(57)【要約】【課題】  受動的に振動を減衰する安価で効率的な振動減衰装置を提供する。【解決手段】  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に対する振動を減衰する振動減衰手段２１を有する振動減衰部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減衰する振動減衰手段を有する振動減衰部と、を備えたことを特徴とする振動減衰装置。
【請求項２】
前記荷重支持部は、前記設置部と前記荷重支持部の間に配設され、前記荷重支持部の移動を鉛直方向に規制する第１移動案内手段を有し、
前記カウンタバランス部は、該カウンタバランス部と前記荷重支持部を相対移動させる第２移動案内手段と、前記設置部に前記負荷に応じた付勢力を付勢する付勢手段と、前記付勢手段と共に、前記第２移動案内手段と前記設置部とを連結する天秤部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の振動減衰装置。
【請求項３】
前記荷重支持部の加速度を検知する荷重支持部加速度検知手段と、前記設置部の加速度を検知する設置部加速度検知手段と、前記設置部に対する前記荷重支持部の位置を検知する変位検知手段と、を有する入力手段と、
前記入力手段の検知結果から前記振動減衰手段の減衰係数を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動減衰装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記荷重支持部加速度検知手段と、前記設置部加速度検知手段との検知結果から前記荷重支持部の振動が前記荷重支持部自体の振動か、前記設置部から伝わった振動かを判断する判断部と、
前記判断部の判断結果と前記変位検知手段の検知結果とから前記振動減衰手段の減衰係数を計算する計算部とを有することを特徴とする請求項３に記載の振動減衰装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記判断部が、前記設置部加速度検知手段の検知結果から前記計算部で計算した推定荷重支持部加速度と、前記荷重支持部加速度検知手段の検知結果とを比較し、推定荷重支持部加速度と実際の荷重支持部加速度との差の絶対値が所定の閾値より大きいと判断した場合、前記振動減衰手段の減衰係数を大きくする
ことを特徴とする請求項３に記載の振動減衰装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記荷重支持部の初期位置を記憶する記憶部を有し、
前記判断部が、前記変位検知手段の検知した値と前記記憶部に記憶した前記初期位置との差の絶対値が所定の値より大きい場合、前記振動減衰手段の減衰係数を大きくする
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の振動減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座席、荷物等の搭載部、特に、例えば、車両、船や飛行機などの移動体等に設置される座席等の搭乗部に加わる振動を減衰する振動減衰装置に関する。
【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】
従来技術では、座席からの振動を抑制するためのアクチュエータの他にダンパとバネを用いて座席の荷重を支持している。しかし、このダンパとバネは、乗員の体重などの荷重に応じて略等しい反力（荷重と釣り合う負荷）を出すように調整されていない。そのため、乗員の荷重に応じて座席の荷重が変化することになるので、それに伴って変化する座席側からの加速度の大きさに対処するためにより大きな推力を出すためのアクチュエータを必要とすることになるので、コストが高くなる。また、従来技術では、シャシに加速度センサが取り付けられており、その加速度によりアクチュエータを能動制御している。そのため、乗員が動いたこと等による座席側からの加速度に対しては、位相遅れと減衰を伴った加速度が加速度センサにより検出されて、その加速度でアクチュエータを能動制御することになる。この場合、乗員が動いたタイミングとそれにより生じた加速度の大きさに対して、アクチュエータの振動を抑制するタイミングおよびその加速度の大きさがずれるので、振動を抑制することができない。特に、アクチュエータが推力を出していた場合（反作用によるものでもよい）には、座席側からの加速度とシャシ側からの加速度が入力されると、座席の変位が座席側からの加速度に基づく変位であるかシャシ側からの加速度に基づく変位であるかを区別出来ない。そのため、アクチュエータが振動に対して推力を適切に出すことができなくなるので振動を抑制することができない。