JPH0342273Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は車両の車体振動を軽減する車体振動低
減装置に関する。

一般に、車両のアイドリング時等エンジン低回
転領域では、エンジン回転による車体振動が車体
の共振点付近に存在するため、大きな車体振動が
生ずる。この大きな車体振動は、高速運転のとき
のような振動相互の相殺や風切り音等を伴わず室
内こもり音の増大も加わつて乗員に非常な不快感
をもたらす。

本考案は上述の問題に鑑みて成されたものであ
り、エンジンの低回転領域における車体の共振点
付近の振動を加振機の駆動により低減させると共
に、減速時におけるそのスムーズな作動を図つた
車体振動低減装置を提供することを目的としてい
る。

この目的を達成する本考案にかかる車体振動低
減装置の構成は、車体に取り付けられて振動を発
生する加振機と、車室内の振動を低減すべき位置
に対応して配設され振動による加速度を検出する
加速度センサと、前記車体の共振振動を引起すエ
ンジンの所定の低回転領域においてエンジンによ
る車体振動の節を車室内に移動させるべく、前記
加速度センサによる検出信号に基づき前記車体振
動の周波数で作られた加振信号の移相及びゲイン
を調整しかつ調整された前記加振信号を前記加振
機に供給する制御手段とを有すると共に、前記制
御手段は減速時において前記所定の低回転領域の
上限回転数よりも若干高い回転数から前記加振機
を作動させることを特徴とする。

以下本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第１図は本考案の一実施例にかかる車
両の前部の概略図であり、第１図に示すように、
車両のボデイフレーム１には横置きのエンジンＥ
の前後端部が支持されると共にボデイフレーム１
の前端中央には加振機２が取付けられており、加
振機２を駆動することによりボデイフレーム１を
介して車体Ｂに所望の振動が伝達されるようにな
つている。この場合、加振機２による振動は、後
述のように車体振動を制振するようにすなわち振
動の節を車室内に存在させるように加えられる。

第２図は、加振機２を駆動させるための回路ブ
ロツクであり、マイコンＭに信号を入力する信号
入力端としては、車速センサ３、エンジン回転数
センサ４、加速度センサ５、及びイグニツシヨン
パルス発生器６がある。ここにおいて、車速セン
サ３は、車速信号を出力するもので、設定車速以
下の車速により加振機２の駆動を可能にするため
に用いられる。これは車体の共振振動領域を車速
により検出するためである。また、エンジン回転
数センサ４は、エンジン回転数を検出するもの
で、エンジンの所定の低回転領域、例えば
600rpm〜900rpm程の範囲内の回転数にて加振機
２の駆動を可能とするために用いられる。この範
囲は車体の共振振動領域がこの回転数にて生ずる
ために決められたものである。また、車速センサ
３およびエンジン回転数センサ４の出力信号は、
検出される車速及びエンジン回転数に応じて加振
機の加振信号の位相及びゲインを決定するために
も用いられる。したがつて、一定条件下での車速
と回転数が検出されるとその値に応じた位相及び
ゲインが一応定まることになる。こうして、車速
センサ３およびエンジン回転数センサ４は、加振
機２を駆動するか否か、駆動した場合の加振信号
の位相とゲインはどの位かを決めるために存在す
る。この場合、車速とエンジン回転数とを双方共
検出せず車速より狭い範囲を特定できるエンジン
回転数センサ４のみ設置して車速センサ３を省い
ても、上述の駆動条件の設定は可能である。ま
た、エンジン回転数センサ４としては、例えばク
ランク軸の回転角を検出するセンサがあるが、ノ
イズがない望ましい矩形波が得られればイグニツ
シヨンパルスを波形整形するようにした回路を代
用させてもよい。

加速度センサ５は、車体の振動を検出するため
のもので、厳密には振動による加速度を得るもの
である。この加速度Ｇは、車体の振動の状態を表
わしており、振動の有無と振幅を有する信号が得
られる。この加速度センサ５は、車両の振動を低
減すべき位置、たとえば運転席とか後部座席とか
又は全座席にそれぞれ配置したり、また、たとえ
ば後部座席中央とか車室中央などに配置でき、更
には振動を低減すべき位置ではないが任意配置の
加速度センサ５の出力状態を組合わせて予定する
位置の振動を低減するように備えることもでき
る。すなわち、加速度センサ５は振動を低減すべ
き位置に関連して配置される。

