JP2018193964A

JP2018193964A - パワープラントの補強構造

Info

Publication number: JP2018193964A
Application number: JP2017100433A
Authority: JP
Inventors: 博之渡邊; Hiroyuki Watanabe; 英樹長田; Hideki Osada
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-05-20
Filing date: 2017-05-20
Publication date: 2018-12-06

Abstract

【課題】設置場所に制約を受け難く、簡素な構成で共振防止を図ることができるパワープラントの補強構造を提供すること。
【解決手段】内燃機関からの駆動力が動力伝達機構部に伝達されるパワープラントの補強構造であって、内燃機関の動力伝達方向下流側端部に形成された接続部と、動力伝達機構部の動力伝達方向上流側端部に形成された被接続部と、接続部及び前記被接続部の少なくとも一部を突き合わせて内燃機関と動力伝達機構部とを接続する接続部材と、補機部品を保持すると共に、内燃機関と、接続部又は被接続部の少なくとも何れか一方とに跨った状態で固定部材を介して固定された補強部材とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、パワープラントの補強構造に関する。

近年の車体全体の吸音又は遮音技術が発達し、内燃機関としてのエンジンを騒音源とする駆動音に起因する騒音レベル（車内・車外）を低く抑えるようになってきている。このため、騒音源の主成分は駆動音よりもむしろ振動伝達音となりつつあり、特に、エンジンからトランスミッションに至る動力伝達系を含むパワープラントの全体振動（共振）が問題となっている。

このような全体振動においては、所定レベル（例えば、５００Ｈｚ）以下の周波数領域におけるエンジンの振動現象に関して、パワープラントの固有振動が実働時の振動現象における基本特性となる。したがって、この周波数領域におけるエンジンの低振動化を確保することが重要であり、専用の補強部材（スティフナ）を配置して振動を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平０９−１９５７８６号公報特開平０９−１９５８５０号公報

しかしながら、このような先行技術文献に開示の専用の補強部材（スティフナ）を配置して振動を抑制する構造にあっては、専用の補強部材を用いているために、その設置場所に制約を受け易く、強度を確保するための構造が複雑化するうえにパワープラントが大型化してしまうという問題があった。

本開示の技術は、設置場所に制約を受け難く、簡素な構成で共振防止を図ることができるパワープラントの補強構造を提供することを目的とする。

本開示の技術は、内燃機関からの駆動力が動力伝達機構部に伝達されるパワープラントの補強構造であって、前記内燃機関の動力伝達方向下流側端部に形成された接続部と、前記動力伝達機構部の動力伝達方向上流側端部に形成された被接続部と、前記接続部及び前記被接続部の少なくとも一部を突き合わせて前記内燃機関と前記動力伝達機構部とを接続する接続部材と、補機部品を保持すると共に、前記内燃機関と、前記接続部又は前記被接続部の少なくとも何れか一方とに跨った状態で固定部材を介して固定された補強部材と、を備えることを特徴とする。

また、前記補強部材は、前記内燃機関の動力伝達方向下流側端部に対して前記動力伝達機構部の動力伝達方向上流側端部が拡径している角部に位置して固定されることが好ましい。

また、前記動力伝達機構部がフライホイールの周囲を覆うフライホイールハウジングを含むフライホイールユニットであり、前記被接続部が前記フライホイールハウジングの動力伝達方向上流側端に形成された接続フランジであってもよい。

また、前記補機部品がオイルフィルタであり、前記補強部材が前記オイルフィルタを保持するスティフナであってもよい。

また、前記補機部品がエアコンプレッサであり、前記補強部材が前記エアコンプレッサのハウジングであってもよい。

本開示の技術によれば、設置場所に制約を受け難く、簡素な構成で共振防止を図ることができる。

パワープラントを示し、（Ａ）はパワープラントの概略の平面図、（Ｂ）はエンジンの後段にフライホイールユニットを接続した場合における補機部材としてのスティフナを用いた例の要部の概略の側面図である。パワープラントに適用されるフライホイールハウジングを出力側から見た斜視図である。パワープラントを示し、（Ａ）はパワープラントの概略の平面図、（Ｂ）はエンジンの後段にフライホイールユニットを接続した場合における補機部材としてのエアコンプレッサハウジングを用いた例の要部の概略の側面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るパワープラントの補強構造について説明する。なお、同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

