JPS6112435A - 車輌の振動制御装置 - Google Patents

車輌の振動制御装置

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JPS6112435A
JPS6112435A JP13459384A JP13459384A JPS6112435A JP S6112435 A JPS6112435 A JP S6112435A JP 13459384 A JP13459384 A JP 13459384A JP 13459384 A JP13459384 A JP 13459384A JP S6112435 A JPS6112435 A JP S6112435A
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vehicle body
vibration
actuator
vehicle
engine
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JP13459384A
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Yoshio Furuishi
古石 喜郎
Kiyoshi Muto
武藤 浄
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K5/00Arrangement or mounting of internal-combustion or jet-propulsion units
    • B60K5/12Arrangement of engine supports
    • B60K5/1283Adjustable supports, e.g. the mounting or the characteristics being adjustable
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/1005Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass

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  • Transportation (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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っ
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ョッ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
振動の低減を図っている。ところが横置きエンジンでF
F(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犬きくなり、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1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って車体
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った。
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
5図において、■はエンジン、2,3Uエンジンl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l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なうトルクを受けて駆
動軸を回転中心とするロッ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25H2)が存在する。特にエンジン1のロッ
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
は共振現象によっ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。
第2図に従来の振動低減装置を示す。図において、6は
車体4に装着するアクチュエータ、7はフロントエンジ
ンマウント2と車体4間に装着した荷重変換器で、この
荷重変換器7はエンジンlから発生しフロントエンジン
マウント2f:介り、テ車体4へ伝達される変動トルク
外乱を検出するものである。8は荷重変換器7からの検
出信号にもとすいてアクチュエータ6を駆動させるため
の制御回路である。第3図はエンジン1と荷重変換器7
と車体4の構成を示す詳細図で、21はゴムやエラスト
マー等からなる弾性マウント、22はこの弾性マウント
21を保持するホルダーで、エンジン1は弾性マウント
21、ホルダー22e介り。
て荷重変換器7に固着し、荷重変換器7は車体4に装着
する。第4図は上記制御回路8のブロック図で、81は
荷重検出回路、82は位相調節器、83は駆動回路であ
る。荷重変換器7は圧電素子あるいはひずみゲージ等で
構成されるもので、エンジン1から車体4に伝達される
変動トルク外乱を直接検出し、変動トルク外乱に対応す
る電気信号として取出す。この電気信号は荷重検出回路
81へ伝送され所要の利得をもつ信号に増幅され1位相
調節器82に入力される。位相調節器82はアクチュエ
ータ6の発生する制振力と車体4に印加する変動トルク
外乱との位相関係を調節するもので、変動トルク外乱を
相殺あるいは軽減するのに必要な制振力の位相特性を有
している。そして駆動回路83はアクチュエータ6を駆
動する電力を供給するものである。上記の構成によりア
クチュエータ6で発生する制振力で変動トルク外乱を打
消す方向に作用させることで車体4に印加される加振力
を軽減し、振動の低減を図る。第5図は上記振動制御方
式のブロック図である。
次に、アクチュエータ6に付加マスの慣性力を利用した
動電型リニアアクチュエータを適用した実施例を第6図
に示す。図中、61は永久磁石、62は円筒状のヨーク
、63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
がイド棒、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、がイド棒66に沿って摺動し、ヨー
ク62は上下方向にIJ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ュエータの動作につ