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するものであって、受動的に振動を減衰する安価で効率的な振動減衰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減衰する振動減衰手段を有する振動減衰部と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、前記荷重支持部は、前記設置部と前記荷重支持部の間に配設され、前記荷重支持部の移動を鉛直方向に規制する第１移動案内手段を有し、前記カウンタバランス部は、該カウンタバランス部と前記荷重支持部を相対移動させる第２移動案内手段と、前記設置部に前記負荷に応じた付勢力を付勢する付勢手段と、前記付勢手段と共に、前記第２移動案内手段と前記設置部とを連結する天秤部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記荷重支持部の加速度を検知する荷重支持部加速度検知手段と、前記設置部の加速度を検知する設置部加速度検知手段と、前記設置部に対する前記荷重支持部の位置を検知する変位検知手段と、を有する入力手段と、前記入力手段の検知結果から前記振動減衰手段の減衰係数を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記制御部は、前記荷重支持部加速度検知手段と、前記設置部加速度検知手段との検知結果から前記荷重支持部の振動が前記荷重支持部自体の振動か、前記設置部から伝わった振動かを判断する判断部と、前記判断部の判断結果と前記変位検知手段の検知結果とから前記振動減衰手段の減衰係数を計算する計算部とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記制御部は、前記判断部が、前記設置部加速度検知手段の検知結果から前記計算部で計算した推定荷重支持部加速度と、前記荷重支持部加速度検知手段の検知結果とを比較し、推定荷重支持部加速度と実際の荷重支持部加速度との差の絶対値が所定の閾値より大きいと判断した場合、前記振動減衰手段の減衰係数を大きくすることを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御部は、前記荷重支持部の初期位置を記憶する記憶部を有し、前記判断部が、前記変位検知手段の検知した値と前記記憶部に記憶した前記初期位置との差の絶対値が所定の値より大きい場合、前記振動減衰手段の減衰係数を大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
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減衰する振動減衰手段を有する振動減衰部と、を備えたので、荷重支持部の荷重とつりあう負荷を与えるカウンタバランス部で、荷重を支持することができ、荷重支持部に入力された振動を減衰するための振動減衰部からの出力を低減することができる。すなわち、荷重カウンタバランス部と振動減衰部を組み合わせることで、振動減衰部が荷重を支持することがなくなるので、振動減衰部が荷重を支持した上で振動を減衰するための大きな出力を出すことが必要でなくなるので、振動減衰部を小型化することができるとともに、振動減衰部を略振動に対してのみ制御すればよくなり制御性が向上し、入力された振動を最適に減衰することができ、安価で小型の振動制御装置を提供することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、前記荷重支持部は、前記設置部と前記荷重支持部の間に配設され、前記荷重支持部の移動を鉛直方向に規制する第１移動案内手段を有し、前記カウンタバランス部は、該カウンタバランス部と前記荷重支持部を相対移動させる第２移動案内手段と、前記設置部に前記負荷に応じた付勢力を付勢する付勢手段と、前記付勢手段と共に、前記第２移動案内手段と前記設置部とを連結する天秤部と、を有するので、アクチュエータを用いることなく、受動的に振動を減衰する安価で効率的な振動減衰装置を提供することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、前記荷重支持部の加速度を検知する荷重支持部加速度検知手段と、前記設置部の加速度を検知する設置部加速度検知手段と、前記設置部に対する前記荷重支持部の位置を検知する変位検知手段と、を有する入力手段と、前記入力手段の検知結果から前記振動減衰手段の減衰係数を制御する制御部と、を備えたので、入力手段の入力値に応じた適切な減衰係数で振動を減衰することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、前記制御部は、前記荷重支持部加速度検知手段と、前記設置部加速度検知手段との検知結果から前記荷重支持部の振動が前記荷重支持部自体の振動か、前記設置部から伝わった振動かを判断する判断部と、前記判断部の判断結果と前記変位検知手段の検知結果とから前記振動減衰手段の減衰係数を計算する計算部とを有するので、より適切な減衰係数で振動を減衰することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、前記制御部は、前記判断部が、前記設置部加速度検知手段の検知結果から前記計算部で計算した推定荷重支持部加速度と、前記荷重支持部加速度検知手段の検知結果とを比較し、推定荷重支持部加速度と実際の荷重支持部加速度との差の絶対値が所定の閾値より大きいと判断した場合、前記振動減衰手段の減衰係数を大きくするので、荷重支持部自体の振動が大きい場合に、迅速に減衰することができる。
【００１６】
