JP3811469B2 - 能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの振動の伝達を抑制すべく、制御手段がクランクシャフトの回転変動から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる能動型防振支持装置は、下記特許文献により公知である。
【０００３】
この能動型防振支持装置は、クランクシャフトの所定回転角毎に出力されるクランクパルスの時間間隔からクランク角速度を算出し、クランク角速度を時間微分したクランク角加速度からクランクシャフトのトルクを算出し、トルクの変動量としてエンジンの振動状態を推定し、エンジンの振動状態に応じてアクチュエータのコイルへの通電を制御して防振機能を発揮させるようになっている。
【０００４】
図８（Ａ）には、エンジン回転数Ｎｅがほぼ一定である場合のクランク角速度の変動波形が示されている、クランク角速度の変動波形は正弦波状であり、その変動量Δωを１周期Ｔの半分で除算した値２ω／Ｔで、クランクシャフトの角加速度を近似することができる。従って、クランク角速度の変動波形の１周期における正のクランク角加速度である「＋２ω／Ｔ」と、負のクランク角加速度である「−２ω／Ｔ」との差に基づいて、クランクシャフトのトルク変動、つまりエンジンの振動状態を推定することができる。
【０００５】
【特許文献】
特開２００３−１１３８９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図８（Ａ）に示す例はエンジン回転数Ｎｅがほぼ一定の場合であるが、エンジン回転数Ｎｅが増加あるいは減少する場合に従来の手法を適用すると、以下のような問題が発生する。
【０００７】
図８（Ｂ）には、エンジン回転数Ｎｅが増加する場合のクランク角速度の変動波形が示されている。この場合、本来のクランク角速度の変動量Δωはエンジン回転数Ｎｅを表す直線に対して直交する方向に測るべきところ、実際には縦軸に平行な方向の変動量Δω′が測られてしまい、その変動量Δω′は本来の変動量Δωよりも小さくなってしまう。従って、縦軸に平行な方向の変動量Δω′に基づいてエンジンの振動状態を推定すると誤差が発生してしまう問題がある。この問題は、エンジン回転数Ｎｅが減少する場合にも同様に発生する。
【０００８】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジン回転数が増減する場合にエンジンの振動状態を正確に推定して能動型防振支持装置を精度良く制御することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンの振動の伝達を抑制すべく、制御手段がクランクシャフトの回転変動から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置において、前記制御手段は、所定クランクアングル毎に出力されるクランクパルスの時間間隔をエンジン振動の１周期にわたって累積した累積時間と、エンジン振動の１周期での前記所定クランクアングル毎の平均累積時間とを算出し、前記所定クランクアングル毎に前記累積時間から平均累積時間を減算して得た偏差の変動波形から推定したエンジンの振動状態に基づいて前記アクチュエータの作動を制御することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１０】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段（Ｕ）は、前記エンジンの振動の１周期にわたる前記累積時間に基づいて前記平均累積時間を算出することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１１】
請求項３に記載された発明によれば、請求項１または２の構成に加えて、前記制御手段は、前記所定クランクアングル毎の前記偏差に基づいて、クランクシャフトの平均角速度に対する実角速度の偏差を算出し、その角速度偏差でエンジンの振動状態を推定することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１２】
さらに請求項４記載の発明によれば、エンジンの振動の伝達を抑制すべく、制御手段がクランクシャフトの回転変動から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置において、前記制御手段は、所定クランクアングル毎に出力されるクランクパルスの時間間隔をエンジン振動の１周期にわたって累積した累積時間を算出するとともに、該累積時間からエンジン回転数を平均化した平均累積時間を減算して前記所定クランクアングル毎の偏差を算出し、その偏差の変動波形から推定したエンジンの振動状態に基づいて前記アクチュエータの作動を制御することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案 される。
【００１３】
上記請求項１，２，４の発明の構成によれば、所定クランクアングル毎の累積時間から平均累積時間を減算することで、エンジン回転数の変動の影響を排除してエンジンの振動だけに起因したクランクパルスの時間間隔の変動波形を得ることができ、その変動波形からエンジンの振動状態を推定するようにしているので、エンジン振動を的確に推定し、能動型防振支持装置のアクチュエータを精度良く制御して防振機能を有効に発揮させることができる。
【００１４】
また請求項３記載の発明の構成によれば、エンジン回転数の増減に起因するクランクシャフトの角速度の変動を影響を的確に除去し、エンジンの実際の振動状態を精度良く推定することができる。
【００１５】
