JP7099862B2

JP7099862B2 - エンジン

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Publication number: JP7099862B2
Application number: JP2018084477A
Authority: JP
Inventors: 功 ▲高▼田; 孝信阿久津; 弘太田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2038-04-25
Also published as: JP2019190380A

Description

本発明は、エンジンに関する。

特許文献１には、発電機用のエンジンが開示されている。エンジンは、その本体部から突出したクランク軸の端部にフライホールを接続して構成されている。フライホイールは、外気に露出している。フライホイールには、発電機やエンジン本体を冷却するための冷却ファンが設けられている。

特開２００９－２２５５５３号公報

ところで、この種のエンジンでは、クランク軸と本体部との間に本体部内のオイル（エンジンオイル）を密封するオイルシールが設けられる。しかしながら、オイルシールは、フライホイールと同様に外部に露出している。このため、塵埃がオイルシールに到達してしまう、という問題がある。塵埃がオイルシールに到達すると、オイルシールが塵埃によって摩耗しやすくなる。その結果、オイルシールのメンテナンス頻度が上がってしまう。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、塵埃がオイルシールに到達することを抑制できるエンジンを提供することを目的とする。

本発明の一の態様に係るエンジンは、クランク軸を有するエンジン本体と、前記エンジン本体に一体に形成され、前記クランク軸の端部を挿通させる挿通孔を有するフライホイールハウジングと、前記クランク軸の外周と前記挿通孔の内周との間に設けられて、前記エンジン本体内のオイルを密封するオイルシールと、前記フライホイールハウジング内に収容され、かつ、前記クランク軸の端部に接続されるフライホイールと、を備え、前記フライホイールは、前記フライホイールハウジングとの間に前記クランク軸の軸方向の隙間である第一隙間を形成する第一端面を有し、前記オイルシールは、前記第一隙間に露出しており、前記フライホイールには、前記フライホイールを貫通して形成されて前記第一隙間に外気を導く導入流路が形成され、前記外気の出口となる前記導入流路の第一端が、前記第一端面における前記オイルシールよりも前記フライホイールの径方向の外側の部分に開口しており、前記フライホイールの前記第一端面には、前記フライホイールの周方向に互いに間隔をあけて配列され、前記第一隙間に導入された前記外気を前記径方向の外側に向けて流す複数の羽根が形成されている。
本発明の他の態様に係るエンジンは、クランク軸を有するエンジン本体と、前記エンジン本体に一体に形成され、前記クランク軸の端部を挿通させる挿通孔を有するフライホイールハウジングと、前記クランク軸の外周と前記挿通孔の内周との間に設けられて、前記エンジン本体内のオイルを密封するオイルシールと、前記フライホイールハウジング内に収容され、かつ、前記クランク軸の端部に接続されるフライホイールと、を備え、前記フライホイールハウジング及び前記フライホイールの少なくとも一方には、前記クランク軸の軸方向における前記フライホイールハウジングと前記フライホイールとの隙間に外気を導く導入流路が形成され、前記フライホイールハウジングの内面に対向する前記フライホイールの表面には、前記フライホイールの周方向に互いに間隔をあけて配列され、前記隙間に導入された前記外気を、前記隙間において前記フライホイールの径方向の外側に向けて流す複数の羽根が形成されており、前記導入流路の前記第一端における前記導入流路の流路断面積が、前記外気の入口となる前記導入流路の第二端における前記導入流路の流路断面積よりも小さい。

本発明のエンジンによれば、塵埃がオイルシールに到達することを抑制できる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの要部を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るエンジンにおけるフライホイールを示す斜視図である。図１のエンジンの一部を示す拡大断面図である。図３における領域Ｒを拡大して示す拡大断面図である。本発明の他の実施形態に係るエンジンにおけるフライホイールを示す斜視図である。本発明の他の実施形態に係るエンジンにおけるフライホイールを示す斜視図である。本発明の他の実施形態に係るエンジンにおけるフライホイールを示す斜視図である。本発明の他の実施形態に係るエンジンにおけるフライホイールを示す斜視図である。本発明の他の実施形態に係るエンジンの一部を示す拡大断面図である。本発明の他の実施形態に係るエンジンの一部を示す拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図１～図４を参照して詳細に説明する。
＜エンジン＞
図１に示すように、エンジン１は、エンジン本体２と、フライホイールハウジング３と、オイルシール４と、フライホイール５と、を備える。また、本実施形態のエンジン１は、エンジン本体２の動力によって発電する発電機６を備える。また、本実施形態のエンジン１は、発電機６を冷却する冷却ファン７を備える。

＜エンジン本体＞
エンジン本体２は、複数のシリンダ１１と、複数のピストン１２と、クランク軸１３と、を備える。
複数のシリンダ１１は、エンジン本体２のエンジンブロック１４の内部に形成されている。各ピストン１２は、各シリンダ１１の内部に配される。各ピストン１２は、各シリンダ１１の内部において燃焼した燃焼ガスの圧力を受けて往復運動する。クランク軸１３は、ピストン１２の往復運動を回転運動に変換する。クランク軸１３の軸方向（図１において左右方向）の端部は、エンジンブロック１４の外側に突出する。

