ステアリングホイールハプティック装置
【課題】ステアリングホイールハプティック装置の提供。
【解決手段】車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、その中に配設される回路基板部２００と、回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフト３１１を有するハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と、ハプティックシャフトと連結されるハプティックノブ３０１と、ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部３３０と、を有するハプティックホイールデバイス部と、を備え、ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターはハプティックシャフトの長手方向に移動可能となり、ハプティックノブの外縁にはハプティックノブと独立して垂直移動可能となるボタンスイッチ部が設けられる。
【解決手段】車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、その中に配設される回路基板部２００と、回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフト３１１を有するハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と、ハプティックシャフトと連結されるハプティックノブ３０１と、ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部３３０と、を有するハプティックホイールデバイス部と、を備え、ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターはハプティックシャフトの長手方向に移動可能となり、ハプティックノブの外縁にはハプティックノブと独立して垂直移動可能となるボタンスイッチ部が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチ装置に係り、さらに詳しくは、運転者の操舵に際して円滑な動作を行えると共に迅速な認知を可能にし、当該装置に対する様々な作動モードが選択できるように多方向ディレクショナル操作及びプッシュ動作を可能にするための簡単な構造のスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチ装置は、車両、工作機械、端末、マルチメディア機器およびゲーム機などの装置に選択および操作のための装置として採用され、装置の様々な機能的選択のためにスイッチ装置に関する様々な研究・開発が進んでいる。単なるプッシュスイッチ型の押しボタンスイッチに加えて、軸方向への回動を可能にするロータリースイッチもあり、様々な変形構造に関しても様々な研究がなされて生産段階に至っている。
【０００３】
一方、スイッチ装置によって操作される対象が複雑であり、且つ、様々な機能を求めるため、スイッチ装置にも複合的な階層的作動機能を選択するための機能が求められる。しかしながら、従来の技術によるスイッチ装置の場合、段階的な動作を通じて階層的な作動機能が行えるとはいえ、これは、単に従来の技術によるスイッチ装置のスイッチノブに配設されるアイコンに照明光を照射するための光源が配設される構成を取るものに過ぎないため、様々な作動モードに対応する能動的な表示機能を行うことができず、ユーザーが別途のディスプレイを見つめなければならないという煩雑さがあった。
すなわち、スイッチ装置を操作するためにスイッチ装置のスイッチノブおよびディスプレイを同時に見つめなければならないため、操作が煩雑であり、しかも、車両などに取り付けられるスイッチ装置の場合、前方注意力が分散されて車両走行の安全性を悪化させるという問題点があった。なお、従来の技術によるスイッチ装置の別のタイプとして、静電容量型のスイッチ構造を取ることにより、ディスプレイとスイッチ装置とを一体化させる構成を取ったものが提案されているが、タッチスイッチの場合に操作応答性が弱く、しかも、ユーザーに操作感を直感させることができないという不都合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、車両のステアリングホイールに取り付けられ、コンパクトであり、しかも、製造コストを格段に削減させる他、操作性を増大させた簡単な構造のステアリングホイールハプティック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した目的を達成するために、本発明は、車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、を備え、前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置を提供する。
【０００６】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターのハプティックシャフトは、両端に配設される第１の端部および第２の端部を備えていてもよい。
【０００７】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブは、前記ハプティックシャフトの第１の端部と連結され、且つ、前記ハプティックホイールデバイス感知部は前記ハプティックシャフトの第２の端部と連結されてもよい。
【０００８】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブと前記ハプティックシャフトの第１の端部との間には、前記ハプティックノブおよび前記ハプティックシャフトの第１の端部間の相対回動を防止するシャフトノブホルダーが介装されてもよい。
【０００９】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックホイールデバイス感知部と前記ハプティックシャフトの第２の端部との間には、前記ハプティックホイールデバイス感知部および前記ハプティックシャフトの第２の端部間の相対回動を防止するシャフト感知ホルダーが介装されてもよい。
【００１０】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックホイールデバイス感知部は、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーター側と連結されるデバイス感知ボディ部と、前記デバイス感知ボディ部の回動状態を検出するデバイス感知センサー部と、を備え、前記デバイス感知ボディ部は、前記シャフト感知ホルダーとの相対回動が制限されるように連結されて前記ハプティックシャフトにつれ回動するデバイス感知メインプーリーと、前記デバイス感知メインプーリーから離れて連結されるデバイス感知サブプーリーと、前記デバイス感知メインプーリーと前記デバイス感知サブプーリーとを連結するデバイス感知ベルトと、前記デバイス感知サブプーリーに連結されて前記デバイス感知サブプーリーにつれ回動し、前記デバイス感知センサー部の対応する位置に回動自在に配設されるデバイススロットと、を備えていてもよい。
【００１１】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記デバイス感知メインプーリーと前記デバイス感知サブプーリーとの回転比は、１以上であってもよい。
【００１２】
前記ステアリングホイールハプティック装置は、前記ハプティックノブが前記ハプティックシャフトの長手方向に垂直移動する場合にスイッチング信号を出力するプッシュスイッチ部を備えていてもよい。
【００１３】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記プッシュスイッチ部は、前記回路基板部に配設されるプッシュスイッチと、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターと一緒に垂直移動するプッシュ駆動部と、を備えていてもよい。
【００１４】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記プッシュスイッチは、複数設けられてもよい。
【００１５】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックホイールデバイス感知部は、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターと一緒に垂直移動してもよい。
【００１６】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブは、透光材料から形成され、前記回路基板部は、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターの端部に前記ハプティックシャフトの第１の端部が貫設されるノブ基板を有し、前記ノブ基板には光を出射するハプティックノブ光源部が設けられてもよい。
【００１７】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブの外縁には、前記ハプティックノブと独立して垂直移動するボタンスイッチ部が設けられてもよい。
【００１８】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスイッチ部は、一方の面が前記ハプティックホイールハウジング部の外部に露設される前記ハプティックノブの外縁に配設されるボタンノブと、一方の端は前記ボタンノブの内部に配設され、他方の端は前記ハプティックホイールハウジング部の内部に前記回路基板部に向かって配設されるボタンガイドと、前記ボタンガイドに取設されて前記ボタンガイドと一緒に前記ハプティックホイールハウジング部に垂直移動可能に配設されるボタンガイドホルダーと、前記回路基板部の一方の面の上に前記ボタンガイドホルダーと接触自在に配設されるボタンスイッチと、を備えていてもよい。
【００１９】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンガイドホルダーの一方の側にはボタンガイドホルダーストッパーが設けられ、前記ボタンガイドホルダーストッパーの対応する位置であって前記ハプティックホイールハウジング部には前記ボタンガイドホルダーの抜脱を防止するように前記ボタンガイドホルダーストッパーと接触可能なホイールハウジングボディボタンガイドホルダーストッパーが設けられてもよい。
【００２０】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンガイドホルダーには前記ボタンスイッチを駆動するボタンガイドホルダー駆動部が設けられてもよい。
【００２１】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスイッチ部は、ボタン光源部をさらに備え、前記ボタンガイドは、導光材料から形成されてもよい。
【００２２】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンガイドホルダー駆動部の一方の面には、前記ボタンガイドと接触して前記ボタンガイドを支持するボタンガイドホルダー駆動部載置面が形成されてもよい。
【００２３】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンガイドと前記ボタンノブとの間には、所定の周波数領域の光のみを透過させるボタンカラーフィルターが設けされてもよい。
【００２４】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブの一方の面には凹溝構造のハプティックノブ窪みが形成され、前記ハプティックノブ窪みの前記ハプティックノブの回転中心に垂直な方向への窪みの深さは、前記ハプティックノブの中央から半径方向に進むにつれて減少されてもよい。
【００２５】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブの一方の面には、一方の面から突設されるハプティックノブ把持部が設けられてもよい。
【００２６】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブの一方の面には、接触摩擦力を増大させるように二重射出により形成されるハプティックノブ接触面が設けられてもよい。
【００２７】
前記ステアリングホイールハプティック装置は、前記ステアリングホイールハプティック装置と導通される制御部と、前記制御部と導通され、所定の作動モードに関する所定のデータが記憶された記憶部と、をさらに備えていてもよい。
【００２８】
上述した目的を達成するために、本発明は、車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、を備え、前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となり、前記ハプティックノブの外縁には前記ハプティックノブと独立して垂直移動可能となるボタンスイッチ部が設けられることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置を提供する。
【００２９】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスイッチ部は、一方の面が前記ハプティックホイールハウジング部の外部に露設される前記ハプティックノブの外縁に配設されるボタンノブと、一方の端は前記ボタンノブの内部に配設され、他方の端は前記ハプティックホイールハウジング部の内部に前記回路基板部に向かって配設されるボタンガイドと、前記ボタンガイドに取設されて前記ボタンガイドと一緒に前記ハプティックホイールハウジング部に垂直移動可能に配設されるボタンガイドホルダーと、前記ボタンガイドホルダーに配設されるボタンスイッチマグネットと、前記ボタンスイッチマグネットから離間して前記回路基板部の一方の面の上に配設されるボタンスイッチ磁気センサーと、前記ボタンガイドを弾持するボタンスイッチ弾性部と、を有するボタンスイッチと、を備えていてもよい。
【００３０】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスイッチ部は前記回路基板部に配設されるボタン光源部をさらに備え、前記ボタンガイドは導光材料から形成されてもよい。
【００３１】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタン光源部は、第１の波長光を出射する第１の波長光源と、前記第１の波長光とは異なる波長帯の第２の波長光を出射する第２の波長光源と、を備え、前記第１の波長光または前記第２の波長光を選別的に透過させて、前記ボタン光源部の作動に応じて光の出射領域を変化させて可変シンボルの表示が行えるボタン光フィルター部をさらに備えていてもよい。
【００３２】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタン光フィルター部は、前記ボタン光源部と相対向して配設され、前記第１の波長光または前記第２の波長光の透過を選別的に許容するボタンスクリーニングフィルター部と、前記ボタン光源部との間に前記ボタンスクリーニングフィルター部が配設されるように位置し、前記ボタンスクリーニングフィルター部を透過した前記第１の波長光または第２の波長光に応じて光の出射領域が変化されるボタントランスルーセントフィルター部と、を備えていてもよい。
【００３３】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスクリーニングフィルター部は、前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも透過させるボタン光全透過部と、前記第１の波長光または第２の波長光の透過のみを許容するボタン選択光透過部と、前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも遮断するボタン光全遮断部と、を備えていてもよい。
【００３４】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタントランスルーセントフィルター部は、前記ボタン光全透過部と少なくとも一部が交差する投影領域を備え前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも通過させるボタンシンボル透過部と、前記ボタンシンボル透過部の外側に形成され、前記第１の波長光及び前記第２の波長光の透過率が前記ボタンシンボル透過部よりも小さなシンボル拡張可能部と、を備えていてもよい。
【００３５】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記回路基板部と電気的に導通し、前記ハプティックホイールデバイス部及び前記ボタンスイッチ部と連結される制御部と、前記制御部と電気的に導通し、所定の作動モードに関する事前設定データが格納される格納部と、前記制御部及び前記格納部と電気的に接続され、前記制御部の演算制御信号に基づいて、所定の作動モードに必要な演算過程を行う演算部と、を備えていてもよい。
【００３６】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記制御部は、前記ハプティックホイールデバイス部または前記ボタンスイッチ部からの出力信号を遮断するか否かを、車両の走行速度を感知する車両速度センサー及び車両のステアリングホイールの回転角度を感知する操向角センサーからの信号に基づいていてもよい。
【発明の効果】
【００３７】
上述した構成を有する本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、下記の効果を有する。
【００３８】
まず、第一に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、両軸回動方式のハプティックホイールデバイスアクチュエーターを備えて、一層コンパクトで且つ正確な回動感知構造を達成することができる。
【００３９】
第二に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターのハプティックシャフトと連結されるハプティックノブを通じて回動動作およびプッシュ動作を同時に行うことにより、コンパクトな構成および正確な動作を両立させることができ、プッシュスイッチ部を通じたディレクショナル動作も実現可能にすることにより、駆動されるスイッチを一元化させた簡潔な構造を提供して製造を容易ならしめるとともに、製造コストを格段に削減することができる。
【００４０】
第三に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックノブの外縁に配設されるボタンスイッチ部を通じてより簡潔で且つ複合化したスイッチング機能を実現することができる。
【００４１】
第四に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックノブまたはボタンスイッチ部にそれぞれの光源部を介してスイッチング動作による所定の光を出射して、運転者に一層迅速に視認せしめることができる。
【００４２】
第五に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、カラーフィルターを通じて簡潔で且つ複合化したアイコン出力機能を実現して安価な製造コストでの複合化した機能実現を達成することができる。
【００４３】
第六に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターが固設されることにより、ハプティックノブを操作するに当たって慣性モーメントの影響を極力抑えて操作を容易ならしめることができる。
【００４４】
第七に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ボタンスイッチ部に配設されるボタン光フィルター部を介して可変シンボルが認知可能になる結果、操作性を増進することができる。
【００４５】
最後に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、操向角度情報を用いてスイッチの誤操作による作動を防いで操作安定性を確保することができる。
【００４６】
本発明は図面に示す一実施形態を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、この技術分野の通常の知識を持った者であればこれから種々の変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置が取り付けられたステアリングホイールの概略平面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略平面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のハプティックノブの概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部の概略斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部のボタンガイドホルダーおよびホイールハウジングボディの概略部分拡大斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略部分拡大斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の部分拡大底面斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置を備えるステアリングホイールハプティックシステムの概略ブロック線図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のハプティックノブの回動動作を示す概略状態斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部の動作を示す概略状態斜視図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のシャフトノブホルダーの変形例の概略斜視図である。
【図１５】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部の概略部分拡大斜視図である。
【図１６】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置におけるボタンカラーフィルターのボタンカラーフィルターボディの概略平面図である。
【図１７】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置におけるボタン光フィルター部のボタン光フィルター部ボディの概略斜視図である。
