JP7168400B2 - 内燃機関のオイルパン - Google Patents

Description

本願発明は、内燃機関のオイルパンに関するものである。

内燃機関のオイルパンを材質から見ると、おおまかには、全体が金属製である場合と全体が樹脂製である場合とに大別される。このうち金属製のオイルパンは、シリンダブロックに対する取り付け強度に優れている利点があるが、内部にボス部やリブ等の等の加工を施すことが難しく、形状の自由性に欠ける問題がある。また、重量が嵩むため車両用内燃機関に適用すると燃費悪化をもたらすおそれもある。

また、金属は熱の良伝導体でオイルの保温性に劣るため（放熱性が高いため）、暖機運転時に、オイルが機関で温められてもオイルパンに戻るとオイルパンから放熱されてオイルの温度上昇が遅れる現象が発生して、機関の運転に対するオイルの抵抗が低減せずに燃費が悪化するおそれもあった。

他方、樹脂製のオイルパンは、軽量化できるのみならず、肉厚を自在に設定できると共に様々な形状に設計できるため、例えばオイルストレーナの支持部を設けることも簡単にできる利点や、伝熱性が悪いためオイルの熱がオイルパンを介して外部に逃げにくく保温性が高いことから、暖機運転時のオイルの昇温を促進して燃費の向上に貢献できる利点がある。

しかし、合成樹脂製の場合は剛性が低いため、シリンダブロックに対する締結強度が低い問題や、シリンダブロックとの締結部にヘタリが発生しやすい問題、シリンダブロックとの間に隙間が発生しやすい問題、或いは、全体がしっかり締結されないため振動を抑制できずにＮＶ（ノイズ・バイブレーション）性能が悪化しやすいという問題があった。

そこで、オイルパンを樹脂と金属との複合品とすることが考えられており、その例として本願出願人は、特許文献１において、上向きに開口した本体部と、その上端に設けられていてシリンダブロックに固定されるフランジ部とを有する構成において、本体部は樹脂製とする一方フランジ部は金属として、両者を一体に接合することを開示した。

特開２０１４－１８１５９３号公報

特許文献１のものは、オイルに漬かる本体部は樹脂製であるため、形状設計の自由性に優れていると共に、軽量化できることや保温効果に優れていることから燃費向上にも貢献できる。また、フランジ部は金属製であるため、シリンダブロックに対する高い締結強度を確保できて高い耐振動特性（ＮＶ性能）を発揮する。また、フランジ部は金属製であるため経年使用によるヘタリのような問題はなく、このため、経年使用によるシール性の低下のような問題もない。構造は簡単であるため、コスト面でも有利である。

さて、オイルパンが固定されるシリンダブロックには、ピストンの動きによって上下方向に曲げるような外力が作用するが、シリンダブロックは下向きに開口しているため、上下方向の曲げ力が作用すると左右幅が広狭変化するように変形し、この左右幅の変化がオイルパンに波及して、フランジ部にその左右幅を広狭変化させる外力が作用する。

従って、オイルパンのフランジ部にも、その左右幅を広狭変化させる外力が作用するが、特許文献１では、フランジ部は単なるループ構造であるため、シリンダブロックの変形に追従して容易に変形することになり、そのため、フランジ部と本体部との接合部に応力が繰り返し作用して、本体部が剥離しやすくなるおそれがあった。

本願発明は、このような現状を背景にして成されたものであり、特許文献１に開示されている複合構造は踏襲しつつ、強度がアップされて完成度を高めたオイルパンを提供しようとするものである。

本願発明のオイルパンは、
「上向きに開口した本体部と、前記本体部の上端に設けられたループ構造のフランジ部とを有しており、
前記フランジ部はその全体が金属製である一方、前記本体部は、少なくとも一部が合成樹脂製になっており、
クランク軸線方向から見て前記フランジ部の左右間隔が広狭変化することを防止する補強手段を備えている」
という基本構成になっている。

そして、上記基本構成において、
「前記本体部は、ミッションが配置される側に位置した後部が金属製になって、それより手前の前部は合成樹脂製になっている一方、
前記補強手段は、前記フランジ部の左右側部を繋ぐブリッジ状又は壁板状になっていて、前記金属製の後部のうちの前部位置に配置されている」
という構成になっている。

本願発明では、フランジ部が左右方向に広がったり狭まったりすることが、補強手段によって防止又は著しく抑制される。従って、合成樹脂製の部分と金属製の部分との接合部に応力が発生することを防止又は大幅に抑制して、オイルパンの剛性と耐久性とを格段に向上できる。

本願発明のように、本体部の後部は金属製として、この金属製部分の前部に補強手段を設けると、本体部の剛性を更に向上させることができる。また、オイルは合成樹脂製の前部に溜まるため、オイルの放熱を抑制して暖機運転時の早期昇温効果を損なうことはない。

