JPH0369728B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンの振動によつて発明する
車体の振動を抑制する車両の振動制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

自動車などの車両における重要な技術的な課題
の１つに、振動に対して乗り心地などの優れた快
適車両の追求がある。

この乗り心地の向上に関連して車体を支持する
シヨツクアブソーバの減衰力制御装置の装置、さ
らに、エンジンを支持するマウント機構に振動吸
収機能を付与するなどの工夫を施して車体振動の
低減を図つている。

ところが、横置きエンジンでFF（フロントエン
ジン、フロントドライブ）方式では、とくにエン
ジンの駆動反トルクが大きくなり、その方向が車
体の振動方向と一致するために、エンジンからの
変動トルクがエンジンマウントを介して伝達さ
れ、車体の振動が過度に励起される問題が表面化
する。

そのため、エンジンマウントはつぎのような条
件を満足しなければならない。すなわち、駆動反
トルクが大きい領域では、エンジンおよびマフラ
などの排気系の変位量を制限するため、エンジン
マウントは高剛性化する必要があり、アイドリン
グおよび中高回転域における比較的トルクが小さ
い領域では、振動絶縁を主目的としてマウントは
低剛性にする必要がある。これら相反する条件を
高次元に実現する手段はきめて困難で、また、車
体の曲げモード振動の固有振動数がアイドリング
回転数域に近接ないしは一致する場合、車体の振
動が大きくなり、乗り心地が低下する問題があ
る。ここにおいて、エンジンマウントを含めて車
体振動の低減は車両の乗り心地、快適性の向上を
図るうえで重要な技術的課題である。とくに、横
置きエンジンでFF駆動方式を採用する車両では、
アイドリング回転数領域に車体の固有振動数が近
接ないしは存在すること、さらには変動トルクの
方向が車体の振動方向と一致するなどによつて車
体には過度の振動が励起され、乗り心地や快適性
などの低下には著しいものがあつた。

第９図は車両の車体振動発生メカニズムを示し
ており、１はエンジン、２はエンジン１の前方側
を弾性的に支持しているフロントエンジンマウン
ト、３は後方側を支持しているリアーエンジンマ
ウント、４は車体であり、エンジン１は、エンジ
ンマウント２，３を介して車体４に装着されてい
る。ところで、横置きエンジンでは、エンジン１
のシリンダは複数個あり、その配列は車体４に対
して横断する方向すなわち長手方向に直角にな
る。このためエンジン１の挙動は矢印方向にシリ
ンダの圧力変動に伴なう変動トルクを受けて駆動
軸を回転中心とするロツキング振動が励起され
る。

一方、車体４の振動特性には破線で示すような
車体全体が曲げ変形する弾性モードで振動する固
有振動数〔通常25Hz（≒1500回／分）〕が存在す
る。

とくに、エンジン１のロツキング振動の周波数
と車体の固有振動数とが一致ないしは近くなるア
イドリング回転数領域（４気筒では、1200〜1600
回爆発／分）では、車体は共振現象によつて過度
の振動が励起され、これによつて、座席に振動が
伝達されて乗り心地や快適性が低下し、乗員に肉
体的、精神的な苦痛を与える。

一方、本出願人は、この出願に先立つて、橋の
ような構造物の振動を抑制する振動制御装置を提
供した（たとえば、特願昭57−041093号（特開昭
58−16041号公報）。

上記振動制御装置は、抑制の対象物の振動を検
出し、この検出出力にもとづいて減衰装置を作動
させ、対象構造物の振動性状に応じた振動制御力
を積極的に加えることにより、対象構造物の振動
低減を実現している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、車両の制振装置は未だ実現され
ていない。また、車両には上記のように、振動の
低減が要望される停車時（アイドリング時）と振
動の低減をそれ程必要としない走行時があり、上
記公報の振動制御装置をそのまま車両に適用する
ことは好ましくない。

とくに、上記振動制御装置には可動質量物体と
いう可動部分があり、走行時に、車両への路面か
らの入力または道路の凹凸によつて、上記可動質
量物体が振動し、大きな外乱の下ではケーシング
へ衝突するなど、騒音の発生原因となつたり、さ
らには常時動いているため可動質量物体の付属部
品、たとえばスライドベアリングの摩耗が生じる
など、車両特有の問題点がある。

