JP2021084612A - 自動車用内燃機関のマウントブラケット - Google Patents

Abstract

【課題】前輪駆動用プロペラシャフトが通る逃がし穴を有するマウントブラケットにおいて、軽量化しつつ支持強度を向上させる。【解決手段】マウントブラケット１１は、シリンダブロック１に複数本のボルトで固定される固定部２０と、固定部２０から片持ち梁の状態で延出した支持部２１とを有しており、支持部２１がマウントゴム１３を介して車体フレームに連結される。固定部２０には、一対ずつの第１ボルト挿通穴２６と第２ボルト挿通穴２７とが前後に離れて形成されており、固定部２０の端部と支持部２１の端部とが、第１ボルト挿通穴２６と第２ボルト挿通穴２７との間に位置したビーム２８によって一体に繋がっている。ビーム２８と固定部２０とにより、プロペラシャフト１７が通る逃がし穴１８が形成されている。【選択図】図４

Description

本願発明は自動車用内燃機関のマウントブラケットに関するものであり、特に、四輪駆動車においてシリンダボア軸心を水平に近い状態まで倒したスラント型内燃機関を好適な対象にしている。

自動車の内燃機関は一般に車体の前部に設けたエンジンルームに搭載されており、ゴム等の弾性体を介して車体フレームに支持されている。そこで、機関本体にマウントブラケットをボルトで固定し、マウントブラケットがコム等の弾性体を介して車体フレームに連結されている。

内燃機関の支持構造は様々であり、従って、マウントブラケットの形態も様々であるが、四輪駆動車の場合、前輪を駆動するプロペラシャフトがマウントブラケットと干渉する場合があり、そこで、マウントブラケットにプロペラシャフトの貫通穴を設けることが行われており、その一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１のマウントブラケットは、複数の板材を溶接した中空構造になっており、大まかには厚板状の外観を成している。そして、機関本体にボルトで固定される固定部には、ボルト挿通穴がプロペラシャフトと直交した方向に並んで形成されている一方、車体フレームに支持される支持部はリング状のゴムを有する筒状に形成されており、支持部が固定部から片持ち梁の状態で延びている。更に、固定部と支持部との間に、プロペラシャフトが通る貫通穴を空けている。

特開２０００−１５３７１７号公報

特許文献１のようにマウントブラケットにプロペラシャフトの貫通穴を開口させると、マウントブラケットの配置とプロペラシャフトの配置との自由性が高くなるため、自動車全体の設計を容易化できる。

特に、ワンボックス車の場合、エンジンルームは運転席の下方の狭い部位に形成されていてスペースは狭く、しかも、内燃機関はシリンダボア軸線を水平に近い姿勢に大きくスラントさせねばならないことから、部材の配置に大きな制約があるが、プロペラシャフトをマウントブラケットに貫通させると、プロペラシャフトと干渉することなくマウントブラケットで内燃機関を適切に支持できるため、特に好適であると云える。

しかし、特許文献１のようにマウントブラケットを板金加工品で構成すると、固有振動数が低くて内燃機関の振動に共振しやすい問題が懸念される。また、マウントブラケットは２本のボルトで締結されているに過ぎないため、特に捩じりに対して強い抵抗を発揮できずに、上記したスラント型内燃機関の支持に適用すると強度不足になるおそれが高い。

本願発明はこのような現状を背景に成されたものであり、四輪駆動車用のスラント型内燃機関であっても、軽量化しつつ高い支持強度を確保できるマウントブラケットを提供せんとするものである。

本願発明は、
「シリンダブロックの下面に複数本のボルトで締結される固定部から、車体フレームに弾性体を介して連結される支持部が、シリンダヘッドの側に向かうように片持ち梁の状態で一体に繋がっており、前記固定部の下面部に、前輪駆動シャフトがクランク軸線方向に長い姿勢で配置されるようになっている」
という基本構成である。

