(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振しようとする複数の位置であるＡ参照点及びＢ参照点にそれぞれ設けられ、各参照点の振動を検出する振動検出手段と、
前記制振しようとする位置の振動を打ち消すために加振する加振手段と、
振動発生源の振動周波数を検出する周波数検出手段と、
前記振動検出手段が検出した振動と、前記加振手段から前記各振動検出手段までのそれぞれの伝達関数とに基づいて、前記加振手段へ供給するべき振動指令を生成する制御手段と、
前記振動周波数に応じて、前記各振動検出手段が検出した振動に対して、前記参照点毎の振動伝達関数に基づいて定義しておいた重み係数を選択してそれぞれに重み付けを行うことによって、前記制御手段に前記複数の振動検出手段から供給すべき信号の重みを調整する切替手段と、を備え、
前記振動周波数が前記Ａ参照点の伝達関数の周波数特性と前記Ｂ参照点の伝達関数の周波数特性との交点に対応する中間周波数よりも高周波数側である場合には主たる制振対象を何れか一方の参照点にするとともに、前記振動周波数が前記中間周波数よりも低周波数側である場合には主たる制振対象を他方の参照点に切替可能な制振装置であり、
前記切替手段は、前記振動周波数が前記中間周波数から高周波数側および低周波数側の所定の範囲にわたる遷移周波数領域において、前記一方の参照点の重み係数が徐々に減少するとともに、他方の参照点の重み係数が徐々に増大するように重み付けを変化させるものであることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
前記切り替え手段は、前記複数の振動検出手段が検出した振動の重みをゼロに至るまで調整することを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に発生した振動を抑制する制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の各所に設けられたセンサによって、振動を抑制しようとする車両の各所において、各々振動を検出し、検出された振動に基づいて、アクチュエータを制御することにより、車両に前記振動を打ち消すような振動を加えて制振を行う車両の振動低減装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この振動低減装置にあっては、車両の速度やエンジン回転数に応じて、前記複数のセンサの信号を制御に採用する重み付けを変更することにより、車両の走行状態に応じた最適な振動低減が行われている。この振動低減装置にあっては、振動源としてのエンジンの回転数と車両の振動モードとの関係を実験等によって予め測定して得られたテーブルを予め作成し、このテーブルを参照して得られた伝達関数を用いて振動抑制用のアクチュエータの駆動信号を生成しており、必ずしもアクチュエータの駆動能力に応じて最適な制御を構成しているものではない。
【０００４】
【特許文献１】特許第３３２０８４２号公報    段落００３９参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アクチュエータを駆動するための指令信号を実際の車体振動モードの実験値に基づく伝達関数を用いて生成しているため、アクチュエータの駆動力が有効に作用しているとは限らない。
【０００６】
また、たとえ車両の各所に設けられたセンサに検出された振動を適切に重み付けして制御に採用したとしても、振動を抑制しようとする各所において十分に振動を抑制することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、振動を抑制しようとする車両の各所において、振動レベルを低い状態に保つことができる制振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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の構成を図７により説明すれば、本発明は、制振しようとする複数の位置に設けられ、エンジン１からステアリングに至る車体の伝達係数Ｇ１を介して発生する振動、および、エンジン１からフロアの所定位置に至る車体の伝達係数Ｇ２を介して発生する