JP6390356B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関および内燃機関のシールハウジングに関し、特に、クランクシャフトとシリンダブロックとの間を封印するシール部材を有する内燃機関および内燃機関のシールハウジングに関する。

一般に、車両に搭載される内燃機関には、内燃機関に設けられたピストンやクランクシャフト等の潤滑部位を潤滑するためのオイルが設けられている。クランクシャフトの端部は、軸受を介してシリンダブロックに回転自在に支持されており、クランクケースの内部から外部にオイルが漏出するおそれがある。

これに対して、フライホイールが取付けられるクランクシャフトにオイルシールを設けることにより、クランクケースの内部から外部にオイルが漏出することを防止するクランクシャフト用オイルシールが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２３３２１６号公報

このような従来の内燃機関にあっては、フライホールが取付けられるクランクシャフトの端部にオイルシールが設けられている。このため、クランクシャフトの端部がトランスアクスルケースによって塞がれてクランクシャフトの端部に埃や小石等の異物が混入することを防止することができ、オイルシールを保護することができる。

しかしながら、クランクプーリが連結されるクランクシャフトの端部にオイルシールが設けられた場合には、クランクプーリ側のシリンダブロックの側壁がトランスアクスルケースと反対側となるため、オイルシールが露出される。

これにより、埃や小石等の異物がオイルシールに噛み込まれてしまい、クランクシャフトの回転に伴ってクランクシャフトに接触するオイルシールの接触面が磨耗して、オイルシールの耐久性が低下するおそれがある。そして、オイルシールの耐久性が低下すると、シリンダブロックの内部から外部にオイルが漏出するおそれがある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、クランクシャフトに設けられたシール部材の耐久性が低下することを防止できる内燃機関および内燃機関を提供することを目的とするものである。

本発明は、シリンダブロックと、シリンダブロックに回転自在に支持されたクランクシャフトと、クランクシャフトの軸線方向端部に取付けられたクランクプーリと、クランクプーリとシリンダブロックとの間に位置するようにしてシリンダブロックの側壁に取付けられ、クランクシャフトの外周部を取り囲むシール部材を保持する保持部を有するシールハウジングとを備えた内燃機関であって、シールハウジングは、シール部材の外周を囲むようにして形成されてクランクプーリに向かって突出する突出部を有し、突出部は、クランクプーリとシールハウジングとの間に閉空間を形成し、クランクプーリは、突出部の外径側に位置して突出部の突出方向先端部との間に隙間を介して対向する第１の円筒部と、第１の円筒部の内径側に配置されかつ突出部の内側に突出する第２の円筒部と、第２の円筒部の突出方向先端部から突出部の内周部に向かって放射状に突出し、突出部の内周部との間に隙間を介して対向する環状部とを有するものから構成されている。

このように本発明によれば、シールハウジングが、シール部材の外周を囲むようにして形成されてクランクプーリに向かって突出する突出部を有し、突出部が、クランクプーリとシールハウジングとの間に閉空間を形成している。

これにより、シリンダブロックの側壁が開放されるクランクプーリ側のクランクシャフトにシール部材が設けられた場合に、埃や小石等の異物を突出部によって遮ってシール部材に噛み込まれることを防止できる。このため、クランクシャフトの回転に伴ってクランクシャフトに接触するシール部材の接触面が磨耗することを防止でき、シール部材の耐久性を向上できる。この結果、シリンダブロックの内部から外部にオイルが漏出することを防止できる。

図１は、本発明の内燃機関および内燃機関のシールハウジングの一実施形態を示す図であり、シールハウジングが取付けられたエンジンの側面図である。 図２は、本発明の内燃機関および内燃機関のシールハウジングの一実施形態を示す図であり、シールハウジングが取付けられたエンジンの斜視図である。 図３は、本発明の内燃機関および内燃機関のシールハウジングの一実施形態を示す図であり、クランクプーリおよびオイルシールハウジングのクランクシャフトの中心軸における縦断面図である。 図４は、本発明の内燃機関および内燃機関のシールハウジングの一実施形態を示す図であり、クランクプーリおよびオイルシールハウジングの斜視断面図である。 図５は、本発明の内燃機関および内燃機関のシールハウジングの一実施形態を示す図であり、オイルシールハウジングの外観図である。 図６は、本発明の内燃機関および内燃機関のシールハウジングの一実施形態を示す図であり、エンジンに取付けられたオイルシールハウジングの斜視図である。 図７は、本発明の内燃機関および内燃機関のシールハウジングの一実施形態を示す図であり、エンジンに取付けられたオイルシールハウジングの正面図であり、クランクプーリのセンシングプレートを表示している。

