JP4974776B2

JP4974776B2 - In-vehicle actuator system

Info

Publication number: JP4974776B2
Application number: JP2007159446A
Authority: JP
Inventors: 健太郎上野; 光秀佐々木; 敏之印南; 東馬山口
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: JP2008308097A

Description

本発明は、独立して制御可能な可動部を二つ備え、この二つの可動部が弾性体を介してつながっている車載用アクチュエータシステムに関する。 The present invention relates to an in-vehicle actuator system that includes two movable parts that can be controlled independently, and these two movable parts are connected via an elastic body.

近年、電子技術と制御技術の発展に伴い、駆動、制動、操舵等の車両運動を決定付ける操作に対し、車両側の出力機構と運転者側の入力機構とを独立に制御できるバイワイヤ技術が脚光を浴びている。このバイワイヤ技術によれば、運転者の操作と車両運動の関係を電子的に制御することにより、運転者の受けるフィーリングや操作のしやすさ、運転による疲れにくさ等を向上することができる。また、運転者の意図とは独立に、制動をかけること、車両を一定速度で走行させること、先行車との車間を一定に保持すること、車線に沿った走行を行うこと等の自動操作が可能である。さらに、回生等の従来なかった機能に対しても、従来の出力機構の出力を制御して協調していくことが可能である。 In recent years, with the development of electronic technology and control technology, by-wire technology that can independently control the output mechanism on the vehicle side and the input mechanism on the driver side for the operation that determines the vehicle motion such as driving, braking, steering, etc. has been highlighted. Have been bathed. According to this by-wire technology, it is possible to improve the feeling received by the driver, ease of operation, and less fatigue due to driving by electronically controlling the relationship between the driver's operation and the vehicle motion. . Independent of the driver's intention, automatic operations such as braking, running the vehicle at a constant speed, maintaining a constant distance from the preceding vehicle, running along the lane, etc. Is possible. Furthermore, it is possible to control the output of the conventional output mechanism in cooperation with functions that have not been conventionally used such as regeneration.

ところで、バイワイヤにおいて運転者側の入力機構と車両側の出力機構とが機械的に接続していない場合、電気的な失陥が発生すると、運転者の操作が車両運動に伝わらなくなる可能性があった。そのため、入力機構と出力機構を弾性体で接続し、出力機構にアクチュエータを備えることにより、入力機構と出力機構を機械的に接続していながら、弾性体の伸縮の範囲内で出力機構を自由に制御する技術が検討され、例えば特許文献１により開示されている。 By the way, if the input mechanism on the driver side and the output mechanism on the vehicle side are not mechanically connected in the by-wire, if an electrical failure occurs, the driver's operation may not be transmitted to the vehicle motion. It was. Therefore, by connecting the input mechanism and the output mechanism with an elastic body and providing the actuator with the output mechanism, the input mechanism and the output mechanism can be mechanically connected, and the output mechanism can be freely moved within the range of expansion and contraction of the elastic body. A technique for controlling is studied and disclosed in, for example, Patent Document 1.

特開２００６−２８１９９２号公報JP 2006-281992 A

従来の手法では、出力機構の動作は弾性体を介して入力機構にも波及し、運転者の操作に影響が出るため、運転者に違和感を覚えさせたり、操作性を悪化させたりする可能性があった。また、出力機構のアクチュエータが制御できないような失陥が起こった場合、運転者は、電気的又は機械的増幅手段が失われて、単に人力によって車両運動を操作しなければならなかった。 In the conventional method, the output mechanism's operation also affects the input mechanism via the elastic body and affects the driver's operation, which may cause the driver to feel uncomfortable or deteriorate operability. was there. In addition, when a failure occurs in which the actuator of the output mechanism cannot be controlled, the driver loses the electrical or mechanical amplification means and has to simply operate the vehicle movement by human power.

前記課題を解決するために、本発明の車載用アクチュエータシステムは、第一可動部を動作させる第一アクチュエータと、第二可動部を動作させるものであって前記第一アクチュエータとは独立して制御される第二アクチュエータと、前記第一可動部と前記第一可動部の動作が弾性体を介して前記第二可動部の動作に作用すると共に前記第二可動部の動作が弾性体を介して前記第一可動部の動作に作用するように構成された機構部と、前記第一可動部又は前記第二可動部から前記弾性体を介して他方の可動部に伝達される力及び／又は位置の変化を、相殺、抑制又は増幅するように他方のアクチュエータを制御する制御装置と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an in-vehicle actuator system according to the present invention controls a first actuator that operates a first movable part and a second movable part, and is controlled independently of the first actuator. The second actuator, the operation of the first movable part and the first movable part act on the operation of the second movable part via the elastic body, and the operation of the second movable part via the elastic body A mechanism part configured to act on the operation of the first movable part, and a force and / or position transmitted from the first movable part or the second movable part to the other movable part via the elastic body; And a control device that controls the other actuator so as to cancel, suppress, or amplify the change in the above.

また、本発明の車載用アクチュエータシステムは、前記第一可動部が主として制動力を発生させ、前記第二可動部が主として反力を発生させるブレーキシステムであることを特徴とする。 The on-vehicle actuator system according to the present invention is a brake system in which the first movable part mainly generates a braking force and the second movable part mainly generates a reaction force.

また、本発明の車載用アクチュエータシステムは、前記制御装置は、前記第二可動部の操作量に基づいて前記第一可動部に制動力を発生させるか又は前記第二可動部の操作量を増幅するように前記第一アクチュエータ及び前記第二アクチュエータを制御することを特徴とする。 In the on-vehicle actuator system according to the present invention, the control device may cause the first movable part to generate a braking force or amplify the operation amount of the second movable part based on the operation amount of the second movable part. Thus, the first actuator and the second actuator are controlled.

また、本発明の車載用アクチュエータシステムは、前記制御装置は前記第一可動部の動作と独立して前記第二可動部の反力又は位置を任意の関係で実現するように前記第一アクチュエータ及び前記第二アクチュエータを制御することを特徴とする。 In the on-vehicle actuator system of the present invention, the control device may realize the reaction force or position of the second movable part in an arbitrary relationship independently of the operation of the first movable part. The second actuator is controlled.

また、本発明の車載用アクチュエータシステムは、前記制御装置は、前記第一可動部と前記第二可動部を独立して動作させるように前記第一アクチュエータ及び前記第二アクチュエータを制御することを特徴とする。 In the on-vehicle actuator system of the present invention, the control device controls the first actuator and the second actuator so that the first movable portion and the second movable portion are operated independently. And

また、本発明の車載用アクチュエータシステムは、前記第一アクチュエータ及び前記第二アクチュエータのどちらかの制御が不能になった場合、前記第一可動部及び前記第二可動部の一方の動作を継続し、他方の動作を前記一方の動作に従属させることを特徴とする。 The on-vehicle actuator system according to the present invention continues the operation of one of the first movable part and the second movable part when control of either the first actuator or the second actuator is disabled. The other operation is subordinate to the one operation.

また、本発明の車載用アクチュエータシステムは、前記第一アクチュエータ及び第二アクチュエータのどちらかの制御が不能になった場合、第一可動部の動作を継続し、第二可動部の動作が第一可動部の動作に従属させることを特徴とする。 Further, the vehicle-mounted actuator system of the present invention continues the operation of the first movable part when the control of either the first actuator or the second actuator becomes impossible, and the operation of the second movable part is the first. It depends on the operation of the movable part.

