KR100265016B1 - 능동형진동감쇠장치 - Google Patents

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KR100265016B1
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시게끼 사또
다까히사 히라데
다께시 기무라
가즈시게 아오끼
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하나와 요시카즈
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 출원에서는 방진기를 구성하는 제어 진동원으로부터 발생한 제어 진동의 차량 엔진과 같은 진동원으로부터 발생해서 전달된 진동에 대한 간섭 후 잔류 진동의 좀더 정확한 검출을 하중 센서에 의해 달성하는 능동형 진동 감쇠 장치의 방진기에 관한 것이다. 방진기에서, 진동원으로부터 발생해서 전달되는 모든 진동력은 제어 진동원으로 구성된 전자기 작동기의 요크와 같은 소정의 강성 부재 상에 일단 집중되며 하중 센서가 소정의 강성 부재와, 예를 들어 차체에 부착된 지지 기부 부재에 결합된 방진기의 리드 부재 사이에 설치된다.

Description

능동형 진동 감쇠 장치의 방진기
1996년 10월 4일 출원한 출원 번호 제96-264854호 및 1997년 1월 24일 출원한 출원 번호 제97-11629호는 여기에서 인용 설명으로서 합체되었다.
본 발명은 전달된 진동을 감쇠시키기 위해 엔진과 같은 진동원으로부터 차체와 같은 지지부로 전달되는 진동을 진동원과 지지부 사이의 제어 진동원으로부터 발생된 제어 진동에 대해 간섭시키는 능동형(actively) 진동 감쇠 장치의 방진기(vibration isolator)에 관한 것이다. 특히 본 발명은 진동원으로부터 발생된 진동과 제어 진동원으로부터 발생된 제어 진동 사이의 간섭 후 잔류 진동을 좀더 정확하게 검출하고 적어도 잔류 진동원을 기초로 해서 제어 진동원을 구동시키는 방진기에 관한 것이다.
1995년 9월 5일 공개된 일본 특허 출원 공개 제95-233852호는 잔류 진동을 검출하는 이전에 개시된 방진기를 개시하고 있다.
즉, 상술한 일본 특허 출원 공개는 소위 능동적 지지력을 발생시킬 수 있도록 하기 위해서 엔진(진동원)과 차체 사이에 놓인 능동형 엔진 마운트를 개시하고 있다.
상술한 능동형 엔진 마운트에서, 고무 탄성재로 이루어진 지지 스프링은 엔진에 고정된 케이싱과 차체에 고정된 중심 보스 사이에 놓여진다. 유체가 채워진 유체 챔버가 지지 스프링에 형성된다. 유체 챔버의 용적이 변하도록 하는 방향으로 진동될 수 있는 진동판은 판 스프링에 의해서 탄성적으로 지지된다. 전자기 작동기는 케이싱 내에 고정된다. 다른 고무 탄성재는 차체쪽으로 대면한 중심 보스의 표면 상에 부착된다. 중심에 구멍이 있는 판형 부재가 다른 고무 탄성재와 차체(본체 프레임) 사이에 놓여지게 되고 하중(중량) 센서는 중심에 구멍이 있는 판형 부재의 중심에 내장된다. 상세하게는, 하중 센서가 고무 탄성재와 차체 사이에 삽입되기 때문에, 중심 보스에서 차체로 전달되는 진동력이 중량 진동으로서 검출될 수 있다. 따라서, 전자기 작동기가 하중 센서의 출력, 즉 잔류 진동을 감쇠시키도록 구동되게 되면, 제시된 작동 엔진을 통해서 전달된 진동이 감쇠될 수 있다.
그렇지만, 상술한 작동 엔진에서, 하중 센서가 고무 탄성재를 통해서 중심 보스 상에 장착되기 때문에, 하중 센서의 출력은 탄성재의 시효 효과 및 비효율적인 강성으로 인해서 엔진 마운트를 통해서 차체로 전달되는 힘에 정확하게 반응하지 못한다.
이러한 경우, 진동의 감쇠를 아주 정확하게 달성하는 것이 어렵다.
또한, 상술한 일본 특허 출원 공개에 개시된 능동형 엔진 마운트에서, 하중 센서가 판형 부재의 중심에 내장된 상태에서 탄성재와 차체 사이에 고정되기 때문에, 차체에서 판형 부재를 통해서 전달되는 힘의 비율은 잔류 진동의 정확한 검출이 어려울 정도로 높다.
한편, 1996년 6월 4일 공개된 일본 특허 출원 공개 제96-145114호는 다른 능동형 엔진 마운트를 개시한다. 개시된 능동형 엔진 마운트를 통해서 차체로 전달된 모든 힘이 일단 전자기 작동원의 요크 상에 집중됨과 함께 하중 센서는 요크의 한 단부면에 고정된 스터드 볼트와 합체된 평판부와 요크의 단부면 사이에 삽입되며, 이때 스터드 볼트의 다른 단부면은 차체와 결합한다.
이러한 경우에, 하중 센서를 통해서 전달되는 힘의 비율이 높기 때문에, 잔류 진동을 정확하게 검출할 수 있게 된다. 따라서, 이러한 구조에서는, 하중 센서 자체가 엔진 마운트의 강도를 검출하는 부재로서 사용되기 때문에, 엔진 마운트는 그 성질상 엔진 마운트의 강도를 보장함에 있어 불리하다. 즉, 하중 센서는 스터드 보스를 갖도록 놓여지기 때문에, 하중 센서는 엔진 마운트를 통해서 수직하게 전달되는 진동에 대한 강도를 타나낸다. 그렇지만, 하중 센서는 엔진 마운트에 대한 측방향의 진동에 대한 힘의 일부를 알아 낼 수 없다.
따라서, 하중은 엔진 마운트의 측방향 진동에 대해 스터드 볼트에만 집중되기 때문에, 스터드 볼트의 강도를 강화시키기 위해 스터드 볼트의 직경을 충분하게 증가시켜야만 한다. 그렇지만, 스터드 볼트의 직경의 증가에는 한계가 있다.
또한, 스터드 볼트는 하중 센서를 고정하는데 사용된다. 따라서, 스터드 볼트가 느슨해지면, 하중 센서에 가해진 예비 하중은 변경되어서 검출 정확도가 떨어질 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 잔류 진동을 좀더 정확하게 검출하여 아주 정확한 진동 감쇠 제어를 달성하여 진동원으로부터 발생해서 전달된 진동에 대한 제어 진동의 간섭 후의 잔류 진동을 검출하기 위한 하중 센서의 배열 구조를 개선하는 능동형 진동 감쇠 장치의 방진기를 제공하는 것이다.
도1a는 본 발명의 양호한 제1 실시예에 따르는 것으로 차량의 능동형 엔진 마운트에 사용가능한 방진기를 갖는 능동형 진동 감쇠 장치의 전 시스템 형상의 개략도.
도1b는 도1a에서 도시된 양호한 제1 실시예의 방진기의 부분 개략도.
도2는 도1a 및 도1b에 도시된 양호한 제2 실시예의 방진기의 단면도.
도3은 본 발명의 양호한 제3 실시예에 따르는 방진기의 단면도.
도4는 본 발명의 양호한 제3 실시예에 따르는 방진기의 단면도.
도5는 본 발명의 양호한 제4 실시예에 따르는 방진기의 단면도.
도6은 도5의 코일 수납 리세스 및 여기 코일을 둘러싸는 도5에 도시된 제4 실시예의 방진기의 제1 부분 단면도.
도7은 도5의 센서 수납 리세스 및 하중 센서를 둘러싸는 도5에 도시된 제4 실시예의 방진기의 제2 부분 단면도.
도8은 코일 수납 리세스, 여기 코일, 센서 수납 리세스, 및 지지 기부 부재를 둘러싸는 도5에 도시된 제4 실시예의 방진기의 제3 부분 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진 마운트
2 : 부착 부재
2a : 볼트
3 : 절두 원추형 내피
6 : 탄성재
7 : 외피
7a, 7b : 와셔형 링
10 : 전자기 작동기
10A : 요크
10B : 코일
10C : 영구자석
15 : 유체 챔버
20 : 제어기
22 : 하중 센서
30 : 엔진 또는 진동원
40 : 케이싱
47 : 간극 조절 링
48 : 리드 부재
상술한 목적은 차량에 사용될 수 있는 능동형 진동 감쇠 장치에, (a) 진동원과 (b) 진동원을 지지하는 지지 기부 부재와 (c) 제어 진동원을 포함하고 진동원과 지지 기부 부재 사이에 설치된 방진기를 포함하고, 상기 제어 진동원은 방진기의 간섭 위치에서 진동원으로부터 발생된 진동에 간섭하는 제어 진동을 발생시키도록 구성되고, 상기 방진기는, 간섭 위치에 대하여 지지 기부 부재 쪽으로 방진기의 다른 위치 상에 위치하고 진동원으로부터 지지 기부 부재 쪽으로 전달된 모든 진동력을 일단 집중시키도록 방진기 내에 정렬된 소정 강성 부재와, 지지 기부 부재 상에 고정되고 리드 부재의 주연 모서리 부분보다 내측인 리드 부재의 내부 부분과 소정 강성 부재의 표면과의 사이에 간극을 마련하도록 지지 기부 부재 쪽으로 대면한 소정 강성 부재의 표면에 결합되는 주연 모서리 부분을 갖는 리드 부재와, 진동원으로부터 발생된 진동에 대하여 제어 진동의 간섭 후에 잔류 진동을 검출하고 검출된 잔류 진동을 잔류 진동 신호의 형태로 출력시키는 하중 센서를 포함하고, 상기 하중 센서는 압력 수용면을 갖고 간극의 거의 중심 위치에 위치하도록 그리고 압력 수용면에서 소정 강성 부재로부터의 잔류 진동을 수용하도록 소정 강성 부재와 리드 부재 사이에 삽입되고, 상기 장치는 또한 (d) 하중 센서로부터의 잔류 진동 신호를 기초로 하여 제어 진동을 발생시키도록 제어 진동원을 구동시키는 구동 신호를 발생 및 출력시키는 제어기를 포함하는 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한 상기 목적은 차량에 사용될 수 있는 능동형 진동 감쇠 장치에, (a) 차량 엔진과 (b) 차량 엔진을 지지하고 차체 상에 부착된 지지 기부 부재와 (c) 제어 진동원을 포함하고 차량 엔진과 지지 기부 부재 사이에 설치된 엔진 마운트를 포함하고, 상기 제어 진동원은 엔진 마운트의 간섭 위치에서 차량 엔진으로부터 발생된 진동에 간섭하는 제어 진동을 발생시키도록 구성되고, 상기 엔진 마운트는, 간섭 위치에 대하여 지지 기부 부재 쪽으로 엔진 마운트의 다른 위치 상에 위치하고 차량 엔진으로부터 지지 기부 부재 쪽으로 전달된 모든 진동력을 일단 집중시키도록 엔진 마운트 내에 정렬된 소정 강성 부재와, 지지 기부 부재 상에 고정되고 리드 부재의 주연 모서리 부분보다 내측인 리드 부재의 내부 부분과 소정 강성 부재의 표면과의 사이에 간극을 마련하도록 지지 기부 부재 쪽으로 대면한 소정 강성 부재의 표면에 결합되는 주연 모서리 부분을 갖는 리드 부재와, 차량 엔진으로부터 발생된 진동에 대하여 제어 진동의 간섭 후에 잔류 진동을 검출하고 검출된 잔류 진동을 잔류 진동 신호의 형태로 출력시키는 하중 센서를 포함하고, 상기 하중 센서는 압력 수용면을 갖고 간극의 거의 중심 위치에 위치하도록 그리고 압력 수용면에서 소정 강성 부재로부터의 잔류 진동을 수용하도록 소정 강성 부재와 리드 부재 사이에 삽입되고, 상기 장치는 또한 (d) 하중 센서로부터의 잔류 진동 신호를 기초로 하여 제어 진동을 발생시키도록 제어 진동원을 구동시키는 구동 신호를 발생 및 출력시키는 제어기를 포함하는 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한 상기 목적은 차량에 사용될 수 있는 능동형 진동 감쇠 장치에, (a) 진동 발생 수단과 (b) 진동 발생 수단을 지지하는 지지 기부 부재와 (c) 제어 진동 발생 수단을 포함하고 진동 발생 수단과 지지 기부 부재 사이에 설치된 방진 수단을 포함하고, 상기 제어 진동 발생 수단은 방진 수단의 간섭 위치에서 진동 발생 수단으로부터 발생된 진동과 간섭하는 제어 진동을 발생시키도록 구성되고, 상기 방진 수단은, 간섭 위치에 대하여 지지 기부 부재 쪽으로 방진 수단의 다른 위치 상에 위치하고 진동 발생 수단으로부터 지지 기부 부재 쪽으로 전달된 모든 진동력을 일단 집중시키도록 방진 수단 내에 정렬된 소정 강성 부재와, 지지 기부 부재 상에 고정되고 리드 부재의 주연 모서리 부분보다 내측인 리드 부재의 내부 부분과 소정 강성 부재의 표면과의 사이에 간극을 마련하도록 지지 기부 부재 쪽으로 대면한 소정 강성 부재의 표면에 결합되는 주연 모서리 부분을 갖는 리드 부재와, 진동 발생 수단으로부터 발생된 진동에 대하여 제어 진동의 간섭 후에 잔류 진동을 검출하고 검출된 잔류 진동을 잔류 진동 신호의 형태로 출력시키는 잔류 진동 검출 수단을 포함하고, 상기 잔류 진동 검출 수단은 압력 수용면을 갖고 간극의 거의 중심 위치에 위치하도록 그리고 압력 수용면에서 소정 강성 부재로부터의 잔류 진동을 수용하도록 소정 강성 부재와 리드 부재 사이에 삽입된 하중 센서를 포함하고, 상기 장치는 또한 (d) 하중 센서로부터의 잔류 진동 신호를 기초로 하여 제어 진동을 발생시키도록 제어 진동 발생 수단을 구동시키는 구동 신호를 발생 및 출력시키는 제어 수단을 포함하는 제공함으로써 달성될 수 있다.
