JP2019210833A - エンジンのオイルパン構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンＥが傾くときに、エンジンＥの各部に供給される潤滑油Ｌにエアが混入しないようにする。【解決手段】オイルパン１０は、底面部１１と、底面部１１を囲むように底面部１１の縁から上方へ立ち上がる壁部１２とを備え、オイルパン１０に設けられるバッフルプレート２０は、オイルパン１０の壁部１２に沿った旋回流を生じさせる下り勾配の旋回流発生流路２２を備えるものである。このようにすると、潤滑油Ｌは、底面部１１上で壁部１２に沿った旋回流となって貯留される。潤滑油Ｌは旋回による遠心力によって、壁部１２へ押し付けられる。そのため、エンジンＥが傾いた場合であっても、液面の位置がオイルストレーナ１４の吸入孔１２ｂより低下するのを抑制し、オイルポンプの動作によって、潤滑油Ｌと共にエアがエンジンＥの各部に供給されるのを防ぐ。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンのオイルパン構造に関する。

エンジンの下方に設けられるオイルパン内には、エンジンの各部を潤滑するための潤滑油が貯留されている。オイルパン内の潤滑油は、オイルポンプによってエンジンの各部に供給された後、再びオイルパン上に戻ってくるようになっている。

オイルパンの底面部と、エンジンのクランクシャフトとの間には、バッフルプレートと呼ばれる板状の部材が設けられている。バッフルプレートは、エンジン各部からの油路の出口やクランクシャフトから落下した潤滑油を一旦受けて、その潤滑油を、バッフルプレートに設けた排出孔を通じてオイルパンへ落下させている（特許文献１参照）。

従来のエンジンでは、例えば、特許文献１のように、オイルストレーナの一端が、常に、オイルパンの潤滑油貯留空間内に貯留された潤滑油に浸漬される位置に設けられている。その一端に位置する吸入口が、より底面部に近づけられ、潤滑油の液中深くから潤滑油を吸い込むことで、オイルポンプのエアの吸い込みを防いでいる。

特開平９−２９１８０８号公報

しかしながら、このエンジンを搭載する車両が、坂道や悪路に差し掛かかって車体と共にエンジンが傾くと、エンジン内の潤滑油がオイルパン内で偏ったり、潤滑油の液面が激しく揺らいでしまう。すると、潤滑油の液面が、オイルストレーナの吸入口よりも低位置になることがある。それにより、オイルポンプが吸入口からエアを吸い込み、オイルポンプやその他油圧機器の動作に異常を生じさせてしまう恐れがある。また、特許文献１では、潤滑油がバッフルプレートに当たらずに直接オイルパン上に落下するオイル通路となっているので、運転状況によっては、潤滑油へのエアの混入や気泡の発生が危惧される。

そこで、この発明の課題は、エンジンが傾いたときであっても、オイルポンプへのエアの吸い込みを防ぐことである。

上記の課題を解決するため、この発明は、エンジンのクランクシャフトの下方に設けられるオイルパンと、前記クランクシャフトと前記オイルパンの底面部との間に設けられ、上方から落下する潤滑油を受けてその潤滑油を前記オイルパンに落下させるバッフルプレートと、を備え、前記オイルパンは、前記底面部と前記底面部を囲むように前記底面部の縁から上方へ立ち上がる壁部とを備え、前記バッフルプレートは、前記オイルパンに落下する潤滑油に前記壁部に沿った旋回流を生じさせる下り勾配の旋回流発生流路を備える構成を採用した。

ここで、前記壁部は、前記底面部に近づくほどに、対向する前記壁部間の距離が短くなるよう内側に傾斜している構成を採用することができる。

また、これらの各態様において、前記旋回流発生流路より下方の前記壁部にオイルポンプへの潤滑油の吸入孔を備える構成を採用することができる。前記吸入孔は、前記壁部の最下部に位置することが望ましい。

また、これらの各態様において、前記エンジンは、前記オイルパン上のブローバイガスを吸気通路に排出するブローバイガス排出通路を備え、前記ブローバイガス排出通路は、前記バッフルプレートを貫通して前記バッフルプレートを挟んで下方となる前記オイルパンの底面部の中央に向かって開口する構成を採用することができる。

