(57)【要約】【課題】  能動型防振支持装置の密閉されたアクチュエータケースの内部空間の圧力変化によって可動部材の推力が変動するのを防止する。【解決手段】  エンジンの振動状態に応じた電流をアクチュエータ４１のコイル４６に供給し、アクチュエータ４１により往復動する可動部材２８に接続された弾性体２７の変形で液室３０，３１の容積を変化させて防振機能を発揮させる。可動部材２８の往復動によりアクチュエータケース１３の密閉された内部空間６１の圧力が変化しても、その圧力変化に応じた電流をアクチュエータ４１のコイル４６に供給して可動部材２８の推力が一定になるように制御するので、アクチュエータケース１３の内部空間６１の圧力変動の影響を受けることなく、可動部材２８を的確に駆動して能動型防振支持装置の性能を充分に発揮させることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体の荷重を受ける弾性体（１９）と、
弾性体（１９）が少なくとも壁面の一部を構成する液室（３０，３１）と、
振動体の振動状態に応じた電流の供給を受けて往復動するアクチュエータ（４１）と、  アクチュエータ（４１）により往復動して液室（３０，３１）の容積を変化させる可動部材（２８）と、
アクチュエータ（４１）に供給する電流を制御する制御手段（Ｕ）と、
を備え、
可動部材（２８）の往復動によりアクチュエータ（４１）の密閉された内部空間（６１）の圧力が変化する能動型防振支持装置であって、
前記制御手段（Ｕ）は、前記内部空間（６１）の圧力変化に応じた電流をアクチュエータ（２８）に供給することで可動部材（２８）の推力が一定になるように制御する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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、振動体の振動状態に応じた電流の供給を受けて往復動するアクチュエータと、アクチュエータにより往復動して液室の容積を変化させる可動部材と、アクチュエータに供給する電流を制御する制御手段とを備えた能動型防振支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる能動型防振支持装置は、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
この能動型防振支持装置は、クランクシャフトの所定回転角毎に出力されるクランクパルスの時間間隔からクランク角速度を算出し、クランク角速度を時間微分したクランク角加速度からクランクシャフトのトルクを算出し、トルクの変動量としてエンジンの振動状態を推定し、エンジンの振動状態に応じてアクチュエータのコイルへの通電を制御して防振機能を発揮させるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−１１３８９２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、アクチュエータを収納するアクチュエータケースの内部に水や塵が入り込むのを防止すべく、アクチュエータケースの内部空間を密閉状態とした場合、この内部空間の壁面の一部を構成する可動部材をアクチュエータで往復動させるに伴って内圧が変化することになる。例えば、アクチュエータのコイルを励磁して可動部材をアクチュエータケースの内側に向かって移動させると、アクチュエータケースの内部空間の圧力が高まり、この圧力の増加により前記可動部材の移動が阻害される可能性がある。従って、可動部材に所定の推力を発生させるべく制御手段がアクチュエータのコイルに供給する電流を制御しても、アクチュエータケースの内部空間の圧力変動によって目標とする推力を発生させることができず、能動型防振支持装置が所期の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密閉されたアクチュエータケースの内部空間の圧力変化によって可動部材の推力が変動するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、振動体の振動状態に応じた電流の供給を受けて往復動するアクチュエータと、アクチュエータにより往復動して液室の容積を変化させる可動部材と、アクチュエータに供給する電流を制御する制御手段とを備え、可動部材の往復動によりアクチュエータの密閉された内部空間の圧力が変化する能動型防振支持装置であって、前記制御手段は、前記内部空間の圧力変化に応じた電流をアクチュエータに供給することで可動部材の推力が一定になるように制御することを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。
【０００７】
