JP6848937B2 - 車両用入力装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両に取り付けて使用される車両用入力装置に関する。

従来、空調装置やオーディオ機器などの車載設備（以降、空調装置等）をユーザが操作するための車載入力装置として、機械式のスイッチを備える操作パネルを車両のインストゥルメントパネルに設けた構成がある（特許文献１）。なお、ここでの機械式スイッチとは、
トグルスイッチ、ロッカスイッチ、押ボタンスイッチ、ロータリスイッチ、スライドスイッチなど、人間が操作（例えば押下）する部分が可動に構成されている物を指す。

その他、汎用的な入力装置としては、ディスプレイパネルとタッチパネルとを備える装置（以降、タッチパネルディスプレイ装置）がある。例えば特許文献２には、タッチパネルがユーザによって押下されたことを検出した場合に、タッチパネルを振動させることで触覚フィードバックを提供する構成が開示されている。

一般的に触覚フィードバックを提供するタッチパネルディスプレイ装置では、振動発生装置が発する振動がタッチパネルを介してユーザの指に伝わりやすいように、タッチパネルはゴム等の弾性部材で筐体に支持される。また、その振動方向は、タッチパネルに平行な方向に形成されている。このようなタッチパネルディスプレイ装置は、例えばナビゲーション装置のＨＭＩ（Human Machine Interface）として、インストゥルメントパネルの中央部（いわゆるセンタークラスタ）に取り付けられて使用される。

特許第３７５８９２４号公報 特許第４２２９０９８号公報

デザイン性等の観点から、インストゥルメントパネル等に配される機械式のスイッチの数を減らしたいという需要がある。当該需要に対応する第１の検討構成としては、インストゥルメントパネルに配置されているタッチパネルディスプレイ装置（例えばナビゲーション装置）に、空調装置を操作するための機械式スイッチに相当する画像を表示する構成が考えられる。当該第１の検討構成は、空調装置等の入力装置としてタッチパネルディスプレイ装置を用いる構成に相当する。なお、機械式スイッチに相当する画像とは、ユーザが指示可能な制御内容を示すアイコン画像（以降、操作ボタン画像）である。

ところで、従来のように機械式スイッチによって空調装置等を操作するための入力装置が実現されている場合には、ユーザはこれらの機械式スイッチを操作することで、空調装置等を任意のタイミングで操作できる。故に、ユーザの操作性を考慮すると、第１の検討構成においても、車両の電源がオンとなっている間は操作ボタン画像をディスプレイに定常的に表示し続けることが好ましい。操作ボタン画像を定常的には表示しない構成では、乗員は空調装置等を操作したい場合、いったん操作ボタン画像を表示させるための操作を実施してから所望の操作ボタンを選択することが必要となり、ユーザの利便性を欠くためである。

しかしながら、ナビゲーション装置のディスプレイに、空調装置等を操作するための操作ボタン画像を定常的に表示する構成では、それら操作ボタン画像によって地図画像等の表示可能領域が減少してしまう。そのため、ディスプレイを大型化する必要が生じる。また、第１の検討構成ではディスプレイに不具合が生じた場合に、空調装置等が操作出来なくなってしまう。

また、第２の検討構成としては、空調装置等を操作するための操作ボタン画像を定常的に表示するためだけの（換言すれば専用の）タッチパネルディスプレイ装置を、ナビゲーション装置とは別に追加配置する構成も考えられる。しかしながら、当該検討構成では、ディスプレイの分だけコストが増加する。また、ディスプレイに不具合が生じた場合に入力装置として機能しなくなってしまうことは第１の検討構成と同様である。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、ユーザの利便性を維持しつつ、機械式スイッチの数を低減可能な車両用入力装置を提供することにある。

その目的を達成するための車両用入力装置は一例として、不透明な板状部材であって、車両の内装の一部を提供する内装パネル（１１）と、内装パネルを車両に対して固定するための固定部（１６）と、を備え、内装パネルには、乗員が指示可能な制御内容を示す複数の図柄が配されている操作エリア部（１１ａ）と、操作エリア部以外の部分である非操作エリア部（１１ｂ）とが設定されており、操作エリア部の背面側には、操作エリア部の表面において図柄が配されている部分であるスイッチ部（１１１）に対するユーザの押下操作を検出するための押下センサ（１２）と、操作エリア部の表面と直交する方向である操作面直交方向に、操作エリア部を振動させる加振装置（１３）と、が配置されており、押下センサの検出結果に基づいて乗員の操作内容を特定するとともに、加振装置を振動させる制御部（１５）を備え、固定部は、非操作エリア部には複数設けられている一方、操作エリア部には設けられておらず、
操作エリア部と加振装置とは、加振装置が発する振動を操作エリア部に伝達するための１次伝達部材（１４１）を介して接続されており、１次伝達部材と操作エリア部とは、弾性を有する複数の２次伝達部材（１４２）で接続されており、複数の２次伝達部材はそれぞれ操作エリア部の異なる部分に接続されており、複数の２次伝達部材は、複数のスイッチ部への振動の伝達度合いが均一となるように、それぞれ異なるバネ係数が設定されていることを特徴とする。
また、その目的を達成するための車両用入力装置の他の一例は、不透明な板状部材であって、車両の内装の一部を提供する内装パネル（１１）と、内装パネルを車両に対して固定するための固定部（１６）と、を備え、内装パネルには、乗員が指示可能な制御内容を示す複数の図柄が配されている操作エリア部（１１ａ）と、操作エリア部以外の部分である非操作エリア部（１１ｂ）とが設定されており、操作エリア部の背面側には、操作エリア部の表面において図柄が配されている部分であるスイッチ部（１１１）に対するユーザの押下操作を検出するための押下センサ（１２）と、操作エリア部の表面と直交する方向である操作面直交方向に、操作エリア部を振動させる加振装置（１３）と、が配置されており、押下センサの検出結果に基づいて乗員の操作内容を特定するとともに、加振装置を振動させる制御部（１５）を備え、固定部は、非操作エリア部には複数設けられている一方、操作エリア部には設けられておらず、内装パネルは、固定部に加えて、所定の弾性を有する複数の振動特性補正バネ（１８）によって周辺部材と連結されるように構成されており、複数の振動特性補正バネは、複数のスイッチ部への加振装置が発する振動の伝達度合いが均一となるように、それぞれ異なるバネ係数が設定されている。

