(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉手段をオンオフさせることにより負圧状態と大気圧状態とを切り替えて加振を行う負圧アクチュエータを用いた加振機において、
振動発生源からの周期性のパルス信号に基づく入力信号に対して、適応フィルタの振幅補償係数及び位相補償係数の関数であるフィルタ係数により振幅及び位相補償のうち少なくとも位相補償を行い、前記適応フィルタから出力された前記補償された位相を有する正弦波及び前記補償された振幅である直流分を含む出力信号にパルス幅変調を施し、出力された変調信号により前記開閉手段のオンオフ制御を行うようにしたことを特徴とする加振機の駆動制御方法。
【請求項２】
開閉手段をオンオフさせることにより負圧状態と大気圧状態とを切り替えて加振を行う負圧アクチュエータを用いた加振機において、
振動発生源からの周期性のパルス信号に基づく入力信号に対して、予め適応制御により求めたフィルタ係数のデータを用いて振幅及び位相補償のうち少なくとも位相補償を行い、前記補償された位相を有する正弦波及び前記補償された振幅である直流分を含む信号にパルス幅変調を施し、出力された変調信号により前記開閉手段のオンオフ制御を行うようにしたことを特徴とする加振機の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両振動に基づく能動的振動を除去するための加振機の駆動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、特性切り替え式の駆動装置は、負圧アクチュエータを用い、負圧源と負圧アクチュエータをつなぐパイプに介装されたソレノイドバルブやステッピングモータ等の開閉手段を用いたものが知られている。そして、車両のアイドル駆動時と、走行駆動時に応じて特定の周波数で開閉手段をオンオフさせて、負圧アクチュエータを駆動することにより、振動発生源からの振動の抑制をはかっている。アイドル駆動時と走行駆動時の切り替えは車両の制御装置により行われている。しかし、この駆動装置は、アイドル駆動時と、走行駆動時に応じた特定周波数により開閉手段がオンオフされるため、エンジン回転数等の変化に対して、振幅や位相特性を適正に対応させることができない。
【０００３】
これに対し、図２に示すような、遅延調和シンセサイザ最小平均自乗フィルタ（以下、DXHS LMSと記す）を用いた適応制御系（ただし、パルス幅変調器４３は除き、ソレノイドバルブ４５、負圧アクチュエータ２０の代わりに他のアクチュエータを加える）により、圧電アクチュエータやボイスコイル等のアクチュエータを駆動する方法がある。このような適応制御系を用いることにより、エンジン回転数等の運転状態の変化に対して、入力信号の振幅や位相特性を適正に調整することができ、これを用いて適正な加振による振動抑制効果を得ることができる。
【０００４】
すなわち、この適応制御では、信号源である自動車のエンジン等の振動発生源５１から、クランク軸回転パルス等をセンサにより取り出して、周波数判定部６１にて制御対象周波数ωであることを判定し、制御対象周波数ωの制御対象信号を選択し、適応フィルタ（フィルタ係数Ｗ）６２に出力する。適応フィルタ６２のフィルタ係数Ｗにより入力信号が振幅補償及び位相補償され、かつ正弦波信号に合成されて出力される。出力信号は、制御対象系６３（伝達関数Ｇ）へ供給され、下記数１に示す処理信号ｚが出力される。
【０００５】
【数１】
0003658916.tif 000002
【０００６】
なお、ωは出力信号の角周波数を、ａk及びφkはそれぞれｋ次の処理信号の振幅及び位相を表す。
処理信号ｚはエンジンの振動等である伝達系５２（Ｇ′）を経た外力ｄが加算され、観測値としてセンサにより検出される。振動制御においてはセンサの検出値の目標は０であり、目標との差が誤差信号ｅになる。この誤差信号ｅ（ｎ）と推定伝達関数６４の推定値を用い、デジタルフィルタ（DXHS LMS）６５により適応フィルタＷが以下に示すように逐次更新される。ここで、時刻ｎにおける制御の対象となる周期性を持った外力信号ｄ（ｎ）（目標信号）を下記数２により表す。
