JP2016064764A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】突き上げ荷重に対する車体の剛性の確保と車体の組立性の確保とを両立することができる車体前部構造を得る。【解決手段】フェンダエプロン２８が、車体骨格を構成しかつ車両上下方向に延在するフロントピラー１８の車両前方側に配置されると共に、フロントピラー１８に接合されている。このため、フェンダエプロン２８を介して、サスペンションタワー３４からの突き上げ荷重がフロントピラー１８に圧縮荷重又は引張荷重として作用する。その結果、車体骨格部材に補強を施すことなく、突き上げ荷重に対する車体１０の剛性を確保することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、車体前部構造に関する。

下記特許文献１には、自動車の前部車体構造に関する発明が開示されている。この自動車の前部車体構造では、サスペンションタワー部を形成するサスタワーパネルにその上端部からエプロンレインフォースメントに延びる延長部が設けられており、この延長部がエプロンレインフォースメントを構成するパネルに接合されている。このため、エプロンレインフォースメントとサスペンションタワー部とが延長部によって連結され、その結果、サスペンションタワー部の突き上げ荷重に対する車体の剛性を向上させることが可能となっている。

特開平０５−０８５４１０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された先行技術による場合、車体の剛性の確保と車体の組立性の確保とを両立することが困難となる。詳しく説明すると、上記特許文献１に記載された先行技術では、サスペンションタワーからの突き上げ荷重が車両下方側から車両上方側に入力される。これに対して、エプロンレインフォースメントの延在方向は、車両上下方向と直交する方向、より具体的には、車両前後方向とされている。このため、エプロンレインフォースメントにサスペンションタワーからの突き上げ荷重が曲げ荷重として作用することとなり、エプロンレインフォースメントを補強してエプロンレインフォースメントの剛性を確保することが必要となる。従って、上記特許文献１に記載された先行技術では、延長部がエプロンレインフォースメントの閉断面を二分するように延びて、エプロンレインフォースメントを構成するパネルに接合されることでエプロンレインフォースメントの剛性が確保されている。このように、上記特許文献１に記載された先行技術では、突き上げ荷重に対する車体の剛性を確保するために、車体の組立作業が煩雑になる。

本発明は上記事実を考慮し、突き上げ荷重に対する車体の剛性の確保と車体の組立性の確保とを両立することができる車体前部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の本発明に係る車体前部構造は、サスペンションを支持するサスペンションタワーと、前記サスペンションタワーが設けられると共に、車体骨格を構成しかつ車両上下方向に延在するフロントピラーの車両前方側に配置され、当該フロントピラーに接合されたフェンダエプロンと、を有している。

請求項１に記載の本発明によれば、フェンダエプロンにサスペンションタワーが設けられており、当該サスペンションタワーによってサスペンションが支持されている。このため、サスペンションからの突き上げ荷重が車両下方側から車両上方側への入力としてサスペンションタワーに伝達され、ひいてはフェンダエプロンに伝達される。

ところで、フェンダエプロンが車両上下方向と直交する方向に延在する車体骨格部材のみに接合されていた場合、当該車体骨格部材にサスペンションタワーからの突き上げ荷重が曲げ荷重として作用する。このため、車体骨格部材を補強して当該車体骨格部材の剛性を確保することが必要となり、その結果、突き上げ荷重に対する車体の剛性を確保するために、車体の組立作業が煩雑になる。

ここで、本発明では、フェンダエプロンが、車体骨格を構成しかつ車両上下方向に延在するフロントピラーの車両前方側に配置されると共に、当該フロントピラーに接合されている。このため、フェンダエプロンを介して、サスペンションタワーからの突き上げ荷重がフロントピラーに圧縮荷重又は引張荷重として作用する。その結果、車体骨格部材に補強を施すことなく、突き上げ荷重に対する車体の剛性を確保することができる。

請求項２に記載の本発明に係る車体前部構造は、請求項１に記載の発明において、前記フェンダエプロンは、車両幅方向に延在しかつ車両幅方向外側の端部が前記フロントピラーの車両下方側の端部に接合されたトルクボックスと、車両前後方向に延在しかつ車両後方側の端部が当該トルクボックスの車両幅方向内側の端部に接合されたフロントサイドメンバと、に接合されている。

