JP2017180336A - 自動車用内燃機関のオイルストレーナ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用オイルストレーナにおいて、オイルパンが凹んで吸い込み筒が突き上げられてもオイルストレーナ全体の破損や離脱しない効果を、簡単な構成で達成する。【解決手段】オイルストレーナ８は、フィルター１３が内蔵された本体部１０と、本体部１０き先端から下向きに延びる吸い込み筒９とから成り、本体部１０のフランジ１４が機関の構成部材６に固定される。オイルストレーナ８は樹脂製であり、吸い込み筒９を薄肉化する等して、本体部１０よりも容易に変形する強度に設定されている。悪路走行によってオイルパン７に上向き変形部２４ができて、これによって吸い込み筒９が突き上げられた場合、吸い込み筒９が曲がり変形することにより、本体部１０の破損が防止される。吸い込み筒９の吸い込み口はオイル層に浸漬したままなので、オイルの吸い上げ機能に支障はない。【選択図】図３

Description

本願発明は、自動車用内燃機関において、オイルパンからオイルを吸い出して濾過するオイルストレーナに関するもので、特に、板金製のオイルパンに使用されるオイルストレーナを好適な対象にしている。

内燃機関において、オイルパンに溜まったオイルは、フィルターを内蔵したオイルストレーナから吸い込まれて、オイルポンプを介して各部位に圧送される。オイルが供給されなかったりオイル中に空気が混入したりすると、潤滑等が不能又は不完全になって機関の運転に重大な影響を与え、焼き付きのようなトラブルをもたらすことになる。

そこで、自動車用内燃機関では、オイルパンにオイルが常に溜まっている深い個所を部分的に設けて、この部位にオイルストレーナの吸い込み口を臨ませるなどの対策を講じているが、自動車に特有の問題として、オイルパンが板金製である場合、悪路走行時に地面の石などにオイルパンが当たって上向きに凹み変形し、この上向きの凹みにより、オイルストレーナの吸い込み口が塞がれたり、オイルストレーナが破損したりする事態に至ることがある。

この点について特許文献１には、オイルストレーナを、本体の先端部にスライド式の吸い込み口を設けた二重筒構造にすることにより、オイルパンが上向きに凹み変形して吸い込み口に当たっても、吸い込み口のスライドによってオイルパンの変形を吸収できるようにすることが開示されている。

特開２００２−２１３２２４号公報

特許文献１のように二重筒構造を採用すると、オイルストレーナの破損を招来することなくオイルパンの変形を吸収できると云えるが、幾つかの問題がある。まず、二重構造にすると、加工や組み付けのコストが嵩むという問題がある。

次に、オイルストレーナの製造段階で、誤って吸い込み口を後退させた状態で出荷してしまうと、吸い込み口を基準高さよりも高くした状態で自動車が出荷されてしまって、オイルの吸い込みが不完全になるおそれがあるという問題がある。更に、自動車の走行中に振動等によって吸い込み口が下降してオイルパンの底に当たり、吸い込み口が塞がれてしまうおそれも懸念される。

更に、フィルターは有底円筒状になっているため、上向きに吸い上げられたオイルは、フィルターを横向きに通過してから、本体との間の隙間において上向きに方向を変えることになるが、フィルターの面積をできるだけ大きくとると、本体とフィルターとの間の隙間は小さくせざるを得ないため、圧損が大きくなるという問題がある。すなわち、フィルターの耐用性とオイルの流れ抵抗とが、相反するという問題がある。

本願発明は、このよう現状を改善すべく成されたものである。

本願発明、請求項１，２の独立した２つの構成を含んでいる。このうち請求項１の発明に係るオイルストレーナは、
「上端はオイルパンの油面よりも上に位置して下端はオイルに浸漬する吸い込み筒と、前記吸い込み筒の上端が一体的に繋がった本体部とを有しており、前記本体部にはフィルターが内蔵されており、前記本体部が内燃機関の構成部材に締結される」、
という基本構成である。

そして、前記本体部と吸い込み筒とは姿勢が相違していて全体として屈曲した形態であり、前記吸い込み筒の全体又は一部の強度を前記本体部の強度よりも弱くすることにより、前記吸い込み筒に下方からの外力が掛かったときに、前記本体部は殆ど変形することなく吸い込み筒が変形するように設定されている。

この請求項１において、「本体部は殆ど変形することなく」とは、本体部が破損したり固定部から外れたりする事態に至ることなく、と同義である。そのようなオイルストレーナの機能不全に至らなければ、本体部の多少の変形は許容される。

