JPH07223444A - 振動制御装置及び能動型振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動体及び支持体間に介在し且つ電磁石の磁力
を利用して前記振動体から伝達される振動と干渉する制
御振動を発生する制御振動源を備えた振動制御装置にお
いて、振動低減効果を悪化させることなく、永久磁石を
不要の構成とし、小型化及び低価格化が図られるように
する。 【構成】エンジン３０における振動に同期したクランク
角信号ＣＰをパルス生成器２１で生成してコントローラ
２０に供給し、コントローラ２０では、そのクランク角
信号ＣＰの１／２の周期的の基準信号を生成し、その基
準信号をフィルタ処理して、エンジンマウント１の電磁
アクチュエータ１３に供給する駆動信号ｙを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば車両のエンジ
ン等のように周期的な振動を発する振動体を、振動の伝
達率を低減しつつ車体等の支持体に支持するための振動
制御装置に関し、特に、電磁石の磁力を利用して制御振
動を発生する制御振動源を、振動体及び支持体間に介在
させるとともに、振動体の振動発生状態に基づいてフィ
ードフォワード制御を実行して制御振動源を駆動させて
振動を相殺する制御振動を発生させ、もって振動体から
支持体への振動の伝達率を低減させて支持体側の振動レ
ベルの低減を図る振動制御装置において、制御振動源に
供給する駆動信号の基礎となる振動体の振動の発生状態
を表す信号を適宜加工することにより、防振特性を悪化
させることなく制御振動源が小型で且つ安価となるよう
にしたものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁石を利用した従来の振動制御装置と
しては、例えば特開平３−２４３３８号公報に開示され
たものがある。即ち、かかる従来の振動制御装置は、振
動体及び支持体間に介在し、制御振動を発生することに
より振動体から支持体に伝達される振動を打ち消して振
動伝達率を低減させるものであって、簡単に説明すれ
ば、振動体及び支持体間に支持弾性体を介在させ、この
支持弾性体によって流体室を画成し、流体室内には流体
を封入し、流体室の容積を変化させる方向に変位可能に
磁性体からなる可動板を弾性支持し、その可動板を電磁
力によって変位させる電磁石を設け、電磁石に制御電流
を供給して可動板を変位させるようになっている。

【０００３】そして、電磁石の電磁力によって可動板が
変位すると、その変位量に比例して流体室の容積が変化
し、その容積変化によって支持弾性体が拡張方向に弾性
変形し、ここに支持弾性体の拡張方向のバネ定数と変形
量とに応じた力が発生するから、その力を制御力として
制御振動を発生させて振動を打ち消すようになってい
た。

【０００４】ここで、例えば車両のエンジンで発生する
ような周期的な振動を低減する場合には、その周期的な
振動を低減し得る周期的な制御振動を制御振動源で発生
させる必要があることから、電磁石には正弦波状の制御
電流を供給することになる。しかし、電磁力によって変
動する可動板は極性を有していないので、電磁石に供給
される制御電流の方向に関係なく、可動板はその弾性支
持力によって決まる位置から常に電磁石側に引き寄せら
れる方向に変位することになる。

【０００５】このため、振動に同期して変化する正弦波
状の電流を電磁石に供給してしまうと、可動板はその制
御電流の倍の周波数で変位してしまうことから、従来
は、電磁石と並列に永久磁石を設け、その永久磁石の磁
力によって可動板を予めオフセットさせておくようにし
ていた。つまり、かかる構造で電磁石に電磁力を発生さ
せると、その電磁力は、永久磁石の磁力を強める方向及
び弱める方向に働くから、可動板は、そのオフセット位
置を中立位置として、電磁石に近づく方向及び遠ざかる
方向の両方向に変位可能となり、従って、振動と同じ周
波数の正弦波状の電流をその位相及び振幅を適宜調整し
て電磁石に供給すれば、可動板は、入力される振動と同
じ周波数で変位するようになり、適正な制御振動が発生
し振動を打ち消すことができた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の振動制御装置にあっては、下記のような
理由から、強力な従って大型で且つ高価な永久磁石が必
要であったため、装置が大型で且つ高価になってしまう
という問題点を有していた。即ち、電磁石によって発生
する磁力Ｆは、供給される電流の自乗に比例し且つ距離
の自乗に反比例するため、電磁石への制御電流をＩ、電
磁石及び可動板間の距離をＬ、定数をａ，ｂ、比例係数
をｃとすれば、 Ｆ＝ｃ（Ｉ＋ｂ）² ／（Ｌ＋ａ）² ……（１） となる。

【０００７】一方、上述した型式の振動制御装置は、流
体室の容積変化が引き起こす支持弾性体の拡張方向バネ
の弾性変形によって制御力を発生する構成であり、弾性
体の弾性変形によって生じる力はそのバネ定数が大きい
程大きくなることから、通常は、支持弾性体の拡張方向
のバネ定数を大きくしておき、小さな容積変化で大きな
制御力が発生するようにしている。

【０００８】このため、可動板を大きく変位させる必要
はなく、実際には可動板の変位振幅は極めて僅かである
ので、距離Ｌは定数と見なすことができ、上記（１）式
の右辺の分母全体を定数と考えることができる。従っ
て、変数は制御電流Ｉのみとなるから、 Ｆ∝（Ｉ＋ｂ）² ……（２） と考えることができる。

