JP2009234564A - パワーユニットのマウント構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンからの入力荷重を抑える強度と、衝突時に必要な破断強度とを両立することができるパワーユニットのマウント構造を提供する。
【解決手段】マウント部材２０は、衝撃吸収部材からなるサイドフレーム２に設けられる弾性支持部２１に弾性支持され、弾性支持部２１の後方においてパワーユニット１０を支持するブラケット２２と、車体の前後方向に延びて形成されるとともにパワーユニット１０の前後方向の振動を減衰させ、ブラケット２２に連結ボルトＢ５を介して弾性支持されるトルクロッド２３と、弾性支持部２１の前方において、ブラケット２２との間にトルクロッド２３が位置した状態において、ブラケット２２と連結ボルトＢ５とを連結するスティフナ２４と、を備え、スティフナ２４はブラケット２２よりも剛性が低く形成されるように構成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンと変速機を備えた車両用のパワーユニットのマウント構造に関する。

一般に、車体前部の構造としては、車両の衝突時に受ける衝突エネルギを車体の変形によって吸収する構造が採用されている。また、エンジンと変速機とを備えた横置型のパワーユニットが搭載されたいわゆるＦＦ方式の車両では、エンジンのトルク反力（入力荷重）によって前後方向に振動が発生する。このような前後方向の振動を防止するための対策として、車体の前後方向に延びるトルクロッドを設けて、トルクロッドの一端を衝撃吸収構造の車体フレームに弾性支持させ、他端をパワーユニットに弾性支持させる技術が開示されている。

しかし、トルクロッドは車両の前後方向に延びるように配置されるため、衝突時に衝撃吸収構造の車体フレームが変形したときに、トルクロッドが突っ張り棒のように機能して、衝撃吸収のストロークおよびエンジンと車体フレームとの分離性を十分に確保できず、車体フレームによる衝撃吸収が阻害されるという問題があった。

そこで、通常時には、エンジンのトルク反力（入力荷重）による前後方向の振動を防止するように機能するとともに、衝突時のみ破断してフレーム変形による衝撃吸収を阻害することのないトルクロッドを備えたパワーユニットのマウント構造が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００３−２０７０号公報（図４）

しかしながら、従来のトルクロッドを備えたパワーユニットのマウント構造では、エンジンから受けるトルク反力（入力荷重）を抑えるための強度と、衝突時に必要な破断強度とは接近した入力荷重および方向になるので、両立しない場合がある。特に、瞬時に高出力を発生するエンジンの場合には、エンジン駆動時のトルク反力（入力荷重）がさらに大きくなって、破断に必要な入力荷重との間でさらに接近し、両立するのがより難しくなるという問題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、エンジンからの入力荷重を抑える強度と、衝突時に必要な破断強度とを両立することができるパワーユニットのマウント構造を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンと変速機とを備えたパワーユニットを、マウント部材を介して車体に取り付けるパワーユニットのマウント構造において、前記マウント部材は、前記車体の前後方向に延びて衝撃吸収部材からなる車体フレームに設けられる弾性支持部と、前記弾性支持部に弾性支持され、前記弾性支持部の後方において前記パワーユニットを支持するブラケットと、前記車体の前後方向に延びて形成されるとともに前記パワーユニットの前後方向の振動を減衰させ、前記ブラケットに連結部材を介して弾性支持されるトルクロッドと、前記弾性支持部の前方において、前記ブラケットとの間に前記トルクロッドが位置した状態において、前記ブラケットと前記連結部材とを連結するスティフナと、を備え、前記スティフナは、前記ブラケットよりも剛性が低く形成されるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、衝突時の荷重が入力された場合には、剛性の低いスティフナが変形して、トルクロッドのカラーが倒れることで、トルクロッドのロッド部に対して回転モーメントによる曲げ応力が発生し、この曲げ応力によってトルクロッドの剛性の低い脆弱部が破断する。これにより、衝突時にトルクロッドが突っ張りとして機能することがなくなり、車体フレームの衝撃吸収ストロークを長く取ることができる。よって、車体フレームによる衝撃吸収が阻害されることがない。

