(57)【要約】【課題】操作部の操作安定性を害することなくアクチュエータ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、操作部３と、操作部３に力覚を付与するアクチュエータ５と、操作部３の操作方向及び操作量を検出する位置センサ６と、アクチュエータ５の温度を検出する温度センサ７と、位置信号ａ及び温度信号ｂを取り込んでアクチュエータ５の駆動信号ｃを出力するコントローラ８とから構成する。コントローラ８に備えられた補正制御部８ｃは、温度信号ｂよりアクチュエータ５の発熱量を求め、次いで算出された発熱量よりアクチュエータ５に供給される駆動電力の補正値を求め、さらには正常時におけるアクチュエータ５の駆動電力に補正値を加算して過熱時におけるアクチュエータ５の駆動電力Ｆを求める。【選択図】        図１
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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センサと、前記操作部に力覚を付与するアクチュエータと、当該アクチュエータの温度を検出する温度センサと、前記位置センサから出力される位置信号に応じて前記アクチュエータの駆動を制御し、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、前記温度センサから出力される温度信号の信号値が予め設定された所定値以上になったとき、前記アクチュエータへの供給電力値を低減するコントローラとを備えたことを特徴とする力覚付与型入力装置。
【請求項２】
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センサと、前記操作部に力覚を付与するアクチュエータと、前記位置センサから出力される位置信号に応じて前記アクチュエータの駆動を制御し、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、前記アクチュエータの駆動状態より前記アクチュエータの温度を算出し、当該算出値が予め設定された所定値以上になったとき、前記アクチュエータへの供給電力値を低減するコントローラとを備えたことを特徴とする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が付与され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アクチュエータ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センサと、前記操作部に力覚を付与するアクチュエータと、前記位置センサから出力される位置信号に応じて前記アクチュエータの駆動を制御し、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提案されている（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、操作部の操作方向や操作量等に応じて操作部に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】
【特許文献】
特開２００２−１４９３２４（図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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、車両の走行中常にアクチュエータに駆動電力が供給され続けるので、アクチュエータが過熱されやすく、過熱に伴う種々の不都合、例えばアクチュエータの損傷、発煙、発火などを起こしやすいという問題がある。
【０００６】
アクチュエータの過熱防止の観点からは、アクチュエータの温度が所定温度に達したときにアクチュエータへの駆動電力の供給を断つことが好ましいが、このようにすると、車両の運転中にいきなり操作部に与えられていた力覚がなくなるので、ステアリング装置などの操作が不安定になりやすく、操作者に無用の緊張感を強いることになるので好ましくない。
【０００７】
また、アクチュエータへの駆動電力の供給を断った後、アクチュエータの温度が所定温度以下に低下した段階でアクチュエータへの駆動電力の供給を再開する場合も同様であって、車両の運転中にいきなり操作部に力覚が与えられるので、ステアリング装置などの操作が不安定になりやすく、操作者に無用の緊張感を強いることになる。
【０００８】
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って、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アクチュエータ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ことにある。
【０００９】
【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、第１に、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センサと、前記操作部に力覚を付与するアクチュエータと、当該アクチュエータの温度を検出する温度センサと、前記位置センサから出力される位置信号に応じて前記アクチュエータの駆動を制御し、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、前記温度センサから出力される温度信号の信号値が予め設定された所定値以上になったとき、前記アクチュエータへの供給電力値を低減するコントローラとを備えるという構成にした。
【００１０】
また、本発明は、前記の課題を解決するため、第２に、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センサと、前記操作部に力覚を付与するアクチュエータと、前記位置センサから出力される位置信号に応じて前記アクチュエータの駆動を制御し、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、前記アクチュエータの駆動状態より前記アクチュエータの温度を算出し、当該算出値が予め設定された所定値以上になったとき、前記アクチュエータへの供給電力値を低減するコントローラとを備えるという構成にした。
