JPS61222819A - Vibration controller for vehicles - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make a high frequency vibrational component reducible too, by taking an integral multiple vibrational component of engine speed out of a detecting signal of engine vibration, adjusting each phase,while reading each vibrational component, and constituting it so as to be set to a damping force control signal of an actuator. CONSTITUTION:A vibrational component in which the engine vibration information detected by a vibration sensor 7 is added to a car body as exciting force at a vibration detecting circuit 81 is detected and inputted into an operational circuit 82 which extracts the vibrational component corresponding to an engine speed N and an integral multiple. And, phase adjustment commensurate to a phase lag to be produced till each vibration is transmitted to the car body is performed for each vibrational component extracted. Next, each vibrational component subjected to this phase adjustment is readded, outputted to a drive circuit 83, and an actuator 6 is driven, thus damping force is controlled. With this constitution, that of up to a high frequency vibrational component is reducible so extensively.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンの振動によって発生する車体の振
動を抑制する車両の振動制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a vehicle vibration control device that suppresses vehicle body vibrations caused by engine vibrations.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

自動車などの車両における重要な技術的な課題の１つに
、振動に対して乗り心地などの優れた快適車両の追求が
ある。One of the important technical issues in vehicles such as automobiles is the pursuit of comfortable vehicles with excellent ride comfort and vibration resistance.

この乗り心地の向上に関連して車体を支持するショック
アブソーバの減衰力制御装置の装着、さらに、エンジン
を支持するマウント機構に振動吸収機能を付与するなど
の工夫を施して車体振動の低減を図っている。In order to improve ride comfort, we have taken measures such as installing a damping force control device for the shock absorber that supports the car body, and adding a vibration absorption function to the mount mechanism that supports the engine to reduce car body vibration. ing.

ところが、横置きエンジンでＦＦ（フロントエンジン、
フロントドライブ）方式では、とくにエンジンの駆動反
トルクが大きくなり、その方向が車体の振動方向と一致
するために、エンジンからの変動トルクがエンジンマウ
ントを介して伝達され、車体の振動が過度に励起される
問題が表面化する。However, with a horizontally mounted engine, FF (front engine,
With the front drive (front drive) system, the driving reaction torque of the engine is particularly large and its direction coincides with the direction of vibration of the vehicle body, so the fluctuating torque from the engine is transmitted via the engine mount, causing excessive vibration of the vehicle body. The problems that occur come to the surface.

そのため、エンジンマウントはつぎのような条件を満足
しなければならない。すなわち、駆動反トルクが大きい
領域では、エンジンおよびマフラーなどの排気系の変位
量を制限するため、エンジンマウントは剛性化する必要
があり、アイドリングおよび中高回転域における比較的
トルクが小さい領域では、振動絶縁を主・目的としてマ
ウントは低剛性にする必要がある。これら相反する条件
を高次元に実現する手段はきわめて困難で、また、車体
の曲げモード振動の固有振動数がアイドリング回転数域
に近接ないしは一致する場合、車体の振動が大きくなり
、乗り心地が低下する問題がある。ここにおいて、エン
ジンマウントを含めて車体振動の低減は車両の乗り心地
、快適性の向上を図るうえで重要な技術的課題である。Therefore, the engine mount must satisfy the following conditions. In other words, in areas where drive reaction torque is large, the engine mount must be made rigid to limit the amount of displacement of the engine and exhaust system such as the muffler. The mount needs to have low rigidity for the main purpose of insulation. It is extremely difficult to achieve these conflicting conditions at a high level, and if the natural frequency of the bending mode vibration of the car body is close to or coincides with the idling speed range, the vibration of the car body becomes large and ride comfort deteriorates. There is a problem. Reducing vehicle body vibration, including the engine mount, is an important technical issue in improving vehicle ride comfort and comfort.

