JP2004082897A - ラジエータ支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジエータを利用して、車両の振動に対するダイナミックダンパ効果を有効に発揮させることができる。
【解決手段】図示しないメインフレームの車両前部でサブフレーム１１０を弾性体１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄで弾性支持し、そのサブフレーム１１０に図示しないエンジンを載置するとともに、当該サブフレーム１１０にラジエータ１２０を第１及び第２の弾性体１，２で弾性支持するラジエータ支持構造である。ラジエータ支持構造は、第１及び第２の弾性体１，２のうち、車幅方向中心から遠い方の第２の弾性体２のばね定数を、車幅方向中心から近い方の第１の弾性体１のばね定数よりも小さくしている。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータを車両のフレームに支持するラジエータ支持構造に関し、特に、ラジエータを利用してダイナミックダンパ効果を発揮させるように構成したラジエータ支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両前後方向における上下曲げ振動、及び車幅方向のねじれによるねじり振動の双方に対して、ラジエータを利用してダイナミックダンパ効果を発揮させるラジエータ支持構造がある。このようにダイナミックダンパ効果を発揮させるラジエータ支持構造では、ラジエータの下部を車幅方向の両側を含む複数の支持点で弾性体を介して支持し、その車幅方向の両側に位置する弾性体のばね定数を相互に異ならせている。
【０００３】
さらに、ダイナミックダンパ効果をより大きくするために、車幅方向でラジエータの重心位置に近い側で支持する弾性体のばね定数を他方よりも小さく設定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の前部でメインフレームに井桁形状のサブフレームを弾性支持し、その井桁形状サブフレームの前側クロス部上であって、その車幅方向の中心位置から一方側に寄らせてラジエータを取付けている場合がある。このような構造では、ラジエータは、車幅方向中心側と車幅方向外側とで弾性体に支持される。
【０００５】
このように支持されるラジエータを用いて、図１２に示すように車両前後軸Ａを中心に生じるサブフレーム１１０の車両前後軸まわりの共振を抑えるように、前述の従来技術を適用しても、ダイナミックダンパ効果を全く得ることができない場合がある。なお、サブフレーム１１０の車両前後軸まわりの振動は、図１２に示すように、サブフレーム１１０の前後方向に延びる側方部にエンジンマウントからの入力があることで発生する。
【０００６】
つまり、前述の従来技術では、車幅方向でラジエータの重心位置に近い側で支持する弾性体のばね定数を、他方よりも小さく設定しているので、ラジエータの重心位置が車幅方向の中心側にある場合には、ばね定数が小さい側の弾性体でラジエータの車幅方向中心側を弾性支持するようになる。
しかし、サブフレーム１１０の車両前後軸まわりに発生する共振では、サブフレーム１１０の前部クロス部１１１の略中心部１１１ａが振動モードの節に近いため、前部クロス部１１１の略中心部１１１ａでラジエータを支持している弾性体のばね定数を、他方の弾性体のバネ定数に比較して小さく設定しても、前部クロス部１１１の略中心部１１１ａでの効果はほとんど変わらない。
【０００７】
さらには、車幅方向外側でラジエータを支持する弾性体のばね定数が大きくなることでの効果の低下代の方が大きいため、結果として、車幅方向外側でラジエータを支持する弾性体のばね定数と、車幅方向中心側でラジエータを支持する弾性体のばね定数とを等しくした場合よりも悪化する、若しくは、全く効果が得られないという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、ラジエータを利用して、車両の振動に対するダイナミックダンパ効果を有効に発揮させることができるラジエータ支持構造の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記問題を解決するために、本発明では、ラジエータを２箇所で弾性支持し、当該２箇所の副骨格部材とラジエータとの弾性支持構造のうち、車幅方向中心から遠い方の弾性支持構造のばね定数を、車幅方向中心から近い方の弾性支持構造のばね定数よりも小さくしている。
