车辆用防振装置制造方法
【专利摘要】车辆用防振装置具有：杆（11），其一端部（12）固定在发动机（1）上，另一端部（13）固定在车体上；致动器（17），其含有支撑在所述杆上的惯性块（15），使所述惯性块沿所述杆的轴向往复移动；以及加速度传感器（21），其对所述杆的轴向振动进行检测。加速度传感器（21）配置在杆（11）的一端部（12）和另一端部（13）之间。因此，相对于杆（11）的纵摆振动的灵敏度降低，使轴向刚体共振的检测精度提高。
【专利说明】车辆用防振装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及对从作为振动源的发动机向车体侧传递的振动进行抑制的车辆用防
振装置。
【背景技术】
[0002]作为对从发动机向车体侧传递的振动进行抑制的防振装置，已提出如下构成的防振装置，即，将扭力杆的刚体共振频率设定为低于发动机的共振频率，并且，使致动器产生与扭力杆的轴向位移速度成正比的力(专利文献I)。
[0003]但是，在上述现有的防振装置中，由于其结构为，对扭力杆轴向刚体共振进行检测的振动加速度检测传感器，也会对扭力杆纵摆方向的刚体共振成分进行检测，因此，共振成分的检测精度较差，无法得到期望的控制效果。
[0004]专利文献1:日本特开2011 - 12757号公报
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能够高精度地对扭力杆轴向刚体共振进行检测的车辆用防振装置。
[0006]本发明在分别固定在发动机及车体上的扭力杆的两端部之间，配置有振动检测单
J Li ο
[0007]在扭力杆的两端部之间具有扭力杆纵摆方向的刚体共振的关节点，在本发明中，在上述两端部之间的范围内设置振动检测单元，因此，能够抑制振动检测单元对纵摆方向的刚体共振进行检测，其结果，能够提高杆的轴向的刚体共振的检测精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1A是表示将本发明的一个实施方式所涉及的防振装置应用于车辆的发动机的例子的正视图。
[0009]图1B是图1A的俯视图。
[0010]图2是图1A及图1B的分解斜视图。
[0011]图3是表示图1B的上部扭力杆的剖视图。
[0012]图4A是表示图1B的上部扭力杆的斜视图。
[0013]图4B是从相反侧观察图4A的上部扭力杆的斜视图。
[0014]图5是表示图4A、B的上部扭力杆的四个侧视图(正视图、左侧视图、右侧视图、俯视图)。
[0015]图6A是表示图4A、B的上部扭力杆向发动机上安装的安装例的俯视图。
[0016]图6B是表示图4A、B的上部扭力杆向发动机上安装的其他安装例的俯视图。
[0017]图7是用于说明发动机的振动状态的图。
[0018]图8是表示本发明的其它实施方式所涉及的防振装置的剖视图。[0019]图9是可得到双重防振效果的结构的传递力的频率特性图。
[0020]图10是表示扭力杆衬套的刚性的设定例的曲线。
【具体实施方式】
[0021]首先，对于使用本发明的一个实施方式所涉及的车辆用防振装置的所谓钟摆式发动机进行说明。钟摆式发动机I的支撑构造，如图1A及图1B所示设置为，相对于使发动机I的惯性主轴L朝向与车辆的宽度方向(与前进方向正交的方向，也称为车辆左右方向)平行的方向而配置的所谓横置发动机I，在图1B的俯视图中观察，用于支撑发动机I的2个支撑点P1、P2位于发动机I的惯性主轴L附近，且沿着轴向而位于重心G的两侧，在图1A的侧视图中观察，2个支撑点P1、P2均位于惯性主轴L的车辆上方。此外，如图2所示，2个支撑点P1、P2分别由左右的发动机安装部3、4构成。
