JPH05169984A - エンジン振動低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小さな動力で大振幅の振動を発生し、効果的に
エンジン振動を低減することが可能なエンジン振動低減
装置を提供する。 【構成】エンジン振動低減装置としてのエンジンマウン
ト４は、エンジンに固定されたブラケット３と車体２と
の間に介在される。エンジンマウント４は、エンジン振
動の伝達方向である上下方向へ往復動可能な可動鉄心９
と、同じく上下方向へ伸縮可能な圧縮コイルばね１１と
を備えている。可動鉄心９の周囲には電磁コイル１２が
配設されている。可動鉄心９に交流電流が流されること
によって励磁状態が切替えられ、可動鉄心９及び圧縮コ
イルばね１１が振動する。この振動に基づき発生する荷
重がエンジン振動を打ち消すよう作用する。そして、前
記可動鉄心９及び圧縮コイルばね１１からなる振動系の
共振周波数ωｎは、アイドル時のエンジン振動の周波数
とほぼ同一に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ンから発生するエンジン振動の車体への伝達を低減する
ためのエンジン振動低減装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等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、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
実開昭５９−１９１４５１号公報に開示されたものがあ
る。この技術は、エンジンから発生する振動のうち特に
ロール振動を低減することを目的としており、そのロー
ル振動に対し逆位相の振動を発生させて、同ロール振動
を低減するものである。前記装置は慣性質量を有する振
動子と、その振動子に対し前記ロール振動と逆位相の振
動を付与する逆振動付与機構とを備えている。逆振動付
与機構は、振動子の振動方向両側に設けられてその振動
子を付勢するばねと、振動子の外周に巻装されたコイル
とからなり、このコイルの励磁状態を切替えることによ
って振動子をロール振動と逆位相で振動させる。この装
置では振動子がエンジンのロール振動を打ち消すように
作用する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アイドル時
にはエンジンが大振幅で振動するので、これを打ち消そ
うとすると、大きな振幅で振動子を振動させることが必
要である。しかし、前記公報においては、振動子の重量
やばねの設定等、小さな駆動力で振動子やばねを作動さ
せるための考慮がなされていない。そのため、前記アイ
ドル時のエンジン振動の伝達を確実に低減しようとする
と、振動子を大きな振幅で振動させるのに大きな動力
（電力）が必要となってしまう。

【０００５】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は小さな動力で大振幅の振動を発生
させることができ、アイドル時の振動を含むエンジン振
動を効果的に低減することが可能なエンジン振動低減装
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、エンジン振動の伝達経路の途中に設けら
れ、そのエンジン振動の伝達方向へ往復動可能な質量体
と、前記伝達経路の途中に設けられ、前記エンジン振動
の伝達方向へ伸縮可能な弾性体と、前記質量体を駆動し
て同質量体及び弾性体を強制的に振動させ、その振動に
て前記エンジン振動の伝達を低減させるための駆動手段
とを備え、前記質量体及び弾性体からなる振動系の共振
周波数を、アイドル時におけるエンジン振動の周波数と
ほぼ同一に設定している。

【０００７】

【作用】エンジンから発生するエンジン振動は、その伝
達経路の途中に設けられたエンジン振動低減装置に伝達
される。この装置では、質量体及び弾性体からなる振動
系が駆動手段によって駆動されて振動している。この振
動系の振動によって荷重が発生し、同荷重が前記エンジ
ン振動の伝達を打ち消すように作用する。

【０００８】特に、本発明では前記振動系の共振周波数
がアイドル時のエンジン振動の周波数とほぼ同一に設定
されている。このため、前記振動系の共振を利用するこ
とにより、駆動手段の小さな動力にて大振幅の振動が発
生する。従って、エンジンのアイドル時にはエンジン振
動の振幅が大きくなるが、前記共振を利用した大振幅の
振動により、そのエンジン振動を低減することが可能と
なる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明のエンジン振動低減装置を車両
用エンジンマウントに具体化した一実施例を図面に従っ
て説明する。

