(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の乗員により操作される操作部材の設計を支援するための装置であって、
前記操作部材の少なくとも外形状を表す３次元のデータを当該操作部材の種類毎に複数、記憶している操作部材データ記憶手段と、
前記操作部材のデータをユーザに選択させるデータ選択誘導手段と、
前記ユーザにより選択された操作部材のデータを前記操作部材データ記憶手段から読み出し、その操作部材を車両毎に予め設定されている搭載位置に配置した状態で、当該操作部材を操作する乗員の腕部と共に、車両の内装図に重畳させて表示する操作部材表示手段と、を備え、
前記操作部材のデータには、その操作部材と乗員の腕部との相対的な位置関係に関する情報と、操作部材の作動の仕方に関する情報とが少なくとも含まれており、
前記操作部材表示手段は、前記操作部材のデータに基づいて、乗員により操作される操作部材の作動状態を模擬する演算を行う模擬演算部と、これにより演算される操作部材の作動状態を乗員の腕部と共に画像表示する画像表示部と、を有し、
前記模擬演算部は、前記乗員の腕部を少なくとも肘及び肩の関節が含まれる多関節モデルによって模擬し、その腕部の動作中に肩関節の位置は変化しないという条件で模擬演算を行うとともに、前記腕部の肩関節の位置を、前記乗員の着座するシート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度に基づいて特定するように構成され、
前記画像表示部は、前記画像表示の際、前記腕部が操作状態を模して動作するように表示するものであり、
さらに、前記腕部の肘関節の位置乃至角度に基づいて操作性の良否を判定する操作性判定手段を備えている、ことを特徴とする車両用操作部材設計支援装置。
【請求項２】
操作部材のデータには、乗員の手による把持部の位置情報と、この把持部をつかむとき及びつかんで操作するときのそれぞれで周囲との干渉を回避し得る手先のワークスペースに関する情報とが含まれている、請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項３】
操作部材には、少なくとも変速レバー及びパーキングブレーキレバーが含まれている、請求項１又は２に記載の設計支援装置。
【請求項４】
操作部材表示手段は、ユーザにより選択された複数種類の操作部材をそれぞれ搭載位置に配置した状態で表示可能とされている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の設計支援装置。
【請求項５】
複数種類の操作部材同士が干渉するか、若しくはいずれかの操作部材がシートと干渉するときに、該操作部材若しくはシートの配置、外形状、作動範囲の少なくとも１つを所定の優先順位に従って変更する設計変更手段を備える、請求項４に記載の設計支援装置。
【請求項６】
設計変更手段は、少なくとも、操作性を重視する場合と居住性を重視する場合とで互いに異なる優先順位に従って、操作部材若しくはシートの配置、外形状、作動範囲の少なくとも１つを変更するように構成されている、請求項５に記載の設計支援装置。
【請求項７】
車両の乗員により操作される操作部材の設計を、コンピュータ装置を用いて支援する方法であって、
前記コンピュータ装置は、前記操作部材の少なくとも外形状を表す３次元のデータが該操作部材の種類毎に複数、記憶されている操作部材データベースと、前記乗員の着座するシート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度を記憶するシートデータ記憶装置と、ユーザが前記操作部材のデータを選択するための入力機器と、演算処理を行うＣＰＵと、ディスプレーとを備え、
前記各操作部材のデータには、該操作部材と乗員の腕部との相対的な位置関係に関する情報と、操作部材の作動の仕方に関する情報とが、少なくとも含まれており、
前記ＣＰＵが、前記操作部材のデータを前記ユーザに選択させるための選択誘導画面を前記ディスプレーに表示させるデータ選択誘導ステップと、
前記ＣＰＵが、前記ユーザにより前記入力機器を介して選択された操作部材のデータを、前記操作部材データベースから読み出し、その操作部材を車両毎に予め設定されている搭載位置に配置した状態で、当該操作部材を操作する乗員の腕部と共に、前記ディスプレーにて車両の内装図に重畳させて表示する操作部材表示ステップと、を備え、
前記操作部材表示ステップは、前記ＣＰＵが、前記操作部材のデータに基づいて、乗員により操作される操作部材の作動状態を模擬する演算を行う演算ステップと、前記ＣＰＵが、前記演算される操作部材の作動状態を乗員の腕部と共に前記ディスプレーに画像表示させる画像表示ステップとを含み、
前記演算ステップは、前記ＣＰＵが、前記乗員の腕部を少なくとも肘及び肩の関節が含まれる多関節モデルによって模擬し、その腕部の動作中に肩関節の位置は変化しないという条件で模擬演算を行うステップと、前記ＣＰＵが、前記腕部の肩関節の位置を、前記シートデータ記憶装置に記憶された、シート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度に基づいて特定するステップとを含み、
前記画像表示ステップは、前記ＣＰＵが、前記画像表示の際、前記腕部が操作状態を模して動作するように前記ディスプレーに表示するステップであり、
さらに、前記腕部の肘関節の位置乃至角度に基づいて操作性の良否を判定するステップを備えていることを特徴とする車両用操作部材の設計支援方法。
【請求項８】
車両の乗員により操作される操作部材の設計を支援するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータ装置には、前記操作部材の少なくとも外形状を表す３次元のデータを当該操作部材の種類毎に複数、記憶している操作部材データベースと、前記乗員の着座するシート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度を記憶するシートデータ記憶装置とが接続され、該各操作部材のデータには、該操作部材と乗員の腕部との相対的な位置関係に関する情報と、操作部材の作動の仕方に関する情報とが、少なくとも含まれており、
