JP2006205871A - 車体のフロアパネル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 フロアパネルの振動エネルギを効果的に低減させ、フロアパネルからの音響放射を低減することができる車体のフロアパネル構造を提供する。
【解決手段】 本発明は、車体前後方向及び車幅方向に配設された複数のフレーム部材(22,24,27-32等)に連結されたフロアパネル(2,6,12)により自動車のフロアを構成する車体のフロアパネル構造であって、フロアパネルには少なくともその一部がフレーム部材により囲まれたパネル領域（S1-S4,S7,S8,S10）が形成され、フロアパネルのパネル領域にはそのパネル領域の中央部にそれ自身が上方向又は下方向に突出された高剛性部84が形成されると共にこの高剛性部の周りに低剛性部86が形成され、低剛性部のほぼ全域には制振材88が設けられ、この制振材には、フレーム部材から隔てた位置でフレーム部材に沿って延びる切り抜き部88cが形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車体のフロアパネル構造に係り、特に、車体前後方向及び車幅方向に配設された複数のフレーム部材に連結されたフロアパネルにより自動車のフロアを構成する車体のフロアパネル構造に係る。

エンジンやサスペンションが連結されたフレーム部材からの振動がフロアパネルに伝達され、このフロアパネルが振動し、その結果、不快な車室内振動や騒音が発生することが知られている。この場合、振動源として、エンジン自体の振動や、サスペンションから伝わるロードノイズが問題となり、このロードノイズには、一般に、タイヤの空洞共鳴によるものと、サスペンションの共振によるものとがある。このようなエンジンやサスペンションから伝達される不快な振動は、自動車では主に４００Ｈｚ以下であり、特にタイヤの空洞共鳴に起因したロードノイズである２５０Ｈｚ付近の周波数にピークを有している。

従来、これらの振動騒音を抑制するためにフロアパネル及びその近傍の車体各部に、種々の防振及び防音対策として、制振材や防振材を貼付けることが一般的に行われている。
また、フロアパネルにビードを多数形成したり、パネル厚を大きくすることでその剛性を高め、それにより、フロアパネルの固有振動数を４００Ｈｚよりも高い高帯域にずらすことも知られている。つまり、フロアパネルがサスペンションの共振周波数やタイヤの空洞共鳴周波数帯域等で共振しないようにして、不快な振動騒音を低減するようにしているのである。
また、特許文献１に記載の車体パネル構造では、パネルに、曲げ、圧縮、引張りに強い複数のシェル構造の凸部と、これらの凸部の間に縦横に延びる凹部とを形成し、凹部に振動を集中させ、この凹部に制振材を設けることにより振動を減衰させている。

特開平６−１０７２３５号公報

しかしながら、フロアパネル及びその近傍の車体各部に制振材や防振材を貼付ける技術では、振動及び騒音の低減が可能であるが、一方で非常に大量の制振材や防振材を必要とするため、車両重量が増加し、それにより、様々な悪影響やコストの面で大きな問題があった。
また、フロアパネルにビードを多数形成したりパネル厚を大きくする技術では、低周波の領域における共振ピークを抑制できる利点があるが、一方で、高音域の振動が逆に多くなるため、高周波領域における振動騒音を抑制するための制振材や防振材が多く必要となり、車両重量が増加し、それにより、様々な悪影響やコストの面で問題があり、この問題を解決することが要望されていた。
また、特許文献１の技術では、振動及び騒音の低減が可能であるが、複数の凸部の凹部に単に制振材を設けるだけでは、近年のさらなる振動騒音の抑制及び車両の重量の低減の要望に十分に応えることが出来るだけの振動低減効果が得られない場合があった。

そこで、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、車体のフレーム部材から伝わった振動によるフロアパネルの振動エネルギを効果的に低減させ、フロアパネルからの音響放射を低減することができる車体のフロアパネル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、車体前後方向及び車幅方向に配設された複数のフレーム部材に連結されたフロアパネルにより、自動車のフロアを構成する車体のフロアパネル構造であって、フロアパネルには、少なくともその一部がフレーム部材により囲まれたパネル領域が形成され、フロアパネルのパネル領域には、そのパネル領域の中央部にそれ自身が上方向又は下方向に突出された高剛性部が形成されると共にこの高剛性部の周りに低剛性部が形成され、低剛性部には制振材が設けられると共にこの制振材にはフレーム部材から隔てた位置でフレーム部材に沿って延びる切り抜き部が形成され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、フロアパネルのパネル領域には、そのパネル領域の中央部にそれ自身が上方向又は下方向に突出された高剛性部が形成されると共にこの高剛性部の周りに低剛性部が形成されているので、高剛性部と低剛性部との剛性差により、低剛性部に振動エネルギが集中し、低剛性部の振動の歪みが大きくなる。そして、低剛性部には制振材が設けられているので、低剛性部の歪みに伴って制振材が歪み、低剛性部に集中した振動エネルギは熱エネルギに変換されて、パネル領域の振動エネルギが低減される。従って、このように低剛性部に設けた制振材によって効果的に振動を低減することが出来、その結果、フロアパネルからの音響放射を低減することが出来ると共に制振材の重量を削減することが出来る。
ここで、従来は、パネル領域に設ける制振材の面積が大きい程、その制振材による振動の減衰効果が大きいと考えられていた。しかし、本発明者らは、パネル領域の中央部に形成された高剛性部の周りに形成された低剛性部には、フレーム部材から隔てた位置でフレーム部材に沿って振動エネルギが集中せず振動の歪みが小さくなる領域があることを見出すと共に、仮にこのような振動の歪みが小さい領域にも制振材を設けた場合、その制振材は歪まないので、隣接して設けられた振動の歪みが大きい領域の制振材を歪みにくくしてしまい、制振材による振動エネルギの低減効果が減少してしまうことを見出した。従って、本発明によれば、制振材には、フレーム部材から隔てた位置でフレーム部材に沿って延びる切り抜き部が形成されているので、この切り抜き部が形成された領域に対応する振動エネルギが集中せず振動の歪みが小さくなっている領域に制振材が設けられないようにして、上述したように振動の歪みが大きい領域の歪みを抑制してしまうことを防止することが出来る。その結果、振動エネルギをより効果的に低減することができる。さらに、切り抜き部を形成することにより、制振材の重量も削減される。