【００１０】図２は、車両用エンジン１を車体２に搭載
した状態を示す概略図である。エンジン１には、図２の
左右両側方へ向けて延びるブラケット３が取付けられて
おり、同ブラケット３と車体２との間にエンジンマウン
ト４が介在されている。すなわちエンジン１を振動源と
すると、ブラケット３、車体２等により振動伝達経路が
構成され、この振動伝達経路の途中にエンジンマウント
４が配設されている。エンジンマウント４は、エンジン
１から発生する振動（エンジン振動という）を減衰し、
そのエンジン振動が車体２に伝達されるのを抑制するた
めのものである。

【００１１】前記エンジン振動には、エンジン１の前後
方向成分、左右方向成分及び上下方向成分がある。この
うち上下方向成分が最も大きく、同方向成分の振動は図
４で表される。この図は、点火プラグによって混合気に
着火させる際の点火信号と、エンジンマウント４に入力
されるエンジン振動のうちの上下方向成分の振動の加速
度Ｇとの関係を示すものである。図４より、エンジン振
動の周期と点火信号の周期とはほぼ同一であり、点火信
号が出力されてから位相差Δθが経過したときに、加速
度Ｇがほぼ同一の値となる。つまり、混合気の着火・爆
発により発生するエンジン振動と、エンジンマウント４
に伝達される振動との間には位相差があることがわか
る。

【００１２】また、図３に示すように、前記エンジン振
動の振幅ｈは周波数ｆ毎に異なり、周波数ｆ（エンジン
回転数）の低いアイドル時には大きく、周波数ｆが高く
なるに従い同振幅ｈが減少する。アイドル時のエンジン
振動の振幅ｈは、例えばＦＦ車（エンジン１を車体２の
前部に搭載し前輪を駆動するタイプの車両）に搭載され
た４気筒エンジンの場合、約±０．２〜０．３mmであ
る。

【００１３】図１で示すように、エンジンマウント４は
有底略円筒状の本体ケース５を備えている。本体ケース
５の底部には下部ボルト６が挿通され、この下部ボルト
６によって本体ケース５が車体２に固定される。本体ケ
ース５の上部には緩衝用上部ゴム体７が接着されてお
り、この上部ゴム体７によって本体ケース５の上部開口
端が閉塞されている。上部ゴム体７は、エンジン１の自
重や同エンジン１の微振動による荷重を受け止めるため
のものである。前記下部ボルト６と対向するように上部
ゴム体７には上部ボルト８が固定されており、この上部
ボルト８によってエンジンマウント４がブラケット３に
固定される。

【００１４】前記本体ケース５内における上下両ボルト
８，６間には、質量体としての可動鉄心９と、弾性体と
しての圧縮コイルばね１１とが同一線上に配設されてい
る。これらの可動鉄心９と圧縮コイルばね１１とによっ
て振動系が構成されている。可動鉄心９は略円柱状をな
し、エンジン振動を減衰するための慣性質量を有してい
る。また、圧縮コイルばね１１は可動鉄心９と上部ボル
ト８との間に圧縮状態で介装されており、可動鉄心９を
常に下方へ付勢している。

【００１５】前記本体ケース５内において、前記可動鉄
心９の周囲には電磁コイル１２が配置されており、この
電磁コイル１２に交流電流が流されると同電磁コイル１
２の両端には時間とともに変化する磁極が生ずる。この
磁極の変化により可動鉄心９が上下方向へ往復駆動され
る。なお、下部ボルト６の頭部には下部ゴム体１３が固
着されており、前記のように可動鉄心９が上下動したと
きに当接し、下部ボルト６等に衝撃が加わるのを抑制し
ている。

