JP2009090952A

JP2009090952A - 車両下部構造

Info

Publication number: JP2009090952A
Application number: JP2007266392A
Authority: JP
Inventors: Shuma Saito; 修磨斎藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-30

Abstract

【課題】燃料タンクの膨張に起因する車体フロアの変形を防止又は抑制することによって、当該車体フロアの共振周波数の変化を防止又は抑制することができる車両下部構造を得る。
【解決手段】車両走行中に排気熱等で燃料タンク２０が膨張した場合、燃料タンク２０によって第１板ゴム２６を介してセンタフロアパネル１２が押圧されるが、第２板ゴム２８が第１板ゴム２６に対してセンタフロアパネル１２を介して対向する位置に配設されているので、押圧された部位が第２板ゴム２８を介してバッテリ３０によって支持され、センタフロアパネル１２の変形が防止又は抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクが車体フロアの下面側に支持された車両下部構造に関する。

車両下部においては、床パネル（車体フロア）の下面側に樹脂製の燃料タンクが搭載された構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構造では、車両走行中に排気熱等で燃料タンクが膨張することによって床パネルが押されて変形すると、床パネルの共振周波数が変化し、車内音（こもり音）が発生しやすくなる。
特開平７−１３２８５２号公報

本発明は、上記事実を考慮して、燃料タンクの膨張に起因する車体フロアの変形を防止又は抑制することによって、当該車体フロアの共振周波数の変化を防止又は抑制することができる車両下部構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載する本発明の車両下部構造は、車体フロアと、前記車体フロアの下面側に支持された燃料タンクと、前記車体フロアの下面と前記燃料タンクの上面との間に介在された第１クッション部材と、前記第１クッション部材に対して前記車体フロアを介して対向する位置に配設された第２クッション部材と、前記車体フロアの上面側に配設されて当該車体フロア側に固定されると共に、前記第２クッション部材を介した状態で前記車体フロアの上面側に支持されたバッテリと、を有することを特徴とする。

請求項１に記載する本発明の車両下部構造によれば、燃料タンクが車体フロアの下面側に支持された状態で、車体フロアの下面と燃料タンクの上面との間に第１クッション部材が介在されているので、車両走行時における車体フロアの下面側及び燃料タンク側の摩耗が抑えられる。また、バッテリは、車体フロアの上面側に配設されて当該車体フロア側に固定されると共に、第２クッション部材を介した状態で車体フロアの上面側に支持されているので、車両走行時には、第２クッション部材によってバッテリの上下振動が抑えられ、バッテリの車体フロア側との固定部における疲労の蓄積が抑えられる。

ここで、車両走行中に排気熱等で燃料タンクが膨張した場合、燃料タンクによって第１クッション部材を介して車体フロアが押圧されるが、第２クッション部材が第１クッション部材に対して車体フロアを介して対向する位置に配設されているので、押圧された部位は、第２クッション部材を介してバッテリによって支持され、車体フロアの変形が防止又は抑制される。

請求項２に記載する本発明の車両下部構造は、請求項１記載の構成において、前記第２クッション部材は、車両側面視で前記バッテリにおける車両前後方向の中央部の車両下方側に配設されていることを特徴とする。

請求項２に記載する本発明の車両下部構造によれば、第２クッション部材は、車両側面視でバッテリにおける車両前後方向の中央部の車両下方側に配設されているので、膨張した燃料タンクによって第１クッション部材を介して車体フロアが押圧された場合、この押圧荷重は、第２クッション部材を介してバッテリにおける車両前後方向の中央部で安定的に支持される。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両下部構造によれば、燃料タンクの膨張に起因する車体フロアの変形を防止又は抑制することによって、当該車体フロアの共振周波数の変化を防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の車両下部構造によれば、燃料タンクが膨張した場合、車体フロアの変形を一層効果的に防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。

（実施形態の構成）
本発明の一実施形態に係る車両下部構造について図１〜図３を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印Ｗは車両幅方向を示している。

図１には、図示しないリヤシートの車両下方側及びその周囲部における車両下部１０の要部構成を車両側面視で見た場合の縦断面図が示されている。なお、図１は、図２の１−１線に沿う縦断面図であるが、バッテリ３０及び燃料タンク２０は一部のみを破断した状態の車両側面視で示し、タンクバンド２２、２４は破断しない状態の車両側面視で示す。

