CN1810534A - 车辆用动力单元的支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆用动力单元的支撑结构，其中扭力杆(70)，由如下构件构成：单元侧连接部(72)，其连接于动力单元(31)侧；杆部(73)，其从该单元侧连接部(72)向车身车架(20)侧延伸；车身车架侧连接部(74)，其设于该杆部(73)的前端。车身车架侧连接部(74)，由如下构件构成：环部(85)，其一体设于杆部(73)；弹性构件(87)，其配设于该环部(85)；支撑销(88)，其贯通该弹性构件(87)并支撑于车身车架(20)侧。并且至少使杆部(73)侧的弹性构件(87)的外周面(87a)，相对于支撑销(88)相对地倾斜。从而能够解决结构复杂且部件数目增加的问题点，能够实现结构简单且部件数目的削减。

Description

车辆用动力单元的支撑结构
技术领域
本发明涉及配置有防止由驱动反力引起的超过动力单元的规定角度的旋转的扭力的车辆用动力单元的支撑结构。
背景技术
通常，在由载置于车辆前部的发动机驱动前轮的FF(前置发送机前驱动)车中，多将动力单元横置于车辆的车身车架(前体)。在车辆的前体中，备有：最前部的前部隔板；从该前部隔板的后部左右沿车身前后延伸的一对侧部车架；在这些侧部车架的车宽方向外侧在斜上部且在车身支撑销配置的一对上部构件；设于侧部车架的车轮罩；设于这些车轮罩的减震器罩。并且为了缓和车辆碰撞时的碰撞能量，而通过适当地设定侧部框架的刚性耐撞地构成。
作为一例，悬架于所述车身车架(前体)的动力单元，是由发动机和直接连结于该发动机的变速器(transmission)构成的单元，并以如下方式横置地搭载，即在其中一个侧部车架通过第一侧部支撑部而支撑发动机侧，在另一侧部车架通过第二侧部支撑部而支撑变速器侧，并且动力单元的纵长方向与车身的支撑销垂直。
然而，可以说，在使发动机旋转时，由于发动机的驱动反力，动力单元在与发动机的旋转相反的方向上进行作用被称作侧倾的旋转力。在将这样旋转的轴称为扭力辊轴时，动力单元的支撑方式可以称为是将动力单元负载的大部分，由配置于扭力辊轴的轴线上或近旁的第一/第二侧部支撑部支撑的扭力辊轴支撑方式。
横置的动力单元，如上所述，通过发动机的驱动反力而大致绕扭力辊轴进行被称作侧倾的旋转。通常，因为侧部支撑部被配置于扭力辊轴线上或近旁，所以力矩的力臂的长度变短，很难对抗侧倾。因此，为了对抗该侧倾，而在动力单元和车身之间配置至少一个扭力杆，从而实现防止由发动机的驱动反力引起的动力单元的给定角度以上的旋转。
如上所述，作为车辆的前部车身(车身车架的结构)，采用利用车身变形吸收车辆碰撞时所接受到的碰撞能量的耐撞结构。也就是说，在车身前部发生碰撞时，通过设于车身左右的侧部车架被压溃而变形，从而吸收碰撞能量而缓和对驾驶室的影响。
可是，以往，动力单元是车辆中刚性最高的一个结构物，对于在动力单元和车身之间配设车身支撑销的扭力杆的情况下，很难将动力单元和扭力杆设计为能够充分地发挥耐撞构成的车身车架的(前部车身)的冲击吸收性能。
因此，众所周知，作为用于车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆，是在车辆的碰撞时有意地容易折断而构成的部件(例如，参照专利文献1)。
〔专利文献〕特开2003-2070号公报(第5页、图4)
图9是说明以往的基本结构的图，扭力杆200由以下结构构成，即动力单元侧连接部202，其连接在未图示的动力单元侧；杆部203，其从该动力单元侧连接部202延伸出；车身车架侧连接部204，其设置于该杆连接部203的前端；突起部205，其形成于该车身车架侧连接部204。并且，将该突起部205与设于车身车架侧206的抵接部207相抵接。
