JP2007106162A - 自動車の内燃機関支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両のこもり音を低減する。
【解決手段】 エンジンマウントクロスメンバ１４の閉断面構造３６が略長方形となっており、閉断面構造３６の閉断面の図心Ｐを通る主軸（短軸）Ｌ１の方向が車両上下方向に対して車両上方側が車両後方となるように傾斜している。即ち、エンジンマウントクロスメンバ１４において、断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる主軸Ｌ１が車両上下方向に対して車両後方へ傾斜している。この結果、エンジンからの振動によって、エンジンマウントクロスメンバ１４は車両上下方向に対して車両後方へ傾斜した方向に主に振動するため、フロントサイドメンバ１２の車両上下方向の振動レベルが低減するようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は自動車車体にガソリンエンジン等の内燃機関を支持するための自動車の内燃機関支持構造に関する。

従来から、自動車のエンジンの後部をリヤエンジンマウンティングによって支持した自動車の内燃機関支持構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、リヤエンジンマウンティングが車幅方向に延びているフロントクロスメンバとリヤクロスメンバと、車両前後方向に延びているセンタクロスメンバとから主に構成されており、フロントクロスメンバがサブフレームを介して左右のフロントサイドメンバ（サイドフレーム）に固定されている。
特開２００２−５３０６１号公報

しかしながら、特許文献１の自動車の内燃機関支持構造では、リヤエンジンマウンティングのフロントクロスメンバの断面形状が、その長手方向が車両前後方向に沿った扁平形状となっている。この結果、エンジンから入力される振動によって、フロントクロスメンバは主に車両上下方向へ振動する。このため、フロントクロスメンバが連結された左右のフロントサイドメンバにおける車両上下方向の振動レベルが大きくなり、車両のこもり音、即ち、車内音のうち比較的周波数が低く（３０〜２００Ｈｚ）圧迫感のある音の原因となる。

本発明は上記事実を考慮し、車両のこもり音を低減できる自動車の内燃機関支持構造を提供することが目的である。

請求項１記載の本発明は、車両の車幅方向両側に配置された左右一対のサイドメンバと、長手方向を車幅方向に沿って配置された閉断面構造とされ、車幅方向両端部が前記左右一対のサイドメンバに連結されると共に、前記閉断面の図心を通る２つの主軸のうち断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる主軸が車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜しているクロスメンバと、前記クロスメンバに支持される内燃機関と、を有することを特徴とする。

内燃機関から入力される振動によって、内燃機関を支持するクロスメンバが振動する。この際、クロスメンバは長手方向を車幅方向に沿って配置された閉断面構造とされ、閉断面の図心を通る２つの主軸のうち断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる主軸が車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜している。この結果、クロスメンバは車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜した前記主軸の方向に主に振動する。このため、クロスメンバの車幅方向両端部が連結された左右一対のサイドメンバにおいては、クロスメンバの振動によって発生する車両上下方向の振動レベルが、クロスメンバが主に車両上下方向に振動する場合に比べて低減する。

請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の自動車の内燃機関支持構造において、前記クロスメンバの前記閉断面が略長方形であり、前記閉断面の短軸方向が車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜していることを特徴とする。

クロスメンバの閉断面が略長方形であり、その閉断面の短軸方向が車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜しているため、クロスメンバを長手方向の軸線の周りに回転させて左右一対のサイドメンバに連結するという簡単な構成で、クロスメンバを車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜した方向に主に振動させることができる。

請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の自動車の内燃機関支持構造において、前記クロスメンバの前記閉断面が略台形であり、前記閉断面の図心を通る２つの主軸のうち断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる主軸が車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜していることを特徴とする。

クロスメンバの閉断面が略台形であり、その閉断面の図心を通る２つの主軸のうち断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる主軸が車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜しているため、略台形の傾斜辺を車両上方又は車両下方に配置するという簡単な構成で、クロスメンバを車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜した方向に主に振動させることができる。

請求項４記載の本発明は、請求項３に記載の自動車の内燃機関支持構造において、前記クロスメンバが前記クロスメンバの車両上部側を構成するクロスメンバアッパと前記クロスメンバの車両下部側を構成するクロスメンバロアとを備え、前記クロスメンバアッパの上壁部が傾斜していることを特徴とする。

クロスメンバの車両上部側を構成するクロスメンバアッパの上壁部を傾斜させるという簡単な構成で、クロスメンバを車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜した方向に主に振動させることができる。

