車体振動の制振装置
【課題】 アイドリング状態のように低周波数の車体振動が発生する場合であっても、大きな制振力を発生することができる車体振動の制振装置を提供する。
【解決手段】 ラジエータ４を車体６に弾性支持する弾性部材８と、質量コントロールタンク１０と、質量コントロールタンク１０と連通するリザーバタンク１２と、質量コントロールタンク１０とリザーバタンク１２との間で液体移動を行う液体移動手段１４と、車体６の振動周波数を検出する車体振動検出手段１６と、液体移動手段１４の駆動制御を行うコントローラ１８とを備える。ラジエータ４の質量Ｍと、質量コントロールタンク１０内の液体の質量ｍと、弾性部材８の剛性ｋとで、固有振動数ｆ＝（１／（２×π））×√（ｋ／（Ｍ＋ｍ））となる振動系を構成し、コントローラ１８は、固有振動数ｆが車体振動検出手段１６で検出した車体６の振動周波数と一致するように液体移動手段１４の駆動制御を行う。
【解決手段】 ラジエータ４を車体６に弾性支持する弾性部材８と、質量コントロールタンク１０と、質量コントロールタンク１０と連通するリザーバタンク１２と、質量コントロールタンク１０とリザーバタンク１２との間で液体移動を行う液体移動手段１４と、車体６の振動周波数を検出する車体振動検出手段１６と、液体移動手段１４の駆動制御を行うコントローラ１８とを備える。ラジエータ４の質量Ｍと、質量コントロールタンク１０内の液体の質量ｍと、弾性部材８の剛性ｋとで、固有振動数ｆ＝（１／（２×π））×√（ｋ／（Ｍ＋ｍ））となる振動系を構成し、コントローラ１８は、固有振動数ｆが車体振動検出手段１６で検出した車体６の振動周波数と一致するように液体移動手段１４の駆動制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを冷却するラジエータをダイナミックダンパの質量として利用する車体振動の制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車体振動の制振装置として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。
この従来の装置は、ラジエータを車体に対して支持する弾性部材と、ラジエータに対して上下方向に加振力を付与する電動式の加振アクチュエータと、ラジエータの振動状態を検出するラジエータ振動状態検出手段と、車体の振動状態を検出する車体振動状態検出手段と、車体振動状態検出手段により車体振動が検出されたときに、ラジエータ振動状態を監視しながら車体振動とは逆位相のラジエータ反力振動が得られる制御力を決定して、その制御力が得られる制御指令を加振アクチュエータに出力するアクティブコントローラを備えたラジエータ支持装置であり、加振アクチュエータが発生する制御力によりラジエータを共振時のように強制的に振らすことで、車体振動が励起される広い振動数領域で車体振動を低減することができる。
【特許文献１】特開平０５−１６９９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の車体振動の制振装置は、加振アクチュエータをレイアウトの制約が多いラジエータの下端部に設置しており、加振アクチュエータのサイズを大きくすることができない。したがって、加振アクチュエータの出力向上には限界があり、ラジエータの質量も一定なので、例えば大きな制振力が必要な低周波数の車体振動に対して、制振力が不足してしまうという問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、アイドリング状態のように低周波数の車体振動が発生する場合であっても、大きな制振力を発生することができる車体振動の制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するため、本発明に係る車体振動の制振装置は、ラジエータを車体に弾性支持する弾性部材と、前記ラジエータとで一体で振動可能で、内部に溜めた液体が出入り可能な質量コントロールタンクと、この質量コントロールタンクに溜めた前記液体の質量が変化するように前記液体の移動を行う液体移動手段と、前記車体の振動周波数を検出する車体振動検出手段と、この車体振動検出手段の検出結果に基づいて前記液体移動手段の駆動制御を行うコントローラとを備えた車体振動の制振装置であって、前記ラジエータの質量と、前記ラジエータと一体で振動可能な部品の質量と、前記弾性部材の剛性とで振動系を構成し、前記コントローラは、前記振動系の固有振動数が前記車体振動検出手段で検出した前記車体の振動周波数と一致するように、前記質量コントロールタンク内の液体の質量を前記液体移動手段で制御する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る車体振動の制振装置によると、ラジエータの質量Ｍと、質量コントロールタンク内に溜まっている液体の質量ｍと、インシュレータの剛性ｋとで固有振動数ｆ＝（１／（２×π））×√（ｋ／（Ｍ＋ｍ））となる振動系を構成し、固有振動数ｆと車体振動検出手段で検出した車体の振動周波数とが一致するように、液体移動手段の駆動により質量コントロールタンク内の液体の質量を調整することで、車体の振動周波数と一致する固有振動数ｆを持ったラジエータが共振して最適な制振力が発生するので、ダイナミックダンパ効果により車体振動を低減することができる。特に、アイドル振動のように低周波数域の車体振動ではより大きな制振力が必要になるが、本実施形態の装置は、低周波数域になるほど質量コントロールタンク内の液体を増大させることで制振力を大きくしてダイナミックダンパ作用を発揮しているので、加振アクチュエータの出力向上に限界があり、ラジエータの質量も一定であるため制振力が不足しがちな従来装置と比較して、アイドル振動等の低周波数域の車体振動を有効に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明に係る車体振動の制振装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、第１実施形態の車体振動の制振装置の概略を示す図、図２は、第１実施形態の車体振動の制振装置のエンジンルーム内における配置位置を示す平面視である。