この発明は、このような問題点を解消する目的
でなされたもので、車体の振動を低減し、乗り心
地や快適性の向上を図るだけでなく、車体に制振
力を付与するアクチユエータの耐久性および信頼
性を向上させた車両の振動制御装置を得ることを
目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る車両の振動制御装置は、エンジ
ンまたは車体の振動を検出する振動検出器と、車
体に弾性体を介して取り付けられた可動質量物体
を有し上記振動検出器からの検出信号にもとづい
て駆動されて車体に制振力を加えるアクチユエー
タと、上記振動検出器からの検出信号にもとづい
てアクチユエータを駆動する制御部と、走行状態
検知手段と、上記可動質量物体を走行時に固定状
態とする固定機構とを備え、この固定機構は、上
記可動質量物体を車体に押し付ける押付具と、こ
の押付具により仕切られた二つの空間と、一方の
空間に位置し、上記可動質量物体を固定する方向
へ上記押付具を付勢する弾性体と、走行状態検知
手段からの信号にもとづいて作動し、上記弾性体
が位置する一方の空間を停車時にはエンジン負圧
発生部に連通させ、走行時には正圧部と連通させ
る切換弁とからなり、上記二つの空間のうち他方
は正圧部に連通されている。

ここで、正圧部とは、上記エンジン負圧発生部
の負圧よりも高い圧力をもつた部分をいい、大気
をも含む。

〔作用〕

この発明では、アクチユエータの駆動により、
エンジンから車体に作用する振動を打ち消すよう
に可動質量物体の慣性力とつり合う制振力が車体
に付与されるので、車体の振動が低減する。

また、上記可動質量物体は、走行時には押付具
により固定状態となり、一方、停車時（アイドリ
ング時）には、弾性体が位置する空間へエンジン
負圧発生部から負圧が導入され、生じた差圧によ
り、押付具は上記弾性体の付勢力に抗して解除方
向に押圧されるので、上記可動質量物体は可動状
態を取り戻すことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図はこの発明に係る振動制御装置の一実施
例を示す構成図である。図において、６は車体４
に装着するアクチユエータ、７はエンジン１に固
着し、エンジン１の振動を検出する振動センサ、
８は振動センサ７からの振動検出信号にもとずい
てアクチユエータ６を駆動させる制御回路であ
る。

第２図および第３図は、アクチユエータ６の実
施例を示すもので、可動質量物体９の慣性力を利
用して制振力を車体４に作用させる動電型リニア
アクチユエータの縦断面図であつて、それぞれア
イドリング時および走行時におけるアクチユエー
タ６の状態、すなわち可動質量物体９の開放状態
および固定状態を示している。第２図において、
１１は永久磁石、１２は円筒状のヨークで、可動
質量物体９はこのヨーク１２と永久磁石１１とか
らなる。１３はコイル、１４はコイル１３を支持
するコイルサポート、１５はヨーク１２の上下端
部に配設されたヨーク１２を保持する支持ばね、
１６はヨーク１２を貫通したガイド棒、１７はヨ
ーク１２の上下端部に固着したスライドベアリン
グで、ガイド棒１６に沿つて摺動し、ヨーク１２
は上下方向にリニアに駆動される。１８はケーシ
ングである。

また、１９は可動質量物体の固定装置、２２は
ベローフラムで、このベローフラム２２はその外
周縁を保持具３７によつて、アクチユエータ６に
固定され、その構造は気密結合である。２３は押
付具で、上記ベローフラム４２と、このベローフ
ラム２２の内周面に取り付けられた押付部２６と
からなる。この押付具２３によつて可動質量物体
９を押し付けたり、開放させたりする。押付具２
３の上方部には圧縮状態で組み込まれた押付けば
ね２１が配設されている。この押付けばね２１を
配設し、押付具２３によつて仕切られた空間３
５は負圧ポート２５を通じて、第４図に示すよう
に、切換弁を構成する三方バルブ２７を介し、エ
ンジンの吸気管３０における負圧発生部に連通さ
れる。一方、第２図の可動質量物体の固定装置１
９内で、押付具２３の下方に位置する空間３６
は正圧ポート２４を介して正圧部である大気に連
通されている。

