JPH07224888A - 振動体の振動制御装置 - Google Patents

振動体の振動制御装置

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JPH07224888A
JPH07224888A JP3516194A JP3516194A JPH07224888A JP H07224888 A JPH07224888 A JP H07224888A JP 3516194 A JP3516194 A JP 3516194A JP 3516194 A JP3516194 A JP 3516194A JP H07224888 A JPH07224888 A JP H07224888A
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JP
Japan
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vibration
mass body
frequency
mass
repulsive force
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JP3516194A
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Inventor
Muneo Ota
宗男 太田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い範囲の振動数を有する振動体の振動を制
御すること。 【構成】 振動体の振動を制御する装置は、振動体の振
動数を検出する振動センサと、振動体に取り付けられる
動吸振器(22)と、振動センサから信号が入力するコ
ントローラとを備える。動吸振器(22)は、永久磁石
からなる移動可能な質量体(32)と、強さの調整可能
な磁界を質量体(32)に及ぼし、質量体の反発力を連
続的に調整可能である、鉄心(38)およびコイル(4
0)からなる作動機構(34)とを有する。コントロー
ラは、動吸振器の作動機構(34)を操作して質量体
(32)の反発力を調整し、これによって反発力に対応
する質量体の振動数を振動センサで検出した振動体の振
動数と等しくするように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は振動体の振動制御装置に
関し、たとえば、自動車の車体に加わる振動を動吸振器
を用いて制御する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車体の振動数を検出する振動センサと、
移動可能な質量体および車体に制振力を加える制振駆動
部を有するアクチュエータと、前記振動センサからの信
号に基づいてアクチュエータを駆動する制御部とを備え
る車両の振動制御装置が提案されている(特開昭61-207
212 号公報)。
【0003】前記振動制御装置では、アクチュエータの
質量体と弾性体とからなる振動系の固有振動数を車体の
固有振動数よりも低く設定し、車体の振動を抑えるべく
車体に加えられる制振力をアクチュエータの駆動力より
大きくしている。
【0004】ところで、図5に示すように、振動体10
をばね12によって支持し、吸振器ないし動吸振器14
をばね16によって振動体10に支持させた場合、振動
体10と動吸振器14とは2自由度系の振動をするよう
になるところ、振動体10の振幅は、その振動数が動吸
振器14の固有振動数と一致するときゼロになることが
知られている(『機械振動入門』117 頁〜:W.T.THOMSO
N 著、小堀与一訳;丸善株式会社)。これは、換言すれ
ば、動吸振器として機能させるためには、その固有振動
数が振動体の振動数と一致するように定めなければなら
ないことを意味する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記提案に係る振動制
御装置では、振動系の固有振動数を車体の固有振動数よ
り低く設定するものであり、これは動吸振器ではない
が、仮に、動吸振器として機能させうるとしても、次の
ような問題がある。すなわち、車体に加わる振動は5-20
0Hz と広い範囲にわたるにもかかわらず、前記提案に係
るものには質量体の固有振動数を変更する手立てがな
く、したがって、車体の特定の振動数に対してのみ動吸
振器として機能するにすぎない。
