JP2006282118A - 車両の騒音低減システム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤから車室内に伝達される振動による騒音、特にタイヤ空洞共鳴に起因する騒音を飛躍的に低減することができる車両の騒音低減システムを提供する。
【解決手段】ショックアブソーバ１００のロッド１０２の上端部と車体１０４との連結部位に配設されるサスペンションサポート１０に設けられた加振手段としてのアクチュエータ３６と、ロッド１０２の軸方向における所定周波数域での振動を検出する振動検出手段７４と、車室内音を検出する音検出手段７６と、振動検出手段７４と音検出手段７６からの信号に基づき駆動信号を生成する駆動信号生成手段７８とを備え、駆動信号生成手段７８からの駆動信号に基づきアクチュエータ３６を駆動制御してロッド１０２を加振し、ロッドの軸方向における上記所定周波数域の振動を低減することで車室内の音を低減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車両において車室内での騒音を低減することができる騒音低減システムに関するものである。

最近の自動車、特に高級乗用車では、静粛化の要求レベルが益々高くなっており、エンジンからの振動に起因する騒音低減については、例えば、エンジンを車体に対して支承するエンジンマウントにアクチュエータを取り付けて、該アクチュエータからエンジン振動を打ち消すような逆位相の制御振動を発生させて、車室内の騒音を低減する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

しかしながら、更なる静粛化のためには、エンジンからの振動だけでなく、タイヤから車室内に伝達される振動による騒音であるロードノイズについても、これまで以上の低減が求められる。そのようなロードノイズのうち、タイヤの空洞共鳴に起因する騒音は、比較的低振幅で耳障り騒音であり、その低減が求める。

ところで、タイヤから車室内への振動伝達経路には、様々な振動減衰機能を持つゴム部材からなる防振装置が設けられている。例えば、ストラット式やダブルウィッシュボーン式のサスペンションにおいて、ショックアブソーバのロッドと車体側との連結部位には、サスペンションサポートが配設されている。サスペンションサポートは、一般に、ショックアブソーバにおけるロッドの上端部に取付られる筒状の内側取付部材と、車体側に取り付けられる外側取付部材と、これら両部材を全周に渡って結合するゴム状弾性体からなる防振基体とを備えて構成されている（例えば、下記特許文献２参照）。かかるサスペンションサポートは、ショックアブソーバのロッドと車体側の部材との連結部位に介設して、車両走行によるタイヤの上下振動に伴うショックアブソーバのロッドの振動を、内側取付部材と外側取付部材との間の防振基体で吸収、緩和し、ロッドから車体側への振動伝達を遮断するものである。しかし、このような従来型のサスペンションサポート単独では、路面の凹凸などに起因する振動によるロードノイズに対しては、ある程度の振動抑制効果が得られるものの、タイヤ空洞共鳴に起因する騒音に対しては十分な低減効果を発揮することができなかった。
日本国特開平６−１６０４７号公報 日本国特開２００４−２７８５９８号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、タイヤから車室内に伝達される振動による騒音、特にタイヤ空洞共鳴に起因する騒音を低減することができる車両の騒音低減システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の車両の騒音低減システムは、タイヤから車室内への振動伝達経路における振動要素を加振可能な加振手段と、前記振動要素の所定の周波数域での振動を検出する振動検出手段と、車室内音を検出する音検出手段と、前記振動検出手段と前記音検出手段からの信号に基づき駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、前記駆動信号生成手段からの駆動信号に基づき前記加振手段を駆動制御して前記振動要素を加振することで車室内の音を低減するようにしたものである。

このように、タイヤから車室内への振動伝達経路上に加振手段を設け、該加振手段によって、前記振動要素の所定の周波数域での振動を打ち消すような振動を当該振動要素に加えることにより、該振動要素の振動に起因する車室内の騒音を低減することができる。ここで、タイヤの空洞共鳴に起因する振動音は通常周波数が２００Ｈｚ前後であるため、１５０〜２５０Ｈｚの周波数域の振動を打ち消すように加振手段を駆動制御することにより、空洞共鳴に起因する車室内の騒音を効果的に低減することができる。

上記加振手段を設ける位置、即ち加振対象となる振動要素としては、タイヤから車室内への振動伝達経路上の部材であれば、特に限定されないが、例えば、サスペンションサポート、サスペンションメンバと車体との締結部、デフマウントと車体との締結部、アッパーアーム、ロアアームなどが挙げられる。そのうち、取付スペースや、空洞共鳴音の伝達寄与度などの観点から、サスペンションサポートに加振手段を設けることが好ましい。

すなわち、上記システムにおいて、前記加振手段が、ショックアブソーバのロッドの上端部と車体との連結部位に配設されるサスペンションサポートに設けられ、前記振動検出手段が、前記ロッドないしその連結部材の軸方向における所定の周波数域での振動を検出するものであることが好ましい。

そのため、本発明はまた、ショックアブソーバのロッドの上端部と車体との連結部位に配設されるサスペンションサポートに設けられた加振手段と、前記ロッドの軸方向における所定の周波数域での振動を検出する振動検出手段と、車室内音を検出する音検出手段と、前記振動検出手段と前記音検出手段からの信号に基づき駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、前記駆動信号生成手段からの駆動信号に基づき前記加振手段を駆動制御して前記サスペンションサポートに振動を与えることで車室内の音を低減するようにしたことを特徴とする車両の騒音低減システムをも提供するものである。

このように加振手段をサスペンションサポートに設けた場合、振動検出手段によりロッドの軸方向における所定周波数域の振動を検出して、その信号と音検出手段で検出した信号とに基づいて駆動信号生成手段で駆動信号を生成し、この駆動信号に基づいて加振手段を駆動制御して、サスペンションサポートに振動を与え、これにより、ロッドの軸方向における上記所定周波数の振動を打ち消すようにすることで、車室内の騒音を効果的に低減することができる。

