JP4005498B2 - 横置きエンジンの支持構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両長手軸に直角に且つ水平にクランク軸が向くように配置したエンジンを、支持するエンジンマウントに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車のエンジンの支承に供するエンジンマウントとして液体を封入したものが知られている(例えば、特許文献1。)。
【0003】
【特許文献1】
特公昭63−61533号公報(第2図、第3図)
【0004】
図17は特公昭63−61533号公報の第2図を再掲した図であり、図18は同第3図の再掲図であって図17の18−18線断面図である。ただし、符号は振り直した。
101は上プレート、102は下プレート、103は上プレート101をエンジンに連結するためのボルト、104は車体フレームに固定される支承体、105、106はゴム弾性体、R1は上液室、R2は下液室、107は上・下液室R1、R2を連結する通路を兼ねたオリフィスである。この様に、ゴム弾性体105.106と液室R1、R2との両方を備えるマウント構造は、液封マウントと呼ばれる。
【0005】
支承体104を固定し、ボルト103を介して上プレート101に上下方向の振動を与えると、オリフィス107を通じて上液室R1の貯留した液体が下液室R2へ移動し、又は下液室R2の液体が上液室R1へ移動する。この際に、液体に加えられた振動エネルギーがオリフィス107を通過することで減衰される。ゴム弾性体105、106も弾性体として振動エネルギーの一部を減衰する。
従って、上下振動に伴う振動エネルギーは、液体とゴム弾性体とにより減衰される。これが、液封マウントの基本作用である。
【0006】
図18において、R3は左液室、R4は右液室、108は外リング、109は外リング108の内面に沿わせるようにゴム弾性体105に形成した連通細孔である。
【0007】
支承体104を固定し、ボルト103を介して上プレート101に左右方向の振動を与えると、連通細孔109を通じて左液室R3の貯留した液体が右液室R4へ移動し、又は右液室R4の液体が左液室R3へ移動する。この際に、液体に加えられた振動エネルギーが連通細孔109を通過することで減衰される。ゴム弾性体105、106も弾性体として振動エネルギーの一部を減衰する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1に記載の液封マウントは、上下振動のみならず左右振動をも減衰するため、エンジンのマウントに好適である。しかし、左・右液室R3、R4や連通細孔109を形成するには高度の製造技術が必要となる。そして、全体的に形状が複雑であり、一定体積の左・右液室R3、R4を配置するには、外径が増加し、全体的に大型になる。
加えて、連通細孔109が長いため、長期間使用するとゴムの劣化などにより、断面積が変化することが考えられ、断面積が変化すると絞り特性が変化する。そのため、特許文献1の液封マウントは耐久性の点でも課題が残る。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来の液封マウント並みの大きさ及び構造で、上下振動並びに前後(又は左右)振動を減衰することができ、高い耐久性を有するエンジンマウントを見出すべき、研究を進めた。この過程で、液封マウント上部の円錐ゴムを傾けることで、ある程度の前後振動を減衰させることのできる傾斜型液封マウントを発明することができた。
【0010】
本発明者らは、傾斜型液封マウントであっても横型エンジンに対する配置を工夫すれば、減衰性能の不足分を補うことができ、好ましくは従来よりも減衰性能を高めるためことができるのではないかと考え、研究に傾斜型液封マウントの配置の検討を加えた。
この結果、安価で簡便な構造の傾斜型液封マウントを、ある条件で配置すれば必要な減衰性能が得られることを見出した。
【0011】
具体的には請求項1は、車両長手軸に直角に且つ水平にクランク軸が向くように配置してなる横置きエンジンを、エンジンマウントを介して車体側に支持させる横置きエンジンの支持構造において、エンジンマウントに、作動液を封じ込め且つ最大減衰発生軸が鉛直線に対して所定角だけ車両長手軸に沿って傾斜させてなる傾斜型液封マウントを少なくとも1個含み、この傾斜型液封マウントを、横置きエンジンにミッションを加えてなるパワープラントの全幅よりも内側に配置するとともにパワープラントの質量中心とほぼ同じ高さに配置し、横置きエンジンに連結するために傾斜型液封マウントに設けられたボルトを鉛直方向に向けたことを特徴とする。
【0012】
エンジンマウントに含めた少なくとも1個の傾斜型液封マウントは、最大減衰発生軸を鉛直線に対して傾斜させたために、上下振幅並びに前後振幅を減衰させることができる。構成材料は、従来の鉛直型液封マウントと大差ないので、製造費のアップを抑えることができ、サイズアップを抑えることができる。
【0013】
ただし、傾斜型液封マウントの性能をカバーするために、同マウントをパワープラントの全幅より内側に配置することにした。前後振動は、パワープラントの質量中心を中心にした前後並進(車体長手軸に並行な前後進)運動とヨー運動とが合成された形態で傾斜型液封マウントに作用すると考えられる。傾斜型液封マウントをパワープラントの全幅の内側に配置すれば、ヨー運動は十分に小さくすることができ、その分だけ前後並進運動を増大させることができる。前後並進運動の増大に伴って傾斜型液封マウントに加わる前後振幅は大きくなる。この結果、傾斜型液封マウントの減衰能力を十分に発揮することができる。
傾斜型液封マウントの採用と、それの配置位置を工夫したことにより、横置きエンジンに好適なエンジン支持構造を提供することができたと言える。
【0014】
また、パワープラントの質量中心と傾斜型液封マウントとに高低差があると、この高低差に比例した大きさのエンジンのピッチングモーメントが発生し、液封マウントの前後変位が少なくなる。
そこで、請求項1では前記高低差を無くすることにより、傾斜型液封マウントに作用する前後力を大きくし、液封マウントの減衰能力を発揮させるようにした。
【0015】
