JP6443740B2 - 車両駆動部構造 - Google Patents

Description

本発明は、４輪駆動車両や後輪駆動車両等の後輪に駆動が伝達される車両の駆動部構造に関する。

車両には、旋回走行等による左右の車輪の回転差を吸収するために、デファレンシャルギアが設けられている。このデファレンシャルギアは、デファレンシャルキャリアに収容されている。デファレンシャルキャリアには、軸支部が設けられ、該軸支部には、プロペラシャフトが接続されている。

デファレンシャルギアは、プロペラシャフトからの入力により、車両上下方向の振動及びねじり振動が発生する。当該振動が、デフケース、アクスルケース及びラテラルロッドを介して、フロアパネルに伝達される。その結果、車両室内にこもり音が発生してしまうことがある。

この問題を解決するために、例えば、特許文献１に開示されているように、デファレンシャルギアにダイナミックダンパを取り付ける技術が知られている。また、振動の伝達経路を経つために、ラテラルロッドにダイナミックダンパを設け、ラテラルロッドの振動を低減するという技術が知られている。

特開２０００−２９７８３８号公報

ラテラルロッドの周辺には、マフラーや燃料タンク等の部材が配置されている。ダイナミックダンパを別体としてラテラルロッド等に取り付ける場合に、当該ダンパを取り付けるスペースを確保することも難しいことがある。また、当該ダンパを取り付けることにより、駆動部構造の重量が増加してしまう。

また、上記例のようなダイナミックダンパをラテラルロッドに取り付ける場合には、重量増に対して、デファレンシャルギアから伝わる上記振動を低減する効果が十分でない場合がある。すなわち、重量増に対して期待するほどの振動抑制効果を得られないことがある。当該振動の抑制効果が低くなると、車両室内のこもり音の発生を効率よく抑制することができない可能性がある。

一方で、車両の燃費性能向上や動力性能向上のために、車体の軽量化の重要性が近年増している。このような状況で、駆動部構造の重量増加を抑制しつつ、振動を抑制させる必要がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ラテラルロッドに別体のダイナミックダンパを取り付けずに、車両室内のこもり音を低減できるようにすることである。

上記目的を達成するため本発明に係る車両駆動部構造は、少なくとも後輪に駆動が伝達される車両の車両下部には、プロペラシャフトが配置され、前記駆動は、前記プロペラシャフトからデファレンシャルギアを介してリアアクスルに伝達され、車幅方向に延びるラテラルロッドの一方端がブッシュを介して前記リアアクスルに連結され、該ラテラルロッドの他方端は、ブッシュを介して車両下方に延出するブラケットに連結され、前記ブラケットはサイドメンバーに連結され前記サイドメンバーはフロアパネルに連結されている車両駆動部構造において、前記デファレンシャルギアの車両上下方向の振動の共振周波数に対して、前記ラテラルロッドの上下曲げ振動の共振周波数を合わせるように、前記ラテラルロッドに溶接された質量体が設定されており、車両後方視において、デファレンシャルギアの車幅方向の範囲に前記溶接された質量体が配置され、前記リアアクスル側の前記ブッシュをばね要素及びダンパ要素とし、前記ラテラルロッド及び前記ブッシュによりダイナミックダンパを構成し、前記ラテラルロッドには、前記ラテラルロッドのロッド軸から偏心するように、前記溶接された質量体が設けられ、前記デファレンシャルギアの車両上下方向の振動の共振周波数に対して、前記ラテラルロッドの上下曲げ振動の共振周波数を合わせるように、前記溶接された質量体の質量が設定されている。
また、本発明に係る車両駆動部構造は、少なくとも後輪に駆動が伝達される車両の車両下部には、プロペラシャフトが配置され、前記駆動は、前記プロペラシャフトからデファレンシャルギアを介してリアアクスルに伝達され、車幅方向に延びるラテラルロッドの一方端がブッシュを介して前記リアアクスルに連結され、該ラテラルロッドの他方端は、ブッシュを介して車両下方に延出するブラケットに連結され、前記ブラケットはサイドメンバーに連結され前記サイドメンバーはフロアパネルに連結されている車両駆動部構造において、前記ラテラルロッドに溶接された質量体が設定されており、車両後方視において、デファレンシャルギアの車幅方向の範囲に前記溶接された質量体が配置されている。

