JP2015175461A - 車載振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動抑制する場所に設定して、当該設置場所における振動を有効、かつ、効率的に抑制できるようにする。
【解決手段】車両に搭載されて振動を抑制する車載振動抑制装置２Ａにおいて、車両の任意の位置に取り付けられて、当該位置の振動を検出して振動信号として出力する少なくとも１以上の振動検出器１１と、振動検出器１１と概ね同じ位置に取り付けられ、振動信号に基づく振動を加振する少なくとも１以上の加振器１５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、任意の車両内位置の振動を抑制する車載振動抑制装置に関する。

車両におけるエンジンによる振動を抑制する振動抑制装置として、例えば特開２００５−２９９８３２号公報にかかるような技術が提案されている。

この振動抑制装置では、エンジンのクランク軸に回転パルスセンサを設け、車両のアイドル運転状態での低周波数の振動と、走行運転状態での高周波数の振動とを検出している。そして、これらの振動をアイドル制御信号と走行制御信号に分けて、電磁アクチュエータを駆動して加振する。これにより車両の広い範囲の運転状態において騒音を抑制している。

特開２００５−２９９８３２号公報

しかしながら、特開２００５−２９９８３２号公報にかかる構成では、回転パルスセンサをエンジンのクランク軸に設けるため、設置条件が制限されてしまい、車両の設計変更が要求される事態が生じる。

また、振動の発生源であるエンジンと電磁アクチュエータとの間には複数の構造材が介在するため、電磁アクチュエータで加振しても、車両構造によりエンジンによる振動が有効に打ち消すことができない場合がある。このため、例えば運転席で感じる振動を抑制したい趣旨で振動抑制装置を設けても、十分な振動抑制が行えず、最悪の場合には、振動が増大する不都合が生じる。

そこで、本発明の主目的は、振動抑制する場所に設定して、当該設置場所における振動を有効、かつ、効率的に抑制できるようにした車載振動抑制装置を提供することである。

上記課題を解決するため、車両に搭載されて振動を抑制する車載振動抑制装置であって、車両の任意の位置に取り付けられて、当該位置の振動を検出して振動信号として出力する少なくとも１以上の振動検出器と、振動検出器と概ね同じ位置に取り付けられ、振動信号に基づく振動を加振する少なくとも１以上の加振器と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、振動検出位置と加振位置とを概ね同じ位置に設けたので、効率的、かつ、高精度に振動を抑制することが可能になる。

第１実施形態に係る車載振動抑制装置のブロック図である。 振動抑制波形データを例示した図である。 駆動信号を例示した図である。 振動抑制処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車載振動抑制装置のブロック図である。

＜第１実施形態＞
本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る車載振動抑制装置２Ａのブロック図である。車載振動抑制装置２Ａは、振動検出器１１、振動解析部１２、駆動信号生成部１３、駆動部１４、加振器１５、記憶部（ＤＢ）１６を備える。

振動検出器１１は、加速度センサ等からなり、任意の車両位置（振動抑制位置）に取り付けられて、当該取付位置での振動を検出して、振動信号として出力する。エンジンによる振動は、構造体（シャーシ、車両ボディー等）を介して車両全体に伝搬する。従って、振動検出器１１は、構造体による影響（伝搬状況）を含んだ振動を検出することになる。

記憶部１６は、予め振動抑制波形データを複数記憶している。図２は、このような振動抑制波形データの例を示す図で、振動検出器１１が正圧を受けた場合の振動信号をプラス側に記載し、負圧を受けた場合の振動信号をマイナス側に記載している。

図２において、実線は振動抑制波形データＫ１であり、点線はこの振動抑制波形データＫ１を作成した際に用いた振動信号Ｋ２である。振動抑制波形データＫ１は、概ね振動信号Ｋ２の特徴波形となっている。以下、このように振動信号Ｋ２を特徴図蹴る信号波形を特徴波形と適宜記載する。エンジンは、周期運動を行うため、振動信号にも周期性が見られる。そこで、この振動信号の周期を基本時間として、振動抑制波形データＫ１の時間幅を基本時間にあわせている。このとき、振動信号Ｋ２における最大値の振幅値を特徴強度として、振動抑制波形データＫ１は特徴強度で規格化されて、記憶部１６に記憶される。