とくに、横置きエンジンでＦＦ駆動方式を採用する車両
では、アイドリング回転数領域に車体の固有振＠数が近
接ないしは存在すること、さらには変動トルクの方向が
車体の振動方向と一致するなどによって車体には過変の
振動が励起され、乗り心地や快適性などの低下には著し
いものがあった。In particular, in vehicles that use a FF drive system with a horizontally mounted engine, the natural frequency of the vehicle body is close to or exists in the idling speed region, and furthermore, the direction of the fluctuating torque coincides with the vibration direction of the vehicle body. Excessive vibrations were excited, and the ride quality and comfort were significantly reduced.

第６図は車両の車体振動発生メカニズムを示しており、
（１）はエンジン、（２）はエンジン（１）の前方側を
弾性的に支持しているフロントエンジンマウン）、（３
）は後方側を支持しているり−Ｆ−ヤエンジンマウント
、（４）は車体であり、エンジン（１）は、エンジンマ
ウンド（２）、（３）を介して車体（４）に装着されて
いる。ところで、嘴置きエンジンでは、エンジン（１）
のシリンダは複数個あり、その配列は車体（４）に対し
て横断する方向すなわち長手方向に直角になる。Figure 6 shows the vehicle body vibration generation mechanism.
(1) is the engine, (2) is the front engine mount that elastically supports the front side of the engine (1)), (3)
) is the engine mount supporting the rear side, (4) is the vehicle body, and the engine (1) is attached to the vehicle body (4) via the engine mounds (2) and (3). There is. By the way, in the beak-mounted engine, engine (1)
There are a plurality of cylinders, and the arrangement thereof is perpendicular to the direction transverse to the vehicle body (4), that is, the longitudinal direction.

このためエンジン（１）の挙動は、シリンダの圧力変動
に伴なう変動トルクを受けて駆動軸を回転中心として前
後方向に揺動するロッキング振動が励起する。Therefore, the behavior of the engine (1) is such that rocking vibration is excited in which the engine (1) swings back and forth about the drive shaft in response to fluctuating torque due to pressure fluctuations in the cylinder.

一方、車体（４）の振動特性には破線で示すような車体
全体が曲げ変形する弾性モードで振動する固有振動数（
タトエば、２５Ｈｚ　（＝１５００回／分））が存在す
る。On the other hand, the vibration characteristics of the car body (4) include the natural frequency (
25Hz (=1500 times/min) exists.

とくに、エンジン（１）のロッキング振動の周波数と車
体の同町振動数とが一致ないしは近くなるアイドリング
回転数領域（４気筒では、１２００〜１６００回１発／
分）では、車体は共振現象によって過度の振動が励起さ
れ、これによって、座席に振動が伝達されて乗り心地や
快適性が低下し、乗員に肉体的、精神的な苦痛を与える
。In particular, the idling speed range where the frequency of the rocking vibration of the engine (1) and the same vibration frequency of the vehicle body match or are close to each other (1200 to 1600 times per 4-cylinder engine)
(2013), the car body is excited by excessive vibrations due to the resonance phenomenon, which transmits vibrations to the seats, reducing ride quality and comfort, and causing physical and mental pain to the occupants.

一方、出願人は、この出願に先立って、橋のような構造
物の振動を抑制する振動制御装置を提供した（たとえば
、特開昭５７−４１０９３号公報）。On the other hand, prior to filing this application, the applicant provided a vibration control device for suppressing vibrations of structures such as bridges (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-41093).

上記振動制御装置は、抑制の対象物の振動を検出し、こ
の検出出力にもとづいて減衰装置を作動させ、対象構造
物の振動性状に応じた振動制御力を積極的に加えること
により、対象構造物の振動紙、＠を実現している。The above-mentioned vibration control device detects the vibration of the object to be suppressed, operates the damping device based on this detection output, and actively applies vibration control force according to the vibration properties of the object structure. The vibrating paper of objects realizes @.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、上記した車両の振動を効果的に抑制する
制振装量は未だ実現されていない。However, the amount of vibration damping that effectively suppresses the vibrations of the vehicle described above has not yet been achieved.