【０００７】
【数２】
0003658916.tif 000003
【０００８】
なお、Ｌは基本波に起因する調和成分の次数を表し、Ｔはサンプリング周期を、ω* は制御対象外力信号ｄの角周波数を、ａk*及びφk*はそれぞれｋ次の制御対象信号の振幅及び位相を表す。
上記角周波数ω*は、上記外部センサによるクランク軸回転パルス信号やイグニッションパルス信号といった既知の入力信号からなり、処理信号ｚの角周波数ωと等しいとする。ここで、瞬間二乗平均誤差Ｊは、下記数３で表され、また時刻ｎにおけるフィルタ係数Ｗ（ｎ）は、振幅と位相の関数として下記数４によって表される。
【０００９】
【数３】
Ｊ＝ｅ2（ｎ）＝（ｚ（ｎ）＋ｄ（ｎ））2
【００１０】
【数４】
Ｗ（ｎ）＝［・・・ａk（ｎ）・・・，・・・φk（ｎ）・・・］T
【００１１】
そして、上記数３及び数４を用いて勾配ベクトル▽n を求めると、下記数５のように表される。
【００１２】
【数５】
0003658916.tif 000004
【００１３】
ここで、振幅及び位相はそれぞれ独立して計算されるため、フィルタ係数更新のための更新式において振幅及び位相のステップサイズパラメータはそれぞれμａ、μｐと表される。従って、フィルタ係数の更新式は下記数６のようになる。
【００１４】
【数６】
0003658916.tif 000005
【００１５】
しかし、この適応制御による加振の場合、高価なアクチュエータ等を用いる必要があるため、制御コストが高価になるという問題がある。
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、安価なアクチュエータを用いて、適応制御により振動発生源の振幅位相変化に適正に対応できる加振機の駆動制御方法を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するために、上記請求項１に係る発明の構成上の特徴は、開閉手段をオンオフさせることにより負圧状態と大気圧状態とを切り替えて加振を行う負圧アクチュエータを用いた加振機において、振動発生源からの周期性のパルス信号に基づく入力信号に対して、適応フィルタの振幅補償係数及び位相補償係数の関数であるフィルタ係数により振幅及び位相補償のうち少なくとも位相補償を行い、適応フィルタから出力された補償された位相を有する正弦波及び補償された振幅である直流分を含む出力信号にパルス幅変調を施し、出力された変調信号により開閉手段のオンオフ制御を行うようにしたことにある。
【００１７】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、適応フィルタにより外力を抑制できるように適応制御された出力信号に、パルス幅変調を施すことにより、変調信号は、振動発生源からの信号に振幅及び位相補償を加えた信号に対応したパルス信号が得られる。
具体的に説明すると、図２に示すように、制御対象信号に対し、適応フィルタＷ６２のフィルタ係数により振幅補償及び位相補償することにより、下記数７に示す正弦波及び直流成分を含む信号ｙに合成されて出力される。出力信号ｙは、パルス幅変調器４３、ソレノイドバルブ４５、負圧アクチュエータ２０を経て車両等の制御対象系６３（伝達関数Ｇ）へ供給され、下記数８に示す処理信号ｚが出力される。
【００１８】
【数７】
ｙ（ｎ）＝Ａｓｉｎ（ωn Ｔ＋φn ）＋ａn
【００１９】
ここで、ａn は直流成分であり、エンジン回転数、エアコンオンオフ、シフトポジション等の車両の運転状態により異なるもので、｜ａn ｜＜Ａ／２の関係になっている。Ａは制御部のディジタル出力のダイナミックレンジに依存する量である。
【００２０】
【数８】
ｚ（ｎ）＝Ｂｓｉｎ（ωn Ｔ＋φn ）＋ｂn
