JP6332242B2 - 車両のサスペンションタワー部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のサスペンションタワー部構造に関する。

サスペンションタワー部構造は、サスペンションの上端部が締結固定される複数の締結部が設けられた上面部と、該上面部の周縁部からコーナー部を介して下方に延在する外周壁部と、を備え、上面部にリブを形成することにより上下方向の剛性を向上させて、これによって、車両走行時に上面部に作用するサスペンションからの上下方向の入力荷重に抗するようにしたものが知られている。

例えば、特許文献１には、サスペンションタワー部の上面部が、サスペンションの上端部が締結固定される複数の締結部が設けられた締結面部と、該締結面部の中央部から環状リブを介して上方にオフセットして位置する頂面部とでなる２段構造に構成されたものが開示されている。このサスペンションタワー部は、締結面部の上面に、環状リブの外周側に放射状に延在する放射状リブが更に形成されており、環状リブと放射状リブとによって、上面部の剛性を向上させている。

特開２０１５−０６７０６７号公報

ところで、特許文献１のサスペンションタワー部構造では、サスペンションからの上下方向への入力荷重に対して、リブによって上面部の剛性を向上させることによって抗するようになっている。

したがって、サスペンションタワー部の剛性を向上させるに際して、サスペンションからの上下方向への入力荷重に対して、上面部のみならずサスペンションタワー部のより広い範囲でより効率的に支持する観点で、更に改良する余地がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、サスペンションからの上下方向への入力荷重に対して、上面部のみならずサスペンションタワー部のより広い範囲でより効率的に支持することのできる車両のサスペンションタワー部構造を提供することを特徴とする。

前記課題を解決するため、本願発明は次のように構成したことを特徴とする。

本願の請求項１に記載の発明は、サスペンションの上端部が締結固定される複数の締結部が設けられた上面部と、該上面部の周縁部からコーナー部を介して下方に延在する外周壁部と、備えた車両のサスペンションタワー部構造であって、前記上面部には、複数の前記締結部それぞれの周囲に立設された複数の締結部周囲壁部と、複数の前記締結部周囲壁部の間を相互に連結する締結部連結壁部と、が設けられており、前記締結部連結壁部は、前記コーナー部に沿って延在する本体壁部分と、該本体壁部分を前記締結部周囲壁部に接続する連結壁部分と、を有していることを特徴とする。

なお、請求項１において、締結部それぞれの周囲とは、締結部の全周囲（例えば円筒状）であってもよく、部分的（例えば円弧状）であってもよい。また、コーナー部に沿って延在する本体壁部分とは、本体壁部分が、コーナー部又はコーナー部に近接した位置において、平面視でコーナー部の稜線に略平行に沿って延在していることを意味する。したがって、本体壁部分は、コーナー部上、上面部のうちコーナー部側に近接した位置、又は縦面部のうちコーナー部に近接した位置に、位置するものであればよい。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記上面部は、複数の前記締結部が形成された締結面部と、その中央部から縦壁部を介して上方にオフセットしており、前記サスペンションに対向して位置する頂面部と、を有し、前記縦壁部は、少なくとも一部が前記締結部連結壁部によって構成されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の発明において、前記締結部周囲壁部を直線的に連結する第１リブを更に有することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、前記第１リブに交差する第２リブを更に有することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明において、前記連結壁部分は、隣接する前記締結部周囲壁部に接線連続状に連結されていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、前記請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明において、前記連結壁部分は、隣接する前記締結部周囲壁部のうち反対向側部分に連結されていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、前記請求項１〜６のいずれか１つに記載の発明において、前記連結壁部分は、前記締結部周囲壁部に直交するように連結されていることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、前記請求項１〜７のいずれか１つに記載の発明において、前記締結部周囲壁部は、前記外周壁部側が開口した円弧状に形成されていることを特徴とする。

