JP2006111163A - リアフロアパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 車室内騒音の低減を実現したリアフロアパネルを提供すること。
【解決手段】 所定のキャビンスペースを有する車両に搭載されるリアフロアパネルは、１次曲げ共振周波数が６０Ｈｚから８０Ｈｚの間の値となるように形成されている。また、当該リアフロアパネルの３次曲げ共振の波形において、車室内側に振れる面積と車室外側に振れる面積とが等しくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車室内騒音を低減したリアフロアパネルに関する。

従来、ボディの曲げ共振周波数よりも共振周波数が低いリアフロアパネルにリーンホースを設けることにより、リアフロアパネルの共振周波数をボディの曲げ共振数よりも高くするワゴン車のこもり音低減方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、車体前後方向では２つの腹を生じ車幅方向では１つの腹を生ずる２×１モードの振動が発生し、この２×１モードの固有振動数が自動車のタイヤの空洞共鳴周波数に略一致するように振動モードを調整されたフロアパネル構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２２５７５５号公報 特開２００４−５０９１３号公報

しかしながら、上記ワゴン車のこもり音低減方法においては、リーンホースを設けることにより、部品点数、車重量、および製造コストが増大する。

また、上記フロアパネル構造においては、車両に必ず発生し、かつ、放射音が大きい１次および３次のパネル共振に対する音の低減には効果が低く、車室内騒音の低減を十分図れたとはいえない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車室内騒音の低減を実現したリアフロアパネルを提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、所定のキャビンスペースを有する車両に設けられるリアフロアパネルであって、１次曲げ共振周波数が６０Ｈｚから８０Ｈｚの間の値となるように形成されていることを特徴とするリアフロアパネルである。

この一態様によれば、上記リアフロアパネルは１次曲げ共振周波数が６０Ｈｚから８０Ｈｚの間の値となるように形成されている。これにより、上記リアフロアパネルから発生した６０Ｈｚから８０Ｈｚの間の周波数の音波は、上記所定のキャビンスペース内を反射して伝播される過程において、相互に打ち消し合って減衰し、運転者の耳位置に伝播されたときに最小となる。すなわち、車室内騒音を低減することができる。

なお、この一態様において、上記リアフロアパネルの３次曲げ共振の波形において、車室内側に振れる面積と車室外側に振れる面積とが等しくなるように形成されているのが好ましい。これにより、上記車室内側に振れる部分からの放射音と上記車室外側に振れる部分からの放射音とが互いに打ち消し合う。したがって、一般に大きくなる傾向にある上記リアフロアパネルの３次曲げ共振に起因する放射音が低減される。すなわち、車室内騒音がより低減される。

また、この一態様において、例えば上記リアフロアパネルは車両前後方向又は車両幅方向に沿って配置され、１次曲げ共振周波数が６０Ｈｚから８０Ｈｚの間の値となる一対の第１共振部と、上記一対の第１共振部の間に配置され、上記１次曲げ共振周波数が８０Ｈｚ以上の値となる第２共振部と、を備えるのが好ましい。

さらに、この一態様において、例えば上記第１共振部は略平面状の部材から構成され、上記第２共振部は車両前後方向または車両幅方向へ並列かつ直線状に延びる複数の凹状部又は凸状部より構成されていてもよいし、上記第２共振部は、座面又は曲面であってもよい。

なお、この一態様において、上記リアフロアパネルに励起される振動モードをｎ×ｍモード（ｎおよびｍは自然数であり、ｎは所定方向の振動の腹の数であり、ｍは上記所定方向に対して垂直方向の振動の腹の数である。）とするとき、ｎ×ｍ＝偶数となるように形成されるのが好ましい。

この一態様において、例えば、上記所定のキャビンスペースを有する車両は、中型ＲＶ（Ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）車両である。

本発明によれば、車室内騒音の低減を実現したリアフロアパネルを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両のフロアパネルの基本概念、主要なハードウェア構成等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例に係るリアフロアパネルを示す概略図である。

車両フロアパネルは、フロントフロアパネル、センタフロアパネル及びリアフロアパネル１により構成され、車両前方からこの順で車両下部に配置されている。また、サイドフレーム３、サイドシル、クロスメンバ５、段差等のエリア区画メンバにより、フロントフロアパネル、センタフロアパネル、およびリアフロアパネル１の周縁が夫々拘束されている。これらエリア区画メンバは、車両のボディ剛性を確保して操縦安定性を高めると共に、衝突時の乗員の保護性能を高めることを目的とし、寸法、形状、レイアウト等をあまり大きく変更することができない。

