JP2013036551A - アクティブマウント装置及びそれを搭載した車両 - 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、伝達力を低減すると共に、省スペース化を実現することができるアクティブマウント装置とそれを搭載した車両を提供する。
【解決手段】
アクティブマウント装置１は、ハウジング（主液室）１１と内部が連通し、液体で満たされたベローズ１２と、ハウジング１１に、ハウジング１１とベローズ１２との連通部１３を摺動するプランジャ２１を含む減衰装置２０、及び制御システム４０を備え、
ハウジング１１の内部でハウジング１１とベローズ１２との連通部１３の反対側に、ハウジング１１の内部を液体室３１と気体室３２とに仕切るダイヤフラム３３とからなる液圧調整部３０を設けて構成される。
【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、内燃機関などの振動発生体の振動を低減するアクティブマウント装置において、車室内振動を低減すると共に、省スペース化して、車両への搭載性を向上したアクティブマウント装置とそれを搭載した車両に関する。

一般的に、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支持するものである。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っている。

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（例えば特許文献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には、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（例えば特許文献２参照）。このアクティブマウント装置を図６に示す。このアクティブマウント装置１Ｘは、エンジン（振動発生体）２を車体（基台）３に防振支持している。そして、このアクティブマウント装置１Ｘは、ハウジング（主液室）１１、ベローズ１２、減衰装置２０、アキュムレータ３０Ｘ及び制御システム４０を備える。ハウジング１１とベローズ１２とは連通部１３を介して内部にオイルＯＬを満たして連通している。

ハウジング１１には、配線通路１６と配線通路１６から内部のオイルＯＬが流れ出ないように密閉するシール部１７とを備える。減衰装置２０はプランジャ２１と、永久磁石２２ａ、２２ｂ、電磁コイル２３ａ、２３ｂとからなるボイスコイルモータ（アクチュエータ）を備える。アキュムレータ３０Ｘは、液体室３１Ｘ、気体室３２Ｘ、及びダイヤフラム３３Ｘを備える。制御システム４０は、アーマチャー４１、コイル４２、力センサ４３、サーボアンプ４４、コントローラ装置（制御装置）４５及びそれら各装置を繋ぐ信号線を備える。ハウジング１１の一端を、力センサ４３を介して車体と接合し、ベローズ１２の一端を、接合部材１４を介してエンジン２と接合する。

上記の構成によって、アクティブマウント装置１Ｘはエンジン２からの起振力による力の変動、又はマウント変位をプランジャ２１とアクチュエータ（永久磁石２２ａ、２２ｂ、電磁コイル２３ａ、２３ｂとからなるボイスコイルモータ）をアクティブに制御することによって、低減することができる。

このアクティブマウント装置１Ｘに備えたアキュムレータ３０Ｘは、エンジン２の重量はベローズ１２内のオイルＯＬ、及び液体室３１Ｘを介してダイヤフラム３３Ｘへ伝わるので、この気体室３２Ｘ内にはエンジン２の重量を支持できるだけの圧力の気体Ｇが封入されている。このアキュムレータ３０Ｘは減衰装置２０が動き易くするために用いているため、圧力変動吸収用である。

しかしながら、アクティブマウント装置１Ｘの内部の圧力変動吸収用のアキュムレータ３０Ｘが、突出して設けられており、このアキュムレータ３０Ｘが車体３や、エンジン２の一部と干渉する場合があった。そのため、車両に搭載するために車両にある程度のスペースを確保することが必要なっていた。

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、車室内の振動を低減すると共に、車体やエンジンとの干渉を回避することで、省スペース化を実現して、車両への搭載性を向上することができるアクティブマウント装置とそれを搭載した車両を提供することである。

上記の目的を解決するための本発明のアクティブマウント装置は、主液室と、該主液室と内部が連通し、液体で満たされたベローズとを備えると共に、前記主液室にプランジャと、該プランジャを摺動可能にするアクチュエータとを備え、振動発生体又は基台の一方に前記ベローズの一端を、他方に前記主液室の一端を接合して、前記振動発生体を前記基台に支持したアクティブマウント装置において、前記主液室の内部に、前記プランジャと前記アクチュエータの動きを円滑するように前記主液室の内部の液体の圧力を調整する液圧調整部を備えて構成される。