이하에서는 본 발명을 좀더 명확하게 이해하기 위하여 도면에 대한 인용 설명이 있을 것이다.
(제1 실시예)
도1a, 도1b 및 도2는 본 발명에 따르는 방진기를 갖는 능동형 진동 감쇠 장치에 대한 제1 실시예를 도시하고 있는 것으로서, 이 방진기는 소위 차량의 엔진에서 차체로 전달된 진동을 능동 감쇠시키는 능동형 엔진 마운트에 적용가능하다.
도1a는 도2에 도시된 엔진 마운트가 장착된 차량을 도시하고 있으며 도1b는 엔진 마운트의 전체 배열을 도시하며, 도2는 엔진 마운트의 단면도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 엔진 마운트(1)(방진기)는, 전체 엔진을 진동기(진동원)로서의 엔진(30)에 장착하기 위해 부착 부재(2)의 상부에 일체 장착된 볼트(2a)를 갖는 제1 판형 부착 부재(2)와, 용접에 의해서 제1 부착 부재(2)의 하부면에 고정된 상단부를 갖는 거의 절두 원추형인 내피(3)를 갖는다.
내피(3)의 축은 수직하게 (도2에서 도시된 바와 같이 수직 방향은 차체에 대해서 상하 방향을 의미한다) 대면되며 그 하단부는 개구 상단부의 직경보다 작은 직경을 갖는다.
지지 탄성 부재(6)는 소정 두께의 벽을 가지며 대략 원통형으로 형성되고, 상방으로 조금 확장된 내주연면을 갖는다. 지지 탄성 부재(6)의 내주연면은 제1 부착 부재(2)의 상면 및 내피(3)의 외주연면 상에 가황 부착(가황처리에 의해 부착)된다. 지지 탄성 부재(6)의 외주연면은 외피(7)의 내주연면의 상부에 가황 부착된다.
외피(7)의 전 부분은 대략 원통형 케이싱(40)의 상부 모서리에 와셔형 링(7a, 7b)과 함께 장착된다. 원통형 케이싱(40)은 수직하게 대면한다.
전자기 작동기(10)는 원통형 케이싱(40)의 하단부 내부에 수납된다. 전자기 작동기(10)는 철제 중공 원통형 링의 형상으로 된 요크(10A)와, 요크(10A) 내에서 코일(10B)의 축이 수직하게 대면하는 요크(10A) 내의 보빈(도시 안됨) 둘레에 권취된 여기 코일(10B)과, 상기 여기 코일(10B)에 의해서 둘러싸인(덮힌) 요크(10A)의 상면의 일부와 수직하게 대면하는 자극(남극 또는 북극)면을 갖는 영구 자석(10C)을 포함한다. 요크(10A)는 요크(10A)의 저면(10a)의 단부가 원통형 케이싱(40)의 외부로 돌출되도록 삽입된다. 케이싱(40)의 하부 모서리(40a)는 요크(10A)의 외주측면 상에 고정된다.
특히, 요크(10A)의 외주연면에는 저면(10a)과, 저면(10a)에 근접함에 따라 그 직경이 줄어드는 대경 단차부(10b)와, 대경 단차부(10b)에 비해 그 상부 직경이 작고 상부 위치에 배치된 소경 단차부(10c)가 형성되어 있다. 따라서, 대경 단차부(40a)를 둘러싸기 위해 외측에서 내측으로 코우킹된 케이싱의 하부 모서리(40a)는 소경 단차부가 그 안으로 삽입되도록 원통형 케이싱(40)의 내주연면 상에 형성된다.
따라서, 케이싱(40)의 하부 모서리(40a)는 상술한 바와 같이 코우킹되고, 단차부(10b, 10c) 사이의 대경부는 케이싱(40)의 하부 모서리(40a)가 코우킹에 의해 요크(10A)의 외주연면 상에 고정되도록 케이싱(40)의 내주연면 상으로 삽입된다.
또한, 소경부(7A)는 그 축방향을 따라 외피(7)의 중심에 형성된다. 소경부(7A)는 외피(7)의 방사상 내향으로 오목하게 된다. 공동(44)을 형성하는 박막 탄성체(43)는 소경부(7A)의 외주연 방향을 따라 임의의 위치에 배치되고 케이싱(40)의 내측에 고정된다. 공동(44)은 케이싱(40)의 측면 상에 형성된 (도시되지 않은) 관통 구멍을 통해 대기압에 노출된다.
고무 탄성체(45)는 소경부(7A) 외측 다른 부분에 수용된다. 탄성체(45)는 오리피스(45A)를 형성하는 역할을 한다. 탄성체(45) 내의 오리피스(45a)의 한 단부는 박막 탄성체(43)의 공동(44)에 대향하는 표면과 외피(7)의 외면으로 형성된 보조 유체 챔버(16)에 연통된다.
한편, 단면이 C자 형태를 갖는 링 형태의 오리피스 구성체(46)는 유체 부재(15)의 내부를 향해 연장하도록 소경부(7A)의 내부에 고정된다. 오리피스(46a)는 오리피스 구성체(46)의 내측과 외피(7)의 내면 사이에 형성된다.
오리피스(46a)는 오리피스 구성체(46)의 관통 구멍으로부터 주연 방향으로 일예로 180°만큼 편향된 외피(7) 상에 형성된 (도시 안된) 관통 구멍을 통해 고무 오리피스 구성체(45)의 주연 방향의 임의의 위치에 형성된 (도시 안된) 관통 구멍을 통해 유체 챔버(15)에 연통된다. 오일과 같은 유체는 유체 챔버(15), 보조 유체 챔버(16), 및 오리피스(45a, 46a) 내에서 밀봉된다.
간극 조절 링(47)은 외피(7)의 하단면과 요크(10A)의 상부면 사이에 개재된다. 간극 조절 링(47)은 상부 링(47A)과 하부 링(47B)으로 분할된다. 원형 금속으로 제작된 판 스프링(11)의 주연 모서리(11B)는 상부 링(47A)과 하부 링(47B) 사이에 삽입된다. 밀봉 링(47C)은 판 스프링(11)을 향해 면하는 하부 링(47B)의 표면 안으로 매설됨을 알 수 있다. 또한, (일예로, 철과 같은 강자성 재료의) 자성 재료로 제작된 자기 통로 부재(12)는 판 스프링(11)의 상부면을 통해 삽입된 나사(11b)에 의해 판 스프링(11)의 중심부(11A)의 하부면에 고정된다.
자기 통로 부재(12)는 또 다른 부분 보다 약간 더 두꺼운 중심부(12A)를 구비한 디스크형 부재이다. 자기 통로 부재(12)의 두꺼운 중심부(12A)의 돌출된 쪽은 판 스프링(11)에 대면해 있고 전술된 나사(11b)에 의해 판 스프링(11)에 고정된다. 자기 통로 부재(12)의 외피 규모는 전자기 작동기(10)의 여기 코일(10B)의 외경보다 약간 더 크다. 자기 통로 부재(12)의 주연 모서리부(12B)는 여기 코일(10B) 외부의 요크(10A)의 표면에 대해 형성된다.
