JP2010002033A - Vibration reducing device and vibration reducing method - Google Patents

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裕介 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration reducing device and a vibration reducing method, eliminating influence of temperature and having a large vibration reducing effect. <P>SOLUTION: This vibration reducing device reduces vibration of an object 20 to be damped by an inertia mass actuator 10 including a piezo stacked body 11 fitted to the object 20 to be damped and having stacked piezo elements 11a and an inertia mass 12 provided on the opposite side to the fitting end of the piezo stacked body 11. The device includes: a vibrating state estimating means 90 for detecting voltage generated in some of piezo elements 11a-1 of the stacked piezo elements 11a and estimating the vibrating state based on the voltage; and a damping force control means 90 for expanding and contracting a second piezo element 11a-2 by applying a driving signal voltage set based on the estimated vibrating state to the second piezo element 11a-2 different from the some of piezo elements 11a-1 to apply the force to the inertia mass 12, and taking its reaction as damping force to damp the object 20 to be damped. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、エンジンを構成する部品などに発生する振動を低減する装置及び方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for reducing vibrations generated in components constituting an engine.

慣性マスに力を作用しその反作用を利用して対象物の振動を低減するアクチュエータが特許文献1に開示されている。このアクチュエータは、弾性体を介して取り付けられた永久磁石を慣性マスとし、その永久磁石に、永久磁石と電磁コイルとによって発生する電磁力を作用する。そして永久磁石を支える弾性体から伝わる伝達力を検出するセンサと、アクチュエータ取り付け点の速度を検出するセンサとを設け、これらセンサの信号に基づいて対象物の振動を低減する。
特開2002−79178号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses an actuator that applies a force to an inertial mass and uses the reaction to reduce the vibration of an object. This actuator uses a permanent magnet attached via an elastic body as an inertial mass, and applies an electromagnetic force generated by the permanent magnet and the electromagnetic coil to the permanent magnet. And the sensor which detects the transmission force transmitted from the elastic body which supports a permanent magnet, and the sensor which detects the speed of an actuator attachment point are provided, and the vibration of a target object is reduced based on the signal of these sensors.
JP 2002-79178 A

しかし、前述した従来のアクチュエータは、温度などの影響を受けると特性が変動してしまって振動低減効果が小さくなってしまう可能性があった。   However, the above-described conventional actuator may change its characteristics under the influence of temperature or the like, which may reduce the vibration reduction effect.

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、温度の影響を排除し、振動低減効果の大きい振動低減装置及び振動低減方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a vibration reduction device and a vibration reduction method that eliminates the influence of temperature and has a large vibration reduction effect.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、制振対象物(20)に取り付けられ、積層されたピエゾ素子(11a)を備えるピエゾ積層体(11)と、前記ピエゾ積層体(11)の取付端と反対側に設けられた慣性マス(12)と、を有する慣性マスアクチュエータ(10)によって制振対象物(20)の振動を低減する振動低減装置であって、前記積層されたピエゾ素子(11a)のうち一部のピエゾ素子(11a−1)に発生した電圧を検出し、その電圧に基づいて振動状態を推定する振動状態推定手段(90)と、前記一部のピエゾ素子(11a−1)とは別のピエゾ素子(11a−2)に、前記推定した振動状態に基づいて設定した駆動信号電圧を印加することでピエゾ素子(11a−2)を伸縮して慣性マス(12)に力を作用し、その反作用を制振力として制振対象物(20)を制振する制振力制御手段(90)と、を含むことを特徴とする。   The present invention is provided on a side opposite to the mounting end of the piezoelectric laminate (11), and a piezoelectric laminate (11) having a piezoelectric element (11a) which is attached to the vibration damping object (20) and laminated. An inertial mass actuator (10) having an inertial mass (12) and a vibration reducing device for reducing vibrations of a vibration control target (20), wherein a part of the stacked piezoelectric elements (11a) A vibration state estimating means (90) for detecting a voltage generated in the element (11a-1) and estimating a vibration state based on the voltage, and a piezoelectric element different from the part of the piezoelectric elements (11a-1) Applying a drive signal voltage set based on the estimated vibration state to (11a-2) causes the piezo element (11a-2) to expand and contract to exert a force on the inertial mass (12), and its reaction Damping force control means (9) for damping the damping object (20) as the damping force 0).

