JP2009121285A - 内燃機関における潤滑油の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランク軸５の方向に並ぶ複数のシリンダ３を有するシリンダブロック２に，前記クランク軸を内蔵するクランクケース４を一体に設け，このクランクケースに，オイルパン１０を，周囲を囲うように枠型に構成したラダーフレーム８を介して接合するか又は直接に接合して成る内燃機関において，前記クランクケースからオイルパンに戻る潤滑油の冷却を図る。
【解決手段】前記クランクケース，前記ラダーフレーム又は前記オイルパンの内面においてクランク軸の方向に延びる左右両側の長手内壁面のうち，前記クランク軸の方向から見て，少なくとも，前記クランク軸がオイルパンに向かう方向に回転する側に位置する一方の長手内壁面４ａ，８ａに，内部を冷却用流体が流れるように構成した冷却用パイプ体１８を，その円周の一部が前記一方の長手内壁面より突出するように一体に設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は，内燃機関において，その各種の作動部分に対して供給される潤滑油を冷却する装置に関するものである。

一般に，内燃機関においては，その底部におけるオイルパン内に溜まる潤滑油を，潤滑油ポンプにてピストンを含む各種の作動部分に供給し，次いで，この各種の作動部分を潤滑するときに熱を受けて温度が高くなった潤滑油を前記オイルパンに戻すというように循環を行うように構成している。

この場合，従来は，例えば，特許文献１，２に記載されているように，前記潤滑油循環経路の途中に，冷却水又は空気との間で間接的に熱交換するようにした水冷又は空冷式オイルクーラを設けることにより，潤滑油を，その循環の途中において冷却するという構成にしている。
特開２００７−１７０３６１号公報 特開２００７−１９８２０４号公報

しかし，このように循環する潤滑油に対する水冷又は空冷式オイルクーラを設けることは，これだけ部品点数が多くなるばかりか，内燃機関の大型化を招来し，しかも，潤滑油の漏れ箇所が多くなるという問題があった。

本発明は，シリンダブロックの下部におけるクランクケースの内部においてピストン等に対して強制給油した潤滑油は，クランク軸の回転及びロッドの揺動運動に伴う遠心力によって，前記クランク軸の周囲に振り飛ばされたのちオイルパンに戻ることに着目し，このことを利用して，前記した問題を解消することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「クランク軸の方向に並ぶ複数のシリンダを有するシリンダブロックに，前記クランク軸を内蔵するクランクケースを一体に設け，このクランクケースに，オイルパンを，その間にラダーフレームを挟んで接合するか，又は直接に接合して成る内燃機関において，
前記クランクケース，前記ラダーフレーム又は前記オイルパンの内面において前記クランク軸方向に延びる左右両側の長手内壁面のうち，前記クランク軸の方向から見て，少なくとも，前記クランク軸がオイルパンに向かう方向に回転する側に位置する一方の長手内壁面に，内部を冷却用流体が流れるように構成した冷却用パイプ体が，その円周の一部が前記一方の長手内壁面より突出するように一体に設けられている。」
ことを特徴とする。

また，本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記冷却用パイプ体は，前記クランクケース，前記ラダーフレーム又は前記オイルパンの内面において前記クランク軸の方向に延びる左右両側の長手内壁面の両方に設けられ，且つ，前記クランク軸方向に当該クランク軸と実質的に同じ長さにわたって延びている構成である。」
ことを特徴としている。

更にまた，本発明の請求項３は，
「前記請求項２の記載において，前記冷却用パイプ体は，前記クランクケース又は前記ラダーフレームに複数個一体に設けられているクランク軸用軸受け部の相互間を一体に連結する構成である。」
ことを特徴としている。

加えて，本発明の請求項４は，
「前記請求項１〜３のいずれかの記載において，前記冷却用パイプ体には，放熱用フィンが一体に設けられている。」
ことを特徴としている。

シリンダブロックにおけるクランクケース内において，ピストン又はクランク軸に対して強制給油された潤滑油は，前記クランク軸の回転及びロッドの揺動運動に伴う遠心力によって，前記クランク軸の周囲に振り飛ばされ，その大部分は，前記クランクケース，前記ラダーフレーム又は前記オイルパンの内面において前記クランク軸の方向に延びる左右両側の長手内壁面のうち，前記クランク軸の方向から見て，少なくとも，前記クランク軸がオイルパンに向かう方向に回転する側に位置する一方の長手内壁面に対して吹き付けられ，この一方の長手内壁面を伝って流れてオイルパンに戻るものである。

