JP3074461B2 - 自動車の車内の振動抑制装置とその方法 - Google Patents

自動車の車内の振動抑制装置とその方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の車内の振
動抑制装置とその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置は、例えば、雑音源から自
動車の車内へ伝えられる雑音を弱めるために、２次振動
を求めてこれを車内送り込んで妨害となる１次振動に重
畳させて、この１次振動を破壊的干渉によって消滅させ
てしまうものである。
【０００３】ドイツ特許４３０８９２３Ａ１出願明細書
からは、たとえば、次のことが知られている。すなわ
ち、雑音源の近くに配置されたセンサを用いて参照信号
を検知し、この参照信号から１次振動を消滅させるのに
必要な２次振動用振動モデルを制御装置を用いて算出す
ることである。１次振動と２次振動との重畳から生じる
残余雑音 ( Restger ae usch ) は、車内に配置された
マイクロフォンを使って検出され、制御装置へ導かれ
る。この残余雑音の周波数分割に基づき、制御ユニット
から２次振動の振動モデルを算出するために用いられる
係数が残余雑音を最小化するように決められる。したが
って、前記ドイツ特許４３０８９２３Ａ１出願明細書か
ら知られるシステムは、雑音源の領域内で検出された１
次振動と車中で検出された残余雑音とに基づいて、この
残余雑音を最小化する制御プロセスを実行している。
【０００４】このような制御プロセスを実行するのに必
要な計算コストはかなり高額となるし、それに伴ってこ
のシステムは雑音源から発せられる１次振動の変化に遅
れて反応する。そればかりか、この公知のシステムは、
雑音源の近くに適当な参照信号を検出するためのセンサ
が配置されていないようなとき、制御プロセスに基づい
てこの雑音源の１次振動をも抑圧する。したがって、こ
の公知のシステムは、つぎのような雑音を少なくとも部
分的に消してしまうことが起こりうる。すなわち、この
雑音は、ロードホールディングや車道面の状態を運転者
が知覚するためには運転者にとっては重要な雑音であっ
たり、あるいは運転者が抑制したくなかった音（たとえ
ば、音楽の楽音ようなもの）であったりする。
【０００５】なるほど音楽は一般に一連の速い音の連続
でできており、たんに見かけ上固定した雑音をレリーズ
することも可能にするような制御プロセスの緩慢さを基
礎にしては、完全に制御されるというわけにはいかない
かもしれない。しかしながら、これらの雑音源を抑制す
るという公知のシステムの実験のみでは雑音として感じ
られるバックグラウンドノイズの発生へと導くこととな
る。それどころか、多数の音楽作品にはパッセージ（経
過旋律）が存在し、このパッセージの中にすべてのある
いは唯一の楽器が長時間持続して楽音を演奏することも
ある。すなわち、見かけ上固定した雑音を演奏してい
る。リヒャルトシュトラウスの「ツアラストラはかく語
りき」（ Also sprach Zarathustra ) のイントロ部
分だけを想像するとよい。公知のシステムはこのパッセ
ージを必要とし、そして長く持続している楽音を抑制し
てしまう。このことは、音楽を楽しんでいる運転者をイ
ライラさせることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これに対して本発明の
課題は、自動車の車内に存在する振動の抑制装置であっ
て、変化している雑音送出に迅速に対応できしかも実際
に妨害となる雑音源の雑音しか抑制しないことのできる
振動抑制装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、自動車の車内に存在する振動の抑制装置に、あら
かじめ決められた複数の振動モデルを記憶するためのメ
モリ装置と、自動車の運転状態を検出するための運転状
態検出ユニットと、自動車の検出された運転状態に依存
して前記複数の振動モデルの中から振動モデルを１つ選
択するための選択措置と、この選択された振動モデルに
対応する振動を自動車の車内へ送出するための振動発生
装置と、を含めることによって解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、自動車のすべての運転
状態が妨害雑音の発生に関して臨界的というわけではな
い、という認識、および、自動車の妨害雑音・臨界的運
転状態が自動車内に普通どっちみち存在しているセンサ
（たとえば、エンジン管理センサ）の検出信号を用いて
非雑音臨界的運転状態とを十分に区別することができ
る、という認識に基づいている。したがって、本発明に
よると、少なくとも自動車の妨害雑音・臨界的運転状態
のためにその時その時の運転状態に依存した振動モデル
がメモリ装置に蓄積される。この振動モデルは、実質的
にその都度考慮されるあらゆるタイプの振動についての
全周波数領域を覆っていると有利である。音響的な雑音
の場合には、この周波数領域は約２０〜２００００Ｈｚ
（ヘルツ）に及んでいる。しかしながら、この発明は自
動車の車体全体に伝わる機械的振動（バイブレーショ
ン）の場合にも考慮されることができ、その場合はこの
周波数の下限は２０Ｈｚを下回ることも十分ありうる。
【０００９】この選択装置は、本発明によれば、メモリ
装置内に蓄積された振動モデルをたんに利用し、かつ、
これらの振動モデルの中からその時その時の自動車の運
転状況に対応した振動モデルを選択する。最終的には、
このようにして選択された振動モデルは振動発生器によ
って自動車内へ送出される振動に変換される。
【００１０】その都度必要とする振動モデルを検出する
ために実施される運転状態検出ステップおよびメモリ利
