JP2013107583A - 車両のフロアパネル制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体剛性の低下を避けつつ振動周波数に依存せず適用条件の広い車両のフロアパネル制振構造を提供する。
【解決手段】フロアトンネル（１０）、サイドシル（１２，１２）、フロアパネル（２，２）、および、フロアサイドメンバー（１１，１１）を備え、前記フロアサイドメンバーは、車両後方に向かい前記フロアトンネルとの間隔が拡大するように平面視において斜めに配設され、前記フロアパネルは、前記フロアトンネルと前記フロアサイドメンバーとの間に、車両前後方向に間隔を有して配置されかつ車幅方向に延在する２以上の平坦部（２１，２３，２５，２７）と、前記平坦部の間に画成された角丸台形領域（２２，２４，２６，２８）と、を含み、前記３以上の角丸台形領域は、それぞれの領域全体が上方または下方に膨出した凸曲面形状をなしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のフロアパネル制振構造に関する。

車両、例えばモノコック構造の乗用車では、フレームとキャビンが一体化し軽量である反面、エンジンやサスペンションからの振動がフロアパネルに伝達され、車室内振動や騒音が発生することが知られている。従来、フロアパネルにアスファルトシートやゴムなどの制振材を貼付するなどの対策が取られているが、制振材は重量物であり、車両重量の増加を招く問題がある。

そこで、特許文献１では、フロアパネルに伝わる振動周波数や振動モードに着目して特定周波域の共振が抑制されるように、フロアパネルの剛性を部分的に調節することが提案されている。しかし、この構成では、特定周波域以外の振動に対する共振抑制効果は小さいうえ、車体剛性、とりわけ走行性能に影響の大きい車室前部の車体剛性や、乗り心地に影響の大きいシート取付け剛性が低下することが懸念される。

特許第３７２６２８３号公報

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、車体剛性の低下を避けつつ振動周波数に依存せず適用条件の広い車両のフロアパネル制振構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両のフロアパネル制振構造は、車体下部中央に車両前後方向に延在するフロアトンネル（１０）と、車体下部両側部に沿って車両前後方向に延在するサイドシル（１２，１２）と、前記フロアトンネルと前記サイドシルとの間に前記車体の下面を画成すべく配設されたフロアパネル（２，２）と、前記フロアパネルの下面に接合され、前記フロアトンネルと前記サイドシルとの間で車両前後方向に延在するフロアサイドメンバー（１１，１１）と、を備え、前記フロアサイドメンバーは、車両後方に向かい前記フロアトンネルとの間隔が拡大するように平面視において斜めに配設され、前記フロアパネルは、前記フロアトンネルと前記フロアサイドメンバーとの間に、車両前後方向に間隔を有して配置されかつ車幅方向に延在する２以上の平坦部（２１，２３，２５，２７）と、前記平坦部の間に画成された３以上の角丸台形領域（２２，２４，２６，２８）と、を含み、前記３以上の角丸台形領域は、それぞれの領域全体が上方または下方に膨出した凸曲面形状をなしている。

上記のような本発明に係るフロアパネル制振構造によれば、凸曲面形状をなす角丸台形領域の幅（大きさ）が車両前後方向で異なり、それぞれの共振周波数が異なるので、振動周波数への依存性が低く、かつ、それぞれの角丸台形領域自体も、平面視において非対称な形状をなすことで振動モードが複雑になり制振性が向上する。そのような制振性能面での利点を有しながらも、各角丸台形領域の間の車幅方向平坦部によってフロアパネルの剛性が確保され、とりわけ車室前部のフロア面は、平面視において斜めに配設されたフロアサイドメンバーによってフロアトンネルとの間のフロアパネルの間隔が狭く、その分、平坦部が多く配置されることで、車体剛性の低下を抑えることができる。また、サイドシル側のフロアパネル部分と非対称に細分化されていることは制振性能面でも有利である。