また、本発明の車載用アクチュエータシステムは、前記制御装置は、前記第一アクチュエータを制御する第一制御装置及び前記第二アクチュエータを制御する第二制御装置に分かれて構成されていることを特徴とする。 The on-vehicle actuator system according to the present invention is characterized in that the control device is divided into a first control device that controls the first actuator and a second control device that controls the second actuator. To do.

また、本発明の車載用アクチュエータシステムは、電源系統は、前記第一アクチュエータに電力を供給する第一電源系統と、第二アクチュエータに電力を供給する第二電源系統とが分かれて構成されていることを特徴とする。 In the on-vehicle actuator system according to the present invention, the power supply system includes a first power supply system that supplies power to the first actuator and a second power supply system that supplies power to the second actuator. It is characterized by that.

また、本発明の車載用アクチュエータシステムは、電源系統は、前記第一アクチュエータに電力を供給する第一電源系統と、第二アクチュエータに電力を供給する第二電源系統とが分かれて構成され、前記第一制御装置は該第一電源系統を電源とし、前記第二制御装置は該第二電源系統を電源とすることを特徴とする。 In the on-vehicle actuator system of the present invention, the power supply system is configured by dividing a first power supply system that supplies power to the first actuator and a second power supply system that supplies power to the second actuator, The first control device uses the first power supply system as a power supply, and the second control device uses the second power supply system as a power supply.

本発明によれば、運転者の操作と車両運動とを独立に電気的に制御することが可能であり、バイワイヤシステムと同等の効果を得ることができる。また、運転者側の入力機構と車両側の出力機構が機械的に接続しているので、電気的な増幅なしでも人力による車両運動への関与が可能となる。更に、アクチュエータを二つ備えた二重系を構成することにより、一方の系に電気的失陥が起こった場合でも他方の系により電気的な増幅を得ることが可能である。また、二つのアクチュエータを協調させて必要な力を発生させることにより、アクチュエータに小型で軽量なものを使用することが可能となり、コスト的にも有利である。 According to the present invention, it is possible to electrically control the operation of the driver and the vehicle motion independently, and the same effects as the by-wire system can be obtained. Further, since the input mechanism on the driver side and the output mechanism on the vehicle side are mechanically connected, it is possible to participate in the vehicle movement by human power without electrical amplification. Furthermore, by configuring a dual system including two actuators, even if an electrical failure occurs in one system, it is possible to obtain electrical amplification by the other system. Further, by generating the necessary force by coordinating the two actuators, it is possible to use a small and lightweight actuator, which is advantageous in terms of cost.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明を適用した実施例の主な構成について、以下、図面に基づいて説明する。
図１は本発明によるシステムの模式図であり、４輪を備えた自動車の基本系統を示す。103は運転者が車両を運転するために操作する入力機構である。図１では、入力機構はペダルであるが、システムの構成内容により、ハンドルやレバーとしてもよい。自動車の４輪に対応して設けられた車両運動を実現するための出力機構131,141,151,161は、図１の実施例では制動装置のキャリパとなっているが、システム構成により、駆動装置や操舵装置としてもよい。 A main configuration of an embodiment to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of a system according to the present invention and shows a basic system of an automobile having four wheels. An input mechanism 103 is operated by the driver to drive the vehicle. In FIG. 1, the input mechanism is a pedal, but may be a handle or a lever depending on the configuration of the system. The output mechanism 131, 141, 151, 161 for realizing the vehicle motion provided corresponding to the four wheels of the automobile is a caliper of the braking device in the embodiment of FIG. Good.

アクチュエータシステム101は、入力機構103にペダル反力を発生させると共に、出力機構に制動力を発生させるために、配管107、108に対して油圧を発生させる。油圧装置121は、配管107、108の油圧を配管123、124、125、126に分配する。配管123、124、125、126に発生した油圧は、それぞれキャリパ131、141、151、161のピストン推力となり、摩擦材をロータ132、142、152、162に押し付けると、ロータは車輪と接続しているので、摩擦力により車両に制動力が発生する。 The actuator system 101 generates a hydraulic pressure for the pipes 107 and 108 in order to generate a pedal reaction force in the input mechanism 103 and a braking force in the output mechanism. The hydraulic device 121 distributes the hydraulic pressure of the pipes 107 and 108 to the pipes 123, 124, 125, and 126. The hydraulic pressure generated in the pipes 123, 124, 125, and 126 becomes the piston thrust of the calipers 131, 141, 151, and 161, respectively. Therefore, a braking force is generated in the vehicle by the frictional force.

アクチュエータシステム101は、アクチュエータ機構102を備え、このアクチュエータ機構102は第一アクチュエータ109と第二アクチュエータ110を備える。また、アクチュエータシステム101は、制御装置104を備え、この制御装置104は、第一アクチュエータ109と第二アクチュエータ110を制御する。図１では、制御装置104は第一制御装置105と第二制御装置106との分かれた構成となっているが、システムの構成により、制御装置104は一つの制御装置であってもよい。図１では、第一制御装置105は第一アクチュエータ109を制御し、第二制御装置106は第二アクチュエータ110を制御する。 The actuator system 101 includes an actuator mechanism 102, and the actuator mechanism 102 includes a first actuator 109 and a second actuator 110. In addition, the actuator system 101 includes a control device 104, which controls the first actuator 109 and the second actuator 110. In FIG. 1, the control device 104 has a first control device 105 and a second control device 106, but the control device 104 may be a single control device depending on the system configuration. In FIG. 1, the first control device 105 controls the first actuator 109, and the second control device 106 controls the second actuator 110.

第一アクチュエータ109は、第一電源系統172から電力の供給を受け、第二アクチュエータ110は、第二電源系統182から電力の供給を受ける。図１に示すとおり、第一制御装置105は第一アクチュエータ109と同じ電源系統を電源とし、第二制御装置106は第二アクチュエータ110と同じ電源系統を電源とする。このように二重系とすることにより、制御装置とアクチュエータが二つずつ別々の電源系統に接続されていることにより、一方の電源系統が失陥した際でも、他方の電源系統によりアクチュエータを制御することができる。 The first actuator 109 is supplied with electric power from the first power supply system 172, and the second actuator 110 is supplied with electric power from the second power supply system 182. As shown in FIG. 1, the first control device 105 uses the same power supply system as that of the first actuator 109, and the second control device 106 uses the same power supply system as that of the second actuator 110. By using a dual system in this way, the control device and actuator are connected to two separate power systems, so even if one power system fails, the actuator is controlled by the other power system. can do.

制御装置104が一つに構成されている場合でも、制御装置内部では、第一電源系統を電源とする部分と第二電源系統を電源とする部分が独立に存在し、それぞれの部分が電源系統を同じくするアクチュエータを制御する二重系に構成にしてもよい。また、図１では、アクチュエータ機構102と制御装置104とは別体構造となっているが、システムの構成により、アクチュエータ機構102と制御装置104は一体構造としてもよい。 Even when the control device 104 is configured as a single unit, a part using the first power supply system as a power supply and a part using the second power supply system as a power supply exist independently in the control device, and each part is a power supply system. A dual system for controlling the same actuator may be used. In FIG. 1, the actuator mechanism 102 and the control device 104 have a separate structure, but the actuator mechanism 102 and the control device 104 may have an integrated structure depending on the system configuration.

