JP3839191B2 - 車載用入力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載された各種電子機器の操作を１つの手動操作部にて集中的に行う車載用入力装置に係り、特に、当該入力装置の操作性及び省電力性を向上する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の自動車には、エアコンやラジオ、テレビジョン、ＣＤプレーヤ、ナビゲーションシステム等の各種の電子機器が装備されているが、このような数多くの電子機器をそれぞれに備えられた操作体で個別に操作しようとすると、自動車の運転に支障をきたす恐れがある。そこで、安全運転を妨げずに所望の電子機器のオン・オフ切替や機能選択等が容易に行えるようにするため、従来より、１つの手動操作部を操作することによって各種の電子機器のさまざまな操作が可能となる車載用入力装置が提案されている。
【０００３】
かかる車載用入力装置の従来技術を、図１６〜図１９を参照しつつ説明する。ただし、図１６は車載用入力装置の設置例を示す自動車の内面図、図１７は従来提案されている車載用入力装置の側面図、図１８は図１７に示す車載用入力装置の手動操作部の平面図、図１９は図１７に示す車載用入力装置に組み込まれているガイドプレートの平面図である。
【０００４】
図１６に示すように、本例の車載用入力装置１００は、自動車の運転席と助手席との間に設けられたコンソールボックス２００に設置されている。そして、図１７に示す従来の車載用入力装置１００は、信号入力手段として２個のクリック用スイッチ１１１，１１２及び３個の回転型可変抵抗器１１３，１１４，１１５を備えた手動操作部１１０（図１８参照）と、この手動操作部１１０により互いに直交する２方向（図１７の紙面に直交する方向と図示の左右方向）に駆動されるＸＹテーブル１２０と、このＸＹテーブル１２０の動作方向及び動作量に応じた信号を外部機器に入力する位置信号入力手段としてのスティックコントローラ１３０と、ＸＹテーブル１２０の下面に突設された係合ピン１６０と係合関係にあるガイドプレート１４０（図１９参照）とによって主に構成されている。
【０００５】
手動操作部１１０とＸＹテーブル１２０は、連結軸１５０を介して一体化されており、また、ＸＹテーブル１２０とガイドプレート１４０は、係合ピン１６０の先端部をガイドプレート１４０のガイド溝１４１に移動可能に挿入することによって係合されている。このガイド溝１４１は係合ピン１６０の先端部を特定の方向に移動させうる任意の形状に設定可能であるが、例えば図１９に示すように、平面形状が十字形のガイド溝１４１をガイドプレート１４０の上面に刻設して、係合ピン１６０の先端部を中心Ａから略直交する２方向に沿ってＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各端部まで移動させることができる。つまり、手動操作部１１０を操作することにより、ＸＹテーブル１２０を介して係合ピン１６０をガイドプレート１４０のガイド溝１４１に沿って移動させることができ、この係合ピン１６０の先端部をガイド溝１４１内の各地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに位置させた状態において、その係合位置に関する情報（位置信号）がスティックコントローラ１３０から出力されるようになっている。それゆえ、かかる位置信号を利用して、車載されている電子機器の操作対象となる機能（調整しようとする機能）を択一的に選ぶことができる。そして、こうして電子機器の所望の機能を選択したなら、手動操作部１１０に設けられている３個の回転型可変抵抗器１１３〜１１５を適宜操作することにより、その選んだ機能の調整や切替を行うことができる。
【０００６】
このように構成される車載用入力装置１００は、図１６に示すように、車載されている複数の電子機器の中から所望の電子機器を択一的に選択するスイッチ装置１７０や、このスイッチ装置１７０により選択された電子機器の名称および車載用入力装置１００により操作された内容等を表示する表示装置１８０や、これらの各装置を制御する図示せぬコンピュータなどと組み合わされて、複数の電子機器を集中的に操作できるようになっている。なお、スイッチ装置１７０はコンソールボックス２００に設置されていて、その操作スイッチ１７１ａ〜１７１ｅは車載用入力装置１００の近傍に配置されており、これらの操作スイッチ１７１ａ〜１７１ｅがそれぞれ異なる電子機器と個別に接続されている。例えば、各操作スイッチ１７１ａ〜１７１ｅがそれぞれ、車載されたエアコン、ラジオ、テレビジョン、ＣＤプレーヤ、ナビゲーションシステムと個別に接続されているとすると、操作スイッチ１７１ａを操作することでエアコンのオン・オフ切替や車載用入力装置１００に対するエアコンモードの指定が行え、操作スイッチ１７１ｂを操作することでラジオのオン・オフ切替や車載用入力装置１００に対するラジオモードの指定が行え、同様に、他の操作キー１７１ｃ〜１７１ｅを操作することでそれぞれ対応する電子機器のオン・オフ切替や車載用入力装置１００に対するモード指定が行える。また、液晶表示装置等の表示装置１８０は運転席から見やすい場所に設置されており、前記コンピュータはコンソールボックス２００内に設置されている。
【０００７】
スイッチ装置１７０によって選択された電子機器の機能選択や機能調整は、車載用入力装置１００を操作することにより行えるが、選択された電子機器の種類に応じて、車載用入力装置１００の操作で選択可能な機能や調整可能な機能は異なる。例えば、スイッチ装置１７０を操作してエアコンモードに指定したとき、手動操作部１１０を操作して係合ピン１６０をガイドプレート１４０のガイド溝１４１の端部Ｂに位置させ、クリック用スイッチ１１１を押し込んでクリックすると「風量調整」の機能が選択されるが、係合ピン１６０をガイド溝１４１の端部Ｃに位置させてクリック用スイッチ１１１をクリックすると「風の吹き出し位置の調整」の機能が選択され、同様に、係合ピン１６０をガイド溝１４１の端部Ｄ，Ｅに位置させてクリック用スイッチ１１１をクリックするとそれぞれ、「風の吹き出し方向の調整」や「温度調整」の機能が選択される。
【０００８】
そして、これらの機能を選択したうえで、回転型可変抵抗器１１３〜１１５を適宜操作することにより、その機能の調整が行える。例えばスイッチ装置１７０によりエアコンモードが指定されて手動操作部１１０により「風量調整」が選択されているときには、回転型可変抵抗器１１３を操作することでエアコンの風量が調整でき、同様にエアコンモードで「風の吹き出し位置の調整」が選択されているときには、回転型可変抵抗器１１４，１１５を操作することでエアコンの風の吹き出し位置が調整できるようになっている。また、スイッチ装置１７０によりラジオモードが指定されて手動操作部１１０により「音量調整」が選択されているときには、回転型可変抵抗器１１３を操作することでラジオの音量の調整が行え、同様にラジオモードで「チューニング」が選択されているときには、回転型可変抵抗器１１４，１１５を操作することでラジオのチューニングが行えるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例に係る車載用入力装置１００は、可動部である手動操作部１１０、Ｘ−Ｙテーブル１２０及び係合ピン１６０のいずれにも、手動操作部１１０の非操作時においてこれらの部材を一定位置に固定するクランプ部材が備えられていないため、手動操作部１１０の非操作時において、これらの部材が自動車の振動を受けて振動しやすく、手動操作部１１０が揺動したり騒音を発生したりして、運転者又は同乗者に不安定感を与えやすいという問題がある。また、前記可動部を構成する各部材が自動車の振動を受けて揺動することから、実際には操作されていないにも拘わらず、コンピュータ側で手動操作部１１０が操作されていると判断され、例えば表示装置１８０等が常時通電状態になるため、消費電力量が高くなるという問題もある。
【００１０】
なお、これらの問題は、可動部である手動操作部１１０、Ｘ−Ｙテーブル１２０又は係合ピン１６０のいずれかにクランプ部材を設け、手動操作部１１０を操作する際に当該クランプ部材によるクランプを解除するようにすれば解消できるが、前記クランプ部材のクランプ状態又はクランプ解除状態への切換が自動的に行われないと、手動操作部１１０を操作する以前にクランプ状態を解除するための特別な操作が必要になると共に、手動操作部１１０の操作を終了した後にクランプ部材をクランプ状態にするための特別な操作が必要になって、手動操作部１１０の操作性が著しく害される。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたものであって、その課題とするところは、手動操作部の操作性を害することなく、可動部の安定性及び省電力性に優れた車載用入力装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、車載用入力装置に、筐体の内部で揺動自在に支持された揺動軸と、前記筐体の上面より突出する前記揺動軸の上端部に取り付けられた手動操作部と、前記筐体の内部に備えられた駆動手段と、当該駆動手段の駆動軸に固着され、当該駆動手段の動作にしたがって前記揺動軸をクランプする位置又は前記揺動軸のクランプを解除する位置に移動するクランプ部材と、前記手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出して前記駆動手段を自動的に動作させるセンサとを備え、前記手動操作部の非操作状態においては、前記クランプ部材が前記揺動軸をクランプする位置に移動されて前記揺動軸の揺動が禁止され、前記センサが前記手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出すると、前記駆動手段により前記クランプ部材が前記揺動軸のクランプを解除する位置に移動されて前記揺動軸の揺動が可能になるという構成にした。
【００１３】
このように、手動操作部が取り付けられる揺動軸をクランプ部材にてクランプすると、非操作時における手動操作部の揺動が抑えられるため、運転者又は同乗者に与える不安定感を解消できる。また、手動操作部の非操作時には、不要な表示装置等の電源を断つことができるので、消費電力量を低減することができる。一方、手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出してクランプ部材が取り付けられた駆動手段を自動的にオンオフするセンサを備えると、クランプ状態を解除するための特別な操作も、クランプ状態に切り換えるための特別な操作も不必要になるので、クランプ部材がない場合と同一感覚で手動操作部を操作することができ、手動操作部ひいては車載用入力装置の良好な操作性を維持できる。
【００１４】
