JP3553920B2 - 半能動駆動機を用いた電気操向装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は室内運転練習場の操向ホイール、ゲーム機の反力ホイール、自動車の操向ホイールに関し、もっと詳しくは、磁気流動流体を使用する減衰機を用い、操向ホイールに運転者の入力が急に消えても上記操向ホイールが加速されず、半能動の軟らかい操向感を運転者に伝達する半能動駆動機を用いた電気操向装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は従来の能動型駆動機を用いた電気操向装置を示す全体構成図である。機械的な操向装置は操向ホイールと車輪との間の機械的な連結によって車両状態情報と路面情報が運転者に伝達されるが、電気操向装置には機械的な連結がないため、運転者に適切な操向反力を伝達するためには追加的な制御が必要である。
【0003】
図1に示されたように、従来の電気操向装置は操向操作部700と操向作動部710が機械的な連結なく上記操向操作部700の操向ホイール600から操向入力を受けると、上記操向操作部700の車輪操向用モーターが駆動して車輪660を操向することになる。
【0004】
即ち、上記操向ホイール600に連結され、上記操向ホイール600によって回動される第1の操向軸と、上記第1の操向軸に所定間隔離隔設置されて自転が可能な第2の操向軸とが設けられている。上記第1の操向軸の一側には上記操向ホイール600に操向反力を提供するための操向反力提供用モーター610がギヤ630によって上記第1の操向軸と噛み合っている。そして、上記第2の操向軸の一側には車輪660を操向するための車輪操向用モーター620がギヤによって上記第2の操向軸と噛み合っている。
【0005】
また、上記第1の操向軸の一端には上記操向ホイール600の回転角度を検出するための操向ホイールアングルセンサー640と、上記操向ホイール600に印加されるトルクを検出するためのトルクセンサーとが備えられている。そして、上記操向ホイールアングルセンサー640で印加される信号に従って上記車輪操向用モーター620を制御し、上記第2の操向軸の回動角度を調整するコントローラー650が設けられている。なお、上記コントローラー650は機械的な操向装置と類似した感覚で上記操向ホイール600を操作できるように上記操向反力提供用モーター610を制御する。
【0006】
以上のように構成された従来の電気操向装置は、上記操向ホイール600が運転者の操向入力によって車両の進行方向を変える既存の操向ホイール600が担当した役割をすると共に、運転者が適切な操舵力を感じるようにしなければならない。従って、上記操向ホイール600の他に運転者の入力角を測定してコントローラに伝達する回転角センサー及び運転者に操向反力を伝達する操向ホイール駆動機が必要である。ここで、操向ホイール駆動機は制御性能の限界と操向ホイール600の安定性に影響を与える非常に重要な構成要素としてモーターが使用される。
【0007】
しかし、電気操向装置の操向ホイール600のような慣性の小さいシステムを、モーターのような能動型駆動機を用いてフィートバック制御をする場合には、操向入力が消える瞬間に駆動機である上記モーターによって上記操向ホイール600が加速され得るため、システムの安定性を保証し難い。従って、上記モーターのような能動型駆動機を介した操向ホイール600の具現は車両の操向装置のような安全性が重要な制御での駆動機としては適合していない。また、上記モーターのような能動型駆動機の使用時、高周波のトルクが上記操向ホイール600に伝達されて運転者は振動を感じることになり、このような振動によって運転者は不快感を感じる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は上記のような従来の問題点などに鑑みて案出されたものであって、本発明の第1の目的は、半能動駆動機である減衰機を用いて操向ホイールに適切な操向反力を提供することにより運転者が入力除去時にも安定性を図り、運転者が半能動の軟らかい操向感を感じることができるようにする半能動駆動機を用いた電気操向装置を提供することである。
