JP2009298316A - パワートレイン支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で操縦安定性や乗り心地を向上できる新規なパワートレイン支持装置の提供。
【解決手段】パワートレイン30を車体200に懸吊・支持するパワートレイン支持装置100であって、車体200側に取り付けられる上部ブラケット110と、パワートレイン30側に取り付けられる下部ブラケット130と、下部ブラケット130と上部ブラケット110間に位置すると共に貫通孔124を有する緩衝部材120と、下端が下部ブラケット130に連結すると共に緩衝部材120の貫通孔124に遊挿して上端部が前記上部ブラケット110側に支持される懸吊部材140とを有し、前記緩衝部材120の貫通孔124の車幅方向面に、前記パワートレイン30が変位したときに前記懸吊部材140と接触する幅方向突起部126を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、乗用車やトラックなどに搭載されるパワートレイン（エンジン、トランクアクスル、クラッチ、プロペラシャフト、デファレンシャルギア、ドライブシャフトなど）を車体側に懸吊支持するためのパワートレイン支持装置に関するものである。

一般に乗用車やトラックなどに搭載されるパワートレインは、ゴム製のエンジンマウントなどからなるパワートレイン支持装置を介して車体側に支持されている。そして、このパワートレイン支持装置によってエンジンなどの駆動振動が直接車体側に伝わらないようになっている。
また、最近のパワートレイン支持装置のなかには、エンジンなどの振動を低減するだけでなく、これらの重量の大きいパワートレインの影響による操縦安定性や乗り心地の向上などを図ったものも提案されている。

例えば、以下の特許文献１には、液体封入式のエンジンマウント（液封入式防振装置）が開示されている。この液体封入式のエンジンマウント振動入力の向きの違いによって反力を変更することでエンジンの振動低減のみならず、操縦安定性や乗り心地の向上を両立している。
ＷＯ２００２／０５５９００ Ａ１

ところで、前記特許文献１に示されているようなエンジンマウントは、弾性体のなかに液体を封入するようになっている。そのため、構造が複雑でコスト高となる。また、サイズも大きくなるため、レイアウト自由度も小さい。
そこで、本発明の主な目的は、簡単な構造で操縦安定性や乗り心地を向上できる新規なパワートレイン支持装置を提供するものである。

前記課題を解決するために本発明のパワートレイン支持装置は、パワートレインと車体との間の緩衝部材に、パワートレインと車体とを連結する懸吊部材が遊挿する貫通孔を設け、この緩衝部材の貫通孔の車幅方向面に、パワートレインが変位したときに懸吊部材と接触する幅方向突起部を備える。

本発明によれば、緩衝部材の貫通孔に幅方向突起部を備えたため、パワートレインの変位に伴う慣性力を小さくしてその変位を短時間で収束できる。これによって、簡単な構造で操縦安定性や乗り心地を向上できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
（構成）
図１は、本発明に係るパワートレイン支持装置１００を前置きエンジン前輪駆動車に適用した場合の実施の一形態を示す平面図である。
図中符号１０は駆動源であるエンジン、２０はこのエンジン１０の出力側に一体化して直列に連結したトランクアクスルである。これらエンジン１０およびトランクアクスル２０によってエンジン横置き型のパワートレイン３０を構成している。
そして、３つのパワートレイン支持装置１００、１０１、１０２によって、このパワートレイン３０を車体２００の一部を構成するサイドメンバ４０およびクロスメンバ５０にそれぞれ３点支持している。

すなわち、本発明に係るパワートレイン支持装置１００によって、このパワートレイン３０のトランクアクスル２０側を車体左側のサイドメンバ４０ａに懸吊支持している。また、エンジンマウントインシュレータやエンジンマウントブラケット（図示せず）などからなる２つめのパワートレイン支持装置１０１によって、このパワートレイン３０のエンジン１０側を車体右側のサイドメンバ４０ｂ側に支持している。さらに、リアエンジンマウントブラケットやリアトルクロッド（図示せず）などからなる３つめのパワートレイン支持装置１０２によって、このパワートレイン３０の中央後端部をクロスメンバ５０上に支持している。

