JP6668743B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本開示は、自動車の車体構造に関し、特に、前輪のショックアブソーバを固定する左右のストラットタワーを強固に連結して車体の操縦安定性とＮＶＨ(騒音・振動・ハーシュネス)性能を高める車体構造に関する。

乗用車等の車両においては、一般に操舵輪である前車輪用の懸架装置としてストラット型フロントサスペンションが多く採用されている。そして、このストラット型フロントサスペンションを支持するため、車両のエンジンルームには、車体部材の一部として左右一対のサスペンションタワー、即ちストラットタワーが鋼板により塔状に形成されており、ストラット型フロントサスペンションのショックアブソーバは、当該ストラットタワーの頂部において固定され支持されている。

車両走行中、ストラットタワーは車輪からの入力を強く受けることになるが、ストラット型フロントサスペンションは車両の走行性能上の理由から上方に行くに従い車両幅方向内方に傾斜しているため、ストラットタワーにフロントサスペンションを介して車輪からの入力が作用すると、ストラットタワーや周りの部材は鋼板製であるために撓み易く、ストラットタワーが車両幅方向内方に傾倒し易いという難点がある。
また、ストラットタワーの根元部分は、車体構成部材のサイドメンバフレームに取り付けられると共に、エンジン及び変速機が近接して配置されるため、ストラットタワーの根元部分は車体前後方向及び左右方向にエンジン振動を受けるため、ストラットタワーの根元部分において変形が生じやすい。

このようにストラットタワーが車両幅方向や車両前後方向に傾倒してしまうと、ストラット型フロントサスペンションの傾斜角が微妙に変化することとなり、車輪の操舵性能に影響を及ぼし好ましくない。またストラットタワー近辺のボデーパネルの変形を引き起こし、ＮＶＨ性能へ悪影響を及ぼす。そのため、ストラットタワーの傾倒を防ぎ、操縦安定性を高めるための車体構造についての技術が知られている。

特許文献１には、ストラット型サスペンションを支持する左右一対のストラットタワー（サスペンションタワー）の側壁とダッシュパネルの上縁に沿い延設されたカウルトップの前壁（側壁）とをガセットにより連結するようにした構成が示されている。さらに、このガセットは、カウルトップの側壁に対向して開口する開口部を有し、カウルトップの側壁との結合により閉断面構造を形成することが示されている。

また、特許文献２には、車両の左右フロントピラーを互いに結合する梁状のカウルトップと、カウルトップの前方に位置し車幅方向に互いに離れて配設された左右のストラットタワーの上部を一体的に結合する棒状のストラットタワーバーと、を備えた構成が開示されている。

特開２００５−７５１３３号公報 特開２００８−２８４９２５号公報

特許文献１に示されるガセットは、ストラットタワー（サスペンションタワー）の側壁とカウルトップの前壁（側壁）とを連結する構造であるため、ストラットタワーの上壁面に重なるようにガセットが連結され構造は開示されていない。さらに、ストラッとタワーの根元部分における変形を防止する構造は記載されていない。
また、特許文献２においては、左右のストラットタワーの上部を結合する棒状のストラットタワーバーを設ける構造であるため、車両の重量増大化を招く問題がある。

そこで、これら技術的課題に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態は、車両重量の増大を抑えて、ストラットタワー間の剛性を確保し車体の操縦安定性とＮＶＨ性能を高めることができる車体構造を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る車体構造は、車両の左右のフロントピラー間を連結して車幅方向に延設されるカウルトップと、前記カウルトップの前方に位置して前輪のサスペンションを構成するショックアブソーバを支持する左右のストラットタワーと、前記カウルトップの下部側を構成するとともに車幅方向に延設され、車幅方向の端部を車体前後方向に延在する車体骨格部材に結合するカウルトップロアと、該カウルトップロアの底壁に対向して開口する開口部を車幅方向に延在して形成され、前記カウルトップロアの底壁との結合によって閉断面構造を形成するカウルトップロア補強部材と、前記カウルトップロアの車幅方向の端部の一部を前記ストラットタワーの上面に重ねて覆うように結合する第１重ね結合部と、を備えたことを特徴とする。

