JP4314930B2 - 振動吸収装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動吸収装置に関するものである。

従来から、振動体の振動が振動受体側に伝達されることを防止するために、様々な振動吸収装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。このような振動吸収装置は例えば、エンジンの振動が車体側に伝達されることを防止するエンジンマウント装置として用いられる。

本出願人は先に、特願２００２−３８７４３号の明細書に記載されているような振動吸収装置を発明した。この振動吸収装置は、振動体から振動受体側に伝達される振動をアクチュエータにより積極的に低減（制振）するアクティブマウントであり、以下、この装置の概略を図５を用いて説明する。

図に示すように、この振動吸収装置は、振動受体Ｆ（ここでは車体）に取り付けられた円筒状のケース１０６と、一端がケース１０６の上面板１０２に取り付けられ、他端が振動体Ｅ（ここではエンジン）に取り付けられたベローズ１０８とを備える。

ケース１０６の上面板１０２には比較的小径の連通口１４６が開口形成されており、ケース１０６の内部とベローズ１０８の内部とは互いに連通している。ケース１０６の内部にはプランジャ室１４４が、ベローズ１０８の内部にはベローズ室１３４がそれぞれ形成される。プランジャ室１４４及びベローズ室１３４にはオイル等の流体が充填される。連通口１４６は、ベローズ室１３４とプランジャ室１４４との圧力を静的につり合わせて、エンジンＥの重量が、後述するプランジャ１４０にかからないようにしている。

ベローズ１０８の上端は、ベローズブラケット１１０により封止されており、このベローズブラケット１１０がエンジンＥに固定される。

ケース１０６におけるベローズ１０８との連結面（つまり上面板１０２）のほぼ中央部には、プランジャ１４０が設けられる。このプランジャ１４０は、ベローズ１０８の伸縮方向（図中上下方向）とほぼ同じ方向（平行な方向）に移動可能に設けられる。ケース１０６内には、プランジャ１４０をベローズ１０８の伸縮方向とほぼ同じ方向に移動させるためのアクチュエータ１４１と、プランジャ１４０の位置を検出するためのポジションセンサ１１４とが設けられる。

アクチュエータ１４１は、ケース１０６内に配置された永久磁石１７４と、プランジャ１４０の下面に連結され、永久磁石１７４の外周に嵌合された電磁コイル１７２とを備える。アクチュエータ１４１は図示しない制御装置により制御される。つまり、制御装置により電磁コイル１７２が通電されると、電磁コイル１７２と永久磁石１７４との間に電磁力が働き、この電磁力により電磁コイル１７２及びプランジャ１４０が上下に移動する。プランジャ１４０の移動量及び移動方向は、電磁コイル１７２への通電電圧（電流）及び通電方向を変更することで制御できる。

ケース１０６の側部には、プランジャ室１４４と連通するアキュームレータ１５４が設けられる。アキュームレータ１５４は、ダイヤフラム１５６等の隔膜により流体室１５８と気体室１６０とに区画される。流体室１５８は通路１６２を介してプランジャ室１４４と連通しており、内部にはオイル等の流体が充填される。エンジンＥの重量は、ベローズ室１３４、プランジャ室１４４、通路１６２及び流体室１５８内の流体を介してダイヤフラム１５６へと伝わる。従って、気体室１６０内には、エンジンＥの重量に対抗できる圧力の気体が封入される。

この振動吸収装置の作用を説明する。

エンジンＥが駆動されると、その起振力（振動）がベローズ室１３４内の流体を介してプランジャ１４０に伝わり、プランジャ１４０を上下に移動させる。このプランジャ１４０の移動がポジションセンサ１１４により検出されると、図示しない制御装置が、エンジンＥの起振力と同周波数かつ同相の制振振動を生成し、その制振振動に従って、アクチュエータ１４１の電磁コイル１７２に通電する。この結果、プランジャ１４０がエンジンＥの起振力と同方向に同期して移動し、それに伴って、ベローズ１０８が上下に伸縮する。

具体的に説明すると、エンジンＥから下方への起振力が発生すると、アクチュエータ１４１がプランジャ１４０を下方へと移動させる。これにより、ベローズ室１３４内の容積が増加し、ベローズ室１３４内の圧力が低下するため、それに伴ってベローズ１０８が収縮する。この結果、下向きの起振力がベローズ１０８により吸収され、車体Ｆ側に伝達されることを防止できる。なお、ベローズ室１３４内の圧力変化に追従してベローズ１０８が収縮するため、実際には、ベローズ室１３４内の圧力はほぼ一定に維持される。

