JP2007107579A - 能動型防振支持装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの振動状態を検出して能動型防振支持装置の作動を制御するためのセンサの異常時に振動や騒音が増加するのを防止する。
【解決手段】 エンジンの振動状態を検出するクランクパルスセンサおよびＴＤＣパルスセンサの出力に基づいて、能動型防振支持装置のアクチュエータを周期的に伸縮駆動して振動の伝達を抑制する。センサの出力に基づいて算出されるＶＡＰＰ（エンジン振動）の変動量が基準値を越え、かつそのときにエンジン回転数の変動量が下限値および上限値間に納まっていれば、センサに異常が発生したと判断して能動型防振支持装置のアクチュエータの作動を禁止するので、エンジンの振動状態を精度良く検出できない状態で能動型防振支持装置が不適切に制御されて振動や騒音が増加する事態を未然に回避することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、振動体の荷重を支承するとともに、振動体の振動状態を検出するセンサの出力に基づいて制御手段がアクチュエータを周期的に伸縮駆動して振動の伝達を抑制する能動型防振支持装置の制御装置に関する。

エンジンを支持する一対の能動型防振支持装置をエンジン回転センサおよび一対の振動センサの出力に基づいて制御するものにおいて、エンジン回転センサが故障して信号を出力できなくなると一方の能動型防振支持装置の作動を停止し、停止した能動型防振支持装置に対応する一方の振動センサの出力を用いて前記エンジン回転信号に対応する信号を生成し、その信号に基づいて他方の能動型防振支持装置の作動を続行するものが、下記特許文献１により公知である。
特開平１１−２１０８１６号公報

ところで上記従来のものは、エンジン回転センサが故障して信号を出力できなくなると、別の振動センサの出力を用いて能動型防振支持装置の作動を続行するので、その制御が複雑になってコストが増加する問題があり、しかもエンジン回転センサが故障して異常な信号を出力した場合には、その異常な信号に基づいて能動型防振支持装置が作動することで振動および騒音が悪化してしまう可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、振動体の振動状態を検出して能動型防振支持装置の作動を制御するためのセンサの異常時に振動や騒音が増加するのを防止す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、振動体の振動状態を検出するセンサの出力に基づいて制御手段がアクチュエータを周期的に伸縮駆動して振動の伝達を抑制する能動型防振支持装置の制御装置において、前記制御手段は、前記センサの異常が検出されたときにアクチュエータの作動を禁止することを特徴とする能動型防振支持装置の制御装置が提案される。

尚、実施例のクランクパルスセンサＳａおよびＴＤＣパルスセンサＳｂは本発明のセンサに対応し、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、振動体の振動状態を検出するセンサの異常が検出されたときに能動型防振支持装置のアクチュエータの作動を禁止するので、振動体の振動状態を精度良く検出できない状態で能動型防振支持装置が不適切に制御されて振動や騒音が増加する事態を未然に回避することができる。

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４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は能動型防振支持装置の制御ルーチンのフローチャート、図４はアクチュエータの作動禁止ルーチンの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Ｍ（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Ｍ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、円筒状のコイル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、コイルカバー４７の下面とアクチュエータケース１３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。

エンジンのクランクシャフト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と、各気筒のＴＤＣパルスを検出するＴＤＣパルスセンサＳｂと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Ｍのアクチュエータ４１に対する通電を制御する。本実施例のエンジンでは、クランクパルスはクランクシャフトの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、またＴＤＣパルスはクランクシャフトの２回転につき６回、つまりクランクアングルの１２０°毎に１回出力される。

次に、上記構成を備えた能動型防振支持装置Ｍ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、エンジンから車体フレーム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。

能動型防振支持装置Ｍ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およびＴＤＣパルスセンサＳｂからの信号に基づいて能動型防振支持装置Ｍ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。

次に、能動型防振支持装置Ｍの制御を具体的に説明する。

図３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むとともに、ＴＤＣパルスセンサＳｂからクランクアングルの１２０°毎に出力されるＴＤＣ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ＴＤＣパルス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でエンジンのクランクシャフト６２回りのトルクＴｑを、エンジン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。この振幅はエンジン振動の大きさＶＡＰＰに対応する。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を決定するとともに、前記振幅のボトム位置をＴＤＣパルスと比較することで電流のデューティの出力タイミングを決定する。