図１に示されるように、本実施形態に係る車両下部構造が適用される車両は、車室内にバッテリ３０が搭載されたハイブリット車（電気モータ及びエンジンを備える自動車）とされており、その車体は、モノコックボデー構造とされている。このような車両の車両下部１０には、車体フロアとしてのセンタフロアパネル１２が配設されている。センタフロアパネル１２には、車両下方側へ凹んだ浅底の凹部１４が形成されている。図２に示されるように、凹部１４は、車両平面視で略矩形状とされており、凹部１４の底部を構成する平板状の平板部１４Ａは、一般面を水平面で構成している。

また、図１に示されるセンタフロアパネル１２の平板部１４Ａは、パネルの共振によって車内音（こもり音）が発生するような周波数帯域（２００Ｈｚ以下の低い周波数帯域）から外れる共振周波数となるように設定されている。図１では、前記共振周波数を設定する範囲（平板部１４Ａの範囲）を符号Ａで示す。なお、本実施形態では、センタフロアパネル１２の平板部１４Ａには、補強用のビードは形成されていない。

図２に示されるセンタフロアパネル１２の下面１２Ｂ（図１参照）側における車両幅方向の両サイドには、図示しない左右一対のリヤサイドメンバが車両前後方向に延在しており、前記左右一対のリヤサイドメンバの前部間及び後部間には、車両幅方向を長手方向とするリヤクロスメンバ１６、１８がそれぞれ掛け渡されている。図１に示されるように、前側のリヤクロスメンバ１６は、凹部１４よりもやや車両前方側となる位置（図示しないリヤシートの前部下方側付近）に配設され、車両下方側が開放された断面ハット形状とされており、センタフロアパネル１２の上面１２Ａ側に結合されて閉断面部を構成している。また、後側のリヤクロスメンバ１８は、凹部１４よりもやや車両後方側となる位置（図示しないリヤシートの後部下方側付近）に配設され、車両上方側が開放された断面逆ハット形状とされており、センタフロアパネル１２の下面１２Ｂ側に結合されて閉断面部を構成している。

センタフロアパネル１２の下面１２Ｂ側には、燃料タンク２０が配設されている。燃料タンク２０は、外形が略直方体形状を成しており、樹脂成形（ブロー成形）で形成されている。この樹脂製の燃料タンク２０の隣接位置には、図示しない排気管が車両前後方向に延在している。燃料タンク２０の底部には、前後に長尺状のタンクバンド２２、２４が二本配索されており、燃料タンク２０は、これら前後二本のタンクバンド２２、２４によって、前端側及び後端側が吊られた状態で支持されている。なお、タンクバンド２２、２４は、広義には支持部材として把握される要素である。前側のタンクバンド２２の両端部（取付部）は、前側のリヤクロスメンバ１６の車両下方側に位置してセンタフロアパネル１２の下面１２Ｂにボルト等の締結具によって締結（固定）されている。後側のタンクバンド２４の両端部（取付部）は、センタフロアパネル１２の下面１２Ｂに固定された後側のリヤクロスメンバ１８にボルト等の締結具によって締結（固定）されている。

燃料タンク２０の上面２０Ａには、燃料タンク２０における車両前後方向の中央部にゴム製の第１クッション部材としての第１板ゴム２６が予め固着（固定）されており、第１板ゴム２６は、センタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）の下面１２Ｂと接触している。すなわち、第１板ゴム２６は、燃料タンク２０を支持するために設けられて車両上下方向（厚さ方向）へ所定量弾性変形可能とされ、センタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）の下面１２Ｂと燃料タンク２０の上面２０Ａとの間に介在されている。

また、本実施形態では、第１板ゴム２６は、平面視で方形状（一例として、６０ｍｍ×６０ｍｍ）とされて所定の厚さ（一例として、１０ｍｍ）を備えており、車両幅方向に沿って直線状に並ぶように（車両幅方向の両外側寄り及び車両幅方向中央部に）計三個配列されている（図２参照）。なお、図２において、第１板ゴム２６の位置は、後述する第２板ゴム２８の位置と重なる位置となっている（隠れ線による図示を省略する。）。

図１に示されるように、センタフロアパネル１２と燃料タンク２０との間に第１板ゴム２６が介在されて燃料タンク２０がセンタフロアパネル１２の下面１２Ｂ側に押し当てられた状態で、二本のタンクバンド２２、２４がタンク下方側から装着されてかつボルト等の締結具によってセンタフロアパネル１２やリヤクロスメンバ１８に締結されることにより、燃料タンク２０が締め付けられてセンタフロアパネル１２の下面１２Ｂ側に固定的に支持されている。

