JP4834420B2 - Vibration damping device - Google Patents
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Description
本発明は、振動発生源に加振を行う加振器と、当該加振器を制御する制御部とを備えた振動減衰装置に関する。 The present invention relates to a vibration damping device that includes a vibration exciter that excites a vibration source and a control unit that controls the vibration generator.
この種の振動減衰装置では、制御部からの制御信号に基づいて加振器の可動子が振動して振動発生源からの振動を減衰するものがあるが、制御信号が発信されているにも関わらず可動子が振動しないという不具合が生じる場合があった。
このような、不具合が生じたことを検出する手段を備えた装置として、例えば特許文献1に記載された振動減衰装置が公知である。この振動減衰装置では、制御部から所定の制御信号を発信し、この制御信号に基づき予測される正常時の可動子の振動と、加振器に設けた加速度センサによって測定される可動子の実振動とを比較して、可動子が正常に動作しているか否かを検出するように構成してある。
In this type of vibration attenuating device, there is an apparatus in which the movable element of the exciter vibrates based on the control signal from the control unit to attenuate the vibration from the vibration generating source. Regardless, there were cases where the mover did not vibrate.
As such an apparatus provided with means for detecting the occurrence of a malfunction, for example, a vibration damping apparatus described in
しかし、上述の振動減衰装置では、可動子の実振動を測定するために高価な加速度センサを設ける必要があり、装置の低コスト化の妨げとなっていた。また、加速度センサの測定結果に基づいて可動子の動作状況を検出しているので、加振器の外部で他の振動が発生した場合には、加速度センサがこの振動を検出することにより、可動子の動作状況を正確に検出できない場合があるという問題があった。 However, in the above-described vibration damping device, it is necessary to provide an expensive acceleration sensor in order to measure the actual vibration of the mover, which hinders cost reduction of the device. Further, since based on the measurement result of the acceleration sensor detects the operating condition of the mover, when other vibration occurs in the shaker the outside, by the acceleration sensor detects the vibration There has been a problem that the operating state of the mover may not be detected accurately.
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は低コストで加振器の異常を正確に検出することができる振動減衰装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vibration damping device that can accurately detect abnormality of a vibrator at low cost.
本発明の第一の特徴構成は、振動発生源に対して電気的に加振を行う加振器と、当該加振器を駆動する駆動部と、当該駆動部を制御する制御部とを備え、
前記加振器はコイルと磁極とを有し、前記駆動部は前記制御部からの制御により前記コイルへ通電し、前記コイルと前記磁極とを相対移動させて前記振動発生源からの振動を能動的に減衰させる加振力を発生させる装置であって、前記加振器は前記振動を減衰させる機能を有する流体を有さずに構成され、前記コイルへの通電を停止しているときの前記コイルと前記磁極との相対移動により生じる電流値に基づいて、前記加振器が異常か否かを判定する異常判定手段を有し、前記異常判定手段は、前記コイルへの通電を停止しているときの前記電流値が所定値未満であれば、所定時間コイルへ通電した後に再度前記加振器が異常か否かを判定する点にある。
A first characteristic configuration of the present invention includes a vibrator that electrically vibrates a vibration source, a drive unit that drives the vibrator, and a control unit that controls the drive unit. ,
The vibration exciter has a coil and a magnetic pole, and the drive unit energizes the coil under the control of the control unit, and relatively moves the coil and the magnetic pole to activate vibration from the vibration source. An apparatus for generating a vibration force to attenuate the vibration, wherein the vibration exciter is configured without a fluid having a function of dampening the vibration, and the power supply to the coil is stopped. based on the current value caused by the relative movement between the coil and the magnetic pole, have a abnormality determination means for the vibrator to determine abnormal or not, said abnormality determining means stops the energization of the coil If the current value is less than a predetermined value, it is determined whether the vibrator is abnormal again after energizing the coil for a predetermined time .
