JP5725005B2

JP5725005B2 - 車体前部構造

Info

Publication number: JP5725005B2
Application number: JP2012285251A
Authority: JP
Inventors: 稿治雨宮
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: JP2014125173A; WO2014104396A1; CN104334441A; US9278714B2; EP2938532B1; CN104334441B; EP2938532A1; US20150130223A1

Description

本発明は、車体前部構造に関する。

従来、車体前部構造としては、例えば、次のものが知られている。すなわち、特許文献１には、サスペンションタワー部を備えた前部車体構造が記載されている。この前部車体構造において、サスペンションタワー部の上端部には、エプロンレインフォースメントの閉断面内に延びる延長部が設けられている。この延長部は、エプロンレインフォースメントの閉断面を二分しており、この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。

この前部車体構造によれば、延長部によってエプロンレインフォースメントの剛性を高めることができる。さらに、このエプロンレインフォースメントの剛性が高められた部分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るので、サスペンションからの突き上げ荷重（車両上下方向の入力）に対してサスペンションタワー部の剛性を高めることができる。

特開平５−８５４１０号公報特開２００７−３０９４７１号公報特開２００４−２４９８０１号公報特開２００５−２１９６０７号公報実開平６−２７４４２号公報特開２００１−８０５４４号公報

しかしながら、上述の前部車体構造では、車両上下方向の入力に対してサスペンションタワー部の剛性を高めることができるものの、車両前後方向及び車両幅方向の入力に対してサスペンションタワー部の剛性を高めるためには、改善の余地がある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、車両上下方向、車両前後方向、及び、車両幅方向の三方向の入力に対してサスペンションタワーの剛性を高めることができる車体前部構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の車体前部構造は、フロントサスペンションを収容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の天壁部に沿って車両前後方向に延び、車両幅方向に対向する一対の側壁部が形成されたエプロンアッパメンバと、前記サスペンションタワーの車両前側及び車両後側に配置されると共に、前記エプロンアッパメンバから車両下側且つ車両幅方向内側に向けて延び、且つ、前記サスペンションタワー及び前記エプロンアッパメンバと共に鋳物製のサスペンションタワー構造体に一体に形成された一対のフレームと、前記エプロンアッパメンバにおける前記一対の側壁部の間に形成されると共に、前記エプロンアッパメンバに沿って延びる横リブと、前記一対のフレームの各々に形成されると共に、前記一対のフレームの各々に沿って延び、且つ、前記横リブと接続された一対の縦リブと、を備えている。

この車体前部構造によれば、鋳物製のサスペンションタワー構造体には、サスペンションタワー、エプロンアッパメンバ、及び、一対のフレームが一体に形成されている。エプロンアッパメンバは、サスペンションタワーの天壁部に沿って車両前後方向に延びており、一対のフレームは、サスペンションタワーの車両前側及び車両後側に配置されると共に、エプロンアッパメンバから車両下側且つ車両幅方向内側に向けて延びている。また、エプロンアッパメンバには、このエプロンアッパメンバに沿って延びる横リブが形成されており、一対のフレームの各々には、この一対のフレームの各々に沿って延びる一対の縦リブが形成されている。この一対の縦リブは、横リブと接続されている。

従って、サスペンションタワーに対して、車両上下方向、車両前後方向、及び、車両幅方向のうちいずれかの方向に入力があった場合でも、上述のエプロンアッパメンバ、一対のフレーム、横リブ、及び、一対の縦リブによってサスペンションタワーを支持することができる。これにより、車両上下方向、車両前後方向、及び、車両幅方向の三方向の入力に対してサスペンションタワーの剛性を高めることができる（サスペンションタワーの変形を抑制することができる）。

請求項２に記載の車体前部構造は、請求項１に記載の車体前部構造において、前記サスペンションタワーの下部に沿って車両前後方向に延びるフロントサイドメンバを備えると共に、前記一対のフレームが、前記フロントサイドメンバ及び前記エプロンアッパメンバを連結しているものである。