尚、実施例の第１弾性体１９は本発明の弾性体に対応し、実施例の第１、第２液室３０，３１は本発明の液室に対応し、実施例のエンジンは本発明の振動体に対応し、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の構成によれば、振動体の振動状態に応じた電流をアクチュエータに供給し、アクチュエータにより往復動する可動部材で液室の容積を変化させて防振機能を発揮させる際に、可動部材の往復動によりアクチュエータの密閉された内部空間の圧力が変化しても、その圧力変化に応じた電流をアクチュエータに供給することで可動部材の推力が一定になるように制御するので、可動部材を的確に駆動して能動型防振支持装置の性能を充分に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、添付の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４は本発明の一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部拡大図、図３は作用を説明するフローチャート、図４はアクチュエータのエアギャップと推力との関係を示すグラフである。
【００１１】
図１および図２に示すように、自動車のエンジンを車体フレームに弾性的に支持するために用いられる能動型防振支持装置Ｍ（アクティブ・コントロール・マウント）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、概略円筒状の上部ハウジング１１の下端のフランジ部１１ａと、概略円筒状の下部ハウジング１２の上端のフランジ部１２ａとの間に、上面が開放した概略カップ状のアクチュエータケース１３の外周のフランジ部１３ａと、環状の第１弾性体支持リング１４の外周部と、環状の第２弾性体支持リング１５の外周部とが重ね合わされてカシメにより結合される。このとき、下部ハウジング１２のフランジ部１２ａとアクチュエータケース１３のフランジ部１３ａとの間に環状の第１フローティングラバー１６を介在させ、かつアクチュエータケース１３の上部と第２弾性体支持部材１５の内面との間に環状の第２フローティングラバー１７を介在させることで、アクチュエータケース１３は上部ハウジング１１および下部ハウジング１２に対して相対移動可能にフローティング支持される。
【００１２】
第１弾性体支持リング１４と、軸線Ｌ上に配置された第１弾性体支持ボス１８とに、厚肉のラバーで形成した第１弾性体１９の下端および上端がそれぞれが加硫接着により接合される。第１弾性体支持ボス１８の上面にダイヤフラム支持ボス２０がボルト２１で固定されており、ダイヤフラム支持ボス２０に内周部を加硫接着により接合されたダイヤフラム２２の外周部が上部ハウジング１１に加硫接着により接合される。ダイヤフラム支持ボス２０の上面に一体に形成されたエンジン取付部２０ａが図示せぬエンジンに固定される。また下部ハウジング１２の下端の車体取付部１２ｂが図示せぬ車体フレームに固定される。
【００１３】
上部ハウジング１１の上端のフランジ部１１ｂにストッパ部材２３の下端のフランジ部２３ａがボルト２４…およびナット２５…で結合されており、ストッパ部材２３の上部内面に取り付けたストッパラバー２６にダイヤフラム支持ボス２０の上面に突設したエンジン取付部２０ａが当接可能に対向する。能動型防振支持装置Ｍに大荷重が入力したとき、エンジン取付部２０ａがストッパラバー２６に当接することで、エンジンの過大な変位が抑制される。
【００１４】
第２弾性体支持リング１５に膜状のラバーで形成した第２弾性体２７の外周部が加硫接着により接合されており、第２弾性体２７の中央部に埋め込むように可動部材２８が加硫接着により接合される。第２弾性体支持リング１５の上面と第１弾性体１９の外周部との間に円板状の隔壁部材２９が固定されており、隔壁部材２９および第１弾性体１９により区画された第１液室３０と、隔壁部材２９および第２弾性体２７により区画された第２液室３１とが、隔壁部材２９の中央に形成した連通孔２９ａを介して相互に連通する。
【００１５】
第１弾性体支持リング１４と上部ハウジング１１との間に環状の連通路３２が形成されており、連通路３２の一端は連通孔３３を介して第１液室３０に連通し、連通路３２の他端は連通孔３４を介して、第１弾性体１９およびダイヤフラム２２により区画された第３液室３５に連通する。
【００１６】
次に、前記可動部材２８を駆動するアクチュエータ４１の構造を説明する。
【００１７】
アクチュエータケース１３の内部に固定コア４２、コイル組立体４３およびヨーク４４が下から上に順次取り付けられる。コイル組立体４３は、固定コア４２の外周に配置されたボビン４５と、ボビン４５に巻き付けられたコイル４６と、コイル４６の外周を覆うコイルカバー４７とで構成される。コイルカバー４７には、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃを貫通して外部に延出するコネクタ４８が一体に形成される。
【００１８】
コイルカバー４７の上面とヨーク４４の下面との間にシール部材４９が配置され、ボビン４５の下面と固定コア４２の上面との間にシール部材５０が配置される。これらのシール部材４９，５０によって、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃからアクチュエータ４１の内部空間６１に水や塵が入り込むのを阻止することができる。
【００１９】
ヨーク４４の円筒部４４ａの内周面に薄肉円筒状の軸受け部材５１が上下摺動自在に嵌合しており、この軸受け部材５１の上端には径方向内向きに折り曲げられた上部フランジ５１ａが形成されるとともに、下端には径方向外向きに折り曲げられた下部フランジ５１ｂが形成される。下部フランジ５１ｂとヨーク４４の円筒部４４ａの下端との間にセットばね５２が圧縮状態で配置されており、このセットばね５２の弾発力で下部フランジ５１ｂを弾性体５３を介して固定コア４２の上面に押し付けることで、軸受け部材５１がヨーク４４に支持される。
