JP2007196888A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突形態によらず、斜め方向からの入力に対しても高い車体反力を実現することの可能な車両前部構造を提供すること。
【解決手段】本発明の車体前部構造では、エンジンルーム上部両側縁部に延設された上部骨格構造部材３と、各上部骨格構造部材３の下方に延設された下部骨格構造部材７と、上部骨格構造部材３及び下部骨格構造部材７の各前端及び後端同士をそれぞれ連結する前側連結部材５及び後側連結部材１３，２１と、上部骨格構造部材３及び下部骨格構造部材７の各中間部同士を連結するジョイント部材１５とを備え、車体側視方向から見てエンジンルームの前部及び後部にそれぞれ環状構造が構築されている。上部骨格構造３の前端部とジョイント部材１５とを結合するサブメンバ１７が設けられており、上部骨格構造３の前方部、ジョイント部材１５、及び、サブメンバ１７が、平面視及び側面視の双方で三角形を形成するように配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車体前部構造、詳しくはエンジンコンパートメントの構造に関する。

従来、車両のエンジンコンパートメントは、例えば車体前部に配設されており、車体前端に設けられたシュラウドメンバ、車体側部に配設された上部側のフードリッジメンバ及び下部側のサイドメンバ、これらのフードリッジメンバ及びサイドメンバの後端に配設されたダッシュパネルなどによって画成されている。下記［特許文献１］には、ガラス繊維強化されたプラスチックによって構成された車体前部構造が開示されている。
特開２００３−２４６２８１号公報

上記［特許文献１］に記載の車体前部構造では、車体前方からの衝突荷重を車両前後方向に真っ直ぐ受ける構造となっているようである。このような構造では、斜め方向からの衝突荷重が入力された際に、エンジンコンパートメントを構成する骨格構造に曲げ入力が生じて折れ変形が生じやすい。即ち、車両前後方向に真っ直ぐに入力に対して、斜めからの入力に関しては車体反力が低下するという傾向がある。従って、本発明は、衝突形態によらず、斜め方向からの入力に対しても高い車体反力を実現することの可能な車両前部構造を提供することにある。

本発明の車体前部構造では、車体前部のエンジンルームの上部両側縁部に車体前後方向に延設された一対の上部骨格構造部材と、各上部骨格構造部材の下方に車体前後方向にそれぞれ延設された下部骨格構造部材と、車体各側部において上部骨格構造部材及び下部骨格構造部材の各前端同士を連結する前側連結部材と、車体各側部において上部骨格構造部材及び下部骨格構造部材の各後端同士を連結する後側連結部材と、上部骨格構造部材及び下部骨格構造部材の各中間部同士を連結するジョイント部材とを備え、車体側視方向から見てエンジンルームの前部及び後部にそれぞれ環状骨格構造が構築されている。そして、車体各側部において、上部骨格構造の前端部とジョイント部材とを結合するサブメンバがそれぞれ設けられており、上部骨格構造の前方部、ジョイント部材、及び、サブメンバが、平面視及び側面視の双方で三角形を形成するように配置されている。

本発明の車体前部構造によれば、エンジンコンパートメントの前部と後部に、側面視で環状に構成された前側環状骨格部と後側環状骨格部とをそれぞれ形成しているため、車体のエンジンコンパートメント部分の剛性、特に上下方向の入力荷重に対する剛性を大幅に向上させることができる。また、上部骨格構造の前方部、ジョイント部材の上方部、及び、サブメンバが、平面視及び側面視の双方で三角形が形成されるように配置されているため、衝突形態によらず（正突・オフセット・斜突）、衝突荷重の入力によって上部骨格構造の前方部及びサブメンバがジョイント部材に引っ張り力を作用させる。この引っ張り力にジョイント部材が抗することで高い車体反力が実現される。

