JP5194442B2

JP5194442B2 - 自動車制振装置

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Publication number: JP5194442B2
Application number: JP2006329497A
Authority: JP
Inventors: 恭次村岸; 隆良藤井; 崇福永; 英朗守屋; 克好中野; 洋中川
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2026-12-06
Also published as: JP2008144781A

Description

本発明は、自動車等のエンジンを搭載した車両に於ける座席部やハンドル部の振幅を低減し、乗り心地を向上することのできる自動車制振装置に関するものである。

一般にエンジンとトランスミッションやトランスアクスルなどを結合したパワープラントは、高周波振動の遮断を目的としてエンジンマウントで支持されている。一方、自動車の停止時などの際、エンジンはアイドリング運転を行うが、低速で運転されるために走行時と比較してトルク変動が大きい上に低周波振動となり、エンジンマウントを介して伝えられたエンジンの振動により車体振動が発生する。この低周波振動がフロアパネルを介して乗員に伝えられることにより、乗員の乗心地が阻害される。

図面にしたがって具体的に説明すると、図６は、アイドリング運転時の車体振動を模式的に示すものである。ここで、エンジン等のパワープラント１は、エンジンマウント２を介して車体３に支持されている。しかし、エンジンマウント２は、アイドリング運転時などの加振力の周波数が低い場合に、振動遮断性能が不足することがある。この際、図に破断線で示すように車体３が大きく振動し、座席部４やハンドル部５が変位して、乗り心地が悪化する。また、低周波数のこもり音が発生する。更に、車体構造は、きわめて低い振動数域では剛体とみなされるが、振動数が１０数ｃ／ｓになると弾性体として考えなければならない。

また、エンジンマウントの特性を改良するものとして。特許文献１、２に示すものが提案されている。特許文献１に開示された防振装置は、バネ手段で相対運動可能に連結し、部材の一方に磁石を取り付け、他方の部材に磁場を通って延びる導電部材を対向配設して、減衰率を向上させたものである。また、特許文献２に開示された防振マウントは、ゴム製の弾性体と磁石と導体を配設し、磁界を導体が横切る際に生じるうず電流抵抗を利用して振動を減衰させるものである。
更に、エンジンの低速回転時の振動と高速回転時の振動が車体へ伝達するのを低減させるものとして、例えば特許文献３に示すような車両用防振装置が提案されている。ゴム弾性体で支持する防振装置において、永久磁石とこの永久磁石の磁界を横切る導線を設け、低周波数域である制振領域では導線をスイッチで閉成してバネ定数を大きくし、高周波数域である防振領域では導線を開成しバネ定数を小さくして、減衰係数を小さくするものである。
特開昭６３−１４９４４６号公報実開平４−１１３３４８号公報実開昭５９−６８８３８号公報

本発明は、エンジンやトランスミッション等の結合したパワープラントが、振動の遮断を目的としてエンジンマウントで車体に支持された自動車の自動車制振装置であって、車体の一部である所定の取付部位に取り付けられたアクチュエータ保持部と、当該アクチュエータ保持部を介し前記取付部位の振動方向に沿って所定距離だけ前記取付部位より離されて固定されたアクチュエータと、当該アクチュエータによって支持された補助質量とを具備しており、前記取付部位の振動方向と直交する方向に前記アクチュエータにより前記補助質量を振動させるようにした加振手段と、前記アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備えており、前記アクチュエータによる前記補助質量の振動に伴って前記取付部位回りのトルクを生じさせ、当該トルクによって車体の振動を抑制するように構成したことを特徴とする。

この発明は上記に鑑み提案されたもので、エンジンマウントと異なる位置に加振手段を配設し、ハンドル部や座席部が振動の節となるよう調整して、振幅を低減し、乗り心地を向上することを目的とするものである。