そして、上記基本構成において、
「前記固定部の下端と前記支持部の基端とに繋がって前記前輪駆動シャフトを下方から跨ぐメインビームが、その中心線が前記第１ボルト挿通穴と第２ボルト挿通穴との間に位置するようにして設けられており、前記固定部とメインビームとにより、前記前輪駆動シャフトが通る逃がし穴が形成されている」
という構成が付加されている。

本願発明は、様々に具体化できる。例えば、固定部は、内燃機関を構成する部材との干渉を防止するために、クランク軸線方向（前輪駆動シャフトの軸線方向）から見て逆Ｌ型に形成することが可能であり、固定部の下端から支持部を延出させて、支持部とメインビームとを滑らかに連続させることができる。

また、第１ボルト挿通穴と第２ボルト挿通穴との間に位置したメインビームに加えて、第１ボルト挿通穴の外側又は第２ボルト挿通穴の外側に位置した補助ビームを設けることが可能である。

本願発明では、マウントブラケットは鋳造品であるため固有振動数が高い。このため、ノイズバイブレーションを低減させて環境を向上できると共に、内燃機関の品質維持・耐久性向上にも貢献できる。

さて、マウントブラケットの支持部は片持ち梁状になっているため、マウントブラケットには内燃機関の下向き荷重が曲げ力として作用することになり、曲げ力により、マウントブラケットには圧縮応力と引っ張り応力とが発生する。そして、マウントブラケットの強度を高めるには特に引っ張り応力を抑制することが重要であるが、本願発明では、固定部とメインビームとによってループ体が構成されるため、断面係数を大きくして引っ張り応力を抑制できる。従って、曲げに対して高い抵抗を発揮する。

更に、固定部の第１ボルト挿通穴と第２ボルト挿通穴とはクランク軸線方向に離れているため、マウントブラケットは捩じりに対しても強い抵抗を発揮するが、メインビームは第１ボルト挿通穴と第２ボルト挿通穴との間に位置しているため、できるだけ細くして軽量化しつつ、捩じりに対する高い抵抗を確保できる。

従って、本願発明では、マウントブラケットを、軽量化しつつ曲げと捩じりに対して高い抵抗を発揮するように高い強度を確保できる。特に、第１ボルト挿通穴と第２ボルト挿通穴とを、それぞれクランク軸線と直交した方向に複数個設けると、強度アップに更に貢献できる。また、上記したように固定部を逆Ｌ型に形成すると、内燃機関の下向き荷重がマウントブラケットに対して圧縮荷重として作用する割合が高くなることにより、メインビームに作用する引っ張り力を抑制することが確実化できるため、特に好適である。

また、上記したようにメインビームに加えて補助ビームを設けると、曲げ及び捩じりに対する強度を更に向上できる。また、自動車が走行中に車輪が路面に空いた穴（ポットホール）に落ち込んでマウントブラケットが路面（地面）に当たったり、或いは、悪路等を走行中にマウントブラケットが路面の石や岩に当たったりすることが有り得るが、マウントブラケットに補助ビームを設けておくと、仮にメインビームが破損しても補助支持ビームによって内燃機関の支持状態は維持されるため、走行不能になる不具合を防止できる利点もある。

実施形態に係る内燃機関を車体の前方から見た正面図である。 図１の底面図である。 図２と略同じ方向から見た要部底面図であり、車体フレームとプロペラシャフトとを省略している。 マウントブラケットを単体で表示した図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。 マウントブラケットの斜視図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、これらの方向は運転手を基準にした方向としている。但し、正面視は運転手と対向した方向としている。

(1).概要
本実施形態は、四輪駆動ワンボックス車の内燃機関用マウントブラケットに適用している。図１は内燃機関をクランク軸線方向から見た図であるが、内燃機関は、クランク軸線Ｏ１を車体の前後方向に長い姿勢とした状態でエンジンルームに配置されている。従って、本実施形態の内燃機関は、縦置きである。

また、自動車はワンボックスであるためエンジンルームは運転席の下方に入り込んでおり、そこで、内燃機関は、シリンダボア軸線Ｏ２を水平に近い状態まで大きく寝かせたスラント型になっている。

