JP2010202059A - エンジンブラケット - Google Patents

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Abstract

【課題】固有値性能を維持しつつ強度性能を向上させる。
【解決手段】エンジン1側に固定されるエンジン側固定部12を底面とし、エンジンマウント2側に固定されるマウント側固定部14を頂部とする四角錐状をなして、内部が空洞のエンジンブラケット10において、エンジン側固定部12は、四角錐の底面となる四角にボルト穴32と締結面部34とからなるボルト締結部30を有する。そのうちの1つの角部40のボルト締結部30では、2つの側壁部18,20の接合部が下端部で内側に陥没することで締結面部34から垂直に立ち上がる立ち上がり壁48が凹状に形成され、締結面部と立ち上がり壁との間にフィレット面50が設けられている。該フィレット面50が互いに垂直な2つのストレート部50A,50Bとその間をなだらかに繋ぐ湾曲部50Cとからなる平面視角状に形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車のエンジンとエンジンマウントの間に介設されてエンジンを支持するエンジンブラケットに関するものである。
従来、自動車のエンジンと車体との間には、エンジンの振動が車体に伝達するのを抑制するためにゴム状弾性体を備えたエンジンマウントが設けられており、エンジンのエンジンマウントへの取付部位には、剛体のエンジンブラケットが介設されている(例えば、下記特許文献1参照)。
この種のエンジンブラケットとして、アルミニウム合金を材料としたダイカスト品を用いる場合があり、その場合、例えばスクイズダイカスト法で作製できるように肉厚を設定して、要求される強度、固有周波数及び耐久性を満足させるようにしている。
特開平09−142161号公報
図9〜13は、比較例に係るエンジンブラケット100を示したものである。このエンジンブラケット100は、エンジン側に固定されるエンジン側固定部102を底面とし、エンジンマウント側に固定されるマウント側固定部104を頂部とし、エンジン側固定部102からマウント側固定部104に向かって先細の三角形状をなす4つの側壁部106,108,110,112を側面とした四角錐状をなして、四角錐の底面側に開口するように内部が空洞(図12参照)に設けられている。
エンジン側固定部102は、四角錐の底面となる四角にボルト穴114とそれを取り囲む平面状の締結面部116とからなるボルト締結部118,120,122,124を有する。そのうちの1つのボルト締結部118では、2つの側壁部106,108の接合部が下端部で内側に陥没することで、締結面部116から垂直に立ち上がる立ち上がり壁126が凹状に形成され、これら締結面部116と立ち上がり壁126との間にフィレット面128が設けられている。該フィレット面128は、図11に示すように、平面視で、円形のボルト穴114と同心円の円弧状をなす丸まった形状をなしている。
この比較例に係るエンジンマウント100を評価したところ、強度性能において目標の荷重に到達しておらず、上記ボルト締結部118において亀裂が発生することが判明した。そこで、検討したところ、上記フィレット面128のフィレット半径を拡大することにより、応力の集中を分散させて強度を向上することができた。
しかしながら、フィレット半径を拡大した場合、図14に示すように、例えばR3(mm)からR5(mm)とすると、立ち上がり壁126が内側に後退してしまう。そのため、ボルト締結部118の面積が大きくなり、それにより根元部の剛性が下がるために、固有周波数が低下して、固有値性能が下がってしまうという問題が生じた。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、固有値性能を維持しつつ強度性能を向上させることができるエンジンブラケットを提供することを目的とする。
本発明に係るエンジンブラケットは、エンジンとエンジンマウントの間に介設される剛性のエンジンブラケットであって、
