JP2013067368A - ピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＶＨ性能を改善したエンジンマウンティング構造を提供する。
【解決手段】車両エンジンピッチ軸の両終端それぞれに、フロントロールマウントとリアロールマウントが備えられ、フロントロールマウントとリアロールマウントによってエンジンの荷重が支持される構成である。フロントロールマウントとリアロールマウントは、車両の縦方向にエンジンの厚さが最も薄い場所に形成されたピッチ軸の両終端にそれぞれ設けるのが好ましい。エンジンマウンティング構造は、トルクロール軸の両終端のうちエンジンの中心点からより近い終端にエンジンの荷重を支持するサイドマウントを、エンジンの中心点からより遠い終端にエンジンの荷重を支持しないストッパをさらに備えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明はエンジンマウンティング構造に関し、より詳しくはピッチ軸にロールマウントを設けることでピッチ方向の加振力を小さくして車両の快適性を向上させたエンジンマウンティング構造に関するものである。

車両の走行では、騒音および振動は必然的に伴うものである。最近では、低振動および低騒音に対する消費者の要求が大きくなり、車両で発生する騒音（Ｎｏｉｓｅ）、振動（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）、および衝撃（Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）などを分析して乗り心地性能を向上させようとする努力が続いており、ＮＶＨ〔Ｎｏｉｓｅ、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ、Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ〕の解析によって騒音および振動の発生および低減を予測することが行われている。

車両で発生する振動には、エンジン始動時および停止時の車体の揺れ、アイドリング（ｉｄｌｉｎｇ）時の車体振動、エンジン高回転時の車体振動、内破音や道路の凹凸による振動、高付加作用時の車体の搖れ、発進時や変速時による急激な変化時の衝撃、過大な振動による干渉などがある。このような車両振動の最大の原因は、エンジンの振動と走行中に路面から伝わる衝撃である。

このような車両振動は、低周波数領域（２０Ｈｚ以下）では、エンジンの低速回転時のトルク変動、エンジン低回転時のクランク軸の回転運動による慣性力および偶力によるパワープラント振動、タイヤ回転時のアンバランス力による車体振動、路面プロフィールによるサスペンションを通じた車体の振動、駆動系ジョイント角による偶力およびスラスト力によるパワープラント振動があり、高周波数領域（２０Ｈｚ以上）では、エンジン高回転時のクランク軸の回転運動によるパワープラント振動、変速機内ギアの噛み合い振動、燃焼時のシリンダブロック振動、エンジンの動バルブ系の振動、クランク軸の湾曲および捩れ振動、パワープラントの湾曲および捩れ振動などがある。

上述したような車両の振動を減衰するために、一般に車両のエンジンやトランスミッションなどの振動発生部と車体の間に多様な形態のマウントを用いて振動や衝撃が車体に伝わることを防いでいる。例えば、エンジンの回転および振動によってエンジン自体で騒音および振動が伝わることを防ぐエンジンマウントが、エンジンで発生した動力がパワートレーンおよびトランスミッションに伝わり発生する騒音および振動を防ぐＴＭマウントなどが用いられている。

騒音、振動を低減するエンジンマウント構造では、エンジンとトランスミッションの下部が支持部によって車体に支持され、支持部に加えてさらにエンジンと車体サイドフレームとの間にマウント部を追加し、エンジン自体を補剛部材として利用して車体サイドフレームの剛性アップにより、操縦安定性能を向上させつつ、振動、騒音の抑制および乗心地の向上という相反する性能を両立させたエンジンマウント構造〔特許文献１〕、左右のフロントサイドメンバ間にエンジンマウントブラケットを設け、さらに該ブラケットに第１のリテーナー、第２のリテーナーを設けてエンジンマウントブラケットを補強して、エンジンの振動に伴うエンジンマウント部の変形および車両ボデーの騒音を低減するエンジンマウント構造〔特許文献２〕などの提案がある。

