JPH04339019A - 防振装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車等の車両
において、原動機の振動が車体へ伝わることを防止する
ための防振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の車両に用いられる一般
的な往復動式内燃機関（エンジン）は、ガス圧力の変動
、回転質量、往復質量の不釣り合い等に起因する励振力
により、エンジン回転数に応じた振動数の強制振動を生
ずる。この振動は懸架装置を介し車体へ伝わり、振動、
騒音により乗員に不快感、疲労等を与えるようになる。

【０００３】前記のようなエンジン振動を振動源とする
車体振動を低減するための技術は従来より種々考えられ
ており、その１つとして特開昭５９−２３１３９号公報
に開示されたものがある。この技術は、振動伝達経路の
途中に圧電素子を介装し、この圧電素子に対し、前記振
動伝達経路を伝わる振動の周期に同期して変化する電圧
を印加するようにしている。同技術によると、電圧の印
加によって前記圧電素子を歪ませ、この歪みによって前
記車体振動を吸収することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
に圧電素子を歪ませて車体振動を吸収する場合、次のよ
うな問題がある。一般に、自動車用エンジンの振動時の
周波数と振幅との関係は図５の特性線Ｌ１で表すことが
できる。この図より、低周波領域ほど振幅が大きく、周
波数が高くなるに従って振幅が減少し、高周波領域では
振幅がほぼ一定となる傾向がある。このエンジン振動に
基づく車体振動を吸収するには、エンジンの変位量と同
じ変位量だけ圧電素子を歪ませる必要がある。しかし、
図５において特性線Ｌ２で示すように圧電素子の最大歪
み量（最大変位量）は僅かであり、しかも周波数に関係
なく一定である。このため、振幅の小さな高周波領域で
は圧電素子の変位によって車体振動を吸収できるものの
、振幅が大きな低周波領域では圧電素子の歪み量が足り
ず、図５中斜線で示す部分の変位吸収が困難である。 その結果、車体への振動伝達の程度が大きくなって車体
振動や騒音が悪化するという問題がある。

【０００５】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は振動の振幅の大きさにかかわらず
、広範囲にわたって振動を効果的に低減することが可能
な防振装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、振動伝達経路の途中において、振動の伝達
方向と略同一方向に離間配置される第１の支持部材及び
第２の支持部材と、前記両支持部材間において振動の伝
達方向と略同一方向へ連設され、電圧が印加されること
により伸縮して両支持部材の間隔を調整可能な第１のア
クチュエータ及び第２のアクチュエータと、前記両アク
チュエータ間に介在され、同アクチュエータの伸縮によ
り振動可能な質量体と、前記振動伝達経路に伝わる振動
の振幅を検出する検出手段と、前記第１のアクチュエー
タ及び第２のアクチュエータに印加される電圧を制御し
、前記検出手段による振幅が両アクチュエータの最大変
位量よりも小さいときには両アクチュエータを同位相で
変位させ、前記振幅が両アクチュエータの最大変位量以
上のときには、前記質量体が前記振動とは逆位相で振動
するように、前記両アクチュエータを互いに逆位相で変
位させる制御手段とを備えている。

【０００７】

【作用】振動伝達経路を伝わる振動の振幅は検出手段に
よって検出される。この検出された振幅が第１のアクチ
ュエータ及び第２のアクチュエータの最大変位量よりも
小さい場合、制御手段は両アクチュエータを互いに同位
相で駆動し、第１の支持部材及び第２の支持部材の間隔
を周期的に変化させ、振動の伝達を遮断する。

【０００８】一方、検出手段によって検出された振幅が
前記最大変位量以上の場合、制御手段は前記質量体が前
記振動とは逆位相で振動するように、両アクチュエータ
を互いに逆位相で駆動する。その結果、質量体は周期的
に両アクチュエータの連設方向へ振動する。これによっ
て荷重が発生し、振動の伝達を打ち消すように作用する
。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を自動車用エンジンマウントに
具体化した一実施例を図１〜図４に従って説明する。図
２はエンジンマウント１の設置箇所を示す図である。本
実施例においては自動車用エンジン２を振動源としてお
り、このエンジン２に取付けられたブラケット３と車体
４とによって振動伝達経路が構成されている。この振動
伝達経路の途中にはエンジンマウント１が介在されてい
る。すなわち、このエンジンマウント１は、前記ブラケ
ット３と車体４との間に配設され、エンジン２の上下方
向の振動を減衰し、その振動が車体４に伝達されるのを
抑制する。

