JP6922455B2 - Pendulum damper system - Google Patents
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Description
本発明は、入力軸の捩れ振動を減衰可能な振子ダンパシステムに関する。 The present invention relates to a pendulum damper system capable of dampening the torsional vibration of an input shaft.
従来から、特許文献1のように、入力軸の捩れ振動トルクに対して逆位相の制振トルクを出力して捩れ振動を減衰させる振子ダンパが知られている。
Conventionally, as in
ところで、従来の振子ダンパは入力軸の振動トルクによる共振を利用しており、受動的に振動振幅や位相が決定される。したがって、制振対象(ターゲット)となる振動トルクの周期や振幅を予め設定、取得して、これに合わせて振子ダンパのマス(質量体)の重量や弾性体のばね係数が定められる。この構造によれば、ターゲットの振動トルクに対しては有利にその捩れ振動を減衰させることが可能となるが、ターゲットから外れた周期や振幅を有する振動トルクに対しては十分な減衰効果が得られない場合がある。そこで本発明は、任意の周期及び振幅を有する振動トルクを相殺する制振トルクを能動的に設定可能な振子ダンパシステムを提供することを目的とする。 By the way, the conventional pendulum damper utilizes the resonance due to the vibration torque of the input shaft, and the vibration amplitude and the phase are passively determined. Therefore, the period and amplitude of the vibration torque to be the vibration damping target (target) are set and acquired in advance, and the weight of the mass (mass body) of the pendulum damper and the spring coefficient of the elastic body are determined accordingly. According to this structure, it is possible to attenuate the torsional vibration advantageously with respect to the vibration torque of the target, but a sufficient damping effect can be obtained for the vibration torque having a period or amplitude deviating from the target. It may not be possible. Therefore, an object of the present invention is to provide a pendulum damper system capable of actively setting a damping torque that cancels a vibration torque having an arbitrary period and amplitude.
本発明は振子ダンパシステムに関する。当該振子ダンパシステムは、振動子、係合部材、及び制御部を備える。振動子は、回転駆動源から回転駆動力が伝達されるシャフトに一端が連結された弾性体と、弾性体の他端に連結された質量体とを有し、回転駆動力の伝達経路に並列に設けられる。係合部材は、質量体と係合可能となっている。制御部は、間欠的に質量体と係合部材とを係合させて振動子の振動を制御する。 The present invention relates to a pendulum damper system. The pendulum damper system includes a vibrator, an engaging member, and a control unit. The vibrator has an elastic body whose one end is connected to a shaft to which the rotational driving force is transmitted from the rotational driving source and a mass body which is connected to the other end of the elastic body, and is parallel to the transmission path of the rotational driving force. It is provided in. The engaging member is capable of engaging with the mass body. The control unit intermittently engages the mass body and the engaging member to control the vibration of the vibrator.
また上記発明において、係合部材はブレーキ部材であってよい。また、制御部は、質量体の絶対速度がゼロ近傍のときに質量体とブレーキ部材とを係合させてもよい。 Further, in the above invention, the engaging member may be a brake member. Further, the control unit may engage the mass body with the brake member when the absolute velocity of the mass body is near zero.
また上記発明において、係合部材はクラッチ部材であってよい。また、制御部は、質量体とクラッチ部材との相対速度がゼロ近傍のときに質量体とクラッチ部材とを係合させてもよい。 Further, in the above invention, the engaging member may be a clutch member. Further, the control unit may engage the mass body and the clutch member when the relative speed between the mass body and the clutch member is close to zero.
また上記発明において、制御部は、質量体の加速時に質量体と係合部材とを係合させることで、弾性体の弾性エネルギを蓄積させてもよい。 Further, in the above invention, the control unit may accumulate the elastic energy of the elastic body by engaging the mass body with the engaging member when the mass body is accelerated.
また上記発明において、制御部は、質量体の減速時に質量体と係合部材とを係合させることで、弾性体の弾性エネルギを放出させてもよい。 Further, in the above invention, the control unit may release the elastic energy of the elastic body by engaging the mass body with the engaging member when the mass body is decelerated.
また上記発明において、制御部は、質量体の加速時における係合時間と減速時における係合時間とに基づいて、質量体の振動振幅を調整してもよい。 Further, in the above invention, the control unit may adjust the vibration amplitude of the mass body based on the engagement time during acceleration and the engagement time during deceleration of the mass body.
また上記発明において、制御部は、質量体と係合部材との係合によって振動子の振動周期を延長させてもよい。 Further, in the above invention, the control unit may extend the vibration cycle of the vibrator by engaging the mass body and the engaging member.