この発明は、エンジンのオイルパン上に旋回流発生流路を有するバッフルプレートを備える構成を採用することにより、オイルパン上に貯留される潤滑油に、壁部に沿った旋回流を発生させる。旋回流を伴って貯留される潤滑油には、その旋回により遠心力が作用し、潤滑油は、エンジンが傾いたとしても壁部に沿って旋回し続ける。このため、エンジンの傾きによる潤滑油の液面の変位が抑制され、オイルポンプによるエアの吸い込みを防ぐことが可能になる。

エンジンの断面図（図４のＡ−Ａ断面図） オイルパン構造の斜視図 オイルパン構造の断面図（図４のＢ−Ｂ断面図） オイルパン構造の平面図

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施形態について説明する。この実施形態のエンジンのオイルパン構造１は、車両用のエンジンＥに用いられる。

図１のように、エンジンＥの主たる構成は、シリンダヘッド部３０、シリンダブロック等からなるシリンダ本体４０、そのシリンダ本体４０の下方に連結されるオイルパン１０、オイルパン１０の内部からエンジンＥの吸気通路４６に連通するブローバイガス排出通路２、エンジンＥの各部を潤滑する潤滑油Ｌ、油路によってエンジンＥの各部と連通するオイルポンプ（図示省略）、を備える。

図１のように、シリンダヘッド部３０内には、吸排気用のバルブ３１、３２、そのバルブ３１、３２に装着されるバルブスプリング３３、バルブ３１、３２を開閉させるカム３４を備えたカムシャフト等が収容されている。

シリンダ本体４０の内部には燃焼室４１が形成され、また、その燃焼室４１の下部に、ピストン４２、コネクティングロッド４３、クランクシャフト４４等が収容されている。さらに、シリンダ本体４０のピストン４２等が収容される箇所の外側には、シリンダヘッド部３０から下方にかけて貫通する油路４０ａが設けられる。

エンジンＥを車両に搭載した状態において、シリンダ軸線は、鉛直方向に対して傾斜して配置される場合が多いが、この図１では、シリンダ軸線が鉛直方向に向く例を記載している。

シリンダ本体４０下部のクランクケース内において、ピストン４２の往復運動に応じて回転運動するクランクシャフト４４は、そのシャフトの軸方向が図１の奥行き方向へ延びるように配置されている。このクランクシャフト４４には、全体のバランスをとるためのカウンタウェイト４５が軸方向に沿って、気筒数に合わせて複数設けられている。そして、クランクシャフト４４は、クランクケースに対しメタル軸受等を介して回転自在に支承されている。

図１のように、オイルパン構造１は、クランクシャフト４４の下方に設けられるオイルパン１０と、クランクシャフト４４とオイルパン１０の底部との間に設けられるバッフルプレート２０とを備える。

図１から図３のように、オイルパン１０は、底面部１１と、底面部１１の縁から上方へ立ち上がってその底面部１１を囲むように配置される壁部１２と、からなり、それらの内側に潤滑油貯留空間Ｒが形成されている。

壁部１２の上縁は、オイルパン１０の外側方向へと屈曲するようにフランジ部１２ａが形成される。そのフランジ部１２ａが、シリンダ本体４０の下部に当接し、ねじ止め等により着脱可能に固定される。

壁部１２には、潤滑油貯留空間Ｒの内外に通じる吸入孔１２ｂが設けられている。吸入孔１２ｂには、オイルポンプに連通する油路１３が接続される。油路１３は、吸入孔１２ｂとの接続部側の端部に、オイルストレーナ１４が取り付けられている。オイルポンプは、油路１３を通じて潤滑油貯留空間Ｒ内の潤滑油Ｌを吸い込み、その潤滑油ＬをエンジンＥの各部へと送り出す。

図１から図４に示すように、バッフルプレート２０は、潤滑油貯留空間Ｒ内に貯留される潤滑油Ｌの通常の運転状態における液面位置よりも上方であって、クランクシャフト４４の各部のうち最も下方に位置する部材であるカウンタウェイト４５の軌跡に支障しない位置に設けられる。

