JP2008018887A - 車両用車体 - Google Patents

Abstract

【課題】 車載部品の配置スペースを確保する場合の邪魔になることがなく、また長期にわたって高周波微振動を含む広範な振動を低減でき、車両の乗り心地や操縦安定性を温度条件や経時変化に左右されずに安定的に確保できる車両用車体の制振構造を提供する。
【解決手段】 主要構造体３と、該主要構造体３の要部を補強する補強部材３ｉとを備えた車両用車体の制振構造において、上記主要構造体３又は補強部材３ｉの少なくとも一部が、制振合金により構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両、例えば自動車の車体に関し、詳細には該車体に適用される制振構造の改善に関する。

自動車用車体は、シャーシ構造やモノコック構造をなすボディ本体等の主要構造体と、該主要構造体の要部を補強するブレース等の補強部材とを有し、これらの主要構造体や補強部材は、鋼板や軽合金等により構成されている。ここで、一般的な金属材料は、弾性体であるため変形によるエネルギは略そのまま蓄積され、反発力として再び開放され、内部減衰しない。変形の絶対量を抑制しようとしてブレース等を付加してもそれ自体が弾性体であるが故に振動は減衰しない。

そこで、路面からの振動が車体に伝達されるのを抑制するものとして、車体の主要構造体の要部同士を、途中に減衰要素が介在させたブレースで接続した構造が提案されている。この従来構造のブレースは、相互に移動可能に配置され、かつ両者間に粘性的減衰力を発生する減衰力発生手段を介在させた構造となっている（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−２１１４３７号公報

しかし上記従来の制振構造では、車体の要部同士をブレースで接続する構造を採用しており、ブレース自体の配置スペースが必要となる。しかもブレースが、その途中に油圧ダンパや粘弾性部材を介在させる構造であるため大型となる。その結果、従来の制振構造は、大きな占有空間を必要とし、他の車載部品の配置スペースを確保する場合の邪魔になり、車載部品配置設計上の自由度を低下させるといった問題がある。

また、上記粘性的減衰力発生手段は、温度条件や経時変化による影響を受け易いといった問題もある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、車載部品の配置スペースを確保する場合の邪魔になることがあまりなく、また長期にわたって高周波微振動を含む広範な振動を低減でき、車両の乗り心地や操縦安定性を温度条件や経時変化に左右されずに安定的に確保できる車両用車体を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、主要構造体と、該主要構造体の要部を補強する補強部材とを備えた車両用車体において、上記主要構造体又は補強部材の少なくとも一部が、制振合金により構成されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１において、上記主要構造体は、サスペンションタワー，サスペンションアーム，サスペンションアーム支持部を含む懸架装置支持部材であり、該懸架装置支持部材の少なくとも一部が上記制振合金により構成されていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１において、上記主要構造体は、エンジン支持部，トランスミッション支持部，ドライブシャフト支持部を含む駆動系支持部材であり、該駆動系支持部材の少なくとも一部が上記制振合金により構成されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１において、上記主要構造体は、モノコックフレーム又はラダーフレームの左，右のサイドフレーム同士を結合するクロスメンバであり、該クロスメバが上記制振合金により構成されていることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１において、上記補強部材として、車体に取り付けられたフロントサスペンションメンバ下面とフロントロアアームの車体への取付部との間に掛け渡し固定されたフロントスタビリティーブレースと、フロントフロア後部とリヤサスペンションメンバ取付部との間に掛け渡し固定されたリヤスタビリティーブレースとの少なくとも何れか一方を有し、該リヤ，フロントスタビリティーブレースの何れか一方又は両方が、上記制振合金により構成されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、車体の主要構造体又は補強部材の少なくとも一部を、制振合金、例えばＮｉ−Ｔｉ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金によって構成している。そのため、路面からの高周波微振動が車体に入力されると、上記制振合金製の主要構造体又は補強部材自体が、例えば双晶変形により振動エネルギーを吸収する。その結果、高周波微振動を低減でき、乗り心地や操縦安定性を改善できる。

上記制振合金による減衰特性は、経時変化がほとんどなく、また温度依存性も小さいので、常に一定の安定した制振効果を得ることができる。

また本発明では、主要構造体又は補強部材自体を制振合金製としたので、従来構造のような途中に、油圧ダンパや粘弾性部材を有する大型の補強部材を別個に配設する必要はなく、従って補強部材の配置によって車載部品の配置上の自由度が制約を受けるといった問題も生じない。

