JP2023147527A - 車両のストラットタワー - Google Patents

Abstract

【課題】サスペンションから入力する荷重に対する強度剛性を確保しつつ、車両前面衝突時の衝突荷重を効率的に吸収する上で有利なタワー部を備えた車両のストラットタワーを提供すること。【解決手段】ストラットタワー１０のタワー部２４の側面パネル３４の外面には、凸状でかつ側面パネル３４に沿って上下方向に延在する複数の補強リブ３６が設けられ、側面パネル３４の内面には、複数の補強リブ３６に沿って延在し複数の補強リブ３６の肉厚を薄くするよう複数の補強リブ３６の裏側を凹ませた凹部５０が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両のストラットタワーに関する。

車両のストラットタワーは、ストラット式のサスペンションの上部を支持するタワー部を備え、タワー部は、サスペンションの上方を覆う上面パネルと、上面パネルの縁から下方に突設されサスペンションの上部の側方を覆う側面パネルとを有している。
タワー部は、サスペンションから入力する上下方向の荷重に対する強度剛性を確保する必要がある。
そこで、上面パネルの中央内面から下方に突出する筒状の内側補強体を設けると共に、内側補強体の外周面の周方向に間隔をおいた複数箇所と側面パネルの内面とをそれぞれ連結する複数の外側補強体とを設けたタワー部を備えるストラットタワーが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１９－１８９１８３号公報

一方、車両の前面衝突時においては、タワー部が変形して車両前方から入力する衝突荷重（衝突エネルギー）を効率的に吸収することが要求されている。
しかしながら、上記従来技術では、タワー部の強度剛性が確保されている一方、車両前方から入力する衝突荷重を効率的に吸収する点については特に考慮されていないため、何らかの改善が求められている。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、ストラット式のサスペンションから入力する荷重に対する強度剛性を確保しつつ、車両前面衝突時の衝突荷重を効率的に吸収する上で有利なタワー部を備えた車両のストラットタワーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一実施の形態は、車両のサイドメンバの車幅方向外側に位置してサスペンションを支持するタワー部を備え、前記サイドメンバに接合される車両のストラットタワーであって、前記タワー部は、前記サスペンションの上部が固定される上面パネルと、前記上面パネルの周縁から下方に延在し、下方側が前記サイドメンバに接合される側面パネルとを有し、前記側面パネルの外面には、凸状でかつ前記側面パネルに沿って上下方向に延在する複数の補強リブが設けられ、前記側面パネルの内面には、前記補強リブに沿って延在し前記補強リブの肉厚を薄くするよう同補強リブの裏側を凹ませた凹部が設けられていることを特徴とする。

本発明の一実施の形態によれば、前面衝突時に衝突荷重がタワー部に入力すると、凹部が設けられた補強リブの箇所が変形起点となって側面パネルが変形するため、側面パネルの変形が促進される。
すなわち、サスペンションから入力する上下方向の荷重に対してのタワー部の強度剛性を確保する補強リブが設けられているにも拘わらず、タワー部の側面パネルの変形により前面衝突時の衝突荷重が効率よく吸収され、前面衝突時の衝撃を効果的に緩和する上で有利となる。