【０００９】この（２）式の右辺を展開すると、 （Ｉ＋ｂ）² ＝Ｉ² ＋２Ｉｂ＋ｂ² となるが、定数ｂは永久磁石による磁力成分であるか
ら、正弦波状に変化するのは制御電流Ｉのみでありこれ
が自乗の項となっているため、磁力Ｆの波形は正確な正
弦波にはならないことになる（波形の山部分がやや突出
気味になる）。

【００１０】しかし、振動体から入力される振動は正弦
波状であるから、このままでは制御振動で振動を打ち消
すことはできなくなる。そこで、従来は、 Ｉ≪ｂ という関係にして、制御電流Ｉの変動に伴う磁力変化
を、永久磁石による磁力に比較して極めて小さくするこ
とにより、制御電流Ｉの変化率に対する磁力Ｆの変化率
（ｄＦ／ｄＩ）を定数に近づけて、磁力Ｆと制御電流Ｉ
とを線形の関係になるようにしていた。

【００１１】このように強力な永久磁石が必要であった
ため、装置が大型で且つ高価になるのであるが、構造上
の理由から、単純に永久磁石を省略することはできなか
ったのである。本発明は、このような従来の技術が有す
る未解決の課題に着目してなされたものであって、電磁
石の磁力で可動板を変位させて制御振動を発生する構造
であっても、防振特性を悪化させることなく永久磁石を
省略できて、小型化及び低価格化が図られる振動制御装
置を提供することを目的としている。

【００１２】

【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に係る発明である振動制御装置は、周期的
な振動を発する振動体及びこれを支持する支持体間に介
在し且つ電磁石の磁力を利用して前記振動と干渉する制
御振動を発生可能な制御振動源と、前記振動体の振動発
生状態を検出し前記振動の１／２の周波数の周期的な信
号でなる基準信号を生成する基準信号生成手段と、前記
基準信号をフィルタ処理して前記制御振動源を駆動させ
る駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、を備えたも
のである。

【００１３】また、上記目的を達成するために、請求項
２に係る発明である能動型振動制御装置は、周期的な振
動を発する振動体及びこれを支持する支持体間に介在し
且つ電磁石の磁力を利用して前記振動と干渉する制御振
動を発生可能な制御振動源と、前記振動体の振動発生状
態を検出し前記振動と同じ周波数の周期的な信号でなる
更新用基準信号を生成する更新用基準信号生成手段と、
前記更新用基準信号の１／２の周波数の周期的な信号で
なる駆動用基準信号を生成する駆動用基準信号生成手段
と、前記干渉後の残留振動を検出し残留振動信号として
出力する残留振動検出手段と、フィルタ係数可変の適応
ディジタルフィルタと、前記駆動用基準信号を前記適応
ディジタルフィルタでフィルタ処理して前記制御振動源
を駆動させる駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記更新用基準信号及び前記残留振動信号に基づいて前
記干渉後の残留振動が低減するように適応アルゴリズム
に従って前記適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を
更新する適応処理手段と、を備えたものである。

【００１４】そして、請求項３に係る発明は、上記請求
項２に係る発明において、前記適応ディジタルフィルタ
を、少なくとも４つのフィルタ係数を有する有限インパ
ルス応答型のディジタルフィルタとした。さらに、請求
項４に係る発明は、上記請求項２又は請求項３に係る発
明において、適応処理手段は、前記制御振動源の電磁石
で発生する磁力が前記制御振動になる過程をモデル化し
た伝達関数フィルタを有し、前記更新用基準信号を前記
伝達関数フィルタでフィルタ処理した結果と、前記残留
振動信号とに基づいて、前記適応ディジタルフィルタの
フィルタ係数を更新することとした。

【００１５】

【作用】請求項１に係る発明にあっては、特に可動部材
をオフセットさせる永久磁石が存在しないことから、上
記（２）式は、 Ｆ∝Ｉ² ……（３） と置き換えることができる。

【００１６】そして、基準信号生成手段によって生成さ
れた基準信号を、駆動信号生成手段がフィルタ処理して
制御振動源を駆動させる駆動信号を生成するから、最終
的に電磁石に供給される制御電流Ｉは、その位相及び振
幅を考えなければ、 Ｉ＝ cosＸ ……（４） と表される。

【００１７】よって、上記（３）式は、 Ｆ∝cos²Ｘ ……（５） となるが、さらにこの（５）は、三角関数の性質から、 Ｆ∝cos²Ｘ ＝（１＋cos2Ｘ）／２ ……（６） となる。

【００１８】つまり、上記（４）式で表されるような周
期的な制御電流Ｉを電磁石に供給すると、その電磁石に
発生する磁力Ｆは、１／２を中心として、振幅が１／
２、周波数が基準信号の倍で、正弦波状に変化すること
になる。そこで、この請求項１に係る発明にあっては、
基準信号生成手段が、振動体から発せられる振動の１／
２の周波数の周期的な信号でなる基準信号を生成し、駆
動信号生成手段が、その基準信号をフィルタ処理して
（つまり、位相及び振幅を適宜調整して）制御振動源を
駆動させる駆動信号を生成するから、駆動信号の周波数
は、基準信号と同様に振動の周波数の１／２となる。

