JPS6231945B2

JPS6231945B2 -

Info

Publication number: JPS6231945B2
Application number: JP57001141A
Authority: JP
Inventors: Koji Nishida; Nobuyoshi Nakura; Takatoshi Mabe
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1982-01-07
Filing date: 1982-01-07
Publication date: 1987-07-11
Also published as: JPS58118756A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電磁石バイブレータに通電する付勢装
置に関し、特に、電源電圧に変動を生ずる確率が
高い電源を使用するに適した付勢装置に関する。

（従来の技術）たとえば車両上シートのシートバツクには、電
磁石バイブレータが装備され、着座者に背部から
心地よい振動あるいは疲労回復用の振動等を加え
るようにしている。この種の電磁石バイブレータ
を付勢する付勢装置の一例が、実開昭50―57295
号公報に開示されている。この付勢装置では、マ
ルチバイブレータで所定周波数の電気信号を発生
して、該電気信号で、電磁石バイブレータと共に
電源に直列に接続されたトランジスタのオン／オ
フ付勢を行なうようにしている。

（発明が解決しようとする問題点）車両上シートの電磁石バイブレータの場合、電
源が例えば定格24Vの直流（車上バツテリ）であ
るが、エンジン動作中は発電機の発生電圧が加わ
るので例えば29〜32Vになる。エンジン停止中は
通常23〜24V程度であるので、電圧変動が大き
い。したがつて、電源電圧の変動による電磁石バ
イブレータの振動周波数の変動を防止するため
に、該振動周波数を定める発振器には、安定化電
源回路を介して定電圧を印加するようにしてい
る。しかし、バイブレータ給電系にはバツテリ電
源ライン電圧をそのまま印加している。これは仮
に安定化電源回路を介してバイブレータに給電す
るようにすると、バイブレータ付勢電力が大きい
ため、安定化電源回路の電力消費が大きく、ま
た、安定化電源回路を高容量大形のものにせざる
を得ず、これが実用上無理であるからである。し
たがつて従来においては、振動周波数が一定に維
持されても、エンジン停止中とエンジン動作中と
では、バイブレータ通電レベルが大きく異り、振
動強度に大きなむらを生ずる。振動強度の変動
は、電磁バイブレータの使用者に、快感どころ
か、不快感又は不安感を与えることもあり、電磁
石バイブレータ本来の機能を損うことにもなる。

本発明は、車上電源など、電圧変動が大きい電
源を用いる場合にも、電磁バイブレータの振動強
度を指定のものに安定に維持する付勢装置を提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明の付勢装置
は、設定周波数の第１電気信号を発生する信号発
生手段；第１電気信号のレベルと設定基準レベル
との差に対応するレベルの第２電気信号を発生す
るレベル設定手段；電磁石バイブレータと電源の
間に介挿され、第２電気信号のレベルに応じた電
流を電磁石バイブレータに通電するスイツチング
手段；電磁石バイブレータに流れる電流レベルを
検出する電流検出手段；および、該電流検出手段
が検出した値が所定値を越えると、第１電気信号
の次の周期の始まりまで、第２電気信号を前記ス
イツチング回路を非導通にするレベルに変更電流
制限手段；を備える。

（作用）これによれば、電源電圧が所定の予定した適正
範囲内にあるときには、信号発生手段が設定周波
数の第１電気信号を発生し、レベル設定手段が、
第１電気信号レベルと設定基準レベルとの差に対
応するレベルの第２電気信号を発生し、スイツチ
ング手段が、第２電気信号のレベルに応じた電流
を電磁石バイブレータに通電する。したがつて、
信号発生手段の動作周波数で定まる周波数、すな
わち第１電気信号の一周期当り一回の通電で、し
かもレベル設定手段に設定された設定基準レベル
に対応した振動強度で、電磁石バイブレータが付
勢される。

電源電圧が所定の予定した適正範囲を外れたと
きには、電流制限手段が、その時点から第１電気
信号の次の周期の始まりまでの間、第２電気信号
をスイツチング手段を非導通とするレベルに変更
し、これにより電磁石バイブレータ通電電流値が
所定値になつてから、次の付勢サイクル（周期）
の開始まで、スイツチング手段がオフとなる。す
なわち、電磁石バイブレータは、第１電気信号の
周波数で定まるある周期で、また設定基準レベル
で定まるあるレベルで通電されるが、電源電圧が
高く、通電中（１周期内の通電区間）に電磁石バ
イブレータの電流が所定値になると、そこから該
１周期内の通電区間の間、通電が遮断され、次の
周期でまた通電が開始される。

