車両安定システム
【課題】様々な要因による広範囲な周波数を有する車両振動に対して、少ない部材で効果的な抑制効果を発揮することができる車両安定システムを提供する。
【解決手段】バンパリンフォース４を車体に連結すると共に、車体に対するバンパリンフォース４の位置を変位可能にする電磁機構２と、車両５の挙動を検出する挙動検出部と、挙動検出部の検出結果に基づいて電磁機構２を作動させる制御部とを備えたアクティブダンパシステムとする。
【解決手段】バンパリンフォース４を車体に連結すると共に、車体に対するバンパリンフォース４の位置を変位可能にする電磁機構２と、車両５の挙動を検出する挙動検出部と、挙動検出部の検出結果に基づいて電磁機構２を作動させる制御部とを備えたアクティブダンパシステムとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に生じる振動を抑制する車両安定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗車時の快適性を向上させるために、車両に生じる振動を抑制する技術が種々提案されている。特開平６−２６５４８号公報（特許文献１）には、車体とパワーユニットとの間に設けられてアクチュエータにより加振力を発生させて、パワーユニットの振動が車体に伝達することを防止するマウンティング装置が開示されている。このマウンティング装置は、低中周波振動を低減させる電磁ソレノイドアクチュエータと、高周波振動を低減させる圧電素子アクチュエータとが選択的に作動されて、比較的広範囲の振動を低減させる。この選択は、抑制すべき振動が、所定の周波数を基準として低周波側であるか高周波側であるかによって行われる。抑制すべき振動の周期や位相は、エンジンの点火信号、クランク角センサからのクランク角信号などと関連するパワーユニットの基準信号に基づいて演算される。
【０００３】
このようなマウンティング装置やダンパ装置においては、ダンピングマスが用いられる。特開平１１−２４５７４２号公報（特許文献２）には、弾性体により形成されたバンパーフェイスを車体に取り付け、このバンパーフェイスを車体振動に対して逆位相に振動させることによって車体振動を低減させる技術が開示されている。弾性体により形成されたバンパーフェイスは、その自重がダンピングマスとなり、ダンパプレートやラバーマウントといった別部材なしに、振動低減装置を構成する。また、バンパーフェイスの支持固定位置を変更することによって、振動特性が変更され、エンジン種別に応じた振動低減特性へ調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６５４８号公報（第１９〜２７段落、図３、４等）
【特許文献２】特開平１１−２４５７４２号公報（第９〜１１段落）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、上述したように比較的広範囲の振動を低減させることが可能なものである。しかし、特許文献１の図４において破線Ｄで示されているように、液封マウント（実線Ａ）で大きな低減効果が得られるような低周波数領域では、抑制効果が小さい。また、抑制すべき振動の周期や位相はパワーユニットに関連する基準信号に基づいて演算されるため、他の要因も含む車両振動に対して広く対応することは困難である。特許文献２の技術は、車両に元々搭載される部材を利用することで、別の部材の追加を抑制することができる優れたものである。但し、振動抑制効果は、予め設定された支持固定位置に応じたものとなるので幅広い振動抑制効果を得ることは困難である。
【０００６】
上記課題に鑑みて、様々な要因による広範囲な周波数を有する車両振動に対して、少ない部材で効果的な抑制効果を発揮することができる車両安定システムの実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑みて創案された本発明に係る車両安定システムの特徴構成は、
車両のバンパリンフォースを車体に連結固定すると共に、前記車体に対する前記バンパリンフォースの位置を変位可能な電磁機構と、
前記車両の挙動を検出する挙動検出部と、
前記挙動検出部の検出結果に基づいて前記電磁機構を作動させる制御部と、を備える点にある。
【０００８】
この特徴構成によれば、車両のバンパリンフォースをダンピングマスとして利用することにより、他の部材を追加することなく車両の既存の部品を用いて車両振動を抑制することができる。バンパリンフォースは、通常時には安定状態にある電磁機構によって所定位置に支持固定され、ダンピングマスとして用いられる際には電磁機構によって加振される。バンパリンフォースの加振は、車両の挙動を検出する挙動検出部の検出結果に基づいて制御部により制御される。従って、車両に生じる振動に応じて適切なカウンタ振動が与えられ、車両振動が良好に抑制される。カウンタ振動は、挙動検出部の検出結果に基づいて与えられるため、様々な要因による広範囲な周波数を有する車両振動が効果的に抑制される。
【０００９】
ここで、前記挙動検出部は、前記車両の前後方向の振動を検出するものであると好適である。
【００１０】
車両の上下方向の振動は、サスペンション装置など他の手段によってある程度の軽減がなされているが、車両の前後方向の振動に関しては振動の軽減が充分ではない。挙動検出部が車両の前後方向の振動を検出することによって、手薄であった車両の前後方向の振動が良好に抑制される。また、バンパリンフォースと車体とは車両の前後方向の車軸に沿って連結固定されると構造的に簡単である。さらに、電磁機構として例えばリニアアクチュエータを利用することによって簡単な構造でバンパリンフォースを変位させることができる。従って、簡単な構造で手薄であった車両の前後方向の振動が良好に抑制される。
【００１１】
ここで、前記電磁機構が複数備えられ、前記バンパリンフォースが前記車体の複数箇所において当該複数の前記電磁機構によってそれぞれ連結固定されると好適である。
【００１２】
バンパリンフォースは、車体に対する位置を変位可能な複数の電磁機構により、複数箇所で車両に連結固定されることになる。従って、通常時においては確実にバンパリンフォースが所定の姿勢で堅固に固定される。また、加振が必要な際には、複数の電磁機構により協調して力を印加することができるので、確実且つ迅速にバンパリンフォースの位置を変位させることができ、カウンタ振動を与えることが可能となる。
【００１３】
さらに、前記電磁機構は、個別に作動可能であると好適である。
【００１４】
車両振動の方向は、車両の前後方向に対して正確に一致するとは限らず、ずれている場合がある。複数箇所においてバンパリンフォースを車体に支持固定する電磁機構が個別に作動可能であれば、車両の前後方向に対して角度を有する方向のカウンタ振動を発生させることが可能となる。その結果、幅広い車両振動に対して効果的な車両安定システムを提供することが可能となる。
【００１５】
また、前記電磁機構は、変位方向に沿って３つの安定点を有すると好適である。
【００１６】
電磁機構が３つの安定点を有することにより、電磁機構に通電することなく、車両ごとに異なる位置においてバンパリンフォースを車体に支持固定することが可能となる。従って、構造的に車両ごとにカスタマイズすることなく、容易に車両に応じたバンパリンフォースの支持固定位置をチューニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】車両安定システムを含む車両システムの一例を模式的に示すブロック図
【図２】車両安定システムの構成例を模式的に示すブロック図