上記の構成は、押圧センサを用いてインストゥルメントパネルの一部を構成する１つの板状部材（つまり内装パネル）自体を操作パネルとして機能させる構成に相当する。上記の構成によれば、ディスプレイを用いずに、インストゥルメントパネル等に配される機械式スイッチの数を減らすことができる。また、図柄自体は印刷等によって内装パネル表面に付加されるものであるため、定常的に存在し、乗員は任意のタイミングで図柄が設けられているスイッチ部を押下可能である。つまり、ユーザの利便性は維持される。

また、操作エリア部には固定部が設けられておらず、かつ、加振装置は操作パネルを操作面直交方向に振動させるように構成されている。操作パネル自体は板状の部材であるため、操作面平行方向よりも操作面直交方向には振動しやすい。板状の部材は板面に垂直な方向には変形（いわゆる撓み）やすい傾向があるためである。また、操作パネルにおいて固定部から離れている部分は、振動の腹として振動しやすい。故に、振動成分をより強く乗員に伝達することができる。加えて、非操作エリア部は、固定部によって車両と固定されているため、乗員が非操作エリア部を押下しても、操作パネルは動きにくい。このような構成によれば乗員が非操作エリア部を押下した際に違和感を覚える恐れを低減できる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として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、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

車両用入力装置１００の操作面として機能させる内装パネルであるフェースプレート１１について説明するための図である。 フェースプレート１１の操作エリア部１１ａ付近の拡大図である。 フェースプレート１１の内側の構造を説明するための概念図である。 フェースプレート１１の内側の構造を説明するための概念図である。 制御モジュール１５の機能ブロック図である。 変形例１におけるフェースプレート１１の支持構造を説明するための概念図である。 変形例２におけるフェースプレート１１の支持構造を説明するための概念図である。 変形例３におけるフェースプレート１１の支持構造を説明するための概念図である。 変形例４における固定部１６の配置態様を説明するための概念図である。

以下、本開示の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本開示に係る車両用入力装置１００の概略的な構成の一例を示す図である。車両用入力装置１００は、ここでは一例として、車両に搭載されている空調装置の動作を操作するための入力装置として構成されている。車両用入力装置１００は、図示しない空調装置とともに車両に搭載されている。なお、車両用入力装置１００は、乗員がオーディオ機器などを操作するためのものであってもよい。

車両用入力装置１００は、図１及び図２に示すように、インストゥルメントパネル１を構成する複数の内装パネルのうちの１つを用いて実現されている。内装パネルは、車室内を加飾する部品（いわゆる加飾部品）に相当する。便宜上、インストゥルメントパネル１を構成する種々の内装パネルのうち、車両用入力装置１００の操作面を提供する内装パネルのことをフェースプレート１１と称する。なお、ここでのインストゥルメントパネル１は、エンジンルームと車室内とを隔てる隔壁部材（いわゆるバルクヘッド）に相当する。インストゥルメントパネル１には、ダッシュボード部分も含まれる。本実施形態ではインストゥルメントパネル１が複数の内装パネルを組み合わせて実現されているものとするが、インストゥルメントパネル１は一体成型された１つのモジュールであってもよい。その場合には、インストゥルメントパネル１そのものがフェースプレート１１に相当する。

各部材の構成や取り付け位置を説明するために、インストゥルメントパネル１のうち、車両の左側前部座席に配されている座席に対向する領域を左座席対向部Ａｒ１と称するとともに、車両の右側前部座席に対向する領域を右座席対向部Ａｒ２と称する。左座席対向部Ａｒ１と右座席対向部Ａｒ２との間に生じるエリアをインパネ中央部Ａｒ３と称する。インパネ中央部Ａｒ３はセンタークラスターとも称される。インパネ中央部Ａｒ３はセンターコンソールへと連なる部分に相当する。

本実施形態では一例として車両左側に運転席が形成されている。つまり、左座席対向部Ａｒ１とはインストゥルメントパネル１において運転席に対向する部分に相当し、右座席対向部Ａｒ２とはインストゥルメントパネル１において助手席に対向する部分に相当する。以降における左右とは、車両正面方向を基準とする方向であって、例えば運転席に着座しており、かつ車両前方を向いている乗員にとっての左右に相当する。右側とは換言すれば助手席側に相当し、左側とは運転席側に相当する。なお、他の態様として運転席は車両右側に形成されていても良い。

