JP2012167772A - アクティブマウント装置およびそれを備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】
振動発生体からの振動変位をアクティブ制御し、伝達力を低減するアクティブマウント装置において、横方向の剛性を高める。
【解決手段】
内燃機関１０１と基台１０２との間に配置され、互いに連通し、作動油１３を充填された主液室１１と副液室１２と、それらの連通部に配置されたプランジャ４１と、前記プランジャ４１を摺動可能にするアクチュエータ４０とを有するアクティブマウント装置１０において、前記副液室１２を弾性体で形成するとともに、副液室１２の外周に前記弾性体よりも剛性の高い変形抑制部材１５を設けて構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トラックのエンジンなどの内燃機関を基台に固定し、振動体である内燃機関の振動を低減するアクティブマウント装置において、剛性を高め、且つより振動を低減することができるアクティブマウント装置とそれを備える車両に関する。

現在、自動車の騒音は環境問題の１つの課題となっている。自動車から出る騒音は、エンジン騒音、吸気系騒音、駆動系騒音、冷却系騒音、排気系騒音、さらにタイヤと路面との間で発生するタイヤ騒音に大別できる。これらの騒音の内、加速時にはエンジン騒音が原因の多くを占めている。

自動車騒音を低減するために、騒音規制法に基づき、加速走行騒音、定常走行騒音、および近接排気騒音が規制されている。その規制値は年々強化されてきて、エンジンの改良や低騒音タイヤの開発等の音源対策が実施されている。

また、自動車騒音と共に発生する振動はドライバにも影響を及ぼす。自動車運転においてドライバに疲労をもたらす要因は種々あるが、そのうち振動要因はドライバに連続的に暴露され精神的および肉体的な影響を常に与えることから、疲労の主要因の１つとして考えられている。

特にトラックなどの大型車両の騒音および振動が一般的な乗用車に比べて問題となっている。トラックなどの大型車両は、燃焼効率に優れるため燃費が安く、二酸化炭素の排出量が少なく、また、耐久性、信頼性に優れることからディーゼルエンジンを搭載していることが多い。一方、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンに比べ筒内圧力が高いためエンジントルク変動も大きく、圧力上昇率も高いためディーゼルエンジンは、エンジン騒音および振動も大きくなる。

そこで、エンジンの騒音と振動を抑制するために様々な方法が用いられている。その内の１つにエンジンマウント装置がある。

一般に、エンジンなどの内燃機関を基台に固定するエンジンマウント装置は、エンジンのアイドル時から全力走行時にわたる広いエンジン回転数域で発生するエンジンの振動が車体側へ伝達されることを防ぐと同時に、エンジンを回転させることにより発生するトルクや路面からエンジンへ伝達される振動を低減させる働きを持ち、エンジン本体の姿勢が変化したりしないように、エンジンを車両基台に固定するものである。

これらエンジンマウント装置の中に、アクティブマウント装置がある（特許文献１参照）。このアクティブマウント装置はラバーマウントを介して内燃機関を支持し、液体が封入されたマウント内部にプランジャとアクチュエータを備える。内燃機関からアクティブマウント装置に振動が伝わり、封入された液体に振動が伝わり、その振動を感知し、アクチュエータを作動させ、プランジャを摺動させることによって、液体に伝わった振動を打ち消す。

しかし、従来のアクティブマウント装置はエンジンなどの内燃機関の固有振動数よりもやや高周波で比較的レベルの高い振動に対しては、防振領域内であるが、充分に振動を低減しにくいという問題があった。また、マウントを直立に近い姿勢で使用しないとオリフィスに液が流れないため、傾斜状態では使用できないという問題もあった。さらに、外形
が大きくなるという、車載上の問題もあった。そこで、本発明の発明者らはそれらの問題点を比較的簡単な構造で解決するアクティブマウント装置を提案した（特許文献２参照）。

一方、トラックなどの大型車両はディーゼルエンジンを搭載しているためエンジントルク変動も大きく、また、長距離仕様により、車体からの振動も大きい。そのため、アクティブマウント装置に係る横方向の衝撃は大きい。よって、提案したアクティブマウント装置よりも横方向剛性が高く、耐久性に優れるアクティブマウント装置が必要である。