本実施形態のラジエータ支持装置は、エンジン２を冷却するラジエータ４を車体６に弾性支持しているインシュレータ８と、ラジエータ４に一体化され、内部に溜めた液体が出入り可能な質量コントロールタンク１０と、この質量コントロールタンク１０と連通しているリザーバタンク１２と、質量コントロールタンク１０に溜めた液体の質量が変化するようにリザーバタンク１２との間で液体移動を行う液体ポンプ１４と、車体振動を検出する振動検出センサ１６と、振動検出センサ１６の検出結果に応じて液体ポンプ１４の駆動制御を行うコントローラ１８とを備えている。
【０００７】
質量コントロールタンク１０は、エンジン２に対面しているラジエータ４の車両後方を向く側面に一体に固定されている。すなわち、ラジエータ４の側面にはラジエータファン２０が取り付けられており、質量コントロールタンク１０は、このラジエータファン２０のエンジン２に向けて膨出しているファンシュラウド２０ａに当接しながらラジエータファン２０の外周側に環状に延在しているタンクである。
【０００８】
この質量コントロールタンク１０とリザーバタンク１２は、連通管２２を介して連通しており、この連通管２２の途中に液体ポンプ１４が接続されている。
液体ポンプ１４は、電気駆動式の液体ポンプであり、コントローラ１８から出力された駆動信号により、質量コントロールタンク１０に溜めている液体をリザーバタンク１２に向けて移動する制御、或いはリザーバタンク１２に溜めている液体を質量コントロールタンク１０に移動する制御を行う。また、この液体ポンプ１４は、コントローラ１８から制御電源部１５に対して通電信号Ｓ３が出力したときのみ通電される。
【０００９】
振動検出センサ１６は、車体６に取り付けられて車体振動を検出してコントローラ１８に検出信号Ｓ１を出力している。
コントローラ１８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、及びＤ／Ａ変換器等を含んで構成されており、質量算出部１８ａ、ポンプ制御部１８ｂ及び通電制御部１８ｃを備えている。質量算出部１８ａは、振動検出センサ１６の検出信号Ｓ１に基づいて液体ポンプ１４の制御量を算出し、ポンプ制御部１８ｂは、算出した制御量に基づいて液体ポンプ１４に駆動信号Ｓ２を出力する。また、通電制御部１８ｃは、液体ポンプ１４が駆動するときのみ液体ポンプ１４の通電を開始する。
【００１０】
以下に、コントローラ１８の具体的な制御について説明する。本実施形態の装置は、ラジエータ４の質量をＭとし、質量コントロールタンク１０内に溜まっている液体の質量をｍとし、インシュレータ８の剛性をｋとすると、
固有振動数ｆ＝（１／（２×π））×√（ｋ／（Ｍ＋ｍ） ………（１）
となる振動系が構成される。
【００１１】
そこで、コントローラ１８の質量算出部１８ａは、上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと、振動検出センサ１６で検出した車体６の振動周波数とが一致するように、液体の質量ｍ（制御量）を算出する。そして、ポンプ制御部１８ｂは、液体の質量ｍに応じた駆動信号Ｓ２を液体ポンプ１４に出力し、質量コントロールタンク１０の液体の質量がｍとなるように液体ポンプ１４を駆動制御する。また、通電制御部１８ｃは、液体ポンプ１４が駆動するときのみ制御電源部１５に通電信号Ｓ３を出力して液体ポンプ１４を通電状態とする。
【００１２】
ここで、質量算出部１８ａは、振動検出センサ１６が車体６の最も低い振動周波数を検知したときに、予め記憶している質量コントロールタンク１０の液体の質量を最大値ｍmaxを設定し、この最大値ｍmaxが入力したポンプ制御部１８ｂは、質量コントロールタンク１０内が最大容量となるように液体ポンプ１４を駆動制御する。
【００１３】
次に、本実施形態の装置の作用について、図３及び図４を参照しながら説明する。
フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）では、アイドリング状態で停車している時に、シリンダー内の爆発力がインシュレータ８を介して車体６の弾性共振を励起させるので、運転席等のフロアで振動が発生する。
例えば、ＦＦ４気筒車のアイドル振動周波数はエンジン回転数の２次成分周波数が主となるので、図３に示すように、エンジン回転数を６００ｒｐｍ〜９００ｒｐｍとすると、車体に伝達される振動加速度レベルは２０Ｈｚ〜３０Ｈｚである。そして、アイドリング状態でのエンジン回転数は、エンジン始動直後でエンジン温度が低いとき、エンジン始動後しばらくしてエンジン温度が高いとき、或いはエアコン（Ａ／Ｃ）のＯＮ、ＯＦＦ等のようにエンジンへの負荷変更によっても変化するので、エンジン回転数の２次成分周波数が変化すると、車体に伝達される振動加速度レベルも変化する。
【００１４】
本実施形態では、振動検出センサ１６がアイドル振動周波数を検知すると、コントローラ１８の質量算出部１８ａが、上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと、アイドル振動周波数とが一致するように、液体の質量ｍを算出する。そして、コントローラ１８のポンプ制御部１８ｂは、質量コントロールタンク１０の液体の質量がｍとなるように駆動信号Ｓ２を液体ポンプ１４に出力し、液体ポンプ１４を駆動制御する。
【００１５】
図３の実線は、本実施形態の装置による振動加速度レベルの低減効果を示したものであり、エアコンＯＮとＯＦＦ等によりアイドル振動の振動周波数が変化しても、ラジエータ４の固有振動数がアイドル振動周波数と一致するように調整されてラジエータ４が共振して最適な制振力が発生するので、アイドル振動を有効に低減するというダイナミックダンパ作用を発揮する。これに対して図３の破線は、従来の車体振動の制振装置（特許文献１）の振動加速度レベルの低減効果を示したものであるが、加振アクチュエータの出力向上には限界があり、ラジエータの質量も一定なので、アイドル振動の際に制振力が不足してしまい、良好なダイナミックダンパ作用を発揮することができない。なお、図３の一点鎖線は、ダイナミックダンパを用いずにラジエータを車体に固定した場合の振動加速度レベルを示したものである。
