JPH11201220A - 車輌振動騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輌振動騒音低減装置 【解決手段】 マウント６に設けられた空気室２１に対
してデューティー制御弁２４を制御することにより負圧
ポンプ２７の負圧を周期的に供給する。これにより車輌
に対する加振装置として機能させる。更に、管径調整装
置２８によって負圧導入管２５の管径を調整することに
より、デューティ制御弁２４のデューティー比を所定の
範囲に維持したままで加振力の制御を行う。このため、
低デューティー比あるいは高デューティー比でデューテ
ィー制御弁２４を駆動する必要がなくなり、車輌におけ
るノイズ発生が抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関を推進力
源とした車輌における車輌振動騒音低減装置に関し、特
に、加振装置によって車輌に加振力を付加する車輌振動
騒音低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を推進力源とした車輌において
は内燃機関の振動に起因して振動や騒音が発生する。こ
の振動騒音には、例えば、ステアリング振動やフロア振
動や車室内のこもり音がある。そこで、特開平５−６５
９３９号公報には、車輌に対して加振力を付加する加振
装置を設け、対象とする振動騒音が低減するよう加振装
置の位相や振幅を制御する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の従来
の技術では加振装置のアクチュエータとしてピエゾ素子
を使用しているが、ピエゾ素子は十分な変位力が得られ
ず十分な加振力が得られない、あるいは、高価である等
の問題がある。

【０００４】これに対して、ピエゾ素子ではなく流体室
の圧力を変化させることにより加振力を発生せしめるよ
うな流体圧力式アクチュエータを採用し、これによって
加振装置を構成すれば上述の問題はなくなる。この時、
加振力を精度よく制御するために流体室はデューティー
制御弁によって圧力が調整されることが望ましい。すな
わち、デューティー制御弁を駆動する電流のデューティ
ー比に対応した圧力変化が流体室に発生することになる
ので、このデューティー比を調整することにより流体室
の圧力変化、つまり加振力が精度よく調整できるのであ
る。

【０００５】ところで、車輌の振動や騒音の大きさは内
燃機関の状態や車輌の状態応じて幅広く変化するため、
このような加振装置による加振力の振幅も幅広く変化さ
せる必要がある。つまり、加振装置は対象となる位置に
おいて発生している振動あるいは騒音に対して例えば逆
位相の振動あるいは圧力変化を重畳して振動騒音を相殺
するものであるが、加振装置によって発生した振動ある
いは圧力変化が小さすぎる場合は十分に振動騒音を相殺
しえず、また、加振装置によって発生した振動あるいは
圧力変化が大きすぎる場合には自身によって余分な振動
あるいは騒音を発生することになるため、加振力の振幅
を幅広く変化させる必要が生じる。そして、上述の流体
室の圧力変化を用いた加振装置の場合では加振力を幅広
く変化させようとすると、当然、デューティー比も幅広
く変化させなければならなくなり、低デューティー比あ
るいは高デューテイー比による制御時には流体室の圧力
波形の高次成分が大きくなり、車輌にノイズが発生する
という問題がある。

【０００６】この問題について以下に詳述する。図３は
流体室の圧力変化を利用した加振装置の簡略構成を示し
ている。加振装置はケーシング１０１、弾性体１０２、
内燃機関に連結される第１のブラケット１０３、車輌の
フレームに連結される第２のブラケット１０４を有し、
内部に流体室１０５が画成されている。また、流体室１
０５の圧力を周期的に変更するためのデューティー制御
弁１０６が設けられており、デューティー制御弁１０６
は負圧源１０７と大気圧源１０８を選択的に切換えて流
体室１０５に接続する。そして、デューティー制御弁１
０６の駆動周波数を調整することにより加振周波数を調
整し、また、デューティー比を調整することにより加振
力を調整する。