図２は、本発明に係るパワートレイン支持装置１００の実施の一形態を示したものである。また、同図は、このパワートレイン支持装置１００をパワートレイン３０のトランクアクスル２０の後方斜め下方から見た（図１中矢印Ａ方向）分解斜視図である。
図示するように、このパワートレイン支持装置１００は、上部ブラケット１１０と、ブッシュなどと称される緩衝部材１２０と、下部ブラケット１３０と、懸吊部材１４０とからなっている。以下、これら各部材について説明する。

先ず、上部ブラケット１１０は、炭素鋼やＳＵＳなどの堅牢な金属板からなっており、車体左側のサイドメンバ４０ａから水平に延びる支持ブラケット４１に図示しない締結ボルトによって取り付けることができる。そして、この上部ブラケット１１０の中央部には緩衝部材１２０を上方から嵌め込んで取り付けるための取付孔１１１を有している。
この緩衝部材１２０は、例えば強化ゴムやウレタン、ジュラコンなどの適度な弾性変形能を有する合成樹脂などから構成することができる。この緩衝部材１２０は、フランジ状をした上部ブッシュ１２１と、角柱状をした下部ブッシュ１２２とからなる。そして、この上部ブッシュ１２１が上部ブラケット１１０の上方に位置する。また、下部ブッシュ１２２がこの上部ブラケット１１０の取付孔１１１に嵌め込まれるように貫通して下方に延びる。これによって、下部ブッシュ１２２を上部ブラケット１１０側に一体的に取り付けた構造となっている。

また、この緩衝部材１２０の下部ブッシュ１２２は、これを垂直に貫通するように水平断面矩形状の貫通孔１２４を有する。そして、図２および図３に示すようにこの下部ブラケット１３０の組み付け後は、懸吊部材１４０をこの貫通孔１２４内に収容できるようにしている。
下部ブラケット１３０は、逆三角フレーム形状をしたブラケット本体１３１の各頂部付近にそれぞれボルト孔１３２、１３２，１３２を有する。そして、このボルト孔１３２、１３２，１３２にそれぞれ図示しない固定ボルトを差し込んでパワートレイン３０のトランクアクスル２０側に締結する。これによって、パワートレイン３０側に一体的に取り付けることを可能としている。

懸吊部材１４０は、このようにしてパワートレイン３０側に一体的に取り付けた下部ブラケット１３０を前記緩衝部材１２０を介して上部ブラケット１１０に懸吊支持する構造を有する。具体的には図４に示すような構造である。
すなわち、この懸吊部材１４０は、下部ブラケット１３０の上面に固定されるベース板１４１と、このベース板１４１の中央に植設されたブラケットボルト１４２とを有する。さらにこの懸吊部材１４０は、このブラケットボルト１４２の周囲を覆う硬質の柱状体１４３と、このブラケットボルト１４２の先端に締結される懸吊板１４４（図２参照）とを有する。

そして、図２および図３に示すように、先ず、この懸吊部材１４０のブラケットボルト１４２の先端をこの貫通孔１２４を貫通するように嵌め込んで柱状体１４３をその緩衝部材１２０に収容するように下部ブラケット１３０を上部ブラケット１１０側に組み込む。その後、そのブラケットボルト１４２の先端に図示しないナットなどによって懸吊板１４４を連結する。これによって、緩衝部材１２０を介して下部ブラケット１３０を上部ブラケット１１０側に緩衝状態に組み付ける（懸吊支持する）ことができる。

また、図２および図５に示すように、この緩衝部材１２０の下部ブッシュ１２２の貫通孔１２４の内面に、前後方向突起部１２５と、幅方向突起部１２６とを備える。そして、これら前後方向突起部１２５と、幅方向突起部１２６は、その貫通孔１２４の開口部１２４ａ側に延在している。
すなわち、図５に示すように、この貫通孔１２４は、その水平断面形状が車幅方向および車両前後方向にそれぞれ平行な矩形状となっている。そして、この貫通孔１２４の車両前後方向の各面に、それぞれ前後方向突起部１２５を３つずつ有すると共に、この貫通孔１２４の車幅方向の各面に、それぞれ幅方向突起部１２６を２つずつ有している。さらに、これら各前後方向突起部１２６、１２６、…の水平断面形状を、それぞれ車体幅方向および前後方向に平行な矩形状としている。また、前後方向突起部１２５，１２５、…の水平断面形状を、それぞれ懸吊部材１４０側を頂点とする略三角形状としている。

