(57)【要約】【課題】ロッド本体の質量を実際とは異ならせた場合と同等の防振性能が得られるような、能動型防振装置、及び、能動型防振装置の制御方法を、提供する。【解決手段】この発明の能動型防振装置１０は、一対の弾性接続部２０、３０と、一対の弾性接続部どうしを連結するロッド本体４０と、ロッド本体に支持された慣性マス５２と、慣性マスをロッド本体の軸方向に往復動させる、駆動部５８と、ロッド本体の軸方向の加速度に比例する第１の力を生じさせるように、駆動部を制御する、加速度フィードバック制御ができるように構成された、制御部９０と、を備えている。【選択図】図１
2018197575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の弾性接続部と、
前記一対の弾性接続部どうしを連結するロッド本体と、
前記ロッド本体に支持された慣性マスと、
前記慣性マスを前記ロッド本体の軸方向に往復動させる、駆動部と、
前記ロッド本体の軸方向の加速度に比例する第１の力を生じさせるように、前記駆動部を制御する、加速度フィードバック制御ができるように構成された、制御部と、
を備えた、能動型防振装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記加速度フィードバック制御において、前記第１の力の方向を、前記ロッド本体の軸方向の加速度の方向とは逆にする、請求項１に記載の能動型防振装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ロッド本体の軸方向の速度に比例する第２の力を生じさせるように、前記駆動部を制御する、速度フィードバック制御がさらにできるように構成されている、請求項１又は２に記載の能動型防振装置。
【請求項４】
前記ロッド本体に取り付けられ、前記ロッド本体の軸方向の加速度を検出する、加速度センサを、さらに備え、
前記制御部は、
前記加速度フィードバック制御において、前記加速度センサにより検出された加速度を使用し、
前記速度フィードバック制御において、前記加速度センサにより検出された加速度を積分することにより得られる速度を使用する、請求項３に記載の能動型防振装置。
【請求項５】
前記一対の弾性接続部のうち一方は車両のエンジン側に接続されるように構成され、
前記一対の弾性接続部のうち他方は前記車両の車体側に接続されるように構成され、
前記制御部は、前記エンジンの振動周波数と前記能動型防振装置のロッド共振周波数とが所定の周波数以上離れるように、前記加速度フィードバック制御を行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の能動型防振装置。
【請求項６】
一対の弾性接続部と、
前記一対の弾性接続部どうしを連結するロッド本体と、
前記ロッド本体に支持された慣性マスと、
前記慣性マスを前記ロッド本体の軸方向に往復動させる、駆動部と、
前記駆動部を制御する、制御部と、
を備えた、能動型防振装置を制御する方法であって、
前記制御部が、前記ロッド本体の軸方向の加速度に比例する第１の力を生じさせるように、前記駆動部を制御することにより、加速度フィードバック制御を行う、能動型防振装置の制御方法。
【請求項７】
前記加速度フィードバック制御において、前記制御部は、前記第１の力の方向を、前記ロッド本体の軸方向の加速度の方向とは逆にする、請求項６に記載の能動型防振装置の制御方法。
【請求項８】
前記制御部が、前記ロッド本体の軸方向の速度に比例する第２の力を生じさせるように、前記駆動部を制御することにより、速度フィードバック制御をさらに行う、請求項６又は７に記載の能動型防振装置の制御方法。
【請求項９】
前記能動型防振装置は、前記ロッド本体に取り付けられ、前記ロッド本体の軸方向の加速度を検出する、加速度センサを、さらに備え、
前記制御部は、
前記加速度フィードバック制御において、前記加速度センサにより検出された加速度を使用し、
前記速度フィードバック制御において、前記加速度センサにより検出された加速度を積分することにより得られる速度を使用する、請求項８に記載の能動型防振装置の制御方法。
【請求項１０】
前記能動型防振装置において、
前記一対の弾性接続部のうち一方は車両のエンジン側に接続されるように構成され、
前記一対の弾性接続部のうち他方は前記車両の車体側に接続されるように構成され、