本発明によれば、積層されたピエゾ素子のうち一部のピエゾ素子に発生した電圧に基づいて振動状態を推定し、その推定振動状態に基づいて設定した駆動信号電圧を、別のピエゾ素子に印加することで慣性マスに力を作用し、その反作用を制振力として制振対象物を制振するようにしたので、ピエゾ素子の温度変動特性を考慮することなく、振動低減効果が得られるのである。   According to the present invention, the vibration state is estimated based on voltages generated in some of the stacked piezoelectric elements, and the drive signal voltage set based on the estimated vibration state is applied to another piezoelectric element. Applying a force acts on the inertial mass, and the vibration is controlled by using the reaction as a damping force, so a vibration reduction effect can be obtained without considering the temperature fluctuation characteristics of the piezo element. It is.

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による振動低減装置をチェーンケースに適用した様子を示す図である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a state in which the vibration reducing device according to the present invention is applied to a chain case.

ピストン下降時の加振力や、燃料インジェクタなどから入力された加振力などにより、エンジン本体が加振され、それがチェーンケース20に伝わり、チェーンケース20の平面部分が放射面となって振動が音となって放射される。したがってこの放射面での振動を低減することによってエンジン騒音を低減できる。そこで慣性マスアクチュエータ10をチェーンケース20に取り付けてチェーンケースの振動を低減することで、エンジン騒音を低減する。慣性マスアクチュエータ10は、チェーンケース20の面直方向に制振力を作用できるように、チェーンケース20の上端に面直に取り付けられている。   The engine body is vibrated by the vibration force when the piston descends or the vibration force input from a fuel injector or the like, which is transmitted to the chain case 20, and the plane portion of the chain case 20 vibrates as a radiation surface. Is emitted as sound. Therefore, the engine noise can be reduced by reducing the vibration on the radiation surface. Therefore, the engine mass is reduced by attaching the inertial mass actuator 10 to the chain case 20 to reduce the vibration of the chain case. The inertial mass actuator 10 is attached to the upper end of the chain case 20 so that a damping force can be applied in the direction perpendicular to the chain case 20.

図2は、慣性マスアクチュエータを示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating an inertial mass actuator.

慣性マスアクチュエータ10は、ピエゾ積層体11と、慣性マス12と、締結ボルト13とを有する。   The inertial mass actuator 10 includes a piezoelectric laminate 11, an inertial mass 12, and a fastening bolt 13.

ピエゾ積層体11は、制振対象物(本実施形態ではチェーンケース20)に取り付けられる。ピエゾ積層体11は、薄板状のピエゾ素子(圧電素子)11aが積層されて構成される。本実施形態ではピエゾ素子11aは環状であり、このピエゾ素子11aが多数積層されたピエゾ積層体11は円筒形である。ピエゾ素子11aは、電圧をかけると印加電圧範囲では、電圧にほぼ比例する板厚方向への伸びを生じさせる内力が発生するように分極されている。すなわちピエゾ素子11aは、印加する電圧に応じて軸方向(図2の上下方向)に伸縮して力を発生する。そこでピエゾ積層体11を構成するピエゾ素子のうち一部を力発生用ピエゾ素子11a−2とし、そのピエゾ素子11a−2によって慣性マス12に力を作用し、その反作用を制振力としてチェーンケース20を制振する。力発生用ピエゾ素子11a−2が慣性マス12に作用する力は、慣性マス12の振動加速度と、慣性マス12の質量との積で与えられる。   The piezo laminate 11 is attached to a vibration control object (chain case 20 in this embodiment). The piezoelectric laminate 11 is configured by laminating thin plate-like piezoelectric elements (piezoelectric elements) 11a. In the present embodiment, the piezo element 11a is annular, and the piezo laminate 11 in which a large number of piezo elements 11a are laminated is cylindrical. The piezo element 11a is polarized so that, when a voltage is applied, an internal force is generated in the applied voltage range that causes elongation in the thickness direction that is substantially proportional to the voltage. That is, the piezo element 11a expands and contracts in the axial direction (vertical direction in FIG. 2) according to the applied voltage to generate a force. Therefore, a part of the piezo elements constituting the piezo laminate 11 is a force generating piezo element 11a-2, a force is applied to the inertial mass 12 by the piezo element 11a-2, and the reaction is used as a damping force to form a chain case. Damping 20 The force acting on the inertial mass 12 by the force generating piezo element 11 a-2 is given by the product of the vibration acceleration of the inertial mass 12 and the mass of the inertial mass 12.

