(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生源から伝達された制振するべき位置での振動を検出して振動信号として出力する振動検出手段と、
前記制振するべき位置と異なり且つ前記振動発生源と異なる位置に設けられ、前記制振するべき位置での振動を打ち消すための制振力を発生させる加振手段と、
前記振動検出手段が出力した前記振動信号と、前記振動発生源が発生する振動の周波数成分を有する基準波との位相差および前記振動信号の振幅を近似した算出位相信号を算出する位相算出手段と、
前記算出位相信号、前記基準波、および前記加振手段から前記振動検出手段までの振動伝達特性の逆特性の振幅特性から、前記加振手段に前記制振力を発生させるための加振指令を出力する加振指令発生手段と、
前記振動検出手段が出力した前記振動信号と前記基準波との位相差である抽出位相信号を出力する位相抽出手段と、
前記加振指令発生手段に入力される前記基準波の位相と振幅を補正し且つ当該補正した基準波を前記加振指令発生手段に出力する位相補正手段と
を備えることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
前記加振手段を車両の車体フレームに装着したことを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の制振装置を備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，発生する振動を抑制する制振装置及びこれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から車両のエンジンの出力トルク変動により生じた車両振動について，加振手段によって制振力を発生させて積極的に加振させることで，車両振動を打ち消す制振装置が知られている。より具体的には，このような制振装置としては，振動発生源となるエンジンに設けられた加振手段となるリニアアクチュエータと，振動発生源となるエンジンの回転数を検出する手段と，制振するべき位置における振動を検出する振動検出手段と，検出されたエンジンの回転数及び制振するべき位置の振動に基づいてリニアアクチュエータに加振指令を出力する適応制御アルゴリズムとを備えるものが提案されている（例えば，特許文献１参照）。この制振装置では，適応制御アルゴリズムによってエンジン回転数と制振するべき位置で現在検出されている振動に応じた最適な振幅と位相とを有する加振指令を出力することが可能であり，これにより加振手段から発生する制振力によって振動発生源となるエンジンから発生し，座席部など制振するべき位置に伝達される振動を低減させることができるものである。
【０００３】
また，車両に加振機と，加振機の設置箇所から車室内の所定点までの振動伝達特性を記憶した特性マップと，加速度センサによる検出信号と振動伝達特性とから車室内の所定点における振動を予測するデジタルフィルタとを備え，予測した振動を低減するように加振機によって振動を与えることによって振動を低減する装置が知られている（例えば，特許文献２参照）。
【０００４】
一方，往復動を行う加振手段として，可動子が，固定子に対して往復動可能であるように弾性支持部（板バネ）によって支持され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３参照）。このリニアアクチュエータは，可動子が摩耗しないため，長期間にわたって使用した後でも軸支持の精度が低下しない。また，可動子に摺動抵抗が作用しないため，摺動抵抗による消費電力の損失が少ない。さらにまた，嵩の張るコイルと弾性支持部とを近接して配置できるので，リニアアクチュエータを小型化できるという特徴がある。
【０００５】
特許文献３に記載されたリニアアクチュエータは，駆動時の反力によって，制振しようとする対象機器が発生している振動を相殺することができる。すなわち，制振対象機器の振動加速度に対して，アクチュエータの発生反力が逆位相になるように電流指令を印加することにより，アクチュエータは制振対象機器の振動を低減することができる。なお，一般的には，アクチュエータの反力を増加させるため，可動子には補助質量（おもり）が付与される。このようなリニアアクチュエータを用いた制振装置を自動車の車体に取り付けることにより，自動車の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。
【特許文献１】特開平１０−０４９２０４号公報
【特許文献２】特開平０８−２２６４８９号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
ところで，特許文献１に示す制振装置は，加振手段であるリニアアクチュエータを車体の振動発生源であるエンジン近傍に装着しているが，例えば特許文献３に記載されたリニアアクチュエータを加振手段として車体に後付けしようとしても，設置スペースの都合上，エンジン近傍や制振するべき位置近傍に装着できない場合がある。このような場合，加振手段の装着位置をエンジンや制振するべき位置から離す必要があるが，振動発生源（エンジン），加振手段（リニアアクチュエータ），制振するべき位置（座席部）が異なることになるため，最適な制振力を得られないという問題がある。すなわち，振動発生源から制振するべき位置までの伝達特性と，加振手段が設けられた位置から制振するべき位置までの伝達特性が異なるため，加振手段によって発生させるべき制振力の振幅と位相を，エンジン回転数から一意に決めることができなくなるのである。なお，各伝達特性は，車体の剛性や，加振手段の指令に対する応答性や，加速度センサのフィルタ特性などによって決定される。