【図１８】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタン光フィルター部を介して光を伝達するボタン光源部の概略状態を示す部分断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタン光源部の概略側断面図である。
【図２０】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタン光フィルター部及びボタン光源部の作動状態を示す状態図である。
【図２１】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタン光フィルター部及びボタン光源部の作動状態を示す状態図である。
【図２２】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部の他の例の概略的な部分断面図である。
【図２３】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の制御手順図である。
【図２４】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の制御手順図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付図面に基づき、ステアリングホイールハプティック装置およびこれを備えるステアリングホイールハプティックシステムについて詳細に説明する。
【実施例】
【００４９】
本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置１０は、車両のステアリングホイール２に取り付けられて運転者に一層楽な操作感およびハプティック感を与えて警告などの物理的警告機能を行うことにより、運転者の注意力および便宜性の増大を図るものである。
【００５０】
車両ステアリングホイール２は、ホイールリム２Ａと、ホイールハブ２Ｂ、２Ｃと、を備えていてもよいが、ホイールリム２Ａは、ホイールハブスポーク２Ｃを介してホイールハブボディ２Ｂと連結される。この実施形態において、ホイールリムはリング状を呈しているが、運転者が操舵をするための接触領域が形成できる限り、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の構成が採用可能である。
【００５１】
ステアリングホイールハプティック装置１０はホイールハブボディ２Ｂに配設されるが、運転者に簡単な操作を行わせるサムホイール型の構造が達成できる限り、様々に配設可能である。
【００５２】
より具体的に、ステアリングホイールハプティック装置１０は、ハプティックホイールハウジング部１００と、回路基板部２００と、ハプティックホイールデバイス部３００と、を備えるが、回路基板部２００およびハプティックホイールデバイス部３００はハプティックホイールハウジング部１００に安定的に取り付けられる。
【００５３】
ハプティックホイールハウジング部１００は、車両ステアリングホイール２、より具体的に、この実施形態において、ホイールハブボディ２Ｂに安定的に固設される。ハプティックホイールハウジング部１０は、ホイールハウジングカバー１１０と、ホイールハウジングボディ１２０と、ホイールハウジングベース１３０と、を備えるが、ホイールハウジングカバー１１０と、ホイールハウジングボディ１２０およびホイールハウジングベース１３０は係合されて他の構成要素を収容するための内部空間を形成する。
【００５４】
ホイールハウジングカバー１１０にはホイールハウジングカバー貫通口１１３が配設されるが、ホイールハウジングカバー貫通口１１３を介して後述するハプティックホイールデバイス部３００が貫設される。ホイールハウジングカバー１１０の端部側にはホイールハウジング取付部カバー取付部カバー取付部１１１が配設されるが、ホイールハウジング取付部カバー取付部１１１は、後述するホイールハウジングボディ１２０および／またはホイールハウジングベース１３０と係合される構造を形成する。
【００５５】
ホイールハウジングカバー１１０のホイールハウジングカバー貫通口１１３寄りの内側にはホイールハウジングカバーボタンノブガイド１１５が配設されるが、ホイールハウジングカバーボタンノブガイド１１５は、後述するボタンスイッチ部５００のボタンノブ５１０の安定的な垂直移動状態を形成する。
【００５６】
ホイールハウジングボディ１２０はホイールハウジングカバー１１０と接するように配設されるが、ホイールハウジングボディ１２０はホイールハウジングボディ貫通口１２３を備える。ホイールハウジングボディ貫通口１２３はホイールハウジングカバー貫通口１１３と連結されてハプティックホイールデバイス部３００の安定的な連結状態を形成する。ホイールハウジングボディ１２０の外側にはホイールハウジングボディ取付部１２１が配設されるが、ホイールハウジングボディ取付部１２１はホイールハウジング取付部カバー取付部１１１と係合されて両者間の結合が強固になる。
【００５７】
ホイールハウジングボディ貫通口１２３の外周には放射方向に延設するホイールハウジングボディボタンノブ隔壁１２４が配設されるが、これは、後述するボタンノブ５１０の安定的な垂直移動を導く。ホイールハウジングボディボタンノブ隔壁１２４は複数設けられていてもよいが、ホイールハウジングボディボタンノブ隔壁１２４の間にはホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５が介装される。ホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５には、後述するボタンスイッチ部５００の少なくとも一部の構成要素が貫通自在に配設される。ホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５の内側面には、後述するボタンガイドホルダー５４０の安定的な垂直移動を導くと共に、誤組立を防止するためのホイールハウジングボディボタンホルダーガイド１２６が配設される。なお、ホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５の内側面にはホイールハウジングボディボタンホルダーストッパー１２７が配設されるが、これにより、ボタンノブ５１０が後述するボタンスイッチ５５０などを通じた垂直復元力によって不意にホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５から抜脱することが防止される。
【００５８】
ホイールハウジングベース１３０は、ホイールハウジングボディ１２０を挟んでホイールハウジングカバー１１０と対向して配設される。ホイールハウジングベース１３０の外周にはホイールハウジングベース取付部１３１が配設されるが、ホイールハウジングベース取付部１３１はホイールハウジング取付部カバー取付部１１１と係合されて両者間の結合が強固になる。
【００５９】
ホイールハウジングベース１３０にはホイールハウジングベースコネクター１３２が配設されるが、ホイールハウジングベースコネクター１３２には後述する回路基板部２００からの基板コネクターピン２１１が配設されて外部電気装置との電気的接続がなされる。ここで、図面符号２００の構成要素に対して回路基板という名称が付されているが、回路配線が形成できる限り、通常のプリント回路基板により実現されてもよく、インサート射出構造に形成されてもよく、ＬＥＤなどから発せられる熱を外部に放出するためのメタル基板として形成されてもよいなど電気的信号の伝達が行える限り、種々の構成が採用可能である。
【００６０】
回路基板部２００は、ハプティックホイールハウジング部１００の内部に配設される。ここで、回路基板部２００は単一の基板から形成されてもよいが、この実施形態においては、複数の基板を有する構造を取っている。プリント回路基板２００は、他の構成要素、特に、後述するハプティックホイールデバイス部３００と電気的に接続されてハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフトに回動力を与えるか、あるいは、回動状態を感知する電気的信号を伝達する。
【００６１】
回路基板部２００は、メイン基板２１０と、感知基板２２０と、フレキシブル基板２３０と、ノブ基板２４０と、を備える。メイン基板２１０は、ホイールハウジングボディ１２０とホイールハウジングベース１３０との間に介装され、メイン基板２１１にはコネクターピン２１１が配設されて外部電気装置と電気的に導通しる。メイン基板２１１の中央にはメイン基板貫通口２１３が配設されるが、これにより、メイン基板貫通口２１３を介して他の構成要素、すなわち、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０が貫設されることが可能になる。
【００６２】
感知基板２２０には、後述するハプティックホイールデバイス部３００のハプティックホイールデバイス感知部３３０の構成要素が配設される。感知基板２２０は、メイン基板２１０に垂直に配設されるが、これは本発明の一実施形態の例示に過ぎず、本発明の感知基板の配設構造がこれに制限されることなく、場合によって、メイン基板と一体化されるなど様々に変形可能である。この実施形態において、感知基板２２０は、ハプティックホイールデバイス部３００のハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０のフィクスチャーベース３２３に固設されてメイン基板２１０とは垂直に配設される構造を形成する。
【００６３】
フレキシブル基板２３０は、垂直に配設される構造のメイン基板２１０および感知基板２２０間の円滑な電気的接続のために両端がそれぞれの基板に連結される。この実施形態において、メイン基板２１０および感知基板２２０がフレキシブル基板２３０を介して連結されているが、メイン基板と感知基板とが直結される構造を形成してもよい。
【００６４】
ノブ基板２４０は、後述するハプティックホイールデバイス部３００のハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の上端側に配設され、ノブ基板２４０にはハプティックノブ光源部３４０が配設されるが、これを通じてハプティックノブ３０１を介した光出射機能が行われてもよい。
【００６５】
ハプティックホイールデバイス部３００はハプティックホイールハウジング部１００に配設されるが、ハプティックホイールデバイス部１００は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０と、ハプティックホイールデバイス感知部３３０と、を備える。ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は回路基板部２００と電気的接続構造を形成して、これを通じた電気的信号を内外部の制御部などから受け取って、記憶部などに予め設定された方式によって、操作者が前記ハプティックノブを回す状態に対応して、または、車両状態などの警告などのためのある所定の記憶された対応方式によって所定の回転力または衝撃力または回転阻止力を生成して操作者に力覚を与える。
この実施形態において、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は電気モーターによって実現される。この実施形態によるハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は、両軸電気モーターにより形成されるが、ここで、両軸とは、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターの両端に回転軸が配設される構造のことをいう。
両軸電気モーターにより実現されるハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１、３１３には、それぞれハプティックノブ３０１およびハプティックホイールデバイス感知部３３０が連結される。ハプティックシャフト３１１、３１３は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の両端に配設されるが、ハプティックシャフト３１１、３１３は、第１の端部３１１と、第２の端部３１３と、を備える。ハプティックシャフトの第１の端部３１１はハプティックノブ３０１と連結され、ハプティックシャフトの第２の端部３１３は後述するハプティックホイールデバイス感知部３３０と連結される。
【００６６】
ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０によってハプティックホイールハウジング部１００に安定的に配設され、後述するプッシュスイッチ部４００のプッシュスイッチ駆動部４２０と一緒に安定的な垂直移動状態を達成する。ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０は、フィクスチャーボディ３２１と、フィクスチャーベース３２３と、を備えるが、フィクスチャーボディ３２１の上端にはフィクスチャーボディ貫通口３２６が配設され、フィクスチャーベース３２３の下端にはフィクスチャーベース貫通口３２４が配設される。
両軸電気モーター構造のハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１、３１３は、それぞれフィクスチャーボディ貫通口３２６およびフィクスチャーベース貫通口３２４を介してそれぞれ上下端に貫設される。フィクスチャーボディ３２１およびフィクスチャーベース３２３の外周にはそれぞれフィクスチャー取付部が配設され、これを通じてボルトなどのフィクスチャー締付部３２８が配設されて、フィクスチャーボディ３２１とフィクスチャーベース３２３との間の係合状態が強固になる。
【００６７】
フィクスチャーボディ３２１の上端にはフィクスチャーボディノブ基板載置部３２７が形成されるが、フィクスチャーボディノブ基板載置部３２７には回路基板部２００のノブ基板２４０が配設されて安定的な固定状態が得られる。フィクスチャーベース３２３の一方の側にはフィクスチャーベース感知取付部３２５が配設されるが、フィクスチャーベース感知取付部３２５は、ハプティックホイールデバイス感知部３３０のサブプーリーシャフト３３６が回動可能な安定的な取付状態を達成する。
【００６８】
ハプティックノブ３０１はハプティックシャフト３１１と連結され、ハプティックホイールハウジング部１００の一方の面の上に露設される。ハプティックノブ３０１は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１と連結されるが、これらの間にシャフトノブホルダー３１２が介装されてもよい。シャフトノブホルダー３１２は、ハプティックノブ３０１とハプティックシャフト３１１、３１３の第１の端部３１１との間に介装されるが、シャフトノブホルダー３１２を介してハプティックノブ３０１とハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１、３１３の第１の端部との間の不意の相対回動を防止することができる。
【００６９】
シャフトノブホルダー３１２およびハプティックシャフトの第１の端部３１１は嵌め止め構成を取り、シャフトノブホルダー３１２の外周は面取りされた多角形構造をなして接触領域間の相対回動が阻止される構造を取ってもよい。また、シャフトノブホルダー３１２ａはこれに限定されるものではなく、別途のノブスクリューなどの締付手段を介してハプティックシャフトの第１の端部とシャフトノブホルダーとの間の係合状態を形成してもよいなど、ハプティックノブとハプティックホイールデバイスアクチュエーターのハプティックシャフトとの間の相対回動を防止する構造を取る限り、種々の構成が採用可能である。
【００７０】
ハプティックノブ３０１は、ハプティックノブプレート３０１ａと、ハプティックノブボディ３０１ｂと、を備えるが、ハプティックノブボディ３０１ｂの下部にはハプティックノブボディ溝部３０１ｃが凹設されてシャフトノブホルダー３１２が収容可能となる。ハプティックノブボディ３０１ｂの一方の面の上にはハプティックノブプレート３０１ａが配設されるが、ハプティックノブボディ３０１ｂおよびハプティックノブプレート３０１ａは一体に形成されてもよい。ハプティックノブプレート３０１ａの一方の面の上には後述するハプティックノブ把持部３０１−２が形成されるが、これにより、ユーザーは、ハプティックノブ３０１の円滑な回動動作、すなわち、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１、３１３を中心とする回動動作を滑りなしで円滑に行うことができる。
【００７１】
また、ハプティックノブ３０１の一方の面にはハプティックノブ窪み３０１−１が形成される。ハプティックノブ窪み３０１−１は凹溝状に形成されるが、ハプティックノブ窪み３０１−１は中央領域に進むにつれてハプティックノブ３０１の回転軸に向かって深く食い込む構造を取る。すなわち、ハプティックノブ窪み３０１−１はハプティックノブ３０１の回転中心に垂直な方向への窪みの深さｄ１、ｄ２がハプティックノブ３０１の中央から半径方向に進むにつれて減少される構造を有する。すなわち、図５に示すように、ハプティックノブ３０１の中央領域でのハプティックノブ窪み３０１−１の深さｄ１は、ハプティックノブ３０１の外縁領域でのハプティックノブ窪み３０１−１の深さｄ２よりも遥かに大きな値を有するように構成されて、運転者の指、特に、親指を用いてハプティックノブ３０１の回動動作を行うに当たって、運転者に一層円滑な回動動作を行わせることができる。
【００７２】
このような構造により、運転者がステアリングホイール２を調整しつつ親指などの指を用いて回動動作を行うに当たって、接触状態を容易に形成して、運転者にハプティックノブ３０１の円滑な回動動作を行わせることができる。すなわち、ハプティックノブ窪みがないか、あるいは、半球状に凸状に突き出た構造の場合、親指などによりハプティックノブの表面を押圧した状態で円滑な回動動作を行うことが困難であるのに対し、この構造のハプティックノブ窪み付きハプティックノブは、親指などにより表面を押圧した状態で、特に、他の指でステアリングホイールのホイールリムを把持した状態でも、運転者に一層円滑な回動動作を行わせることができる。
【００７３】
さらに、これらに加えて、ハプティックノブ３０１には、回動動作を円滑に行うための構成要素がさらに設けられていてもよい。すなわち、ハプティックノブ３０１の一方の面にはハプティックノブ把持部３０１−２が形成されるが、ハプティックノブ把持部３０１−２はハプティックノブ３０１の一方の面から突設される。このようなハプティックノブ把持部３０１−２の構成により、運転者が親指などを用いてハプティックノブ３０１の回動動作を行う場合に滑りなしで円滑な回動状態を維持することができる。
【００７４】
このようなハプティックノブ３０１は単体から構成されてもよいが、場合によって、ハプティックノブ３０１を通じた運転者の操作を一層円滑にするために二重射出構造に形成されてもよい。すなわち、ハプティックノブ３０１の一方の面には運転者の指などの皮膚との滑りがあまり起こらない材質から形成されるハプティックノブ接触面３０１−３が形成される構造を取ってもよい。例えば、ハプティックノブ３０１は、図面符号３０１−４で示す部分は一次的にポリカーボネート（ＰＣ）などの材質から形成され、その一方の面にポリウレタンなどの熱可塑性弾性体により二重射出されてハプティックノブ接触面３０１−３が付設される構造を取ってもよい。この場合、運転者のハプティックノブ操作に際して指などの汗などによる滑りを防止して、運転者に円滑な回動動作を行わせることができる。
【００７５】
ハプティックホイールデバイス感知部３３０は、ハプティックシャフト３１１、３１３の第２の端部３１３と連結されてハプティックシャフトの回転状態、すなわち、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の作動状態を感知する。ハプティックホイールデバイス感知部３３０およびハプティックホイールデバイスアクチュエーターのハプティックシャフトの第２の端部はハプティックホイールデバイス感知部３３０と連結されるが、これらの間の相対回動を防止するためにハプティックシャフトの第２の端部とハプティックホイールデバイス感知部３３０との間にはシャフト感知ホルダー３１４が介装される。シャフト感知ホルダー３１４は、ハプティックシャフトの第１の端部とハプティックノブとの間の連結に用いられるシャフトノブホルダー３１２に対応する構成要素であって、この形状および構造はシャフトノブホルダー３１２の技術と重複し、シャフトノブホルダー３１２については既に説明されているため、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
ハプティックホイールデバイス感知部３３０は、この実施形態において、光検出器により実現されるが、ハプティックホイールデバイス感知部３３０は、デバイス感知ボディ部３３０ａと、デバイス感知センサー部３３９と、を備える。デバイス感知ボディ部３３０ａは、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０側と連結されてハプティックシャフトの回動状態を出力し、デバイス感知センサー部３１９はデバイス感知ボディ部３３０ａの回動状態を検出する。この実施形態において、デバイス感知ボディ部はハプティックシャフトの回動状態を機械的に伝達するための構造に形成され、デバイス感知センサー部はデバイス感知ボディ部の回動を検出する光センサーにより実現されるが、デバイス感知ボディ部にマグネットが着磁され、デバイス感知センサー部は磁気センサーを備える構成を取ってもよい。
この実施形態におけるデバイス感知ボディ部３３０ａは、デバイス感知メインプーリー３３１と、デバイス感知サブプーリー３３５と、デバイス感知ベルト３３３と、デバイススロット３３７と、を備える。デバイス感知メインプーリー３３１は、シャフト感知ホルダー３１４との相対回動が制限されるように連結されてハプティックシャフトの第２の端部３１３につれ回動する。
デバイス感知メインプーリー３３１の中央にはメインプーリー取付部３３２（図９参照）が配設されるが、シャフト感知ホルダー３１４はメインプーリー取付部３３２に挿着される。デバイス感知メインプーリー３３１の下端にはデバイス感知メインプーリー３３１を通じたハプティックシャフトの安定的な駆動を行うとともに、正確な力覚形成のための構成要素としてのシャフト慣性体３１５が配設される。シャフト慣性体３１５もドーナツ状に形成されてデバイス感知メインプーリー３３１のメインプーリー長軸部３３２に外嵌される。場合によって、シャフト慣性体３１５およびデバイス感知メインプーリー３３１は一体に形成されてもよいが、この実施形態によるシャフト慣性体は別体に形成されてボルトなどの締付部材を介してデバイス感知メインプーリー３１５の下端に固設される。
【００７７】
デバイス感知サブプーリー３３５は、デバイス感知メインプーリー３３１から離れて連結され、デバイス感知ベルト３３３は、デバイス感知メインプーリー３３１とデバイス感知サブプーリー３３５とを連結してデバイス感知メインプーリー３３１の機械的な回動状態をデバイス感知サブプーリー３３５に伝達する。デバイススロット３３７は、デバイス感知サブプーリー３３５に同軸状に連結される構造を取るが、デバイス感知サブプーリー３３５につれ回動する。デバイススロット３３７は、サブプーリーシャフト３３６によって回動自在に支持される。