【００２１】
上記瞬間二乗平均誤差Ｊを示す数３を用い、位相φn と振幅ｂn の勾配を求めると下記数９、数１０によって表される。
【００２２】
【数９】
0003658916.tif 000006
【００２３】
【数１０】
0003658916.tif 000007
【００２４】
そして、上記数９、数１０により、位相φn と振幅ｂn の更新式を求めると、下記数１１、数１２のように表される。
【００２５】
【数１１】
φn+1 ＝φn −２Ｂｅ(n)ｃｏｓ（ωn Ｔ＋φn ）
【００２６】
【数１２】
ｂn+1 ＝ｂn −２Ｂｅ(n)
【００２７】
以上に示したように、振幅ｂn （ａn ）及び位相φn が逐次更新され、それにより適応フィルタからの出力ｙ（ｎ）が変動する。この出力を所定の基準値と比較し、基準値より小さい部分を０とするパルス信号として取り出すことにより、振幅ｂn （ａn ）及び位相φn 変動に応じて幅変調されたパルス信号が得られる。そして、この幅変調されたパルス信号により、開閉手段をオンオフさせて、負圧アクチュエータの負圧状態及び非負圧状態をコントロールすることにより、適正な振幅、位相特性を備えた加振を行うことができ、振動発生源からの外力振動を抑制することができる。
【００２８】
その結果、請求項１の発明によれば、安価な負圧アクチュエータとソレノイドバルブ等の開閉手段を用いて適応制御を行うことができ、安価に外力振動を抑制することができる。なお、上記出力信号ｙ（ｎ）において直流部ａn については、車両の運転状態（エンジン回転数、エアコンオンオフ、シフトポジション等）により０になることもあり、その場合にはデューティ比５０％で位相変調のみ行われる。
【００２９】
また、上記請求項２に係る発明の構成上の特徴は、開閉手段をオンオフさせることにより負圧状態と大気圧状態とを切り替えて加振を行う負圧アクチュエータを用いた加振機において、振動発生源からの周期性のパルス信号に基づく入力信号に対して、予め適応制御により求めたフィルタ係数のデータを用いて振幅及び位相補償のうち少なくとも位相補償を行い、補償された位相を有する正弦波及び前記補償された振幅である直流分を含む信号にパルス幅変調を施し、出力された変調信号により開閉手段のオンオフ制御を行うようにしたことにある。
【００３０】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、フィルタ係数データにより簡易に入力信号の振幅及び位相補償または位相補償を行うことができ、補償された信号に、パルス幅変調を施すことにより、変調信号は、振動発生源からの信号に振幅及び位相補償または位相補償を加えた信号に対応したパルス信号が得られる。
その結果、請求項２の発明によれば、センサを用いず、かつフィルタ係数データにより位相補償等を行うという簡易な構成により、安価に上記請求項１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明すると、図１は、同実施形態に係るガソリンエンジン車の振動除去システムを模式図により概略的に示したものであり、図２は、適応制御系をブロック図により示したものである。
ガソリンエンジン車は、車体１０に負圧アクチュエータを含むエンジンマウント２０を搭載している。エンジンマウント２０に支持されたエンジン１１のクランク軸に回転センサ１２が設けられており、また運転席１３の下部にピックアップ加速度センサ１４が設けられている。回転センサ１２は、クランク軸回転パルス信号を出力し、これに基づいて後述する制御部４１は、出力信号の基本周波数を決定する。また、ピックアップ加速度センサ１４はエラー信号を出力する。
【００３２】
