以下、図面を参照して、本発明に係る車両制御システム1の実施形態について説明する。図2以降に適宜付される矢印Fr、Re、L、R、U、Loは、それぞれ、車両制御システム1が設けられる車両2の前方、後方、左方、右方、上方、下方を示している。本実施形態では、左右方向が車両2の車幅方向であり、前後方向が車両2の車長方向である。
<<第1実施形態>>
<車両制御システム1の構成>
図1に示すように、車両制御システム1は、自動運転が可能な車両2に設けられる。車両2は、乗員Xが主として運転操作を行う手動運転モードと、車両2が主として運転操作を行う自動運転モードで走行することができる。車両2は、車両2の車輪を転舵させる操舵装置4と、車輪を回転させる駆動装置5と、車輪の回転を制動する制動装置6とを有する。
操舵装置4は、車輪の舵角を変化させる装置であり、電動モータと、電動モータの駆動力によって車輪を転舵させる転舵機構とを有する。転舵機構は例えばラックアンドピニオン機構を含む。駆動装置5は、車輪を回転させる装置であり、電動モータ及び内燃機関の少なくとも1つと、電動モータ及び内燃機関の少なくとも1つの駆動力を車輪に伝達する伝達機構とを含む。駆動装置5は、内燃機関である場合にエンジンブレーキによって車輪に制動力を発生させることができる。また、駆動装置5は、電動モータである場合に回生制御によって車輪に制動力を発生させることができる。制動装置6は、車輪に抵抗を与えて回転を停止させる装置であり、電動モータと、電動モータの駆動によって油圧を発生させる油圧発生装置と、油圧発生装置から油圧を受けてブレーキパッドをブレーキロータに押し付けるブレーキキャリパとを有する。
車両制御システム1は、各種センサを備えた操作子10と、操作子10に接続された制御装置11とを有する。操作子10は、車両2を操舵するために、乗員Xの運転操作を受け付ける装置である。操作子10は、例えばステアリングホイールや操縦桿を含み、その外縁部の形状は円形や四角形、円の一部を切り欠いた形状、左右の円弧部と上下の直線部とを組み合わせた形状等であってよい。制御装置11は、CPU等のハードウェアプロセッサを含む。制御装置11は、走行制御部12、移動制御部13、及び信号処理部14を備える。信号処理部14は操作子10からの信号に基づいて乗員Xの操作入力を検出し、走行制御部12は信号処理部14によって検出された操作入力に応じて操舵装置4、駆動装置5、及び制動装置6の少なくとも1つを制御する。移動制御部13は、信号処理部14によって検出された操作入力に応じて操作子10の移動を制御する。
図2、図3に示すように、車両2の車室17には、操作子10に対して運転操作を行う乗員Xが着座する乗員シート61が設けられている。乗員シート61は、例えば、複数人分の着座スペースを有するベンチシートであり、左右方向に沿って延びている。このように乗員シート61としてベンチシートを用いることで、乗員Xの左右方向の着座位置の自由度を高めることができる。乗員シート61は、ベース部材(図示せず)を介して車両2の車体15の前部に取り付けられている。乗員シート61は、乗員Xが着座するシートクッション62と、シートクッション62の後ろ上方に隣接して配置され、乗員Xを後方から支持するシートバック63と、を備えている。シートクッション62とシートバック63は、それぞれ左右方向に所定の幅(例えば、乗員X複数人分の幅)を有する。
図3、図4に示すように、操作子10は、移動装置16を介して車体15の前部に支持されている。移動装置16は、車体15の前部に設けられ、左右方向に延びる前後一対のレール21と、前後一対のレール21に架設されるべく前後方向に延びるスライダ22と、スライダ22から後方に延びるアーム23と、アーム23の後端に設けられて操作子10に取り付けられるベース24とを有する。
前後一対のレール21は、スライダ22を左右方向に移動可能に支持している。前後一対のレール21とスライダ22は、車両2の車室17の前壁を構成するインストルメントパネル18の前方に設けられている。そのため、車両2の車室17にいる乗員Xからは前後一対のレール21とスライダ22が見えないか又は見えにくくなっている。これにより、車両2の意匠性の向上が図られている。
アーム23は、少なくとも1つの関節25を有し、関節25が下方に凸となるように折り曲げられた状態で、インストルメントパネル18の下方を通過している。アーム23は、前後方向に伸縮可能に設けられている。これにより、アーム23がベース24をスライダ22に対して前後方向に移動可能に支持している。
ベース24の上面には、シートクッション62の上方の空間の画像を撮影する撮像装置26が設けられている。撮像装置26は、操作子10の前方に隣接して配置されている。
図1に示すように、移動装置16は、スライダ駆動機構27とアーム駆動機構28とを備えている。スライダ駆動機構27は、電動モータによってレール21に対してスライダ22を左右方向に移動させる。これにより、スライダ22、アーム23、ベース24及び操作子10が車体15に対して左右方向に移動する。アーム駆動機構28は、電動モータによって関節25を屈曲させ、アーム23の前後方向の伸縮度を変更する。これにより、ベース24及び操作子10が車体15に対して前後方向に移動する。以上のように、移動装置16は、操作子10を車体15に対して左右方向及び前後方向に移動させる。
移動装置16は、位置センサ29を備えている。位置センサ29は、操作子10の前後方向の位置を検出する。位置センサ29は、例えば、アーム駆動機構28を構成する電動モータ又はアーム23の関節25に取り付けられている。位置センサ29は、例えば、ポテンショメータ又はロータリエンコーダであってもよい。
