JPS6059409A - 感応形増力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はハンドル操作によって７９ｉ望の回転角や位置
を制御する操作器であつで、微小なハンドル操作力で操
作が行なえると共に適度のハンドル操作感が得られる感
応形増力装Ｈに関するものである。

〔従来技術〕

この種の従来装置としては、ハンドル操作に応じて所望
の制御量を得るハンドル操作機構がある。

又、従来から良く知られている応用例として可変電圧調
整器、工作用テーブル、自動車用かじ取装置および制御
用バルブ々どかある。これらの装置ではノンドル回転角
に応じて所望の電圧、移動量、進行方向、角度、流量、
圧力等の制御を行っており、夫々独自の制御機構を持っ
ている。そして、この種の装置では、制御機構を駆動す
る駆動力を操作者が扱い易い操作力とするため歯車機構
を設けて調整しているが、駆動力の変化をそのまま操作
力の変化として操作者は感じることになる。従って、従
来、駆動力と操作力とは切っても切れ欧い比例関係にあ
シ、駆動力と操作力を別々に設定することができなかっ
た。

〔発明の概要〕

本発明は上記した従来の欠点を除去するために成された
もので、駆動力を得る手段と、操作者の操作力に反抗す
る感応力を得る手段を設けることにより、駆動力と操作
力を別々に得ることができ、微小なハンドル操作力によ
シ操作が行えるとともに適当のノンドル操作感が得られ
る感応増力装置を提供することを目的とする。

〔発明の実施例〕

以下２本発明の実施例を図面とともに説明する１、本実
施例の装置は大別すると、機械的機構部分と電子制御装
置部分とから構成される。第１図（５）にオイて、１０
１は操作用ノ１ンドール、１０２は操作用ハンドル１０
１と一体に回転する操作軸、１０３は操作軸１０２と一
体に回転する操作軸ギア、１０４は出力軸、１０５は出
力軸１０４と一体に回転する出力軸ギア、１０６．１０
７は軸受、１０８は収納ケース、１０９は出力軸】０４
と負荷１１０とを接続する軸継手、１１１は絶対値回転
角検出用エンコーダなどの操作回転角検出′Ｊ１１役、
１１３は感応トルクを発生するン゛レーキモータ、１１
２はブレーキモ〜り１１３から操作１１Ｑｌ＋−Ｖ”ア
１０３に力を伝達するグレ−キモ−タギア、１１６は絶
対値回転角検出エンコーダ等の出力回転角検出器、１１
５は負荷を駆動する駆動トルクを発」三するパワーモー
タ、工１４はノくワーモータ１１５からの駆動トルクを
出力軸ギア１０５に伝達づ−る出力軸ギア、１１７は回
転方向に遊びを設けた軸ｌ体手、１２０は電子制御装置
である。

第１図（Ｂ）は電子制御装置１２００制御ブロック図で
あシ、２１１は感応検知手段、２１２は操作軸１０２の
回転角を検出する操作回転角検出手段、２１３は感応ト
ルク演算手段、２１４はブレーキモータ駆動装置、２１
５はブレーキモータで、２１１〜２１５の各ブロックに
より感応トルク制御装（？＃２１０を構成する。又、２
２０は駆動トルク制御装置で１操作軸回転角と出力軸回
転角との偏差即ち回転角偏差信号を得る回転角偏差検出
手段２２１、駆動トルクの演算を行なう駆動トルり演算
手段２２２、さらには、駆動トルクを得るだめのパワー
モータ駆動装＠２２３およびパワーモータ２２４からイ
１ｑ成されている。゛また、２３０はハンドル操作終了
を検出すると共にブレーキモータ２１５およびパワーモ
ータ２２４のトルクをｔＬｉｋするハンドル停止処理回
路で、）・ンドル停止処理手段２３１を有している。２
４０はブレーキモータ２１５とパワーモータ２２４の異
常検出処理回路で、ブレーキモータ速度上昇検出手段２
４１、パワーモータ速度上昇検出手段２４２および最大
回転角備差検出手段２４３を有している。

次に動作について説明する。まず、操作用ハンドル１０
１の関連について説明する。操作用ハンドル１０１はそ
の中立位置等を必要に応じて定め、その位置を原点位置
とする。操作回転角検出手段１１１および２１２はこの
原点位置からの回転角である操作軸回転角θＤを検出す
る。この操作軸回転角θＤに応じて感応トルク制御装置
２１０を動作させ、操作ハンドル１０１を原点位置へ戻
す感応トルクを発生させる。

