JP2012097948A - シリンダブロックのオイルクーラ取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルクーラのコア部の振動を抑制することが可能であり、オイルの冷却効率を向上させることが可能なシリンダブロックのオイルクーラ取付構造を提供する。
【解決手段】冷却水とオイルとの間で熱交換を行わせる水冷式のオイルクーラ２０がエンジンのシリンダブロック１０に取り付けられており、シリンダブロック１０における冷却水が流通される凹部１３内にオイルクーラ２０のコア部２１が収納されている。コア部２１の外周には、弾性部材からなるスペーサ４０が巻かれている。スペーサ４０は、コア部２１の温度が高くなるほど膨張する材質で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却水とオイルとの間で熱交換を行わせる水冷式のオイルクーラをエンジンのシリンダブロックに取り付けるオイルクーラ取付構造に関する。

エンジンの潤滑各部（クランクシャフト、吸・排気カムシャフト、シリンダ、シリンダボアなど）を潤滑および冷却するためのオイル（エンジンオイル）を冷却する水冷式のオイルクーラがシリンダブロックに設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。水冷式のオイルクーラは、例えば、冷却水が流通される凹部内にコア部（熱交換部）が収納された構成とされ、冷却水とオイルとの間で熱交換が行われることによってオイルが冷却される。

特開２００８−００２３０５号公報

しかし、オイルクーラのコア部が振動すると、コア部を支持する支持部（上記凹部を塞ぐカバー等）にコア部の振動による応力が集中することが懸念される。また、オイルクーラのコア部の外周と、凹部の内壁との間には、各部品の製造公差や組付公差などに起因して隙間が生じる。この隙間を冷却水が流れるため、コア部を流れる冷却水量が少なくなり、オイルクーラによるオイルの冷却効率が悪化することが懸念される。

本発明は、そのような問題点に鑑みてなされたものであり、オイルクーラのコア部の振動を抑制することが可能であり、オイルの冷却効率を向上させることが可能なシリンダブロックのオイルクーラ取付構造を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、冷却水とオイルとの間で熱交換を行わせる水冷式のオイルクーラをエンジンのシリンダブロックに取り付けるオイルクーラ取付構造であって、シリンダブロックにおける冷却水が流通される凹部内に上記オイルクーラのコア部が収納され、上記コア部の外周には、弾性部材が巻かれていることを特徴としている。

上記構成によれば、オイルクーラのコア部と、シリンダブロックの凹部の内壁との間に弾性部材が介在されており、コア部が弾性部材を介してシリンダブロックに支持されるので、エンジンの運転時、オイルクーラのコア部の振動を抑制することができる。そして、弾性部材によって、コア部の支持部へのコア部の振動による応力集中を緩和することができ、コア部の支持部の耐久性を向上させることができる。また、弾性部材によって、オイルクーラのコア部と凹部の内壁との間を流れる冷却水がせき止められるため、コア部を流れる冷却水量を増大させることができ、オイルクーラによるオイルの冷却効率を向上させることができる。

本発明のシリンダブロックのオイルクーラ取付構造において、上記弾性部材は、上記コア部の温度が高くなるほど膨張する材質で形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、エンジンの運転時、シリンダブロックの熱、凹部内の冷却水の熱によって、弾性部材が膨張することにより、弾性部材がコア部の外周と凹部の内壁とに密着し、コア部と凹部の内壁との間が弾性部材によってほぼ完全にシールされる。これにより、コア部と凹部の内壁との間を流れる冷却水がほぼ完全にせき止められるので、コア部を流れる冷却水量を大幅に増大させることができ、オイルクーラによるオイルの冷却効率を大幅に向上させることができる。

本発明のシリンダブロックのオイルクーラ取付構造において、上記コア部は、上記凹部を覆うカバーに支持されており、上記カバーには、上記コア部の内部にオイルを導入するオイル導入通路と、上記コア部の内部からオイルを排出するオイル排出通路とが設けられていることが好ましい。この場合、上記カバーには、上記コア部を迂回してオイルを流通させるバイパス通路も設けられていることが好ましい。

上述したように、弾性部材を設けることで、オイルクーラによるオイルの冷却効率を向上させることができることから、オイルの全量をコア部で冷却する必要がなくなる。これに加え、オイルの全量をコア部の内部に流通させると、オイルの流通抵抗が大きくなるといった問題点もある。そこで、上記構成では、コア部を支持するカバーにコア部を迂回するバイパス通路を設けて、このバイパス通路にオイルの一部を流通させ、コア部の内部にオイルの全量を流通させないようにしている。これにより、オイルの流通抵抗を全体として低減することができ、オイルポンプの吐出容量を低減することができる。その結果、エンジンのフリクションを低減でき、エンジンの燃費向上、出力向上を図ることができる。