特開平５―９９２６３号公報 特開２００３−２４００４５号公報（特許４１４７７８３号）

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、横方向の剛性を高くし、横方向の衝撃に強いアクティブマウント装置を提供することである。加えて、アクティブマウント装置の制振性を向上させ、より、騒音、振動を低減することができるアクティブマウント装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明のアクティブマウント装置は、振動発生体と基台との間に配置し、前記振動発生体を前記基台に支持すると共に、互いに連通する主液室と副液室と、前記主液室と前記副液室との連通部にて摺動するプランジャを備え、前記プランジャを摺動可能にするアクチュエータを備えたアクティブマウント装置において、
前記副液室の側壁を弾性体で形成するとともに、前記弾性体の外周に前記弾性体よりも剛性の高い変形抑制部材を設けて構成される。

この構成によれば、本発明の発明者が提案した従来のアクティブマウント装置において、副液室であるベローズを弾性体で形成したので、従来ベローズを使用していたため、横方向の剛性が強くなかったという問題を解決する。つまり、ベローズに換えて副液室の側壁を弾性体で形成することにより、横方向の剛性が高くなり、横方向の衝撃に強いアクティブマウント装置を提供することができる。さらに、副液室の外周に弾性体よりも高い剛性の変形抑制部材を設けることによって、さらに剛性を高めることができる。

変形抑制部材を設けない場合は、振動発生体よって発生する振動変位を受け、副液室の外壁は外側に変位してしまう。一方、副液室の外壁に変形抑制部材を設けることにより、変形抑制部材で囲まれた副液室の外壁の変位が外側に向かわずに、内部に向かって起き、その力が副液室内の液圧変動に反映されるため、アクチュエータで、その反動をキャンセルすれば、効率良く伝達力を低減することができる。

また、上記のアクティブマウント装置において、前記副液室の内部において、前記連通部に対して反対側となる面を前記弾性体で形成して構成する。

この構成によれば、副液室の連通部以外を弾性体で形成することができるため、副液室の弾性変形量を大きくすることができる。弾性変形量が大きくなれば振動発生体の起振力による振動変位や、油圧変動の吸収を大きくすることができる。

加えて、上記のアクティブマウント装置において、前記連通部に対して反対側となる面
の外側に、前記弾性体よりも剛性の高い接合部材を設けて構成する。

この構成によれば、接合部材はアクティブマウント装置を振動発生体または基台に固定すると共に、副液室よりも剛性が高いため、副液室がより内側に変位するため、油圧変動の吸収を大きくする。

さらにトラックなどの車両において、上記のアクティブマウント装置を備え、内燃機関を上記のアクティブマウント装置で固定されて構成する。

この構成によれば、上記のアクティブマウント装置を備えた車両において、エンジンなどの内燃機関からの振動をアクティブマウント装置が吸収することができるため、静音性、制振性の高い車両を提供することができる。また、剛性の高いアクティブマウント装置を使用しているためエンジンの路面からの入力やエンジン自体が発生するトルク反力によってエンジン本体の姿勢が変化したりしないよう、しっかりと固定できる。

本発明によれば、エンジンなどの内燃機関からの振動による副液室の液圧変化をキャンセルし、伝達力を低減させ、アクチュエータの制御による効果を発揮しやすくなり、制振性の高いアクティブマウント装置にすることができる。そのため、本発明のアクティブマウント装置を備えたトラックなどの車両は静音性に優れ、騒音を防ぐことができる。

また、横方向の剛性が高くなり、横方向の衝撃に強くなるため、耐久性の高いアクティブマウント装置を提供することができる。

本発明に係る第１の形態のアクティブマウント装置を示した断面図である。 本発明に係る第１の形態のアクティブマウント装置の動作を示した断面図である。 本発明に係る第１の形態のアクティブマウント装置を備えた車両のエンジンの固定を示した図である。 本発明に係る第２の形態のアクティブマウント装置を示した断面図である。 本発明に係る第３の形態のアクティブマウント装置を備えた車両のエンジンの固定を示した図である。

以下、本発明に係る実施の形態のアクティブマウント装置について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明に係る第１の実施の形態のアクティブマウント装置１０は振動発生体であるエンジンなどの内燃機関１０１と車両１００のフレームなどの基台１０２の間に配され、内燃機関１０１を基台１０２に支持する。アクティブマウント装置１０は円筒状に形成され、直列に配される主液室１１と副液室１２とを備えている。また、アクティブマウント装置１０は円筒状に限らず、多面体などに形成することもできる。