前記コンピュータ装置によって、
前記操作部材のデータをユーザに選択させるデータ選択誘導ステップと、
前記ユーザにより選択された操作部材のデータを前記操作部材データベースから読み出すデータ読み出しステップと、
その操作部材を車両毎に予め設定されている搭載位置に配置した状態で、当該操作部材を操作する乗員の腕部と共に、車両の内装図に重畳させて表示する操作部材表示ステップと、
を実行させるものであり、
前記操作部材表示ステップは、前記操作部材のデータに基づいて、乗員により操作される操作部材の作動状態を模擬する演算を行う演算ステップと、その操作部材の作動状態を乗員の腕部と共に画像表示する画像表示ステップとを含み、
前記演算ステップは、前記乗員の腕部を少なくとも肘及び肩の関節が含まれる多関節モデルによって模擬し、その腕部の動作中に肩関節の位置は変化しないという条件で模擬演算を行うステップと、前記腕部の肩関節の位置を、前記シートデータ記憶装置に記憶された、シート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度に基づいて特定するステップとを含み、
前記画像表示ステップは、前記画像表示の際、前記腕部が操作状態を模して動作するように表示するステップであり、
さらに、前記コンピュータ装置によって、前記腕部の肘関節の位置乃至角度に基づいて操作性の良否を判定するステップを実行させる
ことを特徴とする車両用操作部材の設計支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の乗員により操作される所定の操作部材に係る設計支援のための装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より一般に車両の開発においては、試作車を製造する以前の比較的早い段階で性能や信頼性を予測し、或る程度の検証を行うことのできるミュレーション技術が利用されており、これにより設計変更の繰り返しが少なくなって開発の効率を高めることができる。
【０００３】
例えば特許文献１には、一例としてフロントフェンダのアーチ部分とフロントタイヤのように互いに隣接する部品同士の干渉を調べる装置が開示されている。このものでは、各部品の３次元形状を表す部品モデルを予めデータベースに記憶させておき、ユーザが必要に応じて選択した部品モデルを仮想の空間に配置すると、それらの部品同士の隙間が計算されて、表示されるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−２６７０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記従来例のような装置をハンドル、変速レバー等のような、車両の乗員によって操作される操作部材の設計に利用することも考えられるが、それらは乗員によって操作されるものであり、その操作性を検証するためには部材同士の位置関係だけでなく、それを操作する人間の腕部の状態についても考慮しなくてはならない。
【０００５】
すなわち、例えば乗員が変速レバーを操作する場合には、その操作に伴い手先の位置が変化して腕部が延びてしまい、操作をし難くなったり、或いは操作途中で腕部が大きく曲がり窮屈な姿勢を強いられることもあるが、前記従来例のものでは、単に隣接する部品同士の隙間を計算するのみであるから、前記のような腕部等の状態をユーザが容易に認知し得るものとは言い難い。
【０００６】
また、例えば変速レバーの場合は、乗員がノブ（把持部）をつかむとき、及びつかんで操作するときに、それぞれ、ノブ自体だけでなくそれをつかむ手先が周囲と干渉しないような空間（ワークスペース）も必要になるが、この点についても前記従来例には何ら開示されていない。
【０００７】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、乗員の腕部についても考慮した操作性の事前検証を簡単な操作で実現し、これにより操作部材の設計を効果的に支援することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために本発明は、車両の操作部材のデータに所定の情報も含めて予め設定しておき、これを選択するだけで操作部材の作動状態が乗員の腕部と共に画像表示されるようにし、また、乗員の腕部を少なくとも肘及び肩の関節が含まれる多関節モデルによって模擬し、その腕部の動作中に肩関節の位置は変化しないという条件で模擬演算を行うとともに、前記腕部の肩関節の位置を、前記乗員の着座するシート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度に基づいて特定するようにしたものである。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明は、車両の乗員により操作される操作部材の設計を支援するための装置であって、前記操作部材の少なくとも外形状を表す３次元のデータを当該操作部材の種類毎に複数、記憶している操作部材データ記憶手段と、その操作部材のデータをユーザに選択させるデータ選択誘導手段と、そうして選択された操作部材のデータを前記操作部材データ記憶手段から読み出し、その操作部材を車両毎に予め設定されている搭載位置に配置した状態で、当該操作部材を操作する乗員の腕部と共に車両の内装図に重畳させて表示する操作部材表示手段と、を備えるものとする。
【００１０】
そして、前記操作部材のデータには、その操作部材と乗員の腕部との相対的な位置関係に関する情報と、操作部材の作動の仕方に関する情報とを少なくとも含めておき、前記操作部材表示手段は、前記操作部材のデータに基づいて、乗員により操作される操作部材の作動状態を模擬する演算を行う模擬演算部と、これにより演算される操作部材の作動状態を乗員の腕部と共に画像表示する画像表示部と、を有し、前記模擬演算部は、前記乗員の腕部を少なくとも肘及び肩の関節が含まれる多関節モデルによって模擬し、その腕部の動作中に肩関節の位置は変化しないという条件で模擬演算を行うとともに、前記腕部の肩関節の位置を、前記乗員の着座するシート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度に基づいて特定するように構成され、前記画像表示部は、前記腕部が操作状態を模して動作するように表示するものであり、さらに、前記腕部の肘関節の位置乃至角度に基づいて操作性の良否を判定する操作性判定手段を備えているものとする。