従来技術では、エンジン加速時にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向にパワートレーン剛体モード〔Ｘ軸に対するパワートレーン回転：ロール（Ｒｏｌｌ）、Ｙ軸に対するパワートレーン回転：ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）、Ｚ軸に対するパワートレーン回転：ヨー（Ｙａｗ）〕が発生するようになり、車両ではパワートレーン剛体モードによる車両の騒音および振動発生を最小にするためにトルクロール軸上にエンジンマウントおよびＴＭマウントを設けて、ロールマウントをエンジンの所定部位に搭載するトルクロール軸支持方式が主に利用されてきた。

しかし、このようなトルクロール軸支持方式によるマウンティング構造は、３気筒エンジン搭載時にロール加振の他に発生するピッチ成分の加振力を小さくさせるという面で極めて不利である。すなわち、４気筒エンジンとは異なり、３気筒エンジンの加振成分はピッチ（Ｐｉｔｃｈ）、ヨー（Ｙａｗ）方向の加振力が存在し、既存の４気筒エンジンのマウンティング構造に比べて加振力を小さくするという面において不利であると言うことができる。

従って、３気筒エンジンでピッチ方向の追加的な加振力を小さくすることによってＮＶＨ特性を向上させることができるエンジンマウンティング構造が求められている。

特開２００７−０３０５７７号公報 特開平０８−２１６６９９号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、ＮＶＨ性能を改善したエンジンマウンティング構造を提供することを目的とする。
本発明が達成しようとする課題は、上記の技術的課題に制限されるものではなく、言及されていないさらに他の技術的課題が、本発明の記載から当該分野において通常の知識を有する者に明確によって理解されることができるであろう。

上記の課題を解決するためになされた本発明のエンジンマウンティング構造は、車両エンジンピッチ（Ｐｉｔｃｈ）軸の両終端それぞれに、フロントロールマウント（Ｆｒｏｎｔ Ｒｏｌｌ Ｍｏｕｎｔ）とリアロールマウント（Ｒｅａｒ Ｒｏｌｌ Ｍｏｕｎｔ）が備えられ、フロントロールマウントとリアロールマウントによってエンジンの荷重が支持される構成である。

本発明において、フロントロールマウントとリアロールマウントは、車両の縦方向にエンジンの厚さが最も薄い場所に形成されたピッチ軸の両終端にそれぞれ設けることが好ましい。

本発明のエンジンマウンティング構造において、フロントロールマウントは、ブラケットを備えてエンジンおよび車体のセンターメンバと締結し、リアロールマウントは、ブラケットを備えてエンジンおよび車体のサブフレームと締結するのが好ましい。

本発明のエンジンマウンティング構造は、エンジンが備えるダンパプーリまたはドライブプレートに、マス（ｍａｓｓ）を追加または取除くことができる。

本発明のエンジンマウンティング構造は、トルクロール軸の両終端のうちエンジンの中心点からより近い終端にエンジンの荷重を支持するサイドマウント（Ｓｉｄｅ Ｍｏｕｎｔ）をさらに備えることができる。

本発明のエンジンマウンティング構造は、トルクロール軸の両終端のうちエンジンの中心点からより遠い終端にエンジンの荷重を支持しないストッパ（Ｓｔｏｐｐｅｒ）をさらに備えることができる。

本発明において、エンジンは３気筒エンジンであることが好ましい。

本発明によるエンジンマウンティング構造によれば、車両エンジンのピッチ軸（Ｙ軸）にロールマウントを設けることによってトルクロール軸（Ｘ軸）の加振力を小さくして空回転振動を最小にし、ＮＶＨ性能を向上させることができる。

また、車両エンジンのトルクロール軸（Ｘ軸）に、エンジンの荷重を負担するサイドマウント、およびエンジンの荷重を負担しないストッパ（ｓｔｏｐｐｅｒ）を形成して振動絶縁率を高めると同時に、走行中に発生するエンジンの変位を適切に制御して車両のＮＶＨ性能を向上させることができる。

