特許 6229801 車両用防振装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6229801

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】車両用防振装置

(51)【国際特許分類】

   F02B 77/00 20060101AFI20171113BHJP

   F02B 75/04 20060101ALI20171113BHJP

   F02B 75/32 20060101ALI20171113BHJP

   B60K 5/12 20060101ALI20171113BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20171113BHJP

   F16F 15/03 20060101ALI20171113BHJP

   F16F 15/08 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   F02B77/00 B

   F02B75/04

   F02B75/32 A

   B60K5/12 F

   F16F15/02 A

   F16F15/02 C

   F16F15/03 G

   F16F15/08 T

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-551350(P2016-551350)

(86)(22)【出願日】2014年9月29日

(86)【国際出願番号】JP2014075885

(87)【国際公開番号】WO2016051461

(87)【国際公開日】20160407

【審査請求日】2017年3月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】とこしえ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】金堂 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】平野 芳則

(72)【発明者】

【氏名】松本 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】谷村 浩史

(72)【発明者】

【氏名】江畑 俊介

【審査官】 瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１６１５４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特許第５３２７３６１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 実公平３−３６４２１（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 実開昭５７−１５００２０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５８−２０２１１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ ５／１２

Ｆ０２Ｂ ７５／０４，７５／３２，７７／００

Ｆ１６Ｆ １５／０２，１５／０８

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンとクランクシャフトとの間にアッパリンクとロアリンクとコントロールリンクとを含むマルチリンク機構が設けられた可変圧縮比エンジンの上部と、前記可変圧縮比エンジンを搭載する車体との間に装着される車両用防振装置であって、
一端の第１弾性接続部が前記車体に接続され、他端の第２弾性接続部が前記可変圧縮比エンジンに接続されるロッド本体と、
前記ロッド本体に支持された慣性マスと、
前記慣性マスを前記ロッド本体の軸方向に往復動させるアクチュエータと、
前記ロッド本体の軸方向の変位速度に応じた力が前記慣性マスに生じるように、前記アクチュエータを制御する制御手段と、を備え、
前記ロッド本体の剛体共振周波数は、前記可変圧縮比エンジンの曲げ・捩り共振周波数より低く設定され、
前記第１弾性接続部及び前記第２弾性接続部のピッチング方向の振動固有値は、１００±１０Ｈｚに設定されている車両用防振装置。

【請求項2】

前記第２弾性接続部は、前記可変圧縮比エンジンの重心位置を含む鉛直線上に配置されている請求項１に記載の車両用防振装置。

【請求項3】

前記可変圧縮比エンジンは、そのピストンの往復移動軸が前記車体の前方向に傾斜するように前記車体に搭載され、
前記ロッド本体は水平に装着されている請求項１又は２に記載の車両用防振装置。

【請求項4】

前記可変圧縮比エンジンは、そのピストンの往復移動軸が鉛直方向に沿うように前記車体に搭載され、
前記ロッド本体は、前記第１弾性接続部が前記第２弾性接続部に対して後ろ下がりに傾斜して装着されている請求項１又は２に記載の車両用防振装置。

【請求項5】

ピストンとクランクシャフトとの間にアッパリンクとロアリンクとコントロールリンクとを含むマルチリンク機構が設けられた可変圧縮比エンジンの上部と、前記可変圧縮比エンジンを搭載する車体との間に装着される車両用防振装置であって、
一端の第１弾性接続部が前記車体に接続され、他端の第２弾性接続部が前記可変圧縮比エンジンに接続されるロッド本体と、
前記ロッド本体に支持された慣性マスと、
前記慣性マスを前記ロッド本体の軸方向に往復動させるアクチュエータと、
前記ロッド本体の軸方向の変位速度に応じた力が前記慣性マスに生じるように、前記アクチュエータを制御する制御手段と、を備え、
前記ロッド本体の剛体共振周波数は、前記可変圧縮比エンジンの曲げ・捩り共振周波数より低く設定され、
前記第２弾性接続部が、前記可変圧縮比エンジンの重心を通る鉛直線上からオフセットされ、
前記慣性マス及び前記アクチュエータを含む前記ロッド本体の質量をｍ，前記ロッド本体の慣性モーメントをＩ，前記ロッド本体の重心から前記車体側の取り付け中心までの第１距離をａ，前記ロッド本体の重心から前記可変圧縮比エンジン側の取り付け中心までの第２距離をｂとしたときに、前記可変圧縮比エンジンの低負荷運転領域における前記第１距離ａ及び前記第２距離ｂに対して、
Ｉ／ｍａｂ≦１±０．１
が成立する車両用防振装置。

【請求項6】

前記可変圧縮比エンジンは、前記車体にペンデュラムマウント方式で搭載されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用防振装置。

【請求項7】

前記可変圧縮比エンジンのピストンの往復移動軸は、クランクシャフトの軸芯からオフセットした位置に設定され、
前記ロッド本体は、前記可変圧縮比エンジンのロール方向に沿って前記可変圧縮比エンジンと前記車体との間に装着されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用防振装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関等からの振動が車体に伝達するのを抑制する車両用防振装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ピストンとクランクシャフトとの間にアッパリンクとロアリンクとコントロールリンクとからなるマルチリンク機構を設けた可変圧縮比エンジンが知られている（特許文献１）。この種の可変圧縮比エンジンは、低負荷域では高圧縮比に設定することで低燃費を実現する一方で、高負荷域では低圧縮比に設定することで過給圧によるノッキングを抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５３２７３６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の可変圧縮比エンジンでは、同じ出力帯域のエンジンに比べて高トルクが実現できるため、エンジンのマウント構造の剛性をより一層高める必要がある。しかしながら、マウント構造の剛性を高めると車体へ伝達される振動が増加し、室内の静粛性が悪化するという問題がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、可変圧縮比エンジンから車体へ伝達する振動を抑制する車両用防振装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、ピストンとクランクシャフトとの間に複数のリンクを含むマルチリンク機構が設けられた可変圧縮比エンジンの上部と、車体との間に装着される車両用防振装置であって、両端がそれぞれエンジンと車体とに接続される一対の弾性接続部を連結するロッド本体と、慣性マスをロッド本体の軸方向に往復動させるアクチュエータとを備え、ロッド本体の剛体共振周波数を、可変圧縮比エンジンの曲げ・捩り共振周波数より低く設定することによって上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、可変圧縮比エンジンにおいてはマルチリンク機構の動作及び作用によって上下方向、左右方向及び燃焼に起因するトルク変動の振動が相殺されるので、エンジンのマウント剛性を高めることができる。一方において、エンジンのピッチング振動については、車両用防振装置のロッド本体に入力する軸方向の変位速度に応じて慣性マスを往復動させることにより、特に低負荷域におけるこもり音などを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】本発明に係る車両用防振装置の一実施の形態を可変圧縮比エンジンと車体とを接続するアッパトルクロッドに適用した一例を示す正面図である。

