(57)【要約】【課題】、一方向に対して直交する方向で切断した断面が大小を繰り返す構造において、小断面部を形成する部材の比例限度が大断面部を形成する部材の比例限度と同様の場合と比して、振動の伝播を抑制した上で、一方向からの荷重に対して小断面部が塑性変形するのを抑制することができる抑制部材を得る。【解決手段】一方向に延びると共に一方向に対して直交する方向で切断した断面が大小を繰り返すように金属部材を用いて形成され、一方向における振動の伝播を抑制する抑制部材であって、断面が小さい小断面部を形成する部材の比例限度は、断面が大きい大断面部を形成する部材の比例限度と比して大きくされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延びると共に一方向に対して直交する方向で切断した断面が大小を繰り返すように金属部材を用いて形成され、一方向における振動の伝播を抑制する抑制部材であって、
断面が小さい小断面部を形成する部材の比例限度は、断面が大きい大断面部を形成する部材の比例限度と比して大きい前記抑制部材。
【請求項２】
前記小断面部の断面積に前記小断面部を形成する部材の比例限度を乗じた値と、前記大断面部の断面積に前記大断面部を形成する部材の比例限度を乗じた値とが同様である請求項１に記載の抑制部材。
【請求項３】
前記小断面部を形成する部材、及び前記大断面部を形成する部材は、鋼であって、前記小断面部を形成する部材の組織は、マルテンサイトである請求項１又は２に記載の抑制部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動の伝播を抑制する抑制部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、音波と弾性波の両方の伝搬を反射、吸収、集束することができる構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願２０１３／００２５９６１  Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、一方向に対して直交する方向で切断した断面が大小を繰り返すことで、一方向における振動の伝播を抑制する部材がある。この部材では、一方向へ伝播する振動の一部の成分が、小断面部と大断面部との境界で他方向へ反射し、この反射して他方へ伝播する振動が一方向へ伝播する振動と干渉して打ち消し合う。
【０００５】
本発明の課題は、一方向に対して直交する方向で切断した断面が大小を繰り返す構造において、小断面部を形成する部材の比例限度が大断面部を形成する部材の比例限度と同様の場合と比して、振動の伝播を抑制した上で、一方向からの荷重に対して小断面部が塑性変形するのを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る抑制部材は、一方向に延びると共に一方向に対して直交する方向で切断した断面が大小を繰り返すように金属部材を用いて形成され、一方向における振動の伝播を抑制する抑制部材であって、断面が小さい小断面部を形成する部材の比例限度は、断面が大きい大断面部を形成する部材の比例限度と比して大きいことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、一方向へ伝播する振動の一部の成分が、小断面部と大断面部との境界部分で他方向へ反射し、この反射して他方向へ伝播する振動が一方向へ伝播する振動と干渉して打ち消し合う。このようにして、振動の伝播が抑制される。
【０００８】
また、小断面部を形成する部材の比例限度は、大断面部を形成する部材の比例限度と比して大きい。このため、小断面部を形成する部材の比例限度が大断面部を形成する部材の比例限度と同様の場合と比して、振動の伝播を抑制した上で、一方向からの荷重に対して小断面部が塑性変形するのを抑制することができる。
【０００９】
