JP3525954B2 - 能動型エンジンマウント装置 - Google Patents

能動型エンジンマウント装置

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    • Y10S180/902—Shock or vibration absorbing or transmitting means between wheel suspension and motor

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジンマウ
ント装置に関し、特にエンジンを車体に対して上下方向
に変位可能とし、かつその動作を可変とし得るアクチュ
エータにより支持する能動型エンジンマウント装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から車体と車輪との間に設けられ、
かつ自動車の走行状態に応じてサスペンションストロー
クを制御する所謂能動型（アクティブ）サスペンション
装置がある。ここで、本明細書ではサスペンションスト
ロークをアクチュエータで積極的に制御するものをフル
アクティブサスペンション装置、減衰力特性のみを選択
的に変化させるものをセミアクティブサスペンション装
置として共にアクティブサスペンション装置であると解
するものとする。
【０００３】上記アクティブサスペンション装置、特に
フルアクティブサスペンション装置によれば、例えば車
体に作用する上下方向力を加速度として検出し、その検
出結果に基づきサスペンションストロークを制御するこ
とができ、通常のパッシブサスペンション装置に比較し
てバウンシング時の車体の上下の揺れを抑制でき、乗り
心地が飛躍的に向上する。また、前方の路面状況や運転
状況などからバウンシングを予測して上記サスペンショ
ンストローク制御を行えば一層乗り心地を改善できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記制
御はばね上共振周波数及びその周辺には有効であるが、
ばね下共振周波数及びその周辺の周波数のゲイン低減化
は困難であった。これは、次の説明により明らかであ
る。即ち、車体とタイヤで構成されている上下２自由度
系はばね下質量をＭ1、その変位をｘ1、ばね上質量、即
ち車体質量をＭ2、その変位をｘ2、タイヤのばね定数を
ｋ1、路面凹凸変位をｘ0、ばね下質量とばね上質量との
間に働く力をｆとして、
【０００５】
【数１】
【０００６】この式をラプラス変換し、ｓ＝ｊω（ωは
円振動数）として、
【０００７】
【数２】
【０００８】となる。また、路面凹凸変位（ｘ0）に対
する各変数の伝達関数を定義すると、
【０００９】
【数３】
【００１０】として、
【００１１】
【数４】
【００１２】となる。上記式からω1 2＝ｋ1／Ｍ1のと
き、車体の加速度伝達関数Ｈ2は、
【００１３】
【数５】
【００１４】となる。従って、ゲインはばね上質量Ｍ2
と、タイヤのばね定数ｋ1とによってのみ決定され、ア
クティブサスペンション装置によってもこの部分のゲイ
ンを低減することができず、乗り心地の向上に限界があ
った（図７）。
【００１５】逆に乗り心地を向上するためには、ばね上
質量Ｍ2またはタイヤのばね定数ｋ1を変化させれば良い
ことが解るものの、Ｍ2、ｋ1共走行中に変化させるのは
困難である。
【００１６】そこで、本発明者は車両の質量のうち大き
な比率を占めるエンジンに着目した。また、例えば本願
と同一出願人による特開平５−９９２６２号公報には、
エンジンの振動を抑制することを目的として、エンジン
の振動に応じてこれを抑制するように能動的に上下に動
くエンジンマウント装置があることに想い至った。
【００１７】本発明は上記したような事情に鑑みなされ
たものであり、その主な目的は、エンジン質量を利用し
て路面状況に対する自動車の乗り心地を改善し得る能動
型エンジンマウント装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成すべ
く本発明においては、自動車のエンジンを車体に対して
上下方向に変位可能とし、かつその動作を可変とし得る
アクチュエータにより支持する能動型エンジンマウント
装置において、当該能動型エンジンマウント装置を、路
