JP2022131230A - 車両の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】入力場に拘りなく振動減衰機能を発揮することができる車両の車体構造を提供する。【解決手段】繊維間に合成樹脂が含侵された繊維強化樹脂により形成された第２連結部材４０と、この第２連結部材４０よりも曲げ剛性が高く形成されて第２連結部材４０の長手方向両端側部分を車体に夫々固定する１対の後側固定部材６０とを備え、１対の後側固定部材６０と第２連結部材４０との境界部Ｂ１が第２連結部材４０の長手方向両端側部分に夫々形成され、１対の後側固定部材６０から第２連結部材４０に曲げ荷重が入力されたとき、第２連結部材４０の曲げモーメントの中立面と第２連結部材４０の横断面との交線で規定された中立軸Ａ方向に延びる境界部Ｂ１のうち後側境界部間距離Ｄ１と前側境界部間距離Ｄ２が異なるように設定されている。【選択図】 図７

Description

本発明は、繊維間に合成樹脂材料を含侵させた繊維強化樹脂製連結部材と、この連結部材を車体に固定する１対の固定部材とを備えた車両の車体構造に関する。

従来より、車体に設けられたサスペンションタワー部材の上側頂部（以下、サスタワー頂部と表す）は、車両のサスペンション装置のダンパ機構を支持しているため、車体が、ダンパ機構を介した大きな荷重の入力により撓み変形することが知られている。
特に、車両旋回走行時、サスタワー頂部が上下変位することに起因して車体捩りモードが生じることから、車両の操安性や乗員の乗り心地が低下する虞がある。

特許文献１の車両の前部車体構造は、サスタワー頂部の上下変位を抑制することを目的として、車室とエンジンルームとを区画するダッシュパネルと、このダッシュパネルに設置されたカウル部材と、ダッシュパネルの左右両端側部分から車体前後方向前方に延びる左右１対のフロントサイドフレームと、これら１対のフロントサイドフレームの車幅方向外側部分に夫々接合されると共にサスペンション装置のダンパの上部を支持するために上方に突出するように夫々形成された左右１対のサスペンションタワー部材とを備え、カウル部材とサスペンションタワー部材とを連結する左右１対の金属製サスタワーバーを設けている。

近年、繊維強化樹脂、例えば、炭素繊維が含侵された炭素繊維強化樹脂（Carbon-Fiber-Reinforced-Plastic： CFRP）は、高比強度（強度／比重）と高比剛性（剛性／比重）、所謂軽さと強度・剛性とを併せ持つ物質的性質を有するため、航空機や車両等の構造材料として広く使用に供されている。この炭素繊維強化樹脂は、炭素繊維が強度等の力学的特性を分担し、母材樹脂（マトリックス）が炭素繊維間の応力伝達機能と繊維の保護機能を分担しているため、繊維が延びる繊維方向と非繊維方向（所謂、負荷の掛かる方向）によって物性が大きく異なる異方性材料を構成する。

車体剛性と軽量化を両立させるため、繊維強化樹脂を用いる技術が提案されている。
特許文献２のサスタワーバーは、左右１対のサスペンションタワー部材のサスタワー頂部同士、或いは１対のサスタワー頂部とダッシュ部材（例えば、カウル部材）とを連結するサスタワーバーを設け、このサスタワーバーの本体部が繊維強化樹脂製板材で形成され、この繊維強化樹脂製板材は、繊維配向角度が０°／９０°のFRPシートと４５°／－４５°のFRPシートが交互に積層するように構成されている。

特開２０２０－０２９１６２号公報 特開２０１０－１７３５４６号公報

荒れた路面走行時、サスペンションタワー部材が内倒れすると共にカウル部材が弓形に上下変位するため、サスタワー頂部とカウル部材を含むダッシュ部材との間には捩れ変位が生じる。このサスタワー頂部とダッシュ部材間の捩れ変位に起因してフロアパネル等のパネル部材に膜振動モードが生じることから、車両の走行時の振動減衰性能が悪化する虞がある。特許文献１，２の技術のようなサスペンションタワーバーでは、振動減衰機能を備えていないため、サスタワーバーの曲げ剛性により車体捩りモードを抑制することができても膜振動モードを抑制することはできない。

素材を変更することにより、捩れ変位によって振動減衰可能な機能を有するストラットタワーバーを形成し、固定部材を介してカウル部材に取り付けることが考えられる。
しかし、上下変位するカウル部材の前面に沿ってストラットタワーバーを配設した場合、ストラットタワーバーには、構造上、車体の膜振動モードにおいて捩れ変位ではなく曲げ変形しか生じないことから、自身の振動減衰機能を十分に発揮することができない。
即ち、カウル部材のような曲げ入力場であっても振動減衰機能を発揮可能な連結部材を確保することは容易ではない。

本発明の目的は、入力場に拘りなく振動減衰機能を発揮可能な車両の車体構造等を提供することである。

請求項１の発明は、繊維間に合成樹脂が含侵されると共に長手方向以外の方向に比べて長手方向の割合が多くなるように繊維を配向した繊維強化樹脂により形成された連結部材と、この連結部材よりも曲げ剛性が高く形成されて前記連結部材の長手方向両端側部分を車体に夫々固定する１対の固定部材とを備えた車両の車体構造において、前記１対の固定部材と連結部材との境界部が前記連結部材の長手方向両端側部分に夫々形成され、前記１対の固定部材から前記連結部材に曲げ荷重が入力されたとき、前記連結部材の曲げモーメントの中立面と前記連結部材の横断面との交線で規定された中立軸方向に延びる前記境界部のうち一端側境界部間距離と他端側境界部間距離が異なるように設定されたことを特徴としている。