图中211是设在动力单元侧连接部202的弹性构件，212是在动力单元201支撑动力单元侧连接部202的支撑销，213是设在车身车架侧连接部204的弹性构件，214是在车身车架206支撑车身车架侧连接部204的支撑销。
如空心箭头A，在冲击力作用于动力单元201的情况下，扭力杆200的突起部205顶在车身车架206侧的抵接部207，车身车架侧连接部204绕着支撑销如空心箭头B那样产生旋转力矩，而使杆部203破断。
可是，在上述的扭力杆200中，为了破坏杆部203，而在车身车架侧连接部204上设置突起部205，并在车身车架206侧设置与接触突起部205的抵接部207，因此引起结构变得复杂、部件数目增加的问题。
另外，在上述的扭力杆200中，因为为了破坏杆部203，而在车身车架侧连接部204上设置突起部205，并在车身车架206侧设置接触突起部205的抵接部207，所以很难实现考虑到了突起部205和抵接部207的设定距离方面的偏差的设计。
也就是说，希望有一种车辆的扭力杆，其能够实现结构简单且削减部件数目，并且能够不需要来自例如车身车架侧的外部负荷就能够以给定的冲击力使杆部破断。
发明内容
本发明的课题在于，解决结构复杂且部件数目增加的题点，提供一种能够实现结构简单且部件数目削减的车辆用动力单元的支撑结构，同时解决为破断扭力杆而需要外部载荷的问题，提供一种能够通过仅在扭力杆上施加给定的冲击力即能够使扭力杆破断的车辆用动力单元的支撑结构。
本发明第一方面所涉及的车辆用动力单元的支撑结构，具有：横置动力单元，其由发动机以及变速器构成；支架，其在由耐撞构成的车身车架上支撑；扭力杆，为了防止由驱动反力引起的超过动力单元的规定角度的旋转，其将动力单元的后部与车身车架之间连接在车身支撑销上，其特征在于，扭力杆，由如下构件构成：单元侧连接部，其连接于动力单元侧；杆部，其从该单元侧连接部向车身车架侧延伸；车身车架侧连接部，其设于该杆部的前端。车身车架侧连接部，由如下构件构成：环部，其一体设于杆部；弹性构件，其设于该环部；支撑销，其贯通该弹性构件并支撑于车身车架侧；至少使杆部侧的所述弹性构件的外周面，相对于支撑销相对地倾斜。
例如，若能够实现结构简单且部件数目的削减，则能够实现车辆用动力单元的支撑结构的成本降低，因此较为合适，由于在将给定的冲击力施加于扭力杆时，扭力杆的破断系统变得简单，因此较为优选。
因此，至少使杆部侧的弹性构件的外周面，相对于支撑销相对地倾斜。
也就是说，扭力杆由如下构件构成：单元侧连接部，其连接于动力单元侧；杆部，其从该单元侧连接部向车身车架侧延伸；车身车架侧连接部，其设于该杆部的前端，且车身车架侧连接部由如下构件构成：环部，其一体设于杆部；弹性构件，其配设于该环部；支撑销，其贯通该弹性构件并支撑于车身车架侧；并至少使杆部侧的所述弹性构件的外周面，相对于支撑销相对地倾斜，由此能够实现结构简单且部件数目的削减。并且，能够不使新的外部负荷作用地使扭力杆破断。
本发明第二方面所涉及车辆用动力单元的支撑结构的特征在于，使杆部的延伸方向，向车辆后方倾斜，并且使环部的轴线以及支撑销的轴线垂直于延伸方向。
通过使杆部的延伸方向向车辆后方倾斜，并且使环部的轴线以及支撑销的轴线垂直于延伸方向，能够促进扭力杆的破断。
由于本发明第一方面的发明中扭力杆由如下构件构成：单元侧连接部，其连接于动力单元侧；杆部，其从该单元侧连接部向车身车架侧延伸；车身车架侧连接部，其设于该杆部的前端，且车身车架侧连接部，由如下构件构成：环部，其一体设于杆部；弹性构件，其设于该环部；支撑销，其贯通该弹性构件并支撑于车身车架侧，并且至少使杆部侧的所述弹性构件的外周面，相对于支撑销相对地倾斜，因此能够实现结构简单且部件点数的削减。其结果，具有能够丝线车辆用动力单元的支撑结构的成本降低的优点。并且能够不使新的外部负荷作用地使扭力杆破断。其结果，具有能够简单地构筑扭力杆的破断系统，且能够任意地设定扭力杆的安装位置的优点。
