(57)【要約】【課題】電源電圧及び第１のモータ及び第２のモータに対する負荷がそれぞれ変動する場合でも、第１及び第２のモータを絶対値が互いに等しく、かつ電源電圧に対応する目標速度で精度良く回転させる。【解決手段】２自由度アクチュエータ１０では、駆動制御回路４８が、エンコーダ２２により生成されるエンコーダ信号ＥPV1及び目標速度ＮSV1に基づいて、駆動電圧ＶDV1をフィードバック制御すると共に、エンコーダ２４により生成されるエンコーダ信号ＥPV2及び目標速度ＮSV2に基づいて駆動電圧ＶDV2をフィードバック制御する。これにより、電源電圧ＶCC及び直流モータ１２、１４に対する負荷がそれぞれ変動した場合でも、直流モータ１２、１４をそれぞれ目標とする目標速度ＮSV1、ＮSV2で精度良く回転させることができる。【選択図】図１
2010148253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流の第１のモータ及び第２のモータに支持案内機構を介して連結されたリンク機構を具備し、第１のモータと第２のモータの回転方向の速度成分が一致している場合には、前記リンク機構が従動節を所定のＸ軸方向に沿って平行移動させ、第１のモータと第２のモータの間に速度成分差がある場合には、前記リンク機構が前記従動節を前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って移動させる２自由度アクチュエータの制御方法であって、
前記従動節の移動方向及び電源の電源電圧ＶCCに対応する前記第１モータの目標速度ＮSV1及び前記第２モータの目標速度ＮSV2をそれぞれ設定し、目標速度ＮSV1に対応する駆動電圧ＶDV1により前記第１のモータを回転させると共に、目標速度ＮSV2に対応する駆動電圧ＶDV2により前記第２のモータを回転させる第１の制御工程と、
前記第１の制御工程の完了後、前記第１のモータの回転量又は回転速度を検出する第１のセンサにより生成される検出信号ＥPV1及び前記目標速度ＮSV1に基づいて、駆動電圧ＶDV1をフィードバック制御すると共に、前記第２のモータの回転量又は回転速度を検出する第２のセンサにより生成される検出信号ＥPV2及び前記目標速度ＮSV2に基づいて駆動電圧ＶDV2をフィードバック制御する第２の制御工程と、を有し、
前記第１及び第２の制御工程では、前記従動節を前記Ｘ軸方向に沿って平行移動させる場合には、目標速度ＮSV1と目標速度ＮSV2とを一致させ、前記従動節を前記Ｙ軸方向に沿って移動させる場合には、回転速度の目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の絶対値を一致させると共に、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の符号を互いに反転させることを特徴とする２自由度アクチュエータの制御方法。
【請求項２】
前記第１の制御工程では、電源電圧値ＶCCに基づいて第１のモータ及び第２のモータの上限速度の絶対値を演算した後、
前記上限速度の絶対値から、２自由度アクチュエータにおける内部負荷と該２自由度アクチュエータが担持する外部負荷との和の最大値及び、前記フィードバック制御を行うための制御余裕量をそれぞれ減算して、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の絶対値を求めることを特徴とする請求項１記載の２自由度アクチュエータの制御方法。
【請求項３】
前記電源として直流の自動車用電源を用いると共に、前記リンク機構を車両における少なくとも２方向へ作動可能された車両搭載装置を作動させるために用いることを特徴とする請求項１又は２記載の２自由度アクチュエータの制御方法。
【請求項４】
直流の第１のモータ及び第２のモータに支持案内機構を介して連結されたリンク機構を具備し、第１のモータと第２のモータの回転方向の速度成分が一致している場合には、前記リンク機構が従動節を所定のＸ軸方向に沿って平行移動させ、第１のモータと第２のモータの前記速度成分に差がある場合には、前記リンク機構が前記従動節を前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って移動させる２自由度アクチュエータであって、
前記従動節の移動方向及び電源の電源電圧ＶCCに対応する前記第１モータの回転速度の目標速度ＮSV1及び前記第２モータの回転速度の目標速度ＮSV2をそれぞれ設定し、目標速度ＮSV1に対応する駆動電圧ＶDV1により前記第１のモータを回転させると共に、目標速度ＮSV2に対応する駆動電圧ＶDV2により前記第２のモータを回転させた後、
前記第１のモータの回転量又は回転速度を検出する第１のセンサにより生成される検出信号ＥPV1及び前記目標速度ＮSV1に基づいて、駆動電圧ＶDV1をフィードバック制御すると共に、前記第２のモータ回転量又は回転速度を検出する第２のセンサにより生成される検出信号ＥPV2及び前記目標速度ＮSV2に基づいて駆動電圧ＶDV2をフィードバック制御する駆動制御回路を有し、
前記駆動制御回路は、前記従動節を前記Ｘ軸方向に沿って平行移動させる場合には、目標速度ＮSV1と目標値ＲSV2を一致させ、前記従動節を前記Ｙ軸方向に沿って移動させる場合には、回転速度の目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の絶対値を一致させると共に、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の符号を互いに反転させることを特徴とする２自由度アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２個のモータに連結されたリンク機構を具備し、２個のモータからの回転力によりリンク機構が従動節をＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動させる２自由度アクチュエータの制御方法及び２自由度アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に配置されるステアリングコラム装置には、ステアリングホイールがチルト方向及びテレスコピック方向へそれぞれ位置調整可能とされているものがある。このようなステアリングコラム装置としては、例えば、特許文献１に記載されたもの（電動式ステアリングコラム装置）が知られている。
特許文献１記載の電動式ステアリングコラム装置は、ステアリングホイールが装着されるステアリングシャフトと、ステアリングシャフトを回転自在に保持すると共に、チルトピボットを支点とするチルト動及びステアリングシャフトの軸方向に沿ったテレスコピック動とが可能なステアリングコラムと、ステアリングコラムのチルト動に供される電動チルトアクチュエータと、ステアリングコラムのテレスコピック動に供される電動テレスコピックアクチュエータとを備えている。
