パワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法
【課題】内燃機関の通常運転時と起動及び停止時のモードで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができるパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法を提供する。
【解決手段】内燃機関１１と変速機１２からなるパワープラント１０を車両の固定台４０に支持するパワープラントの支持構造１において、内燃機関１１の起動時と停止時の支持構造の構成を、内燃機関１１の通常運転時の第１の支持構成２０とは異なった第２の支持構成２０＋３０に変化させると共に、第２の支持構成２０＋３０におけるパワープラント１０と第２の支持構造２０＋３０とで形成される系の固有振動数を、第１の支持構成２０の固有振動数よりも小さくなるように構成される。
【解決手段】内燃機関１１と変速機１２からなるパワープラント１０を車両の固定台４０に支持するパワープラントの支持構造１において、内燃機関１１の起動時と停止時の支持構造の構成を、内燃機関１１の通常運転時の第１の支持構成２０とは異なった第２の支持構成２０＋３０に変化させると共に、第２の支持構成２０＋３０におけるパワープラント１０と第２の支持構造２０＋３０とで形成される系の固有振動数を、第１の支持構成２０の固有振動数よりも小さくなるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と変速機からなるパワープラントを支持するパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラックやバス等の自動車の車両では、内燃機関と変速機とからなるパワープラントがマウントと呼ばれる支持構造で車体に固定されている。この支持構造は、アイドル運転時から高出力までの広い範囲で内燃機関と変速機の振動が車体側に伝達されないようにするため、工夫がなされてきており、この支持構造の一つに、パッシブマウント方式の支持構造がある。
【０００３】
図８〜図１０に例示するように、例えば、パッシブマウント方式のパワープラントの支持構造１Ｘでは、内燃機関（エンジン）１１と変速機（トランスミッション）１２からなるパワープラント１０に固定された固定部材（エンジンフット）２１を、緩衝部材（ラバーマウント）２２を介して車体側のフレーム４０に固定された支持部材（エンジンブラケット）２３で構成される支持機構２０で支持している。
【０００４】
この図８〜図１０に示すパワープラントの支持構造１Ｘでは、内燃機関１１の左右の２か所と変速機１２の左右の２か所の計４か所に支持機構２０を配置した支持構成となっている。このパッシブマウント方式では、もっぱら、緩衝部材２２により振動を吸収することで、車体側の固定台（フレーム）４０への振動伝達を低減している。
【０００５】
しかしながら、自動車の内燃機関の運転に関して、燃費の改善の観点からアイドルストップが行われるようになると、図１１に示す２０００ｒｐｍ全負荷時のような内燃機関の通常運転時のエンジン回転変動に比べて、図１２に示す７５０ｒｐｍアイドル運転時のようなエンジン回転数が低い時にはエンジン回転変動が著しく大きくなるので、内燃機関の起動時と停止時に発生する比較的大きな振動が車両の乗員に伝達され、乗員に不快感を与えるという問題が生じてきた。
【０００６】
特に、起動時においては、パワープラントとその支持構成とで決まる振動伝達に関する固有振動数（固有値）と、セルモーターなどの外部の力で内燃機関のクランクシャフトを回すクランキング時の回転数で決まる振動の周波数とが比較的近くなるため、振動伝達率が大きくなり、車体振動が大きくなると考えられる。
【０００７】
このエンジン始動時等に発生する過渡振動を効果的に抑制できる能動型防振支持装置として、エンジンの前後の一対のＡＣＭ（アクティブ・コントロール・マウント）で、エンジンを車体フレームに弾性的に支承すると共に、エンジンの発動を判定した場合には、エンジンの固有振動数にもとづいて、ＡＣＭのアクチュエータを制御する能動型防振支持装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
しかしながら、能動型防振支持装置（アクティブマウント方式）では、支持装置の内部に流体を保持し、内燃機関からの振動に応じて流体の移動を制御することにより、流体の移動時の摩擦抵抗等を利用して積極的に振動を低減させており、特に、流路内の流体を共振させると振動エネルギーを効果的に吸収することができるが、この能動型防振支持装置は複雑な構成になるという問題があり、乗用車等には向いているが、トラック等では比較的単純な構造のパッシブマウント方式の支持構造で対応することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−４１７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の通常運転時のモードと起動時及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動時及び停止時の力の伝達率（振動伝達率）を低減し、車体振動を低減することができるパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明のパワープラントの支持構造は、内燃機関と変速機からなるパワープラントを車両の固定台に支持するパワープラントの支持構造において、内燃機関の起動時と停止時の支持構造の構成を、内燃機関の通常運転時の第１の支持構成とは異なった第２の支持構成に変化させると共に、第２の支持構成における、パワープラントと第２の支持構成とで形成される系の固有振動数を、第１の支持構成における、パワープラントと第１の支持構成とで形成される系の固有振動数よりも低くなるように構成される。
【００１２】