【０００７】次に、デューティー制御弁の駆動周波数を
一定とした場合におけるデューティー比に対する流体室
１０５の圧力変化を図４に示す。図において、実線はデ
ューティー比が５０％の場合を示し、また、破線はデュ
ーティー比１５％の場合を示す。尚、デューティー制御
弁１０６は通電された場合に負圧源１０７に切り換わる
構成であり、従って、デューティー比１５％とは負圧源
１０７の負圧導入割合が１５％であることを示す。図に
示されるように、駆動周波数は同じであり１周期はｔ１
〜ｔ４の期間で示される。デューティー比５０％の場合
及びデューティー比１５％の場合共にｔ１でデューティ
ー制御弁１０６がＯＮ（通電）され流体室１０５に負圧
が導入され始める。デューティー比１５％の場合はデュ
ーティー制御弁１０６がＯＮとなっている割合が小さく
ｔ２でＯＦＦ（非通電）となり、これと同時に流体室１
０５には大気圧が導入され始める。これに対してデュー
ティー比５０％の場合はｔ３でデューティー制御弁１０
６がＯＦＦとなり大気圧が導入され始める。このとき大
気圧を０、また、負圧源１０７の負圧をＡ１とした場
合、デューティー比５０％の振幅はＡ１、デューティー
比１５％の振幅はＡ２で示される。

【０００８】図４から明らかなように、デューティー比
５０％のときの圧力変化の振幅Ａ１はデューティー比１
５％のときの圧力変化の振幅Ａ２に比して大きい。つま
り、デューティー比が５０％近傍のときは流体室１０５
の圧力変化の振幅が大きく発生する加振力は大きく、逆
に、デューティー比が１５％のときは流体室１０５の圧
力変化の振幅が小さく発生する加振力は小さい。また、
図示しないが、デューティー比が大きいとき（例えば８
５％）はデューティー比１５％のときと同様に圧力室１
０５の圧力変化の振幅は小さい。これは大気圧源１０８
への接続期間が短く、流体室１０５の圧力が大気圧まで
増加しないという理由によって理解できる。このように
デューティー比を調節することにより所望とする加振力
が得られる。

【０００９】次に、デューティー比が１５％のとき及び
デューティー比が５０％であるときの図４に示した流体
室の圧力波形の周波数特性を図５に示す。図において、
実線はデューティー比５０％の場合、破線はデューティ
ー比１５％の場合を示す。図からわかるように、駆動周
波数の１次成分においてデューティー比５０％のときは
デューティー比１５％のときに比して振幅が大きく、デ
ューティー比によって加振力の振幅が調整されているこ
とがわかる。しかしながら、駆動周波数の高次成分、特
に２次成分において、デューティー比５０％のときはほ
とんど０であるのに対し、デューティ比が１５％のとき
はこの２次成分が大幅に増大しており、これが車輌にノ
イズとして伝達される。尚、３次成分以上の成分につい
ては車輌においてはノイズとして問題ない程度であるこ
とが判明している。

【００１０】このように、デューティー比を低くあるい
は高くして流体室の圧力変化の振幅（＝加振力）を小さ
くした場合、車輌にノイズが発生するという問題があ
る。

【００１１】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、流体室の圧力変化によって車輌に加振力を付
加して振動騒音を低減した場合であっても、車輌にノイ
ズが発生するのを抑制することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち１番目の発明
は、内燃機関を推進力源とする車輌に対して加振力を付
加する加振装置を有する車輌振動低減装置において、前
記加振装置は自身の圧力変化によって車輌に加振力を付
加する流体室と、圧力源に接続された圧力通路を周期的
に前記流体室に接続するデューティー制御弁と、前記デ
ューティー制御弁に供給される電流のデューティー比を
制御する制御装置とを有すると共に、前記制御装置によ
って供給される駆動電流のデューティー比が所定範囲と
なるよう前記圧力通路の圧力伝達量を変更する圧力伝達
量変更装置を有することを特徴とする。

