(57)【要約】【課題】能動型防振支持装置の可動部材に接続された弾性体の振動波形を整えて防振効果を高める。【解決手段】能動型防振支持装置Ｍのオリフィス形成部材１５の下面に固定した磁石４６に下方に、弾性体１８により上下動可能に支持された可動部材２０を対向させる。アクチュエータ２９を駆動して弾性体１８を可動部材２０と一体で初期位置から下方に移動させた後、アクチュエータ２９の駆動を解除すると弾性体１８は自己の弾性復元力で初期位置に復帰しようとする。その際に、磁石４６で可動部材２０を上向きに吸引して弾性体１８を初期位置に戻す付勢力を発生させることで、弾性体１８は高周波振動することなく速やかに初期位置に復帰し、弾性体１８の振動波形を整えて防振効果を高めることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動源（Ｅ）の振動を受ける第１弾性体（１４）と、
可動部材（２０）に接続された第２弾性体（１８）と、
第１弾性体（１４）および第２弾性体（１８）が少なくとも壁面の一部を構成する液室（２４）と、
可動部材（２０）を電磁力で駆動して第２弾性体（１８）を初期位置から一方向に弾性変形させるアクチュエータ（２９）と、
を備えた能動型防振支持装置において、
初期位置から一方向に弾性変形した第２弾性体（１８）を初期位置に戻す付勢力を発生させる磁石（４６）を備えた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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動源の振動を受ける第１弾性体と、可動部材に接続された第２弾性体と、第１弾性体および第２弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、可動部材を電磁力で駆動して第２弾性体を初期位置から一方向に弾性変形させるアクチュエータとを備えた能動型防振支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献に記載された能動型防振支持装置は、壁面の一部を第１弾性体で構成した液室の内部に第２弾性体を介して可動部材を支持し、可動部材に固定した永久磁石の周囲に配置した電磁コイルに振動源の振動周波数に応じた周波数の交流電流を印加し、可動部材を振動させることにより振動源からの振動を遮断して防振性能を発揮させるようになっている。
【０００３】
【特許文献】
特開平６−１７４００３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、弾性体に接続された可動部材をアクチュエータのコイルを励磁することで初期位置から変位させた後、アクチュエータのコイルを消磁することで弾性体を自己の弾性復元力で初期位置に復帰させ、これを繰り返して弾性体を振動させる場合、弾性体が初期位置に復帰する過程で高周波振動が発生してしまい、弾性体の振動波形が振動源の振動波形と大きくずれて能動型防振支持装置が充分な防振性能を発揮できなくなる可能性がある。
【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可動部材に接続された弾性体の振動波形を整えて防振効果を高めることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、振動源の振動を受ける第１弾性体と、可動部材に接続された第２弾性体と、第１弾性体および第２弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、可動部材を電磁力で駆動して第２弾性体を初期位置から一方向に弾性変形させるアクチュエータとを備えた能動型防振支持装置において、初期位置から一方向に弾性変形した第２弾性体を初期位置に戻す付勢力を発生させる磁石を備えたことを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、アクチュエータで可動部材を駆動して第２弾性体を初期位置から一方向に弾性変形させた後、アクチュエータの駆動を解除すると第２弾性体は自己の弾性復元力で初期位置に復帰しようとする。その際に、磁石により第２弾性体を初期位置に戻す付勢力を発生させることで、第２弾性体は高周波振動することなく速やかに初期位置に復帰し、第２弾性体の振動波形を整えて防振効果を高めることができる。
【０００８】
尚、実施例のエンジンＥは本発明の振動源に対応し、実施例の第１液室２４は本発明の液室に対応する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付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６は本発明の第１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２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図１の要部拡大図、図５はアクチュエータの制御手法を示すフローチャート、図６は第２弾性体に振動波形を示す図である。
【００１１】
図１〜図４に示す能動型防振支持装置Ｍは、自動車のエンジンＥを車体フレームＦに弾性的に支持するためのもので、エンジンＥ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Ｓが接続された電子制御ユニットＵによって制御される。このクランクパルスはクランクシャフトの１回転につき３６回、つまりクランクアングルの１０°毎に１回出力される。
【００１２】
