(57)【要約】【課題】  能動型防振支持装置のアクチュエータを目標振動波形で正確に伸縮駆動できるようにする。【解決手段】  能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１に目標電流を供給して目標振動波形で周期的に伸縮駆動する電子制御ユニットＵが、アクチュエータ４１の目標振動波形に対応する駆動一次電流波形に、その駆動一次電流波形に応じたアクチュエータ４１の高次振動成分を打ち消す駆動高次電流波形（駆動二次電流波形および駆動三次電流波形）を合成して目標電流を設定するので、アクチュエータ４１の目標振動波形に重ね合わされる高次振動成分をキャンセルし、アクチュエータ４１を精度良く目標振動波形で駆動することができる。またアクチュエータ４１の目標振動波形に及ぼす影響が小さい三次振動以上の高次振動成分を無視することで、電子制御ユニットＵの演算負荷を軽減することができる。【選択図】        図１
2006057750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御手段（Ｕ）によりアクチュエータ（４１）に目標電流を供給し、そのアクチュエータ（４１）を目標振動波形で周期的に伸縮駆動するアクチュエータの駆動制御装置において、
前記制御手段（Ｕ）は、アクチュエータ（４１）の目標振動波形に対応する駆動一次電流波形に、その駆動一次電流波形に応じたアクチュエータ（４１）の高次振動成分を打ち消す駆動高次電流波形を合成して目標電流を設定することを特徴とするアクチュエータの駆動制御装置。
【請求項２】
前記駆動高次電流波形は駆動二次電流波形および駆動三次電流波形であることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータの駆動制御装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ（４１）は、振動体の振動状態に応じた目標振動波形で能動型防振支持装置（Ｍ）を作動させることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御手段によりアクチュエータに目標電流を供給し、そのアクチュエータを目標振動波形で周期的に伸縮駆動するアクチュエータの駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの振動が車体に伝達するのを抑制する能動型防振支持装置の可動部材を正弦波状の振動波形で駆動すべく、そのアクチュエータの駆動周期を多数の微小時間領域に分割するとともに、各々の微小時間領域のデューティ比を個別に制御することで正弦波状の目標電流をアクチュエータに供給するものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開２００２−１３９０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ソレノイドを用いたアクチュエータを周期的に伸縮駆動させる場合、アクチュエータに入力される正弦波状の電流波形とアクチュエータの可動部材の振動波形とが非線形な関係になり、可動部材の正弦波状の一次振動波形に周波数が２倍の二次振動波形や周波数が３倍の三次振動波形のような高次振動波形が乗ってしまい、アクチュエータの可動部材を正確な正弦波状に振動させることが困難になるという問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、アクチュエータを目標振動波形で正確に伸縮駆動できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、制御手段によりアクチュエータに目標電流を供給し、そのアクチュエータを目標振動波形で周期的に伸縮駆動するアクチュエータの駆動制御装置において、前記制御手段は、アクチュエータの目標振動波形に対応する駆動一次電流波形に、その駆動一次電流波形に応じたアクチュエータの高次振動成分を打ち消す駆動高次電流波形を合成して目標電流を設定することを特徴とするアクチュエータの駆動制御装置が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記駆動高次電流波形は駆動二次電流波形および駆動三次電流波形であることを特徴とするアクチュエータの駆動制御装置が提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記アクチュエータは、振動体の振動状態に応じた目標振動波形で能動型防振支持装置を作動させることを特徴とするアクチュエータの駆動制御装置が提案される。
【０００８】
尚、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の構成によれば、アクチュエータに目標電流を供給して目標振動波形で周期的に伸縮駆動する制御手段が、アクチュエータの目標振動波形に対応する駆動一次電流波形に、その駆動一次電流波形に応じたアクチュエータの高次振動成分を打ち消す駆動高次電流波形を合成して目標電流を設定するので、アクチュエータの目標振動波形に重ね合わされる高次振動成分をキャンセルし、アクチュエータを精度良く目標振動波形で駆動することができる。
【００１０】