面状態に応じてその減衰力が可変制御されるサスペンシ
ョン装置と連動するものとし、路面の突起を乗り越える
際に、前記サスペンション装置の減衰力低減制御と連動
して前記エンジンの質量を超える質量が前記車体の質量
に加わるように前記アクチュエータを駆動制御すること
を第１の特徴とし、また上記構成に加えて、前記自動車
の走行前方の路面の凹凸を検知するセンサ手段を有し、
前記センサ手段の検知結果に応じて路面の凹凸が前記車
体に影響を及ぼすタイミングを予見して前記アクチュエ
ータを駆動制御することを第２の特徴とするものとし
た。
【００１９】
【作用】このようにすれば、路面状態に応じて動的なば
ね上質量（車体重量）を変化させることができるので、
車輪が路上の突起に乗り上げる際には実質的な車体質量
を増大させてばね下共振周波数付近の伝達関数のゲイン
を低減して車体の上下動を抑えることができる。また、
前方の路面の凹凸の検知結果に応じて上記アクチュエー
タを駆動制御することにより、適切なタイミングで応答
遅れなく動的なばね上質量を可変制御することができる
ので、乗り心地の向上効果をより一層高めることができ
る。
【００２０】
【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明について
詳しく説明する。図１は本発明が改良を加えようとする
セミアクティブサスペンション装置とセミアクティブエ
ンジンマウント装置との組み合わせを示す要部構成図で
ある。
【００２１】車体１にはエンジンマウント装置２を介し
てエンジン３が搭載されている。この車体１の下部には
サスペンション装置４を介して車輪５が設けられてい
る。また、車体１には当該自動車の走行中に前方の路面
状態を連続的に検知するためのセンサ６が設けられ、予
見制御ユニット７に接続されている。この予見制御ユニ
ット７はエンジンマウント装置２及びサスペンション装
置４をセンサ６からの検知結果及び図示されない車速等
の各種センサからの検知結果に基づき制御するようにな
っている。
【００２２】エンジンマウント装置２は、上記予見制御
ユニット７からの命令ににより選択的に減衰力特性を変
化させることができる可変減衰力ダンパ２ａと、ばね２
ｂとから構成されている。また、サスペンション装置４
は、上記予見制御ユニット７からの命令ににより選択的
に減衰力特性を変化させることができる可変減衰力ダン
パ４ａと、ばね４ｂとから構成されている。
【００２３】このセミアクティブを組み合わせた構成に
おいては、例えば当該自動車の走行中に前方の路面に突
起があった場合、センサ６からの突起検出信号に基づき
突起を乗り越す直前にサスペンション装置４の可変減衰
力ダンパ４ａの減衰力特性をソフトにし、同時にエンジ
ンマウント装置２の可変減衰力ダンパ２ａの減衰力特性
をハードにする。エンジンマウント装置２の可変減衰力
ダンパ２ａの減衰力特性をハードにすることで、エンジ
ンが車体に対して動きにくくなるため、車体質量にエン
ジン質量を大きく関与させて動的なばね上質量を大きく
できる。そして、突起を乗り越した直後の揺れ戻しを考
慮した最適なタイミングで各可変減衰力ダンパ２ａ、４
ａを通常の減衰力特性に戻す。これをタイムチャートで
示すと図２のようになる。
【００２４】ここで、車速をＶとすると突起を検出した
位置から突起に到達するまでの距離をＬとすると時間は
Ｌ／Ｖで表わされ、予見制御によりＬ／Ｖの時間後に変
化していれば良いが、可変減衰力ダンパ２ａ、４ａの応
答遅れを補償するべくＬ／Ｖより早い時間で制御信号を
発生させている。
【００２５】図３は本発明が適用されたサスペンション
装置とエンジンマウント装置との第１実施例を示す要部
構成図であり、上記したセミアクティブを組み合わせた
構成と同様な部分には同一の符号を付し、その詳細な説
明を省略する。本実施例ではセミアクティブサスペンシ
ョン装置と、フルアクティブエンジンマウント装置とを
組み合わせている。エンジンマウント装置１２には可変
減衰力ダンパに代えて後記するスカイフック力を発生す
るための油圧アクチュエータ１２ａが設けられている。
また、車体１には上下方向の加速度センサ１８が設けら
れ、加速度センサ１８は予見制御ユニット７に接続され
ている。この予見制御ユニット７は制御バルブ１９を介