【００２０】
軸受け部材５１の内周面に概略円筒状の可動コア５４が上下摺動自在に嵌合する。前記可動部材２８の中心から下向きに延びるロッド５５が可動コア５４の中心を緩く貫通し、その下端にナット５６が締結される。可動コア５４の上面に設けたばね座５７と可動部材２８の下面との間に圧縮状態のセットばね５８が配置されており、このセットばね５８の弾発力で可動コア５４はナット５６に押し付けられて固定される。この状態で、可動コア５４の下面と固定コア４４の上面とが、円錐状のエアギャップｇを介して対向する。ロッド５５およびナット５６は固定コア４２の中心に形成された開口４２ａに緩く嵌合しており、この開口４２ａはシール部材５９を介してプラグ６０で閉塞される。
【００２１】
エンジン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Ｓａが接続された電子制御ユニットＵは、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１に対する通電を制御する。エンジンのクランクパルスは、クランクシャフトの１回転につき２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。
【００２２】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２３】
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、エンジンからダイヤフラム支持ボス２０および第１弾性体支持ボス１８を介して入力される荷重で第１弾性体１９が変形して第１液室３０の容積が変化すると、連通路３２を介して接続された第１液室３０および第３液室３５間で液体が行き来する。第１液室３０の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第３液室３５の容積が縮小・拡大するが、この第３液室３５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、連通路３２の形状および寸法、並びに第１弾性体１９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、エンジンから車体フレーム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４１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、即ちエンジンのクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室３０および第３液室３５を接続する連通路３２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４１を駆動して防振機能を発揮させる。
【００２６】
能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を作動させて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Ｓａからの信号に基づいてコイル４６に対する通電を制御する。
【００２７】
即ち、図３のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳａからクランクアングルの１５°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１５°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でエンジンのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジン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。そしてステップＳ８で、アクチュエータ４１のコイル４６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、エンジンが車体フレームに対して下向きに移動し、第１弾性体１９が下向きに変形して第１液室３０の容積が減少したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４６を励磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力で可動コア５４が固定コア４２に向けて下向きに移動し、可動コア５４にロッド５５を介して接続された可動部材２８に引かれて第２弾性体２７が下向きに変形する。その結果、第２液室３１の容積が増加するため、エンジンからの荷重で圧縮された第１液室３０の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第２液室３１に流入し、エンジンから車体フレームに伝達される荷重を低減することができる。
【００３０】
