JP2016051660A - 車両用入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指先がずれて誤操作することの抑制を図る。【解決手段】車両に乗車している操作者により入力操作される車両用入力装置は、以下の回転体６３、回転センサ、電極フィルム６１（位置センサ）を備える。回転体６３は、スライド操作面６３ａを提供する外周面を備え、操作者の指によって、所定方向に延びる仮想軸の周りへの回転操作が可能であるとともに、外周面のうち所定方向の複数の位置への指の接触が可能である。回転センサは回転体６３の回転量を検出する。電極フィルム６１は、スライド操作面６３ａのうち所定方向における指の接触位置を検出する。電極フィルム６１は、接触位置に応じた静電容量の変化を検出する電極を有する。電極は、回転体６３とともに回転しない状態で、回転体６３の内部に配置されている。【選択図】図２４

Description

本発明は、車両の運転席に着座している乗員により入力操作される、車両用入力装置に関する。

一般的な車両のインストルメントパネル（以下、インパネと呼ぶ）には、ナビゲーション装置や空調装置等の設定を入力する入力装置が取り付けられている。そして近年では、この種の入力装置にタッチパネルを採用した車両が増加傾向にある（特許文献１参照）。

タッチパネルによれば、接触入力面に指先を軽く触れるだけで入力が可能になり、押込式のスイッチとは操作性が大きく異なる。しかも、タッチパネルの場合にはフリック操作やスライド操作、タップ操作等、多様なタッチ入力が可能になる。なお、フリック操作とは、接触入力面に指先を置き、手首を支点にして指の腹で接触入力面を弾く操作である。スライド操作とは、操作面に指先を置き、操作面に接触させたまま指先をスライド移動させる操作である。タップ操作とは、接触入力面を指先で軽く叩く操作である。

特開２０１３−９６７３６号公報

さて、携帯端末として用いられているタッチパネルとは異なり、車両に搭載されたタッチパネルの場合、運転席または助手席に着座した状態で腕を伸ばしてタッチパネルを操作することとなる。しかも、車両振動により操作者の腕もタッチパネルも振動した状態となる。そのため、タッチパネルの所望の接触位置から指先がずれて誤操作することが懸念される。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、指先がずれて誤操作することの抑制を図った車両用入力装置を提供することにある。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される発明のひとつは、車両に乗車している操作者により入力操作される車両用入力装置であって、操作者の指によって、所定方向に延びる仮想軸の周りへの回転操作が可能であるとともに、所定方向の複数の位置への指の接触が可能な回転体（６３）と、回転体の回転量を検出する回転センサ（６８）と、所定方向における回転体への指の接触位置を検出する位置センサ（６１）と、を備え、位置センサは、接触位置に応じた静電容量の変化を検出する電極（６１ｂ）を有し、電極は、回転体とともに回転しない状態で、回転体の内部に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、回転体を指先で操作する構成であるため、平坦な面を指先で接触操作する場合に比べ、指先が所望の接触位置からずれにくくなる。したがって、所定方向の操作、および所定方向に対して垂直な方向の操作の両方を可能にしつつ、車両振動により所望の接触位置から指先がずれて誤操作することを抑制できる。

しかも上記発明によれば、所定方向については、回転体に指先を軽く置くタッチ操作、或いは、その指先を回転体の表面上でスライドさせるスライド操作により、良好な操作性を提供できる。一方、所定方向に対して垂直な方向については、回転体の回転操作により入力可能である。したがって、タッチ操作またはスライド操作と回転操作の切り替えをスムーズにできる。つまり、回転操作していた指をそのままスライド移動させたり指を離したりするだけで、スライド操作またはタッチ操作による入力が可能になる。或いは、スライド操作またはタッチ操作させていた指をそのまま曲げ伸ばしするだけで、回転操作による入力が可能になる。

さて、上述の如く回転体を指先で操作可能にするべく、接触位置に応じた静電容量の変化を電極で検出する構成を本発明者は検討した。つまり、位置センサが電極を有する構成である。この構成の場合には、単に電極を回転体に接着すると、電極が回転体とともに回転することとなる。そのため、電極に接続される配線がねじれて断線しないようにするための複雑な配線構造を要する。これに対し上記発明では、電極は、回転体とともに回転しない状態で回転体の内部に配置されている。そのため、複雑な配線構造を要することなく、電極に接続される配線がねじれて断線する懸念を解消できる。

本発明の一実施形態に係る車両用入力装置が、車両のインパネに搭載された状態を示す正面図。 図１に示す車両用入力装置の斜視図。 図１に示す車両用入力装置の側面図。 図１に示す車両用入力装置の断面図。 図１に示す支持部に手首を支持させながら、タッチパネルを操作している状態を示す斜視図。 図１に示す支持部に手首を支持させながら、回転体を回転操作している状態を示す斜視図。 図１に示す車両用入力装置において、回転体をタッチした時の表示例を示す図。 図７の状態から回転体を上側へ回転操作した時の表示例を示す図。 図８の状態から右側へスライド操作した時の表示例を示す図。 図８の状態から右側へフリック操作した時の表示例を示す図。 図２に示す回転体ユニットの分解斜視図。 図１１に示す電極フィルムの正面図。 図１１に示す電極フィルムの組付け状態を表した斜視図。 図１１に示す回転体の組付け状態を表した斜視図。 図１１に示す軸受の組付け状態を表した斜視図。 図１５に示す軸受の斜視図。 図１１に示す支持部材の組付け状態を表した斜視図。 図１１に示す従動ギアの組付け状態を表した斜視図。 図１８に示す従動ギアの斜視図。 図１１に示す回転センサの組付け状態を表した斜視図。 図１１に示す台座の組付け状態を表した斜視図。 図１１に示すボールプランジャの組付け状態を表した斜視図。 図２２に示すボールプランジャの断面図。 図１１に示す回転体と軸受との摺動面を表した断面図。 図７に示すＥＣＵによる、回転体操作時の制御手順を示すフローチャート。 図７に示すＥＣＵによる、表示画面の制御手順を示すフローチャート。

