JPS61207214A - 車両の振動制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 コノ発明は、エンジンの振動によって発生する車体の振
動を抑制する車両の振動制御装置に関する。

［従来の技術］ 自動車などの車両に初ける重要な技術的な課題の１つに
、振動）こ対して乗り心地などの優れた快適車両の追求
がある。

この乗り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、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など
の工夫を施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ＦＦ（フロントエンジン、
フロントドライブ）方式では、とくにエンジンの駆動反
トルクが大きくなり、その方向が車体の振動方向と一致
するために、エンジンｂらの変動トルクがエンジンマウ
ントを介して伝達され、車体の振動が過度に励起される
問題が表面化する。

そのため、エンジンマウントはつぎのような条件を満足
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、エンジン詔よびマフラなどの一気系の変位量
を制限するため、エンジンマウントは剛性化する必要が
あり、アイドリングおよび中高回転域に詔ける比較的ト
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きわめて困難で、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、車体の振動が大きくなり、乗
り心地が低下する問題がある。−こζ瞬詔いて、エンジ
ンマウントを含めて車体振動の低減は車両の乗り心地、
快適性の向上を図るうえで重要な技術的課題である。と
くに、横置きエンジンでＦＦ駆動方式を採用する車両で
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、乗り心地や快適性などの低下には著しい
ものがあった。

第９図は車両の車体振動発生メカニズムを示しており、
（１）はエンジン、（２）はエンジン（１）の前方側を
弾性的に支持しているフロントエンジンマウント、（３
）は後方側を支持しているリアーエンジンマウント、（
４）は車体であり、エンジン（１）は、エンジンマウン
ト（２）　、　（３）を介して車体（４）に装着されて
いる。ところで、横置きエンジンでは、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になる。

このためエンジン（１）の挙動は矢印方向にシリンダの
圧力変−に伴なう変動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が励起される。

一方、車体（４）の振動特性には破線で示すような車体
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２６Ｈｚ（４１５００回／分）〕が存在する。

とくに、エンジン（１）のロッキング振動の周波数と車
体の固有振動数とが一致ないしは近くなるアイドリング
回転数領域（４気筒では、１２００〜！６００回爆発／
分）では、車体は共振現象によって過度の振動が励起さ
れ、これによって、座席に振動が伝達されて乗り心地や
快適性が低下し、乗員に肉体的、精神的な苦痛を与える
。

一方、本出願人は、この出願に先立って、橋のような構
造物の振動を抑制する振動制御装置を提供した（たとえ
ば、特開昭５７−０４１０９８号公報）。

上記振動制御装置は、抑制の対象物の振動を検出し、こ
の検出出力にもとづいて減衰装置を作動させ、対象構造
物の振動性状ｌこ応じた振動制御力を積極的に加えるこ
とにより、対象構造物の振動低減を実現している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、車両の制振装置は未だ実現されていない
。また、車両には上記のように、振動の低減が要望され
る停車時（アイドリング時）と振動の低減をそれ程必要
としない走行時があり、上記公報の振動制御装置をその
まま車両に適用することは好ましくない。

とくに、上記振動制御装置１こは可動質量物体という可
動部分があり、走行時に、車両への路面からの入力また
は道路の凹凸によって、上記可動質量物体が振動し、大
きな外乱の下ではケーシングへ衝突するなど、騒音の発
生原因となったり、さらには常時鮎いているため可動質
量物体の付属部品、たとえばスライドベアリングの摩耗
が生じるダど、車両特有の問題点がある。

この発明は、このような問題点を解消する目的でなされ
たもので、車体の振動を低減し、乗り心地や快適性の向
上を図るだけでなく、車体に制振力を付与するアクチュ
エータの耐久性詔よび信頼性を向上させた車両の振動制
御装置を得ることを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る車両の振動制御装置は、エンジンまたは
車体の振動を検出する振動検出器と、車体に弾性体を介
して取り付けられた可動質量物体を有し上記振動検出器
からの検出信号にもとづいて駆動されて車体に割振力を
加えるアクチュエータと、上記振動検出器からの検出信
号にもとづいてアクチュエータを駆動する制御部と、走
行状態検知手段と、上記可動質量物体を走行時に固定状
態とする固定機構とを備え、この固定機構は、上記可動
質量物体を車体に押し付ける押付具と、との押付具によ
り仕切られた二つの空間と、一方の空間に位置し、上記
可動質量物体を固定する方向へ上記押付具を付勢する弾
性体と、走行状態検知手段からの信号にもとづいて作動
し、上記弾性体が位置する一方の空間を停車時にはエン
ジン負圧発生部に連通させ、走行時には正圧部に連通さ
せる切換弁とからなり、上記二つの空間のうち他方は正
圧部に連通されている。