尚、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図１の要部拡大図、図５は実施例の作用を説明するフローチャート、図６は図５のフローチャートのステップＳ５の説明図、図７はクランクパルスの時間間隔と振動周期との関係の説明図である。
【００１８】
図１〜図４に示す能動型防振支持装置Ｍは、自動車のエンジンＥ（本実施例でＶ型４サイクル６気筒エンジン）を車体フレームＦに弾性的に支持するためのもので、エンジンＥのクランクシャフトの回転に伴って出力されるクランクパルスを検出するクランクパルスセンサＳａが接続された電子制御ユニットＵによって制御される。このクランクパルスはクランクシャフトの１回転につき２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。
【００１９】
能動型防振支持装置Ｍは軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、エンジンＥに結合される板状の取付ブラケット１１に溶接した内筒１２と、この内筒１２の外周に同軸に配置された外筒１３とを備えており、内筒１２および外筒１３には厚肉のゴムで形成した第１弾性体１４の上端および下端がそれぞれが加硫接着により接合される。中央に開口１５ｂを有する円板状の第１オリフィス形成部材１５と、上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第２オリフィス形成部材１６と、同じく上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第３オリフィス形成部材１７とが溶接により一体化されており、第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６の外周部が重ね合わされて前記外筒１３の下部に設けたカシメ固定部１３ａに固定される。
【００２０】
膜状のゴムで形成された第２弾性体１８の外周が第３オリフィス形成部材１７の内周に加硫接着により固定されており、この第２弾性体１８の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材１９が、軸線Ｌ上に上下動可能に配置された可動部材２０に圧入により固定される。外筒１３のカシメ固定部１３ａに固定されたリング部材２１にダイヤフラム２２の外周が加硫接着により固定されており、このダイヤフラム２２の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材２３が前記可動部材２０に圧入により固定される。
【００２１】
しかして、第１弾性体１４および第２弾性体１８間に液体が封入された第１液室２４が区画され、第２弾性体１８およびダイヤフラム２２間に液体が封入された第２液室２５が区画される。そして第１液室２４および第２液室２５は、第１〜第３オリフィス形成部材１５，１６，１７により形成された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００２２】
上部オリフィス２６は第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２６ａの一側において第１オリフィス形成部材１５に連通孔１５ａが形成され、前記隔壁２６ａの他側において第２オリフィス形成部材１６に連通孔１６ａが形成される。従って、上部オリフィス２６は、第１オリフィス形成部材１５の連通孔１５ａから第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図２参照）。
【００２３】
下部オリフィス２７は第２オリフィス形成部材１６および第３オリフィス形成部材１７間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２７ａの一側において第２オリフィス形成部材１６に前記連通孔１６ａが形成され、前記隔壁２７ａの他側において第３オリフィス形成部材１７に連通孔１７ａが形成される。従って、下部オリフィス２７は、第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａから第３オリフィス形成部材１７の連通孔１７ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図３参照）。
【００２４】
以上のことから、第１液室２４および第２液室２５は、直列に接続された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００２５】
外筒１３のカシメ固定部１３ａには、能動型防振支持装置Ｍを車体フレームＦに固定するための環状の取付ブラケット２８が固定されており、この取付ブラケット２８の下面に前記可動部材２０を駆動するためのアクチュエータ２９の外郭を構成するアクチュエータハウジング３０が溶接される。
【００２６】
アクチュエータハウジング３０にはヨーク３２が固定されており、ボビン３３に巻き付けられたコイル３４がアクチュエータハウジング３０およびヨーク３２に囲まれた空間に収納される。環状のコイル３４の内周に嵌合するヨーク３２の筒状部３２ａに有底円筒状のベアリング３６が嵌合する。コイル３４の上面に対向する円板状のアーマチュア３８がアクチュエータハウジング３０の内周面に摺動自在に支持されており、このアーマチュア３８の内周に形成した段部３８ａがベアリング３６の上部に係合する。アーマチュア３８はボビン３３の上面との間に配置した皿ばね４２で上方に付勢され、アクチュエータハウジング３０に設けた係止部３０ａに係合して位置決めされる。
【００２７】
ベアリング３６の内周に円筒状のスライダ４３が摺動自在に嵌合しており、可動部材２０から下方に延びる軸部２０ａが、ベアリング３６の上底部を緩く貫通してスライダ４３の内部に固定したボス４４に接続される。ベアリング３６の上底部とスライダ４３との間にコイルばね４１が配置されており、このコイルばね４１でベアリング３６は上向きに付勢され、スライダ４３は下向きに付勢される。