【０００７】
このような問題を解決するために，特許文献２の制振装置は，振動伝達特性に基づいて，発生している振動を予測し，加振手段によって発生させるべき制振力の位相と振幅を求めるようにしたため，振動伝達特性を考慮して，振動抑制制御を行うことができる。
【０００８】
しかしながら，振動伝達特性を決める車体剛性等の特性は経年変化や温度変化によって特性が変化するため，この車体の特性変化に応じて，振動伝達特性の位相特性が変化してしまう場合があり，この場合，予め求めてある振動伝達特性を考慮して，振動抑制制御を実施しても期待する制振効果を得ることができないという問題がある。
【０００９】
本発明は，このような事情に鑑みてなされたもので，制振対象の機器において，加振手段から振動検出手段までの振動伝達特性が発生した場合であっても制振効果を保持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】
【００１０】
本発明の制振装置は、振動発生源から伝達された制振するべき位置での振動を検出して振動信号として出力する振動検出手段と，前記制振するべき位置と異なり且つ前記振動発生源と異なる位置に設けられ前記制振するべき位置での振動を打ち消すための制振力を発生させる加振手段と、前記振動検出手段が出力した前記振動信号と前記振動発生源が発生する振動の周波数成分を有する基準波との位相差および前記振動信号の振幅を近似した算出位相信号を算出する位相算出手段と、前記算出位相信号と前記基準波と前記加振手段から前記振動検出手段までの振動伝達特性の逆特性の振幅特性とから前記加振手段に前記制振力を発生させるための加振指令を出力する加振指令発生手段と、前記振動検出手段が出力した前記振動信号と前記基準波との位相差である抽出位相信号を出力する位相抽出手段と，前記逆特性の位相特性と前記算出位相信号と前記抽出位相信号との差分信号とから前記加振指令発生手段に入力される前記基準波の位相と振幅を補正し且つ当該補正した基準波を前記加振指令発生手段に出力する位相補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば，図１に示すように，振動検出手段２００は，振動発生源１００から伝達された制振するべき位置での振動を検出し，振動信号として位相算出手段３００および位相抽出手段４００に出力する。
位相算出手段３００は，振動信号と，振動発生源１００が発生する振動と略同じ周波数の基準波との位相差および振動信号の振幅を近似した算出位相信号を位相補正手段５００および加振指令発生手段６００へ出力する。
位相抽出手段４００は，前記振動信号と前記基準波との位相差である抽出位相信号を位相補正手段５００へ出力する。
【００１２】
一方，位相補正手段５００は，位相補正した基準波を加振指令発生手段６００に出力する。ここで，加振指令発生手段６００に出力される位相補正基準波は，加振手段７００から振動検出手段２００までの振動伝達特性の逆特性の位相特性から得られる位相角と，算出位相信号と抽出位相信号との差分から得られる値が０（ゼロ）になるように設定された位相補正量とが位相補正値として位相補正されたものである。なお，加振手段７００から振動検出手段２００までの振動伝達特性とは，好ましくは経年変化や温度変化前における加振力または加振手段７００への入力電流から振動検出位置での加速度までの伝達関数Ｇを意味する。また，入出力の種類は何でも良く，たとえば加振力から振動検出位置での変位までや，加振手段７００への入力電圧から振動検出速度までの伝達関数などでも良い。また，逆特性１／Ｇの位相特性とは，振動発生源１００が発生する振動の周波数での加振力と加速度との位相差を示す。ここで逆特性１／Ｇは，正確に加振手段７００から振動検出手段２００までの振動伝達特性の逆特性が再現されていなくても良く，たとえば全周波数について振幅特性または位相特性が一定値であっても良い。なお，前記振動伝達特性の逆特性は，振動発生源１００が発生する振動の周波数に応じて振幅と位相とを出力できるように，予め測定しテーブル化して記憶しておけば良い。また，位相補正量とは，算出位相信号と抽出位相信号との差分から得られる値に応じて，予め設定された位相角度を加減算することによって得られる位相角度である。この予め設定された位相角度は，一定値でも良いし，算出位相信号と抽出位相信号との差分から得られる値の符号，または大きさ，または振動発生源１００の周波数ごとに設定されていても良い。
【００１３】
加振指令発生手段６００は，加振指令を加振手段７００に出力する。ここで加振指令は，位相補正手段５００が出力した位相補正基準波の位相と振幅とを補正したものである。すなわち，加振指令は，振幅が前記近似した振幅を前記逆特性の振幅で除算した値であり，角周波数が前記制振するべき位置での振動の各周波数と等しく，かつ，前記角周波数との位相差が，前記算出位相信号の近似した位相差と，前記逆特性から得られる位相角と，前記位相補正量とからなる振動波形となる。
加振手段７００は，加振指令発生手段６００が出力した加振指令により，前記制振するべき位置とは異なる位置を加振することによって，該制振するべき位置の振動を抑制する。
