JP5533779B2 - 車両の後部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の後部構造に関し、特にＶブレースを有する車両の後部構造に関する。

Ｖブレースを備える車両の後部構造を図１を参照して説明する。同図に示すように、車両の前後方向に延びる一対のリヤサイドメンバ１０，２０間には断面がハット状をなすリヤフロアクロスメンバ３０が連結されている。又、リヤフロアクロスメンバ３０間には、車室とトランク間に介在して配置されたボデー構成部材４０が一体に連結されている。ボデー構成部材４０は、リヤフロアクロスメンバ３０の左右両端にそれぞれ連結された支持脚４２，４４と支持脚４２，４４の上端間を連結する梁部４６により正面視横コ字状の形成されている。梁部４６の左右の両端は、図示しないリヤサスペンションのストラット上部を支持するサスペンションハウジング（図示しない）の上面に連結されている。

リヤフロアクロスメンバ３０の左右方向の中央部には、Ｖブレース５０の中央部５２がボルトにより締め付け固定されている。Ｖブレース５０は、前記中央部５２から右斜め上方に延びる右アーム５４と、左斜め上方に延びる左アーム５６とを備え、全体が、正面視略Ｖ字状に形成されている。又、Ｖブレース５０は、図２に示すように断面ハット状をなす金属製の部材から形成されている。

Ｖブレース５０の右アーム５４と左アーム５６の各上端は、ボデー構成部材４０の支持脚４２，４４の上端に対してボルトにより締め付け固定されている。リヤフロアクロスメンバ３０、ボデー構成部材４０、及びＶブレース５０により剛性が高いトラス構造となっている。リヤフロアクロスメンバ３０とボデー構成部材４０の間は、開口部４０ａとなっている。この開口部４０ａにおいて、右アーム５４，左アーム５６、梁部４６で囲まれる空間は、Ｖブレース５０の前方にある車室とトランクを通過するためのトランクスルーのための空間となる。又、上記のように構成された車両の後部構造では、一般的に、図２に示すように、Ｖブレース５０は、リヤフロアクロスメンバ３０の重心Ｇ２よりもその重心Ｇ１が前方にオフセットされていることが多い。

Ｖブレース５０が設けられている理由は、仮にＶブレース５０が設けられていない場合、リヤサイドメンバ１０，２０に上下方向の振動が加わると、ボデー構成部材４０の開口部４０ａにおいて、上下せん断変形が大きく発生する。このボデー構成部材４０の開口部４０ａの上下せん断変形を防止するために、Ｖブレース５０が設けられている。

なお、上記のようなＶブレースを備えた車両の後部構造は、特許文献１において公知である。

特開２００３−３１２５４６号公報、図１〜図３、段落００２９

しかし、従来は、上記のようにＶブレース５０を備えていても、図１０に示すように、リヤサイドメンバ１０，２０に左右方向の振動が加わると、注目周波数帯域ではリヤサイドメンバ１０，２０の左右共振に起因して開口部４０ａに左右せん断変形が大きく発生し、高い車内音が発生する。なお、注目周波数帯域は、リヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数よりも若干高い周波数から前記左右共振周波数よりも低い周波数までを含む所定の周波数帯域のことである。

このように、リヤサイドメンバ１０，２０に左右方向の振動が加わった場合、前記注目周波数帯域においては、従来のＶブレース５０による本来のトラス構造では、上記のような骨格振動を抑制する効果が小さいものであった。

この問題の解決のために、本願発明者は上記の原因を探求した。この結果、リヤサイドメンバ１０，２０に左右の方向の振動が加わった場合、Ｖブレース５０は、その重心Ｇ１がリヤフロアクロスメンバ３０の重心Ｇ２から、オフセットして配置されているとともに、図１２に示すように、Ｖブレース５０の前後共振周波数がリヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数よりも高く設定されていたため、Ｖブレース５０には、中央部５２のリヤフロアクロスメンバ３０に対する取付部位を通る回転軸Ｏを中心に下記の回転モーメントが働くことが知見された。

すなわち、図１１に示すように、リヤフロアクロスメンバ３０に右方向Ｒからの振動が加わった場合、Ｖブレース５０の右アーム５４に後ろ向きの力Ｆ１が加わるとともに、左アーム５６には前向きの力Ｆ２が加わりＡ矢印で示す回転方向に前記取付部位に回転モーメントが発生する。又、図示はしないが、リヤフロアクロスメンバ３０に左方向からの振動が加わった場合、Ｖブレース５０の右アーム５４に前向きの力が加わるとともに、左アーム５６には後向きの力が加わり、前記取付部位に反Ａ矢印方向の回転モーメントが発生する。このため、この回転モーメントにより、高い車内音が発生するとともに前記骨格振動を効果的に抑制できない問題があった。