また上記発明において、制御部は、質量体の加速時における係合時間と減速時における係合時間とに基づいて、振動子の振動位相を回転駆動源の振動位相に対して逆位相に調整してもよい。 Further, in the above invention, the control unit adjusts the vibration phase of the vibrator to be opposite to the vibration phase of the rotation drive source based on the engagement time during acceleration and the engagement time during deceleration of the mass body. You may.
本発明によれば、間欠的に質量体と係合部材とを係合させて振動子の振動を制御することで、任意の周期及び振幅を有する振動トルクを相殺する制振トルクを能動的に設定可能となる。 According to the present invention, by intermittently engaging the mass body and the engaging member to control the vibration of the vibrator, the vibration damping torque that cancels the vibration torque having an arbitrary period and amplitude is actively generated. It can be set.
<全体構成>
図1に、第1実施形態に係る振子ダンパシステムを例示する。また図2に、振子ダンパ機構の斜視図を例示する。なお、図1〜図3、図5〜図10において、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸が示される。Z軸は鉛直方向を示し、鉛直上向き方向を正方向とする。またY軸をシャフト24の軸方向とし、X軸をZ−Y平面に対する法線とする。
<Overall configuration>
FIG. 1 illustrates the pendulum damper system according to the first embodiment. Further, FIG. 2 illustrates a perspective view of the pendulum damper mechanism. In addition, in FIGS. 1 to 3 and 5 to 10, the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other are shown. The Z-axis indicates the vertical direction, and the vertically upward direction is the positive direction. Further, the Y-axis is the axial direction of the
振子ダンパシステムは、振動子10、ブレーキ部材12、制御部14、角度センサ16、入力トルクセンサ18、及び振動子トルクセンサ19を備える。例えば振子ダンパシステムは車両に搭載される。すなわち、内燃機関等の回転駆動源20からトランスミッション22への回転駆動力の伝達経路に並列に、振動子10が設けられる。
The pendulum damper system includes a
振動子10は、回転駆動源20から回転駆動力が伝達されるシャフト24に連結される。振動子10は、弾性体26及び質量体28を備える。弾性体26は例えば板ばねから構成される。弾性体26の一端はシャフト24に連結され、他端は質量体28に連結される。例えば弾性体26である板ばねは、その長手方向(幅方向)がY軸(シャフト24の中心軸)に沿うようにして設けられる。また弾性体26は、シャフト24に複数設けられていてよい。図2の例ではシャフト24を挟んで対向するように一組の弾性体26,26が設けられている。
The
質量体28は、振子ダンパのマスとなる部材である。例えば質量体28は、ブレーキディスクから構成される。このブレーキディスクの内周面に弾性体26の外周端が接続される。質量体28はシャフト24の中心軸周りに円環状に設けられてよい。
The
ブレーキ部材12は、質量体28であるブレーキディスクと係合可能な係合部材である。例えばブレーキ部材12はディスクブレーキ機構を備え、図示しないケース等の固定部に固定される。図示は省略するが、このディスクブレーキ機構は、ブレーキディスク(質量体28)に当接可能なブレーキパッド、ブレーキパッドをブレーキディスクに押圧可能なピストン、及びピストンを押圧させる油圧機構を備えたブレーキキャリパーを備える。なお、ディスクブレーキ機構に代えて、ドグクラッチのように、差動回転を許容しないような係合装置も使用できる。
The
制御部14は、ブレーキ部材12の係合(On)及び解除(Off)を制御する。後述するように、間欠的に質量体28及びブレーキ部材12とを係合させて、係合時間及び係合タイミングを調整することで、振動子10の振動トルクの振幅、位相、及び周期を任意に変更可能となる。
The
制御部14は、コンピュータから構成されてよく、CPU、記憶部、機器・センサインターフェースが内部バスを介して互いに接続されている。これらのハードウェア資源が適宜割り当てられて、図13から図17に例示されたフィードバックループシステムを実行するための各機能ブロックが(仮想的に)構築される。これについては後述する。
The
また制御部14は、図示しない機器・センサインターフェースを介して、種々のセンサからの信号を受信する。具体的には、角度センサ16から質量体28の角度位置を取得する。角度センサ16は例えば光学式エンコーダから構成されてよく、また質量体28であるブレーキディスクには光学式エンコーダがピックアップ可能なスリット(溝)が形成されていてよい。
Further, the
また制御部14は、機器・センサインターフェースを介して、入力トルクセンサ18から回転駆動源20のトルクを取得する。例えば入力トルクセンサ18は回転駆動源20から入力されたトルクに応じたシャフト24のねじれ量を計測してこれをトルクに換算し、制御部14に送る。
Further, the
さらに制御部14は、機器・センサインターフェースを介して、振動子トルクセンサ19から振動子10(質量体28)のトルクを取得する。例えば振動子トルクセンサ19は質量体28であるブレーキディスクのねじれ量を計測してこれをトルクに換算し、制御部14に送る。
Further, the