請求項１において、吸い込み筒の強度を弱める手段としては、様々の構造を採用できる。例えば、吸い込み筒の肉厚を本体部の肉厚よりも薄くすると、下方から突き上げによって、専ら吸い込み筒だけを変形させることができる。吸い込み筒の適宜部位（中途高さや本体部に対する付け根部）に、蛇腹状の変形許容部を形成することも可能である。或いは、吸い込み筒の外周に環状溝を形成して、当該環状溝の個所を薄肉化することも可能である。環状溝は１つのみでもよいし、上下に複数形成されていてもよい。

オイルパンの変形によって吸い込み筒が突き上げられると、本体部にも上向きの外力が作用する。この場合、本体部に作用する上向きの外力はできるだけ小さいのが好ましい。この点、本体部の中心を吸い込み筒の真上から水平方向にずらしておくと、吸い込み筒は一層変形しやすくなっていて、本体部への外力を抑制できるため、本体部への負担を軽減できる。

請求項２の発明に係るオイルストレーナは、
「上端はオイルパンの油面よりも上に位置して下端はオイルに浸漬する吸い込み筒と、前記吸い込み筒の上端が一体的に繋がった筒状の本体部とを有していて、前記本体部と吸い込み筒とは姿勢が相違していて全体として屈曲した形態であり、
前記本体部の先端部に前記吸い込み筒を設けて、前記本体部の基端には、内燃機関の構成部材に締結されると共にオイル出口が開口した取り付け部を設けており、かつ、前記本体部にはフィルターが内蔵されている」、
という基本構成である。

そして、前記本体部は、判割状に分割された２つの本体構成部から成っていて、２つの本体構成部の割面を重ねることで筒状になっており、いずれか一方の本体構成部の先端に前記吸い込み筒が一体に形成されて、他方の本体構成部の基端に前記取り付け部が一体に形成されている一方、
前記フィルターは、前記２つの本体構成部の割面を塞ぐようにして前記両本体構成部の間に挟み保持されている。

本願両請求項の発明では、オイルストレーナは可動式の部材を持つものではないため、製造及び組み立てに手間がかかることはなくてコスト面において有利である。また、吸い込み口の高さを基準高さより高くして出荷されることは皆無であり、常に、吸い込み口を基準高さに保持した状態に組み付けられる。また、自動車の走行に際して振動で吸い込み口が下がるようなことも皆無である。従って、信頼性が高い。

そして、請求項１では、オイルパンが上向きに変形して吸い込み筒が突き上げられると、その突き上げ力は吸い込み筒の変形によって吸収されるため、本体部がその機能を損なうほどに変形したり、内燃機関の構成部材から外れたりすることを防止できる。従って、オイルストレーナの機能は維持して、内燃機関の（自動車の）安全な運転を維持することができる。従って、本願発明のオイルストレーナは、信頼性に優れている。

請求項２においても、吸い込み筒の強度を低くしておくことにより、請求項１と同じ効果を発揮する。また、請求項１，２とも、本体部と吸い込み筒とは全体として屈曲した姿勢になっているため、吸い込み筒に軸心方向の突き上げ力が作用しても、吸い込み筒は曲がり変形しやすくて、座屈変形はしにくい構造になっている。このため、オイルパンの変形による突き上げ力を吸い込み筒の曲がり変形として吸収しやすくなっている。従って、請求項１，２は共通した効果を奏すると云える。

更に、請求項２の発明では、吸い込み筒から吸い上げられたオイルは、一方の本体構成部に流入して、フィルターを通過して他方の本体構成部に流入して出口に向かうが、フィルターは本体部の内部を縦に（軸線方向に）仕切っているため、フィルターを挟んだ両側には広い空間が空いている。このため、オイルは流れ方向を急激に変えることなく（ほぼ直進しながら）フィルターを通過する傾向を呈することになり、従って、流れはスムースであって圧損を抑制できる。その結果、燃費の向上に貢献できる。

また、フィルターは両部材の割面と同じ面積であり、本体部の長手方向に長く延びる形状であるため、広い濾過面積を確保できて、濾過性能と耐用性とに優れている。

実施形態を適用した内燃機関の部分正面図である。 オイルストレーナの構造を示す図で、（Ａ）は分離斜視図、（Ｂ）は平面図 、（Ｃ）は側面図である。 図１と反対方向から見た要部拡大図である。 各分図とも作用（変形状態）を示す図である。

(1).内燃機関の概略
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、内燃機関の概略を図１に基づいて説明する。図１は内燃機関の下部を表示しており、符号１はシリンダブロックを示し、符号２はクランク軸を示す。符号３はシリンダボア軸線を示しているが、鉛直線４に対して大きく傾斜している。従って、本実施形態の内燃機関はスラント型であり、水平面５に近づくように寝た姿勢になっている。

本願では、内燃機関に関する一般的な呼び方に倣って、クランク軸線方向を前後方向としている。従って、図１は正面図である。便宜的に、図１の水平方向を左右方向としている。上下方向は鉛直方向である。念のため、これらの方向を図１に表示している。