また、以下の説明において、前後左右上下の各方向は、車両前進走行時における運転者から見た前後左右上下と同じとして説明する。したがって、左右方向は車幅方向と同義である。ただし、前後左右上下方向には、厳密な意味での前後左右上下方向を示すものとは限らず、例えば、前後左右方向は水平面内を基準とするとは限らず、上下方向は鉛直方向を基準とするとは限らず、機能的な意味で各方向を示す場合を含むものとする。

［第一実施形態］
図１（Ａ）に示すように、パワープラント１は、内燃機関としてのエンジン１０と、エンジン１０の動力伝達方向下流側（以下、単に「出力側」又は「後段」とも称する）に隣接するフライホイールユニット２０と、フライホイールユニット２０の後段に隣接するクラッチユニット３０と、クラッチユニット３０の後段に隣接するトランスミッションユニット４０と、を備える。また、トランスミッションユニット４０の出力側には、動力伝達方向順に、公知のプロペラシャフト、デファレンシャルギヤ、ドライブシャフト、左右の駆動輪、を備えるが、ここではその図示を省略する。

なお、以下の説明において、エンジン１０の駆動力をプロペラシャフトに回転力として動力伝達するための、フライホイールユニット２０、クラッチユニット３０、トランスミッションユニット４０、を動力伝達機構部２と総称する。

また、以下の説明において、上述した動力伝達方向下流側とは逆方向である動力伝達方向上流側は、単に「入力側」又は「前段」とも称する。

エンジン１０と動力伝達機構部２とは、図示を略すクランクシャフトの回転中心であるエンジン１０の駆動力軸線Ｐ１と、動力伝達機構部２の入出力軸（例えば、トランスミッションユニット４０の図示しないインプットシャフトやアウトプットシャフト）の回転中心である動力伝達軸線Ｐ２とが平面視で略同一直線上となるように直列に配置されてシャシフレーム等に固定されている。

図１（Ｂ）に示すように、エンジン１０は、ピストン・クランクを含む駆動力生成機構（図示せず）を有するシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１に上載されたシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２の上面に配置されたシリンダヘッドカバー１３と、シリンダブロック１１の前面側に配置された冷却ファンユニット１４と、シリンダブロック１１のクランクケース部１１Ａの下部に配置されたオイルパン１５と、を備えている。

シリンダブロック１１には、動力伝達方向下流側端部に後段のフライホイールユニット２０を接続するための鍔状の接続フランジ１６が接続部として形成されている。なお、シリンダブロック１１は、例えば、鋳物で構成されている。

オイルパン１５は、内部に潤滑油（図示せず）を貯留している。この潤滑油は、オイルポンプ（図示せず）にて吸引され、シリンダブロック１１の外側に配置したオイルクーラ（図示せず）並びに円筒状のオイルフィルタ１７を介して、エンジン１０の各潤滑部に供給される。各潤滑部に供給された潤滑油は、その後、図示しない巡回経路を介してオイルパン１５に戻されるように構成されている。オイルポンプはクランクシャフトの回転によって駆動する。オイルクーラは冷却水にて潤滑油を冷却するためのものである。

フライホイールユニット２０は、その内部に回転可能に配置されたフライホイール（図示せず）を含み、略筒状のフライホイールハウジング２１によってフライホイールの周囲を覆っている。

図２に示すように、フライホイールハウジング２１は、動力伝達方向上流側端部（入力側端部）と出力側端部とに、鍔状の接続フランジ２２，２３を一体に有する。なお、フライホイールハウジング２１は、例えば、アルミで構成されている。また、フライホイールハウジング２１の入力側端部に形成された接続フランジ２２は、前段のシリンダブロック１１の出力側端部に形成された接続フランジ１６と突き合わされる被接続部として機能する。

接続フランジ２２，２３には、その適宜複数個所に前段又は後段との接続のための接続部材としての接続ボルト・ナット３（図１（Ｂ）参照）の雄ねじ部分を挿通させる貫通穴２２ａ，２３ａが形成されている。また、接続フランジ２２には、後述する固定部材としての固定ボルト・ナット４Ａ，Ｂ（図１参照）の雄ねじ部分を挿通させる貫通穴２２ｂが形成されている。

