JP2008267376A - 内燃機関のカバー又はハウジング用のオイルセパレータインサート及び、内燃機関のカバー又はハウジング組み立て体 - Google Patents

Abstract

【課題】高い洗浄性と製造容易性を備えたオイルセパレータインサートを提供する。
【解決手段】内燃機関のカバー１０又はハウジング用のオイルセパレータインサート１５は、幹部材１６と、前記幹部材の周囲に沿って配置された少なくとも一つの螺旋表面部材１７とを備え、前記螺旋表面部材によって螺旋流路２０が形成されている。前記螺旋流路は、前記螺旋表面部材の外側包囲表面に向かって開放されている。前記インサートは、前記カバー又は前記ハウジング内のマウント２１内部にきつく嵌め込まれ、これによって、前記インサートが前記マウント内部にきつく嵌め込まれている時にブローバイガスが前記螺旋流路を通ることを許容する。前記螺旋表面部材の少なくとも外側部分が実質的にエラストマをベースとした材料によって作られている。
【選択図】図１

Description

この出願は、ドイツ国特許出願番号１０２００６０５９１１４．３、２００６年１２月８日出願の内容は本発明に組み込まれる。以下に示す米国及び外国の特許及び特許出願はここに組み込まれる。

本発明は内燃機関のカバー又はハウジング、特にシリンダヘッドカバー用のオイルセパレータインサートに関する。

（発明の概要）
スリーブ内にコイル状のインサートが配置されたオイルセパレータは、シリンダヘッドカバーの適切に加工されたボア中に挿入される、このことは、例えば、ヨーロッパ特許ＥＰ１１９９４４８Ｂ１、ドイツ出願ＤＥ１０２００４０１１１７６Ａ１、ドイツ出願ＤＥ１０２００４０１１１７７Ａ１及びドイツ出願ＤＥ１０２００５０１７３２８Ａ１に知られている。

ドイツ特許出願ＤＥ１０２００４０３７１５７Ａ１は、二つのカートリッジ状の分離要素からなる分離装置に関し、これらの分離要素は各々、軸方向に延びるガス導入部及び排出部を端部に有するフローチューブと螺旋部材等を備え、例えばエラストマによって一体成型される。螺旋部材は、当該螺旋部材のピッチの半分の最大長さを有する。

請求項１の前段部分に係るシリンダヘッドカバー用オイルセパレータインサートは、ドイツ特許出願ＤＥ１０１２７８２０Ａ１、ドイツ特許出願ＤＥ１９７００７３３Ｃ２及びドイツ特許出願ＤＥ１０３２１８６６Ａ１に示されている。螺旋流路をバイパスするマウントを形成する壁面に沿ったバイパスフローにより、オイルセパレータの洗浄効果が低下する。一方、マウントに対するプラスチックインサートのシーリングは、非常に厳重なトレランスによってのみ十分に保証され、これは、セパレータの十分な効率による経済的生産性を悪化させる。さらに、上述したオイルセパレータインサートはシリンダヘッドカバーのマウント中にセパレートアタッチメントを必要とし、ドイツ特許ＤＥ１９７００７３３Ｃ２のケースでは例えば、スクリュー又はスナップオン接続が使用され、これによって労力が増加する。ドイツ特許出願ＤＥ１０３２１８６６Ａ１に係るインサートは、螺旋流路中に配置されたゴム製の容量変換部材を含んでいる。

（発明の説明）
本発明の目的は、高い洗浄性と製造容易性を備えたオイルセパレータインサートを提供することにある。

上記及び他の目的は本発明によって達成され、一つの実施例によれば、内燃機関のカバー又はハウジング用のオイルセパレータインサートにおいて、幹部材と；前記幹部材の周囲に沿って配置された少なくとも一つの螺旋表面部材とを含み、前記螺旋表面部材によって螺旋流路が形成され、前記螺旋流路は前記螺旋表面部材の外側包囲表面に向かって開放されており、前記インサートは前記カバー又は前記ハウジング内のマウント内部にきつく嵌め込まれ、これによって、前記インサートが前記マウント内部にきつく嵌め込まれている時にブローバイガスが前記螺旋流路を通ることを許容し、前記螺旋表面部材の少なくとも外側部分が実質的にエラストマをベースとした材料によって作られ、前記インサートが前記マウント内部にきつく嵌め込まれている時に、前記マウントが封止の要領で前記外側包囲表面において前記螺旋流路を閉じ込め、これによって、前記包囲表面におけるバイパスフローを防止する。

