CN1216504A - 发动机与传动装置组合件支撑在车体上的方法及组合件的支持结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供发动机与传动装置组合件支撑在车体上的方法及组合件的支持结构。其中,以下述方式确定三个支座(32、34、36)的位置:使发动机前后方向的振动与发动机俯仰方向的振动成为非耦合状态;发动机前后方向的振动与发动机偏转方向的振动成为非耦合状态;发动机宽度方向的振动与发动机滚转方向的振动成为非耦合状态;发动机宽度方向的振动与发动机偏转方向的振动成为非耦合状态;发动机上下方向的振动与发动机俯仰方向的振动成为耦合状态;发动机上下方向的振动与发动机滚转方向的振动成为非耦合状态。

Description

发动机与传动装置组合件 支撑在车体上的方法及组合件的支持结构

所属技术领域

本发明涉及汽车、特别是轿车用发动机与传动装置组合件支撑在车体上的方法及组合件的支持结构。

背景技术

作为轿车发动机与传动装置组合件通过数个支座支撑在车体上的结构，要考虑在过发动机重心且包含惯性主轴线上的平面上形成以该重心为图形中心的正三角形，且将该正三角形的一边与前述惯性主轴线平行配置，在该正三角形的顶点附近配置支座(例如日本实开昭63-133408号公报所公开的技术)。另外，在发动机与传动装置的组合件作滚转运动的惯性主轴线上和作俯仰运动的惯性主轴线上配置有防振橡胶装置(日本特开昭59-167327号公报所记载的技术)。

发动机与传动装置组合件的振动现象、特别是低频率振动现象，受组合件特征值与固有模式的影响比较大，特征值与固有模式由组合件的惯性参数、支座的位置及支座的弹性系数确定。这里，当惯性参数涉及到每一车体时，考虑了将上述组合件支撑在车体上引起振动的参数是支座位置与支座弹性系数，但是，上述公报所记载的任何一种支持结构都只提到了支座的位置。

另一方面，上述组合件所产生的振动现象以及应付该振动现象的方法作为解析振动现象的结果如下文所述。即，因不良燃烧而引起发动机低频率振动的振动现象，会使分别作用在组合件上的发动机的上下方向的振动及发动机的俯仰方向的振动成为耦合状态；加速时所产生的发动机扭曲的振动现象或不良燃烧而引起的低频空转振动现象，使分别作用在组合件上的发动机的宽度方向的振动及发动机滚转方向的振动成为非耦合状态；并使作用在组合件上的发动机上下方向的振动与发动机滚转方向的振动处于非耦合状态，而上述特开昭59-167327号公报所记载的支持结构没有给出对组合件所产生的振动现象综合处理的方式。

发明目的及技术方案

因此，本发明的目的是提供一种发动机与传动装置组合件的支持方法，该方法能够适当地确定通过数个支座把发动机与传动装置组合件支撑在车体上时的支座的位置及弹性系数。

本发明的另一目的是提供一种具有综合处理发动机与传动装置组合件所产生的振动现象的方法的发动机与传动装置组合件的支持结构。

本发明的支撑所述组合件的支持方法，把分别具有发动机前后方向、宽度方向及上下方向的弹簧功能的三个支座配置在过发动机与传动装置组合件重心或该重心近旁的平面内，同时，使前述重心位于三个支座组成的三角形内。该支持方法还按照下述方式确定所述三个支座的位置和弹性系数：即是说，当三个支座在以前述重心G为基准的发动机前后方向、宽度方向及上下方向上的位置分别为(l₁,w₁,h₁)、(l₂,w₂,h₂)、(l₃,w₃,h₃)；三个支座在发动机前后方向、宽度方向及上下方向上的弹性系数分别为(kl₁,kw₁,kh₁)、(kl₂,kw₂,kh₂)、(kl₃,kw₃,kh₃)时，下列方程式1、方程式2、方程式3成立：

方程式1： $\left[\begin{array}{ccc}{l}_1& l_2& l_3\\ h_1& h_2& h_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}k{w}_1\\ k{w}_2\\ k{w}_3\end{array}\right]=0$

方程式2： $\left[\begin{array}{ccc}{w}_1& w_2& w_3\\ h_1& h_2& h_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}k{l}_1\\ k{l}_2\\ k{l}_3\end{array}\right]=0$

方程式3： $\left[\begin{array}{ccc}{w}_1& w_2& w_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}k{h}_1\\ k{h}_2\\ k{h}_3\end{array}\right]=0$

