JP2009056813A - 車両骨格構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ロードノイズを低減することが可能な車両骨格構造を提供する。
【解決手段】車両骨格構造１０は、車両車幅方向に延びるバンパー補強部材１２と、車両左側部に設けられ、バンパー補強部材の左側部分から車両前後方向に延びる左側側部部材５ＦＬと、車両右側部に設けられ、バンパー補強部材の右側部分から車両前後方向に延びる右側側部部材５ＦＲと、を備え、バンパー補強部材１２の前後曲げ共振周波数と、左側側部部材５ＦＬおよび右側側部部材５ＦＲの同位相曲げ共振周波数とが略一致している。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両の骨格構造である車両骨格構造に関する。

従来文献である特許文献１および特許文献２には、車両に生じる振動を低減するための車両構造が示されている。これらの従来文献に示されるように、従来より様々な振動低減手法が検討されている。
特開２０００−７２０４１号公報 特開２００１−４７９５１号公報

車両の左側および右側に設けられるサイドメンバ（左側側部部材、右側側部部材）にはサスペンションが取り付けられるため、サイドメンバの振動特性は車室内に伝達されるロードノイズに影響を及ぼす。特に、ロードノイズに対するサイドメンバの感度が高いと、サイドメンバの共振により増大されるロードノイズが問題となってしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、ロードノイズを低減することが可能な車両骨格構造を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係る車両骨格構造は、車両左右方向に延びるバンパー補強部材と、車両左側部に設けられ、バンパー補強部材の左側部分から車両前後方向に延びる左側側部部材と、車両右側部に設けられ、バンパー補強部材の右側部分から車両前後方向に延びる右側側部部材と、を備え、バンパー補強部材の前後曲げ共振周波数と、左側側部部材および右側側部部材の同位相曲げ共振周波数とが略一致していることを特徴とする。

この構成によれば、バンパー補強部材の前後曲げ共振周波数と、左側側部部材および右側側部部材の同位相曲げ共振周波数とが略一致しているため、これらの部材に伝達される振動の周波数が、バンパー補強部材の前後曲げ共振周波数付近（言い換えれば、左側側部部材および右側側部部材の同位相曲げ共振周波数付近）となった時には、バンパー補強部材の前後曲げモードの振動に共振が生じると共に、左側側部部材および右側側部部材の同位相曲げモードの振動に共振が生じる。この結果、左側側部部材および右側側部部材の同位相曲げモードの振動を抑制して、ロードノイズを低減することができる。

また、本発明に係る車両骨格構造において、バンパー補強部材は車両前部に設けられており、左側側部部材はバンパー補強部材の左側部分から車両後方に延びており、右側側部部材はバンパー補強部材の右側部分から車両後方に延びていることが好ましい。この構成によれば、車両前部から車両後方に延びている左側側部部材および右側側部部材の同位相曲げモードの振動を抑制するため、車両前側のロードノイズを低減することができる。

また、本発明に係る車両骨格構造は、バンパー補強部材と左側側部部材との間に設けられた左側衝撃吸収部材と、バンパー補強部材と右側側部部材との間に設けられた右側衝撃吸収部材と、をさらに備えるものであってもよい。

また、本発明に係る車両骨格構造は、左側側部部材の後端に接続され、車室の床下の左側を後方に延びる左側床下補強部材と、右側側部部材の後端に接続され、車室の床下の右側を後方に延びる右側床下補強部材と、をさらに備えるものであってもよい。

また、本発明に係る車両骨格構造において、左側側部部材および右側側部部材の同位相曲げ共振周波数は、左側側部部材および右側側部部材の左右曲げ共振周波数であることが好ましい。この構成によれば、左側側部部材および右側側部部材の同位相曲げ共振周波数は、左側側部部材および右側側部部材の左右曲げ共振周波数であるため、左側側部部材および右側側部部材の左右曲げモードの振動を抑制して、ロードノイズを低減することができる。

本発明によれば、ロードノイズを低減することが可能な車両骨格構造を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１および図２は、車両１およびその内部に設けられている車両骨格構造１０を概略的に示している。図１および図２では、説明を容易化するために、車両骨格構造１０を構成する多数の部材のうち、車両前部に設けられた部材（フロントバンパーリインフォース部材１２、左側クラッシュボックス１４Ｌ，１４Ｒ、右側クラッシュボックス１４Ｌ，１４Ｒ、左側サイドメンバ、右側サイドメンバ、左側フロアリインフォース部材、右側フロアリインフォース部材）を抽出して示しており、その他の部材を省略して示している。