なお。接続部材としては接続ボルト・ナット３に限定されず、その位置や強度に応じて公知の固定部材（溶接部材など）を適宜用いることができる。また、接続フランジ２２，２３の形状や厚さ、貫通穴２２ａ，２３ａの数や場所等は、エンジン１０及びフライホイールユニット２０の大きさや形状等に応じて任意である。

図１に戻り、クラッチユニット３０は、エンジン１０からトランスミッションユニット４０に入力される回転力を断接する機能を有する。クラッチユニット３０は、クラッチケース３１と、クラッチケース３１の入力側端部と出力側端部とに鍔状の接続フランジ３２，３３を一体に有する。なお、クラッチユニット３０の方式は特に限定されない。また、クラッチケース３１は、例えば、アルミで構成されている。

トランスミッションユニット４０は、クラッチユニット３０からの動力伝達を図示しないインプットシャフトで受けると共に、手動又は自動で変速した状態で図示しないアウトプットシャフトから出力する機能を有する。トランスミッションユニット４０は、トランスミッションケース４１と、トランスミッションケース４１の入力側端部と出力側端部とに鍔状の接続フランジ４２，４３を一体に有する。なお、トランスミッションユニット４０の変速方式は特に限定されない。また、トランスミッションケース４１は、例えば、アルミで構成されている。

なお、出力側端部の接続フランジ１６と入力側端部の接続フランジ２２、出力側端部の接続フランジ２３と入力側端部の接続フランジ３２、出力側端部の接続フランジ３３と入力側端部の接続フランジ４２とは、同一平面上にて密着状態で突き合わすことができる。また、各接続フランジ１６，２２，２３，３２，３３，３４，４２は、突き合わせ状態で互いに接続ボルト・ナット（例えば、上述した接続ボルト・ナット３と同一又は類似）により接続される。

オイルフィルタ１７は、シリンダブロック１１（クランクケース部１１Ａ）の出力側端の一側部（図示例では左側部）であって、フライホイールユニット２０の入力側端部が拡径している角部に補強部材としてのスティフナ５０を介して取り付けられている。

スティフナ５０は、シリンダブロック１１の外壁面に沿う本体側固定部５１と、本体側固定部５１から略直角に屈曲すると共に、接続フランジ２２の入力側面に沿うフランジ側固定部５２と、これら本体側固定部５１及びフランジ側固定部５２の下端を繋ぐ平面視で略長方形状の肉厚の底部５３とを有する。また、底部５３の入力側端下面には、図示しないボルト等を介してオイルフィルタ１７が固定されている。さらに、底部５３の内部には、オイルフィルタ１７のエレメント１７Ａ（図１（Ｂ）参照）にオイルを供給する供給油路５４及び、該エレメント１７Ａからオイルを送り出す送出油路５５等が形成されている。

本体側固定部５１は、シリンダブロック１１の外壁面に設けた雌ねじ穴（図示せず）と螺合する固定ボルト５によって固定されている。フランジ側固定部５２は、接続フランジ２２に固定ボルト４Ａ及び、ナット４Ｂによって固定されている。これにより、スティフナ５０は、互いに略直角に交差する２平面に跨って固定されることによって、剛性を確保している。しかも、スティフナ５０は、オイルフィルタ１７を保持する補機部品取り付け用のブラケットとしても機能することとなり、オイルフィルタ１７の配置スペースを利用することができる。このため、専用の補強部材（スティフナ）をブラケットとは別体に用いる従前の補強構造に比べ、設置スペースの制約等を効果的に低減することができる。

本実施形態において、エンジン１０と動力伝達機構部２とを含むパワープラント１は、パワープラント１の前後とその中途部の計３カ所（車体左右で計６点）止めとして図示しないシャシフレーム等に固定されている。

これにより、シリンダブロック１１は剛性を有する鋳鉄製とする一方、動力伝達機構部２はアルミ製とすることによって、走行時に発生する車体からの上下左右方向の振動をパワープラント１の全体で許容しながら後段のプロペラシャフトに動力伝達を行うことができる。

