JP4164667B2 - 車体フレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体フレーム構造に係り、詳しくは、フロントボディとサイドボディとの結合構造の補強を図る車体フレーム構造に関する。

一般に、車体のフロントボディには、エンジン、前輪サスペンション、ラジエタ等の各種部品が取り付けられており、フロントボディは様々な剛性を受け持つ部位である。また、フロントボディの後側方には、車体の上下方向の変形を抑える機能等が要求されるサイドボディが配設される。
ここで、近年のセダンタイプの車両では、よりスポーティで、かつ、よりハンドリング性能を良くする等の多様化が求められており、この場合には、車体、特に上記フロントボディの剛性をより高めることが必要になる。そこで、フロントボディ及びサイドボディを補強部材で結合させた車体フレーム構造の技術が提案されている。
実用新案登録第３０７０８５７号公報（段落番号０００６〜０００９、図２等）

ところで、前記従来の技術では、フロントボディ側とサイドボディ側との間に補強部材としての斜材が備えられるものである。
しかし、フロントボディとサイドボディとを結合させて車体剛性の向上を図るためには、フロントボディへの結合が構造としての結合であることの他、サイドボディへの結合もまた、構造としての結合であることが必要である。

換言すれば、前記従来の技術では、サイドボディへの結合において、補強部材が単にドアヒンジに結合されているので、構造としての結合とは云い難く、車体剛性が劣ってしまうとの問題が依然として残されている。
また、前記従来の技術では、フロントボディへの結合部分を車幅方向に突出させている。これでは、フロントボディに力が生じた場合、例えば、サスペンションタワーとしてのストラットタワーの振動に伴って車体の上下方向に入力があっても、この力を確実、かつ、十分に受容することができず、捻りや曲げに対応できないおそれがあるとの問題が生ずる。つまり、前記従来の技術では、ストラットタワーへの入力に対して剛性を高める点については格別の配慮がなされていない。これは、上記車両の多様化にも対応できないという問題ともなる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、車体剛性の向上とハンドリング性能の向上とを図ることができる車体フレーム構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載の車体フレーム構造は、車体の側面を形成するアウタパネル及びアウタパネルの車体内側に配設し、アウタパネルを補強すべく、アウタパネルに接合されるリーンフォースメント部材で骨格が形成されるサイドボディと、サイドボディから車体の前方に向かって延びて配設されるフロントフレームと、フロントフレームに車体内方で一体的に配設されるサスペンションタワーハウジングと、フロントフレームとリーンフォースメント部材とを接合するブレース部材とを備え、フロントフレームは、サスペンションタワーとの接合部と、この接合部とブレース部材との間にあって、車幅方向で断面ハット形状をなすリーンフォースメント部とを有しており、このリーンフォースメント部が接合部とブレース部材とを接合するものとなっている。

また、請求項２記載の発明では、ブレース部材は、車体の上方向からみて、フロントフレームと同一軸線上に設けられていることを特徴としている。

したがって、請求項１記載の本発明の車体フレーム構造によれば、サイドボディにおいては、リーンフォースメント部材とアウタパネルとを結合させて剛性を備えた骨格が構成される。一方、このリーンフォースメント部材とフロントフレームとの間の接合に関しては、サスペンションタワーとのフロントフレームの接合部とリーンフォースメント部材側のブレース部材とをフロントフレームのリーンフォースメント部を介して接合するようにし、そして、リーンフォースメント部が車幅方向で断面ハット形状をなすものとなっていることから、サスペンションタワーに生ずる力は、フロントフレーム及びリーンフォースメント部材の双方で受け持つことができ、特にフロントストラット周りにおける捻りや曲げに対する車体の剛性を高めることができる。

また、請求項２記載の発明によれば、ブレース部材が、上記のようにフロントボディとサイドボディとの結合を補強しつつ、しかも、これらを同一軸線上に構成させることから、サスペンションタワーに生ずる力をより効果的に受容することができる。さらに、サスペンションタワーの変形量を抑制させることが可能となり、車体への感度が上昇してハンドリング性能の向上を図ることができる。

以下、本発明に係る車体フレーム構造の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１を参照すると、セダン系車両のエンジンルーム周りのうち、本発明に係る車体フレーム構造を含む左側部周辺の車体構造が斜視図で示されており、また、図２は、図１の車体フレーム構造が部分分解斜視図で示されている。以下図１及び図２に基づきエンジンルーム周りの車体構造について説明する。なお、図示しない右側部周辺の車体構造については、車両中心を挟んで当該左側部周辺の車体構造と対称である。