第一電源系統172には第一電源装置171が接続されており、アクチュエータシステム101に電力を供給する。また、第二電源系統182には第二電源装置181が接続されており、アクチュエータシステム101に電力を供給する。第一電源装置171と第二電源装置181は、例えばバッテリでもよいし、オルタネータや発電機であってもよい。さらに、異なる電圧からアクチュエータシステム101に必要な電圧に変換するDC-DCコンバータであってもよい。また、第一電源装置171と第二電源装置181は、これらの組み合わせであってもよい。第一電源装置171と第二電源装置181は、相互に独立してアクチュエータシステムに電力を供給可能であり、一方が失陥した場合でも、他方は影響を受けずに電力を継続して供給することが可能な構成となっている。 A first power supply device 171 is connected to the first power supply system 172 and supplies power to the actuator system 101. A second power supply device 181 is connected to the second power supply system 182 and supplies power to the actuator system 101. The first power supply device 171 and the second power supply device 181 may be, for example, a battery, an alternator or a generator. Further, it may be a DC-DC converter that converts a different voltage into a voltage required for the actuator system 101. Further, the first power supply device 171 and the second power supply device 181 may be a combination thereof. The first power supply device 171 and the second power supply device 181 can supply power to the actuator system independently of each other, and even if one fails, the other continues to supply power without being affected. The configuration is possible.

図２は、図１のアクチュエータ機構102の構成の一例を示す模式図である。アクチュエータ機構は、第一可動部209と第二可動部210を備える。第一可動部209は第一アクチュエータ109に接続され、第二可動部210は第二アクチュエータ110に接続されている。第一可動部と第一アクチュエータの接続及び第二可動部と第二アクチュエータの接続は、それぞれ減速機や力の方向を変えるための機構を介してもよいし、直接接続されていてもよい。これらの接続における剛性は、非常に高いものが望ましく、弾性体としての特徴がないか無視できることが望ましい。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the actuator mechanism 102 of FIG. The actuator mechanism includes a first movable part 209 and a second movable part 210. The first movable part 209 is connected to the first actuator 109, and the second movable part 210 is connected to the second actuator 110. The connection between the first movable part and the first actuator and the connection between the second movable part and the second actuator may be via a speed reducer or a mechanism for changing the direction of the force, or may be directly connected. The rigidity in these connections is desirably very high, and it is desirable that there is no characteristic as an elastic body or it can be ignored.

図２に示された実施例では、アクチュエータ109,110はモータであるが、システムの構成によっては、ソレノイドによる直動アクチュエータ、可動部の動作を抑制することのできるブレーキアクチュエータであってもよい。アクチュエータがモータである場合、可動部の位置や速度はモータに取り付けられた回転センサから取得してもよい。回転センサは、ホール素子によるもの、光学によるエンコーダ又はレゾルバによるものでもよい。また、モータはDCブラシレスモータでもよい。モータがDCブラシレスモータである場合、モータをベクトル制御するための位相を検出するための回転センサと、可動部の位置あるいは速度を検出するためのセンサは共通でもよい。また、モータは、DCモータや誘導モータであってもよい。 In the embodiment shown in FIG. 2, the actuators 109 and 110 are motors. However, depending on the system configuration, the actuators may be linear actuators using solenoids or brake actuators that can suppress the operation of the movable part. When the actuator is a motor, the position and speed of the movable part may be acquired from a rotation sensor attached to the motor. The rotation sensor may be a Hall element, an optical encoder, or a resolver. The motor may be a DC brushless motor. When the motor is a DC brushless motor, the rotation sensor for detecting the phase for vector control of the motor and the sensor for detecting the position or speed of the movable part may be common. The motor may be a DC motor or an induction motor.

また、図２に示された実施例では、第一可動部209と第一アクチュエータ109は、第一回転直動変換機構203で接続され、第二可動部210と第二アクチュエータ110は、第二回転直動変換機構204で接続されている。第一回転直動変換機構203は、第一アクチュエータの回転運動又は回転力を、第一可動部の直動運動又は直動力に変換する機構である。第二回転直動変換機構204は、第二アクチュエータ110の回転運動又は回転力を、第二可動部の直動運動又は直動力に変換する機構である。第一回転直動変換機構と第二回転直動変換機構は、ボールねじ、台形ねじ、ウォームねじを使用してもよい。 In the embodiment shown in FIG. 2, the first movable portion 209 and the first actuator 109 are connected by the first rotation / linear motion conversion mechanism 203, and the second movable portion 210 and the second actuator 110 are They are connected by a rotation / linear motion conversion mechanism 204. The first rotation / linear motion conversion mechanism 203 is a mechanism that converts the rotational motion or rotational force of the first actuator into the linear motion or direct power of the first movable part. The second rotation / linear motion converting mechanism 204 is a mechanism that converts the rotational motion or rotational force of the second actuator 110 into the linear motion or direct power of the second movable portion. A ball screw, a trapezoidal screw, and a worm screw may be used for the first rotation / linear motion conversion mechanism and the second rotation / linear motion conversion mechanism.

第一可動部209は出力機構205に接続されるが、図２に示された実施例では、出力機構はマスタシリンダ205である。マスタシリンダ205は、第一可動部209の直動力を油圧に変換し、配管107、108を介して車両に制動力を発生させる。第二可動部210は入力機構に接続されるが、図２では、入力機構はペダル103である。ペダル103は、第二可動部210の直動力をペダル反力として運転者に操作フィーリングを与える。第一可動部209と第二可動部210は、弾性体201により互いに接続されている。 The first movable portion 209 is connected to the output mechanism 205, but in the embodiment shown in FIG. 2, the output mechanism is the master cylinder 205. The master cylinder 205 converts the direct power of the first movable part 209 into hydraulic pressure, and generates braking force on the vehicle via the pipes 107 and 108. Although the second movable unit 210 is connected to the input mechanism, the input mechanism is the pedal 103 in FIG. The pedal 103 gives an operation feeling to the driver using the direct power of the second movable portion 210 as a pedal reaction force. The first movable part 209 and the second movable part 210 are connected to each other by an elastic body 201.

第一アクチュエータ109は、第一可動部209の力、位置、速度を制御することができると同様に、出力機構であるマスタシリンダ205や弾性体201から第一可動部209に与えられる力は、第一アクチュエータ109に伝達される。また、第二アクチュエータ110は第二可動部210の力、位置、速度を制御することができると同様に、入力機構であるペダル103や弾性体201から第二可動部210に与えられる力は、第二アクチュエータ110に伝達される。また、第一可動部209にかかる力は、弾性体201を介して第二可動部210に伝達されると同様に、第二可動部210にかかる力は、弾性体201を介して第一可動部209に伝達される。 The first actuator 109 can control the force, position, and speed of the first movable part 209. Similarly, the force applied to the first movable part 209 from the master cylinder 205 or the elastic body 201 as an output mechanism is It is transmitted to the first actuator 109. Similarly, the second actuator 110 can control the force, position, and speed of the second movable portion 210. Similarly, the force applied to the second movable portion 210 from the pedal 103 or the elastic body 201 as an input mechanism is It is transmitted to the second actuator 110. Similarly, the force applied to the first movable portion 209 is transmitted to the second movable portion 210 via the elastic body 201, and the force applied to the second movable portion 210 is transmitted to the first movable portion 210 via the elastic body 201. Is transmitted to the unit 209.

