JP3914176B2 - 能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの振動の伝達を抑制すべく制御手段でアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる能動型防振支持装置は、下記特許文献により公知である。
【０００３】
この能動型防振支持装置は、アクチュエータに電流を印加して可動部材を振動させることでバネ定数を変化させるもので、そのバネ定数を設定する印加電流のピーク電流値と位相との関係を予めマップとして記憶しておき、エンジン回転数に応じて前記マップからアクチュエータに印加すべき電流のピーク電流値と位相とを求めることで、種々のエンジン回転数領域で能動型防振支持装置に有効な防振機能を発揮させるようになっている。
【０００４】
ところで、例えば４サイクル６気筒のエンジンでは、クランクシャフトが２回転する間に６回の爆発が起きるため、その振動周期はクランクアングルで１２０°周期となる。従来は、各々の振動周期におけるクランクシャフトの回転変動（角加速度）を例えば１５°のクランクアングル毎に出力される８個のクランクパルスの時間間隔から算出し、その回転変動から推定したエンジンの振動波形に基づいて、前記振動周期の次の周期において能動型防振支持装置のアクチュエータの作動を制御していた。
【０００５】
【特許文献】
特開平７−４２７８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クランクシャフトが１回転する間に含まれる複数の振動周期におけるエンジンの振動波形にはばらつきがあり、前回の振動周期において推定したエンジンの振動波形に基づいて今回の振動周期のアクチュエータの電流波形を制御した場合に、前回の振動周期のエンジンの振動波形と今回の振動周期のアクチュエータの電流波とが整合しなくなり、能動型防振支持装置の防振機能を有効に発揮できなくなる可能性がある。
【０００７】
例えば、図８には４サイクル６気筒のエンジンの振動波形を、気筒が１回爆発する１２０°のクランクアングルを１周期として推定するものが示されている。各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にはクランクアングルの１５°毎に出力される８個のクランクパルスが含まれており、それら８個のクランクパルスの時間間隔の変動から前記各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振動波形が推定され、その振動波形に基づいて次の振動周期におけるアクチュエータの制御が行われる。
【０００８】
この場合、各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において推定された振動波形が変動しなければ問題はないが、図８の例ではクランクシャフトの１回転に含まれる３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振動波形が異なっており、例えば振動周期Ｐ１において推定した振動波形に基づいて振動周期Ｐ２におけるアクチュエータの電流波形を決定すると、両者が整合しなくなって能動型防振支持装置の防振機能を有効に発揮できなくなる可能性がある。
【０００９】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クランクシャフトが１回転する間のエンジン振動の変動を補償して能動型防振支持装置に有効な防振機能を発揮させることを目的とする。
【００１０】
【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、エンジンの振動の伝達を抑制すべく制御手段でアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置において、前記制御手段は、エンジンのクランクシャフトの回転周期に含まれる振動波形が異なる複数の振動周期における振幅の平均値を算出し、その平均値に基づいてアクチュエータの作動を制御することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、エンジンのクランクシャフトの回転周期に含まれる振動波形が異なる複数の振動周期における振幅の平均値に基づいてアクチュエータの作動を制御するので、個々の振動周期における振幅と、その振幅に基いて実行されるアクチュエータの作動の制御との間の時間遅れの影響を排除し、能動型防振支持装置に有効な防振機能を発揮させることができる。
【００１２】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段は、前記振幅の平均値に基づいてエンジンの振動状態を推定し、その推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御することを特徴とする能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１３】
上記構成によれば、複数の振動周期における振幅の平均値から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御するので、能動型防振支持装置に一層有効な防振機能を発揮させることができる。
【００１４】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記複数の振動周期の総和は、クランクシャフトの回転周期の整数倍であることを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１５】
上記構成によれば、振動状態の平均値を算出するための複数の振動周期の総和を、クランクシャフトの回転周期の整数倍に設定したので、クランクシャフトの回転周期を一周期とする振動状態の変動を効果的に補償してアクチュエータの作動を一層的確に制御することができる。
【００１６】
尚、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。
【００１７】
【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。
図１〜図７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２−２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は実施例の作用を説明するタイムチャート、図６はエンジン振動推定ルーチンのフローチャート、図７は図６のフローチャートのステップＳ８のサブルーチンを示すフローチャートである。
【００１８】
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（本実施例で４サイクル６気筒エンジン）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Ｓａ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２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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）。