この車体前部構造によれば、一対のフレームは、フロントサイドメンバ及びエプロンアッパメンバを連結している。従って、車両上下方向、車両前後方向、及び、車両幅方向の三方向の入力に対してサスペンションタワーの剛性をより高めることができる。

請求項３に記載の車体前部構造は、請求項１又は請求項２に記載の車体前部構造において、前記エプロンアッパメンバ及び前記一対のフレームが開断面状に形成されたものである。

この車体前部構造によれば、エプロンアッパメンバ及び一対のフレームは、開断面状に形成されている。従って、鋳物製のサスペンションタワー構造体を容易に製造することができる。

請求項４に記載の車体前部構造は、請求項３に記載の車体前部構造において、前記横リブが、前記エプロンアッパメンバの断面内に突出し、前記一対の縦リブが、前記一対のフレームの各々の断面内に突出しているものである。

この車体前部構造によれば、横リブは、エプロンアッパメンバの断面内に突出している。従って、エプロンアッパメンバの断面外への横リブの突出を抑制しつつ、この横リブによりエプロンアッパメンバの剛性を向上させることができる。同様に、各縦リブは、一対のフレームの各々の断面内に突出している。従って、フレームの断面外への縦リブの突出を抑制しつつ、この縦リブによりフレームの剛性を向上させることができる。

請求項５に記載の車体前部構造は、請求項３又は請求項４に記載の車体前部構造において、前記エプロンアッパメンバに形成された前記一対の側壁部と前記横リブとが、車両幅方向に延びる補強リブによって連結されたものである。

この車体前部構造によれば、エプロンアッパメンバに形成された一対の側壁部と横リブとは、車両幅方向に延びる補強リブによって連結されている。従って、この補強リブによりエプロンアッパメンバの剛性を向上させることができる。

請求項６に記載の車体前部構造は、請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の車体前部構造において、前記縦リブが、前記フレームに形成され車両前後方向に対向する一対の側壁部の間に形成され、前記フレームに形成された前記一対の側壁部と前記縦リブとが、車両前後方向に延びる補強リブによって連結されたものである。

この車体前部構造によれば、フレームに形成された一対の側壁部と縦リブとは、車両前後方向に延びる補強リブによって連結されている。従って、この補強リブによりフレームの剛性を向上させることができる。

請求項７に記載の車体前部構造は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の車体前部構造において、前記エプロンアッパメンバにおける車両幅方向内側の側部に、前記天壁部における車両幅方向外側の端部が接続され、前記天壁部における車両幅方向外側の端部が、前記天壁部に車両幅方向外側に向かうに従って板厚が増加する徐変部が形成されることにより、前記天壁部における車両幅方向内側の端部よりも肉厚に形成されたものである。

この車体前部構造によれば、天壁部には、車両幅方向外側に向かうに従って板厚が増加する徐変部が形成されており、この徐変部により、天壁部における車両幅方向外側の端部は、天壁部における車両幅方向内側の端部よりも肉厚に形成されている。従って、天壁部とエプロンアッパメンバとの接続部の局所変形を抑制することができる。

以上詳述したように、本発明によれば、車両上下方向、車両前後方向、及び、車両幅方向の三方向の入力に対してサスペンションタワーの剛性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る車体前部構造における右側部の構成を示す斜視図である。図１の２−２線断面図である。図１の３−３線断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

なお、各図において示される矢印ＵＰ、矢印ＦＲ、矢印ＲＨは、車両上下方向上側、車両前後方向前側、車両幅方向外側（車両右側）をそれぞれ示している。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る車体前部構造１０は、フロントサイドメンバ１２と、サスペンションタワー構造体１４とを備えている。図１には、車体前部構造１０の右側部が示されている。この車体前部構造１０の左側部は、右側部と左右対称に構成されている。以下では、車体前部構造１０の右側部について説明し、車体前部構造１０の左側部については説明を省略する。