また、第７図に示すように、エンジンのロッキング振動
スペクトル（同図（ａ））と、車体の振動スペクトル（
同図（ｂ））とは極めて似かよっており、エンジンの振
動の基本成分Ｎ（エンジンの回転数）の整数倍である高
調波成分２Ｎ、４Ｎ、６Ｎ、８Ｎ・・・によって車体が
加振されていることがわかる。In addition, as shown in Figure 7, the rocking vibration spectrum of the engine (Fig. 7(a)) and the vibration spectrum of the vehicle body (Fig.
This figure is very similar to (b)), in which the vehicle body is vibrated by harmonic components 2N, 4N, 6N, 8N, etc., which are integral multiples of the fundamental component N (engine speed) of engine vibration. You can see that

しかるに、これらの振動成分２Ｎ、４Ｎ・・・は、エン
ジンマウントを通過する間に、それぞれ異なる位相遅れ
を生じる。これは、エンジンマウントがゴムなどの粘弾
性体で構成されており、粘弾性体の力伝達特性には、そ
の粘弾性体効果により、周波数が高いほど位相遅れが大
きくなる周波数依存特性があるからである。However, these vibration components 2N, 4N, . . . generate different phase delays while passing through the engine mount. This is because the engine mount is made of a viscoelastic material such as rubber, and the force transmission characteristics of the viscoelastic material have frequency-dependent characteristics such that the higher the frequency, the larger the phase delay due to the viscoelastic material effect. It is.

このため、エンジンのロッキング振動の検出信号で、そ
のまま減衰装置を作動させたのでは、高調波成分に位相
遅れがあるため、高調波成分の振動を十分に低減させる
ことができない。For this reason, if the damping device is operated directly based on the engine rocking vibration detection signal, the vibration of the harmonic component cannot be sufficiently reduced because there is a phase lag in the harmonic component.

この発明は、かかる欠点を改善する目的でなされたもの
で、車体の振動を、基本成分から高調波成分まで低減さ
せることのできる車両の振動制御装置を得ることを目的
とするものである。The present invention has been made in order to improve these drawbacks, and it is an object of the present invention to provide a vehicle vibration control device that can reduce vehicle body vibration from fundamental components to harmonic components.

〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る車両の振動制御装置は、エンジンの振動
を検出する振動センサと、車体に制振力を加えるアクチ
ュエータと、上記振動センサの検出信号から当該エンジ
ンの回転数の整数倍の振動成分をそれぞれ取り出し、こ
れらの振動成分にそれぞれその振動成分が車体に伝達さ
れるまでに生じる位相遅れに見合う位相調整を施したう
えで、各振動成分を加算し、これらの加算信号で上記ア
□クチュエータを駆動する制御−とを備えたものである
。[Means for Solving the Problems] A vibration control device for a vehicle according to the present invention includes a vibration sensor that detects engine vibration, an actuator that applies a damping force to the vehicle body, and a vibration control device that detects the vibration of the engine based on the detection signal of the vibration sensor. Each of the vibration components at an integral multiple of the rotational speed is extracted, each of these vibration components is subjected to phase adjustment commensurate with the phase delay that occurs before the vibration component is transmitted to the vehicle body, and each vibration component is added. □Control for driving the actuator with these added signals.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、上記のように、アクチュエータの
駆動信号を、エンジンから車体に加えられる振動（以下
、加振力という）の基本成分から高調波成分にわたって
、それぞれ同じ位相となるようにしたので、加振力の各
成分をそれぞれ打ち消す制振力が発生し、これにより、
車体の振動が有効蚤こ抑制される。In this invention, as described above, the drive signal of the actuator is made to have the same phase from the fundamental component to the harmonic component of the vibration (hereinafter referred to as excitation force) applied to the vehicle body from the engine. A damping force is generated that cancels out each component of the excitation force, and as a result,
Vehicle body vibration is effectively suppressed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図面にしたがって説明する
。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図において、第６図と同一符号は同一部分であるの
で説明は省略する。In FIG. 1, the same reference numerals as in FIG. 6 indicate the same parts, so the explanation will be omitted.

第１図において（７）は振動センサで、エンジン（１）
の上部に設置されている。（８）は制御回路で、第２図
に示すブロック図のように、振動検出回路ｅＩ］）、演
算回路■および駆動回路−からなる。In Figure 1, (7) is a vibration sensor, which is connected to the engine (1).
is installed at the top of the. (8) is a control circuit, which, as shown in the block diagram shown in FIG. 2, consists of a vibration detection circuit eI), an arithmetic circuit (2), and a drive circuit.

