JPH11180202A - 座席用振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、装備スペースを小さくし、装着作業
を極めて容易、簡略にする。 【解決手段】座席２に対して運動を与えるための直動型
電動アクチュエータ２４と、座席２に加わる振動加速度
を検出する加速度センサ３５と、少なくとも加速度セン
サ３６により検出された振動加速度に応じて直動型電動
アクチュエータ２４を動作制御して座席２に加わる振動
を抑制する制御回路を内蔵したコントーラボックス２５
とを一体化し、かつ直動型電動アクチュエータ２４は、
三相ブラシレス直流モータ２９とボールスクリュー軸３
１とを組み合わせた構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陸海空の各種移動
体に設置されている座席に対してその床面から加わる振
動を抑制、低減する座席用振動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば車輛、船舶、飛行体等の移動体に
設置されている座席には、その設置されている床面から
振動が加わるので、その振動の抑制を高めるために能動
制御型の座席用振動制御装置が用いられている。

【０００３】図４はかかる座席用振動制御装置の構成図
である。移動体の床面１は、その移動体の移動に伴って
振動する。この床面１上には、座席２が設置されてい
る。この座席２は、床面１に固定された基板３との間に
リンク機構４を介して連結され、上下方向への動きが許
容以下の動きに抑えられている。

【０００４】そして、床面１から座席２に伝達される上
下振動を抑制するために、座席２と基板３と間にバネ５
及び電動アクチュエータ６が介装され、かつ床面１にこ
の床面１の振動加速度を検出する加速度センサ７が設置
されるとともに、座席２と基板３との間の変位を検出す
る変位センサ８が座席２と基板３との間に設置されてい
る。

【０００５】そして、加速度センサ７から出力される振
動加速度信号及び変位センサ８から出力される変位信号
を入力し、電動アクチュエータ６を動作制御するコント
ローラボックス９が設置されている。なお、このコント
ローラボックス９は、移動体に搭載されたバッテリ１０
から電力の供給を受けるものとなっている。

【０００６】このうち電動アクチュエータ６は、図５に
示すように直流電動機１１と滑り機構としてのスクリュ
ウ・ナット機構１２とを組み合わせたもので、直流電動
機１１の回転速度をスクリュウ・ナット機構１２の回転
−直流運動変換機構により直線速度に変換するものとな
っている。

【０００７】この直流電動機１１には、同軸上に回転角
速度検出器１３が連結されている。この回転角速度検出
器１３は、電動アクチュエータ６のモータ角速度を検出
してそのモータ角速度信号をコントローラボックス９に
フィードバックしている。

【０００８】なお、直流電動機１１を三相ブラシレス直
流モータにする場合には、さらにモータ位相角検出セン
サを同軸装備するか、又は回転角速度検出器１３を同位
相角も同時検出できるものを装備する。

【０００９】又、座席２、基板３、リンク機構４及びバ
ネ５によりシートサスペンションが構成されている。上
記コントローラボックス９は、加速度センサ７から出力
される振動加速度信号、変位センサ８から出力される変
位信号、及び回転角速度検出器１３から出力されるモー
タ角速度信号を入力し、これら振動加速度信号、変位信
号及びモータ角速度信号を用いて所要の振動制御則演算
を行ない、座席２の振動加速度が小さく抑制されるよう
に、配線１４を介して電動アクチュエータ６に対する電
流制御を行なってこの電動アクチュエータ６の速度を制
御をする。

【００１０】この場合、振動制御則演算は、搭乗者の質
量を含めた座席２の質量、リンク機構４の機構運動、及
びバネ５のバネ定数を考慮したものとなっている。この
ような構成であれば、例えば車輛、船舶、飛行体等の移
動体が移動するとき、その床面１に設置されている座席
２には、床面１から振動が加わるが、このとき加速度セ
ンサ７は床面１の振動加速度を検出し、変位センサ８は
座席２と基板３との間の変位を検出し、さらに回転角速
度検出器１３は電動アクチュエータ６のモータ角速度を
検出する。

