JP2006175894A - Engine mounting structure of vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両のエンジン搭載構造に関する。 The present invention relates to a vehicle engine mounting structure.
直列3気筒エンジンでは、ピストンを含む可動部分の往復運動によって生じる慣性力の半分の大きさの慣性力を生じさせるウエイトが気筒毎に取り付けられる場合が多い。しかし、この場合には、クランク軸ピッチ方向とヨー方向に不釣り合い偶力が残り、エンジンは所謂すりこぎ運動をすることになる。かかる不釣り合い偶力は、このエンジンを車体に搭載した場合に、車体の振動の原因となる。 In an in-line three-cylinder engine, a weight that generates an inertial force that is half the inertial force generated by the reciprocating motion of a movable part including a piston is often attached to each cylinder. However, in this case, an unbalanced couple remains in the crankshaft pitch direction and the yaw direction, and the engine performs a so-called plowing motion. Such unbalanced couple causes vibration of the vehicle body when the engine is mounted on the vehicle body.
一方、この種のエンジンを車体に支持させる構造として、車体に取り付けた二つのマウントによってエンジンのクランク軸方向の両端部を支持させるとともに、車体とエンジンとの間に架設したトルクロッドによって、エンジンのクランク軸ロール方向の動きを抑制するものが知られている(例えば特許文献1)。かかる支持構造は、ペンデュラムマウントと呼ばれている。
しかしながら、重量の嵩むエンジンを支持すべく、マウントの上下方向のバネ定数は比較的大きく設定する必要があるため、当該マウントではピッチ方向の偶力が減衰されにくくなり、車体側の上下方向振動が大きくなってしまう場合があった。 However, since the spring constant in the vertical direction of the mount needs to be set relatively large in order to support a heavy engine, the mount couple in the pitch direction is less likely to be attenuated, and the vertical vibration on the vehicle body side is not easily attenuated. In some cases, it would become larger.
そこで、本発明は、車両のエンジン搭載構造において、直列3気筒のエンジンの不釣り合い偶力によって生じる車体側の振動を抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress the vibration on the vehicle body side caused by the unbalance couple of an in-line three-cylinder engine in a vehicle engine mounting structure.
本発明にかかる車両のエンジン搭載構造にあっては、直列3気筒エンジンにおいて、ウエイトを用いて1次偶力のクランク軸ピッチ方向成分がほぼ0になるようにし、そのエンジンをクランク軸方向両端側に配置したマウントによって車体に支持させるようにしたことを最も主要な特徴とする。 In the vehicle engine mounting structure according to the present invention, in the in-line three-cylinder engine, the weight of the primary couple is made substantially zero in the crankshaft pitch direction component, and the engine is connected to both ends of the crankshaft direction. The most important feature is that it is supported on the vehicle body by a mount placed on the vehicle.
本発明によれば、ウエイトを用いて往復運動による1次偶力のクランク軸ピッチ方向成分を減殺したため、重量の嵩むエンジンを支持すべくマウントのバネ定数を大きくした場合でも、車体側での上下方向の振動を抑制することができる。 According to the present invention, the weight of the first couple due to reciprocating motion is reduced to reduce the crankshaft pitch direction component. Therefore, even when the spring constant of the mount is increased to support a heavy engine, Directional vibration can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態にかかるエンジン搭載構造の斜視図、図2は、エンジン搭載構造の正面図、図3は、エンジン搭載構造の平面図(上面図)、図4は、エンジン搭載構造で用いられるマウントの分解斜視図、図5は、搭載されるエンジンの要部を模式的に示した斜視図、図6は、エンジン搭載構造で用いられる二つのマウントのバネ定数比と車体フロア振動レベルとの相関関係を示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an engine mounting structure according to the present embodiment, FIG. 2 is a front view of the engine mounting structure, FIG. 3 is a plan view (top view) of the engine mounting structure, and FIG. 4 is an engine mounting structure. 5 is an exploded perspective view of the mount used, FIG. 5 is a perspective view schematically showing a main part of the mounted engine, and FIG. 6 is a spring constant ratio and a vehicle body floor vibration level of the two mounts used in the engine mounting structure. It is a figure which shows correlation with.