エンジン側に固定されるエンジン側固定部を底面とし、エンジンマウント側に固定されるマウント側固定部を頂部とし、エンジン側固定部からマウント側固定部に向かって先細の略三角形状をなす4つの側壁部を側面とした略四角錐状をなして、前記四角錐の底面側に開口するように内部が空洞に設けられており、
前記エンジン側固定部は、前記四角錐の底面となる四角にボルト穴と前記ボルト穴を取り囲む平面状の締結面部とからなるボルト締結部を有し、少なくとも1つのボルト締結部では2つの側壁部の接合部が下端部で内側に陥没することで前記締結面部から垂直に立ち上がる立ち上がり壁が凹状に形成され、前記締結面部と前記立ち上がり壁との間にフィレット面が設けられ、前記フィレット面が互いに垂直な2つのストレート部と前記2つのストレート部の間をなだらかに繋ぐ湾曲部とからなる平面視角状に形成されたものである。
このようにフィレット面を平面視角状とすることで、フィレット半径の拡大により立上がり壁が後退する場合であっても、ボルト締結部の面積が大きくなるのを極力回避することができ、立上がり壁の根元部での剛性低下を抑えることができる。すなわち、フィレット面を平面視角状とすれば、2つのストレート部をボルト穴に近づけることで、その分ボルト締結部の面積を小さくすることができるので、立上がり壁の根元部での剛性向上に寄与することができる。このようにフィレット半径の拡大による根元部での剛性低下を抑えることができるので、固有値性能を維持しつつ、フィレット半径を拡大してボルト締結部での応力の集中を分散させて強度性能を向上させることができる。
本発明のエンジンブラケットにおいては、前記四角錐の底面をなす前記エンジン側固定部が一対の長辺と一対の短辺とからなる略長方形状に形成され、前記四角錐の頂部をなす前記マウント側固定部が前記四角錐の底面の四角のうちの第1角部側に偏らせて設けられ、前記第1角部に対して前記短辺を挟んで位置する第2角部の前記ボルト締結部に前記平面視角状の前記フィレット面が設けられていることが好ましい。上記のような強度性能不足の問題は、前記第2角部のボルト締結部で生じるため、この部分のフィレット面において上記平面視角状の構成を採用することが効果的である。
本発明のエンジンブラケットにおいては、前記4つの側壁部のうち、前記第1角部と該第1角部に対して前記長辺を挟んで位置する第3角部との間の前記長辺を底辺とする第1側壁部が、前記マウント側固定部に繋がる前記四角錐の頂部側において底部側よりも薄肉に形成されていることが好ましい。このように第1側壁部を頂部側において薄肉に形成することで、頂部側の重量が低減されて固有値性能をより効果的に維持することができる。
上記のように本発明のエンジンブラケットであると、固有値性能を維持しつつ、強度性能を向上することができる。
一実施形態に係るエンジンブラケットの斜視図。 同エンジンブラケットの正面図。 同エンジンブラケットの平面図。 同エンジンブラケットの底面図。 同エンジンブラケットの側面図。 図3のVI−VI線断面図。 図3のVII部を拡大して示す平面図。 同エンジンブラケットの組み付け状態を示す断面図。 比較例のエンジンブラケットの斜視図。 比較例のエンジンブラケットの正面図。 比較例のエンジンブラケットの平面図。 比較例のエンジンブラケットの底面図。 比較例のエンジンブラケットの側面図。 フィレット面の断面図。
以下、本発明の1実施形態に係るエンジンブラケット10を図1〜8に基づいて説明する。このエンジンブラケット10は、アルミニウム合金のダイカスト成形品からなる剛性部材であり、図8に示すように、自動車のエンジン1の底部側の傾斜面と、エンジンマウント2の頂部との間に介設されて、エンジン1を支持する部材である。
エンジンブラケット10は、エンジン1側に固定されるエンジン側固定部12を底面とし、エンジンマウント2側に固定されるマウント側固定部14を頂部とし、エンジン側固定部12からマウント側固定部14に向かって先細の略三角形状をなす4つの側壁部16,18,20,22を側面とした略四角錐状をなしている(図1参照)。そして、該四角錐の底面側に開口するように内部が空洞24に設けられ(図4,6参照)、スクイズダイカスト法で作製できるように各部の肉厚が例えば6mm程度に設定されている。