また、本発明において、好ましくは、フレーム部材は直線状に延び、切り抜き部は、フレーム部材に対して平行に延びる。
このように構成された本発明においては、フレーム部材は直線状に延び、切り抜き部は、直線状に延びるフレーム部材に対して平行に延びる。ここで、本発明者らは、フレーム部材を直線状に延びるように形成すれば、振動エネルギが集中せず振動の歪みが小さくなる領域が、そのフレーム部材に対して平行に延びるように生じることを見出した。従って、本発明によれば、切り抜き部は、直線状に延びるフレーム部材に対して平行に延びるので、上述した振動エネルギの低減の効果をより確実に得ることが出来る。

また、本発明において、好ましくは、高剛性部は、平面視でほぼ四角形状に形成され、切り抜き部は、ほぼ四角形状の高剛性部の辺に対して平行に且つその辺の長さより短い長さで延びる。
このように構成された本発明においては、高剛性部は、平面視でほぼ四角形状に形成され、切り抜き部は、ほぼ四角形状の高剛性部の辺に対して平行に且つその辺の長さより短い長さで延びる。ここで、本発明者らは、高剛性部を平面視でほぼ四角形状に形成すれば、振動エネルギが集中せず振動の歪みが小さくなる領域が、そのほぼ四角形状の高剛性部の辺に対して平行に且つその辺の長さより短い長さで延びることを見出した。従って、本発明によれば、切り抜き部は、平面視でほぼ四角形状に形成された高剛性部の辺に対して平行に且つその辺の長さより短い長さで延びるので、上述した振動エネルギの低減の効果をより確実に得ることが出来る。

また、本発明において、好ましくは、切り抜き部は、低剛性部の角領域には形成されていない。
このように構成された本発明においては、切り抜き部は、低剛性部の角領域には形成されていない。ここで、本発明者らは、振動エネルギが集中せず振動の歪みが小さくなる領域が、低剛性部の角領域には生じないことを見出した。従って、本発明によれば、切り抜き部は、低剛性部の角領域には形成されていないので、上述した振動エネルギの低減の効果を損なうことがない。

本発明によれば、車体のフレーム部材から伝わった振動によるフロアパネルの振動エネルギを効果的に低減させ、フロアパネルからの音響放射を低減することができる。

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、本発明の実施形態を備えた自動車のアンダボディを示す斜視図である。図１に示すように、自動車のアンダボディ１は、車室の床部分（フロア部分）を構成する複数のフロアパネル２、４、６、８、１０、１２、１４、１６と、これらのフロアパネルが接続された複数のフレーム部材とから構成されている。複数のフレーム部材は、車体前後方向に延びるフロントサイドフレーム１８、サイドシル２０、フロアサイドフレーム２２、リアサイドフレーム２４と、車幅方向に延びるＮｏ．１乃至Ｎｏ．９クロスメンバ２６〜３４と、これらのクロスメンバ間に設けられた車体前後方向に延びるＮｏ．１乃至Ｎｏ．３トンネルサイドメンバ３６〜３８である。

先ず、図１により、フレーム部材を説明する。自動車のアンダボディ１の車体前方部分には、エンジンルームを左右両側から囲むように車体前後方向に延びる閉断面構造の一対のフロントサイドフレーム１８が設けられている。これらのフロントサイドフレーム１８の車体前端部には閉断面構造のＮｏ．１クロスメンバ２６が接合され、さらに、これらのフロントサイドフレーム１８には、エンジン４０及びフロントサスペンションクロスメンバ４２が取り付けられ、このフロントサスペンションクロスメンバ４２には、フロントサスペンション４４が取り付けられている。
一対のフロントサイドフレーム１８の後端部は、フロア部分の車体前側の端縁部で車幅方向に延びるＮｏ．２クロスメンバ２７に接合されている。このＮｏ．２クロスメンバ２７は、車室とエンジンルームを仕切るダッシュパネル（図示せず）の下方傾斜部に取り付けられ、各フロントサイドフレーム１８の車体外側に設けられた閉断面構造の一対のトルクボックスメンバ２７ａと、各フロントサイドフレーム１８の中間に挟まるように配置された閉断面構造のダッシュロアクロスメンバ２７ｂとから構成されている。

このＮｏ．２クロスメンバ２７より車体後方のフロア部分に設けられた一対のサイドシル２０は、閉断面構造のものであり、その前端部がＮｏ．２クロスメンバ２７の車幅方向の両端部に接合されている。これらのサイドシル２０の間には、それぞれ車体前後方向に延びる一対の断面コ字状のフロアサイドフレーム２２が設けられ、これらのフロアサイドフレーム２２の前端部は、フロントサイドフレーム１８の後端部に接合されると共にＮｏ．２クロスメンバ２７に接合されている。これらのフロアサイドフレーム２２は、Ｎｏ．３クロスメンバ２８とＮｏ．４クロスメンバ２９との間２２ａで車幅方向内方に張り出すように湾曲し、Ｎｏ．５クロスメンバ３０との連結部３０ａにおいて車幅方向に折り曲げられ、その他の部分は直線状に延びている。