케이싱(40)의 외부로 돌출된 요크(10A)의 저면(10a)은 저면(10a)의 중심부에 원형 리세스(10d)와 저면(10a)의 주연 모서리부에 링 형태로 연속된 환형 리세스(10e)를 구비한다. 원통형 형태의 하부측 돌출부(10f)는 환형 리세스(10e)의 외측에 형성된다. 철제 리드 부재(48)는 돌출부(10f) 상에 고정된다. 리드 부재(48)는 상부측 돌출부(48a)가 형성된 주연 모서리 상의 철제 디스크형 부재이다. 리드 부재(48)의 주연 모서리 내부의 편평부는 하향 관통된 장착 볼트(42)를 구비하고 도1A 및 도1B에 도시된 대로 차체(36) 상에 탄성 지지된 기부로서 엔진 마운트(1)를 지지 기부 부재(35) 상에 고정시키는 데 이용된다. 리드 부재(48)는 또한 리드 부재(48)의 방사상 외측으로 향하는 상부측 돌출부(48a)의 단부가 만곡된 부분인 플랜지부(48b)를 포함한다. 플랜지부(48b)가 환형 리세스(10e)의 저면과 접촉한 상태에서, 저면(10a)의 상부측 돌출부(10f)는 환형 리세스(10e) 내에서 수용되도록 리드 부재(48)의 안쪽 방향으로 코우킹된다. 이렇게, 상부측 돌출부(10f)는 리드 부재(48)의 외측으로부터 내측으로 만곡되기 때문에, 플랜지부(48b)의 전, 후방면과 외주연면의 전체 구역은 환형 리세스(10e) 내에서 서로 결합될 수 있고 리드 부재(48)는 요크(10A)의 저면(10a) 상에 견고히 고정될 수 있다. 환형 리세스(10e)의 깊이와 리드 부재(48)의 상부측 돌출부(48a)의 높이에 따라 결정된 크기를 갖는 간극(49)은 요크(10A)의 저면(10a)과 리드 부재(48) 사이에 형성된다. (대략 디스크 형태의) 하중 센서(22)는 간극(49)의 중심에 배치되도록 요크(10A)의 저면(10a)과 리드 부재(48) 사이에 배치된다. 하중 센서(22)는 저면(10a)의 거의 중심에 배치된 센서 수납 리세스(10d) 내에 수용된다. 하중 센서(22)를 통한 검출 결과는 잔류 진동 신호(e)로서 제어기(20)에 공급됨을 알 수 있다.
즉, 엔진(30)으로부터 엔진 마운트(1)쪽으로 유도되는 모든 (진동) 힘은 일단 지지 탄성체(6), 외피(7), 케이싱(40) 및 간극 조절 링(47)을 통해 (소정 강도 부재로서) 요크(10A) 상에 집중된다. 집중된 힘의 일부는 하중 센서(22)를 통해 리드 부재(48)로 전달된다. 힘의 다른 부분은 요크(10A)로부터 상부측 돌출부(48a)를 통해 리드 부재(48)로 전달된다.
리드 부재(48)에 투입된 힘은 기부로서의 지지 기부 부재(35)에 전달되기 때문에, 하중 센서(22)의 출력값은 엔진 마운트(1)를 통해 지지 기부 부재(35)로 전달된 진동을 나타낸다.
오리피스(45a, 46a)의 유체 경로 형성을 결정하고 지지 탄성체(6)의 스프링 상수를 결정하는 유체 마운트로서의 엔진 마운트(1)의 특성은 엔진이 차량 운행 중에 흔들리는 경우에, 즉 엔진 마운트(1)가 5Hz 내지 15Hz의 주파수 범위에서 진동될 때 큰 동적 스프링 상수 및 큰 감쇠력을 나타내도록 조절된다.
전자기 작동기(10)의 여기 코일(10B)은 제어기(20)로부터 장치를 통해 공급된 구동 신호(y)에 따라 소정의 전자기력을 발생시킨다. 제어기(20)는 마이크로프로세서, I/O 인터페이스, A/D 변환기, D/A 변환기, 증폭기등을 구비한 마이크로컴퓨터를 포함한다.
엔진 공회전 진동, 밀폐 소음 진동, 및 주파수가 엔진 진동의 주파수보다 더 큰 가속 진동의 각각이 지지 기부 부재(35)를 향해 투입되는 경우에, 제어기(20)는 각각의 진동을 줄일 수 있는 실제 지지력이 엔진 마운트(1) 상에 발생되도록 구동 신호(y)를 발생시켜서 이를 엔진 마운트(1)로 출력시킨다.
공회전 진동 또는 밀폐 소음 진동은 왕복 4 기통 엔진의 경우 2배수 엔진 회전(2nd order of engine revolution)시 엔진의 진동이 부재(35)에 전달되도록 하는 것과 같은 요인으로 인해 발생되기 때문에, 차체의 진동 감쇠는 구동 신호(y)가 2배수 엔진 회전과 동기(synchronization)로 발생해서 출력되게 되면 가능하다. 제1 실시예에서, 엔진(30)의 크랭크축의 회전과 동기화된 임펄스 신호(일예로, 4 기통 엔진의 경우에 엔진 크랭크축의 180°회전의 경우에 하나의 임펄스)가 펄스 신호 발생기(21)에 의해 발생되어 기준 신호(x)로서 출력된다.
기준 신호(x)는 진동원으로서 엔진(30) 내의 진동의 발생 상태를 나타내는 신호로서 제어기(20)에 공급된다.
제어기(20)는 상술한 바와 같이 하중 센서(22)로부터의 잔류 진동 신호(e)를 수용한다.
제어기(20)는 구동 신호(y)를 계산하기 위해 엔진 마운트(1)로 공급된 잔류 진동 신호(e)와 기준 신호(x)를 기초로 하여 적용 알고리즘의 하나인 동조형 여과식 X LMS 알고리즘을 실행하고, 구동 신호(y)는 엔진 마운트(1)의 전자기 작동기에 출력된다.
특히, 제어기(20)는 가변 여과 계수 Wi(i= 0, 1, 2, ---, I-1, I는 필터(W) 내의 탭의 갯수를 나타냄)를 갖는 적용 디지탈 필터(W)를 포함한다.
최종 기준 신호(x)가 입력되는 시간에서 및 소정의 샘플링 시간이 통과될 때 마다, 적응성 디지탈 필터의 필터 계수(Wi)는 구동 신호(y)로서 순차적으로 출력된다. 한편, 적응성 디지탈 필터의 필터 계수(Wi)는 기준 신호(x)와 잔류 진동 신호(e)를 기초로 하여 적절히 보정된다.
적용 디지탈 필터(W)의 보정 방정식은 여과식 X LMS 알고리즘에 따른 다음의 방정식,
Wi(n ＋ 1) = Wi(n) - μRTe(n) ----(1)
으로 나타낸다.
방정식(1)에서, (n) 및 (n ＋ 1)에 부착된 부호는 (n) 및 (n ＋ 1)의 샘플링 시간에서의 값을 나타내고 μ는 수렴 계수를 나타낸다.
또한, 보정 기준 신호 RT는 엔진 마운트(1)의 전자기 작동기(10)와 제한 임펄스 응답형 필터 내의 가속 (하중) 센서(22) 사이에서 형성된 전달 함수(C)에 의해 기준 신호(x)의 필터 처리된 값이다.
기준 신호(x)의 크기가 "1"이기 때문에, 보정 기준 신호(RT)는 임펄스 응답이 기준 신호(x)와 동기로써 순차적으로 발생될 때 샘플링 시간(n)에서 임펄스 응답 파형의 합과 일치한다.
또한, 이론상으로, 구동 신호(y)는 적용 디지탈 필터(W)를 통해 기준 신호(x)르 필터링함으로서 발생된다. 기준 신호(x)의 크기가 "1"이기 때문에, 필터 계수(Wi)가 구동 신호로서 순차적으로 출력될 때에도 구동 신호(y)인 필터링 결과와 동일한 결과를 얻게 된다.
제어기(20) 내의 이러한 계산은 사실상 마이크로프로세서 내에서 실제 실행된다. 그후, 제어기(20)는 기능적으로 기준 신호(x)가 입력되는 시간으로부터의 구동 신호(y)로서의 적용 디지탈 필터(W)의 여과 계수(Wi)를 순차적으로 출력시키기 위한 구동 신호 출력 블록과, 보정 기준 신호(RT)를 계산하기 위해 기준 신호(x)와 전달 함수 필터(C)의 수렴시키기 위한 보정 기준 신호 연산 블록과, 보정 기준 신호(RT)와 잔류 진동 신호(e)를 기초로 하여 전술된 방정식(1)에 따라 적응 디지탈 필터(W)의 각각의 필터 계수(Wi)를 보정하기 위한 필터 계수 보정 블록을 포함한다.
다음으로, 도2에 도시된 제1실시예 내의 방진기를 갖는 능동형 진동 감쇠 장치의 작동에 대해서는 아래와 같이 설명된다.
엔진 진동이 발생할 때, 엔진 마운트(1)는 지지 탄성체(6)의 스프링 상수와 오리피스(45a, 46a)의 유체 경로 형성이 적절히 선택되기 때문에, 큰 동적 스프링 상수 및 큰 감쇠력을 갖는 지지 장치로서의 기능을 한다. 따라서, 엔진(30)에 의해 발생된 엔진 진동은 지지 기부 부재(35) 상의 진동이 감쇠되도록 엔진 마운트(1)에 의해 감소된다. 자기 통로 부재(12)를 변위시키는 것이 특별히 필요하지 않음을 알 수 있다.
한편, 진동이 공회전 진동 주파수와 동일하거나 그 보다 큰 주파수를 갖는 경우, 및 오리피스(45a, 46a) 내의 유체가 유체 챔버(15)와 보조 유체 챔버(16) 사이의 유체 운동이 일어나지 않도록 둘러붙는 경우에, 제어기(20)는 구동 신호(y)를 전자기 작동기(10)(여기 코일(10B))로 출력시키기 위한 소정 연산 작업을 실행하여, 엔진 마운트(1) 상의 진동을 감쇠시킬 수 있는 능동 지지력이 발생된다.
상세하게는, 적용 디지탈 필터(W)의 각각의 필터 계수(Wi)는 기준 신호(x)가 입력되는 시간 및 샘플링 클락의 시간 간격에서 엔진 마운트(1)의 전자기 작동기(10)로의 구동 신호(y)로서 순차적으로 출력된다.
그 결과, 구동 신호(y)에 따른 자기력은 여기 코일(10B) 상에 발생된다. 그러나, 영구 자석(10C)에 의한 일정한 자기력은 이미 자기 통로 부재(12)에 주어진다. 따라서, 여기 코일(10B)에 의한 자기력은 영구 자석(10C)의 자기력이 강화 또는 약화되도록 영구 자석(10C) 상에 작용한다. 상세하게, 구동 신호(y)가 여기 코일(10B)에 공급되지 않은 상태에서, 자기 통로 부재(12)는 판 스프링(11)에 의한 지지력과 영구 자석(10C)에 의한 자기력이 균형을 이루도록 중립 위치에 놓일 수 있다.
자기 통로 부재(12)가 위치한 중립 위치에서, 구동 신호(y)는 여기 코일(10B)로 공급된다. 이 때에, 구동 신호(y)에 따른 여기 코일(10B)에 발생된 자기력이 영구 자석(10C)의 자기력과 대향된다면, 자기 통로 부재(12)는 자기 통로 부재(12)와 전자기 작동기(10) 사이의 간극이 증가되도록 하는 방향으로 변위된다.
반대로, 여기 코일(10B) 상에 발생된 자기력의 방향이 영구 자석(10C)의 방향과 동일하다면, 자기 통로 부재(12)는 자기 통로 부재(12)와 전자기 작동기(10) 사이의 간극이 감소되는 방향으로 변위된다.