補強手段は様々な形態を採用できるが、ブリッジ状の形態を採用すると、軽量化しつつ高い補強効果を実現できる利点があり、縦壁方式を採用すると、捩じれにも強くて更に高い補強効果を有している。

また、本願発明では、合成樹脂製の前部は、フランジ部に対しては下方から接合されて、金属製の後部に対してはクランク軸線方向から接合されているため、合成樹脂製部分は、交差した２方向からフランジ部と金属製本体部分とに接合されている。従って、オイルパン全体として高い接合強度を確保して、外力に対して強い抵抗を発揮する。この面でも、剛性を向上させて高い強度を発揮する。

第１実施形態の平面図である。 第１実施形態の斜視図である。 図１のIII-III 視断面図である。 図３と同じ方向から見た分離断面図である。 第２実施形態を示す図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本願では方向を特定するため前後の文言を使用しているが、前後方向はクランク軸線方向であり、タイミングチェーン及びフロントカバーが配置されている側を前、ミッションが配置されている側を後ろとしている。左右方向は、クランク軸線と直交した水平方向である。念のため、図１に方向を明示している。

(1).第１実施形態の概要
まず、図１～４に示す第１実施形態を説明する。オイルパンは、上向きに開口した本体部１と、その上端の全周に亙って設けたループ構造のフランジ部２とを有しており、フランジ部２には、シリンダブロック（図示せず）にボルトで締結するための取り付け穴３が周方向に沿って断続的に形成されている。

本実施形態のオイルパンは３気筒内燃機関に使用されるものであり、このため、平面視では、クランク軸線方向に長方形状の形態になっている。本体部１は底板と周壁とを有しており、周壁は、緩い角度で下向きに窄まっている。

そして、図４に示すように、フランジ部２の全体と本体部１のうちの後部とが、アルミを材料にしたダイキャスト品又は鋳造品として一体に形成されており、本体部１のうち残りの部分は、合成樹脂を材料にした射出成型品になっている。従って、本体部１は、フランジ部２と一体に製造された金属製後部４と、その前に位置した合成樹脂製前部５とで構成されている。

合成樹脂製前部５は、フランジ部２及び金属製後部４に対して、振動溶着等の溶着によって接合されたり、インサート成型によって接合されたりしている。接着剤を使用して接合することも可能である。

なお、前部・後部の文言は、前後の位置関係を示すために使用しており、割合は任意に設定できる。本実施形態では、金属製後部４は、本体部１の前後長さの４０％弱の長さに設定しているが、金属製後部４の長さを合成樹脂製前部５の長さより長くすることは可能である。また、金属製後部４の割合を、更に小さくすることも可能である。

図３，４に示すように、フランジ部２の後部にはロアフランジ板６を下向きに突設している。ロアフランジ板６はミッションのハウジングの前面に固定されるものであり、背面視では下向き凸の略半円状の形態を成している。

(2).内部構造
本体部１の金属製後部４は、合成樹脂製前部５の底面５ａよりも高い段部７を有しており、段部７の前端に前壁８が一体に形成されて、前壁８の下端に僅かながら底板９を設けている。金属製後部４の底板９と合成樹脂製前部５の底板９とは、その端面を突き合わせた状態で一体に接合されている。段部７は、オイルが合成樹脂製前部５に向けて流れるように、手前に向けて低くなるように傾斜している。なお、金属製後部４に底板９を設けずに、合成樹脂製前部５の前端を前壁８の下端に接合してもよい。

合成樹脂製前部５の左右両側部には、金属製後部４の段部７の一部を前向きに延出した状態の肩部１０が形成されており、肩部１０は、合成樹脂製前部５の前後中途部まで至っている。図３のとおり、オイルは合成樹脂製前部５に溜まるように設定されているが、左右の肩部１０の存在によって合成樹脂製前部５の容量が小さくなっている。従って、オイルの循環性を向上できる。

図１及び図３に一点鎖線で示すように、オイルを吸い上げるストレーナ１１は本体部１に配置される。合成樹脂製前部５のうちストレーナ１１の先端が位置する部位を下向きに凹ませて、車体が揺れてもストレーナ１１の吸い込み口がオイルに浸漬するように設定することも可能である。

図３に示すように、本体部１の内部には、バッフルプレート１２が配置される。そこで、合成樹脂製前部５には、図１，２に示すように、バッフルプレート１２を固定するため３つのボス部１３を設けている。１つのボス部１３は、１つの肩部１０から立ち上げている。また、図１に示すように、合成樹脂製前部５の前部に、温度センサを取付けるための筒状部１４を設けている。