エンジンブロック１４の内部においては、シリンダ１１とピストン１２との間などのように擦れ合う部分に、エンジンオイル（オイル）が供給される。エンジンオイルは、エンジンブロック１４の下部に設けられたオイルパン１５に溜められる。エンジンオイルは、オイルパン１５からオイルポンプ（不図示）によって汲み上げられることで、上記した擦れ合う部分に供給される。

＜フライホイールハウジング＞
フライホイールハウジング３は、後述するフライホイール５を収容する。フライホイールハウジング３は、エンジン本体２に一体に形成される。具体的に、フライホイールハウジング３は、エンジンブロック１４に固定される。フライホイールハウジング３は、エンジンブロック１４の外側に突出したクランク軸１３の端部を挿通させる挿通孔２１を有する。

フライホイールハウジング３の具体的な形状は任意であってよい。本実施形態のフライホイールハウジング３は、クランク軸１３の軸方向においてクランク軸１３の端部から離れる方向に開口する有底の箱状に形成されている。
具体的に、フライホイールハウジング３は、クランク軸１３の軸線Ａ１に沿って延びる筒状部２２と、筒状部２２の一方の開口を塞ぐ板状の蓋部２３と、を有する。前述したエンジンブロック１４には、フライホイールハウジング３の蓋部２３がボルト（不図示）で固定される。前述した挿通孔２１は、蓋部２３を貫通して形成される。

本実施形態において、フライホイールハウジング３の筒状部２２には、フライホイールハウジング３の内側から外側まで貫通する孔２４が形成されている。筒状部２２の孔には、孔２４を塞ぐ栓部材２５が着脱可能に取り付けられる。栓部材２５を筒状部２２の孔２４から取り外した状態では、例えばフライホイールハウジング３の内側に溜まった塵埃などを筒状部２２の孔２４から外側に排出することができる。

＜オイルシール＞
オイルシール４は、クランク軸１３の外周と挿通孔２１の内周との間に設けられる。オイルシール４は、エンジン本体２内のエンジンオイルを密封する。
オイルシール４の具体的な構成は、任意であってよい。本実施形態のオイルシール４は、図４に示すように、第一シール３１と、第二シール３２と、ダストリップ３３と、を備える。第一シール３１、第二シール３２及びダストリップ３３は、いずれもリング状に形成されている。

第一シール３１は、挿通孔２１の内周に嵌められ、挿通孔２１の内周をシールする。挿通孔２１の軸方向においてフライホイールハウジング３側（図４において右側）に位置する第一シール３１の端部には、第一シール３１の径方向において内側に延びる第一立ち上がり部３４が形成されている。第一シール３１は、金属などの剛体からなる芯材と、芯材のうち挿通孔２１の内周に対向する面を覆うゴムなどの弾性体と、によって構成される。

第二シール３２は、ゴムなどの弾性体からなる。第二シール３２は、クランク軸１３の外周に嵌められ、クランク軸１３の外周をシールする。クランク軸１３の軸方向においてフライホイールハウジング３側（図４において右側）に位置する第二シール３２の端部には、第二シール３２の径方向において外側に延びる第二立ち上がり部３５が形成されている。第二立ち上がり部３５は、挿通孔２１やクランク軸１３の軸方向において、第一シール３１の第一立ち上がり部３４と重なるように配される。

ダストリップ３３は、ゴムなどの弾性体からなる。ダストリップ３３は、第一シール３１の内周側の端部から、径方向において内側に向かうにしたがって、軸方向において第二シール３２からフライホイールハウジング３側（図４において右側）に離れるように延びている。ダストリップ３３の延長方向の先端は、第二シール３２よりもフライホイールハウジング３側においてクランク軸１３の外周に接触する。ダストリップ３３は、塵埃がフライホイールハウジング３側から第二シール３２とクランク軸１３との間に入り込むことを抑制する。ダストリップ３３は、第一シール３１の第一立ち上がり部３４と、第二シール３２の第二立ち上がり部３５との間に挟まれることで、第一シール３１及び第二シール３２に対して保持される。

＜フライホイール＞
図１，２に示すように、フライホイール５は、前述したフライホイールハウジング３内に収容される。フライホイール５は、クランク軸１３の端部に接続される。これにより、フライホイール５は、クランク軸１３と共に回転する。図２における符号Ｒは、フライホイール５の回転方向を示している。フライホイール５は、エンジン本体２のピストン１２による回転変動を抑制し、クランク軸１３の滑らかな回転を得るために設けられる。

