(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ上に記号で示すことが可能でありかつ操作部材によって予備選択可能である、メニュー制御される車両の機能のための操作装置にして、操作部材が模擬されたストッパーの間で、ディスプレイ面（３’）上の予備選択可能な機能の記号の位置に対応する位置へ移動可能であり、操作部材を動かすことによって予備選択可能な機能を変更するときに、操作部材への触覚的なフィードバックが行われ、
触覚的なフィードバックの大きさが模擬されたストッパーの方へ向けて大きくなっており、
操作部材（１００）が軸回りに回転可能であり、かつ縁に波形の起伏が形成され、操作部材が、操作部材の回転軸（１０１）に対して垂直に摺動可能な相手方部材（１０３）と協働する、
操作装置。
【請求項２】
相手方部材が回転可能に支承されていることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
【請求項３】
相手方部材が弾性的に支承されていることを特徴とする請求項１または２に記載の操作装置。
【請求項４】
操作部材に対する相手方部材の位置が調節可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の操作装置。
【請求項５】
操作部材の回転運動がロックされる端位置で、相手方部材が調節可能であることを特徴とする請求項４に記載の操作装置。
【請求項６】
相手方部材が電磁石によって動かされることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイ上に記号で示すことが可能でありかつ操作部材によって予備選択可能である、メニューで制御される車両の機能のための操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような操作装置はドイツ連邦共和国特許第３５１４４３８号公報によって知られている。操作部材は、ディスプレイの周りに配置された多数のキースイッチである。それによって、ディスプレイ上でそれぞれの操作キーのすぐ近くに示される機能またはメニューが選択される。この公知の装置は非常に広いスペースを必要とする。なぜなら、ディスプレイ面のほかに、操作キー用のスペースをディスプレイのすぐ近くに必要とするからである。往々にして、このようなスペースは供されない。
【０００３】
これに加えて、人間工学的な観点からの、ディスプレイと操作キーの配置上の問題がある。ディスプレイと操作キーを隣接配置することは人間工学的に不所望である。なぜなら、所望の操作キーを選択および操作するために目を向けるのに時間がかかるからである。車両での使用時にこの時間はしばしば供されない。
【０００４】
更に、パーソナルコンピュータにおいて、メニューで制御される機能の選択をマウス、トラックボール、タッチスクリーン、ジョイスティック等で行うことが知られている。車両に適用する場合、選択された機能の位置に関する機械的なフィードバックがないという難点がある。更に、“ディスプレイ面からの逸脱”という危険、すなわち操作部材によってディスプレイ面上を動くカーソル、枠または光学的な領域がディスプレイを越えるという危険と、操作部材の動きによって予備選択される機能が機械的な振動によってうっかりして変わってしまうという危険がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、車両での使用に最適に適合し、操作部材とディスプレイ面の空間的な分離を可能にする、冒頭に述べた種類の操作装置を提供することである。この空間的な分離により、ディスプレイと操作部材を最適に配置すべきである。ディスプレイは車両使用者の視野内に、そして操作部材は手の届く範囲に配置すべきである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明に従い、操作部材が模擬されたストッパーの間で、ディスプレイ面上の予備選択可能な機能の記号の位置に対応する位置へ移動可能であり、操作部材を動かすことによって予備選択可能な機能を変更するときに、操作部材への触覚的なフィードバックが行われ、触覚的なフィードバックの大きさが模擬されたストッパーの方へ向けて大きくなっており、操作部材が軸回りに回転可能であり、かつ縁に波形の起伏が形成され、操作部材が、操作部材の回転軸に対して垂直に摺動可能な相手方部材と協働することによって解決される。
【０００７】
操作部材の機械的な移動がディスプレイ面に表示される。同時に、ディスプレイや操作部材に目を向けないで、予備選択された機能の変更が触覚的なフィードバックによって認識可能である。それによって、選択された機能を“ブラインドタッチで”変更可能である。外的影響による、予備選択された機能の不所望な変更の危険は、触覚的なフィードバックに伴う、操作部材の移動の抵抗によって防止される。はっきりした時間的な間隔をおいて所望な機能の予備選択と選択を行うときにも、操作部材の位置の不所望な変化によって、選択された機能が不意に変更されるという危険はない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図に基づいて更に説明する。先ず、図１〜８において機械的な構成に関して説明するが、これは本発明の理解のための前提である。
