JP2024024912A - 車両防振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】振動源であるユニットから伝達される振動により生じるマウント部材での共振振動を抑制して、車体に伝わる振動を低減しつつ、コストとスペースを抑えられる車両防振構造を実現する。【解決手段】車両後部構造は、車両に搭載され振動源となるユニット１０と、前記ユニット１０と車体２０および７０との間に設けられ、両者を連結するマウント部材３０と、前記ユニット１０と前記マウント部材３０を連結し、両者に固定されるステー４０と、を備え、前記ステー４０は、前記ユニット１０に固定される第一固定部４２と、前記マウント部材３０に固定される第二固定部４４と、伸縮可能な伸縮部４６と、を有し、前記伸縮部４６の伸縮特性の設定により、前記ステー４０に固定された前記マウント部材３０の固有振動数を調整する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両防振構造に関するものである。

車両の快適性を損ねる要因となるＮＶＨ（騒音、振動、ハーシュネス）への対応として、エンジンやモータなどの各種車載ユニットから車体に伝達される騒音や振動を制御し、低減する装置や構造が知られている。

特許文献１には、車両前部に搭載される振動源となる複数の車載ユニットから車体を介して車室内へ伝達される脈動音や振動を抑えるフロントエンドモジュールの防振構造が開示されている。

国際公開第２０１４／０４１９６１号

ところで、振動源となる車載ユニットと、振動の伝達系の部品の固有振動数が近似する場合、共振が発生し易い。共振によりＮＶＨ特性は悪化するため、共振を抑制する必要がある。その対応の一つとして、振動源である車載ユニットの固有振動数を調整することがある。しかし、車載ユニット自体の固有振動数の調整は、ユニット開発の完了後に設計の見直しが必要となるため、実現が困難であることが多い。仮に、かかる対応を行う場合には、処理・加工の工程が必要となり、さらには設備投資も必要となるため、余分なコストが発生する。

共振を抑制するための別の対応として、ユニットから車体への振動伝達系の部品、例えば、ユニットと車体との連結などに用いられるマウント部材の固有振動数を調整することがある。例えば、マウント部材に別部品を追加して質量を変更することや形状的に補強することで、マウント部材の固有振動数が調整できる。また、制振装置を追加し、マウント部材の振動を抑制するという対応もある。しかし、いずれの場合も、部材や装置の追加により余分なコストが発生する。また、搭載スペースの制約により、かかる対応を採用できないことがある。

そこで、本明細書では、振動源であるユニットから伝達される振動により生じるマウント部材での共振振動を抑制して、車体に伝わる振動を低減しつつ、コストとスペースを抑えられる車両防振構造を開示する。

本明細書で開示する車両防振構造は、車両に搭載され振動源となるユニットと、前記ユニットと車体との間に設けられ、両者を連結するマウント部材と、前記ユニットと前記マウント部材を連結し、両者に固定されるステーと、を備え、前記ステーは、前記ユニットに固定される第一固定部と、前記マウント部材に固定される第二固定部と、伸縮可能な伸縮部と、を有し、前記伸縮部の伸縮特性の設定により、前記ステーに固定された前記マウント部材の固有振動数を調整する、ことを特徴とする。

本明細書で開示の車両防振構造によれば、ステーの伸縮部の伸縮特性の設定により、ステーに固定されたマウント部材の固有振動数を調整する。すなわち、ステーの伸縮部の伸縮特性を調整するだけでマウント部材の固有振動数を調整することができ、別の部材や装置の追加は不要なため、余分なコストやスペースを確保する必要がない。その結果、振動源であるユニットから伝達される振動により生じるマウント部材での共振振動を抑制して、車体に伝わる振動を低減しつつ、コストとスペースを抑えられる車両防振構造が可能となる。

車両防振構造の概略正面図である。 図１の斜視図であり、ステーの形状を表した概略斜視図である。 ステーの伸縮部の周辺を示した斜視図であり、一部を拡大して示した図である。 エンジンマウントの固有振動数を調整した場合における周波数のイメージ図である。

