JP6295904B2

JP6295904B2 - 車両前部構造

Info

Publication number: JP6295904B2
Application number: JP2014197287A
Authority: JP
Inventors: 雄司森重
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: JP2016068631A

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

特許文献１には、フロントサイドメンバとアッパメンバ（エプロンアッパメンバ）との間にエプロンフロントパネル（エプロンパネル）が配置された車両構造が開示されている。ここで、エプロンフロントパネルの下面には、ブレースが接合されており、このブレースによってアッパメンバの前端部とフロントサイドメンバとが繋がれている。また、特許文献２には、フロントサイドメンバとエプロンアッパメンバとの間にエプロンパネルが配置された車両前部構造が開示されている。

特開２０１２−３０６４０号公報特開２０１０−３０３８８号公報

ところで、車両の軽量化を図るために、エプロンパネルにおけるエプロンアッパメンバよりも車両前方側の部分を無くした構造が知られている。しかしながら、エプロンアッパメンバとエプロンパネルとの接合部分に荷重が集中するため、この接合部分の疲労強度及び剛性を向上させる観点から改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して、エプロンアッパメンバとエプロンパネルとの接合部分の疲労強度及び剛性を向上させることができる車両前部構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載の本発明に係る車両前部構造は、車両前部の車両幅方向外側に車両前後方向に沿って延在されたフロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバの車両幅方向外側且つ車両上方に車両前後方向に延在され、前端部が前記フロントサイドメンバの前端部よりも車両後方に配置されたエプロンアッパメンバと、前記フロントサイドメンバと前記エプロンアッパメンバとの間に配置され、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に接合されたエプロンパネルと、前記エプロンアッパメンバの前端部と前記フロントサイドメンバの前端部とを連結すると共に、前記エプロンアッパメンバとの接合部から車両幅方向内側へ拡張されて前記エプロンパネル上に接合された拡張部を備え、車両前後方向に延在する連結部材と、を有する。

請求項１に記載の本発明に係る車両前部構造では、エプロンアッパメンバとフロントサイドメンバとの間には、エプロンパネルが配置されており、このエプロンパネルがエプロンアッパメンバ及びフロントサイドメンバに接合されている。また、エプロンアッパメンバの前端部とフロントサイドメンバの前端部とが連結部材によって連結されている。ここで、連結部材は、エプロンアッパメンバとの接合部から車両幅方向内側へ拡張された拡張部を備えており、この拡張部がエプロンパネル上に接合されている。これにより、エプロンアッパメンバとエプロンパネルとの接合部分を拡張部によって補強することができる。
請求項２に記載の本発明に係る車両前部構造では、前記拡張部が、前記連結部材と、前記エプロンパネルと、前記フロントサイドメンバと、で囲まれる領域に車両上方視で重なっている。

以上、説明したように、本発明に係る車両前部構造によれば、エプロンアッパメンバとエプロンパネルとの接合部分の疲労強度及び剛性を向上させることができる、という優れた効果を有する。

第１実施形態に係る車両前部構造の車両右側を示す斜視図である。第１実施形態に係る車両前部構造の車両右側を示す平面図である。第１実施形態に係るエプロンアッパメンバとエプロンパネルとの接合部分を拡大して示す、図１の拡大斜視図である。図３の４−４線で切断した切断面を拡大して示す、拡大断面図である。図４の断面図における車両幅方向に沿った剛性の変化を示すグラフである。第１実施形態に係るエプロンアッパメンバとエプロンパネルとの接合部分における荷重の入力前後の状態を示す要部拡大図である。第１実施形態の変形例に係る車両前部構造を示す、図４に対応する拡大断面図である。第２実施形態に係る車両前部構造を示す、図１に対応する斜視図である。比較例に係る車両前部構造を示す、図１に対応する斜視図である。図９の１０−１０線で切断した切断面を拡大して示す、拡大断面図である。比較例に係るエプロンアッパメンバとエプロンパネルとの接合部分における荷重の入力前後の状態を示す要部拡大図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面に基づいて、本発明に係る車両前部構造の第１実施形態について説明する。なお、図面に適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示し、矢印ＵＰは車両上方側を示し、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。また、本発明に係る車両前部構造は、車両幅方向において左右対称に構成されている。このため、車両の右側部分について以下に説明し、車両の左側部分についての説明は省略する。

（車両前部構造）
図１には、本実施形態に係る車両前部構造を備えた車両１０の車両前部１２の車両右側部分が斜視図で示されている。また、図２には、車両前部１２の車両右側部分が平面図で示されている。図１及び図２に示されるように、車両前部１２の車両幅方向外側には、車両前後方向に沿ってフロントサイドメンバ１４が延在されている。

