JP5367571B2 - エンジンの流体通路の交差部及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジンに関し、これに限定されるものではないが、クランクケースに流体通路が形成されている内燃エンジンに関する。

内燃エンジンは、複数のシリンダを有するクランクケースを備えている。シリンダはピストンを収容し、燃焼によるピストンの往復運動が、クランクシャフトを介して伝達され、エンジントルクを生成する。しばしば、エンジンクランクケースは鋳造金属で作られており、エンジンのある位置から他の位置まで種々の流体の移送するようにクランクケースに一体的に形成された通路を備えている。エンジン内の通路を介して移送される典型的な流体には、冷却液、空気、燃料、オイル等がある。

クランクケースのようなエンジン部品を通して流体を移送する１つの周知の方法は、通路を鋳造すること、及び/又は鋳造品に穿孔して通路を形成することを含む。ある種のエンジンでは、これらの通路が、エンジンの全長に亘る必要があり、エンジン作動中に通路を流れる流体は、他の多くのエンジン部品に分配される。

流体移送のためにエンジン部品に通路を形成するいずれの方法も、エンジン部品と関連する設計上の制約を有する。例えば、鋳造物に設ける通路は、エンジン部品の鋳造作業と同時に形成されるというメリットがあるが、この通路はエンジン部品を形成するために使用する同じ鋳型によって形成されるので、通路の位置及びサイズが制限される。クランクケースの場合、クランクケースに鋳造された通路は、鋳造作業が完了した後にデブリを含み、この結果、特にもしこれらの通路が重要な流体、例えば燃料又はオイルの移送に使用されるならば、清浄が可能な位置に限定される。

同様に、穿孔された通路は、通路の穿孔作業後に容易に洗浄できるメリットを有するが、この通路は専用の機械加工作業を必要とするので、形成のために時間を要し、比較的に高価であるというデメリットを有する。更に、通路がエンジン部品内で交差する場合は、これらの通路を形成する穿孔作業はさらに複雑で時間を要する。

したがって、交差する通路を含み、実施のために複雑でなくて時間を要しないエンジン内で流体を移送するための改善された流体通路構造に対するニーズがある。

内燃エンジン用のクランクケースは、クランクケースに流体連通された複数の分配通路を有するクランクケースに形成された統合オイル通路を備えている。また、キャビティは、クランクケースに形成された統合オイル通路と流体連通している。複数の分配通路の少なくとも２つは、キャビティを介して統合オイル通路に流体連通されている。キャビティは、クランクケースを形成する鋳造作業中に形成されるオープンキャビティである。

本発明によるエンジンクランクケースに形成された統合オイル分配システムを有するエンジンクランクケースの概略図である。 穿孔された盲穴通路を有する流体通路交差部の詳細な断面図である。 本発明によるオイル通路及びキャビティを有する図１のクランクケースの断面図である。 本発明によるオープンキャビティを有する流体通路交差部の詳細な断面図である。

次に、エンジン部品内で流体通路を交差させるための装置及び方法を説明する。エンジンクランクケースのオイル通路が、例示として用いられるが、他の流体を、他のエンジン部品に他のエンジン部品から、又は他のエンジン部品を通して移送する通路の形成に適用してもよい。

典型的なエンジン用クランクケースは、クランクケースに統合された流体通路を備えている。例えばオイル通路は、オイルを作動又は潤滑媒体として使用する多数のエンジン部品に分配する。典型的な流体通路は、ポンプに接続され、種々の位置に分岐する主供給通路を有する。クランクケースに統合された典型的な通路は、適切な場所に鋳造又は穿孔のいずれかで形成され、互いに連通する交差部を備えている。通路間の典型的な交差部は、ブラインド穿孔された穴の一致によって形成される。そのような交差部は、通路の穿孔に使用する工具を磨耗させ、またほとんどの場合、ブラインド状態で穿孔されるという課題を提起する。これら及び他の課題は、１又は２以上の交差部キャビティをクランクケースに鋳造し、クランクケースに統合された流体通路の端に容易且つオープンにアクセスできるようにすることによって克服できる。本発明による部品の流体通路交差部は、部品に形成された供給通路と、供給通路と流体連通するキャビティと、キャビティと流体連通し部品に形成された少なくとも１つの出口通路を含む。