【００２３】
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）。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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時の振動や気筒休止時の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。
【００３２】
能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９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３４に対する通電を制御する。
【００３３】
次に、図５のタイムチャートに基づいて、能動型防振支持装置Ｍの制御の内容を説明する。
【００３４】
本実施例の４サイクル６気筒のエンジンＥでは、クランクシャフトが２回転する間に６回の爆発が起きるため、その振動周期はクランクアングルで１２０°周期となり、クランクシャフトの１回転に３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が含まれる。３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振動波形は各々異なっているが、クランクシャフトの１回転を単位とする振動波形は同一となる。
【００３５】
そこで、クランクシャフトの１回転に含まれる３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振動波形をそれぞれ推定し、それら３個の推定振動波形の平均値を、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９を制御するためのエンジンＥの振動波形として採用する。このように、各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の推定振動波形の平均値に基づいて、次の振動周期における能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９の電流波形を制御するので、前記推定振動波形の平均値とアクチュエータ２９の電流波形とを整合させ、能動型防振支持装置Ｍに有効な防振機能を発揮させることができる。
【００３６】
次に、上記作用を図６および図７のフローチャートに基づいて更に詳細に説明する。
【００３７】
先ず図６のフローチャートのステップＳ１でクランクパルスセンサＳａから各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…において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。
【００３８】
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で各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…毎に、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。
【００３９】
以上のようにして各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…の各々におけるエンジン振動の振幅が演算されると、ステップＳ８でクランクシャフトの回転数の整数倍（実施例ではクランクシャフトの１回転）に含まれる振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…におけるエンジン振動の振幅の移動平均を演算する。本実施例ではクランクシャフトの１回転に３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が含まれるため、振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振幅の平均値、振動周期Ｐ２，Ｐ３，Ｐ１の振幅の平均値、振動周期Ｐ３，Ｐ１，Ｐ２の振幅の平均値…（移動平均振幅）が順次演算される。
【００４０】
次に、上記ステップＳ８のサブルーチンを、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００４１】
先ずステップＳ１１で前々回の振動周期の振幅を保存し、ステップＳ１２で前回の振動周期の振幅を保存し、ステップＳ１３で今回の振動周期の振幅を保存する。続くステップＳ１４で前々回、前回および今回の振動周期の振幅を加算して振幅の加算値Ｓを算出し、ステップＳ１５で前記加算値Ｓを、加算した振動周期の数であるＮ（＝３）で除算して移動平均振幅＝Ｓ／Ｎを算出する。
【００４２】
尚、実施例ではクランクシャフトの１回転についての移動平均振幅を算出しているが、クランクシャフトの２回転についての移動平均振幅を算出する場合には加算する振動周期の数Ｎは６になり、クランクシャフトの３回転についての移動平均振幅を算出する場合には加算する振動周期の数Ｎは９になり、クランクシャフトのＸ回転についての移動平均振幅を算出する場合には加算する振動周期の数Ｎは３・Ｘになる。
【００４３】
また４サイクル８気筒のエンジンＥでは、クランクシャフトの１回転に含まれる振動周期は４個になるため、クランクシャフトのＸ回転についての移動平均振幅を算出する場合に加算する振動周期の数は４・Ｘになり、４サイクル１０気筒のエンジンＥでは、クランクシャフトの１回転に含まれる振動周期は５個になるため、クランクシャフトのＸ回転についての移動平均振幅を算出する場合に加算する振動周期の数は５・Ｘになる。
【００４４】
そして、図６のフローチャートのステップＳ９で、移動平均振幅に基づいて能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ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。
【００４５】
以上のように、クランクシャフトの１回転に含まれる３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の各々について推定したエンジン振動の振幅の平均値を算出し、その平均値に基づいて能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９の作動を制御するので、個々の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において推定した振幅と、その振幅に基づくアクチュエータ２９の作動の制御との間の時間遅れの影響を排除し、能動型防振支持装置Ｍに有効な防振機能を発揮させることができる。特に、振幅の平均値を算出するための複数の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の総和を、クランクシャフトの回転周期の整数倍（実施例では１倍）に設定したので、クランクシャフトの回転周期を一周期とする振幅の変動を効果的に補償することができる。