図3~図5に示すように、操作子10は、ベース24に回転可能に設けられたハブ部31と、ハブ部31の外周にハブ部31と同軸状に設けられたディスク部32と、ディスク部32の外周に配置されたリング部33とを有する。ディスク部32は円板状に形成されている。本実施形態では、ディスク部32は、ハブ部31から径方向外方に延びると共に、操作子10(ハブ部31)の回転軸線A方向においてベース24と相反する側に延び、ハブ部31を頂点とする円錐形に形成されている。リング部33は、操作子10(ハブ部31)の回転軸線Aを中心とした環状に形成されている。リング部33は円形状の横断面を有する。リング部33の横断面における直径はディスク部32の厚みよりも大きい。リング部33は、操作子10を回転操作するために、乗員Xによって把持される把持部として機能する。
ハブ部31は、乗員X側を向く正面部31Aと、正面部31Aと相反する背面部(図示せず)とを有する。ディスク部32は、乗員X側を向く正面部32Aと、正面部32Aと相反する背面部32Bとを有する。リング部33は、乗員X側を向く正面部33Aと、正面部33Aと相反する背面部33Bと、正面部31A及び背面部33Bの外周に位置する外周部33Cと、正面部31A及び背面部33Bの内周に位置する内周部33Dと、を有する。詳細には、リング部33の外周縁(操作子10の回転軸線Aを中心としてリング部33の径が最大となる部分)と、リング部33の内周縁(操作子10の回転軸線Aを中心としてリング部33の径が最小となる部分)とを含む平面でリング部33を2分割した場合に、ベース24側に配置される部分を背面部33B、ベース24と相反する側に配置される部分を正面部33Aとする。
操作子10は、第1面部10Aと、第1面部10Aと相反する第2面部10Bと、第1面部10Aと第2面部10Bの外周に位置する外周部10Cとを含む。第1面部10Aは、操作子10の回転軸線Aに沿った一方側に配置されており、操作子10の後面(前後方向一方側の面)を構成している。第2面部10Bは、操作子10の回転軸線Aに沿った他方側に配置されており、操作子10の前面(前後方向他方側の面)を構成している。第1面部10Aは、ハブ部31の正面部31A、ディスク部32の正面部32A、リング部33の正面部33Aを含み、第2面部10Bは、ディスク部32の背面部32B、リング部33の背面部33Bを含み、外周部10Cは、リング部33の外周部33Cを含む。他の実施形態では、第1面部10Aがディスク部32の背面部32B、リング部33の背面部33Bを含み、第2面部10Bがハブ部31の正面部31A、ディスク部32の正面部32A、リング部33の正面部33Aを含んでも良い。
図1に示すように、操作子10には、タッチセンサ(接触センサ)としての第1静電容量センサ35、第2静電容量センサ36、及び第3静電容量センサ37と、回転角センサ38と、力覚センサ39とが設けられている。回転角センサ38は、操作子10の車体15に対する回転角を検出する。回転角センサ38は、ロータリエンコーダやレゾルバ等であってよい。他の実施形態では、操作子10にジャイロセンサが設けられてもよい。ジャイロセンサは、操作子10の回転速度を検出する。
力覚センサ39は、公知の圧電式又はひずみゲージ式のセンサであってよく、ベース24とハブ部31の間に設けられている。力覚センサ39は、例えば6軸力覚センサであり、操作子10に加わる回転軸線Aに沿った前側(前後方向一方側)、回転軸線Aに沿った後側(前後方向他方側)、左側(左右方向一方側)、右側(左右方向他方側)、回転軸線Aと直交する方向に沿った上側(上下方向一方側)及び回転軸線Aと直交する方向に沿った下側(上下方向他方側)の荷重を検出可能である。
図4、図6及び図7に示すように、第1~第3静電容量センサ35~37は、静電容量の変化に基づいて乗員Xの指等の物体の接近及び接触を検出するタッチセンサである。第1~第3静電容量センサ35~37は、操作子10のリング部33に設けられている。
第1静電容量センサ35は操作子10の第1面部10Aに設けられ、第2静電容量センサ36は操作子10の第2面部10Bに設けられ、第3静電容量センサ37は操作子10の外周部10Cに設けられている。詳細には、第1静電容量センサ35はリング部33の正面部33Aに設けられ、第2静電容量センサ36はリング部33の背面部33Bに設けられ、第3静電容量センサ37はリング部33の外周部33Cに設けられている。他の実施形態では、第1静電容量センサ35がリング部33の背面部33Bに設けられ、第2静電容量センサ36がリング部33の正面部33Aに設けられても良い。
第1静電容量センサ35は、リング部33の正面部33Aに沿って、リング部33と同軸の環状に形成された1つのセンサである。他の実施形態では、第1静電容量センサ35は、リング部33の正面部33Aに沿って周方向に配列された複数のセンサであってもよい。第1静電容量センサ35は、正面部33Aにおける内周側に配置されていることが好ましい。詳細には、操作子10の回転軸線Aに沿った方向から見て、リング部33の幅方向における中央を通過する中心環状線より径方向内側、すなわちリング部33の内周部33Dに第1静電容量センサ35が配置されていることが好ましい。
第2静電容量センサ36は、リング部33の背面部33Bに沿って、リング部33と同軸の環状に形成された1つのセンサである。他の実施形態では、第2静電容量センサ36は、リング部33の背面部33Bに沿って周方向に配列された複数のセンサであってもよい。第2静電容量センサ36は、背面部33Bの幅方向における中央に沿って延びていることが好ましい。第2静電容量センサ36は、第1静電容量センサ35よりも大きい直径を有することが好ましい。