前記構成（１）によれば、カウルトップロアの底壁とカウルトップロア補強部材とによって閉断面構造を形成するので、左右のストラットタワー間を強固に連結できる。
さらに、カウルトップロアの車幅方向の端部の一部をストラットタワーの上面に重ねて覆うように結合する第１重ね結合部を有するので、カウルトップロアの車幅方向の端部をストラットタワーの側壁面に接合するよりも、ストラットタワーとの接合面積を増大でき接合力を増大できる。その結果、左右のストラットタワー間をカウルトップロア及びカウルトップロア補強部材を介して強固に連結ができるようになる。
また、ストラットタワーの上面に覆うように重ねて結合する第１重ね結合部によって、ストラットタワーの上部の前後左右方向への倒れを抑制できる。
これらカウルトップロア補強部材、及び第１重ね結合部の構造によって、ストラットタワー間の剛性を簡単な板金の結合構造によって確保することが可能になり、車体の操縦安定性とＮＶＨ性能を高めることができる。

（２）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、前記ストラットタワーの側壁に沿って上下方向に延在するとともに、該ストラットタワーの側壁との接合によって閉断面構造を形成し、上端部が前記カウルトップロア補強部材に結合するストラットタワーブレースを備えたことを特徴とする。
前記構成（２）によれば、ストラットタワーの側壁と閉断面構造を形成するともに、ストラットタワーの側壁に沿って上下方向に延在するストラットタワーブレースを備えたので、ストラットタワーの側壁の強度向上を図ることができる。

（３）幾つかの実施形態では、前記構成（２）において、前記ストラットタワーブレースの下端部は、前記ストラットタワーの前側根元部に位置し、車体前方から後方に向かって斜め上方向に延設されることを特徴とする。
前記構成（３）によれば、ストラットタワーブレースの下端部が、ストラットタワーの前側根元部に位置するととともに、車体前方から後方に向かって斜め上方向に延設するので、ストラットタワーに作用する根元部分からの折れ曲がりの変形モードを抑制できる。

（４）幾つかの実施形態では、前記構成（２）又は（３）において、前記ストラットタワーブレースの上端部には、前記カウルトップロア補強部材の底壁を固定する第１フランジ部を有することを特徴とする。
前記構成（４）によれば、第１フランジ部によって、カウルトップロア補強部材をストラットタワーブレースの上面に乗せる格好で結合できるので、ストラットタワーブレースとカウルトップロア補強部材との結合を安定した強固なものとすることができる。

（５）幾つかの実施形態では、前記構成（４）において、前記ストラットタワーブレースの上端部には、前記カウルトップロア補強部材の側壁を支持する第２フランジ部を有することを特徴とする。
前記構成（５）によれば、第２フランジ部によって、カウルトップロア補強部材をストラットタワーブレースの上端の上面にさらに安定した固定ができる。

（６）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、前記カウルトップロア補強部材の車幅方向の端部を前記ストラットタワーの車内側の側壁に結合し、左右のストラットタワーの前記車内側の側壁と前記カウルトップロアと前記カウルトップロア補強部材とによって閉断面構造を形成することを特徴とする。
前記構成（６）によれば、左右のストラットタワーの車内側の側壁とカウルトップロアとカウルトップロア補強部材とによって閉断面構造を形成するので、カウルトップロアとカウルトップロア補強部材とによって形成される車体前後方向断面における閉断面構造を、さらに車体左右方向の端をストラットタワーの側壁で閉じる構造とすることによって、閉断面構造を車幅方向にも形成させることで、左右のストラットタワー間の連結をさらに強固にできる。