振動除去システムは、制御装置４０を設けている。制御装置４０は、マイクロコンピュータよりなる制御部４１を備えており、その一部に適応制御部（DXHS LMS）４２を設けている。制御部４１の入力側には、上記回転センサ１２及びピックアップ加速度センサ１４が接続されている。制御部４１の出力側には、すなわち図２に示す適応フィルタの出力側には、パルス幅変調器４３が接続されている。パルス幅変調器４３は、図３に示すように、コンパレータが用いられ、ここでは基準値をグランドレベルとし、入力信号ｙ（ｎ）で基準値以上を所定値として出力し、基準値以下を０としている。パルス幅変調器４３は、パワーアンプ４４を介してエンジンマウント２０のソレノイドバルブ４５に接続されている。
【００３３】
上記エンジンマウント２０は、図４に示すように、所定間隔を隔てて互いに同軸位置に配置され第１支持金具２１と第２支持金具３０と、両者を連結する略筒状のゴム弾性体２８とにより構成されている。第１支持金具２１は、上面中心に円盤形の突出部２３を有する円盤形の基部２２を設けている。突出部２３の上面ほぼ全面には中心対称形の凹凸を含む皿状凹部２３ａが形成されている。基部２２の側面から中心に向けて１個の通気孔２２ａが設けられており、通気孔２２ａには外側から通気管２４が螺着されている。突出部２３の中心には、上面から通気孔２２ａに達する中心孔２３ｂが設けられている。基部２２の裏面中心位置には、固定軸２２ｂが垂直に突設されている。また、基部２２の外周側位置には、板面を垂直に貫通した取付孔２２ｃが設けられている。上記通気管２４には、図示しない接続パイプによって車両の吸気系等の負圧源に連結されており、接続パイプには上記ソレノイドバルブ４５が介装されている。
【００３４】
突出部２３には、基部２２と同一外径でかつ突出部２３と同一内径の下開口部２５ａを有する円環形状の環状部材２５が基部２２及び突出部２３に密着状態で嵌め合わされている。環状部材２５の下開口部２５ａには、突出部２３の上端に当接する、内側にわずかに突出した内フランジ部２５ｂが設けられており、内フランジ部２５ｂの上部は、内径が下開口部２５ａの内径より大きな上開口部２５ｃになっている。内フランジ部２５ｂには、その内側開口を塞ぐ振動伝達板２６が取り付けられている。
【００３５】
振動伝達板２６は、内フランジ部２５ｂ近傍位置に設けた金属製のリング部材２６ａを挟んで外側及び内側にゴム製の薄板２６ｂ，２６ｃが形成されている。内側の薄板２６ｃには、中心に金属製の円板２６ｄが底面側を露出させて埋め込まれており、またリング部材２６ａと円板２６ｄの間には、リング部材２６ｅが埋め込まれている。外側の薄板２６ｂは、内フランジ部２５ｂの上下面に延びた状態で内フランジ部２５ｂに取り付けられている。振動伝達板２６は、製造においては、環状部材２５を金型にセットし、ゴム射出成形により環状部材２５に一体で形成される。振動伝達板２６とその下側の皿状凹部２３ａの間には隙間Ｔ1 が設けられている。そして、環状部材２５の側面には切欠部２５ｄが設けられ、切欠部２５ｄ位置には、軸方向に貫通した取付孔２５ｅが形成されている。
【００３６】
環状部材２５の上部には、環状部材２５と略同一外径で内径が上開口部２５ｃよりわずかに大きい金属製の上環状部材２７が載置されている。上環状部材２７は、底面に設けた取付孔２７ａに、環状部材２５の取付孔２５ｅからボルト２７ｂを螺合させることにより環状部材２５に固定される。上環状部材２７の上方の同軸位置には第２支持金具３０が、中空円錐形状のゴム弾性体２８を介して配設されている。第２支持金具３０は、有底の筒状容器である下側金具３１と上側金具３５とが互いに開口部を対向させて重ね合わされている。
【００３７】
下側金具３１は、外側面３１ａが下方中心方向にわずかに傾斜した円錐面になっており、底面３１ｂの中心に取付孔３１ｂ1 を設けると共に、底面３１ｂの一部にオリフィス孔３１ｂ2 を設けている。下側金具３１の開口部周囲には鍔状の外フランジ部３１ｃが設けられている。下側金具３１の内部は、段差によって上側部分と下側部分とに区分されており、下側部分に円板形のオリフィス部材３２が密着して嵌め込まれている。オリフィス部材３２は、中心に上下に貫通する取付孔３２ａを設けると共に、周囲の１カ所に上下に貫通する縦孔３２ｂを設けている。また、オリフィス部材３２の底面側にて、縦孔３２ｂから円弧状に延長された横孔３２ｃを設けており、両孔３２ｂ，３２ｃによりオリフィスを構成している。オリフィス部材３２は、横孔３２ｃの先端を下側金具３１のオリフィス孔３１ｂ2 に連通させた状態で、取付孔３２ａにビス３２ｄを通して下側金具３１の取付孔３１ｂ1 に螺合させることにより、下側金具３１内に固定されている。
