JP3954963B2

JP3954963B2 - エンジンの潤滑油冷却装置

Info

Publication number: JP3954963B2
Application number: JP2002366121A
Authority: JP
Inventors: 健司野村
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: JP2004197632A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの潤滑油冷却装置に関する。詳細には、エンジン本体と別体で備える潤滑油冷却器の配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば一般の汎用エンジンにあっては、エンジンの熱によって、潤滑油が高温となったり、劣化したりすることによって潤滑油本来の機能を果たさなくなることを防止することから冷却装置を設ける必要がある。そのため、従来から一般に空冷ガソリン機関においては、冷却部等の表面にフィンを形成し、機体進行中に受ける空気の自然通風によって冷却し、冷却ファンによる主体部の強制冷却及び自然放熱を主体としている。
【０００３】
そして、このような空冷式のエンジンにおいて、エンジンのシリンダケースの任意の部分に、冷却風を取り入れるための孔を形成し、冷却ファンによって該孔から吸入された冷却風を案内板等によって冷却箇所に導くように構成したエンジンの冷却装置は公知となっている（例えば、特許文献１参照）。さらに、潤滑油冷却器であるオイルクーラを取り付けたエンジンも広く公知となっている。
【０００４】
また、エンジンの潤滑油と冷却水との間で熱交換を行う熱交換器において、潤滑油の流量および冷却水の流量を制御して潤滑油温度を適切な値に保持する技術も公知となっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２１３３６２号公報
【特許文献２】
特開２００１−４１０４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のオイルクーラを具備するエンジンにおいては、小型の作業機等のように構造上エンジンルームの空間が狭い場合等、オイルクーラの配置上、十分にオイルクーラの機能を発揮できず、潤滑油は自然冷却に近い状態となっていた。そのため、機体のエンジンルーム内の狭い空間に収納されることが多いエンジンにおいては、機関のヒートバランスを良好に保つことができず、潤滑油温度の過度の上昇が起こり、オーバーヒート発生の要因となることもあった。
【０００７】
そこで本発明では、空冷ガソリンエンジンにおいて、オイルクーラの配置を工夫することによって潤滑油の冷却を効果的に行い、エンジン各部のヒートバランスを良好に保つ潤滑油冷却装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
請求項１においては、走行車両（１）に搭載する空冷式エンジンの潤滑油冷却装置において、潤滑油冷却器であるオイルクーラ（４０）をエンジン（５）とは別体で備え、且つ冷却ファン（４８）を内装し、前記オイルクーラ（４０）へは、エンジン（５）に内装され、クランク軸（５６）より歯車を介して駆動される潤滑油ポンプ（３１）を介して、オイルパン（３６）から潤滑油を給油すべく構成し、該潤滑油ポンプ（３１）が、エンジン（５）の各部へ潤滑油を送油するポンプとしての機能と、作動油または潤滑油を冷却するためにオイルクーラ（４０）へ送油するためのポンプとしての機能を兼備し、前記オイルクーラ（４０）を前記冷却ファン（４８）の冷却風入口側に、該冷却ファン（４８）に対して偏心した位置に配置し、走行車両（１）の操向ハンドル（８）の下方にステアリングポスト（７０）を延設し、該ステアリングポスト（７０）の下部前方に、前記エンジン（５）を配設し、該ステアリングポスト（７０）とエンジン（５）との間に、前記オイルクーラ（４０）を配置したものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１記載のエンジンの潤滑油冷却装置において、前記ステアリングポスト（７０）とエンジン（５）の間に、該オイルクーラ（４０）に接続されるホース（５２・５３）及び、該オイルクーラ（４０）とホース（５２・５３）との接続部（４２・４３）をも配置したものである。