サブプーリーシャフト３３６は、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０のフィクスチャーベース３２３に回動自在に取り付けられるが、フィクスチャーベース３２３にはフィクスチャーベース感知取付部３２５が形成され、サブプーリーシャフト３３６はフィクスチャーベース感知取付部３２５に挿設される。デバイス感知サブプーリー３３５およびデバイススロット３３７はサブプーリーシャフト３３６に取り付けられる。フィクスチャーベース３２３とデバイス感知サブプーリー３３５との間の円滑な相対回動のために、サブプーリーシャフト３３６とデバイス感知サブプーリー３３５との間にはサブプーリーブッシング３３８がさらに介装されていてもよい。
【００７８】
デバイス感知センサー部３３９はデバイススロット３３７に隣設されるが、デバイス感知センサー部３３９は感知基板２２０に配設される。デバイス感知センサー部３３９は光センサーにより実現されるが、デバイススロット３３７はデバイス感知センサー部３３９の発光部および受光部の間に介装されてハプティックシャフトの第２の端部の回動状態はデバイス感知メインプーリー、デバイス感知ベルトおよびデバイス感知サブプーリーおよびデバイススロットを経てデバイス感知センサー部に光学信号の変化を通じた電気的信号の変化を出力せしめる。このような変化された電気的信号は、ホイールハウジングベースコネクター１３２に配設されるコネクターピンを介して制御部などの内外部の電気装置に送信可能である。
【００７９】
この実施形態において、デバイス感知メインプーリー３３１とデバイス感知サブプーリーとの回転比は、１以上の値を有することが好ましい。運転者の指により操作されるハプティックノブ３０１が１回転する間に、すなわち、ハプティックノブ３０１と連結されて同軸回転を行うデバイス感知メインプーリー３３１が１回転する間にデバイス感知サブプーリー３３５は複数回回転することにより、究極的に、ハプティックノブ３０１の１回転に対するデバイス感知センサー部３３９を通じた分解能を増大させて、ハプティックノブ３０１およびハプティックシャフトの一層正確な回転状態の感知を行うことができる。
【００８０】
前記実施形態において、ハプティックホイールデバイス感知部はプーリー／ベルト構造を取るものと説明されているが、ハプティックノブまたはハプティックシャフトの正確な回動状態が感知できる限り、ハプティックホイールデバイス感知部は歯車伝達構造を取ってもよいなど種々の構成が採用可能である。歯車構造を取る場合、ハプティックシャフト側歯車と、ハプティックホイールデバイス感知部のデバイススロットが配設される歯車とは直結されてもよく、場合によって、これらの歯車の間に１以上の遊び歯車（アイドルギア）が配設されて連結される構造を取ってもよい。なお、前記実施形態において、ハプティックホイールデバイス感知部は光センサー構造を有するものと説明されたが、ハプティックノブの回転状態が感知できる限り、種々の構成が採用可能である。
【００８１】
かようなハプティックノブ、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター、ハプティックホイールデバイス感知部の構成を通じて操作者の意図通りの操作状態がハプティックノブを介してハプティックホイールデバイス感知部において感知され、ハプティックホイールデバイス感知部において感知された操作状態に対応して、または、所定の方式によって警告などの動作を実現するために、内外部の電気装置から伝達される所定の方式によって、両軸モーターにより実現されるハプティックホイールデバイスアクチュエーターにおいて生成される所定の力覚信号はハプティックノブを介して操作者に伝達されて、操作者に一層安定的で且つ正確な触覚的認知を感じさせることができる。
このようなハプティックノブ３０１は、車両ステアリングホイール２がなす実質的な平面上において回動動作を行うが、ハプティックノブ３０１は、上述したように、ハプティックシャフトを中心軸として回動回動動作を行う。このような回動回動動作を通じて、ユーザーは、車両ステアリングホイール２のホイールリム２Ａを通じた操舵状態を維持するとともに、親指を通じたステアリングホイールハプティック装置１０の操作が行えるサムホイール方式の動作を実現することができる。これは、運転者がスイッチ操作のために、ステアリングホイール、より具体的に、ホイールリムから手を離さなさければならないなどの動作をなくして、ホイールリムを把持した状態で運転者の前方注意力を損なわずにハプティックノブを通じた円滑な所定のメニュー選択などの操作性能を増大させることを可能にする。
例えば、シーソー動作またはヒンジ点を中心としてスクロール動作を行う従来の構造をディスプレイ装置と結び付けて所定の選択メニューを画像ディスプレイする装置を構築するに当たって、運転者が所定の選択動作を行う際に、選択操作力を調整することが困難であることを理由に選択しようとするメニューを見逃してしまったりするなどの問題点が伴われていたが、この構造によるサムホイール駆動方式のステアリングホイールハプティック装置の場合、時計回り方向または反時計回り方向に親指の回動動作を行って、選択しようとするメニューを迅速で且つ正確に選択することができ、この過程において一層円滑な力覚を与えることができるというメリットがある。なお、このようなステアリングホイールハプティック装置の回動動作に連動するユーザーインタフェースの様々な製作を可能にする。
【００８２】
一方、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックノブを通じたプッシュ動作、すなわち、車両ステアリングホイールがなす平面に垂直な方向である長手方向への垂直移動を可能にする。このような構造を通じて、ステアリングホイールハプティック装置は、サムホイール駆動方式の円滑な回動回動動作およびプッシュ動作を通じて一層様々な動作を実現することができる。ステアリングホイールハプティック装置の垂直移動を通じたスイッチング信号の変化を出力するためのプッシュスイッチ部５００がさらに設けられていてもよい。プッシュスイッチ部４００は、プッシュスイッチ４１０と、プッシュスイッチ駆動部４２０と、を備える。
プッシュスイッチ４１０は、回路基板部２００のメイン基板２１０の一方の面の上に配設されるが、この実施形態において、プッシュスイッチ４１０は、垂直移動可能なタクトスイッチにより実現されるが、メタルドームスイッチにより実現されてもよいなど、垂直プッシュ動作が行える限り、様々な構成が採用可能である。プッシュスイッチ駆動部４２０は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と一緒に垂直移動してプッシュスイッチ４１０のオン／オフ切り換えを行う。プッシュスイッチ駆動部４２０は、プッシュスイッチ駆動ボディ４２１と、プッシュスイッチ駆動突起４２３と、を備える。
プッシュスイッチ駆動ボディ４２１はリング状の構造を有するが、プッシュスイッチ駆動ボディ４２１の中央にはプッシュスイッチ駆動ボディ貫通口４２２が設けられ、プッシュスイッチ駆動ボディ貫通口４２２にはハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の外周に配設されるハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０が貫設される。プッシュスイッチ駆動ボディ貫通口４２２の内側にはプッシュスイッチ駆動取付部４２４が配設され、これに対応する位置であってハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０の外周にはフィクスチャーボディプッシュスイッチ駆動取付部３２２が配設されるが、プッシュスイッチ駆動取付部４２４はフィクスチャーボディプッシュスイッチ駆動取付部３２２と係合されて、プッシュスイッチ駆動ボディ４２１およびハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０の安定的な組立工程を達成するとともに、取付状態を維持することができる。なお、プッシュスイッチ駆動ボディの外周には締付部が設けられてフィクスチャーボディとフィクスチャーベースとの間の係合時に一緒に締め付られる構造を取ってもよい。
【００８３】
プッシュスイッチ駆動突起４２３はプッシュスイッチ駆動ボディ４２１の外周に配設されるが、プッシュスイッチ駆動突起４２３はプッシュスイッチ４１０と直接的な接触状態を形成し、プッシュスイッチ４１０の初期支持状態を通じてプッシュスイッチ駆動突起４２３、プッシュスイッチ駆動ボディ４２１、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０およびハプティックノブ３０１の順次的な連結構造の支持状態を一定に維持することができ、プッシュスイッチ４１０よりも大きな外力がハプティックノブ３０１に加えられる場合に所定の垂直移動状態を形成することができる。
【００８４】
本発明の一実施形態によるプッシュスイッチ４１０は複数設けられるが、複数のプッシュスイッチ４１０の数に対応してプッシュスイッチ駆動突起４２３も複数設けられる。この実施形態においては、複数（４個）のプッシュスイッチ４１０およびプッシュスイッチ駆動突起４２３を通じて、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０およびハプティックノブ３０１はプッシュスイッチ３１０を通じた安定的な支持状態を形成することができる。
【００８５】
外力が加えられていない常時の場合に、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０はプッシュスイッチ４１０によって安定的な垂直支持状態を形成するが、運転者などのユーザーがハプティックノブ３０１を所定の値以上の力で垂直に押圧する場合に、ハプティックノブ３０１、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０およびプッシュスイッチ駆動部４２０を介してプッシュスイッチ４１０の電気的信号の変化が発生する。この実施形態において、プッシュスイッチ４１０は４個設けられるが、ハプティックノブ３０１の押圧方向に応じて個別のスイッチング動作を行うこともできる。
例えば、ハプティックノブ３０１の平面図における右上端を押圧する場合、所定の領域のみが押圧されて全体的にハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は一方の端側のみが下動するチルト動作を実現することもできる。これに対し、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と連結されるハプティックノブ３０１の中央領域を水平にしつつ垂直に押圧する場合に、全体的な垂直押圧動作が行われて４個のプッシュスイッチが駆動される信号を形成することもできる。場合によって、ハプティックノブ３０１の中心、すなわち、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の中心軸を基準として対角に配設されるプッシュスイッチが同時にまたは所定時間内に連続して押圧される場合に、個別のチルト動作ではなく、全体の垂直押圧動作として認識させる構造を取ってもよい。
【００８６】
一方、プッシュスイッチ部４００のプッシュスイッチ４１０はメイン基板２１０の上に固設される構造を取り、プッシュスイッチ駆動部４２０のみがハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と一緒に垂直移動する構造を取るのに対し、上述したハプティックホイールデバイス感知部３３０はハプティックホイールデバイスアクチュエーターと一緒に垂直移動する構造を取ってもよい。
ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０が配設されるハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０のフィクスチャーベース３２３に感知基板２２０が固設され、デバイス感知ボディ部のデバイス感知メインプーリーはハプティックシャフトと連結され、且つ、デバイス感知サブプーリーはフィクスチャーベースに連結されることにより、究極的に、デバイス感知センサー部およびデバイス感知ボディ部はハプティックホイールデバイス部と一緒に垂直移動する構造を形成する。このような構造を通じて、プッシュ動作を行うプッシュスイッチ部および回動動作を行うハプティックホイールデバイス部間の連結が究極的にハプティックノブを通じて行われる構造を形成することにより、プッシュ垂直移動および回動回動動作の一体化を図ることができ、これにより、運転者などの操作者に優れた操作感を与えることができ、安定的であり、しかも、チルト機能も同時に行えるなど多角的な動作を実現することができる。
【００８７】
上述した回動回動動作およびプッシュ／チルト動作を行うとともに、それぞれの機能を行う際に光の出射を通じて視認性を向上させるための構成要素がさらに設けられていてもよい。本発明のハプティックホイールデバイス部３００は、ハプティックノブ光源部３４０を備えていてもよいが、ハプティックノブ光源部３４０（図１４参照）は、この実施形態において、回路基板部２００のノブ基板２４０に配設される。ノブ基板２４０は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の端部にハプティックシャフトの第１の端部３１１が貫設されるようにハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の上端に配設されるが、より具体的に、フィクスチャーボディ３２１の上端にはフィクスチャーボディノブ基板載置部３２７が配設される。フィクスチャーボディノブ基板載置部３２７（図４参照）にノブ基板２４０が収容されるが、ノブ基板２４０は別途のラインを介してメイン基板２１０と電気的な接続構造を形成することができる。
ノブ基板２４０の一方の面の上にはハプティックノブ光源部３４０が配設されるが、ハプティックノブ光源部３４０はＬＥＤなどの光源により実現される。ハプティックノブ３０１はポリカーボネート（ＰＣ）などの透光材料から形成されてノブ基板２４０上のハプティックノブ光源部３４０から発せられる光を外部に円滑に伝達することができる。ハプティックノブ光源部３４０は複数設けられていてもよいが、本発明に係るハプティックノブ光源部３４０は、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の光を出射するＬＥＤが均等に角分割されて配設されてもよく、多色が出力可能に単一化したモジュールが１以上配設され、それぞれのＬＥＤにより実現されるハプティックノブ光源部３４０から出射する光はハプティックノブボディ３０１ｂの下面を通って外部に透光および／または導光されて外部に出射する。このようなハプティックノブ光源部３４０の作動状態は、所定の方式、例えば、所定の周期おきに点滅するか、一定の信号周期にて出力するか、あるいは、所定のカラーが同時に出力されて合成されたカラーを出力するなど、所定の制御方式によって、様々なカラー、強さまたは周期の光を外部に出射することにより、運転者などのユーザーにステアリングホイールハプティック装置の作動状態またはユーザーによって選択された操作状態などを迅速に視認させることができる。
【００８８】
他方、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置１０は、ボタンスイッチ部５００を備えて、ハプティックホイールデバイス部と一緒に複合操作機能を行うことができる。ボタンスイッチ部５００はハプティックノブ３０１の外縁に配設されるが、ハプティックノブ３０１を通じたハプティックホイールデバイスアクチュエーターまたはプッシュスイッチ部とは独立した垂直移動動作を行うことで、所定の変化されたスイッチング信号を生成することができる。
本発明の実施形態によるボタンスイッチ部５００は、ハプティックノブ３０１を中心として外縁を取り囲む構成を取るが、ボタンスイッチ部５００は、ボタンノブ５１０と、ボタンガイド５３０と、ボタンホルダー５４０と、ボタンスイッチ５５０と、を備える。ボタンノブ５１０は、一方の面がハプティックホイールハウジング部１００の外部に露出されるようにハプティックノブ３０１の外縁に配設される。ボタンノブ５１０は、ボタンノブヘッド５１１と、ボタンノブボディ５１３と、を備えるが、ボタンノブヘッド５１１はハプティックノブ３０１の外縁に露設され、ボタンノブボディ５１３はボタンノブヘッド５１１の下端に配設される。ボタンノブヘッド５１１およびボタンノブボディ５１３は別体に構成されてもよいが、この実施形態においては、一体に形成される構造を取っている。
【００８９】
ボタンノブヘッド５１１の一方の面を通じてボタンノブアイコン５１２が表示されてもよいが、ボタンノブアイコン５１２は、ボタンノブヘッド５１２の一方の面の上に直接的に形成されてもよく、場合によって、ボタンノブヘッド５１２はポリカーボネートなどの透明材料から形成され、下部に配設される後述する別途の表示素子を介して出力される構造を取ってもよい。
【００９０】
ボタンノブヘッド５１１およびボタンノブボディ５１３は内部に空間を有する構成を取って、ボタンノブヘッド５１１およびボタンノブボディ５１３が形成する空間にボタンガイド５３０が配設されてもよい。ボタンガイド５３０は、一方の端がボタンノブ５１０の内部に配設され、他方の端が前記ハプティックホイールハウジング部１００の内部に回路基板部２００を向くように配設される。すなわち、ボタンガイド５３０は、一方の端がボタンノブヘッド５１１とボタンノブボディ５１３とが形成する内部空間に配設され、他方の端がメイン基板２１０を向くように配設される。ボタンガイド５３０は、ボタンガイドヘッド５３１と、ボタンガイドボディ５３３と、を備える。ボタンガイドヘッド５３１およびボタンガイドボディ５３３は、この実施形態において、一体に形成されているが、別体に形成されてもよい。
ボタンガイドヘッド５３１の一方の端にはボタンガイドボディ５３３が連結されるが、ボタンガイドヘッド５３１の上端はボタンノブヘッド５１１およびボタンノブボディ５１３が形成する内部空間に挿設され、ボタンガイドボディ５３３の端部はボタンスイッチ５５０が配設されるメイン基板２１０を向くように、後述するボタンガイドホルダー５４０の内部に配設される。ボタンガイド５３０は透明または所定のカラーの導光材料から形成されるが、ボタンガイドボディ５３３の端部を介して流入する光はボタンガイドヘッド５３１の一方の面を介して外部に伝達される。ボタンガイドボディ５３３の側面にはボタンガイドボディ取付部５３５が配設されるが、ボタンガイドボディ取付部５３５の対応する位置であってボタンガイドホルダー５４０の側面にはホルダー取付部５４４が配設され、ボタンガイドボディ取付部５３５およびホルダー取付部５４４は係合される構造を形成する。ボタンガイドボディ５３３の外周面にはボタンガイドボディ溝５３４が凹設されるが、ボタンガイドボディ溝５３４はボタンガイドホルダー５４０に凹設されるホルダー収容部溝５４２と係合されてボタンガイド５３０とボタンガイドホルダー５４０との間の円滑な係合構造を形成して、ハプティックホイールハウジング部１００への円滑な取付および組立時の誤組立の防止を両立させることができる。
【００９１】
ボタンガイドホルダー５４０はボタンガイド５３０に取り付けられてボタンガイド５３０と一緒にハプティックホイールハウジング部１００、より具体的に、ホイールハウジングボディ１２０に安定的に垂直移動可能に配設される。ボタンガイドホルダー５４０は、ホイールハウジングボディ１２０の一方の面の上に形成されるホイールハウジングボタンノブ貫通口１２５に垂直移動可能に嵌入するが、ボタンガイドホルダー５４０の外周面には長手方向に沿って形成されるボタンガイドホルダーライン５４６が配設される。ボタンガイドホルダーライン５４６の対応する位置であってホイールハウジングボタンノブ貫通口１２５の内周にはホイールハウジングボディボタンホルダーガイド１２６が配設されるが、ボタンガイドホルダーライン５４６およびホイールハウジングボディボタンホルダーガイド１２６は垂直移動可能に係合される構造を取る。
【００９２】
ボタンガイドホルダー５４０にはボタンガイドホルダー駆動部５４３が配設されるが、ボタンガイドホルダー駆動部５４３はボタンガイドホルダー５４０の中央に形成されたボタンガイドホルダー収容部５４１の内側下端から延設して下部に配設されるボタンスイッチ５５０と常時接触状態を維持するように形成される。すなわち、ボタンガイドホルダー５４０と、ボタンガイド５３０およびボタンノブ５１０は別途の支持手段を介して支持される構造を取ってもよいが、この実施形態においては、順次にボタンスイッチ５５０によって支持される構造を取っている。
【００９３】
このような構造により、運転者などのユーザーによってボタンノブ５１０に加えられる圧力は、ボタンガイド５３０およびボタンガイドホルダー５４０を介してボタンスイッチ５５０に伝達される。ここで、ボタンガイドホルダー駆動部５４３は、ボタンガイドホルダー５４０のボタンガイドホルダー収容部５４１の内側面から延設して下部を向く構造を取るが、ボタンガイドホルダー駆動部５４３の上面にはボタンガイドホルダー駆動部載置面５４７が形成されてボタンガイドボディ係止部５３６の係止状態を形成する。すなわち、ボタンガイド５３０の下端には分岐される２つのボタンガイド分岐部５３７が形成され、中央にはボタンガイドボディ係止部５３６が形成されるが、ボタンガイドボディ係止部５３６はボタンガイドホルダー駆動部載置面５４７と接して安定的な取付構造を形成する。ボタンガイド分岐部５３７はボタンガイドボディ５３０の下端から両側に分岐されるが、これにより、ボタンスイッチ５５０の側部に配設されるボタン光源部５６０からの光を上部に伝達するための構造が形成される。ボタン光源部５６０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源により実現されるが、ボタン光源部５６０はそれぞれのボタンガイドに対して複数配設されることにより、ボタンガイド分岐部に別々に割り当てられる構造を取ってもよい。ボタンガイド５３０は、ポリカーボネートなどの透明な導光材料から形成されてもよく、所定のカラーを有する構造を取ってもよい。
【００９４】
さらに、ボタンスイッチ部５００には、ボタン光源部から発せられる光を用いて様々なアイコンを形成する表示素子がさらに設けられていてもよい。加えて、ボタン光源部は、それぞれのボタンガイドまたはボタン光フィルター部に対して複数のカラーの光を出射する構造を取る。ボタンスイッチ部５００は、ボタン光フィルター部５２０をさらに備えていてもよいが、ボタン光フィルター部５２０は、ボタン光フィルター部ベース５２１と、ボタン光フィルター部ボディ５２３と、を備える。ボタン光フィルター部ベース５２１は導光材料から形成されて、ボタン光フィルター部ベース５２１の下面を通って流入する光を全面に満遍なく吹き付ける機能を行う。