これらのフロアサイドフレーム２２の後端部には、それぞれ断面コ字状の車体前後方向に延びるリアサイドフレーム２４の前端部が接合されている。また、これらのリアサイドフレーム２４の前端部は、車幅方向外方に向けて曲がり、サイドシル２０の車幅方向内方の側面にも接合され、この前端部には、車幅方向に延びる補強部材２４ａが設けられている。これらのリアサイドフレーム２４は、フロア部分の車体後側の端縁部まで延び、これらのリアサイドフレーム２４には、そのＮｏ．７クロスメンバ３２とＮｏ．８クロスメンバ３３との間にリアサスペンションクロスメンバ４６が取り付けられ、このリアサスペンションクロスメンバ４６には、リアサスペンション４８が取り付けられている。

また、Ｎｏ．２クロスメンバ２７の車体後方側にには、Ｎｏ．２クロスメンバ２７に平行に車幅方向に直線状に延びＮｏ．３クロスメンバ２８が設けられている。このＮｏ．３クロスメンバ２８は、その車幅方向の左右両端部がそれぞれサイドシル２０に接合され、また、その車幅方向の左右両側においてフロアサイドフレーム２２と交差すると共にフロアサイドフレーム２２に接合されている。このＮｏ．３クロスメンバ２８の車体後方側には、Ｎｏ．３クロスメンバ２８に平行に車幅方向に直線状に延びるＮｏ．４クロスメンバ２９が設けられ、その車幅方向の左右両端部は、それぞれピラー３５の近傍でサイドシル２０に接合されている。また、Ｎｏ．４クロスメンバ２９は、その車幅方向の左右両側においてフロアサイドフレーム２２と交差すると共にフロアサイドフレーム２２に接合されている。これらのＮｏ．３及びＮｏ．４クロスメンバ２８、２９は、フロアトンネル部５０が設けられる車幅方向のほぼ中央位置において上方に突出している。

Ｎｏ．４クロスメンバ２９の車体後方側には、Ｎｏ．５クロスメンバ３０、Ｎｏ．６クロスメンバ３１、Ｎｏ．７クロスメンバ３２が設けられ、各クロスメンバ３０〜３２は、互いに平行に車幅方向に直線状に延びている。このＮｏ．５クロスメンバ３０の車幅方向の左右両端部は、それぞれフロアサイドフレーム２２に接合され、Ｎｏ．６及びＮｏ．７クロスメンバ３１、３２の車幅方向の左右両端部は、それぞれリアサイドフレーム２４に接合されている。Ｎｏ．７クロスメンバ３２の車体後方側には、その車幅方向のほぼ中央が前方側に湾曲したＮｏ．８クロスメンバ３３が車幅方向に延びるように設けられ、その車幅方向の左右両端部がそれぞれリアサイドフレーム２４に接合されている。
このＮｏ．８クロスメンバ３３の車体後方側には、フロア部分の車体後側の端縁部で車幅方向に直線状に延びる閉断面構造のＮｏ．９クロスメンバ３４が設けられ、その車幅方向の左右両端部がそれぞれリアサイドフレーム２４の後端部に接合されている。

さらに、車体前後方向の補強部材として、上述したフロントサイドフレーム１８、サイドシル２０、フロアサイドフレーム２２及びリアサイドフレーム２４に加えて、フロアトンネル部５０の車幅方向の両側の縁部でそれぞれ車体前後方向に延びる断面コ字状のＮｏ．１乃至Ｎｏ．３トンネルサイドメンバ３６〜３８が配設されている。Ｎｏ．１トンネルサイドメンバ３６は、Ｎｏ．２クロスメンバ２７とＮｏ．３クロスメンバ２８との間にわたって直線状に延び、その車体前後方向の両端部は、それぞれ、Ｎｏ．２クロスメンバ２７及びＮｏ．３クロスメンバ２８に接合されている。Ｎｏ．２トンネルサイドメンバ３７は、Ｎｏ．４クロスメンバ２９とＮｏ．５クロスメンバ３０との間にわたって直線状に延び、その車体前後方向の両端部は、それぞれ、Ｎｏ．４クロスメンバ２９及びＮｏ．５クロスメンバ３０に接合されている。Ｎｏ．３トンネルサイドメンバ３８は、Ｎｏ．６クロスメンバ３１とＮｏ．７クロスメンバ３２との間にわたって直線状に延び、その車体前後方向の両端部は、それぞれ、Ｎｏ．６クロスメンバ３１及びＮｏ．７クロスメンバ３２に接合されている。

上述した断面コ字状のフレーム部材、即ち、フロアサイドフレーム２２、リアサイドフレーム２４、Ｎｏ．３乃至Ｎｏ．８クロスメンバ２８〜３３、及び、Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．３トンネルサイドメンバ３６〜３８は、いずれも、断面コ字状の開放部が車体上方に向くように形成され、各フロアパネル２、４、６、８、１０、１２、１４、１６の下面が、これらの各フレーム部材のフランジ部に接合され、略矩形の閉断面が構成される。

