JP2018009472A - オイルパン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コスト及び不具合発生率を低減すべく、簡素な弁構造で空気の吸引を防止することができる技術を提供することを課題とする。【解決手段】オイルパンの内側面に沿って設けられる複数のオイルストレーナと、前記複数のオイルストレーナと連通され、オイルパンの上面に設けられる排出口と、前記排出口に、オイルパンの傾斜に応じて前記複数のオイルストレーナとの連通口をそれぞれ開閉する弁構造と、を備える。本発明のオイルパンによれば、簡素な弁構造で空気の吸引を防止することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンに備えられるオイルパンに関する。

エンジンを搭載した機体の傾斜に伴って、オイルパンも傾斜状態となるが、その際にオイル吸引口が油面よりも高い位置に出てしまい、オイルポンプへの空気の吸い込みが生じるという問題が知られている。潤滑油への空気の吸い込みが生じた場合、油圧低下、油膜厚さ不良による部分的なメタルタッチ、キャビテーションなどによるエンジン部品の損傷に繋がってしまう。また、オイルパンの容量、エンジンの配置スペースの制約等によって余裕を持った設計が困難であることも知られている。これらの理由から、傾斜状態での空気の吸引を抑制する技術が求められている。さらには、傾斜状態での油圧を確保して、エンジンの傾斜特性を向上する技術が求められている。

特許文献１には、Ｈ形に連結された三つのオイル吸引管を備え、エンジンが傾斜している際にそれぞれのオイル吸引管内に設けられた制御弁によって空気の吸引を防止する技術が開示されている。オイル吸引管の各端部に吸引ヘッドが設けられ、それらの吸引ヘッドがオイルパン底面の四角に配置されることで、何れの傾斜状態においてもオイルパンの少なくとも一つの角にオイルが存在し、空気を含まずにオイルを吸引することを可能とする技術が開示されている。ここでの制御弁は、オイル吸引管内に設けられたスライド式の棒体と棒体の両端に固定される弁板によって構成され、傾斜状態に応じた重力の作用によって棒体がスライドして、上側のオイル吸引管を閉鎖し、下側のオイル吸引管が開放される構成である。

特表２００２−５３３６１１号公報

特許文献１に記載の技術では、オイル吸引管毎に制御弁を設ける必要がある。つまり、同様の構成の制御弁を少なくとも三つ備える必要があるとともに、三つの制御弁が確実に同時に作動することが必要となり、コスト及び不具合発生率が高くなってしまう。

以上のことから、本発明は、コスト及び不具合発生率を低減すべく、簡素な弁構造で空気の吸引を防止することができる技術を提供することを課題とする。

オイルパンの内側面に沿って設けられる複数のオイルストレーナと、前記複数のオイルストレーナと連通され、オイルパンの上面に設けられる排出口と、前記排出口に、オイルパンの傾斜に応じて前記複数のオイルストレーナとの連通口をそれぞれ開閉する弁構造と、を備える。

前記弁構造は、周方向可動弁と、該周方向可動弁を収容する弁室と、によって構成され、前記周方向可動弁は、前記弁室の底面に固定される球体と、該球体に回転自在に支持される略円盤状の弁板とを有し、前記周方向可動弁の弁板が前記オイルパンの傾斜に応じて前記弁室の内壁に摺接しつつ回転することで、前記排出口と前記オイルストレーナとの連通口が開閉される。

前記弁室の内壁は、前記周方向可動弁の球体の中心と同一の中心を有する球面状に形成される。

本発明のオイルパンによれば、簡素な弁構造で空気の吸引を防止することができる。

オイルパンの側面断面図 オイルパンの平面図 周方向可動弁を示す図 オイルパンが傾斜した際の周方向可動弁の作動の様子を示す図 傾斜時の周方向可動弁とオイルストレーナ出口との位置関係を示す図 傾斜時の周方向可動弁とオイルストレーナ出口との位置関係を示す図 オイルストレーナ出口の断面形状の一例を示す図 オイルストレーナ及び弁室の別実施形態を示す図