弾性体201は伸縮することができるため、弾性体の位置や速度は、アクチュエータを制御することによって任意に変更することが可能である。第一可動部209から出力機構であるマスタシリンダ205に伝達される力は、第一アクチュエータ109を制御することによって任意に調整とすることが可能である。さらに、第二可動部210から入力機構あるいはペダル103に伝達される力も第二アクチュエータ110を制御することによって任意に調整することが可能である。 Since the elastic body 201 can expand and contract, the position and speed of the elastic body can be arbitrarily changed by controlling the actuator. The force transmitted from the first movable part 209 to the master cylinder 205 as an output mechanism can be arbitrarily adjusted by controlling the first actuator 109. Furthermore, the force transmitted from the second movable part 210 to the input mechanism or the pedal 103 can be arbitrarily adjusted by controlling the second actuator 110.

図３は、図２における第二可動部と第二アクチュエータの変形例を示す模式図である。可動部224には摩擦面222が備えられており、アクチュエータ221にも摩擦面223が備えられている。摩擦面222と摩擦面223の接触力に基づいて可動部224には摩擦力が働く。摩擦面222と摩擦面223の接触力は、アクチュエータ221で任意に制御することができるので、可動部224から出力機構又は入力機構に伝達する力を任意に制御することができる。アクチュエータ221は自発的に可動部224を運動させることはできないが、可動部224が出力機構、入力機構又は弾性体201から力を受けて動かされている際には、アクチュエータ221を制御することによって可動部224の位置や速度を制御することが可能である。また、アクチュエータ221を用いて可動部224の位置や速度を制御する場合、可動部224の位置や速度を検出するためのセンサ225を備えていてもよい。センサ225は磁気によるものでもよいし、抵抗によるポテンショメータでもよい。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a modification of the second movable portion and the second actuator in FIG. The movable portion 224 is provided with a friction surface 222, and the actuator 221 is also provided with a friction surface 223. Based on the contact force between the friction surface 222 and the friction surface 223, a frictional force acts on the movable portion 224. Since the contact force between the friction surface 222 and the friction surface 223 can be arbitrarily controlled by the actuator 221, the force transmitted from the movable portion 224 to the output mechanism or the input mechanism can be arbitrarily controlled. The actuator 221 cannot spontaneously move the movable part 224, but when the movable part 224 is moved by receiving a force from the output mechanism, the input mechanism, or the elastic body 201, the actuator 221 is controlled. The position and speed of the movable part 224 can be controlled. In addition, when the position and speed of the movable part 224 are controlled using the actuator 221, a sensor 225 for detecting the position and speed of the movable part 224 may be provided. The sensor 225 may be magnetic or a potentiometer with resistance.

図３では、以上のとおり、図２における第二可動部と第二アクチュエータに適用した場合を示したが、図２における第一可動部と第一アクチュエータに同様に適用することも可能である。このようにして、図２に示された第一アクチュエータ又は第二アクチュエータを、図３に示されたような可動部とアクチュエータにより構成することが可能であり、アクチュエータによる消費電力を小さくして、大きな力を制御することができる。 Although FIG. 3 shows the case where the present invention is applied to the second movable part and the second actuator in FIG. 2 as described above, the present invention can be similarly applied to the first movable part and the first actuator in FIG. In this way, the first actuator or the second actuator shown in FIG. 2 can be configured by the movable part and the actuator as shown in FIG. 3, and the power consumption by the actuator is reduced, A large force can be controlled.

図４は、図２における第二可動部と第二アクチュエータの別の変形例を示す模式図である。アクチュエータ231はソレノイドである。可動部234には磁性体が貼り付けてあり、アクチュエータ231に通電する電流を制御することによって、可動部234の力、位置、速度を任意に調整することができる。また、図４に示す変形例では、可動部234の位置や速度を検出するためのセンサ235を備えてもよい。センサ235は、磁気によるものでもよいし、抵抗によるポテンショメータでもよい。 FIG. 4 is a schematic diagram showing another modification of the second movable portion and the second actuator in FIG. The actuator 231 is a solenoid. A magnetic material is affixed to the movable portion 234, and the force, position, and speed of the movable portion 234 can be arbitrarily adjusted by controlling the current supplied to the actuator 231. In the modification shown in FIG. 4, a sensor 235 for detecting the position and speed of the movable part 234 may be provided. The sensor 235 may be magnetic or a potentiometer based on resistance.

図４では、以上のとおり、図２における第二可動部と第二アクチュエータに適用した場合を示したが、図２における第一可動部と第一アクチュエータに同様に適用することも可能である。このようにして、図２に示された第一アクチュエータ又は第二アクチュエータを、図４に示されたような可動部とソレノイドにより構成することが可能であり、アクチュエータの構成を簡素化して、低コスト化、小型化、軽量化が可能であるし、アクチュエータに流れる電流を制御するための制御装置の構成も簡素化することができる。 Although FIG. 4 shows the case where the present invention is applied to the second movable portion and the second actuator in FIG. 2 as described above, the present invention can be similarly applied to the first movable portion and the first actuator in FIG. In this way, the first actuator or the second actuator shown in FIG. 2 can be configured by the movable part and the solenoid as shown in FIG. 4, and the configuration of the actuator can be simplified and reduced. Cost reduction, size reduction, and weight reduction are possible, and the configuration of the control device for controlling the current flowing through the actuator can be simplified.

図５は、図２における第二可動部と第二アクチュエータの更に別の変形例を示す模式図である。アクチュエータ241は、可動部244を回転中心としたDCブラシレスモータである。アクチュエータ241は、コイルからなる固定子242を備えて、コイル電流を制御することで磁界を発生させる。回転子243は、磁性体を持っているので、固定子242で発生させた磁界によって力を受けて回転したりトルクを発生したりする。回転子243の回転は、ボールねじ246によって、直動方向に変換され可動部244を動作させる。回転子243の回転は、回転センサ245によって検出される。回転センサ245で検出された情報は、可動部244の位置や速度として利用してもよい。制御装置は、アクチュエータ241を制御することにより、可動部244の力、位置、速度を任意に調整することができる。 FIG. 5 is a schematic view showing still another modified example of the second movable portion and the second actuator in FIG. The actuator 241 is a DC brushless motor with the movable part 244 as the center of rotation. The actuator 241 includes a stator 242 made of a coil, and generates a magnetic field by controlling the coil current. Since the rotor 243 has a magnetic body, the rotor 243 receives a force from the magnetic field generated by the stator 242 and rotates or generates torque. The rotation of the rotor 243 is converted into the linear motion direction by the ball screw 246 to operate the movable portion 244. The rotation of the rotor 243 is detected by the rotation sensor 245. The information detected by the rotation sensor 245 may be used as the position and speed of the movable unit 244. The control device can arbitrarily adjust the force, position, and speed of the movable portion 244 by controlling the actuator 241.

図５に示された可動部とアクチュエータにより、図１、図２に示されたアクチュエータ機構を構成することが可能である。図５に示すように、可動部を回転中心とするアクチュエータの構成によれば、アクチュエータ機構を可動部を中心に対称な構成とすることができるので、体積や重量の面で有利である。また、回転を減速するための減速機が不要となるので、減速機による音が発生せず、力や仕事の伝達効率も高くすることができる。 The movable part and the actuator shown in FIG. 5 can constitute the actuator mechanism shown in FIGS. As shown in FIG. 5, according to the configuration of the actuator having the movable portion as the rotation center, the actuator mechanism can be symmetric with respect to the movable portion, which is advantageous in terms of volume and weight. Further, since a speed reducer for decelerating the rotation is unnecessary, no sound is generated by the speed reducer, and the transmission efficiency of force and work can be increased.

制御装置104は、第一アクチュエータ109を制御することにより、好適な制動力を発生させることができる。 The control device 104 can generate a suitable braking force by controlling the first actuator 109.