シリンダブロック１のうち、シリンダヘッドと反対側の下面には、アルミ製等の中空のジョイントブロック６がボルトで固定されており、ジョイントブロック６の下面にオイルパン７が固定されている。なお、内燃機関がスラント型でない場合は、オイルパン７はシリンダブロック１の下面に固定される。

オイルパン７は、鋼板のような金属板を絞り加工して製造された板金加工品であり、その底面は概ね水平姿勢でフラットになっている。また、オイルパン７の上面は、シリンダブロック１に近い側が低くて、シリンダブロック１から遠ざかるほど高くなるように、上面は水平に対して若干傾斜している。

オイルパン７の内部にはオイルストレーナ８が配置されており、オイルストレーナ８は、略鉛直姿勢の吸い込み筒９と、ボア軸心３と同じ程度に傾斜した本体部１０を有しており、本体部１０はジョイントブロック６から左右方向に離れるように延びて、その先端から吸い込み筒９が下向きに延びている。吸い込み筒９と本体部１０とは、下側の交叉角度が鈍角となるようにく文字状に連続している。

(2).オイルストレーナの構成
図２に示すように、オイルストレーナ８は、水平方向に割られた樹脂製の第１及び第２ケース１１，１２と、本体部１０に内蔵されたフィルター１３とから成っている。従って、両ケース１１，１２は、２つ割り状（判割状）の本体構成部１０ａ，１０ｂを有しており、本体構成部１０ａ，１０ｂを、その割り面を重ねた状態で接合することにより、中空筒状の本体部１０が構成されている。

第１ケース１１の本体構成部１０ａの一端（基端）には、取り付け部の一例としてのフランジ１４が一体に形成されており、フランジ１４に吐出穴１５が空いている。従って、第１ケース１１の本体構成部１０ａは、フランジ１４を設けた部位の横幅（平面視での厚さ）が厚くて、先端に向けて横幅が小さくなっている。換言すると、第１ケース１１の本体構成部１０ａは、先端から基端に向けて断面積が大きくなっている。

フランジ１４は、図４（Ａ）に示すように、ジョイントブロック６に形成した受け座１６にボルト１７及びナット１８で固定されている。この場合、フランジ１４は上下長手の姿勢になっているため、下からの突き上げ荷重に対して高い抵抗を発揮する。

第１ケース１１の開口縁には段部１９が形成されており、段部１９にシート状のフィルター１３が装着されている。そして、両ケース１１，１２は、フィルター１３を挟んだ状態で、高周波溶着等によって一体に接合されている。従って、本実施形態では、フィルター１３は、両本体構成部１０ａ，１０ｂの割り面を塞ぐように本体部１０の全長に亙って広がっており、広い面積を有している。この点、本実施形態の有利な特徴の一つである。

なお、フィルター１３は、濾過材（フィルターエレメント）を小判形に打ち抜き形成したものであってもよいし、樹脂製のフレームでフィルターエレメントを保持したものであってもよい。更に、フィルター１３は単層でもよいし、同種又は異種材の積層体であってもよい。

本実施形態では、オイルは本体部１０を横切るようにしてフィルター１３を通過する。この場合、第１ケース１１の本体構成部１０ａが全長にわたって同じ横断面積であると、オイルは吸い込み筒９に近い側でフィルター１３を多く通過する傾向を呈するが、本実施形態のように、第１ケース１１の本体構成部１０ａが基端に向けて断面積を拡大させていると、オイルの通過抵抗は基端に向けて（フランジ１４）に向けて小さくなるため、オイルは、第２ケース１２の本体構成部１０ｂにおいて基端側に寄せられる傾向を呈する。

従って、オイルを、フィルター１３の通過量をフィルター１３の全体にわたって均等化できるのであり、その結果、オイルポンプの駆動トルクを抑制して燃費向上に貢献できると共に、フィルター１３の寿命を長くすることができる。

吸い込み筒９は、第２ケース１２における本体構成部１０ｂの側面部に一体成形されている。従って、図２（Ｃ）に明示するように、吸い込み筒９の軸心２１は本体部１０の軸心２２から横方向にずれている。そして、吸い込み筒９の肉厚を本体部１０よりも薄くすることにより、吸い込み筒９は本体部１０よりも遥かに変形やすい強度になっている。吸い込み筒９の下端には、１つ又は複数の切り欠き２３を形成している。

(3).まとめ
オイルパン７は板金加工品であるため、図４（Ａ）に示すように、自動車が悪路を走行していると、地面に突出していた石や岩に当たって底部が上向きに凹み変形することがある。これにより、オイルパン７にできた上向き変形部２４によって、吸い込み筒９が上向きに突き上げられることがあるが、本実施形態では、上向きの突き上げ力は、吸い込み筒９が曲がり変形することによって吸収される。従って、本体部１０が破損することはない。

