JP5655442B2 - クランクケース内オイル分離構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のクランクケース内オイル分離構造に関するものである。

従来からクランク軸によるオイル掻き上げ作用による妨げを回避して、シリンダボアからオイルパンへ落下するオイルを通しやすくする内燃機関のクランクケース内オイル分離構造が提案されている（特許文献１参照）。

これは、クランクケース内のクランク軸が描く回転軌跡の回転下流側の空間において、クランク軸の回転軌跡よりも外側でオイルの戻し通路よりも内側に上下に延びる仕切り体を備える。これにより、クランク軸の回転により掻き上げられるオイルは、仕切り体とクランクケースの間の空間に入り込むことが抑制される。結果として、シリンダボアからクランクケースとクランク軸の間を落下しようとするオイルのオイルパンへの通過が殆ど妨げられなくなるようにしている。

特開２００８−１３３８０９号公報

ところで、車両に搭載されるエンジンにおいては、旋回走行等により車両に加わる横加速度により、オイルパンのオイルがクランクケース内の左右いずれかの壁面に片寄って跳ね上がる状態を生じる。

このような場合に、上記従来例の仕切り体では、クランク軸により掻き上げられるオイルの壁面近傍への飛び出しは防止するが、仕切り体後方の壁面に沿って片寄って跳ね上がったオイルのクランク軸の回転領域内への入り込みを抑制できない。したがって、クランク軸の回転領域に入り込んだオイルは、クランク軸により叩かれて、クランク軸の回転抵抗を増加させる。また、それに伴いオイルに空気が混入されオイル性能を低下させる。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、オイルの跳ね上がり抑制に好適なクランクケース内オイル分離構造を提供することを目的とする。

本発明は、車両用エンジン内に設けられたクランク軸と潤滑油を貯蔵するオイルパンとの間に設けられる車両用エンジンのオイル分離壁である。このオイル分離壁は、オイルパンの左右側壁に連なるケース部材の左右の内壁面前方に位置するよう配置される。そして、クランク軸の軸心に対して左右方向からの横加速度により移動するオイルパン内のオイルを、ケース内壁面と当該オイル分離壁との間の空間に導入するよう構成され、オイル分離壁の上端は、クランク軸側の縁で高くケース内壁面側の縁で低くなる斜めに傾斜した斜面により形成される。

したがって、本発明では、クランク軸の軸心に対して左右方向からの横加速度により移動するオイルパン内のオイルを、ケース内壁面と当該オイル分離壁との間の空間に導入する。このため、オイルがクランク軸の回転軌跡内に跳ね上がることを抑制できる。結果として、クランク軸に叩かれて飛散することを防止でき、クランク軸の回転抵抗の増加や、それに伴うオイルに空気が混入されてオイル性能を低下させることを抑制できる。

本発明の一実施形態を示すクランクケース内オイル分離構造の概略構成図。 クランク軸回転方向後方側のオイル分離壁を示す拡大断面図。 クランク軸回転方向前方側のオイル分離壁を示す拡大断面図。 ラダーフレームを示す平面図。 ラダーフレームを示す下面図。 ラダーフレームを示す斜視図。 オイル分離壁が装着されたラダーフレームの断面を示す上方からの斜視図。 オイル分離壁が装着されたラダーフレームの断面を示す下方からの斜視図。 クランク軸回転方向後方側のオイル分離壁の先端形状を示す拡大断面図。

以下、本発明のクランクケース内オイル分離構造の一実施形態を、図１〜図９に基づいて説明する。図１は、本発明を適用したクランクケース内オイル分離構造の第１実施形態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るクランクケース内オイル分離構造を適用したＶ型６気筒エンジンは、シリンダブロック１のクランクケース１Ａの底部にラダーフレーム２が取付けられている。クランクケース１Ａのバルクヘッドとラダーフレーム２のベアリングキャップ部２Ａとの間にクランク軸３が回転可能に支持されている。ラダーフレーム２の底部には、オイル溜まりを形成するオイルパン４が取付けられる。