エンジンユニット1は、直列3気筒のエンジン1aとトランスミッション1bとを一体化されて構成されており、複数の支持部材(マウント2やトルクロッド4)によって車体3に支持されている。
The
本実施形態では、エンジンユニット1は、エンジン1aのクランク軸方向(図1中Xの方向)が車幅方向に沿うように配置されており、所謂横置きレイアウトが採用されている。
In the present embodiment, the
なお、この明細書では、クランク軸(X軸)を基準として、エンジンユニット1の運動の方向(ピッチ方向、ヨー方向、ロール方向)を定義する。すなわち、クランク軸と直交して水平方向に伸びるY軸(車両前後方向に伸びる軸)周りの方向をピッチ方向と規定し、クランク軸と直交して上下方向に伸びるZ軸周りの方向をヨー方向と規定し、クランク軸(X軸)周りの方向をロール方向と定義する。
In this specification, the direction of motion (pitch direction, yaw direction, roll direction) of the
さて、エンジンユニット1のクランク軸方向の両端部には、それぞれブラケット6A,6Bが設けられている。具体的には、ブラケット6Aは、エンジン1aの車幅方向端部の側端面に設けられる一方、ブラケット6Bは、トランスミッション1bの車幅方向端部の上端面に設けられている。そして、各ブラケット6A,6Bと各マウント2とが、ボルト16等によって締結されている。すなわち、このエンジンユニット1は、エンジン1aのクランク軸方向両端側に配置されたマウント2を介して、車体3に支持されている。
Now,
マウント2は、車体3の前部空間(エンジンルーム)の両サイドで車両前後方向に伸びるフロントサイドメンバ5の上部に設けられた棚部5aの上面に取り付けられている。
The
図4に例示するマウント2は、車体3側に当接する基部11と、山なりに基部11上を覆う被覆部17とを有している。基部11には、筒部12が形成されており、この筒部12の内側に弾性体としてのゴム13が固着され、さらにこのゴム13に締結部14が固着されている。これら筒部12、ゴム13、および締結部14により、ブッシングが形成されている。締結部14には、ねじ穴15が設けられており、このねじ穴15に螺結したボルト16(図1)により、ブラケット6A,6Bとマウント2とが締結される。すなわち、このゴム13の弾性力によって、エンジンユニット1から車体3への振動の伝達が抑制されている。なお、基部11および被覆部17には貫通穴18が設けられており、マウント2は、この貫通穴18内に挿通されたボルト等により車体3に取り付けられる。
The
ここで、本実施形態では、このマウント2の上下方向(すなわちクランク軸ピッチ方向)のバネ定数kyを、車両前後方向(すなわちクランク軸ヨー方向)のバネ定数kzより大きくしてある。すなわち、上下方向のバネ定数kyを比較的大きくすることで、質量の大きいエンジンユニット1のより安定的な支持を可能とし、かつ、車両前後方向のバネ定数kzを比較的小さくすることで、この方向の振動の減衰量を高めている。なお、バネ定数は、弾性体としてのゴム13の形状や材質等によって適宜に調節可能である。
Here, in this embodiment, the spring constant ky in the vertical direction (that is, the crankshaft pitch direction) of the
一方、トルクロッド4は、車体前部空間の下部で車幅方向に伸びるフロントクロスメンバ7に取り付けられるブッシング8と、エンジンユニット1側でクランク軸(X軸)より下側に取り付けられるブッシング10と、二つのブッシング8,10間を締結するロッド9とを備えており、エンジンユニット1の主としてロール方向の運動を規制するものである。かかる構成は、クランク軸より上側に配置されたマウント2とともに、エンジン1aの始動時に生じるクランク軸周りのモーメントMx(図1)による影響を軽減するのに効果がある。
On the other hand, the
次に、本実施形態にかかるエンジン1aによって生じる不釣り合い偶力について説明する。
Next, the unbalance couple generated by the
直列3気筒エンジンの場合、ピストンを含む可動部分の往復運動によって生じる1次偶力Mpy(ピッチ方向)は、
Mpy=Wp・Rp・ω2・S・√3・sin(ω・t−π/3)/g
となる(ここに、Wp:ピストン質量、Rp:アーム長さ、ω:クランク軸の角速度、S:気筒間距離、t:時間、g:重力加速度)。
一方、各気筒について、質量Wbのカウンタウエイトを設けると、当該カウンタウエイトの回転運動によって生じる1次偶力は、ピッチ方向(Mby)およびヨー方向(Mbz)にそれぞれ生じ、
Mby=Ab・sin(ω・t+2π/3)
Mbz=Ab・cos(ω・t+2π/3)
となる(ここに、Ab:カウンタウエイトによる偶力の振幅を示す係数)。
ここで、
Ab=Wp・Rp・ω2・S・√3/g
とすると、エンジン1aに生じる偶力、すなわち、ピストンを含む可動部分の往復運動によって生じる1次偶力と、カウンタウエイトの回転運動によって生じる1次偶力の和は、ピッチ方向(My)およびヨー方向(Mz)について、それぞれ、
My=Ab・sin(ω・t−π/3)+Ab・sin(ω・t+2π/3)
=0
Mz=−Ab・cos(ω・t−π/3)
となる。すなわち、ピストンを含む可動部分の慣性力の大きさと、カウンタウエイトの慣性力の大きさとを等しくする(バランス率を100%にする)ことで、ピッチ方向の偶力が相殺されて0となり、ヨー方向にのみ不釣り合い偶力Mz(1次)が残存することになる。
In the case of an inline 3-cylinder engine, the primary couple Mpy (pitch direction) generated by the reciprocating motion of the movable part including the piston is
Mpy = Wp · Rp · ω 2 · S · √3 · sin (ω · t−π / 3) / g
(Wp: piston mass, Rp: arm length, ω: angular velocity of crankshaft, S: distance between cylinders, t: time, g: gravitational acceleration).