フロントサイドメンバ１２は、車体前部における車両幅方向中央部よりも車両幅方向外側に配置されている。このフロントサイドメンバ１２は、後述するサスペンションタワー２８の下部に沿って車両前後方向に延びている。このフロントサイドメンバ１２は、車両幅方向に分割されたサイドメンバインナ１６及びサイドメンバアウタ１８を備えている。サイドメンバインナ１６は、車両幅方向外側に開口する断面ハット状に形成されており、サイドメンバアウタ１８は、車両幅方向内側に開口する断面ハット状に形成されている。

サイドメンバインナ１６の上部に形成された上フランジ２０は、サイドメンバアウタ１８の上部に形成された上フランジ２２と結合されている。また、サイドメンバインナ１６の下部に形成された下フランジ２４は、サイドメンバアウタ１８の下部に形成された下フランジ２６と結合されている。そして、このようにして互いに結合されたサイドメンバインナ１６及びサイドメンバアウタ１８を有するフロントサイドメンバ１２の断面は、閉断面状を成している。

サスペンションタワー構造体１４は、例えば、アルミニウムやマグネシウム軽合金等の軽金属により形成された鋳物製とされている。このサスペンションタワー構造体１４には、サスペンションタワー２８、エプロンアッパメンバ３０、一対のフレーム３２、横リブ３４、及び、一対の縦リブ３６が一体に形成されている。

サスペンションタワー２８は、タワー状に形成されており、複数の縦壁部３８，４０と天壁部４２を有している。一対の縦壁部３８は、車両前後方向に対向しており、縦壁部４０は、一対の縦壁部３８における車両幅方向内側の端部を連結している。天壁部４２は、複数の縦壁部３８，４０の各々における車両上側の端部とそれぞれ接続されている。

図２に示されるように、サスペンションタワー２８の内部には、フロントサスペンション４６が収容されている。このフロントサスペンション４６は、例えばストラット形式とされており、スプリング４８及びショックアブソーバ５０を有している。天壁部４２には、サスペンション取付孔５２が形成されており、フロントサスペンション４６の上部は、この天壁部４２におけるサスペンション取付孔５２の周囲部に取り付けられている。また、サスペンションタワー２８の下部には、車両下側に延びるフランジ５４が形成されている。このフランジ５４は、フロントサイドメンバ１２に形成された一対の側壁部５６，５８のうち車両幅方向外側の側壁部５６に結合されている。

図１に示されるように、エプロンアッパメンバ３０は、サスペンションタワー２８の天壁部４２に沿って車両前後方向に延びている。このエプロンアッパメンバ３０は、図２に示されるように、フロントサイドメンバ１２よりも車両上側且つ車両幅方向外側に配置されている。このエプロンアッパメンバ３０は、車両下側に開口する開断面状に形成されている。つまり、このエプロンアッパメンバ３０は、車両幅方向に対向する一対の側壁部６０，６２と、この一対の側壁部６０，６２の上端部を連結する連結壁部６４とを有している。

このエプロンアッパメンバ３０における車両幅方向内側の側部（側壁部６０）には、上述の天壁部４２における車両幅方向外側の端部が接続されている。このエプロンアッパメンバ３０の上面３０Ａは、天壁部４２の上面４２Ａと連続して形成されている。天壁部４２には、車両幅方向外側に向かうに従って板厚が増加する徐変部４３が形成されており、この徐変部４３により、天壁部４２における車両幅方向外側の端部は、天壁部４２における車両幅方向内側の端部よりも肉厚に形成されている。