また、角丸台形領域の車両前後方向の長さと車幅方向の長さ（上辺と下辺の中間値）がほぼ同じであると、凸曲面形状による共振の特性を得やすくなるため、上記の制振性能を効果的に発揮できる。このような効果と、上述したように斜めに配設されたフロアサイドメンバーの構成とを考慮すると、車両前方の角丸台形領域は小さく、車両後方の角丸台形領域は大きくなる。したがって、角丸台形領域のアスペクト比が極端な値になるのを避けるためには、角丸台形領域は車両前後方向に３以上を設けることが効果的である。

本発明において、前記３以上の角丸台形領域は、前記各凸曲面形状の膨出度が車両後方に向かうに従って大きくなるように構成されていることが好適である。この構成により、フロアパネル最前部に入力される振動の後方への伝達が抑制され、かつ、フロアサイドメンバーとフロアトンネルとの間の間隔が広いフロアパネル後方側の振動騒音（面振動の放射音）を低減するうえで有利である。この構成に加えて、前記各凸曲面形状が、車両後方に向かうに従って曲率が大きくなるように構成されていれば、一層効果的である。

本発明において、前記平坦部の何れかの上面に、前記フロアトンネルと前記サイドシルとの間に車幅方向に延びるフロアクロスメンバー（１７）が接合され、前記フロアクロスメンバーにシートの前側の取付部が設けられ、前記フロアクロスメンバーが接合された前記平坦部（２５）の後方に位置した他の平坦部（２８）に、前記シートの後側の取付部が設けられていることが好適である。この構成により、シートに大きな荷重が負荷され、フロアクロスメンバーと離れた後側の取付部に荷重が入力された場合に、フロアトンネルとサイドメンバー間に延在する平坦部が引張力を受け、サイドメンバーへ荷重を分散することができ、重量増加を抑えつつシートの取付け剛性を確保するのに有利である。

本発明において、前記フロアサイドメンバーに沿ってブレーキ配管が配設され、前記フロアトンネルに沿って燃料配管が配設されており、前記ブレーキ配管を固定するクランプと、前記燃料配管を固定するクランプとが、前記平坦部に配設されていることが好適である。フロアパネルの相対的に剛性が高い平坦部、その中でも剛性が高いフロアサイドメンバーに沿った平坦部にクランプが配設されることで、走行時や外部からの荷重による車体変形に対して配管位置を安定的に維持するうえで有利である。

本発明に係る車両のフロアパネル制振構造は、以上述べたような構成により、車体剛性の低下を避けつつ振動周波数に依存せず適用条件の広い制振構造を提供するうえで有利である。

本発明に係る制振構造を実施した車体フロアを示す底面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る制振構造を実施した車体フロア上にシートを設置した状態を示す斜視図である。 １つの角丸台形領域の立体形状を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
先ず、本発明に係る制振構造が適用される車体下部の基本構造について述べ、その後、フロアパネルの具体的な制振構造について述べる。図１において、車両１は、車体下部中央に車両前後方向に延在するフロアトンネル１０、車体下部両側部に沿って車両前後方向に延在するサイドシル１２，１２を備え、フロアトンネル１０とサイドシル１２，１２との間には車体下面を画成すべくフロアパネル２，２が配設されている。

フロアトンネル１０は、図１および図３に示されるように、中央膨出部とその両側の縦壁部およびチャンネル部（２０）を有する断面ハット状をなし、左右両側のフロアパネル２，２は、チャンネル部の上にオーバーラップして２列で溶接接合され、各列の溶接ラインの中間に車両前後方向に延在する閉断面補強構造２０，２０が画成されている。また、フロアトンネル１０の下面側には車両前後方向に離間して２箇所の補強ブラケット１０ａ，１０ｂが設けられている。