また、図２および図４に示すように、前記緩衝部材１２０のブラケットボルト１４２の周囲を覆う柱状体１４３を、その貫通孔１２４とほぼ相似形な水平断面矩形状に形成している。そして、この柱状体１４３の一部の側面に、水平方向に切り欠かれた凹部１４５、１４５を上下２段に有している。これら凹部１４５、１４５は、前記貫通孔１２４の各突起部１２５，１２６に対して格子状に接触するようになっている。
なお、図２は柱状体１４３の車幅方向の片面に、また、図４は柱状体１４３の車両前後方向の片面に、それぞれ凹部１４５、１４５を設けた例を示したものであり、その形成位置や数、組み合わせは特に限定されるものでない。

（動作・作用）
次に、このような構成をした本発明に係るパワートレイン支持装置１００の動作および作用を説明する。
先ず、図５（Ａ）に示すように、アイドリング時（停車時）や直線定速走行時などのように車両の幅方向および前後方向のいずれにも力が加わっていない状態では、パワートレイン３０が車幅方向および車両前後方向のいずれにも殆ど変位しない。
このため、懸吊部材１４０と貫通孔１２４との間（突起１２５，１２６先端との間）、すなわち車両前後方向および車幅方向には、それぞれ所定のクリアランスＣ１，Ｃ２が確保された状態となる。従って、この状態では、パワートレイン３０で発生する駆動振動などが懸吊部材１４０の柱状体１４３から緩衝部材１２０の下部ブッシュ１２２に直接伝わることがなくなる。この結果、パワートレイン３０から車体２００側に入力する駆動振動を効果的に遮断できる。

次に、図５（Ｂ）に示すように、転舵などによってパワートレイン３０に対して車幅方向に力が加わると、懸吊部材１４０の柱状体１４３が車幅方向に変位してその貫通孔１２４表面に接触してその緩衝部材１２０を車幅方向外側に撓ませるような力が作用する。
しかしながら、本発明に係るパワートレイン支持装置１００にあっては、この貫通孔１２４の車幅方向内面に設けられた幅方向突起部１２６によって、そのクリアランスＣ１が狭くなっている。また、変位に際してその幅方向突起部１２６がこの懸吊部材１４０の柱状体１４３と直接接するようになっている。このため、懸吊部材１４０の柱状体１４３が変位してこの幅方向突起部１２６に接触すると、この幅方向突起部１２６が潰れるように変形してその変位エネルギーを吸収するように作用する。

これによって、転舵を直進状態に戻すことによってパワートレイン３０が元の位置に戻る際に発生する慣性力を小さくできるため、パワートレイン３０の変位を短時間で収束させることが可能となり、転舵応答性を向上させることができる。
すなわち、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、仮にこの貫通孔１２４に前記の幅方向突起部１２６がない場合では、その分だけ懸吊部材１４０と貫通孔１２４内面とのクリアランスＣ３が大きくなる。また、パワートレイン３０が車幅方向に大きく変位した際には、この懸吊部材１４０がその貫通孔１２４の表面に勢い良く衝突するように接触することになる。

このため、懸吊部材１４０の車幅方向の変位量が大きくなるだけでなく、懸吊部材１４０が貫通孔１２４に接触した後に、この緩衝部材１２０からパワートレイン３０に作用する反力の立ち上がり（時間変化）も急峻となる。
これによって、パワートレイン３０が元の位置に戻る際の加速度が大きくなってそのパワートレイン３０が発生する慣性力も増大する。従って、転舵を戻した後も振り子のように動いて直ちにその変位が収束しないため、パワートレイン３０が元の位置に戻るまでの時間が長くなり、操舵応答性を悪化させてしまうことになる。