【００４６】
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。
【００４７】
例えば、能動型防振支持装置Ｍは液体を封入したものに限定されず、ピエゾ素子を用いたものであっても良い。
【００４８】
また実施例は６気筒のエンジンＥを例示したが、本発明は任意の多気筒エンジンに適用することができ、クランクパルスの間隔もクランクアングルの１５°に限定されるものではない。
【００４９】
また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Ｍは自動車以外のエンジンの支持に適用することができる。
【００５０】
また実施例ではクランクシャフトの１回転についての移動平均振幅を算出しているが、クランクシャフトの整数回の回転についての移動平均振幅を算出しても良い。
【００５１】
【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、エンジンのクランクシャフトの回転周期に含まれる振動波形が異なる複数の振動周期における振幅の平均値に基づいてアクチュエータの作動を制御するので、個々の振動周期における振幅と、その振幅に基いて実行されるアクチュエータの作動の制御との間の時間遅れの影響を排除し、能動型防振支持装置に有効な防振機能を発揮させることができる。
【００５２】
また請求項２に記載された発明によれば、複数の振動周期における振幅の平均値から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御するので、能動型防振支持装置に一層有効な防振機能を発揮させることができる。
【００５３】
また請求項３に記載された発明によれば、振動状態の平均値を算出するための複数の振動周期の総和を、クランクシャフトの回転周期の整数倍に設定したので、クランクシャフトの回転周期を一周期とする振動状態の変動を効果的に補償してアクチュエータの作動を一層的確に制御することができる。
【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】 実施例の作用を説明するタイムチャート
【図６】 エンジン振動推定ルーチンのフローチャート
【図７】 図６のフローチャートのステップＳ８のサブルーチンを示すフローチャート
【図８】 従来例の作用を説明するタイムチャート
【符号の説明】
Ｅ エンジン
Ｐ１ 振動周期
Ｐ２ 振動周期
Ｐ３ 振動周期
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
２９ アクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの振動の伝達を抑制すべく制御手段でアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる能動型防振支持装置は、下記特許文献により公知である。
【０００３】
この能動型防振支持装置は、アクチュエータに電流を印加して可動部材を振動させることでバネ定数を変化させるもので、そのバネ定数を設定する印加電流のピーク電流値と位相との関係を予めマップとして記憶しておき、エンジン回転数に応じて前記マップからアクチュエータに印加すべき電流のピーク電流値と位相とを求めることで、種々のエンジン回転数領域で能動型防振支持装置に有効な防振機能を発揮させるようになっている。
【０００４】
ところで、例えば４サイクル６気筒のエンジンでは、クランクシャフトが２回転する間に６回の爆発が起きるため、その振動周期はクランクアングルで１２０°周期となる。従来は、各々の振動周期におけるクランクシャフトの回転変動（角加速度）を例えば１５°のクランクアングル毎に出力される８個のクランクパルスの時間間隔から算出し、その回転変動から推定したエンジンの振動波形に基づいて、前記振動周期の次の周期において能動型防振支持装置のアクチュエータの作動を制御していた。
【０００５】
【特許文献】
特開平７−４２７８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クランクシャフトが１回転する間に含まれる複数の振動周期におけるエンジンの振動波形にはばらつきがあり、前回の振動周期において推定したエンジンの振動波形に基づいて今回の振動周期のアクチュエータの電流波形を制御した場合に、前回の振動周期のエンジンの振動波形と今回の振動周期のアクチュエータの電流波とが整合しなくなり、能動型防振支持装置の防振機能を有効に発揮できなくなる可能性がある。
【０００７】
例えば、図８には４サイクル６気筒のエンジンの振動波形を、気筒が１回爆発する１２０°のクランクアングルを１周期として推定するものが示されている。各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にはクランクアングルの１５°毎に出力される８個のクランクパルスが含まれており、それら８個のクランクパルスの時間間隔の変動から前記各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振動波形が推定され、その振動波形に基づいて次の振動周期におけるアクチュエータの制御が行われる。
【０００８】
この場合、各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において推定された振動波形が変動しなければ問題はないが、図８の例ではクランクシャフトの１回転に含まれる３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振動波形が異なっており、例えば振動周期Ｐ１において推定した振動波形に基づいて振動周期Ｐ２におけるアクチュエータの電流波形を決定すると、両者が整合しなくなって能動型防振支持装置の防振機能を有効に発揮できなくなる可能性がある。
【０００９】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クランクシャフトが１回転する間のエンジン振動の変動を補償して能動型防振支持装置に有効な防振機能を発揮させることを目的とする。
【００１０】
【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、エンジンの振動の伝達を抑制すべく制御手段でアクチュエータの作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置において、前記制御手段は、エンジンのクランクシャフトの回転周期に含まれる振動波形が異なる複数の振動周期における振幅の平均値を算出し、その平均値に基づいてアクチュエータの作動を制御することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、エンジンのクランクシャフトの回転周期に含まれる振動波形が異なる複数の振動周期における振幅の平均値に基づいてアクチュエータの作動を制御するので、個々の振動周期における振幅と、その振幅に基いて実行されるアクチュエータの作動の制御との間の時間遅れの影響を排除し、能動型防振支持装置に有効な防振機能を発揮させることができる。