【００１１】
前記構成の設計支援装置により車両用操作部材の操作性を事前検証するときには、まず、データ選択誘導手段の誘導に従ってユーザがいずれかの操作部材のデータを選択すると、これに応じて操作部材データ記憶手段から読み出された操作部材のデータに基づいて、操作部材表示手段により、当該操作部材が車両毎の所定の搭載位置に配置された状態で、それを操作する乗員の腕部と共に車両の内装図に重畳して表示される。
【００１２】
そして、前記操作部材表示手段の模擬演算部によって、車両の乗員により操作される操作部材の作動状態を模擬する演算が行われ、この操作部材の作動状態が、それを操作する乗員の腕部と共に仮想の空間において記述されて、それが画像表示部により表示される。この表示を見ればユーザは、操作部材が周囲と干渉しないか、また、周囲との隙間が過小にならないか、さらには乗員の腕部が無理な姿勢にならないか等々について容易に認知し、検証することができる。
【００１３】
また、前記操作部材データには、少なくとも操作部材と乗員の腕部との相対的な位置関係に関する情報と、操作部材の作動の仕方に関する情報とが含まれているから、ユーザは操作部材を選択して入力するだけでよく、操作は至って簡単である。つまり、操作部材を操作する乗員の腕部についても考慮した操作性の事前検証を簡単な操作で実現できるので、操作部材の設計支援が極めて効果的に行える。
【００１４】
ここで、操作部材の作動の仕方というのは、例えば変速レバーの場合は各変速段に対応したシフト操作やセレクト操作の軌跡、ストローク等であり、パーキングブレーキレバーの場合は制動及び解除操作の軌跡である。
【００１５】
また、乗員の腕部については標準的な体型の人間のものを多関節モデルによって模擬する。すなわち、前記操作部材表示手段の模擬演算部においては、乗員の腕部を少なくとも肘及び肩の関節が含まれる多関節モデルによって模擬し、その腕部の動作中に肩関節の位置は変化しないという条件で模擬演算を行うことにより、比較的少ない計算量で所用の精度の模擬演算を行える。その場合に画像表示部は、腕部の操作状態を模してそれが動作するように表示する。さらに、腕部の肘関節の位置乃至角度に基づいて操作性の良否を自動で判定する。
【００１６】
また、前気腕部の肩関節の位置は、乗員の着座するシート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度に基づいて特定する。こうすることで、シートの位置も考慮して、より実情に近い検証が行える。
【００１７】
さらに、前記操作部材のデータには、乗員の手による把持部の位置情報と、この把持部をつかむとき及びつかんで操作するときのそれぞれで手先が周囲と干渉しないような空間（ワークスペース）に関する情報とを含ませることが好ましく、そのワークスペースについても画像に表示するようにすれば、これを見たユーザは、操作性についての判断をより確実且つ容易に行える（請求項２）。
【００１８】
前記操作部材としては、少なくとも変速レバー及びパーキングブレーキレバーを含むものとする（請求項３）。これは通常、変速レバーとパーキングブレーキレバーとが近接して配置され、互いに操作のための空間の取り合いになることが多いからである。尚、その他、ドアの開閉ノブやシートの操作レバー等も操作部材に含めることができる。
【００１９】
そうして複数種類の操作部材がユーザにより選択された場合に、操作部材表示手段は、それらの操作部材をそれぞれの搭載位置に配置した状態で同時に表示可能とするのが好ましい（請求項４）。こうすれば、操作部材のシートや内装部材（例えばカップホルダー、コンソール等）との干渉だけでなく、操作部材同士の干渉についても検証できる。尚、ここでいう干渉というのは部材同士が直接、干渉する場合に限定されず、部材同士の間隔が非常に小さくなって乗員の手先が挟まれるような状態をも含む意味である。
【００２０】
また、そうして操作部材や内装部材或いはシートが干渉するときに、その操作部材若しくはシートの配置、外形状、作動範囲の少なくとも１つを所定の優先順位に従って変更する設計変更手段を備えれば、適切な設計変更が自動的に行われることになり、非常に利便性が高い（請求項５）。
【００２１】
その場合に設計変更手段は、少なくとも、操作性を重視する場合と居住性を重視する場合とで、互いに異なる優先順位に従って、操作部材やはシートの配置等を変更するものとするのがよい（請求項６）。すなわち、例えばＲＶ車のように居住性を重視する車両と、スポーツカーのように操作性がより重要な車両とでは、設計変更の際の優先順位が異なっており、このことを反映してより適切な設計支援が行えるものである。
【００２２】
請求項７の発明は、車両の乗員により操作される操作部材の設計を、コンピュータ装置を用いて支援する設計支援方法が対象であり、前記コンピュータ装置は、前記操作部材の少なくとも外形状を表す３次元のデータが該操作部材の種類毎に複数、記憶されている操作部材データベースと、前記乗員の着座するシート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度を記憶するシートデータ記憶装置と、ユーザが前記操作部材のデータを選択するための入力機器と、演算処理を行うＣＰＵと、ディスプレーとを備え、前記各操作部材のデータには、該操作部材と乗員の腕部との相対的な位置関係に関する情報と、操作部材の作動の仕方に関する情報とが、少なくとも含まれている。
【００２３】