バッフルプレート２０は、縁が壁部１２に当接し、その壁部１２に溶接等によって固着される。バッフルプレート２０には、平面視中央から壁部１２にかけて、潤滑油貯留空間Ｒ内におけるそのバッフルプレート２０を挟んで下方の空間と、バッフルプレート２０を挟んで上方の空間とを連通するように、通空孔２０ａが上下を貫通して設けられている。

バッフルプレート２０は、平坦な面である受け部２１と、その受け部２１に隣接して設けられる旋回流発生流路２２と、を備える。旋回流発生流路２２は、吸入孔１２ｂより上方に位置する。すなわち、オイルパン１０は旋回流発生流路２２より下方の壁部１２に吸入孔１２ｂを備えることになる。

旋回流発生流路２２の一端は、壁部１２によって形成されたオイルパン１０の隅角部に位置し、受け部２１と平滑に連続する流入部２２ａとなる。旋回流発生流路２２は、その一端から他端側へ、壁部１２に沿った下り勾配をなし、オイルパン１０の隅角部に沿うように屈曲する。旋回流発生流路２２の他端は、その先端縁が、通空孔２０ａの縁部と一致し、底面部１１に臨む吐出部２２ｂとなる。

旋回流発生流路２２と受け部２１との間には、流入部２２ａから吐出部２２ｂにかけて漸次大きくなる段差を塞ぐように、側壁部２２ｃが設けられる。この側壁部２２ｃも、旋回流発生流路２２や受け部２１に対して溶接等によって固着される。

ブローバイガス排出通路２は、潤滑油貯留空間ＲとエンジンＥの吸気通路４６とを連通する両端開口の管路である。

図１から図４のように、ブローバイガス排出通路２は、一端がオイルパン１０の底面部１１に向かって開口し、他端がエンジンＥの吸気通路４６に接続される管路である。ブローバイガス排出通路２は、他端側から一端側にかけて、壁部１２を貫通するように潤滑油貯留空間Ｒ内へ延びている。

図１のように、ブローバイガス排出通路２は、カウンタウェイト４５の軌跡に支障しない位置で、底面部１１方向へ向かって屈曲する。ブローバイガス排出通路２は、その屈曲部から一端にかけて、通空孔２０ａに挿入されてバッフルプレート２０を上下方向に貫通し、バッフルプレート２０を挟んで下方となる底面部１１の中央に向かって開口する。その一端は、バッフルプレート２０の上方から底面部１１方向に漸次拡径し、その外面が通空孔２０ａの縁部と当接するように漏斗状をなす。

実施形態でのエンジンＥのオイルパン構造１の構成は以上のようである。稼働中のエンジンＥ内での潤滑油Ｌの循環の態様は、以下のようになる。

図１から図４には、潤滑油Ｌの流れが矢印によって示されている。エンジンＥの運転時には、オイルポンプの動作により底面部１１上に貯留される潤滑油Ｌが、吸入孔１２ｂを通じ、オイルストレーナ１４を介して吸い込まれる。吸入孔１２ｂから吸い込まれた潤滑油Ｌは、油路を通じてエンジンＥの各部へ供給され、その各部を潤滑、冷却等する。その後、潤滑油Ｌは、シリンダ本体４０に形成された油路４０ａの出口や、ピストン４２とクランクシャフト４４との隙間からバッフルプレート２０上へ落下する。

油路４０ａやクランクシャフト４４等の隙間から落下する潤滑油Ｌは、その大部分がバッフルプレート２０の受け部２１上に落下する。受け部２１に落下した潤滑油Ｌは、流入部２２ａから旋回流発生流路２２へと流れ込む。なお、油路４０aの開口の位置によっては、旋回流発生流路２２上に落下する潤滑油Ｌもある。

旋回流発生流路２２は、下り勾配をなし、かつ壁部１２に沿っていくつかの箇所で屈曲しているため、流れ込んだ潤滑油Ｌは、図示の矢印方向（図２および図４参照）に、潤滑油貯留空間Ｒ上を旋回するように吐出部２２ｂに向かって流下する。すると、その旋回によって潤滑油Ｌに遠心力が作用し、潤滑油Ｌは旋回流となって壁部１２に押し付けられるように流下する。旋回流発生流路２２上を流下する潤滑油Ｌは、旋回流を維持しながら吐出部２２ｂからオイルパン１０内のバッフルプレート２０の下方の空間へと吐出され、落下する。