第3静電容量センサ37は、操作子10の外縁に沿って設けられ、乗員Xの手の接触位置(乗員Xによるタッチ操作の位置)を特定可能なセンサである。第3静電容量センサ37は、操作子10の外縁に沿って延びる単一のセンサや、操作子10の外縁に沿って複数に分割された複数のセンサであってよい。本実施形態では、第3静電容量センサ37は、リング部33の外周縁を含む外周部33Cに沿って、周方向に複数配列されている。第3静電容量センサ37のそれぞれは、周方向に等しい角度幅を有し、等間隔で互いに隣り合って配置されている。隣り合う第3静電容量センサ37の間の隙間は小さいほど好ましい。本実施形態では、第3静電容量センサ37は、36個設けられ、それぞれ約10度の角度幅を有する。
第1~第3静電容量センサ35~37は、静電容量に応じた信号を出力する。第1~第3静電容量センサ35~37は、乗員Xの手等の物体が接近するほど、また接近する物体が大きいほど、また物体の比誘電率が高いほど静電容量が増加する。
第1~第3静電容量センサ35~37は、操作子10が乗員Xに把持されたことを検出する把持センサとして機能する。例えば、第1~第3静電容量センサ35~37は、第1静電容量センサ35及び第2静電容量センサ36の少なくとも一方の静電容量及び所定の個数以上の第3静電容量センサ37の静電容量が所定の基準値以上まで上昇した場合に、操作子10が乗員Xに把持されたことを検出する。他の異なる実施形態では、第1~第3静電容量センサ35~37が上記の検出方法とは異なる検出方法によって操作子10が乗員Xに把持されたことを検出しても良い。
図5に示すように、ハブ部31の正面部31A側(乗員X側)には、表示部としてのディスプレイ40が設けられている。ディスプレイ40は円形に形成され、ハブ部31の正面の面積の50%以上を占めている。図1に示すように、ディスプレイ40は、制御装置11のインターフェース制御部41によって制御され、車両2の運転モード(自動運転モード又は手動運転モード)や、車両2の進行方向(将来の軌跡)、車両2の周囲を走行する周辺車両の位置、車両2の速度等を表す画像を表示する。画像には、数値や記号が含まれてもよい。
車体15と操作子10との間には、車体15に対する操作子10の回転操作に対して反力(回転抵抗)を与える第1反力付与装置43(図1参照)が設けられている。第1反力付与装置43は、例えば電動モータであり、電動モータの回転力を操作子10の回転操作に対する反力として操作子10に与える。本実施形態では、第1反力付与装置43はベース24に設けられ、ベース24に対するハブ部31の回転に対して反力を付与する。第1反力付与装置43は、操作子10に十分な回転抵抗を加えることによって操作子10の回転を規制することができる。すなわち、第1反力付与装置43は、車体15に対する操作子10の回転を抑制する回転抑制装置として機能する。
車体15と操作子10との間には、車体15に対する操作子10の回転軸線Aに沿った移動に対して反力(移動抵抗)を与える第2反力付与装置44(図1参照)が設けられている。第2反力付与装置44は、例えばアーム駆動機構28を構成する電動モータであり、電動モータの回転力を操作子10の前後方向の移動操作に対する反力として操作子10に与える。第2反力付与装置44は、操作子10に十分な移動抵抗を加えることによって操作子10の前後方向の移動を規制することができる。すなわち、第2反力付与装置44は、車体15に対する操作子10の前後方向の移動を抑制する移動抑制装置として機能する。
図1に示すように、制御装置11は、車両2の各種状態量を検出する車両センサ45と、車両2の周囲の環境情報を検出する外界認識装置46とに接続されている。車両センサ45は、例えば車両2の車速を検出する車速センサや、車両2の加速度を検出する加速度センサ、車両2のヨーレートを検出するヨーレートセンサ等を含む。制御装置11は、車両センサ45から車両2の各種状態量を取得する。
外界認識装置46は、周辺車両情報及び周辺環境情報を取得し、制御装置11に出力する。外界認識装置46は、車両2の周囲を撮像するカメラ47と、車両2の周囲に存在する物体を検出するレーザやライダ等の物体検出センサ48と、ナビゲーション装置49とを含む。外界認識装置46は、カメラ47が取得した画像から走路や区画線を認識する。また、外界認識装置46は、カメラ47が取得した画像や物体検出センサ48の検出信号に基づいて、車両2の周囲を走行する周辺車両の位置及び速度を含む周辺車両情報を取得する。また、外界認識装置46は、ナビゲーション装置49からの自車両位置、地図情報及びPOI(Point Of Interest)に基づいて、車両2が走行する走路や隣接する走路、車両2の周囲の店舗や分岐路等の周辺環境情報を取得する。
<操作子10に対する運転操作>
操作子10は、運転操作として、第1運転操作及び第2運転操作を受け付け可能である。第1運転操作及び第2運転操作は、それぞれ異なる加減速操作と転舵操作を含んでいる。第1運転操作は、操作子10に接触することによる運転操作(例えば、シングルタップ操作、ダブルタップ操作、長押し操作、さすり操作等)であるため、第1運転操作における操作子10の可動量は0であるか、極めて小さい。第2運転操作は、操作子10を回転又は移動させることによる運転操作であるため、第2運転操作における操作子10の可動量は第1運転操作における操作子10の可動量よりも多い。このように第1運転操作を接触操作とし、第2運転操作を回転操作又は移動操作とすることで、第1運転操作と第2運転操作を明確に区別し、両者の混同を回避することができる。
第1運転操作は、乗員Xの手によるリング部33の外周部33Cの周方向へのさすり操作を含む。乗員Xが手でリング部33の外周部33Cを回転方向にさすると、周方向に並んで配列された複数の第3静電容量センサ37の静電容量が順番に変化する。信号処理部14は、複数の第3静電容量センサ37からの信号に基づいて、乗員Xによるリング部33のさすり操作を検出する。信号処理部14は、複数の第3静電容量センサ37からの信号に基づいて、さすり操作の向き、及び長さ(ストローク長)を検出する。走行制御部12は、信号処理部14によって検出されたさすり操作の向き及び長さに応じて操舵装置4を制御し、車両2の左右へのオフセット移動や、車線変更、右折又は左折等を行うとよい。
