JP5803759B2 - ストラット取付構造、車体構造 - Google Patents

Description

この発明は、車体のストラットタワーに、ストラットから伝達された荷重による面外変形を抑制可能なストラット取付構造、車体構造に関する。

周知のように、車輪を軸支する車輪支持部材を支持するストラットは、ストラットタワーを介して車体に取付けられている。
図７は、サスペンション８０を、ストラット８１を介して車体に取付けるストラット取付構造の一例を示す図である。

車体構造は、例えば、図７に示すように、ホイールハウス１１０と、ホイールハウス１１０に対応して設けられたストラットタワー１２０と、上部サイドメンバ１３０とを備え、ホイールハウス１１０は、下部が下部サイドメンバ（不図示）に接続され、上部が上部サイドメンバ１３０に接続されている。
ストラットタワー１２０は、ホイールハウス１１０に対応して設けられ、ストラットハウジング１２１とストラット取付部を構成するストラット取付壁部１２２とを有し、ストラット取付壁部１２２は、ストラット８１の軸線と略直交して形成されている。

サスペンション８０は、例えば、ストラット８１と、コイルスプリング８２と、車輪WHを回転可能に軸支するナックル（車輪支持部材）８３と、ロアアーム８４とを備え、ストラット８１は、上部がストラット取付壁部１２２に、下部がナックル８３の上部に連結され、ナックル８３は、下部がロアアーム８４の先端側に、ロアアーム８４の基端側は車体側に連結されている。

かかる従来のストラット取付構造は、ストラット８１を介して大きな荷重Ｆがストラット取付部１２２に付加されると、ストラット取付壁部１２２に面外変形が発生し易いという問題があった。

そこで、ストラットタワーとサイドメンバとを連結部材で連結し、ストラットタワー上部と連結部材の一部を重ね合わせて二重構造にするとともに、それぞれの周縁部にフランジを形成することで、剛性を向上する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−２９２２２６号公報

しかしながら、簡単な構成により、車体重量及び製造コストの増加を抑制しつつストラットタワーの剛性を効率的に向上させる技術に対して強い要請がある。

そこで、発明者は、簡単な構成により車体重量及び製造コストの増加を抑制しつつ、ストラットタワーの剛性を向上する技術を鋭意研究した結果、ストラットを介して伝達される力のうち、取付壁部と直交する方向に作用する力を抑制することが、ストラット取付部における面外変形を効率的に低減可能であるとの知見を得た。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、簡単な構成により車体重量及び製造コストの増加を抑制しつつ、ストラット取付部における面外変形を効率的に低減することが可能なストラット取付構造、車体構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、車輪を軸支する車輪支持部材を支持するストラットを、車体に取付けるストラット取付構造であって、前記ストラットは、車体の左右部分に配置されたホイールハウスに対応して設けられ、前記ストラットが取付けられるストラットタワーのストラット取付壁部は、六角錐壁部を備えることで複数の異なる方向から支持する取付部材を用いて取付けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、車輪を軸支する車輪支持部材を支持するストラットが取り付けられる車体構造であって、車体の左右部分に配置されたホイールハウスと、前記ホイールハウスに対応して設けられ、前記ストラットが取付けられるストラットタワーと、を備え、前記ストラットタワーは、前記ストラットが取付けられるストラット取付壁部は、六角錐壁部を備えることで前記ストラットを支持する取付部材が複数の異なる方向から挿通される取付孔が形成されていることを特徴とする。

この発明に係るストラット取付構造、車体構造によれば、ストラットが複数の異なる方向から支持する取付部材を用いてストラット取付壁部に取付けられているので、ストラットを介してストラットタワーに付加されるストラット軸線（長手）方向の力は、ストラット取付壁部に対して、接線方向（ストラット取付壁部に沿う方向）の分力と法線方向（ストラット取付壁部と直交する方向）の分力として作用する。その結果、ストラット取付壁部に面外変形を生じさせる法線方向の分力の作用が抑制され、ストラット取付壁部に生じる面外変形を抑制することができる。また、ストラットの取付部を容易に加工することができ、また、ストラットを容易かつ効率的に六角錘壁部に取付けることができる。

この明細書において、複数の異なる方向から支持するとは、従来、ストラットタワー上部に形成されたストラット壁部に配置した取付ボルト（又はストラット側のスタッドボルト）をストラットの軸線方向に沿って略同方向に配置することで、ストラットを支持していたのに対し、少なくとも取付部材のひとつが他の取付部材と異なる方向に向って配置されていることをいう（すべての取付部材の方向が異なる方向に向かって配置される場合を含む）。なお、複数の取付部材がストラットの軸線回りに等間隔に配置され、先端側が軸線に向かうとともに、各取付部材がストラットの軸線と等しい交差角度で交差する場合、ストラット取付壁部の接線方向の分力が相殺されて好適である。