자기 통로 부재(12)는 정상 방향 및 역 방향 모두로 변위될 수 있기 때문에, 자기 통로 부재(12)는 주 유체 챔버(15)의 용적이 변경되도록 변위된다. 메인 챔버(15)의 용적 변경에 따라, 지지 탄성체(15)의 팽창 스프링은 유체 챔버(15)의 용적 변화에 따라 변형된다. 따라서, 정상 방향 및 역 방향 모두로의 지지력이 엔진 마운트(1) 상에 발생된다.
구동 신호(y)로서 제공되는 적응 디지탈 필터(W)의 각각의 필터 계수(Wi)는 동기식 여과형 X LMS 알고리즘의 상기 방정식(1)에 따라 순차적으로 보정된다. 따라서, 약간의 시간이 지나고 적응 디지탈 필터(W)의 각각의 필터 계수(Wi)가 최적값으로 수렴된 후에, 구동 신호(y)는 공회전 진동과 엔진(30)으로부터 엔진 마운트(1)를 거쳐 지지 기부 부재(35)로 전달된 밀폐 소음 진동이 감쇠될 수 있도록 엔진 마운트(1)로 공급된다.
제1 실시예에서, 하중 센서(22)는 고무 탄성체(재료)와 같은 개재물 없이 철제 요크(10A)와 리드 부재(48) 사이에 직접 삽입된다. 지지 탄성체(6)와 부재(35) 사이에 개재된 전자기 작동기(10)는 진동과 제어 진동이 서로에 대해 간섭되는 간섭 위치에서 보다는 지지 기부 부재(35)에 가까운 위치를 향해 놓여진 부재이다. 엔진(30)으로부터 엔진 마운트(1)를 거쳐 지지 기부 부재(35)로 전달된 모든 힘은 전자기 작동기(10)의 요크(10A) 상에 집중된다. 또한, 하중 센서(22)를 둘러싸는 대기 공간은 요크(10A) 상에 집중된 진동 일부가 항상 하중 센서(22)를 통해 리드 부재(48)로 전달되도록 형성된다. 따라서, 하중 센서(22)는 잔류 진동을 더 정확히 검출할 수 있게 된다.
기준 신호(x)의 각각의 펄스의 발생 타이밍이 중요한 기준 신호(x)와는 상이한 것으로서, 하중 센서(22)의 출력인 잔류 진동 신호(e)의 진폭은 위의 방정식(1)으로부터 알 수 있는 바와 같이 실제 진동의 크기를 정확히 나타낸다. 제1 실시예에서의 하중 센서(22)가 잔류 진동을 정확히 검출할 수 있기 때문에, 능동형 진동 감쇠 장치에 의해 진동 감쇠에 대한 매우 정확한 제어를 달성할 수 있다.
또한, 리드 부재(48)의 상부측 돌출부(48a)가 코우킹에 의해 요크(10A)의 저면(10a)에 결합되기 때문에, 리드 부재(48)는 수직 방향 및 수평 방향으로 요크(10A)와 일체형으로 된다. 따라서, 일예로 엔진의 진동 중에, 엔진 마운트(1)에 입력된 측방향 진동에 대한 엔진 마운트(1)의 강도가 충분히 보장될 수 있다. 또한, 상부측 돌출부(48a)는 간극(49)의 형성을 돕니다.
그후, 상부측 돌출부(48a)의 높이 및 환형 리세스(10e)의 깊이가 적절히 선택되기 때문에, 적절한 예비 하중이 하중 센서(22)에 주어질 수 있다. 적절한 프리-하중이 하중 센서(22)에 주어지면, 잔류 진동 신호(e)는 엔진 마운트(1)에 입력된 하중의 증감에 따라 정상 방향 및 역 방향 모두로 가변되도록 할 수 있다. 또, 상부 돌출부(48a)가 코우킹으로 저면(10a)에 결합되어 있으면, 나사 등이 사용되는 경우와 같이 헐거워지는 현상은 전혀 일어나지 않기 때문에 예비 하중의 크기를 변경할 정도로 엔진 마운트(1)의 실제 사용 중에 공기 간극(49)의 크기가 증가될 가능성이 현격히 저감될 수 있게 된다.
따라서, 만족스런 진동 감쇠 제어가 달성될 수 있다.
제1 실시예에서, 케이싱(40)의 하단부(40a)는 코우킹에 의해 요크(10A)의 외면 상에 고정되며, 리드 부재(48)는 케이싱(40) 외부의 돌출된 요크(10A)의 저면 상에 고정되고, 리드 부재의 저면은 리드 부재(48)의 저면이 부재(35)에 접촉되는 상태로 볼트(42)를 통해 지지 기부(35) 상에 고정된다.
이리하여, 케이싱(40)은 리드 부재(48)와 지지 기부(35)에 대한 비접촉 상태를 확보할 수 있기 때문에, 지지 탄성체(6)에 입력된 모든 힘은 일단 요크(10A)에 집중될 수 있다. 따라서, 양호한 진동 감쇠 제어를 상술한 바와 같이 달성할 수 있다.
제1 실시예에서, 보조 유체 챔버(16)는 외피(7)의 외측에 형성되어 있다. 따라서, 엔진 마운트(1)의 높이 치수는 보조 유체 챔버(16)와 오리피스 구성체(46)가 유체 챔버(15) 상방에 배치되는 엔진 마운트(1)에 비하면 낮출 수 있게 된다.
제1 실시예에서, 오리피스 구성체(46)는 오리피스 구성체(46)를 경계로 하여 유체 챔버(15) 내의 공간이 수직방향으로 2개로 분할되도록 유체 챔버(15)의 수직 방향을 따라 대략 중심부에 반경 방향으로 내측을 향해 돌출되어 있다. 오리피스 구성 부재(46)의 내경부의 공간은 오리피스(46b)라고 가정한다. 오리피스 구성 부재(46)를 경계로 하여 형성된 2개의 유체 챔버는 오리피스(46b)를 거쳐서 서로 연통된다. 오리피스(46b) 내의 유체가 질량인 유체 공명 시스템을 가정하면, 지지 탄성체(6)의 팽창 스프링과 판 스프링(11)이 스프링이 된다. 유체 공명 시스템의 공명 주파수는 적당히 튜닝되면, 엔진 마운트(1)는 더욱 다양한 진동 주파수에 대해 적당한 진동 방지 효과를 주게 된다.
제1 실시예에서, 가동 부재는 판 스프링(11)과 자기 통로 부재(12)로 구성되고, 엔진 마운트(1)는 제어 진동원에 대응하며, 하중 센서(22)는 잔류 진동 검출기(잔류 진동 검출 수단)에 대응하고, 요크(10A)는 소정 강성 부재에 대응한다.
(제2 실시예)
도3은 차량의 실제 엔진 마운트(1)에 적용가능한 본 발명에 따른 방진기의 제2 적합한 실시예의 구조를 도시한 것이다.
엔진 마운트(1)의 장착 상태는 도1a 및 도1b에 도시한 제1 실시예와 동일하며, 제1 실시예에서 설명한 바와 동일한 참조 부호에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 제2 실시예에서, 단차부(10b, 10c)는 소정 강성 부재와 같이 요크(10A)의 외주연면 상에는 형성되지 않고, 소경부(40b)는 케이싱(40)의 내주연면 상에는 형성되지 않는다.
따라서, 케이싱(40)의 하부 모서리부(40)는 코우킹에 의해 요크(10A)의 외주연면 상에 고정되지 않았지만, 도3에 도시한 바와 같이 양 표면(40a)과 요크(10A)의 주연 방향으로 전체 영역에 걸쳐서 요크(10A)의 외주연면에 용접된다.
제1 실시예에서 설명한 바와 마찬가지로, 엔진(30)으로부터 엔진 마운트(1)로 입력된 모든 진동은 일단 요크(10A)에 집중되고, 다른 구조는 제1 실시예와 같게 되어 있다.
결국, 제2 실시예의 경우에도 제1 실시예에서 기술된 바와 같은 동작 및 장점을 얻을 수 있다.
케이싱(40)의 하부 모서리부(단부)(40a)는 요크(10A)의 외주연면에 용접되어 있기 때문에, 요크(10A)의 외주연면 상에 단차부는 필요치 않으므로, 부품 비용도 따라서 절감될 수 있다.
(제3 실시예)
도4는 차량의 엔진 마운트(1)에 적용 가능한 본 발명에 따른 진동 감쇠기의 제3 적합한 실시예의 구조를 도시한 것이다.
도4에 도시한 엔진 마운트(1)의 장착 상태는 제1 실시에서와 동일하며, 도1a, 도1b 및 도2에 도시한 제1 실시에의 것과 같은 참조 부호의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 도4에 도시한 제3 실시예에서 엔진 마운트(1)는 기본적으로는 상술한 제1 실시예의 것과 대략 동일한 구조로 되어 있지만, 주된 차이점은 제3 실시예에서의 엔진 마운트(1)의 구조는 제1 실시예에서 엔진 마운트(1)의 구조를 뒤집어 놓은 형태로 되어 있다는 점이다.
상세하게는, 제1 실시예에서 전자 작동기(10)는 지지 부재(6)와 부재(35) 사이에 배치되지만, 제3 실시예에서는 지지 탄성 부재(6)와 엔진(30) 사이에 배치된다.
더욱 상세히 말하면, 케이싱(40)의 상단부(40c)는 디스크형 부착 부재(50)의 주연 모서리부와 함께 전자기 작동기(10)의 저면(10a)에 코우킹된다. 장착 볼트(51)는 부착 부재(50)를 관통한다. 부착 부재(50)를 관통하는 장착 볼트(51)는 엔진 본체(30)에 체결된다. 개재 와셔(52)는 부착 부재(50)와 요크(10A)의 저면(10a) 사이에 개재되어 엔진 마운트(1)의 강도를 확보한다. 또, 케이싱(40)의 하단부(40a)는 외피(7) 하단부 일부에 코우킹되어 있어서 전자기 작동기(10), 유체 챔버(15), 보조 유체 챔버(16)를 케이싱(40)의 내부 공간에 내장된다.
한편, 지지 탄성체(6)의 내주연면은 내피(3)의 외면에 접착, 즉 제2 철제 부착 부재(55)의 상면에 소정 강성 부재와 같이 두꺼운 평판형으로 용접(고정)된다. 리드 부재(48)는 제2 부착 부재(55)의 하면에 고정되어 있다.
특히, 원통형 하측 돌출부(55a)는 부착 부재(55)의 하면의 주연 모서리부에 형성되어 있다.
리드 부재(48)의 상측 돌출부(48a)의 플랜지부(48b)가 제2 부착 부재955) 하면에 접촉된 상태에서, 제2 부착 부재(55)의 하측 돌출부(55a)는 내측으로 코우킹되어 리드 부재(48)는 제2 부착 부재(55) 하면에 고정된다. 지지 기부(35) 상에 엔진 마운트(1)를 장착하는 장착 볼트(42)는 리드 부재(48) 후면의 대략 중심부에 고정된다. 그후, 하중 센서(22)는 리드 부재(48)와 제2 부착 부재(55) 사이에 형성된 간극(갭)(49)의 대략 중심부에 배치되도록 리드 부재(48)와 제2 부착 부재(55) 사이에 삽입된다.
