(57)【要約】【課題】タイヤの回転による振動が加振源になった時にこの振動の伝達を低減する車両の振動低減システムを提供する。【解決手段】加振力を発生するＡＣＭ３ａと、車両内の所定位置での振動を検出するセンサ９と、車輪の回転数を測定するセンサ７と、制御装置１１とを備え、制御装置１１は、センサ７からの回転パルス信号に基づいて、信号周波数が回転パルス信号の周波数の実数倍の参照信号を生成し、振動を検出するセンサ９から得た信号と参照信号とに基づいてＡＣＭ３ａに加振力を発生させて、車両内の所定位置に生じる振動を低減するように制御する。【選択図】図１
2011179553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加振力を発生する少なくとも１つの加振装置と、
車両内の所定位置での振動を検出する装置と、
車輪の回転数を測定する装置と、
前記車輪の回転数を測定する装置からの回転数信号に基づいて、信号周波数が回転数信号の周波数の実数倍の参照信号を生成し、前記振動を検出した装置から得た信号と前記参照信号とに基づいて前記少なくとも１つの加振装置に加振力を発生させて、前記車両内の所定位置に生じる振動を低減するように制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする車両の振動低減システム。
【請求項２】
前記加振装置を、サスペンション装置と車体との間に設けることを特徴とする請求項１に記載の車両の振動低減システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内の所定位置での振動を低減する振動低減システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されたエンジンの所定方向の振動の、車両各部への伝搬を抑制するため、エンジンに加速度センサを固定し、エンジンを制振する能動型防振装置（アクティブコントロールマウント、以下ＡＣＭという）でエンジンを支持し、前記加速度センサからの加速度信号に基づいて、ＡＣＭの制振力を制御するエンジン制振システムが知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、制御のずれが最大の振動検出位置を対象として、適応制御により電磁アクチュエータを駆動することにより、振動検出位置での振動を抑制する能動型防振装置が提案されている。また、適応制御の手法については、種々のものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５５９８５号公報
【特許文献２】特開平８−４４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般には、ＡＣＭは、エンジン振動の車両各部への伝達を低減するために搭載される。しかし、自動車乗員が体感する振動には、エンジンからの振動のみならず、タイヤから発生する振動やサスペンションを介しての路面からの振動、シートの弾性による振動等、種々存在する。特に高速走行状態において、エンジンからの振動ではなく、タイヤの回転による振動が主として顕在化し、乗員に伝わる場合、乗員は、速度に応じた一定周波数の振動を定常的に感じ、大きな不快感を伴うため、エンジンからの振動を制御しただけでは制振性能は発揮されない。また、電気自動車等の普及により、より振動騒音性（静寂性）についての要求が高くなると、これら主として顕在化した振動が、より重要な課題となる可能性がある。
【０００６】
また、タイヤの回転振動の高調波によって、車両各部の共振が励起される可能性も考えられる。例えば、回転振動の基本周波数（タイヤ回転１次振動）は一般的な乗用車で１０〜１５Ｈｚ（車速１００ｋｍ／ｈ程度）近辺であり、例えば、ステアリングの共振が通常４０Ｈｚ近辺にあるとすると、タイヤ回転振動の３次成分がその共振を励起させる可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、タイヤの回転による振動が加振源になった時にこの振動の伝達を低減する車両の振動低減システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の発明は、加振力を発生する少なくとも１つの加振装置と、車両内の所定位置での振動を検出する装置と、車輪の回転数を測定する装置と、前記車輪の回転数を測定する装置からの回転数信号（例えば、回転に応じたパルス信号）に基づいて、信号周波数が回転数信号の周波数の実数倍の参照信号を生成し、前記振動を検出した装置から得た信号と前記参照信号とに基づいて前記少なくとも１つの加振装置に加振力を発生させて、前記車両内の所定位置に生じる振動を低減するように制御する制御装置とを備える車両の振動低減システムである。