更に、内燃機関は４気筒であり、シリンダブロック１とその頂面に固定されたシリンダヘッド２、シリンダヘッド２の頂面に固定されたヘッドカバー３、シリンダブロック１の底面に固定された補助クランクケース４、補助クランクケース４の下面に固定されたオイルパン５を備えており、シリンダブロック１の前面とシリンダヘッド２の前面と補助クランクケース４の一部の前面とに、タイミングチェーンを覆うフロントカバー６が重ね固定されている。

従って、これらシリンダブロック１とシリンダヘッド２とヘッドカバー３と補助クランクケース４とオイルパン５とフロントカバー６とで機関本体が構成されており、クランクプーリは図１の紙面の手前側に配置され。他方、図１の紙面の奥側にミッションケース（パワープラント）が配置されており、ミッションケースは、シリンダブロック１の後面と補助クランクケース４とに跨がった状態で固定されている。

シリンダヘッド２は、上面が吸気側面になって下面が排気側面になっており、排気側面には、インシュレータ７で覆われたマニバータ（排気マニホールドと触媒ケースとの複合体）が固定されている。また、図示は省略しているが、シリンダヘッド２の上面には吸気マニホールドが固定されている。

内燃機関の下方には、車体フレームの一部を構成するロアステー８が配置されており、ロアステー８の左右両端に第１及び第２の支持フレーム９，１０が立設されている一方、シリンダブロック１の下面のうち後ろ寄り部位にフロントマウントブラケット１１が固定されて、補助クランクケース４にはリアマウントブラケット１２が固定されており、フロントマウントブラケット１１は第１ゴム１３を介して第１支持フレーム９に連結（支持）され、リアマウントブラケット１２は第２ゴム１４を介して第２支持フレーム１０に連結（支持）されている。

第１支持フレーム９及び第２支持フレーム１０には、ゴム１３，１４をずれ不能に保持する固定ブラケット１５，１６が固定されている。なお、ゴム１３，１４は、ボルトが挿通するように筒状に形成されている。

本実施形態の自動車は四輪駆動車であり、シリンダブロック１の下面の近傍には、前輪を駆動する軸の一例としてのプロペラシャフト１７がクランク軸線Ｏ１と略平行に配置されている。プロペラシャフト１７は、フロントマウントブラケット１１に形成した逃がし穴１８に貫通している。なお、プロペラシャフト１７の動力は、デフを介して前輪に伝達される。

図示は省略しているが、内燃機関は、シリンダブロック１の後部に固定されたサイドマウントブラケット（図示せず）によっても車体フレームで支持されている。従って、内燃機関は、３つのマウントブラケットによって車体フレームで支持されている。フロントマウントブラケット１１は、図１の正面視では一部が他の部材で隠れている。従って、図１ではフロントマウントブラケット１１の全体は現れていない。

(2).フロントマウントブラケットの構造
本実施形態では、本願発明をフロントマウントブラケット１１に適用している。この点を、主として図３以下の図面を参照して説明する。なお、図３は図２と同様の底面図であるが、図３とは見る方向が少し相違している。このため、図２と図３とでは、フロントマウントブラケット１１の形状は少し相違している。

フロントマウントブラケット１１はアルミ鋳造品（又はダイキャスト品）であり、図３〜５に示すように、フロントマウントブラケット１１は、シリンダブロック１の下面に４本のボルトで固定される固定部２０を有している。固定部２０は略下向きの下向き部２０ａを有していて全体として正面視逆Ｌ型になっており、下向き部２０ａの下端から、第１ゴム１３を支持する支持部２１がシリンダヘッド２の側に向かうように一体に形成されている。固定部２０の下向き部２０ａと支持部２１は、全体として正面視略Ｌ字形の形態を成しており、支持部２１は、内燃機関のスラント角度よりも少し立った姿勢になっている。

