(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動源に応じて振動する制振対象部材と、
前記制振対象部材に連結された取付部材と、
前記取付部材と質量部材を弾性連結する磁気粘弾性エラストマと、
前記磁気粘弾性エラストマに印加する磁力を発生する電磁石と、
前記電磁石への通電を制御して前記磁気粘弾性エラストマの弾性特性を制御する弾性特性制御手段とを有するダイナミックダンパ制御装置であって、
前記弾性特性制御手段は、
前記振動源の振動状態から目標周波数を決定する目標周波数決定手段と、
前記質量部材の第１加速度を取得する第１加速度取得手段と、
前記制振対象部材の第２加速度を取得する第２加速度取得手段と、
前記目標周波数における前記第２加速度に対する前記第１加速度の伝達関数の所定変数を算出する所定変数算出手段とを備え、
前記所定変数は、前記伝達関数を複素数表示した場合の実部と比例関係の係数であり、
前記所定変数が０以外の数値の場合には、前記電磁石から発生させる前記磁力を変化させることを特徴とするダイナミックダンパ制御装置。
【請求項２】
振動源に応じて振動する制振対象部材と、
前記制振対象部材に連結された取付部材と、
前記取付部材と質量部材を弾性連結する磁気粘弾性エラストマと、
前記磁気粘弾性エラストマに印加する磁力を発生する電磁石と、
前記電磁石への通電を制御して前記磁気粘弾性エラストマの弾性特性を制御する弾性特性制御手段とを有するダイナミックダンパ制御装置であって、
前記弾性特性制御手段は、
前記振動源の振動状態から目標周波数を決定する目標周波数決定手段と、
前記質量部材の第１加速度を取得する第１加速度取得手段と、
前記制振対象部材の第２加速度を取得する第２加速度取得手段と、
前記目標周波数における前記第２加速度に対する前記第１加速度の伝達関数の所定変数を算出する所定変数算出手段とを備え、
前記弾性特性制御手段は、
前記目標周波数に基づいて第１基準信号を生成する第１基準信号生成手段と、
前記目標周波数に基づき、且つ、前記第１基準信号に対して予め設定された所定位相差を持つ第２基準信号を生成する第２基準信号生成手段と、
前記第１基準信号に基づいて前記第１加速度の複素数表現としての第１振動特性を算出する第１振動特性算出手段と、
前記第２基準信号に基づいて前記第２加速度の複素数表現としての第２振動特性を算出する第２振動特性算出手段と、を有し、
前記所定変数算出手段は、前記第１振動特性を前記第２振動特性で割ることで得られる、前記伝達関数の複素数表現としての実部と比例関係の係数を前記所定変数として算出し、
前記所定変数が０以外の数値の場合には、前記電磁石から発生させる前記磁力を変化させることを特徴とするダイナミックダンパ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のダイナミックダンパ制御装置において、
前記弾性特性制御手段は、
前記伝達関数の前記所定変数が正の数値の場合には、前記電磁石から発生させる前記磁力を減少させ、
前記伝達関数の前記所定変数が負の数値の場合には、前記電磁石から発生させる前記磁力を増大させることを特徴とするダイナミックダンパ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体の振動を抑制するダイナミックダンパ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、機械の振動の低減のために、ダイナミックダンパ（動吸振器）が広く用いられている。これは、問題となる振動の周波数と同じ周波数を固有周波数とするバネとマスで構成された部品で、問題となる振動に対し逆位相で振動することを利用し、さらにマスの慣性力により、問題となる振動を低減する。
【０００３】
ここで、固有周波数をｆ、固有値をω、バネ定数をＫ、マスをＭとすると、以下の関係を有する。
ｆ＝ω／２π＝（１／２π）√（Ｋ／Ｍ）
【０００４】
一般的に用いられるダイナミックダンパは、その可動マスＭとバネ定数Ｋの比で決まる固有周波数ｆで、入力振動に対して逆位相で振動し、マスＭの慣性力を利用して振動を低減するため、問題となる周波数１つに対し１つのダイナミックダンパを適用する必要がある。また、複数のダイナミックダンパを適用する場合、各ダイナミックダンパの固有周波数ｆが近いと、互いに干渉し、振動の低減どころか振動を増幅する場合もある。
【０００５】
一方、エンジンの振動により問題となる振動騒音を低減する場合、エンジン回転数に同期して問題となる周波数が変化し、いくつかの問題となる周波数が存在することがある。
【０００６】
そこで、固有周波数ｆを可変とするダイナミックダンパを実現するために、バネに磁気粘弾性エラストマ（ＭＲＥ）を用いたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。これは、磁性体を混入させたゴムにコイルに流す電流による発生する磁場の強さを制御することでゴムの剛性を可変とする技術である。
【０００７】
また、ＭＲＥを利用した可変ダイナミックダンパの制御においては、事前に設定しておいた電流値とゴム剛性との相関テーブルから電流値を読み出して制御するのが一般的であるが、ゴムのバネ値は温度によっても変化し、経年的にも変化する、また、特性の生産バラツキも比較的大きいものとなり、制御の安定性や制御効果を長期にわたり安定的にしかも効果的に得ることは難しい。
