JP2008126914A - 自動車のサスペンションタワー補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車のサスペンションタワーに作用する微小なストロークの振動や衝撃を効率よく減衰するサスペンションタワー補強構造を提供すること。
【解決手段】車体の左右両側に設けられたサスペンションタワー４の上端間に、車幅方向に延び、長手方向の中間部が緩やかに鈍角形状に屈曲して屈曲部１１が前方へ張り出すほぼく字形の第１の連結部材１ａと、第１の連結部材１ａとは逆向きに長手方向の中間部が緩やかに鈍角形状に屈曲して屈曲部１１が後方へ張り出す逆く字形の第２の連結部材１ｂとをほぼひし形状に架けわたし、かつ両連結部材１ａ，１ｂの屈曲部１１，１１間に緩衝装置２を架けわたした補強部材１を設け、サスペンションタワー４に作用する微小な振動を両連結部材１ａ，１ｂにより前後方向の大きなストロークに変換してダンパー２により減衰させるようになした。
【選択図】 図２

Description

本発明は自動車の左右のサスペンションタワーの上端部間に補強部材を架けわたしてサスペンションタワーを補強する構造に関する。

自動車の車体前部または車体後部の左右両側に設けられたサスペンションタワーの上端部には、前輪または後輪を支えるサスペンションの構成部材たるストラッドの上端が結合されている。サスペンションタワーには上記ストラッドを介して車両走行時の車輪から伝達される振動により振動し、この振動は自動車の操縦安定性に悪影響を及ぼす。

そこで従来、左右のサスペンションタワーの上端間に金属製の棒材またはパイプ材からなる補強部材を架設してサスペンションタワーおよびその周辺部の車体の剛性を強化して振動を抑制する対策がとられている。しかしながら、このようにすると一方において車両走行時に乗員にゴツゴツ感が与えられ乗り心地を低下させる問題が生じる。そこで補強部材にダンピング性能をもたせて乗り心地を改善することが提案されている(例えば特許文献1参照。)。

図５にこの種の代表的な補強部材を示し、補強部材9は、液体を封入したシリンダ９１をピストンロッド９２の先端のピストンにより仕切り、ピストンロッド９２の軸方向の動きによりピストンに形成された貫通孔を液体が流通するようになしたハイドロリックダンパーにより構成されている。補強部材９はシリンダ９１側の端末部およびピストンロッド９２側の端末部をそれぞれ左右のサスペンションタワーの上端部に結合して両サスペンションタワー４，４間に車幅方向に架設される。これにより車両走行時のサスペンションタワー４，４付近の車体の振動は、ピストンロッド９２の移動に伴う封入液体の粘性抵抗およびピストンの貫通孔を通過する時の流通抵抗により減衰される。
特開２００２−２１１４３７号公報

しかしながら、従来の車幅方向に架設したダンパー式の補強部材では、車体の微小な振動に対して減衰力を発揮することは難しい。そこで振動に対して感度よく作用する高性能のダンパーを用いることも考えられるが高価なもののとなり、かかるダンパーを車両のサスペンションタワー間を連結するダンパーとして用いることは実用的とは言えない。そこで本発明は車体の微小な振動を効果的に減衰でき、乗員の乗り心地を改善するサスペンションタワーの補強構造を提供することを課題としてなされたものである。