前記クランク軸３は、６個のクランクピン３Ａをクランクウェブ３Ｂおよびジャーナル部３Ｃを介して直列に連結して備える。具体的には、２個のクランクピン３Ａ、クランクピン３Ａの両端に配置される３個のクランクウェブ３Ｂを一単位とし、これらの単位が直列に３組用いられて、各単位の両端をジャーナル部３Ｃ（４個）で連結して備える。各クランクウェブ３Ｂには夫々一体形成によりカウンタウェイト３Ｄが配置されている。各ジャーナル部３Ｃはラダーフレーム２のベアリングキャップ部２Ａに軸支され、各クランクピン３Ａ及びその両側に設けられたクランクウェブ３Ｂが、ラダーフレーム２のベアリングキャップ部２Ａ間に夫々収容される。各クランクピン３Ａには、夫々の気筒のコンロッド（図示せず）が装着される。

ここで、先ず、本実施形態のクランクケース内オイル分離構造を構成するオイル分離壁６について説明する。本実施形態では、クランクケース１Ａの下端にケース機能を備えるラダーフレーム２を介してオイルパン４が取付けられる構造を備えるが、ケース機能を備えないラダーフレーム２やベアリングキャップであっても、本発明のオイル分離構造を適用することができる。この場合におけるケース機能は、オイルパン４の側壁やクランクケース１Ａのスカート部により構成することができる。このため、これらのケース機能を発揮する部材を総称して、ケース部材５とする。

図１に示すように、本実施形態の一対のオイル分離壁６は、クランク軸３の回転方向前後の下方位置において、カウンタウェイト３Ｄの移動軌跡円に対して、所定間隔を空けて夫々対峙し、クランク軸３と平行に配置される。一対のオイル分離壁６は、オイルパン４の側壁に連なるケース部材５の内壁面に対して間隔を空けて左右の内壁面の前方に配置され、当該内壁面に平行な縦壁６Ａと、縦壁６Ａの上端に連なってクランク軸３のカウンタウェイト３Ｄの移動軌跡円に所定間隔を空けて沿う傾斜壁６Ｂと、を備える。

クランク軸３の回転方向の下流側に配置されたオイル分離壁６は、図２に示すように、その傾斜壁６Ｂの上端に連ねて上方に起立して、クランク軸３のカウンタウェイト３Ｄの移動軌跡円に接近する第２の縦壁６Ｃを備える。このため、図２，３に示すように、各オイル分離壁６とケース部材５の内壁面とは、縦壁６Ａ部分でケース部材５の内壁面と平行であり、傾斜壁６Ｂ部分でケース部材５の内壁面に徐々に接近している。また、クランク軸３の回転方向の下流側に配置されたオイル分離壁６は、図２に示すように、第２の縦壁６Ｃ部分で再びケース部材５の内壁面と平行となる。

このオイル分離壁６は、後述するように、オイルパン４内オイルの車両旋回時における旋回外側への移動を案内しつつ、オイルがクランク軸３の回転空間へはみ出さないように規制する機能を備える。また、各オイル分離壁６の上端は、図２，３に示すように、クランク軸３側の縁で高くケース部材５の内壁面側の縁で低くなる斜めに傾斜した斜面６Ｄにより形成されている。

オイル分離壁６の上端の高さは、車両の旋回走行時におけるオイルパン４内の油面挙動に基づいて設定する。即ち、オイルパン４内の油面レベルは、エンジン停止時にエンジン各部からオイルパン４にオイルが戻るため高くなり、エンジン運転中はオイルポンプにより吸引されてエンジン各部に供給され且つエンジン各部から戻されるため低くなる。車両の走行中においては、エンジン運転中であり、オイルパン４内の油面レベルは予め設定したレベルに維持されている。

そして、車両がカーブした道路を旋回走行する際の横加速度（横Ｇ）によって、オイルパン４内のオイルは車両の旋回方向外側に向かって横方向に移動することで、旋回内側で低く旋回外側で高くなる油面挙動となる（図２，３の破線参照）。旋回外側での油面高さは、車両に生ずる横加速度に応じて変化するが、車両に設定されている横加速度限界値に相当する横加速度が働いた際の油面高さに基づいて、前記オイル分離壁６の高さを設定する。

