(57)【要約】【課題】  能動型防振支持装置のアクチュエータの目標電流を検索するマップの数を減らしながら、目標電流の波形を精度良く算出できるようにする。【解決手段】  能動型防振支持装置のアクチュエータのコイルに供給する電流の波形（電流値および周波数）を制御する電子制御ユニットは、電流値および周波数がそれぞれ異なる複数のマップＭnn…からアクチュエータの目標電流の波形を検索する。目標電流の電流値あるいは周波数が前記複数のマップＭnn…の何れとも異なる場合には、その電流値あるいは周波数を挟む電流値を有する二つのマップから補完して目標電流の波形を算出するので、電子制御ユニットが記憶するマップＭnn…の数を最小限に抑えて必要な記憶容量を節減しながら、目標電流の波形を精度良く算出することができる。【選択図】        図４
2006057754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体の荷重を支承するとともに、制御手段（Ｕ）の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータ（４１）を周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置において、
前記制御手段（Ｕ）は、電流値がそれぞれ異なる複数のマップから目標電流の波形を検索するとともに、目標電流の電流値が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その電流値を挟む電流値を有する二つのマップから補間して目標電流の波形を算出することを特徴とする能動型防振支持装置。
【請求項２】
振動体の荷重を支承するとともに、制御手段（Ｕ）の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータ（４１）を周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置において、
前記制御手段（Ｕ）は、周波数がそれぞれ異なる複数のマップから目標電流の波形を検索するとともに、目標電流の周波数が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その周波数を挟む周波数を有する二つのマップから補間して目標電流の波形を算出することを特徴とする能動型防振支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体の荷重を支承するとともに、制御手段の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータを周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の能動型防振支持装置は、クランクシャフトの所定回転角毎に出力されるクランクパルスの時間間隔からクランク角速度を算出し、クランク角速度を時間微分したクランク角加速度からクランクシャフトのトルクを算出し、トルクの変動量としてエンジンの振動状態を推定し、エンジンの振動状態に応じてアクチュエータのコイルへの通電を制御して防振機能を発揮させるようになっている（例えば、下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１３８９２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、アクチュエータのコイルに対する通電を制御するには、時間の経過に伴う電流値の変化、つまり目標電流の波形を算出する必要がある。この場合、エンジンの振動状態から目標電流の波形まで算出することは困難であるため、従来はエンジンの振動状態から目標電流の電流値（最大電流）および周波数を設定し、この電流値および周波数をパラメータとして目標電流の波形をマップから検索していた。
【０００４】
しかしながら、目標電流の様々に異なる電流値および周波数に応じて目標電流の波形のマップを準備すると、データ量が膨大になって制御手段が大容量のメモリを必要とする問題があり、マップの数を減らすと目標電流の波形の精度が低下して能動型防振支持装置の制振機能が低下する問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、能動型防振支持装置のアクチュエータの目標電流を検索するマップの数を減らしながら、目標電流の波形を精度良く算出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】
【０００６】
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、振動体の荷重を支承するとともに、制御手段の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータを周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置において、前記制御手段は、電流値がそれぞれ異なる複数のマップから目標電流の波形を検索するとともに、目標電流の電流値が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その電流値を挟む電流値を有する二つのマップから補間して目標電流の波形を算出することを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、振動体の荷重を支承するとともに、制御手段の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータを周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置において、前記制御手段は、周波数がそれぞれ異なる複数のマップから目標電流の波形を検索するとともに、目標電流の周波数が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その周波数を挟む周波数を有する二つのマップから補間して目標電流の波形を算出することを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。