フロントサイドメンバ１４は、略矩形閉断面形状に形成されており、左右に一対設けられている（図１及び図２では、車両右側のフロントサイドメンバ１４のみを図示している）。また、フロントサイドメンバ１４の前端部は、図示しないバンパリインフォースメントに接続されており、フロントサイドメンバ１４の後端部は、図示しないダッシュパネルに接続されている。さらに、一対のフロントサイドメンバ１４の間には、図示しないパワーユニットが配置されている。

ここで、フロントサイドメンバ１４には、マウントブラケット１６が取り付けられている。マウントブラケット１６は、フロントサイドメンバ１４の上壁に立設されており、略筒状の支持部１６Ａを備えている。そして、この支持部１６Ａを介してフロントサイドメンバ１４に図示しないパワーユニットが支持されている。

フロントサイドメンバ１４の車両幅方向外側且つ車両上方には、車両前後方向に沿ってエプロンアッパメンバ１８が延在されている。エプロンアッパメンバ１８は、フロントサイドメンバ１４と同様に左右に一対設けられている。また、図４に示されるように、エプロンアッパメンバ１８は、車両幅方向外側に開放された断面略Ｕ字状のインナパネル２０と、車両幅方向外側に開放され、インナパネル２０よりも車両幅方向の長さが短い断面略Ｕ字状のアウタパネル２２を含んで構成されている。

インナパネル２０は、車両幅方向内側に面して車両上下方向に延在されたインナ側縦壁部２０Ａと、インナ側縦壁部２０Ａの上下端部からそれぞれ車両幅方向外側へ延出されたインナ側上壁部２０Ｂ及びインナ側下壁部２０Ｃとを備えている。一方、アウタパネル２２は、インナ側上壁部２０Ｂ及びインナ側下壁部２０Ｃの車両幅方向外側の端部同士を繋ぐように車両上下方向に延在されたアウタ側縦壁部２２Ａを備えている。また、アウタ側縦壁部２２Ａの上下端部からそれぞれ車両幅方向外側へアウタ側上壁部２２Ｂ及びアウタ側下壁部２２Ｃが延出されている。そして、インナ側上壁部２０Ｂとアウタ側上壁部２２Ｂとが接合され、インナ側下壁部２０Ｃとアウタ側下壁部２２Ｃとが接合されて、閉断面を構成している。

図１及び図２に示されるように、エプロンアッパメンバ１８の前端部１８Ａには、後述する連結部材としてのアウトリガ（エプロンブレース）２４の後端部が接合されている。さらに、エプロンアッパメンバ１８の後端部は、図示しないフロントピラーの下部を構成するフロントピラーロアに接合されている。

ここで、エプロンアッパメンバ１８の前端部１８Ａは、フロントサイドメンバ１４の前端部よりも車両後方に位置している。そして、フロントサイドメンバ１４とエプロンアッパメンバ１８との間には、エプロンパネル２８及びサスペンションタワー２６が架け渡され、前輪を収容するフロントホイールハウスが形成されている。

エプロンパネル２８は、板状の金属部材であり、サスペンションタワー２６の外周に沿って車両上下方向に延びる縦壁部３０と、縦壁部３０の下端部からサスペンションタワー２６の外周側へ延出された横壁部３２とを含んで構成されている。ここで、サスペンションタワー２６の車両前方に配置された横壁部３２の車両幅方向内側の内側端部は、車両上方へ屈曲されてフロントサイドメンバ１４の車両幅方向外側の側面に接合されている。一方、図４に示されるように、横壁部３２の車両幅方向外側の外側端部３２Ａは、エプロンアッパメンバ１８のインナ側縦壁部２０Ａに沿って車両上方へ屈曲されており、このインナ側縦壁部２０Ａに接合されている。

エプロンパネル２８の下方には、車両幅方向に沿ってエプロンサポート３４が配置されている。エプロンサポート３４は、エプロンパネル２８の横壁部３２に沿って配置された板状の金属部材であり、車両幅方向に延在されている。ここで、エプロンサポート３４の車両幅方向内側は、エプロンパネル２８の下面と接合されている。さらに、エプロンサポート３４の車両幅方向外側の端部は、エプロンアッパメンバ１８のインナ側下壁部２０Ｃ及びアウタ側下壁部２２Ｃと共に溶接されている。また、エプロンアッパメンバ１８よりも車両幅方向内側には、図示しないリレーボックス等の周辺部品が配置されている。