図１に示すフライホイール５は、フライホイールハウジング３内において、フライホイールハウジング３の内面に対して間隔をあけて配される。フライホイールハウジング３の内面とフライホイール５との隙間には、軸方向におけるフライホイールハウジング３とフライホイール５との隙間Ｓ１（以下、第一隙間Ｓ１と称する。）がある。また、フライホイールハウジング３の内面とフライホイール５との隙間には、クランク軸１３の径方向におけるフライホイールハウジング３とフライホイール５との隙間Ｓ２（以下、第二隙間Ｓ２と称する。）がある。
フライホイール５は、例えばその全体がフライホイールハウジング３内に収容されてよい。本実施形態では、フライホイール５の一部がフライホイールハウジング３の開口（図１においてフライホイールハウジング３の右側の端）から外側に突出する。

本実施形態のフライホイール５は、円柱状の外観を有する。フライホイール５の軸方向の一方側に向くフライホイール５の第一端面（端面）４１は、第一隙間Ｓ１を介してフライホイールハウジング３の蓋部２３に対向する。また、フライホイール５の第一端面４１は、第一隙間Ｓ１を介して前述したオイルシール４にも対向する。フライホイール５の外周面４２は、第二隙間Ｓ２を介してフライホイールハウジング３の筒状部２２に対向する。

フライホイール５は、その軸線Ａ２がクランク軸１３の軸線Ａ１と一致するように、クランク軸１３に接続される。具体的に、フライホイール５は、その第一端面４１のうち軸線を中心とする円形の接続領域４３にクランク軸１３の軸方向の端部を突き当てた状態で、ボルトによってクランク軸１３に固定される。

＜導入流路＞
フライホイール５には、前述の第一隙間Ｓ１に外気を導く導入流路５０が形成されている。外気は、第一隙間Ｓ１の外部に存在する空気を意味する。外気は、例えば第二隙間Ｓ２に存在する空気であってよい。また、外気は、例えばフライホイールハウジング３の外側の空気であってもよい。

導入流路５０は、フライホイール５を貫通して形成されている。図２，３に示すように、外気の出口となる導入流路５０の長手方向の第一端５１は、フライホイール５の第一端面４１に開口する。フライホイール５の第一端面４１側から見た導入流路５０の第一端５１の平面視形状は、任意であってよい。本実施形態において、導入流路５０の第一端５１の平面視形状は、円形状となっている。

導入流路５０の第一端５１は、第一端面４１のうちフライホイール５の径方向における第一隙間Ｓ１の内側の端部に対応する領域（内側領域）に開口するとよい。また、導入流路５０の第一端５１は、フライホイール５の径方向においてオイルシール４よりも外側に位置するとよい。導入流路５０の第一端５１は、フライホイール５の周方向に間隔をあけて複数配列されている。

外気の入口となる導入流路５０の長手方向の第二端５２は、第一端面４１を除くフライホイール５の表面に開口すればよい。本実施形態において、導入流路５０の第二端５２は、フライホイール５の外周面４２に開口する。
フライホイール５の外周面４２側から見た導入流路５０の第二端５２の平面視形状は、任意であってよい。本実施形態において、導入流路５０の第二端５２の平面視形状は、第一端５１と同様に、円形状となっている。

導入流路５０の第二端５２は、フライホイール５の周方向に間隔をあけて複数配列されている。導入流路５０の第二端５２の数は、第一端５１の数と異なってもよいが、本実施形態では第一端５１の数と同じである。
長手方向に直交する導入流路５０の流路断面積は、例えば導入流路５０の長手方向全体において等しくてよい。本実施形態では、第一端５１における導入流路５０の流路断面積が、第二端５２における導入流路５０の流路断面積よりも小さい。

導入流路５０の長手方向は、フライホイール５の第一端面４１の近傍において、軸方向においてフライホイール５の第一端面４１に近づくにしたがって、フライホイール５の径方向の外側に向かうように、フライホイール５の軸方向に対して傾斜している。
以下、本実施形態の導入流路５０について、より具体的に説明する。

本実施形態の導入流路５０は、第一流路部５３と、第二流路部５４と、を有する。
第一流路部５３は、導入流路５０の第一端５１を含み、フライホイール５の第一端面４１からフライホイール５の軸方向に延びる。具体的に、第一流路部５３の延長方向は、フライホイール５の第一端面４１から軸方向においてフライホイール５の内部に向かうにしたがって、フライホイール５の径方向の内側に向かうように、フライホイール５の軸方向に対して傾斜している。第一流路部５３は、フライホイール５の周方向に間隔をあけて複数配列されている。
第二流路部５４は、導入流路５０の第二端５２を含み、フライホイール５の外周面４２からフライホイール５の径方向の内側に延びる。第二流路部５４の流路断面積は、第一流路部５３の流路断面積よりも大きい。第二流路部５４は、フライホイール５の周方向に間隔をあけて複数配列されている。

本実施形態の導入流路５０は、フライホイール５の内部に形成された空洞部５５をさらに有する。複数の第一流路部５３及び第二流路部５４の延長方向の先端は、それぞれ空洞部５５に接続されている。すなわち、第一流路部５３と第二流路部５４とは、空洞部５５を介して互いにつながっている。
空洞部５５は、軸方向において第一端面４１と反対側に向くフライホイール５の第二端面４４から窪む凹部４５の開口を蓋状のカップリング４６によって塞ぐことで形成されている。本実施形態におけるカップリング４６は、後述する冷却ファン７によって構成されている。