図１に示されるように、エプロンアッパメンバ３０に形成された一対の側壁部６０，６２のうち車両幅方向内側に位置する一方の側壁部６０には、フランジ６６が形成されている。このフランジ６６は、一方の側壁部６０の下端部から車両幅方向内側に延びている。このフランジ６６は、側壁部６０のうち、サスペンションタワー２８及び一対のフレーム３２よりも車両前側及び車両後側に位置する部分にそれぞれ形成されている。一方、一対の側壁部６０，６２のうち車両幅方向外側に位置する他方の側壁部６２には、フランジ６８が形成されている。このフランジ６８は、他方の側壁部６２の下端部から車両幅方向外側に延びている。このフランジ６８は、エプロンアッパメンバ３０における車両前後方向の全長に亘って形成されている。

一対のフレーム３２は、サスペンションタワー２８の車両前側及び車両後側に配置されている。この一対のフレーム３２は、エプロンアッパメンバ３０から車両下側且つ車両幅方向内側に向けて延びている。各フレーム３２は、車両下側且つ車両幅方向外側に開口する開断面状に形成されている。つまり、各フレーム３２は、図３に示されるように、車両前後方向に対向する一対の側壁部７０，７２と、この一対の側壁部７０，７２の一端部を連結する連結壁部７４とを有している。

各フレーム３２において、一対の側壁部７０，７２のうちサスペンションタワー２８側に位置する一方の側壁部７０は、サスペンションタワー２８における車両前後方向の側部を形成する縦壁部３８と連続して形成されている。また、一対の側壁部７０，７２のうちサスペンションタワー２８側と反対側に位置する他方の側壁部７２には、フランジ７６が形成されている。フランジ７６は、他方の側壁部７２における連結壁部７４と反対側の端部に形成されており、一方の側壁部７０と反対側に延びている。

また、図１に示されるように、上述の一対のフレーム３２は、フロントサイドメンバ１２及びエプロンアッパメンバ３０を連結している。つまり、各フレーム３２に形成された連結壁部７４の上端部は、エプロンアッパメンバ３０に形成された連結壁部６４における車両幅方向内側の端部と接続されている。また、各フレーム３２に形成された他方の側壁部７２の上端部は、エプロンアッパメンバ３０に形成された車両幅方向内側の側壁部６０と接続されている。さらに、各フレーム３２に形成されたフランジ７６の上端部は、エプロンアッパメンバ３０に形成された車両幅方向内側のフランジ６６と接続されている。

一方、各フレーム３２の連結壁部７４の下端部には、車両下側に延びるフランジ７８が形成されている。このフランジ７８は、フロントサイドメンバ１２における車両幅方向内側の側壁部５８に結合されている。また、各フレーム３２に形成されたフランジ７６の下端部は、フロントサイドメンバ１２に形成された上フランジ２０，２２と三枚重ねされた状態で結合されている。このフランジ７８と側壁部５８との結合、及び、フランジ７６と上フランジ２０，２２との結合には、一例として、スポット溶接が用いられている。

横リブ３４は、エプロンアッパメンバ３０に形成されると共に、このエプロンアッパメンバ３０に沿って延びている。この横リブ３４は、エプロンアッパメンバ３０の連結壁部６４に形成されており、この連結壁部６４からエプロンアッパメンバ３０の断面内に突出している。また、この横リブ３４は、エプロンアッパメンバ３０に形成された一対の側壁部６０，６２の間に形成されている（図２も参照）。

また、図２に示されるように、エプロンアッパメンバ３０の断面内には、車両幅方向に延びる補強リブ８０が形成されている。そして、エプロンアッパメンバ３０に形成された一対の側壁部６０，６２と、連結壁部６４と、横リブ３４とは、補強リブ８０によって連結されている。

図１に示されるように、一対の縦リブ３６は、一対のフレーム３２の各々に形成されると共に、一対のフレーム３２の各々に沿って延びている。各フレーム３２において、縦リブ３６は、連結壁部７４に形成されており、この連結壁部７４からフレーム３２の断面内に突出している。また、この縦リブ３６は、フレーム３２に形成された一対の側壁部７０，７２の間に形成されている（図３も参照）。縦リブ３６の上端部は、横リブ３４と接続されている。

