JP6063147B2

JP6063147B2 - ステアリングホイール内蔵型スイッチモジュール

Info

Publication number: JP6063147B2
Application number: JP2012107873A
Authority: JP
Inventors: 周永千
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: DE102012207945B4; KR20130065032A; JP2013121814A; KR101350177B1; CN103158631B; DE102012207945A1; US20130147284A1; US9136075B2; CN103158631A

Description

本発明は、ステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールに係り、より詳しくは、運転者の意図を反映した入力スイッチモジュール及びフィードバックモジュールを組み合わせてステアリングホイールに内蔵することにより、運転者がステアリングホイールを握ったり捻ったりする動作によりスイッチング動作が行われるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールに関する。

周知の通り、ステアリングホイールは、車両の走行を操作するためのものであって、円形のリング状のグリップ部、グリップ部の内径側に装着されるエアバッグモジュール、及びホーンを含んで構成され、グリップ部またはエアバッグモジュール及びホーンの周辺にはＡＶＮ（Ａｕｄｉｏ、Ｖｉｄｅｏ、Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）及びヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：ＨｅａｄＵｐＤｉｓｐｌａｙ）などを操作するための各種スイッチが装着されている。

上述したように、ステアリングホイールのグリップ部の周辺に様々なスイッチが複雑に配置されることにより、運転者がスイッチを操作するためにステアリングホイールのグリップ部から手を離す場合が頻繁に発生し、安全運転に支障をきたす虞がある。

ステアリングホイールの主な目的は、運転者がグリップ部を握った状態で走行するための操向機能にあるので、安全のためには運転者の手が直接触るグリップ部にスイッチを装着することが好ましい。（例えば特許文献１参照）

しかしながら、運転者の手が直接触るグリップ部の外面に各種スイッチを装着すると、運転者が思わずスイッチを誤って操作してしまう問題が発生する。

特開２００４−３２５０８２号公報

本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、運転者の握る力または捻る力に基づいてトルク操作力により作動する力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュールと、運転者に操作感を提供するフィードバックモジュールを組み合わせてステアリングホイールに内蔵し、運転者がステアリングホイールを握った状態で前方または後方に力を加えるか、左側または右側に捻る力を加える動作により、内蔵された入力スイッチモジュールのスイッチング動作が行われるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールを提供することにある。

このような目的を達成するための本発明のステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールは、ステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）を握った状態で様々なモーション操作により作動する力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュール（２０）と、運転者にスイッチ操作感を提供するフィードバックモジュール（３０）と、を組み合わせてステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）に内蔵し、前記入力スイッチモジュール（２０）は、ステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）の一側内壁に固定される第１固定ブロック（２１）と、第１固定ブロック（２１）に捻り流動可能に装着される流動ブロック（２３）と、グリップ部（１２）の他側内壁に固定される第２固定ブロック（２２）と、流動ブロック（２３）と第２固定ブロック（２２）との間に連結される６軸力・トルクセンサ（２４）と、流動ブロック（２３）と第２固定ブロック（２２）の外面との間に連結され、６軸力・トルクセンサ（２４）に力またはトルクを印加する複数の入力リンク（２５）と、を含んで構成されることを特徴とする。

本発明によるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールは、入力スイッチモジュールの作動による出力信号を感知してフィードバックモジュールを作動させる制御器をさらに含むことを特徴とする。

好ましくは、前記第１固定ブロックと流動ブロックの境界部にはフレキシブルな材質の接合体が装着されることを特徴とする。

また、前記入力リンクは、流動ブロックの外面に形成されたスロットにヒンジ締結される１対のヒンジリンクと、一端は１対のヒンジリンクの間に挿入されてヒンジ締結され、他端は第２固定ブロックの外面に固定される弾性リンクと、で構成されることを特徴とする。

また、前記入力スイッチモジュールの流動ブロックと第２固定ブロックは、連結ブロックにより一体に連結され、連結ブロック内にはフィードバックモジュールが内蔵されることを特徴とする。