他方、感応検知手段２１１は、例えＬｒ自動車の場合に
は高速時の急ハンドル防止や低速時の軽い操作などが要
求されるので、車速に応じた感応トルクとするために車
速を検出する。ＸＹテーブル等の場合は移動量が限界値
近くＫなれば感応トルクを増大さぜることを行ない、限
界の移動１ｔを操作者に知らせるために移動量を検出し
てもよい。

感応検知手段２１．１によって得られる検知信号を感応
検知信号ｆと呼ぶことにする。第３図は感応トルク演算
手段２１３の具体的構成を示し、３０１（寸感応検知信
号ｆと操作軸回転角θＤとから演算される感応トルクＴ
Ｂを格納したＲＯＭ、３０２はＤ／Ａ変換用重畳（ラダ
ー）抵抗、３０３は信号増幅用演算増幅器である。第４
図は感応トルク演算手段２１３の具体的特性を示し、操
作回転角θＤが零あるいｔ１零近傍で感応トルクＴｎを
零とし、操作回転角θＤに応じて任意の特性を得ること
ができる。この演算された感応トルク’ｈ３に応じてブ
レーキモータ駆動装置２１．４およびブレーキモータ２
１５゜１１３がトルク制御を行ない、感応トルクＴｎを
操作用ハンドル１．０１に伝達し、操作する人の操作力
と方向反対でほぼ等し２くなる。従って、感応検知信号
ｆによシ演算されて操作感の良い操作が可能になる。尚
、本実施例では操作回転角原点からの回転角に応じて感
応トルクＴＢを得ているが、用途によ勺任意な原点から
回転させようとする反対方向へ感応トルクを作用させる
ことも容易にできることは福うまでもない。

次に、出力制御関連について説明する。操作軸１０２と
出力軸１０４との回転角偏差θＥを零とするように、駆
動トルク制御装置２２０により出力軸１０４の回転角制
御を行なっている１、第５図は回転角偏差検出手段２２
１および駆動トルク演算手段２２２の具体的構成を示し
、５０　］は操作回転角信号θＤと出力回転角信号θ０
との差である回転角偏差θＥを得る減算器、５０２は回
転角偏差θトシに応じた駆動トルクＴｏのデータを格納
したＲ　ＯＭ、５０３は捗を変換用重畳抵抗、５０４は
増幅器でちる。第６図は回転角偏差θＥと駆動トルクＴ
ｏとの関係を示す特性曲線を示し、θＭＭＡＸは軸継手
１．１７の遊び角、ＴＯＭＡＸはモータ最大駆動トルク
である。

回転角偏差θＥが零になるように駆動トルク制御装置２
２０が作用するので出力回転角θ０はほぼ操作回転角θ
Ｄに追従する。又、パワーモータ１１５゜２２４で駆動
されるために操作者には負：ｌＪ３がかからない。

次に、軸継手１１７について説明する。１ｑ１＋継手１
１７は、パワーモータ１１５やブレーキモータ１１３の
異常の際に出力軸１０４と操作軸１０２とをほぼ直結し
、基本機能であるノンドル操作を確保するためのもので
、正常時には不要のものである。第２図において、（４
）は軸継手１１７の正面図、（Ｂ）は軸継手１１７の断
面図、（Ｑは軸継手１１７０分解図を示し、２０１，２
０２は夫々操作軸１０２および出力軸１０４側の接触部
分を示し、θＭ１ｒθＭ２は接触部分２０１，２０２間
の遊び角である。操作軸１０２の回転に従って出力軸１
０４が遊び角θＩＶＩＩ　ｐθＭ２を介して回転する。

ここで、遊び角θＭ＋　＋０Ｍ２の和を±θＭＭＡＸと
すると、この遊び角±θＭＭＡＸは第６図に示した最大
回転角偏差θＥＭＡＸよりも大きくした方が良い。最大
回転角偏差θＥＭＡＸよりも小官い点に最大遊び角を設
定すると、充分な駆動トルクが得られず、操作者の操作
力によって負荷を駆動することになる。

一方、グレーキモ−タ２１５やパワーモータ２２４が正
常な動作をしないときは操作用ハンドル１０１が異常に
重くなったり、軽くなったシする。また、モータ２１５
．２２４のいずれかが暴走すると勝手な動作をすること
になる。このため、通常のハンドル操作時のモータ速度
より異常に高い速度を検知した場合にモータトルクを零
にするようにすれば良い３、従って、異常検出処理回路
２４０においては、各モータの速度上昇検出手段２４１
．２４２を設け、上記した処理を行にっている。又、正
常時のハンドル操作中に遊び角輛ＭＡＸとならないよう
に回転角偏差θＢと駆動トルクＴＯとの特性を設定し、
遊び角±θＭＭＡＸ以上になれば異常と判断し、各モー
タ２１５．２２４のトルクを遮断しても良い。最大回転
角偏差検出手段２４３は最大回転角偏差θＥＭＡＸがθ
ＭＭＡＸ以上になると異常と判断してモータトルク遜断
処理を行っている。。