請求項２に記載の本発明によれば、車両上下方向に延在するフロントピラーと車両幅方向に延在するトルクボックスとが接合されると共に、当該トルクボックスと車両前後方向に延在するフロントサイドメンバとが接合されている。また、フェンダエプロンがフロントピラー、トルクボックス及びフロントサイドメンバに接合されている。このため、フロントピラー、トルクボックス及びフロントサイドメンバによってフェンダエプロンの骨格が構成され、サスペンションタワーからの突き上げ荷重がフェンダエプロンから、フロントピラー、トルクボックス及びフロントサイドメンバに分散される。

請求項３に記載の本発明に係る車体前部構造は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記フェンダエプロンは、ホイールハウスを構成しかつパワーユニット室とキャビンとを仕切るダッシュパネルの一部を構成するダッシュパネル構成部を備えている。

請求項３に記載の本発明によれば、フェンダエプロンのみによってホイールハウスが構成されると共に、フェンダエプロンのダッシュパネル構成部によって、パワーユニット室とキャビンとを仕切るダッシュパネルの一部が構成されている。このため、ダッシュパネルの一部によってホイールハウスの一部を構成する場合と比し、車体の組立作業にかかる時間が短縮される。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る車体前部構造は、突き上げ荷重に対する車体の剛性の確保と車体の組立性の確保とを両立することができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の本発明に係る車体前部構造は、フロントピラー、トルクボックス及びフロントサイドメンバを含んで構成される車体前部全体で突き上げ荷重を支持することができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載の本発明に係る車体前部構造は、車体の組立性の向上を図ることができるという優れた効果を有する。

本実施形態に係り、フェンダエプロン及びダッシュパネルの構成を示す斜視図である。 比較例に係り、ダッシュパネルの構成を示す拡大正面図である。 比較例に係り、ダッシュパネルの板厚を２倍にしたときの各部位の着力点剛性の向上量を示すグラフである。 （Ａ）は比較例に係る車体前部の各構成要素をバネモデルで表現した模式図であり、（Ｂ）は本実施形態に係る車体前部の各構成要素をバネモデルで表現した模式図である。 本実施形態に係り、車体前部の構成を示す車両幅方向外側から見た斜視図である。 本実施形態に係り、車体前部の構成を示す車両幅方向内側から見た斜視図である。

以下、図１〜図６を用いて、本発明に係る車体前部構造の実施形態について説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。

まず、図５及び図６を用いて本発明の実施形態に係る車体前部構造が適用された車体１０の車体前部１２の全体構成について説明する。車体前部１２には、図示しないパワーユニットが収容されるパワーユニット室１４が設けられている。そして、パワーユニット室１４の車両幅方向両側には、車体１０の骨格を構成する左右一対のフロントサイドメンバ１６が、それぞれ長手方向を車両前後方向とされて配置されている。このフロントサイドメンバ１６は、車両前後方向に延在する前部１６Ａと、前部１６Ａの車両後方側から車両後方下側に向って傾斜したキック部１６Ｂとを含んで構成されている。

一方、フロントサイドメンバ１６の車両幅方向外側には、車両上下方向に延在する左右一対のフロントピラー１８が配置されている。そして、フロントピラー１８の車両下方側の端部１８Ａが、車両幅方向に延在する左右一対のトルクボックス２０を介して、フロントサイドメンバ１６の車両後方側の端部１６Ｃと連結されている。なお、トルクボックス２０の車両幅方向外側の端部２０Ａはフロントピラー１８の端部１８Ａと、トルクボックス２０の車両幅方向内側の端部２０Ｂはフロントサイドメンバ１６の端部１６Ｃとそれぞれ溶接等の接合手段によって溶接されている。そして、フロントサイドメンバ１６の車両後方側でかつ左右一対のフロントピラー１８間には、ダッシュパネル本体部２４が配置されている。一方、フロントサイドメンバ１６の車両幅方向外側でかつフロントピラー１８の車両前方側には左右一対のフェンダエプロン２８が配置されている。なお、フロントサイドメンバ１６、フロントピラー１８及びトルクボックス２０は、何れも閉断面構造とされている。

ここで、本実施形態では、ダッシュパネル本体部２４とフェンダエプロン２８の一部とによってパワーユニット室１４とキャビン３０とを仕切るダッシュパネル２２が構成されている。以下、ダッシュパネル本体部２４及びフェンダエプロン２８の構成について詳細に説明する。

図１に示されるように、ダッシュパネル本体部２４は、車両幅方向及び車両上下方向に延在するプレス成型部材であり、板厚方向を車両前後方向として配置されている。このダッシュパネル本体部２４は、車両幅方向の端部がフロントピラー１８に、車両前方側の面がフロントサイドメンバ１６のキック部１６Ｂにそれぞれ溶接等の接合手段によって接合されている。そして、ダッシュパネル本体部２４の車両幅方向両側には、車両正面視で半円状の切欠部２６が形成されており、後述するように、当該切欠部２６にフェンダエプロン２８が接合されている。