제3 실시예에서, 엔진(30)에서 엔진 마운트(1)로 입력된 모든 진동(힘)은 지지 탄성 부재(6)를 거쳐서 제2 부착 부재(55)로 입력되고, 하중 센서(22)는 제2 철제 부착 부재(55)와 리드 부재(48) 사이에 형성된 간극의 대략 중심에 배치되며, 리드 부재(48)는 제2 부착 부재(55)의 하면 상에 코우킹된다. 따라서, 하중 센서(22)의 배치 상태와 그 주연 조건은 제1 실시예의 경우와 완전히 동일하다. 결국, 제1 실시예와 동일한 동작 및 장점을 성취할 수 있다.
하중 센서(22)의 직경은 요크(10A) 상에 형성된 코일 수납 리세스의 내경보다 작으며, 대략 벨 형의 리드 부재(10A)와 대략 벨 형의 리드 부재(48)는 대략 U자형인 단면으로 된 리드 부재(48)와 같은 의미를 갖는다.
제1, 제2 및 제3 실시예 각각에서, 원통형 케이싱(40)은 코우킹에 의해 또는 용접에 의해 요크(10A)에 고정된다. 그러나, 케이싱(40)은 요크(10A)에 볼트 체결될 수 있다.
제1, 제2 및 제3 실시예 각각에서, 진동 전달 방지(방진) 효과는 상술한 전자기 작동기, 하중 센서, 및 제어기를 이용하는 능동형 진동 시스템과 함께 오리피스(45a, 46a)에 의해 달성된 유체 공명 시스템을 이용하여 달성된다. 유체 공명 시스템에 의한 진동 전달 효과를 이용할 필요가 없는 경우에는 유체 공명 시스템에 관련된 오리피스 구성 부재(46) 등은 생략될 수 있다.
(제4 실시예)
도5는 도1A에 도시한 차량의 실제 엔진 마운트(1)에 적용 가능한 본 발명에 따른 방진기의 제4 적합한 실시예의 구조를 도시한 것이다.
도5에 도시한 엔진 마운트(1)는 측방 설치된 엔진(30)의 후방부에 배치되어 있고, 엔진 마운트(1)의 상부는 브래킷(24) 상에 부착되어 있으며, 그 하부는 도1a 및 도1b에 도시한 바와 같이 차체(36)의 베이스로서 지지 기부부재(35) 상에 부착되어 있다.
제4 실시예에서 엔진 마운트(1)는 외피(34), 오리피스 구성 부재(34), 주 유체 챔버를 형성하는 지지 탄성체(32) 등의 장착부를 포함하며, 이들 장착부는 장치 케이싱(43)의 내부 공간에 내장된다. 또, 제4 실시예의 엔진 마운트(1)는 주 유체 챔버의 격벽의 일부를 형성하여 주 유체 챔버의 용적이 변동되는 방향으로 탄성 지지된 가동 부재를 변위시키는 작동기로서의 역할을 하는 전자기 작동기(52)와, 지지 부재(기부 부재)(35)의 진동 상황을 검출하는 하중 센서(54)를 포함한다. 전자기 작동기(52)와 하중 센서(54)는 상술한 장착 부품 하방에 배치된다.
하중 센서(54)는 예를 들어 압전 장치 등으로 구성된다.
또, 엔진 마운트(1)는 상방으로 대향하도록 링크 볼트(30a)가 고정된 엔진 링크 부재(30)를 포함한다. 중공 외피체(30b)는 링크 부재(30)의 하부에 고정되어 있다. 중공 외피체(30b)는 단면 역사다리꼴이다.
지지 탄성체(32)는 엔진 링크 부재(30) 하부와 중공 외피체(30b)를 둘러싸도록 링크 부재(30) 하면에 고정된다.
지지 탄성체(32)는 중심부가 외주부를 향해 적당히 경사지도록 대략 원통형으로 두께를 가진 탄성재이다. 단면상 대략 산모양인 중공부(32a)는 지지 탄성체(32)의 내부 공간에 형성되어 있다. 또, 두께가 얇은 지지 탄성체(32)의 하단부(32b)는 가황 처리에 의해 오리피스 구성 부재(36)의 내주연면에 결합된다. 오리피스 구성 부재(36)는 중공 외피체(30b)와 동축으로 진동원 지지 방향(이 경우에 수직 방향)으로 대향된 축방향 중심(P1)(이하, 마운트 액슬이라 함)을 갖는다.
오리피스 구성 부재(36)는 상단 외피부(36a), 하단 외피부(36b) 및 중간 소경 외피부(36c)를 연속적으로 형성하는 부재이다. 상단 외피부(36a)와 하단 외피부(36b)의 각 외경은 동일하다. 오리피스 구성 부재(36)의 외주부는 환형 리세스를 갖는다. 중간 소경 외피부(36c) 상에는 구멍(36d)이 형성되어 있다. 지지 탄성체(32)의 하단부(32b)는 오리피스 구성 부재(36)의 내주연면에 결합되어 있다. 그러나, 하단부(32b)는 구멍(36d)에 인접하지 않지만 오리피스 구성 부재(36)의 내측 및 외측은 구멍(36d)을 통해 연통되어 있다.
외피(34)는 케이싱(43)과 오리피스 구성 부재(34)의 외주단부 사이에 꼭 끼어 삽입되어 있다. 외피(34)의 내주연면은 오리피스 구성 부재(36)의 환형 리세스를 막아서 환형 공간이 오리피스 구성 부재(34)의 주연 방향으로 한정된다. 이 환형 공간 내에는 다이아프램(42)이 배치된다.
즉, 외피(34)의 내경은 상단 외피부(36a)와 하단 외피부(36b) 각각의 외경과 동일한 크기로 되어 있다. 외피(34)는 오리피스 구성 부재(36)와 같은 크기를 갖도록 설정된 축방향 길이를 갖는 원통형 부재이다. 구멍(36d)이 형성되는 위치를 제외한 환형 리세스 부분에 노출된 슬릿형 개구(34a)는 주연 방향으로 형성된다.
다이아프램(42)은 고무로 된 박막 탄성체이다. 다이아프램(42)은 개구(34a)의 개구단의 전체 주연에 결합되어 개구(34a)를 폐쇄하고 오리피스 구성 부재(36)의 환형 리세스를 향해 연장되도록 배치된다. 외피(34)는 케이싱(43)의 상부에 꼭 끼어 삽입된다.
케이싱(43)에는 직경이 상단부 외피(36a)의 외주연 직경보다 작은 원형 개구를 구비한 상단 코우킹부(43a)가 형성된다. 케이싱(43)은 상단 코우킹부(43a)와 이어진 케이싱 본체의 형상이 하단 개구까지 연속되는 원통형(하단 개구의 형상은 도5의 점선으로 도시되어 있음)이며, 내경은 외피(34) 외경과 같은 채로 되어 있다.
또, 지지 탄성체(32), 오리피스 구성 부재(36) 및 다이아프램(42)과 일체로 된 외피(34)는 케이싱(43)의 하단 개구로부터 내부로 끼워진다. 외피(34)와 오리피스 구성 부재(36)의 상단부는 상단 코우킹부(43a)의 하면에 접촉되어 케이싱(43)의 상부에 배치되도록 되어 있다.
케이싱(43) 내주연면으로 둘러싸이고 또 다이아프램(42)으로 둘러 싸인 부분에는 공기 구멍(42a)이 형성되어 있다.
공기 구멍(42b)은 공기 챔버(42a)가 노출되는 위치에 형성되어 있다. 대기압은 공기 구멍(42b)을 거쳐서 공기 챔버(42a)와 연통된다.
또, 밀봉 링(44), 자기 통로 부재(46)에 일체로 된 판 스프링(48c), 전자기 작동기(52), 하중 센서(54) 및 리드 부재는 케이싱의 하부에 순차적으로 합체되어 있다. 이들 부품의 조립 완료시에, 케이싱(43)의 하단부는 케이싱(43)의 방사상 내부로 코우킹되어 케이싱(43)에는 도6에 실선으로 표시한 바와 같은 하단 코우킹부(43c)가 형성되어 있다.
제4 실시예에 있어서, 가동 부재는 자기 통로 부재(46)와 판 스프링(48c)에 의해 구성된다.
밀봉 링(44)은 케이싱 내경과 같은 크기로 된 외경과 오리피스 구성 부재(36)의 하단 외피부(36b)보다는 작은 내경을 갖는 환형 부재이다. 밀봉 링(44)의 상면은 외피(34)의 하단부 상에 접촉된다.
또, 판 스프링(48c)은 케이싱(43) 내경보다 약간 작은 외경을 갖는 디스크 판 부재이다.
철 등의 강자성 재료(자성재)로 된 자기 통로 부재(46)는 마운트 액슬(P1)에 동축으로 판 스프링(48c)의 중심 하부에 고정되어 있다. 간극 보유 링(50)은 밀봉 링(44)의 하면에 접촉된 판 스프링(48c)의 주연 모서리부에 배치되어 있다.
간극 보유 링(50)의 축방향 길이는 소정 길이의 간극에 판 스프링(48c)의 하면으로부터 자기 통로 부재(46)의 하면까지 축방향 길이를 더한 총 길이로 설정되어 있어서 자기 통로 부재(46)의 하면과 전자기 작동기(52)의 상면 사이에 소정 간극이 설치된다.
또, 간극 보유 링(50)의 하면에 접촉하는 전자기 작동기(52)는, 중공 원통형 요크(52a), 요크(52a)의 상단면에 동축으로 매립된 여기 코일(52b) 및 여기 코일(52b)에 의해 둘러싸인 요크(52a)의 상면에 수직으로 대향하여 끼워진 자극면을 구비한 영구 자석(52c)을 갖는다.
상세하게는, 환형 리세스로 이어진 코일 수납 리세스(52d)는 요크(52a)의 상면 상에 형성되어 있다. 도6에 도시한 바와 같이 코일 수납 리세스(52d)는 반경 R1의 곡면을 갖도록 라운딩된 내주연 저면에 내부 코너(52d1)를 갖고 있다.
도8에 도시한 바와 같이, 코일 수납 리세스(52d)는 반경 R1의 곡면을 갖도록 라운딩된(보강된) 외주 저면에 외부 코너(52d2)를 갖는다.
코일 수납 리세스(52d)에 매립된 여기 코일(52b)은 도6에 도시한 바와 같이, 반경 R1보다 큰 반경 R2(R2>R1)인 곡면을 갖도록 라운딩된 내부 코너(52d1)에 대향하는 코너(52b1)를 갖는다.
여기 코일(52b)은 반경 R1(R2>R1)의 곡면을 갖도록 라운딩된(보강된) 코일 수납 리세스(52d)의 외주 저면에 외부 코너(52d2)에 대향하는 코너를 갖는다. 여기 코일(52b)은 그에 접착제를 캐스팅한 후 코일 수납 리세스(62d)에 매립된다.