前記制御部は、前記エンジンの振動周波数と前記能動型防振装置のロッド共振周波数とが所定の周波数以上離れるように、前記加速度フィードバック制御を行う、請求項６〜９のいずれか一項に記載の能動型防振装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、能動型防振装置、及び、能動型防振装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の能動型防振装置として、ロッド本体の軸方向の速度に比例した力が生じるように駆動部を制御する、速度フィードバック制御を行うものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2016-75380号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の能動型防振装置においては、主にロッド本体の質量によって、防振性能ひいては共振周波数が決まるものである。
共振周波数が高いと、共振周波数より高い側の防振周波数領域が狭くなる。そこで、共振周波数を低くして、共振周波数より高い側の防振周波数領域を拡大させるためには、ロッド本体の質量を大きくする必要があった。しかし、その場合、ロッド本体の質量を大きくする分、車両の燃費が悪化するおそれがある。よって、実際にロッド本体の質量を大きくすることなく、ロッド本体の質量を大きくした場合と同等の防振性能が得られれば、望ましいといえる。
このように、ロッド本体の質量を実際とは異ならせた場合と同等の防振性能が得られるような、技術が望まれていた。
【０００５】
この発明は、上述した課題を解決するためのものであり、ロッド本体の質量を実際とは異ならせた場合と同等の防振性能が得られるような、能動型防振装置、及び、能動型防振装置の制御方法を、提供すること目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の能動型防振装置は、一対の弾性接続部と、前記一対の弾性接続部どうしを連結するロッド本体と、前記ロッド本体に支持された慣性マスと、前記慣性マスを前記ロッド本体の軸方向に往復動させる、駆動部と、前記ロッド本体の軸方向の加速度に比例する第１の力を生じさせるように、前記駆動部を制御する、加速度フィードバック制御ができるように構成された、制御部と、を備えている。
本発明の能動型防振装置によれば、ロッド本体の質量を実際とは異ならせた場合と同等の防振性能が得られる。
【０００７】
本発明の能動型防振装置においては、前記制御部は、前記加速度フィードバック制御において、前記第１の力の方向を、前記ロッド本体の軸方向の加速度の方向とは逆にすると、好適である。
これにより、ロッド本体の質量を実際よりも増大させた場合と同等の防振性能が得られる。
【０００８】
本発明の能動型防振装置においては、前記制御部は、前記ロッド本体の軸方向の速度に比例する第２の力を生じさせるように、前記駆動部を制御する、速度フィードバック制御がさらにできるように構成されていると、好適である。
これにより、共振周波数付近での振動伝達率を下げることができる。
【０００９】
本発明の能動型防振装置においては、前記ロッド本体に取り付けられ、前記ロッド本体の軸方向の加速度を検出する、加速度センサを、さらに備え、前記制御部は、前記加速度フィードバック制御において、前記加速度センサにより検出された加速度を使用し、前記速度フィードバック制御において、前記加速度センサにより検出された加速度を積分することにより得られる速度を使用すると、好適である。
これにより、加速度フィードバック制御と速度フィードバック制御とで１つの加速度センサを兼用できるので、高コスト化や大型化を抑制できる。
【００１０】
本発明の能動型防振装置においては、前記一対の弾性接続部のうち一方は車両のエンジン側に接続されるように構成され、前記一対の弾性接続部のうち他方は前記車両の車体側に接続されるように構成され、前記制御部は、前記エンジンの振動周波数と前記能動型防振装置のロッド共振周波数とが所定の周波数以上離れるように、前記加速度フィードバック制御を行うと、好適である。
これにより、消費電力を低減しつつ、防振性能を向上することが可能となる。
【００１１】
本発明の能動型防振装置の制御方法は、一対の弾性接続部と、前記一対の弾性接続部どうしを連結するロッド本体と、前記ロッド本体に支持された慣性マスと、前記慣性マスを前記ロッド本体の軸方向に往復動させる、駆動部と、前記駆動部を制御する、制御部と、を備えた、能動型防振装置を制御する方法であって、前記制御部が、前記ロッド本体の軸方向の加速度に比例する第１の力を生じさせるように、前記駆動部を制御することにより、加速度フィードバック制御を行う。
本発明の能動型防振装置の制御方法によれば、ロッド本体の質量を実際とは異ならせた場合と同等の防振性能が得られる。
【００１２】
本発明の能動型防振装置の制御方法においては、前記加速度フィードバック制御において、前記制御部は、前記第１の力の方向を、前記ロッド本体の軸方向の加速度の方向とは逆にすると、好適である。