本一実施例は、これらエリア区画メンバを変更することなく、リアフロアパネル１の形状により車室内の騒音を簡易に抑制することができる。

図２（ａ）は図１に示すリアフロアパネル底面を直線Ａ−Ａ′で切断した際の概略の断面図である。

図１および図２（ａ）に示すように、本一実施例に係る略長方形状のリアフロアパネル１には、１次曲げ共振周波数が６０から８０Ｈｚの間の値となる一対の第１共振部１ａが車両幅方向に配置されている。また、一対の第１共振部１ａの間には、１次曲げ共振周波数が８０Ｈｚ以上の値となる第２共振部１ｂが配置されている。なお、第２共振部１ｂの１次曲げ共振周波数は、例えば１６０Ｈｚから２００Ｈｚの間の値に設定され、第１共振部１ａの１次曲げ共振周波数より高めに設定されているのが好ましい。第１共振部１ａは略矩形状かつ平面状の部材から構成され、第２共振部１ｂは車両前後方向に並列かつ直線状に延びる４つの凸状部（ビード）１ｃにより構成されている。なお、第２共振部１ｂは４つの凸状部１ｃにより構成されているが、構成される凸状部１ｃの数は任意でよい。また、第２共振部１ｂの凸状部１ｃはプレス成形により、断面が下向き開放するコ字状に形成されているが、断面が逆Ｖ字状、逆Ｕ字状等により形成されていてもよい。第２共振部１ｂに車両前後方向に直線状に延びる複数の凸状部１ｃを形成することにより第２共振部１ｂの面剛性が高くなり、第２共振部１ｂの固有振動数（共振周波数）が高くなる。また、第２共振部１ｂの凸状部１ｃの高さ、幅、数等を変更することにより、第２共振部１ｂの面剛性を調整し、第２共振部１ｂの固有振動数を調整することができる。さらに、第１共振部１ａの平面状部分の面積を変更することにより、第１共振部１ａの面剛性を調整し、第１共振部１ａの固有振動数を調整することができる。具体的には第１共振部１ａの平面状部分の面積を大きくすれば、第１共振部１ａの面剛性は低くなり、第１共振部１ａの固有振動数は低くなる。第１共振部１ａの平面状部分の面積を小さくすれば、第１共振部１ａの面剛性は高くなり、第１共振部１ａの固有振動数は高くなる。また、第２共振部１ｂの凸状部１ｃの幅を狭くすると第２共振部１ｂの面剛性は高くなり、第２共振部１ｂの固有振動数は高くなる。第２共振部１ｂの凸状部１ｃの幅を広くすると第２共振部１ｂの面剛性は低くなり、第２共振部１ｂの固有振動数は低くなる。以上のように、第１共振部１ａの固有振動数および第２共振部１ｂの固有振動数を調整し、リアフロアパネル１全体の１次曲げ共振周波数および３次曲げ共振周波数が調整される。

なお、共振現象において、各エリアのフロアパネルの振動と、他のエリアのフロアパネル又はエリア区画メンバの振動が連成すると、放射音のキャンセレーションが不十分なものとなり、放射音の低減効果が損なわれるおそれがある。したがって、振動の連成が抑制されるように各フロアパネルおよびエリア区画メンバは構成されている。

ところで、リアフロアパネル１には、分割振動により、複数の振動モードが励起される。

図２（ｂ）は、１次曲げ共振発生時のリアフロアパネル１の振動状態を示す図であり、図１に示すリアフロアパネル１を直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図である。なお、図２（ｂ）および後述する（ｃ）において、リアフロアパネル１の振動の状態がわかり易いように、第２共振部１ｂは平面状に表記し、振幅も実際より大きく表現されている。

図２（ｂ）に示すように、リアフロアパネル１の一対の第１共振部１ａにおいて１次曲げ共振が夫々発生する。したがって、リアフロアパネル１の横方向（車両幅方向）において、定在波の腹の数ｎは常に２つ（偶数）となる。すなわち、リアフロアパネル１の縦方向（車両前後方向）において、定在波の腹の数ｍが、偶数および奇数のいずれの場合でも、リアフロアパネル１は必ず「ｎ×ｍ＝偶数」の振動モードとなる。

