JPWO2005016721A1 - ステアリングホイール装置 - Google Patents

Abstract

ステアリングホイール装置において、ドライバが回動部１２６をいずれかの方向に回動させると、突出部材１２４１が弾性部材１２１８ｂを撓ませ、さらには、弾性部材１２１８ｂの先端がスイッチ１２１７ｂのボタンを押す。これにより、スイッチ１２１７ｂは信号を出力する。また、ボタンが押された瞬間に反作用により、逆方向への力がドライバの手には伝わるので、ドライバはボタンが押されたことを認識することができる。

Description

本発明は、ステアリングホイール装置に関し、より特定的には、車載機器を操作するための操作器が取り付けられたステアリングホイール装置に関する。

ステアリングホイール装置は、車両の操舵システムにおけるマンマシンインターフェイスであって、例えば、特開２０００−１８２４６４号公報（以下、第１文献と称す）及び実開昭６１−１５９２４２公報（以下、第２文献と称す）に開示されている。
第１文献に開示されたステアリングホイール装置は、ホイールと、圧電ケーブルと、コントローラとを備える。ホイールは、車両の操舵のためにドライバが運転時に握る、環状のフレームである。圧電ケーブルは、ホイールの周囲に沿って配設され、圧力が自身に加わると信号を出力する。コントローラは、圧電ケーブルの出力信号に基づいて、車載機器を制御するための制御信号を生成する。
また、第２文献に開示されたステアリングホイール装置は、ホイールと、異方性感圧スイッチとを備える。ホイールは、環状のフレームであって、ホイールの芯金は、圧縮変形可能な外被体で覆われる。異方性感圧スイッチは、外被体の内部に埋め込まれる。ホイールにおいて、異方性感圧スイッチが埋め込まれる部分をドライバが握った結果、芯金を中心としたねじり力が発生する。このようなねじり力により、異方性感圧スイッチは閉じ、信号を出力する。
しかしながら、第１文献及び第２文献に開示されたステアリングホイール装置では、外被材で覆われた圧電ケーブル及び異方性感圧スイッチが採用されているので、車載機器を操作するために、外被材をどの程度の力で握ればならないのか、ドライバには分かりにくい。
それ故に、本発明の目的は、より簡単に車載機器を操作可能な操作器が取り付けられたステアリングホイール装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るステアリングホイール装置は、ホイール部と、ホイール部に取り付けられており、所定の機器を操作するための操作器とを備える。ここで、操作器は、所定の回転軸を中心として回動可能な回動部と、回動部の回動に応答して信号を出力する、少なくとも一つのスイッチとを含む。
本発明の上記及びその他の目的、特徴、局面及び利点は、以下に述べる本発明の詳細な説明を添付の図面とともに理解したとき、より明らかになる。

