JP2017074885A - 車両の側部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】生産コストを抑えつつ、カウルメンバの締結ボルトの緩みを防止することができる車両の側部車体構造を提供する。
【解決手段】車両ＶのエンジンルームＥ内に膨出するように形成され且つフロントサスペンションの緩衝装置を支持する左右１対のサスタワー２と、エンジンルームＥと車室とを仕切るダッシュパネル１の上端部から前方に延びるカウルメンバ３１とを備え、カウルメンバ３１の左右端部分が１対のサスタワー２の頂部にボルトｂ１〜ｂ４を介して締結する左右１対の締結部Ｆによって夫々連結され、締結部Ｆが、前記左右１対のサスタワー２の頂部２２中心Ｃよりも車幅方向内側に配置され且つ左右１対のサスタワー２の頂部２２中心Ｃを結ぶ連結線Ｌ１と少なくとも部分的に重畳する第１ボルト締結部ｆ１と、第１ボルト締結部ｆ１よりも前側に配設された第２ボルト締結部ｆ２とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、カウルメンバの左右端部分が左右１対のサスペンションタワーの頂部にボルトを介して締結された車両の側部車体構造に関する。

従来より、エンジンルームとその後方の車室とを仕切るダッシュパネルと、このダッシュパネルの上端部から前方に延びるカウルメンバとを設け、このカウルメンバの前側フランジ部の左右両端部をフロントのサスペンションタワーの頂部にスポット溶接によって接合した車両の側部車体構造は公知である。この車体構造によれば、車体剛性を向上しながら、走行中の路面からの突き上げ荷重に対するサスペンションタワーの支持剛性を高くすることができる。

一方、車両性能上の観点から、サスペンションタワーの頂部やダッシュロアパネル等の幅を広くする傾向が高くなっており、これに伴いダッシュパネルに装着された部品の上部がカウルメンバによって覆われているため、ダッシュパネルに装着された部品のサービス性、特にブレーキ倍力装置の交換作業では作業性の面で問題が生じる。
ボルト締結によってカウルメンバをサスペンションタワーの頂部に取り付ける構造を採用した場合、カウルメンバをサスペンションタワーに対して着脱可能に構成できる反面、ボルト締結部に発生する変形（塑性歪）によってカウルメンバの締結ボルトが緩む虞がある。

特許文献１の車両の側部車体構造は、車幅方向両側前端部が左右１対のサスペンションタワーの頂部に夫々ボルト締結可能なカウルメンバを有し、このカウルメンバが、車幅方向に延びる底部と、この底部前端部から上方に立上がる前側縦壁部と、この前側縦壁部の上端部から前方に水平状に延びるとともにボルト穴が形成された前側フランジ部とによって形成され、前側フランジ部のボルト穴よりも車幅方向内側位置に前方に突出する凸部を設け、この凸部に前側フランジ部の後端と鈍角状に連なる傾斜縦壁部を形成している。
これにより、カウルメンバのボルト穴（ボルト締結部）に作用する前後及び左右方向の荷重を凸部に誘導し、ボルト穴への荷重集中を回避することができる。

特開２０１４−１９１６５号公報

特許文献１の車両の側部車体構造は、荷重が集中する屈曲部を形成することなく、カウルメンバに凸部を作成でき、ボルト穴周辺から誘導された荷重を下流側部分（車幅方向中央部分）に分散することができることから、締結ボルトの緩み防止を図ることができる。
しかし、特許文献１の車両の側部車体構造では、カウルメンバに傾斜縦壁部を備えた凸部を作成するというカウルメンバの構造上の変更を伴うため、生産コストの上昇を招く虞がある。