液圧調整部は、プランジャとアクチュエータが作動し易いようにその圧力を調整している。この構成によれば、プランジャとアクチュエータが作動し易いように設けていたアキュムレータを取り外すことができる。そのため、アキュムレータを用いていたときに比べて、内燃機関や基台に干渉することがなく、省スペースを実現することができる。

また、上記のアクティブマウント装置において、前記液圧調整部として、前記主液室の内部を液体室と気体室とに仕切るダイヤフラムを備え、前記液体室に前記プランジャと前記アクチュエータとを配置する。

この構成によれば、プランジャとアクチュエータが作動し易いように圧力変動吸収用に設けていたアキュムレータを取り外すことができる。主液室内を、液体室と気体室に分割するダイヤフラムを設けることにより、アキュムレータの機能を代替えすることができるので、省スペース化を実現することができる。また、従来のアキュムレータには窒素ガスを封入していたが、ダイヤフラムによって仕切られた気体室には窒素ガスなどを封入する必要がなくなる。

加えて、上記のアクティブマウント装置において、前記主液室と前記ベローズとの連通
部の反対側に前記ダイヤフラムを備え、前記連通部に前記プランジャを摺動可能に配置する。

この構成によれば、ベローズの反対側にダイヤフラムを設けて、プランジャとアクチュエータを動き易くすることができる。

一方、上記のアクティブマウント装置において、前記主液室と前記ベローズとの連通部の反対側に前記ダイヤフラムを備え、前記主液室の内部の前記連通部側に前記アクチュエータを配置すると共に、前記主液室の内部の前記気体室側に前記プランジャを配置する。

従来のアクティブマウント装置では、ベローズとハウジング室との連通部にプランジャを設け、ハウジング室の下部にアクチュエータと位置センサとを配置していた。上記の構成によれば、アクチュエータ（ボイスコイルモータ、永久磁石）、プランジャ、位置検出センサの配置を上下逆にすることで、プランジャの下部にダイヤフラムを取り付けることができる。これにより、ハウジング室の外部に設けていたアキュムレータの代替えをさせることができる。さらに、位置検出センサを差動変圧器で構成した場合に、上記の構成に比べて、配線を容易にすることができる。

上記の問題を解決するための車両は、内燃機関を車体に防振支持する上記のアクティブマウント装置を搭載して構成される。この構成によれば、アクティブマウント装置が、エンジン（内燃機関）の一部や車体（基台）に干渉することがないため、省スペース化を図ることができる。

本発明によれば、車室内の振動を低減すると共に、車体やエンジンとの干渉を回避することで、省スペース化を実現して、車両への搭載性を向上することができる。

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を示した断面図である。 図１のベローズの変位方向に大きな振動が加わった様子を示した断面図である。 本発明に係る第２の実施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の実施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４の実施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。 従来のアクティブマウント装置を示した断面図である。

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とそれを搭載した車両について、図面を参照しながら説明する。なお、図６に示した従来のアクティブマウント装置１Ｘと同一の構成及び動作については同一の符号を用いて、その説明を省略する。

最初に本発明に係る第１の実施の形態のアクティブマウント装置１について、図１を参照しながら説明する。アクティブマウント装置１は、図６に示した従来のアクティブマウント装置１Ｘと同様に、図１に示すように、エンジン（振動発生体）２と車体（基台）３との間に配設され、ハウジング（主液室）１１、ベローズ１２、連通部１３、接合部材１４、減衰装置２０、及び制御装置４０を備える。

このアクティブマウント装置１の連通部１３はプランジャ２１との間に隙間を設け、ハウジング１１とベローズ１２との圧力を静的に釣り合わせてエンジン２の重量が、プランジャ２１にかからないようにしている。

