JP2023164086A - 揺動装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】座席シート等を揺動する場合において、加速度変化の衝撃を十分に緩和することができる揺動装置を実現する。【解決手段】本開示の一態様に係る揺動装置（１）は、ユーザの身体を支持する座席シート（３）と、回転軸を、第１回転方向と、第１回転方向とは逆回転の第２回転方向とに回転させることによって、回転軸に取り付けられたギアを介して座席シート（３）を揺動させるための動力を供給するモータ（５）と、モータ（５）を介して座席シート（３）の揺動を制御するコントローラ（７）と、を備え、座席シート（３）は、回転軸が第１回転方向に回転したことに連動して、第１移動方向に移動する第１動作を実行し、回転軸が第２回転方向に回転したことに連動して、第２移動方向に移動する第２動作を実行し、コントローラ（７）は、第１動作と第２動作との間に所定の停止期間を設けて、座席シート（３）の揺動を制御する。【選択図】図１

Description

本開示は、揺動装置及び制御方法に関する。

座席シート等を一定周期で揺動させることによってユーザをリラックスさせ、睡眠への誘導等に寄与する揺動装置が従来技術として知られている。特許文献１では、座席の揺動幅に適度のゆらぎを与える振幅ゆらぎ揺動制御装置が開示されている。特許文献２では、揺動台の揺動を滑らかにし、幼児に、より快感を与える自動揺動装置が開示されている。

特開２００２－３４５６０６号公報 特開平８－８９３７７号公報

しかしながら、上述のような従来技術は、揺動において加速度が急速に変化するため、その加速度変化によりユーザに衝撃をあたえてしまうという問題がある。

本開示の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、座席シート等を揺動する場合において、加速度変化の衝撃を緩和することができる揺動装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の態様１に係る揺動装置は、ユーザの身体を支持する支持部材と、回転軸を、第１回転方向と、前記第１回転方向とは逆回転の第２回転方向とに回転させることによって、前記回転軸に取り付けられたギアを介して前記支持部材を揺動させるための動力を供給するモータと、前記モータを介して前記支持部材の揺動を制御するコントローラと、を備え、前記支持部材は、前記回転軸が第１回転方向に回転したことに連動して、第１移動方向に移動する第１動作を実行し、前記回転軸が第２回転方向に回転したことに連動して、第２移動方向に移動する第２動作を実行し、前記コントローラは、前記第１動作と前記第２動作との間に所定の停止期間を設けて、前記支持部材の揺動を制御する。

上記の構成によれば、支持部材である座席シート等が揺動において反対方向に折り返す際に一時的に停止する。これにより、座席シート等を揺動する場合において、加速度変化の衝撃を緩和することができる揺動装置を実現できる。

本開示の態様２に係る揺動装置は、上記態様１において、前記コントローラは、前記第１動作又は前記第２動作を前記支持部材に開始させた場合に、当該動作の速度が所定速度に達するまでの期間において前記動作の速度を単調増加させ、前記第１動作又は前記第２動作を前記支持部材に終了させる場合に、当該動作の速度がゼロに達するまでの期間において前記動作の速度を単調減少させる。

上記の構成によれば、座席シート等を揺動する場合において、加速度変化の衝撃をより緩和することができる。

本開示の態様３に係る揺動装置は、上記態様１又は２において、前記支持部材は、揺動しているとき、揺動装置が設けられた床面に対する角度が一定であり、前記第１移動方向及び前記第２移動方向として、前記支持部材の前後方向に移動する。

上記の構成によれば、例えば、支持部材を傾けずに揺動を行うことができる。

本開示の態様４に係る揺動装置は、上記態様１又は２において、前記支持部材は、前記第１移動方向及び前記第２移動方向として、前記床面を基準とした上下方向に移動する。

上記の構成によれば、揺動装置を設けるために要する平面的なスペースを少なくすることに寄与する。

本開示の態様５に係る揺動装置は、上記態様１又は２において、前記支持部材は、座面と背面とを備える座席シートであり、前記座面と前記背面との間の角度が変化するリクライニング機能によって揺動する。

上記の構成によれば、例えば揺動装置における消費電力を低減し、比較的簡易な構成で揺動を実現することができる。

本開示の態様６に係る揺動装置は、上記態様１又は２において、移動体に設けられた装置である。

上記の構成によれば、例えば移動体の座席シートにおいて、ユーザに快適な睡眠を促すことに寄与する。

本開示の態様７に係る揺動装置は、上記態様６において、自動運転車両に設けられた装置である。

上記の構成によれば、例えば自動運転車両の座席シートにおいて、ユーザ全員に快適な睡眠を促すことに寄与する。

本開示の態様８に係る揺動装置は、上記態様２において、前記コントローラは、前記第１動作又は前記第２動作の速度を単調増加させ、当該動作の速度が前記所定速度に達した場合、前記所定速度での当該動作を所定期間継続させる。