マウント内にインサートをきつく嵌めこみ、螺旋表面部材の少なくとも外側部分、すなわち、はめ込む部分にエラストマを使用することにより、カバー又はハウジング内においてインサートとマウントとのシーリングが可能となる。加えて、マウント内にインサートを挿入する際の弾性変形により、マウントから外側に出ようとするインサートに対する反力を生成することができる。これにより、インサートは他の特別な留め具を使用することなくマウント内に強く保持される。

螺旋流路は外側包囲表面に向かって開放している。閉鎖した（クローズド）螺旋流路を形成するために、インサートはシリンダヘッドカバーのハウジングの一部である周辺壁部によって終結し、又は前記シリンダヘッドカバーと永久的に連結され、周辺壁部はインサートの一部ではなく又は前記インサートに永久的に連結されない。したがって、本発明はカートリッジタイプのインサートに限定されない。螺旋流路が開放された構造であるため、一つ以上の螺旋表面部材のワインディングを有する一体のインサートを容易に製造することが可能となる。

本発明に係るインサートは、特に、ブローバイガスが流れるシリンダヘッドカバー内の一体型オイルセパレータとして使用される。ブローバイガスが流れるボア又は、シリンダヘッド内流路又は、エンジン又は、クランクケース内への適用も考えられる。本発明は、したがって、エンジンブロック内に配置されない外部オイルセパレータに限定されない。

好ましくは、インサート全体を、特に低い製造コスト化に寄与するエラストマ又は熱可塑性エラストマによって製造することができる。しかしながら、このことは絶対的に必要なものではない。シーリング及び／又はロック機能を達成するために、インサートが、相互作用の領域又はマウントに対して接触している場合、すなわち、外側部分において、エラストマ又は熱可塑性エラストマによって構成されていれば十分である。さらに他の好ましい態様においては、螺旋表面部材の全体がエラストマ又は熱可塑性エラストマによって構成されるが、幹部材の材質は何の制約も受けない。

以下に、全部図面を参照して実施例に沿って本発明について説明する。

図１は、シリンダヘッド１１のシリンダヘッドカバー１０の一部分を示す。シリンダヘッドカバー１０は上部ハウジングシェル１２と下部ハウジングシェル１３とを備え、これらは例えば熱可塑性樹脂によって成形することができ、溶接によって互いに連結することができる。ブローバイガス（漏れガス）は矢印によって示され、ハウジングシェル１２，１３によって形成され、クランクケース・ベンチレーションの一部を形成する空間を通って流れる。シリンダから漏れ出たブローバイガスは、ボア又はエンジン内部の流路又はクランクケース及び、シリンダヘッドを通って、シリンダヘッドカバーのガス吸気領域１４に達する。ブローバイガスを洗浄するため、さらに好ましくはその中にある微細なオイルパーティクルを分離するために、オイルセパレータインサート１５がシリンダヘッドカバー１０の内部、すなわち、ハウジングシェル１２及び１３との間に形成されるスペースに配置される。インサート１５は、幹部材１６と、幹部材１６の外面に形成された螺旋表面部材とから構成される。図１から図３に示す実施例において、螺旋表面部材１７は幹部材１６の一方の軸端部１８から、反対側の他方の軸端部１９まで連続的に延びる。その結果、軸方向に連続的な螺旋流路２０が形成される。「軸方向」とは、幹部材１６又はインサート１５の長手軸Ｌを示す。インサート１５のエンベロープ（外被、包囲）４０は、実質的に円筒状であり、有利な円錐状部分を含み、図２及び図３に示すように円筒表面４１及び端部表面１８，１９を含んでいる。

