(57)【要約】【課題】  制振手段の出力を低減することができ、小型の制振手段で実現できる効率的な振動制御装置を提供する。【解決手段】  振動制御装置１は、設置部Ｆに設置された荷重支持部１０と、荷重支持部１０と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部３０と、荷重支持部１０の設置部Ｆに対する振動を制御する制振手段２１を有する振動制御部２０とを備え、カウンタバランス部３０は、第２案内手段３１に対して相対移動可能に支持された第２移動手段３２と、設置部Ｆに一端を支持された長さを変更する調整手段３４と、一端を調整手段３４の他端に連結された付勢手段３５と、設置部Ｆに支点を枢支され、一端側を第２移動手段３２に回動可能に連結された天秤部３３と、天秤部３３の他端側と付勢手段３５の他端との間に連結され、天秤部３３の他端側の変位方向を調整手段３４の変位方向に変換する変位方向変換手段４０と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置部に設置された荷重支持部と、前記荷重支持部と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部と、前記荷重支持部の前記設置部に対する振動を制御する制振手段を有する振動制御部とを備えた振動制御装置において、
前記荷重支持部は、前記設置部に対して相対移動する第１移動手段を有し、
前記カウンタバランス部は、前記荷重支持部に対して相対移動する第２移動手段と、前記設置部に一端を支持され、長さを変更する調整手段と、一端を前記調整手段の他端に連結された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端側を前記第２移動手段に回動可能に連結された天秤部と、前記天秤部の他端側と前記付勢手段の他端との間に連結され、前記天秤部の他端側の変位方向を前記調整手段の変位方向に変換する変位方向変換手段と、を有することを特徴とする振動制御装置。
【請求項２】
前記変位方向変換手段は、前記天秤部他端側に連結された第３移動手段と、前記第３移動手段に対して相対移動し、前記付勢手段の他端に連結された第４移動手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項３】
前記荷重支持部上の状態を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した状態に応じて前記調整手段又は前記制振手段を作動する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート等の搭乗部、特に移動体等に設置されるシート等の搭乗部に加わる振動を抑制、又は低減する振動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動加速度に応じて  シート下の直動型電動アクチュエータを動作制御してシートに加わる振動を抑制するシート用振動制御装置がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１８０２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、図８（ａ）に示すように、シートＳの支持をアクチュエータ１２１のみでする場合、停止状態を含め常にアクチュエータ１２１の出力が必要となる。また、図８（ｂ）に示すように、シートＳの支持をアクチュエータ１２１とスプリング１２２でする場合、停止状態ではアクチュエータ１２１の出力を０とすることができるが、シートＳの振動を制御する場合、スプリング１２２のバネ力が反力となってしまい、振動制御分の出力の他にバネの反力分の出力がアクチュエータ１２１に必要となり、大きな出力が要求されていた。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するものであって、制振手段の出力を低減することができ、小型の制振手段で実現できる効率的な振動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのために本発明は、設置部に設置された荷重支持部と、前記荷重支持部と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部と、前記荷重支持部の前記設置部に対する振動を制御する制振手段を有する振動制御部とを備えた振動制御装置において、前記荷重支持部は、前記設置部に対して相対移動する第１移動手段を有し、前記カウンタバランス部は、前記荷重支持部に対して相対移動する第２移動手段と、前記設置部に一端を支持され長さを変更する調整手段と、一端を前記調整手段の他端に連結された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端側を前記第２移動手段に回動可能に連結された天秤部と、前記天秤部の他端側と前記付勢手段の他端との間に連結され、前記天秤部の他端側の変位方向を前記調整手段の変位方向に変換する変位方向変換手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