請求項１記載の本発明は、車両のこもり音を低減できる。

請求項２記載の本発明は、簡単な構成で車両のこもり音を低減できる。

請求項３記載の本発明は、簡単な構成で車両のこもり音を低減できる。

請求項４記載の本発明は、簡単な構成で車両のこもり音を低減できる。

本発明における自動車の内燃機関支持構造の第１実施形態を図１〜図４に従って説明する。

なお、図中矢印ＵＰは車両上方方向を示し、図中矢印ＦＲは車両前方方向を示し、図中矢印ＩＮは車幅内側方向を示している。

図２に示される如く、本実施形態では、自動車車体の前部１０の車幅方向両側に、左右一対のフロントサイドメンバ１２が、その長手方向を車両前後方向に沿って配置されている。また、各フロントサイドメンバ１２の前端部１２Ａの車両下方側には、エンジンマウントクロスメンバ１４が、その長手方向を車幅方向に沿って配置されており、エンジンマウントクロスメンバ１４の車幅方向両端部１４Ａは、それぞれブラケット１６を介して、各フロントサイドメンバ１２の前端部１２Ａに連結されている。

なお、ブラケット１６は、その長手方向を車両上下方向に沿って配置されており、上部１６Ａが各フロントサイドメンバ１２の前端部１２Ａに結合され、下部１６Ｂがエンジンマウントクロスメンバ１４の車幅方向両端部１４Ａの上部に結合されている。

エンジンマウントクロスメンバ１４における長手方向中間部１４Ｂには、フロントエンジンマウント１８を介して内燃機関としてのガソリンエンジン（以下エンジンという）２０の車両前方側部２０Ａが支持されている。

なお、エンジン２０の車幅方向両側部２０Ｂは、左右のフロントサイドメンバ１２における前後方向中間部１２Ｂの上部に、それぞれエンジンマウント２２を介して支持されている。また、エンジン２０の車両後方側部２０Ｃは、サスペンションメンバ（図示省略）の上部にエンジンマウント２４を介して支持されている。

図１に示される如く、エンジンマウントクロスメンバ１４は、エンジンマウントクロスメンバ１４の車両上部側を構成するエンジンマウントクロスメンバアッパ（以下クロスメンバアッパという）３０と、エンジンマウントクロスメンバ１４の車両下部側を構成するエンジンマウントクロスメンバロア（以下クロスメンバロア）３２とを備えている。

クロスメンバアッパ３０は、その長手方向を車幅方向に沿って配置されており、車幅方向から見た断面形状は開口部を車両斜め前側下方へ向けたコ字状となっている。また、クロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａは、車両前方上側から車両後方下側に向かって傾斜している。クロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａの前端部からは車両斜め前側下方へ向かって前壁部３０Ｂが形成されており、前壁部３０Ｂの下端部からは車両斜め前側上方へ向かってフランジ３０Ｃが形成されている。一方、クロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａの後端部からは車両斜め前側下方へ向かって後壁部３０Ｄが形成されており、前壁部３０Ｂと後壁部３０Ｄとは略平行となっている。

クロスメンバロア３２は、その長手方向を車幅方向に沿って配置されており、車幅方向から見た断面形状は開口部を車両斜め後側上方へ向けたコ字状となっている。また、クロスメンバロア３２の下壁部３２Ａは車両前方上側から車両後方下側に向かって傾斜しており、クロスメンバロア３２の下壁部３２Ａはクロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａと略平行になっている。

クロスメンバロア３２の下壁部３２Ａの前端部からは車両斜め後側上方へ向かって前壁部３２Ｂが形成されており、前壁部３２Ｂの上端部からは車両斜め前側上方へ向かってフランジ３２Ｃが形成されている。一方、クロスメンバロア３２の下壁部３２Ａの後端部からは車両斜め後側上へ向かって後壁部３２Ｄが形成されており、前壁部３２Ｂと後壁部３２Ｄとは略平行となっている。

クロスメンバアッパ３０のフランジ３０Ｃとクロスメンバロア３２のフランジ３２Ｃとが溶接によって互いに結合されており、クロスメンバアッパ３０の後壁部３０Ｄにおける下端部３０Ｅの前面と、クロスメンバロア３２の後壁部３２Ｄにおける上端部３２Ｅの後面とが溶接によって互いに結合されている。

従って、エンジンマウントクロスメンバ１４は、クロスメンバアッパ３０とクロスメンバロア３２とで閉断面構造３６を形成している。

なお、閉断面構造とは、対象とする断面の開口外周部が実質的に連続して高強度及び高剛性になっている断面構造であって、実質的にとは、対象とする断面が外周長に比べて小さな孔等が部分的に形成されていても、断面の直角方向の手前側又は奥側では孔等が無く、開口部周囲の部材が連続している構成も含むことを意味する。