加速度センサ５のこのような配置は、加振機２
の容量が大きくて振動を完全に相殺できるもので
あればさほど注意して決める必要はなくなる。こ
れは、車両の共振振動を全体として完全に抑える
ことができるからである。ところが、車両に搭載
する加振機２としては、それ程大きな容量の配置
は困難であるので、車両の車室内の一部分を制振
するために加速度センサ５の配置を注意して上述
のように決めている。もつとも、加振機２の容量
が大きくて振動を完全に相殺できる場合でも加速
度センサ５の位置は制振すべき車室内に備えるの
が良く、低減すべき車室内に関連して備えらるの
が良い。

イグニツシヨンパルス発生器６は、エンジンの
点火タイミングを出力するパルス発生器であつ
て、第２図ａに示すパルスを出力する。このイグ
ニツシヨンパルス発生器６の出力パルスは、車体
の共振振動がエンジンの振動すなわちエンジン燃
焼室内の爆発に起因するために、この点火タイミ
ングと同期して発生され、よつてこの出力パルス
が車体振動と同期することになる。イグニツシヨ
ンパルス発生器６に接続された波形整形部７で
は、イグニツシヨンパルス波形がノイズ除去され
た第２図ｂに示す矩形波に整形される。更に、波
形整形部７に接続されたサイン波発生部９では、
第２図ｂの矩形波に基づき同位相のサイン波が形
成されて第２図ｃに示す加振信号が作られる。

マイコンＭ内は、サイン波発生部９に接続され
た位相制御部１０と、この位相制御部１０に接続
されたアンプ１１に出力を出すゲインコントロー
ル部１２と、位相制御部１０及びゲインコントロ
ール部１２に指令を出し車速センサ３、エンジン
回転数センサ４、加速度センサ５からの出力を受
けるコントローラ１３とを有する。そして、この
マイコン内では、イグニツシヨンパルス発生器６
から得られた車体振動に同期するサイン波が位相
制御部１０に入力されると共に、車速センサ３か
らの設定車速以下の車速信号、エンジン回転数セ
ンサ４からの一定範囲内の回転数信号がコントロ
ーラ１３に入力され、その車速及び回転数に応じ
て位相制御部１０内のサイン波が移相され第２図
ｄに示す波形に制御される。そして更に、この移
相されたサイン波はゲインコントロール部１２お
いて上記車速及び回転数によつて決まるゲインに
制御され第２図ｅに示す波形を得る。この結果、
ゲインコントロール部１２からアンプ１１に出力
されるマイコンＭの出力は、車体振動と同期した
サイン波発生部９のサイン波に対し異なる位相と
振幅を有することになる。このマイコン出力を増
幅したアンプ出力は加振機２を駆動することにな
るが、加振信号が車体振動と位相及びゲインにお
いて異なるので、加振機２の振動は車体振動に何
らかの影響を及ぼし車体振動を抑えることが可能
となる。

車速センサ３からの車速信号、エンジン回転数
センサ４からの回転数信号によりもとのサイン波
が移相されゲインコントロールされた加振信号
は、減衰振動信号であつて、この加振信号により
加振機２を駆動すれば車体振動は制振されるはず
である。ここでは、更に厳密に制振を行なうため
に加速度センサ５の出力を用いている。すなわ
ち、加振信号により加振機２を駆動した後、車体
振動は加速度センサ５にて検出される。ここで、
移相されゲインコントロールされたサイン波であ
る上述の加振信号による駆動で、車体振動が所望
の如く制振できて加速度センサ５の出力が出なけ
れば全く問題は無いのであるが、有害な車体振動
がなお存在して加速度が検出されると今度はこの
加速度センサ５からの検出信号の存在により、再
度、コントローラ１３では加振信号に対する一定
幅の移相およびゲインコントロールを位相制御部
１０およびゲインコントロール部１２に指令す
る。こうして、加速度センサ５による振動検出と
加振信号の一定移相及びゲインコントロールとを
繰返して最終的に加速度センサ５が制御される状
態にもつていく。