【００２８】
アクチュエータ２９のコイル３４が消磁状態にあるとき、ベアリング３６に摺動自在に支持されたスライダ４３にはコイルばね４１の弾発力が下向きに作用するとともに、ヨーク３２の底面との間に配置したコイルばね４５の弾発力が上向きに作用しており、スライダ４３は両コイルばね４１，４５の弾発力が釣り合う位置に停止する。この状態からコイル３４を励磁してアーマチュア３８を下方に吸引すると、段部３８ａに押されてベアリング３６が下方に摺動することによりコイルばね４１が圧縮される。その結果、コイルばね４１の弾発力が増加してコイルばね４５を圧縮しながらスライダ４３が下降するため、スライダ４３にボス４４および軸部２０ａを介して接続された可動部材２０が下降し、可動部材２０に接続された第２弾性体１８が下方に変形して第１液室２４の容積が増加する。逆にコイル３４を消磁すると、可動部材２０が上昇して第２弾性体１８が上方に変形し、第１液室２４の容積が減少する。
【００２９】
しかして、自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンＥから入力される荷重で第１弾性体１４が変形して第１液室２４の容積が変化すると、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７を介して接続された第１液室２４および第２液室２５間で液体が行き来する。第１液室２４の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第２液室２５の容積が縮小・拡大するが、この第２液室２５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７の形状および寸法、並びに第１弾性体１４のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で低ばね定数および高減衰力を示すように設定されているため、エンジンＥから車体フレームＦに伝達される振動を効果的に低減することができる。
【００３０】
尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ２９は非作動状態に保たれる。
【００３１】
前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンＥのクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室２４および第２液室２５を接続する上部オリフィス２６および下部オリフィス２７内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、アクチュエータ２９を駆動して防振機能を発揮させる。
【００３２】
次に、図５のフローチャートおよび図６のタイムチャートに基づいて、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９の制御の内容を説明する。
【００３３】
先ずステップＳ１でエンジンＥの振動周期のクランクアングルを決定する。実施例の４サイクル６気筒のエンジンＥでは、クランクシャフトが２回転する間に６回の爆発が起きるため、その振動周期のクランクアングルは１２０°となる。この振動周期において、クランクアングルの１５°毎に８個のクランクパルスが出力される。尚、本実施例のＶ型のエンジンＥの片方の気筒を休止制御する場合には、クランクシャフトが２回転する間に３回の爆発が起きるため、その振動周期のクランクアングルは２４０°となり、その間に１６個のクランクパルスが出力される。
【００３４】
続くステップＳ２で振動周期Ｔにおける８個のクランクパルスを読み込み、クランクパルスの時間間隔を演算する。図７に示すように、振動周期Ｔの間に８個のクランクパルスが出力され、それらの時間間隔ｔｎ（ｔ１，ｔ２，ｔ３，…，ｔ８）はクランクシャフトの角速度の変動に応じて変動する。
【００３５】
即ち、エンジンＥの爆発行程ではクランク角速度ωが増加して時間間隔ｔｎが短くなり、エンジンＥの圧縮行程ではクランク角速度ωが減少して時間間隔ｔｎが長くなるが、それ以外にエンジン回転数Ｎｅが増加する過程ではクランク角速度ωの増加により時間間隔ｔｎが短くなり、エンジン回転数Ｎｅが減少する過程ではクランク角速度ωの減少により時間間隔ｔｎが長くなる。従って、図６に示すクランクパルスの時間間隔ｔｎは、エンジンＥの各振動周期Ｔ内の振動に伴うクランク角速度ωの変動に起因する要素と、エンジン回転数Ｎｅの増減に伴うクランク角速度ωの変動に起因する要素とを含むものとなる。
【００３６】
上記二つの要素のうち、能動型防振支持装置Ｍの制御に影響を与えるのは前者の要素（振動に伴うクランク角速度ωの変動）であり、能動型防振支持装置Ｍの制御に影響を与えない後者（エンジン回転数Ｎｅの増減に伴うクランク角速度ωの変動）の要素を排除する必要がある。
【００３７】
続くステップＳ３でクランクパルスの８個の時間間隔ｔｎの累積時間Σｔｎ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋…＋ｔ８を算出する。この累積時間Σｔｎは振動周期Ｔに相当する。
【００３８】
続くステップＳ４で８個の時間間隔ｔｎの平均累積時間を算出する。図６から明らかなように累積時間のラインはＳ字状にカーブしているが、平均累積時間のラインは、累積時間のラインの始点と終点とを結ぶ直線となる。つまり、平均累積時間は、クランク角速度ωが一定である場合の累積時間に相当し、その値はクランクアングルが１５°増加する毎にＴ／８ずつ増加する。
【００３９】
