特許 7193657 操作入力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-12

(45)【発行日】2022-12-20

(54)【発明の名称】操作入力装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 25/00 20060101AFI20221213BHJP

   H01H 25/04 20060101ALI20221213BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20221213BHJP

   G05G 5/03 20080401ALI20221213BHJP

   G05G 25/00 20060101ALI20221213BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

H01H25/00 G

H01H25/04 N

B60R16/02 630K

G05G5/03 A

G05G25/00 C

G06F3/01 560

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021551655

(86)(22)【出願日】2020-10-06

(86)【国際出願番号】 JP2020037830

(87)【国際公開番号】W WO2021070803

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-02-28

(31)【優先権主張番号】P 2019185748

(32)【優先日】2019-10-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】小池 飛鳥

(72)【発明者】

【氏名】前畑 武晃

【審査官】片岡 弘之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－３２９７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０２６５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－０８６２３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－０６２０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１１７１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２６４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５８４３２８３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開平０７－３０２１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第４３４２９７９（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ２５／００

Ｈ０１Ｈ ２５／０４

Ｂ６０Ｒ １６／０２

Ｇ０５Ｇ ５／０３

Ｇ０５Ｇ ２５／００

Ｇ０６Ｆ ３／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される操作入力装置であって、
前記車両に取り付けられた支持部と、
前記支持部により支持され、人により操作される操作部材と、
前記操作部材における操作を検知する操作検知部と、
前記操作部材の内部に設けられ、前記人に力覚を与える力覚発生部と、
前記操作検知部において、操作が行われたことを検知した場合には、前記力覚発生部において力覚を発生させる制御を行う制御部と、
を有し、
前記操作部材は、前記支持部より前記車両の進行方向に対して交差する第１の方向に延出して設けられており、
前記操作部材は、前記第１の方向に交差する方向を回転軸とする揺動操作で回転しないように規制されていることを特徴とする操作入力装置。

【請求項2】

前記操作検知部は、前記支持部の内部に設けられている請求項１に記載の操作入力装置。

【請求項3】

前記操作検知部は、前記操作部材による操作の力と操作方向とを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の操作入力装置。

【請求項4】

前記操作検知部は、歪み検出素子であり、
前記操作部材は、操作部と、前記操作部と支持部との間の筒部とを有し、
前記筒部の内部には、支点部において支持された操作軸が設けられており、
前記操作軸の一方の端部は、前記操作部に接続されており、
人による操作による前記操作部の動きにより、前記操作軸が前記支点部に支持された状態で動き、前記操作軸の他方の端部により、前記操作検知部に力が加わることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の操作入力装置。

【請求項5】

前記筒部の内部において、前記支点部と前記操作部との間には、前記操作軸の動きを規制する可動域制限部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の操作入力装置。

【請求項6】

前記歪み検出素子と、前記操作軸の他方の端部とは、接続部材により接続されていることを特徴とする請求項４または５に記載の操作入力装置。

【請求項7】

前記歪み検出素子の突出部の周囲には、弾性部材が設けられており、
前記弾性部材の周囲に接続部材が取り付けられていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の操作入力装置。

【請求項8】

前記操作検知部は、歪み検出素子であり、
前記操作部材の一方の側には操作部が設けられており、
前記操作部は、前記支持部に設けられたジンバルにより支持されており、
人による操作による前記操作部の動きにより、前記操作部材が前記ジンバルにより支持された部分を支点として動き、前記操作部材の他方の側の端部により、前記操作検知部に力が加わることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の操作入力装置。

【請求項9】

前記操作部材の他方の側の端部の外側の周囲には、前記操作部材の動きを規制する第１の弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の操作入力装置。

【請求項10】

前記歪み検出素子の突出部の周囲には、第２の弾性部材が設けられており、
前記操作部材の他方の側の端部の内側に、前記第２の弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項８または９に記載の操作入力装置。

【請求項11】

前記操作部の内部には、静電検知部が設けられていることを特徴とする請求項４から１０のいずれかに記載の操作入力装置。

【請求項12】

前記操作部は筒状に形成されており、前記静電検知部は、前記操作部の内部において筒状に配置されており、筒状の前記操作部の中心軸回りの操作を検知することを特徴とする請求項１１に記載の操作入力装置。

