JP2006017288A - 能動型防振支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの振動の過渡期においても能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させる。
【解決手段】 振動状態推定手段Ｍ１で推定したエンジンの振動状態に応じてアクチュエータ駆動制御手段Ｍ２が能動型防振支持装置のアクチュエータ２９に供給する電流を制御してエンジンの振動の伝達を抑制する際に、振動過渡期判定手段Ｍ３が、例えば全筒運転状態と休筒運転状態との切り換えに伴うエンジンの振動の過渡期を判定すると、振動状態補正手段Ｍ４が前記推定した振動状態を補正するので、エンジンの振動の過渡期においても能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。特に、振動過渡期判定手段Ｍ３が振動体の振動の過渡期を判定すると、エンジンの振動状態が実際に変動を開始する以前に前記推定した振動状態を補正することができるので、制御の時間遅れを防止して応答性の高い制御を行うことが可能となる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、振動体の荷重を支承するとともに、制御手段により振動体の振動状態に応じた電流でアクチュエータを周期的に伸縮制御して振動の伝達を抑制する能動型防振支持装置に関する。

かかる能動型防振支持装置は、下記特許文献により公知である。

この能動型防振支持装置は、アクチュエータに電流を印加して可動部材を振動させることでバネ定数を変化させるもので、そのバネ定数を設定する印加電流のピーク電流値と位相との関係を予めマップとして記憶しておき、エンジン回転数に応じて前記マップからアクチュエータに印加すべき電流のピーク電流値と位相とを求めることで、種々のエンジン回転数領域で能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるようになっている。
特開平７−４２７８３号公報

ところで、従来の能動型防振支持装置は、例えばエンジンのクランクパルスからエンジンの振動状態を推定し、その振動状態に基づいてアクチュエータへの通電を制御して防振性能を発揮させているが、休筒運転が可能なエンジンが全筒運転状態と休筒運転状態との間を移行する過渡期には、エンジンの振動状態が不規則に変化するために該振動状態を的確にかつ速やかに推定することが難しく、能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるのが困難であった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの振動の過渡期においても能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、振動体の荷重を支承するとともに、制御手段により振動体の振動状態に応じた電流でアクチュエータを周期的に伸縮制御して振動の伝達を抑制する能動型防振支持装置において、前記制御手段は、振動体の振動状態を推定する振動状態推定手段と、振動状態推定手段が推定した振動体の振動状態に応じてアクチュエータに供給する電流を制御するアクチュエータ駆動制御手段と、振動体の振動の過渡期を判定する振動過渡期判定手段と、振動過渡期判定手段が振動の過渡期を判定したときに、振動状態推定手段が推定した振動体の振動状態を補正する振動状態補正手段とを備えたことを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。

尚、実施例のエンジンＥは本発明の振動体に対応し、実施例の電子制御ユニットＵｍは本発明の制御手段に対応する。

請求項１の構成によれば、振動状態推定手段で推定した振動体の振動状態に応じてアクチュエータ駆動制御手段がアクチュエータに供給する電流を制御して振動体の振動の伝達を抑制する際に、振動過渡期判定手段が振動体の振動の過渡期を判定すると、振動状態補正手段が前記推定した振動状態を補正するので、振動体の振動の過渡期においても能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。特に、振動過渡期判定手段が振動体の振動の過渡期を判定すると、振動体の振動状態が実際に変動を開始する以前に前記推定した振動状態を補正することができるので、制御の時間遅れを防止して応答性の高い制御を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図１の要部拡大図、図５は能動型防振支持装置の制御系のブロック図、図６はアクチュエータの制御手法を示すフローチャート、図７は作用を説明するタイムチャートである。

図１〜図４に示す能動型防振支持装置Ｍは、自動車の気筒休止制御が可能なエンジンＥを車体フレームＦに弾性的に支持するためのもので、クランクパルスセンサＳｐで検出したエンジンＥのクランクパルスと、エンジン制御手段Ｕｅからの気筒休止切換信号とが入力される電子制御ユニットＵｍによって制御される。クランクパルスはクランクシャフトの１回転につき３６回、つまりクランクアングルの１０°毎に１回出力される。

