(57)【特許請求の範囲】
【請求項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を備え、前記１対のサスペンションタワーの湾曲状側壁部が高張力鋼板で構成された車両の側部車体構造において、
前記側壁部に略水平方向に延びる少なくとも１つのビード部を形成し、
前記ビード部の前端側部分の上下幅を前方に移行する程大きくすると共に前記ビード部のビード深さを前方に移行する程浅くすることを特徴とする車両の側部車体構造。
【請求項２】
前記側壁部に複数のビード部を形成し、
前記複数のビード部の最下位置の下側ビード部の前端側部分の上下幅を前方に移行する程大きくすると共に前記ビード部のビード深さを前方に移行する程浅く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。
【請求項３】
エンジンマウント部材を備え、
前記エンジンマウント部材が前記下側ビード部の前端近傍位置で車体側に支持されている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。
【請求項４】
前記側壁部の車幅方向外側に側壁部と協働して閉断面の一部を構成する補強部材を設け、
前記補強部材が前記下側ビード部の後端部近傍位置からダッシュパネルまで車幅方向外側程上方に移行するように形成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両の側部車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左右１対のサスペンションタワーの湾曲状側壁部が高張力鋼板で構成された車両の側部車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高張力鋼板は板厚を薄くすることができることから、車体重量の軽減を狙いとして、高張力鋼板によるプレス成形品が車体構成部材に多く使用されている。
高張力鋼板をパンチやダイス等からなる金型によってプレス加工した場合、成形体の曲げ部の内側部分に圧縮応力が発生し、曲げ部の外側部分に引張応力が発生しているため、成形体の曲げ部には所定のモーメントが発生している。
そして、金型内では、成形体が金型によって規定された所定の曲げ形状に拘束されているものの、離型時、成形体に対してモーメントを解消する力が働くため、成形体が変形（スプリングバック）する。
材料の強度が大きい程、成形体の曲げ部に生じるモーメントが大きくなるため、発生するスプリングバック量も大きくなる傾向がある。
【０００３】
高張力鋼板をプレス加工する際、規定された曲げ角度よりも大きな角度に曲げ角度を設定することによって目標の曲げ角度を備えた成形体を成形することができる。
しかし、上記方法では、曲げ角度の調整が容易ではなく、また、後工程で調整する場合、成形工程が増加する等生産性の面からも解決すべき課題が残る。
また、スプリングバックを対策する方法として、成形体の曲げ部に曲げ方向に沿ったビード部を成形する方法が存在する。このビード部によって、曲げ部の形状保持性を維持しつつ、曲げ部に生じるモーメントを低減できるため、スプリングバックを抑制することができる。
【０００４】
特許文献１の車両の側部車体構造は、高張力鋼板を材料としたものではないが、エプロンメンバとこのエプロンメンバの上側に配置されたアッパプレートとを備えたフロントサスペンションタワーであって、エプロンメンバが、車内側に膨出形成された筒状のサスペンションタワー部と、サスペンションタワー部に連なり前方に屈曲して延びる一般面部と、この一般面部及びサスペンションタワー部に連なり下方に延びる接合部とを備え、サスペンションタワー部に膨出方向外側に突出した縦ビードと、この縦ビードと交差するように膨出方向内側に突出した横ビードとを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１３７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の車両の側部車体構造は、筒状のサスペンションタワー部に曲げ方向に沿った横ビードを形成しているため、高張力鋼板をプレス加工することによりエプロンメンバを成形した場合であっても、スプリングバックを抑制することができる。
しかし、車両走行時、サスペンションタワー部の横ビードに応力が集中する虞がある。
【０００７】
サスペンションタワーには、ダンパ等の緩衝装置を介して走行中の路面からの突き上げ荷重が入力され、入力された荷重が、緩衝装置を支持するアッパプレートからサスペンションタワー部を経由して他の車体構成部材に分散して伝搬される。
それ故、サスペンションタワー部に横ビードを形成した場合、荷重の伝搬が横ビードによって阻害され、伝搬を阻止された荷重に起因して応力が横ビードに集中する。
横ビードに集中した応力は、横ビードの稜線部分に沿って伝搬し、他の車体構成部材による支持剛性の低い部分、通常、前端側部分に集中する傾向がある。
横ビードのビード深さを浅くすることによって、荷重伝搬性を改善できるものの、プレス加工時のモーメント低減効果が目減りするため、スプリングバックを確実に抑制できない虞がある。
【０００８】
本発明の目的は、車体重量を軽減しつつ、生産性向上と走行中の応力集中回避とを両立可能な車両の側部車体構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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を備え、前記１対のサスペンションタワーの湾曲状側壁部が高張力鋼板で構成された車両の側部車体構造において、前記側壁部に略水平方向に延びる少なくとも１つのビード部を形成し、前記ビード部の前端側部分の上下幅を前方に移行する程大きくすると共に前記ビード部のビード深さを前方に移行する程浅くすることを特徴としている。
【００１０】