続くステップＳ５でクランクアングルの１５°おきの各位置において、累積時間から平均累積時間を減算することにより、８個の偏差Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，…，Δｔ８を算出する。図６の下側のＳ字状にカーブするラインは偏差Δｔｎを表すもので、このラインはエンジン回転数Ｎｅの変動の影響を取り除いたクランクパルスの時間間隔ｔｎの変動波形、つまりクランク角速度ωが一定である場合のクランクパルスの時間間隔ｔｎに対するずれに相当する。
【００４０】
エンジン振動が存在しないと仮定した場合、エンジン回転数Ｎｅが一定であれば、時間間隔ｔｎの累積時間は平均累積時間と同じように直線状に増加するが、エンジン回転数Ｎｅが増減する場合には、時間間隔ｔｎの累積時間は直線状の平均累積時間から外れることになる。しかしながら本実施例では、実際には変動するエンジン回転数Ｎｅを平均化した直線状の平均累積時間を基準とし、その平均累積時間からの偏差Δｔｎを算出することで、エンジン回転数Ｎｅの変動の影響を排除してエンジンＥの振動だけに起因する偏差Δｔｎを得ることができる。このことは、クランクシャフトの平均角速度に対する実角速度の偏差を求めることに外ならない。
【００４１】
続くステップＳ６で偏差Δｔｎに基づいてクランクアングルの１５°毎のクランク角速度ωを算出する。即ち、クランク角速度ωが一定値であれば、各々のクランク角速度ωは１５°のクランクアングルを振動周期Ｔの８分１で除算したものになるが、実際には偏差Δｔｎの存在により、クランク角速度ωは、
１５°÷（Ｔ／８＋Δｔｎ）
で与えられる。
【００４２】
続くステップＳ７でクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを算出し、更にステップＳ８でエンジンＥのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンＥのクランクシャフト回りの慣性モーメントをＩとして、
Ｔｑ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ
により算出する。そしてステップＳ９で時間的に隣接するトルクの最大値および最小値を判定し、そのトルクの最大値および最小値の偏差、つまりトルクの変動量としてエンジンＥの振動状態（振幅）を算出する。
【００４３】
このようにして算出されたエンジンＥの振動状態は、エンジン回転数Ｎｅの増減の影響を除去されているために精度が高いものとなり、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９を精度良く制御して防振機能を高めることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４５】
例えば、能動型防振支持装置Ｍは液体を封入したものに限定されず、ピエゾ素子を用いたものであっても良い。
【００４６】
また実施例では自動車のエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍを例示したが、本発明の能動型防振支持装置Ｍは自動車以外のエンジンの支持に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように請求項１，２および４に記載された発明によれば、所定クランクアングル毎の累積時間から平均累積時間を減算することで、エンジン回転数の変動の影響を排除してエンジンの振動だけに起因したクランクパルスの時間間隔の変動波形を得ることができ、その変動波形からエンジンの振動状態を推定するようにしているので、エンジン振動を的確に推定し、能動型防振支持装置のアクチュエータを精度良く制御して防振機能を有効に発揮させることができる。
【００４８】
また請求項３に記載された発明によれば、エンジン回転数の増減に起因するクランクシャフトの角速度の変動を影響を的確に除去し、エンジンの実際の振動状態を精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 能動型防振支持装置の縦断面図
【図２】 図１の２−２線断面図
【図３】 図１の３−３線断面図
【図４】 図１の要部拡大図
【図５】 実施例の作用を説明するフローチャート
【図６】 図５のフローチャートのステップＳ５の説明図
【図７】 クランクパルスの時間間隔と振動周期との関係の説明図
【図８】 従来のクランク角加速度を求める手法の説明図
【符号の説明】
Ｅ エンジン
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
ｔｎ・・・時間間隔
Δｔｎ・・・偏差
２９ アクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの振動の伝達を抑制すべく、制御手段がクランクシャフトの回転変動から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる能動型防振支持装置は、下記特許文献により公知である。
【０００３】
この能動型防振支持装置は、クランクシャフトの所定回転角毎に出力されるクランクパルスの時間間隔からクランク角速度を算出し、クランク角速度を時間微分したクランク角加速度からクランクシャフトのトルクを算出し、トルクの変動量としてエンジンの振動状態を推定し、エンジンの振動状態に応じてアクチュエータのコイルへの通電を制御して防振機能を発揮させるようになっている。
【０００４】
図８（Ａ）には、エンジン回転数Ｎｅがほぼ一定である場合のクランク角速度の変動波形が示されている、クランク角速度の変動波形は正弦波状であり、その変動量Δωを１周期Ｔの半分で除算した値２ω／Ｔで、クランクシャフトの角加速度を近似することができる。従って、クランク角速度の変動波形の１周期における正のクランク角加速度である「＋２ω／Ｔ」と、負のクランク角加速度である「−２ω／Ｔ」との差に基づいて、クランクシャフトのトルク変動、つまりエンジンの振動状態を推定することができる。