以下、本発明の車体前部構造の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の車体前部構造（エンジンコンパートメント構造）を示す斜視図である。車体前部には、内部にエンジン等の車両部品を搭載するためのエンジンコンパートメント１（エンジンルーム）が設けられている。エンジンコンパートメント１の左右両側の上部には、車両前後方向に沿って左右一対のフードリッジメンバ（上部骨格構造部材）３，３が延設されており、フードリッジメンバ３，３の前端には前側連結部材５，５の上端がそれぞれ結合されている。

また、フードリッジメンバ３の下方で、エンジンコンパートメント１の下端部には、平面視略Ｈ字状のサスペンションメンバ（下部骨格構造部材）７が配設されている。サスペンションメンバ７は、車体の左右両側に前後方向に沿って延びる側部９，９と、これら側部９，９の後端同士を車体幅方向に結合させる連接部１１とからなる。側部９の前端９ａが上述した前側連結部材５の下端と結合されており、側部９の後端９ｂが後述する取付部材１３に結合されている。

フードリッジメンバ３の中間部とサスペンションメンバ７とは、ジョイントメンバ（ジョイント部材）１５によって連結されている。ジョイントメンバ１５の上端１５ａはフードリッジメンバ３の車幅方向内側の側面に締結され、下端１５ｂはサスペンションメンバ７の側部の中間部分に締結されている。さらに、フードリッジメンバ３とサスペンションメンバ７との間には、車両前後方向に沿って延びるサブメンバ１７及びサイドメンバ１９が配設されている。前側のサブメンバ１７は、前側連結部材５とジョイントメンバ１５とを前後方向に沿って連結している。また、後側のサイドメンバ１９は、ジョイントメンバ１５とダッシュパネル下部の取付部材１３とを連結している。この取付部材１３は、ダッシュパネル２３の下部に配設され、ピラーロア部材２１に繋がっている。取付部材１３及びピラーロア部材２１によって後側連結部材が構成されている。サスペンションメンバ７の後端９ｂ及びサイドメンバ１９は、取付部材１３及びピラーロア部材２１を介して、フードリッジメンバ３に繋がっている。

また、エンジンコンパートメント１の後端には、ダッシュパネル２３が配設されており、ダッシュパネル２３を介して、エンジンコンパートメント１と車両室内とが分離されている。ダッシュパネル２３の上部には、車幅方向に沿ってカウルボックス（エアボックス）２５が延設され、カウルボックス２５の左右両端は、左右のピラーロア部材２１，２１同士を車体幅方向で結合させている。また、カウルボックス２５の左右両端とジョイントメンバ１５の上端との間には、サスペンションタワー２７が配設されている。なお、フードリッジメンバ３の前端同士は、車幅方向に延びる支持メンバ２９によって連結され、前側連結部材５の下端同士は、取付メンバ３１によって連結されている。

図２は、図１の側面図である。図３は、図１の平面図（車両左側のみ）である。エンジンコンパートメント１を車体側方から見ると、前部と後部とにそれぞれ前側環状骨格部３３と後側環状骨格部３５とが形成されている。前側環状骨格部３３は、フードリッジメンバ３、サスペンションメンバ７、前側連結部材５、及び、ジョイントメンバ１５から構成され、側面視ほぼ台形状に形成されている。また、後側環状骨格部３５は、フードリッジメンバ３、サスペンションメンバ７、ジョイントメンバ１５、及び、後側連結部材（ピラーロア部材２１・取付部材１３）とから構成され、側面視ほぼ矩形状に形成されている。また、フードリッジメンバ３の前方部、ジョイント部材１５、及び、サブメンバ７が、平面視（図３）及び側面視（図２）の双方で三角形を形成するように配置されている。

図４は図１のエンジンコンパートメントを前後に分割した状態を示す分解斜視図、図５は図４の分割した前側エンジンコンパートメントにエンジン等を組み付けた状態を示す分解斜視図である。本実施形態のエンジンコンパートメントは、図４及び図５に示されるように、当初は分割されて構築された前後部構造を結合させて構成されている。図５に示すように、分割した前側エンジンコンパートメント３７にエンジン５１等の車両部品３９やその他の部品（サスペンション５３、ステアリングラック［図示せず］、ラジエータ５５、及びヘッドランプ７９）を搭載したのち、前側エンジンコンパートメント３７と後側エンジンコンパートメント４１とを結合させることにより、車体前部の組付作業が完了する。

