JPH07190138A - 車両の振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ステアリングハンドルやシフトノブ等の車体取
付部材の振動を十分に低減する。 【構成】車体１とステアリングケ−ス２との間に、弾性
部材５およびアクチュエ−タ６が介在される。加振源と
してのばね下重量の振動あるいはエンジンの振動が、リ
ファレンス信号としてセンサＳ１で検出される。適応制
御を行なう制御ユニットＵによって、リファレンス信号
に基づいて低減用振動が生成されて、この低減用振動が
アクチュエ−タ６から出力される。ステアリングケ−ス
２の振動をエラ−信号としてセンサＳ２で検出して、当
該エラ−信号が小さくなるように上記低減用振動を最適
化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の振動制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両においては、振動の干渉作用を利用
して振動低減を行なうものが種々提案され、車室内の騒
音振動の低減を行なうものについては既に実用化された
ものものある。この干渉を利用した振動低減の１つとし
て、乗心地向上のためにシ−トの振動を低減することも
提案されている。

【０００３】特開平３−２１９１３９号公報の第２２図
には、車体とシ−トとの間に低減用振動を出力するため
のアクチュエ−タを架設し、車体の振動とシ−トの振動
とを比較して、車体とシ−トとの共振を防止するものが
開示されている。また、この公報の第２３図には、ばね
下重量とばね上重量との間にアクチュエ−タを架設し
て、ばね下重量の振動がばね上重量に伝達されるのを抑
制するものも開示されている。さらに、この公報には、
加振源の振動を示すリファレンス信号に基づいて低減用
振動を生成する一方、振動低減が要求される部材の振動
を示すエラ−信号が小さくなるように上記低減用振動を
最適化する適応制御が開示されている。

【０００４】特開平４−１２９８４７号公報には、シ−
トに着座する人間の特性（内蔵ゲイン）に基づいて、シ
−トの振動制御を行なうものが開示されている。

【０００５】上記シ−トの制御は、つまるところ乗心地
改善となるが、この乗心地改善のために、走行中におけ
る路面からの入力を加振源とする振動を低減するため
に、サスペンション制御することも提案されている。例
えば、アクティブサスペンションにおいては、車体に作
用する上下方向加速度が小さくなるようにサスペンショ
ンダンパの減衰力を制御したり、車高調整用シリンダ装
置の内部液圧を制御することも行なわれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車体に取付
けられる車体取付部材は、車体に対して振動を付与する
加振源、例えばエンジンや路面入力を受けるばね下重量
からの振動を受けるものが多いが、乗員特に運転者によ
り操作される車体取付部材の振動は、運転者に対して不
快感を与えることになる。そして、この大きな不快感を
与える振動の周波数域は、ある特定周波数のものである
ことが多い。

【０００７】このため、車体取付部材に対して低減用振
動を付与するためのアクチュエ−タを設けて、このアク
チュエ−タからの低減用振動を利用した干渉作用によ
り、当該車体取付部材の振動を低減することが考えられ
る。例えば、車体取付部材の振動が小さくなるようにア
クチュエ−タをフィ−ドバック制御することが考えられ
る。しかしながら、この場合は、振動レベルを全体的に
低下させるという点では望ましい反面、特定の振動（特
定周波数域の振動）を大幅に低減することはむずかしい
ものとなる。しかも、フィ−ドバック制御では、車体に
入力される種々の振動によるノイズの影響も大きく、し
かも応答性の点でも問題となる。

【０００８】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、車体取付部材に対する振動特に所定周波数
域の振動を、応答よくかつ大幅に低減できるようにした
車両の振動制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のような構成としてある。すなわち、車
体に対して取付けられる車体取付部材が、弾性部材を介
して車体に取付けられることにより、該弾性部材の弾性
変位の範囲において車体に対して所定分動き得るように
設定され、前記車体取付部材と車体との間に、該車体取
付部材に対して振動を与えるアクチュエ−タが架設さ
れ、車体への加振源となる加振源部材の振動をリファレ
ンス信号として検出する加振振動検出手段と、前記加振
振動検出手段により得られるリファレンス信号に基づい
て前記車体取付部材の振動を低減するための低減用振動
を生成して、該低減用振動を前記アクチュエ−タから出
力させる振動制御手段と、を備えた構成としてある。上
記構成を前提とした本発明の好ましい態様は、特許請求
の範囲における請求項２以下に記載の通りである。

【００１０】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、加
振源の振動をリファレンス信号とするいわゆる適応制御
によって、車体取付部材に対して与える低減用振動を生
成するので、応答性に優れかつ車体振動をリファレンス
信号とする場合に比してノイズの影響も少なく、車体取
付部材の振動特に所望周波数域の振動を十分に低減する
ことができる。