以下、本発明に係る内燃機関および内燃機関のシールハウジングの実施形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明に係る一実施形態の内燃機関および内燃機関のシールハウジングを示す図である。

まず、構成を説明する。
図１において、車両１の車体２の前部にはエンジンルーム３が設けられており、このエンジンルーム３は、ダッシュパネル４によって車両１の後方の車室５と仕切られている。

エンジンルーム３には内燃機関としてのエンジン６が収容されている。図１、図２において、エンジン６は、シリンダブロック７と、シリンダブロック７の上部に取付けられたシリンダヘッド８と、シリンダブロック７の下部に取付けられ、オイルを収容するオイルパン９とを備えており、エンジン６は、図示しないマウント部材によって車体２に弾性的に支持されている。
ここで、本実施形態では、車両１の運転席に着座した運転者から見た前後方向、左右方向、および上下方向と一致するように、図中で前後、左右、上下の方向を矢印で示している。

図２において、シリンダブロック７の内部には図示しない複数の気筒が形成されており、気筒内には図示しないピストンが往復動自在に設けられている。シリンダブロック７の底部にはクランクケース７Ａが設けられている。なお、クランクケース７Ａは、シリンダブロック７の一部である。クランクケース７Ａの内部には軸受２２を介してクランクシャフト２０が回転自在に設けられており（図３、図４参照）、クランクシャフト２０は、ピストンの往復運動を回転運動に変換する。

図１、図２において、シリンダヘッド８の内部には図示しない吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトが回転自在に設けられており、吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトには図示しない吸気カムおよび排気カムが取付けられている。吸気カムおよび排気カムが回転すると、シリンダヘッド８に設けられた図示しない吸気バルブおよび排気バルブがそれぞれ昇降することにより、シリンダヘッド８に形成された図示しない吸気ポートおよび排気ポートが開閉される。

ここで、エンジン６は、ガソリンエンジン、軽油、ＬＰＧ、水素およびバイフューエル等の液体やガス燃料を使用する公知のエンジンから構成されているが、特に限定されるものではない。また、縦置きや横置き等のエンジン配置、水平対向やＶ型等の気筒配置や気筒数等に関しても特に限定されるものではない。

シリンダブロック７の車幅方向左方にはトランスアクスル２１が取付けられており、トランスアクスル２１は、図示しないトランスミッションおよびディファレンシャル装置を収容するトランスアクスルケース２１Ａを備えている。このトランスアクスル２１は、エンジン６の回転数をトランスミッションで変更し、ディファレンシャル装置によって図示しない左右の駆動輪に動力を伝達する。

シリンダブロック７の車幅方向右側にはチェーンケース１０が設けられており、チェーンケース１０とシリンダブロック７との間には吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトとクランクシャフト２０とを連結する図示しないタイミングチェーンが設けられている。

また、シリンダブロック７の車幅方向右側にはウォータポンププーリ１１、クランクプーリ１２、ジェネレータプーリ１３およびアイドラプーリ１４が回転自在に設けられている。

ウォータポンププーリ１１は、シリンダブロック７に装着された図示しないウォータポンプの入力軸１５に固定されており、ウォータポンププーリ１１は、入力軸１５と共に回転し、ウォータポンプに動力を伝達する。

ウォータポンプは、冷却水をシリンダブロック７およびシリンダヘッド８に内蔵された図示しないウォータジャケットと、エンジン６の前方に設置された図示しないラジエーター内で循環し、熱交換によりピストン等の高温となる部位を冷却する。

図３、図４において、クランクプーリ１２は、クランクシャフト２０の右端部２０ａに固定されており、クランクシャフト２０と共に回転する。ここで、クランクシャフト２０の右端部２０ａは、本発明の軸線方向端部を構成する。

図１、図２において、ジェネレータプーリ１３は、シリンダブロック７に装着されたジェネレータ１６の入力軸１６Ａに固定されており、入力軸１６Ａと共に回転してジェネレータ１６に動力を伝達する。ジェネレータ１６は、入力軸１６Ａに設けられた図示しないロータが回転することで、電磁誘導作用により図示しないステータに発生した３相交流を整流し、図示しないバッテリを充電する。アイドラプーリ１４は、シリンダブロック７に回転自在に支持されている。