本構成によれば、異常判定手段が、コイルへの通電を停止しているときのコイルと磁極との相対移動により生じる電流値に基づいて加振器が異常か否かを判定する。この結果、電流値を検出する手段を設けるだけの簡単な構成で加振器が異常か否かを判定することができる振動減衰装直を提供することができるので、装置の低コスト化を図ることができる。
また、従来の如く、加振器に加速度センサを設けて、加速度センサの検出結果に基づいてコイルと磁極との相対移動を検出する構成では、加速度センサが前記相対移動に基づく振動以外の振動を検出して、コイルと磁極とが相対移動していないにも関わらず加振器に異常がないと判定する場合があった。しかし、本構成の如く、コイルと磁極との相対移動により生じる電流値に基づいて加振器が異常か否かを判定すると、コイルと磁極とが相対移動をしなければ電流が検出されることが無い。このため、コイルと磁極とが相対移動していないにも関わらず加振器に異常がないと判定されることを防止することができる。この結果、正確に加振器の異常を判定することができる振動減衰装置を提供することができる。
According to this configuration, the abnormality determination unit determines whether or not the vibration exciter is abnormal based on a current value generated by relative movement between the coil and the magnetic pole when energization of the coil is stopped. As a result, it is possible to provide a vibration damping apparatus that can determine whether or not the vibration exciter is abnormal with a simple configuration that simply provides a means for detecting a current value. be able to.
Further, in the conventional configuration in which the vibration sensor is provided with the acceleration sensor and the relative movement between the coil and the magnetic pole is detected based on the detection result of the acceleration sensor, the acceleration sensor performs vibration other than the vibration based on the relative movement. In some cases, it is determined that there is no abnormality in the vibrator even though the coil and the magnetic pole are not relatively moved. However, as in this configuration, when it is determined whether the vibrator is abnormal based on the current value generated by the relative movement between the coil and the magnetic pole, the current is detected if the coil and the magnetic pole do not move relative to each other. There is no. For this reason, it can be prevented that it is determined that there is no abnormality in the vibrator even though the coil and the magnetic pole are not relatively moved. As a result, it is possible to provide a vibration damping device that can accurately determine the abnormality of the vibrator.
本発明の第二の特徴構成は、前記コイルへの通電を停止しているときの前記相対移動が、前記振動発生源によるものである点にある。 A second characteristic configuration of the present invention is that the relative movement when energization of the coil is stopped is caused by the vibration generation source.
本構成によれば、コイルへの通電を停止しているときの相対移動が、振動を減衰すべき振動発生源によるものであるので、別途、異常判定用の振動発生手段を設ける必要が無い。この結果、装置の簡略化をはかることができ、低コスト化を図ることができる。 According to this configuration, since the relative movement when the energization to the coil is stopped is due to the vibration generation source to attenuate the vibration, it is not necessary to separately provide a vibration generation means for abnormality determination. As a result, the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
本発明の第3の特徴構成は、前記コイルへの通電を停止しているときの前記相対移動が、前記コイルへの通電を停止した後の前記コイルと前記磁極との慣性振動によるものである点にある。 In a third characteristic configuration of the present invention, the relative movement when the energization to the coil is stopped is due to inertial vibration between the coil and the magnetic pole after the energization to the coil is stopped. In the point.
本構成により、コイルへの通電を停止しているときの相対移動が、コイルへの通電を停止した後のコイルと磁極との慣性振動によるものである。このため、振動発生源が停止している場合や、振動発生源からの振動がコイルと磁極とを相対移動させるのに十分でない場合であっても、加振器の異常判定を行うことができる。 With this configuration, the relative movement when the energization to the coil is stopped is due to inertial vibration between the coil and the magnetic pole after the energization to the coil is stopped. For this reason, even when the vibration source is stopped or when the vibration from the vibration source is not sufficient to move the coil and the magnetic pole relative to each other, it is possible to determine the abnormality of the vibrator. .
