ミッションマウント|パワートレイン支持でNVH低減

ミッションマウント

ミッションマウントは、車両のトランスミッション(変速機)を車体に支持し、駆動系から生じる振動・騒音をボディ側へ伝えにくくする防振要素である。エンジンマウントと協調してパワートレインの姿勢を制御し、シフトフィール、駆動系の整合、耐久性に影響を及ぼす。主材は金属とゴムを組み合わせた複合体で、必要に応じて液封構造やストッパを備える。設計では静たわみと動特性(ばね定数、減衰)を適合させ、NVH(Noise, Vibration, Harshness)と耐久、搭載性のトレードオフを最適化する。

構造と主要コンポーネント

ミッションマウントは、トランスミッションケース側ブラケット、車体側ブラケット、弾性体(防振ゴムまたは液封体)、ストッパ(大荷重時に金属同士が当接する保護部)、および固定用のボルトで構成する。弾性体は上下・前後・左右の方向剛性を意図的に非対称化し、走行時の荷重線に合わせて主働方向を設定する。腐食環境や熱影響を受けやすいため、防錆処理や耐熱ゴム、遮熱板の併用が行われる。

液封マウントの特徴

液封タイプは、ゴム内部に作動液とオリフィスを備え、低周波域ではソフトに、特定周波数域では流体の損失によって減衰を増やす。変速時のショック緩和やアイドリングのびびり抑制に有効である一方、温度依存性と重量・コストの増加を伴う。

機能と役割

  • 支持機能:トランスミッション質量と駆動トルク反力を確実に支持する。
  • 防振機能:入力振動の伝達率を低減し、車内のNVHを抑制する。
  • 姿勢制御:加減速・シフト時のパワートレイン回転(ロール)を制限し、干渉や共振を回避する。
  • アライメント維持:ドライブシャフト角度やプロペラシャフトの整列を保持し、ジョイント寿命と効率を確保する。

設計パラメータとチューニング

主要指標は静ばね定数k、動的剛性、減衰c、非線形特性、ヒステリシス、温度特性である。固有振動数f=(1/2π)√(k/m)を所望の帯域外へ逃がし、アイドル域の共振を避ける。前後・左右・上下の各方向でターゲット剛性を設定し、シフトショックやクリープ時のうねりを抑える。ストローク設計では大入力時の当接順序とストッパ硬さを整理し、耐久と快適性のバランスをとる。

配置とレイアウトの考え方

ミッションマウントは、クロスメンバーやサブフレーム上に配置され、エンジンマウントと合わせて3点あるいはそれ以上の支持系を成す。支持点の幾何はパワートレインの質量中心まわりの回転剛性を規定するため、支持三角形の面積・高さ・位置関係を詰める。排気系、シフタ機構、センタートンネル、サービス性との干渉を避け、取付剛性とボディ側荷重経路を確保する。

材料と製造

弾性体は耐熱・耐油配合のゴム(NR, EPDM, NBRなど)や複合材を用い、金具との加硫接着で一体化する。液封タイプはアルミや樹脂ハウジングとダイヤフラムを組み合わせ、オリフィス形状で周波数依存性を作る。製造では接着前処理、加硫条件、金具の溶接品質、寸法公差、ばらつき管理が重要で、出荷時に動的剛性のロット管理を行う。

試験・評価

  • 静特性:荷重–変位曲線、静たわみ、当接順序の確認。
  • 動特性:周波数掃引での動的剛性・損失係数、伝達率測定。
  • 耐久:熱老化、塩水噴霧、泥水・油曝露、ストローク繰返し、衝撃。
  • 車両評価:アイドル振動、発進・変速ショック、段差通過、こもり音の確認。

故障モードと症状

代表的な劣化はゴムのクラック、層間剥離、油脂付着による軟化、液封の漏れ、ブラケットの疲労割れ、締結部の緩みである。症状として、停止時のびびり増加、シフト時のショック・鳴き、加速時のこすれ音、プロペラシャフトや等速ジョイント角度のずれに伴う振動が現れる。点検では目視、てこ当てによる過大たわみ検出、締結トルク確認を行う。

整備・交換上の注意

交換は1G(車両自重状態)で位置決めし、規定トルクで本締めする。車両を持ち上げた状態で締結すると、静たわみ初期位置がずれ、早期劣化や車室振動の増大につながる。対向側のエンジンマウントやトルクロッドとの同時点検・交換で系全体の整合を図る。締結には規定強度のファスナーを用い、再使用不可部品の有無を確認する。

車種・駆動方式による違い

FF、FR、AWDで荷重線と反力方向が変わるため、必要剛性と配置が異なる。高出力車はトルク反力が大きく、前後方向剛性やストッパ強度を高める傾向にある。EVではモータと減速機の一体ユニットを支持し、高周波電磁起因の振動ノイズに対応するため、動特性の帯域設計を拡張する。

設計最適化の実務ポイント

  • 目標値連鎖:車内加速度の限界値→支持系の伝達率→必要k, cを逆算。
  • 非線形の活用:小入力でソフト、大入力でストッパ当接により姿勢乱れを抑制。
  • 温度影響の補償:−30〜+100℃域での動的剛性変化を見込み、車両チューニングで吸収。
  • ばらつき管理:工程能力と公差設計により車両間のNVHばらつきを低減。

関連部品との協調

エンジンマウント、トルクロッド、クロスメンバー、サブフレーム、デフマウント、センターベアリングなどと一体で設計し、剛性配分と当接順序を統一する。ドライブラインの整列維持は伝達効率とジョイント寿命に直結し、結果として燃費・快適性・耐久の総合性能が向上する。