逆に、エンジンＥから上方への起振力が発生すると、アクチュエータ１４１がプランジャ１４０を上方へと移動させ、ベローズ１０８が伸長することを許容する。これにより、上向きの起振力が吸収され、車体Ｆ側に伝達されることを防止できる。

このように、この振動吸収装置によれば、エンジンＥの振動に合わせてプランジャ１４０を移動させてベローズ１０８の伸縮を許容することで、エンジンＥの振動が車体Ｆ側へ伝達されることを防止できる。

特開平６−７４２９５号公報 特開平５−８７１８９号公報

ところで、上述した振動吸収装置において、車体Ｆ側に振動が伝達されることをより確実に防止するためには、ケース１０６から車体Ｆ側へ伝達される振動をエラー信号として検出し、その検出値に基づいてもアクチュエータ１４１を制御することが好ましい。

即ち、ポジションセンサ１１４の検出値をリファレンス信号とし、その信号に基づいて制振信号を生成してアクチュエータ１４１を制御すると共に、ケース１０６から車体Ｆ側へ伝達される振動をエラー信号として、そのエラー信号をなくすように上記制振信号を補正（最適化）することで、より高精度な制振制御が可能となる。

ケース１０６から車体Ｆ側へ伝達される振動を検出する方法としては、ケース１０６から車体Ｆに加わる荷重の変動を検出することが考えられる。つまり、図５に示すように、ケース１０６と車体Ｆとの間に圧力センサ１７０を介設し、この圧力センサ１７０の検出値の変動をエラー信号とするのである。

しかしながら、この場合、圧力センサ１７０を奥まった狭い場所に設けざるを得ず、圧力センサ１７０に対してハーネスを脱着するときなどの作業性が悪いという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エラー信号を検出する部材に対するアクセスの容易化を図った振動吸収装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、振動体の振動が振動受体側に伝達されることを防止する振動吸収装置であって、上記振動体又は振動受体のどちらか一方に取り付けられたケースと、一端が上記ケースに、他端が上記振動体又は振動受体の他方に取り付けられ、上記ケースと内部が連通したべローズと、上記ケース及びベローズの内部に充填された流体と、上記ケースにおける上記ベローズとの連結面に上記ベローズの伸縮方向とほぼ同じ方向に移動可能に設けられ、上記方向に移動することで上記ベローズの伸縮を許容するプランジャと、上記プランジャを移動させるためのアクチュエータと、上記振動体の振動を検出する第一検出手段と、上記ベローズ内の流体の圧力を検出する第二検出手段と、上記第一検出手段及び第二検出手段の検出値に基づいて上記アクチュエータを制御する制御装置とを備え、上記ベローズの他端に、該他端を封止するベローズブラケットが設けられ、該ベローズブラケットに、上記ベローズブラケットを貫通し上記ベローズの内部と外部とを連通させる流体通路が開口形成され、上記第二検出手段は、上記流体通路の外側端部に臨んで上記ベローズブラケットの外面に取り付けられた圧力センサであるものである。

ここで、上記制御装置は、上記第一検出手段の検出値をリファレンス信号とし、その信号に基づいて制振振動を生成し、その制振振動に従って上記アクチュエータを制御すると共に、上記第二検出手段の検出値をエラー信号とし、その信号に基づいて上記制振振動を補正するものであっても良い。

また、上記第一検出手段が、上記プランジャの位置を検出するポジションセンサであっても良い。

また、上記ケースと上記振動体又は振動受体の一方との間、及び／又は上記ベローズと上記振動体又は振動受体の他方との間にラバーマウントが介設されても良い。

また、上記ケースの一側面が上記振動体又は振動受体の一方に取り付けられると共に、上記ケースの他側面にスライド部材がスライド可能に設けられ、該スライド部材は、上記振動体又は振動受体の他方に取り付けられ、上記ベローズは、その一端が上記ケースの一端部に取り付けられ、他端が上記スライド部材に取り付けられても良い。

