JP2015169242A - 振動低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】慣性マスの振動を抑制できる振動低減装置を提供する。【解決手段】エンジンと車体との間を連結するロッドと、ロッドに支持された慣性マスをロッド内で所定方向に往復動させるアクチュエータと、ロッドの振動を検出する振動検出手段と、アクチュエータを制御する制御手段とを備え、制御手段は、ロッドの振動に基づいて、ロッドの所定方向への変位の速度に比例した力を発生させるようアクチュエータを制御する第１制御モードと、振動検出手段を用いて慣性マスの振動を推定し、慣性マスの振動に基づいてアクチュエータを制御する第２制御モードとを切り替える。【選択図】 図１

Description

本発明は、振動低減装置に関するものである。

エンジンに取り付けられる第１ブッシュと、車体側に取り付けられる第２ブッシュと、これら一対のインシュレータを連結するトルクロッドと、このロッドに支持された慣性マスと、この慣性マスをロッドの軸方向に往復動させるアクチュエータと、このアクチュエータをロッドの軸方向変位の速度に比例した力を発生させるように制御する制御手段とを備えた振動低減装置において、エンジン回転速度がエンジン回転の基本次数の加振力周波数と慣性マスの共振周波数とが一致するエンジン回転速度の場合には、ゲインを低下させ、ロッドの軸方向変位の速度に対するアクチュエータが発生する力の割合を低下させる振動低減装置が開示されている（特許文献１）。

特開２０１２−５７６８０号公報

しかしながら、例えば、トルクの大きいエンジンに上記の振動低減装置を適用した場合には、エンジン回転の基本次数の加振力周波数と慣性マスの共振周波数とが一致するときにアクチュエータの加振力を抑える制御だけでは、慣性マスの振動を十分に抑制できないという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、慣性マスの振動を抑制できる振動低減装置を提供することである。

本発明は、アクチュエータを制御する制御手段により、ロッドの振動に基づいて、ロッドの所定方向への変位の速度に比例した力を発生させるようアクチュエータを制御する第１制御モードと、慣性マスの振動を推定しつつ慣性マスの振動に基づいてアクチュエータを制御する第２制御モードとを切り替えることによって上記課題を解決する。

本発明は、エンジンの回転により慣性マスの振動が大きくなるような場合には、アクチュエータの加振力を発生する制御モードに切り替えることで、慣性マスの振動の減衰を増加させているため、慣性マスの振動を抑制できる。

本発明の実施形態に係る振動制御装置のブロック図である。 図１に示す振動制御装置において、周波数（Ｈｚ）に対する慣性マスの振動変位の特性をグラフである。 図１のトルクロッドの物理モデルを説明するための図である。 図１のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る振動制御装置において、コントローラの制御手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る振動制御装置において、コントローラの制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
本発明の実施形態に係る振動低減装置は、ロッドの振動を抑制するための装置である。振動低減装置は、図１に示すように、トルクロッド２００、アクチュエータ１０、加速度センサ２１、及びコントローラ２２を備えている。アクチュエータ１０は、慣性マス１１をトルクロッド２００に対して相対的に移動させることで、トルクロッド２００の振動を抑制する。

トルクロッド２００は、車体とエンジンとの間に連結されるロッドであって、エンジンから車体への伝達する振動を低減する構造を有している。トルクロッド２００は、ロッド軸部２０１と、ロッド端部２０２、２０３とを備えている。ロッド軸部２０１は、筒状に形成され、円筒状のロッド端部２０２の中心点から、円筒状のロッド端部２０３の中心点に向く方向を軸心とする。ロッド軸部２０１には、アクチュエータ１０を取り付けるための空洞が形成されている。

ロッド端部２０２は、ロッド軸部２０１の一端に設けられている。ロッド端部２０２は筒状に形成されており、外筒２０２ａ、内筒２０２ｂ、及び弾性体２０２ｃを備えている。外筒２０２ａ及び内筒２０２ｂは円筒状に形成されている。弾性体２０２ｃは、外筒２０２ａと内筒２０２ｂの間に介在されている。弾性体２０２ｃは、例えば弾性ゴムで形成され、減衰性をもっている。内筒２０２ｂの筒状の孔が、ボルトの挿入孔となる。そして、ロッド端部２０２は、ボルトによりエンジンに取り付けられている。

ロッド端部２０３は、ロッド軸部２０１の他端に設けられている。ロッド端部２０３の基本構造は、ロット端部２０２と同様の構成であり、外筒２０３ａ、内筒２０３ｂ、及び弾性体２０３ｃを備えている。ロッド端部２０３は、ボルトにより車体に取り付けられている。

