JPH10109581A - 座席懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】操作性と乗り心地の両方を満足させる座席懸架
装置を提供すること。 【解決手段】乗り物のフロア上に設置された座席に対し
て、フロアからの振動が座席に伝達するのを抑制するた
めのアクティブサスペンションを具備する座席懸架装置
において、前記アクティブサスペンションの駆動制御が
該フロアの振動周波数によって変化し、人体が最も上下
振動を感じやすい４〜８Ｈｚの周波数帯域ではシートと
フロアとの振動伝達率を−１０ｄＢ以下とし、前記帯域
より２オクターブ低い１Ｈｚ以下の周波数帯域ではフロ
アからシートへの振動伝達率を０ｄＢとする事を特徴と
する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等の乗り物の
座席懸架装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両などを運転する運転手の疲労を軽減
するためにパッシブサスペンションを備えた座席懸架装
置がある。また、パッシブサスペンションでは除去でき
ない低周波振動を除去するためアクチュエータがパッシ
ブサスペンションと並列に設置されている。パッシブサ
スペンションと並列にアクチュエータ（アクティブサス
ペンション）を設けることで、パッシブサスペンション
のみの場合よりもさらに乗り心地を改善することができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】乗り心地に関しては、
ＩＳＯにより評価基準が設定されており、この基準を基
にして、乗り心地を改善することが可能である。しか
し、座席懸架装置で乗り心地のみを改善していくと、フ
ロアとシートとの相対位置の変化が増加し、乗り心地に
反比例して操作性が低下していくという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、操作性と乗り心地の両方
を満足させる座席懸架装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の座席懸架装置
は、上記課題を解決するために以下のように構成されて
いる。

【０００６】本発明の座席懸架装置は、乗り物のフロア
上に設置された座席に対して、フロアからの振動が座席
に伝達することを抑制するためのアクティブサスペンシ
ョンを具備する座席懸架装置において、前記フロアの振
動周波数を測定する測定手段と、この測定手段の出力信
号に応じて前記アクティブサスペンションの駆動制御を
行う駆動制御手段とを具備し、前記駆動制御手段は、人
体が最も上下振動を感じやすい周波数帯域では前記フロ
アから前記座席への振動伝達率が−１０ｄＢ以下となる
よう前記アクティブサスペンションを駆動制御し、前記
周波数帯域の最低周波数より低い周波数を最大周波数と
する周波数帯域では前記フロアから前記座席への振動伝
達率が０ｄＢとなるよう前記アクティブサスペンション
を駆動制御することを特徴とする。

【０００７】また、前記シートが車両等の乗り物の運転
座席に用いられることが望ましい。また、人体が最も上
下振動を感じやすい周波数帯域が４〜８Ｈｚである。

【０００８】また、人体が最も上下振動を感じやすい周
波数帯域の最低周波数から２オクターブ低い周波数を最
大周波数とする周波数帯域で振動伝達率を０ｄＢとなる
ようにすることが望ましい。

【０００９】本発明の座席懸架装置は、上記構成によっ
て以下の作用・効果を有する。

【００１０】乗り心地が良くなるということはシートの
振動が小さくなることである。ここで、シートとフロア
との相対位置の変化に注目するため、シートとフロアの
振動の位相が同じであるとする（実際、フロアとシート
との相対位置の変化が大きい領域では同位相となってい
る）。この時、シートとフロアの振幅が同じであれば、
シートとフロアとの相対位置の変化は０となる（操作性
良）。これに対しフロア振動がそのままでシート振動が
小さい（乗り心地良）と、シートとフロアとの相対位置
の変化が増加することになり操作性が悪化する。

【００１１】本発明では、周波数帯域によってフロアか
らシートへの振動伝達率を変化させ、人体が上下振動を
感じやすい周波数帯域では振動伝達率を小さくすること
で乗り心地を改善し、前記周波数帯域より低い周波帯域
では振動伝達率（振幅比）を０ｄＢとする事で、シート
とフロアとの相対位置が変化することを抑えて操作性を
維持する。従って、二つの周波数帯域で振動伝達率を変
化させることによって、乗り心地を操作性との両方を満
足させることができる。

【００１２】シートとフロアとの相対位置の変化を抑え
る帯域と振動を低減させる帯域とを分離し、且つ各々の
帯域での振動伝達率を満足できる帯域差として２オクタ
ーブとする。帯域差として２オクターブより大きくとる
と、シートとフロアとの相対位置の変化が大きくなる
か、若しくはシートの振動が大きくなってしまう。ま
た、帯域差を２オクターブより小さくとると乗り心地を
重視する帯域と操作性を優先する帯域との分離が困難と
なる。従って、二つの帯域差は２オクターブが望まし
い。また、発明者等の試験結果によると、操作性の低下
を防ぎながら乗り心地の改善を体感できる最大の振幅比
が−１０ｄＢである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。