【図３】アクチュエータを介してバンパリンフォースと車体とを連結固定する概念を模式的に示す図
【図４】アクチュエータの構造例を示す断面図
【図５】アクチュエータの動作例を示す説明図
【図６】アクチュエータの可動子と力との関係を示すグラフ
【図７】エンジン回転数の変化とトルクの変化の一例を示すグラフ
【図８】車両振動をスペクトラム解析した結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、車両には、種々のシステムやセンサが、車内ネットワークであるＣＡＮ（controller area network）３０を介して連携している。ブレーキシステム６１は、ドライバーにより操作されるブレーキペダルの操作量をブレーキセンサ４４により検出して、不図示のアクチュエータを介して車両に制動力を付加してブレーキ力を増強させるブレーキアシストなどを有した電動ブレーキシステムである。パワーステアリングシステム６３は、例えば、ドライバーにより操作されるステアリングホイールの操作量を蛇角センサ４７やトルクセンサ４８により検出して不図示のアクチュエータによりアシストトルクを付加する電動パワーステアリング（EPS : electric power steering）システムである。
【００１９】
エンジン制御システム６５は、アクセルセンサ５１やスロットルセンサ５２などと連携し、燃料噴射量や点火タイミングなどのエンジンの運転制御を行うシステムである。複筒エンジンの場合には、減筒制御なども実施される。エンジン制御システム６５からは、減筒信号や回転数信号（ＴＡＣＨ）、運転中フラグなどの種々の信号がＣＡＮ３０に出力される。トランスミッション制御システム６７は、シフトポジションセンサ４２や車輪速センサ４３などの各種センサや、エンジン制御システム６５などと連携して、最適なトランスミッションの選択と切り換えなどの制御を行うシステムである。トランスミッション制御システム６７からはロックアップ信号やロックアップ解除信号などがＣＡＮ３０に出力される。
【００２０】
その他、カメラ４１と連携したモニタシステム（不図示）や駐車支援システム（不図示）、空気圧センサ４５やクリアランスソナー４９やバンパ圧力センサ５０と連携した安全制御システム（不図示）などのシステムも構築される。図１に示す各種センサ４１〜５２は、単一のシステムと連携するものではなく、適宜複数のシステムと連携する。また、図１では、各種センサ４１〜５２が直接ＣＡＮ３０に接続される例を示しているが、各種システム６１〜６７を介して接続されてもよい。例えば、車両の車輪の回転量や単位時間当たりの回転数を検出する車輪速センサ４３は、ブレーキシステム６１に備えられている場合もある。ブレーキシステム６１が、ブレーキのロックを抑制するＡＢＳ（anti lock braking system）や、コーナリング時の車両の横滑りを抑制する横滑り防止装置（ESC : electronic stability control）である場合、ＣＡＮ３０を介すことなく受け取った車輪速センサ４３の検出結果に基づけば、迅速に各種制御が実行される。例えば、左右の車輪の回転差などからブレーキのロックや、車輪の空回り、横滑りの兆候などが判定され、判定結果に応じた制御が迅速に実行される。
【００２１】
本発明の車両安定システム１０は、アクチュエータ２を介してダンパマスとしてのバンパリンフォースを車両に生じる種々の振動とは逆方向の振幅を有するように振動させるアクティブダンパシステムである。図１に示すように、車両安定システム１０は、制御部１と、アクチュエータ（電磁機構）２とを有して構成される。制御部１は、マイクロプロセッサなどの論理回路を中核として構成されるＥＣＵ（electronic control unit）である。本実施形態では、図２に示すように、ＣＰＵ１１を有して制御部１が構成される場合を例示している。制御部１は、ＣＰＵ１１とプログラム１２〜１７との協働により機能する。プログラム１２〜１７については後述する。
【００２２】
本実施形態においては、アクチュエータ２は、複数個備えられ、図３に示すように、複数箇所においてバンパリンフォース４を車体にそれぞれ連結固定すると共に、車体に対するバンパリンフォース４の位置を変位させる。具体的には、車両５の前後それぞれのバンパリンフォース４が、上下左右の４箇所でアーム３を介して車体に連結される。つまり、車両前方（フロント）のバンパリンフォース４に対してアクチュエータ２１、２２、２３、２４が備えられ、車両後方（リア）のバンパリンフォース４に対してアクチュエータ２５、２６、２７、２８が備えられる。
【００２３】
従って、通常時においては確実にバンパリンフォース４が所定の姿勢で堅固に固定される。また、加振が必要な際には、複数のアクチュエータ２により協調して力を印加することができるので、確実且つ迅速にバンパリンフォース４の位置を変位させることができ、カウンタ振動を与えることが可能となる。このように、複数のアクチュエータ２を用いて、バンパリンフォース４を複数箇所で支持固定することは好適であるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。アクチュエータ２が、バンパリンフォース４を固定支持する強度を有し、必要に応じて加振可能な出力を有していれば、単一のアクチュエータ２によりバンパリンフォース４が１箇所で支持固定されてもよい。
【００２４】
アクチュエータ２は、図４の縦断面図に示すようなリニアアクチュエータである。このアクチュエータ２の備える固定子７０は、磁性金属（鉄、磁性ステンレスなど）からなる有蓋円筒状のケース７１を有する。このケース７１は、蓋の壁面の近傍で段部７１ａを介して内径が拡大されている。ケース７１内には、その中心線ＸＬに沿って、段部７１ａ上に順番に並設された円環状の３つのティース７２、７３、７４が装着されている。これらティース７２〜７４は、磁性金属にて形成されている。
【００２５】
ティース７２は、段部７１ａに隣接して配置されて第１端磁極を形成する。ティース７４は、開口端側に配置されて第２端磁極を形成する。ティース７３は、ティース７２及びティース７４に隣接配置されて中央磁極を形成する。ティース７２は、その内周部からティース７３側に突出するボス状の突片７２ａを有する。ティース７４は、その内周部からティース７３側に突出するボス状の突片７４ａを有する。ティース７３は、その内周部からティース７２及び７４側にそれぞれ突出するボス状の一対の突片７３ａ、７３ｂを有する。段部７１ａとティース７２との間には、円盤状の板バネ９１の外周縁部が挟持される。また、ティース７４の開口側の端面には、円盤状の板バネ９２の外周縁部が接合されている。
【００２６】
隣り合うティース７２、７３間には、これらティース７２、７３間に形成される環状の凹部に嵌合するように、樹脂材からなる環状のボビン７５が装着される。このボビン７５には、図４に示す一方の巻き線方向でコイル７６が巻装されている。同様に、隣り合うティース７３、７４間には、これらティース７３、７４間に形成される環状の凹部に嵌合するように、樹脂材からなる環状のボビン７７が装着される。このボビン７７には、コイル７６に対して反転した他方側への巻き線方向でコイル７８が巻装されている。中心軸線ＸＬに沿って並設された両コイル７６、７８は、直列接続されており、通電時には互いに相反する方向の磁界を形成する。
【００２７】