本実施形態では、オイル分離壁６が配置されている位置に、ケース部材５として機能する前記ラダーフレーム２が重ね合せて配置されているため、ここでは、ラダーフレーム２に取付けられるものについて、以下に説明する。

前記ラダーフレーム２は、図４〜図６に示すように、軸方向に３つの収容室に仕切られ、クランク軸３の各ジャーナル部４を下方から支持するための軸方向に間隔を隔てて配置された４個のベアリングキャップ部２Ａを備える。これらのベアリングキャップ部２Ａの両端は、連結部２Ｂにより連結され、これらは一体としてアルミニウム合金等によりダイキャスト鋳造により形成される。前記連結部２Ｂは、ケース部材５を構成している。

前記各ベアリングキャップ部２Ａは、シリンダブロック１のバルクヘッドの底部に形成されたベアリング部と合致し、それとの間にクランク軸３の各ジャーナル部３Ｃを軸受メタルを介在させて軸支する。また、前記連結部２Ｂはシリンダブロック１のスカート部に下部から接合される。前記３個の収容室は、前記ベアリングキャップ部２Ａと連結部２Ｂとにより、クランク軸３の軸方向に夫々形成される。

前記オイル分離壁６は、ラダーフレーム２に対して、下記のように取付けられる。即ち、前記カウンタウェイトの移動軌跡円に対して、所定間隔を空けて夫々対峙する一対のオイル分離壁６は、前記ラダーフレーム２のベアリングキャップ部２Ａに固定される。この一対のオイル分離壁６は、図７，８に示すように、キャップ部２Ａの両端連結部２Ｂへの付根近傍のオイルパン４側に寄せた位置に配置され、各キャップ部２Ａを貫通させた状態でクランク軸３と平行に延びるように配置されている。即ち、一対のオイル分離壁６は、ラダーフレーム２を鋳造する際に鋳ぐるみによりラダーフレーム２と一体に形成することができる。このようにすることにより、オイル分離壁６の剛性が付加されることにより、ラダーフレーム２の剛性が向上し、音振抑制性能が向上できる。

一対のオイル分離壁６とラダーフレーム２の連結部２Ｂの内壁面とは、縦壁６Ａ部分で連結部２Ｂの内壁面と平行であり、傾斜壁６Ｂ部分で連結部２Ｂの内壁面に徐々に接近している。また、クランク軸３の回転方向の下流側に配置されたオイル分離壁６は、第２の縦壁６Ｃ部分で再び連結部２Ｂの内壁面と平行となる。

なお、ラダーフレーム２の連結部２Ｂの内壁面とオイル分離壁６との間の空間は、上部（シリンダヘッドやシリンダブロック１の各潤滑部位）から戻される落としオイルのオイルパン４へ戻す通過空間としてもよい。また、オイル落とし空間は、ラダーフレーム２の別の部位に設けてもよい。

以上の構成のクランクケース１Ａ内オイル分離構造の動作について以下に説明する。エンジンが運転されると燃焼サイクルに基づくピストンの往復動によりクランク軸３は一方向（矢印方向）へ回転し、動力を出力する。オイルパン４内のオイルはオイルポンプ（図示せず）によりエンジンの各部へ圧送され、各部において潤滑を果たしたオイルはオイルパン４へ戻る。エンジンの運転中、回転するクランク軸３は図に示すように回転軌跡Ｔを描く。

図１では、クランク軸３の回転が右回りを示すことから、回転軌跡Ｔにおいてジャーナル部２６の軸心よりも右側では最上位点から最下位点へ向かう回転上流側であり、軸心よりも左側では最下位点から最上位点へ向かう回転下流側となっている。このため、ジャーナル部３Ｃの軸心よりも左側の範囲である回転下流側は、クランク軸３の回転に伴い、クランク軸３周辺のオイルが回転軌跡Ｔに沿って掻き上げられる。このとき、回転軌跡Ｔに沿って掻き上げられたクランク軸３周辺のオイルは回転軌跡Ｔの接線方向へ向かう。回転下流側では、オイル分離壁６が存在することにより掻き上げられたオイルがオイル分離壁６に当たる。