また、前記フィードバックモジュールは、ステアリングホイールのグリップ部内に入力スイッチモジュールと隣接している位置に別途内蔵されることを特徴とする。
好ましくは、前記フィードバックモジュールは、制御器の作動信号を受けて振動する振動モータとして採択されることを特徴とする。
前記グリップ部（１２）を握った状態で取る様々なモーション操作は、押したり引いたりするモーション、瞬間的な加圧モーション、左右側に捻るモーション、左右側対角線方向に握り締めるモーションを含むことを特徴とする。

本発明による他のステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールは、ステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）を握った状態で様々なモーション操作により作動する力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュール（２０）と、運転者にスイッチ操作感を提供するフィードバックモジュール（３０）と、を組み合わせてステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）に内蔵し、前記入力スイッチモジュール（２０）は、ステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）の一側内壁に固定される第１固定ブロック（２１）と、第１固定ブロック（２１）に捻り流動可能に装着される流動ブロック（２３）と、グリップ部（１２）の他側内壁に固定される第２固定ブロック（２２）と、流動ブロック（２３）と第２固定ブロック（２２）との間に連結される６軸力・トルクセンサ（２４）と、流動ブロック（２３）と第２固定ブロック（２２）の外面との間に連結され、６軸力・トルクセンサ（２４）に力またはトルクを印加する複数の入力リンク（２５）と、を含んで構成され、前記入力スイッチモジュール（２０）の第１固定ブロック（２１）がステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）内の一側内壁に固定され、グリップ部（１２）内の他側内壁に第２固定ブロック（２２）が固定され、前記第１固定ブロック（２１）の内側面には、フレキシブルな材質の接合体（２６）を介して流動ブロック（２３）が流動可能に装着され、前記第１固定ブロック（２１）と流動ブロック（２３）との境界部にフレキシブルな材質の接合体（２６）が接合することにより、第１固定ブロック（２１）に対して時計または反時計方向に流動ブロック（２３）の捻り動作が行われることを特徴とする。

本発明によれば、力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュール及びフィードバックモジュールを組み合わせてステアリングホイールに内蔵し、運転者がステアリングホイールの前方または後方に手で握るなどの力を加えるか、左側または右側に捻る力を加える動作により、ステアリングホイールに内蔵された入力スイッチモジュールのスイッチング動作が行われ、それによって、運転者が常にステアリングホイールを握った状態で容易に入力スイッチモジュールを操作することになり、安全運転に寄与できる効果を有する。

特に、ＡＶＮ（Ａｕｄｉｏ、Ｖｉｄｅｏ、Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）及びヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：ＨｅａｄＵｐＤｉｓｐｌａｙ）などを操作するための各種スイッチが１つの入力スイッチモジュール内に統合されるため、より簡単で、安全にスイッチ操作をすることができ、ステアリングホイールの周辺に複雑に装着されていたスイッチを排除して外観美を高めることができる。

また、入力スイッチモジュールに対する入力操作をした後、フィードバックモジュールからの振動出力が行われることで、運転者はスイッチ入力操作が完了したことを感知することができる。

本発明によるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールの斜視図。本発明によるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールの設置位置を説明する概略図。本発明によるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールの設置状態を示すために、図１のＡ−Ａ線に沿って示す断面図。本発明によるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールの操作例を示す断面図。本発明によるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールの操作例を示す断面図。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。

図２に示すように、本発明は、ステアリングホイール１０のグリップ部１２内に６軸力・トルクセンサ２４を有する入力スイッチモジュール２０を内蔵すると共に運転者にスイッチ操作感を提供するフィードバックモジュール３０を内蔵することに特徴がある。

したがって、運転者の操作意図（グリップ部の前面押え、後面押え、左側押え、右側押え、捻り動作など）により、グリップ部１２内の入力スイッチモジュール２０のスイッチング出力が行われ、スイッチング出力によるフィードバックとして運転者は振動などのスイッチ操作感を感じることができる。