上記の構成によれば、揺動装置において、ユーザが感じる加速度変化を減少させることに寄与する。

本開示の態様９に係る制御方法は、ユーザの身体を支持する支持部材と、回転軸を、第１回転方向と、前記第１回転方向とは逆回転の第２回転方向とに回転させることによって、前記回転軸に取り付けられたギアを介して前記支持部材を揺動させるための動力を供給するモータと、を備え、前記支持部材は、前記回転軸が第１回転方向に回転したことに連動して、第１移動方向に移動する第１動作を実行し、前記回転軸が第２回転方向に回転したことに連動して、第２移動方向に移動する第２動作を実行する揺動装置において、前記モータを介して前記支持部材の揺動を制御する制御方法であって、前記第１動作と前記第２動作との間に所定の停止期間を設けて、前記支持部材の揺動を制御する。

上記の構成によれば、上記態様１に係る揺動装置と同様な効果を奏する。

本開示の各態様に係る揺動装置のコントローラは、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記コントローラ（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記コントローラをコンピュータにて実現させる制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本開示の範疇に入る。

本開示の一態様によれば、座席シート等を揺動する場合において、加速度変化の衝撃を緩和することができる揺動装置を実現できる。

揺動装置の外観の一例を示す図である。 座席シートのフレームの一例を示す図である。 座席シートにおけるピッチング方向の揺動の一例を示す図である。 ピニオンギア及びセクターギアの一例を示す図である。 座席シートのフレームを含む図面の一例である。 コントローラが座席シートを揺動させる速度の一例を示す図である。

以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。

〔１．揺動装置の構成例及び処理例〕
図１は、本開示に係る揺動装置１の外観の一例を示す図である。図１に示すように、揺動装置１は、座席シート３、モータ５、及びコントローラ７等の部材を備えている。

座席シート３は、ユーザの身体を支持する支持部材である。以下、支持部材として座席シートを例に説明するが、これに限定されず、ベッド、ソファ、又はこれらに準ずる、ユーザが上側に乗ることが可能なその他の部材として実現される構成であってもよい。

また、座席シート３も含め、揺動装置１は、移動体に設けられているものとして説明するが、これに限定されず、建物等の移動しない場所に設けられる構成であってもよい。また、移動体は、車両であるものとして説明するが、これに限定されず、船舶又は航空機等であってもよい。また、揺動装置１は、運転席に設けられる構成に限定されず、客席に設けられる構成であってもよい。

座席シート３は、台座９上において支点１１を軸として固定されており、支点１１を軸としてピッチング方向１２に揺動する。ここで、座席シート３の揺動とは、座席シート３が、後述する第１動作と第２動作とを交互に繰り返す往復運動を行うことを意味している。座席シート３が揺動することによって、着座するユーザをリラックスさせる効果、及びユーザの平衡感覚に関与する耳石を刺激して眠気を誘う効果が生じる。また、以降において、図１の例における右方向を、座席シート３の「前（前方）」とし、図１の例における左方向を、座席シート３の「後ろ（後方）」として説明する。

図２は、座席シート３のフレームの一例を示す図である。座席シート３は、座面４と背面６とを有しており、リクライニング機能によって、座面４と背面６と間の角度１４を調節することができる。

また、図３の各図は、前述したピッチング方向の揺動の一例を示す図である。座席シート３は、揺動において、側面図３０１に示すように後方に傾く動作と、側面図３０２に示すように前方に傾く動作とを交互に繰り返す。必須の構成ではないが、図３に例示するように、座面４と背面６との角度を固定した状態で揺動が行われることが望ましい。なお、図３の各図に示すように、座席シート３の背面６は、シートバック６１とヘッドレスト６２とを備える構成であってもよい。

図１において、床面１０に固定された台座９には、モータ５、及びセクターギア１３を含む複数のギアが設けられている。モータ５は、コントローラ７の制御に基づいて、回転軸を、第１回転方向と、第１回転方向とは逆回転の第２回転方向とに回転させることによって、回転軸に取り付けられたピニオンギア２０を介して座席シート３を揺動させるための動力を供給する。一例として、第１回転方向が左回転（反時計周りの回転）であり、第２回転方向が右回転（時計周りの回転）であるものとして規定してもよいし、この逆に規定してもよい。