On the other hand, when a counterweight having a mass Wb is provided for each cylinder, primary couples generated by the rotational movement of the counterweight are generated in the pitch direction (Mby) and the yaw direction (Mbz), respectively.
Mby = Ab · sin (ω · t + 2π / 3)
Mbz = Ab · cos (ω · t + 2π / 3)
Where Ab is a coefficient indicating the amplitude of the couple due to the counterweight.
here,
Ab = Wp · Rp · ω 2 · S · √3 / g
Then, the sum of the couple generated in the
My = Ab · sin (ω · t−π / 3) + Ab · sin (ω · t + 2π / 3)
= 0
Mz = −Ab · cos (ω · t−π / 3)
It becomes. That is, by making the magnitude of the inertial force of the movable part including the piston equal to that of the counterweight (making the balance ratio 100%), the couple in the pitch direction is offset to zero, and the yaw The unbalanced couple Mz (primary) remains only in the direction.
エンジンユニット1をマウント2を介して車体3に取り付ける場合、ピッチ方向の振動(偶力)よりヨー方向の振動が対策しやすい。すなわち、マウント2は、質量の大きなエンジンユニット1を支持すべく、ピッチ方向にはバネ定数を大きく(すなわち硬く)する必要があるが、かかる大きなバネ定数では、振動(偶力)を十分に減衰させるのが難しいからである。この点、本実施形態によれば、不釣り合い偶力のピッチ方向成分は0となり、ヨー方向成分のみが残存するから、マウント2のヨー方向のバネ定数によって、不釣り合い偶力の減衰を図ることができる。つまり、本実施形態によれば、マウント2に関し、エンジンユニット1の支持のためのバネ定数kyと、偶力Mzを減衰させるためのバネ定数kzとを、別方向のバネ定数として比較的容易に設定することができるため、エンジンユニット1の支持特性、ならびに偶力Mzの減衰特性の双方を向上できるようになるのである。
When the
また、発明者らの研究により、エンジンユニット1の両端のマウント2のヨー方向のバネ定数kzの比率を適切に設定すれば、フロアの振動を効果的に低減できることが判明した。図6は、トランスミッション1b側のマウント2のヨー方向のバネ定数kzに対するエンジン1a側のマウント2のヨー方向のバネ定数kzの比率(以下、バネ定数比と記す)を変化させた場合に、運転席側および助手席側でアイドリング状態でのフロアの振動レベルがどのように変化するかを調べたものである。この結果によれば、上記バネ定数比が0.5以上3.5以下の範囲であれば、運転席側および助手席側の少なくともいずれか一方でフロア振動レベルが許容範囲(Vth以下;一般的に乗員がフロア振動を体感できないレベル)となり、また、バネ定数比が1.1以上1.5以下であれば、運転席側および助手席側の双方でフロア振動レベルば許容範囲(Vth以下)となることがわかった。
Further, the inventors' research has revealed that if the ratio of the spring constant kz in the yaw direction of the
以上の本実施形態によれば、ウエイトを用いて往復運動による1次偶力のピッチ方向成分を減殺し、ヨー方向成分のみ残存させたため、マウント2に関し、エンジンユニット1の支持のためのバネ定数kyと、偶力Mzを減衰させるためのバネ定数kzとを、別方向のバネ定数として比較的容易に設定することができるため、エンジンユニット1の支持特性、ならびに偶力Mzの減衰特性の双方を向上することができる。
According to the present embodiment described above, since the pitch direction component of the primary couple due to reciprocating motion is reduced using the weight and only the yaw direction component remains, the spring constant for supporting the
また、本実施形態によれば、気筒毎に、ピストンを含む可動部分の慣性力の大きさとカウンタウエイトの慣性力の大きさとがほぼ等しくなるようにするという、比較的簡素な構成により、1次偶力のピッチ方向成分を減殺し、ヨー方向成分のみ残存させることができる。 Further, according to the present embodiment, for each cylinder, the magnitude of the inertial force of the movable part including the piston and the magnitude of the inertial force of the counterweight are approximately equal to each other by the relatively simple configuration. It is possible to reduce the pitch direction component of the couple and leave only the yaw direction component.
