JP4893983B2 - 車両及び車両用操作装置 - Google Patents
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Description
この特許文献1では、その操舵システムとして旋回方向を指示する旋回摘み及び、傾けた向きと量によって移動方向と速度を指示する操作レバーとにより、旋回等の操作を行うようになっている。
この旋回摘みと操作レバーの操作により、通常の2輪操舵車のような動きや、前後・左右などの平行移動の指示を容易に行うことができる。
特に、各車輪位置で囲まれた領域(以下、車両領域という)内の特定点を回転中心として回転する信地回転を行う場合、旋回摘みと操作レバーによる高度な操作技術を必要とする。
このため、特許文献1記載の操舵システムでは、運転者が回転中心を選択することが困難であった。
しかし、4輪独立操舵車において、信地回転を行う場合、車両の動きを正確にイメージできない。
このため、車両周辺に障害物が存在する場合に、信地回転による動きをイメージできないために、衝突(接触)するか否かの判断を正確にできない場合がある。
また、本発明は、指定位置を中心とする旋回時に衝突する可能性がある、車両周辺の障害物を認識可能にすることを第2の目的とする。
(2)請求項2記載の発明では、前記回転中心は、いずれか1の車輪位置、全車輪の重心位置、及び隣接する2車輪の中心位置のいずれかの位置であることを特徴とする請求項1に記載の車両を提供する。
(3)請求項3記載の発明では、前記旋回制御手段は、前記指定された回転中心の位置にない車輪を、前記回転中心の方向と略直角方向に操舵する、ことを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の車両を提供する。
(4)請求項4記載の発明では、画像表示装置と、前記画像表示装置に車両を表す車両図と、前記指定された回転中心とを表示する表示制御手段と、を具備したことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1の請求項に記載の車両を提供する。
(5)請求項5記載の発明では、前記車両外に存在する障害物を認識する障害物認識手段を備え、前記表示制御手段は、前記認識した障害物を、前記表示した車両との位置関係を認識可能に表示することを特徴とする請求項4に記載の車両を提供する。
(6)請求項6記載の発明では、複数の車輪を備え、各車輪が独立して制御可能な車両を操作する車両用操作装置であって、移動操作又は傾斜操作と、左又は右方向に回転させる回転操作とを、同一のユーザインタフェイスで構成した操作部と、車両の回転中心を指定する回転中心指定手段と、前記指定された回転中心を中心とする回転方向を指定する回転方向指定手段と、を具備し、前記回転中心指定手段は、前記操作部の移動操作又は傾斜操作により回転中心を指定し、前記回転方向指定手段は、前記操作部の回転操作により回転方向を指定する、ことを特徴とする車両用操作装置を提供する。
請求項5に記載した発明では、車両外に存在する障害物を認識し、車両との位置関係を認識可能に表示するので、回転時に衝突する可能性についての判断が容易になる。
(1)実施形態の概要
本実施形態の車両は、4輪独立操舵車両が対象であり、4つの駆動輪(車輪)のそれぞれにモータが配置されると共に、独立して操舵可能に構成されている。
そして、独立操舵走行は、主として駐車等における短距離の車両移動に使用され、所定速度(例えば、4km/h)以下の速度で移動するように各駆動輪が駆動制御される。
独立操舵走行における走行には、車両領域内を回転中心として回転する信地回転と、平行移動(全ての駆動輪が同一方向を向いての移動)とがある。
独立操舵走行の操作は、コントローラにより行われる。
本実施形態のコントローラでは、指定可能な回転位置として、各駆動輪の位置4カ所、隣接する駆動輪間の中心位置4カ所、及び、車両領域の重心位置1カ所、の合計9カ所のうちのいずれか1カ所が指定可能に構成されている。
コントローラは、操作部が重心位置を除く8方向に傾斜可能に構成され、いずれかの方向に傾斜した状態で操作部を押下することで選択する。なお重心位置の選択は傾斜しない状態で押下することで選択される。