第１図の（６）はアクチュエータで、車体（４）の前端
に設置されている。(6) in FIG. 1 is an actuator, which is installed at the front end of the vehicle body (4).

ここにおいて、第２図の振動センサ（７）で検出された
エンジン（１）の振動情報は、電気信号として取り出さ
れ、振動検出回路８１）に入力され、この振動検出回路
例で車体に加振力として加えられる振動成分が検出され
、この検出信号は、演算回路曽に入力される。演算回路
■は、所定のフィルタ特性、利得および位相特性を持つ
電気回路で入力信号の利得、位相を調節して駆動回路鏝
に伝達する。駆動回路峙は入力信号に基づいてアクチュ
エータ（６）を駆動し、制振力を発生させる電力を供給
する。Here, the vibration information of the engine (1) detected by the vibration sensor (7) in FIG. The vibration component applied as force is detected, and this detection signal is input to the arithmetic circuit So. The arithmetic circuit (2) is an electric circuit having predetermined filter characteristics, gain, and phase characteristics, and adjusts the gain and phase of the input signal and transmits the adjusted signal to the drive circuit trowel. The drive circuit drives the actuator (6) based on the input signal and supplies power to generate damping force.

第３図は制御回路の一構成例を示すブロック図で、（８
２ａ）は振動検出回路Ｉ８◇の検出信号から、エンジン
回転数Ｎに対応する基本成分のみを抽出する帯域フィル
タ、同じ＜　（Ｈｂ）、（８２ｃ）はそれぞれ２Ｎ、４
Ｎに対応する成分を抽出する帯域フィルタ、（８２ｄ）
、　（８２ｅ）、　（ｇ２ｆ）はＮ、２Ｎ、４Ｎ成分に
対してそれぞれ所定の位相差、φ５．φ２Ｎ’　φ４Ｎ
を与える位相設定回路で、この位相差、φ５．φ２Ｎ、
φ４Ｎは、エンジン（１）から、エンジンマウント（２
）、　（３）を経て車体に伝達される間に、各成分に生
じる位相の遅れに対応する量で、振動伝達特性の測定結
果、あるいは解析結果に基づいて決定される値である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the control circuit.
2a) is a bandpass filter that extracts only the fundamental component corresponding to the engine rotation speed N from the detection signal of the vibration detection circuit I8◇, and the same < (Hb) and (82c) are 2N and 4
bandpass filter for extracting the component corresponding to N, (82d)
, (82e), (g2f) are predetermined phase differences, φ5. φ2N' φ4N
This phase difference, φ5. φ2N,
φ4N is from the engine (1) to the engine mount (2
), (3) and is an amount corresponding to the phase delay that occurs in each component while being transmitted to the vehicle body, and is a value determined based on measurement results or analysis results of vibration transmission characteristics.

加算器（８２ｇ）はこれらの位相調整の施されｊ：Ｎ、
２Ｎ、４Ｎ成分信号を加え合せ、この加メ清号を駆動回
路田へ入力する。The adder (82g) is subjected to these phase adjustments j:N,
The 2N and 4N component signals are added together and this added signal is input to the drive circuit.