次に、図１により、フロアパネルを説明する。図１に示すように、自動車のアンダボディ１には、それぞれ鋼板を一体でプレス成形した第１乃至第８フロアパネル２、４、６、８、１０、１２、１４、１６が設けられている。
第１フロアパネル２は、Ｎｏ．２クロスメンバ２７、一対のサイドシル２０及びＮｏ．３クロスメンバ２８により囲まれた空間を覆うように設けられ、その車幅方向のほぼ中央位置で車体前後方向に延びるように上方に膨出するフロアトンネル部５０が形成されている。第１フロアパネル２は、その前縁部がＮｏ．２クロスメンバ２７の車体後方側面に接合され、残りの３辺の縁部の下面が、一対のサイドシル２０及びＮｏ．３クロスメンバ２８にそれぞれ接合され、さらに、その車幅方向の左右両側において、Ｎｏ．１トンネルサイドメンバ３６及びフロアサイドフレーム２２に、その下面が接合されている。
なお、本実施形態においては、フロアトンネル部５０の車幅方向の左右両側のフロアは、互いに対称な形状に形成されており、以下では、その一方の側のパネルについてのみ説明し、他方の側のパネルについては説明を省略する。

さらに、この第１フロアパネル２には、フロアトンネル部５０の左右両側において、Ｎｏ．２クロスメンバ２７及びＮｏ．３クロスメンバ２８に平行に車幅方向に直線状に延びる折れ部５２が形成されている。この折れ部５２は、第１フロアパネル２が車体前後方向にくの字状に延びるように一直線状に折り曲げられたものである。
第１フロアパネル２には、これらの各フレーム部材２０、２２、２７、２８、３６及び折れ部５２により囲まれたパネル領域Ｓ１乃至Ｓ４がそれぞれ形成されている。それらの領域のうち、パネル領域Ｓ３及びＳ４が、パネル領域Ｓ１及びＳ２に対して車体後方に向けて斜め上方に延びている（図６（ｂ）参照）。

第２フロアパネル４は、Ｎｏ．３クロスメンバ２８、一対のサイドシル２０及びＮｏ．４クロスメンバ２９により囲まれた空間を覆うように設けられ、その車幅方向のほぼ中央位置で車体前後方向に延びるように上方に膨出するフロアトンネル部５０が形成されている。この第２フロアパネル４は、その４辺の縁部の下面が、Ｎｏ．３クロスメンバ２８、一対のサイドシル２０及びＮｏ．４クロスメンバ２９にそれぞれ接合され、さらに、その車幅方向の左右両側において、フロアサイドフレーム２２にその下面が接合されている。
また、第２フロアパネル４のフロアトンネル部５０の車幅方向の両縁部には、一直線状に折り曲げられた折れ部５４が形成され、この折れ部５４からフロアトンネル部５０が立ち上がっている。
第２フロアパネル４には、各フレーム部材２０、２２、２８、２９、折れ部５４及びビード部５６により囲まれたパネル領域Ｓ５及びＳ６がそれぞれ形成されている。

第３フロアパネル６は、Ｎｏ．４クロスメンバ２９、フロアサイドフレーム２２及びＮｏ．５クロスメンバ３０により囲まれた空間を覆うように設けられ、その車幅方向のほぼ中央位置で車体前後方向に延びるように上方に膨出するフロアトンネル部５０が形成されている。この第３フロアパネル６は、その４辺の縁部の下面が、Ｎｏ．４クロスメンバ２９、各フロアサイドフレーム２２及びＮｏ．５クロスメンバ３０にそれぞれ接合され、さらに、その車幅方向の左右両側において、Ｎｏ．２トンネルサイドメンバ３７に、その下面が接合されている。
さらに、この第３フロアパネル６には、フロアトンネル部５０の左右両側において、Ｎｏ．４クロスメンバ２９及びＮｏ．５クロスメンバ３０に平行に車幅方向に直線状に延びるビード部５８が形成されている。このビード部５８は、第３フロアパネル６自身を車体上方に突出して形成したものである。
第３フロアパネル６には、各フレーム部材２２、２９、３０、３７及びビード部５８により囲まれたパネル領域Ｓ７及びＳ８がそれぞれ形成されている。

第４フロアパネル８は、第３フロアパネル６の車幅方向外方にそれぞれ設けられ、Ｎｏ．４クロスメンバ２９、サイドシル２０、フロアサイドフレーム２２及びリアサイドフレーム２４により囲まれた空間を覆うように車体前後方向に延び、その後縁部がＮｏ．８クロスメンバ３３の近傍まで延びている。これらの第４フロアパネル８は、各フレーム部材２０、２２、２４、２９に接合されている。
第５フロアパネル１０は、Ｎｏ．５クロスメンバ３０、Ｎｏ．６クロスメンバ３１、一対のフロアサイドフレーム２２及び一対のリアサイドフレーム２４により囲まれた空間を覆うように設けられ、その４辺の縁部の下面が、それぞれ、それらのフレーム部材２２、２４、３０、３１に接合されている。
また、第５フロアパネル１０のフロアトンネル部５０の車幅方向の両縁部には、一直線状に折り曲げられた折れ部５４が形成され、この折れ部５４からフロアトンネル部５０が立ち上がっている。
第５フロアパネル１０には、各フレーム部材２２、２４、３０、３１及び折れ部５４により囲まれたパネル領域Ｓ９が形成されている。

第６フロアパネル１２は、Ｎｏ．６クロスメンバ３１、Ｎｏ．７クロスメンバ３２及び一対のリアサイドフレーム２４により囲まれた空間を覆うように設けられ、その４辺の縁部の下面が、それぞれ、それらのフレーム部材２４、３１、３２にそれぞれ接合され、さらに、その車幅方向の左右両側において、Ｎｏ．３トンネルサイドメンバ３８に、その下面が接合されている。
第６フロアパネル１２には、各フレーム部材２４、３１、３２、３７及により囲まれたパネル領域Ｓ１０が形成されている。
第７フロアパネル１４は、Ｎｏ．７クロスメンバ３２、Ｎｏ．８クロスメンバ３３及び一対のリアサイドフレーム２４により囲まれた空間を覆うように設けられ、その４辺の縁部の下面が、それぞれ、それらのフレーム部材２４、３２、３３に接合されている。
第８フロアパネル１６は、Ｎｏ．８クロスメンバ３３、Ｎｏ．９クロスメンバ３４及び一対のリアサイドフレーム２４により囲まれた空間を覆うように設けられ、その４辺の縁部の下面が、それぞれ、それらのフレーム部材２４、３３、３４に接合されている。