なお、図1に示す実施形態では、回転駆動源20からの回転駆動力を直接振子ダンパシステムが受ける構造となっているが、これに限らない。例えば図3に例示するように、回転駆動源20と振子ダンパシステムとの間に、つまり駆動伝達経路に直列にトーションダンパー30を設けてもよい。この構造では、一旦トーションダンパー30を経由し減衰された振動トルクを、本実施形態に係る振子ダンパシステムにてさらに減衰させる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the structure is such that the pendulum damper system directly receives the rotational driving force from the
<動作原理(無係合時)>
図4〜図8を用いて、本実施形態に係る振子ダンパシステムの動作について、特にブレーキ部材12の無係合時の動作を説明する。なお説明の都合上、以下ではシャフト24の角速度(軸速度)は一定値を取る(一定回転である)ものとする。
<Principle of operation (when not engaged)>
The operation of the pendulum damper system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 8 in particular, the operation of the
ブレーキ部材12により質量体28が係合されていない(開放状態である)とき、振動子10はシャフト24の回転に伴って移動させられる。このとき、図4のグラフに示すように、シャフト24と質量体28とを繋ぐ弾性体26によって振動子10(質量体28)の速度はシャフト24の角速度を中心として正弦波状に変化する。また、弾性体26のトルクは弾性体26の変位に比例し、振動速度とは90°遅れ位相となる。このときの振動周期は弾性体26のばね定数及び質量体28の回転慣性から一意に定まる。
When the
このとき、振動子10(質量体28)の角速度dθv/dt(絶対速度)は、シャフト24の角速度dθ0/dt(ここでは一定値)を中心に加減速を繰り返す。このとき、振動子10(質量体28)の、シャフト24に対する相対速度をdθv’/dtとすると、下記数式(1)が導かれる。
At this time, the angular velocity dθ v / dt (absolute velocity) of the vibrator 10 (mass body 28) repeats acceleration / deceleration centering on the angular velocity dθ 0 / dt (here, a constant value) of the
ここで、振動子10の挙動について、振動子10(質量体28)の絶対速度がブレーキ部材12と等速、つまり絶対速度ゼロとなるために、下記数式(2)で表される条件が満たされているものとする。なお数式(2)中、max(dθv’/dt)は、振動子10(質量体28)の1周期中の最大相対速度を示す。
Here, regarding the behavior of the
図4においてフェーズ(I)、つまり振動子10の減速時において振動子10(質量体28)の絶対速度dθv/dtがシャフト24の絶対速度dθ0/dtと等速となる、言い換えると、振動子10(質量体28)の相対速度dθv’/dtがゼロになるときの様子が図5に例示されている。このとき、シャフト24と質量体28との位相差θspは最大値をとる。なお、このときの位相差θspは弾性体26の機械的な強度から求めた最大変位角度θlim未満であるものとする。
In FIG. 4, in phase (I), that is, when the
フェーズ(I)において、弾性体26はシャフト24に対する進角方向に捩じられ、その後反発してシャフト24の回転方向とは逆方向に質量体28を回転させる。このとき、振動子10(質量体28)が負の最大速度を取るときの様子(フェーズ(II))が図6に例示される。
In the phase (I), the
図6(フェーズ(II))では弾性体26の弾性エネルギが解放され略自然長となる。このとき、振動子10(質量体28)の相対速度は−max(dθv’/dt)となる。
In FIG. 6 (Phase (II)), the elastic energy of the
フェーズ(II)を過ぎると弾性体26はシャフト24の回転方向とは逆方向に捩じられる。捩じれに伴い振動子10(質量体28)の、シャフト24の回転方向とは逆方向の回転が減速する。言い換えると、フェーズ(II)からフェーズ(IV)までは、シャフト24の回転方向と同方向の回転について、振動子10(質量体28)の加速期間となる。
After the phase (II), the
フェーズ(II)以降、弾性体26の捩じれが(負方向に)最大となり振動子10(質量体28)の相対速度dθv’/dtがゼロになるとき(フェーズ(III)の様子が図7に例示されている。このとき、フェーズ(I)と同様にして、シャフト24と質量体28との位相差θspは最大値をとる。
After the phase (II), when the twist of the
フェーズ(III)以降は弾性体26の弾性エネルギの解放に伴い振動子10(質量体28)がシャフト24と同回転方向に回転移動する。その回転速度が最大となるフェーズ(IV)の様子を図8に例示する。フェーズ(IV))では弾性体26の弾性エネルギが解放され略自然長となる。このとき、振動子10(質量体28)の相対速度は+max(dθv’/dt)となる。
After the phase (III), the vibrator 10 (mass body 28) rotationally moves in the same rotational direction as the
フェーズ(IV)以降はフェーズ(I)に戻り、フェーズ(II)まで振動子10(質量体28)の減速期間となる。つまり、フェーズ(II)からフェーズ(III)を経由してフェーズ(IV)までが振動子10(質量体28)の加速期間となり、フェーズ(IV)からフェーズ(I)を経由してフェーズ(II)までが減速期間となる。 After the phase (IV), the process returns to the phase (I), and the deceleration period of the vibrator 10 (mass body 28) is reached until the phase (II). That is, the acceleration period of the vibrator 10 (mass body 28) is from the phase (II) to the phase (IV) via the phase (III), and from the phase (IV) to the phase (II) via the phase (I). ) Is the deceleration period.