本発明の請求項２に係る抑制部材は、請求項１に記載の、前記小断面部の断面積に前記小断面部を形成する部材の比例限度を乗じた値と、前記大断面部の断面積に前記大断面部を形成する部材の比例限度を乗じた値とが同様であることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、小断面部の断面積に小断面部を形成する部材の比例限度を乗じた値と、大断面部の断面積に大断面部を形成する部材の比例限度を乗じた値とが異なる場合と比して、一方向からの荷重に対して一方向の部材だけが塑性変形してしまうのを抑制することができる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る抑制部材は、請求項１又は２に記載の、前記小断面部を形成する部材、及び前記大断面部を形成する部材は、鋼であって、前記小断面部を形成する部材の組織は、マルテンサイトであることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、小断面部を形成する部材の組織は、マルテンサイトである。つまり、小断面部を形成する部材を熱処理することで、小断面部を形成する部材の比例限度を、大断面部を形成する部材の比例限度と比して大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
一方向に対して直交する方向で切断した断面が大小を繰り返す構造において、小断面部を形成する部材の比例限度が大断面部を形成する部材の比例限度と同様の場合と比して、振動の伝播を抑制した上で、一方向からの荷重に対して小断面部が塑性変形するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るサイドメンバ、及びサイドメンバに取り付けられるモータを示した分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサイドメンバを備えた車両を示した斜視図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係るサイドメンバ、及びサイドメンバに取り付けられるモータを示した正面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の実施形態に係るサイドメンバを示した側面図、及び断面図である
【図５】本発明の実施形態に係るサイドメンバの小断面部を形成する部材の応力歪み曲線と、大断面部を形成する部材の応力歪み曲線とをグラフで示した図面である。
【図６】本発明の実施形態に係るサイドメンバの振動エネルギーの吸収度合いをグラフで示した図面である。
【図７】本発明の実施形態に対する比較形態に係るサイドメンバを示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（全体構成）
本発明の実施形態に係る抑制部材を備えた車両のラダーフレームの一例について図１〜図７を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは車両上下方向であって鉛直方向を示し、矢印Ｌは車両前後方向であって水平方向を示し、矢印Ｗは車両幅方向であって水平方向を示す。また、車体右側の形状と車体左側の形状とは、車両幅方向の中央に対して対称の形状とされている。
【００１６】
ラダーフレーム１０（以下「フレーム１０」）は、図２に示されるように、車体１１０を下方から支持するように配置されており、図示せぬ複数のマウント部を介して車体１１０と連結されている。また、フレーム１０は、フレーム１０の車両前側の部分で、図示せぬタイヤに伝達する回転力を発生するモータ１２０を下方から支持している。
【００１７】
具体的には、図１に示されるように、モータ１２０は、モータ本体１２０Ａと、モータ本体１２０Ａを下方から支持すると共に、上方から見て装置幅方向に延びる矩形状の支持板１２０Ｂとを備えている。そして、支持板１２０Ｂが、フレーム１０に、一対のボルト１２６によって取り付けられることで、モータ１２０は、フレーム１０に支持されている。
【００１８】
（フレーム１０）
フレーム１０は、車両前後方向に延びると共に、車両幅方向に離間している一対のサイドメンバ１２と、車両幅方向に延びると共に、一対のサイドメンバ１２を連結している複数のクロスメンバ３２とを備えている。サイドメンバ１２は、抑制部材の一例である。
【００１９】
〔サイドメンバ１２〕
サイドメンバ１２は、図１、図４（Ａ）に示されるように、車両前後方向（一方向）に延びると共に車両前後方向に対して直交する方向で切断した断面が大小を繰り返すように形成されている。そして、サイドメンバ１２は、複数の小断面部１４と、長手方向に対して直交する方向で切断した断面が小断面部１４の断面と比して大きい複数の大断面部１８とを夫々備えている。ここで、断面の比較については、断面の外形を比較している。以下、一方のサイドメンバ１２について説明する。
【００２０】
