JP3555152B2

JP3555152B2 - 車両の振動低減装置

Info

Publication number: JP3555152B2
Application number: JP30761893A
Authority: JP
Inventors: 憲彦中尾; 直樹池田; 栄一宮広; 浩史仙井; 真悟原田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JPH07158691A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、車体上の振動源から車体へ伝達される振動が低減されるようにアクチュエータにて加振力を発生させて車体振動を低減するようにした車両の振動低減装置に関し、特に、アクチュエータの故障状態を防止するフェイルセイフ対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジン等の車両用パワーユニットを車体に支持するための支持装置として、例えば特開昭６１−２９３９号公報に開示されるものでは、車体フレームに対しエンジン等のパワーユニットを支持するように取り付けられ、該車体フレームを、内蔵した加振用の電磁石等で加振することによってパワーユニットから車体フレームに伝達される振動を低減するようになされている。つまり、このものはアクチュエータの機能を有し、このアクチュエータによって車体振動の位相に対して逆位相でかつ同振幅の振動を車体フレームに付与することにより、車両振動を有効に低減するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のものでは、電磁石等の作動により加振力を発生するので、その電磁石等に過大な電流が流れたとき等には、その電磁石等が焼き付いてアクチュエータの故障状態となる。このため、振動低減制御を安定して行うには、このアクチュエータの故障状態を未然に防止する対策が必要である。
【０００４】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記加振用アクチュエータについての所定の状態をモニタするようにすることにより、アクチュエータが故障状態に陥るのを確実にかつ未然に防止しようとすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、この発明では、電磁石等のアクチュエータに出力される電気信号の出力値を常時監視し、この出力値が所定以上に高くなったときを異常状態と見做して、電気信号の出力値自体に規制をかけるようにした。
【０００６】
すなわち、図１に示すように、請求項１の発明では、車体１と振動源２との間に配設され、電気信号により加振力を発生するアクチュエータ４と、振動源２から車体１へ伝達される振動が低減されるように電気信号を生成して該電気信号を上記アクチュエータ４に出力する制御手段２４とを備えた車両の振動低減装置に対して、上記制御手段２４から出力される電気信号の出力値が所定値よりも増大したことを検出する電気信号検出手段２８と、この電気信号検出手段２８の出力を受け、上記電気信号の出力値が所定値よりも増大したときに、制御手段２４から出力される電気信号に規制を加える規制手段２９とを設ける。そして、上記電気信号検出手段２８は、上記所定値を上記振動源２の振動周波数の増加に応じて大きくするように構成されたものとする。
【０００７】
【作用】
上記の構成により、請求項１の発明では、制御手段２４において振動源２から車体１へ伝達される振動が低減されるように電気信号が生成されてアクチュエータ４に出力され、この制御手段２４からアクチュエータ４に出力される電気信号の出力値が所定値よりも増大したとき、そのことが電気信号検出手段２８により検出され、この検出手段２８の出力を受けた規制手段２９により、制御手段２４からアクチュエータ４に出力される電気信号に規制が加えられる。このため、アクチュエータ４に過大な電流が流れてその焼付き等によりアクチュエータ４が故障するのを確実にかつ未然に防止することができる。