【0009】
そして、本発明の第2の目的は、自動車や建設機械分野、仮想現実システム分野、ゲーム機分野などに応用できるように車両の車輪と機械的な連結なく車両情報に従って操向ホイールに操向反力が提供される半能動駆動機を用いた電気操向装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このような本発明の目的などは操向ホイールを回転させると車輪操向用モーターが車両の車輪を操向作動させる電気操向装置において、
上記操向ホイールの中心に垂直に連結された操向軸と、両端に装着されたジグを介して操向軸の他端と車体との間に連結される捩じれバネと、電流量によって操向反力を提供する減衰機と、上記操向軸の一端に噛み合って上記操向ホイールの回転量を検出する回転角センサーと、上記操向軸の一端に噛み合って上記操向ホイールのトルク量を検出するトルクセンサーとからなった操向操作部と;
上記減衰機の回転抵抗力を制御する電流調節機と;
上記トルクセンサーから入力されるトルク量によって上記電流調節機を制御し、上記回転角センサーから入力される回転変位量によって上記車輪操向用モーターを制御するコントローラー;を含むことを特徴とする半能動駆動機を用いた電気操向装置によって達成される。
【0011】
そして、上記減衰機は、上記操向軸の外周縁に固定されるロータと、上記ロータから所定の間隔だけ離隔して設けられるコイルが巻かれた複数のコアーと、上記ロータと上記複数のコアーとを収容し、上記ロータと所定の間隔だけ離隔して設けられるハウジングとから構成され、上記ロータと、上記コアーと、上記ハウジングとの間に形成された空間には磁気流動流体が満たされていることが特徴である。
【0012】
また、上記ハウジングは上記操向ホイールの回転を支持するように車体に固定されることが特徴であり、上記捩じれバネは直径を異にして並列に連結された二重バネ構造であって、上記捩じれバネの螺旋方向は互いに異なることが特徴である。
【0013】
なお、上記ジグは一対をなし、且つ、円柱形状であって、一つは中心部が上記操向ホイールに固定され、他の一つは車体に固定されることを特徴とする。
【0014】
合わせて、操向ホイールを回転させると、車輪操向用モーターが車両の車輪を操向作動させる電気操向装置において、
操向ホイールの中心に垂直に連結された第1の操向軸と、両端に装着された第1のジグを介して上記第1の操向軸と第2の操向軸との間に連結される第1の捩じれバネと、両端に装着された第2のジグを介して上記第2の操向軸と車体との間に連結される第2の捩じれバネと、上記第2の操向軸に装着されて上記第1の捩じれバネによるトルク量を調節する第2の減衰機と、基準トルクと上記第1の捩じれバネによるトルク量とを比較して誤差を補正するための抵抗力を提供する第1の減衰機と、上記第1の操向軸の一端に噛み合って上記操向ホイールの各変位を検出する第1の回転角センサーと、上記第2の操向軸の一端に噛み合って上記第2の操向軸の各変位を検出する第2の回転角センサーと、上記第1の操向軸の一端に噛み合って上記操向ホイールのトルク量を検出するトルクセンサーとからなった操向操作部と;
上記第1の減衰機の回転抵抗力を制御する第1の電流調節機と、上記第2の減衰機の回転抵抗力を制御する第2の電流調節機とからなった電流調節部と;
上記トルクセンサーと、上記第1の回転角センサーと、上記第2の回転角センサーの値の入力を受けて上記第1の電流調節機と、上記第2の電流調節機との電流量を制御し、上記車輪操向用モーターを制御するコントローラー;を含むことを特徴とする半能動駆動機を用いた電気操向装置によって達成される。
【0015】
そして、上記第1及び第2の減衰機は、上記第1及び第2の操向軸の周りにそれぞれ固定されるロータと、上記ロータから所定の間隔だけ離隔して設けられるコイルが巻かれた複数のコアーと、上記ロータと上記複数のコアーとを収容し、上記ロータと所定の間隔だけ離隔して設けられるハウジングとから構成され、上記ロータと、上記コアーと、上記ハウジングとの間に形成された空間には磁気流動流体が満たされていることを特徴とする。
