JP4720304B2 - フロア下部品支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体の床下（以下、フロア下という）に配置されるミッションやアクスルなどのフロア下部品を支持するためのフロア下部品支持構造に関するものである。

現在国内で量産されている多くの乗用自動車は、車両の前方に配置されたエンジンおよびトランスミッションからの動力によって前輪または後輪あるいは両方を駆動させるようにした構造のものが殆どであるが、重量が大きいエンジンとトランスミッションをまとめて車両の前方に配置しているため、車体の重量バランスといった点では最適な構造とは言い難い。

これに対し、トランスアクスル方式などと称される構造は、トランスミッションをエンジンから切り離し、クラッチ・デフともどもクルマの後方に配置するようにしたものであることから、車両前後の重量バランスを５０：５０に近付けることが可能となるため、車体の重量バランスという点では最も優れた構造の一つであるといわれている。
このようにトランスアクスル方式などを採用した車両にあっては、エンジンから切り離されたトランスミッションをクルマの後方のフロア下などに配置する必要があるが、その配置構造に関する技術として従来では、例えば以下の特許文献１に示すような方法が提案されている。

すなわち、この特許文献１では、エンジンから切り離されたトランスミッション８を車両の幅方向に延びるクロスメンバ１０上にゴムなどの弾性体からなるミッションマウント１１を介して支持し、そのクロスメンバ１０の両端を車両の前後方向に延びるサイドメンバ９、９側にボルトなどによって車両側に連結することで重量の大きいトランスミッション８を車体後方のフロア下に配置するようにしている。
実公平５−１４８９４号公報

ところで、この従来構造のように、容積の大きいトランスミッションを車両の床下にそのまま配置すると、最低地上高が小さくなってしまうといった問題がある。
一方、このように小さくなった最低地上高を確保すべく車両の床を高くすると乗り降りが困難になったり、車高が高くなってしまうといった問題が生ずる。
また、このようにトランスミッションを車両の後方に配置すると、車両の後方に新たな振動源が発生する。そのため、従来では、ゴムなどの弾性体からなるミッションマウント１１を介してクロスメンバ１０上にトランスミッション８を支持（マウント）するようにしているが、このような防振マウントのみではその振動を十分に抑制することは困難である。

そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、車両の最低地上高を小さくすることなくトランスミッションなどのフロア下部品をフロア下に確実に支持できると共に、そのフロア下部品から発生する振動を効果的に抑制できる新規なフロア下部品支持構造を提供するものである。

前記課題を解決するために本発明のフロア下部品支持構造は、
車体のフロア下に配置するフロア下部品を支持するフロア下部品支持構造であって、
前記フロアの一部を上方に隆起させて当該フロアに前記フロア下部品を格納して配置する配置部を形成し、当該配置部に配置された前記フロア下部品を第１の弾性支持体を介して質量体クロスメンバで支持すると共に、当該質量体クロスメンバの両端を第２の弾性支持体を介してそれぞれ前記フロア側に振動自在に連結し、前記質量体クロスメンバの下方に、所定の間隙を隔てて前記配置部を横断するように補剛クロスメンバを設け、その補剛クロスメンバの両端を、前記第２の弾性支持体の弾性部材とは非接触状態で且つ当該第２の弾性支持体のフロアへの連結位置とは別の位置で前記フロアに固定したことを特徴とするものである。

このように本発明のフロア下部品支持構造は、フロアの一部を上方に隆起させて形成した配置部にトランスミッションなどのフロア下部品を格納するような状態で支持するようにしたことから、フロア下にフロア下部品を配置するスペースが必要がなくなるため、車両の最低地上高を犠牲にすることがない。
また、この質量体クロスメンバの両端を直接フロア側に直接に固定するのではなく、第２の弾性支持体を介してそれぞれフロア側に振動自在に連結するようにしたため、この質量体クロスメンバがダイナミックダンパの質量体として機能することから、トランスミッションなどのフロア下部品から発生する振動も効果的に抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１および図２は、本発明に係るフロア下部品支持構造の第１の実施の形態を示したものであり、図１は、このフロア下部品支持構造を採用したトランスアクスル構造の車体フロアを示す車両底面図、図２は図１中Ａ−Ａ線矢視図である。
図１において、符号１０は、車両の床部を構成するフロアであり、その中央部には車両上方側（車室側）に隆起したトンネル１１（配置部）が車両の前後方向に延びるように形成されている。