螺旋流路、すなわち、螺旋表面部材１７のワインディングの間に形成される空間に関し、インサート１５は外部円筒表面に向かった方向において放射状に開放されている。

閉鎖された螺旋流路２０を形成するために、インサート１５は周辺壁部２１によって封止される。ここで、周辺壁部２１はシリンダヘッドカバー１０のハウジング１２，１３の一部分であり、前記カバーと強く連結されるが、インサート１５の一部ではなく、前記インサートと永久に連結されるものではない（本発明がカートリッジ上のインサートに限定されない）。周辺壁部２１は、一つの部材又は複数の部材から構成することができる。例えば、図１に示すように、壁部分２３はハウジングシェル１２に連結され、壁部分２２はハウジングシェル１３に連結される。シリンダヘッドカバー１０の周辺壁部２１中にインサート１５を挿入することによって閉鎖した螺旋流路２０が形成される。

エンジンが作動状態であると、ブローバイガスがガスインレット開口２４を通って螺旋流路２０に入る。ガスインレット開口２４は、インサート１５の端部１８、好ましくは上端部に配置される。ガスインレット開口２４は、さらに、ガスが幹部材１６に対して概ね接するように入るように配置される。ガスは、螺旋流路２０全体を通って、インサート１５の他端に配置されたアウトレット開口２５まで流れる。螺旋表面部材１７により、ガスの流れは回転するようになる。含有された液体パーティクルは、遠心力により、さらに好ましくは、周辺壁２１において分離される癒着（液滴の形成）により外側に向かって放射状に運ばれる。分離されたオイルは、螺旋流路２０を通りハウジングシェル３０中のオイル回収開口２６に流れ込み、そのオイルはエンジンオイル系統に戻る。オイル回収開口２６を通過し洗浄されてないガスは、図示しない手段によって侵入できないようになっている。洗浄された空気がシリンダヘッドカバー１０を介してインテイクに戻る。セパレータ１５は、螺旋インサート内のブローバイガスの螺旋移動による、ブローバイガス内に含有されたオイルパーティクルの遠心力効果に基づいており、機能的には遠心力セパレータである。

図１及び図３に示す実施例においては、インサート１５は優先的且つ完全にエラストマ又はゴムによって製造される。代替的には、螺旋表面部材１７は例えばエラストマによって製造可能であり、幹部材１６は他の適切な材料によって製造することができる。インサート１５の外側輪郭はマウント２１の輪郭に対応しており、特にマウント２１がテーパ形状で円錐状の場合には、インサート１５のエンベロープ４０は、例えば、図１に示すように、同様に円錐形状となる。

螺旋表面部材１７の外側部分は、適切なオーバーサイズ（過大部）、特に１／１０ｍｍの範囲で、成形することにより、シリンダヘッドカバーの周辺壁２１内にきつく挿入され、その結果インサート１５と周辺壁部２１との間のギャップは封止される。その結果（図１の例えば垂直内）、遠心力の欠乏により洗浄効果が得られないため、インサート１５と周辺下部２１との間のバイパスフローは簡素な方法により防止され、又は実質的に抑制される。

インレット端部１８からアウトレット端部１９までの完全な螺旋流路２０によるメリットは、いかなる遠心力も生成しない軸平行な流れが実質的に防止され、洗浄効果を向上させることにある。

先端に配置されたガスインレット２４により、インサート１５がシリンダヘッドカバーに入り込むオイルに対するバリアを形成し、これにより、例えばフルブレーキングのようなドライビング状態におけるセパレータのあふれ（充満）を遅延させる。

インサート１５は、例えば、螺旋表面部材１７の輪郭を超えて突出するウェブ（翼、水かき）状の突出部材２７を備えることができ、突出部材２７は、例えば、対応するシリンダヘッドカバー１０内のスリット状の開口と相互に作用し、そこで壁部分２３がシリンダヘッドカバー１０の組み立て時においてインサート１５を確実に配向させる。