このような自動車のアンダボディ１において、エンジン４０、フロントサスペンション４４及びリアサスペンション４８の振動は、それぞれ、フロントサスペンションクロスメンバ４２、フロントサイドフレーム１８、リアサスペンションクロスメンバ４６を経由して、一対のフロアサイドフレーム２２及びリアサイドフレーム２４に大きく伝達され、さらに、各クロスメンバ２６〜３４、サイドシル２０、各トンネルサイドメンバ３６〜３８に伝達され、これらの振動が第１乃至第８フロアパネル２、４、６、８、１０、１２、１４、１６に伝達される。各フロアパネルに伝達される振動は、上述したように、特にタイヤの空洞共鳴に起因したロードノイズである２５０Ｈｚ付近の周波数にピークを有する主に４００Ｈｚ以下の振動であり、このような振動によりフロアパネルからの音響放射が生じ、車室内の振動騒音を悪化させる要因となる。
本発明の実施形態では、フロアパネル２、６、１２の各パネル領域Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ７、Ｓ８及びＳ１０に振動低減構造を設けることにより、フレーム部材から伝達された振動によりそれらのパネル領域から放射される音響放射を抑制するようにしている。なお、フロアパネル４、８、１０、１４、１６は、従来のパネルで構成されている。

ここで、振動低減構造を説明する。振動低減構造は、フレーム部材などで囲まれたフロアパネルの所定のパネル領域に設けられた、所定の剛性の高い部分（高剛性部）と所定の剛性の低い部分（低剛性部）と、この低剛性部に設けられた制振材とで構成されている。フレーム部材などからこのパネル領域に伝達された振動の振動エネルギは、高剛性部と低剛性部との剛性差により低剛性部に集中し、この集中した振動エネルギにより生じる大きな振動の歪みに伴って制振材が歪むことによって、振動エネルギが熱エネルギ等に変換されて低減される。また、フロアパネルを構成する材質（例えば、鋼板）自体の減衰能によっても、振動エネルギが低減される。このような振動低減効果により、各パネル領域から放射される音響放射が効果的に低減されるようになっている。

次に、図２及び図３により、実験により得られたこの振動低減構造による音響放射の低減の効果について説明する。図２は、振動低減構造を有するフロアパネルの実験モデルを示す平面図（ａ）及びA-A線に沿って見た断面図（ｂ）であり、図３は、図２の実験モデル及び従来のパネルの実験モデルから得た実験結果を示す線図である。
図２に示すように、実験モデルは、上方から見て正方形状に配置した断面矩形の実験用のフレーム部材６０に、振動低減構造を有するパネル６２を設けたものである。パネル６２は、実際の車両に使用される鋼鈑をプレス成形したものであり、フレーム部材６０に囲まれたパネルの大きさは、いずれも、縦横の長さがそれぞれ約３００ｍｍの大きさとなっている。このパネル６２には、高剛性部６４と、この高剛性部６４の周囲の全域の平らな低剛性部６６とが形成され、低剛性部６６に制振材６８が貼付けられている。

また、従来のパネルとして、このパネル６２と同じ厚さの鋼鈑で全面を平らに形成したパネルをフレーム部材６０に設けた実験モデルも用意した（図示せず）。この従来のパネルには、その全面に、パネル６２と同量の制振材を貼付けた。実験では、フロアパネルが取り付けられているフレーム部材６０の一部を加振器で５００Ｈｚ以下の周波数（ホワイトノイズ）の加振力を与えて、フレームの振動の大きさに対するパネルの振動の大きさの比（振動率）を測定した。
図３に示すように、振動低減構造を有するパネル６２の振動率は、従来のパネルに対し、４００Ｈｚ以下の周波数の比較的全域に亘って低下し、特に、タイヤの空洞共鳴に起因するロードノイズにより２５０Ｈｚ付近に現れるピークの高さが大きく低下している。従って、振動低減構造により、パネルから放射される音響放射が低減されると言える。

次に、図４により、ＦＥＭ解析により得られた、低剛性部への振動エネルギの集中の効果について説明する。図４は、図２の実験モデルを制振材を省略して有限要素モデル化した解析モデルの振動解析の結果である。図４に示す解析結果では、明度が高い部分ほど振動の歪みが大きくなっていることを示す。
図４に示すように、振動ひずみは、図中破線で囲まれた高剛性部７４で小さく、一方、その周囲の低剛性部７６で大きくなっており、低剛性部７６に振動エネルギが大きく集中していることが分かる。また、高剛性部７４の周縁部７４ａ、即ち、高剛性部７４と低剛性部７６との境界に隣接した高剛性部７４の一部の領域７４ａも、明度が高くなっており、振動ひずみが大きくなっている。従って、制振材を設ける場合には、振動エネルギが集中している低剛性部に制振材を設ければ良いことが、この解析結果からも分かる。また、この解析結果により、制振材を高剛性部の周縁部に接するように設ければ、上述した振動低減効果を効果的に得られると言える。

