JP2006057751A - エンジンの防振支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンのクランクシャフトを挟んで配置された第１、第２能動型防振支持装置の目標電流の演算負荷を最小限に抑えながら有効な制振機能を発揮させる。
【解決手段】 エンジンＥのクランクシャフト６２を挟む二つの位置をそれぞれ車体フレームＦに支持する第１、第２能動型防振支持装置Ｍ１，Ｍ２のうち、第１能動型防振支持装置Ｍ１の第１目標電流をエンジンＥの振動状態から算出し、その第１目標電流を用いて第２能動型防振支持装置Ｍ２の第２目標電流を算出するので、第１、第２目標電流を共にエンジンＥの振動状態から算出する場合に比べて電子制御ユニットＵの演算負荷を軽減することができる。しかもエンジンＥのクランクシャフト６２を挟む二つの位置に配置された第１、第２能動型防振支持装置Ｍ１，Ｍ２の第１、第２目標電流には相関関係があるため、第１目標電流から算出した第２目標電流の精度を確保することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、エンジンのクランクシャフトを挟む二つの位置をそれぞれ第１能動型防振支持装置および第２能動型防振支持装置で車体フレームに支持するとともに、制御手段によりエンジンの振動状態に応じた目標電流で前記第１、第２能動型防振支持装置を周期的に伸縮駆動するエンジンの防振支持装置に関する。

従来の能動型防振支持装置は、クランクシャフトの所定回転角毎に出力されるクランクパルスの時間間隔からクランク角速度を算出し、クランク角速度を時間微分したクランク角加速度からクランクシャフトのトルクを算出し、トルクの変動量としてエンジンの振動状態を推定し、エンジンの振動状態に応じてアクチュエータのコイルへの通電を制御して防振機能を発揮させるようになっている（例えば、下記特許文献１参照）。
特開２００３−１１３８９２号公報

ところで、エンジンのクランクシャフトを挟む二つの位置をそれぞれ第１、第２能動型防振支持装置で車体フレームに支持した場合、第１、第２能動型防振支持装置のアクチュエータに供給する目標電流をそれぞれ別個に算出すると電子制御ユニットの演算負荷が増大するため、その演算負荷を最小限に抑えながら第１、第２能動型防振支持装置に有効な制振機能を発揮させることが望ましい。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンのクランクシャフトを挟んで配置された第１、第２能動型防振支持装置の目標電流の演算負荷を最小限に抑えながら有効な制振機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、エンジンのクランクシャフトを挟む二つの位置をそれぞれ第１能動型防振支持装置および第２能動型防振支持装置で車体フレームに支持するとともに、制御手段によりエンジンの振動状態に応じた目標電流で前記第１、第２能動型防振支持装置を周期的に伸縮駆動するエンジンの防振支持装置において、前記制御手段は、第１能動型防振支持装置の第１目標電流をエンジンの振動状態から算出するとともに、その第１目標電流を用いて第２能動型防振支持装置の第２目標電流を算出することを特徴とするエンジンの防振支持装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段は、第１能動型防振支持装置の第１目標電流の位相を反転させて第２能動型防振支持装置の第２目標電流を算出することを特徴とするエンジンの防振支持装置が提案される。

尚、実施例の電子制御ユニットＵ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、エンジンのクランクシャフトを挟む二つの位置をそれぞれ車体フレームに支持する第１、第２能動型防振支持装置のうち、第１能動型防振支持装置の第１目標電流をエンジンの振動状態から算出し、その第１目標電流を用いて第２能動型防振支持装置の第２目標電流を算出するので、第１、第２目標電流を共にエンジンの振動状態から算出する場合に比べて制御手段の演算負荷を軽減することができる。しかもエンジンのクランクシャフトを挟む二つの位置に配置された第１、第２能動型防振支持装置の第１、第２目標電流には相関関係があるため、第１目標電流から算出した第２目標電流の精度を確保することができる。

請求項２の構成によれば、第１能動型防振支持装置の第１目標電流の位相を反転させて第２能動型防振支持装置の第２目標電流を算出するので、極めて容易な演算により第１目標電流から第２目標電流を精度良く算出することができる。

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５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部拡大図、図３は第１、第２能動型防振支持装置によるエンジンの支持状態を示す図、図４は第１、第２能動型防振支持装置の位置でのエンジンの振動波形を示す図、図５は作用を説明するフローチャートである。