図１から図４を参照して、オイルパンの構成について説明する。図１は、オイルパン１の内部構造を示す側面断面図である。図２は、オイルパン１の平面図である。図３は、オイルパン１の周方向可動弁２０の構成を示す図である。図４は、オイルパン１が一方向に向けて傾斜した際の周方向可動弁２０の作動の様子を示す図である。

オイルパン１は、エンジンの潤滑油を貯留する有底容器状の本体２と、オイルパン１の上面を構成する蓋３とを備える。オイルパン１に貯留される潤滑油は、オイルパン１の上方に設けられるオイルポンプ４によって吸い上げられて、エンジンのシリンダブロック（不図示）の各部に送られる。なお、オイルパン１において、蓋３を本体２に一体的に形成しても良い。

本体２は、上面が開放された略直方体状の容器であり、その内部に所定量の潤滑油を貯留する。本体２の内側面には、壁面に沿って上端まで延出され、壁面上端から蓋３の内側面に沿って中央に向けて側方に延出されるオイルストレーナ１０が複数設けられる。これらのオイルストレーナ１０は、それぞれ本体２の内壁面に沿って上方に延出され、さらに蓋３の下面に沿って延出されることで、オイルパン１上面の中央位置で交差するように設けられている。

オイルストレーナ１０は、本体２及び蓋３の内側面を利用して設けられている。より詳細には、オイルストレーナ１０は、箱型断面を有する長手部材を折り曲げ、開放端を本体２及び蓋３の内側面に向けて固定することで、本体２の内壁面と蓋３の内側面を一面として利用して形成される略角筒状の屈曲状の油通路である。また、他の実施形態としては、本体２及び蓋３の内側面の内側に穴を掘ることでオイルストレーナ１０を形成することも可能である。

オイルストレーナ１０は、所定の断面積及び所定の長さによって規定された所定の経路寸法を有する。本実施形態のオイルストレーナ１０は、本体２の各側面の中央位置に配置されており、合計四つ設けられている。オイルストレーナ１０の下端は開放され、潤滑油の吸い込み口１１が形成される。吸い込み口１１を通じてオイルストレーナ１０内に潤滑油が吸入される。このように、オイルパン１には、潤滑油の吸入路が四方向に設けられている。

蓋３の中央には、オイルポンプ４によってオイルパン１から潤滑油を吸い上げる際のオイル排出部となる排出口５が設けられる。換言すれば、排出口５は、オイルポンプ４へのオイル圧送部入口である。排出口５は、蓋３に形成される円形の孔であり、オイルポンプ４の吸引口と直接接続されている。オイルパン１の排出口５を直接オイルポンプ４に接続することで、オイルパン１内の容量を最大限に活用することが可能となる。また、上述のように、オイルパン１の内側面をオイルストレーナ１０の一面として利用することで、オイルパン１の内部の容量制限を小さくし、オイルパン１の容量を大きく確保することができる。

各オイルストレーナ１０は、オイルパン１の本体２の壁部からオイルパン１の中央に設けられた排出口５に向けて延出されるとともに、排出口５と連通可能に設けられている。各オイルストレーナ１０と排出口５との連通部には、オイルパン１の前後左右方向の傾きに応じて開閉する弁構造が設けられる。本弁構造は、重力の作用を受けて姿勢を変える周方向可動弁２０と、周方向可動弁２０を収容する弁室３０とによって構成されている。オイルパン１の傾きに応じた周方向可動弁２０の作動によって、オイルストレーナ１０と排出口５との連通口が開閉され、排出口５と連通するオイルストレーナ１０が適宜選択される。

周方向可動弁２０は、各オイルストレーナ１０と排出口５との接続部となる弁室３０に設けられている。周方向可動弁２０は、弁室３０の底面に固定される球体２１と、球体２１に回転自在に支持される弁板２２とを備える。球体２１は、弁室３０の上下中央位置に固定される。弁板２２は、略円盤状の部材であり、球体２１の中心と同一の中心を有する球面状の側面を有する。弁板２２の上下面の周縁部には、オイルシール２３が設けられている。