請求項2では、車両長手軸に直角に且つ水平にクランク軸が向くように配置してなる横置きエンジンを、エンジンマウントを介して車体側に支持させる横置きエンジンの支持構造において、エンジンマウントに、作動液を封じ込め且つ最大減衰発生軸が鉛直線に対して所定角だけ車両長手軸に沿って傾斜させてなる傾斜型液封マウントを少なくとも1個含み、この傾斜型液封マウントを、横置きエンジンにミッションを加えてなるパワープラントの全幅よりも内側に配置するとともに複数個とし、これらの傾斜型液封マウントの高さの平均値が、パワープラントの質量中心の高さとほぼ同じであり、横置きエンジンに連結するために傾斜型液封マウントに設けられたボルトを鉛直方向に向けたことを特徴とする。
【0016】
傾斜型液封マウントの個数が複数であるときには、全ての傾斜型マウントをパワープラントの質量中心レベルに合わせる必要はなく、全ての傾斜型マウントの高さの平均値が質量中心レベルに合うようにすればよい。高低差に伴って発生するモーメントが互いに相殺されるからである。
請求項2によれば、個々の傾斜型液封マウントはレベルを比較的自由に選択できるため、傾斜型液封マウントの配置の自由度が高まる。
【0017】
請求項3は、平面視で、パワープラントの質量中心を通る車両長手軸の上若しくはその近傍に、傾斜型液封マウントを配置したことを特徴とする。
前後振動は、パワープラントの質量中心を中心にした前後並進運動とヨー運動とが合成された形態で傾斜型液封マウントに作用すると考えられる。傾斜型液封マウントをパワープラントの質量中心を通る車両長手軸上若しくはその近傍に配置すれば、前記ヨー運動はゼロに近似し、パワープラントの前後並進運動を効率よく液封マウントへ伝えることができ、傾斜型液封マウントの減衰性能を有効に発揮させることができる。
【0018】
請求項4は、平面視で、パワープラントの質量中心を通る車両長手軸の左右に傾斜型液封マウントを配置し、且つ車両長手軸から左の傾斜型液封マウントまでの距離と、車両長手軸から右の傾斜型液封マウントまでの距離とをほぼ同一にしたことを特徴とする。
【0019】
傾斜型液封マウントの個数が複数であるときには、全ての傾斜型マウントをパワープラントの質量中心を通る車両長手軸の上若しくは近傍に配置する必要はなく、車両長手軸から左の傾斜型液封マウントまでの距離と、車両長手軸から右の傾斜型液封マウントまでの距離を合わせるだけでよい。左右のモーメントが相殺されるからである。
請求項4によれば、質量中心からの左右方向の配置位置を比較的自由に選択できるため、傾斜型液封マウントの配置の自由度が高まる。
【0020】
請求項5は、側面視で、パワープラントの質量中心を通る車両クロス軸の左右に傾斜型液封マウントを配置し、これらの左右の傾斜型液封マウントは最大減衰発生軸が、V字又は逆V字をなすように配置したことを特徴とする。
【0021】
ゴムは繰返し負荷を受け、そこにエンジンからの熱が加わると、クリープ現象によりへたる。傾斜型液封マウントは上部の円錐ゴムも傾斜させる。前記へたりにより円錐ゴムの上面が僅かではあるが前後、すなわち車両の前又は後方向に移動する。この結果、傾斜型液封マウントの受け面が前又後に変位し、横置きエンジンの位置が変化する。この変化は、エンジンから車体への振動伝達の増加を誘発する可能性がある。
この点、請求項5では一対の傾斜型液封マウントを対向配置若しくは背中合わせに配置したため、前後の移動を相殺し、問題の発生を防止することができる。
【0022】
請求項6では、傾斜型液封マウントは、その傾斜角が10°を下回らないことを特徴とする。
傾斜角の大小は、傾斜型液封マウントの前後方向の減衰性能の大小を決定する。傾斜角が10°を下回ると、前後方向の減衰性能が過少になるため、傾斜角は10°以上にする必要がある。
【0023】
請求項7は、傾斜角は15°〜35°の範囲にあることを特徴とする。
傾斜角が15°以上であれば前後方向の減衰性能はより高まる。しかし、前後方向の減衰性能が高まる分だけ、上下方向の減衰性能が低下する。そこで、傾斜角の上限を35°にする。
【0024】
請求項8は、パワープラントの共振周波数のうちで車両長手軸に沿った成分をパワープラントの前後共振周波数と呼ぶときに、少なくとも1個の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、パワープラントの前後共振周波数付近に設定されていることを特徴とする。
エンジンマウントには各種の周波数帯の振動が作用する。その中で、パワープラントの前後共振周波数は最も重要な周波数であり、この様な前後共振周波数に対応させる傾斜型液封マウントを少なくとも1個設けることは、パワープラントの前後の揺れを押え、結果として車体の前後方向の振動を抑える上で有効である。
【0025】
請求項9では、傾斜型液封マウントは、複数個であり、第1の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、パワープラントの前後共振周波数付近に設定され、第2の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、第1の傾斜型液封マウントより少なくとも2Hz高く設定されていることを特徴とする。
【0026】
第1の傾斜型液封マウントのピーク周波数をパワープラントの前後共振周波数に合わせることの理由は、上述の通りである。
エンジンマウントに作用する各種の振動のうちで、車輪からサスペンションを通じて作用するバネ下の前後共振周波数が次に重要となる。このバネ下の前後共振周波数は、実用に供されている車両で実際に計測したところ、パワープラントの前後共振周波数より2〜15Hzだけ高いことが認められた。そこで、第2の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、第1の傾斜型液封マウントより少なくとも2Hz高く設定した。
【0027】
請求項9によれば、複数の傾斜型液封マウントにより、パワープラントの前後共振周波数とバネ下の前後共振周波数との両方に対応させることができ、乗り心地性を一段と改善することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、添付図は符号の向きに見るものとする。
先ず、本発明は横置きエンジンを前提とするため、横置きエンジンの説明を最初に行い、次に液封マウントの詳細構造を説明し、その後に、横置きエンジンに好適な液封マウントの配置例を説明する。
【0029】
図1は縦置きエンジンと横置きエンジンの比較説明図である。