金属製後部４には、前後方向に長い姿勢とクランク軸線に対して傾斜した姿勢の補強リブ１５を設けている。これらの補強リブ１５の前端は、合成樹脂製前部５の底面５ａまで至っている。従って、合成樹脂製前部５と金属製後部４とは、補強リブ１５の箇所でも互いに接合されている。合成樹脂製前部５と金属製後部４との接合ラインを符号１６で示している。

なお、金属製後部４の段部７は、合成樹脂製前部５の左右肩部１０が連設した部分は高くなって、左右の肩部１０の間の部位では少し低くなっている。このように段部７の高さが左右方向において相違することは、金属製後部４の剛性向上に貢献している。

(3).補強ブリッジ
更に、本実施形態では、請求項に記載した補強手段の一例として、フランジ部２の左右長手部２ａを繋ぐ補強ブリッジ１８を設けている。補強ブリッジ１８は、金属製後部４の前端よりも少し後ろに位置しており、左右両端部には前後に分岐した傾斜姿勢の２本の枝部１８ａを形成して、この枝部１８ａがフランジ部２の長手部２ａに一体に繋がっている。従って、補強ブリッジ１８の左右端部は、平面視でＹ形になっている。

図２に明示するように、後ろの枝部１８ａには、金属製後部４と一体に繋がった足部１９が繋がっている。従って、補強ブリッジ１８は、足部１９を介して金属製後部４とも繋がっている。

実施形態では、枝部１８ａの先端がフランジ部２の長手部２ａに一体に繋がっているが、分岐した２本の枝部１８ａに代えて、平面視三角形状の端板を設けて、この端板をフランジ部２の長手部２ａに一体化することも可能である。また、補強ブリッジ１８は、前後方向に複数本配置することも可能である。

(4).第１実施形態のまとめ
第１実施形態は以上の構成であり、本体部１は金属製後部４を有しているため、全体を合成樹脂製とした場合に比べて、オイルパンの剛性を格段に向上できる。他方、金属製後部４はオイルパンの後部を構成していて、オイルが金属製後部４に接触する面積は小さいため、オイルからの放熱を抑制できる。従って、暖機運転時の早期昇温の効果は享受できる。

図４に一点鎖線で示すように、合成樹脂製前部５の後端に、金属製後部４の前壁８と重なる後ろ壁５ｂを形成すると、オイルが金属製後部４に触れることを防止できるため、放熱抑制効果を更に向上できる。

金属製後部４に段部７を形成すると、金属製後部４の剛性を格段に向上できる。このため、ロアフランジ板６がフランジ部２に対して変形することを防止して、ミッションケースの固定強度も向上できる。実施形態のように、段部７の高さを異ならせたり、補強リブ１５を設けたりすると、断面係数が更に高くなるため、剛性を更にアップさせることができる。

更に、合成樹脂製前部５はフランジ部２に対しては下方から接合されて、金属製後部４に対しては前から接合されており、２つの接合面が交差しているため、上下方向の曲げやクランク軸線方向のねじりになどに対して、極めて高い抵抗を発揮する。従って、シリンダブロックに様々な外力が作用してその外力がオイルパンに波及しても、変形したり破損したりすることなく、高い強度を確保することができる。

特に、実施形態のように合成樹脂製前部５に肩部１０を設けて、この肩部１０を金属製後部４に接合すると、接合長さの増大と断面係数の増大とにより、合成樹脂製前部５の剛性を格段に向上できる。

さて、シリンダブロックは下向きに開口しているため、クランク軸線方向から見て、下端の左右間隔が広がるように変形しやすい傾向がある。例えば、クランク軸にはピストンの動きによって上下方向の曲げ力が作用するため、シリンダブロックにも上下方向の曲げ力が作用するが、シリンダブロックが上下方向に曲がり変形すると、下端の左右間隔が広がったり狭まったりすることになる。

このように、シリンダブロックの下端の左右間隔が広がったり狭まったり変化すると、オイルパンも、フランジ部２の左右間隔が広がったり狭まったりする作用を受けることになる。そして、フランジ部２のみがアルミ等の金属製である場合は、フランジ部２が左右方向に広がったり狭まったり容易に変形してしまい、すると、合成樹脂製の本体部との接合部に応力が繰り返し発生して、本体部１の剥離現象が発生するおそれがある。

これに対して本実施形態では、まず、金属製後部４が存在することによってオイルパンの剛性が高くなっているため、フランジ部２が左右間隔を変化させるように変形することを著しく抑制できるし、シリンダブロックの変形も抑制できる。従って、合成樹脂製前部５の剥離を防止できる。