【００１１】請求項２に記載したような構成とすること
により、エラ−信号を利用して低減用振動をより最適化
して、車体取付部材の振動低減の上でより好ましいもの
となる。

【００１２】請求項３あるいは請求項４に記載したよう
な構成とすることにより、運転者によって頻繁に操作さ
れるつまり触れられることの多いステアリングハンドル
あるいはシフトノブの振動を十分に低減して、振動によ
る乗員の不快感低減のみならず、乗員の疲労低減の上で
も好ましいものとなり、さらにハンドル操作性や変速操
作性を優れたものに改善することができる。

【００１３】請求項５に記載したような構成とすること
により、エンジン振動を起因とする車体取付部材の振動
を低減することができる。請求項６に記載したような構
成とすることにより、走行中に路面からの入力を受ける
ばね下重量の振動を起因とする車体取付部材の振動を低
減することができる。

【００１４】請求項７あるいは請求項８に記載したよう
な構成とすることにより、リファレンス信号として、検
出容易なものあるいは加振源の振動を十分代表するもの
を用いることができる。

【００１５】請求項９に記載したような構成とすること
により、乗員により操作つまり触れられる車体取付部材
の振動が低減されるので、振動による乗員の不快感低減
のみならず、乗員の疲労低減の上でも好ましいものとな
り、さらに車体取付部材の操作性も優れたものに改善す
ることができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１において、１は車体（のインストルメ
ントパネル）であり、車体１に対してステアリングケ−
ス２が取付けられている。ステアリングケ−ス２には、
ステアリングシャフト３が回転自在に保持されて、当該
ステアリングシャフト３の一端にはハンドル４が固定さ
れている。

【００１７】ステアリングケ−ス３の車体１に対する取
付けは、ゴム等の弾性部材５とアクチュエ−タ６とを介
して行なわれている。すなわち、ステアリングケ−ス２
の上端部と下端部とがそれぞれ弾性部材５を介して車体
１に取付けられて、この弾性部材５の弾性変形し得る範
囲で、所定分だけステアリングケ−ス２が車体１に対し
て動き得るように取付けられている。また、アクチュエ
−タ６は１つとされて、２つの弾性部材５の間におい
て、ステアリングケ−ス２と車体１とを連結している。

【００１８】アクチュエ−タ６は、後述するように低減
用振動を発生するもので、この低減用振動を利用した振
動の干渉作用によって、ステアリングケ−ス２の振動が
低減される。アクチュエ−タ６は、実施例では、積層型
圧電アクチュエ−タ（商品名ピエゾスタック−ＮＴＫ社
製）を用いてある。このような圧電素子を利用して構成
されてなるアクチュエ−タ６の伸縮方向つまり振動発生
方向となる圧電素子の積層方向は、ほぼ上下方向となる
ように設定されて、ステアリングケ−ス２の上下方向振
動を特に低減する上で好ましい配設態様となっている。

【００１９】図１中Ｕは、後述する適応制御を行なうた
めの制御ユニットである。この制御ユニットＵに対して
は、２つのセンサＳ１、Ｓ２からの信号が入力される一
方、制御ユニットＵからは、アクチュエ−タ６に対して
所定の低減用振動に対応した制御信号が出力される。セ
ンサＳ１は、加振源としてのばね下重量の振動をリファ
レンス信号として検出するものである。このリファレン
ス信号としては、例えば、ばね下重量の変位、変位速度
（例えば変位を微分して得る）、加速度（例えば変位速
度を微分して得る）、ばね下重量に加わる外部入力（例
えばサスペンションの車体取付部への入力や、サスペン
ションダンパ等のピストンロッドに作用する応力等）、
あるいはサスペンションダンパの内部圧力のいずれか１
つとすることができる。

【００２０】上記リファレンス信号としての変位、変位
速度、加速度、外部入力としては、上下方向あるいは前
後方向のいずれでもよいが、一般には、乗員に対して不
快の度合が大きい上下方向を選択するのが好ましい。た
だし、振動態様によっては、前後方向の振動を大きく不
快と感じる場合もあるので、このときは前後方向につい
てのものを検出するようにしてもよい。