前述三个支座最好配置在使h₁+h₂+h₃=0，且l₁+l₂+l₃=0成立的位置。

前述三个支座配置在过前述重心或该重心近旁的平面内，并使前述组合件的重心实际上位于三个支座所构成的三角形内，而让两个支座与重心处在一个平面内、假定围绕重心的旋转振动及平移振动施加在支座上时，这种配置也可以从三个自由度振动的简易模式中导出。

从方程式1、方程式2及方程式3可得到5个联立方程式，其变量更多。因此，必须给汽车几个必要的约束条件。例如，有关发动机与传动装置组合件的配置，由于通过车体发动机室的物理确定，实际上也确定了支座的位置，所以，保持这种规定位置时，可以从方程式1、方程式2及方程式3中得到合适的以某种方式确定的支座弹性系数。相反，当给予三个支座各自在车体前后方向与车体宽度方向的弹性系数相等、或者支座整体的同一方向的弹性系数一定的条件时，可以从方程式1、方程式2及方程式3中确定支座的位置。

此外，本发明还涉及利用分别具有发动机前后方向、宽度方向及上下方向的弹簧功能的三个或四个支座，把发动机与传动装置组合件支撑在车体上的支持结构。前述支座配置在过前述重心或该重心近旁的平面内，使由这些支座所构成的三角形或四方形包围前述组合件的重心。前述支座这样确定：使施加在所述支座上的发动机前后方向的振动与发动机俯仰方向(ピツチング方向)的振动成为非耦合状态；发动机前后方向的振动与发动机偏转方向(ョ-イング方向)的振动成为非耦合状态；发动机宽度方向的振动与发动机滚转方向(ロ-リ ング方向)的振动成为非耦合状态；发动机宽度方向的振动与发动机偏转方向的振动成为非耦合状态；发动机上下方向的振动与发动机俯仰方向的振动成为耦合状态；发动机上下方向的振动与发动机滚转方向的振动成为非耦合状态。

通过前述重心或该重心近旁的平面最好是与包含前述发动机惯性主轴线在内的垂直平面基本一致。在这种场合，前述组合件可配置在车体的前部，使曲轴的旋转轴线沿车体的宽度方向延伸。

通过前述重心或该重心近旁的平面的位置是，在从发动机的前述惯性主轴线方向看到的包含组合件惯性力矩的惯性主轴线在内的垂直面和包含组合件扭矩滚转轴线(トルクロ-ル軸線)在内的垂直平面之间进行选择的。

根据本发明可以得到下述效果。

根据本发明的支持方法，由于组合件的重心处在与三个支座基本相同的平面内，并且位于该三个支座所构成的三角形内，所以，即使产生围绕组合件重心的旋转振动，也能够满足抑制组合件平移运动发生的条件。除此之外，从方程式1、方程式2及方程式3的平衡式中，可以得到具备满足表1所示的矩阵的支座位置与弹性系数的必要条件。由此，能够合适地选择、确定出三个支座的位置与弹性系数。

在前述三个支座配置成使h₁+h₂+h₃=0，且l₁+l₂+l₃=0成立的位置时，可以使三个支座的弹性系数相同。

根据本发明的支持结构，可以提供能合适地选择、确定出三个或四个支座位置与弹性系数的支持结构。借助于该支持结构，把发动机与传动装置组合件支撑在车体上时，可以综合地处理施加在组合件上的振动。换言之，可以在考虑了车体发动机室的空间、车体灵敏度、安装支座的托架刚性以及支座的形状等的前提下进行设计。

在过所述重心或该重心近旁的平面与包含所述发动机惯性主轴线在内的垂直平面基本一致的场合，可以抑制曲轴旋转所引起的上下方向的力向支座的输入，因此，有利于得到上下方向刚性比较低的车体。

在前述的组合件配置在车体的前部，使发动机曲轴的旋转轴线沿车体的宽度方向延伸的场合，由于以惯性主轴线沿车体的宽度方向延伸的方式把组合件配置在车体的前部，所以，可以把组合件设置在车体弯曲模式节的附近。这样，从发动机向车体的振动输入点是车体难以发生振动的位置，特别是有利于空转振动。