上記サスペンションサポートは、第１の態様として、前記ロッドの上端部に取り付けられる筒状の内側取付部材と、この内側取付部材を取り囲みかつ車体側に取り付けられる外側取付部材と、前記内側取付部材と外側取付部材との間に介設されて該両取付部材を結合するゴム状弾性体からなる防振基体とを備えてなり、電磁石により駆動される前記加振手段が、前記ロッドの上端部に連結されて、該ロッドをその軸方向に加振するよう設けられてもよい。

この場合、上記加振手段は、タイヤからロッドに伝わる該ロッドの軸方向の振動に応じて、該ロッドを軸方向に加振するように駆動制御されるものであり、前記ロッドの軸方向における所定周波数域の振動を打ち消すような振動をロッドに与えるように駆動される。これにより、タイヤからロッドに伝達されるロッド軸方向における所定周波数域の振動を低減することができるので、当該振動に起因する車室内の騒音を低減することができる。

上記加振手段は、また、ロッドの上端部に対して剛体的に結合されてもよいが、緩衝部材を介して前記ロッドの上端部に連結されることが好ましい。これにより、ロッドからの過大な入力がそのまま加振手段に伝達されるのを防止して、加振手段の損傷を回避することができる。

また、前記の加振手段は、ロッドの上端部に連結される軸部材を有し、該軸部材がその外方に配した固定子に関して軸方向に往復動可能な可動子の少なくとも一部として構成されてなる鉄心可動形のアクチュエータであり、前記固定子に備えるコイルが励磁されることにより、前記軸部材が往動行程及び復動行程の両方向に駆動されて前記ロッドを加振するように構成されてなるものが好ましい。すなわち、加振手段として前記の鉄心可動形のアクチュエータを用いることにより、アクチュエータの軸部材の往復動により発生する力の立ち上がりの遅れをなくすることができ、迅速かつスムーズな可動子の駆動制御が可能となる。また、鉄心可動形のために、外径を大きくすることなく、大きな出力を得ることができる。

上記第１の態様のサスペンションサポートにおいて、前記内側取付部材は、前記ロッドの上端部が挿通する筒状をなして外周部に前記防振基体が加硫接着された筒部材と、該筒部材の上端面に連結されて前記ロッドの上端部を受け入れる受け部材とからなり、前記外側取付部材は、前記筒部材が挿通する貫通孔を備えて車体開口部の下面側に取り付けられる板部材と、該板部材の外周部下面側に取り付けられて該板部材とともに前記防振基体の収容空間を形成するカップ状部材とからなり、前記車体開口部の上面側に取り付けられて前記加振手段を収容するハウジング部材を備え、該ハウジング部材に対して前記固定子が固定されるとともに、前記車体開口部から上方に突出した前記受け部材に前記可動子が結合されるようにしてもよい。このように、ショックアブソーバのロッドと車体側との間を防振的に結合するアッパーサポートとして機能する部分を車体開口部の下面側に設け、車体開口部の上面側に加振手段を配置することにより、車体開口部の上方空間を有効に利用して加振手段を搭載することができ、スペース効率に優れる。

上記サスペンションサポートは、第２の態様として、前記ロッドの上端部に取り付けられる筒状の内側取付部材と、この内側取付部材の外方に同心的に配されかつ車体側に取り付けられる筒状の外側取付部材と、前記内側取付部材と外側取付部材との間に介設されて該両取付部材を結合するゴム状弾性体からなる防振基体と、前記防振基体の上方に対向して前記外側取付部材に取着されたゴム壁と、前記防振基体と前記ゴム壁との間に形成された液室とを備えてなり、電磁石により駆動される前記加振手段が、前記液室の室壁の一部を構成する前記ゴム壁に連結されて、前記ゴム壁を加振するよう設けられてもよい。

この場合、タイヤからロッドに伝わる該ロッドの軸方向における振動を、ゴム状弾性体からなる防振基体と、該防振基体とこれに対向するゴム壁との間の液室の効果で吸収、緩和し、該ロッドから車体側への振動伝達を遮断することができる。また、特に、液室の室壁の一部を構成するゴム壁を、加振手段によりロッドの軸方向の振動に応じて加振することにより、前記液室の圧力をロッドの軸方向振動に応じて制御することができる。そのため、液室を介してロッドの上記軸方向振動を低減することができ、当該振動に起因する車室内の騒音を低減することができる。

この第２の態様において、前記加振手段は、前記ゴム壁に連結される軸部材を有し、該軸部材がその外方に配した固定子に関して軸方向に往復動可能な可動子の少なくとも一部として構成されてなる鉄心可動形のアクチュエータであり、前記固定子に備えるコイルが励磁されることにより、前記軸部材が往動行程及び復動行程の両方向に駆動されて前記ゴム壁を加振するように構成されてなるものが好ましい。かかる鉄心可動形のアクチュエータを用いることにより、液室の圧力制御をスムーズにかつ迅速に行うことができ、また外径を大きくすることなく、大きな出力を得ることができる。

また、この第２の態様のサスペンションサポートにおいては、前記液室とは別の第２の液室であって、前記液室とオリフィスを介して連通し、かつダイヤフラムが室壁の一部をなす第２の液室が設けられてもよい。その構造としては、前記防振基体の下部外方を覆うダイヤフラムが前記内側取付部材と前記外側取付部材とにわたって設けられ、該ダイヤフラムと前記防振基体の下部外周面との間に前記第２の液室が形成され、該第２の液室が前記外側取付部材に沿うオリフィスにより前記液室と連通せしめられてなるものとすることができる。

このように第２の液室を設け、これを前記液室とオリフィスにより連通させるようにした場合、道路面の凹凸あるいは段差等による振幅の大きい比較的低周波領域の振動に対しては、オリフィス内の液流動による共振作用で良好な振動抑制効果を発揮でき、しかも、タイヤの空洞共鳴に起因する振動に対しては、前記加振手段の駆動制御によりその騒音を低減することができる。