フロアパネル２，２の下面には、フロアトンネル１０とサイドシル１２，１２との間で車両前後方向に延在するフロアサイドメンバー１１，１１が接合されている。フロアサイドメンバー１１，１１は、逆ハット状断面を有し、両側フランジ部においてフロアパネル２，２の下面に溶接接合され、その中間に車両前後方向に延在する閉断面が画成されている。各フロアサイドメンバー１１，１１は、車両後方に向かいフロアトンネル１０との間隔が拡大するように平面視において斜めに配設され、それぞれの後端にはリアフロアサイドメンバー１３，１３が剛結合されている。

リアフロアサイドメンバー１３，１３は、フロアサイドメンバー１１，１１との結合部のやや後方で、車幅方向に延びるリアフロアフロントクロスメンバー１８で互いに剛結合されている。リアフロアフロントクロスメンバー１８の車幅方向中央部にはフロアトンネル１０の後端部が剛結合され、その両側には、フロアパネル２，２の後方側の縁部が溶接接合されている。

リアフロアフロントクロスメンバー１８は、図２に概略的に示すように、車室後部に立ち上がる縦壁面を画成しており、その上端部には、リアフロアフロントパネル７の前縁が溶接接合される。リアフロアフロントパネル７の上面には図示しないリアシートが設置され、リアフロアフロントパネル７の下側は、図示しないフューエルタンクの収容スペースとなっている。

リアフロアフロントパネル７の後方には、リアフロアリアパネル８の溶接接合されており、該接合部に隣接したリアフロアリアパネル８の前縁部下面には、該前縁部に沿って車幅方向に延在するリアフロアリアクロスメンバー１９が溶接接合されている。リアフロアリアクロスメンバー１９の両端は、リアフロアサイドメンバー１３，１３に剛結合されている。

一方、各フロアサイドメンバー１１，１１の前端にはそれぞれフロントサイドメンバー１４，１４が剛結合されている。左右のフロントサイドメンバー１４，１４は、エンジン室と車室を仕切るダッシュパネル６の下面に接合されたダッシュクロスメンバー１６によって剛結合され、ダッシュクロスメンバー１６の車幅方向中央部にはフロアトンネル１０の前端部が接続されている。

左右のフロントサイドメンバー１４，１４のダッシュクロスメンバー１６との結合部のやや後方には、車両後側方に向けて斜めに延在するダッシュロア・エクステンション１５，１５が剛結合され、ダッシュロア・エクステンション１５，１５の他端部はサイドシル１２，１２の前端部に剛結合されている。サイドシル１２，１２の後部は、フロアサイドメンバー１１，１１とリアフロアサイドメンバー１３，１３の各結合部の側方に剛結合されている。

左右のフロアサイドメンバー１１，１１は、車両前後方向のほぼ中間部でフロアパネル２，２の上面側においてフロアクロスメンバー１７で剛結合されている。フロアクロスメンバー１７は、図２および図３に示すように、ハット状断面を有し、両側フランジ部においてフロアパネル２，２の平坦部２５（後述する）の上面に溶接接合され、それぞれの内部に車幅後方向に延在する閉断面が画成されている。

次に、本発明に係る制振構造を実施したフロアパネルの具体的構成について述べる。
図１に示す実施形態において、フロアパネル２，２は、フロアトンネル１０とフロアサイドメンバー１１，１１との間に、車両前後方向に間隔を有して配置されかつ車幅方向に延在する４つの平坦部２１，２３，２５，２７と、それらの間に画成された４つの角丸台形領域２２，２４，２６，２８とを含む立体形状にプレス成形されている。

４つの平坦部２１，２３，２５，２７は、車幅方向に一様な幅を有する帯状の領域であり、これらのうち、最前部の平坦部２１の前方側には、ダッシュパネル６に至る傾斜面２１ａが連続している。また、上面側にフロアクロスメンバー１７が接合される中央の平坦部２５の幅が他に比べて広くなっている。

先述したように、フロアサイドメンバー１１，１１は平面視において斜めに配設されているので、車両後方に向かいフロアトンネル１０との間隔が拡大している。それに伴い、４つの角丸台形領域２２，２４，２６，２８の幅（台形の底辺方向の長さ）も車両後方に向かい拡大している。各角丸台形領域２２，２４，２６，２８は、図２に示すように、それぞれの領域全体が上方に膨出した凸曲面形状をなしている。