ピエゾ素子11aは板厚方向(図2の上下方向)に力が与えられると、その力に応じた電圧を発生する。本実施形態では、この特性を利用してピエゾ積層体11を構成するピエゾ素子のうち一部をセンサ用ピエゾ素子11a−1として慣性マス12の振動加速度を検出する。なおセンサ用ピエゾ素子11a−1も力発生用ピエゾ素子11a−2も同じピエゾ素子であり、使用用途が異なるのみである。したがってセンサ用ピエゾ素子11a−1と力発生用ピエゾ素子11a−2とは同一特性である。センサ用ピエゾ素子11a−1の圧電定数と力発生用ピエゾ素子11a−2の圧電定数は同じである。   When a force is applied to the piezo element 11a in the plate thickness direction (vertical direction in FIG. 2), a voltage corresponding to the force is generated. In the present embodiment, the vibration acceleration of the inertial mass 12 is detected using a part of the piezo elements constituting the piezo stack 11 as sensor piezo elements 11a-1 using this characteristic. Note that the sensor piezo element 11a-1 and the force generating piezo element 11a-2 are the same piezo element, and only the usage is different. Therefore, the sensor piezoelectric element 11a-1 and the force generating piezoelectric element 11a-2 have the same characteristics. The piezoelectric constant of the sensor piezoelectric element 11a-1 and the piezoelectric constant of the force generating piezoelectric element 11a-2 are the same.

本実施形態ではピエゾ積層体11を構成するピエゾ素子11aのうち上下両端のピエゾ素子をセンサ用ピエゾ素子11a−1とし、その他の素子を力発生用ピエゾ素子11a−2とする。センサ用ピエゾ素子11a−1及び力発生用ピエゾ素子11a−2は信号線を介してコントローラ90に接続される。   In the present embodiment, among the piezo elements 11a constituting the piezo laminate 11, the piezo elements at the upper and lower ends are referred to as sensor piezo elements 11a-1, and the other elements are referred to as force generating piezo elements 11a-2. The sensor piezo element 11a-1 and the force generating piezo element 11a-2 are connected to the controller 90 through signal lines.

慣性マス12は、ピエゾ積層体11の取付端と反対側に設けられる。図2では慣性マス12は、ピエゾ積層体11の上に載置される。慣性マス12は、有天井円筒形であり、天井部分に孔12aが形成される。慣性マス12は、ピエゾ積層体11に被される。   The inertia mass 12 is provided on the side opposite to the attachment end of the piezoelectric laminate 11. In FIG. 2, the inertial mass 12 is placed on the piezo laminate 11. The inertial mass 12 has a cylindrical shape with a ceiling, and a hole 12a is formed in the ceiling portion. The inertial mass 12 is placed on the piezo laminate 11.

締結ボルト13は、慣性マス12の孔12aを挿通するとともに、円筒形のピエゾ積層体11を挿通し、チェーンケース20に螺合するボルトである。締結ボルト13は、ピエゾ積層体11及び慣性マス12をチェーンケース20に螺設する。   The fastening bolt 13 is a bolt that is inserted through the hole 12 a of the inertia mass 12 and is inserted into the cylindrical piezo laminate 11 and screwed into the chain case 20. The fastening bolt 13 screws the piezo laminate 11 and the inertia mass 12 to the chain case 20.

慣性マスアクチュエータ10は、このような構成になっている。ピエゾ素子11a−1は慣性マス12の振動加速度を検出する。ピエゾ素子11a−2は慣性マス12に力を作用し、その反作用を制振力としてチェーンケース20を制振する。すなわちコントローラ90は、センサ用ピエゾ素子11a−1によって検出された慣性マスの加速度に比例した信号に基づいてコントローラは制御力を決定し、力発生用ピエゾ素子11a−2に電圧を印加することによって制振力を制御する。   The inertial mass actuator 10 has such a configuration. The piezo element 11a-1 detects the vibration acceleration of the inertial mass 12. The piezo element 11a-2 applies a force to the inertial mass 12, and controls the chain case 20 using the reaction as a damping force. That is, the controller 90 determines the control force based on a signal proportional to the acceleration of the inertial mass detected by the sensor piezo element 11a-1, and applies a voltage to the force generating piezo element 11a-2. Controls damping force.

図3は、慣性マスアクチュエータのモデルを示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a model of an inertial mass actuator.

簡略化するために複数あるセンサ用ピエゾ素子11a−1をひとつにまとめ、力発生用ピエゾ素子11a−2と直列に並べたモデルを考えると、次式(1-1)(1-2)の運動方程式で表すことができる。   For simplification, considering a model in which a plurality of sensor piezo elements 11a-1 are grouped together and arranged in series with a force generating piezo element 11a-2, the following equations (1-1) and (1-2) are obtained. It can be expressed by an equation of motion.

