JP6023457B2 - ３気筒エンジンの装着構造 - Google Patents
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Description
本発明は３気筒エンジンの装着構造に係り、より詳しくは、３気筒エンジンの、アイドル時の振動を減衰させる３気筒エンジンの装着構造に関する。
車の開発において燃費向上に対する必要性の増加に伴い、エンジンは大きさ及び重量を低減させる方向の開発が進められている。
また、エンジンのダウンサイジングによる出力低下を防ぐために、排気量の小さいエンジンの場合にはＢＳＭ（Ｂａｌａｎｃｅ Ｓｈａｆｔ Ｍｏｄｕｌｅ）を削除することも行われる。
これによってＢＳＭが削除された３気筒エンジンが開発されており（例えば、特許文献１を参照）、このような３気筒エンジンは主に軽自動車に搭載されている。
また、エンジンのダウンサイジングによる出力低下を防ぐために、排気量の小さいエンジンの場合にはＢＳＭ（Ｂａｌａｎｃｅ Ｓｈａｆｔ Ｍｏｄｕｌｅ）を削除することも行われる。
これによってＢＳＭが削除された３気筒エンジンが開発されており（例えば、特許文献１を参照）、このような３気筒エンジンは主に軽自動車に搭載されている。
図１は、従来の３気筒エンジンの装着構造を示す図である。
図１に示すように、クランクシャフトを中心として回転運動が発生する任意の軸をトルクロール軸（Ｔｏｒｑｕｅ Ｒｏｌｌ Ａｘｉｓ）という。トルクロール軸又は慣性主軸の両側にエンジンマウント及びトランスミッションマウントをそれぞれ敷設して静的荷重を支持し、トルクロール軸と直角をなす場所にロールマウントを敷設してロールモーメントを制御する方式を慣性支持方式という。
図１に示すように、クランクシャフトを中心として回転運動が発生する任意の軸をトルクロール軸（Ｔｏｒｑｕｅ Ｒｏｌｌ Ａｘｉｓ）という。トルクロール軸又は慣性主軸の両側にエンジンマウント及びトランスミッションマウントをそれぞれ敷設して静的荷重を支持し、トルクロール軸と直角をなす場所にロールマウントを敷設してロールモーメントを制御する方式を慣性支持方式という。
従来の３気筒エンジンは、トランスミッションに連結されて、車両進行方向に対して横置きに装着され、トルクロール軸の一端にエンジンマウントが配置され、他端にトランスミッションマウントが配置され、サブフレームに装着されたロールマウントをエンジン又はトランスミッションの下部に連結してロール方向の起振力（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅ）を減衰させるように搭載された。
しかし、４気筒エンジン又は６気筒エンジンはクランクシャフトが一回転する間（３６０度回転する間）、各ピストンがクランクシャフトを９０度又は６０度ずつずれて回転するように構成される反面、３気筒エンジンはクランクシャフトが一回転する間、各ピストンがクランクシャフトを１２０度ずつずれて回転するように構成され、構造的に更に大きい振動が発生する。
図２は、３気筒エンジンとトランスミッションの重量中心におけるヨー軸、ピッチ軸、ロール軸を表示する図である。
図２に示すように、このような振動は、ロール軸（ｒｏｌｌ ａｘｉｓ）だけでなく、ヨー軸及びピッチ軸（ｐｉｔｃｈ ａｘｉｓ）方向にヨーモーメント及びピッチモーメントを誘起している。
図２に示すように、このような振動は、ロール軸（ｒｏｌｌ ａｘｉｓ）だけでなく、ヨー軸及びピッチ軸（ｐｉｔｃｈ ａｘｉｓ）方向にヨーモーメント及びピッチモーメントを誘起している。
即ち、４気筒エンジンに比べて３気筒エンジンは、ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ、ｖｉｂｒａｔｉｏｎ、ａｎｄ ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）性能が劣る（特に、アイドル時）。このようなＮＶＨ性能の低下の原因としては、ピッチモーメント及びヨーモーメントによる起振力が大きい比重を占める。