能動型防振支持装置Ｍは軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、エンジンＥに結合される板状の取付ブラケット１１に溶接した内筒１２と、この内筒１２の外周に同軸に配置された外筒１３とを備えており、内筒１２および外筒１３には厚肉のゴムで形成した第１弾性体１４の上端および下端がそれぞれが加硫接着により接合される。中央に開口１５ｂを有する円板状の第１オリフィス形成部材１５と、上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第２オリフィス形成部材１６と、同じく上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第３オリフィス形成部材１７とが溶接により一体化されており、第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６の外周部が重ね合わされて前記外筒１３の下部に設けたカシメ固定部１３ａに固定される。

膜状のゴムで形成された第２弾性体１８の外周が第３オリフィス形成部材１７の内周に加硫接着により固定されており、この第２弾性体１８の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材１９が、軸線Ｌ上に上下動可能に配置された可動部材２０に圧入により固定される。外筒１３のカシメ固定部１３ａに固定されたリング部材２１にダイヤフラム２２の外周が加硫接着により固定されており、このダイヤフラム２２の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材２３が前記可動部材２０に圧入により固定される。

しかして、第１弾性体１４および第２弾性体１８間に液体が封入された第１液室２４が区画され、第２弾性体１８およびダイヤフラム２２間に液体が封入された第２液室２５が区画される。そして第１液室２４および第２液室２５は、第１〜第３オリフィス形成部材１５，１６，１７により形成された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。

上部オリフィス２６は第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２６ａの一側において第１オリフィス形成部材１５に連通孔１５ａが形成され、前記隔壁２６ａの他側において第２オリフィス形成部材１６に連通孔１６ａが形成される。従って、上部オリフィス２６は、第１オリフィス形成部材１５の連通孔１５ａから第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図２参照）。

下部オリフィス２７は第２オリフィス形成部材１６および第３オリフィス形成部材１７間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２７ａの一側において第２オリフィス形成部材１６に前記連通孔１６ａが形成され、前記隔壁２７ａの他側において第３オリフィス形成部材１７に連通孔１７ａが形成される。従って、下部オリフィス２７は、第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａから第３オリフィス形成部材１７の連通孔１７ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図３参照）。

以上のことから、第１液室２４および第２液室２５は、直列に接続された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。

外筒１３のカシメ固定部１３ａには、能動型防振支持装置Ｍを車体フレームＦに固定するための環状の取付ブラケット２８が固定されており、この取付ブラケット２８の下面に前記可動部材２０を駆動するためのアクチュエータ２９の外郭を構成するアクチュエータハウジング３０が溶接される。

アクチュエータハウジング３０にはヨーク３２が固定されており、ボビン３３に巻き付けられたコイル３４がアクチュエータハウジング３０およびヨーク３２に囲まれた空間に収納される。環状のコイル３４の内周に嵌合するヨーク３２の筒状部３２ａに有底円筒状のベアリング３６が嵌合する。コイル３４の上面に対向する円板状のアーマチュア３８がアクチュエータハウジング３０の内周面に摺動自在に支持されており、このアーマチュア３８の内周に形成した段部３８ａがベアリング３６の上部に係合する。アーマチュア３８はボビン３３の上面との間に配置した皿ばね４２で上方に付勢され、アクチュエータハウジング３０に設けた係止部３０ａに係合して位置決めされる。

ベアリング３６の内周に円筒状のスライダ４３が摺動自在に嵌合しており、可動部材２０から下方に延びる軸部２０ａが、ベアリング３６の上底部を緩く貫通してスライダ４３の内部に固定したボス４４に接続される。ベアリング３６の上底部とスライダ４３との間にコイルばね４１が配置されており、このコイルばね４１でベアリング３６は上向きに付勢され、スライダ４３は下向きに付勢される。

アクチュエータ２９のコイル３４が消磁状態にあるとき、ベアリング３６に摺動自在に支持されたスライダ４３にはコイルばね４１の弾発力が下向きに作用するとともに、ヨーク３２の底面との間に配置したコイルばね４５の弾発力が上向きに作用しており、スライダ４３は両コイルばね４１，４５の弾発力が釣り合う位置に停止する。この状態からコイル３４を励磁してアーマチュア３８を下方に吸引すると、段部３８ａに押されてベアリング３６が下方に摺動することによりコイルばね４１が圧縮される。その結果、コイルばね４１の弾発力が増加してコイルばね４５を圧縮しながらスライダ４３が下降するため、スライダ４３にボス４４および軸部２０ａを介して接続された可動部材２０が下降し、可動部材２０に接続された第２弾性体１８が下方に変形して第１液室２４の容積が増加する。逆にコイル３４を消磁すると、可動部材２０が上昇して第２弾性体１８が上方に変形し、第１液室２４の容積が減少する。