その結果、能動型防振支持装置Ｍは以下のようにして防振機能を発揮する。

即ち、エンジンが車体フレーム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、エンジンから車体フレームに伝達される荷重を低減することができる。

続いてエンジンが車体フレーム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、エンジンが車体フレームに対して上向きに移動するのを許容することができる。

ところで、クランクパルスセンサＳａあるいはＴＤＣパルスセンサＳｂが故障して異常な信号を出力をすると、クランクパルス信号やＴＤＣ信号に基づいて算出されるエンジン振動（以下、ＶＡＰＰという）の値が不正確になり、このＶＡＰＰに基づいて能動型防振支持装置Ｍを作動を制御すると、振動の伝達を充分に抑制できないばかりか、振動の伝達を促進してしまう可能性もある。

そこで本実施例では、クランクパルスセンサＳａあるいはＴＤＣパルスセンサＳｂの故障をＶＡＰＰ変動量から推定し、故障の発生時に能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１の作動を禁止することで振動や騒音の増加を抑制している。

即ち、図４のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１１でＶＡＰＰ変動量を算出する。ＶＡＰＰ変動量は、エンジン振動の前回値ＶＡＰＰ_(n-1) 、前々回値ＶＡＰＰ_(n-2) 、前々々回値ＶＡＰＰ_(n-3) ・・・・をｍ個加算し、その加算値をｍで除した平均値を、エンジン振動の今回値ＶＡＰＰ_(n) から減算することで算出される。続くステップＳ１２でＶＡＰＰ変動量の絶対値が基準値を越えていなければ、クランクパルスセンサＳａおよびＴＤＣパルスセンサＳｂが正常であると判断し、ステップＳ１３で能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を駆動するデューティの出力を許可する。

一方、前記ステップＳ１２でＶＡＰＰ変動量の絶対値が基準値を越えていれば、クランクパルスセンサＳａあるいはＴＤＣパルスセンサＳｂが異常である可能性があり、更にステップＳ１４でエンジン回転数ＮＥが安定しているか否かを確認する。エンジン回転数ＮＥの変動が下限値および上限値間に納まっていなければ、クランクパルスセンサＳａおよびＴＤＣパルスセンサＳｂが正常であり、エンジン回転数ＮＥの変動が原因でＶＡＰＰ変動量の絶対値が基準値を越えた可能性が高いので、前記ステップＳ１３で能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を駆動するデューティの出力を許可する。一方、前記ステップＳ１４でエンジン回転数ＮＥの変動が下限値および上限値間に納まっていれば、クランクパルスセンサＳａあるいはＴＤＣパルスセンサＳｂの異常が原因でＶＡＰＰ変動量の絶対値が基準値を越えたと判断し、ステップＳ１５で能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を駆動するデューティの出力を禁止する。

このように、クランクパルスセンサＳａあるいはＴＤＣパルスセンサＳｂの故障によっってエンジン振動が精度良く推定できない場合に能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１の作動を禁止するので、精度の低いエンジン振動に基づいて能動型防振支持装置Ｍが不適切に制御されて振動や騒音が増加する事態を未然に回避することができる。

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、実施例では振動体としてエンジンを例示したが、本発明はエンジン以外の任意の振動体に対して適用することができる。

能動型防振支持装置の縦断面図 図１の２部拡大図 能動型防振支持装置の制御ルーチンのフローチャート アクチュエータの作動禁止ルーチンのフローチャート

符号の説明

Ｍ 能動型防振支持装置
Ｓａ クランクパルスセンサ（センサ）
Ｓｂ ＴＤＣパルスセンサ（センサ）
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
４１ アクチュエータ

Claims (1)

1. 振動体の荷重を支承するとともに、振動体の振動状態を検出するセンサ（Ｓａ，Ｓｂ）の出力に基づいて制御手段（Ｕ）がアクチュエータ（４１）を周期的に伸縮駆動して振動の伝達を抑制する能動型防振支持装置の制御装置において、
   前記制御手段（Ｕ）は、前記センサ（Ｓａ，Ｓｂ）の異常が検出されたときにアクチュエータ（４１）の作動を禁止することを特徴とする能動型防振支持装置の制御装置。
   

Images