JP2018103660A - Automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、エンジン(内燃機関)で走行する自動車(乗用車)に関するものである。 The present invention relates to an automobile (passenger car) that runs on an engine (internal combustion engine).
乗用車では、一般に、エンジンは車体の前部に設けたエンジンルームに配置されている。エンジンは、シンリダブロックやシリンダヘッドなどで構成される機関本体を備えており、その一端面(前端面)の箇所にタイミングチェーンを配置して、このタイミングチェーンをフロントカバー(チェーンカバー)で覆い、機関本体の他端面(後端面)に変速機を固定している。 In a passenger car, the engine is generally disposed in an engine room provided at the front of the vehicle body. The engine has an engine body composed of cylinder blocks, cylinder heads, etc., and a timing chain is arranged at one end surface (front end surface) of the engine, and this timing chain is covered with a front cover (chain cover). The transmission is fixed to the other end surface (rear end surface) of the engine body.
そして、機関本体と変速機とが一体になってパワープラントを構成しており、フロントカバーの上端部と変速機の先端部とが、エンジンマウントを介して車体フレームに支持されている。エンジンマウントはゴムのような弾性体を有しており、この弾性体によってエンジンの振動を吸収している。 The engine body and the transmission are integrated to form a power plant, and the upper end portion of the front cover and the distal end portion of the transmission are supported by the vehicle body frame via the engine mount. The engine mount has an elastic body such as rubber, and the vibration of the engine is absorbed by the elastic body.
エンジンの気筒数は様々であるが、3気筒エンジンの場合は、3つのピストンが120度の位相で上下動することにより、ピストンの上下動がパワープラントを上下方向に振動させるように作用し、かつ、クランク軸に設けているクランクアームやバランスウエイトの慣性力により、パワープラントをクランク軸の軸心回りに回転させるように作用する。 The number of cylinders of the engine varies, but in the case of a three-cylinder engine, the three pistons move up and down at a phase of 120 degrees, so that the vertical movement of the pistons acts to vibrate the power plant in the vertical direction, In addition, the power plant is rotated around the axis of the crankshaft by the inertial force of the crank arm and balance weight provided on the crankshaft.
パワープラントの上下振動は、パワープラントの重心を支点にしてシーソー状に上下回動する動きであり、この上下回動とクランク軸回りの回転とが組合わさって、パワープラントの一端と他端とは、クランク軸線方向から見ると、クランク軸心回りに遊星運動をする傾向を呈しており、このパワープラントの運動エネルギが振動として現れている。パワープラントがクランク軸心回りの遊星運動をしようとするような作用を受けること自体は不可避であるが、パワープラントの重心が2つのパワープラントの中間位置にあると、パワープラントを遊星運動させようとする偶力は最も小さくなるため、振動は最小限度に抑制される。 The vertical vibration of the power plant is a movement that rotates up and down like a seesaw with the center of gravity of the power plant as a fulcrum, and this vertical rotation and rotation around the crankshaft are combined into one end and the other end of the power plant. When viewed from the direction of the crankshaft axis, it tends to make a planetary motion around the center of the crankshaft, and the kinetic energy of this power plant appears as vibration. It is inevitable that the power plant will be affected by the planetary movement around the center of the crankshaft, but if the center of gravity of the power plant is in the middle of the two power plants, let the power plant move in a planetary motion. Therefore, the vibration is suppressed to the minimum.
しかし、機関本体に比べて変速機は軽いため、パワープラントの重心は、2つのエンジンマウントの中間位置よりもフロントカバーの側に寄った位置にあり、このため、ピストンの上下動とクランク軸の回転とに起因した振動が、変速機の先端部において振動が増幅される傾向を呈する。 However, since the transmission is lighter than the engine body, the center of gravity of the power plant is closer to the front cover than the middle position of the two engine mounts. Vibration due to rotation tends to be amplified at the tip of the transmission.
そして、増幅された振動が車内に伝播して、乗員に不快感を与えることがあった。特に、エンジンが、クランク軸線を車体の左右方向に長い姿勢にして横置きされていると、機関本体の振動で車体が左右にローリングするような傾向を呈するため、振動の影響が強く現れて、乗員に違和感を与えやすかった。 In some cases, the amplified vibration propagates into the vehicle, causing discomfort to the passenger. In particular, if the engine is placed horizontally with the crank axis line long in the left-right direction of the car body, the influence of the vibration appears strongly because the car body tends to roll left and right due to the vibration of the engine body, It was easy to give the crew a sense of incongruity
そこで、振動を抑制する方法が検討されており、その一例として、特許文献1には、クランク軸に設けたバランスウエイトの位置と重量とを工夫することにより、振動の発生を抑制することが開示されている。 Therefore, a method for suppressing vibration has been studied. As an example, Patent Document 1 discloses that the generation of vibration is suppressed by devising the position and weight of the balance weight provided on the crankshaft. Has been.