図１に示した操作装置１は車両（図示していない）の中央コンソール２に組み込まれている。この操作装置は、車両のメニュー、部分メニューまたは部分メニューに含まれる機能を選択する働きをする。メニュー、部分メニューまたは選択すべき機能は、車両使用者の視野内のディスプレイ（モニター）３（図７）に示される。操作装置１によってカーソル４（図７）がディスプレイ３の表面に位置決めされる。この位置決めのために操作部材５が役立つ。この操作部材は枠７内で移動可能であり、かつガイド６に沿って案内される。
【０００９】
操作部材５はキャリッジ８とスライダ９からなっている。このキャリッジの両端はガイド６に沿って案内される（斜視図であるので、キャリッジ８の一端だけが見える）。スライダ９はキャリッジ８に対して横方向に摺動可能である。両方向矢印１０で示したスライダ９の移動方向は以下において水平と呼び、両方向矢印１１によって示したキャリッジ８の移動方向は以下において垂直と呼ぶ。
【００１０】
図１の操作装置の内部構造が図２，３に示してある。キャリッジ８上でのスライダ９の移動は循環する歯付ベルト１２によって検出され、ガイド６の回転可能な軸６′を介して回転運動に変換される。この運動は電動機１３によって検出され、カーソル４の調整コマンドに変換される。電動機１３によって更に、スライダ９の移動を補助することまたは操作人に触覚的にフィードバック（戻り情報を供給）することができる。そのために、図示していない変位検出器によって電動機１３が次のように制御される。すなわち、スライダ９の中央移動範囲において、すなわち枠７によって形成されたストッパーから離れたところで、電動機がモーメントを歯付ベルト１２ひいてはスライダ９に加えるように制御される。このモーメントはスライダと一緒に動く、ガイド６′や歯付ベルト１２のような要素の摩擦によって生じる摩擦モーメントと反対向きである。スライダ９が枠７の方へ動くと、補助するモーメントの代わりに、この摩擦モーメントの作用を強化するモーメントを加えることができる。それによって、操作人は、枠７のところの両ストッパーによって形成される全体の移動範囲内で、スライダ９の位置に関する触覚的なフィードバックを付加的に得る。
【００１１】
キャリッジ８の垂直運動時に、所定の位置に達したときに、操作人へのフィードバックを触覚的に行うことができる。この触覚的なフィードバックは例えば動く部品または静止部品内の永久磁石を介して、電動機による上記方法の場合と同じような力−変位−状態を達成すること（しかし、固定の触覚式フィードバックによって）あるいは垂直方向移動のためにも電動機を使用することによって行うことができる。
【００１２】
それによって、操作人は常に、スライダ９がどの位置にあるかのフィードバックを得る。このフィードバックは操作装置を見ないで行われる。車両使用者はディスプレイだけに集中すればよく、枠７によって画成された全体の操作領域内でのスライダ９の位置によって、このディスプレイに示されたどの機能、部分メニューまたはメニューが生じているを認識することができる。
【００１３】
図４の構成の場合には、２方向に直接摺動可能な操作部材の代わりに、垂直方向に摺動可能な本体１４と、この本体に対して揺動可能な操作部材１５からなっている構造体が選択されている。操作部材１５は本体１４に固定され、この本体の丸められた前面１６の周りに移動可能である。枠７に一致する枠１７内で本体１４を動かし（前述の構成に対応する垂直移動である）、かつ操作部材１５の水平運動に対応する揺動運動を重ね合わせることにより、（枠１７によって画成された）操作領域内での操作部材５の適当な位置によって、機能等をディスプレイ３上で選択することができる。この場合にも、本体１４と操作部材１５の移動を触覚的なフィードバックと重合わせ、それによって操作部材１５がどの位置にあるか、ひいてはディスプレイ３に表示されたどの要素が予備選択されている（合わせられている）かを、操作人に見ないで知らせることができる。それによって、前述のように、ディスプレイの要素から次の要素への移行を感じることができるようにすることができる。
【００１４】
図５の構成の場合には、操作部材１８は、水平方向と垂直方向に移動可能な板１９に載っている。矢印１０，１１は板１９の移動方向を示している。板１９の移動は、枠２０によって形成されたストッパーによって制限される。操作部材はその移動範囲の限界でこのストッパーに当接する。更に、適当なトランスミッション等によって、操作部材１８ひいては板１９の位置の変更を認識し、それによってディスプレイ３上で予備選択されたディスプレイ要素の一つを保持することができる。
【００１５】
図６の構成の場合には、専ら垂直方向（矢印１１）に摺動可能な板２１が板１９（図５）に対応して配置されている。板２１上には回転つまみ２２が回転可能に支承されている。この回転つまみは板２２の表面から突出し、回転可能である。回転つまみ２２の回転運動は機械的なストッパーによって制限することができるがしかし、無端回転運動体として形成してもよい。回転運動自体は係止位置によって触覚的な反作用を生じることができる。同様に、所定の位置に達したときまたは所定の位置を越えたときに、板２１の垂直運動は触覚的に認識可能なフィードバックを操作人に与えることができる。