また、本発明に係る車両駆動部構造の一態様では、前記溶接された質量体は前記ラテラルロッドのロッド軸に対して車両後方に配置される。
また、本発明に係る車両駆動部構造の一態様では、前記溶接された質量体は前記ラテラルロッドのロッド軸に対して車両下側に配置される。
また、本発明に係る車両駆動部構造の一態様では、前記質量体は、前記ラテラルロッドのロッド軸に対して取付ブラケットを介して溶接されている。

ラテラルロッドは車幅方向に延びる棒状であり、上下方向の外部入力に対して１次曲げモードを伴う特性がある。本発明によれば、デファレンシャルギアの車両上下方向の振動の共振周波数に対して、ラテラルロッドの上下曲げ振動の共振周波数を合わせるように、ラテラルロッドの質量を設定することで、積極的にラテラルロッドを上下方向に曲げ振動させることができる。これにより、ラテラルロッド及びブッシュが、ダイナミックダンパの機能を備え、デファレンシャルギアの振動を低減することができる。さらに、ラテラルロッドの車幅方向中央部が振動の腹となり、ラテラルロッドの端部が振動の節となるため、リアフロアパネルへの振動伝達を抑制できる。さらに、重量増、部品点数増が少ないので、デファレンシャルギアに取り付けられているデフ用ダイナミックダンパと併用して振動抑制することも可能である。

また、本発明の一態様によれば、ラテラルロッドの車両上下方向の曲げに対応する質量体を設けて、デファレンシャルギアの車両上下方向の振動の共振周波数に対して、ラテラルロッドの上下曲げ振動の共振周波数を合わせるようにしているため、ラテラルロッドのねじり振動に対しても効果的に抑制できる。

本発明に係る車両駆動部構造の一実施形態の下面図である。 図１のリアアクスルの左側部の拡大斜視図で、フロアパネルよりもやや上方で車幅方向外側から見たとみの状態を示している。 図１の車両駆動部構造を車両下方から見たときの斜視図である。 図３のラテラルロッドを示しており、（ａ）は上面図で、（ｂ）は正面図を示している。 ラテラルロッドの振動特性を示すグラフであり、実線はダイナミックダンパ機能を有しないラテラルロッドの振動特性を示し、破線は図１のラテラルロッドの振動特性を示している。 デファレンシャルギアの振動レベルを示すグラフで、実線はダイナミックダンパ機能を有しないラテラルロッドを取り付けたときの振動レベルを示し、破線は図１のラテラルロッドを取り付けたときの振動レベルを示している。 車両室内の後席のこもり音の騒音レベルを示すグラフで、実線はダイナミックダンパ機能を有しないラテラルロッドを取り付けたときの騒音レベルを示し、破線は図１のラテラルロッドを取り付けたときの騒音レベルを示している。 図４のラテラルロッドの変形例を示す図で、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は（ｂ）は正面図を示し、（ｃ）は側面図を示している。

以下、本発明に係る車両駆動部構造の一実施形態について、図面（図１〜図８）を参照しながら説明する。本実施形態の車両は、４輪駆動車両または後輪駆動車両である。この例では、前輪の駆動についての説明は省略している。

本実施形態の車両駆動部構造は、図１に示すように、フロアパネル６の車両下方に配置されているプロペラシャフト１、デファレンシャルギア２、リアアクスル３、ラテラルロッド１０等により構成されている。ラテラルロッド１０やリファレンシャルギア２の周辺には、燃料タンク２１やマフラー２２等が配置され、車体を構成する部材が密集している領域である。以下、各構成部材について説明する。

フロアパネル６は、車両室内のフロアを構成するためのパネル状の部材である。フロアパネル６の車両下面には、ラテラルロッド１０が接続されるブラケット７が取り付けられている。当該ブラケット７は、図３に示すように、フロアパネル６の車両下面から車両下方に延びる部材である。