特許文献1は振動の原因を無くそうとするものであり、傾聴に値する考え方であるが、新たにバランスウエイトを設けねばならないため、エンジンの重量が増大して燃費を悪化させるおそれがある問題や、クランク軸の大幅改造になるため、設計変更が各所に波及してコストが嵩むおそれがある問題、或いは、機関本体の重量が変化したり変速機の重量が変化すると、これに伴ってバランスウエイトを設計変更し直さねばならないため、汎用性が劣るといった問題が懸念される。 Patent Document 1 is intended to eliminate the cause of vibration and is an idea worth listening to. However, since a new balance weight must be provided, there is a problem that the weight of the engine may increase and fuel consumption may deteriorate. Because the crankshaft is greatly modified, the design change may spread to various places and the cost may increase, or if the weight of the engine changes or the weight of the transmission changes, the balance weight changes accordingly. There is a concern that the versatility is inferior because the design must be redesigned.
機関本体には補機類を初めとして様々な機器類が固定されるが、これら機器類の設計変更や新設・廃止は頻繁に行われているため、機関本体の重心は必ずしも一定とはいえず、従って、バランスウエイトの改良による防振は、汎用性に劣るといえる。また、既存の仕様のエンジンには全く適用できないという問題もある。 A variety of equipment, including auxiliary equipment, is fixed to the engine body, but the design center of these equipment, new installations and abolitions are frequently performed, so the center of gravity of the engine body is not necessarily constant. Therefore, it can be said that the vibration isolation by improving the balance weight is inferior in versatility. There is also a problem that it cannot be applied at all to the engine of the existing specification.
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。 The present invention has been made to improve the current situation.
本願発明は、エンジンルームに配置した機関本体の一端面に、変速機が、クランク軸線方向に突出するようにして固定されており、前記機関本体のうち変速機と反対側の端部と、前記変速機のうち機関本体と反対側の先端部とが、それぞれ弾性体を介して車体フレームに支持されている構成において、前記変速機にバッテリーを取り付けていることを特徴にしている。 In the present invention, a transmission is fixed to one end face of an engine main body arranged in an engine room so as to protrude in a crank axis direction, and an end of the engine main body opposite to the transmission, In a configuration in which the tip of the transmission opposite to the engine body is supported by the vehicle body frame via an elastic body, a battery is attached to the transmission.
バッテリー(鉛蓄電池)はかなりの重量があるため、これを変速機に固定することにより、機関本体と変速機とからなるパワープラントの重心を、2つのエンジンマウントの中間点かその近くに位置させることができる。これにより、ピストンの上下動によってパワープラントが上下回動しても、その最大振幅を小さくすることができ、結果として、パワープラントがクランク軸心回りに遊星運動しようとしても最大回転半径を小さくすることができる。その結果、変速機及び機関本体よりなるパワープラントが上下動及び回転(旋回)しようとして生じる力を著しく抑制して、車内の振動も抑制できる。 Since the battery (lead-acid battery) is quite heavy, by fixing it to the transmission, the center of gravity of the power plant consisting of the engine body and transmission is positioned at or near the midpoint of the two engine mounts. be able to. As a result, even if the power plant moves up and down due to the vertical movement of the piston, the maximum amplitude can be reduced. As a result, even if the power plant tries to make a planetary motion around the crankshaft, the maximum turning radius is reduced. be able to. As a result, the force generated when the power plant including the transmission and the engine main body moves up and down and rotates (turns) is remarkably suppressed, and vibrations in the vehicle can also be suppressed.
そして、自動車に必須の備品であるバッテリーをバランスウエイトとして利用して防振又は減振するものであるため、自動車としての重量増大はなく、従って、燃費の悪化は生じない。また、機関の構造自体は従来のままでよいため、コストアップの問題が無いのみならず、既存の仕様の自動車にもすぐに対応できて、汎用性に優れている。更に、変速機の重量が変化した場合は、バッテリーの位置を変更することで重心の位置を変えることができるため、機関本体や変速機のスペックの変更に対する対応性にも優れている。 Since the battery, which is essential equipment for automobiles, is used as a balance weight for vibration isolation or vibration reduction, there is no increase in weight as an automobile, and therefore fuel consumption does not deteriorate. Moreover, since the structure of the engine itself may be the same as before, there is no problem of cost increase, and it can be readily applied to a car having an existing specification and is excellent in versatility. In addition, when the weight of the transmission changes, the position of the center of gravity can be changed by changing the position of the battery, so that the response to changes in the specifications of the engine body and the transmission is excellent.