前記センサとしては、非接触で人間の手指を検出できることから耐久性に優れ、かつ小型にして狭い空間内に設定できることから、フォトインタラプタを用いることが好ましい。このフォトインタラプタは、手動操作部又は筐体の内部に設定することができる。また、前記クランプ部材としては、前記揺動軸の先端部を挿入可能なくぼみが形成されており、前記くぼみ内に前記揺動軸の先端部を挿入することにより前記揺動軸をクランプして前記揺動軸の揺動を禁止するものを用いることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車載用入力装置の一実施形態例を、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は実施形態例に係る車載用入力装置のダッシュボードへの取り付け状態を示す斜視図、図２は実施形態例に係る車載用入力装置が取り付けられた自動車の室内の状態を示す平面図である。図１から明らかなように、本実施形態例に係る車載用入力装置１は、筐体２が所要の大きさの角形容器状に形成されており、当該筐体２の上面には、手動操作部３と、当該手動操作部３の設定部を中心とする円弧状に配列された６個の押釦スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆと、当該６個の押釦スイッチ群の配列位置の外周部分にこれと同心円状に配列された３個の押釦スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃと、ボリュームつまみ６とが配設されている。また、当該筐体２の前面には、カードスロット７と、ディスクスロット８とが開設されている。この車載用入力装置は、図２に示すように、自動車のダッシュボードＡの運転席Ｂと助手席Ｃとの間に取り付けられ、ダッシュボードＡに備えられた表示装置Ｄ並びにダッシュボードＡ内に収納された図示しないコンピュータと共働して、所要の機能を発揮できるようになっている。
【００１７】
前出の合計９個の押釦スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ及び５ａ，５ｂ，５ｃは、車載用入力装置１を用いて操作しようとする車載電気機器、例えばエアコン、ラジオ、テレビジョン、ＣＤプレーヤ、カーナビゲーションシステムなどと個別に接続される。どの押釦スイッチとどの車載電気機器とを接続するかは任意に設定することができるが、本例の車載用入力装置１においては、押釦スイッチ４ａがメニュー選択、押釦スイッチ４ｂが電話、押釦スイッチ４ｃがエアコン、押釦スイッチ４ｄがカーナビゲーションシステム、押釦スイッチ４ｅがラジオ、押釦スイッチ４ｆがカードのリーダー・ライター又はディスクドライブ装置、押釦スイッチ５ａが車載用入力装置１の姿勢制御、押釦スイッチ５ｂが表示装置Ｄの全面に設けられた液晶シャッタのオンオフ制御、押釦スイッチ５ｃがテレビジョンにそれぞれ接続されており、所望の押釦スイッチのノブを押し込むことによって、当該押釦スイッチに接続された車載電気機器を選択できるようになっている。各押釦スイッチのノブの表面には、誤操作を防止するために、各スイッチが接続された各車載電気機器を示す文字や絵文字等が表示される（図示省略）。
【００１８】
図３は手動操作部３と当該手動操作部３が備えられる機構部１１の斜視図、図４は手動操作部３と当該手動操作部３が備えられる機構部１１の側面方向から見た要部断面図、図５は機構部１１の平面方向から見た要部断面図、図６はカバーを除去した手動操作部３の平面図である。
【００１９】
図３乃至図５から明らかなように、機構部１１は、筐体２の底面に取り付けられるベース１２と、ベース１２に設けられた球面軸受１３と、中央部よりもやや下方寄りに設けられた球状部１４ａが球面軸受１３に揺動自在に軸支された揺動軸１４と、球面軸受１３の下方に配置されたソレノイド１５と、ソレノイド１５の駆動軸１５ａの上端部に取り付けられた揺動軸１４のクランプ部材１６と、球面軸受１３を中心としてベース１２に平行な面内で直交する軸線上に配置された２本の回転軸１７ａ，１７ｂと、各回転軸１７ａ，１７ｂの先端部に固着された２つの大歯車１８ａ，１８ｂと、前記各回転軸１７ａ，１７ｂと平行に配置された２つの電気モータ１９ａ，１９ｂと、当該電気モータ１９ａ，１９ｂの主軸に固着され、前記大歯車１８ａ，１８ｂと噛み合わされる２つの小歯車２０ａ，２０ｂと、前記電気モータ１９ａ，１９ｂの主軸の回転方向及び回転量を検出する２つのエンコーダ２１ａ，２１ｂと、前記揺動軸１４のＸ方向及びＹ方向（図５参照）の揺動をＸ方向及びＹ方向の回転に変換して前記回転軸１７ａ，１７ｂに伝達するＬ字部材２２ａ，２２ｂとからなり、前記揺動軸１４の上端部に手動操作部３が取り付けられている。
【００２０】
揺動軸１４の下端部は下方に至るほど細くなる円錐形に形成されており、これと対向するクランプ部材１６の上面には、揺動軸１４の先端部を挿入可能な略円錐形のくぼみ１６ａが形成されている。したがって、ソレノイド１５をオン操作してクランプ部材１６を上昇すると、くぼみ１６ａ内に揺動軸１４の先端部が挿入されて揺動軸１４がクランプされ、球状部１４ａを中心とする揺動が禁止される。これに対して、ソレノイド１５をオフしてクランプ部材１６を下降すると、揺動軸１４とクランプ部材１６との係合が解除され、揺動軸１４は球状部１４ａを中心として揺動可能になる。なお、ソレノイド１５のオンオフ操作については後述する。
【００２１】
大歯車１８ａ，１８ｂ及び小歯車２０ａ，２０ｂとしては、規格に合致した通常の歯車を適用できるほか、バックラッシュをなくすため工夫がなされたものを用いることが特に好ましい。バックラッシュをなくすため工夫としては、大歯車１８ａ，１８ｂ及び／又は小歯車２０ａ，２０ｂの歯先部分にゴム等の弾性体を配置し、当該弾性体を介して大歯車１８ａ，１８ｂと小歯車２０ａ，２０ｂとを噛み合わせるようにすることを挙げることができる。
【００２２】
Ｌ字部材２２ａ，２２ｂの一辺にはねじ孔２３が開設され、他辺には長孔状の揺動軸貫通孔２４が開設されている。このＬ字部材２２ａ，２２ｂは、図４に示すように、揺動軸貫通孔２４に揺動軸１４を貫通した状態で、一辺がねじ孔２３に挿通されたビス２５によって大歯車１８ａ，１８ｂの側面に締結される。揺動軸貫通孔２４の横幅は、揺動軸１４との間に生じるバックラッシュを小さくするため、揺動軸１４の円滑な摺動を確保可能な範囲で、なるべく揺動軸１４の直径に近い値に形成される。また、揺動軸貫通孔２４の長さは、揺動軸１４の可動範囲と同じか、それよりも大きな値に設定される。したがって、手動操作部３を把持して揺動軸１４をセンタ位置から揺動すると、そのＸ方向成分及びＹ方向成分に応じた回転量でＬ字部材２２ａ，２２ｂが旋回し、その回転が大歯車１８ａ，１８ｂ及び小歯車２０ａ，２０ｂを介して各エンコーダ２１ａ，２１ｂに伝達され、ダッシュボードＡ内に設定されたコンピュータによって揺動軸１４の回転方向及び回転量が検出される。
【００２３】
手動操作部３は、図３及び図４に示すように、頂面の中央部に透明窓３１を有するドーム状に形成されており、その内部に、図４及び図６に示すように、回路基板３２と、当該回路基板３２の前記透明窓３１と対向する部分に実装された発光素子と受光素子との組み合わせからなるフォトインタラプタ３３と、前記回路基板３２の周辺部に実装された第１及び第２のスイッチ３４，３５とから構成されている。
【００２４】
フォトインタラプタ３３は、前記ソレノイド１５をオンオフ制御するためのものであって、図示しない発光素子から特定波長の光、例えば赤外線を放射し、図示しない受光素子に当該特定波長の光が入射したとき、前記ソレノイド１５をオン制御して前記クランプ部材１６を下降し、当該クランプ部材１６と前記揺動軸１４との係合を解除して、揺動軸１４の揺動操作を可能にする。なお、当該フォトインタラプタ３３への電源供給と当該フォトインタラプタ３３からの信号伝送は、揺動軸１４に挿通されたコード２８によって行われる。
【００２５】
一方、前記第１及び第２のスイッチ３４，３５としては、回転検出操作スイッチ及び押込検出操作スイッチの各機能を有し、当該スイッチの非操作時にはノブがセンタ位置に配置されているものが用いられる。この種のスイッチとしては、本願出願人が先に特許出願し、特開平９−２７４８３０号公報に記載されたものを挙げることができる。これら第１及び第２のスイッチ３４，３５を操作する第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａは、図６に示すように、手動操作部３の外周面に左右対称に設定されており、手動操作部３の外周面に沿ってセンタ位置より矢印（イ）又は（ロ）の方向に回転操作できるほか、矢印（ハ）の方向に押し込み操作できるようになっている。
【００２６】
また、これら第１及び第２のスイッチ３４，３５は、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａの各操作方向と、これによって切り換えられる機能とが同一になるように設定されている。即ち、これら第１及び第２のスイッチ３４，３５は、筐体２の上面に設定された押釦スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆを操作することによって選択された車載電気機器の機能を切り換えるスイッチとして用いられるが、第１のスイッチ３４も第２のスイッチ３５も、同一方向に操作することによって、選択された車載電気機器の同一機能を切り換えられるようになっている。例えば、押釦スイッチ４ｃを操作してエアコンが選択された場合、第１のスイッチ３４も第２のスイッチ３５も、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａを矢印（イ）の方向に操作することによってエアコンの設定温度を上昇し、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａを矢印（ロ）の方向に操作することによってエアコンの設定温度を下降し、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａを矢印（ハ）の方向に操作することによってエアコンをオンオフ制御する。
【００２７】
このように、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａの各操作方向と、これによって切り換えられる機能とを同一化すると、本実施形態例に係る車載入力装置を右ハンドル車に装備した場合にも、また左ハンドル車に装備した場合にも、運転者から見て同一の位置関係になるノブを同一方向に操作することによって同一の機能切換を行うことができるので、運転者が操作ミスを犯しにくく、同一構成の車載用入力装置を右ハンドル車用としても左ハンドル車用としても適用することができ、車載入力装置の汎用性が高められる。また、第１のノブ３４ａと第２のノブ３５ａとを使い分けることにより、運転席からも、また助手席からも、当該手動操作部３に備えられたスイッチを同一感覚で操作することができるので、操作ミスを犯しにくく、車載入力装置の操作性を高めることができる。
【００２８】
電気モータ１９ａ，１９ｂは、手動操作部３の操作に抵抗感を付与するためのものであって、例えば手動操作部３の操作方向の規制、手動操作部３の操作量に応じた操作速度の規制、並びに手動操作部３の停点規制などに適用される。
【００２９】