吸い込み筒９の変形の態様は、突き上げ力の作用方向等によってまちまちである。図４のうち（Ａ）の例では左右方向に湾曲した状態で曲がっており、（Ｂ）の例で前後方向に屈曲している。また、（Ｃ）の例では、上向き変形部２４の切り欠き２３を設けた先端部が変形している。

いずれにしても、吸い込み筒９は、変形はしても破断はしておらず、かつ、先端の吸い込み口はオイル層に浸漬している。従って、オイルの吸い上げ機能は維持されており、機関の運転に支障をきたようなことはない。つまり、オイルパン７の変形に対する安全対策して吸い込み筒９を変形させることにより、オイルストレーナ８の破損や脱落を防止しつつ、オイルの吸い込みを維持できるのである。

吸い込み筒９が鉛直姿勢で本体部１０の真下に位置していると、オイルパン７の変形によって真上に突き上げ力が作用したときに、吸い込み筒９は座屈変形することになるが、座屈変形は曲げ変形に対して大きな力を要するため、本体部１０に対する負担も大きくなる。

この点、本実施形態のように、吸い込み筒９の軸心２１を本体部１０の軸心２２から横にずらすと、吸い込み筒９に真下から荷重がかかっても、吸い込み筒９の上端が僅かに横に逃げることより、吸い込み筒９の姿勢が変化しやすくなるため、吸い込み筒９は座屈変形でなくて曲げ変形する。このため、吸い込み筒９を的確に変形させて、本体部１０に大きな負担がかかることを防止できる。

また、本実施形態のように、本体部１０を２つ割方式にして、吸い込み筒９を第２ケース１２の本体構成部１０ｂに形成すると、広い濾過面積のフィルター１３を内蔵することを簡単に実現できる利点がある。

更に、本実施形態では、吸い込み筒９と本体部１０とは、下側の交叉角度が鈍角となるようにく文字状に連続しているが、このように構成すると、吸い込み筒９から吸い上げられたオイルは、本体部１０の吐出穴１５に向かうように方向付けされるため、圧損を抑制できると共に、フィルター１３の全体にオイルを均等に透過させる機能が向上する。

また、図２から容易に理解できるように、フィルター１３は単純なシート状の形態であるため、フィルター１３を挟んだ両側には広い空間が空いている。このため、図２（Ｂ）に実線矢印及び点線矢印で示すように、オイルの流れはスムースであり、殆ど直進するような状態でフィルター１３を通過していく。この面においても、圧損を抑制して燃費の向上に貢献できる。第１ケース１１の本体構成部１０ａが基端に向けて断面積を拡大させたことの効果は、既に述べたとおりである。

本願発明は、オイルストレーナに具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
６ ジョイントブロック
７ オイルパン
８ オイルストレーナ
９ 吸い込み筒
１０ 本体部
１０ａ，１０ｂ 本体構成部
１１ 第１ケース
１２ 第２ケース
１３ フィルター
１４ フランジ（取り付け部）
２４ オイルパンの上向き変形部

Claims (2)

1. 上端はオイルパンの油面よりも上に位置して下端はオイルに浸漬する吸い込み筒と、前記吸い込み筒の上端が一体的に繋がった本体部とを有しており、前記本体部にはフィルターが内蔵されており、前記本体部が内燃機関の構成部材に締結される構成であって、
   前記本体部と吸い込み筒とは姿勢が相違していて全体として屈曲した形態であり、前記吸い込み筒の全体又は一部の強度を前記本体部の強度よりも弱くすることにより、前記吸い込み筒に下方からの外力が掛かったときに、前記本体部は殆ど変形することなく吸い込み筒が変形するように設定されている、
   自動車用内燃機関のオイルストレーナ。
2. 上端はオイルパンの油面よりも上に位置して下端はオイルに浸漬する吸い込み筒と、前記吸い込み筒の上端が一体的に繋がった筒状の本体部とを有していて、前記本体部と吸い込み筒とは姿勢が相違していて全体として屈曲した形態であり、
   前記本体部の先端部に前記吸い込み筒を設けて、前記本体部の基端には、内燃機関の構成部材に締結されると共にオイル出口が開口した取り付け部を設けており、かつ、前記本体部にはフィルターが内蔵されている構成であって、
   前記本体部は、判割状に分割された２つの本体構成部から成っていて、２つの本体構成部の割面を重ねることで筒状になっており、いずれか一方の本体構成部の先端に前記吸い込み筒が一体に形成されて、他方の本体構成部の基端に前記取り付け部が一体に形成されている一方、
   前記フィルターは、前記２つの本体構成部の割面を塞ぐようにして前記両本体構成部の間に挟み保持されている、
   自動車用内燃機関のオイルストレーナ。

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