【００１９】つまり、最終的に電磁石に供給される電流
の周波数が支持体から制御振動源に入力される振動の１
／２となり、そのような電流に応じて電磁石に磁力が発
生するが、電磁石に発生する磁力Ｆは上記（６）式で表
されることから、その磁力Ｆの周波数は振動の周波数に
一致するようになる。よって、駆動信号を生成するフィ
ルタの特性を振動伝達系の伝達関数等に基づいてシミュ
レーション等を行って適宜選定して、駆動信号の位相及
び振幅が的確にフィルタ処理によって的確に調整される
ようにしておけば、制御振動源には、振動体から発せら
れる振動を相殺する制御振動が発生するようになる。

【００２０】次に、請求項２に係る発明にあっては、更
新用基準信号生成手段によって、振動体から発せられる
振動と同じ周波数の周期的な信号でなる更新用基準信号
が生成される一方、駆動用基準信号生成手段によって、
更新用基準信号の１／２の周波数の周期的な信号（つま
り、振動体から発せられる振動の１／２の周波数の周期
的な信号）でなる駆動用基準信号が生成される。

【００２１】そして、駆動信号生成手段が、上記のよう
な周波数に調整されている駆動用基準信号を適応ディジ
タルフィルタで処理して駆動信号を生成し、その駆動信
号が制御振動源に供給されるから、上記請求項１に係る
発明と同様に、電磁石が発生する磁力Ｆの周波数は、振
動体から入力される振動の周波数に一致するが、制御開
始直後は、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数が最
適な値になっているとは限らないため、制御振動源が発
生する制御振動によって、振動体から入力される振動が
相殺されるとは必ずしもいえない。

【００２２】しかし、適応処理手段が適応アルゴリズム
に従って適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を逐次
更新するため、その適応ディジタルフィルタのフィルタ
係数は、干渉後の振動を低減し得る最適値に収束してい
く。よって、制御がある程度進めば、基準信号を適応デ
ィジタルフィルタでフィルタ処理することによって得ら
れる駆動信号の位相及び振幅は、制御振動源で発生する
制御振動の位相及び振幅が振動体から伝達される振動を
打ち消すことができる最適な状態に調整されるようにな
る。

【００２３】ここで、制御対象となる振動が単一周波数
である場合、適応アルゴリズムに従ってフィルタ係数が
逐次更新される有限インパルス応答型の適応ディジタル
フィルタのタップ数（フィルタを構成するフィルタ係数
の個数）は、２つでよいことが判っている。しかしなが
ら、本発明者等が行った請求項２に係る発明に関するシ
ミュレーションによれば、フィルタ処理に用いるディジ
タルフィルタ，適応ディジタルフィルタのタップ数が２
では、制御を開始した直後に、制御開始前よりも振動レ
ベルが上がってしまうという現象を招き、その後に振動
が低減するという作用が得られた。なお、このような現
象を招いてしまうメカニズムは現在定かではない。

【００２４】そこで、適応ディジタルフィルタのタップ
数を増やしてシミュレーションを行ってみたところ、タ
ップ数が４以上であれば、制御を開始した直後に、制御
開始前よりも振動レベルが上がってしまうという現象を
招かずに、振動低減作用が得られることが判った。従っ
て、請求項３に係る発明であれば、適応ディジタルフィ
ルタが少なくとも４つのフィルタ係数を有しているた
め、制御開始直後に振動悪化という現象を招くことな
く、振動低減作用が得られる。

【００２５】さらに、適応ディジタルフィルタＷを適応
アルゴリズムに従って逐次更新するということは、振動
体で発生した振動が制御振動と干渉するまでの伝達関数
Ｇの逆特性をその適応ディジタルフィルタＷで実現する
ということである。つまり、適応ディジタルフィルタＷ
を、 Ｗ＝−Ｇ という特性に同定することが適応アルゴリズムの目的で
ある。

【００２６】しかし、請求項２又は請求項３に係る発明
では、電磁石で発生した磁力が直接振動と干渉する訳で
はなく、磁力が何らかの過程を経て制御振動に変換され
た後に振動と制御振動とが干渉するのであるから、磁力
が制御振動に変換される過程の伝達関数Ｃが存在する。
このため、駆動信号が制御振動に変換される過程は自乗
の処理だけではなく、制御振動源を構成する各部の諸特
性に左右される。ちなみに、この場合には、適応ディジ
タルフィルタＷ及び伝達関数Ｃの直列の特性ＷＣを、伝
達関数Ｇの逆特性に一致させることになるから、適応デ
ィジタルフィルタＷを、 Ｗ＝−ＧＣ^-1 という特性に同定することが必要である。

【００２７】そこで、請求項４に係る発明のように、適
応処理手段が、伝達関数フィルタによって更新用基準信
号をフィルタ処理した結果と残留振動信号とに基づいて
適応ディジタルフィルタＷを更新すると、適応ディジタ
ルフィルタＷのフィルタ係数は、フィルタ特性が（−Ｇ
Ｃ^-1）となる最適値に向かって収束するため、上述した
請求項２，請求項３に係る発明の作用が確実に発揮され
る。

【００２８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例を示す図であり、本実
施例は、本発明に係る振動制御装置，能動型振動制御装
置を、エンジンから車体に伝達される振動を能動的に低
減する所謂アクティブ・エンジンマウントに適用したも
のである。

【００２９】先ず、構成を説明すると、図１に示すよう
に、振動体としてのエンジン３０及び支持体としてのメ
ンバ３５間に介在するエンジンマウント１は、エンジン
３０への取付け用の取付けボルト２ａを上部に一体に備
え且つ内側が空洞で下部が開口した取付部材２を有し、
この取付部材２の下部外面には内筒３の上端部がかしめ
止めされている。