本発明の目的は、カウルメンバの構造変更を伴うことなく、カウルメンバの締結ボルトの緩みを防止可能な車両の側部車体構造を提供することである。

請求項１の車両の側部車体構造は、車両のエンジンルーム内に膨出するように形成され且つフロントサスペンションの緩衝装置を支持する左右１対のサスペンションタワーと、前記エンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネルの上端部から車体前方に延びるカウルメンバとを備えた車両の側部車体構造において、前記カウルメンバの左右端部分が前記１対のサスペンションタワーの頂部にボルトを介して締結する左右１対の締結部によって夫々連結され、前記締結部が、前記左右１対のサスペンションタワーの頂部中心よりも車幅方向内側に配置され且つ前記左右１対のサスペンションタワーの頂部中心を結ぶ連結線と少なくとも部分的に重畳する第１ボルト締結部と、前記第１ボルト締結部よりも前側に配設された第２ボルト締結部とを有することを特徴としている。

この車両の側部車体構造では、カウルメンバの左右端部分が前記１対のサスペンションタワーの頂部にボルトを介して締結する左右１対の締結部によって夫々連結されるため、ダッシュパネルに装着された部品のサービス性を確保することができる。
締結部が、左右１対のサスペンションタワーの頂部中心よりも車幅方向内側に配置され且つ左右１対のサスペンションタワーの頂部中心を結ぶ連結線と少なくとも部分的に重畳する第１ボルト締結部と、第１ボルト締結部よりも前側に配設された第２ボルト締結部とを有するため、第２ボルト締結部によって第１ボルト締結部に作用するカウルメンバの左右端部分に発生する捩りモーメントを低減することができる。
これにより、カウルメンバの構造変更を伴うことなく、第１ボルト締結部に集中する前後及び左右方向の荷重を第２ボルト締結部に積極的に分散することができ、各ボルト締結部に作用する荷重を均等化することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記締結部が、前記第１ボルト締結部よりも後側且つ車幅方向外側に配設された第３ボルト締結部と、前記第３ボルト締結部の車幅方向外側に隣り合う第４ボルト締結部とを有することを特徴としている。
この構成によれば、カウルメンバをサスペンションタワーの頂部に対して広範囲で拘束することができ、カウルメンバの左右端部分に発生する捩りモーメントを更に低減することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第１，第２ボルト締結部を結ぶ線を含む延長線と前記第３，第４ボルト締結部を結ぶ線を含む延長線とがなす交差角度であって前側且つ車幅方向外側の交差角度が略直角又は鋭角に設定されたことを特徴としている。
この構成によれば、第１ボルト締結部よりも車幅方向外側のカウルメンバの左右端部分をサスペンションタワーの頂部に対して拘束することができ、第１ボルト締結部に作用する捩りモーメントを一層低減することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記カウルメンバは、前記第１ボルト締結部よりも後側近傍部分に平面部を有することを特徴としている。
この構成によれば、カウルメンバの左右端部分における荷重集中部分の発生を抑制することができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記第１，第２ボルト締結部は、前記サスペンションタワーの頂部にブラケットを介して連結されることを特徴としている。
この構成によれば、サスペンションタワーの頂部の構造を変更することなく、カウルメンバの左右端部分をサスペンションタワーの頂部に連結することができる。

本発明の車両の側部車体構造によれば、生産コストを抑えつつ、カウルメンバの締結ボルトの緩みを防止することができる。

本発明の実施例１に係る車両の側部車体構造の斜視図である。 平面図である。 右側から視た側面図である。 図１の要部拡大図である。 図４のV−V線断面図である。 図４からカウルメンバを取り外した要部拡大図である。 図６からカウルフロントを取り外した図である。 図７の要部拡大図である。 解析モデルの説明であって、（ａ）は実施例１に相当するモデルのカウルメンバ取付部分周辺の平面図、（ｂ）は比較例に相当するモデルのカウルメンバ取付部分周辺の平面図である。 解析結果を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
以下の説明は、本発明を車両の側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１０に基づいて説明する。
まず、車両Ｖの前提構造について説明する。
図１〜図５に示すように、車両Ｖは、エンジンルームＥと車室とを仕切るダッシュパネル１と、エンジンルームＥ内に膨出するように設けられた左右１対のフロントサスペンションタワー（以下、サスタワーと略す）２と、ダッシュパネル１の上側に配設された左右に延びるカウルパネル３等を備えている。
尚、本実施例では、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。