フェンダエプロン２８は、図５及び図６にも示されるように、縦壁部２８Ａと、膨出部２８Ｂと、サスタワー本体部２８Ｃと、を含んで構成されたプレス成形部材とされている。縦壁部２８Ａは、フェンダエプロン２８の車両幅方向外側を構成すると共に、車両前後方向及び車両上下方向に延在する板状に形成されている。一方、縦壁部２８Ａの車両幅方向外側には、車体骨格を構成するエプロンアッパメンバ３２が配置されており、このエプロンアッパメンバ３２は、フロントピラー１８の車両上下方向中央部から車両前方側に延在している。そして、縦壁部２８Ａは、エプロンアッパメンバ３２に溶接等の接合手段によって接合されている。なお、エプロンアッパメンバ３２もフロントピラー１８等と同様に閉断面構造とされている。

一方、膨出部２８Ｂは、車両幅方向内側に膨出されて形成されており、図示しない前輪が転舵可能に収容されるホイールハウスＨを主に形成している。また、膨出部２８Ｂは、その車両後方側にダッシュパネル本体部２４の一部を構成するダッシュパネル構成部２８Ｄを備えている。詳しくは、上述したダッシュパネル本体部２４の切欠部２６の形状は、ダッシュパネル構成部２８Ｄを嵌合可能な形状に設定されている。そして、膨出部２８Ｂは、図１の矢印Ｓのように、膨出部２８Ｂの車両後方側を構成するダッシュパネル構成部２８Ｄが切欠部２６に嵌合されて、当該切欠部２６の周縁部に沿ってダッシュパネル本体部２４に溶接等の接合手段によって接合されている。また、膨出部２８Ｂは、その車両後方側の縁部２８Ｅがトルクボックス２０に、その車両幅方向内側の縁部２８Ｆがフロントサイドメンバ１６に、その車両幅方向外側の縁部２８Ｇがフロントピラー１８に、それぞれ溶接等の接合手段によって接合されている。なお、図５では、ダッシュパネル本体部２４とフェンダエプロン２８との関係が理解しやすいように、エプロンアッパメンバ３２が一部切り欠かれた状態で示されている。

サスタワー本体部２８Ｃは、膨出部２８Ｂから車両上方側に筒状に突出されて設けられており、サスタワープレート３６と共にサスペンションタワー３４を構成している。このサスタワー本体部２８Ｃの内側には、ホイールハウスＨ内に収容された前輪を支持する図示しないサスペンションを構成するショックアブソーバ及びスプリングが収容されている。

一方、サスタワープレート３６は、鋼材等によって円板状又は有蓋円筒状に形成されると共に溶接等の接合手段によってサスタワー本体部２８Ｃに接合されて、サスペンションタワー３４の車両上方側に面する上壁部を構成している。さらに、サスタワープレート３６には、車両前方側に延出された延出部３６Ａが設けられており、この延出部３６Ａがエプロンアッパメンバ３２に接合されることで、サスタワープレート３６はエプロンアッパメンバ３２にも固定されている。また、サスタワープレート３６の中央部、より具体的には、ショックアブソーバ及びスプリングと対向する部分には、貫通孔３８が形成されている。そして、貫通孔３８の周縁部には、図示しない固定部が設けられており、当該固定部によって、ショックアブソーバ及びスプリングの車両上方側の端部がサスタワープレート３６に支持されている。なお、サスペンションにコイルオーバーを用いる場合には、サスタワープレート３６の固定部を適宜変更することで対応可能である。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

本実施形態では、フェンダエプロン２８にサスペンションタワー３４が設けられており、サスペンションタワー３４によってサスペンションが支持されている。このため、サスペンションからの突き上げ荷重が車両下方側から車両上方側への入力としてサスペンションタワー３４に伝達され、ひいてはフェンダエプロン２８に伝達される。

ところで、フェンダエプロン２８が車両上下方向と直交する方向に延在する車体骨格部材のみに接合されていた場合、当該車体骨格部材にサスペンションタワー３４からの突き上げ荷重が曲げ荷重として作用する。このため、車体骨格部材を補強して当該車体骨格部材の剛性を確保することが必要となり、その結果、突き上げ荷重に対する車体１０の剛性を確保するために、車体１０の組立作業が煩雑になる。