また、前記変位方向変換手段は、前記天秤部他端側に連結された第３移動手段と、前記第３移動手段に対して相対移動し、前記付勢手段の他端に連結された第４移動手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記荷重支持部上の状態を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した状態に応じて前記調整手段又は前記制振手段を作動する制御手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、設置部に設置された荷重支持部と、前記荷重支持部と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部と、前記荷重支持部の前記設置部に対する振動を制御する制振手段を有する振動制御部とを備えた振動制御装置において、前記荷重支持部は、前記設置部に対して相対移動する第１移動手段を有し、前記カウンタバランス部は、前記荷重支持部に対して相対移動する第２移動手段と、前記設置部に一端を支持され長さを変更する調整手段と、一端を前記調整手段の他端に連結された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端側を前記第２移動手段に回動可能に連結された天秤部と、前記天秤部の他端側と前記付勢手段の他端との間に連結され、前記天秤部の他端側の変位方向を前記調整手段の変位方向に変換する変位方向変換手段と、を有するので、制振手段の出力を低減し、付勢手段の水平方向の負荷をキャンセルするので、小型の制振手段で実現でき、カウンタウエイト等の重量物を適用する必要がないので、小さいスペースに配置することができると共に、前記天秤部の他端側と前記調整手段の変位方向を揃えることで耐久性が向上し、設計の自由度が増す。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、前記変位方向変換手段は、前記天秤部他端側に連結された第３移動手段と、前記第３移動手段に対して相対移動し、前記付勢手段の他端に連結された第４移動手段と、を有するので、簡単な構造で、前記天秤部の他端側と前記調整手段の変位方向を揃えることで耐久性が向上し、小スペースに配置することができ、設計の自由度が増す。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、前記荷重支持部上の状態を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した状態に応じて前記調整手段又は前記制振手段を作動する制御手段を備えたので、荷重の変化に対して適切に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態における振動制御装置１を示す。図中、１は振動制御装置、１０は荷重支持部、１１は荷重支持部材、１２は第１移動手段の一例としての第１スライダ、１３は第１案内手段の一例としての第１スライダレール、２０は振動制御部、２１は制振手段の一例としての制振用アクチュエータ、２２は検知手段の一例としての荷重センサ、２３は検知手段の一例としての加速度センサ、３０はカウンタバランス部、３１は第２案内手段の一例としての第２スライダレール、３２は第２移動手段の一例としての第２スライダ、３３は天秤部、３４は調整手段としてのプリロード調整用アクチュエータ、３５は付勢手段の一例としてのスプリング、４０は変位方向変換手段、４１は第３移動手段の一例としての第３スライダ、４２は第３案内手段の一例としての第３スライダレール、４３は第４移動手段の一例としての第４スライダ、４４は第４案内手段の一例としての第４スライダレール、Ｆは設置部、Ｓはシートである。
【００１２】