図４は、図１に示す構成とは異なる形状におけるピニオンギア及びセクターギアの一例を示す図である。図４において、モータ５の回転軸にはピニオンギア２２が設けられており、ピニオンギア２２の動力は、セクターギア２４に伝えられる。一態様において、セクターギア２４は、座席シート３の下方に対して間接的に力を加えるための板１６に対して固定されている。或いは、セクターギア２４は、前記の板１６と一体となっている。なお、ピニオンギア２２とセクターギア２４との間に１又は複数の別のギアが設けられる構成であってもよい。

図１の例においては、セクターギア１３が固定された第１の板１５、第２の板１７、及びブラケット１８を介して、座席シート３の下方に対して力が加えられる。第１の板１５と第２の板１７との間の角度、及び第２の板１７とブラケット１８との間の角度は可変である。第１の板１５は、支点１９を軸として、一定範囲において回転する。つまり、第１の板１５の前方が上方に位置する場合は、後方が下方に位置し、第１の板１５の後方が上方に位置する場合は、前方が下方に位置する。セクターギア１３が左右に回転することによって第１の板１５の前方が上下し、座席シート３が、支点１１を軸とした往復運動を繰り返す。

座席シート３の下方に上下方向に力が加えられることは、揺動装置１が、モータ５に設けられたピニオンギア２０の回転運動を、座席シート３の前方を上下させる直線運動に変換するラックアンドピニオン機構を有していることを示している。

座席シート３は、モータ５の回転軸が第１回転方向に回転したことに連動して、第１移動方向に移動する第１動作を実行する。また、座席シート３は、モータ５の回転軸が第２回転方向に回転したことに連動して、第２移動方向に移動する第２動作を実行する。ここで、前記の移動には、揺動装置１が設けられた床面１０に対する座席シート３の角度のみが変化することが含まれる。図１のピッチング方向１２の矢印の各々の向きは、第１移動方向及び第２移動方向の一例である。

セクターギア１３は、モータ５の回転軸が第１回転方向に回転した場合、モータ５の回転軸が第２回転方向に回転した場合とは逆方向に回転する。例えば、図１において、モータ５の回転軸が第１回転方向に回転して、セクターギア１３が左回転（反時計周りに回転）した場合、第１の板１５の前方が上方に持ち上げられ、座席シート３は後方に傾く。この場合において、座席シート３が後方に傾く動作は、座席シート３が第１移動方向に移動する第１動作の一例である。

また、モータ５の回転軸が第２回転方向に回転して、セクターギア１３が右回転（時計周りに回転）した場合、第１の板１５の前方が下方に押し下げられ、座席シート３は前方に傾く。この場合において、座席シート３が前方に傾く動作は、座席シート３が第２移動方向に移動する第２動作の一例である。

図５は、座席シート３のフレームを含む図面の一例である。図５は、座席シート３に対して、図１に示す構成とは異なる形状のギアが接続されている例を示している。図５の例において、セクターギアは、第１の板２１と一体となっている。また、ピニオンギアの歯車部分は、第１の板２１の歯車部分と噛み合わせられている。第１の板２１には、固定軸２９が貫通する穴部３１が設けられている。固定軸２９の位置は、固定されており、第１の板２１は、穴部３１内を固定軸２９が相対的に移動可能な範囲で、支点３３を軸として回転する。これにより、第１の板２１の前方が上下し、座席シート３の揺動が行われる。

また、図５に例示するように、第１の板２１及び第２の板２３の各々と、座席シート３の左右方向において対向する位置に、第３の板２５及び第４の板２７が設けられる構成であってもよい。これにより、揺動装置１の強度を向上させることができる。また、必須の構成ではないが、第３の板２５においても、セクターギアと一体となった形状を有し、モータ５から供給された動力を第４の板２７を介して座席シート３の下方に伝える構成であってもよい。

図６は、コントローラ７が座席シート３を揺動させる速度の一例を示す図である。図６のグラフにおいて、横軸は、時間（秒）を示しており、縦軸は、揺動の速度を示している。また、縦軸の正の値は、第１動作の速度を示しており、負の値は、第２動作の速度を示している。加えて、縦軸の「１００」の値は、モータ５の回転軸が第１回転方向に回転する場合における最高回転数に対応する速度を示しており、「－１００」の値は、モータ５の回転軸が第２回転方向に回転する場合における最高回転数に対応する速度を示している。また、横軸の「０」の値は、座席シート３の揺動中における或る一時点を示している。

図６の例において、コントローラ７は、０～２秒の間、速度を単調増加させつつ、座席シート３を第１移動方向に移動させ、２～４秒の間、所定速度で、座席シート３を第１移動方向に移動させる。図６に示すように、０～２秒に対応するグラフの部分が、滑らかな曲線（ＳＩＮ波）を描いている。また、速度が変化する他の部分も同様である。