また、第1運転操作は、乗員Xの手によるリング部33の正面部33A又は背面部33Bへの接触操作を含む。接触操作は、例えばシングルタップ操作、ダブルタップ操作、長押し操作等を含む。乗員Xが手でリング部33の正面部33A又は背面部33Bに対して接触操作を行うと、第1静電容量センサ35又は第2静電容量センサ36の静電容量が変化する。信号処理部14は、第1静電容量センサ35又は第2静電容量センサ36からの検出信号に基づいて、乗員Xの手の接触継続時間や接触回数を判定し、接触操作がシングルタップ操作、ダブルタップ操作、及び長押し操作のいずれであるかを判定する。
走行制御部12は、例えば、正面部33Aへの操作に対して加速制御を実行し、背面部33Bへの操作に対して減速制御を実行する。加速制御は、目標車速を現在の値から所定値増加させるための制御、自車両と自車両の前方を走行する前走車との目標車間距離を現在の値から所定値短くする制御、及び停車状態から発進する制御を含む。減速制御は、目標車速を現在の値から所定値低下させるための制御や、自車両と前走車との目標車間距離を現在の値から所定値長くする制御、低速走行状態から停車させるための制御を含む。走行制御部12は、正面部33A及び背面部33Bへの操作の態様に応じて実行する制御、又は車両2の目標速度の変化量を変更してもよい。走行制御部12は、例えば、シングルタップ操作に対する目標速度の変化量よりもダブルタップ操作に対する目標速度の変化量を大きくするとよい。また、走行制御部12は、正面部33A又は背面部33Bに長押し操作がなされている間、目標速度の増加又は減少を継続してもよい。
第2運転操作は、回転軸線Aを中心とした操作子10の回転操作と、回転軸線Aに沿った操作子10の移動操作(押し引き操作)とを含む。乗員Xが操作子10の回転操作を行うと、車体15に対する操作子10の回転角を回転角センサ38が検出する。信号処理部14は回転角センサ38からの検出信号に基づいて操作子10の回転角を取得し、走行制御部12は、取得された回転角に応じて操舵装置4を制御し、車両2の車輪を転舵させる。
乗員Xが操作子10を前側に移動操作する(押し込む)と、操作子10に加わる前側への荷重を力覚センサ39が検出する。信号処理部14は力覚センサ39からの検出信号に基づいて操作子10に加わる荷重及び荷重の向きを取得し、走行制御部12は、取得された荷重及び荷重の向きに応じて駆動装置5を制御し、車両2を加速させる。乗員Xが操作子10を後側に移動操作する(引き出す)と、操作子10に加わる後側への荷重を力覚センサ39が検出する。信号処理部14は力覚センサ39からの検出信号に基づいて操作子10に加わる荷重及び荷重の向きを取得し、走行制御部12は、取得された荷重及び荷重の向きに応じて駆動装置5及び制動装置6の少なくとも一方を制御し、車両2を減速させる。他の実施形態では、位置センサ29によって乗員Xによる操作子10の移動操作を検出し、位置センサ29からの信号に基づいて車両2を加減速制御してもよい。
<車両2の運転モード>
走行制御部12は、車両2の運転モードを自動運転モードと手動運転モードの間で切り替え可能である。自動運転モードでは、走行制御部12によって転舵操作及び加減速操作が自動的に実行され、手動運転モードでは、乗員Xによって転舵操作及び加減速操作が手動で実行される。
走行制御部12は、自動運転モードにおいて、主体的に車両2の将来の軌道を生成し、操舵装置4、駆動装置5、及び制動装置6を制御する。ただし、走行制御部12は、自動運転モードにおいても、乗員Xによる操作子10に対する第1運転操作を受け付けることで、操舵装置4、駆動装置5、及び制動装置6の制御に乗員Xの意思を反映させる。つまり、第1運転操作は、自動運転モードにおける補助的な運転操作である。
走行制御部12は、手動運転モードにおいて、乗員Xによる操作子10に対する第2運転操作に応じて、操舵装置4、駆動装置5、及び制動装置6を制御する。つまり、第2運転操作は、手動運転モードにおける主体的な運転操作である。他の実施形態では、走行制御部12は、手動運転モードにおいて、乗員Xによるアクセルペダルやブレーキペダルに対する踏み込み操作に応じて、駆動装置5及び制動装置6を制御してもよい。
<操作子10の位置>
図2を参照して、操作子10は、許容位置としての第1位置P1、許容位置としての第2位置P2、及び制限位置としての第3位置P3の間で移動可能である。第1位置P1は車両2の左右方向の中心よりも左側(左右方向一方側)に位置しており、第2位置P2は車両2の左右方向の中心よりも右側(左右方向他方側)に位置している。つまり、第1位置P1と第2位置P2は、左右方向において互いにずれており、離間している。第3位置P3は、車両2の左右方向の中心に位置している。第3位置P3は、左右方向において第1位置P1と第2位置P2の中間に位置しており、左右方向において第1位置P1及び第2位置P2とはずれている。第3位置P3は、車長方向において第1位置P1及び第2位置P2よりも前方に位置している。そのため、乗員Xが操作子10に対する操作を行わない時(例えば、自動運転モードの実行時や車両2に対する乗員Xの乗降時)に、操作子10を第3位置P3に移動させることで、操作子10と乗員Xの距離を離すことができる。これにより、操作子10が乗員Xに圧迫感を与えるのを抑制することができる。
