JP5253950B2 - エンジンマウント用アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンマウント内で流動する液体の流路の切り替えに利用されるロータリバルブを回転させるためのエンジンマウント用アクチュエータに関するものである。

従来、このような分野の技術として、実開平４−１２２８４１号公報がある。この公報に記載された液封式エンジンマウントは、ネジを介してエンジンに結合されるラバーブロックと、ラバーブロックを覆うカバー部材に係合されると共に、車体に結合される取付ブラケットと、ラバーブロック内に設けられた受圧室と、取付ブラケット内に設けられた平衡室と、受圧室内及び平衡室内に封入された流体と、第１のオリフィスを有して、受圧室と平衡室とを連通させるための第１連通路と、第１のオリフィスと直径の異なる第２のオリフィスと第１のオリフィスとを有して、受圧室と平衡室とを連通させるための第２連通路と、回転軸周りに回転して第１連通路と第２連通路とを切り替える切換弁と、回転軸に連結して、切換弁を回転させるためのアクチュエータと、切換弁のストッパ部に当接して、切換弁の停止位置を規制するためのストッパ部材とを備えている。

この液封式エンジンマウントでは、アクチュエータにより切換弁を回転させると、ストッパ部材が切換弁のストッパ部に当接することで、切換弁が所定の位置に停止する。これによって、受圧室と平衡室とを連通する通路が、第１連通路又は第２連通路に切り替えられると、流体が通過するオリフィスの数や直径が変わるので、液封式エンジンマウントの動バネ定数が変化する。このように、エンジンの回転数に応じて、アクチュエータが切換弁を回転させることで、液封式エンジンマウントの動バネ定数を選択的に変更して、エンジンの振動の効果的な抑制を図っている。
実開平４−１２２８４１号公報

しかしながら、前述した従来の防振装置では、ストッパ部材にストッパ部が当接することで、切換弁の回転停止を機械的に行っているため、車両の走行振動等の影響を受けやすく、切換弁の停止位置の精度が低い。しかも、経年使用によって塵や埃が混入して、ストッパ部材やストッパ部に付着すると、切換弁の停止位置がずれてしまうという問題があった。

本発明は、エンジンマウントに使用するアクチュエータに関して、ロータリバルブの停止位置の精度を向上させることによって、エンジンマウントの信頼性を向上させることを目的とする。

本発明は、エンジンマウント内で流動する液体の流路の切り替えに利用されるロータリバルブを回転させるためのアクチュエータにおいて、ロータリバルブに連結される回転軸と、回転軸に減速ギアを介して連結されるモータと、回転軸の回転を検出する非接触型回転検出手段と、非接触型回転検出手段から出力された信号に基づいて、モータを制御するモータ制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明のエンジンマウント用アクチュエータは、回転軸の回転を検出する非接触型回転検出手段から出力された信号に基づいて、モータを制御しているので、回転軸の検出にあたって走行振動の影響を受けにくく、回転軸の検出精度の向上を図ることができる。その結果、ロータリバルブを所定の位置に精度良く停止させることができるので、エンジンマウントの減衰特性が適切に変更されて、信頼性を向上させることができる。

また、非接触型回転検出手段は、回転軸に固定されると共に、回転軸の軸線を中心とした周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されたマグネットと、マグネットの周面に対向して配置されたホールセンサとからなると好適である。エンジンを支持しているエンジンマウントは、温度変化が激しく、しかも激しい振動状況下に置かれているので、振動の影響を受けにくく、適用可能な温度範囲が広いホールセンサは最適である。また、塵や埃も激しい状況下であり、塵や埃の影響を長期に渡って受けにくいホールセンサは有効である。しかも、ホールセンサは、小型であるので、省スペース化を図ることができ、その結果としてアクチュエータを小型化することができる。

また、モータ制御手段は、非接触型回転検出手段から出力された信号とエンジン回転数を検出する車両制御ユニットから出力された信号とに基づいて、回転軸の位置を判定することが好ましい。これによって、車両制御ユニットから出力された信号に応じて、回転軸の位置を非接触で判定することが可能となる。そして、エンジン回転数と回転軸の位置とに応じて、モータを制御してロータリバルブによる流路の切り替えを行うことができるので、エンジンマウントがエンジンの振動を効果的に抑制することができる。