弁板２２の中央には、球体２１を保持するための球状孔２４が形成されている。球状孔２４は、球体２１の中央部分の外形に応じた形状を有する孔である。球状孔２４の開口２５は、球体２１の径よりも小さく、弁板２２の球状孔２４の開口２５を通じて球体２１を圧入することで、球体２１が弁板２２に保持される。

弁室３０は、周方向可動弁２０を収容するための空間であり、排出口５に臨んで設けられている。弁室３０は、略円柱型の有底の開口を蓋３で塞ぐことによって形成される。本実施形態では、オイルストレーナ１０の幅よりも周方向可動弁２０の径が大きく設定される。弁室３０の内壁は、周方向可動弁２０の球体２１の中心と同一の中心を有する球面状に形成されており、弁板２２の外側面と摺接可能である。

弁室３０と各オイルストレーナ１０との連通部には、接続部材３１が介装されている。接続部材３１は、オイルストレーナ１０の端部に固定される板状部材であり、所定形状の開口部３２を有する。つまり、弁室３０は、開口部３２を有する接続部材３１によって、オイルストレーナ１０と排出口５との連通口を形成している。開口部３２は、周方向可動弁２０の傾斜時の姿勢に応じて、その連通口を適宜開閉可能な形状に形成されているが、開口部３２の具体的な形状については後述する。

接続部材３１の内側面は、つまり、接続部材３１の周方向可動弁２０側の側面は弁室３０の内壁を構成するため、球体２１の中心と同一の中心を有する球面状に形成され、弁板２２の周縁を含む外側面と摺接可能に形成されている。なお、本実施形態では、オイルストレーナ１０の端部に開口部３２を有する接続部材３１を別部材として設ける構成としているが、接続部材３１を設けることなく、弁室３０におけるオイルストレーナ１０との連通口の断面形状を開口部３２の形状と同一にする構成としても良い。

以上のように、周方向可動弁２０においては、弁板２２が球体２１に対して摺動可能に保持されている。このような構成により、弁板２２が重力の作用を受けて球体２１を中心として重力方向に傾斜することとなる。そして、弁板２２の外側面と、周方向可動弁２０が配置される弁室３０の内壁とが摺接するように構成されている。このような構成により、弁板２２によって弁室３０の内部空間をシールした状態で仕切ることが可能である。また、オイルストレーナ１０と弁室３０との接続部に所定形状を有する開口部３２が形成された接続部材３１を設けることで、周方向可動弁２０の傾斜時の姿勢に応じて、オイルストレーナ１０との連通口を適宜開閉することが可能となっている。

図４に示すように、オイルパン１が一方向に傾斜した状態では、弁板２２に重力が作用して球体２１を中心として傾斜方向に回転する。そして、上方に回転した側の弁板２２の周縁部が蓋３と当接する位置で弁板２２の回転が止まる。上述のように、弁板２２は、弁室３０の内側面に接しながら移動していることで、上側の連通口が閉鎖されるとともに、下側の連通口が開放されることとなる。そして、図４に示すように、傾斜によって、オイルストレーナ１０の吸い込み口１１が油面よりも上に出た場合にも、そのオイルストレーナ１０からの通路が周方向可動弁２０によって閉じられているため、排出口５に空気が吸入されることがない。

また、オイルパン１が一方向に傾斜した状態において、その傾斜方向と直交する方向の壁面に沿って設けられる二つのオイルストレーナ１０からも潤滑油が吸引され、合計三方向から潤滑油が吸引される。つまり、本実施形態の周方向可動弁２０では、傾斜状態において、四方向に設けられたオイルストレーナ１０のうち上方を除く三つのオイルストレーナ１０の吸い込み口１１が油面よりも上に出ていなければ、空気の吸引を防止しつつ、十分な潤滑油圧力を維持することが可能である。つまり、本実施形態の弁構造を採用することで傾斜特性を向上することができる。

以上のように、本実施形態の弁構造は、重力の作用を受けて機械的に作動する一つの周方向可動弁２０と、弁室３０によって構成されている。また、弁室３０は、排出口５に臨んで設けられている。このように本実施形態では、複数のオイルストレーナ１０が集合する排出口５に簡素な弁構造を設けることで、空気の吸引を防止可能である。