図１及び図２に示されるように、エプロンアッパメンバ１８の前端部１８Ａには、連結部材としてのアウトリガ２４が接合されている。アウトリガ２４は、車両前後方向に延在されて略矩形閉断面形状に形成されており、エプロンアッパメンバ１８の前端部１８Ａとフロントサイドメンバ１４の前端部とを連結している。これにより、エプロンパネル２８の車両前方には、横壁部３２とアウトリガ２４とフロントサイドメンバ１４とで囲まれた空間３６が形成された構造となっている。このように、エプロンパネル２８を車両前方まで延在せずに空間３６を形成することで、車両１０の軽量化を図ることができる。

ここで、アウトリガ２４の後端部は、エプロンアッパメンバ１８の前端部１８Ａを覆うように車両後方側へ拡張されており、エプロンアッパメンバ１８の前端部１８Ａの外周側に重ね合わされて接合されている。詳細には、図３に示されるように、アウトリガ２４におけるエプロンアッパメンバ１８との接合部３８は、エプロンアッパメンバ１８の上面に重ね合わされた上壁側拡張部４０と、エプロンアッパメンバ１８の側面に重ね合わされた縦壁側拡張部４２とを含んで構成されている。

図４に示されるように、上壁側拡張部４０は、エプロンアッパメンバ１８を構成するインナパネル２０のインナ側上壁部２０Ｂに重ね合わされており、車両幅方向外側の端部でアウタ側上壁部２２Ｂと共に３枚がスポット溶接等によって接合されている。

縦壁側拡張部４２は、上壁側拡張部４０の車両幅方向内側の端部から車両下方側へ屈曲されており、縦壁側拡張部４２の上部は、エプロンアッパメンバ１８を構成するインナパネル２０のインナ側縦壁部２０Ａに重ね合わされてスポット溶接等によって接合されている。また、縦壁側拡張部４２の下部は、車両上方から車両下方へ向かって車両幅方向内側へ傾斜された傾斜部４２Ａとされており、この傾斜部４２Ａの下端部は、エプロンパネル２８の横壁部３２に沿って車両幅方向内側へ屈曲されたフランジ部４２Ｂとされている。そして、フランジ部４２Ｂが横壁部３２と接合されているため、本実施形態では、傾斜部４２Ａとインナ側縦壁部２０Ａと横壁部３２（エプロンパネル２８）とで略三角形状の閉断面４４が構成されている。

なお、本実施形態では、縦壁側拡張部４２とインナ側縦壁部２０Ａとは、横壁部３２の外側端部３２Ａとインナ側縦壁部２０Ａとの接合部とは異なる位置で接合されているが、これに限らず、同じ位置で接合してもよい。例えば、横壁部３２の外側端部３２Ａをインナ側縦壁部２０Ａの上端部まで延在されて、インナ側縦壁部２０Ａと外側端部３２Ａと縦壁側拡張部４２とを接合してもよい。

ここで、図２及び図３に示されるように、縦壁側拡張部４２の前端部４２Ｃは、平面視で空間３６と重なる位置まで延出されている。また、縦壁側拡張部４２の後端部は、サスペンションタワー２６の上面及びエプロンパネル２８の縦壁部３０に接合されている。

（作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

本実施形態の車両前部構造が適用された車両１０では、アウトリガ２４の後端部がエプロンアッパメンバ１８まで拡張されており、縦壁側拡張部４２によってエプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合部分を補強している。これにより、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合部分の疲労強度及び剛性を向上させることができる。

ここで、上記の作用及び効果について、本発明に係る車両前部構造を備えていない比較例の車両と比較することによって説明する。なお、本実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

図９に示されるように、比較例の車両１００の車両前部１０２は、アウトリガ１０４によってエプロンアッパメンバ１８の前端部１８Ａとフロントサイドメンバ１４の前端部とが連結されている。ただし、アウトリガ１０４の後端部は、エプロンアッパメンバ１８の前端部１８Ａよりも車両後方まで拡張されておらず、図１０に示されるように、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合部分が補強されていない。すなわち、インナパネル２０のインナ側上壁部２０Ｂには、本実施形態に係る上壁側拡張部４０が配置されておらず、インナ側縦壁部２０Ａには、本実施形態に係る縦壁側拡張部４２が配置されていない構成となっている。

以上のように構成された比較例の車両１００では、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合部分が補強されていないので、図５のグラフの二点鎖線Ｌ２で示すように、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との境界部分で剛性が多く変化する。このため、悪路の走行時や急発進等によってエンジンからマウントブラケット１６を介して車両後方側へ荷重が入力されると、剛性の変化点となるエプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合部分に剥離変形が生じる虞がある。

また、サスペンションタワー２６から荷重が入力されることによって、図１１に示されるように、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合面に対するエプロンパネル２８の前端部の角度θ１が小さくなるように変形する。これにより、サスペンションタワー２６の剛性（着力点剛性）を向上させることが困難となっている。