ダッシュパネル１は、車室の前端部において上下に延びる縦壁部と、この縦壁部の下端縁から後方に向かって後方下がり傾斜状に延びる傾斜部と、縦壁部の後面側に縦壁部と協働して左右に延びる閉断面を構成するダッシュクロスメンバ４とを備えている。
縦壁部の下端側部分前面には、左右１対のフロントサイドフレーム５の後端部が左右１対の結合部を介して夫々結合されている。

図１〜図４に示すように、エンジンルームＥの左右両端部分には、前後に延びる左右１対のホイールエプロンレインフォースメント（以下、エプロンレインと略す）６が夫々配設されエンジンルームＥの左右両側壁を形成している。これら１対のエプロンレイン６は、下方に配設された左右１対のフロントサイドフレーム５の途中部に連結フレーム７によって夫々連結されている。フロントサイドフレーム５とエプロンレイン６と連結フレーム７とが各々協働してサスタワー２を車体に対して支持している。

左右１対のフロントサイドフレーム５には、車体に対してエンジン（図示略）を支持するための左右１対のエンジンマウント８が夫々配設されている。
各エンジンマウント８は、車幅方向内側に前後に隣り合う１対の脚部８ａと、車幅方向外側に単独の脚部８ｂとの３つの脚部８ａ，８ｂを備えている。
１対の脚部８ａはフロントサイドフレーム５の上部にボルトを介して支持され、脚部８ｂは連結フレーム７の下端側部分にボルトを介して支持されている。

図３，図５に示すように、サスタワー２の車幅方向外側下部近傍のフロントサイドフレーム５の上側部分からダッシュパネル１に亙って車幅方向外側程上方に移行する左右１対の補強部材９が配設されている。これら１対の補強部材９は、断面略ハット状に形成され、サスタワー２の車幅方向外側にサスタワー２と協働して夫々閉断面を構成している。

次に、左右１対のサスタワー２について説明する。
尚、左右１対のサスタワー２は左右対称構造であるため、以下、右側のサスタワー２の構造について主に説明する。
図１〜図８に示すように、サスタワー２は、ホイールエプロン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。このサスタワー２は、側壁部２１と、頂部２２等を備えている。

側壁部２１は、引張強度が４９０ＭＰａ以上の高張力鋼板をプレス成形することにより形成されている。この側壁部２１は、後側程上方に移行する軸心を有するように湾曲した部分筒状の筒状部２１ａと、筒状部２１ａの前端部から前方に張り出し且つ右側程上方に移行する前側フランジ部２１ｂと、筒状部２１ａの後端部から後方に張り出した後側フランジ部２１ｃとが一体形成される。

前側フランジ部２１ｂは、連結フレーム７の後端側部分に接合されている。
連結フレーム７によるエンジンマウント８の脚部８ｂの支持位置は、前側フランジ部２１ｂの近傍位置に配置されている。後側フランジ部２１ｃの上半部は、ホイールエプロンの側壁部に接合され、後側フランジ部２１ｃの下半部は、ホイールハウス（図示略）の上部に接合されている。

サスタワー２の頂部２２は、筒状部２１ａの上端部を塞ぐ椀状に形成されている。
頂部２２の中心部分には開口が形成され、頂部２２の中心Ｃは筒状部２１ａの軸心と頂部２２との交点と略同位置に形成されている。
頂部２２の開口回りには、平面視にて略三角形状で且つ上方に突出した凸状部２２ａが形成されている。

図７，図８に示すように、頂部２２には、第１，第２ブラケット１１，１２が固着されている。
第１ブラケット１１は、頂部２２の開口の左側に配置され、前後１対の脚部が頂部２２の左側外周部分に接合され、右側脚部が頂部２２の凸状部２２ａに接合されている。この第１ブラケット１１には、前後１対のボルト穴が形成されている。
第２ブラケット１２は、頂部２２の開口の後側に配置され、左右１対の脚部が頂部２２の後側外周部分に接合され、前側脚部が頂部２２の凸状部２２ａに接合されている。この第２ブラケット１２には、左右１対のボルト穴が形成されている。