請求項２に記載の発明は、前記複数の取付部材がストラットの軸線回りに等間隔に配置され、前記取付部材の先端側が前記ストラットの軸線に向かうとともに、前記各取付部材がストラットの軸線と等しい交差角度で交差することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車体構造であって、前記複数の取付部材がストラットの軸線回りに等間隔に配置され、前記取付部材の先端側が前記ストラットの軸線に向かうとともに、前記各取付部材がストラットの軸線と等しい交差角度で交差することを特徴とする。

この発明に係るストラット取付構造、車体構造によれば、各取付部材がストラットの軸線と等しい交差角度で交差するので、ストラット取付壁部の接線方向の分力を相殺することができる。

この発明に係るストラット取付構造、車体構造によれば、ストラットが複数の異なる方向から支持する取付部材を用いてストラット取付壁部に取付けられているので、ストラット取付壁部に面外変形を生じさせる力が抑制され、ストラットタワーに面外変形を発生させるのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車体構造を示す図である。 本発明の第１参考例に係る車体構造の一例を示す図であり、（Ａ）は球面壁部を備えたストラットタワーの斜視図を、（Ｂ）はストラットタワーの平面図を、（Ｃ）は（Ｂ）のＸ−Ｘ断面におけるストラット取付構造を示す図である。 本発明の第１参考例に係るストラット取付構造の一例を説明する図である。 本発明の第２参考例に係る車体構造の一例を示す図であり、（Ａ）は曲面壁部を備えたストラットタワーの平面図を、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ断面におけるストラット取付構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車体構造の一例を示す図であり、（Ａ）は多角錘面壁部を備えたストラットタワーの平面図を、（Ｂ）は（Ａ）の側面を示す図である。 本発明の第３参考例に係る車体構造を示す図であり、（Ａ）は曲面壁部にストラット支持凹部が形成されたストラットタワーの斜視図を、（Ｂ）は（Ａ）のＺ−Ｚ断面を示す要部詳細を説明する図である。 従来のストラット取付構造を説明する図である。

以下、図１から図３を参照して、本発明の一実施形態及び第１参考例について説明する。
図１は、一実施形態及び第１参考例に係る車体構造の概略構成を示す図であり、符号１は車体構造を示している。また、図２は、第１参考例に係るストラットタワーの要部を、図３は第１参考例に係るストラット取付構造の一例を示す図である。

車体構造１は、図１に示すように、前部車体構造２と後部車体構造３とを備え、前部車体構造２は、例えば、車体の左右部分に形成された下部サイドメンバ（不図示）と、ホイールハウス１０と、ホイールハウス１０に対応して設けられたストラットタワー２０と、上部サイドメンバ３０とを備え、ホイールハウス１０は、下部が下部サイドメンバに接続され、上部が上部サイドメンバ３０に接続されている。一実施形態及び第１参考例において、ホイールハウス１０、ストラットタワー２０、上部サイドメンバ３０は、それぞれ高張力鋼をプレス加工することにより成形されている。

ストラットタワー２０は、図２に示すように、ストラットハウジング２１と、ストラットハウジング２１の上部に形成された下方に凹形状とされた略半球形の球面壁部（ストラット取付壁部）２２とを備え、ストラットハウジング２１はホイールハウス１０に接続され、球面壁部２２には、３つの取付孔２４と１つの貫通孔２６が形成されている。

サスペンション８０は、図３に示すように、例えば、ストラット８１と、コイルスプリング８２と、車輪WHを回転可能に軸支するナックル（車輪支持部材）８３と、ロアアーム８４とを備え、ストラット８１は、上部は球面壁部２２に、下部はナックル８３の上部に連結され、ナックル８３は下部がロアアーム８４の先端側に連結され、ロアアーム８４の基端側は車体側に連結されている。

ストラット８１は、上部にストラットタワー２０との取付部８１Ａが形成され、取付部８１Ａは、ストラットタワー２０の球面壁部２２の下側凹部に配置され、取付孔２４を通じて配置された取付ボルト４０によって球面壁部２２に取付けられ、取付部８１Ａが球面壁部２２が当接することで、車輪ＨＷからストラット８１を介して伝達される荷重をストラットタワー２０が支持するようになっている。