【図1B】図１Ｂの平面図である。

【図2】図１Ａ及び図１Ｂのエンジンマウント及びトルクロッドを示す分解斜視図である。

【図3】図１Ａの可変圧縮比エンジンの一例を示す断面図であって、同図のIII-III線に沿う断面図である。

【図4】図３の可変圧縮比エンジンの１往復（半サイクル）の動作を示す概略図である。

【図5】図１Ｂ、図２及び図４のアッパトルクロッドの一例を示す断面図である。

【図6】図３の可変圧縮比エンジンにアッパトルクロッドを取り付けた状態の一例を示す側面図（一部断面図を含む）である。

【図7A】図３の可変圧縮比エンジンにアッパトルクロッドを取り付けた状態の他例を示す側面図（一部断面図を含む）である。

【図7B】図３の可変圧縮比エンジンにアッパトルクロッドを取り付けた状態のさらに他例を示す側面図（一部断面図を含む）である。

【図8】図３の可変圧縮比エンジンにアッパトルクロッドを取り付けた状態のさらに他例を示す側面図（一部断面図を含む）である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

最初に本発明に係る車両用防振装置の一実施の形態を適用することができる、可変圧縮比エンジンをいわゆるペンデュラムマウント方式で車体に搭載した一例について、図１Ａ〜図３を参照しながら説明する。図１Ａは、本発明に係る防振装置の一実施の形態を車両のエンジンに適用した一例を車両前方から後方に向かって見た正面図（概略図）、図１Ｂは図１Ａの平面図（概略図）、図２は、図１Ａ及び図１Ｂのエンジン、エンジンマウント及びトルクロッドを示す分解斜視図である。

【0010】

ペンデュラムマウント方式によるエンジン１の支持構造とは、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、エンジン１の慣性主軸Ｌを図示のとおりに配置したいわゆる横置きエンジン１に対して、エンジン１を主として支持する２個の支持点Ｐ１，Ｐ２が、図１Ｂの平面視においては、エンジン１の慣性主軸Ｌ上の、エンジン１の重心Ｇを挟んで互いに軸方向反対側に位置し、図１Ａの正面視においては、Ｐ１は慣性主軸Ｌ上に、Ｐ２は慣性主軸Ｌの車両上方に位置するように設けられた支持構造をいう。なお、２個の支持点Ｐ１，Ｐ２は、具体的には図２に示すように、右エンジンマウント３（これが支持点Ｐ１）と左エンジンマウント４（これが支持点Ｐ２）により構成される。右エンジンマウント３は、エンジン１に固定される右エンジンマウントブラケット３１と、当該右エンジンマウントブラケット３１と車体との間に固定される右エンジンマウントインシュレータ３２とを含んで構成されている。また、左エンジンマウント４は、エンジン１に固定される左エンジンマウントブラケット４１と、左エンジンマウントブラケットサポート４２と、当該左エンジンマウントブラケットサポート４２と車体との間に固定される左エンジンマウントインシュレータ４３とを含んで構成されている。

【0011】

ペンデュラムマウント方式によるエンジンの支持構造は、エンジン１を振り子のように吊り下げて支持するとともに、それらの支持点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線の周りを揺動するエンジンの重心Ｇを、一端が車体に取り付けられたトルクロッドアッセンブリ５，６（以下、アッパトルクロッド６、ロアトルクロッド５ともいう。）のような棒状部材で抑えるように構成され、少ない点数の部品で従来と同様の制振効果が得られるといったメリットがある。すなわち、ペンデュラムマウント方式で車体に搭載されたエンジン１では、エンジン１の運転時に回転慣性力によって２つの支持点Ｐ１，Ｐ２を結んだ軸の回り（ピッチング方向）にエンジン１が傾く。この傾きを防止してエンジン１を支持するために、エンジン１のほぼ上半分と車体側部材とを連結するアッパトルクロッド６と、エンジン１の残り下半分と車体側部材とを連結するロアトルクロッド５とを備える。アッパトルクロッド６が車両右上側からエンジン１に、もう一つのロアトルクロッド５が車両下側からエンジン１に連結され、これら２つのトルクロッド５，６により、ペンデュラムマウント方式で搭載されたエンジン１が傾くことを防止する。

【0012】

本実施形態のエンジン１は、たとえば直列４気筒エンジンであって、マルチリンク機構を備えた可変圧縮比エンジンである。特に、比較的排気量の大きなエンジン（排気量２Ｌ以上）などのようにバランスシャフトが装着された場合は、エンジン回転の基本次数（２次成分）で不平衡慣性力が小さいので、主にエンジントルク変動の反力がエンジン１に作用する。したがって、エンジン回転の基本次数では、トルクを支持している上記２つのトルクロッド５，６からの入力によって主に車内音・車内振動が発生することが本発明者によって知見されている。また、主として車両の加速時などに、基本次数の高次数で構成される約１０００Ｈｚまでの車内音が乗員にとって問題となることが知られている。なお、以下に説明する実施形態では、本発明に係る車両用防振装置をペンデュラムマウント方式で支持されたエンジンに適用した例を説明するが、本発明の車両用防振装置はペンデュラムマウント方式エンジンにのみ限定されずこれ以外の支持方式によるエンジンにも適用することができる。