도5에 도시한 바와 같이, 원형 센서 수납 리세스(52e)는 요크(52b)하면의 중심부에 형성된다. 센서 수납 리세스(52e)는 도7에 도시한 바와 같이 반경 R3의 곡면을 갖도록 라운딩된(보강된) 센서 수납 리세스(52e)의 상면에 상부 코너(52e1)를 갖는다. 하중 센서(54)는 하중 센서(54)의 상부가 센서 수납 리세스(52e) 내에 수용된 상태에서 요크(52b)의 하면 아래의 위치에 배치된다.
도7에 도시된 바와 같이, 센서 수납 리세스(52e)의 상부 코너(52el)에 대향하는 하중 센서(54)의 코너(54a)는 하우징 센서(52e)의 상부 코너(52el)의 곡률 반경(R3) 보다 큰 곡률 반경(R4, R4＞ R3)의 곡면을 갖도록 라운드된다(보강된다)는 것을 알 수 있다.
리드 부재(57)는 하중 센서(54)의 하단부를 통해 하중 센서(54)를 둘러싸도록 배치된다.
리드 부재(57)는, 도5에 도시된 바와 같이, 거의 디스크 형상인 바닥 리드(리드 부재 본체; 58)와, 바닥 리드(58)의 외주연 모서리 부분으로부터 요크(52a)를 향해 연장되고 그 직경이 요크(52a)에 접근함에 따라 증가되는 직경 확장 덮개부(59)와, 직경 확장 덮개부(59)의 상단 주연 모서리로부터 방사상 외측으로 환형 연장된는 외주연 결합부(60)를 포함한다.
다수의 구멍(58a)이 차체면 연결 볼트(56)가 압력하에 압압되는 바닥 리드(58)의 외주연측에 형성된다.
바닥 리드(58)와 외주연 결합부(60) 사이에 형성된 직경 확장 덮개부(59)의 두께가 바닥 리드(59)보다 얇게 설정되고 직경 확장 덮개부(59)는 도1b에 도시된 지지 기부 부재(35)가 소정 곡률 반경으로 제공되는 하향으로 만곡된 거의 벨 형상으로 이루어진다는 것을 알 수 있다.
또한, 하중 센서(54)의 저면은 리드 부재(57)의 상부면의 중심부에 접촉된다. 외주연 결합부(60)가 코우킹에 의해 도5에서의 실선으로 지시된 하단 코우킹부(43c)에 고정될 때, 바닥 리드(58)는 리드 부재(57)가 케이싱(43)에 일체화되어 리드 부재(57)에 소정 예비 하중을 가하도록 요크(52a)쪽으로 하중 센서(54)를 통과시킨다.
예비 하중은 하중 센서(54)에 대한 초기 하중을 미리 제공하기 위한 하중이라는 것을 알수 있다.
지지 탄성체(32)의 공동부(32a)와, 오리피스 구성 부재(36)의 외주연면과, 판 스프링(48)에 의해 한정된 공간은 주 유체 챔버(66)로서 작용한다. 오일과 같은 유체는 주 유체 챔버(66)로부터 다이어프램(42)이 개구(36d)를 통해서 연장하는 공간까지 형성된 유체 연통 경로에 밀봉된다.
다이어프램(42)과 오리피스 구성 부재(36) 사이에 형성된 내부 공간은 보조 유체 챔버(67)로서 형성된다. 보조 유체 챔버(67)와 주 유체 챔버 사이의 유체 연통 경로는 오리피스(68)이다. 주 유체 챔버(66)의 용적이 변할 때, 유체 공명이 보조 유체 챔버(67)와 오리피스(68)에 따라 발생한다.
오리피스(68) 내의 유체 질량에 따라서 그리고 지지 탄성체(32)의 팽창 방향에서의 유체 통로의 형성에 따라서 결정된 유체 공명 시스템의 특성은 엔진 진동 차량의 주행 중에 발생할 때, 즉, 엔진 마운트(1)가 5 Hz 내지 15 Hz 범위의 주파수를 갖는 진동을 수용할 때 높은 동적 스프링 상수와 높은 감쇠력을 제공하도록 조정된다는 것을 알 수 있다.
전자기 작동기(52)의 여기 코일(52b)은 장치를 통해서 제어기(74)에 접속된다. 도1a 및 도1b로부터 인식되는 바와 같이, 여기 코일(52b)은 제어기(74)로부터 공급된 구동 전류로서의 구동 신호(y)에 따라 소정 전자기력을 발생시킨다.
제어기(74)는 마이크로프로세서와, I/O 인터페이스와, A/D 변환기와 증폭기로 구성된다.
유체가 주 유체 챔버(66)와 보조 유체 챔버(67) 사이에서 이동가능한 주파수 밴드를 갖는 진동이 오리피스(68)를 통해서 입력되는 경우에, 즉, 공회전 진동과 같은 진동인 경우에, 주파수가 엔진 진동보다 높은 밀폐 소음 진동이 수용되고 진동의 주기와 같은 주기를 갖는 제어 진동은 엔진 마운트(1)에서 발생해서 구동 신호(y)가 발생되어 여기 코일(52e)로 공급되면 부재(28)에 대한 전달의 전달력이 "0"을 지시한다[특히, 엔진(22)의 진동에 따라 엔진 마운트(1)에 입력된 진동력은 전자기 작동기(52)의 전자기력에 의해 유도된 제어력에 따라 제거됨].
공회전 진동과 밀폐 소음 진동은 2배수 엔진 회전[엔진(30)이 제1 실시예와 같은 경우로 왕복 4기통 엔진] 성분을 갖는 엔진 진동은 엔진 마운트(1)를 통해 부재(35)로 전달되는 것을 알 수 있다. 그러므로, 구동 신호(y)가 엔진 회전의 2배수 성분과 동기이면, 진동 전달 가능성의 감소가 가능하다.
제4 실시예에서, 엔진(30)의 크랭크축의 회전과 동기인 임펄스 신호는 펄스 신호 발생기에 의해 기준 신호(x)로서 발생되고 출력되며, 제어 장치(20)에 공급되는 기준 신호는 엔진(30) 상에 발생된 진동 조건을 나타낸다.
또한, 하중 센서(54)는 하중의 형태인 지지 기부 부재(35; 기부)의 진동 상태를 나타내고, 잔류 진동 신호(e)의 형태로 검출된 결과를 출력하며, 잔류 진동 신호(e)는 제어 장치(20)에 공급되고 진동 간섭 후의 신호를 나타낸다. 제어 장치(20)는 연속적으로 갱신된 적용 알고리즘의 하나인 여과식-X LMS 알고리즘에 따라 구동 신호(y)를 발생시키고 출력한다.
다음, 제4 실시예에서의 능동형 엔진 마운트(1)의 방진(진동이 차량 본체에 전달되는 것을 방지) 작용이 설명될 것이다.
엔진(22)이 크랭크된 상태로 있고 진동이 엔진 마운트(1)에 입력될 때, 제어 장치(20)는 구동 신호(y)가 전자기 작동기(52)로 출력되고 엔진 마운트(1) 상의 진동을 감쇠시키는 능동 제어력이 발생되도록 소정의 연산 과정을 수행한다.
상세하게는, 제어 장치(20)는 기준 신호(x)와 잔류 진동 신호(e)가 제어 장치(20)로 입력되는 시기로부터 소정의 샘플링 클록의 간격에서 채택된 디지탈 필터(w)의 여과 계수를 순차적으로 공급한다.
결론적으로, 자기력은 여기 코일(52b) 상의 구동 신호(y)에 따라 발생된다. 일정 자기력이 영구 자석(52c)에 의해 자기 통로 부재(46)에 이미 제공되었기 때문에, 여기 코일(52b)에 의한 자기력은 영구 자석(52c)의 자기력을 강화 또는 약화시키도록 고려될 수 있다. 상세하게는, 구동 신호(y)가 여기 코일(52b)에 제공되지 않은 상태에서, 자기 통로 부재(46)는 판 스프링(48)에 의해 탄성 지지력과 구동 신호(y)에 의해 여기 코일(52b) 상에 발생된 자기력이 균형을 이루는 중립 위치에서 배치될 수 있다.
구동 신호(y)가 중립 상태에서 여기 코일(52b)로 제공될 때, 자기 통로 부재(46)는 전자기 작동기(52)에 대해 형성된 그 간극이 여기 코일(52b)에서 발생된 자기력이 영구 자석(52c)의 자기력과 같은 방향이면 증가되는 방향으로 배치된다. 반대로, 여기 코일(52b) 상에서 발생된 자기력이 영구 자석(52c)의 것과 동일하면, 자기 통로 부재(46)는 전자기 작동기(52)에 대해 형성된 그 간극이 감소되는 방향으로 배치된다.
이와 같이, 판 스프링(48)은 전자기 작동기(52)에 의해 발생된 자기력에 따라 수직 방향으로 배치가능하다. 판 스프링(48c)이 수직으로 배치되면, 주 유체 챔버(46)의 용적은 변한다. 그의 용적 변경에 따른 지지 탄성체(32)의 팽창 스프링(물리적 모델을 가상하면, 지지 스프링과 팽창 스프링 두개는 서로에 대해 평행하게 개재됨)이 변형되기 때문에, 정상 또는 역 방향으로의 능동 지지력이 엔진 마운트(1) 상에서 발생된다. 구동 신호(y)로서 작용하는 적용 디지탈 필터(W) 각각의 여과 계수(Wi)는 동기식 여과형-X LMS 알고리즘에 따라 순차적으로 보정된다.
적용 디지탈 필터(W) 각각의 여과 계수(Wi)가 소정 시간이 경과한 후 최적값으로 전환된 후에, 구동 신호(y)가 엔진 마운트(1)에 공급된다. 따라서, 공회전 진동 및 봉입된 소음 진동은 엔진 마운트(1)를 통해서 부재(28)로 전달된다.
진동력의 주 전달 경로가 엔진(30)으로부터 엔진 마운트(1)로 입력되는 것을 가정한다.
도8에 도시된 바와 같이, 진동은 엔진(30)으로부터 지지 탄성체(32)의 지지 스프링을 통해서 오리피스 구성 부재(36)로 입력된다.
이 후에, 전달 경로는 오리피스 구성 부재(36)로부터 밀봉링(44)과, 간극 보유 링(50)과, 전자기 작동기(52)와, 리드 부재(57)를 통해서 위상 부재(phase member, 35)로의 제1 전달 경로[도8의 화살표(A1)에 의해 표시된 루트]와, 엔진(30)으로부터 지지 탄성체(32)의 팽창 스프링과, 이 후에, 판 스프링을 통한 기부 부재(36)와, 간극 보유 링(50)과, 전자기 작동기(52)와 최종적으로 리드 부재(57)를 통해 주 유체 챔버(66) 내의 유체쪽으로 향하는 제2 전달 경로[도8의 화살표(A2)에 의해 표시된 루트]와, 하중 센서(54)와 리드 부재(57)를 통해서 기부 부재(35)로 자기 통로 부재(46)용 자기력을 제공하는 영구 자석(52c)으로부터 반작용력으로서 요크(52a)의 축상 중심으로부터 입력되는 제3 전달 분기 경로(도8에서 A3)로 이루어진다.