前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、締結部連結壁部を形成することによって、該壁部が形成された上下方向断面における断面２次モーメントが増大する。また、締結部連結壁部は、サスペンションタワー部のうち相対的に剛性の高いコーナー部に形成されているので、支持剛性が高く、締結部周囲壁部間をより強固に連結することができる。これによって、各締結部間の形成ピッチの拡縮が抑制されるので、上面部は、サスペンションからの上下方向への入力荷重に対して、上下変形を抑制しつつ支持できる。

さらに、サスペンションからの上下方向への入力荷重を、上面部から剛性の高い締結部連結壁部及びコーナー部を介して、外周壁部に効率的に分散させることができる。したがって、サスペンションタワー部の上面部における上下方向の剛性を効果的に向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、上面部を、締結面部と頂面部との上下２段構造とすることによって、上下方向の断面２次モーメントを増大させることができ、サスペンションタワー部の上面部における上下方向の剛性をより効果的に向上させることができる。また、縦壁部は少なくとも一部が締結部連結壁部によって構成されているので、重量増大を抑制しつつ上面部を２段構造に形成できる。

また、請求項３に記載の発明によれば、さらに断面２次モーメントを増大させることができると共に、締結部間の形成ピッチの拡縮がより一層抑制される。したがって、サスペンションタワー部の上面部における上下方向の剛性をより一層効果的に向上させることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、さらに断面２次モーメントを増大させることができると共に、第１リブの支持剛性を高めることができる。したがって、サスペンションタワー部の上面部における上下方向の剛性をさらにより一層効果的に向上させることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、連結壁部分を締結部周囲壁部に接線連続状に連結することによって、連結壁部分と締結部周囲壁部との間を滑らかに連結することができるので、該接続部における応力集中を抑制できる。

また、請求項６に記載の発明によれば、本体壁部分をコーナー部に長く沿わせることができるので、サスペンションからの上下方向への入力荷重を、コーナー部を介して外周壁部により効率的に分散させることができる。したがって、サスペンションタワー部の上面部における上下方向の剛性をより一層効果的に向上させることができる。

また、請求項７に記載の発明によれば、連結壁部分と締結部周囲壁部との間の角度が鋭角にならない。これによって、サスペンションタワー部を金型で成形する場合に、連結壁部分と締結部周囲壁部との間の接続部を形成する金型部分が鋭角とならず、該金型部分に冷却配管を配置し易く、これによって金型の冷却性を確保できる。

また、請求項８に記載の発明によれば、締結部への水溜まりが防止される。

すなわち、本発明による車両のサスペンションタワー部構造によれば、サスペンションからの上下方向への荷重入力を、上面部以外にも効率的に分散させることができる。

本発明の一実施形態に係るサスペンションタワー部構造を示す斜視図である。 サスペンションタワー部の上面図である。 図２のIII−III線における断面図である。 サスペンションタワー部を下方から見た斜視図である。 サスペンションタワー部の変形を模式的に示す図である。 締結部連結壁部の変形例を示す図５と同様の上面図である。 締結部連結壁部の更なる変形例を示す図５と同様の上面図である。 締結部連結壁部の更なる他の変形例を示す図５と同様の上面図である。 図２のIＸ−IＸ線における断面図であり、締結部連結壁部とコーナー部との位置関係を模式的に示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。以下の説明では、車両の後部のサスペンションタワー部構造を車幅方向の一方側（右側）について説明するが、他方側（左側）についても同様である。また、各図において示す、前／後、内／外、及び上／下の各方向はそれぞれ、特段の説明がある場合を除いて、車両の前後方向、車幅方向、及び上下方向の各方向を示している。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両のサスペンションタワー部１を示している。図１に示すように、サスペンションタワー部１は、後車輪（図示しない）の上部を車幅方向内側から覆うホイルハウスインナ２から上方に膨出するように形成されており、車両の後部右方に設けられたサスペンション５０（図３参照）が締結固定されるようになっている。