【０００３】
ここで、電動チルトアクチュエータ及び電動テレスコピックアクチュエータは、それぞれ１自由度のアクチュエータにより構成されており、電動チルトアクチュエータは、外部からの操作信号に従ってステアリングホイールをチルト方向へのみ作動させ、電動テレスコピックアクチュエータは、外部からの操作信号に従ってステアリングホイールをチルト方向へのみ作動させる。
【０００４】
近年、上記のようなステアリングコラム装置におけるステアリングホイールを１台の２自由度アクチュエータによりチルト方向及びテレスコピック方向へそれぞれ位置調整することが試みられている。この２自由度アクチュエータとしては、例えば、２個の直流モータにより２本のボールスクリューを回転させることにより、２本のボールスクリューの外周側に配置されたボールナットに連結されたリンク機構を具備するものが用いられる。この２自由度アクチュエータでは、２個の直流モータ回転方向の速度（方向及び速さを有するベクトル量）が一致している場合には、リンク機構が従動レバーを前記軸線方向に沿って平行移動させ、２個の直流モータ間に速度成分差がある場合には、リンク機構が従動レバーを軸直角方向に沿って移動させる。
【０００５】
図９（Ａ）及び（Ｂ）には、それぞれ上記のような２自由度アクチュエータに適用されて直流モータを駆動制御するための従来の駆動制御回路の構成が示されている。図９（Ａ）に示される駆動制御回路１１０は、バッテリ電源１１２と並列に接続されたツェナーダイオード１１４と、このツェナーダイオード１１４と直列に接続された抵抗１１６と、抵抗１１６と並列に接続されたオペアンプ１１８と、オペアンプ１１８の出力端子に正逆切換スイッチ１２４を介して接続された直流モータ１２０とを備えている。
【０００６】
また図９（Ｂ）に示される駆動制御回路１１１では、図９（Ａ）に示される駆動制御回路１１０におけるオペアンプ１１８の代わりにバイポーラトランジスタ１２２が配置されている。なお、図９（Ａ）及び（Ｂ）にて、符号１２６は車両のシャーシ等からなるフレームグランドである。
上記した駆動制御回路１１０、１１１では、バッテリ電源１１２の電圧（電源電圧ＶCC）からツェナーダイオード１１４の降伏電圧ＶZを差し引いた値を駆動電圧ＶDVとして直流モータ１２０に印加し、１個の直流モータ１２０を回転させている。すなわち、直流モータ１２０の駆動電圧ＶDVは、電源電圧ＶCCの値に基づいて一義的に決まる。
【特許文献１】特開２０００−２３８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の２自由度アクチュエータでは、２個の駆動制御回路１１０、１１１を用いて２個の直流モータ１２０をそれぞれ独立に駆動した場合、通常、２個の直流モータ１２０自体の負荷特性及び、これら２個の直流モータ１２０にそれぞれ接続される外部装置の負荷特性の相違から、２個の直流モータ１２０にそれぞれ同一の駆動電圧ＶDVを印加しても、２個の直流モータ１２０がそれぞれ異なる回転速度で回転する。ここで、負荷特性の相違は、２個の直流モータ１２０自体及び、それらに接続される支持案内機構等におけるクーロン摩擦、粘性抵抗、バックラッシュ等の相違が原因となって生じる。
【０００８】
すなわち、従来の２自由度アクチュエータは、２個の直流モータにおける互いに異なる速度変動を補償する機能を備えておらず、同一電圧で駆動した場合でも２個の直流モータ間に速度差が発生していた。
このため、２自由度アクチュエータでは、従来の駆動制御回路１１０、１１１により２個の直流モータ１２０をそれぞれ駆動した場合、駆動リンクを軸線方向に沿って平行移動させる場合及び、駆動リンクを軸直角方向に沿って移動させる場合に、２個の直流モータにそれぞれボールスクリュー及びボールナットを介して連結された一対の駆動リンク間で干渉が生じ、従動リンクが円滑に作動しなくなることがある。また従来の駆動制御回路１１０、１１１で２個の直流モータ１２０を駆動した場合には、車載のバッテリ電源１１２の電源電圧ＶCCの変動幅が大きいことから（例えば、定格１２Ｖの場合、９Ｖ〜１４Ｖの間で変動）、その影響によっても２個の直流モータ１２０間に速度差が生じる。
【０００９】
そして、２自由度アクチュエータでは、２個の直流モータの回転速度がそれぞれ変動した場合、２個の直流モータ及び、これら２個の直流モータにより回転するボールスクリュー及びボールナットが発生する作動音にも周波数変動及び周波数の差が発生し、この作動音の周波数変動及び周波数差は、車両内にいる人間により異音として感知され、不快感を与えることがある。
【００１０】
また２自由度アクチュエータでは、２個の直流モータに同一の駆動電圧がそれぞれ印加されても、これら２個の直流モータの回転速度（絶対値）に不可避的に差が生じることから、従動レバーの移動方向を軸線方向及び軸直角方向の何れか１方向のみに完全に分離できず、移動目標量に対する従動レバーの現実の移動量（実移動量）に誤差が生じるという問題も生じる。
【００１１】
そこで、２自由度アクチュエータでは、２個の直流モータにおける速度差を可及的に小さいものにするため、エンコーダ等の速度センサにより直流モータの回転速度を検出し、前記速度センサからの検出信号に基づいて直流モータの回転速度をフィードバック制御することも考えられる。
この際、直流モータ１２０の駆動電圧をバッテリ電源１１２の電源電圧ＶCCの下限値付近に設定し、直流モータの回転速度をフィードバック制御すると、バッテリ電源１１２の電源電圧ＶCCが上限値付近にある場合には、駆動電圧に対する電源電圧ＶCCの余裕分が大きくなり過ぎ、電源電圧ＶCCの利用率が悪化してしまう。すなわち、バッテリ電源１１２の電源電圧ＶCCが十分に高いにも拘らず、アクチュエータの作動速度が遅いものになってしまう。
【００１２】
逆に、バッテリ電源１１２の電源電圧ＶCCに対する直流モータ１２０の駆動電圧の余裕分を過小に設定し、直流モータ１２０の回転速度をフィードバック制御すると、バッテリ電源１１２に著しい電圧低下が発生した場合に、直流モータ１２０の回転速度が制御不能になるという問題が発生する。
図１０のグラフを参照して、直流モータ１２０の回転速度をフィードバック制御する場合における直流モータ１２０の回転速度と電源電圧ＶCCとの関係を説明する。図１０のグラフにて、縦軸は直流モータ１２０の回転速度Ｎを示し、また横軸は直流モータ１２０の発生トルクＴを示している。
【００１３】
図１０中、符号Ｒ（Ｖ1）が付された直線は、電源電圧ＶCCがＶ1である場合の回転速度Ｎと発生トルクＴとの関係を示し、符号Ｒ（Ｖ2）が付された直線は、電源電圧ＶCCがＶ2である場合の回転速度Ｎと発生トルクＴとの関係を示し、符号Ｒ（Ｖ3）が付された直線は、電源電圧ＶCCがＶ3である場合の直流モータ１２０の回転速度Ｎと発生トルクＴとの関係を示している。ここで、Ｖ1＞Ｖ2＞Ｖ3の関係が成立している。また電源電圧ＶCCは、直流モータ１２０に印加可能な駆動電圧ＶDVの上限値を表している。
【００１４】
