JPH02225839A - 振動絶縁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、振動伝達径路上に設【プられる振動絶縁装Ｍ
（関し、とくに、自動車のエンジンとボデーとの間のエ
ンジンマウント部等に用いて最適な振動絶縁Ｈ防に関す
る。

［従来の技術〕 従来から、振動伝達径路中に圧電アクチュエータを内蔵
した起振装置を設け、振動発生源の回転数等を検出する
センサからの信号に基いて（特開昭５９−２３１３９号
公報、特開昭５９−２３１４０＠公報）、あるいは振動
検出センサからの信号に基いて（特開昭６３−１９５４
４３号公報）、ｆ１電アクチュ■−夕伸縮による起振を
制御し、該起振により振動伝達径路におＣノる振動を減
衰、あるいは相殺させるようにした、振動減衰装置ある
いは振動絶縁装置が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のような従来技術では、いずれも圧電ア
クチュエータを振動伝達径路の中に組み入れ、圧電アク
チュエータを振動伝達径路の一構成部品とした上で、そ
の伸縮による起振あるいは変位を制御する方式であるた
め、該制御量、つまり圧電アクチュエータへの印加電汁
を、常にセンり等からの信号に基いて動的に制御する必
要があり、制御系が複雑になるとともに、制御に時間ｄ
れ等の問題が生じるおそれがあった。また、圧電アクチ
ュエータを組み込んだ起振装置自身が振動伝達径路の一
部をなすため、該径路の大型化、重量層等を招いている
。

本発明は、」１記のような問題点に肴「１し、圧電アク
ヂュ■−タの動的な制御を行うことなく、簡単な制り１
１あるいは調整をもって効果的に振動を絶縁でき、しか
も振動伝達径路自身は実質的にそのままで、該径路に付
加するだ番プで振動を効率よく絶縁できる装置を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この［１的に沿う本発明の振動絶縁装置は、振動伝達径
路中にある支持部材上に、該支持部材の］騒動り向に伸
縮可能な圧電アクチュエータの一端側を固定するととも
に、該Ｌｔ電アクチュエータの他端側を白山端として該
他端側に質量体を設け、前記支持部材又はその近傍に起
振側部材の加速度を検出する加速度セン（）又は支持部
材周りの部材の相対変位を検出する変位センサを設け、
前記圧電アクチュエータの伸縮を制御する圧電アクチコ
−１−’ａへの出力回路に、少なくとも、前記センサに
より検知される振動伝達径路の振動の位相に対し前記圧
電アクチュエータの伸縮による起振の位相を逆位相とす
る位相制御回路を設【ノたものから成る。

［作　　用］ このような振動絶縁装置においては、一端側に質量体を
備えた圧電アクチュエータが、その作動位相を位相制御
回路により調整されて、振動伝達径路中の振動と実質的
に完全に逆位相にて起振し、該１１二電アクチュエータ
および質量体ｌｅ＆、当該振動系に対し一種のダイナミ
ックダンパを構成して、支持部材部分で（騒動伝達径路
の振動を打も消し絶縁する。

この圧電アクチュエータによる起振の特性は、後述の如
く、周波数に関して、質量体の貿早、質量体と圧電アク
チュエータとの間にばね手段が介装される場合にはその
ばね手段のばね定数等により定まる一定の特性をもつこ
とができる。この特性は、低周波数領域では周波数の２
乗に比例する特性、ある周波数以」−では一定値となる
特性である。

本発明装置をエンジンマウント部に適用する場合、エン
ジン回転の２次成分により生じる振動は一般に不変の一
定ｍであるから、この始に上記１１］電アクチュ■−タ
の起振特性の一定値領域にＪＵＧプる１直をヂューニン
グすることにより、エンジンからの振動と、それと逆位
相の圧電アクチュエータによる起振とが、エンジン回転
数（振動周波数）に拘らず打ち消し合い、良好に振動絶
縁される。

