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JP2003156096A - 振動制御装置 - Google Patents

振動制御装置

Info

Publication number
JP2003156096A
JP2003156096A JP2002264936A JP2002264936A JP2003156096A JP 2003156096 A JP2003156096 A JP 2003156096A JP 2002264936 A JP2002264936 A JP 2002264936A JP 2002264936 A JP2002264936 A JP 2002264936A JP 2003156096 A JP2003156096 A JP 2003156096A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
cover
vibration
piezoelectric strain
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002264936A
Other languages
English (en)
Inventor
Mark E Patton
マーク・イー・パットン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Inc
Original Assignee
BorgWarner Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BorgWarner Inc filed Critical BorgWarner Inc
Publication of JP2003156096A publication Critical patent/JP2003156096A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/005—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion using electro- or magnetostrictive actuation means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車のエンジンカバーなどの振動を吸収し
て消失させる。 【解決手段】 カバー面に装着された圧電ストレーンア
クチュエータ２と、カバーの振動を検出する位置センサ
３と、カバーの振動を消失させるように圧電ストレーン
アクチュエータ２を電気的に駆動する制御回路２１とを
設ける。制御回路２１は、位置センサ３およびエンジン
制御ユニット２０に接続され、データ信号および振動信
号に関連する信号を出力する入力回路２２と、入力回路
の出力を増幅して圧電ストレーンアクチュエータ２に出
力する増幅器２３とを有している。制御回路２１は、第
１の推測値としてエンジン制御ユニット２０のデータ信
号を採用し、位置センサ３からのフィードバック信号に
基づいて振動の位相を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動制御の分野に
関する。より詳細には、本発明は、自動車におけるノイ
ズ、振動および不快音(harshness) の受動制御（パッシ
ブコントロール）および能動制御（アクティブコントロ
ール）のための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】自動車の振動および音響
ノイズは、自動車産業にとって長年の問題であり、振動
およびノイズレベルを低減させるための試みがこれまで
絶えずなされてきた。
【０００３】エンジンルームを車内空間から隔てるため
のダッシュボードや防火壁のようなパネルの振動を減少
させることによって音響ノイズを低減させることや、パ
ネルを通した振動の伝搬を防止して自動車の音響ノイズ
レベルを低減させることは、当該分野では知られてい
る。
【０００４】たとえば、パネルの厚みを増やしたり、パ
ネルにリブおよび（または）ビードを設けることによっ
て、パネルの剛性が増す。あるいは、または追加的に、
アスファルトシートがパネルに熱接着され、または減衰
特性をパネルに付加するために粘弾性材料がパネル上に
照射される。このような方法は、パネルの振動透過率を
減少させるのに効果的であることがよく知られている。
【０００５】しかしながら、上述した方法は、車体の重
量を不可避的に増加させるというような固有の問題を有
している。また、結果的に生じるパネル厚みの増加が車