また横軸にプロットされたＴLLは２自由度アクチュエータに対する負荷トルクの最小値、ＴULは２自由度アクチュエータに対する負荷トルクの最大値である。またΔＴFは、フィードバック制御を行うための電圧余裕分相当のトルクである。
図１０から明らかなように、２自由度アクチュエータでは、電源電圧ＶCCがＶ3まで低下した状態で、直流モータ１２０の回転速度をフィードバック制御する場合、直流モータ１２０により（ＴUL＋ΔＴF）以上のトルクを発生することが必要になる。このため、直流モータ１２０の回転速度の目標値（目標速度）はＮSVに設定する必要がある。
【００１５】
しかし、目標速度ＮSVに設定すると、現実の電源電圧ＶCCがＶ3の場合には、電圧幅ΔＶ3-1の電圧が無駄になり、駆動電圧Ｖ3に対応する作動速度よりもアクチュエータの作動速度が遅くなると共に、駆動制御回路が発生する熱量が大きくなる。
本発明の目的は、上記事実を考慮して、電源電圧及び第１のモータ及び第２のモータに対する負荷がそれぞれ変動する場合でも、第１及び第２のモータを絶対値が互いに等しく、かつ電源電圧に対応する目標速度で精度良く回転させることができる２自由度アクチュエータの制御方法及び２自由度アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る２自由度アクチュエータの制御方法は、直流の第１のモータ及び第２のモータに支持案内機構を介して連結されたリンク機構を具備し、第１のモータと第２のモータの回転方向の速度成分が一致している場合には、前記リンク機構が従動節を所定のＸ軸方向に沿って平行移動させ、第１のモータと第２のモータの間に速度成分差がある場合には、前記リンク機構が前記従動節を前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って移動させる２自由度アクチュエータの制御方法であって、前記従動節の移動方向及び電源の電源電圧ＶCCに対応する前記第１モータの目標速度ＮSV1及び前記第２モータの目標速度ＮSV2をそれぞれ設定し、目標速度ＮSV1に対応する駆動電圧ＶDV1により前記第１のモータを回転させると共に、目標速度ＮSV2に対応する駆動電圧ＶDV2により前記第２のモータを回転させる第１の制御工程と、前記第１の制御工程の完了後、前記第１のモータの回転量又は回転速度を検出する第１のセンサにより生成される検出信号ＥPV1及び前記目標速度ＮSV1に基づいて、駆動電圧ＶDV1をフィードバック制御すると共に、前記第２のモータの回転量又は回転速度を検出する第２のセンサにより生成される検出信号ＥPV2及び前記目標速度ＮSV2に基づいて駆動電圧ＶDV2をフィードバック制御する第２の制御工程と、を有し、前記第１及び第２の制御工程では、前記従動節を前記Ｘ軸方向に沿って平行移動させる場合には、目標速度ＮSV1と目標速度ＮSV2を一致させ、前記従動節を前記Ｙ軸方向に沿って移動させる場合には、回転速度の目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の絶対値を一致させると共に、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の符号を互いに反転させることを特徴とする。
【００１７】
上記請求項１に係る２自由度アクチュエータの制御方法では、第１の制御工程にて、従動節の移動方向及び電源の電源電圧ＶCCに対応する第１モータの目標速度ＮSV1及び第２モータの目標速度ＮSV2をそれぞれ設定し、目標速度ＮSV1に対応する駆動電圧ＶDV1により前記第１のモータを回転させると共に、目標速度ＮSV2に対応する駆動電圧ＶDV2により前記第２のモータを回転させる。
【００１８】
これにより、電源電圧が変動した場合でも、その電源電圧に対応する目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2で第１のモータ及び第２のモータをそれぞれ回転させることができるので、第１のモータ及び第２のモータにそれぞれ印加される駆動電圧を、電源電圧の利用率が十分に高くなるような適正値に設定できる。
また請求項１に係る２自由度アクチュエータの制御方法では、第２の制御工程にて、第１の制御工程の完了後、第１のセンサにより生成される検出信号ＥPV1及び目標速度ＮSV1に基づいて、駆動電圧ＶDV1をフィードバック制御すると共に、第２のセンサにより生成される検出信号ＥPV2及び目標速度ＮSV2に基づいて駆動電圧ＶDV2をフィードバック制御する。
【００１９】
これにより、電源電圧並びに第１のモータ及び第２のモータに対する負荷がそれぞれ変動した場合でも、第１のモータ及び第２のモータをそれぞれ目標とする回転速度（目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2）で精度良く回転させることができる。
このとき、リンク機構の従動節をＸ軸方向に沿って平行移動させる場合には、目標速度ＮSV1と目標速度ＮSV2を一致させ、従動節をＹ軸方向に沿って移動させる場合には、回転速度の目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の絶対値（速さ）を一致させると共に、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の符号を互いに反転させることから、従動節をＸ軸方向に沿って平行移動させる場合及び、従動節をＹ軸方向に沿って移動させる場合の何れの場合でも、第１のモータ及び第２のモータを等しい速さで回転させることができる。
【００２０】
この結果、請求項１に係る２自由度アクチュエータの制御方法によれば、第１のモータの回転速度（絶対値）と第２のモータの回転速度（絶対値）とを等しくできると共に、第１及び第２のモータの回転速度の変動を十分に小さくできるので、第１のモータ及び支持案内機構が発生する作動音の周波数と第２のモータ及び支持案内機構が発生する作動音の周波数とを十分に近似した値にできると共に、２自由度アクチュエータが発生する作動音の周波数変動を十分に小さくできるので、２自由度アクチュエータが発生する作動音が外部の人間に対して不快な異音として感知されることを効果的に抑制できる。
【００２１】
また請求項１に係る２自由度アクチュエータの制御方法によれば、従動節の移動方向をＸ軸方向及びＹ軸方向の何れか１方向のみに精度良く分離できるので、移動目標量に対する従動節の実移動量の誤差を十分に小さくできると共に、従動節をＸ軸方向及びＹ軸方向の何れの方向へも円滑に移動させることができる。
また本発明の請求項２に係る２自由度アクチュエータの制御方法は、請求項１記載の２自由度アクチュエータの制御方法において、前記第１の制御工程では、電源電圧ＶCCに基づいて第１のモータ及び第２のモータの上限速度の絶対値を演算した後、前記上限速度の絶対値から、２自由度アクチュエータにおける内部負荷と該２自由度アクチュエータが担持する外部負荷との和の最大値及び、前記フィードバック制御を行うための制御余裕量をそれぞれ減算して、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の絶対値を求めることを特徴とする。