本発明は、車体の左右両側に設けられたサスペンションタワーの上端間に車幅方向に補強部材を架けわたした自動車のサスペンションタワーの補強構造において、上記補強部材を、左右のサスペンションタワーの上端部に連結した左右両側の端末部よりも長手方向の中間部が前側へ張り出す鈍角形状に屈曲形成したほぼく字形の第１の連結部材と、上記第１の連結部材とは逆向きに、左右のサスペンションタワーの上端部に結合した両端末部よりも長手方向の中間部が後側へ張り出す鈍角形状に屈曲形成したほぼ逆く字形の第２の連結部材とでほぼひし形状に構成する。そして上記第１および第２の連結部材間には両者の上記鈍角形状に屈曲形成した長手方向中間の屈曲部間を車両前後方向に架けわたす緩衝装置を設ける（請求項１）。サスペンションタワーは主として車幅方向に振動する。左右のサスペンションタワーが変位して両者間の間隔が変化すると、第１および第２の連結部材の屈曲部の屈曲角度が変化し、両連結部材の屈曲部間の車両前後方向の間隔が変化する。この間隔の変化は、屈曲角度が鈍角に設定されていると、サスペンションタワーの変位よりも拡大して現れる。従ってサスペンションタワーの微小な振動でも緩衝部材の作動ストロークは大きくなり、振動減衰効果が効果的に発揮される。

上記緩衝装置として、上記第１および第２の連結部材の両屈曲部間の前後方向の伸長変形を抑制するように設けた液圧式ダンパー装置で構成する（請求項２）。緩衝部材として液圧式ダンパー装置を好適に用いることができる。

上記第１および第２の連結部材は各屈曲部の屈曲角度を、150度から170度の範囲に設定する（請求項３）。サスペンションタワーの車幅方向の変位を効率よく第１および第２の連結部材の前後方向のストロークの大きな変位に置き換えることができる。

図１ないし図４に基いて車体前部のエンジンルーム内に設けられたフロントサスペンションタワーに本発明を適用した実施形態を説明する。図１、図２に示すようにエンジンルーム内には、左右のエプロンアッパメンバ５とフロントサイドメンバ６との間のエンジンルーム側壁部７にはそれぞれ車幅方向対称位置に左右のフロントサスペンションタワー(以下、単にサスペンションタワーという)４が形成してある。

サスペンションタワー４は、フロントサイドメンバ６側から上方へ延びる筒状で、タワー上端はエプロンアッパメンバ５の上面とほぼ同一高さで、上端パネル４０により閉じてある。図は省略したが、サスペンションタワー４の内部には前輪を指示するフロントサスペンションペンの構成部材たるストラッドが立設され、サスペンションタワー４の上端パネル４０に上記ストラッドの上端に設けられた取付用ボルトを下方から貫通せしめて締結してある。

そして左右のサスペンションタワー４の上端間には、左右のサスペンションタワー４が相互に支えあうように車幅方向に補強部材１が架けわたしてある。補強部材１は、金属の丸パイプ製で、長手方向の中間部が緩やかな鈍角状に屈曲したほぼく字形の第１の連結部材１ａと、第１の連結部材１ａとは逆に中間部が緩やかな鈍角状に屈曲したほぼ逆く字形の第２の連結部材１ｂとを備えている。

第１および第２の連結部材１ａ，１ｂの両端にはそれぞれブラケット１０が固着してある。各ブラケット１０は、上方が開口する断面ほぼコ字形の溶接部１０１に連結部材１ａ，１ｂの端末部を嵌入して溶接結合してあり、溶接部１０１の底壁から張り出す平板状でボルト貫通孔を備えた取付部１０２が形成してある。

両連結部材１ａ，１ｂは、第１の連結部材１ａを中間の屈曲部１１が前側に突出するように配置するとともに、第２の連結部材１ｂを中間の屈曲部１１が後側に突出するように配し、両連結部材１ａ，１ｂでほぼひし形状に左右のサスペンションタワー４の上端間を架けわたしてある。両連結部材１ａ，１ｂは両端の各ブラケット１０の取付部１０２をサスペンションタワー４の上端パネル４０と上記ストラッドとの結合部と一体に上記ボルトに揺動可能に連結してある。

第１の連結部材１ａの屈曲部１１の内角αは、両側の各傾斜部１２,１３が、左右のサスペンションタワー４の上端間を車幅方向に結ぶ直線Ｘと約１０度前後の傾斜角θで交わるように、約１６０度の角度に設定してある。第１の連結部材１ａと同様に第２の連結部材１ｂの屈曲部１１の内角αも約１６０度に設定してある。