次に、操作用ハンドル１０１を任意の点で停止させるハ
ンドル停止処理手段２３１を有する）・ンドル停止処理
回路２３０について説明する。ノンドル操作によシ出力
回転角が操作回転角と等しいかほぼ等しい状態、即ち回
転角偏差が零か零近傍時にはブレーキモ−り２１５を停
止あるいは感応トルクを零又は減少さぜる処置を行なっ
ている。

従って、任意の操作回転角で停止させることができる。

尚、上記実施例では、操作軸１０２と出力軸１０４とが
一体であると駆動トルク制御装置２２０が駆動トルクを
発生できないので遊び角付軸継手１、１７を介して連結
しているが、この遊び角に相当するねじれ角が得らノす
る構造であっても良い。

この場合、ねじれ角を回転角偏差として駆動トルクを得
るようにすることにより、本実施例同様の効果を得るこ
とができる。

以上のように本発明においては、操作軸と出力軸との回
転角偏差に応じたトルクを発生して出力軸を駆動する手
段を設けるとともに、操作者の操作力に反抗する感応力
を得る手段を設けてお夛、微小なハンドル操作力により
操作が行えるとともに操作状況に応じた操作感を得るこ
とができる。

又、操作軸と駆動軸とを遊びあるいはねじれを介して連
結したので、各モータの異常発生時には各モータのトル
クを零にして負荷に必要な操作力により操作することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（４）は本発明装置の構成図、第１図（■３）は
本発明装置の電子制御装置部分の構成図、第２図（イ）
〜（Ｃ）は夫々本発明に係る軸継手の正面図、縦断側面
図および分解図、第３図および第４図は夫々本発明に係
る感応トルク演算手段の具体的構成図および特性図、第
５図は本発明に係る回転角偏差検出手段および駆動トル
゛り演算手段の具体的（１４成図、第６図は本発明に係
る駆動トルク特性図である。 １０１・・・操作用ハンドル、１０２・・４：’ｉ：作
軸、１０４・・・出力軸、１１１，２１２・・操作回転
角検出手段、１１３，２１５・・・ブレーキモータ、１
１５゜２２４・・・パワーモータ、１１６　−出力ＩＬ
］」転角検出器、１１７・・・軸継手、２１０・・・感
応トルク制御装置、２１１・・・感応検知手段、２１３
・・・感応Ｉ・ルク演算手段、２１４・・・ブレーキモ
ータ駆動装置、２２０・・・駆動トルク制御装置、２２
】・・・回転角偏差検出手段、２２２・・・駆動トルク
演算手段、２２３・・・パワーモータ駆動装置、２３０
　ハンドル停止処理回路、２４０・・・異常検出処理回
路、２４１ブレ一キモータ速度上昇検出手段、２４２・
・・パワーモータ速度上Ｉト検出手段、２４３・・・最
大回転角偏差検出手段。 尚２図中間−勾号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）操作軸、操作軸に回転方向に遊びを有して又はね
   じれ可能に接続される出力軸、操作軸に取付けられ出力
   軸の回転角度を操作する操作用ハンドル、操作軸の回転
   角を検出する操作回転角検出手段と操作状況に応じたハ
   ンドル操作感を得る感応検知手段と操作回転角検出手段
   の出力と感応検知手段の出力とに応じて必要なブレーキ
   トルクを演算する感応トルク演算手段とブレーキトルク
   を発生して操作軸に印加するブレーキモータとブレーキ
   モータのブレーキトルクが演算された値となるよう駆動
   するブレーキモータ駆動装置とを有する感応トルク制御
   装置、操作軸回転角と出力軸回転角上の回転角偏差を検
   出する回転角偏差検出手段と回転角偏差に応じた出力軸
   の駆動トルクを演算する駆動トルク演算手段と駆動トル
   クを発生して出力軸に印加するパワーモータとパワーモ
   ータの駆動トルクが演算された値になるよう駆動するパ
   ワーモータ駆動装置とを有する駆動トルク制御装置、前
   記回転角偏差が零あるいは零近傍においてブレーキトル
   クな零あるいは減少させ、ハンドル停止処理を行なうハ
   ンドル停止処理回路、前記回転角偏差が所定の最大回転
   角偏差になったこ、！：あるいは前記各モータ夫々の異
   常速度上昇を検出して前記ブレーキトルクお、よび駆動
   トルクを零とする異常検出処理回路を備えたことを特徴
   とする感応形増力装置。