【００１４】
すなわち，本発明によれば，まず，加振指令として経年変化や温度変化等前における加振手段７００から制振するべき位置までの振動伝達特性の逆特性を加味した基準波を加振手段７００の加振指令として用いることにより，振動発生源１００と，加振手段７００の設置位置と，制振するべき位置とがそれぞれ異なる場合でも，制振するべき位置の振動を抑制することができる。さらに，経年変化や温度変化等により前記振動伝達特性が変化した場合でも，加振指令の振幅と位相とを，近似した振幅または位相差および位相補正量により，振動伝達特性の変化前後の差を無くすように自律的に補正することができる。したがって，本発明の制振装置を制振対象機器に設置後，制振対象機器に経年変化等による振動伝達特性の変化が生じた場合であっても，経年変化等前に得られていた制振効果を保持することが可能となる。
なお，たとえば前記逆特性が全周波数について振幅特性または位相特性を一定値とした一定逆特性である場合には，制振装置は，実際の加振手段７００から振動検出手段２００までの振動伝達特性の逆特性と，一定逆特性との差が無くなるように制振力を発生することができる。そのため，経年変化等前の前記逆特性を用いた場合に比べて制振装置が発生すべき制振力は増えるが，一定逆特性を持つ１種類の制振装置で多種多様の制振対象機器の振動を抑制することができる。
【００１５】
また，本発明は，前記加振手段を車両の車体フレームに装着したことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば，加振手段を車体フレーム上の設置可能な任意の場所へ設置できるため，制振装置を車両に後付けで設置することができる。そのため，制振装置が未装着の車両に対しても，制振装置を装着することにより乗員が感じる振動を軽減することができ，かつ，経年変化等により振動伝達特性が変化し，制振するべき位置での振動が変化した場合であっても，経年変化前に得られていた制振効果を保持することができる。
【００１７】
また，本発明の車両は，請求項１または２に記載の制振装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば，経年変化や温度変化等により車両の振動伝達特性が変化した場合でも，経年変化等前とほぼ変わらぬ制振効果を保ち続けることが出来るので，長期に渡って乗員に快適な乗り心地を提供することが出来る。また，制振装置が自律的に振動伝達特性の変化を補正できるので，乗員に何ら複雑な調整作業をさせる必要がない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，経年変化や温度変化等により制振対象機器の振動伝達特性が変化した場合でも，振動検出手段から出力された振動信号に基づいて，加振指令発生手段に入力する加振指令の振幅及び位相を補正する事ができるので，振動伝達特性が変わる前に得られていた制振効果を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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２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（振動発生源）であり，車両内に発生する振動の発生源である。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。「加振手段」）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。
【００２１】
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，車両内の乗員用の座席６の近傍に装着された加速度センサ（振動検出手段）である。制御部３は，エンジン１から出力されるエンジンパルス信号（点火タイミング信号）と，加速度センサ５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を駆動するための加振指令を求めて，アンプ４へ出力する。アンプ４は，この加振指令に基づいて，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，補助質量が往復運動（図２に示す例では，上下方向の運動）を行い，その反力を使用して，制振するべき位置である座席近傍に発生している振動を低減することができる。
【００２２】
ここで，図３を参照して，図２に示すアクチュエータ１０の詳細な構成を説明する。図３は，図２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３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。
【００２３】
次に，図３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。
【００２４】