図１は、本発明の一実施形態に係るステアリングホイール装置１を示す模式図である。
図２は、図１に示すステアリングホイール装置１の説明に用いられる３次元座標系を示す模式図である。
図３Ａは、図１に示すホイール部１１の一部分をｚｘ平面で切断した時の縦断面を示す模式図である。
図３Ｂは、図１に示すホイール部１１の一部分をｘｙ平面で切断した時の部分的な横断面図である。
図４は、図１に示す操作器１２の分解斜視図である。
図５Ａは、図４に示す第１支持部材１２１の側面図である。
図５Ｂは、図５Ａの矢印Ｌ１の方向から第１支持部材１２１を見たときの底面図である。
図５Ｃは、図５Ｂの矢印Ｌ２の方向から第１支持部材１２１を見たときの正面図である。
図５Ｄは、図５Ｂに示す面Ｐ２で第１支持部材１２１を切った時の断面を矢印Ｌ２の方向から見たときの断面図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、上述のスイッチ１２１７ａ及び弾性部材１２１８ａを示す模式図である。
図７Ａは、図４に示す第２支持部材１２２の左側面図である。
図７Ｂは、図７Ａの矢印Ｌ３の方向から第２支持部材１２２を見たときの上面図である。
図７Ｃは、図７Ｂの矢印Ｌ４の方向から第２支持部材１２２を見たときの正面図である。
図８Ａは、図４に示す第１回動部材１２３の側面図である。
図８Ｂは、図８Ａの矢印Ｌ５の方向から第１回動部材１２３を見たときの上面図である。
図８Ｃは、図８Ｂの矢印Ｌ６の方向から第１回動部材１２３を見たときの正面図である。
図９Ａは、図４に示す第２回動部材１２４の側面図である。
図９Ｂは、図９Ａに示す中心軸Ｃ２を含むｘｙ平面に平行な面Ｐ３で切断した時の第２回動部材１２４を図９Ａに示す矢印Ｌ７から見たときの断面図である。
図９Ｃは、図９Ｂに示す矢印Ｌ８の方向から第２回動部材１２４を見たときの正面図である。
図９Ｄは、図９Ｃに示す突出部材１２４１周辺の拡大図である。
図１０は、図１に示す操作器１２を構成する支持部１２５を示す模式図である。
図１１は、図１に示す操作器１２を構成する回動部１２６を示す模式図である。
図１２Ａは、図１１に示す回動部１２６が中立位置にあるときの状態を示す模式図である。
図１２Ｂ及び図１２Ｃは、図１１に示す回動部１２６を正方向及び逆方向に回動させた時の状態を示す模式図である。
図１３は、ステアリングホイール装置１を応用した音量調節システムの構成を示すブロック図である。
図１４は、図１３に示すＭＰＵ１４の動作を示すフローチャートである。
図１５は、図１に示す操作器１２の代替例を示す模式図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るステアリングホイール装置１を示す模式図である。ステアリングホイール装置１は、車両の操舵系におけるマンマシンインターフェイスであって、ホイール部１１と、操作器１２とを備える。
ホイール部１１は、車両の操舵のためにドライバが運転時に握る、略環状のフレームである。ここで、図２は、本ステアリングホイール装置１の説明に用いられる３次元座標系を示す模式図である。図２において、ホイール部１１は、軸Ｃ１を中心として、平面Ｐ１（左下がりのハッチング部分）内で回転する。３次元座標系において、ｚ軸は、ホイール部１１の回転中心Ｃ１を通過し、平面Ｐ１に直交する。また、ｘ軸は、平面Ｐ１に含まれ、車両が直進中におけるホイール部１１の上端及び下端を通過し、かつｚ軸と直交する。また、ｙ軸は、ｚ軸及びｘ軸の双方と直交する。なお、本実施形態では、平面Ｐ１はｘｙ平面に含まれる。
ここで、図３Ａは、図１のホイール部１１の一部分をｚｘ平面で切断した時の縦断面を示す模式図である。また、図３Ｂは、図１のホイール部１１の一部分をｘｙ平面で切断した時の部分的な横断面図である。以下、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、ホイール部１１の具体的な構造について説明する。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、ホイール部１１は、芯材１１１と、外被材１１２とを含む。
芯材１１１は、例えばダイキャストからなり、略環状の外形を有する。説明の便宜上、芯材１１１において、中心Ｃ１から最内周及び最外周までの距離は実質的にｒ１及びｒ２（図３Ｂ参照）であると仮定する。さらに、芯材１１１の縦断面の形状は実質的に直径φ１（図３Ａ参照）の円形であると仮定する。
外被材１１２は、例えばウレタンからなり、芯材１１１において操作器１２が取り付けられる部分（以下、取り付けスペースと称する）１１３を除いて、芯材１１１の全周囲を覆う。ここで、説明の便宜上、外被材１１２において、中心Ｃ１から最内周及び最外周までの距離は実質的にｒ３及びｒ４（図３Ｂ参照）と仮定する。また、外被材１１２について、縦断面の形状は実質的に直径φ２（図３Ａ参照）の円形であると仮定する。ここで、上述の平面Ｐ１は、芯材１１１の縦断面の各中心点を含み、ｘｙ平面に含まれるとさらに仮定する。
なお、外被材１１２は一般的に、ドライバがホイール部１１を握りやすい外形を有するが、本実施形態では、便宜上、外被材１１２の外形は部分環状であると仮定する。以上の部分環状のギャップが上述の取り付けスペース１１３となる。取り付けスペース１１３は、外被体１１２の２つの端面１１２ａ及び１１２ｂの間に確保されることになるが、本実施形態では、２端面１１２ａ及び１１２ｂは好ましくは互いに平行で、それら２端面の間隔はδであると仮定する。
また、取り付けスペース１１３は、一般的なドライバが運転時にホイール部１１を握る部分よりも、ホイール部１１の外周に沿ってｘ軸方向よりの位置に形成されることが好ましい。これにより、ドライバが運転時に操作器１２に触れ難いようにすることができる。なお、図３Ｂでは、取り付けスペース１１３はｘ軸を基準として右側に確保されているが、左側に確保されても良い。
操作器１２は、車載機器を操作するためのスイッチユニットであって、上述の取り付けスペース１１３に取り付けられる。ここで、図４は、図１に示す操作器１２の分解斜視図である。図４において、操作器１２は、第１支持部材１２１と、第２支持部材１２２と、第１回動部材１２３と、第２回動部材１２４とを備える。
ここで、図５Ａは、第１支持部材１２１の側面図である。図５Ｂは、図５Ａの矢印Ｌ１の方向から第１支持部材１２１を見たときの底面図である。図５Ｃは、図５Ｂの矢印Ｌ２の方向から第１支持部材１２１を見たときの正面図である。さらに、図５Ｄは、図５Ｂに示す面Ｐ２で第１支持部材１２１を切った時の断面を矢印Ｌ２の方向から見たときの断面図である。以下、以上の図５Ａ−図５Ｄを参照して、第１支持部材１２１の形状を大略的に説明する。図５Ａ−図５Ｄにおいて、第１支持部材１２１は、本体１２１１ａと、第１リブ１２１２ａと、第２リブ１２１３ａとを備える。本体１２１１ａは大略的に下記のような形状を有する。つまり、底面の直径がα４（図５Ｂ及び図５Ｃを特に参照）でかつ高さがδ（図５Ｂを特に参照）の円柱形状の部材が、その中心軸に沿って切断され、これによって得られる半円柱形状を本体１２１１ａは有する。なお、便宜上、以降、上述の円柱の中心軸にはＣ２という参照符号（図５Ｄを参照）を付けて用いる。以上のような本体１２１１ａにおいて、長方形状の底面には、芯材１１１の一部分を収容可能な溝１２１６ａが形成される。ここで、溝１２１６ａの両端は、図５Ｃに示すように、半円形状を有しており、その直径はφ１である。
第１リブ１２１２ａは大略的に、本体１２１１ａにおける曲面の一端部分から、好ましくは垂直に突出しており、外径がφ２（図５Ｂを特に参照）でかつ厚さがα１（図５Ａを特に参照）の半環状形状を有する部材である。
第２リブ１２１３ａは大略的に、本体１２１１ａにおける曲面の他端部分から、好ましくは垂直に突出しており、外径がφ２でかつ厚さがα２（図５Ａを特に参照）の部分環状形状を有する。具体的には、図５Ｄに特に示すように、第２リブ１２１３ａは、本体１２１１ａの底面を基準として、角度θ１から１８０°の範囲内に形成される。
また、以上の本体１２１１ａの他端部分には、後述する弾性部材１２１８ａを収容するためのスペース（以下、収容スペースと称する）１２１５ａが形成される。具体的には、収容スペース１２１５ａは、本体１２１１ａに形成される溝状の空間である。収容スペース１２１５ａは、本体１２１１ａの底面を基準として、０°から角度θ１の範囲内に形成される（図５Ｄを特に参照）。また、収容スペース１２１５ａについて、幅は、図５Ａに示すようにα３であり、深さは、図５Ｂに示すようにα６である。また、図５Ａに示すように、収容スペース１２１５ａの一側面は、本体１２１１ａの他端側の半円形面から、概ね距離（α２−α３）／２だけ離れている。
また、図５Ａ−図５Ｄにおいて、第２リブ１２１３ａの上端部分には、後述するスイッチ１２１７ａを設置するためのスペース（以下、設置スペースと称する）１２１４ａが形成される。具体的には、設置スペース１２１４ａは、第２リブ１２１３ａの部分環状面に形成される略直方体形状の空間である。設置スペース１２１４ａは、図５Ｄに特に示すように、本体１２１１ａの底面を基準として、角度θ１から角度θ２の範囲内に形成される。さらに、本実施形態では例示的に、設置スペース１２１４ａは、収容スペース１２１５ａと実質的に同じ幅α３を有する（図５Ａを特に参照）。また、設置スペース１２１４ａの深さはα５である（図５Ｂを特に参照）。また、設置スペース１２１４ａの一側面もまた、収容スペース１２１５ａと同様に、本体１２１１ａの他端側の半円形面から、概ね距離（α２−α３）／２だけ離れている（図５Ａを特に参照）。
また、第１支持部材１２１はさらに、スイッチ１２１７ａ及び弾性部材１２１８ａを備える。ここで、図６Ａ及び図６Ｂは、上述のスイッチ１２１７ａ及び弾性部材１２１８ａを示す模式図である。図６Ａにおいて、スイッチ１２１７ａは、設置スペース１２１４ａに固定される。以上のスイッチ１２１７ａは、ボタンが押されることに応答して、所定の信号を発生する。