【００１１】
請求項３においては、請求項１記載のエンジンの潤滑油冷却装置において、該オイルクーラ（４０）は、ステアリングポスト（７０）から延設された支持部材（７１）によって支持したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１はエンジンと潤滑油冷却器との位置関係を示す正面図、図２は同じく側面図、図３は本発明に係るエンジンの潤滑系統を示す概略図、図４は本発明に係る潤滑油冷却器を示す正面図、図５は本発明に係るエンジンを搭載する作業機の一実施例である乗用田植機の側面図、図６は同じく前部側面図、図７は本発明に係る潤滑油冷却器の配置の一実施例を示す斜視図である。
【００１４】
本発明の潤滑油冷却装置を有するエンジン５の概略構成について図１乃至図３を用いて説明する。本発明に係るエンジン５は、空冷式Ｖ型ガソリンエンジンであり、一対のシリンダブロック６０・６０がＶ字状に配置され、下側の基部にクランクケースが配置され、該シリンダブロック６０・６０とクランクケース４６とが一体的に構成され、該シリンダブロック６０・６０の上端部にはそれぞれシリンダヘッド５５・５５が取り付けられ、該クランクケース４６の下端部にはオイルパン３６が形成されている。
【００１５】
該エンジン５のクランク軸５６の一端部（図３における右側端部）にはフライホイール５４が嵌合固定され、該クランク軸５６先端部に外側からエンドナット５７を螺嵌することで該フライホイール５４がクランク軸５６に固設され、一体的に回転可能に構成されている。また、該クランク軸５６の他端部（図３における左側端部）は動力取り出し部となっている。
【００１６】
また、前記フライホイール５４外側面（図３における右側面）の外周部には、外側方向に突出する複数の羽根を突出して冷却ファン４８を形成している。そして、エンジン５のクランクケース４６のフライホイール５４配設側の側面にはファンケース４７を取り付けている。該ファンケース４７は前記フライホイール５４や冷却ファン４８等を覆い、外部から保護するとともに外部の機器等と接触しないように構成している。該ファンケース４７の外側面には冷却ファン４８と対向するように通風孔４７ａを有しており、該通風孔４７ａの外側には図７に示すように、十分な冷却風が取り込め、かつ冷却ファン４８への巻き込みを防止するためのファンカバー４９がボルト等で取り付けられている。また、前記クランクケース４６の前記クランク軸５６の動力取り出し側（図３における左側面）には、クーリングダクト５１が取り付けられ、前記冷却ファン４８によって取り込まれて、エンジン５の各部を冷却した後の冷却風がスムースに排風するようにしている。
【００１７】
このように、前記フライホイール５４外側面の外周部には外側へ突出する冷却ファン４８が設けられており、該フライホイール５４の回転に伴う冷却ファン４８の働きにより、前記ファンケース４７に形成された通風孔４７ａから、冷却風としての外気が、該ファンケース４７内へ進入するような構成となっている。前記ファンケース４７は冷却ファン４８によって取り込まれた冷却風をガイドする機能を有し、該ファンケース４７内へ進入した冷却風は該冷却ファン４８の外周方向に送風され、シリンダヘッド５５付近やオイルフィルタ３９等の高温部を冷却するような構造となっている。
【００１８】
