Switch module built in steering wheel |
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申请号 | JP2012107873 | 申请日 | 2012-05-09 | 公开(公告)号 | JP2013121814A | 公开(公告)日 | 2013-06-20 |
申请人 | Hyundai Motor Co Ltd; 現代自動車株式会社; | 发明人 | CHUN JOO YOUNG; | ||||
摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switch module built in a steering wheel which module a driver operates by gripping and twisting the wheel due to combination of an input switch module reflecting the intention of a driver and a feedback module and incorporation thereof to the steering wheel.SOLUTION: A switch module built in a steering wheel 10 combines: an input switch module 20 having a force torque sensor 24 activated by an operation force on the basis of a gripping force or twisting force at a grip part 12 of a steering wheel 10; and a feedback module 30 for imparting switch operational feeling to a driver, and is incorporated in the grip part 12 of the steering wheel 10. | ||||||
权利要求 | ステアリングホイール10のグリップ部12を握った状態で様々なモーション操作により作動する力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュール20と、運転者にスイッチ操作感を提供するフィードバックモジュール30を組み合わせてステアリングホイール10のグリップ部12に内蔵することを特徴とするステアリングホイール内蔵型スイッチモジュール。 前記入力スイッチモジュール20の作動による出力信号を感知してフィードバックモジュール30を作動させる制御器40をさらに含む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内蔵型スイッチモジュール。 前記入力スイッチモジュール20は、 ステアリングホイール10のグリップ部12の一側内壁に固定される第1固定ブロック21と、 第1固定ブロック21に捻り流動可能に装着される流動ブロック23と、 グリップ部12の他側内壁に固定される第2固定ブロック22と、 流動ブロック23と第2固定ブロック22との間に連結される6軸力・トルクセンサ24と、 流動ブロック23と第2固定ブロック22の外面との間に連結され、6軸力・トルクセンサ24に力またはトルクを印加する複数の入力リンク25と、 を含んで構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内蔵型スイッチモジュール。 前記第1固定ブロック21と流動ブロック23の境界部にはフレキシブルな材質の接合体26が装着され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内蔵型スイッチモジュール。 前記入力リンク25は、 流動ブロック23の外面に形成されたスロット27にヒンジ締結される1対のヒンジリンク25−1と、 一端は1対のヒンジリンク25−1の間に挿入されてヒンジ締結され、他端は第2固定ブロック22の外面に固定される弾性リンク25−2と、 で構成され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内蔵型スイッチモジュール。 前記入力スイッチモジュール20の流動ブロック23と第2固定ブロック22は、連結ブロック28により一体に連結され、連結ブロック28内にはフィードバックモジュール30が内蔵されることを特徴とする請求項1または3に記載のステアリングホイール内蔵型スイッチモジュール。 前記フィードバックモジュール30は、ステアリングホイール10のグリップ部12内に入力スイッチモジュール20と隣接している位置に別途内蔵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内蔵型スイッチモジュール。 前記フィードバックモジュール30は、制御器40の作動信号を受けて振動する振動モータとして採択されることを特徴とする請求項1または7に記載のステアリングホイール内蔵型スイッチモジュール。 前記グリップ部12を握った状態で取る様々なモーション操作は、押したり引いたりするモーション、瞬間的な加圧モーション、左右側に捻るモーション、左右側対角線方向に握り締めるモーションを含む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内蔵型スイッチモジュール。 |