（７）幾つかの実施形態では、前記構成（１）から（６）の何れかにおいて、左右の前記ストラットタワーの外側に、車体前後方向に延在する車体骨格部材であるアッパーサイドフレームを備え、該アッパーサイドフレームの上端部が前記ストラットタワーの上面に重なって覆うように結合する第２重ね結合部を有することを特徴とする。
前記構成（７）によれば、ストラットタワーの上面の車体外側に、車体前後方向に延在する車体骨格部材であるアッパーサイドフレームの上端部が重なるように連結する第２重ね結合部を有するため、ストラットタワーの倒れ抑制をアッパーサイドフレームによっても効果的に得ることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、車両重量の増大を抑えて、ストラットタワー間の剛性を確保し車体の操縦安定性とＮＶＨ性能を高めることができる。

一実施形態に係る車体構造を示す概要斜視図である。 図１の車両正面視図である。 図１の要部拡大斜視説明図である。 図３のＡ−Ａ線の断面説明図である。 図３のＢ−Ｂ線の断面説明図である。 図１の平面視説明図である。 図６のＣ−Ｃ線の断面説明図である。 主要部品の構成及び組付け状態を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

本発明の一実施形態に係る自動車の車体構造について説明する。
なお、前後、左右、上下方向は、運転席から見た車両の前後、左右、上下方向を意味する。
図１において、自動車の車体構造は、エンジンルーム１の周りであってダッシュパネル３側の構造を示し、左側の部分を示す。右側の車体構造については、車体中心を挟んで左側の構造と対称である。
図示しないエンジンやトランスミッションが収容されるエンジンルーム１の下部の車幅方向両側には、車体前後方向に一対のサイドメンバ５が延在されている。エンジンルーム１と車室７側との間は、ダッシュパネル３によって隔成されている。一対のサイドメンバ５は、ダッシュパネル３の下側に潜り込むように傾斜して、その後方部分はフロアパネルの下側へと延びている。また、ダッシュパネル３の下部にはダッシュクロスメンバ９が車幅方向に延在して左右のサイドメンバ５の間に連結している。

ダッシュパネル３の上部には、車幅方向にカウルトップ１１が延在されている。カウルトップ１１は、ダッシュパネル３の上縁に沿うようにして延在されるカウルトップアッパ１３と、カウルトップアッパ１３より下方側に所定の間隔を隔てて車幅方向に延在されるカウルトップロア１５とによって構成されている。

カウルトップロア１５は、図８に示すように、車体上方に向けて断面が開口する開断面形状を有し、カウルトップロア後壁１５ａがダッシュパネル３の前面に接続されている。
また、カウルトップロア１５の両側の端部は、車体前後方向に延在する車体骨格部材を形成するアッパーサイドフレーム１７に結合している。アッパーサイドフレーム１７は、図８に示すように、インナアッパーサイドフレーム１７ａとアウタアッパーサイドフレーム１７ｂを接合して構成されている。

一方、カウルトップ１１の車幅方向両側の端部の前方には、操舵輪である前車輪を懸架するストラット型フロントスペンションを支持する一対のストラットタワー１９が設けられている。ストラットタワー１９は、上下方向に立設され本体部分を形成するスプリングハウス本体部２１と、該スプリングハウス本体部２１の上部に接合されて設けられ、ストラット型フロントサスペンションのショックアブソーバの頂部を支持する支持座２３が形成されたスプリングハウス頂部２５とから構成されている。

スプリングハウス本体部２１とスプリングハウス頂部２５とはそれぞれ板金材によって形成され溶接されている。図８に示すように、スプリングハウス本体部２１は略半円筒形状をし、前方側へ張り出したスプリングハウス前フランジ部２１ａ、後方側へ張り出したスプリングハウス後フランジ部２１ｂ、下方側へ張り出したスプリングハウス下フランジ部２１ｃを有している。