この構成により、内燃機関の起動時と停止時において、パワープラントの支持構造の構成を第２の支持構成に切り替えて、パワープラントと第２の支持構成の系の固有振動数（固有値）を低くして、内燃機関の起動時と停止時の振動の伝達を少なくする。つまり、内燃機関の回転数が通常運転時と異なる始動時と停止時に、パワープラントの支持構造の構成を変化させることにより、パワープラントとその支持構造で形成される系の固有振動数を変化させて、車体側への振動伝達率を低減し、車体振動を低減する。
【００１３】
また、特に、パワープラントと第２の支持構成の系の固有振動数（固有値）をクランキング回転時の振動周波数よりも低くして、このクランキング回転時の振動に対しての振動伝達率を低くすることがより好ましい。
【００１４】
なお、通常運転時で、第１の支持構成とするのは、第２の支持構成は第１の支持構成に比べて耐久性が低くなるので、通常運転には耐久性に優れた第１の支持構成に戻すことで、パワープラントの支持構成としての耐久性を高く維持するためである。
【００１５】
上記のパワープラントの支持構造において、内燃機関のトルクロール軸に近い位置に、始動時及び停止時の振動低減用の支持機構を設けて、該始動時及び停止時の振動低減用の支持機構で、パワープラント側の固定部材に対して、ゼロを含む第１の押圧力で緩衝部材を押圧する場合を前記第１の支持構成とし、前記第１の押圧力よりも大きい第２の押圧力で前記緩衝部材を押圧する場合を前記第２の支持構成とする。
【００１６】
この構成によれば、始動及び停止時の振動低減用の支持機構において、パワープラント側の固定部材に緩衝部材を押圧する押圧力を切り替えることにより、比較的簡単な構成で、第１の支持構成と第２の支持構成に切り替えることができる。
【００１７】
上記のパワープラントの支持構造において、前記始動時及び停止時の振動低減用の支持機構を、内燃機関側の固定部材と、該固定部材に押圧される緩衝部材と、該緩衝部材を押圧する支持部材と、該支持部材の押圧力を変化させるアクチュエータを有して構成すると、比較的単純な構成で、第１の支持構成と第２の支持構成に切り替えることができる。
【００１８】
そして、上記の目的を達成するための車両は、上記のパワープラントの支持構造を備えて構成される。この構成により、内燃機関の通常運転時のモードと起動時及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動時及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。
【００１９】
そして、上記の目的を達成するための車両の振動低減方法は、内燃機関と変速機からなるパワープラントを車両の固定台に支持するパワープラントの支持構造を有し、パワープラントと支持構造とで形成される系の固有振動数が互いに異なる第１の支持構成と第２の支持構成とに切替可能に構成された車両の振動低減方法において、内燃機関の通常運転時では、第１の支持構成とし、内燃機関の起動時と停止時では、第１の支持構成の固有振動数よりも低い固有振動数を持つ第２の支持構成に切り替えることを特徴とする方法である。
【００２０】
この方法によれば、内燃機関の通常運転時のモードと内燃機関の起動時及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動時及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。特に、アイドルストップ時および通常のエンジン始動時及び停止時の車体振動を低減できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法によれば、内燃機関の通常運転時のモードと、起動時及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動時及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。特に、アイドルストップ時並びに通常のエンジンの始動時及び停止時の車体振動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施の形態のパワープラントの支持構造の構成を示す平面図である。
【図２】図１のパワープラントの支持構造の第１の支持構成を示す側面図である。
【図３】図１のパワープラントの支持構造の第２の支持構成を示す側面図である。
【図４】パワープラントとその支持構造で形成する振動系を模式的に示す図である。
【図５】パワープラントとその支持構造の系における周波数と力の伝達率の関係を示す図である。
【図６】エンジンの低回転から高回転への過程におけるアクチュエータのＯＮ／ＯＦＦを示すタイムチャートである。
【図７】エンジンの高回転から低回転への過程におけるアクチュエータのＯＮ／ＯＦＦを示すタイムチャートである。
【図８】従来技術のパワープラントの支持構造の構成を示す平面図である。
【図９】図８のパワープラントの支持構造の構成を示す側面図である。
【図１０】図８のパワープラントの支持構造の構成を示す正面図である。
【図１１】通常運転時のエンジン回転変動の例を示す図である。
【図１２】アイドル運転時のエンジン回転変動の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態のパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１〜図３に示すように、このパワープラントの支持構造１は、内燃機関（エンジン）１１と変速機（トランスミッション）１２からなるパワープラント１０を車両の固定台（フレーム）４０に支持する。
【００２５】
このパワープラントの支持構造１は、内燃機関１１側のエンジンフットと呼ばれる固定部材２１と、この固定部材１１に押圧されるラバーマウントと呼ばれる緩衝部材２２と、この緩衝部材２２を押圧するエンジンブラケットと呼ばれる支持部材２３からなる第１支持機構２０を、内燃機関１１の側部２か所と変速機１２の側部２か所の計４か所に備えている。
【００２６】