してエンジンマウント装置１２の油圧アクチュエータ１
２ａを制御するようになっている。それ以外の構成は上
記したセミアクティブを組み合わせた構成と同様であ
る。
【００２６】本実施例では、サスペンション装置４に関
してはセミアクティブの組み合わせと同様の制御を行
い、エンジンマウント装置１２に関しては、ばね上（車
体）質量Ｍ２の上下方向の絶対速度を加速度センサ１８
の積分値により検出し、これに比例した力（スカイフッ
ク力）を油圧アクチュエータ１２ａで発生させるように
なっている。これにより、エンジン質量を車体質量に必
要なタイミングで大きく加えることができ、動的なばね
上質量を極めて大きくできる。
【００２７】図４は本発明が適用されたサスペンション
装置とエンジンマウント装置との第２実施例を示す要部
構成図であり、本実施例に於ても前記したセミアクティ
ブの組み合わせ及び第１の実施例と同様な部分には同一
の符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施例で
はフルアクティブサスペンション装置と、フルアクティ
ブエンジンマウント装置とを組み合わせている。サスペ
ンション装置２４には可変減衰力ダンパに代えて予見制
御ユニット２７の命令により後記する予見制御力を発生
するための油圧アクチュエータ２４ａが設けられてい
る。それ以外の構成は第１の実施例と同様である。
【００２８】本実施例では、エンジンマウント装置１２
に関しては第１の実施例と同様の制御を行い、サスペン
ション装置２４に関してはばね上（車体）質量Ｍ２の上
下方向の絶対速度の予測値に基づく力（予見制御力）を
油圧アクチュエータ２４ａで発生させるようになってい
る。この予見制御力はばね下運動を予測してこれに基づ
きこれをできる限り打ち消すように車体１と車輪５との
間に油圧アクチュエータ２４ａにより発生させる力であ
る。ここで、ばね下共振周波数の振動はこのアクチュエ
ータ２４ａでは打ち消せないことから、油圧アクチュエ
ータ１２ａにより突起乗り越し時のばね上（車体）質量
を動的に変化させ、ばね下共振成分をも打ち消すように
している。
【００２９】図５に従来のパッシブサスペンション装置
に於ける周波数応答特性と、セミアクティブを組み合わ
せた構成に於ける周波数応答特性と本発明に基づく第
１、第２の実施例に於ける周波数応答特性とを比較して
示す。即ち、図７で示されるようにばね下共振周波数１
０Ｈｚ付近でパッシブ及びアクティブサスペンション装
置のみでは効果が得られないのに対して、アクティブエ
ンジンマウント装置を組み合わせると、ゲインのピーク
値が抑えられるに加えて、全周波数で全体的にゲインを
下げることが可能になっていることがわかる。
【００３０】尚、セミアクティブエンジンマウント装置
ではエンジン質量を超える関与はできないが、アクティ
ブエンジンマウント装置ではエンジン質量を超える質量
を作用させることができゲインを大幅に下げることが可
能である。
【００３１】また、図６に路面凹凸の入力（図６
（ａ））に対する実際の車体の上下方向加速度を従来の
パッシブサスペンション装置の場合（図６（ｂ））、セ
ミアクティブサスペンション装置の場合（図６
（ｃ））、セミアクティブサスペンション装置のみを用
いて予見制御を行った場合（図６（ｄ））、セミアクテ
ィブサスペンション装置とセミアクティブエンジンマウ
ント装置とを組み合わせて予見制御を行った場合（図６
（ｅ））、セミアクティブサスペンション装置とフルア
クティブエンジンマウント装置とを組み合わせて予見制
御を行った場合（第１の実施例：図６（ｆ））及びフル
アクティブサスペンション装置とフルアクティブエンジ
ンマウント装置とを組み合わせて予見制御を行った場合
（第２の実施例：図６（ｇ））について示す。
【００３２】尚、第２の実施例ではゲインだけではなく
収束時間も早くでき、極めて効果が大きい。また、消費
パワーを考慮すると、セミアクティブの組み合わせが最
も少ない消費パワーであるが、第１の実施例のフルアク
ティブエンジンマウント装置でも大きなストロークは必
要ではないので、消費パワーも少なく乗り心地に対する
効果も充分得られる。
【００３３】
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明による能動型エンジンマウント装置によれば、車体