図4に示されているように、減速期間(フェーズ(IV)→フェーズ(I)→フェーズ(II))において、振動子10(質量体28)の絶対速度がゼロになるポイント(a)が表れる。また同様にして、加速期間(フェーズ(II)→フェーズ(III)→フェーズ(IV))において、振動子10(質量体28)の絶対速度がゼロになるポイント(b)が表れる。後述するように、このポイント(a),(b)にてブレーキ部材12を駆動させて質量体28であるブレーキディスクと係合させる。
As shown in FIG. 4, the point (a) at which the absolute velocity of the vibrator 10 (mass body 28) becomes zero during the deceleration period (phase (IV) → phase (I) → phase (II)) is appear. Similarly, in the acceleration period (phase (II) → phase (III) → phase (IV)), the point (b) at which the absolute velocity of the vibrator 10 (mass body 28) becomes zero appears. As will be described later, at these points (a) and (b), the
<動作原理(係合時)>
図9、図10には、本実施形態に係る振子ダンパシステムにおける、係合時の様子が例示されている。図9には、上述したポイント(a)における係合状態が例示されている。角度センサ16(図1参照)は、質量体28の角度θを所定のクロックタイミングで制御部14に送信する。制御部14は受信した角度θの時間変化から質量体28の角速度dθv/dtを求める。角速度dθv/dt=0となるとき、言い換えるとブレーキ部材12と等速となるとき、制御部14はブレーキ部材12に対して係合(On)指令を出力する。
<Principle of operation (when engaged)>
9 and 10 illustrate the state of engagement in the pendulum damper system according to the present embodiment. FIG. 9 illustrates the engaged state at the point (a) described above. The angle sensor 16 (see FIG. 1) transmits the angle θ of the
質量体28の角速度がゼロのときにブレーキ部材12と係合させることで、係合時の損失を低減できる。なお、角速度が厳密にゼロでなくても、伝達されるトルクに比べて損失が無視できるほど小さい、角速度がゼロ近傍の領域であれば、質量体28とブレーキ部材12とを係合させてもよい。
By engaging with the
図9に示すように、ポイント(a)では、質量体28はシャフト24に対して進角側に変位している。この状態で質量体28を固定すると、回転移動するシャフト24が固定されている質量体28に徐々に追い付き、位相が揃うことになる。これに伴い図9下段に示すように、弾性体26の捩じれが解消される。言い換えると弾性体26の弾性エネルギが解放される(放エネ)。このように、減速期間において質量体28をブレーキ部材12と係合させて固定すると、弾性体26の弾性エネルギは解放される。
As shown in FIG. 9, at the point (a), the
図10には、ポイント(b)における係合状態が例示されている。ポイント(b)では、質量体28はシャフト24に対して遅角側に変位している。この状態で質量体28を固定すると、固定された振動子10(質量体28)は、回転移動するシャフト24から更に遅角側に位相がずれる(置いていかれる)。これに伴い図10下段に示すように、弾性体26に更なる捩じれが加えられる。言い換えると弾性体26の弾性エネルギが蓄積される(蓄エネ)。このように、加速期間において質量体28をブレーキ部材12と係合させて固定すると、弾性体26の弾性エネルギは蓄積される。
FIG. 10 illustrates the engagement state at the point (b). At point (b), the
<ブレーキ係合を利用した振動波形制御>
本実施形態に係る振子ダンパシステムでは、上述した弾性体26の蓄エネ及び放エネを利用して、振動子10の振動波形を制御する。図11には、振動子10(質量体28)に対する振動振幅制御の例が示されている。
<Vibration waveform control using brake engagement>
In the pendulum damper system according to the present embodiment, the vibration waveform of the
図11において、上段のグラフは振動子10(質量体28)の速度変化を示す。横軸は時間を示し、縦軸は回転速度dθv/dt(絶対速度)を示す。下段は振動子10(質量体28)の(シャフト24に対する)位相変化θspの変化を示す。横軸は時間を示し、縦軸は位相変化θspを示す。 In FIG. 11, the upper graph shows the velocity change of the vibrator 10 (mass body 28). The horizontal axis shows time, and the vertical axis shows the rotation speed dθ v / dt (absolute speed). The lower part shows the change of the phase change θ sp (relative to the shaft 24) of the vibrator 10 (mass body 28). The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents phase change θ sp .