そこで，前記請求項１に記載したように，前記一方の長手内壁面に，内部を冷却用流体が流れるように構成した冷却用パイプ体を，その円周の一部が前記一方の長手内壁面より突出するように一体に設けることにより，前記一方の長手内壁面を伝い流れる潤滑油は，その伝い流れの途中において必ず前記冷却用パイプ体に接触することになるから，前記潤滑油を積極的に効率よく確実に冷却することができる。

これにより，従来のように内燃機関に対して設けられていたオイルクーラを省略できるから，部品点数の低減，及びオイル漏れ箇所の低減を図ることができるばかりか，内燃機関の小型化を達成できる。また，内燃機関に対して従来のようにオイルクーラを設けるにしても，このオイルクーラの大幅な小型化，ひいては，内燃機関の小型化を図ることができる。

この場合において，請求項２に記載した構成にすることにより，潤滑油の冷却性能を一層向上できることに加えて，前記クランクケース，ラダーフレーム又はオイルパンにおけるクランク軸方向の剛性を，潤滑油を冷却する構造を利用して大幅に向上できるから，内燃機関における振動及び騒音を確実に低減できるとともに，耐久性の向上を図ることができる。

また，請求項３に記載した構成することにより，前記した効果に加えて，クランク軸における軸受け構成を強固にできる。

更にまた，請求項４に記載した構成にすることにより，前記冷却用パイプ体に対する潤滑油の接触面積を増大できるから，冷却性能をより向上できる。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図５の図面について説明する。

これらの図において，符号１は，多気筒内燃機関１を示し，この多気筒内燃機関１は，複数のシリンダ３を一列状に設けて成るシリンダブロック２を備え，このシリンダブロック２の下部には，クランクケース４が一体に設けられ，このクランクケース４の内部には，通常運転において図２に矢印Ａで示す方向に回転する一本のクランク軸５が，前記各シリンダ３の列方向に延びるように配設され，このクランク軸５に，前記各シリンダ３内におけるピストン６が，クランク軸５の回転にて往復動するようにロッド７を介して連結されている。

また，前記クランクケース４の下面には，当該下面の周囲を囲うように枠型に構成したラダーフレーム８が，その周囲に配設した複数本のボルト９の締結にて，着脱可能に接合され，更に，このラダーフレーム８の下面には，オイルパン１０が，同じくその周囲に配設した複数本のボルト（図示せず）の締結にて，着脱可能に接合されている。

前記クランクケース４内におけるクランク軸５は，前記各シリンダ３の列の両端の部分と，前記各シリンダ３間の部分との複数箇所において軸支されている。

すなわち，このクランク軸５のうち両端の部分は，前記クランクケース４内に一体に設けた上半分の軸受け部１１，１２と，前記ラダーフレーム８内に一体に設けた下半分の軸受け部１３，１４とによって軸支され，また，前記クランク軸５のうち前記各シリンダ３間の部分は，前記クランクケース４内のうち各シリンダ３間の部分に一体に設けた上半分の軸受け部１５と，前記ラダーフレーム８内に一体に設けた下半分の軸受け部１６とによって軸支されている。

この場合，前記ラダーフレーム８における下半分の各軸受け部１３，１４，１６は，前記クランクケース４における上半分の各軸受け部１１，１２，１５に対して二本のボルト１７にて着脱可能に締結されている。

また，前記内燃機関１には，従来から良く知られているように，図示していないが，前記クランクケース４又は前記ラダーフレーム８の内部に，前記オイルパン１０内における潤滑油を前記各シリンダ３におけるピストン６に対して跳ね掛け給油するための機構が設けてられており，また，前記各ピストン６に対して跳ね掛け給油した潤滑油，及び前記クランク軸５の各軸受け部に対して給油した潤滑油，並びにその他の作動部分に対して給油した潤滑油の全ては，前記オイルパン１０内に戻るように構成されている。

そして，前記ラダーフレーム８において，前記クランク軸５の方向から見て（図２），その内面のうち前記クランク軸５の方向に延びる左右両側における長手内壁面８ａ，８ｂの各々には，内部に流体通路１８ａ，１９ａを備えた中空のパイプ体１８，１９が，前記クランク軸５の方向にクランク軸５の略全長，つまり，当該クランク軸５と実質的に同じ長さにわたって延びるようにして一体に設けられている。

この両パイプ体１８，１９は，その円周の一部が両側の長手内壁面８ａ，８ｂより突出するという構成であることに加えて，この両パイプ体１８，１９にて，前記ラダーフレーム８における下半分の各軸受け部１３，１４，１６の相互間を一体に連結するという構成であり，しかも，前記両パイプ体１８，１９には，内向きに突出する放熱用フィン２０，２１が，当該パイプ体１８，１９に沿って延びるように一体に設けられている。