フロントバンパーリインフォース部材（バンパー補強部材）１２は、車両前端において車幅方向（左右方向）に延びる部材であり、車両左端に近い位置から車両右端に近い位置まで、車輪５ＦＬ，５ＦＲの上端付近の高さを水平に延びている。フロントバンパーリインフォース部材１２は、鋼材を材質としており、高剛性を有している。よって、車両走行中に車両前端が物体に衝突した時には、フロントバンパーリインフォース部材１２の変形は小さい。そして、車両走行中に車両前端が物体に衝突した時には、衝突により受けた衝撃力は、フロントバンパーリインフォース部材１２から左側クラッシュボックス１４Ｌを介して左側フロントサイドメンバ１６Ｌに伝達されると共に、フロントバンパーリインフォース部材１２から右側クラッシュボックス１４Ｒを介して右側フロントサイドメンバ１６Ｒに伝達される。

また、フロントバンパーリインフォース部材１２は、フロントバンパーリインフォース部材１２に特有の共振周波数の振動に応じて共振する性質を有している。フロントバンパーリインフォース部材１２の共振周波数には、フロントバンパーリインフォース部材１２の両端を節としてフロントバンパーリインフォース部材１２の中央の腹が前後方向に振動する前後曲げ共振周波数と、フロントバンパーリインフォース部材１２の両端を節としてフロントバンパーリインフォース部材１２の中央の腹が上下方向に振動する上下曲げ共振周波数とがある。

２つのクラッシュボックス（左側衝撃吸収部材、右側衝撃吸収部材）１４Ｌ，１４Ｒは、フロントバンパーリインフォース部材１２と各フロントサイドメンバ１６Ｌ，１６Ｒとの間に設けられている。２つのクラッシュボックス１４Ｌ，１４Ｒは左側クラッシュボックス１４Ｌおよび右側クラッシュボックス１４Ｒである。左側のクラッシュボックス１４Ｌは、フロントバンパーリインフォース部材１２の左端付近と左側フロントサイドメンバ１６Ｌの前端との間に配置されている。一方、右側のクラッシュボックス１４Ｒは、フロントバンパーリインフォース部材１２の右端と右側フロントサイドメンバ１６Ｒの前端との間に配置されている。

フロントバンパーリインフォース部材１２および各クラッシュボックス１４Ｌ，１４Ｒは、車両衝突後の修理を容易にするために、フロントサイドメンバ１６Ｌ，１６Ｒにボルト止めで固定されている。すなわち、車両が障害物に衝突してフロントバンパーリインフォース部材１２が車両後方にずれると、クラッシュボックス１４Ｌ，１４Ｒが潰れる。その後の車両修理時に、作業者は、フロントバンパーリインフォース部材１２を取り外してから、クラッシュボックス１４Ｌ，１４Ｒを交換するだけでよい。

左側フロントサイドメンバ（左側側部部材）１６Ｌは、車両左前位置において車両前後方向に延びる部材であり、車両前端に近い位置から車室に近い位置まで、車輪５ＦＬ，５ＦＲの上端付近の高さを水平に延びている。左側フロントサイドメンバ１６Ｌは、鋼材を材質としており、高剛性を有している。よって、左側フロントサイドメンバ１６Ｌは、車両走行中に車両前端が物体に衝突した時には、フロントバンパーリインフォース部材１２からクラッシュボックス１４Ｌ，１４Ｒを介して伝達されてくる衝撃力を左側フロアアンダーリインフォース部材１８Ｌに伝達する。

また、左側フロントサイドメンバ１６Ｌは、左側フロントサイドメンバ１６Ｌに特有の共振周波数の振動に応じて共振するものである。左側フロントサイドメンバ１６Ｌの共振周波数には、左側フロントサイドメンバ１６Ｌの前端部および後端部を節として左側フロントサイドメンバ１６Ｌの中央の腹が車幅方向に振動する左右曲げ共振周波数と、左側フロントサイドメンバ１６Ｌの前端部および後端部を節として左側フロントサイドメンバ１６Ｌの中央の腹が上下方向に振動する上下曲げ共振周波数とがある。