【００３８】
下側金具３１内の上側部分には、薄肉金属板製の有底筒状で開口部に外フランジ部を有するダイヤフラム部材３３が密着して嵌め込まれている。ダイヤフラム部材３３の底面３３ａとオリフィス部材３２の上面との間には、わずかの隙間Ｔ2 が設けられており、上端が下側金具３１の上端と面一になっている。
【００３９】
上側金具３５は、開口側周囲に外フランジ部３５ａを設けており、底部３５ｂの外面の中心位置に固定軸３５ｃを設け、また周壁３５ｄには空気流通孔３５ｅを設けている。上側金具３５の外フランジ部３５ａを下側金具３１の外フランジ部３１ｃに重ねて、ネジ３６止めすることにより両者が一体にされ第２支持金具３０に形成される。第２支持金具３０内には、上側金具３５とダイヤフラム部材３３に挟まれて、空気室Ｋ2 が形成されている。
【００４０】
そして、下側金具３１の周壁と上環状部材２７の内周壁との間には、上記ゴム弾性体２８が、略円錐筒状に配設されており、両部材２７、３１間を連結すると共に、下側金具３１の底面３１ｂ、環状部材２５及び振動伝達板２６との間に液体収容空間Ｋ1 を設けている。ゴム弾性体２８は、製造時に、上環状部材２７と下側金具３１を金型にセットすることにより、ゴム射出成形により上環状部材２７と下側金具３１に一体で形成される。液体収容空間Ｋ1 には液体が充填されており、この液体は、オフィリス部材３２のオリフィス内及び上記隙間Ｔ2 にも充填されるようになっている。
エンジンンマウント２０は、固定軸２２ｂによって車体１０に固定され、固定軸３５ｃにエンジン１１を取り付けることにより、エンジン１１を防振支持している。
【００４１】
このエンジンマウント２０は、ソレノイドバルブ４５をオンにすることにより、負圧源によって、接続パイプ、通気管２４、通気孔２２ａ及び中心孔２３ｂを通して空気が吸引され、隙間Ｔ1 内が負圧状態にされ、振動伝達板２６が下側に引っ張られる。それに伴い液体収容空間Ｋ1 内の液体が下方に移動し、オリフィス部材３２及び隙間Ｔ2 内の液体が吸引され、そのためダイヤフラム部材３３が下方に変形する。逆に、ソレノイドバルブ４５をオフにすることにより接続パイプ、通気管２４、通気孔２２ａ、中心孔２３ｂに空気が供給され、隙間Ｔ1 内が大気状態にされ、振動伝達板２６が上方に戻される。それに伴い液体収容空間Ｋ1 内の液体が上方に移動し、オリフィス部材３２及び隙間Ｔ2 内に液体が満たされ、そのためダイヤフラム部材３３が正常位置に戻される。このような、ソレノイドバルブ４５のオンオフの繰り返しによるダイヤフラム部材３３の振動によりエンジンマウント２０が加振される。
【００４２】
上記実施形態の動作について説明すると、図２に示す適応制御系により、振動発生源５１からの信号が適応フィルタ６２によって振幅及び位相を更新され、その出力信号ｙ（ｎ）がパルス幅変調器４３を通して幅変調される。これにより、図５（ａ），（ｂ）に示すように、直流成分ａn の更新の程度に応じて、振幅及び位相制御を、位相変化とパルス幅の変化に変換した変調パルス信号ｓh として出力することができる。この変調パルス信号ｓh をパワーアンプ４４で増幅した後、ソレノイドバルブ４５を駆動することにより、適応制御により更新された振幅及び位相に相当するパルス信号によってエンジンマウント２０を加振させることができ、振動発生源からの振動を効果的に抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、ソレノイドバルブ４５とパルス幅変調器４３を用いるのみで、車両の負圧発生源を利用することにより安価に加振制御を行うことができる。なお、出力信号ｙ（ｎ）において直流部ａn については、車両の運転状態（エンジン回転数、エアコンオンオフ、シフトポジション等）により０になることもあり、その場合にはデューティ比５０％で位相変調のみ行われる。