一方、低剛性部７６には、その４隅の角領域７６ａ（一部のみ仮想線で示す）及びそれらの角領域７６ａの間の４つの中間領域７６ｂ（一部のみ仮想線で示す）のうち、中間領域７６ｂに、それぞれ、振動ひずみが小さく或いは生じていない領域７６ｃがあり、これらの領域７６ｃには、振動エネルギが集中していないことが分かる。これらの振動エネルギが集中していない領域７６ｃは、それぞれ、フレーム部７０及び高剛性部７４からそれぞれ離れた位置で、且つ、高剛性部８４よりもフレーム部７０に近い位置に生じている。また、領域７６ｃは、フレーム部７０及び高剛性部７４の各辺に平行に直線状に延び、その長さは、高剛性部７４の各辺より短くなっている。

ここで、振動エネルギは、フロアパネルの振動ひずみに伴って制振材が歪むことによって、他の熱エネルギ等に変換されて低減される。しかし、低剛性部に制振材を設ける場合、振動エネルギが集中し振動の歪みが大きい領域と、振動エネルギが集中せず振動の歪みが小さい或いは生じていない領域（７６ｃ）との両方にわたって制振材を設けると、振動の歪みが大きい領域に設けた制振材のひずみを抑制してしまう。即ち、振動の歪みが小さい或いは生じていない領域に設けた制振材は歪まないので、隣接する振動の歪みが大きい領域に設けた制振材を歪みにくくしてしまい、制振材による振動エネルギの低減効果が減少してしまうことになる。
そこで、本実施形態では、これらの結果に基づいて、上述したパネル領域Ｓ１乃至Ｓ４、Ｓ７、Ｓ８及びＳ１０に、本発明の実施形態による振動低減構造を設けている。

次に、図５乃至図７により、本発明の実施形態を具体的に説明する。
図５は、本実施形態によるパネル領域Ｓ１０を示す拡大平面図（ａ）及びそのV-V線に沿って見たパネル領域Ｓ１０の車幅方向の断面構造を示す断面図（ｂ）であり、同様に、図６は、パネル領域Ｓ１及びＳ３を示す拡大平面図（ａ）及びそのVI-VI線に沿って見た車体前後方向の断面図（ｂ）であり、図７は、パネル領域Ｓ７及びＳ８を示す拡大平面図（ａ）及びそのXII-XII線に沿って見た車体前後方向の断面図（ｂ）である。
各パネル領域Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ７、Ｓ８及びＳ１０に設けた振動低減構造の基本的な形状及び配置はそれぞれ同じであるので、ここでは、先ず、パネル領域Ｓ１０を中心に説明した後、パネル領域Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ７、Ｓ８については、主にパネル領域Ｓ１０と異なる点について説明する。

先ず、図５により、パネル領域Ｓ１０に設けた振動低減構造を説明する。
図５（ａ）に示すように、パネル領域Ｓ１０は、フレーム部材２４、３１、３２、３８に囲まれて形成され、各フレーム部材２４、３１、３２、３８がそれぞれ直線状に延びると共に対向するフレーム部材が互いに平行に延びる矩形状に形成されている。
このパネル領域Ｓ１０には、その中央部にほぼ矩形状の高剛性部８４が形成され、この高剛性部８４は、その低剛性部７６との境界をなす直線状に延びる４つの辺を有している。この高剛性部８４の周りの全域には、ロ字状に延びる低剛性部８６が形成されている。
図５（ｂ）に示すように、高剛性部８４は、フロアパネル自身を車体上方に突出して形成されて剛性が高められている。具体的には、その断面形状は、その中央部がほぼ平らであり、その周囲が低剛性部８６から不連続な角度で立ち上がると共に曲線状に延びている。なお、高剛性部８４は、車体下方に突出するようにしても良い。一方、低剛性部８６は、ほぼ平らに形成されている。

また、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、低剛性部８６には、そのほぼ全域に制振材８８が設けられている。この制振材８８は、本実施形態では、アスファルト系制振材であり、高剛性部９２の外周縁（低剛性部８６との境界）に沿ったほぼ矩形状の開口を有すると共に、低剛性部９４の外形に合わせてロ字状に延びるようにシート状に形成され、低剛性部８６に貼り付けられている。
また、この制振材８８には、切り抜き部８８ｃが形成されている。これらの切り抜き部８８ｃは、上述した振動エネルギが集中しない領域８６ｃに対応した位置及び形状に形成されている。このパネル領域Ｓ１０の低剛性部８６では、図５（ａ）に示すように、４隅の角領域８６ａ（一部のみ仮想線で示す）及び、それらの間の４つの中間領域８６ｂ（一部のみ仮想線で示す）における領域８６ｃを除く部分に振動エネルギが集中し、領域８６ｃには、振動エネルギが集中していない。そこで、本実施形態では、その領域８６ｃに制振材８８が設けられず、振動エネルギが集中する部分にのみ制振材８８が設けられるようにして、振動エネルギがより効果的に低減されるようにしている。

具体的には、切り抜き部８８ｃは、それぞれ、各フレーム部材２４、３１、３２、３８及び高剛性部７４からそれぞれ隔てた位置で、且つ、高剛性部８４よりも各フレーム部材に近い位置に形成されている。また、切り抜き部８８ｃは、各フレーム部材２４、３１、３２、３８及び高剛性部７４の各辺（低剛性部８６との境界の４辺）にそれぞれ平行に直線状に延び、その長さは、高剛性部７４の各辺より短く形成されている。
このように切り抜き部８８ｃを形成することにより、制振材８８は、振動エネルギが集中している領域、即ち、低剛性部８６の角領域８６ａ及び中間領域８６ｂにおける領域８６ｃを除く部分にのみ設けられ、特に、振動エネルギが集中している角領域８６ｂには、切り抜き部８８ｃが形成されないようになっている。