以下、本発明にかかる車両用入力装置（以下、入力装置と呼ぶ）の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、車両の室内のうち運転席および助手席の前方には、インパネ１１が設置されている。インパネ１１は、ステアリングホイール１２に対して車両前方、かつ、フロントウインドシールド１３の下方に位置する。インパネ１１のうち車両左右方向の中央部分１１ａには、以下に詳述する入力装置１４が取り付けられている。

図２に示すように、入力装置１４は、ベース部材２０、支持部３０、タッチパネル４０（タッチ入力部）、押ボタン５１、５２、５３、および回転体ユニット６０を備える。これら支持部３０、タッチパネル４０、押ボタン５１〜５３および回転体ユニット６０は、ベース部材２０に保持されている。

ベース部材２０は、樹脂製であり、以下に説明するベース部２１、保持部２２、パネル保持部２３および凹部２４を、一体に樹脂成形して構成されている。ベース部材２０は、インパネ１１に形成された開口部１１ｂに組み付けられている。ベース部２１は、保持部２２の下方に隣接し、インパネ１１の表面に沿って湾曲しながら上下方向に延びる板状である。

保持部２２は、支持部３０および押ボタン５１〜５３を保持する。支持部３０は、運転席に着座している乗員が、着座した状態のまま手を伸ばすと届く位置に配置されている。図１の例では右ハンドル車両であるため、左手を伸ばして届く位置に支持部３０は配置されている。支持部３０の表面は、伸ばした左手の手首を支持するための支持面３０ａとして機能する。支持面３０ａは平坦形状であり、水平面Ｌに対する支持面３０ａの仰角を支持面仰角θ１と呼ぶ（図３参照）。図３の例では、支持面仰角θ１が４５度未満に設定されている。支持部３０は、図４の符号３０ｂに示す高さ分だけ、板状のベース部２１の表面から隆起した形状である。なお、図４および図３中の上下前後を示す矢印は、入力装置１４を車両に搭載した状態における上下方向と車両前後方向の向きを示す。

押ボタン５１〜５３は、保持部２２のうち支持面３０ａの上方部分に配置されている。押ボタン５１〜５３の表面は支持面３０ａと同一平面上に位置する。押ボタン５１〜５３は、図示しないスプリングの弾性力に抗して運転者の指先で押し下げられる機械式のボタンである。複数（図３の例では３つ）の押ボタン５１〜５３は、車両左右方向に並べて配置されている。押ボタン５１〜５３を押動操作することにより、各々の押ボタン５１〜５３に割り当てられたコマンドの実行と実行停止が指令される。

具体的には、押ボタン５１〜５３の各々には、タッチパネル４０の表示内容を切り替えるためのコマンドが設定されている。すなわち、一つの押ボタン５１には空調装置に関連するコマンドが割り当てられている。この押ボタン５１をオン操作すると、空調装置に関連する情報がタッチパネル４０に表示されるとともに、タッチパネル４０には、空調装置の設定を入力するためのアイコン画像Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４（図２および図７参照）が表示される。アイコン画像Ｇ１〜Ｇ４へのタッチ操作に応じて、助手席側の設定温度、空調風の吹出口、空調風の送風量、運転席側の設定温度等の設定が入力される。

別の押ボタン５２にはオーディオ装置に関連するコマンドが割り当てられている。この押ボタン５２をオン操作すると、オーディオ装置に関連する情報がタッチパネル４０に表示されるとともに、タッチパネル４０には、オーディオ装置の設定を入力するためのアイコン画像Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８（図１０参照）が表示される。アイコン画像Ｇ５〜Ｇ８へのタッチ操作に応じて、音量や音源等の設定が入力される。

別の押ボタン５３には車両の運転状態に関連するコマンドが割り当てられている。この押ボタン５３をオン操作すると、例えば内燃機関や走行用モータ等の走行駆動源の運転状態に関連する情報がタッチパネル４０に表示されるとともに、タッチパネル４０には、走行駆動源の設定を入力するためのアイコン画像が表示される。

保持部２２は、支持部３０を振動させる振動アクチュエータ３１（図４および図７参照）を保持する。振動アクチュエータ３１の具体例としては、通電により振動する圧電素子や振動モータが挙げられる。振動アクチュエータ３１により支持部３０を振動させることで、支持部３０に置かれた操作者の手に振動を付与させることができる。

パネル保持部２３は、保持部２２の上方に配置されてタッチパネル４０を保持する。タッチパネル４０は、運転席に着座している乗員が、着座した状態のまま手を伸ばすと届く位置に配置されている。また、支持部３０に手首を支持させた状態のまま、支持部３０に置かれた手の指先でタッチ操作が可能となる位置に、タッチパネル４０および支持部３０は配置されている。タッチパネル４０は、液晶表示器の手前側に透明電極を有して構成されており、透明電極は、操作者の指先の接触位置を検出する。したがって、タッチパネル４０は、液晶表示器による表示機能および透明電極によるタッチ入力機能を有する。

タッチパネル４０の表面は、接触入力面４０ａとして機能する。接触入力面４０ａは平坦形状であり、水平面Ｌに対する接触入力面４０ａの仰角を入力面仰角θ２と呼ぶ（図３参照）。図３の例では、入力面仰角θ２が４５度以上に設定されている。そして、支持面仰角θ１が入力面仰角θ２よりも小さくなるように支持部３０は配置されている。

接触入力面４０ａに対する指先でのタッチ操作には、先述したフリック操作、スライド操作およびタップ操作の他にも、ピンチ操作等の種々のタッチ操作が挙げられる。なお、ピンチ操作とは、接触入力面４０ａ上を指でつまむようにして画面を拡大縮小させる操作である。図２の表示状態では、４つのアイコン画像Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と、ナビゲーション装置による地図情報画像Ｇｍが表示されている。例えば、地図情報画像Ｇｍ上でピンチ操作を実施すると、地図情報画像Ｇｍが拡大縮小表示される。また、アイコン画像Ｇ１〜Ｇ４上でタップ操作すると、アイコン画像Ｇ１〜Ｇ４の各々に割り当てられたコマンドが実行される。