제1 전달 경로(A1)를 통과하는 진동력과 제2 전달 경로(A2)를 통과하는 진동력이 요크(52a)의 상부 주연 측면 상에서 중첩되지만, 요크(52a)의 외부 주연에 위치된 상부 표면 상에 중첩된 진동력은 하중 센서(54)를 향한 루트와, 요크(52a)의 외주연 표면을 통해서 리드 부재(57)에 입력된 루트[도8에서 일점쇄선 화살표 표시에 의해 표시된 루트] 두개로 분기된다.
외주연측으로부터[일점쇄선(B)으로 표시된 방향]의 진동력이 정점으로서 하중 센서(54)에 대해 접촉된 하부면을 갖는 요크(52a) 상에 작동될 때, 상방으로 볼록한 호형 요크(52a)를 변형시키기 위한 힘은 요크(52a)의 외주연측이 최소 두께부로서 작용하는 코일 하우징 리세스(52d)와 센서 수납 리세스(52e) 사이의 경계로부터 하향[기부 부재(28)를 향함]으로 이동되도록 부가된다.
그러나, 제4 실시예의 요크(52a)에서, 코일 하우징 리세스(52d)의 코너(52dl)와 센서 수납 리세스(52e)의 코너(52el)는 최소 두께부의 크기(H2)가 라운드 코너(52d1, 52e1)를 형성함으로써 상대적으로 증가[H2〉H1: H1은 코너(52dl, 52el)가 라운드되지 않을 때 최소 두께부의 크기를 나타냄]되도록 라운드된 것을 알 수 있다.
이와 같이, 코일 하우징 리세스(52d)과 센서 수납 리세스(53e) 사이의 최소 두께부의 크기[길이(H2)]가 증가되는 요크(52a)는 상술된 진동력이 요크(52a) 상에 작동되는 경우조차도 용이하게 변형되지 않을 만큼 큰 강성을 갖는다.
따라서, 요크(52a)의 상부면의 외주연에 중첩된 제1 전달 경로(A1) 및 제2 전달 경로(A2) 상의 거의 모든 진동력들은 큰 강성을 갖는 요크(52a)로부터 하중 센서(54)로 입력된다. 상세하게는, 엔진(22)으로부터 부재(28)로 전달된 거의 모든 진동이 요크(52a)를 통해서 하중 센서(54)로 입력되므로, 상술된 능동 제어력에 의해 제거되지 않을 수 없는 지지 기부 부재(28)에 전달된 잔류 진동이 정확하게 검출될 수 있다.
이 루트는 리드 부재(57)의 외주연 결합부(60)와, 직경 확장 덮개부(59)와, 요크(52a)의 하부면의 외주연에서 시작하는 과정에서의 바닥 리드(58)를 포함한다.
상기 언급된 진동 전달 부재 내의 직경 확장 덮개부(59)는 박형 (벽부) 두께 형태 및 거의 벨 형상으로 형성되고 용이하게 변형가능한 최소의 강성을 갖는 직경 확장 덮개부(59)의 부재를 제공하기 위하여 소정 곡률 반경을 갖도록 하향 만곡된다.
따라서, 요크(52a)로부터 리드 부재(57)를 통해서 기부 부재[35; 도1b에 도시됨)를 향해 전달된 진동은 강성이 감소되는 직경 확장 덮개부(59)에 의해 간섭되므로, 모든 진동(작용)력은 요크(52a)를 통해서 하중 센서(54)에 입력되고, 하중 센서(54)에 의한 잔류 진동력의 검출은 정확하게 검출될 수 있다.
코일 하우징 리세스(52d)에 접착제의 캐스팅(casting)한 후에, 여기 코일(52b)이 묻힌다. 그러나, 접착제가 코너(52d1, 52d2)의 곡면을 따라 그곳으로 완만하게 캐스트되므로, 접착제의 캐스팅 작업은 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 여기 코일(52b)의 코너(52b1)에는 코일 하우징 리세스(52d)의 각각의 라운드 코너(52d1, 52d2)보다 큰 곡면도가 형성[라운드 코너(52bl)에서의 곡률 반경(R2)은 각각의 라운드 코너(52d1, 52d2)에서의 곡률 반경(R1)보다 큼]되므로 코너를 제외한 여기 코일(52b)의 외면은 그 표면이 서로에 대해 밀접하게 접촉된 상태로 코일 하우징 리세스(52d)의 내면 내에서 묻힐 수 있다.
결론적으로, 코일 수납부(52d) 내에는 공기 수용부가 거의 발생될 수 없다. 또한, 공기의 열 팽창 및/또는 수축으로 발생하는 증기와 열 팽창 및/또는 수축으로 발생하는 엔진 마운트(1)의 밀봉부의 크랙 또는 파괴가 방지될 수 있다.
또한, 도7에 도시된 바와 같이, 하중 센서(54)의 라운드 코너(54a)에는 센서 수납 리세스(52e)의 코너(52e1)의 곡면도보다 크게 설정된 라운드 코너(54a)의 곡면도가 형성[라운드 코너(54a)의 곡률 반경(R4)은 센서 수납 리세스(52e)의 라운드 코너(52e1)의 곡률 반경(R3)보다 큼]되므로, 하중 센서(54)의 압력 수용 표면(상부 표면)은 파단없이 센서 수납 리세스(52e)의 하부 표면과 밀접하게 접촉될 수 있다.
따라서, 하중 센서(54)는 상호 수직(라운드 코너 없음)하게 형성된 하중 센서와 센서 수납 리세스의 코너에 대해서 요크(52a)의 하부면에 보통 장착될 수 있다.
비록, 제4 실시예에서, 코일 하우징 리세스(52d)의 코일 하우징 코너(52d1, 52d2)는 각각 소정 곡률 반경을 제공하기 위해 라운드(보강)되지만, 제4 실시예에서의 개념은 직각 코너의 제공이 없다는 것이고 동일 작용 및 장점들은, 예를 들어, 코일 하우징 코너(52d1, 52d2)가 경사면을 제공하도록 모따기 되는 다른 경우로 얻어질 수 있다.
또한, 동일 작용 및 장점들은 코일 하우징 코너(52d1, 52d2)에 대면하는 여기 코일(52b)의 코너(52b1)가 경사 표면을 제공하도록 모따기 되는 다른 경우로 달성될 수 있다.
또한, 동일 작용 및 장점들은 센서 수납 리세스(52)의 코너(52e)에 대면하는 하중 센서(54)의 코너(52a)가 경사 표면을 제공하도록 모따기 되는 다른 대체 경우로 달성될 수 있다.
제4 실시예에서, 리드 부재(54)의 직경 확장 덮개부(59)는 직경 확장 덮개부(59)가 하향 만곡되도록 거의 벨 형상으로 형성된다. 반대로, 동일 작용 및 장점들은 리드 부재의 직경 확장부는 직경 확장 덮개부(59)가 하향으로 만곡되도록 거의 벨 형상으로 형성되는 다른 경우에 달성될 수 있다.
제4 실시예는 엔진(30)의 능동형 엔진 마운트(1)로서 차량에 적용될 때 본 발명에 따른 능동형 방진기를 개시한다. 본 발명에 따른 능동형 방진기는, 예를 들어 진동을 발생시키는 기계 기구의 진동 전달 방지 장치에 적용될 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 실시예 각각에서, 구동 신호(y)는 동기식 여과형-X 알고리즘에 따라 발생된다. 그러나, 제1, 제2, 제3 및 제4 실시예 각각에 사용된 적합한 알고리즘은, 예를 들어 보통식 여과형-X LMS 알고리즘 또는 주파수 범위 LMS 알고리즘일 수 있다. 시스템의 특성이 안정적이면, 고정 여과 계수를 각각 갖는 디지탈 필터 또는 아날로그 필터 2개는 구동 신호(y)를 발생시키도록 사용될 수 있다.
또한, 입력된 진동의 주파수가 일정하다면, 구동 신호(y)의 주파수는 진동 주파수로 고정될 수 이고, 구동 신호(y)의 위상 또는 구동 신호(y)의 위상 및 진폭이 잔류 진동 신호(e)의 레벨이 감소되는 방향으로 점차로 변경되는 피드백 제어에 고정될 수 있다.
여기 코일(10B 또는 52b)로부터의 리드 와이어는 도1a 및 도1b에 도시된제어 장치(20)에 접속되도록 도2, 도3, 도4 또는 도5에 도시된 작은 구멍(10AA, 52aa)을 통해 당겨지고, 하중 센서(22 또는 54)로부터의 리드 와이어는 제어 장치(20)에 접속되도록 도4에 도시된 다른 작은 구멍(48aa) 또는 동일 작은 구멍(10AA 또는 52aa)를 통해 당겨진다는 것을 알 수 있다. 이들 작은 구멍들은 요크(10A)와 리드 부재(48 또는 57)의 강성에 영향을 미치지 않는 직경을 갖는다.
본 발명에 의해서 잔류 진동을 좀더 정확하게 검출하여 아주 정확한 진동 감쇠 제어를 달성하기 위해 진동원에서 발생해서 전달된 진동에 대한 제어 진동의 간섭 후 잔류 진동을 검출하기 위한 하중 센서의 배열 구조를 개선하는 능동형 진동 감쇠 장치의 방진기를 제공할 수 있게 된다.

