JP5872961B2 - 自動車の車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体前部構造に関し、更に詳細には、フロントサイドフレームにダンパハウジングを接合され、且つフロントサイドフレームにフロントサスペンション機構アームの支持部を含む型式の自動車の車体前部構造に関する。

自動車の車体前部構造として、車体前後方向に延在しフロントサスペンション機構アーム（ロアアーム）の支持部を含む左右のフロントサイドフレームと、前記左右のフロントサイドフレームの各々の車幅方向外側に接合されてフロントサスペンション機構用ダンパを収容する左右のダンパハウジングと、前記左右のフロントサイドフレームに接合されて車体前方のエンジンルームと当該エンジンルームより車体後方の車室とを区切るダッシュボードパネルとを有する構造のものがある。

このような構成の車体前部構造では、フロントサスペンション機構のロアアームをその機構支持部材を介して、フロントサイドフレームが支持する構造となっている。そのため、車両の走行振動が主にフロントサイドフレームから車体に入力され、フロントサイドフレームはその振動によって加振される。フロントサイドフレームの振動は、フレームと接合されている部材、特に、ダッシュボードアッパメンバ（カウルトップメンバ）の下方に存在するダッシュボードロアパネルに伝わり、更にはフロアパネルやフロントウィンドシールドガラス等の面状部材に伝わり、それら面部材が振動することによって、ロードノイズと呼ばれる車室内騒音を発生させる。

特に荒れた路面を走行する際には、フロントサイドフレームに、上下、左右、前後方向の振動が入力され、なかでも低中周波（約１００〜５００ヘルツ）の振動が入力されることにより、乗員に不快感を与える騒音が車室内に発生するため、これを抑制することが商品性を向上させる上で課題となっている。

このような車両走行時の車室内騒音を低減するために、カウルトップメンバの車幅方向端部を接合されるホイールハウスアッパメンバやフロントピラー等の車体側部メンバに近い部位に、弾性的な屈曲点となるビードを設ける技術が知られている（例えば、特許文献１）。

この技術では、車体側部メンバからカウルトップメンバに振動が伝達されることをビードの弾性的な屈曲によって抑制することで、車体側部メンバからカウルトップメンバを介してダッシュボードパネルに伝達される振動を抑制することができる。

特開２０１０−２２８７１８号公報

しかしながら、上述のような従来技術では、ビードによりカウルトップメンバを含む特定の振動伝達経路上の振動の伝達を遮断することはできるが、ダッシュボードパネルには、車体側部に配置されたホイールハウスアッパメンバの他にフロントサイドフレームなどからも振動が入力され、このようなビードを経由しない振動伝達経路については振動の伝達を遮断することはできない。もっとも、フロントサスペンション機構から車体への振動入力そのものを遮断することはできない。

また、ビードを設けても、鋼板製のカウルトップメンバが車体側部メンバに接続された状態に変わりはなく、特定の周波数を除いて振動エネルギが伝達することに変わりはないため、車室内騒音を十分に低減することができない。

本発明が解決しようとする課題は、本発明が解決しようとする課題は、フロントサイドフレームをはじめとするフロントサスペンション機構支持部から車体に入力された、走行振動に起因して発生する不快な車室内騒音（ロードノイズ）を低減することである。

本発明による自動車の車体前部構造は、車体前後方向に延在しフロントサスペンション機構のアーム（４６）の支持部を含む左右のフロントサイドフレーム（１０）と、前記左右のフロントサイドフレーム（１０）の各々に接合されてフロントサスペンション機構用ダンパ（５４）を収容する左右のダンパハウジング（２６）と、前記左右のフロントサイドフレーム（１０）に接合されて車体前側のエンジンルーム（２２）と当該エンジンルーム（２２）より車体後側の車室（２４）とを区切るダッシュボードパネル（２０、９８）とを有する自動車の車体前部構造であって、左右の脚部（７２）と、車体幅方向に延在して前記左右の脚部（７２）の上部を互いに繋ぐ横梁部（７４）と、前記脚部（７２）と前記横梁部（７４）をトラス構造で繋ぐ左右の傾斜支持部（８８）とを具備した門形補強部材（７０）を有し、前記左右の脚部（７２）は、各々、下端部を前記フロントサスペンション機構のアーム（４６）の前記支持部近傍において前記左右のフロントサイドフレーム（１０）に接合され、且つ前記左右のダンパハウジング（２６）の前記エンジンルーム（２２）側の壁面に沿って上下に延在して当該壁面に接合されている。