[振動減衰装置の概要]
以下、図面を参照して本発明に係る振動滅衰装置1について説明する。
図1は、本発明に係る振動減衰装置1の構成を示すブロック図であり、図2は振動減衰装置1の構成を示す模式図である。
本発明に係る振動減衰装置1は、例えば振動発生源としてのエンジン2により発生される振動が座席シートの側に伝達され、乗り心地が悪化するのを防止する目的で設けられるものである。この振動減衰装置1は、エンジン2を支持するエンジンマウントに加振器5を備え、この加振器5を制御部14からの指令に従って適切に動作させることで、所定の振動減衰効果を得ることができる。
[Outline of vibration damping device]
Hereinafter, a
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a
The
本発明に係る振動減衰装置1は、振動発生源としてのエンジン2に加振することで、そのエンジン2の振動を能動的に減衰させる加振器5を備えている。加振器5は、磁極6と、その磁極6によって形成される磁束を鎖交するように設けられるコイル9とを有する。また、振動減衰装置1は、そのコイル9と電気的に接続され磁極6とコイル9とを相対移動させる駆動回路(駆動部Cの一例)とを有する。また、制御部14は、エンジン2の回転数や車両の運転状況などに基づいて駆動回路を制御し、磁極6とコイル9との相対移動を制御する
The
磁極6は、一端がエンジン2に固定してあり、他端がバネ13によって車体などの固定端12に接続してある。磁極6はS極7とN極8とを備え、コイル9はそのS極7とN極8との間の円筒状の空間に移動可能に挿入してある。コイル9は、円筒状のコイル保持部材11によって保持してあり、更に、コイル保持部材11は車体などの固定端である支持部材10で固定してある。上述の構成により、コイル9に電流を流すことで形成される磁界によって磁極6に加振することができる。
The
振動減衰器は、エンジン2の回転数を検出する回転センサ4と、車両状態を検出する車両状態検出部15とを有する。回転センサ4及び車両状態検出部15による検出結果は制御部14に送信され、制御部14はこれらの検出結果に基づいて、駆動回路を介して加振器5を制御する。なお、車両状態検出部15が検出する車両状態は、例えば、変速器(図外)のシフトポジション(前進D、ニュ−トラルN、後進R)、エアコンスイッチ(図外)の状態(ON,OFF)などである。
The vibration attenuator includes a
また、図3乃至図5に示すように、駆動回路にはコイル9を流れる電流を測定する電流測定部31が設けてある。制御部14には後述する加振器5の異常判定において電流測定部31の測定結果に基づいて加振器5に異常があるか否かを判定する異常判定部32が設けてある。電流測定部31と異常判定部32とは異常判定手段3を構成する。ここで、「加振器5に異常が発生している」とは、制御部14から適切に制御信号が発信されているにもかかわらず加振器5の磁極6とコイル9とが相対移動していない状態をいう。
Further, as shown in FIGS. 3 to 5, the drive circuit is provided with a
[駆動回路]
図3乃至図5に示すように、駆動回路(駆動部Cの一例)は、パワーFET等によるスイッチを用いたH型ブリッジ回路である。本例のH型ブリッジ回路は、以下のような構成である。スイッチ部SW1及びスイッチ部SW3と、スイッチ部SW2及びスイッチ部SW4とは、それぞれ直列に接続してある。これら2つの直列回路は、電源Vccとグラウンドとの間で並列に接続されている。そして、スイッチ部SW1とスイッチ部SW3との接続点及び、スイッチ部SW2とスイッチ部SW4との接続点が、コイル9を介して接続されてH型ブリッジ回路を形成している。また、スイッチ部SW1とスイッチ部SW2とはpチャネル型パワーMOSFET(Metal−Oxide Semiconductor FET)であり、スイッチ部SW3とスイッチ部SW4とはnチャネル型パワーMOSFETである。従って、直列接続されたスイッチ部SW1及びスイッチ部SW3と、スイッチ部SW2及びスイッチ部SW4とは、それぞれ相補型直列回路を形成している。
[Drive circuit]
As shown in FIGS. 3 to 5, the drive circuit (an example of the drive unit C) is an H-type bridge circuit using a switch such as a power FET. The H-type bridge circuit of this example has the following configuration. The switch unit SW1 and the switch unit SW3, and the switch unit SW2 and the switch unit SW4 are connected in series, respectively. These two series circuits are connected in parallel between the power supply Vcc and the ground. A connection point between the switch unit SW1 and the switch unit SW3 and a connection point between the switch unit SW2 and the switch unit SW4 are connected via the
