JP7564996B2 - 車両の前部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、ダッシュ部材とサスペンションタワー部材とを繊維間に合成樹脂材料を含侵させた繊維強化樹脂製連結部材によって連結した車両の前部車体構造に関する。

従来より、車体に設けられたサスペンションタワー部材の上側頂部（以下、サスタワー頂部と表す）は、車両のサスペンション装置のダンパ機構を支持しているため、車体が、ダンパ機構を介した大きな荷重の入力により撓み変形することが知られている。
特に、車両旋回走行時、サスタワー頂部が上下変位することに起因して車体捩りモードが生じることから、車両の操安性や乗員の乗り心地が低下する虞がある。

特許文献１の車両の前部車体構造は、サスタワー頂部の上下変位を抑制することを目的として、車室とエンジンルームとを区画するダッシュパネルと、このダッシュパネルに設置されたカウル部材と、ダッシュパネルの左右両端側部分から車体前後方向前方に延びる左右１対のフロントサイドフレームと、これら１対のフロントサイドフレームの車幅方向外側部分に夫々接合されると共にサスペンション装置のダンパの上部を支持するために上方に突出するように夫々形成された左右１対のサスペンションタワー部材とを備え、カウル部材とサスペンションタワー部材とを連結する左右１対の金属製サスタワーバーを設けている。

近年、繊維強化樹脂、例えば、炭素繊維が含侵された炭素繊維強化樹脂（Carbon-Fiber-Reinforced-Plastic： CFRP）は、高比強度（強度／比重）と高比剛性（剛性／比重）、所謂軽さと強度・剛性とを併せ持つ物質的性質を有するため、航空機や車両等の構造材料として広く使用に供されている。この炭素繊維強化樹脂は、炭素繊維が強度等の力学的特性を分担し、母材樹脂（マトリックス）が炭素繊維間の応力伝達機能と繊維の保護機能を分担しているため、繊維が延びる繊維方向と非繊維方向（所謂、負荷の掛かる方向）によって物性が大きく異なる異方性材料を構成する。

車体剛性と軽量化を両立させるため、繊維強化樹脂を用いる技術が提案されている。
特許文献２のサスタワーバーは、左右１対のサスペンションタワー部材のサスタワー頂部同士、或いは１対のサスタワー頂部とダッシュ部材（例えば、カウル部材）とを連結するサスタワーバーを設け、このサスタワーバーの本体部が繊維強化樹脂製板材で形成され、この繊維強化樹脂製板材は、繊維配向角度が０°／９０°のFRPシートと４５°／－４５°のFRPシートが交互に積層するように構成されている。

特開２０２０－０２９１６２号公報 特開２０１０－１７３５４６号公報

荒れた路面走行時、サスペンションタワー部材が内倒れすると共にカウル部材が弓形に上下変位するため、サスタワー頂部とカウル部材を含むダッシュ部材との間には捩れ変位が生じる。このサスタワー頂部とダッシュ部材間の捩れ変位に起因してフロアパネル等のパネル部材に膜振動モードが生じることから、車両の走行騒音性能が悪化する虞がある。
このような場合、サスペンションタワー部材の取付剛性を高める、或いはカウル部材を含むダッシュ部材の板厚を厚くする等の方法でパネル部材の膜振動モードを抑制することも可能であるものの、必然的に車体重量の増加を招くことが懸念される。

特許文献１，２の技術のように、１対のサスペンションタワー部材のサスタワー頂部とカウル部材とを強固に連結するサスタワーバーを設けることにより、サスタワー頂部の上下変位を低減することができる。つまり、車体捩りモードをサスタワーバーの曲げ剛性を用いて抑制することができるため、乗り心地改善を図ることが可能である。
しかし、サスペンションタワー部材とカウル部材とを連結するサスタワーバーでは、車体捩りモードを抑制することができても膜振動モードを抑制することはできない。
即ち、車体重量増加を招くことなく、サスタワー頂部の上下変位及びサスタワー頂部とダッシュ部材間の捩れ変位を同時に低減することは容易ではない。

本発明の目的は、車体重量増加を招くことなく、サスペンションタワー頂部の上下変位の低減及びサスペンションタワー頂部とダッシュ部材間の捩れ方向の振動減衰が可能な車両の前部車体構造等を提供することである。

請求項１の発明は、車幅方向に延びて車室とエンジンルームとを区画するダッシュ部材と、このダッシュ部材の左右両端側部分から車体前後方向前方に延びる左右１対のフロントサイドフレームと、これら１対のフロントサイドフレームに固定された左右１対のサスペンションタワー部材であってサスペンション装置のダンパの上部を支持するために上方に突出するように夫々形成された左右１対のサスペンションタワー部材とを備えた車両の前部車体構造において、前記ダッシュ部材と前記サスペンションタワー部材とを連結する第１連結部材を設け、前記第１連結部材は、繊維間に合成樹脂材料を含侵させた繊維強化樹脂製の強化層部分を有すると共に、上方に突出して車幅方向に延びる屈曲部を備え、前記強化層部分の繊維は、長手方向に延びる繊維が長手方向以外の方向に延びる繊維よりも多くなるように配向されたことを特徴としている。