アクチュエータ１０がトルクロッド２００に取り付けられた状態で、トルクロッド２００は、エンジンと車体との間に取り付けられる。エンジンの振動は、主にロッド軸部２０１の軸心に沿って伝わる。このとき、アクチュエータ１０は、慣性マス１１をトルクロッド２００に対して相対的に移動させる。相対的な移動方向は、ロッド軸部２０１の軸心に沿う方向である。これにより、トルクロッド２００の振動が抑制される。

また、エンジンの曲げ、捩れの共振振動（以下、エンジン弾性共振振動とも称す）を効率よく抑制するために、トルクロッド２００は、ロッド軸部２０１の軸心に沿う方向の共振周波数（以下、ロッド共振周波数とも称す）が設定されている。

エンジン弾性共振周波数は、エンジン弾性共振振動の共振周波数であり、一般的な車両用エンジンの場合には、２８０〜３５０Ｈｚ程度である。一方、ロッド共振周波数は、トルクロッド２００の特性により決まる剛性共振周波数であり、ロッド軸部２０１及びロッド端部２０２、２０３の質量により決まる。また、ロッド共振周波数は弾性体２０２ｃ、２０３ｃの特性にも依存する。

そのため、本例では、ロッド共振周波数がエンジン弾性共振周波数より低くなるように、弾性体２０２ｃ、２０３ｃの特性と、ロッド軸部２０１及びロッド端部２０２、２０３の質量、剛性等を規定している。これにより、本例は、エンジントルクを支持するトルクロッド２００において、ロッド軸部２０１の軸方向への振動を抑制でき、車室内の騒音を低減できる。

次に、アクチュエータ１０の構成を説明する。アクチュエータ１０は、慣性マス１１と、板バネ１２と、コア１３と、コイル１４と、磁石１６と、シャフト１７とを備えている。なお、アクチュエータ１０の構成は、図１に示す構成に限らず、例えばボビンなどの他の構成も備えている。

慣性マス１１は、アクチュエータ１０のアウタ部材（可動子）に相当し、インナ部材に対して前後方向（スラスト方向：図１のｙ方向）に相対的に往復動するように、板バネ１２を介してインナ部材に支持されている。慣性マスの移動方向は、シャフト１７の軸方向（図１のｙ方向）と同一である。慣性マス１１は、積層鋼板等を有している。

板バネ１２は、磁石１６と慣性マス１１との間に、慣性マス１１の移動軸方向と垂直方向（図１のｘ方向）に所定間隔をもち、それぞれ同一の軸心となるように配置され、インナ部材と慣性マス１１とを連結している。

コア１３、コイル１４及び磁石１６が、インナ部材に相当する。コア１３は、インナコアとなる複数の板状の積層鋼板により構成されている。複数の積層鋼板の中心部には、シャフト１７を挿入するための挿入孔が設けられている。コア１３は図示しないボビンで覆われている。

コイル１４は、ボビンを介してコア１３に巻き付けられている。コイル１４は、通電により磁界を発生させて、慣性マス１１を往復動させるためのコイルである。コイル１４は、シャフト１７の中心軸（図ｙ方向に沿う軸心）に対して対象となる位置に配置されている。また、コイル１４のコイル面（図１のｙｚ面）の中心線（ｘ方向に沿う線）と、コイル１４のコイル面（図１のｙｚ面）の中心線（ｘ方向に沿う線）は同一である。

磁石１６は、慣性マス１１に対して所定の間隔を空けつつ、ボビンに支持されている。シャフト１７は、ロッド軸部１１の筐体内に収容されたアクチュエータ１０を、ロッド軸部１１の筐体内で支持するための部材であって、筒状に形成されている。シャフト１７は、コア１３の挿入孔に挿入されつつ、接着剤等でコア１１を固定している。またシャフト１７の端部は、例えばボルト等でトルクロッド２００に固定されている。

加速度センサ２１は、ロッド軸部２０１の側面に取り付けられており、トルクロッド２００の軸方向（ロッド軸部２０１の中心軸）の振動の加速度（軸方向変位の角度）を検出する。加速度センサ２１は、トルクロッド２００のピッチング振動に対して感度の低い位置であって、トルクロッド２００の重心の付近に設けられている。これにより、ロッド軸方向への振動に対する振動の検出精度を高めることができる。

コントローラ２２は、加速度センサ２１で検出された加速度を用いて、所定の演算式により、トルクロッド２００の軸方向への速度（軸方向変位の速度）を演算する。そして、コントローラ２２は、演算したトルクロッド２００の変位の速度に比例した力（加振力）を発生させる。