これにより、ロッド本体の質量を実際よりも増大させた場合と同等の防振性能が得られる。
【００１３】
本発明の能動型防振装置の制御方法においては、前記制御部が、前記ロッド本体の軸方向の速度に比例する第２の力を生じさせるように、前記駆動部を制御することにより、速度フィードバック制御をさらに行うと、好適である。
これにより、共振周波数付近での振動伝達率を下げることができる。
【００１４】
本発明の能動型防振装置の制御方法においては、前記能動型防振装置は、前記ロッド本体に取り付けられ、前記ロッド本体の軸方向の加速度を検出する、加速度センサを、さらに備え、前記制御部は、前記加速度フィードバック制御において、前記加速度センサにより検出された加速度を使用し、前記速度フィードバック制御において、前記加速度センサにより検出された加速度を積分することにより得られる速度を使用すると、好適である。
これにより、加速度フィードバック制御と速度フィードバック制御とで１つの加速度センサを兼用できるので、高コスト化や大型化を抑制できる。
【００１５】
本発明の能動型防振装置の制御方法においては、前記能動型防振装置において、前記一対の弾性接続部のうち一方は車両のエンジン側に接続されるように構成され、前記一対の弾性接続部のうち他方は前記車両の車体側に接続されるように構成され、前記制御部は、前記エンジンの振動周波数と前記能動型防振装置のロッド共振周波数とが所定の周波数以上離れるように、前記加速度フィードバック制御を行うと、好適である。
これにより、消費電力を低減しつつ、防振性能を向上することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、ロッド本体の質量を実際とは異ならせた場合と同等の防振性能が得られるような、能動型防振装置、及び、能動型防振装置の制御方法を、提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る能動型防振装置を示す、断面図である。
【図２】図１の能動型防振装置の動作時の様子を、要部を拡大して示す、要部断面図である。
【図３】図１の能動型防振装置の物理モデルを概略的に示す図である。
【図４】本発明の能動型防振装置の実施例１、比較例１のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】本発明の能動型防振装置の実施例２、比較例２のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本発明の能動型防振装置の実施例３〜７、比較例３の実験結果を示す図である。
【図７】本発明の能動型防振装置の実施例８〜１０、比較例３〜５の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照しつつ、この発明に係る能動型防振装置、及び、能動型防振装置の制御方法の実施形態を例示説明する。
【００１９】
〔能動型防振装置の全体構成〕
まず、図１〜図３を参照しながら、本発明の一実施形態に係る能動型防振装置１０の全体構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る能動型防振装置１０を示す、断面図である。図２は、図１の能動型防振装置の動作時の様子を、要部を拡大して示す、要部断面図である。本実施形態の能動型防振装置１０は、トルクロッドとして構成されており、車両のエンジン側及び車体側どうしを連結するように構成されている。より具体的に、図の例の能動型防振装置１０は、ペンデュラムマウント方式で車体に搭載したエンジンに連結される、アッパトルクロッドとして用いられると好適なものである。ただし、本発明の能動型防振装置は、ペンデュラムマウント方式以外の支持方式によるエンジンに連結されるように構成されてもよいし、また、アッパトルクロッド以外のトルクロッドとして用いられるように構成されてもよい。
【００２０】
本実施形態の能動型防振装置１０は、一対の弾性接続部２０、３０と、一対の弾性接続部２０、３０どうしを連結するロッド本体４０と、ロッド本体４０内に配置されたアクチュエータ５０と、ロッド本体４０に取り付けられた加速度センサ８０と、制御部９０と、増幅器１００と、を備えている。  
【００２１】
ロッド本体４０は、一対の弾性接続部２０、３０のうち第１弾性接続部２０を内周側に収容する第１外筒部４１と、第２弾性接続部３０を内周側に収容する第２外筒部４２と、第１外筒部４１及び第２外筒部４２どうしの間をまっすぐに延びる中間部４３とが、一体に構成されてなる。
本明細書では、ロッド本体４０の中心軸線Ｃの延在方向を、ロッド本体４０の軸方向（単に「軸方向」ともいう。）という。