また、弾性部材１２１８ａは、収容スペース１２１５ａに固定され、後述する第２回動部材１２４の突出部材１２４１（図示せず）からの力を受けることにより、図６Ｂに示すように、スイッチ１２１７ａのボタンを押すことが可能な形状を有する。より具体的には、弾性部材１２１８ａは少なくとも、図６Ａに示すように、固定部１２１８１ａと、環状部１２１８２ａと、連結部１２１８３ａと、突出部１２１８４ａとを含む。固定部１２１８１ａは、第２リブ１２１３ａの上端面に固定される。環状部１２１８２ａは弾性を有しており、その一端が固定部１２１８１ａと繋がっている。連結部１２１８３ａは、略長方形の形状を有しており、その一端が環状部１２１８２ａの他端と繋がっている。ここで、連結部１２１８３ａは実質的に、外部から力を与えられていない状態の時、中心軸Ｃ２を中心として、本体１２１１ａの底面を角度θ３だけ回転させた平面に含まれる。ここで、θ３は少なくとも０°より大きく、かつ角度θ１より小さい値に選ばれる。また、連結部１２１８３ａの長さは、α７に選ばれる。また、突出部１２１８４ａは、スイッチ１２１７ａを押すことが可能な部材であって、例えば、連結部１２１８３ａの他端から垂直に突出する。
図７Ａは、第２支持部材１２２の左側面図である。図７Ｂは、図７Ａの矢印Ｌ３の方向から第２支持部材１２２を見たときの上面図である。図７Ｃは、図７Ｂの矢印Ｌ４の方向から第２支持部材１２２を見たときの正面図である。図７Ａ−図７Ｃにおいて、第２支持部材１２２は、ｘｙ平面を基準として、第１支持部材１２１と対称な形状を有する。それ故、第２支持部材１２２において、第１支持部材１２１の構成に相当するものには、同一の名称及び参照符号を割り当て、それぞれの説明を省略する。ただし、図７Ａ−図７Ｃにおいては、明確化の観点から、第２支持部材１２２が有する各構成の参照符号には、添え字として「ｂ」が割り当てられる。例えば、第２支持部材１２２が有するスイッチは、スイッチ１２１７ｂと表記される。
図８Ａは、第１回動部材１２３の側面図である。図８Ｂは、図８Ａの矢印Ｌ５の方向から第１回動部材１２３を見たときの上面図である。図８Ｃは、図８Ｂの矢印Ｌ６の方向から第１回動部材１２３を見たときの正面図である。以下、図８Ａ−図８Ｃを参照して、第１回動部材１２３の形状を説明する。図８Ａ−図８Ｃにおいて、第１回動部材１２３は、半管状形状を有しており、第１円弧面１２３１ａと、第２円弧面１２３２ａと、第３円弧面１２３３ａとを備える。第１回動部材１２３は大略的に以下のような外形を有する。まず、ホイール部１１と実質的に同じ内周側の半径ｒ３及び外周側の半径ｒ４有する環状部材を、距離がδだけ離れた平行な二面で切断することにより、部分環状部材が得られる。このような部分環状部材を、一方及び他方の端面の中心同士を通過する鉛直面に沿って切断することにより、２分割された部分環状部材が得られる。分割された２個の内、一方の部分環状部材を加工して、第１円弧面１２３１ａと、第２円弧面１２３２ａと、第３円弧面１２３３ａとが形成され、その結果、第１回動部材１２３が得られる。
具体的には、図８Ａ−図８Ｃに示すように、第１円弧面１２３１ａは、上述の半部分環状部材の一端面から、ｘ軸に沿って距離α１だけ離れた範囲の間に形成される。第１円弧面１２３１ａにおいて、円弧の両端は、直径の両端に一致する。ここで、円弧の直径は実質的にφ２である。
また、第２円弧面１２３２ａは、上述の距離α１の部分から、ｘ軸に沿って距離（δ−（α１＋α２））だけ離れた範囲の間に形成される。第２円弧面１２３２ａにおいて、円弧の両端は、長さα４の直径に一致する。
また、第３円弧面１２３３ａは、上述の半部分環状部材の他端面から、ｘ軸に沿って距離α２だけ離れた範囲の間に形成される。第３円弧面１２３３ａにおいて、円弧の両端は、長さφ２の直径に一致する。
さらに、以上の第１−第３円弧面１２３１ａ−１２３３ａは互いに同じ中心軸Ｃ２（前述，図６Ｂを参照）を共有する。
図９Ａは、図４に示す第２回動部材１２４の側面図である。図９Ｂは、図９Ａに示す中心軸Ｃ２を含むｘｙ平面に平行な面Ｐ３で切断した時の第２回動部材１２４を図９Ａに示す矢印Ｌ７から見たときの断面図である。図９Ｃは、図９Ｂに示す矢印Ｌ８の方向から第２回動部材１２４を見たときの正面図である。図９Ａ−図９Ｃにおいて、第２回動部材１２４は、上述の分割された２個の内、他方の部分環状部材を加工することにより得られる。具体的には、第２回動部材１２４には、上述の第１円弧面１２３１ａ、第２円弧面１２３２ａ及び第３円弧面１２３３ａとｚｘ平面を基準にして対称な形状を有する第１円弧面１２３１ｂ、第２円弧面１２３２ｂ及び第３円弧面１２３３ｂが形成される。
また、第２回動部材１２４はさらに、第３円弧面１２３３ｂから突出する突出部材１２４１をさらに備える。ここで、図９Ｄは、図９Ｃに示す突出部材１２４１周辺の拡大図である。図９Ａ−図９Ｄにおいて、突出部材１２４１は大略的には、第３円弧面１２３３ｂから、好ましくは垂直に突出する部分環状の形状を有する。以上のような突出部材１２４１において、幅はα３であり、中心軸Ｃ２からの外径及び内径はφ２／２及びφ３である。ここで、φ３は少なくとも、φ２よりも小さく、φ１よりも大きい。ただし、後述するように、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４の回転に伴って、突出部材１２４１は、弾性部材１２１８ａ及び１２１８ｂのいずれか一方を押す。これに伴って、弾性部材１２１８ａ及び１２１８ｂは、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂを押すので、φ３は、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４が初期位置にある状態でスイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂを押さない値に選ばれる。
また、突出部材１２４１は、図９Ｄに特に示すように、面Ｐ３を基準として互いに対称な形状を有しており、一方の長方形状の端面は、中心軸Ｃ２を中心として、面Ｐ３を角度＋θ３だけ回転させた平面に含まれる。同様に、突出部材１２４１の他端面は、面Ｐ３を角度−θ３だけ回転させた平面に含まれる。ここで、θ３は少なくとも０°より大きく、かつ角度θ１より小さい値に選ばれる。より具体的には、θ３は、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４が初期位置にある状態でスイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂを押さない値に選ばれる。
以上のような構造を有する第１支持部材１２１、第２支持部材１２２、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４は、以下のように組み合わされる。まず、図４に示すように、芯材１１１において、取り付けスペース１１３で露出している部分を、第１支持部材１２１の溝１２１６ａ及び第２支持部材１２２の溝１２１６ｂで挟み込み、かつ、第１支持部材１２１及び第２支持部材１２２の側面同士を合わせた状態で、両者は固定される。ここで、両側面同士を正確に位置合わせした状態で第１支持部材１２１及び第２支持部材１２２を固定するために、いずれか一方の側面には少なくとも２個のボス（図示せず）が形成されることが好ましい。この場合、他方の側面において、少なくとも２個のボスに対応する位置には、各ボスの形状に対応した穴が形成される。これにより、各ボスを対応する穴にはめ込むことにより、第１支持部材１２１及び第２支持部材１２２の側面同士を正確かつ簡単に位置合わせできるようになる。
以上のように固定された状態の第１支持部材１２１及び第２支持部材１２２からなる部材を、図１０に示すように、支持部１２５と称する。この時、芯材１１１は環状形状を有するため、支持部１２５は、芯材１１１に対して回動しない。また、図１０に示すように、支持部１２５は、本体１２１１ａ及び１２１１ｂそれぞれの外周面により構成される円筒面を有する。
以上のような円筒面を、図１１に示すように、第１回動部材１２３が有する第２円弧面１２３２ａ及び第２回動部材１２４が有する第２円弧面１２３２ｂで挟み込み、かつ第１回動部材１２３の上端面及び第２回動部材１２４の下端面同士を合わせた状態で、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４は固定される。ここで、上端面及び下端面同士を正確に位置合わせした状態で第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４を固定するために、上端面及び下端面のいずれか一方には少なくとも２個のボス（図示せず）が形成されることが好ましい。この場合、上端面及び下端面のいずれか他方において、少なくとも２個のボスに対応する位置には、各ボスの形状に対応した穴が形成される。これにより、各ボスを対応する穴にはめ込むことにより、第１回動部材１２３の上端面及び第２回動部材１２４の下端面を正確かつ簡単に位置合わせできるようになる。
以上のように固定された状態の第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４からなる部材を、図１１に示すように回動部１２６と称する。ここで、回動部１２６は、第２円弧面１２３２ａ及び１２３２ｂから構成される円筒面を有する。回動部１２６側の円筒面と、支持部１２５側の円筒面とは実質的に同じ直径α４を有するので、回動部１２６は、支持部１２５の中心軸Ｃ２を中心にして回転可能となる。このような回動部１２６を回動しやすくするために、少なくとも回動部１２６及び支持部１２５の円筒面は摩擦係数の小さな樹脂で形成されることが好ましい。
以上のようにして組み立てられた操作器１２では、第１リブ１２１２ａ及び第１リブ１２１２ｂは、回動部１２６の位置がｘ軸の正方向にずれないようにするためのストッパーの機能を有する。また、第２リブ１２１３ａ及び第２リブ１２１３ｂは、回動部１２６の位置がｘ軸の負方向にずれないようにする。従って、回動部１２６は、中心軸Ｃ２を中心として、矢印Ｌ９及びＬ１０のいずれかの方向に回動するだけである。ここで、以下の説明では、矢印Ｌ９の方向を正方向と称し、矢印Ｌ１０の方向を逆方向と称する。
ここで、図１２Ａ−図１２Ｃは、図１１に示す面Ｐ２で操作器１２を切断した時の部分的な断面を示す断面図である。図１２Ａにおいて、回動部１２６に回転方向の力が加わっていない場合、突出部材１２４１の両側面は面Ｐ３を±θ３の角度だけ回転させた面内に含まれ（図９Ｄ参照）、また、連結部１２１８３ａ及び１２１８３ｂは、本体１２１１ａの側面を角度θ３だけ回転させた平面に含まれる（図６Ａ参照）。従って、回動部１２６に回転方向への力が加わっていない場合、突出部材１２４１は、連結部１２１８３ａ及び１２１８３ｂに挟み込まれた状態で動かないように支持される。以下、このような回動部１２６の静止位置を中立位置と称する。以上のことから、弾性部材１２１８ａ及び１２１８ｂは、回動部１２６を中立位置に静止させる機能を有することが分かる。