図１および図２に示すように、自動車のエンジンを車体フレームに弾性的に支持するために用いられる能動型防振支持装置Ｍ１（Ｍ２）（アクティブ・コントロール・マウント）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、概略円筒状の上部ハウジング１１の下端のフランジ部１１ａと、概略円筒状の下部ハウジング１２の上端のフランジ部１２ａとの間に、上面が開放した概略カップ状のアクチュエータケース１３の外周のフランジ部１３ａと、環状の第１弾性体支持リング１４の外周部と、環状の第２弾性体支持リング１５の外周部とが重ね合わされてカシメにより結合される。このとき、下部ハウジング１２のフランジ部１２ａとアクチュエータケース１３のフランジ部１３ａとの間に環状の第１フローティングラバー１６を介在させ、かつアクチュエータケース１３の上部と第２弾性体支持部材１５の内面との間に環状の第２フローティングラバー１７を介在させることで、アクチュエータケース１３は上部ハウジング１１および下部ハウジング１２に対して相対移動可能にフローティング支持される。

第１弾性体支持リング１４と、軸線Ｌ上に配置された第１弾性体支持ボス１８とに、厚肉のラバーで形成した第１弾性体１９の下端および上端がそれぞれが加硫接着により接合される。第１弾性体支持ボス１８の上面にダイヤフラム支持ボス２０がボルト２１で固定されており、ダイヤフラム支持ボス２０に内周部を加硫接着により接合されたダイヤフラム２２の外周部が上部ハウジング１１に加硫接着により接合される。ダイヤフラム支持ボス２０の上面に一体に形成されたエンジン取付部２０ａがエンジンＥ（図３参照）に固定される。また下部ハウジング１２の下端の車体取付部１２ｂが車体フレームＦ（図３参照）に固定される。

上部ハウジング１１の上端のフランジ部１１ｂにストッパ部材２３の下端のフランジ部２３ａがボルト２４…およびナット２５…で結合されており、ストッパ部材２３の上部内面に取り付けたストッパラバー２６にダイヤフラム支持ボス２０の上面に突設したエンジン取付部２０ａが当接可能に対向する。能動型防振支持装置Ｍ１（Ｍ２）に大荷重が入力したとき、エンジン取付部２０ａがストッパラバー２６に当接することで、エンジンＥの過大な変位が抑制される。

第２弾性体支持リング１５に膜状のラバーで形成した第２弾性体２７の外周部が加硫接着により接合されており、第２弾性体２７の中央部に埋め込むように可動部材２８が加硫接着により接合される。第２弾性体支持リング１５の上面と第１弾性体１９の外周部との間に円板状の隔壁部材２９が固定されており、隔壁部材２９および第１弾性体１９により区画された第１液室３０と、隔壁部材２９および第２弾性体２７により区画された第２液室３１とが、隔壁部材２９の中央に形成した連通孔２９ａを介して相互に連通する。

第１弾性体支持リング１４と上部ハウジング１１との間に環状の連通路３２が形成されており、連通路３２の一端は連通孔３３を介して第１液室３０に連通し、連通路３２の他端は連通孔３４を介して、第１弾性体１９およびダイヤフラム２２により区画された第３液室３５に連通する。

次に、前記可動部材２８を駆動するアクチュエータ４１の構造を説明する。

アクチュエータケース１３の内部に固定コア４２、コイル組立体４３およびヨーク４４が下から上に順次取り付けられる。コイル組立体４３は、固定コア４２の外周に配置されたボビン４５と、ボビン４５に巻き付けられたコイル４６と、コイル４６の外周を覆うコイルカバー４７とで構成される。コイルカバー４７には、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃを貫通して外部に延出するコネクタ４８が一体に形成される。

コイルカバー４７の上面とヨーク４４の下面との間にシール部材４９が配置され、ボビン４５の下面と固定コア４２の上面との間にシール部材５０が配置される。これらのシール部材４９，５０によって、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃからアクチュエータ４１の内部空間６１に水や塵が入り込むのを阻止することができる。

ヨーク４４の円筒部４４ａの内周面に薄肉円筒状の軸受け部材５１が上下摺動自在に嵌合しており、この軸受け部材５１の上端には径方向内向きに折り曲げられた上部フランジ５１ａが形成されるとともに、下端には径方向外向きに折り曲げられた下部フランジ５１ｂが形成される。下部フランジ５１ｂとヨーク４４の円筒部４４ａの下端との間にセットばね５２が圧縮状態で配置されており、このセットばね５２の弾発力で下部フランジ５１ｂを弾性体５３を介して固定コア４２の上面に押し付けることで、軸受け部材５１がヨーク４４に支持される。

