(57)【要約】【課題】操作部の操作安定性を害することなくトルク発生部の過熱を防止することができる力覚付与型入力装置を提供する。【解決手段】力覚付与型入力装置を、操作者によって操作される操作部１と、操作部１の操作状態を検出する位置検出部２と、操作部に力覚を付与するトルク発生部３と、トルク発生部３の駆動を制御し、操作部１にその操作状態に応じた力覚を付与するコントローラ４と、トルク発生部３の周囲温度を検出する周囲温度計５と、記憶部６と、位置検出部２、トルク発生部３、コントローラ４、周囲温度計５及び記憶部６に電源を供給する電源部７とから構成する。コントローラ４は、周囲温度情報及び記憶部６より読み出される電源停止直前の推定温度値のうちの高い方に基づいて新たなトルク発生部３の推定温度値を算出し、新たなトルク発生部３の推定温度値が予め定められた所定値を超えた場合、トルク発生部３に供給される電流値を低減し、トルク発生部３の冷却を図る。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者によって操作される操作部と、当該操作部の操作状態を検出する位置検出部と、前記操作部に力覚を付与するトルク発生部と、前記トルク発生部の周囲温度を計測する周囲温度計測手段と、前記位置検出部から出力される位置情報に応じて前記トルク発生部の駆動を制御し、前記操作部にその操作状態に応じた所定の力覚を付与すると共に、前記トルク発生部に供給される電流値及び前記周囲温度計測手段からの周囲温度値より前記トルク発生部の推定温度値を算出するコントローラと、当該コントローラにて算出された前記推定温度値を記憶する記憶部と、前記位置検出部、トルク発生部、コントローラ及び記憶部に電力を供給する電源部とを備え、前記コントローラは、一旦停止された前記電源部が再起動された場合、前記記憶部に記憶された前記電源部が停止される直前の前記推定温度値と前記周囲温度計測手段からの周囲温度値とを比較し、高い方の温度値を基準にして新たな前記推定温度値の算出を行うことを特徴とする力覚付与型入力装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記算出された推定温度値が所定値を超えたときに前記トルク発生部への供給電流値を低減することを特徴とする請求項１に記載の力覚付与型入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作部にその操作状態に応じた力覚を付与する力覚付与型入力装置に係り、特に、操作部に力覚を付与するトルク発生部の過熱防止手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばバイワイヤ方式の車載電気機器集中制御装置、ステアリング装置、ギアシフト装置又はブレーキ装置などに適用される入力装置として、操作者によって操作される操作部と、当該操作部の操作状態を検出する位置検出部と、前記操作部に力覚を付与するトルク発生部と、前記位置検出部から出力される位置情報に応じて前記トルク発生部の駆動を制御し、前記操作部にその操作状態に応じた力覚を付与するコントローラとを備えた力覚付与型入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この力覚付与型入力装置によれば、トルク発生部を駆動することにより、操作部にその操作方向や操作量等に応じた種々の力覚を付与することができるので、バイワイヤ方式の各種装置における操作部の操作に所要の操作感を付与することができる。
【０００４】
ところで、前記ステアリング装置などに適用される力覚付与型入力装置においては、車両の走行中頻繁にトルク発生部に駆動電流が供給されるので、トルク発生部が過熱されやすく、過熱に伴う種々の不都合、例えばトルク発生部の損傷、発煙、発火などを起こすおそれがある。
【０００５】
かかる不都合の発生を未然に防止するため、本願出願人は先に、図４に示すように、操作者によって操作される操作部１と、操作部１の操作状態を検出する位置検出部２と、操作部に力覚を付与するトルク発生部３と、位置検出部２から出力される位置情報に応じてトルク発生部３の駆動を制御し、操作部１にその操作状態に応じた力覚を付与するコントローラ４と、トルク発生部３の周囲温度値を検出する周囲温度計５と、位置検出部２、トルク発生部３、コントローラ４及び周囲温度計５に電源を供給する電源部７をもって力覚付与型入力装置を構成し、コントローラ４にてトルク発生部３に供給される電流値（モータ電流情報）及び周囲温度計５にて検出された周囲温度情報（周囲温度値）よりトルク発生部３の推定温度値（モータ温度情報）を算出し、算出された推定温度値が予め定められた所定値を超えたときにトルク発生部３への供給電流値を低減するようにしたものを提案した。