Figure 2010002033
Figure 2010002033

式(1-1)(1-2)を整理すると以下になる。   The formulas (1-1) and (1-2) are summarized as follows.

Figure 2010002033
Figure 2010002033

本実施形態の制振対象物はエンジン構成部品であるチェーンケース20であり、エンジンの熱を伝達する。このような場合には、ピエゾ積層体11は、制御対象物側からマス側にかけてほぼ線形に温度が分布する。図4(A)に示すようにピエゾ積層体11の温度は、制御対象物側ほど高温になる。図4(B)に示すようにピエゾ積層体11は、制御対象物側が高温になり、マス側が低温になる。   The vibration damping object of the present embodiment is a chain case 20 that is an engine component and transmits engine heat. In such a case, the temperature of the piezo laminate 11 is distributed almost linearly from the controlled object side to the mass side. As shown in FIG. 4 (A), the temperature of the piezo laminate 11 becomes higher toward the control object side. As shown in FIG. 4B, the piezoelectric laminate 11 has a high temperature on the controlled object side and a low temperature on the mass side.

図5は、ピエゾ素子の温度特性を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating temperature characteristics of the piezoelectric element.

ピエゾ素子の収縮力は、ピエゾ素子の温度によって略線形に変動する。したがってピエゾ積層体11を構成するセンサ用ピエゾ素子11a−1の平均温度と力発生用ピエゾ素子11a−2の平均温度とを等しくすれば、センサ用ピエゾ素子11a−1の特性と力発生用ピエゾ素子11a−2の特性とが等しくなる。   The contraction force of the piezo element varies substantially linearly with the temperature of the piezo element. Therefore, if the average temperature of the piezoelectric element 11a-1 for sensor constituting the piezoelectric laminate 11 and the average temperature of the piezoelectric element 11a-2 for force generation are made equal, the characteristics of the piezoelectric element 11a-1 for sensor and the piezoelectric element for force generation are obtained. The characteristics of the element 11a-2 are equal.

振動低減装置は取り付け点に強制変位を受ける1自由度振動系としてモデル化することができ、次式のような運動方程式で表すことができる。すなわち次式は変位加振の運動方程式である。   The vibration reduction device can be modeled as a one-degree-of-freedom vibration system that receives a forced displacement at the attachment point, and can be expressed by an equation of motion such as the following equation. That is, the following equation is a motion equation of displacement excitation.

Figure 2010002033
Figure 2010002033

慣性マス加速度を出力として状態空間表現に変換すると、次式(4-1)(4-2)になる。   When the inertial mass acceleration is converted into the state space representation as an output, the following equations (4-1) and (4-2) are obtained.

Figure 2010002033
Figure 2010002033

これより慣性マスの加速度とピエゾ積層体による制御力とから、慣性マス速度、慣性マス変位、取り付け点変位を推定するオブザーバを作ることができ、さらに推定された取り付け点変位を一階微分することによって取り付け点速度も推定することができる。   From this, it is possible to create an observer that estimates the inertial mass velocity, inertial mass displacement, and attachment point displacement from the acceleration of the inertial mass and the control force of the piezo laminate, and then to perform first-order differentiation of the estimated attachment point displacement. Can also estimate the attachment point speed.

そして本実施形態では次式(5)のように取り付け点速度にゲインG1を乗じ、逆符号とした力uvを制御対象であるチェーンケースに入力することにより、減衰付与効果によりチェーンケース振動の共振ピークを低減する。   In this embodiment, the attachment point speed is multiplied by the gain G1 as shown in the following equation (5), and the force uv having the opposite sign is input to the chain case to be controlled, whereby the resonance of the chain case vibration is caused by the damping effect. Reduce the peak.

Figure 2010002033
Figure 2010002033

ここで、制振対象であるチェーンケースに入力される力uvに対して、制御力uは次式(6)で表される。   Here, the control force u is expressed by the following equation (6) with respect to the force uv input to the chain case that is the object of vibration suppression.

