JP4464615B2

JP4464615B2 - 車両用防振装置

Info

Publication number: JP4464615B2
Application number: JP2003056371A
Authority: JP
Inventors: 和俊佐鳥; 浩司成瀬
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Yamashita Rubber Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Yamashita Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2023-03-03
Also published as: JP2004262384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のエンジンを能動型エンジンマウントにて支持するようにした車両用防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを支持するエンジンマウントを液封構造とし、かつ入力振動に対して同位相で加振することにより内圧を制御する能動型コントロールマウントは公知であり、この能動型コントロールマウントはエンジンのクランクシャフトを挟んで、例えばＦＦ車の場合は前後に一対で配置するようになっている。またその配置によりフレームの振動を低減させるようにしたものもある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２８０３０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、能動型コントロールマウントはエンジンからフレーム側への振動伝達を良好に遮断できるが、例えばアイドル領域では、ベクトル成分の対応が必要なため十分に遮断できず、能動型コントロールマウントを支持するフレーム側の共振を発生させてしまう場合がある。そこで、係るフレーム側の共振を阻止することが望まれる。また、一対の能動型コントロールマウントを双方とも高性能のもので揃えず、いずれか一方を安価なもので済ませることができるような効率的なエンジンマウントの配置構造も望まれる。本願発明は係る要請の実現を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願発明の車両用防振装置に係る請求項１は、クランクシャフトを挟んでエンジンを支持する一対のエンジンマウントを設けた車両用防振装置において、
前記エンジンマウントの少なくとも一方を、共振オリフィスを備えるとともにその共振周波数にて入力振動と逆位相で加振するようにした共振オリフィス付能動型コントロールマウントとし、この共振オリフィス付能動型コントロールマウントをフレームの振動が大きい側へ配置するとともに、
前記フレームの振動が大きい側のエンジンマウントと反対側のエンジンマウントを、前記共振オリフィス付能動型コントロールマウント以外の、加振機構を備えるとともに逆位相の加振で液柱共振する共振オリフィスを有しない能動型コントロールマウント、加振機構を備えないが共振コントロール機構を備えた液封コントロールマウント、共振コントロール機構を備えない液封マウント、さらには液封構造を有しないマウントのいずれかとし、前記共振オリフィス付能動型コントロールマウントに対して、前記共振オリフィスの共振域において加振力又は位相を変化させることにより共振周波数を入力振動に追随変化させることを特徴とする。
ここで共振オリフィス付能動型コントロールマウントとは、加振機構を備えた能動型コントロールマウントの一種であるとともに、逆位相の加振で液柱共振する共振オリフィスを備えたものである。
【０００６】
請求項２は上記請求項１において、前記共振オリフィス付能動型コントロールマウントの共振オリフィスはアイドル領域にて共振周波数を発生するアイドルオリフィスであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３は上記請求項１又は２において、前記共振オリフィス付能動型コントロールマウントにおける逆位相の加振は、加振力を一定にして入力振動に対する位相のずれを入力周波数の増大に応じて大きく変化させておこなうことを特徴とする。