図１及び図２に係るオイルセパレータインサート１５は、概ね水平に配置されたシリンダヘッドカバーに従い、概ね垂直に配置される。これと反対に、図３に示すオイルセパレータインサート１５は、傾斜したシリンダヘッドカバー１０に従い、傾斜した状態で設置され、断面図における螺旋表面部材１７はインサート１５の長手軸Ｌに対して角度がつけられ、この角度は水平に対するインサート１５の傾斜角βと概ね一致し、±１０度までの又は±２０度の偏差（誤差）が可能である。シリンダヘッドカバー１０が傾斜しているケースにおける螺旋表面部材１７の配置により、例えばＶ型エンジンにおいて、分離されたオイルがそこから流れだすことができず、セパレータの確実な動作を脅かし得るオイルポケットが形成されないようになっている。図３に示す実施例の傾斜は、例えば、４５度までであるが、螺旋表面部材１７の傾斜はそれ以外でも可能である。

図１から図３におけるインサート１５は、一つの連続的な螺旋２０を備えている。他の実施例においては、複数の螺旋を用いることができる。

シリンダヘッドカバー１０は、複数のオイルセパレータインサート１５に対応して複数のマウント２１を備えることができ、これらは並列的に及び／又は直列に連結することができる。

図４から図８に示す実施例には、内燃機関のハウジングの流路又はボア３０の中に挿入され又は持ち込まれるインサート１５に関する。図５及び図７からわかるように、インサート１５の螺旋表面部材１７はエラストマからなる外側チップ又は外側シーリングリップ２８を備え、これを適切な程度に大きく形成することにより、流路又はボア３０あるいはマウント２１（図５参照）内にインサート１５を挿入したときに弾性的に変形し、これによって、良好なシーリング効果が得られる。加えて、チップ又はシーリングリップ２８の弾性変形により、実質的に円錐状のボア３０からインサート１５が広がり出るのに反する力が生成され、すなわち、円錐状のボア３０から広がり出るのに対抗してインサート１５自体が妨害し又は広がる。その結果、インサート１５のボア３０内におけるタイトなシールが、埋め込みコンセントの要領で、他の留め具を使用することなく達成される。

図４から図８に示す実施例によれば、インサート１５は、セクション１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，・・・によって形成される複数の螺旋表面部材を備え、これにより、特に、螺旋表面部材が平坦な表面で構成される場合に、製造をシンプルにすることができる。

図６からわかるように、螺旋表面部材は、流れる方向において減少する角度α１，α２、α３により種々のピッチを有することができ、均一なピッチを有する螺旋と比べて、旋回を作り出す流れ抵抗が低下する。さらに、種々のピッチを通し、傾斜設置ポジションにより、分離されたオイルの排出を促す連続的な傾斜の確保を達成することができる。

インサート１５の幹部材１６は、図１から図３に示すように空洞とすることができ、例えば、組み立て工具と係合することを可能とし、組み立て工程においてインサートを安定した形状に保つことができる。安定度を向上させるために、幹部材１６をソリッド（中身がある構造）とすることができる。幹部材１６をエラストマで形成した場合、補強インサート、例えば、ワイヤを使用することができる。

インサート１５を内燃機関内に実際に使用する場合、当該インサートを十分に耐熱性のある材料で成形する。

図１は、シリンダヘッドカバーの部分的な断面を示す。 図２は、シリンダヘッドカバーのオイルセパレータインサートの断面図である。 図３は、傾斜した搭載ポジションによる、シリンダヘッドカバー用オイルセパレータインサートの断面を示す。 図４は、ハウジングボア内部に押し込まれた状態のオイルセパレータインサートの他の実施例を示す。 図５は、図４の詳細図であり、インサートとボアとの接触部分を示す。 図６は、組み立て前の状態における図４のインサートを示す。 図７は、図６の詳細図であり、インサートと螺旋部との接触部分を示す。 図８は、図６のインサートの半分の断面図である。