サスペンションタワー部１は、上面部１ａが、サスペンション５０が締結固定される締結面部１０と、締結面部１０の内側（中央部）において縦壁部２０を介して上方にオフセットして位置する頂面部３０と、でなる２段構造に構成されている。締結面部１０の周縁部には、下方に湾曲するコーナー部７０を介して下方に延在する外周壁部４０が形成されている。サスペンションタワー部１は、ホイルハウスインナ２と共に例えばアルミダイカスト法によって一体に形成されている。

図２に示す上面視において、コーナー部７０及び外周壁部４０は、車幅方向内側に凸となる緩やかな円弧状に構成されている。すなわち、コーナー部７０は、上面視において円弧状に湾曲すると共に、上下方向断面が下方に湾曲しているので、剛性が高い。

締結面部１０には、サスペンション５０の上側被取付部５１（図３参照）が締結固定される複数の締結部１１が形成されている。各締結部１１は、締結固定されるサスペンション５０の中心軸線の前後２箇所に形成ピッチＰで形成されている。締結部１１の周囲には締結面部１０から上方へ延びる円筒状の締結部周囲壁部２１が形成されている。締結部周囲壁部２１は、締結部１１に締結される締結ナット３の締結座部３ａ（図３参照）に対して、略等間隔で沿うように形成されている。

ここで、締結ナット３は、本実施形態ではフランジナット（図３参照）であって、その締結座部３ａは円筒状であるので、これに略等間隔で沿う締結部周囲壁部２１は、締結部１１を中心とした円筒状に形成されている。また、締結ナット３が六角ナットであり、締結座部３ａの形状が六角である場合にも、締結部周囲壁部２１は、平面視で六角形の締結座部３ａに略沿うように締結部を中心とする円筒状に形成される。また、締結ナット３がワッシャ（図示しない）を介して締結部１１に締結される場合には、締結部周囲壁部２１は、平面視でワッシャの周部に沿うように形成される。

頂面部３０は、締結固定されるサスペンション５０に対して上方から対向して位置しており、平面視で車幅方向内側に略円弧状に凸となるように形成されている。具体的には、頂面部３０は、締結部１１に対応する部分が、円筒状の締結部周囲壁部２１によって円弧状に切り欠かれた形態をなしている。すなわち、締結面部１０と頂面部３０とを接続する縦壁部２０は、頂面部３０を切り欠く円筒状の締結部周囲壁部２１の一部分と、２つの締結部周囲壁部２１を相互に略円弧状に接続する締結部連結壁部２２と、を含んでいる。

締結部連結壁部２２は、コーナー部７０に沿って延在する本体壁部分２２ａと、本体壁部分２２ａの前後両端部を締結部周囲壁部２１にそれぞれ接続する前後一対の連結壁部分２２ｂを有している。本体壁部分２２ａは、コーナー部７０又はコーナー部７０に近接位置していればよい。すなわち、図１のIＸ−IＸ線におけるコーナー部７０近傍の縦断面である図９に示すように、本体壁部分２２ａは、コーナー部７０上において上方に立設されていてもよく（図９（ａ））、又はコーナー部７０に近接した締結面部１０上において上方に立設されていてもよく（図９（ｂ））、又はコーナー部７０に近接した外周壁部４０において上方に立設されていてもよい（図９（ｃ））。すなわち、締結面部１０の周縁部分又は外周壁部４０の上端部分に立設されていればよい。

連結壁部分２２ｂは、締結部周囲壁部２１に対して、略直交するように連結されている。これによって、連結壁部分２２ｂと締結部周囲壁部２１との間の角度が鋭角にならない。これによって、図示は省略するが、サスペンションタワー部１を金型で成形する場合に、連結壁部分２２ｂと締結部周囲壁部２１との間の接続部を形成する金型部分が鋭角とならず、該金型部分に冷却配管を配置し易く、これによって金型の冷却性を確保できる。

図３は、図２のIII−III線に沿った断面図であり、締結部１１を通るサスペンションタワー部１の縦断面を示している。図３に示すように、各締結部１１には、締結面部１０を上下に貫通するタワー部取付穴１２と、タワー部取付穴１２の周りの平面状の締結座面部１３と、が形成されている。また、サスペンション５０は、上側被取付部５１に、タワー部取付穴１２に対応して位置するサスペンション取付穴５２を有している。