また、請求項４は上記請求項１又は２において、前記共振オリフィス付能動型コントロールマウントにおける逆位相の加振は、位相を一定にして加振力を入力周波数の増大に応じて減少変化させておこなうことを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１によれば、少なくともフレーム振動の大きな側を共振オリフィス付能動型コントロールマウントとしたので、この共振オリフィス付能動型コントロールマウントは、入力振動に対して逆位相で加振する。このため、共振オリフィスにおける共振効率を高めて振動を吸収するとともに、フレームの曲げモード等に対しても逆位相の加振をすることによりフレーム共振を抑制する。しかも、振動の大きい側に設けるのでフレーム側の共振を効率的に抑制できる。
【０００９】
また、フレーム振動の大きい側に設けられる共振オリフィス付能動型コントロールマウントのエンジンマウントに対して他側のエンジンマウントを、共振オリフィス付能動型コントロールマウント以外の構造にしたので、比較的高価になる共振オリフィス付能動型コントロールマウントを一方側だけとし、他側のエンジンマウントを比較的安価なもので済ませることができる。
【００１０】
請求項２によれば、共振オリフィスの共振周波数をアイドル振動域としたので、従来例の同位相制御では遮断が困難であったアイドル振動を、逆位相制御で共振効率が高められたアイドルオリフィスの液柱共振で遮断することができる。しかも、フレーム側のアイドル振動周波数近傍における共振をも抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて実施形態を説明する。図１〜図１０はＦＦ車両のアイドル振動遮断を行うようにした実施例であり、図１は液封エンジンマウントに適用されるアイドルオリフィスを設けた能動型コントロールマウントの断面図（図２の１−１線断面図）、図２はその上面視図、図３はエンジンマウントの配置構造及び配置場所のフレーム曲げモードを示す図、図４は共振オリフィス付能動型コントロールマウントの設置場所選定方法を説明する図、図５は共振オリフィス付能動型コントロールマウントにおける共振効率の変化を示す図、図６は加振力を変化させた場合の液柱共振変化を示す図、図７は加振力一定で位相を変化させた場合における制御位相のずれ変化と加振力の関係を示す図、図８は加振力一定で位相を変化させた場合の液柱共振変化を示す図、図９・１０はアイドル〜一般走行時の連続制御を示す図である。
【００１２】
まず、図３及び図４に基づいてエンジンマウントの配置について説明する。図３の上段Ａはこの配置構造を原理的に示す図であり、ＦＦ車用のエンジン３０は左右方向にロール軸３１を有し、これを挟んだ前後に第１エンジンマウント３２及び第２エンジンマウント３３を配置する。各第１エンジンマウント３２及び第２エンジンマウント３３は車体のフレーム３４へ支持する。
【００１３】
図３の下段Ｂはフレーム３４の曲げモードを示し、実線は前側の第１エンジンマウント３２による曲げモード、点線は第２エンジンマウント３３によるものである。この図より前側の第１エンジンマウント３２による振動が大きいことが判る。そこで第１エンジンマウント３２には、後述する共振オリフィス付能動型コントロールマウントを用い、第２エンジンマウント３３は一般的なより安価な能動型コントロールマウントを用いる。
【００１４】
図４は共振オリフィス付能動型コントロールマウントを設ける場所の選定方法を示し、この実施例ではフレームの曲げモードの節３５が後方へ偏位しているので、振動遮断能力に優れた共振オリフィス付能動型コントロールマウントを前側の第１エンジンマウント３２に設け、図のＢに示すように振動を抑える。図のＡは反対の第２エンジンマウント３３側へ設けた場合のモード変位である。
【００１５】
次に、共振オリフィス付能動型コントロールマウントについて説明する。まず、図１及び図２において、この液封エンジンマウント１は、図示しないエンジン（振動源）へ連続する第１取付金具２と、同じく図示しない車体側へ連結する第２取付金具３と、これらの間を結合するインシュレータ４と、このインシュレータ４内側に形成された主液室５と、アイドルオリフィス６を介して連結された副液室７と、主液室５の第１取付金具２と反対側に設けられた加振手段８とを備える。
【００１６】
