JPH0541453B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は車輌のエンジンからの変動トルク外
乱によつて励起される車体振動を抑制する車輌の
振動制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

自動車等の車輌の重要な技術課題の一つに振動
に関して乗心地等の快適車輌の追求がある。従
来、乗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着、さらに
はエンジンを支持するマウント機構に振動吸収機
能を付与する等の工夫を施こ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）方式では特
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、車体の振動が過大に励起される問題が表面
化する。エンジンマウントはエンジンと車体の接
点で、設計時には多くの検討課題があり、次のよ
うな相反する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
およびマフラー等の排気系の変位を制限するた
め、エンジンマウントは剛性にする必要があり、
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極めて困難で、
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
体の振動が極めて大きくなり、乗心地が低下する
問題がある。これはエンジンマウントを含めて車
体振動の低減は車輌の乗心地、快適性の向上を図
る上で重要な技術課題である。特に横置きエンジ
ンでFF駆動方式を採用する車輌では、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
体の振動の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、乗心地や快適性などの低
下には著しいものがあつた。

第１図は車輌の車体振動の発生メカニズムを示
すもので、図において、１はエンジン、２，３は
エンジン１の前方および後方部を弾性的には支持
するフロントエンジンマウントと、リアーエンジ
ンマウント、４は車体で、エンジン１が上記両エ
ンジンマウント２，３を介して車体４に装着され
る。５は車体４上に設置される座席である。

上記横置きエンジン車でのエンジン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方向に配列され
る。このためエンジンを駆動させると、エンジン
１の挙動は第１図の矢印で示すようにシリンダの
圧力変動に伴う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の励起が卓越する。一方、
車体４の振動特性には第１図の破線で示すように
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（通常は約25Hz）が存在する。特にエン
ジン１のロツキング振動の周波数と、車体４の固
有振動数とが近接ないしは一致するアイドリング
回転数領域では、車体４は共振現象によつて過度
の振動が励起され、車体４上に設置される座席５
に振動が伝達されることになり、乗心地や快適性
が低下し、乗員に肉体的、精神的な苦痛を与え
る。

〔発明の概要〕

この発明は、かかる問題に鑑みなされたもの
で、エンジンから車体に印加される変動トルク外
乱及び車体の振動速度を検出し、この変動トルク
外乱及び車体の振動速度を打消すような制振力を
車体に付与するアクチユエータを備えたことによ
り、車体の振動を積極的に低減できる車輌の振動
制御装置を提供することにある。

〔発明の実施例〕

以下この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図において、第１図と同一符号は同一部
分であるので説明は省略する。６は車体４に装着
するアクチユエータ、７はエンジン１に固定し、
エンジンのロツキング振動を検出するための振動
センサ、８は車体４に固定し、車体振動を検出す
るための振動センサ、９は上記両振動センサ７，
８からの信号を受けてアクチユエータ６を駆動さ
せる制御回路である。

第３図は上記制御回路９のブロツク図で、９１
はロツキング検出回路、９２は位相調節器、９６
は駆動回路である。すなわち、エンジン１に固着
した振動センサ７は、エンジンのロツキング振動
を検出することにより、これに対応するエンジン
１の変動トルク外乱の発生を測定し、変動トルク
外乱を電気信号として取出す。この電気信号はロ
ツキング検出回路９１に伝送され、所要の利得を
有する信号に増幅される。位相調節器９２はロツ
キング振動と変動トルク外乱の車体４への印加時
期との時間的な補償を行なうものである。一方、
車体４に固着した振動センサ８は車体の振動加速
度を検出し、振動検出回路９３で増幅する。演算
回路９４は振動加速度信号を振動速度信号に変換
する回路で、通常主に積分回路を基本として構成
する。加算器９５は上記２種の電気信号を重ね合
すための回路であつて、この加算器９５を介して
駆動回路９６に伝送する。そして駆動回路９６は
アクチユエータ６を駆動し、制振力を生じさせる
ための電力を供給する。

第４図はアクチユエータ６に付加マスの慣性力
を利用して制振力を車体４に印加する動電型リニ
アアクチユエータを適用した構成図である。図
中、６１は永久磁石、６２は円筒状のヨーク、６
３はコイル、６４はコイル６３を支持するコイル
サポート、６５はヨーク６２の上下端部に配設さ
れヨーク６２を保持する支持ばね、６６はヨーク
６２を貫通したガイド棒、６７はヨーク６２の上
下端部に固着したスライドベアリングで、ガイド
棒６６に沿つて摺動し、ヨーク６２は上下方向に
リニアに駆動される。６８はケーシングである。
上記のリニアアクチユエータの動作について説明
すると、永久磁石６１は半径方向に着磁されてヨ
ーク６２に固着され、磁気回路を形成してコイル
６２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６２に駆動回路９６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６３と永久磁石６１との間には電磁力が発生
する。この時、作用、反作用の原理に基づきコイ
ル６３に生じた電磁力はコイルサポート６４を介
して車体４に固着されるケーシング６８へ伝達さ
れ車体４に作用する。一方、永久磁石６１に発生
する電磁力はヨーク６２を支持する支持ばね６５
の復元力とヨーク６２と永久磁石６１の慣性力と
の和とつり合う。