在本发明第二方面的发明中，通过使杆部的延伸方向向车辆后方倾斜，并且使环部的轴线以及支撑销的轴线垂直于延伸方向，具有能够促进扭力杆的破断的有利点。
附图说明
图1是本发明的车辆用动力单元的支撑结构的俯视图。
图2是本发明的车辆用动力单元的支撑结构的左视图。
图3是本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆的正视剖面图。
图4是表示作用于本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆的输入力的比较说明图。
图5是表示加速输入力作用于本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆时的比较说明图。
图6是表示减速输入力作用于本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆时的比较说明图。
图7是表示碰撞时输入力作用于本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆时的比较说明图。
图8是表示碰撞时输入力作用于本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆以后时的详细说明图。
图9是说明以往的基本结构的图。
图中：20-车身车架，31-动力单元，32-发动机，33-变速器，34、35-支架，40-车辆用动力单元的支撑结构，70-扭力杆，72-单元侧连接部，73-杆部，74-车身车架侧连接部，85-环部，86-内周面，87-弹性构件，87a-外周面，88-支撑销，88a-支撑销的外周面，C-轴线。
具体实施方式
以下基于附图说明实施本发明的最佳方式。另外，附图以标号的朝向作为视角。
图1是本发明的车辆用动力单元的支撑结构的俯视图。车身车架(前部车身)20，备有：最前部的前部隔板21；左右(一对)侧部车架22L、22R，其从该前部隔板21的后部左右向车身前后延伸；一对上部构件23、23，其在这些侧部车架22L、22R的车辆宽度方向外侧配置于斜上部和车身支撑销；车轮罩24、24(参照图2)，其设置于侧部车架22L、22R；减震器罩25、25，其设于这些车轮罩24、24。并且为了缓冲车辆碰撞时的碰撞能量，而通过适当地设定侧部车架22L、22R的刚性而耐撞地构成。
图中，10表示车辆，11表示车身，26表示仪表盘，27表示横梁。
悬架于车身车架20的动力单元31，是由发动机32和直接连接于该发动机32的变速器(transmission)33构成的单元，在右侧部车架22R上通过发动机侧支架34而使发动机32侧支撑，在左侧的侧部车架22L上通过变速器侧支架35而支撑变速器33侧，在发动机侧32下部后方配置下部扭力杆70，在发动机32上部侧方配置上部扭力杆71，由此以动力单元31的纵长方向垂直于车身11的支撑销的方式而横置地搭载。
发动机侧支架34，在右边的侧部车架22R上安装发动机侧支柱(stay)41，在该发动机侧支柱41上安装下端，在该动力单元31的发动机32侧安装发动机侧托架42，并由上端支撑该发动机侧托架42。
变速器侧支架35，通过变速器侧托架46而在变速器33上安装车身侧，在左边的侧部车架22L上安装变速器侧支柱45，并将该变速器侧支柱45插入中心部。
也就是说，车辆用动力单元的支撑结构40，由发动机侧支架34、变速器侧支架35、下部扭力杆70以及上部扭力杆71构成。
图2是本发明的车辆用动力单元的支撑结构的左视图，下部扭力杆70在横梁27侧支撑车身车架侧连接部74，将单元侧连接部72安装于动力单元31的发动机32下部后方。
上部的扭力杆71，在右边的侧部车架22R侧支撑车身车架侧连接部94，并将单元侧连接部92安装于动力单元31的发动机32上部侧方。