上記四角錐の底面をなすエンジン側固定部12は、図4に示すように、それぞれ互いに対向する一対の長辺26A,26Bと一対の短辺28A,28Bとからなる略長方形状に形成されている。そして、この長方形状をなす四角錐の底面の四角に、エンジン1に対してボルト締結されるボルト締結部30がそれぞれ設けられている。ボルト締結部30は、四角錐の高さ方向Hに貫通する平面視円形のボルト穴32と、該ボルト穴32を取り囲む平面状の締結面部34とからなり、高さ方向Hに垂直な平板状に形成されている。なお、各ボルト締結部30の下面には、図4,5に示すように、ボルト穴32の周りを取り囲むように環状にわずかに隆起した座面部36が設けられて、該座面部36がエンジン1の底部側の傾斜面に当接した状態に固定されるよう構成されている。
上記四角錐の頂部をなすマウント側固定部14は、図1,2,3,5に示すように、四角錐の底面の四角のうちの1つの角部である第1角部38側に偏らせて設けられている。詳細には、第1角部38に対して前記短辺28Aを挟んで位置する角部を第2角部40とし、第1角部38に対して前記長辺26Aを挟んで位置する角部を第3角部42とし、第1角部38と対角線上に位置する角部を第4角部44として、第1角部38と第3角部42との間の長辺26Aを底辺とする側壁部を第1側壁部16とし、第1角部38と第2角部40との間の短辺28Aを底辺とする側壁部を第2側壁部18とし、第2角部40と第4角部44との間の長辺26Bを底辺とする側壁部を第3側壁部20とし、第3角部42と第4角部44との間の短辺28Bを底辺とする側壁部を第4側壁部22とする。図6に示すように、第1側壁部16は上記四角錐の底面に対して略垂直に形成され、図1,2に示すように、第2側壁部18も上記四角錐の底面に対して略垂直に形成されている。一方、図5に示すように、第3側壁部20は上記四角錐の高さ方向Hに対して傾斜した傾斜面状に形成され、図2に示すように、第4側壁部22も上記四角錐の高さ方向Hに対して傾斜した傾斜面状に形成されている。
そして、マウント側固定部14は、第3側壁部20の頂部延長上において、第3側壁部20に対して僅かに屈曲した板状に形成されており、その先端部には平面視円形のボルト穴46が貫通して設けられている。マウント側固定部14は、その上面が図8に示すようにエンジンマウント2の頂部に当接した状態で、不図示のボルトをボルト穴46に挿通させて締結することにより固定されるよう構成されている。
以上の構成において、第2角部40のボルト締結部30では、図1に示すように、隣接する2つの側壁部である第2側壁部18と第3側壁部20の接合部(四角錐の二面接合部である辺)における下端部が内側に陥没形成されており、これにより、締結面部34から垂直に立ち上がる立上がり壁48が平面視で凹状に形成されている(図3参照)。
そして、この締結面部34と立上がり壁48との間には、両者の接続を滑らかにするための曲面であるフィレット面50が設けられている。フィレット面50は、そのフィレット半径(すなわち、締結面部34と立上がり壁48とを繋ぐ曲面の上記高さ方向Hに沿った断面での半径)が、上記比較例の3mmに対して例えば5mmに設定することで、フィレット半径が拡大されている。
この第2角部40のボルト締結部30におけるフィレット面50は、図7に拡大して示すように、互いに垂直な2つのストレート部50A,50Bと、これら2つのストレート部の間をなだらかに繋ぐ湾曲部50Cとにより、平面視角状(すなわち、平面視で略直角状)に形成されている。
詳細には、フィレット面50は、第2側壁部18の底辺をなす上記短辺28Aから垂直に延びて第2側壁部18側の立上がり壁48Aと締結面部34との間を接続する第1ストレート部50Aと、第3側壁部20の底辺をなす上記長辺26Bから垂直に延びて第3側壁部20側の立ち上がり壁48Bと締結面部34との間を接続する第2ストレート部50Bと、第1ストレート部50Aと第2ストレート部50Bとの交差部を湾曲状に繋ぐ湾曲部50Cとからなる。第1ストレート部50Aは、その長さL1がボルト穴32の直径Dよりも大きく、かつ、締結面部34を挟んでボルト穴32の全体と対向するように十分な長さに設定されている。第2ストレート部50Bも、その長さL2がボルト穴32の直径Dよりも大きく、かつ、締結面部34を挟んでボルト穴32の全体と対向するように十分な長さに設定されている。