【０００６】
即ち、この力覚付与型入力装置においては、図５に示すように、電源部６が起動されたとき、まず周囲温度計５より周囲温度θｒを取り込み、トルク発生部３の初期温度θｍを周囲温度θｒとする。次いで、所要の一定時間Δｔ毎に周囲温度計５からの周囲温度θｒの取り込みとトルク発生部３に供給されるモータ電流Ｉの取得とを繰り返し、式θｍ＝θｍ＋（Ｉ２Ｒ・α（θｍ・θｒ））Δｔ／γに従ってトルク発生部３の推定温度値θｍを算出する。なお、上式において、Ｒはトルク発生部３の内部抵抗、Ｉはトルク発生部３に供給される電流値、αはトルク発生部の電熱率、θはトルク発生部の温度と周囲温度との差、γはトルク発生部３の蓄熱率である。そして、算出されたトルク発生部温度の推定値が予め定められた所定値以下である場合には上述の各手順を繰り返し、所定値を超えた場合にはトルク発生部３に供給される電流値を低減した上で上述の各手順を繰り返す。
【０００７】
本構成の力覚付与型入力装置は、算出されたトルク発生部３の推定温度値θｍが予め定められた所定値を超えたときにトルク発生部３への供給電流値を低減するので、トルク発生部３の過熱を防止することができる。また、トルク発生部３の温度が所定温度に達したときにもトルク発生部３への駆動電力の供給を継続するので、トルク発生部３の温度が所定温度に達したときにトルク発生部３への駆動電力の供給を断つ場合のように、操作部１に付与されていた力覚がいきなりなくなったり、操作部１にいきなり力覚が付与されるということがなく、操作部１の操作を安定に行うことができて操作性に優れる。さらに、トルク発生部３に温度センサを付設し、トルク発生部３の温度を実測するのではなく、例えば車両等に付設されている周囲温度計５を利用してトルク発生部３の推定温度値θｍを算出するので、力覚付与型入力装置の構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。
【０００８】
【特許文献】
特開２００２−１４９３２４（図３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、周囲温度値θｒより算出された推定温度値θｍに基づいてトルク発生部３に供給される電流値Ｉを制御すると、トルク発生部３に駆動電流を供給する電源部７を停止した後にこれを再起動する場合において、停止から再起動までの時間が短く、トルク発生部３の実温度が周囲温度θｒよりも高い場合には、図６に示すように、トルク発生部３の実温度よりも推定温度値θｍの方が低く算出されるので、前述したトルク発生部３の過熱に伴う種々の不都合を確実に防止することができない。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたものであり、その課題とするところは、操作部の操作安定性を害することなくトルク発生部の過熱を確実に防止可能な力覚付与型入力装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、力覚付与型入力装置を、操作者によって操作される操作部と、当該操作部の操作状態を検出する位置検出部と、前記操作部に力覚を付与するトルク発生部と、前記トルク発生部の周囲温度を計測する周囲温度計測手段と、前記位置検出部から出力される位置情報に応じて前記トルク発生部の駆動を制御し、前記操作部にその操作状態に応じた所定の力覚を付与すると共に、前記トルク発生部に供給される電流値及び前記周囲温度計測手段からの周囲温度値より前記トルク発生部の推定温度値を算出するコントローラと、当該コントローラにて算出された前記推定温度値を記憶する記憶部と、前記位置検出部、トルク発生部、コントローラ及び記憶部に電力を供給する電源部とを備え、前記コントローラは、一旦停止された前記電源部が再起動された場合、前記記憶部に記憶された前記電源部が停止される直前の前記推定温度値と前記周囲温度計測手段からの周囲温度値とを比較し、高い方の温度値を基準にして新たな前記推定温度値の算出を行うという構成にした。
【００１２】