この構成によれば、前記１対の固定部材と連結部材との境界部が前記連結部材の長手方向両端側部分に夫々形成されているため、車体に対して連結部材を長手方向両側から両持ち状態で支持させることができる。前記１対の固定部材から前記連結部材に曲げ荷重が入力されたとき、前記連結部材の曲げモーメントの中立面と前記連結部材の横断面との交線で規定された中立軸方向に延びる前記境界部のうち一端側境界部間距離と他端側境界部間距離が異なるように設定されているため、曲げ入力場であっても、境界部のうち一端側に作用する曲げモーメントと他端側に作用する曲げモーメントを異ならせることができ、連結部材に作用する上下変位を捩れ変位に変換して連結部材に捩れ変形を生じさせることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記境界部の一端部が車体に近接して配置されると共に前記境界部の他端部が車体から離隔して配置され、前記一端側境界部間距離が他端側境界部間距離よりも小さいことを特徴としている。
この構成によれば、車体の側方に配置された連結部材であっても、固定部材と連結部材との境界部の一端部に作用する曲げモーメントと他端部に作用する曲げモーメントを異ならせることができる。また、一端側境界部間距離が他端側境界部間距離よりも小さいため、連結部材の捩れ変位を増すことができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記中立軸方向に延びる境界部が、傾斜状に形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、境界部に沿って曲げモーメントが徐々に変化するため、連結部材に対する荷重の局所集中を回避することができる。また、境界部近傍部分を振動減衰に寄与させることができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記固定部材は、固定部材アウタと、この固定部材アウタと協働して前記長手方向に延びる閉断面を形成する固定部材インナとを有し、前記固定部材アウタと固定部材インナの境界部分は、夫々傾斜状に形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、簡単な構成で連結部材に作用する上下変位を捩れ変位に確実に変換することができる。

請求項５の発明は、請求項１又は２の発明において、前記中立軸方向に延びる境界部が、ステップ状に形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、境界部の形状により固定部材と連結部材との境界部のうち一端側に作用する曲げモーメントと他端側に作用する曲げモーメントを異ならせることができる。

請求項６の発明は、請求項１～５の何れか１項の発明において、前記連結部材は、断面略コ字状のアウタ部材と、このアウタ部材に嵌合させて前記長手方向に延びる閉断面を形成する断面略コ字状のインナ部材とを有することを特徴としている。
この構成によれば、閉断面で連結部材の曲げ剛性の増加を促進し、長手方向寸法の違いで形成される開断面で連結部材の振動減衰性能の増加を促進することができる。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記固定部材の前記連結部材側部分は、前記連結部材の閉断面内に差し込まれたことを特徴としている。
この構成によれば、固定部材と連結部材との境界部の部品点数を削減しつつ、連結部材の捩れ変位を誘発することができる。

請求項８の発明は、請求項１～７の何れか１項の発明において、車幅方向に延びて車室とエンジンルームとを区分するダッシュパネルと、前記ダッシュパネルの上部に配設されたカウル部材とを有し、前記連結部材は、前記カウル部材の車幅方向一端側部分と他端側部分とに連結されたことを特徴としている。
この構成によれば、膜振動モードによるカウル部材の上下変位を連結部材の捩れ変位に変換することにより、連結部材の振動減衰機能を発揮させることができ、乗員の乗り心地を改善することができる。

本発明の車両の車体構造によれば、連結部材と固定部材との境界部における曲げモーメントを中立軸方向で異ならせることにより、入力場に拘りなく振動減衰機能を発揮することができる。

実施例１に係る車両を斜め上方から視た図である。 前部車体構造の斜視図である。 前部車体構造の平面図である。 図３のIV-IV線断面図である。 車体モードの説明図であって、（ａ）は、車体捩りモード、（ｂ）は、膜振動モードの説明図である。 ストラットタワーバーの斜視図である。 ストラットタワーバーの平面図である。 第１連結部材アウタの斜視図である。 第１連結部材インナの斜視図である。 前側固定部材アウタの斜視図である。 前側固定部材インナの斜視図である。 後側固定部材アウタの斜視図である。 後側固定部材インナの斜視図である。 図７のXIV-XIV線断面図である。 図７のXV-XV線断面図である。 図７のXVI-XVI線断面図である。 図７のXVII-XVII線断面図である。 第１連結部材アウタの断面拡大図である。 第１連結部材及び前側固定部材の分解斜視図である。 検証で用いるモデルの平面図である。 モデル１の検証結果を示す図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、縦断面図を示す。 モデル２の検証結果を示す図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、縦断面図を示す。 第２連結部材と後側固定部材の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両の下部車体構造に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１～図２２に基づいて説明する。
まず、車両Ｖの全体構成について説明する。
図１～図４に示すように、車両Ｖは、モノコック式ボディで構成され、車室Ｒの底面を形成するフロアパネルと、このフロアパネルの前端部から上方へ立ち上がるように形成され且つエンジンルームＥと車室Ｒとを車幅方向に仕切るダッシュパネル１と、このダッシュパネル１の前面から前方に延びる左右１対のフロントサイドフレーム２と、フロアパネルの後端側部分から後方に延びる左右１対のリヤサイドフレーム（図示略）とを備えている。