さらに、各角丸台形領域２２，２４，２６，２８の膨出度（隣接した平坦部からの高さまたは深さ）は一様ではなく、車両後方に向かうに従って大きくなるように構成され、かつ、車両後方に向かうに従って曲率が大きくなるように構成されている。

これにより、ダッシュパネル６、ダッシュクロスメンバー１６、ダッシュロア・エクステンション１５，１５および図示しないサスペンションフレームが結合し、車体全体の剛性、とりわけ走行性能に影響の大きい車室前部のフロア面（２１，２２，２３，２４）は、各角丸台形領域２２，２４による制振性を得つつも平坦部２１，２３の割合が多く、平面に近い形状であるので、上記各メンバーの結合が補強され車体剛性を向上するのに有利である。

一方、フロアクロスメンバー１７より後方側のフロア面（２５，２６，２７，２８）は、フロアトンネル１０とフロアサイドメンバー１１，１１との間隔が拡大し、凸曲面形状部分（角丸台形領域２６，２８）の面積および膨出度が大きくなるので、振動騒音（面振動の放射音）を低減するのに有利である。したがって、車体剛性の確保と室内騒音の低減を両立するうえで有利である。

上記構成に加えて、図示例では、各角丸台形領域２２，２４，２６，２８は、曲率半径の比較的大きい球面で構成されている。この球面は、各角丸台形領域２２，２４，２６，２８の四隅などに平坦部を残して内側に形成されるのではなく、球面の基本となる円形領域または楕円形領域に内接させるように各角丸台形領域２２，２４，２６，２８を形成し、余剰部分を除去したような形状をなしている。

すなわち、図４に１つの角丸台形領域２２を例に示すように、角丸台形領域２２の４辺に球面を直線的に終端させるためのエッジ２２ｅが形成され、４つの丸められた角が球面の基礎となる円形領域の外周に沿うように形成されている。このような凸曲面形状を採用することで各角丸台形領域２２，２４，２６，２８の全域に凸曲面形状を形成することができる。

なお、フロアサイドメンバー１１，１１とサイドシル１２，１２との間の細長い三角形状部分にも平坦部で区分された３つの凸曲面形状部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂが形成されている。これらの凸曲面形状部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂは、円錐面を基調としており、隣接する角丸台形領域２２，２４，２６の相補的な形状領域となっている。

次に、以上述べた本発明に係るフロアパネルの制振構造に関連したシートの取付け構造および車体下部の配管支持構造について説明する。

図３において、シート３は、フロア２上に設置される前座席であり、ロアレール３３とアッパーレール３４からなる一対のスライドレールを介して車体側の取付け部（１７，３１，３２）に取り付けられる。このうち、スライドレール（ロアレール３３）の各前端部はフロアクロスメンバー１７に固定される。一方、車幅方向中央側のスライドレール（３３）の後端部はブラケット３１に固定され、車幅方向側方のスライドレール（３３）の後端部はブラケット３２に固定される。

ブラケット３１は、左右のシート３に共通にフロアトンネル１０上に固定され、ブラケット３２は、左右各側のサイドシル１２に隣接してフロアパネル２を挟んでフロアサイドメンバー１１上に固定されている。これらのブラケット３１およびブラケット３２は、フロアクロスメンバー１７が接合されている平坦部２５の後方に位置した平坦部２７を挟んでその両側に配設されており、換言すれば、ブラケット３１とブラケット３２の間にフロアパネル２の中で相対的に剛性の高い平坦部２７が延在している。

このような構成により、シート３に大きな荷重が負荷され、フロアトンネル１０のシート取付部（３１）に大きな荷重が作用する場合に、フロアトンネル１０からフロアサイドメンバー１１およびサイドシル１２間に延在する平坦部２７を介してフロアサイドメンバー１１に荷重を分散することができる。