振動を検出する振動検出手段（加速度センサ）５、７と、制振しようとする位置を所定加振する加振手段１０と、前記振動発生源１の振動周波数を検出する周波数検出手段３８と、前記振動検出手段５、７が検出した振動に基づいて、前記加振手段１０を所定加振させる振動指令を生成する制御部(振動指令発生手段)と、前記振動周波数に応じて、前記各振動検出手段が検出した振動に対して、前記参照点毎の振動伝達関数に基づいて定義しておいた重み係数を選択してそれぞれに重み付けを行うことによって、前記制御部(振動指令発生手段)３に供給される前記振動検出手段５、７の出力信号の重み付けを調整する切替手段３９と、を備え、前記振動周波数が前記Ａ参照点（ステアリング）の伝達関数の周波数特性と前記Ｂ参照点（フロア）の伝達関数の周波数特性との交点に対応する中間周波数よりも高周波数側である場合には主たる制振対象を何れか一方の参照点にするとともに、前記振動周波数が前記中間周波数よりも低周波数側である場合には主たる制振対象を他方の参照点に切替可能な制振装置であり、前記切替手段３９は、前記振動周波数が前記中間周波数から高周波数側および低周波数側の所定の範囲にわたる遷移周波数領域において、前記一方の参照点の重み係数が徐々に減少するとともに、他方の参照点の重み係数が徐々に増大するように重み付けを変化させるものであることを特徴とする。
なお、図７において、Ｇ１は、振動発生源１から第１の振動検出手段５に至る車体の伝達関数、Ｇ２は、振動発生源１から第２の振動検出手段に至る車体の伝達関数を示している。
この構成によれば、周波数検出手段によって検出される振動発生源の振動周波数に応じて、第１、第２の振動検出手段が検出した振動を所定の重み付けで制御手段に供給して、加振手段が発生するべき振動を生成するようにしたため、エンジン回転数が変化した場合であっても、エンジン回転数によって制振対象を切り替えることによって制振しようとする複数の箇所に発生する振動を抑制することが可能になる。
【０００９】
また、本発明の切替手段は、対象の振動検出手段が切り替わるときに徐々に重み付けの程度を変化させるようにしたため、対象の振動検出手段が切り替わることによる振動検出信号の変化に伴う加振手段から得られる制振力の急激な変動をできるだけ小さくすることができる。
【００１０】
また、本発明の切替手段は、前記複数の振動検出手段から供給すべき信号の重みをゼロに至るまで調整することを特徴とする。
この構成によれば、前記複数の振動検出手段のいずれかから信号を供給して、該振動検出手段が設けられた目的箇所の振動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、本来の振動源より小さな駆動力を持つに過ぎない加振手段を駆動して適切な振動抑制をすることができる。また、制振しようとする複数の位置に振動検出手段を設け、振動発生源の振動周波数の変化に応じて振動検出手段から供給される信号の重みを調整するようにしたから、各振動検出位置において発生する振動周波数が変化した場合であっても、振動検出手段の切替に伴うショックの発生を抑制しながら、制振しようとする位置のそれぞれにおいて発生する振動レベルを低い状態に保つことが可能になるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による制振装置を説明する。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、自動車等の車両を走行させるための駆動力を発生するために車両に搭載されたエンジンであり、車両内に発生する振動の発生源である。エンジン１を発生源とする振動の周波数は、エンジン１の回転数と比例関係にあるため、エンジン回転数を検出することによって、発生する振動の周波数を予測することが可能である。符号１０は、所定の質量を有する補助質量１１を備え、この補助質量１１を振動させることにより得られる反力によって車両内に発生する振動を抑制するための制振力を発生するリニアアクチュエータ（以下、アクチュエータと称する）である。符号２は、車両の車体フレームであり、エンジンマウント１ｍによってエンジン１が搭載されるとともに、所定の位置にアクチュエータ１０が装着される。ここでは、アクチュエータ１０は、車体フレーム２に発生する上下方向（重力方向）の振動を抑制制御するものとする。