【００４４】
上記実施形態の変形例として、図６に示すように、パルス幅変調をアナログ回路であるコンパレータ４３の代わりに、制御部４１内にデジタル処理で行うパルス幅変調部４３ａを設けるようにできる。これにより、外付け部品を無くし、制御系の構成を簡略にできる。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、振動発生源からの入力信号を適応制御により振幅及び位相補償または位相補償を行い、補償された信号にパルス幅変調を施し、ソレノイドバルブをオンオフさせることにより、エンジンマウント２０のアクチュエータを駆動しているが、これに代えて、入力信号に対して、予め適応制御により求めたフィルタ係数のデータを用いて振幅及び位相補償または位相補償を行い、補償された信号にパルス幅変調を施し、出力された変調信号によりソレノイドバルブ４５のオンオフ制御を行うようにすることができる。
これにより、ピックアップ加速度センサ等を用いず、かつフィルタ係数データにより位相補償等を行うという簡易な構成により、安価にエンジンマウントの加振制御を行うことができる。
【００４６】
なお、エンジンマウントの具体的構造については、上記実施形態に示した構造に限るものではない。また、上記実施形態においては、本発明を自動車のエンジンマウントの加振制御に用いた場合について説明したが、その他、弾性体により支持される質量部材の振動を制御して、これに基づく伝達力を用いるダイナミックダンパの加振制御にも用いることができる。さらに、上記実施形態においては、適応制御系として遅延調和シンセサイザ最小平均自乗フィルタを用いた適応制御について説明したが、適応最小平均自乗フィルタ（Filtered-X LMS）を用いた制御に対しても同様に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である周期性信号の適応制御装置（DXHS LMS）を適用した車両の一部を概略的に示すブロック図である。
【図２】同適応制御装置を示すブロック図である。
【図３】同適応制御装置に使用されるパルス幅変調器を示す回路図である。
【図４】同車両に使用されるエンジンマウントを示す一部断面図である。
【図５】パルス幅変調器の動作を説明するグラフである。
【図６】他の実施形態である周期性信号の適応制御装置（DXHS LMS）を適用した車両の一部を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…車体、１１…エンジン、１２…回転センサ、１４…ピックアップ加速度センサ、２０…エンジンマウント、２１…第１支持金具、２２…基部、２２ａ…通気孔、２３…突出部、２３ａ…皿状凹部、２３ｂ…中心孔、２５…環状部材、２５ａ…下開口部、２５ｂ…フランジ部、２５ｃ…上開口部、２６…振動伝達板、２６ｂ，２６ｃ…薄板、２７…上環状部材、２８…ゴム弾性体、３０…第２支持金具、３１…下側金具、３１ｂ…底面、３１ｂ2 …オリフィス孔、３２…オリフィス部材、３３…ダイヤフラム部材、３５…上側金具、４０…制御装置、４１…制御部、４２…適応制御部、４３…パルス幅変調器、４４…パワーアンプ、４５…ソレノイドバルブ、Ｔ1 ，Ｔ2 …隙間、Ｋ1 …液体収容空間、Ｋ2 …空気室。
【図１】
0003658916.tif 000008
【図２】
0003658916.tif 000009
【図３】
0003658916.tif 000010
【図４】
0003658916.tif 000011
【図５】
0003658916.tif 000012
【図６】
0003658916.tif 000013