JPH0626448A - 能動型脈圧吸収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 脈圧発生アクチュエータとしてピエゾ圧電素
子を用いた能動型脈圧吸収装置において、スペース的に
もコスト的にも有利としながら、低周波数から高周波数
までの広い範囲で脈圧を有効に吸収すること。 【構成】 脈圧低減用としてのピエゾ圧電素子を用いた
能動型の脈圧発生手段に受動型の脈圧発生手段であるヘ
ルムホルツ型共鳴器を組み込んだ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧源からの油圧回路
等で発生する油圧脈圧を能動的に吸収する能動型脈圧吸
収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、能動型脈圧吸収装置の一例である
排気騒音のアクティブキャンセル装置としては、例え
ば、特開昭６１−２３４２１６号公報に記載のものが知
られている。

【０００３】図４は上記従来装置を示す図で、０４が騒
音源（エンジン）であり、それによって生じる音がダク
ト０１（排気管）に放出され、ダクト内には、発生音検
出用マイクロフォン０３と、ダクト出力音検出マイクロ
フォン０２と、消音用の付加音源０５が設けられてい
る。ダクト外には、付加音源０５の駆動部０７や発生音
同定フィルター０６や制御信号演算部０８が配置されて
おり、ダクト出力音情報と発生音情報に基づき、発生音
の逆位相音に付加音源０５からの出力音を追従させ、効
果的に消音を達成するように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排気騒音のアクティブキャンセル装置にあっては、
付加音源０５（能動的に脈圧を発生させる部分）のみの
性能によってダクト０１内の音（脈圧）を低下させる構
成となっている為、消音効果は付加音源０５の周波数応
答性が十分に得られる範囲でのみしか発揮されず、周波
数応答性の低い領域の騒音が残ったままとなってしま
う。

【０００５】そこで、この問題を解決する案として、例
えば、脈圧源が油圧ポンプである場合、その出力油圧配
管系に、低〜高までの周波数領域毎に脈圧低減用アキュ
ムレータを設ける案がある。

【０００６】しかし、この場合、容量を異ならせた複数
のアキュムレータ設置が必要であり、大きなスペースを
占有してしまい、スペース的にもコスト的にも不利にな
る。

【０００７】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、脈圧発生アクチュエータとしてピエゾ圧
電素子を用いた能動型脈圧吸収装置において、スペース
的にもコスト的にも有利としながら、低周波数から高周
波数までの広い範囲で脈圧を有効に吸収することを課題
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の能動型脈圧吸収装置では、脈圧低減用としての
ピエゾ圧電素子を用いた能動型の脈圧発生手段に受動型
の脈圧発生手段であるヘルムホルツ型共鳴器を組み込ん
だ。

【０００９】即ち、一端の脈圧源と他端の負荷を連結す
る流体圧回路と、前記流体圧回路の途中に設けられ、ピ
エゾ圧電素子に電圧をかけることによって流体脈圧を発
生する脈圧発生手段と、前記脈圧発生手段に組み込ま
れ、ピエゾ圧電素子の先端に設けられたピストンのスト
ロークで流体体積が変化する容積室によりピエゾ圧電素
子の最大応答周波数以上の共振周波数に設定されたヘル
ムホルツ型共鳴器と、前記脈圧源からの流体脈圧を打ち
消すように前記ピエゾ圧電素子への印加電圧を制御する
脈圧吸収制御手段とを備えていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】脈圧源からの流体脈圧の周波数がピエゾ圧電素
子の最大応答周波数以下の周波数である時には、脈圧吸
収制御手段において、脈圧源からの流体脈圧を打ち消す
ようにピエゾ圧電素子への印加電圧が制御される。

【００１１】従って、脈圧源からの流体脈圧は、脈圧発
生手段から発生する流体脈圧により打ち消される。

【００１２】脈圧源からの流体脈圧の周波数がピエゾ圧
電素子の最大応答周波数を超える周波数である時には、
上記ピエゾ圧電素子への印加電圧に応じた流体脈圧に加
え、脈圧発生手段に組み込まれたヘルムホルツ型共鳴器
の共鳴により流体脈圧が発生することになり、両者を加
えた流体脈圧の発生により脈圧源からの流体脈圧が打ち
消されることになる。尚、脈圧の低減レベルは、ヘルム
ホルツ型共鳴器が最も共鳴する共振周波数で最も高い低
減レベルを示す。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】まず、構成を説明する。