次に、図５から図７を参照して、各オイルストレーナ１０の連通口の断面形状（接続部材３１の開口部３２の形状）を決定する手法について説明する。図５は、オイルパン１をｘ方向、ｙ方向、ｘ＋ｙ方向に傾斜させた場合の、ｘ方向視及びｙ方向視における周方向可動弁２０と接続部材３１との間でシールすべき部位（図中太線で示した箇所）及び、周方向可動弁２０と接続部材３１との間で閉鎖すべき領域（図中斜線で示した領域）を示す。図６は、ｘ＋ｙ方向に傾斜させた場合の、ｘ方向視、ｙ方向視、−ｘ方向視、及び−ｙ方向視における周方向可動弁２０と接続部材３１の位置関係を示す。

図７は、オイルパン１の傾斜状態における周方向可動弁２０の作動に基づいて接続部材３１の開口部３２（若しくはオイルストレーナ１０の連通口）の面積が最大となるように設定した（図中斜線で示した領域は図５において示された閉鎖すべき領域であり、斜線で示した領域に囲まれた領域を開口部３２とした）例を示す。

図５に示すように、オイルパン１の側面の一つと平行な一方向（ｘ方向）、その方向と直交する方向（ｙ方向）、及び、これらの方向に対して４５°の角度を成す方向（ｘ＋ｙ方向）に対して周方向可動弁２０を傾斜させた。そして、それぞれの方向に傾斜させた周方向可動弁２０の周縁部に対して、傾斜上側からの空気の侵入を防止する際に、接続部材３１の開口部３２との間でシール及び閉鎖すべき箇所を確認した。

ｘ方向に傾斜させた場合、ｘ方向視における周方向可動弁２０は、図面奥行き方向に傾斜させた姿勢となる。その際、周方向可動弁２０の周縁部がシールすべき部位は、弁板２２の下面であり、それよりも上方からの空気の流入を考慮して、弁板２２の下面よりも上部を閉鎖すべきである。また、ｙ方向視における周方向可動弁２０は、水平から側方に傾斜させた姿勢となる。その際、周方向可動弁２０の周縁部がシールすべき部位、つまり、空気の侵入が想定される部位は、弁板２２の下面側であり、下方からの空気の流入を考慮すべきである。

オイルパン１の傾斜時、空気は、原則として、周方向可動弁２０に対して上方側から侵入する可能性がある。そして、ｘ方向に傾斜させた場合、上方からの空気の侵入は、ｘ方向視において周方向可動弁２０と接続部材３１との間で防がれている。一方、ｙ方向視では、周方向可動弁２０の上方移動側（−ｘ方向）から空気の侵入の可能性がある。つまり、ｙ方向視においては、周方向可動弁２０の下方からの流入を防止する必要がある。

ｙ方向に傾斜させた場合、ｘ方向視における周方向可動弁２０は、水平から側方に傾斜させた姿勢となる。その際、周方向可動弁２０の周縁部がシールすべき部位は、弁板２２の下面であり、上述のように下方からの空気の流入を考慮して、弁板２２の下面よりも下方の領域を閉鎖すべきである。また、ｙ方向視における周方向可動弁２０は、図面奥行き方向に傾斜させた姿勢となる。その際、周方向可動弁２０の周縁部がシールすべき部位は、弁板２２の下面側であり、上方からの空気の流入を考慮して、弁板２２の下面よりも上部を閉鎖すべきである。

このように、ｘ方向又はｙ方向、つまりオイルパン１の側面と平行となる一方向に向けて傾斜した場合は、傾斜上側を閉鎖して空気の吸引を防止し、その他三方を開放して潤滑油を吸引する構成としている。

ｘ＋ｙ方向に傾斜（ｘ方向及びｙ方向の両方に対して４５°を成す方向に傾斜）させた場合、ｘ方向視における周方向可動弁２０は、図面奥行き方向及び水平から側方に傾斜させた姿勢となる。その際、周方向可動弁２０の周縁部がシールすべき部位は、弁板２２の下面側であり、上方からの空気の流入を考慮して、弁板２２の下面よりも上部を閉鎖すべきである。また、ｙ方向視における周方向可動弁２０は、図面奥行き方向及び水平から側方に傾斜させた姿勢となる。その際、周方向可動弁２０の周縁部がシールすべき部位は、弁板２２の下面側であり、上方からの空気の流入を考慮して、弁板２２の下面よりも上部を閉鎖すべきである。