この構成によれば、前記ダッシュ部材とサスペンションタワー部材とを連結する第１連結部材を設けたため、サスペンション頂部の上下変位を低減することができ、車体捩りモードを第１連結部材の曲げ剛性を用いて抑制することができる。
前記第１連結部材は繊維間に合成樹脂材料を含侵させた繊維強化樹脂製の強化層部分を有し、前記強化層部分の繊維は、長手方向に延びる繊維が長手方向以外の方向に延びる繊維よりも多くなるように配向されているため、サスペンションタワー部材上部とダッシュ部材間の捩れ変位を第１連結部材の捩れ変位に変換することができ、車両の振動減衰能を増加して膜振動モードを抑制している。また、第１連結部材は上方に突出して車幅方向に延びる屈曲部を備えているので、車両の正面衝突時、第１連結部材の破断部分を後側上方に誘導することができ、エンジン周りに配置された配管等の部品と破断部分との干渉を回避することができる。

請求項２の発明は、車幅方向に延びて車室とエンジンルームとを区画するダッシュ部材と、このダッシュ部材の左右両端側部分から車体前後方向前方に延びる左右１対のフロントサイドフレームと、これら１対のフロントサイドフレームに固定された左右１対のサスペンションタワー部材であってサスペンション装置のダンパの上部を支持するために上方に突出するように夫々形成された左右１対のサスペンションタワー部材とを備えた車両の前部車体構造において、前記ダッシュ部材と前記１対のサスペンションタワー部材とを夫々連結する左右１対の第１連結部材と、前記１対の第１連結部材の後端部間を連結する第２連結部材と、前記１対の第１連結部材の前端部を前記１対のサスペンションタワー部材に夫々固定する左右１対の前側固定部材と、前記１対の第１連結部材の後端部と前記第２連結部材の側端部を接続すると共にこれら接続部分を前記ダッシュ部材に固定する左右１対の後側固定部材とを有し、前記第１，第２連結部材は、平面視にて略Ｕ字状に形成され、前記第１連結部材は繊維間に合成樹脂材料を含侵させた繊維強化樹脂製の強化層部分を有し、前記強化層部分の繊維は、長手方向に延びる繊維が長手方向以外の方向に延びる繊維よりも多くなるように配向されたことを特徴としている。

この構成によれば、前記ダッシュ部材とサスペンションタワー部材とを連結する第１連結部材を設けたため、サスペンション頂部の上下変位を低減することができ、車体捩りモードを第１連結部材の曲げ剛性を用いて抑制することができる。
前記第１連結部材は繊維間に合成樹脂材料を含侵させた繊維強化樹脂製の強化層部分を有し、前記強化層部分の繊維は、長手方向に延びる繊維が長手方向以外の方向に延びる繊維よりも多くなるように配向されているため、サスペンションタワー部材上部とダッシュ部材間の捩れ変位を第１連結部材の捩れ変位に変換することができ、車両の振動減衰能を増加して膜振動モードを抑制している。その上、左右１対の第１連結部材を単一部品として構成することができ、取扱容易性を向上することができる。また、各連結部材を直線状に長く形成することができ、連結部材の異方性傾向を高くすることができる。

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連結部材は、断面略コ字状のアウタ部材に断面略コ字状のインナ部材を嵌合させて前記長手方向に延びる閉断面を構成することを特徴としている。この構成によれば、アウタ部材とインナ部材が協働して形成した閉断面により第１，第２連結部材の曲げ剛性を増加しつつ、アウタ部材とインナ部材のうち一方の部材が形成した開断面により第１，第２連結部材の捩り剛性をコントロールすることができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記閉断面は、長手方向直交断面において断面中心線に対して非対称に構成されたことを特徴としている。この構成によれば、第１，第２連結部材に曲げ荷重が入力された場合であっても、第１，第２連結部材の捩れ変位に容易に変換することができる。

請求項５の発明は、請求項２～４の何れか１項の発明において、前記第１，第２連結部材に占める前記強化層部分の体積割合が８０％以上に設定されていることを特徴としている。この構成によれば、車体捩りモード及び膜振動モードの抑制効果と実用性とを両立することができる。強化層部分の体積割合が８０％未満では、車体捩りモード及び膜振動モードの抑制効果が十分ではなく、強化層部分の体積割合が８０％以上の場合、第１，第２連結部材の電蝕対策を行いつつ、車体挙動モードを抑制することができる。

本発明の車両の前部車体構造によれば、サスペンションタワー頂部とダッシュ部材間に異方性材料である繊維強化樹脂製連結部材を設置することにより、車体重量増加を招くことなく、サスペンションタワー頂部の上下変位の低減及びサスペンションタワー頂部とダッシュ部材間の捩れ方向の振動を減衰することができる。

実施例１に係る車両を斜め上方から視た図である。 前部車体構造の斜視図である。 前部車体構造の平面図である。 図３のIV-IV線断面図である。 車体モードの説明図であって、（ａ）は、車体捩りモード、（ｂ）は、膜振動モードの説明図である。 ストラットタワーバーの斜視図である。 ストラットタワーバーの平面図である。 第１連結部材アウタの斜視図である。 第１連結部材インナの斜視図である。 前側固定部材アウタの斜視図である。 前側固定部材インナの斜視図である。 後側固定部材アウタの斜視図である。 後側固定部材インナの斜視図である。 図７のXIV-XIV線断面図である。 図７のXV-XV線断面図である。 図７のXVI-XVI線断面図である。 図７のXVII-XVII線断面図である。 第１連結部材アウタの断面拡大図である。 第１連結部材及び前側固定部材の分解斜視図である。 曲げ剛性の比較検証結果を示すグラフである。 振動減衰性の比較検証結果を示すグラフである。 車両衝突時の第１連結部材の挙動説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両の下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２２に基づいて説明する。
まず、車両Ｖの全体構成について説明する。
図１～図４に示すように、車両Ｖは、モノコック式ボディで構成され、車室Ｒの底面を形成するフロアパネルと、このフロアパネルの前端部から上方へ立ち上がるように形成され且つエンジンルームＥと車室Ｒとを車幅方向に仕切るダッシュパネル１と、このダッシュパネル１の前面から前方に延びる左右１対のフロントサイドフレーム２と、フロアパネルの後端側部分から後方に延びる左右１対のリヤサイドフレーム（図示略）とを備えている。