そして、前記ＣＰＵが、前記操作部材のデータを前記ユーザに選択させるための選択誘導画面を前記ディスプレーに表示させるデータ選択誘導ステップと、前記ＣＰＵが、前記ユーザにより前記入力機器を介して選択された操作部材のデータを、前記操作部材データベースから読み出し、その操作部材を車両毎に予め設定されている搭載位置に配置した状態で、当該操作部材を操作する乗員の腕部と共に、前記ディスプレーにて車両の内装図に重畳させて表示する操作部材表示ステップと、を備え、前記操作部材表示ステップは、前記ＣＰＵが、前記操作部材のデータに基づいて、乗員により操作される操作部材の作動状態を模擬する演算を行う演算ステップと、前記ＣＰＵが、前記演算される操作部材の作動状態を乗員の腕部と共に前記ディスプレーに画像表示させる画像表示ステップとを含み、前記画像表示ステップは、前記ＣＰＵが、前記画像表示の際、前記腕部が操作状態を模して動作するように前記ディスプレーに表示するステップであり、さらに、前記腕部の肘関節の位置乃至角度に基づいて操作性の良否を判定するステップを備えているようにする。
【００２４】
この方法によると、上述した請求項１の発明と同様の作用が得られ、操作部材を操作する乗員の腕部についても考慮した操作性の事前検証を、コンピュータ装置により簡単な操作で実現できる。また、乗員の腕部を少なくとも肘及び肩の関節が含まれる多関節モデルによって模擬し、その腕部の動作中に肩関節の位置は変化しないという条件で模擬演算を行うことにより、比較的少ない計算量で所用の精度の模擬演算を行える。さらに、腕部の肩関節の位置を、シート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度に基づいて特定することで、シートの位置も考慮して、より実情に近い検証が行える。
【００２５】
また、請求項８の発明は、車両の乗員により操作される操作部材の設計を支援するためのコンピュータプログラムが対象であり、コンピュータ装置には、前記操作部材の少なくとも外形状を表す３次元のデータを当該操作部材の種類毎に複数、記憶している操作部材データベースと、前記乗員の着座するシート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度を記憶するシートデータ記憶装置とを接続し、その各操作部材のデータには、該操作部材と乗員の腕部との相対的な位置関係に関する情報と、操作部材の作動の仕方に関する情報とを、少なくとも含めておく。
【００２６】
そして、コンピュータプログラムは、前記コンピュータ装置によって、前記操作部材のデータをユーザに選択させるデータ選択誘導ステップと、選択された操作部材のデータを前記操作部材データベースから読み出すデータ読み出しステップと、その操作部材を車両毎に予め設定されている搭載位置に配置した状態で、当該操作部材を操作する乗員の腕部と共に、車両の内装図に重畳させて表示する操作部材表示ステップと、を実行するものであり、前記操作部材表示ステップは、前記操作部材のデータに基づいて、乗員により操作される操作部材の作動状態を模擬する演算を行う演算ステップと、その操作部材の作動状態を乗員の腕部と共に画像表示する画像表示ステップとを含み、前記演算ステップは、前記乗員の腕部を少なくとも肘及び肩の関節が含まれる多関節モデルによって模擬し、その腕部の動作中に肩関節の位置は変化しないという条件で模擬演算を行うステップと、前記腕部の肩関節の位置を、前記シートデータ記憶装置に記憶された、シート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度に基づいて特定するステップとを含み、前記画像表示ステップは、前記画像表示の際、前記腕部が操作状態を模して動作するように表示するステップであり、さらに、前記コンピュータ装置によって、前記腕部の肘関節の位置乃至角度に基づいて操作性の良否を判定するステップを実行させる。
【００２７】
前記のプログラムに従ってコンピュータ装置の制御が行われると、このコンピュータ装置が請求項１の発明に係る設計支援装置になり、これにより請求項７の発明に係る設計支援方法を容易に実行することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上、説明したように本発明に係る車両用操作部材の設計支援装置等によると、例えばコンピュータ装置によって読み取り可能な記憶装置に、車両の操作部材のデータベースを予め設定しておき、ユーザがそれを選択するだけで操作部材の操作を模擬する演算が行われ、その作動状態が乗員の腕部と共に画像表示されるようにしたから、操作を行う乗員の腕部も考慮した操作性の事前検証を簡単な操作で実現でき、操作部材の設計を効果的に支援することができる。また、乗員の腕部を少なくとも肘及び肩の関節が含まれる多関節モデルによって模擬し、その腕部の動作中に肩関節の位置は変化しないという条件で模擬演算を行うことにより、比較的少ない計算量で所用の精度の模擬演算を行える。さらに、腕部の肩関節の位置を、シート座部の位置及びシートバックのリクライニング角度に基づいて特定することで、シートの位置も考慮して、より実情に近い検証が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３０】
（設計支援装置の全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る設計支援装置Ａのハードウェア構成を例示する外観図(a)及びブロック図(b)である。図の例ではパーソナル・コンピュータからなるコンピュータ装置１に、キーボード２やマウス３等の入力機器とディスプレー４とが備えられ、ハードディスク等の記憶装置５が内蔵されている。記憶装置５はコンピュータ装置１に内蔵する必要はなく、勿論、ハードディスクにも限定されない。コンピュータ装置１の本体には演算処理を行うＣＰＵの他、所定の情報を記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するとともにワークエリアにもなるＲＡＭ、周辺機器との間でデータの授受を行うＩ／Ｏ回路等が備わっている。
【００３１】
この実施形態の装置Ａは、図２に模式的に示すように、シート１０に着座した乗員Ｍが変速レバー１１等の操作部材を操作する際の操作性について事前に検証するためのものであり、その操作部材及び乗員Ｍの腕部の作動状態を模擬する簡単な模擬演算（シミュレーション）を行う。この演算により記述される操作部材及び腕部の動作はディスプレー４に画像表示されるので、操作部材の操作性やシート１０等との干渉（隙間が過小になることを含む）の様子をユーザは容易に認知することができる。