サスタワー２の内部には、フロントサスペンション機構（図示略）の緩衝装置（ダンパ、スプリング等）等の上部が収容されている。そして、緩衝装置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締結部材により頂部２２に締結固定されている。本実施例のフロントサスペンション機構は、サスタワー２に対して上下方向（軸心方向）の荷重以外に前後方向及び左右方向の荷重が入力される方式、例えばストラット式サスペンションである。尚、このストラット式サスペンションは、ロアアームと、緩衝装置と、コイルスプリング等を備えた公知の構造であるため、詳細説明を省略する。

次に、カウルパネル３について説明する。
カウルパネル３は、フロントウインドガラス（図示略）を支持可能に形成されている。
図１〜図７に示すように、このカウルパネル３は、車幅方向中央側部分において車幅方向と直交する鉛直面に現れる縦断面が略Ｓ字状に形成され、このカウルパネル３の前端部分から前方に延びるカウルメンバ３１と、カウルフロント３２とを備えている。これらカウルパネル３とカウルメンバ３１とカウルフロント３２によって、側面視にて上方開断面構造を有するオープンカウル構造を形成している。

カウルメンバ３１は、カウルパネル３と協働して左右に延びる下方凹状の桶形状を構成している。このカウルメンバ３１は、桶形状の底壁部３１ａと前壁部３１ｂを構成し、車幅方向中央側部分の前後幅が左右両端側部分の前後幅よりも大きくなるように形成されている。前壁部３１ｂの前端部から前方に水平状に延びるフランジ部３１ｃが形成されている。フランジ部３１ｃの左右両端側部分には、第１，第２ブラケット１１，１２にボルトｂ１〜ｂ４を介してカウルメンバ３１を締結固定するための締結部Ｆが夫々形成されている。尚、左右の締結部Ｆは左右対称構造であるため、以下、主に右側の締結部Ｆについて説明する。

図１，図２，図４，図５に示すように、締結部Ｆは、平面視にて略Ｌ字状に形成されている。締結部Ｆは、頂部２２の中心Ｃよりも左側に配置された第１ボルト締結部ｆ１及び第２ボルト締結部ｆ２と、頂部２２の中心Ｃよりも後側に配置された第３ボルト締結部ｆ３及び第４ボルト締結部ｆ４を備えている。
第１〜第４ボルト締結部ｆ１〜ｆ４は、ボルトｂ１〜ｂ４が夫々挿通可能なボルト穴を含むように構成されている。

第１ボルト締結部ｆ１は、ボルトｂ１の軸心が左右両頂部２２の中心Ｃ間を結ぶ連結線Ｌ１と重畳するように形成され、第２ボルト締結部ｆ２は、第１ボルト締結部ｆ１よりも前側位置に形成されている。第１，第２ボルト締結部ｆ１，ｆ２は、第１ブラケット１１にボルトｂ１，ｂ２によって夫々締結固定されている。
第３ボルト締結部ｆ３は、第１ボルト締結部ｆ１よりも後側且つ右側位置に形成され、第４ボルト締結部ｆ４は、第３ボルト締結部ｆ３よりも右側且つ頂部２２の中心Ｃの後側位置に形成されている。第３，第４ボルト締結部ｆ３，ｆ４は、第２ブラケット１２にボルトｂ３，ｂ４によって夫々締結固定されている。
これにより、カウルメンバ３１を頂部２２に対して広い範囲で拘束している。

図２に示すように、第１ボルト締結部ｆ１と第２ボルト締結部ｆ２とを結ぶ線を含む延長線Ｌ２と第３ボルト締結部ｆ３と第４ボルト締結部ｆ４とを結ぶ線を含む延長線Ｌ３とは、略直交するように設定されている。これにより、第１ボルト締結部ｆ１よりも右側部分を頂部２２に対して拘束（押付け）することができ、路面からの突き上げ荷重に起因した第１ボルト締結部ｆ１に作用する捩りモーメントを低減している。

図２，図４に示すように、締結部Ｆには、第１ボルト締結部ｆ１よりも後側近傍部分に平面部を形成している。これにより、カウルメンバ３１の左右の締結部Ｆに集中する荷重を低減し、捩りモーメントやこれに起因した変形を抑制している。