車両制御部では、回転中心が選択されると、回転中心位置にない各駆動輪について、各駆動輪を選択された回転中心の方向と略直角方向に操舵する。この場合の「略直角」方向は、回転中心の方向に対して正確に直角となる方向を含み、該正確な直角方向に操舵可能な場合には正確に直角な方向を意味し、駆動輪の操舵機構上の制限から正確に直角方向とすることができない場合には、機構上可能な最も直角に近い最大の角度をいう。
車両制御部は、回転方向が選択され駆動輪の操舵完了後に、選択された回転方向に駆動輪を駆動することで、指定された回転中心を中心にした信地回転が行われる。
そして、回転中心が選択されると、車両図中に回転中心と、回転可能な方向が明示される。
また、独立操舵走行モードが選択されると、車両周辺に存在する障害物の存在と位置、車両からの距離等が検出され、障害物が表示装置に表示される。
障害物は、表示した車両との位置に対する位置関係、及び距離を認識可能に表示される。
図1は、本実施形態の車両における制御系の構成を表したものである。
なお、本実施形態における車両の各機構等については、公知の4輪独立操舵車両に使用されている構成が採用されている。
車両制御部10は、通常走行モードにおける車両の走行制御機能、現在位置検出を含むナビゲーション機能(現在位置表示、目的地設定、経路探索、経路案内等を含む)、独立操舵走行モードにおける独立操舵走行制御機能を実現するための、各種プログラム及びデータがROM及びRAMに格納されている。
この場合、独立操舵走行制御機能の一部としては、コントローラ19による各種検出機能を独立させる。
現在位置検出装置11は、人工衛星を利用して車両の位置を測定するGPS(Global Positioning Systems)センサを備えている。
なお、現在位置検出装置11は、GPSセンサによる現在位置検出を補足する装置として、車速センサ、ジャイロセンサを備えている。
更に、地磁気を検出して車両の方位を求める地磁気センサ等を備えるようにしてもよい。
道路情報は、現在位置検出装置11で検出された車両の現在位置と道路情報とのマップマッチングにより現在走行中の道路及び該道路上の位置を検出するのに使用される。
なお、地図データ12は、車両の現在地周辺や目的地周辺等の各種地図や道路を表示装置に表示するために地図情報が使用され、目的地までの経路探索に道路情報が使用される。
地図データ12には、さらに各施設に対する情報が格納された施設情報(POI情報)等も格納されている。
そして、駐車場内などの低速走行時において、死角を含めた車両周囲をセンシングし、車両周囲に存在する、通行の妨げとなるもの(障害物、人、溝等)を検知する。
赤外線センサとしては、周囲と温度差がある人(物)が動く際におこる赤外線の変化から人を検出する焦電型ひと検出センサが使用される。このように、焦電型ひと検出センサと超音波センサの両検出結果から、車両周辺に存在するものが人か、物かを判断することが可能になる。
また、障害物検出部14は、1又は複数の撮像装置と画像認識処理部とを備えており、車両の周辺全周を撮像し、その撮像画像から障害物を認識するようにしてもよい。
なお、障害物までの距離については、超音波センサで検出される。
表示装置15には、独立操舵走行モードが選択されると、車両の外形を表示する車両図が表示される。
また、独立操舵走行モードにおいて信地回転が選択されると、選択可能な回転中心位置が9カ所表示される。そして、回転中心が選択されると、選択された回転中心が表示される(他の回転中心の表示が消去される)と共に、選択された回転中心を中心に操作可能な回転方向が表示される。
一方、平行操舵走行モードにおいて平行移動が選択されると、車両図と移動可能な8方向が表示される。
入力装置16は、本実施形態において目的地の設定等に使用される。
なお、入力装置16によりモード選択を行うようにしてもよい。
操舵機構制御部17及び駆動制御部18により操舵及び駆動が制御される各駆動輪の操舵機構及び駆動機構については、例えば、操舵機構として特開2001−322557公報に記載された機構等の各種機構を採用することが可能である。
コントローラ19は、モード選択スイッチ191、回転中心指定部192、回転方向指定部193、及び平行移動方向指定部190を備えている。
なお、本実施形態では、後述するように回転中心指定部192と平行移動方向指定部190とは共通しており、モード選択スイッチ191で信地回転が選択された場合には回転中心指定部192として機能し、平行移動が選択された場合には平行移動方向指定部190として機能する。
