(57)【要約】【課題】アクチュエータの中立位置を補正することができる制振装置を提供する。【解決手段】バネ要素によって支持された補助質量部材と、補助質量部材を駆動するアクチュエータと、補助質量部材をアクチュエータにより駆動した場合の反力を用いて振動抑制するための制御信号をアクチュエータに対して出力する制御手段と、補助質量の自重によるアクチュエータの中立位置のずれを補正する直流電流を制御信号に付加するオフセット補正手段とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バネ要素によって支持された補助質量部材と、
前記補助質量部材を駆動するアクチュエータと、
前記補助質量部材を前記アクチュエータにより駆動した場合の反力を用いて振動抑制するための制御信号を前記アクチュエータに対して出力する制御手段と、
前記補助質量の自重による前記アクチュエータの中立位置のずれを補正する直流電流を前記制御信号に付加するオフセット補正手段と
を備えたことを特徴とする制振装置。
【請求項２】
バネ要素によって支持された補助質量部材と、前記補助質量部材を駆動するアクチュエータと、前記補助質量部材を前記アクチュエータにより駆動した場合の反力を用いて振動抑制するための制御信号を前記アクチュエータに対して出力する制御手段とを備えた制振装置の制御方法であって、
前記補助質量の自重による前記アクチュエータの中立位置のずれを補正する直流電流を前記制御信号に付加することを特徴とする制振装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の制振対象機器の振動抑制制御を行う制振装置及び制振装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、可動部を駆動することによる反力を利用して、エンジン回転数に応じた制振力を発生するアクチュエータを用いた車両の振動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置によれば、車体振動エンジン回転数から予測し、アクチュエータによりエンジンから車体に加わる力を相殺することができるため、車体の振動を低減することができる。このような制振装置は、往復運動を行うリニアアクチュエータを用い、補助質量を振動させることにより制振対象の振動を低減するものである。
【０００３】
一方、リニアアクチュエータとして、弾性支持部（板バネ）が、可動子を定位置で保持し、自らが弾性変形することによって可動子を支持したリニアアクチュエータが知られている（例えば、特許文献２参照）。このリニアアクチュエータは、可動子には摩耗も摺動抵抗も生じないため、長期間にわたる使用を経た後でも軸支持の精度が低下することがなく高い信頼性が得られ、摺動抵抗に起因する消費電力の損失がなく性能の向上を図ることができる。また、弾性支持部を、コイルとの干渉を回避しつつ可動子を基点としてコイルよりも遠い位置にて固定子に支持させることにより、嵩の張るコイルと弾性支持部とをより近接して配置することが可能になるので、リニアアクチュエータの小型化を図ることができる。
【特許文献１】特開昭６１−２２０９２５号公報
【特許文献２】特開２００４−３４３９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２に記載されたリニアアクチュエータを利用して、自動車の車体の振動を低減する場合、低減する振動方向と、リニアアクチュエータに支持された補助質量の振動方向を一致させる必要がある。低減するべき振動方向が重力方向と同じ方向である場合、リニアアクチュエータの可動子を重力方向（上下方向）に往復運動させて補助質量を振動させる必要がある。この場合、補助質量の自重によって可動子が中立位置がずれ（原点ずれ）てしまう現象が発生する。このような原点ずれが起こると、制振制御を行うにあたり以下のような問題がある。
（１）可動子の中立位置（初期位置）がずれるため、ずれた状態での駆動では片側（重力方向）の振幅が大きくなり、板バネへ無理なストレスがかかり、板バネの許容振幅限界を超えてしまう可能性がある。このため、板バネの破損の可能性が高くなり、リニアアクチュエータ全体の信頼性が低下してしまう。
（２）補助質量を振動させることによる制御力（反力）は、質量と可動範囲（ストローク）から決まる加速度とで決まるため、可動子の可動範囲が制限されると、必要な制御力が出力できず、制振効果が不足してしまう。
（３）板バネは、ストロークが大きくなるにつれて非線形性が増すため、初期位置がずれてしまうと板バネの線形領域をはずれてしまい、制振制御が困難になる。
【０００５】
一方、原点ずれを解決するために、リニアアクチュエータに対して、新たなバネを設けて原点ずれを補正する方法では、以下のような問題がある。
（４）自動車搭載においては、取付スペースが狭いため、ストローク方向の高さを小さくする必要があるが、可動子のストローク方向に外部バネを直列配置したのでは、制振装置のサイズがストローク方向に長く（高く）なってしまう。