また、この車両Ｖは、ダッシュパネル１の上部に形成されると共に車幅方向に延びるカウル部材３と、エンジンルームＥ内に膨出するように形成された左右１対のストラットタワー４（サスペンションタワー部材）等を備えている。尚、この車両Ｖは、独立懸架タイプのストラット式サスペンションが搭載されている。以下、矢印Ｆ方向を前方とし、矢印Ｌ方向を左方とし、矢印Ｕ方向を上方として説明する。

カウル部材３は、鋼板をプレス成形することにより桶状に形成されている。
このカウル部材３は、カウルパネル５と、このカウルパネル５の前端部から前方に張り出すと共にカウルパネル５と協働して桶状構造体を構成するカウルメンバ６と、カウルパネル５とカウルメンバ６の上部を部分的に覆うカウルグリル７とを主な構成要素としている。

図４に示すように、カウルメンバ６の前壁部の左右両端側部分には、前方に張り出した左右１対の取付ブラケット８が配設されている。これら１対の取付ブラケット８は、平面視にて略部分楕円状に形成され、その上面から鉛直上方に延びるスタッドボルト９が夫々設けられている。

図１～図４に示すように、１対のストラットタワー４は、上方に突出するように夫々形成されている。具体的には、ストラットタワー４は、前後に延びるエプロンレインフォースメント１０とフロントサイドフレーム２との間に掛け渡されたホイールエプロン（図示略）からエンジンルームＥ内に膨出するように形成されている。この車両Ｖの構成は、略左右対称構造であるため、以下、右側部材及び右側構造について主に説明する。

ストラットタワー４は、後側程上方に移行する軸心を有する中空状の円筒部４ａと、この円筒部４ａの上端部を塞ぐ円環状の頂部４ｂとを備えている。頂部４ｂには、上方に延びる複数のスタッドボルト１１が立設されている。このストラットタワー４には、フロントサスペンション装置（図示略）のダンパ機構（ダンパ、スプリング等）の上部が部分的に収容されている。ダンパ機構の上端部分に結合されたスプリングシートが、マウントラバーを介して複数の締結部材により頂部４ｂに締結固定されている（何れも図示略）。

次に、ストラットタワーバー２０について説明する。
図１～図４に示すように、この車両Ｖには、１対のストラットタワー４とカウルメンバ６とを複数の締結部材を介して構造的に連結するストラットタワーバー２０が設けられている。このストラットタワーバー２０は、平面視にて略Ｕ字状に形成され、乗り心地に影響を与える車体の挙動モード（車体捩れモード、膜振動モード）を抑制可能に構成されている。

ここで、車体の挙動モードについて説明する。
車体捩れモードは、車両旋回走行時の挙動モードである。
図５（ａ）の矢印に示すように、車両旋回走行時、ダンパ機構の伸縮動作に伴いストラットタワー４の頂部４ｂが上下方向に変位する。この頂部４ｂの上下変位に起因して車体中心軸回りの車体捩りモードが生じ、操縦安定性が悪化する要因になっている。

膜振動モードは、荒れた路面走行時の挙動モードである。
図５（ｂ）の矢印に示すように、荒れた路面走行時、ストラットタワー４が車幅方向内側に内倒れする一方、カウル部材３が弓形に上下方向に変位する。この頂部４ｂとカウル部材３間の捩れ変位に起因してパネル部材、特に面積が大きいフロアパネルに膜振動モードが生じ、乗り心地が悪化する要因になっている。

ストラットタワーバー２０の説明に戻る。
図６，図７に示すように、ストラットタワーバー２０は、後側程車幅方向内側に移行する左右１対の第１連結部材３０と、車幅方向に延びて１対の第１連結部材３０の後端部間を連結する第２連結部材４０（連結部材）と、１対の第１連結部材３０の前端部を１対のストラットタワー４の頂部４ｂから立設されたスタッドボルト１１に締結部材２３を介して夫々固定する左右１対の前側固定部材５０と、１対の第１連結部材３０の後端部と第２連結部材４０の左右両端部を夫々接続すると共にこれら接続部分をスタッドボルト９と締結部材（図示略）を介して取付ブラケット８に締結固定する左右１対の後側固定部材６０（固定部材）とを主な構成要素としている。

第１，第２連結部材３０，４０は、強化材、例えば、炭素繊維に合成樹脂、例えば、熱硬化性エポキシ系合成樹脂を含侵させた炭素繊維強化樹脂（CFRP）を主な材料としている。
炭素繊維は、第１，第２連結部材３０，４０の長手方向の一端から他端に亙って連続して一様に延びる単繊維が所定数束ねられた繊維束（トウ）で構成されている。
前側固定部材５０及び後側固定部材６０は、アルミニウム合金材料にて構成されている。
それ故、前側固定部材５０及び後側固定部材６０は、第１，第２連結部材３０，４０よりも曲げ剛性及び捩り剛性が共に大きくなるように構成されている。

第１，第２連結部材３０，４０の板材は、３種類の層部分によって構成されている。
図１８に示すように、第１，第２連結部材３０，４０は、厚さ方向中央部に配置された中央層部分Ｌ１と、この中央層部分Ｌ１を挟み込むように配置された本体層部分Ｌ２と、この本体層部分Ｌ２の表面を覆う表面層部分Ｌ３によって構成されている。表面層部分Ｌ３は、耐食性（電蝕性）確保のために設けられている。