音声出力装置は、独立操舵走行において障害物と車両との距離が所定距離以下となった場合に、警告音声や警告音を出力するようになっている。
図2に示されるように、コントローラ19は、ステージ194と操作部195を備えており、ステージ194には、モード選択スイッチ191が配置されている。
ステージ194内には、操作部195により指定される、回転中心や回転方向、平行移動方向等を検出する、回転中心指定部192(平行移動方向指定部190)、回転方向指定部193が配置されている。
本実施形態におけるモード選択スイッチ191には、通常走行モードスイッチ、独立操舵走行モードにおける信地回転モードスイッチ、独立操舵走行モードにおける平行移動モードスイッチの3つのスイッチが配置され、いずれか1つを選択するようになっている。
また、モード選択スイッチ191は、スイッチを1つ配置し、選択(押下)される毎に、通常走行モード、信地回転モード、平行移動モードが順次切り替わって選択されるようにしてもよい。
また、ステージ194に信地回転モードと平行移動モードを選択するスイッチを配置し、走行モードを選択するスイッチを別にハンドル周辺に配置するようにしてもよい。
傾斜操作196で可能な傾斜操作の方向としては、196a(車両前方)、196b(右前輪方向)、196c(右方向)、196d(右後輪方向)、196e(後方向)、196f(左後輪方向)、196g(左方向)、196h(左前輪方向)の8方向ある。
操作された傾斜方向は回転中心指定部192、又は平行移動方向指定部190で検出される。
なお、回転中心指定部192では、操作方向に対応した回転中心位置が検出され、平行移動方向指定部190では平行移動する方向が検出される。
なお、傾斜しないで押下操作197をした場合には、車両領域の重心位置の指定が確定する。
なお、本実施形態では、操作部195の回転操作198は、回転方向を指示すると共に、回転量に応じた車両の速度を指示する。この点、平行移動における傾斜操作196も同様に、平行移動の方向と、操作量に応じた車両の速度を指示するものである。
この場合、独立操舵走行における車両の回転又は平行移動は、所定速度v1(例えば、4km/h)を最大値とし、回転操作198の操作量(操作部195の回転角度)に応じて速度0km/hから速度v1の間の車速で移動するように駆動制御部18で制御される。
ただし、回転操作198は回転方向だけを指示し、車速は予め決められた一定速度v2とすることも可能である。
図3は、信地回転モードにおける、表示装置15の表示画像及びコントローラ19の操作を表したものである。
図3(a)、(c)、(e)は、表示装置15に表示される、車両図、選択された回転中心と回転方向表示を表したもので、それぞれに対応した操作手順を表したものが図3(b)、(d)、(f)である。
表示装置15には、独立操舵走行モードが選択されると、図3(a)に示されるように、車両の外形を表示する車両図151が表示される。車両図151には、運転席を明示するためのハンドル図154が表示される。
そして、信地回転モードが選択されると、選択可能な回転中心位置152a〜152i(傾斜操作196a〜196hと、車両領域の重心に対応)が9カ所表示(図示しない)される。
この信地回転中心の指定が確定すると、車両図151中に確定した回転中心152hが強調表示されると共に、選択された回転中心を中心に操作可能な回転方向153が表示される。
なお、確定した回転中心以外の他の回転中心の表示は消去するようにしてもよい。
そして、回転中心位置にある駆動輪については、ブレーキ等により回転しないように固定される。
このように、車両領域の重心を信地回転として指定する場合には1動作(操作A)で指定が完了する。
この独立操舵走行は、モード選択スイッチ191で独立操舵走行モードが選択されている場合に実行される。
まずコントローラ19は、モード選択スイッチ191で信地回転モードと平行移動モードのいずれが選択されているかを判断する(ステップ10)。
そしてコントローラ19は、押下操作197を検出することで、その際の傾斜方向から信地回転の中心位置(152a〜152i)を確定すると共に、確定した回転中心情報を車両制御部10に出力する(ステップ12)。