【０００８】
尚、実施例のエンジンは本発明の振動体に対応し、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、制御手段が電流値がそれぞれ異なる複数のマップからアクチュエータの目標電流の波形を検索する際に、目標電流の電流値が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その電流値を挟む電流値を有する二つのマップから補間して目標電流の波形を算出するので、制御手段が記憶するマップの数を最小限に抑えて必要な記憶容量を節減しながら、目標電流の波形を精度良く算出することができる。
【００１０】
また請求項２に記載された発明によれば、制御手段が周波数がそれぞれ異なる複数のマップからアクチュエータの目標電流の波形を検索する際に、目標電流の周波数が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その周波数を挟む周波数を有する二つのマップから補間して目標電流の波形を算出するので、制御手段が記憶するマップの数を最小限に抑えて必要な記憶容量を節減しながら、目標電流の波形を精度良く算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１〜図７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は目標電流の波形を検索するマップ群を示す図、図５は図４の５部拡大図、図６は図４の６部拡大図、図７は電流値が同一で周波数が異なる二つの目標電流の波形を示す図である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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のコイル４６に供給する目標電流を制御する。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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（つまりアクチュエータ４１の目標電流の最大値）を演算する。そしてステップＳ８で、能動型防振支持装置Ｍの位置における振動の周波数（つまりアクチュエータ４１の目標電流の周波数）を演算する。
【００３１】
このようにして、アクチュエータの目標電流の最大値および周波数が設定されると、それを図４に示すマップ群Ｍnn…に適用して図７に示すような目標電流の波形を検索する。図４に示すマップ群Ｍnn…は、縦軸を目標電流の最大値とし、横軸を目標電流の周波数とするように配置されており、目標電流の最大値および周波数から選ばれたマップＭnnに記憶された目標電流の波形に基づいて、電子制御ユニットＵがアクチュエータ４１への通電を制御する。
【００３２】
ところで、マップ群Ｍnn…の数を無闇に増加させると電子制御ユニットＵのメモリに大容量のものが必要になるため、マップ群Ｍnn…の数をある程度制限しながら、そこから検索される目標電流の波形の精度を確保する必要がある。そこで本実施例では、二つのマップを用いた補間により目標電流の波形を算出している。
【００３３】
図５は、図４のマップ群Ｍnn…のうちの、周波数が同じで電流の最大値が異なる６個のマップＭ11〜Ｍ16を示すものである。マップＭ11〜Ｍ16は電流の最大値がそれぞれ０Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、５Ａおよび５．５Ａに対応しており、各マップＭ11〜Ｍ16のＩnnａ，Ｉnnｂ，Ｉnnｃ，Ｉnnｄ，Ｉnnｅ…は、所定時刻における電流値を表している。例えば、６個のマップＭ11〜Ｍ16のうち、電流の最大値が１Ａに対応するマップは存在しないが、電流の最大値が０Ａに対応するマップＭ11と電流の最大値が２Ａに対応するマップＭ12とを用いて電流の最大値が１Ａの場合の目標電流の波形を補間により算出することができる。具体的には、電流の最大値が１Ａの場合の目標電流の電流値は、マップＭ11の電流値Ｉ11ａ，Ｉ11ｂ，Ｉ11ｃ，Ｉ11ｄ，Ｉ11ｅ…と、マップＭ12の電流値Ｉ12ａ，Ｉ12ｂ，Ｉ12ｃ，Ｉ12ｄ，Ｉ12ｅ…の電流値との中間の値になる。
【００３４】
