振動制御装置
【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】 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とを備えた振動制御装置において、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、第２移動手段３２にコイル部３５ｃを枢支され、一端側３５ａと、一端側３５ａとコイル部３５ｃを挟んで位置し、設置部Ｆに回動可能に連結された他端側３５ｂとを有するねじりバネ３５と、ねじりバネ３５の一端側３５ａと第２移動手段３２との間に配置されると共に、前記ねじりバネ３５の一端側３５ａとの当接位置を調整する調整手段３４と、を有することを特徴とする。
【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に対する振動を制御する制振手段２１を有する振動制御部２０とを備えた振動制御装置において、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、第２移動手段３２にコイル部３５ｃを枢支され、一端側３５ａと、一端側３５ａとコイル部３５ｃを挟んで位置し、設置部Ｆに回動可能に連結された他端側３５ｂとを有するねじりバネ３５と、ねじりバネ３５の一端側３５ａと第２移動手段３２との間に配置されると共に、前記ねじりバネ３５の一端側３５ａとの当接位置を調整する調整手段３４と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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１３（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１３（ｂ）に示すように、シート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、シート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、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、設置部と、荷重を支持する荷重支持部と、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、コイル部を有し、他端側を前記設置部に対して回動可能に連結されたねじりバネと、前記荷重支持部に対して相対移動すると共に、前記コイル部を枢支する第２移動手段と、前記ねじりバネの一端側と前記第２移動手段との間に配置されると共に、前記ねじりバネの一端側との当接位置を調整する調整手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
また、前記調整手段は、スライド式アクチュエータであ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、設置部と、荷重を支持する荷重支持部と、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、コイル部を有し、他端側を前記設置部に対して回動可能に連結されたねじりバネと、前記荷重支持部に対して相対移動すると共に、前記コイル部を枢支する第２移動手段と、前記ねじりバネの一端側と前記第２移動手段との間に配置されると共に、前記ねじりバネの一端側との当接位置を調整する調整手段と、を有するので自重をキャンセルし、制振手段の出力を低減し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、小さなスペースに設置することができると共に、シート下のスペースを有効に利用することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、前記調整手段は、スライド式アクチュエータであるので、荷重に対する強度を強くすることができる。
【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、本発明の第１実施形態における振動制御装置１、図１（ａ）は横断面図、図１（ｂ）は正面図を示す。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はバネ支持部材、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し、自重をキャンセルするものである。
【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のシート側面側下方に設けられ、シート側面側の設置部Ｆに設けた第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３４を制御するものである。加速度センサ２３は、荷重支持部１０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２１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１０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、バネ支持部材３３、プリロード調整用アクチュエータ３４、ねじりバネ３５等を有する。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、第２スライダレール３１に案内され、荷重支持部１０に対して相対移動し、プリロード調整用アクチュエータ３４を設置されると共に、ねじりバネ３５のコイル部３５ｃ中心を回動可能に支持するバネ回動支持部を有するものである。
【００１６】
バネ支持部材３３は、一端側をプリロード調整用アクチュエータ３４に、他端側をねじりバネ３５の一端側３５ａに連結される第１バネ支持部材３３ａと、一端側を設置部Ｆに回動可能に支持され、他端側をねじりバネ３５の他端側３５ｂに連結される第２バネ支持部材３３ｂとを有する。
【００１７】
プリロード調整用アクチュエータ３４は、第２スライダ３２と第１バネ支持部材３３ａの間に設置され、ねじりバネ３５の一端側３５ａを支持し、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、ねじりバネ３５の取付角度を変更するものである。本実施形態では、第２スライダ３２と平行に移動可能なスライド式アクチュエータを使用する。