【００１４】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係わる座席懸架装置に構成を示す模式図である。
乗り心地を改善するためにシート１の下部に、垂直方向
に可動なリンク機構２，バネ４及びダンパ５が設けられ
ている。この構成で、パッシブサスペンションを構成し
ている。さらに、パッシブサスペンションでは除去でき
ない低周波振動を除去するためアクチュエータ（アクテ
ィブサスペンション）６がパッシブサスペンションと並
列に設置されている。また、加速度センサ８がフロア
７，パッシブサスペンション部及びシート１にそれぞれ
設置されている。

【００１５】アクチュエータ６は、シート１，フロア７
及びパッシブサスペンション部に取り付けられた加速度
センサ８，並びにパッシブサスペンション部に取り付け
られた変位センサ９からの信号に基づき、フロア７から
の振動をシート１に伝達しないように駆動制御される。

【００１６】このアクチュエータ６の駆動制御について
説明する。図２は本発明の第１実施形態に係わる座席懸
架装置の振動伝達率を示す特性図である。なお、振動伝
達率は、２０ log₁₀（運転手尻部加速度／フロア加速
度）である。人体が上下方向振動を感じやすい４〜８Ｈ
ｚの周波数帯域では、乗り心地を改善するために振動伝
達率を−１０ｄＢ以下にすることを目標とする。先の周
波数帯域の最低周波数４Ｈｚより２オクターブ低い周波
数である１Ｈｚ以下の周波数帯域では、シートとフロア
との相対位置の変化を抑えるために振動伝達率を０ｄＢ
にすることを目標とする。なお、上下振動を感じやすい
周波数帯域を４〜８ＨｚとしたのはＩＳＯ規定（ＩＳＯ
２６３１／１）による。

【００１７】なお、本装置においては、フロア７上に設
置された加速度センサ８でフロア７の振動周波数を測定
し、図示されていないコントローラでアクチュエータ６
の駆動制御を行う。

【００１８】また、上記以外の周波数についての振動伝
達率については、自由度があり、他の条件（フロアの入
力振動、振動制御のやりやすさ、個人差等）から振動伝
達特性を設定することができる。

【００１９】設定した図２に示す振動伝達特性の目標に
対し、Ｈ_∞制御、フィードフォワード＋状態フィードバ
ック等のモデルマッチングにより制御則を構築すること
により、従来技術と同様の装置構成によって、操作性を
損なわずに乗り心地を改善することができる。

【００２０】なお、フィードフォーワード＋状態フィー
ドバックを用いた制御を図３を用いて説明する。フロア
の振動がアクチュエータを含む制御対象（シート）の伝
達関数Ｇ(s) に入力される。伝達関数Ｇ(s) では、制御
対象に外乱が入った場合に、系の出力に影響を及ぼす前
に先回りして、その影響を打ち消すために外乱を検出し
て必要な訂正動作のための信号を演算，出力する。そし
て伝達関数Ｈ(s) では、伝達関数Ｇ(s) から出力された
信号に対して演算を行って伝達関数Ｇ(s) の入力側に戻
してフィードバックする。

【００２１】本発明の座席懸架装置によれば、人体が上
下振動を感じやすい４〜８Ｈｚの間の周波数帯域では、
振動伝達率を−１０ｄＢ以下にすることで乗り心地を改
善し、４Ｈｚより２オクターブ低い１Ｈｚ以下の低周波
帯域では振動伝達率を０ｄＢとする事でシートとフロア
との相対位置の変化を０にするようにして操作性を維持
する事によって、操作性を損なわずに乗り心地を満足さ
せることができる。

【００２２】（第２実施形態）また、図１に示した振動
伝達特性と異なる振動伝達特性を次に示す。図４は、本
発明の第２実施形態に係わる振動伝達特性（振幅比）を
示す特性図である。なお、座席懸架装置の構成は図１と
同様である。本実施形態の振動伝達特性の特徴は、制御
則を複数有することである。図中で実線で示す乗り心地
を重視した振動伝達特性の目標と、破線に示す操作性を
重視した振動伝達特性の目標との２つの目標に対して各
々制御則を構築している。そして、ユーザはこの２つの
制御則を選択スイッチを切り換えるなどして選択するこ
とによって、好みのフィーリングを得ることが可能とな
る。また、上記以上に小刻みに制御則を設定し、それら
を選択することによってアナログ的な乗り心地／操作性
の調整をすることが可能となる。