具体的には、グリップ部を握った状態で押すモーション（グリップ部の前面を押しながら加圧するモーション）及び引くモーション（グリップ部の後面を引きながら加圧するモーション）による力、グリップ部全体を力いっぱい握る瞬間的な加圧モーションによる力、グリップ部を左側に捻るモーションによる力、グリップ部を右側に捻るモーションによる力、グリップ部を握り締めたまま左側対角線方向（時計方向）に捻るモーションによる力、グリップ部を握り締めたまま右側対角線方向（反時計方向）に捻るモーションによる力など総７種類のモーションによりグリップ部１２内の入力スイッチモジュール２０のスイッチング出力が行われ、スイッチング出力によるフィードバックとして運転者は振動などのスイッチ操作感を感じることができる。

一方、ステアリングホイールのグリップ部内に設けられる入力スイッチモジュールの構成を図１から図３を参照して説明する。

前記入力スイッチモジュール２０の第１固定ブロック２１がステアリングホイール１０のグリップ部１２内の一側内壁に固定され、グリップ部１２内の他側内壁に第２固定ブロック２２が固定される。

特に、前記第１固定ブロック２１の内側面には、フレキシブルな材質の接合体２６を介して流動ブロック２３が流動可能に装着される。

具体的には、前記第１固定ブロック２１と流動ブロック２３との境界部にフレキシブルな材質の接合体２６が接合することにより、第１固定ブロック２１に対して時計または反時計方向に流動ブロック２３の捻り動作が行われる。

この時、前記流動ブロック２３の内側面は６軸力・トルクセンサ（６−ａｘｉｓｆｏｒｃｅ−ｔｏｒｑｕｅｓｅｎｓｏｒ）２４の一側面に一体に固定され、前記第２固定ブロック２２の内側面は中空型の連結ブロック２８が一体に装着され、連結ブロック２８の内側面は６軸力・トルクセンサ２４の他側面に一体に固定される状態となる。

前記６軸力・トルクセンサ２４は、流動ブロック２３の内側面に連結されると共に連結ブロック２８の内側面に連結される複数の弾性ビーム（図示せず）を有する通常の６軸力・トルクセンサとして採択され、６軸力・トルクセンサ２４の各弾性ビームは一種のトーションビームのように任意の力とトルクが加えられた時、弾性復原力をもって捻られるなど機械的に変形される特性を有する。

一方、前記連結ブロック２８内にはフィードバックモジュール３０が内蔵されるが、このフィードバックモジュール３０は入力スイッチモジュール２０のスイッチング出力と共に振動する振動モータとして採択される。

フィードバックモジュール３０を設置するための他の実施例として、前記フィードバックモジュール３０を連結ブロック２８に内蔵せず、グリップ部１２の内部に別途内蔵してもよいが、好ましくは運転者の手に直接操作感を伝達するように、第１固定ブロック２１または第２固定ブロック２２に隣接しているグリップ部１２の内部に別途内蔵することができる。

本発明の入力スイッチモジュール２０を操作するための主な構成として、前記流動ブロック２３と第２固定ブロック２２の外面との間に複数の入力リンク２５、好ましくは４個の入力リンク２５が等間隔をあけて連結されるが、この入力リンク２５は運転者の操作力による力またはトルクを６軸力・トルクセンサ２４に伝達する役割をする。

前記入力リンク２５は、流動ブロック２３の外径面に一体に形成された締結端２９のスロット２７にヒンジピンによりヒンジ締結される１対のヒンジリンク２５−１と、一端は１対のヒンジリンク２５−１の間に挿入されてヒンジ締結され、他端は第２固定ブロック２２の外径面に固定される弾性リンク２５−２で構成される。

前記ヒンジリンク２５−１にヒンジ締結された弾性リンク２５−２の一端部を加圧すると、弾性リンク２５−２の一端部は第２固定ブロック２２に固定された他端部を固定点として加圧方向に沿って曲がって弾性復原力を持つようになる。

また、前記６軸力・トルクセンサ２４は、制御器４０の入力側に信号出力可能に連結され、制御器４０の出力側にはフィードバックモジュール３０として採択された振動モータが連結される。

一方、前記構成からなる本発明のステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールに対する作動状態を説明する。