実施の形態に係る車両のストラットタワーが適用された車両前部の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る車両のストラットタワーを車幅方向内側から見た側面図である。 実施の形態に係る車両のストラットタワーの内側を下方から見た斜視図である。 図３のＡ－Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の図面において、符号ＦＲは車両前方、符号ＵＰは車両上方、符号ＩＮは車幅方向内側、符号ＯＵＴは車幅方向外側を示す。
図１に示すように、ストラットタワー１０は、前輪のストラット式のサスペンションの上部を支持するものである。
ストラット式のサスペンションは、ストラットタワー１０と前輪との間に設けられ前輪を懸架支持する不図示のストラットと、ストラットの上部に巻装される不図示のコイルススプリングなどを含んで構成され、前輪を介して入力される荷重を吸収するとともに、車体のローリングやピッチングを抑制するものである。
図１では、車両前部の右側に設けられたストラットタワー１０が示されており、車両前部の左側にも同様のストラットタワー１０が設けられている。
まず、ストラットタワー１０が設けられる車両前部の構造について説明する。
車両前部には車幅方向に間隔をおいて車両前後方向に延在する一対のフロントサイドメンバ１２が設けられ、一対のフロントサイドメンバ１２の上方には車両前後方向に延在する一対のアッパーフレーム１４がそれぞれ設けられている。
各アッパーフレーム１４の前端には前方延びるアッパーバーサイド１６がそれぞれ接続され、各アッパーバーサイド１６の前端が車幅方向に延在するフロントエンドアッパーバー１８で連結されている。
図中、符号２０は車両前部空間と車室とを区画するダッシュパネル、符号２２はダッシュパネル２０の上端に接続され車幅方向に延在しその両端がアッパーフレーム１４の中間部に連結されたカウルトップ２２を示す。

ストラットタワー１０は、タワー部２４と、下パネル２６と、フェンダーシールドパネル２８と、接続パネル３０とを含んで構成されている。
本実施の形態では、タワー部２４と、下パネル２６と、フェンダーシールドパネル２８と、接続パネル３０とはアルミダイカストにより一体成形され、したがってストラットタワー１０はアルミ合金製である。

タワー部２４は、フロントサイドメンバ１２の車幅方向外側に位置しており、ストラット式のサスペンションの上方を覆う上面パネル３２と、上面パネル３２の縁から下方に突設され、サスペンションの上部の側方を覆う側面パネル３４とを備えている。
上面パネル３２は、上面パネル３２の前後でほぼ車幅方向に延在する前縁３２０２および後縁３２０４と、それら前縁３２０２および後縁３２０４の車幅方向外側端を接続しアッパーフレーム１４に沿って車両前後方向に延在する外側縁３２０６と、前縁３２０２および後縁３２０４の車幅方向内側端を接続し車幅方向内側に凸の円弧状に延在する内側縁３２０８とを有している。
上面パネル３２の中央には、ストラットの上端が突出される円形の開口部３２１０が設けられ、ストラットの上端は不図示のマウントを介して開口部３２１０に取り付けられている。言い換えると、上面パネル３２はサスペンションの上部が固定される箇所である。
上面パネル３２の後縁３２０４寄りの箇所から後取り付け片３２１２が起立しており、この後取り付け片３２１２はカウルトップ２２に取り付けられている。

側面パネル３４は、図１、図２に示すように、前縁３２０２および後縁３２０４から下方に延在する側面前パネル３４０２および側面後パネル３４０４と、図３に示すように外側縁３２０６から下方に延在し側面前パネル３４０２および側面後パネル３４０４の上部の車幅方向外側端を接続する側面外パネル３４０６と、図１、図２に示すように、内側縁３２０８から下方に延在し側面前パネル３４０２および側面後パネル３４０４の車幅方向内側端を接続する側面内パネル３４０８とを有している。
言い換えると、側面内パネル３４０８は、上面パネル３２の車幅方向内側の内側面から下方に延在し側面パネル３４の車幅方向内側の側面を形成している。
本実施の形態では、側面内パネル３４０８は、車幅方向内側に凸の円筒面状を呈しているが、側面内パネル３４０８の形状は円筒面状に限定されるものではない。
下パネル２６は、側面内パネル３４０８の下端から車幅方向内側に延在し、下パネル２６の車幅方向の内側端部はフロントサイドメンバ１２に取り付けられている。
言い換えると、側面パネル３４は、上面パネル３２の周縁から下方に延在しており、側面パネル３４の下方側がフロントサイドメンバ１２に接合されている。