また、この第２の態様のサスペンションサポートにおいて、前記外側取付部材は、前記防振基体の外周部が加硫接着された下部第１筒部材と、前記ダイヤフラムの上端部が加硫接着された下部第２筒部材と、該下部第１筒部材及び下部第２筒部材の上端部に連結されて前記加振手段を収容保持する上部筒部材とからなり、前記下部第１筒部材の上端部に張り出し形成されたフランジ部と、前記上部筒部材の下端部に張り出し形成されたフランジ部とが、前記ゴム壁の外周部に加硫接着された環状補強部材の外周部を挟んで、前記下部第２筒部材のかしめ固定により一体的に結合されてなるものとすることができる。これにより、サスペンションサポートの装置本体部の組立てが容易になる。

上記のアクチュエータは、前記軸部材の外周に磁性材部を取設してなる可動子と、該可動子の外方に配された環状の固定子とを有してなり、前記可動子は、前記固定子の内空部において軸方向に往復動可能に支持されており、前記固定子は、径方向内方に向かって突出する磁極部を有し、該磁極部には、軸方向に隣合って異極をなす少なくとも一対の永久磁石が配されるとともに、該磁極部の周りに前記一対の永久磁石を通る磁束を発生可能なコイルが巻回されてなり、該コイルの励磁により発生する起磁力と前記各永久磁石のそれぞれの起磁力との組み合わせにより、前記可動子を軸方向に往復動させるように構成されたものであることが好ましい。これにより、小型にしてしかも大きい加振力を得ることができることになり、かなり大きい荷重を受けるサスペンションサポートとしてもそれほど大型化せずに実施できる。

本発明の車両の騒音低減システムであると、タイヤから車室内への振動伝達経路上に加振手段を設け、車室内の騒音の要因となる振動を検出して、その信号に基づいて上記振動を打ち消すような振動を加振手段により加えることにより、タイヤから車室内に伝達する振動に起因する騒音、特にタイヤ空洞共鳴に起因する車室内の騒音を効果的に低減することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る自動車の騒音低減システムのブロック図、図２は同システムを導入した自動車の概略図、図３は同システムを構成するサスペンションサポートの斜視断面図、図４は同サスペンションサポートの使用状態での縦断面図である。

本実施形態は、自動車のサスペンションサポート１０に加振手段としてのアクチュエータ３６を組み込んで、タイヤから車室内に伝わる騒音、特にタイヤの空洞共鳴に起因する騒音を低減するためのシステム、即ち騒音低減装置に関するものである。

このシステムは、図１，２に示されるように、アッパーサポートであるサスペンションサポート１０に設けられた加振手段としてのアクチュエータ３６と、ショックアブソーバのロッドの軸方向における振動を検出する振動検出手段としての振動センサ（加速度センサ）７４と、車室内の音を検出する音検出手段としてのマイクロフォン７６と、これら振動センサ７４とマイクロフォン７６からの信号に基づきアクチュエータ３６を駆動制御するための駆動信号を生成する駆動信号生成部７８とを備えてなる。

上記振動センサ７４は、図３，４に示されるように、サスペンションサポート１０における内側取付部材１２の受け部材２０の側面に取り付けられて、ロッド１０２の軸方向における所定の周波数域（具体的には、１５０〜２５０Ｈｚ）の振動を検出し、これをリファレンス信号として出力するように構成されている。振動センサ７４は、前記リファレンス信号をアナログ値からデジタル値に変換する変換器であるリファレンス信号Ａ／Ｄ８０に接続されている。

上記マイクロフォン７６は、図２に示すように、車室内に設けられ、車室内、特に前席頭部位置近傍での音を検出し、これをエラー信号として出力するように構成されている。マイクロフォン７６は、前記エラー信号をアナログ値からデジタル値に変換する変換器であるエラー信号Ａ／Ｄ８２に接続されている。

上記駆動信号生成部７８は、リファレンス信号Ａ／Ｄ８０及びエラー信号Ａ／Ｄ８２と接続されて、それらから入力されるデジタル信号に基づき、アクチュエータ３６を駆動制御するための駆動信号を生成するものであり、公知のＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）により構成されている。駆動信号生成部７８では、アクチュエータ３６の駆動によりロッド１０２の所定周波数域の軸方向振動を打ち消すような波形の振動（逆位相で同振幅の振動）をロッド１０２に与えるような信号をアクチュエータ３６に入力するべく、リファレンス信号とエラー信号に基づいて駆動信号を生成する。このような信号は、予め、ランダムな信号をアクチュエータ３６に入力してエラー信号を測定することで、システムの伝達関数を求めておくことにより生成することができる。

駆動信号生成部７８から出力された駆動信号は、デジタル値からアナログ値に変換する変換器である駆動信号Ｄ／Ａ８４にてアナログ信号に変換され、更に、パワーアンプ等の増幅器８６でアクチュエータ駆動用に増幅（例えば、１００ないし２００倍）してからアクチュエータ３６に入力される。そして、これにより、後述するように、アクチュエータ３６がロッド１０２を加振して、タイヤ１１６からロッド１０２に伝達されるロッド１０２の軸方向における所定周波数域の振動が低減され、該振動に起因する車室内の騒音が低減される。

図３，４に示すように、上記アクチュエータ３６が組み込まれたサスペンションサポート１０は、ショックアブソーバ１００のロッド１０２の上端部１０２ａに取り付けられる筒状の内側取付部材１２と、車体パネルやフレーム及びこれらに対する連結部材を含む概念である車体１０４に取り付けられる外側取付部材１４と、これら内側取付部材１２と外側取付部材１４との間に配されて両者を連結するゴム状弾性体からなる防振基体１６とを備えてなる。なお、図中、符号１０８は、ゴム製のバウンドストッパ、符号１１０は、バウンドストッパに埋設されたダイナミックダンパー、符号１１２は、サスペンションのコイルスプリング、符号１１４は、コイルスプリングの上端を支持するためのスプリングシート、をそれぞれ示す。