(a)は縦置きエンジンの説明図であり、車両10の平面図である。
車両長手軸11に平行にクランク軸12が向くように配置したエンジンを、縦置きエンジン13と呼ぶ。レシプロエンジンの特性からクランク軸12に沿った振動は、矢印▲1▼の如く小さくなり、クランク軸12に直交する向きの振動は、矢印▲2▼の如く大きくなる。
【0030】
すなわち、縦置きエンジン13は、車両前後方向のエンジンマウントのバネ常数を高く設定しても振動に起因する騒音の悪化は少なく、車両前後方向のバネ常数を高めることができる。車両前後方向のバネ常数を高めることにより、路面反力に起因する車体の前後方向揺れを抑えることができる。
地上を走行する乗り物に乗っている人間にとって、体が前後に揺れることに不快感を催すことは、よく知られている。
【0031】
この様な人間の特性を考えた場合に、縦置きエンジンを備えた車両であれば、車体13の前後方向の揺れが少ないため、乗員にとって十分に容認できる。そのため、縦置きエンジン13にあっては、矢印▲1▼の前後振動を、格別に減衰する必要はなく、エンジンマウントは、通常のラバーマウント及び通常の液封マウントで十分であると言える。
【0032】
(b)は横置きエンジンの説明図であり、車両長手軸11に直角にクランク軸15が向くように配置したエンジンを、横置きエンジン16と呼ぶ。レシプロエンジンの特性からクランク軸15に沿った振動は、矢印▲3▼の如く小さくなり、クランク軸15に直交する向きの振動は、矢印▲4▼の如く大きくなる。
【0033】
すなわち、横置きエンジン16は、車両10の前後方向に大きく振動する。この振動は図示せぬエンジンマウントを介して車体に伝わり、車体から音と振動の形態で乗員に伝わる。このため、車体前後方向のエンジンマウントのバネ常数を高く設定することはできない。車両前後方向のエンジンマウントのバネ常数が高めることができないと、路面反力に起因する車体の前後方向揺れが大きくなる。
【0034】
地上を走行する乗り物に乗っている人間にとって、体が前後に揺れることに不快感を催す。
このため、横置きエンジン16では、矢印▲4▼の前後振動をも、減衰することができる特別なエンジンマウントが必要になる。
【0035】
この特別なエンジンマウントの具体例を次に説明する。
図2は本発明に係る傾斜型液封マウントの断面図であり、(a)を鉛直軸回りに180°回転させたものが(b)であるため、構造は(a)と同一である。そこで、説明は(a)で行う。
【0036】
傾斜型液封マウント20は、車体B側に連結するベース金具21と、このベース金具21に載せる円筒金具22と、この円筒金具22に載せるダイヤフラム23と、このダイヤフラム23の縁を前記円筒金具22に押しつける中間板24と、この中間板24に形成したオリフィス25やゴム板26と、前記中間板24に載せるエルボー金具27と、このエルボー金具27に載せる円錐ゴム28と、この円錐ゴム28の中心に一体的に埋め込んだセンター金具29と、このセンター金具29にボルトにより結合したアタッチメント金具31と、このアタッチメント金具31に一定形成したボルト32と、内部に封じ込めた作動液33とからなる。
【0037】
エルボーは曲りパイプを意味し、前記エルボー金具27は、下面(水平面)と上面(傾斜面)のなす角θが20°程度の曲り管である。この様なエルボー金具27の上面に円錐ゴム28、センター金具29、アタッチメント金具31を取付けたため、ボルト32の中心線とセンター金具29の中心線とは、θの角度をなす。
【0038】
車体Bにベース金具21を連結し、アタッチメント金具31にエンジン16を載せてボルト32を用いて連結すれば、円錐ゴム28の中心線が鉛直線(ボルト32の中心線)に対して角度θだけ傾斜している。
【0039】
円錐ゴム28の中心線に沿って最大の液体移動が発生する。すなわち、円錐ゴム28の中心線が、最大減衰発生軸に合致する。そこで、円錐ゴム28の中心線を「最大減衰発生軸30」と呼ぶことにする。この最大減衰発生軸30が角度θだけ傾斜しているため、傾斜型液封マウント20は「上下並びに前後方向」に減衰性能を発揮させることができる。
【0040】
図中、34は円錐ゴムの弾性中心を通るところの傾斜型液封マウント20の高さ中心線である。傾斜型液封マウント20の高さを論じるときには、この高さ中心線34を使用する。
【0041】
図3は鉛直型液封マウントの断面図であり、本発明のレイアウトでは前記傾斜型液封マウントと組合わせて、通常の鉛直型液封マウントを使用する場合があるので、それの構造を説明する。
【0042】
鉛直型液封マウント40は、車体B側に連結するベース金具41と、このベース金具41上に一体形成した円筒金具42と、この円筒金具42に載せるダイヤフラム43と、このダイヤフラム43の縁を前記円筒金具42に押しつけるリング44と、このリング44に渡したオリフィスプレート45、45及びゴム板46と、前記リング44に載せる円錐ゴム47と、この円錐ゴム47の中心に一体的に埋め込んだセンター金具48と、このセンター金具48に一定形成したボルト49と、内部に封じ込めた作動液50とからなる。
【0043】
車体Bにベース金具41を連結し、センター金具47にエンジン16を載せてボルト49を用いて連結すれば、「上下振動」を減衰させることができる。
【0044】
次に、エンジンマウントの配置例を説明する。本発明では、エンジンマウントは、図2で述べた傾斜型液封マウント20と、図3で述べた鉛直型液封マウント40と、ラバーマウントとの3種のマウント要素を組合わせて用いる。なお、ラバーマウントは、汎用部品であるから構造の詳細な説明は省略するが、弾性ゴムが主体であって、液は封入していず、鉛直型液封マウント40に比較して減衰性能は1/10程度の部品である。
【0045】
以下の図(図4以降)において、傾斜型液封マウント20は、Vを□で囲み、右上隅から斜めに→を突出させたシンボルとする。
鉛直型液封マウント40は、Vを□で囲んだものをシンボルとする。
ラバーマウント60は、□のみをシンボルとする。
【0046】
また、図中、xは車両後方、yは車両右、zは上を表す。
【0047】
図4は本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第1実施例図であり、(a)は平面図、(b)は同b−b矢視図である。