しかして、自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンＥから入力される荷重で第１弾性体１４が変形して第１液室２４の容積が変化すると、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７を介して接続された第１液室２４および第２液室２５間で液体が行き来する。第１液室２４の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第２液室２５の容積が縮小・拡大するが、この第２液室２５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７の形状および寸法、並びに第１弾性体１４のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で低ばね定数および高減衰力を示すように設定されているため、エンジンＥから車体フレームＦに伝達される振動を効果的に低減することができる。

尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ２９は非作動状態に保たれる。

前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンＥのクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室２４および第２液室２５を接続する上部オリフィス２６および下部オリフィス２７内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、アクチュエータ２９を駆動して防振機能を発揮させる。

能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９を作動させて防振性能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵｍはクランクパルスおよび気筒休止切換信号に基づいてコイル３４に対する通電を制御する。

即ち、図５に示すように、電子制御ユニットＵｍは、振動状態推定手段Ｍ１と、アクチュエータ駆動制御手段Ｍ２と、振動過渡期判定手段Ｍ３と、振動状態補正手段Ｍ４とを備える。振動状態推定手段Ｍ１は、クランクパルスセンサＳｐで検出したクランクパルスに基づいてエンジンＥの振動状態（実施例ではエンジン振動の振幅）を推定する。アクチュエータ駆動制御手段Ｍ２は、振動状態推定手段Ｍ１で推定したエンジンＥの振動状態に応じて、能動型防振支持装置Ｍに防振機能を発揮させるべく、そのアクチュエータ２９に供給する電流を制御する。振動過渡期判定手段Ｍ３は、エンジン制御手段Ｕｅからの気筒休止切換信号に基づいて、全筒運転→休筒運転の切換と休筒運転→全筒運転の切換とが行われたことを判定する。振動状態補正手段Ｍ４は、全筒運転→休筒運転の切換、あるいは休筒運転→全筒運転の切換にそれぞれ対応して予め記憶されたマップに基づいて、振動状態推定手段Ｍ１で推定したエンジンＥの振動状態を補正する。

次に、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９の制御内容を、図６のフローチャートに基づいて具体的に説明する。

先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳｐからクランクアングルの１０°毎に出力されるクランクパルスを読み込み、ステップＳ２で前記読み込んだクランクパルスを基準となるクランクパルス（特定のシリンダのＴＤＣ信号）と比較することでクランクパルスの時間間隔を演算する。続くステップＳ３で前記１０°のクランクアングルをクランクパルスの時間間隔で除算することでクランク角速度ωを演算し、ステップＳ４でクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを演算する。続くステップＳ５でエンジンＥのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンＥのクランクシャフト回りの慣性モーメントをＩとして、
Ｔｑ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ
により演算する。このトルクＴｑはクランクシャフトが一定の角速度ωで回転していると仮定すると０になるが、膨張行程ではピストンの加速により角速度ωが増加し、圧縮行程ではピストンの減速により角速度ωが減少してクランク角加速度ｄω／ｄｔが発生するため、そのクランク角加速度ｄω／ｄｔに比例したトルクＴｑが発生することになる。

続くステップＳ６で時間的に隣接するトルクの最大値および最小値を判定し、ステップＳ７でトルクの最大値および最小値の偏差、つまりトルクの変動量としてエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍの位置における振幅を演算する。前記ステップＳ１〜Ｓ７の処理は振動状態推定手段Ｍ１により実行される。

続くステップＳ８で振動過渡期判定手段Ｍ３によりエンジンＥが全筒運転状態から休筒運転状態に切り換わる過渡期、あるいは休筒運転状態から全筒運転状態に切り換わる過渡期であるか否かを判断する。エンジンＥが前記何れかの過渡期にあるときはエンジンＥの振動状態が不安定になるため、振動状態推定手段Ｍ１で推定したエンジン振動の振幅は信頼性が低くなり、その推定した振幅に基づいて能動型防振支持装置Ｍを制御しても有効な防振性能を得ることが難しい。

そこで、エンジンＥが前記何れかの過渡期にあるときは、ステップＳ９で振動状態補正手段Ｍ４が予め記憶したマップに基づいてエンジン振動の振幅の補正値を検索し、この補正値を振動状態推定手段Ｍ１が推定したエンジン振動の振幅に加算して補正する。そしてステップＳ１０で非過渡期には振動状態推定手段Ｍ１により推定されたエンジン振動の振幅に基づいて、また過渡期には振動状態補正手段Ｍ４により補正されたエンジン振動の振幅に基づいて、アクチュエータ駆動制御手段Ｍ２がアクチュエータ２９の駆動を制御すべく、ステップＳ１１でアクチュエータ２９のコイル３４に印加する電流のデューティ波形およびタイミング（位相）を決定する。

