JP2005170270A - 車両の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 スペアタイヤを利用して、リアフロアパネル周辺の車体構造への応力集中の緩和及び車体の軽量化を図ると共にリアフロアパネルの変形を抑制して車両の操安性を高めることの出来る車両の車体構造を提供する。
【解決手段】 本発明は、車体のリアフロアパネル３６に形成された凹部４４にスペアタイヤ４８を収納する車両の車体構造であって、リアフロアパネルの凹部とスペアタイヤとの間でスペアタイヤと当接し且つ車幅方向に並ぶように設けられた複数の粘弾性部材５２を有し、これらの粘弾性部材がリアフロアパネルの凹部とスペアタイヤから力を受けて所定の粘性減衰力を生じる粘性減衰特性を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の車体構造に係り、特に、車体のリアフロアパネルに形成された凹部にスペアタイヤを収納する車両の車体構造に関する。

自動車の車体は、走行時に路面からの力を受けて変形し、例えば、車体のフロアは、旋回時には主にねじり変形し、制動時や加速時には主に前後方向に曲げ変形する。
これらの車体の変形は車両の操安性に影響を与えるので、従来から、車体の各部を補強する補強部材を、エンジンルーム等のフロント周り、車室の周り及び後輪付近のリア周り等の車体の基本構造に設けて、自動車の車体の剛性を高めることが行われている。

このような補強部材として前輪又は後輪のサスタワー同士を連結して剛性を高めるサスタワーバーがある。このサスタワーバーは、金属等の弾性体で一体に構成された補強部材であり、補強部材の変形によるエネルギーが反発力として車体に作用するので、操縦安定性や乗心地性が損なわれるという問題が存在していた。また、補強部材の変形量を小さく抑えるために補強部材の剛性を高めると、重量増加や取付部周辺の応力集中を招くという問題もある。
特許文献１には、このような補強部材が有する問題を解決するために、粘性減衰力を発生させるハイドロリックダンパーや粘弾性部材を備えた補強部材が提案されている。

特開２００２−２１１４３７号公報

一方、所望の車体剛性を確保しながら出来る限りの車体の軽量化を図るため、車体の各部の剛性及び強度を必要以上に高めすぎないように、補強部材の使用箇所や使用点数を限定したり、車体構成部材の断面寸法や板厚を最適に設計する必要がある。特にオープンカーやライトウェイトスポーツカー等においては、所望の車体剛性を確保すると共に軽量化を図ることが強く要請されている。

ここで、リアフロアパネルは、リアサスペンションが取付けられる車体の後部に設けられているので、そのリアフロアパネルの剛性は車両の操安性に大きく影響を与える。特に、リアフロアパネルが車体全体のねじり変形により変形すると、車両の操安性や乗心地に悪影響を与える。

しかしながら、補強部材によりリアフロアパネルの剛性を局部的に大きく高めると、そのリアフロアパネル周辺の車体構造、例えば、車体のピラー等の他の部材に応力が集中してクラックが発生して破損に至ってしまったり、車体の構造部品をつなぎ止めるスポット溶接が抜けてしまったりする。このため、応力が集中するようなフロア周辺の車体の各所に補強部材を配置したり、上述したピラー等の剛性や強度を高めるために断面寸法を大きくしたり板厚を上げたりせざるを得ず、軽量化を達成することが困難であった。