次に，図５を参照して，図２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。ここでは，車体フレーム２の振動の振動源はエンジン１のみであるとし，車体フレーム２に発生する振動のうち，乗員用の座席（運転席）６付近で発生する振動を抑制するものとして説明する。エンジン１を駆動するためのエンジンパルスは，点火するタイミングで立ち上がるパルスであり，４気筒のエンジン１の回転数が１２００ｒｐｍであれば４０Ｈｚのパルス信号となって出力されることになる（図５（ａ）参照）。このエンジンパルスに応じて，エンジン１の各気筒は，点火することになるため，この点火タイミングに同期した振動がエンジン１から発生することになる（図５（ｂ）参照）。エンジン１において発生した振動波は，車体フレーム２を伝達して座席６に到達する。このときの車体フレーム２の振動伝達特性をＧ’とする。エンジン１で発生した振動は，車体フレーム２の振動伝達特性Ｇ’によって，位相が変化する（例えば，θ’だけ遅れる）とともに，振幅も変化して，座席６の振動として現れることになる。この振動波を加速度センサ５で検出することにより，座席６において発生する振動を検出することが可能となる（図５（ｃ）参照）。加速度センサ５により得られた振動波の信号の逆位相の振動（図５の破線で示す振動波）を座席６の位置において発生すれば座席６に発生している振動を相殺することができるため，座席６の振動を抑制することが可能となる。
【００２５】
しかし，座席６の近傍に振動抑制のための制振力を発生する振動源を設けることは車両のレイアウトの制限上できない場合がある。そのため，図２に示すアクチュエータ１０は，振動を抑制するべき位置（加速度センサ５が設けられている位置）とは異なる位置に設けなければならない場合がある。したがって，補助質量１１を振動させることによって発生する制振力は，車体フレーム２を伝達して座席６に到達することになる。このとき，車体フレーム２の伝達特性Ｇによって，アクチュエータ１０に発生させた振動波の位相と振幅が変化してしまう。このため，アクチュエータ１０によって発生させるべき振動波は，アクチュエータ１０の装着位置から加速度センサ５の装着位置（座席６の位置）までの振動伝達特性Ｇに基づく位相変化と振幅変化を考慮して（例えば，位相をθだけ早めたり，振幅を大きくするなど），加速度センサ５の出力信号の逆位相の信号を生成する必要がある（図５（ｄ）参照）。そこで，アクチュエータ１０の装着位置から加速度センサ５の装着位置（座席６の位置）までの振動伝達特性Ｇに基づく位相変化と振幅変化を考慮して，制振力を発生させれば，期待する制振効果を得ることが可能となる。ただし，経年変化や温度変化等によって振動伝達特性Ｇが変化するため，本発明は，振動伝達特性の変化に応じて，アクチュエータ１０が発生するべき振動波の補正を行うようにして，特性変化が生じることにより振動伝達特性が変化しても期待する制振効果を得ることができるようにするものである。
【００２６】
次に，図４を参照して，図２に示す制御部３がアクチュエータ１０の装着位置から加速度センサ５の装着位置までの振動伝達特性Ｇに基づく位相変化と振幅変化を考慮して，加振手段に制振力を発生させるための加振指令を生成する動作を説明する。
制御部３は，振動伝達特性の変化に応じて，生成する振動波の振幅および位相を補正した加振指令を生成する。図４は，図２に示す制御部３の詳細な構成を示す制御ブロック図である。
制御部３は，加速度センサ５の出力信号と，エンジン１のエンジンパルス信号を入力し，アンプ４に対して，加振指令を出力するものである。
【００２７】
初めに，制御部３がアクチュエータ１０の装着位置から加速度センサ５の装着位置までの振動伝達特性Ｇに基づく位相変化と振幅変化を考慮して，制振力を発生させるための加振指令を生成する基本動作を説明する。
【００２８】
ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）５０は，加速度センサ５の出力信号のうち，振動信号としてＡｓｉｎ（ωｔ＋φ）を出力する。ここでＡｓｉｎ（ωｔ＋φ）は，周波数検出部３１が検出したエンジンパルス信号の周波数ｆの成分である（ω＝２πｆ）。ＢＰＦ５０が出力する振動信号は，現時点で発生している振動を検出した信号となる。すなわち，この振動信号がエンジン１を起振源として発生した振動の検出信号であるため，この振動信号の位相を反転した信号を生成し，この位相を反転した信号に対して，振動伝達特性Ｇの逆特性（１／Ｇ）を与えて，アンプ４へ出力することにより，エンジン１を起振源として発生した振動の制振制御を行う。
【００２９】
ＢＰＦ５０から出力される振動信号（Ａｓｉｎ（ωｔ＋φ））は，収束ゲイン２μが乗算される。乗算器３３，３４は，その乗算結果に，正弦波発信器３２から出力される基準正弦波ｓｉｎ（ωｔ）と基準余弦波ｃｏｓ（ωｔ）をそれぞれ乗算して，積分器３５，３６に出力する。積分器３５，３６は，乗算器３３，３４からの出力を積分し，振幅補正成分と位相差成分の両方を有する信号をそれぞれ出力する。すなわち，積分器３５からは算出位相信号（−Ａ’ｃｏｓφ’）が出力され，積分器３６からは算出位相信号（−Ａ’ｓｉｎφ’）が出力されることになる。なお，図３及び以下の説明においては，加速度センサ５によって検出した成分については「Ａ」と「φ」と表記し，制御部３内において生成した成分については「Ａ’」と「φ’」と表記する。
積分器３５，３６は，算出位相信号（−Ａ’ｓｉｎφ’，−Ａ’ｃｏｓφ’）を位相差ベクトル抽出部６０及び乗算器３９，４０に出力する。
【００３０】