また、３気筒エンジンで発生するピッチモーメントとヨーモーメントは、半分ずつがカップリングされて発生する場合が多い。したがって、３気筒エンジンの装着において、ピッチモーメント及びヨーモーメントによる起振力を制止する必要性が生じた。
また、３気筒エンジンで発生するピッチモーメントとヨーモーメントは、半分ずつがカップリングされて発生する場合が多い。したがって、３気筒エンジンの装着において、ピッチモーメント及びヨーモーメントによる起振力を制止する必要性が生じた。
かかる問題を解決するための本発明は、プラットホーム共用化に違反しないように、小型車のプラットホームに広く用いられる方式である慣性支持方式を維持し、ＮＶＨ性能が向上した３気筒エンジンの装着構造を提供することを目的とする。
上述したような目的を達成するための本発明の３気筒エンジンの装着構造は、トランスミッションと結合されて車体に横置きに搭載され、車幅方向の一側に装着されたエンジンマウント及び他側に装着されたトランスミッションマウントに保持され、下部にロールマウントが連結される３気筒エンジンの装着構造であって、前記エンジンと前記トランスミッションの重量中心が、車体の前後方向側に形成されたピッチ軸と、車幅方向側に形成されたロール軸と、上下方向側に形成されたヨー軸と、が交差する回転中心となり、前記ロールマウントの結合地点が、前記ヨー軸上に位置するように、前記エンジン又は前記トランスミッションと結合され、前記エンジンと前記トランスミッションの上方に、結合地点が前記ヨー軸上に位置するように第２ロールマウントが装着され、前記ロールマウント、前記第２ロールマウント、及び前記エンジンと前記トランスミッションの重量中心が、一直線上に配置されることを特徴とする。
前記エンジンマウントと前記トランスミッションマウントとは、弾性材質で製造された弾性ブッシュと、前記弾性ブッシュに結合されて前記エンジン又は前記トランスミッションと連結されるブッシュ軸と、を含み、前記弾性ブッシュは、車幅方向及び上下方向の弾性変形を発生させる力よりも車体の前後方向の弾性変形を発生させる力が小さく形成されることを特徴とする。
前記ブッシュ軸は、車体の前後方向を向くように配置されることを特徴とする。
前記エンジンに装着されたクランクシャフトは、一端に前記トランスミッションに動力を伝達するための円板形のドライブプレートが装着され、他端にベルトが連結する円板形のダンパープーリが装着され、前記クランクシャフトの回転時に、前記エンジンと前記トランスミッションで発生する起振力の方向性が、ピッチモーメントは抑制されてヨーモーメントは増加されるように、前記ドライブプレート又は前記ダンパープーリのうちのいずれか１つ以上に質量マスが装着されることを特徴とする。
前記エンジンに装着されたクランクシャフトは、一端に前記トランスミッションに動力を伝達するための円板形のドライブプレートが装着され、他端にベルトが連結する円板形のダンパープーリが装着され、前記クランクシャフトの回転時に、前記エンジンと前記トランスミッションで発生する起振力の方向性が、ピッチモーメントは抑制されてヨーモーメントは増加されるように、前記ドライブプレート又は前記ダンパープーリのうちのいずれか１つ以上に質量マスが装着されることを特徴とする。
上述したような構成の本発明によれば、小型車の共用フラットホームを維持しながらピッチモーメントを抑制してヨーモーメントを誘導し、ヨーモーメントによる振動を更に効率的に制止するため、ＮＶＨ性能を向上させることができる。
また、エンジンの上側には第２ロールマウントが追加で装着され、エンジンマウントとトランスミッションマウントは車体の前後方向に装着されることにより、ヨーモーメントを更に効率的に減衰させることができる。
更に、クランクシャフトには質量マスが追加され、エンジン始動による加振力がヨーモーメントに更に効率的に転換される。
更に、クランクシャフトには質量マスが追加され、エンジン始動による加振力がヨーモーメントに更に効率的に転換される。
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態に係る３気筒エンジンの装着構造について、より詳しく説明する。
図３は、本発明の好ましい実施形態に係る３気筒エンジンの装着構造を示す斜視図である。