【０００５】
【特許文献】
特開２００３−１１３８９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図８（Ａ）に示す例はエンジン回転数Ｎｅがほぼ一定の場合であるが、エンジン回転数Ｎｅが増加あるいは減少する場合に従来の手法を適用すると、以下のような問題が発生する。
【０００７】
図８（Ｂ）には、エンジン回転数Ｎｅが増加する場合のクランク角速度の変動波形が示されている。この場合、本来のクランク角速度の変動量Δωはエンジン回転数Ｎｅを表す直線に対して直交する方向に測るべきところ、実際には縦軸に平行な方向の変動量Δω′が測られてしまい、その変動量Δω′は本来の変動量Δωよりも小さくなってしまう。従って、縦軸に平行な方向の変動量Δω′に基づいてエンジンの振動状態を推定すると誤差が発生してしまう問題がある。この問題は、エンジン回転数Ｎｅが減少する場合にも同様に発生する。
【０００８】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジン回転数が増減する場合にエンジンの振動状態を正確に推定して能動型防振支持装置を精度良く制御することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンの振動の伝達を抑制すべく、制御手段がクランクシャフトの回転変動から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置において、前記制御手段は、所定クランクアングル毎に出力されるクランクパルスの時間間隔をエンジン振動の１周期にわたって累積した累積時間と、エンジン振動の１周期での前記所定クランクアングル毎の平均累積時間とを算出し、前記所定クランクアングル毎に前記累積時間から平均累積時間を減算して得た偏差の変動波形から推定したエンジンの振動状態に基づいて前記アクチュエータの作動を制御することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１０】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段（Ｕ）は、前記エンジンの振動の１周期にわたる前記累積時間に基づいて前記平均累積時間を算出することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１１】
請求項３に記載された発明によれば、請求項１または２の構成に加えて、前記制御手段は、前記所定クランクアングル毎の前記偏差に基づいて、クランクシャフトの平均角速度に対する実角速度の偏差を算出し、その角速度偏差でエンジンの振動状態を推定することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１２】
さらに請求項４記載の発明によれば、エンジンの振動の伝達を抑制すべく、制御手段がクランクシャフトの回転変動から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置において、前記制御手段は、所定クランクアングル毎に出力されるクランクパルスの時間間隔をエンジン振動の１周期にわたって累積した累積時間を算出するとともに、該累積時間からエンジン回転数を平均化した平均累積時間を減算して前記所定クランクアングル毎の偏差を算出し、その偏差の変動波形から推定したエンジンの振動状態に基づいて前記アクチュエータの作動を制御することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案 される。
【００１３】
上記請求項１，２，４の発明の構成によれば、所定クランクアングル毎の累積時間から平均累積時間を減算することで、エンジン回転数の変動の影響を排除してエンジンの振動だけに起因したクランクパルスの時間間隔の変動波形を得ることができ、その変動波形からエンジンの振動状態を推定するようにしているので、エンジン振動を的確に推定し、能動型防振支持装置のアクチュエータを精度良く制御して防振機能を有効に発揮させることができる。
【００１４】
また請求項３記載の発明の構成によれば、エンジン回転数の増減に起因するクランクシャフトの角速度の変動を影響を的確に除去し、エンジンの実際の振動状態を精度良く推定することができる。
【００１５】
尚、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図１の要部拡大図、図５は実施例の作用を説明するフローチャート、図６は図５のフローチャートのステップＳ５の説明図、図７はクランクパルスの時間間隔と振動周期との関係の説明図である。
【００１８】
図１〜図４に示す能動型防振支持装置Ｍは、自動車のエンジンＥ（本実施例でＶ型４サイクル６気筒エンジン）を車体フレームＦに弾性的に支持するためのもので、エンジンＥのクランクシャフトの回転に伴って出力されるクランクパルスを検出するクランクパルスセンサＳａが接続された電子制御ユニットＵによって制御される。このクランクパルスはクランクシャフトの１回転につき２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。
【００１９】
能動型防振支持装置Ｍは軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、エンジンＥに結合される板状の取付ブラケット１１に溶接した内筒１２と、この内筒１２の外周に同軸に配置された外筒１３とを備えており、内筒１２および外筒１３には厚肉のゴムで形成した第１弾性体１４の上端および下端がそれぞれが加硫接着により接合される。中央に開口１５ｂを有する円板状の第１オリフィス形成部材１５と、上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第２オリフィス形成部材１６と、同じく上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第３オリフィス形成部材１７とが溶接により一体化されており、第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６の外周部が重ね合わされて前記外筒１３の下部に設けたカシメ固定部１３ａに固定される。