【０００８】
そこで、可動マスの振動検出手段とバネの変位検出手段と振動低減周波数を決定するための周波数検出手段（エンジン回転数信号等）を用い、検出した周波数に追従してダイナミックダンパの周波数を変化調整する制御手法を実現する手段が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
その制御法は以下の通りである。すなわち、マスＭの運動方程式は、加速度をａ、バネ（バネ定数Ｋ）の変位をＸとしたとき、
Ｍａ＝−ＫＸ
であり、これを変形すると、
ａ／Ｘ＝−（Ｋ／Ｍ）
となる。
【００１０】
一方で、固有値ｆは、
ｆ＝（１／２π）√（Ｋ／Ｍ）
である。
【００１１】
つまり、可動マスの振動加速度とバネの変位の比はその瞬間のマスＭとバネ（バネ定数Ｋ）の固有値の２乗に比例する値となる。これを利用し、検出したエンジンの周波数ｆに対し、ｆ2と｜ａ／Ｘ｜を逐次比較し、ｆ2が小さければバネ定数ＫをΔＫだけ大きくし（コイルにかける電流を大きくし）、ｆ2が大きければ、バネ定数ＫをΔＫだけ小さくする制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１２−０２６３３２号
【特許文献２】特開２０１６−１００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、例えばＭＲＥで構成されるダイナミックダンパを２００Ｈｚに調整したい場合を考えたとき、
ａ／Ｘ＝−（Ｋ／Ｍ）＝−（２πｆ）2
であるから、約１２００2ということになる。つまり、Ｘはａに対し、非常に小さい値となり、安価なマイコン等での実現は非常に厳しい。計算の精度に課題があり、マイコンの計算可能なビット数を超える虞がある。
【００１４】
本願発明は、問題となる振動の周波数（対象周波数）に追従してダイナミックダンパの周波数を変化調整する制御手法を、固定小数点演算器を備えた安価なプロセッサによる制御器で実現することができ、しかも、ダイナミックダンパの周波数を対象周波数に迅速に追従させることができるダイナミックダンパ制御装置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】
【００１５】
［１］  本発明に係るダイナミックダンパ制御装置は、振動源に応じて振動する制振対象部材と、前記制振対象部材に連結された取付部材と、前記取付部材と質量部材を弾性連結する磁気粘弾性エラストマと、前記磁気粘弾性エラストマに印加する磁力を発生する電磁石と、前記電磁石への通電を制御して前記磁気粘弾性エラストマの弾性特性を制御する弾性特性制御手段と有するダイナミックダンパ制御装置であって、前記弾性特性制御手段は、前記振動源の振動状態から目標周波数を決定する目標周波数決定手段と、前記質量部材の第１加速度を取得する第１加速度取得手段と、前記制振対象部材の第２加速度を取得する第２加速度取得手段と、前記目標周波数における前記第２加速度に対する前記第１加速度の伝達関数の所定変数を算出する所定変数算出手段とを備え、前記所定変数が０以外の数値の場合には、前記電磁石から発生させる前記磁力を変化させることを特徴とする。
【００１６】
これにより、問題となる振動の周波数（対象周波数）に追従してダイナミックダンパの周波数を変化調整する制御手法を、固定小数点演算器を備えた安価なプロセッサによる制御器で実現することができ、しかも、ダイナミックダンパの周波数を対象周波数に迅速に追従させることができる。
【００１７】
［２］  本発明において、前記弾性特性制御手段は、前記伝達関数の前記所定変数が正の数値の場合には、前記電磁石から発生させる前記磁力を減少させ、前記伝達関数の前記所定変数が負の数値の場合には、前記電磁石から発生させる前記磁力を増大させてもよい。
【００１８】
現時点のダイナミックダンパの固有値が目標周波数（目標固有値）よりも低い周波数範囲では、伝達関数の所定変数が正の数値となる。そのため、磁気粘弾性エラストマの弾性率を低下させる方向に磁力を制御する。すなわち、磁気粘弾性エラストマにかける磁力を下げる。反対に、現時点のダイナミックダンパの固有値が目標周波数（目標固有値）よりも高い周波数範囲では、伝達関数の所定変数が負の数値となる。そのため、今度は、磁気粘弾性エラストマの弾性率を高める方向に磁力を制御する。すなわち、磁気粘弾性エラストマにかける磁力を上げる。これにより、現時点のダイナミックダンパの固有値を目標周波数ｆｔ（目標固有値）に迅速に追従させることができる。
【００１９】
［３］  本発明において、前記所定変数は、前記伝達関数を複素数表示した場合の実部と比例関係の係数であることが好ましい。
【００２０】
複雑な伝達関数を演算するのではなく、伝達関数の実部と比例関係の係数である所定変数だけを演算すればよいため、複雑な伝達関数を演算するよりも、簡単に行うことができる。つまり、固定小数点演算器を備えた安価なプロセッサによる制御器によって、少ない演算ステップ数にて行うことができる。
【００２１】