【請求項13】

前記静電検知部は、２つ設けられていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の操作入力装置。

【請求項14】

前記力覚発生部は、振動を発生させる振動発生素子であることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の操作入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操作入力装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

自動車等の車両に用いられる操作入力装置として、ストークス操作を検知するレバー型の入力装置が用いられている。車両の運転者は、このようなレバー型の入力装置を操作することにより、車両に設けられたヘッドライト、ワイパ等を操作することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５８４３２８３号公報

【文献】特開平７－３０２１６１号公報

【文献】特許第４３４２９７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

現在、車両に用いられている上記のような操作入力装置では、レバー型の入力装置の操作部を手で動かして、操作部の位置を変位させることにより操作情報を入力するものであるが、近年、操作部の位置を殆ど変えることなく、操作情報を入力することができるものが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施の形態の一観点によれば、車両に搭載される操作入力装置であって、前記車両に取り付けられた支持部と、前記支持部により支持され、人により操作される操作部材と、前記操作部材における操作を検知する操作検知部と、前記操作部材の内部に設けられ、前記人に力覚を与える力覚発生部と、前記操作検知部において、操作が行われたことを検知した場合には、前記力覚発生部において力覚を発生させる制御を行う制御部と、を有し、前記操作部材は、前記支持部より前記車両の進行方向に対して交差する第１の方向に延出して設けられており、前記操作部材は、前記第１の方向に交差する方向を回転軸とする揺動操作で回転しないように規制されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

開示の操作入力装置によれば、操作部の位置を殆ど変えることなく、操作情報を入力することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施の形態における操作入力装置の斜視図

【図2】第１の実施の形態における操作入力装置の内部構造の説明図

【図3】第１の実施の形態における操作入力装置の歪み検出素子が設けられている部分の斜視図

【図4】第１の実施の形態における操作入力装置の歪み検出素子が設けられている部分の側面図

【図5】第１の実施の形態における操作入力装置に用いられる歪み検出素子の斜視図

【図6】第１の実施の形態における操作入力装置の歪み検出素子が設けられている部分の説明図

【図7】第１の実施の形態における操作入力装置の動作を説明するための模式図

【図8】第１の実施の形態における操作入力装置に用いられる振動発生素子の斜視図

【図9】第２の実施の形態における操作入力装置の斜視図

【図10】第２の実施の形態における操作入力装置の支持部の断面図

【図11】第２の実施の形態における操作入力装置の支持部の説明図

【発明を実施するための形態】

【0008】

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0009】

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態における操作入力装置について、図１及び図２に基づき説明する。本実施の形態における操作入力装置は、自動車等の車両のステアリングの近傍に搭載されており、手動により車両に設けられたヘッドライト、ワイパ等を操作することができる車両用入力装置である。このような操作は、従来では、車両用入力装置を５°～１２°の角度で動かす必要があるが、本実施の形態における操作入力装置は、ごく僅かな車両用入力装置の動きにより操作情報を入力することができるものである。

【0010】

第１の実施の形態における操作入力装置は、図２に示されるように、レバー部１０とレバー部１０を支持する支持部２０とを有している。レバー部１０の一方の側には、車両の運転者が実際に手で操作する操作部１１が設けられており、レバー部１０の他方の側の筒部１２の端が支持部２０において支持されている。本願においては、レバー部１０を操作部材と記載する場合がある。

【0011】

支持部２０は、車両の所定の部分、例えば、ステアリングの近傍部分に取り付けられている。尚、レバー部１０は、支持部２０より車両の進行方向に対して交差する第１の方向に操作部１１が延出するように設けられており、後述するように、レバー部１０は、第１の方向に交差する方向を回転軸とする揺動操作で回転しないように規制されている。

【0012】

図２は、本実施の形態における操作入力装置の内部の様子を示したものである。本実施の形態における操作入力装置は、筒部１２の端が支持部２０に固定され、この筒部１２の内部に操作軸３０が設けられている。操作軸３０は、一方の端部３０ａが操作部１１と接続されており、他方の端部３０ｂは、支持部２０の内部に設けられた操作検知部としての歪み検出素子４０に、弾性部材５１及び接続部材５２を介して接続されている。操作軸３０は、筒状に形成された筒部１２の内部に設置されており、筒部１２の内部の略中央部分には支点部３１が設けられており、操作軸３０は、支点部３１において支持されている。