【００１５】図１は本発明実施例の能動型脈圧吸収装置
を示す全体図で、一端の油圧ポンプ１（脈圧源に相当）
と他端の負荷を連結する油圧管路２（流体圧回路に相
当）と、該油圧管路２の途中に設けられ、ピエゾ圧電素
子積層体３に電圧をかけることによって脈圧を発生する
脈圧発生ユニット４（脈圧発生手段に相当）と、前記脈
圧発生ユニット４に組み込まれ、ピエゾ圧電素子積層体
３の先端に設けられたピストン５のストロークで体積が
変化する油室６ａ及び入口油路６ｂ（これらは容積室に
相当）によりピエゾ圧電素子積層体３の最大応答周波数
fmax以上の共振周波数foに設定されたヘルムホルツ型共
鳴器６と、前記油圧ポンプ１からの脈圧を打ち消すよう
に前記ピエゾ圧電素子積層体３への印加電圧を制御する
圧力センサ７，コントローラ８及び電圧源９（これらは
脈圧吸収制御手段に相当）とを備えている。

【００１６】前記ピエゾ圧電素子積層体３は、その外周
が絶縁材１０で覆われ、両端がそれぞれインナーキャッ
プ１１とピストン５に形成された有底穴５ａに挿着され
ている。そして、絶縁材１０の外周にはカラー１２を配
置し、カラー１２の外周に配置される荷重分散用バネ１
３との干渉を避けている。これらの部材は、全てハウジ
ング１４の中に収められていて、該ハウジング１４は、
その上下がキャップ１５と管路取付部１６に対しネジ止
めで固定されている。

【００１７】また、前記インナーキャップ１１とキャッ
プ１５には、穴１１ａ，１５ａが開けられており、該穴
１１ａ，１５ａには、ピエゾ圧電素子積層体３の一端の
電極に接続されるシールド線１７が通されている。尚、
このシールド線１７は、前記電圧源９に接続されてい
る。

【００１８】前記管路取付部１６は、油圧管路２に接続
されていて、ヘルムホルツ型共鳴器６を構成する油室６
ａ及び入口油路６ｂは、ポンプ吐出油が通る管路内に連
通している。

【００１９】次に、作用を説明する。

【００２０】 （イ）ヘルムホルツ型共鳴器６の共振周波数の設定 図２はヘルムホルツ型共鳴器６を示す図で、油室６ａの
容積をVo，入口油路６ｂの長さをL1，油路断面積をS1，
油中の音速をＣとすると、共振周波数foは、

【００２１】

【式１】

【００２２】

【００２３】となり、油室容積Voや油路長さL1や油路断
面積S1の設定により、このヘルムホルツ型共鳴器６の共
振周波数foは、ピエゾ圧電素子積層体３の最大応答周波
数fmax以上の周波数となるようにチューニングされてい
る。

【００２４】（ロ）油圧ポンプ作動時 油圧ポンプ１の作動時には、油圧管路２の吐出されるポ
ンプ吐出油の脈圧が圧力センサ７により検出され、圧力
センサ信号がコントローラ８に送られる。コントローラ
８では、圧力センサ信号からポンプ吐出油の脈圧周波数
を推定すると共に、圧力センサ７の取付位置と脈圧発生
ユニット４の取付位置との間隔による応答遅れを考慮
し、脈圧発生ユニット４からポンプ吐出油の脈圧を打ち
消す脈圧を発生する指令が電圧源９に対し出力され、電
圧源９による変動電圧がピエゾ圧電素子積層体３に印加
される。

【００２５】この電圧印加によりピストン５が往復スト
ロークし、油室６ａ及び入口油路６ｂの体積変動に伴な
って脈圧が発生し、ポンプ吐出油の脈圧が脈圧発生ユニ
ット４からの脈圧により打ち消される。

【００２６】ここで、油圧ポンプ１からの脈圧の周波数
がピエゾ圧電素子積層体３の最大応答周波数fmax以下の
周波数である時には、図３に示すように、上記ピエゾ圧
電素子積層体３への印加電圧制御によりポンプ吐出油の
脈圧が打ち消される。

【００２７】また、油圧ポンプ１からの脈圧の周波数が
ピエゾ圧電素子積層体３の最大応答周波数fmaxを超える
周波数である時には、図３に示すように、上記ピエゾ圧
電素子積層体３への印加電圧制御による脈圧発生作用に
加え、脈圧発生ユニット４に組み込まれたヘルムホルツ
型共鳴器６の共鳴により脈圧が発生することになり、両
者を加えた脈圧の発生により油圧ポンプ１からの脈圧が
打ち消されることになる。