小断面部１４と大断面部１８とは、車両前後方向に交互に配置されており、かつ、車両前後方向の両端には、小断面部１４が夫々配置されている。本実施形態では、小断面部１４が、５個設けられ、大断面部１８が４個設けられている。
【００２１】
−小断面部１４−
小断面部１４において長手方向に対して直交する方向で切断した断面は、図４（Ｂ）に示されるように、車両上下方向に延びる矩形枠状とされている。このように、小断面部１４において長手方向に対して直交する方向で切断した断面は、一定形状とされている。本実施形態では、車両前後方向の長さ（図４（Ａ）のＬ１）は、２００〔ｍｍ〕とされ、車両上下方向の長さ（図４（Ｂ）のＬ２）は、７５〔ｍｍ〕とされ、車両幅方向の長さ（図４（Ｂ）のＬ３）は、３０〔ｍｍ〕とされている。さらに、小断面部１４の厚さは、２．５〔ｍｍ〕とされており、例えば、小断面部１４は、板状に圧延した鋼板をロール成形工法により加工することで形成されている。
【００２２】
また、小断面部１４には、熱処理が施されており、小断面部１４を形成する部材（材料）の組織は、マルテンサイトとされている。さらに、小断面部１４を形成する部材の応力歪み曲線は、図５のグラフに示す実線Ｋ１のようになっている。そして、小断面部１４を形成する部材の比例限度は、図５のグラフに示すσ１とされている。
【００２３】
なお、比例限度については、小断面部１４を形成する部材のビッカース硬さを測定するときに形成される圧痕の寸法を測定することで導出することができる。
【００２４】
−大断面部１８−
大断面部１８は、図４（Ａ）に示されるように、車両前後方向に延びる矩形筒状の本体部２０と、本体部２０の両端部を夫々閉塞する一対の閉塞蓋２２とを備えている。
【００２５】
本体部２０において長手方向に対して直交する方向で切断した断面は、図４（Ｃ）に示されるように、車両上下方向に延びる矩形枠状とされている。このように、大断面部１８において長手方向に対して直交する方向で切断した断面は、一定形状とされている。本実施形態では、車両前後方向の長さ（図４（Ａ）のＬ１１）は、８００〔ｍｍ〕とされ、車両上下方向の長さ（図４（Ｃ）のＬ１２）は、１５０〔ｍｍ〕とされ、車両幅方向の長さ（図４（Ｃ）のＬ１３）は、６０〔ｍｍ〕とされている。さらに、本体部２０の厚さは、２．５〔ｍｍ〕とされており、例えば、本体部２０は、板状に圧延した鋼板をロール成形工法により加工することで形成されている。
【００２６】
閉塞蓋２２は、板状とされている。そして、車両前後方向から見た閉塞蓋２２の外形は、本体部２０の外形と同様とされており、閉塞蓋２２の縁部が、本体部２０の端部に溶接によって接合されている。さらに、閉塞蓋２２の厚さは、５．０〔ｍｍ〕とされており、閉塞蓋２２は、本体部２０と同じ、板状に圧延した鋼板を用いて形成されている。
【００２７】
また、大断面部１８には、熱処理が施されておらず、大断面部１８を形成する部材（材料）の応力歪み曲線は、図５のグラフで示す点線Ｋ２のようになっている。そして、大断面部１８を形成する部材の比例限度は、図５のグラフで示すσ２とされている。
【００２８】
また、図４（Ｄ）に示されるように、小断面部１４の軸線と大断面部１８の軸線とが重なるように、小断面部１４の端部が、閉塞蓋２２に溶接によって接合されている。
【００２９】
この構成において、小断面部１４の断面積を面積Ａ１とし、大断面部１８の本体部２０の断面積を面積Ａ２とし、小断面部１４を形成する部材の比例限度を前述のように、比例限度σ１とし、大断面部１８を形成する部材の比例限度を前述のように、比例限度σ２とする。そうすると、下記式（１）（２）（３）の関係が満たされている。
【００３０】
Ａ１×σ１＝Ｐ１・・・・・（１）
Ａ２×σ２＝Ｐ２・・・・・（２）
Ｐ１＝Ｐ２・・・・・・・・（３）
以上の式（３）から分かるように、車両前後方向（一方向の一例）における小断面部１４の耐荷重Ｐ１が、車両前後方向における大断面部１８の耐荷重Ｐ２と同様となっている。ここで、同様とは、測定ばらつき及び形状ばらつき等を考慮して、耐荷重値が大きい一方の値が、他方の値の±１０〔％〕以内であることである。なお、耐荷重Ｐ１の値と耐荷重Ｐ２の値とについては、一方の値が、他方の値の±５〔％〕以内であることが好ましく、一方の値が、他方の値の±２〔％〕以内であることがより好ましい。
【００３１】
次に、サイドメンバ１２によって伝播が抑制される振動の周波数について、図６に示すグラフを用いて説明する。図６のグラフの横軸は、振動の周波数を示し、縦軸は、サイドメンバ１２によって吸収される振動エネルギーの大小を示す。このグラフから分かるように、サイドメンバ１２は、周波数が１１０〔Ｈｚ〕〜２００〔Ｈｚ〕で振動するサイドメンバ１２の振動エネルギーを吸収するようになっている。なお、このグラフは、単位セルの伝達マトリックスに基づいて算出された値をグラフにしたものである。