【００３２】
記憶装置５には前記のような模擬演算を行うための演算プログラムが記憶されており、入力機器を介してユーザが所定の操作入力を行うと、コンピュータ装置１のＣＰＵによりプログラムが記憶装置５から読み出され、ＲＡＭに常駐して実行されるようになる。この演算プログラムとしては、一般的なＣＡＤ（Computer Aded Design）プログラムを利用することができる。
【００３３】
また、記憶装置５には、少なくとも、シート１０、変速レバー１１、パーキングブレーキレバー１２（図５参照：以下、ＰＢレバーと略称）等の外形状を表す３次元のＣＡＤデータ（操作部材データ）が、その種類毎に複数、記憶されており、そのデータがユーザの選択操作に応じてコンピュータ装置１のＣＰＵにより読み出されて、前記の演算に供されるようになっている。つまり、この実施形態では記憶装置５が操作部材データベース（操作部材データ記憶手段）を構成している。
【００３４】
ここで、前記操作部材のデータには、その種類毎に、即ち変速レバー１１やＰＢレバー１２のそれぞれについて、これを操作する乗員Ｍの腕部との相対的な位置関係に関する情報と、操作部材の作動の仕方に関する情報とが少なくとも含まれている。例えば変速レバー１１の場合は、詳しくは後述するが、乗員Ｍが手でつかむノブ１１ａ（把持部）の位置情報と、各変速段に対応したシフト操作やセレクト操作の軌跡やストローク（作動の仕方）等の情報が含まれている。
【００３５】
また、記憶装置５には、図示は省略するが、例えばカップホルダーやコンソール等、車両の内装部材についても、その少なくとも外形状を表す３次元のＣＡＤデータが設定されて、その配置に関する情報と共に車両の内装図データとして記憶されているとともに、この例では標準的な体型の乗員Ｍの腕部を模擬する多関節モデル２０のデータも記憶されており、それらのデータに基づいて前記の模擬演算が行われるようになっている。
【００３６】
（変速レバーの場合）
以下に演算の具体的な内容について、図３〜８を参照して説明する。まず、変速レバー１１のデータには、図３(a)に示すように、ノブ１１ａ及びシャフト１１ｂの外形状が含まれるとともに、乗員Ｍの操作力を受け入れるノブ力点Ｆがノブ１１ａの上端に、また、車体側に支持されるピボット点Ｐがシャフト１１ｂの下端に、それぞれ設定されていて、ピボット点Ｐを中心に揺動する変速レバー１１のシフト操作及びセレクト操作による軌跡、即ち作動の仕方の情報も含まれている。図にはシフト操作及びセレクト操作のそれぞれのストロークをｓ１，ｓ２として示す。
【００３７】
腕部のモデル２０は、図３(b)に模式的に示すように、前腕２０ａ、肘関節２０ｂ、上腕２０ｃ及び肩関節２０ｄを有し、その各関節２０ｂ、２０ｄにおいて所定の角度範囲内で自由に折れ曲がるようになっている。この例では手首の関節はモデル化しておらず、乗員Ｍの手先は、図に破線で示すように前腕２０ａの先に延びるように固定されている。変速レバー１１の操作を模擬するときには、そのノブ力点Ｆに手先の所定部位（例えば中央）を合致させるようにする。
【００３８】
一方、腕部モデル２０の肩関節２０ｄの位置は、居住性を考慮して車両毎に予め設定されている位置に固定する。すなわち、変速レバー１１の操作性については乗員Ｍの手先及び腕部の動作だけで十分、正確に検証できると考えて、胴体の動作は無視している。このことと、前記のように手首の関節を固定した比較的簡易なモデルを用いることとで、計算量を減らすことができる。勿論、肩関節２０ｄの位置を固定しなくてもよいし、手首の関節の動作を模擬するようにしてもよい。
【００３９】
そして、図示のように、変速レバー１１を車両毎に予め設定されている搭載位置に配置した状態で、それを操作する乗員Ｍの腕部のモデル２０と共に車両の内装図（図示省略）に重畳させて表示するとともに、それが操作されるときの作動状態を模擬する演算を行い、変速レバー１１の位置の変化やこれと共に変化する腕部モデル２０の位置及び姿勢を逐次、数式により記述する。こうして記述される変速レバー１１や腕部モデル２０の状態をディスプレー４に画像表示すれば、これを見たユーザは、変速レバー１１の周囲との干渉や乗員Ｍの腕部の様子を容易に認知することができる。
【００４０】
そうして乗員Ｍが変速レバー１１のノブ１１ａをつかんで操作するときには、ノブ１１ａ自体だけでなくそれをつかむ手先が周囲と干渉しないような空間（ワークスペース）も必要になるので、この例では、乗員Ｍが手先でノブ１１ａをつかむとき及びつかんで操作するときにそれぞれ周囲との干渉を回避し得るようなワークスペースｗの情報を変速レバー１１のデータに含ませている。図(b)に破線で示すように、そのワークスペースｗについても画像表示すれば、周囲との干渉をより認知し易くなる。
【００４１】
尚、図(b)に仮想線で示す３次元の領域Ｃは、車両の居住性に係る要求から決められている居住性確保エリアであり、変速レバー１１の大きさやストローク量は、その作動中に常に居住性確保エリアＣからはみ出さないようにしなくてはならない。
【００４２】
−模擬演算の流れ−
次に、この実施形態の設計支援装置Ａによる具体的な演算の流れを図４のフローチャートに基づいて説明する。このフローは、コンピュータ装置１のＣＰＵにより読み込まれた演算プログラムが実行されることによって、実現される。
【００４３】
まず、スタート後のステップＳＡ１では変速レバー１１の仕様を選択させる。すなわち、ディスプレー４に変速レバー１１の複数の仕様を提示して、そのいずれかを選択させる選択誘導画面を表示させるとともに、ユーザによる選択操作の入力を受け付ける（データ選択誘導ステップ）。同様にしてステップＳＡ２では車種を選択させ、この選択結果に基づいてステップＳＡ３では車種毎の内装図データを読み出して、少なくとも変速レバー１１周辺の内装図をディスプレー４に表示させる。
【００４４】