そして、サスペンション５０は、締結ボルト４をこれらの取付穴５２，１２に下方から順に挿通させ、締結座面部１３上で締結ナット３を締結することによって、締結面部１０の下面に締結固定されるようになっている。

なお、締結座面部１３は、平面視で、締結部１１に締結された締結ナット３の締結座部３ａに略一致するか、若しくは締結位置のバラツキを考慮しても締結ナット３が着座出来るような最小限の大きさの平面状に形成されている。また、締結部周囲壁部２１は、締結座面部１３からＲ部１４を介して立設されており、上述したように、締結部１１上に締結される締結ナット３の締結座部３ａに対して、平面視において等間隔で沿うように形成されている。したがって、締結ナット３の締結座部３ａの周縁部からＲ部１４及び締結部周囲壁部２１までの距離はそれぞれ、周方向で略均一となるように構成されている。

図４は、サスペンションタワー部１を下方から見た斜視図である。図４に示すように、頂面部３０の下面には、２つの締結部周囲壁部２１を相互に直線的に接続する第１リブ３１が形成されている。また、頂面部３０の下面には、縦壁部２０及び締結部周囲壁部２１から車幅方向外側へ延びる複数の第２リブ３２が更に形成されている。縦壁部２０から延びる第２リブ３２は、第１リブ３１と略直交している。

また、図１に示すように、サスペンションタワー部１は、締結部周囲壁部２１及び縦壁部２０をコーナー部７０に接続する、複数の第３リブ３３及び第４リブ３４が形成されている。複数の第３リブ３３及び第４リブ３４は、締結部周囲壁部２１及び縦壁部２０に対して略直交して略放射状に延びている。

また、サスペンションタワー部１は、外周壁部４０の車幅方向内側において上部からフロアパン（図示しない）との接続部にかけて上下に延びる複数の第５リブ３５を有している。さらに、図４に示すように、サスペンションタワー部１は、コーナー部７０の内側において、頂面部３０の下面から外周壁部４０の上部にかけて上下に延びる複数の第６リブ３６と、を有している。

ここで、第３リブ３３及び第４リブ３４は、コーナー部７０の表裏で第６リブ３６に直線的に連続するように形成され、第５リブ３５は、外周壁部４０の上部においてコーナー部７０の表裏で第６リブ３６に連続するように形成されている。すなわち、第３〜第６リブ３３〜３６が、締結部周囲壁部２１及び縦壁部２０からフロアパンとの接続部にかけて上下方向に連続的且つ直線状に形成されている。

次に、本実施形態に係るサスペンションタワー部構造における作用効果について説明する。

上面部１ａに締結部連結壁部２２を形成することによって、上面部１ａの締結部連結壁部２２が形成された上下方向断面における断面２次モーメントが増大する。また、締結部連結壁部２２は、サスペンションタワー部１のうち相対的に剛性の高いコーナー部７０に形成されているので、支持剛性が高く、締結部周囲壁部２１間をより強固に連結することができる。これによって、各締結部１１間の形成ピッチＰの拡縮が抑制されるので、上面部は、サスペンション５０から入力される上下方向への入力荷重を、上下変形を抑制しつつ好適に支持できる。

さらに、サスペンション５０からの上下方向への入力荷重を、上面部１ａから締結部連結壁部２１及びコーナー部７０を介して、外周壁部４０に効率的に分散させることができる。したがって、サスペンションタワー部１の上面部における上下方向の剛性を効果的に向上させることができる。

上面部１ａを、締結面部１０と頂面部３０との上下２段構造とすることによって、上下方向の断面２次モーメントを増大させることができ、サスペンションタワー部１の上面部１ａにおける上下方向の剛性をより効果的に向上させることができる。また、縦壁部２０は少なくとも一部が締結部連結壁部２１によって形成されているので、重量増大を抑制しつつ上面部１ａを２段構造に形成できる。