ここで、リアフロアパネルには、スペアタイヤを収納する凹部が形成されることが多い。このような凹部が形成されたリアフロアパネルにおいても、その変形を抑制する必要がある。また、補強部材を設けるとしても、リアフロアパネルは荷室の床部分を構成するので、荷室空間を確保するために配置上の制約が多い。特に、スペアタイヤを収納する凹部が形成されたリアフロアパネルでは、そのような制約が顕著になる。
そこで本発明者らは、スペアタイヤが一定の重量と剛性を有すると共にリアフロアパネルにほぼ平行に延びるように配置されることに着目し、上述した従来技術の問題点を解決することを試みた。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、スペアタイヤを利用して、リアフロアパネル周辺の車体構造への応力集中の緩和及び車体の軽量化を図ると共にリアフロアパネルの変形を抑制して車両の操安性を高めることの出来る車両の車体構造を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明は、車体のリアフロアパネルに形成された凹部にスペアタイヤを収納する車両の車体構造であって、リアフロアパネルの凹部とスペアタイヤとの間でスペアタイヤと当接し且つ車幅方向に並ぶように設けられた複数の粘弾性部材を有し、これらの粘弾性部材がリアフロアパネルの凹部とスペアタイヤから力を受けて所定の粘性減衰力を生じる粘性減衰特性を備えていることを特徴としている。
このように構成された本発明においては、リアフロアパネルの凹部とスペアタイヤから力を受けて所定の粘性減衰力を生じる複数の粘弾性部材が車幅方向に並んでいるので、車体のねじり変形によりリアフロアパネルに生じる車幅方向の変形の変形速度に応じて、その変形エネルギが吸収されると共にその変形がある程度許容され、さらに、粘弾性部材の変形による反力がリアフロアパネルの変形を抑制するように働いてリアフロアパネルの剛性が高まる。従って、リアフロアパネルの剛性を大きく高めることなく、リアフロアパネルの変形を抑制して、車体のねじり変形を抑制することが出来る。

また、本発明において好ましくは、さらに、リアフロアパネルの凹部とスペアタイヤとの間でスペアタイヤと当接し且つ車体前後方向に並ぶように設けられる複数の弾性部材を有し、これらの弾性部材は、スペアタイヤと共に、所定の周波数でダイナミックダンパーとして機能するばね特性を有する。
このように構成された本発明においては、スペアタイヤと共に所定の周波数でダイナミックダンパーとして機能するばね特性を有する複数の弾性部材が車体前後方向に並んでいるので、所定の周波数として、例えば、車体全体の長手方向の曲げ振動（所謂、車体の二次振動）の共振周波数でダイナミックダンパーとして機能して、車体全体の長手方向の曲げ振動を抑制して、その曲げ振動の音響放射による車室内の騒音を低減すると共に車両の操安性を高めることが出来る。

また、本発明において好ましくは、粘弾性部材は、板状の粘弾性体と、この粘弾性体の上下面にそれぞれ設けられた一対の板状の取付部材とを備え、下面に設けられた取付部材がリアフロアパネル凹部内に固定され、上面に設けられた取付部材がスペアタイヤのタイヤに当接する。

本発明によれば、スペアタイヤを利用して、リアフロアパネル周辺の車体構造への応力集中の緩和及び車体の軽量化を図りつつ、リアフロアパネルの剛性を高めて車両の操安性を高めることが出来る。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態による車両の車体構造を有する車体のアンダーボディ１を示す斜視図である。
図１に示すように、本発明の第１実施形態による車両の車体構造を有する車体のアンダーボディ１は、車体の基本的な補強フレームとして、それぞれ車体前後方向に延びる一対のフロントサイドフレーム２、一対のサイドシル４、一対のフロアサイドフレーム６及び一対のリアサイドフレーム８と、それぞれ車幅方向に延びるＮｏ．１クロスメンバ１０、Ｎｏ．２クロスメンバ１２、Ｎｏ．３クロスメンバ１４及びＮｏ．４クロスメンバ１６とを備えている。Ｎｏ．１クロスメンバ１０は、一対のトルクボックスメンバ１８と、ダッシュロアクロスメンバ２０とから構成されている。