続いてステップＳＡ４では、ユーザにより選択された仕様の変速レバー１１のデータを記憶装置５から読み出して（データ読み出しステップ）、その変速レバー１１を内装図に重畳させて表示し（操作部材表示ステップ）、続くステップＳＡ５では腕部モデル２０のデータを記憶装置５から読み出して、これも重畳表示する。続いてステップＳＡ６では、変速レバー１１のデータに含まれている情報に基づいて、手先のワークスペースｗを表示する（図３を参照）。
【００４５】
そして、ステップＳＡ７では、乗員Ｍにより操作される変速レバー１１の作動状態を模擬する演算を行い、その結果をＲＡＭに一時記憶するとともにディスプレー４に画像表示する。すなわち、変速レバー１１の位置を所定の軌跡に沿って変化させながら、予め設定した間隔（例えばピボット点Ｐの角度で１°ずつ）でその位置や姿勢、及びこれに追従する腕部モデル２０の位置や姿勢を逐次演算する。この演算は、変速レバー１１のシフト操作及びセレクト操作の全てを網羅する所定の軌跡に沿って行われる。
【００４６】
続いてステップＳＡ８において、前記模擬演算の結果として得られる変速レバー１１の位置や姿勢の時系列のデータから周辺のシート１０や内装部材との干渉状況を判定する。具体的には変速レバー１１の作動に伴いその一部、或いはワークスペースｗが周辺の部材と干渉するかどうか判定し、干渉があればステップＳＡ９に進んで、ノブ力点Ｆ、ピボット点Ｐ、ストロークｓ、さらには外形状等の設計諸元を所定の順番で所定量、変更した後に、前記ステップＳＡ４に戻って再度、模擬演算を行う。
【００４７】
すなわち、例えば変速レバー１１のノブ力点Ｆやピボット点Ｐを予め設定した所定の数値範囲内で少しずつ初期値から変化させ、これにより干渉がなくなるかどうか判定する。こうして設計諸元値を少しずつ変更しながら、模擬演算による判定（干渉チェック）を繰り返すことで、変速レバー１１の設計諸元を自動的に干渉のないものへと収束させることができる。また、演算により干渉を判定することで、目視チェックの場合に起こり得るチェック漏れを防ぐことができる。
【００４８】
但し、ワークスペースｗ以外の部位では周辺との隙間の大きさを検証することができず、変速レバー１１の操作中にそのいずれかの部位と周辺の部材との隙間が過小になる虞れもあるので、この例のような干渉についての自動判定に代えて、或いはそれに加えて、ディスプレー４画面を見ながらユーザが目視でチェックするようにしてもよい。
【００４９】
一方、前記ステップＳＡ８において最初から干渉なし（ＹＥＳ）と判定した場合、或いは、前記のように設計諸元を変更した結果として干渉がなくなった場合は、ステップＳＡ１０に進んで、前記した模擬演算結果の時系列のデータに基づき、変速レバー１１の作動の全範囲に亘る腕部モデル２０の姿勢から、その肘関節２０ｂの角度を算出する。続いてステップＳＡ１１では変速レバー１１の作動中に肘関節２０ｂの角度が所定の角度範囲に含まれているかどうか判定し、判定がＮＯならば操作中に乗員Ｍの腕が無理な姿勢になると考えられるので、前記ステップＳＡ９に進み設計諸元を変更する一方、判定がＹＥＳならばステップＳＡ１２に進む。
【００５０】
ステップＳＡ１２では、変速レバー１１がその作動中に常に居住性確保エリアＣ内に入っているかどうか判定し、エリア外のことがあれば居住性が確保されていない（ＮＯ）と判定して前記ステップＳＡ９に進む一方、常にエリア内に入っていて居住性が確保されていれば（ＹＥＳ）、演算を終了する（エンド）。
【００５１】
以上のように乗員Ｍによる変速レバー１１の操作を模擬する演算が行われ、その操作中に周辺との干渉がなく、乗員Ｍの腕部が無理な姿勢にならず、しかも居住性も確保できるように自動で設計変更されることから、極めて利便性が高い。また、変速レバー１１の操作の様子は画像表示されるので、これを見たユーザが変速レバー１１の操作性を視覚によって直感的に把握でき、ユーザの判断に基づく適切な設計変更も容易である。
【００５２】
前記図４に示すフローのステップＳＡ１が、操作部材である変速レバー１１のデータをユーザに選択させるデータ選択誘導手段１ａを構成し、ステップＳＡ３〜７は、選択された変速レバー１１のデータを記憶装置５から読み出し、乗員Ｍの腕部と共に車両の内装図に重畳させて表示する操作部材表示手段１ｂを構成している。この操作部材表示手段１ｂは、変速レバー１１及び腕部の作動状態を模擬する演算を行い、その作動状態を画像表示する。
【００５３】
また、前記フローのステップＳＡ１０，１１は、前記操作部材表示手段によって模擬演算される腕部の動作中の肘関節の角度に基づいて、操作性の良否を判定する操作性判定手段１ｃを構成している。これら各手段１ａ〜１ｃの機能は、いずれもコンピュータ装置１のＣＰＵが前記図４のフローに示すような演算プログラムを実行することによって実現されるものであり、その意味ではコンピュータ装置１がソフトウエアプログラムの形態で前記各手段１ａ〜１ｃを備えているといえる。
【００５４】
（パーキングブレーキレバーの場合）
次に、ＰＢレバー１２の操作性に係る模擬演算について説明する。前記した変速レバー１１と同様にＰＢレバー１２のＣＡＤデータにも、一例を図５(a)に示すようにグリップ１２ａ（把持部）及びシャフト１２ｂの外形状が含まれている。図の例では、グリップ１２ａの長手方向の中央部位に乗員Ｍの操作力を受け入れる力点Ｆが設定され、車体側に支持されるピボット点Ｐはシャフト１２ｂの下端に設定されている。また、図例のＰＢレバー１２のシャフト１２ｂは途中で屈曲していて、グリップ１２ａがシャフト軸芯に対して前傾しているが、この前傾角度θの情報もデータに含まれている。
【００５５】
また、ＰＢレバー１２のデータにも、ピボット点Ｐを中心とする揺動軌跡（図にはストロークｓを示す）、即ちＰＢレバー１２の作動の仕方の情報が含まれるとともに、乗員Ｍの手先のワークスペースｗの情報が含まれており、同図(b)に示すように乗員ＭがＰＢレバー１２をつかんで操作するときの作動状態を模擬する場合、腕部モデル２０の手先の所定部位をＰＢレバー１２のグリップ１２ａの力点Ｆに合致させるようにする。尚、ＰＢレバー１２の作動についての模擬演算の手順は、上述した変速レバー１１の場合と同じなので、詳しい説明は省略する。
【００５６】