本実施形態においては、フードリッジメンバ３が前後に２分割されて前側フードリッジメンバ４３と後側フードリッジメンバ４５とから構成されている。前側フードリッジメンバ４３と後側フードリッジメンバ４５との結合部４７は、ジョイントメンバ１５の上端１５ａと前側フードリッジメンバ４３との連結部４９の後側に設定されている。また、本実施形態では、サスペンションメンバ７は分割されておらず、サスペンションメンバ７の側部９の後端９ｂがダッシュパネル２３の下部に設けられた取付部材１３に締結されている。そして、サイドメンバ１９の後端部は前記取付部材１３に支持されており、前端部がジョイントメンバ１５に締結可能に構成されている。

図６は本実施形態のエンジンコンパートメントに下方向の荷重が入力された後の変形状態を示す車体前部の側面図、図７は比較例のエンジンコンパートメントに下方向の荷重が入力された後の変形状態を示す車体前部の側面図である。本実施形態によるエンジンコンパートメント１では、上述したように、環状骨格部３３，３５が形成されて車体前部の剛性が向上している。このため、図６に示すように、車体前部に下方向の荷重Ｆが入力された場合に、この荷重Ｆを環状骨格部３３，３５によって確実に受け止めるので、車体前部の下方への変形量は小さくなる。一方、図７に示した比較例のエンジンコンパートメント２には、本実施形態のような環状骨格部が設けられていない。このため、荷重Ｆが入力された場合に、この荷重Ｆをエンジンコンパートメント２で確実に受け止めることができず、図７に示すように、車体前部の下方への変形量が大きくなる。

上述したように、本実施形態の車体前部構造は、前側環状骨格部３３と後側環状骨格部３５とを有している。このため、エンジンコンパートメント１の剛性が大幅に向上する。また、エンジンコンパートメントを構成する各部材の板厚を薄くして軽量化を図っても、従来構造と同等の剛性を維持することができる。また、サブメンバ１７及びサイドメンバ１９によって、前記前側環状骨格部３３と後側環状骨格部３５をそれぞれ補強しているため、エンジンコンパートメント１の剛性が更に向上する。また、エンジンコンパートメント１を前後に分割し、エンジン５１などの部品を搭載後にこれらを結合する構造としてある。このため、車両組立工程を大幅に簡素化することができる。また、後側エンジンコンパートメント４１がない状態でも、前記車両部品３９を前側エンジンコンパートメント３７に組み付けることができるため、車両部品３９の搭載作業が非常に容易になる。

さらに、上述したように、フードリッジメンバ３の前方部、ジョイント部材１５、及び、サブメンバ７が、平面視（図３）及び側面視（図２）の双方で三角形を形成するように配置されている。フードリッジメンバ３とサブメンバ１７との結合点、フードリッジメンバ３とジョイント部材１５との結合点、及び、サブメンバ１７とジョイント部材１５との結合点、の計三点を頂点として三角形が形成されている。この三角形の一つの頂点（フードリッジメンバ３とサブメンバ１７との結合点）は車両前方に向けられており、残りの二つの頂点を結んだ辺は車両幅方向又は上下方向にほぼ平行である。

このため、図２及び図３中に矢印によって示されているように、車両衝突時などに車両前方から荷重入力があったときは、フードリッジメンバ３及びサブメンバ１７にその荷重が分散伝達されて、ジョイント部材１５に対して引っ張り力を作用させる。ジョイント部材１５がこの引っ張り力に対抗するため、骨格部材の折れ等による車体反力低下をもたらすことなく、高い車体反力を実現することができる。高い車体反力によって、衝突エネルギーの効率的な吸収を行うことができる。