ここで、正圧部とは、上記エンジン負圧発生部の負圧力
よりも高い圧力をもった部分をいい、大気をも含む。

〔作用〕

この発明では、アクチュエータの駆動により、エンジン
から車体に作用する振動を打ち消すように可動質量物体
の慣性力とつり合う制振力が車体に付与されるので、車
体の振動が低減する。

また、上記可動質量物体は、走行時には押付具により固
定状態となり、一方、停車時（アイドリング時）には、
弾性体が位置する空間へエンジン負圧発生部から負圧が
導入され、生じた差圧により、押付具は上記弾性体の付
勢力に抗して解除方向に押圧されるので、上記可動質量
物体は可動状態を取り戻すことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１図はこの発明に係る振動制御装置の一実施例を示す
構成図である。図に詔いて、（６）は車体（４）に装着
するアクチュエータ、（７）はエンジン（１）に固着し
、エンジン（１）の振動を検出する振動センサ、（８）
は振動センサ（７）からの振動検出信号にもとすいてア
クチュエータ（６）を駆動させる制御回路である。

第２図および第８図は、アクチュエータ（６）の実施例
を示すもので、可動質量物体（９）の慣性力を利用して
制振力を車体（４）に作用させる動電型リニアアクチュ
エータの縦断面図であって、それぞれアイドリング時お
よび走行時に勿けるアクチュエータ（６）の状態、すな
わち可動質量物体（９）の開放状態詔よび固定状態を示
している。第２図において、αηは永久磁石、（２）は
円筒状のヨークで、可動質量物体（９）はこのヨーク（
６）と永久磁石（ロ）とからなる。

（２）はコイル、Ｃ１４はコイル（至）を支持するコイ
ルサポート、Ｑ６はヨーク（２）の上下端部に配設され
ヨーク亜を保持する支持ばね、（至）はヨーク（２）を
貫通したガイド棒、αηはヨーク（６）の上下端部に固
着したスライドベアリングで、ガイド棒α→に沿って摺
動し、ヨーク（２）は上下方向にリニアに駆動される。

（ト）はケーシングである。

また、α嗜は可動質量物体の固定装置、に）はベローフ
ラムで、このベローフラム翰はその外周縁を保持具（ロ
）によって、アクチュエータ（６）に固定され、その構
造は気密結合である。（至）は押付具で、上記ベローフ
ラム翰と、このベローフラム（２）の内周面に取り付け
られた押付部（至）とからなる。この押付具＠１とよっ
て可動質量物体（９）を押し付けたり、開放させたりす
る。押付具（財）の上方部には圧縮状態で組み込まれた
押付けばね？υが配設されている。

この押付けはね（２）を配設し、押付具（至）によって
仕切られた空間■（至）は負圧ポート（２）を通じて、
第４図に示すように、切換弁を構成する三方バルブ（２
）を介し、エンジンの吸気管−に怠ける負圧発生部に連
通される。一方、第２図の可動質量物体の固定装置Ｑ１
内で、押付具翰の下方に位置する空間■（至）は正圧ポ
ート（財）を介して正圧部である大気に連通されている
。

第４図はアクチュエータ（６）の結合図で、（ホ）は三
方バルブ四を駆動するソレノイド、四は三方バルブ■の
ポート、０１）はスロットバルブ、曽は気化器、■はエ
ンジンの吸気管（至）と三方バルブ（２）のポート翰と
を連結するパイプＩ、０４は三方バルブ（２）のポート
四とアクチュエータ（６）の負圧ポート（２）とを連結
するパイプ■である。