支持部２１には第１ゴム１３がずれ移動可能に嵌まる凹所２２が形成されており、凹所２２には取り付け穴２３が貫通している。そして、取り付け穴２３及び第１ゴム１３に挿通したボルトを第１支持フレーム９にねじ込むことにより、フロントマウントブラケット１１が第１支持フレーム９に相対動可能に連結されている。

支持部２１に凹所２２を形成したことにより、支持部２１には前後の側壁（リブ）２４が形成されている。また、支持部２１のうち固定部２０の下向き部２０ａと連続した基部には、軽量化のための肉盗み穴２５を形成している。

固定部２０には、左右方向に並んだ２つの第１ボルト挿通穴２６と第２ボルト挿通穴２７とが、前後に分かれて形成されている。従って、固定部２０は４本のボルトによってシリンダブロック１に固定される。

そして、固定部２０の左端部と支持部２１の基部とが、プロペラシャフト１７を下方から囲うメインビーム２８によって一体に連結されている。また、固定部２０の左端部と支持部２１の基部とは、第２ボルト挿通穴２７の手前に位置した補助ビーム２９によっても一体に連結されており、補助ビーム２９もプロペラシャフト１７を下方から囲っている。

従って、本実施形態では、固定部２０とメインビーム２８及び補助ビーム２９とによって逃がし穴が１８が形成されており、この逃がし穴１８にプロペラシャフト１７が挿通されている。図４，５のとおり、メインビーム２８と補助ビーム２９とは滑らかに湾曲しており、支持部２１と滑らかに連続している。固定部２０には、軽量化のための肉盗み穴３０が形成されている。

また，各ボルト挿通穴２６，２７の箇所には、図４に示すように、シリンダブロック１に当たる上向きボス部３１と、図５に示すように、ボルトの座面が重なる下向きボス３２とを形成している。そして、上向きボス３１の存在により、シリンダブロック１の取り付け面に密着させて締結できるが、フロントマウントブラケット１１は鋳造品であるため、ボス３１，３２を容易に形成できる。

図４に示すように、第１ボルト挿通穴２６と第２ボルト挿通穴２７との中間を通る中心線Ｏ３は、支持部２１を前後に二分する中心線Ｏ４よりも若干の寸法Ｅ１だけ後ろにオフセットされている。また、メインビーム２８の中心線Ｏ５も、固定部２０の中心線Ｏ３に対して少し後ろにオフセットされている。メインビーム２８が固定部２０の中心線Ｏ３の後ろにオフセットされているのは、補助ビーム２９の存在と関係している。補助ビーム２９が存在しない場合は、固定部２０の中心線Ｏ３とメインビーム２８の中心線Ｏ５とを略一致させたらよい。

(3).まとめ
図４に示すように、固定部２０に上からＦ１の方向の荷重が作用し、この荷重は、支持部２１を介してＦ２の方向からの荷重として第１支持フレーム９に作用する。そして、固定部２０と支持部２１とは左右方向に離れているため、荷重Ｆ１は、主として固定部２０の下向き部２０ａに圧縮荷重として作用し（矢印３３参照）、ビーム２８，２９に引っ張り荷重として作用する（矢印３４参照）。換言すると、固定部２０の下向き部２０ａには圧縮応力が作用し、ビーム２８，２９に引っ張り応力が発生する。

この場合、圧縮に対する抵抗は極めて高いため、固定部２０の下向き部２０ａが座屈変形することはないが、支持部２１は固定部２０の下向き部２０ａから延出しているため、フロントマウントブラケット１１に作用した荷重Ｆ１の多くの割合が下向き部２０ａに対する圧縮荷重として作用し、ビーム２８，２９に対する引っ張りとして作用する割合は低い。しかも、ビーム２８，２９は滑らかに湾曲しているため、特定部位に応力が集中するようなこともない。

また、支持部２１には前後の側壁２４が形成されているため、曲げ力に対して高い抵抗を発揮する。更に、支持部２１の基部は徐々に厚くなりながら固定部２０の下向き部２０ａとビーム２８，２９とに連続しているため、支持部２１と下向き部とが繋がった曲がり部に応力が集中することを防止できる。