【０００８】
また、電気信号検出手段２８において制御手段２４からアクチュエータ４に出力される電気信号の出力値と比較される所定値は、振動源２の振動周波数に基づいて変更されて該振動周波数の増加に応じて大きくなるものであるので、アクチュエータ４の故障状態の判定基準を振動源２の状態に応じて適正に設定し、振動周波数により変化するアクチュエータ４の抵抗値を考慮して所定値を変化させることができ、よって、振動源２の低周波から高周波までの広い振動域で振動低減制御を有効に行いつつ、アクチュエータ４の故障を防止することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図７において、１は車両（図示例では自動車）の車体、２は車体１前部のエンジンルーム３内に配置された振動源としてのエンジンであって、このエンジン２はその下部にて少なくとも１つのエンジンマウント４（１つのみ図示する）を介して車体１のフレーム１ａに弾性支持されている。
【００１０】
上記各エンジンマウント４は、加振力を発生する本発明でいうアクチュエータを構成するもので、図６に拡大詳示するように、下方に開放された略有底筒状のケーシング４ａと、該ケーシング４ａの下端内周縁部に固着された略中空錐形状の支持ゴム４ｂと、該支持ゴム４ｂの中心孔周面に固着された支持部材４ｃとを基本構成として備えている。そして、上記ケーシング４ａの上端面にはエンジン２の下端部にねじ止めされて締結されるエンジン側挿入ロッド４ｄが、また支持部材４ｃの下端面には上記と同様に車体フレーム１ａにねじ止めされて締結される車体側挿入ロッド４ｅがそれぞれ突設されている。
【００１１】
また、上記ケーシング４ａの下端開口部は支持部材４ｃを貫通せしめたダイアフラム４ｆによって液密状に閉塞され、このケーシング４ａとダイアフラム４ｆとによって液室４ｇが形成され、この液室４ｇ内にオイル等の非圧縮性流体が封入されている。また、この液室４ｇは、上記支持ゴム４ｂによってその上側の主液室４ｈと下側の副液室４ｉとに上下に区画され、上記主液室４ｈと副液室４ｉとの間は支持ゴム４ｂの側方に形成した小径のオリフィス４ｊにより連通されていて、主液室４ｈと副液室４ｉとの流体がオリフィス４ｊを介して相互に流通可能となっている。さらに、ケーシング４ａ内の上部には、主液室４ｈの上壁面を形成する加振板４ｋがラバー４ｍを介して上下移動可能に取り付けられ、該加振板４ｋの上側には、磁界中の電線に電流を流したときの該電線の受ける磁力により加振板４ｋを上下に移動させる動電型アクチュエータ５が配設されている。この動電型アクチュエータ５は、ケーシング４ａの内部上底面に垂設された永久磁石５ａと、ケーシング４ａの内部上周面に磁石５ａと同心状に取り付けられ、磁路を形成する継鉄５ｂと、この継鉄５ｂ及び磁石５ａ間の間隙に配置され、かつ加振板４ｋに接合された電磁コイル５ｃとを備えてなり、電磁コイル５ｃに加振信号を出力することにより、加振板４ｋを上下に振動させて主液室４ｈの容積を可変とし、主液室４ｈと副液室４ｉとの間で流体をオリフィス４ｊを通じて流通させることを繰り返して支持ゴム４ｂを上下に振動させ、エンジン２及び車体１のフレーム１ａとの間に上下方向の加振力を発生させるようになされている。
【００１２】
再び、図７において、７は車両の例えば左前輪近傍位置に配置されて車体１の上下加速度を基に車両の振動を検出する加速度センサからなる振動センサであって、該振動センサ７の振動信号はコントローラ８に入力されており、このコントローラ８により、振動センサ７で検出される振動信号（上下加速度信号）に基いてエンジンマウント４を加振制御して車体１の振動を低減する構成となっている。
【００１３】