用ステップは、公知のシステムの場合に導入される複雑
な制御プロセスと比べるとはるかに迅速に実行されるこ
とができる。そればかりか、２次送出のために用いられ
る音モデルは自動車の運転中に検出される振動信号から
は決定されないので、それは自動車内に存在しているた
んに特定の雑音源のレリーズのために設けられている振
動モデルでしかない。たとえば、この振動モデルは、自
動車の駆動によって引き起こされる雑音を抑制するため
に制限されうる。この場合、他の雑音など（たとえば、
タイヤと車道との相互作用によって引き起こされる雑音
や風のおりなす雑音など）は、考慮されていない。これ
らの雑音は、運転者が車道の路面状態や自動車の速度を
感じ取るのに必要であり、したがって安全運転のために
はかなり重要なものである。しかしながら、基本的に
は、蓄積された振動モデルがかかる雑音源をもいっしょ
に考慮してしまうことが考えられる。
【００１１】ドイツ特許４３１０６０２９Ａ１出願明細
書からは、エンジンの回転数に比例する音信号が車内へ
送出されるようになっているつぎのような振動抑制装置
が知られている。すなわち、その音信号の周波数はとく
に妨害となる周波数に一致しており、送出される音信号
の位相状態と振幅は制御プロセスの中で車内に配置され
たマイクロフォンによって検出される参照信号を基礎に
して決定される、というものである。
【００１２】ドイツ特許４０２６０７０Ａ１出願明細書
から公知となっている装置を用いると、車内の音信号の
検出に必要なマイクロフォンが座席のヘッド部から離れ
た位置に設置されることかありうるが、この公知の装置
によれば、このマイクロフォンによって検出された現実
（リアル）の音信号から、このバーチャルな音信号が座
席のヘッド部にごく近い仮想のマイクロフォン位置に一
致する仮想（バーチャル）の音信号を得る。
【００１３】ドイツ特許２７２１７５４Ａ１出願明細書
から公知となっているシステムの場合、記憶された推移
信号が初期波形として用いられる。この初期波形は、制
御回路においてマイクロフォンによって採集された残余
音信号を最小化するように変えることができる。抑制す
べき１次音が時の経過とともに変化してゆく周波数シー
ケンスの場合の一定波形を有するような特殊のケースに
ついては、多数のメモリにその都度その種の推移信号が
一定の周波数領域について蓄積されている。
【００１４】イギリス特許２２７１９０８Ａ１出願明細
書によれば、車内に送出されるべき２次振動を決めるた
めの制御回路中に、検出された１次振動のフーリエ変換
が行われ、かつ振動スペクトルの処理終了後に適当な逆
変換が行われている。この２つの変換によってこの計算
に必要とされる計算コストが非常に高額となる。
【００１５】本発明の自動車内振動抑制装置は、車内の
妨害となる振動の抑制の例を扱ってはいるけれど、好ま
れざる振動を、自動車の運転状態に依存する好ましい振
動へと変えることができることにも、注目されるべきで
ある。たとえば、小型車のエンジンの雑音をこの小型車
の車内においてスポーツカーのエンジンの雑音へ変えら
れることが考えられるし、世の中に実際に存在していな
い車体についてのバイブレーションを運転者がシュミレ
ートすることも可能である。たとえば、ギアチェンジに
長年馴れている運転者がオートマチック・ギア・ボック
スを装備した自動車を運転すると、ギアチェンジ・ショ
ックの無いことに戸惑いを感じるものである。このギア
チェンジ・ショックを、この発明では適当な調整部材を
用いることによってシュミレートさせることができる。
この適当な調整部材には、たとえば、座席のための能動
的支持部や、能動的ギヤ軸支持部、能動的差動装置支持
部、それに能動的軸受けなどが含まれることができる。
【００１６】振動発生装置に付設されているレリーズ装
置は、レリーズ信号を振動発生装置へ伝達することによ
って、選択された振動モデルに対応する振動が車内に作
用する１次振動と逆相で発せられることを、保証してい
る。この場合、レリーズ信号が車内のとくに乗員の頭部
領域に配置された振動センサを少なくとも１個有するな
らば、このレリーズ信号は実際に車内に影響を与える、
とくに乗員に感じられる振動に基づいて決定されること
ができる。このことによって、座席ないし乗員から離れ
た位置にある振動センサに生じる、振動センサと座席な
いし乗員の耳との間の伝送距離が引き起こす特に歪み作
用や干渉作用を、排除することが可能となる。
【００１７】本発明によるこのレリーズ装置の別の構成
としては、レリーズ装置３９が、自動車１４の運転状態
ＢＺに依存して１次振動Ｐに対するその位相状態の中で
変わる所定のエンベロープカーブ群Ｈの１つを発生させ
るためのエンベロープカーブ群・発生器３９ａと、なら
びに該エンベロープカーブ群Ｈが１次振動Ｐを所定の期
間の間完全に覆ってしまったときにレリーズ信号を発生
するためのレリーズ信号発生器と、を含んだものが提案
されている。この場合の所定の期間は、非常に短くてよ
い（たとえば、１００分の５〜６秒程度でよい。）の
で、１次振動の覆いはエンベロープカーブ群によってた
んに２〜３の振動極大を過ぎる程度で照合されることと
なる。
【００１８】既述したように、この運転状態認識装置は
エンジンマグネット用に予定されている普通のセンサを
備えている。しかしながら、この運転状態認識装置が、
センサの出力信号が自動車の積載状態に関する情報（と
くに座席に何人座っているかといった情報）を与えるよ
うなそのようなセンサをも備えていると、いっそう有利
である。とりわけ、運転状態検出装置が、自動車エンジ
ンの回転数を検出する回転数センサと、自動車の速度を
検出する車速センサと、自動車エンジンのチョーク弁の
開度を検出するチョーク弁センサと、自動車ギアのシフ
ト状態を検出するギアセンサと、自動車車体の長さ方向