振動制御装置１は、荷重支持部１０により床等の設置部Ｆに設置され、振動制御部２０で振動制御装置１上のシートＳ等の荷重の振動をアクティブに制御すると共に、カウンタバランス部３０で荷重に対する力の釣り合いを設定するものである。
【００１３】
荷重支持部１０は、シートＳを支持する荷重支持部材１１、荷重支持部材１１に設けた第１スライダ１２及び設置部Ｆに設置された第１スライダレール１３等を有する。荷重支持部材１１は、シートＳの下方に設置され、第１スライダレール１３により上下方向に案内される第１スライダ１２を有し、振動制御部２０及びカウンタバランス部３０に載置されている。第１スライダ１２は、荷重支持部材１１に設けられ、第１スライダレール１３により上下方向に案内され、設置部Ｆに対して相対移動する。第１スライダレール１３は、設置部Ｆに設置され、第１スライダ１２及び荷重支持部材１１を上下方向に案内する。
【００１４】
振動制御部２０は、ボイスコイルモータ等の制振用アクチュエータ２１、ロードセル等の荷重センサ２２、加速度センサ２３等を有する。制振用アクチュエータ２１は、下部を設置部Ｆに設置、上部を荷重支持部材１１に当接され、荷重センサ２２や加速度センサ２３等の状態を検知するセンサからの信号により、上下動可能に制御される。荷重センサ２２は、シートＳと荷重支持部材１１の間に備えられ、その検出値により主にプリロード調整用アクチュエータを制御するものである。加速度センサ２３は、荷重支持部材１１上の加速度を検知するもので、その検出値により主に制振用アクチュエータを制御するものである。なお、本実施形態では、加速度センサ２３を適用したが、速度センサや変位センサ等の荷重支持部材１１上の状態を検知するものを適用してもよい。
【００１５】
カウンタバランス部３０は、第２スライダレール３１、第２スライダ３２、天秤部３３、プリロード調整用アクチュエータ３４、スプリング３５、変位方向変換手段４０等を有し、変位方向変換手段４０は、第３スライダ４１、第３スライダレール４２、第４スライダ４３及び第４スライダレール４４等を有する。
【００１６】
第２スライダレール３１は、荷重支持部材１１に設置され、第２スライダ３２を移動可能に案内する。第２スライダ３２は、天秤部３３の一端に連結され、第２スライダレール３１に案内され、荷重支持部１０に対して相対移動するものである。
【００１７】
天秤部３３は、設置部Ｆに支点３３ａを有し、一端３３ｂ側を第２スライダ３２に、他端３３ｃ側を第３スライダ４１に連結する。第３スライダ４１は、第４スライダ４３に設けた第３スライダレール４２により案内され、第４スライダ４３は、設置部Ｆに設けた第４スライダレール４４により案内され、第３スライダに対して相対移動する。これら、天秤部３３他端側に連結された第３スライダ４１と、第３スライダ４１を案内する第３スライダレールと、第３スライダレールを設け、スプリング３５の他端に連結された第４スライダと、設置部Ｆに設置され、第４スライダをプリロード調整用アクチュエータ３４の変位方向に案内する第４スライダレールとは、変位方向変換手段４０の一例である。
【００１８】
なお、一端３３ｂ側に対して他端３３ｃ側を支点３３ａ等で屈曲させ、天秤部３３の支点３３ａが一端３３ｂと他端３３ｃを通る直線よりもスプリング３５の反対側にあるようにしてもよい。これによって、天秤部３３を配置するためのスペースが小さくなる。なお、天秤部３３の形状は、支点３３ａでの屈曲に限らず、他の部分で屈曲させたり、湾曲形状としてもよい。
【００１９】
プリロード調整用アクチュエータ３４は、長さを可変にすることができるもので、一端を設置部Ｆに連結され、他端をスプリング３５に固着されている。スプリング３５は、一端をプリロード調整用アクチュエータ３４に固着され、他端を第４スライダ４３に固着されている。プリロード調整用アクチュエータ３４及びスプリング３５を配置する際、プリロード調整用アクチュエータ３４の伸縮方向とスプリング３５の伸縮方向とを同一にすると、耐久性が向上する。
【００２０】
図２は、このような構造の振動制御装置１のブロック図を示す。加速度センサ２３及び荷重センサ２２からの入力信号を制御手段としてのＥＣＵ５０に入力し、制振用アクチュエータ２１及びプリロード調整用アクチュエータ３４を制御することで、荷重にあわせてアクティブに振動を制御する。
【００２１】
次に、プリロード調整制御について説明する。図３は、プリロード調整制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１で、振動のない停止時における荷重を荷重センサ２２により検出する（ＳＴ１）。次に、ステップ２で、検出した荷重値の一定時間分をＥＣＵ５０に読み込む（ＳＴ２）。続いて、ステップ３で、一定時間分の荷重値から例えば平均値を計算して基準荷重値を算出する（ＳＴ３）。次に、ステップ４で、算出した基準荷重値にあわせてプリロード調整用アクチュエータ３４を作動制御する（ＳＴ４）。