【００２２】
また本発明の請求項３に係る２自由度アクチュエータの制御方法は、請求項１又は２記載の２自由度アクチュエータの制御方法置において、前記電源として直流電源、特に電圧変動が大きい自動車用電源（例えば、バッテリ、燃料電池）を用いると共に、前記リンク機構を車両における少なくとも２方向へ作動可能された車両搭載装置を作動させるために用いることを特徴とする。
【００２３】
また本発明の請求項４に係る２自由度アクチュエータは、直流の第１のモータ及び第２のモータに支持案内機構を介して連結されたリンク機構を具備し、第１のモータと第２のモータの回転方向の速度成分が一致している場合には、前記リンク機構が従動節を所定のＸ軸方向に沿って平行移動させ、第１のモータと第２のモータの前記速度成分に差がある場合には、前記リンク機構が前記従動節を前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って移動させる２自由度アクチュエータであって、前記従動節の移動方向及び電源の電源電圧ＶＣＣに対応する前記第１モータの回転速度の目標速度ＮSV1及び前記第２モータの回転速度の目標速度ＮSV2をそれぞれ設定し、目標速度ＮSV1に対応する駆動電圧ＶDV1により前記第１のモータを回転させると共に、目標速度ＮSV2に対応する駆動電圧ＶDV2により前記第２のモータを回転させた後、前記第１のモータの回転量又は回転速度を検出する第１のセンサにより生成される検出信号ＥPV1及び前記目標速度ＮSV1に基づいて、駆動電圧ＶDV1をフィードバック制御すると共に、前記第２のモータ回転量又は回転速度を検出する第２のセンサにより生成される検出信号ＥPV2及び前記目標速度ＮSV2に基づいて駆動電圧ＶDV2をフィードバック制御する駆動制御回路を有し、前記駆動制御回路は、前記従動節を前記Ｘ軸方向に沿って平行移動させる場合には、目標速度ＮSV1と目標値ＲSV2を一致させ、前記従動節を前記Ｙ軸方向に沿って移動させる場合には、回転速度の目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の絶対値を一致させると共に、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の符号を互いに反転させることを特徴とする。
【００２４】
上記請求項４に係る２自由度アクチュエータでは、駆動制御回路が、従動節の移動方向及び電源の電源電圧ＶＣＣに対応する第１モータの目標速度ＮSV1及び第２モータの目標速度ＮSV2をそれぞれ設定し、目標速度ＮSV1に対応する駆動電圧ＶDV1により前記第１のモータを回転させると共に、目標速度ＮSV2に対応する駆動電圧ＶDV2により前記第２のモータを回転させる。
【００２５】
これにより、電源電圧が変動した場合でも、その電源電圧に対応する目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2で第１のモータ及び第２のモータをそれぞれ回転させることができるので、第１のモータ及び第２のモータにそれぞれ印加される駆動電圧を、電源電圧の利用率が十分に高くなるような適正値に設定できる。
また請求項４に係る２自由度アクチュエータでは、駆動制御回路が、第１のセンサにより生成される検出信号ＥＰＶ１及び目標速度ＮSV1に基づいて、駆動電圧ＶDV1をフィードバック制御すると共に、第２のセンサにより生成される検出信号ＥPV2及び目標速度ＮSV2に基づいて駆動電圧ＶDV2をフィードバック制御する。
【００２６】
これにより、電源電圧及び第１のモータ及び第２のモータに対する負荷がそれぞれ変動した場合でも、第１のモータ及び第２のモータをそれぞれ目標とする回転速度（目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2）で精度良く回転させることができる。
このとき、駆動制御回路が、リンク機構の従動節をＸ軸方向に沿って平行移動させる場合には、目標速度ＮSV1と目標速度ＮSV2を一致させ、従動節をＹ軸方向に沿って移動させる場合には、回転速度の目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の絶対値（速さ）を一致させると共に、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の符号を互いに反転させることから、従動節をＸ軸方向に沿って平行移動させる場合及び、従動節をＹ軸方向に沿って移動させる場合の何れの場合でも、第１のモータ及び第２のモータを等しい速さで回転させることができる。
【００２７】
この結果、請求項４に係る２自由度アクチュエータによれば、第１のモータの回転速度（絶対値）と第２のモータの回転速度（絶対値）とを等しくできると共に、第１及び第２のモータの回転速度の変動を十分に小さくできるので、第１のモータが発生する作動音の周波数と第２のモータが発生する作動音の周波数とを十分に近似した値にできると共に、２自由度アクチュエータが発生する作動音の周波数変動を十分に小さくできるので、２自由度アクチュエータが発生する作動音が外部の人間に対して不快な異音として感知されることを効果的に抑制できる。
【００２８】
また請求項１に係る２自由度アクチュエータによれば、従動節の移動方向をＸ軸方向及びＹ軸方向の何れか１方向のみに精度良く分離できるので、移動目標量に対する従動節の実移動量の誤差を十分に小さくできると共に、従動節をＸ軸方向及びＹ軸方向の何れの方向へも円滑に移動させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明に係る２自由度アクチュエータの制御方法及び２自由度アクチュエータによれば、電源電圧及び第１のモータ及び第２のモータに対する負荷がそれぞれ変動する場合でも、第１及び第２のモータを絶対値が互いに等しく、かつ電源電圧に対応する目標速度で精度良く回転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明の実施形態に係る２自由度アクチュエータ及び、その制御方法について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る２自由度アクチュエータの構成を示す一部を回路図とした斜視図である。なお、図１にて、２自由度アクチュエータにおけるアクチュエータ機構部については、その構成がそれぞれ模式的な斜視図により示されている。
【００３１】