センタフロアパネル１２の上面１２Ａには、平板部１４Ａにおける車両前後方向の中央部に第２クッション部材としての第２板ゴム２８が固着（固定）されている。第２板ゴム２８は、第１板ゴム２６に対してセンタフロアパネル１２を介して対向する位置に配設されており、かつ、第２板ゴム２８の配設位置は、車両側面視でバッテリ３０（詳細後述）における車両前後方向の中央部（中央位置を含む部分）の車両下方側とされている。

また、図２に示されるように、第２板ゴム２８は、第１板ゴム２６と同様に平面視で方形状（一例として、６０ｍｍ×６０ｍｍ）とされて所定の厚さ（一例として、１０ｍｍ）を備えており、車両幅方向に沿って直線状に並ぶように（車両幅方向の両外側寄り及び車両幅方向中央部に）計三個配列されている。なお、第１板ゴム２６及び第２板ゴム２８の硬度は、比較的高く（一例として厚さ２ｍｍとした場合に１０ｋｇｆ／ｃｍ^２で１ｍｍ撓む程度の硬度に）設定されている。

図１に示されるように、センタフロアパネル１２の上面１２Ａ側には、第２板ゴム２８に支持されたバッテリ３０が配設されている。バッテリ（バッテリパック）３０は、メインバッテリ（ＨＶバッテリ）のユニットであり、複数個のＨＶバッテリ本体３０Ａ（例えば、リチウム電池、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池等の電池を直列に多数接続した大容量のＨＶバッテリ本体）と、該複数個のＨＶバッテリ本体３０Ａを包括的に上下から覆うバッテリカバー３０Ｂ及びＨＶバッテリロワケース３０Ｃと、を含んで構成されており、バッテリカバー３０Ｂ及びＨＶバッテリロワケース３０Ｃにおける平面視での外周部（フランジ部）同士が固定具等によって固定されてユニット化されている。バッテリカバー３０Ｂ及びＨＶバッテリロワケース３０Ｃは、外側からの荷重に対して剛性が高い高剛性部材で形成されている。

バッテリ３０における平面視での外周部（フランジ部３０Ｆ）は、前側のリヤクロスメンバ１６及びセンタフロアパネル１２における凹部１４の外周部に、すなわち、センタフロアパネル１２側に、ボルト等の固定具３２によって固定されており、バッテリ３０は、第２板ゴム２８を介した状態でセンタフロアパネル１２の上面１２Ａ側に支持されている。なお、バッテリ３０は、重量部品なので、操縦安定性を向上させるために、車両の重心に近い位置（中央に近い位置）に配置されている。

以上により、車両下部１０では、バッテリ３０、第２板ゴム２８、センタフロアパネル１２、第１板ゴム２６及び燃料タンク２０が車両上下方向に直列に並ぶ構造、換言すれば、燃料タンク２０の膨張時の荷重がバッテリ３０によって支持される構造になっている（燃料タンク拘束構造）。

（実施形態の作用及び効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

図１に示されるように、燃料タンク２０がセンタフロアパネル１２の下面１２Ｂ側に支持された状態で、センタフロアパネル１２の下面１２Ｂと燃料タンク２０の上面２０Ａとの間に第１板ゴム２６が介在されているので、車両走行時におけるセンタフロアパネル１２の下面１２Ｂ側及び燃料タンク２０側の摩耗や異音の発生が抑えられる。

また、バッテリ３０は、センタフロアパネル１２の上面１２Ａ側に配設されて当該センタフロアパネル１２側に固定されると共に、第２板ゴム２８を介した状態でセンタフロアパネル１２の上面１２Ａ側に支持されているので、車両走行時には（例えば、悪路走行時でも）、重量部品であるバッテリ３０の上下振動が第２板ゴム２８によって抑えられ、バッテリ３０のフランジ部３０Ｆにおける疲労の蓄積が抑えられる。