ボタン光フィルター部ボディ５２３は、複数のカラーの光を出射するボタン光源部からの第１のカラー光を出射する第１の透過領域５２３ａと、ボタン光源部からの他の第２のカラー光を出射する第２の透過領域５２３ｂと、第１の透過領域と第２の透過領域とが交差する交差領域５２３ｃと、第１のカラー光および第２のカラー光を両方とも遮断する遮断領域５２３ｄと、を備えるが、交差領域５２３ｃは、第１の透過領域５２３ａおよび第２の透過領域５２３ｃと一緒にそれぞれ第１のボタンアイコン５１２ａおよび第２のボタンアイコン５１２ｂを形成することができる。例えば、ボタン光源部は、赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを備えていてもよく、第１の透過領域は赤色光を出射し、第２の透過領域は青色光を出射する構造を取ることにより、第１の透過領域、第２の透過領域および交差領域などを介して所定の「ＵＳＥＲＳＥＴ」または「
」などのアイコンを選択的に表示することができる。
【００９５】
また、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、他の構成要素とともに統合的な実現状態をとってもよい。すなわち、ステアリングホイールハプティック装置１０は、ハプティックノブ３０１を介して回動動作を行うに際いて力覚を提供するハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の回動動作状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部３３０と、ハプティックノブ３０１及びハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の垂直移動によりプッシュ動作を行うプッシュスイッチ部４００及びハプティックノブ３０１の外縁に配設されるボタンスイッチ部５００と連結されてこれらとの電気的な信号のやり取りを行う。
【００９６】
さらに、ステアリングホイールハプティック装置１０は、制御部２０と、制御部２０と連結される格納部３０と、を備える構造をとってもよく、演算部４０をさらに備える構造をとってもよい。制御部２０は、回路基板部２００と電気的に導通し、ハプティックホイールデバイス部及びボタンスイッチ部またはプッシュスイッチ部と連結され、格納部３０は、制御部２０と電気的に導通し、所定の作動モードに関する事前設定データが格納される。
すなわち、運転者のハプティックノブのサムホイール操作に際して力覚を提供するように作動モードに応じた電気的な信号を生成するためのデータなどを含む。演算部４０は、制御部２０及び格納部３０と電気的に接続され、制御部２０の演算制御信号に基づいて、所定の作動モードに必要な演算過程を行う。制御部２０と、格納部３０及び演算部４０は、ステアリングホイールハプティック装置１０に組み込まれていてもよく、ステアリングホイールハプティック装置１０から離間して別体として配設されてもよいなど、設計仕様に応じて種々に構成可能である。
【００９７】
ステアリングホイールハプティック装置１０のスイッチ部からの入力信号は、ステアリングホイールハプティック装置１０の制御部２０に受け渡され、制御部２０は、これと電気的に導通する格納部３０をステアリングホイールハプティック装置を介して選択・操作して、作動しようとする対象作動装置に対する所定の作動モード、例えば、空調装置の作動温度調節モード、目的地選択または経路探索などのナビゲーションの作動のためのナビゲーションモードなどの作動モードに関する事前設定データと、ステアリングホイールハプティック装置１０のスイッチ部から入力された信号に基づいて、演算部４０における所定の演算過程を経て所定の制御信号を算出し、これを出力部に受け渡す。出力部としては、ステアリングホイールハプティック装置１０に設けられるハプティックホイールデバイスアクチュエーター部３１０を備えていてもよく、別途の画像表示のためのディスプレイ部５０及び／または音響出力のための音響出力部６０を備えていてもよい。なお、制御部２０からの制御信号が直接制御対象としての対象作動装置７０、例えば、自動車の空調装置、ナビゲーションなどの作動装置に直接的に受け渡されてもよい。
【００９８】
一方、本発明の一実施形態によるボタンスイッチ部は、サムホイール動作を行うハプティックノブの外側に配設されて独立して垂直移動可能になる構造をとってもよい。ボタンスイッチ部は、前記実施形態において、物理的な駆動によるタクトスイッチにより実現されているが、本発明に係るボタンスイッチ部は、接点構造の非接触式構造をとってもよい。前記実施形態と同じ構成要素に対しては、同じ図面符号及び名称を付する。図２２に示すように、本発明に係るボタンスイッチ部５００は、ボタンノブ５１０と、ボタンガイド５３０と、ボタンガイドホルダー５４０と、ボタンスイッチ５５０ａと、を備えるが、ボタンノブ５１０は、一方の面がハプティックホイールハウジング部１００の外部に露出されるようにハプティックノブ３０１の外縁に配設され、ボタンガイド５３０は、一方の端がボタンノブ５１０の内部に配設され、他方の端が前記ハプティックホイールハウジング部１００の内部に回路基板部２００に向かって配設されるが、ボタンガイド５３０は、透明導光材料から形成されることが好ましい。
ボタンガイドホルダー５４０は、ボタンガイド５３０に取り付けられて、ボタンガイド５３０と一緒に、ハプティックホイールハウジング部１００、より具体的に、ホイールハウジングボディ１２０に安定的に垂直移動可能になるように配設され、ホイールハウジングボディ１２０の一方の面の上に形成されるホイールハウジングボタンノブ貫通口１２５に垂直移動可能に差し込まれる構造は上述した通りである。但し、ボタンガイドホルダー５４０には、ボタンガイドホルダー駆動部５４３が配設されるが、ボタンガイドホルダー駆動部５４３は、ボタンガイドホルダー５４０の中央に形成されたボタンガイドホルダー収容部５４１の内下端から延びて下部に配設されるホールセンサーなどの磁気センサーによって実現されるボタンスイッチ磁気センサー５５３と相対向して隔設される。
【００９９】
ボタンスイッチ部５５０ａは、ボタンスイッチ磁気センサー５５３と、ボタンスイッチマグネット５５１と、ボタンスイッチ弾性部５５５と、を備える。ボタンスイッチ磁気センサー５５３は、上述したように、回路基板部２００の一方の面の上にボタンガイドホルダー５４０に向かって相対向して配設される。ボタンスイッチマグネット５５１は、ボタンガイドホルダー５４０に配設されるが、ボタンガイドホルダー５４０の端部にはボタンスイッチマグネット５５１を収容できる空間が形成される。
また、ボタンスイッチ弾性部５５５はコイルバネにより実現され、ボタンスイッチ弾性部５５５の一方の端は、ボタンガイドまたはボタンガイドホルダーの端部と接触し、他方の端は、回路基板部などによって支持されてボタンガイドまたはボタンガイドホルダーと連結されるが、ボタンノブの押圧後に元の位置に戻らせる。すなわち、ボタンスイッチ磁気センサー５５３は、回路基板部に配設され、ボタンスイッチ磁気センサー５５３の外周にはボタンスイッチ弾性部５５５の他方の端が配設される。ボタンスイッチ磁気センサー５５３の信号エラーを防ぐために、ボタンスイッチ弾性部５５５は、非金属材質の弾性挙動を行う構成要素によって形成されてもよい。
【０１００】
また、前記実施形態におけるボタン光源部とボタン光フィルター部は、図１７から図２１に示す構成をとってもよい。ボタン光源部５６０が複数設けられる場合、ボタン光源部からの出射光を安定的にボタン光フィルター部に導くために、複数のブリッジを備える構成をとってもよい。すなわち、図１８及び図１９に示すように、ボタン光源部５６０は、第１の波長光源５６０ａと、第２の波長光源５６０ｂと、を備えていてもよいが、第１の波長光源５６０ａは第１の波長光を出射し、第２の波長光源５６０ｂは第２の波長光を出射する。第１の波長光と第２の波長光は異なる波長帯の光であってもよい。ボタン光フィルター部５２０は、第１の波長光または第２の波長光を選別的に透過させて、ボタン光源部５６０（５６０ａ、５６０ｂ）の作動に応じて光の出射領域を変化させて可変シンボルが表示可能な構造を形成する。
【０１０１】
この実施形態によるボタン光フィルター部５２０は、より具体的に、ボタンスクリーニングフィルター部５２５と、ボタントランスルーセントフィルター部５２７と、を備える。ボタンスクリーニングフィルター部５２５は、ボタン光源部５６０と相対向して配設され、第１の波長光または第２の波長光の透過を選別的に許容するか、あるいは、一部の領域に第１の波長光及び第２の波長光の両方を透過または遮断する。ボタントランスルーセントフィルター部５２７は、ボタン光源部５６０との間にボタンスクリーニングフィルター部５２５が配設されるように位置し、ボタンスクリーニングフィルター部５２５を透過した第１の波長光または第２の波長光に応じて光の出射領域を変化させる。ボタンスクリーニングフィルター部５２５は、ボタン光全透過部５２５ｃと、ボタン選択光透過部５２５ａ、５２５ｂと、ボタン光全遮断部５２５ｄと、を備える。
ボタン光全透過部５２５ｃは、ボタン光源部５６０からの第１の波長光及び第２の波長光を両方とも透過させる領域に形成され、ボタン選択光透過部５２５ａ、５２５ｂは、第１の波長光及び第２の波長光のうちいずれか一方の光のみの透過を許容する領域に形成され、ボタン光全遮断部５２５ｄは、第１の波長光及び第２の波長光の両方を遮断する遮断領域に形成される。
【０１０２】
ボタン光全遮断部５２５ｄは、ボタン光源部５６０からの出射光を全て遮断してボタントランスルーセントフィルター部５２７側に光が導かれることを防ぐ。ボタン光全透過部５２５ｃは、ボタン光源部５６０からの出射光を全て透過してボタントランスルーセントフィルター部５２７側に光を導く。ボタン選択光透過部は、ボタン第１の波長光源５６０ａからの出射光を透過させるが、ボタン第２の波長光源５６０ｂからの出射光は遮断し、ボタン選択光透過部５２５ｂは、ボタン第２の波長光源５６０ｂからの出射光を透過させるが、ボタン第１の波長光源５６０ａからの出射光は遮断する。
【０１０３】
ボタントランスルーセントフィルター部５２７は、ボタンシンボル透過部５２７ｃと、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄと、を備えるが、ボタンシンボル透過部５２７ｃは、ボタン光全透過部５２５ｃと少なくとも一部が交差する投影領域を備え、第１の波長光及び第２の波長光を両方とも透過させ、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄは、ボタンシンボル透過部５２７ｃの外側に形成され、第１の波長光及び第２の波長光の透過率がボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率よりも小さくなるように設定される。
ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率がボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率よりも小さいが、このとき、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率は、ボタンシンボル透過部５２７ｃの光透過率の略４０％〜６０％の値を有することが好ましい。このような透過率の差を持たせることにより、最終的に光の波長帯が変化するに伴い運転者が認識可能なシンボル（標識）が変化するとき、光の照度差による視覚的な異質間を極力抑えることができる。前記実施形態において、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率がボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率の４０％未満である場合、光の多くが遮断されて運転者による速やかな認知を妨げる虞があり、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率がボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率の６０％よりも大きな場合、異なる波長帯への出射光の変化時に共通領域と選択領域に対してそれぞれ出射される光の異質感が確認されがちになる虞があるため、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率に対するボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率の割合は適切に選択されることが好ましいが、前記数値は単なる例示に過ぎず、ボタン光源部の出力値の差に応じて、ボタンシンボル透過部及びボタンシンボル拡張可能部の透光率は適切に調整可能である。
【０１０４】
図２０及び図２１は、図１７に示す構造のボタン光フィルター部及びボタン光源部の作動状態を示す。図中、実線領域は、ボタン光源部からの出射光が表示される領域であり、点線領域は、光が選択的に出射される領域である。なお、図２１中、図面符号５２５ｂ及び５２５ｃにて示す領域の間に実線が表示されているが、これは、領域への理解に一助となるためのものに過ぎず、同じ波長帯のカラーの光が出射可能であり、視覚的な異質感を表すものではない。ボタン第２の波長光源５６０ｂのみがオン状態で形成される場合、図２０に示すシンボルを運転者が視認することができ、ボタン第１の波長光源５６０ａのみがオン状態で形成される場合、図２１に示すシンボルを運転者が視認することができる。すなわち、ボタン第１の波長光源５６０ａ及びボタン第２の波長光源５６０ｂの光を選択的に切り換えることにより、ボタン光フィルター部５２０、究極的には、ボタンノブ５１０を介して運転者が認識するシンボルの変化がなされ得る。
【０１０５】
他方、本発明のステアリングホイールハプティック装置は、ステアリングホイールの操向角を用いて誤作動状態を防ぐことができる。すなわち、本発明のステアリングホイールハプティック装置は、ステアリングホイールに配設される特性上、運転者の操向操作時にステアリングホイールの上に配設されるステアリングホイールハプティック装置のハプティックノブ、ボタンノブなどを押圧または回転することができるが、このような運転者の操向操作時にステアリングホイールハプティック装置の望ましくない接触による誤作動を防ぐ構成をとってもよい。
すなわち、図２３及び図２４に示すように、本発明のステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックノブ、ボタンノブなどの誤操作信号を遮断するために所定の制御ステップを行う。すなわち、本発明のステアリングホイールハプティック装置１０を提供する提供ステップ（Ｓ１０）が行われた後、制御部２０は、ハプティックノブのサムホイール動作を感知するホイール感知ステップ（Ｓ２０）を行う。ホイール感知ステップ（Ｓ２０）において、制御部２０は、所定の感知信号、すなわち、ハプティックノブと連結されるハプティックホイールデバイス感知部３３０と、ボタンスイッチ部５００及びプッシュスイッチ部４００などからの電気的な信号を感知する。所定の感知信号が発生する場合、制御部２０は、制御の流れをホイールホールドステップ（Ｓ３０）に移行する。
【０１０６】
ホイールホールドステップ（Ｓ３０）において、制御部２０は、車両のステアリングホイールの操向有無及び角度を感知する操向角センサー（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｓｅｎｓｏｒ、図示せず）から操向角度信号θを受け取り、車両の走行速度ｖを車両の車速センサーまたは車両のクランクポジションセンサー（ｃｒａｎｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ）から受け取る。格納部３０に格納される事前設定データは、車両の走行速度ｖによる操向判断基準角度θｖに関するデータを含む。制御部２０は、受け取った車両の走行速度ｖを用いて、車両の操向判断基準角度θｖを算出する操向判断基準角度の算出ステップ（Ｓ３１）を行う。すなわち、操向判断基準角度θｖは、走行速度の関数、例えば、ログ関数または線図を含むマップデータにより形成されて補間法により導き出されるが、制御部２０は、格納部３０に格納される操向判断基準角度データを用いて、演算部４０に演算を行わせ、車両の走行速度による操向判断基準角度を算出する。
車両の走行速度が高速である場合、運転者の操向角の範囲が狭いため、操向有無を判断するための操向判断基準角度θｖは小さいのに対し、車両の走行速度が低速である場合、操向のためには操向角の変動範囲が高速走行時よりも広いため、操向有無を判断するための操向判断基準角度θｖは高速走行時よりも小さい。
【０１０７】
しかる後、制御部２０は、操向有無判断ステップ（Ｓ３３）を行う。制御部２０は、車両の操向角センサーから入力される操向角度信号θと、車両の走行速度ｖにおいて算出される操向判断基準角度θｖと、を比較して、運転者の操向有無を判断する。ステップ（Ｓ３３）において、操向角度信号θが操向判断基準角度θｖよりも大きいと判断された場合、制御部２０は、現在、運転者によるステアリングホイールの操向操作が行われている状態であると判断し、ステアリングホイールハプティック装置のサムホイール操作またはボタンノブの操作が行われていない状態であると判断して、ハプティックホイールデバイス感知部３３０と、ボタンスイッチ部５００及びプッシュスイッチ部４００などからの電気的な信号に基いて所定の作動モードを行うホイール信号ホールドステップ（Ｓ３５）を行う。
【０１０８】
これに対し、ステップ（Ｓ３３）において、操向角度信号θが操向判断基準角度θｖ以下の値であると判断された場合、制御部２０は、現在、運転者によるステアリングホイールの操向操作が行われていない状態であると判断し、ステアリングホイールハプティック装置のサムホイール操作またはボタンノブの操作が行われていない状態であると判断して、ハプティックホイールデバイス感知部３３０と、ボタンスイッチ部５００及びプッシュスイッチ部４００などからの電気的な信号に基づいて所定の作動モードを行うホイール信号出力ステップ（Ｓ３７）を行う。
【０１０９】
前記実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明はこれらに制限されることなく、様々な構成が採用可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチ装置に係り、さらに詳しくは、運転者の操舵に際して円滑な動作を行えると共に迅速な認知を可能にし、当該装置に対する様々な作動モードが選択できるように多方向ディレクショナル操作及びプッシュ動作を可能にするための簡単な構造のスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチ装置は、車両、工作機械、端末、マルチメディア機器およびゲーム機などの装置に選択および操作のための装置として採用され、装置の様々な機能的選択のためにスイッチ装置に関する様々な研究・開発が進んでいる。単なるプッシュスイッチ型の押しボタンスイッチに加えて、軸方向への回動を可能にするロータリースイッチもあり、様々な変形構造に関しても様々な研究がなされて生産段階に至っている。
【０００３】
一方、スイッチ装置によって操作される対象が複雑であり、且つ、様々な機能を求めるため、スイッチ装置にも複合的な階層的作動機能を選択するための機能が求められる。しかしながら、従来の技術によるスイッチ装置の場合、段階的な動作を通じて階層的な作動機能が行えるとはいえ、これは、単に従来の技術によるスイッチ装置のスイッチノブに配設されるアイコンに照明光を照射するための光源が配設される構成を取るものに過ぎないため、様々な作動モードに対応する能動的な表示機能を行うことができず、ユーザーが別途のディスプレイを見つめなければならないという煩雑さがあった。
すなわち、スイッチ装置を操作するためにスイッチ装置のスイッチノブおよびディスプレイを同時に見つめなければならないため、操作が煩雑であり、しかも、車両などに取り付けられるスイッチ装置の場合、前方注意力が分散されて車両走行の安全性を悪化させるという問題点があった。なお、従来の技術によるスイッチ装置の別のタイプとして、静電容量型のスイッチ構造を取ることにより、ディスプレイとスイッチ装置とを一体化させる構成を取ったものが提案されているが、タッチスイッチの場合に操作応答性が弱く、しかも、ユーザーに操作感を直感させることができないという不都合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、車両のステアリングホイールに取り付けられ、コンパクトであり、しかも、製造コストを格段に削減させる他、操作性を増大させた簡単な構造のステアリングホイールハプティック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した目的を達成するために、本発明は、車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、を備え、前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置を提供する。
【０００６】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターのハプティックシャフトは、両端に配設される第１の端部および第２の端部を備えていてもよい。
【０００７】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブは、前記ハプティックシャフトの第１の端部と連結され、且つ、前記ハプティックホイールデバイス感知部は前記ハプティックシャフトの第２の端部と連結されてもよい。
【０００８】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブと前記ハプティックシャフトの第１の端部との間には、前記ハプティックノブおよび前記ハプティックシャフトの第１の端部間の相対回動を防止するシャフトノブホルダーが介装されてもよい。
【０００９】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックホイールデバイス感知部と前記ハプティックシャフトの第２の端部との間には、前記ハプティックホイールデバイス感知部および前記ハプティックシャフトの第２の端部間の相対回動を防止するシャフト感知ホルダーが介装されてもよい。
【００１０】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックホイールデバイス感知部は、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーター側と連結されるデバイス感知ボディ部と、前記デバイス感知ボディ部の回動状態を検出するデバイス感知センサー部と、を備え、前記デバイス感知ボディ部は、前記シャフト感知ホルダーとの相対回動が制限されるように連結されて前記ハプティックシャフトにつれ回動するデバイス感知メインプーリーと、前記デバイス感知メインプーリーから離れて連結されるデバイス感知サブプーリーと、前記デバイス感知メインプーリーと前記デバイス感知サブプーリーとを連結するデバイス感知ベルトと、前記デバイス感知サブプーリーに連結されて前記デバイス感知サブプーリーにつれ回動し、前記デバイス感知センサー部の対応する位置に回動自在に配設されるデバイススロットと、を備えていてもよい。