図４に示すように、凹部２４は、保持部２２とパネル保持部２３の間に配置されており、保持部２２およびパネル保持部２３と隣接して繋がっている。凹部２４は、回転体６３の前方において、回転体６３の仮想軸Ｋが延びる方向（仮想軸方向）と交差する方向に位置する所定容積の空間（操作スペース２４ａ）を内部に形成する。凹部２４は、支持面３０ａよりも下方に凹む形状であり、回転体６３を回転操作する指先の操作スペース２４ａを内部に形成している。凹部２４は、開口部２４ｂを有する袋形状である。開口部２４ｂの下側部分は支持面３０ａに位置し、開口部２４ｂの上側部分は接触入力面４０ａに位置する。

回転体ユニット６０は、図１４等を用いて後に詳述する回転体６３を有する。回転体６３は、回転可能な状態で凹部２４に配置されており、乗員の指先により回転操作される。回転体６３の回転中心線（仮想軸Ｋ）が延びる向きは車両左右方向（水平方向）である。回転体６３は、仮想軸方向に延びる円筒形状である。回転体６３の仮想軸方向の長さは、回転体６３の直径よりも長い。回転体６３は、凹部２４のうち車両後方側に位置する壁面２４ｃ（図４参照）に対向して配置されている。回転体６３は開口部２４ｂの下方に位置し、回転体６３の全体が操作スペース２４ａに位置する。

図５および図６は、運転席に着座した乗員が、ステアリングホイール１２を右手で持ったまま左手を伸ばして入力装置１４を操作している状態を示す。図５は、左手の手首を支持部３０の支持面３０ａに置き、その置いた手の人差し指の指先でタッチパネル４０をタッチ操作している状態を示す。図６は、左手の手首を支持部３０の支持面３０ａに置き、その置いた手の中指の指先で回転体６３を回転操作している状態を示す。図６に示す例では、回転体６３を回転操作する中指と、それ以外の指（人差指および薬指）を、操作スペース２４ａに入れた状態で回転操作している。このように、手首を支持部３０に置いて支持させた状態で、タッチ操作、回転操作またはスライド操作が可能となる位置に、タッチパネル４０、回転体６３および支持部３０は配置されている。

回転体６３の外周面は、指先を接触させながら、仮想軸方向へスライドさせるスライド操作が可能なスライド操作面６３ａを提供する。スライド操作する指先のスライド位置は位置センサにより検出される。位置センサは、図１２に示す電極フィルム６１により提供される。電極フィルム６１は、回転体６３の内部に取り付けられた複数の電極６１ｂ（図１２参照）を有し、スライド操作している指先と電極６１ｂとの間における静電容量の変化に応じた検出信号を出力する。例えば、スライド操作面６３ａの任意の位置に指先を接触させると、その任意の位置に対応する電極６１ｂから出力される検出信号が変化する。これにより、指先を接触させている位置が検出される。

詳細には、電子制御ユニット（ＥＣＵ８０）が有するマイクロコンピュータ（マイコン）が、電極フィルム６１（位置センサ）から出力される検出信号に基づきスライド操作位置を演算する。さらに上記マイコンは、演算されたスライド操作位置の変化に基づき、タッチ操作の内容が、所定時間以上同じ位置に指先を接触させる長押し操作、先述したフリック操作およびスライド操作のいずれであるかを判定する。また、フリック操作およびスライド操作であると判定された場合には、その操作方向が左右のいずれであるかを判定する。

さらにＥＣＵ８０には、回転センサ６８により検出された回転量の情報や、押ボタン５１〜５３およびタッチパネル４０に入力された操作内容の情報も入力される。

ＥＣＵ８０は、これらの情報に基づき、通信線８５を通じて他のＥＣＵへ指令信号を出力する。例えば、タッチパネル４０への入力操作により空調装置の設定温度が変更された場合、その旨の指令信号を、空調装置を制御する空調ＥＣＵへ出力する。その結果、変更後の設定温度に基づき空調装置の作動を空調ＥＣＵが制御することとなる。さらにＥＣＵ８０は、上述した各種の情報に基づき、タッチパネル４０の表示内容を制御するとともに振動アクチュエータ３１の作動を制御する。

図７〜図１０は、回転体６３に対する回転操作およびスライド操作に基づき、ＥＣＵ８０がタッチパネル４０の表示内容を制御して、各種の設定を入力する一例を示す。

図７に示す例では、押ボタン５１をオン操作したことに伴い、空調装置の設定に関するアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４がタッチパネル４０に表示されている。この時、スライド操作面６３ａの左右方向における接触位置範囲を、複数のアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４に対応する複数の範囲６３ａ１、６３ａ２、６３ａ３、６３ａ４（図８参照）に分割するよう、ＥＣＵ８０は設定する。そして、スライド操作面６３ａに指先を接触させると、その接触位置の領域に対応するアイコン画像が選択される。

図７の例では、スライド操作面６３ａの左端部分の範囲６３ａ１に指先を接触させているので、その範囲６３ａ１に対応するアイコン画像、つまり左右方向に並ぶ複数のアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４のうち左端に位置するアイコン画像Ｇ１が選択されている。換言すると、ＥＣＵ８０は、位置センサにより検出された接触位置に対応するアイコン画像Ｇ１を強調表示させるように、タッチパネル４０の表示内容を制御する。

詳細には、スライド操作面６３ａの左端部分の範囲６３ａ１が所定時間以上継続して接触された場合に、アイコン画像Ｇ１が選択されたと判定する。そして、アイコン画像Ｇ１を強調表示させるとともに、振動アクチュエータ３１を所定時間（例えば０．５秒）だけ作動させる。そして、タッチパネル４０のうち選択されたアイコン画像Ｇ１の下方部分に、アイコン画像Ｇ１に関連する設定画像Ｇ１ａを表示させる。図７の例では、アイコン画像Ｇ１が助手席の設定温度を入力するアイコンであるため、現状の設定温度（２７℃）が設定画像Ｇ１ａとして表示されている。