フェースプレート１１は、板状の部材（いわゆるパネル）であって車幅方向を長手方向とするように形成されている。フェースプレート１１は、乗員の押下操作を受け付けるための操作面を提供する。フェースプレート１１は、例えば図１に示すように、フェースプレート１１は、右座席対向部Ａｒ２の右端からインパネ中央部Ａｒ３の左端までに亘る長さを有する。フェースプレート１１の車幅方向における長さ（換言すれば長手方向の長さ）は、例えば１メートルに設定されている。なお、フェースプレート１１の長さは０．５メートルや０．７５メートルなどであってもよい。フェースプレート１１の短手方向の長さ（以降、高さ方向幅）は、５〜２０センチメートル程度の値に設定されている。フェースプレート１１の高さ方向幅は、右側端部からの距離に応じて変動する。例えばフェースプレート１１の右座席対向部Ａｒ２に相当する部分は、インパネ中央部Ａｒ３よりも狭く（換言すれば細く）形成されている。

フェースプレート１１は、ステアリングコラムカバーの付け根と同程度の高さ位置に取り付けられている。フェースプレート１１は、例えば図３に示す通り、車室内に向く面部の下端部がその上端部よりも車室内側に飛び出すように湾曲した断面形状を有する。なお、本実施形態では一例としてフェースプレート１１は、フェース吹出口２の下側に配置されているパーツとするが、これに限らない。フェースプレート１１はフェース吹出口２の上側に位置するパーツであってもよい。フェース吹出口２の横には、乗員が設定している現在の空調制御の形態や、制御目標とする空調温度等の指標をイメージ化して表示するためのディスプレイ３が配されている。

フェースプレート１１は全体又は大部分が不透明な部材として構成されている。例えばフェースプレート１１は、透光性を有する樹脂等を用いて形成された基材に、遮光性を有する塗料を印刷又は塗装によって付与することによって実現されている。透光性を有する基材としては、例えばアクリル樹脂又はポリカーボネイト樹脂等を採用可能である。フェースプレート１１において遮光性を有する塗料を付与していない部分は、フェースプレート１１の背面側に配されている発光素子（図示略）の光を視認側に通過させるための窓部として機能する。当該窓部は、後述するスイッチ部１１１の選択状態を乗員に提示するための構成である。なお、フェースプレート１１は窓部を備えていなくとも良い。フェースプレート１１は、不透明な樹脂を用いて実現されていても良い。また、フェースプレート１１の素材は樹脂に限らず、木材や皮革、金属などを適宜組み合わせて実現されていても良い。

フェースプレート１１の表面の所定領域には、乗員が指示可能な制御内容を示す図柄複数の図柄（以降、機能提示図柄）が印刷などによって付与されている。フェースプレート１１は、複数の機能提示図柄が配されている操作エリア部１１ａと、操作エリア部以外の部分である非操作エリア部１１ｂとに仮想的に分けられる。操作エリア部１１ａは、フェースプレート１１のうち、インパネ中央部Ａｒ３に該当する領域に形成されている。別の観点によれば、操作エリア部１１ａはフェースプレート１１の中央よりも左側に形成されている。フェースプレート１１のうち、右座席対向部Ａｒ２に相当する部分は、非操作エリア部１１ｂに該当する。

操作エリア部１１ａにおいて、機能提示図柄が付与されている部分は、後述する押下センサ１２等との協働により、乗員が空調装置を操作するためのスイッチとして機能する。つまり、乗員は、フェースプレート１１において機能図柄を付与されている表面部分を押下することにより、当該機能図柄に対応する制御の実行を指示可能に構成されている。フェースプレート１１（特に操作エリア部１１ａ）において機能提示図柄が付与されている個々の部分のことをスイッチ部１１１と称する。

例えば操作エリア部１１ａには、スイッチ部１１１として、空調スイッチ部１１１ａ、風量調整スイッチ部１１１ｂ、温度調整スイッチ部１１１ｃ、吹出モードスイッチ部１１１ｄ、内外気切替スイッチ部１１１ｅ、デフロスタスイッチ部１１１ｆ、リヤデフォッガースイッチ部１１１ｇが設けられている。

空調スイッチ部１１１ａは、冷房・除湿機能のON・OFFを切り替えるためのスイッチ部１１１である。風量調整スイッチ部１１１ｂは風量を調整するためのスイッチ部１１１である。なお、風量調整スイッチ部１１１ｂは、より細かくは風量を上げるための風量アップスイッチ部と風量を下げるための風量ダウンスイッチ部とを備える。温度調整スイッチ部１１１ｃは、空気の温度を調整するためのスイッチ部１１１である。温度調整スイッチ部１１１ｃは、より細かくは温度を上げるための温度アップスイッチ部と、温度を下げるための温度ダウンスイッチ部とを備える。吹出モードスイッチ部１１１ｄは、空調空気を吹き出せる吹出口の組み合わせを変更するためのスイッチ部１１１である。内外気切替スイッチ部１１１ｅは、内気循環／外気導入を切り替えるためのスイッチ部１１１である。デフロスタスイッチ部１１１ｆは、フロントガラスのくもりをとるように空調装置を作動させるためのスイッチ部１１１である。リヤデフォッガースイッチ部１１１ｇはリアガラスのくもりをとるように空調装置を作動させるためのスイッチ部１１１である。

各スイッチ部１１１の表面には、当該スイッチ部１１１と対応付けられている制御内容を示す図柄が付与されている。操作エリア部１１ａに設けられるスイッチ部１１１が提供する機能は、空調装置が備える機能と対応するように設定されれば良い。仮に空調装置が乗員が設定した温度を維持するように吹出モードや風量等を自動調整する自動制御機能を有する場合には、操作エリア部１１ａには当該自動制御機能の有効化を指示するためのスイッチ部１１１が設けられていてもよい。