本発明の目的は、上記問題を解決し、前記発明者による知見結果に基づいて、リヤサイドメンバに左右の振動が加わった場合、リヤフロアクロスメンバの左右振動及びリヤサイドメンバの左右振動を低減できる車両の後部構造を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明は、車両の前後方向に延出された一対のリヤサイドメンバ間にリヤフロアクロスメンバが連結され、前記リヤフロアクロスメンバに対して、Ｖブレースの中央部が取付けされ、前記Ｖブレースの中央部から左右の各上方に延びる一対のアームの両端がボデー構成部材に連結されて、前記Ｖブレースの重心が前記リヤフロアクロスメンバの重心から前後方向にオフセット配置された車両の後部構造において、前記Ｖブレースの前後共振周波数が前記リヤサイドメンバの左右共振周波数よりも低くされていることを特徴とする車両の後部構造を要旨としている。

請求項１の発明によれば、Ｖブレースの前後共振周波数がリヤサイドメンバの左右共振周波数よりも低くされていることにより、Ｖブレースは、リヤサイドメンバによるリヤフロアクロスメンバの左右振動を抑制するとともにリヤサイドメンバの左右振動も抑制する。

請求項２の発明は、請求項１において、前記Ｖブレースは、マス部材が取り付けられていることにより、前記前後共振周波数が前記左右共振周波数よりも低くされている。
請求項２の発明によれば、Ｖブレースにマス部材を取付けして、Ｖブレースの前後共振周波数が前記リヤサイドメンバの左右共振周波数よりも低くすることにより、請求項１の作用を容易に実現する。

請求項３の発明は、請求項２において、前記マス部材は、前記Ｖブレースの前記一対のアームに対してそれぞれ取付けられていることを特徴とする。
請求項３の発明によれば、マス部材を一対のアームにそれぞれ取付けることにより、Ｖブレースの前後共振周波数が前記リヤサイドメンバの左右共振周波数よりも低くすることが可能となる。

本発明によれば、リヤサイドメンバに左右の振動が加わった場合、リヤフロアクロスメンバ及びリヤサイドメンバの左右振動も低減できる車両の後部構造を提供できる。

車両の後部構造を示す斜視図。 リヤフロアクロスメンバに対するＶブレースの取付箇所の断面図。 一実施形態のＶブレースの前後共振モードの変位コンター図。 一実施形態のＶブレースの前後共振モード時の回転モーメントの説明図。 一実施形態のリヤサイドメンバの左右共振周波数及びＶブレースの前後共振周波数の説明図。 本実施形態に係るＶブレースの前後共振周波数の変更前と変更後の位相と、振動レベルの特性図。 本実施形態に係るＶブレースの前後共振周波数の変更前と変更後におけるリヤフロアクロスメンバの左右振動に関する位相と、振動レベルの特性図。 本実施形態に係るＶブレースの前後共振周波数の変更前と変更後におけるリヤサイドメンバの左右振動に関する位相と、振動レベルの特性図。 本実施形態に係るＶブレースの前後共振周波数の変更前と変更後における車内音の音圧レベルの特性図。 従来の車両の後部構造において、リヤサイドメンバに左右方向の振動が加わった場合の説明図。 従来のＶブレースの振動の状態を示す説明図。 リヤサイドメンバの左右共振周波数及びＶブレースの前後共振周波数の説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態の車両の後部構造を図１〜図９を参照して説明する。
本実施形態のＶブレース、リヤサイドメンバ、リヤフロアクロスメンバ、ボデー構成部材の各組付け構成は、図１で説明した車両の後部構造と同じであるため、Ｖブレース、リヤサイドメンバ、リヤフロアクロスメンバ、ボデー構成部材に付す符号を既に説明した構成と同じにして、その説明を省略する。

このため、本実施形態においても、図２に示すように、Ｖブレース５０は、リヤフロアクロスメンバ３０の重心Ｇ２よりもその重心Ｇ１が前方に位置するようにオフセットされている。

本実施形態の構成で特徴的なことは、Ｖブレース５０の前後共振周波数が、重量調整によりリヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数よりも低くして共振振動時の位相が、重量調整前の位相とはずらしたものである。Ｖブレース５０の前後共振周波数をリヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数よりも低くするための重量調整は、Ｖブレース５０自体の重量を従来よりも重くするか、或いは、Ｖブレース５０に対してマス（重り）を付加する。マスを付加する方法は限定するものではなく、Ｖブレース５０に対して、マスをボルト等の締結手段により取付けて固定したり、或いはマスを溶接或いは、接着剤により固定する。本実施形態では、図１に示すように、右アーム５４及び左アーム５６の各中間部位の後面にマスＭが取り付けられている。なお、図１では、右アーム５４側のマスＭのみが図示されている。前記マスＭはマス部材に相当する。