副液室７は、主液室５を囲む円筒金具９を仕切壁部材とし、その外側全周を囲んで形成され、ダイアフラム１０により容積変化を補償するようになっている。円筒金具９には通路１１によりアイドルオリフィス６と連通する。アイドルオリフィス６はアイドル及び発進域、例えば２０〜６０Ｈｚ程度の振動によって液柱共振を発生し、低動バネにするように設定されている。
【００１７】
アイドルオリフィス６は主液室５内に嵌合された円形のオリフィス部材１２の外周部に形成され、その一部に形成された入り口１３で主液室５と連通している。オリフィス部材１２の中央部には開口１４が形成されて、主液室５の液体を加振手段８側の作動室１５へ連通している。
【００１８】
加振手段８は、作動室１５内を進退する円板状の加振板１６と、この周囲と作動室１５の壁部をシールするシールゴム１７と、加振板１６の中心部と連結したアーマチュア１８と、このアーマチュア１８を図の上下方向へ進退させるソレノイド１９を備える。ソレノイド１９は励磁により図の下方へ後退させ、消磁によりシールゴム１７の弾性により図の上方へ前進させる。
【００１９】
ソレノイド１９の動作制御は、電子制御ユニット２０により行われる。電子制御ユニット２０にはエンジンの変位センサ２１，エンジンの回転センサ２２，荷重センサ２３，加速度センサ２４等の各種センサ信号が入力され、この入力信号に基づいてエンジンから第１取付金具２へ加わる入力振動を判定する。変位センサ２１は必要により用いられる。
【００２０】
次に、加振手段８の制御について説明する。電子制御ユニット２０は、乗り心地領域か否か、入力振動の振幅、位相等を演算し、入力振動がアイドル領域のとき逆位相で加振するようにソレノイド１９を作動制御する。このためアイドル振動が液封エンジンマウント１へ入力すると、電子制御ユニット２０により、加振板１６が作動室１５内で図１の上下方向へ振動し、主液室５へ逆位相の加振を行う。これにより、主液室５からアイドルオリフィス６へ流入する液量を増大させ、その結果、アイドルオリフィス６における液柱共振を高効率で発生させる。
【００２１】
この状態は図５に明らかである。図中のＡは周波数と動バネ定数の関係を示し、本実施例の制御をしない通常時における共振周波数Ｂ１に比べて逆位相制御による共振周波数Ｂ２はより動バネが低くなり、かつ低周波数側へシフトする。これらの共振周波数と反共振のピークＰ１，Ｐ２との差をＨ１，Ｈ２とすれば、逆位相制御時のＨ２の方がＨ１より大きく、共振効率が高いことを示す。
【００２２】
図中のＢは、周波数と位相の関係を示し、通常時における液柱共振で生じる位相のピークＱ１よりも逆位相制御時の液柱共振で生じる位相のピークＱ２の方が大きく、この差分だけ高効率化していることを示す。
【００２３】
共振効率が高くなることにより、入力振動はアイドルオリフィス６における液柱共振により吸収され、その結果、低動バネを実現でき、入力振動のフレーム側に対する振動伝達をより確実に遮断できる。このため、フレーム側の共振発生を低減させることが可能になる。
【００２４】
さらに、アイドル領域の入力振動周波数がある程度広い範囲で変動する場合に、共振周波数を追随変化するよう制御することができる。この場合は加振力の変化と位相の変化により実現できる。以下にこれを説明する。
【００２５】
図６に示すように、逆位相加振状態で周波数の増大に応じて加振力を段階的に減少変化させると、動バネのボトムとして表れる共振周波数は、Ｒ１，Ｒ２，・・・・と次第に高周波数側へシフトする。このとき、各共振周波数に対応して逆位相を出していることになり、図中の位相曲線Ｐがこれを示す。また、動バネ曲線Ｋに示すように、共振周波数の動バネは次第に大きくなるから、共振効率は次第に低くなる。
【００２６】
そこで、加振力を０まで変化させれば、共振周波数を次第に高周波数側へ変化させることができることになり、入力振動に追随した周波数依存制御が可能になる。このため、アイドル領域の入力振動周波数がある程度広い範囲で変動する場合に、共振周波数を追随変化するよう制御することができる。なお、加振力０となった段階で同位相制御に切り換えるようにする。このようにすれば、アイドルからその後の一般走行まで連続して同一の能動型コントロールマウントで制御可能になる。
【００２７】