即ち、手動操作部３は、特定の方向に揺動することによって制御しようとする車載電気機器の選択や選択された車載電気機器の機能調整を行うので、予め定められた方向に正確に操作できないと、車載電気機器の選択や機能調整を正確に行うことができない。そこで、予め定められた方向への手動操作部３の操作は小さな操作力で行うことができるが、それ以外の方向への手動操作部３の操作には、電気モータ１９ａ，１９ｂを駆動して揺動軸１４に操作方向と反対方向のトルクを負荷し、手動操作部３の操作に抵抗感を付与する。これによって、操作者は、予定されていない方向に手動操作部３を操作したことを感覚的に知ることができるので、車載電気機器の誤選択や機能調整の誤りを未然に防止することができる。
【００３０】
また、手動操作部３を操作して車載電気機器の機能調整を行おうとする場合、例えばエアコンの設定温度を変更しようとする場合、手動操作部３の操作量が小さい場合には、設定温度の切換が緩やかに行われるが、手動操作部３の操作量を大きくすると、設定温度の切換が高速で行われる。このため、手動操作部３の操作に何ら抵抗感がないと、手動操作部３の操作量が大きくなりやすいために、設定温度の小さな変更を正確かつ迅速に行うことが難しくなり、操作性が悪いものになる。そこで、手動操作部３の操作量がある程度大きくなったとき、電気モータ１９ａ，１９ｂを駆動して揺動軸１４に操作方向と反対方向のトルクを負荷し、手動操作部３の操作に抵抗感を付与する。これによって、操作者は、手動操作部３の操作量が大きすぎてエアコンの設定温度を微調整できないことを感覚的に知ることができるので、手動操作部３の操作量を小さくすることによって、エアコンの設定温度の微調整を正確かつ迅速に行うことができる。なお、手動操作部３の操作量がある程度大きくなった段階で手動操作部３の操作に抵抗感を付与する構成に代えて、手動操作部３の操作量に応じて、異なる抵抗感を手動操作部３に順次付与するように構成することもできる。また、上記の説明では、手動操作部３の操作量を増加するにしたがって、例えばエアコンの設定温度などの調整速度が上がる場合を例にとって説明したが、手動操作部３の操作速度が増加するにしたがって調整速度が上がる場合にも、同様の方法によって手動操作部３に抵抗感を付与することもできる。
【００３１】
さらに、手動操作部３の操作限界を規制する手段として、機械的な方法、例えば球面軸受１３のエッジに揺動軸１４を衝合させるといった方法をとると、手動操作部３を操作する毎に、これら球面軸受１３及び揺動軸１４の衝合部に大きな機械力が作用して摩耗が生じるため、摩耗粉が球面軸受１３と揺動軸１４の球状部１４ａの間に入り込んで、揺動軸１４の操作力が大きくなったり、最悪の場合には揺動軸１４の揺動が不可能になるといった不都合を生じやすい。そこで、手動操作部３が予め定められた位置まで操作されたとき、電気モータ１９ａ，１９ｂを駆動して揺動軸１４に操作方向と反対方向に例えば衝撃的なトルクを負荷する。このようにすると、操作者は操作限界まで手動操作部３を操作したことを感覚的に知ることができるので、それ以上の手動操作部３の操作を停止することができると共に、球面軸受１３のエッジと揺動軸１４との衝合が防止されて摩耗粉の発生が低減され、摩耗粉の発生に起因する上記の不都合を未然に防止することができる。また、電気モータ１９ａ，１９ｂのトルクによって、手動操作部３をセンタ位置まで自動的に復帰させることができ、手動操作部３の操作性を良好なものにすることができる。
【００３２】
これら各電気モータ１９ａ，１９ｂの制御は、ダッシュボードＡ内に備えられたコンピュータからの指令にしたがって行われる。以下、当該コンピュータによって行われる電気モータ１９ａ，１９ｂの制御方法を、図７乃至図１１に基づいて説明する。図７は手動操作部３の操作方向とそれによって選択される車載電気機器の種別を例示する説明図、図８は手動操作部３の操作方向とそれによって切り換えられる機能の種別を例示する説明図、図９は電気モータ１９ａ，１９ｂの制御システムを示すブロック図、図１０はコンピュータに備えられたメモリに記憶されるデータテーブルの一例を示す表図、図１１は電気モータ１９ａ，１９ｂの制御手順を示すフローチャートである。
【００３３】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、本例の車載入力装置１は、手動操作部３をセンタ位置より前、右前、右、右後、後、左後、左、左前の各方向に操作することによって、それぞれラジオ、エアコン、カーナビゲーションシステム、ＣＤプレーヤ、テレビジョン、監視カメラ、電子メール、電話を選択できるようになっている。なお、車載入力装置１に備えられた押釦スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ及び５ａ，５ｂ，５ｃによって選択される電気機器の種別と当該手動操作部３を操作することによって選択される電気機器の種別とは、同種の電気機器の組み合わせとすることもできるし、異種の電気機器の組み合わせとすることもできる。本実施形態例においては、押釦スイッチ４ａ〜４ｆ及び５ａ〜５ｃによって選択される電気機器の種別と手動操作部３を操作することによって選択される電気機器の種別とを、異種の電気機器の組み合わせとしている。
【００３４】
手動操作部３をセンタ位置より後方向に操作することによってテレビジョンが選択された場合には、図８（ａ）に示すように、手動操作部３をセンタ位置より前方向に操作することによってチャンネルアップ、手動操作部３をセンタ位置より後方向に操作することによってチャンネルダウン、手動操作部３をセンタ位置より右方向に操作することによって音量アップ、手動操作部３をセンタ位置より左方向に操作することによって音量ダウンの各機能調整が可能になる。
【００３５】
かように、手動操作部３を操作することによって調整すべき機能の数が、手動操作部３の可動方向の最大数である“８”以下である場合には、機能調整用として割り振られた方向（図８（ａ）に示す各方向）以外の方向に手動操作部３を操作しても、選択された車載電気機器の機能調整を行うことができない。かかる不感帯を手動操作部３の操作範囲に有すると、操作者は、手動操作部３を機能調整が可能な方向に慎重に操作しなくてはならないので、操作容易性に欠けると共に、自動車の安全運転上からも好ましくない。
【００３６】
そこで、本実施形態例に係る車載用入力装置１においては、電気モータ１９ａ，１９ｂの制御システムを図９及び図１０に示す構成とし、図１１に示す手順で電気モータ１９ａ，１９ｂを制御することにより、前記の問題を解決している。
【００３７】
即ち、図９に示すように、ダッシュボードＡ内のコンピュータに備えられたＣＰＵ４１に、照合部４２とテーブル選択部４３とを設けると共に、当該コンピュータに備えられたＲＯＭ４４に、手動操作部３の操作領域と各操作領域に応じた電気モータ１９ａ，１９ｂの回転方向並びに回転によって発生するトルクの大きさを符号化したテーブル４５ａ，４５ｂ，４５ｃ・・・を記憶する。また、前記コンピュータに、エンコーダ２１ａ，２１ｂからの信号を取り込んで前記テーブル選択部４３に手動操作部３の操作領域に応じたテーブル選択信号を出力すると共に、表示装置Ｄに手動操作部３の操作軌跡を表示する位置信号検出部４６を備える。
【００３８】
図１０はＲＯＭ４４に記憶されたテーブルの一例を示す図であって、手動操作部３の可動範囲をＸ方向に８等分、Ｙ方向に８等分し、等分された各領域内に手動操作部が操作された場合における電気モータ１９ａ，１９ｂの駆動・停止と回転方向とが符号化して表示されている。各テーブル内に記載された符号並びに数字は、上段が第１の電気モータ１９ａの駆動・停止と回転方向、下段が第２の電気モータ１９ｂの駆動・停止と回転方向とを示しており、符号「＋」はモータの正転、符号「−」はモータの逆転を示している。また、数字「０」は電気モータ１９ａ，１９ｂが回転しないことを表し、数字「１」は電気モータ１９ａ，１９ｂが回転することを表している。このテーブルにしたがえば、（Ｘ３，Ｙ０）〜（Ｘ３，Ｙ７）の領域、（Ｘ４，Ｙ０）〜（Ｘ４，Ｙ７）の領域、（Ｘ０，Ｙ３）〜（Ｘ７，Ｙ３）の領域及び（Ｘ０，Ｙ４）〜（Ｘ７，Ｙ４）の領域内で手動操作部３を操作した場合には、いずれの電気モータ１９ａ，１９ｂも回転されずに手動操作部３の動きに電気モータ１９ａ，１９ｂの回転に伴う抵抗感が付与されず、手動操作部３をこれ以外の他の領域内で操作した場合には、少なくともいずれか一方の電気モータ１９ａ，１９ｂが回転して、手動操作部３の動きに電気モータ１９ａ，１９ｂの回転に伴う抵抗感が付与される。
【００３９】
したがって、手動操作部３を操作することによってまずテレビジョンが選択され、図８（ａ）に示すように、手動操作部３をセンタ位置より前方向、後方向、右方向及び左方向に操作した場合にのみテレビジョンの機能調整が可能になる場合において、図１０のテーブルを用いて電気モータ１９ａ，１９ｂの回転制御を行えば、手動操作部３をセンタ位置より前方向、後方向、右方向及び左方向以外の斜め方向に操作すると、少なくともいずれか一方の電気モータ１９ａ，１９ｂが回転して、手動操作部３の動きに電気モータ１９ａ，１９ｂの回転に伴う抵抗感が付与されるので、操作者は不感帯に手動操作部３を操作していることを感覚的に知ることができる。よって、操作者は、所望の機能調整を行い得る方向に手動操作部３を操作することが可能になるので、手動操作部３の操作容易性が向上し、自動車の運転を阻害することもない。
【００４０】
コンピュータにおける電気モータ１９ａ，１９ｂの回転制御は、図１１のフローチャートに示される手順で行われる。
即ち、操作者が手動操作部３をセンタ位置からいずれかの方向に操作すると（手順Ｓ１）、Ｌ字部材２２ａ，２２ｂ、大歯車１８ａ，１８ｂ及び小歯車２０ａ，２０ｂを介してエンコーダ２１ａ，２１ｂが手動操作部３の揺動方向に、手動操作部３の揺動量に比例した回転量だけ回転し、位置信号を出力する。コンピュータに備えられた位置信号検出部４６は、この位置信号を読み取り（手順Ｓ２）、手動操作部３の操作位置を確定する（手順Ｓ３）と共に、テーブル選択部４３へのテーブル選択信号の送信と、表示装置Ｄへの位置信号の送信とを行う（手順Ｓ４）。ＣＰＵ４１のテーブル選択部４３は、位置信号検出部４６からのテーブル選択信号に基づいて、ＲＯＭ４４から所定のテーブルを選択して取り込む（手順Ｓ５）。ＣＰＵ４１の照合部４２は、エンコーダ２１ａ，２１ｂから出力された位置信号とテーブル選択部４３に取り込まれたテーブルとからモータ出力値を確定し、モータードライバー４７に出力する（手順Ｓ６）。モータードライバー４７は、モータ出力値に応じて電気モータ１９ａ，１９ｂを駆動し、手動操作部３の動きに抵抗感を与える（手順Ｓ７）。操作者は、手動操作部３の抵抗感を感得して、手動操作部３の操作位置を変更する（手順Ｓ８）。
【００４１】
なお、これらのモータ制御手段及び方法は、手動操作部３の操作方向の規制に適用できるばかりでなく、前記した手動操作部３の操作量に応じた抵抗感の付与や、手動操作部３の操作限界における抵抗感の付与にも応用することができる。
【００４２】
以上のように構成された本実施形態例に係る車載用入力装置１は、自動車のダッシュボードＡに対して前後動可能及び傾斜可能に取り付けられる。図１２はダッシュボードＡに対する車載用入力装置１の取付機構を示す平面方向から見た一部破断図であり、図１３はその側面方向から見た一部破断図である。
