CN1330509C - 机动车动力系的支撑装置和支撑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于机动车的动力系支撑装置和支撑方法，在该装置和方法中，至少三个安装部分按照一定的方式将由发动机和变速箱构成的动力系支撑在车身构架上，使得当从车辆的上方进行观察时，能使发动机的输出轴与车辆纵向中线相交，三个安装部分包括发动机前侧安装件和后侧安装件，它们相对于发动机而言位于车辆的前侧和车辆的后侧，安装部分还包括一变速箱侧安装件，其被布置在变速箱的附近，三个安装部分按照一定的方式进行布置：使得动力系重心与发动机前侧安装件和后侧安装件之间的距离小于动力系重心与变速箱侧安装件之间的距离。

Description

机动车动力系的支撑装置和支撑方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的动力系支撑装置和支撑方法，特别是，本发明涉及这样的动力系支撑装置和支撑方法：其用于支撑相对于车辆纵长方向(在本文中，车辆的纵长方向是指车辆前进一后退的方向)横向布置的动力系。
背景技术
于1997年5月13日公开的平9-123770号日本专利首次公布文件举例介绍了一种先前提出的动力系支撑装置，对于该支撑装置，在由发动机和变速箱构成的动力系被相对于车辆的前进一后退方向横向安装的情况下，形成了一个平面，该平面包括经过动力系重心的惯量主轴线和垂直线，各个安装部分被布置在该平面的附近，且在发动机外端和惯量主轴的上方位置和下方位置、以及变速箱外端和惯量主轴的上部设置了至少三个安装部分。
发明内容
但是，在上述日本专利首次公布文件所介绍的先前提出的动力系支撑装置中，由于动力系被支撑在发动机外端和惯量主轴、以及变速箱外端和惯量主轴的附近，所以很难将动力系在俯仰方向上的固有(振动)频率降低到较低的频率区间内，如果动力系中的发动机在俯仰方向上具有较大的振动，且该动力系被相对于车辆的前进一后退方向横向布置，则在此情况下，很难消除车辆地板在发动机怠速过程中受动力系在俯仰方向上振动的激励而出现的振动，其中，动力系在俯仰方向上的振动源于发动机转动惯量的振动激励(作用力)。
因而，本发明的一个目的是提供这样一种动力系支撑装置和方法：其通过将动力系在俯仰方向上的固有频率容易地降低到一个低频区间内，该低频区间低于地板在发动机怠速过程中产生振动的频率，从而使动力系的俯仰振动难于激发地板的振动。需要指出的是：动力系的俯仰方向被定义在图9中。
根据本发明的一个方面，本申请提供了一种用于机动车的动力系支撑装置，其包括：一动力系，其包括一发动机和一与发动机输出轴串列布置的变速箱；以及至少三个安装部分，这些安装部分按照一定的方式将动力系支撑在车身构架上，从而当从车辆的上方进行观察时，能使发动机的输出轴与车辆纵向中线相交，所述的三个安装部分包括发动机前侧安装件和后侧安装件，它们相对于发动机而言位于车辆的前侧和车辆的后侧，安装部分还包括一变速箱侧安装件，其被布置在变速箱的附近，所述三个安装部分按照一定的方式进行布置：使得动力系重心与发动机前侧安装件和后侧安装件之间的距离小于动力系重心与变速箱侧安装件之间的距离。
根据本发明的另一方面，本申请提供了一种用于机动车的动力系支撑方法，所述的机动车具有一动力系，其包括一发动机和一与发动机输出轴串列布置的变速箱，所述方法包括：设置至少三个安装部分，这些安装部分按照一定的方式将动力系支撑在车身构架上，从而当从车辆的上方进行观察时，能使发动机的输出轴与车辆纵向中线相交，所述的三个安装部分包括发动机前侧安装件和后侧安装件，它们相对于发动机而言位于车辆的前侧和车辆的后侧，安装部分还包括一变速箱侧安装件，其被布置在变速箱的附近；按照一定的方式将三个安装部分布置在车身上：使得动力系重心与发动机前侧安装件和后侧安装件之间的距离小于动力系重心与变速箱侧安装件之间的距离。
上文对本发明的概述并非必须要描述所有的必要技术特征，本发明也可以是文中所描述的这些特征的各种分级组合形式。