【００２３】本実施形態の座席懸架装置によれば、乗り
心地を重視した目標と操作性を重視した目標の二つの振
動伝達特性を有し、それらをユーザが選択することによ
って、好みのフィーリングを得ることが可能となる。

【００２４】（第３実施形態）図５は本発明の第３実施
形態に係わる座席懸架装置の構成を示す模式図である。
運転者が着座するシート３１が、アクチュエータ３２に
よって床に支持されている。床とシート３１との相対位
置の変化を検出する位置センサ３３がシート３１と床と
の間に設置されている。床上に、床の上下振動を検出す
る加速度センサ３４が設置されている。位置センサ３３
及び加速度センサ３４の出力がオブザーバコントローラ
３５に接続されている。位置センサ３３及び加速度セン
サ３４の検出信号から、シート３１の上下加速度を抑制
させる指令信号がコントローラ３５から増幅器３６に入
力されている。コントローラ３５の指令信号からアクチ
ュエータ３２を駆動させる信号出力が増幅器３６からア
クチュエータ３２に接続されている。

【００２５】なお、アクチュエータ３２をブラシレスモ
ータとすることにより、位置センサ３３を別に設ける必
要が無くなる。ブラシレスモータはモータのロータ位置
を検出しながら駆動するモータであり、ロータの位置を
検出するロータ位置検出器を内蔵する。従って、モータ
に内蔵されているロータ位置検出器を位置センサとして
使用することにより、位置センサを特別に設ける必要が
無くなる。

【００２６】この座席懸架装置は、図１或いは図２に記
載の制御則に従ってシートの振動が駆動制御される。そ
して、コントローラ３５は、位置センサ３３からの信号
を用いて直接検出することが不可能な運転手の状態変数
を予測可能なようにオブザーバが内部に構成されてお
り、このオブザーバで得られた状態変数を用いて状態フ
ィードバックを行う。このようにして、位置センサによ
る状態フィードバックにより、所望の制振特性を得るこ
とができる。また、コントローラ内のオブザーバは必要
最小限の次数で構成されており（最小次元コントロー
ラ）、コントローラの小型化が可能である。

【００２７】本実施形態の座席懸架装置は、状態フィー
ドバックをオブザーバを用いて行うことにより、センサ
数を低減することができる。

【００２８】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することが可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の座席懸架装
置によれば、低周波帯域では振動伝達特性を０ｄＢとす
る事でシートとフロアとの相対位置の変化を０にするよ
うにして操作性を維持し、人体が上下振動を感じやすい
周波数帯域では、振動伝達率を小さくすることで、シー
トの振動を低減し乗り心地を改善する事によって、操作
性を損なわずに乗り心地を満足させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係わる座席懸架装置の構成を示
す模式図。

【図２】第１実施形態に係わる座席懸架装置の振動伝達
特性を示す特性図。

【図３】第１実施形態に係わるブロック図。

【図４】第２実施形態に係わる座席懸架装置の振動伝達
特性を示す特性図。

【図５】第３実施形態に係わる座席懸架装置の構成を示
す模式図。

【符号の説明】

１ シート ２ リンク機構 ４ バネ ５ ダンパ ６ アクチュエータ（アクティブサスペンション） ７ フロア ８ 加速度センサ ９ 変位センサ ３１ シート ３２ アクチュエータ（アクティブサスペンション） ３３ 位置センサ ３４ 加速度センサ ３５ オブザーバコントローラ ３６ 増幅器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乗り物のフロア上に設置された座席に対し
   て、フロアからの振動が座席に伝達することを抑制する
   ためのアクティブサスペンションを具備する座席懸架装
   置において、 前記フロアの振動周波数を測定する測定手段と、この測
   定手段の出力信号に応じて前記アクティブサスペンショ
   ンの駆動制御を行う駆動制御手段とを具備し、 前記駆動制御手段は、人体が最も上下振動を感じやすい
   周波数帯域では前記フロアから前記座席への振動伝達率
   が−１０ｄＢ以下となるよう前記アクティブサスペンシ
   ョンを駆動制御し、 前記周波数帯域の最低周波数より低い周波数を最大周波
   数とする周波数帯域では前記フロアから前記座席への振
   動伝達率が０ｄＢとなるよう前記アクティブサスペンシ
   ョンを駆動制御することを特徴とする座席懸架装置。