第１および第２の連結部材１ａ，１ｂの両屈曲部１１，１１は車体の車幅方向センターラインＣＬ上に配してあり、両屈曲部１１，１１間には前後方に緩衝部材たるダンパー２が架設してある。図３（Ａ），（Ｂ）に示すようにダンパー２は周知の油圧式ダンパーで、シリンダ２０と、シリンダ２０に対して伸縮作動可能に組み付けたピストンロッド２１とで構成してある。シリンダ２０内はその一端から摺動自在に嵌入したピストンロッド２１のピストン２３により長手方向に２室に仕切られ、第１油室ｒ１と第２油室ｒ２が形成してある。シリンダ２０の上記一端はロッド本体を挿通する蓋部材２６で閉じてあり、両油室ｒ１，ｒ２にはオイルが充填してある。

ピストン２３には第１油室ｒ１と第２油室ｒ２との間をオイルが行き来可能な大小径の異なるオリフイス（小穴）２４，２５が設けてあり、小径のオリフイス２４にはピストンロッド２１の伸長時に第１油室ｒ１から第２油室ｒ２へのオイルの移動を許容する一方、収縮時の移動を禁止する弁が設けてある。大径のオリフイス２５には収縮時に第２油室ｒ２から第１油室ｒ１へのオイルの移動を許容し、伸長時の移動を禁止する弁が設けてある。ダンパー２はピストンロッド２１の伸縮動作で各オリフイス２４，２５をオイルが流通し、オイルの流動抵抗によりピストンロッド２１の伸縮動作が抑制される。

第１および第２の連結部材１ａ，１ｂの各屈曲部１１，１１にはそれぞれ、断面ほぼコ字形のブラケット１４が、その上下の壁部で屈曲部１１を上下に挟むように嵌合し、ブラケットの上壁部、下壁部および屈曲部１１を上下に貫通する支軸によりカシメ結合して設けてある。これらうちの一方のブラケット１４の縦壁部にシリンダ２０の端末部を左右方向に相対的に揺動可能に連結するとともに、他方のブラケット１４の縦壁部にピストンロッド２１の端末部を左右方向に相対的に揺動可能に連結してある。

車両の走行時、前輪から上記ストラッドを介して作用する振動によりサスペンションタワー４は主として車幅方向車内側へ振動し、左右のサスペンションタワー４，４の間隔が狭められた場合、両サスペンションタワー４間に架設した補強部材１の第１および第２の連結部材１ａ，１ｂは車幅方向に圧縮され、中間の屈曲部１１の屈曲角度が変化して、両連結部材１ａ，１ｂの屈曲部１１，１１間の前後間隔が広がる。この場合、両屈曲部１１，１１間に前後方向に架設したダンパー２が伸長され伸長動作に対する抵抗力が発揮されて、ダンパー２によりサスペンションタワー４の振動が減衰される。

ところで、サスペンションタワー４の車内外方向の振動幅が微小な場合、左右のサスペンションタワー４間をダンパーで直線状に連結すると、ダンパーのピストンロッドのストロークも微小であって、振動減衰効果はほとんど発揮されない。これに対して本実施形態ではサスペンションタワー４の変位に対して第１および第２の連結部材１ａ，１ｂの屈曲部１１，１１間の間隔は大きく変化する。

図４は第１および第２の連結部材１ａ，１ｂの作動をモデル的に示すもので、両連結部材１ａ，１ｂは左右対称のひし形形状で、左右両側の端末を結ぶ直線Ｘに対して傾斜角度θとし、振動により連結部材１ａ，１ｂの左右の端末が対向方向に変位（変位量ｄ）したとき、連結部材１ａ，１ｂの屈曲部１１は屈曲角度が変化して前後方向に変位（変位量ｄ１）する。