上記「変速レバーの場合」及び「パーキングブレーキレバーの場合」の説明は、本発明の参考となる参考形態のものであり、以下、本発明の実施形態を説明する。
【００５７】
（複数の操作部材の組み合わせ）
次に、変速レバー１１及びＰＢレバー１２の双方を組み合わせ、シート１０の位置も加味して行う模擬演算の仕方を説明する。変速レバー１１やＰＢレバー１２と同様に、記憶装置５にはシート１０のＣＡＤデータも記憶されている。そこにはシート１０の座部１０ａ及びシートバック１０ｂの外形状が含まれるとともに、座部１０ａの位置（前後及び上下の位置）として座面上のヒップポイント位置やシートバック１０ｂのリクライニング角度が設定されている。また、シート１０のデータには、座部１０ａ及びシートバック１０ｂが一体として前後にスライド移動し、上下に昇降するとともに、座部１０ａに対してシートバック１０ｂがその下端部を中心に揺動する、という作動の仕方の情報も含まれている。
【００５８】
そして、シート１０、変速レバー１１及びＰＢレバー１２をそれぞれ車両の搭載位置に配置した状態で、図６(a)に示すように乗員の腕部のモデル２０と共に内装図に重畳させて表示するとともに、上述の如き変速レバー１１やＰＢレバー１２の操作を模擬する演算と、これに基づく干渉等の判定とをシート１０の位置の変化も加味して行うようにする。尚、同図(a)には、変速レバー１１を車両のインストゥルメントパネルに配設した所謂インパネシフトの例を示し、同図(b)は、変速レバー１１を車体フロアに配設した所謂フロアシフトの例を示している。
【００５９】
図７は具体的な演算の流れを示すフローチャートであり、スタート後のステップＳＢ１では図４のフローのステップＳＡ１と同様に、ユーザに変速レバー１１の仕様を選択させ、ステップＳＢ２ではＰＢレバー１２の仕様を選択させ、ステップＳＢ３ではシート１０の仕様を選択させる。ステップＳＢ４では、図４のフローのステップＳＡ２と同様に車種を選択させ、ステップＳＢ５では同ステップＳＡ３と同様に変速レバー１１やＰＢレバー１２周辺の内装図をディスプレー４に表示させる。
【００６０】
続いて、ステップＳＢ６では、図４のフローのステップＳＡ４と同じく、ユーザにより選択された仕様の変速レバー１１及びＰＢレバー１２のデータを記憶装置５から読み出し、それぞれ所定箇所に配置して内装図に重畳表示する。ステップＳＢ７では同ステップＳＡ５と同様に腕部モデル２０を重畳表示し、ステップＳＢ８では同ステップＳＡ６と同様にワークスペースｗを重畳表示する。
【００６１】
そして、ステップＳＢ９では、図４のフローのステップＳＡ７と同様に変速レバー１１の操作を模擬する演算を行い、或いはＰＢレバー１２の操作を模擬する演算を行い、その結果の時系列データをＲＡＭに一時記憶するとともに、変速レバー１１やＰＢレバー１２が腕部モデル２０と共に移動する様子をディスプレー４に画像表示する。この模擬演算の際に腕部モデル２０の肩関節２０ｄの位置は、乗員Ｍの着座するシート座部１０ａの位置及びシートバック１０ｂのリクライニング角度に基づいて特定するようにしており、このことで、より実情に近い模擬演算が行える。
【００６２】
続いてステップＳＢ１０では、図４のフローのステップＳＡ８と同様に、前記模擬演算の結果として得られる変速レバー１１やＰＢレバー１２の位置や姿勢の時系列のデータから周辺のシート１０や内装部材との干渉状況を判定するとともに、変速レバー１１及びＰＢレバー１２の相互の干渉についても判定する。そして、干渉があれば（ＮＯ）ステップＳＢ１１に進んで、同フローのステップＳＡ９と同様に設計諸元を修正した後に、前記ステップＳＢ６に戻って再度、模擬演算を行う。
【００６３】
一方、前記ステップＳＢ１０において干渉しない（ＹＥＳ）と判定すればステップＳＢ１２，１３に進み、図４のフローのステップＳＡ１０，１１と同様にして腕部モデル２０の肘関節２０ｂの角度が所定範囲に含まれるかどうか判定して、判定がＮＯならば前記ステップＳＢ１１に進む一方、判定がＹＥＳならばステップＳＢ１２に進んで、同フローのステップＳＡ１２と同様に居住性が確保されているかどうか確認した後に、演算を終了する（エンド）。
【００６４】
そうして変速レバー１１、ＰＢレバー１２等、複数の操作部材を組み合わせて操作性を検証し、干渉（ステップＳＢ１０）や腕部の姿勢（ステップＳＢ１３）或いは居住性（ステップＳＢ１４）に係る不具合に対応して設計諸元を変更するときには、この変更の対象がシート１０も含めた複数の部材となり、変更する設計諸元値も多くなるため、その変更に係る優先順位が問題になる。
【００６５】
そこで、この例では前記フローのステップＳＢ１１における設計諸元の変更を、車種毎に設定した優先順位に従って行うようにしている。すなわち、この実施形態の記憶装置５には、図８に一例を示すように、例えばスポーツ車であるＡ車種とＲＶ車であるＢ車種とで設計諸元値の変更の優先度が別々に設定されており、ユーザによる車種の選択（ステップＳＢ４）に基づいていずれかの優先順位が採用される。
【００６６】
具体的に図示のＡ車種であれば、まず、優先度１．のシート前後位置を−１５０〜＋２００の範囲で１０ｍｍ刻みで初期値から変化させて、干渉（ＳＢ１０）、腕部の姿勢（ＳＢ１３）及び居住性（ＳＢ１４）についてそれぞれ検証し、全ての条件が満たされれば演算を終了する一方、いずれかの条件が満たされない場合は、その条件を満たすのに最も近いシート前後位置に設定した後に、優先度２．のシート上下位置を−２０〜＋１５ｍｍの範囲で５ｍｍ刻みで初期値から変化させ、前記と同様に干渉、腕部の姿勢及び居住性の検証を行う。
【００６７】
以下、同様にして変速レバー１１（図の例ではチェンジノブと記載）のピボット点Ｐやストローク（引き量）を少しずつ変更しながら検証を繰り返し、全ての設計諸元値を変更してもなお、全ての条件が満たされないときには、変更後の設計諸元値をディスプレー４に表示するとともに、所定の警告表示も行うようにする。
【００６８】
そうしてスポーツ車であるＡ車種の場合は、変速レバー１１等の操作性を重視して先にシート１０の設計諸元を変更する一方、ＲＶ車であるＢ車種の場合は、詳しい説明は省略するが、先に変速レバー１１（チェンジノブ）の設計諸元を変更するようにしており、こうして車種により異なる要求を反映させて、より適切な設計変更が行える。