次に、エンジン５の潤滑系統について図３を用いて説明する。エンジン５が始動すると同時に、クランク軸５６より図示しない歯車を介して潤滑油ポンプ３１が駆動される。該潤滑油ポンプ３１の駆動によって、前記オイルパン３６内に収容されている潤滑油が吸い上げられる。吸い上げられた潤滑油はオイルストレーナ３７で濾過され異物を除去された後、潤滑油ポンプ３１からリリーフバルブ３８へ送油され設定油圧に調圧される。調圧された潤滑油はクランクケース４６から出てホース５２を通って後述する潤滑油冷却器であるオイルクーラ４０に送られて冷却され、オイルクーラ４０の出口からホース５３を通ってオイルフィルタ３９に送られ、該オイルフィルタ３９で濾過されより細かい異物が除去される。なお、該オイルクーラ４０はエンジン本体とは別体で構成され、該オイルクーラ４０及びオイルフィルタ３９はクランクケース４６の外側に配設されている。
【００１９】
このオイルフィルタ３９で濾過された潤滑油は、再びクランクケース４６内に入りここで２方向に分かれる。一方の潤滑油路はフライホイール５４側のクランク軸５６のジャーナル部５６ａまで延設されて該ジャーナル部５６ａを潤滑する。他方の潤滑油路はクランク軸５６の動力取り出し側のジャーナル部５６ｂまで延設されて該ジャーナル部５６ｂを潤滑し、さらに２方向に分かれる。前記二つの潤滑油路はクランクケース４６の壁内に穿設される。
【００２０】
前記潤滑油路から分かれた一方はクランク軸５６の軸心部に穿設したオイル通路を通り、コンロッド５８・５８の支持部を潤滑する。コンロッド５８の基端部で、該コンロッド５８に形成された溝から、潤滑油をピストン５９の裏側へ飛沫させて該ピストン５９を冷却するとともに潤滑する。他方の潤滑油は、クランクケースカバー内の潤滑通路を通ってカムシャフト６１の軸受部６１ａへ送られる。
【００２１】
前記カムシャフト軸受部６１ａに送られた潤滑油は、カムシャフト６１の軸心内に入り、そこから飛沫してバルブリフタ等を潤滑する。前記コンロッド５８の溝とカムシャフト６１から飛沫した潤滑油はカムシャフトギヤ６２とクランク軸５６の図示せぬタイミングギヤを冷却および潤滑する。該カムシャフト６１から飛沫したオイルはシリンダバレルの潤滑油通路を通って上がり、バルブ６３およびロッカアーム６４を潤滑する。該バルブ６３およびロッカアーム６４を潤滑した潤滑油はリターン通路を通ってクランクケース４６内部のオイルパン３６へ戻る。
【００２２】
本発明に係る、潤滑油の過度の温度上昇を防止するための潤滑油冷却器であるオイルクーラ４０の配置場所および配置方法について、図１乃至図４及び図７を用いて説明する。本実施例では、オイルクーラ４０をエンジン５の冷却ファン４８の冷却風入口側に配置している。つまり図１及び図２に示すように、オイルクーラ４０を前記冷却ファン４８のファンカバー４９の前部外側に配置している。このように、オイルクーラ４０を、前記ファンカバー４９の前部に配置することによって、該ファンカバー４９から入ってくる冷たい風の流れによってオイルクーラ４０が冷却され、該オイルクーラ４０内を循環する潤滑油が効果的に冷却される。
【００２３】
また、前記冷却ファン４８は前記クランク軸５６の動力取り出し側と反対側に配置されており、上述のように冷却ファン４８のファンカバー４９の前部にオイルクーラ４０を配置しているので、該オイルクーラ４０は、前記クランク軸５６の動力取り出し側と反対側に配置されることになる。このような位置にオイルクーラ４０を配置することによって、該オイルクーラ４０が前記クランク軸５６の動力取り出し部や動力伝達機構と干渉したり、作業機に連結する際の妨げとなったりすることがなく、また、ファンカバー４９の外側には他の部品が配置されないことから該オイルクーラ４０の配置位置の自由度を高めることができる。
【００２４】