操作エリア部１１ａや、非操作エリア部１１ｂ、スイッチ部１１１といった構成は、何れもフェースプレート１１の一部を指すものである。操作エリア部１１ａや、非操作エリア部１１ｂ、スイッチ部１１１といった構成は、物理的には（換言すれば実体としては）一体的に連続的につながっている。つまり、スイッチ部１１１は乗員の押下操作によって周辺部分と独立して動くようには構成されていない。このような点においてスイッチ部１１１は機械式のスイッチとは異なる。なお、操作エリア部１１ａは、複数のスイッチ部１１１、及び、隣接するスイッチ部１１１の離隔部分を足し合わせた領域に相当する。

図４は、車両用入力装置１００の構造を説明するための図である。図４は、車両用入力装置１００を上側から見たときの構成を概念的に表している。図４に示すように車両用入力装置１００は、前述のフェースプレート１１に加えて、押下センサ１２、加振装置１３、振動伝達部材１４、及び制御モジュール１５を備える。

図４に示すように、フェースプレート１１は、操作エリア部１１ａから所定の撓み提供距離Ｄｘ以上離れている箇所にて周辺部材４に固定されている。つまり、フェースプレート１１を周辺部材４に固定する構成（以降、固定部）１６は、非操作エリア部１１ｂのうち、操作エリア部１１ａから撓み提供距離Ｄｘ以上離れている領域に適宜設けられている。固定部１６は、例えばスナップフィットや、ネジ締め構造など、多様な構造を採用可能である。ここでの周辺部材４とは、車両フレームや、隣接する他の内装パネルなど、フェースプレート１１の取り付け先に相当する部材である。なお、図２では固定部１６の位置の一例を透過させて示している。

図４に示すＤ１は、操作エリア部１１ａの左側において操作エリア部１１ａと最も近い位置に設けられている固定部１６と操作エリア部１１ａとの離隔を表している。また、Ｄ２は、操作エリア部１１ａの右側において操作エリア部１１ａと最も近い位置に設けられている固定部１６と操作エリア部１１ａとの離隔を表している。操作エリア部１１ａの左側及び右側において操作エリア部１１ａから最も近い位置に設けられている固定部１６を近傍固定部１６ａと称する。

撓み提供距離Ｄｘによって確保される、固定部１６から操作エリア部１１ａまでの離隔は、加振装置１３によって操作エリア部１１ａを操作面直交方向に振動させるための構成である。ここでの操作面直交方向とは、操作エリア部１１ａと直交する方向であって、運転席等に着座している乗員にとっては前後方向に相当する。

近傍固定部１６ａは、操作エリア部１１ａが操作面直交方向に振動する場合の節となる点である。つまり、近傍固定部１６ａは操作エリア部１１ａにとっての固定端に相当する。撓み提供距離Ｄｘは、フェースプレート１１の剛性に基づいて決定される。操作エリア部１１ａから近傍固定部１６ａまでの距離を撓み提供距離Ｄｘ以上とすることで、操作エリア部１１ａの右端や左端に配置したスイッチ部１１１もまた中央部のスイッチ部１１１と同様に振動可能となる。撓み提供距離Ｄｘは例えば２センチなど、数センチ程度に設定されることが好ましい。なお、近傍固定部１６ａと操作エリア部１１ａとの離隔を撓み提供距離Ｄｘ以上とする構成は、スイッチ部１１１から撓み提供距離Ｄｘ以内となる範囲には固定部１６を設けない構成に相当する。

押下センサ１２は、スイッチ部１１１に対する乗員の押下操作を検出するためのセンサである。操作エリア部１１ａの背面側の面（つまり裏面）に取り付けられている。押下センサ１２は、例えば、静電容量センサを用いて実現されている。具体的には、押下センサ１２は、操作エリア部１１ａの裏面に付与されている静電フィルムが検出する静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出する。静電フィルムは、静電容量の変化を検出する透明電極膜である。静電フィルムは例えば操作エリア部１１ａと略同一の寸法に形成されてあって、操作エリア部１１ａの裏面全体を覆うように貼り付けられている。押下センサ１２は、操作エリア部１１ａに対する乗員のタッチ位置を示す信号を制御モジュール１５に逐次出力する。

なお、上記の押下センサ１２を構成する静電フィルムは、スイッチ部１１１毎に個別に設けられていても良い。押下センサ１２は表面型静電容量方式によってタッチ位置を検出するように構成されていてもよいし、投影型静電容量方式によってタッチ位置を検出するように構成されていても良い。また、押下センサ１２は、静電容量方式以外にも、多様な構成によって実現可能である。例えば押下センサ１２は、接触の圧力に由来する抵抗値の変化によって乗員の押下操作を検出する、いわゆる感圧式（換言すれば抵抗膜式）のセンサを用いて実現されていても良い。

加振装置１３は、操作エリア部１１ａを操作面直交方向に振動させるための構成である。加振装置１３は制御モジュール１５から入力される制御信号によって駆動する。加振装置１３は、後述する振動伝達部材１４を介して操作エリア部１１ａと機械的に接続されている。加振装置１３が生成した振動は、振動伝達部材１４を介して操作エリア部１１ａに伝達され、操作エリア部１１ａを操作面直交方向に振動させる。

加振装置１３としては、電磁ソレノイドやボイスコイルモータ等の電磁アクチュエータ、あるいはピエゾ等の振動体、更には、上記振動体とバネとが組み合わされたもの等、多様な構成を採用することができる。本実施形態の加振装置１３は、少なくとも１つの軸方向（具体的には操作面直交方向）に振動を発生させることができればよい。

例えば加振装置１３は、電磁ソレノイドの励磁、非励磁を繰り返す駆動制御を行うことによって、振動体としての永久磁石を往復運動させ、振動を発生させるように構成されている。つまり、加振装置１３は、ソレノイド式の振動発生装置として構成されている。加振装置１３は、振動の軸方向が操作面直交方向と一致する姿勢で１次伝達部材１４１に取り付けられている。なお、ここでの一致は完全な一致に限定されず、略一致も含まれる。