エンジン用のクランクケース１００の概略構成を図１に示す。図示のクランクケース１００は、V型８気筒エンジン用のクランクケースである。各々が４本の気筒１０４を有する２つのバンク１０２が、クランクケースの全長に沿ってクランクケース１００の両側に対向配置されている。シリンダバンク１０２が、クランクケース１００の中心部を占めるバレー構造体１０６に接続されている。シリンダヘッド１０８が、一方のシリンダバンク１０２の上でクランクケース１００に取付けられた状態が図示されている。シリンダヘッド１０８は、燃料インジェクタ、吸気及び排気バルブ、オーバーヘッドカムシャフト等のような追加のエンジン部品（図示せず）を備えている。また、クランクケース１００は、多数の異なる統合通路及び/又はキャビティを備えている。例えば、冷却液通路１１０、ターボチャージャーオイル供給通路１１２、タイミングチェーンキャビティ１１６等が、クランクケース１００に形成されている。

中心オイル供給通路１１８は、クランクケース１００のバレー構造体１０６の全長を貫いて穿孔されている。”ガンドリリング”と一般に呼ばれる作業が、クランクケース１００の金属本体を貫く長い開口を穿孔して通路１８８を形成するために採用される。通路１１８は、オイル又は他の流体をクランクケース１００の一端から他端まで移送するために使用される。通路１１８内のオイルは、エンジンの作動中に種々の目的、例えば、種々のエンジン部品の潤滑、燃料インジェクタの作動、オーバーヘッドカム構造体の潤滑及び/又は作動等に使用される。典型的に、通路１１８からのオイルは他の通路に分配される。

流体通路交差部２０２を有するクランクケース２００の公知の構造が、図２の部分切断面図に示されている。交差部２０２は、右バンク流体通路２０４、左バンク流体通路２０６、及び後部軸受通路２０８を供給通路２１０に流体連通する。供給通路２１０は、上述したようにクランクケース２００のバレー構造体２１２に沿って全長を貫いて穿孔されている。通路２０４、２０６、及び２０８の各々が、他の種々のエンジン部品に潤滑し、及び/又は供給するために使用される。交差部２０２は、通路２０４、２０６、及び２０８の各々を形成するために使用される穿孔作業の最終結果によって形成される。例えば、ドリル（図示せず）が、供給通路２１０を形成する。追加の穿孔作業が、通路２０４、２０６及び２０８の各々を形成するため行なわれ、供給通路２１０で一致するように配置される。各通路を形成するために行なわれる各穿孔作業の点が交差部２０２である。

このような交差部２０２形成に多くのデメリットもある。第１に、各通路２０４、２０６及び２０８を形成するために用いられる全て又はほとんどの穿孔作業が”ブラインド”すなわち、交差部２０２がクランクケース２００の内部にあり外から見えないので、適切な穿孔位置及び穿孔深さを確保にするように穿孔位置及び深さを制御しなければならない作業である。第２に、各通路２０４、２０６、及び２０８を形成するため使用されるドリルのいずれかの不整合も、全体の交差部２０２の適切な形成を達成しそこなうか、あるいは、シャープエッジ及び各通路２０４、２０６、及び２０８の流れ面積を減少させる。流れ面積のそのような減少は、流体の流れにおける圧力損失を増大させ好ましくない。第３に、各クランクケース２００を仕上げるために必要とされる穿孔範囲の増大により、各通路を穿孔するために使用される工具の磨耗が増大する。これら及び他のデメリットは、後述のような交差部構成を採用することによって回避され、又はそれらの影響が抑制される。

図１に示すクランクケース１００のバレー構造体１０６に沿った断面の詳細を図３に示す。通路１１８は、クランクケース１００を貫いて延び、クランクケースのフロントエンド３０２をリアエンド３０４に流体連通している。通路１１８の入口開口３０６は、エンジン作動中に通路１１８でオイルを流すように配置されたオイルポンプ（図示せず）に接続されている。通路１１８内のオイルは、通路１１８と流体連通した通路を介して種々のエンジン部品（図示せず）に送られる。例えば、ターボチャージャオイル供給通路３０７が、オイルをターボチャージャ（図示せず）のセンターハウジングに送るために用いられ、複数の主軸受潤滑通路３０８が、通路１１８をクランクケース１００の複数の主軸受面３１０の各々と流体連通させ複数の主軸受（図示せず）を潤滑するために使用され、及び/又は複数のピストン冷却ジェット通路３１２が、通路１１８をクランクケース１００に含まれる複数のピストン（図示せず）にあたように配置された複数のオイルジェット（図示せず）と流体連通する。これら及び他の通路は通路１１８につながり、これら及び他のエンジン部品にオイルを供給する。