クランク角センサ２３は、エンジン回転速度（エンジン回転数）を検出するためのセンサである。クランク角センサ２３の検出値は、コントローラ２２に出力される。なお、図１では、クランク角センサ２３の検出値がコントローラ２２に直接出力されるように記載されているが、実際には、クランク角センサ２３の検出値はエンジンを制御するためのエンジンコントローラに出力される。そして、コントローラ２２はＣＡＮ通信により、エンジンコントローラから検出値を取得する。

ここで、慣性マス１１及びトルクロッド２００の各共振周波数と、振動変位について説明する。

近年、エンジンのダウンサイズに伴い、Ｖ型６気筒エンジンで発生したトルクを、４気筒エンジンで発生させて、エンジンをペンデュラムで搭載する場合がある。そして、このようなエンジンでは、１気筒当たりに要求されるトルクも大きくなるため、エンジンの振動も大きくなる。本例は、車体とエンジンとの間にトルクロッド２００を連結しつつ、上記のように、ロッド共振周波数をエンジン弾性共振周波数より低くしている。そのため、エンジン回転速度が、ロッド共振周波数に相当する回転速度よりも十分に高い場合には、トルクロッド２００により車室内への騒音を低減できる。

一方、エンジン回転速度（４気筒エンジンでは、回転の２次の加振周波数）が、トルクロッド２００の共振周波数（以下、ロッド共振周波数とも称す）と一致する場合には、トルクロッド２００の共振に起因する振動が、車室内に伝わるおそれがある。特に、このような振動は、車両の加速時に、コモリ音として車室内に伝わる。そのため、本例では、エンジン回転速度が、コモリ音として伝わるような回転速度帯域内にある場合には、トルクロッド２００の振動に基づいてアクチュエータ１００で加振力を加えることで、ロッド軸部２０１の軸方向への振動を抑制している。

また、上記のとおり慣性マス１１は、板バネ１２の金属バネ等でトルクロッド２００に支持されており、慣性マス１１の共振周波数（以下、慣性マス共振周波数とも称す）は、ロッド共振周波数より低くなる、慣性マス共振周波数は、多くの場合、例えば２５〜３５Ｈｚ前後となる。４気筒エンジンで支配的な回転２次の加振力では、エンジン回転速度（２次）が例えば７５０ｒｐｍとなり、慣性マス共振周波数の帯域と一致する。言い換えると、４気筒エンジンのアイドル回転速度２次の振動周波数が、慣性マス共振周波数、又は、慣性マス共振周波数を含む帯域内で一致する。すなわち、エンジンの常用回転域の範囲内に、慣性マスの共振周波数が存在するため、特にアイドリング時には、慣性マス１１の振動変位が大きくなる。

図２に、周波数（Ｈｚ）に対する慣性マス１１の振動変位の特性をグラフで示す。図２に示すように、慣性マス１１の振動変位は、慣性マス共振周波数（ｆａ）で最も高くなる。ロッド共振周波数（ｆｂ）における振動変位も高くなっているが、共振周波数（ｆａ）における振動変位と比べ、半分以下になっている。

さらに、近年のトルクロッドのコンパクト化の流れにより、アクチュエータ１００を収容するロッド内の空間も狭くなり、アクチュエータ１０自体も小さく設計されている。アクチュエータ１０とトルクロッド２００（アクチュエータ１０を収容するロッドの収容部分の内壁）との間の隙間（クリアランス）が狭くなっている。そのため、図２に示すように、アイドリング時に、エンジン回転速度が慣性マス共振周波数と一致し、慣性マス１１の軸方向への共振が顕著になった場合には、慣性マス１１の振動変位が大きくなり、慣性マス１１がトルクロッド２０に衝突するおそれがある。そのため、本発明では、エンジン回転によりトルクロッド２００の軸方向に入る加振周波数が、慣性マス共振周波数を含む低回転速度の領域内にある場合には、慣性マス１１の振動に基づきアクチュエータ１０を制御する。また、エンジン回転によりトルクロッド２００の軸方向に入る加振周波数が、高回転速度の領域内にある場合には、トルクロッド２００の振動に基づきアクチュエータ１０を制御する。

以下、コントローラ２２の具体的な制御について説明する。コントローラ２２は、クランク角センサ２３からエンジン回転速度を取得すると、エンジン回転速度と、制御モードを切り替えるための回転速度閾値とを比較する。制御モードには、ロッド振動制御モード及び慣性マス振動制御モードがある。ロッド振動制御モードでは、コントローラ２２は、トルクロッド２００の振動に基づいてトルクロッド２００の軸方向（図１のｙ方向）への変位速度に比例した力を発生させるようにアクチュエータ１０を制御する。また、慣性マス振動制御モードでは、コントローラ２２は慣性マス１１の振動に基づいてアクチュエータを制御する。