以上の諸点が相まって、ビーム２８，２９に発生する応力（引っ張り応力）を著しく抑制して、フロントマウントブラケット１１に高い支持強度を付与できる。本実施形態品と類似した板金加工品の最大応力は約１８６Ｍｐａであったが、本実施形態品では最大応力を約３１Ｍｐａまで低減することが可能になった。これは、鋳造品として一体構造になっていることと、応力が分散される構成になっていることとの相乗効果によると云える。

また、内燃機関の振動によってフロントマウントブラケット１１に軸心回りに捩じる外力が作用することがあるが、本実施形態では、固定部２０は前後左右４本のボルトでシリンダブロック１に固定されているため、固定部２０は、ねじり力による剥がれ現象を生じることなく強固に固定される。

また、メインビーム２８は第１ボルト挿通穴２６と第２ボルト挿通穴２７との間に位置しているため、メインビーム２８が細くても、捩じりに対しても高い抵抗を発揮する。その結果、フロントマウントブラケット１１を軽量化しつつ、フロントマウントブラケット１１の捩れ変形を大幅に抑制できる。

そして、ビーム２８，２９は細くてもよいため、ボルト挿通穴２６，２７から前後方向にずれた位置に配置することができ、その結果、ボルトはビーム２８，２９に干渉することなくレンチで回転操作することができる。従って、シリンダブロック１の下面への締結作業を問題なく行える。従って、本実施形態のフロントマウントブラケット１１は、締結作業の容易性を損なうことなく高い支持強度を確保できる。

本願発明のフロントマウントブラケット１１は鋳造品であるため、板金加工品に比べて固有振動数は高くなる。例えば、板金品の場合は３９７ＭＨｚの固有振動数であったが、本実施形態のフロントマウントブラケット１１は８１８ＭＨｚに高めることができた。これにより、ノイズバイブレーションを大幅に抑制できる。

本実施形態では、フロントマウントブラケット１１は、平面視でロアステー８と重なるように配置されているため、地面に凹凸があっても、ロアステー８がカバーになってフロントマウントブラケット１１が地面に当たることを防止できる。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、ビームの内面に補強用のリブを設けて、リブを断面Ｔ形に形成することも可能である。また、本願発明はＦＦ車にも適用できる。

本願発明は、自動車用内燃機関のマウントブラケットに具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
６ フロントカバー
８ 車体フレームを構成するロアステー
９，１０ 車体フレームを構成する支持フレーム
１１ 実施形態のフロントマウントブラケット
１３，１４ 弾性体の一例としてのゴム
１５，１６ 固定ブラケット
１７ 前輪駆動用シャフトの一例としてのプロペラシャフト
１８ 逃がし穴
２０ 固定部
２０ａ 下向き部
２１ 支持部
２２ 凹所
２６ 第１ボルト挿通穴
２７ 第２ボルト挿通穴
２８ メインビーム
２９ 補助ビーム

Claims (1)

1. シリンダブロックの下面に複数本のボルトで締結される固定部から、車体フレームに弾性体を介して連結される支持部が、シリンダヘッドの側に向かうように片持ち梁の状態で一体に繋がっており、前記固定部の下面部に、前輪駆動シャフトがクランク軸線方向に長い姿勢で配置されるようになっている構成であって、
   前記固定部には、当該固定部を前記ボルトで締結するための第１ボルト挿通穴と第２ボルト挿通穴とが、前記クランク軸線方向に分かれた状態で形成されており、
   かつ、前記固定部の下端と前記支持部の基端とに繋がって前記前輪駆動シャフトを下方から跨ぐメインビームが、その中心線が前記第１ボルト挿通穴と第２ボルト挿通穴との間に位置するようにして設けられており、前記固定部とメインビームとにより、前記前輪駆動シャフトが通る逃がし穴が形成されている、
   自動車用内燃機関のマウントブラケット。

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