この構成によれば、上述した車体前部構造の剛性が高くなる。これにより、車両が荒い路面を走行した時にサスペンションアームから車体側に入力される振動エネルギを低減すると同時に、フロントサイドフレーム（１０）が上下、左右、前後方向に振動することが抑制され、ダッシュボードパネル（２０、９８）やフロアパネル、フロントウィンドシールドガラスなどの面状部材に伝達する振動が低減し、それら面状部材の振動を抑制することができるので、車室内に発生する不快な騒音である低中周波ロードノイズが低減する。

本発明による自動車の車体前部構造は、好ましくは、前記横梁部（７４）は矩形閉断面形状をなし、前記脚部（７２）はコ字形断面形状をしていて前記ダンパハウジング（２６）の前記壁面と協働して矩形閉断面形状をなしている。

この構成によれば、門形補強部材（７０）は高剛性の補強部材になり、ダンパ
ハウジング（２６）を含む車体前部の剛性を高めることができるので、フロン
トサスペンション機構の支持剛性が向上し、振動伝達を抑制すると同時に車両
の操縦安定性が向上する。

本発明による自動車の車体前部構造は、好ましくは前記横梁部（７４）が前記ダッシュボードパネル（２０、９８）に固定されている。

この構成によれば、ダッシュボードパネル（２０、９８）の支持剛性が増し、ダッシュボードパネル（２０、９８）が振動し難くなる。このことによっても低中周波ロードノイズが低減する。

本発明による自動車の車体前部構造は、好ましくは、前記横梁部の下縁に沿って延在して当該横梁部に固定された連結部材を更に有し、当該連結部材に前記傾斜支持部の上部が固定され、前記傾斜支持部は前記連結部材を介して前記横梁部に固定されており、前記横梁部は前記連結部材を介して前記ダッシュボードパネルに固定されている。

この構成によれば、傾斜支持部材（８８）が，門型補強部材（７０）をさらに補強する筋交いとしての機能を発揮し、ダンパハウジング（２６）を含む車体前部の剛性、ならびにダッシュボードパネル（２０、９８）の支持剛性も効果的に向上する。よって，低中周波ロードノイズの低減ならびに操縦安定性の向上に効果を発揮する。

本発明による自動車の車体前部構造は、好ましくは、更に、前記左右のフロントサイドフレーム（１０）の下方を車体前後方向に延在する左右２個の縦メンバ（３２）と車幅方向に延在して前記縦メンバ（３２）の前端部同士と後端部あるいは後端部近傍同士とを各々繋ぐ前後２個の横メンバ（３４、３６）とにより平面視で略矩形状に構成されたサブフレーム（３０）を有し、前記サブフレーム（３０）は、フロントサスペンション機構のロアアーム（４６）を支持し、前記門形補強部材（７０）の前記脚部（７２）と前記フロントサイドフレーム（１０）との接合部の下方に前記フロントサイドフレームに対する接合部を有する。

この構成によれば、サブフレーム（３０）を有する車体前部構造において、門型部材（７０）の効果により、サスペンション機構を支持するサブフレームを車体へ取り付けた状態での車体前部の剛性を向上させることができるため、低中周波ロードノイズの低減ならびに操縦安定性の向上を図ることができる。

本発明による自動車の車体前部構造は、好ましくは、前記傾斜支持部（８８）は、前記脚部（７２）より車体後方にオフセット配置されている。

この構成によれば、エンジンルーム（２２）に配置される内燃機関（１１０）の吸気管（１１２）等に傾斜支持部（８８）が干渉することを避けることができ、車体前部の小型化を図ることができる。