主液室１１は一端面が円状に開口している。副液室１２は弾性体で形成され、一端面が円状に開口している。主液室１１と副液室１２はそれぞれ内部に円筒状の空洞を備える。副液室１２を形成する弾性体は熱硬化性エラストマーである天然ゴムや合成ゴムからなる。それらの材質の特性から総じて天然ゴムのバランスがいいが、例えば合成ゴムのブチルゴムやクロロプレンゴムなどにしてもよい。また、天然ゴムと合成ゴムをブレンドしてそれぞれの特性を持ち合わせたものが好ましい。主液室１１および副液室１２の開口形状は
円状に限らず、多角形状などに形成することもできる。

主液室１１と副液室１２は互いに開口した面が連通するように接合され、連通部にシリンダ部１４を形成する。内部が連通した主液室１１と副液室１２には作動油１３を封入する。

作動油１３が封入された主液室１１と副液室１２はそれぞれ主液室１１が基台１０２と、副液室１２が接合部材７１を介して内燃機関１０１と固定されている。接合部材７１を、副液室２２を形成する弾性体よりも剛性の高い材質で形成することで、副液室２２の変位がより大きくなる。接合部材７１は、副液室２２の弾性体と略同等の大きさ、形状が望ましく、且つ、変形抑制部材と接触しないことが望ましい。

接合部材７１は、副液室１２の端面と共に内燃機関１０１にボルトなどで固定する。接合部材７１と内燃機関１０１との間、又は主液室１１と基台１０２の間に、さらに弾性体を設けてもよい。さらに、主液室１１を内燃機関１０１と固定し、副液室１２を基台１０２に固定してもよい。

変形抑制部材１５は副液室１２の側面の外周に設けられ、副液室１２を形成する弾性体よりも剛性の高い素材から形成されている。そのため、変形抑制部材はアクティブマウント装置１０の横方向の剛性を高める。また、変形抑制部材１５は内燃機関１０１からの振動により副液室１２が外側に変形することも防ぐ。副液室１２が外側に変形してしまうと副液室１２の内部の作動油１３に十分に油圧変動を与えることができない。そのため、弾性体で形成された副液室１２の外周に変形抑制部材１５を設けることによって、副液室１２が外側へ変化することを防ぐ。

副液室１２を弾性体で形成し、且つ変形抑制部材１５を設けることによって、横方向の剛性が高くなり、路面からの入力やエンジン自体が発生するトルク反力によってエンジン本体の姿勢が変化したりしないようにしっかりと固定できる。

主液室１１内部には、主液室１１と副液室１２内の作動油１３に作用するプランジャ４１を有するアクチュエータ４０と、作動油１３に作用されるアキュムレータ５０と、アクチュエータ４０の動作を制御する制御部６０とを備える。

このアクチュエータ４０は、主液室１１に固定された永久磁石４２ａと永久磁石４２ｂと、プランジャ４１と接続棒４４で接続され、接続棒４４に巻かれた電磁コイル４３ａ、４３ｂとを備える。この電磁コイル４３ａ、４３ｂに通電されると、電磁コイル４３ａ、４３ｂと永久磁石４２ａ、４２ｂとの間に働く電磁力によってプランジャ４１も移動するようになっている。

プランジャ４１は主液室１１と副液室１２との開口面からなるシリンダ部１４を上下に摺動する。プランジャ４１はシリンダ部１４よりも小さく形成され、プランジャ４１とシリンダ部１４の内壁面には隙間部１７を設ける。この隙間部１７は、主液室１１と副液室１２との内部の圧力とを静的につり合わせて、内燃機関１０１の重量がプランジャ４１にはかからないようにしている。

対となる永久磁石４２ａ、４２ｂと電磁コイル４３ａ、４３ｂとからなる装置をボイスコイルモータという。ボイスコイルモータは、中心に電磁コイル４３ａ、４３ｂを設置してその周りに永久磁石４２ａ、４２ｂを取り付ける事により、電磁コイル４３ａ、４３ｂに電流を流した時にフレミングの左手の法則により電磁コイル４３ａ、４３ｂが動くようになっている。その特性は高速応答性を持っていること、スプールストロークが大きく耐
コンタミ性があること、内部リーク量が少量であることとなる。プランジャ４１を動作させることができればボイスコイルモータに限定されない。例えばピエゾアクチュエータなどでもよい。