能動型防振支持装置Ｍ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、エンジンＥに結合される板状の取付ブラケット１１に溶接した内筒１２と、この内筒１２の外周に同軸に配置された外筒１３とを備えており、内筒１２および外筒１３には厚肉のゴムで形成した第１弾性体１４の上端および下端がそれぞれが加硫接着により接合される。中央に開口１５ｂを有する円板状の第１オリフィス形成部材１５と、上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第２オリフィス形成部材１６と、同じく上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第３オリフィス形成部材１７とが溶接により一体化されており、第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６の外周部が重ね合わされて前記外筒１３の下部に設けたカシメ固定部１３ａに固定される。
【００１３】
膜状のゴムで形成された第２弾性体１８の外周が第３オリフィス形成部材１７の内周に加硫接着により固定されており、この第２弾性体１８の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材１９が、軸線Ｌ上に上下動可能に配置された可動部材２０に圧入により固定される。外筒１３のカシメ固定部１３ａに固定されたリング部材２１にダイヤフラム２２の外周が加硫接着により固定されており、このダイヤフラム２２の内周に加硫接着により固定されたキャップ部材２３が前記可動部材２０に圧入により固定される。
【００１４】
第１オリフィス形成部材１５の下面にその開口１５ｂの周囲を囲むように環状の磁石４６が固定されており、この磁石４６は磁性材で構成された可動部材２０およびキャップ部材１９，２３の上方に対向する。従って、磁石４６が可動部材２０およびキャップ部材１９，２３を上方に吸引することで、可動部材２０を上方に引き上げる付勢力が発生する。
【００１５】
しかして、第１弾性体１４および第２弾性体１８間に液体が封入された第１液室２４が区画され、第２弾性体１８およびダイヤフラム２２間に液体が封入された第２液室２５が区画される。そして第１液室２４および第２液室２５は、第１〜第３オリフィス形成部材１５，１６，１７により形成された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００１６】
上部オリフィス２６は第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２６ａの一側において第１オリフィス形成部材１５に連通孔１５ａが形成され、前記隔壁２６ａの他側において第２オリフィス形成部材１６に連通孔１６ａが形成される。従って、上部オリフィス２６は、第１オリフィス形成部材１５の連通孔１５ａから第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図２参照）。
【００１７】
下部オリフィス２７は第２オリフィス形成部材１６および第３オリフィス形成部材１７間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２７ａの一側において第２オリフィス形成部材１６に前記連通孔１６ａが形成され、前記隔壁２７ａの他側において第３オリフィス形成部材１７に連通孔１７ａが形成される。従って、下部オリフィス２７は、第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６ａから第３オリフィス形成部材１７の連通孔１７ａまでの略１周の範囲に亘って形成される（図３参照）。
【００１８】
以上のことから、第１液室２４および第２液室２５は、直列に接続された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００１９】
外筒１３のカシメ固定部１３ａには、能動型防振支持装置Ｍを車体フレームＦに固定するための環状の取付ブラケット２８が固定されており、この取付ブラケット２８の下面に前記可動部材２０を駆動するためのアクチュエータ２９の外郭を構成するアクチュエータハウジング３０が溶接される。
【００２０】
アクチュエータハウジング３０にはヨーク３２が固定されており、ボビン３３に巻き付けられたコイル３４がアクチュエータハウジング３０およびヨーク３２に囲まれた空間に収納される。環状のコイル３４の内周に嵌合するヨーク３２の筒状部３２ａに有底円筒状のベアリング３６が嵌合する。コイル３４の上面に対向する円板状のアーマチュア３８がアクチュエータハウジング３０の内周面に摺動自在に支持されており、このアーマチュア３８の内周に形成した段部３８ａがベアリング３６の上部に係合する。アーマチュア３８はボビン３３の上面との間に配置した皿ばね４２で上方に付勢され、アクチュエータハウジング３０に設けた係止部３０ａに係合して位置決めされる。
【００２１】
ベアリング３６の内周に円筒状のスライダ４３が摺動自在に嵌合しており、可動部材２０から下方に延びる軸部２０ａが、ベアリング３６の上底部を緩く貫通してスライダ４３の内部に固定したボス４４に接続される。ベアリング３６の上底部とスライダ４３との間にコイルばね４１が配置されており、このコイルばね４１でベアリング３６は上向きに付勢され、スライダ４３は下向きに付勢される。
【００２２】