当該車体１のエンジンルーム周りでは、フロントボディ３にて、左右一対のフロントサイドメンバ４が図示しないフロントクロスメンバ及びダッシュクロスメンバ５によって連結されており、フロントサイドメンバ４には一対のフードリッジ６の下側が接続されている。
ダッシュクロスメンバ５にはダッシュパネル９の下側が接続されており、当該ダッシュパネル９の左右両側は、フードリッジ６の後側及び一対のサイドボディ２の前側にそれぞれ接続されている。

ダッシュパネル９の上方には、カウルトップ１１が接続されており、当該カウルトップ１１の左右両側は、フードヒンジ（図示せず）を固定するエクステンション１３を介してフードリッジ６の上側に接続される。このカウルトップ１１は、車体１の上方に向けて開口するカウルトップロワ１４の後側にカウルトップインナ（図示せず）が接続され、その上側にはカウルトップインナとの閉断面を構成するカウルトップアッパ１２が接続されて構成される。すなわち、カウルトップ１１はオープン断面のカウルトップで構成されている。

フードリッジ６には、操舵輪である前輪を懸架するストラット型フロントサスペンション（図示せず）を支持するサスペンションタワーとしての一対のストラットタワー８が一体又は別体に形成される。ストラットタワー８は、その頂部からハウジングとしてのストラットベース１６が設けられ、その周囲にタワーパネル１５が設けられている。
そして、フードリッジ６の上側には、フードリッジメンバ（フロントフレーム）７が接続され、フードリッジメンバ７の後端側には、車体１の車幅方向外側に向けて拡開された断面コ字状のアッパフレームインナ（フロントフレーム）５０と、車幅方向内側に向けて拡開された同じく断面コ字状のアッパフレームアウタ（フロントフレーム）１０とが接続されている。

また、アッパフレームインナ５０は、ストラットタワー８と一体的に構成される。アッパフレームインナ５０の後側及びアッパフレームアウタ１０の後端側には、アッパフレームアウタ１０のエクステンションとしてのアウタフレーム部材（フロントフレーム）４０が車体１の外側から接続されている。アウタフレーム部材４０は、車幅方向内側に向けて拡開された断面コ字状をなし、車体１の前後方向にてアッパフレームインナ５０との閉断面を形成するよう構成される。そして、アウタフレーム部材４０は、サイドボディ２に対してボルト固定される。

このアウタフレーム部材４０は、図２に示されるように、上方向に向けたフランジ部分を有するアウタ上部４１と、このアウタ上部４１から下方向に連なるアウタ側部４２と、アウタ側部４２から車幅方向内側に向けて連なるとともに下方向に向けたフランジ部分を有するアウタ下部４３とから構成されている。アウタ側部４２の前側部４４はアッパフレームアウタ１０に接続される。

アッパフレームインナ５０も、図２に示されるように、アウタ上部４１のフランジ部分に対応するフランジ部分を有するインナ上部５１と、インナ上部５１から下方向に連なるインナ側部５２と、インナ側部５２から車幅方向内側に向けて連なるとともにアウタ下部４３のフランジ部分に対応するフランジ部分を有するインナ下部５３と、リーンフォースメント部５６とから構成される。インナ側部５２の前側部分はフードリッジメンバ７に接続され、インナ上部５１及びインナ下部５３の各フランジ部分は、境界部５５よりも前側がアッパフレームアウタ１０によって車体１の外側から接合され、境界部５５よりも後側がアウタフレーム部材４０によって同じく車体１の外側から接合される。

また、アッパフレームインナ５０は、インナ側部５２の中央部分に配設された溶接面５４を介してストラットタワー８と一体的に構成される。そして、リーンフォースメント部５６は、ブレース部材６０に接合されるブレース接合面部５７と、フランジ部５８と、溶接面５４等に接合される溶接部５９とからなり、ブレース接合面部５７及びフランジ部５８で車幅方向にて断面ハット形状をなして構成されている。なお、ブレース接合面部５７にはボルト６７に螺合されるウェルドナットが設けられている。

すなわち、アッパフレームインナ５０は、車幅方向で断面ハット形状をなしたリーンフォースメント部５６を有し、このリーンフォースメント部５６を介してブレース部材６０とストラットタワー８のストラットベース１６とを接合する。
一方、サイドボディ２は、図２に示されるように、アウタパネル２０と、アウタパネル２０に接合されるリーンフォースメント部材３０とから構成される。