ウォータポンププーリ１１、クランクプーリ１２、ジェネレータプーリ１３およびアイドラプーリ１４には無端状のベルト１７が掛け渡されており、クランクシャフト２０の回転がクランクプーリ１２からウォータポンププーリ１１およびジェネレータプーリ１３に伝達されることにより、ウォータポンプの入力軸１５およびジェネレータ１６の入力軸１６Ａが回転する。また、アイドラプーリ１４は、ベルト１７に張力を付与するようにクランクプーリ１２およびジェネレータプーリ１３の間に設けられている。
このように、本実施形態のエンジン６は、トランスアクスル２１が設置されるシリンダブロック７の側壁と反対側のシリンダブロック７の側壁７ｃにクランクプーリ１２が配置されている。

図３、図４において、クランクシャフト２０の車幅方向における右端部２０ａには環状のオイルシール３１が設けられており、オイルシール３１は、クランクシャフト２０の外周部を取り囲むようにしてクランクシャフト２０に取付けられている。オイルシール３１は、例えば、ゴム等の弾性部材から構成されている。また、オイルシール３１の材質は、弾性部材であれば、特に限定されるものではい。

図６において、シリンダブロック７の車幅方向右側の側壁７ｃにはオイルシールハウジング３２がボルト３３によって取付けられており、オイルシールハウジング３２は、クランクプーリ１２とシリンダブロック７との間に位置している（図３、図４参照）。ここで、本実施形態のオイルシール３１は、本発明のシール部材を構成し、オイルシールハウジング３２は、本発明のシールハウジングを構成する。

図３、図４において、オイルシールハウジング３２は、クランクシャフト２０の右端部２０ａが貫通する開口部３２Ａを有し、開口部３２Ａにはオイルシール３１が保持されている。オイルシール３１は、外周部が開口部３２Ａに接触するとともに、内周部がクランクシャフト２０の外周部に接触しており、オイルシール３１は、クランクシャフト２０とオイルシールハウジング３２の間に介在される。

本実施形態のエンジン６は、オイルシール３１によってクランクシャフト２０とシリンダブロック７との隙間を液密に封止することができ、クランクケース７Ａの内部から外部にオイルが漏出することを防止できる。ここで、本実施形態のオイルシールハウジング３２の開口部３２Ａは、本発明の保持部を構成する。

図３〜図５において、オイルシールハウジング３２は、環状の突出部３２Ｂを備えている。突出部３２Ｂは、オイルシール３１の外周を囲むようにして形成されてクランクプーリ１２に向かって突出しており、突出部３２Ｂは、クランクプーリ１２とオイルシールハウジング３２との間に閉空間３４を形成している。

なお、クランクシャフト２０の車幅方向における左端部には図示しない環状のオイルシールが設けられており、このオイルシールは、クランクシャフト２０の外周部を取り囲むようにしてクランクシャフト２０の左端部とクランクケース７Ａとの間に介在されている。

クランクプーリ１２は、円筒部１２Ａを備えており、円筒部１２Ａは、突出部３２Ｂの上方（具体的に斜め上方）に位置して突出部３２Ｂの突出方向先端部３２ａとの間に隙間を介して対向している。円筒部１２Ａの外周部にはプーリ部１２Ｂが形成されており、プーリ部１２Ｂにはベルト１７が巻き掛けられている。

クランクプーリ１２は、円筒部１２Ｆを備えている。円筒部１２Ｆの外周部にはプーリ部１２Ｄが形成されており、円筒部１２Ｆは、円筒部１２Ａに対して放射方向下方に位置し、クランクプーリ１２からクランクシャフト２０の延びる方向外方に向かって突出している。また、プーリ部１２Ｄには吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトとクランクシャフト２０とを連結するタイミングチェーンが巻き掛けられている。

クランクプーリ１２は、円筒部１２Ｃを備えており、円筒部１２Ｃは、円筒部１２Ａに対して放射方向下方に位置し、クランクプーリ１２からオイルシールハウジング３２に向かって突出している。すなわち、円筒部１２Ａは、閉空間３４内に設けられている。

円筒部１２Ｃの突出方向先端部には板状の環状部１２Ｅが設けられており、環状部１２Ｅは、突出部３２Ｂの内周部３２ｂに向かって放射状に突出し、突出部３２Ｂとの間に隙間を介して対向している。