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記加振装置をサスペンション装置と車体との間に設けることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、制御装置は、車輪の回転数を測定する装置から出力された回転数信号から参照信号を生成し、振動を検出した装置から得た信号と参照信号とに基づいて加振装置に加振力を発生させて、車両内の所定位置に生じる振動を低減するように制御するので、タイヤの回転による振動が加振源になった時においても振動を低減することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、加振装置をサスペンション装置と車体との間に設けることによりタイヤの回転による振動をより効率良く低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る車両の振動低減システムの第１の実施例を示す模式図である。
【図２】車両の振動低減システムの第１の実施例に係る基本制御系を示すブロック線図である。
【図３】本発明に係る車両の振動低減システムの第２の実施例を示す模式図である。
【図４】車両の振動低減システムの第２の実施例に係る基本制御系を示すブロック線図である。
【図５】実車走行試験を行ったとき実測データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る車両の振動低減システムの第１の実施例を示す模式図である。図１において、エンジン１２は、ボイスコイルなどのアクチュエータを内蔵させたアクティブコントロールマウント３ａ（以下、ＡＣＭという。）と複数個のエンジンマウント５によって支持されており、ＡＣＭ３ａは、エンジン１２を支持する機能と共に、加振装置としての機能を有し、加振力を能動的にエンジン１２に与えて、車両内の所定位置での振動を抑制するように機能する。また、車両１０には、車輪の回転数を測定するセンサ（例えば車輪速センサ）７が設けられている。運転席のフロア部には振動を検出するセンサ９が取り付けられており、運転席の前部の位置（例えばインストルメントパネル内）には、ＡＣＭ３ａの制振力を制御する制御装置１１が配置されている。
【００１４】
振動を検出するセンサ９は、車両内の所定位置での振動（例えば加速度）をリアルタイムで検出するように機能するものであり、乗員が体感する場所や振動源（車体、加振装置近辺）に配設されるのが好ましい。第１の実施例では運転席のフロア部に配設したが、ステアリング４、シート１３、車体１４、前席のヘッドレスト部、後席のフロア部等に設けるようにしても良い。センサ９には、例えば加速度センサ、荷重センサ等を用いることができる。
また、制御装置１１は、車両内のいずれの場所に配置しても良い。
【００１５】
図２は、車両の振動低減システムの第１の実施例に係る基本制御系を示すブロック線図である。第１の実施例は、制御装置１１が、１つのＡＣＭと１つの振動を検出するセンサでタイヤ回転振動の伝達を低減するものである。
本実施例では、制御装置１１は、図２に示すように、車輪の回転数を測定するセンサ７から出力された車輪の回転数信号（例えば回転パルス信号）から参照信号（基本周波数信号と、その高調波信号）を生成するシンセサイザ１６と、シンセサイザ１６から出力された参照信号ｘ（ｔ）の位相とゲイン等を調節してＡＣＭ３ａの制御信号ｙ（ｔ）を出力する適応フィルタ１７と、シンセサイザ１６からの参照信号と、センサ９で検出した加速度信号（誤差信号）ｅ（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ１７のフィルタ係数の更新処理を行うＬＭＳ演算部１８とを備えている。
なお、図２において、ＣはＡＣＭ３ａからセンサ９までの実際の伝達特性を示し、Ｃ’は推定伝達特性（測定したインパルス応答）を示す。
【００１６】
制御装置１１は、センサ７から回転パルス信号を受けると、シンセサイザ１６により、回転パルス信号に基づいて、信号周波数が回転パルス信号の周波数（基本周波数）の実数倍の参照信号を生成する。ＬＭＳ演算部１８は、参照信号を読み込み、さらにセンサ９から誤差信号ｅ（ｔ）を読み込んで、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて適応フィルタ１７のフィルタ係数の更新処理を行う。適応フィルタ１７は、更新されたフィルタ係数に基づいて制御信号ｙ（ｔ）をＡＣＭ３ａに出力する。