内側取付部材１２は、ロッド上端部１０２ａが挿通する筒状をなした金属製の筒部材１８と、その上端面に連結されてロッド上端部１０２ａを受け入れる金属製の受け部材２０とからなる。筒部材１８は、その軸方向中間部の外周面に軸直角方向に突出したフランジ部２２を備え、該フランジ部２２が埋設されるよう、筒部材１８の外周部に防振基体１６が加硫接着されている。受け部材２０は、略円柱状をなして、下方に開口する凹部２４を有し、該凹部２４内にロッド上端部１０２ａが挿入固定されている。

外側取付部材１４は、車体１０４に設けられた円形の取付用開口部１０６に対してこれを下面側から塞ぐように取り付けられる円板状の金属製板部材２６と、この板部材２６の外周部下面側に取り付けられる金属製のカップ状部材２８とからなる。板部材２６は、その中央部に上記筒部材１８が挿通する貫通孔２６ａを備え、その外周部においてボルト３０およびナット３２で車体開口部１０６の下面周縁部に取付固定される。カップ状部材２８は、上方に開口する容器状をなし、その底壁中央部にロッド１０２が挿通される貫通孔２８ａが設けられている。また、カップ状部材２８の上端の開口縁部が外側に延びるフランジ部２８ｂとして形成され、該フランジ部２８ｂが板部材２６の外周部に重合されて上記ボルト３０およびナット３２で固定されている。そして、このように板部材２６とカップ状部材２８を組み合わせることで、両者間に防振基体１６の収容空間３４が形成されており、該収容空間３４に防振基体１６を収容することにより、内側取付部材１２と外側取付部材１４との間が防振基体１６を介して弾性的に結合されている。

上記アクチュエータ３６は、電磁石により駆動されるリニアアクチュエータであり、内側取付部材１２を介してロッドの上端部１０２ａに連結されて、ロッド１０２をその軸方向Ｌに加振するように設けられている。特に、本実施形態の場合、アクチュエータ３６は、タイヤ１１６からロッド１０２に伝わる軸方向Ｌの振動に基づいて電気的に制御され、該軸方向振動に応じてロッド１０２に振動を与えるように構成されている。

アクチュエータ３６は、車体開口部１０６の上面側に取り付けられたハウジング部材３８内に収容されている。ハウジング部材３８は、筒状の本体部４０と、その上端開口部を塞ぐようにボルト４１で固定された天板部４２とからなり、本体部４０の下端の外側へのフランジ部４０ａが、上記板部材２６およびカップ状部材２８とともに、ボルト３０およびナット３２で、車体１０４に固定されるようになっている。なお、符号３９は、本体部４０に設けられた窓であり、本体部の直径方向に対向して設けられている。

上記加振手段としては、電磁石により軸方向に駆動される種々のリニアアクチュエータを利用できるが、図４に示されるように、ロッド上端部１０２ａに連結される軸部材４４を有し、該軸部材４４がその外方に配した固定子４６に関して軸方向に往復動可能な可動子４８の少なくとも一部として構成されてなる、所謂鉄心可動形のアクチュエータ３６が特に好適に用いられる。

軸部材４４は、ロッド上端部１０２ａの上方においてその軸心と同軸の縦姿勢に設けられ、その下端部４４ａが、車体開口部１０６から上方に突出した前記受け部材２０に対して固定されることで、ロッド上端部１０２ａに結合されている。この実施形態では、軸部材４４は、緩衝部材５０を介してロッド上端部１０２ａに連結されている。緩衝部材５０は、円柱状のゴム部材であり、その下面に上記受け部材２０の上面が加硫接着され、上面に金属板５２が加硫接着されている。そして、金属板５２に凹部５２ａが設けられて、この凹部５２ａに、前記軸部材４４の下端部４４ａが嵌入固定されている。

アクチュエータ３６は、車体１０４側に固定される固定子４６と、該固定子４６に関して軸方向に往復動可能に固定子４６の内空部（軸心部）において支持された可動子４８とを有している。

固定子４６は、可動子４８の外方にあって、電磁鋼板等の磁性金属よりなる多数の環状（主に角形環状）の金属板を積層してなるヨーク５４と、該ヨーク５４の中央部において可動子４８を挟んで相対向するように両側より径方向内方に向かって突出する磁極部５６，５６を有している。固定子４６は、その外周部においてボルト５８により天板部４２の下面に締結固定されている。

前記可動子４８は、軸部材４４を中心にして、その軸方向中間部に、前記と同様の磁性金属よりなる多数の金属板を積層してなる可動子鉄心としての磁性材部６０が固着されてなり、軸部材４４が固定子４６に対し上下一対の板バネ６２，６２を介して上下方向（軸部材４４の軸方向）に往復動可能に連結され支持されている。図示する例の場合、磁性材部６０がパイプ部材６４に固設され、該パイプ部材６４が軸部材４４の外周に嵌合されて固定されている。パイプ部材６４には、磁性材部６０の上下に間隔をおいて一対の前記板バネ６２，６２が固定されており、軸部材４４の上端部をナット６６で締め付けることにより軸部材４４に対してその軸方向に位置決めした状態で固定されている。なお、ハウジング部材３８の天板部４２の中央部には、前記ナット６６が通り抜けできる開口が設けられている。

図５〜７にも示すように、可動子４８の磁性材部６０に対向する固定子４６の磁極部５６，５６の先端つまり内端には、可動子４８の往復動方向（上下方向）に隣合った状態で並んで磁性材部６０に対向する上下一対の円弧板状をなす永久磁石６８，７０が、それらの磁極が互いにＮＳ交互の異極をなすように、前記往復移動方向と直交する方向（左右方向）に磁極を並べて、かつ互いの磁極（Ｎ極とＳ極）の並びが逆になる状態に配設されている。なお、上側の永久磁石６８の上端から下側の永久磁石７０の下端までの長さは、前記磁性材部６０の上下方向（軸心方向）の長さよりも長くなっている。

そして、固定子４６の磁極部５６には、その周りにコイル７２を巻回、つまり前記往復動方向と直交する方向（図４の左右方向）の軸心周りにコイル７２を巻回して、前記一対の永久磁石６８，７０を通る磁束を発生可能に構成してある。