本発明のシリンダブロックのオイルクーラ取付構造において、上記エンジンが、Ｖ型エンジンであり、上記凹部が、Ｖ型エンジンのＶバンク間に設けられていることが好ましい。

このように、Ｖ型エンジンのシリンダブロックのＶバンク間のスペースにオイルクーラのコア部を収納する凹部を設けることによって、シリンダブロックのＶバンク間のスペースを有効活用することができ、シリンダブロックの小型化を図ることができる。

本発明のシリンダブロックのオイルクーラ取付構造によれば、オイルクーラのコア部と、シリンダブロックの凹部の内壁との間に弾性部材が介在されるので、エンジンの運転時、オイルクーラのコア部の振動を抑制することができる。そして、弾性部材によって、コア部の支持部へのコア部の振動による応力集中を緩和することができ、コア部の支持部の耐久性を向上させることができる。また、弾性部材によって、オイルクーラのコア部と凹部の内壁との間を流れる冷却水がせき止められるため、コア部を流れる冷却水量を増大させることができ、オイルクーラによるオイルの冷却効率を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るシリンダブロックのオイルクーラの取付構造の概略を示す図である。 図１のシリンダブロック、オイルクーラ、カバー、スペーサを分解した状態を示す斜視図である。 カバーを取り外した状態のシリンダブロック、オイルクーラ、スペーサを示す平面図である。 シリンダブロックのオイルクーラの取付構造の概略を示す断面図である。 未使用状態の第１スペーサを示す平面図である。

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

この実施形態では、本発明のオイルクーラの取付構造をＶ型エンジンのシリンダブロックに適用した例について説明する。

図１、図２に示すように、オイルクーラ２０は、Ｖ型エンジン（以下では、単にエンジンとも言う）のシリンダブロック１０の左右のバンク１１，１２間に配置されている。なお、図１、図２では、シリンダブロック１０の一部のみを示している。

具体的には、シリンダブロック１０は、クランクケースの上部に複数の気筒（例えば４気筒）を有する左右のバンク１１，１２が所定の角度間隔をもってＶ型に配置された構成とされている。シリンダブロック１０の左右のバンク１１，１２間（Ｖバンク間）の上面には、上方に向けて開放された凹部１３が形成されている。凹部１３には、オイルクーラ２０が収納されている。また、凹部１３を形成するシリンダブロック１０の壁部には、左右のバンク１１，１２にそれぞれ設けられたウォータージャケット（図示せず）から冷却水を凹部１３へ導入する冷却水導入孔１４（図１では２点鎖線で示す）と、凹部１３から冷却水を排出する冷却水排出孔（図示せず）とが設けられている。

オイルクーラ２０は、冷却水とオイル（エンジンオイル）との間で熱交換を行わせることでオイルを冷却する構成とされており、冷却水とオイルとの熱交換部として機能するコア部２１を備えている。コア部２１は、図１に示すように、多数のコア（プレート）２１ａが上下に積層された構成とされている。各コア２１ａの内部は、中空に形成されており、各コア２１ａの内部をオイルが流通可能とされている。また、上下に隣り合うコア２１ａ，２１ａの内部同士が互いに連通されており、これらの間でのオイルの流通が可能とされている。一方、上下に隣り合うコア２１ａ，２１ａの外端部間には、隙間Ｃ１が設けられており、隙間Ｃ１内を冷却水が流通可能とされている。

コア部２１は、フランジ部２２を介してオイルクーラカバー３０に連結されている。具体的には、フランジ部２２は、図２、図３に示すように、コア部２１の長手方向の両端部にそれぞれ取り付けられている。フランジ部２２は、例えばろう付けによってコア部２１の上面２１ｄに固着されている。各フランジ部２２には、上方に向けて延びる２本のスタッドボルト２３，２３が一体的に設けられている。そして、各スタッドボルト２３がオイルクーラカバー３０に形成された貫通孔３０ｄに挿通され、上方からナットが締め付けられることによって、コア部２１がオイルクーラカバー３０に一体的に結合される。

また、一方のフランジ部２２には、オイル導入孔２２ａが形成されており、このオイル導入孔２２ａを介して、コア部２１の内部（各コア２１ａの内部）にオイルが導入される。他方のフランジ部２２には、オイル排出孔２２ｂが形成されており、このオイル排出孔２２ｂを介して、コア部２１の内部（各コア２１ａの内部）からオイルが排出される。