なお、加振装置１３は偏心モータを用いて実現されていても良い。図３及び図４中の白塗り矢印は、加振装置１３の振動方向を表している。本実施形態では１つの加振装置１３を用いて全てのスイッチ部１１１を振動させるように構成されているものとするが、これに限らない。加振装置１３は複数（例えば２つ）設けられていても良い。１つの加振装置１３が複数のスイッチ部１１１を振動させるように構成されていれば良い。視認側とはフェースプレート１１から車室内に向かう方向を指し、背面側とはその反対方向を指す。

振動伝達部材１４は、加振装置１３が生成する振動を操作エリア部１１ａに伝達するための構成である。振動伝達部材１４は、１つの１次伝達部材１４１と、複数の２次伝達部材１４２とを備える。１次伝達部材１４１は、加振装置１３及び複数の２次伝達部材１４２と接続されており、加振装置１３の振動を、複数の２次伝達部材１４２のそれぞれに伝達する役割を担う。

１次伝達部材１４１は、加振装置１３が発する力の範囲においてはほとんど弾性変形していないと見なせる程度の剛性を有する構造体である。つまり、１次伝達部材１４１は実質的に剛体と見なせるように構成されている。１次伝達部材１４１は、例えば金属板や、所定の強度を有する樹脂（例えばフェノール樹脂）を用いて実現されている。なお、本明細書では、加振装置１３から出力される力の大きさの範囲において実質的に剛体と見なせる部品を剛体部品と称する。

１次伝達部材１４１は、例えば板状に形成されている。正面視における１次伝達部材１４１の寸法は、操作エリア部１１ａと同程度に設定されている。なお、正面視における１次伝達部材１４１の寸法は、操作エリア部１１ａよりも大きく設定されていてもよいし。操作エリア部１１ａよりも小さめに設定されていても良い。ここでの正面視とは、視認側から背面側に向かう方向に相当する。

１次伝達部材１４１は、操作エリア部１１ａと対向するようにフェースプレート１１の背面側に配置されている。なお、１次伝達部材１４１は、操作エリア部１１ａと対向する平坦部を有するように形成されていればよく、その形状は板状に限定されない。１次伝達部材１４１としては多様な形状を採用可能である。１次伝達部材１４１は複数の部品が組み合わさった構造体であっても良い。例えば１次伝達部材１４１は、樹脂／金属製の基材に回路基板や発光素子が取り付けられたモジュールであってもよい。

２次伝達部材１４２は、加振装置１３から１次伝達部材１４１へと伝達された振動を、さらにフェースプレート１１（特に操作エリア部１１ａ）に伝達するための構成である。２次伝達部材１４２は、１次伝達部材１４１及び加振装置１３をフェースプレート１１と物理的に接続する役割を担う。複数の２次伝達部材１４２は、１次伝達部材１４１や加振装置１３にとっての支持構造に相当する。

２次伝達部材１４２は、車幅方向に分散配置されている。本実施形態では一例として、３つの２次伝達部材１４２が左右に分散配置されている。具体的には、フェースプレート１１は、プレート左部１１Ｌ、プレート中央部１１Ｃ、及びプレート右部１１Ｒの３箇所で、２次伝達部材１４２を介して１次伝達部材１４１と接続されている。なお、プレート左部１１Ｌ、プレート中央部１１Ｃ、及びプレート右部１１Ｒとは、操作エリア部１１ａを車幅方向に沿って仮想的に３つに区画してなる領域（換言すればサブエリア）である。

便宜上、複数の２次伝達部材１４２を区別する場合には、プレート左部１１Ｌと接続されている２次伝達部材１４２のことを左側２次伝達部材１４２Ｌと記載する。また、プレート中央部１１Ｃと接続されている２次伝達部材１４２のことを中央２次伝達部材１４２Ｃと記載する。プレート右部１１Ｒと接続されている２次伝達部材１４２のことを右側２次伝達部材１４２Ｒと記載する。各２次伝達部材１４２は何れも加振装置１３の振動を操作エリア部１１ａに伝達する程度の剛性を有している。例えば各２次伝達部材１４２は樹脂の弾性を利用してなる樹脂バネとして構成されている。

ところで、前述の通り、操作エリア部１１ａは近傍固定部１６ａを節として振動するように構成されている。そのため、操作エリア部１１ａの中でも近傍固定部１６ａからの距離に応じて振動特性は異なり得る。近傍固定部１６ａから離れている部分ほど振動しやすい。具体的には、プレート中央部１１Ｃは、プレート右部１１Ｒやプレート左部１１Ｌに比べて振動しやすい。故に、仮に各２次伝達部材１４２を同一の剛性を有する部材とすると、スイッチ部１１１の押下時に乗員が感じる触感（実体的には振動強度）が各操作エリア部１１ａ内の場所によって異なりうる。

本実施形態では、上記課題に着眼し、何れのスイッチ部１１１を押下された場合にも同様の振動感を提供するために、各２次伝達部材１４２のバネ係数はそれぞれ異なる値に設定されている。具体的には、右側２次伝達部材１４２Ｒや左側２次伝達部材１４２Ｌは、中央２次伝達部材１４２Ｃよりも高いバネ係数を有する（つまり剛性が高い）ように構成されている。右側２次伝達部材１４２Ｒと左側２次伝達部材１４２Ｌとは同じバネ係数を有するように構成されていてもよいし、異なるバネ係数を有するように構成されていても良い。部材が提供するバネ係数は、構造又は材料、及び構造と材料の組み合わせによって調整可能である。