図６は、制御装置104が第一アクチュエータ109を制御して発生させる制動力の一例を示す。図６(a)において、曲線251はペダル位置に対する制動力の関係を示している。制動力はペダル位置が大きくなればなるほど大きな値となる。また、ペダル位置が小さい領域253ではペダル位置に対する制動力の傾きが小さくペダル位置が大きい領域254ではペダル位置に対する制動力の傾きが大きい。ペダル位置に応じて制動力の傾きを変えることにより、踏み込みが小さいときはペダル位置の操作により細かい制動力を変化させやすく、踏み込みが大きいときは少しのペダル操作でも大きな制動力を発生させて緊急時のブレーキ対応とすることができる。 FIG. 6 shows an example of a braking force generated by the control device 104 by controlling the first actuator 109. In FIG. 6 (a), a curve 251 indicates the relationship of the braking force with respect to the pedal position. The braking force increases as the pedal position increases. Further, in the region 253 where the pedal position is small, the gradient of the braking force with respect to the pedal position is large in the region 254 where the gradient of the braking force with respect to the pedal position is small and the pedal position is large. By changing the slope of the braking force according to the pedal position, it is easy to change the fine braking force by operating the pedal position when the depression is small, and when the depression is large, a large braking force can be generated even with a slight pedal operation. It can be adapted to the brakes of the hour.

また、図６(b)において、曲線261はペダル反力に対する制動力の関係を示す。一般的にペダル反力は運転者のペダル踏力と同じ大きさであるから、図６(b)の横軸は踏力と置き換えてもよい。制動力はペダル反力が大きくなればなるほど大きな値となる。また、ペダル反力が小さい領域263では、ペダル反力に対する制動力の傾きが大きく、ペダル反力が大きい領域264ではペダル反力に対する制動力の傾きが小さい。ペダル反力に応じて制動力の傾きを変えることにより、小さな力でも大きな制動力を得られるようにする。 In FIG. 6 (b), a curve 261 indicates the relationship of the braking force to the pedal reaction force. Since the pedal reaction force is generally the same as the driver's pedaling force, the horizontal axis in FIG. 6B may be replaced with the pedaling force. The braking force increases as the pedal reaction force increases. Further, in the region 263 where the pedal reaction force is small, the gradient of the braking force with respect to the pedal reaction force is large, and in the region 264 where the pedal reaction force is large, the gradient of the braking force with respect to the pedal reaction force is small. By changing the inclination of the braking force according to the pedal reaction force, a large braking force can be obtained even with a small force.

また、制動装置104は図６によらず、好適な車両運動を実現するために車両内外の情報に基づいて入力機構と独立に制動力を発生させてもよい。 Further, the braking device 104 may generate a braking force independently of the input mechanism based on information inside and outside the vehicle, in order to realize a suitable vehicle motion, regardless of FIG.

制御装置104は、第二アクチュエータ110を制御することにより、好適なペダル反力を発生させてもよい。ここで、ペダル反力を剛性反力と粘性反力に大別し、数式１のように表してもよい。
（数式1）ペダル反力＝剛性反力＋粘性反力 The control device 104 may generate a suitable pedal reaction force by controlling the second actuator 110. Here, the pedal reaction force may be broadly classified into a rigid reaction force and a viscous reaction force, and may be expressed as Equation 1.
(Formula 1) Pedal reaction force = Rigid reaction force + Viscous reaction force

ここで、剛性反力は、ペダル位置に応じて大きさが変わる反力である。剛性反力は、ペダル位置が大きくなればなるほど大きな値となる。すなわち、同じペダル位置に対する剛性反力が大きい場合は操作時に堅いフィーリングが得られ、同じペダル位置に対する剛性反力が小さい場合には柔らかいフィーリングが得られる。 Here, the rigid reaction force is a reaction force whose magnitude changes according to the pedal position. The stiffness reaction force increases as the pedal position increases. That is, when the stiffness reaction force for the same pedal position is large, a firm feeling is obtained during operation, and when the stiffness reaction force for the same pedal position is small, a soft feeling is obtained.

粘性反力は、ペダル速度に応じて大きさが変わる反力である。粘性反力は、ペダル速度が大きくなればなるほど大きな値となる。同じペダル速度に対する粘性反力が大きい場合は操作時にねばねばしたフィーリングが得られ、同じペダル速度に対する粘性反力が小さい場合にはバネ感の強いフィーリングが得られる。 The viscous reaction force is a reaction force whose magnitude changes depending on the pedal speed. The viscosity reaction force increases as the pedal speed increases. When the viscous reaction force for the same pedal speed is large, a sticky feeling is obtained during operation, and when the viscous reaction force for the same pedal speed is small, a strong feeling of springiness is obtained.

ここで、制御装置104は、第二アクチュエータ110によって、図７に示すようなペダル反力を発生させてもよい。図７(a)において、曲線301はペダル速度がほぼ0の場合のペダル反力を示し、曲線302と曲線303は、ペダル速度が異なる場合のペダル反力を示す。図７(b)において、ペダル速度311は極めて小さい速度であり、ペダル速度311の時のペダル反力が301である。曲線301の与える反力は、数式1における剛性反力にほぼ相当する。剛性反力はペダル位置にのみ依存して大きくなる。また、ペダル速度が大きい場合は、粘性反力を大きくするため、ペダル反力も大きくなる。ここで、曲線301が剛性反力にほぼ相当するとした場合、ペダル速度が曲線312、更に曲線313が示すように大きくなると、ペダル反力は、それぞれ曲線302、更に曲線303が示すように、ペダル速度に応じて大きくなる。ここで、ペダル反力301に対して、曲線302、更に曲線303が示すようにペダル反力が大きくなる場合、その差分は、数式1における粘性反力に相当する。 Here, the control device 104 may generate a pedal reaction force as shown in FIG. In FIG. 7 (a), a curve 301 indicates the pedal reaction force when the pedal speed is substantially zero, and a curve 302 and a curve 303 indicate the pedal reaction force when the pedal speed is different. In FIG. 7B, the pedal speed 311 is an extremely small speed, and the pedal reaction force at the pedal speed 311 is 301. The reaction force given by the curve 301 substantially corresponds to the stiffness reaction force in Equation 1. The rigidity reaction force increases only depending on the pedal position. Further, when the pedal speed is high, the pedal reaction force is increased in order to increase the viscosity reaction force. Here, when the curve 301 is substantially equivalent to the rigid reaction force, when the pedal speed increases as shown by the curve 312 and further as shown by the curve 313, the pedal reaction force becomes the pedal as shown by the curve 302 and further as the curve 303, respectively. Increases with speed. Here, when the pedal reaction force increases with respect to the pedal reaction force 301 as indicated by the curve 302 and the curve 303, the difference corresponds to the viscous reaction force in Equation 1.

粘性反力は図７(c)、(d)が示すように、ペダル速度とペダル位置に対して変化する。図７(c)は、ペダル速度と粘性反力の関係を示しており、粘性反力321はペダル位置304での粘性反力の一例である。また、粘性反力322、323は、それぞれペダル位置305、306での粘性反力の一例を示す。また、図７(d)は、ペダル位置と粘性反力の関係を示している。粘性反力331は、ペダル速度が311の場合であり、小さいペダル反力となる。また、ペダル速度が312、313の場合の粘性反力はそれぞれ、332、333となる。 As shown in FIGS. 7C and 7D, the viscous reaction force changes with respect to the pedal speed and the pedal position. FIG. 7C shows the relationship between the pedal speed and the viscous reaction force, and the viscous reaction force 321 is an example of the viscous reaction force at the pedal position 304. Moreover, the viscous reaction forces 322 and 323 indicate examples of the viscous reaction forces at the pedal positions 305 and 306, respectively. FIG. 7 (d) shows the relationship between the pedal position and the viscous reaction force. The viscous reaction force 331 is a case where the pedal speed is 311 and is a small pedal reaction force. The viscous reaction forces when the pedal speed is 312 and 313 are 332 and 333, respectively.