[0022]作为钟摆式发动机的支撑构造构，以单摆的方式悬挂支撑发动机1，并且，由安装在车体上的扭力杆组件5、6这样的棒状部件，抑制发动机重心G围绕将上述支撑点P1、P2连结的直线摆动，从而具有能够以少量的部件得到与现有相同抗振效果的优点。即，在以钟摆式安装的发动机I中，在发动机I运转时，发动机I会由于旋转惯性力而围绕将2个支撑点P1、P2连结的轴倾斜。为了防止该倾斜而支撑发动机1，设有:第I扭力杆(上部扭力杆)5，其将发动机I的大致上半部分和车体侧部件连结；以及第2扭力杆(下部扭力杆)6，其将发动机I的其余下半部分和车体侧部件连结。上部扭力杆5从车辆右上侧与发动机I连结，下部扭力杆6从车辆下侧与发动机I连结，通过这2根扭力杆5、6，从而防止钟摆式发动机I倾斜。
[0023]上述发动机I是例如带有2阶平衡器的直列4缸或V型6缸发动机。在带有2阶平衡器的4缸发动机或V型6缸发动机中，由于在发动机旋转的基本阶次频率下不平衡惯性力较小，因此，主要是发动机转矩变动的反力作用在发动机I上。因此，本发明的发明人发现，在发动机旋转的基本阶次频率下，主要由来自承受扭矩的上述2个扭力杆5、6的输入而产生车内噪声/车内振动。此外，已知主要是在车辆加速时，由基本阶次频率的高阶频率构成的达到1000Hz左右的车内噪声会对乘客造成影响。
[0024]如上所述，本例的车辆用防振装置具有2个扭力杆5、6。上部扭力杆5如图1B所示，安装在发动机I的上部和车体之间。与其相对，下部扭力杆6如图1A、图1B及图2所示，安装在发动机I的下部和副车架2之间。本例的上部扭力杆5和下部扭力杆6由于基本结构相同，因此，对于上部扭力杆5的结构进行说明，下部扭力杆6的结构引用上部扭力杆5的说明而省略。
[0025]如图2及图3所示，上部扭力杆5具有:杆11，其一端部的衬套12固定在发动机I的上部，另一端部的衬套13固定在车体上；惯性块15，其被支撑在杆11上；以及致动器17，其使惯性块15沿杆11的轴向往复移动。
[0026]图3是上部扭力杆5的要部剖视图，在棒状的杆11的两端通过焊接而固定一对衬套12、13。固定在发动机侧的衬套12由圆筒状的外筒12a、与外筒12a同心的圆筒状内筒12b、及将上述外筒12a和内筒12b连结的弹性体(隔音材料)12c构成。通过朝向与图3的纸面正交的方向而插入至内筒12b中的螺栓(未图示)，将衬套12固定在发动机I上。
[0027]另一方面，固定在车体侧的衬套13也与上述衬套12同样地，由圆筒状的外筒13a、与外筒13a同心的圆筒状内筒13b、及将上述外筒13a和内筒13b连结的弹性体(隔音材料)13c构成。通过朝向与图3的纸面正交的方向而插入至内筒13b中的螺栓(未图示)，将衬套13固定在车体侧的部件上。
[0028]此外，图示的实施方式是将衬套12固定在发动机I上，将衬套13固定在车体侧的结构，但并不限定于此，也可以将衬套12固定在车体侧，而将衬套13固定在发动机I侧。另夕卜，图3中示出的扭力杆5表示将插入至衬套12、13的内筒12b、13b中的2个螺栓平行配置的例子，但图2、图4A、图4B、图5中不出的上部扭力杆，表不使得插入至衬套12、13的内筒12b、13b中的2个螺栓18、19朝向彼此正交的方向配置的例子。能够对应于车体侧固定部及发动机固定部的形状而适当地进行变更。
[0029]本例的弹性体(隔音材料)12c、13c是同时具有弹簧和阻尼功能的部件，例如可使用弹性橡胶。
[0030]在图2、图3、图4A、4B及图5中示出的本例的上部扭力杆5中，使衬套12、13的外筒及内筒的直径彼此不同。即，将衬套13的外筒13a、内筒13b的直径设为小于对应的衬套12的外筒12a、内筒12b的直径。此外，将衬套13的弹性体13c的刚性设为大于衬套12的弹性体12c的刚性。通过使一对衬套12、13的弹性体12c、13c的刚性不同，从而在2种不同的频率下，产生适合于2重防振的杆轴方向的发动机刚体共振和杆刚体共振。