質量に対するエンジン質量の関与量をアクチュエータを
もって制御することにより、動的なばね上質量（車体重
量）を自動車の走行状態に応じて瞬間的に変化させるこ
とができる。従って、ばね上質量Ｍ２と、タイヤのばね
定数ｋ１とによってのみ決定されるばね下振動の車体伝
達量を低減することが可能となり、特に能動型懸架装置
と連動させ、路面の突起を乗り越える際に、能動型サス
ペンション装置の減衰力を低減すると共に車体質量に対
するエンジン質量の関与量を増加させるものとすれば、
路面の凹凸乗り越し時の車体の上下動を抑制して乗り心
地を向上する上に大きな効果を奏することができる。ま
た、前方の路面の凹凸の検知結果に応じて上記アクチュ
エータを駆動制御することにより、適切なタイミングで
応答遅れなく動的なばね上質量を可変制御することがで
きるので、乗り心地をより一層高める上に効果的であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が改良を加えるサスペンション装置とエ
ンジンマウント装置との基本的構成を示す要部構成図。
【図２】図１のサスペンション装置及びエンジンマウン
ト装置の制御を経時的に示すタイムチャート。
【図３】本発明が適用された第１の実施例に於けるサス
ペンション装置とエンジンマウント装置とを示す要部構
成図。
【図４】本発明が適用された第２の実施例に於けるサス
ペンション装置とエンジンマウント装置とを示す要部構
成図。
【図５】従来のパッシブサスペンション装置に於ける周
波数応答特性と、セミアクティブの組み合わせに於ける
周波数応答特性と、本発明に基づく第１、第２の実施例
に於ける周波数応答特性とを比較して示すグラフ。
【図６】路面凹凸の入力（（ａ）部）に対する実際の車
体の上下方向加速度を従来のパッシブサスペンション装
置の場合（（ｂ）部）、セミアクティブサスペンション
装置の場合（（ｃ）部）、セミアクティブサスペンショ
ン装置のみを用いて予見制御を行った場合（（ｄ）
部）、セミアクティブサスペンション装置とセミアクテ
ィブエンジンマウント装置とを組み合わせて予見制御を
行った場合（（ｅ）部）、セミアクティブサスペンショ
ン装置とフルアクティブエンジンマウント装置とを組み
合わせて予見制御を行った場合（第１の実施例：（ｆ）
部）及びフルアクティブサスペンション装置とフルアク
ティブエンジンマウント装置とを組み合わせて予見制御
を行った場合（第２の実施例：（ｇ）部）について示す
グラフ。
【図７】従来のパッシブサスペンション装置を用いた場
合、フルアクティブサスペンション装置を用いた場合及
びフルアクティブサスペンション装置を用いて予見制御
を行った場合に於ける周波数応答特性示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 5/12 B60G 17/015

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車のエンジンを車体に対して上下方
    向に変位可能とし、かつその動作を可変とし得るアクチ
    ュエータにより支持する能動型エンジンマウント装置で
    あって、 当該能動型エンジンマウント装置は、路面状態に応じて
    その減衰力が可変制御されるサスペンション装置と連動
    するものであり、 路面の突起を乗り越える際に、前記サスペンション装置
    の減衰力低減制御と連動して前記エンジンの質量を超え
    る質量が前記車体の質量に加わるように前記アクチュエ
    ータを駆動制御することを特徴とする能動型エンジンマ
    ウント装置。
  2. 【請求項２】 前記自動車の走行前方の路面の凹凸を検
    知するセンサ手段を有し、 前記センサ手段の検知結果に応じて路面の凹凸が前記車
    体に影響を及ぼすタイミングを予見して前記アクチュエ
    ータを駆動制御することを特徴とする請求項１に記載の
    能動型エンジンマウント装置。
JP33806194A 1994-12-27 1994-12-27 能動型エンジンマウント装置 Expired - Fee Related JP3525954B2 (ja)

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