図６は、図４のマップ群Ｍnn…のうちの、電流の最大値が同じで周波数が異なる２個のマップＭ12，Ｍ22を示すものである。マップＭ12の周波数に対してマップＭ22の周波数は大きくなっている。例えば、周波数が小さいマップＭ12は図７（Ａ）の電流の波形に対応し、周波数が大きいマップＭ22は図７（Ｂ）の電流波形に対応している。各マップＭ12，Ｍ22の電流値のデータ数は電流の波形の周期に比例しており、周期が長い（周波数が小さい）マップＭ12の電流値のデータ数は電流の波形の半周期に対応する１Ｄ，２Ｄ，３Ｄ…１４Ｄ，１５Ｄ，１６Ｄの１６個であるのに対し、周期が短い（周波数が大きい）マップＭ22の電流値のデータ数は１Ｕ，３Ｕ，５Ｕ…１２Ｕ，１４Ｕ，１６Ｕの１２個である。つまり、電流値２Ｄ，４Ｄ，１３Ｄ，１５Ｄに対応する電流値２Ｕ，４Ｕ，１３Ｕ，１５Ｕが欠落している。
【００３５】
マップＭ12およびマップＭ22の間の周波数１、周波数２および周波数３はマップＭ12，Ｍ22の周波数の間に均等な周波数間隔で配置されるもので、その周期の長さに応じた電流値のデータを有している。即ち、最も小さい周波数１は電流値２Ｈ１が欠落して合計１５個のデータを有しており、中間の周波数２は電流値２Ｈ２および１５Ｈ２が欠落して合計１４個のデータを有しており、最も大きい周波数３は電流値２Ｈ３，２Ｈ５および１５Ｈ３が欠落して合計１３個のデータを有している。そして、これらの周波数１，２，３の各電流値（つまり目標電流の電流値）は、それらを挟む二つのマップＭ12，Ｍ22から補間により算出される。
【００３６】
例えば、周波数１のデータ３Ｈ１は、マップＭ12の電流値３ＤとマップＭ22の電流値３Ｕとを用い、
３Ｈ１＝３Ｄ＋（３Ｕ−３Ｄ）×．０２５
により補間される。同様に周波数２の電流値３Ｈ２は、
３Ｈ２＝３Ｄ＋（３Ｕ−３Ｄ）×．０５
により補間され、同様に周波数３の電流値３Ｈ３は、
３Ｈ３＝３Ｄ＋（３Ｕ−３Ｄ）×．０７５
により補間される。                                                                    
【００３７】
また周波数１の電流値４Ｈ１は、
４Ｄ×（３Ｈ１／３Ｄ）
により補間され、周波数２の電流値４Ｈ２は、
４Ｄ×（３Ｈ２／３Ｄ）
により補間される。
【００３８】
このようにして、マップ群Ｍnn…に含まれるマップの数を最小限に抑えてメモリの容量を節減しながら、任意の電流の最大値、あるいは任意の周波数に対応する目標電流の波形が補間により算出し、この目標電流がアクチュエータ４１に供給される。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、実施例の能動型防振支持装置Ｍは自動車のエンジンの支持に適用されているが、その他の任意の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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】目標電流の波形を検索するマップ群を示す図
【図５】図４の５部拡大図
【図６】図４の６部拡大図
【図７】電流値が同一で周波数が異なる二つの目標電流の波形を示す図
【符号の説明】
【００４５】
Ｕ          電子制御ユニット（制御手段）
４１        アクチュエータ
【図１】
2006057754.tif 000003
【図２】
2006057754.tif 000004
【図３】
2006057754.tif 000005
【図４】
2006057754.tif 000006
【図５】
2006057754.tif 000007
【図６】
2006057754.tif 000008
【図７】
2006057754.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月22日(2005.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体の荷重を支承するとともに、制御手段（Ｕ）の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータ（４１）を周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置において、
前記制御手段（Ｕ）は、電流値がそれぞれ異なる複数のマップから目標電流の波形を検索するとともに、目標電流の電流値が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その電流値を挟む電流値を有する二つのマップから補完して目標電流の波形を算出することを特徴とする能動型防振支持装置。
【請求項２】
振動体の荷重を支承するとともに、制御手段（Ｕ）の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータ（４１）を周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置において、