しかしながら、パワープラント１の全体振動（共振）は捩じりや曲げモーメントを有しているため、走行時に発生する車体振動にパワープラント１の共振が含まれてしまうと、パワープラント１の強度をさらに確保する必要が発生してしまう。このようなパワープラント１の強度を確保しようとすると、特に走行時の共振により屈曲が生じ易くなる部位に位置する接続フランジ１６及び接続フランジ２２を厚肉化しなければならず、結果的にパワープラント１の全体の大型化並びに重量増加の要因となってしまう。

そこで、エンジン１０に既存の補機部品（本実施形態ではオイルフィルタ１７）を取り付ける際、その補機部品をスティフナ５０を介してエンジン１０に固定するとともに、スティフナ５０を交差する２平面に跨って固定することによって剛性を確保している。

すなわち、このような基本構成において、本実施の形態に係るパワープラント１の補強構造は、設置場所に制約を受け難く、簡素な構成で共振防止を図ることができるようにするため、エンジン１０からの駆動力が動力伝達機構部２に伝達されるパワープラント１の補強構造であって、エンジン１０の動力伝達方向下流側端部に形成された接続フランジ１６と、動力伝達機構部２の動力伝達方向上流側端部に形成された接続フランジ２２と、接続フランジ１６及び接続フランジ２２の少なくとも一部を突き合わせてエンジン１０と動力伝達機構部２とを接続する接続ボルト・ナット３と、補機部品としてのオイルフィルタ１７を保持すると共に、エンジン１０と、接続フランジ１６又は接続フランジ２２の少なくとも何れか一方とに跨った状態で固定ボルト４Ａ・ナット４Ｂ及び固定ボルト５を介して固定されたスティフナ５０と、を備えたものである。

具体的に、接続フランジ１６及び接続フランジ２２は、互いに突き合わせたときにその全体が重なり合うように同形状に形成されており、接続フランジ１６に形成した貫通穴（図示せず）に接続フランジ２２に形成した貫通穴２２ａを一致させ、接続ボルト・ナット３により接続される。

また、スティフナ５０のうち、本体側固定部５１を固定ボルト５によってシリンダブロック１１の外壁面に固定し、フランジ側固定部５２を固定ボルト４Ａ・ナット４Ｂによって接続フランジ２２に固定する（固定順序は逆でもよい）。さらに、オイルフィルタ１７を、スティフナ５０の下部に固定し、その後、オイルフィルタ１７への配管接続を行う。また、オイルフィルタ１７をスティフナ５０に先に保持させたうえで、エンジン１０にスティフナ５０を固定してもよい。

このように、スティフナ５０は、エンジン１０の動力伝達方向下流側端部に対して動力伝達機構部２の動力伝達方向上流側端部が拡径している角部に位置している。これにより、走行時の共振により曲がり易い拡径している角部の強度を確保することを目的としてスティフナ５０を配置することができる。また、補機部品としてエンジン１０の左側に通常配置しているオイルフィルタ１７の配置スペースを効果的に利用することができる。

また、動力伝達機構部２がフライホイールユニット２０である場合、エンジン１０の出力側端部に対して拡径する傾向にある。このため、その拡径する角部にオイルフィルタ１７の配置スペース並びにスティフナ５０の固定面を容易に確保することができる。

［第二実施形態］
図３に示す第二実施形態は、上記第一実施形態に補強部材としてのエアコンプレッサ６０をさらに備えたものである。なお、エアコンプレッサ６０を除く他の構成は、上述した図１〜２に基づいて説明したパワープラント１の構成と同一であるので、パワープラント１の構成と同一の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略し、特有の構成についてのみを説明する。

図３（Ａ）に示すように、パワープラント１は、内燃機関としてのエンジン１０と、動力伝達機構部２としてのフライホイールユニット２０、クラッチユニット３０、トランスミッションユニット４０と、を備える。

図３（Ｂ）に示すように、エンジン１０は、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２、シリンダヘッドカバー１３、冷却ファンユニット１４、オイルパン１５、を備える。