なお、確定した回転中心は、作動情報として後述のステップ17で出力するようにしてもよい。
コントローラ19が入手する回転方向制限情報は、障害物検出部14で検出された車両周辺に存在する障害物の有無とその距離から、車両制御部10で判定され、回転を制限する方向(障害物が存在する方向)が供給される。
すなわち、コントローラは、操作部195が回転制限方向に操作された場合に、回転操作方向と逆方向のトルクを発生させることで、障害物方向への操作ができないことをユーザに告知する。
なお、反力トルクだけでなく、振動により該当方向への回転操作が制限がされていることを告知するようにしてもよい。
コントローラ19が入手する移動方向制限情報は、障害物検出部14で検出された車両周辺に存在する障害物の有無とその距離から、車両制御部10で判定され、平行移動を制限する方向(障害物が存在する方向)が供給される。
すなわち、コントローラは、操作部195が移動制限方向に傾斜操作された場合に、傾斜操作方向と逆方向のトルクを発生させることで、障害物方向への傾斜操作ができないことをユーザに告知する。
なお、反力トルクだけでなく、振動により該当方向への傾斜操作が制限されていることを告知するようにしてもよい。
そして、車両制御部10は、駆動制御部18により作動情報に応じた方向、車速となるように駆動輪を駆動する。
この図5(a)に示されるように、独立操舵走行モードが選択されると、車両制御部10は、車両図151と、障害物検出部14で検出した車両周辺の障害物を表示装置15に表示する。
そして、さらに信地回転モードが選択されると、車両制御部10は、信地回転として選択可能な9カ所の回転中心152a〜152iを表示する。
そして車両制御部10は、回転前の状態を基準とし、障害物に接触するまで確定した回転中心で信地回転させた場合の回転角度θ1を算出し、算出した回転角度θ1の大きさに応じて、回転方向153を表示する。
回転方向153の矢印については、回転可能な角度θ3(<θ1)に応じて長さを変えるようにしてもよい。すなわち、図5(b)に示されるように、障害物がある側に回転する方向の矢印(図では右回り方向の矢印)を、障害物がない場合に比べて短く表示する。
なお、角度θ3は、θ1−5度に設定されているが、車体と障害物との最短距離が所定距離L3(例えば、40cm)となるまでの角度としてもよい。
図6は、コントローラ19をハンドルで構成した場合を表したものである。
この図6に示されるように、ハンドル199は操作部195と同様に機能し、傾斜方向196a〜196hの8方向への傾斜操作196、下方向(軸方向下側)に押下操作197(196i、及び、回転操作198を行うことができるように構成されている。
なお、以上の傾斜操作196、押下操作197、及び回転操作198は、独立操舵走行モードが選択された場合に可能になり、通常走行操作では傾斜操作と押下操作はできないようにロックされている。
また、障害物が存在する場合にも操作部195と同様に、ハンドル199は回転操作198に対して反力制御されるようになっている。
図7に示されるように、このコントローラ19は、表示装置15とその表面に配置されたタッチパネルとで構成される。
このコントローラ19の場合、車両制御部10は、独立操舵走行モードが選択された場合に表示装置15に車両図151を表示する。なお、図7には表示されていないが、障害物が検出される場合には、図5と同様に障害物も表示される。
このように表示装置15とタッチパネルを使用した場合には、信地回転だけに限られず、車両領域の外側に回転中心156を指定することができる。
車両制御部10は、タッチした指先155の移動方向を検出し、該当方向に操舵済みの駆動輪を駆動することで、指定された回転方向に車両を回転させる。
また、一度指定した回転中心156を訂正するためのキャンセルキー(「キャンセル」又は「戻る」と表示)を画面表示するようにしてもよい。
また、タッチした回転中心156を確定させる確定キー(押下操作197に相当)を表示するようにしてもよい。この場合、確定キーが押下される前に他の箇所がタッチされた場合には、回転中心156が移動するようにする。
この例では、いずれかの指先(図では親指)155aで先に回転中心156を指定し、その後、回転中心156を指定(タッチ)したままの状態で他の指先(図では人差し指)155bで回転方向157を指定する。