しかも、電磁石から発生させる磁力の制御を所定変数（伝達関数の実部と比例関係の係数）の正負を所定変数の正負の符号に基づいて行えばよいため、上述の所定変数の演算と同様に、上述の安価なプロセッサによる制御器によって、少ない演算ステップ数にて行うことができる。
【００２２】
［４］  本発明において、前記弾性特性制御手段は、前記目標周波数に基づいて第１基準信号を生成する第１基準信号生成手段と、前記目標周波数に基づき、且つ、前記第１基準信号に対して予め設定された所定位相差を持つ第２基準信号を生成する第２基準信号生成手段と、前記第１基準信号に基づいて前記第１加速度の複素数表現としての第１振動特性を算出する第１振動特性算出手段と、前記第２基準信号に基づいて前記第２加速度の複素数表現としての第２振動特性を算出する第２振動特性算出手段と、を有し、前記所定変数算出手段は、前記第１振動特性を前記第２振動特性で割ることで得られる、前記伝達関数の複素数表現としての実部と比例関係の係数を前記所定変数として算出してもよい。
【００２３】
目標周波数における伝達関数の位相差が−９０°であれば、第２基準信号の所定位相差を０°とし、目標周波数における伝達関数の位相差が例えば−４５°であれば、第２基準信号の所定位相差を４５°とする。これにより、ＭＲＥの減衰が大きい場合であっても、所定変数を正確に算出することができる。従って、例えばダイナミックダンパの経時変化に伴って、ＭＲＥの減衰が大きくなった場合等において、所定位相差を目標周波数における伝達関数の位相差に応じて設定することで、大幅な設計変更を行うことなく、簡単に、ＭＲＥの特性に応じた所定変数を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、問題となる振動の周波数（対象周波数）に追従してダイナミックダンパの周波数を変化調整する制御手法を、固定小数点演算器を備えた安価なプロセッサによる制御器で実現することができ、しかも、ダイナミックダンパの周波数を対象周波数に迅速に追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態に係るダイナミックダンパ制御装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】ダイナミックダンパ制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３Ａは可動マスの加速度（第１加速度ａ１）と制振対象部材１２の加速度（第２加速度ａ２）との比（ａ１／ａ２）の周波数に対する振動ゲイン倍率を示す特性図であり、図３Ｂは第１加速度ａ１と第２加速度ａ２との比（ａ１／ａ２）の周波数に対する位相差を示す特性図である。
【図４】図４Ａは振動ゲイン倍率と位相差を、実部と虚部という見方に変えて示す説明図であり、図４Ｂは周波数に対する実部の変化を示す特性図であり、図４Ｃは周波数に対する虚部の変化を示す特性図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは電磁石に供給する電流を調整してダイナミックダンパの固有値を目標周波数（目標固有値）に追従させる操作を示す説明図である。
【図６】ダイナミックダンパ制御装置の制御部の具体的構成例を示すブロック図である。
【図７】ダイナミックダンパ制御装置の制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図８】変形例に係るダイナミックダンパ制御装置の制御部の具体的構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係るダイナミックダンパ制御装置の実施の形態例を図１〜図８を参照しながら説明する。
【００２７】
本実施の形態に係るダイナミックダンパ制御装置１０は、図１に示すように、制振対象部材１２の振動伝達経路に取り付けられる。制振対象部材１２は、例えば車両を想定したとき、エンジン（図示せず）が設置されるサブフレーム等が挙げられる。
【００２８】
ダイナミックダンパ制御装置１０は、制振対象部材１２に連結する取付部材１４と、取付部材１４と質量部材１６とを弾性連結する磁気粘弾性エラストマ（以下、ＭＲＥ１８と記す）と、ＭＲＥ１８に印加する磁力を発生する電磁石２０と、電磁石２０への通電を制御してＭＲＥ１８の弾性特性を制御する制御部２２（弾性特性制御手段）とを有する。
【００２９】
ＭＲＥ１８は、マトリックスとしての粘弾性をもつ基質エラストマ２４（弾性材料）と、基質エラストマ２４内に分散された多数の導電性の磁性粒子２６とを有する。導電性の磁性粒子２６が内部に分散され、印加される磁場Ｂｉの強さに応じて弾性率が変化すると共に、変形に伴って所定の方向における電気抵抗値が変化する。
【００３０】
基質エラストマ２４の構成材料としては、例えばシリコーンゴム等の室温で粘弾性を有する公知の高分子材料が挙げられる。
【００３１】
磁性粒子２６の構成材料としては、鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、磁性酸化鉄類、フェライト類、ニッケル、コバルト、又はコバルト鉄の合金類、マグネタイト、ゲーサイト等が挙げられる。磁性粒子２６の平均粒径は、例えば５０μｍ未満である。
【００３２】