従来技術による３気筒エンジンおよび４気筒エンジンの振動性能を比較したグラフである。 従来技術による慣性支持方式のエンジンマウンティング構造の例を示す図である。 本発明の一実施形態によるピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造の構成図である。 本発明の一実施形態によるフロントロールマウントと、エンジン、およびセンターメンバが締結した様子を示す図である。 本発明の一実施形態によるリアロールマウントと、エンジン、およびサブフレームが締結した様子を示す図であり。 本発明の一実施形態によるＴＭマウントおよびエンジンマウントがさらに備えられたピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造の構成図である。 本発明の一実施形態によるエンジンが備えるダンパプーリ、クランクシャフト、およびドライブプレートを示す図である。 本発明の一実施形態によるストッパのインシュレータを示す例示図である。 従来技術および本発明の一実施形態によるストッパのインシュレータのアイドル特性を示す図である。 従来技術および本発明の一実施形態によるストッパのインシュレータのアイドル特性を示す図である。

以下、本発明を、添付の図面を参照しつつ、好ましい実施形態を挙げて詳しく説明する。本明細書および特許請求の範囲に用いた用語や単語は、通常あるいは辞書にある意味に限定して解釈してはならず、発明者はその発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載された実施形態と図面に示した構成は、本発明の好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではなく、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物、変形例が存在し得ると理解しなければならない。

本発明は、３気筒エンジンのアイドル振動を改善するために、小型車で主に利用されている既存の慣性支持方式（Ｐｅｎｄｕｌｕｍ Ｓｙｓｔｅｍ）に代え、エンジンのピッチ軸を支持するピッチ軸支持方式によるマウンティング構造を提案するものである。

このようなピッチ軸支持方式によるエンジンマウンティング構造は、１）荷重を分担する２点のマウントをエンジンのピッチ軸の前後に設け、その隔離距離が小さくなるように設定し、２）エンジンの重量中心点から車両の左右サイドメンバまでの距離が短いトルクロール軸上に荷重を負担する１点のマウントを追加で装着し、３）ダンパプーリまたはドライブプレートにマス（ｍａｓｓ）を追加する方式によってエンジンの加振成分をピッチモーメント１００％に変えて形成する。さらに、必要によって、４）前記追加された１点のマウントの反対側のトルクロール軸上に荷重をかけないストッパ（Ｓｔｏｐｐｅｒ）構造を形成し、エンジン走行時に大変位制御を可能にする構成とすることができる。

図１は、従来技術に係る３気筒エンジンおよび４気筒エンジンの振動性能を比較したグラフである。
最近、小型車の販売増加に伴って３気筒エンジンの需要が増えてきている。図１に示すように、３気筒エンジンと４気筒エンジンの振動性能を比較すると、Ｃ１振動では３気筒エンジンがＸ軸方向に１０ｄＢ以上劣っており、４気筒エンジンのＣ２と３気筒エンジンのＣ１．５を比べても、３気筒エンジンがＸ軸方向に１３ｄＢ以上不利であることが分かる。

このように、車の快適性〔ＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）〕における３気筒エンジンの最大の弱点は、４気筒エンジンと比較してアイドル（Ｉｄｌｅ）振動にあると言えるが、これは、エンジンのＣ１成分であるＹ軸に対するパワートレーン回転モーメントであるピッチ（Ｐｉｔｃｈ）モーメント、およびＺ軸に対するパワートレーン回転モーメントのヨー（Ｙａｗ）モーメントによる加振力に起因している。

本発明は、通常、３気筒エンジンはピッチモーメントとヨーモーメントが５０％ずつカップルリングされていることが多いため、主加振成分であるＣ１．５ロールモーメントの他にも、このような追加的な加振力に対して別な対応が必要である、という点に着眼してなされたものである。