このようなジョイント部材１５の引っ張りによる車体反力の確保は、車両前方からの入力角度によらない。即ち、車両真正面からの入力であっても、斜めからの入力であっても、ジョイント部材１５の引っ張りによって車体反力が確保される。また、車体の左右何れか一方に対する荷重入力に対しても、荷重入力側のみで成立する。なお、車体側視及び平面視の双方で三角形を形成するように骨格構造が構成されているため、衝突時などの荷重入力によって三角形全体が倒れるように骨格構造が変形してしまうようなことも発生しにくくなっている。

図８に、本実施形態におけるサスペンションタワー２７（車両右側）付近の拡大斜視図を示す。図８に示されるように、サスペンションタワー２７は、フードリッジメンバ３に結合されている（一体的にプレス成形されてもよい）。そして、フードリッジメンバ３に結合されている上述したジョイントメンバ１５の上端１５ａは、サスペンションタワー２７の前面側にも結合されている。さらに、本実施形態では、サスペンションタワー２７の後面側は、カウルボックス２５と接続されている。

このため、サスペンションからの入力は、サスペンションタワー２７を介して、フードリッジメンバ３やジョイントメンバ１５などの骨格構造に伝達されるため、車両剛性が確保される。本実施形態ではさらに、サスペンションからの入力は、カウルボックス２５自体や、カウルボックス２５を介してピラーロア部材２１などの骨格構造にも伝達されるため、車両剛性が一層確保される。このように剛性を確保しやすいため、サスペンションタワー２７に図８中一点鎖線で示したようなスカート部２８を剛性確保のために設ける必要もなくなり、材料減や軽量化の効果もある。

サスペンションタワー２７部分を車両前後方向に切断した断面模式図を図９及び図１０に示す。図９及び図１０は、サスペンションタワー２７と、ジョイントメンバ１５又はカウルボックス２５との接合相互位置のバリエーションを示している。図９はサスペンションタワー２７とジョイントメンバ１５との接合バリエーションを、図１０はサスペンションタワー２７とカウルボックス２５との接合バリエーションを示している。なお、図中○で示した位置が接合箇所である。この接合は、溶接であっても良いし、ボルトナットなどによる溶接であってもよい。

図９（ａ）では、サスペンションタワー２７の上面とジョイントメンバ１５の上面とが同じ高さとなるようにしている。このようにすると、サスペンションタワー２７への入力をジョイントメンバ１５に効率的に伝達させることができ、前後剛性を効率的に向上させることができる。図９（ｂ）では、サスペンションタワー２７の上面がジョイントメンバ１５の上面よりも高くなるようにしており、図９（ｃ）では、サスペンションタワー２７の上面がジョイントメンバ１５の上面よりも低くなるようにしている。このように、サスペンションタワー２７に対してジョイントメンバ１５を上下にオフセットさせると、車両衝突時にジョイントメンバ１５の前方から荷重入力があった際にジョイントメンバ１５をねじるモーメントが発生しやすい。この結果、サスペンションタワー２７が潰れやすくなり、これによって衝突エネルギーを吸収しやすくなる。

図１０（ａ）では、サスペンションタワー２７の上面とカウルボックス２５の上面とが同じ高さとなるようにしている。このようにすると、サスペンションタワー２７への入力をカウルボックス２５に効率的に伝達させることができ、前後剛性を効率的に向上させることができる。図１０（ｂ）では、サスペンションタワー２７の上面がカウルボックス２５の上面よりも高くなるようにしており、図１０（ｃ）では、サスペンションタワー２７の上面がカウルボックス２５の上面よりも低くなるようにしている。このように、サスペンションタワー２７に対してカウルボックス２５を上下にオフセットさせると、車両衝突時に前方から荷重入力があった際にカウルボックス２５に対してモーメントが発生しやすい。この結果、カウルボックス２５が潰れやすくなり、これによって衝突エネルギーを吸収しやすくなる。なお、図９（ａ）〜（ｃ）及び図１０（ａ）〜（ｃ）は任意の組み合わせで適用可能である。