【００４３】
これらの図から明らかなように、ダッシュボードＡ内に設けられたベース５１上には、２本の案内軸５２，５３と１本のボールねじ５４とが互いに平行に取り付けられている。ボールねじ５４は、軸受５５によって回転自在に支持されており、その一端には、ジョイント５６を介して前後進用の第１のモータ５７が連結されている。また、当該ボールねじ５４には、ナット５８を介して移送板５９が前後動可能に取り付けられており、当該移送板５９は、スライダ６０を介して前記案内軸５２，５３に摺動自在に取り付けられている。前記移送板５９の先端部には、軸受６１によって回転自在に支持された回転軸６２が、案内軸５２，５３及びボールねじ５４と直角に取り付けられており、当該回転軸６２の先端部に車載用入力装置１の筐体２が固着されている。前記回転軸６２には、大歯車６３が固着されており、この大歯車６３は、第２のモータ６４の主軸に固着された小歯車６５と噛み合わされている。
【００４４】
したがって、車載用入力装置１は、第１のモータ５７を正転又は逆転することによって、ダッシュボードＡに対して前進又は後退させることができ、また第２のモータ６４を正転又は逆転することによって、ダッシュボードＡに対して上向き又は下向きに先端部を旋回させることができる。よって、操作者が手動操作部３や各種の押釦スイッチ４ａ〜４ｆ，５ａ〜５ｃそれにボリュームつまみ６等を操作しやすいように、車載用入力装置１の姿勢を適宜変更することができるので、車載用入力装置１の操作性をより一層高めることができる。
【００４５】
この車載用入力装置１の姿勢制御も、車載用入力装置１に搭載された手動操作部３及び押釦スイッチ４ａ〜４ｆ，５ａ〜５ｃを操作することによって行うことができる。即ち、押釦スイッチ４ａを押すと、表示装置Ｄに図１４に例示するメニューが現れる。そこで、手動操作部３を操作して、メニューから「車載用入力装置」を選択すると、表示装置Ｄに図１５に示すような車載用入力装置１の画像が現れる。この状態で、手動操作部３を「前進ａ」の方向に操作すると、前記第１のモータ５７が正転して車載用入力装置１が前進し、手動操作部３を「後退ｂ」の方向に操作すると、前記第１のモータ５７が逆転して車載用入力装置１が後退する。また、手動操作部３を「上昇ｃ」の方向に操作すると、前記第２のモータ６４が正転して車載用入力装置１の先端部が回転軸６２を中心として上向きに旋回し、手動操作部３を「下降ｄ」の方向に操作すると、前記第２のモータ６４が逆転して車載用入力装置１の先端部が回転軸６２を中心として下向きに旋回する。メニュー画面から「シート」を選択すれば、同様の手順で運転席や助手席の座り心地を調整することができ、また、メニュー画面から「ハンドル」を選択すれば、同様の手順でハンドルのチルトとテレスコピックを調整してハンドルの高さ調整を行うことができる。
【００４６】
なお、手動操作部３を操作することによって前述の車載用入力装置１やシートそれにハンドル等の姿勢を変更する場合には、これらの機器の可動範囲と手動操作部３に加わる抵抗感とを互いに関連付け、例えば機器の可動範囲の末端に近付くにつれて手動操作部３に加わる抵抗感を次第に強くしたり、可動範囲の末端に至ったときに手動操作部３に衝撃的な抵抗感を付与するようにテーブルを設定することが特に好ましい。このようにすると、操作者が機器を可動範囲のどこまで調整したかを認識することができるので、利用がより便利になる。
【００４７】
かように、本実施形態例に係る車載用入力装置１は、筐体２の上面に備えられた押釦スイッチ４ａ〜４ｆ，５ａ〜５ｃを操作するか、手動操作部３を操作することによって、機能調整を行おうとする所望の車載電気機器を選択することができる。また、所望の車載電気機器を選択した後に、手動操作部３を予め定められた方向に操作するか、手動操作部３に設けられた第１及び第２のスイッチ３４，３５を操作することによって、車載電気機器の機能調整を行うことができる。また、ラジオやテレビジョンそれにＣＤプレーヤ等の音量は、ボリュームつまみ６を回転することによっても行うことができる。この車載用入力装置１によって選択可能な車載電気機器のメニューや各車載電気機器についての調整可能な機能の内容を示すメニュー、それに手動操作部３の操作方向等については、順次表示装置Ｄに表示される。また、手動操作部３の非操作状態においては、揺動軸１４がクランプ部材１６にてクランプされ、自動車の振動に伴う手動操作部３の不正な振動や騒音の発生が防止される。手動操作部３の上方に手指をかざすと、フォトインタラプタ３３の受光素子に発光素子からの特定波長の光が入射してソレノイド１５がオン制御され、クランプ部材１６と揺動軸１４とが係合が解除されて、手動操作部３が自動的に操作可能になる。
【００４８】
なお、前記実施形態例においては、揺動軸１４の揺動をエンコーダ２１ａ，２１ｂに伝達する動力伝達機構として歯車機構を用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、摩擦車やベルト機構など、公知に属する任意の動力伝達機構を用いることもできる。
【００４９】
また、前記実施形態例においては、揺動軸１４の揺動方向及び揺動量を検出するセンサとしてエンコーダ２１ａ，２１ｂを用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、その他任意の公知に属する位置センサを用いることもできる。
【００５０】
また、前記実施形態例においては、クランプ部材１６の駆動手段としてソレノイド１５を用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、電磁石や油圧又はエアアクチュエータ等の他の手段を用いることもできる。
【００５１】
さらに、前記実施形態例においては、手動操作部３の操作に抵抗感を付与する動力源として電気モータ１９ａ，１９ｂを用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、エアモータや油圧モータなど、公知に属する他の任意のアクチュエータを用いることもできる。また、回転力を発生するアクチュエータのみならず、リニアモータ等の直線方向の力を発生するアクチュエータであっても、単独で、又は適当な動力伝達機構と組み合わせることによって用いることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本願請求項１に記載の発明は、手動操作部が取り付けられる揺動軸をクランプ部材にて適宜クランプするようにしたので、非操作時における手動操作部の揺動が抑えられ、運転者又は同乗者に与える不安定感を解消できる。また、手動操作部の非操作時には、不要な表示装置等の電源を断つことができるので、消費電力量を低減することができる。さらに、手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出して駆動手段を自動的にオン制御し、クランプ部材の係合を解除するセンサを備えるので、手動操作部の操作をクランプ部材がない場合と同じ感覚で行うことができ、手動操作部ひいては車載用入力装置の良好な操作性も維持することができる。
【００５３】
本願請求項２に記載の発明は、クランプ部材が取り付けられた駆動手段を自動的にオンオフ制御するためのセンサとして、フォトインタラプタを用いるので、非接触で人間の手指を検出できることから耐久性に優れ、かつ小型であることから狭い空間内に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例に係る車載用入力装置のダッシュボードへの取り付け状態を示す斜視図である。
【図２】実施形態例に係る車載用入力装置が取り付けられた自動車の室内の状態を示す平面図である。
【図３】手動操作部と当該手動操作部が備えられる機構部の斜視図である。
【図４】手動操作部と当該手動操作部が備えられる機構部の側面方向から見た要部断面図である。
【図５】機構部の平面図である。
【図６】カバーを除去した手動操作部の平面図である。
【図７】手動操作部の操作方向とそれによって選択される車載電気機器の種別を例示する説明図である。
【図８】手動操作部の操作方向とそれによって切り換えられる機能の種別を例示する説明図である。
【図９】電気モータの制御システムを示すブロック図である。
【図１０】コンピュータに備えられたメモリに記憶されるデータテーブルの一例を示す表図である。
【図１１】電気モータの制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】ダッシュボードに対する車載用入力装置の取付機構を示す平面方向から見た一部破断図である。
【図１３】ダッシュボードに対する車載用入力装置の取付機構を示す側面方向から見た一部破断図である。
【図１４】表示装置に表示される車載電気機器のメニューを例示する説明図である。
【図１５】表示装置に表示される機能調整中の車載電気機器の状態を例示する説明図である。
【図１６】従来に係る車載用入力装置の設置例を示す自動車の内面図である。
【図１７】従来提案されている車載用入力装置の側面図である。
【図１８】図１７に示す車載用入力装置の手動操作部の平面図である。
【図１９】図１７に示す車載用入力装置に組み込まれているガイドプレートの平面図である。
【符号の説明】
１ 車載用入力装置
２ 筐体
３ 手動操作部
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ 押釦スイッチ
５ａ，５ｂ，５ｃ 押釦スイッチ
６ ボリュームつまみ
７ カードスロット
８ ディスクスロット
１１ 機構部
１２ ベース
１３ 球面軸受
１４ 揺動軸
１５ ソレノイド（駆動手段）
１６ クランプ部材
１７ａ，１７ｂ 回転軸
１８ａ，１８ｂ 大歯車
１９ａ，１９ｂ 電気モータ（アクチュエータ）
２０ａ，２０ｂ 小歯車
２１ａ，２１ｂ エンコーダ（位置センサ）
２２ａ，２２ｂ Ｌ字部材
３１ 透明窓
３２ 回路基板
３３ フォトインタラプタ（手指の検知センサ）
３４ 第１のスイッチ
３５ 第２のスイッチ
４１ ＣＰＵ
４２ 照合部
４３ テーブル選択部
４４ ＲＯＭ
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ・・・ テーブル
４６ 位置信号検出部
５１ ベース
５２，５３ 案内軸
５４ ボールねじ
５５ 軸受
５６ ジョイント
５７ 第１のモータ
５８ ナット
５９ 移送板
６０ スライダ
６１ 軸受
６２ 回転軸
６３ 大歯車
６４ 第２のモータ
６５ 小歯車
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載された各種電子機器の操作を１つの手動操作部にて集中的に行う車載用入力装置に係り、特に、当該入力装置の操作性及び省電力性を向上する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の自動車には、エアコンやラジオ、テレビジョン、ＣＤプレーヤ、ナビゲーションシステム等の各種の電子機器が装備されているが、このような数多くの電子機器をそれぞれに備えられた操作体で個別に操作しようとすると、自動車の運転に支障をきたす恐れがある。そこで、安全運転を妨げずに所望の電子機器のオン・オフ切替や機能選択等が容易に行えるようにするため、従来より、１つの手動操作部を操作することによって各種の電子機器のさまざまな操作が可能となる車載用入力装置が提案されている。