【００１３】
符号３は、アクチュエータ１０に制振力を発生させて、車両内に発生する振動を抑制する制御を行う制御部である。符号４は、制御部３から出力される指令値に基づいて、アクチュエータ１０を駆動するための電流をアクチュエータ１０に対して供給するアンプである。符号５は、ステアリング６（この参照点をＡとする）に設けられた加速度センサである。符号７は、車両内の前記ステアリングを操作する運転者の脚が接するフロア８（この参照点をＢ点と称する）に設けられた加速度センサである。制御部３は、エンジン１から出力される点火タイミング信号の周期から求めたエンジン回転数信号と、加速度センサ５及び加速度センサ７から出力される加速度センサ出力信号に基づいて、アクチュエータ１０を駆動するための力指令値を求めて、アンプ４へ出力する。アンプ４は、この力指令値に基づいて、アクチュエータ１０に対して供給するべき電流値を求めてアクチュエータ１０へ供給することにより、補助質量１１が往復運動（図１に示す例では、上下方向の運動）を行う。
【００１４】
ここで、図２を参照して、図１に示すアクチュエータ１０の詳細な構成を説明する。図２は、図１に示すアクチュエータ１０の詳細な構成を示す図である。この図において、符号１２は、永久磁石を備える固定子であり、車体フレーム２に固定される。符号１３は、可動子であり、抑制するべき振動方向と同方向の往復動（図２の紙面では上下動）を行う。ここでは、車体フレーム２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、車体フレーム２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り固定子１２に固定されている。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。アクチュエータ１０と補助質量１１によって、動吸振器が構成されていることになる。
【００１５】
次に、図２に示すアクチュエータ１０の動作を説明する。アクチュエータ１０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、コイルに対して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。アクチュエータ１０と補助質量１１によって構成される動吸振器は、アンプ４から出力する電流制御信号に基づいて、補助質量１１の加速度を制御して制振力を調節することにより、車体フレーム２に発生する振動を相殺して振動を低減することができる。
【００１６】
次に、図３を参照して、図１に示す制御部３の構成を説明する。図３は、図１に示す制御部３の構成を示すブロック図である。図３において、符号３１は、エンジン１から回転数信号（エンジンの点火パルスの周期から求まるエンジン回転数の信号）を入力し、入力した回転数に応じた重み係数を設定して出力する重み係数設定部である。符号３２は、エンジン回転数毎の重み係数が予め定義した重み係数テーブルが記憶されている重み係数テーブル記憶部である。
【００１７】
符号３３は、加速度センサ５が出力する加速度信号に対して、重み係数設定部３１から出力される重み係数を乗算して出力する乗算器である。符号３４は、乗算器３３から出力される重み係数が乗算された加速度信号に基づいて、振動を打ち消すための振動信号を発生して出力する振動指令発生部である。振動指令発生部３４は、Ａ点（ステアリング）における振動を打ち消すための振動を発生することになる。
【００１８】
符号３５は、加速度センサ７が出力する加速度信号に対して、重み係数設定部３１から出力される重み係数を乗算して出力する乗算器である。符号３６は、乗算器３５から出力される重み係数が乗算された加速度信号に基づいて、振動を打ち消すための振動信号を発生して出力する振動指令発生部である。振動指令発生部３６は、Ｂ点（運転者が接するフロア）における振動を打ち消すための振動を発生することになる。
【００１９】
符号３７は、エンジン回転数に応じた重み係数がそれぞれ乗算され、振動指令発生部３４と振動指令発生部３６から出力される２つの振動信号を加算して出力する加算器である。加算器３７の出力が力指令値に相当し、アンプ４はこの力指令値に基づいて、アクチュエータ１０に対して供給するべき電流値を求めてアクチュエータ１０へ供給することにより、補助質量１１が往復運動を行う。
