JP6559097B2 - エンジンのオイル冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのオイル冷却構造に係り、詳しくは、エンジン本体の一端壁に伝動ケースが取付けられ、伝動ケースに補機駆動用の伝動機構が設けられているエンジンのオイル冷却構造に関するものである。

通常、エンジンには、動弁装置などの各伝動部やシリンダとピストンとの摺動部に必要となる潤滑用のエンジンオイル（以下、単にオイルと呼ぶ）を圧送するために、クランク軸になどにより駆動されるオイルポンプが装備されている。オイルポンプからのオイルは、各部を潤滑するだけでなく、同時に熱吸収によって冷却も行えることになるので、エンジン稼動中のオイルは高温となっている。

そのため、エンジンの機種によっては、オイルの温度を下げるために別体のオイルクーラを設けたり、空冷作用が見込める冷却フィンをオイル通路周辺に設けたりする手段が採られていた。例えば、特許文献１においては、フロントケース（４０）の前面に円弧状のオイルクーラ（８０）を設ける構成を開示している。

また、特許文献２においては、圧送油路を備えたフロントケース（２）の前面に、圧送油路（６）の前側や横側に位置させた多数の冷却フィン（７）が形成されており、それら冷却フィン（７）に送風機（１０）による冷却風が当たるように構成されている。

特開２００９−１３８６２１号公報 特開２００３−０９７２３９号公報

特許文献１や特許文献２が開示する手段では、オイルの冷却効果をある程度は見込める。しかしながら、そのための配置スペースが必要になって寸法面で大型化するとともに、専用のオイルクーラや送風機などが必要であり、部品点数が増加するため、改善の余地が残されていた。

本発明の目的は、さらなる構造工夫により、部品点数の増加や必要スペースの増大を極力伴うことがないようにしながら、オイルの冷却性能を向上させることができるエンジンのオイル冷却構造を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、エンジン本体１の一端壁１ａに伝動ケース９が取付けられ、前記伝動ケース９に補機駆動用の伝動機構２Ａが設けられているエンジンのオイル冷却構造において、
前記伝動ケース９は、複数のリブ壁９Ｂ〜９Ｈを有する伏鍋状の構造体に形成され、前記伝動ケース９における前記リブ壁９Ｂ〜９Ｈにより仕切られているケース内室部２０，２２，２４，３０が、オイルポンプＰにより循環されるオイルの移送通路Ｗとなる状態に構成され、
前記伝動ケース９に、前記伝動機構２Ａより駆動される前記オイルポンプＰが設けられ、前記ケース内室部２０，２２，２４，３０は、前記オイルポンプＰに対する吐出オイルの移送通路Ｗ又は／及び戻りオイルの移送通路Ｗに設定され、
前記リブ壁９Ｂ〜９Ｈのうちのチャンバリブ壁９Ｆにより仕切られて前記伝動ケース９に凹入形成されているポンプチャンバ１７と、前記チャンバリブ壁９Ｆの先端面に取付けられるポンプカバー１８とにより囲まれるスペースに、前記オイルポンプＰが配置され、
前記リブ壁９Ｂ〜９Ｈのうちの前記ケース内室部２０，２２，３０を形成するための内周リブ壁９Ｃ、第１仕切りリブ壁９Ｇ、及び第２仕切りリブ壁９Ｈのそれぞれの先端面が、前記チャンバリブ壁９Ｆの先端面と同一面となる状態に構成され、
単一の平板材よりなる前記ポンプカバー１８は、前記チャンバリブ壁９Ｆ、前記内周リブ壁９Ｃ、第１仕切りリブ壁９Ｇ、及び第２仕切りリブ壁９Ｈそれぞれの先端に当接させて装着されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジンのオイル冷却構造において、
前記ポンプカバー１８は、前記移送通路Ｗとなるケース内室部２０，２２，３０の一端壁１ａ側を塞ぐ閉塞部材を兼ねる構成とされていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のエンジンのオイル冷却構造において、
前記伝動ケース９は、前記エンジン本体１におけるエンジン冷却ファン６が配備されている前壁１ａに取付けられていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジンのオイル冷却構造において、
前記一端壁１ａと前記伝動ケース９とがガスケット３５を介して組み付けられており、前記ガスケット３５は、前記伝動ケース９の外郭ラインより外部にはみ出るフィン３５ａ付の形状に設定されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、リブ壁を適宜に設ける構造工夫により、伝動ケースのデッドスペースをオイルの貯留箇所及び通り道に利用し、伝動ケースをオイルの大容量な放熱器として機能させることができる。