【００１０】図１にエンジンマウント１の概略構成を示
す。このエンジンマウント１は、エンジン２からの振動
の伝達方向と略同一方向（図の上下方向）に離間配置さ
れた第１の支持部材５及び第２の支持部材６と、両支持
部材５，６間を繋ぐゴム製の弾性連結体７とを備えてい
る。第１の支持部材５にはボルト８が挿通され、このボ
ルト８によって第１の支持部材５が前記ブラケット３に
締付固定される。また、第２の支持部材６は、上下両端
を開口し、かつ下側ほど縮径する略円筒状の本体ケース
９と、皿状の下部支承金具１１の外周部を挟んだ状態で
、前記本体ケース９の下端部にかしめ固定された下部カ
バー１０とからなる。下部カバー１０の内底部にはボル
ト１２が挿通され、このボルト１２により下部カバー１
０が車体４に締付固定される。一方、前記弾性連結体７
は上下方向へ延びる孔７ａを有し、全体として略円筒状
をなしている。この孔７ａは上部支承金具１３によって
閉塞されている。

【００１１】前記上部支承金具１３の中心部分に形成さ
れた凹所１４内には上部弾性部材１５が収容され、前記
下部支承金具１１の内底部には下部弾性部材１６が収容
されている。上下両弾性部材１５，１６はいずれもゴム
によって薄板状に形成されている。前記上下両弾性部材
１５，１６間には、第１のアクチュエータ１７及び第２
のアクチュエータ１８がそれらの軸心を一致させた状態
で上下方向へ連設されている。各アクチュエータ１７，
１８は、多数枚の板状圧電素子を上下方向に積層するこ
とにより構成されている。各圧電素子はチタン酸バリウ
ム等のセラミック材料によって形成されており、同圧電
素子に印加される電圧に応じて歪みを生じ、板厚を増大
させたり減少させたりするようになっている。

【００１２】さらに、前記第１及び第２のアクチュエー
タ１７，１８間には質量体１９が介在されている。この
質量体１９はエンジン２の大振幅の振動を減衰するため
の慣性質量を有しており、その質量体１９の上面に第１
のアクチュエータ１７の下端が当接するとともに、同質
量体１９の下半部に形成された凹部１９ａ内に第２のア
クチュエータ１８の上半部が収容されている。従って、
第１及び第２のアクチュエータ１７，１８に電圧が印加
されて両アクチュエータ１７，１８の上下長が変化した
とき、その変位が同位相であれば質量体１９の位置は変
わらず、第１及び第２の支持部材５，６の間隔ｄが変化
する。これとは逆に、両アクチュエータ１７，１８の変
位が互いに逆位相であれば、第１及び第２の支持部材５
，６の間隔ｄは変わらず、質量体１９が上下方向へ振動
することになる。

【００１３】エンジン２の振動状態に応じて前記第１及
び第２のアクチュエータ１７，１８の作動を制御するた
めに、振動伝達経路の一部（例えばブラケット３）には
検出手段としての振動センサ２０が取付けられるととも
に、この振動センサ２０に制御手段としてのコントロー
ラ２１が接続されている。そして、コントローラ２１に
前記第１のアクチュエータ１７及び第２のアクチュエー
タ１８が接続されている。

【００１４】前記振動センサ２０はエンジン２の上下方
向の変位量（振幅）を検出する。また、コントローラ２
１には、第１及び第２のアクチュエータ１７，１８の最
大変位量Ｘ０　が判定値として予め記憶されている。こ
の最大変位量Ｘ０　は、両アクチュエータ１７，１８が
ともに最大量伸びたときの変位と、両アクチュエータ１
７，１８がともに最大量縮んだときの変位との差であり
、図５において特性線Ｌ２で表されるように、周波数に
関係なく一定である。

【００１５】コントローラ２１はエンジン振動の振幅に
対応する信号が振動センサ２０から入力されると、その
入力値と前記最大変位量Ｘ０　とを比較する。そして、
入力値が最大変位量Ｘ０　以上の場合、コントローラ２
１は第１及び第２のアクチュエータ１７，１８が逆位相
で変位するように両アクチュエータ１７，１８に電圧を
印加する。これとは逆に入力値が最大変位量Ｘ０　より
も小さい場合、コントローラ２１は第１及び第２のアク
チュエータ１７，１８が同位相で変位するように両アク
チュエータ１７，１８に電圧を印加するようになってい
る。