各２次伝達部材１４２のバネ係数は、操作エリア部１１ａとの接続箇所から近傍固定部１６ａまでの距離に基づいて調整されれば良い。近傍固定部１６ａから近いほどバネ数を高く設定すればよい。２次伝達部材１４２のバネ係数が高いほど、操作エリア部１１ａにおける接続箇所へ振動が伝達しやすくなる。また、各２次伝達部材１４２のバネ係数は、フェースプレート１１において２次伝達部材１４２を取り付ける部分の湾曲度合いも考慮して決定されることが好ましい。湾曲度合いが強いほど振動しにくいためである。つまり、湾曲度合いが大きい場所に取り付けられる２次伝達部材１４２は相対的に高いバネ係数を備えるように構成されていることが好ましい。振動伝達部材１４は、操作エリア部１１ａにおいて相対的に振動しにくい部分には、加振装置１３の振動が相対的に強く伝わるように構成されていればよい。これにより、スイッチ部１１１の位置に依らない均一な触覚フィードバックが実現される。

制御モジュール１５は、車両用入力装置１００の動作を制御する構成である。制御モジュール１５は、ＣＰＵ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及びこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータとして構成されている。制御モジュール１５は、ＣＰＵの代わりに、ＧＰＵやＭＰＵを用いて実現されていても良い。さらにＣＰＵやＧＰＵ、ＭＰＵを組み合わせて実現されていてもよい。フラッシュメモリは、不揮発性且つ書き換え可能なメモリであって、コンピュータを制御モジュール１５として機能させるためのプログラム（以降、入力装置プログラム）等が格納されている。入力装置プログラムの具体的な記憶媒体としては、多様な非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）を採用可能である。ＣＰＵが入力装置プログラムを実行することは、入力装置プログラムに対応する方法が実行されることに相当する。なお、制御モジュール１５は、専用ＩＣを用いて実現されていても良い。

制御モジュール１５は、図５に示すように機能ブロックとして押下検出部Ｆ１と、加振制御部Ｆ２とを備える。押下検出部Ｆ１は、押下センサ１２からの出力信号（換言すれば検出結果）に基づいて、乗員によるスイッチ部１１１の押下を検出する。例えば押下検出部Ｆ１は、押下センサ１２から提供されるタッチ位置信号に基づいて、乗員によって押下されたスイッチ部１１１を特定する。なお、押下センサ１２がスイッチ部１１１毎に個別に設けられている場合には、各押下センサ１２の出力信号に基づいて、乗員によって押下されたスイッチ部１１１を特定すれば良い。押下検出部Ｆ１が特定した乗員の操作内容（具体的には乗員が押下したスイッチの情報）は、図示しない空調ＥＣＵに伝達されて、空調装置の作動が制御される。空調ＥＣＵは、空調装置の作動を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

加振制御部Ｆ２は、押下検出部Ｆ１によって複数のスイッチ部１１１のうちの少なくとも何れか１つが押下されたことが検出された場合に、加振装置１３に駆動信号を出力して、振動させる。振動パターンは適宜設計されれば良い。

＜本実施形態の効果＞
以上の構成によれば、インストゥルメントパネル１の一部を構成する、１つの不透明な板状部材（以降、内装パネル）自体を、静電センサ等を用いて操作パネルとして機能させる。上記の構成によれば、ディスプレイを用いずに、インストゥルメントパネル等に配される機械式スイッチの数を減らすことができる。また、上記の構成によれば、パネル表面に凸凹がない高いデザイン性が得られる。その結果、商品性を向上させることができる。

ところで、１つの内装パネルを操作パネルとして機能させる他の構成（以降、第１の想定構成）としては、スイッチ部の押下操作に対して内装パネルを操作面と平行な方向（以降、操作面平行方向）に振動させる構成も考えられる。操作面平行方向とは、例えば上下／左右方向である。特許文献２等に開示されているように、従来、触覚フィードバックとしての振動は操作面平行方向に発生させることが多いためである。

しかしながら、一般的に内装パネルはその縁部で周辺部材と固定的に組み付けられるため、操作パネルとして機能させる１つの内装パネル（以降、操作機能付加パネル）は操作面平行方向には動きにくい。つまり想定構成では、加振装置が操作機能付加パネルに印加した振動はユーザの手に伝わりにくい。なお、操作機能付加パネルは実施形態のフェースプレート１１に相当する構成である。

対して、本実施形態の加振装置１３は操作面直交方向に振動を付与する。フェースプレート１１は略板状の部材であるため、縁部で周辺部材４と固定されていても、撓みによって操作面直交方向には振動しやすい。特に固定部１６から離れている部分は、振動の腹として振動しやすい。故に本実施形態の構成によれば想定構成よりも、触覚フィードバックとしての振動成分をより強く乗員に伝達することができる。

また、本実施形態において固定部１６は操作エリア部１１ａから撓み提供距離Ｄｘ以上離れた位置に形成されているため、加振装置１３はより一層、操作面直交方向に振動しやすい。このような態様によれば、操作エリア部１１ａは操作面直交方向に十分に振動し、乗員に操作感を提供することができる。

なお、上述した想定構成で生じる、触覚フィードバックとしての振動が乗員の手に伝わりにくいといった課題に対しては、加振装置の振動をユーザの手に伝えるために、操作機能付加装パネルをゴム状の弾性部品で周辺部材に取り付けた構成（以降、第２想定構成）も考えられる。