制御装置は、制動力やペダル反力を発生させるために必要なトルクをアクチュエータ機構に発生させる。アクチュエータ機構にトルクを発生させるためには、アクチュエータに電流を流す必要がある。そのため、制御装置は、アクチュエータに流れる電流を制御する。 The control device causes the actuator mechanism to generate torque necessary for generating braking force and pedal reaction force. In order to generate torque in the actuator mechanism, it is necessary to pass a current through the actuator. Therefore, the control device controls the current flowing through the actuator.

図８は、制御装置の電力変換回路の構成の一例を示す。図８において、アクチュエータ401は電源系統402との間に電力変換回路347を備える。アクチュエータが三相モータである場合、各三相モータにつき電力変換回路347は最低６個のスイッチング素子332，333，334，335，336，337を有し、各スイッチング素子は、フライホイールダイオード338，339，340，341，342，343を備える。スイッチング素子は、パワートランジスタ、MOS FET又はIGBT等でもよい。一般的に、アクチュエータの定格容量が数百W以下であればMOS FETが、数kW以上であればIGBTが用いられる。また、電力変換回路347は、電流センサ344，345，346を備えて、三相モータに流れる電流を検出することができる。電流センサ346はなくてもよい。 FIG. 8 shows an example of the configuration of the power conversion circuit of the control device. In FIG. 8, the actuator 401 includes a power conversion circuit 347 between the power supply system 402. When the actuator is a three-phase motor, the power conversion circuit 347 has at least six switching elements 332, 333, 334, 335, 336, 337 for each three-phase motor, and each switching element includes a flywheel diode 338, 339, 340, 341, 342, 343. The switching element may be a power transistor, a MOS FET, an IGBT, or the like. In general, a MOS FET is used if the rated capacity of the actuator is several hundred watts or less, and an IGBT is used if the rated capacity is several kW or more. The power conversion circuit 347 includes current sensors 344, 345, and 346, and can detect a current flowing through the three-phase motor. The current sensor 346 may be omitted.

演算処理装置350は、回転センサ348によって検出した回転角度、回転角速度から、アクチュエータ（三相モータ）の位相、可動部の位置、速度を計算することができる。また、可動部にかかる力349を取得するようにしても。演算処理装置350は、電流センサによって検出した電流値と、可動部の位置、速度、力に基づいて、アクチュエータに流れる電流を制御する。インタフェースIC331は、演算処理装置350の出力した電気信号を変換し、スイッチング素子を駆動する信号に変換する。 The arithmetic processing unit 350 can calculate the phase of the actuator (three-phase motor), the position of the movable part, and the speed from the rotation angle and rotation angular velocity detected by the rotation sensor 348. Also, the force 349 applied to the movable part may be acquired. The arithmetic processing unit 350 controls the current flowing through the actuator based on the current value detected by the current sensor and the position, speed, and force of the movable part. The interface IC 331 converts the electrical signal output from the arithmetic processing unit 350 and converts it into a signal for driving the switching element.

図９は、アクチュエータが直流ブラシ付きモータである場合における制御装置の電力変換回路の構成の一例を示す。図９において、電力変換回路361はスイッチング素子を最低４個備えており、各スイッチング素子はフリーホイールダイオードを備えている。 FIG. 9 shows an example of the configuration of the power conversion circuit of the control device when the actuator is a motor with a DC brush. In FIG. 9, the power conversion circuit 361 includes at least four switching elements, and each switching element includes a free wheel diode.

一般的なアクチュエータの場合、電力変換回路は、電力系統402を電力の供給源として、アクチュエータに電流を流すことによりトルクを発生させる。電力系統402が電力の供給源となる場合、上アーム素子（図８の実施例ではスイッチング素子332，333，334、図９の実施例ではスイッチング素子362，363）のいずれかから電流が電動アクチュエータに流れる。電動アクチュエータを通過した電流は、下アーム素子（図８の実施例ではスイッチング素子335，336，337、図９の実施例ではスイッチング素子364，365）のどれかを通過してGNDへ流れる。電力系統402が電力の供給源となる場合、電流はスイッチング素子がＯＮの時にアクチュエータに流れるため、制御装置は、上アーム素子と下アーム素子のON（駆動）タイミングを好適に制御することにより、アクチュエータに流れる電流を制御し、必要なトルクを発生させることができる。 In the case of a general actuator, the power conversion circuit uses the power system 402 as a power supply source to generate torque by passing a current through the actuator. When the power system 402 is a power supply source, the current is supplied from one of the upper arm elements (switching elements 332, 333, and 334 in the embodiment of FIG. 8, switching elements 362 and 363 in the embodiment of FIG. 9) to the electric actuator. Flowing into. The current that has passed through the electric actuator flows through any of the lower arm elements (switching elements 335, 336, and 337 in the embodiment of FIG. 8, switching elements 364 and 365 in the embodiment of FIG. 9) to GND. When the power system 402 is a power supply source, since the current flows to the actuator when the switching element is ON, the control device suitably controls the ON (drive) timing of the upper arm element and the lower arm element, The current flowing through the actuator can be controlled to generate the necessary torque.

以上により、本実施例の第一可動部と第二可動部を独立に制御することが可能である。そのため、例えば、第一アクチュエータの制御によって、第一可動部が出力機構に発生させた力や第一可動部の位置や速度の影響が弾性体を介して第二可動部に伝達されても、第二可動部を第二アクチュエータが制御することにより、第一可動部から伝達された影響を相殺、抑制することが可能となる。また、例えば、第二アクチュエータの制御によって、第二可動部が入力機構に発生させた力や第二可動部の位置や速度の影響が弾性体を介して第一可動部に伝達されても、第一可動部を第一アクチュエータが制御することにより、第二可動部から伝達された影響を相殺、抑制することが可能となる。 By the above, it is possible to control the 1st movable part and 2nd movable part of a present Example independently. Therefore, for example, by the control of the first actuator, even if the force generated by the first movable part in the output mechanism and the influence of the position and speed of the first movable part are transmitted to the second movable part via the elastic body, When the second actuator controls the second movable part, the influence transmitted from the first movable part can be offset and suppressed. In addition, for example, even if the influence of the force generated by the second movable part on the input mechanism and the position and speed of the second movable part is transmitted to the first movable part via the elastic body by the control of the second actuator, By controlling the first movable part by the first actuator, it becomes possible to cancel and suppress the influence transmitted from the second movable part.

さらに、第二可動部が入力機構から操作された場合、第二可動部が操作に対する反力を生成するとともに、第一可動部は入力機構への操作に応じた出力機構への出力を生成することが可能となる。その際に、制御装置は、入力機構又は第二可動部に加えられた操作力又は位置変化を増幅して、第一可動部又は出力機構に出力されるような制御を行なうことが可能である。 Further, when the second movable part is operated from the input mechanism, the second movable part generates a reaction force to the operation, and the first movable part generates an output to the output mechanism according to the operation to the input mechanism. It becomes possible. At that time, the control device can amplify the operation force or the position change applied to the input mechanism or the second movable part, and perform control to be output to the first movable part or the output mechanism. .