【００１８】
ねじりバネ３５は、コイル部３５ｃを回動可能に第２スライダ３２に枢支され、一端側３５ａは第１バネ支持部材３３ａ及びプリロード調整用アクチュエータ３４を介して第２スライダ３２に連結し、他端側３５ｂは設置部Ｆに回動可能に支持されている。また、コイル部３５ｃ中心軸に棒状又は筒状等の部材を挿入し、第２スライダ３２に枢支してもよい。
【００１９】
なお、それぞれの部材の配置は、相互に干渉せず、正常に機能すれば、様々なものを考慮できる。
【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。また、図５は、プリロード調整用アクチュエータ３４及びねじりバネ３５部分の拡大図である。図４（ａ）に示すプリロード調整制御前の状態から、図４（ｂ）に示すように、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、荷重支持部１０が下がると共に、第２スライダ３２が前方へ移動する。そして、カウンタバランス部３０の第２バネ支持部材３３ｂが設置部Ｆとの接点を中心に時計方向に回転し、ねじりバネ３５に負荷がかかり、ねじりバネ３５の他端側３５ｂと第２スライダ３２の移動方向の間の角度θが変更する。そこで、プリロード調整用アクチュエータ３４を作動させ、図５に示すように、第１バネ支持部材３３ａ及びねじりバネ３５の一端側３５ａの第２スライダ３２に対する角度φを変更することにより、荷重とねじりバネ３５による負荷とを釣り合わせる。
【００２３】
図６は、荷重によるモーメントとねじりバネによるモーメントの関係を示すグラフである。横軸は第２スライダ３２移動方向に対する第２バネ支持部材３３ｂ及びねじりバネ３５の他端側３５ｂの角度θ、縦軸はモーメントの大きさを示す。また、Ｍ１はシートＳ上に何もない初期状態での荷重による第１モーメント、Ｍ１'はシートＳ上に人等が載置された状態での荷重による第１'モーメント、Ｍ２は初期状態でのねじりバネ３５の第２モーメント、Ｍ２'はシートＳ上に人等が載置された状態でのねじりバネ３５の第２'モーメントである。
【００２４】
図６に示すように、初期状態で、第１モーメントＭ１と第２モーメントＭ２は、ほぼ釣り合いを保持しており、荷重が変化した場合でもねじりバネ３５の一端側３５ａ及び第１バネ支持部材３３ａの第２スライダ３２の移動方向に対する角度φを調整することで、第１'モーメントＭ１'と第２'モーメントＭ２'の釣り合いを保持することができる。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、本実施形態の振動制御について説明する。図７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。
【００２７】
次に、他の振動制御の実施形態について説明する。この実施形態では、加速度センサ２３に代えて、加重センサ２２を適用する。図８は、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）。
【００２８】
図９は、振動制御の状態を示すもので、図９（ａ）は制振用アクチュエータ２１を収縮した状態、図９（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。
【００２９】
図９（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、シートＳ上の振動を０にするために制振用アクチュエータ２１を収縮すると、第２スライダ３２及びプリロード調整用アクチュエータ３４が前方に移動すると共に、バネ支持部材３３及びねじりバネ３５が、第２バネ支持部材３３ｂと設置部Ｆとの設置点を中心に時計方向に回転する。この時、ねじりバネ３５の一端側３５ａと他端側３５ｂの角度が変化し小さくなるが、あらかじめプリロード調整を実行しているので、ねじりバネ３５の反力、つまりモーメントギャップ（第１モーメントＭ１と第２モーメントＭ２の差）は小さいものとなり、制振用アクチュエータ２１の出力も小さく抑えることができる。
【００３０】
図９（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の伸張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、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及びプリロード調整用アクチュエータ３４が後方に移動すると共に、バネ支持部材３３及びねじりバネ３５が、第２バネ支持部材３３ｂと設置部Ｆとの設置点を中心に反時計方向に回転する。この時、ねじりバネ３５の一端側３５ａと他端側３５ｂの角度が変化し大きくなるが、あらかじめプリロード調整を実行しているので、ねじりバネ３５の反力、つまりモーメントギャップ（第１モーメントＭ１と第２モーメントＭ２の差）は小さいものとなり、アクチュエータの推力も小さく抑えることができる。
【００３１】
図１０は、本実施形態の振動制御装置１を用いた場合と、図１３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。
【００３２】
図１０（ａ）は、図１３（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１０（ｂ）は、図１３（ｂ）に示すように、シートの支持をアクチュエータとねじりバネでする場合、図１０（ｃ）は、本実施形態の場合である。
【００３３】
このように、荷重とねじりバネ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。
【００３４】
図１１は、第２実施形態を示すもので、第１実施形態で用いたスライダ式のプリロード調整用アクチュエータ３４に代えて、カム式のプリロード調整用アクチュエータ３６を適用したものである。
【００３５】
また、図１２は、第３実施形態を示すもので、第１実施形態で用いたスライダ式のプリロード調整用アクチュエータ３４に代えて、伸縮式のプリロード調整用アクチュエータ３７を適用したものである。
【００３６】