上記主要構造体は、請求項２の発明よれば、サスペンションタワー，サスペンションアーム，サスペンションアーム支持部を含む懸架装置支持部材であり、また請求項３の発明によれば、エンジン支持部，トランスミッション支持部，ドライブシャフト支持部を含む駆動系支持部材であり、さらにまた請求項４の発明によれば、モノコックフレーム又はラダーフレームの左，右のサイドフレーム同士を結合するクロスメンバであり、これらの懸架装置支持部材，駆動系支持部材，又はフレームのクロスメンバの少なくとも一部を上記制振合金により構成したので、これらの部材自体が、例えば双晶変形により振動エネルギーを吸収し、その結果、請求項１の効果を実現できる。

請求項５の発明によれば、上記補強部材として、フロントスタビリティーブレースとリヤスタビリティーブレースとの少なくとも何れか一方を含み、該リヤ，フロントスタビリティーブレースの何れか一方又は両方が、上記制振合金により構成されているので、これらの補強部材自体が、例えば双晶変形により振動エネルギーを吸収し、その結果、請求項１の効果を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図６は、本発明の第１実施形態による制振構造を備えた自動車用車体を説明するための図である。

図において、１は本実施形態制振構造が採用された自動車である。該自動車１の車体２は、主要構造体と、該主要構造体の要部を補強する補強部材とを備えており、該主要構造体又は補強部材の後述する部分が制振合金により構成されている。

本実施形態における制振合金とは、金属自体が振動を吸収するものであって、具体的には、いわゆる双晶変形による振動エネルギー吸収機構を有する合金、例えばＮｉ−Ｔｉ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金等が採用可能である。

なお、本発明における制振合金は、上記双晶変形により振動エネルギーを吸収する合金に限定されるものではない。例えば、固体摩擦によるエネルギー損失によって振動を吸収する片状黒鉛鋳鉄、結晶中の転位と不純物との相互作用によるエネルギー損失によって振動を吸収するマグネシウム合金、磁壁非可逆移動に伴う内部摩擦により振動エネルギーを吸収するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ等が採用可能である。

本実施形態において、上記主要構造体とは、モノコック構造で構成されたボディ本体３と、エンジンの動力を駆動輪に伝達する駆動装置を支持する駆動装置支持部材と、前後輪を上下動可能に支持する前後輪懸架装置を支持する懸架装置支持部材とを含んでいる。

上記ボディ本体３は、車室３ａと、該車室３ａの前側に配設されたエンジンルーム３ｂと、後側に配置された荷室３ｃとを備えている。上記エンジンルーム３ｂの左，右側部には前輪５，５が前輪懸架装置６を介して上下揺動可能に配置され、上記荷室３ｃの左，右側部には後輪７，７が後輪懸架装置８を介して上下揺動可能に配置されている。

上記前輪懸架装置６は、上記左，右の前輪５が装着された左，右の前輪ハブ６ａと、該各前輪ハブ６ａに連結されたロアアーム６ｂ，６ｂと、該ロアアーム６ｂを上下揺動可能に支持する１組のフロントサスペンションメンバ６ｃと、上記ロアアーム６ｂにその下部が連結支持された左，右の油圧緩衝器６ｄとを有する。なお、アッパアーム６ｅは上記前輪ハブ６ａから上方に延びるブラケット６ｆによって軸支されている。また上記油圧緩衝器６ｄの上端部は、エンジンルームの左，右側部に配設された左，右のサスタワー（サスペンションタワー）３ｄ，３ｄ によって支持されている。

そして上記左，右のサスタワー３ｄ ，３ｄは一本のパフォーマンスロッド１０で接続固定されている。なお、上記左，右の油圧緩衝器６ｃ，６ｃをパフォーマンスロッドで接続固定しても良い。

また上記後輪懸架装置８は、上記左，右の後輪７が装着された左，右の後輪ハブ８ａと、該各後輪ハブ８ａの下部に連結されたロアアーム８ｂ，８ｃと、上部に連結されたアッパアーム８ｄとを有し、該ロアアーム８ｂ，８ｃ及びアッパアーム８ｄは１組のリヤサスペンションメンバ９に軸支されている。また上記ロアアーム８ｃには油圧緩衝器８ｅの下端部が連結され、該油圧緩衝器８ｅの上端部は上記左，右側部に配設された左，右のサスタワー３ｅ、３ｅによって支持されている。

そして上記左，右のサスタワー３ｅ，３ｅは、互いに交差するように配置されたパフォーマンスロッド１１，１１でボディ本体３に接続固定されている。なお、上記左，右の油圧緩衝器８ｅ、８ｅをパフォーマンスロッドでボディ本体３に接続固定しても良い。