Figure 2010002033
Figure 2010002033

したがって図6のようにコントローラContはオブザーバにより推定した取り付け点速度から式(5)によってチェーンケースに入力される力uvを決定し、その力uvと推定した慣性マス速度、慣性マス変位、取り付け点速度、取り付け点変位から式(6)により制御力uを決定し、電圧を印加することによって所望の制御力をピエゾ積層体から発生させる。つまりオブザーバには、慣性マス加速度の信号がインプットされているので、コントローラContには、慣性マス加速度信号がインプットされて、制御力uを決定しアウトプットしている。また、慣性マスの加速度センサとして、センサ用ピエゾ素子11a−1の電圧を利用しているので、センサ用ピエゾ素子11a−1の収縮力Fsに比例した次式(7)に示すセンサ出力電圧Vsを出力する。   Therefore, as shown in FIG. 6, the controller Cont determines the force uv input to the chain case by the equation (5) from the attachment point speed estimated by the observer, and the inertia mass speed, inertia mass displacement, attachment point estimated from the force uv. The control force u is determined from the speed and the attachment point displacement by the equation (6), and a desired control force is generated from the piezoelectric laminate by applying a voltage. That is, since the inertia mass acceleration signal is input to the observer, the inertia mass acceleration signal is input to the controller Cont to determine and output the control force u. Further, since the voltage of the sensor piezo element 11a-1 is used as the acceleration sensor of the inertia mass, the sensor output voltage Vs shown in the following equation (7) proportional to the contraction force Fs of the sensor piezo element 11a-1 is used. Is output.

Figure 2010002033
Figure 2010002033

そしてこのセンサ収縮力を慣性マス質量で割った値が、慣性マス加速度信号と略等しくなるので、慣性マス加速度は次式(8)で示せる。   Since the value obtained by dividing the sensor contraction force by the inertia mass mass is substantially equal to the inertia mass acceleration signal, the inertia mass acceleration can be expressed by the following equation (8).

Figure 2010002033
Figure 2010002033

同様に、力発生用ピエゾ素子11a−2は次式(9)に示す力発生駆動電圧Vuに比例した収縮力uを発生する。   Similarly, the force generation piezo element 11a-2 generates a contraction force u proportional to the force generation drive voltage Vu shown in the following equation (9).

Figure 2010002033
Figure 2010002033

したがって力発生用ピエゾ素子11a−2に印加する電圧Vuは次式(10)になる。   Therefore, the voltage Vu applied to the force generating piezo element 11a-2 is expressed by the following equation (10).

Figure 2010002033
Figure 2010002033

本実施形態ではピエゾ積層体11を構成するピエゾ素子11aのうち上下両端のピエゾ素子をセンサ用ピエゾ素子11a−1とし、その他の素子を力発生用ピエゾ素子11a−2としている。したがって制振対象物(チェーンケース)の温度変動にかかわらず、センサ用ピエゾ素子11a−1の平均温度と、力発生用ピエゾ素子11a−2の平均温度とが略等しいので、As(T)とAu(T)とは略等しくなり分子分母で打ち消すことができ、次式(11)が得られる。   In the present embodiment, among the piezo elements 11a constituting the piezo laminate 11, the piezo elements at the upper and lower ends are piezo elements 11a-1 for sensors, and the other elements are piezo elements 11a-2 for force generation. Therefore, the average temperature of the sensor piezoelectric element 11a-1 and the average temperature of the force generating piezoelectric element 11a-2 are substantially equal regardless of the temperature fluctuation of the vibration suppression object (chain case). It becomes substantially equal to Au (T) and can be canceled by the numerator denominator, and the following equation (11) is obtained.

Figure 2010002033
Figure 2010002033

したがって、ピエゾ素子の温度変動特性を考慮することなく、制御可能であり、振動低減効果が得られるのである。   Therefore, control is possible without considering the temperature fluctuation characteristics of the piezo element, and a vibration reduction effect can be obtained.

以上のような制御を行うことにより、チェーンケースの主要な共振周波数で大きな振動低減効果が得られる。   By performing the control as described above, a large vibration reduction effect can be obtained at the main resonance frequency of the chain case.

図7は効果を説明する図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining the effect.

本実施形態の慣性マスアクチュエータをチェーンケースに取り付けて制御しない場合は、図7の一点鎖線に示すように、慣性マスの共振によって振動悪化が生じる。またチェーンケースの共振周波数も低下する。   When the inertial mass actuator of the present embodiment is not attached to the chain case and controlled, vibration deterioration occurs due to resonance of the inertial mass, as shown by a one-dot chain line in FIG. Also, the resonance frequency of the chain case is lowered.