また、本発明装置をたとえばプロペラシャフト等の動ツ
ノ伝達系に適用する場合、該伝達系では一般に上記エン
ジンマウントよりも低周波の振動が問題となるから、前
記圧電アクチュエータの起振特性のうち周波数の２乗に
比例する特性領域を使うことができ、後述の如く、圧電
アクチュエータによる起振を、伝達されようとする振動
の周波数に逆位相で同ＩＵノさせることにより、ノ辰動
を絶縁するための最適な圧電アクヂュエータ起振を発揮
さびることが可能になる。

［実施例］ 以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１実施例 第１図ないし第３図１」、本発明の第１実施例に係るＦ
ｉ動絶縁装置を示しており、７３７両のエンジンマウン
ト部に本発明を適用した場合を示している。

第１図において、１はエンジン側ブラケット、２はボデ
ー側ブラケツ１〜を示し、これらの間に、振動伝達径路
中にある支持部材としての１Ｘンジンマ「クント３が設
けられている。

エンジンマウント３のボデー側への取付部’ｔＡ　３ａ
上に、本発明による起振装置４が設けられる。

したがって起振装置４白身は、振動伝達径路は構成しな
い。

起振装Ｍ４には、第２図にも示すように、エンジンマウ
ント３の主振動方向（第１図にお（プる上下方向）に伸
縮可能な圧電アクチュエータ５が設置プられている。圧
電アクチュエータ５の一端は、ハウジング６ａを介して
エンジンマウント３側に固定されている。圧電アクチュ
エータ５の他端側には、圧電アクチュエータ５の伸縮と
ともに変位するハウジング６ｂが設けられており、ハウ
ジング６ｂはガイドボルト７上にスライド自在に支持さ
れている。ガイドポル）・７はハウジング６ａに固定さ
れ、ガイドボルト７の頭部７ａとハウジング６ｂとの間
に皿バネ８が介装されて、該冊バネ８によってハウジン
グ６ｂの変位、つまり圧電アクヂュ］−−タ５の伸縮が
吸収できるようになっている。圧電アクチュエータ５の
自由端側には、本実施例ではハウジング６ｂの圧電アク
チュエータ５と反対側には、ナツト９を介してロッド１
０が取り付けられている。ロッド１Ｇ（は、ばね手段と
しての、ゴム等からなる弾性体１１が接着等により固着
されており、該弾性体１１に円環状の質量体１２が支持
されている。この弾性体１１の代りに、うず巻きばね等
のばね手段を用いることも可能である。

圧電アクチュエータ５には、導線１３ａ、１３ｂを介し
て電圧が印加され、該印加電圧に応じて圧電アクチュエ
ータ５が伸縮作動される。この印加電圧は、エンジン側
ブラケット１に取り付けられた加速度セン１）１４から
の信号に基づき、少なくとも、その位相が制御される。

第３図（イ）は、上記装置にお１プる圧電アクチュエー
タ５への出ツノ回路を示している。加速度センサ１４は
、振動伝達径路にお番プる振動を検出するが、エンジン
から伝達されてくる全ての振動を検知してしまうので、
振動絶縁の対象となる周波数域の振動のみが、バンドパ
スフィルタ１５によって、たとえば第３図０に示すよう
な波形１６で取り出される。つまり、対象としない低周
波あるいは高周波のノイズ成分がカットされる。次にコ
ンプレッ１ノ１７により、第３図ぐ窄の波形１８に示す
ようにゲタをはかせてたとえば正側に整えられる。この
波形１８が、フェーズシフタ１９により、第３図ぐ９の
波形２０に示すように、位相が完全に逆転され、その波
形２０がパワーアンプ２１により、所要の圧電アクチュ
エータ５の伸縮量を得られるだ【プの入力電圧となるよ
う増幅されて、圧電アクチュエータ５に印加される。

上記のように構成された振動絶縁装置においては、圧電
アクチュエータ５の印加電圧の動的な！制御を全く必要
とすることなく、エンジン側からエンジンマウント３に
入力されてぎた振動を絶縁（キャンセル）することが可
能になる。