Claims (18)

1. 内燃機関のカバー又はハウジング用のオイル・セパレータ・インサートにおいて、
   幹（ステム）部材と；
   前記幹部材の周囲に沿って配置された少なくとも一つの螺旋表面部材とを備え、前記螺旋表面部材によって螺旋流路が形成され、前記螺旋流路は前記螺旋表面部材の外側包囲（エンベロープ）表面に向かって開放されており、
   前記インサートは前記カバー又は前記ハウジング内のマウント内部にきつく嵌め込まれ、これによって、前記インサートが前記マウント内部にきつく嵌め込まれている時にブローバイガスが前記螺旋流路を通ることを許容し、
   前記螺旋表面部材の少なくとも外側部分が実質的にエラストマをベースとした材料によって作られ、
   前記インサートが前記マウント内部にきつく嵌め込まれている時に、前記マウントが封止の要領で前記外側包囲表面において前記螺旋流路を閉じ込め、これによって、前記包囲表面におけるバイパスフローを防止する。
2. 請求項１に記載のインサートにおいて、前記インサートは前記マウントに対して過大部を有する。
3. 請求項１に記載のインサートにおいて、前記インサートは実質的完全にエラストマをベースとした材料によって作られている。
4. 請求項１に記載のインサートにおいて、前記インサートは実質的完全に熱可塑性エラストマによって作られている。
5. 請求項１に記載のインサートにおいて、前記螺旋表面部材は連続的である。
6. 請求項１に記載のインサートは、実質的にタンジェンシャルなガス吸気口をさらに含む。
7. 請求項１に記載のインサートにおいて、前記インサートは円錐状の輪郭を有する。
8. 請求項１に記載のインサートにおいて、長手方向断面において前記螺旋表面部材は、前記幹部材の長手軸に対して傾斜している。
9. 請求項１にせのインサートにおいて、前記螺旋表面部材は外側チップ又は外側シーリングリップを含む。
10. 内燃機関のカバー又はハウジング組み立て体において、
    マウントを有するカバー又はハウジングと；
    前記マウント内部にきつく嵌め込まれるオイル・セパレータ・インサートとを備え、
    前記インサートは、
    幹部材と；
    前記幹部材の周囲に沿って配置された少なくとも一つの螺旋表面部材とを備え、前記螺旋表面部材によって螺旋流路が形成され、前記螺旋流路は前記螺旋表面部材の外側包囲表面に向かって開放されており、
    前記インサートは前記カバー又は前記ハウジング内のマウント内部にきつく嵌め込まれ、これによって、前記インサートが前記マウント内部にきつく嵌め込まれている時にブローバイガスが前記螺旋流路を通ることを許容し、
    前記螺旋表面部材の少なくとも外側部分が実質的にエラストマをベースとした材料によって作られ、
    前記インサートが前記マウント内部にきつく嵌め込まれている時に、前記マウントが封止の要領で前記外側包囲表面において前記螺旋流路を閉じ込め、これによって、前記包囲表面におけるバイパスフローを防止する。
11. 請求項１０に記載の組み立て体において、前記インサートは前記マウントに対して過大部を有する。
12. 請求項１０に記載の組み立て体において、前記インサートは実質的完全にエラストマをベースとした材料によって作られている。
13. 請求項１０に記載の組み立て体において、前記インサートは実質的完全に熱可塑性エラストマによって作られている。
14. 請求項１０に記載の組み立て体において、前記螺旋表面部材は連続的である。
15. 請求項１０に記載の組み立て体は、実質的にタンジェンシャルなガス吸気口をさらに含む。
16. 請求項１０に記載の組み立て体において、前記インサートは円錐状の輪郭を有する。
17. 請求項１０に記載の組み立て体において、長手方向断面において前記螺旋表面部材は、前記幹部材の長手軸に対して傾斜している。
18. 請求項１０に記載の組み立て体において、前記螺旋表面部材は外側チップ又は外側シーリングリップを含む。

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