过所述重心或该重心近旁的平面的位置是，在从发动机的所述惯性主轴线方向看到的包含组合件惯性矩的惯性主轴线在内的垂直面和包含组合件扭矩滚转轴线在内的垂直平面之间进行选择的，在这种场合，可以优先处理几种振动现象中的特定的振动。即，根据本发明的基本的支持结构，当然，可以综合处理施加给组合件的振动。尽管如此，当不能充分地处理特定的振动时，选择过组合件重心的平面位置也可进一步有效地处理振动。例如，当重视空转振动时，平面接近包含扭矩滚转轴线在内的垂直平面，而在其他情况下，平面则接近包含惯性主轴线在内的垂直平面。

附图简要说明

图1是适用于实施本发明发动机与传动装置组合件支持方法的三个自由度振动的简易模式图。

图2是表示发动机与传动装置组合件的透视图。

图3是图2所示组合件的后视图，加上了从重心到三个支座的尺寸。

图4是图2所示组合件的侧视图，加上了从重心到三个支座的尺寸。

图5是本发明发动机与传动装置组合件支持结构实施例的透视图，引入斜线表示平面。

图6是本发明发动机与传动装置组合件支持结构的另一实施例的示意图，其中，(a)是侧视图，(b)是平面图，(c)是透视图，引入斜线表示平面。

图7是本发明发动机与传动装置组合件支持结构的再一实施例的示意图，其中，(a)是侧视图，(b)是平面图，引入斜线表示平面。

图8是本发明发动机与传动装置组合件支持结构的又一实施例的示意图。

图9是表示汽车开动时弯曲模式的模式图。

实施本发明最佳形态

在实施支撑发动机与传动装置组合件的方法时，把分别具有发动机前后方向、宽度方向及上下方向的弹簧功能的三个支座配置在过上述组合件重心或该重心近旁的平面内，同时，使上述重心位于三个支座组成的三角形内。重心的上述配置由下述方式得到。

振动现象、特别是低频率的振动现象受上述组合件的特征值和固有模式的影响较大，特征值或固有模式由发动机的惯性参数、支座位置及支座弹性系数式决定。这里，惯性参数由汽车决定，其参数是指支座位置与支座弹性系数式。而且，考虑了图1所示的三个自由度的简易模式。振动体20由两个支座22、24支撑，其重心G处在x方向长度为21的中心、z方向的h处，受旋转扭矩T的作用后旋转振动。振动体20的惯性矩为I，质量为m，支座22、24的x方向的弹性系数为kx₁、kx₂，z方向的弹性系数为kz₁、kz₂时，得到下述运动方程式。

方程式4： $m\stackrel{\·\·}{x}=-k{x}_1(x+\mathrm{\θ}{h}^{\′})-k{x}_2(x+\mathrm{\θ}{h}^{\′})$

方程式5： $m\stackrel{\·\·}{z}=-k{z}_1(z+\mathrm{\θ}{l}^{\′})-k{z}_2(z-\mathrm{\θ}{l}^{\′})$

方程式6： $I\stackrel{\·\·}{\mathrm{\θ}}=-k{x}_1{h}^{\′}(x+\mathrm{\θ}{h}^{\′})-k{x}_2{h}^{\′}(x+\mathrm{\θ}{h}^{\′})$

-kz₁l′(z+θl′)-kz₂l′(z-θl′)+T

其中，方程式4、方程式5及方程式6中的h′、I′由下述方程确定。

方程式7：h′=(l²+h²)^1/2sin{tan^-1(h/1)}

方程式8：l′=(l²+h²)^1/2cos{tan^-1(h/1)}

对方程式4、方程式5及方程式6解x时，得到下列方程式。

方程式9：

x/T=[-(kx₁+kx₂)h′]/

    {(ms²+kx₁+kx₂)[Is²+(kx₁+kx₂)h′²+(kz₁+kz₂)I′²]-h′²(kx₁+kx₂)²}

其中，方程式9中的s是拉普拉斯算子。由此，相对于旋转扭矩T的输入在x方向没有振动的条件是：(kx₁+kx₂)＞0，从这个条件可以得出h′=0，从方程式7得出h=0。也就是说，重心G位于两个支座22、24的连接直线上。由于三个支座中的任意两个使方程式9成立，结果，当利用三个支座支持振动体20时，施加在振动体20重心G处的旋转扭矩不产生平移振动的条件是，振动体20的重心位于三个支座所构成的平面上，而且，必须由三个支座所包围。