なお、上述の如くスライド操作面６３ａの接触位置範囲を、複数のアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４に対応する複数の範囲６３ａ１、６３ａ２、６３ａ３、６３ａ４に分割して設定することを実現させるため、回転体６３を十分に長く形成している。具体的には、左右方向に並ぶ複数のアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４の左右両端に位置するアイコン画像Ｇ１、Ｇ４に対応する位置まで、回転体６３は左右方向に延びる形状である。これに伴い、凹部２４による操作スペース２４ａも左右方向に十分に長い形状に形成されている。具体的には、回転体６３の左右方向長さ以上となるように、操作スペース２４ａの左右方向長さは設定されている。

図８に示す例では、図７に示すタッチ選択操作の後に、回転体６３を手前側から奥側に向けて回転操作させている。これにより、設定画像Ｇ１ａとして表示されている設定温度が増大するように変更される。なお、回転体６３を奥側から手前側に向けて回転操作させた場合には、設定温度が低下するように変更される。後に詳述するボールプランジャ７１（図２３参照）により１回のクリック感が付与される毎に、設定温度を所定温度ずつ設定変更させることが望ましい。

図９に示す例では、図７および図８での接触位置である左端部分の範囲６３ａ１から、その右隣の範囲６３ａ２に指先をスライド移動させている。その結果、その接触位置の範囲６３ａ２に対応するアイコン画像Ｇ２が選択される。詳細には、スライド操作面６３ａのうち符号６３ａ２に示す範囲が所定時間以上継続して接触された場合に、アイコン画像Ｇ２が選択されたと判定する。そして、アイコン画像Ｇ２を強調表示させるとともに、振動アクチュエータ３１を所定時間（例えば０．５秒）だけ作動させる。そして、タッチパネル４０のうち選択されたアイコン画像Ｇ２の下方部分に、アイコン画像Ｇ２に関連する設定画像Ｇ２ａを表示させる。図９の例では、アイコン画像Ｇ２が空調風の吹出口を選択するアイコンであるため、現状の吹出口（フェイス吹出口）が設定画像Ｇ２ａとして表示されている。このように、スライド操作面６３ａをスライド操作することで、選択されていたアイコンが変更される。なお、スライド操作しなくとも、各アイコン画像に対応する位置の操作面に直接指を接触させて各アイコン画像を選択することも可能である。

図１０に示す例では、図７および図８での接触位置である左端部分の範囲６３ａ１から、右方向にフリック操作している。その結果、オーディオ装置に関連するアイコン画像Ｇ５〜Ｇ８がタッチパネル４０に表示されている。これらのアイコン画像Ｇ５〜Ｇ８に対しても、空調装置に関連するアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４と同様にして、スライド操作に応じて選択され、回転操作に応じて選択された項目の設定が変更される。

要するに、位置センサにより検出される接触位置に基づき、複数の設定項目から所望の設定項目が選択される。つまり、図７に示す接触位置では、複数のアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４から温度設定するアイコン画像Ｇ１が選択され、図９に示す接触位置では、吹出口モードを設定するアイコン画像Ｇ２が選択される。そして、回転センサ６８により検出される回転量に基づき、選択されている設定項目に関する内容が設定される。つまり、図８に示す回転操作による回転量に基づき、設定温度が変更される。回転量に基づき設定温度（物理量）を変更するにあたり、物理量の上昇と下降は回転体６３の回転方向に基づき判別される。

また、回転体６３の回転操作による設定内容には、タッチパネル４０のタッチ操作の場合には複数回の操作を要する設定内容が割り当てられている。例えば、回転量に基づき設定される内容は、音量、温度、電波周波数等、所定の物理量の大きさである。

図７〜図１０では、回転体６３によるスライド操作および回転操作による表示内容の例を説明したが、これらのスライド操作および回転操作は、タッチパネル４０上におけるタッチ操作でも代用できる。例えば、所望のアイコン画像上でタッチパネル４０をタップ操作すると、そのアイコン画像が選択される。

ＥＣＵ８０は、回転体６３による操作内容に応じて振動アクチュエータ３１を作動させることに加え、タッチパネル４０による操作内容に応じても振動アクチュエータ３１を作動させる。例えば、所望のアイコン画像上でタッチパネル４０を長押しした場合に、振動アクチュエータ３１を作動させて、長押し操作を受け付けたことを操作者に知らせる。

次に、回転体ユニット６０の構造について図１１〜図２４を用いて説明する。

図１１に示すように、回転体ユニット６０は、電極フィルム６１、固定軸６２、回転体６３、主動ギア６４、軸受部材６５、支持部材６６、従動ギア６７および回転センサ６８を有する。さらに回転体ユニット６０は、センサ支持部材６９、台座７０、ボールプランジャ７１、回路基板７２および基板支持部材７３を有する。

図１２に示すように、電極フィルム６１は、絶縁フィルム６１ａ、電極６１ｂ、送信電極６１ｃ、配線６１ｄ、端子６１ｅを有する。絶縁フィルム６１ａは、回転体６３の仮想軸Ｋが延びる方向（仮想軸方向）に延びる形状である。電極６１ｂ、送信電極６１ｃおよび配線６１ｄは、絶縁フィルム６１ａに設けられた電導性を有するものであり、絶縁フィルム６１ａに印刷、接着または蒸着により設けられている。電極６１ｂは、仮想軸方向（図１２の左右方向）に複数並べて配置されている。送信電極６１ｃは、複数の電極６１ｂを取り囲む形状であり、かつ、電極６１ｂとは所定量だけ離間して配置されている。

配線６１ｄは仮想軸方向に延びる形状であり、配線６１ｄの一端は送信電極６１ｃおよび電極６１ｂの各々に電気接続されており、配線６１ｄの他端は端子６１ｅに電気接続されている。以下の説明では、電極フィルム６１のうち、仮想軸方向において電極６１ｂが配置される領域を本体部と呼び、本体部からさらに仮想軸方向に延びる領域の部分を延出部６１ｐと呼ぶ。