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说明书全文 | 本発明は、ステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールに係り、より詳しくは、運転者の意図を反映した入力スイッチモジュール及びフィードバックモジュールを組み合わせてステアリングホイールに内蔵することにより、運転者がステアリングホイールを握ったり捻ったりする動作によりスイッチング動作が行われるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールに関する。 周知の通り、ステアリングホイールは、車両の走行を操作するためのものであって、円形のリング状のグリップ部、グリップ部の内径側に装着されるエアバッグモジュール、及びホーンを含んで構成され、グリップ部またはエアバッグモジュール及びホーンの周辺にはAVN(Audio、Video、Navigation)及びヘッドアップディスプレイ(HUD:Head Up Display)などを操作するための各種スイッチが装着されている。 上述したように、ステアリングホイールのグリップ部の周辺に様々なスイッチが複雑に配置されることにより、運転者がスイッチを操作するためにステアリングホイールのグリップ部から手を離す場合が頻繁に発生し、安全運転に支障をきたす虞がある。 ステアリングホイールの主な目的は、運転者がグリップ部を握った状態で走行するための操向機能にあるので、安全のためには運転者の手が直接触るグリップ部にスイッチを装着することが好ましい。 (例えば特許文献1参照) しかしながら、運転者の手が直接触るグリップ部の外面に各種スイッチを装着すると、運転者が思わずスイッチを誤って操作してしまう問題が発生する。 本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、運転者の握る力または捻る力に基づいてトルク操作力により作動する力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュールと、運転者に操作感を提供するフィードバックモジュールを組み合わせてステアリングホイールに内蔵し、運転者がステアリングホイールを握った状態で前方または後方に力を加えるか、左側または右側に捻る力を加える動作により、内蔵された入力スイッチモジュールのスイッチング動作が行われるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールを提供することにある。 このような目的を達成するための本発明のステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールは、ステアリングホイールのグリップ部を握った状態で押したり引いたりするモーション、瞬間的な加圧モーション、左右側に捻るモーション、左右側対角線方向に握り締めるモーションを含む総7種類のモーションにより作動する力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュールと、運転者にスイッチ操作感を提供するフィードバックモジュールを組み合わせてステアリングホイールのグリップ部に内蔵することを特徴とする。 本発明によるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールは、入力スイッチモジュールの作動による出力信号を感知してフィードバックモジュールを作動させる制御器をさらに含むことを特徴とする。 特に、前記入力スイッチモジュールは、ステアリングホイールのグリップ部の一側内壁に固定される第1固定ブロックと、第1固定ブロックに捻り流動可能に装着される流動ブロックと、グリップ部の他側内壁に固定される第2固定ブロックと、流動ブロックと第2固定ブロックとの間に連結される6軸力・トルクセンサと、流動ブロックと第2固定ブロックの外面との間に連結され、6軸力・トルクセンサに力またはトルクを印加する複数の入力リンクと、を含んで構成されることを特徴とする。 好ましくは、前記第1固定ブロックと流動ブロックの境界部にはフレキシブルな材質の接合体が装着されることを特徴とする。 また、前記入力リンクは、流動ブロックの外面に形成されたスロットにヒンジ締結される1対のヒンジリンクと、一端は1対のヒンジリンクの間に挿入されてヒンジ締結され、他端は第2固定ブロックの外面に固定される弾性リンクと、で構成されることを特徴とする。 また、前記入力スイッチモジュールの流動ブロックと第2固定ブロックは、連結ブロックにより一体に連結され、連結ブロック内にはフィードバックモジュールが内蔵されることを特徴とする。 