ここで、一般に略長方形のフロアパネルの横縦にそれぞれ励起される定在波の腹の数をそれぞれ、ｎ、ｍとして、「ｎ×ｍ＝偶数」の振動モードになるとき、当該フロアパネル内で隣合う逆位相の部分からの放射音が互いに打ち消し合って、低減される（図３（ａ）及び（ｂ））。

図３（ａ）は「１×２」の振動モードにおいて放射音が相殺される状態を示す図であり、図３（ｂ）は「２×２」の振動モードにおいて放射音が相殺される状態を示す図である。なお、「２×２」の振動モード（図３（ｂ））のときに、リアフロアパネル１内の４つの部分からの放射音が相互に打消し合い、音響放射効率が最も低くなる。そこで、本一実施例に係るリアフロアパネル１は、「２×２」の振動モードとなるように、リアフロアパネル１の形状が調整されている。ここで、例えばリアフロアパネル（実際の振動領域）１の縦の長さと横の長さの比率を調整することにより、リアフロアパネル１は、「２×２」の振動モードとなるように調整される。

本一実施例に係るリアフロアパネル１は、「ｎ×ｍ＝偶数」の振動モードとなることから、リアフロアパネル１が共振して放射音が発生しても、放射音が互いに打ち消し合って、低減される。すなわち、車室内騒音が低減される。

図２（ｃ）は、３次曲げ共振発生時のリアフロアパネル１の振動状態を示す図であり、図１に示すリアフロアパネル１を直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図である。

図２（ｃ）に示すように、リアフロアパネル１の３次曲げ共振の波形において、車室内側に振れる面積（Ｓ１×２）と車室外側に振れる面積Ｓ２とが等しくなるように（Ｓ１×２＝Ｓ２）、第１共振部１ａの平面状部分の面積および第２共振部１ｂの凸状部の高さ、幅、数等が調整されている。

これにより、車室内側に振れる部分からの放射音と車室外側に振れる部分からの放射音とが互いに打ち消し合う。したがって、一般に大きくなる傾向にあるリアフロアパネル１の３次曲げ共振に起因する放射音が低減される。すなわち、車室内騒音を効果的に低減することができる。

次にリアフロアパネル１の１次曲げ共振周波数が６０Ｈｚから８０Ｈｚの間の値となるときの作用について説明する。

車両の駆動系等により発生した振動はフレーム部材等を介在して、リアフロアパネル１に入力される。振動が入力されると、リアフロアパネル１は６０〜８０Ｈｚの１次曲げ共振周波数で共振し、音源となって６０〜８０Ｈｚの周波数の音波を発生する。発生した音波は、主として車両本体（ボディ）の板金およびガラスにより反射されつつ、キャビンスペース内の空気を媒体として伝播され、運転者の耳位置（前方右座席位置）Ｅに伝達される（図４（ｂ））。なお、６０Ｈｚ〜８０Ｈｚの周波数の音波は低周波であることから、キャビンスペース内の内装および外装による反射は無視でき、主として車両本体の板金およびガラスの反射によりキャビンスペース内を伝播される。また、本一実施例に係る中型ＲＶ車両１０のキャビンスペースは、室内前後長Ｌが約２．９〜３．３ｍ、室内左右幅Ｗが約１．４〜１．６ｍ、室内高さＨが約１．２〜１．４ｍとなっている（図４（ａ））。例えば、当該キャビンスペースを有する中型ＲＶ車両１０として、イプサム（トヨタ自動車株式会社の中型ＲＶ車両１０）等が該当する。図４（ｂ）は中型ＲＶ車両１０において、リアフロアパネル１の位置および運転者の耳位置を表す概略図である。図４（ｂ）に示すように、運転者の耳位置Ｅとは、運転者が運転席に着座した状態での運転者の左右の耳の位置である。また、リアフロアパネル１は車両後輪とリアバンパとの間に位置する。

図５は当該中型ＲＶ車両１０のリアフロアパネル１位置で発生させた所定音の周波数［Ｈｚ］と運転者の耳位置Ｅにおける音響感度（音圧）［ｄＢ］との関係を示す図である。また、図５において、横軸はリアフロアパネル１位置での所定音の周波数［Ｈｚ］を示している。縦軸はリアフロアパネル１位置からの所定音が運転者の耳位置Ｅで何倍に増幅されるか（音響感度［ｄＢ］）を示している。