【００１１】
このように、アクチュエータの温度を温度センサにて検出し、温度センサから出力される温度信号の信号値が予め設定された所定値以上になったときにアクチュエータへの供給電力値を低減するか、或いは、アクチュエータの温度をコントローラにて算出し、算出値が予め設定された所定値以上になったときにアクチュエータへの供給電力値を低減すると、アクチュエータの発熱量を抑制することができ、アクチュエータ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、アクチュエータ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。また、アクチュエータの温度が所定温度以下に低下した段階でアクチュエータに供給される駆動電力値が高められたときにも、操作部に付与される力覚の差を小さくすることができるので、操作部の操作安定性を維持することができる。
【００１２】
【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第１実施形態例を、図１及び図２に基づいて説明する。図１は第１実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図、図２は補正制御部によるアクチュエータ駆動電力の補正方法を例示するグラフ図である。
【００１３】
図１に示すように、本例の力覚付与型入力装置は、ベース１と、ベース１に設けられた軸受部２と、軸受部２に一端が回転可能に軸支された操作部３と、ベース１に形成された操作部３の可動範囲を規制するためのストッパ４と、軸受部２と操作部３とを連結する回転軸３ａに連結され、操作部３に力覚を付与するアクチュエータ５と、操作部３の操作方向及び操作量を検出する位置センサ６と、アクチュエータ５の温度を検出する温度センサ７と、位置センサ６より出力される位置信号ａ及び温度センサ７より出力される温度信号ｂを取り込んでアクチュエータ５の駆動信号ｃを出力するコントローラ８とから主に構成されている。
【００１４】
アクチュエータ５としては、回転モータやリニアモータそれにソレノイドなどを用いることができる。アクチュエータ５としてリニアモータやソレノイドを用いた場合には、アクチュエータ５と回転軸３ａとの間に、回転軸３ａ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。
【００１５】
位置センサ６としては、エンコーダや可変抵抗器など、操作部３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が用いられる。
【００１６】
温度センサ７としては、サーミスタやセラミックセンサなど、アクチュエータ５の温度を電気量に変換して出力するものが用いられる。
【００１７】
コントローラ８には、図１に示すように、位置センサ６より出力される位置信号ａ及び温度センサ７より出力される温度信号ｂを取り込む入力部８ａと、前記位置信号ａに基づいてアクチュエータ５の駆動モード信号ｄを生成し出力する駆動モード制御部８ｂと、前記温度信号ｂに基づいてアクチュエータ５に供給される駆動電力の補正信号ｅを生成し出力する補正制御部８ｃと、前記駆動モード信号ｄ及び前記補正信号ｅを加算して力覚信号ｆを出力する加算部８ｄと、力覚信号ｆをアクチュエータ５の駆動電力Ｆ（駆動信号ｃ）に変換して出力する出力部８ｅと、前記各部８ａ〜８ｅを制御するＣＰＵ８ｆとから構成されている。
【００１８】
前記駆動モード制御部８ｂの構成については、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。なお、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、それぞれ本願の駆動モード制御部８ｂ、操作部３、アクチュエータ５、位置センサ６に相当する。
【００１９】
補正制御部８ｃは、温度センサ７から出力される温度信号ｂよりアクチュエータ５の発熱量を求め、次いで、これに所要の係数を乗算してアクチュエータ５に供給される駆動電力の補正値を求め、さらに、操作部３に所要の力覚を付与可能なアクチュエータ５の駆動電力に補正値を加算してアクチュエータ５の駆動電力Ｆを求める。
【００２０】
即ち、温度センサ７にて検出されたアクチュエータ５の温度をＴ、単位時間をｔ、アクチュエータ５の発熱量をＱ、係数を−ｋｑ、駆動電力の補正値をＦｈとしたとき、アクチュエータ５の発熱量Ｑは、単位時間ｔ当たりのアクチュエータ５の温度変化ΔＴ（Ｑ＝ΔＴ／ｔ）で求められるので、これに係数−ｋｑを乗算することによって駆動電力Ｆの補正値Ｆｈを求めることができ（Ｆｈ＝−ｋｑ・Ｑ）る。また、この補正値Ｆｈを操作部３に所要の力覚を付与可能なアクチュエータ５の駆動電力Ｆ１に加算することにより加熱時におけるアクチュエータ５の駆動電力Ｆ２を求めることができる（Ｆ２＝Ｆ１＋Ｆｈ）。なお、補正値ＦｈがＦｈ＞０である場合には、アクチュエータ５の発熱量Ｑが減少しているということであるので、Ｆｈ＝０として出力部８ｅより所要の力覚を操作部３に付与可能なアクチュエータ５の駆動電力Ｆ１を出力する。
【００２１】
したがって、補正値ＦｈがＦｈ＜０である場合、アクチュエータ５の駆動電力Ｆ２は、図２に示すように、正常時におけるアクチュエータ５の駆動電力Ｆ１よりも補正値Ｆｈだけ低くなり、アクチュエータ５の冷却が図られる。そして、補正値Ｆｈが再度Ｆｈ＞０になった段階で、アクチュエータ５の駆動電力Ｆを正常時におけるアクチュエータ５の駆動電力Ｆ１に切り替える。
【００２２】
本実施形態例に係る力覚付与型入力装置は、アクチュエータ５の温度を温度センサ７にて検出し、温度センサ７から出力される温度信号ｂの信号値が予め設定された所定値以上になったときにアクチュエータ５への供給電力値を低減するので、アクチュエータ５の発熱量を抑制することができ、アクチュエータ５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、アクチュエータ５への駆動電力の供給が停止されず、操作部３への力覚の付与が継続されるので、操作部３の操作安定性を維持することができる。また、アクチュエータ５の温度が所定温度以下に低下した段階でアクチュエータ５に供給される駆動電力値が高められたときにも、操作部３に付与される力覚の差を小さくすることができるので、操作部３の操作安定性を維持することができる。