[0031]S卩，如图9中的实线所示，由衬套12的弹性体12c的刚性所确定的杆轴方向的发动机刚体共振A，在大致接近零的频率Π[Ηζ]处发生，由衬套13的弹性体13c的刚性所确定的杆轴方向的杆刚体共振B，在接近200Hz的频率f2[Hz]处发生。如果为了容易理解而基于将发动机刚体共振和杆刚体共振简化为最简单的弹簧阻尼系统进行说明，则发动机刚体共振A由发动机质量和衬套12的弹性体12c的刚性(弹簧系数)决定，杆刚体共振B由衬套12的弹性体12c和衬套13的弹性体13c之间的质量即杆11 (以及各衬套的外筒部分)的质量、和衬套13的弹性体13c的刚性(弹簧系数)决定。
[0032]对于通常的车辆用发动机，发动机I单体上的弯曲、扭转的I阶共振频率f3为280Hz至350Hz左右，因此，如本例所示，如果将发动机刚体共振A的频率设为大致零(OHz),将杆刚体共振B的频率设为大约200Hz，则能够在高频侧(防振范围内)有效地抑制发动机I的弯曲、扭转的共振振动向车体传递(2重防振)。
[0033]如上所述，只要将衬套12的弹性体12c的刚性(弹簧常数)、及衬套12的弹性体12c和衬套13的弹性体13c之间的质量即杆11 (及各衬套的外筒部分)的质量、衬套13的弹性体13c的刚性(弹簧常数)确定为，使得发动机刚体共振A及杆刚体共振B的频率比发动机的弯曲、扭转共振频率f3小即可。2重防振效果是指，通过这样在2个不同的频率即低频范围的频率fl和中频范围的频率f2这2处产生发动机刚体共振A及杆刚体共振B，从而对从发动机I传递至车体侧的振动进行抑制。但是，在本发明的防振装置中，并不一定要使衬套12、13的外筒及内筒的直径不同，如后所述，也可以使衬套12、13为相同的构造。
[0034]如图3所示，本例的上部扭力杆5具有:由具有磁性的金属等构成的惯性块15 ;致动器17 ;加速度传感器21 ;带通滤波器22 ;以及电压放大电路23。
[0035]惯性块15与杆11同轴地设置在杆11的周围。从杆11的轴向观察的惯性块15的剖面，为以杆11的中心(重心)为中心的点对称形状，并且，惯性块15的重心与杆11的中心一致。如图2、图4A、4B及图5所示，惯性块15构成为方筒形，惯性块15的杆轴方向的两端(图3中的上下两端)分别经由弹性支撑弹簧16而与杆11连结。弹性支撑弹簧16例如是具有较小刚性的板弹簧。惯性块15的内壁15a的一部分设置为，朝向致动器17的永久磁体17c凸出。
[0036]如图3所示，本例的上部扭力杆5在惯性块15和杆11之间的空间中设有致动器
17。致动器17是包含方筒状铁心17a、线圈17b、永久磁体17c的线性(直线运动型)的致动器，其使惯性块15沿杆11的轴向往复移动。
[0037]构成线圈磁路的铁心17a由层叠钢板构成，其固定设置在杆11上。铁心17a在组装到上部扭力杆5上之前被分割为多个部件，通过将上述多个部件使用粘接剂粘接在棒状的杆11的周围，从而作为整体形成方筒状的铁心17a。线圈17b卷绕安装在该方筒状铁心17a上。永久磁体17c设置在铁心17a的外周面上。
[0038]由于致动器17为上述结构，因此，通过由线圈17b和永久磁体17c产生的磁场的电抗扭矩而对惯性块15线性地进行驱动，即，使得惯性块15沿杆11的轴向往复移动。
[0039]在衬套12、13之间，且在与通过杆11的轴心的水平面平行的面上安装有加速度传感器21，其检测杆11的大致轴心位置处的轴向振动的加速度，作为从发动机I传递至杆11的振动的加速度。并且，来自加速度传感器21的杆轴方向加速度的信号，经由带通滤波器22而被输入至电压放大电路23，由该电压放大电路23放大后的信号被施加给致动器17的线圈17b (进行电压控制)。电压放大电路23例如可由运算放大器构成。加速度传感器21的详细内容如后所述。