伝動ケースにはデッドスペースが多いことに着目して、伝動ケースの内側をリブ壁によって仕切ってケース内室部を形成し、ケース内室部をオイルの貯留や通り道となるように構成したものである。従って、オイルは大容量を有するケース内室部から伝動ケースに効率よく熱伝導でき、外部露出している伝動ケースを放熱器として機能させることが可能になる。

その結果、さらなる構造工夫により、部品点数の増加や必要スペースの増大を極力伴うことがないようにしながら、オイルの冷却性能を向上させることができるエンジンのオイル冷却構造を提供することができる。

請求項１の発明によれば、伝動ケースに、吐出オイルの移送通路や戻りオイルの移送通路だけでなくオイルポンプ自体も設けられているので、オイルの冷却作用が強化されるとともに、オイルポンプが別の場所に設けられている場合に比べて、伝動ケースの移送通路とオイルポンプとを連通させる経路を設ける必要がなく、部品点数の削減やコスト削減が可能となる利点がある。

この場合、請求項１の発明のように、チャンバリブ壁により仕切られて伝動ケースに凹入形成されたポンプチャンバと、チャンバリブ壁の先端面に取付けられたポンプカバーとにより囲まれるスペースにオイルポンプが配置される構成とすれば、２部品でポンプの装備が行えて好都合である。

請求項１の発明によれば、ケース内室部を形成するための内周リブ壁、第１仕切りリブ壁、及び第２仕切りリブ壁のそれぞれの先端面とチャンバリブ壁の先端面とが同一面として、一枚の平板材により、２つの機能を有するポンプカバーを簡単廉価に構成できる効果がある。

請求項２の発明によれば、ポンプカバーが、移送通路となるケース内室部の一端壁側を塞ぐ閉塞部材を兼ねており、一つの部品で２つの機能を発揮できる合理化が行える利点がある。

請求項３の発明によれば、伝動ケースが、エンジン本体におけるエンジン冷却ファンが装備される前壁に取付けられているので、伝動ケースは自然放熱（輻射熱）だけでなく、冷却風の空冷作用による強制放熱も行われるようになり、オイルの冷却効果がより一層良好なものとなる利点がある。

請求項４の発明によれば、伝動ケースが、エンジン本体におけるエンジン冷却ファンが装備される前壁に取付けられているので、伝動ケースは自然放熱（輻射熱）だけでなく、冷却風の空冷作用による強制放熱も行われるようになり、オイルの冷却効果がより一層良好なものとなる利点がある。

ディーゼルエンジンの正面図 図１のディーゼルエンジン前端部の右側面図 フロントカバー単品の背面図 図３のフロントカバーであって、ケース内室部を示す背面図 図４のＡ−Ａ線で切ったエンジン前部の概略の断面図 図３のフロントカバーの正面図 ポンプカバー単品の平面図

以下に、本発明によるエンジンのオイル冷却構造の実施の形態を、農機や建機に用いられる立形水冷直列ディーゼルエンジンの場合について、図面を参照しながら説明する。なお、本エンジンにおいては、クランク軸方向でエンジン冷却ファンが装備されている側を前、その反対側を後、オルタネータ側を右、その反対側を左と定義する。

立形水冷直列ディーゼルエンジンＥは、図１，図２に示されるように、クランク軸２を備えるエンジン本体１、エンジン本体１の下側に組付けられているオイルパン３、クランク軸２に装備されている補機駆動プーリ４、クランク軸２の後端部に装備されているフライホイール５、エンジン本体１の前側に配備されているエンジン冷却ファン６、オルタネータ７などを備えて構成されている。なお、符記は省略するが、エンジン本体１の一例は、クランクケース部とその上側のシリンダ部とを備えるシリンダブロックであり、その上にシリンダヘッドが組み付けられている。

補機駆動プーリ４と、エンジン冷却ファン６のファンプーリ６ａと、オルタネータ７のオルタネータプーリ７ａとに亘って無端ベルト８を巻回してあり、エンジン冷却ファン６とオルタネータ７とが駆動回転されるように構成されている。クランク軸２は、エンジン本体１の前壁（一端壁の一例）１ａに組み付けられているフロントカバー（伝動ケース）９を貫通して前に突出する軸前端部（「補機駆動用の伝動機構」の一例）２Ａを有しており、その軸前端部２Ａに補機駆動プーリ４が取付けられている。ファンプーリ６ａには、冷却水を循環させるウォータポンプ１３が伝動連結されている。