以上のような状態で、ドライバが回動部１２６を図１１の矢印Ｌ９の正方向に回動させると、図１２Ｂに示すように、突出部材１２４１が弾性部材１２１８ｂを撓ませ、さらには、弾性部材１２１８ｂの先端がスイッチ１２１７ｂのボタンを押す。これにより、スイッチ１２１７ｂは信号を出力する。また、ボタンが押された瞬間に反作用により、逆方向への力がドライバの手には伝わるので、ドライバはボタンが押されたことを認識することができる。
ここで、逆方向により大きな力を発生させると、ボタンが押されたことをドライバはより明確に認識することができる。このような認識度を向上させるためには、スイッチ１２１７ｂが押されると同時に、突出部材１２４１の端面の一部が第２リブ１２１３ｂを構成する端面の一部に当たるように、突出部材１２４１及び第２リブ１２１３ｂが構成されることが好ましい。
逆に、ドライバが回動部１２６を図１１の矢印Ｌ１０で示す逆方向に回動させると、図１２Ｃに示すように、弾性部材１２１８ａの先端がスイッチ１２１７ａのボタンを押し、その結果、スイッチ１２１７ａからは信号が出力される。また、ボタンが押された瞬間に、正方向への力がドライバの手には伝わるので、ドライバはボタンが押されたことを認識することができる。
ここで、正方向により大きな力を発生させるために、スイッチ１２１７ａが押されると同時に、突出部材１２４１の端面の一部が第２リブ１２１３ａを構成する端面の一部に当たるように、突出部材１２４１及び第２リブ１２１３ａが構成されることが好ましい。
また、回動部１２６の回動トルクは、ホイール部１１の操舵を行う際に回動部１２６が回転せず、さらに回動部１２６の操作をドライバがスムーズに行える値に設定されることが好ましい。そのような値としては０．１５Ｎ・ｍが例示的に挙げられるが、実際には、車両毎でパワーステアリング機構の特性が異なるため、回動トルクの値は車両に応じて適切な値に設定される。
以上のようなステアリングホイール装置１は例えば、図１３に示すオーディオシステム１３の音量調整に応用される。ここで、図１３は、ステアリングホイール装置１を応用した音量調節システムの構成を示すブロック図である。図１３において、音量調節システムは、ステアリングホイール装置１及びオーディオシステム１３以外に、少なくとも、ＭＰＵ１４及び操舵角センサ１５を備える。以上のステアリングホイール装置１、オーディオシステム１３、ＭＰＵ１４及び操舵角センサ１５はバスにより通信可能に接続される。
ＭＰＵ１４は、図示しないソフトウェアプログラムに従って動作して、オーディオシステム１３の音量を調節する。また、操舵角センサ１５は、車両の操舵角ρを定期的に検出して、検出した操舵角ρをＭＰＵ１４に送信する。操舵角ρとは、初期位置を基準として、ステアリングホイール装置１のホイール部１１が回転した角度である。初期位置は、どこに選ばれても良いが、好ましくは、車両のホイール部１１が切られていない状態、つまり、車両が直進姿勢にある状態におけるホイール部１１の位置を意味する。
図１４は、以上の音調調節システムにおけるＭＰＵ１４の動作を示すフローチャートである。図１４において、ＭＰＵ１４は、操舵角センサ１５から操舵角ρを受け取り、今回の操舵角ρがρ≦｜ρｒｅｆ｜を満たすか否かを判断する（ステップＡ１）。ここで、ρｒｅｆは、操作器１２をドライバが安全に操作可能である、ホイール部１１の操舵角である。ここで、操舵角ρが±３０°の範囲内では、大抵のドライバはホイール部１１を握り直すことはない。さらには、このような範囲内では、操作器１２が操作不可能な位置に移動しない。このような観点から、ρｒｅｆの好ましい値として３０°が選ばれる。
ステップＡ１での判断がＮＯの場合、ドライバは、ホイール部１１を大きく切っている。つまり、このような場合、ドライバはホイール部１１の握る位置を変更しており、操作器１２にドライバの手がかかる可能性がある。その結果、たとえ前述のように回動トルクを設定していたとしても、ドライバの意図に反して、操作器１２の回動部１２６が回転するおそれがある。このような場合、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂのいずれか一方から信号が入ってくる可能性がある。ホイール部１１を大きく切っている状態で、音量を調節すると、ドライバは、変化した音量に気を取られるので、このような音量調節は、車両の安全運転の観点から好ましくない。そのため、ＭＰＵ１４は、ステップＡ１でＮＯと判断した場合には、再度ステップＡ１に戻る。
逆に、ＭＰＵ１４は、ステップＡ１でＹＥＳと判断した場合、安全に音量調節可能な状況であることから、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂのいずれかから信号が到着することを所定時間の間待機する（ステップＡ２）。
ＭＰＵ１４は、ステップＡ２で所定時間の間に信号を受信できなかった場合、ステップＡ１に戻る。なぜなら、あまりにも長時間信号の到着をＭＰＵ１４が待ち続けると、ホイール部１１の操舵角ρが変化している可能性があるためである。
ところで、ユーザは、オーディオシステム１３の音量を調節したい場合、図１１を参照して説明したように、回動部１２６を正方向又は逆方向に回転させる。この回転に応じて、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂのいずれか一方から信号が出力される。ＭＰＵ１４は、ステップＡ２で信号を受信すると、今回受信した信号がスイッチ１２１７ｂから送られてきたものか否かを判断する（ステップＡ３）。
ＭＰＵ１４は、ステップＡ３でＹＥＳと判断した場合、オーディオシステム１３からの音量を上げる（ステップＡ４）。この時、好ましくは、信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間（つまり、パルス幅）に応じて、ＭＰＵ１４はオーディオシステム１３からの音量を上げ続けることが好ましい。
また、ＭＰＵ１４は、ステップＡ３でＮＯと判断した場合、スイッチ１２１７ａから信号が送られてきたことになるので、ステップＡ４とは逆に、オーディオシステム１３の音量を下げる（ステップＡ５）。この時も、パルス幅に応じて、オーディオシステム１３からの音量を下げ続けることが好ましい。
以上のステップＡ４及びＡ５のいずれかが終了すると、ＭＰＵ１４はステップＡ１に戻る。
以上説明したように、本実施形態に係るステアリングホイール装置１によれば、回動部１２６は、中心軸Ｃ２を中心として所定範囲内で回動可能に構成されており、ユーザが、回動部１２６を回転させることにより、突出部材１２４１がスイッチ１２１７ａ及び１２１８ｂのボタンを押す。このように回動部１２６は所定範囲内で回動可能であることから、ユーザは、回動部１２６をどの程度回転させれば、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂが押されるかを感覚的に把握しやすい。これによって、車載機器をより簡単にコントロール可能な操作器１２が取り付けられたステアリングホイール装置１を提供することが可能となる。
また、回動部１２６は実質的に外被材１１２と同じ径を有している。そのため、ドライバは、敏感な指先を使って回動部１２６を操作するのではなく、指先よりも敏感ではない手の平と手首を使って操作することになる。そのため、ドライバがたとえ運転中に操作器１２を操作したとしても、ドライバの注意が操作器１２に向きにくくなる。
なお、回動部１２６において、ドライバが握る面には、外被材１１２と異なる色が着色されたり、ドライバが握る面は、外被材１１２と異なる材質の表皮材が巻かれたりすることが好ましい。表皮材の典型例としては、革、ゴム又はウレタンが挙げられる。また、表皮材には、多数の小さな穴が形成されていることがさらに好ましい。また、回動部１２６自体が外被材１１２と異なる材質で形成されることもまた好ましい。これにより、ドライバが操作器１２の位置を、視覚又は触覚により認識し易くすることが可能となる。さらには、ステアリングホイール装置１のファッション性も向上させることが可能となる。
また、以上の実施形態では、便宜上、ホイール部１１は、断面形状が円形の略環状形状を有すると仮定した関係で、操作器１２もまた、断面形状が円形の部分環状形状を有するとして説明した。しかし、これに限らず、操作器１２の外径形状は、どのような形状であっても構わない。上述したように、ホイール部１１は一般的には、ドライバが握りやすい外形を有するので、操作器１２もまた、このようなホイール部１１に合わせた外形を有することが好ましい。また、芯材１１１の断面形状は円形に限られず、どのような形状であっても良い。
また、以上の実施形態では、車載機器の一例としてのオーディオシステム１３の音量調整に操作器１２が応用された場合について説明した。しかし、これに限らず、オーディオシステム１３のミュートのオン・オフに操作器１２が応用されても良い。さらに、オーディオシステム１３の受信チャネル設定に操作器１２が応用されても構わない。さらに、ナビゲーション装置の表示地図のスクロール、エアコンディショナーの温度調節又は風向調節、若しくはテレビジョン受像機の音量調節又はチャネル変更のために、操作器１２が応用されても構わない。
また、以上の実施形態では、操作器１２は、２個のスイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂを備えていたが、これに限らず、スイッチは１個でも構わない。また、代替例として、図１５に示すように、操作器１２は、２方向へのディテクタスイッチ１６を備えていてもよい。ディテクタスイッチ１６は、左右方向に傾くように構成されたスティック１６１を含んでおり、回動部１２６の回転に応じて、左右いずれかの方向に傾く。その傾きに応答して、ディテクタスイッチ１６からは、今回傾いた方向を特定する信号を出力する。
本発明を詳細に説明したが、上記説明はあらゆる意味において例示的なものであり限定的なものではない。本発明の範囲から逸脱することなしに多くの他の改変例及び変形例が可能であることが理解される。