本発明による自動車の車体前部構造は、好ましくは、前記門形補強部材（７０）の上部にダッシュボードアッパリッド（１００）が着脱可能に連結されている。

この構成によれば、内燃機関（１１０）やエンジンルーム（２２）のダッシュボードパネル（２０、９８）側にある機器のメンテナンスのためのアクセスが容易になる。また、ダッシュボードパネル（２０、９８）を前方に配置し、エンジンルーム（２２）を小型化できるため、その分、車室内空間を拡大できる。

本発明による自動車の車体前部構造によれば、門形補強部材の設置によってフロントサイドフレームおよびダンパハウジングで構成されるサスペンション機構支持部の剛性、ならびに、車体前部の剛性が高くなり、車両が荒い路面を走行した時にサスペンションアームから車体側に入力される振動エネルギを低減すると同時に、フロントサイドフレームが上下、左右、前後方向に振動することが抑制され、ダッシュボードパネルやフロアパネル、フロントウィンドシールドガラスなどの面状部材に伝達する振動が低減し、それら面状部材の振動を抑制することができるので、車室内に発生する不快な騒音である低中周波ロードノイズが低減する。また横梁部がダッシュボードパネルに固定されていることにより、ダッシュボードパネルの支持剛性が増し、ダッシュボードパネルが振動し難くなることによっても低中周波ロードノイズが低減する。

本発明による自動車の車体前部構造の一つの実施形態を斜視図。 本実施形態による自動車の車体前部構造の要部の部分断面斜視図。 本実施形態による自動車の車体前部構造の要部の部分断面斜視図。 本実施形態による自動車の車体前部構造の要部の縦断面図。 本実施形態による自動車の車体前部構造に用いられる門形補強部材の斜視図。

以下に、本発明による自動車の車体前部構造の一つの実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。

本実施形態における車両の前部構造の斜視図を図１に、その断面図を図２に示す。自動車の車体前部は、骨格部材として、車体前部の車幅方向両側を車体前後方向に延在する左右のフロントサイドフレーム１０と、フロントサイドフレーム１０の車幅方向外側にあって図示されていない左右のフロントピラーから前下がりに前方へ延出する左右のホイールハウスアッパメンバ（アッパメンバ＋ロアパメンバ）１２とを有する。

左右のフロントサイドフレーム１０の前端部と左右のホイールハウスアッパメンバ１２の前端部（下端部）とは、左右のもの同士を互い連結する連結プレート（ガセット）１５が接合されている。左右のフロントサイドフレーム１０の後端部には車体前後方向に延在する左右のフロントフロアフレーム１６が接合されている。左右のホイールハウスアッパメンバ１２の上端部は車幅方向に延在するウィンドシールドロアサポートパネル１８の左右の端部が接合されている。これにより、ウィンドシールドロアサポートパネル１８は左右のホイールハウスアッパメンバ１２の上端部を互いに連結している。

ウィンドシールドロアサポートパネル１８の下側にはダッシュボードロアパネル２０が接合されている。ダッシュボードロアパネル２０は、左右両側の下部を左右のフロントサイドフレーム１０の後端部近傍に接合され、車体前側のエンジンルーム２２と当該エンジンルーム２２より車体後側の車室２４とを区切っている。換言すると、エンジンルーム２２の車体後側と車室２４の車体前側とはダッシュボードロアパネル２０によって画定されている。ダッシュボードロアパネル２０の上部にはウィンドシールドロアサポートパネル１８と共にダッシュボードアッパパネル（フロントカウルトップメンバ）９８（図４参照）が接合されている。

エンジンルーム２２の左右両側には各々フロントサイドフレーム１０の外側面とホイールハウスアッパメンバ１２の内側面とダッシュボードロアパネル２０の左右の側縁とに接合された左右のダンパハウジング２６が設けられている。更に、左右のダンパハウジング２６の車体前側には各々フロントサイドフレーム１０の外側面とホイールハウスアッパメンバ１２の内側面とダンパハウジング２６の前縁とに接合された左右のフロントタイヤハウスメンバ２８が連続して設けられている。