図２は、従来技術による慣性支持方式のエンジンマウンティング構造の例を示す図である。慣性支持方式のエンジンマウンティング構造においては、エンジンおよびパワートランスミッションが、Ｘ軸方向にトルクロール軸１３０上にＲＨマウント（Ｒｉｇｈｔ Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ）１１０とＬＨマウント（Ｌｅｆｔ Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ）１２０が形成されて支持され、車両の縦方向であるＹ軸方向にはエンジン下方に装着されたロールマウント１２０’によって支持されるようになっている。

ロールマウント１２０’は、エンジンとパワートランスミッションのローリング方向（前後方向）に発生する振動の伝達を抑制するためのものと言えるが、単純にエンジンの１点に装着されたロールマウント１２０’だけでは、Ｘ軸方向の振動を減衰することができないという短所があった。

また、このようなマウンティング構造が適用された車両では、加速時にエンジンの振動がロールマウント１２０’を通じて振動絶縁が小さい状態でサブフレームに伝達され、この振動は振動絶縁されることなく車体に伝達されるため、車両室内でブーミング音（Ｂｏｏｍｉｎｇ ｎｏｉｓｅ）が発生する原因になるという短所もあった。

図３は、本発明の一実施形態によるピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造の構成図である。
本発明に係るピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造は、車両エンジンピッチ軸の両終端それぞれにフロントロールマウント（Ｆｒｏｎｔ Ｒｏｌｌ Ｍｏｕｎｔ）１４０とリアロールマウント（Ｒｅａｒ Ｒｏｌｌ Ｍｏｕｎｔ）１４０’を備え、フロントロールマウント（Ｆｒｏｎｔ Ｒｏｌｌ Ｍｏｕｎｔ）１４０とリアロールマウント（Ｒｅａｒ Ｒｏｌｌ Ｍｏｕｎｔ）１４０’によってエンジンの荷重が支持されていることを特徴としている。

フロントロールマウント１４０とリアロールマウント１４０’は、車両の縦方向、すなわちＹ軸方向にエンジンの厚さが最も薄い場所に形成されたピッチ軸の両終端それぞれに設ける。このとき、フロントロールマウント１４０とリアロールマウント１４０’の間の距離は小さくするのが好ましく、これはＸ軸方向のロール剛性を最小にするためである。

フロントロールマウント１４０とリアロールマウント１４０’は、実際の車両で脱着／装着が容易なようにブラケットとゴム材のインシュレータで構成することができ、ロールマウントのゴム特性は、アイドル状態および走行状態において車両の振動騒音性能を左右する極めて重要な要素となる。

ロールマウントのゴム特性は、ゴムのスプリング定数およびダンピング特性および装着角度に応じて左右され、スプリング定数が小さいほど、ダンピング値が大きいほど、車両の振動騒音性能に有利に作用するが、スプリング定数が極度に低いとエンジン挙動と加速時の騒音に不利であるため、排気量とエンジントルクに合うように適切に設定しなければならない。

フロントロールマウント１４０は、ブラケット１５０’を利用してエンジンおよび車体のセンターメンバ１５０と締結することができ、リアロールマウント１４０’は、ブラケット１６０’を備えてエンジンおよび車体のサブフレーム１６０と締結することができる。

本発明では、ヨー（Ｙａｗ）モーメント成分を減衰するために、エンジンのダンパプーリ２３０またはドライブプレート２２０に別途のマス（ｍａｓｓ）を追加したり、あるいは取除いたりすることができる。このように、ダンパプーリ２３０またはドライブプレート２２０にマス（ｍａｓｓ）を追加あるいは取除けば、ピッチモーメントおよびヨーモーメントがそれぞれ５０％の割合になっていたものがピッチモーメント１００％の成分に変更され、Ｙ軸方向モーメントの増加によってＸ方向モーメントが減少するようになる。