図１に示すように、２自由度アクチュエータ１０は、駆動制御回路４８及びアクチュエータ機構部４９を備えている。アクチュエータ機構部４９には、２個の直流モータ１２、１４、スクリューフィード機構１６、１８及びリンク機構２０が設けられている。ここで、２個の直流モータ１２、１４には、それぞれエンコーダ２２、２４が付設されており、エンコーダ２２、２４は、それぞれ直流モータ１２、１４におけるモータ軸（図示省略）の回転量を検出し、モータ軸の回転量に対応するエンコーダ信号ＥPV1及びエンコーダ信号ＥPV2を出力する。また直流モータ１２、１４としては、必要に応じて減速機を内蔵したギヤードモータを用い、内蔵の減速機により発生トルクの範囲を適宜変換するようにしても良い。
【００３２】
スクリューフィード機構１６、１８は、互いに平行軸の関係にある２本のボールスクリュー２６、２８及び、これら２本のボールスクリュー２６、２８の外周側にそれぞれ捩じ込まれた円筒状のボールナット３０、３２を備えている。一方のボールスクリュー２６は、直流モータ１２の出力軸にカップリング等を介してトルク伝達可能に連結され、他方のボールスクリュー２８は、直流モータ１４の出力軸にカップリング等を介してトルク伝達可能に連結されている。ここで、ボールナット３０、３２は、それぞれリンク機構２０を駆動するためのスライダ節として構成されている。
【００３３】
スクリューフィード機構１６、１８では、ボールスクリュー２６、２８が所定の正転方向ＦＲ（図３参照）へ回転すると、ボールナット３０、３２がボールスクリュー２６、２８の軸線方向に沿って直流モータ１２、１４から離間する方向へスライドし、これとは逆に、ボールスクリュー２６、２８が正転方向とは反対の逆転方向ＲＲ（図３参照）へ回転すると、ボールナット３０、３２が前記軸線方向に沿って直流モータ１２、１４へ近接する方向（負方向）へスライドする。このとき、ボールナット３０、３２の移動量は、ボールスクリュー２６、２８の回転量と比例したものになる。
【００３４】
ここで、図１に示すように、ボールスクリュー２６、２８の軸線方向と一致する方向をＸ軸方向とし、このＸ軸方向に沿って直流モータ１２、１４から離間する方向をプラス側とし、直流モータ１２、１４へ近接する方向をマイナス側とする。また、ボールスクリュー２６、２８に対する軸直角方向をＹ軸方向とし、このＹ軸方向に沿ってボールスクリュー２６、２８から上方へ離間する方向をプラス側とし、ボールスクリュー２６、２８へ近接するマイナス側とする。
【００３５】
図２（Ａ）はリンク機構２０の斜視図、図２（Ｂ）はリンク機構２０をＹ軸方向に沿って上方から見た平面図、図２（Ｃ）はリンク機構２０をＸ軸方向に沿って直流モータ１２、１４の反対側から見た正面図である。
図２（Ａ）に示すように、リンク機構２０は開ループのリンク機構として構成されており、２本の駆動レバー３４、３６及び１本の従動レバー３８を備えている。駆動レバー３４は、ボールナット３０に連結軸４０を介して連結されており、連結軸４０を中心としてＹ軸方向に沿って揺動可能とされている。また駆動レバー３６は、ボールナット３２に連結軸４２を介して連結されており、連結軸４２を中心としてＹ軸方向に沿って揺動可能とされている。
【００３６】
図２（Ｂ）に示すように、従動レバー３８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向（Ｚ軸方向）に沿って細長いロッド状に形成されている。この従動レバー３８は、その長手方向に沿った一端部が連結軸４４を介して駆動レバー３４の先端部に揺動可能に連結されると共に、他端部が連結軸４６を介して駆動レバー３６の先端部に揺動可能に連結されている。ここで、４本の連結軸４０、４２、４４、４６は互いに平行軸の関係になっている。
【００３７】
図３（Ａ）〜（Ｄ）の斜視図には、それぞれ２個の直流モータ１２、１４の回転方向と従動レバー３８の移動方向との関係が示され、図４のグラフには、２個の直流モータ１２、１４の回転方向及び回転速度と従動レバー３８の移動方向及び移動速度との関係が示されている。なお、図４にて、横軸は直流モータ１２の回転速度Ｎ1を表し、縦軸は直流モータ１４の回転速度Ｎ2を表している。
【００３８】
図３（Ａ）に示すように、２自由度アクチュエータ１０では、２個の直流モータ１２、１４の双方が正転方向ＦＲへ回転し、かつ直流モータ１２、１４（ボールスクリュー２６、２８）の回転速度が一致している場合には、ボールナット３０、３２がそれぞれＸ軸方向に沿ってプラス側へ等速度で直線移動する。これにより、リンク機構２０は、従動レバー３８を駆動レバー３４、３６に対して揺動させることなく、Ｘ軸方向に沿ってプラス側へ移動（平行移動）させる。このとき、従動レバー３８の移動速度と直流モータ１２、１４の回転速度Ｎ1、Ｎ2との関係は、図４のグラフにおける象限（１）にプロットされた直線（i）で表される。
【００３９】
図３（Ｂ）に示すように、２自由度アクチュエータ１０では、２個の直流モータ１２、１４の双方が逆転方向ＲＲへ回転し、かつ直流モータ１２、１４（ボールナット３０、３２）の回転速度が一致している場合には、ボールナット３０、３２がそれぞれＸ軸方向に沿ってナイナス方向へ等速度で直線移動する。これにより、リンク機構２０は、従動レバー３８を駆動レバー３４、３６に対して揺動させることなく、Ｘ軸方向に沿ってマイナス側へ移動（平行移動）させる。このとき、従動レバー３８の移動速度と直流モータ１２、１４の回転速度Ｎ1、Ｎ2との関係は、図４のグラフにおける象限（３）にプロットされた直線（iii）で表される。
【００４０】
図３（Ｃ）に示すように、２自由度アクチュエータ１０では、直流モータ１２が逆転方向ＲＲへ回転すると共に直流モータ１４が正転方向ＦＲへ回転し、かつ直流モータ１２、１４（ボールナット３０、３２）の回転速度の絶対値（速さ）が一致している場合には、ボールナット３０がＸ軸方向に沿ってナイナス方向へ直線移動すると共に、ボールナット３２がＸ軸方向に沿ってプラス側へボールナット３０と等しい速さで直線移動する。これにより、リンク機構２０は、従動レバー３８を駆動レバー３４、３６に対して相対的に揺動させつつ、Ｙ軸方向に沿ってプラス側へ移動させる。このとき、従動レバー３８の移動速度と直流モータ１２、１４の回転速度Ｎ1、Ｎ2との関係は、図４のグラフにおける象限（２）にプロットされた直線（ii）で表される。
【００４１】
図３（Ｄ）に示すように、２自由度アクチュエータ１０では、直流モータ１２が正転方向ＦＲへ回転すると共に直流モータ１４が逆転方向ＲＲへ回転し、かつ直流モータ１２、１４（ボールナット３０、３２）の回転速度の絶対値（速さ）が一致している場合には、ボールナット３０がＸ軸方向に沿ってプラス側へ直線移動すると共に、ボールナット３２がＸ軸方向に沿ってマイナス向へボールナット３０と等しい速さで直線移動する。これにより、リンク機構２０は、従動レバー３８を駆動レバー３４、３６に対して相対的に揺動させつつ、Ｙ軸方向に沿ってマイナス側へ移動させる。このとき、従動レバー３８の移動速度と直流モータ１２、１４の回転速度Ｎ1、Ｎ2との関係は、図４のグラフにおける象限（４）にプロットされた直線（iｖ）により表される。
【００４２】