【0016】
また、上記ハウジングは上記操向ホイールの回転を支持するように車体に固定されることが特徴であり、上記第1の捩じれバネは直径を異にして並列に連結された二重バネ構造であって、上記第1の捩じれバネの螺旋方向は互いに異なることを特徴とする。
【0017】
なお、上記第2の捩じれバネは直径を異にして並列に連結された二重バネ構造であって、上記第2の捩じれバネの螺旋方向は互いに異なることが特徴であり、上記第2の捩じれバネは上記第1の捩じれバネより剛性が小さいことを特徴とする。
【0018】
さらにまた、上記第1のジグは一対をなし、且つ、円柱形状であって、一つは中心部が上記第1の操向軸に固定され、他の一つは第2の操向軸に固定されることを特徴とする。
【0019】
そして、上記第2のジグは一対をなし、且つ、円柱形状であって、一つは中心部が上記第2の操向軸に固定され、他の一つは車体に固定されることを特徴とする。
【0020】
本発明のその他の目的、特定な長所及び新規な特徴などは添付された図面などと関連している以下の詳細な説明と望ましい実施例などからもっと明らかになるだろう。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施例を添付された図面に基づいてもっと詳しく説明する。
【0022】
本発明による半能動駆動機を用いた電気操向装置において、一般的に、半能動駆動機とは、システムにエネルギーを取り入れることができず、システムからエネルギーのみを引き出すことができる装置を意味する。本発明によるこのような半能動駆動機を具現するための装置は減衰係数( damping coefficient )を調節できる減衰機である。減衰機は従来の技術のモータ装置とは異なり、システムにエネルギーを加えることができる装置でなく、そのエネルギーを引き出すことができる装置である。
本発明の主な特徴は、運転者が操向ホイールを回転させて車両の車輪を操向する時、上記車輪と上記操向ホイールと機械的な連結構造なく操向し、車両状態情報を半能動駆動機である減衰機が回転抵抗力を操向反力の形態で上記操向ホイールに提供して運転者に伝達することにある。即ち、上記操向ホイールは操向の安定性と軟らかい操向感を運転者に提供するために上記操向ホイールの回転角速度と回転方向のような車両状態情報によって適切な操向反力を維持することにある。
【0023】
【実施例1】
まず、図2を参照して本発明の第1の実施例を説明する。図2は本発明の第1の実施例による半能動駆動機を用いた電気操向装置を示す全体構成図であって、図3は本発明の第1の実施例による半能動駆動機を用いた電気操向装置を構成する減衰機の断面図であり、図4は本発明の第1の実施例による半能動駆動機を用いた電気操向装置を構成する捩じれバネの平面図である。
【0024】
図2に示されたように、運転者が手に取って左右に回転させ、操向動作を入力させるリング形状の操向ホイール10が備えられており、上記操向ホイール10の中心には上記操向ホイール10の回転を支持する棒形状の操向軸20が垂直に連結されている。そして、上記操向軸20の中間領域には回転抵抗力を誘発させて運転者に操向反力を提供するためのロータ32と、複数のコアー34と、磁気流動流体36とから構成された減衰機30が装着されている。
【0025】
即ち、上記減衰機30は図3に示されたように、上記操向軸20の外周縁にロータ32が固定され、上記ロータ32の両側には上記ロータ32の側面から所定の間隔だけ離隔してコイルが巻かれた複数のコアー34が設けられている。また、上記ロータ32と上記複数のコアー34とを収容するハウジング38が上記ロータ32と所定の間隔だけ離隔して設けられており、上記ロータ32と、上記コアー34と、上記ハウジング38との間に形成された空間には磁気流動流体36が満たされている。
【0026】