本発明は、エンジンやトランスミッション等の結合したパワープラントが、振動の遮断を目的としてエンジンマウントで車体に支持された自動車の自動車制振装置であって、アクチュエータに支持された補助質量を、前記車体の振動方向に対して直交する方向に振動させる加振手段と、前記アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、複数個配設されたことを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、エンジンのアイドリング時でかつ、車速がゼロの時に作動することを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、車体フレームに取り付けたことを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、車体フレーム後端部に取り付けたことを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、車体フレームを支持する前後のサスペンションを挟んで前側と後側に設けられていることを特徴とする。

本発明は、前記前側に設けた加振手段と、後側に設けた加振手段とを、互いに逆位相で駆動することを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、バンパー取り付け部に取り付けたことを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、トランク内部に取り付けたことを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、座席下に取り付けたことを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、複数台設置され、互いに異なる位相で駆動することを特徴とする。

本発明は、前記制御手段は、イグニッション電流、ディストリビュータ電流、点火プラグ電流、エンジン回転数パルス、エンジン振動波形、燃料噴射タイミングのいずれかの基準信号に基づいて、前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする。

本発明は、前記基準信号に対して所定の時間差を持たせて前記加振手段を駆動することを特徴とする。

本発明は、アクセル開度、吸気量の変化、燃料噴射量により、前記加振手段の加振力を変化させることを特徴とする。

本発明は、前記加振手段の駆動を所定のエンジン回転数を上限として停止させることを特徴とする。

本発明は、前記所定のエンジン回転数が１５００ｒｐｍであることを特徴とする。

本発明は、前記加振手段の駆動を所定のエンジン回転数の範囲外では停止させることを特徴とする。

本発明は、前記所定のエンジン回転数の下限値が５００〜１２００ｒｐｍであり、上限値が１４００〜４０００ｒｐｍあることを特徴とする。

本発明は、前記加振手段は、エンジンマウントの近傍に取り付けたことを特徴とする。

本発明は、前記アクチュエータに支持された補助質量が、前記車体に対してバネ要素で支持された前記自動車の構成部品または付属品であることを特徴とする。

この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。

本発明ではエンジンやトランスミッション等の結合したパワープラントが、振動の遮断を目的としてエンジンマウントで車体に支持された自動車の自動車制振装置であって、エンジンやトランスミッション等の結合したパワープラントが、振動の遮断を目的としてエンジンマウントで車体に支持された自動車の自動車制振装置であって、車体の一部である所定の取付部位に取り付けられたアクチュエータ保持部と、当該アクチュエータ保持部を介し前記取付部位の振動方向に沿って所定距離だけ前記取付部位より離されて固定されたアクチュエータと、当該アクチュエータによって支持された補助質量とを具備しており、前記取付部位の振動方向と直交する方向に前記アクチュエータにより前記補助質量を振動させるようにした加振手段と、前記アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備えており、前記アクチュエータによる前記補助質量の振動に伴って前記取付部位回りのトルクを生じさせ、当該トルクによって車体の振動を抑制するように構成したので、自動車が悪路を走行した場合などにおいて大きな上下振動を受けてもアクチュエータの駆動方向（補助質量の振動方向）の力とはならず、アクチュエータに固定された補助質量が可動範囲を超えて加振されてしまうことを防止することができるため、最適な制振制御を行うことが可能となり、自動車の乗り心地を向上させることができる。

また、本発明では、前記加振手段は、エンジンマウントで支持されたエンジンとは別の位置に配設されたので、車体の振動モードを容易に変更することができ、座席部付近で節となるように調整して車内振動を低減することができる。

また、本発明では、前記加振手段が複数個配設されたので、ワゴンタイプの荷台面積の広い自動車等では座席部の振動低減に加えて、荷台部分で発生する振動を低減させ、低周波騒音を大幅に削減することができる。また、前記加振手段は、リニアアクチュエータに取り付けた補助質量を振動させるので、可動部分が鉄心のみで過酷な運転条件であっても高い信頼性を得ることができる。また、摩擦、摩耗部分がないので長期に渡り、メンテナンスフリーで使用することができる。また、前記加振手段は、エンジンのアイドリング時でかつ、車速がゼロの時に作動するので、アイドリング運転時の低周波振動を確実に低減することができる。