【００３２】
〔その他〕
図１、図３（Ａ）（Ｂ）に示されるように、モータ１２０は、サイドメンバ１２おいて車両前方部分の大断面部１８の上面に、ボルト１２６を用いて取り付けられている。具体的には、モータ１２０において、車両幅方向の一方側の部分が、車両幅方向の一方側に配置されているサイドメンバ１２の大断面部１８に取り付けられており、モータ１２０において、車両幅方向の他方側の部分が、車両幅方向の他方側に配置されているサイドメンバ１２の大断面部１８に取り付けられている。
【００３３】
この構成において、モータ１２０は、１１０〔Ｈｚ〕〜２００〔Ｈｚ〕の周波数で振動する。そして、モータ１２０の振動は、一対のサイドメンバ１２に夫々伝播する。
【００３４】
また、複数のクロスメンバ３２の両端部は、一方のサイドメンバ１２の大断面部１８の側面と、他方のサイドメンバ１２の大断面部１８の側面とに、溶接によって接合されている。
【００３５】
（作用）
次に、本実施形態のサイドメンバ１２の作用について、比較形態のサイドメンバ３１２と比較しつつ説明する。先ず、比較形態のサイドメンバ３１２の構成について、サイドメンバ１２と異なる部分を主に説明する。
【００３６】
−サイドメンバ３１２の構成−
サイドメンバ３１２は、図７に示されるように、複数の小断面部３１４と、長手方向に対して直交する方向で切断した断面が小断面部３１４と比して大きい複数の大断面部１８とを備えている。
【００３７】
小断面部３１４と大断面部１８とは、車両前後方向に交互に配置されており、かつ、車両前後方向の両端には、小断面部３１４が夫々配置されている。そして、小断面部３１４が、５個設けられ、大断面部１８が４個設けられている。
【００３８】
小断面部３１４の形状は、小断面部１４の形状と同様されている。また、小断面部３１４には、熱処理が施されておらず、小断面部３１４を形成する部材の応力歪み曲線は、図５のグラフで示す点線Ｋ２のようになっている。つまり、小断面部３１４を形成する部材の比例限度は、大断面部１８を形成する部材の比例限度と同様となっている。
【００３９】
この構成において、小断面部３１４の断面積を面積Ａ１とし、大断面部１８の本体部２０の断面積を面積Ａ２とする。さらに、大断面部１８を形成する部材の比例限度を前述のように、比例限度σ２とする。また、小断面部３１４を形成する部材の比例限度は、大断面部１８を形成する部材の比例限度σ２と同じである。そうすると、下記式（４）（５）（６）の関係が満たされている。
【００４０】
Ａ１×σ２＝Ｐ１１・・・・・（４）
Ａ２×σ２＝Ｐ２・・・・・・（５）
Ｐ１１＜Ｐ２・・・・・・・・（６）
以上の式（６）から分かるように、車両前後方向における小断面部３１４の耐荷重Ｐ１１が、車両前後方向における大断面部１８の耐荷重Ｐ２と比して小さくなっている。
【００４１】
−サイドメンバ３１２の作用−
モータ１２０によって生じる振動が、サイドメンバ３１２おいて車両前方部分の大断面部１８の上面に入力される（図７の部位Ｆ１１参照）。車両前方部分の大断面部１８の上面から入力された振動は、車両前方、及び車両後方へ伝播する。
【００４２】
サイドメンバ３１２において車両後方へ伝播する振動の中で、周波数が１１０〔Ｈｚ〕〜２００〔Ｈｚ〕の振動の一部の成分が、小断面部３１４と大断面部１８との境界で反射され、車両前方へ伝播する。そして、反射して車両前方へ伝播する振動と、車両後方へ伝播する振動とは、干渉して打ち消し合う。さらに、車両後方へ伝播する振動の他の成分が、小断面部３１４と大断面部１８との境界を通過する。また、車両後方へ伝播する振動の中で、周波数が１１０〔Ｈｚ〕〜２００〔Ｈｚ〕の振動の一部の成分が、次の小断面部３１４と大断面部１８との境界で反射され、車両前方へ伝播する。そして、前述したように、車両前方へ伝播する振動と、車両後方へ伝播する振動とは、干渉して打ち消し合う。
【００４３】
これを繰り返すことで、振動が打ち消し合い、サイドメンバ３１２は、周波数が１１０〔Ｈｚ〕〜２００〔Ｈｚ〕の振動の伝播を抑制する。換言すれば、サイドメンバ１２は、１１０〔Ｈｚ〕〜２００〔Ｈｚ〕の周波数で振動するサイドメンバ３１２の振動エネルギーを吸収する。
【００４４】