【0006】本発明の目的は、車体のような広い範囲の
振動数を有する振動体の振動を制御できる制御装置を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、振動体の振動
を制御する装置であって、前記振動体の振動数を検出す
る振動センサと、永久磁石からなる移動可能な質量体と
強さの調整可能な磁界を前記質量体に及ぼし、前記質量
体の反発力を連続的に調整可能である作動機構とを有
し、前記振動体に取り付けられる動吸振器と、前記振動
センサから信号が入力するコントローラとを備え、該コ
ントローラは、前記動吸振器の作動機構を操作して前記
質量体の反発力を調整し、これによって前記反発力に対
応する前記質量体の振動数を前記振動センサで検出した
前記振動体の振動数と等しくするように制御する。
【0008】
【作用および効果】質量体の反発力が小さくなるにつれ
質量体の移動範囲は広くなり、逆に、質量体の反発力が
大きくなるにつれ質量体の移動範囲は狭くなる。これ
は、質量体をばねによって支持する場合に、ばね定数が
小さくなるにつれ質量体の移動範囲が広くなり、ばね定
数が大きくなるにつれ質量体の移動範囲が狭くなるのと
対応することから、永久磁石からなる質量体の反発力と
ばねのばね定数とは線形の関係を維持すると考えること
ができる。そして、質量体の固有振動数は、ばね定数の
平方根に比例するため、結局、質量体の反発力の平方根
に比例する。本発明は、前記観点から質量体の反発力を
調整し、これによって質量体の振動数を振動体の振動数
と等しくするように制御するものである。
【0009】質量体の振動数を連続的に制御可能である
ため、広い範囲にわたる振動数を有する振動体の振動を
制御し、その振幅を実質的にゼロにすることができる。
【0010】質量体の質量を一定に保ちつつ質量体の振
動数を変えるものであり、簡単な構造である上、スペー
ス上の制約が少ない。
【0011】
【実施例】振動体の振動を制御する装置は、図4に示す
ように、前記振動体の振動数を検出する、それ自体公知
の振動センサ20と、動吸振器22と、振動センサ20
から信号が入力するコントローラ24とを備える。
【0012】図3に示す実施例では、振動体26は自動
車のフロアである。このフロアには、エンジン28やタ
イヤ30から種々の振動数の振動が加わる。制御装置
は、フロア26の振動数を振動センサ20によって検出
し、フロア26に取り付けた動吸振器22をコントロー
ラ24によって制御し、フロア26の振幅を実質的にゼ
ロにする。
【0013】動吸振器22は、図1に示す実施例では、
アルニコのような永久磁石からなる移動可能な質量体3
2と、強さの調整可能な磁界を質量体32に及ぼし、質
量体32の反発力を連続的に調整可能である作動機構3
4とを有する。
【0014】質量体32は所定の質量を動吸振器22に
付加するもので円筒状であり、永久磁石によって形成し
た結果、軸線方向の一方の端にN極が、他方の端にS極
が生じている。質量体32の内径は、質量体32を移動
可能に支持するセンタリングバー36の外径よりわずか
に大きくし、質量体32がセンタリングバー36に交差
する方向へぶれることなく軸線方向へ円滑に移動できる
ように定める。
【0015】作動機構34は、磁性材からなるコの字形
をした鉄心38と、鉄心38に巻つけたコイル40とか
らなる。非磁性材、たとえば樹脂製のセンタリングバー
36を、コイル40を巻つけた部分から離れた鉄心38
の開口側の部分39A、39Bに固定し、センタリング
バー36によって質量体32と、質量体32の上下にそ
れぞれ位置するように配置する一対の支持体42とを支
持させる。前記センタリングバー36は、低摩擦係数の
ナイロン、ポリテトラフルオロエチレンのような樹脂で
あることが好ましい。鉄心38は、密着用のマット44
を介して振動体、たとえばフロア26に取り付ける。
【0016】コイル40の巻きつけ方向は、コイル40
に直流電流を流したとき、質量体32のN極に対向する
鉄心38の部分39AにN極が発生し、質量体32のS
極に対向する鉄心38の部分39BにS極が発生するよ
うに定める。その結果、質量体32に反発力が発生し、
質量体32は振動しないとき、鉄心38の部分39A、
39Bがなす距離の実質的に中央に位置する。
【0017】支持体42は、ゴムまたは樹脂のような非
磁性材によって形成したコイルばねまたは蛇腹であり、
コイル40に通電しないとき、質量体32を実質的に中
立位置に支持する。支持体42のばね定数は、質量体3