エンジンマウント３からボデー側に伝達される（振動）
は、たとえば４気筒エンジンにおけるエンジン回転の２
次成分のものは、一般にエンジン回転数に対して不変で
あり、一定量である。一方、本発明の上記構成による起
振装置４によって発生する起振は、第４図に示すような
特性２２をもつ。

つまり、ばね手段（本実施例では弾性体１１）のばね定
数をに、質ｍ休１２の質ｍをｍとすると、起振力Ｆは、 Ｆ＝　（にｍω”　／（ｐｔ−ｍω”　））ＸＣで表わ
される。

ここで、ωは周波数、Ｃは圧電アクチュエータ５の変位
量（伸縮量）を示している。

つまり、第４図に示すように、ωがＦＴ７ｍよりも約２
倍以上高い周波数域では、起振力Ｆは、にＸＣに略等し
くなり、一定値を呈する。エンジン回転ンｌ−３に対し
ては、この一定値を呈する周波数（たとえば１００〜２
００Ｈｚ以上）が使用される。圧電アクチュエータ５の
変位置Ｃは印加電圧に比例するから、印加電圧を一定に
保てば（には変数ではないので）、起振力Ｆは一定に保
たれる。

したがって、前）ホのエンジン回転の２次成分による振
動と、上記印加電圧により定められる起振力にとを同等
の値にチューニングすれば、両ツノはｎに逆位相とされ
ているので、完全に打ち消し合い、振動が効果的に絶縁
される。

このチューニングでは、印加電圧を調整するだけで足り
るから、動的な制御は全く不用である。

また、前記実施例装置の構成では、振動絶縁のためのダ
イナミックダンパを構成する質量体１２および弾性体１
１は、ロッド１０、ナツト９を介して圧電アクチュエー
タ５側に固定されるので、ばね定数にＪ３よび質けｍの
異ったものを数種類用意しでおけば容易に取り替えでき
、該取り替えにより第４図に示した特性を変えられるか
ら、所望の起振カドへのチューニングが一層容易に行わ
れ１ｑる。

第２実施例 第５図ないし第７図に本発明の第２実施例を示す。本実
施例は、本発明菰首を小山のプロペラシＰフト支持部に
適用したものである。第５図および第６図にＪ−３いて
、３１はエンジン、３２は１〜ランスミツシ］ン、３３
は１０ペラシヤフト、３４は差動ギヤ装置をそれぞれ示
しており、３５．３６は適当部位にｒｊＪ　＆ｊられる
白ｒ１継手を示している。このプロペラシャツ１〜３３
は、通常、センタマウント（軸受）３７によって小デー
３８側に支持される。このセンタマウント３７上に、本
発明による、圧電アクチュエ体タ３９．質ω休４０を備
えた起振装置４１が取り付けられ、たとえばセンタマウ
ント３７近傍のボデー３８側に変位センサ４２が取り付
けられ、ブ【：１ペラシヤフｉ〜３３の変位を検出する
。

このような構成を打覆る起振装置の特性は、第７図の特
性４３のＪ、うになり、本実施例ではこの特性４３のう
ち、周波数の２乗（ω２）に比例する特性領域４４が利
用される。つまり、プロペラシ（・フト３３のアンバラ
ンスωをｍｌ、半径をｒ１回転角速１哀をω、とすると
、アンバランスに起因して生じる振動に、は、ｍ、Ｘ　
ｒ　（１）、　２に比例づることになる。この１：、を
、同じ第７図Ｆに示すとたとえば特性４５のようになる
ので、この特↑４４５と、上記特性を一致さければ、起
（紛装置４１の起振力（４４）は変位センサ４２からの
信号に基づき伝達されＪ、うと１”る振動力特性（４５
）に対し逆位相とされるので、両刃がη−に相殺され、
振動の伝達が絶縁される。つまり、両特性４４．４５が
チューニングできれば、印加電圧は、甲にω、に比例す
る伯、たとえば］−ンジン回転数に応じて制御４るのみ
で、１１電アクチュ■−タ３９による起振力が自然に最
適化される。