の加速度を検出する長さ方向加速度センサを少なくとも
１個と、自動車車体の横方向の加速度を検出する横方向
加速度センサを少なくとも１個と、自動車の積載状態を
検出する積載センサを少なくとも１個と、を含むことが
可能である。
【００１９】本発明による車内振動抑制装置の長所にま
だ習熟していないような運転者にも装置に生じるおそれ
のある故障や機能低下を気づかせるために、振動抑制装
置にさらに順序にしたがった機能を監視するための監視
装置と、認識されたノイズを表示するための表示装置
と、を含むことが提案される。この表示装置は監視装置
によって故障を検出すると、自動車の利用者に故障の発
生をも表示するものである。
【００２０】雑音源から発せられて車内に作用する１次
振動のスペクトルは雑音源と車内との伝達区間を定める
自動車の構成部品の摩耗による老化に基づき時間の経過
とともに変化する。その結果、この１次振動を抑制する
ためには、古い自動車の場合には新しい自動車とは違っ
た別の振動モデルが必要である。この振動モデルを自動
車の老化状態ないし摩耗状態に合わせることができるよ
うにするために、本発明の他の実施例によれば、振動抑
制装置が自動車の予め定められた運転状態に依存してメ
モリ装置内に記憶されるべき振動モデルを確定するため
の一致装置に接続する端子片を形成するようにしてい
る。たとえば、自動車の定期的な車検の際に、この端子
片を介してチューニング装置を本発明装置へ接続するこ
とができ、メモリ装置へ自動車のその時その時の摩耗状
態に応じた振動モデルを与えることができる。
【００２１】基本的にこのチューニング装置はたんにつ
ぎのような外部メモリ装置によって形成することができ
る。すなわち、その都度の摩耗状態に合わせた所定の振
動モデルを本発明装置のメモリ装置に与えるような外部
メモリ装置によってである。車内の振動に対して個別的
にしかもかなり長期間にわたって効果的に抑制を与える
ことは、一致装置が車内に配置された振動センサであっ
て選択された振動モデルに対応する２次振動と１次振動
との重畳から生じる合計振動を把握するための当該振動
センサと、振動モデルを周波数特有の変化をさせるため
の最適化装置と、を含むことにより達成することができ
る。
【００２２】この場合、最適化装置につぎのような比較
器を含めるとよい。すなわち、該比較器は、認識された
合計振動の振幅を、振動周波数に依存して所望の場合に
周波数依存したしきい値と比較し、かつ、適当な比較信
号を振動モデル・変更装置に出力し、該振動モデル・変
更装置が認識された合計振動の振幅を最小化するために
振動モデルを比較器信号に依存して変更するようなその
ような比較器である。
【００２３】既述したように、この振動は音響学的音振
動でよい。この場合、振動発生装置としてはとくにスピ
ーカが用いられ、振動センサとしてはマイクロフォンが
用いられる。自動車はこんにちごく普通に音響装置（と
りわけハイファイ装置）を備えているので、本発明の他
の実施例では、２次の音振動を送出するためにこの音響
装置の少なくともスピーカを（可能ならば最終段をも）
用いることを提案している。
【００２４】歪み作用や干渉作用などは振動抑制の結果
に悪影響を与えるので、これらを回避するために、さら
に、マイクロホンを、自動車の走行中に少なくとも乗客
の耳が位置する領域の近くに配置するようにしている。
このことによって、乗員（とくに運転者）の頭部とマイ
クロフォンの設置位置との間の伝送区間を最小に維持す
ることができる。前述したように本発明は、音響体とし
てバイブレーション源から車内座席へ伝送されるバイブ
レーションにも適用することができる。
【００２５】別の視点から見ると、本発明は自動車内の
振動制御のための方法に関するものである。この方法の
実施例およびその長所に関しては、本発明の装置につい
ての既述した説明が参考にできる。
【００２６】別の視点から見ると、本発明は、あらかじ
め決められた複数の振動モデルを記憶するためのメモリ
装置と、自動車の運転状態を検出するための運転状態ユ
ニットと、自動車の車内にある振動を検出するための振
動センサと、車内で検出された振動の振動モデルと、自
動車の検出された運転状態に対応しかつメモリ装置の中
に記憶されている振動モデルと、を比較するための、そ
して、両振動モデルの偏差をたがいに表す信号を発する
ためのコンパレータ装置と、を包含する故障検知装置に
関するものである。既述したように、自動車の構成部品
が老化および摩耗するにつれて、振動源が発する１次振
動の周波数スペクトルが変化してゆく。これと同じよう
な想像がつくように、故障も振動スペクトルに対してそ
れなりの変化を及ぼすものである。以下に、簡単な例を
用いて、この種の故障は１次振動に対しておよびかかる
故障の検出・分析の可能性に対してどのような作用をす
るのかについて説明する。
【００２７】考察の対象たる特定の構成部品が、共振作
用に基づいて、その構成部品の固有振動数のところに１
次振動スペクトルが集中しているといった１次振動スペ
クトルに寄与していると仮定する。そこでこの構成部品
がいま故障したとすると、その構成部品の固有振動数は
変化をして、１次振動スペクトルに寄与する構成部品の
振動の周波数スペクトルがずれる。メモリ装置に中に蓄
えられている振動モデルは故障のない自動車について決
められてしまっているので、車内の振動センサによって
検出された合計振動の中には２か所に信号の尖端が生じ
ることになる。すなわち、故障していない構成部品の固
有振動数（これの寄与は蓄積された振動モデルに対応し
て車内へ送出される２次振動に基づいている。）の場合
と、故障している構成部品の固有振動数（これの寄与は
振動源から生じて車内へ作用する１次振動に基づいてい
る。）の場合とである。