【０００３】
かかる車載用入力装置の従来技術を、図１６〜図１９を参照しつつ説明する。ただし、図１６は車載用入力装置の設置例を示す自動車の内面図、図１７は従来提案されている車載用入力装置の側面図、図１８は図１７に示す車載用入力装置の手動操作部の平面図、図１９は図１７に示す車載用入力装置に組み込まれているガイドプレートの平面図である。
【０００４】
図１６に示すように、本例の車載用入力装置１００は、自動車の運転席と助手席との間に設けられたコンソールボックス２００に設置されている。そして、図１７に示す従来の車載用入力装置１００は、信号入力手段として２個のクリック用スイッチ１１１，１１２及び３個の回転型可変抵抗器１１３，１１４，１１５を備えた手動操作部１１０（図１８参照）と、この手動操作部１１０により互いに直交する２方向（図１７の紙面に直交する方向と図示の左右方向）に駆動されるＸＹテーブル１２０と、このＸＹテーブル１２０の動作方向及び動作量に応じた信号を外部機器に入力する位置信号入力手段としてのスティックコントローラ１３０と、ＸＹテーブル１２０の下面に突設された係合ピン１６０と係合関係にあるガイドプレート１４０（図１９参照）とによって主に構成されている。
【０００５】
手動操作部１１０とＸＹテーブル１２０は、連結軸１５０を介して一体化されており、また、ＸＹテーブル１２０とガイドプレート１４０は、係合ピン１６０の先端部をガイドプレート１４０のガイド溝１４１に移動可能に挿入することによって係合されている。このガイド溝１４１は係合ピン１６０の先端部を特定の方向に移動させうる任意の形状に設定可能であるが、例えば図１９に示すように、平面形状が十字形のガイド溝１４１をガイドプレート１４０の上面に刻設して、係合ピン１６０の先端部を中心Ａから略直交する２方向に沿ってＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各端部まで移動させることができる。つまり、手動操作部１１０を操作することにより、ＸＹテーブル１２０を介して係合ピン１６０をガイドプレート１４０のガイド溝１４１に沿って移動させることができ、この係合ピン１６０の先端部をガイド溝１４１内の各地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに位置させた状態において、その係合位置に関する情報（位置信号）がスティックコントローラ１３０から出力されるようになっている。それゆえ、かかる位置信号を利用して、車載されている電子機器の操作対象となる機能（調整しようとする機能）を択一的に選ぶことができる。そして、こうして電子機器の所望の機能を選択したなら、手動操作部１１０に設けられている３個の回転型可変抵抗器１１３〜１１５を適宜操作することにより、その選んだ機能の調整や切替を行うことができる。
【０００６】
このように構成される車載用入力装置１００は、図１６に示すように、車載されている複数の電子機器の中から所望の電子機器を択一的に選択するスイッチ装置１７０や、このスイッチ装置１７０により選択された電子機器の名称および車載用入力装置１００により操作された内容等を表示する表示装置１８０や、これらの各装置を制御する図示せぬコンピュータなどと組み合わされて、複数の電子機器を集中的に操作できるようになっている。なお、スイッチ装置１７０はコンソールボックス２００に設置されていて、その操作スイッチ１７１ａ〜１７１ｅは車載用入力装置１００の近傍に配置されており、これらの操作スイッチ１７１ａ〜１７１ｅがそれぞれ異なる電子機器と個別に接続されている。例えば、各操作スイッチ１７１ａ〜１７１ｅがそれぞれ、車載されたエアコン、ラジオ、テレビジョン、ＣＤプレーヤ、ナビゲーションシステムと個別に接続されているとすると、操作スイッチ１７１ａを操作することでエアコンのオン・オフ切替や車載用入力装置１００に対するエアコンモードの指定が行え、操作スイッチ１７１ｂを操作することでラジオのオン・オフ切替や車載用入力装置１００に対するラジオモードの指定が行え、同様に、他の操作キー１７１ｃ〜１７１ｅを操作することでそれぞれ対応する電子機器のオン・オフ切替や車載用入力装置１００に対するモード指定が行える。また、液晶表示装置等の表示装置１８０は運転席から見やすい場所に設置されており、前記コンピュータはコンソールボックス２００内に設置されている。
【０００７】
スイッチ装置１７０によって選択された電子機器の機能選択や機能調整は、車載用入力装置１００を操作することにより行えるが、選択された電子機器の種類に応じて、車載用入力装置１００の操作で選択可能な機能や調整可能な機能は異なる。例えば、スイッチ装置１７０を操作してエアコンモードに指定したとき、手動操作部１１０を操作して係合ピン１６０をガイドプレート１４０のガイド溝１４１の端部Ｂに位置させ、クリック用スイッチ１１１を押し込んでクリックすると「風量調整」の機能が選択されるが、係合ピン１６０をガイド溝１４１の端部Ｃに位置させてクリック用スイッチ１１１をクリックすると「風の吹き出し位置の調整」の機能が選択され、同様に、係合ピン１６０をガイド溝１４１の端部Ｄ，Ｅに位置させてクリック用スイッチ１１１をクリックするとそれぞれ、「風の吹き出し方向の調整」や「温度調整」の機能が選択される。
【０００８】
そして、これらの機能を選択したうえで、回転型可変抵抗器１１３〜１１５を適宜操作することにより、その機能の調整が行える。例えばスイッチ装置１７０によりエアコンモードが指定されて手動操作部１１０により「風量調整」が選択されているときには、回転型可変抵抗器１１３を操作することでエアコンの風量が調整でき、同様にエアコンモードで「風の吹き出し位置の調整」が選択されているときには、回転型可変抵抗器１１４，１１５を操作することでエアコンの風の吹き出し位置が調整できるようになっている。また、スイッチ装置１７０によりラジオモードが指定されて手動操作部１１０により「音量調整」が選択されているときには、回転型可変抵抗器１１３を操作することでラジオの音量の調整が行え、同様にラジオモードで「チューニング」が選択されているときには、回転型可変抵抗器１１４，１１５を操作することでラジオのチューニングが行えるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例に係る車載用入力装置１００は、可動部である手動操作部１１０、Ｘ−Ｙテーブル１２０及び係合ピン１６０のいずれにも、手動操作部１１０の非操作時においてこれらの部材を一定位置に固定するクランプ部材が備えられていないため、手動操作部１１０の非操作時において、これらの部材が自動車の振動を受けて振動しやすく、手動操作部１１０が揺動したり騒音を発生したりして、運転者又は同乗者に不安定感を与えやすいという問題がある。また、前記可動部を構成する各部材が自動車の振動を受けて揺動することから、実際には操作されていないにも拘わらず、コンピュータ側で手動操作部１１０が操作されていると判断され、例えば表示装置１８０等が常時通電状態になるため、消費電力量が高くなるという問題もある。
【００１０】
なお、これらの問題は、可動部である手動操作部１１０、Ｘ−Ｙテーブル１２０又は係合ピン１６０のいずれかにクランプ部材を設け、手動操作部１１０を操作する際に当該クランプ部材によるクランプを解除するようにすれば解消できるが、前記クランプ部材のクランプ状態又はクランプ解除状態への切換が自動的に行われないと、手動操作部１１０を操作する以前にクランプ状態を解除するための特別な操作が必要になると共に、手動操作部１１０の操作を終了した後にクランプ部材をクランプ状態にするための特別な操作が必要になって、手動操作部１１０の操作性が著しく害される。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたものであって、その課題とするところは、手動操作部の操作性を害することなく、可動部の安定性及び省電力性に優れた車載用入力装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、車載用入力装置に、筐体の内部で揺動自在に支持された揺動軸と、前記筐体の上面より突出する前記揺動軸の上端部に取り付けられた手動操作部と、前記筐体の内部に備えられた駆動手段と、当該駆動手段の駆動軸に固着され、当該駆動手段の動作にしたがって前記揺動軸をクランプする位置又は前記揺動軸のクランプを解除する位置に移動するクランプ部材と、前記手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出して前記駆動手段を自動的に動作させるセンサとを備え、前記手動操作部の非操作状態においては、前記クランプ部材が前記揺動軸をクランプする位置に移動されて前記揺動軸の揺動が禁止され、前記センサが前記手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出すると、前記駆動手段により前記クランプ部材が前記揺動軸のクランプを解除する位置に移動されて前記揺動軸の揺動が可能になるという構成にした。
【００１３】
このように、手動操作部が取り付けられる揺動軸をクランプ部材にてクランプすると、非操作時における手動操作部の揺動が抑えられるため、運転者又は同乗者に与える不安定感を解消できる。また、手動操作部の非操作時には、不要な表示装置等の電源を断つことができるので、消費電力量を低減することができる。一方、手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出してクランプ部材が取り付けられた駆動手段を自動的にオンオフするセンサを備えると、クランプ状態を解除するための特別な操作も、クランプ状態に切り換えるための特別な操作も不必要になるので、クランプ部材がない場合と同一感覚で手動操作部を操作することができ、手動操作部ひいては車載用入力装置の良好な操作性を維持できる。
【００１４】
前記センサとしては、非接触で人間の手指を検出できることから耐久性に優れ、かつ小型にして狭い空間内に設定できることから、フォトインタラプタを用いることが好ましい。このフォトインタラプタは、手動操作部又は筐体の内部に設定することができる。また、前記クランプ部材としては、前記揺動軸の先端部を挿入可能なくぼみが形成されており、前記くぼみ内に前記揺動軸の先端部を挿入することにより前記揺動軸をクランプして前記揺動軸の揺動を禁止するものを用いることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車載用入力装置の一実施形態例を、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は実施形態例に係る車載用入力装置のダッシュボードへの取り付け状態を示す斜視図、図２は実施形態例に係る車載用入力装置が取り付けられた自動車の室内の状態を示す平面図である。図１から明らかなように、本実施形態例に係る車載用入力装置１は、筐体２が所要の大きさの角形容器状に形成されており、当該筐体２の上面には、手動操作部３と、当該手動操作部３の設定部を中心とする円弧状に配列された６個の押釦スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆと、当該６個の押釦スイッチ群の配列位置の外周部分にこれと同心円状に配列された３個の押釦スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃと、ボリュームつまみ６とが配設されている。また、当該筐体２の前面には、カードスロット７と、ディスクスロット８とが開設されている。この車載用入力装置は、図２に示すように、自動車のダッシュボードＡの運転席Ｂと助手席Ｃとの間に取り付けられ、ダッシュボードＡに備えられた表示装置Ｄ並びにダッシュボードＡ内に収納された図示しないコンピュータと共働して、所要の機能を発揮できるようになっている。