本発明によれば、エンジンマウントの信頼性を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るエンジンマウント用アクチュエータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示されるエンジンマウント１００は、エンジンの振動を抑制する弾性体と、弾性体を車両に固定するための第１取付金具と、弾性体をエンジンに固定するための第２取付金具と、弾性体内に形成された２つの液室と、２つの液室を連通する流路１０１と、流路面積の異なる２対の開口部１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを有すると共に、流路１０１の途中の流路面積を切り替えるロータリバルブ１０２と、ロータリバルブ１０２を回転させるアクチュエータ１（図２参照）とを備えている。

このようなエンジンマウント１００では、エンジンの振動が第２取付金具を介して弾性体に伝達されて振動が抑制される。そして、エンジンの振動が弾性体から液室に伝達されると、液室内の液体が流路１０１を介して液室間を流動するので、液体の粘性抵抗によって振動が熱として消費され、エンジンの振動が減衰される。

そして、アクチュエータ１によりロータリバルブ１０２を回転させると、流路１０１は、ロータリバルブ１０２の回転によって、図１（ａ）に示される開き状態と、図１（ｂ）に示される絞り状態とに切り替えられる。開き状態とは、ロータリバルブ１０２内の流路面積と流路１０１の流路面積とが等しい状態であり、絞り状態とは、ロータリバルブ１０２内の流路面積により流路１０１の流路面積が制限された状態である。このように、ロータリバルブ１０２の回転により、流路１０１が開き状態から絞り状態に切り替わることで、流路１０１の流路面積が制限され、エンジンマウント１００の減衰特性が変化する。具体的には、ロータリバルブ１０２が９０度回転することにより、流路１０１が開き状態から絞り状態に切り換わることで、エンジンマウント１００はより高い振動周波数を効果的に減衰する。例えば、エンジンが高回転となる車両の走行時に、流路１０１を絞り状態に切り替え、エンジンが低回転となる車両のアイドリング時に、流路１０１を開き状態に切り替えることで、エンジンの駆動状態において、エンジンの振動を効果的に減衰することができる。

図２〜図４に示すように、アクチュエータ１は、ボルトによってエンジンマウント１００に固定されるハウジング１０と、このハウジング１０から露出して、ロータリバルブ１０２に連結される先端部２ａを有すると共に、軸受２１によって支持された回転軸２と、ギア列からなる減速ギア３を介して回転軸２に連結されるＤＣモータ４とを備えている。

このＤＣモータ４の出力軸には、ウォームギア４１が固定され、このウォームギア４１は、減速ギア３を構成する第１のギア３１に連結されている。この第１のギア３１には、ウォームギア４１と噛合するはすば歯車３１ａが形成されると共に、このはすば歯車３１ａの下に平歯車３１ｂが形成されている。

さらに、平歯車３１ｂには、第２のギア３２に設けられた下段平歯車３２ａが噛合し、この下段平歯車３２ａの上には上段平歯車３２ｂが設けられている。この上段平歯車３２ｂは、回転軸２に形成されたギア部２ｂと噛合する。ＤＣモータ４の回転は、減速ギア３を介して減速されて回転軸２に伝達される。そして、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、回転軸２がロータリバルブ１０２を９０度回転させると、エンジンマウント１００内の流路１０１を開き状態又は絞り状態に切り替えることができる。

図２〜図４に示すように、回転軸２には、ギア部２ｂに隣接してリング状のマグネット５が固定され、マグネット５は回転軸２と同心をなすように接着剤により固定されている。このマグネット５は、周方向にＮ極とＳ極とが９０度毎に着磁された４極のマグネットであり、このマグネット５の側方には、マグネット５の周面５ａと対向して、ホール素子を有するホールセンサＩＣ（ホールセンサ）６が配置される。このホールセンサＩＣ６は、マグネット５の回転に伴う磁気変化を検知し、回転軸２の回転を９０度ごとに検知して出力信号を送出する。