軸受け部材５１の内周面に概略円筒状の可動コア５４が上下摺動自在に嵌合する。前記可動部材２８の中心から下向きに延びるロッド５５が可動コア５４の中心を緩く貫通し、その下端にナット５６が締結される。可動コア５４の上面に設けたばね座５７と可動部材２８の下面との間に圧縮状態のセットばね５８が配置されており、このセットばね５８の弾発力で可動コア５４はナット５６に押し付けられて固定される。この状態で、可動コア５４の下面と固定コア４２の上面とが、円錐状のエアギャップｇを介して対向する。ロッド５５およびナット５６は固定コア４２の中心に形成された開口４２ａに緩く嵌合しており、この開口４２ａはシール部材５９を介してプラグ６０で閉塞される。

エンジンＥのクランクシャフト６２（図３参照）の回転に伴って出力されるクランクパルスを検出するクランクパルスセンサＳａが接続された電子制御ユニットＵは、能動型防振支持装置Ｍ１（Ｍ２）のアクチュエータ４１に対する通電を制御する。エンジンＥのクランクパルスは、クランクシャフト６２の１回転につき２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。

図３に示すように、エンジンＥのクランクシャフト６２を挟む二つの位置が、それぞれ同一構造を有する第１能動型防振支持装置Ｍ１および第２能動型防振支持装置Ｍ２を介して車体フレームＦに支持される。この実施例では、クランクシャフト６２から第１能動型防振支持装置Ｍ１までの距離ａと、クランクシャフト６２から第２能動型防振支持装置Ｍ２までの距離ｂとは等しくなるように設定される（ａ＝ｂ）。

運転中のエンジンＥはクランクシャフト６２を中心として矢印Ａ−Ａ′方向に振動するため、図４に示すように、エンジンＥから第１能動型防振支持装置Ｍ１に入力される振動波形の位相と、エンジンＥから第２能動型防振支持装置Ｍ２に入力される振動波形の位相とは１８０°反転している。即ち、エンジンＥが第１能動型防振支持装置Ｍ１の位置で上方に変位すると第２能動型防振支持装置Ｍ２の位置で下方に変位し、第１能動型防振支持装置Ｍ１の位置で下方に変位すると第２能動型防振支持装置Ｍ２の位置で上方に変位する。そして第１、第２能動型防振支持装置Ｍ１，Ｍ２の位置での振動の大きさは、前記距離ａ，ｂが等しいことから、ほぼ等しくなる。

従って、本実施例では、第１能動型防振支持装置Ｍ１のアクチュエータ４１に供給する目標電流を算出し、この目標電流の位相を１８０°反転したものを第２能動型防振支持装置Ｍ２のアクチュエータ４１に供給する目標電流とすることで、第１、第２能動型防振支持装置Ｍ１，Ｍ２のアクチュエータ４１の目標電流をそれぞれ別個に算出する場合に比べて、電子制御ユニットＵの演算負荷を軽減している。

次に、上記構成を備えた第１能動型防振支持装置Ｍ１（第２能動型防振支持装置Ｍ２）の作用について説明する。

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からダイヤフラム支持ボス２０および第１弾性体支持ボス１８を介して入力される荷重で第１弾性体１９が変形して第１液室３０の容積が変化すると、連通路３２を介して接続された第１液室３０および第３液室３５間で液体が行き来する。第１液室３０の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第３液室３５の容積が縮小・拡大するが、この第３液室３５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、連通路３２の形状および寸法、並びに第１弾性体１９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４１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６２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３０および第３液室３５を接続する連通路３２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４１を駆動して防振機能を発揮させる。

第１能動型防振支持装置Ｍ１のアクチュエータ４１を作動させて防振機能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵはクランクパルスセンサＳａからの信号に基づいて第１能動型防振支持装置Ｍ１のアクチュエータ４１のコイル４６に対する通電を制御する。

即ち、図５のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳａからクランクアングルの１５°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１５°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６２回りのトルクＴｑを、エンジンＥのクランクシャフト６２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６２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。そしてステップＳ８で、アクチュエータ４１のコイル４６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。