トルクロール軸１３０の両終端のうちエンジンの中心点１９０からより近い終端には、エンジンの荷重を支持するサイドマウント（Ｓｉｄｅ Ｍｏｕｎｔ）をさらに備えることができる。例えば、ＴＭマウント１７０によって荷重を支持するようにし、サイドマウントの機能を実行することができる。

これと反対に、トルクロール軸１３０の両終端のうちエンジンの中心点１９０からより遠い終端には、エンジンの荷重を支持しないストッパ（Ｓｔｏｐｐｅｒ）をさらに備えることができる。すなわち、荷重を支持しない構造のエンジンマウント１８０を備えてストッパの機能を実行することができ、アイドル振動に影響なく走行中の大変位制御が可能となる。

このように本発明では、主マウントであるフロントロールマウント１４０とリアロールマウント１４０’によってパワートレーンの荷重を支持し、ＴＭマウント１７０などによりて形成されるサイドマウントによってパワートレーンの荷重を分担し、エンジンマウント１８０にストッパを装着してエンジンのロール変位（パワートレーンが転輪駆動方式によって横地に搭載され、加速時や減速時に発生するエンジンの大変位方向）を制御する役割を行うことができる。

本発明では、ピッチ軸上に主マウントであるフロントロールマウント１４０とリアロールマウント１４０’を形成し、その間の距離を小さくしてピッチモーメント１００％の成分に変更し、ピッチ方向モーメント成分を小さくしてエンジンのアイドル時にＮＶＨ特性を向上させることができる。

図４は、本発明の一実施形態によるフロントロールマウントと、エンジン、およびセンターメンバが締結した様子を示す図である。
フロントロールマウント１４０は、パワートレーンのピッチ軸前方にブラケット１５０’を利用し、エンジンおよび車体のセンターメンバ１５０と締結することができる。もちろん、これに限定されるものではなく、必要に応じて、車両の前後方向にＴメンバ（図示していない）を構成してフロントロールマウント１４０を支持する構造を採択することもできる。

図５は、本発明の一実施形態によるリアロールマウントと、エンジン、およびサブフレームが締結された様子を示す図である。
リアロールマウント１４０’の場合、パワートレーンのピッチ軸後方側にリアロールマウント１４０’を締結し、リアロールマウント１４０’の支持のためにサブフレーム１６０側でサポートブラケット１６０’を構成して締結することができる。もちろん、これに限定されるものではなく、必要に応じて、車両の前後方向でセンターメンバを構成してリアロールマウント１４０’を支持する構造を採択することもできる。

図６は、本発明の一実施形態によるＴＭマウントとエンジンマウントがさらに備えられたピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造の構成図である。
上述したように、パワートレーンのメイン（Ｍａｉｎ）荷重を、主マウントであるフロントロールマウント１４０とリアロールマウント１４０’に置くようにすれば、残りの荷重を支持するサイドマウントを、エンジンまたはＴＭ側に設けることができる。このとき、パワートレーンまたはエンジンの中心点１９０から近い方向のマウントにサイドマウントを追加することができる。これは、パワートレーン剛体モードを下方調整するためである。

例えば、サイドマウントに追加されたＴＭマウント１７０のスプリング特性は、ピッチモーメントによる加振力を絶縁するために、上下方向の特性をソフト（ｓｏｆｔ）に設定するのが好ましい。さらに、サイドマウントは、車体のサイドメンバと締結することができる。

図７は、本発明の一実施形態によるエンジンが備えるダンパプーリ、クランクシャフト、およびドライブプレートを示す図である。
通常、３気筒エンジンのＣ１加振成分は、ピッチモーメントとヨーモーメントがそれぞれ５０％の割合になっているが、本発明ではアウターバランサをエンジンのダンパプーリ２３０やドライブプレート２２０などにマス（Ｍａｓｓ）を追加する方式によってピッチモーメント１００％の成分に変更する。