【００２８】この合計信号の中に発生しているこれら２
つの振動の寄与は、比較装置によって検出されることが
でき、そして２つの振動モデルの偏差をたがいに表す信
号の形で表示されることができる。故障のない構成部品
に対応する振動寄与周波数からは、どの構成部品が故障
しているのかを決定することができ、そしてこれら２つ
の振動寄与周波数の差からは、その故障の種類を決定す
ることができる。たとえば、ギヤの歯欠損、ドライブシ
ャフトの摩耗などがこれからわかる。
【００２９】雑音によってできるだけ影響を受けないよ
うな故障検出ができるようにするために、本発明によれ
ば、コンパレータ装置がフィルタ装置を含み、該フィル
タ装置は両振動モデルの偏差をたがいに表す信号コンポ
ーテントのうちその強さが所定のしきい値を超えたもの
しか通過させないようにしている。
【００３０】修理工の作業を軽減するために、さらに、
この装置は他のメモリ装置を備えて、ここに両振動モデ
ルの偏差をたがいに表す信号を蓄積するようにするとよ
い。
【００３１】その他の視点に基づくと、本発明は最終的
に自動車の故障検出のための方法にも関係するものであ
る。この方法の実施例とその長所については、故障検出
装置の前述の記載を参照するのがよい。
【００３２】
【実施例】以下に添付図面を用いて本発明の２、３の実
施例についてより詳しく説明することとする。
【００３３】図１は、本発明に係る音響的音振動抑制装
置の第１実施例を備えた自動車である。図２は、トリガ
装置の動作説明図である。図３は、図１と同じような図
であるが、ただし、本発明によるチューニング装置が接
続されている点が異なる。図４は、そのチューニング装
置の動作説明のためのブロック図である。図５は、図１
と同じような図であるが、ただし、自動車に故障の検出
・解析装置が備えられている点が異なる。図６は、故障
の検出・解析装置の構成・動作を説明するための図であ
る。図７は、図５の故障検出装置の動作を説明するため
の図である。図８は、バイブレーション振動抑制装置を
装備した自動車である。
【００３４】図１には、自動車１４の車内１２内に存在
する音響的音振動を抑制する振動抑制装置１０が描かれ
ている。音響的音振動というのは、ここでは、空気を介
して伝達される人間の耳に聞くことのできる振動と理解
してよい。したがってその周波数はふつう約２０Ｈｚか
ら約２万Ｈｚの範囲にある。自動車１４の運転中に車内
１２では雑音が聞こえている。たとえば、自動車のドラ
イブシャフトから発せられる雑音である。エンジン、ギ
ア、デフなどのこれらの広義のドライブシャフト系を代
表して、図１では車内１２に影響を与える１次振動Ｐの
ための振動源として自動車１４のエンジン１６が図示さ
れている。
【００３５】運転状態検出ユニット１８は、多数のセン
サを使って随時の時点に現れている自動車１４の運転状
態を検出する。これらのセンサには、エンジン１６の回
転数検出用の回転数センサ２０や、エンジン１６の負荷
状態検出用のノズル弁開口部センサ２２や自動車１４の
ギア装置のはめ込まれているギアの検出のためのギアセ
ンサ２４や、自動車１４の長さ方向に作用する加速度検
出のための長さ方向加速度センサ２６（図１では１個の
みしか図示せず。）や、自動車１４の横方向に作用する
加速度検出のための横方向加速度センサ２８（図１では
同様に１個しか図示せず。）や、自動車が走るさいの速
度を検出するための車速センサ３０や、自動車１４の積
載状態検出のための積載センサ３２などがある。この積
載センサ３２には、自動車１４の座席３４の上に腰を下
ろした乗員に発車前に乗員が自分用の安全ベルトをまだ
装着していないことを気ずかせるために自動車にすでに
使用されているような自動車座席３４の座部３４ａに埋
め込まれた圧力センサも含まれてよい。さらに積載セン
サとして、とくに後部車軸の領域に配備される道路セン
サが考慮されてもよい。これは後部車軸振動減衰装置の
長さ方向変化をトランクルームの積載の結果として検出
するものだからである。
【００３６】運転状態検出ユニット１８は選択装置３６
にセンサ２０−３２の出力信号から形成される運転状態
信号ＢＺを伝達する。選択措置３６はさらにメモリ装置
３８と接続されていて、このメモリ装置の中で少なくと
も雑音臨界運転状態ＢＺのために振動モデルＳＭが記憶
されている。運転状態ＢＺに関係づけられる振動モデル
ＳＭ（ＢＺ）は選択装置３６によってメモリ装置３８か
ら充電され、そして振動源１６からこの運転状態ＢＺの
中へ発せられる１次振動Ｐ（ＢＺ）を押さえるために自
動車内１２の中に適用される。
【００３７】１次振動Ｐが効果的に押さえられているこ
とができるために必要なことは、振動モデルＳＭから作
られる２次振動Ｓがその１次振動Ｐに対して逆相で車内
１２の中へ送出されることである。逆相を得るために選
択装置３６は振動モデルＳＭをレリーズ装置３９に導
く。レリーズ装置３９の作用については図２を用いて次
に詳しく説明する。
【００３８】レリーズ装置３９はエンベロープカーブ群
・発生器３９ａを含んでおり、このエンベロープカーブ
群・発生器３９ａは、運転状態検出ユニット１８からエ
ンベロープカーブ群・発生器３９ａに供給される運転状
態信号ＢＺに依存してエンベロープカーブ群Ｈを発生
し、このエンベロープカーブ群Ｈは図２に点線で示され
ている極限のエンベロープカーブＨ1 とＨ2 の間の領域
を覆っている。レリーズ装置３９はさらにレリーズ信号
発生器３９ｂを含み、このレリーズ信号発生器３９ｂは
エンベロープカーブ群・発生器３９ａからレリーズ信号
発生器３９ｂに供給されるエンベロープカーブ群Ｈを、
自動車内１２に配備されたマイクロフォン４０からレリ
ーズ信号発生器３９ｂに供給される振動信号（図２に一
点鎖線で描かれている。）と、マイクロフォン４０から
検出されたこの振動信号が所定の時間間隔の間に完全に