プロペラシャフト１は、フロアパネル６の車両下方に配置され、車両前後方向に延びる金属製の部材である（図１）。当該プロペラシャフト１は、車両前部に配置されているエンジン（図示せず）に対して駆動軸が離れている４輪駆動車や後輪駆動車において、エンジンで発生する駆動力を駆動軸（後輪）に伝達するための部材である。なお、後輪の図示は省略している。プロペラシャフト１の車両前部はエンジンに回転可能に接続され、車両後部はデファレンシャルギア２に接続され、回転可能に軸支されている。

プロペラシャフト１は、長尺部材であるため、たわみやすい構造である。また、駆動力を伝達するように回転すると、当該たわみは振動を引き起こす。これは、上述したように、車両室内にこもり音を発生する要因となり、静寂性を低下させる可能性がある。

デファレンシャルギア２は、図１及び図３に示すように、フロアパネル６の車両下方に配置される装置で、上述したように当該装置の車両後部には、プロペラシャフト１が接続されている。デファレンシャルギア２の車両後部は、リアアクスル３のアクスルケース３ａに接続されている。

デファレンシャルギア２は、車両が旋回する時に、コーナーの外側の車輪が走る距離と内側の車輪が走る距離が異なることにより発生する左右駆動輪の回転差を吸収し、車両を滑らかに旋回させるための装置である。デファレンシャルギア２の外壁となるデファレンシャルキャリア２ａの車両前部には、軸支部２ｃが設けられ、該軸支部２ｃには、プロペラシャフト１が回転可能に接続されている。デファレンシャルギア２には、プロペラシャフト１からの入力（駆動力）が伝達される。この例のデファレンシャルギア２には、図１及び図３に示すように、デファレンシャルギア２の振動を抑制するためにデフ用ダイナミックダンパ２ｂが取り付けられている。この例のデフ用ダイナミックダンパ２ｂは、軸支部２ｃの車両後部に配置されている。

リアアクスル３は、車輪（後輪）が取り付けられる部材であり、アクスルケース３ａとアクスルシャフト等を備えている。アクスルシャフトの図示は省略しているが、当該アクスルシャフトは、アクスルケース３ａの中に配置されている。アクスルケース３ａの車幅方向端には、軸受（図示せず）が設けられておアクスルシャフトは、当該軸受によって回転可能に支持されている。アクスルケース３ａの車幅方向両側部には、車体骨格を構成するフレーム２５等に接続されている（図１）。なお、図３では、フレーム２５の図示は省略しており、アクスルケース３ａと後輪との関係等の構造について詳細な説明は省略する。

リアアクスル３の車幅方向外側の端部には、図２に示すように、ブラケット４が配置されている。ブラケット４の上部には、スプリング台座５が載置されている。該スプリング台座５は、コイルスプリング２３の下端を支持している。コイルスプリング２３の車両上部は、サイドメンバ２４に接続されている。なお、図３では、コイルスプリング２３の図示は省略している。

ブラケット４の車両後部には、図２に示すように、車両後方に突出する突出部４ａが設けられている。この突出部４ａには、ラテラルロッド１０の後述するアクスル側接続部１２が接続される。突出部４ａと、ラテラルロッド１０のアクスル側接続部１２との関係は、後で説明する。

ラテラルロッド１０は、車幅方向に延びる部材で、一方端（図１における右方端、図３における左方端）がリアアクスル３に接続され、他方端（図１における左方端、図３における右方端）がフロアパネル６のブラケット７に接続されている。すなわち、ラテラルロッド１０は、リアアクスル３とフロアパネル６とを連結している部材である。

ラテラルロッド１０は、図４に示すように、車幅方向に延びるロッド本体部１１と、アクスル側接続部１２と、フロアパネル側接続部１３とを備えている。ロッド本体部１１は、円筒状で車幅方向に延びている。ロッド本体部１１の一方端に、アクスル側接続部１２が設けられ、他方端にフロアパネル側接続部１３が設けられている。この例では、図４における左側の端部にアクスル側接続部１２が設けられ、図４における右側にフロアパネル側接続部１３が設けられている。