上記リヤサスペンションメンバ９は、左，右パイプ材９ａ，９ａを前後クロス部材９ｂ，９ｂで結合したものである。上記左，右パイプ部材９ａ，９ａの前，後端部には該リヤサスペンションメンバ９をボディ本体３にゴムダンパを介して取り付けるためのボス部９ｃが形成され、また左，右パイプ材９ａ，９ａにはロアアーム８ｂ，アッパアーム８ｄを支持する支持部９ｄ，９ｅが形成されている。

また、本実施形態のボディ本体３の底面には、補強部材として、フロントスタビリティーブレース２３及びリヤスタビリティーブレース２６が配設されている。上記フロントスタビリティーブレース２３は、上記フロントサスペンションメンバ９の下面９ｆと上記フロントロアアーム６ｂの車体への取付部６ｇとの間に掛け渡し固定されている。上記フロントスタビリティーブレース２３は、詳細には、図５に示すように、略Ａ字形状をなしており、その頂角部２３ａが上記フロントサスペンションメンバ９の下面９ｆに固定され、左，右斜辺部のブラケット２３ｂ，２３ｂがフロントロアアーム６ｂの車体への取付部６ｇに固定されている。また上記リヤスタビリティーブレース２６は左，右一対設けられ、フロントフロアの後部とリヤサスペンションメンバ９の車体への取付ボス部９ｃの下面との間に掛け渡し固定されている。

ここで本実施形態では、上記主要構造体としての、前，後のサスタワー３ｄ，３ｅ、ロアアーム６ｂ，アッパアーム６ｅ、ロアアーム８ｂ，８ｃ、アッパアーム８ｄ等のサスペンションアーム、フロントサスペンションメンバ６ｃ、リヤサスペンションメンバ９のアーム支持部９ｄ，９ｅの少なくとも一部が上記制振合金により構成されている。

また上記ボディ本体３の補強部材としての、パフォーマンスロッド１０，１１と、上記リヤサスペンションメンバ９のボス部９ｃ及びアーム支持部９ｄ，９ｅ等の、路面やエンジン等からの振動や変形が車体側に入力される入力ポイントの構成部分とが上述の制振合金によって構成されている。

さらにまた上記フロントスタビリティーブレース２３，リヤスタビリティーブレース２６がの少なくとも何れか一方が上記制振合金により構成されている。なお、上記フロント，リヤスタビリティーブレース２３，２６は必ずしも両方設ける必要はなく、何れか一方のみ設けることもできる。この場合、この一方のブレースを制振合金で構成することとなる。

また、図示していないが、本実施形態における主要構造体には、エンジン支持部，トランスミッション支持部，ドライブシャフト支持部等の駆動系支持部材も含まれ、該駆動系支持部材の少なくとも一部が上記上記制振合金により構成されている。

このように本実施形態では、車体２の補強部材であるパフォーマンスロッド１０，１１やフロントスタビリティーブレース２３，リヤスタビリティーブレース２６、主要構造体である前，後のサスタワー３ｄ，３ｅ、懸架装置の各アーム６ｂ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、これらを支持するサスペンションメンバ６ｃ，９の各支持部９ｃ，９ｄ ，９ｅ、さらにはエンジン支持部，トランスミッション支持部，ドライブシャフト支持部等の駆動系支持部材の少なくとも一部を、制振合金、例えばＮｉ−Ｔｉ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金によって構成している。そのため、路面からの高周波微振動が車体に入力されると、上記制振合金製の主要構造体又は補強部材自体が、例えば双晶変形により振動エネルギーを吸収する。その結果、高周波微振動が車室３ａ内に伝達されるのを低減でき、乗り心地や操縦安定性を改善できる。

上記制振合金による減衰特性は、経時変化がほとんどなく、また温度依存性も小さいので、常に一定の安定した制振効果を得ることができる。

さらにまた主要構造体又は補強部材自体を制振合金製としたので、上述の粘性的減衰力発生手段を備える場合のような車載部品の配置上の自由度が制約を受けるといった問題を回避できる。

図７，図８は本発明の第２実施形態を説明するための図であり、図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。

本実施形態では、ボディ本体３はモノコック構造になっており、要部を補強する補強部材を各所に備えている。例えば上記エンジンルーム３ｂの側部を覆うように配置されたフロントフェンダ３ｆを取り外した状態を示す図８において、上記エンジンルーム３ｂの側部を構成するカウルサイドメンバ３ｇと、車室３ａの前部を構成するフロントピラー３ｈとの接続コーナ部は、ブレース３ｉを全体として三角形状をなすように配置固定することにより補強されている。そしてこのブレース３ｉは、上述の制振合金により構成されている。