【００１３】２番目の発明では１番目の発明において、
圧力伝達量変更装置は圧力通路の通路断面積を変更する
通路断面積変更装置からなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明を６気筒４サイクル
ガソリン内燃機関を搭載した車輌に適用した場合の実施
の形態を示している。

【００１５】図１において、１は車輌、２は内燃機関３
及びトランスミッション４からなるパワートレーンを夫
々示し、パワートレーン２は車輌１の前輪５に動力を伝
達して車輌１における推進力源として機能する。６はパ
ワートレーン２を車輌に支持するマウントであり、パワ
ートレーン２の静荷重を受け持っている。マウント６の
詳細構造は後述するが、マウント６は車輌１のフレーム
に設置されており、本実施の形態ではこのマウント６に
よって加振力を発生せしめ車輌１の振動を低減してい
る。つまり、本実施の形態は、マウント６によって発生
せしめた加振力を車輌１のフレームに伝達させ、そし
て、車輌１の対象とする振動騒音を相殺するものであ
る。ここで、車輌１の対象となる振動騒音とは、ステア
リングの振動、フロアの振動あるいは車室内のこもり音
が挙げられる。

【００１６】次に、マウント６の詳細な構造及びマウン
ト６を加振装置として作動させるための構成を図２に基
づき説明する。マウント６は、上側金具７及び下側金具
８を有しており、上側金具７及び下側金具８はゴムから
なる弾性体９によって連結されている。そして、上側金
具７は図示しないブラケットを介してパワートレーン２
に連結され、また、下側金具８はブラケット１０を介し
て車輌１のフレームに連結されている。

【００１７】弾性体９は中空円錐形状をなし、その下端
周面には円筒状の連結金具１１が加硫接着されている。
そして、連結金具１１と下側金具８の間には、段付きで
かつ下端が開放した形状をなす円筒金具１２が挟持され
ている。更に、円筒金具１２の下端部には第１のダイヤ
フラム１３が内周面に設けられおり、それゆえ、円筒金
具１２の下端の開放部分は第１のダイヤフラム１３によ
って閉鎖されている。

【００１８】ここで、弾性体９、円筒金具１２及び第１
のダイヤフラム１３によって区画された内部空間は液密
に形成され液体が封入されている。そして、この内部空
間は仕切り部材１４によって主液室１５及び第１の副液
室１６に区画され、更に、主液室１５及び第１の副液室
１６は仕切り部材１４に設けられた第１のオリフィス１
７によって互いに連通している。尚、２９は弾性体９に
ダストが付着するのを防止するダストカバーである。

【００１９】仕切り部材１４には、更に、第２の副液室
１８が形成されており、そして、第２の副液室１８は第
２のオリフィス１９によって主液室１５に連通してい
る。また、第２の副液室１８の室壁の一部は第２のダイ
ヤフラム２０によって形成されており、更に、第２のダ
イヤフラム２０の他側面には空気室２１が形成されてい
る。

【００２０】空気室２１は、仕切り部材１４に設けられ
た貫通孔２２及びパイプ２３を介してデューティ制御弁
２４に接続されている。デューティー制御弁２４は、電
子制御ユニット３０からの信号に応答して、負圧が導入
される負圧導入管２５及び大気圧が導入される大気圧導
入管２６を選択的に切換えてパイプ２３に接続するもの
であり、通電時に負圧導入管２５をパイプ２３に接続
し、また、非通電時に大気圧導入管２６をパイプ２３に
接続する。尚、負圧導入管２５は負圧ポンプ２７から負
圧を得るものであり、また、大気導入管２６は大気に開
放することにより大気圧を得ている。

【００２１】本実施の形態では、更に、負圧導入管２５
の管径を調整する管径調整装置２８が設けられている。
この管径調整装置２８は負圧導入管２５の管径を連続的
に変更可能であり、電子制御ユニット３０からの信号に
基づき負圧導入管２５の管径を調整する。