【００１６】前記のように構成されたエンジンマウント
１をモデル化した図を図３に示す。図中、ｍはエンジン
２の質量、ｍ０　は質量体１９の質量、Ｋ１　は弾性連
結体７のばね定数、Ｃ１　は弾性連結体７の減衰係数、
Ｋ２　は第１及び第２のアクチュエータ１７，１８の伸
縮により変化する上部弾性部材１５のばね定数、Ｋ３　
は同じく第１及び第２のアクチュエータ１７，１８の伸
縮により変化する下部弾性部材１６のばね定数、Ｃ２　
は上部弾性部材１５の減衰係数、Ｃ３　は下部弾性部材
１６の減衰係数である。

【００１７】次に、前記エンジンマウント１の作用につ
いて説明する。自動車運転時にエンジン２の振動がエン
ジンマウント１に伝搬すると、弾性連結体７が変形し、
その弾性連結体７が有するばね定数Ｋ１　及び減衰係数
Ｃ１に基づき前記振動の一部が減衰される。また、この
ときコントローラ２１は振動センサ２０からの信号を入
力してエンジン振動の周期と振幅を求め、同振幅と予め
設定された最大変位量Ｘ０　とを比較する。

【００１８】エンジン２が所定周波数Ｆ（例えば１０Ｋ
Ｈｚ）以上の高周波領域で振動し、その振動の振幅が最
大変位量Ｘ０　よりも小さい場合、コントローラ２１は
第１及び第２のアクチュエータ１７，１８の変位だけで
エンジン２の振動を減衰することが可能であると判断す
る。そして、コントローラ２１は両アクチュエータ１７
，１８への印加電圧を制御し、同アクチュエータ１７，
１８を同位相、すなわち、ともに伸び方向又は縮み方向
へ周期的に変位させる。このときには質量体１９は振動
せず静止している。そして、両アクチュエータ１７，１
８の変位に伴い、上部弾性部材１５のばね定数Ｋ２　及
び下部弾性部材１６のばね定数Ｋ３　が変化し、エンジ
ン２の質量ｍと釣り合うまで第１及び第２の支持部材５
，６の間隔ｄが調整される。その結果、エンジン２の振
幅の小さな振動が吸収される。

【００１９】一方、エンジン２が所定周波数Ｆよりも低
い低周波領域で振動し、その振動の振幅が最大変位量Ｘ
０　以上である場合（図５の斜線部分）、コントローラ
２１は第１及び第２のアクチュエータ１７，１８の変位
ではエンジン２の振動を十分なレベルまで減衰すること
が困難であると判断する。そして、コントローラ２１は
両アクチュエータ１７，１８への印加電圧を制御し、エ
ンジン２の振動の周期と同一の周期で、しかもエンジン
２の動きと逆位相で質量体１９が振動するように、両ア
クチュエータ１７，１８を互いに逆位相で変位させる。 すなわち、一方のアクチュエータ１７（１８）を伸長さ
せ、他方のアクチュエータ１８（１７）を縮小させる。 そして、このときの質量体１９の慣性力によって荷重が
発生し、エンジン２からの伝達振動を打ち消すように作
用する。なお、このときには両支持部材５，６の間隔ｄ
は変化しない。

【００２０】このように本実施例によれば、エンジン振
動の振幅が第１及び第２のアクチュエータ１７，１８の
最大変位量Ｘ０　よりも小さい場合には、両アクチュエ
ータ１７，１８を同位相で変位させて、第１及び第２の
支持部材５，６の間隔ｄを周期的に変化させ、また、前
記振幅が最大変位量Ｘ０　以上の場合には、質量体１９
が前記振動とは逆位相で振動するように、両アクチュエ
ータ１７，１８を逆位相で変位させるようにしたので、
低周波領域から高周波領域までの広範囲にわたる振動を
効果的に低減することができる。