すなわち、このようにヨーモーメントを減衰させてピッチモーメント１００％の成分に変更すれば、トルクロール軸に沿って作用するモーメント成分の減衰が容易になり、エンジンのアイドル時にＮＶＨ特性を向上させることができる。

図８は、本発明の一実施形態によるストッパのインシュレータを示す図である。図９、図１０は、従来技術および本発明の一実施形態に係るストッパのインシュレータのアイドル特性を示す図である。

上述したように、本発明は、トルクロール軸を基準としてサイドメンバと締結するサイドマウントの反対側に、パワートレーンの荷重を支持しない１点のマウントを追加してアイドル振動に寄与せず、純粋に走行中の大変位制御のためのストッパを備えることができる。

本発明において、ストッパ（Ｓｔｏｐｐｅｒ）は、ストッパインシュレータ静的運動、すなわちアイドル条件で荷重を受けずにスプリング特性の寄与度がないようにインナーパイプ（ｉｎｎｅｒ Ｐｉｐｅ）と分離しており、大変位条件で剛性が作用するように設計するのが好ましい。

従って、アイドル条件では、スプリング剛性が０であった後、振動が大きい場合に、インシュレーターに触れながら所定の剛性値が作用するようになり、パワートレーンの過度な挙動を制御することができる。パワートレーンの振動が大きくない場合には、原価や重量などを考慮してストッパをなしとし、製造費用を節減することもできる。

以上、本発明の実施形態と関連して本発明を説明したが、これは例として示したに過ぎず、本発明はこの実施形態に制限されるものではない。本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、本発明の範囲を逸脱しない限り、上述された実施形態を変更または変形することができ、本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正および変形が可能である。

１１０：ＲＨマウント
１２０：ＬＨマウント
１２０’：ロールマウント
１３０：トルクロール軸
１４０：フロントロールマウント
１４０’：リアロールマウント
１５０：センターメンバ
１５０’、１６０’：ブラケット
１６０：サーブプレ
１７０：ＴＭマウント
１８０：エンジンマウント
１９０：エンジンの中心点
２１０：クランクシャフト
２２０：ドライブプレート
２３０：ダンパプーリ
２４０：ドライブプレートとダンパプーリにマス（Ｍａｓｓ）が追加された領域
２５０：インナーパイプ
２６０：インシュレータ

Claims (7)

1. 車両エンジンピッチ（Ｐｉｔｃｈ）軸の両終端それぞれに、フロントロールマウント（Ｆｒｏｎｔ Ｒｏｌｌ Ｍｏｕｎｔ）とリアロールマウント（Ｒｅａｒ Ｒｏｌｌ Ｍｏｕｎｔ）が備えられ、前記フロントロールマウントと前記リアロールマウントによってエンジンの荷重が支持されることを特徴とするピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造。
2. 前記フロントロールマウントと前記リアロールマウントは、車両の縦方向にエンジンの厚さが最も薄い場所に形成されたピッチ軸の両終端にそれぞれ設けることを特徴とする請求項１に記載のピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造。
3. 前記フロントロールマウントは、ブラケットを備えてエンジンおよび車体のセンターメンバと締結し、
   前記リアロールマウントは、ブラケットを備えてエンジンおよび車体のサブフレームと締結する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造。
4. 前記エンジンが備えるダンパプーリまたはドライブプレートに、マス（ｍａｓｓ）を追加または取除くことを特徴とする請求項１に記載のピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造。
5. 前記エンジンのトルクロール軸の両終端のうち、前記エンジンの中心点からより近い終端にエンジンの荷重を支持するサイドマウント（Ｓｉｄｅ Ｍｏｕｎｔ）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造。
6. 前記エンジンのトルクロール軸の両終端のうち、前記エンジンの中心点からより遠い終端にエンジンの荷重を支持しないストッパ（Ｓｔｏｐｐｅｒ）をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造。
7. 前記エンジンは、３気筒エンジンであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のピッチ軸を支持するエンジンマウンティング構造。

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