本発明によれば、エンジンからの入力荷重を抑える強度と、衝突時に必要な破断強度とを両立することができる。

本実施形態のパワーユニットのマウント構造を示す平面図である。 本実施形態におけるマウント部材を示す分解斜視図である。 本実施形態におけるマウント部材の組立後の状態を示す斜視図である。 本実施形態のパワーユニットのマウント構造を示す側面図である。 （ａ）はトルクロッドが正常に組み付けられた場合の断面図、（ｂ）は誤組された場合の断面図、（ｃ）は比較例としての従来構造の断面図である。

図１に示すように、本実施形態のパワーユニット１０のマウント構造は、マウント部材２０を介して、エンジン１１と変速機１２とを備えたパワーユニット１０が車体１に取り付けられて構成されている。

なお、車体１のフロント部は、クラッシャブル構造であり、車幅方向（左右方向）の両側にサイドフレーム２（右側のみ図示）、ダンパハウジング３（右側のみ図示）などを備えている。サイドフレーム２は、衝突時に変形することにより衝撃力を吸収する衝撃吸収部材により構成され、前後方向に延び、かつ、高さ方向の略中央部に位置している（図４参照）。ダンパハウジング３は、ダンパ、コイルスプリング、アームなどからなるフロントサスペンションが収納されるように構成されている。

パワーユニット１０は、右側にエンジン１１、左側に変速機１２が設けられた横置型のものである。

マウント部材２０は、弾性支持部２１と、ブラケット２２と、トルクロッド２３と、スティフナ２４とが組み合わされて構成され、弾性支持部２１がサイドフレーム２に、ブラケット２２がパワーユニット１０に、トルクロッド２３がダンパハウジング３の車体固定用ブラケット４にそれぞれ取り付けられている。

図２に示すように、弾性支持部２１は、パワーユニット１０から受ける上下振動を減衰する機能を有し、筒状に形成された金属性のケース２１ａの内部にゴムなどの弾性材（図示せず）が充填された構造を有している。また、ケース２１ａには、前後方向の側面にボルト孔（図示せず）を備えたフランジ部２１ｂ，２１ｂが一対に形成され、締結ボルトＢ１，Ｂ１，Ｂ１，Ｂ１を介してサイドフレーム２の上面にケース２１ａが固定されている。また、弾性支持部２１には、ケース２１ａの上面に形成された穴２１ｃから、弾性材（図示せず）に支持された取付ボルトＢ２が突出して形成されており、後記するブラケット２２の下面に固定されている。

また、弾性支持部２１は、パワーユニット１０による上下方向の振動を所定範囲内に規制するストッパ２５を備えている。このストッパ２５は、ケース２１ａに取り付けられており、弾性支持部２１から上方に突出した取付ボルトＢ２が挿通される貫通孔２５ａ１が形成されている。貫通孔２５ａ１に挿通された取付ボルトＢ２は、ブラケット２２の下面に螺着されて固定されるようになっている。

ブラケット２２は、例えば鉄などの金属材料を鋳造して形成され、車体１の前後方向に延びて形成されている。また、ブラケット２２は、前端部に後記するスティフナ２４が取り付けられるスティフナ取付部２２ａと、このスティフナ取付部２２ａの後方にトルクロッド２３が取り付けられるトルクロッド取付部２２ｂと、このトルクロッド取付部２２ｂの後方にパワーユニット１０（エンジン１１）が取り付けられるパワーユニット取付部２２ｃとを有している。

スティフナ取付部２２ａは、上方に突出して形成された円柱状の固定部２２ａ２，２２ａ２を有し、各固定部２２ａ２の上面にねじ穴２２ａ１が形成されている。

トルクロッド取付部２２ｂは、後記するトルクロッド２３の一端（前端）を取り付ける際の連結ボルト（連結部材）Ｂ５が螺着されるねじ穴２２ｂ１が形成されている。

パワーユニット取付部２２ｃは、前後方向に並んでボルト挿通孔（図示せず）が形成されており、締結ボルトＢ４，Ｂ４を介してパワーユニット１０の右側側面に形成されたフランジ（図示せず）を介して固定するようになっている。