なお、図５（ｂ）に示すように、この制振材８８は、高剛性部８４の周縁部８４ａに接するように設けられており、高剛性部８４の周縁部８４ａの振動エネルギをも低減することが出来るようになっている。また、制振材８８は、塗布型制振材などの他の制振材でも良い。例えば、塗布型制振材の場合には、塗布型制振材を、振動エネルギが集中していない領域に塗布しないようにして切り抜き部が形成されるように、低剛性部のほぼ全面に塗布する。

次に、図１及び図６により、パネル領域Ｓ１乃至Ｓ４に設けた振動低減構造を説明する。
図６（ａ）に示すように、パネル領域Ｓ１及びＳ３は折れ部５２を共有し、パネル領域Ｓ１は、この折れ部５２と、各フレーム部材２０、２２、２７とに囲まれて矩形状に形成されている。また、図１に示すように、パネル領域Ｓ２、Ｓ４は、各フレーム部材２２、２７、２８、３６及び折れ部５２に囲まれて、パネル領域Ｓ１、Ｓ３と同様に形成されている。ここで、折れ部５２は、第１フロアパネル２を一直線状に折り曲げて形成されており、パネル領域Ｓ１又はＳ２に生じる振動と隣り合うパネル領域Ｓ３又はＳ４に生じる振動とが互いに連成しないように振動を規制する振動規制部としての役割を果たしている。
図１及び図６（ａ）に示すように、パネル領域Ｓ１乃至Ｓ４には、上述したパネル領域Ｓ１０と同様に、ほぼ矩形状の高剛性部８４及び、ロ字状に延びると共にその断面が平らな低剛性部８６が形成されている。また、図６（ｂ）に示すように、これらのパネル領域Ｓ１乃至Ｓ４に形成された高剛性部８４のうち、パネル領域Ｓ３に形成された高剛性部８４は、曲面高さが連続的に変化するドーム状の断面形状となるように形成されている。図示しないが、パネル領域Ｓ４に形成された高剛性部８４も同様に形成されている。
また、これらのパネル領域Ｓ１乃至Ｓ４には、切り抜き部８８ｃを有する制振材８８が、低剛性部８６のほぼ全域に設けられている。これらのパネル領域Ｓ１乃至Ｓ４においても、各切り抜き部８８ｃは、上述した振動エネルギが集中しない領域に対応した位置及び形状に形成されており、パネル領域Ｓ１乃至Ｓ４の振動エネルギをより効果的に低減することが出来るようになっている。

特に、これらのパネル領域Ｓ１乃至Ｓ４は、その一辺が折れ部５２に接しているが、この折れ部５２は一直線状に折り曲げられており、その剛性が高められているので、フレーム部材である場合と同様に、そのビード部５８から所定距離離れた位置に振動エネルギが集中していない領域が生じる。従って、上述したパネル領域Ｓ１０と同様に、その領域に切り抜き部８８ｃを形成することにより、パネル領域Ｓ１乃至Ｓ４の振動エネルギがより効果的に低減されることになる。
以上説明したこれらのパネル領域Ｓ１乃至Ｓ４のように、フレーム部材に加えて、振動規制部である折れ部５２に囲まれた領域においても、本実施形態の振動低減構造により振動エネルギを低減することが出来るようになっている。

次に、図７により、パネル領域Ｓ７及びＳ８に設けた振動低減構造を説明する。
図７（ａ）に示すように、パネル領域Ｓ７及びＳ８はビード部５８を共有し、パネル領域Ｓ７は、このビード部５８と、各フレーム部材２２、２９、３０、３７とに囲まれて形成されている。これらのパネル領域Ｓ７及びＳ８では、フレーム部材２２とフレーム部材３７とが互いに平行になっておらず、パネル領域Ｓ７及びＳ８が台形状となっている。ここで、ビード部５８は、パネル領域Ｓ７に生じる振動と隣り合うパネル領域Ｓ８に生じる振動とが互いに連成しないように振動を規制する振動規制部としての役割を果たしている。
図７（ａ）に示すように、パネル領域Ｓ７及びＳ８には、高剛性部８４及び低剛性部８６が形成されている。高剛性部８４は、その各辺が、各フレーム部材２２、２９、３０、５０又はビード部５８と平行になるように形成され、各パネル領域Ｓ７及びＳ８の形状とほぼ相似する台形状に形成されている。また、低剛性部８６は、これらの高剛性部８４の周囲の全域にほぼロ字状に延びて形成されている。このように、パネル領域Ｓ７及びＳ８では、高剛性部８４の各辺が、各フレーム部材２２、２９、３０、５０又はビード部５８と平行になるように形成して、その周囲の低剛性部８６の剛性が高まらないようにしており、その結果、低剛性部８６に振動エネルギが確実に集中するようにしている。

また、図７（ｂ）に示すように、パネル領域Ｓ７に形成された高剛性部８４は、曲面高さが連続的に変化するドーム状の断面形状となるように形成され、図示しないが、パネル領域Ｓ８も同様の形状に形成されている。また、低剛性部８６は、パネル領域Ｓ１０と同様に平らに形成されている。
また、これらのパネル領域Ｓ７及びＳ８には、切り抜き部８８ｃを有する制振材８８が、低剛性部８６のほぼ全域に設けられている。これらのパネル領域Ｓ７及びＳ８においても、各切り抜き部８８ｃは、上述した振動エネルギが集中しない領域に対応した位置及び形状に形成されており、パネル領域Ｓ７及びＳ８の振動エネルギをより効果的に低減することが出来るようになっている。