ここで、図中の横方向をＸ、ベローズの変位方向である上下方向をＹとする。プランジャ２１をベローズ１２の変位方向Ｙに移動可能に設け、このプランジャ２１を有する減衰装置２０は、電磁コイル２３ａ、２３ｂに通電すると、永久磁石２２ａ、２２ｂと電磁コイル２３ａ、２３ｂとのそれぞれの間に電磁力が働き、この電磁力により電磁コイル２３ａ、２３ｂとプランジャ２１が上下方向Ｙに移動する。プランジャ２１の移動量及び移動方向は、電磁コイル２３ａ、２３ｂへの電流及び通電方向を変更することで制御できる。

アーマチャー４１とコイル４２とからなる差動変圧器４６は、機械的変位を電気信号に変換する検出器の中で、構成部品点数が少ない。また、検出範囲が広く、感度、直線性、応答性に優れた検出器である。コイル４２をハウジング１１の内壁面に設け、アーマチャー４１をプランジャ２１と接合する。アーマチャー４１がコイル４２上を移動すると、磁界に変化が起き、それにより電気信号が変化する。その電気信号の変化から、プランジャ２１の変位を検出することができる。

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１は、上記の従来の構成に加えて、図１に示すように、ハウジング１１内に液圧調整部３０を備える。

液圧調整部３０として、ハウジング１１の内部をダイヤフラム３３によって、液体室３１と気体室３２とに仕切り、そのダイヤフラム３３をハウジング１１とベローズ１２との連通部１３の反対側、つまり基台３側に配置する。ハウジング１１の内部に配置する液圧調整部３０の場所は、ベローズ１２とハウジング１１との連通部１３の反対側が好ましい。

ダイヤフラム３３は、液体室３１と気体室３２とを仕切るものであり、本発明においては、減衰装置２０が動き易くするために用いているため、圧力変動吸収用である。このダイヤフラム３３は液体室３１と気体室３２とを仕切ることができ、液体室３１内の圧力を調整することができればよく、上記の構成に限定しない。また、ダイヤフラム３３によって仕切られた気体室には窒素ガスなどを封入する必要がない。

従来のアクティブマウント装置では、アキュムレータを使用していたため、アキュムレータがエンジン２の一部や、車体３に干渉してしまう可能性があり、その分、大きめのスペースが必要であった。上記の構成によれば、ハウジング１１の内部をダイヤフラム３３により、液体室３１と気体室３２とに仕切り、これらにより、従来のアキュムレータと同様の効果を得ることができるため、アキュムレータを取り外すことが可能となる。そのため、車両にアクティブマウント装置１を搭載した際に周囲と干渉することなく、省スペース化を実現することができる。

また、プランジャ２１の下部にダイヤフラム３３を配置することで、ダイヤフラム３３による圧力変動低減効果を効き易くすることができる。そのため、エンジン２からの振動を低減する際の減衰装置２０の減衰運動を円滑に動作させることができる。

加えて、従来のアキュムレータでは窒素ガスなどを封入していたが、ダイヤフラム３３によって仕切られた気体室３２には、別段圧力を高くした気体などを封入する必要がない。

このアクティブマウント装置１において、例えば、ベローズ１２は、比較的軟らかく（
バネ定数が低い）、充分に追随して大きく伸縮させることができればよく、材質などは問わない。また、減衰装置２０はプランジャ２１を動作させることができればよく、アクチュエータとして動作する装置をボイスコイルモータに限定せず、ピエゾアクチュエータなどでもよい。

加えて、このプランジャ２１とベローズ１２と連通部１３の形状は円状に限らずに、多角形状でもよい。さらに制御システム４０についても、連通部１３にプランジャ２１が位置するようにフィードバック制御を行うことができれば、力センサ４３の代わりベローズ１２内の圧力を検出するセンサを用いてもよい。また、位置検出センサとして差動変圧器４６を用いているが、プランジャ２１の位置を検出することができればよく、上記の構成に限定しない。

