JP2009248878A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドリング運転中の車体振動を低減する技術の開発が望まれる。
【解決手段】車両のサスペンション装置に設けられる防振装置において、第１リンク５２は、ドライブシャフトの一端に連結される第１ナックルに回転可能に支持される。第２リンク５０は、ドライブシャフトの他端に連結される第２ナックルに回転可能に支持される。回動部４８は、第１リンク５２および第２リンク５０を連結する連結部材を有するとともに、車体４６に固定される。第１リンク５２および第２リンク５０は、連結部材の異なる位置に回転可能に連結される。
【選択図】図３

Description

本発明は、サスペンション装置の防振技術に関し、特に、エンジンのアイドリング運転時の振動を防止する技術に関する。

車両にはエンジンやディファレンシャルギヤケースなどの装置が設けられており、それらの装置から発生した振動は、車両の車体に伝達される。たとえば、特許文献１には、ディファレンシャルギヤケースをサスペンションメンバに支持する弾性支持素子の剛性に異方性を持たせ、ディファレンシャルギヤケースが車両上方からみた回転変位をした場合にサスペンションメンバに作用する回転モーメントを打ち消す逆方向のモーメントが生じるように弾性支持素子の弾性主軸を互いに逆方向に傾けて配置することで、ディファレンシャルギヤケースの回転による振動を低減する内容が開示されている。

特開平１０−５８９９６号公報

ところで、エンジンが回転することにより、エンジンの振動は様々な経路を経て車体に伝達する。車体に伝達される振動が大きくなれば、乗員に快適な車両環境を提供することは困難となる。車両停止中にエンジンがアイドリング運転しているときは、車両の走行に起因する車体振動がないため、乗員はとくにエンジンから伝達される振動を感じうる。したがって、アイドリング運転中の車体振動を低減する技術の開発が望まれる。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンのアイドリング運転時の車体振動を低減することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の防振装置は、車両のサスペンション装置に設けられる防振装置であって、ドライブシャフトの一端に連結される第１ナックルに回転可能に支持される第１リンクと、ドライブシャフトの他端に連結される第２ナックルに回転可能に支持される第２リンクと、第１リンクおよび第２リンクを連結する連結部材を有し、車体に固定される回動部を備える。第１リンクおよび第２リンクは、連結部材の異なる位置に回転可能に支持される。この態様によると、回動部が、第１リンクおよび第２リンクを実質的に反対方向に動かすことができる。

第１リンクおよび第２リンクは、連結部材における対向する位置に支持されてもよい。これにより、回動部が、第１リンクおよび第２リンクを実質的に反対方向に効率よく動かすことができる。

回動部は、一端が車体に対して固定されるとともに、他端が連結部材に対して固定されて、第１リンクおよび第２リンクの動きに応じてねじり回転する弾性部材を備えてもよい。これにより、回動部が、簡易な構造で第１リンクおよび第２リンクを実質的に反対方向に効率よく動かすことができる。

回動部は、弾性部材のねじり剛性と連結部材の慣性モーメントとに基づく固有周波数を有してもよい。当該固有周波数は、ドライブシャフトの軸方向の車輪の共振周波数に一致してもよい。これにより、共振する車輪の振動モードを逆位相にできる。

本発明の防振装置によれば、エンジンのアイドリング運転時の車体振動を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、サスペンション装置１０の周辺の構造を示す。同図を用いて、エンジン３０のアイドリング運転時に車体に伝達される振動（以下、「アイドル振動」という）について、とくに、エンジン３０が縦置きされた四輪駆動または前二輪駆動の車両において顕現されるアイドル振動について説明する。なお、エンジン３０の縦置きとは、車両の前後方向に平行にエンジン３０のクランクシャフトが運動するように設けられたものをいう。

車輪の左前輪３８は、ホイール１２と、ホイール１２のホイールリム１６に取り付けられたタイヤ１４とを含む。図示しない右前輪も左前輪３８と同様の構成である。ホイール１２は、ディスクロータ１８とともにハブ１７に固定される。ハブ１７の中心には軸１９がハブ１７とともに回転するように取り付けられている。軸１９は、ユニバーサルジョイント２８を介して、ドライブシャフト２６に連結されている。これにより、左前輪３８は、ドライブシャフト２６とともに回転可能とされる。