また、図３に示されるように、各フレーム３２の断面内には、車両前後方向に延びる補強リブ８２が形成されている。そして、各フレーム３２に形成された一対の側壁部７０，７２と、連結壁部７４と、横リブ３４とは、補強リブ８２によって連結されている。

なお、補強リブ８０，８２は、サスペンションタワー構造体１４の製造時にサスペンションタワー構造体１４と一体に形成される。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の一実施形態に係る車体前部構造１０によれば、鋳物製のサスペンションタワー構造体１４には、サスペンションタワー２８、エプロンアッパメンバ３０、及び、一対のフレーム３２が一体に形成されている。エプロンアッパメンバ３０は、サスペンションタワー２８の天壁部４２に沿って車両前後方向に延びており、一対のフレーム３２は、サスペンションタワー２８の車両前側及び車両後側に配置されると共に、エプロンアッパメンバ３０から車両下側且つ車両幅方向内側に向けて延びている。また、エプロンアッパメンバ３０には、このエプロンアッパメンバ３０に沿って延びる横リブ３４が形成されており、一対のフレーム３２の各々には、この一対のフレーム３２の各々に沿って延びる一対の縦リブ３６が形成されている。この一対の縦リブ３６は、横リブ３４と接続されている。

従って、サスペンションタワー２８に対して、フロントサスペンション４６から車両上下方向、車両前後方向、及び、車両幅方向のうちいずれかの方向に入力があった場合でも、上述のエプロンアッパメンバ３０、一対のフレーム３２、横リブ３４、及び、一対の縦リブ３６によってサスペンションタワー２８を支持することができる。これにより、車両上下方向、車両前後方向、及び、車両幅方向の三方向の入力に対してサスペンションタワー２８の剛性を高めることができる（サスペンションタワー２８の変形を抑制することができる）。

つまり、サスペンションタワー２８に対して車両上下方向に入力があった場合には、エプロンアッパメンバ３０及び一対のフレーム３２の全体の曲げ剛性によりサスペンションタワー２８の変形を抑制することができる。また、サスペンションタワー２８に対して車両前後方向又は車両幅方向に入力があった場合には、エプロンアッパメンバ３０及び一対のフレーム３２を構成する複数の壁部のうち入力方向と直交する壁部の曲げ剛性（面内曲げ剛性）によりサスペンションタワー２８の変形を抑制することができる。しかも、一対の縦リブ３６が横リブ３４と接続されていることにより、エプロンアッパメンバ３０及び一対のフレーム３２を構成する複数の壁部のうち入力方向と直交する壁部だけでなく他の壁部の曲げ剛性も活用することができる。従って、サスペンションタワー２８の変形をより効率良く抑制することができる。

また、一対のフレーム３２は、フロントサイドメンバ１２及びエプロンアッパメンバ３０を連結している。従って、車両上下方向、車両前後方向、及び、車両幅方向の三方向の入力に対してサスペンションタワー２８の剛性をより高めることができる。

また、エプロンアッパメンバ３０と一対のフレーム３２とは、一体化されているので、エプロンアッパメンバ３０と一対のフレーム３２との接続部の局所変形を抑制することができる。これにより、サスペンションタワー２８の剛性を効果的に向上させることができる。

また、エプロンアッパメンバ３０及び一対のフレーム３２は、開断面状に形成されている。従って、鋳物製のサスペンションタワー構造体１４を容易に製造することができる。

また、横リブ３４は、エプロンアッパメンバ３０の断面内に突出している。従って、エプロンアッパメンバ３０の断面外への横リブ３４の突出を抑制しつつ、この横リブ３４によりエプロンアッパメンバ３０の剛性を向上させることができる。同様に、各縦リブ３６は、一対のフレーム３２の各々の断面内に突出している。従って、フレーム３２の断面外への縦リブ３６の突出を抑制しつつ、この縦リブ３６によりフレーム３２の剛性を向上させることができる。