また、この車両Ｖは、ダッシュパネル１の上部に形成されると共に車幅方向に延びるカウル部材３と、エンジンルームＥ内に膨出するように形成された左右１対のストラットタワー４（サスペンションタワー部材）等を備えている。尚、この車両Ｖは、独立懸架タイプのストラット式サスペンションが搭載されている。以下、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。

カウル部材３は、鋼板をプレス成形することにより桶状に形成されている。
このカウル部材３は、カウルパネル５と、このカウルパネル５の前端部から前方に張り出すと共にカウルパネル５と協働して桶状構造体を構成するカウルメンバ６と、カウルパネル５とカウルメンバ６の上部を部分的に覆うカウルグリル７とを主な構成要素としている。

図４に示すように、カウルメンバ６の前壁部の左右両端側部分には、前方に張り出した左右１対の取付ブラケット８が配設されている。これら１対の取付ブラケット８は、平面視にて略部分楕円状に形成され、その上面から鉛直上方に延びるスタッドボルト９が夫々設けられている。尚、カウルメンバ６は、ダッシュパネル１と一体的に形成可能であるため、ダッシュパネル１とカウルメンバ６とが本発明のダッシュ部材に相当している。

図１～図４に示すように、１対のストラットタワー４は、上方に突出するように夫々形成されている。具体的には、ストラットタワー４は、前後に延びるエプロンレインフォースメント１０とフロントサイドフレーム２との間に掛け渡されたホイールエプロン（図示略）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。この車両Ｖの構成は、略左右対称構造であるため、以下、右側部材及び右側構造について主に説明する。

ストラットタワー４は、後側程上方に移行する軸心を有する中空状の円筒部４ａと、この円筒部４ａの上端部を塞ぐ円環状の頂部４ｂとを備えている。頂部４ｂには、上方に延びる複数のスタッドボルト１１が立設されている。このストラットタワー４には、フロントサスペンション装置（図示略）のダンパ機構（ダンパ、スプリング等）の上部が部分的に収容されている。ダンパ機構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複数の締結部材により頂部４ｂに締結固定されている（何れも図示略）。

次に、ストラットタワーバー２０について説明する。
図１～図４に示すように、この車両Ｖには、１対のストラットタワー４とカウルメンバ６とを複数の締結部材を介して構造的に連結するストラットタワーバー２０が設けられている。このストラットタワーバー２０は、平面視にて略Ｕ字状に形成され、乗り心地に影響を与える車体の挙動モード（車体捩れモード、膜振動モード）を抑制可能に構成されている。

ここで、車体の挙動モードについて説明する。
車体捩れモードは、車両旋回走行時の挙動モードである。
図５（ａ）の矢印に示すように、車両旋回走行時、ダンパ機構の伸縮動作に伴いストラットタワー４の頂部４ｂが上下方向に変位する。この頂部４ｂの上下変位に起因して車体中心軸回りの車体捩りモードが生じ、操縦安定性が悪化する要因になっている。

膜振動モードは、荒れた路面走行時の挙動モードである。
図５（ｂ）の矢印に示すように、荒れた路面走行時、ストラットタワー４が車幅方向内側に内倒れする一方、カウル部材３が弓形に上下方向に変位する。この頂部４ｂとカウル部材３間の捩れ変位に起因してパネル部材、特に面積が大きいフロアパネルに膜振動モードが生じ、乗り心地が悪化する要因になっている。

ストラットタワーバー２０の説明に戻る。
図６，図７に示すように、ストラットタワーバー２０は、後側程車幅方向内側に移行する左右１対の第１連結部材３０と、車幅方向に延びて１対の第１連結部材３０の後端部間を連結する第２連結部材４０と、１対の第１連結部材３０の前端部を１対のストラットタワー４の頂部４ｂから立設されたスタッドボルト１１に締結部材２３を介して夫々固定する左右１対の前側固定部材５０と、１対の第１連結部材３０の後端部と第２連結部材４０の左右両端部を夫々接続すると共にこれら接続部分をスタッドボルト９と締結部材（図示略）を介して取付ブラケット８に締結固定する左右１対の後側固定部材６０とを主な構成要素としている。

第１，第２連結部材３０，４０は、強化材、例えば、炭素繊維に合成樹脂、例えば、熱硬化性エポキシ系合成樹脂を含侵させた炭素繊維強化樹脂（CFRP）を主な材料としている。
炭素繊維は、第１，第２連結部材３０，４０の長手方向の一端から他端に亙って連続して一様に延びる単繊維が所定数束ねられた繊維束（トウ）で構成されている。
前側固定部材５０及び後側固定部材６０は、アルミニウム合金材料にて構成されている。
それ故、前側固定部材５０及び後側固定部材６０は、第１，第２連結部材３０，４０よりも曲げ剛性及び捩り剛性が共に大きくなるように構成されている。