【0013】

次に、本実施形態の可変圧縮比エンジン１の構成及び作用について説明する。図３は、図１Ａ，図１Ｂに示す本実施形態の可変圧縮比エンジンの一例を示す断面図であって、同図のIII-III線に沿う断面図である。本実施形態の可変圧縮比エンジン１は、直列４気筒エンジンであり、図３は一つの気筒の断面を示している。本実施形態の圧縮比エンジン１は、ピストン上死点位置を変化させて圧縮比を変更するマルチリンク機構（圧縮比可変機構）１０１を備える。マルチリンク機構１０１は、ピストン１０２とクランクシャフト１０３とを、アッパリンク１０４及びロアリンク１０５で連結し、コントロールリンク１０６によってロアリンク１０５の姿勢を制御することで圧縮比を変更するものである。

【0014】

アッパリンク１０４は、その上端においてピストンピン１０７を介して且つ当該ピストンピン１０７を中心にしてピストン１０２に回動可能に連結されている。アッパリンク１０４は、その下端においてアッパピン１０８を介して且つ当該アッパピン１０８を中心にしてロアリンク１０５の一端に回動可能に連結されている。ロアリンク１０５の他端は、コントロールピン１０９を介して且つ当該コントロールピン１０９を中心にしてコントロールリンク１０６に回動可能に連結されている。

【0015】

ロアリンク１０５には、アッパピン１０８の中心とコントロールピン１０９の中心との間にクランクピン１１０が配置されるように、クランクピン１１０が連結される連結孔１１１が形成されている。ロアリンク１０５は、ほぼ中央に連結孔１１１を有し、後からクランクピン１１０に組み付けることができるように、図示する上下の２部材から分割可能に構成されている。ロアリンク１０５は、連結孔１１１にクランクシャフト１０３のクランクピン１１０が挿入されることで、クランクピン１１０を中心に揺動する。

【0016】

クランクシャフト１０３は、クランクピン１１０、ジャーナル１１２及びカウンターウェイト１１３を備える。クランクピン１１０の中心１１０Ｃは、ジャーナル１１２の中心（すなわちクランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃ）から所定量偏心している。カウンターウェイト１１３は、クランクアームに一体形成されて、ピストン運動の回転１次振動成分を低減する。

【0017】

コントロールリンク１０６の上端は、コントロールピン１０９を介して且つ当該コントロールピン１０９を中心にロアリンク１０５に対して回動可能に連結されている。コントロールリンク１０６の下端は、コントロールシャフト１１４の偏心軸（揺動軸）１１５に連結されている。コントロールリンク１０６は、偏心軸１１５を中心に揺動する。コントロールシャフト１１４は、クランクシャフト１０３と平行（図面の紙面に対して垂直な方向に平行）に配置され、シリンダブロック１１６に回転自在に支持されている。コントロールシャフト１１４の偏心軸１１５は、コントロールシャフト１１４の軸心から所定量だけ偏心した位置に形成されている。コントロールシャフト１１４は、ウォーム＆ウォームホイール等の機構を介してアクチュエータ１１７によって回転制御され、これにより偏心軸１１５を移動させる。

【0018】

アクチュエータ１１７によってコントロールシャフト１１４が回転し、偏心軸１１５がコントロールシャフト１１４の中心軸に対して相対的に低くなる方向に移動すると、ロアリンク１０５はクランクピン１１０を中心としてアッパピン１０８の位置が相対的に上昇する方向に傾く。これによりピストン１０２の上死点位置が上昇して、エンジン１の幾何学的な圧縮比（ピストン上死点位置での燃焼室容積に対するピストン下死点位置での燃焼室容積の比）が高くなる。これに対して、偏心軸１１５がコントロールシャフト１１４の中心軸に対して相対的に高くなる方向に移動すると、ロアリンク１０５はクランクピン１１０を中心としてアッパピン１０８の位置が相対的に低くなる方向に傾く。これによりピストン１０２の上死点位置が下降して、エンジン１の圧縮比が低くなる。なお実際の有効圧縮比は、上述した幾何学的な圧縮比に加えて、吸気弁の開閉時期によって変動する。

【0019】

図４は、図３の可変圧縮比エンジン１の１往復（４サイクルエンジンでは２ストローク分）の動作を示す概略図であり、ピストン１０２、アッパリンク１０４、ロアリンク１０５、クランクシャフト１０３（ジャーナル１１２）、クランクピン１１０、コントロールリンク１０６を抽出して示した図である。図４（Ａ）はピストン上死点、図４（Ｃ）はピストン下死点を示し、図４（Ｂ）は吸気行程又は膨張行程の途中、図４（Ｄ）は圧縮工程又は排気行程の途中を示す。図４（Ａ）〜（Ｄ）において、黒丸●で示すクランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃはエンジン１の本体に対して位置が固定されている。また、同じく黒丸●で示すコントロールリンク１０６の下端の偏心軸１１５は、アクチュエータ１１７及びコントロールシャフト１１４により設定された偏芯位置においてエンジン１の本体に対して位置が固定されている。その他の白丸○で示す回動位置は、ピストン１０２の往復移動とマルチリンク機構１０１により相対的に位置が変動する。