中央層部分Ｌ１は、炭素繊維が長手直交方向に延びるように配列された配向９０°の繊維強化樹脂層である。本体層部分Ｌ２は、前述した炭素繊維が長手方向に延びるように配列された配向０°の繊維強化樹脂層である。表面層部分Ｌ３は、織り込まれたガラス繊維に合成樹脂を含侵させたガラス繊維強化樹脂（GFRP）層である。各層の体積割合は、例えば、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝７：８０：１３に設定されている。

次に、第１連結部材３０について説明する。
図８，図９，図１４，図１５に示すように、第１連結部材３０は、長手方向直交断面略コ字状の第１連結部材アウタ３１と、第１連結部材アウタ３１と協働して長手方向中間部分に長手方向に延びる閉断面Ｃ１を形成する断面略コ字状の第１連結部材インナ３２とを備えている。第１連結部材アウタ３１は、長手方向両端部分に開断面を有している。閉断面Ｃ１は、長手方向直交断面において断面中心線Ｃに対して非対称に構成されている。

これにより、第１連結部材３０に曲げ荷重が入力された場合、第１連結部材３０の捩れ変位に変換している。第１連結部材３０による捩れ変位は、歪エネルギーと運動エネルギーに変換され、この歪エネルギーは第１連結部材３０の合成樹脂材料に剪断歪として一旦蓄えられる。その後、蓄積された歪エネルギー（剪断歪）は、運動エネルギーに再び変換され、その一部が熱エネルギーとして散逸される。

第１連結部材アウタ３１は、上壁部３１ｓと、上壁部３１ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部３１ｔとを備えている。
側壁部３１ｔのうち長手方向前側部分と後側部分とは、中間部分よりも幅（上下寸法）が大きくなるように設定されている。１対の側壁部３１ｔの前側部分には、前から順に開口部３１ａ，３１ｂが夫々形成され、１対の側壁部３１ｔの後側部分には、前から順に開口部３１ｃ，３１ｄが夫々形成されている。上壁部３１ｓの前側部分には、開口部３１ａに対応した位置に開口部ｐが形成され、上壁部３１ｓの後側部分には、開口部３１ｄに対応した位置に開口部３１ｑが形成されている。上壁部３１ｓの後側途中部には、上方に突出して左右方向に延びる屈曲部３１ｘが形成されている。

第１連結部材インナ３２は、第１連結部材アウタ３１よりも長手方向寸法が短く構成されている。第１連結部材インナ３２は、上壁部３２ｓと、上壁部３２ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部３２ｔとを備えている。
側壁部３２ｔのうち長手方向前側部分と後側部分とは、中間部分よりも幅が大きくなるように設定されている。１対の側壁部３２ｔの前側部分には、開口部３１ｂに対応した位置に開口部３２ｂが夫々形成され、１対の側壁部３２ｔの後側部分には、開口部３１ｃに対応した位置に開口部３２ｃが夫々形成されている。上壁部３２ｓの後側途中部には、屈曲部３１ｘに対応した位置に上方に突出して左右方向に延びる屈曲部３２ｘが形成されている。第１連結部材インナ３２の長手方向両端部には、断面略コ字状の調整部材２１が夫々配設されている。

次に、第２連結部材４０について説明する。
図１６，図１７に示すように、第２連結部材４０は、第１連結部材３０と同様の材料で構成され、長手方向直交断面略コ字状の第２連結部材アウタ４１と、第２連結部材アウタ４１と協働して長手方向中間部分に長手方向に延びる閉断面Ｃ２を形成する断面略コ字状の第２連結部材インナ４２とを備えている。第２連結部材アウタ４１は、長手方向両端部分に開断面を有している。閉断面Ｃ２は、長手方向直交断面において断面中心線に対して対称且つ略台形状に構成されている。これにより、第２連結部材４０の曲げ剛性を高くしている。

第２連結部材アウタ４１は、上壁部４１ｓと、上壁部４１ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部４１ｔとを備えている。
側壁部４１ｔのうち長手方向左側部分と右側部分とは、中間部分よりも幅が大きくなるように設定されている。１対の側壁部４１ｔの右側部分及び左側部分には、車幅方向外側開口部４１ａ及び車幅方向内側開口部４１ｂが夫々形成され、上壁部４１ｓの右端部分及び左端部分には、開口部４１ａに対応した位置に開口部４１ｐが夫々形成されている（図６参照）。

図１７に示すように、第２連結部材インナ４２は、第２連結部材アウタ４１よりも長手方向寸法が短く構成されている。第２連結部材インナ４２は、上壁部４２ｓと、上壁部４２ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部４２ｔとを備えている。側壁部のうち長手方向前側部分と後側部分とは、中間部分よりも幅が大きくなるように設定されている。１対の側壁部の前側部分には、開口部４１ｂに対応した位置に開口部４２ｂが夫々形成されている（図６参照）。第２連結部材インナ４２の長手方向両端部には、断面略コ字状の調整部材２２が夫々配設されている。

