(57)【要約】【課題】  振動制御手段の出力を低減することができ、小型の振動制御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振動制御手段２１を有する振動制御部２０とを備えたことを特徴とする。【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振動制御手段を有する振動制御部とを備えたことを特徴とする振動制御装置。
【請求項２】
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移動手段を有する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。
【請求項４】
前記設置部に一端を支持された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端を前記スライド手段に回動可能に接合され、他端を付勢手段の他端に回動可能に接合した天秤部と、前記天秤部の長さを変更する調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の振動制御装置。
【請求項５】
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を作動する制御手段を備えたことを特徴とする請求項４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、座席等の搭乗部、特に移動体等に設置される座席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  座席下の直動型電動アクチュエータを動作制御して座席に加わる振動を抑制する座席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１３（ａ）に示すように、座席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１３（ｂ）に示すように、座席Ｓの支持をアクチュエータ１２１とトーションスプリング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、座席Ｓの振動を制御する場合、トーションスプリング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、振動制御手段の出力を低減することができ、小型の振動制御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振動制御手段を有する振動制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、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移動手段を有することを特徴とする。
【０００７】
また、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移動手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記設置部に一端を支持された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端を前記スライド手段に回動可能に接合され、他端を付勢手段の他端に回動可能に接合した天秤部と、前記天秤部の長さを変更する調整手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記荷重支持部材上の荷重を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した荷重に応じて前記調整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】
【００１０】
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振動制御手段を有する振動制御部とを備えたので、振動制御手段の出力を低減することができ、小型の振動制御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ができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、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移動手段を有するので、荷重支持部材が水平方向に移動しないようにすることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、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移動手段を有するので、カウンタバランス部を移動させる必要がなくなる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、前記設置部に一端を支持された付勢手段と、前記設置部に支点を枢支され、一端を前記スライド手段に回動可能に接合され、他端を付勢手段の他端に回動可能に接合した天秤部と、前記天秤部の長さを変更する調整手段とを備えたので、カウンタウエイト等の重量物を適用する必要がなくなる。
【００１４】
請求項５記載の発明によれば、前記荷重支持部材上の荷重を検知する検知手段を備え、前記検知手段で検知した荷重に応じて前記調整手段を作動する制御手段を備えたので、初期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】
【００１５】
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、本発明の第１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は第１案内手段の一例としてのガイド、１２は第１移動手段の一例としての上下動支持部、１３は荷重支持部材、２０は振動制御部、２１は振動制御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は調整手段の一例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、Ｆは設置部、Ｓは座席である。
【００１６】
振動制御装置１は、荷重支持部１０で床等の設置部Ｆに設置され、振動制御部２０で振動制御装置１上の座席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。
【００１７】
荷重支持部１０は、ガイド１１、上下動支持部１２及び荷重支持部材１３等を有する。ガイド１１は下部を設置部Ｆに設置され、筒状の上部に上下動可能に上下動支持部１２を挿入している。上下動支持部１２は、下部をガイド１１に挿入され、上部で荷重支持部材１３を支持している。荷重支持部材１３は、座席Ｓ等を支持する部分である。
【００１８】
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に設置され、上部を荷重支持部１３に当接し、荷重センサ２２や加速度センサ２３等からの信号により、上下動可能に制御される。
【００１９】
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等を有する。第２スライダレール３１は、荷重支持部材１３に設置され、第２スライダ３２を移動可能に支持する。第２スライダ３２は、天秤部３３の一端に連結される。天秤部３３は、設置部Ｆに支点を有し、一端を第２スライダ３２に、他端をプリロード調整用アクチュエータ３４に連結する。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、一端を天秤部３３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、他端を設置部Ｆに固着されている。
【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ＥＣＵ４０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ＥＣＵ４０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が座席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が反時計方向に回転し、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、天秤部３３の長さを変えることにより、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、振動時の加速度を加速度センサ２３により検出する（ＳＴ１１）。次に、ステップ１２で、ＥＣＵ４０において制振用アクチュエータ２１の推力を計算する（ＳＴ１２）。推力計算は、例えば、加速度×フリクション×ゲイン×（−１）等の計算式やあらかじめ加速度に対応する推力の値を記憶しておくことにより実行する。ここで、計算式におけるゲインは制御の遅れ分、−１は向きの反転を表す。続いて、ステップ１３で、ステップ１２において計算した推力を制振用アクチュエータ２１に指示する。
【００２５】
なお、図６は、他の振動制御のフローチャートを示す。まず、ステップ２１で、振動時の荷重を荷重センサ２２により検出する（ＳＴ２１）。次に、ステップ２２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（ＳＴ２２）。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２３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（ＳＴ２３）。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２４で、制振用アクチュエータ２１を縮ませる（ＳＴ２４）。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２５で、制振用アクチュエータ２１を伸ばす（ＳＴ２５）。
【００２６】
図７は、振動制御の状態を示すもので、図７（ａ）は制振用アクチュエータ２１を収縮した状態、図７（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。
【００２７】
