JP4036448B2 - 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、エンジンからの荷重を支持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であって、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形に基づいてアクチュエータの作動を制御する制御手段を備え、その制御手段がエンジンの振動波形に応じてアクチュエータへの通電を制御することで、エンジンの振動に伴うエンジンから車体フレームへの荷重伝達を防止する支持力を生じさせるようにしたものに関する。
【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、アクチュエータに電流を印加して可動部材を振動させることでバネ定数を変化させるもので、そのバネ定数を設定する印加電流のピーク電流値と位相との関係を予めマップとして記憶しておき、エンジン回転数に応じて前記マップからアクチュエータに印加すべき電流のピーク電流値と位相とを求めることで、種々のエンジン回転数領域で能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるようになっている。
【０００４】
【特許文献】
特開平７−４２７８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、能動型防振支持装置のアクチュエータの制御手段が、エンジンのクランクパルスからエンジンの振動状態（波形および位相）を推定し、その振動状態に基づいてアクチュエータへの通電を制御する場合、エンジンの振動状態を示す信号は通常はサインカーブ状になるが、その信号にノイズが乗ると波形や位相が崩れてしまい、その崩れた波形や位相に基づいてアクチュエータへの通電を制御すると、能動型防振支持装置が有効な防振性能を発揮できなくなる問題があった。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの振動状態（振動波形）を示す信号に対するノイズの影響を最小限に抑え、能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることを目的とする。
【０００７】
【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、エンジンからの荷重を支持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であって、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形に基づいてアクチュエータの作動を制御する制御手段を備え、その制御手段がエンジンの振動波形に応じてアクチュエータへの通電を制御することで、エンジンの振動に伴うエンジンから車体フレームへの荷重伝達を防止する支持力を生じさせるようにしたものにおいて、エンジンの振動波形を示す信号に対するノイズの影響を抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるために、前記制御手段は、エンジンの振動波形の山および谷の間隔を該振動波形の半周期と比較し、その両者のずれが所定値を超えている場合には、隣接する二つの山の中央に谷があるものと見做し、あるいは隣接する二つの谷の中央に山があるものと見做してアクチュエータへの通電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。
【０００８】
上記構成によれば、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形の山および谷の間隔を該振動波形の半周期と比較し、その両者のずれが所定値を超えている場合には、隣接する二つの山の中央に谷があるものと見做し、あるいは隣接する二つの谷の中央に山があるものと見做してアクチュエータへの通電を制御するので、エンジンの振動波形がノイズにより著しく崩れた場合でも、そのノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、エンジンからの荷重を支持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であって、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形に基づいてアクチュエータの作動を制御する制御手段を備え、その制御手段がエンジンの振動波形に応じてアクチュエータへの通電を制御することで、エンジンの振動に伴うエンジンから車体フレームへの荷重伝達を防止する支持力を生じさせるようにしたものにおいて、エンジンの振動波形を示す信号に対するノイズの影響を抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるために、前記制御手段は、エンジンの振動波形の今回値の位相を前回値の位相と比較し、その両位相の差の絶対値が所定値を超えている場合には、前回値の位相に基づいてアクチュエータへの通電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】
上記構成によれば、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形の今回値の位相を前回値の位相と比較し、その両位相の差の絶対値が所定値を超えている場合には、前回値の位相に基づいてアクチュエータへの通電を制御するので、エンジンの振動波形の位相がノイズにより著しく変動した場合でも、そのノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。
【００１１】
尚、実施例の第１弾性体１４は本発明の弾性体に対応し、実施例の第１液室２４は本発明の液室に対応し、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。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１〜図６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はアクチュエータの制御手法を示すフローチャート、図６はエンジンの振動波形およびアクチュエータへの印加電流を示すタイムチャートである。