アクチュエータ２の備える可動部磁気回路部材としての可動子８０は、中心軸線ＸＬの方向で２枚の板バネ９１、９２に挟み込まれている。この可動子８０は、板バネ９１側及び板バネ９２側に配置された磁性金属からなる一対のヨーク８１、８２を有する。また、可動子８０は、中心軸線ＸＬの方向でこれら両ヨーク８１、８２にて挟み込まれた永久磁石８３を有する。なお、ヨーク８１、８２は、互いに同等の内径を有する挿通孔８１ａ、８２ａを有するとともに、ティース７２〜７４の内径よりも小さい互いに同等の外径を有して円環状に成形されている。ヨーク８１には、その内周部から板バネ９１側に突出する円筒状の座部８１ｂが形成される。ヨーク８１は、この座部８１ｂにおいて板バネ９１の対向面と当接する。同様に、ヨーク８２には、その内周部から板バネ９２側に突出する円筒状の座部８２ｂが形成される。ヨーク８２は、この座部８２ｂにおいて板バネ９２の対向面と当接する。
【００２８】
永久磁石８３は、例えば中心軸線ＸＬの方向で着磁されたフェライト磁石により構成される。勿論、ネオジウム磁石等であってもよい。永久磁石８３は、挿通孔８１ａ、８２ａの内径と同等の内径を有する挿通孔８３ａを有するとともに、ヨーク８１、８２の外径よりも若干小さい外径を有して円環状に成形されている。なお、永久磁石８３の中心軸線ＸＬに沿った長さＬＭは、中央磁極を形成するティース７３の中心軸線ＸＬに沿った長さＬＴ以下に設定されている。また、永久磁石８３の先端に対し径方向外側に若干突出するヨーク８１、８２の円環状の突出部は、可動子８０の磁極をそれぞれ形成する。
【００２９】
アクチュエータの備える非磁性シャフト９６は、挿通孔８１ａ〜８３ａの内径と同等の外径を有する軸部９６ａを備えている。非磁性シャフト９６は、可動子８０を挟み込んだ２枚の板バネ９１、９２を中心軸線ＸＬに沿って貫通して可動子８０ともども２枚の板バネ９１、９２を締結する。即ち、この非磁性シャフト９６は、板バネ９１を貫通する軸部９６ａの一方の先端から径方向外側に延出する頭部９６ｂを有するとともに、板バネ９２を貫通する軸部９６ａの他方の先端部に形成されたねじ部９６ｃを有する。そして、頭部９６ｂは、中心軸線ＸＬの方向で板バネ９１を介して座部８１ｂに対向配置されており、その中央部には締結用の六角孔又は四角孔が形成されている。また、ねじ部９６ｃの基端部には、中心軸線ＸＬの方向で板バネ９２を介して座部８２ｂに対向配置されるワッシャ９７が挿入され、ねじ部９６ｃには、ロックナット９８が締め付けられる。以上により、非磁性シャフト９６は、頭部９６ｂ及びロックナット９８にて、可動子８０ともども２枚の板バネ９１、９２を締結する。尚、２枚の板バネ９１、９２を介して固定子７０に浮動支持された可動子８０は、中心軸線ＸＬに沿って往復移動可能である。そして、２枚の板バネ９１、９２は、その付勢力によって可動子８０を可動範囲の中央位置に復帰させるとともに固定子７０との空隙Ｃを確保する。
【００３０】
図５（ａ）及び（ｃ）に示すように、可動子８０が可動範囲のいずれかの端位置にあるとき、ヨーク８１（８２）の角部は、固定子７０の端磁極を形成するティース７２（７４）の突片７２ａ（７４ａ）に対向配置される。このような配置関係にあることで可動子８０に対し中央位置から離れる方向の力が発生する。仮に可動子８０の移動を機械的に規制するストッパが存在すれば、コイル７６、７８の非通電時には、このストッパに規制されて可動子８０は、その可動範囲の端位置に保持される。
【００３１】
一方、図５（ｂ）に示すように、可動子８０が可動範囲の中央位置にあるとき、ヨーク８１は、突片７２ａ、７３ａ間の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置される。また、ヨーク８２は、突片７３ｂ、７４ａ間の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置される。更に永久磁石８３は、ティース７３の内周面の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置される。このような配置関係にあることで、コイル７６、７８の非通電時には、永久磁石８３による磁束は、一対のヨーク８１、８２と、固定子７０の中央磁極を形成するティース７３との間で閉ループとなる磁気回路を構成する。従って、この状態では、可動子８０をその可動範囲の中央位置に保持する力が働くことになる。
【００３２】
図６は、可動子８０の可動範囲の中央位置を原点とするその中心軸線ＸＬ上の位置（上下の位置として図示）と可動子８０に働く中心軸線ＸＬの方向の力（上下方向の力として図示）との関係を示すグラフである。同図から明らかなように、磁気回路上、可動子８０は、その可動範囲の中央位置（原点）で安定する。また、位置Ｈ１と位置Ｈ２で挟まれた領域では、可動子８０には原点に復帰しようとする力が発生する。さらに、位置Ｈ１より上側、位置Ｈ２より下側では、可動子８０には原点から離れる方向に力が働く。例えば、位置Ｈ１より上側の位置Ｈｓ１と、位置Ｈ２より下側の位置Ｈｓ２に機械的な規制（ストッパ）を配置すれば、位置Ｈｓ１と位置Ｈｓ２で挟まれた領域を可動範囲として設定可能である。即ち、原点及び２つの機械的な規制点（位置Ｈｓ１，Ｈｓ２）を併せて３安定のアクチュエータが構成される。
【００３３】
両コイル７６、７８は、通電方向が正逆切り替えられて通電されるようになっている。通電時には、可動子８０は、通電方向に応じて形成される互いに相反する方向の磁界により永久磁石８３が加振されることで、その可動範囲の中央位置を原点（振動中心）として中心軸線ＸＬに沿って往復移動する。
【００３４】
このような３安定のアクチュエータ２を用いることにより、車両５のバンパリンフォース４は、車体から延伸されるアーム３を介して車体の複数箇所においてそれぞれ連結固定される。また、バンパリンフォース４は、３安定のアクチュエータ２により、車体に対する位置が変位される。アクチュエータ２が３つの安定点を有することにより、車両ごとに異なる位置においてバンパリンフォース４を車体に支持固定することが可能となる。従って、構造的に車両ごとにカスタマイズすることなく、容易に車両に応じたバンパリンフォース４の支持固定位置をチューニングすることができる。
【００３５】
以下、図２に示すＣＰＵ１１と防振プログラム１３との協働により構成される防振システムとして、車両振動を抑制する１つの好適な事例について説明する。図７のグラフは、エンジン回転数の変化とトルクの変化を示している。例えば、図７の時刻２２．００秒から時刻２３．７０秒においては３速から２速へのシフトチェンジが実施され、時刻３０．７０秒から時刻３３．１０秒においては２速から１速へのシフトチェンジが実施されている。また、図８の線図は、車両振動をスペクトラム解析した結果を示している。図８は、加速度の自乗を周波数で除した値（(m/s2)2/Hz）をデシベル（dB）で表したスペクトラム解析結果を等圧線状に示している。ここでは、便宜上モノクロにより示しているが、線の混んでいる箇所は、振動している状態を示している。例えば、図８におけるＡの箇所は、４〜５Ｈｚ程度の低周波数の車両振動が発生している状態を示している。このＡの箇所は、時刻２１．３０秒〜時刻２３．０７秒の近傍であり、図８は、この時刻近傍において４〜５Ｈｚ程度の低周波数の車両振動が発生していることを示している。上述したようにこの時刻近傍では、３速から２速へのシフトチェンジが実施されている。
【００３６】