図４に示すように、運転者がステアリングホイール１０のグリップ部１２を握った状態でグリップ部１２の前面を押しながら加圧するモーションを取ると、グリップ部１２の前方面（運転者と対向する面）が加圧され、前記４個の入力リンク２５のうちの前方入力リンク２５ａに加圧力が印加される。

それによって、前記前方入力リンク２５ａの弾性リンク２５−２が弾性復原力をもって加圧されてヒンジリンク２５−１を第１固定ブロック２１側に押し、それと共にヒンジリンク２５−１が流動ブロック２３の締結端２９のスロット２７に沿って第１固定ブロック２１側に搬送され、ヒンジリンク２５−１が搬送された時の力を流動ブロック２３に連結された６軸力・トルクセンサ２４により感知して制御器４０に信号出力をする。

次に、制御器４０は、ＡＶＮ（Ａｕｄｉｏ、Ｖｉｄｅｏ、Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）及びヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：ＨｅａｄＵｐＤｉｓｐｌａｙ）などの機器における特定機能を作動させる作動信号を伝送すると共にフィードバックモジュール３０として採択された振動モータに作動信号を伝送し、振動モータの振動駆動により運転者はスイッチの操作感を感じるようになる。

図４に示すように、運転者がステアリングホイール１０のグリップ部１２を握った状態でグリップ部１２の後面を引いて加圧するモーションを取ると、グリップ部１２の後方面が加圧されて前記４個の入力リンク２５のうちの後方入力リンク２５ｂに加圧力が印加され、それによって、前記前方入力リンク２５ａに加圧された時と同じ動作が行われ、ＡＶＮ（Ａｕｄｉｏ、Ｖｉｄｅｏ、Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）及びヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：ＨｅａｄＵｐＤｉｓｐｌａｙ）などの機器における他の特定機能が作動する。

また、前記運転者がステアリングホイール１０のグリップ部１２を握った状態でグリップ部１２を左側または右側に捻ると、すなわちグリップ部１２を左側に捻るモーションまたはグリップ部１２を右側に捻るモーションを取ると、４個の入力リンク２５のうちの左側入力リンク２５ｃまたは右側入力リンク２５ｄに加圧力が印加され、それによって、前記前方入力リンク２５ａに加圧された時と同じ動作が行われ、ＡＶＮ（Ａｕｄｉｏ、Ｖｉｄｅｏ、Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）及びヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：ＨｅａｄＵｐＤｉｓｐｌａｙ）などの機器におけるまた他の特定機能が作動する。

図５に示すように、運転者がステアリングホイール１０のグリップ部１２を握り締めた状態で左側対角線方向（時計方向）に捻るモーションまたは右側対角線方向（反時計方向）に捻るモーションを取ると、各入力リンク２５のヒンジリンク２５−１に捻りトルクが作用すると共にヒンジリンク２５−１が連結した流動ブロック２３に捻りトルクが伝達され、流動ブロック２３の捻り動作がフレキシブルな材質の接合体２６を中心に左側または右側に行われる。

したがって、流動ブロック２３に連結した６軸力・トルクセンサ２４により流動ブロック２３の捻り動作を感知して制御器４０に信号出力をし、ＡＶＮ（Ａｕｄｉｏ、Ｖｉｄｅｏ、Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）及びヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：ＨｅａｄＵｐＤｉｓｐｌａｙ）などの機器におけるまた他の特定機能が作動する。

一方、前記運転者がステアリングホイール１０のグリップ部１２を握った状態でグリップ部全体を力いっぱい握る瞬間的な加圧モーションを取ると、４個の入力リンク２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄに加圧力が同時に印加され、スイッチ操作を必要とする機器におけるまた他の特定機能が作動する。

本発明は、車両におけるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールの分野に適用できる。

１０ステアリングホイール
１２グリップ部
２０入力スイッチモジュール
２１第１固定ブロック
２２第２固定ブロック
２３流動ブロック
２４６軸力・トルクセンサ
２５入力リンク
２６接合体
２７スロット
２５−１ヒンジリンク
２５−２弾性リンク
２８連結ブロック
２９締結端
３０フィードバックモジュール
４０制御器