＜羽根＞
フライホイールハウジング３の内面に対向するフライホイール５の表面には、第一隙間Ｓ１に導入された外気を、第一隙間Ｓ１においてフライホイール５の径方向の外側に向けて流す複数の羽根６０が形成されている。複数の羽根６０は、フライホイール５の周方向に間隔をあけて配列される。羽根６０の数は任意であってよい。図２における羽根６０の数は、八つである。

本実施形態において、複数の羽根６０はフライホイール５の第一端面４１に形成されている。各羽根６０は、フライホイール５の径方向に延びている。具体的に、各羽根６０は、フライホイール５の径方向の内側から外側に向かうにしたがって、フライホイール５の回転方向Ｒの後側に向かうように延びている。すなわち、各羽根６０が延びる方向は、フライホイール５の径方向に対してフライホイール５の回転方向Ｒの後側に傾斜している。また、各羽根６０は、その延長方向の中途部が両端部に対してフライホイール５の回転方向Ｒの前側に張り出すように湾曲した弓状に形成されている。
複数の羽根６０を形成したフライホイール５を回転させた際には、第一隙間Ｓ１（図１）において、外気がフライホイール５の径方向の内側から外側に向けて流れる。すなわち、第一隙間Ｓ１は、外気が流れる流路となっている。

各羽根６０は、フライホイール５の周方向に隣り合う二つの導入流路５０の第一端５１の間に位置する。具体的に、各羽根６０は、フライホイール５の周方向において、羽根６０の両側に位置する二つの導入流路５０の第一流路部５３の第一端５１までの距離が等しくなるように位置する。

＜環状突起＞
図３，４に示すように、第一隙間Ｓ１には、これを第一空間Ｓ１１と第二空間Ｓ１２とに区画する環状突起４７が設けられる。第一空間Ｓ１１は、第一隙間Ｓ１のうちオイルシール４がフライホイール５の第一端面４１に対向する空間である。第二空間Ｓ１２は、フライホイール５の径方向において環状突起４７を介して第一空間Ｓ１１よりも外側に位置する空間である。フライホイール５やクランク軸１３の径方向における第一空間Ｓ１１の長さは、第二空間Ｓ１２と比較して小さいとよい。導入流路５０の第一端５１は、第二空間Ｓ１２に開口する。導入流路５０の第一端５１は、フライホイール５の第一端面４１のうちフライホイール５の径方向における第二空間Ｓ１２の内側の端部に対応する領域（内側領域）に開口するとよい。

環状突起４７は、例えばフライホイールハウジング３に形成されてよい。本実施形態の環状突起４７は、図２～４に示すように、フライホイール５に形成されている。具体的に、環状突起４７は、フライホイール５の第一端面４１から第一端面４１に対向するフライホイールハウジング３の内側端面２６に向けて突出する。環状突起４７の突出方向の先端は、フライホイール５の軸方向においてフライホイールハウジング３の内側端面２６と間隔をあけて位置する。環状突起４７の先端とフライホイールハウジング３の内側端面２６との間隔は、小さいとよい。

フライホイール５の軸方向における環状突起４７の突出高さは、例えばフライホイール５の軸方向における羽根６０の高さ寸法と同等であってよいが、本実施形態では羽根６０の高さ寸法よりも高い。フライホイール５の径方向の内側に位置する各羽根６０の端部は、例えば環状突起４７と間隔をあけて位置してよいが、本実施形態では環状突起４７に接続されている。
環状突起４７は、フライホイール５の軸線Ａ２を中心とする環状に形成されている。フライホイール５の軸方向から見た環状突起４７の形状は、例えば多角形など任意の環状であってよいが、本実施形態では円環状となっている。

＜発電機＞
図１に示すように、発電機６は、エンジン本体２のクランク軸１３の回転駆動力によって発電する。発電機６は、ロータ７１と、ステータ７２と、発電機ハウジング７３と、を備える。
ロータ７１は、フライホイール５を介してエンジン本体２のクランク軸１３に接続される。これにより、ロータ７１は、クランク軸１３と共に回転する。ロータ７１は、例えばフライホイール５に直接接続されてよい。本実施形態のロータ７１は、後述する冷却ファン７を介してフライホイール５に接続される。

ステータ７２は、ステータコア７４及びコイル７５を有する。ステータコア７４は、円環状に形成されている。ステータコア７４は、その内周から突出する複数のステータティース部７６を有する。複数のステータティース部７６は、ヨーク部の周方向に間隔をあけて配列される。ステータコア７４は、複数のステータティース部７６がロータ７１の外周に対向するように配される。コイル７５は、ステータコア７４の各ステータティース部７６に巻かれる。ステータ７２は、後述する発電機ハウジング７３の内周に保持される。