また、内燃機関１１のトルクロール軸Ｒｃに近い位置に、第２支持機構（起動及び停止時振動低減用の支持機構）３０を設けて構成する。この第２支持機構３０は、内燃機関のロール振動力の影響を少なくするように、トルクロール軸Ｒｃの中心から内燃機関１１の幅方向及び高さ方向に関して、内燃機関１１の幅の２０％以内に配置することが好ましい。
【００２７】
この第２支持機構３０は、固定部材（エンジンフット）３１、緩衝部材（ラバーマウント）３２、支持部材（エンジンブラケット）３３に加えて、支持部材３３の押圧力を変化させるアクチュエータ３４を有して構成される。このアクチュエータ３４としては、ソレノイド、あるいは、油圧シリンダ、エアシリンダなどのアクチュエータを用いることができ、このアクチュエータ３４を支持部材３３と車体の固定台（フレーム）４０との間に設ける。
【００２８】
図２に示すように、このアクチュエータ３４のロッド３４ａをロッド３４ａを縮小した場合には、ゼロを含む第１の押圧力で押圧する第１の支持構成となり、主に、内燃機関１１側と変速機１２側の４か所の第１支持機構２０でパワープラント１０を車両の固定台４０に支持する。
【００２９】
また、図３に示すように、このアクチュエータ３４のロッド３４ａを伸長した場合には、第１の押圧力よりも大きい第２の押圧力で押圧する第２の支持構成となるように構成する。この第２の支持構成では、内燃機関１１側の２か所の第１支持機構２０の固定部材１１が浮き上がり、主に、変速機１２側の２か所の第１支持機構２０と第２支持機構３０とでパワープラント１０を車両の固定台４０に支持する。
【００３０】
このアクチュエータ３４を用いる構成にすると、比較的単純な構成で、第１の支持構成と第２の支持構成に切り替えることができる。なお、内燃機関１１の始動当初からアクチュエータをＯＮの作動状態にしておけるように、アクチュエータ用電源は別に配置し、その電源は常時ＯＮにしておく。
【００３１】
なお、第１の押圧力がゼロということは、固定部材３１と緩衝部材３２との間に押圧力が作用しないことであり、固定部材３１と緩衝部材３２とが離間若しくは接触している場合、又は、緩衝部材３２と支持部材３３とが離間若しくは接触している場合などで、この状態となる。
【００３２】
更に、この第２の支持構成におけるパワープラント１０とパワープラントの支持構造１とで形成される系の、即ち、パワープラント１０と２か所の第１支持構造２０と１か所の第２支持構造３０とで形成される系の固有振動数（固有値）を、パワープラント１０と４か所の第１支持構造２０とで形成される系の固有振動数（固有値）よりも低くなるように、更に、好ましくは、内燃機関１１の起動時と停止時のクランキングの回転による振動の周波数よりも小さくなるように構成する。
【００３３】
この時のパワープラント１０と支持構造２０、３０との全体の系は、図４に示すように模式化できて、パワープラント１０の質量をｍとし、支持構造１のバネ定数をｋ、減衰係数をｃとする振動系となり、加振力Ｐ0に対して伝達力Ｆ0とした時に、力の伝達率ηは、η＝Ｆ0／Ｐ0となる。図５に第１の支持構成の場合の力の伝達率ηを太線Ａで表わし、第２の支持構成の場合の力の伝達率ηを細線Ｂで表わす。
【００３４】
また、本発明の実施の形態の車両は、上記のパワープラントの支持構造１を備えて構成される。
【００３５】
次に、上記の構成の車両の振動低減方法で行われる、エンジン始動時やエンジン一時停止からの発進時等の低回転から高回転への過渡期と、エンジン停止時やエンジン一時停止時等の高回転から低回転への過渡期における制御について説明する。
【００３６】
内燃機関１１のエンジン回転が低回転から高回転への移行過程においては、図６のタイムチャートに示すように、アクチュエータ信号がＯＮの状態から、エンジン回転数Ｎｅが予め設定した切換回転数Ｎｃ（例えば、１５００ｒｐｍ）以上に（Ｎｅ≧Ｎｃ）なると、アクチュエータ信号がＯＦＦとなるように制御する。
【００３７】
つまり、内燃機関１１のエンジン回転数Ｎｅが切換回転数Ｎｃを超えるまでは、アクチュエータ信号はＯＮのままの制御であるので、アクチュエータ３４が作動してロッド３４ａが伸長した状態となっている。これにより、第２支持機構の支持部材３３と緩衝部材３２が上昇して、内燃機関１１を支持する固定部材３１を押し上げる状態になっているので、第２支持機構２０の分担荷重は増加している。その一方で内燃機関１１の左右フロントの第１支持機構２０の固定部材１１は浮き上がって、その分担荷重はゼロに近づくかゼロになり、固有振動数が低い第２の支持構成となる。
【００３８】
この第２の支持構成では、内燃機関１が低回転で運転されて、エンジン回転数Ｎｅが低くても、力の伝達率が図５の細線Ｂのようになり、パワープラントの支持構造１のロールの固有振動数（図５では５Ｈｚ）が低くなっているので、車体に伝わる振動が小さくなり、車体振動は、通常のマウント配置の第１の支持構成を維持した場合（図５では太線Ａ）に比べて小さくなる。なお、低回転では加振力の大きさが小さいため、変速機１２側の２か所の第１支持機構２０と、内燃機関１１側の１か所の第２支持機構３０でも十分支持できる。また、エンジン始動時等のクランキング回転における振動の周波数における力の伝達率も大きく低減しているので、クランキング回転時の車体振動も低減する。
【００３９】
そして、内燃機関１１のエンジン回転数Ｎｅが切換回転数Ｎｃを超えると、アクチュエータ信号はＯＦＦに制御されるので、アクチュエータ３４は縮小し、もとの位置に戻る。この状態では、第２支持機構における第２支持構造３０の分担荷重はゼロとなり、通常のマウント位置である第１の支持構成となる。従って、内燃機関１１が高回転で起振力が高くなる通常運転においては、比較的耐久性に弱い第２支持構造３０を使用せずに、比較的耐久性に優れた４か所の第１支持構造２０で支持するので、比較的耐久性に弱い第２支持構造３０を保護できる。
【００４０】
この第１の支持構成では、図５の太線Ａで示すような力の伝達率となるが、エンジン回転数Ｎｅが大きく、エンジンの回転に伴う振動数は高くなって、パワープラントの支持構造１の固有振動数（図５では１０Ｈｚ）から大きく離れるので、力の伝達率が大きく低減して、車体振動も低減する。