[0040]惯性块15由较软的板弹簧(弹性支撑弹簧16)支撑，例如，惯性块15相对于杆11而在杆轴方向上产生的共振是从IOHz至IOOHz的低频范围。由于例如4缸发动机的怠速旋转速度的2阶振动频率为大约20Hz，因此，只要将惯性块15的共振频率设为10Hz，无论发动机I的运转条件如何，均能够抑制惯性块15共振。
[0041]另一方面，在由于惯性块15过大而很难将惯性块15的共振频率设为IOHz的低频的情况下，只要将其设为低于要抑制的杆刚性共振B (在实施方式中为200Hz)的大约1/2即可。在这种情况下，也能够将惯性块15和杆11的共振频率充分分离，充分地抑制振动传递。
[0042]另外，通过使由加速传感器21检测到的加速度信号通过带通滤波器22，从而不会进行不必要的频率下的控制，从而能够提高控制稳定性，并且，能够抑制不必要的电力消耗，且能够可靠地对目标频率范围内的传递力进行抑制。杆刚体共振B的防振区域如图9所示，是将杆刚体共振B的共振频率f2乘以规定值(N 1.4)而求出的大于或等于频率f5的频率范围，因此，作为带通滤波器22而选定下述的滤波器:其使从包含惯性块15的杆轴方向的共振频率(从IOHz至IOOHz的低频)在内的该共振频率，至对于杆刚体共振B的防振区域的频率范围为止的信号通过，并且使直至防振区域中的控制不会发散的范围的上限(例如400Hz)为止的信号通过。
[0043]并且，为了进行用于增大作为控制对象的杆11的阻尼的速度反馈控制，在通过带通滤波器22的频带中，使致动器17产生大小与由加速度传感器21检测到的振动在杆轴方向的速度大致成正比而符号相反的力。
[0044]下面，对加速度传感器21进行说明。
[0045]本例的加速度传感器21除了按照图3的方式直接设置在杆11上以外，也可以按照图4的方式设置在对杆11及衬套12、13进行包覆的壳体20上。壳体20由固定或一体形成在衬套12、13的外筒12a、13a上的刚体构成，因此同等地传递杆11的轴向及纵摆方向的振动。
[0046]本例的加速度传感器21设置在衬套12、13之间，且在与通过杆11的轴心(承受扭矩的轴)的水平面平行的面上。对于4缸发动机等，如图7所示，由于不平衡惯性力作用而在上下方向上产生振动，如果将传感器配置在相对于杆11的扭矩承受轴而偏向上方的位置，则由于发动机I的上下振动而在扭力杆上产生纵摆方向的振动，但在本例中，由于将加速度传感器21配置在与通过扭矩承受轴的水平面平行的面上，因此，纵摆方向的振动灵敏度变小。即，轴向振动检测精度提高。其结果，即使在图10所示，使杆11的轴向刚体共振大幅度下降的情况下，由于几乎检测不到纵摆方向的刚体共振的噪声，因此，能够抑制如现有技术所示，因上述噪声而使控制功率增大的问题现象。
[0047]特别地，由于将加速度传感器21配置在衬套12、13之间，因此，在杆11的纵摆方向刚体共振的关节点所在的区域配置加速度传感器，使纵摆方向的灵敏度进一步减小。
[0048]另外，在本例的车辆用防振装置中，也可以将固定在杆11两端的衬套12、13的刚性比设定为恒定的值，将加速度传感器21或致动器17的至少一个配置在杆11的纵摆方向刚体共振的关节点上。通过将加速度传感器21或致动器17配置在刚体共振模式的关节点上，从而进一步抑制纵摆方向的刚体共振的检测，由此能够进一步降低由此而产生的致动器17的控制电力。
[0049]此外，在上述的车辆用防振装置中，使衬套12、13的外形不同，但在将固定于杆11两端的衬套12、13的刚性比设定为恒定值的基础上，也可以如图8所示，将2个衬套12、13设为相同的形状。由此，即使运转条件改变，也能够使得纵摆方向刚体共振的关节点与加速度传感器21或致动器17的设置位置相同，且与左图所示的例子相比，使得检测精度变高。
[0050]另外，本例的加速度传感器21如图6B所示，相对于由螺栓18固定衬套12的发动机I的托架la，可以固定在杆11或壳体20的发动机I侧的面上。但是，如图6A所示，更加优选相对于发动机I的托架la，固定在杆11或壳体20的与发动机I相反一侧(即与发动机I远离的一侧)的侧面。