第１，第２連結部材３０，４０の板材は、３種類の層部分によって構成されている。
図１８に示すように、第１，第２連結部材３０，４０は、厚さ方向中央部に配置された中央層部分Ｌ１と、この中央層部分Ｌ１を挟み込むように配置された本体層部分Ｌ２と、この本体層部分Ｌ２の表面を覆う表面層部分Ｌ３によって構成されている。表面層部分Ｌ３は、耐食性（電蝕性）確保のために設けられている。

中央層部分Ｌ１は、炭素繊維が長手直交方向に延びるように配列された配向９０°の繊維強化樹脂層である。本体層部分Ｌ２は、前述した炭素繊維が長手方向に延びるように配列された配向０°の繊維強化樹脂層である。表面層部分Ｌ３は、織り込まれたガラス繊維に合成樹脂を含侵させたガラス繊維強化樹脂（GFRP）層である。各層の体積割合は、例えば、Ｌ１：Ｌ２：Ｌ３＝７：８０：１３に設定されている。

次に、第１連結部材３０について説明する。
図８，図９，図１４，図１５に示すように、第１連結部材３０は、長手方向直交断面略コ字状の第１連結部材アウタ３１と、第１連結部材アウタ３１と協働して長手方向中間部分に長手方向に延びる閉断面Ｃ１を形成する断面略コ字状の第１連結部材インナ３２とを備えている。第１連結部材アウタ３１は、長手方向両端部分に開断面を有している。閉断面Ｃ１は、長手方向直交断面において断面中心線Ｃに対して非対称に構成されている。これにより、第１連結部材３０に曲げ荷重が入力された場合、第１連結部材３０の捩れ変位に変換している。

第１連結部材アウタ３１は、上壁部３１ｓと、上壁部３１ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部３１ｔとを備えている。
側壁部３１ｔのうち長手方向前側部分と後側部分とは、中間部分よりも幅（上下寸法）が大きくなるように設定されている。１対の側壁部３１ｔの前側部分には、前から順に開口部３１ａ，３１ｂが夫々形成され、１対の側壁部３１ｔの後側部分には、前から順に開口部３１ｃ，３１ｄが夫々形成されている。上壁部３１ｓの前側部分には、開口部３１ａに対応した位置に開口部ｐが形成され、上壁部３１ｓの後側部分には、開口部３１ｄに対応した位置に開口部３１ｑが形成されている。上壁部３１ｓの後側途中部には、上方に突出して左右方向に延びる屈曲部３１ｘが形成されている。

第１連結部材インナ３２は、第１連結部材アウタ３１よりも長手方向寸法が短く構成されている。第１連結部材インナ３２は、上壁部３２ｓと、上壁部３２ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部３２ｔとを備えている。
側壁部３２ｔのうち長手方向前側部分と後側部分とは、中間部分よりも幅が大きくなるように設定されている。１対の側壁部３２ｔの前側部分には、開口部３１ｂに対応した位置に開口部３２ｂが夫々形成され、１対の側壁部３２ｔの後側部分には、開口部３１ｃに対応した位置に開口部３２ｃが夫々形成されている。上壁部３２ｓの後側途中部には、屈曲部３１ｘに対応した位置に上方に突出して左右方向に延びる屈曲部３２ｘが形成されている。第１連結部材インナ３２の長手方向両端部には、断面略コ字状の調整部材２１が夫々配設されている。

次に、第２連結部材４０について説明する。
図１６，図１７に示すように、第２連結部材４０は、第１連結部材３０と同様の材料で構成され、長手方向直交断面略コ字状の第２連結部材アウタ４１と、第２連結部材アウタ４１と協働して長手方向中間部分に長手方向に延びる閉断面Ｃ２を形成する断面略コ字状の第２連結部材インナ４２とを備えている。第２連結部材アウタ４１は、長手方向両端部分に開断面を有している。閉断面Ｃ２は、長手方向直交断面において断面中心線に対して対称且つ略台形状に構成されている。これにより、第２連結部材４０の曲げ剛性を高くしている。

第２連結部材アウタ４１は、上壁部４１ｓと、上壁部４１ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部４１ｔとを備えている。
側壁部４１ｔのうち長手方向左側部分と右側部分とは、中間部分よりも幅が大きくなるように設定されている。１対の側壁部４１ｔの右側部分及び左側部分には、車幅方向外側開口部４１ａ及び車幅方向内側開口部４１ｂが夫々形成され、上壁部４１ｓの右端部分及び左端部分には、開口部４１ａに対応した位置に開口部４１ｐが夫々形成されている（図６参照）。

図１７に示すように、第２連結部材インナ４２は、第２連結部材アウタ４１よりも長手方向寸法が短く構成されている。第２連結部材インナ４２は、上壁部４２ｓと、上壁部４２ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部４２ｔとを備えている。側壁部のうち長手方向前側部分と後側部分とは、中間部分よりも幅が大きくなるように設定されている。１対の側壁部の前側部分には、開口部４１ｂに対応した位置に開口部４２ｂが夫々形成されている（図６参照）。第２連結部材インナ４２の長手方向両端部には、断面略コ字状の調整部材２２が夫々配設されている。