【００２０】
膜状のゴムで形成された第２弾性体１８の外周が第３オリフィス形成部材１７の内周に加硫接着により固定されており、この第２弾性体１８の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材１９が、軸線Ｌ上に上下動可能に配置された可動部材２０に圧入により固定される。外筒１３のカシメ固定部１３ａに固定されたリング部材２１にダイヤフラム２２の外周が加硫接着により固定されており、このダイヤフラム２２の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材２３が前記可動部材２０に圧入により固定される。
【００２１】
しかして、第１弾性体１４および第２弾性体１８間に液体が封入された第１液室２４が区画され、第２弾性体１８およびダイヤフラム２２間に液体が封入された第２液室２５が区画される。そして第１液室２４および第２液室２５は、第１〜第３オリフィス形成部材１５，１６，１７により形成された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００２２】
上部オリフィス２６は第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２６ａの一側において第１オリフィス形成部材１５に連通孔１５ａが形成され、前記隔壁２６ａの他側において第２オリフィス形成部材１６に連通孔１６ａが形成される。従って、上部オリフィス２６は、第１オリフィス形成部材１５の連通孔１５ａから第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図２参照）。
【００２３】
下部オリフィス２７は第２オリフィス形成部材１６および第３オリフィス形成部材１７間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２７ａの一側において第２オリフィス形成部材１６に前記連通孔１６ａが形成され、前記隔壁２７ａの他側において第３オリフィス形成部材１７に連通孔１７ａが形成される。従って、下部オリフィス２７は、第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａから第３オリフィス形成部材１７の連通孔１７ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図３参照）。
【００２４】
以上のことから、第１液室２４および第２液室２５は、直列に接続された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００２５】
外筒１３のカシメ固定部１３ａには、能動型防振支持装置Ｍを車体フレームＦに固定するための環状の取付ブラケット２８が固定されており、この取付ブラケット２８の下面に前記可動部材２０を駆動するためのアクチュエータ２９の外郭を構成するアクチュエータハウジング３０が溶接される。
【００２６】
アクチュエータハウジング３０にはヨーク３２が固定されており、ボビン３３に巻き付けられたコイル３４がアクチュエータハウジング３０およびヨーク３２に囲まれた空間に収納される。環状のコイル３４の内周に嵌合するヨーク３２の筒状部３２ａに有底円筒状のベアリング３６が嵌合する。コイル３４の上面に対向する円板状のアーマチュア３８がアクチュエータハウジング３０の内周面に摺動自在に支持されており、このアーマチュア３８の内周に形成した段部３８ａがベアリング３６の上部に係合する。アーマチュア３８はボビン３３の上面との間に配置した皿ばね４２で上方に付勢され、アクチュエータハウジング３０に設けた係止部３０ａに係合して位置決めされる。
【００２７】
ベアリング３６の内周に円筒状のスライダ４３が摺動自在に嵌合しており、可動部材２０から下方に延びる軸部２０ａが、ベアリング３６の上底部を緩く貫通してスライダ４３の内部に固定したボス４４に接続される。ベアリング３６の上底部とスライダ４３との間にコイルばね４１が配置されており、このコイルばね４１でベアリング３６は上向きに付勢され、スライダ４３は下向きに付勢される。
【００２８】
アクチュエータ２９のコイル３４が消磁状態にあるとき、ベアリング３６に摺動自在に支持されたスライダ４３にはコイルばね４１の弾発力が下向きに作用するとともに、ヨーク３２の底面との間に配置したコイルばね４５の弾発力が上向きに作用しており、スライダ４３は両コイルばね４１，４５の弾発力が釣り合う位置に停止する。この状態からコイル３４を励磁してアーマチュア３８を下方に吸引すると、段部３８ａに押されてベアリング３６が下方に摺動することによりコイルばね４１が圧縮される。その結果、コイルばね４１の弾発力が増加してコイルばね４５を圧縮しながらスライダ４３が下降するため、スライダ４３にボス４４および軸部２０ａを介して接続された可動部材２０が下降し、可動部材２０に接続された第２弾性体１８が下方に変形して第１液室２４の容積が増加する。逆にコイル３４を消磁すると、可動部材２０が上昇して第２弾性体１８が上方に変形し、第１液室２４の容積が減少する。
【００２９】
