JP2014181593A - 内燃機関用オイルパン - Google Patents

Abstract

【課題】設計の自由性や保温性に優れると共に、シリンダブロックに対する締結強度及びシール性も高いオイルパンを提供する。
【解決手段】オイルパンは、樹脂製の本体部１と金属製のフランジ部２とからなっており、両者はインサート成型や溶着等で一体に接合されている。フランジ部２にはボルト４で締結するための取り付け穴５が飛び飛びで空いている。本体部１は殆ど全体が樹脂製であるため、軽量でかつオイル保温性にも優れており、更に、様々な形状に設計できる。フランジ部２は全体が金属製であるため、シリンダブロックに対する高い締結強度を確保できると共に、経年使用によるヘタリや劣化の問題はなくてシール性に優れている。
【選択図】図１

Description

本願発明は、車両用等の内燃機関に使用するオイルパンに関するものである。

内燃機関のオイルパンを材質から見ると、おおまかには、全体が板金製である場合と全体が樹脂製である場合とに大別される。このうち金属板製のオイルパンは、シリンダブロックに対する取り付け強度に優れている利点があるが、内部にボス部やリブ等の等の加工を施すことが難しく、形状の自由性に欠ける問題がある。また、重量が嵩むため車両用内燃機関に適用すると燃費悪化をもたらすおそれもある。

また、金属は熱の良伝導体でオイルの保温性に劣るため（放熱性が高いため）、冷間始動時に、オイルが機関で温められてもオイルパンに戻るとオイルパンから放熱されてオイルの温度上昇が遅れる現象が発生して、機関の運転に対するオイルの抵抗が低減せずに燃費が悪化するおそれもあった。

他方、樹脂製のオイルパンは、軽量化できるのみならず、肉厚を自在に設定できると共に様々な形状に設計できるため、例えばオイルストレーナの支持部を設けることも簡単にできる利点や、伝熱性が悪いためオイルの熱がオイルパンを介して外部に逃げにくく保温性が高いことから、始動後のオイルの温度上昇を促進して燃費の向上に貢献できる利点がある。

しかし、剛性が低いためシリンダブロックに対する締結強度が低い問題や、シリンダブロックとの締結部にヘタリが発生しやすい問題、シリンダブロックとの間に隙間が発生しやすい問題、或いは、全体がしっかり締結されないため振動を抑制できずにＮＶ（ノイズ・バイブレーション）性能が悪化しやすいという問題があった。

そこで、オイルパンを樹脂と金属との複合品とすることが考えられており、その例として特許文献１には、オイルパンをアルミ製の上半部と樹脂製の下半部とに分離構成して、両者の接合部にそれぞれ外向きのフランジを形成し、これらフランジをボルト及びナットで締結することが記載されている。上半部の上端には、シリンダブロックの下面に締結されるフランジを形成している。

また、特許文献２には、オイルパンを基本的には樹脂製としつつ、フランジ部に金属製の補強板をインサート成形で埋設し、補強板に、ボルトが嵌まるカラーを固着しておくことが開示されている。この特許文献２では、カラーを除いた個所では樹脂製のフランジ部がシリンダブロックの下面に重なる。

特開平２−２９８６５４号公報 実開昭６１−１０５７４０号のマイクロフィルム

特許文献１の場合、上半部はアルミ製なのでシリンダブロックに対する締結強度は確保できるが、アルミ製の上半部もある程度はオイルに漬かるため、放熱によるオイルの温度上昇抑制という問題は依然として残っている。また、上半部と下半部とを多数のボルト及びナットで締結せねばならないため、組み立てコストが嵩むという問題や、上半部と下半部との接合部からオイル漏れが発生するおそれも懸念される。

他方、特許文献２は基本的には樹脂製なのでオイルの保温性に優れており、また、補強板はインサート制定で埋設されているため、組み立てコストは発生しない。しかし、フランジのうち隣り合ったカラーの間の部分は樹脂のみがシリンダブロックに重なるため、成型後の収縮やヒケによってシリンダブロックとの間に隙間が発生したり、内燃機関の振動によってシリンダブロックとの間のシール性が低下してしまったりするおそれがある。

また、特許文献２では、成型誤差によってカラーの表面まで樹脂が回ってカラーが薄膜状の樹脂で覆われることが考えられるが、この場合は、カラーの上面の樹脂はヘタリが早いため、締結力の低下やＮＶ性能の悪化が顕著に顕れやすいと云える。

本願発明は、このような現状を改善すべくなされたものである。

本願発明は、上向きに開口した本体部と、その上端に設けられていてシリンダブロックに固定されるフランジ部とを有しており、前記本体部は樹脂製で前記フランジ部は金属製であり、両者を一体に接合している。なお、フランジ部は、シリンダブロックに固定される締結部と呼ぶことも可能である。