ここで、図１，２中の符号１０はオイル（エンジンオイル）の冷却装置、Ｐはオイルを圧送するオイルポンプ、１１はオイルフィルタ、１２はラジエータ（図示省略）からの冷却水戻り管、１４はラジエータへの冷却水圧送管、１５はシリンダヘッドの上に組付けられているシリンダヘッドカバー、１６は燃料噴射ポンプをそれぞれ示す。

次に、オイル冷却装置１０及びオイル冷却構造について説明する。オイル冷却装置１０は、図１〜図４に示されるように、オイルの移送通路Ｗが大容量のものとして内部形成されているフロントカバー９により構成されている。つまり、フロントカバー９の表面から大量に熱放散されること、及びエンジン冷却ファン６の風による空冷作用により、フロントカバー９内を流れるオイルを効率よく冷却できるオイル冷却装置１０となっている。

図３〜図６に示されるように、フロントカバー９は、左右上下に向く主壁９Ａ、共に前後に向くリブである外周リブ壁９Ｂ及び内周リブ壁９Ｃを有するアルミ合金製で伏鍋状の構造体に形成されている。一般に、各種ポンプや動弁装置を駆動するための伝動機構を収容する伝動ケースは、アルミ合金や鋳鉄、鍛鉄などの金属製で、複数のリブ壁で補強された伏鍋状のものに形成されている。従って、本来的に伝動ケースには、伝動機構などの配置場所以外の部分に比較的デッドスペース（死空間）が多く存在している部品である。

外周リブ壁９Ｂ及び内周リブ壁９Ｃは、エンジン本体１やポンプカバー１８（後述）を取付ける平坦面に形成されている。外周リブ壁９Ｂの下部には、オイルの戻り経路を設けるためのループ状リブ壁９Ｅが形成されている。
また、フロントカバー９には、外周リブ壁９Ｂと内周リブ壁９Ｃとを同一平面状に連結する２箇所の連結リブ壁９Ｄや複数箇所の補強リブ９ｒなどが形成されているとともに、軸前端部２Ａが通る部分に、トロコイド型のオイルポンプＰを収容するためのポンプチャンバ１７が凹入形成されている。

内周リブ壁９Ｃは、ポンプチャンバ１７を仕切るためのチャンバリブ壁９Ｆの一部を含んでおり、また、吐出路を形成するための第１及び第２仕切りリブ壁９Ｇ，９Ｈが、内周リブ壁９Ｃとチャンバリブ壁９Ｆとに跨る状態で形成されている。第１，第２仕切りリブ壁９Ｇ，９Ｈ及びチャンバリブ壁９Ｆは、内周リブ壁９Ｃと同一平面状のリブに形成されている。内周リブ壁９Ｃには、これと互いに同じ外郭形状を有する鋼板製のポンプカバー１８がボルト止めされ、内周リブ壁９Ｃの内側部位を閉塞させる蓋として機能している。

図３に示されるように、オイルポンプＰから吐出されたオイルは、二つの移送通路Ｗ１，Ｗ２を通ってフロントカバー９から出てゆく。第１経路Ｗ１（Ｗ）は、図３に破線の矢印で示されるように、ポンプチャンバ１７の吐出側部位１７ａに開口する状態でフロントカバー９に形成されている屈曲トンネル路２６を通り、外周リブ壁９Ｂに形成されている取出し孔２７から、エンジン本体１の各部（オイルギャラリなど）に流れてゆく。

第２経路Ｗ２（Ｗ）は、図３に示されるように、実線の矢印で示す次のルートである。即ち、チャンバリブ壁９Ｆに形成されている吐出切欠き１９→第１ケース内室部２０→第１仕切りリブ壁９Ｇの第１切欠き２１→第２ケース内室部２２→内周リブ壁９Ｃに形成されている第３切欠き２３→第３ケース内室部２４→エンジン本体１のオイル受部２５。また、オイルパン３のオイルはストレーナ２８から、ループ状リブ壁９Ｅに形成されている戻し口２９ａを有する戻しトンネル路２９（「移送通路Ｗ」の一例）を通ってポンプチャンバ１７の吸入側部位１７ｂに流れてゆく。なお、トンネル路２９の右横は、リリーフバルブを組み込む管路用の突出部（符記省略）である。