【００１６】電磁コイル１２に交流電流を供給して可動
鉄心９を作動させるために、電磁コイル１２には増幅器
１４が接続されている。また、増幅器１４には位相器１
５を介して発振器１６が接続されている。この発振器１
６は波形、周波数及び振幅が一定の振動を連続して発生
する装置であり、本実施例ではエンジン１の点火信号に
対応し、かつこの点火信号と同期した正弦波形を出力す
る。発振器１６からの正弦波形は位相器１５に入力さ
れ、その正弦波形の位相が調整される。増幅器１４は前
記のように位相の調整された正弦波形を増幅して前記電
磁コイル１２に出力する。

【００１７】前記増幅器１４及び位相器１５はコントロ
ーラ１７に接続されている。このコントローラ１７はエ
ンジン回転信号と点火信号とを取り込み、これらの信号
に基づき位相器１５及び増幅器１４を制御する。すなわ
ち、コントローラ１７はエンジン回転数と位相との関係
を予め規定したマップを用い、そのときのエンジン回転
数に応じた位相を求める。そして、コントローラ１７は
前記可動鉄心９及び圧縮コイルばね１１が、前記マップ
から求められた位相にて振動するように位相器１５によ
る位相調整量を制御する。また、コントローラ１７はエ
ンジン回転数と振幅との関係を予め規定したマップを用
い、そのときのエンジン回転数に応じた振幅を求める。
そして、コントローラ１７は前記可動鉄心９及び圧縮コ
イルばね１１が、前記マップから求められた振幅にて振
動するように増幅器１４による振幅増幅率を制御する。

【００１８】そして、本実施例では前記電磁コイル１
２、増幅器１４、位相器１５、発振器１６及びコントロ
ーラ１７によって、前記可動鉄心９を作動させるための
駆動手段が構成されている。

【００１９】ところで、前記のように可動鉄心９及び圧
縮コイルばね１１を振動させると、両者は固有の周波数
で共振する。このときの周波数（共振周波数）ωｎでは
可動鉄心９及び圧縮コイルばね１１の振幅ｈが増大す
る。本実施例では、図５で示すように共振周波数ωｎ
が、アイドル時に発生するエンジン振動の周波数ｆ（６
００〜７００ｒｐｍ）と一致するように設定されてい
る。なお、図５における縦軸は振動倍率ｘ／Ｆを表し、
このうちｘは可動鉄心９の変位量であり、Ｆは可動鉄心
９に加えられる力である。

【００２０】次に、前記のように構成されたエンジンマ
ウント４の作用及び効果について説明する。エンジン１
から発生するエンジン振動は、その伝達経路の途中に設
けられたエンジンマウント４に伝達される。一方、エン
ジンマウント４では、コントローラ１７によってエンジ
ン回転信号と点火信号とが取り込まれ、これらの信号に
基づき位相器１５及び増幅器１４が制御される。そし
て、発振器１６から出力された正弦波形の位相が位相器
１５で調整され、その正弦波形が増幅器１４で増幅され
た後、電磁コイル１２に出力される。このようにして電
磁コイル１２に正弦波形（交流電流）が流れると、その
電磁コイル１２の両端に生ずる磁極が周期的に変化し、
可動鉄心９が上下動（振動）する。可動鉄心９の振動は
圧縮コイルばね１１を介して上部ボルト８や上部ゴム体
７に伝達され、これらが上下方向に振動する。そして、
可動鉄心９及び圧縮コイルばね１１の振動によって荷重
が発生し、前記エンジン振動の伝達を打ち消すように作
用する。

【００２１】このため、エンジン１から発生するエンジ
ン振動と、エンジンマウント４に伝達される振動との間
には位相差があり（図４参照）、しかもエンジンマウン
ト４によって発生される振動の振幅ｈが周波数ｆ毎に異
なる（図５参照）ものの、前記コントーラ１７等によっ
て可動鉄心９及び圧縮コイルばね１１が最適な位相及び
振幅にて駆動されることになり、前記エンジン１から伝
達される振動が効果的に減衰される。