ロッド本体４０は、例えば、鉄又はアルミニウム等の金属、又は、樹脂等から構成される。
【００２２】
第１弾性接続部２０、第２弾性接続部３０は、それぞれ、第１外筒部４１、第２外筒部４２の内周側に配置された、内筒２２、３２と、第１外筒部４１、第２外筒部４２の内周面と内筒２２、３２の外周面とを連結する弾性部材２３、３３と、を有する。弾性部材２３、３３は、例えばゴムから構成される。
図の例において、第１弾性接続部２０は、第２弾性接続部３０よりも、外径が大きい。
本例では、第１弾性接続部２０が、車両のエンジン側に接続されるように構成されており、第２弾性接続部３０が、当該車両の車体側に接続されるように構成されている。
図の例では、第１弾性接続部２０の内筒２２の中心軸線と第２弾性接続部３０の内筒３２の中心軸線とが、互いに垂直な方向に延在しているが、これに限られず、例えば両者は互いに平行でもよい。
【００２３】
アクチュエータ５０は、ロッド本体４０に形成された窪み４４内に配置されている。アクチュエータ５０は、リニア可動型アクチュエータとして構成されており、シャフト５１と、慣性マス５２と、連結部材５３と、永久磁石５４と、コイル５５と、巻芯５６と、を有している。このうち、永久磁石５４と、コイル５５と、巻芯５６とは、慣性マス５２を軸方向に駆動するように構成された、駆動部５８を構成している。
シャフト５１は、ロッド本体４０の窪み４４内をロッド本体４０の軸方向に延びている。シャフト５１の軸方向の両端は、ロッド本体４０の窪み４４を区画する内壁面のうち、軸方向に互いに対向する一対の内壁面に、固定されている。図の例において、シャフト５１の中心軸線は、ロッド本体４０の中心軸線と一致している。なお、シャフト５１の軸方向の一端のみがロッド本体４０の窪み４４の内壁面に固定されていてもよい。
慣性マス５２は、シャフト５１と同軸状の筒状に構成されており、径方向に延在する連結部材５３を介して、シャフト５１に連結されており、これにより、ロッド本体４０に支持されている。図の例では、慣性マス５２の軸方向両側の端部が、それぞれ連結部材５３を介してシャフト５１に連結されているが、慣性マス５２の軸方向一方側の端部のみが、連結部材５３を介してシャフト５１に連結されてもよい。
連結部材５３は、板バネ等の弾性部材から構成される。
慣性マス５２の内周面には、互いに軸方向に隣り合う一対の永久磁石５４が、互いに逆極性とした状態で固定されている。
シャフト５１の外周面には、巻芯５６およびこれの周りに巻かれたコイル５５が、永久磁石５４から径方向内側へ間隔を空けて固定されている。コイル５５には、能動型防振装置１０の外部へ延在するリード線５７の一端が連結されている。リード線５７の他端は、増幅器１００に接続されている。
図示は省略するが、永久磁石５４を巻芯５６の外周面に固定してもよい。
【００２４】
このように構成されたアクチュエータ５０は、増幅器１００からリード線５７を通じてコイル５５に電圧が印加されると、巻芯５６及びコイル５５が電磁石として機能することになる。図２に拡大断面図で誇張して示すように、巻芯５６と永久磁石５４との間に、同極間で生じる排斥力、あるいは、異極間で生じる吸引力に基づき、慣性マス５２が、シャフト５１に対して、軸方向のいずれか一方側へ相対変位する。図２の例では、慣性マス５２が、第１弾性接続部２０側（図２の上側）に、シャフト５１に対して相対変位している。すると、慣性マス５２とシャフト５１とを連結する連結部材５３の弾性変形による復元力に基づき、能動型防振装置１０には、図に矢印で示す力Ｆａが生じる。一方、慣性マス５２には、図２の矢印の力Ｆａとは逆向きの力が生じることになって、慣性マス５２が、図１に示す元の配置位置に戻ることになる。
慣性マス５２を、シャフト５１に対して軸方向の他方側に相対変位させるためには、コイル５５への通電方向を逆向きにすればよい。
【００２５】
加速度センサ８０は、ロッド本体４０の軸方向の加速度を検出し、これを出力する。加速度センサ８０は、図の例において、ロッド本体４０の外面に取り付けられているが、ロッド本体４０の任意の位置に取り付けられてよい。加速度センサ８０が検出した加速度は、随時、有線通信又は無線通信により、制御部９０に出力される。
【００２６】
制御部９０は、加速度センサ８０によって検出される、ロッド本体４０の軸方向の加速度に基づいて、アクチュエータ５０の駆動部５８を制御しながら、ロッド本体４０に軸方向の力Ｆａを生じさせることができるように構成されている。後述するように、制御部９０は、少なくとも、加速度フィードバック制御ができるように構成されている。制御部９０から出力される信号は、増幅器１００に入力される。
【００２７】