この車両の側部車体構造では、高張力鋼板で構成されたサスペンションタワーの側壁部に略水平方向に延びる少なくとも１つのビード部を形成したため、サスペンションタワーの側壁部を薄肉化すると共に加工時のスプリングバックの発生を抑制することができる。また、ビード部の前端側部分のビード深さを前方に移行する程浅くしているため、ビード部の前端側部分の荷重の伝搬傾向を前方に移行する程伝搬し易くでき、応力集中を回避することができる。しかも、ビード部の前端側部分の上下幅を前方に移行する程大きくしているため、ビード深さが浅い程上下幅を大きくしてビード部の断面積を確保することができ、加工時に発生するモーメントを低減することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記側壁部に複数のビード部を形成し、前記複数のビード部の最下位置の下側ビード部の前端側部分の上下幅を前方に移行する程大きくすると共に前記ビード部のビード深さを前方に移行する程浅くすることを特徴としている。
この構成によれば、複数のビード部によって加工時のスプリングバックの発生を確実に抑制することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、エンジンマウント部材を備え、前記エンジンマウント部材が前記下側ビード部の前端近傍位置で車体側に支持されていることを特徴としている。
この構成によれば、エンジンマウント部材が下側ビード部の前端近傍位置で車体側に支持されていても、下側ビード部の前端側部分への応力集中を回避することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、前記側壁部の車幅方向外側に側壁部と協働して閉断面の一部を構成する補強部材を設け、前記補強部材が前記下側ビード部の後端部近傍位置からダッシュパネルまで車幅方向外側程上方に移行するように形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、下側ビード部に集中する応力を補強部材を介して他の車体構成部材に分散することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の車両の側部車体構造によれば、車体重量を軽減しつつ、生産性向上と走行中の応力集中回避とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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。
【図２】平面図である。
【図３】右側から視た側面図である。
【図４】図１の要部拡大図である。
【図５】図４のV−V線断面図である。
【図６】サスタワーの側壁部を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は左から視た側面図である。
【図７】図６（ｄ）の要部拡大図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
【図９】図７のIX−IX線断面図である。
【図１０】図７のX−X線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【実施例１】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図３，図５に示すように、後述する下側ビード部２１ｕの後端部近傍に相当する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。
【００２２】
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５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。
【００２３】
側壁部２１は、引張強度が４９０ＭＰａ以上の高張力鋼板をパンチとダイスとが対向配置された金型を用いてプレス加工することにより形成されている。
このような金型を用いたプレス加工では、ダイスとしわ押さえとの間に高張力鋼板をの幅方向端部を挟み、ダイスを下降させてダイス内にパンチを挿入することにより、成形体としての側壁部２１を形成する。その後、金型を開放し、金型内から成形された側壁部２１を取り出す。プレス加工方法は、公知の技術であるため、詳細説明を省略する。
【００２４】
図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、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。
【００２５】
図４，図５，図６（ａ），図６（ｂ），図６（ｄ）に示すように、筒状部２１ａは、水平方向に延びる上側ビード部２１ｓと、上側ビード部２１ｓよりも下側に形成された水平方向に延びる中段ビード部２１ｔと、中段ビード部２１ｔよりも下側に形成された水平方向に延びる下側ビード部２１ｕを備えている。これにより、プレス加工時、金型を開放したときに発生するスプリングバックを抑制している。
これらビード部２１ｓ〜２１ｕは、筒状部２１ａの径方向外側に向かって突出するように形成され、金型により側壁部２１の加工時に同時加工されている。
【００２６】
上側ビード部２１ｓは、筒状部２１ａの左端近傍位置から前端近傍位置まで軸心回りに約９０度の範囲に形成され、その縦断面形状は、基端部から終端部に亙って同一矩形状に維持されている。中段ビード部２１ｔは、上側ビード部２１ｓと同様に構成され、筒状部２１ａの左端近傍位置から前端近傍位置まで軸心回りに約９０度の範囲に形成され、その縦断面形状は、基端部から終端部に亙って同一矩形状に維持されている。
【００２７】
下側ビード部２１ｕは、筒状部２１ａの左端近傍位置から前端近傍位置まで軸心回りに約７０度の範囲に形成されている。図６（ｄ）に示すように、この下側ビード部２１ｕは、左端部から全長の約３／４の範囲に相当する基端側部分と、この基端側部分の前端に連なる残りの範囲に相当する終端側部分とによって構成されている。
図７，図８に示すように、基端側部分は、その縦断面形状が、上側ビード部２１ｓ及び中段ビード部２１ｔと同様に、同一矩形状に形成されている。
【００２８】
図７，図９に示すように、終端側部分は、上下幅が前側に移行する程大きくなる矩形状に形成されている。これにより、ビード深さが浅い場合であっても、縦断面積を確保している。