取付部材１４は、例えば一対のブラケット２８と、一対のブラケット２８上に固定されたヨーク部材３０とを有する。
【００３３】
一対のブラケット２８は、非磁性材料あるいは磁性材料（鉄等）にて例えば断面Ｌ字状に形成され、図示しない適宜の固定手段（ボルト、溶接等）により制振対象部材１２に一体的に固定される。もちろん、図１に示すように、一対のブラケット２８間に、これら一対のブラケット２８をつなぐ部材３２を一体にあるいは別体に設けてもよい。
【００３４】
ヨーク部材３０は、一対のブラケット２８上に固定され、且つ、質量部材１６とＭＲＥ１８とで構成される構造体の側部と上部を囲むように構成されている。このヨーク部材３０は磁性材料（鉄等）にて構成されている。これにより、印加される磁場Ｂｉによって、質量部材１６→ＭＲＥ１８→ヨーク部材３０→ＭＲＥ１８→質量部材１６という経路で閉磁路３４（二点鎖線で示す）が形成される。つまり、取付部材１４は、ヨーク部材３０で上記構造体の側部と上部を囲むようにすることで、磁束漏れを防ぐ構造となっている。
【００３５】
なお、一対のブラケット２８は、上述したように、非磁性材料あるいは磁性材料にて構成することができる。しかし、制振対象部材１２が磁性材料にて構成されている場合に、磁性材料にて構成された一対のブラケット２８を使用すると、磁力線が制振対象部材１２側に漏洩拡散し、ＭＲＥ１８を変位させる上で損失が生じるおそれがある。そこで、制振対象部材１２が磁性材料にて構成されている場合は、一対のブラケット２８を非磁性材料にて構成することが好ましい。
【００３６】
質量部材１６は、ＭＲＥ１８及び取付部材１４を介して制振対象部材１２に支持される。質量部材１６は、互いに相反する外面を有し、各外面にＭＲＥ１８が接合されることによって、一対のＭＲＥ１８間に懸架される。本実施の形態では、質量部材１６は、上下方向に揺動可能となっており、従って、上下方向が制振方向となっている。
【００３７】
一方、電磁石２０は、制御部２２から供給された電力によりＭＲＥ１８に磁場Ｂｉを印加する。供給された電力のうち、駆動電流に応じて印加する磁場Ｂｉの強さが変更可能となっている。電磁石２０の巻線は、質量部材１６を囲んで配置される。巻線の軸線がＭＲＥ１８の軸線と一致するように配置される。
【００３８】
電磁石２０に通電することによって、磁場Ｂｉが発生し、ＭＲＥ１８に磁場Ｂｉが印加される。磁場Ｂｉは、図１において破線で示すように、磁力線３６が一方のＭＲＥ１８から他方のＭＲＥ１８へと向かうように生成される。電磁石２０から発生する磁場Ｂｉは、電磁石２０に流れる駆動電流に応じて変化し、駆動電流が大きくなるほど発生する磁場Ｂｉに強さは大きくなる。
【００３９】
電磁石２０に通電することによって、ＭＲＥ１８に磁場Ｂｉが印加されると、磁場Ｂｉの強さに応じて磁性粒子２６が分極し、磁気的結合を形成する。磁性粒子２６は、例えば連鎖的に結合して網目構造を形成する等によって、ＭＲＥ１８の弾性率が基質エラストマ２４自体の弾性率（剛性）よりも増大する。ＭＲＥ１８に印加される磁場Ｂｉが強いほど、磁性粒子２６間の磁気的結合が増大し、ＭＲＥ１８の弾性率が増大する。従って、電磁石２０に供給される駆動電流が大きいほど、ＭＲＥ１８の弾性率は増大し、ＭＲＥ１８は荷重に対して変形しにくくなる。
【００４０】
上述の取付部材１４と、一対のＭＲＥ１８と、質量部材１６とでダイナミックダンパ３８が構成される。ダイナミックダンパ３８は、図２に模式的に示すように、制振対象部材１２の上に可動マス４０がバネ４２を介して接続された構成を有する。ここで、可動マス４０と質量部材１６とが対応し、バネ４２とＭＲＥ１８とが対応する。
【００４１】
そして、図２の可動マス４０とバネ４２にて構成されるダイナミックダンパ３８の共振周波数ｆは、可動マス４０の質量をＭ、バネ４２のバネ定数をＫとしたとき、
ｆ＝（１／２π）√（Ｋ／Ｍ）
である。
【００４２】
このダイナミックダンパ３８は、構造上、制振対象部材１２の振動周波数ｆｃに対して逆位相で振動し、可動マス４０の慣性力を利用することで、制振対象部材１２の振動を低減する。特に、上述したように、制御部２２によって、ＭＲＥ１８の弾性率が変化することから、制振対象部材１２の振動周波数ｆｃが変化しても、ダイナミックダンパ３８の共振周波数ｆを振動周波数ｆｃに合わせることが可能となる。
【００４３】
制御部２２は、マイクロプロセッサや、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成されており、例えばダッシュボード内の適位置に固定される。
【００４４】
制御部２２は、上述したように、電磁石２０に電力を供給し、供給する電流Ｉを変化させることによって、電磁石２０が生じる磁場Ｂｉの強さを変化させる。制御部２２が電磁石２０に供給する電流Ｉの大きさは、連続的に変更可能であるとよい。
【００４５】
制御部２２について、図２を参照しながら説明する。図２において、ダイナミックダンパ３８をモデル化して図示してある。
【００４６】
制御部２２は、振動源であるエンジンの振動状態から目標周波数ｆｔを決定する目標周波数決定部４４と、可動マス４０である質量部材１６の第１加速度ａ１を取得する第１加速度センサ４６ａと、制振対象部材１２であるサブフレームの第２加速度ａ２を取得する第２加速度センサ４６ｂと、目標周波数ｆｔにおける第２加速度ａ２に対する第１加速度ａ１の伝達関数の所定変数を算出する所定変数算出部４８と、所定変数が０以外の数値の場合に、所定変数の正負に応じて電磁石２０への通電量を変化させる通電制御部５０とを有する。