また、閉断面構造３６はクロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａとクロスメンバロア３２の下壁部３２Ａとを長辺とする略長方形となっており、閉断面の図心Ｐを通る２つの主軸（短軸、長軸）のうち、短軸Ｌ１の方向が車両上下方向（図１の垂線Ｋ１）に対して車両上方側が車両後方となるように傾斜角θ１傾斜している。

なお、閉断面構造３６の短軸Ｌ１は、クロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａとクロスメンバロア３２の下壁部３２Ａとに直交し閉断面構造３６の図心（中心）Ｐを通過する縦軸であり、閉断面構造３６の長軸Ｌ２は、閉断面構造３６の図心Ｐを通過し、短軸Ｌ１と直交する横軸である。このため、長軸（横軸）Ｌ２の方向は車両前後方向（図１の水平線Ｋ２）に対して車両後方側が車両下方となるように傾斜角θ２傾斜している（θ２＝θ１）。

図１に示される如く、フロントエンジンマウント１８はインシュレータ４０、クロスメンバ固定部４２、エンジン固定用部４４を備えた周知の構造てあり、クロスメンバ固定部４２はインシュレータ４０の外筒部４０Ａに固定されている。また、エンジン固定用部４４は、インシュレータ４０の内筒部４０Ｂに固定されており、図２に示されるように、エンジン固定用部４４の後壁部４４Ａが、図示を省略したボルト等の固定部材によって、エンジン２０に固定されている。

一方、フロントエンジンマウント１８のクロスメンバ固定部４２は、ボルト、ナット等の締結部材４８によって、クロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａの上面に固定されており、エンジン２０の振動は、エンジン固定用部４４、インシュレータ４０、クロスメンバ固定部４２を介してエンジンマウントクロスメンバ１４に伝達されるようになっている。

また、クロスメンバ固定部４２とエンジン固定用部４４との連結部に配設されたインシュレータ４０の軸心４０Ｃは、短軸Ｌ１の延長線上に配置されており、車幅方向に延びている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態では、エンジン２０からエンジン２０を支持するフロントエンジンマウント１８（エンジン固定用部４４、インシュレータ４０、クロスメンバ固定部４２）を介してエンジンマウントクロスメンバ１４に入力されるエンジン２０の駆動振動によって、エンジンマウントクロスメンバ１４が振動する。

この際、図１に示される如く、エンジンマウントクロスメンバ１４がクロスメンバアッパ３０とクロスメンバロア３２とで閉断面構造３６を形成しており、この閉断面構造３６がクロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａとクロスメンバロア３２の下壁部３２Ａとを長辺とする略長方形となっている。また、閉断面構造３６の短軸Ｌ１の方向が車両上下方向（図１の垂線Ｋ１）に対して車両上方側が車両後方となるように傾斜角θ１傾斜している。

即ち、エンジンマウントクロスメンバ１４において、閉断面構造３６の図心Ｐを通る２つの主軸となる短軸Ｌ１と長軸Ｌ２のうち、断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる短軸Ｌ１が車両上下方向（図１の垂線Ｋ１）に対して車両上方側が車両後方となるように傾斜角θ１傾斜している。

この結果、エンジンマウントクロスメンバ１４は車両上下方向（図１の矢印Ａ方向）に対して車両後方へ傾斜角θ１傾斜した方向（図１の矢印Ｂ方向）に主に振動するので、図３に実線で示すように、エンジンマウントクロスメンバ１４の車両上下方向の振動（加速度）レベルＡ１は、図３に破線で示す、エンジンマウントクロスメンバ１４が上下方向に振動する場合の振動（加速度）レベルＡ２に比べて低減する。

このため、エンジンマウントクロスメンバ１４の車幅方向両端部１４Ａが、ブラケット１６を介して連結された左右のフロントサイドメンバ１２の前端部１２Ａにおいても、エンジンマウントクロスメンバ１４の振動によって発生する車両上下方向（図１の矢印Ａ方向）の振動レベルが、エンジンマウントクロスメンバ１４が上下方向に振動する場合に比べて低減する。

従って、本実施形態では、左右のフロントサイドメンバ１２に連結された他の車体骨格部材の振動レベルも低減されると共に車体パネルの振動も低減される。この結果、図４に実線で示す車室内で乗員に聞こえる車両のこもり音の音圧レベルＳＰＬ１が、図４に破線で示す、エンジンマウントクロスメンバ１４が上下方向に振動する場合のこもり音の音圧レベルＳＰＬ２に比べて低減する。

また、本実施形態では、エンジンマウントクロスメンバ１４を長手方向の軸線の周りに所定角度θ１回転させて、車幅方向両端部１４Ａを左右のフロントサイドメンバ１２に連結するという簡単な構成で、車両のこもり音を低減できる。

次に、本発明における自動車の内燃機関支持構造の第２実施形態を図５に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。