図１３に示すように、固定軸６２は、仮想軸方向に延びる円筒または円柱形状であり、樹脂製である。電極フィルム６１は、固定軸６２の外周面上に取り付けられている。具体的には、電極フィルム６１の本体部が、接着等の手段により固定軸６２の外周面上に取り付けられている。固定軸６２の両端には、樹脂製の軸受部材６５（図１６参照）と嵌合する嵌合部６２ａが設けられている。嵌合部６２ａには、固定軸６２の径方向に突出する係止部６２ｂが形成されている。

図１４に示すように、回転体６３は、仮想軸方向に延びる円筒形状であり、樹脂製である。回転体６３の外周面は、先述したスライド操作面６３ａを提供する。スライド操作面６３ａは周方向に波打つ形状である。すなわち、スライド操作面６３ａは、仮想軸方向に延びる凸部と凹部が周方向に交互に並んで配置された形状である。回転体６３の一端には主動ギア６４が固定されている。回転体６３の他端からは、電極フィルム６１が貼り付けられた状態の固定軸６２が挿入される。

主動ギア６４の回転中心は回転体６３の回転中心と一致しており、主動ギア６４は回転体６３と一体的に回転する。主動ギア６４の外周面には、従動ギア６７（図１８参照）と係合するギア部が形成されている。なお、嵌合部６２ａは、主動ギア６４の中心に設けられた貫通穴に挿入されている。

図１５に示すように、固定軸６２の両端に設けられた嵌合部６２ａには軸受部材６５が嵌合する。図１６に示すように、円盤形状である樹脂製の軸受部材６５は、回転体６３の内部に挿入配置されており、軸受部材６５の外周面６５ｃが回転体６３の内周面６３ｂに接触している。軸受部材６５には、嵌合部６２ａが嵌合する貫通穴６５ａ、係止部６２ｂが嵌合する係止溝６５ｄ、および延出部６１ｐが挿入配置される貫通穴６５ｂが形成されている。係止溝６５ｄおよび貫通穴６５ｂは、貫通穴６５ａと連通しており、貫通穴６５ａから軸受部材６５の径方向に拡張した形状である。このように係止部６２ｂが係止溝６５ｄに嵌合することで、固定軸６２および軸受部材６５は互いに相対回転できないように固定される。

図１７に示すように、回転体６３の内部に挿入された状態の固定軸６２の両端（嵌合部６２ａ）は、支持部材６６に固定されている。具体的には、嵌合部６２ａが嵌合する貫通穴６６ａ、および延出部６１ｐが挿入配置される取出穴６６ｂが支持部材６６に形成されている。嵌合部６２ａが貫通穴６６ａに挿入され、かつ、延出部６１ｐが取出穴６６ｂに挿入された状態で、締結手段により嵌合部６２ａは支持部材６６に回転不能に固定されている。締結手段は、ボルトＢＴまたはタッピングスクリュウにより提供される。

固定軸６２および軸受部材６５は相対回転不能に固定されていることは先述した通りである。したがって、上述の如く嵌合部６２ａが支持部材６６に回転不能に固定されると、軸受部材６５も支持部材６６に回転不能な状態で固定されることとなる。これに対し、回転体６３は、支持部材６６に固定されることにはならず、軸受部材６５により回転可能な状態で支持されることとなる。すなわち、回転体６３の内周面６３ｂが軸受部材６５の外周面６５ｃに摺動しながら回転体６３は回転する（図２４参照）。

図１８に示すように、従動ギア６７の回転軸６７ａの一端は、支持部材６６の軸受穴６６ｃに挿入され、従動ギア６７の回転軸６７ａの他端は、センサ支持部材６９の軸受穴６９ａに挿入される（図２０参照）。よって、従動ギア６７は、支持部材６６およびセンサ支持部材６９により回転可能な状態で支持される。

図１９に示すように、従動ギア６７は、主動ギア６４と係合するギア部６７ｂ、回転センサ６８により検出される被検出部６７ｃ、および先述した回転軸６７ａを有する。これらは樹脂にて一体に形成されている。被検出部６７ｃは、回転軸６７ａの延出方向に突出する形状であり、回転軸６７ａの回転方向に所定ピッチで複数並べて配置されている。

図２０に示すように、センサ支持部材６９には回転センサ６８が取り付けられている。回転センサ６８は、当該回転センサ６８に対向する位置に被検出部６７ｃが存在するか否かを検出する。具体的には、回転センサ６８は発光部と受光部を有し、発光部から射出された光が受光部で検知される。但し、発光部と受光部の間に被検出部６７ｃが位置すると、受光部で検知されなくなるので、被検出部６７ｃが対向位置に存在していることが検出される。つまり、受光部での光の検知有無に基づき、被検出部６７ｃの有無を検出する。そして、従動ギア６７が回転すると被検出部６７ｃが回転センサ６８により複数回検出されることとなる。この検出回数に基づき、従動ギア６７の回転量、および単位時間当たりの回転量（つまり回転速度）を算出できる。

また、回転センサ６８は従動ギア６７の回転方向も検出することができる。具体的には、回転センサ６８は１つの発光部に対して２つの受光部を備えており、いずれの受光部が先に光を検知するかに応じて回転方向を検出できる。

図２１に示すように、支持部材６６およびセンサ支持部材６９は、台座７０にボルトＢＴで固定されている。なお、台座７０は、図２〜図４に示すベース部材２０に固定されている。図２２に示すように、支持部材６６の取付穴６６ｄにはボールプランジャ７１がナットＮＴで取り付けられている。図２３に示すように、ボールプランジャ７１は、本体部７１ａに形成された収容穴７１ｂにボール７１ｃおよび弾性部材７１ｄを収容して構成されている。従動ギア６７の側面には、ボール７１ｃが嵌り込む凹部６７ｄ（図２０参照）が回転方向に複数並べて所定間隔で形成されている。弾性部材７１ｄの弾性力によりボール７１ｃは従動ギア６７の側面に押し付けられており、従動ギア６７の回転に伴い、ボール７１ｃが凹部６７ｄへの出入りを繰り返す。これにより、ボールプランジャ７１は、回転体６３の回転に抗する力を、所定の回転量だけ回転する毎に間欠的に付与する。つまり、回転体６３を回転操作する指先にクリック感を付与する。