エンジンルーム２２の下部にはフロントサブフレーム３０が配置されている。フロントサブフレーム３０は、左右のフロントサイドフレーム１０の下方を車体前後方向に延在する左右２個の縦メンバ３２と、車幅方向に延在して縦メンバ３２の前端部同士を互いに繋ぐ前部横メンバ３４及び縦メンバ３２の後端近傍部同士を互いに繋ぐ後部横メンバ３６とにより平面視で略矩形状に構成されている。本実施形態では、縦メンバ３２と後部横メンバ３６とは矩形閉断面形状材により構成され、前部横メンバ３４はパイプ材により構成されている。

左右のフロントサイドフレーム１０の前端下部と後端近傍下部には各々矩形閉断面形状による前側マウントメンバ３８と後側マウントメンバ４０の上端が接合されている。前側マウントメンバ３８と後側マウントメンバ４０とは各々フロントサイドフレーム１０より垂下している。左右の前側マウントメンバ３８の下端には縦メンバ３２の前端部が接合されている。左右の後側マウントメンバ４０の下端には後部横メンバ３６の左右の端部が接合されている。更に、左右の縦メンバ３２の後端部はフロントフロアフレーム１６の前端近傍の底部に形成された後側マウント部１６Ａ（図２参照）に接合されている。このようにしてフロントサブフレーム３０は、左右のフロントサイドフレーム１０とは左右のフロントフロアフレーム１６の下部に吊り下げ式に固定配置されている。

左右の縦メンバ３２の前端近傍部には前側アーム支持部４２が、後部横メンバ３６の左右の端部には後側アーム支持部４４が各々形成されている。左右の前側アーム支持部４２は各々フロントサスペンション機構のトリポート形（Ａ型）のロアアーム４６の前アーム部４６Ａをゴムブシュ（図示省略）を介して枢軸４８によって支持している。左右の後側アーム支持部４４は各々ロアアーム４６の後アーム部４６Ｂをゴムブシュ（図示省略）を介して枢軸５０によって支持している。

ロアアーム４６の中間アーム部４６Ｃはナックルアーム５２の下部を上下方向の軸線周りに回動可能に支持している。ナックルアーム５２は、ナックル支持部５２Ａと、タイロッド連結部５２Ｂと、ブレーキキャリパ支持部５２Ｃとを有する。

フロントサスペンション機構は、ストラッド型のものであり、左右のダンパハウジング２６には、各々、所要の減衰力を発生するダンパ装置５４と、ダンパ装置５４を伸長方向に付勢するコイルばね５６とが配置されている。左右のダンパ装置５４は各々上端部をダンパハウジング２６の上壁部に連結部５８によって連結され、下端部を連結部６０によってナックルアーム５２に可動連結されている。

ダッシュボードロアパネル２０の前方には門形補強部材７０が配置されている。門形補強部材７０は、図５に示されているように、左右の脚部７２と、車体幅方向に延在して左右の脚部７２の上端部を互いに繋ぐ横梁部７４とを有し、脚部７２の上部側が湾曲していることにより全体でアーチ状をなしている。更に、左右の脚部７２の湾曲形状部分には、各々脚部７２の略鉛直な外側部と横梁部７４の略水平な上部とを直角で結ぶ略三角形状の隅角部補填部材７６が接合されている。

左右の脚部７２は、各々下端部をロアアーム４６の支持部近傍、つまり、後側マウントメンバ４０の配置部の上部においてフロントサイドフレーム１０に接合されている。左右の脚部７２と隅角部補填部材７６とはダンパハウジング２６のエンジンルーム２２側の壁面に沿って上下に延在し、当該壁面に接合されている。脚部７２と隅角部補填部材７６とは各々コ字形断面形状でしていてダンパハウジング２６の壁面と協働して矩形閉断面形状をなしている。横梁部７４は、上部開口の横転コ字形断面形状の本体７４Ａと、本体７４Ａの上部開口を閉じるように本体７４Ａにボルト７８とナット８０（図４参照）とによって締結固定された帯板形状の蓋体７４Ｂとにより矩形閉断面形状をなしている。

脚部７２の上側部分と横梁部７４の車体後方側の外壁には、これらの下縁に沿って延在してこれらにボルト８２とナット８４（図４参照）とによって板状の連結部材８６が取り付けられている。