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83より駆動電流が供給され
ると、電磁気宇作用によってコイル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
性力との和とっ9合9゜ 上記の力学的モデルを第7図に示す。11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。
従来の振動制御装置は以上のように構成したため、アク
チュエータ6の発生する割振力は車体4に印加される変
動トルク外乱を軽減する。すなわち、加振入力を小さく
することによって車体振動の低減を図っており、加振振
動数全領域にわたって振動低減効果はあるが、車体4の
ダンピングが小さく、かつ変動トルク外乱の周波数と車
体の固有振動数が常に一致あるいは接近する共振現象で
は加振入力の軽減による振動低減効果は半減していた。
〔発明の概要〕
この発明は、かかる欠点を改善する目的でなさねたもの
で、車体の振動を検出して車体のダンビンダ特性を向上
させる制御ループを付加することにより、共振時におい
ても充分な振動低減効果を図ることのできる車輌の振動
制御装置を提供するものである。
〔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8図において、第1図と同一部分は同一符号を付して
説明は省略する。9は車体4に固着した振動センサで、
10は制御回路である。第9図は制御回路10のプロン
ク図で、振動センサ9によって検出される車体振動信号
は振動検出回路10aで所要の利得に増幅する。振動検
出回路10aからの伝送される信号は演算回路10bに
入力される。演算回路10bでは振動センサ9からの信
号を車体4の振動速度に対応する信号に変換する。
演算回路10bで得られた振動速度信号は加算器10c
で従来での荷重変換器7からの変動トルク外乱に対応す
る信号と重ね合される。その後、駆動回路83を介して
アクチュエータ6を駆動し、車体4に制振力全印加する
。第1θ図は従来例の振動制御方式(第5図)と明確に
するためにこの発明での制御ブロック図を示し、第5図
のものと比べて車体4の振動検出の制御ループが付加さ
れている。
以下に振動低減の原理を説明する。この発明による装置
の振動低減は、車体4にエンジン1がらの変動トルク外
乱と制振力が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。
Ms Xs + Ks Xs = 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二車体4の振動変位 F:変動トルク外乱 U:割振力 上記(1)式において1機械力学的考察から制振力Uを
変動トルク外乱F’を軽減するように作用させると車体
4の振動を減少させることができる。この方式は従来例
に対応する。まだ、この発明のように制振力Uの構成に
変動トルク外乱にもとず〈成分と車体4の振動速度Xs
にもとすく成分を付加することにより車体の振動減衰特
性をも制御し改善することができる。すなわち、変動ト
ルク外乱にもとずく制振力tFcとし、振動速度Xsに
比例する制振力は制御ゲインヲC8とすると、CsX5
で与えられ、これらの和の割振力Uは次式で表わされる
U = Fc −Cs Xs            
    (2)(2)式を(1)式に代入すると、 Ms Xs 十Cs Xs + Ks Xs = F 
−Fc    (3)となる。(3)式から解るように
Fcは変動トルク外乱Fを軽減しhcsXsは車体のダ
ンピングを与える。
第11図に従来例とこの発明での車体4の変動トルク外
乱に対する振動特性を模式的に表す。図中、実線が非制
御での車体の振動応答で、一点鎖線が従来例の応答、破
線がこの発明での応答である。つまり、従来例では変動
トルク外乱が軽減さねる分、車体振動は小さくなる。し
かしながら。
では大きなピーク全もち、顕著な振動低減はない。
これに対してこの発明では車体4の振動を検出し、振動
速度に比例する割振力を付与する制御ループを併せて設
けているので、固有振動数で振動する共振現象に対して
も著しい振動低減を図ることができる。この結果、車輌
の乗心地および快適性は向上する。
なお、上記実施例では動電型IJニアアクチュエータの
場合について説明したが、その他、空気圧あるいは油圧
アクチュエータであっ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
ュエータ、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、アクチュエータから発
生する制振力を利用して車体の振動を極めて低減するこ
とができ、車輌の乗心地および快適性を向上できる効果
がある。
【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図は従来
の振動制御装置の構成図、第3図は従来のエンソンマウ
ントの断面図、第4図は同じく制御回路のブロック図、
第5図は制御方式のブロック図、第6図はアクチュエー
タの断面図、第7図はアクチュエータの力学的モデル図
、第8図はこの発明の一実施例を示す振動制御装置の構
成図、第9図は制御回路のブロック図、第1O図は制御
方式のブロック図、第11図は従来例とこの発明との振
動特性図である。 l・・・エンジン、4・・・車体、6・・・アクチュエ
ータ。 7・・・荷重変換器、8・・・制御回路、9・・・振動
センサ。 10・・・制御回路、10a・・・振動検出回路、10
b・・・演算回路、10c・・・加算器、81・・・荷
重検出回路。 なお、図中、同一符号は同−又は′MJ当部当部水す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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
    体へ装着するアクチュエータ、車体の振動を検出する振
    動センサ、この振動センサからの信号を車体の振動速度
    に比例する信号に変換する回路、エンジンからの変動ト
    ルク外乱をエンジンマウント部に装着する荷重変換器に
    より検出する振動制御装置において、上記車体の振動速
    度に比例する制御信号と上記変動トルク外乱に比例する
    制御信号を重ね合せた制御信号によりアクチュエータを
    駆動させ、車体に制振力を印加させることを特徴とする
    車輌の振動制御装置。
JP13459384A 1984-06-27 1984-06-27 車輌の振動制御装置 Granted JPS6112435A (ja)

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