【0020】

図４（Ａ）に示すように、アクチュエータ１１７を作動してコントロールシャフト１１４を所定位置に回転させると、コントロールリンク１０６の偏心軸１１５のエンジン１の本体に対する位置が設定される。上述したように、エンジン１の幾何学的な圧縮比を高くする場合は、偏心軸１１５がコントロールシャフト１１４の中心軸に対して相対的に低くなる方向に移動させる。これにより、ロアリンク１０５はクランクピン１１０の中心１１０Ｃを中心としてアッパピン１０８の位置が相対的に上昇する方向に傾く。逆に、エンジン１の幾何学的な圧縮比を低くする場合は、偏心軸１１５がコントロールシャフト１１４の中心軸に対して相対的に高くなる方向に移動させる。これにより、ロアリンク１０５はクランクピン１１０の中心１１０Ｃを中心としてアッパピン１０８の位置が相対的に下降する方向に傾く。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、前者、すなわち偏心軸１１５をコントロールシャフト１１４の中心軸に対して相対的に低くなる方向に移動させることにより、ロアリンク１０５を、クランクピン１１０の中心１１０Ｃを中心としてアッパピン１０８の位置が相対的に上昇する方向に傾かせ、これによりピストン１０２の上死点位置を上昇させ、エンジン１の幾何学的な圧縮比を高くする場合を示している。

【0021】

図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ロアリンク１０５が連結されたクランクピン１１０は、クランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃを中心に円軌道上を一方向に回転する。このとき、ロアリンク１０５の他端はコントロールピン１０９によってコントロールリンク１０６に連結され、当該コントロールリンク１０６の下端の偏心軸１１５はエンジン１の本体に対して固定されている。したがって、図４（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、上死点からピストン１０２が下降すると、クランクピン１１０はクランクシャフト１０３の廻りを回転し、コントロールリンク１０６は左方向に回転する。これによりロアリンク１０５は左方向に回転しながら下降する。

【0022】

次いで図４（Ｂ）〜（Ｃ）に示すように、ピストン１０２が下死点に向かってさらに下降すると、クランクピン１１０はクランクシャフト１０３の廻りをさらに回転するが、コントロールリンク１０６は右方向に回転する。これによりロアリンク１０５はさらに左方向に回転しながら下降する。次いで図４（Ｃ）〜（Ｄ）に示すように、ピストン１０２が下死点から上昇すると、クランクピン１１０はクランクシャフト１０３の廻りをさらに回転し、コントロールリンク１０６はさらに右方向に回転する。これによりロアリンク１０５は右方向に回転しながら上昇する。次いで図４（Ｄ）〜（Ａ）に示すように、ピストン１０２が上死点に向かってさらに上昇すると、クランクピン１１０はクランクシャフト１０３の廻りをさらに回転するが、コントロールリンク１０６は左方向に回転する。これによりロアリンク１０５はさらに右方向に回転しながら上昇する。

【0023】

ところで、本実施形態のようなマルチリンク機構１０１を有するエンジン１では、アッパリンク１０４、ロアリンク１０５及びコントロールリンク１０６の各リンクに生じる慣性力の総和がエンジン１の本体を加振する加振力となる。そして、この加振力によってエンジン１の本体は、ピストン移動方向となるエンジン上下方向だけでなく、ピストン移動方向に対して横方向であるエンジン左右方向（横置きエンジンにおいては車体の前後方向、図３，４参照）にも振動することになる。このエンジン左右方向の振動の中で、例えばエンジン回転２次の振動成分は、本実施形態のようなマルチリンク機構１０１を有するエンジン１に特有のものである。本実施形態のマルチリンク機構１０１を有するエンジン１は、４気筒エンジンであることから、エンジン左右方向の振動のうち１次振動の影響は小さいので、エンジン回転に対して２次以上の振動を低減することが必要となる。特に、車室内騒音であるこもり音の要因となるエンジン左右方向の２次振動を低減する必要がある。なお、振動成分の次数とは、エンジン回転の周期、すなわちクランクシャフト１０３が１回転するときの周期と同じ周期の振動成分を１次、２分の１周期の振動成分を２次、以下Ｎ分の１周期をＮ次とするものである。

【0024】

そのため、本実施形態のマルチリンク機構１０１を有するエンジン１では、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの所定次数の慣性力として、アッパリンク１０４、ロアリンク１０５及びコントロールリンク１０６の各リンクの重心位置におけるエンジン左右方向２次の左方向慣性力の総和と、右方向慣性力の総和が釣り合うように、各リンクの質量、形状等を構成して、エンジン左右方向の２次振動の低減を図ることとしている。各リンク１０４，１０５，１０６の具体的な質量、形状等の設定手法は、参考文献として本明細書に取り込まれて当該明細書の一部とされる日本国特許第５３２７３６１号明細書に記載の手法を採用することができる。

【0025】

本実施形態の可変圧縮比エンジン１では、たとえば高負荷運転領域においては、エンジン回転速度によらずノッキング防止のために低圧縮比に設定される。一方、ノッキング発生のおそれが低い低中負荷運転領域においては、低燃費の実現とトルク向上を図るために高圧縮比に設定される。特に過給機付きエンジン１においては、高負荷領域において過給圧の上昇によってノッキングの発生が懸念されるところ、低圧縮比に設定することでこれを抑制することができる。したがって、特に排気量のダウンサウジングによりトルクを維持しつつ、低燃費を実現できる過給機を備えた可変圧縮比エンジン１に本発明の車両用防振装置を適用して好ましいものである。

【0026】

以上が本実施形態の可変圧縮比エンジン１の構成及び作用である。本実施形態のようにピストン１０２とクランクシャフト１０３との間にアッパリンク１０４、ロアリンク１０５及びコントロールリンク１０６といった複数のリンクを含むマルチリンク機構の可変圧縮比エンジン１によれば、ピストン１０２の上下動は、アッパリンク１０４とコントロールリンク１０６との動きが逆相になることで、エンジン回転２次成分の上下方向の慣性力の発生を著しく抑制することができる。これによって、ペンデュラムマウント方式によるエンジン１では、右エンジンマウント３と左エンジンマウント４の２点で全自重を支えるために、各エンジンマウント３，４の弾性体（インシュレータ）を硬くする必要があったものを、上下方向のマウント振動を大幅に低減することができるので、弾性体の上下方向の動ばねを小さくすることができる。