発明者らによる実験やシミュレーション、解析によれば、このようなシフトチェンジや、オートマチックトランスミッションのロックアップ解除時、複筒エンジンの減筒時などにおいて、概ね１０Ｈｚ程度以下の低周波数の車両振動が発生することが判った。人間は、このような低周波数の振動に対する感度が比較的高いため、このような車両振動が乗車中の乗員に対して不快感を生じさせる可能性がある。図８を参照すれば、時刻２１．３０秒〜時刻２３．０７秒以外の時刻、例えば、２５．２１秒〜２７．２６秒の辺り、３０．００秒〜３２．４０秒の辺りにも同様の低周波数振動が生じている。一方、図７を参照すれば、これらの時刻におけるエンジン回転数やトルクは同一の領域ではない。つまり、低周波数の車両振動は、エンジン回転数やトルクに依存するものではない。このため、従来のように、パワーユニットに関連する基準信号に基づいて抑制すべき振動の周期や位相を演算することは困難である。
【００３７】
そこで、本実施形態においては、車両の挙動を検出する挙動検出部の検出結果に基づいて制御部１がアクチュエータ２を作動させ、ダンピングマスとしてのバンパリンフォース４の位置を変位させて振動を抑制する。具体的には、挙動検出部により、車両の前後方向の振動を検出し、検出された振動を打ち消す方向の振動を発生するように、制御部１がアクチュエータ２を駆動する。本実施形態においては、加速度センサ４６が挙動検出部として機能する。車両安定システム１０の制御部１は、ＣＡＮ３０を介して加速度センサ４６から車両に生じた振動の検出結果を受け取り、その振動を抑制する方向のカウンタ振動の周波数、位相などを演算する。そして、制御部１は、演算したカウンタ振動を発生させるべく、アクチュエータ２を作動させる。尚、本実施形態においてはＣＡＮ３０を介して加速度センサ４６と制御部１とが接続される形態を例示したが、制御部１に加速度センサ４６が接続される形態であってもよい。
【００３８】
加速度センサ４６は、３次元の全ての方向の加速度を検出可能な３軸加速度センサであっても良いし、一定の方向に指向性を有するセンサであってもよい。例えば、本実施形態においては、リニアアクチュエータ２によって車両の前後方向の車軸に沿って車体に対してバンパリンフォース４が支持固定される。従って、アクチュエータ２の動作方向は車両の前後方向であり、カウンタ振動も車両の前後方向に沿ったものとなる。従って、検出される車両振動も、車両の前後方向を中心とするものとすることができ、加速度センサ４６も車両の前後方向の加速度の検出感度が高いものとすることができる。
【００３９】
車両の上下方向の振動は、サスペンション装置など他の手段によってある程度の軽減が図られている。しかし、車両の前後方向の振動に関しては振動の軽減が充分ではない。加速度センサ４６により車両の前後方向の振動が検出され、制御部１及びアクチュエータ２によってカウンタ振動が与えられることによって、手薄であった車両の前後方向の振動が良好に抑制される。
【００４０】
尚、挙動検出部は、加速度センサ４６に限定されるものではなく、当然に他のセンサを適用してもよい。また、エンジン制御システム６５から得られる点火タイミングや減筒の信号、回転数信号（ＴＡＣＨ）、運転中フラグなどを加速度センサ４６の検出結果に加味して、ＣＰＵ１１において振動を演算してもよい。この場合には、ＣＰＵ１１、プログラム、加速度センサ４６、その他のシステムやセンサの協働により、挙動検出部が構成される。
【００４１】
このように、車両安定システム１０は、車両のバンパリンフォース４をダンピングマスとして利用することにより、他の部材を追加することなく車両の既存の部品を用いて車両振動を抑制することができる。また、バンパリンフォース４は、車体に対する位置を変位可能なアクチュエータ２により、車体に連結固定される。従って、バンパリンフォース４は、通常時には安定状態にあるアクチュエータ２によって所定位置に支持固定される。また、ダンピングマスとして用いられる際にはバンパリンフォース４は、アクチュエータ２によって加振される。バンパリンフォース４の加振は、車両の挙動を検出する挙動検出部の検出結果に基づいて制御部１により制御される。従って、車両に生じる振動に応じて適切なカウンタ振動が与えられ、車両振動が良好に抑制される。カウンタ振動は、挙動検出部の検出結果に基づいて与えられるため、様々な要因による広範囲な周波数を有する車両振動が効果的に抑制される。上記例のように、複数（本例では４つ）のアクチュエータ２により複数箇所で連結固定されると支持はより強固となり、加振の際の迅速性や確実性も向上する。
【００４２】
尚、車両振動の方向は、車両の前後方向に対して厳密に一致するとは限らず、ずれている場合がある。複数箇所においてバンパリンフォース４を車体に支持固定するアクチュエータ２を個別に作動させることによって、車両の前後方向に対して角度を有する方向のカウンタ振動を発生させることが可能となる。検出された加速度の方向に応じて、制御部１が、アクチュエータ２を個別に作動させると好適である。その結果、幅広い車両振動に対して効果的な車両安定システムを提供することが可能となる。
【００４３】
以上、本実施形態においては、オートマチックトランスミッションのロックアップ解除時や、エンジンの減筒時における車両の前後運動の最適化を図る防振システムを例として説明した。しかし、本発明は、その他の車両安定制御にも適用することが可能である。例えば、加速度センサ４６やバンパ圧力センサ５０などとの協働により、衝突時のエネルギーコントロールを実施する衝突緩衝システムに適用することが可能である。また、加速度センサ４６や蛇角センサ４７などとの協働により、車両旋回時の重心移動を最適化する旋回安定システムに適用することも可能である。また、加速度センサ４６やブレーキセンサ４４などとの協働により、制動時の荷重移動量を最適化する制動安定システムに適用することが可能である。また、その他の機能を有する車両安定システムにも広く適用することが可能である。尚、これら協働する各種センサは、本発明の挙動検出部に相当する。
【００４４】
また、これらの複数のシステムは、適宜切り換え可能な状態で車両に搭載されていてもよい。図２は、そのようなシステムを例示している。上述したように、車両安定システム１０の制御部１は、ＣＰＵ１１とプログラム１２〜１７との協働により機能する。メインプログラム１２が、サブプログラム１３〜１７を選択し実行させることによって、上記防振システムや、衝突緩衝システム、旋回安定システム、制動安定システム、その他のシステムが実現される。図２においては、１つの形態として、防振システムに対応する防振プログラム１３、衝突緩衝システムに対応する衝突緩衝プログラム１４、旋回安定システムに対応する旋回プログラム１５、制動安定システムに対応する制動安定プログラム１６、その他のシステムに対応するサブプログラム１７を例示している。
【００４５】
以上説明したように、本発明によって、様々な要因による広範囲な周波数を有する車両振動に対して、少ない部材で効果的な抑制効果を発揮することができる車両安定システムが実現できる。
【符号の説明】
【００４６】
１：制御部
２：アクチュエータ（電磁機構）
４：バンパリンフォース
５：車両
４６：加速度センサ（挙動検出部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に生じる振動を抑制する車両安定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗車時の快適性を向上させるために、車両に生じる振動を抑制する技術が種々提案されている。特開平６−２６５４８号公報（特許文献１）には、車体とパワーユニットとの間に設けられてアクチュエータにより加振力を発生させて、パワーユニットの振動が車体に伝達することを防止するマウンティング装置が開示されている。このマウンティング装置は、低中周波振動を低減させる電磁ソレノイドアクチュエータと、高周波振動を低減させる圧電素子アクチュエータとが選択的に作動されて、比較的広範囲の振動を低減させる。この選択は、抑制すべき振動が、所定の周波数を基準として低周波側であるか高周波側であるかによって行われる。抑制すべき振動の周期や位相は、エンジンの点火信号、クランク角センサからのクランク角信号などと関連するパワーユニットの基準信号に基づいて演算される。
