振動制御装置
【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。
【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。
【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)
【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)
【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。
【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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2008−179335(P2008−179335A)
【公開日】平成20年8月7日(2008.8.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−74664(P2007−74664)
【出願日】平成19年3月22日(2007.3.22)
【出願人】(591261509)株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年8月7日(2008.8.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年3月22日(2007.3.22)
【出願人】(591261509)株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【Fターム(参考)】
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