振動解析部１２は、振動信号から基本時間の信号をサンプリングして、これを解析対象信号とする。そして、振動解析部１２は、この解析対象信号の特徴波形に最も近似した波形形状の振動抑制波形データＫ１を、記憶部１６から選択すると共に、当該解析対象信号の特徴強度を検出する。解析対象信号の特徴強度は、予め設定された閾値と比較して取得され、選択した振動抑制波形データＫ１と共に出力される。図２では、閾値Ｖ１〜閾値Ｖ６を設けた場合を示している。振動信号の最大値（絶対値）はプラス側でＰａ、マイナス側でＰｂである。そこで、振動解析部１２は、振幅値Ｐａと振幅値Ｐｂとの大きい方の値を、閾値から判断して特徴強度とする。例えば、振幅値Ｐａは閾値Ｖ５と閾値Ｖ６との間に位置し、振幅値Ｐｂは閾値−Ｖ４と閾値−Ｖ５との間に位置する。そこで、振動解析部１２は、振幅値Ｐａを特徴強度とする。

駆動信号生成部１３は、振動解析部１２からの振動抑制波形データＫの振幅を、特徴強度に従い調整することにより駆動信号として出力する。このとき、駆動信号は、上述したように振幅調整され、かつ、図３に示すようなパルス信号に変換されて生成される。なお、図３は、駆動信号を例示した図である。

駆動部１４は、駆動信号に基づき加振器１５を駆動する。

加振器１５は、車両の振動抑制位置（振動検出器１１と同じ位置及びその近傍位置を含む）に取り付けられて、当該振動抑制位置を加振する。

なお、図１においては振動検出器１１及び加振器１５は、それぞれ１つの場合を示しているが、この数に限定するものではない。また、１つの振動検出器１１に対して複数の加振器１５を設けることも可能である。

例えば、エンジンが発生する振動は、３次元振動である場合が多い。そして、この振動が、構造体を伝搬して振動抑制位置に到達し、当該振動抑制位置を３次元的に振動させる。

このような振動を抑制するためには、加振する振動も３次元成分を持つ必要がある。一方、振動検出器１１からの振動信号は、振動検出器１１の振動検出方向を次元方向とする１次元の強度信号である。即ち、振動抑制位置での振動が３次元的な振動であっても、振動信号は１次元信号である。

また、加振器１５には種々の構成が考えられるが、例えば電磁アクチュエータのようなタイプの加振手段では、１次元的な振動しか加振することができない。

従って、３次元の振動を抑制するためには、振動を３次元的に取得し、かつ、３次元的に加振する必要がある。このような観点から、振動検出器１１や加振器１５を３個以上設けることが好ましい。

また、車両は種々の構造体で構成されているため、振動検出器１１と加振器１５とを離れた場所に設けた場合には、加振した振動が振動抑制位置での振動を適正に抑制できない場合が生じる。しかし、振動検出器１１と加振器１５とを振動抑制位置に設けることにより車両構造に関わらず、当該振動抑制位置における振動を効果的に打ち消すことができるようになる。

次に、この様な構成の車載振動抑制装置２Ａにおける動作を説明する。図４は、振動抑制処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１〜Ｓ３： 振動抑制処理が開始すると、振動解析部１２は振動検出器１１からの振動信号を受信する。振動検出器１１が加速度センサのようなアナログ検出器により構成されている場合には、リアルタイムに振動検出が行えるので、振動抑制処理の開始と同時に振動信号が振動解析部１２に入力する。そこで、振動解析部１２は、基準時間の振動信号をサンプリングして、解析対象となる信号（解析対象信号）を取得する。

そして、振動解析部１２は、解析対象信号と閾値とを比較して特徴強度を取得する。

ステップＳ４： その後、振動解析部１２は解析対象信号の特徴波形を取得して、この特徴波形と一致度の高い振動抑制波形データを記憶部１６から選択する。

ステップＳ５： 取得された振動抑制波形データは、駆動信号生成部１３で、図３に示すようなパルス信号に変換され、このパルス信号の波高値が特徴強度により増幅（調整）されて、駆動信号として駆動部１４に出力される。このとき、振動解析部１２で解析対象信号に対して高速フーリエ変換を行い、主要周波数を解析し、当該解析結果による振動の周波数に基づきパルス信号の周期を設定することが可能である。

ステップＳ６，Ｓ７： 駆動部１４は駆動信号を増幅して加振器１５を駆動することで、加振器１５は振動抑制位置に振動を加振する。

このとき、検出信号が十分小さくなった場合には、処理は終了するが、不十分な場合にはステップＳ６に戻り、加振器１５を駆動する際の駆動信号の増幅率（特徴強度）を変えて加振を繰り返す。不十分な場合には、加振することにより却って振動が大きくなった場合も含まれる。