本発明に係るステアリングホイール装置は、より簡単に車載機器を操作可能な操作器を有しており、車両用及びゲーム機用等の用途に適用できる。

本発明は、ステアリングホイール装置に関し、より特定的には、車載機器を操作するための操作器が取り付けられたステアリングホイール装置に関する。

ステアリングホイール装置は、車両の操舵システムにおけるマンマシンインターフェイスであって、例えば、特開２０００−１８２４６４号公報（以下、第１文献と称す）及び実開昭６１−１５９２４２号公報（以下、第２文献と称す）に開示されている。

第１文献に開示されたステアリングホイール装置は、ホイールと、圧電ケーブルと、コントローラとを備える。ホイールは、車両の操舵のためにドライバが運転時に握る、環状のフレームである。圧電ケーブルは、ホイールの周囲に沿って配設され、圧力が自身に加わると信号を出力する。コントローラは、圧電ケーブルの出力信号に基づいて、車載機器を制御するための制御信号を生成する。

また、第２文献に開示されたステアリングホイール装置は、ホイールと、異方性感圧スイッチとを備える。ホイールは、環状のフレームであって、ホイールの芯金は、圧縮変形可能な外被体で覆われる。異方性感圧スイッチは、外被体の内部に埋め込まれる。ホイールにおいて、異方性感圧スイッチが埋め込まれる部分をドライバが握った結果、芯金を中心としたねじり力が発生する。このようなねじり力により、異方性感圧スイッチは閉じ、信号を出力する。
特開２０００−１８２４６４号公報 実開昭６１−１５９２４２号公報

しかしながら、第１文献及び第２文献に開示されたステアリングホイール装置では、外被材で覆われた圧電ケーブル及び異方性感圧スイッチが採用されているので、車載機器を操作するために、外被材をどの程度の力で握ればならないのか、ドライバには分かりにくい。

それ故に、本発明の目的は、より簡単に車載機器を操作可能な操作器が取り付けられたステアリングホイール装置を提供することである。

上記目的を達成するために、ステアリングホイール装置であって、予め定められた形状を有する芯材を少なくとも含むホイール部と、ホイール部に取り付けられており、所定の機器を操作するための操作器とを備える。ここで、操作器は、芯材に応じた形状を有する空間が形成されており、所定の中心軸を有する円筒外面を含む支持部と、支持部の円筒外面と実質的に同じ径の円筒内面を有しており、支持部の円筒外面上に、円筒内面がスライド可能に取り付けられ、その結果、中心軸を中心として回動する回動部と、回動部の回動に応答して信号を出力する、少なくとも一つのスイッチとを含む。また、支持部は、空間に芯材を収容し、その結果、芯材に固定される。

本発明の上記及びその他の目的、特徴、局面及び利点は、以下に述べる本発明の詳細な説明を添付の図面とともに理解したとき、より明らかになる。

図１は、本発明の一実施形態に係るステアリングホイール装置１を示す模式図である。ステアリングホイール装置１は、車両の操舵系におけるマンマシンインターフェイスであって、ホイール部１１と、操作器１２とを備える。

ホイール部１１は、車両の操舵のためにドライバが運転時に握る、略環状のフレームである。ここで、図２は、本ステアリングホイール装置１の説明に用いられる３次元座標系を示す模式図である。図２において、ホイール部１１は、軸Ｃ１を中心として、平面Ｐ１（左下がりのハッチング部分）内で回転する。３次元座標系において、ｚ軸は、ホイール部１１の回転中心を通過し、平面Ｐ１に直交する。また、ｘ軸は、平面Ｐ１に含まれ、車両が直進中におけるホイール部１１の上端及び下端を通過し、かつｚ軸と直交する。また、ｙ軸は、ｚ軸及びｘ軸の双方と直交する。なお、本実施形態では、平面Ｐ１はｘｙ平面に含まれる。

ここで、図３Ａは、図１のホイール部１１の一部分をｚｘ平面で切断した時の縦断面を示す模式図である。また、図３Ｂは、図１のホイール部１１の一部分をｘｙ平面で切断した時の部分的な横断面図である。以下、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、ホイール部１１の具体的な構造について説明する。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、ホイール部１１は、芯材１１１と、外被材１１２とを含む。

芯材１１１は、例えばダイキャストからなり、略環状の外形を有する。説明の便宜上、芯材１１１において、中心Ｃ１から最内周及び最外周までの距離は実質的にｒ１及びｒ２（図３Ｂ参照）であると仮定する。さらに、芯材１１１の縦断面の形状は実質的に直径φ１（図３Ａ参照）の円形であると仮定する。

外被材１１２は、例えばウレタンからなり、芯材１１１において操作器１２が取り付けられる部分（以下、取り付けスペースと称する）１１３を除いて、芯材１１１の全周囲を覆う。ここで、説明の便宜上、外被材１１２において、中心Ｃ１から最内周及び最外周までの距離は実質的にｒ３及びｒ４（図３Ｂ参照）と仮定する。また、外被材１１２について、縦断面の形状は実質的に直径φ２（図３Ａ参照）の円形であると仮定する。ここで、上述の平面Ｐ１は、芯材１１１の縦断面の各中心点を含み、ｘｙ平面に含まれるとさらに仮定する。

なお、外被材１１２は一般的に、ドライバがホイール部１１を握りやすい外形を有するが、本実施形態では、便宜上、外被材１１２の外形は部分環状であると仮定する。以上の部分環状のギャップが上述の取り付けスペース１１３となる。取り付けスペース１１３は、外被体１１２の２つの端面１１２ａ及び１１２ｂの間に確保されることになるが、本実施形態では、２端面１１２ａ及び１１２ｂは好ましくは互いに平行で、それら２端面の間隔はδであると仮定する。

また、取り付けスペース１１３は、一般的なドライバが運転時にホイール部１１を握る部分よりも、ホイール部１１の外周に沿ってｘ軸方向よりの位置に形成されることが好ましい。これにより、ドライバが運転時に操作器１２に触れ難いようにすることができる。なお、図３Ｂでは、取り付けスペース１１３はｘ軸を基準として右側に確保されているが、左側に確保されても良い。

操作器１２は、車載機器を操作するためのスイッチユニットであって、上述の取り付けスペース１１３に取り付けられる。ここで、図４は、図１に示す操作器１２の分解斜視図である。図４において、操作器１２は、第１支持部材１２１と、第２支持部材１２２と、第１回動部材１２３と、第２回動部材１２４とを備える。

ここで、図５Ａは、第１支持部材１２１の側面図である。図５Ｂは、図５Ａの矢印Ｌ１の方向から第１支持部材１２１を見たときの底面図である。図５Ｃは、図５Ｂの矢印Ｌ２の方向から第１支持部材１２１を見たときの正面図である。さらに、図５Ｄは、図５Ｂに示す面Ｐ２で第１支持部材１２１を切った時の断面を矢印Ｌ２の方向から見たときの断面図である。以下、以上の図５Ａ−図５Ｄを参照して、第１支持部材１２１の形状を大略的に説明する。図５Ａ−図５Ｄにおいて、第１支持部材１２１は、本体１２１１ａと、第１リブ１２１２ａと、第２リブ１２１３ａとを備える。本体１２１１ａは大略的に下記のような形状を有する。つまり、底面の直径がα４（図５Ｂ及び図５Ｃを特に参照）でかつ高さがδ（図５Ｂを特に参照）の円柱形状の部材が、その中心軸に沿って切断され、これによって得られる半円柱形状を本体１２１１ａは有する。なお、便宜上、以降、上述の円柱の中心軸にはＣ２という参照符号（図５Ｄを参照）を付けて用いる。以上のような本体１２１１ａにおいて、長方形状の底面には、芯材１１１の一部分を収容可能な溝１２１６ａが形成される。ここで、溝１２１６ａの両端は、図５Ｃに示すように、半円形状を有しており、その直径はφ１である。

第１リブ１２１２ａは大略的に、本体１２１１ａにおける曲面の一端部分から、好ましくは垂直に突出しており、外径がφ２（図５Ｂを特に参照）でかつ厚さがα１（図５Ａを特に参照）の半環状形状を有する部材である。

第２リブ１２１３ａは大略的に、本体１２１１ａにおける曲面の他端部分から、好ましくは垂直に突出しており、外径がφ２でかつ厚さがα２（図５Ａを特に参照）の部分環状形状を有する。具体的には、図５Ｄに特に示すように、第２リブ１２１３ａは、本体１２１１ａの底面を基準として、角度θ１から１８０°の範囲内に形成される。

また、以上の本体１２１１ａの他端部分には、後述する弾性部材１２１８ａを収容するためのスペース（以下、収容スペースと称する）１２１５ａが形成される。具体的には、収容スペース１２１５ａは、本体１２１１ａに形成される溝状の空間である。収容スペース１２１５ａは、本体１２１１ａの底面を基準として、０°から角度θ１の範囲内に形成される（図５Ｄを特に参照）。また、収容スペース１２１５ａについて、幅は、図５Ａに示すようにα３であり、深さは、図５Ｂに示すようにα６である。また、図５Ａに示すように、収容スペース１２１５ａの一側面は、本体１２１１ａの他端側の半円形面から、概ね距離（α２−α３）／２だけ離れている。