附图说明
图1是一个示意性的俯视图，表示了根据本发明第一优选实施方式的、用于机动车的动力系支撑装置；
图2是根据本发明第一优选实施方式的、用于机动车的动力系支撑装置的前视示意图；
图3中的特征曲线表示了图1、2所示第一实施方式的动力系支撑装置所能实现的效果；
图4是一个示意性的俯视图，表示了根据本发明第二优选实施方式的、用于机动车的动力系支撑装置；
图5是图4所示本发明第二实施方式的、用于机动车的动力系支撑装置的前视示意图；
图6中的特征曲线表示了第二、第三实施方式的动力系支撑装置所能实现的效果；
图7中示意性的俯视图表示了根据本发明第三优选实施方式的动力系支撑装置；
图8是根据本发明第三优选实施方式的动力系支撑装置的前视示意图；以及
图9中的说明性视图用于解释动力系俯仰方向的定义。
具体实施方式
下面将参照附图进行描述，以便于更好地理解本发明。
图1中示意性的俯视图表示了根据本发明第一优选实施方式的动力系支撑装置。图2是图1所示动力系支撑装置的示意性前视图(正视图)。在图1和图2中，附图标记G指代动力系2的重心，且发动机4和变速箱6被一体地安装在动力系2中。该动力系2相对于车辆的前进一后退方向(在本文中，这一方向与车辆的纵向具有同等的含义)被横向布置。
动力系2被支撑在位于车辆前侧的构架上。该构架是由支撑着机动车车身的主构架8和副构架10构成的，副构架10被布置在主构架8的下方，且与主构架8连接起来。主构架8包括：左右一对主侧梁8R和8L，它们在车辆的前进一后退方向上延伸；一前横梁(图中未示出)，其将两主侧梁8L、8R的前端部分联接起来，并在车辆的宽度方向(车辆的左右方向)上延伸；以及一后横梁(图中未示出)，其将两主侧梁8L、8R的后端部分联接起来，且在车辆的宽度方向上延伸。副构架10包括：左右一对副侧梁10R和10L，它们位于主侧梁8R、8L的下方，并在车辆的前进一后退方向上延伸；一副前横梁10F，其联接在副侧梁10L、10R的前端部分之间；以及一副后横梁10RE，其联接在两副侧梁10L、10R的后端部分之间，且在车辆的宽度方向上延伸。需要指出的是：动力系2包括发动机4以及与发动机4的输出轴串列布置的变速箱6，至少三个安装部分(下文将进行描述)按照一定的方式将动力系2支撑在车身构架上，从而当从上方进行观察时，使得发动机的输出轴与车辆的纵向中线相交。
用于支撑动力系2的安装件(即安装部分)是这些构件：也就是说，相对于发动机4，在车辆的前侧布置一个发动机前侧安装件MT1；相对于发动机4，在车辆的后侧布置一个发动机后侧安装件MT2；以及在变速箱6的外端处设置一个变速箱侧安装件MT3。如图1所示，包含惯量主轴TR的一个垂直平面被置于发动机4前侧和后侧的两安装件MT1与MT2之间。应当指出的是，惯量主轴TR是指这样一条轴线：当一刚性体绕该轴线旋转时，在一个随刚性体一起转动的坐标系内，不会产生改变转动轴线方向的力矩，惯量主轴是动力系固有的(或内在的)。此外，如图2所示，在从车辆右侧位置导向车辆左侧位置的方向上，该惯量主轴TR具有一定的倾斜度。如图2所示，安装件MT1-MT3被设置成这样：使得惯量主轴方向上的一个距离L1小于惯量主轴方向上的另一个距离L2，其中，距离L1是指重心G与发动机前侧安装件MT1-发动机后侧安装件MT2之间连接直线的距离，距离L2是指重心G与变速箱侧安装件MT3之间的距离。
公知的是：三缸发动机的转动惯量激振力会激发动力系在俯仰方向上的振动。为了改善发动机怠速过程中地板由于动力系在俯仰方向上振动而出现的振动，必须要将俯仰方向的固有频率设定在低频区间内。
动力系在俯仰方向上的固有频率具有这样的关系：随着各个发动机安装件与动力系重心之间距离的增大、或发动机安装件刚性的增大，其固有频率就会提高。此外，各个发动机安装件的刚性不能被降低到小于一个数值的程度，该数值是根据动力系的荷重以及动力系的静态挠度调节值确定的。