【００１１】コントローラボックス９は、これら加速度
センサ７から出力される振動加速度信号、変位センサ８
から出力される変位信号、及び回転角速度検出器１３か
ら出力されるモータ角速度信号を入力して所要の振動制
御則演算を行ない、座席２の振動加速度が小さく抑制さ
れるように電動アクチュエータ６への電流制御を行な
い、この電動アクチュエータ６の速度を制御をする。こ
れにより、座席２の振動が抑制される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置は、電動アクチュエータ６、コントローラボックス
９、加速度センサ７及び変位センサ８の主要構成部品が
それぞれ独立して設置されているために、これら主要構
成部品のそれぞれに装備スペースが必要となる。そし
て、これらの装備には、主要構成部品を個々に取り付け
た上、配線１４の結線を要し、装備作業を煩雑にしてい
る。

【００１３】又、座席２、基板３、リンク機構４及びバ
ネ５により構成されているシートサスペンションは、そ
の特性と振動制御装置の装着スペースの確保のために、
振動制御装置に専用のものを必要とする場合がある。

【００１４】さらに、滑り機構のスクリュウ・ナット機
構１２による回転−直流運動変換機構は、摩擦が大きい
ことが振動制御性能上の不利となり、さらに作動寿命の
限界、潤滑メンテナスが必要等の問題がある。そこで本
発明は、装備スペースを小さくし、装着作業を極めて容
易、簡略にできる座席用振動制御装置を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、移動
体に設置される座席に加わる振動を抑制する座席用振動
制御装置において、座席に対して運動を与えるためのア
クチュエータと、座席に加わる振動加速度を検出する加
速度センサと、少なくとも加速度センサにより検出され
た振動加速度に応じて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制御回路を内蔵したコントー
ラボックスとを一体化し、かつアクチュエータは、ブラ
シレス直流モータとボールスクリュー軸とを組み合わせ
た構成である座席用振動制御装置である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図４と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。図１は
座席用振動制御装置の全体構成図である。

【００１７】基板３上には、シートサスペンション機構
２０、バネ５及びダンパ２１を介して座席２が設けられ
ている。これら基板３、シートサスペンション機構２
０、バネ５、ダンパ２１及び座席２は、パッシプ（受動
型）サスペンションとして床面１からの振動を抑制し、
座席２の振動を低減する作用を持っている。

【００１８】このような座席２に対しては、座席用振動
制御装置が上下の各支持部２２、２３によってバネ５及
びダンパ２１に対して並列に設置されている。この座席
用振動制御装置は、座席２に対して上下方向（イ）の運
動を与えるための直動型電動アクチュエータ２４と、こ
の直動型電動アクチュエータ２４を動作制御して座席２
に加わる振動を抑制する制御回路を内蔵したコントーラ
ボックス２５とから構成され、かつこれら直動型電動ア
クチュエータ２４とコントーラボックス２５とを一体的
に結合した構造となっている。

【００１９】図２は直動型電動アクチュエータ２４の構
成図である。この直動型電動アクチュエータ２４は、ボ
ディ２６に回転軸２７と電機子２８とから構成される三
相ブラシレス直流モータ２９が内蔵されている。

【００２０】このうち回転軸２７の一端には、ボールス
クリュウナット３０が固定され、これがボディ２６に対
して回転のみできるようになっている。このボールスク
リュウナット３０には、ボールスクリュウ軸３１が装着
されている。このボールスクリュウ軸３１の軸端には、
支持部２２との回転支点結合となる接続部３２が設けら
れている。

【００２１】ここで、回転軸２７は、ボールスクリュウ
軸３１が収納可能なように、中空軸に形成されている。
この回転軸２７の他端には、レゾルバ３３が同軸装備さ
れている。

【００２２】このレゾルバ３３は、三相ブラシレス直流
モータ２９の回転角に応じた２相三角波（以下、回転角
信号ｒと称する）を出力するもので、支持部２３との回
転支点結合となる接続部３４、及び加速度センサ（後述
する）３５を内蔵するカバー３６で覆われている。そし
て、このカバー３６は、ボディ２６に機械的に結合され
ている。

【００２３】一方、図３はコントローラボックス２５内
に内蔵されている制御回路の機能ブロック図である。こ
のコントローラボックス２５内には、角度検出回路４
０、コントローラ４１が備えられ、これら角度検出回路
４０、コントローラ４１からの出力がドライバ４２に送
られるようになっている。

【００２４】このうち角度検出回路４０は、レゾルバ３
３から出力される三相ブラシレス直流モータ２９の回転
角に応じた回転角信号ｒを入力し、三相ブラシレス直流
モータ２９の回転軸２７と電機子２８との相対的な位相
角度を示す位相角度信号ｓ、その角速度を示す角速度信
号ｆ、及び相対位相角度から換算されたボールスクリュ
ウ軸３１の変位を示す変位信号ｈを生成する機能を有し
ている。