ここで、加振信号すなわち加振機の振動と車体
振動との相殺又は減衰について述べる。エンジン
回転による振動、この場合には車体の共振を生じ
させる低周波振動に対し、加振機の容量がこの共
振車体振動を抑える程大きければ、車体振動と逆
相となるように同じ振幅の振動を加えることによ
り車体振動は相殺されて止まる。すなわち、車体
振動に対し180゜ずれた同振幅位相を加振機により
発生させれば車体は完全に制振する。

したがつて、マイコンＭではイグニツシヨンパ
ルス発生器６のパルスに基づくサイン波を反転さ
せ、このサイン波を加振機の振動と車体振動とが
同一振幅になるようにゲイン調整する機能さえあ
れば、加振機により完全な制振ができる。また、
同一振幅まで加振しなくともより小さい振幅で逆
相に加振させてもある程度の制振は可能となる。
もつともこの場合、エンジンＥの位置と加振機の
位置がずれて異なるで車体振動に基づくサイン波
に対し加振信号を完全な逆相とすることができ
ず、加振機の振動が車体振動と逆相となるように
加振信号を調整することになる。

かかる逆相加振ももちろん可能であるが、一般
に加振機の容量が共振振動より小さいという現実
をみれば、しかも車体全体を一様に減衰又は制振
せずに車室の一部分だけでも完全にもしくは完全
近くに制振したいという要求に沿えば、車体振動
波形のうちその制振したい車室の一部分に当る波
形を零振動となるように加振機の振動すなわち加
振信号を移相させゲイン調整する機能が必要とな
る。第２図に示すマイコンＭ内では前述の逆相制
振のみならず一部分の制振の制御ももちろん可能
である。

第２図に戻り車速センサ３からの設定車速以下
の信号が出ないとき及びエンジン回転数センサ４
からの所定低回転領域内の信号が出ないとき、マ
イコンＭからアンプ１１の停止信号が出力される
ので、加振信号が加振機２に入力されなくなり加
振機２は駆動されない。同時にホールド機構１４
により加振機２はロツクされ、加振機のマスが機
械的に固定される。ここで、加振機２を作動させ
るエンジンの低回転領域は車体の共振振動領域に
対応して予め、例えば600rpm〜900rpmと設定さ
れるが、減速時において高速回転領域から所定の
低回転領域の上限900rpmに到つた時に加振機２
の作動を開始したとしても、エンジン回転の減速
は比較的急峻に行われると共に加振機２の起動応
答が遅いことと相俟つて装置が効果的に作動しな
いという虞れがある。そこで、減速時には所定の
低回転領域の上限より若干高い回転数、920rpm
〜930rpmで加振機２の駆動を開始するようにす
る。なお、第２図において、車体Ｂには車速コン
トロール部１５が接続され、この車速コントロー
ル部１５は車速センサ３によつて検出される車速
により、車両Ｂの速度を一定にコントロールする
ように構成されている。

第３図は位相制御及びゲインコントロールが行
なわれた加振信号を作るフローチヤートで、第２
図のマイコンＭにおける働きを示す。第３図に示
すフローチヤートを大きく分けると、車速、及び
エンジン回転数の検出による加振機の駆動又は非
駆動のルート、加振機を駆動する場合の車速及び
エンジン回転数に対応した位相及びゲインの設
定、単位位相の加減算による加速度センサの出力
検出、単位ゲインの加減算による加速度センサの
出力検出からなる。第３図に基づき以下にくわし
く述べる。第２図に示す車速センサ３により検出
された車速Ｖがコントローラ１３に入力され、ス
テツプB1が実行されて車速が所定の速度V₀より
大きいか否かを判断される。この車速V₀は車体
の共振により有害となる場合の最大車速、通常車
速測定限界の最小速度に設定される。車速Ｖが設
定車速V₀より大きい場合にはステツプB32におい
てアンプ１１がオフになり、ついでステツB33に
おいてホールド機１４により加振機２が機械的に
ロツクされているかどうか判断される。このステ
ツプB33において加振機がロツクされていると判
断された場合、ステツプB35においてひきつづき
ロツク状態が保たれ、ロツクされていないと判断
された場合には、ステツプB34においてホールド
機構１４にロツク指示信号がコントローラ１３か
ら伝達され、加振機２がロツクされる。