発電機ハウジング７３は、ロータ７１及びステータ７２を収容する。発電機ハウジング７３は、ロータ７１の軸線に沿って延びる筒状に形成された周壁部７７と、周壁部７７の一方の開口を塞ぐ端壁部７８と、を有する。端壁部７８には、軸方向におけるロータ７１の第一端部を支持する軸受部７９が設けられている。周壁部７７の内周には、ステータ７２が保持される。

発電機６では、ロータ７１をステータ７２に対して相対的に回転させることで、コイル７５に交流電流が流れる。これにより、発電機６において発電することができる。発電機６において発電された電力は、例えばインバータを介してキャパシタに蓄電されてよい。また、発電機６のコイル７５には、例えば、キャパシタに蓄電された電力がインバータを介して供給されてよい。この場合、ロータ７１を駆動回転させることができる。すなわち、発電機６は、例えばモータとして機能してもよい。

発電機６は、発電機ハウジング７３の開口（周壁部７７の他方の開口）がフライホイールハウジング３の開口に対向するように配される。発電機ハウジング７３の開口端とフライホイールハウジング３の開口端とが接続されることで、フライホイール５と発電機６のロータ７１及びステータ７２とが同一の収容空間内に収容される。

＜冷却ファン＞
冷却ファン７は、軸方向に間隔をあけて配された円板部８１及び円環板部８２と、円板部８１及び円環板部８２との間において周方向に配列された複数のファン用羽根８３と、を備える。冷却ファン７は、その軸線を中心に回転することで、空気を、円環板部８２の内側に通して吸い込むと共に、円板部８１と円環板部８２との間から径方向においてファン用羽根８３の外側に吹き出す遠心ファンである。

冷却ファン７は、軸方向においてフライホイール５と発電機６のロータ７１との間に位置する。具体的に、冷却ファン７は、その円板部８１がフライホイール５の第二端面４４に対向するようにフライホイール５に取り付けられる。これにより、冷却ファン７は、クランク軸１３、フライホイール５と共に回転する。本実施形態において、円板部８１は、フライホイール５の凹部４５の開口を塞ぐ蓋状のカップリング４６として機能する。円板部８１には、軸方向におけるロータ７１の第二端部が接続される。これにより、ロータ７１は、冷却ファン７と共に回転する。

冷却ファン７は、ロータ７１及びステータ７２と共に発電機ハウジング７３内に収容される。このため、発電機ハウジング７３には、その外側から内側に外気を引き込む吸気口７７Ａ、及び、冷却ファン７から吹き出した外気を発電機ハウジング７３の外側に排出する排気口７７Ｂが形成されている。
吸気口７７Ａは、発電機ハウジング７３のうち、軸方向においてステータ７２に対して冷却ファン７と反対側に位置する部分に形成されればよい。図１において、吸気口７７Ａは発電機ハウジング７３の周壁部７７に形成されているが、例えば端壁部７８に形成されてもよい。排気口７７Ｂは、周壁部７７のうち冷却ファン７の外周を囲む部分に形成されている。吸気口７７Ａや排気口７７Ｂには、例えば、発電機ハウジング７３の外側からロータ７１やステータ７２、冷却ファン７に触れることを防ぐための網が設けられてよい。

本実施形態のエンジン１において、オイルシール４は、吸気口７７Ａや排気口７７Ｂを通じて発電機ハウジング７３の外側（外部）に露出する。

＜作用効果＞
本実施形態のエンジン１では、エンジン本体２の駆動によって冷却ファン７が回転する。この際、吸気口７７Ａから発電機ハウジング７３の内側に吸い込まれた外気が、軸方向においてステータ７２及びロータ７１を通るように流れる。これにより、発電機６を冷却することができる。ステータ７２及びロータ７１を通過した外気は、冷却ファン７に吸い込まれ、冷却ファン７の外周から排気口７７Ｂを通じて発電機ハウジング７３の外側に排出される。
冷却ファン７の外周から吹き出す外気の一部は、フライホイール５の外周面４２とフライホイールハウジング３の筒状部２２との第二隙間Ｓ２に入り込むことがある。また、第二隙間Ｓ２に入り込む外気は塵埃を含むことがある。

本実施形態のエンジン１では、フライホイール５とフライホイールハウジング３との隙間（第一隙間Ｓ１、第二隙間Ｓ２）に塵埃が入り込んでも、塵埃がオイルシール４に到達することを抑制又は防止できる。以下、この点について具体的に説明する。
エンジン本体２の駆動によってフライホイール５が回転する。この際、フライホイール５に形成された複数の羽根６０によって、第一隙間Ｓ１においては、外気がフライホイール５の径方向の内側から外側に向けて流れる。すなわち、オイルシール４が露出する第一隙間Ｓ１においては、外気がオイルシール４から離れる方向に流れる。さらに、外気は、第一隙間Ｓ１から第二隙間Ｓ２に流れ込む。これにより、仮に第一隙間Ｓ１に塵埃が入り込んでも、上記した外気の流れによって塵埃を第一隙間Ｓ１の外側に排出できる。したがって、塵埃がオイルシール４に到達することを抑制又は防止できる。