★た、第５図は上記制御回路（８）のブロック図で、ｅ
ｌｌ）は振動検出回路、■は演算回路、（至）は駆動回
路、■は走行状態検知手段としてのエンジン回転数検知
回路、輪はバルブ制御回路である。

つぎに、動作について説明する。振動センサ（７）で検
出されたエンジン（１）の変動トルク外乱は、電気信号
として取り出され、振動検出回路６カに入力され、この
振動検出回路６１）で増幅された信号は、演算回路■に
入力される。演算回路翰は、所定のゲイン、位相特性を
もつ回路で、電気信号のゲイン、位相を調整してつぎの
駆動回路−に伝送する。

上記駆動回路−は、アクチュエータ（６）を駆動するた
めのパワーを供給するものであり、これによって、アク
チュエータ（６）から発生する制御力を車体（４）の振
動を抑制する方向に印加し、車体（４）の振動を積極的
番こ低減することができる。

一方、三方バルブ（財）に対しては、アイドリング時と
走行時の判別をするために、エンジン回転数検知回路（
６）でエンジン回転数を検知して制御セよび駆動を行う
。すなわち、エンジン回転数検知回路（６）で上記判別
が行われると、駆動回路−からバルブ制御回路に）へ電
気信号が送られ、三方バルブ勾を作動させて、アイドリ
ング時は負圧ポート（至）をエンジンの吸気管（１）と
連通状態とし、一方、走行時には負圧ポート（ハ）を正
圧部（たとえば大気）に連通させる。

上記エンジン回転数検知回路（６）への入力信号は振動
センサ（７）から送られてくるが、エンジン点火パルス
の端子（図示せず）から取るようにしてもよい。

つぎ番と、リニアアクチュエータ（６）の動作について
説明すると、第２図において、永久磁石（ロ）は半径方
向に着磁されてヨーク（６）に固着され、磁気回路を形
成してコイル（至）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（至）に駆動回路＠（第
５図参照）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（２）と永久磁石（ロ）との間には電磁
力が発生する。このとき、作用。

反作用の原理に基づきコイル（２）に生じた電磁力はコ
イルサポートα◆を介して車体（４）に固着されるケー
シング（至）へ伝達され車体（４）に作用する。一方、
永久磁石（ロ）に発生する電磁力はヨーク（２）を支持
する支持ばね（２）の復元力と可動質量物体（９）の慣
性力との和とつり合う。

上記の力学的モデルを第６図に示す。曽は制振駆動部、
Ｋｄは支持ばね（ト）のばね定数、Ｕはエンジン（１）
の振動速度に比例する電磁的作用にもとすくアクチュエ
ータの駆動力で、車体（４）には可動質量物体（９）の
慣性力とつり合いながら制振力Ｔが車体に印加され、車
体（４）にはダンピング作用として働く。また支持ばね
（ト）はヨーク（２）の中立位置を確保するためのもの
である。

上記の構成によりアクチュエータで発生する振動速度に
比例した駆動力Ｕを車体（４）に印加させるため、車体
のダンピング特性が向上し、振動の低減が図れる。

つぎに、可動質量物体（９）の固定機構の動作について
説明する。

第７図はアクチュエータ（６）の動作状態を示す説明図
である。通常の走行時には、第４図に示す三方バルブ（
財）をソレノイド（ホ）の駆動により動作させて、第８
図の押付具曽上方の空間Ｉ（至）を正圧部である大気と
連通させる。そうすると、空間Ｉ（至）と空間■（至）
の圧力差は消失し、押付けばね（２）により押付具（財
）は矢印で示したように押し下げられ、それによって、
可動質量物体（９）は下方へ押付は固定される。

一方、アイドリング時には、第４図に示す負圧ポートに
）が上記三方バルブ（至）の作動により、パイプ■、ｅ
４を介してエンジンの吸気管■と連通状態となるため、
第２図の空間Ｉ（至）は吸気され、負圧になる。そのた
め、空間■（至）は空間Ｉ（至）より圧力が高くなり、
押付具（至）には矢印で示したように正圧（大気圧）が
作用し、押付けばね（財）のばね力に打勝って押付具（
財）を上方に押し上げ、可動質量物体（９）を開放させ
る。