【００１６】
また、図４は、従来の車体振動の制振装置（特許文献１）と本実施形態の装置の消費電力を比較したものである。図４（ａ）で示す従来の装置は、車体振動が発生している間ラジエータの質量を加振し続けなければならないので、常に加振アクチュエータに駆動電圧を供給し続ける必要がある。これに対して、本実施形態の装置は、液体ポンプ１４の駆動制御により質量コントロールタンク１０の質量を調整して上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと車体６の振動周波数とを一致させた後、制御電源部１５により液体ポンプ１４への通電を停止した状態でダイナミックダンパ作用を維持することができるので、従来の車体振動の制振装置と比較して消費電力が小さくなる。
【００１７】
以上説明したように本実施形態の車体振動の制振装置は、ラジエータ４の質量Ｍと、質量コントロールタンク１０内に溜まっている液体の質量ｍと、インシュレータ８の剛性ｋとで固有振動数ｆ＝（１／（２×π））×√（ｋ／（Ｍ＋ｍ））となる振動系を構成し、固有振動数ｆと振動検出センサ１６で検出した車体６の振動周波数とが一致するように、液体ポンプ１４の駆動制御により質量コントロールタンク１０内の液体の質量を調整することで、車体６の振動周波数と一致する固有振動数ｆを持ったラジエータ４が共振して最適な制振力が発生するので、ダイナミックダンパ効果により車体振動を低減することができる。
【００１８】
特に、アイドル振動のように低周波数域の車体振動ではより大きな制振力が必要になるが、本実施形態の装置は、質量コントロールタンク１０内の液体を増大させることで制振力を大きくしてダイナミックダンパ作用を発揮しているので、加振アクチュエータの出力向上に限界があり、ラジエータの質量を一定として制振力が不足しがちな従来装置（特許文献１）と比較して、アイドル振動を有効に低減することができる。
【００１９】
また、本実施形態の装置は、上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと車体６の振動周波数とが一致するように液体ポンプ１４の駆動制御により質量コントロールタンク１０の質量を調整した後は、液体ポンプ１４への通電を停止してダイナミックダンパ作用を維持するようにしているので、常に加振アクチュエータに駆動電圧を供給し続けなければならない従来装置（特許文献１）と比較して消費電力を小さくすることができる。
【００２０】
また、質量コントロールタンク１０は、ラジエータ４の側面に取り付けたラジエータファン２０のファンシュラウド２０ａに当接した状態で、ラジエータファン２０の外周側に環状に配置した構造としているので、ラジエータ４近傍の限られたスペースであっても容易にラジエータ４に固定することができるとともに、ラジエータファン２０の駆動によるラジエータ４への空気導入を妨げることがない。
【００２１】
次に、図５に示すものは、本発明に係る第２実施形態の車体振動の制振装置の概略を示す図である。なお、図１及び図２に示した構成と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態は、質量コントロールタンク１０に連通するタンクを、ラジエータ液を溜めたラジエータタンク２４としている。このため、質量コントロールタンク１０とラジエータタンク２４とは、ラジエータ液が移動するようになっている。
また、本実施形態では、第１実施形態の振動検出センサ１６の替わりに、既設のエンジン回転センサ２６を使用している。
【００２２】
第１実施形態で説明したように、アイドル振動周波数はエンジン回転数のｎ次成分周波数が主となる。すなわち、アイドル振動周波数は、エンジン回転数（ｒｐｍ）÷６０×次数成分により一意に決まる。次数成分は、エンジン気筒数により決まり、２サイクルエンジンの場合、１気筒０．５次成分、上述した４気筒エンジンの場合２次成分、６気筒エンジンの場合３次成分、８気筒エンジンの場合４次成分、１２気筒エンジンの場合６次成分となる。
【００２３】
したがって、コントローラ１８の質量算出部１８ａは、エンジン回転センサ２６が検出したエンジン回転数に基づいてアイドル振動周波数を算出し、さらに、上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと、アイドル振動周波数とが一致するように液体の質量ｍを算出する。そして、コントローラ１８のポンプ制御部１８ｂが、質量コントロールタンク１０の液体の質量がｍとなるように駆動信号Ｓ２を液体ポンプ１４に出力し、液体ポンプ１４を駆動制御する。
【００２４】
これにより、第１実施形態と同様に、車体６の振動周波数と一致する固有振動数ｆを持ったラジエータ４が共振して最適な制振力が発生するので、ダイナミックダンパ効果により車体振動を低減することができる。
そして、本実施形態では、既設のエンジン回転センサ２６を使用しており、車体振動の制振装置専用のセンサが不要となるので、装置構造の簡便化及びコスト低減化を図ることができる。
【００２５】
また、本実施形態では、ラジエータ液を溜めているラジエータタンク２４を質量コントロールタンク１０と連通することで、車体振動の制振装置のリザーバタンクとして併用することができるので、さらに装置構造の簡便化及びコスト低減化を図ることができる。
さらに、図６に示すものは、本発明に係る第３実施形態の車体振動の制振装置の概略を示す図である。
【００２６】
本実施形態は、第１実施形態のラジエータ４の車両後方を向く面に、質量コントロールタンク１０とともに、所定重さの錘２８を固定している。そして、錘２８の質量と、ラジエータ４の質量Ｍと、質量コントロールタンク１０内に溜まっている液体の質量ｍと、インシュレータ８の剛性ｋとで構成する振動系の固有振動数が、車体６の振動周波数と一致するように、液体ポンプ１４の駆動制御により質量コントロールタンク１０内の液体の質量を調整する。
【００２７】