【００１６】
図７に基づいて、図１〜６の操作装置内のそれぞれの操作部材（５，１５，１８または２２）の位置と、ディスプレイ３上で予備選択されるディスプレイ３上の機能、部分メニューまたはメニュー（以下ディスプレイ要素と言う）との間の関係について説明する。操作部材、例えば図１〜３の操作部材５によって、カーソル４が制御される。このカーソルはディスプレイ３の表面上を移動し、その位置は操作領域７′内の操作部材５の位置に一致する。操作領域７′は図１〜３の実施の形態では枠７によって画成されている。ディスプレイ３の表面３′は或る数の区画に分割されている。この区画の境界は点線で象徴的に示してある。左側の欄には例えば４個の区画が設けられている。この区画には全部で４個のメニュー、すなわちナビゲーション、ラジオ、空調装置または搭載コンピュータ（ＢＣ）のためのメニューが設けられている。
【００１７】
操作装置の操作領域７′は図１に示すように、枠７によって画成されている。この操作面は操作範囲内にある。操作領域７′内で操作部材５が移動可能である。操作部材５を摺動させることにより、メニューまたはメニューの機能を選択することができる。このメニューまたはメニューの機能は、操作部材５のそれぞれの位置に対応するディスプレイ３の個所に配置されている。明示するために、操作領域７′は同じ数の区画に分割されている。この区画は明示するために、同様に点線で画成されている。
【００１８】
操作部材５が操作領域７′の左上の縁の記入した個所にあると、その位置に対応するカーソル４が図示した位置に見え、それによって操作要素に従属するメニュー“ナビゲーションシステム”に合わせられる。操作部材５を垂直方向に（図において下側に）摺動させると、隣接する区画に達する。それによって、同期して動くカーソルは、次のメニュー、ここでは“ラジオチューニング”に合わせた位置を占める。このようにして、操作部材５を図示のごとく垂直方向に移動させることにより、すなわち左側の枠７に沿って移動させることにより、所望のメニューに合わせることができる。
【００１９】
更に、所望のメニューを選択するために、トリガースイッチ２２′が設けられている。このトリガースイッチは操作領域７′の縁に装着されているか、または図６の構成では操作部材２２の隣に装着され、このトリガースイッチの操作時に、合わせられたメニューが選択される。更に、ドイツ連邦共和国特許出願第３８３６５５５号公開公報に記載されているようにトリガースイッチを操作部材と一体化し、操作部材の移動平面に対して垂直にスイッチを移動させることによってその都度のスイッチング機能を起動することができる。
【００２０】
それぞれのメニューが選択されると、表面３′の区画内にメニューの機能が表れる。この場合、点線で分離した全部で９個の区画が表れる。この区画内に機能が表示される。所望の機能の選択は、操作部材５を操作領域７′の区画内で適当に調節することによって行うことができる。この区画は表面３′の区画に空間的に一致している。機能の選択は、メニューについて説明したようなトリガースイッチによって行うことができる。
【００２１】
操作部材の調節、それに伴う所望のディスプレイ要素ひいてはディスプレイ要素に従属するディスプレイ表面３′の機能またはメニューの選択は、触覚的なフィードバックによって補助される。操作人は操作部材５でこのフィードバックを感じることができる。操作部材５の移動は一方では枠７によって制限される。それによって、操作人は、操作部材５が操作領域７′内のどの位置にあるかという情報を直接得る。更に、図２，３に基づいて説明したように、水平方向における操作部材の移動を電動機１３によって補助することができる。点線で示した区画境界を越えると、触覚的なフィードバックが次のことを操作人に知らせる。すなわち、先ず最初の区画を出て、垂直または水平方向に接続する区画内に達し、それによって例えば次のメニューまたは次の機能に合わせたことを操作人に知らせる。
【００２２】
図７に点線で記入した区画Ｍ１（メニュー点１）内の位置から出発して、隣の区画Ｍ２（メニュー点２）への操作部材５の移動について考察する。図示していない位置発信器を介して、操作部材５の出発位置が確かめられる。Ｍ１からＭ２への摺動時に、電動機を介して、図８のグラフに示す力が加えられる。区画Ｍ１の中心の出発位置では、操作部材に力が作用しない。点線で示した、区画Ｍ１とＭ２の間の（架空の）境界に近づくと、近づくにつれて、移動と反対向きの連続的に増大する力が電動機の制御によって加えられる。これは力の負の符号によって示してある。区画Ｍ１とＭ２の間の境界を越えると、力の方向が変わる。この方向変更は理想的な場合には、境界ｇの垂直な力変化によって示すように、急激に行われる。操作部材５が区画境界を越えると、力の方向が変わり、先ず最初に比較的に大きく、区画境界からの距離が増大するにつれて小さくなる力が操作部材５に移動方向に加えられる。これは正の符号によっておよび区画Ｍ２の中心の方へ小さくなる力の値によって示される。操作部材が区画Ｍ２の中心にあると、操作部材に力が作用しない。従って、力の値は０である。
【００２３】