上述したように、本実施形態におけるエンジンコンパートメント１は、前後に分割されたものが一体化された構造を備えている。図１１に、図８に示した部分の分割状態を示す。図１１に示されるように、フードリッジメンバ３は、前側フードリッジメンバ４３と後側フードリッジメンバ４５とに分割されている。ジョイントメンバ１５は、前側フードリッジメンバ４３に予め結合されており、サスペンションタワー２７は、後側フードリッジメンバ４５に予め結合されている（一体的に形成されていてもよい）。そして、前側フードリッジメンバ４３と後側フードリッジメンバ４５とが結合されると共に、ジョイントメンバ１５の上端１５ａとサスペンションタワー２７とが結合される。

このような結合状態とすることで、前側フードリッジメンバ４３と後側フードリッジメンバ４５との結合部（締結部）で荷重伝達が行われると共に、ジョイントメンバ１５の上端１５ａとサスペンションタワー２７との結合部（締結部）でも外力を支持でき、剛性を向上させることができる。また、接合点数も増え、接合範囲が車体幅方向に長くとれるため、モーメントに対しても高い剛性を確保することができる。

なお、図１１では、前側フードリッジメンバ４３と後側フードリッジメンバ４５との分割位置が、ジョイントメンバ１５とサスペンションタワー２７との境界部分に一致されていた。しかし、この分割位置は、前側あるいは後側に移動させることができる。この場合の平面図を図１２に示す。図１２（ａ）が、図１１の分割位置の場合を示している。これに対して、図１２（ｂ）は、前側フードリッジメンバ４３と後側フードリッジメンバ４５との分割位置を、ジョイントメンバ１５の前後方向幅内に位置させた例である。この場合は、後側フードリッジメンバ４５とジョイントメンバ１５との結合も行っている。図１２（ｃ）は、前側フードリッジメンバ４３と後側フードリッジメンバ４５との分割位置を、サスペンションタワー２７の前後方向幅内に位置させた例である。この場合は、前側フードリッジメンバ４３とサスペンションタワー２７との結合も行っている。

上述したように、各上部骨格構造部材は内側にサスペンションタワーをそれぞれ備えており、各ジョイント部材の上部骨格構造部材側の端部近傍がサスペンションタワーの前面側にそれぞれ結合されている。上下方向の入力荷重が顕著な箇所であるサスペンションタワーの前面側をジョイント部材と結合させることで、サスペンションからの入力を上部骨格構造部材とジョイント部材とで受けることができ、上下方向の入力荷重に対する剛性を効果的に向上させることができる。エンジンコンパートメントの剛性を向上させるために、フードリッジメンバ等の骨格部材の板厚を厚くしたり高強度の材質のものを用いたりすると、部品コストが高くなってしまったり、車体重量が増加してしまったりという弊害があるが、上述したように、サスペンションタワーの前面側をジョイント部材と結合させることで、このような弊害を回避できる。

また、各上部骨格構造部材は、ジョイント部材が結合された前側上部骨格構造部材とサスペンションタワーが結合された後側上部骨格構造部材とに分割されており、前側上部骨格構造部材及びジョイント部材と後側上部骨格構造部材及びサスペンションタワーとを結合させて構成されたものである。このため、前側上部骨格構造部材と後側上部骨格構造部材との結合部（締結部）で荷重伝達が行われると共に、ジョイント部材とサスペンションタワーとの結合部（締結部）でも外力を支持でき、剛性を向上させることができる。また、接合点数も増え、接合範囲が車体幅方向に長くとれるため、モーメントに対しても高い剛性を確保することができる。

また、一対の上部骨格構造部材の後端がカウルボックスによって車両幅方向で結合されており、サスペンションタワーの後面側がカウルボックスに結合されている。このため、サスペンションからの入力をジョイント部材だけでなくカウルボックスでも支持でき、同一質量でさらに高い剛性を得ることができる。等剛性を得るだけでよければ、板厚などを薄くすることができ、軽量化を行うことができる。