本発明の自動車制振装置を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る自動車制振装置を取り付けた車体の一例を示す模式図である。
ここで、自動車制振装置１０は、エンジンやトランスミッション等の結合したパワープラント１１が、振動の遮断を目的としてエンジンマウント１２で車体１３に支持されたものであって、エンジンの振動とは別の振動を発生させる加振手段１４を備えている。また、車体１３には、ハンドル１５および座席部１６が取り付けられている。更に、車体１３は、サスペンション１７を介してタイヤ１８で支持されている。

本実施例で使用される加振手段１４は、エンジンマウント１２を介することなく、エンジンとは別の所定の取付部位Ｐ（図４参照）で直接車体１３に固定される。また加振手段１４に用いるアクチュエータとしては、リニアアクチュエータ、レシプロモータ、ボイスコイルモータ、ムービングマグネット等を使用することができる。図５は、一般の自動車制振装置に使用される加振手段１４の一例を示すもので、車体１３に固定されたレシプロモータ１９の可動軸１９ａの先端に補助質量２０を取り付けたものである。レシプロモータ１９は、コイルに通電していない状態では、永久磁石の磁力により可動子はモータの中立位置に静止しており、通電によって往復運動する。また、レシプロモータ１９は、動く部分が鉄心のみで機械強度が高く、可動部への給電が不要であるので断線等のおそれがない。図５に示す加振手段１４は、車体１３の上下（垂直）振動に応じて、補助質量２０を車体１３の振動方向と同じ方向へ振動させることにより車体１３の振動を低減するものである。

しかし、自動車が凹凸の大きい悪路を走行した場合、車体１３は、水平方向に比べ垂直方向の大きな振動を受けることになる。このような垂直方向の大きな振動を受けると、図５に示す加振手段１４の補助質量２０は、可動範囲を超えて振動してしまう現象が発生する。したがって、レシプロモータ１９を車体１３に対して、垂直方向（大きな振動を受ける方向）に所定の距離だけ離し、かつ補助質量２０の振動方向を水平方向（大きな振動を受ける方向に直交する方向）振動させるようにすれば、垂直方向の大きな振動を受けても補助質量２０が可動範囲を超えて振動してしまう現象の発生を防止することができる。図４は、上記現象を解消するために本願発明の自動車制振装置に使用される加振手段１４の構成を示す図である。図４に示す加振手段１４は、アクチュエータ保持部としてのレシプロモータ保持部１３ａと、これにより支持されるアクチュエータとしてのレシプロモータ１９と、これにより支持される補助質量２０とを備えている。レシプロモータ保持部１３ａは所定の取付部位Ｐに設けられており、これを介しレシプロモータ１９は車体１３に対して固定されている。こうすることで、レシプロモータ１９は大きな振動を受ける方向、すなわち取付部位Ｐの振動方向に沿って、この取付部位Ｐより所定の距離だけ離されるとともに、レシプロモータ１９自身の動作方向、すなわち補助質量２０の振動方向が上記取付部位Ｐの振動方向と直交する方向、すなわち水平方向になるようにしたものである。このように固定したレシプロモータ１９を駆動させて補助質量２０を水平方向に振動させると、支点としての取付部位Ｐ（レシプロモータ保持部１３ａを車体１３に固定した位置）回りのモーメントであるトルクが発生する。このトルクを利用して車体１３の上下振動を抑制するようにレシプロモータ１９を制御すれば、補助質量２０が車体１３の上下振動の影響によって可動範囲を超えて振動してしまうことを防止できるとともに、車体１３の振動を抑制するように制御することが可能となる。

なお、車体１３とレシプロモータ１９の距離（レシプロモータ保持部の長さ）は、車体の振動状況と補助質量２０が取り付けられたレシプロモータ１９の性能に応じて、決定すればよい。