次に、前側固定部材５０について説明する。
図１０，図１１，図１５に示すように、前側固定部材５０は、長手方向直交断面略ハット状の前側固定部材アウタ５１と、前側固定部材アウタ５１と協働して長手方向前側部分に長手方向に延びる閉断面Ｃ３を形成する断面略コ字状の前側固定部材インナ５２とを備えている。前側固定部材アウタ５１は、前側固定部材インナ５２よりも長手方向寸法が短く構成されている。前側固定部材５０の閉断面Ｃ３は、長手方向に延びると共に第１連結部材３０の開断面領域Ｓ１ｂに対応するように配置されている。前側固定部材５０の開断面は、閉断面Ｃ３の後側に連なると共に第１連結部材３０の閉断面領域Ｓ１ａが対応するように配置されている。

前側固定部材アウタ５１は、上壁部５１ｓと、上壁部５１ｓの軸心に平行な両端部から下方に延びた後に軸心から離隔方向に延びる１対の側壁部５１ｔとを備えている。
側壁部５１ｔのうち閉断面構成壁部に相当する鉛直部分には、前から順に開口部５１ｍ，５１ａが夫々形成され、フランジ部に相当する水平部分には、開口部５１ｅが夫々形成されている。上壁部５１ｓには、開口部５１ｍ，５１ａに対応した位置に開口部５１ｎ，５１ｐが夫々形成されている。尚、開口部５１ｅには、スタッドボルト１１が挿通される。

前側固定部材インナ５２は、上壁部５２ｓと、上壁部５２ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部５２ｔとを備えている。側壁部５２ｔには、開口部５１ｍに対応した位置に開口部５２ｍ、開口部５１ａに対応した位置に開口部５２ａ、この開口部５２ａの後側位置で且つ開口部３１ｂ（開口部３２ｂ）に対応した位置に開口部５２ｂが夫々形成されている。上壁部５２ｓの前側部分には、開口部５１ｎに対応した位置に開口部５２ｎが形成されている。

次に、後側固定部材６０について説明する。
図１２，図１３，図１５，図１７に示すように、後側固定部材６０は、長手方向直交断面略コ字状の後側固定部材アウタ６１と、後側固定部材アウタ６１と協働して長手方向に延びる閉断面Ｃ４を形成する断面略コ字状の後側固定部材インナ６２とを備えている。後側固定部材アウタ６１は、後側固定部材インナ６２よりも長手方向寸法が短く構成されている。後側固定部材６０の閉断面Ｃ４の車幅方向外側部分は、第１連結部材３０の開断面領域Ｓ１ｂに対応するように配置され、後側固定部材６０の閉断面Ｃ４の車幅方向内側部分は、第２連結部材４０の開断面領域Ｓ２ｂに対応するように配置されている。
また、後側固定部材６０の車幅方向外側開断面は、第１連結部材３０の閉断面領域Ｓ１ａに対応するように配置され、後側固定部材６０の車幅方向内側開断面は、第２連結部材４０の閉断面領域Ｓ２ａに対応するように配置されている。

後側固定部材アウタ６１は、上壁部６１ｓと、上壁部６１ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部６１ｔとを備えている。
側壁部６１ｔには、車幅方向外側に開口部３１ｄに対応した開口部６１ｄ、車幅方向内側に開口部４１ａに対応した開口部６１ａが夫々形成されている。
上壁部６１ｓには、開口部３１ｑに対応した開口部６１ｑと、開口部４１ｐに対応した開口部６１ｐと、途中部に配置されたスタッド穴６１ｒが夫々形成されている。

後側固定部材インナ６２は、上壁部６２ｓと、上壁部６２ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部６２ｔとを備えている。側壁部６２ｔには、車幅方向外側から順に、開口部３１ｃに対応した開口部６２ｃ、開口部３１ｄに対応した開口部６２ｄ、開口部４１ａに対応した開口部６２ａ、開口部４１ｂに対応した開口部６２ｂが夫々形成されている。上壁部６２ｓには、スタッド穴６１ｒに対応したスタッド穴６２ｒが設けられている。尚、開口部６１ｒ，６２ｒには、スタッドボルト９が挿通される。

図１２，図１３に示すように、後側固定部材アウタ６１の車幅方向内側端部と後側固定部材インナ６２の車幅方向内側端部は、平面視にて略平行になるように形成されている。
図１７に示すように、後側固定部材アウタ６１の車幅方向内側端部と第２連結部材アウタ４１との境界部Ｂ１は、後側固定部材インナ６２の車幅方向内側端部と第２連結部材インナ４２との境界部Ｂ２よりも平面視にて車幅方向外側に配設されている。

図７に示すように、左右１対の境界部Ｂ１（Ｂ２）は、傾斜状に形成されている。
ストラットタワーバー２０を車体に取り付けた状態でカウル部材３が弓形に上下方向に変位したとき、中立軸Ａに対して境界部Ｂ１（Ｂ２）は、所定角度θで交差するように設定されている。１対の境界部Ｂ１（Ｂ２）の境界部間距離は、カウル部材３に最も近接した後側境界部間距離Ｄ１が最も短く、カウル部材３から最も離隔した前側境界部間距離Ｄ２が最も長くなるように形成されている。尚、中立軸Ａは、第２連結部材４０の中立面と長手方向直交断面が交差する線である。

次に、ストラットタワーバー２０の組立工程について説明する。
図１９に示すように、第１連結部材３０は、開口部３１ｂ，３１ｃと開口部３２ｂ，３２ｃを夫々位置合わせした後、第１連結部材アウタ３１に第１連結部材インナ３２を接着剤を用いて閉断面Ｃ１を形成するように嵌合固着されている。第１連結部材インナ３２の長手方向一端側及び他端側には、１対の調整部材２１が夫々配置される。調整部材２１の上壁部には開口部２１ｐ、側壁部には２１ａが夫々形成されている。
１対の調整部材２１は、第１連結部材アウタ３１の開口部３１ａ，３１ｄに開口部２１ａが対応し、開口部３１ｐ，３１ｑに開口部２１ｐが対応するように位置決めされる。