更に，前記両パイプ体１８，１９の内部における流体通路１８ａ，１９ａは，図３に示すように，その各々の一端は，前記ラダーフレーム８のうちクランク軸５の方向の一端部における外側面８ｃに開口１８ａ′，１９ａ′しているが，その各々の他端は，前記各軸受け部１３，１４，１６のうち前記外側面８ｃから最も遠い箇所に位置する軸受け部１３に前記クランク軸５と直交するように一体に設けた補強部材２２の内部における流体通路２２ａを介して互いに連通している。

前記両パイプ体１８，１９のうち一方のパイプ体１８内における流体通路１８ａに，図３に矢印Ｂで示すように，その一端の開口１８ａ′から流入した冷却水又は空気等の冷却用流体は，当該流体通路１８ａ内を流れたのちその他端から前記補強部材２２の内部における流体通路２２ａを通って他方のパイプ体１９内における流体通路１９ａ内の他端に流入し，この流体通路１９ａ内を流れ，そして，図３に矢印Ｃで示すように，その一端の開口１９ａ′から流出するように構成されており，換言すると，前記ボス部２２にて，前記ラダーフレーム８の左右両側の長手内壁面８ａ，８ｂの相互間を一体に連結するとともに，前記軸受け部１３を補強するという構成になっている。

別の実施の形態においては，前記両パイプ体１８，１９を，その他端において互いに連通するという構成にすることなく各々独立した構成にして，その各々に別々に冷却用流体を流すように構成することができる。

なお，前記両パイプ体１８，１９内における流体通路１８ａ，１９ａは，前記外側面８ｃからのドリル等による孔あけ加工によって形成される。

一方，前記補強部材２２内における流体通路２２ａは，図５に示すように，左右両外側面からの斜め下向き方向へのドリル等による孔あけ加工によって前記流体通路１８ａ，１９ａに連通するように穿設されたのち，その両外側面への開口部をプラグ２３のねじ込み等にて塞ぐことによって形成される。

この構成において，前記クランク軸５が図２に矢印Ａで示す方向に回転すると，前記各ピストン６及びこのクランク軸５に対して強制給油された潤滑油は，前記クランク軸５の回転及びロッド７の揺動運動に伴う遠心力によって前記クランク軸５の周囲に振り飛ばされることにより，前記クランクケース４における左右両側の長手内壁面４ａ，４ｂ及び前記ラダーフレーム８における左右両側の長手内壁面８ａ，８ｂに対して吹き付けられ，これらの長手内壁面４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂを伝って流れてオイルパン１０に戻る。

このとき，前記ラダーフレーム８における左右両側の長手内壁面８ａ，８ｂには，内部を冷却用流体が流れるように構成した冷却用パイプ体１８，１９が，その円周の一部が前記長手内壁面８ａ，８ｂより突出するように一体に設けられていて，前記長手内壁面４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂを伝い流れる潤滑油は，その伝い流れの途中において，必ず，前記冷却用パイプ体１８，１９の表面に接触することになるとともに，前記補強部材２２の表面にも接触するから，確実に冷却される。

ところで，前記クランク軸５の回転及びロッド７の揺動運動に伴う遠心力によって前記クランク軸５の周囲に振り飛ばされる潤滑油は，その大部分が，前記左右両側の長手内壁面４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂのうち，クランク軸５の方向から見て（図２），前記クランク軸５が矢印Ａで示すようにオイルパン１０に向かう方向に回転する側に位置する一方の長手内壁面４ａ，８ａに対して吹き付けられる。

従って，前記冷却用パイプ体を設けるに際しては，これを，前記ラダーフレーム８における左右両側の長手内壁面８ａ，８ｂのうち少なくとも一方の長手内壁面８ａに設けるか，前記クランクケース４における左右両側の長手内壁面４ａ，４ｂのうち少なくとも一方の長手内壁面４ａに設けるか，或いは，前記オイルパン１０における左右両側の長手内壁面１０ａ，１０ｂのうち少なくとも前記一方の長手内壁面４ａ，８ａに連続する一方の長手内壁面１０ａに設けることにより，所定の冷却効果を得ることができる。

この場合において，前記図示したように，前記ラダーフレーム８における左右両側の長手内壁面８ａ，８ｂの両方に，冷却用パイプ体１８，１９を，前記クランク軸５の方向にクランク軸５の略全長，つまり，当該クランク軸５と実質的に同じ長さにわたって延びるように一体に設けるという構成にするか，前記クランクケース４における左右両側の長手内壁面４ａ，４ｂの両方，又は，前記オイルパン１０における左右両側の長手内壁面１０ａ，１０ｂの両方に，冷却用パイプ体を，同様に構成して一体に設けるという構成にする。

この構成にすることにより，前記左右の両冷却用パイプ体１８，１９にて，潤滑油の冷却性能を一層向上できるとともに，前記ラダーフレーム８，前記クランクケース４又はオイルパン１０におけるクランク軸方向についての剛性を大幅に向上できる。