これにより、全筒運転状態と休筒運転状態との過渡期においてエンジンＥの振動状態が不安定になっても、能動型防振支持装置Ｍに有効な防振性能を発揮させることができる。特に、クランクパルスから推定したエンジン振動の振幅に基づいてアクチュエータ２９の駆動を制御すると、エンジンＥの振動状態が実際に不安定になってから過渡期の補正が行われるため、時間遅れが発生して応答性の良い制御を行うことが難しくなるが、本実施例によれば、気筒休止切換信号が出力された段階でエンジンＥの振動状態が実際に不安定になる前に過渡期の補正を行うことができるため、時間遅れがなく応答性が高い制御を行うことが可能になる。

尚、全筒運転状態から休筒運転状態に切り換わる過渡期と、休筒運転状態から全筒運転状態に切り換わる過渡期とで、エンジン振動の振幅の補正値を検索するマップを持ち替えることは勿論であるが、エンジン回転数やエンジン負荷のような他のパラメータに応じてマップを持ち替えれば、更に精度の高い制御を行うことができる。

図７は本制御の作用を示すタイムチャートであって、時刻ｔ０に気筒休止切換信号が全筒運転から休筒運転に切り換わると、それに遅れて時刻ｔ１から時刻ｔ２の間にエンジンＥの回転変動（つまりエンジン振動）が発生する。従来の制御ではエンジンＥの回転変動が発生する時刻ｔ１から遅れてアクチュエータ２９の駆動電流が補正されるが、本実施例によればエンジンＥの回転変動が発生する時刻ｔ１にタイミングを合わせてアクチュエータ２９の駆動電流が補正されるので、制御の応答性を高めることができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では自動車のエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍを例示したが、本発明の能動型防振支持装置Ｍは自動車以外のエンジン、あるいはエンジン以外の振動体の支持に適用することができる。

また実施例ではエンジンＥの全筒運転状態および休筒運転状態の過渡期に本制御を行っているが、それ以外にエアコンのクラッチのオン／オフの切換時、オートマチックトランスミッションのＮ（Ｐ）ポジション／Ｄポジションの切換時、パワーステアリング装置の操作時にように、エンジンＥの負荷が変動する任意の過渡期に本制御を行うことができる。勿論、複数の原因によるエンジン振動の過渡期を同時に補償することも可能である。

また実施例では振動状態推定手段Ｍ１がクランクパルスからエンジン振動の振幅を推定しているが、エンジン振動の振幅を荷重センサで検出しても良い。

能動型防振支持装置の縦断面図 図１の２−２線断面図 図１の３−３線断面図 図１の要部拡大図 能動型防振支持装置の制御系のブロック図 アクチュエータの制御手法を示すフローチャート 作用を説明するタイムチャート

符号の説明

Ｅ エンジン（振動体）
Ｍ１ 振動状態推定手段
Ｍ２ アクチュエータ駆動制御手段
Ｍ３ 振動過渡期判定手段
Ｍ４ 振動状態補正手段
Ｕｍ 電子制御ユニット（制御手段）
２９ アクチュエータ

Claims (1)

1. 振動体（Ｅ）の荷重を支承するとともに、制御手段（Ｕｍ）により振動体（Ｅ）の振動状態に応じた電流でアクチュエータ（２９）を周期的に伸縮制御して振動の伝達を抑制する能動型防振支持装置において、
   前記制御手段（Ｕｍ）は、
   振動体（Ｅ）の振動状態を推定する振動状態推定手段（Ｍ１）と、
   振動状態推定手段（Ｍ１）が推定した振動体（Ｅ）の振動状態に応じてアクチュエータ（２９）に供給する電流を制御するアクチュエータ駆動制御手段（Ｍ２）と、
   振動体（Ｅ）の振動の過渡期を判定する振動過渡期判定手段（Ｍ３）と、
   振動過渡期判定手段（Ｍ３）が振動の過渡期を判定したときに、振動状態推定手段（Ｍ１）が推定した振動体（Ｅ）の振動状態を補正する振動状態補正手段（Ｍ４）と、
   を備えたことを特徴とする能動型防振支持装置。
   

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