このボイスコイルモータをプランジャ４１の下部に配置する。電磁コイル４３ａ、４３ｂは電線６５と接続され、電線６５を通じて、制御部６０から電気信号を受け取る。受け取った電気信号を元に磁気を発生し、プランジャ４１を摺動させる。２つのボイスコイルモータは制御部６０によって、同期し、動作する。

アキュムレータ５０はダイヤフラム５３等の隔膜でオイル室５１と気体室５２に二分される。主液室１１と副液室１２とは、シリンダ部１４で連通していて、これらの主液室１１、副液室１２に作動油１３が満たされている。エンジン１０１の重量は、シリンダ部１４の隙間部１７、副液室１２内の作動油１３を介してダイヤフラム５３へ伝わるので、この気体室５２内にはエンジン１０１の重量を支持できるだけの圧力の気体が封入されている。気体室５２に封入される気体は窒素ガスが一般的であるが、本発明は窒素ガスに限定しない。

アキュムレータ５０はアクチュエータ４０が動き易くするために用いているため、脈動吸収用である。また、アキュムレータ５０の封入圧については、封入圧が高いほどボイスコイルモータの動きが悪くなり、伝達力の低減量は少なくなる。そこで、最適な封入圧として、０．１Ｍｐａ〜０．５Ｍｐａとした。

制御部６０は位置検出センサー６１と、位置検出用ピストン６２と、電磁コイル４３ａ、４３ｂと位置検出センサー６１と接続される電線６３と、サーボアンプ６４と、電線６５と、力センサー６６と、コントローラ装置６７とサーボアンプ６４とコントローラ装置６７とを接続する電線６８と、力センサー６６とコントローラ装置６７と接続される電線６９とからなる。

力センサー６６は主液室１１と基台１０２との間に配置され、主液室１１を介して伝達された力を検出し、検出した信号をコントローラ装置６７へ送る。コントローラ装置６７は車両に搭載されているその他の制御装置と一体に形成されている。

位置検出センサー６１は位置検出用ピストン６２の位置を検出し、検出した位置データをサーボアンプ６４に送る。サーボアンプ６４は送られたプランジャ４１の位置データから、プランジャ４１の位置を主液室１１と副液室１２との間に保持する。一方力センサー６６のデータから伝導力が０に近づくようにコントローラ装置６７で計算された信号がサーボアンプ６４に入力され、その伝達力を打ち消すためプランジャ４１を動作させる電気信号を電線６５を通じ、電磁コイル４３ａ、４３ｂに送る。

本発明に係る実施の形態の動作を説明する。図１に示す状態が、内燃機関１０１が振動を発生していない状態であり、図２に示す状態が内燃機関１０１からアクティブマウント装置１０が振動を受け取った状態を示す。内燃機関１０１からアクティブマウント装置１０が振動を受け取り、副室１２の変位が最大となっても、変形抑制部材１５と内燃機関１０１とが接触しないように構成されている。

内燃機関１０１の起振力による振動変位は、接合部材７１から、副液室１２へと伝わる。接合部材７１は変形抑制部材には接触せず、弾性体で形成された副液室１２のみに作用する。このとき、副液室１２内で油圧振幅が発生し、それによる力が、主液室１１を介して、基台１０２に伝達する。その伝達力を力センサー６６で検出し、その信号がコントローラ装置６７に入力され、伝達力が０に近づくようにコントローラ装置６７で計算された
出力信号がサーボアンプ６４に入力され、その伝達力が低減される。

なお、主液室１１内は、プランジャ４１によって圧力振幅を生じるが、この圧力は内部でバランスするため伝達力としては現れない。

このエンジンマウント装置１０においては、副液室１２が、少なくとも一部を弾性体で形成されているため、固有振動数よりもやや高周波の比較的レベルの高い振動に対しても、充分に追随して伸縮することができ、このような振動を充分に低減できる。しかも、振動を低減させるためには、常に内燃機関１０１からの起振力と同周波数で同相の出力電流を発生させ電磁コイル４３ａ、４３ｂへ供給するだけでよい。