本願発明において、本体部は樹脂の射出成型品を使用できる一方、フランジ部は板金製品を採用したりアルミ等の金属ダイキャスト品（或いは鋳物）を採用したりすることができる。また、本体部とフランジ部との接合手段としては、インサート成型による一体化や、超音波又は高周波を利用した融着、ホットメルト接着剤を使用した接着、或いは、熱盤で押さえる加熱接着などの各種の接合技術を採用できる。

本願発明では、オイルに漬かる本体部は樹脂製であるため、形状設計の自由性に優れていると共に、軽量化できることや保温効果に優れていることから燃費向上にも貢献できる。また、フランジ部は金属製であるため、シリンダブロックに対する高い締結強度を確保できて高い耐振動特性（ＮＶ性能）を発揮する。また、フランジ部は金属製であるため経年使用によるヘタリのような問題はなく、このため、経年使用によるシール性の低下のような問題もない。構造は簡単であるため、コスト面でも有利である。

従って、本願発明によると、簡単な構造でありながら、オイル保温性、締結強度、耐久性、信頼性等に優れたオイルパンを提供できる。なお、金属と樹脂とは熱膨張率が異なるため、本体部とフランジ部との接合面に膨張率の違いによる滑りが発生しやすくなったり、オイルパンが激しい振動に晒されたりすることがあるが、本願発明では、このような熱膨張や振動に起因した結合力（接合力）低下の防止策を講じることも可能であり、結合力低下防止策により、高い信頼性を得ることができる。

第１実施形態を示す図で、（Ａ）は全体の斜視図、（Ｂ）は分離した状態での斜視図である。 図１（Ａ）のII-II 視断面図で、（Ａ）（Ｂ）は互いに別例である。 第２〜第６実施形態を示す図であり、（Ｆ）は（Ｅ）のＦ−Ｆ視断面図である。 第７〜第９実施形態を示す図である。

(1).第１実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１，２に示す第１実施形態を説明する。オイルパンは、上向きに開口した本体部１と、その上端の全周に亙って一体に設けたフランジ部２とを有しており、フランジ部２には、シリンダブロック３に締結するためのボルト４が嵌まる取り付け穴５を周方向に沿って飛び飛びで形成している。なお、ボルト４は六角ボルトを使用しているが、ソケットボルトやビスなども使用できることは云うまでもない。

本実施形態のオイルパンは３気筒内燃機関に使用されるものであり、このため、オイルパンは２つの短辺部と２つの長辺部とを有して一方方向に長い形態になっているが、フランジ部２のうち１つの短辺部２ａに下向き凸の略半円状のサイド板６を一体に設けている。このサイド板６は、例えば自動変速機のハウジングの側面に固定される。このため、サイドリブ６にはビス７が嵌まるビス挿通穴８を設けている。

本体部１は樹脂の射出成型品である一方、フランジ部２はアルミのダイキャスト品であり、先にフランジ部２を製造して、これを金型にセットして樹脂を注入するインサート成型により、本体部１はフランジ部２の内周部に一体に接合された状態に製造される。本体部１の１つの短辺部１ａは、フランジ部２のサイド板６の内面全体に接合されている。なお、インサート成型に際してフランジ部２は２つの金型で挟み保持されるが、一方の金型に設けたピンに取り付け穴５を嵌めることで、フランジ部２を金型に位置決めできる。

フランジ部２の下面は、図２（Ａ）に示すようにフラットに形成して、この下面に本体部１の上端面を接合してもよいし、図２（Ｂ）に示すように、フランジ部２の内周部に全周又は略全周にわたって長く延びる下向きリブ９を形成して、下向きリブ９の下面に本体部１の上端面を接合してもよい。下向きリブ９を形成すると、フランジ部２の剛性が向上する利点がある。フランジ部２は、塗布式のシール剤１１を介してボルト４でシリンダブロック３の下面に締結されている。

以上のように、フランジ部２はその全体が金属製であるため、シリンダブロック３に対する高い締結強度を確保できる。また、経年使用によるヘタリのような問題はなく、全周がシリンダブロック２に対して均等に押圧される続けるため、シール性の低下の問題も生じない。また、既述のとおり、本体部１は樹脂製であるため、オイルの保温性に優れていると共に軽量化でき、更に、内部構造等の設計の自由性は格段に高い。

また、シリンダブロック３とフランジ部２とは金属同士であるため、両者の間のシール手段として、もともと流体の性状を有して塗布すると硬化してシート状になるシール剤（接着剤）１１を使用することができる。このため、ガスケットを設ける場合に比べてコストダウンできると共に、シール性にも優れている。なお、修理やメンテナンス等でオイルパンを取り外すことでシール剤１１が破損した場合は、全体を引き剥がして塗布し直したらよい。フランジ部３もシリンダブロック３も金属であるため、全体の引き剥がしを簡単に行える。また、シール剤１１が部分的に残っていても、ヘラ等で簡単に除去できる。