フェンダーシールドパネル２８は、ホイールハウスの一部を構成するものであり、側面前パネル３４０２の下端から車両前方に延在している。
接続パネル３０は、フェンダーシールドパネル２８の車幅方向外側の縁部から起立し、側面前パネル３４０２の車幅方向外側の縁部に接続されている。
接続パネル３０の上縁の前部には、前取り付け片３００２が起立しており、前取り付け片３００２はアッパーフレーム１４に取り付けられている。
フェンダーシールドパネル２８には、タワー部２４の下部の直前の位置にエンジンマウントを支持するための土台となるマウント支持部２８０２が設けられている。
マウント支持部２８０２は、フェンダーシールドパネル２８の他の部位よりも上方に一段高く盛り上げられた台状を成している。マウント支持部２８０２の車両前方寄りの車幅方向内側の箇所にエンジンマウントを取り付けるための取り付け孔２８０４が設けられている。

図１、図２に示すように、上面パネル３２と側面パネル３４の外面に、上面パネル３２と側面パネル３４の外面に凸状でかつそれら上面パネル３２と側面パネル３４の他の部分よりも肉厚で開口部３２１０から放射状に延在する複数の補強リブ３６が設けられている。
補強リブ３６は、複数の前部補強リブ３８と複数の側部補強リブ４０とを備えている。
複数の前部補強リブ３８は、上面パネル３２から側面前パネル３４０２にわたって延在形成され、車幅方向に間隔をおいて設けられている。
複数の側部補強リブ４０は、上面パネル３２から側面内パネル３４０８にわたって延在形成され、車両前後方向に間隔をおいて設けられている。
言い換えると、複数の側部補強リブ４０は側面内パネル３４０８に沿って上下方向に延在している。
複数の側部補強リブ４０は、最も車両前方に位置する第１側部補強リブ４０Ａと、第１側部補強リブ４０Ａの車両後方に位置する第２側部補強リブ４０Ｂと、最も車両後方に位置する第３側部補強リブ４０Ｃとで構成されている。
また、図１に示すように、開口部３２１０から上面パネル３２上を車幅方向外側に延在する２つの上部外補強リブ４２と、開口部３２１０から上面パネル３２上を車両後方に延在し後取り付け片３２１２に接続される２つの上部後補強リブ４４とが設けられている。

図３に示すように、タワー部２４の内面において、上面パネル３２と側面パネル３４が交差する箇所にそれら上面パネル３２と側面パネル３４にわたって４つの内側補強リブ４６が間隔をおいて設けられている。
それら内側補強リブ４６は、車幅方向または車両前後方向において前部補強リブ３８および側部補強リブ４０とは異なる位置に設けられている。
上述したタワー部２４に設けた複数の前部補強リブ３８、複数の側部補強リブ４０、２つの上部外補強リブ４２、２つの上部後補強リブ４４、内側補強リブ４６によってサスペンションから入力する上下方向の荷重に対するタワー部２４の強度剛性の向上が図られ、同時に、タワー部２４の強度剛性を確保しつつ、タワー部２４の肉厚を低減して軽量化を図る上で有利となっている。

図３に示すように、フェンダーシールドパネル２８の内面に、凸状に形成された複数のフェンダーシールド補強リブ４８が延在され、フェンダーシールドパネル２８の強度剛性が高められている。
特にマウント支持部２８０２の内面には、フェンダーシールド補強リブ４８が車幅方向および車両前後方向に延在されて互いに交差して設けられて、フェンダーシールドパネル部２８の他の部位より剛性強度が向上するよう補強されている。
すなわち、取り付け孔２８０４にエンジンマウントが取り付けられ、エンジンマウントから入力するエンジンの動的荷重に対するフェンダーシールドパネル２８の強度剛性の向上が図られている。