【００１０】
副骨格部材の車両前後軸まわりの共振による振幅は、車幅方向の外側ほど車両上下方向の振幅として大きくなる。その一方で、そのような共振が低周波数である場合には、ばね定数を小さくした方の弾性支持構造、すなわち車幅方向中心から遠い方の弾性支持構造の方がその振幅が大きくなる。
つまり、本発明では、副骨格部材の振幅の大きい部分に、ダイナミックダンパとして利用する振幅の大きい部分を組み合わせている。
【００１１】
また、副骨格部材の曲げモードの振幅は車幅方向の中心側ほど大きくなるが、本発明では、車幅方向中心から近い方の弾性支持構造のばね定数が大きいことから、弾性支持構造の設置効果が、硬い接地ばねを設置したことと等価に作用する。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、副骨格部材の振幅の大きい部分に、ダイナミックダンパとして利用する振幅の大きい部分を組み合わせているので、ダイナミックダンパ機能を効果的に作用させることができる。
また、本発明によれば、副骨格部材の曲げモードに対しては、振幅が大きくなる車幅方向の中心で、弾性支持構造の設置を硬い接地ばねを設置したことと等価に作用させることで、その固有振動数を高くすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、井桁形状のサブフレーム上に複数の弾性体を介してラジエータを支持するためのラジエータ支持構造である。
図１は、車両１００の前部において、サブフレーム１１０の前側クロス部１１１上にラジエータ１２０を配置している構造を示し、図２は、その構造のうちの主要部の構成を示す。
【００１４】
図２に示すように、車両の前部で井桁形状のサブフレーム１１０が４隅で弾性体１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄに弾性支持されており、そのサブフレーム１１０の前側クロス部１１１上であって、その車幅方向の中心位置から一方側に寄ってラジエータ１２０が取付けられている。また、図示しないがエンジンがエンジンマウントを介してサブフレーム１１０に支持されている。
【００１５】
ラジエータ１２０は、その下部に取付けられている第１及び第２の弾性体１，２を介してサブフレーム１１０の前側クロス部１１１に支持されている。ここで、第１の弾性体１がラジエータ１２０の車幅方向中心側を支持しており、第２の弾性体２がラジエータ１２０の車幅方向外側を支持している。また、ラジエータ１２０は、上部にも図示しない弾性体が取付けられており、これにより図示しない車体の部位（例えば、上側のサブフレーム）に支持されている。
【００１６】
このようにラジエータ１２０を支持するラジエータ支持構造をなすこれらの弾性体は、単にラジエータ１２０をサブフレーム１１０に支持するだけでなく、ラジエータを利用してダイナミックダンパ効果を得ることができるように設計されている。すなわち、ラジエータ１２０を支持する弾性体は、図示しないエンジンからサブフレーム１１０を介して車体に力が伝達されることで生じるさまざまな音、振動現象に対して、ラジエータ１２０をマス、当該弾性体をバネとする固有値をもつダイナミックダンパとして作用させるように、その特性が設計されている。
【００１７】
そして、これらの弾性体のばね定数は、ラジエータ１２０の車幅方向外側に設置したものの方が、ラジエータ１２０の車幅方向中心側に設定したものよりも小さい値になっている。ここで、前記第１の弾性体１と第２の弾性体２の間の関係では、第２の弾性体２のばね定数は、第１の弾性体１のばね定数よりも小さい値になっている。すなわち、２箇所の副骨格部材とラジエータとの弾性支持構造のうち、車幅方向中心から遠い方の弾性支持構造である第２の弾性体２のばね定数を、車幅方向中心から近い方の弾性支持構造である第１の弾性体１のばね定数よりも小さくしている。
【００１８】