図７は、このような転舵時におけるパワートレイン３０の変位量（ｍｍ）とその荷重（Ｎ）との関係を示したものである。ここで、図中破線は図５に示したように貫通孔１２４に幅方向突起部１２６を設けた場合（本発明）の例を示したものである。また、図中実線は図６に示したように貫通孔１２４に幅方向突起部１２６を設けていない場合の例を示したものである。

図中実線に示すように、貫通孔１２４の車幅方向に幅方向突起部１２６がない場合では、パワートレイン３０の変位量が約−５ｍｍ〜＋５ｍｍと大きい。また、懸吊部材１４０が貫通孔１２４に接触した直後にパワートレイン３０に作用する反力の立ち上がり（時間変化）も急峻となっている。
これに対し、図中破線に示すように貫通孔１２４の車幅方向に幅方向突起部１２６がある場合では、パワートレイン３０の変位量が約−２．５ｍｍ〜＋３．０ｍｍと小さい。しかも、懸吊部材１４０が貫通孔１２４（幅方向突起部１２６）に接触した直後にパワートレイン３０に作用する反力の立ち上がり（時間変化）も緩やかとなっている。

従って、本発明のパワートレイン支持装置１００によれば、パワートレイン３０が車幅方向に変位して元の位置に戻る際に発生する慣性力を小さくできるため、その変位を短時間で収束させることが可能となり、転舵応答性を向上させることができる。
また、この幅方向突起部１２６は、貫通孔１２４の幅方向両面にそれぞれ少なくとも１つ以上備わっていれば、前記の作用・効果を発揮することが可能であるが、懸吊部材１４０が偏心して変位した場合には、幅方向突起部１２６に直接接触しないことも考えられる。

そのため、図５などに示すように、この幅方向突起部１２６は、貫通孔１２４の車幅方向両面に対してそれぞれ少なくとも２つ以上ずつ備えることが望ましい。
これによって、懸吊部材１４０が偏心して変位しても確実にこの幅方向突起部１２６に接触するようになるため、前記の作用・効果を確実に発揮することができる。
また、本発明のパワートレイン支持装置１００では、前記特許文献１に示されているように弾性体のなかに液体を封入するような構造となっていない。そのため、構造が簡単となり、コスト高を回避できる。また、サイズも大きくならないため、レイアウト自由度を損なうこともない。

また、本発明のパワートレイン支持装置１００では、前記各幅方向突起部１２６の水平断面形状をそれぞれ車幅方向および前後方向に平行な矩形状にしている。このため、この緩衝部材１２０、特にその下部ブッシュ１２２およびその幅方向突起部１２６の耐久性を大幅に向上させることができる。
すなわち、車両旋回と加減速が同時起きた場合には、パワートレイン３０が斜め方向に変位するため、このパワートレイン３０を支持する懸吊部材１４０と接触する幅方向突起部１２６には、圧縮方向と剪断方向の力が同時に加わることになる。

例えば、図８に示すように、左旋回と減速とが同時に起きた場合には、パワートレイン３０を支持する懸吊部材１４０は、図中矢印に示すように車両右斜め前方に変位することになる。すると、図９に示すようにこの懸吊部材１４０と接触した幅方向突起部１２６には、車両右方向への圧縮力と同時に車両前後方向の剪断力が発生することになる。しかし、この剪断力に対しては、その幅方向突起部１２６の接触面は鋭角であるよりも平面である方が接触面の単位面積当たりの入力を小さくすることができる。
これによって、剪断力による応力集中係数を小さくできるため、幅方向突起部１２６の耐久性能を大幅に向上させることができる。

また、本発明のパワートレイン支持装置１００では、この幅方向突起部１２６を、前記緩衝部材１２０の貫通孔１２４の開口部方向に向かって延在するように形成している。
これによって、例えば図１０に示すようにこの緩衝部材１２０、特にその下部ブッシュ１２２を射出成形などに作成した後に容易にその型１５０から貫通孔１２４の開口部１２４ａ方向に抜き出すことが可能となるため、製造コストの低減と安定した品質を確保できる。