前記制御手段（Ｕ）は、周波数がそれぞれ異なる複数のマップから目標電流の波形を検索するとともに、目標電流の周波数が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その周波数を挟む周波数を有する二つのマップから補完して目標電流の波形を算出することを特徴とする能動型防振支持装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体の荷重を支承するとともに、制御手段の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータを周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の能動型防振支持装置は、クランクシャフトの所定回転角毎に出力されるクランクパルスの時間間隔からクランク角速度を算出し、クランク角速度を時間微分したクランク角加速度からクランクシャフトのトルクを算出し、トルクの変動量としてエンジンの振動状態を推定し、エンジンの振動状態に応じてアクチュエータのコイルへの通電を制御して防振機能を発揮させるようになっている（例えば、下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１３８９２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、アクチュエータのコイルに対する通電を制御するには、時間の経過に伴う電流値の変化、つまり目標電流の波形を算出する必要がある。この場合、エンジンの振動状態から目標電流の波形まで算出することは困難であるため、従来はエンジンの振動状態から目標電流の電流値（最大電流）および周波数を設定し、この電流値および周波数をパラメータとして目標電流の波形をマップから検索していた。
【０００４】
しかしながら、目標電流の様々に異なる電流値および周波数に応じて目標電流の波形のマップを準備すると、データ量が膨大になって制御手段が大容量のメモリを必要とする問題があり、マップの数を減らすと目標電流の波形の精度が低下して能動型防振支持装置の制振機能が低下する問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、能動型防振支持装置のアクチュエータの目標電流を検索するマップの数を減らしながら、目標電流の波形を精度良く算出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】
【０００６】
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、振動体の荷重を支承するとともに、制御手段の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータを周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置において、前記制御手段は、電流値がそれぞれ異なる複数のマップから目標電流の波形を検索するとともに、目標電流の電流値が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その電流値を挟む電流値を有する二つのマップから補完して目標電流の波形を算出することを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、振動体の荷重を支承するとともに、制御手段の制御により振動体の振動状態に応じた目標電流でアクチュエータを周期的に伸縮駆動して振動を抑制する能動型防振支持装置において、前記制御手段は、周波数がそれぞれ異なる複数のマップから目標電流の波形を検索するとともに、目標電流の周波数が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その周波数を挟む周波数を有する二つのマップから補完して目標電流の波形を算出することを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。
【０００８】
尚、実施例のエンジンは本発明の振動体に対応し、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、制御手段が電流値がそれぞれ異なる複数のマップからアクチュエータの目標電流の波形を検索する際に、目標電流の電流値が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その電流値を挟む電流値を有する二つのマップから補完して目標電流の波形を算出するので、制御手段が記憶するマップの数を最小限に抑えて必要な記憶容量を節減しながら、目標電流の波形を精度良く算出することができる。
【００１０】
また請求項２に記載された発明によれば、制御手段が周波数がそれぞれ異なる複数のマップからアクチュエータの目標電流の波形を検索する際に、目標電流の周波数が前記複数のマップの何れとも異なる場合には、その周波数を挟む周波数を有する二つのマップから補完して目標電流の波形を算出するので、制御手段が記憶するマップの数を最小限に抑えて必要な記憶容量を節減しながら、目標電流の波形を精度良く算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１〜図７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は目標電流の波形を検索するマップ群を示す図、図５は図４の５部拡大図、図６は図４の６部拡大図、図７は電流値が同一で周波数が異なる二つの目標電流の波形を示す図である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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のコイル４６に供給する目標電流を制御する。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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（つまりアクチュエータ４１の目標電流の最大値）を演算する。そしてステップＳ８で、能動型防振支持装置Ｍの位置における振動の周波数（つまりアクチュエータ４１の目標電流の周波数）を演算する。