また、取付部８１Ａには、例えば、ストラット８１の軸線周りに１２０°間隔で配置された取付ボルト４０が螺合される図示しない３つのネジ穴が形成されており、各ネジ穴は、先端側がストラット８１の軸線に向かうとともにその延長線がそれぞれ等しく交差角４５°でストラット８１の軸線と交差するように構成されている。

球面壁部２２に形成された取付孔２４は、ストラット８１の取付部８１Ａのネジ穴と対応しており、矢印Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３で示す球面壁部２２の法線方向に取付ボルト４０が挿通可能とされ、貫通孔２６にはストラット８１のロッドが挿通可能とされている。
その結果、図２（Ｃ）の断面に示すように、ストラット８１の軸線方向に付加された荷重Ｆ０は、球面壁部２２の法線方向の分力Ｆ１と接線方向の分力Ｆ２として球面壁部２２に作用し、球面壁部２２に生じる分力Ｆ１に起因する面外変形を抑制することができる。

前部車体構造２によれば、ストラット８１が異なる３方向から支持する取付ボルト４０を用いて球面壁部２２に取付けられているので、球面壁部２２に面外変形を生じさせる法線方向の分力の作用が抑制され、球面壁部２２の面外変形を抑制することができる。

また、３つの取付ボルト４０が、ストラット８１の軸線回りに１２０°の等間隔かつ先端側がストラット８１の軸線と４５°でそれぞれ交差角度で交差するので、球面壁部２２の接線方向の分力が相殺されて好適である。

次に、図４を参照して、本発明の第２参考例について説明する。
図４は、第２参考例の車体構造に係るストラットタワー５０を示す図である。
ストラットタワー５０がストラットタワー２０と異なるのは、ストラットタワー２０が略半球形の球面壁部２２を有していたのに代えて、ストラットタワー５０が、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すような取付壁部５２を備えている点である。

取付壁部５２は、曲面壁部５２Ａと接続壁部５２Ｂとを備え、曲面壁部５２Ａは、上部中央側の曲率が周縁部から漸次縮小して上部中央側が球面よりも緩やかな曲面に形成され、接続壁部５２Ｂは、曲面壁部５２Ａと上部サイドメンバ３０間に形成され上面が平坦とされ、曲面壁部５２Ａと上部サイドメンバ３０とを接続するようになっている。

また、取付壁部５２には、３つの取付孔５４と貫通孔５６が形成されている。
３つの取付孔５４のうち、１つはストラット８１の軸線と車体長さ方向同位置の接続壁部５２Ｂの天面に形成され、他の２つの取付孔５４は、この接続壁部５２Ｂ上の取付孔５４を起点として、ストラット８５の軸線廻りに左右１２０°の等しい間隔で形成されている。

かかる構成により、曲面壁部５２Ａに形成された２つの取付孔５４には、ストラット８５の軸線に向かう取付ボルト４０が挿通され、接続壁部５２Ｂの天面に位置する１つの取付孔５４には、ストラット８５の軸線に沿う方向の取付ボルト４０が挿通される。その他は、第１参考例と同様であるため、説明を省略する。

第２参考例によれば、曲面壁部５２Ａに挿通された２つの取付ボルト４０から伝達される力は、曲面壁部５２Ａの法線方向の分力が小さくなって曲面壁部５２Ａの面外変形が抑制され、曲面壁部５２Ａの接線方向の分力については車体長さ方向で相殺される。
また、接続壁部５２Ｂに対する取付ボルト４０は、上面から取り付けられるのでストラット８５を容易かつ効率的に取付けることができる。

次に、図５を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図５は、一実施形態に係るストラットタワー６０を示す図である。
ストラットタワー６０がストラットタワー２０と異なるのは、球面壁部２２に代えて、頂部に貫通孔６６が開口した六角錐壁部６２を備えている点である。六角錐壁部６２は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、取付孔６４が形成された側面６２Ａと取付孔６４が形成されていない側面６２Ｂとが交互に配置されていて、貫通孔６６にはストラットのロッドが挿通可能とされている。その他は、第１参考例と同様であるため、説明を省略する。

一実施形態によれば、ストラットの取付部が平面の集合により形成されるので、ストラットの取付部を容易に加工することができ、また、ストラット８１を容易かつ効率的に六角錘壁部６２に取付けることができる。
なお、六角錐以外の多角錘（各側面の形状、大きさが相違する場合を含む）を用いてもよいし、上部サイドメンバ３０と接続部材を用いて接続する構成としてもよい。