このようにして、エンジンの吸気管（７）の負圧を利用
して、走行時は押付けばね（２）のばね力で可動質量物
体（９）を固定させ、一方、アイドリング時は押付具に
）を押し上げ、可動質量物体（９）を可動状態とするの
で、アクチュエータ（６）は作動可能状態となる。アイ
ドリング時には吸気管■内に大きな負圧が発生するから
、この負圧により、上記押付具（財）が強く押し上げら
れる結果、アクチュエータ（６）の作動可能状態が安定
して確保される。

上記固定装置α呻を設置することにより、可動質量物体
（９）は通常の走行時には固定状態にあるので、車両へ
の路面からの入力または道路の凹凸による可動質量物体
（９）の振動、右よび大きな外乱によるケーシング（至
）への可動質量物体（９）の衝突等を回避することがで
き、騒音発生および可動質量物体（９）付属部品の摩耗
等、アクチュエータ（６）としての寿命や信頼性に対す
る問題点を解消することができる。

上記実施例では、三方バルブ（財）の制御は駆動回路岐
からの電気信号をバルブ制御回路−に入力して行なった
が、第８図に示すように、エンジン回転数検知回路（２
）からの出力信号をバルブ専用の駆動回路−に入力して
行うようにしてもよい。

また、振動センサ（７）を車体（４）に固定し、車体振
動を検出するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、アクチュエー
タからの制振力が変動トルク外乱を相殺するので、車体
へ印加される変動トルク外乱が軽減でき、車体への振動
が低減されて車両の乗り心地および快適性を大幅に改善
することができる。

また、アクチュエータの可動質量物体はアイドリング時
、すなわち必要時のみ作動可能状態となり、通常の走行
時は固定状態であるので、走行時も可動状態の場合の弊
害を除去することができ、アクチュエータの信頼性を著
しく向上させることができる。

さらに、アイドリング時にはエンジン負圧発生部の負圧
が大きいので、可動質量物体は安定な可動状態を保持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る振動制御装置の一実施例を示す
構成図、第２図はアイドリング時に＄けるアクチュエー
タの状態を示す縦断面図、第８図は走行時におけるアク
チュエータの状態を示す縦断面図、第４図はアクチュエ
ータの結合図、第５図は制御回路のブロック図、第６図
はアクチュエータの力学的モデル図、第７図はアクチュ
エータの動作状態を示す説明図、第８図は制御回路の他
の実施例を示すブロック図、第９図は車両の振動発生メ
カニズムを示す説明図である。 （１）・・・エンジン、（４）・・・車体、（６）・・
・アクチュエータ、（７）・・・振動センナ、（８）・
・・制御回路、（９）・・・可動質量物体、（至）・・
・支持ばね、（２）・・・押付けばね、（至）・・・押
付具、（財）・・・三方バルブ（切換弁）、（至）・・
・吸気管、（至）・・・空間Ｉ、０１・・・空間■、（
６）・・・エンジン回転数検知回路（走行状態検知手段
）。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンまたは車体の振動を検出する振動検出器
   と、車体に弾性体を介して取り付けられた可動質量物体
   を有し上記振動検出器からの検出信号にもとづいて駆動
   されて車体に制振力を加えるアクチュエータと、上記振
   動検出器からの検出信号にもとづいてアクチュエータを
   駆動する制御部と、走行状態検知手段と、上記可動質量
   物体を走行時に固定状態とする固定機構とを備え、この
   固定機構は、上記可動質量物体を車体に押し付ける押付
   具と、この押付具により仕切られた二つの空間と、一方
   の空間に位置し、上記可動質量物体を固定する方向へ上
   記押付具を付勢する弾性体と、走行状態検知手段からの
   信号にもとづいて作動し、上記弾性体が位置する一方の
   空間を停車時にはエンジン負圧発生部に連通させ、走行
   時には正圧部と連通させる切換弁とからなり、他方の空
   間は正圧部と連通されていることを特徴とする車両の振
   動制御装置。