コントローラ２２には、第１回転速度閾値及び第２回転速度閾値が、制御モードを切り替えるための回転速度閾値として、予め設定されている。第２回転速度閾値は、第１回転速度閾値より低い回転速度である。

第１回転速度閾値は、ロッド振動制御モードに切り替えるための閾値である。例えば４気筒エンジンにおいて、第１回転速度閾値は２０００ｒｐｍに設定されている。第１回転速度閾値は、エンジンの回転によりトルクロッド２００が共振するときのエンジンの回転速度を含んだ所定の帯域内に設定される。例えば４気筒エンジンでは、回転２次の加振力を発生させる周波数とトルクロッド共振周波数が一致するときに、エンジンの回転によりトルクロッド２００が共振するとき、となる。そして所定の帯域は、例えば、アクチュエータ１０に加振力を発生させない状態で、ロッド共振に起因するコモリ音が車室内に伝達するようなエンジンの回転速度の範囲で規定される。本例では、第１回転速度閾値は所定の帯域の下限値であって、コモリ音が車室内へのノイズに影響を及ぼさない周波数、言い換えると、コモリ音により生じる車室ノイズが十分に小さいと判断できる周波数に設定されている。

また、第２回転速度閾値は、エンジンの回転により慣性マス１１が共振するときのエンジンの回転速度を含んだ所定の帯域内に設定される。例えば４気筒エンジンでは、回転２次の加振力を発生させる周波数と慣性マス共振周波数が一致するときに、エンジンの回転により慣性マス１１が共振するとき、となる。第２回転速度閾値は、第１回転速度閾値より低く、例えば１０００ｒｐｍに設定されている。所定の帯域は、例えば、図２に示す、周波数（ｆａ）における振動変位の特性おいて、ピーク値を中心とした周波数の幅で表される。そして、第２回転速度閾値は、慣性マス共振周波数に対応するように設定され、慣性マス１１の共振ピークの半値幅を規定する周波数（半値幅を規定する周波数のうち高い方の周波数）に対応するように設定され、又は、慣性マス１１の経時的な共振周波数のずれを考慮して慣性マス共振周波数より高い周波数に対応するように設定されている。

コントローラ２２は、エンジン回転速度が第１回転速度閾値以上である場合には、アクチュエータ１０の制御モードをロッド振動制御モードに切り替える。また、コントローラ２２は、エンジン回転速度が第２回転速度閾値以下である場合には、アクチュエータ１０の制御モードを慣性マス振動制御モードに切り替える。コントローラ２２は、エンジン回転速度が第１回転速度閾値未満であり第２回転速度閾値より高い場合には、アクチュエータ１０で加振力を発生させないように、アクチュエータ１０を制御する。クランク角センサ２３で検出されるエンジン回転速度は、所定の周期で、コントローラ２２に入力される。そして、コントローラ２２は、エンジンの回転に応じて、上記の制御モードを切り替えつつ、アクチュエータ１００を制御している。

ロッド振動制御モードが設定された場合には、コントローラ２２は、加速度センサ２１から入力される信号から、トルクロッド２００の振動を検出する。このとき、コントローラ２２は、加速度センサ２１の入力信号に対して、ロッド共振周波数を含む周波数を通過させるように、フィルタリング処理を行う。

そして、コントローラ２２は、加速度センサ２１で検出した振動に対して、ロッド軸方向へのロッド振動速度に比例した力を逆向きにして、アクチュエータ１０から発生させるように制御する。具体的には、加速度センサ２１で検出されるロッド軸方向の加速度に対して、コントローラ２２は、所定のゲインを乗算して、ゲインを乗算した後の値に対して、符号を逆向きにしつつ、アクチュエータ１０のコイル１４への出力電圧として出力する。アクチュエータ１０において、コイル１４は積分器として作用するため、ロッド軸方向への加速度は積分され、ロッド軸方向速度となる。アクチュエータ１０で発生する力は、ロッド軸方向速度に比例し、向きは逆向きになる。これにより、コントローラ２２は、制御対象であるトルクロッド２００の減衰を増大させる速度フィードバック制御（ロッド振動速度に比例した制御）を行う。

慣性マス振動制御モードが設定された場合には、まずコントローラ２２は、加速度センサ２１で検出される検出値（加速度）から、慣性マス１１の変位に関する値として、慣性マス１１の変位の速度を演算する。本例は、慣性マス１１に、振動を検出するセンサを取り付けていないため、トルクロッド２００に設けられている加速度センサ２１を用いて慣性マス１１の振動を推定している。