このように、コントローラ７は、第１動作を座席シート３に開始させた場合に、第１動作の速度が所定速度に達するまでの期間において第１動作の速度を単調増加させ、第１動作の速度が所定速度に達した場合、所定速度での第１動作を所定期間継続させる。図６の例において、前記の所定期間は２秒であるが、これに限定されず１秒であってもよいし、３秒以上であってもよい。

また、コントローラ７は、４～６秒の間、速度を単調減少させつつ、座席シート３を第１移動方向に移動させる。つまり、コントローラ７は、第１動作を座席シート３に終了させる場合に、第１動作の速度がゼロに達するまでの期間において第１動作の速度を単調減少させる。

このように、コントローラ７は、０～６秒の間、モータ５の回転軸を第１回転方向に回転させ、前述したように座席シート３に第１動作を実行させる制御を行う。なお、前述の「第１動作の速度」を「モータ５の回転軸の第１回転方向の回転速度」とそれぞれ読み替えて説明を適用してもよい。

また、コントローラ７は、６～８秒の間、座席シート３を停止させる。６～８秒の間、座席シート３は、揺動する範囲の一端に位置している。

続いて、コントローラ７は、８～１０秒の間、速度を単調増加させつつ、座席シート３を第２移動方向に移動させ、１０～１２秒の間、所定速度で、座席シート３を第２移動方向に移動させる。

このように、コントローラ７は、第２動作を座席シート３に開始させた場合に、第２動作の速度が所定速度に達するまでの期間において第２動作の速度を単調増加させ、第２動作の速度が所定速度に達した場合、所定速度での第２動作を所定期間継続させる。

また、コントローラ７は、１２～１４秒の間、速度を単調減少させつつ、座席シート３を第１移動方向に移動させる。つまり、コントローラ７は、第２動作を座席シート３に終了させる場合に、第２動作の速度がゼロに達するまでの期間において第２動作の速度を単調減少させる。

このように、コントローラ７は、８～１４秒の間、モータ５の回転軸を第２回転方向に回転させ、前述したように座席シート３に第２動作を実行させる制御を行う。なお、前述の「第２動作の速度」を「モータ５の回転軸の第２回転方向の回転速度」とそれぞれ読み替えて説明を適用してもよい。

また、コントローラ７は、１４～１６秒の間、座席シート３を停止させる。１４～１６秒の間、座席シート３は、揺動する範囲の一端であって、６～８秒の間に位置する反対側の一端に位置する。また、コントローラ７は、１６秒以降において、０～１６秒と同様の揺動を繰り返す。

ここまで前述したように、コントローラ７は、第１動作と第２動作との間に所定の停止期間を設けて、座席シート３の揺動を制御する制御方法を実行する構成である。前記の構成によれば、座席シート３が揺動において反対方向に折り返す際に一時的に停止する。これにより、座席シート３を揺動する場合において、加速度変化の衝撃を十分に緩和することが可能な揺動装置１を実現できる。加えて、揺動において停止期間を設ける構成によって、モータ５が過熱状態となることを抑制することができる。

なお、所定の停止期間は、特定の期間に限定されず、１～５秒程度、より望ましくは２～３秒程度であってもよい。図６の例においては、停止期間は２秒である。また、モータ５の出力トルクがゼロである期間は、慣性によって座席シート３が微少に移動していたとしても、停止期間に含まれるものと見做してもよい。

〔２．変形例〕
座席シート３の揺動、即ち第１動作及び第２動作は、揺動装置１が設けられた床面１０に対する座席シート３の角度のみが変化する構成に限定されない。例えば、座席シート３は、揺動しているときに床面１０に対する角度が一定のまま、第１移動方向及び第２移動方向として、座席シート３の前後方向に移動する構成であってもよい。或いは座席シート３は、第１移動方向及び第２移動方向として、床面１０を基準とした上下方向に移動する構成であってもよい。

また、座席シート３は、座面４と背面６との間の角度が変化するリクライニング機能によって揺動する構成であってもよい。一態様において、座面４が固定されており、座面４に対する背面６の角度のみが、一定範囲において増減を繰り返す構成であってもよい。また、座席シート３は、図３を参照して前述したように背面６がシートバック６１とヘッドレスト６２とを備える場合、シートバック６１に対するヘッドレスト６２の角度が変化することによって揺動する構成であってもよい。