一対のフロントサイドフレーム２及びＮｏ．１クロスメンバ１０には、フロントサスペンションクロスメンバ２２が取付けられ、このフロントサスペンションクロスメンバ２２には、フロントサスペンション２４が取り付けられている。また、一対のフロントサイドフレーム２の間には、エンジン２６が取付けられている。一対のリアサイドフレーム８には、リアサスペンションクロスメンバ２８が取り付けられ、このリアサスペンションクロスメンバ２８には、リアサスペンション３０が取り付けられている。

アンダーボディ１は、さらに、これらの複数のフレーム部材に接続されて車室の床部分を構成するフロントフロアパネル３２と、このフロントフロアパネル３２の車体後方の一段高い位置に配設されるセンタフロアパネル３４と、このセンタフロアパネル３４よりも車体後方に配設され荷室の床部分を構成するリヤフロアパネル３６とを備えている。

フロントフロアパネル３２は、鋼板を一体でプレス成形したもので、その車幅方向のほぼ中央位置において車体前後方向に延びるようにフロアトンネル３８が形成されている。このフロントフロアパネル３２の車体前側の端縁部には、車室とエンジンルームを仕切るダッシュパネル４０の下端縁部がスポット溶接等により接合され、また、フロントフロアパネル３２の車幅方向の両端側には、それぞれ、自動車のサイドボディ（図示せず）が取り付けられるようになっており、これらのダッシュパネル４０及びサイドボディは、車室を構成するピラーや天井部（図示せず）などに接続されている。

次に、図２乃至図４により、本実施形態によるリアフロアパネルの構造を説明する。図２は、図１のリアフロアパネルを拡大して示す平面図であり、図３は、図２のIII-III線に沿って見た断面図であり、図４は、本実施形態に適用される粘弾性部材を示す斜視図である。

リアフロアパネル３６は、所定厚（例えば、厚さ０．６５〜０．７ｍｍ）の鋼板を一体でプレス成形したもので、その周縁部は、一対のリアサイドフレーム８、Ｎｏ．４クロスメンバ１６及びリアボディ４２にスポット溶接などで接合され、その車幅方向のほぼ中央位置において、スペアタイヤを収容するための凹部４４、即ち、所謂スペアタイヤハウス４４が後方に開放する形状に車体下方に突出するように一体的に形成されている。

図２及び図３に示すように、このスペアタイヤハウス４４の底部４４ａには、その車体前後方向及び車幅方向のほぼ中央にホイール支持部４６が形成され、このホイール支持部は、その突起部４６ａにより、スペアタイヤ４８を所定の位置に位置決めし、その肩部４６ｂにより、弾性パッド５０を介して、スペアタイヤ４８を車体上下方向に支持し、スペアタイヤはボルト（図示せず）によりその車体上下方向の位置が大きくずれない程度に固定されるようになっている。

このホイール支持部４６の車幅方向の左右には、一対の粘弾性支持部材（粘弾性部材）５２が設けられ、これらの粘弾性支持部材５２は、図４に示すように、それぞれ、その変形速度及び変位量に応じて所定の粘性減衰力及び反力を生じる板状の粘弾性体５４と、その粘弾性体の上下面にそれぞれ接着された一対の鋼板製の板状の取付部材５６とを備えている。

ここで、車体のフロアは、走行時にねじり変形や曲げ変形し、これらのねじり変形や曲げ変形は、主に、１５乃至２５Ｈｚの振動を伴うことが知られている。本実施形態では、粘弾性支持部材５２により、フロアのねじり変形や曲げ変形が抑制されるようにしている。以下、粘弾性支持部材５２を具体的に説明する。

粘弾性体５４は、シリコン系又はジエン系の粘弾性材料（ビスコエラスティックマテリアル）からなる矩形状の板状のものであり、その変形速度及び変形量に応じて所定の粘性減衰力及び反力を生じるものである。粘弾性材料固有の特性値としては、タンデルタ値（ｔａｎδ_K）が０．７乃至１．０のものである。また、粘弾性体５４を取付部材５６に設けた粘弾性支持部材５２としての剛性値の実数成分（Ｋ'）及び虚数成分（Ｋ''）は、それぞれ、常温において約１５Ｈｚ乃至２５Ｈｚの範囲で１００乃至７００Ｎ／ｍｍ及び８０乃至５００Ｎ／ｍｍを示す。