【００２５】このうち位相角度信号ｓはドライバ４２に
送られ、角速度信号ｆ及び変位信号ｈはコントローラ４
１に送られている。又、上記加速度センサ３５は、床面
１からの振動加速度を検出し、その加速度信号ｅを出力
する機能を有している。この加速度信号ｅもコントロー
ラ４１に送られている。

【００２６】このコントローラ４１は、角度検出回路４
０からの角速度信号ｆ、変位信号ｈ及び加速度センサ３
５からの加速度信号ｅを入力し、これら角速度信号ｆ、
変位信号ｈ及び加速度信号ｅを用いて所要の振動制御則
演算を行ない、座席２の振動の抑制に必要な直動型電動
アクチュエータ２４に対する速度指令ｑを演算し、この
速度指令ｑをドライバ４２に送出する機能を有してい
る。

【００２７】この場合、振動制御則演算は、座席２と搭
乗者との質量、シートサスペンション機構２０の運動、
バネ５とダンパ２１との組み合わせによって予め有する
運動特性を考慮したものとなっている。

【００２８】ドライバ４２は、コントローラ４１からの
速度指令ｑ及び角度検出回路４０からの加速度信号ｅを
入力し、速度指令ｑに応じた三相ブラシレス直流モータ
２９ーのモータ電流を増幅生成し、これと共に加速度信
号ｅに従って所要のモータ相に対してモータ電流を出力
し、このモータ電流を三相ブラシレス直流モータ２９に
供給する機能を有している。

【００２９】なお、ドライバ４２は、バッテリ４３から
の供給電力を角度検出回路４０やコントローラ４１など
に分配する電源回路４４が接続され、この電源回路４４
からの電力をモータ電流として直動型電動アクチュエー
タ２４に供給するものとなっている。

【００３０】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。例えば車輛、船舶、飛行体等の移動体が
移動するとき、その床面１に設置されている座席２に
は、床面１から振動が加わる。

【００３１】このときレゾルバ３３は、三相ブラシレス
直流モータ２９の回転角に応じた回転角信号ｒを出力
し、これと共に加速度センサ３５は、床面１からの振動
加速度を検出し、その加速度信号ｅを出力する。

【００３２】このうちレゾルバ３３から出力された回転
角信号ｒは、角度検出回路４０に送られる。この角度検
出回路４０は、レゾルバ３３からの回転角信号ｒを入力
し、三相ブラシレス直流モータ２９の回転軸２７と電機
子２８との相対的な位相角度を示す位相角度信号ｓ、そ
の角速度を示す角速度信号ｆ、及び相対位相角度から換
算されたボールスクリュウ軸３１の変位を示す変位信号
ｈを生成する。

【００３３】このうち位相角度信号ｓはドライバ４２に
送られ、角速度信号ｆ及び変位信号ｈはコントローラ４
１に送られている。このコントローラ４１は、角度検出
回路４０からの角速度信号ｆ、変位信号ｈ及び加速度セ
ンサ３５からの加速度信号ｅを入力し、これら角速度信
号ｆ、変位信号ｈ及び加速度信号ｅを用いて所要の振動
制御則演算を行ない、座席２の振動の抑制に必要な直動
型電動アクチュエータ２４に対する速度指令ｑを演算
し、この速度指令ｑをドライバ４２に送出する。

【００３４】このドライバ４２は、コントローラ４１か
らの速度指令ｑ及び角度検出回路４０からの加速度信号
ｅを入力し、速度指令ｑに応じた三相ブラシレス直流モ
ータ２９ーのモータ電流を増幅生成し、これと共に加速
度信号ｅに従って所要のモータ相に対してモータ電流を
出力する。なお、このモータ電流は、電源回路４４から
の電力によって供給される。

【００３５】これにより、三相ブラシレス直流モータ２
９は、モータ電流の供給を受けて回転し、ボールスクリ
ュウ軸３１に対して座席２と基板３との間の相対速度を
発生させる。このボールスクリュウ軸３１の相対速度に
より座席２に加わる振動は、抑制される。