Claims (20)

  1. 능동형 진동 감쇠 장치에 있어서,
    상기 장치는 (a) 진동원과 (b) 진동원을 지지하는 지지 기부 부재와 (c) 제어 진동원을 포함하고 진동원과 지지 기부 부재 사이에 설치된 방진기를 포함하고,
    상기 제어 진동원은 방진기의 간섭 위치에서 진동원으로부터 발생된 진동에 간섭하는 제어 진동을 발생시키도록 구성되고,
    상기 방진기는, 간섭 위치에 대하여 지지 기부 부재 쪽으로 방진기의 다른 위치상에 위치하고 진동원으로부터 지지 기부 부재 쪽으로 전달된 모든 진동력을 일단 집중시키도록 방진기 내에 배치된 소정 강성 부재와, 지지 기부 부재 상에 고정되고 리드 부재의 주연 모서리부보다 내측인 리드 부재의 내부 부분과 소정 강성 부재의 표면과의 사이에 간극을 마련하도록 지지 기부 부재 쪽으로 대면한 소정 강성 부재의 표면에 결합되는 주연 모서리부를 갖는 리드 부재와, 진동원으로부터 발생된 진동에 대하여 제어 진동의 간섭 후에 잔류 진동을 검출하고 검출된 잔류 진동을 잔류 진동 신호의 형태로 출력시키는 하중 센서를 포함하고,
    상기 하중 센서는 압력 수용면을 갖고 간극의 거의 중심 위치에 위치하도록 그리고 압력 수용면에서 소정 강성 부재로부터의 잔류 진동을 수용하도록 소정 강성 부재와 리드 부재 사이에 삽입되고,
    상기 장치는 또한 (d) 하중 센서로부터의 잔류 진동 신호를 기초로 하여 제어 진동을 발생시키도록 제어 진동원을 구동시키는 구동 신호를 발생 및 출력시키는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 리드 부재의 외주연 모서리부는 소정 강성 부재가 위치한 방향으로 돌출되어 리드 부재가 거의 U자 형상의 단면으로 형성되고 리드 부재의 주연 모서리부가 소정 강성 부재의 표면과 접촉된 채로 소정 강성 부재에 코우킹된 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    방진기의 제어 진동원은, 진동원과 지지 기부 부재 사이에 개재된 지지 탄성체와, 지지 탄성체에 의해 한정되고 유체가 밀봉된 유체 챔버와, 유체 챔버의 격벽의 일부를 형성하고 유체 챔버의 용적을 변화시키는 방향으로 변위 가능한 가동 부재와, 제어기로부터의 구동 신호에 반응하여 유체 챔버의 용적을 변화시키는 방향으로 가동 부재를 변위시키도록 힘을 발생시키기 위해 지지 탄성체와 지지 기부 부재 사이에 위치한 전자기 작동기를 포함하고,
    소정 강성 부재는 전자기 작동기를 구성하는 요크인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 방진기는 전자기 작동기를 내장하기 위한 거의 원통형의 케이싱을 포함하고, 지지 탄성체는 케이싱 상에 부착되고, 케이싱은 리드 부재와 지지 기부 부재에 접촉되지 않도록 전자기 작동기의 요크에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 케이싱의 한 내단부 표면이 전자기 작동기의 요크의 외주연 표면에 부착되고, 요크의 단부는 케이싱의 외부로 노출되고, 리드 부재의 주연 단부는 요크의 단부에 위치한 요크의 단부면에 고정되고, 지지 탄성체는 케이싱의 다른 내부단부면과 진동원 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 케이싱의 한 내단부 표면은 코우킹에 의해 전자기 작동기의 요크의 외주연 표면에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제5항에 있어서, 케이싱의 한 내단부 표면은 용접에 의해 전자기 작동기의 요크의 외주연 표면에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항에 있어서, 가동 부재는 전자기 작동기가 부착된 지지 기부 부재나 진동원 상에 지지된 주연 모서리부를 구비한 판 스프링과, 자성 재료로 되고 요크의 표면과 대면하는 판 스프링의 거의 중심부에 고정된 자기 통로 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 방진기는 오리피스와, 오리피스를 통해 유체 챔버와 연통된 가변 용적 보조 유체 챔버를 포함하고, 유체는 유체 챔버 및 오리피스 그리고 보조 유체 챔버로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제2항에 있어서, 방진기의 제어 진동원은, 진동원과 지지 기부 부재 사이에 개재된 지지 탄성체와, 지지 탄성체에 의해 한정되고 유체가 밀봉된 유체 챔버와, 유체 챔버의 격벽의 일부를 형성하고 유체 챔버의 용적을 변화시키는 방향으로 변위 가능한 가동 부재와, 제어기로부터의 구동 신호에 반응하여 유체 챔버의 용적을 변화시키는 방향으로 가동 부재를 변위시키도록 힘을 발생시키기 위해 지지 탄성체와 지지 기부 부재 사이에 위치한 전자기 작동기를 포함하고, 소정 강성 부재는 지지 기부 부재 쪽으로 연장된 탄성체의 일부분을 지지하기 위한 부착 부재인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제3항에 있어서, 방진기는 지지 탄성체와 지지 기부 부재 사이에 개재된 거의 원통형의 케이싱과, 지지 기부 부재가 지지 탄성체에 대하여 리드 부재에 결합되는 방향으로 가동 부재가 대면하도록 가동 부재를 지지하기 위해 케이싱 안에 설치된 환형 지지 부재를 포함하고, 전자기 작동기는 환형 지지 부재가 지지 탄성체 쪽으로 대면하는 요크의 한 표면의 외주연 모서리부에 접촉하도록 케이싱안에 위치하고, 하중 센서는 지지 부재 쪽으로 대면한 요크의 다른 부분의 거의 중심 부분과 리드 부재의 대향한 거의 중심 부분과의 사이의 간극에 위치하고, 리드 부재는 케이싱의 개방 단부에 코우킹되고 지지 기부 부재 쪽으로 대면한 요크의 다른 표면의 외주연 모서리에 대하여 접촉하는 외주연 결합 부분을 갖고, 진동원으로 부터 지지 기부 부재로의 모든 진동력이 일단 요크에 집중되도록 진동원으로부터 리드 부재와 요크의 외주연 측면 표면을 통해 지지 기부 부재 쪽으로 전달된 모든 진동력의 한 진동력에 대하여 요크의 강성은 크고 리드 부재의 강성은 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 요크는 거의 중공 원통형 형상으로 형성되고, 전자기 작동기는 , 또한 가동 부재 쪽으로 대면한 요크의 한 표면 상에 요크의 거의 원형 링 형상 중공 부분 안에 형성된 코일 수납 리세스와, 요크의 원형 링 형상 중공 부분 안에 내장된 여기 코일과, 여기 코일에 의해 둘러싸인 요크의 다른 표면의 일부분 상에 고정된 영구 자석과, 코일 수납 리세스의 내경보다 작은 직경을 갖는 거의 원형 구멍 안에 지지 기부 부재 쪽으로 대면한 요크의 한 표면 상에 형성된 센서 수납 리세스를 포함하고, 센서 수납 리세스에 가장 근접한 코일 수납 리세스의 내측의 코너와 코일 수납 리세스에 가장 근접한 센서 수납 리세스의 코너 각각은 요크의 강성을 크게 하도록 보강된 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 센서 수납 리세스에 가장 근접한 코일 수납 리세스의 내측의 코너와 코일 수납 리세스에 가장 근접한 센서 수납 리세스의 코너 각각은 요크의 강성을 크게 하도록 라운드된 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 코일 수납 리세스 안에 내장된 여기 코일의 코너는 코일 수납 리세스의 내측의 라운드 코너에 대향되도록 라운드된 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 센서 수납 리세스 안에 수납된 하중 센서의 코너는 센서 수납 리세스의 라운드 코너에 대향되도록 라운드된 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 리드 부재는, 하중 센서가 접촉하는 리드 부재 본체와, 외주연 결합 부분과, 리드 부재 본체를 외주연 결합 부분에 링크시키도록 직경이 증가되고 리드 부재의 강성을 낮추도록 두께가 얇아진 직경 팽창 덮개 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 리드 부재의 직경 팽창 덮개 부분은 리드 부재가 거의 벨 형상을 형성하도록 요크 또는 지지 기부 부재 쪽으로 절곡된 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서, 여기 코일의 라운드 코너의 곡률 반경(R2)은 코일 수납 리세스의 라운드 코너의 곡률 반경(R1)보다 크고, 하중 센서의 라운드 코너의 곡률 반경(R4)은 센서 수납 리세스의 곡률 반경(R3)보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 능동형 진동 감쇠 장치에 있어서,
    상기 장치는 (a) 차량 엔진과 (b) 차량 엔진을 지지하고 차체 상에 부착된 지지 기부 부재와 (c) 제어 진동원을 포함하고 차량 엔진과 지지 기부 부재 사이에 설치된 엔진 마운트를 포함하고,
    상기 제어 진동원은 엔진 마운트의 간섭 위치에서 차량 엔진으로부터 발생된 진동에 간섭하는 제어 진동을 발생시키도록 구성되고,
    상기 엔진 마운트는, 간섭 위치에 대하여 지지 기부 부재 쪽으로 엔진 마운트의 다른 위치 상에 위치하고 차량 엔진으로부터 지지 기부 부재 쪽으로 전달된 모든 진동력을 일단 집중시키도록 엔진 마운트 내에 배치된 소정 강성 부재와, 지지 기부 부재 상에 고정되고 리드 부재의 주연 모서리부보다 내측인 리드 부재의 내부 부분과 소정 강성 부재의 표면과의 사이에 간극을 마련하도록 지지 기부 부재쪽으로 대면한 소정 강성 부재의 표면에 결합되는 주연 모서리부를 갖는 리드 부재와, 차량 엔진으로부터 발생된 진동에 대하여 제어 진동의 간섭 후에 잔류 진동을 검출하고 검출된 잔류 진동을 잔류 진동 신호의 형태로 출력시키는 하중 센서를 포함하고,
    상기 하중 센서는 압력 수용면을 갖고 간극의 거의 중심 위치에 위치하도록 그리고 압력 수용면에서 소정 강성 부재로부터의 잔류 진동을 수용하도록 소정 강성 부재와 리드 부재 사이에 삽입되고,
    상기 장치는 또한 (d) 하중 센서로부터의 잔류 진동 신호를 기초로 하여 제어 진동을 발생시키도록 제어 진동원을 구동시키는 구동 신호를 발생 및 출력시키는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 능동형 진동 감쇠 장치에 있어서,
    상기 장치는 (a) 진동 발생 수단과 (b) 진동 발생 수단을 지지하는 지지 기부 부재와 (c) 제어 진동 발생 수단을 포함하고 진동 발생 수단과 지지 기부 부재 사이에 설치된 방진 수단을 포함하고,
    상기 제어 진동 발생 수단은 방진 수단의 간섭 위치에서 진동 발생 수단으로부터 발생된 진동과 간섭하는 제어 진동을 발생시키도록 구성되고,
    상기 방진 수단은, 간섭 위치에 대하여 지지 기부 부재 쪽으로 방진 수단의 다른 위치 상에 위치하고 진동 발생 수단으로부터 지지 기부 부재 쪽으로 전달된 모든 진동력을 일단 집중시키도록 방진 수단 내에 배치된 소정 강성 부재와, 지지 기부 부재 상에 고정되고 리드 부재의 주연 모서리부보다 내측인 리드 부재의 내부 부분과 소정 강성 부재의 표면과의 사이에 간극을 마련하도록 지지 기부 부재 쪽으로 대면한 소정 강성 부재의 표면에 결합되는 주연 모서리부를 갖는 리드 부재와, 진동 발생 수단으로부터 발생된 진동에 대하여 제어 진동의 간섭 후에 잔류 진동을 검출하고 검출된 잔류 진동을 잔류 진동 신호의 형태로 출력시키는 잔류 진동 검출 수단을 포함하고,
    상기 잔류 진동 검출 수단은 압력 수용면을 갖고 간극의 거의 중심 위치에 위치하도록 그리고 압력 수용면에서 소정 강성 부재로부터의 잔류 진동을 수용하도록 소정 강성 부재와 리드 부재 사이에 삽입된 하중 센서를 포함하고,
    상기 장치는 또한 (d) 하중 센서로부터의 잔류 진동 신호를 기초로 하여 제어 진동을 발생시키도록 제어 진동 발생 수단을 구동시키는 구동 신호를 발생 및 검출시키는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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