しかしながら、操作機能付加パネルは相対的に大きい加飾部品であるため、操作機能付加パネルには、スイッチ部が設けられていない部分（つまり非操作チエリア部）も多く存在する。仮に操作機能付加パネルをゴム状の弾性部品で周辺構成に係止する構成を採用すると、ユーザが非操作エリア部を押した場合にも、当該弾性力によってパネルが動き、ユーザに違和感を与えてしまう。

対して、上記構成では、非操作エリア部１１ｂは車両に固定されている。そのため、乗員が非操作エリア部１１ｂを押下しても、フェースプレート１１は動きにくい。つまり、乗員が非操作エリア部１１ｂを押下した際に違和感を覚える恐れを低減できる。上記の構成によれば、スイッチ押下時の操作感と、非操作エリア部１１ｂの安定感とを両立できる。

加えて、上記の構成ではフェースプレート１１を操作面直交方向に振動させる。操作面直交方向は、運転席や助手席乗員にとっての前後方向に略一致する。一般的に、前後方向への物体の移動は、上下左右への物体の振動に比べて知覚されにくい。上下左右への物体の振動はその変位量がそのまま見える一方、前後方向への振動はその変位量が直接的には見えず、遠近感の微小な変化としてしか現れないためである。そのため、上記の実施形態によれば、第１、第２想定構成のようにフェースプレート１１を操作面に並行に振動させる構成よりも、フェースプレート１１が振動していることを乗員に知覚されにくい。したがって、乗員に違和感を与える恐れをより一層低減できる。

また、１次伝達部材１４１は、それぞれ異なるバネ係数を有する２次伝達部材１４２を用いて操作エリア部１１ａと接続されている。各２次伝達部材１４２のバネ係数は、各スイッチ部１１１への振動の伝達度合いが均一となるように、操作エリア部１１ａの左側及び／又は右側に配されている固定部１６からの距離に応じた値に設定されている。これにより、乗員は何れのスイッチ部１１１を押下した場合にも均一な振動感が得ることができる。

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。例えば下記の種々の変形例は、技術的な矛盾が生じない範囲において適宜組み合わせて実施することができる。

なお、前述の実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。

［変形例１］
フェースプレート１１の中央よりも左側に操作エリア部１１ａを設ける構成においては、図６に示すように、フェースプレート１１の左側端部１１２は開放端として構成されていても良い。左側端部１１２を開放端とする構成は、操作エリア部１１ａよりも右側部分を用いてフェースプレート１１を車両に係止する、片持ち梁構造に相当する。当該構成によれば、より一層、操作エリア部１１ａを操作面直交方向に振動しやすくなる。つまり、加振装置１３の性能や数を変えずに、触感フィードバックを強くすることができる。なお、左側端部１１２は、フェースプレート１１において操作エリア部１１ａ側の端部に相当する。本変形例に開示の構成においては、操作エリア部１１ａから左側端部１１２までの距離Ｄ１は撓み提供距離Ｄｘ以上とする必要はない。

［変形例２］
フェースプレート１１の中央よりも左側に操作エリア部１１ａを設ける構成においては、図７に示すように、左側端部１１２は所定のバネ係数を有する弾性部材１７を用いて周辺部材４と連結されていても良い。つまり左側端部１１２は、バネ構造を用いた半自由端として構成されていても良い。

［変形例３］
操作エリア部１１ａの周辺には、図８に示すように、フェースプレート１１と周辺部材４とを弾性連結する複数の弾性部材（以降、補助バネ１８）が設けられていてもよい。複数の補助バネ１８は、スイッチ部１１１押下時の操作感を均一とするための構成である。複数の補助バネ１８は、位置に応じて異なるバネ係数が設定されている。フェースプレート１１は、非操作エリア部１１ｂに該当する領域が複数の固定部１６によって周辺部材４と接続されてあって、少なくとも非操作エリア部１１ｂが操作エリア部１１ａよりも操作面直交方向に動きにくいように構成されていれば良い。補助バネ１８が振動特性補正バネに相当する。

［変形例４］
上述した実施形態ではフェースプレート１１を横長の部材であって、固定部１６は操作エリア部１１ａの左側や右側など、長手方向に沿って分散配置されている態様を開示したがこれに限らない。操作エリア部１１ａの周囲（上下左右）に十分な大きさの非操作エリア部１１ｂが存在する場合には、図９に示すように固定部１６は操作エリア部１１ａの左右だけでなく、上と下にも固定部１６を設けても良い。

［変形例５］
以上では車両用入力装置１００をインストゥルメントパネル１に適用する態様を開示したが、車両用入力装置１００の適用対象は、インストゥルメントパネル１に限定されない。車両用入力装置１００は、車両の窓の開閉やドアミラー位置の調整のための入力装置として、運転席用のドアの内側面（いわゆるドアトリム）に適用されていても良い。つまり、フェースプレート１１は、ドアトリムの一部を構成するパネルであってもよい。また、車両用入力装置１００は、ステアリングスイッチとしてステアリングに適用されていても良い。車両用入力装置１００は、インストゥルメントパネル１の足元付近に設けられてあって、トランクドアや給油口を開閉するためのものであっても良い。

＜付言＞
制御モジュール１５が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。制御モジュール１５が備える機能の一部又は全部はハードウェアとして実現されても良い。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、１つ又は複数のＩＣなどを用いて実現する態様が含まれる。また、制御モジュール１５が備える機能の一部又は全部が、ハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。制御モジュール１５は、１つのコンピュータ、またはデータ通信装置を介してリンクされた１組のコンピュータ資源によって提供されうる。