今第２電気信号のレベルが一定であるとする
と、電源電圧が高い程、電磁石バイブレータ通電
電流の立上りが速く、電流値が大きくなるが、該
１周期内の通電区間の始まりから、通電電流が所
定値になるまでの時間が短く、１周期内の通電を
該所定値になつたときに遮断するので、１周期当
りの通電電流（積分値）は一定値となる。設定基
準レベルの変更などにより、第２電気信号のレベ
ルが変えられると、１周期中の電流の立上り速度
が変わり、通電電流が所定値になるまでの時間も
変わる。すなわち１周期当りの通電電流（積分
値）は、第２電気信号のレベルに対応した値、つ
まりは設定基準レベルに対応した値となる。した
がつて、電源電圧が高く、第１電気信号の一周期
の間に通電電流が所定値を越える場合でも、設定
基準レベルに対応した強度のバイブレータ付勢が
行なわれる、ということになる。したがつて、電
源電圧変動による従来の振動強度むらが防止さ
れ、電源電圧の変動にもかかわらず、振動強度が
設定基準レベルで定まるものに安定に維持され
る。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照し
た以下の実施例の説明より明らかになろう。

（実施例）第１図に本発明の一実施例を示す。第１図にお
いて、１１は車両上シートのシートベース、１２
はシートバツクである。シートバツク１２のＳば
ね２２_１，２２_２に電磁石バイブレータ１０が固
着されている。まず、この実施例で、通電付勢の
対象である電磁石バイブレータ１０の取付け態様
と構造を説明する。

第２ａ図にシートバツク１２の断面を示す。４
個のナツト２７_１，２７_３（他２個２７_２，２７
_４：図示せず）が予め溶接されたＳばね当て板２
５は、クツシヨン材２３とＳばね２２_１，２２_２
の間に差し込まれている。Ｓばね２２_１，２２_２
にベース板１９を当てて座金付きねじ２６_１〜２
６_４のそれぞれをベース板１９の穴に通してＳば
ね当て板２５のナツト２７_１〜２７_４のそれぞれ
に螺合させて電動ねじ締め工具で締め付けて、電
磁石バイブレータ１０のベース板１９をシートバ
ツク１２のＳばねに固着している。

シートバツク１２の裏側を見た正面図を第２ｂ
図に、電磁石バイブレータ１０のみの拡大平面図
を第３ａ図に、側面図を第３ｃ図に、また、第３
ａ図のＢ―Ｂ線断面図を第３ｂ図に示す。こ
れらの図面を参照すると、ベース板１９にＵ字形
の磁性体ばね部材１３の一脚が固着されており、
もう一脚にコア１４ａの一端が固着されている。
コア１４ａに電気コイル１７が一体に巻回され、
この電気コイル１７は複心コード２８を介してコ
ネクタ２９に接続されている。ばね部材１３の、
コア１４ａの他端面に対向する面には、騒音防止
用の弾性板３０が接合されており、コア１４ａの
ばね部材１３への衝突による衝撃を緩和する。電
気コイル１７が通電されると、コア１４ａが励磁
されて、弾性板３０とベース板１９の間にある、
ばね部材３０の脚、を吸引しようとして弾性板３
０に衝突する。電気コイル１７の通電が断える
と、ばね部材１３の反発力でコア１４ａが弾性板
３０から離れる。したがつて、電気コイル１７に
断続的に通電すると、コア１４ａが振動し、コア
１４ａがハンマのようにベース１９に振動を与え
る。

再度第１図を参照し、本発明の一実施例である
付勢装置の構成および動作を説明する。電磁石バ
イブレータ１０の電気コイル１７の一端は電源ス
イツチPSを介して車上バツテリBEに接続され
る。電気コイル１７の他端は、スイツチングトラ
ンジスタTrのコレククタに接続されている。ト
ランジスタTrのエミツタはフイードバツク抵抗
Rfを介してアースされている。