回転方向157を指定する場合、図7と同様に、指先155bをタッチパネルに触れた状態のまま回転方向157に移動させることで指定する。
ただし、回転中心156と回転方向157は同時にタッチされている場合に確定するため、回転方向157を指定する前に指先155aがタッチパネルから離れた場合に、キャンセルとして取り扱われる。このため、キャンセルボタンは不要である。
このコントローラ19は、モード選択スイッチ191が配置されたステージ194に、操作部195bの位置を移動させるための案内部198bが形成されている。
案内部198bは、操作部195bを前後左右に移動させることで、信地回転の回転中心に対応する位置152a〜152iに移動するガイドとして機能するようになっている。
操作部195bは、図2で説明した操作部195と同様に、回転操作198により回転方向を指示することができるようになっている。
4輪独立操舵車両では、通常の2輪操舵車両と同様の操舵及び走行が可能であり、更に、4輪独立操舵により独立操舵走行モードを選択することで信地回転や平行移動を行うことができる。
上記説明した第1の実施形態では、かかる独立操舵走行を行う場所については無制限であり、公道や交差点などにおいても独立操舵走行が可能である。
しかし、一般公道などにいる2輪操舵車両の運転者にとってみると、他の車両は通常の2輪操舵車両の動作をすることを前提として、他車両の動きを予測しながら運転している。このため、4輪独立操舵車両が平行移動や信地回転の動きといった予想外の動きをしてしまうと、2輪操舵車両の運転者にとまどいを与えることになる。
予め決められた条件としては、所定車速v5(例えば、10km/h)以下であって、車両の現在位置が許可領域内であることである。
ここで、許可領域とは、駐車場内、周囲に駐車スペースがある場所、路上に設けられたパーキングメータのある駐車スペース、又は自宅等の駐車エリアで指定済みの場所である。
なお、車速の条件は省略可能であり、駐車場等の所定場所にいる場合に条件を満たすこととしてもよい。
ユーザ指定場所は、例えば、ナビゲーション機能の目的地設定と同様に、表示装置15に指定場所周辺の地図を表示して該当箇所をタッチパネル上で指定する方法、住所を入力する方法、電話番号を入力して対応する住所を指定する方法のいずれの方法で指定してもよい。
車両制御部10は、車速センサ13の出力から現在の車速を取得し、所定車速V3(例えば、10km/h)以上であるか否か判断する(ステップ31)。
車速が所定車速V3以上である場合(ステップ31;Y)、ステップ36に移行する。
一方、駐車場内等でない場合(ステップ33;N)、車両制御部10は、障害物検出部14の検出結果から、車両現在位置の近傍に開いている駐車スペースがあるか否かを確認し(ステップ34)、空きスペースの近傍か否かを判断する(ステップ35)。
なお、縦列駐車の場合の駐車スペースの有無は、自車の駐車スペースだけでなく、後方に駐車している車両が2輪操舵車両であるとして、該後の車両が移動できるだけのスペースがあるか否かについて判断する。
一方、空き駐車スペースの近傍でない場合(ステップ35;N)、車両制御部10は、ユーザがモード選択スイッチ191によって独立操舵走行モードをON(選択)しているか否かを判断する(ステップ36)。
車両制御部10は、独立操舵走行モードの使用許可状態か否かについて判断する(ステップ41)。
ここで、使用許可状態には、図10のステップ39により独立操舵走行モードの使用が許可された状態、または、他の条件で独立操舵走行モードの使用が許可された状態が該当する。
他の条件としては、例えば、図10の処理では、駐車場内であれば独立操舵走行モードの使用が許可されるが、駐車場内の判定は許可条件とせず(駐車場か否かに関わらず)、空きスペースの近傍にある場合にだけ独立操舵走行モードの使用を許可するようにしてもよい。この場合に、車速が所定車速V3以下であるか否かの条件については、判断する場合、判断しない場合のいずれとすることも可能である。
独立操舵走行モードをONにしている場合(ステップ42;Y)、車両制御部10は、ハザードランプを点灯し(ステップ43)、独立操舵走行を行うことを他の車両に告知する。
なお、独立操舵走行の告知方法としては、ハザードランプに変えて、ウィンカーの左右交互点滅をするようにしてもよい。また、ハザードランプ、ウィンカーの左右交互点滅に変えて、又は、加えて、音声により告知するようにしてもよい。