图中，51表示为了支撑单元侧连接部72而设于动力单元31侧的单元侧支持部，52表示为了支撑车身车架侧连接部74而设于横梁27的车身车架侧支持部，53表示为了支撑单元侧连接部92而设于动力单元31的单元侧支持部，54表示为了支撑车身车架侧连接部94而设于右边的侧部车架22R的车身车架侧支撑部。
以下，详细说明下部扭力杆70的细节。另外，上部的扭力杆71是与下部扭力杆70大致相同的结构，因此省略详细的说明。
图3是本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆的正面剖面图，扭力杆70由以下构件构成：单元侧连接部72，其连接于动力单元31侧(单元侧支撑部51)；杆部73，其从该单元侧连接部72向车身车架侧20延伸；车身车架侧连接部74，其通过设于该杆部73的前端而连接在车身车架20侧(车身车架侧支撑部52)。
单元侧连接部72，由以下构件构成：前环部(外筒)75，其一体地设于杆部73；单元侧弹性构件77，其配设于该前环部75的内周面76；支撑销(螺栓)78，其被配设于该单元侧弹性构件77，并由动力单元31侧所支撑。79表示拧入在支撑销(螺栓)78的螺母。
车身车架侧连接部74，由以下构件构成：环部(外筒)85，其一体地设于杆部73；弹性构件87，其配设于该环部85的内周面86；支撑销(螺栓)88，其被配设于该弹性构件87，并由车身车架20侧所支撑。89表示拧入在支撑销(螺栓)88的螺母。91表示弹性构件87的加硫接合后的(烧结固定)内筒。
杆部73，是加工为从单元侧连接部72向车身车架侧连接部74前端变细的形状的棒状构件，与车身车架侧连接部74的连接部分74a是强度最低的部分(容易折断的部分)。
杆部73侧的环部85的内周面86，相对于螺栓(支撑销)88的外周面88a相对地倾斜。换言之，杆部73侧的环部85的内周面86，相对于环部85的轴线C而倾斜角度R，并且向着车身11(参照图1)下方而设有倾斜面86a，从而在后述的碰撞时向扭力杆50施加输入力时，而具有增加用于使扭力杆73破断的弯折力矩的作用。
即，可以说，车辆用动力单元的支撑结构40(参照图1)，具有：横置动力单元31，其由发动机32以及变速器33构成；支架34、35，其在耐撞构成的车身车架20上支撑；扭力杆70，为了防止由驱动反力引起的超过动力单元31的规定角度的旋转，其将动力单元31的后部与车身车架20之间连接在车身支撑销上，其中，扭力杆70，由如下构件构成：单元侧连接部72，其连接于所述动力单元31侧；杆部73，其从该单元侧连接部72向车身车架20侧延伸；车身车架侧连接部74，其设于该杆部73的前端。车身车架侧连接部74，由如下构件构成：环部85，其一体设于杆部73；弹性构件87，其设于(嵌合)该环部85；支撑销88，其贯通该弹性构件87并支撑于车身车架20侧。至少使杆部73侧的弹性构件87的外周面87a，相对于支撑销88相对地倾斜。
换言之，可以说，车身车架侧连接部74，由以下构件构成：环部(外筒)85，其一体地设于杆部73；弹性构件87，其配设于该环部85的内周面86；支撑销88，其配设于该弹性构件87并支撑于车身车架20侧。至少使杆部73侧的环部85的内周面86，相对于支撑销88的外周面88a相对地倾斜。
也就是说，扭力杆70，由如下构件构成：单元侧连接部72，其连接于动力单元31侧；杆部73，其从该单元侧连接部72向车身车架20侧延伸；车身车架侧连接部74，其设于该杆部73的前端。车身车架侧连接部74，由如下构件构成：环部85，其一体设于杆部73；弹性构件87，其配设于该环部85；支撑销88，其贯通该弹性构件87并支撑于车身车架20侧，并至少使杆部73侧的弹性构件87的外周面87a，相对于支撑销88相对地倾斜。因此，能够实现结构简单且削减部件数目。能够实现车辆用动力单元的支架构造40(参照图1)的成本降低。另外，能够在不使新的外部负荷作用的情况下破断扭力杆70。其结果，能够在简单地构筑扭力杆70的破断系统，并且能够任意地设定扭力杆70的安装位置。