【００４７】
第１加速度センサ４６ａは、図１に示すように、質量部材１６の例えば上面に取り付けられ、質量部材１６の振動方向（本実施形態では上下方向）の第１加速度ａ１を検出する。
【００４８】
第２加速度センサ４６ｂは、制振対象部材１２の例えば上面に取り付けられ、制振対象部材１２の振動方向（本実施形態では上下方向）の第２加速度ａ２を検出する。
【００４９】
また、制御部２２は、基準信号生成部５２を有する。この基準信号生成部５２は、目標周波数決定部４４からの目標周波数ｆｔに基づいて、目標周波数ｆ（又はω＝２πｆ）の実部基準信号Ｓｃ（＝ｃｏｓ（ωｔ））と虚部基準信号Ｓｓ（＝ｓｉｎ（ωｔ））を生成する。
【００５０】
制御部２２は、さらに、基準信号生成部５２からの実部基準信号Ｓｃ及び虚部基準信号Ｓｓに基づいて、第１加速度ａ１に関する目標周波数ｆｔの振動特性を算出する第１振動特性算出部５４Ａと、基準信号生成部５２からの実部基準信号Ｓｃ及び虚部基準信号Ｓｓに基づいて、第２加速度ａ２に関する目標周波数ｆｔの振動特性を算出する第２振動特性算出部５４Ｂとを有する。
【００５１】
所定変数算出部４８は、第１振動特性算出部５４Ａ及び第２振動特性算出部５４Ｂからの各振動特性に基づいて伝達関数の実部と比例関係の係数である所定変数を算出する。通電制御部５０は、所定変数算出部４８にて得られた所定変数の正負に応じて電磁石２０への通電量を変化させることで、電磁石２０から発生する磁力を変化させる。
【００５２】
ここで、制御部２２による電磁石２０への通電制御の原理について、図２〜図５Ｂを参照しながら簡単に説明する。
【００５３】
先ず、可動マス４０の運動方程式は、可動マス４０の質量をＭ、加速度をａ１、バネ（バネ定数Ｋ）の変位をＸとしたとき、
Ｍａ１＝−ＫＸ
つまり、
ａ１／Ｘ＝−Ｋ／Ｍ
となる。
【００５４】
一方、固有値ｆは
ｆ＝（１／２π）√（Ｋ／Ｍ）
である。
【００５５】
例えば可動マス４０の質量Ｍを０．５ｋｇ、バネ４２のバネ定数Ｋを５０Ｎ／ｍｍとすると、固有値ｆは約５０Ｈｚとなる。
【００５６】
そして、可動マス４０の加速度（第１加速度ａ１）と制振対象部材１２の加速度（第２加速度ａ２）との比（ａ１／ａ２）の周波数に対する振動ゲイン倍率と位相差を確認すると、図３Ａ及び図３Ｂに示す特性であった。
【００５７】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、固有値ｆである５０Ｈｚ付近で振動ゲイン倍率はピークとなり、位相差は−９０°となる。すなわち、可動マス４０を支えるバネ４２の減衰が低い場合は、位相差−９０°付近に固有値が存在する。従って、以下のような手順を踏むことで、ダイナミックダンパ３８の固有値をどのようにコントロールすればよいかが判ることになる。
【００５８】
（ａ）  ダイナミックダンパ３８の可動マス４０の加速度ａ１と、ダイナミックダンパ３８の取り付け点である制振対象部材１２の加速度ａ２を検出する。
（ｂ）  ２つの加速度ａ１及びａ２の比（ａ１／ａ２）を周波数分析する。
（ｃ）  周波数分析から、振動ゲイン倍率のピーク、あるいは位相差が−９０°となる周波数を導出する。
（ｄ）  導出した周波数と、エンジン回転数Ｎｅにより検出した目標周波数ｆｔと比較する。
【００５９】
上述の手順を、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）等を用いた場合、比較的演算負荷が高くなり、安価なプロセッサでの実現は困難である。
【００６０】
そこで、本実施の形態では、以下に示す簡便な手法によって上述の手順を実現する。
【００６１】
先ず、振動ゲイン倍率と位相差を、図４Ａに示すように、実部と虚部という見方に変える。図４Ａからわかるように、固有値では、実部が０、虚部が最小値となる。つまり、固有値では、位相差が−９０°であることを意味する。
【００６２】
さらに、周波数に対する実部の変化を見ると、図４Ｂに示すように、実部は、固有値（５０Ｈｚ）より低い周波数範囲では正値をとり、固有値より高い周波数範囲では負値をとる。虚部では、図４Ｃに示すように、実部のような明確な違いはなかった。
【００６３】
このことから、以下の手法を採用することで、エンジン回転数Ｎｅから求まる目標周波数ｆｔに、ＭＲＥ１８を用いたダイナミックダンパ３８の固有値を追従させることができる。
【００６４】
（ｉ）  可動マス４０の加速度（第１加速度ａ１）を第１加速度センサ４６ａにて検出し、制振対象部材１２の加速度（第２加速度ａ２）を第２加速度センサ４６ｂにて検出する。
（ｉｉ）  エンジン回転数Ｎｅから求まる目標周波数ｆｔを算出する。
（ｉｉｉ）  目標周波数ｆｔにおける第１加速度ａ１と第２加速度ａ２の振動ゲイン倍率（複素数）を求める。
（ｉｖ）  求めた振動ゲイン倍率の実部が正値であれば、ＭＲＥ１８の剛性を下げる方向に、上記実部が負値であれば、ＭＲＥ１８の剛性を上げる方向に電磁石２０の巻線に流す電流を調整する。これにより、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、現時点のダイナミックダンパ３８の固有値を目標周波数ｆｔ（目標固有値）に迅速に追従させることができる。