図４に示すように、アクスル側接続部１２は、車幅方向に垂直な方向（この例では、車両前後方向）を中心軸とする貫通孔１２ａが形成されて円環状である。この例のアクスル側接続部１２は、ロッド本体部１１と一体に形成されているが、別体でもよい。別体の場合には、ロッド本体部１１にねじ穴を設けて、アクスル側接続部１２の端部にねじ部を設けて接続すればよい。

図４に示すように、アクスル側接続部１２の貫通孔１２ａには、ブッシュ１５が嵌めこまれている。該ブッシュ１５は、貫通孔１５ａが形成された円環状の部材で、樹脂材料により形成されている。ブッシュ１５の貫通孔１５ａは、アクスル側接続部１２の貫通孔１２ａと同軸になるように形成されている。ブッシュ１５は、アクスル側接続部１２の貫通孔１２ａに嵌めこまれている状態で、ばね要素及びダンパ要素としての機能を備えている。

ブッシュ１５の貫通孔１５ａには、リアアクスル３に設けられているブラケット４の突出部４ａが挿入される。図示は省略しているが、当該突出部４ａの端部には、ねじ部が形成されている。ブッシュ１５及びアクスル側接続部１２は、ブッシュ１５の貫通孔１５ａに突出部４ａが挿入された状態で、上記のねじ部にナット１９やワッシャー２０を取り付けることでブッシュ１５等が締め付けられて、ブラケット４に固定されている。すなわち、ラテラルロッド１０は、ブッシュ１５を介在してリアアクスル３に接続されている。また、当該突出部４ａの端部に、ねじ穴を設け、このねじ穴にボルト等を挿入することでブッシュ１５を締め付けて、ブッシュ１５を固定してもよい。

フロアパネル側接続部１３は、アクスル側接続部１２と同様に、ブッシュ１５を介して、フロアパネル６のブラケット７に接続されている。フロアパネル側接続部１３と、ブラケット７との接続についての詳細な図示は省略している。

この例では、ラテラルロッド１０は、フロアパネル側接続部１３がアクスル側接続部１２よりも車両上方に配置されているため、車両前後方向視で傾斜した状態である。ラテラルロッド１０は、車高が車両上下方向に変化すると、水平方向に対する傾斜角度が変化するように構成されている。

ここで、本実施形態のラテラルロッド１０の振動特性について説明する。ラテラルロッド１０の主にロッド本体部１１の質量は、デファレンシャルギア２の車両上下方向の振動の共振周波数に対して、ラテラルロッド１０の上下曲げ振動の共振周波数を合わせるように設定されている。当該質量の設定は、ラテラルロッド１０のロッド本体部１１の材質や、直径（太さ）等により設定されている。

上述したように、ラテラルロッド１０のアクスル側接続部１２に取り付けられたブッシュ１５は、ばね要素及びダンパ要素の機能を備えている。これらの要素の機能を備えたブッシュ１５と、ラテラルロッド１０により、ダイナミックダンパを構成している。すなわち、ブッシュ１５を伴うラテラルロッド１０そのものが、ダイナミックダンパとして機能する。

ラテラルロッド１０は車幅方向に延びる両端支持の棒状（長尺）の部材であり、上下方向の外部入力に対して１次曲げモードを伴う特性がある。上記のように、ラテラルロッド１０及びブッシュ１５でダイナミックダンパを構成することにより、積極的にラテラルロッド１０を上下曲げ振動させることができる。これにより、デファレンシャルギア２の振動を低減させることができる。さらに、ラテラルロッド１０の車幅方向中央部が振動の腹となり、ラテラルロッド１０の端部が振動の節となるため、フロアパネル６への振動伝達を抑制できる。さらに、重量増、部品点数増が少ないので、デファレンシャルギア２に取り付けられているデフ用ダイナミックダンパ２ｂと併用して振動抑制することも可能である。