以下、加速度センサ２１の検出値と慣性マス１１の変位の速度又は加速度との関係について、図３に示すトルクロッド２００の物理モデルを用いて、説明する。図３は、トルクロッド２００の物理モデルを示すダイアグラムである。図３において、ｋは板バネ１２のロッド軸方向へのバネ係数（バネ要素）を示し、ｕはアクチュエータ内で発生する電磁力（電磁力要素）を示し、ｍは慣性マス１１の質量（質量要素）を示し、ｃは減衰係数である。

トルクロッド２００の変位をｘ_０とし、慣性マス１１の変位をｘとすると、トルクロッド２００についての運動方程式より、以下の式（１）が導出される。

なお、上記式で示すｘの上部に示す１つの点は時間の１階微分を示し、２つの点は、時間の２階微分を示す。式（２）以下の式でも同様とする。

電磁力（ｕ）は、コントローラ２２の速度比例制御により、慣性マス１１に対して減衰させるための、慣性マス１１への加振力で表され、コントローラ２２による速度比例制御のゲインをＧとすると、以下の（２）式で表される。

そして、式（１）に式（２）を代入することで、式（３）が導出される。

慣性マス１１の速度フィードバック制御を行っていない状態とすると、式（３）に含まれるゲイン（Ｇ）はゼロになるため、式（３）は式（４）となる。

そして、式（４）の式から慣性マス１１の変位（ｘ）が以下の式（５）で表される。ただし、ωは角振動数を示す。

ここで、係数（α）を式（６）のように置き換えると、慣性マス１１の変位、慣性マス１１の速度、及び慣性マス１１の加速度は式（７）のようにそれぞれ表される。

式（７）により、慣性マス１１の変位は、トルクロッド２００の変位に比例係数αを乗ずることで演算できる。同様に、慣性マス１１の速度はトルクロッド２００の速度にαを乗ずることで演算でき、慣性マス１１の加速度はトルクロッド２００の加速度にαを乗ずることで演算できる。

さらに、慣性マス１１の共振周波数では、式（６）で示した比例係数（α）が単純化できる。式（７）の加速度の式に、式（６）を代入すると、式（８）が導出される。

エンジンの回転によりトルクロッド２００に入力される振動の周波数のうち、回転２次の加振力（トルクロッド２００の振動に起因する力）の周波数が、慣性マス共振周波数と一致した場合には、以下の式（９）が成り立つ。ただし、ω_０は、慣性マス１１の共振時の角振動数を表す。

さらに、角振動数ω、バネ係数ｋ、及び質量ｍの関係式（式１０）を用いて、式（８）は、式（１１）で表される。

さらに、式（１１）を展開すると、慣性マスの加速度は式（１２）のように表される。

ただし、ζは減衰比である。

ここで、トルクロッド２００の変位（ｘ_０）の振動を式（１３）のように表すと、

トルクロッド２００の変位（ｘ）の加速度は式（１４）のように表される。

そして、式（１２）に式（１４）を代入することで、式（１５）が導出される。

すなわち、式（１５）で表されるように、慣性マス１１の加速度は、トルクロッドの振動の変位により表すことができる。さらに、慣性マス１１の共振時には、比例係数（α）は、上記の式（１２）のように、減衰比の逆数（１／ζ）を含む関数であって、回転速度の要素を含まない実数で単純化できる。減衰比（ζ）は、ロッド共振時における、臨界減衰係数に対する減数係数を表しており、上記のｃ及びｋを用いて表される。そして、ｃ及びｋの係数は、アクチュエータ１０の設計時にパラメータで予め決まる。そのため、上記の比例係数は、予め決まっている減衰比（ζ）に応じて設定されることになる。

上記のように、慣性マス１１の共振時の変位、速度、及び加速度は、加速度センサ２１の検出値に基づいて推定できるため、コントローラ２２は、加速度センサ２１を用いて慣性マス１１の振動を推定している。

そして、コントローラ２２は、慣性マス振動制御モードにおいて、加速度センサ２１の検出値から慣性マス１１の軸方向への変位の速度を、上記の演算式を用いて、演算する。さらに、コントローラ２２は、演算した慣性マス１１の変位の速度に比例した力を発生させるように、コイル１４の電圧を出力して、アクチュエータ１０を制御する。これにより、コントローラ２２は、制御対象を慣性マス１１の減衰を増大させる速度フィードバック制御（慣性マス振動速度に比例した制御）を行う。