操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態では、自動運転モード及び手動運転モードによる車両2の走行が可能である。具体的には、走行制御部12は、操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態で、乗員Xによるモード切替スイッチ51(図1参照)の操作に応じて、車両2の運転モードを手動運転モードと自動運転モードの間で切り替える。操作子10が第3位置P3にある状態では、自動運転モードによる車両2の走行が可能であり、かつ、手動運転モードの選択ができない。また、操作子10が第1位置P1及び第3位置P3の間、又は第2位置P2及び第3位置P3の間にある状態では、自動運転モードによる車両2の走行のみが可能であり、手動運転モードの選択ができない。
操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態では、操作子10が第1運転操作と第2運転操作の両方を受け付け可能である。具体的には、操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態で、車両2の運転モードが自動運転モードになっている時には、操作子10が第1運転操作を受け付け可能である。一方で、操作子10が第1位置P1又は第2位置P2にある状態で、車両2の運転モードが手動運転モードになっている時には、操作子10が第2運転操作を受け付け可能である。
操作子10が第3位置P3にある状態、第1位置P1及び第3位置P3の間にある状態、第2位置P2及び第3位置P3の間にある状態のいずれかでは、車両2の運転モードが自動運転モードになっており、操作子10が第1運転操作を受け付け可能であり、かつ、第2運転操作を受け付け不能である。そのため、操作子10と乗員Xの距離が離れた第3位置P3において、操作子10の可動量が比較的多い第2運転操作が実行されるのを防止することができる。これにより、第3位置P3における操作子10の誤操作を抑制することができる。
<ベース24、ディスク部32、及びリング部33の構成>
図3及び図4に示すように、ベース24はアーム23の後端に設けられている。ベース24は略後方に向かって開口し、前後方向に延びる回転軸線Aを軸線とする有底な円筒状をなしている。ハブ部31は略円柱状をなし、ベース24の開口部分にベース24の軸線(すなわち、回転軸線A)を中心に回転可能に受容されている。ディスク部32(延長部、スポーク部)はハブ部31の後部外周に結合し、ハブ部31の後部外周から径方向外方に延びる透明な板状をなしている。リング部33(外縁部)はディスク部32の外縁に沿って設けられている。
本実施形態では、ディスク部32は略円錐台筒状(略円錐ホーン状)をなし、後方に向かって拡径するように配置されて、内周縁(前縁)においてハブ部31の後部外周に結合している。リング部33はディスク部32の外周縁全周に渡って設けられ、ハブ部31(より詳細には回転軸線A)を中心とする円環状をなしている。これにより、ディスク部32はハブ部31とリング部33との間の略全体に渡って設けられ、ハブ部31とリング部33とを接続している。リング部33が円環状に形成されることで、操作子10の回転位置によらず、乗員Xは同じ姿勢でリング部33を把持することができる。よって、例えば、リング部33がディスク部32の外周縁の一部に設けられている場合に比べて、操作子10の操作性の向上が図られている。
<操作子10の照明装置70>
図1に示すように、操作子10には複数の光源71を含む照明装置70が設けられている。照明装置70は、制御装置11のインターフェース制御部41によって制御される。第1~第3静電容量センサ35~37からの検出信号を信号処理部14が処理し、その処理結果に基づいて、インターフェース制御部41は照明装置70を制御し、光源71を点灯・消灯させる。
図4に示すように、光源71は、リング部33に設けられた複数の第1光源71Aと、ハブ部31に設けられた複数の第2光源71Bとを有する。
図4及び図5に示すように、第1光源71Aはリング部33の正面部33Aに沿って周方向に等間隔に配置された複数の発光体84Aを含む。図4に示すように、第2光源71Bはハブ部31の後部外周に沿って配置された複数の発光体84Bを含む。第2光源71Bの発光体84Bはそれぞれ、ハブ部31の径方向外方向であって、ディスク部32の内部に向けて照明光を投射する向きに調整されている。発光体84A、84BはそれぞれLEDや、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子等によって構成されているとよい。
信号処理部14は第1~第3静電容量センサ35~37からの検出信号に基づいて乗員Xの操作子10に対する運転操作の有無を判定する。信号処理部14は乗員Xの操作子10への運転操作を検出すると、第1~第3静電容量センサ35~37からの検出信号に基づいて操作子10への操作種別を判定する。より具体的には、信号処理部14は検出された運転操作が第1運転操作、及び第2運転操作のいずれかであるかの判定を行う。更に、信号処理部14は検出された運転操作がリング部33を把持する把持操作、リング部33をさするさすり操作、リング部33へのシングルタップ操作、ダブルタップ操作、長押し操作のいずれかに該当するかを判定する。信号処理部14は運転種別の判定を、第1~第3静電容量センサ35~37からの検出信号と、各運転操作に対応する標準的な検出信号に対応するモデル信号と比較することによって、操作種別の判定を行うとよい。
信号処理部14が運転操作を検出すると、インターフェース制御部41は第2光源71Bを発光させる。これにより、ディスク部32の内部に向けて照明光が投射され、図8に示すように、ディスク部32の内周部分27Aが発光する。これにより、運転操作が検出されて、検出された信号が制御装置11によって受領されたという情報を、ディスク部32の発光によって、乗員Xに迅速に通知することができる。