【0013】

また、操作部１１も筒状に形成されており、操作部１１の内部には、筒状に配置された２つの静電容量センサ６１、６２が設けられており、操作部１１の更に内部には、振動発生素子７０が設けられている。尚、筒状の操作部１１の中心軸と、筒状に配置された２つの静電容量センサ６１、６２の中心軸とは平行であること、更には一致していることが好ましい。

【0014】

また、本実施の形態における操作入力装置の全体を制御するための制御部８０が、例えば、支持部２０の内部に設けられている。制御部８０は、図示はしないが、歪み検出素子４０、２つの静電容量センサ６１、６２、振動発生素子７０等と接続されており、歪み検出素子４０や、２つの静電容量センサ６１、６２からの信号を受け、振動発生素子７０等の制御を行う。更に、操作部１１の先端に操作ノブを設けて、操作ノブが第１の方向に押圧操作可能とされ、又は、操作ノブが第１の方向を回転軸とする回転操作可能になっていてもよい。制御部８０は、支持部２０の内部ではなく、支持部２０の外に設けられていてもよい。

【0015】

次に、操作軸３０の他方の端部３０ｂと歪み検出素子４０との関係について、図３から図６に基づき説明する。図３は、操作軸３０の他方の端部３０ｂ及び歪み検出素子４０が設けられている部分を拡大した斜視図であり、図４は側面図である。図５は、歪み検出素子４０の斜視図であり、図６は、操作軸３０の他方の端部３０ｂと歪み検出素子４０とが接続されている部分の様子を模式的に示す断面図である。尚、図３及び図４においては、便宜上、接続部材５２等は破線で示されている。

【0016】

図５に示されるように、歪み検出素子４０は、基部４１と基部４１の上に凸状に形成された突出部４２とを有している。突出部４２は、力が加わると僅かに変位して基部４１に歪みを伝えるため、この歪み量を基部４１の下側にある歪み抵抗素子が検出することにより、加えられた力と方向を検出することができる。

【0017】

本実施の形態においては、図６に示されるように、歪み検出素子４０の突出部４２の側面部分の周囲には、シリコンラバー等による弾性部材５１が設けられている。弾性部材５１が設けられた歪み検出素子４０と操作軸３０の他方の端部３０ｂとは、接続部材５２により接続されている。従って、接続部材５２には、操作軸３０の他方の端部３０ｂが入り込んでいる。これにより、操作軸３０の他方の端部３０ｂに伝わった操作力が、突出部４２を変位させる力として作用する。

【0018】

次に、図７に基づき本実施の形態における操作入力装置の操作入力について説明する。図７は、本実施の形態における操作入力装置の構造の要部を模式的に示した図である。本実施の形態における操作入力装置において、操作部１１を図７の破線矢印Ａで示す方向に力を加えた場合、操作部１１は破線に示されるように、微小に変位する。このような操作部１１の微小な変位により、操作部１１に接続されている操作軸３０が動く。具体的には、操作軸３０は、操作軸３０の略中央部分において、支点部３１により支持されており、操作部１１に力が加わり変位すると、支点部３１において支持されている状態で操作軸３０が、支点部３１を支点として回動するように動く。尚、支点部３１の位置はてこの関係に基づいて最適なところに定められる。従って、操作部１１を破線矢印Ａで示すように下方向に微小に動かすと、操作軸３０の他方の端部３０ｂが上方向に動き、この動きによる力が、操作軸３０の他方の端部３０ｂに接続されている歪み検出素子４０に伝わり、突出部４２において歪みが生じる。このように、突出部４２において生じた歪みを検出することにより、操作された力と操作方向を検出することができ、操作部１１が操作されたことを検知することができる。

【0019】

歪み検出素子４０は、僅かな動きであっても検知することができるため、操作部１１の動きを小さくすることができる。例えば、操作部１１が、破線矢印Ａに示す方向に１ｍｍ程度動いた場合であっても検知可能である。逆に、操作部１１の動きが大きいと、歪み検出素子４０を破壊してしまう場合があることから、本実施の形態においては、操作軸３０の一方の端部３０ａの近傍には、操作軸３０の動きを制限するための可動域制限部３２が設けられている。