また、図５Ａ−図５Ｄにおいて、第２リブ１２１３ａの上端部分には、後述するスイッチ１２１７ａを設置するためのスペース（以下、設置スペースと称する）１２１４ａが形成される。具体的には、設置スペース１２１４ａは、第２リブ１２１３ａの部分環状面に形成される略直方体形状の空間である。設置スペース１２１４ａは、図５Ｄに特に示すように、本体１２１１ａの底面を基準として、角度θ１から角度θ２の範囲内に形成される。さらに、本実施形態では例示的に、設置スペース１２１４ａは、収容スペース１２１５ａと実質的に同じ幅α３を有する（図５Ａを特に参照）。また、設置スペース１２１４ａの深さはα５である（図５Ｂを特に参照）。また、設置スペース１２１４ａの一側面もまた、収容スペース１２１５ａと同様に、本体１２１１ａの他端側の半円形面から、概ね距離（α２−α３）／２だけ離れている（図５Ａを特に参照）。

また、第１支持部材１２１はさらに、スイッチ１２１７ａ及び弾性部材１２１８ａを備える。ここで、図６Ａ及び図６Ｂは、上述のスイッチ１２１７ａ及び弾性部材１２１８ａを示す模式図である。図６Ａにおいて、スイッチ１２１７ａは、設置スペース１２１４ａに固定される。以上のスイッチ１２１７ａは、ボタンが押されることに応答して、所定の信号を発生する。

また、弾性部材１２１８ａは、収容スペース１２１５ａに固定され、後述する第２回動部材１２４の突出部材１２４１（図示せず）からの力を受けることにより、図６Ｂに示すように、スイッチ１２１７ａのボタンを押すことが可能な形状を有する。より具体的には、弾性部材１２１８ａは少なくとも、図６Ａに示すように、固定部１２１８１ａと、環状部１２１８２ａと、連結部１２１８３ａと、突出部１２１８４ａとを含む。固定部１２１８１ａは、第２リブ１２１３ａの上端面に固定される。環状部１２１８２ａは弾性を有しており、その一端が固定部１２１８１ａと繋がっている。連結部１２１８３ａは、略長方形の形状を有しており、その一端が環状部１２１８２ａの他端と繋がっている。ここで、連結部１２１８３ａは実質的に、外部から力を与えられていない状態の時、中心軸Ｃ２を中心として、本体１２１１ａの底面を角度θ３だけ回転させた平面に含まれる。ここで、θ３は少なくとも０°より大きく、かつ角度θ１より小さい値に選ばれる。また、連結部１２１８３ａの長さは、α７に選ばれる。また、突出部１２１８４ａは、スイッチ１２１７ａを押すことが可能な部材であって、例えば、連結部１２１８３ａの他端から垂直に突出する。

図７Ａは、第２支持部材１２２の左側面図である。図７Ｂは、図７Ａの矢印Ｌ３の方向から第２支持部材１２２を見たときの上面図である。図７Ｃは、図７Ｂの矢印Ｌ４の方向から第２支持部材１２２を見たときの正面図である。図７Ａ−図７Ｃにおいて、第２支持部材１２２は、ｘｙ平面を基準として、第１支持部材１２１と対称な形状を有する。それ故、第２支持部材１２２において、第１支持部材１２１の構成に相当するものには、同一の名称及び参照符号を割り当て、それぞれの説明を省略する。ただし、図７Ａ−図７Ｃにおいては、明確化の観点から、第２支持部材１２２が有する各構成の参照符号には、添え字として「ｂ」が割り当てられる。例えば、第２支持部材１２２が有するスイッチは、スイッチ１２１７ｂと表記される。

図８Ａは、第１回動部材１２３の側面図である。図８Ｂは、図８Ａの矢印Ｌ５の方向から第１回動部材１２３を見たときの上面図である。図８Ｃは、図８Ｂの矢印Ｌ６の方向から第１回動部材１２３を見たときの正面図である。以下、図８Ａ−図８Ｃを参照して、第１回動部材１２３の形状を説明する。図８Ａ−図８Ｃにおいて、第１回動部材１２３は、半管状形状を有しており、第１円弧面１２３１ａと、第２円弧面１２３２ａと、第３円弧面１２３３ａとを備える。第１回動部材１２３は大略的に以下のような外形を有する。まず、ホイール部１１と実質的に同じ内周側の半径ｒ３及び外周側の半径ｒ４有する環状部材を、距離がδだけ離れた平行な二面で切断することにより、部分環状部材が得られる。このような部分環状部材を、一方及び他方の端面の中心同士を通過する鉛直面に沿って切断することにより、２分割された部分環状部材が得られる。分割された２個の内、一方の部分環状部材を加工して、第１円弧面１２３１ａと、第２円弧面１２３２ａと、第３円弧面１２３３ａとが形成され、その結果、第１回動部材１２３が得られる。

具体的には、図８Ａ−図８Ｃに示すように、第１円弧面１２３１ａは、上述の半部分環状部材の一端面から、ｘ軸に沿って距離α１だけ離れた範囲の間に形成される。第１円弧面１２３１ａにおいて、円弧の両端は、直径の両端に一致する。ここで、円弧の直径は実質的にφ２である。

また、第２円弧面１２３２ａは、上述の距離α１の部分から、ｘ軸に沿って距離（δ−（α１＋α２））だけ離れた範囲の間に形成される。第２円弧面１２３２ａにおいて、円弧の両端は、長さα４の直径に一致する。

また、第３円弧面１２３３ａは、上述の半部分環状部材の他端面から、ｘ軸に沿って距離α２だけ離れた範囲の間に形成される。第３円弧面１２３３ａにおいて、円弧の両端は、長さφ２の直径に一致する。

さらに、以上の第１−第３円弧面１２３１ａ−１２３３ａは互いに同じ中心軸Ｃ２（前述，図６Ｂを参照）を共有する。

図９Ａは、図４に示す第２回動部材１２４の側面図である。図９Ｂは、図９Ａに示す中心軸Ｃ２を含むｘｙ平面に平行な面Ｐ３で切断した時の第２回動部材１２４を図９Ａに示す矢印Ｌ７から見たときの断面図である。図９Ｃは、図９Ｂに示す矢印Ｌ８の方向から第２回動部材１２４を見たときの正面図である。図９Ａ−図９Ｃにおいて、第２回動部材１２４は、上述の分割された２個の内、他方の部分環状部材を加工することにより得られる。具体的には、第２回動部材１２４には、上述の第１円弧面１２３１ａ、第２円弧面１２３２ａ及び第３円弧面１２３３ａとｚｘ平面を基準にして対称な形状を有する第１円弧面１２３１ｂ、第２円弧面１２３２ｂ及び第３円弧面１２３３ｂが形成される。

また、第２回動部材１２４はさらに、第３円弧面１２３３ｂから突出する突出部材１２４１をさらに備える。ここで、図９Ｄは、図９Ｃに示す突出部材１２４１周辺の拡大図である。図９Ａ−図９Ｄにおいて、突出部材１２４１は大略的には、第３円弧面１２３３ｂから、好ましくは垂直に突出する部分環状の形状を有する。以上のような突出部材１２４１において、幅はα３であり、中心軸Ｃ２からの外径及び内径はφ２／２及びφ３である。ここで、φ３は少なくとも、φ２よりも小さく、φ１よりも大きい。ただし、後述するように、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４の回転に伴って、突出部材１２４１は、弾性部材１２１８ａ及び１２１８ｂのいずれか一方を押す。これに伴って、弾性部材１２１８ａ及び１２１８ｂは、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂを押すので、φ３は、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４が初期位置にある状態でスイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂを押さない値に選ばれる。

また、突出部材１２４１は、図９Ｄに特に示すように、面Ｐ３を基準として互いに対称な形状を有しており、一方の長方形状の端面は、中心軸Ｃ２を中心として、面Ｐ３を角度＋θ３だけ回転させた平面に含まれる。同様に、突出部材１２４１の他端面は、面Ｐ３を角度−θ３だけ回転させた平面に含まれる。ここで、θ３は少なくとも０°より大きく、かつ角度θ１より小さい値に選ばれる。より具体的には、θ３は、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４が初期位置にある状態でスイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂを押さない値に選ばれる。

以上のような構造を有する第１支持部材１２１、第２支持部材１２２、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４は、以下のように組み合わされる。まず、図４に示すように、芯材１１１において、取り付けスペース１１３で露出している部分を、第１支持部材１２１の溝１２１６ａ及び第２支持部材１２２の溝１２１６ｂで挟み込み、かつ、第１支持部材１２１及び第２支持部材１２２の側面同士を合わせた状態で、両者は固定される。ここで、両側面同士を正確に位置合わせした状態で第１支持部材１２１及び第２支持部材１２２を固定するために、いずれか一方の側面には少なくとも２個のボス（図示せず）が形成されることが好ましい。この場合、他方の側面において、少なくとも２個のボスに対応する位置には、各ボスの形状に対応した穴が形成される。これにより、各ボスを対応する穴にはめ込むことにより、第１支持部材１２１及び第２支持部材１２２の側面同士を正確かつ簡単に位置合わせできるようになる。