また、上記した２個の直流モータ１２、１４の回転方向と従動レバー３８の移動方向との関係を纏めると、以下の〔表１〕のようになる。
【００４３】
【表１】
2010148253.tif 000003
【００４４】
図１を参照して、２自由度アクチュエータ１０における駆動制御回路４８について説明する。図１に示すように、駆動制御回路４８は、コモン線５０及びフレームグランド５２にそれぞれ接続されたバッテリ電源５４と、電源線５６を介してバッテリ電源５４と並列に接続されたツェナーダイオード５８と、電源線５６を介してツェナーダイオード５８と直列に接続された抵抗６０とを備えている。
【００４５】
駆動制御回路４８には、電源線５６におけるコモン線５０とツェナーダイオード５８との間に常開の電源スイッチ６２が介装されると共に、電源線５６におけるツェナーダイオード５８と抵抗６０との間に２個の速度アンプ６４、６６が並列に接続されている。一方の速度アンプ６４の出力端子には、正逆切換スイッチ６８を介して直流モータ１２が接続されている。また他方の速度アンプ６６の出力端子には、正逆切換スイッチ７０を介して直流モータ１４が接続されている。
【００４６】
また駆動制御回路４８は演算処理装置７２を備えており、この演算処理装置７２には、エンコーダ２２、２４からそれぞれ出力されるエンコーダ信号ＥPV1及びエンコーダ信号ＥPV2が入力する。
次に、図５のフローチャートに基づいて２自由度アクチュエータ１０を作動開始させる際の駆動制御回路による制御（第１の制御工程）について説明する。
【００４７】
ステップＳ２００にて、外部の制御装置（図示省略）から演算処理装置７２に移動指令ＩX又はＩYが入力すると、ステップＳ２０２にて、演算処理装置７２は、移動指令ＩX、ＩYに基づいて、ボールナット３０のＸ軸方向に沿った目標移動量及び移動方向（プラス側又はマイナス側）を演算すると共に、ボールナット３２のＸ軸方向に沿った目標移動量及び目標移動方向（プラス側又はマイナス側）を演算し、これらの目標移動量及び目標移動方向を一時記憶メモリ（図示省略）に格納する。ここで、目標移動量は、直流モータ１２、１４の回転量に換算されて一時記憶メモリに格納される。
【００４８】
ここで、移動指令ＩXは、従動レバー３８のＸ軸方向に沿った移動量及び移動方向（プラス側又はマイナス側）を含む信号であり、移動指令ＩYは、従動レバー３８のＹ軸方向に沿った移動量及び移動方向（プラス側又はマイナス側）を含む信号である。また外部の制御装置は、移動指令ＩX及び移動指令ＩYの双方を演算処理装置７２に対して出力する場合には、これらの移動指令ＩX及び移動指令ＩYに出力順を付し、その出力順に従って移動指令ＩX及び移動指令ＩYを演算処理装置７２に対してシリアル（時系列的）に出力する。
【００４９】
ステップＳ２０４にて、演算処理装置７２は、ボールナット３０の目標移動方向に応じて正逆切換スイッチ６８のスイッチング状態を設定すると共に、ボールナット３２の目標移動方向に応じて正逆切換スイッチ７０のスイッチング状態を設定する。
次いで、外部の制御装置から演算処理装置７２に起動信号ＳSTが入力すると（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０８にて、演算処理装置７２は電源スイッチ６２をオン状態にする。これにより、駆動制御回路４８は、２個の速度アンプ６４、６６にバッテリ電源５４の電源電圧ＶCCからツェナーダイオード５８の降伏電圧ＶZが差し引かれた駆動電圧ＶDV1及び駆動電圧ＶDV2を供給する。このとき、駆動電圧ＶDV1と駆動電圧ＶDV2は同一値であり、これらの駆動電圧ＶDV1、ＶDV2により２個の直流モータ１２、１４について絶対値が等しい目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2が設定される。
【００５０】
またツェナーダイオード５８の降伏電圧ＶZは、２自由度アクチュエータ１０に対する負荷トルクの最大値に対応する電圧値と、フィードバック制御を行うための余裕分相当の電圧値との和と実質的に等しくなるように設定される。このようにツェナーダイオード５８の降伏電圧ＶZを負荷トルクの最大値及びフィードバック制御を行うための余裕電圧の和と等しく設定することにより、駆動電圧ＶDV1及び駆動電圧ＶDV2についての適正な初期値を簡単なアナログ回路により生成できる。
【００５１】
直流モータ１２、１４は、速度アンプ６４、６６を通して駆動電圧ＶDV1、ＶDV2がそれぞれ印加されると、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2に対して不可避的に生じる誤差範囲内の速度（実速度ＮPV1及び実速度ＮPV2）で回転する。このとき、直流モータ１２、１４は、それぞれ正逆切換スイッチ６８、７０のスイッチング状態に対応する方向（正転方向又は逆転方向）へ回転する。
【００５２】
次に、図６のフローチャートに基づいて２自由度アクチュエータ１０を作動開始させた後の駆動制御回路によるフィードバック制御（第２の制御工程）について説明する
演算処理装置７２は、エンコーダ信号ＥPV1、ＥPV2が入力すると（ステップＳ３００）、ステップＳ３０２にて、所定の演算周期（＝微小時間ｔ）毎に、エンコーダ信号ＥPV1に対応する直流モータ１２の回転量を微小時間ｔにより微分し、直流モータ１２の回転速度（実速度ＮPV1）を演算すると共に、エンコーダ信号ＥPV2に対応する直流モータ１４の回転量を微小時間ｔにより微分し、直流モータ１４の回転速度（実速度ＮPV2）を演算する。
【００５３】
また演算処理装置７２は、ステップＳ３０４にて、実速度ＮPV1、ＮPV2をそれぞれ速度対応電圧ＶPV1、ＶPV2に変換し、これらの速度対応電圧ＶPV1、ＶPV2をそれぞれ速度アンプ６４、６６へ出力する。
ステップＳ３０６にて、駆動制御回路４８では、速度アンプ６４が速度対応電圧ＶPV1と駆動電圧ＶDV1との偏差ＶE1を演算すると共に、速度アンプ６６が速度対応電圧ＶPV2と駆動電圧ＶDV2との偏差ＶE2を演算した後、ステップＳ３０８にて、速度アンプ６４が偏差ＶE1に基づいて生成された新たな駆動電圧ＶDV1を直流モータ１２に印加すると共に、偏差ＶE1に基づいて生成された新たな駆動電圧ＶDV1を直流モータ１２に印加する。
【００５４】
ステップＳ３１０にて、演算処理装置７２は、エンコーダ信号ＥPV1に基づいて直流モータ１２の回転量の積算値ＲSU1を演算すると共に、エンコーダ信号ＥPV2に基づいて直流モータ１４の回転量の積算値ＲSU2を演算する。ここで、直流モータ１２の積算値ＲSU1はボールナット３０のＸ軸方向に沿った実移動量に対応する値であり、直流モータ１４の積算値ＲSU2はボールナット３２のＸ軸方向に沿った実移動量に対応する値である。
【００５５】
ステップＳ３１０にて、演算処理装置７２は、積算値ＲSU1がボールナット３０の目標移動量以上になったか否かを判断し、積算値ＲSU1がボールナット３０の目標移動量未満の場合には、制御ルーチンをステップＳ３０２へリターンさせ、積算値ＲSU1がボールナット３０の目標移動量以上である場合には、制御ルーチンをステップＳ３１２へ移行する。