次に、前側固定部材５０について説明する。
図１０，図１１，図１５に示すように、前側固定部材５０は、長手方向直交断面略ハット状の前側固定部材アウタ５１と、前側固定部材アウタ５１と協働して長手方向前側部分に長手方向に延びる閉断面を形成する断面略コ字状の前側固定部材インナ５２とを備えている。前側固定部材アウタ５１は、前側固定部材インナ５２よりも長手方向寸法が短く構成されている。前側固定部材５０の閉断面は、第１連結部材３０の開断面領域Ｓ１ｂに対応するように配置され、前側固定部材５０の開断面は、第１連結部材３０の閉断面領域Ｓ１ａが対応するように配置されている。

前側固定部材アウタ５１は、上壁部５１ｓと、上壁部５１ｓの軸心に平行な両端部から下方に延びた後で軸心から離隔方向に延びる１対の側壁部５１ｔとを備えている。
側壁部５１ｔのうち閉断面構成壁部に相当する鉛直部分には、前から順に開口部５１ｍ，５１ａが夫々形成され、フランジ部に相当する水平部分には、開口部５１ｅが夫々形成されている。上壁部５１ｓには、開口部５１ｍ，５１ａに対応した位置に開口部５１ｎ，５１ｐが夫々形成されている。尚、開口部５１ｅには、スタッドボルト１１が挿通される。

前側固定部材インナ５２は、上壁部５２ｓと、上壁部５２ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部５２ｔとを備えている。側壁部５２ｔには、開口部５１ｍに対応した位置に開口部５２ｍ、開口部５１ａに対応した位置に開口部５２ａ、この開口部５２ａの後側位置で且つ開口部３１ｂ（開口部３２ｂ）に対応した位置に開口部５２ｂが夫々形成されている。上壁部５２ｓの前側部分には、開口部５１ｎに対応した位置に開口部５２ｎが形成されている。

次に、後側固定部材６０について説明する。
図１２，図１３，図１５，図１７に示すように、後側固定部材６０は、長手方向直交断面略コ字状の後側固定部材アウタ６１と、後側固定部材アウタ６１と協働して長手方向に延びる閉断面を形成する断面略コ字状の後側固定部材インナ６２とを備えている。後側固定部材アウタ６１は、後側固定部材インナ６２よりも長手方向寸法が短く構成されている。後側固定部材６０の閉断面の車幅方向外側部分は、第１連結部材３０の開断面領域Ｓ１ｂに対応するように配置され、後側固定部材６０の閉断面の車幅方向内側部分は、第２連結部材４０の開断面領域Ｓ２ｂに対応するように配置されている。
また、後側固定部材６０の車幅方向外側開断面は、第１連結部材３０の閉断面領域Ｓ１ａに対応するように配置され、後側固定部材６０の車幅方向内側開断面は、第２連結部材４０の閉断面領域Ｓ２ａに対応するように配置されている。

後側固定部材アウタ６１は、上壁部６１ｓと、上壁部６１ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部６１ｔとを備えている。
側壁部６１ｔには、車幅方向外側に開口部３１ｄに対応した開口部６１ｄ、車幅方向内側に開口部４１ａに対応した開口部６１ａが夫々形成されている。
上壁部６１ｓには、開口部３１ｑに対応した開口部６１ｑと、開口部４１ｐに対応した開口部６１ｐと、途中部に配置されたスタッド穴６１ｒが夫々形成されている。

後側固定部材インナ６２は、上壁部６２ｓと、上壁部６２ｓの長手方向に平行な両端部から下方に延びる１対の側壁部６２ｔとを備えている。側壁部６２ｔには、車幅方向外側から順に、開口部３１ｃに対応した開口部６２ｃ、開口部３１ｄに対応した開口部６２ｄ、開口部４１ａに対応した開口部６２ａ、開口部４１ｂに対応した開口部６２ｂが夫々形成されている。上壁部６２ｓには、スタッド穴６１ｒに対応したスタッド穴６２ｒが設けられている。尚、開口部６１ｒ，６２ｒには、スタッドボルト９が挿通される。

図１２，図１３に示すように、後側固定部材アウタ６１の車幅方向内側端部と後側固定部材インナ６２の車幅方向内側端部は、平面視にて略平行になるように形成されている。
図１７に示すように、後側固定部材アウタ６１の車幅方向内側端部と第２連結部材アウタ４１との境界部Ｂ１は、後側固定部材インナ６２の車幅方向内側端部と第２連結部材インナ４２との境界部Ｂ２よりも平面視にて車幅方向外側に配設されている。

図７に示すように、左右１対の境界部Ｂ１（Ｂ２）は、傾斜状に形成されている。
ストラットタワーバー２０を車体に取り付けた状態でカウル部材３が弓形に上下方向に変位したとき、中立軸Ａに対して境界部Ｂ１（Ｂ２）は、所定角度θで交差するように設定されている。１対の境界部Ｂ１（Ｂ２）の境界部間距離は、カウル部材３に最も近接した後側境界部間距離Ｄ１が最も短く、カウル部材３から最も離隔した前側境界部間距離Ｄ２が最も長くなるように形成されている。尚、中立軸Ａは、第２連結部材４０の中立面と長手方向直交断面が交差する線である。

次に、ストラットタワーバー２０の組立工程について説明する。
図１９に示すように、第１連結部材３０は、開口部３１ｂ，３１ｃと開口部３２ｂ，３２ｃを夫々位置合わせした後、第１連結部材アウタ３１に第１連結部材インナ３２を接着剤を用いて閉断面Ｃ１を形成するように嵌合固着されている。第１連結部材インナ３２の長手方向一端側及び他端側には、１対の調整部材２１が夫々配置される。調整部材２１の上壁部には開口部２１ｐ、側壁部には２１ａが夫々形成されている。
１対の調整部材２１は、第１連結部材アウタ３１の開口部３１ａ，３１ｄに開口部２１ａが対応し、開口部３１ｐ，３１ｑに開口部２１ｐが対応するように位置決めされる。