本実施形態によると、質量コントロールタンク１０に最大容量まで液体を溜めると、錘２８の重さが加わった分だけ大きな制振力が得られる。したがって、本実施形態のようにラジエータ４に錘２８を固定し、液体ポンプ１４の駆動制御で質量コントロールタンク１０内の液体の質量を調整することで大きな範囲の制振力を発生することができ、さらにダイナミックダンパ効果を高めることができる。
ここで、第３実施形態では、第１実施形態のラジエータ４に錘２８を固定した構造について説明したが、第２実施形態のラジエータ４に錘２８を固定しても同様の効果を奏することができる。また。ラジエータ４への錘２８の固定は図６の構造に限るものではなく、例えば、ラジエータ４の側面外周側に環状の錘を固定してもよい。
【００２８】
以上、第１〜第３実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があっても本発明に含まれる。例えば、質量コントロールタンク１０に溜めた液体の質量が変化するようにリザーバタンク１２（或いは、ラジエータタンク２４）との間で液体移動を行う装置として液体ポンプ１４を使用したが、これに換えて、リザーバタンク１２（或いは、ラジエータタンク２４）内にシリンダ機構を設置し、シリンダのストローク量で液体を移動するようにしてもよい。
【００２９】
また、各実施形態では、車体振動としてアイドル振動の例を示したが、こもり音振動等の他の車体振動に対しても適用できる。
また、上記実施形態では、ラジエータ４の固有振動数を算出するときに、ラジエータ４と一体で振動可能な部品の質量を、（１）式で示すように、ラジエータ４の質量Ｍと、質量コントロールタンク１０内に溜まっている液体の質量ｍの合計としたが、その他に、質量コントロールタンク１０自体の質量や、ファンシュラウド２０ａの質量等、ラジエータ４と一体で振動する部品の全ての質量を加えるとより良い。
【００３０】
また、ラジエータ４を支持する剛性をインシュレータ８の剛性としたが、その他にラジエータ４に接続している弾性体、例えば連通管２２等がある場合には、その剛性もラジエータを支持する剛性に加える。
また、前記ラジエータタンク２４は、独立したタンクをラジエータ４に固定してもよいし、ファンシュラウド２０ａと一体で成形したタンクとして、ファンシュラウド２０ａをラジエータ４に固定してもよい。また、ラジエータ４と一体成形したタンクであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る第１実施形態の車体振動の制振装置を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の車体振動の制振装置を構成する質量コントロールタンクのエンジンルーム内における配置位置を示す平面視である。
【図３】本発明と従来の装置においてエンジン回転数の変化と車体に伝達される振動加速度レベルの変化について示したものである。
【図４】本発明と従来の装置との消費電力の比較を示したものである。
【図５】本発明に係る第２実施形態の車体振動の制振装置を示す概略図である。
【図６】本発明に係る第３実施形態の車体振動の制振装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
２ エンジン
４ ラジエータ
６ 車体
８ インシュレータ（弾性部材）
１０ 質量コントロールタンク
１２ リザーバタンク
１４ 液体ポンプ（液体移動手段）
１５ 制御電源部
１６ 振動検出センサ（車体振動検出手段）
１８ コントローラ
１８ａ 質量算出部
１８ｂ ポンプ制御部
１８ｃ 通電制御部
２０ ラジエータファン
２０ａ ファンシュラウド
２２ 連通管
２４ ラジエータタンク（リザーバタンク）
２６ エンジン回転センサ（車体振動検出手段）
２８ 錘
ｆ 振動系の固有振動数
ｋ 弾性体の剛性
Ｍ ラジエータの質量
ｍ 質量コントロールタンク内の液体の質量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを冷却するラジエータをダイナミックダンパの質量として利用する車体振動の制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車体振動の制振装置として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。
この従来の装置は、ラジエータを車体に対して支持する弾性部材と、ラジエータに対して上下方向に加振力を付与する電動式の加振アクチュエータと、ラジエータの振動状態を検出するラジエータ振動状態検出手段と、車体の振動状態を検出する車体振動状態検出手段と、車体振動状態検出手段により車体振動が検出されたときに、ラジエータ振動状態を監視しながら車体振動とは逆位相のラジエータ反力振動が得られる制御力を決定して、その制御力が得られる制御指令を加振アクチュエータに出力するアクティブコントローラを備えたラジエータ支持装置であり、加振アクチュエータが発生する制御力によりラジエータを共振時のように強制的に振らすことで、車体振動が励起される広い振動数領域で車体振動を低減することができる。
【特許文献１】特開平０５−１６９９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の車体振動の制振装置は、加振アクチュエータをレイアウトの制約が多いラジエータの下端部に設置しており、加振アクチュエータのサイズを大きくすることができない。