また、前記オイルクーラ４０を、前記冷却ファン４８のファンカバー４９の前部に配置するのであるが、その際、該冷却ファン４８の回転中心軸（クランク軸５６）の延長線上から該オイルクーラ４０を偏心させて配置している。つまり、図１に示すように、該オイルクーラ４０とファンカバー４９の中心を一致させて配置するのでなく、本実施例においては上側に偏位した位置に該オイルクーラ４０を配置している。なお、偏位方向は限定するものではなく、下方または右方または左方であってもよい。このような位置にオイルクーラ４０を配置することにより、エンジン５が始動直後でまだ冷えている状態のとき、冷却風によって該オイルクーラ４０が過度に冷却されて、該オイルクーラ４０内を循環する潤滑油の温度が低下し、潤滑油の粘度が上昇することも防げる。さらに、エンジン５始動後、該エンジン５の温度上昇に伴う潤滑油の温度の上昇によって、オイルクーラ４０の温度も上昇するが、該オイルクーラ４０を前記冷却ファン４８の回転中心から偏移させているので、温度が上昇したオイルクーラ４０によって冷却風が過度に温まることも防ぐことができる。
【００２５】
次に、本発明に係るエンジンを搭載する乗用型の作業機の一実施例として乗用田植機１００に搭載した場合について、その概略構成について図５を用いて説明する。乗用田植機１００は走行車両１と、該走行車両１の後部に連結した植付部９とで構成されており、走行車両１の前部及び後部にはそれぞれ前輪２と後輪３が懸架され、車体フレーム４の前部には動力部であるエンジン５が搭載されている。該エンジン５後方の車体フレーム４の左右略中央には前後方向に長く形成したミッションケース６が配置されており、該ミッションケース６の前部に前輪２が支持され、後部に後輪３が支持されている。エンジン５及び燃料タンク１６を覆うボンネット１７の両側には予備苗載台３０が配設され、オペレータが搭乗する車体カバー２０によってミッションケース６等が覆われている。前記車体カバー２０の後上部に運転席７が設けられ、前記燃料タンク１６の後方に操向ハンドル８が配設され、該操向ハンドル８の下方にはステアリングポスト７０（図６）が延設され、該ステアリングポスト７０の下部前方にエンジン５が配設されている。
【００２６】
前記エンジン５は、図６に示すように、前記車体フレーム４の前方に防振ゴム２９（図７）を介して載置固定され、該エンジン５の上部にはステー等を介して前記燃料タンク１６が固設され、該燃料タンク１６を覆うように前記ボンネット１７が配置されている。そして、エンジン５のファンケース４７側、つまり冷却風入口側には、前記オイルクーラ４０が配置されている。
【００２７】
本実施例のように田植機のような小型の作業機等においては、作業性や前方視界性等を良くするため、構造上エンジンルーム内の空間が狭くなるので、本発明に係るエンジン５は全長を短くすることができるＶ型エンジンを採用している。このように狭い空間に収納された空冷式エンジンでは、該エンジンから発生する熱がこもりやすく、従来ではオイルクーラを設けたエンジンであっても十分にエンジンを冷却することができず、ヒートバランスを良好に保つことが困難であった。そこで本発明は、以下に説明するように、オイルクーラの配置を工夫することによって上記の問題の解決を図ろうとしている。
【００２８】
エンジン５を作業機に搭載する場合、前記オイルクーラ４０は、作業機本体側に取り付ける。但し、エンジン単独で使用する場合にはステー等の支持部材を介してファンケースまたはファンカバーに取り付ける。本実施例においては、作業機を乗用田植機１００としており、図７に示すように、作業機本体側、即ち、ステアリングポスト７０から延設された支持部材７１によって支持されている。つまり、図４に示すオイルクーラ４０から両側方（本実施例では上下方向であるが、左右方向であってもよい）に延設した支持部４４・４５を、前記ステアリングポスト７０から延設した支持部材７１・７２にボルト等によって取り付けるようにしている。このようにオイルクーラ４０を作業機本体側に設置することによって、前記支持部材７１・７２の形状等を変えることによってオイルクーラ４０の配置位置を容易に変更することができる。つまり、該オイルクーラ４０の配置位置の自由度が増し、エンジン５のヒートバランスを考慮して該オイルクーラの設置位置を調節することが可能となる。さらに、前記オイルクーラ４０がエンジン５側の冷却ファン４８のファンケース４７に直接固定しないので、温度が上昇した該オイルクーラ４０の熱がファンケース４７に伝わりにくくなり、該ファンケース４７の温度上昇が抑えられ、エンジン５全体の温度上昇も抑えることができる。
