JP2019190380A - エンジン - Google Patents
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Abstract
Description
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (5)
- 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いるエンジン。 - 前記導入流路は、前記フライホイールを貫通して形成され、
前記外気の出口となる前記導入流路の第一端が、前記隙間を介して前記フライホイールハウジングに対向する前記フライホイールの端面に開口する請求項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。
- 前記羽根は、前記隙間を介して前記フライホイールハウジングに対向する前記フライホイールの端面に形成されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のエンジン。
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