スプリングハウス本体部２１の車内側の下部を形成するスプリングハウス下フランジ部２１ｃは、車体前後方向に設けられたサイドメンバ５に連結するように形成されている。また、スプリングハウス本体部２１の車外側の側壁部には、アッパーサイドフレーム１７が連結するようになっている。さらに、スプリングハウス本体部２１の後縁側を形成するスプリングハウス後フランジ部２１ｂは、ダッシュパネル３に結合するように形成されている。

本発明の幾つかの実施形態は、図１から８に示すように、カウルトップ１１の下部側を構成するカウルトップロア１５の底壁１５ｂに対向して開口する開口部２７が車幅方向に延在して形成され、カウルトップロア１５の底壁１５ｂとの結合によって閉断面構造を形成するカウルトップロア補強部材２９を備えている。さらに、カウルトップロア１５の車幅方向の端部の一部をスプリングハウス頂部２５の上面に重ねて覆うように結合したカウルトップロア重ね結合部（第１重ね結合部）３１を備えている。

図８に示すように、カウルトップロア補強部材２９は、車幅方向において分割形状を有している。中央部分のセンタ補強部材２９ａと、左右両側にそれぞれサイド補強部材２９ｂとによって構成されている。センタ補強部材２９ａとサイド補強部材２９ｂとは、同一の断面形状を有し、溶接によって連結されている。センタ部分とサイド部分との分割構造とすることによって、カウルトップロア補強部材２９の製造や、カウルトップロア１５の底壁１５ｂへのカウルトップロア補強部材２９の結合作業が容易になる。

カウルトップロア１５の底壁１５ｂとカウルトップロア補強部材２９とによって閉断面構造を形成するので、左右のスプリングハウス本体部２１の間を強固に連結できるようになる。
また、カウルトップロア１５の車幅方向の端部の一部を、スプリングハウス頂部２５の上面に重ねて覆うように結合したカウルトップロア重ね結合部３１を有するので、カウルトップロア１５の車幅方向の端部をスプリングハウス本体部２１の側壁に接合するよりも、スプリングハウス頂部２５を介してスプリングハウス本体部２１との接合面積を増大でき接合力を増大できる。その結果、左右のスプリングハウス本体部２１間、つまり左右のストラットタワー１９間を、閉断面構造を形成するカウルトップロア１５及びカウルトップロア補強部材２９を介してさらに強固に連結ができる。

また、スプリングハウス本体部２１の上部は、前後左右方向への倒れ量が最も大きく現れる部分のため、そのスプリングハウス頂部２５の上面に覆うように重ねてカウルトップロア１５を結合することで、前後左右方向への倒れを効果的に抑制できる。
以上のようにカウルトップロア補強部材２９、及びカウルトップロア重ね結合部３１を備える構造によって、左右のストラットタワー１９間の剛性を簡単な板金の結合構造によって確保することが可能になり、車体の操縦安定性とＮＶＨ性能を高めることができる。

本発明の幾つかの実施形態は、図１〜６、及び８に示すように、スプリングハウス本体部２１の車内側の側壁面上に上下方向に延在するタワーブレース３３が接合されている。
このタワーブレース３３は、図８に示すように、スプリングハウス本体部２１の車内側の側壁面に向かって開口部３５を有する断面形状を有し、長手方向に沿った開口端縁には取付けフランジ３３ａが形成され、該取付けフランジ３３ａをスプリングハウス本体部２１の車内側の側壁面に溶接（スポット溶接等）することで結合されるようになっている。

また、タワーブレース３３の上端部は、カウルトップロア補強部材２９のサイド補強部材２９ｂの底壁２９ｂｂに連結するようになっている。タワーブレース３３は、分割構造のサイド補強部材２９ｂの底壁２９ｂｂに結合するので、すなわち、サイド補強部材２９ｂは、分割部品であるため取り扱いが容易のためタワーブレース３３の結合作業が容易になる。
また、スプリングハウス本体部２１の側壁部に上下方向にタワーブレース３３が結合されるので、スプリングハウス本体部２１の強度向上を図ることができ、さらに、上端部がサイド補強部材２９ｂを介してカウルトップロア補強部材２９に連結するので、左右のスプリングハウス本体部２１の連結強度も一層高めることできる。