上記コントローラ８のブロック構成を図５に示す。同図において、１０はエンジン２の点火信号に基いてエンジン回転の周期を測定するエンジン回転周期測定回路、１１は該周期測定回路１０にて測定されたエンジン回転の周期に基いてエンジン２の振動に関連するリファレンス信号を生成するリファレンス信号生成器である。１２は上記振動センサ７からの振動信号を増幅する増幅器、１３は該増幅器１２で増幅された振動信号の低周波成分を濾波するローパスフィルタ、１４は該ローパスフィルタ１３で濾波された振動信号をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器で、このＡ／Ｄ変換器１４から出力される振動信号は、該振動信号に基いて上記エンジンマウント４を加振制御する加振信号としてのアクチュエータ駆動信号（電気信号）を生成する駆動信号生成器１６に入力されている。
【００１４】
さらに、１７は上記駆動信号生成器１６にて生成される駆動信号をデジタル値からアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、１８は該Ｄ／Ａ変換器１７からの駆動信号の低周波成分を濾波するローパスフィルタ、１９は該ローパスフィルタ１８で濾波された駆動信号を増幅する増幅器であって、該増幅器１９で増幅された駆動信号は上記各エンジンマウント４の動電型アクチュエータ５に出力される。
【００１５】
また、コントローラ８にはアクセル開度を検出するアクセル開度センサ９からの信号が入力されている。
【００１６】
上記駆動信号生成器１６は、その駆動信号の生成のアルゴリズムとして、最小自乗法（Least Mean Square Method＝ＬＭＳ）の適応アルゴリズムが用いられる。この最小自乗法の適応アルゴリズムを用いた駆動信号生成器１６の内部構成を図４に示す。同図において、２０は上記リファレンス信号生成器１１により生成されたリファレンス信号の位相及びゲインを調整して所定のアクチュエータ駆動信号を生成するデジタルフィルタからなる適応フィルタ、２１はデジタルフィルタで、これは、駆動信号生成器１６の駆動信号の出力によりエンジンマウント４が加振されて車両に振動が励起し、この車両振動が振動センサ７で検出されてその振動信号が駆動信号生成器１６に入力されるまでの伝達特性Ｈをモデル化したものである。２２は振動センサ７からの振動信号に収束係数α（０＜α＜１）を乗算する収束係数乗算回路、２３はこの収束係数乗算回路２２で収束係数αが掛け合わされた振動信号に上記デジタルフィルタ２１を通過したリファレンス信号を掛け合わせて、上記適応フィルタ２０のフィルタ係数を逐次更新する信号を出力する乗算器である。そして、上記適応フィルタ２０、デジタルフィルタ２１、収束係数乗算回路２２及び乗算器２３により制御手段としての制御部２４が構成されており、この制御部２４により、振動センサ７からの振動信号及び収束係数αに基いて適応フィルタ２０のフィルタ係数を更新して駆動信号を適宜調整し、該駆動信号でエンジンマウント４を駆動制御して、その車両に付加する振動の位相及び振幅をエンジン２の振動と逆位相で同振幅とし、車両の振動を低減するようになされている。
【００１７】
さらに、駆動信号生成器１６には、上記エンジン回転周期測定回路１０からのエンジン回転周期信号及び適応フィルタ２０から出力される駆動信号をそれぞれ入力して、適応フィルタ２０のフィルタ係数を制限するフィルタ係数制限回路２６が設けられている。
【００１８】
このフィルタ係数制限回路２６において行われる信号処理動作の具体例を図２のフローチャート図により説明するに、まず、最初のステップＳ１で、適応フィルタ２０からエンジンマウント４の動電型アクチュエータ５に出力されるアクチュエータ駆動信号の電圧値ａを入力し、ステップＳ２では駆動信号電圧値ａの制限値（本発明でいう所定値）をａ0 として決定する。この制限値ａ0 の決定は、エンジン回転周期測定回路１０で測定されるエンジン回転周期を基にした振動周波数ｆに応じて行う。すなわち、アクチュエータ駆動信号に対する制限は電圧値で行われるが、図３に示すように、エンジンマウント４の動電型アクチュエータ５に対する電気抵抗Ｒはその駆動周波数ｆに応じて変化するので（尚、図３の電気抵抗Ｒ（ｆ）のピークは共振点で、これを避けた範囲Ａが使用される）、動電型アクチュエータ５の駆動エネルギーを一定にするためには駆動周波数ｆに応じて電圧の制限値ａ0 を変更する必要がある。具体的に、駆動電圧をＶ、駆動電流をＩとすると、駆動エネルギーＥは、