【００１７】
前出の合計９個の押釦スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ及び５ａ，５ｂ，５ｃは、車載用入力装置１を用いて操作しようとする車載電気機器、例えばエアコン、ラジオ、テレビジョン、ＣＤプレーヤ、カーナビゲーションシステムなどと個別に接続される。どの押釦スイッチとどの車載電気機器とを接続するかは任意に設定することができるが、本例の車載用入力装置１においては、押釦スイッチ４ａがメニュー選択、押釦スイッチ４ｂが電話、押釦スイッチ４ｃがエアコン、押釦スイッチ４ｄがカーナビゲーションシステム、押釦スイッチ４ｅがラジオ、押釦スイッチ４ｆがカードのリーダー・ライター又はディスクドライブ装置、押釦スイッチ５ａが車載用入力装置１の姿勢制御、押釦スイッチ５ｂが表示装置Ｄの全面に設けられた液晶シャッタのオンオフ制御、押釦スイッチ５ｃがテレビジョンにそれぞれ接続されており、所望の押釦スイッチのノブを押し込むことによって、当該押釦スイッチに接続された車載電気機器を選択できるようになっている。各押釦スイッチのノブの表面には、誤操作を防止するために、各スイッチが接続された各車載電気機器を示す文字や絵文字等が表示される（図示省略）。
【００１８】
図３は手動操作部３と当該手動操作部３が備えられる機構部１１の斜視図、図４は手動操作部３と当該手動操作部３が備えられる機構部１１の側面方向から見た要部断面図、図５は機構部１１の平面方向から見た要部断面図、図６はカバーを除去した手動操作部３の平面図である。
【００１９】
図３乃至図５から明らかなように、機構部１１は、筐体２の底面に取り付けられるベース１２と、ベース１２に設けられた球面軸受１３と、中央部よりもやや下方寄りに設けられた球状部１４ａが球面軸受１３に揺動自在に軸支された揺動軸１４と、球面軸受１３の下方に配置されたソレノイド１５と、ソレノイド１５の駆動軸１５ａの上端部に取り付けられた揺動軸１４のクランプ部材１６と、球面軸受１３を中心としてベース１２に平行な面内で直交する軸線上に配置された２本の回転軸１７ａ，１７ｂと、各回転軸１７ａ，１７ｂの先端部に固着された２つの大歯車１８ａ，１８ｂと、前記各回転軸１７ａ，１７ｂと平行に配置された２つの電気モータ１９ａ，１９ｂと、当該電気モータ１９ａ，１９ｂの主軸に固着され、前記大歯車１８ａ，１８ｂと噛み合わされる２つの小歯車２０ａ，２０ｂと、前記電気モータ１９ａ，１９ｂの主軸の回転方向及び回転量を検出する２つのエンコーダ２１ａ，２１ｂと、前記揺動軸１４のＸ方向及びＹ方向（図５参照）の揺動をＸ方向及びＹ方向の回転に変換して前記回転軸１７ａ，１７ｂに伝達するＬ字部材２２ａ，２２ｂとからなり、前記揺動軸１４の上端部に手動操作部３が取り付けられている。
【００２０】
揺動軸１４の下端部は下方に至るほど細くなる円錐形に形成されており、これと対向するクランプ部材１６の上面には、揺動軸１４の先端部を挿入可能な略円錐形のくぼみ１６ａが形成されている。したがって、ソレノイド１５をオン操作してクランプ部材１６を上昇すると、くぼみ１６ａ内に揺動軸１４の先端部が挿入されて揺動軸１４がクランプされ、球状部１４ａを中心とする揺動が禁止される。これに対して、ソレノイド１５をオフしてクランプ部材１６を下降すると、揺動軸１４とクランプ部材１６との係合が解除され、揺動軸１４は球状部１４ａを中心として揺動可能になる。なお、ソレノイド１５のオンオフ操作については後述する。
【００２１】
大歯車１８ａ，１８ｂ及び小歯車２０ａ，２０ｂとしては、規格に合致した通常の歯車を適用できるほか、バックラッシュをなくすため工夫がなされたものを用いることが特に好ましい。バックラッシュをなくすため工夫としては、大歯車１８ａ，１８ｂ及び／又は小歯車２０ａ，２０ｂの歯先部分にゴム等の弾性体を配置し、当該弾性体を介して大歯車１８ａ，１８ｂと小歯車２０ａ，２０ｂとを噛み合わせるようにすることを挙げることができる。
【００２２】
Ｌ字部材２２ａ，２２ｂの一辺にはねじ孔２３が開設され、他辺には長孔状の揺動軸貫通孔２４が開設されている。このＬ字部材２２ａ，２２ｂは、図４に示すように、揺動軸貫通孔２４に揺動軸１４を貫通した状態で、一辺がねじ孔２３に挿通されたビス２５によって大歯車１８ａ，１８ｂの側面に締結される。揺動軸貫通孔２４の横幅は、揺動軸１４との間に生じるバックラッシュを小さくするため、揺動軸１４の円滑な摺動を確保可能な範囲で、なるべく揺動軸１４の直径に近い値に形成される。また、揺動軸貫通孔２４の長さは、揺動軸１４の可動範囲と同じか、それよりも大きな値に設定される。したがって、手動操作部３を把持して揺動軸１４をセンタ位置から揺動すると、そのＸ方向成分及びＹ方向成分に応じた回転量でＬ字部材２２ａ，２２ｂが旋回し、その回転が大歯車１８ａ，１８ｂ及び小歯車２０ａ，２０ｂを介して各エンコーダ２１ａ，２１ｂに伝達され、ダッシュボードＡ内に設定されたコンピュータによって揺動軸１４の回転方向及び回転量が検出される。
【００２３】
手動操作部３は、図３及び図４に示すように、頂面の中央部に透明窓３１を有するドーム状に形成されており、その内部に、図４及び図６に示すように、回路基板３２と、当該回路基板３２の前記透明窓３１と対向する部分に実装された発光素子と受光素子との組み合わせからなるフォトインタラプタ３３と、前記回路基板３２の周辺部に実装された第１及び第２のスイッチ３４，３５とから構成されている。
【００２４】
フォトインタラプタ３３は、前記ソレノイド１５をオンオフ制御するためのものであって、図示しない発光素子から特定波長の光、例えば赤外線を放射し、図示しない受光素子に当該特定波長の光が入射したとき、前記ソレノイド１５をオン制御して前記クランプ部材１６を下降し、当該クランプ部材１６と前記揺動軸１４との係合を解除して、揺動軸１４の揺動操作を可能にする。なお、当該フォトインタラプタ３３への電源供給と当該フォトインタラプタ３３からの信号伝送は、揺動軸１４に挿通されたコード２８によって行われる。
【００２５】
一方、前記第１及び第２のスイッチ３４，３５としては、回転検出操作スイッチ及び押込検出操作スイッチの各機能を有し、当該スイッチの非操作時にはノブがセンタ位置に配置されているものが用いられる。この種のスイッチとしては、本願出願人が先に特許出願し、特開平９−２７４８３０号公報に記載されたものを挙げることができる。これら第１及び第２のスイッチ３４，３５を操作する第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａは、図６に示すように、手動操作部３の外周面に左右対称に設定されており、手動操作部３の外周面に沿ってセンタ位置より矢印（イ）又は（ロ）の方向に回転操作できるほか、矢印（ハ）の方向に押し込み操作できるようになっている。
【００２６】
また、これら第１及び第２のスイッチ３４，３５は、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａの各操作方向と、これによって切り換えられる機能とが同一になるように設定されている。即ち、これら第１及び第２のスイッチ３４，３５は、筐体２の上面に設定された押釦スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆを操作することによって選択された車載電気機器の機能を切り換えるスイッチとして用いられるが、第１のスイッチ３４も第２のスイッチ３５も、同一方向に操作することによって、選択された車載電気機器の同一機能を切り換えられるようになっている。例えば、押釦スイッチ４ｃを操作してエアコンが選択された場合、第１のスイッチ３４も第２のスイッチ３５も、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａを矢印（イ）の方向に操作することによってエアコンの設定温度を上昇し、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａを矢印（ロ）の方向に操作することによってエアコンの設定温度を下降し、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａを矢印（ハ）の方向に操作することによってエアコンをオンオフ制御する。
【００２７】
このように、第１及び第２のノブ３４ａ，３５ａの各操作方向と、これによって切り換えられる機能とを同一化すると、本実施形態例に係る車載入力装置を右ハンドル車に装備した場合にも、また左ハンドル車に装備した場合にも、運転者から見て同一の位置関係になるノブを同一方向に操作することによって同一の機能切換を行うことができるので、運転者が操作ミスを犯しにくく、同一構成の車載用入力装置を右ハンドル車用としても左ハンドル車用としても適用することができ、車載入力装置の汎用性が高められる。また、第１のノブ３４ａと第２のノブ３５ａとを使い分けることにより、運転席からも、また助手席からも、当該手動操作部３に備えられたスイッチを同一感覚で操作することができるので、操作ミスを犯しにくく、車載入力装置の操作性を高めることができる。
【００２８】
電気モータ１９ａ，１９ｂは、手動操作部３の操作に抵抗感を付与するためのものであって、例えば手動操作部３の操作方向の規制、手動操作部３の操作量に応じた操作速度の規制、並びに手動操作部３の停点規制などに適用される。
【００２９】
即ち、手動操作部３は、特定の方向に揺動することによって制御しようとする車載電気機器の選択や選択された車載電気機器の機能調整を行うので、予め定められた方向に正確に操作できないと、車載電気機器の選択や機能調整を正確に行うことができない。そこで、予め定められた方向への手動操作部３の操作は小さな操作力で行うことができるが、それ以外の方向への手動操作部３の操作には、電気モータ１９ａ，１９ｂを駆動して揺動軸１４に操作方向と反対方向のトルクを負荷し、手動操作部３の操作に抵抗感を付与する。これによって、操作者は、予定されていない方向に手動操作部３を操作したことを感覚的に知ることができるので、車載電気機器の誤選択や機能調整の誤りを未然に防止することができる。
【００３０】