また、図１および図２に示すように、車体下部にはフューエルタンク（７）から車体前部のエンジン室６０に至る燃料配管４、および、エンジン室６０から左右後輪に至るブレーキ配管５が配設されている。燃料配管４はフロアトンネル１０に沿って配管され、ブレーキ配管５はフロアサイドメンバー１１に沿って配管されており、燃料配管４を固定する３つのクランプ４１は各平坦部２３，２５，２７に配設され、ブレーキ配管５を固定する４つのクランプ５１は各平坦部２１ａ，２３，２５，２７に配設されている。このように、車体剛性のなるべく高い部分にクランプ４１，５１が配設されることで、走行時や外部からの荷重による車体変形に対しても各配管位置を維持できる。

以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、各角丸台形領域２２，２４，２６，２８が上方に膨出した凸曲面形状をなす場合について述べたが、何れかまたは全ての角丸台形領域が下方に膨出した凸曲面形状をなしていてもよい。

１ 車両
２ フロアパネル
３ シート
４ 燃料配管
５ ブレーキ配管
６ ダッシュパネル
７ リアフロアフロントパネル
８ リアフロアリアパネル
１０ フロアトンネル
１１ フロアサイドメンバー
１２ サイドシル
１３ リアフロアサイドメンバー
１４ フロントサイドメンバー
１５ ダッシュロア・エクステンション
１６ ダッシュクロスメンバー
１７ フロアクロスメンバー
１８ リアフロアフロントクロスメンバー
１９ リアフロアリアクロスメンバー
２０ 閉断面補強構造
２１，２３，２５，２７ 平坦部
２２，２４，２６，２８ 角丸台形領域
３１ ブラケット
３２ ブラケット
３３ ロアレール（スライドレール）
３４ アッパーレール（スライドレール）
４１，５１ クランプ

Claims (5)

1. 車体下部中央に車両前後方向に延在するフロアトンネルと、
   車体下部両側部に沿って車両前後方向に延在するサイドシルと、
   前記フロアトンネルと前記サイドシルとの間に前記車体の下面を画成すべく配設されたフロアパネルと、
   前記フロアパネルの下面に接合され、前記フロアトンネルと前記サイドシルとの間で車両前後方向に延在するフロアサイドメンバーと、を備え、
   前記フロアサイドメンバーは、車両後方に向かい前記フロアトンネルとの間隔が拡大するように平面視において斜めに配設され、
   前記フロアパネルは、前記フロアトンネルと前記フロアサイドメンバーとの間に、
   車両前後方向に間隔を有して配置されかつ車幅方向に延在する２以上の平坦部と、
   前記平坦部の間に画成された３以上の角丸台形領域と、を含み、前記３以上の角丸台形領域は、それぞれの領域全体が上方または下方に膨出した凸曲面形状をなしている、車両のフロアパネル制振構造。
2. 前記３以上の角丸台形領域は、前記各凸曲面形状の膨出度が車両後方に向かうに従って大きくなるように構成されている、請求項１に記載の車両のフロアパネル制振構造。
3. 前記各凸曲面形状は、車両後方に向かうに従って曲率が大きくなるように構成されている、請求項２に記載の車両のフロアパネル制振構造。
4. 前記平坦部の何れかの上面に、前記フロアトンネルと前記サイドシルとの間に車幅方向に延びるフロアクロスメンバーが接合され、前記フロアクロスメンバーにシートの前側の取付部が設けられ、前記フロアクロスメンバーが接合された前記平坦部の後方に位置した他の平坦部に、前記シートの後側の取付部が設けられている、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両のフロアパネル制振構造。
5. 前記フロアサイドメンバーに沿ってブレーキ配管が配設され、前記フロアトンネルに沿って燃料配管が配設されており、前記ブレーキ配管を固定するクランプと、前記燃料配管を固定するクランプとが、前記平坦部に配設されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両のフロアパネル制振構造。
   

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