図２は、本発明の自動車制振装置による車体振動の低減例を示す模式図である。本実施例において、車体１３の振動モードを座席部１６の付近で節となるように、または、振幅が減少するように加振手段１４の運動速度及び補助質量２０を調整する。車体１３の低振動数域の振動現象は、一般にシェイク（shake）と呼ばれ、振動モードとしては１次振動（２節曲げ）と２次振動（３節曲げ）があるが、図２では１次振動による２節曲げの場合を示している。また、加振手段１４を作動させるタイミングは、エンジンがアイドリング（無負荷）運転時で、かつ車速がゼロ（停止時）である。

以上のように構成した場合、図２に示すように座席部１６の振幅が減少し、乗り心地を向上することができる。

図３は、本発明の自動車制振装置を、車体１３を支持する前後のサスペンション１７，１７を挟みつつ、この車体１３の前後に取り付けた場合の車体振動の低減例を示す模式図である。本実施例において、加振手段１４を車体１３の前部に取り付けるとともに、後部に第２加振手段２１を取り付ける。加振手段１４は、主に座席部１６の振幅を小さくし、乗り心地を向上し、第２加振手段２１は、主に荷台部分の振幅を小さくして車内騒音の低減を目的とする。本実施例は、ワゴンタイプの荷台面積の広い自動車等に適用することができ、座席部の振動低減に加えて、荷台部分で発生する振動を低減させ、低周波騒音を大幅に削減できる。

なお、以上の実施例では、加振手段を１個または２個設置する場合について説明したが、３個以上であってもよい。

なお、本実施例で使用される加振手段の取り付け箇所は、車体フレームの先端部または後端部、バンパー取り付け部またはバンパー内部、トランク内部、座席下であってもよい。

また、駆動信号の具体例として、２台の加振手段を設置し互いに逆位相で駆動するなど、複数台の加振手段を設置し互いに異なる位相で駆動するようにしてもよい。また、加振信号の基準信号は、イグニッション電流、ディストリビュータ電流、点火プラグ電流、エンジン回転数パルス、エンジン振動波形、燃料噴射タイミングのいずれかであってもよい。また、加振信号の基準信号に対して所定の時間差を持たせて加振手段を駆動するようにしてもよい。

さらに、アクセル開度、吸気量の変化、燃料噴射量により、加振手段の加振力を変化させるようにしてもよい。また、加振手段の駆動を、例えば１５００ｒｐｍなど所定のエンジン回転数（エンジン回転数制限未満）を上限として停止させるようにしてもよい。
また、加振手段の駆動を所定のエンジン回転数の範囲外では停止させるようにしてもよい。このとき、エンジン回転数の下限値が５００〜１２００ｒｐｍであり、上限値が１４００〜４０００ｒｐｍとして、自動車のエンジン回転に応じて発生する振動の度合いに基づいて設定すればよい。

なお、図４に示す補助質量２０は、車体に対してバネ要素で支持された自動車の構成部品（ラジエータやバッテリ）または付属品（スペアタイヤや工具類）を用いて、この構成部品または付属品をレシプロモータ１９によって加振するようにしてもよい。このようにすることにより、新たな補助質量を自動車に備える必要がないため、自動車の重量を増加させることなく制振制御を行うことが可能となる。

このように、アクチュエータ（レシプロモータ１９）に支持された補助質量を、車体１３の振動方向に対して直交する方向に振動させることにより発生するトルクを利用して車体１３に対して加振力を与えるようにしたため、自動車が悪路を走行した場合などにおいて大きな上下振動を受けてもアクチュエータの駆動方向（補助質量の振動方向）の力とはならず、アクチュエータに固定された補助質量が可動範囲を超えて加振されてしまうことを防止することができ、最適な制振制御を行うことが可能となる。また、エンジンの振動とは別の振動を発生させる加振手段を備えたので、加振手段の反力により座席部の振幅を小さくすることができる。また、車体の振動モードを座席部付近で節となるように調整し、座席部近傍の振幅が減少して、乗り心地を向上させるという目的が達成できる。