以上のように固定された状態の第１支持部材１２１及び第２支持部材１２２からなる部材を、図１０に示すように、支持部１２５と称する。この時、芯材１１１は環状形状を有するため、支持部１２５は、芯材１１１に対して回動しない。また、図１０に示すように、支持部１２５は、本体１２１１ａ及び１２１１ｂそれぞれの外周面により構成される円筒面を有する。

以上のような円筒面を、図１１に示すように、第１回動部材１２３が有する第２円弧面１２３２ａ及び第２回動部材１２４が有する第２円弧面１２３２ｂで挟み込み、かつ第１回動部材１２３の上端面及び第２回動部材１２４の下端面同士を合わせた状態で、第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４は固定される。ここで、上端面及び下端面同士を正確に位置合わせした状態で第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４を固定するために、上端面及び下端面のいずれか一方には少なくとも２個のボス（図示せず）が形成されることが好ましい。この場合、上端面及び下端面のいずれか他方において、少なくとも２個のボスに対応する位置には、各ボスの形状に対応した穴が形成される。これにより、各ボスを対応する穴にはめ込むことにより、第１回動部材１２３の上端面及び第２回動部材１２４の下端面を正確かつ簡単に位置合わせできるようになる。

以上のように固定された状態の第１回動部材１２３及び第２回動部材１２４からなる部材を、図１１に示すように回動部１２６と称する。ここで、回動部１２６は、第２円弧面１２３２ａ及び１２３２ｂから構成される円筒面を有する。回動部１２６側の円筒面と、支持部１２５側の円筒面とは実質的に同じ直径α４を有するので、回動部１２６は、支持部１２５の中心軸Ｃ２を中心にして回転可能となる。このような回動部１２６を回動しやすくするために、少なくとも回動部１２６及び支持部１２５の円筒面は摩擦係数の小さな樹脂で形成されることが好ましい。

以上のようにして組み立てられた操作器１２では、第１リブ１２１２ａ及び第１リブ１２１２ｂは、回動部１２６の位置がｘ軸の正方向にずれないようにするためのストッパーの機能を有する。また、第２リブ１２１３ａ及び第２リブ１２１３ｂは、回動部１２６の位置がｘ軸の負方向にずれないようにする。従って、回動部１２６は、中心軸Ｃ２を中心として、矢印Ｌ９及びＬ１０のいずれかの方向に回動するだけである。ここで、以下の説明では、矢印Ｌ９の方向を正方向と称し、矢印Ｌ１０の方向を逆方向と称する。

ここで、図１２Ａ−図１２Ｃは、図１１に示す面Ｐ２で操作器１２を切断した時の部分的な断面を示す断面図である。図１２Ａにおいて、回動部１２６に回転方向の力が加わっていない場合、突出部材１２４１の両側面は面Ｐ３を±θ３の角度だけ回転させた面内に含まれ（図９Ｄ参照）、また、連結部１２１８３ａ及び１２１８３ｂは、本体１２１１ａの側面を角度θ３だけ回転させた平面に含まれる（図６Ａ参照）。従って、回動部１２６に回転方向への力が加わっていない場合、突出部材１２４１は、連結部１２１８３ａ及び１２１８３ｂに挟み込まれた状態で動かないように支持される。以下、このような回動部１２６の静止位置を中立位置と称する。以上のことから、弾性部材１２１８ａ及び１２１８ｂは、回動部１２６を中立位置に静止させる機能を有することが分かる。

以上のような状態で、ドライバが回動部１２６を図１１の矢印Ｌ９の正方向に回動させると、図１２Ｂに示すように、突出部材１２４１が弾性部材１２１８ｂを撓ませ、さらには、弾性部材１２１８ｂの先端がスイッチ１２１７ｂのボタンを押す。これにより、スイッチ１２１７ｂは信号を出力する。また、ボタンが押された瞬間に反作用により、逆方向への力がドライバの手には伝わるので、ドライバはボタンが押されたことを認識することができる。

ここで、逆方向により大きな力を発生させると、ボタンが押されたことをドライバはより明確に認識することができる。このような認識度を向上させるためには、スイッチ１２１７ｂが押されると同時に、突出部材１２４１の端面の一部が第２リブ１２１３ｂを構成する端面の一部に当たるように、突出部材１２４１及び第２リブ１２１３ｂが構成されることが好ましい。

逆に、ドライバが回動部１２６を図１１の矢印Ｌ１０で示す逆方向に回動させると、図１２Ｃに示すように、弾性部材１２１８ａの先端がスイッチ１２１７ａのボタンを押し、その結果、スイッチ１２１７ａからは信号が出力される。また、ボタンが押された瞬間に、正方向への力がドライバの手には伝わるので、ドライバはボタンが押されたことを認識することができる。

ここで、正方向により大きな力を発生させるために、スイッチ１２１７ａが押されると同時に、突出部材１２４１の端面の一部が第２リブ１２１３ａを構成する端面の一部に当たるように、突出部材１２４１及び第２リブ１２１３ａが構成されることが好ましい。

また、回動部１２６の回動トルクは、ホイール部１１の操舵を行う際に回動部１２６が回転せず、さらに回動部１２６の操作をドライバがスムーズに行える値に設定されることが好ましい。そのような値としては０．１５Ｎ・ｍが例示的に挙げられるが、実際には、車両毎でパワーステアリング機構の特性が異なるため、回動トルクの値は車両に応じて適切な値に設定される。

以上のようなステアリングホイール装置１は例えば、図１３に示すオーディオシステム１３の音量調整に応用される。ここで、図１３は、ステアリングホイール装置１を応用した音量調節システムの構成を示すブロック図である。図１３において、音量調節システムは、ステアリングホイール装置１及びオーディオシステム１３以外に、少なくとも、ＭＰＵ１４及び操舵角センサ１５を備える。以上のステアリングホイール装置１、オーディオシステム１３、ＭＰＵ１４及び操舵角センサ１５はバスにより通信可能に接続される。

ＭＰＵ１４は、図示しないソフトウェアプログラムに従って動作して、オーディオシステム１３の音量を調節する。また、操舵角センサ１５は、車両の操舵角ρを定期的に検出して、検出した操舵角ρをＭＰＵ１４に送信する。操舵角ρとは、初期位置を基準として、ステアリングホイール装置１のホイール部１１が回転した角度である。初期位置は、どこに選ばれても良いが、好ましくは、車両のホイール部１１が切られていない状態、つまり、車両が直進姿勢にある状態におけるホイール部１１の位置を意味する。

図１４は、以上の音調調節システムにおけるＭＰＵ１４の動作を示すフローチャートである。図１４において、ＭＰＵ１４は、操舵角センサ１５から操舵角ρを受け取り、今回の操舵角ρがρ≦｜ρｒｅｆ｜を満たすか否かを判断する（ステップＡ１）。ここで、ρｒｅｆは、操作器１２をドライバが安全に操作可能である、ホイール部１１の操舵角である。ここで、操舵角ρが±３０°の範囲内では、大抵のドライバはホイール部１１を握り直すことはない。さらには、このような範囲内では、操作器１２が操作不可能な位置に移動しない。このような観点から、ρｒｅｆの好ましい値として３０°が選ばれる。

ステップＡ１での判断がＮＯの場合、ドライバは、ホイール部１１を大きく切っている。つまり、このような場合、ドライバはホイール部１１の握る位置を変更しており、操作器１２にドライバの手がかかる可能性がある。その結果、たとえ前述のように回動トルクを設定していたとしても、ドライバの意図に反して、操作器１２の回動部１２６が回転するおそれがある。このような場合、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂのいずれか一方から信号が入ってくる可能性がある。ホイール部１１を大きく切っている状態で、音量を調節すると、ドライバは、変化した音量に気を取られるので、このような音量調節は、車両の安全運転の観点から好ましくない。そのため、ＭＰＵ１４は、ステップＡ１でＮＯと判断した場合には、再度ステップＡ１に戻る。

逆に、ＭＰＵ１４は、ステップＡ１でＹＥＳと判断した場合、安全に音量調節可能な状況であることから、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂのいずれかから信号が到着することを所定時間の間待機する（ステップＡ２）。

ＭＰＵ１４は、ステップＡ２で所定時間の間に信号を受信できなかった場合、ステップＡ１に戻る。なぜなら、あまりにも長時間信号の到着をＭＰＵ１４が待ち続けると、ホイール部１１の操舵角ρが変化している可能性があるためである。