図４に示すように、側面パネル３４の内面に、３つの側部補強リブ４０に沿って延在し３つの側部補強リブ４０の肉厚を薄くするよう３つの側部補強リブ４０の裏側を凹ませた３つの凹部５０が設けられている。
３つの凹部５０は、少なくとも内側面パネル３４０８の外面を延在する３つの側部補強リブ４０に沿って設けられている。
３つの凹部は、３つの側部補強リブ４０の下端側の部位に側部補強リブ４０の下端から所定の範囲で設けられている。
すなわち、第１側部補強リブ４０Ａ、第２側部補強リブ４０Ｂ、第３側部補強リブ４０Ｃのそれぞれに対応して、第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃが設けられている。
図３に示すように、第１凹部５０Ａの長さは、第１側部補強リブ４０Ａの長さよりも短い寸法で形成され、第２凹部５０Ｂの長さは、第２側部補強リブ４０Ｂの長さよりも短い寸法で形成され、第３凹部５０Ｃの長さは、第３側部補強リブ４０Ｃの長さよりも短い寸法で形成されている。
第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃの長さはそれらの順番で次第に長くなっている。
また、第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃは下方に至るほど幅が狭くなるように形成されている。
このような第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃが設けられることで第１側部補強リブ４０Ａ、第２側部補強リブ４０Ｂ、第３側部補強リブ４０Ｃの肉厚が薄くなるが、第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃの長さを調整することで、第１側部補強リブ４０Ａ、第２側部補強リブ４０Ｂ、第３側部補強リブ４０Ｃの形状によって側面内パネル３４０８に作用する上下方向の荷重に対する強度剛性は十分に確保されている。
同時に、第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃにより第１側部補強リブ４０Ａ、第２側部補強リブ４０Ｂ、第３側部補強リブ４０Ｃの肉厚をより薄くし、後述する前面衝突時における側面内パネル３４０８が第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃを変形起点として変形することを促進する上で有利となっている。
また、第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃの上下方向の位置は、車両の前面衝突時にフェンダーシールドパネル２８から側面前パネル３４０２を介して入力する衝突荷重の方向と交差する位置となっている。言い換えると、第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃは、フェンダーシールドパネル２８の延長面と交差する高さに設けられている。
すなわち、車幅方向内側から見て、３つの側部補強リブ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃのマウント支持部２８０２と前後方向でラップする部位の裏面側に３つの凹部５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが設けられている。

なお、ストラットタワー１０はアルミダイカストによって成形されるため、型抜き構造上、上下方向に延在する補強リブ３６の部分は、下方に至るほど幅が広くなるテーパー状に形成される。
すなわち、複数の前部補強リブ３８のうち側面前パネル３４０２上を延在する部分、および、第１側部補強リブ４０Ａ、第２側部補強リブ４０Ｂ、第３側部補強リブ４０Ｃのうち側面内パネル３４０８上を延在する部分は、下方に至るほど幅が広くなるテーパー状に形成される。

本実施の形態によれば、ストラットタワー１０のタワー部２４の側面パネル３４の外面には、凸状でかつ側面パネル３４に沿って上下方向に延在する複数の補強リブ３６が設けられ、側面パネル３４の内面には、複数の補強リブ３６（側部補強リブ４０）に沿って延在し複数の補強リブ３６（側部補強リブ４０）の肉厚を薄くするよう複数の補強リブ３６（側部補強リブ４０）の裏側を凹ませた凹部５０が設けられている。
そのため、前面衝突時に車両前方から車両後方に向かって衝突荷重がタワー部２４に入力すると、凹部５０が設けられた補強リブ３６の箇所が変形起点となって側面パネル３４が変形するため、側面パネル３４の変形が促進される。
すなわち、サスペンションから入力する上下方向の荷重に対してのタワー部２４の強度剛性を確保する補強リブ３６が設けられているにも拘わらず、タワー部２４の側面パネル３４の変形により前面衝突時の衝突荷重が効率よく吸収され、前面衝突時の衝撃を効果的に緩和する上で有利となる。