(a)において、16は横置きエンジン、53はエンジン16に付設したミッション、54はエンジン16とミッション53を合わせたパワープラント、55、55は駆動軸、56、56は駆動輪、57はパワープラント54の質量中心である。
【0048】
すなわち、横置きエンジン16で発生した動力をミッション53で変速し、駆動軸55、55を介して駆動輪56、56に伝達する周知の構造を示した。
【0049】
そして、パワープラント54を囲うように、2個の傾斜型液封マウント20、20と1個の鉛直型液封マウント40と、2個のラバーマウント60、60を配置する。
(b)に示すとおり、ラバーマウント60、60は、ミッション53を支持する。
【0050】
図5は第1実施例の作用図であり、(a)は比較例図、(b)は実施例図である。
(a)では、傾斜型液封マウント20をパワープラント54の全幅Wより外側に配置した。パワープラント54の前後振動(x方向の振動)は、質量中心57を中心にした前後並進運動とヨー運動が合成された形態で傾斜型液封マウント20に作用すると考えられる。
質量中心57から傾斜型液封マウント20までの左右方向の距離L1が大きいほど、ヨー運動が増大し、逆に前後並進運動が減少する。前後並進運動の減少に伴って傾斜型液封マウント20における前後方向の変位が減少するので、液封マウント20で十分に減衰能力を発揮することができない。
【0051】
(b)では、質量中心57から傾斜型マウント20までの左右方向の距離L2を、小さくした。すなわち、少なくとも1個の傾斜型液封マウント20を、パワープラント54の全幅の内側に配置した。これにより、距離L2が小さくなり、傾斜型液封マウント20における前後方向の変位が増大し、減衰量が増加する。
【0052】
傾斜型液封マウント20は上下振動を主として減衰し、前後振動の減衰能力は小さいため、距離L2を小さくして前後方向の変位を大きくすることは、傾斜型液封マウント20の採用を促す効果を発揮する。
【0053】
すなわち、第1実施例は、車両長手軸11に直角に且つ水平にクランク軸が向くように配置してなる横置きエンジン16を、エンジンマウントを介して車体側に支持させる横置きエンジンの支持構造において、エンジンマウントに、作動液を封じ込め且つ最大減衰発生軸が鉛直線に対して所定角傾斜させてなる傾斜型液封マウント20を少なくとも1個含み、この傾斜型液封マウント20を、横置きエンジン16にミッション53を加えてなるパワープラント54の全幅Wよりも内側に配置したことを特徴とする。
【0054】
図2に戻って、エンジンマウントに含める少なくとも1個の傾斜型液封マウント20は、最大減衰軸30を鉛直線に対してθだけ傾斜させたために、上下振幅並びに前後振幅を減衰させることができる。構成材料は、図3に示した従来の鉛直型液封マウント40と大差ないので、製造費のアップを抑えることができ、サイズアップを抑えることができる。
【0055】
加えて、傾斜型液封マウント20の性能をカバーするために、同マウント20を図5(b)に示す如くパワープラント54の全幅Wより内側に配置した。
前後振動は、パワープラント54の質量中心57を中心にした前後並進運動とヨー運動が合成された形態で傾斜型液封マウント20に作用すると考えられる。
【0056】
傾斜型液封マウント20をパワープラント54の全幅Wの内側に配置すれば、ヨー運動は十分に小さくすることができ、前後並進運動が大きくなるため、傾斜型液封マウント20に加わる前後振動が大きくなり、傾斜型液封マウント20の減衰能力を十分に発揮させることができる。
傾斜型液封マウント20の採用と、それの配置位置を工夫したことにより、横置きエンジン16に好適なエンジン支持構造を提供することができたと言える。
【0057】
図6は本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第2実施例図であり、(a)は平面図、(b)は同b−b矢視図である。
符号は図4で説明したものと同じであるから、説明を省略する(以下同様)。
(a)に示すとおり、パワープラント54の後に且つ全幅Wの内側に傾斜型液封マウント20を配置した。パワープラント54の前には鉛直型液封マウント40を配置した。
【0058】
そして、(b)に示すとおりに、パワープラント54の質量中心57を通るレベル線58にほぼ合致するように、傾斜型液封マウント20の高さを決めた。傾斜型液封マウント20の高さ中心線は、図2で述べた符号34であり、この中心線34をレベル線58に合致若しくは接近させた。
【0059】
図7は第2実施例の作用図であり、(a)は比較例図、(b)は実施例図である。
(a)は質量中心57から距離H1だけ低い位置に傾斜型液封マウント20を配置した比較例であり、質量中心57における前後振動(x軸方向振動)は、距離H1が大きいほど、大きなモーメントとなって傾斜型液封マウント20に作用する。この傾斜型液封マウント20の存在により、パワープラント54が傾斜型液封マウント20を支点として回転することも考えられる。
【0060】
(b)では質量中心57のレベルに傾斜型液封マウント20のレベルを合わせたので、傾斜型液封マウント20に純粋に前後振動を負担させることができる。傾斜型液封マウント20の存在により、パワープラント54が傾斜型液封マウント20を支点として回転することもない。
【0061】
すなわち、第2実施例では、傾斜型液封マウント20は、パワープラント54の質量中心57とほぼ同じ高さに配置したことを特徴とする。
パワープラント54の質量中心57と傾斜型液封マウント20とに高低差があると、この高低差に比例した大きさの前後力が傾斜型液封マウント20に作用する。
そこで、第2実施例では前記高低差を無くすることにより、傾斜型液封マウント20に作用する前後力を大きくし、液封マウントの減衰能力を発揮させる。
【0062】
図8は本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第3実施例図であり、(a)は平面図、(b)は同b−b矢視図である。
(a)に示すとおり、パワープラント54の前後に傾斜型液封マウント20F、20Rを配置する。これらの傾斜型液封マウント20F、20Rは共にパワープラント53の全幅Wの内側に配置する。
【0063】
(b)に示すとおり、質量中心57からH2だけ上に後の傾斜型液封マウント20Rを配置し、質量中心57からH3だけ下に前の傾斜型液封マウント20Rを配置する。