第４図はアクチュエータ（６）の−例である動電型リニ
アアクチュエータの断面図で、ｉｌ）は永久磁石、（至
）は円筒状のヨーク、−はコイル、−はコイル−を支持
するコイルサポート、■はヨーク恒の上下端部に配設さ
れヨークＩ３ノを保持する支持ばね、閃はヨーク拗を貫
通したガイド棒、拘はヨーク輔の上下端部に固着したス
ライドベアリングで、ガイド棒曽に沿って摺動し、ヨー
ク−は上下方向にリニアに駆動される。−はケーシング
である。このリニアアクチュエータの動作について説明
すると、永久磁石１１）は半径方向に着磁されてヨーク
輪に固着され、磁気回路を形成してコイル輸が挿入され
る空隙では所定の忠束密度が生ずる。これによりコイル
−に駆動回路−より駆動電流が供給されると、電磁気宇
作用によってコイル岐と永久磁石６１）との間に電磁力
が発生する。この時、作用、反作用の原理に基づきコイ
ル輪に生じた′電磁力はコイルサポート−を介して車体
（４）に固着されるケーシング−へ伝達され車体（４）
％ζ作用する。他方、永久磁石１υに発生する電磁力は
ヨーク６２を支持する支持ばね■の復元力とヨーク輸と
永久磁石わυの慣性力との和とつり合う。Figure 4 is a cross-sectional view of an electrodynamic linear actuator that is an example of the actuator (6), where il) is a permanent magnet, (to) is a cylindrical yoke, - is a coil, and - is a coil that supports the coil. The support, ■ is a support spring arranged at the upper and lower ends of the yoke support and holds the yoke I3, the support spring is a guide rod that passes through the yoke support, and the support spring is a slide bearing fixed to the upper and lower ends of the yoke support, and the guide rod is The yoke is linearly driven in the vertical direction. - is the casing. To explain the operation of this linear actuator, the permanent magnets 11) are magnetized in the radial direction and fixed to the yoke ring, forming a magnetic circuit and producing a predetermined fidelity density in the gap into which the coil tube is inserted. As a result, when a drive current is supplied to the coil from the drive circuit, an electromagnetic force is generated between the coil branch and the permanent magnet 61) due to electromagnetic force. At this time, the electromagnetic force generated in the coil ring based on the principle of action and reaction is transmitted to the casing fixed to the car body (4) via the coil support.
%ζ acts. On the other hand, the electromagnetic force generated in the permanent magnet 1υ is balanced by the restoring force of the support spring 2 supporting the yoke 62, and the sum of the inertia of the yoke and the permanent magnet 1υ.

上記の力学的モデルを第５図に示す。（９）はヨークむ
のと永久磁石−の質量の和の付加マスで、Ｋｄは支持ば
ね関のばね定数である。またＵはコイルｌと永久磁石＠
ｐとの間に働く電磁力で、車体（４）には電磁力Ｕと支
持はね−の復元力とが加算された制振力Ｔが作用する。The above mechanical model is shown in FIG. (9) is the additional mass of the sum of the mass of the yoke and the permanent magnet, and Kd is the spring constant of the support spring. Also, U is the coil l and the permanent magnet @
Due to the electromagnetic force acting between the vibration damping force U and the restoring force of the support spring, a damping force T is applied to the vehicle body (4).

また支持ばね−はヨーク鈴の中立位置を確保する役割を
果す。The support spring also serves to ensure the neutral position of the yoke bell.

このように構成されているアクチュエータ（６）は、駆
動回路−により位相特性の調整が施されたＮ。The actuator (6) configured in this manner has a phase characteristic adjusted by a drive circuit.

２Ｎ、４Ｎ成分で構成された駆動信号で駆動され、アク
チュエータ（６）はこの駆動信号に応じた制振力を車体
（４）に加える。この制振力は、エンジンマウント（２
）、　（３）を介して束体（４）に加えられる加振力を
、Ｎ、２Ｎ、４Ｎ成分ごとに、それぞれ打ち消す方向、
大きさ、位相で発生するから、車体の振動を抑制するこ
とができる。The actuator (6) is driven by a drive signal composed of 2N and 4N components, and applies a damping force to the vehicle body (4) according to this drive signal. This damping force is due to the engine mount (2
), a direction in which the excitation force applied to the bundle (4) via (3) is canceled for each N, 2N, and 4N component, respectively,
Since the vibrations occur in different magnitudes and phases, it is possible to suppress vibrations in the vehicle body.

なお上記実権例では、型動成分を４Ｎ成分まで抽出する
構成を示したが、さらに高次の振動成分までとり出して
もよい。In the above practical example, a configuration is shown in which the type motion components are extracted up to 4N components, but even higher-order vibration components may be extracted.