エアコンプレッサ６０は、オイルフィルタ１７よりも上方のシリンダブロック１１の出力側端の一側部（図示例では左側部）であって、フライホイールユニット２０の入力側端部が拡径している角部に配置されている。

また、エアコンプレッサ６０は、エアコンプレッサハウジング６１の上端側に設けられると共にシリンダブロック１１の外壁面に沿う第１本体側固定部６２と、エアコンプレッサハウジング６１の下端側に設けられると共にシリンダブロック１１の外壁面に沿う第２本体側固定部６３（図３（Ｂ）にのみ示す）と、エアコンプレッサハウジング６１の出力側端から各本体側固定部６２，６３に対して略直角に突出すると共に、接続フランジ１６の入力側面に沿うフランジ側固定部６４とを備えている。

第１本体側固定部６２及び第２本体側固定部６３は、シリンダブロック１１の外壁面に設けた雌ねじ穴（図示せず）と螺合する固定ボルト５によって固定されている。フランジ側固定部６４は、接続フランジ１６及び接続フランジ２２に固定ボルト４Ａ及び、ナット４Ｂによって固定されている。これにより、エアコンプレッサハウジング６１は、互いに略直角に交差する２平面に跨って固定されることによって、剛性を確保している。しかも、エアコンプレッサハウジング６１を補強部材として機能させることにより、エアコンプレッサ６０の配置スペースを利用することができる。このため、専用の補強部材（スティフナ）をエアコンプレッサ６０とは別体に用いる従前の補強構造に比べ、設置スペースの制約等を効果的に低減することができる。

［その他］
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、スティフナ５０は、フライホイールハウジング２１の接続フランジ２２に固定する例を開示したが、接続フランジ１６に固定するように構成してもよい。

また、パワープラント１は、動力伝達機構としてエンジン１０の後段にフライホイールユニット２０の配置した例を示したが、これに限らず、例えば、内部にトルクコンバータを配置したトルコンユニットとしてもよい。また、フライホイールハウジング２１の内部に、補機駆動用のギヤユニット等を備えた構成であってもよい。

１パワープラント
２動力伝達機構部
３接続ボルト・ナット（接続部材）
４固定ボルト・ナット（固定部材）
５固定ボルト（固定部材）
１０エンジン（内燃機関）
１６接続フランジ（接続部）
１７オイルフィルタ（補機部品）
２０フライホイールユニット（動力伝達機構部）
２２接続フランジ（被接続部）
３０クラッチユニット（動力伝達機構部）
４０トランスミッションユニット（動力伝達機構部）
５０スティフナ（補強部材）
６０エアコンプレッサ（補機部品）
６１エアコンプレッサハウジング（補強部材）
Ｐ１駆動力軸線
Ｐ２動力伝達軸線

Claims

内燃機関からの駆動力が動力伝達機構部に伝達されるパワープラントの補強構造であって、
前記内燃機関の動力伝達方向下流側端部に形成された接続部と、
前記動力伝達機構部の動力伝達方向上流側端部に形成された被接続部と、
前記接続部及び前記被接続部の少なくとも一部を突き合わせて前記内燃機関と前記動力伝達機構部とを接続する接続部材と、
補機部品を保持すると共に、前記内燃機関の側部と、前記接続部又は前記被接続部の少なくとも何れか一方とに跨った状態で固定部材を介して固定された補強部材と、を備える
ことを特徴とするパワープラントの補強構造。
前記補強部材は、前記内燃機関の動力伝達方向下流側端部に対して前記動力伝達機構部の動力伝達方向上流側端部が拡径している角部に位置して固定される
請求項１に記載のパワープラントの補強構造。
前記動力伝達機構部がフライホイールの周囲を覆うフライホイールハウジングを含むフライホイールユニットであり、前記被接続部が前記フライホイールハウジングの動力伝達方向上流側端に形成された接続フランジである
請求項１又は請求項２に記載のパワープラントの補強構造。
前記補機部品がオイルフィルタであり、前記補強部材が前記オイルフィルタを保持するスティフナである
請求項１から３の何れか一項に記載のパワープラントの補強構造。
前記補機部品がエアコンプレッサであり、前記補強部材が前記エアコンプレッサのハウジングである
請求項１から３の何れか一項に記載のパワープラントの補強構造。