【００２９】
また、前記ステアリングポスト７０とエンジン５の間に、前記オイルクーラ４０および該オイルクーラ４０に接続されているホース５２・５３や該ホース５２・５３の接続部４２・４３が配置されるので、ステアリングポスト７０によって作業機後方側からの衝撃等に対して、該オイルクーラ４０やホース５２・５３や接続部４２・４３等を保護する役割も果たしている。さらに、該ステアリングポスト７０から直接支持部材７１・７２を延出して前記オイルクーラ４０を支持しているので、強固な支持が可能となる。
【００３０】
上述したように、エンジン５を駆動させると潤滑油ポンプ３１も駆動されて、オイルパン３６から潤滑油を吸入して、前記オイルクーラ４０に潤滑油が送油され、この潤滑油が該オイルクーラ４０で冷却風によって冷却された後、各潤滑部に供給される構造となっている。つまり、前記潤滑油ポンプ３１が、エンジン５の各部へ潤滑油を送油する潤滑油ポンプとしての機能と、作動油または潤滑油を冷却するためにオイルクーラ４０へ送油するためのポンプとしての機能とを兼ね備えていることとなる。よって、別途オイルクーラ４０用にポンプ等を設ける必要もなく、潤滑油ポンプ３１を有効に利用することができる。さらに、潤滑油の流れのなかで、前記オイルクーラ４０を各潤滑箇所よりも上流に配置しているので、該オイルクーラ４０で冷却された後の潤滑油が各潤滑箇所に供給されて、効率の良い潤滑油冷却が可能となる。
【００３１】
本発明を実施する前のエンジンと実施した後のエンジンとにおいて、潤滑油の温度を実際に測定して比較した結果、エンジン単体で全開負荷をかけた場合、本発明実施前では１４２℃であったのが、実施後では１１５℃であった。つまりこの場合、本発明を採用することによって潤滑油の温度が２７℃低下しており、本発明の効果が測定値にも現れている。このように、本発明を実施することによって、潤滑油の冷却を効果的に行え、さらに、オイルクーラ４０付近を通過した冷却風は温度が過度に上昇することがなく、エンジン５各部のヒートバランスを良好に保つことが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００３３】
請求項１の如く、走行車両（１）に搭載する空冷式エンジンの潤滑油冷却装置において、潤滑油冷却器であるオイルクーラ（４０）をエンジン（５）とは別体で備え、且つ冷却ファン（４８）を内装し、前記オイルクーラ（４０）へは、エンジン（５）に内装され、クランク軸（５６）より歯車を介して駆動される潤滑油ポンプ（３１）を介して、オイルパン（３６）から潤滑油を給油すべく構成し、該潤滑油ポンプ（３１）が、エンジン（５）の各部へ潤滑油を送油するポンプとしての機能と、作動油または潤滑油を冷却するためにオイルクーラ（４０）へ送油するためのポンプとしての機能を兼備し、前記オイルクーラ（４０）を前記冷却ファン（４８）の冷却風入口側に、該冷却ファン（４８）に対して偏心した位置に配置し、走行車両（１）の操向ハンドル（８）の下方にステアリングポスト（７０）を延設し、該ステアリングポスト（７０）の下部前方に、前記エンジン（５）を配設し、該ステアリングポスト（７０）とエンジン（５）との間に、前記オイルクーラ（４０）を配置したので、潤滑油冷却器を別体で備え、冷却ファンを内装する空冷式エンジンの潤滑油冷却装置において、前記潤滑油冷却器を前記冷却ファンの冷却風入口側に配置することにより、潤滑油冷却器がエンジン本体を冷却する前の冷却風によって冷却され、冷却効率の向上が図れるのである。
また、前記潤滑油冷却器を前記冷却ファンの偏心位置に配置したので、エンジンが始動直後でまだ冷えている状態のとき、冷却風によって潤滑油冷却器が過度に冷却されて、該潤滑油冷却器内を循環する潤滑油の温度が低下し、潤滑油の粘度が上昇することも防げる。
また、エンジン始動後、該エンジンの温度上昇に伴う潤滑油の温度の上昇によって、潤滑油冷却器の温度も上昇するが、該潤滑油冷却器を前記冷却ファンの回転中心から偏移させているので、冷却風が過度に温まることもなくなる。