また、このトンネル１１には車両前方側に備え付けられたエンジン（図示せず）から延びるプロペラシャフト１２が収容されており、前記エンジンと分離して車両後方側に配置されるトランスミッション１３ａやデフギア１３ｂなどのトランスアクスル（以下、適宜フロア下部品１３という）に対して動力を伝達するようになっている。
そして、図２に示すように、このフロア下部品１３は、その一部あるいは全部がこのトンネル１１内に収納されるような状態でフロア１０下に配置されており、このトンネル１１の開口縁間を横断するように位置する質量体クロスメンバ１４上に、ゴムやコイルスプリングなどからなる第１の弾性支持体１５、１５を介して弾性自在に支持（載置）されている。

また、この質量体クロスメンバ１４の両端は、同じくゴムなどの弾性体からなる第２の弾性支持体１６、１６によってそれぞれトンネル１１両側のフロア１０に振動自在に連結されている。
また、この質量体クロスメンバ１４の下方には、これよりもやや長尺の補剛クロスメンバ１７が同じくトンネル１１を横断するように設けられており、その両端が取付けボルト１８、１８によってフロア１０側にリジットに固定されている。

この補剛クロスメンバ１７は、図３〜図６に示すように、前記質量体クロスメンバ１４に対して上下方向で直線上に重なり合うように取り付けられており、その両端の突出部１９、１９に前記取付けボルト１８、１８を貫通するためのボルト孔２０、２０が形成されると共に、その中間部分が上方に水平状に隆起するような形状となっている。
そして、この中間の隆起部分が前記質量体クロスメンバ１４の下面に嵌合されるような状態で配置されるようになっている。

すなわち、図４に示すように、この質量体クロスメンバ１４の下面には、その長手方向に沿って断面コ字形状の嵌合溝１４ａが形成されており、この嵌合溝１４ａ内に前記補剛クロスメンバ１７の隆起部分が所定の隙間Ｃを介して、すなわち両者が密着していない状態で嵌合するように配置されている。
また、さらにこの補剛クロスメンバ１７の隆起部分側にも同じく断面コ字形状の嵌合溝１７ａが形成されており、質量体クロスメンバ１４の嵌合溝１４ａの中央部に形成された突起部１４ｂを所定の隙間Ｃを隔てて嵌合するような状態となっている。

一方、前記質量体クロスメンバ１４の両端をフロア１０側に弾性支持するための第２の弾性支持体１６、１６は、図７および図９に示すように外筒２１とその軸芯部に位置する支持管２２との間をゴム製の弾性部材２３で連結した構造となっており、この外筒２１側を質量体クロスメンバ１４側に固定すると共に、支持管２２側を前記フロア１０から延びる支持ロッド２４に挿入し、その下端部を前記補剛クロスメンバ１７で支持することでその質量体クロスメンバ１４をフロア１０に対して振動自在に弾性支持するようになっている。

なお、図２および図３に示すように、トランスミッションなどのフロア下部品１３を弾性支持する第１の弾性支持体１５、１５もその下部から延びる支持ロッド２５、２５が質量体クロスメンバ１４に形成された貫通孔２６、２６を貫通するように挿入されており、この支持ロッド２５、２５によって質量体クロスメンバ１４の上下方向の変位を許容しつつ質量体クロスメンバ１４からの第１の弾性支持体１５、１５などの脱落を防止するようになっている。