特に、これらのパネル領域Ｓ７及びＳ８は、その一辺がビード部５８に接しているが、このビード部５８は剛性が高められているので、フレーム部材である場合と同様に、そのビード部５８から所定距離離れた位置に振動エネルギが集中していない領域が生じる。従って、上述したパネル領域Ｓ１０と同様に、その領域に切り抜き部８８ｃを形成することにより、パネル領域Ｓ７及びＳ８の振動エネルギがより効果的に低減されることになる。
また、振動エネルギが集中しない領域は、フレーム部材に対して平行に延びる。従って、パネル領域が矩形状ではない四角形状（パネル領域Ｓ７及びＳ８では、台形状）であっても、切り抜き部８８ｃを各フレーム部材やビード部５８と平行になるように形成することで、振動エネルギを効果的に低減することが出来る。

以上説明したこれらのパネル領域Ｓ７及びＳ８のように、フレーム部材に加えて、振動規制部であるビード部５８に囲まれた領域においても、本実施形態の振動低減構造により振動エネルギを低減することが出来るようになっている。また、パネル領域が矩形状でない四角形状である場合でも、高剛性部をそのパネル領域の形状とほぼ相似する四角形状に形成し、さらに、低剛性部８６の振動エネルギが集中していない領域に対応して、制振材８８の切り抜き部８８ｃを設けることにより、振動エネルギを低減することが出来るようになっている。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態のパネル領域Ｓ１乃至Ｓ４、Ｓ７、Ｓ８及びＳ１０においては、高剛性部８４と、この高剛性部８４の周りに形成された低剛性部８６とが設けられているので、高剛性部８４と低剛性部８６との剛性差により、低剛性部８６に振動エネルギが集中する。そして、低剛性部８６の歪みに伴って低剛性部８４に設けた制振材８８が歪み、低剛性部８６に集中した振動エネルギは熱エネルギに変換されて、それらの各パネル領域全体の振動エネルギが低減される。その結果、それらのパネル領域からの音響放射が低減される。

特に、制振材８８には、低剛性部８６の振動エネルギが集中していない領域８６ｃに対応して切り抜き部８８ｃが形成されているので、振動エネルギをより効果的に低減することが出来る。即ち、振動エネルギが集中せず振動の歪みが小さい或いは生じていない領域と、振動の歪みが大きい領域とにわたって制振材８８を設けないようにして、上述したように振動の歪みが大きくなっている領域に設けた制振材が歪みにくくなる、ということを防止することが出来る。そして、振動エネルギが集中する領域にのみ制振材８８が設けられることになり、振動エネルギをより効果的に低減することが出来る。さらに、切り抜き部８８ｃを設けることにより、制振材の重量を削減することが出来る。

本発明の実施形態を備えた自動車のアンダボディを示す斜視図である。 振動低減構造を有するフロアパネルの実験モデルを示す平面図（ａ）及びA-A線に沿って見た断面図（ｂ）である。 図２の実験モデル及び従来のパネルの実験モデルから得た実験結果を示す線図である。 図２の実験モデルを制振材を省略して有限要素モデル化した解析モデルの振動解析の結果である。 本実施形態によるパネル領域Ｓ１０を示す拡大平面図（ａ）及びそのV-V線に沿って見たパネル領域Ｓ１０の車幅方向の断面構造を示す断面図（ｂ）である。 本実施形態によるパネル領域Ｓ１及びＳ３を示す拡大平面図（ａ）及びそのVI-VI線に沿って見た車体前後方向の断面図（ｂ）である。 本実施形態によるパネル領域Ｓ７及びＳ８を示す拡大平面図（ａ）及びそのXII-XII線に沿って見た車体前後方向の断面図（ｂ）である。

符号の説明

１ 自動車のアンダボディ
２ 第１フロアパネル
６ 第３フロアパネル
１２ 第６フロアパネル
１８ フロントサイドフレーム
２０ サイドシル
２２ フロアサイドフレーム
２４ リアサイドフレーム
２６〜３４ Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９クロスメンバ
３６〜３８ Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３トンネルサイドメンバ
４０ エンジン
４２ フロントサスペンションクロスメンバ
４６ リアサスペンションクロスメンバ
５２ 折れ部（振動規制部）
５８ ビード部（振動規制部）
６４、７４、８４ 高剛性部
６６、７６、８６ 低剛性部
６８、７８、８８ 制振材
Ｓ１〜Ｓ１０ パネル領域

Claims (4)

1. 車体前後方向及び車幅方向に配設された複数のフレーム部材に連結されたフロアパネルにより自動車のフロアを構成する車体のフロアパネル構造であって、
   上記フロアパネルには、少なくともその一部が上記フレーム部材により囲まれたパネル領域が形成され、
   上記フロアパネルの上記パネル領域には、そのパネル領域の中央部にそれ自身が上方向又は下方向に突出された高剛性部が形成されると共にこの高剛性部の周りに低剛性部が形成され、
   上記低剛性部には制振材が設けられると共にこの制振材には上記フレーム部材から隔てた位置で上記フレーム部材に沿って延びる切り抜き部が形成されていることを特徴とする車体のフロアパネル構造。
2. 上記フレーム部材は直線状に延び、
   上記切り抜き部は、上記直線状に延びるフレーム部材に対して平行に延びる請求項１記載の車体のフロアパネル構造。
3. 上記高剛性部は、平面視でほぼ四角形状に形成され、
   上記切り抜き部は、上記ほぼ四角形状の高剛性部の辺に対して平行に且つその辺の長さより短い長さで延びる請求項１又は請求項２記載の車体のフロアパネル構造。
4. 上記切り抜き部は、上記低剛性部の角領域には形成されていない請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車体のフロアパネル構造。

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