アクチュエータ２９のコイル３４が消磁状態にあるとき、ベアリング３６に摺動自在に支持されたスライダ４３にはコイルばね４１の弾発力が下向きに作用するとともに、ヨーク３２の底面との間に配置したコイルばね４５の弾発力が上向きに作用しており、スライダ４３は両コイルばね４１，４５の弾発力が釣り合う位置に停止する。この状態からコイル３４を励磁してアーマチュア３８を下方に吸引すると、段部３８ａに押されてベアリング３６が下方に摺動することによりコイルばね４１が圧縮される。その結果、コイルばね４１の弾発力が増加してコイルばね４５を圧縮しながらスライダ４３が下降するため、スライダ４３にボス４４および軸部２０ａを介して接続された可動部材２０が下降し、可動部材２０に接続された第２弾性体１８が下方に変形して第１液室２４の容積が増加する。逆にコイル３４を消磁すると、可動部材２０が上昇して第２弾性体１８が上方に変形し、第１液室２４の容積が減少する。
【００２３】
しかして、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Ｅから入力される荷重で第１弾性体１４が変形して第１液室２４の容積が変化すると、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７を介して接続された第１液室２４および第２液室２５間で液体が行き来する。第１液室２４の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第２液室２５の容積が縮小・拡大するが、この第２液室２５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、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７の形状および寸法、並びに第１弾性体１４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Ｅから車体フレームＦに伝達される振動を効果的に低減することができる。
【００２４】
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２９は非作動状態に保たれる。
【００２５】
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Ｅのクランクシャフトの回転に起因するアイドル振動やこもり音振動が発生した場合、第１液室２４および第２液室２５を接続する上部オリフィス２６および下部オリフィス２７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２９を駆動して防振機能を発揮させる。
【００２６】
アクチュエータ２９による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Ｓからの信号に基づいてコイル３４に対する通電を制御する。この制御の内容を、図５のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００２７】
先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳからクランクアングルの１０°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１０°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Ｅのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンＥ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。
【００２８】
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Ｅ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する。この振幅は本発明のエンジン振動の大きさに対応する。続くステップＳ８で前記振幅が予め設定した設定値以上であれば、ステップＳ９でエンジン振動の位相を演算する。このエンジン振動の位相は、前記トルクが最大になるときのクランクアングルから演算可能である。一方、前記ステップＳ８で前記振幅が予め設定した設定値未満であれば、ステップＳ１０でエンジン振動の位相を予め設定した設定値に固定する。そしてステップＳ１１で、演算したエンジン振動の大きさおよび演算したエンジン振動の位相（あるいは予め設定したエンジン振動の位相）に基づいて、アクチュエータ２９のコイル３４に印加する電流のデューティ波形およびタイミング（位相）を決定する。
【００２９】
しかして、振動によってエンジンＥが下方に偏倚して第１液室２４の容積が減少して液圧が増加するときには、コイル３４を励磁してアーマチュア３８を吸引する。その結果、アーマチュア３８はコイルばね４１，４５を圧縮しながらスライダ４３および可動部材２０と共に下方に移動し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８を初期位置から下方に移動させる。これにより、第１液室２４の容積が増加して液圧の増加を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの下向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００３０】
逆に振動によってエンジンＥが上方に偏倚して第１液室２４の容積が増加して液圧が減少するときには、コイル３４を消磁してアーマチュア３８の吸引を解除する。その結果、変形した第２弾性体１８の弾性復元力と、変形したコイルばね４１，４５の弾性復元力とにより、可動部材２０、スライダ４３およびアーマチュア３８は一体で上方に移動し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８は初期位置に向けて上方に移動する。これにより、第１液室２４の容積が減少して液圧の減少を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの上向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００３１】