図３は、Ｖブレース５０の前後共振で振動したときの、変位コンター図であり、変位の大きい部位は、濃淡が濃くしてある。同図に示すように、右アーム５４、及び左アーム５６の各上下方向の中間部位が、中央部５２よりも、前後共振での変位が大きいことが分かる。このため、この中間部位の重量を他の部位よりも増すようにするか、或いは、同中間部位に対して、マスＭ（重り）を前記の方法により取付けすることが好ましい。

このマスＭを右アーム５４、及び左アーム５６の上下方向の中間部位に取付けすることにより、後述する振動の抑制を好適に実現できる。
又、Ｖブレース５０のリヤフロアクロスメンバ３０に対する取付部位の取付面積は狭くなればなるほど、中央部５２から各アーム５４，５６の長さを長くできるため好ましい。この理由は、アーム５４，５６の長さを長くすれば、より大きな回転モーメントを得ることができるとともに、取付部位の取付面積は狭くなればなるほど前記回転モーメントをリヤフロアクロスメンバ３０に効率的に伝達することができるためである。

又、Ｖブレース５０は、左右均等の重さを有するようにするとともに、従来よりも重量を増加させる場合、右アーム５４，及び左アーム５６をバランスよく均等に増加させることが好ましい。すなわち、右アーム５４，及び左アーム５６は、それぞれ同等の重量を有するとともに、右アーム５４自身，及び左アーム５６自身の重心位置が同じ高さとなるようにすることが好ましい。こうすることにより、後部構造における左右の重量のアンバランスを防止できる。

（実施形態の作用）
上記のように構成された車両の後部構造の作用を説明する。
図１に示すリヤサイドメンバ１０，２０に左右の方向の振動が加わった場合、Ｖブレース５０は、その重心Ｇ１がリヤフロアクロスメンバ３０の重心Ｇ２から、オフセットして配置されているとともに、図５に示すように、Ｖブレース５０の前後共振周波数がリヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数よりも低く設定されている。

このため、Ｖブレース５０には、中央部５２のリヤフロアクロスメンバ３０に対する取付部位を通る回転軸Ｏを中心に、図４に示すように回転モーメントが働く。図４では、リヤフロアクロスメンバ３０に右方向からの振動が加わった場合、Ｖブレース５０の右アーム５４に前向きの力Ｆ３が加わるとともに、左アーム５６には後向きの力Ｆ４が加わりＢ矢印で示す回転方向に回転モーメントが発生する。なお、リヤフロアクロスメンバ３０に左方向からの振動が加わった場合、図４とは逆方向の回転モーメントが働く。

このように、Ｖブレースの前後共振周波数がリヤサイドメンバの左右共振周波数よりも低くされていることにより、Ｖブレースは従来の振動の位相とはずれた位相の振動が発生し、リヤサイドメンバによるリヤフロアクロスメンバの左右振動を抑制するとともにリヤサイドメンバの左右振動も抑制する。

図６〜図９を参照してＶブレース５０の具体例で説明する。なお、図６〜図８において、各グラフの縦軸は振動レベル（単位はｍ／ｓ^２）及び位相（単位はｄｅｇ）、横軸は周波数（単位はＨｚ）を表している。図６〜図８において、実線はＶブレースの重量調整前（すなわち、従来例）、破線は重量調整後（すなわち、本実施形態）を示している。

図６に示すように、Ｖブレース５０の前後共振周波数は、重量調整前では実線で示すように１９１Ｈｚ付近にあり、重量調整（重量増加）後では１３０Ｈｚにある。また、図８に示すように、このときのリヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数は、Ｖブレース５０の重量調整前では、実線で示すように１９１Ｈｚよりも低い１６８Ｈｚにある。

又、Ｖブレース５０の重量調整前では、リヤフロアクロスメンバ３０は、図７の実線で示す振動レベルの特性を有する。
Ｖブレースの重量調整した後、すなわち、Ｖブレース５０の前後共振周波数を前記リヤサイドメンバの左右共振周波数１６８Ｈｚよりも低くして１３０Ｈｚにすると、Ｖブレース５０の振動時の位相が重量調整前からずらされて、図６の実線から破線で示すように変化している。

このとき、図７に示すように、リヤフロアクロスメンバ３０の左右振動レベルは、重量調整前の実線で示すグラフから、点線で示す振動レベルのグラフに変化し、振動レベルが１５０Ｈｚ付近〜２００ＨＺの領域では減少している。