車速Ｖが設定車速V₀より小さい場合には、今
度は、ステツプB41により増速時か減速時かが判
断される。フラグがセツトされていないときは増
速時であり、その場合はステツプB42が実行さ
れ、第２図に示すエンジン回転数センサ４により
検出されたエンジン回転数Ｎがコントローラ１３
に入力されて、エンジン回転数Ｎが所定の回転数
N₁およびN₂の範囲内にあるか否かが判断され
る。この場合、回転数は例えばN₁＝600rpm、N₂
＝900rpmである。エンジン回転数Ｎが所定の範
囲内にないとき、すなわちＮ＜N₁、あるいはＮ
＞N₂の場合には車体共振が生じず、前述したア
ンプ１１のオフステツプB32以後の動作となり、
加振機２は機械的にロツクされる。このとき、Ｎ
＞N₂Bの場合はさらにステツプB43でエンジン回
転数Ｎが所定の高回転数N₄を越えたか否かが判
断され、越えた場合はステツプB44でフラグをセ
ツトしてからオフステツプB32に進む。このN₄
は後述のN₃より大きい値に設定され、本例では
N₄＝930rpmとされる。またステツプB43におい
てエンジン回転数Ｎが所定の範囲内にあるとき、
すなわちN₁≦Ｎ≦N₂のとき、次のステツプB3マ
ツプセレクトへ進む。

一方、一旦エンジン回転数ＮがN₄を越えると
ステツプB41で減速時であると判断され、この場
合はステツプB45が実行される。ステツプB45で
はエンジン回転数Ｎが回転数N₁およびN₃の範囲
内にあるか否かが判断される。この回転数N₃は
前記の所定回転数の上限回転数N₂より若干高い
回転数、例えばN₃＝920rpmとされる。N₁≦Ｎ≦
N₃のときは次のステツプB3へ進み、Ｎ＜N₁のと
きはステツプB46でフラグをリセツトした後にオ
フステツプB32へ進む。すなわち、減速時には所
定の低回転領域の上限回転数N₂より若干高い回
転数N₃で加振機２の駆動が開始される。尚、こ
の増速時が減速時かの判断は、車速を調べてもよ
いし、またその他の情報から判断するようにして
もよい。

次に、ステツプB3において、このエンジン回
転数Ｎと車速Ｖとに応じて、マイコンＭ内におい
て位相φとゲインＦとを予め記憶した各種マツプ
から相応するマツプを選択する。これは、一定の
車速又はエンジンの回転数の場合は予め経験によ
つて判明している振動モードがあるので、この振
動を制振するような加振機の基本の加振信号を得
るために決められたマツプであり、マツプの選択
で制振に好適な位相φとゲインＦとが決定され
る。

決定されたマツプに基づきステツプB4では、
位相φ₁およびゲインF₁を決定し、ステツプB5に
おいて位相φ₁ゲインF₁を出力する。すなわち、
マイコンＭ内において、第２図に示すイグニツシ
ヨンパルス発生器６のパルスに基づくサイン波を
位相制御もしくはゲインコントロールを行なつて
位相φ₁およびゲインF₁からなる加振信号を作り
加振をする。ついで、ステツプB6にて示される
ように単位位相〓φ分を予め加えて加信信号φ₂
＝φ₁＋〓φを作る。そして、この〓φを予め加
えてみることによつて振動すなわち加速度センサ
５の出力が低減したかどうかをステツプB7にて
判定する。加速度センサの出力が低減した場合に
は、ステツプB8，B9にてφ₃＝φ₂＋〓φ＝φ₁＋２
〓φの如くφ₂に更に〓φが加えられて、ステツ
プB10にて再び加速度センサ５の出力が減少した
か否か判定する。こうして、加振信号を一定（単
位）位相〓φずつ移相させて加速度センサ５の出
力が最も減少したときを検知する。最も減少した
か否かの判定は位相〓φを順次加えていき、加速
度センサ５の出力が減少から増加に変化したと
き、すなわちステツプB10の判定がNO（Ｇが増
加）を検出したとき、加速度センサの出力は最低
を通り超したことになるので、ステツプB11にて
φn＝φ_o+1−〓φの演算をして最低出力に当る位
相φnを決定する。