【０００３】
このようなマウンティング装置やダンパ装置においては、ダンピングマスが用いられる。特開平１１−２４５７４２号公報（特許文献２）には、弾性体により形成されたバンパーフェイスを車体に取り付け、このバンパーフェイスを車体振動に対して逆位相に振動させることによって車体振動を低減させる技術が開示されている。弾性体により形成されたバンパーフェイスは、その自重がダンピングマスとなり、ダンパプレートやラバーマウントといった別部材なしに、振動低減装置を構成する。また、バンパーフェイスの支持固定位置を変更することによって、振動特性が変更され、エンジン種別に応じた振動低減特性へ調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６５４８号公報（第１９〜２７段落、図３、４等）
【特許文献２】特開平１１−２４５７４２号公報（第９〜１１段落）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、上述したように比較的広範囲の振動を低減させることが可能なものである。しかし、特許文献１の図４において破線Ｄで示されているように、液封マウント（実線Ａ）で大きな低減効果が得られるような低周波数領域では、抑制効果が小さい。また、抑制すべき振動の周期や位相はパワーユニットに関連する基準信号に基づいて演算されるため、他の要因も含む車両振動に対して広く対応することは困難である。特許文献２の技術は、車両に元々搭載される部材を利用することで、別の部材の追加を抑制することができる優れたものである。但し、振動抑制効果は、予め設定された支持固定位置に応じたものとなるので幅広い振動抑制効果を得ることは困難である。
【０００６】
上記課題に鑑みて、様々な要因による広範囲な周波数を有する車両振動に対して、少ない部材で効果的な抑制効果を発揮することができる車両安定システムの実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑みて創案された本発明に係る車両安定システムの特徴構成は、
車両のバンパリンフォースを車体に連結固定すると共に、前記車体に対する前記バンパリンフォースの位置を変位可能な電磁機構と、
前記車両の挙動を検出する挙動検出部と、
前記挙動検出部の検出結果に基づいて前記電磁機構を作動させる制御部と、を備える点にある。
【０００８】
この特徴構成によれば、車両のバンパリンフォースをダンピングマスとして利用することにより、他の部材を追加することなく車両の既存の部品を用いて車両振動を抑制することができる。バンパリンフォースは、通常時には安定状態にある電磁機構によって所定位置に支持固定され、ダンピングマスとして用いられる際には電磁機構によって加振される。バンパリンフォースの加振は、車両の挙動を検出する挙動検出部の検出結果に基づいて制御部により制御される。従って、車両に生じる振動に応じて適切なカウンタ振動が与えられ、車両振動が良好に抑制される。カウンタ振動は、挙動検出部の検出結果に基づいて与えられるため、様々な要因による広範囲な周波数を有する車両振動が効果的に抑制される。
【０００９】
ここで、前記挙動検出部は、前記車両の前後方向の振動を検出するものであると好適である。
【００１０】
車両の上下方向の振動は、サスペンション装置など他の手段によってある程度の軽減がなされているが、車両の前後方向の振動に関しては振動の軽減が充分ではない。挙動検出部が車両の前後方向の振動を検出することによって、手薄であった車両の前後方向の振動が良好に抑制される。また、バンパリンフォースと車体とは車両の前後方向の車軸に沿って連結固定されると構造的に簡単である。さらに、電磁機構として例えばリニアアクチュエータを利用することによって簡単な構造でバンパリンフォースを変位させることができる。従って、簡単な構造で手薄であった車両の前後方向の振動が良好に抑制される。
【００１１】
ここで、前記電磁機構が複数備えられ、前記バンパリンフォースが前記車体の複数箇所において当該複数の前記電磁機構によってそれぞれ連結固定されると好適である。
【００１２】
バンパリンフォースは、車体に対する位置を変位可能な複数の電磁機構により、複数箇所で車両に連結固定されることになる。従って、通常時においては確実にバンパリンフォースが所定の姿勢で堅固に固定される。また、加振が必要な際には、複数の電磁機構により協調して力を印加することができるので、確実且つ迅速にバンパリンフォースの位置を変位させることができ、カウンタ振動を与えることが可能となる。
【００１３】
さらに、前記電磁機構は、個別に作動可能であると好適である。
【００１４】
車両振動の方向は、車両の前後方向に対して正確に一致するとは限らず、ずれている場合がある。複数箇所においてバンパリンフォースを車体に支持固定する電磁機構が個別に作動可能であれば、車両の前後方向に対して角度を有する方向のカウンタ振動を発生させることが可能となる。その結果、幅広い車両振動に対して効果的な車両安定システムを提供することが可能となる。
【００１５】
また、前記電磁機構は、変位方向に沿って３つの安定点を有すると好適である。
【００１６】
電磁機構が３つの安定点を有することにより、電磁機構に通電することなく、車両ごとに異なる位置においてバンパリンフォースを車体に支持固定することが可能となる。従って、構造的に車両ごとにカスタマイズすることなく、容易に車両に応じたバンパリンフォースの支持固定位置をチューニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】車両安定システムを含む車両システムの一例を模式的に示すブロック図
【図２】車両安定システムの構成例を模式的に示すブロック図
【図３】アクチュエータを介してバンパリンフォースと車体とを連結固定する概念を模式的に示す図
【図４】アクチュエータの構造例を示す断面図
【図５】アクチュエータの動作例を示す説明図
【図６】アクチュエータの可動子と力との関係を示すグラフ
【図７】エンジン回転数の変化とトルクの変化の一例を示すグラフ
【図８】車両振動をスペクトラム解析した結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、車両には、種々のシステムやセンサが、車内ネットワークであるＣＡＮ（controller area network）３０を介して連携している。ブレーキシステム６１は、ドライバーにより操作されるブレーキペダルの操作量をブレーキセンサ４４により検出して、不図示のアクチュエータを介して車両に制動力を付加してブレーキ力を増強させるブレーキアシストなどを有した電動ブレーキシステムである。パワーステアリングシステム６３は、例えば、ドライバーにより操作されるステアリングホイールの操作量を蛇角センサ４７やトルクセンサ４８により検出して不図示のアクチュエータによりアシストトルクを付加する電動パワーステアリング（EPS : electric power steering）システムである。
【００１９】