ここで、本実施形態では、フェンダエプロン２８が、車体骨格を構成しかつ車両上下方向に延在するフロントピラー１８の車両前方側に配置されると共に、フロントピラー１８に接合されている。このため、フェンダエプロン２８を介して、サスペンションタワー３４からの突き上げ荷重がフロントピラー１８に圧縮荷重又は引張荷重として作用し、フロントピラー１８に当該突き上げ荷重に起因する曲げモーメントが発生することを抑制することができる。その結果、車体骨格部材に補強を施すことなく、突き上げ荷重に対する車体１０の剛性を確保することができる。このように、本実施形態では、突き上げ荷重に対する車体１０の剛性の確保と車体１０の組立性の確保とを両立することができる。

しかも、突き上げ荷重に対する車体１０の剛性が確保されることで、路面の凹凸等に起因する車両走行時における車体１０の車両上下方向の動きが抑制され、ひいては車両の走行安定性を向上させることができる。その結果、本実施形態では、車両の操作性を向上させることができる。

また、本実施形態では、車両上下方向に延在するフロントピラー１８と車両幅方向に延在するトルクボックス２０とが接合されると共に、トルクボックス２０と車両前後方向に延在するフロントサイドメンバ１６とが接合されている。また、フェンダエプロン２８がフロントピラー１８、トルクボックス２０及びフロントサイドメンバ１６に接合されている。このため、フロントピラー１８、トルクボックス２０及びフロントサイドメンバ１６によってフェンダエプロン２８の骨格が構成される。そして、サスペンションタワー３４からの突き上げ荷重がフェンダエプロン２８から、フロントピラー１８、トルクボックス２０及びフロントサイドメンバ１６に分散される。その結果、本実施形態では、フロントピラー１８、トルクボックス２０及びフロントサイドメンバ１６を含んで構成される車体前部１２全体で突き上げ荷重を支持することができる。

さらに、本実施形態では、フェンダエプロン２８のみによってホイールハウスＨが構成されると共に、フェンダエプロン２８のダッシュパネル構成部２８Ｄによって、パワーユニット室１４とキャビン３０とを仕切るダッシュパネル本体部２４の一部が構成されている。このため、ダッシュパネル本体部２４の一部によってホイールハウスＨの一部を構成する場合と比し、車体の組立作業にかかる時間が短縮される。その結果、本実施形態では、車体１０の組立性の向上を図ることができる。

加えて、本実施形態に係るダッシュパネル本体部２４及びフェンダエプロン２８の構成は、サスペンションからの突き上げ荷重に対する着力点剛性を確保する上でも有利な構成となっている。以下、図２〜図４を用いて具体的に説明する。

図２には、比較例に係るダッシュパネル４０が示されている。図２に示されるように、ダッシュパネル４０におけるダッシュパネル本体部２４の切欠部２６に相当する部分には、ホイールハウスＨの一部を構成するホイールハウス形成部４０Ａが設けられている。すなわち、比較例では、ホイールハウス形成部４０Ａが上述したダッシュパネル構成部２８Ｄに対応しており、ダッシュパネル構成部２８Ｄが切り欠かれたフェンダエプロン２８とダッシュパネル４０とによってホイールハウスＨが構成されている。なお、以下では、ダッシュパネル構成部２８Ｄが切り欠かれたフェンダエプロン２８をフェンダエプロン４２と称する。

上記構成のダッシュパネル４０では、図３に示されるように、その厚さが２倍に設定されたときのサスペンションからの突き上げ荷重に対する着力点剛性（以下、単に「着力点剛性」ともいう）の向上量が、各部位によって異なっている。なお、図３に示されるＡ〜Ｂは、それぞれ図２に示される部位Ａ〜Ｂに対応している。具体的には、部位Ａはホイールハウス形成部４０Ａであり、部位Ｄはダッシュパネル４０の車両幅方向中央部であり、部位Ｂは部位Ａと部位Ｄとに挟まれた部分の車両上方側であり、部位Ｃは部位Ａと部位Ｄとに挟まれた部分の車両下方側である。

そして、着力点剛性の向上量は、部位Ａにおいて最も大きくなっており、ダッシュパネル４０の着力点剛性を向上させるには、部位Ａのみの板厚を上げるだけでも有効であることがわかる。しかしながら、ダッシュパネル４０はプレス成形部材であり、部位Ａのみの板厚を上げることは困難である。つまり、部位Ａの板厚を上げると部位Ｂ〜Ｄの板厚も上げることとなり、ダッシュパネル４０の構成は、着力点剛性に対する質量対効果の面では不利となる。