さらに、このアクティブマウント装置１は、マウント変位あるいはエンジン２の起振力による力の変動をキャンセルすることができればよく、上下を逆にした配置でもよい。つまり、気体室３２をエンジン２側に、液体室３１を車体３側に配置してもよい。

次に、上記のアクティブマウント装置１の動作を、図２を参照しながら説明する。エンジン２が作動している場合は、エンジン２からの加振により、アクティブマウント装置１にはＹ方向からの変位が加わる。この変位に対して、アクティブマウント装置は減衰装置２０をアクティブに制御することで振動を低減する。

このアクティブ制御について説明する。エンジン２の起振力による振動変位は、図面のＹ方向へ、接合部材１４から、ベローズ１２へと伝わる。このとき、ベローズ１２内で油圧振幅が発生し、それによる力が、ハウジング１１を介して、車体３に伝達する。その伝達力を力センサ４３で検出し、その信号をコントローラ装置４５に入力し、伝達力が０に近づくようにコントローラ装置４５で計算された出力信号をサーボアンプ４４に入力する。一方で、差動変圧器４６でプランジャ２１の位置を検出し、検出した位置データをサーボアンプ４４に送る。それらの信号を基にサーボアンプ４４が減衰装置２０を動作させて、プランジャ２１の位置を連通部１３に保持して、ベローズ１２の油圧変動をキャンセルして、伝達力を低減する。

このとき、液圧調整部３０のダイヤフラム３３の動作によって、液体室３１の内部のオイルＯＬの油圧は、プランジャ２１とアクチュエータ（永久磁石２２ａ、２２ｂ、電磁コイル２３ａ、２３ｂとからなるボイスコイルモータ）が作動し易い油圧を保つように動作する。

この動作によれば、液圧調整部３０によって、プランジャ２１とアクチュエータが作動し易くなるため、従来では設けていたアキュムレータを取り外して、省スペース化したアクティブマウント装置でも、従来と同様にエンジン２からの振動を低減することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態のアクティブマウント装置５０について図３を参照しながら説明する。このアクティブマウント装置５０は、減衰装置２０を上下逆に配置する。プランジャ２１を連通部１３ではなく、ダイヤフラム３３側に設けた摺動部１５に配置する。また、アクチュエータ（永久磁石２２ａ、２２ｂ、電磁コイル２３ａ、２３ｂとからなるボイスコイルモータ）をベローズ側に配置し、差動変圧器４６を連通部１３に配置する。加えて、連通部１３に、配線通路１６と配線通路１６から内部のオイルＯＬが流れでないように密閉するシール部１７とを備える。

減衰装置２０の配置が上下逆向きになるだけで、各装置、減衰装置２０、液圧調整部３
０、及び制御装置４０の動作は第１の実施の形態と同じである。

上記の構成によれば、前述と同様の作用効果を得ることができることに加えて、第１の実施の形態のアクティブマウント装置１と比べると、差動変圧器４６の配線を容易にすることができる。また、第１の実施の形態と比べると、ダイヤフラム３３の取り付けも、アクチュエータ（永久磁石２２ａ、２２ｂ、電磁コイル２３ａ、２３ｂとからなるボイスコイルモータ）と差動変圧器４６がベローズ１２側に配置されるため、容易にすることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態のアクティブマウント装置６０について図４を参照しながら説明する。上記で説明したアクティブマウント装置１は、エンジン２と車体３との間にハウジング１１とベローズ１２とが直列に配置されていたが、このアクティブマウント装置６０は、ハウジング６１とベローズ６２を油圧変動がL字になるように配置する。L字に配置することによって、アクティブマウント装置６０の高さを低くすることができる。そのため、エンジン２と車体３との間隔を狭めることができ、エンジン２を含めた配置スペースをさらに小さくすることができる。ハウジング６１とベローズ６２の配置がＬ字型になるだけで、その他の構成は同じになり、その動作も同様であるため、第１及び第２の実施の形態にも適用することができる。