また、ブラケット２２は、トルクロッド取付部２２ｂとパワーユニット取付部２２ｃとの間に、車幅方向内側（図１の図示左側）に湾曲する湾曲部２２ｄを有し、パワーユニット取付部２２ｃがサイドフレーム２の内側側面よりも車幅方向の内側に位置するようになっている。

トルクロッド２３は、エンジン１１の駆動時の前後方向の振動を抑える機能を有し、例えば鉄などの金属材料の鋳造により、小径の筒体２３ａと、大径の筒体２３ｂと、筒体２３ａと筒体２３ｂとを接合するロッド部２３ｃとが一体となって構成されている。

また、トルクロッド２３は、筒体２３ａの中心に筒体２３ａよりも小径のカラー２３ａ１と、筒体２３ｂの中心に筒体２３ｂよりも小径のカラー２３ｂ１とを有し、筒体２３ａとカラー２３ａ１との間の空間にゴムなどの弾性体２３ａ２、筒体２３ｂとカラー２３ｂ１との間の空間にゴムなどの弾性体２３ｂ２がそれぞれ固着されている。ちなみに、弾性体２３ａ２は、車幅方向の両側の一部が貫通して形成され、弾性体２３ｂ２は、カラー２３ｂ１からロッド部２３ｃに向けて車幅方向両側に斜めに延びて形成されている。なお、これら弾性体２３ａ２，２３ｂ２の形状は本実施形態に限定されるものではない。

ロッド部２３ｃは、その軸方向が車体１の前後方向に向くように配置され、その一部が薄肉状に形成された薄肉部２３ｃ１を有している。この薄肉部２３ｃ１は、筒体２３ａの周縁部に沿い、かつ、中央部において筒体２３ｂに向けて、略Ｔ字状に形成されている。このような薄肉部２３ｃ１を設けることにより、トルクロッド２３の一部が他の部分よりも剛性が低い脆弱部となっている。

なお、トルクロッド２３において、脆弱部を形成する手段としては、薄肉にする方法に限定されず、剛性の低い別の材質の部材を組み合わせて構成するようにしてもよい。

スティフナ２４は、金属製の板材を折り曲げて略三角形状に形成され、後端の角部２４ａにボルト挿通孔２４ａ１が形成され、前端の左右両側の角部２４ｂ，２４ｂにボルト挿通孔２４ｂ１，２４ｂ１が形成されている。また、スティフナ２４は、角部２４ｂ，２４ｂにおいて、下方にＬ字状に折り曲げられて構成されている。

図２および図３に示すように、連結ボルトＢ５がスティフナ２４のボルト挿通孔２４ａ１、トルクロッド２３のカラー２３ａ１に挿通されて、ブラケット２２のトルクロッド取付部２２ｂのねじ穴２２ｂ１に螺着されて固定される。また、ボルトＢ３，Ｂ３がスティフナ２４のボルト挿通孔２４ｂ１，２４ｂ１に挿通され、固定部２２ａ２，２２ａ２に螺着されて固定される。これにより、トルクロッド２３の一端（前端）がブラケット２２に弾性支持される。

また、トルクロッド２３は、締結ボルトＢ６が、車体固定用ブラケット４の一方の板部４ａに形成されたねじ挿通孔（図示せず）、カラー２３ｂ１、他方の板部４ｂに形成されたねじ挿通孔（図示せず）にそれぞれ挿通され、ナットＮを介して連結される。これにより、トルクロッド２３の他端（後端）が車体１に弾性支持される。

次に、本実施形態のパワーユニット１０のマウント構造における作用について図４を参照して説明する。通常の場合は、まず、図４において破線矢印で示すように、パワーユニット１０（エンジン１１）から受けるトルク反力（入力荷重）Ｔが、ブラケット２２の後端部に作用する。この場合の入力荷重は、剛性の高いブラケット２２のパワーユニット取付部２２ｃおよびトルクロッド取付部２２ｂを通って、さらにスティフナ２４においては、角部２４ａ，２４ｂを通って、トルクロッド２３に伝達される。このときスティフナ２４の入力は変形強度を下回る。したがって、トルク反力Ｔによる入力荷重によってはトルクロッド２３が破損することはなく、トルクロッド２３によるトルク反力Ｔを確実に減衰させることができる。