このように、本実施形態の振動制御装置１は、設置部Ｆと、荷重を支持する荷重支持部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１３を有し、カウンタバランス部３０は、コイル部３５ｃを有し、他端側を設置部Ｆに対して回動可能に連結されたねじりバネ３５と、荷重支持部１０に対して相対移動すると共に、コイル部３５ｃを枢支する第２スライダ３２と、ねじりバネ３５の一端側３５ａと第２スライダ３２との間に配置されると共に、ねじりバネ３５の一端側３５ａとの当接位置を調整するプリロード調整用アクチュエータ３４と、を有するので、ねじりバネ３５の自重をキャンセルし、アクチュエータの出力を低減し小型のアクチュエータで実現でき、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、小さなスペースに設置することができると共に、シート下のスペースを有効に利用することができる。
【００３７】
また、調整手段３４は、スライド式アクチュエータであるので、カム式もしくは伸縮式よりも荷重に対する強度を強くすることができる。
【００３８】
また、荷重支持部１０上の状態を検知する加重センサ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等で検知した状態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ＥＣＵ４０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】
【００３９】
【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】プリロード調整用アクチュエータ及びねじりバネ部分の拡大図である。
【図６】荷重によるモーメントとねじりバネによるモーメントの関係を示すグラフである。
【図７】振動制御のフローチャートを示す図である。
【図８】他の振動制御のフローチャートを示す図である。
【図９】振動制御時の振動制御装置の状態を示す図である。
【図１０】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１１】第２実施形態の振動制御装置を示す図である。
【図１２】第３実施形態の振動制御装置を示す図である。
【図１３】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…振動制御装置、１０…荷重支持部、１１…荷重支持部材、１２…第１移動手段（第１スライダ）、１３…第１案内手段（第１スライダレール）、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（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案内手段（第２スライダレール）、３２…第２移動手段（第２スライダ）、３３…第２移動手段支持部、３４…プリロード調整用アクチュエータ（調整手段）、３５…ねじりバネ（付勢手段）、３６，３７…プリロード調整用アクチュエータ（調整手段）、４０…ＥＣＵ（制御手段）
【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１３（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１３（ｂ）に示すように、シート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、シート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、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、設置部と、荷重を支持する荷重支持部と、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、コイル部を有し、他端側を前記設置部に対して回動可能に連結されたねじりバネと、前記荷重支持部に対して相対移動すると共に、前記コイル部を枢支する第２移動手段と、前記ねじりバネの一端側と前記第２移動手段との間に配置されると共に、前記ねじりバネの一端側との当接位置を調整する調整手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
また、前記調整手段は、スライド式アクチュエータであ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、設置部と、荷重を支持する荷重支持部と、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、コイル部を有し、他端側を前記設置部に対して回動可能に連結されたねじりバネと、前記荷重支持部に対して相対移動すると共に、前記コイル部を枢支する第２移動手段と、前記ねじりバネの一端側と前記第２移動手段との間に配置されると共に、前記ねじりバネの一端側との当接位置を調整する調整手段と、を有するので自重をキャンセルし、制振手段の出力を低減し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、小さなスペースに設置することができると共に、シート下のスペースを有効に利用することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、前記調整手段は、スライド式アクチュエータであるので、荷重に対する強度を強くすることができる。
【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、本発明の第１実施形態における振動制御装置１、図１（ａ）は横断面図、図１（ｂ）は正面図を示す。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はバネ支持部材、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し、自重をキャンセルするものである。
【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のシート側面側下方に設けられ、シート側面側の設置部Ｆに設けた第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３４を制御するものである。加速度センサ２３は、荷重支持部１０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２１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１０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、バネ支持部材３３、プリロード調整用アクチュエータ３４、ねじりバネ３５等を有する。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、第２スライダレール３１に案内され、荷重支持部１０に対して相対移動し、プリロード調整用アクチュエータ３４を設置されると共に、ねじりバネ３５のコイル部３５ｃ中心を回動可能に支持するバネ回動支持部を有するものである。