【００４１】
そして、内燃機関１１のエンジン回転の高回転から低回転への移行過程においては、図７のタイムチャートに示すように、アクチュエータ信号がＯＦＦの状態から、エンジン回転数Ｎｅが予め設定した切換回転数Ｎｃ（例えば、１５００ｒｐｍ）よりも低くなった時に（Ｎｅ＜Ｎｃ）、アクチュエータ信号がＯＮとなるように制御する。
【００４２】
つまり、内燃機関１１のエンジン回転数Ｎｅが切換回転数Ｎｃ以上のままのときは、アクチュエータ信号はＯＦＦのままの制御となり、通常のマウント位置の第１の支持構成となる。この第１の支持構成では、図５の太線Ａで示すような力の伝達率となっているが、高回転では、エンジン回転数Ｎｅが大きく、エンジンの回転に伴う振動数も高くなっており、パワープラントの支持構造１の固有振動数（図５では１０Ｈｚ）から大きく離れているので、力の伝達率が大きく低減しており、車体振動が低減している。
【００４３】
そして、内燃機関１１のエンジン回転数Ｎｅが切換回転数Ｎｃより低くなった時には（Ｎｅ＜Ｎｃ）、アクチュエータ信号がＯＮになるように制御されるので、アクチュエータ３４が作動しロッド３４ａを伸長する。これにより、第２支持機構の支持部材３３と緩衝部材３２が持ち上がり、内燃機関１１を支持する固定部材３１を押し上げるので、第２支持機構２０の分担荷重が増加する。その一方で、内燃機関１１側の左右フロントの第１支持機構２０の分担荷重はゼロに近づくかゼロとなり、第２の支持構成になる。
【００４４】
この第２の支持構成では、力の伝達率が図５の細線Ｂのようになり、内燃機関１のエンジン回転数Ｎｅが低くても、パワープラントの支持構造１のロールの固有振動数（図５では５Ｈｚ）が低いので、車体に伝わる振動が小さくなり、車体振動は、通常のマウント配置の第１の支持構成に比べて小さくなる。なお、低回転では加振力の大きさが小さいため、変速機１２側の２か所の第１支持機構２０と、内燃機関１１側の１か所の第２支持機構３０でも十分支持できる。
【００４５】
これらの制御の結果、エンジン始動時やエンジンの一時停止時等の低回転においては、第２の支持構成とすることができ、パワープラント１０のロール方向の固有振動数が大きく低減して、図５の細線Ｂで示す第２の支持構成における力の伝達率の曲線となるので、エンジン始動時はクランキング回転の振動の周波数における力の伝達率が、図５の太線Ａで示す第１の支持構成における力の伝達率の曲線よりも著しく小さくなり、車体振動が低減する。
【００４６】
上記の構成のパワープラントの支持構成１、車両、及びその振動低減方法によれば、内燃機関１１の起動時と停止時の支持構造の構成を、内燃機関１１の通常運転時の第１の支持構成２０とは異なった第２の支持構成（２０＋３０）に変化させると共に、第２の支持構成（２０＋３０）におけるパワープラント１０と支持構造（２０＋３０）とで形成される系の固有振動数を、第１の支持構成における、パワープラント１０と第１の支持構成２０とで形成される系の固有振動数よりも低くなるように構成されるので、起動及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。特に、アイドルストップ時並びに通常のエンジン始動時及び停止時の車体振動を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法によれば、内燃機関の通常運転時のモードと、起動及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。特に、アイドルストップ時並びに通常のエンジン始動時及び停止時の車体振動を低減できるので、トラックやバス等のパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１、１Ｘ パワープラントの支持構造
１０ パワープラント
１１ 内燃機関（エンジン）
１２ 変速機（トランスミッション）
２０ 第１支持機構
２１ 固定部材（エンジンフット）
２２ 緩衝部材（ラバーマウント）
２３ 支持部材（エンジンブラケット）
３０ 第２支持機構（起動時及び停止時の振動低減用の支持機構）
３１ 固定部材（エンジンフット）
３２ 緩衝部材（ラバーマウント）
３３ 支持部材（エンジンブラケット）
３４ アクチュエータ
３４ａ ロッド
４０ 固定台（フレーム）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と変速機からなるパワープラントを支持するパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラックやバス等の自動車の車両では、内燃機関と変速機とからなるパワープラントがマウントと呼ばれる支持構造で車体に固定されている。この支持構造は、アイドル運転時から高出力までの広い範囲で内燃機関と変速機の振動が車体側に伝達されないようにするため、工夫がなされてきており、この支持構造の一つに、パッシブマウント方式の支持構造がある。
【０００３】
図８〜図１０に例示するように、例えば、パッシブマウント方式のパワープラントの支持構造１Ｘでは、内燃機関（エンジン）１１と変速機（トランスミッション）１２からなるパワープラント１０に固定された固定部材（エンジンフット）２１を、緩衝部材（ラバーマウント）２２を介して車体側のフレーム４０に固定された支持部材（エンジンブラケット）２３で構成される支持機構２０で支持している。
【０００４】
この図８〜図１０に示すパワープラントの支持構造１Ｘでは、内燃機関１１の左右の２か所と変速機１２の左右の２か所の計４か所に支持機構２０を配置した支持構成となっている。このパッシブマウント方式では、もっぱら、緩衝部材２２により振動を吸収することで、車体側の固定台（フレーム）４０への振動伝達を低減している。
【０００５】