図５に示すように、周波数が約３０Ｈｚで前後１次空気共鳴が発生して、音響感度は第１の最大値をとる。また、周波数が約１２０Ｈｚで前後２次空気共鳴が発生して、音響感度は第２の最大値をとる。これら前後１次空気共鳴の周波数と前後２次空気共鳴の周波数との間、すなわち約６０〜８０Ｈｚの間で音響感度が最低となる。したがって、リアフロアパネル１の１次曲げ共振周波数を６０〜８０Ｈｚとなるようにすれば、リアフロアパネル１から発生した６０〜８０Ｈｚの周波数の音波は、キャビンスペース内を伝播する過程において、主として車両本体の板金およびガラスにより反射される。反射された音波は相互に打ち消し合って減衰し、運転者の耳位置Ｅに伝播されたときに最小となる。

以上により、中型ＲＶ車両１０のリアフロアパネル１の１次曲げ共振周波数を６０〜８０Ｈｚとすることにより、リアフロアパネル１で発生した音波はキャビンスペース内を伝播される過程で減衰され、運転者の耳位置Ｅに到達したとき最小にすることができる。したがって、一般的に大きくなる傾向にあるリアフロアパネル１の１次曲げ共振に起因する放射音が低減される。

さらに、中型ＲＶ車両１０のリアフロアパネル１の３次曲げ共振の波形において、車室内側に振れる面積Ｓ１×２と車室外側に振れる面積Ｓ２とが等しくなるように、第１共振部１ａの平面状部分の面積および第２共振部１ｂの凸状部の高さ、幅、数等が調整されている。これにより、車室内側に振れる部分からの放射音と車室外側に振れる部分からの放射音とが互いに打ち消し合う。したがって、一般に大きくなる傾向にあるリアフロアパネル１の３次曲げ共振に起因する放射音が低減される。

上述したように、リアフロアパネル１の形状を変更するだけで車室内騒音の低減を実現できる。したがって、制振遮音材、リーンホース等の追加部品を必要としないことから、部品数、車重量、および製造コストの低減を実現することができる。また、追加部品を取り付けるスペースが必要ないことから、キャビンスペースの容量を確保でき、積載可能な荷物の限界体積を増加させることができる。

さらに、車両騒音において必ず発生し、かつ騒音を大きくする要因となる１次曲げ共振および３次曲げ共振による放射音を低減できることから、車室内騒音を効果的に抑制することができる。すなわち、車両のボディ剛性、乗員保護性能を確保しながら、補強構造に係るレイアウトを生かして、リアフロアパネル１上に共振部等の調整エリアを形成し、車室内の静粛性を大幅に向上させることができる。

なお、同様のボディを用いた別仕様車両（タイヤ、サスペンション、エンジン等が異なる）においても、リアフロアパネル１に入力される振動の周波数とリアフロアパネル１の１次曲げ共振周波数および３次曲げ共振周波数とが偶然一致した場合でも、確実にこれら周波数の放射音を抑制することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記一実施例において、第２共振部１ｂは車両前後方向に並列かつ直線状に延びる複数の凸状部により構成されているが、第２共振部１ｂは車両前後方向に並列かつ直線状に延びる複数の凹状部により構成されていてもよし、全体を下方に窪んだ凹曲面または上方に突出した凸曲面により構成されてもよい。第２共振部１ｂに複数の凹状部、凹曲面、および凸曲面を形成することにより、第２共振部１ｂの面剛性が高くなり、固有振動数が高くなる。なお、例えば凹状部の窪みを深くすれば、面剛性が高くなり固有振動数が高くなる傾向にある。一方、凹状部の窪みを浅くすれば、面剛性が低くなり固有振動数も低下する傾向にある。さらに、凹曲面又は凸曲面に上記凸状部１ｃまたは凹状部（ビード）を形成して、さらに面剛性高める方向に調整してもよい。

第２共振部１ｂの面剛性を調整する方法として、部分的にリアフロアパネル１の板厚を大きくしてもよいし、部分的に別部材を結合してもよい、さらに座面等を設けて面剛性を高め、固有振動数を高くしてもよい。

なお、リアフロアパネル１に制振材等の別部材を貼り付けて局所的に面密度分布を変更することにより、固有振動数を調整するも可能である。

また、上記一実施例において、一対の第１共振部１ａが車両幅方向に配置され、一対の第１共振部１ａの間に第２共振部１ｂが配置されているが（図６（ａ））、一対の第１共振部１ａが車両前後方向に配置され、一対の第１共振部１ａの間に第２共振部１ｂが配置されていてもよい（図６（ｂ））。