図７，図１０に示すように、終端側部分は、ビード深さが前側に移行する程浅くなるように形成されている。これにより、緩衝装置を介して入力される走行荷重の伝搬傾向を前方に移行する程伝搬し易くでき、終端側部分への応力集中を回避している。
図８，図９に示すように、基端側部分の断面積と終端側部分の断面積は、略同じ断面積になるように設定されている。
【００２９】
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を間に介して下側ビード部２１ｕの終端側部分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。
【００３０】
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。
【００３１】
図４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。
【００３２】
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。
【００３３】
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５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。
【００３４】
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、主に右側締結部Ｆについて説明する。
【００３５】
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３ｂ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。
【００３６】
図２に示すように、第１ボルト締結部ｆ１は、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よりも後側且つ頂部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。
【００３７】
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。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。
【００３８】
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。
本実施例によれば、高張力鋼板で構成されたサスタワー２の側壁部２１に略水平方向に延びる少なくとも１つの下側ビード部２１ｕを形成したため、サスタワー２の側壁部２１を薄肉化すると共に加工時のスプリングバックの発生を抑制することができる。また、下側ビード部２１ｕの終端側部分のビード深さを前方に移行する程浅くしているため、下側ビード部２１ｕの終端側部分の荷重の伝搬傾向を前方に移行する程伝搬し易くでき、応力集中を回避することができる。しかも、下側ビード部２１ｕの終端側部分の上下幅を前方に移行する程大きくしているため、ビード深さが浅い程上下幅を大きくしてビード部の断面積を確保することができ、加工時に発生するモーメントを低減することができる。
【００３９】
側壁部２１に３つのビード部２１ｓ〜２１ｕを形成し、ビード部２１ｓ〜２１ｕの最下位置の下側ビード部２１ｕの終端側部分の上下幅を前方に移行する程大きくすると共にビード深さを前方に移行する程浅くしているため、ビード部２１ｓ〜２１ｕによって加工時のスプリングバックの発生を確実に抑制することができる。
【００４０】
エンジンマウント８が下側ビード部２１ｕの前端近傍位置で車体側に支持されていても、下側ビード部２１ｕの前端側部分への応力集中を回避することができる。
【００４１】
側壁部２１の車幅方向外側に側壁部２１と協働して閉断面の一部を構成する補強部材９を設け、補強部材９が下側ビード部２１ｕの後端部近傍位置からダッシュパネル１まで車幅方向外側程上方に移行するように形成されたため、下側ビード部２１ｕに集中する応力を補強部材９を介して他の車体構成部材に分散することができる。
【００４２】
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、サスタワーの側壁部を引張強度が４９０ＭＰａ以上の高張力鋼板で形成した例を説明したが、この高張力鋼板には、引張強度が１０００ＭＰａ以上の超高張力鋼板を含むものである。
【００４３】
２〕前記実施例においては、パンチとダイスとが対向配置された金型を用いてサスタワーの側壁部をプレス加工する例を説明したが、これに限られず、１対の工具の間に高張力鋼板を挟み、工具の形に塑性加工する成形方法であれば、何れの成形方法にも適用可能である。
【００４４】
３〕前記実施例においては、サスタワーの側壁部に３つのビード部を設けた例を説明したが、単一のビード部を設けても良く、また、４つ以上のビード部を設けても良い。
また、最下位置のビード部以外の任意のビード部について、上下幅を前方に移行する程大きくすると共にビード深さを前方に移行する程浅くしても良い。
【００４５】
４〕前記実施例においては、ビード部の縦断面形状を矩形状に形成した例を説明したが、断面略Ｖ字状やＵ字状に形成しても良い。
５〕前記実施例においては、筒状部の径方向外側に向かって突出したビード部を形成した例を説明したが、筒状部の径方向内側に向かって凹入したビード部を形成しても良い。
【００４６】
６〕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。
【符号の説明】
【００４７】
Ｖ      車両
Ｅ      エンジンルーム
１      ダッシュパネル
２      サスタワー
８      エンジンマウント
９      補強部材
２１    側壁部
２１ｓ  上側ビード部
２１ｔ  中段ビード部
２１ｕ  下側ビード部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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