また、信号処理部14が検出された運転操作をさすり操作、シングルタップ操作、ダブルタップ操作、及び長押し操作のいずれかに該当すると判定した時には、インターフェース制御部41は第2光源71Bに加えて、運転操作によって第3静電容量センサ37の静電容量の変化が変化した領域27Bに設けられた第1光源71Aの発光体84Aを発光させるとよい。
<電源線及び信号線の構成>
図4に示すように、操作子10のリング部33には、第1静電容量センサ35、第2静電容量センサ36、第3静電容量センサ37、及び第1光源71Aを含む電装部品85が設けられている。図5に示すように、リング部33に設けられたこれらの電装部品85と制御装置11とを電気的に接続するため、操作子10には配線90が設けられている。配線90は制御装置11及び第1光源71Aを接続する電源線90Aと、制御装置11及び第1~第3静電容量センサ35~37を接続する信号線90Bとを含む。電源線90Aは第1光源71Aに電力を供給して、第1光源71Aを発光させる役割を果たす。信号線90Bは、第1~第3静電容量センサ35~37によって取得された信号をインターフェース制御部41に伝達する役割を果たす。本実施形態では、電源線90A及び信号線90Bはそれぞれ、導体がビニル等の絶縁体で覆われた被覆電線や、絶縁電線を更に保護被覆で覆った被覆ケーブル等によって構成されているとよい。
本実施形態では、図6に示すように、リング部33には第3静電容量センサ37が複数設けられ、リング部33の外周に沿って周方向に配列されている。第3静電容量センサ37はそれぞれ、静電容量の変化に基づいてリング部33への乗員Xの近接及び接触を検知する、いわゆる接触センサとして機能する。このように、第3静電容量センサ37がリング部33の外周に沿って複数設けられることで、乗員Xからの運転操作をより確実に検出することができる。
図5(A)、図5(B)及び図7に示すように、電源線90Aはハブ部31からディスク部32の内部を通過してリング部33に延び、第1光源71Aに達している。信号線90Bは、電源線90Aと同様に、ハブ部31からディスク部32の内部を通過してリング部33に延び、第1~第3静電容量センサ35~37に達している。
<ディスク部32の構成>
図7に示すように、ディスク部32は2枚の透明板材である前板材32F、及び後板材32Rを含む。前板材32F、及び後板材32Rはともに、回転軸線Aを中心とし、後方に向かって拡径する略同形な略円錐台筒状をなしている。前板材32F、及び後板材32Rはそれぞれ、ポリカーボネートやアクリル等の透明な樹脂材料によって形成されていてもよい。前板材32Fはその後面32Gが後板材32Rの前面32Sに互いに対向するように配置され、前板材32Fと後板材32Rとは互いに積層されている。前板材32F及び後板材32Rはそれぞれ前縁(内周縁)においてハブ部31の外周に、後縁(外周縁)においてリング部33にそれぞれ結合されている。
図5(B)に示すように、前板材32F及び後板材32Rの互いに対向する面であって、乗員X(運転者)から離れた側の面である前板材32Fの後面32Gに溝91が設けられている。本実施形態では、前板材32Fの後面32Gには、2本の溝91A、91Bが形成されている。2本の溝91A、91Bはそれぞれ径方向外方向に延びる筋状に形成されている。溝91はそれぞれ前板材32Fの前縁(内周縁)から後縁(外周縁)にまで延びている。電源線90A及び信号線90Bはハブ部31からそれぞれ互いに異なる溝91A、91Bの内部に侵入し、対応する溝91A、91Bに受容されている。図5(A)に示すように、電源線90A及び信号線90Bはそれぞれ、対応する溝91に沿って径外方向に延び、リング部33に到達している。
図5(B)に示すように、前板材32Fの後面32Gと後板材32Rの前面32Sとは互いに結合されている。これにより、溝91の前側が後板材32Rによって封じられて、配線収容空間92が画定されている。前板材32Fの後面32Gと後板材32Rの前面32Sとが互いに結合されることによって、電源線90A及び信号線90Bの後方への移動が規制され、電源線90A及び信号線90Bの溝91からの脱落が防止されている。本実施形態では、前板材32Fの後面32Gと後板材32Rの前面32Sとは互いに溶着されている。
図5(A)及び図7に示すように、前板材32F及び後板材32Rの互いに対向する面のうち、乗員X(運転者)に近接する側の面である後板材32Rの前面32Sには、操作子10の意匠性を高めるための意匠部として機能する擬装部95が設けられている。本実施形態では、擬装部95は後板材32Rの前面32Sに光透過性の小さな塗料が塗布されて模様96が描かれることによって形成されている。換言すれば、擬装部95は、後板材32Rの前面32Sに設けられ、模様96を形成する塗膜97(図7参照)によって構成されている。
図5(A)に示すように、後板材32Rの前面32Sに描かれる模様96は所定の単一形状のパターン(意匠)を複数含むものであるとよい。これにより、塗膜97によって形成される模様96を簡素に構成することができる。更に、模様96は回転軸線Aを中心とする略回転対称をなすとよい。ここでいう略回転対称とは、模様96が周方向に基準位置を持たず、模様96に基づいて、操作子10の回転によってその回転角が判別不能であるか、又は判別が容易ではないことを意味する。
模様96は周方向にランダムであるか、又は、回転軸線Aを中心とする放射状をなすように構成されて、略回転対称をなすとよい。本実施形態では、図5(A)に示すように、後板材32Rの前面32Sの全体に単一のパターンである円がランダムに配置された模様96(水玉模様)が塗布されることによって、塗膜97が形成されている。但し、後板材32Rの前面32Sに描かれる円が全て同一の濃淡や色彩、光透過性でなくてもよく、それぞれ濃淡や色彩、光透過性が異なっていてもよい。また、各円の内部における濃淡や色彩、光透過性が一様でなくてもよく、円の内部において濃淡や色彩、光透過性が変化するように構成されていてもよい。このように濃淡や色彩、光透過性を設定することによって、例えば、操作子10に描かれる模様96にグラディエーションを持たせることができる。これにより、操作子10の意匠性の向上を図ることができる。