オイル分離壁６には、上下方向の縦壁６Ａとクランク軸３の回転軌跡に沿う傾斜壁６Ｂと傾斜壁６Ｂの上端にあってクランク軸３の回転軌跡に接近する第２の縦壁６Ｃが存在する。このため、掻き上げられたオイルは縦壁６Ａ・傾斜壁６Ｂに遮られる。また、クランク軸３により掻き上げられたオイルは、図９に示すように、第２の縦壁６Ｃにより掻き落とされて、クランク軸３から分離され、クランク軸３のオイルによる摩擦が低減される。

車両が旋回走行により横加速度を受けると、オイルパン４内のオイルは車両の旋回方向外側に向かって横方向に移動し、液面は旋回内側で低くなると共に旋回外側でケース内壁面にぶつかり高くなる（図１の破線参照）。

旋回外側のケース部材５の内壁面にぶつかり上方へ移動するオイルは、内壁面の前方に配置されたオイル分離壁６とケース部材５の内壁面との間の空間に案内されて上昇される（図２，３参照）。このため、オイル分離壁６の内側において、オイルの油面レベルがクランク軸３の回転軌跡範囲内まで上昇されることを防止する。このため、オイルの油面をクランク軸３で叩いてオイルを飛散させることが防止され、クランク軸３によるオイルの飛散による摩擦が抑制される。

また、オイル分離壁６の外側（ケース内壁面側）においては、オイルの液面レベルが横加速度に応じて上昇される。オイル分離壁６の高さは、車両に設定されている横加速度限界値に相当する横加速度が働いた際の油面高さに基づいて設定されているため、通常の走行中においては、上昇される油面がオイル分離壁６を越えることはない。このため、オイル分離壁６を越えてオイルがクランク軸３の回転軌跡内に跳ね上がってクランク軸３により叩かれて飛散されることを防止でき、クランク軸３によるオイルの飛散による摩擦が抑制される。

また、オイル分離壁６の上端の先端形状は、内側（クランク軸３側）から外側（内壁面側）へ斜めに落とした傾斜６Ｄ形状としているため、オイル分離壁６より上方に跳ね上がったオイルも、より効率的にオイル分離壁６の外側へ回収することができる。このため、跳ね上がったオイルがオイル分離壁６を越えてクランク軸３側へ流れ落ちてクランク軸３に叩かれて飛散されることも防止できる。

なお、上記実施形態において、オイル分離壁６として、ケース部材５としての壁面を一体に備えるラダーフレーム２に取付けるものについて説明した。しかし、ケース機能を備えないラダーフレーム２やベアリングキャップ等の構成部材であっても、これらに取付けて、別部材として配置されるケース部材５の内壁面の前方に夫々配置するようにしてもよい。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）車両用エンジン内に設けられたクランク軸３と潤滑油を貯蔵するオイルパン４との間に設けられる車両用エンジンのオイル分離壁６である。このオイル分離壁６は、オイルパン４の左右側壁に連なるケース部材５の左右の内壁面前方に位置するよう配置される。そして、クランク軸３の軸心に対して左右方向から横加速度により左右方向に移動するオイルパン４内のオイルを、ケース部材５の内壁面と当該オイル分離壁６との間の空間に導入するようにしている。このため、オイルがクランク軸３の回転軌跡内に跳ね上がることを抑制できる。結果として、クランク軸３に叩かれて飛散することを防止でき、クランク軸３の回転抵抗の増加や、それに伴うオイルに空気が混入されてオイル性能を低下させることを抑制できる。

（イ）オイル分離壁６の高さは、クランク軸３の軸心に対して左右方向から横加速度により左右方向に移動し導入されるオイルのケース内壁面への高さ寸法に応じて設定する。このため、オイル分離壁６を越えてオイルがクランク軸３の回転軌跡内に跳ね上がってクランク軸３により叩かれて飛散されることを防止でき、クランク軸３によるオイルの飛散による摩擦を抑制できる。