【００２３】
なお、前記実施形態例においては、補正制御部８ｃにおいて常時駆動電力Ｆの演算を繰り返す構成にしたが、かかる構成に代えて、アクチュエータ５の温度が所定の演算開始温度を超えた段階で補正制御部８ｃによる駆動電力Ｆの演算を開始する構成とすることもできる。
【００２４】
次に、本発明に係る力覚付与型入力装置の第２実施形態例を、図３に基づいて説明する。図３は第２実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図である。
【００２５】
図３に示すように、本例の力覚付与型入力装置は、第１実施形態例に係る力覚付与型入力装置に備えられた温度センサ７を省略したことを特徴とする。
【００２６】
補正制御部８ｃは、第１実施形態例に係る力覚付与型入力装置とは異なり、アクチュエータ５の駆動電力値Ｆとその駆動電力値Ｆによるアクチュエータ５の駆動時間との積の総和からアクチュエータ５の発熱量を求めると共に、アクチュエータ５の駆動時間の総和からアクチュエータ５の放熱量を求め、これら発熱量と放熱量との差からアクチュエータ５の実発熱量を求める。また、これに所要の係数を乗算してアクチュエータ５に供給される駆動電力の補正値を求め、さらに、操作部３に所要の力覚を付与可能なアクチュエータ５の駆動電力より補正値を加算してアクチュエータ５の駆動電力Ｆを求める。
【００２７】
即ち、アクチュエータ５の駆動電力値をＦ、駆動電力Ｆでのアクチュエータ５の駆動時間をｔ、発熱係数をｋｑ、放熱係数をｋｔ、アクチュエータ５の実発熱量をＱとしたとき、アクチュエータ５の発熱量はΣｋｑ・Ｆ・ｔで求められ、アクチュエータ５の放熱量はΣｋｔ・ｔで求められるので、アクチュエータ５の実発熱量Ｑは、Σｋｑ・Ｆ・ｔ−Σｋｔ・ｔで求められる。また、前記したように、アクチュエータ５の実発熱量Ｑに発熱係数を−ｋｑを乗算することによって駆動電力Ｆの補正値Ｆｈを求めることができ（Ｆｈ＝−ｋｑ・Ｑ）、また、この補正値Ｆｈを操作部３に所要の力覚を付与可能なアクチュエータ５の駆動電力Ｆ１に加算することにより加熱時におけるアクチュエータ５の駆動電力Ｆ２を求めることができる（Ｆ２＝Ｆ１＋Ｆｈ）。なお、本例の場合にも、補正値ＦｈがＦｈ＞０である場合には、アクチュエータ５の発熱量Ｑが減少しているということであるので、Ｆｈ＝０として出力部８ｅより所要の力覚を操作部３に付与可能なアクチュエータ５の駆動電力Ｆ１を出力する。
【００２８】
その他の部分については、第１実施形態例に係る力覚付与型入力装置と同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
したがって、本例の力覚付与型入力装置においても、補正値ＦｈがＦｈ＜０である場合、アクチュエータ５の駆動電力Ｆ２は、図２に示すように、正常時におけるアクチュエータ５の駆動電力Ｆ１よりも補正値Ｆｈだけ低くなり、アクチュエータ５の冷却が図られる。そして、補正値Ｆｈが再度Ｆｈ＞０になった段階で、アクチュエータ５の駆動電力Ｆを正常時におけるアクチュエータ５の駆動電力Ｆ１に切り替える。
【００３０】
本例の力覚付与型入力装置は、第１実施形態例に係る力覚付与型入力装置と同様の効果を奏するほか、温度センサを省略することができるので、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。
【００３１】
なお、前記各実施形態例においては、一方向に揺動する操作部を備えた力覚付与型入力装置を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、多方向又は任意の方向に揺動する操作部を備えた力覚付与型入力装置や回転する操作部を備えた力覚付与型入力装置についても同様に適用することができる。
【００３２】
【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、アクチュエータの温度を温度センサにて検出し、温度センサから出力される温度信号の信号値が予め設定された所定値以上になったときにアクチュエータへの供給電力値を低減するか、アクチュエータの温度をコントローラにて算出し、算出値が予め設定された所定値以上になったときにアクチュエータへの供給電力値を低減するので、アクチュエータの発熱量を抑制することができ、アクチュエータ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、アクチュエータ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。また、アクチュエータの温度が所定温度以下に低下した段階でアクチュエータに供給される駆動電力値が高められたときにも、操作部に付与される力覚の差を小さくすることができるので、操作部の操作安定性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第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】補正制御部によるアクチュエータ駆動電力の補正方法を例示するグラフ図である。
【図３】第２実施形態例に係る力覚付与型入力装置の構成図である。
【符号の説明】
３  操作部
５  アクチュエータ
６  位置センサ
７  温度センサ
８  コントローラ
８ａ  入力部
８ｂ  駆動モード制御部
８ｃ  ８補正制御部
８ｄ  加算部
８ｅ  出力部
８ｆ  ＣＰＵ
【図１】
2004194385.tif 000003
【図２】
2004194385.tif 000004
【図３】
2004194385.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月19日(2002.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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