左右の脚部７２の車体後方側の下端部近傍には各々板状の傾斜支持部材８８の下端部がボルト８９によって固定されている。左右の傾斜支持部材８８は各々上端部をボルト９０によって連結部材８６の車幅方向の中央近傍に固定されている。これにより、傾斜支持部材８８は、脚部７２と横梁部７４とを連結部材８６を介してトラス構造で繋いでおり、筋交いとしての機能を十分に発揮できる。

連結部材８６の車幅方向中央部（左右の傾斜支持部材８８の間）にはブラケット片９２の一端が接合されている。ブラケット片９２の他端はボルト９４、９６によってダッシュボードアッパパネル９８に固定されている。これにより、横梁部７４は車幅方向中央部を連結部材８６およびブラケット片９２を介してダッシュボードアッパパネル９８の前端部に固定される。

門形補強部材７０は傾斜支持部材８８を含んでトラス構造をなしているから、高剛性の補強部材をなす。更に、脚部７２と隅角部補填部材７６とは各々コ字形断面形状でしていてダンパハウジング２６の壁面と協働として矩形閉断面形状をなし、横梁部７４は本体７４Ａと蓋体７４Ｂとにより矩形閉断面形状をなしていることにより、門形補強部材７０は高剛性の補強部材をなす。

フロントサイドフレーム１０の後側マウントメンバ４０の配置部の上部に、つまりフロントサイドフレーム１０に対するロアアーム４６よりの走行振動の入力部に高剛性構造の門形補強部材７０の脚部７２の下端部が接合されていることにより、サスペンション機構を支持する車体前部の剛性ならびにフロントサイドフレーム１０に対する走行振動入力部の剛性が高くなる。これにより、車両が荒い路面を走行した時にサスペンションアームから車体側に入力される振動エネルギを低減すると同時に、フロントサイドフレーム１０が上下、左右、前後方向に振動することが抑制され、ダッシュボードロアパネル２０や図示されていないフロアパネル、フロントウィンドシールドガラスなどの面状部材に伝達する振動が低減し、それら面状部材の振動を抑制することができるので、車室内に発生する不快な騒音である低中周波ロードノイズが低減する。

また、横梁部７４が連結部材８６を介してブラケット片９２によってダッシュボードアッパパネル９８に固定されていることにより、ダッシュボードアッパパネル９８の支持剛性も増し、ダッシュボードアッパパネル９８が振動し難くなる。このことによっても低中周波ロードノイズが低減する。

また、脚部７２がダンパハウジング２６の壁面と接合されて矩形閉断面形状をなすことにより、ダンパハウジング２６を含む車体前部の剛性を高めることができるので、フロントサスペンション機構の支持剛性が向上し、振動伝達を抑制すると同時に車両の操縦安定性が向上する。

本実施形態では、連結部材８６および傾斜支持部材８８の前面は、連結部材８６および傾斜支持部材８８が横梁部７４および脚部７２の車体後方側に設けられていることにより、横梁部７４および脚部７２の車体前後方向の寸法分、横梁部７４および脚部７２の前面より車体後方にオフセットされた位置にある。

これにより、図３に示されているように、エンジンルーム２２に配置される内燃機関１１０の吸気管１１２等に連結部材８６および傾斜支持部材８８が干渉することを避けることができ、車体前部の小型化を図ることができる。

横梁部７４の蓋体７４Ｂの上部には、図４に示されているように、ダッシュボードアッパリッド１００がボルト７８とナット８０とによって蓋体７４Ｂと共に横梁部７４の本体７４Ａに着脱可能に固定されている。ダッシュボードアッパリッド１００の後端部は、ボルト９４とナット９６とによってブラケット片９２と共にダッシュボードアッパパネル９８の前端部に着脱可能に固定されている。

