(57)【要約】【課題】  能動型防振支持装置のアクチュエータの無駄な発熱を抑制しながら振動の伝達抑制効果を高める。【解決手段】  能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を所定周期で伸縮駆動してエンジンの振動の伝達を抑制する際に、エンジンの一次振動を打ち消す一次目標電流にエンジンの二次振動を打ち消す二次目標電流を合成して合成目標電流ＩＣＭＤＴを算出し、更にこの合成目標電流ＩＣＭＤＴの最小値を０にオフセットした目標駆動電流ＩＣＭＤでアクチュエータ４１を駆動するので、エンジンの一次振動および二次振動を打ち消して防振機能を高めることができるだけでなく、目標駆動電流ＩＣＭＤに直流成分が含まれるのを防止してアクチュエータ４１の無駄な発熱を最小限に抑えることができる。【選択図】        図３
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【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一次振動に応じた電流でアクチュエータ（４１）を所定周期で伸縮駆動して振動の伝達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、前記所定周期に同期した一次目標電流と、振動体の二次振動を打ち消す二次目標電流とを合成して合成目標電流（ＩＣＭＤＴ）を算出し、この合成目標電流（ＩＣＭＤＴ）の最小値を０にオフセットした目標駆動電流（ＩＣＭＤ）でアクチュエータ（４１）を駆動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一次振動に応じた電流でアクチュエータを所定周期で伸縮駆動して振動の伝達を抑制する能動型防振支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンを車体に支持する能動型防振支持装置のアクチュエータに正弦波状の電流を供給することで、アクチュエータを正弦波状に変位させてエンジンの一次振動の伝達を抑制するものが、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】
ところでエンジンの振動には気筒数に応じた周期を有する一次振動に加え、それよりも高次の二次振動や三次振動等の高次振動が含まれているが、上記従来の能動型防振支持装置は高次振動の伝達抑制を考慮していないため、充分な防振効果を得ることができないという問題があった。
【０００４】
また一次振動を打ち消す一次目標電流および高次振動を打ち消す高次目標電流を合成した目標電流で能動型防振支持装置のアクチュエータで駆動し、一次振動および高次振動の両方を抑制することが考えられるが、一次振動および高次振動は位相がずれているため、一次目標電流の最小値を０にしても、そのときの高次目標電流の電流値は０にならない。従って、一次目標電流および高次目標電流を合成した前記目標電流の最小値は０にならず、目標電流に直流成分が乗ってアクチュエータの発熱量が無駄に増加してしまう可能性がある。
【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無駄な発熱を抑制しながら振動の伝達抑制効果を高め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一次振動に応じた電流でアクチュエータを所定周期で伸縮駆動して振動の伝達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、前記所定周期に同期した一次目標電流と、振動体の二次振動を打ち消す二次目標電流とを合成して合成目標電流を算出し、この合成目標電流の最小値を０にオフセットした目標駆動電流でアクチュエータを駆動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】
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】
【０００８】
請求項１の構成によれば、能動型防振支持装置のアクチュエータを所定周期で伸縮駆動して振動体の振動の伝達を抑制する際に、振動体の一次振動を打ち消す一次目標電流に振動体の二次振動を打ち消す二次目標電流を合成して合成目標電流を算出し、更にこの合成目標電流の最小値を０にオフセットした目標駆動電流でアクチュエータを駆動するので、振動体の一次振動および二次振動を打ち消して防振機能を高めることができるだけでなく、目標駆動電流に直流成分が含まれるのを防止してアクチュエータの無駄な発熱を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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は電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図、図４は目標駆動電流の算出過程の説明図である。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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およびヨーク４４間に配置されたボビンレスコイル４６と、ボビンレスコイル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。
【００１８】
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、ボビンレスコイル４６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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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信号ＣＲＫと、エンジンのカムシャフトの回転に伴って出力されるカム角信号ＣＹＬと、気筒休止信号ＳＣＰとが入力される電子制御ユニットＵは、それらクランクパルス信号ＣＲＫ、カム角信号ＣＹＬおよび気筒休止信号ＳＣＰに基づいて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。
【００２２】
図３に示すように、電子制御ユニットＵはエンジン振動推定手段Ｍ１と、エンジン回転数算出手段Ｍ２と、一次目標電流算出手段Ｍ３と、高次目標電流算出手段Ｍ４と、フィードバック制御手段Ｍ５とを備える。そしてフィードバック制御手段Ｍ５はアクチュエータドライバＭ６を介して能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１に接続される。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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はクランクパルス信号ＣＲＫ、カム角信号ＣＹＬおよび気筒休止信号ＳＣＰに基づいてボビンレスコイル４６に対する通電を制御する。