一方、車両が衝突した場合には、図４において実線矢印で示すように、衝突荷重Ｆがブラケット２２の前端部に作用する。このような衝突荷重が入力されると、剛性が十分に確保されたブラケット２２では変形することなく受け止められ、剛性の低いスティフナ２４が直ちに変形することで、カラー２３ａ１の上部がボルトＢ３側に倒れ、トルクロッド２３の筒体２３ａに、図示反時計回り方向の回転モーメントＭが作用する。この回転モーメントＭは、ロッド部２３ｃに対して曲げ荷重として作用する。したがって、トルクロッド２３には、衝突荷重Ｆに加えて回転モーメントＭによる曲げ荷重も生じることになる。

このように、トルクロッド２３に回転モーメントＭによる曲げ荷重が作用すると、ロッド部２３ｃの薄肉部２３ｃ１が最も破壊し易い脆弱部となる。なお、破壊には破断のみならず、座屈などの弾性変形を超える塑性変形も含まれるものとする。車両の衝突時、薄肉部２３ｃ１には、衝突荷重Ｆによる軸方向への応力に加えて回転モーメントＭによる曲げ応力が作用することで、例えば、薄肉部２３ｃ１のＳ点において破断することとなる。トルクロッド２３が破断することで、トルクロッド２３が突っ張りとして機能することがなくなり、パワーユニット１０は後方に移動可能となる。その結果、サイドフレーム２の衝撃吸収ストロークを長く確保することが可能になり、衝突エネルギを十分吸収することが可能になる。

なお、本実施形態では車両の右側の上部のみを図示して説明したが、左側の上部には上下振動を減衰させるマウント（弾性支持部２１に相当するもの）が設けられ、右側の下部にはパワーユニット１０の前後方向の振動を減衰させるマウント（トルクロッド２３に相当するもの）が設けられている。

ところで、トルクロッド２３は、その上下の向きにおいて特性差があり、上下の形状差異が少ない場合、上下逆さまに誤組されるおそれがある。すなわち、図５（ｃ）に示すようにカラー１０１の貫通孔１０１ｓに連結ボルトＢ１００が挿通され、ネジ溝ｂ１２がブラケット２２に螺着される構造では、トルクロッド２３が上下どちらの向きで組み付けられたとしても、連結ボルトＢ１００は、カラー１０１の貫通孔１０１ｓを貫通して、ブラケット２２のねじ穴２２ｂ１に螺着することが可能になり、トルクロッド２３が誤組されるおそれがある。

なお、上下の向きにおける特性差の具体例としては、トルクロッド２３のホルダ形状および筒体２３ａ，２３ｂに設けられた弾性体２３ａ２，２３ｂ２の配置の違いにより、主に以下のものを挙げることができる。例えば、（１）衝突時の破損モードの特性差、（２）エンジン１１の振動伝達特性差、（３）エンジン１１の揺動時のストッパ特性差、（４）弾性体２３ａ２，２３ｂ２の耐久特性差、（５）組み付け、取り外し性（生産性、整備性）などを挙げることができる。ちなみに、誤組した状態で使用された場合の不具合として、前記（１）の場合、車両衝突時にエンジンルーム内で、意図した破損モードにならないおそれがある。前記（２）の場合、振動伝達率が悪化し、操縦安定性、乗り心地、騒音・振動が悪化するおそれがある。前記（３）の場合、エンジン１１が意図した変位とはならず、エンジンルーム内の部品干渉による破損や、異音、エンジン１１の揺動感により、操縦安定性、乗り心地、騒音・振動が悪化するおそれがある。前記（４）の場合、トルクロッド２３の弾性体２３ａ２，２３ｂ２が早期に破損するおそれがある。前記（５）の場合、トルクロッド２３の上下反転組み付け（誤組）のおそれがある。

そこで、図５（ａ）に示す実施形態では、カラー２３ａ１と、連結ボルトＢ５０とで誤組を防止する構造を構成した。なお、カラー２３ａ１は、弾性体２３ａ２を介してトルクロッド２３に固着されている。