音声による告知としては、「車両が回転します」「車両が**方向に平行移動します」等の音声を出力することによる。
また、回転中心指定手段で指定する回転中心を、全車両位置を結ぶ領域内としたので、信地回転の操作を行うと共に、種々の位置を中心とする信地回転を行うことができる。また、信地回転の回転中心として、いずれか1の車輪位置、全車輪の重心位置、及び隣接する2車輪の中心位置のいずれかの位置を指定するので、回転中心を容易にイメージすることができる。
また、前記操舵手段は、前記指定された回転中心位置にない車輪を、前記回転中心と略直角方向に操舵するので、容易に信地回転を行うことができる。この場合、回転中心位置にある車輪についてブレーキをかけ、又はロックすることで回転中心を安定させることができる。
また、画像表示装置には、前記画像表示装置に車両を表す車両図と、前記指定された回転中心とが表示されるので、表示画像を確認することで、信地回転による回転範囲のイメージがしやすくなる。
また、車両外に存在する障害物を認識し、車両との位置関係を認識可能に表示するので、回転時に衝突する可能性についての判断が容易になる。
また説明した実施形態では、回転中心と略直角方向に各車輪を操舵させることで信地回転を行う場合について説明したが、車輪を操舵させず、回転数の制御により旋回(信地回転)するようにしてもよい。また、車輪の操舵と回転数制御の双方により信地回転を行うようにしてもよい。
11 現在位置検出装置
12 地図データ
13 車速センサ
14 障害物検出部
15 表示装置
16 入力装置
17 操舵機構制御部
18 駆動制御部
19 コントローラ
151 車両図
152 回転中心
155 指先
156 回転中心
174 ステージ
190 平行移動方向指定部
191 モード選択スイッチ
192 回転中心指定部
193 回転方向指定部
195 操作部
Claims (6)
- 複数の車輪を備え、各車輪が独立して制御可能な車両であって、
移動操作又は傾斜操作と、左又は右方向に回転させる回転操作とを、同一のユーザインタフェイスで構成した操作部と、
車両の回転中心を指定する回転中心指定手段と、
前記指定された回転中心を中心とする回転方向を指定する回転方向指定手段と、
前記指定された回転中心及び回転方向に車両を旋回させる為に前記車輪を制御する旋回制御手段と、を具備し、
前記回転中心指定手段は、前記操作部の移動操作又は傾斜操作により回転中心を指定し、
前記回転方向指定手段は、前記操作部の回転操作により回転方向を指定する、
ことを特徴とする車両。
- 前記回転中心は、いずれか1の車輪位置、全車輪の重心位置、及び隣接する2車輪の中心位置のいずれかの位置であることを特徴とする請求項1に記載の車両。
- 前記旋回制御手段は、前記指定された回転中心の位置にない車輪を、前記回転中心の方向と略直角方向に操舵する、ことを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の車両。
- 画像表示装置と、
前記画像表示装置に車両を表す車両図と、前記指定された回転中心とを表示する表示制御手段と、を具備したことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1の請求項に記載の車両。 - 前記車両外に存在する障害物を認識する障害物認識手段を備え、
前記表示制御手段は、前記認識した障害物を、前記表示した車両との位置関係を認識可能に表示することを特徴とする請求項4に記載の車両。
- 複数の車輪を備え、各車輪が独立して制御可能な車両を操作する車両用操作装置であって、
移動操作又は傾斜操作と、左又は右方向に回転させる回転操作とを、同一のユーザインタフェイスで構成した操作部と、
車両の回転中心を指定する回転中心指定手段と、
前記指定された回転中心を中心とする回転方向を指定する回転方向指定手段と、を具備し、
前記回転中心指定手段は、前記操作部の移動操作又は傾斜操作により回転中心を指定し、
前記回転方向指定手段は、前記操作部の回転操作により回転方向を指定する、
ことを特徴とする車両用操作装置。
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