また、前面衝突時、衝突荷重はまずフェンダーシールドパネル２８に入力される。
一方、フェンダーシールドパネル２８のうちマウント支持部２８０２はフェンダーシールド補強リブ４８によって強度剛性が確保されているため、マウント支持部２８０２自体は大きく変形することはない。
したがって、衝突荷重はマウント支持部２８０２で大きく吸収されることなくマウント支持部２８０２からタワー部２４の側面前パネル３４０２（側面パネル３４）に入力し、側面前パネル３４０２から側面内パネル３４０８に伝達される。
前面衝突時に入力する衝突荷重によって最も大きなモーメントが作用するタワー部２４の部分は、タワー部２４の最も車幅方向内側に位置する側面内パネル３４０８の部分である。
また、側面前パネル３４０２は、３つの前部補強リブ３８によって車両前方から入力する荷重に対する強度剛性が確保されている一方、側面内パネル３４０８は第１側部補強リブ４０Ａ、第２補強リブ４０Ｂ、第３側部補強リブ４０Ｃに設けられた第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃによって車両前方から入力する荷重に対する強度剛性が弱められている。
そのため、衝突荷重によって側面前パネル３４０２自体は大きく変形することなく車両後方に押し込まれて移動する一方、側面内パネル３４０８は第１凹部５０Ａ、第２凹部５０Ｂ、第３凹部５０Ｃのそれぞれが変形起点となって折れ曲がるように変形し、この側面内パネル３４０８の変形により衝突荷重が吸収され、前面衝突時の衝撃を効果的に緩和する上で有利となる。

また、車両の前面衝突時に入力する衝突荷重によって各側部補強リブ４０に作用するモーメントの大きさの違いを考えた場合、最も車幅方向内側に位置する第３側部補強リブ４０Ｃ（第３凹部５０Ｃ）に作用するモーメントが最大であり、第２側部補強リブ４０Ｂ（第２凹部５０Ｂ）に作用するモーメントが次に大きく、最も車幅方向外側に位置する第１側部補強リブ４０Ａ（第１凹部５０Ａ）に作用するモーメントが最も小さいことになる。
また、第３凹部５０Ｃ、第２凹部５０Ｂ、第１凹部５０Ａの順番で凹部５０の長さも小さくしている。
したがって、側面パネル３４の変形起点として最も変形しやすいのは第３凹部５０Ｃが設けられた第３側部補強リブ４０Ｃであり、次に変形しやすいのは第２凹部５０Ｂが設けられた第２側部補強リブ４０Ｂであり、次に変形しやすいのは第１凹部５０Ａが設けられた第１側部補強リブ４０Ａとなる。
そのため、第１側部補強リブ４０Ａの第１凹部５０Ａを省略することもできるが、側面内パネル３４０８のなるべく多くの複数の側部補強リブ４０に凹部５０を設ける方が、前面衝突時に入力する衝突荷重によって、側面内パネル３４０８の変形を促進する上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、凹部５０の長さは、補強リブ３６（側部補強リブ４０）の長さよりも短くしており、凹部５０は、補強リブ３６（側部補強リブ４０）の下方側で補強リブ３６（側部補強リブ４０）下端の位置から所定の範囲に設けられている。つまり、フロントサイドメンバ１２に近く衝突荷重の吸収に対して影響の大きい補強リブ３６（側部補強リブ４０）の下方側にのみ変形の起点となる凹部５０を設けることで、タワー部２４の下方側のみ前後方向に変形しやすくしている。これにより、タワー部２４の上方側の強度剛性は確保しつつもタワー部２４でフロントサイドメンバ１２の変形を阻害することを抑制することができる。従って、側部補強リブ４０による上下方向の荷重に対するタワー部２４の強度剛性の確保と衝突荷重の吸収性の両立を図る上でより有利となる。