また、エプロンアッパメンバ３０に形成された一対の側壁部６０，６２と、連結壁部６４と、横リブ３４とは、車両幅方向に延びる補強リブ８０によって連結されている。従って、この補強リブ８０によりエプロンアッパメンバ３０の剛性を向上させることができる。同様に、フレーム３２に形成された一対の側壁部７０，７２と、連結壁部７４と、縦リブ３６とは、車両前後方向に延びる補強リブ８２によって連結されている。従って、この補強リブ８２によりフレーム３２の剛性を向上させることができる。

また、天壁部４２には、車両幅方向外側に向かうに従って板厚が増加する徐変部４３が形成されており、この徐変部４３により、天壁部４２における車両幅方向外側の端部は、天壁部４２における車両幅方向内側の端部よりも肉厚に形成されている。従って、天壁部４２とエプロンアッパメンバ３０との接続部の局所変形を抑制することができる。

なお、上述の本発明の一実施形態において、横リブ３４は、エプロンアッパメンバ３０の連結壁部６４に形成されていたが、エプロンアッパメンバ３０であれば、いずれの部位に形成されていても良い。同様に、縦リブ３６も、フレーム３２の連結壁部７４に形成されていたが、フレーム３２であれば、いずれの部位に形成されていても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０車体前部構造
１２フロントサイドメンバ
１４サスペンションタワー構造体
２８サスペンションタワー
３０エプロンアッパメンバ
３２フレーム
３４横リブ
３６縦リブ
４２天壁部
４３徐変部
４６フロントサスペンション
６０，６２，７０，７２側壁部
８０，８２補強リブ

Claims

フロントサスペンションを収容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の天壁部に沿って車両前後方向に延び、車両幅方向に対向する一対の側壁部が形成されたエプロンアッパメンバと、
前記サスペンションタワーの車両前側及び車両後側に配置されると共に、前記エプロンアッパメンバから車両下側且つ車両幅方向内側に向けて延び、且つ、前記サスペンションタワー及び前記エプロンアッパメンバと共に鋳物製のサスペンションタワー構造体に一体に形成された一対のフレームと、
前記エプロンアッパメンバにおける前記一対の側壁部の間に形成されると共に、前記エプロンアッパメンバに沿って延びる横リブと、
前記一対のフレームの各々に形成されると共に、前記一対のフレームの各々に沿って延び、且つ、前記横リブと接続された一対の縦リブと、
を備えた車体前部構造。
前記サスペンションタワーの下部に沿って車両前後方向に延びるフロントサイドメンバを備え、
前記一対のフレームは、前記フロントサイドメンバ及び前記エプロンアッパメンバを連結している、
請求項１に記載の車体前部構造。
前記エプロンアッパメンバ及び前記一対のフレームは、開断面状に形成されている、
請求項１又は請求項２に記載の車体前部構造。
前記横リブは、前記エプロンアッパメンバの断面内に突出し、
前記一対の縦リブは、前記一対のフレームの各々の断面内に突出している、
請求項３に記載の車体前部構造。
前記エプロンアッパメンバに形成された前記一対の側壁部と前記横リブとは、車両幅方向に延びる補強リブによって連結されている、
請求項３又は請求項４に記載の車体前部構造。
前記縦リブは、前記フレームに形成され車両前後方向に対向する一対の側壁部の間に形成され、
前記フレームに形成された前記一対の側壁部と前記縦リブとは、車両前後方向に延びる補強リブによって連結されている、
請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の車体前部構造。
前記エプロンアッパメンバにおける車両幅方向内側の側部には、前記天壁部における車両幅方向外側の端部が接続され、
前記天壁部における車両幅方向外側の端部は、前記天壁部に車両幅方向外側に向かうに従って板厚が増加する徐変部が形成されることにより、前記天壁部における車両幅方向内側の端部よりも肉厚に形成されている、
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の車体前部構造。