另外，可以说，车辆用动力单元的支撑结构40，使杆部73的延伸方向，向车辆后方向上倾斜，并且使环部85的轴线C以及支撑销88的轴线C垂直于延伸方向。
通过使杆部73的延伸方向向车辆后方向上倾斜，并且使环部85的轴线C以及支撑销88的轴线C垂直于延伸方向，能够促进扭力杆70的破断。
图4(a)、(b)是表示作用于本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆的输入力的比较说明图。另外，(a)表示比较例的扭力杆170，(b)表示实施例的扭力杆70。
(a)中示出了没有外部输入力的状态的扭力杆170，扭力杆170，由如下构件构成：单元侧连接部172，其连接于所述动力单元131侧；杆部173，其从该单元侧连接部172向车身车架120侧延伸；车身车架侧连接部174，其设于该杆部173的前端。车身车架侧连接部174，由如下构件构成：环部(外筒)185，其一体设于杆部173；弹性构件187，其配设于(嵌合)该环部185；支撑销188，其配设于弹性构件187并支撑于车身车架120侧。图中，174a表示与车身车架侧连接部174的连接部分；177表示单元侧弹性构件；178表示支撑销(螺栓)。
图中，箭号E表示施加于动力单元131的支撑销178(图6～图9中，以下记载为“输入力点178”)的加速输入力，箭号F表示施加于动力单元131的输入力点178的减速输入力，箭号G表示施加于动力单元131的输入力点178的碰撞时输入力的一例，箭号E、F、G的方向随着动力单元131的重心和支架(未图示)的设定部分而微妙地变化。
(b)中示出了没有外部输入力的状态的扭力杆70，图中箭号H表示施加于动力单元31的支撑销78(图6～图9中，以下记载为“输入力点78”)的加速输入力，箭号J表示施加于动力单元31的输入力点78的减速输入力，箭号K表示施加于动力单元31的输入力点78的碰撞时输入力的一例，箭号H、J、K的方向随着动力单元31的重心和支架(未图示)的设定部分而微妙地变化。
图5(a)、(b)是表示加速输入力作用于本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆时的比较说明图。另外，(a)表示比较例的扭力杆170，(b)表示实施例的扭力杆70。
在(a)中，示出了使加速输入力E作用在扭力杆170上的情况，由于加速输入力E作用于沿杆部173的延伸方向M的方向，因此弯折力矩不作用于杆部173。
在(b)中，示出了使加速输入力H作用在扭力杆70上的情况，同样，由于加速输入力H作用于沿杆部73的延伸方向M的方向，因此弯折力矩不作用于杆部73。
图6(a)、(b)是表示减速输入力作用于本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆时的比较说明图。另外，(a)表示比较例的扭力杆170，(b)表示实施例的扭力杆70。
在(a)中，示出了使减速输入力F作用在扭力杆170上的情况，减速输入力F可以分解为作用于杆部173的压缩方向的第一分力F1和作用于杆部173的弯折方向的第二分力F2。在实际使用的扭力杆170中，将强度设定为不由第二分力F2所破断。
在(b)中，示出了使减速输入力J作用在扭力杆70上的情况，减速输入力J可以分解为作用于杆部73的压缩方向的第一分力J1和作用于杆部73的弯折方向的第二分力J2。在实际使用的扭力杆70中将强度设定为不由第二分力J2所破断。
图7(a)、(b)是表示碰撞时输入力作用于本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆时的比较说明图。另外，(a)表示比较例的扭力杆170，(b)表示实施例的扭力杆70。