図５に示される如く、本実施形態では、エンジンマウントクロスメンバ１４の閉断面構造３６が略台形となっている。

具体的に説明すると、クロスメンバロア３２の車幅方向から見た断面形状が開口部を車両上方へ向けたコ字状となっており、クロスメンバロア３２の下壁部３２Ａが略水平となっている。

クロスメンバロア３２の下壁部３２Ａの前端部からは車両上方へ向かって前壁部３２Ｂが形成されており、前壁部３２Ｂの上端部からは車両斜め前方へ向かってフランジ３２Ｃが形成されている。また、クロスメンバロア３２の下壁部３２Ａの後端部からは車両上方へ向かって後壁部３２Ｄが形成されており、前壁部３２Ｂと後壁部３２Ｄとは略平行となっている。

一方、クロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａの後端部からは車両下方へ向かって後壁部３０Ｄが形成されており、前壁部３０Ｂは後壁部３０Ｄに対して車両下方へ向かって徐々に車両前方側へ離間している。また、前壁部３０Ｂの下端部からは車両前方へ向かってフランジ３０Ｃが形成されている。

従って、エンジンマウントクロスメンバ１４は、クロスメンバアッパ３０とクロスメンバロア３２とで閉断面構造５０を形成している。この閉断面構造５０は略台形であり、閉断面構造５０における図心（中心）Ｐを通る２つの主軸（Ｌ１、Ｌ２）のうち断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる主軸Ｌ１の方向が車両上下方向（図５の垂線Ｋ１）に対して車両上方側が車両後方となるように傾斜角θ１傾斜している。

なお、主軸Ｌ１は、クロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａと略直交し、閉断面構造５０の図心Ｐを通過する短軸（縦軸）であり、主軸Ｌ２は、閉断面構造５０の図心Ｐを通過し、主軸Ｌ１と直交する長軸（横軸）である。このため、主軸Ｌ２の方向は車両前後方向（図５の水平線Ｋ２）に対して車両後方側が車両下方となるように傾斜角θ２傾斜している（θ２＝θ１）。

従って、本実施形態においても、第１実施形態と同様な作用効果が得られる。

なお、エンジンマウントクロスメンバ１４の閉断面構造３６は、クロスメンバアッパ３０の上壁部３０Ａが略水平で、クロスメンバロア３２の下壁部３２Ａが傾斜した略逆台形としても良い。

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、エンジンマウントクロスメンバ１４の閉断面は略長方形又は略台形に限定されず、楕円形等の他の形状でも良い。

また、上記各実施形態では、内燃機関としてのガソリンエンジン２０に本発明の自動車の内燃機関支持構造を適用したが、本発明はディーゼルエンジン等の他の内燃機関支持構造にも適用可能である。

図２の１−１線に沿った拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る自動車の内燃機関支持構造を示す車両斜め前方から見た斜視図である。 エンジンマウントクロスメンバの上下振動低減効果を示すグラフである。 こもり音の低減効果を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る自動車の内燃機関支持構造を示す図１に対応する断面図である。

符号の説明

１０ 自動車車体の前部
１２ フロントサイドメンバ
１４ エンジンマウントクロスメンバ（クロスメンバ）
１６ ブラケット
１８ フロントエンジンマウント
２０ ガソリンエンジン（内燃機関）
３０ エンジンマウントクロスメンバアッパ
３２ エンジンマウントクロスメンバロア
３６ 閉断面構造
５０ 閉断面構造
Ｌ１ 主軸（断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる主軸）
Ｌ２ 主軸

Claims (4)

1. 車両の車幅方向両側に配置された左右一対のサイドメンバと、
   長手方向を車幅方向に沿って配置された閉断面構造とされ、車幅方向両端部が前記左右一対のサイドメンバに連結されると共に、前記閉断面の図心を通る２つの主軸のうち断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる主軸が車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜しているクロスメンバと、
   前記クロスメンバに支持される内燃機関と、
   を有することを特徴とする自動車の内燃機関支持構造。
2. 前記クロスメンバの前記閉断面が略長方形であり、前記閉断面の短軸が車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の自動車の内燃機関支持構造。
3. 前記クロスメンバの前記閉断面が略台形であり、前記閉断面の図心を通る２つの主軸のうち断面二次モーメントが最小となる方向へ伸びる主軸が車両上下方向に対して車両前方又は車両後方に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の自動車の内燃機関支持構造。
4. 前記クロスメンバが前記クロスメンバの車両上部側を構成するクロスメンバアッパと前記クロスメンバの車両下部側を構成するクロスメンバロアとを備え、前記クロスメンバアッパの上壁部が傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の自動車の内燃機関支持構造。

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