第４図はアクチユエータ６の結合図で、２８は
三方バルブ２７を駆動するソレノイド、２９は三
方バルブ２７のポート、３１はスロツトバルブ、
３２は気化器、３３はエンジンの吸気管３０と三
方バルブ２７のポート２９とを連結するパイプ
、３４は三方バルブ２７のポート２９とアクチ
ユエータ６の負圧ポート２５とを連結するパイプ
である。

また、第５図は上記制御回路８のブロツク図
で、８１は振動検出回路、８２は演算回路、８３
は駆動回路、４１は走行状態検知手段としてのエ
ンジン回転数検知回路、４２はバルブ制御回路で
ある。

つぎに、動作について説明する。振動センサ７
で検出されたエンジン１の変動トルク外乱は、電
気信号として取り出され、振動検出回路８１に入
力され、この振動検出回路８１で増幅された信号
は、演算回路８２に入力される。演算回路８２
は、所定のゲイン、位相特性をもつ回路で、電気
信号のゲイン、位相を調整してつぎの駆動回路８
３に伝送する。

上記駆動回路８３は、アクチユエータ６を駆動
するためのパワーを供給するものであり、これに
よつて、アクチユエータ６から発生する制御力を
車体４の振動を抑制する方向に印加し、車体４の
振動を積極的に低減することができる。

一方、三方バルブ２７に対しては、アイドリン
グ時と走行時の判別をするために、エンジン回転
数検知回路４１でエンジン回転数を検知して制御
および駆動を行う。すなわち、エンジン回転数検
知回路４１で上記判別が行われると、駆動回路８
３からバルブ制御回路４２へ電気信号が送られ、
三方バルブ２７を作動させて、アイドリング時は
負圧ポート２５をエンジンの吸気管３０と連通状
態とし、一方、走行時には負圧ポート２５を正圧
部（たとえば大気）に連通させる。

上記エンジン回転数検知回路４１への入力信号
は振動センサ７から送られてくるが、エンジン点
火パルスの端子（図示せず）から取るようにして
もよい。

つぎに、リニアアクチユエータ６の動作につい
て説明すると、第２図において、永久磁石１１は
半径方向に着磁されてヨーク１２に固着され、磁
気回路を形成してコイル１３が挿入される空隙で
は所定の磁束密度が生ずる。これによりコイル１
３に駆動回路８３（第５図参照）より駆動電流が
供給されると、電磁気学作用によつてコイル１３
と永久磁石１１との間には電磁力が発生する。こ
のとき、作用、反作用の原理に基づきコイル１３
に生じた電磁力はコイルサポート１４を介して車
体４に固着されるケーシング１８へ伝達され車体
４に作用する。一方、永久磁石１１に発生する電
磁力はヨーク１２を支持する支持ばね１５の復元
力と可動質量物体９の慣性力との和とつり合う。

上記の力学的モデルを第６図に示す。２０は制
振駆動部、Kdは支持ばね１５のばね定数、Ｕは
エンジン１の振動速度に比例する電磁的作用にも
とずくアクチユエータの駆動力で、車体４には可
動質量物体９の慣性力とつり合いながら制振力Ｔ
が車体に印加され、車体４にはダイピング作用と
して働く。また支持ばね１５はヨーク１２の中立
位置を確保するためのものである。

上記の構成によりアクチユエータで発生する振
動速度に比例した駆動力Ｕを車体４に印加させる
ため、車体のダイピング特性が向上し、振動の低
減が図れる。

つぎに、可動質量物体９の固定機構の動作につ
いて説明する。

第７図はアクチユエータ６の動作状態を示す説
明図である。通常の走行時には、第４図に示す三
方バルブ２７をソレノイド２８の駆動により動作
させて、第３図の押付具２３上方の空間３５を
正圧部である大気と連通させる。そうすると、空
間３５と空間３６の圧力差は消失し、押付け
ばね２１により押付具２３は矢印で示したように
押し下げられ、それによつて、可動質量物体９は
下方へ押付け固定される。