請求項２の構成によれば、駆動一次電流波形に合成する駆動高次電流波形を駆動二次電流波形および駆動三次電流波形としたので、アクチュエータの目標振動波形に大きな影響を及ぼす二次振動成分および三次振動成分を確実にキャンセルしながら、周波数が高いために処理が困難であり、かつアクチュエータの目標振動波形に及ぼす影響が小さい三次振動以上の高次振動成分を無視することで、制御手段の負担を軽減することができる。
【００１１】
請求項３の構成によれば、アクチュエータが振動体の振動状態に応じた目標振動波形で能動型防振支持装置を作動させるので、能動型防振支持装置に有効な制振力を発揮させて振動体の振動の伝達を効果的に遮断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は図１の２部拡大図、図３は作用を説明するフローチャート、図４はアクチュエータに正弦波状の駆動一次電流を供給したときの一次振動成分および二次以上の高次振動成分の大きさを示すグラフである。
【００１４】
図１および図２に示すように、自動車のエンジンを車体フレームに弾性的に支持するために用いられる能動型防振支持装置Ｍ（アクティブ・コントロール・マウント）は、軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、概略円筒状の上部ハウジング１１の下端のフランジ部１１ａと、概略円筒状の下部ハウジング１２の上端のフランジ部１２ａとの間に、上面が開放した概略カップ状のアクチュエータケース１３の外周のフランジ部１３ａと、環状の第１弾性体支持リング１４の外周部と、環状の第２弾性体支持リング１５の外周部とが重ね合わされてカシメにより結合される。このとき、下部ハウジング１２のフランジ部１２ａとアクチュエータケース１３のフランジ部１３ａとの間に環状の第１フローティングラバー１６を介在させ、かつアクチュエータケース１３の上部と第２弾性体支持部材１５の内面との間に環状の第２フローティングラバー１７を介在させることで、アクチュエータケース１３は上部ハウジング１１および下部ハウジング１２に対して相対移動可能にフローティング支持される。
【００１５】
第１弾性体支持リング１４と、軸線Ｌ上に配置された第１弾性体支持ボス１８とに、厚肉のラバーで形成した第１弾性体１９の下端および上端がそれぞれが加硫接着により接合される。第１弾性体支持ボス１８の上面にダイヤフラム支持ボス２０がボルト２１で固定されており、ダイヤフラム支持ボス２０に内周部を加硫接着により接合されたダイヤフラム２２の外周部が上部ハウジング１１に加硫接着により接合される。ダイヤフラム支持ボス２０の上面に一体に形成されたエンジン取付部２０ａが図示せぬエンジンに固定される。また下部ハウジング１２の下端の車体取付部１２ｂが図示せぬ車体フレームに固定される。
【００１６】
上部ハウジング１１の上端のフランジ部１１ｂにストッパ部材２３の下端のフランジ部２３ａがボルト２４…およびナット２５…で結合されており、ストッパ部材２３の上部内面に取り付けたストッパラバー２６にダイヤフラム支持ボス２０の上面に突設したエンジン取付部２０ａが当接可能に対向する。能動型防振支持装置Ｍに大荷重が入力したとき、エンジン取付部２０ａがストッパラバー２６に当接することで、エンジンの過大な変位が抑制される。
【００１７】
第２弾性体支持リング１５に膜状のラバーで形成した第２弾性体２７の外周部が加硫接着により接合されており、第２弾性体２７の中央部に埋め込むように可動部材２８が加硫接着により接合される。第２弾性体支持リング１５の上面と第１弾性体１９の外周部との間に円板状の隔壁部材２９が固定されており、隔壁部材２９および第１弾性体１９により区画された第１液室３０と、隔壁部材２９および第２弾性体２７により区画された第２液室３１とが、隔壁部材２９の中央に形成した連通孔２９ａを介して相互に連通する。
【００１８】
第１弾性体支持リング１４と上部ハウジング１１との間に環状の連通路３２が形成されており、連通路３２の一端は連通孔３３を介して第１液室３０に連通し、連通路３２の他端は連通孔３４を介して、第１弾性体１９およびダイヤフラム２２により区画された第３液室３５に連通する。
【００１９】
次に、前記可動部材２８を駆動するアクチュエータ４１の構造を説明する。
【００２０】
アクチュエータケース１３の内部に固定コア４２、コイル組立体４３およびヨーク４４が下から上に順次取り付けられる。コイル組立体４３は、固定コア４２の外周に配置されたボビン４５と、ボビン４５に巻き付けられたコイル４６と、コイル４６の外周を覆うコイルカバー４７とで構成される。コイルカバー４７には、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃを貫通して外部に延出するコネクタ４８が一体に形成される。
【００２１】
コイルカバー４７の上面とヨーク４４の下面との間にシール部材４９が配置され、ボビン４５の下面と固定コア４２の上面との間にシール部材５０が配置される。これらのシール部材４９，５０によって、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃからアクチュエータ４１の内部空間６１に水や塵が入り込むのを阻止することができる。
【００２２】