又、リヤサイドメンバ１０の左右振動レベルは、重量調整前の実線で示すグラフから、点線で示す振動レベルのグラフに変化し、振動レベルが１３５Ｈｚ付近〜２００ＨＺの領域で減少している。

図９は、上記のように構成された車両の後部構造において、Ｖブレース５０の重量調整前の車内音の音圧レベル（実線）と、重量調整後の車内音の音圧レベル（点線）を測定した結果が示されている。同図に示すように、Ｖブレース５０の重量調整前と重量調整後では、重量調整後の方が車内音の音圧レベルが低減されていることが分かる。なお、図９において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音圧レベル（ｄＢ）である。

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１） 本実施形態の車両の後部構造は、車両の前後方向に延出された一対のリヤサイドメンバ１０，２０間にリヤフロアクロスメンバ３０が連結され、リヤフロアクロスメンバ３０に対して、Ｖブレース５０の中央部が取付けされ、Ｖブレース５０の中央部から左右の各上方に延びる一対のアームの両端がボデー構成部材４０に連結されて、Ｖブレース５０の重心Ｇ１がリヤフロアクロスメンバ３０の重心Ｇ２から前方にオフセット配置されている。又、Ｖブレース５０の前後共振周波数をリヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数よりも低くされている。この結果、リヤサイドメンバに左右の振動が加わった場合、リヤフロアクロスメンバ及びリヤサイドメンバの左右振動も低減できるとともに、車内音を低減できる。

（２） 本実施形態の車両の後部構造では、Ｖブレース５０は、マスＭ（マス部材）が取り付けられていることにより、Ｖブレース５０の前後共振周波数を、リヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数よりも低くすることにより、上記（１）の効果を容易に実現できる。

（３） 本実施形態の車両の後部構造では、マスＭは、Ｖブレース５０の前記一対のアームに対してそれぞれ取付けられていることにより、Ｖブレース５０の前後共振周波数がリヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数よりも低くすることができる。

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・ 前記実施形態では、図２に示すように、Ｖブレース５０は、リヤフロアクロスメンバ３０の重心Ｇ２よりもその重心Ｇ１が前方にオフセットされていたが、重心Ｇ２のＧ１に対するオフセット方向は、逆方向であってもよい。すなわち、リヤフロアクロスメンバ３０の重心Ｇ２よりもその重心Ｇ１が後方にオフセットされていてもよい。この場合、リヤサイドメンバ１０，２０の左右方向の振動がリヤフロアクロスメンバ３０を介してＶブレース５０に加わった際、生ずる回転モーメントの働く方向は前記実施形態とは逆方向となる。この場合においても、Ｖブレース５０の自体の重量を重くする、或いは、マスＭ（重り）を、右アーム５４，及び左アーム５６にそれぞれ取付けすることによって、Ｖブレース５０の前後共振周波数が、リヤサイドメンバ１０，２０の左右共振周波数よりも低くすることにより、Ｖブレース５０の位相をずらした振動が、リヤサイドメンバ１０，２０によるリヤフロアクロスメンバ３０の左右振動を抑制するとともにリヤサイドメンバ１０，２０の左右振動も抑制する。この結果、車内音を低減できる。

・ 前記実施形態では、ボデー構成部材４０の梁部４６の左右両端は、リヤサスペンションのストラット上部を支持するサスペンションハウジングの上面に連結しているが、限定されるものではなく、リヤサスペンション以外の車両の構造物に固定するようにしても良い。

１０，２０…リヤサイドメンバ、
３０…リヤフロアクロスメンバ、
４０…ボデー構成部材、
５０…Ｖブレース、５２…中央部、５４…右アーム、５６…左アーム、
Ｍ…マス（マス部材）。

Claims (3)

1. 車両の前後方向に延出された一対のリヤサイドメンバ間にリヤフロアクロスメンバが連結され、前記リヤフロアクロスメンバに対して、Ｖブレースの中央部が取付けされ、前記Ｖブレースの中央部から左右の各上方に延びる一対のアームの両端が車室とトランク間に介在して配置されたボデー構成部材に連結されて、前記Ｖブレースの重心が前記リヤフロアクロスメンバの重心から前後方向にオフセット配置された車両の後部構造において、
   前記Ｖブレースの前後共振周波数が前記リヤサイドメンバの左右共振周波数よりも低くされていることを特徴とする車両の後部構造。
2. 前記Ｖブレースは、マス部材が取り付けられていることにより、前記前後共振周波数が前記左右共振周波数よりも低くされていることを特徴とする請求項１に記載の車両の後部構造。
3. 前記マス部材は、前記Ｖブレースの前記一対のアームに対してそれぞれ取付けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両の後部構造。