このとき斜辺の長さｄで、これと底辺との傾斜角度θの直角三角形Ａと、斜辺の長さｄ１で，これと底辺とのなす傾斜角度θの直角三角形Ｂは相似となる。直角三角形Ｂの垂直辺の長さＳ１は直角三角形Ａの底辺の長さＳとほぼ同じで、斜辺の長さ（変位量）ｄをｄ＝１とするとｄ１の長さは数式１より求められる。

よって、連結部材１ａ，１ｂの車幅方向の変位に対して連結部材１ａ，１ｂの屈曲部１１，１１間の車両前後方向の変位は拡大され、従って特別に高性能のダンパーを用いなくても、サスペンションタワー４およびその周辺に作用する微小振動の振動減衰効果は効率よく発揮される。

なお、連結部材１ａ，１ｂの上記傾斜角度θは小さいほうが連結部材１ａ，１ｂの車幅方向の変位に対して屈曲部１１，１１間の車両前後方向の変位は拡大されるので、傾斜角度θを約５度〜１５度の範囲に設定することが好ましく、各連結部材１ａ，１ｂの屈曲部１１，１１の内角度αを約１７０度〜１５０度の角度に設定する。

上述の実施形態では、第１および第２の連結部材１ａ，１ｂの両端の連結点をそれぞれ同一とし、かつサスペンションタワー４の上端パネル４０とストラッドの上端と一体に連結したが、これに限らず、両連結部材１ａ，１ｂの両端を上端パネル４０上に、ストラッドの上端と離して連結してもよく、更に各連結部材１ａ，１ｂの両端を上端パネル４０上の前後位置に離して連結してもよい。また、補強部材1のダンパーとして各オリフイス２４，２５に弁を備えたものを用いたが、これに必ずしも弁は必要なものでなく、弁のないタイプのダンパーでもよい。フロントサスペンションタワーに限らず、リヤサスペンションタワー等に用いていもよい。

本発明のサスペンションタワー補強構造を示す概略斜視図である。 上記サスペンションタワー補強構造を示す概略平面図である。 図３（Ａ），（Ｂ）は上記サスペンションタワー補強構造に用いるダンパーの作用を示す簡易説明図である。 上記サスペンションタワー補強構造に用いる補強部材の作用モデルを示す概略図である。 従来のサスペンションタワー補強構造を示す概略斜視図である。

符号の説明

１ 補強部材
１ａ 第１の連結部材
１ｂ 第２の連結部材
１０ 端末ブラケット（端末部）
１１ 屈曲部
２ ダンパー（緩衝装置）
４ サスペンションタワー
４０ 上端パネル（上端部）
α 屈曲角度

Claims (3)

1. 車体の左右両側に設けられたサスペンションタワーの上端間に車幅方向に補強部材を架けわたした自動車のサスペンションタワーの補強構造において、
   上記補強部材を、左右のサスペンションタワーの上端部に連結した左右両側の端末部よりも長手方向の中間部が前側へ張り出す鈍角形状に屈曲形成したほぼく字形の第１の連結部材と、
   上記第１の連結部材とは逆向きに、左右のサスペンションタワーの上端部に結合した両端末部よりも長手方向の中間部が後側へ張り出す鈍角形状に屈曲形成したほぼ逆く字形の第２の連結部材とでほぼひし形状に構成し、
   上記第１および第２の連結部材間には両者の上記鈍角形状に屈曲形成した長手方向中間の屈曲部間を車両前後方向に架けわたす緩衝装置を設けたことを特徴とする自動車のサスペンションタワー補強構造。
2. 上記請求項1に記載の自動車のサスペンションタワー補強構造において、
   上記第１および第２の連結部材は金属製の棒材またはパイプ材からなり、
   上記緩衝装置として、上記第１および第２の連結部材の両屈曲部間の前後方向の間隔の伸縮を抑制するように設けた液圧式ダンパー装置で構成した自動車のサスペンションタワー補強構造。
3. 請求項1または２に記載の自動車のサスペンションタワー補強構造において、
   上記第１および第２の連結部材の屈曲部の屈曲角度を、150度から170度の範囲に設定した自動車のサスペンションタワーの補強構造。