一方、本実施形態の慣性マスアクチュエータをチェーンケースに取り付けて制御すると、チェーンケースに伝達される力が速度比例の減衰力相当の力のみとなるので、振動系としての慣性マスアクチュエータの影響を受けなくなり、慣性マスの共振による振動悪化や、チェーンケース共振周波数の低下が生じない。これにより本実施形態によれば、従来持っていた構造の共振周波数に対して影響を与えないので、たとえば動吸振器のようにその共振周波数にあわせてチューニングされていたものがあったとしても、再チューニングする必要がない。   On the other hand, when the inertial mass actuator of the present embodiment is attached to the chain case and controlled, the force transmitted to the chain case is only a force equivalent to a damping force proportional to the speed, and therefore is affected by the inertial mass actuator as a vibration system. Thus, vibration deterioration due to resonance of the inertia mass and reduction of the chain case resonance frequency do not occur. Thereby, according to this embodiment, since it does not affect the resonance frequency of the structure that had been conventionally, even if there was something that was tuned to the resonance frequency, such as a dynamic vibration absorber, There is no need to retune.

本実施形態の慣性マスアクチュエータでは、コントローラに制御対象の振動特性をモデルとして持っておらず、本実施形態の慣性マスアクチュエータの特性のみがモデル化されているので、本実施形態のように取り付ける制振対象物を変えても、コントローラで変更するのは、取り付け点速度、変位に対して乗じるゲインのみである。これらを所望の減衰付与効果、剛性向上効果が得られるように決定すればよい。その結果、図7に示すようにチェーンケース振動を低減することができるのである。   In the inertial mass actuator of the present embodiment, the controller does not have the vibration characteristics to be controlled as a model, and only the characteristics of the inertial mass actuator of the present embodiment are modeled. Even if the object to be shaken is changed, the controller only changes the gain at the attachment point speed and the displacement. What is necessary is just to determine these so that a desired attenuation | damping provision effect and a rigid improvement effect may be acquired. As a result, the chain case vibration can be reduced as shown in FIG.

(第2実施形態)
図8は、本発明による振動低減装置の第2実施形態を示す図である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the vibration reducing apparatus according to the present invention.

なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。   In the following description, parts having the same functions as those described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as appropriate.

本実施形態の慣性マスアクチュエータ10は、ピエゾ積層体11を構成するピエゾ素子11aのうち中央のピエゾ素子をセンサ用ピエゾ素子11a−1とし、その他の素子を力発生用ピエゾ素子11a−2とする。   In the inertial mass actuator 10 of the present embodiment, among the piezo elements 11a constituting the piezo laminate 11, the central piezo element is a sensor piezo element 11a-1, and the other elements are force generating piezo elements 11a-2. .

このようにしても、センサ用ピエゾ素子11a−1の平均温度と力発生用ピエゾ素子11a−2の平均温度とが等しくなるので、センサ用ピエゾ素子11a−1の特性と力発生用ピエゾ素子11a−2の特性とが等しくなるのである。   Even in this case, the average temperature of the sensor piezoelectric element 11a-1 is equal to the average temperature of the force generating piezoelectric element 11a-2. Therefore, the characteristics of the sensor piezoelectric element 11a-1 and the force generating piezoelectric element 11a are the same. -2 characteristics are equal.

(第3実施形態)
図9は、本発明による振動低減装置の第3実施形態を説明する図である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram for explaining a third embodiment of the vibration reducing apparatus according to the present invention.

本実施形態では、エンジン出力に応じて、センサ用又は力発生用として使用するピエゾ素子の割合を変更する。具体的には、エンジン出力が高出力であるほど、力発生用ピエゾ素子11a−2の割合を増やし、センサ用ピエゾ素子11a−1の割合を減らすとよい。エンジン出力が高出力であるほど振動が大きくなり、その振動を低減するために大きな力を要するからである。またエンジン出力が低出力であるほど振動が小さくなり、わずかな振動をも高精度で低減することが望ましいので、エンジン出力が低出力であるほど、センサ用ピエゾ素子11a−1の割合を増やし、力発生用ピエゾ素子11a−2の割合を減らすとよい。   In the present embodiment, the proportion of piezoelectric elements used for sensors or force generation is changed according to the engine output. Specifically, the higher the engine output, the higher the ratio of the force generating piezo elements 11a-2 and the lower the ratio of the sensor piezo elements 11a-1. This is because the higher the engine output, the greater the vibration, and a greater force is required to reduce the vibration. Further, the lower the engine output is, the smaller the vibration is, and it is desirable to reduce even a slight vibration with high accuracy. Therefore, the lower the engine output is, the more the ratio of the piezoelectric element for sensor 11a-1 is increased. The proportion of the force generating piezo element 11a-2 may be reduced.