図11上段を参照し、振動子10(質量体28)の減速期間において回転速度dθv/dt=0のタイミング、つまりポイント(a)にて制御部14はブレーキ部材12に係合指令を与えて質量体28であるブレーキディスクと係合させる。係合期間はtnとする。
With reference to the upper part of FIG. 11, the
係合期間tn経過後、制御部14はブレーキ部材12に開放指令を与えて質量体28であるブレーキディスクとの係合を開放させる。このとき、係合期間において弾性体26の弾性エネルギを一部解放させた(放エネ)ことから、期間tn以降の最大位相変化が係合前の周期と比較して小さくなる。
After the engagement period t n has elapsed, the
さらに周期が進み、振動子10(質量体28)の加速期間において回転速度dθv/dt=0のタイミング、つまりポイント(b)にて制御部14はブレーキ部材12に係合指令を与えて質量体28であるブレーキディスクと係合させる。係合期間はtpとする。
As the cycle further advances, the
係合期間tp経過後、制御部14はブレーキ部材12に開放指令を与えて質量体28であるブレーキディスクとの係合を開放させる。このとき、係合期間において弾性体26の弾性エネルギを蓄積させた(蓄エネ)ことから、期間tp以降の最大位相変化が期間tp以前の周期と比較して大きくなる。
After engagement period t p, the
このように、係合期間tpを設けることで振動子10(質量体28)の振幅を増加でき、係合期間tnを設けることで振動子10(質量体28)の振幅を低減できる。また、既に係合期間tpが設けられている場合には、その設定された期間よりも係合期間tpを短縮することで、相対的に振動子10(質量体28)の振幅を低減できる。同様にして、既に係合期間tnが設けられている場合には、その設定された期間よりも係合期間tnを短縮することで、相対的に振動子10(質量体28)の振幅を増加できる。 In this way, the amplitude of the vibrator 10 (mass body 28) can be increased by providing the engagement period t p, and the amplitude of the vibrator 10 (mass body 28) can be reduced by providing the engagement period t n. Further, when the engagement period t p is already provided, the amplitude of the vibrator 10 (mass body 28) is relatively reduced by shortening the engagement period t p from the set period. can. Similarly, when the engagement period t n is already provided, the amplitude of the vibrator 10 (mass body 28) is relatively shortened by shortening the engagement period t n from the set period. Can be increased.
また、振動子10の自然振動(ブレーキ係合を伴わない振動)によるエネルギ消費を無視すると、係合期間tnにおける開放エネルギと、係合期間tpにおける蓄積エネルギの収支がゼロになる場合、係合期間tn及び係合期間tpを実施する前後で振動子10(質量体28)の振動振幅は変化しないことになる。このとき、振動子10(質量体28)の振幅を変化させずに周期をtn+tp分延長可能となる。例えばシャフト24の運動状態にもよるが、例えばtp=tnとすることで、振幅一定、周期延長とする振動波形制御が可能となる。
Further, if the energy consumption due to the natural vibration (vibration without brake engagement) of the
図12には、振幅一定かつ周期延長制御の一例が示される。上段は基準波を示し、例えばシャフト24(及び回転駆動源20)の振動波が示される。下段は制御波を示し、振動子10の振動波が示される。上下段のグラフとも、横軸は時間を示し、縦軸は振動位相を示す。
FIG. 12 shows an example of constant amplitude and period extension control. The upper row shows the reference wave, for example, the vibration wave of the shaft 24 (and the rotational drive source 20). The lower row shows the control wave, and the vibration wave of the
この例では、時刻t0から時刻t1まで基準波と制御波が同位相で推移する。さらにt1以降、上述したような位相制御(周期延長制御)によって時刻t0〜t1における周期よりも10%周期を延長させる。これにより基準波と制御波の位相が徐々にずれ、時刻t2において基準波と制御波が逆位相となる。 In this example, the reference wave and the control wave change in phase from time t0 to time t1. Further, after t1, the period is extended by 10% from the period at times t0 to t1 by the phase control (cycle extension control) as described above. As a result, the phases of the reference wave and the control wave are gradually shifted, and the reference wave and the control wave are out of phase at time t2.