【００２１】なお、図４は本実施例のエンジンマウント
１の効果を確認するためのグラフであり、エンジン２の
振動の伝達特性を示している。グラフ中、縦軸はエンジ
ン振動の振幅Ｘと、エンジン２の静のたわみＸｓｔとの
比であり、破線は低周波領域での特性、実線は高周波領
域での特性である。ここで、 Ｘｓｔ＝（Ｆ０　／ｋ） （１／ｋ）＝１／｛（１／Ｋ２　）＋（１／Ｋ３　）｝
の関係がある。Ｆ０　はエンジン２からの伝達力である
。 また、（Ｘ／Ｘｓｔ）＝１は質量体１９が全く作用して
いない状態である。

【００２２】この質量体１９を振動を減衰する吸振器と
して作用させると、同質量体１９によってエンジン振動
の振幅Ｘが減少し、（Ｘ／Ｘｓｔ）＜１となる。このこ
とから、（Ｘ／Ｘｓｔ）が小さいほどエンジン振動を減
衰していることになる。従って上記グラフより、低周波
領域におけるエンジン振動を低減できることがわかる。 さらに本実施例によると、前記以外にも次のような効果
を奏する。

【００２３】前記第１及び第２のアクチュエータ１７，
１８として用いた圧電型セラミックは、一般に剪断方向
（図１の左右方向）の力に対し弱いという特性を有して
いる。しかし、本実施例では両アクチュエータ１７，１
８を、上下両弾性部材１５，１６を介して第１及び第２
の支持部材５，６に支持したので、同弾性部材１５，１
６によって両アクチュエータ１７，１８を保護して破損
を防止できる。

【００２４】また、通常のダイナミックダンパは、質量
体１９の質量ｍ０　と上下両弾性部材１５，１６のばね
定数Ｋ２　，Ｋ３　とにより共振周波数が決定され、こ
の共振周波数付近の振動を低下させることができるが、
これに加え、本実施例では第１及び第２のアクチュエー
タ１７，１８の長さを変化させることで、前記ばね定数
Ｋ２　，Ｋ３　を変化させ共振周波数を可変とし、必要
な周波数帯で振動を減衰することができる。さらに、所
望の周波数域で両アクチュエータ１７，１８を作動させ
ることにより質量体１９を振動させて防振することがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、振
動の振幅が第１及び第２のアクチュエータの最大変位量
よりも小さいときには、両アクチュエータを同位相で変
位させて第１及び第２の支持部材の間隔を周期的に変化
させ、前記振幅が前記最大変位量以上のときには、質量
体が前記振動とは逆位相で振動するように両アクチュエ
ータを互いに逆位相で変位させるようにしたので、振動
の振幅の大きさにかかわらず、広範囲にわたって振動を
効果的に低減することができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の防振装置を自動車用エンジンマウント
に具体化した一実施例の概略構成を示す図である。

【図２】一実施例のエンジンマウントの設置箇所を説明
するための図である。

【図３】一実施例のエンジンマウントをモデル化した図
である。

【図４】一実施例のエンジンマウントを用いた場合のエ
ンジン振動の伝達特性を示すグラフである。

【図５】従来の防振装置を用いた場合の周波数とエンジ
ン振動の振幅との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

５…第１の支持部材、６…第２の支持部材、１７…第１
のアクチュエータ、１８…第２のアクチュエータ、１９
…質量体、２０…検出手段としての振動センサ、２１…
制御手段としてのコントローラ、ｄ…支持部材間の間隔
、Ｘ…振動の振幅、Ｘ０　…アクチュエータの最大変位
量

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　振動伝達経路の途中において、振動の
   伝達方向と略同一方向に離間配置される第１の支持部材
   及び第２の支持部材と、前記両支持部材間において振動
   の伝達方向と略同一方向へ連設され、電圧が印加される
   ことにより伸縮して両支持部材の間隔を調整可能な第１
   のアクチュエータ及び第２のアクチュエータと、前記両
   アクチュエータ間に介在され、同アクチュエータの伸縮
   により振動可能な質量体と、前記振動伝達経路に伝わる
   振動の振幅を検出する検出手段と、前記第１のアクチュ
   エータ及び第２のアクチュエータに印加される電圧を制
   御し、前記検出手段による振幅が両アクチュエータの最
   大変位量よりも小さいときには両アクチュエータを同位
   相で変位させ、前記振幅が両アクチュエータの最大変位
   量以上のときには、前記質量体が前記振動とは逆位相で
   振動するように、前記両アクチュエータを互いに逆位相
   で変位させる制御手段とを備えたことを特徴とする防振
   装置。