JP2009018676A - 振動制御装置及び振動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フリクションの変化に対応し、適切な推力及び制御性を保持する振動制御装置及び振動制御方法を提供する。
【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の設置部Ｆに対する振動を制御する振動制御手段２を有する振動制御部２と、荷重支持部１０の加速度を検知する加速度検知手段４と、加速度検知手段４の検知結果により振動制御手段２を制御する制御部５とを備えた振動制御装置１において、制御部５は、振動制御手段２を任意の推力で駆動する駆動制御部５１と、駆動制御部５１の駆動により変位した荷重支持部１０の加速度の最大値を取得し、駆動制御部５１の駆動した駆動力と、加速度検知手段２の検知した最大値とからフリクションを含めた荷重支持部１０の質量を計算する計算部５２とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

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抑制、又は低減する振動制御装置及び振動制御方法に関する。

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）。
特開平１１−１８０２０２号公報

しかしながら、一般的なアクティブシートは、機械的な多くの連結を有しているため、フリクション（摩擦）が発生し、アクチュエータにより適切な推力を与えることができなかった。また、経年劣化等で機械的な連結のフリクションの変化が増加した場合等に、制御性が低下していた。

本発明は、上記課題を解決するものであって、フリクションの変化に対応し、適切な推力及び制御性を保持する振動制御装置及び振動制御方法を提供することを目的とする。

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、前記荷重支持部の加速度を検知する加速度検知手段と、前記加速度検知手段の検知結果により前記振動制御手段を制御する制御部とを備えた振動制御装置において、前記制御部は、前記振動制御手段を任意の推力で駆動する駆動制御部と、前記駆動制御部の駆動により変位した前記荷重支持部の加速度の最大値を取得し、前記駆動制御部の駆動した駆動力と、前記加速度検知手段の検知した最大値とからフリクションを含めた荷重支持部の質量を計算する計算部とを備えたことを特徴とする。

また、前記計算部は、前記フリクションを含めた前記荷重支持部の質量と前記設置部に対する前記荷重支持部の加速度とから前記振動制御手段の推力を計算することを特徴とする。

さらに、本発明は、設置部に対する荷重支持部の加速度を検知することにより振動制御手段を制御する振動制御方法において、前記振動制御手段を任意の推力で駆動するステップと、前記推力によって振動する前記荷重支持部の加速度を検知するステップと、前記加速度の最大値を取得するステップと、前記推力と前記加速度の最大値からフリクションを含めた荷重支持部の質量を計算するステップと、を有することを特徴とする。

また、前記フリクションを含めた前記荷重支持部の質量と前記設置部に対する前記荷重支持部の加速度とから前記振動制御手段を制御するステップを有することを特徴とする。

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、前記荷重支持部の加速度を検知する加速度検知手段と、前記加速度検知手段の検知結果により前記振動制御手段を制御する制御部とを備えた振動制御装置において、前記制御部は、前記振動制御手段を任意の推力で駆動する駆動制御部と、前記駆動制御部の駆動により変位した前記荷重支持部の加速度の最大値を取得し、前記駆動制御部の駆動した駆動力と、前記加速度検知手段の検知した最大値とからフリクションを含めた荷重支持部の質量を計算する計算部とを備えたので、フリクションの変化に対応した荷重を取得することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、前記計算部は、前記フリクションを含めた前記荷重支持部の質量と前記設置部に対する前記荷重支持部の加速度とから前記振動制御手段の推力を計算するので、フリクションの変化に対応し、適切な推力及び制御性を保持し、快適な乗り心地を提供する。

さらに、請求項３記載の発明によれば、設置部に対する荷重支持部の加速度を検知することにより振動制御手段を制御する振動制御方法において、前記振動制御手段を任意の推力で駆動するステップと、前記推力によって振動する前記荷重支持部の加速度を検知するステップと、前記加速度の最大値を取得するステップと、前記推力と前記加速度の最大値からフリクションを含めた荷重支持部の質量を計算するステップと、を有するので、フリクションの変化に対応した荷重を取得することができる。

また、請求項４記載の発明によれば、前記フリクションを含めた前記荷重支持部の質量と前記設置部に対する前記荷重支持部の加速度とから前記振動制御手段を制御するステップを有するので、フリクションの変化に対応し、適切な推力及び制御性を保持し、快適な乗り心地を提供する。

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、２は振動制御手段の一例としてのアクチュエータ、３は連結機構、４は加速度検知手段の一例としての加速度センサ、５は制御部、１０は荷重支持部、Ｆは床面、Ｓは座席である。

振動制御装置１は、連結機構３、加速度センサ４、アクチュエータ２、制御部５等からなり、加速度センサ４の検知結果からアクチュエータ２を制御部５により制御することで、連結機構３により床等の設置部Ｆに連結された座席Ｓ及び荷重支持部１０を制振するものである。