オイルクーラカバー３０は、図１に示すように、シリンダブロック１０の凹部１３の上側に装着されており、オイルクーラカバー３０によって凹部１３の開口が塞がれている。オイルクーラカバー３０は、凹部１３の開口の周縁部１３ａの上面に載置されており、ボルトによってシリンダブロック１０に固定されている。オイルクーラカバー３０の下面と、シリンダブロック１０の凹部１３の開口の周縁部１３ａの上面との間には、図示しないガスケットが介装されている。また、オイルクーラカバー３０は、オイルクーラ２０のコア部２１に取り付けられたフランジ部２２の上面にも載置されている。そして、上述した４本のスタッドボルト２３を介して、コア部２１がオイルクーラカバー３０に支持される構成とされている。

オイルクーラカバー３０の内部には、図１に示すように、オイルの流通通路が形成されている。この実施形態では、コア部２１の内部にオイルを導入するオイル導入通路３０ａ、コア部２１の内部からオイルを排出するオイル排出通路３０ｂ、および、コア部２１の内部を迂回してオイルを流通させるバイパス通路３０ｃが、オイルクーラカバー３０に設けられている。また、オイルクーラカバー３０には、油温センサを取り付けるためのセンサ取付孔３０ｅが形成されている。

オイル導入通路３０ａは、フランジ部２２のオイル導入孔２２ａを介して、コア部２１の内部に連通されている。オイル排出通路３０ｂは、フランジ部２２のオイル排出孔２２ｂを介して、コア部２１の内部に連通されている。バイパス通路３０ｃは、フランジ部２２のオイル導入孔２２ａの上流側で、オイル導入通路３０ａから分岐され、フランジ部２２のオイル排出孔２２ｂの下流側で、オイル排出通路３０ｂに合流されている。つまり、バイパス通路３０ｃは、コア部２１の内部と並列に設けられている。

オイルクーラ２０およびオイルクーラカバー３０におけるオイルの流路としては、コア部２１の内部を経由する第１の流路と、バイパス通路３０ｃを経由する第２の流路（つまり、コア部２１の内部を経由しない流路）とが形成されている。そして、第１の流路を流れるオイルが、凹部１３内を流れる冷却水との熱交換によって冷却されるようになっている。なお、エンジンには、オイルポンプ（図示せず）が設けられており、このオイルポンプによって、シリンダブロック１０の下側に設けられるオイルパン（図示せず）からオイルを吸い上げて、オイルクーラ２０を経由させた後、エンジンの潤滑各部（クランクシャフト、吸・排気カムシャフト、シリンダ、シリンダボアなど）にオイルを供給するようになっている。

−実施形態の特徴部分−
この実施形態では、オイルクーラ２０のコア部２１の外周には、スペーサ４０が巻かれていることを特徴としている。そして、スペーサ４０は、オイルクーラ２０のコア部２１と、シリンダブロック１０の凹部１３の内壁１３ｂとの間に介在されている。以下、この実施形態の特徴部分について、図１〜図４を参照して詳しく説明する。なお、図１、図３では、スペーサ４０にハッチングを付して示している。

図２、図４に示すように、スペーサ４０は、オイルクーラ２０のコア部２１の長手方向中間部の外周に巻かれている。つまり、スペーサ４０によってコア部２１の長手方向中間部の外周が全周にわたって覆われている。スペーサ４０の配置箇所は、コア部２１の２つのフランジ部２２，２２の間であれば、特に限定されない。なお、図４では、オイルクーラ２０のコア部、オイルクーラカバー３０を簡略化して示している。

スペーサ４０は、コア部２１の両側面２１ｂ，２１ｂおよび下面２１ｃと、凹部１３の内壁１３ｂとの間に挟まれる第１スペーサ４１と、コア部２１の上面２１ｄとオイルクーラカバー３０との間に挟まれる第２スペーサ４２とから構成されている。

第１スペーサ４１は、底部４１ａと、この底部４１ａの両端からそれぞれ垂直な方向に立ち上がる垂直部４１ｂ，４１ｂとを備えており、上方が開放された形状とされている。いる。底部４１ａの幅は、コア部２１の幅（長手方向に直交する方向の幅）Ｗ１と略一致している。垂直部４１ｂ，４１ｂの上端部には、開口４１ｃ，４１ｃが形成されている。底部４１ａから垂直部４１ｂ，４１ｂの開口４１ｃ，４１ｃまでのそれぞれの距離は、コア部２１の高さＨ１と略一致している。そして、底部４１ａは、コア部２１の下面２１ｃと、凹部１３の内壁１３ｂの底面との間に挟まれている。垂直部４１ｂ，４１ｂは、コア部２１の側面２１ｂ，２１ｂと、凹部１３の内壁１３ｂの側面との間に挟まれている。