そして、このような構成をした本発明のフロア下部品支持構造にあっては、先ず、フロア１０の一部を上方に隆起させて形成した配置部１１内にトランスミッションなどのフロア下部品１３を格納するような状態で支持するようにしたことから、フロア１０下にフロア下部品１３を配置するスペースが必要がなくなるため、車両の最低地上高を犠牲にすることがない。

また、図２および図７などに示すように、この質量体クロスメンバ１４の両端を直接フロア１０側に直接に固定するのではなく、第２の弾性支持体１６、１６を介してそれぞれフロア側に振動自在に連結するようにしたため、この質量体クロスメンバ１４がダイナミックダンパとして機能することから、トランスミッションなどのフロア下部品１３から発生する振動も効果的に抑制することができる。

図１０は、このようなフロア下部品支持構造を採用した車両の振動モデルを示す模式図である。
図示するように、一般にトランスアクスル構造の車両は、エンジン（ＥＮＧ）が車体前方のフロントサスペンションメンバ（ＦＳＭ）にエンジンマウントなどによって弾性支持され、トランスミッションやデフギアなどのトランスアクスル（Ｔ／ＡＸＬＥ）がリアサスペンションメンバ（ＲＳＭ）に弾性部材を介してそれぞれ弾性支持されている。

このようなトランスアクスル構造の車両にあっては、エンジンの振動がプロペラシャフト（Ｐ／Ｓ）を伝達してトランスアクスルの前端部を加振することでその振動（２５０Ｈｚ〜８００Ｈｚ）が弾性体を介して車体に入力される。また、このエンジンの振動に加え、トランスアクスルでは８００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの歯打ち振動が発生するため、この歯打ち振動がエンジンの振動と共に車体に入力される。

すなわち、一般的なトランスアクスル構造の車両は、そのトランスアクスルから車体に対して約２５０Ｈｚ〜２０００Ｈｚの広範囲の振動が入力されることになる。
このようなフロントアクスルからの車体入力振動を低減させるためには、リアサスペンションメンバなどを低剛性化することが考えられるが、トランスアクスルは、大きな駆動反力を受けるため、これを支持するためのリアサスペンションメンバなどの低剛性化には限界がある。

そこで、本発明のフロア下部品支持構造は、トランスアクスルをフロア下に支持するためのクロスメンバをさらにダイナミックダンパの質量体として機能させるようにしたものである。
ここで本発明でいうダイナミックダンパとは、ある起振源の主振動体Ｍと、質量体ｍがあり、これらが起振側弾性体Ｋ１および制振側弾性体Ｋ２で繋がれているとき、質量体ｍの固有振動周波数ｆ以上では、主振動体Ｍのエネルギーが質量体ｍに渡され、質量体ｍが入力方向とは逆方向に大きく振動、すなわち主振動体Ｍとは逆位相の振動モードで振動することで質量体ｍと制振側弾性体Ｋ２で決まる車体に伝わる入力を低減する機能を発揮するものをいう（防振効果）。

そして、本発明のフロア下部品支持構造にあっては、図２に示すようにトランスミッション１３ａなどのフロア下部品１３が主振動体Ｍに相当し、質量体クロスメンバ１４が質量体ｍに相当し、第１の弾性支持体１５、１５が起振側弾性体Ｋ１に相当し、第２の弾性支持体１６、１６が制振側弾性体Ｋ２に相当する機能を発揮することでフロア下部品１３で発生する振動をダイナミックダンパ効果によって低減するようにしたものである。
ここで、十分なダイナミックダンパ効果を得るためには、質量体ｍである質量体クロスメンバ１４の重さや、起振側弾性体Ｋ１である第１の弾性支持体１５、１５や、制振側弾性体Ｋ２である第２の弾性支持体１６、１６の剛性などを適宜調整することが必要となってくる。