【００２１】ステアリングケ−ス２の振動のうちもっと
も問題となるのは、通常上下方向の振動となる。したが
って、上下方向の振動を上下方向加速度として検出する
センサをばね下重量設けて、この上下方向加速度をリフ
ァレンス信号とするのが好ましい。この場合、上下方向
加速度のうち、最終的に車体１に入力される上下方向加
速度がステアリングケ−ス２を振動させることになるの
で、ばね下重量に作用する上下方向加速度のうち、車体
１に直接入力される上下方向加速度を検出するようにセ
ンサ（Ｓ１）を配設するのが好ましい。より具体的に
は、通常、サスペンションダンパのシリンダがばね下重
量に連結され、ピストン（ピストンロッド）が車体１に
連結されるので、このピストン（例えばピストンロッド
の上端）に対して上下方向加速度を検出するセンサを設
ければよい。特に、ピストンにセンサＳ１を設けたとき
は、ピストンとシリンダとの間でのフリクションに起因
して生じるばね下共振振動を低減する場合のリファレン
ス信号とする上で好ましいものとなる。

【００２２】ステアリングケ−ス２の振動つまりエラ−
信号を検出するセンサＳ２は、前述した説明から明らか
なように、上下方向加速度を検出するものが好ましい。
リファレンス信号とエラ−信号とは、互いに同一種類の
振動検出態様とするのが好ましい。例えば、リファレン
ス信号として上下方向加速度としたときはエラ−信号も
上下方向加速度とするのが好ましく、またリファレンス
信号として前後方向加速度としたときはエラ−信号も前
後方向加速度とするのが好ましい。

【００２３】制御ユニットＵは、図２に示すように、そ
の内部構成が大別して、デジタル式の適応フィルタ２１
と、伝達関数設定ブロック（ステップ）２２と、収束係
数設定ブロック２３と、フィルタ係数書換えブロック２
４とで構成される。制御ユニットＵは、基本的には、セ
ンサＳ１からのリファレンス信号に基づいて低減用振動
を生成して、センサＳ２で検出されるエラ−信号が小さ
くなるように当該低減用振動が最適化される。この低減
用振動の最適化は、適応フィルタ２１の係数を逐次書換
えることにより行なわれ、この書換えば、伝達関数設定
ブロック２２と収束係数設定ブロック２３とからの信号
に基づいて、フィルタ係数書換えブロック２４によって
行なわれる。

【００２４】伝達関数設定ブロック２２は、低減用振動
を出力するアクチュエ−タ６とエラ−信号を検出するセ
ンサＳ２との間での伝達特性（遅延特性）を勘案した低
減用振動の最適化のためであり、収束係数設定ブロック
２３は、所定のきざみ幅でエラ−信号を低減させるため
のものである。なお、制御ユニットＵによる最適化の制
御そのものは、従来から知られている最適化の制御と同
じように行なわれるので、これ以上の詳細な説明は省略
する。なお、最適化のための適応アルゴリズムとして
は、一般的な最少２乗法を適用することができる。

【００２５】エラ−信号を利用した適応制御の制御手順
を図３のフロ−チャ−トに示してある。図３において、
Ｐはステップを示すものであり、Ｐ５で演算される制御
信号が、低減用振動に対応したものである。

【００２６】このような最適化の制御によって、ステア
リングケ−ス２つまりステアリングハンドル４の振動が
低減される。このとき、リファレンス信号は、ばね下重
量に入力される路面入力をほぼ直接的に示すものとなる
ので、ノイズの影響がなく、かつ応答性の点でも優れた
ものとなるので、ステアリングハンドル４の振動を十分
に低減することができる。なお、低減すべき振動の周波
数域としては、例えば、ばね下第１共振振動に対応した
周波数（通常は１０〜１３ＨＺ付近）やばね下第２共振
振動に対応した周波数（通常は１６〜１８ＨＺ付近）と
のいずれか一方あるいは両方とすることができる。

【００２７】リファレンス信号としては、加振源として
のエンジンの振動を示すものとすることもできる。この
場合のリファレンス信号は、例えば、エンジン回転数、
エンジン（本体）に作用する外力（例えば上下方向加速
度や前後方向加速度さらには曲げ応力等）、液体封入式
エンジンマウントの内部液圧を用いることができる。な
お、低減すべき振動の周波数域としては、例えば、アイ
ドル回転数あるいはその付近のエンジン回転数に対応し
た周波数とすることができる。

【００２８】図４は、本発明の他の実施例を示すもの
で、前記実施例と対応構成要素には同一符号を付してそ
の説明は省略する。本実施例では、振動低減の対象とな
る車体取付部材を、マニュアル式変速機の変速操作を行
なう部材としたものである。すなわち、図４中１１は、
変速操作用の機構を内蔵したシフトケ−スで、当該シフ
トケ−ス１１は、ブラケット１２を介して車体１（のフ
ロアパネル左右略中央部分）に取付けられている。この
シフトケ−ス１１からは、シフトノブ１３およびコント
ロ−ルロッド１４が伸び、シフトノブ１３を操作するこ
とによってコントロ−ルロッド１４が所定の動きをし
て、変速がなされる。