第２スペーサ４２は、第１スペーサ４１の垂直部４１ｂ，４１ｂ間に配設されており、コア部２１の上面２１ｄに載置されている。第２スペーサ４２の両端部４２ａ，４２ａには、第１スペーサ４１の垂直部４１ｂ，４１ｂに設けられた開口４１ｃ，４１ｃの周縁部と係合可能な係合部４２ｂ，４２ｂが設けられている。第２スペーサ４２の両端部４２ａ，４２ａが第１スペーサ４１の垂直部４１ｂ，４１ｂの開口４１ｃ，４１ｃに挿入され、第２スペーサ４２の係合部４２ｂ，４２ｂが、第１スペーサ４１の開口４１ｃ，４１ｃの周縁部に係合されることによって、第１スペーサ４１と第２スペーサ４２とが一体的に係合されるようになっている。

第１スペーサ４１および第２スペーサ４２は、樹脂、ゴムなどの弾性部材によって形成されている。また、この実施形態では、第１スペーサ４１および第２スペーサ４２は、コア部２１の温度（凹部１３内の冷却水の温度）が高くなるほど膨張する材質によって形成されている。なお、第１スペーサ４１は、図５に示すように、板状の状態で製造され、オイルクーラ２０のコア部２１と、シリンダブロック１０の凹部１３の内壁１３ｂとの間に装着される際に、例えば、１点鎖線で示す位置で折り曲げて使用されるようになっている。

オイルクーラ２０をシリンダブロック１０へ取り付ける際には、まず、図２等に示すように、上記構成のスペーサ４０をオイルクーラ２０のコア部２１の外周に装着する。次に、図１等に示すように、スタッドボルト２３を介してコア部２１とオイルクーラカバー３０とを一体的に組み付けた状態で、コア部２１をシリンダブロック１０の凹部１３内に収納する。そして、ボルト等によってオイルクーラカバー３０をシリンダブロック１０に締結する。

この実施形態によれば、上記構成のスペーサ４０が、オイルクーラ２０のコア部２１の外周に巻かれているので、次のような効果が得られる。

オイルクーラ２０のコア部２１と、シリンダブロック１０の凹部１３の内壁１３ｂとの間に弾性部材からなるスペーサ４０が介在されており、コア部２１がスペーサ４０を介してシリンダブロック１０に支持されるので、エンジンの運転時、オイルクーラ２０のコア部２１の振動を抑制することができる。そして、スペーサ４０によって、オイルクーラカバー３０へのコア部２１の支持部（フランジ部２２、スタッドボルト２３など）へのコア部２１の振動による応力集中を緩和することができる。つまり、コア部２１の振動による応力がスペーサ４０にも伝えられるので、その分、オイルクーラカバー３０へのコア部２１の支持部に伝えられる応力を低減することができる。これにより、オイルクーラカバー３０へのコア部２１の支持部の耐久性を向上させることができる。なお、スペーサ４０が弾性部材からなるため、オイルクーラカバー３０をシリンダブロック１０に締結した際、オイルクーラカバー３０の下面と、シリンダブロック１０の上面との間に介装されるガスケットが過度に圧縮されることがなくなり、そのガスケットのシール性の悪化を抑制できる。

また、オイルクーラ２０のコア部２１と、凹部１３の内壁１３ｂとの間にスペーサ４０が介在されるので、コア部２１のコア２１ａ，２１ａ同士の隙間Ｃ１を流れる冷却水量が増大され、オイルクーラ２０によるオイルの冷却効率を向上させることができる。詳細には、スペーサ４０を設けない構成では、コア部２１のコア２１ａ，２１ａ同士の隙間Ｃ１を流れる冷却水の流通抵抗が、コア部２１と凹部１３の内壁１３ｂとの間（上記コア部２１のコア２１ａ，２１ａ同士の隙間Ｃ１は含まない）を流れる冷却水の流通抵抗よりも大きい。したがって、冷却水は、コア部２１のコア２１ａ，２１ａ同士の隙間Ｃ１を流れにくく、コア部２１と凹部１３の内壁１３ｂとの間を流れやすくなり、オイルクーラ２０によるオイルの冷却効率が悪化することが懸念される。

しかし、この実施形態では、スペーサ４０によって、コア部２１と凹部１３の内壁１３ｂとの間を流れる冷却水がせき止められるため、コア部２１のコア２１ａ，２１ａ同士の隙間Ｃ１を流れる冷却水量を増大させることができ、オイルクーラ２０によるオイルの冷却効率を向上させることができる。