潤滑油Ｌは、吐出部２２ｂから落下する際も、旋回による遠心力によって、壁部１２に押し付けられながら流下する。すると、潤滑油Ｌは、その壁部１２に沿って旋回流を維持したまま底面部１１上に貯留される。

底面部１１上で旋回流となって貯留される潤滑油Ｌにおいても、遠心力の作用によって、壁部１２に押し付けられている状態である。そのため、図３の二点鎖線部のように、潤滑油Ｌの液面は、旋回外側が高くなり、旋回の中心部にかけて窪むように低くなる。これにより、潤滑油ＬがエンジンＥの各部に供給され、潤滑油貯留空間Ｒ内の貯留量が減少している場合においても、潤滑油Ｌの液面の位置を吸入孔１２ｂより上方に保つことが可能になる。

さらに、潤滑油貯留空間Ｒ内の潤滑油Ｌは、旋回流発生流路２２を通過することで付勢されて旋回流となる。そのため、エンジンＥが傾いたり、あるいは、車両の加減速等により潤滑油Ｌに慣性力が作用した場合でも、吐出部２２ｂから吐出される潤滑油Ｌは、壁部１２に沿った旋回流の状態を維持したまま、底面部１１上に貯留される。すると、潤滑油Ｌの液面の位置を、吸入孔１２ｂより上方に保つことが可能になる。したがって、エンジンＥが傾いた場合にも、あるいは、車両の加減速等により潤滑油Ｌに慣性力が作用した場合でも、吸入孔１２ｂから潤滑油と共にエアが吸い込まれるのを防ぐことができる。

また、仮に、エンジンＥ内の潤滑油Ｌの総量が少ない場合においても、同様に、液面の位置が吸入孔１２ｂより高い状態を保つことが可能になるため、エンジンＥに用いられる潤滑油Ｌの貯留量の低減が可能となる。

稼働中のエンジンＥ内での潤滑油Ｌの循環の態様は、以下のようにして行われる。

エンジンＥ停止時においては、オイルポンプも停止し、エンジンＥ内の潤滑油Ｌの循環も停止する。すると、潤滑油貯留空間Ｒ内へ潤滑油Ｌは供給されなくなり、底面部１１上に貯留される潤滑油Ｌは、次第に流れが停止する。

吸入孔１２ｂへの油路１３の脱着は、例えば、ねじ機構によるものとしている。オイル交換をする時には、エンジンＥを停止させ、潤滑油Ｌの循環を停止させた状態で、吸入孔１２ｂから、油路１３及びオイルストレーナ１４を取り外し、吸入孔１２ｂから、その内部の潤滑油Ｌを流出させる。このとき、油路１３、オイルストレーナ１４を取り外した際に、オイルパン１０上にはオイルが残留しないように、吸入孔１２ｂの位置は、壁部１２の最下部、すなわち、オイルパン１０内の最下部に設定されている。

オイルポンプの動作時には、潤滑油貯留空間Ｒに貯留された潤滑油Ｌは、吸入孔１２ｂを通じてのみ、潤滑油貯留空間Ｒの外部へと吸い込まれる。そのため、潤滑油Ｌに混入したスラッジ等の不純物は、吸入孔１２ｂの近傍に吸い寄せられて集積する。したがって、オイル交換時と同様に油路１３を取り外すことで、潤滑油Ｌ中のスラッジ等の異物をオイルパン１０の外部へと容易に排出することが可能になる。このとき、吸入孔１２ｂが壁部１２の最下部、すなわち、オイルパン１０内の最下部に設定されていることから、異物の排出に有利である。

次に実施形態でのエンジンＥのブローバイガスの流れの態様について、説明する。

潤滑油貯留空間Ｒには、シリンダ本体４０とピストン４２の隙間等から、ブローバイガスが流出し、滞留する。エンジンＥが稼働中のときには、潤滑油Ｌが、オイルパン１０内で旋回流となって貯留される。すると、潤滑油Ｌは遠心力によって壁部１２に押し付けられ、潤滑油Ｌより比重の軽いブローバイガスは、その旋回流の中心近傍に集中する。旋回流はオイルパン１０の壁部１２に沿って流れるため、その中心は、オイルパン１０の平面視中央に位置する。ブローバイガス排出通路２の一端は、オイルパン１０の平面視中央に位置し、底面部１１を向いて開口しているため、効率よくブローバイガスを吸引することができる。