また、図６に示すように、ｘ＋ｙ方向に傾斜させた場合、−ｘ方向視における周方向可動弁２０は、図面手前方向及び水平から側方に傾斜させた姿勢となる。その際、周方向可動弁２０の周縁部がシールすべき部位は、弁板２２の上面側であり、下方からの空気の流入を考慮して、弁板２２の上面よりも下方を閉鎖すべきである。また、−ｙ方向視における周方向可動弁２０は、図面手前方向及び水平から側方に傾斜させた姿勢となる。その際、周方向可動弁２０の周縁部がシールすべき部位は、弁板２２の上面側であり、下方からの空気の流入を考慮して、弁板２２の上面よりも下方を閉鎖すべきである。

このように、ｘ＋ｙ方向、つまりオイルパン１の側面と平行な一方向に対して斜めに傾斜した場合は、傾斜上側となる二方を閉鎖して空気の吸引を防止し、その他二方を開放して潤滑油を吸引する構成としている。

以上のように、周方向可動弁２０と接続部材３１との間で、周方向可動弁２０の弁板２２の側面周縁部でシールするとともに、傾斜方向に応じて空気が流入する可能性のある領域を閉鎖することで、周方向可動弁２０が傾斜した状態での空気の吸入を確実に防止することが可能である。

例えば、図７に示すように、周方向可動弁２０によってシールすべき箇所、及び、周方向可動弁２０が収容される弁室３０とオイルストレーナ１０との連通口となる接続部材３１の開口部３２との間で閉鎖すべき領域を合成することで、あらゆる傾斜において周方向可動弁２０を通じた空気の侵入を防止できる接続部材３１の開口部３２の形状（又はオイルストレーナ１０の連通口形状）として決定することができる。

図７に示す実施形態では、接続部材３１の上方閉鎖領域は、ｘ＋ｙ方向に傾斜させた際の上側の閉鎖領域の合成であり、接続部材３１の下方閉鎖領域は、ｘ方向及びｙ方向に傾斜させた際の下側の閉鎖領域の合成である。つまり、接続部材３１の開口部３２の面積が最大となる形状は、周方向可動弁２０が、一方向、並びに、その反対方向に傾斜した際の弁板２２の下面の位置と、周方向可動弁２０が、一方向及びそれと直交する方向を合わせた方向、並びに、それと反対方向に対して傾斜した際の弁板２２の上面の位置と、によって決定される。

なお、図７は、周方向可動弁２０の形態に応じて、オイルストレーナ１０出口の断面形状（オイルストレーナ１０と弁室３０を接続する接続部材３１の開口部３２の形状）の一例を示したものであり、図７に示した閉鎖すべき領域が閉鎖されていれば良い。

以上のように、本実施形態のオイルパン１は、本体２の内壁面に沿って設けられる複数のオイルストレーナ１０を備え、各オイルストレーナ１０を蓋３の下面に沿って延出して同一平面内で交差させるとともに、その交差部位に周方向可動弁２０を収容した共通の弁室３０を配置している。弁室３０はオイルパン１のオイル排出部となる排出口５に連通して設けられている。つまり、複数のオイルストレーナ１０は、排出口５が設けられる部位において交差するように配置されている。弁室３０内に設けられた周方向可動弁２０によって、オイルパン１の傾斜に応じて各オイルストレーナ１０との連通口が開閉されて、オイルストレーナ１０と排出口５とが選択的に連通可能に構成されている。

周方向可動弁２０は、オイルパン１の傾斜に応じてその姿勢を変えることで、オイルストレーナ１０の排出口５への連通口を開閉している。具体的には、オイルパン１の傾斜方向と同一方向に周方向可動弁２０の弁板２２が傾斜することで、傾斜上側のオイルストレーナ１０の排出口５への連通口を閉鎖することで、傾斜上側からの空気の吸引を防止している。