また、ホールセンサＩＣ６は、回路基板７に固定され、この回路基板７上には、ＤＣモータ４に接続されてＤＣモータ４の駆動及び停止を行うモータ制御ＩＣ（モータ制御手段）８が配置されている。このモータ制御ＩＣ８は、回路基板７の回路を介してホールセンサＩＣ６及びＤＣモータ４に接続されている。

さらに、モータ制御ＩＣ８は、回路基板７に配線されたケーブル７１を介して、ＥＣＵ（車両制御ユニット）９０に接続されている。このＥＣＵ９０は、エンジンの回転数を検出しており、エンジンの回転数が所定のしきい値以下である場合には、アイドリング中であると判定して、ＥＣＵ９０はアイドリング信号をモータ制御ＩＣ８に出力する。また、モータ制御ＩＣ８は、回路基板７に配線された電源ケーブル７２を介して、車載のバッテリに接続されると共に、回路基板７に配線されたアース線７３を介して車体に接続される。

このように、マグネット５とホールセンサＩＣ６との組み合わせにより、非接触型回転検出手段Ｒを構成すると、回転軸２の回転の検知にあたって走行振動の影響を受けにくく、回転軸２の検出精度を向上させることができる。その結果、ロータリバルブ１０２を所定の位置に精度良く停止させることができるので、エンジンマウント１００の減衰特性が適切に変更されて、信頼性を向上させることができる。

また、このアクチュエータ１は、ホールセンサＩＣ６から出力された信号に基づいて、モータ制御ＩＣ８によりＤＣモータ４を電気的に制御しているので、長期に渡ってロータリバルブ１０２を所定の位置に精度良く停止させることができる。

また、エンジンを支持しているエンジンマウント１００は、温度変化が激しく、しかも激しい振動状況下に置かれているので、振動の影響を受けにくく、適用可能な温度範囲が広いホールセンサＩＣ６は最適である。さらに、塵や埃も激しい状況下であり、塵や埃の影響を長期に渡って受けにくいホールセンサＩＣ６は有効である。しかも、ホールセンサＩＣ６は、小型であるので、省スペース化を図ることができ、その結果としてアクチュエータ１を小型化することができる。

次に、アクチュエータ１におけるモータ制御ＩＣ８の制御フローについて図５を参照して説明する。

図５に示すように、ＥＣＵ９０からのアイドリング信号がＯＮ状態であるか否かを判定する（Ｓ１）。アイドリング信号がＯＮ状態であると判定した場合、ホールセンサＩＣ６からの信号がＯＮ状態であるか否かを判定する（Ｓ２）。ホールセンサＩＣ６からの信号がＯＮ状態であると判定した場合、ＤＣモータ４に電流を供給せず、ＤＣモータ４を停止状態にする（Ｓ３）。一方、ホールセンサＩＣ６からの信号がＯＦＦ状態であると判定した場合、ＤＣモータ４に電流を供給して、ＤＣモータ４を駆動状態にする（Ｓ４）。

また、ステップ１において、アイドリング信号がＯＦＦ状態であると判定した場合、ホールセンサＩＣ６からの信号がＯＮ状態であるか否かを判定する（Ｓ５）。ホールセンサＩＣ６からの信号がＯＮ状態であると判定した場合、ＤＣモータ４に電流を供給して、ＤＣモータ４を駆動状態にする（Ｓ６）。一方、ホールセンサＩＣ６からの信号がＯＦＦ状態であると判定した場合、ＤＣモータ４に電流を供給せず、ＤＣモータ４を停止状態にする（Ｓ７）。

続いて、図５の制御フローを好適に実現するためのモータ制御回路９について図６を参照して説明する。

図６に示すように、モータ制御回路９は、ＤＣモータ４の駆動及び停止を制御するためのモータ制御部５０と、ＤＣモータ４の逆起電力を消費させてＤＣモータ４を短い時間で停止させるためのショートブレーキ部８０とを有している。

モータ制御部５０は、ホールセンサＩＣ６と、ＥＸＮＯＲ回路５７と、第１のトランジスタ６１とを有している。ホールセンサＩＣ６の一方の端子は入力端子５１に接続され、他方の端子はアース端子５３に接続されている。入力端子５１にはバッテリから入力電圧Ｖｉｎが入力される。入力端子５１とアース端子５３との間には安定化用容量素子５４が接続されている。ホールセンサＩＣ６の出力端子はＥＸＮＯＲ回路５７の第２の入力端子に接続されており、ＥＸＮＯＲ回路５７の第２の入力端子は抵抗素子５６によって入力端子５１にプルアップされている。