発振回路は、演算増幅器OP１、抵抗R₁₂，
R₁₃，R₂₁，R₂₂、ダイオードD₁ならびにCR時定数
を定める抵抗R₄，R₅およびコンデンサC₁で構成
されており、演算増幅器OP１の正相入力端
（＋）には抵抗R₁₂を介して、また抵抗R₄には直
接に、安定化電源回路３１より定電圧（プラス）
が印加される。この定電圧が印加された初期は、
R₅とC₁の間の電位がほぼアースレベルであるた
めOP１の出力がプラスとなりコンデンサC₁が抵
抗R₄，R₅を介して充電される。コンデンサC₁の
電圧が所定値以上になると、OP１の出力がマイ
ナス（又はアース）に反転し、コンデンサC₁が
R₃およびD₁を通してOP１に放電する。OP１は
R₂₁の接続によりヒステリシスを有する。C₁の電
圧が所定値以下になるとOP１の出力がプラスと
なりコンデンサC₁への充電が開始される。この
ようにして、コンデンサC₁の充放電がくり返え
されて、コンデンサC₁の電圧が鋸歯状波又は３
角波状の発振波形となる。

レベル設定回路は、比較器の構成とした演算増
幅器OP２、抵抗R₆〜R₁₁およびコンデンサC₂で
構成されており、OP２の逆相入力端（−）に前
記発振波が印加され、正相入力端（＋）に抵抗
R₆およびR₁₀，R₁₁で分圧された参照電圧が印加
される。演算増幅器OP２の出力は、発振波レベ
ルが参照電圧レベル（設定基準レベル）未満では
プラス定レベルＨの、参照電圧レベル以上ではマ
イナス定レベル（又はアース：Ｌ）の２値出力を
生じ、この２値出力が所定レベル以上にあると
き、すなわちこの例ではＨのときスイツチングト
ランジスタTrがオン（導通）である。すなわち
Trが定周期で導通する。なお、発振波に重畳し
た高周波ノイズによる２値出力の高周波切換わり
を防止するため、OP２には抵抗R₈でヒステリシ
スを持たせている。

スイツチングトランジスタTrのエミツタ電圧
は、ピーク電流リミツタ３２の演算増幅器OP３
の逆相入力端（−）に印加される。正相入力端
（＋）には、定電圧が印加される。電源電圧が高
いことにより、電磁石バイブレータの通電電流値
が大きく、Trのエミツタ電圧が所定値に達する
とOP３の出力がマイナス（又はアース）となつ
てコンデンサC₂がOP３の出力端に放電し、OP２
の＋入力端の電圧が低下してOP２の出力（プラ
ス）が降下し、トランジスタTrのベース電圧が
下がつてトランジスタTrが非導通に転ずる。こ
れにより通電電流が実質上零になり、OP３の出
力が高レベルに復帰するが、コンデンサC₂と抵
抗R₁₀，R₁₁の容量および抵抗値で定まる時定数に
より、コンデンサC₂の電圧上昇が遅く、トラン
ジスタTrは、次の周期の始まりまでオフのまと
なる。

発振回路は、抵抗R₄の短絡を解放した状態、
すなわち電源プラス端をアースの間に、抵抗
R₄，R₅およびコンデンサC₁を直列に接続した状
態で、10Hzの発振波を得る設定とされており、抵
抗R₄を短絡した状態で、30Hzの発振波を得る設
定とされている。

一方、レベル設定回路は、抵抗R₁₀の短絡を解
放した状態、すなわち電源プラス端とアースの間
に、抵抗₁₀，R₁₁およびR₆を直列に接続した状態
で、R₆の電位を10Hzの発振波の基底レベル（最
低ピーク）よりΔＴ後のレベルV₁₀（第４図参
照）とする設定とされており、抵抗R₁₀を短絡し
た状態で、R₆の電位を30Hzの発振波の基底レベ
ルよりΔＴ後のレベルV₃₀（第４図参照）とする
設定とされている。

このような、発振周波数設定用の抵抗R₄，R₅
および通電レベル設定用の抵抗R₆，R₁₀，R₁₁の
一部R₄，R₁₀の短絡／解放の切換えを同時にかつ
１つのスイツチ手段で行なうために、この実施例
では１個のスイツチ３３が抵抗R₄およびR₁₀に並
列に接続されており、R₄―R₅間の電圧のR₁₁への
連絡を阻止するためにダイオードD₂が、またR₁₀
―R₁₁間の電圧のR₅への連絡を阻止するためにダ
イオードD₃が付加されている。