クランクケース１００に統合された交差部３１４は、キャビティ３１６を備えている。キャビティは、外周面３１８を有し、入口部３２０及び出口部３２２を含む。入口部３２０は、通路１１８の出口３２４に隣接している。交差部３１４の断面を、図４に詳細に示す。図示されるように交差部３１４は、V型形状を有するクランクケース１００用に構成されている。出口部３２２及び追加出口部３２４は、入口部３２０と流体連通し、エンジン作動中、通路１１８から流入する流体を受け入れるよう構成されている。シリンダヘッド１０８が、クランクケース１００に接続された断面で示されている。左バンクシリンダヘッド供給通路３２６が、出口部３２２で交差部３１４と流体連通している。また、通路３２６が、シリンダヘッド通路３２８と流体連通し、シリンダヘッド通路３２８が、シリンダヘッド流体分配通路３３０に流体連通している。シリンダヘッド１０８の通路３３０は、オイルを、種々のエンジン部品、例えば、１又は２以上のオーバーヘッドカム軸受３３２に分配するために使用される。

交差部３１４は、追加出口部３２４で右バンクシリンダヘッド供給通路３３４に流体連通され、通路３３４は右側シリンダヘッド（図示せず）にオイルを供給するために使用される。軸受供給通路３３６が、入口部３２０で交差部３１４に流体連通され、交差部３１４をクランクケース１００の主軸受面３１０の１つとを流体連通している。

交差部３１４のキャビティ３１６は、クランクケース１００を形成する鋳造作業中に形成されるのが有利である。キャビティ３１６は、クランクケース１００の形成が完了した後にキャビティ３１６から全ての鋳型材料の除去及び清浄を容易にするため、クランクケース１００のリアエンド３０４に向かって開かれるのが好ましい。キャビティ３１６は、バレー構造１０６の中心に接近して配置される主供給導管１１８と、より効率的にはクランクケース１００の横方向の末端に接近して配置される供給通路３２６及び３３４との間の流体連絡通路を提供するための”カモメ翼（ガルウイング）”形状を有することが好ましい。

交差部３１４の一部としてキャビティ３１６を使用することが好ましい、なぜなら、第一には、各通路３２６、３３４、及び３３６を形成するために行なわれる全て又は大部分の穿孔作業が”オープン”であり、ここで、オープンとは、交差部３１４がクランクケース１００の外部であり且つ容易に見えるので、ドリルの適切な位置及び穿孔作業の深さを確保するように、穿孔位置及び深さを容易に制御できることを意味する。第二に、各通路３２６，３３４、及び３３６を形成するために使用されるドリルを、以前に要求されたように一点で一致するように完全に整合させる必要性がない。これは、各穿孔作業がキャビティ３１６内で終わることが好ましく、この結果、不整合のためのマージンが大きくなり、この作業は鋭いエッジ及び各通路３２６、３３４、及び３３６の流れ面積の減少の導入を回避するからである。第三に、各クランクケース１００を仕上げるために要求される穿孔範囲が減少するので、各通路を穿孔するために使用される工具の磨耗が減少するからである。これら及び他のメリットは、本明細書に記載されたような交差部形態の採用によって実現される。

本発明は、その思想又は本質的特長から外れることなく他の特定の形態で具体的に実施することができる。上述した実施形態は、全ての態様において、単なる例示であり、制限的なものではない。したがって、本発明の範囲は、上述した説明ではなく特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲と均等の範囲内で行われる全ての変更は、これらの範囲内に含まれる。

Claims (4)

1. 流体通路交差部を有する部品であって、
   前記部品に形成された供給通路と、
   該供給通路と流体連通するキャビティと、
   前記部品内に形成され少なくとも１つの出口通路と、を備え、
   前記少なくとも１つの出口通路は前記キャビティと流体連通しており、
   前記キャビティは、前記部品が形成されるとき一方側で開かれており、
   前記部品はエンジン用クランクケースであり、
   前記クランクケースはV型構造を有し、
   前記キャビティはガルウイング形状を有し、
   前記出口通路は前記キャビティの側端部に接続され、前記供給通路は前記キャビティの中央に接続されている、
   ことを特徴とする流体通路交差部を有する部品。
2. 前記キャビティは前記供給通路に隣接する入口部と、該入口部を前記少なくとも１つの出口通路と流体連通させる少なくとも１つの出口部とを備えている、
   請求項１に記載の部品。
3. 前記部品はエンジン用クランクケースであり、
   該クランクケースは金属で作られ、
   前記クランクケースは鋳造され、
   前記キャビティは前記鋳造作業中に形成される、
   請求項１に記載の部品。
4. 少なくとも１つの供給通路と前記少なくとも１つの出口通路とが、穿孔作業によって形成される、
   請求項３に記載の部品。

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