【００３０】この内筒３の内側には、取付部材２及び内
筒３の内側の空間を上下に二分するように、それら取付
部材２及び内筒３のかしめ止め部分に挟み込まれてダイ
アフラム４が配設されていて、このダイアフラム４によ
って二分された空間のうち、ダイアフラム４の上側の空
間は大気圧に通じ、ダイアフラム４の下側の空間にはオ
リフィス構成体５が配設されている。

【００３１】一方、内筒３の外周面には、内周面及び外
周面の軸方向位置が内周側が高くなるように成形されて
いる円筒状の支持弾性体６の内周面が加硫接着されてい
て、その支持弾性体６の外周面は外筒７の内周面に加硫
接着されている。そして、外筒７の下端部は円筒形のア
クチュエータ保持部材８の上部にかしめ止めされてい
て、アクチュエータ保持部材８の下端面には、メンバ３
５側への取付け用の取付けボルト９ａを下部に一体に備
えた円板状の取付部材９が固定されている。

【００３２】また、アクチュエータ保持部材８の上端面
には、これと一体に外筒７の下端部にかしめ止めされた
円筒部材１０が固定されていて、さらに、この円筒部材
１０の内周面には、アクチュエータ保持部材８の上端面
との間に所定のクリアランスをもち且つ円筒形の弾性体
１１により上下方向に変位可能に可動部材１２が保持さ
れている。かかる可動部材１２は、磁化可能な材料から
なり且つ上面が凹陥した円板状に成形されている。

【００３３】そして、アクチュエータ保持部材８の内側
には、外部から供給される駆動信号に応じて可動部材１
２を上下方向に変位させる電磁アクチュエータ１３が配
設されている。なお、電磁アクチュエータ１３は、電磁
石から構成されている。さらに、本実施例では、支持弾
性体６の下面及び可動部材１２の上面によって画成され
た部分に主流体室１５が形成され、ダイアフラム４及び
オリフィス構成体５によって画成された部分に副流体室
１６が形成されていて、これら主流体室１５及び副流体
室１６間が、オリフィス構成体５に形成されたオリフィ
ス５ａを介して連通している。なお、これら主流体室１
５，副流体室１６及びオリフィス５ａ内には油等の流体
が封入されている。

【００３４】かかるオリフィス５ａの流路形状等で決ま
る流体マウントとしての特性は、走行中のエンジンシェ
イク発生時、つまり５〜１５Ｈｚでエンジンマウント１
が加振された際に高動バネ定数，高減衰力を示すように
調整されている。そして、電磁アクチュエータ１３はコ
ントローラ２０に接続されていて、かかるコントローラ
２０から供給される駆動信号ｙに応じて所定の電磁力を
発生するようになっている。

【００３５】コントローラ２０は、マイクロコンピュー
タ，必要なインタフェース回路，Ａ／Ｄ変換器，Ｄ／Ａ
変換器，アンプ等を含んで構成されていて、オリフィス
５ａを通じて主流体室１５及び副流体室１６間で流体が
移動不可能な周波数帯域の振動、つまり上述したエンジ
ンシェイクよりも高周波の振動であるアイドル振動やこ
もり音振動・加速時振動が入力されている場合には、そ
の振動に同期し、取付部材９への伝達力が“０”となる
ような制御振動がこのエンジンマウント１に発生するよ
うに、駆動信号ｙを生成し電磁アクチュエータ１３に供
給するようになっている。なお、具体的には、電磁石に
対して駆動信号を供給することから、コントローラ２０
は、演算処理の結果求められた駆動信号ｙを電流に変換
してからエンジンマウント１に供給するようになってい
る。

【００３６】そして、電磁アクチュエータ１３に駆動信
号が供給されると、電磁石に駆動信号に応じた電磁力が
発生するから、磁化可能な材料からなる可動部材１２が
変位し、それによって主流体室１５に容積変動が生じ
る。かかる容積変動は、支持弾性体６の拡張方向バネを
変形させるから、ここにその拡張方向バネのバネ定数と
変形量とに比例した大きさの制御力が発生し、これがエ
ンジン３０及びメンバ３５間に制御振動として作用す
る。

【００３７】このように、本実施例にあっては、電磁ア
クチュエータ１３に供給する駆動信号ｙに応じて、エン
ジン３０及びメンバ３５間に制御振動を発生できるよう
になっている。ここで、アイドル振動やこもり音振動
は、例えばレシプロ４気筒エンジンの場合、エンジン回
転２次成分のエンジン振動がエンジンマウント１を介し
てメンバ３５に伝達されることが主な原因であるから、
そのエンジン回転２次成分に基づいて駆動信号ｙを生成
し出力すれば、エンジン３０側から入力される振動を打
ち消すような制御振動をエンジンマウント１において発
生でき、振動伝達率の低減が可能となるはずである。そ
こで、本実施例では、エンジン３０のクランク角の回転
に同期した（例えば、レシプロ４気筒エンジンの場合に
は、クランクが１８０度回転する度に一つの）インパル
ス信号を生成しクランク角信号ＣＰとして出力するパル
ス信号生成器２１を設けていて、そのクランク角信号Ｃ
Ｐが、コントローラ２０に供給されるようになってい
る。