(2).他の実施形態
図３，４では他の実施形態を示している。これらの実施形態は、本体部１とフランジ部２との接合性能をアップさせるための方策を主眼にしている。このうち図３（Ａ）に示す第２実施形態では、フランジ部３の下面に穴状又は溝状の多数の凹み３ａを散点状に設けて接合力のアップを図っている。凹み３ａはフランジ部３を製造するときに設けることも可能であるが、薬品を使用したエッチング加工によって加工することもできる。

凹み３ａの存在により結合面積が増大すると共に、本体部１とフランジ部３とが噛み合うことで水平方向の滑りが防止されるため、高い結合力と耐久性を確保できて、耐振動性に優れると共に、本体シリンダブロック１とフランジ部３との間に熱膨張の違いが生じても、本体部１はフランジ部３に結合したまま、フランジ部３の膨張に追従して弾性変形するため、剥離も的確に防止できる。

凹所３ａの底面視形状は円形や長穴など、様々の形態を採用できる。凹所３ａを様々な形状としてもよい。また、凹み３ａを薬品によるエッチング加工で形成すると、凹み３ａの内面を粗面化したり、凹み３ａを奥部が脹れた球根状に形成することも可能であり、この場合は接合力を更にアップできる。

図３（Ｂ）に示す第３実施形態では、フランジ部２の下面に鋸歯状の凹凸１２を形成しておき、両者の接合面積を増大させることで接合力のアップを図っている。図３（Ｃ）に示す第４実施形態は第３実施形態の変形例であり、フランジ部３の下面に樹脂又はエラストマーの薄い中間層（或いは膜）１２ａを設けることで、熱膨張の違いや振動に起因した剥離に対する抵抗アップを図っている。中間層１２ａを設けることは、他の各実施形態にも適用できる。

図３（Ｄ）に示す第５実施形態では、フランジ部２に下向きリブ９を設けると共に、本体部１の上端に、フランジ部２の内側面に重なる上向き張り出し部１３を設けている。この場合、フランジ部２の内面や下面に凹凸や溝、突起等の表面積増大手段を設けると更に好適である。

図３（Ｅ）（Ｆ）に示す第６実施形態では、フランジ部２の下面に下向き突起１４を周方向に沿って飛び飛びに形成することで、本体部１とフランジ部２との接合面積の増大を図っている。本体部１は下向き突起１３を内外から包んでいるため、接合力はより高くなっている。図３（Ｂ）のように周方向の全長にわたって延びる下向きリブ９を形成した場合においても、本体部１で下向きリブ９を内外から挟むことが可能である。また、下向きリブ９の下端に下向き突起１４（或いは下向き切欠き）を飛び飛びに形成することも可能である。

図４（Ａ）（Ｂ）に示す第７実施形態では、フランジ部２に下向きに突出した金属製のジョイント板１５を鋳込み（インサート成型）にて一体に設けて、ジョイント板１５を本体部１で抱持している。（Ｂ）はジョイント板１５の正面図であり、（Ｂ）から明瞭に理解できるように、ジョイント板１５には、フランジ部２及び本体部１が入り込む貫通穴１６がその長手方向に多数空いている。

このため、ジョイント板１５はフランジ部２と本体部１との両方に対してしっかりと取り付いており、結果しとて、本体部１もフランジ部２に強固に接合されている。リサイクルの容易性の点からは、ジョイント板１５はフランジ部２と同じ素材で製造するのが好ましい。

図４（Ｃ）に示す第８実施形態では、フランジ部２の内側面に、上面から段落ちして下面からは段上がりした内向き突条１７を一体に形成し、内向き凸条１７を本体部１で抱持している。内向き凸条１７には上下に貫通した穴１８が空いており、本体部１は穴１８にも入り込んでいる。

この第８実施形態の場合、本体部１の上端面はフランジ部２の上端面と同一平面を成していてもよいが、図示のように本体部１の上面をフランジ部２の上面より僅かに段落ちさせておくと、成型誤差によって本体部１の上面がシリンダブロック３の下面につかえた状態になることを防止できる。従って、シール性の面からは僅かに段落ちさせるのが好ましいと云える。

図４（Ｄ）に示す第９実施形態では、フランジ部２は鋼板等の金属板を使用しており、フランジ部２の内周縁に下向き片１９を曲げ形成し、下向き片１９を本体部１で内側から抱持している。下向き片１９には多数の穴２０が周方向に飛び飛びで形成されており、本体部１は穴２０に入り込んでいる。

本願発明は、内燃機関のオイルパンに具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ 本体部
２ フランジ部
３ シリンダブロック
４ ボルト
５ 取り付け穴
９ 下向きリブ
１１ シール剤

Claims (1)

1. 上向きに開口した本体部と、その上端に設けられていてシリンダブロックに固定されるフランジ部とを有しており、前記本体部は樹脂製で前記フランジ部は金属製であり、両者を一体に接合している、
   内燃機関用オイルパン。

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