なお、複数の加振器１５を設けている場合には、振動が抑制されたか否かを加振器毎（又は振動検出器毎）に判断することにより、多次元的な振動抑制を行うことができる。

また、上記説明では、駆動信号生成部１３は振動抑制波形データに対応したパルス信号を生成する場合につい説明したが、当該振動抑制波形データをパルス信号の形（パルス信号の包絡線が振動抑制波形データの波形に対応）で記憶しておくことも可能である。

以上説明したように、振動を検出して、その検出位置に加振するので、エンジンの駆動情報を必要とすることなく、また構造要因を勘案することなく効率よく振動抑制ができるようになる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用いて説明を適宜省略する。

特徴強度や特徴波形は、エンジンの回転数にも依存する。特に、多くの構造体により構成されている車両においては、各構造体は固有の共振周波数を持つため、特異な形状の特徴波形となる場合がある。このような振動に対しても効果的な振動抑制を行うために、エンジンの回転数に関する情報を取得して振動抑制波形データの選択に利用することが好ましい。

そこで、本実施形態では、エンジンの回転数に対応した車速を検出して、振動抑制波形データの選択に利用することで、一致度の高い振動抑制波形データを効果的に選択できるようにした。

図５は、このような車載振動抑制装置２Ｂのブロック図である。車載振動抑制装置２Ｂは、車両速度を検出する速度検出器１７を備え、この車速検出器１７からの信号（速度信号）が振動解析部１２に入力している。なお、速度信号は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）から出力されている信号でもよい。

また、記憶部１６に記憶されている振動抑制波形データは、速度に応じてグループ分けされている。

そこで、振動解析部１２は、振動検出器１１からの振動信号に基づき特徴波形を生成すると共に、速度信号から速度（検出速度）を取得する。

そして、振動解析部１２は、記憶部１６から振動抑制波形データを選択する際に、該当する検出速度の振動抑制波形データの中から１つの振動抑制波形データを選択する。

これにより、例えば、構造体が共振しているような場合でも、その特徴に応じた振動抑制波形データを選択することが可能になり、振動を高精度に、かつ、効率的に抑制することが可能になる。

２Ａ，２Ｂ 車載振動抑制装置
１１ 振動検出器
１２ 振動解析部
１３ 駆動信号生成部
１４ 駆動部
１５ 加振器
１６ 記憶部
１７ 車速検出器

Claims (5)

1. 車両に搭載されて振動を抑制する車載振動抑制装置であって、
   車両の任意の位置に取り付けられて、当該位置の振動を検出して振動信号として出力する少なくとも１以上の振動検出器と、
   前記振動検出器と概ね同じ位置に取り付けられ、前記振動信号に基づく振動を加振する少なくとも１以上の加振器と、
   を備えることを特徴とする車載振動抑制装置。
2. 請求項１に記載の車載振動抑制装置であって、
   特徴的な振動波形を振動抑制波形データとして予め複数記憶する記憶部と、
   前記振動信号の信号強度を特徴強度として取得すると共に、当該振動信号の信号波形を特徴波形として抽出して、該特徴波形と一致度の高い振動抑制波形データを前記記憶部から選択して出力する振動解析部と、
   前記振動解析部からの振動抑制波形データを駆動信号に変換すると共に、該駆動信号の振幅値を前記特徴強度に基づき調整する駆動信号生成部と、
   前記駆動信号に基づき前記加振器を駆動する駆動部と、
   を備えることを特徴とする車載振動抑制装置。
3. 請求項２に記載の車載振動抑制装置であって、
   前記車両の車速を車速信号として検出する車速検出器を備え、
   前記振動解析部が、前記車速信号に応じた前記振動抑制波形データの中から前記特徴波形と一致度の高い前記振動抑制波形データを前記記憶部から選択して出力することを特徴とする車載振動抑制装置。
4. 請求項２又は３に記載の車載振動抑制装置であって、
   前記駆動信号はパルス信号であることを特徴とする車載振動抑制装置。
5. 請求項４に記載の車載振動抑制装置であって、
   前記振動解析部は、前記振動信号に対して周波数解析を行って得られた周波数を、前記パルス信号の周波数とする車載振動抑制装置。

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