正弦波発振器３２は，周波数検出部３１によって検出されたエンジンパルス信号の周波数ｆから，内蔵された電気角生成部（図示せず）によって基準角度ωｔを生成し，当該基準角度ωｔから，基準波ｓｉｎ（ωｔ）と基準波ｃｏｓ（ωｔ）を出力する。
値設定部３７は，エンジンパルス信号の周波数ｆに対する振幅テーブルおよび位相テーブルを備えている。この２つのテーブルには，経年変化や温度変化前における，加振手段から振動検出手段までの振動伝達特性，すなわちアクチュエータの発生力から加速度センサが検出する加速度までの伝達関数Ｇを予め測定した結果に基づき，その逆特性である振幅成分｜１／Ｇ（ｊω）｜および位相成分∠１／Ｇ（ｊω）が記録されている。値設定部３７は，周波数検出部３１が検出したエンジンパルス信号の周波数ｆを入力し，この周波数ｆに関係付けられた位相成分∠１／Ｇ（ｊω）と振幅成分｜１／Ｇ（ｊω）｜を２つのテーブルからそれぞれ読み出す。そして，値設定部３７は，位相成分をＰとして，加算器６１へ出力し，振幅成分を（１／Ｇ）として乗算器６４，６５へ出力する。
【００３１】
振幅検出部６６は，振動信号Ａｓｉｎ（ωｔ＋φ）を絶対値回路ＡＢＳ６６aにて全波整流し，ノッチフィルタ６６ｂにて基準波の２倍の周波数成分である２ｆ成分を除去し，ローパスフィルタLPF６６ｃにて高周波成分を除去した後，アンプ６６ｄにてπ／２を乗じることによって，振幅成分Ａを抽出する。この振幅検出部６６の出力Ａは除算器６８に供給される。除算器６８は，ＢＰＦ５０から出力された振幅信号Ａｓｉｎ（ωｔ＋φ）を，振幅検出部６６からの出力Ａで除算し，振動信号ｓｉｎ（ωｔ＋φ）を乗算器５５，５６に出力する。
【００３２】
乗算器５５，５６は，正弦波発振器３２が出力した基準波に２を乗じた２ｓｉｎωｔ，２ｃｏｓωｔと，除算器６８から出力された除算結果ｓｉｎ（ωｔ＋φ）とを乗算し，乗算結果（２ｓｉｎωｔ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ），２ｃｏｓωｔ・ｓｉｎ（ωｔ＋φ））を出力する。この乗算結果は，ノッチフィルタ５８により，周波数ｆの２倍の成分が除去され，ＬＰＦ５９により高周波成分が除去された後，抽出位相信号ｃｏｓφ，ｓｉｎφとして，位相ベクトル抽出部６０に出力する。
【００３３】
位相差ベクトル抽出部６０は，ＬＰＦ５９から出力された抽出位相信号ｃｏｓφ，ｓｉｎφと，積分器３５，３６から出力された算出位相信号−Ａ’ｃｏｓφ’，−Ａ’ｓｉｎφ’とが入力されるごとに，加法定理により，以下の第１の特性値αおよび第２の特性値βを算出する。
α＝ｓｉｎφ・Ａ’ｃｏｓφ’−ｃｏｓφ・Ａ’ｓｉｎφ’＝Ａ’ｓｉｎ（Δφ）
β＝ｃｏｓφ・Ａ’ｃｏｓφ’＋ｓｉｎφ・Ａ’ｓｉｎφ’＝Ａ’ｃｏｓ（Δφ）
ただしΔφ＝φ−φ’である。
なお，特性値α，βは，それぞれ正弦，余弦成分を有するので，極座標上でαを縦軸に，βを横軸に取ると，位相差ベクトル（β，α）と横軸との角度がΔφを，位相差ベクトルの半径が振幅Ａ’を表すことになる。図９は，位相差ベクトル（β，α）を極座標で表したものである。
【００３４】
ここでΔφは，加速度センサ５で検出した成分φと，制御部３内にて生成した成分φ’との差であり，経年変化等による振動伝達特性の変化を数値化したものである。すなわち，経年変化等によって，実際の車体における振動伝達特性が値設定部３７で記憶している振動伝達特性と異なるほど，Δφが０から遠ざかることになる。
本発明では，図９に示すように，このΔφが０になるように加振指令の位相を位相補正量Δｐにより補正する。以下，位相補正量Δｐについて説明する。
【００３５】
位相補正ブロック６３は，位相差ベクトル抽出部６０が算出したαに基づき，位相補正量Δｐを出力する。この位相補正量Δｐは，正弦波発振器３８が出力するｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ）およびｃｏｓ（ωｔ＋Ｐ）の位相を補正してｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ）およびｃｏｓ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ）とするためのものである。以下，位相補正量Δｐの算出方法について説明する。
【００３６】
まず，経年変化等がなく，振動伝達特性Ｇに変化がない場合について述べる。このとき，振動信号Ａｓｉｎ（ωｔ＋φ）と，制御部３内で生成される信号（−Ａ’ｓｉｎ（ωｔ＋φ’））とは，図６に示すように逆位相になるので，Δφ＝φ−φ’＝０よりα＝０となる。なお，値設定部が出力する振幅成分（１／Ｇ）と位相成分Ｐを，生成信号（−Ａ’ｓｉｎ（ωｔ＋φ’））に加味した（−Ａ’／Ｇ）ｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ＋φ’）が，加振指令として出力される信号である。すなわち，（−Ａ’／Ｇ）は加振手段から制振するべき位置までの振動伝達特性Ｇを考慮した加振指令の振幅値であり，Ｐ＋φ’は振動信号に対する加振手段から制振するべき位置までの振動伝達特性Ｇを考慮した加振指令の位相差である。このとき，振動発生源から伝達される振動と，加振手段が発生する制振力とは相殺しあうため，位相補正をしなくても制振するべき位置での振動が抑制される。
【００３７】