続いてエンジンが車体フレームに対して上向きに移動し、第１弾性体１９が上向きに変形して第１液室３０の容積が増加したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４６を消磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力が消滅して可動コア５４が自由に移動できるようになるため、下向きに変形した第２弾性体２７が自己の弾性復元力で上向きに復元する。その結果、第２液室３１の容積が減少するため、第２液室３１の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第１液室３０に流入し、エンジンが車体フレームに対して上向きに移動するのを許容することができる。
【００３１】
このように、エンジンの振動の周期に応じてアクチュエータ４１のコイル４６を励磁および消磁することで、エンジンの振動が車体フレームの伝達するのを防止する能動的な制振力を発生させることができる。
【００３２】
ところで、アクチュエータ４１のコイル４６を励磁すると可動コア５４が下向きに吸着されてエアギャップｇが減少するが、エアギャップｇが変化しても可動コア５４を吸着する推力が一定値に保持されるようにコイル４６に供給する電流が制御される。即ち、コイル４６に供給する電流が一定であってもエアギャップｇが減少すると推力が増加するため、エアギャップｇの減少に伴ってコイル４６に供給する電流を減少させることで、図５に示すように、エアギャップｇの所定の可動域で推力を一定値に保持することができる。
【００３３】
しかしながら、アクチュエータ４１を収納するカップ状のアクチュエータケース１３の上面は第２弾性体２７により閉塞され、側面の開口１３ｂはシール部材４９，５０でシールされ、かつ底面に固定した固定コア４２の開口４２ａはシール部材５９でシールされているため、アクチュエータケース１３の内部空間６１は大気から隔絶された密閉空間となる。この状態でコイル４６を励磁して第２弾性体２７を下動させると、その下動に伴ってエアギャップｇが減少したときに内部空間６１は高圧になる。
【００３４】
このように、コイル４６の励磁により第２弾性体２７が下動したときに内部空間６１が高圧になると、その内部空間６１の圧力増加が第２弾性体２７の下動を阻止するように作用するため、図５で説明した場合と同じ電流をコイル４６に供給すると、図６に示すように実質推力は一定値にならず、可動域においてエアギャップｇが小さいときに推力が不足する事態が発生する。
【００３５】
そこで本実施例では、図示せぬ位置センサで検出したエアギャップｇの減少に伴って可動部材２８の推力が増加するようにコイル４６に供給する電流がフィードフォワード制御される。その結果、エアギャップｇの減少に伴う内部空間６１の圧力増加により推力が減少しても、その推力の減少を電流の増加により相殺して実質推力を可動領域において一定値に保持し、能動型防振支持装置Ｍの性能を充分に発揮させることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施例を説明したが、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。
【００３７】
例えば、実施例では自動車のエンジン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Ｍは自動車のエンジン以外の任意の振動体の支持に適用することができる。
【００３８】
また実施例では可動部材２８の位置（つまりエアギャップｇの大きさ）がアクチュエータ４１の内部空間６１の圧力と対応関係にあることから、位置センサで検出したエアギャップｇの大きさに応じてコイル４６の電流をフィードフォワード制御して可動部材２８の推力を一定に保持しているが、圧力センサで直接検出したアクチュエータ４１の内部空間６１の圧力に応じてコイル４６の電流をフィードフォワード制御しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】能動型防振支持装置の縦断面図
【図２】図１の２部拡大図
【図３】作用を説明するフローチャート
【図４】アクチュエータのエアギャップと推力との関係を示すグラフ
【図５】アクチュエータの内部空間が開放している場合のエアギャップと推力との関係を示すグラフ（従来例）
【図６】アクチュエータの内部空間が閉塞している場合のエアギャップと推力との関係を示すグラフ（従来例）
【符号の説明】
【００４０】
１９        第１弾性体（弾性体）
２８        可動部材
３０        第１液室（液室）
３１        第２液室（液室）
４１        アクチュエータ
６１        内部空間
Ｕ          電子制御ユニット（制御手段）
【図１】
2005256932.tif 000003
【図２】
2005256932.tif 000004
【図３】
2005256932.tif 000005
【図４】
2005256932.tif 000006
【図５】
2005256932.tif 000007
【図６】
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