第２連結部材４０についても、第２連結部材アウタ４１と第２連結部材インナ４２が略同様の手順で閉断面Ｃ２を形成するように嵌合固着されている。
第２連結部材インナ４２の長手方向一端側及び他端側には、１対の調整部材２２が夫々配置される。調整部材２２の上壁部には開口部２２ｐ、側壁部には２２ａが夫々形成されている。１対の調整部材２２は、第２連結部材アウタ４１の開口部４１ａに開口部２２ａが対応し、開口部４１ｐに開口部２２ｐが対応するように位置決めされる。

前側固定部材アウタ５１は、第１連結部材アウタ３１の端部を上方から覆い、前側固定部材インナ５２は、調整部材２１と第１連結部材インナ３２を下方から覆うことで、前側固定部材アウタ５１と前側固定部材インナ５２は、閉断面Ｃ３と開断面とを形成している。前側固定部材５０は、第１連結部材３０を外周から囲繞しているため、第１連結部材３０よりも断面積が大きく、断面二次モーメント及び断面二次極モーメントが大きくなるように構成されている。

このとき、開口部５１ｎと開口部５２ｎ、開口部５１ｍと開口部５２ｍが夫々一致している。前側固定部材アウタ５１の開口部５１ａ，５１ｐ及び前側固定部材インナ５２の開口部５２ａ，５２ｂは、ビス（図示略）等を介して第１連結部材３０に固定されるため、固定部に相当している。開口部５１ａ，５１ｐ，５２ａは、第１連結部材３０の開断面領域Ｓ１ｂに対応するように形成され、開口部５２ｂは、第１連結部材３０の閉断面領域Ｓ１ａに対応するように形成されている。

後側固定部材アウタ６１は、第１連結部材アウタ３１の端部を上方から覆い、後側固定部材インナ６２は、調整部材２５と第１連結部材インナ３２を下方から覆うことで、後側固定部材アウタ６１と後側固定部材インナ６２は、閉断面Ｃ４と開断面とを形成している。後側固定部材６０は、第１連結部材３０を外周から囲繞しているため、第１連結部材３０よりも断面積が大きく、断面二次モーメント及び断面二次極モーメントも大きくなるように構成されている。後側固定部材アウタ６１の開口部６１ｄ，６１ｑ及び後側固定部材インナ６２の開口部６２ｃ，６２ｄは、ビス（図示略）等を介して第１連結部材３０に固定されるため、固定部に相当している。

また、後側固定部材アウタ６１は、第２連結部材アウタ４１の端部を上方から覆い、後側固定部材インナ６２は、調整部材２７と第２連結部材インナ４２を下方から覆うことで、後側固定部材アウタ６１と後側固定部材インナ６２は、閉断面Ｃ４と開断面とを形成している。後側固定部材６０は、第２連結部材４０を外周から囲繞しているため、第２連結部材４０よりも断面積が大きく、断面二次モーメント及び断面二次極モーメントも大きくなるように構成されている。

後側固定部材アウタ６１の開口部６１ａ，６１ｐ及び後側固定部材インナ６２の開口部６２ａ，６２ｂは、ビス（図示略）等を介して第２連結部材４０に固定されるため、固定部に相当している。開口部６１ａ，６１ｐ，６２ａは、第２連結部材４０の開断面領域Ｓ２ｂに対応するように形成され、開口部６２ｂは、第２連結部材４０の閉断面領域Ｓ２ａに対応するように形成されている。

図１７に示すように、ストラットタワーバー２０は、第２連結部材４０の長手方向途中部では、第２連結部材アウタ４１と第２連結部材インナ４２の２枚、これより車幅方向外側部分では、第２連結部材アウタ４１と第２連結部材インナ４２と後側固定部材インナ６２の３枚、更に車幅方向外側部分では、後側固定部材アウタ６１と第１連結部材アウタ３１と第２連結部材インナ４２と後側固定部材インナ６２の４枚の板厚を有している。更に車幅方向外側部分では、ストラットタワーバー２０は、後側固定部材アウタ６１と第１連結部材アウタ３１と調整部材２７と後側固定部材インナ６２の４枚、更に車幅方向外側部分では、後側固定部材アウタ６１と第１連結部材アウタ３１と後側固定部材インナ６２の３枚、更に車幅方向外側部分では、後側固定部材アウタ６１と後側固定部材インナ６２の２枚の板厚を有している。

以上により、ストラットタワーバー２０は、長手方向に沿って板厚の変化を視たとき、２枚以上変化することがない。換言すれば、ストラットタワーバー２０は、長手方向に沿った部材の剛性変化を抑制しているため、車体挙動モードに起因した局所変位の発生を抑制することができる。

次に、本実施例の車両Ｖの車体構造における作用、効果について説明する。
作用、効果の説明に当り、膜振動モードにおける車両Ｖの変形挙動についてＣＡＥ（Computer Aided Engineering）による解析を行った。