なお、ここでいうばね定数は、ダイナミックダンパ効果として作用する上下方向の振動に対するものである。また、通常、ラジエータ１２０の上部を支持する弾性体の上下方向のばね定数は、ラジエータ１２０の下部を支持する弾性体のばね定数に比較して非常に小さく設定されるものであり、よって、ダイナミックダンパとしての機能からいえば、ラジエータ１２０の上部を支持する弾性体についてはその機能への作用は小さい。このようなことから、以下では、ダイナミックダンパ効果として作用するラジエータ１２０の下部を支持する第１及び第２の弾性体１，２について説明する。
【００１９】
次に前述の構成による作用を説明する。
図３は、ダイナミックダンパとして機能する際のラジエータ１２０と第１及び第２の弾性体１，２との動作を示す。
ラジエータ１２０の車幅方向略中心側を支持する第１の弾性体１のばね定数が、ラジエータ１２０の車幅方向外側を支持する第２の弾性体２のばね定数よりも大きく設定され、ラジエータ１２０をマスとするダイナミックダンパとしての動作は、上下方向（図中矢印Ｂに示す方向）に振動しつつ回転（図中矢印Ｃ方向に動作）するような振動になる。
【００２０】
また、図中（Ａ）はその固有振動モードが低周波の場合であり、図中（Ｂ）はその固有振動モードが高周波の場合である。この図に示すように、固有振動モードの特徴は、周波数が低い側の固有振動モードでは、第２の弾性体２（ばね定数が小さい側の弾性体）の振幅が、第１の弾性体１（ばね定数が大きい側の弾性体）の振幅に比較して大きくなり、逆に、周波数の高い側の固有振動モードでは、第１の弾性体１の振幅が、第２の弾性体２の振幅に比較して大きくなる。
【００２１】
これは、ばね定数が振動周波数の影響を受けるからであり、すなわち、ばね定数が小さい場合には、小さい振動周波数で共振し、一方、ばね定数が大きい場合には、大きい振動周波数で共振するようになるからである。
このようなことから、低周波数の固有振動モードでは、ばね定数が小さい方の第２の弾性体２の方が大きく振れて、その振幅が大きくなり、高周波数の固有振動モードでは、ばね定数が大きい方の第１の弾性体１の方が大きく振れて、その振幅が大きくなっている。
【００２２】
なお、比較例として、第１の弾性体１のばね定数と第２の弾性体２のばね定数とが等しい場合を、図４に示す。この場合、固有振動モードは、上下方向の固有振動モード（図４中（Ａ））と回転方向の固有振動モード（図中（Ｂ））とになる。この場合、第１の弾性体１のばね定数と第２の弾性体２のばね定数とが等しいことから、周波数に関係なく第１の弾性体１の振幅と第２の弾性体２の振幅とは等しいものとなる。
【００２３】
以上のような作用による効果は次のようになる。
車両前後軸まわりの共振が発生している場合、図１２に示すように、サブフレーム１１０の前側クロス部１１１では、車幅方向の外側ほど車両上下方向の振幅が大きくなる。
このようなことから、低周波側の固有振動モードでは、図５に示すように、前側クロス部１１１の車両上下方向の振幅の大きい部分に、ダイナミックダンパとして利用する振幅の大きい部分（第２の弾性体２の振幅）を組み合わせることになるので、その結果、ダイナミックダンパ機能を効果的に作用させることができる。
【００２４】
また、前側クロス部１１１では、図６に示すように、曲げモードの振幅がその中心部１１１ａで大きくなるが、その中心部１１１ａ或いはその近傍に設置した第１の弾性体１のばね定数を大きく設定しているので、その結果、その第１の弾性体１の設置効果が中心部１１１ａに硬い接地ばねを設置したことと等価になり、この固有振動数を高くすることができる。これにより、比較的低周波数で伝達されるエンジンからの振動に対して曲げモードの共振を抑えることができるようになる。
【００２５】
さらに、効果を説明するために、図７は、エンジンマウントからサブフレーム１１０の取付点への伝達関数と周波数との関係の一例を示す。
図７中に領域Ｄで囲む伝達関数のピーク値は、サブフレーム１１０の車両前後軸まわりの共振のピークであり、この図７に示すように、本発明を適用した場合の方が、各弾性体のばね定数を等しく設定した場合（従来の場合）よりも共振ピーク値が低下しており、ダイナミックダンパとしての効果が大きくなっていることがわかる。