この粘弾性支持部材５２は、スペアタイヤ４８がホイール支持部４６に取付けられると、その上面５６ａがスペアタイヤ４８のタイヤ４８ａに当接するような位置及び高さに固定されている。具体的には、車体下方側にある一方の取付部材５６の下面５６ｂがスペアタイヤハウス４４の底部４４ａに接着され、車体上方側にある他方の取付部材５６の上面５６ａがスペアタイヤ４８のタイヤ４８ａに当接するようになっている。

これらの粘弾性支持部材５２は、車体全体のねじり変形等によりリアフロアパネル３６がたわむと、それらの粘弾性支持部材５２が設けられたリアフロアパネル部分とスペアタイヤのタイヤ部分との相対変位により、リアフロアパネルとスペアタイヤから力を受けて変形するようになっている。

なお、変形例として、粘弾性支持部材５２を、図５に示すように車幅方向の左右にそれぞれ２箇所づつ配置して車幅方向に並ぶようにしても良く、或いは、車幅方向の左右にそれぞれ複数個配置しても良い。

次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態の車両の車体構造では、リアフロアパネル３６のスペアタイヤハウス４４とスペアタイヤ４８との間で、スペアタイヤ４８と当接するようにスペアタイヤハウス４４内に車幅方向に並ぶように粘弾性支持部材（粘弾性部材）５２が設けられているので、車両の旋回時等に生じる車体のねじり変形によりリアフロアパネル３６に生じる車幅方向の変形の変形速度に応じて、その変形エネルギが吸収されると共にその変形がある程度許容され、さらに、粘弾性支持部材の変形による反力がリアフロアパネルの変形を抑制するように働いてリアフロアパネルの剛性が高まる。従って、リアフロアパネル３６の剛性を大きく高めることなく、リアフロアパネルの変形を抑制して、車体のねじり変形を抑制することが出来る。

特に、粘弾性支持部材５２が設けられたリアフロアパネル部分とスペアタイヤのタイヤ部分との相対変位により粘弾性支持部材５２が変形し、そのような変形をする粘弾性支持部材５２が、車幅方向に並んで設けられているので、リアフロアパネル３６が車幅方向にたわむような車体のねじり変形を効果的に抑制することが出来る。

また、粘弾性支持部材５２は、車体下方側にある一方の取付部材５６の下面５６ｂがスペアタイヤハウス４４の底部４４ａに接着され、車体上方側にある他方の取付部材５６の上面５６ａがスペアタイヤ４８のタイヤ４８ａに当接するようになっているので、車体のねじり変形を効果的に抑制することが出来る。
また、粘弾性部材５２により、サスペンション２４、３０やエンジン２６から車体のフレーム部材を介してリアフロアパネル３６に伝達された振動を減衰させて、リアフロアパネル３６からの音響放射を低減して室内騒音を低減することが出来る。

従って、フロア周辺の車体構造、例えば、車体のピラー等の他の部材への応力集中による破損や車体の構造部品をつなぎ止めるスポット溶接が抜けてしまうことを防止すると共に車体の軽量化を図りつつ車両の操安性を高めることが出来る。また、室内騒音を低減することが出来る。

次に、図６により第２実施形態のリアフロアパネルの構造を説明する。
図６は、第２実施形態のリアフロアパネルを拡大して示す平面図である。本実施形態では、上述したように、リアフロアパネル３６のスペアタイヤハウス４４の底部４４ａに、一対の粘弾性部材５２が設けられ、さらに、ホイール支持部４６の車体前後方向の前後に、それぞれ、変形量に応じて所定の反力を生じる板状の弾性体で構成された一対の弾性支持部材（弾性部材）５８が設けられている。その他の構成は上述した通りである。