以下、図面を参照して車両防振構造について説明する。なお、各図において、「Ｆｒ」、「Ｕｐ」、および、「Ｗ」は、それぞれ、車両前方、上方、および、車幅方向を示している。また、車幅方向の左右は、車両前方を見た場合の左右とする。

図１は、車両防振構造の概略正面図である。車両防振構造は、エンジン１０と、車体２０および７０と、エンジンマウント３０と、ステー４０と、エンジンマウントゴム５０と、車体側マウント６０とを備える。なお、本明細書で開示の車両防振構造は、車両に搭載され振動源となるユニットとしてエンジン１０を用いて説明するが、これに限らず、モータなどの別のユニットにも適用される。また、ユニットは、変速機などの動力伝達機構を含んでもよい。

エンジンマウント３０は、エンジン１０を車体２０および７０に搭載するときに用いられる、両者を連結する部材である。なお、車体側マウント６０も同様に、エンジン１０と車体２０および７０を連結する部材である。エンジンマウント３０は、エンジン１０側に配置され、車体側マウント６０は、車体２０および７０側に配置される。図１に示すように、エンジン１０に固定されたエンジンマウント３０は、エンジンマウントゴム５０および車体側マウント６０を介して、車体２０および７０と連結される。すなわち、エンジンマウント３０、エンジンマウントゴム５０、および、車体側マウント６０が、エンジン１０と車体２０および７０との振動伝達系を構成するといえる。

図１に示すように、エンジン１０の車幅方向左端の上部にエンジンマウント３０が取り付けられる。また、後述するが、エンジン１０とエンジンマウント３０とは、当該エンジン１０の左端の上部の一箇所だけではなく、ステー４０を介した別の箇所でも固定される。さらに、エンジンマウント３０には、車体２０および７０側において、エンジンマウントゴム５０が取り付けられる。エンジンマウントゴム５０は、上記のように、その一端がエンジンマウント３０に取り付けられるが、他端は車体側マウント６０に取り付けられる。なお、エンジンマウントゴム５０には、エンジンマウント３０から車体側マウント６０へ伝達される振動を抑制するため、ゴムなどの振動吸収特性を有する制振材料を用いる。車体側マウント６０は、本例においては、車体２０および７０に取り付けるものとする。

上述したように、エンジン１０とエンジンマウント３０とは固定されるため、エンジン１０を振動源とする振動は、エンジンマウント３０に伝達される。さらに、この振動は、エンジンマウントゴム５０および車体側マウント６０を介して、車体２０および７０に伝達される。一方、エンジン１０を振動源とする振動の車体２０および７０への伝達は、エンジンマウントゴム５０により低減される。しかし、エンジン１０で発生した振動が車体２０および７０に伝達されるまで振動伝達系の部品（以下、適宜「伝達系」と称する）の固有振動数の値によって共振が発生し、振動が強まることがある。

さらに、車体２０および７０には、エンジン１０を振動源とする振動以外にも、その他の複数の車載ユニットを振動源とする振動が伝達される。このとき、各ユニットの固有振動数が近似し、複数の伝達系から振動が伝達されると、共振が発生し易くなる。特に、電気自動車においては、各ユニットと振動系の固有振動数が近似することが多く、周波数が密集するような状態のものがある。この場合、伝達系においていずれかのユニットの振動との共振が発生し易くなる。

そこで、本明細書で開示する車両防振構造においては、伝達系であるエンジンマウント３０の固有振動数を調整し、当該伝達系における共振を避けるようにする。具体的には、エンジンマウント３０に固定したステー４０の剛性を調整することで、共振振動を抑制して、車体２０および７０に伝わる振動を低減する。以下、詳説する。

本例においては、上述したように、エンジン１０とエンジンマウント３０とは、エンジン１０の左端部分の一箇所だけではなく、ステー４０を介した別の箇所でも固定される。図１に示すように、ステー４０は、エンジン１０とエンジンマウント３０の上部で、両者にまたがるように配置される。ステー４０には、図示しないボルト穴が設けられており、ボルトなどの固定部材８０，８２により、それぞれ、エンジン１０とエンジンマウント３０に固定される。