（５）制振装置の固有振動数付近では、共振倍率が高く、指令に対する可動部の振幅の位相変化も大きいため、制御対象（車体）の固有振動数と制振装置の固有振動数は離れた方が制御しやすい。また、加振力（エンジン振動）の周波数はアイドリング周波数から上の範囲にあるため、制振装置の固有振動数はアイドリング周波数よりも小さくした方が制御しやすい。しかしながら、外部バネを付加することで制振装置全体の固有振動数が上がり、制御対象の周波数範囲に近くなる、または、範囲内に入ってしまうため、制御性を損なう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、補助質量の自重による可動子の中立位置のずれを補正することができる制振装置及び制振装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、バネ要素によって支持された補助質量部材と、前記補助質量部材を駆動するアクチュエータと、前記補助質量部材を前記アクチュエータにより駆動した場合の反力を用いて振動抑制するための制御信号を前記アクチュエータに対して出力する制御手段と、前記補助質量の自重による前記アクチュエータの中立位置のずれを補正する直流電流を前記制御信号に付加するオフセット補正手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、バネ要素によって支持された補助質量部材と、前記補助質量部材を駆動するアクチュエータと、前記補助質量部材を前記アクチュエータにより駆動した場合の反力を用いて振動抑制するための制御信号を前記アクチュエータに対して出力する制御手段とを備えた制振装置の制御方法であって、前記補助質量の自重による前記アクチュエータの中立位置のずれを補正する直流電流を前記制御信号に付加することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、補助質量の自重によるアクチュエータの中立位置のずれを補正する直流電流を制御信号に付加するようにしたため、アクチュエータの可動子を常に正規のストローク範囲内で駆動することができるという効果が得られる。これにより、必要な制御力を発生させることが可能となり、制振制御の性能を損なうことなく振動を低減することができる。また、直流電流の大きさを調整することにより正電流の範囲内で動作させることが可能となるため、片電源駆動が可能となり、電源やパワーアンプのコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態による制振装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、制振制御の対象物である制御対象機器４に固定して、内部に備えるリニアアクチュエータ（例えば、レシプロモータ）によって補助質量部材を駆動することにより制御対象機器４の振動を抑制する制振装置である。ここでいう制御対象機器４とは、例えば、自動車の車体等である。
【００１１】
符号２は、制振装置１を制御するコントローラである。ここでは、自動車のエンジン回転による車体の振動を低減するために、制振対象の自動車に搭載されているエンジンの回転数情報を入力して、制振装置１を制御するものして説明する。符号３は、制振装置１を駆動するパワーアンプである。符号１１は、制御対象機器４に対して付加する補助質量（おもり）である。符号１２は、リニアアクチュエータを構成する固定子であり、制御対象機器４に固定される。符号１３は、リニアアクチュエータを構成する可動子であり、重力方向の往復動（図１の紙面では上下動）を行う。制振装置１は、制御対象機器４の抑制するべき振動の方向と可動子１３の往復動方向（推力方向）とが一致するように、制御対象機器４に固定される。符号１４は、可動子１３及び補助質量１１を推力方向に移動可能なように支持する板バネである。符号１５は、可動子１３と補助質量１１を接合する軸であり、板バネ１４によって支持されている。符号５は、補助質量１１の自重による可動子１３の中立位置のずれを補正するためのオフセット補正部であり、補助質量の質量と板バネのバネ定数から求まるオフセット量に相当する直流電流値を出力する。コントローラ２は、オフセット補正部５から出力される直流電流値に基づく直流成分をパワーアンプ３へ出力する制御信号に付加して、オフセット量に相当する直流成分が付加された制御信号をパワーアンプ３へ出力する。パワーアンプ３は、コントローラ２から出力される直流成分が付加された制御信号に基づいて、リニアアクチュエータへ出力する電流を制御して、可動子１３の往復動を制御する。
【００１２】
次に、図１に示す制振装置１の動作を説明する。リニアアクチュエータを構成するコイル（図示せず）に交流電流（正弦波電流、矩形波電流）を流した場合、コイルに所定方向の電流が流れる状態では、磁束が、永久磁石においてＳ極からＮ極に導かれることにより、磁束ループが形成される。その結果、可動子１３には、重力に逆らう方向（上方向）に移動する。一方、コイルに所定方向とは逆方向の電流を流すと、可動子１３は、重力方向（下方向）に移動する。可動子１３は、交流電流によるコイルへの電流の流れの方向が交互に変化することにより以上の動作を繰り返し、固定子１２に対して軸１５の軸方向に往復動することになる。これにより、軸１５に接合されている補助質量１１が上下方向に振動することになる。コントローラ２から出力する制御信号に基づいて、補助質量１１の加速度を制御することにより、制御対象の振動を相殺するように制御力を調節して、制御対象機器４の振動を低減することができる。