内空間を減少させる。さらに、結果的に生じるパネル質
量の増加もまた、低周波ノイズの遮蔽が満足のゆくやり
方で達成されないように、パネルの共振周波数を減少さ
せる。
【０００６】従来におけるこのような問題に鑑みて、本
発明は、たとえばエンジンタイミングカバーのような隣
の構造体の振動を受動的に吸収して消失させるために、
または能動的にアクチュエータを駆動して構造上の運動
および（または）振動に対抗するために、圧電ストレー
ンアクチュエータを採用することによって振動を低減さ
せる受動的または能動的振動制御を提供している。
【０００７】圧電性は、天然の水晶、ロッシェル塩およ
びトルマリンのみならず、チタン酸バリウムおよびチタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＩ）のようなセラミックを含む
ある種の結晶材料が有する特性の一つである。
【０００８】圧縮、締付け、引張りなどの機械的な力が
圧電性材料に作用すると、結晶構造は、作用した圧力の
大きさに比例する電圧を発生する。逆にいえば、電界が
作用すると、結晶構造は形状を変え、これにより、材料
に寸法的な変化が生じる。
【０００９】大抵の場合、同じ部材がいずれかの仕事を
遂行するように用いられ得る。圧電性材料に対してｚ軸
方向に正の電圧が作用した場合には、固体の矩形状部材
は、一方向（ｚ軸方向）に伸びるとともに他の二方向
（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に縮む。
【００１０】電圧が逆向きに作用した場合には、部材は
ｚ軸方向に縮み、ｘ，ｙ軸方向に伸びる。このようにし
て、圧電モータ（ピエゾモータ）つまりアクチュエータ
は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、ピエゾ
生成器つまりセンサは、機械エネルギーを電気エネルギ
ーに変換する。
【００１１】バイモルフ・ピエゾアクチュエータは、互
いに強固に接着されかつ位相をずらして接続された、二
枚の薄い圧電性材料の層から構成されている。一方の層
が伸びると、他方の層が縮んで、バイメタルの帯板のよ
うにアクチュエータを湾曲させる。
【００１２】１９９５年マサチューセッツ州ケンブリッ
ジのＡＣＸ（現在はシマー・インクの支社）は、Ｋ２
“４”スキーとして市場に出されたスキーの振動を減少
させるために、受動的な共振回路を有する二層の圧電技
術を利用していた。現在、同社は、高速ジェット機の後
部のバフェッティング(buffeting) 振動を減少させるた
めに、能動的なＤＳＰ制御システムを有する圧電アクチ
ュエータを使用している。
【００１３】自動車、ジェットエンジンまたは洗濯機に
見られるような圧電センサおよび（または）パネル装着
のアクチュエータを使用する振動・ノイズ制御が、当該
分野で知られている。
【００１４】たとえば、「曲げ振動を受ける構造体のア
クティブ振動制御」という名称の米国特許第 5,458,222
号は、ジェットエンジンのダクトまたは洗濯機のパネル
のようなパネルの上に装着されるとともに、ＡＣ信号に
よって圧電駆動されて、曲げ振動を相殺するように構造
物に予応力を作用させるピエゾ変換器を開示している。
【００１５】「アクティブ音響ライナー」という名称の
米国特許第 5,498,127号は、吸入ファン領域の回りで圧
電パネルを支持するとともに、ジェットエンジン内のノ
イズを低減するように駆動される堅い後ろ板を開示して
いる。
【００１６】「自動車の車内ノイズ減衰装置」という名
称の米国特許第 5,812,684号は、振動の基本的な節に沿
った個所において自動車のサイドウインドーに装着され
た圧電センサおよび圧電アクチュエータを開示してお
り、サイドウインドーの前記個所では、アクチュエータ
は、センサにより発生する信号と逆位相で振動する。
【００１７】「自動車パネルの振動制御装置」という名
称の米国特許第 6,138,996号は、振動により発生するパ
ネル応力を相殺し、これによりパネルの剛性を効果的に
増加させるように使用される圧電素子について開示して
いる。当該特許はまた、振動を低減させるための共振回
路の使用についても開示している。
【００１８】「表面から発生するノイズを能動的に抑制
するための装置」という名称の米国特許第 6,178,246号
は、軸方向に高感度のピエゾノイズセンサと、自動車の
ボディのノイズ抑制アクチュエータとを開示している。
【００１９】さらに、米国特許第 5,656,882号、米国特
許第 5,687,462号および米国特許第5,857,694号は、多
くのアプリケーションに適した圧電減衰器について開示