一方、アイドリング時には、第４図に示す負圧
ポート２５が上記三方バルブ２８の作動により、
パイプ３３，３４を介してエンジンの吸気管３０
と連通状態となるため、第２図の空間３５は吸
気され、負圧になる。そのため、空間３６は空
間３５より圧力が高くなり、押付具２３には矢
印で示したように正圧（大気圧）が作用し、押付
けばね２１のばね力に打勝つて押付具２３を上方
に押し上げ、可動質量物体９を開放させる。

このようにして、エンジンの吸気管３０の負圧
を利用して、走行時は押付けばね２１のばね力で
可動質量物体９を固定させ、一方、アイドリング
時は押付具２３を押し上げ、可動質量物体９を可
動状態とするので、アクチユエータ６は作動状態
となる。アイドリング時には吸気管３０内に大き
な負圧が発生するから、この負圧により、上記押
付具２３が強く押し上げられる結果、アクチユエ
ータ６の作動可能状態が安定して確保される。

上記固定装置１９を設置することにより、可動
質量物体９は通常の走行時には固定状態にあるの
で、車両への路面からの入力または道路の凹凸に
よる可動質量物体９の振動、および大きな外乱に
よるケーシング１８への可動質量物体９の衝突等
を回避することができ、騒音発生および可動質量
物体９付属部品の摩耗等、アクチユエータ６とし
ての寿命や信頼性に対する問題点を解消すること
ができる。

上記実施例では、三方バルブ２７の制御は駆動
回路８３からの電気信号をバルブ制御回路４２に
入力して行なつたが、第８図に示すように、エン
ジン回転数検知回路４１からの出力信号をバルブ
専用の駆動回路４３に入力して行うようにしても
よい。

また、振動センサ７を車体４に固定し、車体振
動を検出するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、アク
チユエータからの制振力が変動トルク外乱を相殺
するので、車体へ印加される変動トルク外乱が軽
減でき、車体への振動が低減されて車両の乗り心
地および快適性を大幅に改善することができる。

また、アクチユエータの可動質量物体はアイド
リング時、すなわち必要時のみ作動可能状態とな
り、通常の走行時は固定状態であるので、走行時
も可動状態の場合の弊害を除去することができ
る、アクチユエータの信頼性を著しく向上させる
ことができる。

さらに、アイドリング時にはエンジン負圧発生
部の負圧が大きいので、可動質量物体は安定な可
動状態を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る振動制御装置の一実施
例を示す構成図、第２図はアイドリング時におけ
るアクチユエータの状態を示す縦断面図、第３図
は走行時におけるアクチユエータの状態を示す縦
断面図、第４図はアクチユエータの結合図、第５
図は制御回路のブロツク図、第６図はアクチユエ
ータの力学的モデル図、第７図はアクチユエータ
の動作状態を示す説明図、第８図は制御回路の他
の実施例を示すブロツク図、第９図は車両の振動
発生メカニズムを示す説明図である。 １……エンジン、４……車体、６……アクチユ
エータ、７……振動センサ、８……制御回路、９
……可動質量物体、１５……支持ばね、２１……
押付けばね、２３……押付具、２７……三方バル
ブ（切解弁）、３０……吸気管、３５……空間、
３６……空間、４１……エンジン回転数検知回
路（走行状態検知手段）。なお、図中、同一符号
は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンまたは車体の振動を検出する振動検
   出器と、車体に弾性体を介して取り付けられた可
   動質量物体を有し上記振動検出器からの検出信号
   にもとづいて駆動されて車体に制振力を加えるア
   クチユエータと、上記振動検出器からの検出信号
   にもとづいてアクチユエータを駆動する制御部
   と、走行状態検知手段と、上記可動質量物体を走
   行時に固定状態とする固定機構とを備え、この固
   定機構は、上記可動質量物体を車体に押し付ける
   押付具と、この押付具により仕切られた二つの空
   間と、一方の空間に位置し、上記可動質量物体を
   固定する方向へ上記押付具を付勢する弾性体と、
   走行状態検知手段からの信号にもとづいて作動
   し、上記弾性体が位置する一方の空間を停車時に
   はエンジン負圧発生部に連通させ、走行時には正
   圧部と連通させる切換弁とからなり、他方の空間
   は正圧部と連通されていることを特徴とする車両
   の振動制御装置。