次に、本実施例の車両Ｖの前部車体構造における作用、効果を説明する。
本実施例の作用、効果を説明するにあたり、本実施例の車両ＶのモデルＭＡと、比較対象車両であるモデルＭＢとを準備し、左右のフロントサストップ部を所定の振動によって加振したときの各々のボルト締結部に作用する荷重をＣＡＥ（Computer Aided Engineering）によって解析している。

まず、ＣＡＥの解析条件を説明する。
図９（ａ）に示すように、モデルＭＡは、実施例１と同様に構成され、カウルメンバ３１の左右両端部分を頂部２２に対して締結固定するため、第１ボルト締結部ｆ１に対応したボルト締結部ｘ１（ｘ３）、第２ボルト締結部ｆ２に対応したボルト締結部ｘ２（ｘ４）、及び第３，第４ボルト締結部ｆ３，ｆ４が設定されている。
図９（ｂ）に示すように、モデルＭＢは、カウルメンバ３１の左右両端部分を頂部２２に対して締結固定するため、第１ボルト締結部ｆ１に対応したボルト締結部ｙ１（ｙ３）、ボルト締結部ｙ１（ｙ３）よりも後側に配設されたボルト締結部ｙ２（ｙ４）、及び第３，第４ボルト締結部ｆ３，ｆ４が設定されている。尚、各図において、実施例１と同じ部位及び部材には同じ符号を付している。

図１０に、ＣＡＥによる解析結果を示す。
図１０に示すように、モデルＭＢでは、連結線Ｌ１上のボルト締結部ｙ１（ｙ３）に作用する荷重が、ボルト締結部ｙ１（ｙ３）よりも後側のボルト締結部ｙ２（ｙ４）に作用する荷重に比べて格段に大きいことが分かる。即ち、ボルト締結部ｙ１（ｙ３）から後側のボルト締結部ｙ２（ｙ４）に荷重分散され難いことが知見された。
一方、モデルＭＡでは、連結線Ｌ１上のボルト締結部ｘ１（ｘ３）に作用する荷重は、ボルト締結部ｘ１（ｘ３）よりも前側のボルト締結部ｘ２（ｘ４）に作用する荷重に略均等であることが分かる。即ち、ボルト締結部ｘ１（ｘ３）から前側のボルト締結部ｘ２（ｘ４）に荷重分散し易いことが知見された。

本実施例によれば、カウルメンバ３１の左右端部分が前記１対のサスタワー２の頂部２２にボルトｂ１〜ｂ４を介して締結する左右１対の締結部Ｆによって夫々連結されるため、ダッシュパネル１に装着された部品のサービス性を確保することができる。
締結部Ｆが、左右１対のサスタワー２の頂部２２の中心Ｃよりも車幅方向内側に配置され且つ左右１対のサスタワー２の頂部２２の中心Ｃを結ぶ連結線Ｌ１と少なくとも部分的に重畳する第１ボルト締結部ｆ１と、第１ボルト締結部ｆ１よりも前側に配設された第２ボルト締結部ｆ２とを有するため、第２ボルト締結部ｆ２によって第１ボルト締結部ｆ１に作用するカウルメンバ３１の左右端部分に発生する捩りモーメントを低減することができる。これにより、カウルメンバ３１の構造変更を伴うことなく、第１ボルト締結部ｆ１に集中する前後及び左右方向の荷重を第２ボルト締結部ｆ２に積極的に分散することができ、各ボルト締結部に作用する荷重を均等化することができる。

締結部Ｆが、第１ボルト締結部ｆ１よりも後側且つ車幅方向外側に配設された第３ボルト締結部ｆ３と、第３ボルト締結部ｆ３の車幅方向外側に隣り合う第４ボルト締結部ｆ４とを有するため、カウルメンバ３１をサスタワー２の頂部２２に対して広範囲で拘束することができ、カウルメンバ３１の左右端部分に発生する捩りモーメントを更に低減することができる。