しかしながら、自動車の内燃機関の運転に関して、燃費の改善の観点からアイドルストップが行われるようになると、図１１に示す２０００ｒｐｍ全負荷時のような内燃機関の通常運転時のエンジン回転変動に比べて、図１２に示す７５０ｒｐｍアイドル運転時のようなエンジン回転数が低い時にはエンジン回転変動が著しく大きくなるので、内燃機関の起動時と停止時に発生する比較的大きな振動が車両の乗員に伝達され、乗員に不快感を与えるという問題が生じてきた。
【０００６】
特に、起動時においては、パワープラントとその支持構成とで決まる振動伝達に関する固有振動数（固有値）と、セルモーターなどの外部の力で内燃機関のクランクシャフトを回すクランキング時の回転数で決まる振動の周波数とが比較的近くなるため、振動伝達率が大きくなり、車体振動が大きくなると考えられる。
【０００７】
このエンジン始動時等に発生する過渡振動を効果的に抑制できる能動型防振支持装置として、エンジンの前後の一対のＡＣＭ（アクティブ・コントロール・マウント）で、エンジンを車体フレームに弾性的に支承すると共に、エンジンの発動を判定した場合には、エンジンの固有振動数にもとづいて、ＡＣＭのアクチュエータを制御する能動型防振支持装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
しかしながら、能動型防振支持装置（アクティブマウント方式）では、支持装置の内部に流体を保持し、内燃機関からの振動に応じて流体の移動を制御することにより、流体の移動時の摩擦抵抗等を利用して積極的に振動を低減させており、特に、流路内の流体を共振させると振動エネルギーを効果的に吸収することができるが、この能動型防振支持装置は複雑な構成になるという問題があり、乗用車等には向いているが、トラック等では比較的単純な構造のパッシブマウント方式の支持構造で対応することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−４１７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の通常運転時のモードと起動時及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動時及び停止時の力の伝達率（振動伝達率）を低減し、車体振動を低減することができるパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明のパワープラントの支持構造は、内燃機関と変速機からなるパワープラントを車両の固定台に支持するパワープラントの支持構造において、内燃機関の起動時と停止時の支持構造の構成を、内燃機関の通常運転時の第１の支持構成とは異なった第２の支持構成に変化させると共に、第２の支持構成における、パワープラントと第２の支持構成とで形成される系の固有振動数を、第１の支持構成における、パワープラントと第１の支持構成とで形成される系の固有振動数よりも低くなるように構成される。
【００１２】
この構成により、内燃機関の起動時と停止時において、パワープラントの支持構造の構成を第２の支持構成に切り替えて、パワープラントと第２の支持構成の系の固有振動数（固有値）を低くして、内燃機関の起動時と停止時の振動の伝達を少なくする。つまり、内燃機関の回転数が通常運転時と異なる始動時と停止時に、パワープラントの支持構造の構成を変化させることにより、パワープラントとその支持構造で形成される系の固有振動数を変化させて、車体側への振動伝達率を低減し、車体振動を低減する。
【００１３】
また、特に、パワープラントと第２の支持構成の系の固有振動数（固有値）をクランキング回転時の振動周波数よりも低くして、このクランキング回転時の振動に対しての振動伝達率を低くすることがより好ましい。
【００１４】
なお、通常運転時で、第１の支持構成とするのは、第２の支持構成は第１の支持構成に比べて耐久性が低くなるので、通常運転には耐久性に優れた第１の支持構成に戻すことで、パワープラントの支持構成としての耐久性を高く維持するためである。
【００１５】
上記のパワープラントの支持構造において、内燃機関のトルクロール軸に近い位置に、始動時及び停止時の振動低減用の支持機構を設けて、該始動時及び停止時の振動低減用の支持機構で、パワープラント側の固定部材に対して、ゼロを含む第１の押圧力で緩衝部材を押圧する場合を前記第１の支持構成とし、前記第１の押圧力よりも大きい第２の押圧力で前記緩衝部材を押圧する場合を前記第２の支持構成とする。
【００１６】
この構成によれば、始動及び停止時の振動低減用の支持機構において、パワープラント側の固定部材に緩衝部材を押圧する押圧力を切り替えることにより、比較的簡単な構成で、第１の支持構成と第２の支持構成に切り替えることができる。
【００１７】
上記のパワープラントの支持構造において、前記始動時及び停止時の振動低減用の支持機構を、内燃機関側の固定部材と、該固定部材に押圧される緩衝部材と、該緩衝部材を押圧する支持部材と、該支持部材の押圧力を変化させるアクチュエータを有して構成すると、比較的単純な構成で、第１の支持構成と第２の支持構成に切り替えることができる。
【００１８】
そして、上記の目的を達成するための車両は、上記のパワープラントの支持構造を備えて構成される。この構成により、内燃機関の通常運転時のモードと起動時及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動時及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。
【００１９】
そして、上記の目的を達成するための車両の振動低減方法は、内燃機関と変速機からなるパワープラントを車両の固定台に支持するパワープラントの支持構造を有し、パワープラントと支持構造とで形成される系の固有振動数が互いに異なる第１の支持構成と第２の支持構成とに切替可能に構成された車両の振動低減方法において、内燃機関の通常運転時では、第１の支持構成とし、内燃機関の起動時と停止時では、第１の支持構成の固有振動数よりも低い固有振動数を持つ第２の支持構成に切り替えることを特徴とする方法である。
【００２０】