Claims

ステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）を握った状態で様々なモーション操作により作動する力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュール（２０）と、運転者にスイッチ操作感を提供するフィードバックモジュール（３０）と、を組み合わせてステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）に内蔵し、
前記入力スイッチモジュール（２０）は、
ステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）の一側内壁に固定される第１固定ブロック（２１）と、
第１固定ブロック（２１）に捻り流動可能に装着される流動ブロック（２３）と、
グリップ部（１２）の他側内壁に固定される第２固定ブロック（２２）と、
流動ブロック（２３）と第２固定ブロック（２２）との間に連結される６軸力・トルクセンサ（２４）と、
流動ブロック（２３）と第２固定ブロック（２２）の外面との間に連結され、６軸力・トルクセンサ（２４）に力またはトルクを印加する複数の入力リンク（２５）と、を含んで構成されることを特徴とするステアリングホイール内蔵型スイッチモジュール。
前記入力スイッチモジュール（２０）の作動による出力信号を感知してフィードバックモジュール（３０）を作動させる制御器（４０）をさらに含む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内蔵型スイッチモジュール。
前記第１固定ブロック（２１）と流動ブロック（２３）の境界部にはフレキシブルな材質の接合体（２６）が装着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内蔵型スイッチモジュール。
前記入力リンク（２５）は、
流動ブロック（２３）の外面に形成されたスロット（２７）にヒンジ締結される１対のヒンジリンク（２５−１）と、
一端は１対のヒンジリンク（２５−１）の間に挿入されてヒンジ締結され、他端は第２固定ブロック（２２）の外面に固定される弾性リンク（２５−２）と、
で構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内蔵型スイッチモジュール。
前記入力スイッチモジュール（２０）の流動ブロック（２３）と第２固定ブロック（２２）は、連結ブロック（２８）により一体に連結され、連結ブロック（２８）内にはフィードバックモジュール（３０）が内蔵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内蔵型スイッチモジュール。
前記フィードバックモジュール（３０）は、ステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）内に入力スイッチモジュール（２０）と隣接している位置に別途内蔵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内蔵型スイッチモジュール。
前記フィードバックモジュール（３０）は、制御器（４０）の作動信号を受けて振動する振動モータとして採択されることを特徴とする請求項１または６に記載のステアリングホイール内蔵型スイッチモジュール。
前記グリップ部（１２）を握った状態で取る様々なモーション操作は、押したり引いたりするモーション、瞬間的な加圧モーション、左右側に捻るモーション、左右側対角線方向に握り締めるモーションを含む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内蔵型スイッチモジュール。
ステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）を握った状態で様々なモーション操作により作動する力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュール（２０）と、運転者にスイッチ操作感を提供するフィードバックモジュール（３０）と、を組み合わせてステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）に内蔵し、
前記入力スイッチモジュール（２０）は、
ステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）の一側内壁に固定される第１固定ブロック（２１）と、
第１固定ブロック（２１）に捻り流動可能に装着される流動ブロック（２３）と、
グリップ部（１２）の他側内壁に固定される第２固定ブロック（２２）と、
流動ブロック（２３）と第２固定ブロック（２２）との間に連結される６軸力・トルクセンサ（２４）と、
流動ブロック（２３）と第２固定ブロック（２２）の外面との間に連結され、６軸力・トルクセンサ（２４）に力またはトルクを印加する複数の入力リンク（２５）と、を含んで構成され、
前記入力スイッチモジュール（２０）の第１固定ブロック（２１）がステアリングホイール（１０）のグリップ部（１２）内の一側内壁に固定され、グリップ部（１２）内の他側内壁に第２固定ブロック（２２）が固定され、
前記第１固定ブロック（２１）の内側面には、フレキシブルな材質の接合体（２６）を介して流動ブロック（２３）が流動可能に装着され、
前記第１固定ブロック（２１）と流動ブロック（２３）との境界部にフレキシブルな材質の接合体（２６）が接合することにより、第１固定ブロック（２１）に対して時計または反時計方向に流動ブロック（２３）の捻り動作が行われることを特徴とするステアリングホイール内蔵型スイッチモジュール。