右側フロントサイドメンバ（右側側部部材）１６Ｒは、車両右前位置において車両前後方向に延びる部材であり、車両前端に近い位置から車室に近い位置まで、車輪５ＦＬ，５ＦＲの上端付近の高さを水平に延びている。右側フロントサイドメンバ１６Ｒは、鋼材を材質としており、高剛性を有している。よって、右側フロントサイドメンバ１６Ｒは、車両走行中に車両前端が物体に衝突した時には、フロントバンパーリインフォース部材１２からクラッシュボックス１４Ｌ，１４Ｒを介して伝達されてくる衝撃力を右側フロアアンダーリインフォース部材１８Ｒに伝達する。

また、右側フロントサイドメンバ１６Ｒは、右側フロントサイドメンバ１６Ｒに特有の共振周波数の振動に応じて共振するものである。右側フロントサイドメンバ１６Ｒの共振周波数には、右側フロントサイドメンバ１６Ｒの前端部および後端部を節として右側フロントサイドメンバ１６Ｒの中央の腹が右方向に振動する右右曲げ共振周波数と、右側フロントサイドメンバ１６Ｒの前端部および後端部を節として右側フロントサイドメンバ１６Ｒの中央の腹が上下方向に振動する上下曲げ共振周波数とがある。

左側フロアアンダーリインフォース部材（左側床下補強部材）１８Ｌは、車室床下左側において車両前後方向に延びる部材であり、車室前端に近い位置から車室床下に回りこんで車室後部に至る位置まで延びている。左側フロアアンダーリインフォース部材１８Ｌは、鋼材を材質としており、高剛性を有している。よって、左側フロアアンダーリインフォース部材１８Ｌは、車両走行中に車両前端が物体に衝突した時には、左側フロントサイドメンバ１６Ｌから伝達されてくる衝撃力を車両後方の部材に伝達する。

右側フロアアンダーリインフォース部材（右側床下補強部材）１８Ｒは、車室床部右側において車両前後方向に延びる部材であり、車室前端に近い位置から車室床下に回りこんで車室後部に至る位置まで延びている。右側フロアアンダーリインフォース部材１８Ｒは、鋼材を材質としており、高剛性を有している。よって、右側フロアアンダーリインフォース部材１８Ｒは、車両走行中に車両前端が物体に衝突した時には、右側フロントサイドメンバ１６Ｒから伝達されてくる衝撃力を車両後方の部材に伝達する。

本実施形態の車両骨格構造１０において、フロントバンパーリインフォース部材１２が車両前後方向に共振する前後曲げ共振周波数と、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相で車幅方向に共振する同位相左右曲げ共振周波数と、が略一致している。このように２つの共振周波数を略一致させるためには、フロントバンパーリインフォース部材１２の長さ、重量、材質などを調整するか、または左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの長さ、重量、材質などを調整すればよい。

なお、フロントバンパーリインフォース部材１２の前後曲げ共振周波数と左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相左右曲げ共振周波数との「略一致」は、これらの２つの共振周波数が完全に一致している場合と、これらの２つの共振周波数が完全に一致していないものの、後述するロードノイズ低減効果を得ることができる程度に一致している場合を含むことを意味している。

なお、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相曲げとは、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒが同じ方向に曲がることである。一方、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの逆位相曲げとは、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒが反対方向に曲がることである。

図３は、フロントバンパーリインフォース部材１２の前後曲げ共振周波数と、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相左右曲げ共振周波数とが略一致している場合における、フロントバンパーリインフォース部材１２、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの振動状態を示している。なお、図３では、理解を容易にするために振動状態を誇張して示している。

車両走行時に路面からフロントバンパーリインフォース部材１２に伝達される振動の周波数が、フロントバンパーリインフォース部材１２の前後曲げ共振周波数付近となると、フロントバンパーリインフォース部材１２は車両前後方向に振動する。ここで、フロントバンパーリインフォース部材１２の左端付近および右端付近が振動の節となり、フロントバンパーリインフォース部材１２の中央部分が振動の腹となる。

これと同時に、路面から左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒに伝達される振動の周波数が、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相左右曲げ共振周波数付近となるため、左側サイドメンバおよび右側サイドメンバは車幅方向に振動する。ここで、左側サイドメンバ１６Ｌの前端付近および後端付近が振動の節となり、左側サイドメンバ１６Ｌの中央部分が振動の腹となる。また、右側サイドメンバ１６Ｒの前端付近および後端付近が振動の節となり、右側サイドメンバ１６Ｒの中央部分が振動の腹となる。