している。
【００２０】
【特許文献１】米国特許第 5,458,222号明細書
【特許文献２】米国特許第 5,498,127号明細書
【特許文献３】米国特許第 5,812,684号明細書
【特許文献４】米国特許第 6,138,996号明細書
【特許文献５】米国特許第 6,178,246号明細書
【特許文献６】米国特許第 5,656,882号明細書
【特許文献７】米国特許第 5,687,462号明細書
【特許文献８】米国特許第 5,857,694号明細書
【００２１】本発明は、自動車のエンジンカバーまたは
トランスミッションカバーの振動を吸収して消失させる
ことができる振動制御装置を提供することを目的とす
る。
【００２２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エン
ジンカバーまたはトランスミッションカバーのためのパ
ッシブ共振制御装置であって、ａ）エンジンカバーまた
はトランスミッションカバーの面に装着された圧電スト
レーンアクチュエータと、ｂ）エンジンカバーまたはト
ランスミッションカバーの共振周波数に同調したアナロ
グ共振回路を有するとともに、ギヤまたはチェーンによ
る振動に起因するエンジンカバーまたはトランスミッシ
ョンカバーの構造上の運動または振動を制御し、吸収し
または消失させるために圧電ストレーンアクチュエータ
と相互に作用する共振回路とを備えている。
【００２３】請求項２の発明に係るパッシブ共振制御装
置は、請求項１において、圧電対抗力アクチュエータを
さらに備えている。圧電対抗力アクチュエータは、共振
回路が圧電ストレーンアクチュエータにより共振点で駆
動されるときに、エンジンカバーまたはトランスミッシ
ョンカバーに相殺力を及ぼすように駆動されるように、
共振回路に接続された入力を有している。
【００２４】請求項３の発明に係るパッシブ共振制御装
置は、請求項１において、圧電ストレーンアクチュエー
タが、エンジンカバーまたはトランスミッションカバー
に対して、その相対的に堅い部分の近傍に装着されてい
る。
【００２５】請求項４の発明に係るパッシブ共振制御装
置は、請求項１において、圧電ストレーンアクチュエー
タが、エンジンカバーまたはトランスミッションカバー
に対して、その振動点の近傍に装着されている。
【００２６】請求項５の発明は、エンジンカバーまたは
トランスミッションカバーのためのアクティブ振動制御
装置であって、ａ）エンジンカバーまたはトランスミッ
ションカバーの面に装着された圧電ストレーンアクチュ
エータと、ｂ）ギヤまたはチェーンによる振動に起因す
るエンジンカバーまたはトランスミッションカバーの構
造上の運動または振動を制御し、吸収しまたは消失させ
るように圧電ストレーンアクチュエータを電気的に駆動
するために、圧電ストレーンアクチュエータに駆動可能
に接続されるとともに、開ループシステムを有する制御
回路とを備えている。前記制御回路は、ｉ）エンジンま
たはトランスミッションの運転状態を表すデータ信号を
エンジン制御ユニットから受け取るようにエンジン制御
ユニットに接続されるとともに、データ信号に関連する
信号を含む出力を出力する入力回路と、ii) 入力回路の
出力を入力とし、圧電ストレーンアクチュエータに電気
エネルギを供給するための出力を出力するとともに、前
記電気エネルギが、位置センサからのフィードバックな
しにエンジン制御ユニットからのデータ信号から入力回
路によって決定される特性を有している増幅器とを有し
ている。そして、エンジンカバーまたはトランスミッシ
ョンカバーの振動は、増幅器からの電気エネルギが圧電
ストレーンアクチュエータに作用することによって、制
御されるようになっている。
【００２７】請求項６の発明に係るアクティブ振動制御
装置は、請求項５において、データ信号が、ａ）車速、
ｂ）エンジン回転数、ｃ）トランスミッション回転数、
ｄ）カムシャフト回転数、ｅ）ギヤ比、ｆ）トルク か
らなるグループから選択されている。
【００２８】請求項７の発明に係るアクティブ振動制御
装置は、請求項５において、圧電ストレーンアクチュエ
ータが、エンジンカバーまたはトランスミッションカバ
ーに対して、その振動点の近傍に装着されている。
【００２９】請求項８の発明に係るアクティブ振動制御
装置は、請求項５において、エンジン制御ユニットが、
周波数対位相の制御マップを有しており、入力回路によ
り受け取られるエンジン制御ユニットからのデータ信号
が、制御マップに基づいてエンジン制御ユニットにより
生成されている。
【００３０】請求項９の発明は、エンジンカバーまたは
トランスミッションカバーのためのアクティブ振動制御
装置であって、ａ）エンジンカバーまたはトランスミッ