また、スイッチ部SW1,SW2,SW3,SW4は、フライホイールダイオードを内蔵している。従って、スイッチ部SW1は、pチャネル型のトランジスタT1と、ダイオードD1とから構成してある。スイッチ部SW3は、nチャネル型のトランジスタT3と、ダイオードD3とから構成してある。同様に、スイッチ部SW2は、pチャネル型のトランジスタT2と、ダイオードD2とから構成してある。スイッチ部SW4は、nチャネル型のトランジスタT4と、ダイオードD4とから構成してある。
ここで、電源Vccの側(正極側)に配置されたスイッチ部SW1,SW2をハイサイド・スイッチと称し、グラウンド側(負極側)に配置されたスイッチ部SW3,SW4をローサイド・スイッチと称する。
Further, the switch units SW1, SW2, SW3, SW4 have built-in flywheel diodes. Accordingly, the switch section SW1 is composed of a p-channel transistor T1 and a diode D1. The switch unit SW3 is composed of an n-channel transistor T3 and a diode D3. Similarly, the switch unit SW2 includes a p-channel transistor T2 and a diode D2. Switch unit SW4 includes a transistor T4 of the n-channel type, are then et configured Toka diode D4.
Here, the switch units SW1 and SW2 disposed on the power supply Vcc side (positive side) are referred to as high-side switches, and the switch units SW3 and SW4 disposed on the ground side (negative side) are referred to as low-side switches.
図3は、加振器5によってエンジン2に振動を加振しているときの各スイッチ部SW1,SW2,SW3,SW4の状態と、電流の状態とを示す図である。図3(a)は、ハイサイド・スイッチであるスイッチ部SW1及びローサイド・スイッチであるスイッチ部SW4をオン状態とし、ハイサイド・スイッチであるスイッチ部SW2及びローサイド・スイッチであるスイッチ部SW3をオフ状態とした状態である。よって、コイル9には図中に示す矢印の方向に電流が流れるので、コイル9によって発生する磁界によって、磁極6に対する加振が行われる。
FIG. 3 is a diagram showing a state of each switch unit SW1, SW2, SW3, SW4 and a current state when vibration is applied to the
また、図3(b)は、ハイサイド・スイッチであるスイッチ部SW2及びローサイド・スイッチであるスイッチ部SW3をオン状態とし、ハイサイド・スイッチであるスイッチ部SW1及びローサイド・スイッチであるスイッチ部SW4をオフ状態とした状態である。よって、コイル9には、図3(a)に示したものとは逆方向に電流が流れるので、図3(a)の場合とは逆方向に磁極6が加振される。
このように、駆動回路は、制御部14からの制御信号により、各スイッチ部SW1,SW2,SW3,SW4のオン状態及びオフ状態を切り換えることで、コイル9に流す電流の方向などを制御して、磁極6及びエンジン2に対する加振の位相や、その加振力の大きさなどを制御する。以下、この駆動回路の状態を加振モードと称する。
In FIG. 3B, the switch unit SW2 that is a high-side switch and the switch unit SW3 that is a low-side switch are turned on, and the switch unit SW1 that is a high-side switch and the switch unit SW4 that is a low-side switch. Is in the off state. Therefore, since a current flows through the
In this way, the drive circuit controls the direction of the current flowing through the
図4及び5は、加振器5の異常判定時の各スイッチ部SW1,SW2,SW3,SW4の状態と、電流の状態とを示す図である。ハイサイド・スイッチであるスイッチ部SW1及びスイッチ部SW2を共にオフ状態とし、ローサイド・スイッチであるスイッチ部SW3及びスイッチ部SW4を共にオン状態とした状態である。よって、コイル9に電源Vccは接続されなくなるため、電源Vccに基づく電流は流れない。但し、この状態でエンジン2が振動すると、エンジン2の振動によって、磁極6がコイル9に対して相対移動し、コイル9と鎖交する磁束が変化する。このため、コイル9には起電力が発生し、起電力による発電電流がコイル9に流れることになる。