エンベロープカーブ群Ｈによって覆われてしまうかどう
かに基づいて、比較する。この場合、その所定の時間間
隔の間というのは、マイクロフォン４０によって検出さ
れる振動のうちのいくつかの極大振動の時間的な連続に
等しく、そして大まかに言って１００分の２〜３秒内に
ある。
【００３９】完全な覆いを引き起こすためには、レリー
ズ信号発生器３９ｂはエンベロープカーブ群Ｈの位相状
態を、検出された振動信号にまで相対的に移動する。覆
いの条件が所定の時間間隔の間に満たされると、レリー
ズ信号発生器はその所定の位相移動分ΔΦを表すレリー
ズ信号を位相器３９ｃに伝える。この位相器３９ｃは、
選択装置３６から振動モデルＳＭを受けとり、そして、
位相移動のなされた振動モデルＳＭ’を形成する。この
位相移動のなされた振動モデルＳＭ’は最終段４２に伝
達される。そうするとこの最終段４２は、さらにその振
動モデルＳＭ’をスピーカー４４に送り込み２次振動Ｓ
として自動車内１２へ伝える。
【００４０】レリーズ装置３９に付設されるマイクロフ
ォン４０は座部３４のヘッドレスト３４ｂの中に配置さ
れるのも有利である。運転者の耳とマイクロフォン４０
との間の間隔が狭いことにより、マイクロフォンが実際
に運転者と同じように聞こえることが確保され、したが
って、とくに、運転者の耳の位置とマイクロフォンの位
置との間の伝達区間が比較的長いことによる歪作用、干
渉作用およびこれらに類似の作用が生じることができな
くなる。１個のマイクロフォン４０の代わりに多数のマ
イクロフォンを備えつけてもよく、場合によっては自動
車１４の前部座席および後部座席のすべてのヘッドレス
ト内に配置するのもよい。
【００４１】自動車１４の中にすでに音波装置（たとえ
ば受信器つきハイファイ装置とかカセットやＣＤの部品
など）が存在しているとき、本発明の装置はその音波装
置の最終段（ないし最終段群）およびスピーカ（ないし
スピーカ群）を使用することができる。こうすることに
よって、本発明装置のコストがその分だけ下がることと
なる。
【００４２】さらに付け加えるべきことは、本装置１０
がさらに監視装置３３を含むことができ、この監視装置
３３は、本装置の個々の各要素が正規の正しい機能を発
揮しているかを常時ないし所定の時間間隔で監視し、そ
して故障を検知した場合には適切な音響的または／およ
び光学的信号を表示ユニット３５に伝える。個々の要素
の監視に必要な監視装置３３と個々の要素の間の接続配
線は、図１中に描くと見にくくなるため、図示を省略し
ている。
【００４３】さらに書き留めなければならないことは、
本発明による装置は、このように、雑音源１６から発せ
られる１次振動Ｐを抑圧する例について記載されている
けれども、同じようにしてこの１次振動Ｐの記憶された
振動モデルＳＭから発生される２次振動Ｓを使って抑圧
するのではなくて、希望するやり方で変えることも可能
だ、ということである。たとえば運転者があたかもスポ
ーツカーに乗っているかのような錯覚を与えるために、
小型車のエンジン雑音Ｐに適当な２次振動Ｓを重畳させ
るようにする変えることも可能である。
【００４４】図３では自動車の車内の雑音を抑圧するた
めの本発明装置の第２実施例が示されている。それは図
１の実施例と本質的には一致するものであり、したっが
て類似の部分は図１におけるのと同一の引用番号を図３
でも用いているが、ただし１００番台に増やしてある。
図３によるこの実施例では、図１の実施例とは異なると
ころしか以下に詳しく説明していないので、その他の部
分については図１の説明を参照されたい。
【００４５】装置１１０は図１に示された装置とはとく
に次の点で異なっている。すなわち、運転状態検出ユニ
ット１１８、選択装置１３６、メモリ装置１３８がそれ
ぞれ端子部１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃを備えてい
て、これらがチューニング装置１４８との接続に用いら
れていることである。このチューニング装置１４８はた
とえば自動車１１４の定期検査実施時に装置１１０へ接
続されることができ、その結果メモリ装置１３８の中に
記憶されている振動モデルＳＭを自動車１１４のその都
度の老化・磨耗状態に合わせることができる。
【００４６】図４を参考にして、このチューニング装置
１４８の構成と機能について以下に述べる。しきい値比
較器１４８ａに、自動車内１１２に配備されたマイクロ
フォン１５０から、振動信号Ｍが供給される。このしき
い値比較器１４８ａは、この振動信号Ｍをこの振動信号
Ｍのすべての周波数ｆのための図示例において同じ値を
有するしきい値Ｔと比較する。しかしながら基本的には
しきい値Ｔは周波数の関数値をも取ることができる。し
きい値信号Ｍが所定の振動周波数ｆ0 のときしきい値Ｔ
を超えたならば、対応する検出信号がたとえばシンセサ
イザーのようなしきい値モデル・変更装置１４８ｂに送
られる。このシンセサイザー１４８ｂは、運転状態検出
ユニット１１８からシンセサイザー１４８ｂに送られる
運転状態信号ＢＺに依存してメモリ装置１３８から対応
する振動モデルＳＭａｌｔをロードする。シンセサイザ
ー１４８ｂは、マイクロフォン１５０によって採集され
た振動信号Ｍの最小化を意味する周波数ｆ0 が比較器１
４８ａによって測定されたならば、この振動モデルＳＭ
ａｌｔを変更し、そして新しい振動モデルＳＭｎｅｕを
発生する。この振動モデルＳＭｎｅｕは選択装置１３
６、レリーズ装置１３９それに最終段１４２を介してス
ピーカー１４４に送られる。
【００４７】比較器１４８ａが、マイクロフォン１５０
によって採集された振動信号Ｍがどの周波数の場合にも
しきい値Ｔを超えなかったことを確認したときは、比較
器１４８ａは記憶命令をスイッチ１４８ｃに発し、その