第２連結部材４０についても、第２連結部材アウタ４１と第２連結部材インナ４２が略同様の手順で閉断面Ｃ２を形成するように嵌合固着されている。
第２連結部材インナ４２の長手方向一端側及び他端側には、１対の調整部材２２が夫々配置される。調整部材２２の上壁部には開口部２２ｐ、側壁部には２２ａが夫々形成されている。１対の調整部材２２は、第２連結部材アウタ４１の開口部４１ａに開口部２２ａが対応し、開口部４１ｐに開口部２２ｐが対応するように位置決めされる。

前側固定部材アウタ５１は、第１連結部材アウタ３１の端部を上方から覆い、前側固定部材インナ５２は、調整部材２１と第１連結部材インナ３２を下方から覆うことで、前側固定部材アウタ５１と前側固定部材インナ５２は、閉断面と開断面とを形成している。
前側固定部材５０は、第１連結部材３０を外周から囲繞しているため、第１連結部材３０よりも断面積が大きく、断面二次モーメント及び断面二次極モーメントが大きくなるように構成されている。

このとき、開口部５１ｎと開口部５２ｎ、開口部５１ｍと開口部５２ｍが夫々一致している。前側固定部材アウタ５１の開口部５１ａ，５１ｐ及び前側固定部材インナ５２の開口部５２ａ，５２ｂは、ビス（図示略）等を介して第１連結部材３０に固定されるため、固定部に相当している。

図１５に示すように、ストラットタワーバー２０は、第１連結部材３０の長手方向途中部では、第１連結部材アウタ３１と第１連結部材インナ３２の２枚、これより前側部分では、第１連結部材アウタ３１と第１連結部材インナ３２と前側固定部材インナ５２の３枚、更に前側部分では、前側固定部材アウタ５１と第１連結部材アウタ３１と第１連結部材インナ３２と前側固定部材インナ５２の４枚の板厚を有している。
更に前側部分では、ストラットタワーバー２０は、前側固定部材アウタ５１と第１連結部材アウタ３１と調整部材２１と前側固定部材インナ５２の４枚、更に前側部分では、前側固定部材アウタ５１と第１連結部材アウタ３１と前側固定部材インナ５２の３枚、更に前側部分では、前側固定部材アウタ５１と前側固定部材インナ５２の２枚の板厚を有している。

後側固定部材アウタ６１は、第１連結部材アウタ３１の端部を上方から覆い、後側固定部材インナ６２は、調整部材２５と第１連結部材インナ３２を下方から覆うことで、後側固定部材アウタ６１と後側固定部材インナ６２は、閉断面と開断面とを形成している。
後側固定部材６０は、第１連結部材３０を外周から囲繞しているため、第１連結部材３０よりも断面積が大きく、断面二次モーメント及び断面二次極モーメントも大きくなるように構成されている。後側固定部材アウタ６１の開口部６１ｄ，６１ｑ及び後側固定部材インナ６２の開口部６２ｃ，６２ｄは、ビス（図示略）等を介して第１連結部材３０に固定されるため、固定部に相当している。

図１５に示すように、ストラットタワーバー２０は、第１連結部材３０の長手方向途中部では、第１連結部材アウタ３１と第１連結部材インナ３２の２枚、これより後側部分では、第１連結部材アウタ３１と第１連結部材インナ３２と後側固定部材インナ６２の３枚、更に後側部分では、後側固定部材アウタ６１と第１連結部材アウタ３１と調整部材２５と後側固定部材インナ６２の４枚の板厚を有している。
更に後側部分では、ストラットタワーバー２０は、後側固定部材アウタ６１と第１連結部材アウタ３１と後側固定部材インナ６２の３枚、更に後側部分では、後側固定部材アウタ６１と後側固定部材インナ６２の２枚の板厚を有している。

また、後側固定部材アウタ６１は、第２連結部材アウタ４１の端部を上方から覆い、後側固定部材インナ６２は、調整部材２２と第２連結部材インナ４２を下方から覆うことで、後側固定部材アウタ６１と後側固定部材インナ６２は、閉断面と開断面とを形成している。後側固定部材６０は、第２連結部材４０を外周から囲繞しているため、第２連結部材４０よりも断面積が大きく、断面二次モーメント及び断面二次極モーメントも大きくなるように構成されている。後側固定部材アウタ６１の開口部６１ａ，６１ｐ及び後側固定部材インナ６２の開口部６２ａ，６２ｂは、ビス（図示略）等を介して第２連結部材４０に固定されるため、固定部に相当している。

図１７に示すように、ストラットタワーバー２０は、第２連結部材４０の長手方向途中部では、第２連結部材アウタ４１と第２連結部材インナ４２の２枚、これより車幅方向外側部分では、第２連結部材アウタ４１と第２連結部材インナ４２と後側固定部材インナ６２の３枚、更に車幅方向外側部分では、後側固定部材アウタ６１と第１連結部材アウタ３１と第２連結部材インナ４２と後側固定部材インナ６２の４枚の板厚を有している。更に車幅方向外側部分では、ストラットタワーバー２０は、後側固定部材アウタ６１と第１連結部材アウタ３１と調整部材２７と後側固定部材インナ６２の４枚、更に車幅方向外側部分では、後側固定部材アウタ６１と第１連結部材アウタ３１と後側固定部材インナ６２の３枚、更に車幅方向外側部分では、後側固定部材アウタ６１と後側固定部材インナ６２の２枚の板厚を有している。