連結機構３は、座席Ｓを設置部Ｆに対して上下動可能に連結する機構であり、本実施形態では、第１連結手段３ａ、第２連結手段３ｂ、座席側移動支持部３ｃ及び床側移動支持部３ｄ等を有し、第１連結手段３ａ及び第２連結手段３ｂでＸ字状のリンクを形成する。

第１連結手段３ａは、一端を座席Ｓに回動可能に連結され、他端を床側移動支持部３ｄにおいて略水平に移動可能に支持される。第２連結手段３ｂは、一端を床Ｆに回動可能に連結され、他端を座席側移動支持部３ｃにおいて略水平に移動可能に支持される。

座席側移動支持部３ｃ及び床側移動支持部３ｄは、それぞれ座席Ｓ及び床Ｆに設置され、略水平な長孔３ｅ，３ｆを有し、該長孔３ｅ，３ｆ内を第１連結手段３ａ及び第２連結手段３ｂの他端が移動可能となるように支持されている。

加速度センサ４は、座席Ｓ及び荷重支持部１０の加速度を検知するセンサである。アクチュエータ２は、床Ｆに設置され、推力を出力し、床Ｆに対する座席Ｓの位置を変更するものである。制御部５は加速度センサ４の検知結果からアクチュエータ２の推力を制御するものである。

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４からの入力信号を制御手段としての制御部５に入力し、計算部５２で加速度に応じた推力を計算し、駆動制御部５１でアクチュエータ２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。また、加速度センサ４や図示しない着座センサ、ボタン等の入力手段４０により、着座を検知した際には、駆動制御部５１で振動制御部２０のアクチュエータ２を駆動し、アクチュエータ２の推力と、加速度センサ４の検知した加速度とから、後述するようにフリクション分を含めた質量を計算部５２で計算する。なお、計算部５２は、閾値や計算式等を記憶する機能を有しているが、これとは別に閾値や計算式等を記憶する記憶部等を備えてもよい。

次に、フリクション測定制御について説明する。図３は、フリクション測定制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１で、座席Ｓに着座したか検出する（ＳＴ１）。この検出は、加速度センサ４により検出してもよいが、着座センサやボタン等を別に設けて検出してもよい。

次に、ステップ２で、駆動制御部５１により、アクチュエータ２を任意の推力で駆動させる。（ＳＴ２）。続いて、ステップ３で、加速度センサ４で加速度を検出できたか判断する（ＳＴ３）。

ステップ３において、加速度を検出できた場合、ステップ４で、加速度の最大値を取得する（ＳＴ４）。図４は、時間に対する加速度の変化を示す図である。加速度の最大値は、図４の矢印で示すピーク値から取得する。例えば、図３では、ａ＝０．７５ｍ／ｓ²である。

ステップ３において、加速度を検出できなかった場合、ステップ４−２で、アクチュエータ２の推力出力を上げてステップ２に戻る（ＳＴ４−２）。

次に、ステップ５で、計算部５２により、フリクション分を含めた質量を求める（ＳＴ５）。アクチュエータ推力Ｆ、加速度ａ、フリクションμＰ、キャビン上質量Ｍには、次の式のような関係がある。

Ｆ−μＰ＝ｍａ ・・・（１）
ただし、μ：摩擦係数、Ｐ：摩擦部垂直荷重、μＰ：フリクション
式（１）を変形すると、
Ｆ＝Ｍａ＋μＰ
＝（Ｍ＋μＰ／ａ）ａ
ＭもμＰも変化するものなので、ｍ＝Ｍ＋μＰ／ａとすると、
Ｆ＝ｍａ ・・・（２）
である。

したがって、フリクションを含めた質量ｍは、ステップ２においてアクチュエータを駆動させた推力Ｆからステップ４において取得した加速度ａを割った値となる。例えば、本実施形態では、Ｆ＝６Ｎとし、最大加速度はａ＝０．７５ｍ／ｓ²であるので、ｍ＝８ｋｇとなる。

次に、本実施形態のフリクションを考慮した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、加速度を加速度センサ４により検出する（ＳＴ１１）。次に、ステップ１２で、計算部５２により、アクチュエータ３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、駆動制御部５１により、ステップ１２において計算した推力をアクチュエータ３が出力するように制御する（ＳＴ１３）。

図６は、本発明の第２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アクチュエータ、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は加速度検知手段の一例としての加速度センサ、Ｓは搭載部の一例としての座席、Ｆは設置部の一例としての床面である。

振動制御装置１は、荷重支持部１０により床Ｆに設置され、振動制御部２０で振動制御装置１上のキャビンや座席Ｓ等の荷重の振動を制御すると共に、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。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。

荷重支持部１０は、床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、床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(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、振動制御部２０及びカウンタバランス部３０に載置されている。座席Ｓは、荷重支持部材１３の上方に設置される。