左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒはフロントバンパーリインフォース部材１２の車両前後方向振動により生じた力を受けるため、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの車幅方向振動はフロントバンパーリインフォース部材１２の車両前後方向振動の影響を受けたものとなる。この結果、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの振動は左右対称となり逆位相となる。言い換えれば、左側サイドメンバ１６Ｌの車幅方向振動により左側サイドメンバ１６Ｌの中央部分が移動する方向と、右側サイドメンバ１６Ｒの車幅方向振動により右側サイドメンバ１６Ｒの中央部分が移動する方向とは左右逆方向となる。このように左側サイドメンバ１６Ｌと右側サイドメンバ１６Ｒの振動方向が左右逆方向となった場合には、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相左右曲げモードの振動が相殺されて抑制されるため、車室内に伝達されるロードノイズを低減することができる。

次に、本実施形態に対する比較例として、フロントバンパーリインフォース部材１２の前後曲げ共振周波数と、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相左右曲げ共振周波数とが略一致していない場合について説明する。図４は、この場合における、フロントバンパーリインフォース部材１２、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの振動状態を示している。

車両走行時に路面から左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒに伝達される振動の周波数が、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相左右曲げ共振周波数付近となると、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒには共振が生じて車幅方向に大きく振動する。この時、フロントバンパーリインフォース部材１２には共振が生じていないため、左側サイドメンバ１６Ｌの車幅方向振動により左側サイドメンバ１６Ｌの中央部分が移動する方向と、右側サイドメンバ１６Ｒの車幅方向振動により右側サイドメンバ１６Ｒの中央部分が移動する方向とは左右同方向となる。このように左側サイドメンバ１６Ｌと右側サイドメンバ１６Ｒの振動方向が左右同方向となった場合には、左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相左右曲げモードの振動が抑制されないため、車室内に伝達されるロードノイズを低減することができない。

なお、本実施形態では、車両前部に設けられるフロントバンパーリインフォース部材１２の前後曲げ共振周波数と、フロントバンパーリインフォース部材１２から車両後方に延びる左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相曲げ共振周波数とを略一致させたが、本発明はこれに限らない。他の実施形態では、車両後部に設けられるリヤバンパーリインフォース部材の前後曲げ共振周波数と、リヤバンパーリインフォース部材から車両前方に延びる左側サイドメンバ１６Ｌおよび右側サイドメンバ１６Ｒの同位相曲げ共振周波数とを略一致させてもよい。

本発明の実施形態に係る車両骨格構造を概略的に示す側面図である。 本発明の実施形態に係る車両骨格構造を概略的に示す上面図である。 本実施形態に係る車両骨格構造の振動を説明するための説明図である。 比較例に係る車両骨格構造の振動を説明するための説明図である。

符号の説明

１…車両、３…車体、５ＦＬ…左前輪、５ＦＲ…右前輪、５ＲＬ…左後輪、５ＲＲ…右後輪、１２…フロントバンパーリインフォース部材、１４Ｌ…左側クラッシュボックス、１４Ｒ…右側クラッシュボックス、１６Ｒ…右側フロントサイドメンバ、１６Ｌ…左側フロントサイドメンバ、１８Ｒ…右側フロアアンダーリインフォース部材、１８Ｌ…左側フロアアンダーリインフォース部材。

Claims (5)

1. 車両左右方向に延びるバンパー補強部材と、
   車両左側部に設けられ、バンパー補強部材の左側部分から車両前後方向に延びる左側側部部材と、
   車両右側部に設けられ、バンパー補強部材の右側部分から車両前後方向に延びる右側側部部材と、
   を備え、
   前記バンパー補強部材の前後曲げ共振周波数と、前記左側側部部材および前記右側側部部材の同位相曲げ共振周波数とが略一致していることを特徴とする車両骨格構造。
2. 前記バンパー補強部材は、車両前部に設けられており、
   前記左側側部部材は、バンパー補強部材の左側部分から車両後方に延びており、
   前記右側側部部材は、バンパー補強部材の右側部分から車両後方に延びていることを特徴とする請求項１に記載の車両骨格構造。
3. 前記バンパー補強部材と前記左側側部部材との間に設けられた左側衝撃吸収部材と、
   前記バンパー補強部材と前記右側側部部材との間に設けられた右側衝撃吸収部材と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両骨格構造。
4. 前記左側側部部材の後端に接続され、車室の床下の左側を後方に延びる左側床下補強部材と、
   前記右側側部部材の後端に接続され、車室の床下の右側を後方に延びる右側床下補強部材と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両骨格構造。
5. 前記左側側部部材および前記右側側部部材の同位相曲げ共振周波数は、前記左側側部部材および前記右側側部部材の左右曲げ共振周波数であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両骨格構造。

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