【００１４】
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Ｓ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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）。
【００１９】
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）。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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振動やこもり音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。
【００２８】
アクチュエータ２９による防振機能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵはクランクパルスセンサＳからの信号に基づいてコイル３４に対する通電を制御する。この制御の内容を、図５のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００２９】
先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳからクランクアングルの１５°毎に出力されるクランクパルスを読み込み、ステップＳ２で前記読み込んだクランクパルスを基準クランクパルス（特定のシリンダのＴＤＣ信号）と比較することでクランクパルスの時間間隔を演算する。続くステップＳ３で前記１５°のクランクアングルをクランクパルスの時間間隔で除算することでクランク角速度ωを演算し、ステップＳ４でクランク角速度ωをローパスフィルタで処理して高周波成分を除去した後、ステップＳ５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を演算する。続くステップＳ６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
により演算する。このトルクＴｑはクランクシャフトが一定の角速度ωで回転していると仮定すると０になるが、膨張行程ではピストンの加速により角速度ωが増加し、圧縮行程ではピストンの減速により角速度ωが減少してクランク角加速度ｄω／ｄｔが発生するため、そのクランク角加速度ｄω／ｄｔに比例したトルクＴｑが発生することになる。
【００３０】
続くステップＳ７で時間の経過に伴うトルクの変化状態を演算し、ステップＳ８で前記トルクの変化状態からエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍの位置における振動波形を演算する。図６（Ａ）に示すように、一般に前記振動波形はサインカーブ状の波形になる。続くステップＳ９で振動波形の位相θを推定する。図６に示すように、前記位相θは基準クランクパルスから振動波形の最初の山Ｐまでのクランクアングルで定義される。続くステップＳ１０で振動波形の周期Ｔを演算し、ステップＳ１１で振動波形の山Ｐから谷Ｂまでの時間ｔを演算する。
【００３１】
図６から明らかなように、振動波形の周期Ｔは、隣接する二つの基準クランクパルスの時間間隔となる。例えば、４サイクル６気筒エンジンＥでは、クランクシャフトの２回転に対して爆発が６回行われるため、振動波形の周期Ｔはクランクアングルの１２０°に対応する。また前記時間ｔは、基準クランクパルス後の振動波形の最初の山Ｐから次の谷Ｂまでの時間間隔として定義される。
【００３２】
図６（Ａ）はノイズの影響を受けない正常な振動波形を示すもので、その谷Ｂの位置は前後の二つの山Ｐ，Ｐのほぼ中央になる。そして時間ｔに相当する山Ｐから谷Ｂまでの期間に、振動によってエンジンＥが下方に偏倚して第１液室２４の容積が減少して液圧が増加するため、アクチュエータ２９のコイル３４を励磁してアーマチュア３８を吸引する。その結果、アーマチュア３８はコイルばね４１，４５を圧縮しながらスライダ４３および可動部材２０と共に下方に移動し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８を下方に変形させる。これにより、第１液室２４の容積が増加して液圧の増加を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの下向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００３３】
そして谷Ｂから次の山Ｐまでの期間に、振動によってエンジンＥが上方に偏倚して第１液室２４の容積が増加して液圧が減少するため、アクチュエータ２９のコイル３４を消磁してアーマチュア３８を吸引を解除する。その結果、アーマチュア３８はコイルばね４１，４５の弾発力でスライダ４３および可動部材２０と共に上方に移動し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８を上方に変形させる。これにより、第１液室２４の容積が減少して液圧の減少を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの上向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００３４】
しかしながら、実際の振動波形が図６（Ａ）に示すものであっても、ノイズの影響で振動波形が図６（Ｂ）あるいは図６（Ｃ）に示すように崩れる場合がある。このとき、時間ｔに相当する山Ｐから谷Ｂまでの期間にアクチュエータ２９のコイル３４を励磁すると、その励磁期間および励磁タイミングが図６（Ａ）に示す正常状態に対して変化してしまい、能動型防振支持装置Ｍが有効な防振性能を発揮できなくなる可能性がある。例えば、図６（Ｂ）ではノイズの影響で振動波形の谷Ｂの位置が進角方向にずれたため、アクチュエータ２９は本来の作動時間の前半しか作動しておらず、図６（Ｃ）ではノイズの影響で振動波形の最初の山Ｐの位置が遅角方向にずれたため、アクチュエータ２９は本来の作動時間の後半しか作動していない。