【0027】

また、マルチリンク機構の各リンク１０４，１０５，１０６の重心に作用する左右方向の力について、アッパリンク１０４とコントロールリンク１０６とが逆相で打消し、ロアリンク１０５の重心をクランクピン１１０の位置と略一致させることで、左右方向の慣性力（２次成分）の発生も著しく抑制することができる。さらに、燃焼に起因するトルク変動を小さくできることと、慣性力に起因するトルク変動が、燃焼に起因するトルク変動と逆相で打ち消すが、本実施形態のようなマルチリンク機構１０１では、ロアリンク１０５による慣性力に起因するトルク変動が大きいために、低回転域でのトルク変動を低減することができる。

【0028】

ただし、高回転域においては、慣性力に起因するトルク変動によって、アッパトルクロッド６の共振が励起されるので、アッパトルクロッド６に、後述する慣性マスとこれを往復動させるアクチュエータとを装着し、アッパトルクロッド６の慣性マスの振動減衰特性を増大させることで、高回転域における慣性力に起因するトルク変動を抑制する。勿論、直接的にトルク変動に起因する加振力をキャンセルするような制御を行ってもよい。したがって、本実施形態のような構成とすれば、Ｖ型６気筒エンジンに代替する直列４気筒エンジンの高出力エンジンであっても、動力性能が高い上に、燃費が良く、更にはＶ型６気筒エンジン並みの静粛性を、より軽量且つ低コストで実現することができる。

【0029】

ただし、マルチリンク機構１０１を有する可変圧縮比エンジン１にも課題がある。すなわち、アッパトルクロッド６には、軸方向の固有値を低下させて防振特性を向上させる必要があるが、同時にピッチング固有値も低下する。従来は一方の第１弾性接続部が振動する固有値と、他方の第２弾性接続部が振動する固有値を、比較的離れた周波数、例えば７０Ｈｚと１５０Ｈｚにそれぞれ設定することがあったが、エンジントルクが大きくなったことによって、アッパトルクロッド６の弾性体の耐久性を確保するために、両方の弾性接続部の振動固有値を１００Ｈｚ前後の中周波域に設定する可能性がある。そうすると、全負荷時については、トルク変動の谷になるために問題ないが、低負荷時では、ピッチング振動が励起されて、こもり音が問題となる場合がある。このため、本実施形態の可変圧縮比エンジン１においては、アッパトルクロッド６を能動型防振装置で構成し、アッパトルクロッド６の共振によって増大するこもり音をこの制振制御によって抑制する。

【0030】

次に、本実施形態に係る能動型防振装置であるアッパトルクロッド６について説明する。図５は、図１Ｂ及び図２に示すアッパトルクロッドの一例を示す断面図であり、可変圧縮比エンジン１に対する具体的な取り付け状態を図６に示す。本実施形態のアッパトルクロッド６は、図５に示すように、両端のそれぞれに第１弾性接続部６１及び第２弾性接続部６２を有するロッド本体６３と、このロッド本体６３に支持されたアクチュエータ６４と、このアクチュエータ６４を制御する制御部６５と、この制御部６５に電力を供給する電源６６と、を備える。

【0031】

ロッド本体１３は、鉄やアルミニウムなどの金属材料又は合成樹脂材料で構成され、その一端に第１弾性接続部６１の外筒６１１が一体的に形成され、その他端に第２弾性接続部６２の外筒６２１が一体的に形成されている。第１弾性接続部６１が車体に接続され、第２弾性接続部６２がエンジン１に接続される。なお、車体及びエンジン１への接続レイアウトの都合で第１弾性接続部６１の軸と第２弾性接続部６２の軸は９０°位相しているが、本発明に係る防振装置６にあっては同位相又は他の位相角度であってもよい。また、第１弾性接続部６１をエンジン１に接続し、第２弾性接続部６２を車体に接続してもよい。

【0032】

第１弾性接続部６１は、円筒状の外筒６１１と、外筒６１１と同心の円筒状の内筒６１３と、これら外筒６１１と内筒６１３とを連結する弾性体（防振材，インシュレータともいう）６１２とからなる。内筒６１３に対して図２に示すボルトＢ１によって第１弾性接続部６１は車体フレームに固定される。弾性体６１２は、ばね機能と減衰機能を兼ね備えた部材であり、例えば弾性ゴムを用いることができる。弾性体６１２は外筒６１１及び内筒６１３のそれぞれに接着剤などにより固定されている。

【0033】

第２弾性接続部６２も、上記第１弾性接続部６１と同様に、円筒状の外筒６２１と、外筒６２１と同心の円筒状の内筒６２３と、これら外筒６２１と内筒６２３とを連結する弾性体（防振材）６２２とからなる。内筒６２３に対して図２に示すボルトＢ２によって第２弾性接続部６２はエンジン１に固定される。弾性体６２２は、ばね機能と減衰機能を兼ね備えた部材であり、例えば弾性ゴムを用いることができる。弾性体６２２は外筒６２１及び内筒６２３のそれぞれに接着剤などにより固定されている。