ションカバーの面に装着された圧電ストレーンアクチュ
エータと、ｂ）エンジンカバーまたはトランスミッショ
ンカバーの振動を検出する少なくとも一つのセンサと、
ｃ）ギヤまたはチェーンによる振動に起因するエンジン
カバーまたはトランスミッションカバーの構造上の運動
または振動を制御し、吸収しまたは消失させるように圧
電ストレーンアクチュエータを電気的に駆動するため
に、圧電ストレーンアクチュエータおよびセンサに駆動
可能に接続されるとともに、開ループシステムを有する
制御回路とを備えている。制御回路は、ｉ）エンジンま
たはトランスミッションの運転状態を表すデータ信号を
エンジン制御ユニットから受け取り、カバーの振動を表
す振動信号をセンサから受け取るように、センサおよび
エンジン制御ユニットに接続されるとともに、データ信
号および振動信号に関連する信号を含む出力を出力する
入力回路と、ii) 入力回路の出力を入力とし、圧電スト
レーンアクチュエータに電気エネルギを供給するための
出力を出力するとともに、該電気エネルギがデータ信号
から入力回路によって決定される特性を有している増幅
器とを有している。制御回路は、第１の推測値としてエ
ンジン制御ユニットのデータ信号を採用し、次に、セン
サからの信号のフィードバックに基づいて振動の位相を
調整するように閉ループ方式を使用している。そして、
エンジンカバーまたはトランスミッションカバーの振動
は、増幅器からの電気エネルギが圧電ストレーンアクチ
ュエータに作用することによって、制御されるようにな
っている。
【００３１】請求項１０の発明に係るアクティブ振動制
御装置は、請求項９において、データ信号が、ａ）車
速、ｂ）エンジン回転数、ｃ）トランスミッション回転
数、ｄ）カムシャフト回転数、ｅ）ギヤ比、ｆ）トルク
からなるグループから選択されている。
【００３２】請求項１１の発明に係るアクティブ振動制
御装置は、請求項９において、圧電ストレーンアクチュ
エータが、エンジンカバーまたはトランスミッションカ
バーに対して、その振動点の近傍に装着されている。
【００３３】本発明は、受動的振動制御および能動的振
動制御双方の自動車用アプリケーションを含んでいる。
受動的共振制御システムは、トランスミッションカバー
およびエンジンタイミングカバーにおける一定の共振周
波数での振動を吸収して消失させるために圧電ストレー
ンアクチュエータの使用を含んでいる。
【００３４】本発明による受動的共振制御システムは、
トランスミッションカバーまたはエンジンタイミングカ
バーの摩耗や疲労を減少させ、これにより、耐久性を向
上させて自動車部品の有効寿命を伸ばすために、ノイズ
自体というよりもむしろ、とくにチェーンまたはギヤに
より引き起こされる振動の問題に直接取り組んでいる。
【００３５】本発明の他の実施態様は、ギヤまたはチェ
ーンにより引き起こされる振動を吸収して消失させるた
めの圧電ストレーンアクチュエータの使用を含んでい
る。この圧電ストレーンアクチュエータは、位置センサ
からのフィードバックを含まない開ループアクティブ制
御システムを有しており、該システムは、車速、エンジ
ン回転数、トランスミッション回転数、ギヤ比、トルク
などのような、車載エンジンコントローラ内にすでに存
在している信号に基づいている。
【００３６】ＥＣＵは、振動制御回路のための制御信号
を発生して圧電ストレーンアクチュエータを駆動するた
めに、振動の振幅、位相および周波数の制御マップとと
もに上記各信号を使用している。
【００３７】本発明のさらに他の実施態様は、開ループ
制御および閉ループ制御の双方を組み合わせたハイブリ
ッドシステムを採用している。この実施態様において
は、開ループ制御システムは、振動に対抗する際に最初
の「推測」を行うのに使用され、フィードバック用のセ
ンサを用いる閉ループ制御システムは、信号の位相を調
整するのに使用される。
【００３８】本発明のこれらおよびその他の特徴・目的
をよく理解するためには、添付図面に関連して以下の詳
細な記述が参照されるべきである。
【００３９】
【発明の実施の形態】アクティブ・ノイズ制御技術およ
びパッシブ・ノイズ制御技術の双方を通じた動的変位の
制御は、自動車構造におけるノイズ、振動および不快音
（noise, vibration and harshness: ＮＶＨ）の特性を
著しく減少させ、空中のノイズをバックグラウンド・ノ
イズのかなり下方のレベルまで減少させるとともに、チ
ェーンやギヤなどによる励振がＮＶＨ全体に寄与するの
を有効に排除する。
【００４０】本発明は、ギヤおよびチェーンにより引き
起こされる振動の問題に取り組むために、パッシブ振動