結果把握された運転状態信号ＢＺに対して適合する振動
モデルＳＭｎｅｕが、メモリ装置１３８内にそれまで記
憶されていた振動モデルＳＭａｌｔに代わって記憶され
ることとなる。
【００４８】これまでの実施例の場合はチューニング装
置１４８がメモリ装置１３８の中に記憶されている振動
モデルの変更を正規の手順で実行しているけれども、同
じく次のようにすることも可能である。すなわち、チュ
ーニング装置があらかじめ確実にわかっている振動モデ
ル（たとえば、特定の摩耗状態にある試走車を用いて測
定されてしまっているようなもの）を含めるようにする
ことでる。そうすると、チューニング装置はチューニン
グ装置が直接接続されている自動車のその都度の摩耗状
態に合ったその振動モデルを簡単にその自動車１１４の
メモリ装置１３８の中へ移すことができる。この場合摩
耗状態はたとえばキロメータカウンタに基づいて確かめ
るようにしてもよい。最終的には、チューニング装置を
本装置１１０と常時接続状態にしておくことも、基本的
に可能である。
【００４９】図５には、第３の実施例が示されている。
ここでは本発明による自動車の故障の検知・解析のため
の装置が用いられることができる。図５による実施例
は、図１および図２の実施例と本質的に一致するもので
ある。したがって、図５では類似の部品には図１および
図２と同一の引用数字が用いられているが、ただし２０
０番代に増やしてある。図５の実施例は以下では図１の
実施例とは異なっているところについてしか説明してい
ないので、共通部分は図１の方を参照されたい。
【００５０】図５の実施例が図１の実施例と異なる点
は、自動車内２１２の振動を抑制装置２１０のほかにさ
らにとくに自動車の故障検知・解析装置２５４が備わっ
ている点である。この自動車の故障の検知・解析装置２
５４は一端が端子部２４６ａを介して運転状態検出ユニ
ット２１８と、また、他端が車内２１２にあるマイクロ
フォン２５６と接続されている。マイクロフォン２５６
は車内２１２の合計振動（すなわち、これは雑音源２１
６から発せられる１次振動Ｐと本装置２１０からスピー
カー２４４を介して発せられる２次振動Ｓとの和であ
る。）を採集する。自動車の故障の検知・解析装置２５
４は、マイクロフォン２５６によって採集された合計振
動を用いて、故障が存在しているかどうかを判定しそし
て場合によってはこの故障がどの構成部品に由来するの
かを特定する。さらにこの構成部品の故障の種類をも表
示させるとなお有利である。上記の情報は表示装置２５
８に表示される。
【００５１】自動車の故障の検知・解析装置２５４は図
６によるメモリ装置２５４ａを包含し、このメモリ装置
２５４ａはこれに伝えられる運転状態ＢＺに依存してふ
さわしい振動モデルを読み出して比較装置２５４ｂに伝
える。比較装置２５４ｂはこの振動モデルをマイクロフ
ォン２５６からここに送られて来た信号と比較して、そ
の結果得られる比較信号をフイルタ装置２５４ｃに送
る。フイルタ装置２５４は、両者の振動モデルのかたよ
りをたがいに表す比較信号の要素のうちその要素の信号
の大きさが所定のしきい値Ｔｈ’を超えるような要素し
か通過させない。このような結果得られた信号は、万が
一発生しているかもしれない故障の解析のために診断装
置２５４ｄに伝えられる。診断装置２５４ｄは一方で他
のメモリ装置２５４ｅに蓄積され、他方で表示装置２５
８上に表示される。望むならば、そのメモリ装置２５４
ｅは、両者の振動モデルのかたよりをたがいに表す信号
をも記憶するのもよい。
【００５２】図７を用いてこの診断装置２５４ｄの動作
のしかたについて以下に詳しく説明する。このためには
唯一の構成部品である雑音源２１６について、つぎのこ
とが考慮されなければならない。すなわち、その雑音源
２１６の雑音は共振に基づきその構成部品の固有周波数
ｆ0 に実質的に集中している、ということである。故障
していない構成部品のスペクトルは図７にＰなる点線で
示されている。この雑音Ｐを抑制するために必要な２次
振動スペクトルは図７に実線Ｓで示されている。これを
みてよくわかるように、これらのスペクトルを重ね合わ
せると打ち消しの干渉に基づいて雑音が消滅することと
なる。
【００５３】さて、この構成部品に故障が起きたとする
と、たとえばギアに歯欠けが生じたとすると、その固有
周波数は移動ししたがってそこから発せられるスペクト
ルも移動する。このような移動したスペクトルが図７に
一点鎖線Ｐ’で示されている。そこでこの雑音スペクト
ルＰ’に２次スペクトルＳを重ね合わると打ち消し干渉
に基づく雑音の消滅はおこらない。それどころかむしろ
総スペクトルは２つの信号頂点を有することとなり、そ
のうち１つは故障部品の雑音スペクトルＰ’の周波数ｆ
0 ’のところに現われ、もう一方はいまや実質的には不
必要となってしまった２次スペクトルＳの周波数ｆ0 の
ところに現れる。信号頂点Ｓから診断装置２５４ｄは
“故障なし”の固有周波数ｆ0 を測定し、この特徴的な
固有周波数を用いてどの構成部品が故障しているのかを
検知する。自動車２１４の瞬時の運転状態ＢＺの知識を
さらに集めると、その構成部についての故障スペクトル
Ｐ’の“故障”固有周波数ｆ0 ’と上述の“故障なし”
の固有周波数ｆ0 との周波数差から、その故障の種類な
いし大きさがわかるようにもなる。
【００５４】しかし、この診断装置２５４ｄは、本振動
抑制装置２１０の装備されていない自動車２１４の場合
にも動作させることができる。その場合にはマイクロフ
ォン２５６が、自動車２１２内にある１次振動Ｐから生
じる雑音を採集する。そして診断装置２５４ｄはこの振
動の振動モデルを診断装置２５４ｄ内に記憶されていて
自動車２１４のその都度の運転状態ＢＺに対応した２次
振動モデルＳと比較をする。このことは図７においても
前述と同じである。運転状態検出ユニット１８ないしこ