また、座席シート３の揺動は、複数の動きの組み合わせによって実現される構成であってもよい。例えば座席シート３は、床面１０に対する角度を変化させる揺動、前後方向へ移動する揺動、上下方向へ移動する揺動、リクライニング機能による揺動、及びヘッドレスト６２の角度が変化する揺動のうち、複数の揺動を組み合わせた揺動を行う構成であってもよい。

また、座席シート３の座面４の揺動と背面６の揺動とは、別々のモータ５及びギアによって実現される構成であってもよい。換言すると、座面４を揺動させる機構と、背面６を揺動させる機構とは、各々独立した構成した構成であってもよい。座面４と背面６との間の角度が一定のまま揺動する構成においても同様である。

また、座席シート３が背面６を備える構成は必須ではなく、座面４のみを備える座席シート３が揺動する構成であってもよい。

また、複数の座席シート３が同一の移動体内に設けられている場合、または、複数の座席シート３が互いに近接して設けられている場合、単一のコントローラ７が複数の座席シート３の各々の揺動を制御する構成であってもよいし、座席シート３の数と同数のコントローラ７を準備し、各座席シート３と各コントローラ７とを１対１に対応させ、各コントローラ７が対応する座席シート３の揺動を制御する構成であってもよい。

また、揺動装置１は、自動運転車両に設けられる構成であってもよい。前記の構成によれば、例えば自動運転車両の座席シート３において、ユーザ全員に快適な睡眠を促すことに寄与する。

〔３．ソフトウェアによる実現例〕
コントローラ７（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロックとしてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本開示の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

１ 揺動装置
３ 座席シート
５ モータ
７ コントローラ
１３、２４ セクターギア
２０、２２ ピニオンギア

Claims (9)

1. ユーザの身体を支持する支持部材と、
   回転軸を、第１回転方向と、前記第１回転方向とは逆回転の第２回転方向とに回転させることによって、前記回転軸に取り付けられたギアを介して前記支持部材を揺動させるための動力を供給するモータと、
   前記モータを介して前記支持部材の揺動を制御するコントローラと、を備え、
   前記支持部材は、
   前記回転軸が第１回転方向に回転したことに連動して、第１移動方向に移動する第１動作を実行し、
   前記回転軸が第２回転方向に回転したことに連動して、第２移動方向に移動する第２動作を実行し、
   前記コントローラは、
   前記第１動作と前記第２動作との間に所定の停止期間を設けて、前記支持部材の揺動を制御する、揺動装置。
2. 前記コントローラは、
   前記第１動作又は前記第２動作を前記支持部材に開始させた場合に、当該動作の速度が所定速度に達するまでの期間において前記動作の速度を単調増加させ、
   前記第１動作又は前記第２動作を前記支持部材に終了させる場合に、当該動作の速度がゼロに達するまでの期間において前記動作の速度を単調減少させる、請求項１に記載の揺動装置。
3. 前記支持部材は、
   揺動しているとき、揺動装置が設けられた床面に対する角度が一定であり、
   前記第１移動方向及び前記第２移動方向として、前記支持部材の前後方向に移動する、請求項１又は２に記載の揺動装置。
4. 前記支持部材は、
   前記第１移動方向及び前記第２移動方向として、前記床面を基準とした上下方向に移動する、請求項１又は２に記載の揺動装置。
5. 前記支持部材は、
   座面と背面とを備える座席シートであり、
   前記座面と前記背面と間の角度が変化するリクライニング機能によって揺動する、請求項１又は２に記載の揺動装置。
6. 当該揺動装置は、移動体に設けられた装置である、請求項１又は２に記載の揺動装置。
7. 当該揺動装置は、自動運転車両に設けられた装置である、請求項６に記載の揺動装置。
8. 前記コントローラは、
   前記第１動作又は前記第２動作の速度を単調増加させ、当該動作の速度が前記所定速度に達した場合、前記所定速度での前記動作を所定期間継続させる、請求項２に記載の揺動装置。
9. ユーザの身体を支持する支持部材と、
   回転軸を、第１回転方向と、前記第１回転方向とは逆回転の第２回転方向とに回転させることによって、前記回転軸に取り付けられたギアを介して前記支持部材を揺動させるための動力を供給するモータと、
   を備え、
   前記支持部材は、
   前記回転軸が第１回転方向に回転したことに連動して、第１移動方向に移動する第１動作を実行し、
   前記回転軸が第２回転方向に回転したことに連動して、第２移動方向に移動する第２動作を実行する揺動装置において、前記モータを介して前記支持部材の揺動を制御する制御方法であって、
   前記第１動作と前記第２動作との間に所定の停止期間を設けて、前記支持部材の揺動を制御する、制御方法。

Images