環状部１２Ｅは、オイルシールハウジング３２の開口部３２Ａの放射方向外方に設けられており、環状部１２Ｅの放射方向外周部には円周方向に交互に凹凸部１２ｅが形成されている。すなわち、本実施形態の環状部１２Ｅは、クランクシャフト２０の回転角検出用のセンシングプレートを構成している。ここで、本実施形態の環状部１２Ｅの凹凸部１２ｅは、本発明の被検出部を構成する。また、本実施形態の円筒部１２Ａは、本発明の第１の円筒部を構成し、円筒部１２Ｃは、本発明の第２の円筒部を構成する。

図２、図６、図７において、オイルシールハウジング３２の突出部３２Ｂにはボス３２ｃが形成されており、ボス３２ｃには回転角度センサ３５が取付けられている。ボス３２ｃには突出部３２Ｂを貫通する図示しない貫通穴が形成されており、回転角度センサ３５の検出素子３５ａは、閉空間３４内に位置している（図４参照）。

回転角度センサ３５の検出素子３５ａは、クランクシャフト２０と一体で回転するクランクプーリ１２の凹凸部１２ｅを検出して、凹凸部１２ｅに応じたパルス信号を図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）に出力する。ＥＣＵは、単位時間当りのパルス信号に基づいてクランクシャフト２０の回転数を算出することで、エンジン回転数を算出する。ここで、本実施形態のボス３２ｃは、本発明の取付け部を構成し、検出素子３５ａは、本発明の検出部を構成する。

次に、作用を説明する。
エンジン６にはオイルが収容されており、このオイルによってピストンやクランクシャフト２０等の潤滑部位が潤滑される。このオイルは、クランクシャフト２０の右端部２０ａや左端部から漏出するおそれがあるため、クランクシャフト２０の右端部２０ａにはオイルシール３１が設けられているとともに、クランクシャフト２０の左端部にもオイルシールが設けられている。

ところで、車両１の走行時等に車輪によって撥ね上げられた小石や埃等の異物がオイルシール３１に衝突すると、オイルシール３１に異物が噛み込まれてしまい、クランクシャフト２０の回転に伴ってクランクシャフト２０に接触するオイルシール３１の接触面が磨耗して、オイルシール３１の耐久性が低下するおそれがある。そして、オイルシール３１の耐久性が低下すると、クランクケース７Ａの内部から外部にオイルが漏出するおそれがある。

本実施形態のエンジン６は、車幅方向左方にトランスアクスル２１が取付けられているため、トランスアクスル２１のトランスアクスルケース２１Ａによってエンジン６の車幅左方を遮ることができ、異物がクランクシャフト２０の左端部に設けられたオイルシールに噛み込まれることを防止できる。

ところが、トランスアクスル２１が設けられていないエンジン６の車幅方向右方は、剥き出し状態となっているため、異物がオイルシール３１に噛み込まれるおそれがある。ここで、異物が噛み込まれるとは、オイルシール３１とクランクシャフト２０との間に異物が侵入して、オイルシール３１とクランクシャフト２０との接触面に異物が挟み込まれることを意味する。

これに対して、本実施形態のエンジン６によれば、オイルシールハウジング３２が、オイルシール３１の外周を囲むようにして形成されてクランクプーリ１２に向かって突出する突出部３２Ｂを有し、突出部３２Ｂが、クランクプーリ１２とオイルシールハウジング３２との間に閉空間３４を形成している。

これにより、シリンダブロック７の側壁７ｃが開放されるクランクプーリ１２側のクランクシャフト２０の右端部２０ａにオイルシール３１が設けられた場合に、異物を突出部３２Ｂによって遮ってオイルシール３１に噛み込まれることを防止できる。このため、クランクシャフト２０の回転に伴ってクランクシャフト２０に接触するオイルシール３１の接触面が磨耗することを防止でき、オイルシール３１の耐久性を向上できる。この結果、クランクケース７Ａの内部から外部にオイルが漏出することを防止できる。

また、本実施形態のエンジン６によれば、閉空間３４内に、クランクシャフト２０の回転角度を検出するための環状部１２Ｅを設け、さらに、突出部３２Ｂに、環状部１２Ｅを検出する回転角度センサ３５が取付けられるボス３２ｃを設け、回転角度センサ３５の検出素子３５ａを閉空間３４内に位置させた。

