JP2005271779A - パワープラント支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素な構成で、車両に搭載されたパワープラントを確実に支持することができるようにする。
【解決手段】 パワープラント５を車体に支持するためのパワープラント支持構造であって、車両の前後方向に延在する一対のサイドフレーム１，１と、車両の幅方向に配設されて前記の一対のサイドフレーム１，１に両端が固定されたクロスメンバ２と、パワープラント５とクロスメンバ２とを接続するロッドメンバ６とをそなえ、クロスメンバ２が、ロッドメンバ６を介して入力される荷重方向に対して凸形状となるように形成されるように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジン等のパワープラントを車体に支持するのに用いて好適な、パワープラント支持構造に関するものである。

一般的に、車両のエンジンやトランスミッション（以下、これらをまとめてパワープラントという）は、車両の前後方向に延在する一対のサイドメンバや、この一対のサイドメンバの間を接続するクロスメンバなどの車体に対してマウント等の弾性体を介して取り付けられている。このように、パワープラントを車体に固定する構造の一般的な例のひとつとして、以下の特許文献１の技術が知られている。
登録実用新案第２５７８７９２号公報

しかし、パワープラントは稼働に伴い振動やロールが生じるため、このパワープラントを支持するメンバにはパワープラントの振動やロールによって発生する荷重に耐えうる剛性が要求される。この場合、メンバを構成する部材の板厚を厚くするなどして剛性を増大させる手法も考えられるが、この手法では車重の増大を招いてしまうという課題が生じる。また、メンバを構成する部材の材質をより剛性の高いものに変更するという手法も考えられるが、比強度の高い部材はコストが高いという課題もある。

本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成で、車両に搭載されたパワープラントを確実に支持することができる、パワープラント支持構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のパワープラント支持構造（請求項１）は、パワープラントを車体に支持するためのパワープラント支持構造であって、車両の前後方向に延在する一対のサイドフレームと、該車両の幅方向に配設されて該一対のサイドフレームに両端が固定されたクロスメンバと、該パワープラントと該クロスメンバとを接続するロッドメンバとをそなえ、該クロスメンバが、該ロッドメンバを介して入力される荷重方向に対して凸形状となるように形成されていることを特徴としている。

また、請求項１記載の内容において、平面視において、該クロスメンバが、該パワープラントが配設されている方向に対して凸形状となるように形成されていることを特徴としている。（請求項２）
また、請求項１または２記載の内容において、正面視において、該クロスメンバが、上方向に凸形状となるように形成されていることを特徴としている。（請求項３）
また、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の内容において、該パワープラントは、該パワープラントの該ロッドメンバが接続される箇所が該クロスメンバの配設されている方向にロールするようなロールモードを有していることを特徴としている。（請求項４）

本発明のパワープラント支持構造によれば、ロッドメンバを介してクロスメンバに入力される荷重方向に対して凸形状となるようにクロスメンバが形成されているので、クロスメンバを直線状に形成した場合に比べて入力される荷重に対する剛性を大幅に向上させることができ、簡素な構成で、車両のパワープラントを確実に車体に支持することができる。（請求項１）
また、平面視において、クロスメンバがパワープラントの配設されている方向に対して凸形状となるように形成されているので、このクロスメンバはパワープラントからクロスメンバに向けて入力される荷重に耐えることができる剛性を得ることが可能となる。（請求項２）
また、正面視において、クロスメンバが上方向に凸形状となるように形成されているので、クロスメンバの下に部品などが配置されても車両の地上高を確保することができる。（請求項３）
また、パワープラントのロールによって生じた荷重はクロスメンバに対し、ロッドメンバを介してクロスメンバの凸方向から入力され、このクロスメンバは入力された荷重に耐えることができる。（請求項４）

以下、図１〜図３を用いて、本発明のパワープラント支持構造について説明すると、図１はその模式的な下面図、図２はその模式的な正面図、図３（ａ）〜（ｃ）は荷重が入力されたクロスメンバを説明するための模式図である。
図１に示すように、車両の前後方向には、一対のサイドフレーム１，１が延在し、また、車両の幅方向にはクロスメンバ２が配設され、このクロスメンバ２の両端は、上記のサイドフレーム１，１に固定されている。そして、左右のサイドフレーム１，１の間であって且つクロスメンバ２の後方には、エンジン３およびトランスミッション４から成るパワープラント５が設けられている。また、クロスメンバ２とパワープラント５との間にはロールロッド（ロッドメンバ）６が介装され、このロールロッド６によりパワープラント５とクロスメンバ２とが接続されている。