図２０（ａ）に示すように、ストラットタワーバーモデルＭ１は、材料、寸法、剛性、強度等性能が本実施形態と同じ仕様になるように構成されている。
第２連結部材４０に相当する連結部材４０Ａと後側固定部材６０に相当する固定部材６０Ａの境界部Ｂ１は、中立軸Ａに対して角度θで交差し、前側境界部間距離Ｄ２が後側境界部間距離Ｄ１よりも長くなるように設定されている。

図２０（ｂ）に示すように、ストラットタワーバーモデルＭ２は、連結部材４０Ｂと固定部材６０Ｂの境界部Ｂ３を除き、モデルＭ１と同じ仕様になるように構成されている。
境界部Ｂ３は中立軸Ａに対して平行になるように形成されているため、前側境界部間距離と後側境界部間距離は等しく境界部間距離Ｄ３に設定されている。
モデルＭ１，Ｍ２はカウル部材３の前側近傍位置に側面視にて片持ち状に配置されると共にスタッドボルト９（取付ブラケット８）に固定された状態で、荒れた路面走行時の挙動を夫々解析した。

図２１及び図２２に解析結果を示す。
図２１（ａ）に示すように、連結部材４０Ａは、膜振動モードのカウル部材３による上下変位に伴って上下変形する。このとき、連結部材４０Ａにはカウル部材３から一様な荷重が入力されるため、両端部には矢印に示すような曲げモーメントが生じる。
図２１（ｂ）に示すように、前側境界部間距離Ｄ２が後側境界部間距離Ｄ１よりも長いため、カウル部材３（車体）に近い境界部Ｂ１の後側端部に曲げモーメントに起因した歪δが発生する。換言すれば、カウル部材３の上下変位を連結部材４０Ａの捩れ変位に変換することにより、連結部材４０Ａに捩れ変形を誘発している。尚、交差角度θが大きい程、変換効率が高くなり、振動減衰性能が向上する。

図２２（ａ）に示すように、連結部材４０Ｂは、膜振動モードのカウル部材３による上下変位に伴って上下変形して両端部に矢印に示すような曲げモーメントが生じる。
図２２（ｂ）に示すように、前側境界部間距離と後側境界部間距離は等しく境界部間距離Ｄ３に設定されているため、境界部Ｂ３の前側端部と後側端部に両者の歪差は生じない。
従って、連結部材４０Ｂに捩れ変形は発生しない。

この車両Ｖの車体構造によれば、１対の後側固定部材６０と第２連結部材４０との境界部Ｂ１が第２連結部材４０の長手方向両端側部分に夫々形成されているため、車体に対して第２連結部材４０を長手方向両側から両持ち状態で支持させることができる。１対の後側固定部材６０から第２連結部材４０に曲げ荷重が入力されたとき、第２連結部材４０の曲げモーメントの中立面と第２連結部材４０の横断面との交線で規定された中立軸Ａ方向に延びる境界部Ｂ１のうち後側境界部間距離Ｄ１と前側境界部間距離Ｄ２が異なるように設定されているため、曲げ入力場であっても、境界部Ｂ１のうち後端側に作用する曲げモーメントと前端側に作用する曲げモーメントを異ならせることができ、第２連結部材４０に作用する上下変位を捩れ変位に変換して第２連結部材４０に捩れ変形を生じさせることができる。

境界部Ｂ１の後端部が車体に近接して配置されると共に境界部Ｂ１の前端部が車体から離隔して配置され、後側境界部間距離Ｄ１が前側境界部間距離Ｄ２よりも小さいことを特徴としている。この構成によれば、車体の側方に配置された第２連結部材４０であっても、後側固定部材６０と第２連結部材４０との境界部Ｂ１の後端部に作用する曲げモーメントと前端部に作用する曲げモーメントを異ならせることができる。また、後側境界部間距離Ｄ１が前側境界部間距離Ｄ２よりも小さいため、第２連結部材４０の捩れ変位を増すことができる。

中立軸Ａ方向に延びる境界部Ｂ１が、傾斜状に形成されている。
これにより、境界部Ｂ１に沿って曲げモーメントが徐々に変化するため、第２連結部材４０に対する荷重の局所集中を回避することができる。また、境界部Ｂ１近傍部分を振動減衰に寄与させることができる。

後側固定部材６０は、後側固定部材アウタ６１と、この後側固定部材アウタ６１と協働して長手方向に延びる閉断面Ｃ４を形成する後側固定部材インナ６２とを有し、後側固定部材アウタ６１と後側固定部材インナ６２の境界部Ｂ１，Ｂ２は、夫々傾斜状に形成されているため、簡単な構成で第２連結部材４０に作用する上下変位を捩れ変位に確実に変換することができる。

第２連結部材４０は、断面略コ字状の第２連結部材アウタ４１と、この第２連結部材アウタ４１に嵌合させて長手方向に延びる閉断面Ｃ２を形成する断面略コ字状の第２連結部材インナ４２とを有するため、閉断面Ｃ２で第２連結部材４０の曲げ剛性の増加を促進し、長手方向寸法の違いで形成される開断面で第２連結部材４０の振動減衰性能の増加を促進することができる。

車幅方向に延びて車室ＲとエンジンルームＥとを区分するダッシュパネル１と、ダッシュパネル１の上部に配設されたカウル部材３とを有し、第２連結部材４０は、カウル部材３の車幅方向一端側部分と他端側部分とに連結されたため、膜振動モードによるカウル部材３の上下変位を第２連結部材４０の捩れ変位に変換することにより、第２連結部材４０の振動減衰機能を発揮させることができ、乗員の乗り心地を改善することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、後側固定部材アウタ６１と第２連結部材アウタ４１との境界部Ｂ１と後側固定部材インナ６２と第２連結部材インナ４２との境界部Ｂ２とが車幅方向にオフセット配置された例を説明したが、両者が重畳するように車幅方向で同じ位置に配置しても良い。