距離H2と距離H3をほぼ等しくすれば、モーメントを打ち消しあい、傾斜型液封マウント20F、20Rに純粋に前後振動を負担させることができる。
【0064】
すなわち第3実施例では、傾斜型液封マウント20F、20Rは、複数個であり、これらの傾斜型液封マウント20F、20Rの高さの平均値が、パワープラント54の質量中心57の高さとほぼ同じであることを特徴とする。
【0065】
傾斜型液封マウントの個数が複数であるときには、全ての傾斜型マウントをパワープラントの質量中心レベルに合わせる必要はなく、全ての傾斜型マウントの高さの平均値が質量中心レベルに合うようにすればよい。高低差に伴って発生するモーメントが互いに相殺されるからである。
第3実施例によれば、個々の傾斜型液封マウントはレベルを比較的自由に選択できるため、傾斜型液封マウントの配置の自由度が高まる。
【0066】
図9は本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第4実施例図であり、(a)は比較例図、(b)は実施例図である。
(a)は、図5(b)に近似した図であり、傾斜型液封マウント20はパワープラント54の全幅Wの内側にあるものの質量中心57までの左右方向の距離L3は全幅Wの1/2に近似する程度に大きい。許容できる大きさとは言え、距離L3に比例する大きなヨー運動が発生し、少ない前後振動が傾斜型液封マウント20に作用するため、十分な減衰能力を発揮させることができない。
【0067】
(b)は、質量中心57から傾斜型液封マウント20までの左右方向の距離L4を限りなくゼロに近づけて配置とした。(a)よりは、傾斜型液封マウント20における前後方向の入力が大きくなり、大きな減衰を発揮させることができ、エンジンの揺れを少なくすることができる。
【0068】
すなわち、第4実施例は、平面視で、パワープラント54の質量中心57を通る車両長手軸11の上若しくはその近傍に、傾斜型液封マウント20を配置したことを特徴とする。
前後振動は、パワープラントの質量中心を中心にした前後並進運動とヨー運動とが合成された形態で傾斜型液封マウントに作用すると考えられる。傾斜型液封マウントをパワープラントの質量中心を通る車両長手軸上若しくはその近傍に配置すれば、前記ヨー運動はゼロに近似し、パワープラントの前後並進運動を効率よく液封マウントへ伝えることができ、傾斜型液封マウントの減衰性能を有効に発揮させることができる。
【0069】
しかし、レイアウトの観点でエキゾーストマニホールドやボディやサブフレームやミッションケースとのクリアランスの関係で、傾斜型液封マウント20をパワープラント54の質量中心57を通る車両長手軸11の上若しくはその近傍に置きにくいことがある。そのときには、次の実施例が有効となる。
【0070】
図10(a)、(b)は本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第5実施例図である。
(a)、(b)共に、質量中心57を中心に左右に傾斜型液封マウント20、20を配置し、質量中心57から左右の傾斜型液封マウント20、20までの左右方向の距離L5、L6を、ほぼ同一にした。ほぼ同一にすることにより、左右のエンジンマウントを支点として発生が予想される左右のヨー運動が相殺され、傾斜型液封マウント20を質量中心57を通る車両長手軸11の上若しくはその近傍に置いたのと同等の効果が得られる。
【0071】
すなわち、第5実施例は、平面視で、パワープラントの質量中心を通る車両長手軸の左右に傾斜型液封マウントを配置し、且つ車両長手軸から左の傾斜型液封マウントまでの距離と、車両長手軸から右の傾斜型液封マウントまでの距離とをほぼ同一にしたことを特徴とする。
【0072】
傾斜型液封マウントの個数が複数であるときには、全ての傾斜型マウントをパワープラントの質量中心を通る車両長手軸の上若しくは近傍に配置する必要はなく、車両長手軸から左の傾斜型液封マウントまでの距離と、車両長手軸から右の傾斜型液封マウントまでの距離を合わせるだけでよい。左右のモーメントが相殺されるからである。
第5実施例によれば、質量中心からの左右方向の配置位置を比較的自由に選択できるため、傾斜型液封マウントの配置の自由度が高まる。
【0073】
図11(a)、(b)は本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第6実施例図である。
(a)は、パワープラント54の前後に傾斜型液封マウント20、20を、逆V字(ハの字)を描くように配置したことを特徴とする。
(b)は、パワープラント54の前後に傾斜型液封マウント20、20を、V字を描くように配置したことを特徴とする。
【0074】
図12は第6実施例の作用図であり、(a)は比較例図、(b)は実施例図である。
(a)の比較例では、前後の傾斜型液封マウント20、20共に前上がりに傾斜させた。この結果、パワープラント54の前後振動は矢印Aの如く前下がりに発生し、傾斜型液封マウント20、20に含まれる円錐ゴムがへたった場合には僅かではあるがパワープラント54が恒久的に前へずれ、エンジン16のクランク軸が前へずれる。パワープラントが所定の位置から前又は後へずれることは振動対策上好ましくない。
【0075】
この点(b)では、一対の傾斜型液封マウント20、20を対向配置したので、円錐ゴムのへたりを相殺しあうため、パワープラント54が前又は後へ恒久的にずれることを無い。
【0076】
すなわち第6実施例は、図12(b)に示す如く側面視で、パワープラント54の質量中心57を通る車両クロス軸(点57を通る図面表裏方向辺延びる軸)の前後(図面上では左右)に傾斜型液封マウント20、20を配置し、これらの前後の傾斜型液封マウント20、20は最大減衰発生軸30、30が、V字又は逆V字をなすように配置したことを特徴とする。
【0077】
ゴムは繰返し負荷を受け、そこにエンジンからの熱が加わると、クリープ現象によりへたる。傾斜型液封マウントは上部の円錐ゴムも傾斜させる。前記へたりにより円錐ゴムの上面が僅かではあるが前後、すなわち車両の前又は後方向に移動する。この結果、傾斜型液封マウントの受け面が前又後に変位し、横置きエンジンの位置が変化する。この変化は、エンジンから車体への振動伝達の増加を誘発する可能性がある。
この点、第6実施例では一対の傾斜型液封マウントを対向配置若しくは背中合わせに配置したため、前後の移動を相殺し、問題の発生を防止することができる。