したがって、加振アクチュエータの出力向上には限界があり、ラジエータの質量も一定なので、例えば大きな制振力が必要な低周波数の車体振動に対して、制振力が不足してしまうという問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、アイドリング状態のように低周波数の車体振動が発生する場合であっても、大きな制振力を発生することができる車体振動の制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するため、本発明に係る車体振動の制振装置は、ラジエータを車体に弾性支持する弾性部材と、前記ラジエータとで一体で振動可能で、内部に溜めた液体が出入り可能な質量コントロールタンクと、この質量コントロールタンクに溜めた前記液体の質量が変化するように前記液体の移動を行う液体移動手段と、前記車体の振動周波数を検出する車体振動検出手段と、この車体振動検出手段の検出結果に基づいて前記液体移動手段の駆動制御を行うコントローラとを備えた車体振動の制振装置であって、前記ラジエータの質量と、前記ラジエータと一体で振動可能な部品の質量と、前記弾性部材の剛性とで振動系を構成し、前記コントローラは、前記振動系の固有振動数が前記車体振動検出手段で検出した前記車体の振動周波数と一致するように、前記質量コントロールタンク内の液体の質量を前記液体移動手段で制御する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る車体振動の制振装置によると、ラジエータの質量Ｍと、質量コントロールタンク内に溜まっている液体の質量ｍと、インシュレータの剛性ｋとで固有振動数ｆ＝（１／（２×π））×√（ｋ／（Ｍ＋ｍ））となる振動系を構成し、固有振動数ｆと車体振動検出手段で検出した車体の振動周波数とが一致するように、液体移動手段の駆動により質量コントロールタンク内の液体の質量を調整することで、車体の振動周波数と一致する固有振動数ｆを持ったラジエータが共振して最適な制振力が発生するので、ダイナミックダンパ効果により車体振動を低減することができる。特に、アイドル振動のように低周波数域の車体振動ではより大きな制振力が必要になるが、本実施形態の装置は、低周波数域になるほど質量コントロールタンク内の液体を増大させることで制振力を大きくしてダイナミックダンパ作用を発揮しているので、加振アクチュエータの出力向上に限界があり、ラジエータの質量も一定であるため制振力が不足しがちな従来装置と比較して、アイドル振動等の低周波数域の車体振動を有効に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明に係る車体振動の制振装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、第１実施形態の車体振動の制振装置の概略を示す図、図２は、第１実施形態の車体振動の制振装置のエンジンルーム内における配置位置を示す平面視である。
本実施形態のラジエータ支持装置は、エンジン２を冷却するラジエータ４を車体６に弾性支持しているインシュレータ８と、ラジエータ４に一体化され、内部に溜めた液体が出入り可能な質量コントロールタンク１０と、この質量コントロールタンク１０と連通しているリザーバタンク１２と、質量コントロールタンク１０に溜めた液体の質量が変化するようにリザーバタンク１２との間で液体移動を行う液体ポンプ１４と、車体振動を検出する振動検出センサ１６と、振動検出センサ１６の検出結果に応じて液体ポンプ１４の駆動制御を行うコントローラ１８とを備えている。
【０００７】
質量コントロールタンク１０は、エンジン２に対面しているラジエータ４の車両後方を向く側面に一体に固定されている。すなわち、ラジエータ４の側面にはラジエータファン２０が取り付けられており、質量コントロールタンク１０は、このラジエータファン２０のエンジン２に向けて膨出しているファンシュラウド２０ａに当接しながらラジエータファン２０の外周側に環状に延在しているタンクである。
【０００８】
この質量コントロールタンク１０とリザーバタンク１２は、連通管２２を介して連通しており、この連通管２２の途中に液体ポンプ１４が接続されている。
液体ポンプ１４は、電気駆動式の液体ポンプであり、コントローラ１８から出力された駆動信号により、質量コントロールタンク１０に溜めている液体をリザーバタンク１２に向けて移動する制御、或いはリザーバタンク１２に溜めている液体を質量コントロールタンク１０に移動する制御を行う。また、この液体ポンプ１４は、コントローラ１８から制御電源部１５に対して通電信号Ｓ３が出力したときのみ通電される。
【０００９】
振動検出センサ１６は、車体６に取り付けられて車体振動を検出してコントローラ１８に検出信号Ｓ１を出力している。
コントローラ１８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、及びＤ／Ａ変換器等を含んで構成されており、質量算出部１８ａ、ポンプ制御部１８ｂ及び通電制御部１８ｃを備えている。質量算出部１８ａは、振動検出センサ１６の検出信号Ｓ１に基づいて液体ポンプ１４の制御量を算出し、ポンプ制御部１８ｂは、算出した制御量に基づいて液体ポンプ１４に駆動信号Ｓ２を出力する。また、通電制御部１８ｃは、液体ポンプ１４が駆動するときのみ液体ポンプ１４の通電を開始する。
【００１０】
以下に、コントローラ１８の具体的な制御について説明する。本実施形態の装置は、ラジエータ４の質量をＭとし、質量コントロールタンク１０内に溜まっている液体の質量をｍとし、インシュレータ８の剛性をｋとすると、
固有振動数ｆ＝（１／（２×π））×√（ｋ／（Ｍ＋ｍ） ………（１）
となる振動系が構成される。
【００１１】
そこで、コントローラ１８の質量算出部１８ａは、上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと、振動検出センサ１６で検出した車体６の振動周波数とが一致するように、液体の質量ｍ（制御量）を算出する。そして、ポンプ制御部１８ｂは、液体の質量ｍに応じた駆動信号Ｓ２を液体ポンプ１４に出力し、質量コントロールタンク１０の液体の質量がｍとなるように液体ポンプ１４を駆動制御する。また、通電制御部１８ｃは、液体ポンプ１４が駆動するときのみ制御電源部１５に通電信号Ｓ３を出力して液体ポンプ１４を通電状態とする。
【００１２】
ここで、質量算出部１８ａは、振動検出センサ１６が車体６の最も低い振動周波数を検知したときに、予め記憶している質量コントロールタンク１０の液体の質量を最大値ｍmaxを設定し、この最大値ｍmaxが入力したポンプ制御部１８ｂは、質量コントロールタンク１０内が最大容量となるように液体ポンプ１４を駆動制御する。
【００１３】
次に、本実施形態の装置の作用について、図３及び図４を参照しながら説明する。
フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）では、アイドリング状態で停車している時に、シリンダー内の爆発力がインシュレータ８を介して車体６の弾性共振を励起させるので、運転席等のフロアで振動が発生する。
例えば、ＦＦ４気筒車のアイドル振動周波数はエンジン回転数の２次成分周波数が主となるので、図３に示すように、エンジン回転数を６００ｒｐｍ〜９００ｒｐｍとすると、車体に伝達される振動加速度レベルは２０Ｈｚ〜３０Ｈｚである。そして、アイドリング状態でのエンジン回転数は、エンジン始動直後でエンジン温度が低いとき、エンジン始動後しばらくしてエンジン温度が高いとき、或いはエアコン（Ａ／Ｃ）のＯＮ、ＯＦＦ等のようにエンジンへの負荷変更によっても変化するので、エンジン回転数の２次成分周波数が変化すると、車体に伝達される振動加速度レベルも変化する。
【００１４】
本実施形態では、振動検出センサ１６がアイドル振動周波数を検知すると、コントローラ１８の質量算出部１８ａが、上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと、アイドル振動周波数とが一致するように、液体の質量ｍを算出する。そして、コントローラ１８のポンプ制御部１８ｂは、質量コントロールタンク１０の液体の質量がｍとなるように駆動信号Ｓ２を液体ポンプ１４に出力し、液体ポンプ１４を駆動制御する。
【００１５】
図３の実線は、本実施形態の装置による振動加速度レベルの低減効果を示したものであり、エアコンＯＮとＯＦＦ等によりアイドル振動の振動周波数が変化しても、ラジエータ４の固有振動数がアイドル振動周波数と一致するように調整されてラジエータ４が共振して最適な制振力が発生するので、アイドル振動を有効に低減するというダイナミックダンパ作用を発揮する。これに対して図３の破線は、従来の車体振動の制振装置（特許文献１）の振動加速度レベルの低減効果を示したものであるが、加振アクチュエータの出力向上には限界があり、ラジエータの質量も一定なので、アイドル振動の際に制振力が不足してしまい、良好なダイナミックダンパ作用を発揮することができない。なお、図３の一点鎖線は、ダイナミックダンパを用いずにラジエータを車体に固定した場合の振動加速度レベルを示したものである。
【００１６】
また、図４は、従来の車体振動の制振装置（特許文献１）と本実施形態の装置の消費電力を比較したものである。図４（ａ）で示す従来の装置は、車体振動が発生している間ラジエータの質量を加振し続けなければならないので、常に加振アクチュエータに駆動電圧を供給し続ける必要がある。これに対して、本実施形態の装置は、液体ポンプ１４の駆動制御により質量コントロールタンク１０の質量を調整して上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと車体６の振動周波数とを一致させた後、制御電源部１５により液体ポンプ１４への通電を停止した状態でダイナミックダンパ作用を維持することができるので、従来の車体振動の制振装置と比較して消費電力が小さくなる。
【００１７】
以上説明したように本実施形態の車体振動の制振装置は、ラジエータ４の質量Ｍと、質量コントロールタンク１０内に溜まっている液体の質量ｍと、インシュレータ８の剛性ｋとで固有振動数ｆ＝（１／（２×π））×√（ｋ／（Ｍ＋ｍ））となる振動系を構成し、固有振動数ｆと振動検出センサ１６で検出した車体６の振動周波数とが一致するように、液体ポンプ１４の駆動制御により質量コントロールタンク１０内の液体の質量を調整することで、車体６の振動周波数と一致する固有振動数ｆを持ったラジエータ４が共振して最適な制振力が発生するので、ダイナミックダンパ効果により車体振動を低減することができる。
【００１８】
特に、アイドル振動のように低周波数域の車体振動ではより大きな制振力が必要になるが、本実施形態の装置は、質量コントロールタンク１０内の液体を増大させることで制振力を大きくしてダイナミックダンパ作用を発揮しているので、加振アクチュエータの出力向上に限界があり、ラジエータの質量を一定として制振力が不足しがちな従来装置（特許文献１）と比較して、アイドル振動を有効に低減することができる。
【００１９】
また、本実施形態の装置は、上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと車体６の振動周波数とが一致するように液体ポンプ１４の駆動制御により質量コントロールタンク１０の質量を調整した後は、液体ポンプ１４への通電を停止してダイナミックダンパ作用を維持するようにしているので、常に加振アクチュエータに駆動電圧を供給し続けなければならない従来装置（特許文献１）と比較して消費電力を小さくすることができる。
【００２０】
また、質量コントロールタンク１０は、ラジエータ４の側面に取り付けたラジエータファン２０のファンシュラウド２０ａに当接した状態で、ラジエータファン２０の外周側に環状に配置した構造としているので、ラジエータ４近傍の限られたスペースであっても容易にラジエータ４に固定することができるとともに、ラジエータファン２０の駆動によるラジエータ４への空気導入を妨げることがない。
【００２１】
次に、図５に示すものは、本発明に係る第２実施形態の車体振動の制振装置の概略を示す図である。なお、図１及び図２に示した構成と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態は、質量コントロールタンク１０に連通するタンクを、ラジエータ液を溜めたラジエータタンク２４としている。このため、質量コントロールタンク１０とラジエータタンク２４とは、ラジエータ液が移動するようになっている。
また、本実施形態では、第１実施形態の振動検出センサ１６の替わりに、既設のエンジン回転センサ２６を使用している。
【００２２】
第１実施形態で説明したように、アイドル振動周波数はエンジン回転数のｎ次成分周波数が主となる。すなわち、アイドル振動周波数は、エンジン回転数（ｒｐｍ）÷６０×次数成分により一意に決まる。次数成分は、エンジン気筒数により決まり、２サイクルエンジンの場合、１気筒０．５次成分、上述した４気筒エンジンの場合２次成分、６気筒エンジンの場合３次成分、８気筒エンジンの場合４次成分、１２気筒エンジンの場合６次成分となる。