請求項６記載の発明によれば、前記制御部は、前記荷重支持部の初期位置を記憶する記憶部を有し、前記判断部が、前記変位検知手段の検知した値と前記記憶部に記憶した前記初期位置との差の絶対値が所定の値より大きい場合、前記振動減衰手段の減衰係数を大きくするので、荷重支持部を許容変位範囲内で保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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減衰装置１を示す。図中、１は振動減衰装置、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は振動減衰部、２１は振動減衰手段の一例としてのダイナミックダンパ、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、３５は付勢手段の一例としてのスプリング、４０は入力手段、４１は設置部加速度検知手段の一例としてのシャシ側加速度センサ、４２は荷重支持部加速度検知手段の一例としてのキャビン側加速度センサ、４３は変位検知手段の一例としての変位センサ、Ｃは搭載部の一例としての移動体のキャビン、Ｓは設置部の一例としてのシャシである。本発明では、付勢手段として弾性部材であるスプリングを用い、スプリングによる弾性力を付勢手段の付勢力として用いているが、この実施例に制限されるものではない。本発明においては、第１案内手段としての第１スライダレール１１と第１移動手段としての第１スライダ１２をまとめて第１移動案内手段とする。同様に、第２案内手段としての第２スライダレール３１と第２移動手段としての第２スライダ３２もまとめて第２移動案内手段とする。
【００１８】
振動減衰装置１は、荷重支持部１０により床等のシャシＳに設置され、振動減衰部２０で振動制御装置１上のキャビンＣ等の荷重の振動を減衰すると共に、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。
【００１９】
荷重支持部１０は、シャシＳ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及びキャビンＣ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、シャシＳに設置され、第１スライダ１２及び荷重支持部材１３を上下（鉛直）方向に案内（規制）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（鉛直）方向に案内（規制）される。荷重支持部材１３は、第１スライダレール１１により上下（鉛直）方向に案内（規制）される第１スライダ１２を有し、振動減衰部２０及びカウンタバランス部３０に載置されている。キャビンＣは、荷重支持部材１３の上方に設置される。
【００２０】
振動減衰部２０は、ダイナミックダンパ２１等を有する。ダイナミックダンパ２１は、可変抵抗の減衰器からなり、下部をシャシＳに設置、上部を荷重支持部材１３に当接され、シャシ側加速度センサ４１、キャビン側加速度センサ４２及び変位センサ４３等からの信号により、減衰係数を制御される。すなわち、ダイナミックダンパ２１の減衰力は、減衰係数を制御されることにより制御される。
【００２１】
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、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の一端に結合されると共に、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。
【００２２】
天秤部３３は、一端３３ａを第２スライダ３２に対して回動するように結合され、他端３３ｂ側をスプリング３５の他端に回動可能に結合され、一端３３ａと他端３３ｂの間を支点３３ｃとして、シャシＳに回動可能に結合される。
【００２３】
スプリング３５は、一端をシャシＳに結合され、他端を天秤部３３の他端３３ｂに結合されている。
【００２４】
入力手段４０は、シャシ側加速度センサ４１、キャビン側加速度センサ４２及び変位センサ４３を有する。シャシ側加速度センサ４１及びキャビン側加速度センサ４２は、それぞれシャシ上及びキャビン上の加速度を検知するセンサである。変位センサ４３は、シャシＳに対する荷重支持部材１３の位置を検知するセンサである。
【００２５】
図２は、このような構造の本実施形態の振動減衰装置１のシステム構成図を示す。本実施形態では、入力手段４０からの入力信号を、制御部５０に入力し、ダイナミックダンパ２１の減衰係数を制御する。
【００２６】
制御部５０は、判断部５１、計算部５２、記憶部５３を有する。判断部５１は、計算部５２で計算された値や記憶部５３に記憶された値等から次に実行する事項を判断するものである。計算部５２は、記憶部５３に記憶された計算式やマップ等を用いて、例えば、キャビン加速度推定値等を計算するものである。記憶部５３は、計算式、マップ、閾値又はセンサ値等を記憶しておく部分である。
【００２７】
次に、ダイナミックダンパ２１の減衰係数制御について説明する。図３は、ダイナミックダンパ２１の減衰係数制御の初期処理フローチャートを示す。まず、ステップ１で、キャビンの初期位置を変位センサ４３により検出する（ＳＴ１）。続いて、ステップ２で、検出したキャビンの初期位置を記憶部５３に記憶する（ＳＴ２）。このように、初期処理として、キャビンの初期位置を記憶した状態で、ダイナミックダンパ２１の減衰係数制御を実行する。
【００２８】