図７は加振力一定の制御を示す。この例では位相を変化させるため、入力振動に対する位相制御のずれδに基づいて制御する。すなわち、図７のＡは、上段に入力振動の波形を示し、下段に加振板１６側からの加振波形を示す。この例では、加振側の位相をδだけ遅らせている。
【００２８】
このため、振動入力に対する逆位相時におけるベクトルのスカラー量Ｓ１，Ｓ２に差ができるので、図右側のＢに見られるように、ずれδに応じて逆位相ベクトル成分が変化する。したがってソレノイドの加振力を一定にしても位相制御のずれδを変化させれば実質的に加振力を変化させたことと同じになる。
【００２９】
そこで、図８に示すように、ソレノイドの加振力を一定にして加振位相を０degから９０degまで変化させれば、共振周波数，共振効率はそれぞれ図６と同様に変化するので、やはり周波数依存制御が可能になる。なお図８は横軸の共振周波数変化に対して、上段に位相曲線、中段に動バネ曲線、下段に位相制御のずれ変化の曲線を示す。
【００３０】
図９は、図７，８に示す位相制御を利用してアイドル〜通常走行時に及ぶ制御例を示す。この例では、アイドル領域においては、図８に示す加振力一定かつ位相変化により制御する。すなわち図中最上段が振動入力に対する加振力の曲線、上から２段目が逆位相制御の曲線であり、これらの曲線のように加振力と位相を制御する。
【００３１】
その結果、出力側は図中の上から３段目の共振効率曲線及び最下段の動バネ曲線を示す。すなわち位相制御のδが０〜１８０へ変化すると、共振効率は直線的に低下する。一方、動バネはδ＝９０を頂点として山形に変化するが、この範囲が共振オリフィスにおける共振コントロールの可能領域となる。δ＝９０〜１８０の間は次第に同位相加振制御へ変わる移行領域である。
【００３２】
δ＝１８０になると、それ以降は引き続き一般的な同位相加振制御を行う。同位相制御では位相は一定となる。このようにすると、逆位相制御と同位相加振制御との組み合わせにより、オリフィス共振の必要なダンピング領域やアイドル領域から通常走行まで、同一の能動型コントロールマウントにて制御できる。
【００３３】
しかも、液柱共振が必要な領域では逆位相にした共振オリフィスによる防振を行い、この領域外となったとき、同位相による制御を連続させれば、同じ能動型コントロールマウントによる広範囲の振動遮断制御が可能になる。
【００３４】
図１０は、図６に示す逆位相を一定として加振力を変化させる制御を行う場合を示す。この場合も図９と同様にアイドル領域では入力振動の周波数増大に対して加振力を漸減させ、アイドル領域を外れると同時に同位相加振制御に変える。同位相加振制御では入力振動周波数の増大に伴い、加振手段であるアクチュエータの追従性が次第に低下する。この場合も、オリフィス共振の必要なダンピング領域やアイドル領域から通常走行まで、同一の能動型コントロールマウントにて制御できる。また、広範囲の周波数領域で液柱共振による防振を実現できる。
【００３５】
次に、本実施例の作用を説明する。第１エンジンマウント３２は共振オリフィス付能動型コントロールマウントになっているため、入力振動に対してフレームの曲げモードと逆位相で加振する。これにより、フレーム３４のフレーム側の共振が低減される。しかも比較的高価な共振オリフィス付能動型コントロールマウントを第１エンジンマウント３２側のみに用い、第２エンジンマウント３３はより安価で一般的なものを使用できるから、トータルコストを低減できる。
【００３６】
また、振動遮断能力に優れた共振オリフィス付能動型コントロールマウントを用いた第１エンジンマウント３２は、フレーム３４における振動の大きい側、すなわち振動の節から遠い側に設けられる。したがって、図４のＢに示すように、節３５から遠い側を逆位相加振した場合に相当し、他側のモード変位を小さくできる。これに対して、図のＡに示すように、反対の節３５に近い第２エンジンマウント３３側に設けると、前側のモード変位が大きくなるので、制振効率が劣ることになる。
【００３７】
したがって、節３５から遠い第１エンジンマウント３２側に共振オリフィス付能動型コントロールマウントを用いて逆位相加振すれば、高価な共振オリフィス付コントロールマウントの使用を一方側だけにしても効率的に防振することができる。
【００３８】
さらに、アイドル時のエンジン振動は、使用条件により変動するため、逆位相制御をある程度の範囲で周波数追従性を持たせる必要がある。しかし、前記した周波数追従性制御によりこのような要請を実現し、比較的広い周波数域においてアイドル振動を効果的に遮断することができる。