ここで、磁気流動流体(MRF:Magneto Rheological Fluid)36はシリコンオイルまたはミネラルオイルなどの非伝導性溶媒中にミクロン(μ)の大きさの磁性を有する粒子などを分散させた非コロイド溶液であって、磁場が負荷されなかった場合には磁性粒子が分散されてニュートン流体性質を呈するが、磁場が負荷されたら分散された磁性粒子が分極化を起こし、負荷された磁場と平行方向に磁性粒子が連結されて煎断力や流動力に対する抵抗力を有する流体であり、可変流動流体(ERF:Electro Rheological Fluid)の早い応答速度の長所はそのまま有していながら低い降伏応力と狭い使用温度範囲及び特に、不純物に対する敏感性などの短所を克服した流体である。
【0027】
また、上記操向軸20上には上記操向軸20の一端に噛み合って上記減衰機30から誘発された回転抵抗力が運転者に操向反力として提供されるトルク量を検出するためのトルクセンサー40が取り付けられている。そして、上記操向軸20上には上記操向軸20の一端に噛み合って上記操向ホイール10の回転量を検出する回転角センサー50が取り付けられている。
【0028】
そして、上記操向軸20の他端と車体との間には両端に円柱形状のジグ60が装着された捩じれバネ70が取り付けられている。つまり、上記捩じれバネ70の両端に上記ジグ60がそれぞれ装着されて一つは上記操向軸20に取り付けられ、他の一つは車体に取り付けられて運転者が操向ホイール10を回動させると、上記捩じれバネ70の弾性によって初期位置に上記操向ホイール10は復元力を受けることになる。
【0029】
また、上記捩じれバネ70は図4に示されたように、二個の捩じれバネ70で直径を異にして並列に連結し、一つは時計方向CWに巻かれ、他の一つは反時計方向CCWに巻かれた螺旋方向を互いに異なるようにした二重バネ構造であることが特徴である。上記捩じれバネ70が二重スプリング構造であることは、上記操向ホイール10を時計方向または反時計方向に回動させる時、それぞれの方向によって復元力を提供するためである。
【0030】
図5は本発明の第1の実施例による磁気流動流体36に電流が流れる前の状態図であり、図6は本発明の第1の実施例による磁気流動流体36に電流が流れる時の状態図である。
【0031】
合わせて、上記ハウジング38は車体に固定されており、上記操向ホイール10を回動させると、上記磁気流動流体36が満たされている上記ハウジング38中で上記ロータ32も同時に回動することになる。この時、上記コアー34に電流を印加する前であれば、図5に示されたように上記磁気流動流体36は各磁性粒子37などが互いに分離されているニュートン流体状態として、上記ロータ32の回転に抵抗力を加えなくなる。
【0032】
しかし、上記コアー34に電流を印加すると、上記磁性粒子37などは図6に示されたように上記磁気流動流体36の各磁性粒子37などが磁場と平行した方向に連結されるビングアム(Bingham)流体状態に変わることになる。従って、上記ロータ32が回転するためには一列に並べた上記磁性粒子37などの連結を絶たなければならないため回転抵抗力が発生する。上記磁性粒子37などの連結力は電流量と比例して電流の流れが多いほど上記ロータ32は回転抵抗力を受けることになる。
【0033】
即ち、車両状態情報によって電流量を増加または減少させると、上記ロータ32の回転抵抗力は直ちに上記操向ホイール10に伝達されて運転者は上記ロータ32の回転抵抗力を操向反力で感じる。
【0034】
上記減衰機30に供給する電流は電流調節機80を介して供給し、上記電流調節機80が供給する電流量はコントローラー90によって制御される。また、上記コントローラー90は上記トルクセンサー40と上記回転角センサー50と連結されており、上記トルクセンサー40から入力されるトルク量によって上記電流調節機80を制御し、上記コアー34に供給する電流量をコントロールする。符号39は磁力線の方向を図示化したものである。
【0035】