図4(a)は、コイル9において図中で左側から右側に流れる発電電流がグランドに流出する状態である。また、図4(b)は、コイル9において図中で右側から左側に流れる電流がグランドに流出する状態である。なお、図5は、加振器5に異常があるか若しくはエンジン2からの振動が十分でないために、磁極6がコイル9に対して相対移動せず、電流が流れない状態を示している。
上述の状態における発電電流の測定値に基づいて、加振器5に異常があるか否かが判定される。以下、この駆動回路の状態を異常判定モードと称する。
4 and 5 are diagrams showing the states of the switch units SW1, SW2, SW3, SW4 and the current state when the
FIG. 4A shows a state in which the generated current flowing from the left side to the right side in the drawing of the
Based on the measured value of the generated current in the above-described state, it is determined whether or not the
[異常判定手段の動作]
図6に基づいて振動減衰装置1における加振器5の異常判定手段3の動作について説明する。異常判定に際し、制御部14の制御により駆動回路は図4に示す異常判定モードになる(#1)。ここで、駆動回路が定期的に異常判定モードに制御されるように制御部14を設定しておけばよい。また、乗員の操作によって制御部14が駆動回路を異常判定モードに制御するように構成してもよい。その後、電流測定部31が、振動発生源であるエンジン2の振動に基づく磁極6とコイル9との相対移動による発電電流を測定する(#2)。
[Operation of abnormality determination means]
Based on FIG. 6, the operation of the abnormality determination means 3 of the
電流の測定結果は異常判定部32に送信され、異常判定部32は電流の測定値が所定値以上であるか否かを判定する(#3)。ここで、所定値は例えば車両状態検出部15が検出した車両状態や回転センサ4が検出したエンジン2の回転数などに基づいて決定される値である。測定値が所定値以上であれば(♯3のYes分岐)、加振器5は正常であると判定する(♯4)。加振器5が正常であると判断された場合、制御部14が駆動回路を加振モードに制御する。
The current measurement result is transmitted to the
一方、測定値が所定値以下の場合は(♯3のNo分岐)、制御部14が駆動回路を制御し駆動回路は加振モードになりコイル9に通電される。所定時間加振モードを維持した後、駆動回路は異常判定モードに制御され、通電が停止される(♯5)。その後、電流測定部31が、磁極6とコイル9との慣性振動による発電電流を測定する(♯6)。測定結果が異常判定部32に送信され、異常判定部32は電流の測定値が所定値以上であるか否かを判定する(♯7)。ここで、所定値は例えばコイル9への通電電流量や通電時間などに基づいて決定される値である。測定値が所定値以上である場合(♯7のYes分岐)、加振器5は正常であると判定される(♯4)。加振器5が正常であると判断された場合、制御部14が駆動回路を加振モードに制御する。
一方、測定値が所定値以下の場合には(♯7のNo分岐)、加振器5が異常であると判断される。加振器5が異常であると判断された場合、例えば警告ランプなどによって乗員に異常を知らせるように構成してある。
On the other hand, when the measured value is equal to or smaller than the predetermined value (No branch of # 3), the
On the other hand, when the measured value is equal to or smaller than the predetermined value (No branch of # 7), it is determined that the
上述のように、コイル9への通電を停止しているときの磁極6のコイル9に対する相対振動により生じる電流値に基づいて加振器5が異常か否かを判定する。このため、電流値を検出する手段を設けるだけの簡単な構成で加振器5が異常か否かを判定することができる振動減衰装置1を提供することができるので、装置の低コスト化を図ることができる。
As described above, it is determined whether or not the
また、従来の如く、加振器5に加速度センサを設けて、加速度センサの検出結果に基づいてコイル9と磁極6との相対移動を検出する構成では、加速度センサが前記相対移動に基づく振動以外の振動を検出して、コイル9と磁極6とが相対移動していないにも関わらず加振器5に異常がないと判定する場合があった。しかし、本構成の如く、コイル9と磁極6との移動により生じる電流値に基づいて加振器5が異常か否かを判定するので、コイル9と磁極6とが相対移動をしなければ電流が検出されることが無い。このため、コイル9と磁極6とが相対移動していないにも関わらず加振器5に異常がないと判定されることを防止することができる。この結果、正確に加振器5の異常を判定することができる振動減衰装置1を提供することができる。