在本发明背景技术部分中叙述的、以前提出的动力系支撑装置中，动力系的支撑点靠近发动机的外端和变速箱的外端，且都位于惯量主轴的附近。动力系重心与各个发动机安装件之间的距离很大(长)，且动力系的荷重被施加到所有的发动机安装件上。因而，在以前提出的动力系支撑装置的结构中，很难降低发动机安装件的刚性、以及动力系重心与各个发动机安装件之间的距离，而这两项指标都能决定动力系在俯仰方向上的固有频率。上述的方案不利于以将动力系俯仰方向上的固有频率设定到低频区间。因而，无法减轻在发动机怠速过程中地板受动力系在俯仰方向上振动的激励而产生的振动。
但是，在该实施方式中，发动机前后侧的安装件以及变速箱侧安装件MT1-MT3被按照图1和图2所示的情形进行布置。因而，对于发动机前、后两侧的安装件MT1和MT2，它们距离动力系重心的尺寸得以缩小。对于变速箱侧的安装件MT3，其所要分担的动力系荷重得以减小，从而可降低该安装件的刚性。因此，各个发动机安装件的刚性、以及动力系重心与发动机安装件之间的距离都能被减小，而这两项指标都能决定动力系在俯仰方向上的固有频率。相比于先前提出的动力系支撑装置，该实施方式的优势在于：其能将动力系在俯仰方向上的固有频率设定到低频区间内。因此，可改善地板在发动机怠速过程中受动力系在俯仰方向上振动的激励而出现的振动。
图3表示了在发动机处于怠速工况时对地板振动的研究结果，该研究是在安装了先前提出的动力系支撑装置的车辆中、以及安装有第一实施方式的动力系支撑装置的车辆中进行的。在图3中，横轴代表激励频率，纵轴代表地板振动的加速度水平。在图3中，在先前提出的动力系支撑装置与该实施方式的动力系支撑装置之间，对地板在怠速时的振动进行比较。图3中的实线代表车辆中安装了第一实施方式的动力系支撑装置的情况，虚线代表车辆中安装了先前提出的动力系支撑装置的情况。
从图3可看出，相比于其中安装有先前提出的动力系支撑装置的车辆，在安装有本发明动力系支撑装置的车辆中，地板在发动机怠速工作过程中出现的振动被减弱了。如上所述，在第一实施方式中，由发动机4和变速箱6构成的动力系的重心被加以考虑，且动力系被按照这样的方式支撑着：在惯量主轴的方向上，从动力系重心到发动机前后侧安装件之间连线的距离小于从动力系重心到变速箱侧安装件的距离。因而，动力系在俯仰方向上的固有频率易于被减小到低频区间内，地板在发动机怠速过程中受动力系在俯仰方向上振动的激励而产生的振动得以改善，其中，动力系在俯仰方向上的振动源于发动机4的旋转惯量激振力。
下面将对根据本发明的动力系支撑装置的第二优选实施方式进行描述。图4中示意性的俯视图表示了根据本发明第二优选实施方式的动力系支撑装置。图5是根据本发明第二实施方式的动力系支撑装置的示意性正视图(前视图)。如图5所示，发动机前侧安装件MT1和发动机后侧安装件MT2被安装成这样：使得动力系的惯量主轴TR与发动机前侧安装件和后侧安装件MT1、MT2(近似地)重合(换言之，动力系的惯量主轴TR与发动机前、后侧安装件MT1和MT2之间的连线相交)。
由于存在发动机的燃烧激发力，动力系的惯量主轴TR通常相对于发动机侧倾方向的输入轴线是倾斜的。因而，从图2中对车辆的前视图可见，在动力系支撑装置的第一实施方式中，发动机前、后侧安装件以及变速箱侧安装件被布置成能基本上重合于发动机侧倾方向的输入轴线，因而，除了由于受扭矩振动的激励而在侧倾方向上出现振动之外，其它方向的振动也会受到激励，其中，所述扭矩振动源于发动机的燃烧激发力。由于多个受激振动易于耦合起来，所以发动机怠速过程中的地板振动会变得恶化。但是，在图4、5所示的该实施方式中，如果从车辆的前方进行观察，则发动机前侧安装件MT1、后侧安装件MT2以及变速箱侧安装件MT3的位置被布置成基本上重合于惯量主轴TR。因而，被源于发动机燃烧激发力的扭矩振动所激励的各个振动将能集中为环绕动力系惯量主轴TR的一些振动，此外，多个受激振动不再容易耦合起来，因而，地板在发动机怠速过程中的振动得以改善。