また、上記ケースと上記振動体又は振動受体の一方との間、及び／又は上記スライド部材と上記振動体又は振動受体の他方との間にラバーマウントが介設されても良い。

本発明によれば、エラー信号を検出する部材に対して容易にアクセスできるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は本実施形態に係る振動吸収装置の正面断面図である。この振動吸収装置は、本出願人が先に出願した振動吸収装置に基づいて発明されたものであり、基本的な構成は図５に示したものと同様である。従って、図５の装置と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

また、本実施形態の振動吸収装置は、エンジンの振動が車体側に伝達されることを防止するエンジンマウント装置として適用されたものである。

さて、本実施形態の振動吸収装置１は、エンジンＥ（振動体）の振動をリファレンス信号として検出すると共に、エンジンＥから車体Ｆ（振動受体）側に伝達される振動をエラー信号として検出し、それら両信号に基づいてアクチュエータ１４１を制御するものであり、特に、エラー信号を検出する部材へのアクセスを容易に行えるようにしたものである。

エンジンＥの振動（リファレンス信号）を検出する第一検出手段は、プランジャ１４０の位置を検出するポジションセンサ１１４からなる。つまり、エンジンＥが振動すると、その振動がベローズ室１３４内の流体を介してプランジャ１４０に伝達され、プランジャ１４０が上下に移動されるので、プランジャ１４０の位置（変位）を検出することでエンジンＥの振動を間接的に検出できる。ポジションセンサ１１４の検出値は、アクチュエータ１４１を制御する制御装置３に送信される。

次に、エンジンＥから車体Ｆ側に伝達される振動（エラー信号）を検出する第二検出手段は、ベローズ１０８内（ベローズ室１３４）の流体の圧力を検出する圧力センサ２からなる。つまり、エンジンＥから流体及びケース１０６を介して車体Ｆ側に伝達される振動を、ベローズ室１３４の流体の圧力変動により間接的に検出する。この圧力センサ２の検出値は、制御装置３へ送信される。

ベローズ室１３４の流体の圧力変動を検出することで車体Ｆ側に伝達される振動を検出できる理由を図２を用いて説明する。

図２はベローズ室１３４の流体圧力を示しており、図２（ａ）がアクチュエータ１４１による制振制御を行っていない場合、図２（ｂ）がアクチュエータ１４１による適切な制振制御を行った場合を示している。

図２（ａ）から分かるように、制振制御を行っていない場合、ベローズ室１３４の流体圧力は大きく変動する。これは、プランジャ１４０がアクチュエータ１４１により積極的に移動されず、ベローズ１０８が積極的に伸縮できないからである。つまり、エンジンＥの振動をベローズ１０８で吸収することができず、エンジンＥの振動が流体に伝達される。言い換えれば、エンジンＥの振動（上下動）に伴ってベローズ室１３４の流体圧力が上昇・下降する。この圧力変動がケース１０６を介して車体Ｆに伝達される。

これに対して、図２（ｂ）に示すように、適切な制振制御を行った場合、ベローズ室１３４の流体の圧力変動はほぼゼロとなる。これは、エンジンＥの振動に伴ってプランジャ１４０がアクチュエータ１４１により移動され、ベローズ１０８の伸縮を許容するからである。つまり、エンジンＥの振動がベローズ１０８の伸縮により吸収されるため、ベローズ室１３４の流体には振動が伝達されない。結果として、ベローズ室１３４の流体に圧力は付与されず、車体Ｆに振動は伝達されない。

このように、エンジンＥの振動は流体の圧力変動を介して車体Ｆに伝達されるので、ベローズ室１３４の流体圧力を検出することで車体Ｆ側に伝達される振動を間接的に検出できるのである。

このように本実施形態では、ベローズ室１３４の流体の圧力変動をエラー信号としているため、エラー信号を検出する部材（ここでは圧力センサ２）の配置場所の自由度が高まり、その部材に対するアクセスを容易にすることができる。