【００３１】
このようにして、アクチュエータの目標電流の最大値および周波数が設定されると、それを図４に示すマップ群Ｍnn…に適用して図７に示すような目標電流の波形を検索する。図４に示すマップ群Ｍnn…は、縦軸を目標電流の最大値とし、横軸を目標電流の周波数とするように配置されており、目標電流の最大値および周波数から選ばれたマップＭnnに記憶された目標電流の波形に基づいて、電子制御ユニットＵがアクチュエータ４１への通電を制御する。
【００３２】
ところで、マップ群Ｍnn…の数を無闇に増加させると電子制御ユニットＵのメモリに大容量のものが必要になるため、マップ群Ｍnn…の数をある程度制限しながら、そこから検索される目標電流の波形の精度を確保する必要がある。そこで本実施例では、二つのマップを用いた補完により目標電流の波形を算出している。
【００３３】
図５は、図４のマップ群Ｍnn…のうちの、周波数が同じで電流の最大値が異なる６個のマップＭ11〜Ｍ16を示すものである。マップＭ11〜Ｍ16は電流の最大値がそれぞれ０Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、５Ａおよび５．５Ａに対応しており、各マップＭ11〜Ｍ16のＩnnａ，Ｉnnｂ，Ｉnnｃ，Ｉnnｄ，Ｉnnｅ…は、所定時刻における電流値を表している。例えば、６個のマップＭ11〜Ｍ16のうち、電流の最大値が１Ａに対応するマップは存在しないが、電流の最大値が０Ａに対応するマップＭ11と電流の最大値が２Ａに対応するマップＭ12とを用いて電流の最大値が１Ａの場合の目標電流の波形を補完により算出することができる。具体的には、電流の最大値が１Ａの場合の目標電流の電流値は、マップＭ11の電流値Ｉ11ａ，Ｉ11ｂ，Ｉ11ｃ，Ｉ11ｄ，Ｉ11ｅ…と、マップＭ12の電流値Ｉ12ａ，Ｉ12ｂ，Ｉ12ｃ，Ｉ12ｄ，Ｉ12ｅ…の電流値との中間の値になる。
【００３４】
図６は、図４のマップ群Ｍnn…のうちの、電流の最大値が同じで周波数が異なる２個のマップＭ12，Ｍ22を示すものである。マップＭ12の周波数に対してマップＭ22の周波数は大きくなっている。例えば、周波数が小さいマップＭ12は図７（Ａ）の電流の波形に対応し、周波数が大きいマップＭ22は図７（Ｂ）の電流波形に対応している。各マップＭ12，Ｍ22の電流値のデータ数は電流の波形の周期に比例しており、周期が長い（周波数が小さい）マップＭ12の電流値のデータ数は電流の波形の半周期に対応する１Ｄ，２Ｄ，３Ｄ…１４Ｄ，１５Ｄ，１６Ｄの１６個であるのに対し、周期が短い（周波数が大きい）マップＭ22の電流値のデータ数は１Ｕ，３Ｕ，５Ｕ…１２Ｕ，１４Ｕ，１６Ｕの１２個である。つまり、電流値２Ｄ，４Ｄ，１３Ｄ，１５Ｄに対応する電流値２Ｕ，４Ｕ，１３Ｕ，１５Ｕが欠落している。
【００３５】
マップＭ12およびマップＭ22の間の周波数１、周波数２および周波数３はマップＭ12，Ｍ22の周波数の間に均等な周波数間隔で配置されるもので、その周期の長さに応じた電流値のデータを有している。即ち、最も小さい周波数１は電流値２Ｈ１が欠落して合計１５個のデータを有しており、中間の周波数２は電流値２Ｈ２および１５Ｈ２が欠落して合計１４個のデータを有しており、最も大きい周波数３は電流値２Ｈ３，２Ｈ５および１５Ｈ３が欠落して合計１３個のデータを有している。そして、これらの周波数１，２，３の各電流値（つまり目標電流の電流値）は、それらを挟む二つのマップＭ12，Ｍ22から補完により算出される。
【００３６】
例えば、周波数１のデータ３Ｈ１は、マップＭ12の電流値３ＤとマップＭ22の電流値３Ｕとを用い、
３Ｈ１＝３Ｄ＋（３Ｕ−３Ｄ）×．０２５
により補完される。同様に周波数２の電流値３Ｈ２は、
３Ｈ２＝３Ｄ＋（３Ｕ−３Ｄ）×．０５
により補完され、同様に周波数３の電流値３Ｈ３は、
３Ｈ３＝３Ｄ＋（３Ｕ−３Ｄ）×．０７５
により補完される。                                                                    
【００３７】
また周波数１の電流値４Ｈ１は、
４Ｄ×（３Ｈ１／３Ｄ）
により補完され、周波数２の電流値４Ｈ２は、
４Ｄ×（３Ｈ２／３Ｄ）
により補完される。
【００３８】
このようにして、マップ群Ｍnn…に含まれるマップの数を最小限に抑えてメモリの容量を節減しながら、任意の電流の最大値、あるいは任意の周波数に対応する目標電流の波形が補完により算出し、この目標電流がアクチュエータ４１に供給される。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、実施例の能動型防振支持装置Ｍは自動車のエンジンの支持に適用されているが、その他の任意の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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】目標電流の波形を検索するマップ群を示す図
【図５】図４の５部拡大図
【図６】図４の６部拡大図
【図７】電流値が同一で周波数が異なる二つの目標電流の波形を示す図
【符号の説明】
【００４５】
Ｕ          電子制御ユニット（制御手段）
４１        アクチュエータ