このように本実施形態では、制振対象である基準波に対して周期及び振幅を調整して、基準波を打ち消すような振動を振動子10に生じさせる。典型的には基準波の逆位相の振動を振動子10に生じさせる。振動子10の周期及び振幅を任意に変えることができるので、基準波の設定に応じて能動的に振動子10の振動状態を設定可能となり、多様な振幅及び周期を持つ基準波に対して有意な制振効果を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, the period and amplitude of the reference wave to be vibration-damped are adjusted to generate vibration in the
<制御ブロック>
図13に、本実施形態に係る振動制御を実行するための制御ブロックを例示する。図示されているように、当該制御ブロックは、入力トルクセンサ18、制御部14、ブレーキ部材12、振動子10、振動子トルクセンサ19、及び角度センサ16を含んで構成される。また制御部14にはPIDコントローラ32、ブレーキドライバ34、及び速度算出部36が構成される。
<Control block>
FIG. 13 illustrates a control block for executing the vibration control according to the present embodiment. As shown, the control block includes an
入力トルクセンサ18は回転駆動源20のトルクTrqを取得する。さらにその前後のトルク変化を踏まえて、トルク振動の周期Tref、振幅Aref及び位相ψrefが得られる。周期Tref、振幅Aref及び位相ψrefは制御部14内で求めてもよい。
The
さらに振動子トルクセンサ19から振動子10(質量体28)のトルクTrqが得られる。さらにその前後のトルク変化を踏まえて、トルク振動の周期T、振幅A及び位相ψが得られる。周期T、振幅A及び位相ψは制御部14内で求めてもよい。
Further, the torque Trq of the vibrator 10 (mass body 28) can be obtained from the
PIDコントローラ32は基準波となる周期Tref、振幅Aref及び位相ψrefを取得するとともに、制御波となる周期T、振幅A及び位相ψを取得する。さらにPIDコントローラ32はそれぞれの差に基づいて係合期間tp及びtnを算出してブレーキドライバ34にこれらを送信する。
The PID controller 32 acquires the period T ref , the amplitude A ref, and the phase ψ ref, which are the reference waves, and also acquires the period T, the amplitude A, and the phase ψ, which are the control waves. Further, the
一方、角度センサ16から制御部14の速度算出部36に質量体28の角度θが送信される。速度算出部36では角度変化に基づいて振動子10(質量体28)の絶対速度dθv/dtを求め、ブレーキドライバ34に送信する。
On the other hand, the angle θ of the
ブレーキドライバ34は、振動子10(質量体28)の絶対速度dθv/dtがゼロになるタイミングでブレーキ部材12に対して係合指令(On指令)を送信する。これを受けてブレーキ部材12は質量体28であるブレーキディスクと係合する。係合に伴って弾性体26の蓄エネまたは放エネが行われる。
The
このときの係合期間をtp及びtnのどちらとするかは、振動子10(質量体28)について、絶対速度dθv/dt=0となる前後の速度変化(加速度)が正(加速)であるか負(減速)であるかに基づいて定められる。例えば速度変化が正であるなら係合期間としてtpが設定され、速度変化が負であるなら係合期間としてtnが設定される。 Whether the engagement period at this time is t p or t n is that the velocity change (acceleration) before and after the absolute velocity dθ v / dt = 0 of the vibrator 10 (mass body 28) is positive (acceleration). ) Or negative (deceleration). For example, if the velocity change is positive, t p is set as the engagement period, and if the velocity change is negative, t n is set as the engagement period.
図14〜図17には、PIDコントローラ32の詳細が例示される。図14には振幅制御に係る制御ブロックが例示されている。
14 to 17 show details of the
PIDコントローラ32のうち、振幅制御に係るブロック(振幅制御ブロック38)には、基準波(回転駆動源20)のトルク振動の振幅Aref及び制御波(振動子10)のトルク振動の振幅Aが加減算器38Aに入力される。その差分eがそれぞれ比例部38B、積分部38C、及び微分部38Dに入力され、各部で算出された値は加算器38Eにて足し合わされる。
Among the
加算器38Eにて足し合わされた値は減速期間ゲイン算出部38F及び加速期間ゲイン算出部38Gにそれぞれ入力される。ここで、振幅Arefと振幅Aとの差分eが正である場合、Aref>Aであるから、PID制御としては振動子10の振幅を増加させる。つまり減速期間ゲインは負(−Gn)となり、加速期間ゲイン算出部は正(+Gp)となる。それぞれのゲインが加えられ、振幅の観点から求められた係合期間tp,tnが算出される。
The values added by the
図15には、PIDコントローラ32のうち、トルク振動の周期制御に係る制御ブロック(周期制御ブロック40)が例示される。周期制御ブロック40には、基準波(回転駆動源20)の周期Tref及び制御波(振動子10)の周期Tが加減算器40Aに入力される。その差分eがそれぞれ比例部40B、積分部40C、及び微分部40Dに入力され、各部で算出された値は加算器40Eにて足し合わされる。
FIG. 15 illustrates, among the
加算器40Eにて足し合わされた値は減速期間ゲイン算出部40F及び加速期間ゲイン算出部40Gにそれぞれ入力される。ここで、周期Trefと周期Tとの差分eが正である場合、Tref>Tであるから、PID制御としては振動子10の周期を増加させる。振動子10の周期の増加(延長)は係合期間tpによっても係合期間tnによっても可能であるため、両者のゲインはともに正となる。減速期間ゲイン算出部40F及び加速期間ゲイン算出部40Gから、周期の観点から求められた係合期間tp,tnが算出される。
The values added by the