本発明の幾つかの実施形態は、図１、２、６、８に示すように、タワーブレース３３の下端部は、スプリングハウス本体部２１の前側であってスプリングハウス本体部２１の略半円筒形状の根元部分に位置しており、すなわち、図８で示す、スプリングハウス下フランジ部２１ｃの前側部分に位置しており、その部分から後方に向かって斜め上方向に延設されている。
また、タワーブレース３３の下端部は、サイドメンバ５の接近した位置であり、スプリングハウス本体部２１の側壁部に結合している。
また、タワーブレース３３の下端部には、スポット溶接等の溶接面を確保するために下端部フランジ部３３ｂが形成されている。

かかる実施形態の構成によれば、タワーブレース３３の下端部が、スプリングハウス本体部２１の略半円筒形状の前側の根元部分に位置するととともに、車体前方から後方に向かって斜め上方向に延設するので、スプリングハウス本体部２１の略半円筒形状に作用する根元部分からの折れ曲がりの変形モードをタワーブレース３３が支持するように作用するため、根元部分からの折れ曲がりの変形モードを効果的に抑制できる。

さらに、タワーブレース３３の下端部が、サイドメンバ５の接近した位置でスプリングハウス本体部２１の側壁部に結合しているので、すなわち、サイドメンバ５を介して入力されエンジンやトランスミッションからの振動の入力部分にタワーブレース３３の下端部が位置されるため、スプリングハウス本体部２１へ入力されるエンジン振動等の影響を抑えることができる。

本発明の幾つかの実施形態は、図１〜５、８に示すように、タワーブレース３３の上端には、サイド補強部材２９ｂの底壁２９ｂｂを固定する第１フランジ部３３ｃと、サイド補強部材２９ｂの側壁２９ｂｃを支持する第２フランジ部３３ｄとを備えている。

かかる実施形態の構成によれば、カウルトップロア補強部材２９のサイド補強部材２９ｂをタワーブレース３３の上端の第１フランジ部３３ｃの上面に乗せる格好で結合するので、タワーブレース３３とサイド補強部材２９ｂとの結合を安定した強固なものとすることができる。

さらに、タワーブレース３３の上端には、サイド補強部材２９ｂの側壁２９ｂｃを支持する第２フランジ部３３ｄを有するので、第２フランジ部３３ｄによって、カウルトップロア補強部材２９のサイド補強部材２９ｂをタワーブレース３３の上端の上面にさらに安定して固定できる。

本発明の幾つかの実施形態は、図１〜８に示すように、カウルトップロア補強部材２９のサイド補強部材２９ｂの車幅方向の端部をスプリングハウス本体部２１の車内側の側壁に結合し（図６参照）、左右のスプリングハウス本体部２１の車内側の側壁と、カウルトップロア１５と、カウルトップロア補強部材２９及びサイド補強部材２９ｂとによって車幅方向断面における閉断面構造を形成している。例えば、図５に示す閉断面空間Ｐの部分を形成する。

このように、左右のスプリングハウス本体部２１の車内側の側壁と、カウルトップロア１５と、カウルトップロア補強部材２９及びサイド補強部材２９ｂとによって車幅方向断面における閉断面構造を形成するので、車体左右方向の端部をスプリングハウス本体部２１の車内側の側壁で閉じる構造とすることによって、閉断面構造を車幅方向にも形成させることができ、左右のスプリングハウス本体部２１間、つまり左右のストラットタワー１９間の連結剛性をさらに高めることができる。

本発明の幾つかの実施形態は、図１〜３、６、８に示すように、左右のスプリングハウス本体部２１の車外側に、車体前後方向に延在する車体骨格部材であるアッパーサイドフレーム１７を備え、該アッパーサイドフレーム１７のインナアッパーサイドフレーム１７ａの上端部の上端フランジ１７ａａの部分をスプリングハウス頂部２５の上面の車外側部分に車体外側から重なって覆うように結合して、アッパーフレーム重ね結合部（第２重ね結合部）３９を形成している。