【0034】

第１弾性接続部６１の弾性体６１２及び第２弾性接続部６２の弾性体６２２のそれぞれの剛性（ばね定数）は、これら２つの弾性体６１２，６２２の間のロッド本体６３の質量（各第１弾性接続部６１及び第２弾性接続部６２の外筒部分を含む）を考慮して、上述した可変圧縮比エンジン１の剛体共振Ａおよびロッド本体６３の剛体共振Ｂが、可変圧縮比エンジン１の曲げ・捩りの共振周波数より小さい周波数となる値にそれぞれ定められている。このように、可変圧縮比エンジン１の剛体共振Ａおよびロッド本体６３の剛体共振Ｂを２つの異なる周波数、つまり７０Ｈｚ前後の低周波域の周波数ｆ１と、１５０Ｈｚ前後の中周波数域の周波数ｆ２との２箇所で生じさせて、可変圧縮比エンジン１から車体フレームに伝達する振動を防止する効果が２重防振の効果である。ただし、本発明の防振装置６は、第１弾性接続部６１及び第２弾性接続部６２の外筒６１１，６２１及び内筒６１３，６２３の径を相違させるのは必須ではなく、これら第１弾性接続部６１及び第２弾性接続部６２を同じ構造としてもよい。すなわち、防振装置であるアッパトルクロッド６の弾性体６１２，６２２の耐久性を確保するために、第１弾性接続部６１の弾性体６１２及び第２弾性接続部６２の弾性体６２２のそれぞれの剛性（ばね定数）を、その振動固有値が１００Ｈｚ前後、たとえば１００Ｈｚ±１０Ｈｚの中周波域になるように設定してもよい。

【0035】

本例のロッド本体６３の中央部には、アクチュエータ６４を収容する断面が矩形のアクチュエータ室６３１が形成されている。アクチュエータ６４は、図５に示すように、コイル６４２と、角筒状のコア６４３と、永久磁石６４４と、慣性マス６４１と、弾性支持バネ６４５と、アクチュエータ室６３１のロッド軸上に架設されたシャフト６４６とを含むリニアタイプ、いわゆる直線運動型のアクチュエータであり、慣性マス６４１をシャフト６４６のロッド軸方向に往復動させる。

【0036】

慣性マス６４１は、磁性を有する金属材料等からなり、シャフト６４６の周囲にシャフト６４６と同軸に設けられている。シャフト６４６のロッド軸方向に見た慣性マス６４１の断面は、シャフト６４６の中心（重心）を中心にした点対称な形状であると共に、慣性マス６４１の重心がシャフト６４６の中心に一致している。本例の慣性マス６４１は角筒形状とされ、慣性マス６４１のロッド軸方向の両端（図５では上下端）が、それぞれ弾性支持バネ６４５を介してシャフト６４６に連結されている。弾性支持バネ６４５は、たとえば比較的小さな剛性を有する板バネからなる。慣性マス６４１の内壁には、図５に示す磁極配列となるように永久磁石６４４が固定されている。

【0037】

コイル６４２の磁路を構成するコア６４３は、積層鋼鈑から構成され、シャフト６４６に固定されている。コア６４３は、アクチュエータ６４の組立前には複数個の部材に分割されており、これら複数個の部材を、接着剤を用いてシャフト６４６の周囲に接着することにより、全体として角筒状のコア６４３が構成される。コイル６４２は、この角筒状のコア６４３に巻回されている。慣性マス６４１の内壁に固定された永久磁石６４４は、コア６４３及びコイル６４２に対面するように設けられている。

【0038】

ロッド本体には、可変圧縮比エンジン１からアッパトルクロッド６に伝達される振動を加速度として検出する加速度センサ６７が取り付けられている。加速度センサ６７からのロッド軸方向Ｃの加速度の検出信号は、制御部６５に設けられたバンドパスフィルタを介して電圧増幅回路に入力される。そして、この電圧増幅回路で増幅された信号は、制御部６５からの出力信号として、アクチュエータ６４のコイル６４２に印加される（電圧の制御を行なう）。なお、加速度センサ６７は、図５の紙面の手前から紙面奥行方向へと向かう、ピッチングの回転中心軸付近に設けることが、ピッチングの影響を受け難く好ましいといる。

【0039】

このように構成された本例のアクチュエータ６４は、コイル６４２と永久磁石６４４とが発生する磁界によるリラクタンストルクによって、慣性マス６４１をリニアに、つまり慣性マス６４１をシャフト６４６のロッド本体の軸方向Ｃに往復動するように駆動させる。本例のコイル６４２の巻線は、アクチュエータ６４の駆動回路を含む制御部６５に接続され、電源６６からの電力が供給される。

【0040】

次に、上述した可変圧縮比エンジン１の車体への搭載レイアウト及び上述した能動型防振装置であるアッパトルクロッド６の装着レイアウトについて、種々の実施形態を挙げて本発明を説明する。なお、以下に説明する実施形態において共通する前提条件としては、以下のものが挙げられる。すなわち、（１）振動源である可変圧縮比エンジン１は、少なくともアッパリンク１０４とコントロールリンク１０６に、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの所定次数の慣性力が、ピストン１０２の移動方向に対して左右横方向に作用し、各リンク１０４，１０５，１０６の重心位置における前記所定次数の左方向の慣性力と右方向の慣性力の総和が釣り合うように、アッパリンク１０４、ロアリンク１０５及びコントロールリンク１０６が構成されている点、（２）振動源である可変圧縮比エンジン１は、車体に対してペンデュラムマウント方式で搭載（２つのエンジンマウント３，４と２つのトルクロッド５，６によるいわゆる４点支持）されている点、（３）可変圧縮比エンジン１のピストン１０２の往復移動軸は、クランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃを通る鉛直線からオフセットした位置に設定されている点、（４）トルクロッド６の剛体共振周波数は、可変圧縮比エンジン１の曲げ・捩り共振周波数より低く設定されている点、が共通する前提条件である。