これにより、クランクシャフト２０の回転角検出用のセンシングプレートを構成する環状部１２Ｅに異物が衝突することを防止して、環状部１２Ｅを保護することができ、クランクシャフト２０の回転角の検出精度の信頼性を向上できる。

また、本実施形態のエンジン６は、オイルシールハウジング３２の突出部３２Ｂに回転角度センサ３５を設けることができるので、オイルシールハウジング３２に回転角度センサ３５を取付けるための専用の部材が不要になる。これに加えて、シリンダブロック７に回転角度センサ３５の設置することを不要にできるので、シリンダブロック７の小型化を図ることができる。

また、本実施形態のエンジン６によれば、クランクプーリ１２が、突出部３２Ｂの外径側に位置して突出部３２Ｂの突出方向先端部３２ａとの間に隙間を介して対向する円筒部１２Ａと、円筒部１２Ａの内径側に配置されかつ円筒部１２Ａの内側に突出する円筒部１２Ｃと、円筒部１２Ｃの突出方向先端部から突出部３２Ｂの内周部３２ｂに向かって放射状に突出し、突出部３２Ｂの内周部３２ｂとの間に隙間を介して対向する環状部１２Ｅとを有する。

これにより、クランクプーリ１２の外部からオイルシール３１に至るまでの通路を、円筒部１２Ａと突出部３２Ｂとの間の隙間および突出部３２Ｂと環状部１２Ｅとの間の隙間とによって段違いにできる。このため、クランクプーリ１２の外部からオイルシール３１に至るまでの通路を図３の矢印Ａで示すように、ラビリンス形状に形成できる。
このため、クランクプーリ１２の外部から閉空間３４に進入した異物を、オイルシール３１に到達し難くでき、異物がオイルシール３１に噛み込まれることをより効果的に防止できる。

また、本実施形態のエンジン６によれば、環状部１２Ｅの先端部に、クランクシャフト２０の回転角検出用の凹凸部１２ｅを形成し、環状部１２Ｅを開口部３２Ａの放射方向外方に設けた。

これにより、クランクシャフト２０の軸線方向におけるオイルシールハウジング３２とクランクプーリ１２との距離を詰めて凹凸部１２ｅと開口部３２Ａとを設けることができる。このため、クランクシャフト２０の軸線方向におけるエンジン６の長さを短くでき、エンジン６の小型化を図ることができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

６...エンジン（内燃機関）、７...シリンダブロック、７ｃ...側壁、１２...クランクプーリ、１２Ａ...円筒部（第１の円筒部）、１２Ｃ...円筒部（第２の円筒部）、１２Ｅ...環状部、１２ｅ...凹凸部（被検出部）、２０...クランクシャフト、２０ａ...右端部（軸線方向端部）、３１...オイルシール（シール部材）、３２...オイルシールハウジング（シールハウジング）、３２Ａ...開口部（保持部）、３２Ｂ...突出部、３２ａ...突出方向先端部、３２ｂ...内周部、３２ｃ...ボス（取付け部）、３４...閉空間、３５...回転角度センサ、３５ａ...検出素子（検出部）

Claims (2)

1. シリンダブロックと、
   前記シリンダブロックに回転自在に支持されたクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトの軸線方向端部に取付けられたクランクプーリと、
   前記クランクプーリと前記シリンダブロックとの間に位置するようにして前記シリンダブロックの側壁に取付けられ、前記クランクシャフトの外周部を取り囲むシール部材を保持する保持部を有するシールハウジングとを備えた内燃機関であって、
   前記シールハウジングは、前記シール部材の外周を囲むようにして形成されて前記クランクプーリに向かって突出する突出部を有し、
   前記突出部は、前記クランクプーリと前記シールハウジングとの間に閉空間を形成し、
   前記クランクプーリは、前記突出部の外径側に位置して前記突出部の突出方向先端部との間に隙間を介して対向する第１の円筒部と、前記第１の円筒部の内径側に配置されかつ前記突出部の内側に突出する第２の円筒部と、前記第２の円筒部の突出方向先端部から前記突出部の内周部に向かって放射状に突出し、前記突出部の内周部との間に隙間を介して対向する環状部とを有することを特徴とする内燃機関。
2. 前記クランクシャフトの回転角度を検出するための被検出部が前記環状部の外周に形成され、
   前記被検出部を検出する検出部を有する回転角度センサが前記突出部に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。

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