[0051]在本例的车辆用防振装置中，如图10所示，与现有的上部扭力杆相比较，上部扭力杆5的车体侧衬套12的刚性大幅度下降，因此，例如在车辆转弯时，由于上部扭力杆自身的加速度，而使得上部扭力杆在车辆的左右方向剧烈晃动。因此，与现有的上部扭力杆相比较，需要将发动机I与上部扭力杆5的间隙C设定得较大。
[0052]另一方面，由不平衡惯性力引起的力，与发动机I的重心G相比作用在发动机前方，产生力矩。因此，发动机I前端的上下位移的振动大。因此，如图6A所示，将加速度传感器21的配置位置配置在与发动机I相反一侧即从发动机I远离一侧的上部扭力杆5的壳体20的面上，能够缩短上部扭力杆5与发动机I之间的间隔C，减小传递至上部扭力杆5的发动机I的上下振动。同样地，能够缩短上部扭力杆5与发动机I之间的间隔C，因此能够减小扭力杆与发动机I侧连结有关的部件，提闻与连结有关的部件的固有振动频率。
[0053]另外，在本例的车辆用防振装置中，上部扭力杆5具有作为热源的致动器17，向加速度传感器21的热传递会成为问题，但在与发动机I相反一侧，由于能够将加速度传感器21配置在来自车辆前方的风流动的位置，因此散热性能也得到提高。[0054]本例的加速度传感器21如图5的左侧视图及俯视图所示，在其与所安装的壳体20的面之间设有空间S。通过在发动机室内的风流动的方向设置空间S，从而能够提高加速度传感器21的散热性能，进而抑制来自作为热源的致动器17的热传递。
[0055]使加速度传感器21为上述结构，对于下部扭力杆6也相同，但与下部扭力杆6相t匕，上部扭力杆5被安装在远离动力传动系的重心的位置，因此上部扭力杆5的效果较大。
[0056]上述加速度传感器21与本发明所涉及的振动检测单元相当。
【权利要求】
1.一种车辆用防振装置，其具有: 杆，其一端部固定在发动机上，另一端部固定在车体上； 致动器，其包含支撑在所述杆上的惯性块，使所述惯性块沿所述杆的轴向往复移动；以及 振动检测单元，其对所述杆的轴向振动进行检测， 在该车辆用防振装置中， 所述振动检测单元配置在所述杆的所述一端部与所述另一端部之间。
2.根据权利要求1所述的车辆用防振装置，其中， 所述振动检测单元配置在所述杆的与所述发动机远离的一侧。
3.根据权利要求1所述的车辆用防振装置，其中， 在所述振动检测单元与所述杆上的振动检测单元配置面之间，设有沿车体的前后方向延伸的空间。
4.根据权利要求1所述的车辆用防振装置，其中， 设置在所述杆的一端部的衬套、和设置在另一端部的衬套，被设定为规定的刚性比，所述振动检测单元和所述致动器中的至少一个，配置在所述杆的纵摆方向刚体共振的关节点上。
5.根据权利要求4所述的车辆用防振装置，其中， 所述一端部的衬套和所述另一端部的衬套形成为相同的形状。
6.根据权利要求1所述的车辆用防振装置，其中， 该车辆用防振装置固定在所述发动机的上部和所述车体之间。
7.根据权利要求1所述的车辆用防振装置，其中， 所述振动检测单元安装在所述杆上。
8.根据权利要求1所述的车辆用防振装置，其中， 所述振动检测单元安装在对所述杆进行包覆的壳体上。
9.根据权利要求1所述的车辆用防振装置，其中， 所述振动检测单元由加速度传感器构成，该加速度传感器配置在与上述杆的长度方向的轴心平行的面上。
【文档编号】B60K5/12GK103717427SQ201280036451
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年6月13日 优先权日:2011年7月29日
【发明者】佐藤裕介, 金堂雅彦, 小岛宏, 黑濑史治, 柳田基宏, 植木哲 申请人:日产自动车株式会社, 株式会社普利司通