第１ケース内室部２０は、内周リブ壁９Ｃ、第１及び第２仕切りリブ壁９Ｇ，９Ｈ、及びチャンバリブ壁９Ｆに囲まれた左右に細長いスペースである。第２ケース内室部２２は、内周リブ壁９Ｃ、チャンバリブ壁９Ｆ、及び第１仕切りリブ壁９Ｇで囲まれた大面積で大容量のスペースである。第３ケース内室部２４は、外周リブ壁９Ｂの右側部分と内周リブ壁９Ｃの右側部分との間に形成されている細長いスペースである。また、第２仕切りリブ壁９Ｈ、内周リブ壁９Ｃ、及びチャンバリブ壁９Ｆで囲まれた第４ケース内室部３０が形成されており、第２仕切りリブ壁９Ｈに形成されている第２切欠き３１により、第１ケース内室部２０に連通されている。

図３，図４に示されるように、オイルポンプＰ（図１参照）は、チャンバリブ壁９Ｆにより仕切られてフロントカバー９に凹入形成されているポンプチャンバ１７と、チャンバリブ壁９Ｆの先端面に取付けられるポンプカバー１８とにより囲まれるスペースに配置されている。オイルポンプＰは、一例として、図４に示されるように、軸前端部２Ａで回転駆動されるインナロータ３６と、インナロータ３６と咬合するアウタロータ３７とを有するトロコイド型のポンプに構成されている。なお、オイルポンプＰは、図１，３においては、その外郭線のみ示すものとする。

ポンプカバー１８は、図４，図５，図７に示されるように、ほぼ内周リブ壁９Ｃの外郭形状に沿った形状を有する平坦な一枚の鋼板により構成され、複数のボルト通し孔１８ａ、軸前端部２Ａを通す大孔１８ｂ、ボルト頭逃げ孔１８ｃ、カバー***部逃げ孔１８ｄ、軸逃げ孔１８ｅが形成されている。複数のボルト（図示省略）によりポンプカバー１８が内周リブ壁９Ｃなどに取付けられた状態では、オイルポンプＰの内側枠体として機能するだけでなく、移送通路Ｗ２（Ｗ）となる第１ケース内室部２０、第２ケース内室部２２、及び第４ケース内室部３０の一端壁１ａ側の開口部を閉塞する蓋となる閉塞部材を兼ねる構成されている。

複数のリブ壁９Ｂ〜９Ｈのうち、第１ケース内室部２０、第２ケース内室部２２、第４ケース内室部３０を形成するための内周リブ壁９Ｃ、第１仕切りリブ壁９Ｇ、及び第２仕切りリブ壁９Ｈのそれぞれの先端面が、チャンバリブ壁９Ｆの先端面と同一面となる状態に構成されている。そして、単一の鋼板よりなるポンプカバー１８は、チャンバリブ壁９Ｆ、内周リブ壁９Ｃ、第１仕切りリブ壁９Ｇ、及び第２仕切りリブ壁９Ｈそれぞれの先端に、ガスケット３２を介して密接する状態でボルト止め装着されている。

図５に示されるように、フロントカバー９は、その外周リブ壁９Ｂが前壁１ａに、ガスケット３５介してのシール状態でエンジン本体１にボルト止めされている。従って、ポンプカバー１８による閉塞作用の及ばない第３ケース内室部２４は、外周リブ壁９Ｂ、内周リブ壁９Ｃ、連結リブ壁９Ｄ、ループ状リブ壁９Ｅ、及びエンジン本体１により囲まれてなるスペース（移送通路Ｗ２）である。
なお、図５に示される３３は、下側の給排気カムギヤと上側のアイドルギヤとが咬合する補機駆動用の伝動機構（燃料噴射ポンプや動弁装置などを駆動するギヤ伝動機構）であり、前壁１ａに配備されてフロントカバー９により覆われている。また、３４は、フロントカバー９におけるポンプチャンバ１７から前側に突設される筒状の軸カバー部である。

図４に仮想線で示されるように、前壁１ａとフロントカバー９との間に介装されるガスケット３５は、フロントカバー９の外郭ラインより外方にはみ出る外冷却フィン（フィンの一例）３５ａ、及び／又は、外周リブ壁９Ｂの先端面より内側にはみ出る内冷却フィン（フィンの一例）３５ｂを備えたものでも良い。加えて、そのフィン３５ａ，３５ｂ付きのガスケット３５を、熱伝導性に優れる銅製とすれば、よりオイルの冷却性向上に寄与できて好都合である。
また、図示は省略するが、フロントカバー９などに付設されるオイル給排用の接続パイプを、熱の放散性に優れるヒートシンク付ヒートパイプで構成すれば好都合である。