【００２０】
ここで、図４、図５を参照して、図３に示す重み係数テーブル記憶部３２に記憶される重み係数テーブルについて説明する。まず、図４を参照して、図１に示す車体フレーム２の振動伝達特性について説明する。図４は、Ａ点とＢ点におけるエンジン回転数と振動の振幅比の関係（振動指令発生部から各点までの伝達関数）を示す図である。図４に示すように、Ａ点においてはエンジン回転数が高い時に振動指令発生部３４からＡ点までの感度が高い。一方、Ｂ点は、前記Ａ点より低い回転数において、振動指令発生部３６からＢ点までの感度が高い。図４において、Ａ点の伝達関数の周波数特性と、Ｂ点の伝達関数の周波数特性との交点Ｐ１に対応する中間周波数ｆＣより右側の領域を高周波数領域ｆＨ、同左側の領域を低周波数領域ｆＬとする。
【００２１】
図４に示す伝達関数を有する車体フレーム２においては、エンジンの回転が高周波数領域ｆＨにある場合、Ａ点における伝達関数のゲイン特性が高いため、主たる制振対象をＡ点とし、エンジンの回転が低周波数領域ｆＬにある場合、Ｂ点における伝達関数のゲイン特性が高いため、主たる制振対象をＢ点とすることにより、少ない加振力により効果的に振動を抑制することが可能となる。
【００２２】
したがって、図４に示す伝達関数を有する車体フレーム２においては、図５に示すように、Ａ点、Ｂ点の振動検出信号に対する重み係数を定義しておけば、車体フレーム２の伝達関数に応じた制振制御を実施することが可能となる。図５は、図３に示す重み係数テーブル記憶部３２に記憶される重み係数テーブルの構造を示す図であり、実線は、Ｂ点の重み係数を示し、破線はＡ点の重み係数を示している。図５に示すように、エンジン回転数が低いｆＬの領域では、Ａ点の重み係数を「０」、Ｂ点の重み係数を「１」とし、エンジン回転数が高いｆＨの領域では、Ａ点の重み係数を「１」、Ｂ点の重み係数を「０」としている。この重み係数テーブルを参照して、制振制御を行うことにより、エンジン回転数がｆＬの領域では制振対象をＢ点とし、ｆＨの領域では制振対象をＡ点とする切り替え動作が可能となる。
【００２３】
次に、図６を参照して、重み係数テーブルの他の例を用いた場合の制振動作について説明する。この実施形態では、中央周波数ｆＣから高周波数側および低周波数側の所定の範囲にわたる遷移周波数領域ｆＮにおいて、実線で示すＢ点の重み係数を「１」から「０」へ漸減させ、破線で示すＡ点の重み係数を「０」から「１」へ漸増させるように、重み係数が変化している。
【００２４】
２つの乗算器３３、３５は、加速度センサ５と加速度センサ７のそれぞれが出力する加速度信号を入力する。乗算器３３は、加速度センサ５が出力する加速度信号に対して、エンジン回転数に応じて重み係数設定部３１から出力される重み係数（「０」〜「１」）を乗算して、振動発生部３４へ出力する。このとき、重み係数が「０」である場合は、加速度センサ５から加速度信号が出力されなかったのと同等である。振動発生部３４は、乗算器３３が出力する信号に基づいて、Ａ点において発生している振動を打ち消すための振動信号を発生して出力する。乗算器３５は、加速度センサ７が出力する加速度信号に対して、エンジン回転数に応じて重み係数設定部３１から出力される重み係数（「０」〜「１」）を乗算して、振動発生部３６へ出力する。このとき、重み係数が「０」である場合は、加速度センサ７から加速度信号が出力されなかったのと同等である。振動発生部３６は、乗算器３５が出力する信号に基づいて、Ｂ点において発生している振動を打ち消すための振動信号を発生して出力する。そして、加算器３７は、２つの振動発生部３４、３６のそれぞれから出力される振動信号を加算してアンプ４へ出力する。なお、重み係数は、一方が「１」の場合、他方は「０」であるため、振動発生部３４と振動発生部３６のそれぞれが出力する振動信号のいずれか一方が選択されてアンプ４へ出力することになる。
【００２５】