ロッド振動制御モード及び慣性マス振動制御モードのいずれの制御モードが設定されていない場合には、コントローラ２２は、コイル１４に電圧を出力せずに、アクチュエータ１０を駆動させない。エンジン回転速度が第１回転速度閾値未満であり、かつ、第２回転速度閾値より高い場合には、エンジンの回転による振動は小さく、トルクロッド２００の振動及び慣性マス１１の振動も小さい。そのため、アクチュエータ１０を駆動させないことで、アクチュエータ１０の駆動電源における消費電力が抑制される。

次に、コントローラ２２の制御フローを、図４を用いて説明する。図４はコントローラ２２の制御手順を示すフローチャートである。なお、図４に示す制御フローは、エンジンの駆動中、所定の周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１にて、コントローラ２２は、クランク角センサ２３から入力される信号からエンジンの回転速度を検出する。ステップＳ２にて、コントローラ２２は、検出したエンジン回転速度と第２回転速度閾値とを比較する。エンジン回転速度が第２回転速度閾値以下である場合には、ステップＳ３に進む。エンジン回転速度が第２回転速度閾値より高い場合にはステップＳ５に進む。

ステップＳ３にて、コントローラ２２は、加速度センサ２１の検出値から慣性マス１１の軸方向への振動速度を演算する。ステップＳ４にて、コントローラ２２は、演算した慣性マス１１の振動速度に比例した力をアクチュエータ１０で発生させるように、アクチュエータ１０を制御し（慣性マス振動速度比例制御）、制御フローが終了する。

ステップＳ２に戻り、エンジン回転速度が第２回転速度閾値より高い場合には、コントローラ２２は、検出したエンジン回転速度と第１回転速度閾値とを比較する。エンジン回転速度が第１回転速度閾値以上である場合には、ステップＳ６に進む。エンジン回転速度が第１回転速度閾値より低い場合には、アクチュエータ１０は駆動されずに、本例の制御が終了する。

ステップＳ６にて、コントローラ２２は、加速度センサ２１の検出値に基づき、トルクロッド２００の振動速度に比例した力をアクチュエータ１０で発生させるように、アクチュエータ１０を制御し（ロッド振動速度比例制御）、制御フローが終了する。

上記のように本発明は、加速度センサ２１を用いて慣性マス１１の振動を推定しつつ、ロッド振動制御モードと、慣性マス振動制御モードとを切り替える。これにより、慣性マスの共振振動が、エンジンの常用回転域内に存在する場合でも、慣性マスの共振振動を抑制し、車室内への振動の伝達を防止できる。その結果として、例えば、エンジンをペンデュラムで搭載した場合でも、エンジンのトルク発生によって、トルクロッド２００に入る振動が車室内へ伝達することを抑制する。特に、本発明は、２５０〜８００Ｈｚといった加速時における騒音を低減でき、車室内の快適性を向上できる。

また、本発明は、エンジン回転速度が第１回転速度閾値以上である場合にはロッド振動制御モードに切り替え、エンジン回転速度が第２回転速度閾値以下である場合には慣性マス振動制御モードに切り替える。これにより、トルクロッド２００の振動を抑制する制御に加えて、慣性マス１１の振動を抑制する制御も行うことができる。その結果として、ロッドにおける異音の発生や、慣性マス１１のロッドへの衝突による耐久性の低下を防ぐことができる。

また本例は、加速度センサ２１の検出値から、慣性マス１１の変位に関する値（慣性マス１１の振動速度）を演算する。そして、本例は、演算結果に基づいて、慣性マス１１の変位の速度に比例した力を発生させるようアクチュエータ１０を制御する。これにより、慣性マスの変位を検出するためのセンサを新たに設ける必要がないため、コスト削減、及び、アクチュエータ１０の小型化を実現できる。

また本例は、加速度センサ２１の検出値に比例係数を乗ずることで、慣性マス１１の変位に関する値を演算する。これにより、演算制御が簡素化できる。また、本例は、比例係数をアクチュエータ１０の減衰比に応じて設定する。これにより、予め設計段階で決まっているアクチュエータ１０の減衰特性とエンジン回転速度から、比例係数を定めることができる。

なお、本発明の変形例として、コントローラ２２は、加速度センサ２１の検出値から慣性マス１１の変位を演算し、演算された慣性マス１１の変位が所定の変位閾値以上である場合に、慣性マス振動制御モードに切り替えてもよい。上記の式（７）で示したように、慣性マス１１の変位は、トルクロッド２００の変位に対して、比例係数を乗じた単純な式で表される。そのため、コントローラ２２は、加速度センサ２１の検出値からトルクロッド２００の変位を演算し、トルクロッド２００の変位に対して比例係数を乗ずることで、慣性マス１１の変位を演算する。