このうち、一対サイドフレーム１，１は、図２に示すように、正面視においてそれぞれ上方が開口した略Ｕ字の断面形状をした部材であって車体の両側を形成している。
また、クロスメンバ２には、その両端にボルト穴７，７が穿設されるとともに、サイドフレーム１，１内の上記ボルト穴７，７に対応する位置には、それぞれボルト（ウェルドボルト）９，９が溶着されており、ボルト穴７，７に挿入されたボルト９，９に対してナット８，８を螺合させることによって、クロスメンバ２がサイドメンバ１，１に固定されるようになっている。

また、このクロスメンバ２の下面には、ロールロッド６を回動可能に保持するロールロッドマウント１０が下方に突出して設けられている。
ロールロッド６は、図１に示すように、その一端６ａがクロスメンバ２のロールロッドマウント１０にゴムブッシュなどの弾性体を介して回動可能に接続されるとともに、他端６ｂがパワープラント５に固定されたロールロッドブラケット１１（パワープラントのロッドメンバが接続される箇所）を介してパワープラント５に対して回動可能に接続されている。また、図示はしないが、パワープラント５の両側は、エンジンマウントおよびトランスミッションマウント（以下、これらをまとめて「パワープラントマウント」という）により弾性支持されている。

そして、クロスメンバ２は、図１に示すような平面視において、パワープラント５が配設されている方向（即ち、本実施形態においては、車両の後方）に対して凸形状となるように形成されるとともに、図２に示すような正面視において、上方向に凸形状となるように形成されている。なお、クロスメンバ２を車両の後方に対して凸形状としたのは以下の理由による。

一般的に、エンジン（又はパワープラント）は、ドライバによるアクセルペダルの踏み込みに応じて（即ち、回転数の上昇に応じて）所定の方向に揺動（ロール）する。この場合、エンジン（パワープラント）の揺動中心はエンジンの特性や諸元以外にも、パワープラントマウントの配設位置やバネ定数等により異なる。したがって、エンジンの諸元やパワープラントマウントの特性等をチューニングすることでロール量を最小化することは可能であるが、一般に、エンジンやパワープラントマウントには出力特性や減衰特性等が優先されるため、ロール量を最小化するような設定とはなっていない。また、仮にロール量を最小化するように各部材を設定したとしても、エンジンロールを完全に無くすことはできない。

そこで、上述のようなエンジンロールを抑制するべく、本実施形態では、クロスメンバ２とパワープラントマウント５とをロールロッド６により接続し、エンジン３のロールを抑制（規制）するようにしている。
しかしながら、このように構成した場合には、エンジンロール時にはロールロッド６にエンジンロールのモーメント量に応じた圧縮荷重又は引張荷重が作用することとなる。

なお、本実施形態においては、エンジン３は回転数上昇時にパワープラント５に固定されたロールロッドブラケット１１の位置が前方に変位するようなロールモードとなっており、これにより、ロール時にはロールロッド６に対して圧縮荷重（図１の矢印Ａ参照）が作用することとなる。
ここで、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、一般的な直線状のクロスメンバ１０２に荷重Ｗが入力された場合、この直線状のクロスメンバ１０２に生じるモーメントと、本実施形態における凸形状のクロスメンバ２に対して荷重Ｗが入力された場合、この凸形状のクロスメンバ２に生じるモーメントの違いについて説明する。

まず、図３（ａ）および（ｃ）に示すように、一般的な直線状のクロスメンバ１０２に集中荷重Ｗが入力されると、この一般的なクロスメンバ１０２には、集中荷重Ｗの作用点で最大となるモーメントＭ₁が作用する。これに対して、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、本実施形態の凸形状のクロスメンバ２に集中荷重Ｗ（ロールロッド６を介して入力された荷重に相当）が作用すると、集中荷重Ｗの作用点において最大となるモーメントＭ₂が作用するが、モーメントＭ₁の最大値Ｍ_1MAXに比べてモーメントＭ₂の最大値Ｍ_2MAXはモーメントＭ_1MAXより小さくなる。

これは、凸形状のクロスメンバ２を支持する支点Ｒ₂，Ｒ₂（クロスメンバ２のサイドメンバ１，１に対する取付け点に相当）から凸形状クロスメンバ２に対して支点反力Ｆ，Ｆがそれぞれクロスメンバ２の中心方向へ作用することにより、キャンセルモーメントＭ₃が生じることによるものである。
つまり、荷重Ｗの入力方向に対して凸形状となるようにクロスメンバ２を形成することによって、サイドメンバ１，１に対するクロスメンバ２の取付け点において、が支点反力が生じ、これにより、クロスメンバ２に作用するモーメントを低減することができるのである。なお、これは、クロスメンバ２のキャンセルモーメントが作用し、クロスメンバ２の入力荷重に対する剛性を向上させるということと等価である。