このように、トルク発生部の推定温度値を記憶部に記憶しておき、一旦停止された電源部が再起動された場合に、記憶部に記憶された電源部が停止される直前の推定温度値と周囲温度計測手段にて計測された周囲温度値とのうちの高い方を基準にして新たな前記推定温度値の算出を行うと、電源部の停止から再起動までの時間が短く、トルク発生部の実温度が周囲温度よりも高い場合にも、トルク発生部の実温度と同じかそれよりも高い推定温度値を得ることができ、トルク発生部の過熱に伴う種々の不都合を確実に防止することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記の課題を解決するため、前記構成の力覚付与型入力装置において、前記コントローラは、前記算出された推定温度値が所定値を超えたときに前記トルク発生部への供給電流値を低減するという構成にした。
【００１４】
このように、トルク発生部の推定温度値をコントローラにて算出し、算出された推定温度値が予め設定された所定値を超えたときにトルク発生部への供給電流値を低減すると、トルク発生部の発熱量を抑制することができ、トルク発生部の過熱に伴う種々の不都合の発生を未然に防止できると共に、トルク発生部への駆動電力の供給が停止されず、操作部への力覚の付与が継続されるので、操作部の操作安定性を維持することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る力覚付与型入力装置の一実施形態例を、図１乃至図３に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図、図２は実施形態例に係る力覚付与型入力装置におけるトルク発生部に対する駆動電流制御の手順を示すフロー図、図３は実施形態例に係る力覚付与型入力装置の効果を示すグラフ図である。
【００１６】
図１に示すように、本例の力覚付与型入力装置は、操作者によって操作される操作部１と、操作部１の操作状態を検出する位置検出部２と、操作部に力覚を付与するトルク発生部３と、トルク発生部３の駆動を制御し、操作部１にその操作状態に応じた力覚を付与するコントローラ４と、トルク発生部３の周囲温度を検出する周囲温度計測手段である周囲温度計５と、記憶部６と、位置検出部２、トルク発生部３、コントローラ４、周囲温度計５及び記憶部６に電源を供給する電源部７とから主に構成されている。
【００１７】
操作部１は、操作者が手動にて操作するものであり、力覚付与型入力装置の用途に応じて、例えばロータリノブ、揺動レバー又はジョイスティックなどの適宜のものが用いられる。
【００１８】
位置検出部２は、操作部１の操作量及び操作方向を電気量に変換して出力するものであり、例えばエンコーダやポテンショメータなどが用いられる。
【００１９】
トルク発生部３は、操作部１に所要の力覚を付与するものであり、回転モータ、リニアモータ又はソレノイドなどが用いられる。なお、トルク発生部３としてリニアモータやソレノイドを用いた場合には、トルク発生部３と操作部１との間に、トルク発生部３の回転運動を直線運動に変換して伝達するための所要の動力伝達機構が備えられる。
【００２０】
周囲温度計５は、トルク発生部３の周囲温度を電気量に変換して出力するものであり、サーミスタやセラミック温度計が用いられる。なお、この周囲温度計５としては、車載用の力覚付与型入力装置については、車両に付設されてエアコンの制御などに適用される温度計を兼用することができる。
【００２１】
記憶部６は、以下に説明するコントローラ４にて算出されるトルク発生部３の推定温度値であって電源部７が停止される直前の推定温度値を記憶するものであり、不揮発性の半導体メモリが用いられる。
【００２２】
コントローラ４は、図１に示すように、トルク演算部４ａと温度演算部４ｂとからなる。トルク演算部４ａは、位置検出部２より出力される位置情報に基づいてトルク発生部３の制御情報であるトルク情報を算出し、トルク発生部３の駆動を制御して操作部１にその操作内容に応じた力覚を付与する。なお、操作部１に所要の力覚を付与する技術については、本願出願人が先に提案した特開２００２−１４９３２４に記載の技術を利用することができる。前記公知文献に記載のアクチュエータの制御システム、手動操作部３、アクチュエータ１４、エンコーダ２５は、それぞれ本願のトルク演算部４ａ、操作部１、トルク発生部３、位置検出部２に相当する。一方、温度演算部４ｂは、トルク演算部４ａより出力されるモータ電流情報、周囲温度計５より出力される周囲温度情報及び記憶部６より読み出される電源停止直前の推定温度値に基づいて新たなトルク発生部３の推定温度値を算出し、これをモータ温度情報としてトルク演算部４ａに出力し、トルク演算部４ａにて算出されたトルク情報を補正する。具体的には、新たなトルク発生部３の推定温度値が予め定められた所定値を超えた場合、トルク発生部３に供給される電流値を低減し、トルク発生部３の冷却を図る。