ヨーク４４の円筒部４４ａの内周面に薄肉円筒状の軸受け部材５１が上下摺動自在に嵌合しており、この軸受け部材５１の上端には径方向内向きに折り曲げられた上部フランジ５１ａが形成されるとともに、下端には径方向外向きに折り曲げられた下部フランジ５１ｂが形成される。下部フランジ５１ｂとヨーク４４の円筒部４４ａの下端との間にセットばね５２が圧縮状態で配置されており、このセットばね５２の弾発力で下部フランジ５１ｂを弾性体５３を介して固定コア４２の上面に押し付けることで、軸受け部材５１がヨーク４４に支持される。
【００２３】
軸受け部材５１の内周面に概略円筒状の可動コア５４が上下摺動自在に嵌合する。前記可動部材２８の中心から下向きに延びるロッド５５が可動コア５４の中心を緩く貫通し、その下端にナット５６が締結される。可動コア５４の上面に設けたばね座５７と可動部材２８の下面との間に圧縮状態のセットばね５８が配置されており、このセットばね５８の弾発力で可動コア５４はナット５６に押し付けられて固定される。この状態で、可動コア５４の下面と固定コア４２の上面とが、円錐状のエアギャップｇを介して対向する。ロッド５５およびナット５６は固定コア４２の中心に形成された開口４２ａに緩く嵌合しており、この開口４２ａはシール部材５９を介してプラグ６０で閉塞される。
【００２４】
エンジンのクランクシャフトの回転に伴って出力されるクランクパルスを検出するクランクパルスセンサＳａが接続された電子制御ユニットＵは、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１に対する通電を制御する。エンジンのクランクパルスは、クランクシャフトの１回転につき２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。
【００２５】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２６】
自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンからダイヤフラム支持ボス２０および第１弾性体支持ボス１８を介して入力される荷重で第１弾性体１９が変形して第１液室３０の容積が変化すると、連通路３２を介して接続された第１液室３０および第３液室３５間で液体が行き来する。第１液室３０の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第３液室３５の容積が縮小・拡大するが、この第３液室３５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、連通路３２の形状および寸法、並びに第１弾性体１９のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で低ばね定数および高減衰力を示すように設定されているため、エンジンから車体フレームに伝達される振動を効果的に低減することができる。
【００２７】
尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ４１は非作動状態に保たれる。
【００２８】
前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンのクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室３０および第３液室３５を接続する連通路３２内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、アクチュエータ４１を駆動して防振機能を発揮させる。
【００２９】
能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を作動させて防振機能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵはクランクパルスセンサＳａからの信号に基づいてコイル４６に対する通電を制御する。
【００３０】
即ち、図３のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳａからクランクアングルの１５°毎に出力されるクランクパルスを読み込み、ステップＳ２で前記読み込んだクランクパルスを基準となるクランクパルス（特定のシリンダのＴＤＣ信号）と比較することでクランクパルスの時間間隔を演算する。続くステップＳ３で前記１５°のクランクアングルをクランクパルスの時間間隔で除算することでクランク角速度ωを演算し、ステップＳ４でクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを演算する。続くステップＳ５でエンジンのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンのクランクシャフト回りの慣性モーメントをＩとして、
Ｔｑ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ
により演算する。このトルクＴｑはクランクシャフトが一定の角速度ωで回転していると仮定すると０になるが、膨張行程ではピストンの加速により角速度ωが増加し、圧縮行程ではピストンの減速により角速度ωが減少してクランク角加速度ｄω／ｄｔが発生するため、そのクランク角加速度ｄω／ｄｔに比例したトルクＴｑが発生することになる。
【００３１】