本発明の３気筒エンジン１は、トランスミッション２と結合されて車両進行方向に対して横置きに搭載され、車幅方向のエンジン側の一側に装着されたエンジンマウント２０と、車幅方向のトランスミッションの他側に装着されたトランスミッションマウント３０と、に設置され、下部にサブフレーム（ｓｕｂ ｆｌａｍｅ）に装着されたロールマウント１０が連結される。
図３は、本発明の好ましい実施形態に係る３気筒エンジンの装着構造を示す斜視図である。
本発明の３気筒エンジン１は、トランスミッション２と結合されて車両進行方向に対して横置きに搭載され、車幅方向のエンジン側の一側に装着されたエンジンマウント２０と、車幅方向のトランスミッションの他側に装着されたトランスミッションマウント３０と、に設置され、下部にサブフレーム（ｓｕｂ ｆｌａｍｅ）に装着されたロールマウント１０が連結される。
図３に示すように、エンジンマウント２０とトランスミッションマウント３０とは、エンジン及びトランスミッションの荷重を支持し、ロールマウント１０は、エンジン１とトランスミッション２のロールモーメントを制止するように装着される。
図４は、本発明の３気筒エンジンにロールマウントおよび第２ロールマウントが装着された様子を示す断面図である。
図４に示すように、ロールマウント１０は、エンジンとトランスミッションを連結した構造体の重量中心に形成されたヨー軸線上に位置するように装着される。また、ヨー軸の回転中心より上方には第２ロールマウント１１が装着される。
第２ロールマウント１１は、車体のサイドメンバー又はクロスメンバー、若しくは別途に装着されたフレーム又はバーに固定され、エンジン１やトランスミッション２に連結される。
図４に示すように、ロールマウント１０は、エンジンとトランスミッションを連結した構造体の重量中心に形成されたヨー軸線上に位置するように装着される。また、ヨー軸の回転中心より上方には第２ロールマウント１１が装着される。
第２ロールマウント１１は、車体のサイドメンバー又はクロスメンバー、若しくは別途に装着されたフレーム又はバーに固定され、エンジン１やトランスミッション２に連結される。
図５ａは、本発明のエンジンマウントの斜視図であり、図５ｂは本発明のトランスミッションマウントの斜視図である。
図５ａ、ｂに示すように、本発明のエンジンマウント２０およびトランスミッションマウント３０それぞれは、弾性ブッシュ２１、３１と、弾性ブッシュ２１、３１に結合されてエンジン１とトランスミッション２それぞれにボルティング締結されるブッシュ軸２２、３２とで構成される。
弾性ブッシュ２１、３１は、合成ゴムで弾性を有するように製造される。ブッシュ軸２２、３２は、弾性ブッシュ２１、３１の中央に結合され、両端が車体の前後方向（車体の長さ方向）を向くように装着される。
図５ａ、ｂに示すように、本発明のエンジンマウント２０およびトランスミッションマウント３０それぞれは、弾性ブッシュ２１、３１と、弾性ブッシュ２１、３１に結合されてエンジン１とトランスミッション２それぞれにボルティング締結されるブッシュ軸２２、３２とで構成される。
弾性ブッシュ２１、３１は、合成ゴムで弾性を有するように製造される。ブッシュ軸２２、３２は、弾性ブッシュ２１、３１の中央に結合され、両端が車体の前後方向（車体の長さ方向）を向くように装着される。
弾性ブッシュ２１、３１が有する弾性特性は、誘導されたヨーモーメントによる加振力を更に効率的に制止する目的で、ロール軸が形成される車幅方向、及びヨー軸が形成される上下方向の弾性変形を発生させる力よりも、ピッチ軸が形成される車体の前後方向の弾性変形を発生させる力が小さくなるように構成される。
即ち、エンジンマウント２０とトランスミッションマウント３０は、エンジン１及びトランスミッション２に同じ大きさでヨーモーメント、ピッチモーメント、及びロールモーメントが発生したときに、ヨーモーメントに対して最も大きく弾性変形するように構成される。
図６は、本発明の３気筒エンジン内部に装着されるクランクシャフトの斜視図である。