締結部周囲壁部２１間を直線状に連結する第１リブ３１によって、上面部１ａの断面２次モーメントを更に増大させることができると共に、締結部１１間の形成ピッチＰの拡縮をより一層抑制できる。したがって、サスペンションタワー部１の上面部における上下方向の剛性をより一層効果的に向上させることができる。

第１リブ３１に交差するように第２リブ３２を形成することによって、上面部の断面２次モーメントを更に増大させることができると共に、第１リブ３１の支持剛性を高めることができる。したがって、サスペンションタワー部１の上面部１ａにおける上下方向の剛性をさらにより一層効果的に向上させることができる。

上記実施形態では、各締結部１１の締結座面部１３は、締結ナット３の締結座部３ａに略一致するか、若しくは締結位置のバラツキを考慮しても締結ナット３が着座出来るような最小限の大きさに形成されている。すなわち、締結座面部１３は、締結ナット３によって締結されていない非締結部分（平面部）が小さいので、該非締結部分に起因した締結座面部１３の面剛性の低下が抑制されている。

図５は、サスペンション５０からの上下方向への入力荷重が入力されたときの、サスペンションタワー部１の変形挙動を模式的に示しており、図５（ａ）には変形前の状態を示し、図５（ｂ）には下方向への変形挙動を示し、図５（ｃ）には上方向への変形挙動を示している。

図５（ａ）に示すように、サスペンション５０からの上下方向への荷重が、上側被取付部５１から締結ボルト４及び締結ナット３を介して締結部１１に入力される。このとき、サスペンションタワー部１は、サスペンション５０の上側被取付部５１、締結面部１０、縦壁部２０、及び頂面部３０を含む構造体の上下方向の略中心位置に位置する曲げ中心面Ｓを中立面として上下にドーム状に変形することになる。

すなわち、図５（ｂ）に示すように、サスペンションタワー部１は、サスペンション５０から下方への荷重が入力された場合、曲げ中心面Ｓを中立面として下方に湾曲するようにドーム状に変形する。同様に、図５（ｃ）に示すように、サスペンションタワー部１は、サスペンション５０から上方への荷重が入力された場合、曲げ中心面Ｓを中立面として上方に湾曲するようにドーム状に変形する。

ここで、上記実施形態では、頂面部３０は、曲げ中心面Ｓから離れて位置しており且つ下面に第１リブ３１及び第２リブ３２が形成されているので、第１及び第２リブ３１，３２が形成された部分の上下方向断面において、曲げ中心面Ｓを基準とした断面２次モーメントが効果的に増大され、これによって上下方向における剛性が向上する。この結果、サスペンションタワー部１は、上下方向の剛性が効果的に向上するので、サスペンション５０からの上下方向への入力荷重による上下方向への変形が抑制される。

しかも、第１及び第２リブ３１，３２は頂面部３０の下面に形成されているので、サスペンションタワー部１が上方に大型化することがない。

さらに、第３〜第６リブ３３〜３６が、締結部周囲壁部２１及び縦壁部２０からフロアパンとの接続部にかけて上下方向に連続的且つ直線状に形成されているので、これによって、外周壁部４０及びコーナー部７０の上下方向における剛性が効果的に高められることになる。この結果、締結部周囲壁部２１及び縦壁部２０の支持剛性が効果的に高められている。

また、サスペンションタワー部１を、アルミダイカスト法の他、鉄又はアルミニウム以外の軽合金を原材料とした鋳造品もしくは鍛造品で形成してもよく、鋼板をプレス成形することで形成してもよく、または複数の部材を例えば溶接によって接合して形成してもよい。また、サスペンションタワー部構造を、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）で形成してもよい。