【００１１】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記デバイス感知メインプーリーと前記デバイス感知サブプーリーとの回転比は、１以上であってもよい。
【００１２】
前記ステアリングホイールハプティック装置は、前記ハプティックノブが前記ハプティックシャフトの長手方向に垂直移動する場合にスイッチング信号を出力するプッシュスイッチ部を備えていてもよい。
【００１３】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記プッシュスイッチ部は、前記回路基板部に配設されるプッシュスイッチと、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターと一緒に垂直移動するプッシュ駆動部と、を備えていてもよい。
【００１４】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記プッシュスイッチは、複数設けられてもよい。
【００１５】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックホイールデバイス感知部は、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターと一緒に垂直移動してもよい。
【００１６】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブは、透光材料から形成され、前記回路基板部は、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターの端部に前記ハプティックシャフトの第１の端部が貫設されるノブ基板を有し、前記ノブ基板には光を出射するハプティックノブ光源部が設けられてもよい。
【００１７】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブの外縁には、前記ハプティックノブと独立して垂直移動するボタンスイッチ部が設けられてもよい。
【００１８】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスイッチ部は、一方の面が前記ハプティックホイールハウジング部の外部に露設される前記ハプティックノブの外縁に配設されるボタンノブと、一方の端は前記ボタンノブの内部に配設され、他方の端は前記ハプティックホイールハウジング部の内部に前記回路基板部に向かって配設されるボタンガイドと、前記ボタンガイドに取設されて前記ボタンガイドと一緒に前記ハプティックホイールハウジング部に垂直移動可能に配設されるボタンガイドホルダーと、前記回路基板部の一方の面の上に前記ボタンガイドホルダーと接触自在に配設されるボタンスイッチと、を備えていてもよい。
【００１９】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンガイドホルダーの一方の側にはボタンガイドホルダーストッパーが設けられ、前記ボタンガイドホルダーストッパーの対応する位置であって前記ハプティックホイールハウジング部には前記ボタンガイドホルダーの抜脱を防止するように前記ボタンガイドホルダーストッパーと接触可能なホイールハウジングボディボタンガイドホルダーストッパーが設けられてもよい。
【００２０】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンガイドホルダーには前記ボタンスイッチを駆動するボタンガイドホルダー駆動部が設けられてもよい。
【００２１】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスイッチ部は、ボタン光源部をさらに備え、前記ボタンガイドは、導光材料から形成されてもよい。
【００２２】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンガイドホルダー駆動部の一方の面には、前記ボタンガイドと接触して前記ボタンガイドを支持するボタンガイドホルダー駆動部載置面が形成されてもよい。
【００２３】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンガイドと前記ボタンノブとの間には、所定の周波数領域の光のみを透過させるボタンカラーフィルターが設けされてもよい。
【００２４】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブの一方の面には凹溝構造のハプティックノブ窪みが形成され、前記ハプティックノブ窪みの前記ハプティックノブの回転中心に垂直な方向への窪みの深さは、前記ハプティックノブの中央から半径方向に進むにつれて減少されてもよい。
【００２５】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブの一方の面には、一方の面から突設されるハプティックノブ把持部が設けられてもよい。
【００２６】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ハプティックノブの一方の面には、接触摩擦力を増大させるように二重射出により形成されるハプティックノブ接触面が設けられてもよい。
【００２７】
前記ステアリングホイールハプティック装置は、前記ステアリングホイールハプティック装置と導通される制御部と、前記制御部と導通され、所定の作動モードに関する所定のデータが記憶された記憶部と、をさらに備えていてもよい。
【００２８】
上述した目的を達成するために、本発明は、車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、を備え、前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となり、前記ハプティックノブの外縁には前記ハプティックノブと独立して垂直移動可能となるボタンスイッチ部が設けられることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置を提供する。
【００２９】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスイッチ部は、一方の面が前記ハプティックホイールハウジング部の外部に露設される前記ハプティックノブの外縁に配設されるボタンノブと、一方の端は前記ボタンノブの内部に配設され、他方の端は前記ハプティックホイールハウジング部の内部に前記回路基板部に向かって配設されるボタンガイドと、前記ボタンガイドに取設されて前記ボタンガイドと一緒に前記ハプティックホイールハウジング部に垂直移動可能に配設されるボタンガイドホルダーと、前記ボタンガイドホルダーに配設されるボタンスイッチマグネットと、前記ボタンスイッチマグネットから離間して前記回路基板部の一方の面の上に配設されるボタンスイッチ磁気センサーと、前記ボタンガイドを弾持するボタンスイッチ弾性部と、を有するボタンスイッチと、を備えていてもよい。
【００３０】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスイッチ部は前記回路基板部に配設されるボタン光源部をさらに備え、前記ボタンガイドは導光材料から形成されてもよい。
【００３１】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタン光源部は、第１の波長光を出射する第１の波長光源と、前記第１の波長光とは異なる波長帯の第２の波長光を出射する第２の波長光源と、を備え、前記第１の波長光または前記第２の波長光を選別的に透過させて、前記ボタン光源部の作動に応じて光の出射領域を変化させて可変シンボルの表示が行えるボタン光フィルター部をさらに備えていてもよい。
【００３２】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタン光フィルター部は、前記ボタン光源部と相対向して配設され、前記第１の波長光または前記第２の波長光の透過を選別的に許容するボタンスクリーニングフィルター部と、前記ボタン光源部との間に前記ボタンスクリーニングフィルター部が配設されるように位置し、前記ボタンスクリーニングフィルター部を透過した前記第１の波長光または第２の波長光に応じて光の出射領域が変化されるボタントランスルーセントフィルター部と、を備えていてもよい。
【００３３】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタンスクリーニングフィルター部は、前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも透過させるボタン光全透過部と、前記第１の波長光または第２の波長光の透過のみを許容するボタン選択光透過部と、前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも遮断するボタン光全遮断部と、を備えていてもよい。
【００３４】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記ボタントランスルーセントフィルター部は、前記ボタン光全透過部と少なくとも一部が交差する投影領域を備え前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも通過させるボタンシンボル透過部と、前記ボタンシンボル透過部の外側に形成され、前記第１の波長光及び前記第２の波長光の透過率が前記ボタンシンボル透過部よりも小さなシンボル拡張可能部と、を備えていてもよい。
【００３５】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記回路基板部と電気的に導通し、前記ハプティックホイールデバイス部及び前記ボタンスイッチ部と連結される制御部と、前記制御部と電気的に導通し、所定の作動モードに関する事前設定データが格納される格納部と、前記制御部及び前記格納部と電気的に接続され、前記制御部の演算制御信号に基づいて、所定の作動モードに必要な演算過程を行う演算部と、を備えていてもよい。
【００３６】
前記ステアリングホイールハプティック装置において、前記制御部は、前記ハプティックホイールデバイス部または前記ボタンスイッチ部からの出力信号を遮断するか否かを、車両の走行速度を感知する車両速度センサー及び車両のステアリングホイールの回転角度を感知する操向角センサーからの信号に基づいていてもよい。
【発明の効果】
【００３７】
上述した構成を有する本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、下記の効果を有する。
【００３８】
まず、第一に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、両軸回動方式のハプティックホイールデバイスアクチュエーターを備えて、一層コンパクトで且つ正確な回動感知構造を達成することができる。
【００３９】
第二に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターのハプティックシャフトと連結されるハプティックノブを通じて回動動作およびプッシュ動作を同時に行うことにより、コンパクトな構成および正確な動作を両立させることができ、プッシュスイッチ部を通じたディレクショナル動作も実現可能にすることにより、駆動されるスイッチを一元化させた簡潔な構造を提供して製造を容易ならしめるとともに、製造コストを格段に削減することができる。
【００４０】
第三に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックノブの外縁に配設されるボタンスイッチ部を通じてより簡潔で且つ複合化したスイッチング機能を実現することができる。
【００４１】
第四に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックノブまたはボタンスイッチ部にそれぞれの光源部を介してスイッチング動作による所定の光を出射して、運転者に一層迅速に視認せしめることができる。
【００４２】
第五に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、カラーフィルターを通じて簡潔で且つ複合化したアイコン出力機能を実現して安価な製造コストでの複合化した機能実現を達成することができる。
【００４３】
第六に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターが固設されることにより、ハプティックノブを操作するに当たって慣性モーメントの影響を極力抑えて操作を容易ならしめることができる。
【００４４】
第七に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ボタンスイッチ部に配設されるボタン光フィルター部を介して可変シンボルが認知可能になる結果、操作性を増進することができる。
【００４５】
最後に、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、操向角度情報を用いてスイッチの誤操作による作動を防いで操作安定性を確保することができる。
【００４６】
本発明は図面に示す一実施形態を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、この技術分野の通常の知識を持った者であればこれから種々の変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置が取り付けられたステアリングホイールの概略平面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略平面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のハプティックノブの概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部の概略斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部のボタンガイドホルダーおよびホイールハウジングボディの概略部分拡大斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の概略部分拡大斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の部分拡大底面斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置を備えるステアリングホイールハプティックシステムの概略ブロック線図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のハプティックノブの回動動作を示す概略状態斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部の動作を示す概略状態斜視図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のシャフトノブホルダーの変形例の概略斜視図である。
【図１５】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部の概略部分拡大斜視図である。
【図１６】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置におけるボタンカラーフィルターのボタンカラーフィルターボディの概略平面図である。
【図１７】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置におけるボタン光フィルター部のボタン光フィルター部ボディの概略斜視図である。
【図１８】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタン光フィルター部を介して光を伝達するボタン光源部の概略状態を示す部分断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタン光源部の概略側断面図である。
【図２０】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタン光フィルター部及びボタン光源部の作動状態を示す状態図である。
【図２１】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタン光フィルター部及びボタン光源部の作動状態を示す状態図である。
【図２２】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置のボタンスイッチ部の他の例の概略的な部分断面図である。
【図２３】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の制御手順図である。
【図２４】本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置の制御手順図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付図面に基づき、ステアリングホイールハプティック装置およびこれを備えるステアリングホイールハプティックシステムについて詳細に説明する。
【実施例】
【００４９】
本発明の一実施形態によるステアリングホイールハプティック装置１０は、車両のステアリングホイール２に取り付けられて運転者に一層楽な操作感およびハプティック感を与えて警告などの物理的警告機能を行うことにより、運転者の注意力および便宜性の増大を図るものである。
【００５０】
車両ステアリングホイール２は、ホイールリム２Ａと、ホイールハブ２Ｂ、２Ｃと、を備えていてもよいが、ホイールリム２Ａは、ホイールハブスポーク２Ｃを介してホイールハブボディ２Ｂと連結される。この実施形態において、ホイールリムはリング状を呈しているが、運転者が操舵をするための接触領域が形成できる限り、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の構成が採用可能である。
【００５１】
ステアリングホイールハプティック装置１０はホイールハブボディ２Ｂに配設されるが、運転者に簡単な操作を行わせるサムホイール型の構造が達成できる限り、様々に配設可能である。
【００５２】
より具体的に、ステアリングホイールハプティック装置１０は、ハプティックホイールハウジング部１００と、回路基板部２００と、ハプティックホイールデバイス部３００と、を備えるが、回路基板部２００およびハプティックホイールデバイス部３００はハプティックホイールハウジング部１００に安定的に取り付けられる。
【００５３】
ハプティックホイールハウジング部１００は、車両ステアリングホイール２、より具体的に、この実施形態において、ホイールハブボディ２Ｂに安定的に固設される。ハプティックホイールハウジング部１０は、ホイールハウジングカバー１１０と、ホイールハウジングボディ１２０と、ホイールハウジングベース１３０と、を備えるが、ホイールハウジングカバー１１０と、ホイールハウジングボディ１２０およびホイールハウジングベース１３０は係合されて他の構成要素を収容するための内部空間を形成する。
【００５４】
ホイールハウジングカバー１１０にはホイールハウジングカバー貫通口１１３が配設されるが、ホイールハウジングカバー貫通口１１３を介して後述するハプティックホイールデバイス部３００が貫設される。ホイールハウジングカバー１１０の端部側にはホイールハウジング取付部カバー取付部カバー取付部１１１が配設されるが、ホイールハウジング取付部カバー取付部１１１は、後述するホイールハウジングボディ１２０および／またはホイールハウジングベース１３０と係合される構造を形成する。
【００５５】
ホイールハウジングカバー１１０のホイールハウジングカバー貫通口１１３寄りの内側にはホイールハウジングカバーボタンノブガイド１１５が配設されるが、ホイールハウジングカバーボタンノブガイド１１５は、後述するボタンスイッチ部５００のボタンノブ５１０の安定的な垂直移動状態を形成する。
【００５６】
ホイールハウジングボディ１２０はホイールハウジングカバー１１０と接するように配設されるが、ホイールハウジングボディ１２０はホイールハウジングボディ貫通口１２３を備える。ホイールハウジングボディ貫通口１２３はホイールハウジングカバー貫通口１１３と連結されてハプティックホイールデバイス部３００の安定的な連結状態を形成する。ホイールハウジングボディ１２０の外側にはホイールハウジングボディ取付部１２１が配設されるが、ホイールハウジングボディ取付部１２１はホイールハウジング取付部カバー取付部１１１と係合されて両者間の結合が強固になる。
【００５７】
ホイールハウジングボディ貫通口１２３の外周には放射方向に延設するホイールハウジングボディボタンノブ隔壁１２４が配設されるが、これは、後述するボタンノブ５１０の安定的な垂直移動を導く。ホイールハウジングボディボタンノブ隔壁１２４は複数設けられていてもよいが、ホイールハウジングボディボタンノブ隔壁１２４の間にはホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５が介装される。ホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５には、後述するボタンスイッチ部５００の少なくとも一部の構成要素が貫通自在に配設される。ホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５の内側面には、後述するボタンガイドホルダー５４０の安定的な垂直移動を導くと共に、誤組立を防止するためのホイールハウジングボディボタンホルダーガイド１２６が配設される。なお、ホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５の内側面にはホイールハウジングボディボタンホルダーストッパー１２７が配設されるが、これにより、ボタンノブ５１０が後述するボタンスイッチ５５０などを通じた垂直復元力によって不意にホイールハウジングボディボタンノブ貫通口１２５から抜脱することが防止される。
【００５８】
ホイールハウジングベース１３０は、ホイールハウジングボディ１２０を挟んでホイールハウジングカバー１１０と対向して配設される。ホイールハウジングベース１３０の外周にはホイールハウジングベース取付部１３１が配設されるが、ホイールハウジングベース取付部１３１はホイールハウジング取付部カバー取付部１１１と係合されて両者間の結合が強固になる。
【００５９】