2の反発力に比べて十分小さくし、反発力に実質的な影
響を及ぼさない大きさとする。支持体42は、質量体3
2および鉄心38にそれぞれ固定することが好ましい。
【0018】作動機構34のコイル40を電流値を調整
可能な直流電源に接続し、コイル40に供給する電流値
を変えると、鉄心38に発生する磁界の強さが変化し、
質量体32には磁界の強さに応じた反発力が発生する。
この場合、磁界の強さは、電流の大きさに比例すると考
えられる。一方、反発力は、狭い空隙をはさんで配置さ
れたN極とS極との間に働く吸引力がμ02 /2(こ
こで、μ0 は真空透磁率、Hは磁界の強さ)であること
に鑑みると、質量体32と鉄心38の部分39A、39
Bとの間の間隔が小さいとき、磁界の強さの2乗、した
がって電流の大きさの2乗に従って変動すると考えられ
る。そして、前記間隔が大きいとき、反発力は磁界の強
さ、したがって電流の大きさにほぼ比例すると考えられ
る。このような電流と反発力との関係は、前もって実験
的に定めておき、後述のコントローラに記憶しておく。
【0019】図2に示す動吸振器52は、アルニコのよ
うな永久磁石からなる移動可能な質量体54と、強さの
調整可能な磁界を質量体54に及ぼし、質量体54の反
発力を連続的に調整可能である作動機構56とを有す
る。
【0020】質量体54は、その断面が円形を呈するも
のであり、永久磁石によって形成した結果、軸線方向の
一方の端にN極が、他方の端にS極が生じている。質量
体54は中空または中実に形成する。ナイロンのような
低摩擦係数の樹脂で成形することが好ましい円筒状のカ
ラー58が質量体54の外側面に嵌め込まれている。質
量体54は、カラー58を円筒状のガイド60に差し込
んで支持され、ガイド60に沿って移動可能である。
【0021】作動機構56は、アルニコのような永久磁
石からなる可動調整体62と、アルニコのような永久磁
石からなる固定調整体64と、可動調整体62を上下に
移動するねじ機構66と、2つの支持体68とを備え
る。
【0022】ガイド60の底部に固定調整体64を取り
付け、質量体54をガイド60に差し込み、上下の支持
体68によって支持させる。支持体68はコイルばねで
あり、質量体54の反発力に実質的に影響を及ぼさない
ように樹脂またはゴムによって成形する。ねじ機構66
は、ガイド60の上端のボス61に回転不可能に、か
つ、上下方向へ移動可能に支持され、可動調整体62を
取り付けたねじロッド70と、ねじロッド70のねじに
係合する内ねじを有する、ガイド60の上端に回転可能
に支持された歯車72と、歯車72にかみ合うピニオン
74を有する電動機76とからなる。ナイロンのような
低摩擦係数の樹脂製であることが好ましいガイド60
は、密着用のマット78を介して振動体、たとえばフロ
ア26に取り付ける。
【0023】質量体54と、可動調整体62と、固定調
整体64とは、たとえば、質量体54のN極を可動調整
体62のN極に、また質量体54のS極を固定調整体6
4のS極に対向させて配置する。その結果、質量体54
に反発力が発生し、質量体54は、可動調整体62と固
定調整体64とから実質的に等しい距離Lに位置するよ
うになる。質量体54の反発力は、距離Lが短くなるに
つれて大きくなり、逆に距離Lが長くなるにつれて小さ
くなる。したがって、距離Lと反発力との関係を実験的
に求めておき、コントローラ24に記憶させる。
【0024】コントローラ24は、CPUまたはマイク
ロプロセッサであり、振動センサ20から振動体26の
振動数が入力すると、動吸振器22の作動機構34のコ
イル40に流す電流を変えて質量体32の反発力を調整
する。または、動吸振器52の作動機構56のねじロッ
ド70の位置を変えて質量体54の反発力を調整する。
これによって前記反発力に対応する質量体32または質
量体54の振動数を振動センサ28で検出した前記振動
体の振動数と等しくするように制御する。
【0025】図1の実施例の具体的な制御を図6に基づ
いて説明する。初期化し(100)、振動体の振動数f
を検出し(101)、検出した振動数fが200 〜5Hz の
範囲内であるか否か判断する(102)。ここで、振動
数を200 〜5Hz の範囲に限っているのは、自動車のフロ
アに加わる振動数が、たとえば、エンジンのアイドリン
グ振動では5 〜30Hz、発進時の振動では30〜60Hz、中速
こもり音の原因の振動では60〜100Hz 、高速こもり音の