しかして、自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンＥから入力される荷重で第１弾性体１４が変形して第１液室２４の容積が変化すると、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７を介して接続された第１液室２４および第２液室２５間で液体が行き来する。第１液室２４の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第２液室２５の容積が縮小・拡大するが、この第２液室２５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７の形状および寸法、並びに第１弾性体１４のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で低ばね定数および高減衰力を示すように設定されているため、エンジンＥから車体フレームＦに伝達される振動を効果的に低減することができる。
【００３０】
尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ２９は非作動状態に保たれる。
【００３１】
前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンＥのクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室２４および第２液室２５を接続する上部オリフィス２６および下部オリフィス２７内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、アクチュエータ２９を駆動して防振機能を発揮させる。
【００３２】
次に、図５のフローチャートおよび図６のタイムチャートに基づいて、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９の制御の内容を説明する。
【００３３】
先ずステップＳ１でエンジンＥの振動周期のクランクアングルを決定する。実施例の４サイクル６気筒のエンジンＥでは、クランクシャフトが２回転する間に６回の爆発が起きるため、その振動周期のクランクアングルは１２０°となる。この振動周期において、クランクアングルの１５°毎に８個のクランクパルスが出力される。尚、本実施例のＶ型のエンジンＥの片方の気筒を休止制御する場合には、クランクシャフトが２回転する間に３回の爆発が起きるため、その振動周期のクランクアングルは２４０°となり、その間に１６個のクランクパルスが出力される。
【００３４】
続くステップＳ２で振動周期Ｔにおける８個のクランクパルスを読み込み、クランクパルスの時間間隔を演算する。図７に示すように、振動周期Ｔの間に８個のクランクパルスが出力され、それらの時間間隔ｔｎ（ｔ１，ｔ２，ｔ３，…，ｔ８）はクランクシャフトの角速度の変動に応じて変動する。
【００３５】
即ち、エンジンＥの爆発行程ではクランク角速度ωが増加して時間間隔ｔｎが短くなり、エンジンＥの圧縮行程ではクランク角速度ωが減少して時間間隔ｔｎが長くなるが、それ以外にエンジン回転数Ｎｅが増加する過程ではクランク角速度ωの増加により時間間隔ｔｎが短くなり、エンジン回転数Ｎｅが減少する過程ではクランク角速度ωの減少により時間間隔ｔｎが長くなる。従って、図６に示すクランクパルスの時間間隔ｔｎは、エンジンＥの各振動周期Ｔ内の振動に伴うクランク角速度ωの変動に起因する要素と、エンジン回転数Ｎｅの増減に伴うクランク角速度ωの変動に起因する要素とを含むものとなる。
【００３６】
上記二つの要素のうち、能動型防振支持装置Ｍの制御に影響を与えるのは前者の要素（振動に伴うクランク角速度ωの変動）であり、能動型防振支持装置Ｍの制御に影響を与えない後者（エンジン回転数Ｎｅの増減に伴うクランク角速度ωの変動）の要素を排除する必要がある。
【００３７】
続くステップＳ３でクランクパルスの８個の時間間隔ｔｎの累積時間Σｔｎ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋…＋ｔ８を算出する。この累積時間Σｔｎは振動周期Ｔに相当する。
【００３８】
続くステップＳ４で８個の時間間隔ｔｎの平均累積時間を算出する。図６から明らかなように累積時間のラインはＳ字状にカーブしているが、平均累積時間のラインは、累積時間のラインの始点と終点とを結ぶ直線となる。つまり、平均累積時間は、クランク角速度ωが一定である場合の累積時間に相当し、その値はクランクアングルが１５°増加する毎にＴ／８ずつ増加する。
【００３９】
続くステップＳ５でクランクアングルの１５°おきの各位置において、累積時間から平均累積時間を減算することにより、８個の偏差Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，…，Δｔ８を算出する。図６の下側のＳ字状にカーブするラインは偏差Δｔｎを表すもので、このラインはエンジン回転数Ｎｅの変動の影響を取り除いたクランクパルスの時間間隔ｔｎの変動波形、つまりクランク角速度ωが一定である場合のクランクパルスの時間間隔ｔｎに対するずれに相当する。
【００４０】
エンジン振動が存在しないと仮定した場合、エンジン回転数Ｎｅが一定であれば、時間間隔ｔｎの累積時間は平均累積時間と同じように直線状に増加するが、エンジン回転数Ｎｅが増減する場合には、時間間隔ｔｎの累積時間は直線状の平均累積時間から外れることになる。しかしながら本実施例では、実際には変動するエンジン回転数Ｎｅを平均化した直線状の平均累積時間を基準とし、その平均累積時間からの偏差Δｔｎを算出することで、エンジン回転数Ｎｅの変動の影響を排除してエンジンＥの振動だけに起因する偏差Δｔｎを得ることができる。このことは、クランクシャフトの平均角速度に対する実角速度の偏差を求めることに外ならない。
【００４１】
続くステップＳ６で偏差Δｔｎに基づいてクランクアングルの１５°毎のクランク角速度ωを算出する。即ち、クランク角速度ωが一定値であれば、各々のクランク角速度ωは１５°のクランクアングルを振動周期Ｔの８分１で除算したものになるが、実際には偏差Δｔｎの存在により、クランク角速度ωは、