ここで、本実施形態では、部位Ａがダッシュパネル構成部２８Ｄとしてフェンダエプロン２８に取り込まれている。また、フェンダエプロン２８は、ダッシュパネル本体部２４よりも小さい部材であるため、板厚を上げることによる質量の増加が抑制される。従って、フェンダエプロン２８の板厚を上げることで、質量増加を抑制しつつ着力点剛性を向上させることができる。つまり、フェンダエプロン２８の構成は、着力点剛性の向上における質量対効果の面で有利な構成となっている。

また、図４（Ａ）に示されるように、比較例において、サスペンションからフロントピラー１８に至るまでに経由する部材をバネモデルによって模式化すると、５つのバネが直列に接続された構成となっている。なお、これら５つのバネは、サスタワープレート３６、サスタワープレート３６とフェンダエプロン４２との接合部、フェンダエプロン４２、フェンダエプロン４２とダッシュパネル４０との接合部及びダッシュパネル４０をそれぞれ示している。一方、図４（Ｂ）に示されるように、本実施形態において、サスペンションからフロントピラー１８に至るまでに経由する部材をバネモデルによって模式化すると、３つのバネが直列に接続された構成となっている。なお、これら３つのバネは、サスタワープレート３６、サスタワープレート３６とフェンダエプロン２８との接合部、フェンダエプロン２８をそれぞれ示している。

そして、図４にバネとして示されている各部材のバネ定数を全てＫとすると、比較例における各部材の合成バネ定数Ｋ_Ａと各部材のバネ定数Ｋとの間には、１／Ｋ_Ａ＝１／Ｋ+１／Ｋ+１／Ｋ+１／Ｋ＋１／Ｋの関係が成り立つ。つまり、比較例における各部材の合成バネ定数Ｋ_Ａは０．２０Ｋとなる。一方、本実施形態における各部材の合成バネ定数Ｋ_Ｂと各部材のバネ定数Ｋとの間には、１／Ｋ_Ｂ＝１／Ｋ+１／Ｋ+１／Ｋの関係が成り立つ。つまり、本実施形態における各部材の合成バネ定数Ｋ_Ｂは０．３３Ｋとなる。従って、比較例と比し、本実施形態では、サスペンションからフロントピラー１８に至るまでに経由する部材の合成バネ定数を大きくすることができ、その結果、当該部材の板厚を上げることなく着力点剛性を向上させることができる。

＜上記実施形態の補足説明＞
（１） 上述した実施形態では、フェンダエプロン２８がフロントピラー１８、トルクボックス２０、フロントサイドメンバ１６及びエプロンアッパメンバ３２に接合される構成とされていたが、これに限らない。つまり、フェンダエプロン２８は、少なくともフロントピラー１８を含む複数箇所に接合されていればよく、例えば、フェンダエプロン２８がフロントピラー１８とフロントサイドメンバ１６とにのみ接合されている構成としてもよい。

（２） 上述した実施形態では、サスペンションの方式については、具体的に記載していないが、マクファーソン・ストラット式やダブルウィッシュボーン式等種々の方式のサスペンションに対して適用することができる。

１０ 車体
１２ 車体前部
１４ パワーユニット室
１６ フロントサイドメンバ
１６Ｃ 車両後方側の端部
１８ フロントピラー
１８Ａ 車両下方側の端部
２０ トルクボックス
２０Ａ 車両幅方向外側の端部
２０Ｂ 車両幅方向内側の端部
２２ ダッシュパネル
２８ フェンダエプロン
２８Ｄ ダッシュパネル構成部
３０ キャビン
３４ サスペンションタワー
Ｈ ホイールハウス

Claims (3)

1. サスペンションを支持するサスペンションタワーと、
   前記サスペンションタワーが設けられると共に、車体骨格を構成しかつ車両上下方向に延在するフロントピラーの車両前方側に配置され、当該フロントピラーに接合されたフェンダエプロンと、
   を有する車体前部構造。
2. 前記フェンダエプロンは、車両幅方向に延在しかつ車両幅方向外側の端部が前記フロントピラーの車両下方側の端部に接合されたトルクボックスと、車両前後方向に延在しかつ車両後方側の端部が当該トルクボックスの車両幅方向内側の端部に接合されたフロントサイドメンバと、に接合されている、
   請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記フェンダエプロンは、ホイールハウスを構成すると共に、パワーユニット室とキャビンとを仕切るダッシュパネルの一部を構成するダッシュパネル構成部を備えている、
   請求項１又は請求項２に記載の車体前部構造。