【００１２】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段は、前記振幅の平均値に基づいてエンジンの振動状態を推定し、その推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御することを特徴とする能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１３】
上記構成によれば、複数の振動周期における振幅の平均値から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御するので、能動型防振支持装置に一層有効な防振機能を発揮させることができる。
【００１４】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記複数の振動周期の総和は、クランクシャフトの回転周期の整数倍であることを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置が提案される。
【００１５】
上記構成によれば、振動状態の平均値を算出するための複数の振動周期の総和を、クランクシャフトの回転周期の整数倍に設定したので、クランクシャフトの回転周期を一周期とする振動状態の変動を効果的に補償してアクチュエータの作動を一層的確に制御することができる。
【００１６】
尚、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。
【００１７】
【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。
図１〜図７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２−２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は実施例の作用を説明するタイムチャート、図６はエンジン振動推定ルーチンのフローチャート、図７は図６のフローチャートのステップＳ８のサブルーチンを示すフローチャートである。
【００１８】
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（本実施例で４サイクル６気筒エンジン）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Ｓａ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２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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）。
【００２３】
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）。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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時の振動や気筒休止時の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。
【００３２】
能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９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３４に対する通電を制御する。
【００３３】
次に、図５のタイムチャートに基づいて、能動型防振支持装置Ｍの制御の内容を説明する。
【００３４】
本実施例の４サイクル６気筒のエンジンＥでは、クランクシャフトが２回転する間に６回の爆発が起きるため、その振動周期はクランクアングルで１２０°周期となり、クランクシャフトの１回転に３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が含まれる。３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振動波形は各々異なっているが、クランクシャフトの１回転を単位とする振動波形は同一となる。
【００３５】
そこで、クランクシャフトの１回転に含まれる３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振動波形をそれぞれ推定し、それら３個の推定振動波形の平均値を、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９を制御するためのエンジンＥの振動波形として採用する。このように、各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の推定振動波形の平均値に基づいて、次の振動周期における能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９の電流波形を制御するので、前記推定振動波形の平均値とアクチュエータ２９の電流波形とを整合させ、能動型防振支持装置Ｍに有効な防振機能を発揮させることができる。
【００３６】
次に、上記作用を図６および図７のフローチャートに基づいて更に詳細に説明する。
【００３７】
先ず図６のフローチャートのステップＳ１でクランクパルスセンサＳａから各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…において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。
【００３８】
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で各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…毎に、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。
【００３９】
以上のようにして各振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…の各々におけるエンジン振動の振幅が演算されると、ステップＳ８でクランクシャフトの回転数の整数倍（実施例ではクランクシャフトの１回転）に含まれる振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…におけるエンジン振動の振幅の移動平均を演算する。本実施例ではクランクシャフトの１回転に３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が含まれるため、振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の振幅の平均値、振動周期Ｐ２，Ｐ３，Ｐ１の振幅の平均値、振動周期Ｐ３，Ｐ１，Ｐ２の振幅の平均値…（移動平均振幅）が順次演算される。