【００２３】
したがって、コントローラ１８の質量算出部１８ａは、エンジン回転センサ２６が検出したエンジン回転数に基づいてアイドル振動周波数を算出し、さらに、上記（１）式の振動系の固有振動数ｆと、アイドル振動周波数とが一致するように液体の質量ｍを算出する。そして、コントローラ１８のポンプ制御部１８ｂが、質量コントロールタンク１０の液体の質量がｍとなるように駆動信号Ｓ２を液体ポンプ１４に出力し、液体ポンプ１４を駆動制御する。
【００２４】
これにより、第１実施形態と同様に、車体６の振動周波数と一致する固有振動数ｆを持ったラジエータ４が共振して最適な制振力が発生するので、ダイナミックダンパ効果により車体振動を低減することができる。
そして、本実施形態では、既設のエンジン回転センサ２６を使用しており、車体振動の制振装置専用のセンサが不要となるので、装置構造の簡便化及びコスト低減化を図ることができる。
【００２５】
また、本実施形態では、ラジエータ液を溜めているラジエータタンク２４を質量コントロールタンク１０と連通することで、車体振動の制振装置のリザーバタンクとして併用することができるので、さらに装置構造の簡便化及びコスト低減化を図ることができる。
さらに、図６に示すものは、本発明に係る第３実施形態の車体振動の制振装置の概略を示す図である。
【００２６】
本実施形態は、第１実施形態のラジエータ４の車両後方を向く面に、質量コントロールタンク１０とともに、所定重さの錘２８を固定している。そして、錘２８の質量と、ラジエータ４の質量Ｍと、質量コントロールタンク１０内に溜まっている液体の質量ｍと、インシュレータ８の剛性ｋとで構成する振動系の固有振動数が、車体６の振動周波数と一致するように、液体ポンプ１４の駆動制御により質量コントロールタンク１０内の液体の質量を調整する。
【００２７】
本実施形態によると、質量コントロールタンク１０に最大容量まで液体を溜めると、錘２８の重さが加わった分だけ大きな制振力が得られる。したがって、本実施形態のようにラジエータ４に錘２８を固定し、液体ポンプ１４の駆動制御で質量コントロールタンク１０内の液体の質量を調整することで大きな範囲の制振力を発生することができ、さらにダイナミックダンパ効果を高めることができる。
ここで、第３実施形態では、第１実施形態のラジエータ４に錘２８を固定した構造について説明したが、第２実施形態のラジエータ４に錘２８を固定しても同様の効果を奏することができる。また。ラジエータ４への錘２８の固定は図６の構造に限るものではなく、例えば、ラジエータ４の側面外周側に環状の錘を固定してもよい。
【００２８】
以上、第１〜第３実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があっても本発明に含まれる。例えば、質量コントロールタンク１０に溜めた液体の質量が変化するようにリザーバタンク１２（或いは、ラジエータタンク２４）との間で液体移動を行う装置として液体ポンプ１４を使用したが、これに換えて、リザーバタンク１２（或いは、ラジエータタンク２４）内にシリンダ機構を設置し、シリンダのストローク量で液体を移動するようにしてもよい。
【００２９】
また、各実施形態では、車体振動としてアイドル振動の例を示したが、こもり音振動等の他の車体振動に対しても適用できる。
また、上記実施形態では、ラジエータ４の固有振動数を算出するときに、ラジエータ４と一体で振動可能な部品の質量を、（１）式で示すように、ラジエータ４の質量Ｍと、質量コントロールタンク１０内に溜まっている液体の質量ｍの合計としたが、その他に、質量コントロールタンク１０自体の質量や、ファンシュラウド２０ａの質量等、ラジエータ４と一体で振動する部品の全ての質量を加えるとより良い。
【００３０】
また、ラジエータ４を支持する剛性をインシュレータ８の剛性としたが、その他にラジエータ４に接続している弾性体、例えば連通管２２等がある場合には、その剛性もラジエータを支持する剛性に加える。
また、前記ラジエータタンク２４は、独立したタンクをラジエータ４に固定してもよいし、ファンシュラウド２０ａと一体で成形したタンクとして、ファンシュラウド２０ａをラジエータ４に固定してもよい。また、ラジエータ４と一体成形したタンクであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る第１実施形態の車体振動の制振装置を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の車体振動の制振装置を構成する質量コントロールタンクのエンジンルーム内における配置位置を示す平面視である。
【図３】本発明と従来の装置においてエンジン回転数の変化と車体に伝達される振動加速度レベルの変化について示したものである。
【図４】本発明と従来の装置との消費電力の比較を示したものである。
【図５】本発明に係る第２実施形態の車体振動の制振装置を示す概略図である。
【図６】本発明に係る第３実施形態の車体振動の制振装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
２ エンジン
４ ラジエータ
６ 車体
８ インシュレータ（弾性部材）
１０ 質量コントロールタンク
１２ リザーバタンク
１４ 液体ポンプ（液体移動手段）
１５ 制御電源部
１６ 振動検出センサ（車体振動検出手段）
１８ コントローラ
１８ａ 質量算出部
１８ｂ ポンプ制御部
１８ｃ 通電制御部
２０ ラジエータファン
２０ａ ファンシュラウド
２２ 連通管
２４ ラジエータタンク（リザーバタンク）
２６ エンジン回転センサ（車体振動検出手段）
２８ 錘
ｆ 振動系の固有振動数
ｋ 弾性体の剛性
Ｍ ラジエータの質量
