゴリＢでは、端タイトルｂ１の最大操作反力Ｆをタイトルｂ２の最大操作反力Ｆよりも大きくするように設定している。これにより、カテゴリ間の遷移状況を操作反力Ｆを介して触覚によって知覚することができる。

周期調整機能は、操作姿勢の影響を受ける状況において、Ｆ−θ特性Ｗの周期Ｔを調整する機能である。
コマンダ１１の操作姿勢が横持ち状態のとき、指関節のみの操作になるため、コマンダ１１の回転操作は容易ではなく、操作性が低下する。
それ故、横持ち状態のとき、Ｆ−θ特性Ｗの周期Ｔを小さくして乗員による操作量を低減し、上持ち状態のとき、横持ち状態のときよりもＦ−θ特性Ｗの周期Ｔを大きくしている。これにより、乗員による把持状態に拘らずコマンダ１１の操作性を維持している。

更に、Ｆ−θ特性補正部２４は、Ｆ−θ特性Ｗの各山部にモニタ７に表示される表示内容を夫々割付けすると共に、コマンダ１１の回転角速度ｄθに応じてモニタ７の表示内容の切替タイミングＳを設定している。
図９に示すように、コマンダ１１の操作量（回転角θ）に基づいてモニタ７に表示可能な各タイトルａ１〜ａ５，ｂ１，ｂ２が、Ｆ−θ特性Ｗの山部の頂部Ｐが各表示期間に含まれるように回転角θに対して夫々割付けられている。
図１０に示すように、Ｆ−θ特性補正部２４は、モニタ７に表示されるタイトルａ１〜ａ５，ｂ１，ｂ２の切替タイミングＳを１周期前の山部の頂部Ｐからこの頂部Ｐの後側に連続した谷部の底部Ｑの間になるように設定している。
尚、切替タイミングＳの初期位置は、谷部の底部Ｑである。
モニタ７に表示されたタイトルは、隣り合う切替タイミングＳにコマンダ１１が操作されるまで、或いは車載機器４〜６の作動が開始されるまで継続表示されている。
切替タイミングＳは、コマンダ１１の回転角速度ｄθが速い程頂部Ｐ側に移行されるため、補正係数ｋ（０＜ｋ＜１）を用いて（１−ｋ・ｄθ）×Ｓに補正されている。

次に、モータ制御部２５、モニタ制御部２６、車載機器制御部２７について説明する。
モータ制御部２５は、操作部粘性特性補正部２２によって設定されたコマンダ粘性特性ＸとＦ−θ特性補正部２４によって設定された基本Ｆ−θ特性Ｗ３に基づく指令信号をモータ１９に出力し、乗員の手動操作量に応じた操作反力Ｆをコマンダ１１に付与している。
モニタ制御部２６は、選択スイッチ１２〜１５の何れかを押圧操作したとき、モニタ７に選択されたメニュー画面を表示している。このモニタ制御部２６は、所定のメニュー画面が表示され且つコマンダ１１が操作されたとき、波形設定部２４によって設定された基本Ｆ−θ特性Ｗ３の切替タイミングＳに基づく指令信号をモニタ７に出力し、乗員の手動操作量に応じたタイトル（表示内容）をモニタ７に表示する。
車載機器制御部２７は、乗員が選択したタイトルを決定スイッチ１６の押圧操作により決定したとき、車載機器の機能動作を実行する指令信号を選択された車載機器に出力している。

次に、図１１〜図１３のフローチャートに基づいて、操作装置１０の操作反力制御について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は、各処理のためのステップを示す。
図１１のフローチャートに示すように、まず、操作反力制御処理では、圧力センサ１１ａやロータリエンコーダ１８の出力値及び初期Ｆ−θ特性Ｗａ，Ｗｂやコマンダ粘性特性Ｘ等の各種情報を読み込み（Ｓ１）、Ｓ２へ移行する。
Ｓ２では、コマンダ１１が操作されたか否か判定する。
Ｓ２の判定の結果、コマンダ１１が操作された場合、Ｓ３に移行し、操作部粘性特性補正部２２が回転角速度ｄθ及び操作経験量に基づきコマンダ粘性特性設定処理を行う。
Ｓ２の判定の結果、コマンダ１１が操作されていない場合、Ｓ１にリターンして情報の読み込みを継続する。

Ｓ４では、基本Ｆ−θ特性設定処理を行い、Ｓ５に移行する。
Ｓ５では、現在、コマンダ１１が切替タイミングＳ相当位置に操作されているか否か判定する。
Ｓ５の判定の結果、コマンダ１１が切替タイミングＳ相当位置に操作されている場合、該当する表示画面（タイトル）を表示して（Ｓ６）、Ｓ７に移行する。Ｓ５の判定の結果、コマンダ１１が切替タイミングＳ相当位置に操作されていない場合、Ｓ７に移行する。
Ｓ７では、決定スイッチ１６が押圧されたか否か判定する。
Ｓ７の判定の結果、決定スイッチ１６が押圧された場合、選択されている車載機器に選択された機能を実行させる指令信号を出力して（Ｓ８）、リターンする。Ｓ７の判定の結果、決定スイッチ１６が押圧されていない場合、リターンする。