次に、本発明の第４の実施の形態のアクティブマウント装置７０について図５を参照しながら説明する。アクティブマウント装置７０を傾斜した車体３に配置し、ハウジング７１の少なくともベローズ１２の変位方向と直交する面を平面で形成する。ハウジング７１のベローズ１２の変位方向の面を、力センサ４３を介して車体３と接合していた代わりに、ベローズ１２の変位方向と直交する方向の平面を、力センサ４３を介して車体３と接合する。また、ハウジング７１の一側面にボール、ローラ等を用いたスライド機構７２を介してＬ字型に形成されたスライド部材７３を移動自在に取り付ける。このスライド部材７３の一端には、ベローズ１２に加振する接合部材１４を固着する。

エンジン２による振動変位により、スライド機構７２によってスライド部材７３が図面の斜め方向にスライドし、アクティブマウント装置７０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７０の動作は前述した動作と同様である。

この動作によれば、前述と同様の作用効果を得ることができることに加えて、このアクティブマウント装置７０を対にして対称に配置することにより、ハウジング７１によってエンジン２の重量を支えることができ、重いエンジン２を支持してもアクティブマウント装置７０にはエンジン２の重量が作用しない。一方、スライド部材７３がスライド自在とされているので、アクティブマウント装置７０にはエンジン２からの起振力のみが作用するので、アクティブマウント装置７０を小型化することができる。加えて、この構成は、第１〜第３の実施の形態にも適用することができる。

上記のアクティブマウント装置１、５０、６０、及び７０は、エンジン２に接合部材１４を介してベローズ１２を接合したが、車体３側にベローズ１２を接合しても同様の作用効果を得ることができる。

上記のアクティブマウント装置１、５０、６０、及び７０を搭載し、エンジン２を防振支持された車両は、エンジン２の振動を低減すると共に、アクティブマウント装置１、５０、６０、及び７０がエンジン２の一部や、車体３に干渉することが無いため、設置するためのスペースを小さくすることができる。

また、上記のアクティブマウント装置１、５０、６０、及び７０はエンジン２などの内
燃機関を支持することに限らず、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、振動を低減すると共に、エンジンや車体と干渉することがなく省スペースを実現することができるため、特に筒内圧力が高くエンジントルク変動も大きいディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの車両に利用することができる。

１、５０、６０、７０ アクティブマウント装置
１１ ハウジング（主液室）
１２ ベローズ
１３ 連通部
１４ 接合部材
１６ 配線通路
１７ シール部
２０ 減衰装置
３０ 液圧調整部
３１ 液体室
３２ 気体室
３３ ダイヤフラム
４０ 制御システム

Claims (5)

1. 主液室と、該主液室と内部が連通し、液体で満たされたベローズとを備えると共に、前記主液室にプランジャと、該プランジャを摺動可能にするアクチュエータとを備え、振動発生体又は基台の一方に前記ベローズの一端を、他方に前記主液室の一端を接合して、前記振動発生体を前記基台に支持したアクティブマウント装置において、
   前記主液室の内部に、前記プランジャと前記アクチュエータの動きを円滑するように前記主液室の内部の液体の圧力を調整する液圧調整部を備えることを特徴とするアクティブマウント装置。
2. 前記液圧調整部として、前記主液室の内部を液体室と気体室とに仕切るダイヤフラムを備え、前記液体室に前記プランジャと前記アクチュエータとを配置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. 前記主液室と前記ベローズとの連通部の反対側に前記ダイヤフラムを備え、前記連通部に前記プランジャを摺動可能に配置することを特徴とする請求項２に記載のアクティブマウント装置。
4. 前記主液室と前記ベローズとの連通部の反対側に前記ダイヤフラムを備え、前記主液室の内部の前記連通部側に前記アクチュエータを配置すると共に、前記主液室の内部の前記気体室側に前記プランジャを配置することを特徴とする請求項２に記載のアクティブマウント装置。
5. 内燃機関を車体に防振支持する請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクティブマウント装置を搭載することを特徴とする車両。