そして、慣性マス１１とトルクロッド２００との間のクリアランス（隙間）は、設計段階で予め決まっているため、所定の変位閾値は、クリアランスに対する慣性マスの変位で規定でき、言い換えると、慣性マス１１がトルクロッド２００に衝突しないようにする、慣性マス１１の変位の上限値で規定できる。これにより、本発明は、変形例においても、慣性マス振動制御モードの範囲を、慣性マス１１の変位で限定しつつ、慣性マス１１の振動を抑制できる。

なお、本例では、トルクロッド２００の振動を検出するセンサとして、加速度センサ２１を用いたが、加速度センサに限らず、他の種類の振動センサを用いてもよい。

上記のコントローラ２２が本発明の「制御手段」に相当し、クランク角センサ２３が本発明の「回転速度検出手段」に相当し、加速度センサ２１が本発明の「振動検出手段」に相当する。

《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係る振動電源装置について説明する。本例では上述した第２実施形態に対して、回転の２次の加振周波数が慣性マス共振周波数に一致する場合に、慣性マス振動制御モードでアクチュエータ１０を制御する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態の記載を適宜、援用する。

図２に示すように、慣性マス１１の振動変位は、慣性マス１１の共振周波数（ｆａ）で急峻なピーク値をとる。そのため、慣性マス振動制御によりアクチュエータ１０を制御する加振周波数が、慣性マス共振周波数に限定されたとしても、慣性マス１１の共振振動の抑制効果は十分に得られる。そして、例えば４気筒エンジンでは、回転２次の加振周波数が慣性マス共振周波数と一致する場合に、慣性マス１１の共振が生じるため、コントローラ２２は、エンジンの回転により、回転２次の加振周波数と慣性マス共振周波数が一致した場合に、慣性マス振動性モードに切り替えて、アクチュエータ１０を制御する。一方、回転２次の加振周波数と慣性マス共振周波数が一致しない場合には、コントローラ２２は制御モードを慣性マス振動性モードに設定しない。

以下、図５を用いて、コントローラ２２の制御フローを説明する。図５はコントローラ２２の制御手順を示す。なお、ステップＳ１１及びステップＳ１２の制御フローは、第１実施形態に係るステップＳ１及びステップＳ２の制御フローとそれぞれ同様であり、ステップＳ１４〜Ｓ１７の制御フローは、第１実施形態に係るステップＳ３〜Ｓ６の制御フローと同じであるため、説明を省略する。

ステップＳ１２において、エンジン回転速度が第２回転速度閾値以下である場合には、ステップＳ１３にて、コントローラ２２は、回転２次の加振周波数が慣性マス共振周波数に一致するか否かを判定する。具体的には、回転２次の加振周波数が慣性マス共振周波数に一致するときのエンジン回転速度が回転速度の閾値として設定され、この回転速度閾値と現在のエンジン回転速度とが一致するか否かを判断することで、コントローラ２２はステップＳ１３の制御フローを実行する。

そして、回転２次の加振周波数が慣性マス共振周波数に一致する場合には、ステップＳ１３に進み、回転２次の加振周波数が慣性マス共振周波数に一致しない場合には、本例の制御フローが終了する。

なお、本発明の変形例として、ステップＳ１２の制御フローが省略され、ステップＳ１３の制御フローで、回転２次の加振周波数が慣性マス共振周波数に一致する場合にステップＳ１４に進み、回転２次の加振周波数が慣性マス共振周波数に一致しない場合にステップＳ１６に進むような制御フローとしてもよい。

《第３実施形態》
本発明の他の実施形態に係る振動電源装置について説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、慣性マス１１の変位に関する値として慣性マス１１の加速度を演算している点、及び、演算した慣性マス１１の変位の加速度に基づいてアクチュエータ１０を制御している点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１実施形態の記載を適宜、援用する。

第１実施形態の式（７）で示したように、慣性マス１１の加速度（軸方向変位の加速度）は、トルクロッド２００の軸方向への変位の加速度に対して、比例係数を乗じた単純な式で表される。そのため、コントローラ２２は加速度センサ２１の検出値に対して比例係数を乗ずることで、慣性マス１１の加速度を演算する。

次に、コントローラ２２は、演算した加速度に対して所定のゲインを乗算しつつ、符号を逆向きにして、アクチュエータ１０のコイル１４への出力電圧として出力する。アクチュエータ１０において、コイル１４は積分器として作用する。そのため、加速度に比例する電圧がコイル１４に印加されることで、慣性マス１１の速度に比例した力が、アクチュエータ１０で発生する。これにより、コントローラ２２は、慣性マス振動制御モードにおいて、演算した慣性マス１１の加速度に基づいて、アクチュエータ１１を制御する。