こでの２１８は、自動車に普通に用いられるセンサ類に
属するものでよい。
【００５５】本発明による装置は以上の例では音響的な
音振動について説明されているけれども、しばしば述べ
てきたように本装置は基本的には、車体振動としての自
動車のシャーシーを介して伝えられる機械的振動である
バイブレーション振動の場合にも適用できるものであ
る。図８にはそのように適用した場合の実施例が示され
ている。図８の実施例は本質的に図１の実施例と一致す
るものである。したがって類似の部分は図１に記載して
あるのと同じ引用数字が用いられているが、しかしなが
ら３００だけプラスしている。以下の図８の実施例にお
いては、図１の実施例と異なっているところだけしか説
明してない。
【００５６】バイブレーション振動の抑制をする本装置
３１０は、音響的な音振動の抑制をする装置１０とはと
くに次の点で異なっている。すなわち、レリーズ装置３
３９がマイクロフォン（図１のマイクロフォン４０）の
代わりにバイブレーションセンサ３６０と接続されてい
る点である。メモリ装置の中に記憶されている振動モデ
ルＳＭを振動源３１６から発せられる１次バイブレーシ
ョンを抑制するために移動させられなければならない位
相角がどれだけかということの測定は、バイブレーショ
ンセンサ３６０によって採集されるバイブレーション信
号に基づき、ちょうどマイクロフォン４０によって採集
された音響的音振動について前述したのと同じようなし
かたで行われる。移相されたバイブレーションモデルＳ
Ｍ’最終段３４２を介して１つまたは複数のバイブレー
ション発生器に発せられる。これらのバイブレーション
発生器には自動車内３１２に取りつけられた座席３３４
用の能動的座席支持部３６２、能動的ギア支持部３６
７、能動的デフ支持部３６６それに能動的軸受部３６８
が含まれることができる。これらのバイブレーション発
生器３６２ー３６８から発せられるバイブレーションは
雑音源から発せられるバイブレーションに重畳され、自
動車内３１２に腰かけている乗客へのバイブレーション
作用が抑制される。バイブレーション発生器３６２−３
６８は図８において３角形で描かれており、正方形で描
いたセンサ３２０−３３０、３６０と区別できるように
してある。
【００５７】基本的に本装置３１０は、わざとバイブレ
ーションを起こしたいような場合にも用いられることが
できる。たとえば接続衝撃が全くないかあってもごくわ
ずかでしかないといったオートマチックギアや連続調節
可能なギアを有する自動車３１４の場合には、接続衝撃
を増幅したりないしシュミレートしたりすると、このよ
うなギアに馴れていない運転者が自分に馴れたドライブ
感覚を持つようになる。
【００５８】
【発明の効果】自動車の車内に存在する振動の抑制を迅
速に対応できて、しかも実際に妨害となる雑音源の雑音
しか抑制しないことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音響的音振動抑制装置の第１実施
例。
【図２】トリガ装置の動作説明図。
【図３】チューニング装置が接続されている第２実施
例。
【図４】チューニング装置の動作説明のためのブロック
図。
【図５】自動車の故障の検出・解析装置が接続されてい
る第３実施例。
【図６】故障の検出・解析装置の構成・動作の説明図。
【図７】図５の故障検出装置の動作を説明する図。
【図８】バイブレーション振動抑制装置を装備した第４
実施例。
【符号の説明】
１０ 振動抑制装置 １２ 車内 １４ 自動車 １６ エンジン １８ 運転状態検出ユニット ２０ 回転数センサ ２２ ノズル弁開口部センサ ２４ ギアセンサ ２６ 長さ方向加速度センサ ２８ 横方向加速度センサ ３０ 車速センサ ３２ 積載センサ ３４ 自動車座席 ３６ 選択装置 ３８ メモリ装置 ３９ レリーズ装置 ４０ マイクロフォン １４４ スピーカー １４６ａ〜ｃ 端子部 １４８ チューニング装置 ２５４ 故障検知・解析装置 ３６０ バイブレーションセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０３Ｈ 21/00 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｊ (72)発明者 ラインハルト・フェルドゥハウス ドイツ連邦共和国 オーエルンバッハ− エーベンハウゼン、ヴァルドゥシュトラ ーセ 10 (72)発明者 アンドレアス・オルラミュンダー ドイツ連邦共和国 シュヴァインフル ト，ノイトールシュトラーセ 27 (56)参考文献 特開 平２−218296（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−261774（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−241583（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−175487（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−30278（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60R 11/02 F01N 1/00 G10K 11/16 G10K 11/178 H03H 17/00 601 H03H 21/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車１４の車内１２に存在する振動を
    抑制するための振動抑制装置１０であって、あらかじめ
    決められた複数の振動モデルＳＭを記憶するためのメモ
    リ装置３８と、自動車１４の運転状態ＢＺを検出するた