振動制御部２０は、アクチュエータ２１等を有する。アクチュエータ２１は、下部を床Ｆに設置、上部を荷重支持部材１３に当接され、荷重支持部材１３上を変位させる。

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。すなわち、荷重支持部１３は、カウンタバランス部３０と第２移動案内手段としての第２スライダと第２スライダレールを介して荷重支持部１３とカウンタバランス部３０は、相対移動可能に連結される。

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。

スプリング３５は、一端を床Ｆに結合され、他端を天秤部３３の他端３３ｂに結合されている。

入力手段４０は、加速度センサ４１等を有する。加速度センサ４１は、座席Ｓ上の加速度を検知するセンサである。

第２実施形態のような振動制御装置１の構造とすることにより、アクチュエータ２１の出力を低減することができ、小型のアクチュエータ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。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。

このように、床Ｆに設置された荷重支持部１０と、荷重支持部１０の床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、荷重支持部１０の加速度を検知する加速度センサ４１と、加速度センサ４１の検知結果によりアクチュエータ２１を制御する制御部５０とを備えた振動制御装置１において、制御部５０は、アクチュエータ２１を任意の推力で駆動する駆動制御部５１と、駆動制御部５１の駆動により変位した荷重支持部１０の加速度の最大値を取得し、駆動制御部５１の駆動した駆動力と、加速度センサ２１の検知した最大値とからフリクションを含めた荷重支持部１０の質量を計算する計算部５２とを備えたので、フリクションの変化に対応した荷重を取得することができる。

また、計算部５２は、フリクションを含めた荷重支持部１０の質量と床Ｆに対する荷重支持部１０の加速度とからアクチュエータ２１の推力を計算するので、フリクションの変化に対応し、適切な推力及び制御性を保持し、快適な乗り心地を提供する。

さらに、床Ｆに対する荷重支持部１０の加速度を検知することによりアクチュエータ２１を制御する振動制御方法において、アクチュエータ２１を任意の推力で駆動するステップ（ＳＴ２）と、推力によって振動する荷重支持部１０の加速度を検知するステップ（ＳＴ４）と、加速度の最大値を取得するステップと、推力と加速度の最大値からフリクションを含めた荷重支持部１０の質量を計算するステップ（ＳＴ５）と、を有するので、フリクションの変化に対応した荷重を取得することができる。

また、フリクションを含めた荷重支持部１０の質量と床Ｆに対する荷重支持部１０の加速度とからアクチュエータ２１を制御するステップ（ＳＴ１３）を有するので、フリクションの変化に対応し、適切な推力及び制御性を保持し、快適な乗り心地を提供する。

第１実施形態の振動制御装置を示す図である。 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。 フリクション測定制御のフローチャートを示す図である。 時間に対する加速度の変化を示す図である。 制振制御のフローチャートを示す図である。 第２実施形態の振動制御装置を示す図である。

符号の説明

１…振動制御装置、２…アクチュエータ、３…連結機構、４…加速度センサ、５…制御部、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…振動制御部、２１…制振用アクチュエータ（振動制御手段）、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…検知手段、４１…加速度センサ（加速度検知手段）、５０…制御部、５１…駆動制御部、５２…計算部、Ｆ…床面（設置部）、Ｓ…座席（搭載部）

Claims (4)

1. 設置部に設置された荷重支持部と、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、前記荷重支持部の加速度を検知する加速度検知手段と、前記加速度検知手段の検知結果により前記振動制御手段を制御する制御部とを備えた振動制御装置において、
   前記制御部は、前記振動制御手段を任意の推力で駆動する駆動制御部と、前記駆動制御部の駆動により変位した前記荷重支持部の加速度の最大値を取得し、前記駆動制御部の駆動した駆動力と、前記加速度検知手段の検知した最大値とからフリクションを含めた荷重支持部の質量を計算する計算部と
   を備えたことを特徴とする振動制御装置。
2. 前記計算部は、前記フリクションを含めた前記荷重支持部の質量と前記設置部に対する前記荷重支持部の加速度とから前記振動制御手段の推力を計算することを特徴とする請求項１に記載の振動制御装置。
3. 設置部に対する荷重支持部の加速度を検知することにより振動制御手段を制御する振動制御方法において、前記振動制御手段を任意の推力で駆動するステップと、前記推力によって振動する前記荷重支持部の加速度を検知するステップと、前記加速度の最大値を取得するステップと、前記推力と前記加速度の最大値からフリクションを含めた荷重支持部の質量を計算するステップと、を有することを特徴とする振動制御方法。
4. 前記フリクションを含めた前記荷重支持部の質量と前記設置部に対する前記荷重支持部の加速度とから前記振動制御手段を制御するステップを有することを特徴とする請求項３に記載の振動制御方法。

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