カラー２３ａ１は、円筒状に形成され、連結ボルトＢ５０が挿通される大径の孔部２３ｓ１と、この孔部２３ｓ１よりも小径の孔部２３ｓ２とが連続して形成された貫通孔２３ｓを有している。大径の孔部２３ｓ１は、連結ボルトＢ５０の基端側（スティフナ２４側）に位置し、小径の孔部２３ｓ２は、連結ボルトＢ５０の先端側（ブラケット２２側）に位置している。すなわち、カラー２３ａ１の貫通孔２３ｓは、連結ボルトＢ５０が挿入される側から、貫通孔２３ｓの途中において内径が縮小する段差部Ｐ１を有している。

連結ボルトＢ５０は、フランジｂ１を有するいわゆるフランジボルトであり、大径の軸部ｂ２と、この軸部ｂ２よりも小径の軸部ｂ３とから成り、軸部ｂ３の先端部分の周面にねじ溝ｂ４が形成されている。すなわち、連結ボルトＢ５０は、軸方向の途中において、外径が縮小する段差部Ｐ２が形成され、かつ、軸部ｂ２がカラー２３ａ１の孔部２３ｓ１と嵌合するとともに軸部ｂ３がカラー２３ａ１の孔部２３ｓ２と嵌合するように構成されている。

このようなトルクロッド２３の誤組防止構造では、図５（ａ）に示すように正常に組み付けられた場合、トルクロッド２３に設けられたカラー２３ａ１をブラケット２２とスティフナ２４とで挟んだ状態において、連結ボルトＢ５０が、スティフナ２４のボルト挿通孔２４ａ１およびカラー２３ａ１の貫通孔２３ｓに挿通され、ねじ溝ｂ４がブラケット２２のねじ穴２２ｂ１に螺着される。この場合、連結ボルトＢ５０の小径の軸部ｂ３がカラー２３ａ１の小径の孔部２３ｓ２に嵌合し、かつ、連結ボルトＢ５０の大径の軸部ｂ２がカラー２３ａ１の大径の孔部２３ｓ１に嵌合するようにして連結ボルトＢ５０が貫通孔２３ｓに挿通され、連結ボルトＢ５０のねじ溝ｂ４がブラケット２２のねじ穴２２ｂ１に螺着されることによって、トルクロッド２３が連結ボルトＢ５０を介してブラケット２２に組み付け可能となる。

このように、カラー２３ａ１と連結ボルトＢ５０の嵌合形状を段付きの異形にして、組付方向を一意（一方向）に規制することにより、トルクロッド２３が誤組されるのを防止できる。ちなみに、図５（ｂ）に示すように、トルクロッド２３の上下面を逆にして誤組しようとした場合、カラー２３ａ１の向きが上下逆さまになるので、連結ボルトＢ５０がカラー２３ａ１の貫通孔２３ｓに挿入されたとしても、連結ボルトＢ５０の段差部Ｐ２がカラー２３ａ１の貫通孔２３ｓの開口部と干渉して、それ以上連結ボルトＢ５０を挿入できなくなり、トルクロッド２３の誤組が防止されることになる。

１ 車体
２ サイドフレーム（車体フレーム）
１０ パワーユニット
１１ エンジン
１２ 変速機
２０ マウント部材
２１ 弾性支持部
２２ ブラケット
２３ トルクロッド
２３ａ１ カラー
２３ｃ ロッド部
２３ｃ１ 薄肉部
２４ スティフナ
Ｂ５ 連結ボルト（連結部材）

Claims (1)

1. エンジンと変速機とを備えたパワーユニットを、マウント部材を介して車体に取り付けるパワーユニットのマウント構造において、
   前記マウント部材は、
   前記車体の前後方向に延びて衝撃吸収部材からなる車体フレームに設けられる弾性支持部と、
   前記弾性支持部に弾性支持され、前記弾性支持部の後方において前記パワーユニットを支持するブラケットと、
   前記車体の前後方向に延びて形成されるとともに前記パワーユニットの前後方向の振動を減衰させ、前記ブラケットに連結部材を介して弾性支持されるトルクロッドと、
   前記弾性支持部の前方において、前記ブラケットとの間に前記トルクロッドが位置した状態において、前記ブラケットと前記連結部材とを連結するスティフナと、を備え、
   前記スティフナは、前記ブラケットよりも剛性が低く形成されるように構成したことを特徴とするパワーユニットのマウント構造。

Images