【００２８】即ち、ピエゾ圧電素子積層体３の最大応答
周波数fmaxを超える周波数域では、ピエゾ圧電素子積層
体３への印加電圧制御による脈圧低減レベルが低くなる
が、その低くなった分をヘルムホルツ型共鳴器６により
高めて脈圧低減レベルの落ち込みを防止する作用を示
す。

【００２９】尚、脈圧の低減レベルは、図３に示すよう
に、ヘルムホルツ型共鳴器６が最も共鳴する共振周波数
で最も高い低減レベルを示す。

【００３０】以上説明してきたように実施例の能動型脈
圧吸収装置にあっては、下記に列挙する効果を発揮す
る。

【００３１】（１）脈圧発生アクチュエータとしてピエ
ゾ圧電素子積層体３を用いた能動型脈圧吸収装置におい
て、脈圧低減用としてのピエゾ圧電素子積層体３を用い
た能動型の脈圧発生ユニット４に受動型の脈圧発生手段
であるヘルムホルツ型共鳴器６を組み込んだ為、周波数
別のアキュムレータによる装置とする場合に比べスペー
ス的にもコスト的にも有利としながら、ピエゾ圧電素子
積層体３のみを用いた能動型脈圧吸収装置のような吸収
できる周波数域が限られずに低周波数から高周波数まで
の広い範囲で脈圧を有効に吸収することができる。

【００３２】（２）ピエゾ圧電素子として多数のピエゾ
圧電素子を積層したピエゾ圧電素子積層体３を用いた
為、ピストン５のストローク量、つまり、油室６ａ及び
入口油路６ｂの体積変化量を大きくとることができ、高
い脈圧吸収効果が達成される。

【００３３】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００３４】例えば、実施例では、油圧ポンプ１を脈圧
源とする例を示したが、油等の液体のみでなく、空気等
の気体が脈圧を持つて吐出されるような脈圧源にも適用
することができる。

【００３５】実施例では、脈圧源からの脈圧情報を圧力
センサにより得る装置の例を示したが、脈圧源からの吐
出流量を計測する流量計やポンプ回転角等を検出して脈
圧情報とするような装置であっても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあって
は、脈圧発生アクチュエータとしてピエゾ圧電素子を用
いた能動型脈圧吸収装置において、脈圧低減用としての
ピエゾ圧電素子を用いた能動型の脈圧発生手段に受動型
の脈圧発生手段であるヘルムホルツ型共鳴器を組み込ん
だ為、スペース的にもコスト的にも有利としながら、低
周波数から高周波数までの広い範囲で脈圧を有効に吸収
することができるという効果が得られる。

【００３７】特に、スペース的な制約があり、しかも、
高い油圧制御精度が要求されるような車載の油圧システ
ムの油圧源への適用において有用な技術である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の能動型脈圧吸収装置を示す全体
図である。

【図２】実施例装置のヘルムホルツ型共鳴器を示す断面
図である。

【図３】実施例装置での周波数変化に対する脈圧低減レ
ベル特性図である。

【図４】従来の能動型脈圧吸収装置の一例である排気騒
音のアクティブキャンセル装置を示す全体システム図で
ある。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ（脈圧源） ２ 油圧管路（流体圧回路） ３ ピエゾ圧電素子積層体（ピエゾ圧電素子） ４ 脈圧発生ユニット（脈圧発生手段） ５ ピストン ６ ヘルムホルツ型共鳴器 ６ａ 油室（容積室） ６ｂ 入口油路（容積室） ７ 圧力センサ ８ コントローラ（脈圧吸収制御手段） ９ 電圧源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端の脈圧源と他端の負荷を連結する流
   体圧回路と、 前記流体圧回路の途中に設けられ、ピエゾ圧電素子に電
   圧をかけることによって流体脈圧を発生する脈圧発生手
   段と、 前記脈圧発生手段に組み込まれ、ピエゾ圧電素子の先端
   に設けられたピストンのストロークで流体体積が変化す
   る容積室によりピエゾ圧電素子の最大応答周波数以上の
   共振周波数に設定されたヘルムホルツ型共鳴器と、 前記脈圧源からの流体脈圧を打ち消すように前記ピエゾ
   圧電素子への印加電圧を制御する脈圧吸収制御手段と、 を備えていることを特徴とする能動型脈圧吸収装置。