ここで、図３に示されるように、車両走行中に排気熱等で燃料タンク２０が膨張した場合、燃料タンク２０によって第１板ゴム２６を介してセンタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）が押圧されるが、第２板ゴム２８が第１板ゴム２６に対してセンタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）を介して対向する位置に配設されているので、押圧された部位は、第２板ゴム２８を介してバッテリ３０によって直接的に支持され、センタフロアパネル１２の変形が防止又は抑制される。すなわち、第１板ゴム２６と第２板ゴム２８との車両平面視での位置を合わせることにより、燃料タンク２０側からの膨張時の荷重をバッテリ３０に支持させ、かつ、バッテリ３０の筐体（バッテリカバー３０Ｂ及びＨＶバッテリロワケース３０Ｃ）の剛性を利用してセンタフロアパネル１２の膨張変形を防止又は抑制している。

補足すると、例えば、燃料タンクによって第１板ゴム（第１クッション部材）を介してセンタフロアパネル（車体フロア）が押圧されて変形してしまう対比構造では、センタフロアパネル（車体フロア）の変形によって、センタフロアパネル（車体フロア）の平板部の共振周波数が変化し、車室（キャビン）内のセンタフロアパネル（車体フロア）の振動によって車室（キャビン）内の体積が変動すると、車内音（こもり音、すなわち、車室（キャビン）内の乗員の耳位置付近の圧力変動によって発生して乗員の耳を圧迫する音）が発生しやすくなる。これに対して、本実施形態では、センタフロアパネル１２の変形が防止又は抑制されるので、センタフロアパネル１２の平板部１４Ａの共振周波数が上がり、車内音（こもり音）の発生を防止又は抑制することができる（車内音悪化の抑制）。

特に、第２板ゴム２８は、車両側面視でバッテリ３０における車両前後方向の中央部の車両下方側に配設されているので、膨張した燃料タンク２０によって第１板ゴム２６を介してセンタフロアパネル１２が押圧された場合、この押圧荷重は、第２板ゴム２８を介してバッテリ３０における車両前後方向の中央部で安定的に支持される。このため、燃料タンク２０が膨張した場合、センタフロアパネル１２の変形を一層効果的に防止又は抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両下部構造によれば、燃料タンク２０の膨張に起因するセンタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）の変形を防止又は抑制することによって、センタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）の共振周波数の変化を防止又は抑制することができる。

また、本実施形態に係る車両下部構造によれば、車両走行時にバッテリ３０の上下振動が第２板ゴム２８を介してセンタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）に伝達されてセンタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）に振動荷重が作用しても、センタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）は、第１板ゴム２６を介して燃料タンク２０（の剛性）で支持されるので、センタフロアパネル１２（平板部１４Ａ）の振動が低減される。よって、車内音（こもり音）の発生が効果的に防止又は抑制される。

また、本実施形態の車両下部構造では、センタフロアパネル１２の共振周波数は、ビード等のようなパネルの形状によって設定（チューニング）されるのではなく、第１板ゴム２６及び第２板ゴム２８の位置や大きさによって設定（チューニング）されるので、センタフロアパネル１２の共振周波数の設定（チューニング）の自由度が増し、開発工数も低減できる。すなわち、センタフロアパネル１２の支持剛性を上げる位置に第１板ゴム２６及び第２板ゴム２８を配置し、第１板ゴム２６及び第２板ゴム２８の大きさを大きくすることによって、共振周波数を容易に高く設定することができる。

ここで、センタフロアパネル１２は、当該センタフロアパネル１２を上下方向から挟み込む第１板ゴム２６及び第２板ゴム２８で支持されるため、本実施形態の車両下部構造では、面剛性向上の効果が高い。このため、パネル共振の車内音への影響が小さい高周波数帯域にセンタフロアパネル１２の共振周波数を設定しやすい。また、この場合、センタフロアパネル１２への制振材の設定が不要となり易く、性能向上、質量低減及び低コスト化に効果がある。

また、本実施形態の車両下部構造では、センタフロアパネル１２にビードが形成されないため、その分、バッテリ３０の位置を下げて車室を広くすること（居住性の向上）や、燃料タンク２０のサイズ（容量）を大きくすることが可能になる。ここで、燃料タンク２０の容量を大きくすれば、車両が新たに燃料を補給することなく走行を続けることができる距離を伸ばすこと（航続性能の向上）が可能になる。

さらに、本実施形態の車両下部構造では、悪路走行時におけるバッテリ３０の車両上下方向への慣性荷重が、センタフロアパネル１２に加えて燃料タンク２０でも支持されるため、バッテリ３０の支持位置付近の強度面でも有利である。また、バッテリ３０の支持用とされる第２板ゴム２８については、従来に比べてその枚数と総面積を削減することも可能になるので、強度性能の向上と低コスト化との両立に効果がある。