次に、上述した回転体ユニット６０の作動について説明する。

図２４に示すように、軸受部材６５は固定軸６２に対して相対回転不能に固定されており、固定軸６２は支持部材６６に固定されている。したがって、軸受部材６５は回転不能に支持されている。これに対し、回転体６３は軸受部材６５に対して相対回転可能に支持されている。具体的には、回転体６３の内周面６３ｂが軸受部材６５の外周面６５ｃに摺動しながら回転体６３は回転する。

電極フィルム６１は、回転不能に支持された固定軸６２に取り付けられている。電極フィルム６１の延出部６１ｐは、軸受部材６５の貫通穴６５ｂおよび支持部材６６の取出穴６６ｂを通じて、支持部材６６の内側（回転体６３の側）から外側に引き出されている。したがって、電極フィルム６１の電極６１ｂは、回転体６３とともに回転しない状態で、回転体６３の内部に配置される。そして、電極フィルム６１の配線６１ｄは、回転体６３とともには回転してねじれることなく、回転体６３の内部から外部に引き出される。

回転体６３が乗員の指先により回転操作されると、回転体６３は軸受部材６５に対して摺動しながら回転する。すると、回転体６３とともに主動ギア６４が回転して従動ギア６７が回転する。これにより、回転センサ６８から出力される検出信号が、従動ギア６７の回転量、ひいては回転体６３の回転量に応じて変化する。すなわち、回転センサ６８の受光部での光の検知回数を検出信号として出力する。また、回転体６３の回転方向に応じて、２つの受光部の検出信号の位相差が逆転することとなる。

回転体６３のスライド操作面６３ａに指先を接触させる接触操作が為されると、複数の電極６１ｂのうち接触位置に応じた電極６１ｂと送信電極６１ｃとの間で生じる静電容量が変化する。つまり、送信電極６１ｃにはパルス電圧が所定周期で繰返し印加されている。そして、パルス電圧に応じて複数の電極６１ｂの各々から出力されている信号が、指先と電極６１ｂとの間に形成される静電容量の大きさに応じて変化する。この変化に基づき、スライド操作面６３ａにおける接触位置が検出される。接触位置検出の分解能は電極６１ｂの数で決まる。なお、隣り合う電極６１ｂのいずれにおいても出力信号が所定以上変化している場合には、これら両電極６１ｂの中間位置が接触位置であると検出される。

次に、回転体６３の操作に応じた、ＥＣＵ８０のマイコンが実行する処理手順の一例を説明する。

先ず、図２５のステップＳ１０において、回転体６３のスライド操作面６３ａへの接触有無を判定する。具体的には、電極６１ｂから出力される信号、つまり電極６１ｂの電位が所定の閾値を超えている場合に接触していると判定する。接触有りと判定された場合、続くステップＳ１１において、スライド操作面６３ａに対するタッチ座標を算出する。タッチ座標とは、スライド操作面６３ａのうち仮想軸方向における接触位置を表したものであり、タッチパネル４０の表示内容、つまりアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４の配置に対応して設定されている。

例えば、図７に示すようにアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４が左右方向（仮想軸方向）に４つ並べて配置されている場合には、スライド操作面６３ａを左右方向に４分割してタッチ座標は設定される。そして、接触位置がいずれのアイコン画像Ｇ１〜Ｇ４に対応した位置であるかをステップＳ１１では算出する。要するに、タッチ座標の分解能は、アイコン画像Ｇ１〜Ｇ４の左右方向における数と一致するように設定される。

続くステップＳ１２では、スライド操作面６３ａへの接触操作により指定されたアイコンの表示を拡大または強調させるよう、タッチパネル４０の表示内容を制御する。例えば、図７に示すようにアイコン画像Ｇ１に対応する位置に指先を接触させると、アイコン画像Ｇ１が強調表示される。また、指定されたアイコンの設定内容を表す設定画像Ｇ１ａを表示させている。

続くステップＳ１３では、回転体６３の回転操作有無を判定する。具体的には、回転センサ６８から出力される信号に変化が生じた場合に、回転操作有りと判定する。回転操作有りと判定された場合には、続くステップＳ１４において、回転センサ６８の出力信号に基づき、回転体６３の回転方向と回転量を算出する。

続くステップＳ１５では、接触操作により指定されたアイコンの設定値表示である設定画像Ｇ１ａを、回転操作された方向と回転量に応じて変更する。例えば、図８に示すように上側に回転させると、設定温度の表示が回転量に応じて大きくなる。これにより、設定温度が変更される。要するに、スライド操作により設定変更したい項目が選択され、回転操作により、選択された項目の設定内容が変更される。

続くステップＳ１６では、回転体６３から指先をリリースする操作が有ったか否かを判定する。リリース操作が有ったと判定されれば図２５の処理を一旦終了し、リリース操作が無いと判定されれば処理はステップＳ１１に戻る。

次に、図２６のステップＳ２０において、メニュースイッチである押ボタン５１、５２、５３のいずれが押し下げられたかを判定する。先述した通り、押ボタン５１には空調装置に関連するコマンドが、押ボタン５２にはオーディオ装置に関連するコマンドが、押ボタン５３には車両の運転状態に関連するコマンドが割り当てられている。押ボタン５１が操作されている場合、或いはいずれの押ボタン５１〜５３も操作されていない場合、ステップＳ２１において、エアコン設定画面（図７〜図９参照）を表示させるようにタッチパネル４０を制御する。押ボタン５２が操作されている場合、ステップＳ２２において、オーディオ設定画面（図１０参照）を表示させるようにタッチパネル４０を制御する。押ボタン５３が操作されている場合、ステップＳ２３において、車両設定画面を表示させるようにタッチパネル４０を制御する。

ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３により設定画面を表示させた状態で、ステップＳ２４にて回転体６３の操作が無いと判定されれば、処理はステップＳ２０に戻る。一方、回転体６３の操作が有ると判定されれば、図２６の処理を一旦終了し、図２５の処理にしたがってタッチパネル４０の表示内容を制御する。