ＥＸＮＯＲ回路５７の第１の入力端子はアイドリング信号端子５２に接続され、抵抗素子５５によって入力端子５１にプルアップされている。ＥＸＮＯＲ回路５７の一対の電源端子はそれぞれ入力端子５１とアース端子５３とに接続されており、一対の電源端子の間には安定化用容量素子５８が接続されている。ＥＸＮＯＲ５７の出力端子は抵抗素子５９を介して第１のトランジスタ６１のベースに接続されている。第１のトランジスタ６１のエミッタは入力端子５１に接続されており、エミッタとベースとの間には抵抗素子６０が接続されている。第１のトランジスタ６１のコレクタは、ショートブレーキ部８０の有するダイオード８１のアノードに接続されている。

ショートブレーキ部８０は、ダイオード８１と、第２のトランジスタ８２とを有している。ダイオード８１のカソードはＤＣモータ４の一方の端子８３に接続されており、ＤＣモータ４の他方の端子８４はアース端子５３に接続されている。第２のトランジスタ８２のベースは第１のトランジスタ６１のコレクタに接続されると共に、抵抗素子８５を介してアース端子５３に接続されている。第２のトランジスタ８２のエミッタはＤＣモータ４の一方の端子８３に接続されており、コレクタはＤＣモータ４の他方の端子８４に接続されている。

次に、モータ制御回路９の動作について図６を参照して説明する。

モータ制御部５０では、エンジン回転数がしきい値Ｓ未満の場合、ＥＣＵ９０からアイドリング信号が出力されると、アイドリング信号はＯＮ状態（例えば、ＨＩＧＨレベル）になる。このとき、ロータリバルブ１０２は、初期位置である開き状態の位置にあるので、ホールセンサＩＣ６から出力される信号はＯＮ状態（例えばＨＩＧＨレベル）になり、ＥＸＮＯＲ回路５７の出力はＯＮ状態（例えば、ＨＩＧＨレベル）になる。すると、第１のトランジスタ６１がＯＦＦ状態となり、ＤＣモータ４に駆動電流が供給されないので、ＤＣモータ４は停止状態となる。

そして、エンジン回転数が上昇してしきい値Ｓ以上になり、ＥＣＵ９０からアイドリング信号が出力されないと、アイドリング信号はＯＦＦ状態になる。このとき、ホールセンサＩＣ６から出力される信号はＯＮ状態であるので、ＥＸＮＯＲ回路５７の出力はＯＦＦ状態になる。すると、第１のトランジスタ６１がＯＮ状態になり、ＤＣモータ４に駆動電流が供給されるので、ＤＣモータ４は駆動状態になる。この場合、ロータリバルブ１０２は、開き状態の位置から絞り状態の位置に向かって回転を始める。

ロータリバルブ１０２が絞り状態の位置に到達すると、ホールセンサＩＣ６から出力される信号はＯＦＦ状態になる。このとき、アイドリング信号はＯＦＦ状態であるので、ＥＸＮＯＲ回路５７の出力はＯＮ状態になる。すると、第１のトランジスタ６１がＯＦＦ状態になり、ＤＣモータ４に駆動電流が供給されないので、ＤＣモータ４は停止状態になる。このとき、ショートブレーキ部８０では、ＤＣモータ４に生じた逆起電力によって、第２のトランジスタ８２がＯＮ状態になり、ＤＣモータ４の端子８３，８４が短絡されるので、逆起電力が急速に消費される。これにより、ＤＣモータ４を短い時間で停止することができ、ロータリバルブ１０２を絞り状態の位置に精度よく停止することができる。

そして、モータ制御部５０では、エンジン回転数が減少してしきい値Ｓ未満になり、ＥＣＵ９０からアイドリング信号が出力されると、アイドリング信号はＯＮ状態になる。このとき、ホールセンサＩＣ６から出力される信号はＯＦＦ状態であるので、ＥＸＮＯＲ回路５７の出力はＯＦＦ状態になる。すると、第１のトランジスタ６１がＯＮ状態になり、ＤＣモータ４に駆動電流が供給されるので、ＤＣモータ４は駆動状態になる。この場合、ロータリバルブ１０２は、絞り状態の位置から開き状態の位置に向かって回転を始める。