このようにフィレット面50を平面視角状に設けたことにより、図4に示すように、第2角部40のボルト締結部30では、その底部側に内側への張出部52が直角状に形成されている。
本実施形態では、また、第1角部38のボルト締結部30でも、図11に示す比較例のものと比較すると明らかなように、締結面部34とそこから垂直に立ち上がる立上がり壁54との間のフィレット面56が、比較例のものに対してフィレット半径が拡大されるとともに(図3参照)、平面視で比較例の円弧状のものから角状に変更されている。そして、これにより、図4に示すように、第1角部38のボルト締結部30でも、その底部側に内側への張出部58が直角状に形成されている。
なお、上記第2角部40のボルト締結部30におけるフィレット面50のフィレット半径は、第1角部38のボルト締結部30におけるフィレット面56のフィレット半径よりも大に設定されている。
本実施形態のエンジンブラケット10では、図6に示すように、上記第1側壁部16は、マウント側固定部14に繋がる四角錐の頂部側において底部側よりも薄肉に形成されている。詳細には、第1側壁部16は、エンジン側固定部12が位置する底部から頂部に向かって肉厚が漸次薄くなるように形成されており、該頂部がマウント側固定部14の裏面側に連結されている。
以上のように構成された本実施形態のエンジンブラケット10であると、上記第2角部40のボルト締結部30においてフィレット面50のフィレット半径を大きくしたことにより、当該ボルト締結部30における応力の集中を分散させて、強度性能を向上することができる。詳細には、図8に示すように、エンジンマウント2から突き上げるようなモーメントXが入力したとき、第2角部40のボルト締結部30では矢印Yで示すように、エンジン1から引き離されようとする力が生じる。このような突き上げ入力により、第2角部40のボルト締結部30では、特にフィレット面50に応力が作用するが、本実施形態では、そのフィレット半径を拡大したことにより、上記応力が分散されるので、突き上げ入力に対する強度性能を向上することができる。
一方で、このようにフィレット半径を大きくすると、一般には、立上がり壁48が後退することで、ボルト締結部30、特には立上がり壁48の根元部での剛性が下がり、固有周波数が低下して、固有値性能が損なわれてしまう。その際、上記比較例のように、フィレット面128が平面視円弧状の丸まった形状のままであると(図11参照)、ボルト締結部118の面積が大きく、効果的に剛性向上を図ることが難しい。
これに対し、本実施形態のものであると、フィレット面50を平面視角状としたことにより、フィレット半径の拡大した場合であっても、ボルト締結部30の面積が大きくなるのを極力回避することができ、立上がり壁48の根元部での剛性低下を抑えることができる。すなわち、フィレット面50を平面視角状とすれば、2つのストレート部50A,50Bをボルト穴46に近づけることで、その分ボルト締結部30の面積を小さくすることができるので、立上がり壁48の根元部での剛性を効果的に向上することができる。このようにフィレット半径の拡大による根元部での剛性低下を抑えることができるので、固有値性能を維持しつつ、フィレット半径を拡大してボルト締結部30での応力の集中を分散させて強度性能を向上させることができる。
しかも、本実施形態のものでは、上記第1側壁部16をその頂部側において薄肉に形成したので、四角錐の頂部側、すなわちマウント側固定部14側の重量が低減され、これにより、固有値性能をより効果的に維持することができる。
一例として、図9〜13に示す比較例のエンジンブラケット100と図1〜8に示す実施形態のエンジンブラケット10とについて、破壊強度と固有値性能を測定した。その結果、比較例のエンジンブラケット100では、上記エンジンマウント1から突き上げるような入力に対する破壊強度が16.5kNであり、その固有値が850Hzであった。これに対し、実施形態のエンジンブラケット10では、同様な入力に対する破壊強度が21.9kNであって3割以上の強度アップが得られ、しかも固有値は849Hzと同等であった。