Further, as in the prior art, in the configuration in which the
なお、上述の実施形態では、振動発生源(エンジン2)の振動に基づく発電電流値を測定し、測定値が所定値以下の場合に慣性振動に基づく発電電流値を測定する例を示した。しかし、上述の実施例に限らず、コイル9への通電を停止しているときのコイル9と磁極6との相対移動は、振動発生源の振動に基づくもの及び慣性振動に基づくもののうちの何れか一方のみであってもよく、乗員の設定で何れかを選択できる構成であってもよい。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the generated current value based on the vibration of the vibration generation source (engine 2) is measured, and the generated current value based on the inertial vibration is measured when the measured value is equal to or less than a predetermined value. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the relative movement between the
また、回転センサ4が検出したエンジン2の回転数が所定値以上の場合には、エンジン2の振動に基づく発電電流値を測定し、エンジン2の回転数場が所定値以下の場合には慣性振動に基づく発電電流値を測定するように構成してもよい。
Further, when the rotation speed of the
1 振動減衰装置
2 エンジン(振動発生源)
3 異常判定手段
5 加振器
6 磁極
9 コイル
14 制御部
C 駆動部
1
3 Abnormality determination means 5
Claims (3)
前記加振器はコイルと磁極とを有し、前記駆動部は前記制御部からの制御により前記コイルへ通電し、前記コイルと前記磁極とを相対移動させて前記振動発生源からの振動を能動的に減衰させる加振力を発生させる振動減衰装置であって、
前記加振器は前記振動を減衰させる機能を有する流体を有さずに構成され、
前記コイルへの通電を停止しているときの前記コイルと前記磁極との相対移動により生じる電流値に基づいて、前記加振器が異常か否かを判定する異常判定手段を有し、
前記異常判定手段は、前記コイルへの通電を停止しているときの前記電流値が所定値未満であれば、所定時間コイルへ通電した後に再度前記加振器が異常か否かを判定する振動減衰装置。 A vibration exciter that electrically excites a device having a vibration source; a drive unit that drives the vibration exciter; and a control unit that controls the drive unit;
The vibration exciter has a coil and a magnetic pole, and the drive unit energizes the coil under the control of the control unit, and relatively moves the coil and the magnetic pole to activate vibration from the vibration source. A vibration attenuating device for generating an exciting force for damping
The vibrator is configured without a fluid having a function of damping the vibration,
Based on the current value caused by the relative movement between the coil and the magnetic pole of when stopping the energization of the coil, have a abnormality determination means for the vibrator to determine abnormal or not,
The abnormality determining means, oscillating the current value is less than the predetermined value, to determine again whether the vibrator is abnormal after energizing a predetermined time coil when stopping the energization of the coil Damping device.
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