以下、図６を用いて、コントローラ２２の制御フローを説明する。図６はコントローラ２２の制御手順を示す。なお、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２５、及びステップＳ２６の制御フローは、第１実施形態に係るステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ５、及びステップＳ６の制御フローと同じであるため、説明を省略する。

ステップＳ２３にて、コントローラ２２は、加速度センサ２１の検出値から慣性マス１１の軸方向への振動加速度を演算する。ステップＳ４にて、コントローラ２２は、演算した加速度に基づいて、慣性マス１１の振動速度に比例した力をアクチュエータ１０で発生させるように、アクチュエータ１０を制御し（慣性マス振動速度比例制御）、制御フローが終了する。

上記のように、本例は、加速度センサ２１の検出値から、慣性マス１１の変位に関する値（慣性マス１１の振動加速度）を演算する。そして、本例は、演算結果に基づいて、慣性マス１１の速度に比例した力を発生させるようアクチュエータ１０を制御する。これにより、慣性マスの変位を検出するためのセンサを新たに設ける必要がないため、コスト削減、及び、アクチュエータ１０の小型化を実現できる。

１０…アクチュエータ
１１…慣性マス
１２…板バネ
１３…コア
１４…コイル
１６…磁石
２１…加速度センサ
２２…コントローラ
２３…クランク角センサ

Claims (10)

1. エンジンと車体との間を連結するロッドと、
   前記ロッドに支持された慣性マスを前記ロッド内で所定方向に往復動させるアクチュエータと、
   前記ロッドの振動を検出する振動検出手段と、
   前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記ロッドの振動に基づいて、前記ロッドの前記所定方向への変位の速度に比例した力を発生させるよう前記アクチュエータを制御する第１制御モードと、
   前記振動検出手段を用いて前記慣性マスの振動を推定し、前記慣性マスの振動に基づいて前記アクチュエータを制御する第２制御モードとを切り替える
   ことを特徴とする振動低減装置。
2. 請求項１記載の振動低減装置において、
   前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度が所定の第１回転速度閾値以上である場合には、前記第１制御モードに切り替え、
   前記エンジン回転速度が所定の第２回転速度閾値以下である場合には前記第２制御モードに切り替え、
   前記第２回転速度閾値は前記第１回転速度閾値よりも低い回転速度である
   ことを特徴とする振動低減装置。
3. 請求項２記載の振動低減装置において、
   前記第１回転速度閾値は、前記エンジンの回転により前記ロッドが共振するときの前記エンジンの回転速度を含んだ帯域内に設定され、
   前記第２回転速度閾値は前記エンジンの回転により前記慣性マスが共振するときの前記エンジンの回転速度を含んだ帯域内に設定されている
   ことを特徴とする振動低減装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動低減装置において、
   前記制御手段は、
   前記振動検出手段の検出値に基づいて前記アクチュエータを制御することで前記第１制御モードを実行し、
   前記振動検出手段の検出値から前記慣性マスの変位に関する値を演算し、前記値に基づいて前記慣性マスの前記所定方向への変位の速度に比例した力を発生させるよう前記アクチュエータを制御することで、前記第２制御モードを実行する
   ことを特徴とする振動低減装置。
5. 請求項４に記載の振動低減装置において、
   前記制御手段は、
   前記振動検出手段の検出値から前記慣性マスの速度を、前記慣性マスの変位に関する値として演算する
   ことを特徴とする振動低減装置。
6. 請求項４のいずれか一項に記載の振動低減装置において、
   前記制御手段は、
   前記振動検出手段の検出値から前記慣性マスの加速度を、前記慣性マスの変位に関する値として演算する
   ことを特徴とする振動低減装置。
7. 請求項４〜６のいずれか一項に記載の振動低減装置において、
   前記制御手段は、
   前記検出値に比例係数を乗ずることで、前記慣性マスの変位に関する値を演算する
   ことを特徴とする振動低減装置。
8. 請求項７記載の振動低減装置において、
   前記比例係数は、前記アクチュエータの減衰比に応じて設定されている
   ことを特徴とする振動低減装置。
9. 請求項４〜８のいずれか一項に記載の振動低減装置において、
   前記振動検出手段は、前記ロッドの重心の付近に設けられている
   ことを特徴とする振動低減装置。
10. 請求項１に記載の振動低減装置において、
    前記ロッドの振動を検出する振動検出手段をさらに備え、
    前記制御手段は、
    前記振動検出手段の検出値から前記慣性マスの変位を演算し、演算された前記慣性マスの変位が所定の変位閾値以上である場合には前記第２制御モードに切り替え、
    前記所定の変位閾値は、前記慣性マスと前記ロッドとの間の隙間に対する前記慣性マスの変位の閾値である
    ことを特徴とする振動低減装置。

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