ハブ１７の外周には、図示しないベアリングが圧入されており、ベアリングの外周にナックル２０が取り付けられている。したがってナックル２０は左前輪３８を支持する車輪支持部材として機能する。ハブ１７はドライブシャフト２６によって図示しないトランスミッションユニットに接続されている。したがって、ナックル２０はドライブシャフト２６を介してトランスミッションユニットと振動が伝達可能に接続される。

ナックル２０は、下部アーム２０ａと上部アーム２０ｂとを備え、下部アーム２０ａがロアアーム２２に連結され、上部アーム２０ｂがアッパーアーム３２に連結される。ロアアーム２２はゴムなどの弾性部材により形成されたブッシュを介して車体に連結される。

具体的には、ロアアーム２２はＣ字状に形成されており、２つの端部には同軸上に貫通するよう形成された取付孔が設けられている。２つの取付孔に回動軸が挿通され車体に固定されることにより、ロアアーム２２が回動軸を中心に車体に対して回動可能に支持される。アッパーアーム３２は、車体の重量などにより伸縮するショックアブソーバ２４を介して車体に取り付けられる。

エンジン３０のロール方向３４の振動によって、エンジン３０に連結されるドライブシャフト２６は軸方向に振動する。ドライブシャフト２６の振動は、ナックル２０および左前輪３８に伝達され、ナックル２０および左前輪３８の振動は、ロアアーム２２およびアッパーアーム３２を介して車体に伝達される。左前輪３８および右前輪６０は、ドライブシャフト２６からの軸方向の力により、左右方向３６に共振する。以下、この車輪の左右方向３６の共振を車輪倒れ込み共振という。このエンジン３０のロール方向３４の振動に起因する左前輪３８および右前輪６０の共振を具体的に説明する。

図２は、車輪倒れ込み共振モードが発生した車両の前面を模式的に示す図である。車輪倒れ込み共振モードでは、左前輪３８および右前輪６０が、矢印６４の右方向または左方向に同位相で振動する。左前輪３８および右前輪６０は、所定の周波数で共振し、車輪倒れ込み振動の共振周波数は、車輪回りの構造など種々の条件により定められる。

車輪倒れ込み共振モードでは、左前輪３８および右前輪６０が同位相で振動するため、左前輪３８および右前輪６０からロアアーム２２およびアッパーアーム３２を介して車体４６に伝達される合力が大きくなる。ドライブシャフトからサスペンションを介して車体に伝達されるアイドル振動を低減するために、たとえば、アイドリング運転時のエンジンの設定回転数を調整することで対応しようとすると、設定回転数を下げれば、空調性能やバッテリー放電性能が低下し、設定回転数を上げれば燃費が悪くなるという問題がある。

図３は、本実施の形態にかかるアイドル振動防止装置４０を取り付けた車両の下面の一態様を模式的に示す図である。アイドル振動防止装置４０は第１リンク５２と、第２リンク５０と、回動部４８とを備える。第１リンク５２の端部４２ａは、ドライブシャフトの一端に連結される図示しない第１ナックルの下部アームに回転可能に支持される。第２リンク５０の端部４２ｂは、ドライブシャフトの他端に連結されるナックルの下部アームに回転可能に支持される。

回動部４８は、第１リンク５２および第２リンク５０を連結する連結部４３を有し、回動軸４４の上端側で車体４６に固定される。第１リンク５２の端部５４ａおよび第２リンク５０の端部５４ｂは、連結部４３の異なる位置に回転可能に連結される。回動部４８は、回動軸４４を中心に回動させる回転部材を備える。回転部材はねじり可能な弾性部材であってもよい。

たとえば、車輪倒れ込み振動によって左前輪３８に矢印７０で示す横方向の力が加わると、第１リンク５２は矢印７０の方向に引っ張られる。このとき、回動部４８は、反時計回り方向７２に回転し、第２リンク５０を矢印７０とは逆向きの矢印７４で示す方向に押し出す。このリンク機構により、ナックルの下部アームに連結された第１リンク５２および第２リンク５０は、ともに車体４６から離れる方向に押し出され、左前輪３８および右前輪６０の下部が車体４６から離れる方向に変位する。回動部４８によって、第１リンク５２と第２リンク５０に加わる力は実質的に逆向きとなり、左前輪３８と右前輪６０とを逆位相に変位させる。