また、前記フィードバックモジュールは、ステアリングホイールのグリップ部内に入力スイッチモジュールと隣接している位置に別途内蔵されることを特徴とする。 好ましくは、前記フィードバックモジュールは、制御器の作動信号を受けて振動する振動モータとして採択されることを特徴とする。 本発明によれば、力・トルクセンサを有する入力スイッチモジュール及びフィードバックモジュールを組み合わせてステアリングホイールに内蔵し、運転者がステアリングホイールの前方または後方に手で握るなどの力を加えるか、左側または右側に捻る力を加える動作により、ステアリングホイールに内蔵された入力スイッチモジュールのスイッチング動作が行われ、それによって、運転者が常にステアリングホイールを握った状態で容易に入力スイッチモジュールを操作することになり、安全運転に寄与できる効果を有する。 特に、AVN(Audio、Video、Navigation)及びヘッドアップディスプレイ(HUD:Head Up Display)などを操作するための各種スイッチが1つの入力スイッチモジュール内に統合されるため、より簡単で、安全にスイッチ操作をすることができ、ステアリングホイールの周辺に複雑に装着されていたスイッチを排除して外観美を高めることができる。 また、入力スイッチモジュールに対する入力操作をした後、フィードバックモジュールからの振動出力が行われることで、運転者はスイッチ入力操作が完了したことを感知することができる。 以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。 図2に示すように、本発明は、ステアリングホイール10のグリップ部12内に6軸力・トルクセンサ24を有する入力スイッチモジュール20を内蔵すると共に運転者にスイッチ操作感を提供するフィードバックモジュール30を内蔵することに特徴がある。 したがって、運転者の操作意図(グリップ部の前面押え、後面押え、左側押え、右側押え、捻り動作など)により、グリップ部12内の入力スイッチモジュール20のスイッチング出力が行われ、スイッチング出力によるフィードバックとして運転者は振動などのスイッチ操作感を感じることができる。 具体的には、グリップ部を握った状態で押すモーション(グリップ部の前面を押しながら加圧するモーション)及び引くモーション(グリップ部の後面を引きながら加圧するモーション)による力、グリップ部全体を力いっぱい握る瞬間的な加圧モーションによる力、グリップ部を左側に捻るモーションによる力、グリップ部を右側に捻るモーションによる力、グリップ部を握り締めたまま左側対角線方向(時計方向)に捻るモーションによる力、グリップ部を握り締めたまま右側対角線方向(反時計方向)に捻るモーションによる力など総7種類のモーションによりグリップ部12内の入力スイッチモジュール20のスイッチング出力が行われ、スイッチング出力によるフィードバックとして運転者は振動などのスイッチ操作感を感じることができる。 一方、ステアリングホイールのグリップ部内に設けられる入力スイッチモジュールの構成を図1から図3を参照して説明する。 前記入力スイッチモジュール20の第1固定ブロック21がステアリングホイール10のグリップ部12内の一側内壁に固定され、グリップ部12内の他側内壁に第2固定ブロック22が固定される。 特に、前記第1固定ブロック21の内側面には、フレキシブルな材質の接合体26を介して流動ブロック23が流動可能に装着される。 具体的には、前記第1固定ブロック21と流動ブロック23との境界部にフレキシブルな材質の接合体26が接合することにより、第1固定ブロック21に対して時計または反時計方向に流動ブロック23の捻り動作が行われる。 この時、前記流動ブロック23の内側面は6軸力・トルクセンサ(6−axis force−torque sensor)24の一側面に一体に固定され、前記第2固定ブロック22の内側面は中空型の連結ブロック28が一体に装着され、連結ブロック28の内側面は6軸力・トルクセンサ24の他側面に一体に固定される状態となる。 前記6軸力・トルクセンサ24は、流動ブロック23の内側面に連結されると共に連結ブロック28の内側面に連結される複数の弾性ビーム(図示せず)を有する通常の6軸力・トルクセンサとして採択され、6軸力・トルクセンサ24の各弾性ビームは一種のトーションビームのように任意の力とトルクが加えられた時、弾性復原力をもって捻られるなど機械的に変形される特性を有する。 一方、前記連結ブロック28内にはフィードバックモジュール30が内蔵されるが、このフィードバックモジュール30は入力スイッチモジュール20のスイッチング出力と共に振動する振動モータとして採択される。 フィードバックモジュール30を設置するための他の実施例として、前記フィードバックモジュール30を連結ブロック28に内蔵せず、グリップ部12の内部に別途内蔵してもよいが、好ましくは運転者の手に直接操作感を伝達するように、第1固定ブロック21または第2固定ブロック22に隣接しているグリップ部12の内部に別途内蔵することができる。 