【００３８】一方、メンバ３５には、エンジンマウント
１の取り付け位置に近接して、メンバ３５の振動状況
（つまり、エンジン３０から入力される振動と、エンジ
ンマウント１で発生した制御振動とを干渉させた後の残
留振動）を加速度の形で検出し残留振動信号ｅとして出
力する残留振動検出手段としての加速度センサ２２が固
定されていて、その残留振動信号ｅが、干渉後における
振動を表す信号としてコントローラ２０に供給されてい
る。

【００３９】そして、コントローラ２０は、それら基準
信号ｘ及び残留振動信号ｅに基づき、逐次更新形の適応
アルゴリズムの一つであるＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭ
Ｓアルゴリズムに従って駆動信号ｙを生成し出力するよ
うになっている。即ち、コントローラ２０は、主として
その機能構成を表すブロック図である図２に示すよう
に、クランク角信号ＣＰが入力されてそのクランク角信
号ＣＰと同じ周期の正弦波状の信号でなる更新用基準信
号ｘ₁ を生成する更新用基準信号生成部２５と、この更
新用基準信号ｘ₁ が入力されてその更新用基準信号ｘ₁
の１／２の周波数の正弦波状の信号でなる駆動用基準信
号ｘ₂ を生成する駆動用基準信号生成部２６と、駆動用
基準信号ｘ₂ をフィルタ係数可変の適応ディジタルフィ
ルタＷでフィルタ処理して駆動信号ｙを生成し出力する
駆動信号生成部２７と、を有している。

【００４０】ここで、適応ディジタルフィルタＷは４つ
のフィルタ係数Ｗ_i （ｉ＝０，１，２，３）からなる有
限インパルス応答型（ＦＩＲ型）のディジタルフィルタ
である。従って、駆動信号生成部２７におけるフィルタ
処理は、駆動用基準信号ｘ₂と適応ディジタルフィルタ
Ｗの各フィルタ係数Ｗ_i との畳み込み演算となるから、
下記の（７）式で表される。

【００４１】 なお、（ｎ）が付く項は、サンプリング時刻ｎにおける
値であることを表している。

【００４２】また、コントローラ２０は、電磁アクチュ
エータ１３の電磁石で発生した磁力が、可動部材１２の
変位，主流体室１５の容積変動及び支持弾性体６の拡張
方向バネの弾性変形を経て、エンジン３０から入力され
る振動と干渉する制御振動となる過程の伝達関数を、Ｆ
ＩＲ型のディジタルフィルタでモデル化して伝達関数フ
ィルタＣ＾を有していて、更新用駆動信号ｘ₁ が、その
伝達関数フィルタＣ＾でフィルタ処理されるようになっ
ている。

【００４３】従って、伝達関数フィルタＣ＾の出力は、
そのフィルタ係数をＣ＾_j （ｊ＝０，１，２，…，Ｊ−
１：Ｊは伝達関数フィルタＣ＾のタップ数である。）と
すれば、更新用基準信号ｘ₁ と伝達関数フィルタＣ＾の
各フィルタ係数Ｃ＾_j とを畳み込んだ結果であるから、
下記の（８）式のようになる。 さらに、コントローラ２０は、伝達関数フィルタＣ＾の
出力である処理信号ｒと、残留振動信号ｅとに基づい
て、その残留振動信号ｅのレベルが低減するようにＬＭ
Ｓアルゴリズムに従って適応ディジタルフィルタＷの各
フィルタ係数Ｗ_iを更新するフィルタ係数更新部２８を
有している。

【００４４】即ち、フィルタ係数更新部２８における更
新演算は、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムに
従うことから、下記の（９）式のようになる。 Ｗ_i （ｎ＋１）＝Ｗ_i （ｎ）−αｅ（ｎ）ｒ（ｎ−ｉ） ……（９） なお、上記（９）式中のαは、収束係数と呼ばれる係数
であって、ＬＭＳアルゴリズムの近似速度やその安定性
に関与する。

【００４５】次に、本実施例の作用を説明する。即ち、
エンジンシェイク発生時には、オリフィス５ａの流路形
状等を適宜選定している結果、このエンジンマウント１
は高動バネ定数，高減衰力の支持装置として機能するた
め、エンジン３０で発生したエンジンシェイクがエンジ
ンマウント１によって減衰され、メンバ３５側の振動レ
ベルが低減される。なお、かかる場合には、特に可動部
材１２を変位させる必要はない。

【００４６】一方、オリフィス５ａ内の流体がスティッ
ク状態となり主流体室１５及び副流体１６間での流体の
移動が不可能になるアイドル振動周波数以上の周波数の
振動が入力された場合には、コントローラ２０は、所定
の演算処理を実行し、電磁アクチュエータ１３に駆動信
号ｙを出力し、エンジンマウント１に振動を低減し得る
能動的な制御振動を発生させる。

【００４７】これを、アイドル振動，こもり音振動入力
時にコントローラ２０内で実行される処理の概要を示す
フローチャートである図３に従って具体的に説明する。
即ち、この図３に示す処理は所定のサンプリング・クロ
ックに同期して実行されるようになっていて、先ずその
ステップ１０１において、クランク角信号ＣＰの入力間
隔と、最新のクランク角信号が入力されてからの経過時
間とに基づいて、現在のサンプリング時刻ｎにおける更
新用基準信号ｘ₁ （ｎ）を生成する。