１５°÷（Ｔ／８＋Δｔｎ）
で与えられる。
【００４２】
続くステップＳ７でクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを算出し、更にステップＳ８でエンジンＥのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンＥのクランクシャフト回りの慣性モーメントをＩとして、
Ｔｑ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ
により算出する。そしてステップＳ９で時間的に隣接するトルクの最大値および最小値を判定し、そのトルクの最大値および最小値の偏差、つまりトルクの変動量としてエンジンＥの振動状態（振幅）を算出する。
【００４３】
このようにして算出されたエンジンＥの振動状態は、エンジン回転数Ｎｅの増減の影響を除去されているために精度が高いものとなり、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９を精度良く制御して防振機能を高めることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４５】
例えば、能動型防振支持装置Ｍは液体を封入したものに限定されず、ピエゾ素子を用いたものであっても良い。
【００４６】
また実施例では自動車のエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍを例示したが、本発明の能動型防振支持装置Ｍは自動車以外のエンジンの支持に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように請求項１，２および４に記載された発明によれば、所定クランクアングル毎の累積時間から平均累積時間を減算することで、エンジン回転数の変動の影響を排除してエンジンの振動だけに起因したクランクパルスの時間間隔の変動波形を得ることができ、その変動波形からエンジンの振動状態を推定するようにしているので、エンジン振動を的確に推定し、能動型防振支持装置のアクチュエータを精度良く制御して防振機能を有効に発揮させることができる。
【００４８】
また請求項３に記載された発明によれば、エンジン回転数の増減に起因するクランクシャフトの角速度の変動を影響を的確に除去し、エンジンの実際の振動状態を精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 能動型防振支持装置の縦断面図
【図２】 図１の２−２線断面図
【図３】 図１の３−３線断面図
【図４】 図１の要部拡大図
【図５】 実施例の作用を説明するフローチャート
【図６】 図５のフローチャートのステップＳ５の説明図
【図７】 クランクパルスの時間間隔と振動周期との関係の説明図
【図８】 従来のクランク角加速度を求める手法の説明図
【符号の説明】
Ｅ エンジン
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
ｔｎ・・・時間間隔
Δｔｎ・・・偏差
２９ アクチュエータ
Claims (4)
- エンジン（Ｅ）の振動の伝達を抑制すべく、制御手段（Ｕ）がクランクシャフトの回転変動から推定したエンジン（Ｅ）の振動状態に基づいてアクチュエータ（２９）の作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置において、 前記制御手段（Ｕ）は、所定クランクアングル毎に出力されるクランクパルスの時間間隔（ｔｎ）をエンジン振動の１周期にわたって累積した累積時間と、エンジン振動の１周期での前記所定クランクアングル毎の平均累積時間とを算出し、前記所定クランクアングル毎に前記累積時間から平均累積時間を減算して得た偏差（Δｔｎ）の変動波形から推定したエンジンの振動状態に基づいて前記アクチュエータ（２９）の作動を制御することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置。
- 前記制御手段（Ｕ）は、前記エンジンの振動の１周期にわたる前記累積時間に基づいて前記平均累積時間を算出することを特徴とする、請求項１に記載の能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置。
- 前記制御手段（Ｕ）は、前記所定クランクアングル毎の前記偏差（Δｔｎ）に基づいて、クランクシャフトの平均角速度に対する実角速度の偏差を算出し、その角速度偏差でエンジンの振動状態を推定することを特徴とする、請求項１または２に記載の能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置。
- エンジン（Ｅ）の振動の伝達を抑制すべく、制御手段（Ｕ）がクランクシャフトの回転変動から推定したエンジン（Ｅ）の振動状態に基づいてアクチュエータ（２９）の作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置において、 前記制御手段（Ｕ）は、所定クランクアングル毎に出力されるクランクパルスの時間間隔（ｔｎ）をエンジン振動の１周期にわたって累積した累積時間を算出するとともに、該累積時間からエンジン回転数を平均化した平均累積時間を減算して前記所定クランクアングル毎の偏差（Δｔｎ）を算出し、その偏差（Δｔｎ）の変動波形から推定したエンジンの振動状態に基づいて前記アクチュエータ（２９）の作動を制御することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置。
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