さらに、ブローバイガス排出通路２の一端からブローバイガスが吸引されることで、潤滑油貯留空間Ｒ内の圧力が減少する。すると、バッフルプレート２０を挟んだ上方から下方へと、通空孔２０ａのブローバイガス排出通路２以外の部分を通じて、上方から下方へ気体の流れが生じる。この上方から下方への気体の流れ方向と、底面部１１上へ落下する潤滑油Ｌの流れ方向とは、互いに隣接し且つ同方向であるので、潤滑油Ｌは、ベンチュリ効果によって、その気体の流れに引き込まれるように付勢され、より速い旋回流を発生させることが可能になる。旋回流の流れが速いと、潤滑油Ｌは壁部１２に対してより強く押し付けられるので、エアの吸い込み防止に効果的である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例が適用可能である。

例えば、上記の実施形態では、壁部１２に、潤滑油貯留空間Ｒの内外に通じる吸入孔１２ｂが設けられているが、吸入孔１２ｂは、壁部１２以外に設けられていてもよい。その場合、オイルポンプ及びオイルストレーナ１４は、潤滑油貯留空間Ｒ内のいずれかの場所に設けられ、シリンダ本体４０には、オイルポンプからエンジンＥの各部へ潤滑油を供給するための送り油路が内蔵される形態が考えられる。

また、シリンダ本体４０にオイルの送り油路が内蔵される場合、オイルストレーナ１４は、バッフルプレート２０を上下方向に貫通し、一端が、常に、潤滑油貯留空間Ｒ内に貯留された潤滑油Ｌに浸漬される位置に設けられていることが望ましい。このとき、送り油路にはオイルポンプが接続されている。エンジンＥの運転時には、オイルポンプの動作により潤滑油Ｌがオイルストレーナ１４を介して吸引され、その潤滑油Ｌが、シリンダ本体４０に形成された送り油路を通じて、エンジン各部を潤滑、冷却等した後、油路４０ａを通じて再び潤滑油貯留空間Ｒに還流される。

また、上記の実施形態では、受け部２１は、平坦な面としているが、壁部１２から流入部２２ａへ潤滑油Ｌが流れ込むよう、下り勾配をなす形態であってもかまわない。

また、図１から図３に示す底面部１１は、一様に平坦な面となっているが、多少の凹凸面や傾斜のある面であっても構わない。ただし、その凹凸や傾斜は、潤滑油Ｌの旋回流がその凹凸等によって減勢しない程度であることが望ましく、特に、底面部１１はフラット面を有していることが好ましい。

そのフラット面は、底面部１１上に、壁部１２に沿って潤滑油貯留空間Ｒを周回するように設けられることが望ましい。このようにすれば、底面部１１上の潤滑油Ｌは、そのフラット面上を通過するので、底面部１１の凹凸等による減勢を防ぐことができる。

また、図１から図４に示すオイルパン１０は、底面部１１が矩形状をなし、隣接する壁部１２同士によって隅角部が形成されているが、底面部１１は必ずしも矩形状でなくてもよい。

底面部１１が矩形状のオイルパン１０は、その隅角部において、旋回流発生流路２２がいくつかの箇所で屈曲している。そのため、旋回流発生流路２２を流れる潤滑油Ｌは、壁部１２へ直交方向に衝突することで流れの方向を変位させ、吐出部２２ｂへと流下する。したがって、潤滑油Ｌの流れが、その衝突により減勢する恐れがある。また、底面部１１上で旋回流となって貯留させる潤滑油Ｌにおいても、旋回中に隅角部において壁部１２へ衝突し、旋回する流れが減勢する恐れがある。