（ウ）オイル分離壁６の上端は、クランク軸３側の縁で高くケース内壁面側の縁で低くなる斜めに傾斜した斜面６Ｄにより形成されている。このため、オイル分離壁６より上方に跳ね上がったオイルも、斜面６Ｄにより効率的にオイル分離壁６の外側へ回収することができる。結果として、跳ね上がったオイルがオイル分離壁６を越えてクランク軸３側へ流れ落ちてクランク軸３に叩かれて飛散されることも防止できる。

（エ）ケース部材５は、シリンダブロック１の下端に固定されてクランク軸３のジャーナル部を下方から支持する複数のベアリングキャップ部２Ａと各ベアリングキャップ部２Ａの両端を連結して下部に固定されるオイルパン４の側壁と連なる壁を構成する連結部２Ｂとを備えるラダーフレーム２により構成されている。そして、オイル分離壁６は、複数のベアリングキャップ部２Ａを貫通させてラダーフレーム２と一体に形成されている。このため、オイル分離壁６の剛性が付加されることにより、ラダーフレーム２の剛性が向上し、音振抑制性能が向上できる。

（オ）クランク軸３回転方向の後方下方からクランク軸３の回転軌跡に対して間隔を空けて対峙するオイル分離壁６は、傾斜壁６Ｂの上端に連ねてクランク軸３の回転軌跡に接近する第２の縦壁６Ｃを備える。このため、クランク軸３により掻き上げられたオイルが、第２の縦壁６Ｃにより掻き落とされて、クランク軸３から分離され、クランク軸３のオイルによる摩擦が低減される。

１ シリンダブロック
２ ラダーフレーム
３ クランク軸
４ オイルパン
５ ケース部材
６ オイル分離壁

Claims (4)

1. 車両用エンジン内に設けられたクランク軸と潤滑油を貯蔵するオイルパンとの間に設けられる車両用エンジンのオイル分離壁であって、
   前記オイル分離壁は、オイルパンの左右側壁に連なるケース部材の左右の内壁面前方に位置するよう配置され、
   クランク軸の軸心に対して左右方向からの横加速度により左右方向に移動するオイルパン内のオイルを、ケース内壁面と当該オイル分離壁との間の空間に導入するよう構成され、
   前記オイル分離壁の上端は、クランク軸側の縁で高くケース内壁面側の縁で低くなる斜めに傾斜した斜面により形成される、
   ことを特徴とするクランクケース内オイル分離構造。
2. 車両用エンジン内に設けられたクランク軸と潤滑油を貯蔵するオイルパンとの間に設けられる車両用エンジンのオイル分離壁であって、
   前記オイル分離壁は、オイルパンの左右側壁に連なるケース部材の左右の内壁面前方に位置するよう配置され、
   クランク軸の軸心に対して左右方向からの横加速度により左右方向に移動するオイルパン内のオイルを、ケース内壁面と当該オイル分離壁との間の空間に導入するよう構成され、
   前記ケース部材は、シリンダブロックの下端に固定されてクランク軸のジャーナル部を下方から支持する複数のベアリングキャップ部と各ベアリングキャップ部の両端を連結して下部に固定されるオイルパンの側壁と連なる壁を構成する連結部とを備えるラダーフレームにより構成され、
   前記オイル分離壁は、複数のベアリングキャップ部を貫通させてラダーフレームと一体に形成されている、
   ことを特徴とするクランクケース内オイル分離構造。
3. 前記オイル分離壁の高さは、クランク軸の軸心に対して左右方向から横加速度により左右方向に移動し導入されるオイルのケース内壁面への高さ寸法に応じて設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクランクケース内オイル分離構造。
4. 前記ケース部材の左右の内壁面前方に位置するように配置される前記オイル分離壁は、
   前記ケース部材の内壁面に平行な第１の縦壁と、
   前記第１の縦壁の上端に連ねてクランク軸の回転軌跡に沿う傾斜壁と、
   をそれぞれ備え、
   前記オイル分離壁のうち、クランク軸回転方向の下流側に配置されたオイル分離壁は、前記傾斜壁の上端に連ねてクランク軸の回転軌跡に接近する第２の縦壁を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のクランクケース内オイル分離構造。

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