【００３５】
そこで、ステップＳ１２でｔ／Ｔの値が０．４以上かつ０．６以下であるか否かを判断する。振動波形がノイズの影響を受けずに正常であれば、振動波形の山Ｐから谷Ｂまでの時間ｔは周期Ｔの約半分になるため、ｔ／Ｔの値は約０．５になる。従って、０．４≦ｔ／Ｔ≦０．６が成立すれば（即ち前記周期Ｔの半分（０．５Ｔ）と前記時間ｔとのずれが所定値（０．１Ｔ）以下の場合には）、振動波形が正常範囲内であると判断し、振動波形の補正は行わない。一方、前記ステップＳ１２でｔ／Ｔ＜０．４あるいはｔ／Ｔ＞０．６であれば（即ち前記ずれが前記所定値（０．１Ｔ）を超えている場合には）、ノイズの影響で振動波形が正常範囲外であると判断し、ステップＳ１３でｔをＴ／２に補正する。即ち、振動波形が正しいサインカーブ状であると仮定し、隣接する二つの山Ｐ，Ｐに中央に谷Ｂが存在するものと見做す補正を行う。
【００３６】
続くステップＳ１４で、各基準クランクパルス毎に推定した位相θの前回値および今回値の差の絶対値を所定値と比較し、両位相θの差の絶対値が所定値以下であれば、振動波形の位相θが正常範囲内であると判断し、ステップＳ１５で位相θの今回値を採用する。一方、前記ステップＳ１４で両位相θの差の絶対値が所定値を超えていれば、ステップＳ１６で振動波形の位相θが正常範囲外であると判断し、ステップＳ１６で異常な今回値を捨てて正常な前回値を採用する。
【００３７】
例えば、図６（Ａ）の位相θを前回値とし、図６（Ｂ）の位相θを今回値とすると、両位相θの差はゼロでありため、今回値の位相θが採用される。また図６（Ａ）の位相θを前回値とし、図６（Ｃ）の位相θを今回値とすると、両位相θの差の絶対値が所定値を超えるため、前回値の位相θが採用される。
【００３８】
そしてステップＳ１７で、最終的に採用された振動波形およびその位相θに基づいて、アクチュエータ２９のコイル３４に対する電流の印加タイミングを決定する。このとき、振動波形の振幅（振動の大きさ）応じて印加される電流の大きさ（デューティ比）が制御されるのは勿論である。
【００３９】
以上のように、クランクパルスから推定したエンジンＥの振動波形やその位相θがノイズの影響を受けても、その影響が大きい場合に予め設定した正常な振動波形や、正常な位相の前回値を採用することで、ノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置Ｍに有効な防振性能を発揮させることができる。
【００４０】
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。
【００４１】
例えば、実施例ではノイズによる振動波形の崩れおよび位相のずれの両方を補償する制御を行っているが、その一方の制御だけを行うことも可能である。
【００４２】
また実施例では隣接する二つの山Ｐ，Ｐに中央に谷Ｂが存在するものと見做す補正を行っているが、隣接する二つの谷Ｂ，Ｂに中央に山Ｐが存在するものと見做す補正を行っても良い。
【００４３】
また実施例では振動波形の位相θを基準クランクパルスから最初の山Ｐまでのクランクアングルで定義しているが、それを基準クランクパルスから最初の谷Ｂまでのクランクアングルで定義しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形の山および谷の間隔を該振動波形の半周期と比較し、その両者のずれが所定値を超えている場合には、隣接する二つの山の中央に谷があるものと見做し、あるいは隣接する二つの谷の中央に山があるものと見做してアクチュエータへの通電を制御するので、エンジンの振動波形がノイズにより著しく崩れた場合でも、そのノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。
【００４５】
また請求項２に記載された発明によれば、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形の今回値の位相を前回値の位相と比較し、その両位相の差の絶対値が所定値を超えている場合には、前回値の位相に基づいてアクチュエータへの通電を制御するので、エンジンの振動波形の位相がノイズにより著しく変動した場合でも、そのノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。
【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】 アクチュエータの制御手法を示すフローチャート
【図６】 エンジンの振動波形およびアクチュエータへの印加電流を示すタイムチャート
【符号の説明】
Ｅ エンジン
Ｆ 車体フレーム
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
２９ アクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンからの荷重を支持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であって、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形に基づいてアクチュエータの作動を制御する制御手段を備え、その制御手段がエンジンの振動波形に応じてアクチュエータへの通電を制御することで、エンジンの振動に伴うエンジンから車体フレームへの荷重伝達を防止する支持力を生じさせるようにしたものに関する。
【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、アクチュエータに電流を印加して可動部材を振動させることでバネ定数を変化させるもので、そのバネ定数を設定する印加電流のピーク電流値と位相との関係を予めマップとして記憶しておき、エンジン回転数に応じて前記マップからアクチュエータに印加すべき電流のピーク電流値と位相とを求めることで、種々のエンジン回転数領域で能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるようになっている。