既述のとおり、ピストンの上下動による振動は3気筒の内燃機関で顕著に現れ、また、クランク軸を左右長手の姿勢にした横置きタイプのときに車体に振動が現れやすいため、本願発明は、3気筒エンジンを横置きした自動車に適用すると、その効果が顕著に発揮される。 As described above, the vibration due to the vertical movement of the piston is noticeable in the three-cylinder internal combustion engine, and the vibration is likely to appear in the vehicle body when the crankshaft is in the horizontal position with the left and right longitudinal postures. When applied to a car in which a three-cylinder engine is placed horizontally, the effect is remarkably exhibited.
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1のとおり、車体1の前部にエンジンルーム2が形成されており、エンジンルーム2に、3気筒エンジンの機関本体3が、クランク軸線Oを車体1の左右方向に向けた横置きの姿勢で配置されている。車体1は、その外周部を構成する車体フレーム4を有しており、車体フレーム4は、フロントフレーム5とサイドフレーム6とを有していて、両者は一連に繋がっている。なお、図1において示す符号7は、バンパーである。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an
図2に示すように、機関本体3は、シリンダブロック8とシリンダヘッド9とを中核部材として、シリンダブロック8の下面に固定されたオイルパン10、シリンダヘッド9の上面に固定されたヘッドカバー11、シリンダブロック8及びシリンダヘッド9並びにオイルパン10の一端面(前端面)8a,9a,10aに固定されたフロントカバー(チェーンカバー)12を備えている。タイミングチェーン(図示せず)は、フロントカバー12で覆われている。また、図示していないが、クランク軸の一端部はフロントカバー12から突出しており、この突出端部に補機駆動プーリが固定されている。
As shown in FIG. 2, the engine body 3 includes an
機関本体3の他端面(後端面)2aには、クランク軸の回転を変速して車輪に伝達する変速機13が固定されている。機関本体3と変速機13とにより、一体的な構造体としてのパワープラントが構成されている。そして、フロントカバー12の上部が、右エンジンマウント14を介して右のサイドフレーム6に支持されており、変速機13の先端部が、左エンジンマウント15を介して左のサイドフレーム6に支持されている。
A
エンジンマウント14,15はゴムのような弾性体16を備えており、機関本体3及び変速機13は、弾性体16を介してサイドフレーム6で離反不能に支持されている。サイドフレーム6は前輪17の上で幅広になっており、エンジンマウント14,15は、前輪17の上方部においてサイドフレーム6に取り付けられている。
The
なお、本実施形態において、前後・左右の方向は運転者から見た状態を基準にしている。エンジンにおいては、一般に、クランク軸線方向を前後方向として定義しており、従って、エンジンを横置きしている場合は、車体1の前後方向と機関本体3の前後方向とが交叉しているが、本実施形態では、方向については、車体1の前後方向を優先して使用している。 In this embodiment, the front-rear and left-right directions are based on the state viewed from the driver. In the engine, generally, the crank axis direction is defined as the front-rear direction. Therefore, when the engine is placed horizontally, the front-rear direction of the vehicle body 1 intersects with the front-rear direction of the engine body 3. In the present embodiment, the direction of the vehicle body 1 is preferentially used for the direction.
本実施形態のエンジンは前排気・後ろ吸気方式であり、シリンダヘッド9の後面に吸気マニホールド18が固定されて、シリンダヘッド9の前面に排気マニホールド19が固定されている。符号20は排気ターボ過給機、符号21は触媒ケース、符号22は排気管である。
The engine of this embodiment is a front exhaust / rear intake system, and an
変速機13は、シリンダブロック8に重なった基部が大径で、フロントカバー12と反対側の先端部が小径になっており、この変速機13における先端部の上面に、ブラケット24を介してバッテリー25が固定されている。ブラケット24を使用せずに、変速機13のハウジングに平坦状の台座部を形成して、この台座部にバッテリー25を固定してもよい。
The
図3のとおり、バッテリー25の内部には電解液が充填されており、セパレータ26や電極27、仕切り板28が配置されているが、変速機13に固定すると車体フレーム4に固定した場合に比べて振動が大きいので、液面の揺れを防止するため、区画された各空間に落とし蓋方式の制揺板29を配置して、制揺板29を上から弾性体30で押さえている。弾性体30は、スポンジのように多数の独立気泡を有する部材からなっており、弾性的に圧縮変形はするが、電解液の浸透はない。
As shown in FIG. 3, the
従って、制揺板29の上の空間に弾性体30を充満させておくと、電解液は、その液面を一滴に保持しつつ揺れが抑制される。弾性体30としてコイルばねのようなばねを使用することも可能である。敢えて述べるまでもないが、弾性体30は蓋31で上から押さえられている。なお、電解液に厚手のシート材を浮かすことによっても、液面の揺れを防止できる。
Therefore, when the
バッテリー25は様々な種類があるが、自動車用では一般に10〜20kg程度の重量がある。このため、バッテリー25を変速機13の先端部に固定すると、バッテリー25がバランスウエイトとして機能して、機関本体3と変速機13とからなるパワープラントの重心を、変速機13の先端側に寄せることができる。