また、本発明のパワートレイン支持装置１００では、この緩衝部材１２０の貫通孔１２４の車両前後方向各面に設けられた前後方向突起部１２５の水平断面形状を懸吊部材１４０側にいくに従って徐々に小さくなる形状にしている。具体的には、図示するように、この前後方向突起部１２５の水平断面形状を懸吊部材１４０側を頂点とした水平断面三角形状としている。
これによって、パワートレイン３０が車両前後方向に変位して前後方向突起部１２５に接触することによる緩衝部材１２０への前後方向の入力時間変化をより緩やかにできるため、パワートレイン３０の車両前後方向の変位を短時間で収束することができる。

すなわち、緩衝部材１２０の貫通孔１２４に加わる力は、主に圧縮方向の入力であり、剪断方向の入力は小さい。そのため、この前後方向突起部１２５では、幅方向突起部１２６のような剪断方向変形に対する耐久性劣化を気にしなくとも良く、より入力の時間変化を緩くすることが可能となる水平断面三角形の形状を採用した方が良い。
また、本発明のパワートレイン支持装置１００では、前記懸吊部材１４０の側面の一部に凹部１４４を形成している。

これによって、懸吊部材１４０と貫通孔１２４の突起部１２５、１２６との接触面の接触面圧に適度な変動を発生させることができるため、剛性が高い懸吊部材１４０と剛性が小さい突起部１２５、１２６との接触時の接触音を低減できる。すなわち、懸吊部材１４０の高剛性の柱状体１２２が、剛性が小さい突起部１２５、１２６に接触した際にある程度の音量の接触音が発生する。しかし、発明者の鋭意検討により、このように高剛性の柱状体１２２の突起部１２５、１２６との接触部に凹部１４４を設ければ、柱状体１２２が突起部１２５、１２６に接触した際の接触音を効果的に低減できることがわかった。

（効果）
（１）本発明のパワートレイン支持装置１００は、緩衝部材１２０の貫通孔１２４の車幅方向面に懸吊部材１４０と接触する幅方向突起部１２６を備える。このため、懸吊部材１４０が接触した際にこの幅方向突起部１２６が潰れるように変形してその変位エネルギーを吸収するように作用する。これによって、そのパワートレイン３０の慣性力を小さくできるため、その変位を短時間で収束できる。この結果、転舵応答性が向上する。

（２）また、本発明のパワートレイン支持装置１００は、この幅方向突起部１２６を貫通孔１２４の車幅方向両面に対してそれぞれ少なくとも２つ以上ずつ備える。これによって、懸吊部材１４０が偏心して変位しても確実にこの幅方向突起部１２６に接触する。この結果、前記の作用・効果を確実に発揮できる。
（３）また、本発明のパワートレイン支持装置１００は、この各幅方向突起部１２６の水平断面形状をそれぞれ車幅方向および前後方向に平行な矩形状にする。これによって、この緩衝部材１２０およびその幅方向突起部１２６の耐久性を大幅に向上できる。この結果、剪断力による応力集中係数を小さくできるため、幅方向突起部１２６の耐久性能が大幅に向上する。

（４）本発明のパワートレイン支持装置１００は、この幅方向突起部１２６を、前記緩衝部材１２０の貫通孔１２４の開口部方向に向かって延在する。これによって、この緩衝部材１２０を射出成形などに作成した後に容易にその型１５０から貫通孔１２４の開口部１２４ａ方向に抜き出すことができる。この結果、製造コストの低減と安定した品質を確保できる。

（５）本発明のパワートレイン支持装置１００は、この緩衝部材１２０の貫通孔１２４の車両前後方向各面に設けた前後方向突起部１２５の水平断面形状を懸吊部材１４０側に向かって徐々に小さくしている。これによって、緩衝部材１２０への前後方向の入力時間変化をより緩やかにできる。この結果、パワートレイン３０の車両前後方向の変位を短時間で収束できる。
（６）本発明のパワートレイン支持装置１００は、懸吊部材１４０の側面の一部に凹部１４４を有する。これによって、懸吊部材１４０と貫通孔１２４の突起部１２５、１２６との接触面の接触面圧に適度な変動を発生させることができる。この結果、剛性が高い懸吊部材１４０と剛性が小さい突起部１２５、１２６との接触時の接触音を低減できる。