ロータリバルブ１０２が開き状態の位置に到達すると、ホールセンサＩＣ６から出力される信号はＯＮ状態になる。このとき、アイドリング信号はＯＮ状態であるので、ＥＸＮＯＲ回路５７の出力はＯＮ状態になる。すると、第１のトランジスタ６１がＯＦＦ状態になり、ＤＣモータ４に駆動電流が供給されないので、ＤＣモータ４は停止状態となる。このとき、ショートブレーキ部８０では、ＤＣモータ４に生じた逆起電力によって、第２のトランジスタ８２がＯＮ状態になり、ＤＣモータ４の端子８３，８４が短絡されるので、逆起電力が急速に消費される。これにより、ＤＣモータ４を短い時間で停止することができ、ロータリバルブ１０２を開き状態の位置に精度よく停止させることができる。

このように、モータ制御回路９によれば、図５に示すモータ制御ＩＣ８の制御を好適に実現することができる。そして、ホールセンサＩＣ６を用いることにより、ＥＣＵ９０から出力されたアイドリング信号に応じて、回転軸２の位置を非接触で判定することが可能となる。さらに、ＤＣモータ４の逆起電力は、ショートブレーキ部８０において急速に消費されるので、ＤＣモータ４を短い時間で停止させることができ、ロータリバルブ１０２を所定の位置に精度よく停止することができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すロータリバルブ１０２は、６ポートバルブや８ポートバルブであってもよい。この場合、回転軸２に固定されるマグネット５は、ロータリバルブ１０２のポート数に合わせて、それぞれ６極、８極のマグネットが用いられる。

また、回転軸２の回転を検出する非接触型回転検知手段としては、ロータリエンコーダを利用しても良い。

エンジンマウント内の流路の切り替えに利用されるロータリバルブを示す断面図である。 本発明に係るアクチュエータの一実施形態を示す断面図である。 図２に示したアクチュエータのＤＣモータ及び減速ギアを示す断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。 モータ制御ＩＣにおける制御フローである。 図５に示した制御フローを実現するためのモータ制御回路を示す回路図である。

符号の説明

１…アクチュエータ、２…回転軸、２ａ…先端部、２ｂ…ギア部、３…減速ギア、４…ＤＣモータ、５…マグネット、６…ホールセンサＩＣ(ホールセンサ)、７…回路基板、８…モータ制御ＩＣ（モータ制御手段）、９…モータ制御回路、１０…ハウジング、３１…第１のギア、３２…第２のギア、５０…モータ制御部、５７…ＥＸＮＯＲ回路、６１…第１のトランジスタ、８０…ショートブレーキ部、８１…ダイオード、８２…第２のトランジスタ、９０…ＥＣＵ（車両制御ユニット）、１００…エンジンマウント、１０１…流路、１０２…ロータリバルブ、Ｒ…非接触型回転検出手段。

Claims (2)

1. エンジンマウント内で流動する液体の流路の切り替えに利用されるロータリバルブを回転させるためのアクチュエータにおいて、
   前記ロータリバルブに連結される回転軸と、
   前記回転軸に減速ギアを介して連結されるモータと、
   前記回転軸の回転を検出する非接触型回転検出手段と、
   前記非接触型回転検出手段から出力された信号に基づいて、前記モータを制御するモータ制御手段とを備え、
   前記非接触型回転検出手段は、前記回転軸と同心に固定されると共に、前記回転軸の軸線を中心とした周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されたマグネットと、前記マグネットの周面に対向して配置されたホールセンサとを有し、
   前記ロータリバルブの開口部数と前記マグネットの極数とは同数であることを特徴とするエンジンマウント用アクチュエータ。
2. 前記モータ制御手段は、エンジン回転数を検出する車両制御ユニットから出力された信号と前記非接触型回転検出手段から出力された信号とに基づいて、前記回転軸の位置を判定することを特徴とする請求項１記載のエンジンマウント用アクチュエータ。
   
   

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