上記実施形態では、締結部連結壁部２２の連結壁部分２２ｂが締結部周囲壁部２１に対して略直交して連結されているが、これに限らない。すなわち、図６に示すように、連結壁部分２２０ｂが、締結部周囲壁部２１に接線連続状に連結されていてもよい。この場合、連結壁部分２２０ｂと締結部周囲壁部２１との間を滑らかに連結することができるので、該接続部における応力集中を抑制できる。

また、上記実施形態では、締結部連結壁部２２の連結壁部分２２ｂが、互いに対向する締結部周囲壁部２１，２１間の対向する部分に連結されているが、これに限らない。すなわち、図７に示すように、連結壁部分２２１ｂが、隣接する締結部周囲壁部２１，２１のうち対向する部分の反対側の部分（反対向側）に連結されてもよい。この場合、本体壁部分２２１ａをコーナー部７０に長く沿わせることができるので、サスペンション５０からの上下方向への入力荷重を、コーナー部７０を介して外周壁部４０により効率的に分散させることができる。したがって、サスペンションタワー部１の上面部における上下方向の剛性をより一層効果的に向上させることができる。

また、上記実施形態では、締結部周囲壁部２１が円筒状に形成されているが、これに限らない。すなわち、図８に示すように、締結部周囲壁部２１０が、外周壁部４０側が開口した円弧状に形成されていてもよい。この場合、締結部１１が締結部周囲壁部２１０によって完全に囲まれておらず、締結部１１への水溜まりが防止される。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

以上説明したように、本発明に係る車両のサスペンションタワー部構造によれば、上下方向の剛性を効果的に抑制させることができるので、この種の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。

１ サスペンションタワー部
２ ホイルハウスインナ
３ 締結ナット
４ 締結ボルト
１０ 締結面部
１１ 締結部
１２ タワー部取付穴
１３ 締結座面部
１４ Ｒ部
２０ 縦壁部
２１ 締結部周囲壁部
２２ 締結部連結壁部
２２ａ 本体壁部分
２２ｂ 連結壁部分
３０ 頂面部
３１〜３６ 第１〜第６リブ
４０ 外周壁部
５０ サスペンション
５１ 上側被取付部
５２ サスペンション取付穴
７０ コーナー部

Claims (8)

1. サスペンションの上端部が締結固定される複数の締結部が設けられた上面部と、該上面部の周縁部からコーナー部を介して下方に延在する外周壁部と、備えた車両のサスペンションタワー部構造であって、
   前記上面部には、
   複数の前記締結部それぞれの周囲に立設された複数の締結部周囲壁部と、
   複数の前記締結部周囲壁部の間を相互に連結する締結部連結壁部と、が設けられており、
   前記締結部連結壁部は、前記コーナー部に沿って延在する本体壁部分と、該本体壁部分を前記締結部周囲壁部に接続する連結壁部分と、を有している車両のサスペンションタワー部構造。
2. 前記上面部は、複数の前記締結部が形成された締結面部と、その中央部から縦壁部を介して上方にオフセットしており、前記サスペンションに対向して位置する頂面部と、を有し、
   前記縦壁部は、少なくとも一部が前記締結部連結壁部によって構成されている、
   請求項１に記載の車両のサスペンションタワー部構造。
3. 前記締結部周囲壁部を直線的に連結する第１リブを更に有する、
   請求項１又２に記載の車両のサスペンションタワー部構造。
4. 前記第１リブに交差する第２リブを更に有する、
   請求項３に記載の車両のサスペンションタワー部構造。
5. 前記連結壁部分は、隣接する前記締結部周囲壁部に接線連続状に連結されている、
   請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両のサスペンションタワー部構造。
6. 前記連結壁部分は、隣接する前記締結部周囲壁部のうち反対向側部分に連結されている、
   請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両のサスペンションタワー部構造。
7. 前記連結壁部分は、前記締結部周囲壁部に直交するように連結されている、
   請求項１〜６のいずれか１つに記載の車両のサスペンションタワー部構造。
8. 前記締結部周囲壁部は、前記外周壁部側が開口した円弧状に形成されている、
   請求項１〜７のいずれか１つに記載の車両のサスペンションタワー部構造。

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