次に、図２を参照して、ステー４０について説明する。図２は、図１の概略斜視図であり、ステー４０の形状を表したものである。ステー４０は、全体が略Ｌ字形の、鉄製の板状部材である。ステー４０は、エンジン側固定部４２と、マウント側固定部４４と、伸縮部４６とを備える。エンジン側固定部４２は、固定部材８０（図１参照）によって、エンジン１０に固定される。マウント側固定部４４は、固定部材８２（図１参照）によって、エンジンマウント３０に固定される。伸縮部４６は、エンジン側固定部４２とマウント側固定部４４との間に設けられ、伸縮可能な部材で構成される。すなわち、ステー４０は、その一部が伸縮可能な部材で構成される。本例においては、伸縮可能な部材として、ステー４０に断面Ｕ字状のふくらみであるビードを形成し、ビード付き曲げ形状（以下、「ビード曲げ形状」と称する）を設定した。すなわち、伸縮部４６の伸縮特性の設定として、ビード曲げ形状を採用した。以下、伸縮特性に関して、図３を用いて説明する。

図３は、ステー４０の伸縮部４６周辺を示した斜視図であり、一部を拡大して示した図である。本例においては、伝達系であるエンジンマウント３０の固有振動数を調整するが、エンジンマウント３０の固有振動数は、エンジン１０との固定箇所での剛性に大きく左右される。すなわち、エンジンマウント３０の固有振動数は、エンジン１０とエンジンマウント３０との取り付け剛性と、ステー４０の剛性に大きく左右される。そこで、本例においては、伸縮部４６の伸縮特性の設定によるステー４０の剛性の調整に伴い、エンジン１０から車体側マウント６０に至る振動伝達系であるエンジンマウント３０の固有振動数を調整する。後述するように、ステー４０の伸縮部４６の曲げ具合の調整などによって、伸縮部４６の伸縮度合いを調整し、エンジンマウント３０の固有振動数を調整する。例えば、伸縮部４６が異なる複数のステー４０を用意しておき、いずれを用いるかによって固有振動数を調整したり、曲げ具合を後から調整したりする。

上述したように、伸縮部４６の伸縮特性の設定として、伸縮部４６にビード曲げ形状を設定する。伸縮部４６をビード曲げ形状とすることで、ばね成分が生み出されるため、伸縮部４６への曲げ加工が容易になり、曲げ具合によって伸縮度合いを調整することができる。言い換えれば、伸縮部４６にビード曲げ形状を設定することで、伸縮部４６の剛性を調整することができる。固有振動数は質量の大きさと、ばね（剛性）の２つの要因によって決まるため、例えば、伸縮部４６の剛性を高めることで、固有振動数を高くすることができる。本明細書で開示する車両防振構造においては、この特性を利用して、伸縮部４６の剛性（ステー４０の剛性）を調整することで、ステー４０に固定されるエンジンマウント３０の固有振動数を所望の値にピンポイントで設定する。図３を用いてさらに詳説する。

図３には、伸縮部４６にビード曲げ形状を設定したもの（以下、適宜「ビード曲げ部」と称する）を示している。また、図３の一点鎖線で囲むＢ－Ｂ部分は、Ｂ－Ｂ断面図を拡大して示したものである。伸縮部４６の剛性の調整とは、伸縮部４６の曲げ具合によって伸縮度合いを調整することであり、より詳しく説明すると、ビード曲げ部の寸法を調整することである。例えば、ビード曲げ部の幅Ｗの値を小さくすることで剛性が低くなり、反対に、幅Ｗの値を大きくすることで剛性が高くなる。また、ビード曲げ部の高さＨの値を大きくすることで剛性が低くなり、反対に、高さＨの値を小さくすることで剛性が高くなる。

ビード曲げ部の寸法の調整は、幅Ｗや高さＨの値の調整と同様に、曲げ半径に対して行うこともできる。なお、「曲げ半径」とは、曲げ加工をした際の、曲げた位置から曲げの中心部までの半径のことである。図３には、曲げ半径Ｒを三箇所示している。例えば、曲げ半径Ｒの値を大きくすることで剛性が低くなり、曲げ半径Ｒの値を小さくすることで剛性が高くなる。