図7は本発明の第1の実施例による基準トルクと操向ホイールトルクとを、与えられた操向ホイール角速度入力に対して実験した結果を示すグラフである。
【0036】
即ち、運転者が適切な操舵力を感じることができるように上記操向ホイール10に操向反力を提供する上記減衰機30は図7に示されたように上記操向ホイール10の角速度dと回転速度cに従い、上記コントローラー90によって電流量の制御を受け、既設定された基準トルクbと近いように操向ホイールトルクaを生成する。ここで、X軸は時間secを表し、Y軸はトルクNmを表しており、時間の変化による基準トルクbと操向ホイールトルクaとの変化量を表示する。
【0037】
そして、上記コントローラー90は上記操向ホイール10の回転角度cを検出する上記回転角センサー50の回転変位量の入力を受けて上記コントローラー90と連結された操向装置の車輪操向用モーター110を制御する。
【0038】
【実施例2】
図8は本発明の第2の実施例による半能動駆動機を用いた電気操向装置を示す全体構成図である。
【0039】
本実施例の半能動駆動機を用いた電気操向装置の操向ホイール10は上記操向軸20の下端に他の操向軸をもう一つ備え、減衰機30と回転角センサー50及び捩じれコイルバネをさらに構成して上記の実施例1と動作原理は同様であるが、上記操向ホイール10のトルクが既設定された基準トルクbともっと近いように具現されることが特徴である。
【0040】
つまり、半能動駆動機である減衰機30を用いてフィードバック制御を遂行する場合には運転者によってのみ電気操向装置にエネルギーが印加され得るし、減衰機30は電気操向装置のエネルギーを消散させるだけで、上記電気操向装置にエネルギーを印加できない拘束条件を有することになる。このような拘束条件は図7に示されたA部分から分かるように、駆動機の手動拘束により上記操向ホイール10を用いて表現できる反力の範囲に制限が伴う。以下では、反力の具現に制限が伴うことになるA部分を手動拘束区間(Passive Constraint Range)であると称し、実施例2はこのような手動拘束区間Aを最小化させて具現しようとする上記操向ホイールトルクaを上記基準トルクbに近づけることに特徴がある。
【0041】
図8に示されたように、操向操作部200は運転者が手で取って左右に回転させ、操向動作の入力をするリング形状の操向ホイール10が備えられており、上記操向ホイール10の中心には上記操向ホイール10の回転を支持する棒形状の第1の操向軸20aが垂直に連結されている。そして、上記第1の操向軸20aの下端には第2の操向軸20bの上端間に両端に第1のジグ60aが装着された第1の捩じれバネ70aが設けられこれによって一直線上に連結されている。また、上記第2の操向軸20bの下端と車体との間には両端に第2のジグ60bが装着された第2の捩じれバネ70bが連結されている。
【0042】
即ち、上記操向ホイール10の中心に第1の操向軸20aが、上記第1の操向軸20aの下端には第1の捩じれバネ70aが、上記第1の捩じれバネ70aの下端には第2の操向軸20bが、上記第2の操向軸20bの下端には第2の捩じれバネ70bが連結されており、上記第2の捩じれバネ70bは車体に連結され、上記操向ホイール10と車体との間に一直線をなしている。
【0043】
そして、上記第1の操向軸20aの中間領域にはロータ32と、複数のコアー34と、磁気流動流体36とから構成された第1の減衰機30aが装着されている。また、上記第1の操向軸20aの一端に噛み合って上記操向ホイール10のトルク量を検出するトルクセンサー40が取り付けられており、上記第1の操向軸20aの一端に噛み合って上記第1の操向ホイールの角変位を検出する第1の回転角センサー50aが取り付けられている。
【0044】
また、上記第2の操向軸20bの中間領域にはロータ32と、複数のコアー34と、磁気流動流体36とから構成された第2の減衰機30bが装着されており、上記第2の操向軸20bの一端に噛み合って上記第2の操向軸20bの角変位を検出する第2の回転角センサー50bが取り付けられている。
【0045】