【0041】

すなわち、燃費の向上やエンジンの軽量化を目的として、吸入空気の圧力を大気圧以上に高める、ターボ式過給機（ターボチャージャー）や機械式過給機（スーパーチャージャー）などの過給機付き小排気量のエンジンが提案されている（いわゆるエンジンのダウンサイジング）。すなわち、燃費に課題のある２０００ｃｃ以上の大排気量エンジンやＶ６型などの多気筒エンジンは、より小さい排気量、より少ない気筒のエンジンに代替することで燃費を向上させ、小排気量として減少する出力トルクは過給機によって補うものである。しかしながら、気筒数を少なくしたことで、主たるエンジン加振次数（周波数）が、低くなるため（例えばＶ６型エンジンでは、エンジン回転３次が、直列４気筒（Ｌ４）エンジンでは、回転２次成分へ低くなる）、車両への基本次数での加振力が増大する。併せて、高周波のエンジン振動も増大するために、従来Ｌ４型エンジンで使われていた４点マウント（ペンデュラムマウント）搭載方式では、静粛性が維持できず、大型エンジンに用いられてきた６点マウント（十字型マウント）搭載方式を選択する必要がある。この場合、サブフレームによる防振機能で、加速時騒音は、対処可能であるが、低周波のこもり音は、アクティブマウントを用いることで対応する必要がある。また、十字型マウント搭載方式では、ペンデュラムマウント方式に比べて、マウント数が増えるぶん部品点数が増加するなど、コストや重量アップの問題が生じる。

【0042】

これに対して、本実施形態では、エンジンとして上記（１）〜（４）の前提条件と満たす可変圧縮比エンジン１を採用し、ピストン１０２の上下動は、アッパリンク１０４とコントロールリンク１０６との動きが逆相になることで、エンジン回転２次成分の上下方向の慣性力の発生を著しく抑制することができる。これによって、ペンデュラムマウント方式によるエンジン１では、右エンジンマウント３と左エンジンマウント４の２点で全自重を支えるために、各エンジンマウント３，４の弾性体（インシュレータ）を硬くする必要があったものを、上下方向のマウント振動を大幅に低減することができるので、弾性体の上下方向の動ばねを小さくすることができる。また、マルチリンク機構の各リンク１０４，１０５，１０６の重心に作用する左右方向の力について、アッパリンク１０４とコントロールリンク１０６とが逆相で打消し、ロアリンク１０５の重心をクランクピン１１０の位置と略一致させることで、左右方向の慣性力（２次成分）の発生も著しく抑制することができる。さらに、燃焼に起因するトルク変動を小さくできることと、慣性力に起因するトルク変動が、燃焼に起因するトルク変動と逆相で打ち消すが、本実施形態のようなマルチリンク機構１０１では、ロアリンク１０５による慣性力に起因するトルク変動が大きいために、低回転域でのトルク変動を低減することができる。

【0043】

そして、マルチリンク機構１０１を有する可変圧縮比エンジン１を採用することにより発生する課題、すなわち、アッパトルクロッド６には、軸方向の固有値を低下させて防振特性を向上させる必要があるが、これにより同時にピッチング方向の固有値も低下するところ、低負荷時では、ピッチング振動が励起されて、こもり音が問題となる場合がある。しかしながら、本実施形態では、上述したとおりアッパトルクロッド６を能動型防振装置で構成し、アッパトルクロッド６の共振によって増大するこもり音をこの制振制御によって抑制する。以上のことから、燃費性能、動力性能（出力トルク）及び制振（静粛）性能にバランスのとれた車両を提供することができる。

【0044】

《第１実施形態》
上述した能動型防振装置であるアッパトルクロッド６を可変圧縮比エンジン１と車体との間に装着するにあたり、本実施形態ではアッパトルクロッド６の第２弾性接続部６２を、図６に示すように、可変圧縮比エンジン１の上部であって、当該可変圧縮比エンジン１の重心を通る鉛直線上に連結する。
また、第１弾性接続部３１は、エンジン１のロール方向に沿ってロッド本体６３が水平となるように車体に連結する。なお、このレイアウトの前提として、本実施形態の可変圧縮比エンジン１は、ピストン１０２の往復移動軸が鉛直方向に一致するように、車体に対してペンデュラムマウント方式で搭載（支持）されている。

【0045】

可変圧縮比エンジン１が低負荷時には、アッパトルクロッド６のピッチング振動が励起される傾向になるが、可変圧縮比エンジン１の振動の回転中心となる重心の鉛直線上にアッパトルクロッド６の第２弾性接続部６２を装着することで、振動の回転スパンが最小となり、アッパトルクロッド６への入力が最小になる。したがって、制振効果が最も良好となる。また、このレイアウトによれば、アッパトルクロッド６への上下振動の入力も最小となるため、アッパトルクロッド６のピッチング振動が励起され難くなるという効果もある。さらに、可変圧縮比エンジン１は、シリンダ１０２がクランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃからオフセットされているので、アッパトルクロッド６の第２弾性接続部６２をこの位置に設定するのも、他のエンジン部品との関係上自由度がある。

【0046】

ちなみに、図６に示すように可変圧縮比エンジン１の重心の鉛直線上にアッパトルクロッド６の第２弾性接続部６２を設定するとともにアッパトルクロッド６を水平に装着すると、アッパトルクロッド６のピッチング振動が励起され難くなる。しかしながら、厳密には、可変圧縮比エンジン１の重心位置とアッパトルクロッド６の第２弾性接続部６２との距離があるぶんだけ、第２弾性接続部６２に入力するエンジン１からの加振力（振動）は僅かなピッチング方向の成分を有する。このため、車体と可変圧縮比エンジン１とのエンジンルーム内におけるレイアウトが許容できれば、たとえば図７Ａに示すように、可変圧縮比エンジン１を重心を中心にして前方向に傾斜させるとともに、アッパトルクロッド６は水平に装着してもよい。あるいはこれに代えて、図７Ｂに示すように、可変圧縮比エンジン１は車体に対して鉛直方向に搭載するとともに、アッパトルクロッド６を後ろ下がりに傾斜して装着してもよい。いずれの傾斜角度も、アッパトルクロッド６に入力する加振力のピッチング方向の成分がゼロになる角度、換言すれば加振力がアッパトルクロッド６のロッド軸方向Ｃに一致するように設定する。これにより、アッパトルクロッド６のピッチング振動がより一層励起され難くなり、低負荷時に生じるこもり音をアクチュエータ６４の制振制御によって抑制することができる。