図の場合は、一対の永久磁石６８，７０が、可動子４８を挟んで対向する固定子４６の二つの磁極部５６，５６の内端部にそれぞれ設けられており、両磁極部５６，５６それぞれの永久磁石６８，７０は、前記往復移動方向と直交する方向で磁性材部６０を挟んで対向するとともに、この対向する磁極が互いに異極をなすように磁極の並びを左右で逆にして配設されている。これに対応して、コイル７２についても、それぞれが各永久磁石より外方に位置する状態で磁極部５６，５６に巻回されて配置されている。

図５に示すように、前記一対のコイル７２，７２は互いに接続されている。図５，６に示すように、この実施形態では、右側の上下一対の永久磁石６８，７０のうち上側の永久磁石６８は、磁性材部６０と対向する面側がＮ極、反対面側がＳ極であり、下側の永久磁石７０は、磁性材部６０と対向する面側がＳ極、反対面側がＮ極である。左側の一対の永久磁石６８，７０のうち上側の永久磁石６８は、磁性材部６０と対向する面側がＳ極、反対側がＮ極であり、下側の永久磁石７０は、磁性材部６０と対向する面側がＮ極、反対側がＳ極である。図５，６において、白抜きの左右方向を向いた矢印は永久磁石６８，７０の起磁力の向きを表す。この起磁力は上側では左側を向き、下側では右側を向いている。

上記の構成により、コイル７２への非通電時は、左右の磁極部５６，５６における永久磁石６８，７０による磁束が該両磁石に対向する磁性材部６０の部分を通じて短絡している。そして、図６に示すように、コイル７２に正方向の電流が流れると、コイル７２に矢印方向の起磁力が発生し、その結果、上側の永久磁石６８の起磁力の向きと、コイル７２の起磁力の向き（図６の矢印）とが同一になって、磁石の磁束が合成されて起磁力が強まり、他方、下側の永久磁石７０の起磁力の向きと、コイル７２の起磁力の向きとが反対になって、両者の起磁力が相殺されて弱まる。その結果、可動子４８の磁性材部６０及び軸部材４４に上向きの力（白抜きの矢印で示してある）が作用して、該軸部材４４が上昇する。

また、図７に示すように、コイル７２に逆方向の電流（負電流）が流れると、前記とは反対に、上側の永久磁石７０の起磁力の向きと、コイル７２の起磁力の向きとが反対になって磁束が相殺され起磁力が弱まるとともに、下側の永久磁石７０の起磁力の向きと、コイル７２の起磁力の向きとが同一になって、この下側で磁石の磁束が合成されて起磁力が強まる。これにより、可動子４８の磁性材部６０及び軸部材４４に下向きの力（白抜きの矢印で示してある）が作用して、該軸部材４４が下降する。そして、前記コイル７２の電流の向きが正逆に交互に変わることで、軸部材４４が上下に往復動する。

したがって、前記の可動鉄心形のアクチュエータ３６は、コイル７２に正弦波交流を流すことにより軸部材４４を上下動させることができ、これに連結されたロッド上端部１０２ａに対して正弦波曲線の振動を与えることができる。また、コイル７２に流れる電流を制御することにより、その振動状態を制御することができ、もってロッド上端部１０２ａに付与する振動を任意に制御することができる。

このようにして構成されたアクチュエータ３６に対し、上記駆動信号生成部７８から出力された駆動信号が入力される。これにより、アクチュエータ３６の可動子４８が駆動制御されて、ロッド１０２の所定周波数域での軸方向振動を打ち消すような振動が該ロッド１０２に付与される。そのため、タイヤ１１６からロッド１０２に伝達されるロッド１０２の軸方向における所定周波数域の振動が低減されるので、該振動に起因する車室内の騒音を低減することができる。特に、１５０〜２５０Ｈｚの周波数域の振動を打ち消すようにアクチュエータ３６を駆動制御することにより、空洞共鳴に起因する車室内の騒音を効果的に低減することができる。

この作用効果を確認するために、図２，４に示すように、サスペンションサポート１０を乗用車に搭載し、振動センサ７４でロッド１０２の軸方向加速度を検出するとともに、マイクロフォン７６で車室内の音を検出するようにして、実車での騒音低減確認試験を実施した。その際、制御周波数域は１５０〜２５０Ｈｚとし、駆動信号生成部７８からの駆動信号でアクチュエータ３６を駆動制御する場合（アクチュエータＯＮ）と、制御しない場合（アクチュエータＯＦＦ）について、それぞれ車室内の音圧レベルを測定した。結果は図８に示す通りであり、アクチュエータ３６を駆動制御することにより、空洞共鳴に起因する２１６Ｈｚ付近と２３３Ｈｚ付近の騒音が低減され、特に、２３３Ｈｚ付近の騒音については、制御しない場合に比べて２．７ｄＢ低減された。このように本実施形態によれば、タイヤ１１６の空洞共鳴に起因する車室内の騒音を有効に低減することができる。

また、本実施形態であると、アクチュエータ３６の可動子４８が、緩衝部材５０を介してロッド上端部１０２ａに連結されているので、ロッド１０２からの過大な入力がそのままアクチュエータ３６に伝達されるのを防止して、その損傷を回避することができる。

また、本実施形態であると、加振手段として鉄心可動形のアクチュエータ３６を用いたことにより、軸部材４４の往復動により発生する力の立ち上がりの遅れをなくすることができ、迅速かつスムーズな可動子４８の駆動制御が可能となる。また、互いに異極をなす一対の永久磁石６８，７０のそれぞれの起磁力の向きと、コイル７２に生じる起磁力との組み合わせにより、比較的コンパクトな装置でありながら、ムービングマグネット型の場合よりも出力の大きいものが得られる。

更に、本実施形態であると、サスペンションサポート１０のアッパーサポートとして機能する部分を車体開口部１０６の下面側に設け、車体開口部１０６の上面側にアクチュエータ３６を配置するようにしたことで、車体開口部１０６の上方空間を有効に利用してアクチュエータ３６を搭載することができ、スペース効率に優れる。