ホイールハウジングベース１３０にはホイールハウジングベースコネクター１３２が配設されるが、ホイールハウジングベースコネクター１３２には後述する回路基板部２００からの基板コネクターピン２１１が配設されて外部電気装置との電気的接続がなされる。ここで、図面符号２００の構成要素に対して回路基板という名称が付されているが、回路配線が形成できる限り、通常のプリント回路基板により実現されてもよく、インサート射出構造に形成されてもよく、ＬＥＤなどから発せられる熱を外部に放出するためのメタル基板として形成されてもよいなど電気的信号の伝達が行える限り、種々の構成が採用可能である。
【００６０】
回路基板部２００は、ハプティックホイールハウジング部１００の内部に配設される。ここで、回路基板部２００は単一の基板から形成されてもよいが、この実施形態においては、複数の基板を有する構造を取っている。プリント回路基板２００は、他の構成要素、特に、後述するハプティックホイールデバイス部３００と電気的に接続されてハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフトに回動力を与えるか、あるいは、回動状態を感知する電気的信号を伝達する。
【００６１】
回路基板部２００は、メイン基板２１０と、感知基板２２０と、フレキシブル基板２３０と、ノブ基板２４０と、を備える。メイン基板２１０は、ホイールハウジングボディ１２０とホイールハウジングベース１３０との間に介装され、メイン基板２１１にはコネクターピン２１１が配設されて外部電気装置と電気的に導通しる。メイン基板２１１の中央にはメイン基板貫通口２１３が配設されるが、これにより、メイン基板貫通口２１３を介して他の構成要素、すなわち、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０が貫設されることが可能になる。
【００６２】
感知基板２２０には、後述するハプティックホイールデバイス部３００のハプティックホイールデバイス感知部３３０の構成要素が配設される。感知基板２２０は、メイン基板２１０に垂直に配設されるが、これは本発明の一実施形態の例示に過ぎず、本発明の感知基板の配設構造がこれに制限されることなく、場合によって、メイン基板と一体化されるなど様々に変形可能である。この実施形態において、感知基板２２０は、ハプティックホイールデバイス部３００のハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０のフィクスチャーベース３２３に固設されてメイン基板２１０とは垂直に配設される構造を形成する。
【００６３】
フレキシブル基板２３０は、垂直に配設される構造のメイン基板２１０および感知基板２２０間の円滑な電気的接続のために両端がそれぞれの基板に連結される。この実施形態において、メイン基板２１０および感知基板２２０がフレキシブル基板２３０を介して連結されているが、メイン基板と感知基板とが直結される構造を形成してもよい。
【００６４】
ノブ基板２４０は、後述するハプティックホイールデバイス部３００のハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の上端側に配設され、ノブ基板２４０にはハプティックノブ光源部３４０が配設されるが、これを通じてハプティックノブ３０１を介した光出射機能が行われてもよい。
【００６５】
ハプティックホイールデバイス部３００はハプティックホイールハウジング部１００に配設されるが、ハプティックホイールデバイス部１００は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０と、ハプティックホイールデバイス感知部３３０と、を備える。ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は回路基板部２００と電気的接続構造を形成して、これを通じた電気的信号を内外部の制御部などから受け取って、記憶部などに予め設定された方式によって、操作者が前記ハプティックノブを回す状態に対応して、または、車両状態などの警告などのためのある所定の記憶された対応方式によって所定の回転力または衝撃力または回転阻止力を生成して操作者に力覚を与える。
この実施形態において、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は電気モーターによって実現される。この実施形態によるハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は、両軸電気モーターにより形成されるが、ここで、両軸とは、ハプティックホイールデバイスアクチュエーターの両端に回転軸が配設される構造のことをいう。
両軸電気モーターにより実現されるハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１、３１３には、それぞれハプティックノブ３０１およびハプティックホイールデバイス感知部３３０が連結される。ハプティックシャフト３１１、３１３は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の両端に配設されるが、ハプティックシャフト３１１、３１３は、第１の端部３１１と、第２の端部３１３と、を備える。ハプティックシャフトの第１の端部３１１はハプティックノブ３０１と連結され、ハプティックシャフトの第２の端部３１３は後述するハプティックホイールデバイス感知部３３０と連結される。
【００６６】
ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０によってハプティックホイールハウジング部１００に安定的に配設され、後述するプッシュスイッチ部４００のプッシュスイッチ駆動部４２０と一緒に安定的な垂直移動状態を達成する。ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０は、フィクスチャーボディ３２１と、フィクスチャーベース３２３と、を備えるが、フィクスチャーボディ３２１の上端にはフィクスチャーボディ貫通口３２６が配設され、フィクスチャーベース３２３の下端にはフィクスチャーベース貫通口３２４が配設される。
両軸電気モーター構造のハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１、３１３は、それぞれフィクスチャーボディ貫通口３２６およびフィクスチャーベース貫通口３２４を介してそれぞれ上下端に貫設される。フィクスチャーボディ３２１およびフィクスチャーベース３２３の外周にはそれぞれフィクスチャー取付部が配設され、これを通じてボルトなどのフィクスチャー締付部３２８が配設されて、フィクスチャーボディ３２１とフィクスチャーベース３２３との間の係合状態が強固になる。
【００６７】
フィクスチャーボディ３２１の上端にはフィクスチャーボディノブ基板載置部３２７が形成されるが、フィクスチャーボディノブ基板載置部３２７には回路基板部２００のノブ基板２４０が配設されて安定的な固定状態が得られる。フィクスチャーベース３２３の一方の側にはフィクスチャーベース感知取付部３２５が配設されるが、フィクスチャーベース感知取付部３２５は、ハプティックホイールデバイス感知部３３０のサブプーリーシャフト３３６が回動可能な安定的な取付状態を達成する。
【００６８】
ハプティックノブ３０１はハプティックシャフト３１１と連結され、ハプティックホイールハウジング部１００の一方の面の上に露設される。ハプティックノブ３０１は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１と連結されるが、これらの間にシャフトノブホルダー３１２が介装されてもよい。シャフトノブホルダー３１２は、ハプティックノブ３０１とハプティックシャフト３１１、３１３の第１の端部３１１との間に介装されるが、シャフトノブホルダー３１２を介してハプティックノブ３０１とハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１、３１３の第１の端部との間の不意の相対回動を防止することができる。
【００６９】
シャフトノブホルダー３１２およびハプティックシャフトの第１の端部３１１は嵌め止め構成を取り、シャフトノブホルダー３１２の外周は面取りされた多角形構造をなして接触領域間の相対回動が阻止される構造を取ってもよい。また、シャフトノブホルダー３１２ａはこれに限定されるものではなく、別途のノブスクリューなどの締付手段を介してハプティックシャフトの第１の端部とシャフトノブホルダーとの間の係合状態を形成してもよいなど、ハプティックノブとハプティックホイールデバイスアクチュエーターのハプティックシャフトとの間の相対回動を防止する構造を取る限り、種々の構成が採用可能である。
【００７０】
ハプティックノブ３０１は、ハプティックノブプレート３０１ａと、ハプティックノブボディ３０１ｂと、を備えるが、ハプティックノブボディ３０１ｂの下部にはハプティックノブボディ溝部３０１ｃが凹設されてシャフトノブホルダー３１２が収容可能となる。ハプティックノブボディ３０１ｂの一方の面の上にはハプティックノブプレート３０１ａが配設されるが、ハプティックノブボディ３０１ｂおよびハプティックノブプレート３０１ａは一体に形成されてもよい。ハプティックノブプレート３０１ａの一方の面の上には後述するハプティックノブ把持部３０１−２が形成されるが、これにより、ユーザーは、ハプティックノブ３０１の円滑な回動動作、すなわち、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０のハプティックシャフト３１１、３１３を中心とする回動動作を滑りなしで円滑に行うことができる。
【００７１】
また、ハプティックノブ３０１の一方の面にはハプティックノブ窪み３０１−１が形成される。ハプティックノブ窪み３０１−１は凹溝状に形成されるが、ハプティックノブ窪み３０１−１は中央領域に進むにつれてハプティックノブ３０１の回転軸に向かって深く食い込む構造を取る。すなわち、ハプティックノブ窪み３０１−１はハプティックノブ３０１の回転中心に垂直な方向への窪みの深さｄ１、ｄ２がハプティックノブ３０１の中央から半径方向に進むにつれて減少される構造を有する。すなわち、図５に示すように、ハプティックノブ３０１の中央領域でのハプティックノブ窪み３０１−１の深さｄ１は、ハプティックノブ３０１の外縁領域でのハプティックノブ窪み３０１−１の深さｄ２よりも遥かに大きな値を有するように構成されて、運転者の指、特に、親指を用いてハプティックノブ３０１の回動動作を行うに当たって、運転者に一層円滑な回動動作を行わせることができる。
【００７２】
このような構造により、運転者がステアリングホイール２を調整しつつ親指などの指を用いて回動動作を行うに当たって、接触状態を容易に形成して、運転者にハプティックノブ３０１の円滑な回動動作を行わせることができる。すなわち、ハプティックノブ窪みがないか、あるいは、半球状に凸状に突き出た構造の場合、親指などによりハプティックノブの表面を押圧した状態で円滑な回動動作を行うことが困難であるのに対し、この構造のハプティックノブ窪み付きハプティックノブは、親指などにより表面を押圧した状態で、特に、他の指でステアリングホイールのホイールリムを把持した状態でも、運転者に一層円滑な回動動作を行わせることができる。
【００７３】
さらに、これらに加えて、ハプティックノブ３０１には、回動動作を円滑に行うための構成要素がさらに設けられていてもよい。すなわち、ハプティックノブ３０１の一方の面にはハプティックノブ把持部３０１−２が形成されるが、ハプティックノブ把持部３０１−２はハプティックノブ３０１の一方の面から突設される。このようなハプティックノブ把持部３０１−２の構成により、運転者が親指などを用いてハプティックノブ３０１の回動動作を行う場合に滑りなしで円滑な回動状態を維持することができる。
【００７４】
このようなハプティックノブ３０１は単体から構成されてもよいが、場合によって、ハプティックノブ３０１を通じた運転者の操作を一層円滑にするために二重射出構造に形成されてもよい。すなわち、ハプティックノブ３０１の一方の面には運転者の指などの皮膚との滑りがあまり起こらない材質から形成されるハプティックノブ接触面３０１−３が形成される構造を取ってもよい。例えば、ハプティックノブ３０１は、図面符号３０１−４で示す部分は一次的にポリカーボネート（ＰＣ）などの材質から形成され、その一方の面にポリウレタンなどの熱可塑性弾性体により二重射出されてハプティックノブ接触面３０１−３が付設される構造を取ってもよい。この場合、運転者のハプティックノブ操作に際して指などの汗などによる滑りを防止して、運転者に円滑な回動動作を行わせることができる。
【００７５】
ハプティックホイールデバイス感知部３３０は、ハプティックシャフト３１１、３１３の第２の端部３１３と連結されてハプティックシャフトの回転状態、すなわち、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の作動状態を感知する。ハプティックホイールデバイス感知部３３０およびハプティックホイールデバイスアクチュエーターのハプティックシャフトの第２の端部はハプティックホイールデバイス感知部３３０と連結されるが、これらの間の相対回動を防止するためにハプティックシャフトの第２の端部とハプティックホイールデバイス感知部３３０との間にはシャフト感知ホルダー３１４が介装される。シャフト感知ホルダー３１４は、ハプティックシャフトの第１の端部とハプティックノブとの間の連結に用いられるシャフトノブホルダー３１２に対応する構成要素であって、この形状および構造はシャフトノブホルダー３１２の技術と重複し、シャフトノブホルダー３１２については既に説明されているため、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
ハプティックホイールデバイス感知部３３０は、この実施形態において、光検出器により実現されるが、ハプティックホイールデバイス感知部３３０は、デバイス感知ボディ部３３０ａと、デバイス感知センサー部３３９と、を備える。デバイス感知ボディ部３３０ａは、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０側と連結されてハプティックシャフトの回動状態を出力し、デバイス感知センサー部３１９はデバイス感知ボディ部３３０ａの回動状態を検出する。この実施形態において、デバイス感知ボディ部はハプティックシャフトの回動状態を機械的に伝達するための構造に形成され、デバイス感知センサー部はデバイス感知ボディ部の回動を検出する光センサーにより実現されるが、デバイス感知ボディ部にマグネットが着磁され、デバイス感知センサー部は磁気センサーを備える構成を取ってもよい。
この実施形態におけるデバイス感知ボディ部３３０ａは、デバイス感知メインプーリー３３１と、デバイス感知サブプーリー３３５と、デバイス感知ベルト３３３と、デバイススロット３３７と、を備える。デバイス感知メインプーリー３３１は、シャフト感知ホルダー３１４との相対回動が制限されるように連結されてハプティックシャフトの第２の端部３１３につれ回動する。
デバイス感知メインプーリー３３１の中央にはメインプーリー取付部３３２（図９参照）が配設されるが、シャフト感知ホルダー３１４はメインプーリー取付部３３２に挿着される。デバイス感知メインプーリー３３１の下端にはデバイス感知メインプーリー３３１を通じたハプティックシャフトの安定的な駆動を行うとともに、正確な力覚形成のための構成要素としてのシャフト慣性体３１５が配設される。シャフト慣性体３１５もドーナツ状に形成されてデバイス感知メインプーリー３３１のメインプーリー長軸部３３２に外嵌される。場合によって、シャフト慣性体３１５およびデバイス感知メインプーリー３３１は一体に形成されてもよいが、この実施形態によるシャフト慣性体は別体に形成されてボルトなどの締付部材を介してデバイス感知メインプーリー３１５の下端に固設される。
【００７７】
デバイス感知サブプーリー３３５は、デバイス感知メインプーリー３３１から離れて連結され、デバイス感知ベルト３３３は、デバイス感知メインプーリー３３１とデバイス感知サブプーリー３３５とを連結してデバイス感知メインプーリー３３１の機械的な回動状態をデバイス感知サブプーリー３３５に伝達する。デバイススロット３３７は、デバイス感知サブプーリー３３５に同軸状に連結される構造を取るが、デバイス感知サブプーリー３３５につれ回動する。デバイススロット３３７は、サブプーリーシャフト３３６によって回動自在に支持される。
サブプーリーシャフト３３６は、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０のフィクスチャーベース３２３に回動自在に取り付けられるが、フィクスチャーベース３２３にはフィクスチャーベース感知取付部３２５が形成され、サブプーリーシャフト３３６はフィクスチャーベース感知取付部３２５に挿設される。デバイス感知サブプーリー３３５およびデバイススロット３３７はサブプーリーシャフト３３６に取り付けられる。フィクスチャーベース３２３とデバイス感知サブプーリー３３５との間の円滑な相対回動のために、サブプーリーシャフト３３６とデバイス感知サブプーリー３３５との間にはサブプーリーブッシング３３８がさらに介装されていてもよい。
【００７８】
デバイス感知センサー部３３９はデバイススロット３３７に隣設されるが、デバイス感知センサー部３３９は感知基板２２０に配設される。デバイス感知センサー部３３９は光センサーにより実現されるが、デバイススロット３３７はデバイス感知センサー部３３９の発光部および受光部の間に介装されてハプティックシャフトの第２の端部の回動状態はデバイス感知メインプーリー、デバイス感知ベルトおよびデバイス感知サブプーリーおよびデバイススロットを経てデバイス感知センサー部に光学信号の変化を通じた電気的信号の変化を出力せしめる。このような変化された電気的信号は、ホイールハウジングベースコネクター１３２に配設されるコネクターピンを介して制御部などの内外部の電気装置に送信可能である。
【００７９】
この実施形態において、デバイス感知メインプーリー３３１とデバイス感知サブプーリーとの回転比は、１以上の値を有することが好ましい。運転者の指により操作されるハプティックノブ３０１が１回転する間に、すなわち、ハプティックノブ３０１と連結されて同軸回転を行うデバイス感知メインプーリー３３１が１回転する間にデバイス感知サブプーリー３３５は複数回回転することにより、究極的に、ハプティックノブ３０１の１回転に対するデバイス感知センサー部３３９を通じた分解能を増大させて、ハプティックノブ３０１およびハプティックシャフトの一層正確な回転状態の感知を行うことができる。
【００８０】
前記実施形態において、ハプティックホイールデバイス感知部はプーリー／ベルト構造を取るものと説明されているが、ハプティックノブまたはハプティックシャフトの正確な回動状態が感知できる限り、ハプティックホイールデバイス感知部は歯車伝達構造を取ってもよいなど種々の構成が採用可能である。歯車構造を取る場合、ハプティックシャフト側歯車と、ハプティックホイールデバイス感知部のデバイススロットが配設される歯車とは直結されてもよく、場合によって、これらの歯車の間に１以上の遊び歯車（アイドルギア）が配設されて連結される構造を取ってもよい。なお、前記実施形態において、ハプティックホイールデバイス感知部は光センサー構造を有するものと説明されたが、ハプティックノブの回転状態が感知できる限り、種々の構成が採用可能である。
【００８１】
かようなハプティックノブ、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター、ハプティックホイールデバイス感知部の構成を通じて操作者の意図通りの操作状態がハプティックノブを介してハプティックホイールデバイス感知部において感知され、ハプティックホイールデバイス感知部において感知された操作状態に対応して、または、所定の方式によって警告などの動作を実現するために、内外部の電気装置から伝達される所定の方式によって、両軸モーターにより実現されるハプティックホイールデバイスアクチュエーターにおいて生成される所定の力覚信号はハプティックノブを介して操作者に伝達されて、操作者に一層安定的で且つ正確な触覚的認知を感じさせることができる。
このようなハプティックノブ３０１は、車両ステアリングホイール２がなす実質的な平面上において回動動作を行うが、ハプティックノブ３０１は、上述したように、ハプティックシャフトを中心軸として回動回動動作を行う。このような回動回動動作を通じて、ユーザーは、車両ステアリングホイール２のホイールリム２Ａを通じた操舵状態を維持するとともに、親指を通じたステアリングホイールハプティック装置１０の操作が行えるサムホイール方式の動作を実現することができる。これは、運転者がスイッチ操作のために、ステアリングホイール、より具体的に、ホイールリムから手を離さなさければならないなどの動作をなくして、ホイールリムを把持した状態で運転者の前方注意力を損なわずにハプティックノブを通じた円滑な所定のメニュー選択などの操作性能を増大させることを可能にする。
例えば、シーソー動作またはヒンジ点を中心としてスクロール動作を行う従来の構造をディスプレイ装置と結び付けて所定の選択メニューを画像ディスプレイする装置を構築するに当たって、運転者が所定の選択動作を行う際に、選択操作力を調整することが困難であることを理由に選択しようとするメニューを見逃してしまったりするなどの問題点が伴われていたが、この構造によるサムホイール駆動方式のステアリングホイールハプティック装置の場合、時計回り方向または反時計回り方向に親指の回動動作を行って、選択しようとするメニューを迅速で且つ正確に選択することができ、この過程において一層円滑な力覚を与えることができるというメリットがある。なお、このようなステアリングホイールハプティック装置の回動動作に連動するユーザーインタフェースの様々な製作を可能にする。
【００８２】
一方、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックノブを通じたプッシュ動作、すなわち、車両ステアリングホイールがなす平面に垂直な方向である長手方向への垂直移動を可能にする。このような構造を通じて、ステアリングホイールハプティック装置は、サムホイール駆動方式の円滑な回動回動動作およびプッシュ動作を通じて一層様々な動作を実現することができる。ステアリングホイールハプティック装置の垂直移動を通じたスイッチング信号の変化を出力するためのプッシュスイッチ部５００がさらに設けられていてもよい。プッシュスイッチ部４００は、プッシュスイッチ４１０と、プッシュスイッチ駆動部４２０と、を備える。
プッシュスイッチ４１０は、回路基板部２００のメイン基板２１０の一方の面の上に配設されるが、この実施形態において、プッシュスイッチ４１０は、垂直移動可能なタクトスイッチにより実現されるが、メタルドームスイッチにより実現されてもよいなど、垂直プッシュ動作が行える限り、様々な構成が採用可能である。プッシュスイッチ駆動部４２０は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と一緒に垂直移動してプッシュスイッチ４１０のオン／オフ切り換えを行う。プッシュスイッチ駆動部４２０は、プッシュスイッチ駆動ボディ４２１と、プッシュスイッチ駆動突起４２３と、を備える。