また、本実施の形態によれば、車幅方向内側から見て、内面が補強されたマウント支持部２８０２と前後方向でラップする補強リブ３６（側部補強リブ４０）の部位（下部）の裏面側に凹部５０が設けられている。
したがって、前面衝突時にフロントサイドメンバ１２とともに後退するマウント支持部２８０２の後退を補強リブ３６（側部補強リブ４０）で阻害することを抑制でき、衝突荷重を吸収する上でより有利となる。

また、本実施の形態によれば、タワー部２４とマウント支持部２８０２とはアルミダイカストにより一体成形されているので、補強リブ３６を形成することで、タワー部２４の上面パネル３２と側面パネル３４の肉厚を薄型化しつつタワー部２４の強度剛性を確保する上で有利となり、しかも、補強リブ３６（側部補強リブ４０）に凹部５０を設けることで肉厚の補強リブ３６が設けられているにも拘わらず前面衝突時の衝突荷重の吸収が妨げられることなく衝突荷重が効率よく吸収され、前面衝突時の衝撃を効果的に緩和する上で有利となる。

１０ ストラットタワー
１２ フロントサイドメンバ
１４ アッパーフレーム
１６ アッパーバーサイド
１８ フロントエンドアッパーバー
２０ ダッシュパネル
２２ カウルトップ
２４ タワー部
２６ 下パネル
２８ フェンダーシールドパネル
２８０２ マウント支持部
２８０４ 取り付け孔
３０ 接続パネル
３００２ 前取り付け片
３２ 上面パネル
３２０２ 前縁
３２０４ 後縁
３２０６ 外側縁
３２０８ 内側縁
３２１０ 開口部
３２１２ 後取り付け片
３４ 側面パネル
３４０２ 側面前パネル
３４０４ 側面後パネル
３４０６ 側面外パネル
３４０８ 側面内パネル
３６ 補強リブ
３８ 前部補強リブ
４０ 側部補強リブ
４０Ａ 第１側部補強リブ
４０Ｂ 第２側部補強リブ
４０Ｃ 第３側部補強リブ
４２ 上部外補強リブ
４４ 上部後補強リブ
４６ 内側補強リブ
４８ フェンダーシールド補強リブ
５０ 凹部
５０Ａ 第１凹部
５０Ｂ 第２凹部
５０Ｃ 第３凹部

Claims (5)

1. 車両のサイドメンバの車幅方向外側に位置してサスペンションを支持するタワー部を備え、前記サイドメンバに接合される車両のストラットタワーであって、
   前記タワー部は、前記サスペンションの上部が固定される上面パネルと、前記上面パネルの周縁から下方に延在し、下方側が前記サイドメンバに接合される側面パネルとを有し、
   前記側面パネルの外面には、凸状でかつ前記側面パネルに沿って上下方向に延在する複数の補強リブが設けられ、
   前記側面パネルの内面には、前記補強リブに沿って延在し前記補強リブの肉厚を薄くするよう同補強リブの裏側を凹ませた凹部が設けられている、
   ことを特徴とする車両のストラットタワー。
2. 前記側面パネルは、前記上面パネルの車幅方向内側の内側縁から下方に延在し車幅方向内側の側面を構成する側面内パネルを有し、
   前記凹部は、少なくとも前記側面内パネルの外面を延在する前記補強リブに沿って設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両のストラットタワー。
3. 前記凹部は、前記補強リブの下端側の部位に同補強リブの下端から所定の範囲で設けられている、
   ことを特徴とする請求項２記載の車両のストラットタワー。
4. 前記ストラットタワーは、前記タワー部下部の直前に設けられてエンジンマウントが取り付けられるマウント支持部を備え、
   前記マウント支持部は、上方に盛り上げられた台状に形成されるとともに、その内面が補強され、
   車幅方向内側から見て、前記補強リブの前記マウント支持部と前後方向でラップする部位の裏面側に前記凹部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項２または３記載の車両のストラットタワー。
5. 前記タワー部と前記マウント支持部とはアルミダイカストにより一体成形されている、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか1項に記載の車両のストラットタワー。

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