【００４０】
次に、上記ステップＳ８のサブルーチンを、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００４１】
先ずステップＳ１１で前々回の振動周期の振幅を保存し、ステップＳ１２で前回の振動周期の振幅を保存し、ステップＳ１３で今回の振動周期の振幅を保存する。続くステップＳ１４で前々回、前回および今回の振動周期の振幅を加算して振幅の加算値Ｓを算出し、ステップＳ１５で前記加算値Ｓを、加算した振動周期の数であるＮ（＝３）で除算して移動平均振幅＝Ｓ／Ｎを算出する。
【００４２】
尚、実施例ではクランクシャフトの１回転についての移動平均振幅を算出しているが、クランクシャフトの２回転についての移動平均振幅を算出する場合には加算する振動周期の数Ｎは６になり、クランクシャフトの３回転についての移動平均振幅を算出する場合には加算する振動周期の数Ｎは９になり、クランクシャフトのＸ回転についての移動平均振幅を算出する場合には加算する振動周期の数Ｎは３・Ｘになる。
【００４３】
また４サイクル８気筒のエンジンＥでは、クランクシャフトの１回転に含まれる振動周期は４個になるため、クランクシャフトのＸ回転についての移動平均振幅を算出する場合に加算する振動周期の数は４・Ｘになり、４サイクル１０気筒のエンジンＥでは、クランクシャフトの１回転に含まれる振動周期は５個になるため、クランクシャフトのＸ回転についての移動平均振幅を算出する場合に加算する振動周期の数は５・Ｘになる。
【００４４】
そして、図６のフローチャートのステップＳ９で、移動平均振幅に基づいて能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ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。
【００４５】
以上のように、クランクシャフトの１回転に含まれる３個の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の各々について推定したエンジン振動の振幅の平均値を算出し、その平均値に基づいて能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ２９の作動を制御するので、個々の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において推定した振幅と、その振幅に基づくアクチュエータ２９の作動の制御との間の時間遅れの影響を排除し、能動型防振支持装置Ｍに有効な防振機能を発揮させることができる。特に、振幅の平均値を算出するための複数の振動周期Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の総和を、クランクシャフトの回転周期の整数倍（実施例では１倍）に設定したので、クランクシャフトの回転周期を一周期とする振幅の変動を効果的に補償することができる。
【００４６】
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。
【００４７】
例えば、能動型防振支持装置Ｍは液体を封入したものに限定されず、ピエゾ素子を用いたものであっても良い。
【００４８】
また実施例は６気筒のエンジンＥを例示したが、本発明は任意の多気筒エンジンに適用することができ、クランクパルスの間隔もクランクアングルの１５°に限定されるものではない。
【００４９】
また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Ｍは自動車以外のエンジンの支持に適用することができる。
【００５０】
また実施例ではクランクシャフトの１回転についての移動平均振幅を算出しているが、クランクシャフトの整数回の回転についての移動平均振幅を算出しても良い。
【００５１】
【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、エンジンのクランクシャフトの回転周期に含まれる振動波形が異なる複数の振動周期における振幅の平均値に基づいてアクチュエータの作動を制御するので、個々の振動周期における振幅と、その振幅に基いて実行されるアクチュエータの作動の制御との間の時間遅れの影響を排除し、能動型防振支持装置に有効な防振機能を発揮させることができる。
【００５２】
また請求項２に記載された発明によれば、複数の振動周期における振幅の平均値から推定したエンジンの振動状態に基づいてアクチュエータの作動を制御するので、能動型防振支持装置に一層有効な防振機能を発揮させることができる。
【００５３】
また請求項３に記載された発明によれば、振動状態の平均値を算出するための複数の振動周期の総和を、クランクシャフトの回転周期の整数倍に設定したので、クランクシャフトの回転周期を一周期とする振動状態の変動を効果的に補償してアクチュエータの作動を一層的確に制御することができる。
【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】 実施例の作用を説明するタイムチャート
【図６】 エンジン振動推定ルーチンのフローチャート
【図７】 図６のフローチャートのステップＳ８のサブルーチンを示すフローチャート
【図８】 従来例の作用を説明するタイムチャート
【符号の説明】
Ｅ エンジン
Ｐ１ 振動周期
Ｐ２ 振動周期
Ｐ３ 振動周期
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
２９ アクチュエータ
Claims (3)
- エンジン（Ｅ）の振動の伝達を抑制すべく制御手段（Ｕ）でアクチュエータ（２９）の作動を制御する能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置において、
前記制御手段（Ｕ）は、エンジン（Ｅ）のクランクシャフトの回転周期に含まれる振動波形が異なる複数の振動周期（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）における振幅の平均値を算出し、その平均値に基づいてアクチュエータ（２９）の作動を制御することを特徴とする、能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置。 - 前記制御手段（Ｕ）は、前記振幅の平均値に基づいてエンジン（Ｅ）の振動状態を推定し、その推定したエンジン（Ｅ）の振動状態に基づいてアクチュエータ（２９）の作動を制御することを特徴とする、請求項１に記載の能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置。
- 前記複数の振動周期（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）の総和は、クランクシャフトの回転周期の整数倍であることを特徴とする、請求項１に記載の能動型防振支持装置のアクチュエータ駆動制御装置。
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