なお、同図には、第１リンク５２および第２リンク５０の長さを均等に示しているが、長さは均等でなくてよい。長さが均等でない場合は、力のモーメントが釣り合うように、端部５４ａまたは端部５４ｂを回動部４８に取り付ける位置を調整してもよい。

図４は、本実施の形態にかかるアイドル振動防止装置４０を取り付けた車両の下面の別の態様を模式的に示す図である。図４は、リンク機構によってアイドル振動防止装置４０の回動部４８が反時計回り方向に回転した状態を示す。回動部４８の回転により第１リンク５２は、矢印７０の横向きに押し出され、第２リンク５０は、矢印７４の向きに押し出されている。左前輪３８および右前輪６０の下部は、アイドル振動防止装置４０によりともに図３に示す位置から左右方向に広がるように動き、左前輪３８および右前輪６０の上部は、下部とは逆に、左右方向に狭まるように動く。このように、アイドル振動防止装置４０は、左前輪３８および右前輪６０の同位相での振動を打ち消して、車体４６に伝達される振動を低減する。

図５（ａ）および（ｂ）は、本実施の形態にかかるアイドル振動防止装置４０の前面図または上面図を示す。なお、図５（ｂ）は、固定部材８２を除いたアイドル振動防止装置４０を示す。回動部４８は、固定部材８２と、弾性部材８４と、連結部材８６とを備える。たとえば、固定部材８２は、上面がサスペンションメンバー８０に固定されてよい。固定部材８２の下面は弾性部材８４の上面に固着される。弾性部材８４は、下面が連結部材８６と固着される。弾性部材８４は、天然ゴムや合成ゴムなどで円筒形状に形成され、所定の剛性を持つ。弾性部材８４により、サスペンションメンバー８０から伝達される振動を低減することができる。

円筒形状の連結部材８６は、第１リンク５２の端部５４ａおよび第２リンク５０の端部５４ｂを、異なる位置に回転可能に連結する。なお、端部５４ａおよび端部５４ｂは、中心点を挟んで対向する位置で、連結部材８６に連結されてよい。また、端部５４ａおよび端部５４ｂは、中心点を基準として１８０度となる位置で連結部材８６に連結されてよい。また、端部４２ａと、端部４２ｂとを結ぶ直線で分割される連結部材８６の一方の領域に端部５４ａが連結され、連結部材８６の他方の領域に端部５４ｂが連結されてよい。また、端部５４ａおよび端部５４ｂの中心点からの位置は、第１リンク５２と第２リンク５０の力のモーメントが釣り合う位置に定められるのが好ましい。

連結部材８６は、第１リンク５２および第２リンク５０に与えられる力によって回動し、連結する弾性部材８４をねじり回転させる。回動部４８は、車輪倒れ込み共振の共振周波数と一致する固有周波数を有する。回動部４８の固有周波数は、弾性部材８４のねじり剛性と連結部材８６の慣性モーメントによって定められる。これにより、左前輪３８と右前輪６０とを逆位相で共振させることができる。

図６は、第１リンク５２の端部５４ａの取り付け構造を示す。第１リンク５２の端部５４ａは、連結部材８６に回転自在に支持される。端部５４ａは、ボルト８８を取り付ける貫通孔を有するワッシャ形状の部品として構成されてよい。端部５４ａは、ボルト８８とナット９４に締め付けられる。ボールベアリング９２は、連結部材８６とボルト８８との相対回転を許容する。なお、当該取り付け構造は、第１リンク５２の一方の端部４２ａとナックル２０との取り付けに用いてもよい。また、当該取り付け構造は、第２リンク５０の端部５４ｂと連結部材８６との取り付け、および端部４２ｂとナックル２０との取り付けに用いてもよい。なお、取り付け構造に、端部が回転可能に連結されるその他の構造を用いてもよい。たとえば、ボルト８８の軸部分は、端部５４ａの環状孔および連結部材８６の貫通孔に挿通され、ナット９４はボルト８８の軸部分にクリアランスを残してボルト８８に固着してもよい。