【００６５】
次に、上述した手法を実現する制御部２２の具体的構成について、図６を参照しながら説明する。
【００６６】
制御部２２の目標周波数決定部４４は、エンジン回転数Ｎｅを検出する回転数センサ５６からのエンジン回転数Ｎｅに基づいて目標周波数ｆｔを決定する。目標周波数ｆｔの決定方法としては、エンジン回転数Ｎｅを変数とした所定の演算式から求める方法や、シミュレーションや実験等から導き出したエンジン回転数Ｎｅと目標周波数ｆｔとの対応マップから求める方法がある。所定の演算式や対応マップは、車種によって異なり、例えばサブフレームの材料やエンジンからサブフレームまでの連結構造等によって異なる。
【００６７】
基準信号生成部５２は、目標周波数決定部４４からの目標周波数ｆｔに基づいて、目標周波数ｆｔ（又はω＝２πｆｔ）の実部基準信号Ｓｃ（＝ｃｏｓ（ωｔ））と虚部基準信号Ｓｓ（＝ｓｉｎ（ωｔ））を生成する。
【００６８】
第１振動特性算出部５４Ａは、少なくとも実部基準信号Ｓｃに基づいて第１加速度ａ１に関する第１実部フィルタ係数Ｒａ１が設定される第１実部用適応フィルタ１００ａと、少なくとも虚部基準信号Ｓｓに基づいて第１加速度ａ１に関する第１虚部フィルタ係数Ｉａ１が設定される第１虚部用適応フィルタ１０２ａと、設定された第１実部フィルタ係数Ｒａ１と第１虚部フィルタ係数Ｉａ１とを合成する第１合成部１０４ａとを有する。この第１合成部１０４ａからは、第１実部フィルタ係数Ｒａ１と第１虚部フィルタ係数Ｉａ１とで構成される目標周波数成分が出力される。
【００６９】
また、この第１振動特性算出部５４Ａは、さらに、第１減算部１０６ａと、第１実部フィルタ係数更新部１０８ａと、第１虚部フィルタ係数更新部１１０ａとを有する。
【００７０】
第１減算部１０６ａは、第１加速度センサ４６ａからの第１加速度ａ１に含まれる目標周波数成分から第１合成部１０４ａからの目標周波数成分を減算して第１誤差信号ｅ１を出力する。
【００７１】
第１実部フィルタ係数更新部１０８ａには、実部基準信号Ｓｃと第１誤差信号ｅ１が入力され、第１虚部フィルタ係数更新部１１０ａには、虚部基準信号Ｓｓと第１誤差信号ｅ１が入力される。
【００７２】
そして、第１実部フィルタ係数更新部１０８ａ及び第１虚部フィルタ係数更新部１１０ａは、第１減算部１０６ａからの第１誤差信号ｅ１が最小となるように、すなわち、第１加速度ａ１に含まれる目標周波数成分が最小となるように、それぞれ例えばＬＭＳ（ｌｅａｓｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムによって、第１実部フィルタ係数Ｒａ１及び第１虚部フィルタ係数Ｉａ１を更新する。
【００７３】
第１実部フィルタ係数更新部１０８ａでの第１実部フィルタ係数Ｒａ１の更新は下記演算式にて行われる。
Ｒａ１n+1＝Ｒａ１n−μｅ１ｃｏｓ（ωｔ）
【００７４】
第１虚部フィルタ係数更新部１１０ａでの第１虚部フィルタ係数Ｉａ１の更新は下記演算式にて行われる。
Ｉａ１n+1＝Ｉａ１n−μｅ１ｓｉｎ（ωｔ）
【００７５】
上記各演算式における「μ」は、ステップサイズパラメータと呼ばれる１よりも小さい正の実数である。
【００７６】
一方、第２振動特性算出部５４Ｂは、上述した第１振動特性算出部５４Ａと同様に、少なくとも実部基準信号Ｓｃに基づいて第２加速度ａ２に関する第２実部フィルタ係数Ｒａ２が設定される第２実部用適応フィルタ１００ｂと、少なくとも虚部基準信号Ｓｓに基づいて第２加速度ａ２に関する第２虚部フィルタ係数Ｉａ２が設定される第２虚部用適応フィルタ１０２ｂと、設定された第２実部フィルタ係数Ｒａ２と第２虚部フィルタ係数Ｉａ２とを合成する第２合成部１０４ｂとを有する。この第２合成部１０４ｂからは、第２実部フィルタ係数Ｒａ２と第２虚部フィルタ係数Ｉａ２とで構成される目標周波数成分が出力される。
【００７７】
また、この第２振動特性算出部５４Ｂは、第２減算部１０６ｂと、第２実部フィルタ係数更新部１０８ｂと、第２虚部フィルタ係数更新部１１０ｂとを有する。
【００７８】
第２減算部１０６ｂは、第２加速度センサ４６ｂからの第２加速度ａ２に含まれる目標周波数成分から第２合成部１０４ｂからの目標周波数成分を減算して第２誤差信号ｅ２を出力する。
【００７９】
第２実部フィルタ係数更新部１０８ｂには、実部基準信号Ｓｃと第２誤差信号ｅ２が入力され、第２虚部フィルタ係数更新部１１０ｂには、虚部基準信号Ｓｓと第２誤差信号ｅ２が入力される。
【００８０】
そして、第２実部フィルタ係数更新部１０８ｂ及び第２虚部フィルタ係数更新部１１０ｂは、第２減算部１０６ｂからの第２誤差信号ｅ２が最小となるように、すなわち、第２加速度ａ２に含まれる目標周波数成分が最小となるように、それぞれ例えばＬＭＳアルゴリズムによって、第２実部フィルタ係数Ｒａ２及び第２虚部フィルタ係数Ｉａ２を更新する。
【００８１】
一方、所定変数算出部４８は、第１実部フィルタ係数Ｒａ１、第２実部フィルタ係数Ｒａ２、第１虚部フィルタ係数Ｉａ１及び第２虚部フィルタ係数Ｉａ２に基づいて、目標周波数ｆｔにおける第２加速度ａ２に対する第１加速度ａ１の伝達関数の所定変数Ｒを算出する。