【０００４】
【特許文献】
特開平７−４２７８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、能動型防振支持装置のアクチュエータの制御手段が、エンジンのクランクパルスからエンジンの振動状態（波形および位相）を推定し、その振動状態に基づいてアクチュエータへの通電を制御する場合、エンジンの振動状態を示す信号は通常はサインカーブ状になるが、その信号にノイズが乗ると波形や位相が崩れてしまい、その崩れた波形や位相に基づいてアクチュエータへの通電を制御すると、能動型防振支持装置が有効な防振性能を発揮できなくなる問題があった。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの振動状態（振動波形）を示す信号に対するノイズの影響を最小限に抑え、能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることを目的とする。
【０００７】
【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、エンジンからの荷重を支持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であって、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形に基づいてアクチュエータの作動を制御する制御手段を備え、その制御手段がエンジンの振動波形に応じてアクチュエータへの通電を制御することで、エンジンの振動に伴うエンジンから車体フレームへの荷重伝達を防止する支持力を生じさせるようにしたものにおいて、エンジンの振動波形を示す信号に対するノイズの影響を抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるために、前記制御手段は、エンジンの振動波形の山および谷の間隔を該振動波形の半周期と比較し、その両者のずれが所定値を超えている場合には、隣接する二つの山の中央に谷があるものと見做し、あるいは隣接する二つの谷の中央に山があるものと見做してアクチュエータへの通電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。
【０００８】
上記構成によれば、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形の山および谷の間隔を該振動波形の半周期と比較し、その両者のずれが所定値を超えている場合には、隣接する二つの山の中央に谷があるものと見做し、あるいは隣接する二つの谷の中央に山があるものと見做してアクチュエータへの通電を制御するので、エンジンの振動波形がノイズにより著しく崩れた場合でも、そのノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、エンジンからの荷重を支持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であって、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形に基づいてアクチュエータの作動を制御する制御手段を備え、その制御手段がエンジンの振動波形に応じてアクチュエータへの通電を制御することで、エンジンの振動に伴うエンジンから車体フレームへの荷重伝達を防止する支持力を生じさせるようにしたものにおいて、エンジンの振動波形を示す信号に対するノイズの影響を抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるために、前記制御手段は、エンジンの振動波形の今回値の位相を前回値の位相と比較し、その両位相の差の絶対値が所定値を超えている場合には、前回値の位相に基づいてアクチュエータへの通電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】
上記構成によれば、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形の今回値の位相を前回値の位相と比較し、その両位相の差の絶対値が所定値を超えている場合には、前回値の位相に基づいてアクチュエータへの通電を制御するので、エンジンの振動波形の位相がノイズにより著しく変動した場合でも、そのノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。
【００１１】
尚、実施例の第１弾性体１４は本発明の弾性体に対応し、実施例の第１液室２４は本発明の液室に対応し、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。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１〜図６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はアクチュエータの制御手法を示すフローチャート、図６はエンジンの振動波形およびアクチュエータへの印加電流を示すタイムチャートである。
【００１４】
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Ｓ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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）。
【００１９】
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）。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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振動やこもり音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。
【００２８】