さらに、上記一実施例において、リアフロアパネル１は中型ＲＶ車両１０に適用されているが、適用可能な車両は中型ＲＶ車両１０に限られず、あらゆる車両に適用可能である。すなわち、上述の中型ＲＶ車両１０と同等のキャビンスペースを有し、かつ例えばワゴン車のように荷室と乗員のいる空間とが一体となるあらゆる車両に適用可能である。

上記一実施例において、一対の第１共振部１ａは略平面状の部材から構成されているが、一対の第１共振部１ａは略平面状の部材のいずれかの位置にビード、曲面等が形成されていてもよい。例えば、リアフロアパネル１が平面状部材、ビード部材、平面状部材、ビード部材、平面状部材の順で車両幅方向に形成されていてもよい。すなわち、リアフロアパネル１全体の１次曲げ共振周波数が６０Ｈｚから８０Ｈｚの間の値となれば、第１共振部１ａおよび第２共振部１ｂはいずれの形状で形成されていてもよい。

上記一実施例において、リアフロアパネル１は車両後輪とリアバンパとの間に位置しているが、車両後輪の近傍であれば、いずれの場所に配置されていてもよい。

本発明は、車両のリアフロアパネル１に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係るリアフロアパネルを示す概略図である。 （ａ）図１に示すリアフロアパネル底面を直線Ａ−Ａ′で切断した際の概略の断面図である。（ｂ）１次曲げ共振発生時のリアフロアパネルの振動状態を示す図であり、図１に示すリアフロアパネルを直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図である。（ｃ）３次曲げ共振発生時のリアフロアパネルの振動状態を示す図であり、図１に示すリアフロアパネルを直線Ａ−Ａ′で切断した際の断面図である。 （ａ）「１×２」の振動モードにおいて放射音が相殺される状態を示す図である。（ｂ）「２×２」の振動モードにおいて放射音が相殺される状態を示す図である。 （ａ）中型ＲＶ車両のキャビンスペースを示す図である。（ｂ）中型ＲＶ車両におけるリアフロアパネル位置および運転者の耳位置を表す概略図である。 中型ＲＶ車両のリアフロアパネル位置で発生させた所定音の周波数と運転者の耳位置における音響感度との関係を示す図である。 本発明の一実施例に係るリアフロアパネルの変形例を示す図である。

符号の説明

１ リアフロアパネル
１ａ 第１共振部
１ｂ 第２共振部
１ｃ 凸状部
３ サイドフレーム
５ クロスメンバ
１０ 中型ＲＶ車両

Claims (7)

1. 所定のキャビンスペースを有する車両に設けられるリアフロアパネルであって、
   １次曲げ共振周波数が６０Ｈｚから８０Ｈｚの間の値となるように形成されていることを特徴とするリアフロアパネル。
2. 請求項１記載のリアフロアパネルであって、
   当該リアフロアパネルの３次曲げ共振の波形において、車室内側に振れる面積と車室外側に振れる面積とが等しくなるように形成されていることを特徴とするリアフロアパネル。
3. 請求項１又は２記載のリアフロアパネルであって、
   車両前後方向又は車両幅方向に沿って配置され、１次曲げ共振周波数が６０Ｈｚから８０Ｈｚの間の値となる一対の第１共振部と、
   前記一対の第１共振部の間に配置され、前記１次曲げ共振周波数が８０Ｈｚ以上の値となる第２共振部と、を備えることを特徴とするリアフロアパネル。
4. 請求項３記載のリアフロアパネルであって、
   前記第１共振部は略平面状の部材から構成され、前記第２共振部は車両前後方向または車両幅方向へ並列かつ直線状に延びる複数の凹状部又は凸状部より構成されることを特徴とするリアフロアパネル。
5. 請求項３記載のリアフロアパネルであって、
   前記第２共振部は、座面又は曲面であることを特徴とするリアフロアパネル。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか１項記載のリアフロアパネルであって、
   当該リアフロアパネルに励起される振動モードをｎ×ｍモード（ｎおよびｍは自然数であり、ｎは所定方向の振動の腹の数であり、ｍは前記所定方向に対して垂直方向の振動の腹の数である。）とするとき、ｎ×ｍ＝偶数となるように形成されることを特徴とするリアフロアパネル。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか１項記載のリアフロアパネルであって、
   前記所定のキャビンスペースを有する車両は、中型ＲＶ車両であることを特徴とするリアフロアパネル。

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