本発明の車体前部構造は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、下部骨格構造部材の分割位置は、図１３のような分割位置としてもよい。この例では、エンジンコンパートメント１が、前側エンジンコンパートメント５７と後側エンジンコンパートメント５９とから構成されている。サスペンションメンバ７においては、側部９が前後に２分割されており、側部９の前部側６３と後部側６５とが締結可能に構成されている。これらの前部側６３と後部側６５との結合部６６は、ジョイントメンバ１５の下端と側部９の前部側６３との連結部６４の後側に設定されている。そして、サイドメンバ１９の後端は取付部材１３に支持されており、前端がジョイントメンバ１５に締結可能に構成されている。

本発明の車体前部構造の一実施形態におけるエンジンコンパートメントを示す斜視図である。 図１の側面図である。 図１の平面図（車体左側のみ）である。 図１のエンジンコンパートメントを前後に分割した状態を示す分解斜視図である。 図４の分割した前側エンジンコンパートメントにエンジン等を組み付けた状態を示す分解斜視図である。 図１のエンジンコンパートメントに下方に向かう荷重が入力された後の変形状態を示す車体前部の側面図である。 比較例のエンジンコンパートメントに下方に向かう荷重が入力された後の変形状態を示す車体前部の側面図である。 図１のエンジンコンパートメントにおけるサスペンションタワー近傍の拡大斜視図である。 ジョイント部材の位置バリエーションを示す、サスペンションタワー近傍の断面模式図である。 カウルボックスの位置バリエーションを示す、サスペンションタワー近傍の断面模式図である。 図８部分の分割状態を示す分解斜視図である。 分割位置のバリエーションを示す平面図である。 エンジンコンパートメントの前後分割の他の例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１…エンジンコンパートメント
３…フードリッジメンバ（上部骨格構造部材）
５…前側連結部材
７…サスペンションメンバ（下部骨格構造部材）
１３…取付部材（後側連結部材）
１５…ジョイントメンバ（ジョイント部材）
１７…サブメンバ
１９…サイドメンバ
２１…ピラー部材（後側連結部材）
２５…カウルボックス
２７…サスペンションタワー
３３…前側環状骨格部
３５…後側環状骨格部
４３…前側フードリッジメンバ（上部骨格構造部材）
４５…後側フードリッジメンバ（上部骨格構造部材）

Claims (4)

1. 車体前部のエンジンルームの上部両側縁部に車体前後方向に延設された一対の上部骨格構造部材と、前記各上部骨格構造部材の下方に車体前後方向にそれぞれ延設された下部骨格構造部材と、車体各側部において前記上部骨格構造部材及び前記下部骨格構造部材の各前端同士を連結する前側連結部材と、車体各側部において前記上部骨格構造部材及び前記下部骨格構造部材の各後端同士を連結する後側連結部材と、前記上部骨格構造部材及び前記下部骨格構造部材の各中間部同士を連結するジョイント部材とを備え、車体側視方向から見て前記エンジンルームの前部及び後部にそれぞれ環状骨格構造が構築されている車体前部構造であって、
   車体各側部において、前記上部骨格構造の前端部と前記ジョイント部材とを結合するサブメンバがそれぞれ設けられており、前記上部骨格構造の前方部、前記ジョイント部材、及び、前記サブメンバが、平面視及び側面視の双方で三角形を形成するように配置されていることを特徴とする車体前部構造。
2. 前記各上部骨格構造部材は内側にサスペンションタワーをそれぞれ備えており、前記各ジョイント部材の前記上部骨格構造部材側の端部近傍が前記サスペンションタワーの前面側にそれぞれ結合されていることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記各上部骨格構造部材は、前記ジョイント部材が結合された前側上部骨格構造部材と前記サスペンションタワーが結合された後側上部骨格構造部材とに分割されており、前記前側上部骨格構造部材及び前記ジョイント部材と前記後側上部骨格構造部材及び前記サスペンションタワーとを結合させて構成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の車体前部構造。
4. 一対の前記上部骨格構造部材の後端がカウルボックスによって車両幅方向で結合されており、前記サスペンションタワーの後面側が前記カウルボックスに結合されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の車体前部構造。

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