具体的には、ベローズ１０８の他端（上端）を封止するベローズブラケット１１０に流体通路５が形成され、圧力センサ２はその流体通路５に臨ませて配置される。流体通路５は、ベローズ１０８の内部と外部とを連通させるものであり、ベローズブラケット１１０の下面から垂直上方に延出した起立部５ａと、起立部５ａの上端から横方向に延出し、ベローズブラケット１１０の側面まで貫通した水平部５ｂとを備えている。圧力センサ２は、流体通路５の水平部５ｂの外側端部に配置される。つまり、圧力センサ２はベローズブラケット１１０の側部（振動吸収装置１の側部）に配置されることになり、圧力センサ２に対するアクセスを容易に行うことができる。従って、圧力センサ２に対するハーネスの脱着作業などの作業性が良い。

ところで、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、ケース１０６から車体Ｆに加わる荷重の変動をエラー信号として検出するようにした場合、圧力センサをケース１０６と車体Ｆとの間に配置せざるを得ないため、圧力センサへのアクセスを容易にすることは困難である。つまり、ベローズ室１３４の流体の圧力変動をエラー信号として用いることによって、エラー信号を検出する部材へのアクセスを容易にするという目的を果たすことを可能にしたのである。

制御装置３は、ポジションセンサ１１４の検出値をリファレンス信号とし、その信号に基づいて制振振動を生成し、その制振振動に従ってアクチュエータ１４１の電磁コイル１７２に通電する。また、制御装置３は、圧力センサ２の検出値の変動をエラー信号とし、その信号に基づいて、エラー信号をなくすように制振振動を補正する。これにより、図２（ｂ）に示すように、エンジンＥから車体Ｆ側に伝達される振動をより確実かつ効果的に低減又はなくすことができる。

なお、本実施形態では、ケース１０６を車体Ｆ側に取り付け、ベローズ１０８の他端をエンジンＥ側に取り付けるとしたが、これとは逆に、ケース１０６をエンジンＥ側に、ベローズ１０８の他端を車体Ｆ側に取り付けるようにしても良い。

また、ケース１０６とエンジンＥ（振動体）又は車体Ｆ（振動受体）の一方との間、及び／又はベローズ１０８とエンジンＥ又は車体Ｆの他方との間にラバーマウント等を介設しても良い。

図３を用いて、本発明の他の実施形態を説明する。

この実施形態は振動吸収装置をエンジンＥ及び車体Ｆの傾斜した部位に設けたものである。振動吸収装置の具体的な構造は、図１で示したものと同様であるので説明は省略する。

この形態では、ケース１０６が角型断面を有しており、その一側面がスペーサ１８５を介して傾斜した車体Ｆ（振動受体）に取り付けられる。ケース１０６の他側面にはスライド部材１８４の一側面がボールやローラ等のスライド機構１８２を介して、ケース１０６の長手方向にスライド可能に設けられる。スライド部材１８４の他側面は、ラバーマウント１２０を介してエンジンＥ（振動体）に取り付けられる。

ケース１０６の長手方向一端には、ベローズ１０８の一端が固定される。ベローズ１０８の他端はベローズブラケット１１０により封止され、このベローズブラケット１１０はスライド部材１８４に固定される。従って、ベローズ１０８の他端は、ベローズブラケット１１０、スライド部材１８４及びラバーマウント１２０を介してエンジンＥに取り付けられていると言える。

ベローズブラケット１１０には、ベローズブラケット１１０を厚さ方向に貫通する流体通路１５が開口形成されており、その流体通路１５に臨ませて、ベローズ１０８内の流体圧力を検出する圧力センサ１２が設けられる。つまり、圧力センサ１２はベローズブラケット１１０の外面に取り付けられる。このため、圧力センサ１２へのアクセスは非常に容易である。

この実施形態では振動吸収装置は、エンジンＥの両側に対称に配置される。この形態では、エンジンＥの重量はラバーマウント１２０、ケース１０６及び車体Ｆにより支持される。

エンジンＥの振動は、ラバーマウント１２０、スライド部材１８４及びベローズブラケット１１０を介してベローズ１０８に伝達される。そして、図１の形態で説明したように、エンジンＥの振動に合わせてプランジャ（図示せず）を移動させてベローズ１０８の伸縮を許容することで、エンジンＥの振動が車体Ｆに伝達されることを防止できる。

次に、図４に示す形態は、図３に示した形態とは逆に、ケース１０６の一側面をエンジンＥに取り付け、ベローズ１０８の他端をベローズブラケット１１０、スライド部材１８４及びラバーマウント１２０を介して車体Ｆに取り付けたものである。この点以外は図３の形態と同様である。