これらの弾性支持部材５８は、スペアタイヤ４８がホイール支持部４６に取付けられると、その弾性支持部材５８の上面がスペアタイヤ４８に当接するような位置及び高さになるように、その下面がスペアタイヤハウスの底部４４ａに接着されている。

これらの弾性支持部材５８は、ばね特性を有し、この弾性支持部材５８のばね定数と、この弾性支持部材に当接したスペアタイヤ４８の重量とによって、ばねマス系を構成して、車体全体の長手方向の曲げ振動（所謂、車体の二次振動）の共振周波数である２０Ｈｚ付近（約１５Ｈｚ〜２５Ｈｚ）でダイナミックダンパーとして機能するようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。本実施形態では、第１実施形態で上述したように、粘弾性部材５２により、リアフロアパネル３６に生じる車幅方向の変形を抑制することが出来る。
また、本実施形態では、リアフロアパネル３６のスペアタイヤハウス４４とスペアタイヤ４８との間で、スペアタイヤ４８と当接するようにスペアタイヤハウス４４内に車体前後方向に並ぶように弾性部材５８が設けられ、これらの弾性部材５８が、車体全体の長手方向の曲げ振動（所謂、車体の二次振動）の共振周波数でダイナミックダンパーとして機能するようになっているので、車体全体の長手方向の曲げ振動を抑制して、その曲げ振動の音響放射による車室内の騒音を低減すると共に車両の操安性を高めることが出来る。

さらに、ホイール支持部の車幅方向の左右に設けられた粘弾性部材５２の位置は、車体前後方向に設けられた一対の弾性部材５８の車体前後方向のほぼ中間であり、それぞれの弾性部材からなるべく離れて配置するようにしているので、ダイナミックダンパーとして作用する弾性部材５８の変形を抑制しないようにすることが出来る。

本発明の第１実施形態による車両の車体構造を有する車体のアンダーボディを示す斜視図である。 図１のリアフロアパネルを拡大して示す平面図である。 図２のIII-III線に沿って見た断面図である。 本発明の第１実施形態に適用される粘弾性部材を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の変形例によるリアフロアパネルを拡大して示す平面図である。 本発明の第２実施形態によるリアフロアパネルを拡大して示す平面図である。

符号の説明

１ 車体のアンダーボディ
３６ リアフロアパネル
４４ スペアタイヤハウス
４６ ホイール支持部
４８ スペアタイヤ
５０ 弾性パッド
５２ 粘弾性支持部材
５４ 粘弾性体
５６ 取付部材
５８ 弾性支持部材

Claims (3)

1. 車体のリアフロアパネルに形成された凹部にスペアタイヤを収納する車両の車体構造であって、
   上記リアフロアパネルの凹部と上記スペアタイヤとの間で上記スペアタイヤと当接し且つ車幅方向に並ぶように設けられた複数の粘弾性部材を有し、
   これらの粘弾性部材が上記リアフロアパネルの凹部とスペアタイヤから力を受けて所定の粘性減衰力を生じる粘性減衰特性を備えていることを特徴とする車両の車体構造。
2. さらに、上記リアフロアパネルの凹部と上記スペアタイヤとの間で上記スペアタイヤと当接し且つ車体前後方向に並ぶように設けられる複数の弾性部材を有し、
   これらの弾性部材は、上記スペアタイヤと共に、所定の周波数でダイナミックダンパーとして機能するばね特性を有する請求項１記載の車両の車体構造。
3. 上記粘弾性部材は、板状の粘弾性体と、この粘弾性体の上下面にそれぞれ設けられた一対の板状の取付部材とを備え、下面に設けられた取付部材が上記リアフロアパネル凹部内に固定され、上面に設けられた取付部材が上記スペアタイヤのタイヤに当接する請求項１又は請求項２に記載の車両の車体構造。

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