以上により、本実施形態に係る入力装置１４では、回転体６３の外周面がスライド操作面６３ａを提供するので、平坦な面を指先で接触操作する場合に比べ、指先が所望の接触位置からずれにくくなる。したがって、所定方向（仮想軸方向）の操作、および所定方向に対して垂直な方向の操作の両方を可能にしつつ、車両振動により所望の接触位置から指先がずれて誤操作することを抑制できる。

そして、回転体６３の水平方向（仮想軸方向）については、スライド操作面６３ａに指先を軽く置き、その指先をスライド操作面６３ａに沿って水平方向へスライドさせるスライド操作により良好な操作性を提供できる。一方、水平方向に垂直な方向（上下方向）については、回転体６３の回転操作により入力を可能にすることでスライド操作を不要にしている。したがって、上下方向への操作性が悪いといったタッチパネル４０の欠点を回転操作で補いつつ、スライド操作による軽快なタッチ入力が可能となる。

しかも本実施形態によれば、回転体６３の外周面によりスライド操作面６３ａが構成されるので、回転操作とスライド操作の切り替えをスムーズにできる。具体的には、回転操作していた指をそのままスライド移動させるだけで、スライド操作による入力が可能になる。或いは、スライド操作させていた指をそのまま曲げ伸ばしするだけで、回転操作による入力が可能になる。

さらに本実施形態では、電極６１ｂおよび送信電極６１ｃが、回転体６３とともに回転しない状態で、回転体６３の内部に配置されている。そのため、複雑な配線構造を要することなく、電極６１ｂおよび送信電極６１ｃに接続される配線６１ｄがねじれて断線する懸念を解消できる。また、電極６１ｂは回転しない状態で回転体６３の内部に配置されているので、回転体６３の周方向のうち、接触操作されることが想定される部分に電極６１ｂを配置すれば十分であり、周方向の全体に亘って電極６１ｂを配置することを不要にできる。

さらに本実施形態では、回転体６３の両端を回転可能に支持する軸受部材６５と、電極６１ｂを保持する固定軸６２（保持部材）と、を備え、固定軸６２は、軸受部材６５に固定されていることを特徴とする。

ここで、軸受部材６５は回転体６３とともに回転しない。よって、そのような軸受部材６５に固定軸６２を固定する本実施形態によれば、回転体６３とともに回転しない状態で回転体６３の内部に固定軸６２を配置することを、簡素な構造で容易に実現できる。そして、本実施形態ではそのような固定軸６２に電極６１ｂを保持させるので、回転しない状態で回転体６３の内部に電極６１ｂを配置させることを、簡素な構造で容易に実現できる。

さらに本実施形態では、電極フィルム６１（位置センサ）は、電極６１ｂに接続された配線６１ｄを有しており、軸受部材６５には、配線６１ｄが挿入配置される貫通穴６５ｂが形成されていることを特徴とする。

これによれば、電極６１ｂを保持した状態の固定軸６２を軸受部材６５に固定した構造を採用しつつ、配線６１ｄを回転体６３の内部から外部に取り出すことを、簡素な構造で容易に実現できる。

さらに本実施形態では、軸受部材６５の外周面６５ｃ上を回転体６３の内周面６３ｂが摺動することにより、軸受部材６５は回転体６３を回転可能に支持することを特徴とする。

これによれば、軸受部材６５が回転体６３の内部に嵌り込む構造になる。一方、電極６１ｂも回転体６３の内部に配置されている。したがって、軸受部材６５、固定軸６２および電極６１ｂの全てが回転体６３の内部に配置されることになる。よって、軸受部材６５に固定軸６２を固定させ、その固定された固定軸６２に電極６１ｂを保持させる構成を、回転体６３の内部で実現できるので、その構成を簡素にできる。

さらに本実施形態では、主動ギア６４、従動ギア６７および被検出部６７ｃを備えることを特徴とする。主動ギア６４は、回転体６３とともに回転し、該回転体６３と回転中心を同じくする。従動ギア６７は、主動ギア６４と係合し、該係合により伝達される主動ギア６４の回転力により回転する。被検出部６７ｃは、従動ギア６７とともに回転し、回転センサ６８により検出される。

これによれば、本実施形態に反して被検出部６７ｃを主動ギア６４に設けた場合に比べて、回転センサ６８の配置レイアウトの自由度を向上できる。特に本実施形態では、主動ギア６４の内側、つまり主動ギア６４に対して仮想軸方向における回転体６３の側に回転センサ６８を配置するので、回転体ユニット６０の仮想軸方向における体格を小型化できる。

さらに本実施形態では、操作者にクリック感を付与するボールプランジャ７１を備えるので、回転体６３の回転量に応じて各種設定を変更して調整するにあたり、調整量を操作する操作性を向上できる。また、ボールプランジャ７１は、回転操作に抗する向きに作用する反力を回転体６３に付与するので、例えば回転体６３を勢い良く回転操作した場合に、意図に反して回転体６３が過剰に回転することを抑止できる。

さらに本実施形態では、電極フィルム６１（位置センサ）により検出される接触位置に基づき、複数の設定項目から所望の設定項目が選択され、回転センサ６８により検出される回転量に基づき、選択されている設定項目に関する内容が設定される。そのため、設定項目を選択する第１操作を行った後、その設定項目に関する内容を設定する第２操作を行う場合、第１操作および第２操作の一方をスライド操作、他方を回転操作で行うことができる。そして、これらのスライド操作および回転操作は、上述したように切り替えをスムーズにできるので、設定項目を選択する第１操作の後、その内容を設定する第２操作を行うにあたり、これらの選択および設定の入力をスムーズにできる。

さらに本実施形態では、回転体６３を保持するベース部材２０が、回転操作時の指先の操作スペース２４ａを内部に形成する凹部２４を有する。これによれば、回転体６３を操作する手の指を、操作スペース２４ａに位置させた状態で回転操作できる。よって、回転操作する手の指がベース部材２０に干渉して回転操作しにくくなることを回避できる。

さらに本実施形態では、回転体６３に対して車両後方側に配置され、車両の運転席または助手席に着座している乗員の手首が支持される支持部３０を備える。そして、支持部３０に手首を支持させた状態のまま、支持部３０に置かれた手の指先で回転体６３を操作できる位置に、支持部３０が配置されている。これによれば、支持部３０に手首を置いて支持させた状態で、回転体６３に対する回転操作またはスライド操作が可能になる。よって、これらの回転体６３に対する操作を安定して行うことができる。