なお、図３及び図４の形態において、ケース１０６と車体Ｆとの間、又はケース１０６とエンジンＥとの間にラバーマウントを介設しても良い。

本発明は以上説明した実施形態に限定はされず、様々な変形例が考えられるものである。

例えば、リファレンス信号を検出する第一検出手段として、エンジンＥに設けた加速度センサなどを用いることもできる。

また、本発明の振動吸収装置は、エンジンＥを車体Ｆに固定するエンジンマウント装置に限定はされず、振動を発生する振動体を振動受体に対して固定するマウント装置すべてに適用可能なものである。例えば、車両のステアリングケースやシフトケース等を車体に固定するマウント装置としても適用可能である。

本発明の一実施形態に係る振動吸収装置の正面断面図である。 （ａ）はベローズ室の流体圧力を示すグラフであり、制振制御を行っていない場合を示している。（ｂ）はベローズ室の流体圧力を示すグラフであり、適切な制振制御を行った場合を示している。 他の実施形態に係る振動吸収装置の正面図である。 他の実施形態に係る振動吸収装置の正面図である。 本出願人が先に発明した振動吸収装置の正面断面図である。

符号の説明

１ 振動吸収装置
２ 圧力センサ（第二検出手段）
３ 制御装置
５ 流体通路
１２ 圧力センサ（第二検出手段）
１５ 流体通路
１０６ ケース
１０８ ベローズ
１１０ ベローズブラケット
１１４ ポジションセンサ（第一検出手段）
１２０ ラバーマウント
１４０ プランジャ
１４１ アクチュエータ
１８４ スライド部材
Ｅ エンジン（振動体）
Ｆ 車体（振動受体）

Claims (6)

1. 振動体の振動が振動受体側に伝達されることを防止する振動吸収装置であって、
   上記振動体又は振動受体のどちらか一方に取り付けられたケースと、
   一端が上記ケースに、他端が上記振動体又は振動受体の他方に取り付けられ、上記ケースと内部が連通したべローズと、
   上記ケース及びベローズの内部に充填された流体と、
   上記ケースにおける上記ベローズとの連結面に上記ベローズの伸縮方向とほぼ同じ方向に移動可能に設けられ、上記方向に移動することで上記ベローズの伸縮を許容するプランジャと、
   上記プランジャを移動させるためのアクチュエータと、
   上記振動体の振動を検出する第一検出手段と、
   上記ベローズ内の流体の圧力を検出する第二検出手段と、
   上記第一検出手段及び第二検出手段の検出値に基づいて上記アクチュエータを制御する制御装置とを備え、
   上記ベローズの他端に、該他端を封止するベローズブラケットが設けられ、該ベローズブラケットに、上記ベローズブラケットを貫通し上記ベローズの内部と外部とを連通させる流体通路が開口形成され、上記第二検出手段は、上記流体通路の外側端部に臨んで上記ベローズブラケットの外面に取り付けられた圧力センサであることを特徴とする振動吸収装置。
2. 上記制御装置は、上記第一検出手段の検出値をリファレンス信号とし、その信号に基づいて制振振動を生成し、その制振振動に従って上記アクチュエータを制御すると共に、上記第二検出手段の検出値をエラー信号とし、その信号に基づいて上記制振振動を補正する請求項１記載の振動吸収装置。
3. 上記第一検出手段が、上記プランジャの位置を検出するポジションセンサである請求項１又は２記載の振動吸収装置。
4. 上記ケースと上記振動体又は振動受体の一方との間、及び／又は上記ベローズと上記振動体又は振動受体の他方との間にラバーマウントが介設された請求項１〜３いずれかに記載の振動吸収装置。
5. 上記ケースの一側面が上記振動体又は振動受体の一方に取り付けられると共に、上記ケースの他側面にスライド部材がスライド可能に設けられ、
   該スライド部材は、上記振動体又は振動受体の他方に取り付けられ、
   上記ベローズは、その一端が上記ケースの一端部に取り付けられ、他端が上記スライド部材に取り付けられた請求項１〜３いずれかに記載の振動吸収装置。
6. 上記ケースと上記振動体又は振動受体の一方との間、及び／又は上記スライド部材と上記振動体又は振動受体の他方との間にラバーマウントが介設された請求項５記載の振動吸収装置。

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