即ち、上記第1の減衰機30a及び第2の減衰機30bは実施例1の図3に示されたような構造であり、上記第1の捩じれバネ70a及び第2の捩じれバネ70bは図4に示されたような構造であることが特徴である。
【0046】
合わせて、電流調節部400は上記第1の減衰機30aに電流を供給して上記第1の減衰機30aの回転抵抗力を制御する第1の電流調節機80aと、上記第2の減衰機30bに電流を供給して上記第2の減衰機30bの回転抵抗力を制御する第2の電流調節機80bとからなっている。
【0047】
なお、上記トルクセンサー40と、第1の回転角センサー50aと、上記第2の回転角センサー50bとの値が入力されて上記第1の電流調節機80aと、上記第2の電流調節機80bの電流量を制御し、操向装置の上記車輪操向用モーター110を制御するためのコントローラー90とが備えられている。
【0048】
以上のように構成された本実施例は上記手動拘束区間Aを減らすために第1の減衰機30a及び第2の減衰機30bの間にエネルギー貯蔵要素である上記第1の捩じれバネ70aを連結し、運転者が加えるエネルギーを上記第1の捩じれバネ70aに貯蔵して具現可能な反力の範囲を変化させ得る構造である。
【0049】
ここで、運転者が感じる操向反力は第1の捩じれバネ70aと第1の減衰機30aによるトルクからほとんど構成されるが、この時、第1の捩じれバネ70aによるトルクだけで基準トルクbを生成するように第2の減衰機30bを制御し、上記基準トルクbと第1のバネとによるトルクの差異だけを第1の減衰機30aが生成する。
【0050】
即ち、上記第1の捩じれバネ70aのトルクは上記第1の操向軸20aの回転角θ1から上記第2の操向軸20bの回転角θ2を除いた値にバネ定数Kを掛けることにより算出される。従って、上記第2の減衰機30bは相対角変位(θ1−θ2)を制御し、上記第1の捩じれバネ70aが基準トルクbに近いトルクを形成するようにし、上記第1の減衰機30aは上記基準トルクbと上記第1の捩じれバネ70aとによるトルクK(θ1−θ2)の差異だけを補償する。
【0051】
図9は本発明の第2の実施例による基準トルクと操向ホイールトルクとを、与えられた操向ホイール角速度入力に対して実験した結果を示すグラフである。
【0052】
図7のグラフで説明したように、図9に示されたグラフもX軸は時間secを表し、Y軸はトルクNmを表しており、時間の変化による基準トルクbと操向ホイールトルクaとの変化量を表示する。
【0053】
従って、図9に示されたように、上記操向ホイールトルクaは上記手動拘束区間Aを減らしながら上記基準トルクbを近接に追従して運転者に軟らかい操向反力を提供する。
【0054】
そして、実施例1と同様に、上記第2の捩じれバネ70bは二重バネ構造であって、上記操向ホイール10の回転により上記操向ホイール10に復元力を提供する機能として、上記第1の捩じれバネ70aより小さい剛性を有したことが特徴である。また、上記コントローラー90は上記第1の回転角センサー50aと、上記第2の回転角センサー50bと、上記トルクセンサー40との値の入力を受けて上記操向ホイールトルクaが上記基準トルクbを追従するように上記第1の電流調節機80a及び第2の電流調節機80bを制御する。なお、上記第1の回転角センサー50aが検出する上記操向ホイール10の角度に従って上記操向作動部300の車輪操向用モーター110を制御して進行しようとする方向へ車輪120を操向する。
【0055】
【発明の効果】
以上から説明したように、本発明による半能動駆動機を用いた電気操向装置によると、半能動駆動機である減衰機30を用いて操向ホイール10に適切な操向反力を提供することにより運転者が半能動の軟らかい操向感を感じることができるようになった。そして、磁気流動流体36を用いた減衰機30を用いるので、運転者の操向入力が急に消えても操向ホイール10を加速する危険がなくなり、安全性を確保できるようになった。
【0056】