本実施形態の変形例(第1変形例)としては、図9(A)に示すように、後板材32Rの前面32Sには単一のパターンである四角形がランダムに配置された模様96が描かれていてもよい。また、別の変形例(第2変形例)として、図9(B)に示すように、後板材32Rの前面32Sには、前縁から放射状に円が連なり後縁に達する模様96(水玉模様)が描かれていてもよい。
図5(A)に示すように、塗膜97は溝91それぞれの後方に位置し、ハブ部31の少なくとも一部と、リング部33の少なくとも一部とを繋ぐ部分(以下、遮蔽部97A)を含む。一方の溝91の後方に位置する遮蔽部97Aは、他方の溝91の後方に位置する遮蔽部97Aと一体となっていてもよく、互いに分離されていてもよい。遮蔽部97Aは溝91それぞれの後方に設けられることによって、遮蔽部97Aはそれぞれ溝91に受容された配線90に整合する位置となる。これにより、塗膜97の一部(遮蔽部97A)は配線90と正面視で重なり合い、配線90は塗膜97によって後方から隠蔽される。よって、配線90が擬装部95によって後方から隠蔽(すなわち、カモフラージュ)されて、配線90が乗員Xによって視認され難くなる。
図9(B)に示すように、後板材32Rの前面32Sに円が連なった模様96が描かれている場合には、円の中心に整合する位置に配線90が通過するように、パターンが構成されているとよい。更に、円の内部において、円の中心と回転軸線Aとを結ぶ線から離れるに従って透過性が向上するように、色彩や濃淡が変化しているとよい。これにより、円の内部における透過性が一様である場合に比べて、ディスク部32の光透過性が向上する。
<自動運転モードにおける転舵角と操作子10の回転角度との関係>
走行制御部12は、自動運転モードにおいて、乗員Xによる操作子10に対する第1運転操作(さすり操作)を受け付けると共に、回転軸線Aを中心とする回転操作を受け付ける。
乗員Xが操作子10を把持して回転操作を行うと、回転角センサ38が車体15に対する操作子10の回転角を検出する。走行制御部12は受け付けた回転操作による操作量、すなわち、操作子10を把持してからの操作子10の回転角の変化量(相対変化)を反映した軌道を作成する。次に、走行制御部12は操舵装置4を制御することによって、車両2を軌道に沿って自動走行させる。すなわち、走行制御部12は操作子10の回転角ではなく、回転操作による回転角の変化量に基づいて転舵角を変更する、いわゆる相対操舵を行って、車両2の走行を制御する。
このように、乗員Xは自動運転時に回転軸線Aを中心に操作子10を回転させることによって、車両2の操舵を行うことができる。すなわち、操作子10は乗員Xによる車両2を操舵するための回転操作を受け付ける操舵操作子として機能する。
次に、乗員Xが操作子10の把持を止めると、操作子10は回転することなく、そのままの位置に保持される。一方、走行制御部12は軌道に沿って車両2を走行させるべく、操舵装置4を制御して、転舵角を変更する。よって、操作子10の回転角と、転舵角との関係、すなわち、操作子10の回転角と転舵角との伝達率は車両2の状態に合わせて変化する。
次に、第1実施形態に係る操作子10の効果について説明する。ベース24とリング部33との間を接続するディスク部32は透明板材によって形成される。これによりディスク部32が透過性を有し、乗員Xはディスク部32を介して操作子10の前側を見ることができる。よって、操作子10の意匠性が向上すると共に、乗員Xの視野が広がり、より快適な車内環境を提供することができる。また、ディスク部32を透明な板材によって構成して光透過性を持たせることで、図8に示すように、第2光源71Bを用いて、ディスク部32の内周部分27Aを発光させることができる。これによって、制御装置11によって運転操作が受領されたという情報を乗員Xに通知することができる。
更に、ディスク部32は模様96を含む擬装部95が設けられている。これにより、操作子10の意匠性が向上する。また、擬装部95はハブ部31の一部と、リング部33の一部とを繋ぐ遮蔽部97Aを含む。これにより、ハブ部31とリング部33とを繋ぐ配線90が、ハブ部31とリング部33との間全ての範囲に渡って、正面視で遮蔽部97Aに重なり合う。これにより、配線90が遮蔽部97Aによって隠蔽される。よって、正面視において(すなわち、乗員Xが操作子10の後方から視た時に)配線90がより視認され難くなり、操作子10の意匠性が更に向上する。また、配線90が遮蔽されることによって、配線90が操作子10の回転角度を判断するための基準点となることが防止できる。これにより、操作子10の回転角と転舵角との伝達率が変化した場合に、乗員Xに違和感を与えることが防止できる。
配線90を隠蔽するための塗膜97は後板材32Rの前面32Sに塗料を塗布することによって構成することができる。よって、配線90を隠蔽するための構成が簡素であり、作製が容易である。
電源線90A及び信号線90B(配線90)がそれぞれ溝91に受容されている。これにより、乗員Xの操作子10の操作等によって電源線90A及び信号線90Bの遮蔽部97Aと重なり合う位置、すなわち遮蔽部97Aに整合する位置からの移動が防止できる。
自動運転モードにおいて、乗員Xが操作子10を回転させると、乗員Xからの回転操作に基づいて、乗員Xの意志を反映するように転舵角が変更される。その後、乗員Xが把持を止めると、車両2は作成された軌道に沿って自動走行すると共に、操作子10は回転することなく、操作子10の位置が維持される。