图6表示了在发动机怠速过程中地板振动的结果对比，该对比是在安装有第一实施方式的动力系支撑装置的车辆与安装有第二实施方式的动力系支撑装置的车辆之间进行的。图6中的横轴代表激励频率，纵轴代表地板振动的加速度水平。图6中的实线代表安装有第一实施方式的动力系支撑装置的车辆的地板振动情况。图6中的虚线代表安装有第二实施方式的支撑装置的车辆的地板振动情况。从图6的对比结果可看出，与安装有第一实施方式的动力系支撑装置的车辆相比，在安装有第二实施方式的动力系支撑装置的车辆中，地板在发动机怠速过程中的振动得到了进一步的降低。
如上所述，在动力系支撑装置的第二实施方式中，包括发动机和变速箱的动力系的重心被加以考虑，且在惯量主轴的方向上，从动力系重心到发动机前后侧安装件之间连线的距离被设置成小于从动力系重心到变速箱侧安装件的距离，而且，当从车辆的前方进行观察时，发动机前侧安装件MT1和后侧安装件MT2被布置成与动力系的惯量主轴TR重合。因而，发动机受扭矩振动而在侧倾方向上产生的振动难于与其它形式的振动耦合起来，其中，发动机的扭矩振动源于发动机的燃烧激振力。从而能进一步改善地板在怠速过程中的振动。应当指出的是：在第二实施方式中，当从车辆的前方进行观察时，发动机前侧安装件和后侧安装件被布置成与动力系的惯量主轴TR重合。但是，本发明并不限于这样的设计。发动机前侧安装件和后侧安装件也可与惯量主轴大致上重合。也就是说，如果从车辆的前方进行观察，则发动机前侧安装件MT1与后侧安装件MT2之间的连线将与动力系2的惯量主轴TR重合。
下面将对动力系支撑装置的第三优选实施方式进行描述。在第三实施方式中，发动机前侧安装件MT1和后侧安装件MT2被按照这样的方式进行布置：使得发动机前侧安装件MT1与后侧安装件MT2之间连接直线位于动力系重心G的附近。图7是根据本发明第三实施方式的动力系支撑装置的示意性俯视图。图8是第三实施方式的动力系支撑装置的示意性正视图(前视图)。如图7、图8所示，发动机前侧安装件MT1与后侧安装件MT2之间的连线位于动力系2的重心G附近。在这种结构布局中，动力系侧倾方向振动的转动中心与发动机前、后侧安装件之间的距离大致上相等。因而，从发动机前侧安装件MT1和后侧安装件MT2向车身施加的作用力基本上是相等的，但相位是相反的，其中，该作用力是由于动力系在侧倾方向上出现振动所致。因而，从发动机前侧安装件MT1输入的作用力与从发动机后侧安装件MT2输入的作用力相互抵消。地板在发动机怠速过程中产生的振动能进一步获得改善。
在第三实施方式中，至于决定了动力系在俯仰方向上固有频率的发动机安装件刚性、以及动力系重心与各个发动机安装件之间的距离，由于相对于第一实施方式的情况对这两项指标进行了考虑，所以能进一步缩小动力系重心与发动机安装件之间的距离，并能进一步减轻变速箱侧安装件MT3所支撑的动力系荷重。因而，相比于第一实施方式的情况，更能将动力系在俯仰方向上的固有(振动)频率设定向低频区间。这样就能进一步改善地板在发动机怠速过程中由于受动力系俯仰方向振动的激发而出现的振动。图6中的点划线代表安装有第三实施方式的动力系支撑装置的车辆的情况。从图6可领会到：相比于实线所示的第一实施方式、以及虚线所示的第二实施方式，在安装有第三实施方式的动力系支撑装置的车辆中，地板在发动机怠速过程中的振动获得了进一步的降低。
如上所述，在第三实施方式中，按照一定的方式设置发动机前侧安装件MT1和后侧安装件MT2，使得发动机前、后侧安装件之间的连线位于动力系重心G的附近。因而，从发动机前侧安装件MT1和后侧安装件MT2传递给车辆的作用力基本上是相等的，且相位相反。因而，两作用力之间的相互抵消将能进一步改善地板在发动机怠速过程中的振动。
此外，在各个实施方式中，由于可减少连接在发动机安装件与车身副构架之间的发动机安装支架，所以可提高发动机支架的刚性，从而能降低车辆加速过程中的噪音，并能降低成本。
第2004-087061号日本专利申请(于2004年3月24日提交)中的全部内容都被结合到本申请中作为参考。本发明的保护范围由后附的权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种用于机动车的动力系支撑装置，包括：