２〕前記実施形態においては、第２連結部材４０が第２連結部材アウタ４１と第２連結部材インナ４２とからなり、断面矩形状に構成された例を説明したが、単一部材からなる中実の板材で構成しても良い。従って、長手直交方向の断面形状が、円形、又は多角形の閉断面或いは開断面形状を採用しても良い。断面内に発泡充填剤等の充填材料を配設しても良い。また、閉断面或いは開断面形状は、アウタ及びインナの２部材で構成しても良く、３部材以上で構成しても良い。断面形状及び構成部材は、任意に設定可能である。

３〕前記実施形態においては、後側固定部材アウタ６１と第２連結部材アウタ４１との境界部Ｂ１であって中立軸Ａ方向に延びる境界部Ｂ１が傾斜状に形成された例を説明したが、境界部の形状を任意に設定可能である。
図２３（ａ）に示すように、境界部をステップ状に形成しても良い。これにより、後側境界部間距離Ｄ１と前側境界部間距離Ｄ２を異ならせることができ、境界部の形状により固定部材６０Ｃと連結部材４０Ｃとの境界部のうち一端側に作用する曲げモーメントと他端側に作用する曲げモーメントを異ならせることができる

図２３（ｂ）に示すように、固定部材６０Ｄと連結部材４０Ｄとの境界部を湾曲状に形成しても良い。これにより、後側境界部間距離Ｄ１と前側境界部間距離Ｄ２を異ならせることができ、境界部の形状を滑らかに形成することができる。
また、図２３（ｃ）に示すように、固定部材６０Ｅと連結部材４０Ｅとの境界部を２段傾斜状に形成しても良い。これにより、曲げモーメントの変化傾向を多段階に変更することができる。

図２３（ｄ）に示すように、固定部材６０Ｆと連結部材４０Ｆとの境界部を連結部材４０Ｆの閉断面内に形成しても良い。固定部材６０Ｆの連結部材４０Ｆ側延長部分６０Ｇを連結部材４０Ｆの閉断面内に挿入している。これにより、固定部材６０Ｆと連結部材４０Ｆとの境界部の部品点数を削減しつつ、連結部材４０Ｆの捩れ変位を誘発することができる。

４〕前記実施形態においては、ストラット式サスペンションの例を説明したが、少なくとも、上方に突出した円筒状のタワー部材を有していれば良く、スイングアーム式或いはマルチリンク式サスペンションを備えた車両に適用しても良い。

５〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

１ ダッシュパネル
３ カウル部材
４０ 第２連結部材
４１ 第２連結部材アウタ
４２ 第２連結部材インナ
６０ 後側固定部材
６１ 後側固定部材アウタ
６２ 後側固定部材インナ
Ｖ 車両
Ｂ１ （アウタ側）境界部
Ｂ２ （インナ側）境界部
Ｃ２ （第２連結部材）閉断面
Ｃ４ （後側固定部材）閉断面
Ｄ１ 後側境界部間距離
Ｄ２ 前側境界部間距離

Claims (8)

1. 繊維間に合成樹脂が含侵されると共に長手方向以外の方向に比べて長手方向の割合が多くなるように繊維を配向した繊維強化樹脂により形成された連結部材と、この連結部材よりも曲げ剛性が高く形成されて前記連結部材の長手方向両端側部分を車体に夫々固定する１対の固定部材とを備えた車両の車体構造において、
   前記１対の固定部材と連結部材との境界部が前記連結部材の長手方向両端側部分に夫々形成され、
   前記１対の固定部材から前記連結部材に曲げ荷重が入力されたとき、前記連結部材の曲げモーメントの中立面と前記連結部材の横断面との交線で規定された中立軸方向に延びる前記境界部のうち一端側境界部間距離と他端側境界部間距離が異なるように設定されたことを特徴とする車両の車体構造。
2. 前記境界部の一端部が車体に近接して配置されると共に前記境界部の他端部が車体から離隔して配置され、
   前記一端側境界部間距離が他端側境界部間距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の車両の車体構造。
3. 前記中立軸方向に延びる境界部が、傾斜状に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の車体構造。
4. 前記固定部材は、固定部材アウタと、この固定部材アウタと協働して前記長手方向に延びる閉断面を形成する固定部材インナとを有し、
   前記固定部材アウタと固定部材インナの境界部分は、夫々傾斜状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の車両の車体構造。
5. 前記中立軸方向に延びる境界部が、ステップ状に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の車体構造。
6. 前記連結部材は、断面略コ字状のアウタ部材と、このアウタ部材に嵌合させて前記長手方向に延びる閉断面を形成する断面略コ字状のインナ部材とを有することを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の車両の車体構造。
7. 前記固定部材の前記連結部材側部分は、前記連結部材の閉断面内に差し込まれたことを特徴とする請求項６に記載の車両の車体構造。
8. 車幅方向に延びて車室とエンジンルームとを区分するダッシュパネルと、前記ダッシュパネルの上部に配設されたカウル部材とを有し、
   前記連結部材は、前記カウル部材の車幅方向一端側部分と他端側部分とに連結されたことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の車両の車体構造。

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