増幅器１００は、制御部９０から入力される信号を増幅し、これをアクチュエータ５０のコイル５５に印加して、電圧制御を行う。増幅器１００は、例えばオペアンプから構成される。
【００２８】
このように構成された能動型防振装置１０においては、エンジン側から入力される振動が、主に、マスとしてのロッド本体４０の振動によって減衰される。
一方、アクチュエータ５０は、概略的にいえば、ロッド本体４０の弱点を電気的制御によって補強する役割を有しており、より具体的には、能動型防振装置１０のロッド共振周波数（以下、単に「共振周波数」ともいう。）の値や、共振周波数近辺における振動伝達率を、能動的に制御して、防振性能を向上できるように構成されている。
なお、能動型防振装置１０のロッド共振周波数は、アクチュエータ５０が動作していない状態において、主に、ロッド本体４０の質量と、弾性部材２３、３３の特性とにより決まる。
【００２９】
図３は、図１の能動型防振装置１０の物理モデルを概略的に示している。図３において、ｋ１、ｋ２は、それぞれ弾性部材２３、弾性部材３３のバネ定数であり、Ｍｒはロッド本体４０の質量であり、Ｍａはアクチュエータ５０の慣性マス５２の質量であり、ｋａは連結部材５３のバネ定数である。Ａは駆動部５８を表している。Ｆｅはエンジン側から能動型防振装置１０への入力であり、Ｆｂは能動型防振装置１０から車体側への入力であり、Ｆａはアクチュエータ５０が発生させる力である。ｘ１は第１弾性接続部２０の内筒２２の軸方向変位であり、ｘ２はロッド本体４０の軸方向変位であり、ｘ３は慣性マス５２の軸方向変位である。
なお、図１の例において、加速度センサ８０は、図３のｘ２を２回微分した値に相当する加速度を検出する。
【００３０】
〔能動型防振装置の制御方法〕
つぎに、上述した本実施形態の能動型防振装置１０を制御する方法について説明する。
本実施形態の能動型防振装置１０の制御部９０は、少なくとも、加速度フィードバック制御ができるように構成されている。
制御部９０は、加速度フィードバック制御を常に行ってもよいし、あるいは、例えば所定の条件を満たす間のみなど、任意のタイミングで行ってもよい。
また、制御部９０は、加速度フィードバック制御に加えて、速度フィードバック制御がさらにできるように構成されていてもよい。制御部９０は、速度フィードバック制御を常に行ってもよいし、あるいは、例えば所定の条件を満たす間のみなど、任意のタイミングで行ってもよい。
制御部９０は、加速度フィードバック制御と速度フィードバック制御とを同時に行うと、好適である。
以下、加速度フィードバック制御、速度フィードバック制御について、順番に説明する。なお、以下の説明では、簡単のため、一部、図３の物理モデルに示す符号とは異なる符号を用いる。
【００３１】
＜加速度フィードバック制御＞
加速度フィードバック制御において、制御部９０は、ロッド本体４０の軸方向の加速度に比例する第１の力Ｆａ１をロッド本体４０に生じさせるように、駆動部９０を制御する。
第１の力Ｆａ１は、例えば、つぎの式（１）で表すことができる。
【数１】
2018197575.tif 000003
式（１）において、Ｇａは加速度フィードバックゲイン（正の数）であり、ｄ２ｘ／ｄｔ２（ｘの２回微分）はロッド本体４０の軸方向の加速度である。
式（１）によって表される第１の力Ｆａ１の方向は、ロッド本体４０の軸方向の加速度ｄ２ｘ／ｄｔ２の方向とは逆である。
本例において、制御部９０は、ｄ２ｘ／ｄｔ２の値として、加速度センサ８０から出力される加速度を使用する。ただし、ロッド本体４０の軸方向の加速度ｄ２ｘ／ｄｔ２は、その他の方法で得るようにしてもよい。
また、制御部９０は、加速度フィードバックゲインＧａの値を決定する。加速度フィードバックゲインＧａは、加速度フィードバック制御を行う間、一定でもよいし、あるいは、例えば所定の条件を満たした場合等に変えられてもよい。
そして、増幅器１００は、制御部９０が決定した加速度フィードバックゲインＧａに応じて、電圧を増大させ、第１の力Ｆａ１が生じるように、駆動部９０のコイル５５に電圧を印加する。
【００３２】
ここで、加速度フィードバック制御の効果について説明する。
まず、能動型防振装置１０についての運動方程式は、概略的に、つぎの式（２）のようになる。
【数２】
2018197575.tif 000004
式（２）において、ｍは質量（主にロッド本体の質量を含む）、ｃは減衰係数、ｋはバネ定数（ｋ１とｋ２の合成バネ定数）、ｘはロッド本体４０の軸方向の変位、Ｆｅはエンジン側から能動型防振装置１０への入力、Ｆａ１はアクチュエータ５０が生じさせる第１の力である。
式（２）に式（１）を代入すると、
【数３】
2018197575.tif 000005
となる。