【0020】

ところで、操作部１１の動きが小さいと、操作により操作情報が入力されたか否かが車両の運転者には解らない。例えば、従来であれば、操作部の動きが比較的大きいため、操作されたことを認識するための操作感触を与えるカム等を設けることにより、車両の運転者が操作部を操作することにより操作情報が入力されたことを感知することができる。しかしながら、本実施の形態においては、操作部１１の動きを規制し、操作されたことを感知するための操作感触を与える機構を別に設ける。

【0021】

このため、本実施の形態における操作入力装置では、操作部１１の内部に、人に力覚を与えるための力覚発生部としての振動発生素子７０が設けられている。振動発生素子７０は、所定の周波数で振動する素子であり、操作部１１を操作して動かすことにより、その動きは歪み検出素子４０により検出されるが、検出される歪み量が所定の値を超えた場合には、操作情報が入力されたものと判断し、振動発生素子７０を振動させる。この振動発生素子７０の振動を車両の運転者が感知することにより、車両の運転者は操作がなされたことを知ることができる。

【0022】

振動発生素子７０は、例えば、図８に示されるように直方体の筐体７１の内部に、永久磁石と、振動体としての鉄芯にコイルが巻かれたものと、を有しており、振動体はバネ部材により支持されている。コイルに電流を流すと磁界が発生するため、コイルに交流電流を流すことにより、交互に反転する磁界を発生させて、永久磁石とコイルとからなる電磁石が引き合ったり反発しあったりさせることにより、振動が発生する。

【0023】

このような振動発生素子７０において生じた振動は、操作部１１に伝達され、操作部１１に触れている車両の運転者の手に伝達される。車両の運転者は、手が触れている操作部１１における振動を感じることにより、操作部１１における操作により、ほとんど操作部１１は動かないにも関わらず、操作情報が入力されたことを知ることができる。振動発生素子７０においては、周波数等を変えることにより、様々な振動を発生させることができ、車両等の運転者に、異なる触感の振動を伝えることができる。例えば、振動発生素子７０は、Ｘ１－Ｘ２方向における振動と、Ｘ１－Ｘ２方向と直交するＺ１－Ｚ２方向における振動とを発生させることができる。

【0024】

以上より、従来の操作入力装置では、操作したことの感覚を得るためにカム等を用いていたが、カム等を用いた場合には、操作部をある程度動かす必要があった。しかしながら、本実施の形態においては、操作部１１により操作がなされたことを振動発生素子７０において振動を発生させることにより、車両の運転者に感知させることができるため、操作部１１の動きを小さくすることが可能となる。

【0025】

また、本実施の形態における操作入力装置の操作部１１の内部には、図２に示されるように、２つの静電容量センサ６１、６２が設けられている。静電容量センサ６１、６２は、フレキシブルな絶縁体の基板の表面に金属等により電極が形成されているものであり、静電容量センサ６１、６２に手が近づくと、手と静電容量センサ６１、６２の電極との間の静電容量が増加する。２つの静電容量センサ６１、６２は、操作部１１の内部に筒状に設置されており、筒状の操作部１１の中心軸回りの操作を検知することができる。尚、本願においては、静電容量センサ６１、６２を静電検知部と記載する場合がある。

【0026】

静電容量センサ６１、６２において検出された静電容量の情報は、制御部８０に伝達されるが、制御部８０では、所定の静電容量以上の容量が検出された場合には、静電容量センサ６１、６２に対し、車両等の運転者の手による操作がなされたことを検知することができる。

【0027】

本実施の形態においては、静電容量センサ６１、６２は、一方がフォグランプ等を点灯させたり非点灯にしたりする制御のためのものであり、他方がワイパを動かしたり止めたりする制御を行うためのものである。

【0028】

例えば、静電容量センサ６１、６２によって筒状の操作部１１の中心軸回りの操作を検知する構造に代えて、筒状の操作部１１を回転可能にしてエンコーダによって実際の回転を検知するように構成してもよい。

【0029】

また、例えば、操作検知部としての歪み検出素子４０に代えて磁気センサを配置し、操作軸３０の他方の端部３０ｂ側に磁石を配置して、磁石の僅かな動きを検知できるように構成してもよい。