制御およびアクティブ振動制御(passive and active vi
bration controls) の双方の自動車用アプリケーション
を含んでいる。
【００４１】本発明は、振動制御を通じてＮＶＨの減少
を提供する装置を有している。ここに開示された装置
は、振動する構造体に取り付けられた圧電ストレーンア
クチュエータ(piezoelectric strain actuators)を使用
している。
【００４２】典型的には、構造分析は、振動する構造体
の位置および形状を決定するように行われ、アクチュエ
ータは、当該分野で周知の方法により、このような分析
に基づいた位置および大きさに製作されている。この分
析はまた、臨界振動周波数とこの周波数に関連するＮＶ
Ｈとを提供する。
【００４３】図１には、本発明による振動制御システム
のエンジンフロントカバー１への適用例の概略が示され
ている。本発明は、構造振動に対して応答するために、
圧電ストレーンアクチュエータ２を使用する制御回路
（図示せず）を含んでいる。ストレーンアクチュエータ
２は圧電性材料から構成されているので、ひずみを検出
するのみならず、ひずみを生成するのにも使用され得
る。
【００４４】以下の例は、フロントエンジンカバーまた
はタイミングチェーンカバーの振動制御に本発明が使用
された例を示しているが、当該分野の当業者には、本発
明の開示部分から、本発明が、バルブカバー、トランス
ミッションカバー、トランスファケースカバーまたはデ
ファレンシャルカバー、あるいは、チェーンやギヤによ
り生じる振動に対抗するのに必要な他の任意のパワート
レンカバーのような、その他の多くの自動車エンジン構
造またはパワートレン構造に適用可能であることは明ら
かであろう。
【００４５】「エンジンカバーまたはトランスミッショ
ンカバー」という用語は、ここでは、このような構造す
べてを記述するのに用いられている。
【００４６】図１および図２に示すように、本発明によ
るパッシブ共振制御システムは、好ましくは共振点４の
隣においてエンジンカバー１の面に装着された圧電スト
レーンアクチュエータ２の使用を含んでいる。圧電スト
レーンアクチュエータ２は、好ましくは、エンジンカバ
ー１の面に接着されまたは同様にして取り付けられてお
り、駆動電圧に反応して平面内で伸長しまたは収縮す
る。
【００４７】これにより、エンジンカバー１の面にひず
みを与えて、エンジンカバー１を湾曲させまたは撓ませ
る。同時に、カバーがギヤまたはチェーンにより引き起
こされる振動に反応して湾曲しまたは撓むと、与えられ
た力に反応して圧電性部材が電圧を発生する。
【００４８】圧電ストレーンアクチュエータ２と電気的
に相互作用する制御回路は、ギヤやチェーンによる振動
に起因する、エンジンカバー１の構造上の運動や振動を
吸収しまたは消失させるために、圧電ストレーンアクチ
ュエータ２に駆動可能に接続されている。
【００４９】パッシブ制御の実施態様では、制御回路
は、アナログ共振回路２６を有しており、この共振回路
２６は、制御するのが望ましいとされる、エンジンカバ
ーの共振周波数に同調されている。
【００５０】パッシブ共振回路は、当該分野で知られて
いるように、たとえば、抵抗・コイル回路（ＲＬ）、抵
抗・コンデンサ回路（ＲＣ）またはコイル・コンデンサ
回路（ＬＣ）、あるいはこれら三つの要素すべてを使用
する回路（ＲＬＣ）を含み得る。
【００５１】この実施態様においては、振動制御回路の
周波数は、本発明の教示の範囲内において多数の共振回
路も可能ではあるが、構造上の単一の振動共振周波数
（たとえばフォードの２．５リッターＶ６エンジンのタ
イミングカバーの場合は２２００Ｈｚ）と適合するよう
に設計されているのが好ましい。
【００５２】回路が反応する周波数の幅（帯域幅）はま
た、当該分野では知られていることであるが、設計上の
問題として変更され得る。すなわち、回路の設計は、効
果的な減衰作用と機能上の帯域幅（Ｑ値）との妥協案で
ある。
【００５３】エンジンカバー１が一定の共振周波数にお
いて励振されているとき、その結果として生じる機械的
なエネルギ入力は、アクチュエータ２によって電気的な
エネルギに変換させられて、アクチュエータ２により電
圧が発生する。発生した電圧は、パッシブ共振回路２６
に伝達される。
【００５４】減衰が必要とされる共振周波数においてま
たはその近傍の周波数において電圧が変化しているので
あれば、回路が共振する。このことは、共振回路のエネ
ルギを消失させ、これにより、機械的なシステムに効果
的に減衰作用が与えられる。
【００５５】あるいは、共振回路はまた、第２の圧電ア
クチュエータに逆電圧を作用させ、第２のアクチュエー
タを撓ませて振動を相殺させる。検出アクチュエータお