例えば、加速時騒音領域（２５０Ｈｚ）の振動を抑制のターゲットとする場合、先ず、質量体ｍである質量体クロスメンバ１４の重さは、車両の重量増のよる動力性能や燃費の観点からできるだけ小さくすることが望ましい。このことから、入力振動を最小にできる各弾性体Ｋ１、Ｋ２の剛性は、以下のように決定することができる。
（Ｋ１・Ｋ２）／Ｋ１＋Ｋ２≧Ｆ／Ｘ
ここで、Ｆは主振動体Ｍの取り付け点に入力される力であり、Ｘは主振動体Ｍの移動可能量を示すものである。
このようにして求められた各弾性体Ｋ１、Ｋ２の剛性と、効果を得たい周波数２５０Ｈｚをルート２で割った値である、ｆ＝１７０Ｈｚから２自由度の計算式で質量体ｍが決定される。
一例を挙げると、Ｍ＝２８．５Ｋｇ、Ｋ１＝３０３０Ｎ／ｍｍ、Ｋ２＝１５１０Ｎ／ｍｍとすると、ｍ＝４ｋｇとなる。

図８は、従来の防振機能に加えてこのようなダイナミックダンパによる防振機能を付加した場合の騒音低減効果の一例を示したものであり、本発明に係るいわゆる２重防振を施した場合では、従来のいわゆる１重防振の場合に比べて、約２００Ｈｚを超えたあたりから格段に優れた振動低減効果を得ることが可能となった。
また、本発明のフロア下部品支持構造は、このようなダイナミックダンパ効果を発揮する質量体クロスメンバ１４に加えてその下部にトンネル１１を横断するように補剛クロスメンバ１７を備えたことから、フロア下部品１３を収容するトンネル１１を設けることによって低下したフロア１０の剛性を容易に向上させることが可能となり、トンネル１１の開きや変形などを確実に防止することができる。

また、この補剛クロスメンバ１７を質量体クロスメンバ１４に対して上下、かつ直線状に重なり合うように配置したしたことから、第２の弾性支持体１６、１６が劣化した場合でもその質量体クロスメンバ１４（フロア下部品１３）が落下するといった事態を防止することができる。
また、図４に示すように、この補剛クロスメンバ１７の中間部は上方に隆起してその上方の質量体クロスメンバ１４下面の嵌合溝１４ａ内に嵌合した状態で配置されることから、補剛クロスメンバ１７を設けても、フロア下のスペースや車両の最低地上高を犠牲にするようなこともない。

さらに、この補剛クロスメンバ１７は、その一部が質量体クロスメンバ１４に嵌合した状態で配置されているにも拘わらず、図４に示すように両者は所定の間隙Ｃを隔てて位置していることから、質量体クロスメンバ１４の動きを規制することがないため、前述したようなダイナミックダンパ効果を制限することもない。
さらに、万一、質量体クロスメンバ１４に大きな曲げや捻りモーメントなどが加わった場合には、この補剛クロスメンバ１７が質量体クロスメンバ１４を補強するように機能するため、質量体クロスメンバ１４やその連結部（第２の弾性支持体１６）などの損傷を防止することも可能となる。

次に、このような本発明のフロア下部品支持構造の他の実施の形態を説明する。
先ず、図１１および図１２は、本発明のフロア下部品支持構造に係る第２の実施の形態を示したものである。
すなわち、前記第１の実施の形態では、質量体クロスメンバ１４の下面に嵌合溝１４ａを形成し、その下方に位置する補剛クロスメンバ１７を隆起させてその嵌合溝１４ａに嵌合するように配置することで、フロア下の省スペース化、最低地上高の確保、質量体クロスメンバ１４の補強などを図るようにしたものであるが、本実施の形態では、それぞれ図１２に示すように、断面四角形状をした質量体クロスメンバ１４の下面および補剛クロスメンバ１７の上面をそれぞれ斜め方向にカットして断面三角形状とし、それらのカット面同士が向き合うように所定の間隙を隔てて配置したものである。