本発明に係る自動車制振装置を取り付けた車体の一例を示す模式図である。同自動車制振装置による車体振動の低減例を示す模式図である。同自動車制振装置を車体の前後に取り付けた場合の車体振動の低減例を示す模式図である。本発明の自動車制振装置に使用される加振手段の一例を示す説明図である。一般の自動車制振装置に使用される加振手段の一例を示す説明図である。従来のアイドリング運転時の車体振動モードを模式的に示す説明図である。

符号の説明

１０…自動車制振装置、１１…パワープラント、１２…エンジンマウント、１３…車体、１３ａ…レシプロモータ保持部、１４…加振手段、１５…ハンドル、１６…座席部、１７…サスペンション、１８…タイヤ、１９…レシプロモータ、２０…補助質量、２１…第２加振手段

Claims

エンジンやトランスミッション等の結合したパワープラントが、振動の遮断を目的としてエンジンマウントで車体に支持された自動車の自動車制振装置であって、
車体の一部である所定の取付部位に取り付けられたアクチュエータ保持部と、当該アクチュエータ保持部を介し前記取付部位の振動方向に沿って所定距離だけ前記取付部位より離されて固定されたアクチュエータと、当該アクチュエータによって支持された補助質量とを具備しており、前記取付部位の振動方向と直交する方向に前記アクチュエータにより前記補助質量を振動させるようにした加振手段と、
前記アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備えており、
前記アクチュエータによる前記補助質量の振動に伴って前記取付部位回りのトルクを生じさせ、当該トルクによって車体の振動を抑制するように構成したことを特徴とする自動車制振装置。
前記加振手段は、複数個配設されたことを特徴とする請求項１に記載の自動車制振装置。
前記加振手段は、エンジンのアイドリング時でかつ、車速がゼロの時に作動することを特徴とする請求項１または２に記載の自動車制振装置。
前記加振手段は、車体フレームに取り付けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の自動車制振装置。
前記加振手段は、車体フレーム後端部に取り付けたことを特徴とする請求項４に記載の自動車制振装置。
前記加振手段は、車体フレームを支持する前後のサスペンションを挟んで前側と後側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の自動車制振装置。
前記前側に設けた加振手段と、後側に設けた加振手段とを、互いに逆位相で駆動することを特徴とする請求項６に記載の自動車制振装置。
前記加振手段は、バンパー取り付け部に取り付けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の自動車制振装置。
前記加振手段は、トランク内部に取り付けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の自動車制振装置。
前記加振手段は、座席下に取り付けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の自動車制振装置。
前記加振手段は、複数台設置され、互いに異なる位相で駆動することを特徴とする請求項２に記載の自動車制振装置。
前記制御手段は、イグニッション電流、ディストリビュータ電流、点火プラグ電流、エンジン回転数パルス、エンジン振動波形、燃料噴射タイミングのいずれかの基準信号に基づいて、前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする請求項１〜１１の何れか１に記載の自動車制振装置。
前記基準信号に対して所定の時間差を持たせて前記加振手段を駆動することを特徴とする請求項１２に記載の自動車制振装置。
アクセル開度、吸気量の変化、燃料噴射量により、前記加振手段の加振力を変化させることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１に記載の自動車制振装置。
前記加振手段の駆動を所定のエンジン回転数を上限として停止させることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１に記載の自動車制振装置。
前記所定のエンジン回転数が１５００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１５に記載の自動車制振装置。
前記加振手段の駆動を所定のエンジン回転数の範囲外では停止させることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１に記載の自動車制振装置。
前記所定のエンジン回転数の下限値が５００〜１２００ｒｐｍであり、上限値が１４００〜４０００ｒｐｍあることを特徴とする請求項１７に記載の自動車制振装置。
前記加振手段は、エンジンマウントの近傍に取り付けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の自動車制振装置。
前記アクチュエータに支持された補助質量が、前記車体に対してバネ要素で支持された前記自動車の構成部品または付属品であることを特徴とする請求項１に記載の自動車制振装置。