原因の振動では100 〜200Hz であり、実質的に前記範囲
に含まれることによる。
【0026】検出した振動数fが前記範囲内のとき、検
出した振動数fに対応する反発力Rをマップから求める
(103)。前記のように、質量体の反発力Rとばねの
ばね定数Kとには比例関係が成り立つところ、質量Mの
振動体の固有振動数は、(K/M)1/2/2πで与えられる。し
たがって、マップは、前記式中のばね定数Kを反発力R
で置き換えることによって得られたものである。
【0027】振動数fに対応する反発力Rを求めた後、
反発力Rを生じさせる電流Iをマップから求める(10
4)。質量体の反発力Rと電流Iとの関係は実験的に求
めておく。反発力Rを生じさせる電流IPを求めた後、制
御電流IをIPとし(105)、コイルに制御電流Iを流
す(106)。その後、前記制御を繰り返す。
【0028】検出した振動数fが前記範囲から外れると
き、振動数fがゼロであるか否か判断する(107)。
これは、振動数fがゼロであるとき、動吸振器が働いて
いることがあることによる。そこで、振動数fがゼロで
あるとき、制御電流Iが流れているか否か判断し(10
8)、制御電流Iの有無によって動吸振器が働いている
か否かを判断している。制御電流Iが流れているとき、
そのままI=IPを流す(106)。振動数fがゼロでな
いとき、または制御電流Iが流れていないとき、制御電
流Iをゼロとし(109)、コイルに制御電流Iを流す
(106)。
【0029】図2の実施例の具体的な制御は、図6中の
R−Iマップに代えて、R−Lマップすなわち反発力と
距離との関係のマップ、さらにL−Iマップすなわち距
離と電流との関係のマップを使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る振動体の振動制御装置に使用する
動吸振器の実施例の正面図である。
【図2】本発明に係る振動体の振動制御装置に使用する
動吸振器の別の実施例の一部を破断した正面図である。
【図3】本発明に係る振動体の振動制御装置を設置した
自動車の模式図である。
【図4】本発明に係る振動体の振動制御装置のブロック
図である。
【図5】2自由度系の振動の模式図である。
【図6】本発明に係る振動体の振動制御装置の制御のフ
ローチャートである。
【符号の説明】
20 振動センサ 22、52 動吸振器 24 コントローラ 26 振動体(フロア) 32、54 質量体 34、56 作動機構 38 鉄心 40 コイル 62 可動調整体 64 固定調整体 66 ねじ機構

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動体の振動を制御する装置であって、
    前記振動体の振動数を検出する振動センサと、永久磁石
    からなる移動可能な質量体と強さの調整可能な磁界を前
    記質量体に及ぼし、前記質量体の反発力を連続的に調整
    可能である作動機構とを有し、前記振動体に取り付けら
    れる動吸振器と、前記振動センサから信号が入力するコ
    ントローラとを備え、該コントローラは、前記動吸振器
    の作動機構を操作して前記質量体の反発力を調整し、こ
    れによって前記反発力に対応する前記質量体の振動数を
    前記振動センサで検出した前記振動体の振動数と等しく
    するように制御する、振動体の振動制御装置。
JP3516194A 1994-02-09 1994-02-09 振動体の振動制御装置 Pending JPH07224888A (ja)

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JP3516194A JPH07224888A (ja) 1994-02-09 1994-02-09 振動体の振動制御装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101440523B1 (ko) * 2013-03-11 2014-09-17 한국철도기술연구원 영구자석을 이용한 동적 흡진기
WO2016189730A1 (ja) * 2015-05-28 2016-12-01 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニ- ダイナミックダンパ,乗り物用シート,及び乗り物用装備品

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