ところで、ユーザは、オーディオシステム１３の音量を調節したい場合、図１１を参照して説明したように、回動部１２６を正方向又は逆方向に回転させる。この回転に応じて、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂのいずれか一方から信号が出力される。ＭＰＵ１４は、ステップＡ２で信号を受信すると、今回受信した信号がスイッチ１２１７ｂから送られてきたものか否かを判断する（ステップＡ３）。

ＭＰＵ１４は、ステップＡ３でＹＥＳと判断した場合、オーディオシステム１３からの音量を上げる（ステップＡ４）。この時、好ましくは、信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間（つまり、パルス幅）に応じて、ＭＰＵ１４はオーディオシステム１３からの音量を上げ続けることが好ましい。

また、ＭＰＵ１４は、ステップＡ３でＮＯと判断した場合、スイッチ１２１７ａから信号が送られてきたことになるので、ステップＡ４とは逆に、オーディオシステム１３の音量を下げる（ステップＡ５）。この時も、パルス幅に応じて、オーディオシステム１３からの音量を下げ続けることが好ましい。

以上のステップＡ４及びＡ５のいずれかが終了すると、ＭＰＵ１４はステップＡ１に戻る。

以上説明したように、本実施形態に係るステアリングホイール装置１によれば、回動部１２６は、中心軸Ｃ２を中心として所定範囲内で回動可能に構成されており、ユーザが、回動部１２６を回転させることにより、突出部材１２４１がスイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂのボタンを押す。このように回動部１２６は所定範囲内で回動可能であることから、ユーザは、回動部１２６をどの程度回転させれば、スイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂが押されるかを感覚的に把握しやすい。これによって、車載機器をより簡単にコントロール可能な操作器１２が取り付けられたステアリングホイール装置１を提供することが可能となる。

また、回動部１２６は実質的に外被材１１２と同じ径を有している。そのため、ドライバは、敏感な指先を使って回動部１２６を操作するのではなく、指先よりも敏感ではない手の平と手首を使って操作することになる。そのため、ドライバがたとえ運転中に操作器１２を操作したとしても、ドライバの注意が操作器１２に向きにくくなる。

なお、回動部１２６において、ドライバが握る面には、外被材１１２と異なる色が着色されたり、ドライバが握る面は、外被材１１２と異なる材質の表皮材が巻かれたりすることが好ましい。表皮材の典型例としては、革、ゴム又はウレタンが挙げられる。また、表皮材には、多数の小さな穴が形成されていることがさらに好ましい。また、回動部１２６自体が外被材１１２と異なる材質で形成されることもまた好ましい。これにより、ドライバが操作器１２の位置を、視覚又は触覚により認識し易くすることが可能となる。さらには、ステアリングホイール装置１のファッション性も向上させることが可能となる。

また、以上の実施形態では、便宜上、ホイール部１１は、断面形状が円形の略環状形状を有すると仮定した関係で、操作器１２もまた、断面形状が円形の部分環状形状を有するとして説明した。しかし、これに限らず、操作器１２の外形は、どのような形状であっても構わない。上述したように、ホイール部１１は一般的には、ドライバが握りやすい外形を有するので、操作器１２もまた、このようなホイール部１１に合わせた外形を有することが好ましい。また、芯材１１１の断面形状は円形に限られず、どのような形状であっても良い。

また、以上の実施形態では、車載機器の一例としてのオーディオシステム１３の音量調整に操作器１２が応用された場合について説明した。しかし、これに限らず、オーディオシステム１３のミュートのオン・オフに操作器１２が応用されても良い。さらに、オーディオシステム１３の受信チャネル設定に操作器１２が応用されても構わない。さらに、ナビゲーション装置の表示地図のスクロール、エアコンディショナーの温度調節又は風向調節、若しくはテレビジョン受像機の音量調節又はチャネル変更のために、操作器１２が応用されても構わない。

また、以上の実施形態では、操作器１２は、２個のスイッチ１２１７ａ及び１２１７ｂを備えていたが、これに限らず、スイッチは１個でも構わない。また、代替例として、図１５に示すように、操作器１２は、２方向へのディテクタスイッチ１６を備えていてもよい。ディテクタスイッチ１６は、左右方向に傾くように構成されたスティック１６１を含んでおり、回動部１２６の回転に応じて、左右いずれかの方向に傾く。その傾きに応答して、ディテクタスイッチ１６からは、今回傾いた方向を特定する信号を出力する。

本発明を詳細に説明したが、上記説明はあらゆる意味において例示的なものであり限定的なものではない。本発明の範囲から逸脱することなしに多くの他の改変例及び変形例が可能であることが理解される。

本発明に係るステアリングホイール装置は、より簡単に車載機器を操作可能な操作器を有しており、車両用及びゲーム機用等の用途に適用できる。

本発明の一実施形態に係るステアリングホイール装置１を示す模式図 図１に示すステアリングホイール装置１の説明に用いられる３次元座標系を示す模式図 図１に示すホイール部１１の一部分をｚｘ平面で切断した時の縦断面を示す模式図 図１に示すホイール部１１の一部分をｘｙ平面で切断した時の部分的な横断面図 図１に示す操作器１２の分解斜視図 図４に示す第１支持部材１２１の側面図 図５Ａの矢印Ｌ１の方向から第１支持部材１２１を見たときの底面図 図５Ｂの矢印Ｌ２の方向から第１支持部材１２１を見たときの正面図 図５Ｂに示す面Ｐ２で第１支持部材１２１を切った時の断面を矢印Ｌ２の方向から見たときの断面図 スイッチ１２１７ａ及び弾性部材１２１８ａを示す模式図 スイッチ１２１７ａ及び弾性部材１２１８ａを示す模式図 図４に示す第２支持部材１２２の左側面図 図７Ａの矢印Ｌ３の方向から第２支持部材１２２を見たときの上面図 図７Ｂの矢印Ｌ４の方向から第２支持部材１２２を見たときの正面図 図４に示す第１回動部材１２３の側面図 図８Ａの矢印Ｌ５の方向から第１回動部材１２３を見たときの上面図 図８Ｂの矢印Ｌ６の方向から第１回動部材１２３を見たときの正面図 図４に示す第２回動部材１２４の側面図 図９Ａに示す中心軸Ｃ２を含むｘｙ平面に平行な面Ｐ３で切断した時の第２回動部材１２４を図９Ａに示す矢印Ｌ７から見たときの断面図 図９Ｂに示す矢印Ｌ８の方向から第２回動部材１２４を見たときの正面図 図９Ｃに示す突出部材１２４１周辺の拡大図 図１に示す操作器１２を構成する支持部１２５を示す模式図 図１に示す操作器１２を構成する回動部１２６を示す模式図 図１１に示す回動部１２６が中立位置にあるときの状態を示す模式図 図１１に示す回動部１２６を正方向及び逆方向に回動させた時の状態を示す模式図 図１１に示す回動部１２６を正方向及び逆方向に回動させた時の状態を示す模式図 ステアリングホイール装置１を応用した音量調節システムの構成を示すブロック図 図１３に示すＭＰＵ１４の動作を示すフローチャート 図１に示す操作器１２の代替例を示す模式図

符号の説明

１ ステアリングホイール装置
１１ ホイール部
１２ 操作器
１２１ 第１支持部材
１２１７ａ スイッチ
１２２ 第２支持部材
１２３ 第１回動部材
１２４ 第２回動部材

Claims (5)

1. ステアリングホイール装置であって、
   ホイール部と、
   前記ホイール部に取り付けられており、所定の機器を操作するための操作器とを備え、
   前記操作器は、
   所定の回転軸を中心として回動可能な回動部と、
   前記回動部の回動に応答して信号を出力する、少なくとも一つのスイッチとを含む、ステアリングホイール装置。
2. 前記操作器は、前記ホイール部において、少なくとも左右両端のいずれか一方から上端までの間に取り付けられる、請求の範囲第１項に記載のステアリングホイール装置。
3. 前記回動部は、所定の回転軸を中心として、第１角度から第２角度までの範囲内で回動可能である、請求の範囲第１項に記載のステアリングホイール装置。
4. 前記回動部は、所定の回転軸を中心として、予め定められた基準位置から、２方向に回動可能である、請求の範囲第１項に記載のステアリングホイール装置。
5. 前記操作器はさらに、前記ホイールに対して固定される支持部を含み、
   前記支持部は、前記所定の回転軸を中心軸とする円筒外面を含み、
   前記回動部は、前記支持部の円筒外面と実質的に同じ径で前記支持部の円筒外面上をスライドする円筒内面を含む、請求の範囲第１項に記載のステアリングホイール装置。

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