これに対して、本実施形態に係る車両前部構造が適用された車両１０では、図４に示されるように、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合部分がアウトリガ２４の上壁側拡張部４０及び縦壁側拡張部４２によって補強されている。これにより、図５のグラフの実線Ｌ１で示すように、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との間で緩やかに剛性が変化する。これにより、マウントブラケット１６を介して車両後方側へ荷重が入力された場合であっても、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合部分に剥離変形が生じるのを抑制することができる。すなわち、疲労強度を向上させることができる。

また、サスペンションタワー２６から荷重が入力された場合であっても、図６に示されるように、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合面に対するエプロンパネル２８の前端部の角度θ２がほとんど変形しない。すなわち、角度θ２の変化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２６の剛性（着力点剛性）を向上させることができる。

なお、本実施形態では、図４に示されるように、縦壁側拡張部４２の下部を車両上方から車両下方へ向かって車両幅方向内側に傾斜させて傾斜部４２Ａとしたが、これに限らず、傾斜部４２Ａを設けなくてもよい。例えば、図７に示される本実施形態の変形例のように、縦壁側拡張部４２を上部から下部まで略直線状に延在してもよい。この図７の変形例では、縦壁側拡張部４２、外側端部３２Ａ（エプロンパネル２８）、及びインナ側縦壁部２０Ａ（エプロンアッパメンバ１８）の３枚がスポット溶接等によって接合されている。この場合であっても、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との間で緩やかに剛性を変化させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、図８を参照して、本発明に係る車両前部構造の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る車両前部構造は、アウトリガとは別の補強部材５６によって本発明の「拡張部」を形成した点を特徴としている。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を適宜省略する。

図８に示されるように、本実施形態の車両前部構造が適用された車両５０の車両前部５２には、エプロンアッパメンバ１８の前端部１８Ａとフロントサイドメンバ１４の前端部とを連結する連結部材としてのアウトリガ（エプロンブレース）５４が設けられている。

ここで、アウトリガ５４とエプロンアッパメンバ１８との接合部には、拡張部としての補強部材５６が設けられている。補強部材５６は、平面視で略三角状に形成された板状の金属部材であり、車両幅方向外側がアウトリガ５４に沿って車両上方へ屈曲されたフランジ部５６Ａとなっている。そして、このフランジ部５６Ａがアウトリガ５４の後端部における車両幅方向内側の面に接合されている。また、補強部材５６の車両幅方向内側の端部は、エプロンパネル２８の横壁部３２上に重ね合わされており、この横壁部３２と接合されている。さらに、補強部材５６の前端部は、横壁部３２とアウトリガ２４とフロントサイドメンバ１４とで囲まれた空間３６と平面視で重なっている。

本実施形態の車両前部構造が適用された車両５０では、アウトリガ２４の後端部に接合された補強部材５６によってエプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合部分が補強されている。また、補強部材５６の一部が平面視で空間３６と重なる位置に配置されているため、エプロンアッパメンバ１８とエプロンパネル２８との接合部分の疲労強度及び剛性を向上させることができる。

なお、補強部材５６の形状については特に限定しない。例えば、平面視で略矩形状に形成してもよい。また、アウトリガ５４の後端部における上面まで覆うような形状としてもよい。

以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る車両前部構造について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０車両
１２車両前部
１４フロントサイドメンバ
１８エプロンアッパメンバ
１８Ａ前端部（エプロンアッパメンバの前端部）
２４アウトリガ（連結部材）
２８エプロンパネル
３８接合部（アウトリガとエプロンアッパメンバとの接合部）
４２縦壁側拡張部（拡張部）
５０車両
５２車両前部
５４アウトリガ（連結部材）
５６補強部材（拡張部）

Claims

車両前部の車両幅方向外側に車両前後方向に沿って延在されたフロントサイドメンバと、
前記フロントサイドメンバの車両幅方向外側且つ車両上方に車両前後方向に延在され、前端部が前記フロントサイドメンバの前端部よりも車両後方に配置されたエプロンアッパメンバと、
前記フロントサイドメンバと前記エプロンアッパメンバとの間に配置され、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に接合されたエプロンパネルと、
前記エプロンアッパメンバの前端部と前記フロントサイドメンバの前端部とを連結すると共に、前記エプロンアッパメンバとの接合部から車両幅方向内側へ拡張されて前記エプロンパネル上に接合された拡張部を備え、車両前後方向に延在する連結部材と、
を有する車両前部構造。
前記拡張部が、前記連結部材と、前記エプロンパネルと、前記フロントサイドメンバと、で囲まれる領域に車両上方視で重なっている、請求項１に記載の車両前部構造。