この方法によれば、内燃機関の通常運転時のモードと内燃機関の起動時及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動時及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。特に、アイドルストップ時および通常のエンジン始動時及び停止時の車体振動を低減できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法によれば、内燃機関の通常運転時のモードと、起動時及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動時及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。特に、アイドルストップ時並びに通常のエンジンの始動時及び停止時の車体振動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施の形態のパワープラントの支持構造の構成を示す平面図である。
【図２】図１のパワープラントの支持構造の第１の支持構成を示す側面図である。
【図３】図１のパワープラントの支持構造の第２の支持構成を示す側面図である。
【図４】パワープラントとその支持構造で形成する振動系を模式的に示す図である。
【図５】パワープラントとその支持構造の系における周波数と力の伝達率の関係を示す図である。
【図６】エンジンの低回転から高回転への過程におけるアクチュエータのＯＮ／ＯＦＦを示すタイムチャートである。
【図７】エンジンの高回転から低回転への過程におけるアクチュエータのＯＮ／ＯＦＦを示すタイムチャートである。
【図８】従来技術のパワープラントの支持構造の構成を示す平面図である。
【図９】図８のパワープラントの支持構造の構成を示す側面図である。
【図１０】図８のパワープラントの支持構造の構成を示す正面図である。
【図１１】通常運転時のエンジン回転変動の例を示す図である。
【図１２】アイドル運転時のエンジン回転変動の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態のパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１〜図３に示すように、このパワープラントの支持構造１は、内燃機関（エンジン）１１と変速機（トランスミッション）１２からなるパワープラント１０を車両の固定台（フレーム）４０に支持する。
【００２５】
このパワープラントの支持構造１は、内燃機関１１側のエンジンフットと呼ばれる固定部材２１と、この固定部材１１に押圧されるラバーマウントと呼ばれる緩衝部材２２と、この緩衝部材２２を押圧するエンジンブラケットと呼ばれる支持部材２３からなる第１支持機構２０を、内燃機関１１の側部２か所と変速機１２の側部２か所の計４か所に備えている。
【００２６】
また、内燃機関１１のトルクロール軸Ｒｃに近い位置に、第２支持機構（起動及び停止時振動低減用の支持機構）３０を設けて構成する。この第２支持機構３０は、内燃機関のロール振動力の影響を少なくするように、トルクロール軸Ｒｃの中心から内燃機関１１の幅方向及び高さ方向に関して、内燃機関１１の幅の２０％以内に配置することが好ましい。
【００２７】
この第２支持機構３０は、固定部材（エンジンフット）３１、緩衝部材（ラバーマウント）３２、支持部材（エンジンブラケット）３３に加えて、支持部材３３の押圧力を変化させるアクチュエータ３４を有して構成される。このアクチュエータ３４としては、ソレノイド、あるいは、油圧シリンダ、エアシリンダなどのアクチュエータを用いることができ、このアクチュエータ３４を支持部材３３と車体の固定台（フレーム）４０との間に設ける。
【００２８】
図２に示すように、このアクチュエータ３４のロッド３４ａをロッド３４ａを縮小した場合には、ゼロを含む第１の押圧力で押圧する第１の支持構成となり、主に、内燃機関１１側と変速機１２側の４か所の第１支持機構２０でパワープラント１０を車両の固定台４０に支持する。
【００２９】
また、図３に示すように、このアクチュエータ３４のロッド３４ａを伸長した場合には、第１の押圧力よりも大きい第２の押圧力で押圧する第２の支持構成となるように構成する。この第２の支持構成では、内燃機関１１側の２か所の第１支持機構２０の固定部材１１が浮き上がり、主に、変速機１２側の２か所の第１支持機構２０と第２支持機構３０とでパワープラント１０を車両の固定台４０に支持する。
【００３０】
このアクチュエータ３４を用いる構成にすると、比較的単純な構成で、第１の支持構成と第２の支持構成に切り替えることができる。なお、内燃機関１１の始動当初からアクチュエータをＯＮの作動状態にしておけるように、アクチュエータ用電源は別に配置し、その電源は常時ＯＮにしておく。
【００３１】
なお、第１の押圧力がゼロということは、固定部材３１と緩衝部材３２との間に押圧力が作用しないことであり、固定部材３１と緩衝部材３２とが離間若しくは接触している場合、又は、緩衝部材３２と支持部材３３とが離間若しくは接触している場合などで、この状態となる。
【００３２】
更に、この第２の支持構成におけるパワープラント１０とパワープラントの支持構造１とで形成される系の、即ち、パワープラント１０と２か所の第１支持構造２０と１か所の第２支持構造３０とで形成される系の固有振動数（固有値）を、パワープラント１０と４か所の第１支持構造２０とで形成される系の固有振動数（固有値）よりも低くなるように、更に、好ましくは、内燃機関１１の起動時と停止時のクランキングの回転による振動の周波数よりも小さくなるように構成する。
【００３３】
この時のパワープラント１０と支持構造２０、３０との全体の系は、図４に示すように模式化できて、パワープラント１０の質量をｍとし、支持構造１のバネ定数をｋ、減衰係数をｃとする振動系となり、加振力Ｐ0に対して伝達力Ｆ0とした時に、力の伝達率ηは、η＝Ｆ0／Ｐ0となる。図５に第１の支持構成の場合の力の伝達率ηを太線Ａで表わし、第２の支持構成の場合の力の伝達率ηを細線Ｂで表わす。