当初〓φの位相を加えて加速度センサ５の出力
が低減したかどうかを判定するステツプB7にお
いて、加速度センサの出力が増加した場合には、
振動を増大させる方向に移相が行なわれたことに
なるので、ステツプB12にてφ₂＝φ₁−〓φの演算
を行なう。ここでは、ステツプB13にて加速度セ
ンサ５の出力が減少したか否かを判定する。減少
した場合には、ステツプB14，B15にてφ₃＝φ₂−
〓φ＝φ₁−２〓φの如く更に〓φが減じられて
ステツプB16にて再び加速度センサ５の出力が減
少したか否か判定する。こうして、加振信号を一
定位相ずつ移相させて加速度センサ５の出力が最
も減少した場合の位相を検知する。最も減少した
か否かの判定は、位相〓φを順次減じていき、加
速度センサ５の出力が減少から増加に転じたと
き、加速度センサの出力は、最低を通り超したこ
とになるので、ステツプB17にてφn＝φ_o+1＋〓φ
の演算をして、加速度センサの最低出力に当る位
相φnを決定する。

ステツプB12にて〓φの位相を減じ加速度セン
サ５の出力が低減したかどうかを判定するステツ
プB13において、加速度センサ５の出力が増加し
た場合には、φ₁が丁度良い位相となつて加速度
センサの出力を最低とすることになり、そのまま
位相φ₁が決定される。こうして最適な位相が決
定される。

つぎに、ゲインについても同様の操作を行な
う。すなわち、ステツプB20，B21，B22，B23，
B24にてゲインを繰返し増加させていつて加速度
センサの最低出力を得るルートと、ステツプ
B20，B25，B26，B27，B28，B29，B30にてゲ
インを繰返し減少させていつて加速度センサの最
低出力を得るルートと、そして、ステツプB31に
て示すようにゲインF₁に固定したままのルート
とを有する。このゲインの制御は、位相制御と同
じであるので説明は省く。

このようにして位相φnとゲインFnとを調整し
た加振信号を得て、この加振信号により加振機２
を駆動したことにより加速度センサの最低出力を
得て振動の制振を非常に効果的に行なえる。

上述の実施例は、車速とエンジン回転数により
決まるマツプに基づき、加速度センサ５により加
速度Ｇを検出しつつ位相φnとゲインFnとを調整
したものである。本考案はこの第２図、第３図に
よる実施例ばかりでなく第２図に示す加速度セン
サ５を除き第３図に示すステツプB6以後を除い
て、マツプにより車速やエンジン回転数に応じて
きわめて細かに位相φ₁とゲインF₁とを決めるよ
うにしてもよい。この場合には、第３図に示す実
施例でのマツプよりは多数のマツプを備えた車速
やエンジン回転数の変化に移相及びゲインの変化
を追従させるようにすればよい。

また、更に他の例として第２図に示すイグニツ
シヨンパルス発生器６の代りに信号源として加速
度センサ５を備え、この加速度センサ５において
検出されるエンジンＥによる車体振動と加振機２
による車体振動との総和の車体振動に応じた信号
を検出し、波形整形部７に入力するようにしても
よい。

そして、例えば、図示しない他の制御手段等に
より、この検出された総和の車体振動と加振機２
に加えられる車体振動とから、エンジンＥによる
車体振動を推定等して、加振機２における車体振
動の周波数を決定し、この周波数と同一のタイミ
ングのパルスを入力するようにしてもよい。

ここで、加振機の構造について説明する。

加振機２は、第４図に示すように構成されてお
り、ベース２１の中央部に摺動軸２２が立設さ
れ、摺動軸２２にはマス２３が嵌挿されており、
マス２３は摺動軸２２に姿勢を拘束されながら上
下に移動できるようになつている。