本発明の入力スイッチモジュール20を操作するための主な構成として、前記流動ブロック23と第2固定ブロック22の外面との間に複数の入力リンク25、好ましくは4個の入力リンク25が等間隔をあけて連結されるが、この入力リンク25は運転者の操作力による力またはトルクを6軸力・トルクセンサ24に伝達する役割をする。 前記入力リンク25は、流動ブロック23の外径面に一体に形成された締結端29のスロット27にヒンジピンによりヒンジ締結される1対のヒンジリンク25−1と、一端は1対のヒンジリンク25−1の間に挿入されてヒンジ締結され、他端は第2固定ブロック22の外径面に固定される弾性リンク25−2で構成される。 前記ヒンジリンク25−1にヒンジ締結された弾性リンク25−2の一端部を加圧すると、弾性リンク25−2の一端部は第2固定ブロック22に固定された他端部を固定点として加圧方向に沿って曲がって弾性復原力を持つようになる。 また、前記6軸力・トルクセンサ24は、制御器40の入力側に信号出力可能に連結され、制御器40の出力側にはフィードバックモジュール30として採択された振動モータが連結される。 一方、前記構成からなる本発明のステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールに対する作動状態を説明する。 図4に示すように、運転者がステアリングホイール10のグリップ部12を握った状態でグリップ部12の前面を押しながら加圧するモーションを取ると、グリップ部12の前方面(運転者と対向する面)が加圧され、前記4個の入力リンク25のうちの前方入力リンク25aに加圧力が印加される。 それによって、前記前方入力リンク25aの弾性リンク25−2が弾性復原力をもって加圧されてヒンジリンク25−1を第1固定ブロック21側に押し、それと共にヒンジリンク25−1が流動ブロック23の締結端29のスロット27に沿って第1固定ブロック21側に搬送され、ヒンジリンク25−1が搬送された時の力を流動ブロック23に連結された6軸力・トルクセンサ24により感知して制御器40に信号出力をする。 次に、制御器40は、AVN(Audio、Video、Navigation)及びヘッドアップディスプレイ(HUD:Head Up Display)などの機器における特定機能を作動させる作動信号を伝送すると共にフィードバックモジュール30として採択された振動モータに作動信号を伝送し、振動モータの振動駆動により運転者はスイッチの操作感を感じるようになる。 図4に示すように、運転者がステアリングホイール10のグリップ部12を握った状態でグリップ部12の後面を引いて加圧するモーションを取ると、グリップ部12の後方面が加圧されて前記4個の入力リンク25のうちの後方入力リンク25bに加圧力が印加され、それによって、前記前方入力リンク25aに加圧された時と同じ動作が行われ、AVN(Audio、Video、Navigation)及びヘッドアップディスプレイ(HUD:Head Up Display)などの機器における他の特定機能が作動する。 また、前記運転者がステアリングホイール10のグリップ部12を握った状態でグリップ部12を左側または右側に捻ると、すなわちグリップ部12を左側に捻るモーションまたはグリップ部12を右側に捻るモーションを取ると、4個の入力リンク25のうちの左側入力リンク25cまたは右側入力リンク25dに加圧力が印加され、それによって、前記前方入力リンク25aに加圧された時と同じ動作が行われ、AVN(Audio、Video、Navigation)及びヘッドアップディスプレイ(HUD:Head Up Display)などの機器におけるまた他の特定機能が作動する。 図5に示すように、運転者がステアリングホイール10のグリップ部12を握り締めた状態で左側対角線方向(時計方向)に捻るモーションまたは右側対角線方向(反時計方向)に捻るモーションを取ると、各入力リンク25のヒンジリンク25−1に捻りトルクが作用すると共にヒンジリンク25−1が連結した流動ブロック23に捻りトルクが伝達され、流動ブロック23の捻り動作がフレキシブルな材質の接合体26を中心に左側または右側に行われる。 したがって、流動ブロック23に連結した6軸力・トルクセンサ24により流動ブロック23の捻り動作を感知して制御器40に信号出力をし、AVN(Audio、Video、Navigation)及びヘッドアップディスプレイ(HUD:Head Up Display)などの機器におけるまた他の特定機能が作動する。 一方、前記運転者がステアリングホイール10のグリップ部12を握った状態でグリップ部全体を力いっぱい握る瞬間的な加圧モーションを取ると、4個の入力リンク25a,25b,25c,25dに加圧力が同時に印加され、スイッチ操作を必要とする機器におけるまた他の特定機能が作動する。 本発明は、車両におけるステアリングホイール内蔵型スイッチモジュールの分野に適用できる。 10 ステアリングホイール 12 グリップ部 20 入力スイッチモジュール 21 第1固定ブロック 22 第2固定ブロック 23 流動ブロック 24 6軸力・トルクセンサ 25 入力リンク 26 接合体 27 スロット 25−1 ヒンジリンク 25−2 弾性リンク 28 連結ブロック 29 締結端 30 フィードバックモジュール 40 制御器 |