【００２２】次に、このように構成された本実施の形態
の作用について説明する。マウント６は加振装置として
機能するが、通常どおりパワートレーン２の振動伝達を
低減する防振装置としても機能するものであり、防振装
置としての作用をまず始めに説明する。内燃機関の振動
に起因したパワートレーン２の振動は上側金具７に伝達
される。このとき上側金具７は下側金具８に対して振動
的に相対変位するが、この変位力は弾性体９及び主液室
１５の動ばね力及び減衰力によって低下せしめられて下
側金具８に伝達される。従って、車輌に対するパワート
レーン２の振動伝達が抑制される。ここで主液室１５は
第１のオリフィス１７及び第２のオリフィス１９によっ
て第１の副液室１６及び第２の副液室１８に連通されて
おり、この第１のオリフィス１７及び第２のオリフィス
１９の断面積及び長さを適宜設定することにより主液室
の動ばね特性及び減衰特性を適宜設定できる。つまり、
主液室１５の液圧変化に伴ない、主液室１５内部の液体
は、第１のオリフィス１７あるいは第２のオリフィス１
９を介して第１の副液室１６あるいは第２の副液室１８
とを行き来するものであり、この第１のオリフィス１７
及び第２のオリフィス１９の断面積及び長さを適宜設定
することにより減衰力及び液柱共振周波数を任意に設定
できる。本実施例では、第１のオリフィス１７はエンジ
ンシェイクを低減する周波数で減衰力のピークが得られ
るよう断面積及び長さが設定されている。また、第２の
オリフィス１９はアイドル振動を低減する周波数で減衰
力のピークが得られるように断面積及び長さが設定され
ている。

【００２３】次に、マウント６が加振装置として機能す
る場合について説明する。車輌１が所定運転状態である
とき電子制御ユニット３０はデューティー制御弁２４に
所定の駆動信号を出力する。この駆動信号により所定の
駆動周波数でかつ所定のデューティー比の電流がデュー
ティー制御弁２４に印加される。そして、デューティー
制御２４は電流通電時には負圧導入管２５をパイプ２３
に接続し、また、非通電時には大気圧導入管２６をパイ
プ２３に接続する。パイプ２３は貫通孔２２を介して空
気室２１に連通しており、従って、デューティー制御弁
を駆動する所定の駆動周波数で負圧が空気室２１に供給
されることになる。空気室２１に負圧が供給されると第
２のダイヤフラム２０は図２において下方に変位する。
この変位によって第２の副液室１８の圧力が変化する
が、第２の副液室１８は第２のオリフィス１９を介して
主液室１５に連通しているため、この圧力変化は主液室
１５に伝達される。そして、主液室１５に伝達された圧
力変化は加振力として下側金具８に伝達し、車輌１のフ
レームを加振する。従って、車輌１にはデューティー制
御弁２４の駆動周波数に相当した周波数の振動がマウン
ト６の加振力によって付加される。電子制御ユニット３
０は、低減対象とする振動騒音（例えばステアリング振
動、フロア振動、こもり音）がマウント６によって付加
される加振力によって相殺されるよう、デューティー制
御弁２４を駆動する駆動周波数及び位相を調整する。

【００２４】更に、本実施の形態では、対象とする振動
騒音にあわせ加振力の大きさ（振幅）も制御される。こ
れは、電子制御ユニット３０によってデューティー制御
弁２４を駆動する電流のデューティー比を調整すること
により行われる。つまり、駆動周波数を一定とした場
合、例えばデューティー比５０％のときはデューティー
比３０％のときに比し負圧導入管２５と空気室２１の連
通時間が比較的長く、空気室２１には十分な負圧が導入
され圧力変化の振幅は大きくなる。逆に、デューティー
比３０％のときは空気室２１に供給される負圧は比較的
小さく圧力変化の振幅は小さくなる。これは、図４に示
されるデューティー比５０％のときとデューティー比１
５％のときの流体室の圧力変化の振幅の特性と同じであ
る。このように、本実施の形態ではデューティー比を調
節することにより過不足ない加振力が得られ有効に振動
騒音が低減できる。

