JP5269649B2

JP5269649B2 - エンジンブラケット

Info

Publication number: JP5269649B2
Application number: JP2009050483A
Authority: JP
Inventors: 健岡村
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP2010202059A

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

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。
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。
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。