このとき、仮に第１オリフィス形成部材１５に磁石４６が設けられていないとすると、図６に破線で示すように、第２弾性体１８が下降位置から初期位置に復帰する過程で、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７の作用で第２弾性体１８の復帰に遅れが発生し、その後に第２弾性体１８の位置が発振および減衰するため、第２弾性体１８が初期位置から下降位置に移動する前半部の波形に対して、下降位置から初期位置に移動する後半部の波形が非対称になってしまい、能動型防振支持装置Ｍの防振性能が充分に発揮されない可能性がある。
【００３２】
それに対し、本実施例では、第２弾性体１８が下降位置から初期位置に復帰する過程で、第１オリフィス形成部材１５の下面に固定した磁石４６が可動部材２０およびキャップ部材１９，２３を上方に吸引して可動部材２０を上方に引き上げる付勢力を発生し、その付勢力は第２弾性体１８が初期位置に近づくほど大きくなるため、第２弾性体１８は高周波振動を起こすことなく速やかにかに初期位置に復帰することができる。その結果、第２弾性体１８が初期位置から下降位置に移動する前半部の波形と、下降位置から初期位置に移動する後半部の波形が対称形状に近づくことで、能動型防振支持装置Ｍの防振性能を充分に発揮させることができる。
【００３３】
以上のように、クランクパルスセンサＳで検出したエンジンＥのクランクパルスからエンジン振動の大きさおよびエンジン振動の位相を推定し、推定したエンジン振動の大きさおよびエンジン振動の位相に基づいてアクチュエータ２９のコイル３４に印加する電流を制御するので、エンジンＥの個体間の振動特性のバラツキ、あるいはエンジンの長期の使用に伴う振動特性の変化の影響を受けることなく、能動型防振支持装置Ｍに有効な防振性能を発揮させることができる。
【００３４】
また推定したエンジン振動が小さいときにはトルクの変動も小さいため、そのトルクが最大になる位相から推定するエンジン振動の位相の精度が低下し、アクチュエータ２９を的確に制御することが難しくなる。しかしながら、この場合には推定したエンジン振動の大きさと、予め設定したエンジン振動の位相とに基づいてアクチュエータ２９を制御するので、エンジン振動の位相の推定が難しい場合でもアクチュエータ２９を的確に制御し、能動型防振支持装置Ｍに有効な防振性能を発揮させることができる。
【００３５】
次に、図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００３６】
第１実施例では磁石４６を第１オリフィス形成部材１５の下面に固定しているが、第２実施例では磁石４６を可動部材２０の上面に、厳密には可動部材２０の上面に重ね合わせた上側のキャップ部材１９の上面に固定している。このとき、磁石４６を第２弾性体１８のゴムで覆うことで、磁石４６の脱落を防止するとともに防錆性を高めることができる。
【００３７】
この第２実施例によっても、上述した第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施例を詳述したが、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。
【００３９】
例えば、実施例では自動車のエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍを例示したが、本発明の能動型防振支持装置は工作機械等の他の振動体の支持に適用することができる。
【００４０】
また第１実施例では可動部材２０を磁石４６で吸着可能な磁性材で構成しているが、防錆性を高めるために可動部材２０をステンレス等の非磁性材で構成しても良い。この場合、キャップ部材１９，２３が磁性材であれば、磁石４６の機能は支障なく発揮される。尚、キャップ部材１９，２３を持たない場合には、非磁性材製の可動部材２０の上面に磁性材製の被吸着部材を固定すれば良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、アクチュエータで可動部材を駆動して第２弾性体を初期位置から一方向に弾性変形させた後、アクチュエータの駆動を解除すると第２弾性体は自己の弾性復元力で初期位置に復帰しようとする。その際に、磁石により第２弾性体を初期位置に戻す付勢力を発生させることで、第２弾性体は高周波振動することなく速やかに初期位置に復帰し、第２弾性体の振動波形を整えて防振効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】能動型防振支持装置の縦断面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図１の３−３線断面図
【図４】図１の要部拡大図
【図５】アクチュエータの制御手法を示すフローチャート
【図６】第２弾性体の振動波形を示す図
【図７】本発明の第２実施例に係る、前記図１に対応する図
【符号の説明】
Ｅ          エンジン（振動源）
１４        第１弾性体
１８        第２弾性体
２０        可動部材
２４        第１液室（液室）
２９        アクチュエータ
４６        磁石
【図１】
2004301297.tif 000003
【図２】
2004301297.tif 000004
【図３】
2004301297.tif 000005
【図４】
2004301297.tif 000006
【図５】
2004301297.tif 000007
【図６】
2004301297.tif 000008
【図７】
2004301297.tif 000009