１００ 車両用入力装置、１ ：インストゥルメントパネル、４ 周辺部材、１１ フェースプレート、１１ａ 操作エリア部、１１ｂ 非操作エリア部、１２ 押下センサ、１３ 加振装置、１４ 振動伝達部材、１５ 制御モジュール（制御部）、１６ 固定部、１６ａ 近傍固定部、１７ 弾性部材、１８ 補助バネ（振動特性補正バネ）、１００ 車両用入力装置、１１１ スイッチ部、１４１ １次伝達部材、１４２ ２次伝達部材、Ｄｘ 撓み提供距離、Ｆ１ 押下検出部、Ｆ２ 加振制御部

Claims (9)

1. 不透明な板状部材であって、車両の内装の一部を提供する内装パネル（１１）と、
   前記内装パネルを車両に対して固定するための固定部（１６）と、を備え、
   前記内装パネルには、乗員が指示可能な制御内容を示す複数の図柄が配されている操作エリア部（１１ａ）と、前記操作エリア部以外の部分である非操作エリア部（１１ｂ）とが設定されており、
   前記操作エリア部の背面側には、
   前記操作エリア部の表面において前記図柄が配されている部分であるスイッチ部（１１１）に対するユーザの押下操作を検出するための押下センサ（１２）と、
   前記操作エリア部の表面と直交する方向である操作面直交方向に、前記操作エリア部を振動させる加振装置（１３）と、が配置されており、
   前記押下センサの検出結果に基づいて乗員の操作内容を特定するとともに、前記加振装置を振動させる制御部（１５）を備え、
   前記固定部は、前記非操作エリア部には複数設けられている一方、前記操作エリア部には設けられておらず、
   前記操作エリア部と前記加振装置とは、前記加振装置が発する振動を前記操作エリア部に伝達するための１次伝達部材（１４１）を介して接続されており、
   前記１次伝達部材と前記操作エリア部とは、弾性を有する複数の２次伝達部材（１４２）で接続されており、
   複数の前記２次伝達部材はそれぞれ前記操作エリア部の異なる部分に接続されており、
   複数の前記２次伝達部材は、複数の前記スイッチ部への振動の伝達度合いが均一となるように、それぞれ異なるバネ係数が設定されている車両用入力装置。
2. 不透明な板状部材であって、車両の内装の一部を提供する内装パネル（１１）と、
   前記内装パネルを車両に対して固定するための固定部（１６）と、を備え、
   前記内装パネルには、乗員が指示可能な制御内容を示す複数の図柄が配されている操作エリア部（１１ａ）と、前記操作エリア部以外の部分である非操作エリア部（１１ｂ）とが設定されており、
   前記操作エリア部の背面側には、
   前記操作エリア部の表面において前記図柄が配されている部分であるスイッチ部（１１１）に対するユーザの押下操作を検出するための押下センサ（１２）と、
   前記操作エリア部の表面と直交する方向である操作面直交方向に、前記操作エリア部を振動させる加振装置（１３）と、が配置されており、
   前記押下センサの検出結果に基づいて乗員の操作内容を特定するとともに、前記加振装置を振動させる制御部（１５）を備え、
   前記固定部は、前記非操作エリア部には複数設けられている一方、前記操作エリア部には設けられておらず、
   前記内装パネルは、前記固定部に加えて、所定の弾性を有する複数の振動特性補正バネ（１８）によって周辺部材と連結されるように構成されており、
   複数の前記振動特性補正バネは、複数の前記スイッチ部への前記加振装置が発する振動の伝達度合いが均一となるように、それぞれ異なるバネ係数が設定されている車両用入力装置。
3. 請求項２に記載の車両用入力装置であって、
   前記操作エリア部と前記加振装置とは、前記加振装置が発する振動を前記操作エリア部に伝達するための１次伝達部材（１４１）を介して接続されており、
   前記１次伝達部材と前記操作エリア部とは、弾性を有する複数の２次伝達部材（１４２）で接続されており、
   複数の前記２次伝達部材はそれぞれ前記操作エリア部の異なる部分に接続されており、
   複数の前記２次伝達部材は、複数の前記スイッチ部への振動の伝達度合いが均一となるように、それぞれ異なるバネ係数が設定されている車両用入力装置。
4. 請求項１又は３に記載の車両用入力装置であって、
   複数の前記２次伝達部材はそれぞれ、前記操作エリア部との接続箇所から前記固定部までの距離が短いほど大きいバネ係数を有するように構成されている車両用入力装置。
5. 請求項１、３、４の何れか１項に記載の車両用入力装置であって、
   前記内装パネルは湾曲した板状部材であって、
   前記操作エリア部において湾曲度合いが大きい部分と接続される前記２次伝達部材のバネ係数は、湾曲度合いが小さい部分と接続される前記２次伝達部材のバネ係数よりも大きい値に設定されている車両用入力装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の車両用入力装置であって、
   前記固定部は、前記操作エリア部が前記操作面直交方向に振動可能なように、前記非操作エリア部のうち、前記操作エリア部から所定距離以上離れた位置に設けられている車両用入力装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の車両用入力装置であって、
   前記内装パネルは、インストゥルメントパネルの一部を構成するものであって、車幅方向における長さが０．５メートル以上に設定されている車両用入力装置。
8. 請求項１から６の何れか１項に記載の車両用入力装置であって、
   前記内装パネルは、運転席用のドアの内側面の一部を構成するものである車両用入力装置。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の車両用入力装置であって、
   前記加振装置は、
   ソレノイドと振動体としての永久磁石とを用いて１つの軸方向に振動を発生するソレノイド式の振動発生装置であって、
   前記軸方向が前記操作面直交方向と一致する姿勢で取り付けられている車両用入力装置。

Images