【００２６】
なお、本発明とは反対に、ラジエータの車幅方向外側を支持する弾性体のばね定数を、ラジエータの車幅方向略中心部を支持する弾性体のばね定数を大きく設定した場合、ダイナミックダンパとしての効果がほとんど得られなくなるという結果も得ている。
また、第１の弾性体１のばね定数を大きく設定することで、図７に示すように、サブフレーム１１０の前側クロス部１１１の前記曲げモードによる車両上下方向の固有振動数をより高い側にシフトさせることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、図８に示すように、ラジエータ１２０を、その下部に取付けられている第１及び第２の弾性体１，２を介してサブフレーム１１０の前側クロス部１１１に支持するとともに、第２の弾性体２のばね定数を第１の弾性体１のばね定数よりも小さい値にしている。そして、ここでは、サブフレーム１１０の前後方向に延びる側方部に設置したエンジンマウント１３０側に、ばね定数が小さい方の第２の弾性体２を位置させている。すなわち、第２の弾性体２を、エンジンからサブフレーム１１０への振動入力位置に近づけて配置している。
【００２８】
前側クロス部１１１における車両上下方向の振幅でみた場合、エンジンマウント１３０側の方が大きくなることから、これにより、そのようにエンジンマウント入力による振幅が大きくなる側に、ばね定数が小さい方の第２の弾性体２を位置させることで、前述した実施の形態の場合よりも、ラジエータ１２０をマスとするダイナミックダンパ機能をさらに効果的に作用させることができる。
【００２９】
また、図９に示すように、ラジエータ１２０の車幅方向中心側を支持する弾性支持構造を、回動自在に支持するとともに、その支持を弾性支持によって行う弾性支持構造１０として構成してもよい。
弾性支持構造１０は、サブフレーム１１０の前側クロス部１１１に設けた支持部１１の支持用穴と、ラジエータ１２０に設けた支持部１２の支持用穴とを、支持軸１３を挿通させることで、ラジエータ１２０を回動自在に支持している。そして、弾性支持構造１０は、図１０に示すように、ラジエータ１２０に設けた支持部１２の支持用穴で弾性体（環状のブッシュ）１４により支持軸１３を弾性支持している。そして、この弾性体１４により支持軸１３を弾性支持することで実現している弾性支持構造１０のばね定数は第２の弾性体２のばね定数よりも大きくなっている。
【００３０】
これにより、前述した効果と同様な効果として、ダイナミックダンパ機能を効果的に作用させる効果等を得ることができる。
さらに、このように半剛体構造として弾性支持構造１０を構成することで、サブフレームへのラジエータの組み付け、或いは車両へのサブフレームの組み付けが容易にできるようになる。
【００３１】
すなわち、サブフレームを車両に組み付ける際に、そのサブフレームにエンジンとラジエータとを予め組み付けておくことは作業効果の面から有用であるが、例えば、前述した第１の弾性体１及び第２の弾性体２が完全な弾性体である場合には、サブフレームにラジエータを予め組み付けておくには治具が必要になる。これでは、手間がかかる。しかし、前述したように、弾性支持構造１０により半剛体的にラジエータ１２０を支持することで、予め固定するための治具を用いることなく、ラジエータ１２０が取付けられた状態のサブフレームを車両に組み付けることができるようになる。このように、半剛体構造として弾性支持構造１０を構成することで、サブフレームへのラジエータの組み付け、或いは車両へのサブフレームの組み付けが容易にできるようになる。
【００３２】
また、ラジエータ１２０と図示しないエンジンとを繋ぐ冷却水用ホースの当該ラジエータ１２０への取付け位置を、本発明の効果をより効果的に得られるように選定してもよい。具体的には、図１１に示すように、冷却水用ホース１２１をラジエータ１２０の車幅方向中心側に取付けるようにする。なお、ラジエータ１２０と図示しないエンジンとを繋ぐ冷却水用ホースには、上下方向で、上側に設けられるものと下側に設けられるものとがあるが、ここでは、図１１に示す冷却水用ホース１２１は、上側の冷却水用ホースである。
【００３３】