【００２２】特に、本実施例では前記可動鉄心９及び圧
縮コイルばね１１の共振周波数ωｎがアイドル時のエン
ジン振動の周波数ｆ（＝６００〜７００ｒｐｍ）とほぼ
同一に設定されている。このため、アイドル時に可動鉄
心９及び圧縮コイルばね１１の共振を利用することによ
り、小さな動力（電力等）にて大振幅の振動を発生させ
ることが可能となる。従って、アイドル時にはそれ以外
の運転時に比較してエンジン振動の振幅ｈが増大する
（図３参照）が、前記共振を利用した大振幅の振動によ
り、電磁コイル１２に流れる電流を増大させなくても、
エンジンマウント４に伝達されるアイドル時のエンジン
振動を確実に減衰することができる。その結果、エンジ
ンマウント４からは十分に低減された振動が車体２に伝
達されることになる。

【００２３】さらに、エンジン振動を低減する技術とし
ては、本実施例以外にもエンジンマウントに入力される
振動を検出し、検出されたエンジン振動が目標とする値
となるようにフィードバック制御することが考えられ
る。しかし、このようにすると、外乱（車体２側からエ
ンジンマウントに伝達される振動、エンジンのトルク変
動によりエンジンマウントに伝達される振動）により不
安定状態となるおそれがある。これらの不具合を回避す
るために、制御系にフィルタ等を付加すると、このフィ
ルタによって位相遅れが生じ、制御困難となる。

【００２４】これに対し、本実施例は前記フィードバッ
ク制御のような手法を特に用いなくても、共振周波数ω
ｎをアイドル時のエンジン振動の周波数に合わせるだけ
で、自動的に可動鉄心９及び圧縮コイルばね１１を大変
位させて、アイドル時におけるエンジン振動の伝達を低
減することができる。

【００２５】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、例えば、弾性体として圧縮コイルば
ね１１にかえてゴムを用いる等、発明の趣旨から逸脱し
ない範囲で任意に変更してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、質
量体及び弾性体からなる振動系の共振周波数を、アイド
ル時のエンジン振動の周波数とほぼ同一に設定したの
で、小さな動力で大振幅の振動を発生させることがで
き、アイドル時を含む広範囲の運転領域にわたりエンジ
ン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】本発明を具体化した一実施例における車両用エ
ンジンマウントの断面図である。

【図２】一実施例のエンジンマウントを用いてエンジン
を車体に搭載した状態を示す概略図である。

【図３】一実施例におけるエンジン振動の周波数と振幅
との関係を示すグラフである。

【図４】一実施例において、エンジン振動の加速度と点
火信号との関係を示す図である。

【図５】一実施例において、可動鉄心及び圧縮コイルば
ねによって得られる振動の周波数と振動倍率との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１…エンジン、２…エンジン振動の伝達経路の一部を構
成する車体、３…エンジン振動の伝達経路の一部を構成
するブラケット、９…質量体としての可動鉄心、１１…
弾性体としての圧縮コイルばね、１２…駆動手段の一部
を構成する電磁コイル、１４…駆動手段の一部を構成す
る増幅器、１５…駆動手段の一部を構成する位相器、１
６…駆動手段の一部を構成する発振器、１７…駆動手段
の一部を構成するコントローラ、ωｎ…共振周波数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン振動の伝達経路の途中に設けら
   れ、そのエンジン振動の伝達方向へ往復動可能な質量体
   と、 前記伝達経路の途中に設けられ、前記エンジン振動の伝
   達方向へ伸縮可能な弾性体と、 前記質量体を駆動して同質量体及び弾性体を強制的に振
   動させ、その振動にて前記エンジン振動の伝達を低減さ
   せるための駆動手段とを備え、前記質量体及び弾性体か
   らなる振動系の共振周波数を、アイドル時におけるエン
   ジン振動の周波数とほぼ同一に設定したことを特徴とす
   るエンジン振動低減装置。