【００３８】
また、前記潤滑油冷却器に、前記エンジンのオイルパンから該エンジンに内装される潤滑油ポンプを介して給油するようにしたので、エンジンの各部へ潤滑油を送油する潤滑油ポンプとしての機能と、作動油または潤滑油を冷却するために前記潤滑油冷却器へ送油するためのポンプとしての機能とを兼用でき、別途潤滑油冷却器用にポンプ等を設ける必要もなく、前記潤滑油ポンプを有効に利用することができる。
【００３４】
請求項２の如く、前記ステアリングポスト（７０）とエンジン（５）の間に、該オイルクーラ（４０）に接続されるホース（５２・５３）及び、該オイルクーラ（４０）とホース（５２・５３）との接続部（４２・４３）をも配置したので、ステアリングポスト７０によって作業機後方側からの衝撃等に対して、該オイルクーラ４０やホース５２・５３や接続部４２・４３等を保護する役割も果たしている。
【００３５】
請求項３の如く、該オイルクーラ（４０）は、ステアリングポスト（７０）から延設された支持部材（７１）によって支持したので、該ステアリングポスト７０から直接支持部材７１を延出して、前記オイルクーラ４０を支持することとなり、強固な支持が可能となる。
また、該潤滑油冷却器の配置位置の自由度が増し、エンジンのヒートバランスを考慮して設置位置を調節することが可能となる。
また、前記潤滑油冷却器がエンジン側の冷却ファンのファンケースに接することがなく、温度が上昇した潤滑油冷却器の熱がファンケースに伝わりにくくなり、該ファンケースの温度上昇が抑えられ、エンジン全体の温度上昇も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンと潤滑油冷却器との位置関係を示す正面図。
【図２】同じく側面図。
【図３】本発明に係るエンジンの潤滑系統を示す概略図。
【図４】本発明に係る潤滑油冷却器を示す正面図。
【図５】本発明に係るエンジンを搭載する作業機の一実施例である乗用田植機の側面図。
【図６】同じく前部側面図。
【図７】本発明に係る潤滑油冷却器の配置の一実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
５エンジン
３１潤滑油ポンプ
３６オイルパン
４０オイルクーラ
４８冷却ファン
４９ファンカバー
５２・５３ホース
５６クランク軸
７０ステアリングポスト
７１支持部材
１００乗用田植機

Claims

走行車両（１）に搭載する空冷式エンジンの潤滑油冷却装置において、潤滑油冷却器であるオイルクーラ（４０）をエンジン（５）とは別体で備え、且つ冷却ファン（４８）を内装し、前記オイルクーラ（４０）へは、エンジン（５）に内装され、クランク軸（５６）より歯車を介して駆動される潤滑油ポンプ（３１）を介して、オイルパン（３６）から潤滑油を給油すべく構成し、該潤滑油ポンプ（３１）が、エンジン（５）の各部へ潤滑油を送油するポンプとしての機能と、作動油または潤滑油を冷却するためにオイルクーラ（４０）へ送油するためのポンプとしての機能を兼備し、前記オイルクーラ（４０）を前記冷却ファン（４８）の冷却風入口側に、該冷却ファン（４８）に対して偏心した位置に配置し、走行車両（１）の操向ハンドル（８）の下方にステアリングポスト（７０）を延設し、該ステアリングポスト（７０）の下部前方に、前記エンジン（５）を配設し、該ステアリングポスト（７０）とエンジン（５）との間に、前記オイルクーラ（４０）を配置したことを特徴とするエンジンの潤滑油冷却装置。
請求項１記載のエンジンの潤滑油冷却装置において、前記ステアリングポスト（７０）とエンジン（５）の間に、該オイルクーラ（４０）に接続されるホース（５２・５３）及び、該オイルクーラ（４０）とホース（５２・５３）との接続部（４２・４３）をも配置したことを特徴とするエンジンの潤滑油冷却装置。
請求項１記載のエンジンの潤滑油冷却装置において、該オイルクーラ（４０）は、ステアリングポスト（７０）から延設された支持部材（７１）によって支持したことを特徴とするエンジンの潤滑油冷却装置。