【００２２】
図４は、プリロード調整制御前後の振動制御装置１の状態を示すもので、図４（ａ）はプリロード調整制御前、図４（ｂ）はプリロード調整制御後の状態を示すものである。図４（ａ）に示すプリロード調整制御前の状態から、例えば乗員ＰがシートＳに座り、初期荷重に乗員Ｐの荷重が足されると、カウンタバランス部３０の天秤部３３が支点３３ａを中心に反時計方向に回転し、第３スライダ４１が、第３スライダレール４２に沿って、上方に移動すると共に、第４スライダ４３が、第４スライダレール４４に沿って、図４における右方向に移動し、スプリング３５が伸張され、スプリング３５に負荷がかかる。そこで、図４（ｂ）に示すように、プリロード調整用アクチュエータ３４を作動させることにより、荷重とスプリング３５による負荷とを釣り合わせる。
【００２３】
このように、プリロード調整用アクチュエータ３４を作動させることにより、荷重がキャンセルされ、その状態から振動制御をすることができるようになる。
【００２４】
次に、本実施形態の振動制御について説明する。図５は、振動制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１１で、振動時の荷重を荷重センサ２２により検出する（ＳＴ１１）。次に、ステップ１２で、検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値と同じか比較する（ＳＴ１２）。同じ場合、制振用アクチュエータ２１を作動せず、振動制御を終了する。同じでない場合、ステップ１３で、検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値より大きいか判断する（ＳＴ１３）。検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値より大きい場合、ステップ１４で、制振用アクチュエータ２１を縮ませる（ＳＴ１４）。検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値より小さい場合、ステップ１５で、制振用アクチュエータ２１を伸ばす（ＳＴ１５）。
【００２５】
図６は、振動制御の状態を示すもので、図６（ａ）は制振用アクチュエータ２１を収縮した状態、図６（ｂ）は制振用アクチュエータ２１を伸張した状態を示すものである。
【００２６】
図６（ａ）はステップ１４に対応する検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値より大きい場合である。この場合、シートＳ上の振動を０にするため制振用アクチュエータ２１を収縮すると、第２スライダ３２が前方（図６（ａ）における左方向）に移動すると共に、天秤部３３が支点３３ａを中心に反時計方向に回転する。これに伴い、第３スライダ４１が第３スライダレール４２に沿って上方に移動すると共に、第４スライダ４３が、第４スライダレール４４に沿って、図６（ａ）における右方向に移動し、スプリング３５がわずかに伸張される。この時、スプリング３５は伸張するが、スプリング３５の伸張による反力の鉛直成分はほぼキャンセルされ、荷重とスプリング３５による負荷は、ほぼ釣り合い状態を保持することができる。
【００２７】
図６（ｂ）はステップ１５に対応する検出した荷重値がプリロード調整制御で求めた基準荷重値より小さい場合であり、シートＳ上の振動を０にするため制振用アクチュエータ２１を伸張すると、第２スライダ３２が後方（図６（ｂ）における右方向）に移動すると共に、天秤部３３が時計方向に回転する。これに伴い、第３スライダ４１が第３スライダレール４２に沿って下方に移動すると共に、第４スライダ４３が、第４スライダレール４４に沿って、図６（ｂ）における左方向に移動し、スプリング３５がわずかに収縮される。この時、スプリング３５は収縮するが、スプリング３５の収縮による反力の鉛直成分はほぼキャンセルされ、荷重とスプリング３５による負荷は、ほぼ釣り合い状態を保持することができる。
【００２８】
このように、荷重とスプリング３５による負荷は、ほぼ釣り合い状態を保持することができるので、制振用アクチュエータ２１の出力を小さくすることができる。
【００２９】