このように、本実施形態のエンジンブラケット10であると、固有値性能を維持しつつ、強度性能を効果的に向上することができるので、高品質な強度部材が得られる。
なお、上記実施形態は、本発明の好ましい一態様を示したものであり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、主として第2角部40のボルト締結部30において平面視角状のフィレット面50の構成を採用したが、他の角部においても同様の構成を採用してもよい。また、側壁部の頂部側を薄肉に形成する点も、第1側壁部16以外の側壁部18,20,22で採用してもよい。また、エンジンブラケット10の全体形状としても概略四角錐状であれば上記実施形態の形状に限定されるものではない。なお、本発明において、エンジン側固定部を底面とし、マウント側固定部を頂部とするとの表現は、あくまでエンジンブラケット単体としての四角錐の底面及び頂部を意味するものであり、エンジンブラケットを車両に組み付けた状態での底面と頂部を意味するものではない。従って、図8に示すようにエンジンブラケット10の四角錐を横倒しにして車両に組み付けるものでもよく、あるいはまた四角錐をほぼ倒立した状態に組み付けるものでもよい。また、組み付けられるエンジンやエンジンマウントの構成も公知の種々のものを用いることができ、特に限定されない。その他、一々列挙しないが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
1…エンジン、2…エンジンマウント
10…エンジンブラケット
12…エンジン側固定部、14…マウント側固定部
16…第1側壁部、18…第2側壁部、20…第3側壁部、22…第4側壁部
26A,26B…長辺
28A,28B…短辺
30…ボルト締結部、32…ボルト穴、34…締結面部
38…第1角部、40…第2角部、42…第3角部、44…第4角部
48…立上がり壁
50…フィレット面、50A,50B…ストレート部、50C…湾曲部

Claims (3)

  1. エンジンとエンジンマウントの間に介設される剛性のエンジンブラケットであって、
    エンジン側に固定されるエンジン側固定部を底面とし、エンジンマウント側に固定されるマウント側固定部を頂部とし、エンジン側固定部からマウント側固定部に向かって先細の略三角形状をなす4つの側壁部を側面とした略四角錐状をなして、前記四角錐の底面側に開口するように内部が空洞に設けられており、
    前記エンジン側固定部は、前記四角錐の底面となる四角にボルト穴と前記ボルト穴を取り囲む平面状の締結面部とからなるボルト締結部を有し、少なくとも1つのボルト締結部では2つの側壁部の接合部が下端部で内側に陥没することで前記締結面部から垂直に立ち上がる立ち上がり壁が凹状に形成され、前記締結面部と前記立ち上がり壁との間にフィレット面が設けられ、前記フィレット面が互いに垂直な2つのストレート部と前記2つのストレート部の間をなだらかに繋ぐ湾曲部とからなる平面視角状に形成された
    ことを特徴とするエンジンブラケット。
  2. 前記四角錐の底面をなす前記エンジン側固定部が一対の長辺と一対の短辺とからなる略長方形状に形成され、前記四角錐の頂部をなす前記マウント側固定部が前記四角錐の底面の四角のうちの第1角部側に偏らせて設けられ、前記第1角部に対して前記短辺を挟んで位置する第2角部の前記ボルト締結部に前記平面視角状の前記フィレット面が設けられた
    ことを特徴とする請求項1記載のエンジンブラケット。
  3. 前記4つの側壁部のうち、前記第1角部と該第1角部に対して前記長辺を挟んで位置する第3角部との間の前記長辺を底辺とする第1側壁部が、前記マウント側固定部に繋がる前記四角錐の頂部側において底部側よりも薄肉に形成された
    ことを特徴とする請求項2記載のエンジンブラケット。
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