さらに本実施形態では、支持部３０に手首を支持させた状態のまま、支持部３０に置かれた手の指先でタッチパネル４０への入力が可能となる位置に、支持部３０が配置されている。そのため、手首を支持部３０に支持させた状態で、タッチパネル４０へのタッチ入力ができるようになるので、安定したタッチ入力が可能になる。

さらに本実施形態では、支持部３０を振動させる振動アクチュエータ３１と、タッチパネル４０へのタッチ入力またはスライド操作面６３ａへのスライド操作による操作内容に応じて振動アクチュエータ３１を駆動させるＥＣＵ８０と、を備える。そのため、支持部３０に支持されている手首に振動を伝えることとなるので、手首へ十分に振動を伝えることができ、操作に応じて操作者に報知する機能を向上できる。

さらに本実施形態では、支持部３０のうち手首が置かれる支持面３０ａの仰角（支持面仰角θ１）が、タッチパネル４０の接触入力面４０ａの仰角（入力面仰角θ２）よりも小さくなるよう、支持部３０は配置されている。これによれば、支持面仰角θ１が小さいので、支持部３０に手首を支持した状態でタッチパネル４０をタッチ操作するにあたり、手首を反り返らせて曲げる量を小さくできる。よって、楽な姿勢で支持部３０に手首を支持した状態でタッチ操作するようにでき、操作性を向上できる。

ここで、タッチパネル４０をタッチ操作して入力する例としては、空調装置のオンオフを操作する場合や、設定温度等の物理量の大きさを設定する場合が挙げられる。上記オンオフの操作ではタッチ操作の回数が１回で済むのに対し、物理量の大きさを設定する場合には、タッチ操作を複数回行わなければならない。特に、物理量の設定を大きく変更する場合には、タッチ操作回数が多くなり、設定変更の操作性が悪い。この点を鑑みた本実施形態では、回転センサ６８により検出される回転量に基づき、所定の物理量の大きさを設定することができる。そのため、タッチ操作を複数回行うことを、回転体６３の回転操作に代替できるので、物理量の大きさを設定変更する際の操作性を向上できる。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

図１２に示す電極フィルム６１では、電極６１ｂおよび送信電極６１ｃの間で形成される静電容量が、電極６１ｂと指先の間で形成される静電容量に応じて変化することを利用して、指先の接触有無を検出している。つまり、相互容量式の静電容量センサを採用している。これに対し、送信電極６１ｃを廃止した自己容量式の静電容量センサを採用してもよい。

図１に示す実施形態では、固定軸６２は軸受部材６５に支持されているが、軸受部材６５とは別の部材に支持されていてもよい。特に、軸受部材６５が回転体６３の外周面を摺動可能に支持するものである場合には、軸受部材６５が回転体６３の外部に位置することとなるので、軸受部材６５とは別の部材に固定軸６２支持させることが望ましい。

図１に示す実施形態では、入力装置１４がインパネ１１に搭載されているが、例えば車室内のセンターコンソールやドアに搭載されていてもよい。図１に示す実施形態では、仮想軸方向が水平方向となる向きに回転体６３が搭載されているが、仮想軸方向が水平方向に対して傾くように回転体６３が搭載されていてもよい。

図１５に示す実施形態では、固定軸６２および軸受部材６５は、それぞれ別体に樹脂成形されて組み付けられている。これに対し、固定軸６２および軸受部材６５を一体に樹脂成形してもよい。

本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えばボールプランジャ７１を廃止してクリック感を付与しないようにしてもよい。振動アクチュエータ３１を廃止して、支持部３０から手首に振動を付与させることを廃止してもよい。支持部３０を廃止して、手首を支持させずに回転体６３またはタッチパネル４０をタッチ操作するように入力装置１４を構成してもよい。押ボタン５１〜５３を廃止してもよい。

図７〜図９に示す実施形態では、スライド操作による接触位置に基づき設定項目が選択され、回転操作による回転量に基づき、選択されている設定項目の内容が設定される。これに対し、回転操作により設定項目が選択され、スライド操作により設定項目の内容が設定されるように構成されていてもよい。

１４…車両用入力装置、６１…電極フィルム（位置センサ）、６１ｂ…電極、６３…回転体、６８…回転センサ。

Claims (5)

1. 車両に乗車している操作者により入力操作される車両用入力装置であって、
   前記操作者の指によって、所定方向に延びる仮想軸の周りへの回転操作が可能であるとともに、前記所定方向の複数の位置への指の接触が可能な回転体（６３）と、
   前記回転体の回転量を検出する回転センサ（６８）と、
   前記所定方向における前記回転体への指の接触位置を検出する位置センサ（６１）と、
   を備え、
   前記位置センサは、前記接触位置に応じた静電容量の変化を検出する電極（６１ｂ）を有し、
   前記電極は、前記回転体とともに回転しない状態で、前記回転体の内部に配置されていることを特徴とする車両用入力装置。
2. 前記回転体の両端を回転可能に支持する軸受部材（６５）と、
   前記電極を保持する保持部材（６２）と、
   を備え、
   前記保持部材は、前記軸受部材に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用入力装置。
3. 前記位置センサは、前記電極に接続された配線（６１ｄ）を有しており、
   前記軸受部材には、前記配線が挿入配置される貫通穴（６５ｂ）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用入力装置。
4. 前記軸受部材の外周面（６５ｃ）上を前記回転体の内周面（６３ｂ）が摺動することにより、前記軸受部材は前記回転体を回転可能に支持することを特徴とする請求項２または３に記載の車両用入力装置。
5. 前記回転体とともに回転し、該回転体と回転中心を同じくする主動ギア（６４）と、
   前記主動ギアと係合し、該係合により伝達される前記主動ギアの回転力により回転する従動ギア（６７）と、
   前記従動ギアとともに回転し、前記回転センサにより検出される被検出部（６７ｃ）と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用入力装置。

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