【００１３】
図１に示すリニアアクチュエータにおいては、各板バネ１４が、可動子を滑らせて往復動可能に支持するのではなく、可動子１３を軸１５の上端側および下端側の２箇所で保持し、自らが弾性変形することによって可動子１３を軸１５の軸方向に往復動可能に支持する。これにより、可動子１３には摩耗も摺動抵抗も生じないため、長期にわたる使用を経た後でも軸支持の精度が低下することがなく高い信頼性が得られるとともに、摺動抵抗に起因する消費電力の損失がなく性能の向上を図ることができる。
【００１４】
次に、図２、図３を参照して、オフセット補正部５が可動子１３の原点ずれの補正する動作について説明する。制振装置１が発生する制御力は、補助質量の重量（質量）と補助質量を振動させるときの加速度によって決まるため、自動車の車体等の振動を低減するためには、必要とする制御力に基づいて、補助質量の重量を決めなければならない。板バネ１４のバネ定数に基づいて、補助質量１１の重量を決めることはできないために、制振方向が重力方向と一致する場合、図２に示すように、補助質量１１の自重によって板バネ１４がたわんだ状態が可動子１３の中立位置となってしまう。このような状態において、可動子１３が水平に往復する場合と同様の制御信号をリニアアクチュエータに対して与えると、前述した問題が発生してしまう。したがって、オフセット補正部５は、板バネ１４のバネ定数と補助質量１１の重量とから求まる板バネ１４のたわみ量（オフセット量）に応じた直流電流値をコントローラ２に対して出力するように構成されている。このオフセット補正部５が出力する直流電流値は、板バネ１４のバネ定数と補助質量１１の重量とから求まる板バネ１４のたわみ量（オフセット量）に応じた直流電流値を予め求めておき、オフセット補正部５内部に設定しておくものである。
【００１５】
図３に示すように、コントローラ２は、入力されるエンジン回転数から求めた制御信号に対して、オフセット補正部５から出力される直流電流値に基づく直流成分を付加してパワーアンプ３へ出力する。これにより、オフセット量に相当する直流成分が付加された制御信号がパワーアンプ３へ出力されることになる。パワーアンプ３は、コントローラ２から出力される直流成分が付加された制御信号に基づいて、リニアアクチュエータへ出力する電流を制御して、可動子１３の往復動を制御する。この動作によって、補助質量１１の自重によるオフセットを補正することが可能となる。
【００１６】
なお、オフセット補正部５に、オフセット量に応じた直流電流値を入力する入力手段を設け、この入力手段によって入力された直流電流値を制御信号に付加するようにしてもよい。このようにすることによって、補助質量１１の重量を変更した場合でも容易に付加する直流成分量を変更することができる。
【００１７】
このように、オフセット補正することにより、制振装置１の正規ストローク範囲内での駆動（制御力発生）となり、制御性が損なわれず、必要な制御力を出力できるため、良好な制振性能を得ることができる。また、制振装置の正規ストローク範囲内の動作となるために、板バネ１４の許容振幅範囲内での動作とすることができ、板バネ１４に無理なストレスをかけることなく駆動することができる。このため、板バネ１４が長寿命化し、制振装置全体の信頼性を向上することができる。特に自動車に搭載する場合は、信頼性が非常に重要である。また、板バネ１４の線形領域での駆動となるため、制御性（線形性）に優れ、良好な制振性能を得ることができ、制振装置の不安定動作を防止することができる。
【００１８】
また、直流電流付加によるオフセット補正のため、外部バネを利用する必要がなく、可動子のストローク方向（高さ）が長くならず、装置の小型（扁平）化を図ることが可能となる。特に自動車に搭載する場合は、取付スペースの関係上、小型・扁平化が重要である。また、外部バネ、バネ保持部品などを備える必要がないため、コストを低減することができる。また、電流の直流成分付加した場合、制振装置全体の固有振動数に影響しないため、制御性及び制振効果を損なうことがない。また、直流電流の大きさを調整することにより正電流の範囲内で動作させることが可能となるため、片電源駆動が可能となり、電源やパワーアンプのコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】原点ずれの状態を示す図である。
【図３】オフセット補正するための直流電流が付加された制御信号を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１・・・制振装置、１１・・・補助質量（おもり）、１２・・・リニアアクチュエータ（固定子）、１３・・・リニアアクチュエータ（可動子）、１４・・・板バネ、１５・・・軸、２・・・コントローラ、３・・・パワーアンプ、４・・・制御対象機器、５・・・オフセット補正部
【図１】
2008256109.tif 000003
【図２】
2008256109.tif 000004
【図３】
2008256109.tif 000005