このように、この例の加速度フィードバック制御では、式（１）によって表されるように、ロッド本体４０の軸方向の加速度ｄ２ｘ／ｄｔ２の方向とは逆の方向に、ロッド本体４０の軸方向の加速度ｄ２ｘ／ｄｔ２に比例する第１の力Ｆａ１を、生じさせている。これによって、式（３）により表される運動方程式における加速度項の係数が、ｍからｍ+Ｇａに増大する。このことは、ロッド本体４０の質量があたかも実際の質量よりも大きいかのように（すなわち、ロッド本体４０の質量を仮想的に増大させたかのように）、能動型防振装置１０を動作させることができることを意味している。よって、ロッド本体４０の質量を実際の質量よりも増大させた場合と同等の効果（防振性能）が得られる。ロッド本体４０の仮想的な質量をこのように操作することにより、ロッド共振周波数を操作する（本例では、小さくする）ことができる。
ここで、従来より一般的なトルクロッドは、ロッド本体が、アルミニウム又は樹脂等の比較的軽い材料で構成されており、共振周波数が約６００〜８００Ｈｚである。しかし、振動の減衰へのニーズは、低周波数になればなるほど高いこと等から、近年の能動的防振装置においては、ロッド本体を、鉄の鋳物等の重い材料で構成することにより、共振周波数を約２００Ｈｚ程度と低くなるようにし、共振周波数の√２（ルート２）倍以上の防振周波数領域を拡大させるとともに、共振周波数近辺の振動伝達率を速度フィードバック制御によって下げている場合がある。しかし、その場合、ロッド本体の質量を重くした分、燃費が悪化するおそれがある。
これに対し、本例の加速度フィードバック制御によれば、ロッド本体４０の質量を実際に増加させることなく、共振周波数を下げることができ、ひいては、共振周波数より高い側の防振周波数領域、より具体的には共振周波数の√２（ルート２）倍以上の防振周波数領域を拡大できる。ロッド本体４０の質量を増加させる必要が無い分、燃費の悪化を抑制できる。
また、本例の加速度フィードバック制御によれば、共振周波数を変えずに、ロッド本体４０の質量を減少させることも可能となる。これにより、防振性能を維持しつつ、燃費の向上が可能となる。
また、本例の加速度フィードバック制御によれば、速度フィードバック制御を行わずとも、共振周波数付近の振動伝達率を下げる効果もある。
【００３３】
なお、加速度フィードバック制御においては、第１の力Ｆａ１として、式（１）の代わりに、つぎの式（４）で表されるものを用いてもよい。
【数４】
2018197575.tif 000006
式（４）によって表される第１の力Ｆａ１の方向は、ロッド本体４０の軸方向の加速度ｄ２ｘ／ｄｔ２の方向と同じである。
式（２）に式（４）を代入すると、
【数５】
2018197575.tif 000007
となる。
このように、この例の加速度フィードバック制御では、式（４）によって表されるように、ロッド本体４０の軸方向の加速度ｄ２ｘ／ｄｔ２の方向と同じ方向に、ロッド本体４０の軸方向の加速度ｄ２ｘ／ｄｔ２に比例する第１の力Ｆａ１を、生じさせている。これによって、式（５）により表される運動方程式における加速度項の係数が、ｍからｍ−Ｇａに減少する。このことは、ロッド本体４０の質量があたかも実際の質量よりも小さいかのように（すなわち、ロッド本体４０の質量を仮想的に減少させたかのように）、能動型防振装置１０を動作させることができることを意味している。よって、ロッド本体４０の質量を実際の質量よりも減少させた場合と同等の効果（防振性能）が得られる。これにより、ロッド本体４０の質量を実際に減少させることなく、共振周波数を上げることができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、加速度フィードバック制御を行うことにより、ロッド本体の質量を実際とは異ならせた場合と同等の防振性能が得られる。このようにロッド本体４０の仮想的な質量を操作することにより、共振周波数を操作することができる。
【００３５】
＜加速度フィードバック制御+速度フィードバック制御＞
上述のように、制御部９０は、加速度フィードバック制御に加えて、速度フィードバック制御ができるように構成されていてもよい。
速度フィードバック制御において、制御部９０は、ロッド本体４０の軸方向の速度に比例する第２の力Ｆａ２をロッド本体４０に生じさせるように、駆動部９０を制御する。
第２の力Ｆａ２は、例えば、つぎの式（６）で表すことができる。
【数６】
2018197575.tif 000008
式（６）において、Ｇｖは速度フィードバックゲイン（正の数）であり、ｄｘ／ｄｔ（ｘの１回微分）はロッド本体４０の軸方向の速度である。
式（６）によって表される第２の力Ｆａ２の方向は、ロッド本体４０の軸方向の速度ｄｘ／ｄｔの方向とは逆である。