また、車両の車輪と機械的な連結なく車両情報に従って操向ホイール10に操向反力が提供されるので、自動車と建設機械分野、仮想現実システム分野、ゲーム機分野などのように多様な分野にもっと幅広く応用できるようになった。
【0057】
本発明は上記に言及した望ましい実施例と関連して説明されたが、本発明の要旨と範囲から外れることなく、他の多様な修正及び変形が可能である。従って、添付された請求の範囲は本発明の技術的な範囲内に属する、そのような修正及び変形を含んだものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の能動型駆動機を用いた電気操向装置を示す全体構成図。
【図2】本発明の第1の実施例による半能動駆動機を用いた電気操向装置を示す全体構成図。
【図3】本発明の第1の実施例による半能動駆動機を用いた電気操向装置を構成する減衰機の断面図。
【図4】本発明の第1の実施例による半能動駆動機を用いた電気操向装置を構成する捩じれバネの平面図。
【図5】本発明の第1の実施例による磁気流動流体に電流が流れる前の状態図。
【図6】本発明の第1の実施例による磁気流動流体に電流が流れる時の状態図。
【図7】本発明の第1の実施例による基準トルクと操向ホイールトルクを、与えられた操向ホイール角速度入力に対して実験した結果を示すグラフ。
【図8】本発明の第2の実施例による半能動駆動機を用いた電気操向装置を示す全体構成図。
【図9】本発明の第2の実施例による基準トルクと操向ホイールトルクを、与えられた操向ホイール角速度入力に対して実験した結果を示すグラフ。
【符号の説明】
10:操向ホイール 20:操向軸 30:減衰機 32:ロータ 34:コアー 36:磁気流動流体 37:磁性粒子 38:ハウジング 40:トルクセンサー 50:回転角センサー 60:ジグ 70:捩じれバネ 80:電流調節機 90:コントローラー 110:車輪操向用モーター 120:車輪 20a:第1の操向軸 30a:第1の減衰機 50a:第1の回転角センサー60a:第1のジグ 70a:第1の捩じれバネ 80a:第1の電流調節機20b:第2の操向軸 30b:第2の減衰機 50b:第2の回転角センサー 60b:第2のジグ 70b:第2の捩じれバネ 80b:第2の電流調節機 200:操向操作部 300:操向作動部 400:電流調節部
Claims (9)
- 操向ホイール10を回転させると、車輪操向用モーター110が車両の車輪120を操向作動させる電気操向装置において、
前記操向ホイール10の中心に垂直に連結された操向軸20と、円柱形状から形成され、一つは前記操向ホイール10に固定され、他の一つは車体に固定される一組のジグ60を介して前記操向軸20の他端と車体との間に連結されてエネルギーを貯蔵する捩じれバネ70と、電流量によって消散エネルギーの量を調節する減衰機30と、前記操向軸20の一端に噛み合って前記操向ホイール10の回転変位量を検出する回転角センサー50と、前記操向軸20の一端に噛み合って前記操向ホイール10のトルク量を検出するトルクセンサー40とからなった操向操作部200と;
前記操向反力を生成するために、前記減衰機30の回転抵抗力を制御する電流調節機80と;
前記トルクセンサー40から入力されるトルク量によって前記電流調節機80を制御し、前記回転角センサー50から入力される回転変位量によって前記車輪操向用モーター110を制御するコントローラーー90;を含むことを特徴とし、
ここで、前記捩じれバネ70は、
直径が互いに異なり、螺旋方向に巻かれたバネが並列に配置された二重構造から形成され、
ここで、前記減衰機30は、
前記操向軸20の外周縁に固定されるロータ32と、
前記ロータ32から所定の間隔だけ離隔して設けられるコイルが巻かれた複数のコアー34と、
前記操向ホイール10の回転を支持するように車体に固定され、前記ロータ32と前記複数のコアー34とを収容し、前記ロータ32と所定の間隔だけ離隔して設けられるハウジング38とを含み、