次に、Ｓ３の基本Ｆ−θ特性設定について説明する。
図１２のフローチャートに示すように、基本Ｆ−θ特性設定処理では、まず、Ｓ１１にて、コマンダ１１の乗員による操作が開始されたか否か判定する。
Ｓ１１の判定の結果、コマンダ１１の操作が開始された場合、累積操作回数カウンタＣの値に１を加算し（Ｓ１２）、Ｓ１３に移行する。Ｓ１１の判定の結果、コマンダ１１の操作開始ではない場合、コマンダ１１の操作継続中であるため、Ｓ１３に移行する。

Ｓ１３では、乗員が上持ち状態か否か判定する。
Ｓ１３の判定の結果、乗員が上持ち状態である場合、初期Ｆ−θ特性Ｗａを第１Ｆ−θ特性Ｗ１に設定し（Ｓ１４）、Ｓ１６に移行する
Ｓ１３の判定の結果、乗員が上持ち状態ではない場合、乗員が横持ち状態であると判断できるため、初期Ｆ−θ特性Ｗｂを第１Ｆ−θ特性Ｗ１に設定し（Ｓ１５）、Ｓ１６に移行する

Ｓ１６では、第１Ｆ−θ特性Ｗ１の切替タイミングＳをコマンダ１１の回転角速度ｄθが速い程頂部Ｐ側に移行するように切替タイミングの補正を行う。
Ｓ１７では、操作反力Ｆ及び切替タイミングＳが補正された第１Ｆ−θ特性Ｗ１を第２Ｆ−θ特性Ｗ２に設定し、Ｓ１８に移行する。
Ｓ１８では、操作反力補正を実行し、終了する。

次に、Ｓ１８の操作反力補正について説明する。
図１３のフローチャートに示すように、操作反力補正処理では、まず、Ｓ２１にて、各カテゴリ内に含まれる複数のタイトル（表示内容）を第２Ｆ−θ特性Ｗ２の山部に夫々割付け、Ｓ２２に移行する。
Ｓ２２では、同一カテゴリ内において中央部に対して端側に位置するタイトル程タイトルに対応した最大操作反力Ｆが大きくなるようにカテゴリ内の反力調整を行い、Ｓ２３に移行する。

Ｓ２３では、カウンタＣが判定回数Ｎ以上か否か判定する。
Ｓ２３の判定の結果、カウンタＣが判定回数Ｎ以上の場合、乗員によるコマンダ１１の操作経験量が多いため、第２Ｆ−θ特性Ｗ２の各山部の最大操作反力Ｆを（１＋α）×Ｆに夫々増加補正し、Ｓ２５に移行する。
Ｓ２３の判定の結果、カウンタＣが判定回数Ｎ未満の場合、乗員によるコマンダ１１の操作経験量が少ないため、第２Ｆ−θ特性Ｗ２の各山部の最大操作反力Ｆを増加することなく、Ｓ２５に移行する。
Ｓ２５では、各補正が施された第２Ｆ−θ特性Ｗ２を基本Ｆ−θ特性Ｗ３に設定し、終了する。

次に、本実施例の車両用操作装置１０における作用、効果について説明する。
この操作装置１０によれば、コマンダ１１の所定の回転角θ毎に節度感を与えるようにコマンダ１１に操作反力Ｆを付与するモータ１９を有するため、乗員にコマンダ１１による節度感を適切に付与することができる。
ＥＣＵ２０が、回転角速度演算部２１によって検出された回転角速度ｄθに応じて操作反力Ｆを変更するため、コマンダ１１の回転角速度ｄθに拘らず乗員が感じる操作反力Ｆを適正化することができ、節度感を維持しつつ乗員の違和感を解消することができる。

付与する操作反力Ｆとコマンダ１１の回転角速度ｄθとをパラメータとして設定されたコマンダ粘性特性Ｘを備え、ＥＣＵ２０が、コマンダ粘性特性Ｘと乗員の筋粘性特性とで定まる乗員に作用する負荷が略一定になるように操作反力Ｆを変更するため、乗員の筋活動に拘らず乗員に作用する負荷を略一定にすることができ、コマンダ１１の操作感覚を向上することができる。

コマンダ粘性特性Ｘは、回転角速度ｄθが基準回転角速度Ｖα未満のとき、回転角速度ｄθが大きい程操作反力Ｆが大きくなり、回転角速度ｄθが基準回転角速度Ｖα以上のとき、回転角速度ｄθに拘らず操作反力Ｆが一定になる時定数を有する特性であるため、乗員に対して適切な操作感覚を与えることができる。

ＥＣＵ２０が、コマンダ粘性特性Ｘの時定数を変更する操作部粘性特性補正部２２を有するため、時定数を介して乗員の筋粘性特性に適合したコマンダ粘性特性Ｘを得ることができる。
操作部粘性特性補正部２２が、乗員の筋緊張度を推定する筋緊張度推定部２２ａを有し、筋緊張度推定部２２ａが推定した筋緊張度が大きい程コマンダ粘性特性Ｘの時定数が大きくなるように操作反力Ｆを変更するため、乗員の筋緊張度に適合したコマンダ粘性特性Ｘを得ることができる。