【００５６】
ステップＳ３１２にて、演算処理装置７２は、積算値ＲSU2がボールナット３２の目標移動量以上になったか否かを判断し、積算値ＲSU2がボールナット３２の目標移動量未満の場合には、制御ルーチンをステップＳ３０２へリターンさせ、積算値ＲSU2がボールナット３０の目標移動量以上である場合には、ステップＳ３１４にて、電源スイッチ６２をオフしてフィードバック制御（第２の制御工程）を終了させる。
【００５７】
次に、図７のグラフを参照して、直流モータ１２、１４の回転速度をフィードバック制御する場合における直流モータ１２、１４の目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2と電源電圧ＶCCとの関係を説明する。図７のグラフにて、縦軸は直流モータ１２、１４の回転速度Ｎを示し、また横軸は直流モータ１２、１４の発生トルクＴを示している。
図７中、符号Ｒ（Ｖ1）が付された直線は、電源電圧ＶCCがＶ1である場合の回転速度Ｎと発生トルクＴとの関係を示し、符号Ｒ（Ｖ2）が付された直線は、電源電圧ＶCCがＶ2である場合の回転速度Ｎと発生トルクＴとの関係を示し、符号Ｒ（Ｖ3）が付された直線は、電源電圧ＶCCがＶ3である場合の回転速度Ｎと発生トルクＴとの関係を示している。ここで、Ｖ1＞Ｖ2＞Ｖ3の関係が成立している。また電源電圧ＶCCは、２個の直流モータ１２、１４に印加可能な駆動電圧ＶDV1、ＶDV2の上限値を表している。
【００５８】
また横軸にプロットされたＴLLは２自由度アクチュエータ１０に対する負荷トルクの最小値、ＴULは２自由度アクチュエータ１０に対する負荷トルクの最大値である。すなわち、２自由度アクチュエータ１０に対する負荷トルクは、ＴLLからＴULの範囲で変動する。またΔＴFは、直流モータ１２、１４の速度に対するフィードバック制御を行うための電圧余裕分相当のトルクである。
【００５９】
ここで、２自由度アクチュエータ１０に対する負荷トルクは、２自由度アクチュエータ１０自体における内部負荷と、２自由度アクチュエータ１０が担持する外部負荷との和と一致する。またツェナーダイオード５８の降伏電圧ＶZは、前述したようにトルクＴULとトルクΔＴFとの和に対応する対応する値に設定されている。また２自由度アクチュエータ１０が担持する外部負荷には、例えば、後述するステアリングホイールがチルト方向及びテレスコピック方向へそれぞれ位置調整可能とされたステアリングコラム装置が含まれる。
【００６０】
図７から明らかなように、２自由度アクチュエータ１０では、直流モータ１２０により（ＴUL＋ΔＴF）以上のトルクを発生させることが必要になる。この条件を充足するため、電源電圧ＶCCがＶ1である場合には、直流モータ１２、１４の目標速度ＮSV1、ＮSV2はそれぞれＮ（Ｖ1）に設定され、また電源電圧ＶCCがＶ2である場合には、直流モータ１２、１４の目標速度ＮSV1、ＮSV2はそれぞれＮ（Ｖ2）に設定され、また直流モータ１２、１４の目標速度ＮSV1、ＮSV2はそれぞれＮ（Ｖ3）に設定される。これにより、電源電圧ＶCCがＶ1、Ｖ2及びＶ3の何れの場合であっても、無駄となる電圧幅ΔＶを小さくし、電源電圧ＶCCを高くすることができる。
【００６１】
ここで、Ｎ（ＶX）（Ｘ＝１、２、３）は電源電圧ＶCCを変数とする関数式（本実施形態では、１次関数式）により求めることができ、Ｎ（Ｖ1）＞Ｎ（Ｖ2）＞Ｎ（Ｖ3）の関係が成立する。また直流モータ１２の目標速度ＮSV1と直流モータ１４の目標速度ＮSV2とは、それぞれ絶対値が一致するように設定されるが、演算処理装置７２にＹ軸方向の移動指令ＩYが入力した場合には、符号（＋又は−）が互いに反転したものになる。
【００６２】
以上説明した本実施形態に係る２自由度アクチュエータ１０では、駆動制御回路４８が、従動レバー３８の移動方向及び電源の電源電圧ＶCCに対応する直流モータ１２の目標速度ＮSV1及び直流モータ１４の目標速度ＮSV2をそれぞれ設定し、目標速度ＮSV1に対応する駆動電圧ＶDV1により直流モータ１２を回転させると共に、目標速度ＮSV2に対応する駆動電圧ＶDV2により直流モータ１４を回転させる。
【００６３】
これにより、電源電圧ＶCCが変動した場合でも、その電源電圧ＶCCに対応する目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2で直流モータ１２、１４をそれぞれ回転させることができるので、直流モータ１２、１４にそれぞれ印加される駆動電圧ＶDV1、ＶDV2を、電源電圧ＶCCの利用率が十分に高くなるような適正値に設定できる。
また２自由度アクチュエータ１０では、駆動制御回路４８が、エンコーダ２２により生成されるエンコーダ信号ＥPV1及び目標速度ＮSV1に基づいて、駆動電圧ＶDV1をフィードバック制御すると共に、エンコーダ２４により生成されるエンコーダ信号ＥPV2及び目標速度ＮSV2に基づいて駆動電圧ＶDV2をフィードバック制御する。
【００６４】
これにより、電源電圧ＶCC及び直流モータ１２、１４に対する負荷がそれぞれ変動した場合でも、直流モータ１２、１４をそれぞれ目標とする回転速度（目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2）で精度良く回転させることができる。
このとき、駆動制御回路４８が、リンク機構２０の従動レバー３８をＸ軸方向に沿って平行移動させる場合には、目標速度ＮSV1と目標速度ＮSV2を一致させ、従動レバー３８をＹ軸方向に沿って移動させる場合には、直流モータ１２、１４の目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の絶対値（速さ）を一致させると共に、目標速度ＮSV1及び目標速度ＮSV2の符号を互いに反転（一方をプラス、他方を−）させることから、従動レバー３８をＸ軸方向に沿って平行移動させる場合及び、従動レバー３８をＹ軸方向に沿って移動させる場合の何れの場合でも、直流モータ１２、１４を等しい速さで回転させることができる。
【００６５】
この結果、本実施形態に係る２自由度アクチュエータ１０によれば、直流モータ１２の回転速度（絶対値）と直流モータ１４のモータの回転速度（絶対値）とを等しくできると共に、直流モータ１２、１４の回転速度の変動を十分に小さくできるので、直流モータ１２及びスクリューフィード機構１６が発生する作動音の周波数と、直流モータ１４及びスクリューフィード機構１８が発生する作動音の周波数とを十分に近似した値にできると共に、２自由度アクチュエータ１０が発生する作動音の周波数変動も十分に小さくできるので、２自由度アクチュエータ１０が発生する作動音が外部の人間に対して不快な異音として感知されることを効果的に抑制できる。
【００６６】