ここで、前記ロータ32と、前記コアー34と、前記ハウジング38との間に形成された空間には磁気流動流体36が満たされていることを特徴とする半能動駆動機を用いた電気操向装置。 - 操向ホイール10を回転させると、車輪操向用モーター110が車両の車輪120を操向作動させる電気操向装置において、
前記操向ホイール10の中心に垂直に連結された第1の操向軸20aと、前記第1の操向軸20aの延長軸線上に位置し、前記第1の操向軸20aと所定の距離をおいて離隔して配列される第2の操向軸20bと、両端に装着された第1のジグ60aを介して前記第1の操向軸20aと前記第2の操向軸20bとの間に位置し、前記第1の操向軸20aと前記第2の操向軸20bとを連結する第1の捩じれバネ70aと、両端に装着された第2のジグ60bを介して前記第2の操向軸20bと車体との間に位置し、前記第2の操向軸20bと車体とを連結する第2の捩じれバネ70bと、前記第2の操向軸20bに装着されて前記第1の捩じれバネ70aによるトルク量を調節する第2の減衰機30bと、基準トルクと前記第1の捩じれバネ70aによるトルク量とを比較して誤差を補正するための第1の回転抵抗力を提供する第1の減衰機30aと、前記第1の操向軸20aの一端に噛み合って前記操向ホイール10の角変位を検出する第1の回転角センサー50aと、前記第2の操向軸20bの一端に噛み合って前記第2の操向軸20bの各変位を検出する第2の回転角センサー50bと、前記第1の操向軸20aの一端に噛み合って前記操向ホイール10のトルク量を検出するトルクセンサー40とからなった操向操作部200と;
前記第1の減衰機30aの前記第1の回転抵抗力を制御する第1の電流調節機80aと、前記第2の減衰機30bの第2の回転抵抗力を制御する第2の電流調節機80bとからなった電流調節部400と;
前記トルクセンサー40から出力されるトルク量と、前記第1の回転角センサー50aと、前記第2の回転角センサー50bから出力される値が入力されて前記第1の電流調節機80a及び前記第2の電流調節機80bとのそれぞれの電流量を制御し、前記車輪操向用モーター110を制御するコントローラー90;を含むことを特徴とする半能動駆動機を用いた電気操向装置。 - 前記第1の減衰機30a及び第2の減衰機30bは、
前記第1の操向軸20a及び第2の操向軸20bの外周縁にそれぞれ固定されるロータと、
前記ロータから所定の間隔だけ離隔して設けられるコイルが巻かれた複数のコアーと、
前記ロータと前記複数のコアーとを収容し、前記ロータと所定の間隔だけ離隔して設けられるハウジングとから構成され、
前記ロータと、前記コアーと、前記ハウジングとの間に形成された空間には磁気流動流体が満たされていることを特徴とする請求項2に記載の半能動駆動機を用いた電気操向装置。 - 前記ハウジングは前記操向ホイール10の回転を支持するように車体に固定されることを特徴とする請求項3に記載の半能動駆動機を用いた電気操向装置。
- 前記第1の捩じれバネ70aは直径を異にして並列に連結された二重バネ構造であって、前記第1の捩じれバネ70aの螺旋方向は互いに異なることを特徴とする請求項2に記載の半能動駆動機を用いた電気操向装置。
- 前記第2の捩じれバネ70bは直径を異にして並列に連結された二重バネ構造であって、前記第2の捩じれバネ70bの螺旋方向は互いに異なることを特徴とする請求項2に記載の半能動駆動機を用いた電気操向装置。
- 前記第2の捩じれバネ70bの剛性は前記第1の捩じれバネ70aの剛性より小さいことを特徴とする請求項2に記載の半能動駆動機を用いた電気操向装置。
- 前記第1のジグ60aは一対をなし、且つ、円柱形状であって、一つは中心部が前記第1の操向軸20aに固定され、他の一つは第2の操向軸20bに固定されることを特徴とする請求項2に記載の半能動駆動機を用いた電気操向装置。
- 前記第2のジグ60bは一対をなし、且つ、円柱形状であって、一つは中心部が前記第2の操向軸20bに固定され、他の一つは車体に固定されることを特徴とする請求項2に記載の半能動駆動機を用いた電気操向装置。
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