なお、アクチュエータには、空気圧、もしくは油圧アク
チュエータを用いることができる。Note that a pneumatic or hydraulic actuator can be used as the actuator.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明したように、エンジンの振動を振動
センサで検出し、この検出信号から、エンジンマウント
を介して車体に加えられる加振力となる振動成分を当該
エンジンの凹転数の整数倍の成分ごとに抽出し、当該各
成分がエンジンマウントを通過する際に生じる位旧遅れ
に相当する位相差を各信号成分に付与したのち加算し、
この加算１百号に基づいて車体に装着されているアクチ
ュ二一夕を駆動して上記加振力をその周波数成分ごとに
打消す制振力を発生さぜるようにしたので、低い周波数
から高い周波数まで、エンジンの振動によって生じる車
体の振動を抑制でき、乗り心地や、快適性を大幅に改善
することができる。As explained above, this invention detects engine vibration with a vibration sensor, and from this detection signal, a vibration component that becomes the excitation force applied to the vehicle body via the engine mount is determined by an integer multiple of the concave rotation speed of the engine. Each component is extracted, and a phase difference corresponding to the time delay that occurs when each component passes through the engine mount is added to each signal component, and then added.
Based on this Addition No. 100, the actuator installed on the car body is driven to generate a damping force that cancels out the above-mentioned excitation force for each frequency component, so it can be applied from low frequencies. It can suppress vehicle body vibrations caused by engine vibrations up to high frequencies, greatly improving ride quality and comfort.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの発明の一実施例を示す振動制御装置の構成
図、第２図は制御回路のブロック図、第３図は演算回路
の一構成例のブロック図、第４図はアクチュエータの一
例を示す断面図、第５図はアクチュエータの力学的モデ
ル図、第６図は車体の振動発生メカニズムを説明するた
めの図、第７図はエンジンの振動スペクトルと車体の振
動スペクトルとの関係を示す図である。 （１）・・・エンジン、　（２）、　（３）・・・エン
ジンマウント、　（４）・・・車体、（６）・・・アク
チュエータ、（７）・・・振動センサ、（８）　・・・
制御回路、ｅａ　・・・演算回路、（８２ａ）、　（８
２ｂ）、　（８２ｃ）・・・帯域フィルタ、（８２ｄ）
、　（８２ｅ）、　（８２ｆ）　・・・位相設定回路、
（８２ｇ）・・・加算器。 なお、図中、同一符号はそれぞれ同一、または相当部分
を示す。Fig. 1 is a block diagram of a vibration control device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a control circuit, Fig. 3 is a block diagram of an example of the structure of an arithmetic circuit, and Fig. 4 is an example of an actuator. Figure 5 is a mechanical model diagram of the actuator, Figure 6 is a diagram for explaining the vibration generation mechanism of the vehicle body, and Figure 7 is a diagram showing the relationship between the vibration spectrum of the engine and the vibration spectrum of the vehicle body. It is a diagram. (1)... Engine, (2), (3)... Engine mount, (4)... Vehicle body, (6)... Actuator, (7)... Vibration sensor, (8) ・・・・
Control circuit, ea... Arithmetic circuit, (82a), (8
2b), (82c)... bandpass filter, (82d)
, (82e), (82f) ... phase setting circuit,
(82g)...Adder. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）　エンジンの振動を検出する振動センサと、車体
に振動力を加えるアクチユエータと、上記振動センサの
検出信号から当該エンジンの回転数の整数倍の振動成分
をそれぞれ取り出し、これらの振動成分にそれぞれの振
動成分が車体に伝達されるまでに生じる位相遅れに見合
う位相調整を施したうえで各振動成分を加算し、この加
算信号で上記アクチユエータを駆動する制御回路とを備
えた車両の振動制御装置。(1) A vibration sensor that detects engine vibration, an actuator that applies vibration force to the vehicle body, and a vibration component that is an integral multiple of the engine rotation speed are extracted from the detection signal of the vibration sensor, and each of these vibration components is A vibration control device for a vehicle, comprising: a control circuit that performs phase adjustment commensurate with the phase delay that occurs before the vibration components are transmitted to the vehicle body, adds each vibration component, and drives the actuator with this added signal. .