図16には、周期制御ブロック40の前段に設けられた位相制御ブロック42が例示される。位相制御ブロック42には、基準波(回転駆動源20)の位相ψref及び制御波(振動子10)の位相ψが加減算器42Aに入力される。その差分eがそれぞれ比例部42B、積分部42C、及び微分部42Dに入力され、各部で算出された値は加算器42Eにて足し合わされる。
FIG. 16 illustrates a
加算器42Eにて足し合わされた値ΔTrefは加算器44に送られる。加算器44では基準波の周期Tに位相差ΔTrefが足し合わされ、周期制御ブロック40に送られる。
The value ΔT ref added by the
図17には、振幅制御ブロック38、周期制御ブロック40、及び位相制御ブロック42がまとめて図示されている。振幅制御ブロック38により求められた係合期間tn,tp及び周期制御ブロック40により求められた係合期間tn,tpは、加算器46,48にて足し合わされる。足し合わされた(最終的な)係合期間tp,tnはブレーキドライバ34(図13参照)に送られる。
In FIG. 17, the
<自動車ダンパ実施例>
図18には、本実施形態に係る振子ダンパシステムを車両に適用したときの例が示されている。横軸は時間を示し、縦軸はトルクを示す。エンジントルクに対して振動子トルクを逆位相とすることで、制振後のトルク(Total)を大幅に低減可能となる。なお、振動子トルクはブレーキ係合を伴うために、エンジントルクのような正弦波と比較して歪んだ波形となる。この歪みに伴い、制振後のトルク振動は完全にゼロとはならない。しかしながら、制振後のトルク振動は主に高調波から構成されるので、伝達経路で速やかに減衰され、車室への影響を抑制可能となる。
<Example of automobile damper>
FIG. 18 shows an example when the pendulum damper system according to the present embodiment is applied to a vehicle. The horizontal axis shows time and the vertical axis shows torque. By setting the oscillator torque in the opposite phase to the engine torque, the torque (Total) after vibration damping can be significantly reduced. Since the vibrator torque involves brake engagement, the waveform is distorted as compared with a sine wave such as engine torque. Due to this distortion, the torque vibration after damping does not become completely zero. However, since the torque vibration after damping is mainly composed of harmonics, it is quickly attenuated in the transmission path, and the influence on the vehicle interior can be suppressed.
<別実施形態>
上述した実施形態では、質量体28をブレーキディスクとするとともにこれをブレーキ部材12にて係合させていたが、この形態に限らない。例えば質量体28をクラッチディスクから構成し、これにクラッチ部材を係合可能としてもよい。
<Another Embodiment>
In the above-described embodiment, the
例えば図19に例示するように、クラッチ部材がシャフト24と同方向に所定の一定速度で回転させられている場合に、質量体28であるクラッチディスクとクラッチ部材との相対速度がゼロ近傍となったポイント(c),(d)にてクラッチ部材を質量体28に係合させればよい。
For example, as illustrated in FIG. 19, when the clutch member is rotated in the same direction as the
質量体28とクラッチ部材との相対速度がゼロのときに質量体28とクラッチ部材とを係合させることで、係合時の損失を低減できる。なお、相対速度が厳密にゼロでなくても、伝達されるトルクに比べて損失が無視できるほど小さい、相対速度がゼロ近傍の領域であれば、質量体28とクラッチ部材とを係合させてもよい。
By engaging the
図19について、図4の実施形態と同様にして、ポイント(c)では減速期間であることから係合期間としてtnが適用され、ポイント(d)では加速期間であることから係合期間としてtpが適用される。係合期間tn,tpの設定に応じて弾性体26の蓄エネ及び放エネが実行され、その結果、振動子10(質量体28)のトルク振動の振幅及び周期を制御可能となる。また係合期間tn,tpの設定に応じてトルク振動の周期が制御可能となり、入力トルクの振動位相に対して逆位相のトルク振動を振動子10(質量体28)に設定可能となる。
With respect to FIG. 19, similarly to the embodiment of FIG. 4, t n is applied as the engagement period because it is the deceleration period at the point (c), and as the engagement period because it is the acceleration period at the point (d). t p is applied. Energy storage and release of the
10 振動子、12 ブレーキ部材(係合部材)、14 制御部、16 角度センサ、18 入力トルクセンサ、19 振動子トルクセンサ、20 回転駆動源、22 トランスミッション、24 シャフト、26 弾性体、28 質量体、30 トーションダンパー、32 PIDコントローラ、34 ブレーキドライバ、36 速度算出部、38 振幅制御ブロック、40 周期制御ブロック、42 位相制御ブロック。 10 oscillator, 12 brake member (engagement member), 14 control unit, 16 angle sensor, 18 input torque sensor, 19 oscillator torque sensor, 20 rotation drive source, 22 transmission, 24 shaft, 26 elastic body, 28 mass body , 30 torsion damper, 32 PID controller, 34 brake driver, 36 speed calculation unit, 38 amplitude control block, 40 cycle control block, 42 phase control block.