本例において、制御部９０は、ｄｘ／ｄｔの値として、加速度センサ８０から出力される加速度を１回積分することにより得られる速度を使用する。これにより、加速度フィードバック制御と速度フィードバック制御とで１つのセンサ（加速度センサ）を兼用できるので、高コスト化や大型化を抑制できる。ただし、ロッド本体４０の軸方向の速度ｄｘ／ｄｔは、その他の方法で得るようにしてもよい。
また、制御部９０は、速度フィードバックゲインＧｖの値を決定する。速度フィードバックゲインＧｖは、速度フィードバック制御を行う間、一定でもよいし、あるいは、例えば所定の条件を満たした場合等に変えられてもよい。
そして、増幅器１００は、制御部９０が決定した速度フィードバックゲインＧｖに応じて、電圧を増大させ、第２の力Ｆａ２が生じるように、駆動部９０のコイル５５に電圧を印加する。
なお、加速度フィードバック制御と速度フィードバック制御とを同時に行う場合、増幅器１００は、第１の力Ｆａ１と第２の力Ｆａ２とを加算した力がロッド本体４０に生じるように、駆動部９０を電圧制御する。
【００３６】
ここで、加速度フィードバック制御に加えて速度フィードバック制御を行う場合の効果について、説明する。
まず、能動型防振装置１０についての運動方程式は、概略的に、つぎの式（７）ようになる。
【数７】
2018197575.tif 000009
式（７）において、ｍは質量（主にロッド本体の質量を含む）、ｃは減衰係数、ｋはバネ定数（ｋ１とｋ２の合成バネ定数）、ｘはロッド本体４０の軸方向の変位、Ｆｅはエンジン側から能動型防振装置１０への入力、Ｆａ１、Ｆａ２はそれぞれアクチュエータ５０が生じさせる第１の力、第２の力である。
式（７）に式（１）と式（６）を代入すると、
【数８】
2018197575.tif 000010
となる。
このように、この例の速度フィードバック制御では、式（６）によって表されるように、ロッド本体４０の軸方向の速度ｄｘ／ｄｔの方向とは逆の方向に、ロッド本体４０の軸方向の速度ｄｘ／ｄｔに比例する第２の力Ｆａ２を、生じさせている。これによって、式（８）により表される運動方程式において、速度項（減衰項）の係数が、ｃからｃ+Ｇｖに増大する。これにより、振動伝達率を低下させることができ、特には、共振周波数近辺での高い振動伝達率を大きく低下させることができる。
また、この例においても、式（１）〜（３）を用いて上述した、加速度フィードバック制御の効果が得られる。なお、第１の力Ｆａ１として、式（４）で表されるものを用いてもよい。
【００３７】
〔実施例、比較例〕
ここで、図４〜図７を参照しながら、本発明の能動型防振装置における実施例、比較例について説明する。
【００３８】
＜実施例１、２と比較例１、２＞
図４及び図５は、本発明の能動型防振装置の実施例１、２と比較例１、２についてシミュレーションを行った結果を示している。
実施例１、２と比較例１、２は、図１〜図３の例の能動型防振装置１０の構成を有しており、その寸法や質量等の種々の構成は同一であり、アクチュエータ５０を用いた制御の方法のみが異なるものであった。図４及び図５では、簡単のため、加速度フィードバック制御を「ＡＦＢ」と記載し、速度フィードバック制御を「ＶＦＢ」と記載している。加速度フィードバック制御における第１の力Ｆａ１は、上記式（１）で表されるものを用い、速度フィードバック制御における第２の力Ｆａ２は、上記式（６）で表されるものを用いた。ゲインＧａ、Ｇｖの詳細は、図４及び図５に示すとおりであった。
図４及び図５において、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は振動伝達率Ｔｒである。振動伝達率Ｔｒは、Ｔｒ＝｜ｘ２／ｘ１｜により表される。図３に示すように、ｘ１は第１弾性接続部２０の内筒２２の軸方向変位であり、ｘ２はロッド本体４０の軸方向変位である。
図４において、加速度フィードバック制御及び速度フィードバック制御のいずれも行わなかった比較例１に比べて、加速度フィードバック制御のみ行った実施例１では、共振周波数が低くなっている。すなわち、実施例１は、比較例１に比べて、ロッド本体４０の質量を増加させた場合と同等の効果が得られている。
図５において、速度フィードバック制御を行った実施例２、比較例２では、いずれも、速度フィードバック制御を行わなかった実施例１、比較例１（図４）よりも、共振周波数における振動伝達率Ｔｒ（山のピーク値）が、小さくなっている。さらに、加速度フィードバック制御と速度フィードバック制御との両方を行った実施例２は、速度フィードバック制御のみ行った比較例２に比べて、１７０Ｈｚ以上の帯域の振動伝達率が低くなっており、ロッド本体４０の質量を増加させた場合と同等の効果が得られている。
【００３９】
＜実施例３〜１０と比較例３〜５＞