またボディ本体３は、主要構造体として、左，右のサイドフレーム３ｊ，３ｊ同士を結合するクロスメンバ３ｋを有し、このクロスメンバ３ｋは上述の制振合金により構成されている。

このように車体の補強部材であるブレース３ｉや、主要構成部材であるクロスメンバ３ｋを制振合金によって構成したので、上記第１実施形態の場合と同様の作用効果が得られる。

ここで上記第２実施形態では、ボディ本体３がモノコックフレームである場合を説明したが、本発明は、図９に示すラダーフレームにも適用できる。図９において、ラダーフレーム３１は、左，右のサイドフレーム３１ａ，３１ｂを複数のクロスフレーム３１ｃ〜３１ｈで結合してなる梯子形をなしている。そして上記クロスフレームのうち、前輪懸架装置用油圧緩衝器の支持部３１ｊ近傍のクロスフレーム３１ｄ、及び後輪懸架装置用油圧緩衝器の支持部３１ｉ近傍のクロスフレーム３１ｆ，３１ｇは、上述の制振合金で構成されている。

このように車体の主要構造体であり、しかも油圧緩衝器支持部近傍のクロスフレーム３１ｄ，３１ｆ，３１ｄを制振合金によって構成したので、上記第１実施形態の場合と同様の作用効果が得られる。

なお、本発明における、制振合金の適用範囲は上記各実施形態に限定されるものでないことは勿論であり、要は車体の主要構造体や補強部材等の、特に路面やエンジン等からの振動や変形が入力される部位を構成する部材を制振合金で構成することにより上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。

本発明の第１実施形態による制振構造が適用された自動車の模式平面図である。 上記自動車の前，後輪懸架装置の配置状態を示す斜視図である。 上記前輪懸架装置を示す斜視図である。 上記後輪懸架装置を示す斜視図である。 上記自動車を底面からみた斜視図である。 上記自動車を底面からみた斜視図である。 本発明の第２実施形態による制振構造が適用された自動車の車体の斜視図である。 上記車体の補強部材の配置状態を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態による制振構造が適用された自動車の車体フレームの斜視図である。

符号の説明

１ 自動車
２ 車体
３ ボディ本体（主要構造体）
３ｄ，３ｅ サスペンションタワー（主要構造体）
３ｉ ブレース（補強部材）
６ｂ，８ｂ，８ｃ サスペンションアーム（主要構造体）
６ｃ フロントサスペンションメンバ
９ リヤサスペンションメンバ
９ｃ リヤサスペンションメンバ取付部
９ｅ，９ｄ サスペンションアーム支持部（主要構造体）
１０，１１ パフォーマンスロッド（補強部材）
２３ フロントスタビリティーブレース（補強部材）
２４ フロントフロア
２６ リヤスタビリティーブレース（補強部材）

Claims (5)

1. 主要構造体と、該主要構造体の要部を補強する補強部材とを備えた車両用車体において、
   上記主要構造体又は補強部材の少なくとも一部が、制振合金により構成されていることを特徴とする車両用車体。
2. 請求項１において、上記主要構造体は、サスペンションタワー，サスペンションアーム，サスペンションアーム支持部を含む懸架装置支持部材であり、該懸架装置支持部材の少なくとも一部が上記制振合金により構成されていることを特徴とする車両用車体。
3. 請求項１において、上記主要構造体は、エンジン支持部，トランスミッション支持部，ドライブシャフト支持部を含む駆動系支持部材であり、該駆動系支持部材の少なくとも一部が上記制振合金により構成されていることを特徴とする車両用車体。
4. 請求項１において、上記主要構造体は、モノコックフレーム又はラダーフレームの左，右のサイドフレーム同士を結合するクロスメンバであり、該クロスメバが上記制振合金により構成されていることを特徴とする車両用車体。
5. 請求項１において、上記補強部材として、車体に取り付けられたフロントサスペンションメンバ下面とフロントロアアームの車体への取付部との間に掛け渡し固定されたフロントスタビリティーブレースと、フロントフロア後部とリヤサスペンションメンバ取付部との間に掛け渡し固定されたリヤスタビリティーブレースとの少なくとも何れか一方を有し、該リヤ，フロントスタビリティーブレースの何れか一方又は両方が、上記制振合金により構成されていることを特徴とする車両用車体。

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