JP5991302B2

JP5991302B2 - サスペンションタワー

Info

Publication number: JP5991302B2
Application number: JP2013232273A
Authority: JP
Inventors: 孝啓福岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2033-11-08
Also published as: JP2015093510A

Description

本発明は、サスペンションタワーに関する。

下記特許文献１には、アルミニウムの鋳物によって構成されたサスペンションストラットマウント（サスペンションタワー）が記載されている。このサスペンションタワーでは、ショックアブソーバの上端部がボルト締結される上壁部に、放射状に延びる断面矩形状のリブが設けられている。

国際公開第２００７／０１９９３５号

上述の如きサスペンションタワーでは、ショックアブソーバからの車両上下方向の入力に対する上壁部の剛性を、上記放射状のリブによって向上させることができる。しかしながら、ショックアブソーバからの車両水平方向の入力に対しては、例えばリブの断面形状が崩れることにより、リブによる剛性向上効果が不足することが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、車両上下方向及び車両水平方向の入力に対する上壁部の剛性向上に寄与することができるサスペンションタワーを得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係るサスペンションタワーは、放射状に延びる複数のビードが上壁部に形成されると共に、前記複数のビードの間にサス締結部と非サス締結部とが交互に設けられ、前記サス締結部にサスペンションの上端部が締結固定されると共に、前記各ビードが、前記サス締結部側に位置する縦壁部と、該縦壁部の上端から前記非サス締結部へ向けて下降するように傾斜した傾斜壁部とを備えている。

請求項１に記載の発明では、放射状に延びる複数のビードが上壁部に形成されているため、サスペンションからサス締結部に加えられる車両上下方向の入力に対する上壁部の剛性向上に寄与することができる。一方、サスペンションからサス締結部に加えられる車両水平方向の入力は、ビードの縦壁部の上端から傾斜壁部を介して非サス締結部へと伝達される。この傾斜壁部は、非サス締結部へ向けて下降するように傾斜している。

ここで、縦壁部の上端への車両水平方向の入力をＦとし、当該入力Ｆに対する傾斜壁部の傾斜角度をθとすると、傾斜壁部への面内入力（面内荷重）は、Ｆｃｏｓθとなる。θ＞０度であれば、Ｆ＞Ｆｃｏｓθであるため、傾斜壁部への面内入力を減少させることができる。それにより、ビードの面外変形を抑制することができるので、車両水平方向の入力に対する上壁部の剛性向上に寄与することができる。

以上説明したように、本発明に係るサスペンションタワーでは、車両上下方向及び車両水平方向の入力に対する上壁部の剛性向上に寄与することができる。

本発明の実施形態に係るサスペンションタワーの上壁部を構成するサスタワープレートの斜視図である。同サスタワープレートの平面図である。図２のＦ３−Ｆ３線に沿った切断面を示す断面図である。比較例に係るサスタワープレートの平面図である。図４のＦ５−Ｆ５線に沿った切断面を示す断面図である。図５の一部を拡大した断面図であり、ビードの面外変形を説明するための図である。比較例において、ビードの設定前後における車両上下方向の着力点剛性比率を示す棒グラフである。比較例において、ビードの設定前後における車両左右方向の着力点剛性比率を示す棒グラフである。

本発明の実施形態に係るサスペンションタワー１０について、図１〜図８に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＵＰ、矢印ＦＲ、矢印ＯＵＴは、車両の上方向、前方向、車幅方向の外側をそれぞれ示している。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。

（構成）
サスペンションタワー１０は、図１及び図２に示されるサスタワープレート１２と、図示しないタワー本体とによって構成されており、自動車の車体前部に設けられたフロントサイドメンバとアッパメンバ（何れも図示省略）との間に架け渡されている。タワー本体は、例えば板金材料によって形成されており、平面視で車幅方向外側が開放された断面略ハット状（断面略Ｕ字状）をなしている。このタワー本体の内側には、図示しないフロントサスペンションの上部が収容される。

サスタワープレート１２は、例えば板金材料によって形成されており、サスペンションタワー１０の上壁部（天壁部）を構成している。このサスタワープレート１２は、例えば板金材料によって略円盤状に形成されている。このサスタワープレート１２の外周部には、下方側へ屈曲された屈曲部が形成されることにより、下方側へ延びるフランジ部１４が形成されている。このフランジ部１４は、タワー本体の上端部の外周面に重ね合わされており、溶接等の手段によってタワー本体の上端部に接合されている。

サスタワープレート１２の中央部には、フロントサスペンションが備えるショックアブソーバ（図示省略）と対向する部位に円形又は略円形の開口１６が形成されている。この開口１６は、ショックアブソーバと同心状に形成されている。この開口１６の孔縁部は、上方側へ向けて断面略Ｌ字状に突出した環状突出部１８とされている。

サスタワープレート１２における環状突出部１８とフランジ部１４との間には、放射状に延びる複数（ここでは６つ）のビード２０が形成されている。これらのビード２０は、サスタワープレート１２の材料である板金材料が部分的に上方側へ膨出（突出）されることにより形成されたものである。