さらに、第一アクチュエータと第二アクチュエータは、電源系統や制御装置が別々であるので、一方の電源系統、制御装置又はアクチュエータ自体が失陥した場合、他方のアクチュエータにより可動部を制御することが可能である。一方の可動部のみが制御可能な場合でも、他方の可動部は弾性体を介して接続されているため、一つのアクチュエータで両方の可動部を動作させることが可能である。それゆえ、一方の可動部が制御不可能な場合でも、制御可能なアクチュエータによって、より重要な可動部の役割を受け持つように制御を切り替える。 Furthermore, since the power supply system and the control device for the first actuator and the second actuator are separate, if one power supply system, the control device or the actuator itself fails, the movable part can be controlled by the other actuator. It is. Even when only one movable part is controllable, since the other movable part is connected via an elastic body, it is possible to operate both movable parts with one actuator. Therefore, even when one of the movable parts is uncontrollable, the control is switched by the controllable actuator so as to take on the role of the more important movable part.

一般的には出力機構の機能を継続させることが重要であるので、制御装置は、例えば図１０の制御パターンのマトリックス表が示すように、制御する可動部を切り替えるようにするのがよい。両方のアクチュエータが制御可能であれば、可動部は各々独立にアクチュエータで制御される。第一アクチュエータのみが制御可能である場合には、第一アクチュエータは第一可動部を制御し、第二可動部は第一可動部の動作が弾性体を介して伝達された結果の動作を行う。すなわち、第二可動部の動作は第一可動部の動作に従属する。 In general, since it is important to continue the function of the output mechanism, it is preferable that the control device switches the movable unit to be controlled, for example, as shown in the matrix table of the control pattern in FIG. If both actuators can be controlled, the movable parts are independently controlled by the actuators. When only the first actuator is controllable, the first actuator controls the first movable portion, and the second movable portion performs the operation resulting from the movement of the first movable portion via the elastic body. . That is, the operation of the second movable part depends on the operation of the first movable part.

また、第二アクチュエータのみが制御可能である場合、第二アクチュエータが第一可動部を制御することとなる。第二アクチュエータは第二可動部と接続しているので、第一可動部の動作は弾性体を介して第二可動部から伝達されたものとなる。第二可動部は、弾性体を介して伝達した第一可動部の動作について、出力機構が必要な出力を生成できるように動作するため、第二可動部から入力機構への影響は考慮されない。すなわち、この場合にも第二可動部の動作は第一可動部の動作に従属する。 Further, when only the second actuator can be controlled, the second actuator controls the first movable part. Since the second actuator is connected to the second movable part, the operation of the first movable part is transmitted from the second movable part via the elastic body. Since the second movable part operates so that the output mechanism can generate a necessary output for the operation of the first movable part transmitted through the elastic body, the influence on the input mechanism from the second movable part is not considered. That is, also in this case, the operation of the second movable part depends on the operation of the first movable part.

また、両方のアクチュエータが制御可能である場合、第一アクチュエータが第一可動部の制御を行い、第二アクチュエータが第二可動部の制御を行えば、第一可動部と第二可動部を独立に制御することが可能となる。しかし、実際には弾性体を介した力の伝達を相互に受けており、各アクチュエータは、弾性体を介して他方から伝達される力を抑制又は利用しながら制御を行っていることになる。そうすると、アクチュエータ機構全体としてみたときは、第二アクチュエータも第一可動部の力を制御し、第一アクチュエータも第二可動部の力を制御するということができる。このことは、お互いに力を協調させながら制御していることに相当する。そのため、二つのアクチュエータが制御可能な場合に一つの可動部に出力可能な力は、一つのアクチュエータのみが制御可能な場合よりも大きくなる。二つのアクチュエータでアクチュエータ機構を構成することにより、一つひとつのアクチュエータで必要とされる力を小さく見積もることができるので、より小型、軽量なアクチュエータを使用することが可能となる。 If both actuators are controllable, the first actuator controls the first movable part, and the second actuator controls the second movable part. It becomes possible to control to. However, in actuality, transmission of force via the elastic body is mutually received, and each actuator performs control while suppressing or utilizing the force transmitted from the other via the elastic body. If it does so, when it sees as the whole actuator mechanism, it can be said that a 2nd actuator also controls the force of a 1st movable part, and a 1st actuator also controls the force of a 2nd movable part. This is equivalent to controlling the forces while coordinating each other. Therefore, when two actuators can be controlled, the force that can be output to one movable part is larger than when only one actuator can be controlled. By configuring the actuator mechanism with two actuators, the force required for each actuator can be estimated to be small, so that a smaller and lighter actuator can be used.

以上によれば、運転者の操作と車両運動を独立して電気的に制御することが可能であり、バイワイヤシステムと同等の効果を得ることができる。また、運転者側の入力機構と車両側の出力機構が機械的に接続しているので、電気的な増幅なしでも人力による車両運動への関与が可能である。また、アクチュエータを二つ持つことにより二重系を構成し、一方の系に電気的失陥が起こった場合でも他方の系により電気的な増幅が可能である。また、二つのアクチュエータを協調させることにより必要な力を発生させるため一つのアクチュエータは小型、軽量なものを使用することが可能となり、コストについても有利となる。 According to the above, it is possible to electrically control the driver's operation and vehicle motion independently, and the same effects as the by-wire system can be obtained. Further, since the input mechanism on the driver side and the output mechanism on the vehicle side are mechanically connected, it is possible to participate in the vehicle motion by human power without electrical amplification. Further, by having two actuators, a double system is formed, and even when an electrical failure occurs in one system, electrical amplification is possible by the other system. In addition, since the necessary force is generated by coordinating the two actuators, it is possible to use one actuator that is small and lightweight, which is advantageous in terms of cost.

図１１は、本発明に係るアクチュエータ機構についての実施例２の構成を示す模式図である。ペダル604は、減速機611を介してモータ602と接続されている。運転者はペダル端612を踏むことによって車両運動を操作しようとするとともに、ペダル端612からペダル反力を受ける。ペダル端には踏力を計測するセンサを備えるようにしてもよい。インプットロッド605は、ペダル612によりマスタシリンダ631の中に押し込まれる。インプットロッドにはロッド力を計測するセンサを備えるようにしてもよい。マスタシリンダ631は、内部がシリンダ632とシリンダ633に分かれており、その内部はブレーキ油で満たされている。インプットロッド605とプライマリピストン603が押し込まれると、シリンダ633の油圧が高まると同時にシリンダ632の油圧も高まり、油圧が配管107，108を介してキャリパを動作させて制動力を発生する。 FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of the second embodiment of the actuator mechanism according to the present invention. The pedal 604 is connected to the motor 602 via the speed reducer 611. The driver tries to operate the vehicle motion by stepping on the pedal end 612 and receives a pedal reaction force from the pedal end 612. A sensor for measuring the pedaling force may be provided at the pedal end. The input rod 605 is pushed into the master cylinder 631 by the pedal 612. The input rod may be provided with a sensor for measuring the rod force. The inside of the master cylinder 631 is divided into a cylinder 632 and a cylinder 633, and the inside is filled with brake oil. When the input rod 605 and the primary piston 603 are pushed in, the hydraulic pressure of the cylinder 633 increases and the hydraulic pressure of the cylinder 632 also increases, and the hydraulic pressure operates the caliper via the pipes 107 and 108 to generate a braking force.