また、本実施形態によれば、マウント2のクランク軸ピッチ方向のバネ定数を、クランク軸ヨー方向のバネ定数より大きくすることで、重量の嵩むエンジンユニット1をより安定的に支持することができる上、ヨー方向の1次偶力(振動)を効果的に減衰させることができる。
Further, according to the present embodiment, by increasing the spring constant in the crankshaft pitch direction of the
また、本実施形態によれば、クランク軸方向両端側に配置したマウント2について、エンジン1a側に配置したマウント2のヨー方向のバネ定数を、トランスミッション1b側に配置したマウント2のヨー方向のバネ定数の0.5〜3.5倍にしたため、運転席側および助手席側の少なくともいずれか一方で、一般的な乗員がフロアの振動レベルを実質的に体感できないレベルまで低減させることができる。
Further, according to the present embodiment, the spring constant in the yaw direction of the
また、本実施形態によれば、クランク軸方向両端側に配置したマウント2について、エンジン1a側に配置したマウント2のヨー方向のバネ定数を、トランスミッション1b側に配置したマウント2のヨー方向のバネ定数の1.1〜1.4倍にしたため、運転席側および助手席側の双方で、一般的な乗員がフロアの振動レベルを実質的に体感できないレベルまで低減させることができる。
Further, according to the present embodiment, the spring constant in the yaw direction of the
また、本実施形態によれば、マウント2を当該クランク軸に対して上側に配置する一方、エンジンユニット1のクランク軸に対して下側となる位置に、前記エンジンの当該クランク軸ロール方向の動きを抑制するトルクロッド4を取り付けたため、マウント2とトルクロッド4の双方を用いてエンジンユニット1のロール動作を効果的に抑制することができる。
Further, according to this embodiment, the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明にかかる構成は、上記実施形態のようにクランク軸を車幅方向に沿う姿勢でエンジンを横置きに配置した場合に有効であるのに加えて、クランク軸を車両前後方向に沿う姿勢でエンジンを縦置きに配置した場合にも有効である。また、マウントの構造や配置位置も、上記実施形態で示したものには限定されず、例えば、クランク軸の下側に配置してもよいし、バネ定数を可変設定可能なマウント等を用いてもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, the configuration according to the present invention is effective when the engine is placed horizontally with the crankshaft in a posture along the vehicle width direction as in the above embodiment, and the crankshaft is along the vehicle longitudinal direction. This is also effective when the engine is placed vertically in a posture. Also, the structure and arrangement position of the mount are not limited to those shown in the above embodiment. For example, the mount structure may be arranged below the crankshaft, or a mount that can variably set the spring constant is used. Also good.
1a エンジン
2 マウント
3 車体
4 トルクロッド(支持部材)
Claims (9)
ピストンを含む可動部分の往復運動によって生じる偶力を減殺するウエイトを有し、当該ウエイトにより1次偶力のクランク軸ピッチ方向成分がほぼ0となるように構成された直列3気筒のエンジンと、
前記車体に取り付けられ、前記エンジンのクランク軸方向両端側を支持するマウントと、
を有してなる車両のエンジン搭載構造。
The car body,
An in-line three-cylinder engine having a weight for reducing a couple generated by a reciprocating motion of a movable part including a piston, and configured so that a crank shaft pitch direction component of the primary couple is substantially zero by the weight;
Mounts attached to the vehicle body and supporting both ends of the engine in the crankshaft direction;
A vehicle engine mounting structure comprising:
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