また、本実施形態のエンジン１では、外気が導入流路５０を通じて第一隙間Ｓ１に供給される。具体的には、第二隙間Ｓ２に存在する外気が、第二端５２を通して導入流路５０内に吸い込まれ、導入流路５０の第一端５１から第一隙間Ｓ１に供給される。これにより、外気を第一隙間Ｓ１において継続的かつ安定的に流すことができる。

また、本実施形態のエンジン１では、オイルシール４と第一隙間Ｓ１に流れる外気との間で熱交換を行うことができる。このため、オイルシール４を冷却することもできる。これにより、オイルシール４の性能が劣化する（例えばオイルシール４の硬度が上昇する）ことを効果的に抑えることができる。したがって、オイルシール４のメンテナンス頻度を下げることができる。

また、本実施形態のエンジン１では、空気の流れを利用してオイルシール４への塵埃の到達を抑制又は防止する。このため、オイルシール４への塵埃の到達を抑制又は防止する性能が、摩擦等によって劣化することがない。したがって、オイルシール４への塵埃の到達を長期間にわたって抑制又は防止できる。

また、本実施形態のエンジン１では、導入流路５０がフライホイール５に形成され、導入流路５０の第一端５１がフライホイール５の第一端面４１に開口する。このため、外気を、第一隙間Ｓ１においてフライホイール５の径方向の内側から外側に向けて滑らかに流すことができる。以下、この点について、具体的に説明する。
フライホイール５が回転している状態において、フライホイール５の第一端面４１はフライホイール５の周方向に動く。このため、導入流路５０から第一隙間Ｓ１に流れ出た外気は、空気の粘性によって、フライホイール５の周方向にも流れる。ここで、導入流路５０の第一端５１がフライホイール５の第一端面４１に開口することで、外気は導入流路５０内においてもフライホイール５の周方向に流れる。このため、導入流路５０から第一隙間Ｓ１に流れ出た外気は、フライホイール５の第一端面４１における空気の粘性の影響を受けにくくなる。すなわち、第一隙間Ｓ１における外気の流れに乱れが発生し難くなる。したがって、外気を、第一隙間Ｓ１においてフライホイール５の径方向の内側から外側に向けて滑らかに流すことができる。

また、本実施形態のエンジン１では、フライホイール５に形成された導入流路５０の長手方向が、フライホイール５の第一端面４１の近傍において、軸方向においてフライホイール５の第一端面４１に近づくにしたがってフライホイール５の径方向の外側に向かうように、フライホイール５の軸方向に対して傾斜している。具体的には、導入流路５０のうち第一流路部５３が、軸方向においてフライホイール５の第一端面４１に近づくにしたがってフライホイール５の径方向の外側に向かうように延びている。
このため、外気は、第一流路部５３内においてフライホイール５の径方向の外側に向けて流れる。これにより、外気が第一流路部５３から第一隙間Ｓ１に流れ出る際に、外気が流れる向きの変化を小さくすることができる。すなわち、外気が第一流路部５３から第一隙間Ｓ１に流れ出る際の圧力損失を小さく抑えることができる。したがって、外気を第一隙間Ｓ１において効率よくてフライホイール５の径方向の外側に向けて流すことができる。

また、本実施形態のエンジン１では、第二端５２における導入流路５０の流路断面積が、第一端５１における導入流路５０の流路断面積よりも大きい。具体的に、導入流路５０の第二端５２を含む第二流路部５４の流路断面積は、導入流路５０の第一端５１を含む第一流路部５３の流路断面積よりも大きい。これにより、導入流路５０の第二端５２から導入流路５０内に外気を効率よく吸い込むことができる。したがって、より多くの外気を第一隙間Ｓ１において流すことができる。

また、本実施形態のエンジン１では、複数の羽根６０がフライホイール５の第一端面４１に形成されている。このため、導入流路５０から第一隙間Ｓ１に流れ出た外気には、羽根６０による遠心力が作用する。これにより、第一隙間Ｓ１において、フライホイール５の径方向の外側に向けて流れる外気の流速を効率よく高めることができる。また、外気を、第一隙間Ｓ１においてフライホイール５の径方向の外側に向けて安定に流すことができる。

また、本実施形態のエンジン１では、第一隙間Ｓ１に、これをオイルシール４が露出する第一空間Ｓ１１と、導入流路５０から供給された外気が流れる第二空間Ｓ１２とに区画する環状突起４７が設けられている。このため、塵埃が外気と共に導入流路５０から第一隙間Ｓ１の第二空間Ｓ１２に流れ出ても、塵埃がオイルシール４に到達することを効果的に抑制又は防止できる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明のエンジンにおけるフライホイール５において、フライホイール５の第一端面４１に開口する導入流路５０の第一端５１の平面視形状は、例えば図５に示すように、フライホイール５の周方向における寸法が径方向における寸法よりも長い長円形状であってよい。同様に、フライホイール５の外周面４２に開口する導入流路５０の第二端５２の平面視形状は、例えばフライホイール５の周方向における寸法が径方向における寸法よりも長い長円形状であってよい。導入流路５０の第一端５１の平面視形状が上記した長円形状である場合、より多くの外気を第一隙間Ｓ１に導入することができる。