アウタパネル２０は、車体１のルーフ側から下方向に延設されたピラーアッパ２１と、ピラーアッパ２１の下側に位置するピラーロワ２２と、ピラーロワ２２の下端から車体１の後方向に延設されたサイドシル２３とからなり、ピラーロワ２２の適宜位置には、ブレース部材６０に接合されるブレース接合面部２４が設けられ、ブレース接合面部２４の適宜位置にはボルト導入孔２５、２６が設けられている。

リーンフォースメント部材３０は、アウタパネル２０を補強するためのものであり、ピラーアッパ２１を補強するリーンフォースアッパ３１と、ピラーロワ２２を補強するリーンフォースロワ３２と、サイドシル２３を補強するリーンフォースシル３３とから構成される。また、リーンフォースロワ３２には、ブレース接合面部２４の対応位置にブレース接合面部３４が設けられ、ボルト導入孔２５、２６の対応位置にボルト導入孔３５、３６がそれぞれ設けられている。そして、アウタパネル２０とリーンフォースメント部材３０とが一体的に接合されることにより剛性を備えた骨格が形成される。

アッパフレームインナ５０のブレース接合面部５７と、アウタパネル２０を介したリーンフォースメント部材３０のブレース接合面部３４との間の空間部分には、ブレース接合面部５７とブレース接合面部３４とを最短距離で繋いでフロントボディ３とサイドボディ２との結合を補強するブレース部材６０が配設されている。これにより、ストラットタワー８からの振動等による車体１の上下方向の入力に対する剛性を高められる。

当該ブレース部材６０は、ボルト６７によってブレース接合面部５７に接合されるフレーム接合面部６２と、フレーム接合面部６２の下面側からブレース接合面部３４に向かって斜めに延設される中空のブレース軸部６１と、ブレース軸部６１を受容し、ボルト６５、６６によってブレース接合面部２４、３４等に接合されるピラー接合部６３とから構成されている。

また、サイドボディ２を挟んでピラー接合部６３の対向位置には、サイドボディ２の更なる補強を行う他のリーンフォースメント部材７０が配設されている。
当該他のリーンフォースメント部材７０は、リーンフォースメント部材３０のブレース接合面部３４の裏面に当接される正面部７４を有し、ボルト６５、６６を導入するボルト導入孔７５、７６の他、ボルト６５、６６に螺合されるウェルドナットが設けられている。

そして、アウタフレーム部材４０がアッパフレームインナ５０に位置合わせされ、その下方にブレース部材６０を配置し、アウタフレーム部材４０を挟んでブレース接合面部５７に対してフレーム接合面部６２を当接してボルト６７で固定する。これにより、ブレース部材６０、具体的にはブレース軸部６１が、車体１の上方向からみて、アウタフレーム部材４０及びアッパフレームインナ５０に対して同一軸線上に配置される。

図３には、図１の車体フレーム構造のIII−III線矢視断面図が示されているが、同図に参照されるように、ボルト６７が、車体１の下側からフレーム接合面部６２及びブレース接合面部５７を介してウェルドナット６８に螺合されると、ブレース部材６０は、車体１の上方向からみれば、アウタフレーム部材４０及びアッパフレームインナ５０の下側で隠れる如く、アッパフレームインナ５０のリーンフォースメント部５６に固定される。

一方、アウタパネル２０にリーンフォースメント部材３０が接合され、さらに、他のリーンフォースメント部材７０を合わせてから、アウタパネル２０の前方からブレース部材６０を配置し、ブレース接合面部２４を挟んでブレース接合面部３４に対してピラー接合部６３を当接してボルト６５、６６で固定する。
図４には、図１の車体フレーム構造のIV−IV線矢視断面図が示されており、ボルト６５が、車体１の前側からピラー接合部６３、ブレース接合面部２４、ブレース接合面部３４及び正面部７４を介してウェルドナット６９に螺合されると、ブレース軸部６１は、車体１の上方向からみて、アウタパネル２０及びリーンフォースメント部材３０に対して同一軸線上に配置され、リーンフォースメント部材３０のブレース接合面部３４に固定される。