【００６９】
前記図７のフローのステップＳＢ１，ＳＢ２がデータ選択誘導手段１ａを、また、ステップＳＢ５〜９が操作部材表示手段１ｂをそれぞれ構成している。この操作部材表示手段１ｂは、ユーザにより選択された複数種類の操作部材（前記の例では変速レバー１１及びＰＢレバー１２）を、それぞれ搭載位置に配置した状態で表示する。
【００７０】
また、前記フローのステップＳＢ１２，ＳＢ１３が操作性判定手段１ｃを構成しており、ステップＳＢ１１は、複数種類の操作部材同士が干渉するか、若しくはいずれかの操作部材がシート１０と干渉するときに、それらの設計諸元を所定の優先順位に従って変更する設計変更手段１ｄを構成している。この例では設計変更手段１ｄは、操作性を重視する場合と居住性を重視する場合とで異なる優先順位に従って設計諸元を変更するようになっている。
【００７１】
したがって、この実施形態に係る車両用操作部材の設計支援装置Ａによると、変速レバー１１やＰＢレバー１２のような操作部材のＣＡＤデータが予め仕様別に複数、準備されて、シート１０や腕部モデル２０のデータと共に記憶装置５に記憶されており、ユーザの選択操作に応じて自動で読み出されて、その操作を模擬する演算に供される。そのデータには、操作部材を操作する乗員Ｍの手先による把持部等、模擬演算に用いられる情報が含まれているから、ユーザは操作部材の仕様等を選択して入力するだけでよく、操作は至って簡単である。
【００７２】
そうして模擬演算が行われて、変速レバー１１やＰＢレバー１２等の操作部材がそれぞれ車両の所定位置に搭載された状態で、それを操作する乗員Ｍの腕部と共に車両の内装図に重畳して表示され、その腕部による操作状態を模してディスプレー４に画像表示されると、この画像を見たユーザは、変速レバー１１等が周囲と干渉しないか、また、周囲との隙間が過小にならないか、さらには乗員の腕部等が無理な姿勢にならないか等々について容易に認知し、検証することができる。
【００７３】
しかも、その画像には乗員Ｍが変速レバー１１のノブ１１ａ等をつかんで操作するときに必要なワークスペースｗも表示されるので、周囲との干渉をより確実に認知することができるし、変速レバー１１やＰＢレバー１２単独ではなくて、それらを自由に組み合わせて同時に表示させることができるので、シート１０や内装部材との干渉だけでなく、操作部材同士の干渉についても検証できる。
【００７４】
さらに、この実施形態の装置Ａでは、前記のようなワークスペースｗを含めた操作部材の干渉、乗員Ｍの腕部の姿勢及び居住性の確保等について、模擬演算の結果に基づき計算により自動で判定するようにしているので、ユーザの目視チェックの場合に起こり得るチェック漏れのような人為的なミスを防ぐことができる。
【００７５】
その上さらに、この実施形態の装置Ａでは、そうして干渉等の検証により不具合が見いだされた場合に、シート１０や変速レバー１１等の設計諸元を少しずつ変更しながら検証を繰り返すことで、適切な設計変更を自動的に行うことができ、極めて効果的な設計支援が行えるものである。
【００７６】
（他の実施形態）
尚、本発明の構成は前記の実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成も包含する。すなわち、前記の実施形態においては操作部材である変速レバー１１やＰＢレバー１２の操作性を、それらを組み合わせ且つシートの位置も考慮して検証する場合について説明したが、例えば変速レバー１１とシート１０の組み合わせやＰＢレバー１２とシート１０の組み合わせも可能である。
【００７７】
操作部材としては、上述した変速レバー１１やＰＢレバー１２以外に、ドアの開閉ノブやシートの操作レバー等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上、説明したように本発明に係る車両用操作部材の設計支援装置等は、乗員の腕部等についても考慮した操作性の事前検証を簡単な操作で実現し、その設計を効果的に支援できるので、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る設計支援装置のハードウエア構成を例示する外観図(a)及びブロック図(b)である。
【図２】シートに着座した乗員が変速レバーを操作する様子を模擬するモデルのイメージ図である。
【図３】変速レバー(a)及びその操作を模擬するモデル(b)のイメージ図である。
【図４】変速レバーに係る模擬演算の流れを示すフローチャート図である。
【図５】ＰＢレバーについての図３相当図である。
【図６】複数の変速部材を組み合わせた場合の図３(b)相当図であり、(a)はインパネシフトの場合を、(b)はフロアシフトの場合をそれぞれ示す。
【図７】複数の変速部材を組み合わせた場合についての図４相当図である。
【図８】車種毎に設計変更の優先順位を設定したデータのイメージ図である。
【符号の説明】
【００８０】
Ａ          設計支援装置
１          コンピュータ装置
１ａ      データ選択誘導手段
１ｂ      操作部材表示手段
１ｃ      操作性判定手段
１ｄ      設計変更手段
５          記憶装置（操作部材データ記憶手段）
１０        シート
１０ａ    座部
１０ｂ    シートバック
１１        変速レバー（操作部材）
１１ａ    ノブ（把持部）
１２        パーキングブレーキレバー（操作部材）
１２ａ    グリップ（把持部）
２０        腕部の多関節モデル
２０ｂ    肘関節
２０ｄ    肩関節
ｗ          ワークスペース
【図１】
0005125476.tif 000002
【図２】
0005125476.tif 000003
【図３】
0005125476.tif 000004
【図４】
0005125476.tif 000005
【図５】
0005125476.tif 000006
【図６】
0005125476.tif 000007
【図７】
0005125476.tif 000008
【図８】
0005125476.tif 000009