【0047】

《第２実施形態》
上述した第１実施形態では、アッパトルクロッド６に上下振動が入力されないか、あるいは入力されても無視できる程度の上下振動である場合の防振装置について説明した。しかしながら、何らかの原因によってアッパトルクロッド６に上限振動が入力される条件となる場合には、アッパトルクロッド６の構造を以下のように構成するればよい。すなわち、ロッド本体６２及びアクチュエータ６４を含めたアッパトルクロッド６の質量をｍ，アッパトルクロッド６の慣性モーメントをＩ，アッパトルクロッド６の重心から車体側の取り付け中心までの第１距離をａ，アッパトルクロッド６の重心から可変圧縮比エンジン１の取り付け中心までの第２距離をｂとしたときに、Ｉ／ｍａｂ≦１±０．１の関係が成立するようにアッパトルクロッド６の質量や形状等を設定する。すなわち、本例のアッパトルクロッド６では、９０％≦Ｉ／ｍａｂ≦１１０％の関係が成立する。詳細な原理は、ここに文献として取り込まれ本願明細書の一部を構成する、本発明者らの国際公開ＷＯ２０１３／１６１５４４のとおりである。

【0048】

概説すると、可変圧縮比エンジン１から車体へ伝達する力を遮断するためのアッパトルクロッド６の動バネ特性について、車両上下方向（アッパトルクロッドのピッチングやバウンスが問題となる方向）に関する運動方程式を整理すると、ｆ_ｚ／ｚ_０・cosωｔ＝ｋ_ｚ１ｋ_ｚ２（Ｉ−ｍａｂ）ω^２／αとなり、Ｉ−ｍａｂ＝０（Ｉ／ｍａｂ＝１）のとき動バネ定数が限りなく小さくなる。アッパトルクロッド６の質量ｍ，当該アッパトルクロッド６の慣性モーメントＩ，当該アッパトルクロッド６の重心から両端それぞれまでの距離ａ，ｂは、剛体であるアッパトルクロッド６の質量や形状を適宜に設定することでＩ／ｍａｂ≦１±０．１とすることができる。これにより、可変圧縮比エンジン１から伝達して生じる車内音を抑制することができるものである。

【0049】

図８は、このようにＩ／ｍａｂ≦１±０．１の関係が成立するように、質量や形状等を設定したアッパトルクロッド６を可変圧縮比エンジン１の上部と車体との間に装着した断面図である。図８に示すように、可変圧縮比エンジン１に装着される他の部品との関係で、図６、図７Ａ又は図７Ｂに示すように可変圧縮比エンジン１の重心の鉛直線上に第２弾性接続部６２を配置できない場合には、トルクロッドブラケット７などを介してアッパトルクロッド６の第２弾性接続部６２を当該トルクロッドブラケット７の一端に連結し、当該トルクロッドブラケット７の他端を可変圧縮比エンジン１に連結する。

【0050】

また、本実施形態のアッパトルクロッド６は、制振目的とするエンジンの運転領域における第１距離ａ及び第２距離ｂに対して、上記Ｉ／ｍａｂ≦１±０．１の関係が成立するように、アッパトルクロッド６の質量や形状等が設定されている。ここで、上記Ｉ／ｍａｂ≦１±０．１の関係に、アッパトルクロッド６の捩り剛性の要素を考慮した関係式を用いてもよい。また、上述したとおり本実施形態では可変圧縮比エンジン１の低負荷時における制振制御を主目的とするので、当該低負荷時における第１距離ａ及び第２距離ｂに対して、上記Ｉ／ｍａｂ≦１±０．１の関係が成立するように、アッパトルクロッド６の質量や形状等が設定されている。また、本実施形態のアッパトルクロッド６は、必ずしも水平に装着する必要はなく、上記Ｉ／ｍａｂ≦１±０．１の関係が成立すれば、エンジンルーム内のレイアウトに応じた姿勢にすることができる。

【0051】

以上のとおり、本実施形態の車両用防振装置によれば、低回転で高トルクを発生させつつ、そのトルクを能動型防振装置であるアッパトルクロッド６で支持して防振特性を発揮するので、特に低負荷運転域におけるこもり音などを抑制できる。すなわち、燃費性能、動力性能、且つＶ６型エンジン並みの静粛な室内環境を有する車両を提供できる。

【0052】

上記制御部６５は本発明に係る制御手段に相当する。

【符号の説明】

【0053】

１…エンジン
１０１…マルチリンク機構（圧縮比可変機構）
１０２…ピストン
１０３…クランクシャフト
１０３Ｃ…クランクシャフトの回転軸中心
１０４…アッパリンク
１０５…ロアリンク
１０６…コントロールリンク
１０７…ピストンピン
１０８…アッパピン
１０９…コントロールピン
１１０…クランクピン
１１０Ｃ…クランクピンの中心
１１１…連結孔
１１２…ジャーナル
１１３…カウンターウェイト
１１４…コントロールシャフト
１１５…偏心軸（揺動軸）
１１６…シリンダブロック
１１７…アクチュエータ
２…サブフレーム
３…右エンジンマウント
４…左エンジンマウント
５…ロアトルクロッド
６…アッパトルクロッド
７…トルクロッドブラケット
６１…第１弾性接続部
６１１…外筒
６１２…弾性体
６１３…内筒
６２…第２弾性接続部
６２１…外筒
６２２…弾性体
６２３…内筒
６３…ロッド本体
６３１…アクチュエータ室
６３２，６３３，６３４…通孔
６４…アクチュエータ
６４１…慣性マス
６４２…コイル
６４３…コア
６４４…永久磁石
６４５…弾性支持バネ
６４６…シャフト
６５…制御部
６６…電源
６７…振動検出センサ
Ｃ…ロッド本体の軸方向

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】