図４は、ダイナミックダンパ２１の減衰係数制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１１で、シャシの加速度をシャシ側加速度センサ２１により取得する（ＳＴ１１）。次に、ステップ１２で、あらかじめ記憶部５３等に記憶させていたシャシ側加速度に対するキャビン側加速度の関係を示す伝達関数やマップ等で、ステップ１１において取得したシャシ側加速度からキャビン側加速度を推定する（ＳＴ１２）。続いて、ステップ１３で、キャビン側加速度をキャビン側加速度センサ４２により取得する（ＳＴ１３）。
【００２９】
次に、ステップ１４で、ステップ１２においてシャシ側加速度から推定した推定キャビン側加速度と、ステップ１３においてキャビン側加速度センサ４２により取得した実際のキャビン側加速度との差の絶対値が所定の閾値より小さいか判断する（ＳＴ１４）。
【００３０】
ステップ１４において、推定キャビン側加速度と、実際のキャビン側加速度との差が所定の閾値より小さい場合、ステップ１５で、変位センサ４３の値を取得する（ＳＴ１５）。次に、ステップ１６で、ステップ１５において取得した変位センサ４３の値と初期位置との差の絶対値が所定の値Ｌより小さいか判断する（ＳＴ１６）。ステップ１６において、変位センサ４３の値と初期位置との差の絶対値が所定の値Ｌより小さい場合、ステップ１７で、ダイナミックダンパ２１の減衰係数を小さくする。
【００３１】
ステップ１４において、推定キャビン側加速度と、実際のキャビン側加速度との差の絶対値が所定の閾値より大きい場合、又は、ステップ１６において、変位センサ４３の値と初期位置との差の絶対値が所定の値Ｌより大きい場合、ステップ１８で、ダイナミックダンパ２１の減衰係数を大きくする。
【００３２】
なお、ダイナミックダンパ２１の減衰係数の値は、変位センサ４３の値やキャビン加速度の値に応じて、変化させると好ましい。
【００３３】
このように、シャシＳ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のシャシＳに対する振動を減衰するダイナミックダンパ２１を有する振動減衰部２０と、を備えた振動減衰装置１において、荷重支持部１０は、シャシＳ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スライダ３２と、シャシＳに一端を結合されたスプリング３５と、スプリング３５と共に、第２スライダ３２とシャシＳとを連結する天秤部３３と、を有するので、受動的に振動を減衰する安価で効率的な振動減衰装置１を提供することができる。
【００３４】
また、荷重支持部１０の加速度を検知するキャビン側加速度センサ４２と、シャシＳの加速度を検知するシャシ側加速度センサ４１と、シャシＳに対する荷重支持部１０の位置を検知する変位センサ４３と、を有する入力手段４０と、入力手段４０の検知結果からダイナミックダンパ２１の減衰係数を制御する制御部５０と、を備えたので、入力手段４０の入力値に応じた適切な減衰係数で振動を減衰することができる。
【００３５】
また、制御部５０は、キャビン側加速度センサ４２と、シャシ側加速度センサ４１との検知結果から荷重支持部１０の振動が荷重支持部１０自体の振動か、シャシＳから伝わった振動かを判断する判断部５１と、判断部５１の判断結果と変位センサ４３の検知結果とからダイナミックダンパ２１の減衰係数を計算する計算部５２とを有するので、より適切な減衰係数で振動を減衰することができる。
【００３６】
また、制御部５０は、判断部５１が、シャシ側加速度センサ４１の検知結果から計算部５２で計算した推定荷重支持部加速度と、キャビン側加速度センサ４２の検知結果とを比較し、推定荷重支持部加速度と実際の荷重支持部加速度との差の絶対値が所定の閾値より大きいと判断した場合、ダイナミックダンパ２１の減衰係数を大きくするので、荷重支持部１０自体の振動が大きい場合に、迅速に減衰することができる。
【００３７】
また、制御部５０は、荷重支持部１０の初期位置を記憶する記憶部５３を有し、判断部５１が、変位センサ４３の検知した値と記憶部５３に記憶した初期位置との差の絶対値が所定の値より大きい場合、ダイナミックダンパ２１の減衰係数を大きくするので、荷重支持部１０を許容変位範囲内で保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態の振動減衰装置を示す図である。
【図２】振動減衰御装置のシステム構成を示す図である。
【図３】減衰係数制御の初期処理フローチャートを示す図である。
【図４】減衰係数制御のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…振動制御装置、１０…荷重支持部、１１…第１スライダレール（第１案内手段）、１２… 第１スライダ（第１移動手段）、１３…荷重支持部材、２０…振動減衰部、２１…ダイナミックダンパ（振動減衰手段）、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、３５…スプリング（付勢手段）、４０…入力手段、４１…シャシ側加速度センサ（設置部加速度検知手段）、４２…キャビン側加速度センサ（荷重支持部加速度検知手段）、４２…変位センサ（変位検知手段）、５０…制御部、５１…判断部、５２…計算部、５３…記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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