次に，経年変化等により振動伝達特性Ｇが変化した場合について述べる。このとき，生成信号は振動信号に対し，図７に示すようなΔφの位相進み（０≦Δφ≦π），または図８に示すようなΔφの位相遅れ（−π≦Δφ≦０）の状態となる。すなわち，Δφの位相進みの場合はα＞０，Δφの位相遅れの場合はα＜０となる。位相補正ブロック６３は，このα≠０の時に位相補正量Δｐを用いて加振手段に入力される位相補正された基準波の位相を補正する。
【００３８】
ここで位相補正量Δｐの算出方法について述べる。位相補正量Δｐは振動発生源すなわちエンジンパルス信号の振動周波数ｆの関数であり，次式で定義される。
Δｐ（ｆ，ｎ）＝Δｐ（ｆ，ｎ−ｍ）      （α＝０）
Δｐ（ｆ，ｎ）＝Δｐ（ｆ，ｎ−ｍ）−ｈ  （α＞０）
Δｐ（ｆ，ｎ）＝Δｐ（ｆ，ｎ−ｍ）＋ｈ  （α＜０）
なお，ｎ，ｍはｎ≧ｍの整数であり，ｈは前述した予め設定された固定角度である。すなわち，あるサンプリング周期における位相補正量Δｐ（ｆ，ｎ）は，そのｍサンプリング周期前のΔｐ（ｆ，ｍ−ｎ）に０またはｈを加減算して求める。また，ｈは，たとえば１°などの小さい値が好ましい。ｈすなわちΔｐによる補正を大きくすると制御が不安定になる可能性があるためである。経年変化による特性の変化は，短い時間で大きく変化するものではないため，一度に補正する値は小さい値にしておき，制御動作を安定に保ったまま徐々に補正を行うことが好ましい。
【００３９】
位相補正ブロック６３は，αの正負を振動信号および生成信号から判断する。すなわち，生成信号（−Ａ’ｓｉｎ（ωｔ＋φ’））の符号がたとえば負から正に変化するゼロクロスポイントの時点において，振動信号（Ａｓｉｎ（ωｔ＋φ））の符号が正であれば位相進み（α＞０），負であれば位相遅れ（α＜０）と判断する。そして，αの値に応じてΔφ＝０となるΔｐを算出し，加算器６１へ出力する。
なお，本実施例ではゼロクロスポイントにおいて補正するものとして説明するが，後述するように，本発明における制御部３は，ゼロクロスポイントだけでなく任意の時点での位相補正が可能である。
【００４０】
加算器６１は，値設定部３７の位相テーブルから出力された位相成分Ｐに，位相補正ブロック６３から出力された位相補正量Δｐを加算して，この加算結果（Ｐ＋Δｐ）を正弦波発信器３８に出力する。
【００４１】
正弦波発振器３８は，エンジンパルス信号の周波数ｆに基づいて，内蔵された電気角生成部（不図示）によって基準角度ωｔを生成する。そして，加算器６１から出力された加算結果（Ｐ＋Δｐ）に基づいて，基準波ｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔを補正して，この補正した基準波ｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ），ｃｏｓ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ）を，乗算器６４，６５にそれぞれ出力する。
【００４２】
乗算器６４，６５は，値設定部３７の振幅テーブルから出力された振幅１／Ｇと，補正された基準波ｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ），ｃｏｓ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ）とを乗じて，それぞれ信号（１／Ｇ）ｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ），（１／Ｇ）ｃｏｓ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ）を乗算器３９，４０に出力する。
乗算器３９，４０は，信号（１／Ｇ）ｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ），（１／Ｇ）ｃｏｓ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ）と，積分器３５，３６から出力された算出位相信号−Ａ’ｃｏｓφ’，−Ａ’ｓｉｎφ’とを乗じて，信号（−Ａ’／Ｇ）ｃｏｓφ’ｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ＋φ’），（−Ａ’／Ｇ）ｓｉｎφ’ｃｏｓ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ＋φ’）を加算器４１に出力する。
加算器４１は，信号（−Ａ’／Ｇ）ｃｏｓφ’ｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ＋φ’），（−Ａ’／Ｇ）ｓｉｎφ’ｃｏｓ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ＋φ’）を加算し，加法定理を利用して，信号（−Ａ’／Ｇ）ｓｉｎ（ωｔ＋Ｐ＋Δｐ＋φ’）を算出する。これにより，エンジンパルス信号の周波数近傍の周波数成分の信号（Ａｓｉｎ（ωｔ＋φ））に対して，位相を反転するための（−１）と，振動伝達特性Ｇの逆特性の振幅成分（１／Ｇ）とが乗算されるとともに，位相補正量Δｐを含む位相差成分（Ｐ＋Δｐ）が位相成分に加算された信号が得られることになる。そして，乗算器４１は，その加算結果をＢＰＦ５１に出力する。
【００４３】
ＢＰＦ５１は，周波数ｆ近傍の周波数を通過させるフィルタである。なお，ｆは周波数検出部３１から出力されるエンジンパルス信号の周波数である。