ダッシュボードアッパリッド１００が取り外し可能であることにより、内燃機関１１０やエンジンルーム２２のダッシュボードロアパネル２０側にある機器のメンテナンスのためのアクセスが容易になる。また、ダッシュボードアッパパネル９８を前方に配置してエンジンルーム２２を小型化できるため、その分、車室内空間を拡大できる。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、本発明はこのような実施例により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適宜変更可能である。例えば、連結部材８６、傾斜支持部材８８等の取り付けは、ボルト締結に代えて溶接によって行われてもよい。フロントサブフレーム３０の後部横メンバ３６は縦メンバ３２の後端部同士を互いに繋ぐ構成でもよい。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。例えば、連結部材８６が省略されてもよい。この場合には、傾斜支持部材８８の上端部は横梁部７４に直接固定され、横梁部７４はブラケット片９２と同等のものでダッシュボードアッパパネル９８に直接固定される。フロントサブフレーム３０は必須でなく、フロントサブフレーム３０を有さない場合には、ロアアーム４６はフロントサイドフレーム１０に直接取り付けられればよい。

１０ フロントサイドフレーム
１２ ホイールハウスアッパメンバ
１６ フロントフロアフレーム
１８ ウィンドシールドロアサポートパネル
２０ ダッシュボードロアパネル
２２ エンジンルーム
２４ 車室
２６ ダンパハウジング
２８ フロントタイヤハウスメンバ
３０ フロントサブフレーム
３２ 縦メンバ
３４ 前部横メンバ
３６ 後部横メンバ
４６ ロアアーム
５２ ナックルアーム
５４ ダンパ装置
５６ コイルばね
７０ 門形補強部材
７２ 脚部
７４ 横梁部
７６ 隅角部補填部材
８６ 連結部材
８８ 傾斜支持部材
９８ ダッシュボードアッパパネル
１００ ダッシュボードアッパリッド
１１０ 内燃機関
１１２ 吸気管

Claims (7)

1. 車体前後方向に延在しフロントサスペンション機構のアームの支持部を含む左右のフロントサイドフレームと、前記左右のフロントサイドフレームの各々に接合されてフロントサスペンション機構用ダンパを収容する左右のダンパハウジングと、前記左右のフロントサイドフレームに接合されて車体前側のエンジンルームと当該エンジンルームより車体後側の車室とを区切るダッシュボードパネルとを有する自動車の車体前部構造であって、
   左右の脚部と、車体幅方向に延在して前記左右の脚部の上部を互いに繋ぐ横梁部と、前記脚部と前記横梁部をトラス構造で繋ぐ左右の傾斜支持部とを具備した門形補強部材を有し、
   前記左右の脚部は、各々、下端部を前記フロントサスペンション機構のアームの前記支持部近傍において前記左右のフロントサイドフレームに接合され、且つ前記左右のダンパハウジングの前記エンジンルーム側の壁面に沿って上下に延在して当該壁面に接合されている自動車の車体前部構造。
2. 前記横梁部は矩形閉断面形状をなし、前記脚部はコ字形断面形状をしていて前記ダンパハウジングの前記壁面と協働して矩形閉断面形状をなしている請求項１に記載の自動車の車体前部構造。
3. 前記横梁部が前記ダッシュボードパネルに固定されている請求項１または２に記載の自動車の車体前部構造。
4. 前記横梁部の下縁に沿って延在して当該横梁部に固定された連結部材を更に有し、当該連結部材に前記傾斜支持部の上部が固定され、前記傾斜支持部は前記連結部材を介して前記横梁部に固定されており、前記横梁部は前記連結部材を介して前記ダッシュボードパネルに固定されている請求項３に記載の自動車の車体前部構造。
5. 前記左右のフロントサイドフレームの下方を車体前後方向に延在する左右２個の縦メンバと車幅方向に延在して前記縦メンバの前端部同士と後端部あるいは後端部近傍同士とを各々繋ぐ前後２個の横メンバとにより平面視で略矩形状に構成されたサブフレームを有し、前記サブフレームは、前記フロントサスペンション機構のロアアームを支持し、前記門形補強部材の前記脚部と前記フロントサイドフレームとの接合部の下方に前記フロントサイドフレームとの接合部を有する請求項１から４の何れか一項に記載の自動車の車体前部構造。
6. 前記傾斜支持部は、前記門形補強部材の前記脚部より車体後方にオフセット配置されている請求項１から５の何れか一項に記載の自動車の車体前部構造。
7. 前記門形補強部材の上部にダッシュボードアッパリッドが着脱可能に連結されている請求項１から６の何れか一項に記載の自動車の車体前部構造。

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