回転子622は磁性体を含んでいるので、固定子621が発生する磁界により回転したりトルクを発生したりする。回転子622の回転やトルクは、ボールねじ623を介してプライマリピストン603に伝達されることにより、プライマリピストンの直動運動や直動力に変換される。回転子622の回転は回転センサ624により検出され、回転センサ624で検出した情報は、固定子621に流す電流の制御やプライマリピストンの位置や速度を制御するために用いられる。ここで、固定子621と回転子622を含むアクチュエータ601は、主として出力機構に出力を発生させる第一アクチュエータであり、プライマリピストン603は第一可動部である。また、モータ602は入力機構の反力を生成する第二アクチュエータであり、ペダル604とインプットロッド605が第二可動部である。第一可動部と第二可動部は、オフセットバネ625，626で接続している。オフセットバネ625，626は弾性体である。また、第一可動部と第二可動部は、マスタシリンダ631内部で、ブレーキ油を介しても接続されている。マスタシリンダからの油圧は断面積に比例した力として、プライマリピストンとインプットロッドに伝達される。したがって、実施例２ではインプットロッドにかかる力が直接マスタシリンダに伝達され、第二可動部が出力機構と直接に接続している構成となっているが、オフセットバネ625，626の伸縮によって、第一可動部と第二可動部がそれぞれ自由度を持ちながら独立して動作可能であるため、実施例１と同様の特徴を有し、実施例１と同様の効果を奏するものである。 Since the rotor 622 includes a magnetic material, the rotor 622 is rotated by a magnetic field generated by the stator 621 and generates torque. The rotation and torque of the rotor 622 are transmitted to the primary piston 603 via the ball screw 623, thereby being converted into a linear motion and direct power of the primary piston. The rotation of the rotor 622 is detected by the rotation sensor 624, and information detected by the rotation sensor 624 is used to control the current flowing through the stator 621 and the position and speed of the primary piston. Here, the actuator 601 including the stator 621 and the rotor 622 is a first actuator that mainly generates an output to the output mechanism, and the primary piston 603 is a first movable part. The motor 602 is a second actuator that generates the reaction force of the input mechanism, and the pedal 604 and the input rod 605 are the second movable part. The first movable part and the second movable part are connected by offset springs 625 and 626. The offset springs 625 and 626 are elastic bodies. Further, the first movable portion and the second movable portion are also connected through the brake oil inside the master cylinder 631. The hydraulic pressure from the master cylinder is transmitted to the primary piston and the input rod as a force proportional to the cross-sectional area. Therefore, in the second embodiment, the force applied to the input rod is directly transmitted to the master cylinder, and the second movable portion is directly connected to the output mechanism. Since the first movable part and the second movable part can operate independently while having a degree of freedom, they have the same characteristics as those of the first embodiment and the same effects as those of the first embodiment.

本発明は、主として自動車等の車両のブレーキ装置、操舵装置、駆動装置等のペダル、ハンドル、操作レバーの運転者側の入力機構と車両側の出力機構に利用するのであるが、その他、車両以外の操作者側の入力機構と被操作物側の出力機構にも幅広く利用可能である。 The present invention is mainly used for a brake device of a vehicle such as an automobile, a steering device, a pedal of a driving device, a handle, an input mechanism on the driver side of an operation lever, and an output mechanism on the vehicle side. It can be widely used for the input mechanism on the operator side and the output mechanism on the operated object side.

本発明によるシステムの模式図である。1 is a schematic diagram of a system according to the present invention. 図１のアクチュエータ機構の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the actuator mechanism of FIG. 図２における第二可動部と第二アクチュエータの変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of the 2nd movable part and 2nd actuator in FIG. 図２における第二可動部と第二アクチュエータの別の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another modification of the 2nd movable part in FIG. 2, and a 2nd actuator. 図２における第二可動部と第二アクチュエータの更に別の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another modification of the 2nd movable part in FIG. 2, and a 2nd actuator. 制御装置104が第一アクチュエータ109を制御して発生させる制動力の一例を示す図である。4 is a diagram illustrating an example of a braking force generated by the control device 104 by controlling a first actuator 109. FIG. ペダル反力の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a pedal reaction force. 制御装置の電力変換回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power converter circuit of a control apparatus. アクチュエータが直流ブラシ付きモータである場合における制御装置の電力変換回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the power converter circuit of a control apparatus in case an actuator is a motor with a DC brush. 制御装置による制御パターンを示すマトリックス表である。It is a matrix table | surface which shows the control pattern by a control apparatus. 本発明に係るアクチュエータ機構についての実施例２の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of Example 2 about the actuator mechanism which concerns on this invention.

Explanation of symbols

１０３入力要素（ペダル）
１０７配管
１０８配管
１０９第一アクチュエータ（モータ）
１１０第二アクチュエータ（モータ）
２０１弾性体
２０３第一回転直動変換機構
２０４第二回転直動変換機構
２０５出力機構（マスタシリンダ）
２０９第一可動部
２１０第二可動部 103 Input element (pedal)
107 Piping 108 Piping 109 First actuator (motor)
110 Second actuator (motor)
201 Elastic body 203 First rotation / linear motion conversion mechanism 204 Second rotation / linear motion conversion mechanism 205 Output mechanism (master cylinder)
209 First movable part 210 Second movable part

Claims

The first actuator that mainly operates the first movable part that generates the braking force and the second movable part that mainly generates the reaction force of the brake system are operated independently of the first actuator. A second actuator;
The operation of the first movable part and the first movable part acts on the operation of the second movable part via an elastic body, and the operation of the second movable part operates on the elastic body. A mechanism configured to act on the
Controlling the other actuator so as to cancel, suppress or amplify a change in force and / or position transmitted from the first movable part or the second movable part to the other movable part via the elastic body , A vehicle-mounted actuator system comprising: a control device that causes the first movable part to generate the braking force based on an operation amount of the second movable part .

In the on-vehicle actuator system according to claim 1,
The control device controls the first actuator and the second actuator so as to realize the reaction force or position of the second movable part in an arbitrary relationship independently of the operation of the first movable part. In-vehicle actuator system.

In the on-vehicle actuator system according to claim 1,
The on-vehicle actuator system, wherein the control device controls the first actuator and the second actuator so that the first movable portion and the second movable portion are operated independently.

In the on-vehicle actuator system according to claim 1,
When control of either the first actuator or the second actuator becomes impossible, the operation of one of the first movable portion and the second movable portion is continued, and the other operation is dependent on the one operation. An in-vehicle actuator system characterized in that

In the on-vehicle actuator system according to claim 1 ,
When the control of either the first actuator or the second actuator becomes impossible, the operation of the first movable portion is continued, and the operation of the second movable portion is subordinate to the operation of the first movable portion. In-vehicle actuator system.

In the on-vehicle actuator system according to any one of claims 1 to 5 ,
The on-vehicle actuator system, wherein the control device is divided into a first control device that controls the first actuator and a second control device that controls the second actuator.

In the on-vehicle actuator system according to any one of claims 1 to 6 ,
The on-vehicle actuator system is characterized in that the power supply system is configured by dividing a first power supply system that supplies power to the first actuator and a second power supply system that supplies power to the second actuator.

In the on-vehicle actuator system according to claim 6 ,
The power supply system includes a first power supply system that supplies power to the first actuator and a second power supply system that supplies power to the second actuator, and the first control device includes the first power supply system. An in-vehicle actuator system, characterized in that the second control device uses a power source as the power source.