オイルポンプＰから吐出されたオイルは、第１ケース内室部２０から第２ケース内室部２２及び第３ケース内室部２４を通るが、第４ケース内室部３０にも吐出オイルが満たされる。オイルが、それら４つのケース内室部２０，２２，２４，３０に満たされるので、フロントカバー９にオイルの熱が素早く、効率よく熱伝導され、フロントカバー９自体が大容量の放熱器（オイルクーラ）として機能できるものとなる。なお、細長い湾曲したオイルの移送通路Ｗ２である第３ケース内室部２４は、ポンプチャンバ１７の向こう側までオイルが入り込み可能な形状になっている。

第４ケース内室部３０は、オイルが貯まるだけであるが、貯まっているオイルからの熱伝導により、フロントカバー９の良好な方熱作用が期待できる。なお、第１ケース内室部２０と第４ケース内室部３０とを連通する第２切欠き３１を、互いに離して２箇所以上設け、第４ケース内室部３０をオイルが流れて通過可能となる構成としても良い。

従って、フロントカバー９の内部スペースを、オイルの貯留及び移送通路として有効利用することにより、フロントカバー９自体が放熱器になり、部品点数の増加や専用の油路を設けることなくオイルの冷却効果を高めることが可能になる。しかも、フロントカバー９の外表面には、エンジン冷却ファン６による冷却風が当り、空冷作用も加わってより一層オイルの冷却効果が増大する利点がある。

〔別実施形態〕
例えば、オイルポンプＰが前壁１ａなど、フロントカバー以外の場所に設置され、そのオイルの移送通路がフロントカバーのケース内室部を通る構成でも良い。

１ エンジン本体
１ａ 一端壁（前壁）
２Ａ 軸前端部（補機駆動用の伝動機構）
６ エンジン冷却ファン
９ フロントカバー（伝動ケース）
９Ｂ 外周リブ壁
９Ｃ 内周リブ壁
９Ｃ 連結リブ壁
９Ｄ 連結リブ壁
９Ｅ ループ状リブ壁
９Ｆ チャンバリブ壁
９Ｇ 第１仕切りリブ壁
９Ｈ 第２仕切りリブ壁
１７ ポンプチャンバ
１８ ポンプカバー
２０ 第１ケース内室部
２２ 第２ケース内室部
２４ 第３ケース内室部
３０ 第４ケース内室部
Ｐ オイルポンプ
Ｗ オイルの移送通路

Claims (4)

1. エンジン本体の一端壁に伝動ケースが取付けられ、前記伝動ケースに補機駆動用の伝動機構が設けられているエンジンのオイル冷却構造であって、
   前記伝動ケースは、複数のリブ壁を有する伏鍋状の構造体に形成され、前記伝動ケースにおける前記リブ壁により仕切られているケース内室部が、オイルポンプにより循環されるオイルの移送通路となる状態に構成され、
   前記伝動ケースに、前記伝動機構より駆動される前記オイルポンプが設けられ、前記ケース内室部は、前記オイルポンプに対する吐出オイルの移送通路又は／及び戻りオイルの移送通路に設定され、
   前記リブ壁のうちのチャンバリブ壁により仕切られて前記伝動ケースに凹入形成されているポンプチャンバと、前記チャンバリブ壁の先端面に取付けられるポンプカバーとにより囲まれるスペースに、前記オイルポンプが配置され、
   前記リブ壁のうちの前記ケース内室部を形成するための内周リブ壁、第１仕切りリブ壁、及び第２仕切りリブ壁のそれぞれの先端面が、前記チャンバリブ壁の先端面と同一面となる状態に構成され、
   単一の平板材よりなる前記ポンプカバーは、前記チャンバリブ壁、前記内周リブ壁、第１仕切りリブ壁、及び第２仕切りリブ壁それぞれの先端に当接させて装着されているエンジンのオイル冷却構造。
2. 前記ポンプカバーは、前記移送通路となるケース内室部の一端壁側を塞ぐ閉塞部材を兼ねる構成とされている請求項１に記載のエンジンのオイル冷却構造。
3. 前記伝動ケースは、前記エンジン本体におけるエンジン冷却ファンが配備されている前壁に取付けられている請求項１又は２に記載のエンジンのオイル冷却構造。
4. 前記一端壁と前記伝動ケースとがガスケットを介して組み付けられており、前記ガスケットは、前記伝動ケースの外郭ラインより外部にはみ出るフィン付の形状に設定されている請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジンのオイル冷却構造。

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