アクチュエータ２９による防振機能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵはクランクパルスセンサＳからの信号に基づいてコイル３４に対する通電を制御する。この制御の内容を、図５のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００２９】
先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳからクランクアングルの１５°毎に出力されるクランクパルスを読み込み、ステップＳ２で前記読み込んだクランクパルスを基準クランクパルス（特定のシリンダのＴＤＣ信号）と比較することでクランクパルスの時間間隔を演算する。続くステップＳ３で前記１５°のクランクアングルをクランクパルスの時間間隔で除算することでクランク角速度ωを演算し、ステップＳ４でクランク角速度ωをローパスフィルタで処理して高周波成分を除去した後、ステップＳ５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を演算する。続くステップＳ６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
により演算する。このトルクＴｑはクランクシャフトが一定の角速度ωで回転していると仮定すると０になるが、膨張行程ではピストンの加速により角速度ωが増加し、圧縮行程ではピストンの減速により角速度ωが減少してクランク角加速度ｄω／ｄｔが発生するため、そのクランク角加速度ｄω／ｄｔに比例したトルクＴｑが発生することになる。
【００３０】
続くステップＳ７で時間の経過に伴うトルクの変化状態を演算し、ステップＳ８で前記トルクの変化状態からエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍの位置における振動波形を演算する。図６（Ａ）に示すように、一般に前記振動波形はサインカーブ状の波形になる。続くステップＳ９で振動波形の位相θを推定する。図６に示すように、前記位相θは基準クランクパルスから振動波形の最初の山Ｐまでのクランクアングルで定義される。続くステップＳ１０で振動波形の周期Ｔを演算し、ステップＳ１１で振動波形の山Ｐから谷Ｂまでの時間ｔを演算する。
【００３１】
図６から明らかなように、振動波形の周期Ｔは、隣接する二つの基準クランクパルスの時間間隔となる。例えば、４サイクル６気筒エンジンＥでは、クランクシャフトの２回転に対して爆発が６回行われるため、振動波形の周期Ｔはクランクアングルの１２０°に対応する。また前記時間ｔは、基準クランクパルス後の振動波形の最初の山Ｐから次の谷Ｂまでの時間間隔として定義される。
【００３２】
図６（Ａ）はノイズの影響を受けない正常な振動波形を示すもので、その谷Ｂの位置は前後の二つの山Ｐ，Ｐのほぼ中央になる。そして時間ｔに相当する山Ｐから谷Ｂまでの期間に、振動によってエンジンＥが下方に偏倚して第１液室２４の容積が減少して液圧が増加するため、アクチュエータ２９のコイル３４を励磁してアーマチュア３８を吸引する。その結果、アーマチュア３８はコイルばね４１，４５を圧縮しながらスライダ４３および可動部材２０と共に下方に移動し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８を下方に変形させる。これにより、第１液室２４の容積が増加して液圧の増加を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの下向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００３３】
そして谷Ｂから次の山Ｐまでの期間に、振動によってエンジンＥが上方に偏倚して第１液室２４の容積が増加して液圧が減少するため、アクチュエータ２９のコイル３４を消磁してアーマチュア３８を吸引を解除する。その結果、アーマチュア３８はコイルばね４１，４５の弾発力でスライダ４３および可動部材２０と共に上方に移動し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８を上方に変形させる。これにより、第１液室２４の容積が減少して液圧の減少を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの上向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００３４】
しかしながら、実際の振動波形が図６（Ａ）に示すものであっても、ノイズの影響で振動波形が図６（Ｂ）あるいは図６（Ｃ）に示すように崩れる場合がある。このとき、時間ｔに相当する山Ｐから谷Ｂまでの期間にアクチュエータ２９のコイル３４を励磁すると、その励磁期間および励磁タイミングが図６（Ａ）に示す正常状態に対して変化してしまい、能動型防振支持装置Ｍが有効な防振性能を発揮できなくなる可能性がある。例えば、図６（Ｂ）ではノイズの影響で振動波形の谷Ｂの位置が進角方向にずれたため、アクチュエータ２９は本来の作動時間の前半しか作動しておらず、図６（Ｃ）ではノイズの影響で振動波形の最初の山Ｐの位置が遅角方向にずれたため、アクチュエータ２９は本来の作動時間の後半しか作動していない。
【００３５】
そこで、ステップＳ１２でｔ／Ｔの値が０．４以上かつ０．６以下であるか否かを判断する。振動波形がノイズの影響を受けずに正常であれば、振動波形の山Ｐから谷Ｂまでの時間ｔは周期Ｔの約半分になるため、ｔ／Ｔの値は約０．５になる。従って、０．４≦ｔ／Ｔ≦０．６が成立すれば（即ち前記周期Ｔの半分（０．５Ｔ）と前記時間ｔとのずれが所定値（０．１Ｔ）以下の場合には）、振動波形が正常範囲内であると判断し、振動波形の補正は行わない。一方、前記ステップＳ１２でｔ／Ｔ＜０．４あるいはｔ／Ｔ＞０．６であれば（即ち前記ずれが前記所定値（０．１Ｔ）を超えている場合には）、ノイズの影響で振動波形が正常範囲外であると判断し、ステップＳ１３でｔをＴ／２に補正する。即ち、振動波形が正しいサインカーブ状であると仮定し、隣接する二つの山Ｐ，Ｐに中央に谷Ｂが存在するものと見做す補正を行う。
【００３６】