【００３４】
また、本発明の実施の形態の車両は、上記のパワープラントの支持構造１を備えて構成される。
【００３５】
次に、上記の構成の車両の振動低減方法で行われる、エンジン始動時やエンジン一時停止からの発進時等の低回転から高回転への過渡期と、エンジン停止時やエンジン一時停止時等の高回転から低回転への過渡期における制御について説明する。
【００３６】
内燃機関１１のエンジン回転が低回転から高回転への移行過程においては、図６のタイムチャートに示すように、アクチュエータ信号がＯＮの状態から、エンジン回転数Ｎｅが予め設定した切換回転数Ｎｃ（例えば、１５００ｒｐｍ）以上に（Ｎｅ≧Ｎｃ）なると、アクチュエータ信号がＯＦＦとなるように制御する。
【００３７】
つまり、内燃機関１１のエンジン回転数Ｎｅが切換回転数Ｎｃを超えるまでは、アクチュエータ信号はＯＮのままの制御であるので、アクチュエータ３４が作動してロッド３４ａが伸長した状態となっている。これにより、第２支持機構の支持部材３３と緩衝部材３２が上昇して、内燃機関１１を支持する固定部材３１を押し上げる状態になっているので、第２支持機構２０の分担荷重は増加している。その一方で内燃機関１１の左右フロントの第１支持機構２０の固定部材１１は浮き上がって、その分担荷重はゼロに近づくかゼロになり、固有振動数が低い第２の支持構成となる。
【００３８】
この第２の支持構成では、内燃機関１が低回転で運転されて、エンジン回転数Ｎｅが低くても、力の伝達率が図５の細線Ｂのようになり、パワープラントの支持構造１のロールの固有振動数（図５では５Ｈｚ）が低くなっているので、車体に伝わる振動が小さくなり、車体振動は、通常のマウント配置の第１の支持構成を維持した場合（図５では太線Ａ）に比べて小さくなる。なお、低回転では加振力の大きさが小さいため、変速機１２側の２か所の第１支持機構２０と、内燃機関１１側の１か所の第２支持機構３０でも十分支持できる。また、エンジン始動時等のクランキング回転における振動の周波数における力の伝達率も大きく低減しているので、クランキング回転時の車体振動も低減する。
【００３９】
そして、内燃機関１１のエンジン回転数Ｎｅが切換回転数Ｎｃを超えると、アクチュエータ信号はＯＦＦに制御されるので、アクチュエータ３４は縮小し、もとの位置に戻る。この状態では、第２支持機構における第２支持構造３０の分担荷重はゼロとなり、通常のマウント位置である第１の支持構成となる。従って、内燃機関１１が高回転で起振力が高くなる通常運転においては、比較的耐久性に弱い第２支持構造３０を使用せずに、比較的耐久性に優れた４か所の第１支持構造２０で支持するので、比較的耐久性に弱い第２支持構造３０を保護できる。
【００４０】
この第１の支持構成では、図５の太線Ａで示すような力の伝達率となるが、エンジン回転数Ｎｅが大きく、エンジンの回転に伴う振動数は高くなって、パワープラントの支持構造１の固有振動数（図５では１０Ｈｚ）から大きく離れるので、力の伝達率が大きく低減して、車体振動も低減する。
【００４１】
そして、内燃機関１１のエンジン回転の高回転から低回転への移行過程においては、図７のタイムチャートに示すように、アクチュエータ信号がＯＦＦの状態から、エンジン回転数Ｎｅが予め設定した切換回転数Ｎｃ（例えば、１５００ｒｐｍ）よりも低くなった時に（Ｎｅ＜Ｎｃ）、アクチュエータ信号がＯＮとなるように制御する。
【００４２】
つまり、内燃機関１１のエンジン回転数Ｎｅが切換回転数Ｎｃ以上のままのときは、アクチュエータ信号はＯＦＦのままの制御となり、通常のマウント位置の第１の支持構成となる。この第１の支持構成では、図５の太線Ａで示すような力の伝達率となっているが、高回転では、エンジン回転数Ｎｅが大きく、エンジンの回転に伴う振動数も高くなっており、パワープラントの支持構造１の固有振動数（図５では１０Ｈｚ）から大きく離れているので、力の伝達率が大きく低減しており、車体振動が低減している。
【００４３】
そして、内燃機関１１のエンジン回転数Ｎｅが切換回転数Ｎｃより低くなった時には（Ｎｅ＜Ｎｃ）、アクチュエータ信号がＯＮになるように制御されるので、アクチュエータ３４が作動しロッド３４ａを伸長する。これにより、第２支持機構の支持部材３３と緩衝部材３２が持ち上がり、内燃機関１１を支持する固定部材３１を押し上げるので、第２支持機構２０の分担荷重が増加する。その一方で、内燃機関１１側の左右フロントの第１支持機構２０の分担荷重はゼロに近づくかゼロとなり、第２の支持構成になる。
【００４４】
この第２の支持構成では、力の伝達率が図５の細線Ｂのようになり、内燃機関１のエンジン回転数Ｎｅが低くても、パワープラントの支持構造１のロールの固有振動数（図５では５Ｈｚ）が低いので、車体に伝わる振動が小さくなり、車体振動は、通常のマウント配置の第１の支持構成に比べて小さくなる。なお、低回転では加振力の大きさが小さいため、変速機１２側の２か所の第１支持機構２０と、内燃機関１１側の１か所の第２支持機構３０でも十分支持できる。
【００４５】
これらの制御の結果、エンジン始動時やエンジンの一時停止時等の低回転においては、第２の支持構成とすることができ、パワープラント１０のロール方向の固有振動数が大きく低減して、図５の細線Ｂで示す第２の支持構成における力の伝達率の曲線となるので、エンジン始動時はクランキング回転の振動の周波数における力の伝達率が、図５の太線Ａで示す第１の支持構成における力の伝達率の曲線よりも著しく小さくなり、車体振動が低減する。
【００４６】