タイヤが回転すると、例えば、タイヤのウェイトのアンバランスなどが１箇所であれば、回転パルス信号の基本周波数の１倍（自然数倍）の周波数の振動が大きくなり、タイヤのウェイトのアンバランスなどが等間隔で２箇所あれば、回転パルス信号の基本周波数の２倍（自然数倍）の周波数の振動が大きくなり、タイヤのウェイトのアンバランスなどが等間隔で３箇所あれば、回転パルス信号の基本周波数の３倍（自然数倍）の周波数の振動が大きくなる。さらに、タイヤ４本では、タイヤ４本が回転すると様々な位相の回転パルス信号が出力されるので、発生した振動は様々な位相で合成され、０．５倍や１．５倍の周波数の振動も大きくなる可能性がある。そこで、本発明では、シンセサイザにより、回転パルス信号の基本周波数の実数倍の参照信号を生成し、合成している。
【００１７】
図３は、本発明に係る車両の振動低減システムの第２の実施例を示す模式図である。図３において、エンジン１２は、２個のＡＣＭ３ａ、３ｂと複数個のエンジンマウント（図示せず）によって支持されており、ＡＣＭ３ａ、３ｂは、エンジン１２を支持する機能と共に、加振装置としての機能を有し、加振力を能動的にエンジン１２に与えて、車両内の所定位置での振動を抑制するように機能する。また、車両１０には、車輪の回転数を測定するセンサ（例えば車輪速センサ）７が設けられている。車両１０のステアリング４には、振動を検出するセンサ９ａが取り付けられており、運転席のフロア部には振動を検出するセンサ９ｂが取り付けられている。なお、以下でセンサ９ａ、９ｂを特に区別しない場合には、センサ９と記す。また、運転席の前部の位置（例えばインストルメントパネル内）には、ＡＣＭ３ａ、３ｂの制振力を制御する制御装置１１が配置されている。
【００１８】
振動を検出するセンサ９は、車両内の所定位置での振動（例えば加速度）をリアルタイムで検出するように機能するものであり、乗員が体感する場所や振動源（車体、加振装置近辺）に配設されるのが好ましい。第２の実施例ではステアリング４や運転席のフロア部に配設したが、シート１３、車体１４、前席のヘッドレスト部、後席のフロア部等に設けるようにしても良い。センサ９には、例えば加速度センサ、荷重センサ等を用いることができる。
また、制御装置１１は、車両内のいずれの場所に配置しても良い。
【００１９】
図４は、車両の振動低減システムの第２の実施例に係る基本制御系を示すブロック線図である。第２の実施例は、制御装置１１が、２つのＡＣＭと２つの振動を検出するセンサでタイヤ回転振動の伝達を低減するものである。
本実施例では、制御装置１１は、図４に示すように、車輪の回転数を測定するセンサ７から出力された車輪の回転数信号（例えば回転パルス信号）から参照信号（基本周波数の信号と、その高調波信号）を生成するシンセサイザ２１と、シンセサイザ２１から出力された参照信号ｘ（ｔ）の位相とゲイン等を調節してＡＣＭ３ａの制御信号ｙ１（ｔ）を出力する適応フィルタ２２と、シンセサイザ２１からの参照信号と、センサ９ａで検出した加速度信号（誤差信号）ｅ１（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ２２のフィルタ係数の更新処理を行うＬＭＳ演算部２３と、シンセサイザ２１からの参照信号と、センサ９ｂで検出した加速度信号（誤差信号）ｅ２（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ２２のフィルタ係数の更新処理を行うＬＭＳ演算部２４と、シンセサイザ２１から出力された参照信号ｘ（ｔ）の位相とゲイン等を調節してＡＣＭ３ｂの制御信号ｙ２（ｔ）を出力する適応フィルタ２５と、シンセサイザ２１からの参照信号と、センサ９ａで検出した加速度信号（誤差信号）ｅ１（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ２５のフィルタ係数の更新処理を行うＬＭＳ演算部２６と、シンセサイザ２１からの参照信号と、センサ９ｂで検出した加速度信号（誤差信号）ｅ２（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ２５のフィルタ係数の更新処理を行うＬＭＳ演算部２７とを備えている。
なお、図４において、Ｃ１１はＡＣＭ３ａからセンサ９ａまでの実際の伝達特性、Ｃ１２はＡＣＭ３ａからセンサ９ｂまでの実際の伝達特性、Ｃ２１はＡＣＭ３ｂからセンサ９ａまでの実際の伝達特性、Ｃ２２はＡＣＭ３ｂからセンサ９ｂまでの実際の伝達特性を示し、Ｃ１１’、Ｃ１２’、Ｃ２１’、Ｃ２２’は推定伝達特性を示す。
【００２０】
制御装置１１は、車輪の回転数を測定するセンサ７から回転パルス信号を受けると、シンセサイザ２１により、回転パルス信号に基づいて、信号周波数が回転パルス信号の周波数（基本周波数）の実数倍の参照信号を生成する。ＬＭＳ演算部２３は、参照信号を読み込み、さらにセンサ９ａから誤差信号ｅ１（ｔ）を読み込んで、ＬＭＳアルゴリズムを用いて適応フィルタ２２のフィルタ係数の更新処理を行う。ＬＭＳ演算部２４は、参照信号を読み込み、さらにセンサ９ｂから誤差信号ｅ２（ｔ）を読み込んで、ＬＭＳアルゴリズムを用いて適応フィルタ２２のフィルタ係数の更新処理を行う。適応フィルタ２２は、更新されたフィルタ係数に基づいて制御信号ｙ１（ｔ）をＡＣＭ３ａに出力する。