図９〜１１は、第２の実施形態に係るものである。この第２の実施形態では、サスペンションサポート２００の構成が上記した第１の実施形態におけるサスペンションサポート１０とは異なり、その他のシステム構成は上記と同様である。

このサスペンションサポート２００は、ショックアブソーバ１００のロッド１０２の上端部１０２ａに取り付けられる内側取付部材２０２と、車体１０４に取付けられる外側取付部材２０４と、これら内側取付部材２０２と外側取付部材２０４との間に配されて両者を連結するように加硫接着されたゴム状弾性体からなる防振基体２０６とを有し、さらに防振基体２０６の上方に対向して外側取付部材２０４に取着されたゴム壁２０８と、防振基体２０６とゴム壁２０８との間に形成された第１の液室２１０とを有してなる。そして更に、第１の液室２１０とは別に、ダイヤフラム２１２が室壁の一部をなす第２の液室２１４が設けられており、第１の液室２１０に対してオリフィス２１６により連通接続せしめられている。

そして、第１の液室２１０の室壁の一部をなすゴム壁２０８に、加振手段としての上記アクチュエータ３６が液室２１０とは反対側（上方側）から連結されており、ゴム壁２０８をロッド１０２の軸方向Ｌに加振変位させることにより、第１の液室２１０の圧力を制御するように設けられている。すなわち、この例では、ゴム壁２０８をロッド１０２の軸方向Ｌに加振することにより、第１の液室２１０を介してロッド１０２を軸方向Ｌに加振することができるようになっている。図示するように、アクチュエータ３６は、ゴム壁２０８の上方で軸部材４４が縦姿勢に設定され、該軸部材４４の先端部（下端部）に形成された円板状の頭部４４ａが、ゴム壁２０８の加硫成形工程で該ゴム壁２０８の中央部に埋設され連結されている。なお、アクチュエータ３６の構成自体は上記第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。

内側取付部材２０２は、上記ロッド上端部１０２ａが挿入される有天筒状の金属製の取付部材２１８と、この取付部材２１８の下端側を取り囲むテーパ状に拡がった金属製のスカート状部材２２０とからなり、両者は溶接手段等により一体化されている。図の場合、取付部材２１８は二重構造をなしている。スカート状部材２２０の内方に位置する取付部材２１８の一端部には、ロッド１０２を回動自在に支持するベアリング２２２が圧入され固定されている。防振基体２０６はこれら取付部材２１８とスカート状部材２２０の外周部に加硫接着されている。図１１中の符号２２４は、ロッド１０２をベアリング２２２に締結するナット等の締結手段を示す。

外側取付部材２０４は、その下部に防振基体２０６の外周部が加硫接着された金属製の下部第１筒部材２２６と、その上端部に連結されてアクチュエータ３６を収容保持する金属製の上部筒部材２２８と、下部第１筒部材２２６の外方を囲んでかつ下部第１筒部材２２６と上部筒部材２２８の両者を締結する金属製の下部第２筒部材２３０とからなる。すなわち、下部第１筒部材２２６の上端部において外方へ張り出したフランジ部２２６ａと、上部筒部材２２８の下端部において外方へ張り出したフランジ部２２８ａとを、下部第２筒部材２３０の上端部の外方への張り出し部分２３０ａで包み込むように該張り出し部分２３０ａを折曲することにより、これらを一体にかしめ固定している。

内側取付部材２０２及び防振基体２０６の下部外側には、その外方を覆うダイヤフラム２１２が、内側取付部材２０２のスカート状部材２２０の下端部２２０ａと外側取付部材２０４の下部第２筒部材２３０の下端部とに渡って設けられている。ダイヤフラム２１２は、ゴム状弾性材により形成されており、その上端部が前記の下部第２筒部材２３０に加硫接着され、また下端部にはスカート状部材２２０の下端部２２０ａに圧入固定される環状金具２３２が加硫接着されている。これにより、ダイヤフラム２１２と、内側取付部材２０２及び防振基体２０６の下部外周面との間に第２の液室２１４が形成されている。この第２の液室２１４は、下部第１筒部材２２６と下部第２筒部材２３０との間で周方向に延びるオリフィス２１６により第１の液室２１０と連通せしめられている。

下部第１筒部材２２６は、その上部が内方にくびれ状に凹設されるとともに、下部外周に防振基体２０６と一体のゴム部２３４が加硫接着されており、下部第２筒部材２３０が該ゴム部２３４の外周に嵌合されることにより、下部第１筒部材２２６と下部第２筒部材２３０との間に周方向に延びるオリフィス２１６が形成されている。図の場合、下部第２筒部材２３０の内周にダイヤフラム２１２と一体のゴム膜２３６が加硫接着されており、下部第１筒部材２２６のゴム部２３４に対し液密に嵌合している。図中の２１６ａ，２１６ｂは、オリフィス２１６と第１の液室２１０および第２の液室２１４との連通口を示す。なお、オリフィス２１６にはその一部に前記ゴム部２３４と一体のゴム等による遮壁部が設けられ、前記連通口２１６ａから連通口２１６ｂへの短絡が防止されるようになっている。

下部第１筒部材２２６の上部内周には、防振基体２０６に連なるゴム膜２３８が加硫接着されている。前記ゴム壁２０８は、その外周部に加硫接着された金属製の環状補強部材２４０の外周部２４０ａが、下部第２筒部材２３０により締結される下部第１筒部材２２６のフランジ部２２６ａと上部筒金具２２８のフランジ部２２８ａとの間に挟まれて、これらのフランジ部２２６ａ，２２８ａと共に一体に固定されている。これにより、下部第１筒部材２２６の内部において、ゴム壁２０８と、防振基体２０６および内側取付部材２０２の天部との間に前記第１の液室２１０が形成されている。