【００２８】
即ち、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のボビンレスコイル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。
【００２９】
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のボビンレスコイル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。
【００３０】
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のボビンレスコイル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。
【００３１】
次に、アクチュエータ４１のボビンレスコイル４６に供給される目標駆動電流の算出手法を、図３および図４に基づいて説明する。
【００３２】
エンジン振動推定手段Ｍ１は、クランクパルス信号ＣＲＫ、カム角信号ＣＹＬおよび気筒休止信号ＳＣＰに基づいてエンジンの振動状態を推定する。具体的には、所定のクランクアングル毎に出力されるクランクパルス信号ＣＲＫを特定のカム角信号ＣＹＬ（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。続いて前記所定のクランクアングルをクランクパルス信号ＣＲＫ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、更にクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを演算する。続いて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。
【００３３】
続いて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、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し、これが推定されたエンジン振動ＶＡＰＰとなる。このとき、気筒休止が行われているか否かでエンジンの振動状態が異なるため、気筒休止信号ＳＣＰに基づいてエンジン振動が補正される。
【００３４】
エンジン回転数算出手段Ｍ２は、クランクパルス信号ＣＲＫおよびカム角信号ＣＹＬに基づいてエンジン回転数ＭＥを算出する。
【００３５】
一次目標電流算出手段Ｍ３は、エンジン振動ＶＡＰＰ、エンジン回転数ＭＥおよび気筒休止信号ＳＣＰに基づいて、能動型防振支持装置Ｍにエンジンの一次振動を抑制する正弦波状の制振力を発生させる一次目標電流を算出し、高次目標電流算出手段Ｍ４は、同じくエンジン振動ＶＡＰＰ、エンジン回転数ＭＥおよび気筒休止信号ＳＣＰに基づいて、能動型防振支持装置Ｍにエンジンの高次振動を抑制する正弦波状の制振力を発生させる高次目標電流を算出する。加算手段７１は、一次目標電流および高次目標電流を加算した合成目標電流ＩＣＭＤＴを算出し、減算手段７２は前記合成目標電流ＩＣＭＤＴから補正値を減算して目標駆動電流ＩＣＭＤを算出する。
【００３６】
図４に示すように、一次目標電流の電流値が０になる位相は上死点信号からずれており、かつ高次目標電流の電流値が０になる位相は、一次目標電流の電流値が０になる位相からずれている。この一次目標電流および高次目標電流の位相のずれにより、一次目標電流および高次目標電流を加算した合成目標電流ＩＣＭＤＴの最小値は０に下がりきらず，所定のオフセット量が発生してしまう。
【００３７】
そこで本実施例では、合成目標電流ＩＣＭＤＴの波形の１周期を所定の区間（実施例では５６区間）に分割し、各区間の電流値のうち、２番目に小さい値を前記補正値として合成目標電流ＩＣＭＤＴから減算することで、目標駆動電流ＩＣＭＤを算出する。２番目に小さい値を補正値とすることで、目標駆動電流ＩＣＭＤの１周期のうちの２カ所で電流値を必ず０にすることができ、目標駆動電流ＩＣＭＤに直流成分が乗るのを確実に防止してアクチュエータ４１の無駄な発熱を最小限に抑えることができる。
【００３８】
図３に戻り、フィードバック制御手段Ｍ５に入力された目標駆動電流ＩＣＭＤは、減算手段７３においてアクチュエータ４１の実電流ＩＡＣＴを減算され、その偏差ＥＲＲＯＲにＰ項ゲイン７４を乗算したフィードバックＰ項と、Ｉ項ゲイン７５を乗算したフィードバックＩ項とを加算手段７６で加算した値を、デューティ信号ＤＵＴＹとしてアクチュエータドライバーＭ６に出力してアクチュエータ４１を駆動することで、アクチュエータ４１の実電流が目標駆動電流ＩＣＭＤに一致するようにフィードバック制御が行われる。
【００３９】
このように、エンジンの一次振動を打ち消す一次目標電流にエンジンの高次振動を打ち消す高次目標電流を合成して合成目標電流ＩＣＭＤＴを算出し、更にこの合成目標電流ＩＣＭＤＴの最小値を０にオフセットした目標駆動電流ＩＣＭＤでアクチュエータ４１を駆動するので、エンジンの一次振動および高次振動の両方を打ち消して防振機能を高めることができ、しかも目標駆動電流ＩＣＭＤに直流成分が含まれるのを防止してアクチュエータの無駄な発熱を最小限に抑えることができる。  
【００４０】
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。
【００４１】
例えば、実施例では高次目標電流算出手段Ｍ４はエンジンの二次振動以上の複数の次数の振動を抑制する高次目標電流を算出しているが、最も影響の大きい二次目標電流振動だけを算出するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【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】電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図
【図４】目標駆動電流の算出過程の説明図
【符号の説明】
【００４３】
４１        アクチュエータ
ＩＣＭＤＴ      合成目標電流
ＩＣＭＤ        目標駆動電流
Ｕ          電子制御ユニット（制御手段）
【図１】
2006194271.tif 000003
【図２】
2006194271.tif 000004
【図３】
2006194271.tif 000005
【図４】
2006194271.tif 000006