図７は、本実施形態の振動制御装置１を用いた場合と、図８に示す従来技術の場合とをシミュレーションで比較した結果を示す。シミュレーションは、振幅２５ｍｍ周期７５０ｍｍの波状路を速度７０ｋｍ／ｈで走行する条件で、荷重の振動を０にするために必要な制振用アクチュエータを求めた。
【００３０】
図７（ａ）は、図８（ａ）に示すように、シートの支持をアクチュエータのみでする場合、図７（ｂ）は、図８（ｂ）に示すように、シートの支持をアクチュエータとスプリングでする場合、図７（ｃ）は、本実施形態の場合である。
【００３１】
このように、本実施形態の振動制御装置１は、設置部Ｆに設置された荷重支持部１０と、荷重支持部１０と連結され荷重と釣り合う負荷を与えるカウンタバランス部３０と、荷重支持部１０の設置部Ｆに対する振動を制御するアクチュエータ２１を有する振動制御部２０とを備えた振動制御装置１において、荷重支持部１０は、設置部Ｆに対して相対移動する第１スライダ１２を有し、カウンタバランス部３０は、荷重支持部１０に対して相対移動する第２移動手段３２と、設置部Ｆに一端を支持された長さを変更するプリロード調整用アクチュエータ３４と、一端をプリロード調整用アクチュエータ３４の他端に連結されたスプリング３５と、設置部Ｆに支点を枢支され、一端側を第２スライダ３２に回動可能に連結された天秤部３３と、天秤部３３の他端側とスプリング３５の他端との間に連結され、天秤部３３の他端側の変位方向をプリロード調整用アクチュエータ３４の変位方向に変換する変位方向変換手段４０と、を有するので、制振用アクチュエータ２１の出力を低減し、スプリングの水平方向の負荷をキャンセルするので、小型の制振用アクチュエータ２１で実現でき、カウンタウエイト等の重量物を適用する必要がないので、小さいスペースに配置することができると共に、天秤部３３の他端側とプリロード調整用アクチュエータ３４の変位方向を揃えることで耐久性が向上し、設計の自由度が増す。
【００３２】
また、変位方向変換手段４０は、天秤部３３他端側に連結された第３スライダ４１と、第３スライダ４１に対して相対移動し、スプリング３５の他端に連結された第４スライダと、を有するので、簡単な構造で、スプリング３５とプリロード調整用アクチュエータ３４の変位方向を揃えることで耐久性が向上し、小スペースに配置することができ、設計の自由度が増す。
【００３３】
また、荷重支持部１０上の荷重を検知する荷重センサ２２又は加速度センサ２３等を備え、荷重センサ２２又は加速度センサ２３等で検知した荷重に応じてプリロード調整用アクチュエータ３４又は制振用アクチュエータ２１を作動するＥＣＵ５０を備えたので、荷重の変化に対して適切に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の振動制御装置を示す図である。
【図２】振動制御装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図３】プリロード調整制御のフローチャートを示す図である。
【図４】プリロード調整制御時の振動制御装置の状態を示す図である。
【図５】振動制御のフローチャートを示す図である。
【図６】振動制御時の振動制御装置の状態を示す図である。
【図７】本実施形態の振動制御装置と従来の技術とを比較したシミュレーションを示す図である。
【図８】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…振動制御装置、１０…荷重支持部、１１…支持部材、１２…第１スライダ（第１移動手段）、１３…第１スライダレール（第１案内手段）、２０…振動制御部、２１…制振用アクチュエータ（制振手段）、２２…荷重センサ、２３…加速度センサ、３０…カウンタバランス部、３１…第２スライダレール（第２案内手段）、３２…第２スライダ（第２移動手段）、３３…天秤部、３４…プリロード調整用アクチュエータ（調整手段）、３５…スプリング（付勢手段）、４０…変位方向変換手段、４１…第３スライダ（第３移動手段）、４２…第３スライダレール（第３案内手段）、４３…第４スライダ（第４移動手段）、４４…第４スライダレール（第４案内手段）、５０…ＥＣＵ（制御手段）、Ｆ…設置部、Ｓ…シート
【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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【図７】
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【図８】
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