【００３６】このように上記一実施の形態においては、
座席２に対して運動を与えるための直動型電動アクチュ
エータ２４と、座席２に加わる振動加速度を検出する加
速度センサ３５と、少なくとも加速度センサ３６により
検出された振動加速度に応じて直動型電動アクチュエー
タ２４を動作制御して座席２に加わる振動を抑制する制
御回路を内蔵したコントーラボックス２５とを一体化
し、かつ直動型電動アクチュエータ２４は、三相ブラシ
レス直流モータ２９とボールスクリュー軸３１とを組み
合わせた構成にしたので、必要な装備スペースを小さく
でき、かつ一体化に伴って装備作業を極めて容易、簡略
にできる。

【００３７】又、装置全体を従来装置と比較して以下の
理由により格段に小型化できる。すなわち、 (1) 直流電動機を同一出力でありながら小型化の可能な
三相ブラシレス直流モータ２９にしたこと。 (2) 回転−直線運動変換機構を高効率のボールスクリュ
ウにしたことにより、三相ブラシレス直流モータ２９の
必要出力を小さくでき、さらに三相ブラシレス直流モー
タ２９を小型化できること。 (3) 回転軸２７を中空としてボールスクリュウ軸３１を
内蔵して小型化を図ったこと。 (4) モータ位相角、同角速度、ボールスクリュウ軸３１
の変位の３信号を１つのレゾルバ３３で検出することで
ある。

【００３８】以上による小型化によつて既存のパッシブ
シートサスペンションの特性を考慮した制振制御則とす
ることにより、座席２をパッシブシートサスペンション
として併用使用することも可能となる。

【００３９】又、既に使用されているパッシブシートサ
スペンションに、後から振動制御装置を装備することも
可能である。ボールスクリュウは、転がり機構であるの
で、振動制御に有害な摩擦が小さく振動制御性能上の問
題がなく、作動寿命が長く、さらに整備、点検の頻度が
小さい。

【００４０】以上のように装備上のスペース制約の排
除、装備作業の容易化、既存のシートサスペンションへ
の装着の可能化、性能、寿命、整備性の向上により、結
果的に座席用振動制御装置のコストの低減化が可能であ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１に
よれば、移動体に設置される座席に加わる振動を抑制す
る座席用振動制御装置において、座席に対して運動を与
えるためのアクチュエータと、座席に加わる振動加速度
を検出する加速度センサと、少なくとも加速度センサに
より検出された振動加速度に応じて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制御回路を内蔵
したコントーラボックスとを一体化し、かつアクチュエ
ータは、ブラシレス直流モータとボールスクリュー軸と
を組み合わせた構成としたので、アクチュエータ、加速
度センサ及びコントーラボックスとを一体構造として格
段に小型化を図れ、これにより装備スペースを小さく
し、装着作業を極めて容易、簡略にできる座席用振動制
御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる座席用振動制御装置の一実施の
形態を示す全体構成図。

【図２】直動型電動アクチュエータの構成図。

【図３】コントローラボックス内に内蔵されている制御
回路の機能ブロック図。

【図４】従来の座席用振動制御装置の構成図。

【図５】同装置に用いられる電動アクチュエータの構成
図。

【符号の説明】

１：床面、 ２：座席、 ３：基板、 ５：バネ、 ２０：シートサスペンション機構、 ２１：ダンパ、 ２２，２３：支持部、 ２４：直動型電動アクチュエータ、 ２５：コントーラボックス、 ２６：ボディ、 ２７：回転軸、 ２８：電機子、 ２９：三相ブラシレス直流モータ、 ３０：ボールスクリュウナット、 ３１：ボールスクリュウ軸、 ３２，３４：接続部、 ３３：レゾルバ、 ３５：加速度センサ、 ３６：カバー、 ４０：角度検出回路、 ４１：コントローラ、 ４２：ドライバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 洋平 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱重 工業株式会社名古屋誘導推進システム製作 所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に設置される座席に加わる振動を
   抑制する座席用振動制御装置において、 前記座席に対して運動を与えるためのアクチュエータ
   と、前記座席に加わる振動加速度を検出する加速度セン
   サと、少なくとも前記加速度センサにより検出された振
   動加速度に応じて前記アクチュエータを動作制御して前
   記座席に加わる振動を抑制する制御回路を内蔵したコン
   トーラボックスとを一体化し、かつ前記アクチュエータ
   は、ブラシレス直流モータとボールスクリュー軸とを組
   み合わせた構成であることを特徴とする座席用振動制御
   装置。