Although there are various types of
さて、図2の32は、バッテリー25を固定していない場合のパワープラントの重心を表示しており、重心32は、左右のエンジンマウント14,15の中間位置33よりもフロントカバー12の側に大きく寄っている。このため、ピストン34の上下動に起因して、パワープラントには偶力が交互に作用して、重心32を支点にしてシーソー状に回動しようとする。
2 shows the center of gravity of the power plant when the
また、クランク軸に設けたクランクアームやバランスウエイトがクランク軸心から偏心していることにより、クランク軸の回転によってパワープラントはクランク軸心回りに回転しようとする。この回転運動とシーソー状の回動とが組合わさって、パワープラントは、クランク軸心回りに遊星運動をすることになり、その回転半径は、重心32のところではゼロで、重心32から離れるほど大きくなる。
Further, since the crank arm and balance weight provided on the crankshaft are eccentric from the crankshaft center, the power plant tends to rotate around the crankshaft center by the rotation of the crankshaft. The rotational movement and the seesaw-shaped rotation combine to cause the power plant to perform a planetary movement around the center of the crankshaft, and the rotation radius is zero at the center of
そして、なんらかの対策を施さないと、重心32から左エンジンマウント15までの距離L1が、重心32から右エンジンマウント14までの距離L2よりもかなり長いため、変速機13の先端は、重心32の上下振幅よりも大きな振幅で振動しようとすることになり(増幅されて振動することになり)、これに伴って、変速機13の先端では、遊星運動の半径も大きなものとなる。すなわち、変速機13が大きく振り回されるような傾向を呈する。
If no measures are taken, the distance L1 from the center of
このように、パワープラントは、変速機の箇所で大きく振れ回ろうとするが、左右のエンジンマウント14,15の箇所でのパワープラントの上下動寸法は規制されているため、振動エネルギがエンジンマウント14,15を介して車体フレーム4に伝達されて、これが車内にも伝播し、その結果、乗員に不快感や違和感を与えることになる。
As described above, the power plant tends to swing greatly at the position of the transmission, but since the vertical movement dimension of the power plant at the positions of the left and right engine mounts 14 and 15 is restricted, vibration energy is transmitted to the
他方、本実施形態のように変速機13にバッテリー25を固定すると、バッテリー25は相当の重量があることから、パワープラントの重心35を、左右エンジンマウント14,15の中間位置33に近接させたり一致させたりすることができるため、パワープラントの上下回動の最大振幅を抑制することができ、結果として、パワープラントがクランク軸心回りに遊星運動しようとする最大半径も著しく抑制できる。すなわち、パワープラントが振れ回ろうとする動きを小さくすることができるのであり、従って、左右のエンジンマウント14,15に作用する運動エネルギは非常に小さくて、振動が車内に伝播しても、乗員に不快感や違和感を与えることを防止できる。
On the other hand, when the
図2では、バッテリー25を固定した状態での重心35を中間位置33のすぐ近くに表示しているが、重心35が中間位置33に近づくほど、車体フレーム4に作用する振動エネルギは小さくなる。バッテリー25をブラケット24にボルトで固定するにおいて、ボルト挿通穴を左右長手の長穴に形成することにより、バッテリー25の左右位置を調節できるようにすることも可能である。
In FIG. 2, the center of
本願発明は、実際に自動車に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can actually be embodied in an automobile. Therefore, it can be used industrially.
1 エンジンルーム
2 機関本体
3 クランク軸線
4 車体フレーム
6 サイドフレーム
8 機関本体を構成するシリンダブロック
9 機関本体を構成するシリンダヘッド
10 機関本体を構成するオイルパン
12 機関本体を構成するフロントカバー
13 変速機
14,15 エンジンマウント
16 弾性体
24 ブラケット
25 バッテリー
29 制揺板
30 弾性体
33 左右エンジンマウントの間の中間位置
34 ピストン
35 パワープラントの重心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記変速機にバッテリーを取り付けている、
自動車。 A transmission is fixed to one end surface of the engine main body arranged in the engine room so as to protrude in the crank axis direction, and an end of the engine main body opposite to the transmission, The engine body and the tip on the opposite side are each supported by a body frame via an elastic body,
A battery is attached to the transmission.
Automobile.
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