しかして、エンジンＥが車体フレームＦに対して下向きに移動し、第１弾性体１９が下向きに変形して第１液室３０の容積が減少したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４６を励磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力で可動コア５４が固定コア４２に向けて下向きに移動し、可動コア５４にロッド５５を介して接続された可動部材２８に引かれて第２弾性体２７が下向きに変形する。その結果、第２液室３１の容積が増加するため、エンジンＥからの荷重で圧縮された第１液室３０の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第２液室３１に流入し、エンジンＥから車体フレームＦに伝達される荷重を低減することができる。

続いてエンジンＥが車体フレームＦに対して上向きに移動し、第１弾性体１９が上向きに変形して第１液室３０の容積が増加したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４６を消磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力が消滅して可動コア５４が自由に移動できるようになるため、下向きに変形した第２弾性体２７が自己の弾性復元力で上向きに復元する。その結果、第２液室３１の容積が減少するため、第２液室３１の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第１液室３０に流入し、エンジンＥが車体フレームＦに対して上向きに移動するのを許容することができる。

以上説明したように、第１能動型防振支持装置Ｍ１のアクチュエータ４１の目標電流は、電子制御ユニットＵがクランクパルスセンサＳａからの信号に基づいて算出するが、第２能動型防振支持装置Ｍ２のアクチュエータ４１の目標電流は、第１能動型防振支持装置Ｍ１のアクチュエータ４１の目標電流の位相を１８０°反転することで簡単にかつ精度良く算出することができ、この目標電流を用いて上述と同様にして第２能動型防振支持装置Ｍ２の作動が制御される。

このように、第１、第２能動型防振支持装置Ｍ１，Ｍ２に入力される振動の状態に応じてアクチュエータ４１，４１のコイル４６，４６を励磁および消磁することで、エンジンＥの振動が車体フレームＦに伝達するのを防止する能動的な制振力を発生させることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、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、実施例ではクランクシャフト６２から第１能動型防振支持装置Ｍ１までの距離ａと、クランクシャフト６２から第２能動型防振支持装置Ｍ２までの距離ｂとが等しくなっているが、距離ａ，ｂが異なる場合には、距離ａに対して距離ｂが大きくなるほど第２能動型防振支持装置Ｍ２の位置での振動が大きくなるために該第２能動型防振支持装置Ｍ２のアクチュエータ４１の目標電流を増加させ、逆に距離ａに対して距離ｂが小さくなるほど第２能動型防振支持装置Ｍ２の位置での振動が小さくなるために該第２能動型防振支持装置Ｍ２のアクチュエータ４１の目標電流を減少させればよい。

即ち、第１能動型防振支持装置Ｍ１のアクチュエータ４１の目標電流をＩａとし、第２能動型防振支持装置Ｍ２のアクチュエータ４１の目標電流をＩｂとしたとき、
Ｉａ／Ｉｂ＝ａ／ｂ
の関係を満たすように、ＩａからＩｂを算出すれば良い。

能動型防振支持装置の縦断面図 図１の２部拡大図 第１、第２能動型防振支持装置によるエンジンの支持状態を示す図 第１、第２能動型防振支持装置の位置でのエンジンの振動波形を示す図 作用を説明するフローチャート

符号の説明

６２ クランクシャフト
Ｅ エンジン
Ｍ１ 第１能動型防振支持装置
Ｍ２ 第２能動型防振支持装置
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）のクランクシャフト（６２）を挟む二つの位置をそれぞれ第１能動型防振支持装置（Ｍ１）および第２能動型防振支持装置（Ｍ２）で車体フレーム（Ｆ）に支持するとともに、制御手段（Ｕ）によりエンジン（Ｅ）の振動状態に応じた目標電流で前記第１、第２能動型防振支持装置（Ｍ１，Ｍ２）を周期的に伸縮駆動するエンジンの防振支持装置において、
   前記制御手段（Ｕ）は、第１能動型防振支持装置（Ｍ１）の第１目標電流をエンジン（Ｅ）の振動状態から算出するとともに、その第１目標電流を用いて第２能動型防振支持装置（Ｍ２）の第２目標電流を算出することを特徴とするエンジンの防振支持装置。
2. 前記制御手段（Ｕ）は、第１能動型防振支持装置（Ｍ１）の第１目標電流の位相を反転させて第２能動型防振支持装置（Ｍ２）の第２目標電流を算出することを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの防振支持装置。
   

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