本発明のエンジンにおけるフライホイール５において、各羽根６０は、例えば図６に示すように、フライホイール５の回転方向Ｒにおいて当該羽根６０よりも後側に位置する導入流路５０の第一端５１までの距離が、フライホイール５の回転方向Ｒにおいて当該羽根６０よりも前側に位置する導入流路５０の第一端５１までの距離よりも小さくなるように位置してよい。フライホイール５の回転方向Ｒにおいてフライホイール５が回転している際、羽根６０の後側に近い領域では、羽根６０の後側から遠い領域よりも負圧が発生しやすい。このため、図６に例示したように羽根６０の後側に近い領域に導入流路５０の第一端５１が位置することで、外気を導入流路５０の第一端５１から吹き出しやすくなる。したがって、外気を第一隙間Ｓ１に効率よく導入することができる。

本発明のエンジンにおけるフライホイール５において、各羽根６０は、例えば図７に示すように、単純にフライホイール５の径方向に延びてもよい。すなわち、各羽根６０が延びる方向は、フライホイール５の周方向（回転方向Ｒ）に傾斜しなくてもよい。また、各羽根６０は、フライホイール５の径方向に延びる直線状に形成されてよい。この場合でも、フライホイール５を回転させた際には、第一隙間Ｓ１（図１，３参照）において、外気をフライホイール５の径方向の内側から外側に向けて流すことができる。
なお、図７に例示するフライホイール５では、図５に例示したフライホイール５と同様に、導入流路５０の第一端５１及び第二端５２の平面視形状が長円形状となっているが、これに限ることはない。

本発明のエンジンにおけるフライホイール５において、導入流路５０の第一端５１は、例えば図８に示すように、フライホイール５の第一端面４１のうちフライホイール５の径方向における中間領域に開口してもよい。
なお、図８に例示するフライホイール５において、導入流路５０の第一端５１及び第二端５２の平面視形状が円形状となっているが、例えば図５，７と同様の長円形状であってもよい。また、図８に例示するフライホイール５において、各羽根６０は、フライホイール５の回転方向Ｒにおいて当該羽根６０よりも後側に位置する導入流路５０の第一端５１までの距離が、フライホイール５の回転方向Ｒにおいて当該羽根６０よりも前側に位置する導入流路５０の第一端５１までの距離よりも小さくなるように位置しているが、これに限ることはない。

本発明のエンジンにおいて、複数の羽根６０は、例えば図９に示すように、径方向においてフライホイールハウジング３の内周面２８に対向するフライホイール５の外周面４２に形成されてもよい。このような構成では、フライホイール５を回転させた際には、複数の羽根６０により第二隙間Ｓ２において、フライホイール５の軸方向において第一隙間Ｓ１から離れるように（図９において左から右に向けて）外気を流すことができる。これにより、上記実施形態と同様に、第一隙間Ｓ１において、外気をフライホイール５の径方向の内側から外側に向けて流すことができる。
なお、羽根６０は、図９に例示するようにフライホイール５の第一端面４１及び外周面４２の両方に形成されてもよいが、例えば外周面４２のみに形成されてもよい。

本発明のエンジンにおいて、フライホイール５に形成される導入流路５０の長手方向は、例えば図９に示すように、フライホイール５の第一端面４１の近傍において、フライホイール５の軸線Ａ２に沿って延びてもよい。すなわち、導入流路５０の第一流路部５３は、フライホイール５の軸線Ａ２に沿って延びてもよい。

本発明のエンジンにおいて、フライホイール５の外周面４２に開口する導入流路５０の第二端５２は、例えば図９に示すように、フライホイール５の径方向において、発電機ハウジング７３の排気口７７Ｂに対向するように位置してよい。このような構成では、冷却ファン７の外周から吹き出した外気が、第二端５２から導入流路５０内に入り込みやすくなる。これにより、導入流路５０の第一端５１から第一隙間Ｓ１に導入された外気が、第二隙間Ｓ２まで流れた後に再び導入流路５０内に入り込んで第一隙間Ｓ１に導入されることを抑制できる。すなわち、外気が、導入流路５０、第一隙間Ｓ１及び第二隙間Ｓ２において循環することを抑制できる。

本発明のエンジンにおいてフライホイール５に導入流路５０が形成される場合、フライホイール５の凹部４５の開口を塞ぐカップリング４６（冷却ファン７の円板部８１）には、例えば空洞部５５をフライホイール５の外部につなげる貫通孔が形成されてよい。このような構成では、フライホイール５の外部から貫通孔を通して導入流路５０内に外気を導入することができる。すなわち、カップリング４６の貫通孔を導入流路５０の第二端５２とすることができる。カップリング４６に貫通孔を形成する場合、導入流路５０は、例えば第二流路部５４を含まなくてもよい。
カップリング４６は、蓋状に形成されることに限らず、フライホイール５と発電機６のロータ７１とを接続する任意の形状に形成されてよい。カップリング４６は、例えば、フライホイール５と発電機６のロータ７１とのねじれを吸収するように構成されてもよい。