エンジン制御システム６５は、アクセルセンサ５１やスロットルセンサ５２などと連携し、燃料噴射量や点火タイミングなどのエンジンの運転制御を行うシステムである。複筒エンジンの場合には、減筒制御なども実施される。エンジン制御システム６５からは、減筒信号や回転数信号（ＴＡＣＨ）、運転中フラグなどの種々の信号がＣＡＮ３０に出力される。トランスミッション制御システム６７は、シフトポジションセンサ４２や車輪速センサ４３などの各種センサや、エンジン制御システム６５などと連携して、最適なトランスミッションの選択と切り換えなどの制御を行うシステムである。トランスミッション制御システム６７からはロックアップ信号やロックアップ解除信号などがＣＡＮ３０に出力される。
【００２０】
その他、カメラ４１と連携したモニタシステム（不図示）や駐車支援システム（不図示）、空気圧センサ４５やクリアランスソナー４９やバンパ圧力センサ５０と連携した安全制御システム（不図示）などのシステムも構築される。図１に示す各種センサ４１〜５２は、単一のシステムと連携するものではなく、適宜複数のシステムと連携する。また、図１では、各種センサ４１〜５２が直接ＣＡＮ３０に接続される例を示しているが、各種システム６１〜６７を介して接続されてもよい。例えば、車両の車輪の回転量や単位時間当たりの回転数を検出する車輪速センサ４３は、ブレーキシステム６１に備えられている場合もある。ブレーキシステム６１が、ブレーキのロックを抑制するＡＢＳ（anti lock braking system）や、コーナリング時の車両の横滑りを抑制する横滑り防止装置（ESC : electronic stability control）である場合、ＣＡＮ３０を介すことなく受け取った車輪速センサ４３の検出結果に基づけば、迅速に各種制御が実行される。例えば、左右の車輪の回転差などからブレーキのロックや、車輪の空回り、横滑りの兆候などが判定され、判定結果に応じた制御が迅速に実行される。
【００２１】
本発明の車両安定システム１０は、アクチュエータ２を介してダンパマスとしてのバンパリンフォースを車両に生じる種々の振動とは逆方向の振幅を有するように振動させるアクティブダンパシステムである。図１に示すように、車両安定システム１０は、制御部１と、アクチュエータ（電磁機構）２とを有して構成される。制御部１は、マイクロプロセッサなどの論理回路を中核として構成されるＥＣＵ（electronic control unit）である。本実施形態では、図２に示すように、ＣＰＵ１１を有して制御部１が構成される場合を例示している。制御部１は、ＣＰＵ１１とプログラム１２〜１７との協働により機能する。プログラム１２〜１７については後述する。
【００２２】
本実施形態においては、アクチュエータ２は、複数個備えられ、図３に示すように、複数箇所においてバンパリンフォース４を車体にそれぞれ連結固定すると共に、車体に対するバンパリンフォース４の位置を変位させる。具体的には、車両５の前後それぞれのバンパリンフォース４が、上下左右の４箇所でアーム３を介して車体に連結される。つまり、車両前方（フロント）のバンパリンフォース４に対してアクチュエータ２１、２２、２３、２４が備えられ、車両後方（リア）のバンパリンフォース４に対してアクチュエータ２５、２６、２７、２８が備えられる。
【００２３】
従って、通常時においては確実にバンパリンフォース４が所定の姿勢で堅固に固定される。また、加振が必要な際には、複数のアクチュエータ２により協調して力を印加することができるので、確実且つ迅速にバンパリンフォース４の位置を変位させることができ、カウンタ振動を与えることが可能となる。このように、複数のアクチュエータ２を用いて、バンパリンフォース４を複数箇所で支持固定することは好適であるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。アクチュエータ２が、バンパリンフォース４を固定支持する強度を有し、必要に応じて加振可能な出力を有していれば、単一のアクチュエータ２によりバンパリンフォース４が１箇所で支持固定されてもよい。
【００２４】
アクチュエータ２は、図４の縦断面図に示すようなリニアアクチュエータである。このアクチュエータ２の備える固定子７０は、磁性金属（鉄、磁性ステンレスなど）からなる有蓋円筒状のケース７１を有する。このケース７１は、蓋の壁面の近傍で段部７１ａを介して内径が拡大されている。ケース７１内には、その中心線ＸＬに沿って、段部７１ａ上に順番に並設された円環状の３つのティース７２、７３、７４が装着されている。これらティース７２〜７４は、磁性金属にて形成されている。
【００２５】
ティース７２は、段部７１ａに隣接して配置されて第１端磁極を形成する。ティース７４は、開口端側に配置されて第２端磁極を形成する。ティース７３は、ティース７２及びティース７４に隣接配置されて中央磁極を形成する。ティース７２は、その内周部からティース７３側に突出するボス状の突片７２ａを有する。ティース７４は、その内周部からティース７３側に突出するボス状の突片７４ａを有する。ティース７３は、その内周部からティース７２及び７４側にそれぞれ突出するボス状の一対の突片７３ａ、７３ｂを有する。段部７１ａとティース７２との間には、円盤状の板バネ９１の外周縁部が挟持される。また、ティース７４の開口側の端面には、円盤状の板バネ９２の外周縁部が接合されている。
【００２６】
隣り合うティース７２、７３間には、これらティース７２、７３間に形成される環状の凹部に嵌合するように、樹脂材からなる環状のボビン７５が装着される。このボビン７５には、図４に示す一方の巻き線方向でコイル７６が巻装されている。同様に、隣り合うティース７３、７４間には、これらティース７３、７４間に形成される環状の凹部に嵌合するように、樹脂材からなる環状のボビン７７が装着される。このボビン７７には、コイル７６に対して反転した他方側への巻き線方向でコイル７８が巻装されている。中心軸線ＸＬに沿って並設された両コイル７６、７８は、直列接続されており、通電時には互いに相反する方向の磁界を形成する。
【００２７】
アクチュエータ２の備える可動部磁気回路部材としての可動子８０は、中心軸線ＸＬの方向で２枚の板バネ９１、９２に挟み込まれている。この可動子８０は、板バネ９１側及び板バネ９２側に配置された磁性金属からなる一対のヨーク８１、８２を有する。また、可動子８０は、中心軸線ＸＬの方向でこれら両ヨーク８１、８２にて挟み込まれた永久磁石８３を有する。なお、ヨーク８１、８２は、互いに同等の内径を有する挿通孔８１ａ、８２ａを有するとともに、ティース７２〜７４の内径よりも小さい互いに同等の外径を有して円環状に成形されている。ヨーク８１には、その内周部から板バネ９１側に突出する円筒状の座部８１ｂが形成される。ヨーク８１は、この座部８１ｂにおいて板バネ９１の対向面と当接する。同様に、ヨーク８２には、その内周部から板バネ９２側に突出する円筒状の座部８２ｂが形成される。ヨーク８２は、この座部８２ｂにおいて板バネ９２の対向面と当接する。
【００２８】
永久磁石８３は、例えば中心軸線ＸＬの方向で着磁されたフェライト磁石により構成される。勿論、ネオジウム磁石等であってもよい。永久磁石８３は、挿通孔８１ａ、８２ａの内径と同等の内径を有する挿通孔８３ａを有するとともに、ヨーク８１、８２の外径よりも若干小さい外径を有して円環状に成形されている。なお、永久磁石８３の中心軸線ＸＬに沿った長さＬＭは、中央磁極を形成するティース７３の中心軸線ＸＬに沿った長さＬＴ以下に設定されている。また、永久磁石８３の先端に対し径方向外側に若干突出するヨーク８１、８２の円環状の突出部は、可動子８０の磁極をそれぞれ形成する。
【００２９】