図７は、本実施の形態にかかるアイドル振動防止装置４０を備える車両を模式的に示す図である。同図では、アイドル振動防止装置４０の回動部４８の固有周波数を車輪倒れ込み共振の共振周波数と一致させることで、車輪倒れ込み共振の振動モードを逆位相とさせ、アイドル振動防止装置４０は、左前輪３８および右前輪６０の下部にともに車体４６から離れる方向に押し出す。すなわち、左前輪３８および右前輪６０は、図２に示す車輪倒れ込み共振とは逆位相で振動する。

これにより、左前輪３８および右前輪６０の振動を受けナックル２０を介してロアアーム２２は、ともに矢印９８の左右に広がる方向に逆位相の振動を車体４６に入力し、アッパーアーム３２はナックル２０を介してともに矢印９６の左右に狭まる方向に逆位相の振動を車体４６に入力する。この矢印９８と矢印９６の振動は左右に逆位相で打ち消すため、車体４６の左右の振動を抑制する。また、アイドル振動防止装置４０が同図とは逆に左右方向に縮まる動きをした場合、左前輪３８および右前輪６０の下部はともに車体４６に近づく方向に変位し、ロアアーム２２は左右に狭まる方向に逆位相の振動を車体４６に入力し、アッパーアーム３２は左右に広がる方向に逆位相の振動を車体４６に入力する。これらの車体４６に入力される逆位相の振動は左右に釣り合い打ち消される。以上より、アイドル振動防止装置４０は、車体４６に入力される車輪倒れ込み振動の位相を逆位相とすることで、アイドル時の車体の振動をより効率よく低減する。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

サスペンション装置の周辺の構造を示す図である。 車輪倒れ込み共振モードが発生した車両の前面を模式的に示す図である。 本実施の形態にかかるアイドル振動防止装置を取り付けた車両の下面の一態様を模式的に示す図である。 本実施の形態にかかるアイドル振動防止装置を取り付けた車両の下面の別の態様を模式的に示す図である。 （ａ）は、本実施の形態にかかるアイドル振動防止装置の前面図であり、（ｂ）は、本実施の形態にかかるアイドル振動防止装置の上面図である。 第１リンクの端部の取り付け構造を示す図である。 本実施の形態にかかるアイドル振動防止装置を備える車両を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ サスペンション装置、 １２ ホイール、 １４ タイヤ、 １６ ホイールリム、 １８ ディスクロータ、 ２０ ナックル、 ２２ ロアアーム、 ２４ ショックアブソーバ、 ２６ ドライブシャフト、 ２８ ユニバーサルジョイント、 ３０ エンジン、 ３２ アッパーアーム、 ３８ 左前輪、 ４０ アイドル振動防止装置、 ４６ 車体、 ４８ 回動部、 ５０ 第２リンク、 ５２ 第１リンク、 ６０ 右前輪、 ８２ 固定部材、 ８４ 弾性部材、 ８６ 連結部材。

Claims (4)

1. 車両のサスペンション装置に設けられる防振装置であって、
   ドライブシャフトの一端に連結される第１ナックルに回転可能に支持される第１リンクと、
   ドライブシャフトの他端に連結される第２ナックルに回転可能に支持される第２リンクと、
   前記第１リンクおよび前記第２リンクを連結する連結部材を有し、車体に固定される回動部を備え、
   前記第１リンクおよび前記第２リンクは、前記連結部材の異なる位置に回転可能に支持されることを特徴とする防振装置。
2. 前記第１リンクおよび前記第２リンクは、前記連結部材における対向する位置に支持されることを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
3. 前記回動部は、一端が車体に対して固定されるとともに、他端が連結部材に対して固定されて、第１リンクおよび第２リンクの動きに応じてねじり回転する弾性部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の防振装置。
4. 前記回動部は、前記弾性部材のねじり剛性と前記連結部材の慣性モーメントとに基づく固有周波数を有し、
   当該固有周波数は、ドライブシャフトの軸方向の車輪の共振周波数に一致することを特徴とする請求項３に記載の防振装置。

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