筋緊張度推定部２２ａは、乗員のコマンダ１１の操作経験量に基づいて筋緊張度を推定するため、筋緊張度をコマンダ１１の操作経験量をパラメータとして推定することができる。
ＥＣＵ２０が、筋緊張度推定部２２ａによりコマンダ１１の操作経験量に基づいて推定された筋緊張度に応じて操作反力Ｆを変更するため、コマンダ１１の操作経験量を介して乗員の筋緊張度に一層適合したコマンダ粘性特性Ｘを得ることができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、車載機器としてオーディオ、エアコン及びナビゲーションシステムを備え、コマンダを用いてこれらの制御を行う例を説明したが、少なくとも何れか１つを制御できれば良く、また、これら以外の車載機器を制御することも可能である。

２〕前記実施形態においては、固定された回転軸回りに回転可能なコマンダスイッチの例を説明したが、少なくとも、節度感を与えつつ乗員の手動操作により所定の操作軌跡に沿って変位可能なスイッチ機能を備えていれば良く、直線状の移動軌跡沿ってスライド可能なスライダ式スイッチであっても良い。また、ジョイスティック式スイッチであっても良い。この場合、回転軸を前後左右方向に傾動可能に形成する。
また、回転軸が直線上にストローク可能な多機能コマンダに適用することも可能である。

３〕前記実施形態においては、回転角速度とコマンダ粘性特性とを用いて演算によりＦ−θ特性を求めた例を説明したが、回転角速度毎にコマンダ粘性特性を考慮したＦ−θ特性をマップとして複数保有し、選択的に抽出可能に構成しても良い。

４〕前記実施形態においては、筋緊張度推定部がコマンダの操作経験量に基づいて筋緊張度を推定した例を説明したが、操作経験量に代えて乗員の姿勢によって筋緊張度を推定しても良い。この場合、上持ち状態よりも横持ち状態のとき、筋緊張度が高いと推定する。
また、シート高さやシートスライド量をパラメータとして筋緊張度を推定することも可能である。

５〕前記実施形態においては、所定の判定回数を用いて、操作経験量が多いとき、操作反力を増加し、操作経験量が少ないとき、操作反力を維持する例を説明したが、操作経験量が少ないとき、操作反力を減少させても良い。
また、操作経験量の増加に基づきリニアに操作反力を増加しても良い。

６〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

４〜６ 車載機器
１０ 操作装置
１１ コマンダ
１８ａ 回転軸
１９ モータ
２０ ＥＣＵ
２１ 回転角速度演算部
２２ 操作部粘性特性補正部
Ｖ 車両
Ｆ 操作反力
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ Ｆ−θ特性
θ 回転角
ｄθ 回転角速度
Ｘ コマンダ粘性特性

Claims (7)

1. 乗員の手動操作により操作される入力手段の操作量に応じて車載機器が制御される車両用操作装置において、
   乗員の手動操作により所定の操作軌跡に沿って変位可能な操作部と、
   前記操作部の変位速度を検出する変位速度検出手段と、
   前記操作部の所定の操作量毎に節度感を与えるように前記操作部に操作反力を付与する反力付与手段と、
   前記反力付与手段によって付与する操作反力を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段が、前記変位速度検出手段によって検出された変位速度に応じて前記操作反力を変更することを特徴とする車両用操作装置。
2. 付与する操作反力と前記操作部の変位速度とをパラメータとして設定された操作部粘性特性を備え、
   前記制御手段が、前記操作部粘性特性と乗員の筋粘性特性とで定まる乗員に作用する負荷が略一定になるように前記操作反力を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両用操作装置。
3. 前記操作部粘性特性は、変位速度が基準変位速度未満のとき、変位速度が大きい程操作反力が大きくなり、変位速度が基準変位速度以上のとき、変位速度に拘らず操作反力が一定になる時定数を有する特性であることを特徴とする請求項２に記載の車両用操作装置。
4. 前記制御手段が、前記操作部粘性特性の時定数を変更する操作部粘性特性補正手段を有することを特徴とする請求項３に記載の車両用操作装置。
5. 前記操作部粘性特性補正手段が、乗員の筋緊張度を推定する筋緊張度推定手段を有し、前記筋緊張度推定手段が推定した前記筋緊張度が大きい程前記操作部粘性特性の時定数が大きくなるように前記操作反力を変更することを特徴とする請求項４に記載の車両用操作装置。
6. 前記筋緊張度推定手段は、乗員の姿勢又は操作部の操作経験量に基づいて前記筋緊張度を推定することを特徴とする請求項５に記載の車両用操作装置。
7. 前記制御手段が、前記筋緊張度推定手段により前記操作部の操作経験量に基づいて推定された前記筋緊張度に応じて前記操作反力を変更することを特徴とする請求項６に記載の車両用操作装置。