なお変更するときも、ピエゾ積層体11の中心に対して対称にセンサ用ピエゾ素子11a−1、力発生用ピエゾ素子11a−2を配置するようにすればよい。このようにすれば、センサ用ピエゾ素子11a−1の平均温度と力発生用ピエゾ素子11a−2の平均温度とが等しくなり、センサ用ピエゾ素子11a−1の特性と力発生用ピエゾ素子11a−2の特性とが等しくなるからである。   When changing, the sensor piezoelectric element 11 a-1 and the force generating piezoelectric element 11 a-2 may be arranged symmetrically with respect to the center of the piezoelectric laminate 11. In this way, the average temperature of the sensor piezo element 11a-1 and the average temperature of the force generating piezo element 11a-2 become equal, and the characteristics of the sensor piezo element 11a-1 and the force generating piezo element 11a- This is because the characteristics of 2 are equal.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。   Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are also included in the technical scope of the present invention.

たとえば、上記各実施形態では、ピエゾ積層体11の中心から上下対称にセンサ用ピエゾ素子、力発生用ピエゾ素子を配置する場合を例示して説明したが、センサ用ピエゾ素子のピエゾ積層体における重心位置が、力発生用ピエゾ素子の重心位置に一致するようにすればよい。このようにすれば、制振対象物(チェーンケース)の温度変動にかかわらず、センサ用ピエゾ素子の平均温度と力発生用ピエゾ素子の平均温度とが等しくなるので、センサ用ピエゾ素子の特性と力発生用ピエゾ素子の特性とが等しくなるからである。   For example, in each of the above embodiments, the case where the sensor piezo elements and the force generating piezo elements are arranged symmetrically from the center of the piezo stack 11 has been described as an example. The position may be made to coincide with the position of the center of gravity of the force generating piezo element. In this way, the average temperature of the sensor piezo element is equal to the average temperature of the force generating piezo element regardless of the temperature fluctuation of the vibration suppression object (chain case). This is because the characteristics of the force generating piezo element are equal.

また制振対象物としてチェーンケースを例示して説明したが、エンジン騒音の放射面であるオイルパンや、車内騒音の放射面である車両パネルに用いても同様の振動低減効果が得られる。   Further, the chain case has been described as an example of the vibration suppression object, but the same vibration reduction effect can be obtained even when used for an oil pan that is a radiation surface for engine noise or a vehicle panel that is a radiation surface for vehicle interior noise.

本発明による振動低減装置をチェーンケースに適用した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the vibration reduction apparatus by this invention was applied to the chain case. 慣性マスアクチュエータを示す図である。It is a figure which shows an inertial mass actuator. 慣性マスアクチュエータのモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of an inertial mass actuator. ピエゾ積層体の温度分布を説明する図である。It is a figure explaining the temperature distribution of a piezoelectric laminated body. ピエゾ素子の温度特性を示す図である。It is a figure which shows the temperature characteristic of a piezoelectric element. 本発明による振動低減装置の第1実施形態の制御ブロック図である。It is a control block diagram of 1st Embodiment of the vibration reduction apparatus by this invention. 効果を説明する図である。It is a figure explaining an effect. 本発明による振動低減装置の第2実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the vibration reduction apparatus by this invention. 本発明による振動低減装置の第3実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 3rd Embodiment of the vibration reduction apparatus by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 慣性マスアクチュエータ
11 ピエゾ積層体
11a ピエゾ素子
11a−1 センサ用ピエゾ素子(一部のピエゾ素子)
11a−2 力発生用ピエゾ素子(別のピエゾ素子)
12 慣性マス
13 締結ボルト
20 チェーンケース(制振対象物)
90 コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inertial mass actuator 11 Piezo laminated body 11a Piezo element 11a-1 Piezo element for sensors (some piezo elements)
11a-2 Piezo element for force generation (another piezo element)
12 Inertial mass 13 Fastening bolt 20 Chain case (object to be controlled)
90 controller

Claims (9)