在(a)中，示出了使碰撞时输入力G作用在扭力杆170上的情况，碰撞时输入力G可以分解为作用于杆部173的压缩方向的第一分力G1和作用于杆部173的弯折方向的第二分力G2。在实际使用的扭力杆170中将强度设定为由第二分力G2所破断。
在(b)中，示出了使碰撞时输入力K作用在扭力杆70上的情况，碰撞时输入力K可以分解为作用于杆部73的压缩方向的第一分力K1和作用于杆部73的弯折方向的第二分力K2。在实际使用的扭力杆70中将强度设定为由分力K2所破断。
然而，如图3所示，扭力杆70，使杆部73侧的环部(外筒部)85的内周面86，相对于环部85的轴线C倾斜角度R(参照图3)，并设置在下方向着车身11(参照图1)而倾斜的倾斜面86a，由此在碰撞时输入力K施加在扭力杆70上时，能够加大用以使扭力杆70破断的弯折力矩地，发挥作用。因此，能够缩小作用于弯折方向的分力G2的设定范围，在冲突输入力K作用时使扭力杆70破断，而能够形成确实地进行规定的移动的动力单元31(参照图1)。
图8(a)～(c)是表示碰撞时输入力作用在本发明的车辆用动力单元的支撑结构的扭力杆时的详细情况说明图，表示图7(b)的状态的详细情况。
(a)中，与图7(b)同样，示出了使碰撞时输入力K作用在扭力杆70上的情况，碰撞时输入力K可以分解为作用于杆部73的压缩方向的第一分力K1和作用于杆部73的弯折方向的第二分力K2。
然而，在实际的碰撞中，单元侧连接部72的位置(高度)不发生变化，并且因惯性力的大小而在车身车架侧连接部74的弹性构件87(参照图3)中产生变形，车身车架侧连接部74在上方产生错位。因此，(b)中实线所示的扭力杆70与虚线所示的扭力杆70((a)所示的扭力杆70)相比，更指向上方，作用于杆部73的压缩方向的第一分力K1变化为新的第一分力N1，作用于杆部73的弯折方向的第二分力K2变化为新的第二分力N2。
在(c)中，示出了(a)所示的第一分力K1和第二分力K2以及(b)所示的第一分力N1和第二分力N2的比较。
也就是说，若比较作用于杆部73的弯折方向的第二分力K2和第二分力N2，则N2＞K2，作用于杆部73的弯折方向的分力增大，使扭力杆70破断的力增大。
另外，虽然在本发明的车辆用动力单元的支撑结构，如图6所示，将杆部73侧的环部85的内周面86，相对于支撑销(螺栓)88的外周面88a相对地倾斜，但是不限于此，也可以使杆侧以外的环部的内周面相对于支撑销(螺栓)的外周面相对地倾斜。
本发明的车辆用动力单元的支撑结构，适于在搭载中等程度排气量的发动机(内燃机)的乘用车和货车等车辆中采用。

Claims (2)

1、一种车辆用动力单元的支撑结构(40)，具有：横置动力单元(31)，其由发动机(32)以及变速器(33)构成；支架(35)，其在耐撞构成的车身车架(20)上支撑；扭力杆(70)，为了防止由驱动反力引起的超过所述动力单元(31)的规定角度的旋转，其将所述动力单元(31)的后部与所述车身车架(20)之间连接在车身支撑销(88)上，其特征在于，
所述扭力杆(70)，由如下构件构成：单元侧连接部(72)，其连接于所述动力单元(31)侧；杆部(73)，其从该单元侧连接部(72)向所述车身车架(20)侧延伸；车身车架侧连接部(74)，其设于该杆部(73)的前端；
所述车身车架侧连接部(74)，由如下构件构成：环部(85)，其一体设于所述杆部(73)；弹性构件(87)，其设于该环部(85)；支撑销(88)，其贯通该弹性构件(87)并支撑于所述车身车架(20)侧；
至少使所述杆部(73)侧的所述弹性构件(87)的外周面(87a)，相对于所述支撑销(88)相对地倾斜。
2、根据权利要求1所述的车辆用动力单元的支撑结构(40)，其特征在于，使所述杆部(73)的延伸方向，向车辆后方倾斜，并且使所述环部(85)的轴线以及所述支撑销(88)的轴线垂直于所述延伸方向。
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