上部筒金具２２８は、図の場合、筒状本体２４２の上部に取付用筒部材２４４が圧入固定され、該取付用筒部材２４４の上部に外方へフランジ状に張り出した取付板部２４４ａを有し、該取付板部２４４ａの上にアクチュエータ３６の上部を覆うキャップ部材２４６が被着され、前記の取付板部２２４ａとキャップ部材２４６の取付板部２４６ａとが、共に、軸心に関して周方向の複数個所、例えば図のように３個所でボルト等の締結手段２４８により、車体１０４に対し取付固定されるように構成されている。キャップ部材２４６は、アクチュエータ３６の固定子４６を吊り下げ支持する部材であり、固定子４６は、その外周部においてボルト５８により前記キャップ部材２４６の下面に締結固定されている。なお、上部筒部材２２８を構成する前記筒状本体２４２と前記取付用筒部材２４４とを一体形成しておくこともできる。

図９，１１に示すように、この実施形態において、振動センサ７４は、内側取付部材２０２の取付部材２１８の下端外周面に取り付けられて、ロッド１０２の軸方向における所定の周波数域（具体的には、１５０〜２５０Ｈｚ）の振動を検出する。

以上よりなるサスペンションサポート２００を用いた第２の実施形態についても、基本的な作用効果は第１の実施形態と同様である。但し、第１の実施形態の場合、アクチュエータ３６がロッド１０２を直接加振していたのに対し、本実施形態では、アクチュエータ３６がロッド１０２の軸方向振動に応じた振動をゴム壁２０８に与え、これにより、第１の液室２１０の圧力が制御され、該液室２１０の圧力制御を介して、ロッド１０２の軸方向Ｌにおける所定周波数域の振動が低減され、もって該振動に起因する車室内の騒音が低減される。

また、第２の実施形態の場合、サスペンションサポート２００が第１の液室２１０を備えるため、該液室の効果によりタイヤ１１６の振動をより効果的に吸収、緩和することができる。また、第１の液室２１０とオリフィス２１６により連通する第２の液室２１４を設けてあるので、道路面の凹凸あるいは段差等による振幅の大きい低周波域の振動に対し、このオリフィス２１６内の液流動による共振作用で良好な振動抑制効果を発揮することができる。なお、このような第２の液室２１４およびオリフィス２１６を省略して、第１の液室２１０のみを備える１室形のものにおいても、その室壁の一部をなすゴム壁２０８に加振手段としてアクチュエータ３６を連結して、上記同様に実施することもできる。

上記各実施形態では、自動車の前輪のサスペンションサポート１０，２００に加振手段を設けてシステムを構成したが、本発明は、前輪だけでなく、後輪についても同様に適用することができ、前輪と後輪の両方、又は後輪のみに適用することもできる。

本発明は、主として乗用車などの自動車においてその車室内の振動を低減するために利用することができる。

本発明の一実施形態に係る自動車の騒音低減システムのブロック図 該システムを導入した自動車の概略図 該システムを構成するサスペンションサポートの斜視断面図 該サスペンションサポートの使用状態での縦断面図 アクチュエータの作用を示す略示説明図 コイルに電流を正方向に流したときのアクチュエータの作用を示す略示説明図 コイルに電流を逆方向に流したときのアクチュエータの作用を示す略示説明図 騒音低減確認試験の結果を示すグラフ 他の実施形態におけるサスペンションサポートの縦断面図（図１０のIX−IX線断面図） 該サスペンションサポートの平面図 該サスペンションサポートの使用状態での縦断面図

符号の説明

１０…サスペンションサポート、１２…内側取付部材、１４…外側取付部材、１６…防振基体、１８…筒部材、２０…受け部材、２６…板部材、２６ａ…板部材の貫通孔、２８…カップ状部材、３４…防振基体の収容空間、３６…アクチュエータ、３８…ハウジング部材、４４…軸部材、４６…固定子、４８…可動子、５０…緩衝部材、５６…磁極部、６０…磁性材部、６８，７０…永久磁石、７２…コイル、７４…振動センサ、７６…マイクロフォン、７８…駆動信号生成部、１００…ショックアブソーバ、１０２…ロッド、１０２ａ…ロッドの上端部、１０４…車体、１０６…車体開口部、２００…サスペンションサポート、２０２…内側取付部材、２０４…外側取付部材、２０６…防振基体、２０８…ゴム壁、２１０…第１の液室、２１２…ダイヤフラム、２１４…第２の液室、２１６…オリフィス、２２６…下部第１筒部材、２２６ａ…下部第１筒部材のフランジ部、２２８…上部筒部材、２２８ａ…上部筒部材のフランジ部、２３０…下部第２筒部材、２４０…環状補強部材、２４０ａ…環状補強部材の外周部、Ｌ…ロッドの軸方向

Claims (15)