ｍ 質量コントロールタンク内の液体の質量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジエータを車体に弾性支持する弾性部材と、前記ラジエータとで一体で振動可能で、内部に溜めた液体が出入り可能な質量コントロールタンクと、この質量コントロールタンクに溜めた前記液体の質量が変化するように前記液体の移動を行う液体移動手段と、前記車体の振動周波数を検出する車体振動検出手段と、この車体振動検出手段の検出結果に基づいて前記液体移動手段の駆動制御を行うコントローラとを備えた車体振動の制振装置であって、
前記ラジエータの質量と、前記ラジエータと一体で振動可能な部品の質量と、前記弾性部材の剛性とで振動系を構成し、
前記コントローラは、前記振動系の固有振動数が前記車体振動検出手段で検出した前記車体の振動周波数と一致するように、前記質量コントロールタンク内の液体の質量を前記液体移動手段で制御することを特徴とする車体振動の制振装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記車体振動検出手段が低周波振動を検知したときに、前記質量コントロールタンク内の液体が最大容量となるように前記液体移動手段の駆動制御を行うことを特徴とする請求項１記載の車体振動の制振装置。
【請求項３】
前記液体移動手段は電気駆動式液体移動手段であり、前記コントローラは、電気駆動式液体移動手段が前記液体の移動を行うときのみ、該電気駆動式液体移動手段への通電を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の車体振動の制振装置。
【請求項４】
前記車体振動検出手段は、エンジン回転センサであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車体振動の制振装置。
【請求項５】
前記ラジエータと一体に振動せず、前記ラジエータとは異なる位置に設置されて前記質量コントロールタンクに連通しているリザーバタンクを備え、
前記液体移動手段は、前記質量コントロールタンクと前記リザーバタンクとの間で、前記液体の移動を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車体振動の制振装置。
【請求項６】
前記液体は、ラジエータ液であることを特徴とする請求項５に記載の車体振動の制振装置。
【請求項７】
前記質量コントロールタンクは、ラジエータファンの外周に位置するように環状に形成して前記ラジエータに一体化したことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の車体振動の制振装置。
【請求項８】
前記ラジエータに、前記質量コントロールタンクとともに錘を固定したことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の車体振動の制振装置。
【請求項１】
ラジエータを車体に弾性支持する弾性部材と、前記ラジエータとで一体で振動可能で、内部に溜めた液体が出入り可能な質量コントロールタンクと、この質量コントロールタンクに溜めた前記液体の質量が変化するように前記液体の移動を行う液体移動手段と、前記車体の振動周波数を検出する車体振動検出手段と、この車体振動検出手段の検出結果に基づいて前記液体移動手段の駆動制御を行うコントローラとを備えた車体振動の制振装置であって、
前記ラジエータの質量と、前記ラジエータと一体で振動可能な部品の質量と、前記弾性部材の剛性とで振動系を構成し、
前記コントローラは、前記振動系の固有振動数が前記車体振動検出手段で検出した前記車体の振動周波数と一致するように、前記質量コントロールタンク内の液体の質量を前記液体移動手段で制御することを特徴とする車体振動の制振装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記車体振動検出手段が低周波振動を検知したときに、前記質量コントロールタンク内の液体が最大容量となるように前記液体移動手段の駆動制御を行うことを特徴とする請求項１記載の車体振動の制振装置。
【請求項３】
前記液体移動手段は電気駆動式液体移動手段であり、前記コントローラは、電気駆動式液体移動手段が前記液体の移動を行うときのみ、該電気駆動式液体移動手段への通電を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の車体振動の制振装置。
【請求項４】
前記車体振動検出手段は、エンジン回転センサであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車体振動の制振装置。
【請求項５】
前記ラジエータと一体に振動せず、前記ラジエータとは異なる位置に設置されて前記質量コントロールタンクに連通しているリザーバタンクを備え、
前記液体移動手段は、前記質量コントロールタンクと前記リザーバタンクとの間で、前記液体の移動を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車体振動の制振装置。
【請求項６】
前記液体は、ラジエータ液であることを特徴とする請求項５に記載の車体振動の制振装置。
【請求項７】
前記質量コントロールタンクは、ラジエータファンの外周に位置するように環状に形成して前記ラジエータに一体化したことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の車体振動の制振装置。
【請求項８】
前記ラジエータに、前記質量コントロールタンクとともに錘を固定したことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の車体振動の制振装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２８４３（Ｐ２００６−２８４３Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１７９７９３（Ｐ２００４−１７９７９３）
【出願日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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