以上により、ストラットタワーバー２０は、長手方向に沿って板厚の変化を視たとき、２枚以上変化することがない。換言すれば、ストラットタワーバー２０は、長手方向に沿った部材の剛性変化を抑制しているため、車体挙動モードに起因した局所変位の発生を抑制することができる。

次に、本実施例の車両Ｖの前部車体構造における作用、効果について説明する。
作用、効果の説明に当り、膜振動モードにおける車両Ｖの変形挙動についてＣＡＥ（Computer Aided Engineering）による解析を行った。

まず、この解析の基本的な考え方について説明する。
２５×２５０×２．０（ｍｍ）の炭素繊維強化樹脂板材の構造解析モデルを３種類設定し、曲げ剛性と振動減衰性とを夫々比較検証した。
モデルＭ１は、全て配向０°の炭素繊維強化樹脂層で構成されている。モデルＭ２は、配向０°の炭素繊維強化樹脂層が８７％、この配向０°の炭素繊維強化樹脂層の表面に１３％のガラス繊維強化樹脂層が配設されている。モデルＭ３は、本実施形態と同様に、中心部分に配向９０°の炭素繊維強化樹脂層が７％、この配向９０°の炭素繊維強化樹脂層の表面に配向０°の炭素繊維強化樹脂層を８０％、この配向０°の炭素繊維強化樹脂層の表面に１３％のガラス繊維強化樹脂層が配設されている。

図２０に、曲げ剛性の検証結果を示す。尚、共振周波数が高い程、曲げ剛性は高くなる。
図２０に示すように、モデルＭ２は、モデルＭ１よりも曲げ剛性が低くなるものの、電蝕対策は、実施時、信頼性確保上必須構成である。モデルＭ３は、モデルＭ２と略同等の曲げ剛性であることに加え、大荷重／耐久疲労性を確保することができる。

図２１に、振動減衰性の検証結果を示す。尚、モード減衰比が高い程、歪エネルギーの蓄積量が大きく、振動減衰効果が高い。
図２１に示すように、モデルＭ２は、モデルＭ１よりも振動減衰性が低くなるものの、電蝕対策は必須である。モデルＭ３は、モデルＭ２と略同等の振動減衰性であることに加え、大荷重／耐久疲労性を確保することができる。以上により、車体捩りモード及び膜振動モードの抑制効果と実用性とを両立することが確認された。

この車両Ｖの前部車体構造によれば、カウルメンバ６とストラットタワー４とを連結する第１連結部材３０を設けたため、ストラットタワー４の頂部４ｂの上下変位を低減することができ、車体捩りモードを第１連結部材３０の曲げ剛性を用いて抑制することができる。第１連結部材３０は繊維間に合成樹脂材料を含侵させた繊維強化樹脂製の強化層部分を有し、強化層部分の繊維は、長手方向に延びる繊維が長手方向以外の方向に延びる繊維よりも多くなるように配向されているため、ストラットタワー４の上部とカウルメンバ６間の捩れ変位を第１連結部材３０の捩れ変位に変換することができ、車両Ｖの振動減衰能を増加して膜振動モードを抑制している。第１連結部材３０による捩れ変位は、歪エネルギーと運動エネルギーに変換され、この歪エネルギーは第１連結部材３０の合成樹脂材料に剪断歪として一旦蓄えられる。その後、蓄積された歪エネルギー（剪断歪）は、運動エネルギーに再び変換され、その一部が熱エネルギーとして散逸される。

カウルメンバ６と１対のストラットタワー４とを夫々連結する左右１対の第１連結部材３０と、１対の第１連結部材３０の後端部間を連結する第２連結部材４０と、１対の第１連結部材３０の前端部を１対のストラットタワー４に夫々固定する左右１対の前側固定部材５０と、１対の第１連結部材３０の後端部と第２連結部材４０の側端部を接続すると共にこれら接続部分をカウルメンバ６に固定する左右１対の後側固定部材６０とを有し、第１，第２連結部材３０，４０は、平面視にて略Ｕ字状に形成されている。
これにより、左右１対の第１連結部材３０を単一部品として構成することができ、取扱容易性を向上することができる。また、各連結部材２１，２２を直線状に長く形成することができ、連結部材２１，２２の異方性傾向を高くすることができる。

図２２の２点鎖線に示すように、第１連結部材３０は上方に突出して車幅方向に延びる屈曲部３１ｘ（３２ｘ）を備えているため、車両Ｖの正面衝突時、第１連結部材３０の破断部分を後側上方に誘導することができ、エンジン周りに配置された部品（燃料配管等）と破断部分との干渉を回避することができる。尚、図中、実線が衝突前の状態、二点鎖線が衝突後の状態を示している。

第１，第２連結部材３０，４０は、断面略コ字状のアウタ部材２１ａ，２２ａに断面略コ字状のインナ部材２１ｂ，２２ｂを嵌合させて長手方向に延びる閉断面Ｃ１を構成するため、アウタ部材とインナ部材が協働して形成した閉断面Ｃ１により第１，第２連結部材３０，４０の曲げ剛性を増加しつつ、アウタ部材２１ａ，２２ａとインナ部材２１ｂ，２２ｂのうち一方の部材が形成した開断面により第１，第２連結部材３０，４０の捩り剛性をコントロールすることができる。