よび相殺アクチュエータは、参照符号２で示されるよう
に、単一のパッケージとして用いられるか、または、参
照符号２，３で示されるように、互いに接近して配置さ
れた別個のアクチュエータである。
【００５６】このような減衰作用を加えることによっ
て、本発明は、結果的に、エンジンカバーのＮＶＨ特性
を低減させ、これにより、エンジンカバーの耐久性を向
上させて、有効寿命を伸ばす。
【００５７】他の実施態様においては、システムは、一
つまたはそれ以上のセンサからの多数のフィードバック
入力および（または）エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
のデータ信号を有する閉ループ制御システムを選択的に
採用している。
【００５８】この実施態様は、完全フィードバックアク
ティブ振動制御システムを使用しており、当該システム
では、一つまたはそれ以上のアクチュエータが、振動制
御が望まれる構造体の上において振動的にアクティブな
位置に設けられている。
【００５９】図１において、圧電ストレーンアクチュエ
ータ２は、共振振動点４において、エンジンカバー１の
面に接着されまたは同様にして取り付けられている。シ
ステムは、構造上の運動に対抗させてフィードバック応
答を最小限に抑えるために、アクチュエータ２を能動的
に駆動する。
【００６０】アクティブ制御のためのこのような方法
は、とくに、たとえば加速時計３からの情報のような励
振周波数に関する追加情報（つまり初期の推測値）が含
まれている場合に、非常に効果的である。
【００６１】チェーンにより引き起こされる励振に対し
ては、測定されたまたは計算された励振周波数（つまり
ピッチ周波数）をすぐに利用できる。十分に発達したシ
ステムにおいては、チェーン励振情報にのみ基づいた完
全フィードフォワード(feed-forward)システムを採用す
ることも可能である。このシステムでは、運転中の変化
を検出し、出力への影響を見越して最終出力までの修正
信号を出して制御が行われることになる。
【００６２】図３に示された本発明の実施態様は、車
速、エンジン回転数（ＲＰＭ）またはカムシャフト回転
数（ＲＰＭ）、トランスミッション回転数（ＲＰＭ）、
ギヤ比、トルクなどの特性を検出するためのセンサ２５
と相互に作用する車載エンジンコントローラ（ＥＣＵ）
２０にすでに存在している信号に基づいて、ギヤまたは
チェーンによる振動を吸収して消失させるために、開ル
ープアクティブ制御システム内で圧電ストレーンアクチ
ュエータ２を使用することを含んでいる。
【００６３】この実施態様では、ＥＣＵ２０は、これら
の特性のうちの一つまたはそれ以上の特性を表す一つま
たはそれ以上のデータ信号を読み取り、振動の周波数、
振幅、位相のような変数を、車両の特性を表すデータ信
号と関連付けるために制御マップ２８を使用し、エンジ
ン制御ユニット２０から出力されて制御回路２１の入力
回路２２まで伝達される駆動信号を出力する。
【００６４】このデータから得られた制御信号は、アン
プ（ＡＭＰ）２３で増幅され、その結果生じる電気エネ
ルギは、振動に対抗するように圧電アクチュエータ２に
供給される。
【００６５】開ループシステムでは、圧電ストレーンア
クチュエータは、振動位置において、位置センサまたは
振動センサからのフィードバックを用いることなく使用
されている。これにより、開ループシステムは、センサ
よりもむしろエンジン制御ユニットから受け取った入力
に基づいて逆振動を提供する。
【００６６】変位はおおよそ駆動電圧に対応しており、
クリープ、非線形性およびヒステリシスのような要因は
補償されていない。
【００６７】開ループシステムに潜在的な問題の一つ
は、位置センサからのフィードバックがないと、システ
ムが振動および（または）ノイズをさらに悪化させる可
能性があるということである。こうした問題に対処する
ため、図４に示すように、本発明の他の実施態様は、開
ループ制御および閉ループ制御の双方を組み合わせたハ
イブリッドシステムを採用している。
【００６８】この実施態様において、システムは、周波
数が既知であるために「最初の推測値(first guess) 」
として、センサ２５の入力に基づいてエンジン制御ユニ
ット（ＥＣＵ）２０のデータ信号を使用しており、次
に、位相を調整するために位置センサ３を用いて閉ルー
プ方式を使用している。
【００６９】ここで、記述された本発明の実施態様は、
本発明の原理の単なる適用例にすぎないことが理解され
るべきである。例示された実施態様の詳細に本明細書中
で言及することは、これらの特徴部分が本発明に本質的
であると主張する特許請求の範囲を限定することを意図
するものでない。