続くステップＳ１４で、各基準クランクパルス毎に推定した位相θの前回値および今回値の差の絶対値を所定値と比較し、両位相θの差の絶対値が所定値以下であれば、振動波形の位相θが正常範囲内であると判断し、ステップＳ１５で位相θの今回値を採用する。一方、前記ステップＳ１４で両位相θの差の絶対値が所定値を超えていれば、ステップＳ１６で振動波形の位相θが正常範囲外であると判断し、ステップＳ１６で異常な今回値を捨てて正常な前回値を採用する。
【００３７】
例えば、図６（Ａ）の位相θを前回値とし、図６（Ｂ）の位相θを今回値とすると、両位相θの差はゼロでありため、今回値の位相θが採用される。また図６（Ａ）の位相θを前回値とし、図６（Ｃ）の位相θを今回値とすると、両位相θの差の絶対値が所定値を超えるため、前回値の位相θが採用される。
【００３８】
そしてステップＳ１７で、最終的に採用された振動波形およびその位相θに基づいて、アクチュエータ２９のコイル３４に対する電流の印加タイミングを決定する。このとき、振動波形の振幅（振動の大きさ）応じて印加される電流の大きさ（デューティ比）が制御されるのは勿論である。
【００３９】
以上のように、クランクパルスから推定したエンジンＥの振動波形やその位相θがノイズの影響を受けても、その影響が大きい場合に予め設定した正常な振動波形や、正常な位相の前回値を採用することで、ノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置Ｍに有効な防振性能を発揮させることができる。
【００４０】
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。
【００４１】
例えば、実施例ではノイズによる振動波形の崩れおよび位相のずれの両方を補償する制御を行っているが、その一方の制御だけを行うことも可能である。
【００４２】
また実施例では隣接する二つの山Ｐ，Ｐに中央に谷Ｂが存在するものと見做す補正を行っているが、隣接する二つの谷Ｂ，Ｂに中央に山Ｐが存在するものと見做す補正を行っても良い。
【００４３】
また実施例では振動波形の位相θを基準クランクパルスから最初の山Ｐまでのクランクアングルで定義しているが、それを基準クランクパルスから最初の谷Ｂまでのクランクアングルで定義しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形の山および谷の間隔を該振動波形の半周期と比較し、その両者のずれが所定値を超えている場合には、隣接する二つの山の中央に谷があるものと見做し、あるいは隣接する二つの谷の中央に山があるものと見做してアクチュエータへの通電を制御するので、エンジンの振動波形がノイズにより著しく崩れた場合でも、そのノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。
【００４５】
また請求項２に記載された発明によれば、クランクパルスから推定したエンジンの振動波形の今回値の位相を前回値の位相と比較し、その両位相の差の絶対値が所定値を超えている場合には、前回値の位相に基づいてアクチュエータへの通電を制御するので、エンジンの振動波形の位相がノイズにより著しく変動した場合でも、そのノイズの影響を最小限に抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させることができる。
【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】 アクチュエータの制御手法を示すフローチャート
【図６】 エンジンの振動波形およびアクチュエータへの印加電流を示すタイムチャート
【符号の説明】
Ｅ エンジン
Ｆ 車体フレーム
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
２９ アクチュエータ
Claims (2)
- エンジン（Ｅ）からの荷重を支持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であって、
クランクパルスから推定したエンジン（Ｅ）の振動波形に基づいてアクチュエータ（２９）の作動を制御する制御手段（Ｕ）を備え、
その制御手段（Ｕ）がエンジン（Ｅ）の振動波形に応じてアクチュエータ（２９）への通電を制御することで、エンジン（Ｅ）の振動に伴うエンジン（Ｅ）から車体フレーム（Ｆ）への荷重伝達を防止する支持力を生じさせるようにしたものにおいて、
エンジン（Ｅ）の振動波形を示す信号に対するノイズの影響を抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるために、前記制御手段（Ｕ）は、エンジン（Ｅ）の振動波形の山および谷の間隔を該振動波形の半周期と比較し、その両者のずれが所定値を超えている場合には、隣接する二つの山の中央に谷があるものと見做し、あるいは隣接する二つの谷の中央に山があるものと見做してアクチュエータ（２９）への通電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。 - エンジン（Ｅ）からの荷重を支持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であって、
クランクパルスから推定したエンジン（Ｅ）の振動波形に基づいてアクチュエータ（２９）の作動を制御する制御手段（Ｕ）を備え、
その制御手段（Ｕ）がエンジン（Ｅ）の振動波形に応じてアクチュエータ（２９）への通電を制御することで、エンジン（Ｅ）の振動に伴うエンジン（Ｅ）から車体フレーム（Ｆ）への荷重伝達を防止する支持力を生じさせるようにしたものにおいて、
エンジン（Ｅ）の振動波形を示す信号に対するノイズの影響を抑えて能動型防振支持装置に有効な防振性能を発揮させるために、前記制御手段（Ｕ）は、エンジン（Ｅ）の振動波形の今回値の位相を前回値の位相と比較し、その両位相の差の絶対値が所定値を超えている場合には、前回値の位相に基づいてアクチュエータ（２９）への通電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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