【００２３】
即ち、本例の力覚付与型入力装置においては、図２に示すように、電源部７が起動されたとき、まず記憶部６からの電源停止直前の推定温度値θｍｏｌｄの読み出しと周囲温度計５からの周囲温度θｒの取り込みを行い、周囲温度θｒが電源停止直前の推定温度値θｍｏｌｄよりも高いか否か判定する。周囲温度θｒが電源停止直前の推定温度値θｍｏｌｄよりも高いと判定された場合には、トルク発生部３の初期温度θｍを周囲温度θｒとした上で、所要の一定時間Δｔごとに周囲温度計５からの周囲温度θｒの取り込みとトルク発生部３に供給されるモータ電流Ｉの取得とを繰り返し、式θｍ＝θｍ＋（Ｉ２Ｒ・α（θｍ・θｒ））Δｔ／γに従ってトルク発生部３の推定温度値θｍを算出する。なお、上式において、Ｒはトルク発生部３の内部抵抗、Ｉはトルク発生部３に供給される電流値、αはトルク発生部の電熱率、θはトルク発生部の温度と周囲温度との差、γはトルク発生部３の蓄熱率である。
【００２４】
一方、周囲温度θｒよりも電源停止直前の推定温度値θｍｏｌｄの方が高いと判定された場合には、トルク発生部３の初期温度θｍを電源停止直前の推定温度値θｍｏｌｄとした上で、所要の一定時間Δｔごとに周囲温度計５からの周囲温度θｒの取り込みとトルク発生部３に供給されるモータ電流Ｉの取得とを繰り返し、上式に従ってトルク発生部３の推定温度値θｍを算出する。
【００２５】
しかる後に、算出されたトルク発生部３の推定温度値θｍを記憶部に記憶し、算出されたトルク発生部３の推定温度値θｍが予め定められた所定値以上であるか否かを判定する。算出されたトルク発生部３の推定温度値θｍが所定値以下である場合には上述の各手順を繰り返し、所定値を超えた場合にはトルク発生部３に供給される電流値を低減した上で上述の各手順を繰り返す。
【００２６】
本構成の力覚付与型入力装置は、本願出願人が先に提案した力覚付与型入力装置と同等の効果を有するほか、電源部７が停止される直前のトルク発生部３の推定温度値θｍを記憶部６に記憶しておき、一旦停止された電源部７が再起動された場合に、コントローラ４が記憶部６から読み出された電源部が停止される直前の推定温度値θｍと周囲温度θｒのうちの高い方を基準にして新たな推定温度値の算出を行うので、図３に示すように、電源部７の停止から再起動までの時間が長く、トルク発生部３の実温度が周囲温度よりも低い場合のみならず、電源部７の停止から再起動までの時間が短く、トルク発生部３の実温度が周囲温度よりも高い場合にも、トルク発生部３の実温度と同じかそれよりも高い推定温度値を得ることができ、トルク発生部３の過熱に伴う種々の不都合を確実に防止することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の力覚付与型入力装置は、トルク発生部の推定温度値を記憶部に記憶しておき、一旦停止された電源部が再起動された場合に、コントローラが記憶部から読み出された電源部の停止直前における推定温度値と周囲温度のうちの高い方を基準にして新たな推定温度値の算出を行うので、電源部の停止から再起動までの時間が短く、トルク発生部の実温度が周囲温度よりも高い場合にも、トルク発生部の実温度と同じかそれよりも高い推定温度値を得ることができ、トルク発生部の過熱に伴う種々の不都合を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図である。
【図２】実施形態例に係る力覚付与型入力装置におけるトルク発生部に対する駆動電流制御の手順を示すフロー図である。
【図３】実施形態例に係る力覚付与型入力装置の効果を示すグラフ図である。
【図４】従来例に係る力覚付与型入力装置の構成図である。
【図５】従来例に係る力覚付与型入力装置におけるトルク発生部に対する駆動電流制御の手順を示すフロー図である。
【図６】従来例に係る力覚付与型入力装置の不都合を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  操作部
２  位置検出部
３  トルク発生部
４  コントローラ
５  周囲温度計
６  記憶部
７  電源部
【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】
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【図６】
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