また２自由度アクチュエータ１０によれば、従動レバー３８の移動方向をＸ軸方向及びＹ軸方向の何れか１方向のみに精度良く分離できるので、移動目標量に対する従動レバー３８の実移動量の誤差を十分に小さくできると共に、従動レバー３８をＸ軸方向及びＹ軸方向の何れの方向へも円滑に移動させることができる。
【実施例】
【００６７】
次に、本発明の実施例として、本実施形態に係る２自由度アクチュエータ１０が適用されたステアリングコラム装置８０について説明する。
図８には本発明の実施例に係るステアリングコラム装置８０の構成が示されている。ステアリングコラム装置８０は、いわゆる首振りチルト方式を採用しており、ステアリングホイール８２から延びてステアリングギア（図示を省略）に連結されたステアリングシャフト８４をその軸の周りに回転可能に保持する三つのステアリングコラム、すなわち、アッパコラム８６、ミドルコラム８８及びロアコラム９０を備えている。そして、ステアリングコラム装置８０では、２自由度アクチュエータ１０によりアッパコラム８６、ミドルコラム８８及びロアコラム９０の相対位置を適宜調整することによって、ステアリングシャフト８４、ひいてはステアリングホイール８２が所望の位置に保持される。
【００６８】
アッパコラム８６は、内部空間にステアリングシャフト８４のユニバーサルジョイント（図示を省略）を収容している。アッパコラム８６は、ミドルコラム８８の後端部に形成されたフォーク部９２にチルトヒンジピン９４を介してチルト可能に取り付けられている。すなわち、アッパコラム８６をチルトヒンジピン９４を支点として適宜揺動させることにより、ステアリングホイール８２のチルト位置を調整することができる。
【００６９】
ミドルコラム８８は、ロアコラム９０に内嵌・保持され、アッパコラム８６を支持するフォーク部９２と共に軸線方向にスライド可能になっている。すなわち、車体側に固定されたロアコラム９０に対してミドルコラム８８を適宜進退させることにより、アッパコラム８６がステアリングシャフト８４と共に、その軸方向に移動し、ステアリングホイール８２のテレスコピック位置を調整することができる。
【００７０】
アッパコラム８６には、その下端部にブラケット９６が固定されており、このブラケット９６の先端部は、ヒンジピン９８を介して２自由度アクチュエータ１０における従動レバー３８に回動可能に連結されている。
従って、ステアリングコラム装置８０では、２自由度アクチュエータ１０が従動レバー３８をＸ軸方向に沿って平行移動させると、アッパコラム８６がステアリングシャフト８４と共に軸方向に移動し、ステアリングホイール８２のテレスコピック位置が変化し、また２自由度アクチュエータ１０が従動レバー３８をＹ軸方向に沿って移動させると、アッパコラム８６がステアリングシャフト８４と共に、チルトヒンジピン９４を中心として揺動し、ステアリングホイール８２のチルト位置が変化する。
【００７１】
すなわち、ステアリングコラム装置８０によれば、１台の２自由度アクチュエータ１０によりステアリングホイール８２をチルト方向及びテレスコピック方向の２方向に沿って位置調整できるので、２台の１自由度アクチュエータを用いてステアリングホイールをチルト方向及びテレスコピック方向の２方向に沿って位置調整する従来のステアリングコラム装置と比較し、構成部品の点数を減少できると共に、ステアリングコラム装置の構造を簡単にでき、装置の製造コストを効率的に低減できる。
【００７２】
また、２自由度アクチュエータ１０が適用されたステアリングコラム装置８０によれば、電圧変動を補償し、かつ直流モータ１２及びスクリューフィード機構１６と直流モータ１４及びスクリューフィード機構１８との間で同期を取った速度制御を行えるので（図６参照）、ステアリングコラム装置１０の動作を極めて円滑なものにできる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態に係る自由度アクチュエータの構成を示す一部を回路図とした斜視図である。
【図２】図１に示される２自由度アクチュエータの斜視図、平面図及び正面図である。
【図３】図１に示される２自由度アクチュエータにおける２個の直流モータ１の回転方向と従動レバーの移動方向との関係を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る２自由度アクチュエータにおける２個の直流モータの回転方向及び回転速度と従動レバーの移動方向及び移動速度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る２自由度アクチュエータを作動開始させる際の駆動制御回路による制御（第１の制御工程）を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る２自由度アクチュエータを作動開始させた後の駆動制御回路によるフィードバック制御（第２の制御工程）を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係る２個の直流モータの回転速度をフィードバック制御する場合における直流モータの目標速度と電源電圧との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例に係るステアリングコラム装置の構成を示す一部を斜視図とした側面断面図である。
【図９】２自由度アクチュエータに適用されて直流モータを駆動制御するための従来の駆動制御回路の構成を示す回路図である。
【図１０】従来の駆動制御回路により２個の直流モータの回転速度をフィードバック制御する場合における直流モータの目標速度と電源電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１０  自由度アクチュエータ
１２、１４  直流モータ
１６、１８  スクリューフィード機構
２０  リンク機構
２２、２４  エンコーダ
２６、２８  ボールスクリュー
３０、３２  ボールナット
３４  駆動レバー
３６  駆動レバー
３８  従動レバー
４０、４２、４４、４６  連結軸
４８  駆動制御回路
４９  アクチュエータ機構部
５４  バッテリ電源
５８  ツェナーダイオード
６４、６６  速度アンプ
６８、７０  正逆切換スイッチ
７２  演算処理装置
８０  ステアリングコラム装置
ＥPV1、ＥPV1  エンコーダ信号
目標速度ＮＳＶ１及び目標速度ＮＳＶ２
ＶCC  電源電圧
ＶZ  降伏電圧
【図１】
2010148253.tif 000004
【図２】
2010148253.tif 000005
【図３】
2010148253.tif 000006
【図４】
2010148253.tif 000007
【図５】
2010148253.tif 000008
【図６】
2010148253.tif 000009
【図７】
2010148253.tif 000010
【図８】
2010148253.tif 000011
【図９】
2010148253.tif 000012
【図１０】
2010148253.tif 000013