更に、本実施形態では、補強ブリッジ１８が存在するため、フランジ部２が左右方向に広がったり狭まったりすることを、ダイレクトに防止できる。これにより、フランジ部２の剛性を著しく向上して、合成樹脂製前部５の剥離を的確に防止できる。また、シリンダブロックの変形も抑制できる。従って、オイルパンに、シリンダブロックに対する補強部材としての役割を持たせることができる。

実施形態のように、補強ブリッジ１８の左右両端にＶ形の枝部１８ａを形成すると、補強ブリッジ１８がフランジ部２の長手部２ａに繋がる前後長さを長くできるため、補強ブリッジ１８が一直線の形態である場合に比べて、補強効果を向上させることができる。また、後ろの枝部１８ａに繋がった足部１９を設けると、フランジ部２と金属製後部４と補強ブリッジ１８とが一体に繋がるため、オイルパンの剛性を更に向上できる。また、足部１９は後ろの枝部１８ａのみに形成しているため、オイルの流れを阻害することはない。

(5).第２実施形態
図５に示す第２実施形態は、第１実施形態と同様に、本体部１は、金属製後部４と合成樹脂製前部５とで構成されている。そして、この実施形態では、金属製後部４の段部７は第１実施形態の場合よりもかなり低くなっており、オイルが金属製後部４にも溜まるようになっている。

また、金属製後部４と合成樹脂製前部５とに、互いに連続した肩部１０ａ，１０が一方の長手側縁の側のみに形成されており、かつ、金属製後部４の肩部１０ａは、合成樹脂製前部５の肩部１０よりも左右幅が小さくなっている。

更に、この実施形態の特徴として、補強ブリッジ１８から縦壁２０が垂下して、縦壁２０に連通穴２１が開口している。従って、この実施形態では、金属製後部４の左右側壁が縦壁２０によって連結されているような状態になっている。

正確には、補強ブリッジ１８は、フランジ部２の一方の長手側縁に向けてＶ形に分岐した枝部１８ａを備えており、枝部１８ａの下方は空間になっている（後ろの枝部１８ａは、金属製後部４に設けたサイド段部２２に接続されている。）。従って、枝部１８ａは、ブリッジの構造になっている。他方、縦壁２０は、枝部１８ａの付け根の箇所からフランジ部２における他方の長手側縁まで広がっている。従って、この実施形態では、縦壁２０と補強ブリッジ１８とが協働して金属製後部４を補強している。

この実施形態では、縦壁２０が高い補強効果を発揮するため、第１実施形態に比べてオイルパンの剛性は更に高くなる。特に、クランク軸線回りの捩じりに対して高い抵抗を発揮する。

また、この実施形態では、金属製後部４にもオイルが溜まっているが、連通穴２１の開口面積は小さいため、金属製後部４はオイルの予備的貯留部として機能しており、オイルの循環は、専ら合成樹脂製前部５において行われる。従って、早期昇温の効果が減殺されることはない。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、本願発明は、特許文献１のように本体部の全体を合成樹脂で製造したオイルパンにも適用できる。また、補強手段としては、金属製後部の前面の略全体に縦壁を形成することも可能である（この場合は、第２実施形態と同様に、縦壁には連通穴が空いている。）。

また、本願の補強手段は、フランジ部の左右間隔が変化することを防止するものであるが、実施形態のように後部等を金属製とした場合、補強手段は必ずしもフランジ部に連結する必要はないのであり、本体部のうち金属製後部のみに縦壁のような補強手段を設けることも可能である（金属製の後部が変形しなければ、フランジ部の左右間隔が変化することもない。）。また、補強手段として補強ブリッジを使用する場合、補強ブリッジは、本体部のうち合成樹脂製の部分の上方に配置することも可能である。

本願発明は、内燃機関のオイルパンに具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ 本体部
２ フランジ部
２ａ 長手部
４ 金属製後部
５ 合成樹脂製前部
７ 段部
８ 前壁
９ 金属製後部の底板
１０ 肩部
１１ ストレーナ
１６ 接合ライン
１８ 補強手段の一例としての補強ブリッジ
１８ａ 枝部
１９ 足部
２０ 補強手段の一例としての縦壁
２１ 連通穴

Claims (1)

1. 上向きに開口した本体部と、前記本体部の上端に設けられたループ構造のフランジ部とを有しており、
   前記フランジ部はその全体が金属製である一方、前記本体部は、少なくとも一部が合成樹脂製になっており、
   クランク軸線方向から見て前記フランジ部の左右間隔が広狭変化することを防止する補強手段を備えている構成において、
   前記本体部は、ミッションが配置される側に位置した後部が金属製になって、それより手前の前部は合成樹脂製になっている一方、
   前記補強手段は、前記フランジ部の左右側部を繋ぐブリッジ状又は壁板状になっていて、前記金属製の後部のうちの前部位置に配置されている、
   内燃機関のオイルパン。

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