发动机26与传动装置28的组合件30的重心G和三个支座32、34、36配置在平面上，并且以重心G处于三个支座所构成的三角形内为前提，以下述方式确定三个支座的位置与三个支座的弹性系数式。如图2～图4所示，三个支座32、34、36这样来确定：使发动机前后方向L的振动与发动机俯仰P方向的振动成为非耦合状态；发动机前后方向L的振动与发动机偏转Y方向的振动成为非耦合状态；发动机宽度方向W的振动与发动机滚转R方向的振动成为非耦合状态；发动机宽度方向W的振动与发动机偏转Y方向的振动成为非耦合状态；发动机上下方向H的振动与发动机俯仰P方向的振动成为耦合状态；发动机上下方向H的振动与发动机滚转R方向的振动成为非耦合状态。将这些归纳成矩阵并记载在附表1中。

支座32在以重心G为基准的发动机前后方向L、宽度方向W及上下方向H上的位置是(l₁,w₁,h₁)，支座34在这三个方向的位置是(l₂,w₂,h₂)，支座36在这三个方向的位置是(l₃,w₃,h₃)。另外，支座32在发动机前后方向L、宽度方向W及上下方向H上的弹性系数为(kl₁,kw₁,kh₁)，支座34在这三个方向的弹性系数为(kl₂,kw₂,kh₂)，支座36在这三个方向的弹性系数为(kl₃,kw₃,kh₃)。由于三个支座32、34、36满足表1，所以根据各个方向的平衡必须至少满足下列方程式：

方程式1： $\left[\begin{array}{ccc}{l}_1& l_2& l_3\\ h_1& h_2& h_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}k{w}_1\\ k{w}_2\\ k{w}_3\end{array}\right]=0$

方程式2： $\left[\begin{array}{ccc}{W}_1& W_2& W_3\\ h_1& h_2& h_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}k{l}_1\\ k{l}_2\\ k{l}_3\end{array}\right]=0$

方程式3： $\left[\begin{array}{ccc}{W}_1& W_2& W_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}k{h}_1\\ k{h}_2\\ k{h}_3\end{array}\right]=0$

从这些方程式1、方程式2及方程式3确定支座32、34、36的位置与弹性系数。

满足方程式1、方程式2及方程式3并且三个支座的弹性系数相同的条件是，把三个支座配置在使：h₁+h₂+h₃=0，且l₁+l₂+l₃=0成立的位置。

如图5所示，支座32、34、36必须配置成使组合件30的重心G与三个支座32、34、36各自的中心位于平面PL上、且使重心G位于三个支座32、34、36所构成的三角形内。当然，由于配置上的其他制约，严格上讲，在重心G与三个支座32、34、36各自的中心不位于平面PL上的场合，也可以使重心G附近的位置处在平面PL上。下述实施例也是同样的。限于满足上述条件，可以是如图5所示的让两个支座34、36处在重心G的下方，一个支座32处在重心G的上方，也可以是如图6所示的让两个支座32、34处在重心G的上方，一个支座36处在重心G的下方。

由于任意两个支座使方程式9成立，所以理所当然地可以整体用四个支座来支撑振动体20。因此，在用四个支座来支撑振动体20时，施加在振动体20重心G处的旋转扭矩不产生平移振动的条件是，振动体20的重心位于四个支座所构成的平面上，而且，必须由四个支座所包围。

结果，如图7所示，可以得到由四个支座38、40、42、44支撑组合件30的支持结构。四个支座38、40、42、44必须配置成使组合件30的重心G与四个支座38、40、42、44各自的中心位于平面PL上、且使重心G位于四个支座38、40、42、44所构成的四方形内的形式。在这种场合，可以方便地配置成使两个支座38、40处在重心G的上方、另两个支座42、44处在重心G的下方的形式。

如图6(b)或图7(b)所示，过组合件30重心G的平面PL最好是与包含发动机惯性主轴线在内的垂直平面实际上一致。

当过组合件30重心G的平面PL与包含惯性主轴线在内的垂直平面实际一致时，最好是象图8所示那样将组合件30配置在车体前部，使发动机曲轴的旋转轴线沿车体宽度方向W延伸。当组合件30横向配置、车体50以图9所示的弯曲模式52振动时，振动节54位于组合件30设立位置的近旁。

过组合件30重心G的平面PL可以设定在，从发动机前述惯性主轴线方向看即、从图8中的宽度方向W看，位于包含组合件30惯性矩的惯性主轴线60在内的垂直面和包含组合件30扭矩滚转轴线62在内的垂直平面之间。