閉断面Ｃ１は、長手方向直交断面において断面中心線Ｃに対して非対称に構成されているため、第１連結部材３０に曲げ荷重が入力された場合であっても、第１連結部材３０の捩れ変位に容易に変換することができる。

第１，第２連結部材３０，４０に占める強化層部分の体積割合が８０％以上に設定されているため、車体捩りモード及び膜振動モードの抑制効果と実用性とを両立することができる。強化層部分の体積割合が８０％未満では、車体捩りモード及び膜振動モードの抑制効果が十分ではなく、強化層部分の体積割合が８０％以上の場合、第１，第２連結部材３０，４０の電蝕対策を行いつつ、車体挙動モードを抑制することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、炭素繊維強化樹脂製第１，第２連結部材３０，４０の例を説明したが、少なくとも長手方向に延びる繊維が長手方向以外の方向に延びる繊維よりも多くなるように配向されていれば良く、炭素繊維に限られるものではない。
また、長手方向に延びる繊維による強化層部分の体積割合が８０％の例を説明したが、少なくとも強化層部分の体積割合が８０％以上であれば本発明の効果を奏することができる。

２〕前記実施形態においては、第２連結部材４０の長手直交断面（閉断面Ｃ２）形状が断面中心線に対して対称且つ略台形状に形成された例を説明したが、断面中心線に対して非対称に形成することで、振動減衰性を更に増加することができる。

３〕前記実施形態においては、ストラット式サスペンションの例を説明したが、少なくとも、上方に突出した円筒状のタワー部材を有していれば良く、スイングアーム式或いはマルチリンク式サスペンションを備えた車両に適用しても良い。

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、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせ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 フロントサイドフレーム
４ ストラットタワー
６ カウルメンバ
２０ ストラットタワーバー
３０ 第１連結部材
３１ 第１連結部材アウタ
３１ｘ 屈曲部
３２ 第１連結部材インナ
３２ｘ 屈曲部
４０ 第２連結部材
４１ 第２連結部材アウタ
４２ 第２連結部材インナ
５０ 前側固定部材
６０ 後側固定部材
Ｖ 車両
Ｒ 車室
Ｅ エンジンルーム
Ｌ１ （配向９０°）繊維強化樹脂層
Ｌ２ （配向０°）繊維強化樹脂層

Claims (5)

1. 車幅方向に延びて車室とエンジンルームとを区画するダッシュ部材と、このダッシュ部材の左右両端側部分から車体前後方向前方に延びる左右１対のフロントサイドフレームと、これら１対のフロントサイドフレームに固定された左右１対のサスペンションタワー部材であってサスペンション装置のダンパの上部を支持するために上方に突出するように夫々形成された左右１対のサスペンションタワー部材とを備えた車両の前部車体構造において、
   前記ダッシュ部材と前記サスペンションタワー部材とを連結する第１連結部材を設け、
   前記第１連結部材は、繊維間に合成樹脂材料を含侵させた繊維強化樹脂製の強化層部分を有すると共に、上方に突出して車幅方向に延びる屈曲部を備え、
   前記強化層部分の繊維は、長手方向に延びる繊維が長手方向以外の方向に延びる繊維よりも多くなるように配向されたことを特徴とする車両の前部車体構造。
2. 車幅方向に延びて車室とエンジンルームとを区画するダッシュ部材と、このダッシュ部材の左右両端側部分から車体前後方向前方に延びる左右１対のフロントサイドフレームと、これら１対のフロントサイドフレームに固定された左右１対のサスペンションタワー部材であってサスペンション装置のダンパの上部を支持するために上方に突出するように夫々形成された左右１対のサスペンションタワー部材とを備えた車両の前部車体構造において、
   前記ダッシュ部材と前記１対のサスペンションタワー部材とを夫々連結する左右１対の第１連結部材と、
   前記１対の第１連結部材の後端部間を連結する第２連結部材と、
   前記１対の第１連結部材の前端部を前記１対のサスペンションタワー部材に夫々固定する左右１対の前側固定部材と、
   前記１対の第１連結部材の後端部と前記第２連結部材の側端部を接続すると共にこれら接続部分を前記ダッシュ部材に固定する左右１対の後側固定部材とを有し、
   前記第１，第２連結部材は、平面視にて略Ｕ字状に形成され、
   前記第１連結部材は繊維間に合成樹脂材料を含侵させた繊維強化樹脂製の強化層部分を有し、
   前記強化層部分の繊維は、長手方向に延びる繊維が長手方向以外の方向に延びる繊維よりも多くなるように配向されたことを特徴とする車両の前部車体構造。
3. 前記第１，第２連結部材は、断面略コ字状のアウタ部材に断面略コ字状のインナ部材を嵌合させて前記長手方向に延びる閉断面を構成することを特徴とする請求項２に記載の車両の前部車体構造。
4. 前記閉断面は、長手方向直交断面において断面中心線に対して非対称に構成されたことを特徴とする請求項３に記載の車両の前部車体構造。
5. 前記第１，第２連結部材に占める前記強化層部分の体積割合が８０％以上に設定されていることを特徴とする請求項２～４の何れか１項に記載の車両の前部車体構造。