エンジン回転数が上昇し、エンジン回転数が遷移周波数領域ｆＮに入ると、重み係数設定部３１から出力される重み係数の値が次第に反転（Ａ点の重み係数が「０」、Ｂ点の重み係数が「１」）する。乗算器３３と乗算器３５は、重み係数が「１」から「０」、または「０」から「１」へ変化した場合、重み係数の値を徐々に変化させながら「１」から「０」、または「０」から「１」へ変化させる。このように重み係数が切り替わるときに徐々に重み係数を変化させることによって、重み係数が切り替わることによる車体フレーム２における切替ショックの発生を抑制する。そして、エンジン回転数が遷移周波数領域ｆＮを超えると、重み係数設定部３１から出力される重み係数の値が反転（Ａ点の重み係数が「１」、Ｂ点の重み係数が「０」）する。
【００２６】
一方、エンジン回転数が低下する場合は、エンジン回転数が遷移周波数領域ｆＮを下回るまで低下した時点で、重み係数設定部３１から出力される重み係数の値が反転（Ａ点の重み係数が「０」、Ｂ点の重み係数が「１」）する。
【００２７】
このように、図６に示すような重み係数テーブルを用いることにより、エンジン回転数がアイドル回転数から徐々に大きくなり、遷移周波数領域ｆＮに入ると、Ｂ点の重み係数が徐々に減少するとともに、Ａ点の重み係数が徐々に増大するため、Ｂ点に対する振動抑制からＡ点に対する振動抑制へ振動検出手段の切替に伴うショックの発生を抑制しながら円滑に移行することができる。
また、車体フレーム２上のステアリングと、運転者の脚が接するフロアとの両方の位置に加速度センサを設けるとともに、加速度センサ位置（参照点）毎の振動伝達関数に基づく重み係数を定義しておき、エンジン回転数に対応する重み係数を選択して制振対象位置を切り替えるようにしたため、エンジン回転数が変化した場合であっても、運転者の手と脚とが車体と接触するステアリング６やフロア８において発生する振動を常に低い状態に保つことが可能となる。また、貨物車両等において、運転席に発生する振動を低減するとともに、異なる回転数で振動が発生するような荷台の荷物に対しても振動抑制を行うことが可能となる。また重み係数テーブル記憶部３２に記憶される重み係数は、任意の値を定義することができるため、ステアリングとフロアのいずれかの制振を優先させて任意の制振度合いの乗り心地を実現することができる。
【００２８】
なお、前述した説明においては、図２に示すリニアアクチュエータ１０を使用して、制振力を発生するものとして説明したが、補助質量１１を振動させることによって振動を抑制することができる反力を発生できる駆動源であれば、補助質量１１を振動させる手段は何でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明による制振装置は、振動を抑制しようとする位置が複数存在する場合における振動抑制する用途に適用することができる。また、前述した説明においては、制振対象を自動車の車体フレームであるものとして説明したが、本発明の制振装置による制振対象機器は必ずしも自動車の車体フレームである必要はなく、自律走行搬送車の車体、ロボットアーム等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】図１に示すアクチュエータ１０の構成を示す模式図である。
【図３】図１に示す制御部３の構成を示すブロック図である。
【図４】伝達関数と参照点切替ポイントの関係を示す説明図である。
【図５】図３に示す重み係数テーブル記憶部３２に記憶される重み係数テーブルの一例を示す説明図である。
【図６】重み係数テーブルの他の例を示す説明図である。
【図７】本発明の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・エンジン、２・・・車体フレーム、３・・・制御部、４・・・アンプ、５・・・加速度センサ、６・・・ステアリング、７・・・加速度センサ、８・・・フロア、１０・・・・アクチュエータ（リニアアクチュエータ）、１１・・・補助質量、３１・・・重み係数設定部、３２・・・重み係数テーブル記憶部、３３・・・乗算器、３４・・・振動発生部、３５・・・乗算器、３６・・・振動発生部、３７・・・加算器、３９・・・切替手段
【図１】
0005131588.tif 000002
【図２】
0005131588.tif 000003
【図３】
0005131588.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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