すなわち、自動走行時には、回転角と転舵角との関係が適宜変更されることによって、操作子10が回転することなく、操作子10の位置が維持される。これにより、操作子10の回転による乗員Xに与える違和感や不安感を低減することができる。
また、操作子10は略回転対称をなすため、操作子10の状態から転舵角を認識することができない。よって、乗員Xは操作子10の基準となる位置を意識することなく操舵を行うことができる。更に、操作子10の状態から転舵角を認識することができないため、回転角と転舵角とが変更された場合に乗員Xに与える違和感を低減することができる。
<<第2実施形態>>
第2実施形態に係る操作子110は、ディスク部32の構成、より詳細には擬装部95の構成が第1実施形態に係る操作子110と同様であるため、それ以外については説明を省略する。
ディスク部32は第1実施形態と同様に、2枚の透明板材である前板材32F、及び後板材32Rとを含む。前板材32F及び後板材32Rとはともに、略同形な略円錐台筒状をなしている。第1実施形態と同様に、前板材32Fの後面32Gには溝91が設けられ、電源線90A及び信号線90Bは前板材32Fに形成された溝91に収容されて、ハブ部31からリング部33に到達している。
後板材32Rの前面32Sには第1実施形態と同様に塗膜97が設けられている。但し、図10(B)に示すように、配線90の後方には塗膜97は設けられておらず、乗員Xから視認可能である。後板材32Rの前面32Sに描かれた塗膜97は配線90と協働して、正面視で、所定の模様196(本実施形態では蔦模様196)を構成している。すなわち、ディスク部32の前板材32F、及び後板材32Rには模様196を構成する擬装部95が設けられ、配線90が擬装部95の一部をなしている。
次に、第2実施形態に係る操作子110の効果について説明する。配線90と塗膜97とは協働して、蔦模様196を構成する。これにより、配線90は塗膜97によってカモフラージュされて、乗員Xによって配線90の存在が理解され難くなるため、操作子10の意匠性の向上を図ることができる。
<<第3実施形態>>
第3実施形態に係る操作子210は、ディスク部32の構成、より詳細には、後板材232Rの構成が第1実施形態と異なる。それ以外の構成については、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
第3実施形態に係る後板材232Rは透明液晶パネルによって構成されている。図7(B)に示すように、後板材232Rには、電源線90A、及び信号線90Bを隠蔽(遮蔽)するように画像や動画が表示される。本実施形態では、後板材232Rには溝91に沿って径方向外側に円が連なり、それぞれの円が径外側に移動する模様296(水玉模様)が表示される。図7(B)に示されるように、配線90は、模様296の変化によらず、後方から後板材232Rに表示される模様296によって隠蔽される。
次に、第3実施形態に係る操作子210の効果について説明する。後板材232Rに表示される画像や動画によって、ディスク部32の意匠性を向上することができる。更に、後板材232Rに表示される画像や動画によって、電源線90A及び信号線90Bが隠蔽される(カモフラージュされる)。これにより、乗員Xによって電源線90A及び信号線90Bが視認され難くなり、操作子210の意匠性の向上を図ることができる。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記実施形態では、配線90が擬装部95に隠蔽されることによって、又は、擬装部95と一体となることによって、配線90が乗員Xから視認され難くなっていたが、この態様には限定されない。擬装部95は配線90をカモフラージュする機能、すなわち、乗員Xの目を欺き、配線90の存在を理解され難くする機能を有していれば、いかなる態様であってもよい。
本実施形態では、電源線90A及び信号線90Bはともに、被覆電線や被覆ケーブル等によって構成されていたが、この態様には限定されない。例えば、電源線90A及び信号線90Bの少なくとも一つが、前板材32F又は後板材32Rに結合された透明導電膜によって形成されていてもよい。これにより、配線90が露出せず、且つ、ディスク部32に描くことのできる模様96の自由度を向上させることができる。
また、ディスク部32は光透過性を有し、後方に向かって拡径する略円錐台筒状の透明板材と、透明板材の外縁に沿って配置された複数の発光素子と、透明板材の内縁に沿って配置された複数の受光素子とを含むように構成してもよい。このとき、リング部33の周方向に沿って配置された接触センサ(第3静電容量センサ37)によって接触が検知された時に発光素子が発光し、受光素子が受光するとインターフェース制御部41に信号が伝わるように構成されるとよい。乗員Xがリング部33に接触すると、対応する位置の発光素子が発光し、ハブ部31に設けられた受光素子の中で、発光素子に近接した受光素子が受光するとインターフェース制御部41に信号が出力される。これにより、信号線90Bを設けることなく、乗員Xが接触したこと、及びその接触位置をインターフェース制御部41に出力することが可能となる。また、乗員Xの接触に応じてディスク部32が発光するため、意匠性にも優れた操作子10を提供することができる。
上記第1実施形態、及び第2実施形態において、塗膜97は塗料が塗布されることによって形成されていたがこの態様には限定されない。塗膜97は糊の付いた紙やプラスチックフィルム等(シール)が接着されることによって形成されていてもよい。また、擬装部95は塗膜97に換えて、ディスク部32を構成する透明樹脂が着色されることによって形成された着色部397(図9(A)参照)によって構成されていてもよい。