アクチュエータの備える非磁性シャフト９６は、挿通孔８１ａ〜８３ａの内径と同等の外径を有する軸部９６ａを備えている。非磁性シャフト９６は、可動子８０を挟み込んだ２枚の板バネ９１、９２を中心軸線ＸＬに沿って貫通して可動子８０ともども２枚の板バネ９１、９２を締結する。即ち、この非磁性シャフト９６は、板バネ９１を貫通する軸部９６ａの一方の先端から径方向外側に延出する頭部９６ｂを有するとともに、板バネ９２を貫通する軸部９６ａの他方の先端部に形成されたねじ部９６ｃを有する。そして、頭部９６ｂは、中心軸線ＸＬの方向で板バネ９１を介して座部８１ｂに対向配置されており、その中央部には締結用の六角孔又は四角孔が形成されている。また、ねじ部９６ｃの基端部には、中心軸線ＸＬの方向で板バネ９２を介して座部８２ｂに対向配置されるワッシャ９７が挿入され、ねじ部９６ｃには、ロックナット９８が締め付けられる。以上により、非磁性シャフト９６は、頭部９６ｂ及びロックナット９８にて、可動子８０ともども２枚の板バネ９１、９２を締結する。尚、２枚の板バネ９１、９２を介して固定子７０に浮動支持された可動子８０は、中心軸線ＸＬに沿って往復移動可能である。そして、２枚の板バネ９１、９２は、その付勢力によって可動子８０を可動範囲の中央位置に復帰させるとともに固定子７０との空隙Ｃを確保する。
【００３０】
図５（ａ）及び（ｃ）に示すように、可動子８０が可動範囲のいずれかの端位置にあるとき、ヨーク８１（８２）の角部は、固定子７０の端磁極を形成するティース７２（７４）の突片７２ａ（７４ａ）に対向配置される。このような配置関係にあることで可動子８０に対し中央位置から離れる方向の力が発生する。仮に可動子８０の移動を機械的に規制するストッパが存在すれば、コイル７６、７８の非通電時には、このストッパに規制されて可動子８０は、その可動範囲の端位置に保持される。
【００３１】
一方、図５（ｂ）に示すように、可動子８０が可動範囲の中央位置にあるとき、ヨーク８１は、突片７２ａ、７３ａ間の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置される。また、ヨーク８２は、突片７３ｂ、７４ａ間の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置される。更に永久磁石８３は、ティース７３の内周面の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置される。このような配置関係にあることで、コイル７６、７８の非通電時には、永久磁石８３による磁束は、一対のヨーク８１、８２と、固定子７０の中央磁極を形成するティース７３との間で閉ループとなる磁気回路を構成する。従って、この状態では、可動子８０をその可動範囲の中央位置に保持する力が働くことになる。
【００３２】
図６は、可動子８０の可動範囲の中央位置を原点とするその中心軸線ＸＬ上の位置（上下の位置として図示）と可動子８０に働く中心軸線ＸＬの方向の力（上下方向の力として図示）との関係を示すグラフである。同図から明らかなように、磁気回路上、可動子８０は、その可動範囲の中央位置（原点）で安定する。また、位置Ｈ１と位置Ｈ２で挟まれた領域では、可動子８０には原点に復帰しようとする力が発生する。さらに、位置Ｈ１より上側、位置Ｈ２より下側では、可動子８０には原点から離れる方向に力が働く。例えば、位置Ｈ１より上側の位置Ｈｓ１と、位置Ｈ２より下側の位置Ｈｓ２に機械的な規制（ストッパ）を配置すれば、位置Ｈｓ１と位置Ｈｓ２で挟まれた領域を可動範囲として設定可能である。即ち、原点及び２つの機械的な規制点（位置Ｈｓ１，Ｈｓ２）を併せて３安定のアクチュエータが構成される。
【００３３】
両コイル７６、７８は、通電方向が正逆切り替えられて通電されるようになっている。通電時には、可動子８０は、通電方向に応じて形成される互いに相反する方向の磁界により永久磁石８３が加振されることで、その可動範囲の中央位置を原点（振動中心）として中心軸線ＸＬに沿って往復移動する。
【００３４】
このような３安定のアクチュエータ２を用いることにより、車両５のバンパリンフォース４は、車体から延伸されるアーム３を介して車体の複数箇所においてそれぞれ連結固定される。また、バンパリンフォース４は、３安定のアクチュエータ２により、車体に対する位置が変位される。アクチュエータ２が３つの安定点を有することにより、車両ごとに異なる位置においてバンパリンフォース４を車体に支持固定することが可能となる。従って、構造的に車両ごとにカスタマイズすることなく、容易に車両に応じたバンパリンフォース４の支持固定位置をチューニングすることができる。
【００３５】
以下、図２に示すＣＰＵ１１と防振プログラム１３との協働により構成される防振システムとして、車両振動を抑制する１つの好適な事例について説明する。図７のグラフは、エンジン回転数の変化とトルクの変化を示している。例えば、図７の時刻２２．００秒から時刻２３．７０秒においては３速から２速へのシフトチェンジが実施され、時刻３０．７０秒から時刻３３．１０秒においては２速から１速へのシフトチェンジが実施されている。また、図８の線図は、車両振動をスペクトラム解析した結果を示している。図８は、加速度の自乗を周波数で除した値（(m/s2)2/Hz）をデシベル（dB）で表したスペクトラム解析結果を等圧線状に示している。ここでは、便宜上モノクロにより示しているが、線の混んでいる箇所は、振動している状態を示している。例えば、図８におけるＡの箇所は、４〜５Ｈｚ程度の低周波数の車両振動が発生している状態を示している。このＡの箇所は、時刻２１．３０秒〜時刻２３．０７秒の近傍であり、図８は、この時刻近傍において４〜５Ｈｚ程度の低周波数の車両振動が発生していることを示している。上述したようにこの時刻近傍では、３速から２速へのシフトチェンジが実施されている。
【００３６】
発明者らによる実験やシミュレーション、解析によれば、このようなシフトチェンジや、オートマチックトランスミッションのロックアップ解除時、複筒エンジンの減筒時などにおいて、概ね１０Ｈｚ程度以下の低周波数の車両振動が発生することが判った。人間は、このような低周波数の振動に対する感度が比較的高いため、このような車両振動が乗車中の乗員に対して不快感を生じさせる可能性がある。図８を参照すれば、時刻２１．３０秒〜時刻２３．０７秒以外の時刻、例えば、２５．２１秒〜２７．２６秒の辺り、３０．００秒〜３２．４０秒の辺りにも同様の低周波数振動が生じている。一方、図７を参照すれば、これらの時刻におけるエンジン回転数やトルクは同一の領域ではない。つまり、低周波数の車両振動は、エンジン回転数やトルクに依存するものではない。このため、従来のように、パワーユニットに関連する基準信号に基づいて抑制すべき振動の周期や位相を演算することは困難である。
【００３７】
そこで、本実施形態においては、車両の挙動を検出する挙動検出部の検出結果に基づいて制御部１がアクチュエータ２を作動させ、ダンピングマスとしてのバンパリンフォース４の位置を変位させて振動を抑制する。具体的には、挙動検出部により、車両の前後方向の振動を検出し、検出された振動を打ち消す方向の振動を発生するように、制御部１がアクチュエータ２を駆動する。本実施形態においては、加速度センサ４６が挙動検出部として機能する。車両安定システム１０の制御部１は、ＣＡＮ３０を介して加速度センサ４６から車両に生じた振動の検出結果を受け取り、その振動を抑制する方向のカウンタ振動の周波数、位相などを演算する。そして、制御部１は、演算したカウンタ振動を発生させるべく、アクチュエータ２を作動させる。尚、本実施形態においてはＣＡＮ３０を介して加速度センサ４６と制御部１とが接続される形態を例示したが、制御部１に加速度センサ４６が接続される形態であってもよい。
【００３８】