【００４８】次いで、ステップ１０２に移行し、更新用
基準信号ｘ₁ （ｎ）に基づいて、現在のサンプリング時
刻ｎにおける駆動用基準信号ｘ₂ （ｎ）を生成する。こ
こで、サンプリング周波数をｆ_s 、クランク角信号ＣＰ
の周波数、つまりエンジン３０で発生する振動の周波数
をｆ_n とすると、離散時刻ｎにおけるエンジン３０から
エンジンマウント１に入力される振動ｄ（ｎ）は、下記
の（10）式のように表される。

【００４９】 ｄ（ｎ）＝Ａ_G cos （２πｎｆ_n ／ｆ_S ＋φ_G ） ……（10） Ａ_G ，φ_G はともにスカラー量で、それぞれ振動ｄ
（ｎ）の振幅及び位相である。このとき、更新用基準信
号ｘ₁ （ｎ）は、振動ｄ（ｎ）と同じ周波数であること
から、 ｘ₁ （ｎ）＝ cos（２πｎｆ_n ／ｆ_s ） ……（11） となる。一方、駆動用基準信号ｘ₂ （ｎ）は、振動ｄ
（ｎ）の１／２の周波数であることから、 ｘ₂ （ｎ）＝ cos（πｎｆ_n ／ｆ_s ） ……（12） となる。

【００５０】ステップ１０１，１０２の処理を終えた
ら、ステップ１０３に移行し、駆動用基準信号ｘ
₂ （ｎ）を適応ディジタルフィルタＷでフィルタ処理し
て（具体的には、上記（７）式に従って畳み込み積分を
行って）、駆動信号ｙ（ｎ）を演算する。このとき、駆
動信号ｙ（ｎ）は、上記（12）式で表される駆動用基準
信号ｘ₂（ｎ）の振幅及び位相特性を適応ディジタルフ
ィルタＷによって調整した信号であることから、下記の
（13）式のように表される。

【００５１】 ｙ（ｎ）＝Ａ_W cos（πｎｆ_n ／ｆ_s ＋φ_W ） ……（13） そして、ステップ１０４に移行し、駆動信号ｙ（ｎ）
を、エンジンマウント１の電磁アクチュエータ１３に出
力する。ただし、実際には、駆動信号ｙ（ｎ）に応じた
制御電流を電磁アクチュエータ１３の電磁石に供給する
ことになる。すると、電磁石に磁力が発生するから、可
動部材１２が変位し、主流体室１５の容積が変動し、支
持弾性体６の拡張方向バネが弾性変形して制御力とな
り、ここに制御振動が発生する。そして、制御振動は、
結局のところ電磁石の磁力によって発生するのであるか
ら、制御電流の自乗でモデル化することができる。

【００５２】従って、振動ｄ（ｎ）と干渉する制御振動
は、駆動信号ｙ（ｎ）の自乗でモデル化できる制御振動
ｙ² （ｎ）は、下記の（14）式のように表される。 ｙ² （ｎ）＝Ａ_W ² cos²（πｎｆ_n ／ｆ_s ＋φ_W ） ＝（１／２）Ａ_W ²cos（２πｎｆ_n ／ｆ_s ＋２φ_W ） ＋（１／２）Ａ_W ² ……（14） つまり、駆動信号ｙ（ｎ）によって発生する制御振動ｙ
² （ｎ）は、（１／２）Ａ_W ² を中心に、振幅（１／
２）Ａ_W ² 、周波数ｆ_n 、位相２φ_W の正弦波状の振動
になる。

【００５３】次いで、ステップ１０５に移行し、加速度
センサ２２から供給されている残留振動信号ｅ（ｎ）を
読み込むが、かかる残留振動信号ｅ（ｎ）は、上記（1
0）式で表される振動ｄ（ｎ）と、上記（14）式でモデ
ル化された制御振動ｙ² （ｎ）とを重畳したものである
から、 ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）＋ｙ² （ｎ） ＝Ａ_G cos （２πｎｆ_n ／ｆ_S ＋φ_G ） ＋（１／２）Ａ_W ²cos（２πｎｆ_n ／ｆ_s ＋２φ_W ） ＋（１／２）Ａ_W ² ……（15） となる。

【００５４】次いで、ステップ１０６に移行し、更新用
基準信号ｘ₁ （ｎ）を伝達関数フィルタＣ＾でフィルタ
処理して（具体的には、上記（８）式に従って畳み込み
演算を行って）、処理信号ｒ（ｎ）を演算する。そし
て、ステップ１０７に移行し、上記（９）式に従って適
応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗ_i を更新す
る。

【００５５】ここで、残留振動信号ｅ（ｎ）の周波数ｆ
_n の成分は、上記（15）式から、 Ａ_G cos （２πｎｆ_n ／ｆ_S ＋φ_G ） ＋（１／２）Ａ_W ²cos（２πｎｆ_n ／ｆ_s ＋２φ_W ） であり、ＬＭＳアルゴリズムでは、この周波数ｆ_n の成
分を最小にするように適応ディジタルフィルタＷのフィ
ルタ特性が調整されるのである。

【００５６】ステップ１０７における更新演算を終えた
ら、今回のこの図３に示す処理を終了し、次のサンプリ
ング・クロックのタイミングまで待機した後に、上記ス
テップ１０１から上述した処理を繰り返し実行する。す
ると、コントローラ２０からエンジンマウント１に対し
ては、サンプリング・クロックの間隔で次々と駆動信号
ｙ（ｎ）が供給されるため、エンジンマウント１には、
上記（14）式でモデル化された制御振動ｙ² （ｎ）が発
生し、この制御振動ｙ² （ｎ）が、上記（15）式で表さ
れるようにエンジン３０側から入力される振動ｄ（ｎ）
と干渉することになる。