    めの運転状態検出ユニット１８と、自動車１４の検出さ
    れた運転状態ＢＺに依存して前記複数の振動モデルＳＭ
    の中から振動モデルＳＭを１つ選択するための選択措置
    ３６と、 この選択された振動モデルＳＭに対応する振動Ｓを自動
    車１４の車内１２の中へ送出するための振動発生装置３
    ９−４２−４４と、を包含する前記振動抑制装置におい
    て、 前記振動発生装置３９−４２−４４にレリーズ装置３９
    が付設されており、 該レリーズ装置３９は、 自動車１４の車内１２の振動を検出するため車内１２に
    配置された振動センサ４０を少なくとも１個備えてお
    り、および、 自動車１４の運転状態ＢＺに依存して１次振動Ｐに対す
    るその位相状態の中で変わる所定のエンベロープカーブ
    群Ｈの１つを発生させるためのエンベロープカーブ群・
    発生器３９ａと、ならびに該エンベロープカーブ群Ｈが
    １次振動Ｐを所定の期間の間完全に覆ってしまったとき
    にレリーズ信号を発生するためのレリーズ信号発生器
    と、 を含んでいること、を特徴とする振動抑制装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の振動抑制装置であって、 前記運転状態検出ユニット１８が、自動車エンジン１６
    の回転数を検出する回転数センサ２０と、および／また
    は、自動車の速度を検出する車速センサ３０と、および
    ／または、自動車エンジンのチョーク弁の開度を検出す
    るチョーク弁センサ２２と、および／または、自動車ギ
    アのシフト状態を検出するギアセンサ２４と、および／
    または、自動車車体の長さ方向の加速度を検出する長さ
    方向加速度センサ２６を少なくとも１個と、および／ま
    たは、自動車車体の横方向の加速度を検出する横方向加
    速度センサ２８を少なくとも１個と、および／または、
    自動車の積載状態を検出する積載センサ３２を少なくと
    も１個と、を含み、 さらに、前記振動抑制装置が、順序にしたがった機能を
    監視するための監視装置３３と、該監視装置に付属さ
    れ、認識されたノイズを表示する表示装置３５と、 、を含み、さらに、該振動抑制装置に自動車の予め定め
    られた運転状態ＢＺに依存してメモリ装置１３８内に記
    憶されるべき振動モデルＳＭを確定するための一致装置
    １４８に接続するための端子片１４６ａ，１４６ｂ、１
    ４６ｃが形成されて成る振動抑制装置において、 前記一致装置１４８が、 車内１１２に配置された振動センサ１５０であって選択
    された振動モデルＳＭに対応する２次振動Ｓと１次振動
    Ｐとの重畳から生じる合計振動を把握するための当該振
    動センサを少なくとも１個と、 振動モデルを周波数特有の変化をさせるための最適化装
    置１４８ａ−１４８ｂと、を含むことを特徴とする前記
    振動抑制装置。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の振動抑制装置において、 最適化装置１４８ａ−１４８ｂが比較器１４８ａを少な
    くとも１個含み、 該比較器が、認識された合計振動の振幅を、振動周波数
    ｆに依存して所望の場合に周波数依存したしきい値Ｔと
    比較し、かつ、適当な比較信号を振動モデル・変更装置
    １４８ｂに出力し、該振動モデル・変更装置１４８ｂが
    認識された合計振動の振幅を最小化するために振動モデ
    ルＳＭを比較器信号に依存して変更すること、を特徴と
    する前記振動抑制装置。
  4. 【請求項４】自動車の車内に存在する振動を抑制する振
    動抑制方法であって、 自動車１４の運転状態ＢＺを検出するステップと、メモ
    リ装置３８の中に記憶された複数の振動モデルの中から
    検出された自動車運転状態に依存して振動モデルＳＭを
    選択するステップと、該選択された振動モデルＳＭに対
    応する振動Ｓを発生して自動車１４の車内１２へ送出す
    るステップとの各ステップを含む振動抑制方法におい
    て、 前記選択された振動モデルＳＭに対応する振動Ｓを、自
    動車１４の車内に作用する１次振動Ｐに対して逆相で発
    生させ、 １次振動Ｐに対する位相状態の中で変化する所定のエン
    ベロープカーブ群Ｈを自動車１４の運転状態ＢＺに依存
    して作り、かつ、エンベロープカーブ群Ｈが１次振動Ｐ
    を所定の期間中完全に覆っているとき、選択された振動
    モデルに対応する振動Ｓを車内１２へ送出することがレ
    リーズされること、を特徴とする前記振動抑制方法。
  5. 【請求項５】請求項４に記載の振動抑制方法であって、 メモリ装置３８の中に記憶されるべき振動モデルＳＭを
    自動車１４の所定の運転状態に依存して決定する振動抑
    制方法において、 １次振動Ｐと選択された振動モデルＳＭに対応する振動
    Ｓとの重畳から得られる合計振動を測定し、かつ、 測定された合計振動の振幅を最小にするように振動モデ
    ルを周波数スペクトル的に変えることを特徴とする前記
    振動抑制方法。
  6. 【請求項６】請求項５項に記載の振動抑制方法におい
    て、 測定された合計振動の振幅を、振動周波数に依存して周
    波数依存性のあるしきい値Ｔと比較し、かつ、 測定された合計振動の振幅を最小にするために振動モデ
    ルＳＭを比較結果に依存して変えること、を特徴とする
    前記振動抑制方法。
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