次に、図６を参照して、本発明の第３参考例について説明する。
図６は、第３参考例の車体構造に係るストラットタワー７０を示す図である。
ストラットタワー７０がストラットタワー２０と異なるのは、球面壁部２２に代えて、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、球面壁部７２に凹部７３が形成され、凹部７３の中央部に取付孔７４が形成されている点である。
第３参考例によれば、球面壁部７２に凹部７３が形成されているので、ストラット８６の取付部８６Ａが凹部７３下方の凸部と当接することで力の伝達領域を容易に制御して面外変形を抑制することができる。また、ストラット８６の加工、製造が容易となり、ストラット８６をストラットタワー７０に容易かつ効率的に取付けることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、前部車体構造２に係るストラットタワー２０、５０、６０、７０について説明したが、例えば、後部車体構造３に係るストラットタワーに適用してもよい。また、ストラットが操舵装置、駆動軸と接続されるかどうか、また、ダブルウィッシュボーン等のサスペンションメンバに支持されるかどうかは任意に設定することができる。

また、上記実施形態においては、取付部材がボルト４０である場合について説明したが、ストラット８１、８５、８６の取付部８１Ａ、８５Ａ、８６Ａに設けられたスタッドボルトやせん断キー等を取付部材として用いてもよい。また、用いる取付部材の数は、任意に設定することができる。

また、上記実施形態においては、異なる方向（略垂直方向に取付ける取付ボルト４０を除く）からストラットを支持する取付ボルト４０が、ストラット取付壁部の法線方向に配置され、ストラット８１、８５、８６の軸線に向けて配置する場合について説明したが、取付ボルト４０の方向や、その方向の設定、ストラットの軸線に向けるかどうか、ストラットの軸線との交差角度等は、ストラットを複数の異なる方向から支持する取付部材によることで、任意に設定してもよい。
また、球面壁部、曲面壁部、平坦部、多角錘等を、任意に組み合わせた構成としてもよい。
また、荷重の一部を取付部材を介さずに受ける構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、ホイールハウス１０、ストラットタワー２０、上部サイドメンバ３０が、それぞれ高張力鋼をプレス加工することにより成形されている場合について説明したが、例えば、材料を、材料を高張力鋼以外の鋼板、マグネシウム（合金を含む）、アルミニウム（合金を含む）、カーボン樹脂、ＦＲＰ等とするかどうかは、任意に選択してもよいし、かかる場合に、それぞれの材料に適したプレス加工以外の任意の加工方法を選択してもよい。

この発明に係るストラット取付構造、車体構造によれば、ストラットタワーにおける面外変形の発生を抑制することができるので、産業上利用可能である。

１ 車体構造
２ 前部車体構造
１０ ホイールハウス
２０、５０、６０、７０ ストラットタワー
２１ ストラットハウジング
２２、７２ 球面壁部（ストラット取付壁部）
３０ 上部サイドメンバ
４０ 取付ボルト（取付部材）
５２ ストラット取付壁部
５２Ａ 曲面壁部
６２ 多角錘壁部（ストラット取付壁部）
７２ ストラット取付壁部
８１、８５、８６ ストラット

Claims (4)

1. 車輪を軸支する車輪支持部材を支持するストラットを、車体に取付けるストラット取付構造であって、
   前記ストラットは、
   車体の左右部分に配置されたホイールハウスに対応して設けられ、前記ストラットが取付けられるストラットタワーのストラット取付壁部は、六角錐壁部を備えることで複数の異なる方向から支持する取付部材を用いて取付けられていることを特徴とするストラット取付構造。
2. 前記複数の取付部材がストラットの軸線回りに等間隔に配置され、前記取付部材の先端側が前記ストラットの軸線に向かうとともに、前記各取付部材がストラットの軸線と等しい交差角度で交差することを特徴とする請求項１に記載のストラット取付構造。
3. 車輪を軸支する車輪支持部材を支持するストラットが取り付けられる車体構造であって、
   車体の左右部分に配置されたホイールハウスと、
   前記ホイールハウスに対応して設けられ、前記ストラットが取付けられるストラットタワーと、を備え、
   前記ストラットタワーは、
   前記ストラットが取付けられるストラット取付壁部は、六角錐壁部を備えることで前記ストラットを支持する取付部材が複数の異なる方向から挿通される取付孔が形成されていることを特徴とする車体構造。
4. 前記複数の取付部材がストラットの軸線回りに等間隔に配置され、前記取付部材の先端側が前記ストラットの軸線に向かうとともに、前記各取付部材がストラットの軸線と等しい交差角度で交差することを特徴とする請求項３に記載の車体構造。

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