【００２５】ところが、前述のように、デューティー比
をかなり低く（例えば１〜２０％）、あるいは、かなり
高く（例えば８０％〜９０％）しようとすると、空気室
２１の圧力波形の周波数特性における高次成分が増大
し、これが車輌１に伝達されノイズが現れることにな
る。そこで、本実施の形態では、負圧導入管２５に管径
調整装置２８が設けられている。管径調整装置２８は電
子制御ユニット３０によって制御され、例えば、車輌１
の振動騒音を低下させるべくデューティー制御弁２４を
制御するに際し、適切な加振力に対応した適切なデュー
ティー比がかなり小さい場合（例えば１５％）は負圧導
入管２５の管径を減少せしめる。すると、空気室２１に
供給される負圧の供給速度が小さくなるので、デューテ
ィー比を大きくしないと必要十分な加振力が得られなく
なり、設定すべきデューティー比は大きくなる（例えば
４５％）。また逆に、適切な加振力に対応した適切なデ
ューティー比がかなり大きい場合（例えば９０％）は負
圧導入管２５の管径を増大せしめる。すると、空気室２
１に供給される負圧の供給速度が早くなるので、小さな
デューティー比で必要十分な加振力が得られるようにな
り、設定すべきデューティー比は小さくなる（例えば５
５％）。このように、本実施の形態では管径調整装置２
８を有しており、管径調整装置２８によって負圧導入管
２５の管径を調整できるので、空気室２１に供給される
負圧の速度を調整できる。つまり、負圧導入管２５を伝
達する圧力の伝達量（伝達速度）を適宜変更できため、
必要十分な加振力を得るためのデユーティー比をを特定
の範囲に制御できるのである。従って、デューティー制
御弁２４のデューティー比を所定の範囲に維持しつつ有
効に車輌の振動騒音を低減できる。このため、車輌１に
ノイズが発生することはない。

【００２６】尚、本実施の形態では管径調整装置２８を
設けているが、これに限らず、負圧導入管２５の負圧伝
達量を変更し得るものであればよく、例えば、負圧ポン
プ２７を可変ポンプから構成して負圧ポンプで発生する
負圧力を変更するものであってもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、流体室の圧力変化によ
って車輌に加振力を付加して振動騒音を低減した場合で
あっても、デューティー制御弁の作動に起因したノイズ
が車輌に発生するのを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車輌振動騒音低減装置を適用した
車輌の全体図である。

【図２】本発明に係る車輌振動騒音低減装置の詳細図で
ある。

【図３】流体室を用いた加振装置の簡略図である。

【図４】流体室の圧力変化を示す図である。

【図５】流体室の圧力波形の周波数特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…車輌 ２…パワートレーン ６…マウント ２１…空気室 ２４…デューティー制御弁 ２５…負圧導入管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関を推進力源とする車輌に対して
   加振力を付加する加振装置を有する車輌振動低減装置に
   おいて、前記加振装置は自身の圧力変化によって車輌に
   加振力を付加する流体室と、圧力源に接続された圧力通
   路を周期的に前記流体室に接続するデューティー制御弁
   と、前記デューティー制御弁に供給される電流のデュー
   ティー比を制御する制御装置とを有すると共に、前記制
   御装置によって供給される駆動電流のデューティー比が
   所定範囲となるよう前記圧力通路の圧力伝達量を変更す
   る圧力伝達量変更装置を有することを特徴とする車輌振
   動騒音低減装置。
2. 【請求項２】 前記圧力伝達量変更装置は圧力通路の通
   路断面積を変更する通路断面積変更装置からなることを
   特徴とする請求項１に記載の車輌振動騒音低減装置。