上記の構成のパワープラントの支持構成１、車両、及びその振動低減方法によれば、内燃機関１１の起動時と停止時の支持構造の構成を、内燃機関１１の通常運転時の第１の支持構成２０とは異なった第２の支持構成（２０＋３０）に変化させると共に、第２の支持構成（２０＋３０）におけるパワープラント１０と支持構造（２０＋３０）とで形成される系の固有振動数を、第１の支持構成における、パワープラント１０と第１の支持構成２０とで形成される系の固有振動数よりも低くなるように構成されるので、起動及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。特に、アイドルストップ時並びに通常のエンジン始動時及び停止時の車体振動を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法によれば、内燃機関の通常運転時のモードと、起動及び停止時のモードとで、パワープラントの支持構造の構成を切り替えることで、起動及び停止時の振動伝達率を低減し、車体振動を低減することができる。特に、アイドルストップ時並びに通常のエンジン始動時及び停止時の車体振動を低減できるので、トラックやバス等のパワープラントの支持構造、車両、及びその振動低減方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１、１Ｘ パワープラントの支持構造
１０ パワープラント
１１ 内燃機関（エンジン）
１２ 変速機（トランスミッション）
２０ 第１支持機構
２１ 固定部材（エンジンフット）
２２ 緩衝部材（ラバーマウント）
２３ 支持部材（エンジンブラケット）
３０ 第２支持機構（起動時及び停止時の振動低減用の支持機構）
３１ 固定部材（エンジンフット）
３２ 緩衝部材（ラバーマウント）
３３ 支持部材（エンジンブラケット）
３４ アクチュエータ
３４ａ ロッド
４０ 固定台（フレーム）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と変速機からなるパワープラントを車両の固定台に支持するパワープラントの支持構造において、内燃機関の起動時と停止時の支持構造の構成を、内燃機関の通常運転時の第１の支持構成とは異なった第２の支持構成に変化させると共に、第２の支持構成における、パワープラントと第２の支持構成とで形成される系の固有振動数を、第１の支持構成における、パワープラントと第１の支持構成とで形成される系の固有振動数よりも低くなるように構成したことを特徴とするパワープラントの支持構造。
【請求項２】
内燃機関のトルクロール軸に近い位置に、始動時及び停止時の振動低減用の支持機構を設けて、該始動時及び停止時の振動低減用の支持機構で、パワープラント側の固定部材に対して、ゼロを含む第１の押圧力で緩衝部材を押圧する場合を前記第１の支持構成とし、前記第１の押圧力よりも大きい第２の押圧力で前記緩衝部材を押圧する場合を前記第２の支持構成とすることを特徴とする請求項１記載のパワープラントの支持構造。
【請求項３】
前記始動時及び停止時の振動低減用の支持機構を、内燃機関側の固定部材と、該固定部材に押圧される緩衝部材と、該緩衝部材を押圧する支持部材と、該支持部材の押圧力を変化させるアクチュエータを有して構成したことを特徴とする請求項２記載のパワープラントの支持構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のパワープラントの支持構造を備えたことを特徴とする車両。
【請求項５】
内燃機関と変速機からなるパワープラントを車両の固定台に支持するパワープラントの支持構造を有し、パワープラントと支持構造とで形成される系の固有振動数が互いに異なる第１の支持構成と第２の支持構成とに切替可能に構成された車両の振動低減方法において、内燃機関の通常運転時では、第１の支持構成とし、内燃機関の起動時と停止時では、第１の支持構成の固有振動数よりも低い固有振動数を持つ第２の支持構成に切り替えることを特徴とする車両の振動低減方法。
【請求項１】
内燃機関と変速機からなるパワープラントを車両の固定台に支持するパワープラントの支持構造において、内燃機関の起動時と停止時の支持構造の構成を、内燃機関の通常運転時の第１の支持構成とは異なった第２の支持構成に変化させると共に、第２の支持構成における、パワープラントと第２の支持構成とで形成される系の固有振動数を、第１の支持構成における、パワープラントと第１の支持構成とで形成される系の固有振動数よりも低くなるように構成したことを特徴とするパワープラントの支持構造。
【請求項２】
内燃機関のトルクロール軸に近い位置に、始動時及び停止時の振動低減用の支持機構を設けて、該始動時及び停止時の振動低減用の支持機構で、パワープラント側の固定部材に対して、ゼロを含む第１の押圧力で緩衝部材を押圧する場合を前記第１の支持構成とし、前記第１の押圧力よりも大きい第２の押圧力で前記緩衝部材を押圧する場合を前記第２の支持構成とすることを特徴とする請求項１記載のパワープラントの支持構造。
【請求項３】
前記始動時及び停止時の振動低減用の支持機構を、内燃機関側の固定部材と、該固定部材に押圧される緩衝部材と、該緩衝部材を押圧する支持部材と、該支持部材の押圧力を変化させるアクチュエータを有して構成したことを特徴とする請求項２記載のパワープラントの支持構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のパワープラントの支持構造を備えたことを特徴とする車両。
【請求項５】
内燃機関と変速機からなるパワープラントを車両の固定台に支持するパワープラントの支持構造を有し、パワープラントと支持構造とで形成される系の固有振動数が互いに異なる第１の支持構成と第２の支持構成とに切替可能に構成された車両の振動低減方法において、内燃機関の通常運転時では、第１の支持構成とし、内燃機関の起動時と停止時では、第１の支持構成の固有振動数よりも低い固有振動数を持つ第２の支持構成に切り替えることを特徴とする車両の振動低減方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１２６２３４（Ｐ２０１２−１２６２３４Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７８９０２（Ｐ２０１０−２７８９０２）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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