【００５７】このとき、制御振動ｙ² （ｎ）の周波数は
振動ｄ（ｎ）の周波数に一致しているから、制御振動ｙ
² （ｎ）の振幅と振動ｄ（ｎ）の振幅とが一致するとと
もに、制御振動ｙ² （ｎ）の位相と振動ｄ（ｎ）の位相
とが１８０度ずれていれば、エンジンマウント１におい
て振動ｄ（ｎ）が制御振動ｙ² （ｎ）によって打ち消さ
れ、エンジン３０側で発生した振動はメンバ３５側には
入力されないことになるが、制御開始直後は、適応ディ
ジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗ_i が最適値に収束し
ているとは限らないので、制御振動ｙ² （ｎ）の振幅及
び位相が上述のように適正な値に調整されているとは必
ずしもいえない。

【００５８】しかし、図３に示す処理が繰り返し実行さ
れると、適応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗ
_i は、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従
った上記（９）式に従って逐次更新されるため、制御を
開始してからある程度の時間が経過して適応ディジタル
フィルタＷの各フィルタ係数Ｗ_i が最適値に収束した後
は、駆動信号ｙの振幅及び位相特性がその適応ディジタ
ルフィルタＷによって的確に調整され、制御振動ｙ
² （ｎ）の振幅と振動ｄ（ｎ）の振幅とが一致するとと
もに、制御振動ｙ² （ｎ）の位相と振動ｄ（ｎ）の位相
とが１８０度ずれるようになるから、エンジン３０から
エンジンマウント１を介してメンバ３５側に伝達される
アイドル振動やこもり音振動が制御振動ｙ² （ｎ）によ
って打ち消されるようになり、メンバ３５側の振動レベ
ルが低減され、車室内の振動・騒音レベルが低減するよ
うになる。

【００５９】このように本実施例の構成であれば、充分
な振動低減効果が得られるのであり、しかも、従来の装
置のように永久磁石を用いる必要がないため、装置の小
型化及び低価格化が図られるという利点がある。しか
も、本実施例では、適応ディジタルフィルタＷによって
駆動信号ｙを生成するとともに、その適応ディジタルフ
ィルタＷのフィルタ係数Ｗ_i をＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ
ＬＭＳアルゴリズムに従って逐次更新するようにしてい
るため、例えばエンジン３０の構成部品の劣化等に伴っ
て振動伝達系の特性が変化したとしても、それに追従す
るように適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗ_i
が更新されるから、良好な振動低減効果を得ることがで
きる。

【００６０】そして、本実施例では、適応ディジタルフ
ィルタＷのフィルタ係数Ｗ_i の個数を４つとしているた
め、制御開始直後であっても良好な振動低減効果を得る
ことができ、制御安定性に優れたアクティブエンジンマ
ウントとすることができる。なお、このような制御安定
性は、適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗ_iの
個数が４つ以上であれば得られるから、適応ディジタル
フィルタＷのフィルタ係数Ｗ_i の個数は５つ以上であっ
てもよい。

【００６１】また、本実施例では、上記（14）式に示す
ように制御振動を駆動信号ｙ（ｎ）の自乗でモデル化し
ているが、実際に駆動信号ｙの自乗でモデル化できるの
は電磁石で発生した磁力であり、その磁力が、可動部材
１２の変位，主流体室１５の容積変動及び支持弾性体６
の拡張方向バネの弾性変形を経て、制御振動に変換され
るのである。従って、駆動信号ｙ（ｎ）が、振動ｄ
（ｎ）と干渉する制御振動に変換される過程は、自乗の
処理だけはなく、可動部材１２の質量，弾性体１１のバ
ネ定数，支持弾性体６の拡張方向のバネ定数，オリフィ
ス５ａの特性等の諸特性に左右されることになる。

【００６２】しかし、本実施例では、電磁石の磁力が制
御振動になる過程の伝達関数Ｃを伝達関数フィルタＣ＾
としてコントローラ２０内に設けておき、その伝達関数
フィルタＣ＾で更新用基準信号ｘ₁ （ｎ）をフィルタ処
理して処理信号ｒを生成し、その処理信号ｒと残留振動
信号ｅとに基づいて適応ディジタルフィルタＷのフィル
タ係数Ｗ_i を更新する構成としている、つまりＦｉｌｔ
ｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムを実行する構成とし
ているため、伝達関数Ｃをも考慮した特性が適応ディジ
タルフィルタＷに実現されるから、上述したような振動
低減効果を得る上で全く問題はない。

【００６３】ここで、本実施例にあっては、エンジンマ
ウント１によって制御振動源が構成され、パルス生成器
２１，更新用基準信号生成部２５及びステップ１０１の
処理によって更新用基準信号生成手段が構成され、駆動
用基準信号生成部２６及びステップ１０２の処理によっ
て基準信号生成手段及び駆動用基準信号生成手段が構成
され、駆動信号生成部２７及びステップ１０３の処理に
よって駆動信号生成手段が構成され、伝達関数フィルタ
Ｃ＾，フィルタ係数更新部２８及びステップ１０５〜１
０７の処理によって適応処理手段が構成される。