【００１６】
バネ支持部材３３は、一端側をプリロード調整用アクチュエータ３４に、他端側をねじりバネ３５の一端側３５ａに連結される第１バネ支持部材３３ａと、一端側を設置部Ｆに回動可能に支持され、他端側をねじりバネ３５の他端側３５ｂに連結される第２バネ支持部材３３ｂとを有する。
【００１７】
プリロード調整用アクチュエータ３４は、第２スライダ３２と第１バネ支持部材３３ａの間に設置され、ねじりバネ３５の一端側３５ａを支持し、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、ねじりバネ３５の取付角度を変更するものである。本実施形態では、第２スライダ３２と平行に移動可能なスライド式アクチュエータを使用する。
【００１８】
ねじりバネ３５は、コイル部３５ｃを回動可能に第２スライダ３２に枢支され、一端側３５ａは第１バネ支持部材３３ａ及びプリロード調整用アクチュエータ３４を介して第２スライダ３２に連結し、他端側３５ｂは設置部Ｆに回動可能に支持されている。また、コイル部３５ｃ中心軸に棒状又は筒状等の部材を挿入し、第２スライダ３２に枢支してもよい。
【００１９】
なお、それぞれの部材の配置は、相互に干渉せず、正常に機能すれば、様々なものを考慮できる。
【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。また、図５は、プリロード調整用アクチュエータ３４及びねじりバネ３５部分の拡大図である。図４（ａ）に示すプリロード調整制御前の状態から、図４（ｂ）に示すように、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、荷重支持部１０が下がると共に、第２スライダ３２が前方へ移動する。そして、カウンタバランス部３０の第２バネ支持部材３３ｂが設置部Ｆとの接点を中心に時計方向に回転し、ねじりバネ３５に負荷がかかり、ねじりバネ３５の他端側３５ｂと第２スライダ３２の移動方向の間の角度θが変更する。そこで、プリロード調整用アクチュエータ３４を作動させ、図５に示すように、第１バネ支持部材３３ａ及びねじりバネ３５の一端側３５ａの第２スライダ３２に対する角度φを変更することにより、荷重とねじりバネ３５による負荷とを釣り合わせる。
【００２３】
図６は、荷重によるモーメントとねじりバネによるモーメントの関係を示すグラフである。横軸は第２スライダ３２移動方向に対する第２バネ支持部材３３ｂ及びねじりバネ３５の他端側３５ｂの角度θ、縦軸はモーメントの大きさを示す。また、Ｍ１はシートＳ上に何もない初期状態での荷重による第１モーメント、Ｍ１'はシートＳ上に人等が載置された状態での荷重による第１'モーメント、Ｍ２は初期状態でのねじりバネ３５の第２モーメント、Ｍ２'はシートＳ上に人等が載置された状態でのねじりバネ３５の第２'モーメントである。
【００２４】
図６に示すように、初期状態で、第１モーメントＭ１と第２モーメントＭ２は、ほぼ釣り合いを保持しており、荷重が変化した場合でもねじりバネ３５の一端側３５ａ及び第１バネ支持部材３３ａの第２スライダ３２の移動方向に対する角度φを調整することで、第１'モーメントＭ１'と第２'モーメントＭ２'の釣り合いを保持することができる。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、本実施形態の振動制御について説明する。図７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。
【００２７】
次に、他の振動制御の実施形態について説明する。この実施形態では、加速度センサ２３に代えて、加重センサ２２を適用する。図８は、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）。
【００２８】
図９は、振動制御の状態を示すもので、図９（ａ）は制振用アクチュエータ２１を収縮した状態、図９（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。
【００２９】
図９（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、シートＳ上の振動を０にするために制振用アクチュエータ２１を収縮すると、第２スライダ３２及びプリロード調整用アクチュエータ３４が前方に移動すると共に、バネ支持部材３３及びねじりバネ３５が、第２バネ支持部材３３ｂと設置部Ｆとの設置点を中心に時計方向に回転する。この時、ねじりバネ３５の一端側３５ａと他端側３５ｂの角度が変化し小さくなるが、あらかじめプリロード調整を実行しているので、ねじりバネ３５の反力、つまりモーメントギャップ（第１モーメントＭ１と第２モーメントＭ２の差）は小さいものとなり、制振用アクチュエータ２１の出力も小さく抑えることができる。
【００３０】
図９（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の伸張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、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及びプリロード調整用アクチュエータ３４が後方に移動すると共に、バネ支持部材３３及びねじりバネ３５が、第２バネ支持部材３３ｂと設置部Ｆとの設置点を中心に反時計方向に回転する。この時、ねじりバネ３５の一端側３５ａと他端側３５ｂの角度が変化し大きくなるが、あらかじめプリロード調整を実行しているので、ねじりバネ３５の反力、つまりモーメントギャップ（第１モーメントＭ１と第２モーメントＭ２の差）は小さいものとなり、アクチュエータの推力も小さく抑えることができる。
【００３１】
図１０は、本実施形態の振動制御装置１を用いた場合と、図１３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。
【００３２】