特に，前記ラダーフレーム８における左右両側の長手内壁面８ａ，８ｂの両方，又は前記クランクケース４における左右両側の長手内壁面４ａ，４ｂの両方に，冷却用パイプ体１８，１９を，前記クランク軸５の方向に延びるように設けるという構成にする場合においては，この両冷却用パイプ体１８，１９にて，前記ラダーフレーム８に一体に設けられている下半分の各軸受け部１３，１４，１６の相互間を一体に連結するか，又は前記クランクケース４に一体に設けられている上半分の各軸受け部１１，１２，１５の相互間を一体に連結するという構成にする。

これにより，前記クランク軸５における下半分の各軸受け部１３，１４，１６が一体化するか，上半分の各軸受け部１１，１２，１５が一体化するから，クランク軸５の軸受け構成を強固にできる。

なお，前記図示した実施の形態は，そのシリンダブロック２の下部におけるクランクケース４とオイルパン１０との間にラダーフレーム８を設け，このラダーフレーム８に，前記クランク軸５に対する下半分の各軸受け部１３，１４，１６を一体に設けるという構成に適用した場合であった。

本発明は，この構成にした場合に限らず，前記ラダーフレーム８に，下半分の各軸受け部１３，１４，１６を一体化しない構成，つまり，前記下半分の各軸受け部１３，１４，１６を，前記ラダーフレーム８とは別体にして，前記クランクケース４側における上半分の各軸受け部１１，１２，１５に対してボルト１７にて締結するという構成にするか，或いは，前記ラダーフレーム８を省略して，前記クランクケース４の下面に，オイルパン１０を直接に接合するという構成にした場合にも適用できるのである。

但し，前者の構成にした場合，前記冷却用パイプ体は，クランクケース４における左右両側の長手内壁面４ａ，４ｂのうち少なくとも一方の長手内壁面４ａに設けるか，或いは，前記長手内壁面４ａ，４ｂの両方に当該冷却用パイプ体にて前記上半分の各軸受け部１１，１２，１５の相互間を連結するように設けるという構成にすることが好ましく，また，後者の場合，前記冷却用パイプ体は，オイルパン１０側に設ける構成にできる。

内燃機関の要部縦断正面図である。 図１のII−II視断面図である。 図１のIII −III 視平断面図である。 図３のIV−IV視断面図である。 図４のＶ−Ｖ視断面図である。

符号の説明

１ 多気筒内燃機関
２ シリンダブロック
３ シリンダ
４ クランクケース
４ａ，４ｂ クランクケースの長手内壁面
５ クランク軸
６ ピストン
８ ラダーフレーム
８ａ，８ｂ ラダーフレームの長手内壁面
１０ オイルパン
１１，１２，１５ 上半分の軸受け部
１３，１４，１６ 下半分の軸受け部
１８，１９ 冷却用パイプ体
１８ａ，１９ａ 流体通路
２０，２１ 放熱用フィン
２２ ボス部
２２ａ 流体通路

Claims (4)

1. クランク軸の方向に並ぶ複数のシリンダを有するシリンダブロックに，前記クランク軸を内蔵するクランクケースを一体に設け，このクランクケースに，オイルパンを，その間にラダーフレームを挟んで接合するか，又は直接に接合して成る内燃機関において，
   前記クランクケース，前記ラダーフレーム又は前記オイルパンの内面において前記クランク軸方向に延びる左右両側の長手内壁面のうち，前記クランク軸の方向から見て，少なくとも，前記クランク軸がオイルパンに向かう方向に回転する側に位置する一方の長手内壁面に，内部を冷却用流体が流れるように構成した冷却用パイプ体が，その円周の一部が前記一方の長手内壁面より突出するように一体に設けられていることを特徴とする内燃機関における潤滑油の冷却装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記冷却用パイプ体は，前記クランクケース，前記ラダーフレーム又は前記オイルパンの内面において前記クランク軸の方向に延びる左右両側の長手内壁面の両方に設けられ，且つ，前記クランク軸方向に当該クランク軸と実質的に同じ長さにわたって延びている構成であることを特徴とする内燃機関における潤滑油の冷却装置。
3. 前記請求項２の記載において，前記冷却用パイプ体は，前記クランクケース又は前記ラダーフレームに複数個一体に設けられているクランク軸用軸受け部の相互間を一体に連結する構成であることを特徴とする内燃機関における潤滑油の冷却装置。
4. 前記請求項１〜３のいずれかの記載において，前記冷却用パイプ体には，放熱用フィンが一体に設けられていることを特徴とする内燃機関における潤滑油の冷却装置。

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