制振すべき周波数が変化した場合，過渡状態では，制振力には複数の周波数成分が存在する。そのため，たとえば変化後の周波数近傍に制振対象の共振周波数が存在する場合には，制振力には周波数が共振周波数と一致し，かつ共振振動を低減できる振動の位相とは異なる位相の成分が含まれる場合があるため，共振周波数を加振してしまい，制御が不安定化することがある。
このＢＰＦ５１により，制振すべき周波数以外の制振力を除去することにより，制振効果を高め，かつ，制御が不安定化するのを防止することができる。
【００４４】
ＢＰＦ５１は，加算器４１からの出力に対して，エンジンパルス信号の周波数近傍の周波数のみを通過させ，当該信号（−（Ａ’／Ｇ）ｓｉｎ（ωｔ＋φ’＋Ｐ＋Δｐ））をアンプ４に出力する。このＢＰＦ５１から出力される信号が，アクチュエータ１０の装着位置から加速度センサ５の装着位置までの振動伝達特性Ｇに基づく位相変化と振幅変化を考慮した加振指令となる。
この加振指令をアンプ４へ出力すると，補助質量１１が振動して制振力を発生することにより，加速度センサ５によって検出されるエンジン１が発生する振動が抑制されることになる。このとき，アクチュエータ１０が補助質量を振動させることにより発生する制振力は，アクチュエータ１０の装着位置から加速度センサ５の装着位置までの振動伝達特性Ｇに基づく位相変化と振幅変化を考慮した制振力であるため，振動を検出する位置（座席６の位置）と制振力を発生する位置が異なっていても発生する振動を効率よく抑制することができる。
【００４５】
以上のように，本発明の実施例における制振装置は，基準波と振動信号との位相差である抽出位相信号と，基準波と振動信号との位相差を近似した算出位相信号とから，位相補正量Δｐを算出し，このΔｐにより位相成分Ｐを補正することによって，制御部３から出力される加振指令の位相を調整することができる。すなわち，経年変化等によって制振装置内に予め設定してある振動伝達特性Ｇを修正する必要が生じた場合でも，制振装置が自律的にＧの変化分を補正できるため，ユーザーに何ら複雑な修正作業を行わせることなく，経年変化等前の制振効果を保ち続けることができる。
【００４６】
また，エンジンパルス信号の周波数ｆに基づいて，逆特性テーブルから振幅成分１／Ｇおよび位相成分Ｐを求める一方で，加速度センサ出力信号に基づいた算出位相信号および基準波に基づいた抽出位相信号から位相補正量Δｐを求め，これらを乗算して加振指令を算出している。そのため，たとえばエンジンパルス信号と加速度センサ出力信号とから逆特性そのものを演算する場合に比べ，演算処理を簡略化でき，演算時間を短縮することが出来る。すなわち，応答性の良い制御を実現できるだけでなく，演算に必要な回路を安価に構成することができるので，ユーザーに安価で制振性能の高い制振装置を提供することが出来る。
【００４７】
また，加振手段から振動検出手段までの振動伝達特性の逆特性を加味して制振力を発生させるようにしているため，加振手段であるアクチュエータ１０を，車体フレーム２の任意の位置に後付けでも装着することが出来る。そのため，たとえば経年変化等を経た中古車両に後付けした場合でも，何ら複雑な調整作業を要することなく，制振を行うことができる。なお，経年変化等のない新車両に最初から装着することも可能である。
【００４８】
なお，前述した説明においては，車体フレーム２に発生する上下方向（重力方向）の振動を制振する場合について述べたが，制振する振動の方向は上下方向に限られるものではなく，振動検出手段の検出位置および検出方向と，加振手段の加振位置および加振方向は適宜変更が可能である。たとえば検出手段を車両のハンドルに設置すれば，ハンドルからドライバーの手に伝わる振動を経年変化等の影響を受けることなく低減することが可能である。
また，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。
【００４９】
また，位相補正ブロック６３は，加速度センサ５で検出した成分φと制御部３内にて生成した成分φ’との差であるΔφが予め定めた閾値よりも小さい場合には，位相補正量の更新を行わない，または位相補正を行わないようにしてもよい。すなわち，位相補正に不感帯を設けることにより，振動発生源または制振すべき位置で過渡的に微小な周波数の変化が生じた場合でも，制御部がその変化に過度に追従することによって制御が不安定化するのを防ぐことができる。なお，制御が不安定化しやすいかどうかは，振動発生源の振動が制振対象の共振周波数近傍であるかどうかによっても影響されるので，上述した閾値は周波数ごとに設定されていても良いし，周波数によらず一定値であっても良い。
【００５０】
また，位相補正ブロック６３は，振動発生源の周波数ｆが，予め設定した範囲内で，予め設定した回数だけ連続して検出された場合に位相補正量の更新または位相補正を行うようにしても良い。たとえば，ｆ±１Ｈｚの周波数が１０サンプリング検出された場合に位相補正量の更新または位相補正を行うようにすることにより，振動発生源または制振すべき位置で過渡的に微小な周波数の変化が生じた場合でも，制御部がその変化に過度に追従することによって制御が不安定化するのを防ぐことができる。なお，制御が不安定化しやすいかどうかは，振動発生源の振動が制振対象の共振周波数近傍であるかどうかによっても影響されるので，上述した設定範囲または設定回数は周波数ごとに設定されていても良いし，周波数によらず一定値であっても良い。
【００５１】