Claims (9)
前記シャフトと回転速度が異なり、前記質量体に当接することで当該質量体と係合可能な係合部材と、
間欠的に前記質量体と前記係合部材とを係合させて前記振動子の振動を制御する制御部と、
を備える振子ダンパシステム。 It has an elastic body whose one end is connected to a shaft to which a rotational driving force is transmitted from a rotational driving source and a mass body which is connected to the other end of the elastic body, and is provided in parallel with the transmission path of the rotational driving force. With the vibrator
An engaging member that has a different rotational speed from the shaft and can engage with the mass body by abutting on the mass body.
A control unit that intermittently engages the mass body with the engaging member to control the vibration of the vibrator.
Pendulum damper system with.
前記係合部材は固定部に固定され回転速度がゼロとなるブレーキ部材であり、
前記制御部は、前記質量体の絶対速度がゼロ近傍のときに前記質量体と前記ブレーキ部材とを係合させる、振子ダンパシステム。 The pendulum damper system according to claim 1.
The engaging member is a brake member that is fixed to the fixed portion and has a rotation speed of zero.
The control unit is a pendulum damper system that engages the mass body with the brake member when the absolute velocity of the mass body is near zero.
前記係合部材は前記シャフトと同方向かつ異なる速度で回転移動するクラッチ部材であって、
前記制御部は、前記質量体と前記クラッチ部材との相対速度がゼロ近傍のときに前記質量体と前記クラッチ部材とを係合させる、振子ダンパシステム。 The pendulum damper system according to claim 1.
The engaging member is a clutch member that rotates in the same direction as the shaft and at a different speed.
The control unit is a pendulum damper system that engages the mass body and the clutch member when the relative speed between the mass body and the clutch member is near zero.
前記制御部は、前記質量体の加速時に前記質量体と前記係合部材とを係合させることで、前記弾性体の弾性エネルギを蓄積させる、振子ダンパシステム。 The pendulum damper system according to any one of claims 1 to 3.
The control unit is a pendulum damper system that accumulates the elastic energy of the elastic body by engaging the mass body with the engaging member when the mass body is accelerated.
前記制御部は、前記質量体の減速時に前記質量体と前記係合部材とを係合させることで、前記弾性体の弾性エネルギを放出させる、振子ダンパシステム。 The pendulum damper system according to any one of claims 1 to 4.
The control unit is a pendulum damper system that releases the elastic energy of the elastic body by engaging the mass body with the engaging member when the mass body is decelerated.
前記制御部は、前記質量体の加速時における係合時間と減速時における係合時間とに基づいて、前記質量体の振動振幅を調整する、振子ダンパシステム。 The pendulum damper system according to claim 5, which is subordinate to claim 4.
The control unit is a pendulum damper system that adjusts the vibration amplitude of the mass body based on the engagement time during acceleration and the engagement time during deceleration of the mass body.
前記制御部は、前記質量体と前記係合部材との係合によって前記振動子の振動周期を延長させる、振子ダンパシステム。 The pendulum damper system according to claim 6.
The control unit is a pendulum damper system that extends the vibration cycle of the vibrator by engaging the mass body with the engaging member.
前記制御部は、前記質量体の加速時における係合時間と減速時における係合時間とに基づいて、前記振動子の振動位相を前記回転駆動源の振動位相に対して逆位相に調整する、振子ダンパシステム。 The pendulum damper system according to claim 7.
The control unit adjusts the vibration phase of the vibrator to the opposite phase to the vibration phase of the rotation drive source based on the engagement time during acceleration and the engagement time during deceleration of the mass body. Pendulum damper system.
前記質量体と係合可能な係合部材と、An engaging member that can engage with the mass body,
間欠的に前記質量体と前記係合部材とを係合させて前記振動子の振動を制御する制御部とを備え、A control unit that intermittently engages the mass body with the engaging member to control the vibration of the vibrator is provided.
前記係合部材はブレーキ部材であり、The engaging member is a brake member and
前記制御部は、前記質量体の絶対速度がゼロ近傍のときに前記質量体と前記ブレーキ部材とを係合させる、振子ダンパシステム。The control unit is a pendulum damper system that engages the mass body with the brake member when the absolute velocity of the mass body is near zero.
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