また、例えば、車両が前方から衝突した場合に、サイドメンバ３１２には、車両前後方向（一方向）の荷重が作用する。そして、サイドメンバ３１２は、前方からの荷重に対して変形する。ここで、前述したように、小断面部３１４の耐荷重Ｐ１１が、大断面部１８の耐荷重Ｐ２と比して小さくなっている。このため、大断面部１８が塑性変形する前に、小断面部３１４が塑性変形してしまう。
【００４５】
−サイドメンバ１２の作用−
振動の伝播については、サイドメンバ１２は、サイドメンバ３１２と同様に、周波数が１１０〔Ｈｚ〕〜２００〔Ｈｚ〕の振動の伝播を抑制する。
【００４６】
これに対して、車両が前方から衝突した場合に、サイドメンバ１２には、車両前後方向の荷重が作用する。そして、サイドメンバ１２は、前方からの荷重に対して変形する。ここで、前述したように、小断面部１４の耐荷重Ｐ１が、大断面部１８の耐荷重Ｐ２と同様となっている。このため、大断面部１８が塑性変形する前に、小断面部３１４が塑性変形してしまうのが、抑制される。換言すれば、前方からの荷重に対して一方の部材だけが塑性変形してしまうのが抑制される。
【００４７】
（まとめ）
以上説明したように、サイドメンバ１２によると、比較形態に係るサイドメンバ３１２と比して、振動の伝播を抑制した上で、小断面部１４が塑性変形するのを抑制することができる。
【００４８】
また、小断面部１４の耐荷重Ｐ１が、大断面部１８の耐荷重Ｐ２と同様となっている。このため、車両前方からの荷重に対して一方の部材だけが塑性変形してしまうのを抑制することができる。
【００４９】
また、小断面部１４を形成する部材の組織は、マルテンサイトとされている。つまり、小断面部１４を形成する部材を熱処理することで、小断面部１４を形成する部材の比例限度を、大断面部１８を形成する部材の比例限度と比して、大きくすることができる。
【００５０】
また、上記実施形態では、金属部材で形成された小断面部１４と金属部材で形成された大断面部１８の二部品を交互に配置して、溶接によって接合することで、サイドメンバ１２が形成されている。このため、樹脂部材で形成された部品と金属部材で形成された部品とを用いる場合と比して、一方の部材と他方の部材とを容易に接合することができる。
【００５１】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、サイドメンバ１２によって、振動の伝播を抑制する抑制部材を説明したが、抑制部材は、振動の伝播を抑制するために用いられればよく、例えば、シュレッダ装置内でモータを支持する部材であってもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、小断面部１４と大断面部１８との二部品が交互に配置されたが、小断面部１４と比して断面が大きく、かつ、大断面部１８と比して断面が小さい中断面部を設け、小断面部１４、中断面部、及び大断面部１８の三部品をこの順番に配置することで、伝播を抑制する振動の周波数を広げることができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、熱処理によって小断面部１４の比例限度が、大断面部１８の比例限度と比して大きくされたが、例えば、ショットピ―ニングにより、小断面部１４の比例限度を大断面部１８の比例限度と比して大きくしてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、小断面部１４、及び大断面部１８は、中空であったが、無垢であってもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、小断面部１４の断面、及び大断面部１８の断面は、矩形状であったが、円形であってもよい。円形することで局部的に応力が集中するのを抑制することができる。
【００５６】
また、上記実施形態では、小断面部１４の断面、及び大断面部１８の断面は、矩形状であったが、円形と矩形とを組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１２  サイドメンバ（抑制部材の一例）
１４  小断面部
１８  大断面部
【図１】
2019183860.tif 000003
【図２】
2019183860.tif 000004
【図３】
2019183860.tif 000005
【図４】
2019183860.tif 000006
【図５】
2019183860.tif 000007
【図６】
2019183860.tif 000008
【図７】
2019183860.tif 000009