スイツチ３３が開であつて、抵抗R₄とR₅がコ
ンデンサC₁に対して直列接続されかつ抵抗R₁₀と
R₁₁がR₆に対して直列接続されている状態（第１
図図示状態）では、第４図に実線で示す10Hzの発
振電圧がOP２に印加され、かつ参照電圧V₁₀が
OP２に印加され、10Hzの発振電圧がV₁₀未満の間
トランジスタTrが導通し実線で示す電流をΔＴ
の間電気コイル１７に流す。スイツチ３３を閉に
すると、抵抗R₄およびR₁₀が、それぞれスイツチ
３３で短絡されるので、第４図に点線で示す30Hz
の発振電圧と参照電圧V₃₀がOP２に印加され、30
Hzの発振電圧がV₃₀未満の間トランジスタTrが導
通し、点線で示す電流をΔＴの間電気コイル１７
に流す。

以上によりこの実施例では、振動周波数を切換
えても、振動の強さがほとんど変わらない。

なお、演算増幅器OP２の出力は、発振電圧
（第４図の30Hz、10Hz）が参照電圧V₃₀，V₁₀以上
のときにＬで、参照電圧未満のときにＨの２値信
号であつて、トランジスタTrがこのＨの間導通
するが、電磁石バイブレータ１０のインダクタン
スにより、トランジスタTrオン時のバイブレー
タ電流は小さくそれから次第に上昇する。すなわ
ちバイブレータ１０に流れる電流ｉは、電気理論
で周知の次の式で表わされる立上り特性を示す。

ｉ＝Ｅ／Ｒ〔１―exp（−Ｒ／Ｌｔ）〕……(1) これにより、電磁石バイブレータ１０に流れる
電流波形は、第４図示すように、なだらかな立上
りで、トランジスタTrオフ時の立下りは急峻と
なる。

なお、Ｅは電磁石バイブレータ１０に加わる電
圧、ＲおよびＬは電磁石バイブレータ１０の抵抗
およびインダクタンス、ｔはＥが印加された時か
らの経過時間である。この時抵抗Rfの両端間に
発生する電圧Ｅ_Rｆは、Ｅ_Rｆ＝Rf・ｉ ……(2) となる。演算増幅器OP３には、電磁石バイブレ
ータ電流検出信号としてＥ_Rｆが与えられる。

抵抗R₅，R₁₁を可変抵抗とすると周波数および
振動強度を更に調整し得る。上記実施例ではスイ
ツチ３３の開閉で周波数を切解えるようにしてい
るが、例えばスイツチ３３の開放接点（第１図で
リードを接続していない接点）とダイオードD₂
のアノードの間に抵抗を接続して、スイツチ３３
で抵抗の切換接続を行なうようにしてもよい。

次に、ピーク電流リミツタ３２の動作を説明す
る。リミツタ３２において演算増幅器OP３は比
較器構成とされており、その正相入力端（＋）に
所定電圧が、逆相入力端にフイードバツク抵抗
Rfの電圧が印加される。そこでOP３は、Rfの電
圧が所定電圧を越すとその出力端をマイナス所定
電位又はアースとする。これにより抵抗R₆の上
端が、ピーク電流リミツタ３２の抵抗R₁₄を介し
てマイナス所定電位又はアース（アースの場合に
は、R₆とR₁₄とが並列接続の関係となる）に接続
されて低電位となり、コンデンサC₂が低電位に
放電しOP２の（＋）入力端の電位が低下してOP
２の出力である差動信号レベルが低下し、トラン
ジスタTrが非導通になる。Trが非導通になると
OP３の出力がプラスレベルになり、仮に抵抗R₆
の電位が参照電圧レベルに戻つてOP２の出力が
高レベル「１」に戻つて再びTrが導通し、Trの
オン、オフが繰り返され、負荷が電気コイル１７
であつてこのようなオン、オフがサージ電圧を生
ずるので、これを防止するため、抵抗R₆にコン
デンサC₂が並列接続されている。このコンデン
サC₂により、第５図に示すように、Rfの電圧が
所定値を越えてOP３の出力が一度低レベル
「０」になつてコンデンサC₂がOP３の出力端に放
電すると、OP３の出力が高レベル「１」に復帰
しても、R₁₀，R₁₁およびC₂の電気値で定まる時
定数で抵抗R₆の電圧上昇が遅延されて、OP２の
出力が次の周期の始まりまで抵レベル「０」のま
まとなり、Trはオンしない。第５図V₁₀の立上り
遅延はC₂によるものである。したがつて、電源
電圧が高くコイル電流が第５図に点線で示すよう
に流れようとするとき、所定レベルに達つした時
点にTrがオフに転じ、電流を遮断する。電源電
圧が高い程、通電電流値が大きいが、早期にTr
がオフに転じ、一周期内の通電時間が短くなる。
すなわち、電源電圧の変動に対応してデユーテイ
を制御する形で、電源電圧の変動にもかかわらず
通電電流（一周期の間の積分値）を一定によるよ
うに、トランジスタTrの導通期間が定まる。し
たがつて、電源電圧が変動しても、電動バイブレ
ータの振動強度は一定に維持される。