【００８２】
ここで、上記伝達関数Ｒは、以下の数１にて求めることができる。
【００８３】
【数１】
0006268206.tif 000002
【００８４】
上述の伝達関数Ｒの所定変数Ｒｒは、伝達関数Ｒの実部と比例関係の係数、すなわち、Ｒｒ＝（Ｒａ１・Ｒａ２−Ｉａ１・Ｉａ２）である。
【００８５】
この演算は、複雑な伝達関数Ｒを演算するよりも、簡単に行うことができる。つまり、固定小数点演算器を備えた安価なプロセッサによる制御器によって、少ない演算ステップ数にて行うことができる。
【００８６】
通電制御部５０は、所定変数算出部４８にて得られた所定変数Ｒｒが正値（符号が正）であれば、電磁石２０に供給する電流Ｉを小さくして、ＭＲＥ１８に印加する磁力を下げる。反対に、所定変数Ｒｒが負値（符号が負）であれば、電磁石２０に供給する電流Ｉを大きくして、ＭＲＥ１８に印加する磁力を上げる。
【００８７】
この制御も、所定変数Ｒｒの正負の符号に基づいて行えばよいため、上述の演算と同様に、上述の安価なプロセッサによる制御器によって、少ない演算ステップ数にて行うことができる。
【００８８】
次に、本実施の形態に係るダイナミックダンパ制御装置１０の制御部２２の処理動作について図７のフローチャートも参照しながら説明する。
【００８９】
先ず、図７のステップＳ１において、目標周波数決定部４４は、エンジン回転数Ｎｅから目標周波数ｆｔを決定する。
【００９０】
ステップＳ２において、基準信号生成部５２は、目標周波数決定部４４からの目標周波数ｆｔに基づいて、目標周波数ｆｔの実部基準信号Ｓｃと虚部基準信号Ｓｓを生成する。
【００９１】
ステップＳ３において、第１振動特性算出部５４Ａは、第１加速度センサ４６ａからの第１加速度ａ１に基づいて、第１加速度ａ１に関する目標周波数ｆｔの第１振動特性Ａ１＝Ｒａ１＋ｉＩａ１を得る。これは、図６に示す第１合成部１０４ａからの出力に対応する。
【００９２】
ステップＳ４において、第２振動特性算出部５４Ｂは、第２加速度センサ４６ｂからの第２加速度ａ２に基づいて、第２加速度ａ２に関する目標周波数ｆｔの第２振動特性Ａ２＝Ｒａ２＋ｉＩａ２を得る。これは、図６に示す第２合成部１０４ｂからの出力に対応する。
【００９３】
ステップＳ５において、所定変数算出部４８は、第１振動特性Ａ１及び第２振動特性Ａ２から、伝達関数Ｒ＝Ａ１／Ａ２の実部と比例関係の係数、すなわち、所定変数Ｒｒ（＝Ｒａ１・Ｒａ２−Ｉａ１・Ｉａ２）を得る。
【００９４】
ステップＳ６において、通電制御部５０は、所定変数Ｒｒが０以外であるか否かを判別する。所定変数Ｒｒが０以外であれば、次のステップＳ７に進み、通電制御部５０は、所定変数Ｒｒが正値であるか否かを判別する。正値であれば、次のステップＳ８に進み、通電制御部５０は、電磁石２０に供給する電流値Ｉを小さくして、ＭＲＥ１８に印加する磁力を下げる。
【００９５】
ステップＳ７において、所定変数Ｒｒが負値であると判別された場合は、次のステップＳ９に進み、通電制御部５０は、電磁石２０に供給する電流値Ｉを大きくして、ＭＲＥ１８に印加する磁力を上げる。
【００９６】
ステップＳ６において所定変数Ｒｒが０であると判別された場合、あるいはステップＳ８又は９での処理が終了した段階で、次のステップＳ１０に進み、制御部２２は、ダイナミックダンパ制御装置１０に対する終了要求（電源断やメンテナンス等）があるか否かを判別する。終了要求がなければステップＳ１以降の処理を繰り返す。ステップＳ１０において、終了要求があると判別された場合は、ダイナミックダンパ制御装置１０の制御部２２の処理動作を終了する。
【００９７】
このように、本実施の形態に係るダイナミックダンパ制御装置１０においては、問題となる振動の周波数（対象周波数）に追従してダイナミックダンパ３８の周波数を変化調整する制御手法を、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）等のような高負荷な演算を必要とする場合に用いるＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような高価なプロセッサを使用することなく、固定小数点演算器を備えた安価なプロセッサによる制御器で実現することができる。しかも、目標周波数ｆｔにおける第２加速度ａ２に対する第１加速度ａ１の伝達関数Ｒそのものを演算することなく、伝達関数Ｒの実部と比例関係の係数である所定変数Ｒｒを演算すればよいため、演算速度が速くなり、ダイナミックダンパ３８の周波数を対象周波数に迅速に追従させることができる。ダイナミックダンパ３８が配置される箇所の制振対象部材１２の振動を迅速に低減することができる。
【００９８】
次に、変形例に係るダイナミックダンパ制御装置１０ａについて図８を参照しながら説明する。
【００９９】
この変形例に係るダイナミックダンパ制御装置１０ａは、ＭＲＥ１８の減衰が大きく、固有値における位相差が−９０°とならない場合、例えば位相差が−４５°等の場合に好適な構成を有する。
【０１００】
すなわち、このダイナミックダンパ制御装置１０ａは、上述したダイナミックダンパ制御装置１０とほぼ同様の構成を有するが、図８に示すように、第１加速度ａ１に関する第１基準信号生成部５２Ａと、第２加速度ａ２に関する第２基準信号生成部５２Ｂとを有する点で異なる。