図６に示すように、本発明の３気筒エンジン１は、一端にトランスミッション２に動力を伝達するための円板形のドライブプレート４１が装着され、他端にベルトが接続される円板形のダンパープーリ４２が装着され、ピストンの上下運動によって回転されるクランクシャフト４０が搭載される。
図６に示すように、本発明の３気筒エンジン１は、一端にトランスミッション２に動力を伝達するための円板形のドライブプレート４１が装着され、他端にベルトが接続される円板形のダンパープーリ４２が装着され、ピストンの上下運動によって回転されるクランクシャフト４０が搭載される。
クランクシャフト４０には、図５に示すように、エンジンによる起振力発生時にピッチモーメントを抑制しヨーモーメントが誘導されるように所定の質量を有する質量マス４３ａ、４３ｂが装着される。
質量マス４３ａ、４３ｂは、エンジン１とトランスミッション２で発生する起振力の方向性が、ピッチモーメントは抑制されてヨーモーメントは増加されるように、ドライブプレート４１又はダンパープーリ４２のうちのいずれか１つ又は２つに装着される。
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
１ エンジン
２ トランスミッション
１０ ロールマウント
１１ 第２ロールマウント
２０ エンジンマウント
２１ 弾性ブッシュ
２２ ブッシュ軸
３０ トランスミッションマウント
３１ 弾性ブッシュ
３２ ブッシュ軸
４０ クランクシャフト
４１ ドライブプレート
４２ ダンパープーリ
４３ａ 質量マス
４３ｂ 質量マス
２ トランスミッション
１０ ロールマウント
１１ 第２ロールマウント
２０ エンジンマウント
２１ 弾性ブッシュ
２２ ブッシュ軸
３０ トランスミッションマウント
３１ 弾性ブッシュ
３２ ブッシュ軸
４０ クランクシャフト
４１ ドライブプレート
４２ ダンパープーリ
４３ａ 質量マス
４３ｂ 質量マス
Claims (4)
- トランスミッションと結合されて車体に横置きに搭載され、車幅方向の一側に装着されたエンジンマウント及び他側に装着されたトランスミッションマウントに保持され、下部にロールマウントが連結される３気筒エンジンの装着構造であって、
前記エンジンと前記トランスミッションの重量中心が、車体の前後方向側に形成されたピッチ軸と、車幅方向側に形成されたロール軸と、上下方向側に形成されたヨー軸と、が交差する回転中心となり、
前記ロールマウントの結合地点が、前記ヨー軸上に位置するように、前記エンジン又は前記トランスミッションと結合され、
前記エンジンと前記トランスミッションの上方に、結合地点が前記ヨー軸上に位置するように第２ロールマウントが装着され、前記ロールマウント、前記第２ロールマウント、及び前記エンジンと前記トランスミッションの重量中心が、一直線上に配置されることを特徴とする３気筒エンジンの装着構造。
- 前記エンジンマウントと前記トランスミッションマウントとは、弾性材質で製造された弾性ブッシュと、前記弾性ブッシュに結合されて前記エンジン又は前記トランスミッションと連結されるブッシュ軸と、を含み、前記弾性ブッシュは、車幅方向及び上下方向の弾性変形を発生させる力よりも車体の前後方向の弾性変形を発生させる力が小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載の３気筒エンジンの装着構造。
- 前記ブッシュ軸は、車体の前後方向を向くように配置されることを特徴とする請求項２に記載の３気筒エンジンの装着構造。
- 前記エンジンに装着されたクランクシャフトは、一端に前記トランスミッションに動力を伝達するための円板形のドライブプレートが装着され、他端にベルトが連結する円板形のダンパープーリが装着され、
前記クランクシャフトの回転時に、前記エンジンと前記トランスミッションで発生する起振力の方向性が、ピッチモーメントは抑制されてヨーモーメントは増加されるように、前記ドライブプレート又は前記ダンパープーリのうちのいずれか１つ以上に質量マスが装着されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の３気筒エンジンの装着構造。
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