1. タイヤから車室内への振動伝達経路における振動要素を加振可能な加振手段と、
   前記振動要素の所定の周波数域での振動を検出する振動検出手段と、
   車室内音を検出する音検出手段と、
   前記振動検出手段と前記音検出手段からの信号に基づき駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、
   前記駆動信号生成手段からの駆動信号に基づき前記加振手段を駆動制御して前記振動要素を加振することで車室内の音を低減するようにしたことを特徴とする車両の騒音低減システム。
2. 前記加振手段は、前記振動要素の前記所定の周波数域での振動を打ち消すような振動を前記振動要素に与えるよう構成された請求項１記載の騒音低減システム。
3. 前記加振手段は、ショックアブソーバのロッドの上端部と車体との連結部位に配設されるサスペンションサポートに設けられ、
   前記振動検出手段は、前記ロッドの軸方向における所定の周波数域での振動を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の騒音低減システム。
4. 前記サスペンションサポートは、前記ロッドの上端部に取り付けられる筒状の内側取付部材と、この内側取付部材を取り囲みかつ車体側に取り付けられる外側取付部材と、前記内側取付部材と外側取付部材との間に介設されて該両取付部材を結合するゴム状弾性体からなる防振基体とを備えてなり、
   電磁石により駆動される前記加振手段が、前記ロッドの上端部に連結されて、該ロッドをその軸方向に加振するよう設けられたことを特徴とする請求項３記載の騒音低減システム。
5. 前記加振手段は、緩衝部材を介して前記ロッドの上端部に連結されたことを特徴とする請求項４記載の騒音低減システム。
6. 前記加振手段は、前記ロッドの上端部に連結される軸部材を有し、該軸部材がその外方に配した固定子に関して軸方向に往復動可能な可動子の少なくとも一部として構成されてなる鉄心可動形のアクチュエータであり、前記固定子に備えるコイルが励磁されることにより、前記軸部材が往動行程及び復動行程の両方向に駆動されて前記ロッドを加振するように構成されてなることを特徴とする請求項４記載の騒音低減システム。
7. 前記アクチュエータは、前記軸部材の外周に磁性材部を取設してなる前記可動子と、該可動子の外方に配された環状の前記固定子とを有してなり、
   前記可動子は、前記固定子の内空部において軸方向に往復動可能に支持されており、
   前記固定子は、径方向内方に向かって突出する磁極部を有し、該磁極部には、軸方向に隣合って異極をなす少なくとも一対の永久磁石が配されるとともに、該磁極部の周りに前記一対の永久磁石を通る磁束を発生可能なコイルが巻回されてなり、該コイルの励磁により発生する起磁力と前記各永久磁石のそれぞれの起磁力との組み合わせにより、前記可動子を軸方向に往復動させるように構成されてなる請求項６記載の騒音低減システム。
8. 前記内側取付部材は、前記ロッドの上端部が挿通する筒状をなして外周部に前記防振基体が加硫接着された筒部材と、該筒部材の上端面に連結されて前記ロッドの上端部を受け入れる受け部材とからなり、
   前記外側取付部材は、前記筒部材が挿通する貫通孔を備えて車体開口部の下面側に取り付けられる板部材と、該板部材の外周部下面側に取り付けられて該板部材とともに前記防振基体の収容空間を形成するカップ状部材とからなり、
   前記車体開口部の上面側に取り付けられて前記加振手段を収容するハウジング部材を備え、該ハウジング部材に対して前記固定子が固定されるとともに、前記車体開口部から上方に突出した前記受け部材に前記可動子が結合されたことを特徴とする請求項６記載の騒音低減システム。
9. 前記サスペンションサポートは、前記ロッドの上端部に取り付けられる筒状の内側取付部材と、この内側取付部材の外方に同心的に配されかつ車体側に取り付けられる筒状の外側取付部材と、前記内側取付部材と外側取付部材との間に介設されて該両取付部材を結合するゴム状弾性体からなる防振基体と、前記防振基体の上方に対向して前記外側取付部材に取着されたゴム壁と、前記防振基体と前記ゴム壁との間に形成された液室とを備えてなり、
   電磁石により駆動される前記加振手段が、前記液室の室壁の一部を構成する前記ゴム壁に連結されて、前記ゴム壁を加振するよう設けられたことを特徴とする請求項３記載の騒音低減システム。
10. 前記加振手段は、前記ゴム壁に連結される軸部材を有し、該軸部材がその外方に配した固定子に関して軸方向に往復動可能な可動子の少なくとも一部として構成されてなる鉄心可動形のアクチュエータであり、前記固定子に備えるコイルが励磁されることにより、前記軸部材が往動行程及び復動行程の両方向に駆動されて前記ゴム壁を加振するように構成されてなることを特徴とする請求項９記載の騒音低減システム。
11. 前記アクチュエータは、前記軸部材の外周に磁性材部を取設してなる前記可動子と、該可動子の外方に配された環状の前記固定子とを有してなり、
    前記可動子は、前記固定子の内空部において軸方向に往復動可能に支持されており、
    前記固定子は、径方向内方に向かって突出する磁極部を有し、該磁極部には、軸方向に隣合って異極をなす少なくとも一対の永久磁石が配されるとともに、該磁極部の周りに前記一対の永久磁石を通る磁束を発生可能なコイルが巻回されてなり、該コイルの励磁により発生する起磁力と前記各永久磁石のそれぞれの起磁力との組み合わせにより、前記可動子を軸方向に往復動させるように構成されてなる請求項１０記載の騒音低減システム。
12. 前記液室とは別の第２の液室であって、前記液室とオリフィスを介して連通し、かつダイヤフラムが室壁の一部をなす前記第２の液室が設けられてなる請求項９記載の騒音低減システム。
13. 前記防振基体の下部外方を覆うダイヤフラムが前記内側取付部材と前記外側取付部材とにわたって設けられ、該ダイヤフラムと前記防振基体の下部外周面との間に前記第２の液室が形成され、該第２の液室が前記外側取付部材に沿うオリフィスにより前記液室と連通せしめられてなることを特徴とする請求項１２記載の騒音低減システム。
14. 前記外側取付部材は、前記防振基体の外周部が加硫接着された下部第１筒部材と、前記ダイヤフラムの上端部が加硫接着された下部第２筒部材と、該下部第１筒部材及び下部第２筒部材の上端部に連結されて前記加振手段を収容保持する上部筒部材とからなり、
    前記下部第１筒部材の上端部に張り出し形成されたフランジ部と、前記上部筒部材の下端部に張り出し形成されたフランジ部とが、前記ゴム壁の外周部に加硫接着された環状補強部材の外周部を挟んで、前記下部第２筒部材のかしめ固定により一体的に結合されてなることを特徴とする請求項１３記載の騒音低減システム。
15. ショックアブソーバのロッドの上端部と車体との連結部位に配設されるサスペンションサポートに設けられた加振手段と、
    前記ロッドの軸方向における所定の周波数域での振動を検出する振動検出手段と、
    車室内音を検出する音検出手段と、
    前記振動検出手段と前記音検出手段からの信号に基づき駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、
    前記駆動信号生成手段からの駆動信号に基づき前記加振手段を駆動制御して前記サスペンションサポートに振動を与えることで車室内の音を低減するようにしたことを特徴とする車両の騒音低減システム。
    

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