プッシュスイッチ駆動ボディ４２１はリング状の構造を有するが、プッシュスイッチ駆動ボディ４２１の中央にはプッシュスイッチ駆動ボディ貫通口４２２が設けられ、プッシュスイッチ駆動ボディ貫通口４２２にはハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の外周に配設されるハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０が貫設される。プッシュスイッチ駆動ボディ貫通口４２２の内側にはプッシュスイッチ駆動取付部４２４が配設され、これに対応する位置であってハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０の外周にはフィクスチャーボディプッシュスイッチ駆動取付部３２２が配設されるが、プッシュスイッチ駆動取付部４２４はフィクスチャーボディプッシュスイッチ駆動取付部３２２と係合されて、プッシュスイッチ駆動ボディ４２１およびハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０の安定的な組立工程を達成するとともに、取付状態を維持することができる。なお、プッシュスイッチ駆動ボディの外周には締付部が設けられてフィクスチャーボディとフィクスチャーベースとの間の係合時に一緒に締め付られる構造を取ってもよい。
【００８３】
プッシュスイッチ駆動突起４２３はプッシュスイッチ駆動ボディ４２１の外周に配設されるが、プッシュスイッチ駆動突起４２３はプッシュスイッチ４１０と直接的な接触状態を形成し、プッシュスイッチ４１０の初期支持状態を通じてプッシュスイッチ駆動突起４２３、プッシュスイッチ駆動ボディ４２１、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０およびハプティックノブ３０１の順次的な連結構造の支持状態を一定に維持することができ、プッシュスイッチ４１０よりも大きな外力がハプティックノブ３０１に加えられる場合に所定の垂直移動状態を形成することができる。
【００８４】
本発明の一実施形態によるプッシュスイッチ４１０は複数設けられるが、複数のプッシュスイッチ４１０の数に対応してプッシュスイッチ駆動突起４２３も複数設けられる。この実施形態においては、複数（４個）のプッシュスイッチ４１０およびプッシュスイッチ駆動突起４２３を通じて、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０およびハプティックノブ３０１はプッシュスイッチ３１０を通じた安定的な支持状態を形成することができる。
【００８５】
外力が加えられていない常時の場合に、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０はプッシュスイッチ４１０によって安定的な垂直支持状態を形成するが、運転者などのユーザーがハプティックノブ３０１を所定の値以上の力で垂直に押圧する場合に、ハプティックノブ３０１、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０、ハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０およびプッシュスイッチ駆動部４２０を介してプッシュスイッチ４１０の電気的信号の変化が発生する。この実施形態において、プッシュスイッチ４１０は４個設けられるが、ハプティックノブ３０１の押圧方向に応じて個別のスイッチング動作を行うこともできる。
例えば、ハプティックノブ３０１の平面図における右上端を押圧する場合、所定の領域のみが押圧されて全体的にハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０は一方の端側のみが下動するチルト動作を実現することもできる。これに対し、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と連結されるハプティックノブ３０１の中央領域を水平にしつつ垂直に押圧する場合に、全体的な垂直押圧動作が行われて４個のプッシュスイッチが駆動される信号を形成することもできる。場合によって、ハプティックノブ３０１の中心、すなわち、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の中心軸を基準として対角に配設されるプッシュスイッチが同時にまたは所定時間内に連続して押圧される場合に、個別のチルト動作ではなく、全体の垂直押圧動作として認識させる構造を取ってもよい。
【００８６】
一方、プッシュスイッチ部４００のプッシュスイッチ４１０はメイン基板２１０の上に固設される構造を取り、プッシュスイッチ駆動部４２０のみがハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と一緒に垂直移動する構造を取るのに対し、上述したハプティックホイールデバイス感知部３３０はハプティックホイールデバイスアクチュエーターと一緒に垂直移動する構造を取ってもよい。
ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０が配設されるハプティックホイールデバイスフィクスチャー３２０のフィクスチャーベース３２３に感知基板２２０が固設され、デバイス感知ボディ部のデバイス感知メインプーリーはハプティックシャフトと連結され、且つ、デバイス感知サブプーリーはフィクスチャーベースに連結されることにより、究極的に、デバイス感知センサー部およびデバイス感知ボディ部はハプティックホイールデバイス部と一緒に垂直移動する構造を形成する。このような構造を通じて、プッシュ動作を行うプッシュスイッチ部および回動動作を行うハプティックホイールデバイス部間の連結が究極的にハプティックノブを通じて行われる構造を形成することにより、プッシュ垂直移動および回動回動動作の一体化を図ることができ、これにより、運転者などの操作者に優れた操作感を与えることができ、安定的であり、しかも、チルト機能も同時に行えるなど多角的な動作を実現することができる。
【００８７】
上述した回動回動動作およびプッシュ／チルト動作を行うとともに、それぞれの機能を行う際に光の出射を通じて視認性を向上させるための構成要素がさらに設けられていてもよい。本発明のハプティックホイールデバイス部３００は、ハプティックノブ光源部３４０を備えていてもよいが、ハプティックノブ光源部３４０（図１４参照）は、この実施形態において、回路基板部２００のノブ基板２４０に配設される。ノブ基板２４０は、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の端部にハプティックシャフトの第１の端部３１１が貫設されるようにハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の上端に配設されるが、より具体的に、フィクスチャーボディ３２１の上端にはフィクスチャーボディノブ基板載置部３２７が配設される。フィクスチャーボディノブ基板載置部３２７（図４参照）にノブ基板２４０が収容されるが、ノブ基板２４０は別途のラインを介してメイン基板２１０と電気的な接続構造を形成することができる。
ノブ基板２４０の一方の面の上にはハプティックノブ光源部３４０が配設されるが、ハプティックノブ光源部３４０はＬＥＤなどの光源により実現される。ハプティックノブ３０１はポリカーボネート（ＰＣ）などの透光材料から形成されてノブ基板２４０上のハプティックノブ光源部３４０から発せられる光を外部に円滑に伝達することができる。ハプティックノブ光源部３４０は複数設けられていてもよいが、本発明に係るハプティックノブ光源部３４０は、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の光を出射するＬＥＤが均等に角分割されて配設されてもよく、多色が出力可能に単一化したモジュールが１以上配設され、それぞれのＬＥＤにより実現されるハプティックノブ光源部３４０から出射する光はハプティックノブボディ３０１ｂの下面を通って外部に透光および／または導光されて外部に出射する。このようなハプティックノブ光源部３４０の作動状態は、所定の方式、例えば、所定の周期おきに点滅するか、一定の信号周期にて出力するか、あるいは、所定のカラーが同時に出力されて合成されたカラーを出力するなど、所定の制御方式によって、様々なカラー、強さまたは周期の光を外部に出射することにより、運転者などのユーザーにステアリングホイールハプティック装置の作動状態またはユーザーによって選択された操作状態などを迅速に視認させることができる。
【００８８】
他方、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置１０は、ボタンスイッチ部５００を備えて、ハプティックホイールデバイス部と一緒に複合操作機能を行うことができる。ボタンスイッチ部５００はハプティックノブ３０１の外縁に配設されるが、ハプティックノブ３０１を通じたハプティックホイールデバイスアクチュエーターまたはプッシュスイッチ部とは独立した垂直移動動作を行うことで、所定の変化されたスイッチング信号を生成することができる。
本発明の実施形態によるボタンスイッチ部５００は、ハプティックノブ３０１を中心として外縁を取り囲む構成を取るが、ボタンスイッチ部５００は、ボタンノブ５１０と、ボタンガイド５３０と、ボタンホルダー５４０と、ボタンスイッチ５５０と、を備える。ボタンノブ５１０は、一方の面がハプティックホイールハウジング部１００の外部に露出されるようにハプティックノブ３０１の外縁に配設される。ボタンノブ５１０は、ボタンノブヘッド５１１と、ボタンノブボディ５１３と、を備えるが、ボタンノブヘッド５１１はハプティックノブ３０１の外縁に露設され、ボタンノブボディ５１３はボタンノブヘッド５１１の下端に配設される。ボタンノブヘッド５１１およびボタンノブボディ５１３は別体に構成されてもよいが、この実施形態においては、一体に形成される構造を取っている。
【００８９】
ボタンノブヘッド５１１の一方の面を通じてボタンノブアイコン５１２が表示されてもよいが、ボタンノブアイコン５１２は、ボタンノブヘッド５１２の一方の面の上に直接的に形成されてもよく、場合によって、ボタンノブヘッド５１２はポリカーボネートなどの透明材料から形成され、下部に配設される後述する別途の表示素子を介して出力される構造を取ってもよい。
【００９０】
ボタンノブヘッド５１１およびボタンノブボディ５１３は内部に空間を有する構成を取って、ボタンノブヘッド５１１およびボタンノブボディ５１３が形成する空間にボタンガイド５３０が配設されてもよい。ボタンガイド５３０は、一方の端がボタンノブ５１０の内部に配設され、他方の端が前記ハプティックホイールハウジング部１００の内部に回路基板部２００を向くように配設される。すなわち、ボタンガイド５３０は、一方の端がボタンノブヘッド５１１とボタンノブボディ５１３とが形成する内部空間に配設され、他方の端がメイン基板２１０を向くように配設される。ボタンガイド５３０は、ボタンガイドヘッド５３１と、ボタンガイドボディ５３３と、を備える。ボタンガイドヘッド５３１およびボタンガイドボディ５３３は、この実施形態において、一体に形成されているが、別体に形成されてもよい。
ボタンガイドヘッド５３１の一方の端にはボタンガイドボディ５３３が連結されるが、ボタンガイドヘッド５３１の上端はボタンノブヘッド５１１およびボタンノブボディ５１３が形成する内部空間に挿設され、ボタンガイドボディ５３３の端部はボタンスイッチ５５０が配設されるメイン基板２１０を向くように、後述するボタンガイドホルダー５４０の内部に配設される。ボタンガイド５３０は透明または所定のカラーの導光材料から形成されるが、ボタンガイドボディ５３３の端部を介して流入する光はボタンガイドヘッド５３１の一方の面を介して外部に伝達される。ボタンガイドボディ５３３の側面にはボタンガイドボディ取付部５３５が配設されるが、ボタンガイドボディ取付部５３５の対応する位置であってボタンガイドホルダー５４０の側面にはホルダー取付部５４４が配設され、ボタンガイドボディ取付部５３５およびホルダー取付部５４４は係合される構造を形成する。ボタンガイドボディ５３３の外周面にはボタンガイドボディ溝５３４が凹設されるが、ボタンガイドボディ溝５３４はボタンガイドホルダー５４０に凹設されるホルダー収容部溝５４２と係合されてボタンガイド５３０とボタンガイドホルダー５４０との間の円滑な係合構造を形成して、ハプティックホイールハウジング部１００への円滑な取付および組立時の誤組立の防止を両立させることができる。
【００９１】
ボタンガイドホルダー５４０はボタンガイド５３０に取り付けられてボタンガイド５３０と一緒にハプティックホイールハウジング部１００、より具体的に、ホイールハウジングボディ１２０に安定的に垂直移動可能に配設される。ボタンガイドホルダー５４０は、ホイールハウジングボディ１２０の一方の面の上に形成されるホイールハウジングボタンノブ貫通口１２５に垂直移動可能に嵌入するが、ボタンガイドホルダー５４０の外周面には長手方向に沿って形成されるボタンガイドホルダーライン５４６が配設される。ボタンガイドホルダーライン５４６の対応する位置であってホイールハウジングボタンノブ貫通口１２５の内周にはホイールハウジングボディボタンホルダーガイド１２６が配設されるが、ボタンガイドホルダーライン５４６およびホイールハウジングボディボタンホルダーガイド１２６は垂直移動可能に係合される構造を取る。
【００９２】
ボタンガイドホルダー５４０にはボタンガイドホルダー駆動部５４３が配設されるが、ボタンガイドホルダー駆動部５４３はボタンガイドホルダー５４０の中央に形成されたボタンガイドホルダー収容部５４１の内側下端から延設して下部に配設されるボタンスイッチ５５０と常時接触状態を維持するように形成される。すなわち、ボタンガイドホルダー５４０と、ボタンガイド５３０およびボタンノブ５１０は別途の支持手段を介して支持される構造を取ってもよいが、この実施形態においては、順次にボタンスイッチ５５０によって支持される構造を取っている。
【００９３】
このような構造により、運転者などのユーザーによってボタンノブ５１０に加えられる圧力は、ボタンガイド５３０およびボタンガイドホルダー５４０を介してボタンスイッチ５５０に伝達される。ここで、ボタンガイドホルダー駆動部５４３は、ボタンガイドホルダー５４０のボタンガイドホルダー収容部５４１の内側面から延設して下部を向く構造を取るが、ボタンガイドホルダー駆動部５４３の上面にはボタンガイドホルダー駆動部載置面５４７が形成されてボタンガイドボディ係止部５３６の係止状態を形成する。すなわち、ボタンガイド５３０の下端には分岐される２つのボタンガイド分岐部５３７が形成され、中央にはボタンガイドボディ係止部５３６が形成されるが、ボタンガイドボディ係止部５３６はボタンガイドホルダー駆動部載置面５４７と接して安定的な取付構造を形成する。ボタンガイド分岐部５３７はボタンガイドボディ５３０の下端から両側に分岐されるが、これにより、ボタンスイッチ５５０の側部に配設されるボタン光源部５６０からの光を上部に伝達するための構造が形成される。ボタン光源部５６０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源により実現されるが、ボタン光源部５６０はそれぞれのボタンガイドに対して複数配設されることにより、ボタンガイド分岐部に別々に割り当てられる構造を取ってもよい。ボタンガイド５３０は、ポリカーボネートなどの透明な導光材料から形成されてもよく、所定のカラーを有する構造を取ってもよい。
【００９４】
さらに、ボタンスイッチ部５００には、ボタン光源部から発せられる光を用いて様々なアイコンを形成する表示素子がさらに設けられていてもよい。加えて、ボタン光源部は、それぞれのボタンガイドまたはボタン光フィルター部に対して複数のカラーの光を出射する構造を取る。ボタンスイッチ部５００は、ボタン光フィルター部５２０をさらに備えていてもよいが、ボタン光フィルター部５２０は、ボタン光フィルター部ベース５２１と、ボタン光フィルター部ボディ５２３と、を備える。ボタン光フィルター部ベース５２１は導光材料から形成されて、ボタン光フィルター部ベース５２１の下面を通って流入する光を全面に満遍なく吹き付ける機能を行う。
ボタン光フィルター部ボディ５２３は、複数のカラーの光を出射するボタン光源部からの第１のカラー光を出射する第１の透過領域５２３ａと、ボタン光源部からの他の第２のカラー光を出射する第２の透過領域５２３ｂと、第１の透過領域と第２の透過領域とが交差する交差領域５２３ｃと、第１のカラー光および第２のカラー光を両方とも遮断する遮断領域５２３ｄと、を備えるが、交差領域５２３ｃは、第１の透過領域５２３ａおよび第２の透過領域５２３ｃと一緒にそれぞれ第１のボタンアイコン５１２ａおよび第２のボタンアイコン５１２ｂを形成することができる。例えば、ボタン光源部は、赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを備えていてもよく、第１の透過領域は赤色光を出射し、第２の透過領域は青色光を出射する構造を取ることにより、第１の透過領域、第２の透過領域および交差領域などを介して所定の「ＵＳＥＲＳＥＴ」または「
」などのアイコンを選択的に表示することができる。
【００９５】
また、本発明に係るステアリングホイールハプティック装置は、他の構成要素とともに統合的な実現状態をとってもよい。すなわち、ステアリングホイールハプティック装置１０は、ハプティックノブ３０１を介して回動動作を行うに際いて力覚を提供するハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０と、ハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の回動動作状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部３３０と、ハプティックノブ３０１及びハプティックホイールデバイスアクチュエーター３１０の垂直移動によりプッシュ動作を行うプッシュスイッチ部４００及びハプティックノブ３０１の外縁に配設されるボタンスイッチ部５００と連結されてこれらとの電気的な信号のやり取りを行う。
【００９６】
さらに、ステアリングホイールハプティック装置１０は、制御部２０と、制御部２０と連結される格納部３０と、を備える構造をとってもよく、演算部４０をさらに備える構造をとってもよい。制御部２０は、回路基板部２００と電気的に導通し、ハプティックホイールデバイス部及びボタンスイッチ部またはプッシュスイッチ部と連結され、格納部３０は、制御部２０と電気的に導通し、所定の作動モードに関する事前設定データが格納される。
すなわち、運転者のハプティックノブのサムホイール操作に際して力覚を提供するように作動モードに応じた電気的な信号を生成するためのデータなどを含む。演算部４０は、制御部２０及び格納部３０と電気的に接続され、制御部２０の演算制御信号に基づいて、所定の作動モードに必要な演算過程を行う。制御部２０と、格納部３０及び演算部４０は、ステアリングホイールハプティック装置１０に組み込まれていてもよく、ステアリングホイールハプティック装置１０から離間して別体として配設されてもよいなど、設計仕様に応じて種々に構成可能である。
【００９７】
ステアリングホイールハプティック装置１０のスイッチ部からの入力信号は、ステアリングホイールハプティック装置１０の制御部２０に受け渡され、制御部２０は、これと電気的に導通する格納部３０をステアリングホイールハプティック装置を介して選択・操作して、作動しようとする対象作動装置に対する所定の作動モード、例えば、空調装置の作動温度調節モード、目的地選択または経路探索などのナビゲーションの作動のためのナビゲーションモードなどの作動モードに関する事前設定データと、ステアリングホイールハプティック装置１０のスイッチ部から入力された信号に基づいて、演算部４０における所定の演算過程を経て所定の制御信号を算出し、これを出力部に受け渡す。出力部としては、ステアリングホイールハプティック装置１０に設けられるハプティックホイールデバイスアクチュエーター部３１０を備えていてもよく、別途の画像表示のためのディスプレイ部５０及び／または音響出力のための音響出力部６０を備えていてもよい。なお、制御部２０からの制御信号が直接制御対象としての対象作動装置７０、例えば、自動車の空調装置、ナビゲーションなどの作動装置に直接的に受け渡されてもよい。
【００９８】
一方、本発明の一実施形態によるボタンスイッチ部は、サムホイール動作を行うハプティックノブの外側に配設されて独立して垂直移動可能になる構造をとってもよい。ボタンスイッチ部は、前記実施形態において、物理的な駆動によるタクトスイッチにより実現されているが、本発明に係るボタンスイッチ部は、接点構造の非接触式構造をとってもよい。前記実施形態と同じ構成要素に対しては、同じ図面符号及び名称を付する。図２２に示すように、本発明に係るボタンスイッチ部５００は、ボタンノブ５１０と、ボタンガイド５３０と、ボタンガイドホルダー５４０と、ボタンスイッチ５５０ａと、を備えるが、ボタンノブ５１０は、一方の面がハプティックホイールハウジング部１００の外部に露出されるようにハプティックノブ３０１の外縁に配設され、ボタンガイド５３０は、一方の端がボタンノブ５１０の内部に配設され、他方の端が前記ハプティックホイールハウジング部１００の内部に回路基板部２００に向かって配設されるが、ボタンガイド５３０は、透明導光材料から形成されることが好ましい。
ボタンガイドホルダー５４０は、ボタンガイド５３０に取り付けられて、ボタンガイド５３０と一緒に、ハプティックホイールハウジング部１００、より具体的に、ホイールハウジングボディ１２０に安定的に垂直移動可能になるように配設され、ホイールハウジングボディ１２０の一方の面の上に形成されるホイールハウジングボタンノブ貫通口１２５に垂直移動可能に差し込まれる構造は上述した通りである。但し、ボタンガイドホルダー５４０には、ボタンガイドホルダー駆動部５４３が配設されるが、ボタンガイドホルダー駆動部５４３は、ボタンガイドホルダー５４０の中央に形成されたボタンガイドホルダー収容部５４１の内下端から延びて下部に配設されるホールセンサーなどの磁気センサーによって実現されるボタンスイッチ磁気センサー５５３と相対向して隔設される。
【００９９】
ボタンスイッチ部５５０ａは、ボタンスイッチ磁気センサー５５３と、ボタンスイッチマグネット５５１と、ボタンスイッチ弾性部５５５と、を備える。ボタンスイッチ磁気センサー５５３は、上述したように、回路基板部２００の一方の面の上にボタンガイドホルダー５４０に向かって相対向して配設される。ボタンスイッチマグネット５５１は、ボタンガイドホルダー５４０に配設されるが、ボタンガイドホルダー５４０の端部にはボタンスイッチマグネット５５１を収容できる空間が形成される。
また、ボタンスイッチ弾性部５５５はコイルバネにより実現され、ボタンスイッチ弾性部５５５の一方の端は、ボタンガイドまたはボタンガイドホルダーの端部と接触し、他方の端は、回路基板部などによって支持されてボタンガイドまたはボタンガイドホルダーと連結されるが、ボタンノブの押圧後に元の位置に戻らせる。すなわち、ボタンスイッチ磁気センサー５５３は、回路基板部に配設され、ボタンスイッチ磁気センサー５５３の外周にはボタンスイッチ弾性部５５５の他方の端が配設される。ボタンスイッチ磁気センサー５５３の信号エラーを防ぐために、ボタンスイッチ弾性部５５５は、非金属材質の弾性挙動を行う構成要素によって形成されてもよい。