Ｅ（ｗ）＝Ｖ×Ｉ＝Ｖ²／Ｒ（ｆ）
となる。従って、エネルギー制限値をＥ0 とすると、
Ｅ0 ＝ａ0² ／Ｒ（ｆ）
ａ0 ＝｛Ｒ（ｆ）×Ｅ0 ｝^1/2
となり、動電型アクチュエータ５の電気抵抗Ｒ（ｆ）に応じた制限値ａ0 が決定される。そして、図３に示す如く、電気抵抗Ｒ（ｆ）は駆動周波数ｆの増加に応じて増大するので、制限値ａ0 は駆動周波数ｆ、従ってエンジン２の振動周波数の増加に応じて大きくなるように決定される。
【００１９】
上記ステップＳ２の後はステップＳ３に進み、駆動信号の電圧値ａが制限値ａ0 よりも大きいか否かを判定する。この判定がａ≦ａ0 のＮＯのときにはそのままリターンするが、ａ＞ａ0 のＹＥＳのときにはステップＳ４に進み、適応フィルタ２０の全ての係数にａ0 ／ａを掛けた後、リターンする。
【００２０】
この実施例では、上記ステップＳ１〜Ｓ３により、上記制御部２４からエンジンマウント４の動電型アクチュエータ５に出力される電気信号としての駆動信号の電圧値ａが制限値ａ0 よりも増大したことを検出するようにした電気信号検出手段２８が構成されている。
【００２１】
また、ステップＳ４により、上記電気信号検出手段２８の出力を受け、動電型アクチュエータ５への駆動信号の電圧値ａが制限値ａ0 よりも増大したときに、適応フィルタ２０で最適化演算により演算される全ての係数にａ0 ／ａを掛けて電圧値ａを制限値ａ0 未満の値に規制し、制御部２４から動電型アクチュエータ５に出力される駆動信号に規制を加えるようにした規制手段２９が構成されている。
【００２２】
次に、上記実施例の作用について説明する。エンジン２が運転状態にあるとき、その点火信号がコントローラ８に入力され、そのエンジン回転周期測定回路１０でエンジン２の回転周期が計測され、リファレンス信号生成器１１において、上記回転周期信号を基にエンジン回転周期に対応したリファレンス信号が生成され、このリファレンス信号は駆動信号生成器１６に入力される。駆動信号生成器１６では、リファレンス信号の位相及びゲインが適応フィルタ２０で調整されて駆動信号が生成され、この駆動信号はＤ／Ａ変換器１７でアナログ信号に変換された後に加振用アクチュエータとしてのエンジンマウント４の動電型アクチュエータ５に出力され、該エンジンマウント４の作動により振動が発生する。
【００２３】
また、これと同時に、車体１の上下方向の振動が振動センサ７により検出され、この振動センサ７からの振動信号はＡ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変換されて駆動信号生成器１６に入力される。この駆動信号生成器１６では、入力された振動信号に収束係数乗算回路２２で収束係数αが掛け合わされ、次いでデジタルフィルタ２１を通過したリファレンス信号と乗算器２３において掛け合わされる。そして、この乗算器２３の出力信号により、上記振動センサ７にて検出される振動信号の自乗和が最小になるようにＬＭＳアルゴリズムにより上記適応フィルタ２０のフィルタ係数が逐次更新され、この適応フィルタ２０のフィルタ係数の更新により振動信号が低減されるようにリファレンス信号の位相及びゲインが逐次調整されて最適化される。このことで、エンジンマウント４により発生した振動は振動センサ７の位置でエンジン２からの振動と互いに打ち消し合って、該振動センサ７で検出される車体１の振動を低減でき、エンジン２の上下振動が発生していても車体１が振動するのを有効に防止することができる。
【００２４】
そして、上記コントローラ８では、その駆動信号生成器１６のフィルタ係数制限回路２６において、適応フィルタ２０から動電型アクチュエータ５に出力されるアクチュエータ駆動信号の電圧値ａとその制限値ａ0 との大小が常時比較され、駆動信号の電圧値ａが制限値ａ0 以下のときに上記の制御が行われる。
【００２５】