なお、ピーク電流リミツタ３２の出力端をトラ
ンジスタTrのベースに接続してベース―アース
間にコンデンサC₂を接続してもよい。更には、
ピーク電流リミツタ３２を差動増幅器としてもよ
い。ピーク電流リミツタ３２を差動増幅器として
その出力端をTrのベースに接続すると、コイル
電流は所定レベルに達した後所定レベルに抑制さ
れる。この場合、トランジスタTrの発熱が大き
くなるので、トランジスタTrは高容量とする必
要がある。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明によれば、電源電圧が変動し
ても、一周期間の電動バイブレータ通電量を抑制
するので、電源電圧の変動にもかかわらず、電動
バイブレータ通電量が所定以下に安定に維持さ
れ、振動強度のむらが防止される。電動バイブレ
ータの、電源電圧変動による振動強度のむらは、
使用者に快感を与えるどころか、不快感又は不安
感を与える所、これが防止されるので、電動バイ
ブレータの効用が十分に発揮される。自動車バツ
テリなどの、電圧変動が激しい電源を用いる場合
に、格別に高容量の安定化電源を用いる必要がな
い。すなわち本発明によれば、安価な、しかし電
圧変動が大きい電源で、電動バイブレータを有効
に使用し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図で
ある。第２ａ図は、第１図に示すシートバツク１
２の拡大縦断面図である。第２ｂ図は第１図に示
す電動バイブレータ１０の背面を示す拡大平面図
である。第３ａ図は、第１図に示す電動バイブレ
ータ１０のベース板１９の裏面を示す拡大平面図
である。第３ｂ図は第３ａ図のＢ―Ｂ線断面
図である。第３ｃ図は電動バイブレータ１０を、
第２ｂ図に示す態様では下方から、第３ａ図およ
び第３ｂ図に示す態様では右方から、見た側面図
である。第４図は、電源電圧が所定値以下のとき
の、第１図に示す発振回路の発振電圧と、電動バ
イブレータ１０の電気コイルに通電される電流
と、の波形を示す波形図である。第５図は、電源
電圧が所定値を越えているときの、第１図に示す
発振回路の発振電圧と、電動バイブレータ１０の
電気コイルに通電される電流と、の波形を示す波
形図である。１０：電磁石バイブレータ、１１：シートベー
ス、１２：シートバツク、１３：ばね部材、１４
ａ：コア、１７：電気コイル、１９：ベース板、
２０：カバー、２６_１〜２６_４：取り付けねじ、
２２_１，２２_２：Ｓばね、２３：クツシヨン板、
２４：表皮カバー、２７_１，２７_２：ナツト、２
８：複心コード、２９：コネクタ、３０：弾性
板、R₃〜RR₅，R₁₂，R₁₃，R₂₁，R₂₂，D₁，OP
１，C₁：発振回路（信号発生手段）、R₆〜R₁₁，
OP２：レベル設定回路（レベル設定手段）、
Tr：トランジスタ（スイツチング手段）、３２：
ピーク電流リミツタ（32＋C₂：電流制限手段）、
３３：スイツチ、Rf：抵抗（電流検出手段）。

Claims

【特許請求の範囲】１設定周波数の第１電気信号を発生する信号発
生手段；第１電気信号のレベルと設定基準レベルとの差
に対応するレベルの第２電気信号を発生するレベ
ル設定手段；電磁石バイブレータと電源の間に介挿され、第
２電気信号のレベルに応じた電流を電磁石バイブ
レータに通電するスイツチング手段；電磁石バイブレータに流れる電流レベルを検出
する電流検出手段；および、該電流検出手段が検出した値が所定値を越える
と、第１電気信号の次の周期の始まりまで、第２
電気信号を前記スイツチング手段を非導通にする
レベルに変更する電流制限手段；を備える、電動バイブレータ付勢装置。