【００２９】シフトケ−ス１１は、前後方向に隔置され
た複数の弾性部材５を介してブラケット１２に連結さ
れ、１つのアクチュエ−タ６を介して車体１と連結され
ている。シフトケ−ス１１は、弾性部材５によって、上
下方向および前後方向に若干動き得るようにされ、また
アクチュエ−タ６の振動発生方向（伸縮方向）は、前後
方向となるように設定されている。すなわち、シフトケ
−ス１１は、前後方向の振動が大きいものとなる関係
上、アクチュエ−タ６が発生する低減用振動も前後方向
となるように設定してある。

【００３０】適応制御を行なう制御ユニットＵは、その
リファレンス信号として図１に示す実施例と同じとする
ことができるが、エラ−信号は、前述の説明で既に明ら
かなように、前後方向加速度とするのが好ましい。勿
論、シフトケ−ス１１は、上下方向にも少なからず振動
されるので、エラ−信号を上下方向加速度とすることも
でき、またアクチュエ−タ６による振動発生方向も上下
方向とすることができる。本実施例でも、加振源として
のばね下重量あるいはエンジンの振動をリファレンス信
号とする適応制御によって、シフトケ−ス１１つまりシ
フトノブ１３の振動が大幅に低減されることになる。

【００３１】以上実施例について説明したが、本発明は
これに限らず例えば次のような場合をも含むものであ
る。 （1)適応制御を、センサＳ２からのエラ−信号を用いる
ことなく行なうようにしてもよい（図２に示す適応フィ
ルタが固定式）。 （2)アクチュエ−タ６により低減用振動が付与される車
体取付部材は、実施例で示すものの他、振動低減が好ま
しいとされる適宜の部材を選択することができる。 （3)加振源としてばね下重量からの振動は走行中に生じ
るので、停車中あるいは低車速中はエンジン振動をリフ
ァレンス信号とする適応制御を行ない、走行中はばね下
重量の振動をリファレンス信号とする適応制御を行なう
ようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、ステアリング
ハンドルの振動を低減する場合の全体系統図。

【図２】振動低減制御の制御系を示す図。

【図３】振動低減制御の制御内容を示すフロ−チャ−
ト。

【図４】本発明の他の実施例を示すもので、シフトケ−
スの振動を低減する場合の全体系統図。

【符号の説明】

１：車体 ２：ステアリングケ−ス ４：ステアリングハンドル ５：弾性部材 ６：アクチュエ−タ １１：シフトケ−ス １３：シフトノブ Ｕ：制御ユニット（振動低減用） Ｓ１：センサ（リファレンス信号用） Ｓ２：センサ（エラ−信号用）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体に対して取付けられる車体取付部材
   が、弾性部材を介して車体に取付けられることにより、
   該弾性部材の弾性変位の範囲において車体に対して所定
   分動き得るように設定され、 前記車体取付部材と車体との間に、該車体取付部材に対
   して振動を与えるアクチュエ−タが架設され、 車体への加振源となる加振源部材の振動をリファレンス
   信号として検出する加振振動検出手段と、 前記加振振動検出手段により得られるリファレンス信号
   に基づいて前記車体取付部材の振動を低減するための低
   減用振動を生成して、該低減用振動を前記アクチュエ−
   タから出力させる振動制御手段と、を備えていることを
   特徴とする車両の振動制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記車体取付部材の振
   動をエラ−信号として検出するシ−ト振動検出手段をさ
   らに備え、 前記振動制御手段が、前記シ−ト振動検出手段で得られ
   るエラ−信号が小さくなるように前記低減用振動を最適
   化するもの。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記車体取付部材が、ステアリングハンドルであるも
   の。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記車体取付部材が、マニュアル式変速機におけるシフ
   トノブであるもの。
5. 【請求項５】請求項１において、 前記加振源部材が、エンジンであるもの。
6. 【請求項６】請求項１において、 前記加振源部材が、路面からの入力により振動されるば
   ね下重量であるもの。
7. 【請求項７】請求項１において、 前記リファレンス信号が、ばね下重量における変位、変
   位速度、加速度、外部入力、サスペンションダンパの圧
   力のいずれか１つとされているもの。
8. 【請求項８】請求項１において、 前記リファレンス信号が、エンジン回転数、エンジンに
   作用する加速度、エンジンと車体とを連結するエンジン
   マウント部への入力、エンジンと車体とを連結する液体
   封入式とされたエンジンマウント部の液圧のいずれか１
   つとされているもの。
9. 【請求項９】請求項１において、 前記車体取付部材が、乗員により操作される部材である
   もの。