本発明のエンジンにおいて、導入流路５０を構成する第一流路部５３と第二流路部５４とは、例えばフライホイール５の内部において直接つながってもよい。この場合、フライホイール５の内部には、空洞部５５が形成されなくてもよい。
本発明のエンジンにおいて、導入流路５０は、例えばフライホイール５の軸方向に貫通して形成されてもよい。

本発明のエンジンにおいて、導入流路５０は、例えば図１０に示すように、フライホイールハウジング３に形成されてもよい。この場合、導入流路５０の第二端５２は、エンジン本体２のエンジンブロック１４に干渉しない位置に配されるとよい。
なお、導入流路５０は、図１０に例示するように、フライホイールハウジング３のみに形成されてよいが、例えばフライホイールハウジング３及びフライホイール５の両方に形成されてもよい。

本発明のエンジンは、例えばハイブリッド型の作業機械（例えば油圧ショベル、ホイールローダ）に適用されてよい。

１…エンジン、２…エンジン本体、３…フライホイールハウジング、４…オイルシール、５…フライホイール、６…発電機、７…冷却ファン、１３…クランク軸、２１…挿通孔、２６…内側端面、２７…環状溝部、２８…内周面、４１…第一端面、４２…外周面、４４…第二端面、４７…環状突起、５０…導入流路、５１…第一端、５２…第二端、５３…第一流路部、５４…第二流路部、５５…空洞部、６０…羽根、Ｓ１…第一隙間、Ｓ２…第二隙間

Claims

クランク軸を有するエンジン本体と、
前記エンジン本体に一体に形成され、前記クランク軸の端部を挿通させる挿通孔を有するフライホイールハウジングと、
前記クランク軸の外周と前記挿通孔の内周との間に設けられて、前記エンジン本体内のオイルを密封するオイルシールと、
前記フライホイールハウジング内に収容され、かつ、前記クランク軸の端部に接続されるフライホイールと、を備え、
前記フライホイールは、前記フライホイールハウジングとの間に前記クランク軸の軸方向の隙間である第一隙間を形成する第一端面を有し、
前記オイルシールは、前記第一隙間に露出しており、
前記フライホイールには、前記フライホイールを貫通して形成されて前記第一隙間に外気を導く導入流路が形成され、
前記外気の出口となる前記導入流路の第一端が、前記第一端面における前記オイルシールよりも前記フライホイールの径方向の外側の部分に開口しており、
前記フライホイールの前記第一端面には、前記フライホイールの周方向に互いに間隔をあけて配列され、前記第一隙間に導入された前記外気を前記径方向の外側に向けて流す複数の羽根が形成されているエンジン。
前記フライホイールは、前記フライホイールハウジングとの間に前記径方向の隙間である第二隙間を形成する外周面を有し、
前記第二隙間は、前記第一隙間の前記径方向の外側の端部に接続されており、
前記外気の入口となる前記導入流路の第二端は、前記フライホイールの前記外周面に開口している請求項１に記載のエンジン。
前記導入流路の長手方向は、前記フライホイールの前記第一端面の近傍の、前記クランク軸の軸方向において前記フライホイールの第一端面に近づくにしたがって前記フライホイールの径方向の外側に向かうように、前記軸方向に対して傾斜している請求項２に記載のエンジン。
前記導入流路の前記第一端における前記導入流路の流路断面積が、前記外気の入口となる前記導入流路の第二端における前記導入流路の流路断面積よりも小さい請求項２又は請求項３に記載のエンジン。
クランク軸を有するエンジン本体と、
前記エンジン本体に一体に形成され、前記クランク軸の端部を挿通させる挿通孔を有するフライホイールハウジングと、
前記クランク軸の外周と前記挿通孔の内周との間に設けられて、前記エンジン本体内のオイルを密封するオイルシールと、
前記フライホイールハウジング内に収容され、かつ、前記クランク軸の端部に接続されるフライホイールと、を備え、
前記フライホイールハウジング及び前記フライホイールの少なくとも一方には、前記クランク軸の軸方向における前記フライホイールハウジングと前記フライホイールとの隙間に外気を導く導入流路が形成され、
前記フライホイールハウジングの内面に対向する前記フライホイールの表面には、前記フライホイールの周方向に互いに間隔をあけて配列され、前記隙間に導入された前記外気を、前記隙間において前記フライホイールの径方向の外側に向けて流す複数の羽根が形成されており、
前記導入流路の前記第一端における前記導入流路の流路断面積が、前記外気の入口となる前記導入流路の第二端における前記導入流路の流路断面積よりも小さいエンジン。