表1

其中，●：最好是耦合状态；

      ○：最好是非耦合状态；

      -：任何一种状态都行。

Claims (12)

1、一种将发动机与传动装置的组合件支撑在车体上的支持方法，把分别具有发动机前后方向、宽度方向及上下方向的弹簧功能的三个支座配置在过发动机与传动装置的组合件的重心或该重心近旁的平面内，同时，使所述重心位于三个支座组成的三角形内，按照下述方式确定所述三个支座的位置和弹性系数：即，设以所述重心为基准的前述三个支座的发动机前后方向、宽度方向及上下方向上的位置分别为(l₁,w₁,h₁)、(l₂,w₂,h₂)、(l₃,w₃,h₃)；前述三个支座在发动机前后方向、宽度方向及上下方向上的弹性系数分别为(kl₁,kw₁,kh₁)、(kl₂,kw₂,kh₂)、(kl₃,kw₃,kh₃)时，下列方程式1、方程式2、方程式3成立：

方程式1： $\left[\begin{array}{ccc}{l}_1& l_2& l_3\\ h_1& h_2& h_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}k{w}_1\\ k{w}_2\\ k{w}_3\end{array}\right]=0$

方程式2： $\left[\begin{array}{ccc}{w}_1& w_2& w_3\\ h_1& h_2& h_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}k{l}_1\\ k{l}_2\\ k{l}_3\end{array}\right]=0$

方程式3： $\left[\begin{array}{ccc}{w}_1& w_2& w_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}k{h}_1\\ k{h}_2\\ k{h}_3\end{array}\right]=0$

2、根据权利要求1所述的将发动机与传动装置的组合件支撑在车体上的支持方法，其特征是，所述三个支座配置在使h₁+h₂+h₃=0，且l₁+l₂+l₃=0成立的位置。

3、根据权利要求1所述的将发动机与传动装置的组合件支撑在车体上的支持方法，其特征是，优先确定三个支座各自的位置，再根据此结果确定三个支座的弹性系数。

4、根据权利要求1所述的将发动机与传动装置的组合件支撑在车体上的支持方法，其特征是，优先确定三个支座各自的弹性系数，再根据此结果确定三个支座的位置。

5、一种将发动机与传动装置的组合件支撑在车体上的支持结构，依靠分别具有发动机前后方向、宽度方向及上下方向的弹簧功能的三个或四个支座，把发动机与传动装置组合件支撑在车体上，所述支座配置在通过所述重心或该重心近旁的平面内，使得由这些支座所构成的三角形或四方形包围所述组合件的重心，而且，所述支座这样确定：使施加在所述支座上的发动机前后方向的振动与发动机俯仰方向的振动成为非耦合状态；发动机前后方向的振动与发动机偏转方向的振动成为非耦合状态；发动机宽度方向的振动与发动机滚转方向的振动成为非耦合状态；发动机宽度方向的振动与发动机偏转方向的振动成为非耦合状态；发动机上下方向的振动与发动机俯仰方向的振动成为耦合状态；发动机上下方向的振动与发动机滚转方向的振动成为非耦合状态。

6、根据权利要求5所述的发动机与传动装置的组合件的支持结构，其特征是，过所述重心或该重心近旁的平面与包含所述发动机惯性主轴线在内的垂直平面实际一致。

7、根据权利要求6所述的发动机与传动装置的组合件的支持结构，其特征是，所述的组合件配置在车体的前部，使曲轴的旋转轴线沿车体的宽度方向延伸。

8、根据权利要求5所述的发动机与传动装置的组合件的支持结构，其特征是，过所述重心或该重心近旁的平面的位置是，在从发动机的所述惯性主轴线方向看到的包含组合件惯性力矩的惯性主轴线在内的垂直面和包含组合件扭矩滚转轴线在内的垂直平面之间进行选择的。

9、根据权利要求5所述的发动机与传动装置的组合件的支持结构，其特征是，所述支座的数量是三个。

10、根据权利要求9所述的发动机与传动装置的组合件的支持结构，其特征是，所述三个支座中的两个支座位于所述重心的上方，其余一个支座位于重心的下方。

11、根据权利要求9所述的发动机与传动装置的组合件的支持结构，其特征是，所述三个支座中的两个支座位于所述重心的下方，其余一个支座位于重心的上方。

12、根据权利要求5所述的发动机与传动装置的组合件的支持结构，其特征是，所述支座的数量是四个，其中两个支座位于所述重心的上方，其余两个支座位于重心的下方。

Images