【００３９】
なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、アイドルオリフィス３０の主液室５側に弾性膜を設ければ、ダンピングオリフィス６とアイドルオリフィス３０を同時に設けることもできる。また、上記の例はダンピングオリフィス６とアイドルオリフィス３０に関するものであったが、他の周波数において作動する共振オリフィスを設けてもよい。
【００４０】
また、エンジンの配置形式により、一対のエンジンマウントをエンジンの左右へ設けるものであってもよい。
さらに、一対をなすエンジンマウントの組合せは、共振オリフィス付コントロールマウント同士、または、一方を共振オリフィス付コントロールマウントとし、他方を共振オリフィス付コントロールマウント以外の構造をなすエンジンマウントとすることができる。この場合、他方側のエンジンマウントとしては、加振機構を備えるとともに逆位相の加振で液柱共振する共振オリフィスを有しない能動型コントロールマウント、加振機構を備えないが共振コントロール機構を備えた液封コントロールマウント、共振コントロール機構を備えない液封マウント、さらには液封構造を有しないマウントがある。価格は一般にこの順に安くなる。このように他方側を共振オリフィス付コントロールマウント以外の構造をなすエンジンマウントにすると、比較的高価になる共振オリフィス付コントロールマウントを一方側だけとし、他側のエンジンマウントを比較的安価なもので済ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アイドルオリフィスを設けた能動型コントロールマウントの断面図
【図２】その上面視図
【図３】エンジンマウントの配置構造を示す図
【図４】フレームの曲げモードを示す図
【図５】共振効率の変化を示す図
【図６】加振力を変化させた場合の液柱共振変化を示す図
【図７】制御位相のずれ変化と加振力の関係を示す図
【図８】加振力一定で位相を変化させた場合の液柱共振変化を示す図
【図９】加振力一定にてアイドル〜一般走行時の連続制御を示す図
【図１０】逆位相一定にてアイドル〜一般走行時の連続制御を示す図
【符号の説明】
１：液封エンジンマウント、２：第１取付金具、３：第２取付金具、４：インシュレータ、５：主液室、６：アイドルオリフィス、７：副液室、８：加振手段、１５：作動室、１６：加振板、２０：電子制御ユニット、３０：エンジン、３２：第１エンジンマウント、３３：第２エンジンマウント、３４：フレーム、３５：節

Claims

クランクシャフトを挟んでエンジンを支持する一対のエンジンマウントを設けた車両用防振装置において、
前記エンジンマウントの少なくとも一方を、共振オリフィスを備えるとともにその共振周波数にて入力振動と逆位相で加振するようにした共振オリフィス付能動型コントロールマウントとし、この共振オリフィス付能動型コントロールマウントをフレームの振動が大きい側へ配置するとともに、
前記フレームの振動が大きい側のエンジンマウントと反対側のエンジンマウントを、前記共振オリフィス付能動型コントロールマウント以外の、加振機構を備えるとともに逆位相の加振で液柱共振する共振オリフィスを有しない能動型コントロールマウント、加振機構を備えないが共振コントロール機構を備えた液封コントロールマウント、共振コントロール機構を備えない液封マウント、さらには液封構造を有しないマウントのいずれかとし、前記共振オリフィス付能動型コントロールマウントに対して、前記共振オリフィスの共振域において加振力又は位相を変化させることにより共振周波数を入力振動に追随変化させることを特徴とする車両用防振装置。
前記共振オリフィス付能動型コントロールマウントの共振オリフィスはアイドル領域にて共振周波数を発生するアイドルオリフィスであることを特徴とする請求項１の車両用防振装置。
前記共振オリフィス付能動型コントロールマウントにおける逆位相の加振は、加振力を一定にして入力振動に対する位相制御のずれを入力周波数の増大に応じて大きく変化させておこなうことを特徴とする請求項１又は２に記載した車両用防振装置。
前記共振オリフィス付能動型コントロールマウントにおける逆位相の加振は、位相を一定にして加振力を入力周波数の増大に応じて減少変化させておこなうことを特徴とする請求項１又は２に記載した車両用防振装置。