かかる実施形態の構成によれば、スプリングハウス頂部２５の上面の車体外側に、車体前後方向に延在する車体骨格部材であるアッパーサイドフレーム１７を構成するインナアッパーサイドフレーム１７ａの上端フランジ１７ａａの部分を、上から重なるように結合して、アッパーフレーム重ね結合部３９を形成する。これによって、左右のスプリングハウス本体部２１、すなわち左右のストラットタワー１９の倒れの抑制をアッパーサイドフレーム１７によっても効果的に得ることができる。

また、スプリングハウス頂部２５の上面に、カウルトップロア重ね結合部（第１重ね結合部）３１とともに、アッパーフレーム重ね結合部（第２重ね結合部）３９を形成して、２つの覆いかぶさる結合構造を採用することで、ストラットタワー間の剛性を確保し車体の操縦安定性とＮＶＨ性能を高めることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、車両重量の増大を抑えて、ストラットタワー間の剛性を確保し車体の操縦安定性とＮＶＨ性能を高めることができるので、車両のストラットタワー周りの車体構造に適している。

１ エンジンルーム
３ ダッシュパネル
５ サイドメンバ
７ 車室
１１ カウルトップ
１３ カウルトップアッパ
１５ カウルトップロア
１７ アッパーサイドフレーム
１９ ストラットタワー
２１ スプリングハウス本体部
２３ 支持座
２５ スプリングハウス頂部
２９ カウルトップロア補強部材
３１ カウルトップロア重ね結合部（第１重ね結合部）
３３ ストラットタワーブレース
３３ｃ 第１フランジ部
３３ｄ 第２フランジ部
３９ アッパーフレーム重ね結合部（第２重ね結合部）

Claims (6)

1. 車両の左右のフロントピラー間を連結して車幅方向に延設されるカウルトップと、
   前記カウルトップの前方に位置して前輪のサスペンションを構成するショックアブソーバを支持する左右のストラットタワーと、
   前記カウルトップの下部側を構成するとともに車幅方向に延設され、車幅方向の両側を車体前後方向に延在する車体骨格部材に結合するカウルトップロアと、
   該カウルトップロアの底壁に対向して開口する開口部を車幅方向に延在して形成され、前記カウルトップロアの底壁との結合によって閉断面構造を形成するカウルトップロア補強部材と、
   前記カウルトップロアの車幅方向の端部の一部を前記ストラットタワーの上面に重ねて覆うように結合した第１重ね結合部と、
   前記ストラットタワーの側壁に沿って上下方向に延在するとともに、該ストラットタワーの側壁との接合によって閉断面構造を形成し、上端部が前記カウルトップロア補強部材に結合するストラットタワーブレースと、
   を備えたことを特徴とする車体構造。
2. 前記ストラットタワーブレースの下端部は、前記ストラットタワーの前側根元部に位置し、車体前方から後方に向かって斜め上方向に延設されることを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
3. 前記ストラットタワーブレースの上端部には、前記カウルトップロア補強部材の底壁を固定する第１フランジ部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車体構造。
4. 前記ストラットタワーブレースの上端部には、前記カウルトップロア補強部材の側壁を支持する第２フランジ部を有することを特徴とする請求項３に記載の車体構造。
5. 前記カウルトップロア補強部材の車幅方向の端部を前記ストラットタワーの車内側の側壁に結合し、左右のストラットタワーの前記車内側の側壁と前記カウルトップロアと前記カウルトップロア補強部材とによって閉断面構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
6. 左右の前記ストラットタワーの外側に、車体前後方向に延在する車体骨格部材であるアッパーサイドフレームを備え、該アッパーサイドフレームの上端部が前記ストラットタワーの上面に重なって覆うように結合する第２重ね結合部を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の車体構造。

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