図７（ａ）は、ステップ１３に対応する加速度から求めた推力指示が制振用アクチュエータ２１の収縮の場合又はステップ２４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り、座席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、スライダ３２が前方に移動すると共に、カウンタバランス部３０の天秤部３３が反時計方向に回転する。この時、スプリング３５は伸張するが、その傾斜角度が変更されるため、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。
【００２８】
図７（ｂ）は、ステップ１３に対応する加速度から求めた推力指示が制振用アクチュエータ２１の収縮の場合又はステップ２５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、座席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、スライダ３２が後方に移動すると共に、カウンタバランス部３０の天秤部３３が時計方向に回転する。この時、スプリング３５は収縮するが、その傾斜角度が変更されるため、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。
【００２９】
このように、荷重とスプリング３５による負荷は、常に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。
【００３０】
図８は、本実施形態の振動制御装置１を用いた場合と、図１１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。
【００３１】
図８（ａ）は、図１３（ａ）に示すように、座席の支持をアクチュエータのみでする場合、図８（ｂ）は、図１３（ｂ）に示すように、座席の支持をアクチュエータとスプリングでする場合、図８（ｃ）は、本実施形態の場合である。
【００３２】
このように、本実施形態の振動制御装置１は、アクチュエータの出力を低減することができ、小型のアクチュエータで実現できる効率的なものである。
【００３３】
図９は、カウンタウエイト機構の第２実施形態を示すもので、設置部Ｆに設けた滑車４１に紐４２を掛けて荷重支持部１３と錘４３を結んだものである。
【００３４】
図１０は、第３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'は第１案内手段の一例としての第１スライダレール、１２'は第１移動手段の一例としての第１スライダ、１３は荷重支持部材、２０は振動制御部、２１は振動制御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は第２移動手段支持部の一例としての第２スライダ支持部、３４は調整手段の一例としてのプリロード調整用アクチュエータ、３５はねじりバネ、Ｆは設置部、Ｓは座席である。
【００３５】
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上の座席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。
【００３６】
荷重支持部１０は、設置部Ｆに設置された第１スライダレール１１'、荷重支持部材１３に設けた第１スライダ１２'及び座席Ｓを支持する荷重支持部材１３等を有する。第１スライダレール１１'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１３を上下方向に案内する。第１スライダ１２'は、荷重支持部材１３に設けられ、第１スライダレール１１'により上下方向に案内される。荷重支持部材１３は、座席Ｓの下方に設置され、第１スライダレール１１'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。
【００３７】
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１３に当接され、荷重センサ２２や加速度センサ２３等からの荷重信号により、上下動可能に制御される。荷重センサ２２は、特に座席Ｓと荷重支持部材１３の間に備えるとよい。
【００３８】
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等を有する。第２スライダレール３１は、荷重支持部材１３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の一端に連結されると共に、第２スライダレール３１に案内され、荷重支持部材１３に対して移動可能なものである。
【００３９】
天秤部３３は、設置部Ｆに支点３３ａを有し、一端側３３ｂを第２スライダ３２に、他端側３３ｃをプリロード調整用アクチュエータ３４を介してスプリング３５に回動可能に連結する。
【００４０】
プリロード調整用アクチュエータ３４は、長さを可変することができるもので、一端を天秤部３３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、他端を設置部Ｆに固着されている。
【００４１】
図１１は、プリロード調整制御前後の第３実施形態の振動制御装置１の状態を示すもので、図１１（ａ）はプリロード調整制御前、図１１（ｂ）はプリロード調整制御後の状態を示すものである。図１１（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が座席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が反時計方向に回転し、スプリング３５に負荷がかかる。そこで、図１１（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、天秤部３３の長さを変えることにより、荷重とスプリング３５による負荷とを釣り合わせる。
【００４２】
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。
【００４３】
図１２は、第３実施形態の振動制御の状態を示すもので、図１２（ａ）は制振用アクチュエータ２１を収縮した状態、図１２（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。
【００４４】
図１２（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り、座席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、スライダ３２が前方に移動すると共に、カウンタバランス部３０の天秤部３３が反時計方向に回転する。この時、スプリング３５は伸張するが、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つことができる。
【００４５】
図１２（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、座席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が後方に移動すると共に、カウンタバランス部３０の天秤部３３が時計方向に回転する。この時、スプリング３５は収縮するが、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つことができる。
【００４６】
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制振用アクチュエータ２１を有する振動制御部２０とを備えたので、制振用アクチュエータ２１の出力を低減することができ、小型の制振用アクチュエータ２１で実現できる効率的な振動制御装置１を提供することができる。
【００４７】
また、荷重支持部１０は、設置部Ｆに対して相対移動する第１スライド１２とを有するので、荷重支持部材１３が水平方向に移動しないようにすることができる。
【００４８】
また、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スライダ３２を有するので、カウンタバランス部３０を移動させる必要がなくなる。
【００４９】
また、設置部Ｆに一端を支持されたスプリング３５と、設置部Ｆに支点を枢支され、一端を第２スライダ３２に回動可能に接合され、他端をスプリング３５の他端に回動可能に接合した天秤部３３と、天秤部３３の長さを変更するプリロード調整用アクチュエータ３４とを備えたので、カウンタウエイト等の重量物を適用する必要がなくなる。
【００５０】
また、荷重支持部材１１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を作動するＥＣＵ４０を備えたので、初期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】
【００５１】
【図１】第１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】他の振動制御のフローチャートを示す図である。
【図７】振動制御時の振動制御装置の状態を示す図である。
【図８】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９】第２実施形態を示す図である。
【図１０】第３実施形態を示す図である。
【図１１】プリロード調整制御時の第３実施形態の振動制御装置の状態を示す図である。
【図１２】振動制御時の第３実施形態の振動制御装置の状態を示す図である。
【図１３】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…振動制御装置、１０…荷重支持部、１１…ガイド（第１案内手段）、１１'…第１スライダレール（第１案内手段）、１２…上下動支持部（第１移動手段）、１２'… 第１スライダ（第１移動手段）、１３…荷重支持部材、２０…振動制御部、２１…制振用アクチュエータ（振動制御手段）、２２…荷重センサ（検知手段）、２３…加速度センサ（検知手段）、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…ＥＣＵ（制御手段）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008179335.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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