【００６４】なお、上記実施例では、適応ディジタルフ
ィルタＷを設けるとともに、その適応ディジタルフィル
タＷのフィルタ係数Ｗ_i を適応アルゴリズムの一つであ
るＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従って
逐次更新するようにしているが、これを採用したのは、
制御系の特性が未知であったり制御中に変動する可能性
がある場合であっても良好な振動低減効果を得るためで
ある。従って、振動系の伝達関数等が明らかで且つ安定
している場合には、適応ディジタルフィルタ，適応アル
ゴリムを用いる必要はなく、通常のフィルタ係数固定の
ディジタルフィルタ或いはアナログフィルタを用いるこ
とができる。

【００６５】また、上記実施例では、本発明に係る振動
制御装置，能動型振動制御装置を、エンジン３０からメ
ンバ３５に伝達される振動の低減を図る所謂アクティブ
・エンジンマウントに適用した場合について説明した
が、本発明の適用対象はこれに限定されるものではな
く、周期的な振動であればエンジン３０以外から発せら
れる振動の低減を図る装置（例えば工作機械で発生した
振動を低減する装置等）であってもよい。

【００６６】そして、上記実施例では、適応アルゴリズ
ムとしてＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムを
適用した場合について説明したが、本発明に適用し得る
適応アルゴリズムはこれに限定されるものではなく、他
の適応アルゴリズム、例えば同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−
Ｘ ＬＭＳアルゴリズム（日本音響学会講演論文集、平
成４年３月の５１５〜５１６頁に詳しい。）等であって
もよい。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電磁石の磁力を利用して制御振動を発生する制御振動源
を駆動させる駆動信号を、振動体で発生する振動の１／
２の周波数である基準信号をフィルタ処理して生成する
構成としたため、永久磁石を用いなくても、振動の周波
数と制御振動の周波数とを一致させることができ、これ
によって装置の小型化及び低価格化が図られるという効
果がある。

【００６８】特に、請求項２に係る発明であれば、適応
ディジタルフィルタ及び適応アルゴリズムを適用したた
め、制御系の特性が変動したとしても、良好な振動低減
効果が得られるという効果がある。そして、請求項３に
係る発明であれば、適応ディジタルフィルタのフィルタ
係数の個数を４つ以上としたため、安定した振動低減制
御が実行されるという効果がある。

【００６９】また、請求項４に係る発明であれば、磁力
が制御力になる過程の伝達関数をも考慮した特性が適応
ディジタルフィルタに実現されるから、請求項２又は請
求項３に係る発明における振動低減効果を得る上で全く
問題を生じないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す断面図であ
る。

【図２】コントローラの機能構成を示すブロック図であ
る。

【図３】コントローラ内で実行される処理の概要を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１ エンジンマウント １３ 電磁アクチュエータ（電磁石） ２０ コントローラ ２１ パルス生成器 ２２ 加速度センサ（残留振動検出手段） ２５ 更新用駆動信号生成部 ２６ 駆動用基準信号生成部 ２７ 駆動信号生成部 ２８ フィルタ係数更新部 Ｗ 適応ディジタルフィルタ ｘ₁ 更新用基準信号 ｘ₂ 駆動用基準信号 ｙ 駆動信号 ｅ 残留振動信号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周期的な振動を発する振動体及びこれを
   支持する支持体間に介在し且つ電磁石の磁力を利用して
   前記振動と干渉する制御振動を発生可能な制御振動源
   と、前記振動体の振動発生状態を検出し前記振動の１／
   ２の周波数の周期的な信号でなる基準信号を生成する基
   準信号生成手段と、前記基準信号をフィルタ処理して前
   記制御振動源を駆動させる駆動信号を生成する駆動信号
   生成手段と、を備えたことを特徴とする振動制御装置。
2. 【請求項２】 周期的な振動を発する振動体及びこれを
   支持する支持体間に介在し且つ電磁石の磁力を利用して
   前記振動と干渉する制御振動を発生可能な制御振動源
   と、前記振動体の振動発生状態を検出し前記振動と同じ
   周波数の周期的な信号でなる更新用基準信号を生成する
   更新用基準信号生成手段と、前記更新用基準信号の１／
   ２の周波数の周期的な信号でなる駆動用基準信号を生成
   する駆動用基準信号生成手段と、前記干渉後の残留振動
   を検出し残留振動信号として出力する残留振動検出手段
   と、フィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタと、前
   記駆動用基準信号を前記適応ディジタルフィルタでフィ
   ルタ処理して前記制御振動源を駆動させる駆動信号を生
   成する駆動信号生成手段と、前記更新用基準信号及び前
   記残留振動信号に基づいて前記干渉後の残留振動が低減
   するように適応アルゴリズムに従って前記適応ディジタ
   ルフィルタのフィルタ係数を更新する適応処理手段と、
   を備えたことを特徴とする能動型振動制御装置。
3. 【請求項３】 前記適応ディジタルフィルタは、少なく
   とも４つのフィルタ係数を有する有限インパルス応答型
   のディジタルフィルタである請求項２記載の能動型振動
   制御装置。
4. 【請求項４】 適応処理手段は、前記制御振動源の電磁
   石で発生する磁力が前記制御振動になる過程をモデル化
   した伝達関数フィルタを有し、前記更新用基準信号を前
   記伝達関数フィルタでフィルタ処理した結果と、前記残
   留振動信号とに基づいて、前記適応ディジタルフィルタ
   のフィルタ係数を更新する請求項２又は請求項３記載の
   能動型振動制御装置。