上記の力学的モデルを第５図に示す。１０はヨ
ーク６２と永久磁石６１の質量の和の付加マス
で、支持ばね６５はばね定数Rdである。またＵ
はコイル６３と永久磁石６１との間に働く電磁力
で、車体４には電磁力Ｕと支持ばね６５の復元力
とが加算された制振力Ｔが作用する。また支持ば
ね６５はヨーク６２の中立位置を確保する役割を
果す。

以下、この発明の振動低減原理を説明する。こ
の発明による装置の振動低減は車体４にエンジン
１からの変動トルク外乱と制振力が同時に作用し
たときに成立する。下記の車体振動の力のつり合
い式を前提とする。

MsX¨s＋KsＸ・ｓ＝Ｆ−Ｕ (1) ただし、Ms：車体４の等価質量 Ks：車体４の等価剛性 Xs：車体４の振動変位 Ｆ：変動トルク外乱 Ｕ：制振力 第６図は振動低減原理をブロツク図で示したも
のである。(1)式において、制振力Ｕは次のように
構成される。すなわち、エンジン１に固着した振
動センサ７の信号にもとずくロツキング検出回路
９１からの信号は変動トルク外乱に同期する制振
力で、これをF′とする。一方、車体４の振動速度
X〓sに比例する制振力は制御ゲインをCsとすると
CsX〓sで与えられる。車体４へ印加される制振力
Ｕはこれら２種の制御ループでの制振力の和の次
式で与えられる。

Ｕ＝F′−CsＸ・ｓ (2) (2)式を(1)式に代入すると、この発明を適用したと
きの事体の運動方程式を得る。

MsX¨s＋CsＸ・ｓ＋KsXs＝Ｆ−F′ (3) (3)式において機械力学的考察により変動トルク
外乱の検出にもとずく制振力F′は変動トルク外乱
Ｆの軽減に効果があり、振動速度X〓sにもとずく
制振力の成分CsX〓sは車体４にダンピング作用と
して作用し、車体の振動減衰特性を改善すること
ができることが解る。

第７図に振動低減効果を車体の伝達特性の変化
より示す。図中、実線は非制御での車体４の振動
特性で、一点鎖線がこの発明での振動特性であ
る。これにより車体４の固有振動数wn（＝√
Ks／Ms）近傍では振動速度X〓sにもとずく制御ル
ープの制振効果によつて共振ピークは抑制され、
変動トルク外乱にもとずく制御ループの作用によ
つて変動トルク外乱そのものが軽減されるため、
車体４の振動は全ての周波数領域にわたつて振動
低減を図ることができる。この結果、車輌の乗心
地や快適性が向上する。

なお、上記実施例では動電型リニアアクチユエ
ータの場合について説明したが、その他、空気圧
あるいは油圧アクチユエータであつても同様の作
用が得られる。また、この発明の装置は車輌以
外、振動が問題となる一般構造物に対しても広く
適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、エンジ
ンからの変動トルク外乱を受けて振動する車体に
装着するアクチユエータ、変動トルク外乱を軽減
する制御ループと車体の振動減衰特性の向上を目
的とする車体振動制御ループを有する制御回路を
備えたので、アクチユエータから発生する制振力
を利用して変動トルク外乱の軽減及びダンピング
作用を奏することができ、車体の振動を極めて大
きく低減することができ、この結果、車輌の乗心
地や快適性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は車輌の振動発生メカニズムの図、第２
図はこの発明の振動制御装置の構成図、第３図は
制御回路のブロツク図、第４図はアクチユエータ
の断面図、第５図はアクチユエータの力学的モデ
ル図、第６図は制御方式のブロツク図、第７図は
車体の振動特性図である。 １…エンジン、４…車体、６…アクチユエー
タ、７，８…振動センサ、９…制御回路、１０…
付加マス、９１…ロツキング検出回路、９５…加
算器、９６…駆動回路。なお、図中、同一符号は
同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンからの変動トルク外乱を受けて振動
   が生ずる車体へ装着されるアクチユエータと、エ
   ンジンの振動を検出してその変動トルク外乱を検
   出する第１の振動センサと、車体の振動加速度を
   検出する第２の振動センサと、この振動加速度を
   振動速度に変換する手段と、上記変動トルク外乱
   と振動速度を加算する加算手段と、加算手段の出
   力に応じてアクチユエータを車体振動が軽減され
   るように駆動する駆動手段を備えたことを特徴と
   する車輌の振動制御装置。