制振対象物に取り付けられ、積層されたピエゾ素子を備えるピエゾ積層体と、
前記ピエゾ積層体の取付端と反対側に設けられた慣性マスと、
を有する慣性マスアクチュエータによって制振対象物の振動を低減する振動低減装置であって、
前記積層されたピエゾ素子のうち一部のピエゾ素子に発生した電圧を検出し、その電圧に基づいて振動状態を推定する振動状態推定手段と、
前記一部のピエゾ素子とは別のピエゾ素子に、前記推定した振動状態に基づいて設定した駆動信号電圧を印加することでピエゾ素子を伸縮して慣性マスに力を作用し、その反作用を制振力として制振対象物を制振する制振力制御手段と、
を含むことを特徴とする振動低減装置。
A piezo laminate including a piezo element attached to a vibration suppression object and laminated;
An inertial mass provided on the opposite side of the mounting end of the piezo laminate;
A vibration reduction device that reduces vibration of a vibration suppression object by an inertial mass actuator having:
Vibration state estimation means for detecting a voltage generated in some of the stacked piezoelectric elements and estimating a vibration state based on the voltage;
By applying a drive signal voltage set based on the estimated vibration state to a piezo element different from the part of the piezo elements, the piezo elements are expanded and contracted to exert a force on the inertial mass and control the reaction. Damping force control means for damping the damping object as the shaking force;
A vibration reducing device comprising:
前記別のピエゾ素子は、前記一部のピエゾ素子と同一特性である、
ことを特徴とする請求項1に記載の振動低減装置。
The another piezo element has the same characteristics as the part of the piezo elements.
The vibration reducing apparatus according to claim 1, wherein
前記一部のピエゾ素子は、平均温度が、前記制振対象物の温度にかかわらず前記別のピエゾ素子の平均温度と等しくなる位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の振動低減装置。
The part of the piezo elements is provided at a position where an average temperature is equal to an average temperature of the other piezo elements regardless of the temperature of the vibration control object.
The vibration reduction device according to claim 1 or 2, wherein
前記一部のピエゾ素子は、前記ピエゾ積層体における重心位置が、前記別のピエゾ素子の重心位置に一致する、
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
The partial piezo element has a centroid position in the piezo stack that matches a centroid position of the other piezo element.
The vibration reducing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the vibration reducing device according to any one of claims 1 to 3.
前記一部のピエゾ素子は、前記ピエゾ積層体の両端に位置するピエゾ素子である、
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
The part of the piezo elements are piezo elements located at both ends of the piezo stack.
The vibration reduction apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the vibration reduction apparatus according to any one of claims 1 to 4 is characterized.
前記一部のピエゾ素子は、前記ピエゾ積層体の中心のピエゾ素子である、
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
The part of the piezo elements is a piezo element at the center of the piezo stack.
The vibration reduction apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the vibration reduction apparatus according to any one of claims 1 to 4 is characterized.
前記制振対象物はエンジンを構成する部品であり、
前記制振力制御手段は、エンジン出力が大きくなるほど多くのピエゾ素子に駆動信号電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
The vibration suppression object is a part constituting the engine,
The damping force control means applies a driving signal voltage to many piezoelectric elements as the engine output increases.
The vibration reducing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the vibration reducing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記制振対象物はエンジンを構成する部品であり、
前記制振力制御手段は、エンジン出力が小さくなるほど多くのピエゾ素子から電圧を検出する、
ことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の振動低減装置。
The vibration suppression object is a component constituting the engine,
The damping force control means detects the voltage from many piezoelectric elements as the engine output decreases.
The vibration reducing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the vibration reducing apparatus according to any one of claims 1 to 7 is provided.
制振対象物に取り付けられ、積層されたピエゾ素子によるピエゾ積層体と、
前記ピエゾ積層体の取付端と反対側に設けられた慣性マスと、
を備える慣性マスアクチュエータによって制振対象物の振動を低減する振動低減方法であって、
前記積層されたピエゾ素子のうち一部のピエゾ素子に発生した電圧を検出し、その電圧に基づいて振動状態を推定する振動状態推定工程と、
前記一部のピエゾ素子とは別のピエゾ素子に、前記推定した振動状態に基づいて設定した駆動信号電圧を印加して、ピエゾ素子を伸縮して慣性マスに力を作用し、その反作用を制振力として制振対象物を制振する制振力制御工程と、
を含むことを特徴とする振動低減方法。
Piezo-stacked body with piezo elements that are attached to the object to be controlled and stacked,
An inertial mass provided on the opposite side of the mounting end of the piezo laminate;
A vibration reduction method for reducing vibration of an object to be controlled by an inertial mass actuator comprising:
A vibration state estimation step of detecting a voltage generated in some of the stacked piezoelectric elements and estimating a vibration state based on the voltage;
A drive signal voltage set based on the estimated vibration state is applied to a piezo element different from the part of the piezo elements, and the piezo elements are expanded and contracted to exert a force on the inertial mass and control the reaction. A damping force control process for damping a damping object as a vibration force;
A vibration reduction method comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014066292A (en) * 2012-09-25 2014-04-17 Keisuke Yamada Active damper
JP2019116933A (en) * 2017-12-27 2019-07-18 戸田建設株式会社 Active vibration control device and vibration control structure thereof

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