これによって、前記第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
また、図１３は、本発明のフロア下部品支持構造に係る第３の実施の形態を示したものであり、前述した質量体クロスメンバ１４側にハンガー部材２７、２７を設け、そのハンガー部材２７、２７に架け渡された支持部材２８などによって排気ラインを構成する排気管などのフロア下部品２９を吊下するように支持したものである。
これによって、排気管などのフロア下部品２８を質量体クロスメンバ１４と共にダイナミックダンパの質量体として機能させることが可能となると共に、排気管自体の振動も同時に抑制することが可能となる。

本発明に係るフロア下部品支持構造の第１の実施の形態を示す底面図である。 図１中Ａ−Ａ線矢視図である。 補剛クロスメンバ上に質量体クロスメンバを組み合わせた状態を示す平面図である。 図１中Ａ−Ａ線拡大断面図である。 補剛クロスメンバを示す斜視図である。 補剛クロスメンバ上に質量体クロスメンバを組み合わせた状態を示す斜視図である。 図２中Ｓ部を示す部分拡大図である。 本発明に係るフロア下部品支持構造（２重防振）と、従来支持構造（１重防振）とにおける振動低減効果の一例を示すグラフ図である。 （Ａ）は、第２の弾性支持部材の一例を示す縦断面図、（Ｂ）はその平面図である。 本発明のフロア下部品支持構造を採用した車両の振動モデルを示す模式図である。 本発明に係るフロア下部品支持構造の第２の実施の形態を示す背面図である。 図１１中Ａ−Ａ線拡大断面図である。 本発明に係るフロア下部品支持構造の第３の実施の形態を示す背面図である。

符号の説明

１０ フロア
１１ トンネル（配置部）
１３ トランスアクスル（フロア下部品）
１４ 質量体クロスメンバ
１４ａ 嵌合溝
１５ 第１の弾性支持体
１６ 第２の弾性支持体
１７ 補剛クロスメンバ

Claims (6)

1. 車体のフロア下に配置するフロア下部品を支持するフロア下部品支持構造であって、
   前記フロアの一部を上方に隆起させて当該フロアに前記フロア下部品を格納して配置する配置部を形成し、当該配置部に配置された前記フロア下部品を第１の弾性支持体を介して質量体クロスメンバで支持すると共に、当該質量体クロスメンバの両端を第２の弾性支持体を介してそれぞれ前記フロア側に振動自在に連結し、
   前記質量体クロスメンバの下方に、所定の間隙を隔てて前記配置部を横断するように補剛クロスメンバを設け、その補剛クロスメンバの両端を、前記第２の弾性支持体の弾性部材とは非接触状態で且つ当該第２の弾性支持体のフロアへの連結位置とは別の位置で前記フロアに固定したことを特徴とするフロア下部品支持構造。
2. 請求項１に記載のフロア下部品支持構造において、
   前記質量体クロスメンバの下面に、断面コ字形状の嵌合溝を形成し、当該嵌合溝内に前記補剛クロスメンバが所定の隙間を介して配置されるように前記補剛クロスメンバを設けたことを特徴とするフロア下部品支持構造。
3. 請求項２に記載のフロア下部品支持構造において、
   前記質量体クロスメンバと前記補剛クロスメンバとが直線状に重なり合うように前記補剛クロスメンバを設けたことを特徴とするフロア下部品支持構造。
4. 請求項１に記載のフロア下部品支持構造において、
   前記質量体クロスメンバの下面と、前記補剛クロスメンバの上面とをそれぞれ所定の間隙を隔てて斜め方向に対向するように傾斜させて形成したことを特徴とするフロア下部品支持構造。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のフロア下部品支持構造において、
   前記質量体クロスメンバにさらに他のフロア下部品を支持したことを特徴とするフロア下部品支持構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のフロア下部品支持構造において、
   前記質量体クロスメンバとその両端の第１の弾性支持体とで構成される振動体の振動モードが、前記フロア下部品の振動モードに対して逆位相となるように前記前記質量体クロスメンバの質量と、その両端の第２の弾性支持体の弾性特性を決定することを特徴とするフロア下部品支持構造。

Images