続くステップＳ６で時間的に隣接するトルクの最大値および最小値を判定し、ステップＳ７でトルクの最大値および最小値の偏差、つまりトルクの変動量としてエンジンを支持する能動型防振支持装置Ｍの位置における振幅を演算する。そしてステップＳ８で、アクチュエータ４１のコイル４６に印加する電流のデューティ波形およびタイミング（位相）を決定する。
【００３２】
しかして、エンジンが車体フレームに対して下向きに移動し、第１弾性体１９が下向きに変形して第１液室３０の容積が減少したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４６を励磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力で可動コア５４が固定コア４２に向けて下向きに移動し、可動コア５４にロッド５５を介して接続された可動部材２８に引かれて第２弾性体２７が下向きに変形する。その結果、第２液室３１の容積が増加するため、エンジンからの荷重で圧縮された第１液室３０の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第２液室３１に流入し、エンジンから車体フレームに伝達される荷重を低減することができる。
【００３３】
続いてエンジンが車体フレームに対して上向きに移動し、第１弾性体１９が上向きに変形して第１液室３０の容積が増加したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４６を消磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力が消滅して可動コア５４が自由に移動できるようになるため、下向きに変形した第２弾性体２７が自己の弾性復元力で上向きに復元する。その結果、第２液室３１の容積が減少するため、第２液室３１の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第１液室３０に流入し、エンジンが車体フレームに対して上向きに移動するのを許容することができる。
【００３４】
このように、エンジンの振動の周期に応じてアクチュエータ４１のコイル４６を励磁および消磁することで、エンジンの振動が車体フレームに伝達するのを防止する能動的な制振力を発生させることができる。
【００３５】
ところで、アクチュエータ４１により往復駆動される可動部材２８の目標振動波形は、エンジンの振動波形を近似した正弦波状であるが、本実施例のアクチュエータ４１のようにリニアソレノイドを使用したものでは、アクチュエータ４１に正弦波電流を供給しても可動部材２８の振動波形は正弦波状にならず、周波数が２倍の二次振動波形や周波数が３倍の三次振動波形のような高次振動波形が乗ってしまい、アクチュエータ４１が有効な制振力を発生するのを妨げる問題がある。
【００３６】
図４は、アクチュエータ４１に正弦波状の一次電流を供給したときに、能動型防振支持装置Ｍが発生する一次振動成分および二次以上の高次振動成分の大きさを示すもので、四次振動以上の高次振動成分の大きさは、三次以下の振動成分に比べて微小であることが分かる。
【００３７】
そこで本実施例では、エンジンの振動状態から決定したアクチュエータ４１の正弦波状の一次電流波形に、周波数が２倍の二次電流波形および周波数が３倍の三次電流波形を、前記一次電流波形に対する位相およびゲインを考慮して加算することで補正を施し、その補正後の目標電流をアクチュエータ４１に供給することで可動部材２８を正確な正弦波状に往復駆動している。そして周波数が高いために処理が困難な微小な四次振動以上の高次振動成分を無視することで、電子制御ユニットＵの演算負荷を軽減しながら必要充分な制振効果を確保することができる。
【００３８】
以上のようにしてアクチュエータ４１の目標電流が決定されると、この目標電流をアクチュエータ４１に供給して能動型防振支持装置Ｍを作動させるが、このときの目標電流はエンジンの振動状態に基づいて決定されたフィードフォワード制御量であり、この能動型防振支持装置Ｍの制御は基本的にフィードフォワード制御である。そして目標電流が供給されたアクチュエータ４１を流れる実電流をセンサで検出し、この実電流が目標電流に一致するようにフィードバック制御を行うことで、アクチュエータ４１に供給される実電流を精度良く目標電流に一致させることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、実施例のアクチュエータ４１は自動車のエンジンを支持する能動型防振支持装置Ｍに適用されているが、そのアクチュエータ４１は他の用途の能動型防振支持装置Ｍに適用することができ、また能動型防振支持装置Ｍ以外の任意の用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】能動型防振支持装置の縦断面図
【図２】図１の２部拡大図
【図３】作用を説明するフローチャート
【図４】アクチュエータに正弦波状の駆動一次電流を供給したときの一次振動成分および二次以上の高次振動成分の大きさを示すグラフ
【符号の説明】
【００４２】
４１        アクチュエータ
Ｍ          能動型防振支持装置
Ｕ          電子制御ユニット（制御手段）
【図１】
2006057750.tif 000003
【図２】
2006057750.tif 000004
【図３】
2006057750.tif 000005
【図４】
2006057750.tif 000006