【0078】
次に、本発明の傾斜型液封マウント20の減衰特性を説明する。
図13は減衰特性を解析するために必要なグラフであり、横軸xは前後方向、縦軸zは上下方向に相当する。θは傾斜角、Ki(0)は減衰軸方向の損失バネ、Ki(x)は前後方向の損失バネ、Ki(z)は上下方向の損失バネである。
【0079】
図から明らかなように、Ki(x)=Ki(0)×sinθとなる。
【0080】
一方、減衰軸方向の振幅をL(0)、前後方向の振幅をL(x)とすれば、同様に、L(x)=L(0)×sinθとなる。
【0081】
前後方向の減衰エネルギー量をE(x)とすれば、このE(x)はKi(x)×L(x)に比例する。Ki(x)=Ki(0)×sinθ、L(x)=L(0)×sinθであるから、前後方向の減衰エネルギー量E(x)は、Ki(0)×sinθ×L(0)×sinθ=E(0)×sin2θに比例する。
【0082】
便宜上、前後方向の減衰エネルギー量E(x)=E×sin2θと表す。
上下方向については、xをzに変更し、sinθをcosθに変更すればよいから、上下後方向の減衰エネルギー量E(z)=E×cos2θと表すことができる。
【0083】
図14は本発明の第7実施例を説明するためのグラフであり、横軸はθ、縦軸は減衰エネルギー量を表す。曲線E(x)は、E(x)=E×sin2θによる。
エンジンマウントは基本的に上下振動を減衰させるためのものであるから、傾斜型液封マウント20であっても、主作用は上下振動減衰、従作用が前後振動減衰となる。
経験的に、前後振動減衰は3.0%を確保したい。縦軸の0.03が3.0%に相当するため、傾斜角θに読替えると、θ=10°が下限となる。
【0084】
そこで、第7実施例では、傾斜型液封マウントは、車両長手軸に沿って傾斜させるとともに、その傾斜角は10°を下回らないことを特徴とする。
傾斜角の大小は、傾斜型液封マウントの前後方向の減衰性能の大小を決定する。傾斜角が10°を下回ると、前後方向の減衰性能が過少になるため、傾斜角は10°以上にする必要があるからである。
【0085】
図15は本発明の第8実施例を説明するためのグラフであり、横軸はθ、縦軸は減衰エネルギー量を表す。右上がりの曲線は、E(x)=E×sin2θ、右下がりの曲線は、E(z)=E×cos2θによる。
【0086】
車両が不整路面を走るとき、車体の上下加速度と前後加速度の関係は、路面形状やサスペンションの仕様で変化するが、発明者らの研究によれば、上下加速度:前後加速度は、15:1〜2:1の範囲が適当である。
2:1の2は上下成分で、1が前後成分であるが、これ以上は上下成分を減ずることはできない。エンジンマウントは本来、上下振動を減衰すべきものであるからである。
15:1は傾斜角15°に相当し、2:1は傾斜角35°に相当する。
【0087】
すなわち、第8実施例は、傾斜角は15°〜35°の範囲にあることを特徴とする。
傾斜角が15°以上であれば前後方向の減衰性能はより高まる。しかし、前後方向の減衰性能が高まる分だけ、上下方向の減衰性能が低下する。そこで、傾斜角の上限を35°にする。
【0088】
図16は本発明の第9実施例の説明図であり、パワープラント54の前後に傾斜型液封マウント20F、20Rを配置する。
傾斜型液封マウント20F、20Rは上下振動に加えて前後振動を減衰させるために配置する。従って、傾斜型液封マウント20F、20Rのうちの少なくとも一方は、減衰特性のピーク周波数が横置きエンジンを有したパワープラントの前後共振周波数に近似させることが望ましい。横置きエンジンを有したパワープラントの前後共振周波数がLであるときに、0.6L〜1.5Lの範囲、好ましくは0.7L〜1.3Lの範囲の周波数にピーク周波数が合うように傾斜型液封マウント20F又は20Rを設定する。
【0089】
すなわち、第9実施例は、パワープラントの共振周波数のうちで車両長手軸に沿った成分をパワープラントの前後共振周波数と呼ぶときに、少なくとも1個の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、パワープラントの前後共振周波数付近に設定されていることを特徴とする。
【0090】
エンジンマウントには各種の周波数帯の振動が作用する。その中で、パワープラントの前後共振周波数は最も重要な周波数であり、この様な前後共振周波数に対応させる傾斜型液封マウントを少なくとも1個設けることは、パワープラントの前後の揺れを押え、結果として車体の前後方向の振動を抑える上で有効である。
【0091】
さらに本発明者らは、図のように前後の傾斜型液封マウント20F、20Rを配置した場合に、例えば後の傾斜型液封マウント20Rのピーク周波数は、パワープラントの前後共振周波数付近に設定するが、前の傾斜型液封マウント20Fは別の設定することで新たな効果を発揮させることができることを見出した。
【0092】
エンジンマウントに作用する各種の振動のうちで、車輪からサスペンションを通じて作用するバネ下の前後共振周波数も重要となる。このバネ下の前後共振周波数は、実用に供されている車両で実際に計測したところ、パワープラントの前後共振周波数より2〜15Hzだけ高いことが認められた。そこで、前の傾斜型液封マウント20Fのピーク周波数は、後の傾斜型液封マウント20Rより少なくとも2Hz高く設定した。
【0093】
すなわち、第10実施例では、傾斜型液封マウントは、複数個であり、第1の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、パワープラントの前後共振周波数付近に設定され、第2の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、第1の傾斜型液封マウントより少なくとも2Hz高く設定されていることを特徴とする。
【0094】
尚、傾斜型液封マウント20は、図2で説明した構造を基本にするが、図3で説明した鉛直型液封マウント40を全体的にθだけ傾けることで代用することができる。
【0095】
ただし、鉛直型液封マウント40を全体的にθだけ傾けると、ボルト49が斜めになるため、エンジン側に傾斜面を形成して斜めのボルト孔を設ける必要が発生し、エンジン側のコストがアップする。図2の構造であれば、傾斜型液封マウント20は若干コストアップになるが、エンジン側は従来のままで済ませることができる。