そこで、例えば、底面部１１の平面視外形が、円形や楕円形である構成を採用することで、隅角部が形成されないオイルパン１０とすることができる。そのようなオイルパン１０に設けられるバッフルプレート２０は、旋回流発生流路２２が、壁部１２に沿って弧状に曲がるように、流入部２２ａから吐出部２２ｂへと下り勾配をなす。したがって、旋回流発生流路２２を流れる潤滑油Ｌは、壁部１２に沿って潤滑油貯留空間Ｒ内をスムーズに旋回しながら、吐出部２２ｂへと流下する。また、底面部１１上で旋回する潤滑油Ｌにおいても、隅角部による減勢を防ぐことが可能になる。

同様の理由により、底面部１１を平面視多角形状とする構成を採用するものであっても構わない。

また、ブローバイガス排出通路２は、底面部１１の中央に向かって開口するとしているが、それ以外にも、ブローバイガス排出通路２の開口は、例えば、底面部１１の隅角部等に向いていてもよい。その場合、通空孔２０ａはブローバイガス排出通路２に対応した位置に設けるとよい。また、ブローバイガス排出通路２は通空孔２０ａには挿入されず、受け部２１の何れか一箇所において、バッフルプレート２０の上下方向に貫通していてもよい。また、ブローバイガス排出通路２は、通空孔２０ａに挿通される態様に限らず、バッフルプレート２０の上下方向を連通する他の孔が設けられていてもよい。

また、壁部１２は、底面部１１に近づくほどに、対向する壁部１２間の距離が短くなるよう内側に傾斜していてもよい。このようにすると、吐出部２２ｂより吐出される潤滑油Ｌが、壁部１２の傾斜面上を流れるように旋回しながら、底面部１１へと流下する。したがって、吐出部２２ｂから底面部１１へ落下する際の衝撃が抑えられ、旋回流の流れが減殺されることを防ぐことが可能になるとともに、旋回中の旋回半径が徐々に小さくなるために旋回による遠心力を維持できる。

１ オイルパン構造
２ ブローバイガス排出通路
１０ オイルパン
１１ 底面部
１２ 壁部
１２ａ フランジ部
１２ｂ 吸入孔
１３ 油路
１４ オイルストレーナ
２０ バッフルプレート
２０ａ 通空孔
２１ 受け部
２２ 旋回流発生流路
２２ａ 流入部
２２ｂ 吐出部
２２ｃ 側壁部
３０ シリンダヘッド部
３１ バルブ
３２ バルブ
３３ バルブスプリング
３４ カム
４０ シリンダ本体
４０ａ 油路
４１ 燃焼室
４２ ピストン
４３ コネクティングロッド
４４ クランクシャフト
４５ カウンタウェイト
４６ 吸気通路
Ｌ 潤滑油
Ｅ エンジン
Ｒ 潤滑油貯留空間

Claims (5)

1. エンジンのクランクシャフトの下方に設けられるオイルパンと、
   前記クランクシャフトと前記オイルパンの底面部との間に設けられ、上方から落下する潤滑油を受けてその潤滑油を前記オイルパンに落下させるバッフルプレートと、を備え、
   前記オイルパンは、
   前記底面部と前記底面部を囲むように前記底面部の縁から上方へ立ち上がる壁部とを備え、
   前記バッフルプレートは、
   前記オイルパンに落下する潤滑油に前記壁部に沿った旋回流を生じさせる下り勾配の旋回流発生流路を備えるエンジンのオイルパン構造。
2. 前記壁部は、前記底面部に近づくほどに、対向する前記壁部間の距離が短くなるよう内側に傾斜している請求項１に記載のエンジンのオイルパン構造。
3. 前記オイルパンは、前記旋回流発生流路より下方の前記壁部にオイルポンプへの潤滑油の吸入孔を備える請求項１又は２に記載のエンジンのオイルパン構造。
4. 前記吸入孔は、前記壁部の最下部に位置する請求項３に記載のエンジンのオイルパン構造。
5. 前記エンジンは、
   前記オイルパン上のブローバイガスを吸気通路に排出するブローバイガス排出通路を備え、
   前記ブローバイガス排出通路は、
   前記バッフルプレートを貫通して前記バッフルプレートを挟んで下方となる前記オイルパンの底面部の中央に向かって開口する請求項１から４の何れか１項に記載のエンジンのオイルパン構造。

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