本発明に係るパワートレイン支持装置１００を前置きエンジン前輪駆動車に適用した場合の実施の一形態を示す平面図である。 本発明に係るパワートレイン支持装置１００をパワートレイン３０のトランクアクスル２０の後方斜め下方から見た（図１中矢印Ａ方向）分解斜視図である。 本発明に係るパワートレイン支持装置１００をパワートレイン３０のトランクアクスル２０の後方斜め下方から見た（図１中矢印Ａ方向）斜視図である。 懸吊部材１４０を示す斜視図である。 （Ａ）は、車両幅方向および前後方向のいずれにも力が加わっていない状態の懸吊部材１４と緩衝部材１２０との関係を示す概念図、（Ｂ）は、車両幅方向に力が加わっている状態の懸吊部材１４と緩衝部材１２０との関係を示す概念図である。 緩衝部材１２０の貫通孔１２４に幅方向突起部１２６が備わっていない他は、図５（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ対応する図である。 緩衝部材１２０の貫通孔１２４に幅方向突起部１２６がある場合とない場合の懸吊部材１４の変位とその荷重（Ｎ）との関係を示すグラフ図である。 車両幅方向と前後方向の両方に同時に力が加わっている状態の懸吊部材１４と緩衝部材１２０との関係を示す概念図である。 図８中Ａ部を示す部分拡大図である。 射出成型用の型１５０から緩衝部材１２０を抜き出した状態を示す概念図である。

符号の説明

１００…パワートレイン支持装置
１１０…上部ブラケット
１２０…緩衝部材
１２１…上部ブッシュ
１２２…下部ブッシュ
１２４…貫通孔
１２４ａ…開口部
１２５…前後方向突起部
１２６…幅方向突起部
１３０…下部ブラケット
１４０…懸吊部材
１４３…柱状体
１４４…懸吊板
１４５…凹部
１５０…射出成型用の型
２００…車体
１０…エンジン
２０…トランクアクスル
３０…パワートレイン

Claims (6)

1. パワートレインを車体に懸吊して支持するためのパワートレイン支持装置であって、
   前記車体側に取り付けられる上部ブラケットと、前記パワートレイン側に取り付けられる下部ブラケットと、当該下部ブラケットと前記上部ブラケット間に位置すると共に車両上下方向に延在する貫通孔を有する緩衝部材と、下端が当該下部ブラケットに連結すると共に前記緩衝部材の貫通孔に遊挿して上端部が前記上部ブラケット側に支持される懸吊部材とを有し、
   前記緩衝部材の貫通孔の車幅方向面に、前記パワートレインが変位したときに前記懸吊部材と接触する幅方向突起部を備えたことを特徴とするパワートレイン支持装置。
2. 請求項１に記載のパワートレイン支持装置において、
   前記緩衝部材の貫通孔および前記懸吊部材の水平断面形状を、それぞれ前記車体の幅方向および前後方向に平行な矩形状にすると共に、前記幅方向突起部を前記緩衝部材の貫通孔の車幅方向両面に、それぞれ少なくとも２つ以上ずつ備えたことを特徴とするパワートレイン支持装置。
3. 請求項２に記載のパワートレイン支持装置において、
   前記各幅方向突起部の水平断面形状を、それぞれ矩形状にしたことを特徴とするパワートレイン支持装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のパワートレイン支持装置において、
   前記幅方向突起部を、前記緩衝部材の貫通孔の開口部方向に向かって延在するように形成したことを特徴とするパワートレイン支持装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のパワートレイン支持装置において、
   前記貫通孔の前記車両前後方向面に、前記パワートレインが前記車両前後方向に変位したときに前記懸吊部材と接触する前後方向突起部をそれぞれ備えると共に、当該各前後方向突起部の水平断面形状を、前記懸吊部材側に向かって徐々に狭くなる形状にしたことを特徴とするパワートレイン支持装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のパワートレイン支持装置において、
   前記懸吊部材の側面に凹部を形成したことを特徴とするパワートレイン支持装置。

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