また、手動操作部３を操作して車載電気機器の機能調整を行おうとする場合、例えばエアコンの設定温度を変更しようとする場合、手動操作部３の操作量が小さい場合には、設定温度の切換が緩やかに行われるが、手動操作部３の操作量を大きくすると、設定温度の切換が高速で行われる。このため、手動操作部３の操作に何ら抵抗感がないと、手動操作部３の操作量が大きくなりやすいために、設定温度の小さな変更を正確かつ迅速に行うことが難しくなり、操作性が悪いものになる。そこで、手動操作部３の操作量がある程度大きくなったとき、電気モータ１９ａ，１９ｂを駆動して揺動軸１４に操作方向と反対方向のトルクを負荷し、手動操作部３の操作に抵抗感を付与する。これによって、操作者は、手動操作部３の操作量が大きすぎてエアコンの設定温度を微調整できないことを感覚的に知ることができるので、手動操作部３の操作量を小さくすることによって、エアコンの設定温度の微調整を正確かつ迅速に行うことができる。なお、手動操作部３の操作量がある程度大きくなった段階で手動操作部３の操作に抵抗感を付与する構成に代えて、手動操作部３の操作量に応じて、異なる抵抗感を手動操作部３に順次付与するように構成することもできる。また、上記の説明では、手動操作部３の操作量を増加するにしたがって、例えばエアコンの設定温度などの調整速度が上がる場合を例にとって説明したが、手動操作部３の操作速度が増加するにしたがって調整速度が上がる場合にも、同様の方法によって手動操作部３に抵抗感を付与することもできる。
【００３１】
さらに、手動操作部３の操作限界を規制する手段として、機械的な方法、例えば球面軸受１３のエッジに揺動軸１４を衝合させるといった方法をとると、手動操作部３を操作する毎に、これら球面軸受１３及び揺動軸１４の衝合部に大きな機械力が作用して摩耗が生じるため、摩耗粉が球面軸受１３と揺動軸１４の球状部１４ａの間に入り込んで、揺動軸１４の操作力が大きくなったり、最悪の場合には揺動軸１４の揺動が不可能になるといった不都合を生じやすい。そこで、手動操作部３が予め定められた位置まで操作されたとき、電気モータ１９ａ，１９ｂを駆動して揺動軸１４に操作方向と反対方向に例えば衝撃的なトルクを負荷する。このようにすると、操作者は操作限界まで手動操作部３を操作したことを感覚的に知ることができるので、それ以上の手動操作部３の操作を停止することができると共に、球面軸受１３のエッジと揺動軸１４との衝合が防止されて摩耗粉の発生が低減され、摩耗粉の発生に起因する上記の不都合を未然に防止することができる。また、電気モータ１９ａ，１９ｂのトルクによって、手動操作部３をセンタ位置まで自動的に復帰させることができ、手動操作部３の操作性を良好なものにすることができる。
【００３２】
これら各電気モータ１９ａ，１９ｂの制御は、ダッシュボードＡ内に備えられたコンピュータからの指令にしたがって行われる。以下、当該コンピュータによって行われる電気モータ１９ａ，１９ｂの制御方法を、図７乃至図１１に基づいて説明する。図７は手動操作部３の操作方向とそれによって選択される車載電気機器の種別を例示する説明図、図８は手動操作部３の操作方向とそれによって切り換えられる機能の種別を例示する説明図、図９は電気モータ１９ａ，１９ｂの制御システムを示すブロック図、図１０はコンピュータに備えられたメモリに記憶されるデータテーブルの一例を示す表図、図１１は電気モータ１９ａ，１９ｂの制御手順を示すフローチャートである。
【００３３】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、本例の車載入力装置１は、手動操作部３をセンタ位置より前、右前、右、右後、後、左後、左、左前の各方向に操作することによって、それぞれラジオ、エアコン、カーナビゲーションシステム、ＣＤプレーヤ、テレビジョン、監視カメラ、電子メール、電話を選択できるようになっている。なお、車載入力装置１に備えられた押釦スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ及び５ａ，５ｂ，５ｃによって選択される電気機器の種別と当該手動操作部３を操作することによって選択される電気機器の種別とは、同種の電気機器の組み合わせとすることもできるし、異種の電気機器の組み合わせとすることもできる。本実施形態例においては、押釦スイッチ４ａ〜４ｆ及び５ａ〜５ｃによって選択される電気機器の種別と手動操作部３を操作することによって選択される電気機器の種別とを、異種の電気機器の組み合わせとしている。
【００３４】
手動操作部３をセンタ位置より後方向に操作することによってテレビジョンが選択された場合には、図８（ａ）に示すように、手動操作部３をセンタ位置より前方向に操作することによってチャンネルアップ、手動操作部３をセンタ位置より後方向に操作することによってチャンネルダウン、手動操作部３をセンタ位置より右方向に操作することによって音量アップ、手動操作部３をセンタ位置より左方向に操作することによって音量ダウンの各機能調整が可能になる。
【００３５】
かように、手動操作部３を操作することによって調整すべき機能の数が、手動操作部３の可動方向の最大数である“８”以下である場合には、機能調整用として割り振られた方向（図８（ａ）に示す各方向）以外の方向に手動操作部３を操作しても、選択された車載電気機器の機能調整を行うことができない。かかる不感帯を手動操作部３の操作範囲に有すると、操作者は、手動操作部３を機能調整が可能な方向に慎重に操作しなくてはならないので、操作容易性に欠けると共に、自動車の安全運転上からも好ましくない。
【００３６】
そこで、本実施形態例に係る車載用入力装置１においては、電気モータ１９ａ，１９ｂの制御システムを図９及び図１０に示す構成とし、図１１に示す手順で電気モータ１９ａ，１９ｂを制御することにより、前記の問題を解決している。
【００３７】
即ち、図９に示すように、ダッシュボードＡ内のコンピュータに備えられたＣＰＵ４１に、照合部４２とテーブル選択部４３とを設けると共に、当該コンピュータに備えられたＲＯＭ４４に、手動操作部３の操作領域と各操作領域に応じた電気モータ１９ａ，１９ｂの回転方向並びに回転によって発生するトルクの大きさを符号化したテーブル４５ａ，４５ｂ，４５ｃ・・・を記憶する。また、前記コンピュータに、エンコーダ２１ａ，２１ｂからの信号を取り込んで前記テーブル選択部４３に手動操作部３の操作領域に応じたテーブル選択信号を出力すると共に、表示装置Ｄに手動操作部３の操作軌跡を表示する位置信号検出部４６を備える。
【００３８】
図１０はＲＯＭ４４に記憶されたテーブルの一例を示す図であって、手動操作部３の可動範囲をＸ方向に８等分、Ｙ方向に８等分し、等分された各領域内に手動操作部が操作された場合における電気モータ１９ａ，１９ｂの駆動・停止と回転方向とが符号化して表示されている。各テーブル内に記載された符号並びに数字は、上段が第１の電気モータ１９ａの駆動・停止と回転方向、下段が第２の電気モータ１９ｂの駆動・停止と回転方向とを示しており、符号「＋」はモータの正転、符号「−」はモータの逆転を示している。また、数字「０」は電気モータ１９ａ，１９ｂが回転しないことを表し、数字「１」は電気モータ１９ａ，１９ｂが回転することを表している。このテーブルにしたがえば、（Ｘ３，Ｙ０）〜（Ｘ３，Ｙ７）の領域、（Ｘ４，Ｙ０）〜（Ｘ４，Ｙ７）の領域、（Ｘ０，Ｙ３）〜（Ｘ７，Ｙ３）の領域及び（Ｘ０，Ｙ４）〜（Ｘ７，Ｙ４）の領域内で手動操作部３を操作した場合には、いずれの電気モータ１９ａ，１９ｂも回転されずに手動操作部３の動きに電気モータ１９ａ，１９ｂの回転に伴う抵抗感が付与されず、手動操作部３をこれ以外の他の領域内で操作した場合には、少なくともいずれか一方の電気モータ１９ａ，１９ｂが回転して、手動操作部３の動きに電気モータ１９ａ，１９ｂの回転に伴う抵抗感が付与される。
【００３９】
したがって、手動操作部３を操作することによってまずテレビジョンが選択され、図８（ａ）に示すように、手動操作部３をセンタ位置より前方向、後方向、右方向及び左方向に操作した場合にのみテレビジョンの機能調整が可能になる場合において、図１０のテーブルを用いて電気モータ１９ａ，１９ｂの回転制御を行えば、手動操作部３をセンタ位置より前方向、後方向、右方向及び左方向以外の斜め方向に操作すると、少なくともいずれか一方の電気モータ１９ａ，１９ｂが回転して、手動操作部３の動きに電気モータ１９ａ，１９ｂの回転に伴う抵抗感が付与されるので、操作者は不感帯に手動操作部３を操作していることを感覚的に知ることができる。よって、操作者は、所望の機能調整を行い得る方向に手動操作部３を操作することが可能になるので、手動操作部３の操作容易性が向上し、自動車の運転を阻害することもない。
【００４０】
コンピュータにおける電気モータ１９ａ，１９ｂの回転制御は、図１１のフローチャートに示される手順で行われる。
即ち、操作者が手動操作部３をセンタ位置からいずれかの方向に操作すると（手順Ｓ１）、Ｌ字部材２２ａ，２２ｂ、大歯車１８ａ，１８ｂ及び小歯車２０ａ，２０ｂを介してエンコーダ２１ａ，２１ｂが手動操作部３の揺動方向に、手動操作部３の揺動量に比例した回転量だけ回転し、位置信号を出力する。コンピュータに備えられた位置信号検出部４６は、この位置信号を読み取り（手順Ｓ２）、手動操作部３の操作位置を確定する（手順Ｓ３）と共に、テーブル選択部４３へのテーブル選択信号の送信と、表示装置Ｄへの位置信号の送信とを行う（手順Ｓ４）。ＣＰＵ４１のテーブル選択部４３は、位置信号検出部４６からのテーブル選択信号に基づいて、ＲＯＭ４４から所定のテーブルを選択して取り込む（手順Ｓ５）。ＣＰＵ４１の照合部４２は、エンコーダ２１ａ，２１ｂから出力された位置信号とテーブル選択部４３に取り込まれたテーブルとからモータ出力値を確定し、モータードライバー４７に出力する（手順Ｓ６）。モータードライバー４７は、モータ出力値に応じて電気モータ１９ａ，１９ｂを駆動し、手動操作部３の動きに抵抗感を与える（手順Ｓ７）。操作者は、手動操作部３の抵抗感を感得して、手動操作部３の操作位置を変更する（手順Ｓ８）。
【００４１】
なお、これらのモータ制御手段及び方法は、手動操作部３の操作方向の規制に適用できるばかりでなく、前記した手動操作部３の操作量に応じた抵抗感の付与や、手動操作部３の操作限界における抵抗感の付与にも応用することができる。
【００４２】
以上のように構成された本実施形態例に係る車載用入力装置１は、自動車のダッシュボードＡに対して前後動可能及び傾斜可能に取り付けられる。図１２はダッシュボードＡに対する車載用入力装置１の取付機構を示す平面方向から見た一部破断図であり、図１３はその側面方向から見た一部破断図である。
【００４３】
これらの図から明らかなように、ダッシュボードＡ内に設けられたベース５１上には、２本の案内軸５２，５３と１本のボールねじ５４とが互いに平行に取り付けられている。ボールねじ５４は、軸受５５によって回転自在に支持されており、その一端には、ジョイント５６を介して前後進用の第１のモータ５７が連結されている。また、当該ボールねじ５４には、ナット５８を介して移送板５９が前後動可能に取り付けられており、当該移送板５９は、スライダ６０を介して前記案内軸５２，５３に摺動自在に取り付けられている。前記移送板５９の先端部には、軸受６１によって回転自在に支持された回転軸６２が、案内軸５２，５３及びボールねじ５４と直角に取り付けられており、当該回転軸６２の先端部に車載用入力装置１の筐体２が固着されている。前記回転軸６２には、大歯車６３が固着されており、この大歯車６３は、第２のモータ６４の主軸に固着された小歯車６５と噛み合わされている。