また、本実施形態では、周方向可動弁２０の形状、及び、弁室３０内での周方向可動弁２０の傾斜態様に基づいて、オイルストレーナ１０の出口を成す接続部材３１の開口部３２の形状を決定している。特に、オイルパン１の傾斜状態において、傾斜上側からの空気の流入だけでなく、傾斜上側から周方向可動弁２０の側方側に回り込む空気の流入を防ぐように、開口部３２の形状を決定している。

オイルパン１は、その内側面にオイルストレーナ１０を一体的に設けた二層構造を有する。これにより、オイルパン１の壁面から離れた位置にオイル吸引管を別体として設置する必要がなくなる。従って、従来構造のようにオイルパンの内部にオイル吸引管を配置する形態と比して、本実施形態では、オイルパン内方側に構造物を配置しないことから、設置が容易である点、並びに、構造自体が簡素である点で有利である。

オイルパン１では、内壁に沿って設けられるオイルストレーナ１０を介して潤滑油を四方向から吸入している。これにより、傾斜のない平地での運転時において、フィルタ等の目詰りによるオイル供給不良のリスクを低減することができる。また、一方向への大きな傾斜を考慮した場合、例えば、一方向に向けて４５°の傾斜が生じた場合に、上方に位置するオイルストレーナ１０を除いた三つのオイルストレーナ１０の吸い込み口１１が油面よりも低い位置となるように油面の最低高さを設定することで、エンジンの傾斜特性を向上することもできる。

さらに、オイルパン１の形状が上面視長方形の場合は、短軸方向への傾斜時と長軸方向への傾斜時とで油面高さが異なり、長軸方向へ傾斜した際の油面高さが低くなる。このことから、オイルパン１の側面のうち、側方への距離が大きくなる長軸方向の両端に配置される側面に設けられるオイルストレーナ１０の吸い込み口１１を、単軸方向の両端に配置される側面に設けられるオイルストレーナ１０の吸い込み口１１よりも低い位置に設けることが好ましい。このように構成することで、傾斜時のオイルストレーナ１０への空気の吸い込みをできる限り防ぐことが可能である。

次に、図８を参照して、弁構造の別実施形態について説明する。図８は、オイルストレーナ１０に対して弁室３０を独立させて設けた実施形態を示す。

図８に示すように、本実施形態では、弁室３０の底面の位置がオイルストレーナ１０よりも低い位置となるように、弁室３０を構成している。具体的には、オイルストレーナ１０の連通口の形状と、弁室３０内に収容される周方向可動弁２０の傾斜特性とを考慮し、周方向可動弁２０の回転中心を低い位置に設定することで、オイルストレーナ１０の高さが接続部材３１の開口部３２の高さと略同じになるように設定することで、オイルストレーナ１０の高さを抑える構成である。

このように構成することで、連通口の大きさに対するオイルストレーナ１０の有効断面積を増大させることができるとともに、オイルパン１内でオイルストレーナ１０が占める体積を小さくすることができる。

１：オイルパン、２：本体、３：蓋、１０：オイルストレーナ、１１：吸い込み口、２０：周方向可動弁、２１：球体、２２：弁板、３０：弁室、３１：接続部材、３２：開口部

Claims (3)

1. オイルパンの内側面に沿って設けられる複数のオイルストレーナと、
   前記複数のオイルストレーナと連通され、オイルパンの上面に設けられる排出口と、
   前記排出口に、オイルパンの傾斜に応じて前記複数のオイルストレーナとの連通口をそれぞれ開閉する弁構造と、を備えることを特徴とするオイルパン。
2. 前記弁構造は、周方向可動弁と、該周方向可動弁を収容する弁室と、によって構成され、
   前記周方向可動弁は、前記弁室の底面に固定される球体と、該球体に回転自在に支持される略円盤状の弁板とを有し、
   前記周方向可動弁の弁板が前記オイルパンの傾斜に応じて前記弁室の内壁に摺接しつつ回転することで、前記排出口と前記オイルストレーナとの連通口が開閉される請求項１に記載のオイルパン。
3. 前記弁室の内壁は、前記周方向可動弁の球体の中心と同一の中心を有する球面状に形成される請求項１又は２に記載のオイルパン。

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