さらにまた、本実施形態の車両下部構造では、第２板ゴム２８が車両側面視でバッテリ３０における車両前後方向の中央部の車両下方側に配設されているので、例えば、バッテリ（３０）における車両前後方向の前後端部寄り（取付用のフランジ部（３０Ｆ）寄り）の車両下方側に第２板ゴム（第２クッション部材）が配設されるような対比構造に比べて、バッテリ３０の支持位置を分散させることができる。

（実施形態の補足説明）
なお、上記実施形態では、第１クッション部材が第１板ゴム２６、第２クッション部材が第２板ゴム２８とされているが、第１クッション部材及び第２クッション部材は、ゴム以外のエラストマーで形成された他のクッション部材で構成されてもよい。

また、上記実施形態では、第１板ゴム２６は、燃料タンク２０の上面２０Ａに予め固着されており、このような構成が好ましいが、例えば、第１クッション部材が車体フロアの下面に予め固着された構成としてもよい。

また、上記実施形態では、第２板ゴム２８は、センタフロアパネル１２の上面１２Ａに固着されており、このような構成が好ましいが、例えば、第２クッション部材がバッテリの下面に予め固着された構成としてもよい。

さらに、上記実施形態では、第２板ゴム２８は、車両側面視でバッテリ３０における車両前後方向の中央部の車両下方側に配設されているが、例えば、第２クッション部材は、車両側面視でバッテリにおける車両前後方向の中央部からややオフセットされた前後近接位置の車両下方側に配設される構成であってもよい。また、上記実施形態では、第２板ゴム２８が計三個配設されているが、第２クッション部材の配設個数は、車両下部の構成によっては一個又は二個でもよく、また、四個以上であってもよい。

さらにまた、上記実施形態では、一個の燃料タンク２０がセンタフロアパネル１２の下面側に支持されているが、複数個の燃料タンクが車体フロアの下面側に支持された構成としてもよい。また、上記実施形態では、バッテリ３０は、センタフロアパネル１２の上面１２Ａ側に一個配設されているが、バッテリが車体フロアの上面側に複数個配設された構成であってもよい。

なお、上記実施形態では、バッテリ３０がセンタフロアパネル１２の上面側に配設された車両に車両下部構造が適用されているが、車両下部構造は、例えば、バッテリがリヤフロアパネル等のような車体フロアの他部位の上面側に配設された車両に適用されてもよい。

また、上記実施形態では、燃料タンク２０は、車両平面視で車両幅方向に長尺状とされた前後二本のタンクバンド２２、２４によって、前端側及び後端側が吊られた状態でセンタフロアパネル１２の下面１２Ｂ側に支持されているが、燃料タンクは、車両平面視で車両前後方向に長尺状とされた左右二本のタンクバンドによって、左端側及び右端側が吊られた状態で車体フロアの下面側に支持されてもよく、また、燃料タンクは、タンクバンドによって吊られずに車体フロア側に直締めされることによって、車体フロアの下面側に支持されてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両下部構造が適用された車両下部の要部構成を車両側面視で示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る車両下部構造が適用された車両下部を模式的に示す平面図である（バッテリは二点鎖線で示す。）。バッテリが膨張した状態を車両側面視で示す縦断面図である（図１と同様の破断面で示す。）。

符号の説明

１０車両下部
１２センタフロアパネル（車体フロア）
１２Ａセンタフロアパネルの上面（車体フロアの上面）
１２Ｂセンタフロアパネルの下面（車体フロアの下面）
２０燃料タンク
２０Ａ燃料タンクの上面
２６第１板ゴム（第１クッション部材）
２８第２板ゴム（第２クッション部材）
３０バッテリ

Claims

車体フロアと、
前記車体フロアの下面側に支持された燃料タンクと、
前記車体フロアの下面と前記燃料タンクの上面との間に介在された第１クッション部材と、
前記第１クッション部材に対して前記車体フロアを介して対向する位置に配設された第２クッション部材と、
前記車体フロアの上面側に配設されて当該車体フロア側に固定されると共に、前記第２クッション部材を介した状態で前記車体フロアの上面側に支持されたバッテリと、
を有することを特徴とする車両下部構造。
前記第２クッション部材は、車両側面視で前記バッテリにおける車両前後方向の中央部の車両下方側に配設されていることを特徴とする請求項１記載の車両下部構造。