上記のように、ビード曲げ部の寸法（形状）を調整することで、すなわち、伸縮部４６の伸縮特性を設定することで、ステー４０の剛性を調整することができる。その結果、エンジンマウント３０の固有振動数を所望の値にピンポイントで設定し、共振を抑制することができる。共振を抑制するためにどのようにエンジンマウント３０を設定するか、すなわち、エンジンマウント３０の周波数をどのように設定するかを、図４を用いて説明する。

図４は、エンジンマウント３０の固有振動数を調整した場合における周波数のイメージ図である。図４では、ステー４０がエンジンマウント３０に取り付けられない場合のエンジンマウント３０の周波数ｆａを二点鎖線で示す。また、ステー４０がエンジンマウント３０に固定される場合のエンジンマウント３０の周波数ｆｂを破線で示す。実線で示す周波数ｆｘは、ビード曲げ部の形状を調整、すなわち、伸縮部４６の伸縮特性を設定する場合のエンジンマウント３０の周波数である。周波数ｆｘは、ビード曲げ部の形状の調整により、周波数ｆａと周波数ｆｂ間の任意の値に設定される。例えば、エンジン１０で発生した振動が車体２０および７０に伝達されるまでに、伝達系の部品の固有振動数が近似する（周波数帯が密集する）ことで共振が発生する場合、伝達系の一つであるエンジンマウント３０の固有振動数を変更する。これにより、振動の遮断（振動経路を分割）が可能となる。具体的には、ビード曲げ部の曲げ半径Ｒの値を小さくし剛性を高くすることで、エンジンマウント３０の固有振動数を高くする。その結果、図４に実線で示すエンジンマウント３０の周波数は、右側にスライドすることとなる。すなわち、密集した周波数帯からエンジンマウント３０の周波数が外れるため、共振の発生が回避できる。

以上のように、本明細書で開示する車両防振構造においては、伸縮部４６のビード曲げ部の形状を調整するだけで、エンジンマウント３０の固有振動数を所望の値にピンポイントで設定できる。すなわち、伝達系を介することで、エンジン１０と各伝達系の間で共振が発生し、車体２０および７０に伝達される振動が強まることがあっても、伸縮部４６の伸縮特性を調整するだけでエンジンマウント３０の固有振動数を調整することができる。したがって別の部材や装置の追加は不要であるため、コストやスペースを抑えつつ、共振振動を抑制して、車体２０および７０に伝わる振動を低減することができる。

なお、これまでの説明は一例であり、車両防振構造は、少なくとも、ステー４０が伸縮可能な伸縮部４６を有し、伸縮部４６の伸縮特性の設定により、ステー４０に固定されたエンジンマウント３０の固有振動数を調整できればよい。したがって、その他の車両防振構造の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本例では、ステー４０を鉄製として、その一部である伸縮部４６を伸縮可能な部分とするためにビード曲げ形状を設定したが、伸縮部４６自体をゴム部材のような別材料で構成し、ばね成分（剛性）を変更できるようにしてもよい。

１０ エンジン、２０，７０ 車体、３０ エンジンマウント、４０ ステー、４２ エンジン側固定部、４４ マウント側固定部、４６ 伸縮部、５０ エンジンマウントゴム、６０ 車体側マウント、８０，８２ 固定部材。

Claims (1)

1. 車両に搭載され振動源となるユニットと、
   前記ユニットと車体との間に設けられ、両者を連結するマウント部材と、
   前記ユニットと前記マウント部材を連結し、両者に固定されるステーと、
   を備え、
   前記ステーは、
   前記ユニットに固定される第一固定部と、
   前記マウント部材に固定される第二固定部と、
   伸縮可能な伸縮部と、
   を有し、
   前記伸縮部の伸縮特性の設定により、前記ステーに固定された前記マウント部材の固有振動数を調整する、
   ことを特徴とする車両防振構造。
   

Images