【００７０】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る振動制御装
置によれば、自動車のエンジンカバーまたはトランスミ
ッションカバーの振動を吸収して消失させることができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様による振動制御装置を採用
するエンジンカバーの概略図である。
【図２】本発明の一実施態様による、振動を受動的に制
御する装置のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施態様による、振動を制御する開
ループ制御装置のフローチャートである。
【図４】本発明の一実施態様による、開ループ・フィー
ドバック制御を使用する振動制御装置のフローチャート
である。
【符号の説明】
１： エンジンフロントカバー ２： 圧電ストレーンアクチュエータ ３： 位置センサ ２０： 車載エンジンコントローラ（ＥＣＵ） ２１： 制御回路 ２２： 入力回路 ２３： アンプ（ＡＭＰ） ２５： センサ ２６： 共振回路 ２８： 制御マップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500124378 Ｐｏｗｅｔｒａｉｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ 3800 Ａｕｔｏｍａｔｉ ｏｎ Ａｖｅｎｕｅ Ｓｕｉｔｅ 100, Ａｕｂｕｒｎ Ｈｉｌｌｓ，Ｍｉｃｈｉｇ ａｎ 48326−1782 Ｕ．Ｓ．Ａ (72)発明者 マーク・イー・パットン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 13053 ドライデン ウエスト・レイク・ロード ７ Ｆターム(参考） 3J048 AB08 AD02 AD03 CB19 EA01 EA04

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンカバーまたはトランスミッショ
    ンカバーのためのパッシブ共振振動制御装置であって、 ａ）エンジンカバーまたはトランスミッションカバーの
    面に装着された圧電ストレーンアクチュエータと、 ｂ）エンジンカバーまたはトランスミッションカバーの
    共振周波数に同調したアナログ共振回路を有するととも
    に、ギヤまたはチェーンによる振動に起因するエンジン
    カバーまたはトランスミッションカバーの構造上の運動
    または振動を制御し、吸収しまたは消失させるために圧
    電ストレーンアクチュエータと相互に作用する共振回路
    と、 を備えたパッシブ共振振動制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 圧電対抗力アクチュエータをさらに備えており、圧電対
    抗力アクチュエータは、共振回路が圧電ストレーンアク
    チュエータにより共振点で駆動されるときに、エンジン
    カバーまたはトランスミッションカバーに相殺力を及ぼ
    すように駆動されるように、共振回路に接続された入力
    を有している、ことを特徴とするパッシブ共振振動制御
    装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 圧電ストレーンアクチュエータは、エンジンカバーまた
    はトランスミッションカバーに対して、その相対的に堅
    い部分の近傍に装着されている、ことを特徴とするパッ
    シブ共振振動制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項１において、 圧電ストレーンアクチュエータは、エンジンカバーまた
    はトランスミッションカバーに対して、その振動点の近
    傍に装着されている、ことを特徴とするパッシブ共振振
    動制御装置。
  5. 【請求項５】 エンジンカバーまたはトランスミッショ
    ンカバーのためのアクティブ振動制御装置であって、 ａ）エンジンカバーまたはトランスミッションカバーの
    面に装着された圧電ストレーンアクチュエータと、 ｂ）ギヤまたはチェーンによる振動に起因するエンジン
    カバーまたはトランスミッションカバーの構造上の運動
    または振動を制御し、吸収しまたは消失させるように圧
    電ストレーンアクチュエータを電気的に駆動するため
    に、圧電ストレーンアクチュエータに駆動可能に接続さ
    れるとともに、開ループシステムを有する制御回路とを