これに対し、アクチュエータ駆動信号の電圧値ａが制限値ａ0 よりも大きいときには、適応フィルタ２０の全ての係数にａ0 ／ａが掛けられ、適応フィルタ２０で最適化演算により演算される駆動信号の電圧値ａが全て制限値ａ0 未満の値に規制される。この駆動信号の規制の結果、動電型アクチュエータ５に過大な電流が流れてその焼付き等によりエンジンマウント４が故障するのを確実にかつ未然に防止することができる。
【００２６】
その場合、上記フィルタ係数制限回路２６においてアクチュエータ駆動信号の電圧値ａと比較される制限値ａ0 は、エンジン２の回転周期に対応した振動周波数に基づいて変更されるため、エンジンマウント４の故障状態の判定基準をエンジン２の運転状態に応じて適正に設定でき、図３に示す如く、動電型アクチュエータ５の駆動周波数ｆ、つまりエンジン２の振動周波数により変化する動電型アクチュエータ５の抵抗値Ｒ（ｆ）を考慮して電圧値ａの制限値ａ0 を変化させることができ、エンジン２の低周波から高周波までの広い振動域、換言するとエンジン２の低回転域から高回転域までの広い回転域で振動低減制御を有効に行いつつ、エンジンマウント４の故障を防止することができる。
【００２７】
尚、上記実施例では、アクチュエータを動型アクチュエータとしているが、その他、電磁石に電流を流して該電磁石の発生する磁力を利用する電磁型アクチュエータを採用することもできる。
【００２８】
また、上記実施例では、エンジン２を車体１に支持するエンジンマウント４をアクチュエータとした場合であるが、本発明は、車両における他の振動源、例えば変速機等の振動を、動電型アクチュエータを持ったアクチュエータの加振力により低減する場合にも適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によると、車体と振動源との間に、電気信号により加振力を発生するアクチュエータを設け、制御手段において、振動源から車体へ伝達される振動が低減されるよう、電気信号を生成して上記アクチュエータに出力するようにした車両の振動低減装置において、アクチュエータに出力される電気信号の出力値が所定値よりも増大したことを検出手段で検出し、このときには、出力される電気信号に規制を加えるとともに、その所定値を振動源の振動周波数の増加に応じて大に変更するようにしたことにより、振動周波数により変化するアクチュエータの抵抗値を考慮して所定値を変化させ、振動源の低周波から高周波までの広い振動域で振動低減制御を有効に行いつつ、焼付き等によりアクチュエータが故障するのを確実にかつ未然に防止でき、振動低減制御を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成図である。
【図２】本発明の実施例においてフィルタ係数制限器で行われる信号処理動作を示すフローチャート図である。
【図３】動電型アクチュエータの駆動周波数に応じて変化する電気抵抗値の特性を示す特性図である。
【図４】駆動信号生成器の構成を示すブロック図である。
【図５】コントローラのブロック図である。
【図６】マウントの拡大縦断面図である。
【図７】本発明の実施例の全体構成図である。
【符号の説明】
１車体
２エンジン（振動源）
４エンジンマウント
５動電型アクチュエータ
７振動センサ
８コントローラ
１６駆動信号生成器
２０適応フィルタ
２４制御部（制御手段）
２６フィルタ係数制限回路
２８電気信号検出手段
２９規制手段
ａアクチュエータ駆動信号の電圧値（電気信号の出力値）
ａ0 制限値（所定値）

Claims

車体と振動源との間に配設され、電気信号により加振力を発生するアクチュエータと、
振動源から車体へ伝達される振動が低減されるように電気信号を生成して上記アクチュエータに出力する制御手段とを備えた車両の振動低減装置において、
上記制御手段から出力される電気信号の出力値が所定値よりも増大したことを検出する電気信号検出手段と、
上記電気信号検出手段の出力を受け、上記電気信号の出力値が所定値よりも増大したときに、制御手段から出力される電気信号に規制を加える規制手段とを備え、
上記電気信号検出手段は、上記所定値を上記振動源の振動周波数の増加に応じて大きくするように構成されていることを特徴とする車両の振動低減装置。