【0096】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1によれば、エンジンマウントに含めた少なくとも1個の傾斜型液封マウントは、最大減衰発生軸を鉛直線に対して車両長手軸に沿って傾斜させたために、上下振幅並びに前後振幅を減衰させることができる。構成材料は、従来の鉛直型液封マウントと大差ないので、製造費のアップを抑えることができ、サイズアップを抑えることができる。
【0097】
ただし、傾斜型液封マウントの性能をカバーするために、同マウントをパワープラントの全幅より内側に配置することにした。前後振動は、パワープラントの質量中心を中心にした前後並進運動とヨー運動とが合成された形態で傾斜型液封マウントに作用すると考えられる。傾斜型液封マウントをパワープラントの全幅の内側に配置すれば、ヨー運動は十分に小さくすることができ、傾斜型液封マウントに加わる前後振幅が大きくなり、傾斜型液封マウントの減衰能力を発揮することができる。
傾斜型液封マウントの採用と、それの配置位置を工夫したことにより、横置きエンジンに好適なエンジン支持構造を提供することができたと言える。
【0098】
また、パワープラントの質量中心と傾斜型液封マウントとに高低差があると、この高低差に比例した大きさのエンジンのピッチングモーメントが発生し、液封マウントの前後変位が少なくなる。
そこで、請求項1では前記高低差を無くすることにより、傾斜型液封マウントに作用する前後力を大きくし、液封マウントの減衰能力を発揮させる。
【0099】
請求項2では、傾斜型液封マウントは、複数個であり、これらの傾斜型液封マウントの高さの平均値が、パワープラントの質量中心の高さとほぼ同じであることを特徴とする。
【0100】
傾斜型液封マウントの個数が複数であるときには、全ての傾斜型マウントをパワープラントの質量中心レベルに合わせる必要はなく、全ての傾斜型マウントの高さの平均値が質量中心レベルに合うようにすればよい。高低差に伴って発生するモーメントが互いに相殺されるからである。
請求項2によれば、個々の傾斜型液封マウントはレベルを比較的自由に選択できるため、傾斜型液封マウントの配置の自由度が高まる。
【0101】
請求項3は、平面視で、パワープラントの質量中心を通る車両長手軸の上若しくはその近傍に、傾斜型液封マウントを配置したことを特徴とする。
前後振動は、パワープラントの質量中心を中心にした前後並進運動とヨー運動とが合成された形態で傾斜型液封マウントに作用すると考えられる。傾斜型液封マウントをパワープラントの質量中心を通る車両長手軸上若しくはその近傍に配置すれば、前記ヨー運動はゼロに近似し、パワープラントの前後並進運動を効率よく液封マウントへ伝えることができ、傾斜型液封マウントの減衰性能を有効に発揮させることができる。
【0102】
請求項4は、平面視で、パワープラントの質量中心を通る車両長手軸の左右に傾斜型液封マウントを配置し、且つ車両長手軸から左の傾斜型液封マウントまでの距離と、車両長手軸から右の傾斜型液封マウントまでの距離とをほぼ同一にしたことを特徴とする。
【0103】
傾斜型液封マウントの個数が複数であるときには、全ての傾斜型マウントをパワープラントの質量中心を通る車両長手軸の上若しくは近傍に配置する必要はなく、車両長手軸から左の傾斜型液封マウントまでの距離と、車両長手軸から右の傾斜型液封マウントまでの距離を合わせるだけでよい。左右のモーメントが相殺されるからである。
請求項4によれば、質量中心からの左右方向の配置位置を比較的自由に選択できるため、傾斜型液封マウントの配置の自由度が高まる。
【0104】
請求項5は、側面視で、パワープラントの質量中心を通る車両クロス軸の左右に傾斜型液封マウントを配置し、これらの左右の傾斜型液封マウントは最大減衰発生軸が、V字又は逆V字をなすように配置したことを特徴とする。
【0105】
ゴムは繰返し負荷を受け、そこにエンジンからの熱が加わると、クリープ現象によりへたる。傾斜型液封マウントは上部の円錐ゴムも傾斜させる。前記へたりにより円錐ゴムの上面が僅かではあるが前後、すなわち車両の前又は後方向に移動する。この結果、傾斜型液封マウントの受け面が前又後に変位し、横置きエンジンの位置が変化する。この変化は、エンジンから車体への振動伝達の増加を誘発する可能性がある。
この点、請求項5では一対の傾斜型液封マウントを対向配置若しくは背中合わせに配置したため、前後の移動を相殺し、問題の発生を防止することができる。
【0106】
請求項6では、傾斜型液封マウントは、その傾斜角が10°を下回らないことを特徴とする。
傾斜角の大小は、傾斜型液封マウントの前後方向の減衰性能の大小を決定する。傾斜角が10°を下回ると、前後方向の減衰性能が過少になるため、傾斜角は10°以上にする必要がある。
【0107】
請求項7は、傾斜角は15°〜35°の範囲にあることを特徴とする。
傾斜角が15°以上であれば前後方向の減衰性能はより高まる。しかし、前後方向の減衰性能が高まる分だけ、上下方向の減衰性能が低下する。そこで、傾斜角の上限を35°にする。
【0108】
請求項8は、パワープラントの共振周波数のうちで車両長手軸に沿った成分をパワープラントの前後共振周波数と呼ぶときに、少なくとも1個の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、パワープラントの前後共振周波数付近に設定されていることを特徴とする。
エンジンマウントには各種の周波数帯の振動が作用する。その中で、パワープラントの前後共振周波数は最も重要な周波数であり、この様な前後共振周波数に対応させる傾斜型液封マウントを少なくとも1個設けることは、パワープラントの前後の揺れを押え、結果として車体の前後方向の振動を抑える上で有効である。
【0109】
請求項9では、傾斜型液封マウントは、複数個であり、第1の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、パワープラントの前後共振周波数付近に設定され、第2の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、第1の傾斜型液封マウントより少なくとも2Hz高く設定されていることを特徴とする。
【0110】
第1の傾斜型液封マウントのピーク周波数をパワープラントの前後共振周波数に合わせることの理由は、上述の通りである。