    備えており、前記制御回路は、 ｉ）エンジンまたはトランスミッションの運転状態を表
    すデータ信号をエンジン制御ユニットから受け取るよう
    にエンジン制御ユニットに接続されるとともに、データ
    信号に関連する信号を含む出力を出力する入力回路と、 ii) 入力回路の出力を入力とし、圧電ストレーンアクチ
    ュエータに電気エネルギを供給するための出力を出力す
    るとともに、位置センサからのフィードバックなしにエ
    ンジン制御ユニットからのデータ信号から入力回路によ
    って決定される特性を前記電気エネルギが有している増
    幅器とを有しており、 エンジンカバーまたはトランスミッションカバーの振動
    は、増幅器からの電気エネルギが圧電ストレーンアクチ
    ュエータに作用することによって、制御されるようにな
    っている、ことを特徴とするアクティブ振動制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項５において、 データ信号が、ａ）車速、ｂ）エンジン回転数、ｃ）ト
    ランスミッション回転数、ｄ）カムシャフト回転数、
    ｅ）ギヤ比、ｆ）トルク からなるグループから選択さ
    れている、ことを特徴とするアクティブ振動制御装置。
  7. 【請求項７】 請求項５において、 圧電ストレーンアクチュエータが、エンジンカバーまた
    はトランスミッションカバーに対して、その振動点の近
    傍に装着されている、ことを特徴とするアクティブ振動
    制御装置。
  8. 【請求項８】 請求項５において、 エンジン制御ユニットが、周波数対位相の制御マップを
    有しており、入力回路により受け取られるエンジン制御
    ユニットからのデータ信号が、制御マップに基づいてエ
    ンジン制御ユニットにより生成されている、ことを特徴
    とするアクティブ振動制御装置。
  9. 【請求項９】 エンジンカバーまたはトランスミッショ
    ンカバーのためのアクティブ振動制御装置であって、 ａ）エンジンカバーまたはトランスミッションカバーの
    面に装着された圧電ストレーンアクチュエータと、 ｂ）エンジンカバーまたはトランスミッションカバーの
    振動を検出する少なくとも一つのセンサと、 ｃ）ギヤまたはチェーンによる振動に起因するエンジン
    カバーまたはトランスミッションカバーの構造上の運動
    または振動を制御し、吸収しまたは消失させるように圧
    電ストレーンアクチュエータを電気的に駆動するため
    に、圧電ストレーンアクチュエータおよびセンサに駆動
    可能に接続されるとともに、開ループシステムを有する
    制御回路とを備えており、 制御回路は、 ｉ）エンジンまたはトランスミッションの運転状態を表
    すデータ信号をエンジン制御ユニットから受け取り、カ
    バーの振動を表す振動信号をセンサから受け取るよう
    に、センサおよびエンジン制御ユニットに接続されると
    ともに、データ信号および振動信号に関連する信号を含
    む出力を出力する入力回路と、 ii) 入力回路の出力を入力とし、圧電ストレーンアクチ
    ュエータに電気エネルギを供給するための出力を出力す
    るとともに、該電気エネルギがデータ信号から入力回路
    によって決定される特性を有している増幅器とを有する
    とともに、 制御回路は、第１の推測値としてエンジン制御ユニット
    のデータ信号を採用し、センサからの信号のフィードバ
    ックに基づいて振動の位相を調整するように閉ループ方
    式を使用しており、 エンジンカバーまたはトランスミッションカバーの振動
    は、増幅器からの電気エネルギが圧電ストレーンアクチ
    ュエータに作用することによって、制御されるようにな
    っている、ことを特徴とするアクティブ振動制御装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、 データ信号が、ａ）車速、ｂ）エンジン回転数、ｃ）ト
    ランスミッション回転数、ｄ）カムシャフト回転数、
    ｅ）ギヤ比、ｆ）トルク からなるグループから選択さ
    れている、ことを特徴とするアクティブ振動制御装置。
  11. 【請求項１１】 請求項９において、 圧電ストレーンアクチュエータが、エンジンカバーまた
    はトランスミッションカバーに対して、その振動点の近
    傍に装着されている、ことを特徴とするアクティブ振動
    制御装置。
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