しかも、スペーサ４０は、コア部２１の温度が高くなるほど膨張する材質によって形成されているので、エンジンの運転時、シリンダブロック１０の熱、凹部１３内の冷却水の熱によって、スペーサ４０が膨張する。すると、スペーサ４０がコア部２１の外周と凹部１３の内壁１３ｂとに密着し、コア部２１と凹部１３の内壁１３ｂとの間がスペーサ４０によってほぼ完全にシールされる。これにより、コア部２１と凹部１３の内壁１３ｂとの間を流れる冷却水がほぼ完全にせき止められるので、コア部２１のコア２１ａ，２１ａ同士の隙間Ｃ１を流れる冷却水量を大幅に増大させることができ、オイルクーラ２０によるオイルの冷却効率を大幅に向上させることができる。

上述のように、スペーサ４０を設けることで、オイルクーラ２０によるオイルの冷却効率を向上させることができることから、オイルの全量をコア部２１で冷却する必要がなくなる。これに加え、オイルの全量をコア部２１の内部に流通させると、オイルの流通抵抗が大きくなるといった問題点もある。そこで、この実施形態では、オイルクーラカバー３０にコア部２１を迂回するバイパス通路３０ｃを設けて、このバイパス通路３０ｃにオイルの一部を流通させ、コア部２１の内部にオイルの全量を流通させないようにしている。これにより、オイルの流通抵抗を全体として低減することができ、オイルポンプの吐出容量を低減することができる。その結果、エンジンのフリクションを低減でき、エンジンの燃費向上、出力向上を図ることができる。

−他の実施形態−
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。

上述したスペーサ４０の構成や形状、オイルクーラ２０のコア部２１の構成や形状などは一例であって、上述の例だけに限定されない。また、スペーサ４０の材質としてエンジンの冷却水（ＬＬＣ）によって膨張するような材質を選定することで、オイルクーラ２０のコア部２１と凹部１３の内壁１３ｂとのシールをより確実なものとすることができる。

本発明のオイルクーラの取付構造は、Ｖ型エンジンのシリンダブロックに限らず、それ以外のエンジン（例えば直列型エンジン）のシリンダブロックにも適用可能である。なお、Ｖ型エンジンのシリンダブロックの場合、上述したように、Ｖバンク間のスペースにオイルクーラ２０のコア部２１を収納する凹部１３を設けることによって、シリンダブロックのＶバンク間のスペースを有効活用することができ、シリンダブロックの小型化を図ることができる。

本発明は、冷却水とオイルとの間で熱交換を行わせる水冷式のオイルクーラを有するエンジンのシリンダブロックに利用可能である。

１０ シリンダブロック
１３ 凹部
１３ｂ 内壁
２０ オイルクーラ
２１ コア部
２２ フランジ部
３０ オイルクーラカバー
３０ａ オイル導入通路
３０ｂ オイル排出通路
３０ｃ バイパス通路
４０ スペーサ

Claims (5)

1. 冷却水とオイルとの間で熱交換を行わせる水冷式のオイルクーラをエンジンのシリンダブロックに取り付けるオイルクーラ取付構造であって、
   シリンダブロックにおける冷却水が流通される凹部内に上記オイルクーラのコア部が収納され、
   上記コア部の外周には、弾性部材が巻かれていることを特徴とするシリンダブロックのオイルクーラ取付構造。
2. 請求項１に記載のシリンダブロックのオイルクーラ取付構造において、
   上記弾性部材は、上記コア部の温度が高くなるほど膨張する材質で形成されていることを特徴とするシリンダブロックのオイルクーラ取付構造。
3. 請求項１または２に記載のシリンダブロックのオイルクーラ取付構造において、
   上記コア部は、上記凹部を覆うカバーに支持されており、
   上記カバーには、上記コア部の内部にオイルを導入するオイル導入通路と、上記コア部の内部からオイルを排出するオイル排出通路とが設けられていることを特徴とするシリンダブロックのオイルクーラ取付構造。
4. 請求項３に記載のシリンダブロックのオイルクーラ取付構造において、
   上記カバーには、上記コア部を迂回してオイルを流通させるバイパス通路も設けられていることを特徴とするシリンダブロックのオイルクーラ取付構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のシリンダブロックのオイルクーラ取付構造において、
   上記エンジンが、Ｖ型エンジンであり、上記凹部が、Ｖ型エンジンのＶバンク間に設けられていることを特徴とするシリンダブロックのオイルクーラ取付構造。

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