図１０（ａ）は、図１３（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１０（ｂ）は、図１３（ｂ）に示すように、シートの支持をアクチュエータとねじりバネでする場合、図１０（ｃ）は、本実施形態の場合である。
【００３３】
このように、荷重とねじりバネ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。
【００３４】
図１１は、第２実施形態を示すもので、第１実施形態で用いたスライダ式のプリロード調整用アクチュエータ３４に代えて、カム式のプリロード調整用アクチュエータ３６を適用したものである。
【００３５】
また、図１２は、第３実施形態を示すもので、第１実施形態で用いたスライダ式のプリロード調整用アクチュエータ３４に代えて、伸縮式のプリロード調整用アクチュエータ３７を適用したものである。
【００３６】
このように、本実施形態の振動制御装置１は、設置部Ｆと、荷重を支持する荷重支持部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１３を有し、カウンタバランス部３０は、コイル部３５ｃを有し、他端側を設置部Ｆに対して回動可能に連結されたねじりバネ３５と、荷重支持部１０に対して相対移動すると共に、コイル部３５ｃを枢支する第２スライダ３２と、ねじりバネ３５の一端側３５ａと第２スライダ３２との間に配置されると共に、ねじりバネ３５の一端側３５ａとの当接位置を調整するプリロード調整用アクチュエータ３４と、を有するので、ねじりバネ３５の自重をキャンセルし、アクチュエータの出力を低減し小型のアクチュエータで実現でき、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、小さなスペースに設置することができると共に、シート下のスペースを有効に利用することができる。
【００３７】
また、調整手段３４は、スライド式アクチュエータであるので、カム式もしくは伸縮式よりも荷重に対する強度を強くすることができる。
【００３８】
また、荷重支持部１０上の状態を検知する加重センサ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等で検知した状態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ＥＣＵ４０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】
【００３９】
【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】プリロード調整用アクチュエータ及びねじりバネ部分の拡大図である。
【図６】荷重によるモーメントとねじりバネによるモーメントの関係を示すグラフである。
【図７】振動制御のフローチャートを示す図である。
【図８】他の振動制御のフローチャートを示す図である。
【図９】振動制御時の振動制御装置の状態を示す図である。
【図１０】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１１】第２実施形態の振動制御装置を示す図である。
【図１２】第３実施形態の振動制御装置を示す図である。
【図１３】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…振動制御装置、１０…荷重支持部、１１…荷重支持部材、１２…第１移動手段（第１スライダ）、１３…第１案内手段（第１スライダレール）、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（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案内手段（第２スライダレール）、３２…第２移動手段（第２スライダ）、３３…第２移動手段支持部、３４…プリロード調整用アクチュエータ（調整手段）、３５…ねじりバネ（付勢手段）、３６，３７…プリロード調整用アクチュエータ（調整手段）、４０…ＥＣＵ（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置部と、荷重を支持する荷重支持部と、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、
コイル部を有し、他端側を前記設置部に対して回動可能に連結されたねじりバネと、
前記荷重支持部に対して相対移動すると共に、前記コイル部を枢支する第２移動手段と、
前記ねじりバネの一端側と前記第２移動手段との間に配置されると共に、前記ねじりバネの一端側との当接位置を調整する調整手段と、を有することを特徴とする振動制御装置。
【請求項２】
前記調整手段は、スライド式アクチュエータであ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。
【請求項１】
設置部と、荷重を支持する荷重支持部と、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、
コイル部を有し、他端側を前記設置部に対して回動可能に連結されたねじりバネと、
前記荷重支持部に対して相対移動すると共に、前記コイル部を枢支する第２移動手段と、
前記ねじりバネの一端側と前記第２移動手段との間に配置されると共に、前記ねじりバネの一端側との当接位置を調整する調整手段と、を有することを特徴とする振動制御装置。
【請求項２】
前記調整手段は、スライド式アクチュエータであ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。
【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２００８−２３８８４８（Ｐ２００８−２３８８４８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７８４８９（Ｐ２００７−７８４８９）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【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１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【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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