【０１００】
また、前記実施形態におけるボタン光源部とボタン光フィルター部は、図１７から図２１に示す構成をとってもよい。ボタン光源部５６０が複数設けられる場合、ボタン光源部からの出射光を安定的にボタン光フィルター部に導くために、複数のブリッジを備える構成をとってもよい。すなわち、図１８及び図１９に示すように、ボタン光源部５６０は、第１の波長光源５６０ａと、第２の波長光源５６０ｂと、を備えていてもよいが、第１の波長光源５６０ａは第１の波長光を出射し、第２の波長光源５６０ｂは第２の波長光を出射する。第１の波長光と第２の波長光は異なる波長帯の光であってもよい。ボタン光フィルター部５２０は、第１の波長光または第２の波長光を選別的に透過させて、ボタン光源部５６０（５６０ａ、５６０ｂ）の作動に応じて光の出射領域を変化させて可変シンボルが表示可能な構造を形成する。
【０１０１】
この実施形態によるボタン光フィルター部５２０は、より具体的に、ボタンスクリーニングフィルター部５２５と、ボタントランスルーセントフィルター部５２７と、を備える。ボタンスクリーニングフィルター部５２５は、ボタン光源部５６０と相対向して配設され、第１の波長光または第２の波長光の透過を選別的に許容するか、あるいは、一部の領域に第１の波長光及び第２の波長光の両方を透過または遮断する。ボタントランスルーセントフィルター部５２７は、ボタン光源部５６０との間にボタンスクリーニングフィルター部５２５が配設されるように位置し、ボタンスクリーニングフィルター部５２５を透過した第１の波長光または第２の波長光に応じて光の出射領域を変化させる。ボタンスクリーニングフィルター部５２５は、ボタン光全透過部５２５ｃと、ボタン選択光透過部５２５ａ、５２５ｂと、ボタン光全遮断部５２５ｄと、を備える。
ボタン光全透過部５２５ｃは、ボタン光源部５６０からの第１の波長光及び第２の波長光を両方とも透過させる領域に形成され、ボタン選択光透過部５２５ａ、５２５ｂは、第１の波長光及び第２の波長光のうちいずれか一方の光のみの透過を許容する領域に形成され、ボタン光全遮断部５２５ｄは、第１の波長光及び第２の波長光の両方を遮断する遮断領域に形成される。
【０１０２】
ボタン光全遮断部５２５ｄは、ボタン光源部５６０からの出射光を全て遮断してボタントランスルーセントフィルター部５２７側に光が導かれることを防ぐ。ボタン光全透過部５２５ｃは、ボタン光源部５６０からの出射光を全て透過してボタントランスルーセントフィルター部５２７側に光を導く。ボタン選択光透過部は、ボタン第１の波長光源５６０ａからの出射光を透過させるが、ボタン第２の波長光源５６０ｂからの出射光は遮断し、ボタン選択光透過部５２５ｂは、ボタン第２の波長光源５６０ｂからの出射光を透過させるが、ボタン第１の波長光源５６０ａからの出射光は遮断する。
【０１０３】
ボタントランスルーセントフィルター部５２７は、ボタンシンボル透過部５２７ｃと、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄと、を備えるが、ボタンシンボル透過部５２７ｃは、ボタン光全透過部５２５ｃと少なくとも一部が交差する投影領域を備え、第１の波長光及び第２の波長光を両方とも透過させ、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄは、ボタンシンボル透過部５２７ｃの外側に形成され、第１の波長光及び第２の波長光の透過率がボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率よりも小さくなるように設定される。
ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率がボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率よりも小さいが、このとき、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率は、ボタンシンボル透過部５２７ｃの光透過率の略４０％〜６０％の値を有することが好ましい。このような透過率の差を持たせることにより、最終的に光の波長帯が変化するに伴い運転者が認識可能なシンボル（標識）が変化するとき、光の照度差による視覚的な異質間を極力抑えることができる。前記実施形態において、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率がボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率の４０％未満である場合、光の多くが遮断されて運転者による速やかな認知を妨げる虞があり、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率がボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率の６０％よりも大きな場合、異なる波長帯への出射光の変化時に共通領域と選択領域に対してそれぞれ出射される光の異質感が確認されがちになる虞があるため、ボタンシンボル拡張可能部５２７ｄの透過率に対するボタンシンボル透過部５２７ｃの透過率の割合は適切に選択されることが好ましいが、前記数値は単なる例示に過ぎず、ボタン光源部の出力値の差に応じて、ボタンシンボル透過部及びボタンシンボル拡張可能部の透光率は適切に調整可能である。
【０１０４】
図２０及び図２１は、図１７に示す構造のボタン光フィルター部及びボタン光源部の作動状態を示す。図中、実線領域は、ボタン光源部からの出射光が表示される領域であり、点線領域は、光が選択的に出射される領域である。なお、図２１中、図面符号５２５ｂ及び５２５ｃにて示す領域の間に実線が表示されているが、これは、領域への理解に一助となるためのものに過ぎず、同じ波長帯のカラーの光が出射可能であり、視覚的な異質感を表すものではない。ボタン第２の波長光源５６０ｂのみがオン状態で形成される場合、図２０に示すシンボルを運転者が視認することができ、ボタン第１の波長光源５６０ａのみがオン状態で形成される場合、図２１に示すシンボルを運転者が視認することができる。すなわち、ボタン第１の波長光源５６０ａ及びボタン第２の波長光源５６０ｂの光を選択的に切り換えることにより、ボタン光フィルター部５２０、究極的には、ボタンノブ５１０を介して運転者が認識するシンボルの変化がなされ得る。
【０１０５】
他方、本発明のステアリングホイールハプティック装置は、ステアリングホイールの操向角を用いて誤作動状態を防ぐことができる。すなわち、本発明のステアリングホイールハプティック装置は、ステアリングホイールに配設される特性上、運転者の操向操作時にステアリングホイールの上に配設されるステアリングホイールハプティック装置のハプティックノブ、ボタンノブなどを押圧または回転することができるが、このような運転者の操向操作時にステアリングホイールハプティック装置の望ましくない接触による誤作動を防ぐ構成をとってもよい。
すなわち、図２３及び図２４に示すように、本発明のステアリングホイールハプティック装置は、ハプティックノブ、ボタンノブなどの誤操作信号を遮断するために所定の制御ステップを行う。すなわち、本発明のステアリングホイールハプティック装置１０を提供する提供ステップ（Ｓ１０）が行われた後、制御部２０は、ハプティックノブのサムホイール動作を感知するホイール感知ステップ（Ｓ２０）を行う。ホイール感知ステップ（Ｓ２０）において、制御部２０は、所定の感知信号、すなわち、ハプティックノブと連結されるハプティックホイールデバイス感知部３３０と、ボタンスイッチ部５００及びプッシュスイッチ部４００などからの電気的な信号を感知する。所定の感知信号が発生する場合、制御部２０は、制御の流れをホイールホールドステップ（Ｓ３０）に移行する。
【０１０６】
ホイールホールドステップ（Ｓ３０）において、制御部２０は、車両のステアリングホイールの操向有無及び角度を感知する操向角センサー（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｓｅｎｓｏｒ、図示せず）から操向角度信号θを受け取り、車両の走行速度ｖを車両の車速センサーまたは車両のクランクポジションセンサー（ｃｒａｎｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ）から受け取る。格納部３０に格納される事前設定データは、車両の走行速度ｖによる操向判断基準角度θｖに関するデータを含む。制御部２０は、受け取った車両の走行速度ｖを用いて、車両の操向判断基準角度θｖを算出する操向判断基準角度の算出ステップ（Ｓ３１）を行う。すなわち、操向判断基準角度θｖは、走行速度の関数、例えば、ログ関数または線図を含むマップデータにより形成されて補間法により導き出されるが、制御部２０は、格納部３０に格納される操向判断基準角度データを用いて、演算部４０に演算を行わせ、車両の走行速度による操向判断基準角度を算出する。
車両の走行速度が高速である場合、運転者の操向角の範囲が狭いため、操向有無を判断するための操向判断基準角度θｖは小さいのに対し、車両の走行速度が低速である場合、操向のためには操向角の変動範囲が高速走行時よりも広いため、操向有無を判断するための操向判断基準角度θｖは高速走行時よりも小さい。
【０１０７】
しかる後、制御部２０は、操向有無判断ステップ（Ｓ３３）を行う。制御部２０は、車両の操向角センサーから入力される操向角度信号θと、車両の走行速度ｖにおいて算出される操向判断基準角度θｖと、を比較して、運転者の操向有無を判断する。ステップ（Ｓ３３）において、操向角度信号θが操向判断基準角度θｖよりも大きいと判断された場合、制御部２０は、現在、運転者によるステアリングホイールの操向操作が行われている状態であると判断し、ステアリングホイールハプティック装置のサムホイール操作またはボタンノブの操作が行われていない状態であると判断して、ハプティックホイールデバイス感知部３３０と、ボタンスイッチ部５００及びプッシュスイッチ部４００などからの電気的な信号に基いて所定の作動モードを行うホイール信号ホールドステップ（Ｓ３５）を行う。
【０１０８】
これに対し、ステップ（Ｓ３３）において、操向角度信号θが操向判断基準角度θｖ以下の値であると判断された場合、制御部２０は、現在、運転者によるステアリングホイールの操向操作が行われていない状態であると判断し、ステアリングホイールハプティック装置のサムホイール操作またはボタンノブの操作が行われていない状態であると判断して、ハプティックホイールデバイス感知部３３０と、ボタンスイッチ部５００及びプッシュスイッチ部４００などからの電気的な信号に基づいて所定の作動モードを行うホイール信号出力ステップ（Ｓ３７）を行う。
【０１０９】
前記実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明はこれらに制限されることなく、様々な構成が採用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、
前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、
前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、
を備え、
前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となり、前記ハプティックノブの外縁には前記ハプティックノブと独立して垂直移動可能となるボタンスイッチ部が設けられることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置。
【請求項２】
前記ボタンスイッチ部は、
一方の面が前記ハプティックホイールハウジング部の外部に露設される前記ハプティックノブの外縁に配設されるボタンノブと、
一方の端は前記ボタンノブの内部に配設され、他方の端は前記ハプティックホイールハウジング部の内部に前記回路基板部に向かって配設されるボタンガイドと、
前記ボタンガイドに取設されて前記ボタンガイドと一緒に前記ハプティックホイールハウジング部に垂直移動可能に配設されるボタンガイドホルダーと、
前記ボタンガイドホルダーに配設されるボタンスイッチマグネットと、前記ボタンスイッチマグネットから離間して前記回路基板部の一方の面の上に配設されるボタンスイッチ磁気センサーと、前記ボタンガイドを弾持するボタンスイッチ弾性部と、を有するボタンスイッチと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項３】
前記ボタンスイッチ部は前記回路基板部に配設されるボタン光源部をさらに備え、
前記ボタンガイドは導光材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項４】
前記ボタン光源部は、第１の波長光を出射する第１の波長光源と、前記第１の波長光とは異なる波長帯の第２の波長光を出射する第２の波長光源と、を備え、
前記第１の波長光または前記第２の波長光を選別的に透過させて、前記ボタン光源部の作動に応じて光の出射領域を変化させて可変シンボルの表示が行えるボタン光フィルター部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項５】
前記ボタン光フィルター部は、
前記ボタン光源部と相対向して配設され、前記第１の波長光または前記第２の波長光の透過を選別的に許容するボタンスクリーニングフィルター部と、
前記ボタン光源部との間に前記ボタンスクリーニングフィルター部が配設されるように位置し、前記ボタンスクリーニングフィルター部を透過した前記第１の波長光または第２の波長光に応じて光の出射領域が変化されるボタントランスルーセントフィルター部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項６】
前記ボタンスクリーニングフィルター部は、
前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも透過させるボタン光全透過部と、
前記第１の波長光または第２の波長光の透過のみを許容するボタン選択光透過部と、
前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも遮断するボタン光全遮断部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項７】
前記ボタントランスルーセントフィルター部は、
前記ボタン光全透過部と少なくとも一部が交差する投影領域を備え前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも通過させるボタンシンボル透過部と、
前記ボタンシンボル透過部の外側に形成され、前記第１の波長光及び前記第２の波長光の透過率が前記ボタンシンボル透過部よりも小さなシンボル拡張可能部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項８】
前記回路基板部と電気的に導通し、前記ハプティックホイールデバイス部及び前記ボタンスイッチ部と連結される制御部と、
前記制御部と電気的に導通し、所定の作動モードに関する事前設定データが格納される格納部と、
前記制御部及び前記格納部と電気的に接続され、前記制御部の演算制御信号に基づいて、所定の作動モードに必要な演算過程を行う演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記ハプティックホイールデバイス部または前記ボタンスイッチ部からの出力信号を遮断するか否かを、車両の走行速度を感知する車両速度センサー及び車両のステアリングホイールの回転角度を感知する操向角センサーからの信号に基づいて行うことを特徴とする請求項８に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項１０】
車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、
前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、
前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、
を備え、
前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置。
【請求項１】
車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、
前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、
前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、
を備え、
前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となり、前記ハプティックノブの外縁には前記ハプティックノブと独立して垂直移動可能となるボタンスイッチ部が設けられることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置。
【請求項２】
前記ボタンスイッチ部は、
一方の面が前記ハプティックホイールハウジング部の外部に露設される前記ハプティックノブの外縁に配設されるボタンノブと、
一方の端は前記ボタンノブの内部に配設され、他方の端は前記ハプティックホイールハウジング部の内部に前記回路基板部に向かって配設されるボタンガイドと、
前記ボタンガイドに取設されて前記ボタンガイドと一緒に前記ハプティックホイールハウジング部に垂直移動可能に配設されるボタンガイドホルダーと、
前記ボタンガイドホルダーに配設されるボタンスイッチマグネットと、前記ボタンスイッチマグネットから離間して前記回路基板部の一方の面の上に配設されるボタンスイッチ磁気センサーと、前記ボタンガイドを弾持するボタンスイッチ弾性部と、を有するボタンスイッチと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項３】
前記ボタンスイッチ部は前記回路基板部に配設されるボタン光源部をさらに備え、
前記ボタンガイドは導光材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項４】
前記ボタン光源部は、第１の波長光を出射する第１の波長光源と、前記第１の波長光とは異なる波長帯の第２の波長光を出射する第２の波長光源と、を備え、
前記第１の波長光または前記第２の波長光を選別的に透過させて、前記ボタン光源部の作動に応じて光の出射領域を変化させて可変シンボルの表示が行えるボタン光フィルター部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項５】
前記ボタン光フィルター部は、
前記ボタン光源部と相対向して配設され、前記第１の波長光または前記第２の波長光の透過を選別的に許容するボタンスクリーニングフィルター部と、
前記ボタン光源部との間に前記ボタンスクリーニングフィルター部が配設されるように位置し、前記ボタンスクリーニングフィルター部を透過した前記第１の波長光または第２の波長光に応じて光の出射領域が変化されるボタントランスルーセントフィルター部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項６】
前記ボタンスクリーニングフィルター部は、
前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも透過させるボタン光全透過部と、
前記第１の波長光または第２の波長光の透過のみを許容するボタン選択光透過部と、
前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも遮断するボタン光全遮断部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項７】
前記ボタントランスルーセントフィルター部は、
前記ボタン光全透過部と少なくとも一部が交差する投影領域を備え前記第１の波長光及び前記第２の波長光を両方とも通過させるボタンシンボル透過部と、
前記ボタンシンボル透過部の外側に形成され、前記第１の波長光及び前記第２の波長光の透過率が前記ボタンシンボル透過部よりも小さなシンボル拡張可能部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項８】
前記回路基板部と電気的に導通し、前記ハプティックホイールデバイス部及び前記ボタンスイッチ部と連結される制御部と、
前記制御部と電気的に導通し、所定の作動モードに関する事前設定データが格納される格納部と、
前記制御部及び前記格納部と電気的に接続され、前記制御部の演算制御信号に基づいて、所定の作動モードに必要な演算過程を行う演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記ハプティックホイールデバイス部または前記ボタンスイッチ部からの出力信号を遮断するか否かを、車両の走行速度を感知する車両速度センサー及び車両のステアリングホイールの回転角度を感知する操向角センサーからの信号に基づいて行うことを特徴とする請求項８に記載のステアリングホイールハプティック装置。
【請求項１０】
車両ステアリングホイールに配設されるハプティックホイールハウジング部と、
前記ハプティックホイールハウジング部に配設される回路基板部と、
前記回路基板部と電気的に導通し、ハプティックシャフトを有するハプティックホイールデバイスアクチュエーターと、前記ハプティックシャフトと連結され、前記ハプティックホイールハウジング部の一方の面の上に露設されるハプティックノブと、前記ハプティックシャフトの回動状態を感知するハプティックホイールデバイス感知部と、を有するハプティックホイールデバイス部と、
を備え、
前記ハプティックノブは車両ステアリングホイールがなす平面上において回動動作を行い、前記ハプティックホイールデバイスアクチュエーターは前記ハプティックシャフトの長手方向に移動可能となることを特徴とするステアリングホイールハプティック装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−２３０９０１（Ｐ２０１２−２３０９０１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９９８１１（Ｐ２０１２−９９８１１）
【出願日】平成２４年４月２５日（２０１２．４．２５）
【出願人】（５１００８６４７５）デースン エレクトリック シーオー エルティーディー (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２５日（２０１２．４．２５）
【出願人】（５１００８６４７５）デースン エレクトリック シーオー エルティーディー (6)
【Ｆターム（参考）】
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