換言すれば、図１に示すように、パワープラント５からロッドメンバ６に入力される荷重が圧縮荷重であり、且つ、図１に示すような平面視において、クロスメンバ２をパワープラント５が配設されている方向に対して凸形状となるように形成することによって、クロスメンバ２の剛性を大幅に向上させることができるのである。
以上が、クロスメンバを車両後方に凸形状となるように形成した理由である。

なお、本実施形態において、クロスメンバ２の左右中心よりもわずかに車両の右側にオフセットしてロールロッドマウント１０がクロスメンバ２に設けられ、同様に、パワープラント５の左右の中心よりもわずかに車両の右側にオフセットしてパワープラント５とロールロッド６とが接続されるようになっているが、これは、パワープラント５のロール特性およびパワープラント５の重心が車両の左右中心よりも右側にオフセットしていることを考慮したためである。したがって、パワープラント５のロール特性や重心位置に応じて、クロスメンバ２とロールロッド６との接続点（即ち、ロールロッドマウント１０の配設位置）や、ロールロッド６とパワープラント５との接続点（即ち、ロールロッドブラケット１１の配設位置）を適宜変更してもよい。

本実施形態に係る車体構造は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果を奏する。
まず、図１に示すような平面視において、パワープラント５がロールして、クロスメンバ２に対してロールロッド６の軸線方向に圧縮荷重が作用すると、このクロスメンバ２にはモーメントが作用するが、このクロスメンバ２は荷重の入力方向に対して凸となるように形成されているので、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、クロスメンバ２を支持する点Ｒ₂，Ｒ₂（即ち、サイドメンバ１，１の両端部）に支点反力Ｆ，Ｆが生じるので、クロスメンバ２にはキャンセルモーメントＭ₃が作用する。したがって、荷重方向に対して凸形状となるように形成されたクロスメンバ２は、直線形状のクロスメンバよりも大幅に高い剛性を得ることができ、簡素な構成で、車両に搭載されたパワープラントを確実に支持することができる。

また、ロールロッド６には、ロールロッド６の軸線方向に圧縮荷重が作用し、且つ、平面視において、クロスメンバ２が、パワープラント５が配設されている方向に対して凸形状となるように形成されているので、クロスメンバ２は十分な剛性を得ることができ、パワープラント５から入力される荷重に対して確実に耐えることができる。
また、正面視において、クロスメンバ２が上方向に凸形状となるように形成されているので、例えば、本実施形態のように、クロスメンバ２の下方へロールロッドマウント１０などを配しても車両の地上高を確保することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、クロスメンバ２を、平面視においてパワープラント５の配設されている方向に対して凸形状となるように形成するとともに、正面視において上方に凸形状となるように形成したが、これは上述した実施形態のエンジン３（又はパワープラント５）のロールモードに対応させたためであり、エンジンのロールモードが本実施形態と異なる場合には、ロールモードに合わせてクロスメンバを形成してもよい。

即ち、少なくともエンジンロールに起因する力が入力される方向に対して凸形状となるようにクロスメンバ２を形成すればよい。

本発明の一実施形態に係るパワープラント支持構造の構成を示す模式的な下面図である。 本発明の一実施形態に係るパワープラント支持構造の構成を示す模式的な正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るパワープラント支持構造における凸形状のクロスメンバに作用するモーメントを説明するための模式図である。

符号の説明

１ サイドメンバ（車体）
２ クロスメンバ（車体）
３ エンジン（パワープラント）
４ トランスミッション（パワープラント）
５ パワープラント
６ ロールロッド（ロッドメンバ）
１１ ロールロッドブラケット（パワープラントのロッドメンバが接続される箇所）

Claims (4)

1. パワープラントを車体に支持するためのパワープラント支持構造であって、
   車両の前後方向に延在する一対のサイドフレームと、
   該車両の幅方向に配設されて該一対のサイドフレームに両端が固定されたクロスメンバと、
   該パワープラントと該クロスメンバとを接続するロッドメンバとをそなえ、
   該クロスメンバが、該ロッドメンバを介して入力される荷重方向に対して凸形状となるように形成されている
   ことを特徴とする、パワープラント支持構造。
2. 平面視において、
   該クロスメンバが、該パワープラントが配設されている方向に対して凸形状となるように形成されている
   ことを特徴とする、請求項１記載のパワープラント支持構造。
3. 正面視において、
   該クロスメンバが、上方向に凸形状となるように形成されている
   ことを特徴とする、請求項１または２記載のパワープラント支持構造。
4. 該パワープラントは、該パワープラントの該ロッドメンバが接続される箇所が該クロスメンバの配設されている方向にロールするようなロールモードを有している
   ことを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のパワープラント支持構造。
   

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