【０１０１】
第１基準信号生成部５２Ａは、目標周波数決定部４４からの目標周波数ｆｔに基づいて、第１加速度ａ１に関する目標周波数ｆｔ（又はω＝２πｆｔ）の第１実部基準信号Ｓｃ１（＝ｃｏｓ（ωｔ））と第１虚部基準信号Ｓｓ１（＝ｓｉｎ（ωｔ））を生成する。
【０１０２】
第２基準信号生成部５２Ｂは、目標周波数決定部４４からの目標周波数ｆｔに基づいて、第２加速度ａ２に関する目標周波数ｆｔ（又はω＝２πｆｔ）の第２実部基準信号Ｓｃ２（＝ｃｏｓ（ωｔ＋Φ））と第２虚部基準信号Ｓｓ２（＝ｓｉｎ（ωｔ＋Φ））を生成する。固有値における位相差が例えば−４５°の場合はΦ＝４５°、位相差が−５０°の場合はΦ＝５０°とする。
【０１０３】
これにより、ＭＲＥ１８の減衰が大きい場合であっても、所定変数Ｒｒを正確に算出することができる。すなわち、例えばダイナミックダンパ３８の経時変化に伴って、ＭＲＥ１８の減衰が大きくなった場合等において、所定位相差φを目標周波数ｆｔにおける伝達関数Ｒの位相差に応じて設定することで、大幅な設計変更を行うことなく、簡単に、ＭＲＥ１８の特性に応じた所定変数Ｒｒを得ることができる。その結果、ダイナミックダンパ３８に対して安定に通電制御することができ、ダイナミックダンパ３８が配置される箇所の制振対象部材１２の振動を効果的に低減することができる。
【０１０４】
［実施の形態のまとめ］
以上説明したように、上述した実施の形態に係るダイナミックダンパ制御装置は、振動源に応じて振動する制振対象部材１２と、制振対象部材１２に連結された取付部材１４と、取付部材１４と質量部材１６を弾性連結するＭＲＥ１８と、ＭＲＥ１８に印加する磁力を発生する電磁石２０と、電磁石２０への通電を制御してＭＲＥ１８の弾性特性を制御する制御部２２（弾性特性制御手段）と有するダイナミックダンパ制御装置である。
【０１０５】
そして、制御部２２は、振動源の振動状態から目標周波数ｆｔを決定する目標周波数決定部４４と、質量部材１６の第１加速度ａ１を取得する第１加速度センサ４６ａと、制振対象部材１２の第２加速度ａ２を取得する第２加速度センサ４６ｂと、目標周波数ｆｔにおける第２加速度ａ２に対する第１加速度ａ１の伝達関数Ｒの所定変数Ｒｒを算出する所定変数算出部４８とを備え、所定変数Ｒｒが０以外の数値の場合には、電磁石２０から発生させる磁力を変化させることを特徴とする。
【０１０６】
本実施の形態において、制御部２２は、伝達関数Ｒの所定変数Ｒｒが正の数値の場合には、電磁石２０から発生させる磁力を減少させ、伝達関数Ｒの所定変数Ｒｒが負の数値の場合には、電磁石２０から発生させる磁力を増大させてもよい。
【０１０７】
また、所定変数Ｒｒは、伝達関数Ｒを複素数表示した場合の実部と比例関係の係数であることが好ましい。
【０１０８】
本実施の形態において、制御部２２は、目標周波数ｆｔに基づいて第１基準信号（Ｓｃ１、Ｓｓ１）を生成する第１基準信号生成部５２Ａと、目標周波数ｆｔに基づき、且つ、第１基準信号（Ｓｃ１、Ｓｓ１）に対して予め設定された所定位相差Φを持つ第２基準信号（Ｓｃ２、Ｓｓ２）を生成する第２基準信号生成部５２Ｂと、第１基準信号（Ｓｃ１、Ｓｓ１）に基づいて第１加速度ａ１の複素数表現としての第１振動特性Ａ１を算出する第１振動特性算出部５４Ａと、第２基準信号（Ｓｃ２、Ｓｓ２）に基づいて第２加速度ａ２の複素数表現としての第２振動特性Ａ２を算出する第２振動特性算出部５４Ｂと、を有してもよい。
【０１０９】
この場合、所定変数算出部４８は、第１振動特性Ａ１を第２振動特性Ａ２で割ることで得られる、伝達関数Ｒの複素数表現としての実部と比例関係の係数を所定変数Ｒｒとして算出することが好ましい。
【０１１０】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１１】
１０、１０ａ…ダイナミックダンパ制御装置    １２…制振対象部材
１４…取付部材                              １６…質量部材
１８…ＭＲＥ                                ２０…電磁石
２２…制御部                                ３８…ダイナミックダンパ
４０…可動マス                              ４２…バネ
４４…目標周波数決定部                      ４６ａ…第１加速度センサ
４６ｂ…第２加速度センサ                    ４８…所定変数算出部
５０…通電制御部                            ５２…基準信号生成部
５４Ａ…第１振動特性算出部                  ５４Ｂ…第２振動特性算出部
５６…回転数センサ
【図１】
0006268206.tif 000003
【図２】
0006268206.tif 000004
【図３】
0006268206.tif 000005
【図４】
0006268206.tif 000006
【図５】
0006268206.tif 000007
【図６】
0006268206.tif 000008
【図７】
0006268206.tif 000009
【図８】
0006268206.tif 000010