これにより、操作区画の方に目を向けないで、カーソル４を表面３′内で制御し、それによって所望の機能または所望のメニューに合わせ、トリガースイッチによってこの機能またはメニューを選択することができる。操作領域７′は手の届く範囲に配置され、ディスプレイ３の表面３′は車両使用者の視野内に配置される。触覚的なフィードバックにより、視線を向ける時間が短縮され、それによって走行安全性が高まる。
【００２４】
図９には、触覚的なフィードバックがストッパーの方へ増大し、操作部材が軸の回りに回転可能である本発明の実施の形態が示してある。特別な構造的手段により、構造が簡単であると共に、操作しやすくなる。
【００２５】
その際、操作部材１００は回転軸１０１を備えている。操作部材１００はその縁１０２が波形の起伏、すなわち一列の窪みおよび突起を備えている。窪みの数は例えばメニュー点の数に等しい。
【００２６】
操作部材１００は相手方部材１０３と協働する。この相手方部材はばねで付勢された球である。この球は弾性的に支承され、ストッパー１０４に対して支持されている。球１０３の支承のためにばね１０５，１０６が設けられている。更に、棒磁石１０７とコイル１０８からなる電磁石が設けられている。この電磁石はばね１０５と１０６の間に配置されている。
【００２７】
電磁石１０７／１０８によって、球１０３の位置を調節することができる。記入した位置では、球１０３は窪みに係止している。しかし、操作部材１００を回転運動させることができる。その際、球１０３はばね１０５，１０６の作用に抗して、窪みに接続する突起によって押し戻され、そしてばね１０５，１０６の作用を受けて次の窪みに係合する。
【００２８】
その際、操作部材の運動が力で行われ、先ず最初に、突起による球１０３の最大押し戻しまで反力が連続的に増大し、続いて操作力が連続的に減少する。この操作力の減少は、ばね１０５，１０６の作用を受けて操作部材の回転運動を補助するまで行われる。
【００２９】
電磁石１０７／１０８によって、操作部材１００に対して変化する位置に球１０３を調節することができる。例えば、縁１０２の係合範囲から完全に外へ球１０３を引っ込めることができる。そのとき、球１０３はもはや操作部材１００と協働せず、操作部材は完全に自由に回転可能である。それによって例えば、操作部材１００の定められた係止個所に対応する個々のメニュー点の触覚的なフィードバックなしに、メニュー点を迅速に交替させることができる。
【００３０】
球１０３は電磁石１０７／１０８の作用によって大きな力で縁１０２の窪みに押込むことが可能である。ばね１０５は例えばブロックとすることができる。それによって、操作部材１００の回転運動がロックされる。これは例えば、操作部材１００の機械的なストッパーを模擬するために役立つ。
【００３１】
更に、操作部材の回転運動中コイル１０８の可変の電流供給によって球１０３に作用する力を変えることができる。それによって、例えば回転運動の一部の間、球１０３によって加えられる機械的な抵抗を一定に保つことができる。そのために、球０１３は縁１０２によって定められた運動軌道に相応して電磁石１０７／１０８によって動かされる。それによって、回転運動のこの一部の間、操作人は縁１０２の形を感じることがでない。
【００３２】
電流の供給を停止すると、電磁石１０７／１０８が作用しなくなる。ばね１０５，１０６により触覚的なフィードバックが得られ、それによって操作装置の非常運転が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の斜視図である。
【図２】図１の細部の側面図である。
【図３】図１の細部の平面図である。
【図４】他の実施の形態の斜視図である。
【図５】他の実施の形態の斜視図である。
【図６】他の実施の形態の斜視図である。
【図７】図１〜６に示した操作装置の作用を説明する図である。
【図８】図１〜６に示した操作装置の作用を説明するグラフである。
【図９】他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
３′                      ディスプレイ面
７                        枠
９                        操作部材
１０                      水平方向
１１                      垂直方向
１２                      トランスミッション
１５                      操作部材
１７                      枠
１８                      操作部材
２２                      回転つまみ
２２′                    トリガースイッチ
１００                    操作部材
１０１                    回転軸
１０３                    相手方部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004035196.tif 000006
【図６】
0004035196.tif 000007
【図７】
0004035196.tif 000008
【図８】
0004035196.tif 000009
【図９】
0004035196.tif 000010