図６及び図７は、本発明の能動型防振装置の実施例３〜１０と比較例３〜５について実験を行った結果を示している。
実施例３〜１０と比較例３〜５は、図１〜図３の例の能動型防振装置１０の構成を有しており、その寸法や質量等の種々の構成は同一であり、アクチュエータ５０を用いた制御の方法のみが異なるものであった。図６及び図７では、簡単のため、加速度フィードバック制御を「ＡＦＢ」と記載し、速度フィードバック制御を「ＶＦＢ」と記載している。加速度フィードバック制御における第１の力Ｆａ１は、上記式（１）で表されるものを用い、速度フィードバック制御における第２の力Ｆａ２は、上記式（６）で表されるものを用いた。ゲインＧａ、Ｇｖの詳細は、図６及び図７に示すとおりであった。ただし、図６及び図７に示すゲインＧａ、Ｇｖの数値は、実際の数値を相対的な代表値に変換した値で示している。
図６及び図７において、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は振動伝達率である。縦軸の振動伝達率は、図の上に向かうほど値が大きくなる。
図６において、加速度フィードバック制御及び速度フィードバック制御のいずれも行わなかった比較例３に比べて、加速度フィードバック制御のみ行った実施例３〜７では、共振周波数が低くなっている。また、加速度フィードバック制御を行った実施例３〜７では、加速度フィードバック制御を行わなかった比較例３に比べて、共振周波数での振動伝達率（山のピーク値）が低くなっている。
また、図６において、加速度フィードバック制御のみ行った実施例３〜７どうしを比べると、加速度フィードバックゲインＧａが大きいものほど、共振周波数が低くなっている。また、実施例３〜７どうしでは、加速度フィードバックゲインＧａが大きいものほど、共振周波数での振動伝達率（山のピーク値）が低くなっている。
図７において、比較例３〜５どうしを比べると、共振周波数はほぼ同じであるが、速度フィードバックゲインＧｖが大きいものほど、共振周波数での振動伝達率（山のピーク値）が低くなっている。
また、図７において、加速度フィードバック制御と速度フィードバック制御との両方を行った実施例８〜１０は、加速度フィードバック制御を行わなかった比較例３〜５に比べて、共振周波数が低くなっている。また、実施例８〜１０どうしを比べると、速度フィードバックゲインＧｖが大きいものほど、共振周波数での振動伝達率（山のピーク値）が低くなっている。また、比較例４と実施例９を比較すると、加速度フィードバック制御を行った実施例９の方が、加速度フィードバック制御を行わなかった比較例４に比べて、速度フィードバックゲインＧｖがやや小さいにも関わらず、共振周波数での振動伝達率が低い。
【００４０】
〔変形例〕
なお、本発明の能動型防振装置１０及びその制御方法は、上述したものに限られず、様々な変形例が可能である。
例えば、制御部９０は、能動型防振装置１０と接続されたエンジンの振動周波数と、能動型防振装置１０のロッド共振周波数とが、所定の周波数以上離れるように、加速度フィードバック制御を行うようにしてもよい。この場合、制御部９０は、エンジンの振動周波数として、例えば、車両からエンジンの回転数信号を用いるとよい。
具体的には、例えば、エンジンの振動周波数とロッド共振周波数とが、所定の周波数以上離れるように、加速度フィードバックゲインＧａの値を変更（例えば符号を逆転させる等）して、ロッド共振周波数を変化させるとよい。これにより、消費電力を低減しつつ、防振性能を向上することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明による能動型防振装置、及び、能動型防振装置の制御方法は、例えば、車両のエンジン側及び車体側どうしを連結するように構成された、トルクロッドに利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０：能動型防振装置、  ２０：第１弾性接続部（弾性接続部）、  ２２：内筒、  ２３：弾性部材、  ３０：第２弾性接続部（弾性接続部）、  ３２：内筒、  ３３：弾性部材、  ４０：ロッド本体、  ４１：第１外筒部、  ４２：第２外筒部、  ４３：中間部、  ４４：窪み、  ５０：アクチュエータ、  ５１：シャフト、  ５２：慣性マス、  ５３：連結部材、  ５４：永久磁石、  ５５：コイル、  ５６：巻芯、  ５７：リード線、  ５８：駆動部、  ８０：加速度センサ、  ９０：制御部、  １００：増幅器、  Ｃ：ロッド本体の中心軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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