上記６つのビード２０の間には、サス締結部２４と非サス締結部２６とが交互に設けられている。つまり、本実施形態に係るサスタワープレート１２には、３つのサス締結部２４と、３つの非サス締結部２６とが設けられている。非サス締結部２６は、サスタワープレート１２の一般部（一般面）として捉えられる部位であり、サス締結部２４と同一平面上又は略同一平面上に位置している。

各サス締結部２４には、それぞれサス締結孔２８が形成されている。これらのサス締結孔２８に挿入された図示しないボルトがショックアブソーバの上端部を貫通して図示しないナットに螺合することにより、ショックアブソーバの上端部がサスタワープレート１２に締結固定される。

複数のビード２０は、各サス締結部２４を間に挟んで隣り合う一対が一組とされており、一対一組のビード２０は、各サス締結部２４における上記締結固定に必要なスペースを最低限確保するように近接して形成されている。

ここで、上記複数のビード２０は、図３に示されるように、延在方向（長手方向）に沿う方向から見た断面形状が、サス締結部２４側に位置する縦壁部３０を有する三角形状とされている。つまり、各ビード２０は、上記縦壁部３０の上端から非サス締結部２６へ向けて下降するように傾斜した傾斜壁部３２を備えており、断面略直角三角形状に形成されている。これにより、各ビード２０は、サス締結部２４側から非サス締結部２６側へ向かうほど突出高さが減少するように形成されている。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記構成のサスペンションタワー１０では、放射状に延びる複数のビード２０がサスタワープレート１２に形成されている。これにより、フロントサスペンションからサス締結部２４に加えられる車両上下方向の入力に対するサスタワープレート１２の剛性向上に寄与することができる。一方、フロントサスペンションからサス締結部２４に加えられる車両水平方向の入力は、ビード２０の縦壁部３０の上端から傾斜壁部３２を介して非サス締結部２６へと伝達される。この傾斜壁部３２は、非サス締結部２６へ向けて下降するように傾斜している。

ここで、図３に示されるように、縦壁部３０の上端への車両水平方向の入力をＦとし、当該入力Ｆに対する傾斜壁部３２の傾斜角度をθとすると、傾斜壁部３２への面内入力（面内荷重）は、Ｆｃｏｓθとなる。θ＞０度であれば、Ｆ＞Ｆｃｏｓθであるため、傾斜壁部３２への面内入力を減少させることができる。それにより、ビード２０の面外変形を抑制することができるので、車両水平方向の入力に対するサスタワープレート１２の剛性向上に寄与することができる。

上記の効果について、図４及び図５に示されるサスタワープレート１００（比較例）を用いて詳細に説明する。このサスタワープレート１００は、本実施形態に係るサスタワープレート１２と同様に、放射状に延びる複数のビード１０２を備えている。但し、このサスタワープレート１００のビード１０２は、図５に示されるように、延在方向に沿った方向から見た断面形状が、開口部を下方側へ向けたコの字状（略逆Ｕ字状）に形成されており、本実施形態における傾斜壁部３２を備えていない。なお、図４及び図５では、本実施形態と同様の構成については同符号を付与している。

このサスタワープレート１００においても、上記のビード１０２が設定されているため、車両上下方向の剛性を向上させることができるが、ビード１０２の設定によって車両水平方向の剛性が低下してしまう。つまり、サスタワープレート１００のサス締結部２４にフロントサスペンションから車両水平方向（ここでは車両左右方向）の入力Ｆ（図５及び図６参照）が加わると、ビード１０２の上面への入力Ｆによって、図６に二点鎖線で示される如くビード１０２が上方側へ面外変形をする（図６の矢印Ｔ参照）。これにより、サス締結孔２８の孔縁部に車両左右方向の変位ｄが生じてしまう。その結果、車両の操縦安定性が低下することが考えられる。

なお、図７には、サスタワープレート１００において、ビード１０２の設定前後における車両上下方向の着力点剛性比率が示されており、図８には、ビード１０２の設定前後における車両左右方向の着力点剛性比率が示されている。図７に示されるように、ビード１０２の設定によって車両上下方向の着力点剛性は向上する反面、図８に示されるように、ビード１０２の設定によって車両左右方向の着力点剛性は低下してしまう。

これに対し、本実施形態に係るサスタワープレート１２では、前述したように、ビード２０の面外変形を抑制することができるので、車両左右方向の入力に対するサスタワープレート１２の剛性向上に寄与することができる。その結果、車両の操縦安定性を向上させることに寄与することができる。

なお、上記実施形態では、サスタワープレート１２が６つのビード２０を備えた構成にしたが、本発明はこれに限らず、ビードの数は適宜変更することができる。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。

１０サスペンションタワー
１２サスタワープレート（上壁部）
２０ビード
２４サス締結部
２６非サス締結部
３０縦壁部
３２傾斜壁部

Claims

放射状に延びる複数のビードが上壁部に形成されると共に、前記複数のビードの間にサス締結部と非サス締結部とが交互に設けられ、前記サス締結部にサスペンションの上端部が締結固定されると共に、前記各ビードが、前記サス締結部側に位置する縦壁部と、該縦壁部の上端から前記非サス締結部へ向けて下降するように傾斜した傾斜壁部とを備えたサスペンションタワー。