【００２１】
また、ＬＭＳ演算部２６は、参照信号を読み込み、さらにセンサ９ａから誤差信号ｅ１（ｔ）を読み込んで、ＬＭＳアルゴリズムを用いて適応フィルタ２５のフィルタ係数の更新処理を行う。ＬＭＳ演算部２７は、参照信号を読み込み、さらにセンサ９ｂから誤差信号ｅ２（ｔ）を読み込んで、ＬＭＳアルゴリズムを用いて適応フィルタ２５のフィルタ係数の更新処理を行う。適応フィルタ２５は、更新されたフィルタ係数に基づいて制御信号ｙ２（ｔ）をＡＣＭ３ｂに出力する。
【００２２】
第２の実施例では、振動を検出するセンサを２つにして別々に使用したが、振動を検出するセンサを１つとして共通で使用しても良い。振動を検出するセンサを１つにした場合は、伝達特性Ｃ１２、Ｃ２１を考慮しなくても良い。
【００２３】
図５は、第１の実施例の振動低減システムで実車走行試験を行ったとき実測データを示す図である。横軸が振動周波数（Ｈｚ）であり、縦軸が加速度を周波数解析した結果（ｄＢ）を示している。一般的なセダンタイプの車両を、純正タイヤ（２２５／５０Ｒ１７）使用し、振動が分かり易いように（回転振動が発生しやすいように）タイヤにバランサ（２０ｇ×２）を貼り付けて時速１０５ｋｍで走行させて試験を行った。点線が制御をＯＮにしたときの加速度データを示し、実線が制御をＯＦＦにしたときの加速度データを示している。図５を見て明らかなように、タイヤ回転１次の周波数付近（１４Ｈｚ付近）で、振動が低減していることが分かる。
【００２４】
上述のように、本発明は、車輪の回転数を測定する装置から出力された回転数信号から参照信号を生成し、振動を検出した装置から得た信号と参照信号とに基づいて加振装置に加振力を発生させて、車両内の所定位置に生じる振動を低減するように制御するので、タイヤの回転による振動が加振源になった時においても振動を低減することができる。
【００２５】
なお、上述した実施例では、加振力を与える加振装置としてＡＣＭを１つまたは２つ設けたが、３つ以上設けるようにしても良い。また、加振装置は、ＡＣＭに限らず、アクティブマスダンパー（Active Mass Damper）やトルクロッドタイプのものでも良い。加振装置を設ける箇所はエンジン下部に限らず、サスペンション装置と車体との間に設けるようにしても良い。加振装置をサスペンション装置と車体との間に設けることによりタイヤの回転による振動をより効率良く低減することができる。
また、上述した実施例では、ＬＭＳアルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数の更新処理を行ったが、フィルタ係数の更新処理には、複素ＬＭＳアルゴリズム（Complex Least Mean Square Algorithm）、Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳアルゴリズム（Normalized Least Mean Square Algorithm）、射影アルゴリズム（Projection Algorithm）、ＳＨＡＲＦアルゴリズム（Simple Hyperstable Adaptive Recursive Filter Algorithm）、ＲＬＳアルゴリズム（Recursive Least Square Algorithm）、ＦＬＭＳアルゴリズム（Fast Least Mean Square Algorithm）、ＤＣＴを用いた適法フィルタ（Adaptive Filter using Discrete Cosine Transform）、ＳＡＮフィルタ（Single Frequency Adaptive Notch Filter）、ニューラルネットワーク（Neural Network）、遺伝的アルゴリズム（Genetic Algorithm）等、種々のアルゴリズムを用いることができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２６】
３ａ、３ｂ  ＡＣＭ
４  ステアリング
５  エンジンマウント
７  センサ
９、９ａ、９ｂ  センサ
１０  車両
１１  制御装置
１２  エンジン
１３  シート
１４  車体
１６、２１  シンセサイザ
１７、２２、２５  適応フィルタ
１８、２３、２４、２６、２７  ＬＭＳ演算部
【図１】
2011179553.tif 000003
【図２】
2011179553.tif 000004
【図３】
2011179553.tif 000005
【図４】
2011179553.tif 000006
【図５】
2011179553.tif 000007