続いて、ラテラルロッド１０を上述のような振動特性を備えるように構成した効果について説明する。

先ず、デファレンシャルギア２の上下振動の固有値（共振周波数）について説明する。デファレンシャルギア２の共振周波数は、デファレンシャルギア２を車両に組み付けた状態で加振して、デファレンシャルキャリア２ａの車両前部における車両上下方向の振動を測定した。この例におけるデファレンシャルギア２の固有振動数は、６０Ｈｚであった。これに対して、ラテラルロッド１０の共振周波数は、ラテラルロッド１０を車両に組み付けた状態で加振して、ロッド本体部１１の車幅方向中央部の振動を測定した。

図５は、共振周波数を示すグラフであり、実線は、ラテラルロッド１０がダイナミックダンパ機能を有していない構造の固有振動数を示しており、破線は、ラテラルロッド１０がダイナミックダンパ機能を有している構造（本実施形態の構造）の固有振動数を示している。実線では１００Ｈｚ付近でピークとなり、破線では６０Ｈｚ付近にピークが存在している。すなわち、破線で示すように、本実施形態のラテラルロッド１０は、デファレンシャルギア２の固有振動数（６０Ｈｚ）に合わせるように、ラテラルロッド１０の質量が調整されている。

続いて、本実施形態のラテラルロッド１０の振動抑制効果について説明する。図６は、デファレンシャルギア２の振動レベルを示すグラフで、横軸はエンジン回転数で、縦軸は振動レベルを示している。グラフ中の実線は、ラテラルロッド１０がダイナミックダンパ機能を有していない構造の振動レベルを示しており、破線はラテラルロッド１０がダイナミックダンパ機能を有している構造（本実施形態の構造）の振動レベルを示している。このグラフから、エンジン回転数が、仮想線の枠で示されているように、２５００ｒｐｍ前後で、破線で示される振動レベルが、実線で示されている振動レベルよりも低減していることがわかる。すなわち、本実施形態のラテラルロッド１０を用いることで、デファレンシャルギア２の振動を抑制することが可能となる。

図７は、車両室内の後席こもり音の騒音レベルを示すグラフである。横軸はエンジン回転数で、縦軸は騒音レベルを示している。グラフ中の実線は、ラテラルロッド１０がダイナミックダンパ機能を有していない構造の騒音レベルを示しており、破線はラテラルロッド１０がダイナミックダンパ機能を有している構造の騒音レベルを示している。

エンジン回転数が、図７における仮想線の枠で示されているように、２５００ｒｐｍ前後で、破線で示される騒音レベルが、実線で示されている騒音レベルよりも低減していることがわかる。この結果より、ラテラルロッド１０が備えるダイナミックダンパ機能が有効に作用し、デファレンシャルギア２の振動を抑制すると共に、デファレンシャルギア２の振動がフロアパネル６に伝達されることを抑制していることが明らかである。この２５００ｒｐｍでは、例えば、ギア４速での全開加速しているときの車両室内のこもり音を抑制させることができる。

また、本実施形態の変形例として、図８に示すように、ラテラルロッド１０のロッド本体部１１に、ロッド軸に偏心するように、オフセット質量体３０が設けられてもよい。この例では、オフセット質量体３０は、ロッド本体部１１の車幅方向中央に配置され、溶接されており、ロッド軸に対して車両後方にオフセットしている。

詳細は省略しているが、ロッド本体部１１に溶接される部分は、例えば、２本の棒材として、これらの棒材に、オフセット質量体３０を溶接等により取り付けてもよい。この場合、棒材の長さにより、オフセット質量体３０のオフセット量（ロッド軸からオフセット質量体３０の重心までの距離）を調整することができる。

このように構成する場合には、オフセット質量体３０の質量を、デファレンシャルギア２の車両上下方向の振動の共振周波数に対して、ラテラルロッド１０の上下曲げ振動の共振周波数を合わせるように設定すればよい。

上記のように周波数を合わせたオフセット質量体３０は、ラテラルロッド１０の車両上下方向の曲げに対応することができ、ラテラルロッド１０のねじり振動に対しても効果的に抑制できる。