また、有蓋筒状に形成されたハウジング２４
が、マス２３を上方から収容するように配設さ
れ、ハウジング２４は、マス２３上方に位置する
ハウジング２４の蓋部２４ａの中央部を摺動軸２
２の上端に固着されている。一方、ハウジング２
４の下端２４ｂは、ベース２１に固着されてい
る。

ハウジング２４の蓋部２４ａとマス２３の上端
面との間およびベース２１の上端面とマス２３の
下端面との間には、スプリング２５ａ，２５ｂが
介装されており、マス２３をベース２１から浮か
した状態で一定の位置に支持して、マス２３が支
障なく上下動できるようになつている。

また、マス２３には、円筒状空間部２３ａが半
径方向における中間部にマス２３と同軸的に形成
されている。

円筒状空間部２３ａは、マス２３の下端面に開
口しており、ベース２１に立設された円筒状駆動
コイル２６が円筒状空間部２３ａ内に配設されて
いる。

さらに、円筒状空間部２３ａには、駆動コイル
２６に対向する外方部に、円筒状永久磁石２７が
配設されており、永久磁石２７はマス２３に固着
されてマス２３の一部を構成している。

駆動コイル２６は、アンプ１１の出力端に接続
コード２８を介して接続されており、アンプ１１
の出力に応じて駆動コイル２６に電流が流れ、永
久磁石２７により発生する磁場との相互作用によ
り駆動コイル２６とマス２３とが相対的に変位す
るようになつている。

そして、ハウジング２４の外側下部には、加振
機２のホールド機構１４が取り付けられている。

ホールド機構１４は、ロツクピン２９と、ロツ
クピン２９の駆動機構２９ａと、マス２３に形成
されたロツクピン係合孔２３ｂとにより構成され
ている。

ロツクピン２９は、先端を先細り形状に形成さ
れており、この先細り形状はマス２３が移動して
ロツクピン２９の軸心線とロツクピン係合孔２３
ｂの軸心線とが正確に一致しない場合に、ロツク
ピン２９の水平駆動によりマス２３を若干上下動
させ、ロツクピン２９の軸心線とロツクピン係合
孔２３ｂの軸心線とを自動的に一致させるように
なつている。

また、ロツクピン２９の駆動機構２９ａは、ソ
レノイドバルブ等で構成され、ソレノイドがコン
トローラ１３に接続されており、コントローラ１
３からの信号により駆動機構２９ａが駆動されて
ロツクピン２９を水平駆動し、マス２３の上下動
を適宜停止させるようになつている。

以上説明したように本考案によれば、車体振動
に対して移相及びゲイン調整した別の加振信号に
て加振機を駆動することにより、車体の振動特に
車体の固有振動数付近の振動を低減することがで
きると共に、減速時における加振機の立遅れが防
止されて装置のスムーズな作動が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案の実施例で、第１
図は加振機の取付状態を示す車両の前部の概略
図、第２図は車体振動低減装置のブロツク図、第
３図は制御プロセスを示すフローチヤート、第４
図はホールド機構付き加振機の一例を示す縦断面
図である。 図面中、２は加振機、Ｂは車体、Ｅはエンジ
ン、３は車速センサ、４はエンジン回転数セン
サ、５は加速度センサ、６はイグニツシヨンパル
ス発生器、１０は位相制御部、１２はゲインコン
トロール部、１３はコントローラ、B1〜B46は
制御プロセスの各ステツプである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 車体に取り付けられて振動を発生する加振機
   と、車室内の振動を低減すべき位置に対応して配
   設され振動による加速度を検出する加速度センサ
   と、前記車体の共振振動を引起すエンジンの所定
   の低回転領域においてエンジンによる車体振動の
   節を車室内に移動させるべく、前記加速度センサ
   による検出信号に基づき前記車体振動の周波数で
   作られた加振信号の移相及びゲインを調整しかつ
   調整された前記加振信号を前記加振機に供給する
   制御手段とを有すると共に、前記制御手段は減速
   時において前記所定の低回転領域の上限回転数よ
   りも若干高い回転数から前記加振機を作動させる
   ことを特徴とする車体振動低減装置。