动力系(2)，包括发动机(4)和与发动机输出轴串列布置的变速箱(6)；以及
至少三个安装部分，这些安装部分按照这样的方式将动力系支撑在车身构架上：使得当从车辆的上方进行观察时，能使发动机的输出轴与车辆纵向中线相交，所述三个安装部分包括发动机前侧安装件(MT1)和后侧安装件(MT2)，它们相对于发动机(4)位于车辆的前侧和车辆的后侧上，所述三个安装部分还包括变速箱侧安装件(MT3)，其被布置在变速箱的附近，所述三个安装部分按照这样的方式进行布置：使得动力系(2)的重心(G)与发动机前侧安装件(MT1)和后侧安装件(MT2)中的每一个之间的距离小于动力系的重心(G)与变速箱侧安装件(MT3)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的用于机动车的动力系支撑装置，其特征在于：所述安装部分被按照这样的方式布置在车身上，使得在惯量主轴(TR)的方向上、从动力系(2)的重心(G)到连接发动机前后侧安装件(MT1、MT2)二者的直线的距离(L1)小于从动力系(2)的重心(G)到变速箱侧安装件(MT3)的距离(L2)。
3.根据权利要求2所述的用于机动车的动力系支撑装置，其特征在于：所述安装部分被按照这样的方式布置在车身上：使得变速箱侧安装件(MT3)位于经过动力系(2)重心(G)的惯量主轴(TR)附近，并靠近变速箱，且发动机前、后侧安装件(MT1、MT2)被布置成：当从车辆的前侧进行观察时，它们与惯量主轴(TR)重合。
4.根据权利要求2所述的用于机动车的动力系支撑装置，其特征在于：所述安装部分被按照这样的方式布置在车身上：使得变速箱侧安装件(MT3)位于经过动力系(2)的重心(G)的惯量主轴(TR)附近，并靠近变速箱，发动机前、后侧安装件(MT1、MT2)被布置成：当从车辆的前侧进行观察时，它们大致上与惯量主轴(TR)重合。
5.根据权利要求2所述的用于机动车的动力系支撑装置，其特征在于：发动机前和后侧安装件(MT1、MT2)被按照这样的方式布置在车身上：使得当从车辆的前侧进行观察时，至少前和后侧安装件(MT1、MT2)与惯量主轴(TR)大体上重合。
6.根据权利要求2所述的用于机动车的动力系支撑装置，其特征在于：发动机前和后侧安装件被按照这样的方式布置在车身上：使得当从车辆的前侧进行观察时，连接发动机前和后侧安装件(MT1、MT2)的直线与惯量主轴相交。
7.根据权利要求1到6之一所述的用于机动车的动力系支撑装置，其特征在于：所述安装部分被按照这样的方式布置在车身上：使得当从车辆的前侧进行观察时，连接发动机前和后侧安装件(MT1、MT2)二者的直线位于动力系(2)的重心(G)的附近。
8.根据权利要求1到6之一所述的用于机动车的动力系支撑装置，其特征在于：所述安装部分被按照这样的方式布置在车身上：使得动力系侧倾方向振动的转动中心与发动机前侧安装件(MT1)和后侧安装件(MT2)的距离基本上彼此相等。
9.一种用于机动车的动力系支撑方法，所述的机动车具有动力系(2)，其包括发动机(4)和与发动机(4)输出轴串列布置的变速箱(6)，所述方法包括：设置至少三个安装部分，这些安装部分按照这样的方式将动力系支撑在车身构架上，从而当从车辆的上方进行观察时，能使发动机的输出轴与车辆纵向中线相交，所述的三个安装部分包括发动机前侧安装件(MT1)和后侧安装件(MT2)，它们相对于发动机(4)位于车辆的前侧和车辆的后侧，且所述三个安装部分还包括变速箱侧安装件(MT3)，其被布置在变速箱的附近；按照这样的方式将三个安装部分布置在车身上：使得动力系(2)的重心(G)与发动机前侧安装件(MT1)和后侧安装件(MT2)之间的距离小于动力系(2)的重心(G)与变速箱侧安装件(MT3)之间的距离。
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