オフセット質量体３０は、ラテラルロッド１０のロッド本体部１１の中心から車両前後方向に離れていることで、ラテラルロッド１０に作用するモーメントが大きくなる。このため、オフセット質量体３０のオフセット量により周波数を変化させることができる。

以上の説明からわかるように本実施形態によれば、ラテラルロッド１０のロッド本体部１１に別体のダイナミックダンパを取り付けずに、車両室内のこもり音を低減できるようにすることが可能となる。

上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、ラテラルロッド１０のロッド本体部１１の直径は、車幅方向にわたりほぼ一定であるが、これに限らない。例えば、車幅方向中央部の直径を大きくして、質量を調整することも可能である。中央を太くした状態で、上記変形例のように、オフセット質量体３０を取り付けてもよい。

１ プロペラシャフト
２ デファレンシャルギア
２ａ デファレンシャルキャリア
２ｂ デフ用ダイナミックダンパ
２ｃ 軸支部
３ リアアクスル
３ａ アクスルケース
４ ブラケット
４ａ 突出部
５ スプリング台座
６ フロアパネル
７ ブラケット
１０ ラテラルロッド
１１ ロッド本体部
１２ アクスル側接続部
１２ａ 貫通孔
１３ フロアパネル側接続部
１５ ブッシュ
１５ａ 貫通孔
１９ ナット
２０ ワッシャー
２１ 燃料タンク
２２ マフラー
２３ コイルスプリング
２４ サイドメンバ
２５ フレーム
３０ オフセット質量体

Claims (5)

1. 少なくとも後輪に駆動が伝達される車両の車両下部には、プロペラシャフトが配置され、
   前記駆動は、前記プロペラシャフトからデファレンシャルギアを介してリアアクスルに伝達され、
   車幅方向に延びるラテラルロッドの一方端がブッシュを介して前記リアアクスルに連結され、該ラテラルロッドの他方端は、ブッシュを介して車両下方に延出するブラケットに連結され、前記ブラケットはサイドメンバーに連結され前記サイドメンバーはフロアパネルに連結されている車両駆動部構造において、
   前記デファレンシャルギアの車両上下方向の振動の共振周波数に対して、前記ラテラルロッドの上下曲げ振動の共振周波数を合わせるように、前記ラテラルロッドに溶接された質量体が設定されており、
   車両後方視において、デファレンシャルギアの車幅方向の範囲に前記溶接された質量体が配置され、
   前記リアアクスル側の前記ブッシュをばね要素及びダンパ要素とし、前記ラテラルロッド及び前記ブッシュによりダイナミックダンパを構成し、
   前記ラテラルロッドには、前記ラテラルロッドのロッド軸から偏心するように、前記溶接された質量体が設けられ、
   前記デファレンシャルギアの車両上下方向の振動の共振周波数に対して、前記ラテラルロッドの上下曲げ振動の共振周波数を合わせるように、前記溶接された質量体の質量が設定されていることを特徴とする車両駆動部構造。
2. 少なくとも後輪に駆動が伝達される車両の車両下部には、プロペラシャフトが配置され、
   前記駆動は、前記プロペラシャフトからデファレンシャルギアを介してリアアクスルに伝達され、
   車幅方向に延びるラテラルロッドの一方端がブッシュを介して前記リアアクスルに連結され、該ラテラルロッドの他方端は、ブッシュを介して車両下方に延出するブラケットに連結され、前記ブラケットはサイドメンバーに連結され前記サイドメンバーはフロアパネルに連結されている車両駆動部構造において、
   前記ラテラルロッドに溶接された質量体が設定されており、
   車両後方視において、デファレンシャルギアの車幅方向の範囲に前記溶接された質量体が配置されていることを特徴とする車両駆動部構造。
3. 前記溶接された質量体は前記ラテラルロッドのロッド軸に対して車両後方に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両駆動部構造。
4. 前記溶接された質量体は前記ラテラルロッドのロッド軸に対して車両下側に配置されることを特徴とする請求項３に記載の車両駆動部構造。
5. 前記質量体は、前記ラテラルロッドのロッド軸に対して取付ブラケットを介して溶接されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の車両駆動部構造。

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