【００４４】
したがって、車載用入力装置１は、第１のモータ５７を正転又は逆転することによって、ダッシュボードＡに対して前進又は後退させることができ、また第２のモータ６４を正転又は逆転することによって、ダッシュボードＡに対して上向き又は下向きに先端部を旋回させることができる。よって、操作者が手動操作部３や各種の押釦スイッチ４ａ〜４ｆ，５ａ〜５ｃそれにボリュームつまみ６等を操作しやすいように、車載用入力装置１の姿勢を適宜変更することができるので、車載用入力装置１の操作性をより一層高めることができる。
【００４５】
この車載用入力装置１の姿勢制御も、車載用入力装置１に搭載された手動操作部３及び押釦スイッチ４ａ〜４ｆ，５ａ〜５ｃを操作することによって行うことができる。即ち、押釦スイッチ４ａを押すと、表示装置Ｄに図１４に例示するメニューが現れる。そこで、手動操作部３を操作して、メニューから「車載用入力装置」を選択すると、表示装置Ｄに図１５に示すような車載用入力装置１の画像が現れる。この状態で、手動操作部３を「前進ａ」の方向に操作すると、前記第１のモータ５７が正転して車載用入力装置１が前進し、手動操作部３を「後退ｂ」の方向に操作すると、前記第１のモータ５７が逆転して車載用入力装置１が後退する。また、手動操作部３を「上昇ｃ」の方向に操作すると、前記第２のモータ６４が正転して車載用入力装置１の先端部が回転軸６２を中心として上向きに旋回し、手動操作部３を「下降ｄ」の方向に操作すると、前記第２のモータ６４が逆転して車載用入力装置１の先端部が回転軸６２を中心として下向きに旋回する。メニュー画面から「シート」を選択すれば、同様の手順で運転席や助手席の座り心地を調整することができ、また、メニュー画面から「ハンドル」を選択すれば、同様の手順でハンドルのチルトとテレスコピックを調整してハンドルの高さ調整を行うことができる。
【００４６】
なお、手動操作部３を操作することによって前述の車載用入力装置１やシートそれにハンドル等の姿勢を変更する場合には、これらの機器の可動範囲と手動操作部３に加わる抵抗感とを互いに関連付け、例えば機器の可動範囲の末端に近付くにつれて手動操作部３に加わる抵抗感を次第に強くしたり、可動範囲の末端に至ったときに手動操作部３に衝撃的な抵抗感を付与するようにテーブルを設定することが特に好ましい。このようにすると、操作者が機器を可動範囲のどこまで調整したかを認識することができるので、利用がより便利になる。
【００４７】
かように、本実施形態例に係る車載用入力装置１は、筐体２の上面に備えられた押釦スイッチ４ａ〜４ｆ，５ａ〜５ｃを操作するか、手動操作部３を操作することによって、機能調整を行おうとする所望の車載電気機器を選択することができる。また、所望の車載電気機器を選択した後に、手動操作部３を予め定められた方向に操作するか、手動操作部３に設けられた第１及び第２のスイッチ３４，３５を操作することによって、車載電気機器の機能調整を行うことができる。また、ラジオやテレビジョンそれにＣＤプレーヤ等の音量は、ボリュームつまみ６を回転することによっても行うことができる。この車載用入力装置１によって選択可能な車載電気機器のメニューや各車載電気機器についての調整可能な機能の内容を示すメニュー、それに手動操作部３の操作方向等については、順次表示装置Ｄに表示される。また、手動操作部３の非操作状態においては、揺動軸１４がクランプ部材１６にてクランプされ、自動車の振動に伴う手動操作部３の不正な振動や騒音の発生が防止される。手動操作部３の上方に手指をかざすと、フォトインタラプタ３３の受光素子に発光素子からの特定波長の光が入射してソレノイド１５がオン制御され、クランプ部材１６と揺動軸１４とが係合が解除されて、手動操作部３が自動的に操作可能になる。
【００４８】
なお、前記実施形態例においては、揺動軸１４の揺動をエンコーダ２１ａ，２１ｂに伝達する動力伝達機構として歯車機構を用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、摩擦車やベルト機構など、公知に属する任意の動力伝達機構を用いることもできる。
【００４９】
また、前記実施形態例においては、揺動軸１４の揺動方向及び揺動量を検出するセンサとしてエンコーダ２１ａ，２１ｂを用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、その他任意の公知に属する位置センサを用いることもできる。
【００５０】
また、前記実施形態例においては、クランプ部材１６の駆動手段としてソレノイド１５を用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、電磁石や油圧又はエアアクチュエータ等の他の手段を用いることもできる。
【００５１】
さらに、前記実施形態例においては、手動操作部３の操作に抵抗感を付与する動力源として電気モータ１９ａ，１９ｂを用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、エアモータや油圧モータなど、公知に属する他の任意のアクチュエータを用いることもできる。また、回転力を発生するアクチュエータのみならず、リニアモータ等の直線方向の力を発生するアクチュエータであっても、単独で、又は適当な動力伝達機構と組み合わせることによって用いることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本願請求項１に記載の発明は、手動操作部が取り付けられる揺動軸をクランプ部材にて適宜クランプするようにしたので、非操作時における手動操作部の揺動が抑えられ、運転者又は同乗者に与える不安定感を解消できる。また、手動操作部の非操作時には、不要な表示装置等の電源を断つことができるので、消費電力量を低減することができる。さらに、手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出して駆動手段を自動的にオン制御し、クランプ部材の係合を解除するセンサを備えるので、手動操作部の操作をクランプ部材がない場合と同じ感覚で行うことができ、手動操作部ひいては車載用入力装置の良好な操作性も維持することができる。
【００５３】
本願請求項２に記載の発明は、クランプ部材が取り付けられた駆動手段を自動的にオンオフ制御するためのセンサとして、フォトインタラプタを用いるので、非接触で人間の手指を検出できることから耐久性に優れ、かつ小型であることから狭い空間内に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例に係る車載用入力装置のダッシュボードへの取り付け状態を示す斜視図である。
【図２】実施形態例に係る車載用入力装置が取り付けられた自動車の室内の状態を示す平面図である。
【図３】手動操作部と当該手動操作部が備えられる機構部の斜視図である。
【図４】手動操作部と当該手動操作部が備えられる機構部の側面方向から見た要部断面図である。
【図５】機構部の平面図である。
【図６】カバーを除去した手動操作部の平面図である。
【図７】手動操作部の操作方向とそれによって選択される車載電気機器の種別を例示する説明図である。
【図８】手動操作部の操作方向とそれによって切り換えられる機能の種別を例示する説明図である。
【図９】電気モータの制御システムを示すブロック図である。
【図１０】コンピュータに備えられたメモリに記憶されるデータテーブルの一例を示す表図である。
【図１１】電気モータの制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】ダッシュボードに対する車載用入力装置の取付機構を示す平面方向から見た一部破断図である。
【図１３】ダッシュボードに対する車載用入力装置の取付機構を示す側面方向から見た一部破断図である。
【図１４】表示装置に表示される車載電気機器のメニューを例示する説明図である。
【図１５】表示装置に表示される機能調整中の車載電気機器の状態を例示する説明図である。
【図１６】従来に係る車載用入力装置の設置例を示す自動車の内面図である。
【図１７】従来提案されている車載用入力装置の側面図である。
【図１８】図１７に示す車載用入力装置の手動操作部の平面図である。
【図１９】図１７に示す車載用入力装置に組み込まれているガイドプレートの平面図である。
【符号の説明】
１ 車載用入力装置
２ 筐体
３ 手動操作部
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ 押釦スイッチ
５ａ，５ｂ，５ｃ 押釦スイッチ
６ ボリュームつまみ
７ カードスロット
８ ディスクスロット
１１ 機構部
１２ ベース
１３ 球面軸受
１４ 揺動軸
１５ ソレノイド（駆動手段）
１６ クランプ部材
１７ａ，１７ｂ 回転軸
１８ａ，１８ｂ 大歯車
１９ａ，１９ｂ 電気モータ（アクチュエータ）
２０ａ，２０ｂ 小歯車
２１ａ，２１ｂ エンコーダ（位置センサ）
２２ａ，２２ｂ Ｌ字部材
３１ 透明窓
３２ 回路基板
３３ フォトインタラプタ（手指の検知センサ）
３４ 第１のスイッチ
３５ 第２のスイッチ
４１ ＣＰＵ
４２ 照合部
４３ テーブル選択部
４４ ＲＯＭ
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ・・・ テーブル
４６ 位置信号検出部
５１ ベース
５２，５３ 案内軸
５４ ボールねじ
５５ 軸受
５６ ジョイント
５７ 第１のモータ
５８ ナット
５９ 移送板
６０ スライダ
６１ 軸受
６２ 回転軸
６３ 大歯車
６４ 第２のモータ
６５ 小歯車
Claims (3)
- 筐体の内部で揺動自在に支持された揺動軸と、前記筐体の上面より突出する前記揺動軸の上端部に取り付けられた手動操作部と、前記筐体の内部に備えられた駆動手段と、当該駆動手段の駆動軸に固着され、当該駆動手段の動作にしたがって前記揺動軸をクランプする位置又は前記揺動軸のクランプを解除する位置に移動するクランプ部材と、前記手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出して前記駆動手段を自動的に動作させるセンサとを備え、
前記手動操作部の非操作状態においては、前記クランプ部材が前記揺動軸をクランプする位置に移動されて前記揺動軸の揺動が禁止され、前記センサが前記手動操作部を操作しようとする人間の手指を検出すると、前記駆動手段により前記クランプ部材が前記揺動軸のクランプを解除する位置に移動されて前記揺動軸の揺動が可能になることを特徴とする車載用入力装置。 - 前記センサが、前記手動操作部又は前記筐体の内部に設定されたフォトインタラプタであることを特徴とする請求項１に記載の車載用入力装置。
- 前記クランプ部材には、前記揺動軸の先端部を挿入可能なくぼみが形成されており、前記くぼみ内に前記揺動軸の先端部を挿入することにより前記揺動軸をクランプして前記揺動軸の揺動を禁止することを特徴とする請求項１に記載の車載用入力装置。
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