また，位相補正ブロック６３は，加振指令の振幅が，予め設定した範囲内で，予め設定した回数だけ連続してアンプ４へ出力された場合に位相補正量の更新または位相補正を行うようにしても良い。たとえば，加振指令の振幅変動が±２％の範囲内で，１０サンプリング出力された場合に位相補正量の更新または位相補正を行うようにすることにより，振動発生源または制振すべき位置で過渡的に微小な周波数の変化が生じた場合でも，制御部がその変化に過度に追従することによって制御が不安定化するのを防ぐことができる。なお，制御が不安定化しやすいかどうかは，振動発生源の振動が制振対象の共振周波数近傍であるかどうかによっても影響されるので，上述した設定範囲または設定回数は周波数ごとに設定されていても良いし，周波数によらず一定値であっても良い。
【００５２】
また，位相補正ブロック６３は，加速度センサ５により検出された加速度振幅が，予め設定した閾値より大きい場合に位相補正量の更新または位相補正を行うようにしても良い。たとえば，制振すべき位置が車両の座席である場合，着座した人間が大きいと感じる振動の加速度振幅を閾値に設定することにより，閾値以上である場合には確実に制振を行うことによって乗員に快適な乗り心地を提供しながらも，閾値以下である場合には位相補正量の更新または位相補正を行わないため演算負荷を軽減でき，また，量子化誤差による誤演算を防止できる。なお，たとえば人間が感じやすい振動は周波数によって異なるため，上述した閾値は周波数ごとに設定されていても良いし，周波数によらず一定値であっても良い。
【００５３】
また，位相補正ブロック６３は，図９の極座標において，位相差ベクトルが現れる象限によって位相補正量Δｐを変更しても良い。たとえば固定角度ｈの大きさを位相差ベクトルが現れる象限ごとに設定することにより，位相差ベクトルが第１または第４象限に現れる場合には位相補正量を小さくし，第２または第３象限に現れる場合には位相補正量を大きくする。すなわち，差分Δφの大きさに応じて位相補正量Δｐを変えることにより，効果的に振動抑制をすることができる。
【００５４】
また，位相補正ブロック６３は，位相差ベクトル抽出部６０が算出する第１の特性値αと第２の特性値βを入力し，差分Δφの大きさに応じて位相補正量Δｐを変更しても良い。たとえば固定角度ｈの大きさをΔφの絶対値の大きさごとに設定することにより，Δφの絶対値が大きいほどｈを大きくし，Δφが０に近づくほどｈを小さくする。すなわち，差分Δφの大きさに応じて位相補正量Δｐを変えることにより，効果的に振動抑制をすることができる。
【００５５】
なお，制御部３は，位相算出手段，位相抽出手段，位相補正手段及び加振指令発生手段として兼用されるものである。具体的には，収束ゲイン２μの乗算器，乗算器３３，３４及び積分器３５，３６は，位相算出手段として機能し，振幅検出部６６，除算器６８，乗算器５５，５６，ノッチフィルタ５８及びＬＰＦ５９は，位相抽出手段として機能するものである。また，位相差ベクトル抽出部６０，位相補正ブロック６３，値設定部３７，加算器６１及び正弦波発振器３８は，位相補正手段として機能し，乗算器３９，４０，６４，６５及び加算器４１は，加振指令発生手段として機能するものである。
【００５６】
本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく，本発明の趣旨を逸脱しない範囲において，種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明による制振装置は，振動を抑制するべき位置と制振力を発生させる位置が異な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】
【００５８】
【図１】本発明に係る制振装置を機能ごとに示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すアクチュエータ１０の構成を示す模式図である。
【図４】図２に示す制御部３の構成を示すブロック図である。
【図５】図２に示す車体フレーム２の振動伝達特性Ｇ，Ｇ’を示す説明図である。
【図６】生成した信号と検出した信号の位相ずれ状態を示す説明図である。
【図７】生成した信号と検出した信号の位相ずれ状態を示す説明図である。
【図８】生成した信号と検出した信号の位相ずれ状態を示す説明図である。
【図９】第１の特性値αと第２の特性値βとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    エンジン（振動発生源）
３    制御部（位相算出手段，位相抽出手段，位相補正手段，加振指令発生手段）
５    加速度センサ（振動検出手段）
１０  アクチュエータ（加振手段）
３３，３４  乗算器
３５，３６  積分器
３８  正弦波発信器
３９，４０，６４，６５  積分器
４１  加算器
５５，５６  乗算器
５８  ノッチフィルタ
５９  ＬＰＦ
６０  位相差ベクトル抽出部
６１  加算器
６３  位相補正ブロック
６６  振幅検出部
６８  除算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005120709.tif 000008
【図８】
0005120709.tif 000009
【図９】
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