エンジンマウントに作用する各種の振動のうちで、車輪からサスペンションを通じて作用するバネ下の前後共振周波数が次に重要となる。このバネ下の前後共振周波数は、実用に供されている車両で実際に計測したところ、パワープラントの前後共振周波数より2〜15Hzだけ高いことが認められた。そこで、第2の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、第1の傾斜型液封マウントより少なくとも2Hz高く設定した。
【0111】
請求項9によれば、複数の傾斜型液封マウントにより、パワープラントの前後共振周波数とバネ下の前後共振周波数との両方に対応させることができ、乗り心地性を一段と改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】縦置きエンジンと横置きエンジンの比較説明図
【図2】本発明に係る傾斜型液封マウントの断面図
【図3】鉛直型液封マウントの断面図
【図4】本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第1実施例図
【図5】第1実施例の作用図
【図6】本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第2実施例図
【図7】第2実施例の作用図
【図8】本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第3実施例図
【図9】本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第4実施例図
【図10】本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第5実施例図
【図11】本発明に係る横置きエンジンのためのエンジンマウントの配置に係る第6実施例図
【図12】第6実施例の作用図
【図13】減衰特性を解析するために必要なグラフ
【図14】本発明の第7実施例を説明するためのグラフ
【図15】本発明の第8実施例を説明するためのグラフ
【図16】本発明の第9実施例の説明図
【図17】特公昭63−61533号公報の第2図を再掲した図
【図18】図17の18−18線断面図
【符号の説明】
10…車両、11…車両長手軸、15…クランク軸、16…横置きエンジン、20…傾斜型液封マウント、28…円錐ゴム、29…センター金具、30…最大減衰発生軸、32…ボルト、33…作動液、34…傾斜型液封マウントの高さ中心線、53…ミッション、54…パワープラント、57…パワープラントの質量中心、58…質量中心を通るレベル線、θ…傾斜角、W…パワープラントの全幅。
Claims (9)
- 車両長手軸に直角に且つ水平にクランク軸が向くように配置してなる横置きエンジンを、エンジンマウントを介して車体側に支持させる横置きエンジンの支持構造において、
前記エンジンマウントに、作動液を封じ込め且つ最大減衰発生軸が鉛直線に対して所定角だけ車両長手軸に沿って傾斜させてなる傾斜型液封マウントを少なくとも1個含み、
この傾斜型液封マウントを、横置きエンジンにミッションを加えてなるパワープラントの全幅よりも内側に配置するとともに前記パワープラントの質量中心とほぼ同じ高さに配置し、
前記横置きエンジンに連結するために前記傾斜型液封マウントに設けられたボルトを鉛直方向に向けたことを特徴とする横置きエンジンの支持構造。 - 車両長手軸に直角に且つ水平にクランク軸が向くように配置してなる横置きエンジンを、エンジンマウントを介して車体側に支持させる横置きエンジンの支持構造において、
前記エンジンマウントに、作動液を封じ込め且つ最大減衰発生軸が鉛直線に対して所定角だけ車両長手軸に沿って傾斜させてなる傾斜型液封マウントを少なくとも1個含み、
この傾斜型液封マウントを、横置きエンジンにミッションを加えてなるパワープラントの全幅よりも内側に配置するとともに複数個とし、これらの傾斜型液封マウントの高さの平均値が、前記パワープラントの質量中心の高さとほぼ同じであり、
前記横置きエンジンに連結するために前記傾斜型液封マウントに設けられたボルトを鉛直方向に向けたことを特徴とする横置きエンジンの支持構造。 - 平面視で、前記パワープラントの質量中心を通る車両長手軸の上若しくはその近傍に、前記傾斜型液封マウントを配置したことを特徴とする請求項1記載の横置きエンジンの支持構造。
- 平面視で、前記パワープラントの質量中心を通る車両長手軸の左右に前記傾斜型液封マウントを配置し、且つ車両長手軸から左の傾斜型液封マウントまでの距離と、車両長手軸から右の傾斜型液封マウントまでの距離とをほぼ同一にしたことを特徴とする請求項2記載の横置きエンジンの支持構造。
- 側面視で、前記パワープラントの質量中心を通る車両クロス軸の前後に前記傾斜型液封マウントを配置し、これらの前後の傾斜型液封マウントは最大減衰発生軸が、V字又は逆V字をなすように配置したことを特徴とする請求項2又は請求項4記載の横置きエンジンの支持構造。
- 前記傾斜型液封マウントは、その傾斜角が10°を下回らないことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の横置きエンジンの支持構造。
- 前記傾斜角は15°〜35°の範囲にあることを特徴とする請求項6記載の横置きエンジンの支持構造。
- 前記パワープラントの共振周波数のうちで車両長手軸に沿った成分をパワープラントの前後共振周波数と呼ぶときに、前記少なくとも1個の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、パワープラントの前後共振周波数付近に設定されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の横置きエンジンの支持構造。
- 前記傾斜型液封マウントは、複数個であり、第1の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、前記パワープラントの前後共振周波数付近に設定され、第2の傾斜型液封マウントのピーク周波数は、前記第1の傾斜型液封マウントより少なくとも2Hz高く設定されていることを特徴とする請求項2、請求項4、請求項5、請求項6又は請求項7記載の横置きエンジンの支持構造。
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