第１，第２ボルト締結部ｆ１，ｆ２を結ぶ線を含む延長線Ｌ２と第３，第４ボルト締結部ｆ３，ｆ４を結ぶ線を含む延長線Ｌ３とがなす交差角度であって前側且つ車幅方向外側の交差角度が略直角に設定されたため、第１ボルト締結部ｆ１よりも車幅方向外側のカウルメンバ３１の左右端部分をサスタワー２の頂部２２に対して拘束することができ、第１ボルト締結部ｆ１に作用する捩りモーメントを一層低減することができる。

カウルメンバ３１は、第１ボルト締結部ｆ１よりも後側近傍部分に平面部を有するため、カウルメンバ３１の締結部Ｆにおける荷重集中部分の発生を抑制することができる。

第１，第２ボルト締結部ｆ１，ｆ２は、サスタワー２の頂部２２に第１ブラケット１１を介して連結されるため、サスタワー２の頂部２２の構造を変更することなく、カウルメンバ３１の左右端部分をサスタワー２の頂部２２に連結することができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、第１ボルト締結部のボルトの軸心が左右両頂部の中心間を結ぶ連結線と重畳した例を説明したが、必ずしもボルトの軸心が連結線上に配置される必要はなく、ボルトの一部が部分的に連結線上に重なるものであっても良く、例えば、ボルト頭部が連結線上に重なるものであっても本発明の効果を奏することができる。

２〕前記実施例においては、第１ボルト締結部と第２ボルト締結部とを結ぶ線を含む延長線と第３ボルト締結部と第４ボルト締結部とを結ぶ線を含む延長線との交差角度が略直角に形成された例を説明したが、少なくとも、前側且つ車幅方向外側の交差角度が９０度以下であれば、捩りモーメント低減機能を発揮することが可能である。

３〕前記実施例においては、ストラット式サスペンションの例を説明したが、特にサスペンション型式は限られず、サスタワーに対して前後方向及び左右方向の荷重が入力されるサスペンションに対して大きな効果を奏することができる。

４〕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、前記実施例に種々の変更を付加し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
２ サスタワー
１１ 第１ブラケット
３１ カウルメンバ
Ｖ 車両
Ｅ エンジンルーム
Ｆ 締結部
ｆ１〜ｆ４ 第１〜第４ボルト締結部
Ｌ１ 連結線
Ｌ２，Ｌ３ 延長線
ｂ１〜ｂ４ ボルト

Claims (5)

1. 車両のエンジンルーム内に膨出するように形成され且つフロントサスペンションの緩衝装置を支持する左右１対のサスペンションタワーと、前記エンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネルの上端部から車体前方に延びるカウルメンバとを備えた車両の側部車体構造において、
   前記カウルメンバの左右端部分が前記１対のサスペンションタワーの頂部にボルトを介して締結する左右１対の締結部によって夫々連結され、
   前記締結部が、前記左右１対のサスペンションタワーの頂部中心よりも車幅方向内側に配置され且つ前記左右１対のサスペンションタワーの頂部中心を結ぶ連結線と少なくとも部分的に重畳する第１ボルト締結部と、前記第１ボルト締結部よりも前側に配設された第２ボルト締結部とを有することを特徴とする車両の側部車体構造。
2. 前記締結部が、前記第１ボルト締結部よりも後側且つ車幅方向外側に配設された第３ボルト締結部と、前記第３ボルト締結部の車幅方向外側に隣り合う第４ボルト締結部とを有することを特徴とする請求項１に記載の車両の側部車体構造。
3. 前記第１，第２ボルト締結部を結ぶ線を含む延長線と前記第３，第４ボルト締結部を結ぶ線を含む延長線とがなす交差角度であって前側且つ車幅方向外側の交差角度が略直角又は鋭角に設定されたことを特徴とする請求項２に記載の車両の側部車体構造。
4. 前記カウルメンバは、前記第１ボルト締結部よりも後側近傍部分に平面部を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の側部車体構造。
5. 前記第１，第２ボルト締結部は、前記サスペンションタワーの頂部にブラケットを介して連結されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両の側部車体構造。