冷却水用ホース１２１は、ラジエータ１２０の本来の機能上、不可欠であるものの、本発明のようにラジエータ１２０をダイナミックダンパとして機能させる際には、ラジエータ１２０を支持する第１及び第２の弾性体１，２の弾性に加えて、この冷却水用ホース１２０の弾性も考慮する必要がある。
すなわち、本発明を適用することで車幅方向外側で支持する第２の弾性体２のばね定数を低くしたとしても、冷却水用ホース１２１をラジエータ１２０の車幅方向外側に設けてしまうと、その冷却水用ホース１２１の弾性力がラジエータ１２０の車幅方向外側に作用してしまい、ダイナミックダンパ効果を効果的に発揮できなくなる場合がある。例えば、ダイナミックダンパの設定周波数のチューニングができない場合が生じてくる。また、設定周波数のチューニングができたとしても、ダイナミックダンパとしての効果は減少してしまう。
【００３４】
以上のように、冷却水用ホース１２１をラジエータ１２０の車幅方向中心側に設けることで、本来の第１の弾性体１のだけの場合よりも、ラジエータ１２０の車幅方向中心側の支持が大きいばね定数によりなされるようになるが、ダイナミックダンパの設定周波数には影響を少なくすることができ、かつ、ダイナミックダンパの効果に影響を与えないようにすることができる。
【００３５】
また、ラジエータ１２０と図示しないエンジンとを繋ぐ冷却水用ホースは、車両上下方向で上側と下側に設けられるのであるが、通常、上側の冷却水用ホース１２１の方が、図示しない下側に設定される冷却水用ホースよりも短いことから、ラジエータ１２０に作用する力が大きい。よって、前述したように、特に上側の冷却水用ホース１２１に着目し、その配置位置を選定することで、ダイナミックダンパ効果をより効果的に発揮させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるラジエータ支持構造によりラジエータがサブフレームの前側クロス部上に配置している構造を示す。
【図２】前記図１の主要部の構成を示す。
【図３】ダイナミックダンパとして機能する際のラジエータと第１及び第２の弾性体との動作を説明するために使用した図である。
【図４】第１及び第２の弾性体が共にばね定数が等しい場合のラジエータと第１及び第２の弾性体との動作を説明するために使用した図である。
【図５】本発明の効果を説明するために使用した図である。
【図６】サブフレームの前側クロス部の曲げモードに対して、ばね定数を大きくした第１の弾性体を設置した場合の効果を説明するために使用した図である。
【図７】エンジンマウントからサブフレームの取付点への伝達関数と周波数との関係を示す特性図である。
【図８】エンジンマウントに近い側に第２の弾性体を配置した場合の構造を示す図である。
【図９】ラジエータを回動自在に支持する弾性支持構造を示す図である。
【図１０】前記弾性支持構造を示す図である。
【図１１】本発明の効果を考慮して冷却水用ホースが設けられているラジエータを示す図である。
【図１２】サブフレームの車両前後軸まわりに発生する共振の説明をするために使用した図である。
【符号の説明】
１　第１の弾性体
２　第２の弾性体
１００　車両
１１０　サブフレーム
１１１　前側クロス部
１２０　ラジエータ

Claims (3)

1. 骨格部材の車両前部で副骨格部材を弾性支持し、当該副骨格部材にラジエータを２箇所で弾性支持するラジエータ支持構造において、
   前記２箇所の副骨格部材とラジエータとの弾性支持構造のうち、車幅方向中心から遠い方の弾性支持構造のばね定数を、車幅方向中心から近い方の弾性支持構造のばね定数よりも小さくすることを特徴とするラジエータ支持構造。
2. 前記副骨格部材にエンジンを載置するとともに、前記車幅方向中心から遠い方の弾性支持構造を、前記エンジンから前記副骨格部材への振動入力位置に近づけて配置することを特徴とする請求項１記載のラジエータ支持構造。
3. 前記ラジエータには、車幅方向において車幅方向中心に近い部分に、エンジンに接続される冷却液用ホースが取付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラジエータ支持構造。

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