【0030】

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における操作入力装置について、図９及び図１０に基づき説明する。本実施の形態における操作入力装置は、図９に示されるように、レバー部１１０とレバー部１１０を支持する支持部１２０とを有している。レバー部１１０は、剛性の高い樹脂等により形成されており、レバー部１１０の一方の側には、車両の運転者が実際に手で操作する操作部１１が設けられており、レバー部１１０の他方の側の端が支持部１２０において支持されている。本願においては、レバー部１１０を操作部材と記載する場合がある。支持部１２０は、車両の所定の部分、例えば、ステアリングの近傍部分に取り付けられている。

【0031】

図１０は、本実施の形態における操作入力装置の内部の様子を示す断面図である。本実施の形態における操作入力装置は、レバー部１１０の他方の側は、支持部１２０の内部に設けられたジンバル１３０により支持されており、レバー部１１０はジンバル１３０により支持されている部分を支点として微小に動かすことができる。レバー部１１０の他方の側の端部１１１の周囲には、接続部材１６０が設けられている。

【0032】

レバー部１１０の他方の側の端部１１１は、樹脂部１１２の周囲が、樹脂部１１２よりも剛性の高いステンレス等により形成された補強部１１３により覆われている。樹脂部１１２の内側には、操作検知部としての歪み検出素子４０が設けられており、樹脂部１１２の内側と操作検知部としての歪み検出素子４０の突出部４２との間には、弾性部材１５０が設けられている。

【0033】

図１１に示されるように、レバー部１１０の他方の側の端部１１１の内側の樹脂部１１２と弾性部材１５０が接しており、レバー部１１０の操作部１１を操作することにより、レバー部１１０の他方の側の端部１１１が動くと、その動きにより、弾性部材１５０を介し、歪み検出素子４０の突出部４２に力が加わり、力の加えられた方向及び力の大きさを検出することができる。

【0034】

即ち、レバー部１１０の他方の側の端部１１１が２次元的に動くことにより、レバー部１１０の他方の側の端部１１１の内側に設けられている歪み検出素子４０の突出部４２が、弾性部材１５０を介して押され、レバー部１１０に力が加えられた方向及び力の大きさを検出することができる。

【0035】

また、接続部材１６０には、接続部材の筐体内には弾性部材である圧縮コイルバネ１６１が、図１１において４方向、即ち、上下左右方向の各々に設けられており、レバー部１１０の他方の側の端部１１１の外側の補強部１１３と、圧縮コイルバネ１６１との間には、バネ受け部材１６２が設けられている。

【0036】

具体的には、レバー部１１０の他方の側の端部１１１の外側の補強部１１３とバネ受け部材１６２とが接触しており、各々のバネ受け部材１６２の外側に設けられた圧縮コイルバネ１６１には、バネ受け部材１６２が補強部１１３に向かう方向に働く復元力が生じている。従って、レバー部１１０の他方の側の端部１１１の位置は、各々の圧縮コイルバネ１６１の復元力の均衡のとれた位置となっている。

【0037】

レバー部１１０の操作部１１を操作することにより、レバー部１１０はジンバル１３０により支持されている部分を支点として動き、これに伴い、レバー部１１０の他方の側の端部１１１が２次元的に動く。この際、動いた方向の圧縮コイルバネ１６１が縮むため、復元力が大きくなり、レバー部１１０の動きは規制される。即ち、本実施の形態においては、レバー部１１０の操作部１１には、比較的大きな力を加えても、圧縮コイルバネ１６１が縮み復元力が大きくなるため、大きく変位することはない。

【0038】

第１の実施の形態においては、操作軸３０は比較的細いため撓みやすいが、本実施の形態においては、レバー部１１０は、剛性の高い材料により形成されており、撓みにくく、微小なレバー部１１０の動きであっても、検知することができる。

【0039】

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

【0040】

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

【0041】

本国際出願は２０１９年１０月９日に出願した日本国特許出願２０１９－１８５７４８号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１９－１８５７４８号の全内容を本国際出願に援用する。

【符号の説明】

【0042】

１０ レバー部
１１ 操作部
１２ 筒部
２０ 支持部
３０ 操作軸
３０ａ 一方の端部
３０ｂ 他方の端部
３１ 支点部
３２ 可動域制限部
４０ 歪み検出素子
４１ 基部
４２ 突出部
５１ 弾性部材
５２ 接続部材
６１、６２ 静電容量センサ
７０ 振動発生素子
７１ 筐体
８０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】