以上のように、本実施形態では、サイドボディ２の骨格を担うリーンフォースメント部材３０からフロントボディ３の骨格の一部を担うアッパフレームインナ５０に向かって延びるブレース部材６０が設けられていることから、ストラットタワー８への入力は、フロントボディ３及びサイドボディ２の双方で受け持つことができ、車体１、特にサイドボディ２への結合部分やフロントストラット周りについての捻りや曲げに対する剛性の向上を図ることができる。

また、ブレース部材６０は、アウタフレーム部材４０及びアッパフレームインナ５０からなる部分と、アウタパネル２０及びリーンフォースメント部材３０からなる部分とを最短距離で繋ぐように配置され、車体１の側面視では、フロントボディ３側ではストラットタワー８にラップする位置に配置される一方、サイドボディ２側ではアウタフレーム部材４０のサイドボディ２への結合部からできる限り離されることで、フロントボディ３とサイドボディ２との結合を補強することができる。

さらに、車体１の側面視では、アウタフレーム部材４０及びアッパフレームインナ５０からなる部分と、アウタパネル２０及びリーンフォースメント部材３０からなる部分と、ブレース部材６０の部分とが同一軸線上の三角形を構成しており、ストラットタワー８への入力をより効果的に受容することができる。しかも、これらがストラットタワー８を支持して絶対的な微少変形量を抑えていることから、車体１への感度が上がり、ハンドリング性能の向上を図ることができる。

また、入力点であるストラットタワー８へは、アウタフレーム部材４０及びアッパフレームインナ５０による閉断面が形成されるとともに、リーンフォースメント部５６を介してブレース部材６０に結合され、さらに、支点であるアウタパネル２０のブレース接合面部２４へは、ブレース部材６０が他のリーンフォースメント部材７０で補強させたリーンフォースメント部材３０に結合されていることから、ストラットタワー８からの入力に対する剛性をより一層高めることができる。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、フロントフレームの一態様たるアッパフレームインナ５０は、このアッパフレームインナ５０とアウタフレーム部材４０とで閉断面を形成するのであれば、上記実施形態の如く断面コ字状のフレームをなす場合の他、平面状のパネルをなす場合であっても良い。なお、リーンフォースメント部５６の形状についても、ストラットタワー８への入力に対する剛性を高めることができる以上、断面ハット形状のものに限定されない。

また、上記実施形態では、アウタフレーム部材４０は、アッパフレームアウタ１０とは別個のエクステンション部材として構成されているが、必ずしもこの構成に限定されず、アウタフレーム部材４０もまた、フロントフレームの一態様として、フードリッジメンバ７側から車体１の後方に向けて延設されたアッパフレームアウタ１０やアッパフレームインナ５０等と一体的な形状をなす構成であっても良く、この場合にも上記と同様に車体１の剛性の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る車体フレーム構造が適用される車体構造の斜視図である。 図１の車体フレーム構造の部分分解斜視図である。 図１の車体フレーム構造におけるIII−III線の矢視断面図である。 図１の車体フレーム構造におけるIV−IV線の矢視断面図である。

符号の説明

１ 車体
２ サイドボディ
３ フロントボディ
７ フードリッジメンバ（フロントフレーム）
８ ストラットタワー（サスペンションタワー）
１０ アッパフレームアウタ（フロントフレーム）
２０ アウタパネル
３０ リーンフォースメント部材
４０ アウタフレーム部材（フロントフレーム）
５０ アッパフレームインナ（フロントフレーム）
５６ リーンフォースメント部
６０ ブレース部材

Claims (2)

1. 車体の側面を形成するアウタパネル及び該アウタパネルの車体内側に配設し、該アウタパネルを補強すべく、該アウタパネルに接合されるリーンフォースメント部材で骨格が形成されるサイドボディと、
   該サイドボディ側から前記車体の前方に向かって延びて配設されるフロントフレームと、
   該フロントフレームに車体内方で一体的に配設されるサスペンションタワーハウジングと、
   前記フロントフレームと前記リーンフォースメント部材とを接合するブレース部材と、
   を備え、
   前記フロントフレームは、
   前記サスペンションタワーとの接合部と、
   前記接合部と前記ブレース部材との間にあって、車幅方向で断面ハット形状をなすリーンフォースメント部とを有し、
   前記リーンフォースメント部が前記接合部と前記ブレース部材とを接合する、
   ことを特徴とする車体フレーム構造。
2. 前記ブレース部材は、前記車体の上方向からみて、前記フロントフレームと同一軸線上に設けられていることを特徴とする請求項１記載の車体フレーム構造。

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