加速度センサ４６は、３次元の全ての方向の加速度を検出可能な３軸加速度センサであっても良いし、一定の方向に指向性を有するセンサであってもよい。例えば、本実施形態においては、リニアアクチュエータ２によって車両の前後方向の車軸に沿って車体に対してバンパリンフォース４が支持固定される。従って、アクチュエータ２の動作方向は車両の前後方向であり、カウンタ振動も車両の前後方向に沿ったものとなる。従って、検出される車両振動も、車両の前後方向を中心とするものとすることができ、加速度センサ４６も車両の前後方向の加速度の検出感度が高いものとすることができる。
【００３９】
車両の上下方向の振動は、サスペンション装置など他の手段によってある程度の軽減が図られている。しかし、車両の前後方向の振動に関しては振動の軽減が充分ではない。加速度センサ４６により車両の前後方向の振動が検出され、制御部１及びアクチュエータ２によってカウンタ振動が与えられることによって、手薄であった車両の前後方向の振動が良好に抑制される。
【００４０】
尚、挙動検出部は、加速度センサ４６に限定されるものではなく、当然に他のセンサを適用してもよい。また、エンジン制御システム６５から得られる点火タイミングや減筒の信号、回転数信号（ＴＡＣＨ）、運転中フラグなどを加速度センサ４６の検出結果に加味して、ＣＰＵ１１において振動を演算してもよい。この場合には、ＣＰＵ１１、プログラム、加速度センサ４６、その他のシステムやセンサの協働により、挙動検出部が構成される。
【００４１】
このように、車両安定システム１０は、車両のバンパリンフォース４をダンピングマスとして利用することにより、他の部材を追加することなく車両の既存の部品を用いて車両振動を抑制することができる。また、バンパリンフォース４は、車体に対する位置を変位可能なアクチュエータ２により、車体に連結固定される。従って、バンパリンフォース４は、通常時には安定状態にあるアクチュエータ２によって所定位置に支持固定される。また、ダンピングマスとして用いられる際にはバンパリンフォース４は、アクチュエータ２によって加振される。バンパリンフォース４の加振は、車両の挙動を検出する挙動検出部の検出結果に基づいて制御部１により制御される。従って、車両に生じる振動に応じて適切なカウンタ振動が与えられ、車両振動が良好に抑制される。カウンタ振動は、挙動検出部の検出結果に基づいて与えられるため、様々な要因による広範囲な周波数を有する車両振動が効果的に抑制される。上記例のように、複数（本例では４つ）のアクチュエータ２により複数箇所で連結固定されると支持はより強固となり、加振の際の迅速性や確実性も向上する。
【００４２】
尚、車両振動の方向は、車両の前後方向に対して厳密に一致するとは限らず、ずれている場合がある。複数箇所においてバンパリンフォース４を車体に支持固定するアクチュエータ２を個別に作動させることによって、車両の前後方向に対して角度を有する方向のカウンタ振動を発生させることが可能となる。検出された加速度の方向に応じて、制御部１が、アクチュエータ２を個別に作動させると好適である。その結果、幅広い車両振動に対して効果的な車両安定システムを提供することが可能となる。
【００４３】
以上、本実施形態においては、オートマチックトランスミッションのロックアップ解除時や、エンジンの減筒時における車両の前後運動の最適化を図る防振システムを例として説明した。しかし、本発明は、その他の車両安定制御にも適用することが可能である。例えば、加速度センサ４６やバンパ圧力センサ５０などとの協働により、衝突時のエネルギーコントロールを実施する衝突緩衝システムに適用することが可能である。また、加速度センサ４６や蛇角センサ４７などとの協働により、車両旋回時の重心移動を最適化する旋回安定システムに適用することも可能である。また、加速度センサ４６やブレーキセンサ４４などとの協働により、制動時の荷重移動量を最適化する制動安定システムに適用することが可能である。また、その他の機能を有する車両安定システムにも広く適用することが可能である。尚、これら協働する各種センサは、本発明の挙動検出部に相当する。
【００４４】
また、これらの複数のシステムは、適宜切り換え可能な状態で車両に搭載されていてもよい。図２は、そのようなシステムを例示している。上述したように、車両安定システム１０の制御部１は、ＣＰＵ１１とプログラム１２〜１７との協働により機能する。メインプログラム１２が、サブプログラム１３〜１７を選択し実行させることによって、上記防振システムや、衝突緩衝システム、旋回安定システム、制動安定システム、その他のシステムが実現される。図２においては、１つの形態として、防振システムに対応する防振プログラム１３、衝突緩衝システムに対応する衝突緩衝プログラム１４、旋回安定システムに対応する旋回プログラム１５、制動安定システムに対応する制動安定プログラム１６、その他のシステムに対応するサブプログラム１７を例示している。
【００４５】
以上説明したように、本発明によって、様々な要因による広範囲な周波数を有する車両振動に対して、少ない部材で効果的な抑制効果を発揮することができる車両安定システムが実現できる。
【符号の説明】
【００４６】
１：制御部
２：アクチュエータ（電磁機構）
４：バンパリンフォース
５：車両
４６：加速度センサ（挙動検出部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のバンパリンフォースを車体に連結固定すると共に、前記車体に対する前記バンパリンフォースの位置を変位可能な電磁機構と、
前記車両の挙動を検出する挙動検出部と、
前記挙動検出部の検出結果に基づいて前記電磁機構を作動させる制御部と、を備える車両安定システム。
【請求項２】
前記挙動検出部は、前記車両の前後方向の振動を検出するものである請求項１に記載の車両安定システム。
【請求項３】
前記電磁機構は、複数備えられ、前記バンパリンフォースは、前記車体の複数箇所において当該複数の前記電磁機構によってそれぞれ連結固定される請求項１又は２に記載の車両安定システム。
【請求項４】
前記電磁機構は、個別に作動可能である請求項３に記載の車両安定システム。
【請求項５】
前記電磁機構は、変位方向に沿って３つの安定点を有する請求項１〜４の何れか一項に記載の車両安定システム。
【請求項１】
車両のバンパリンフォースを車体に連結固定すると共に、前記車体に対する前記バンパリンフォースの位置を変位可能な電磁機構と、
前記車両の挙動を検出する挙動検出部と、
前記挙動検出部の検出結果に基づいて前記電磁機構を作動させる制御部と、を備える車両安定システム。
【請求項２】
前記挙動検出部は、前記車両の前後方向の振動を検出するものである請求項１に記載の車両安定システム。
【請求項３】
前記電磁機構は、複数備えられ、前記バンパリンフォースは、前記車体の複数箇所において当該複数の前記電磁機構によってそれぞれ連結固定される請求項１又は２に記載の車両安定システム。
【請求項４】
前記電磁機構は、個別に作動可能である請求項３に記載の車両安定システム。
【請求項５】
前記電磁機構は、変位方向に沿って３つの安定点を有する請求項１〜４の何れか一項に記載の車両安定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６４６６（Ｐ２０１１−１６４６６Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６３０４５（Ｐ２００９−１６３０４５）
【出願日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
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