図３は車両１００に第１の実施の形態のアクティブマウント装置１０の設置方法を示した図である。エンジンなどの内燃機関１０１の下方に複数個配置し、車両１００の基台１０２に内燃機関１０１を固定する。

上記のアクティブマウント装置１０は副液室１２の側面を弾性体で形成することにより、横方向の剛性が高くなり、横方向の衝撃に強くなる。さらに外周に変形抑制部材を設けることにより、より横方向の衝撃に強くなる。よって、路面からの入力やエンジン自体が発生するトルク反力によってエンジン本体の姿勢が変化したりしないよう、しっかりと固定できる。

また、変形抑制部材１５を設けることにより、副液室１２上部にかかる力を弾性体で逃すことがない。変形抑制部材１５を設けない場合より、その力が副液室１２の液圧変動に反映されるため、アクチュエータ４０で、その変動をキャンセルすれば、効率良く伝達力を低減できる。

本発明に係る第２の実施の形態を、図４に示す。内燃機関１０１と基台１０２との間に直列に配置していた主液室３１と副液室３２を油圧変動がL字になるように配置した。L字に配置することによって、アクティブマウント装置３０の高さを低くすることができる。そのため、内燃機関１０１と基台１０２との間隔を狭めることができ、内燃機関１０１を含めた配置スペースを小さくすることができる。主液室３１と副液室３２の配置がＬ字型になるだけで、内部の構成は同じになり、その動作も同様である。

本発明に係る第３の実施の形態を、図５に示す。アクティブマウント装置１０を傾斜した基台１０２に配置している。本実施例のアクティブマウント装置１０は、主液室１１が角型断面となり、軸方向に長い形状となり、主液室１１の一側面にボール、ローラ等を用いたスライド機構８２を介してＬ字型に形成されたスライド部材８１を移動自在に取り付ける。このスライド部材８１の一端には、副液室１２を閉鎖する接合部材７１が固着される。そして、主液室１１の他側面が接合部材７２を介して傾斜したフレーム等の車体の基台１０２に固着され、スライド部材８１が接合部材７１を介して内燃機関１０１に固着される。

内燃機関１０１による振動変位により、スライド部材８１がスライドし、接合部材７１を介して、アクティブマウント装置１０に振動変位を加える。振動変位が加わったアクティブマウント装置１０の動作は本発明に係る第１の実施の形態で説明した通りである。

上記のアクティブマウント装置１０、３０はトラックなどの車両において、エンジンなどの内燃機関１０１を固定することに限らず、振動を発生する振動発生体を、振動発生体を支持する基台に固定するマウント装置すべてに適用できるものである。

本発明のアクティブマウント装置は、内燃機関などの振動発生体からの振動を吸収するアクティブマウント装置の横方向の剛性を高めることによって、振動発生体の姿勢が変化したりしないよう、しっかりと固定できるため、トラックなどの車両に利用することができる。

１０、３０ アクティブマウント装置
１１、２１、３１ 主液室
１２、２２、３２ 副液室
１５ 変形抑制部材
４０ アクチュエータ
５０ アキュムレータ
６０ 制御部
７１ 接合部材
１０１ 内燃機関
１０２ 基台

Claims (4)

1. 振動発生体と基台との間に配置し、前記振動発生体を前記基台に支持すると共に、互いに連通する主液室と副液室と、前記主液室と前記副液室との連通部にて摺動するプランジャを備え、前記プランジャを摺動可能にするアクチュエータを備えたアクティブマウント装置において、
   前記副液室の側壁を弾性体で形成するとともに、前記弾性体の外周に前記弾性体よりも剛性の高い変形抑制部材を設けたことを特徴とするアクティブマウント装置。
2. 前記副液室の内部において、前記連通部に対して反対側となる面を前記弾性体で形成することを特徴とする請求項１に記載のアクティブマウント装置。
3. 前記連通部に対して反対側となる面の外側に、前記弾性体よりも剛性の高い接合部材を設けたことを特長とする請求項１または２に記載のアクティブマウント装置。
4. 内燃機関が請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクティブマウント装置で固定されたことを特長とする車両。