なお、本実施例においては、第４図に示したＪ：うに起
振力が一定となる領域を使用するわ（プではないので、
圧電アクチュエータ３９と貿は休４０との間のばね手段
は省略づることが可能である。

［発明の効呆］ 以−Ｌ説明したように、本発明の振動絶縁装置によると
きは、圧電アクチュ■−夕を有する起振装置のハード的
に定まる一定の起振力特性を、予め振動伝達径路の振動
特性に対しヂコーニングし、ヂ］−ニングされた起振力
特性の、目的に応じた領域を使用して、逆位相の起振に
より伝達されようとダる振動を絶縁づるにうにしたので
、ｌｔ！肋状態をその都度フィードバックして圧電アク
チュエータの印加電几を動的に制御する必要がなくなり
、簡単な制衛１系をもって、時間の遅れ等の問題を生じ
ることなく、効果的に振動絶縁づることができる。

また、本発明による起振装置は、本質的に振動伝達径路
の一部を構成するものではなく、既存の径路上に付加す
るだけでよいので、従来装置に比へハード的にもｆｒ￥
１素化でき、本発明の適用、実施が容易化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る振動絶縁装置の正面
図、 第２図は第１図の装置の起振装置部の拡大縦断面図、 第３図印は第１図の装置の圧電アクヂコエータへの出力
回路を示すブ（」ツク図、第３図ψＩ）Ｑｌはその出力
回路途中の波形図、 第４図は第１図の装置の周波数と起振力との関係図、 第５図は本発明の第２実施例に係る振動絶縁装置の概略
側面図、 第６図は第５図のｖＩ部の拡大正面図、第７図は第５図
の装置の周波数と起振力との関係図、 である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・土ンジン側ブ
ラケット２・・・・・・・・・・・・・・・・・・ボデ
ー側ブラクツト３・・・・・・・・・・・・・・・・・
・エンジンマウン１〜４．４１・・・・・・・・・・・
・起振装置５．３９・・・・・・・・・・・・圧電アク
ヂュエータ１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・
ロッド１１・・・・・・・・・・・・・・・・・・弾性
体１２．４０・・・・・・・・・・・・質蛋体１３ａ、
　１３ｂ・・・・・・・・・導線１４・・・・・・・・
・・・・・・・・・・加速度セン９１５・・・・・・・
・・・・・・・・・・・バンドパスフィルタ１７・・・
・・・・・・・・・・・・・・・コンプレッサ１９・・
・・・・・・・・・・・・・・・・フェーズシフタ２１
・・・・・・・・・・・・・・・・・・パワーアンプ３
１・・・・・・・・・・・・・・・・・・エンジン３２
・・・・・・・・・・・・・・・・・・トランスミッシ
ョン３３・・・・・・・・・・・・・・・・・・プロペ
ラシャフト３４・・・・・・・・・・・・・・・・・・
差動ギヤ装置３７・・・・・・・・・・・・・・・・・
・センタマウンＩ〜３８・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ボデー４２・・・・・・・・・・・・・・・・
・・変位センサ特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株
式会社代　　　理　　　人　　弁理士　　出側　経雄−
１Ｉｙ 第３図 （イ） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、振動伝達径路中にある支持部材上に、該支持部材の
   振動方向に伸縮可能な圧電アクチュエータの一端側を固
   定するとともに、該圧電アクチュエータの他端側を自由
   端として該他端側に質量体を設け、前記支持部材又はそ
   の近傍に起振側部材の加速度を検出する加速度センサ又
   は支持部材周りの部材の相対変位を検出する変位センサ
   を設け、前記圧電アクチュエータの伸縮を制御する圧電
   アクチュエータへの出力回路に、少なくとも、前記セン
   サにより検知される振動伝達径路の振動の位相に対し前
   記圧電アクチュエータの伸縮による起振の位相を逆位相
   とする位相制御回路を設けたことを特徴とする振動絶縁
   装置。