(57)【要約】【課題】高さが低く抑えられた車両用エンジンにおいては、クランクシャフトの回転下端と潤滑油の上面の距離が十分でない。このような車両用エンジンにおいて、クランクシャフトの回転に伴って発生する気泡等の影響により潤滑油の油面が上昇すると、潤滑油とクランクシャフトのカウンターウェイトとが接触するようになり、クランクシャフトの回転抵抗が増加するという課題があった。【解決手段】カウンターウェイトを有するクランクシャフトと、少なくとも一部の潤滑油を貯留するオイルパンと、潤滑油中に発生して上昇する気泡を、カウンターウェイトがクランクシャフトの回転に伴って潤滑油中を通過する領域に誘導する誘導構造体とを備え、当該誘導構造体は、気泡が沿って移動する、潤滑油の油面に対して斜設された傾斜面を有する車両用エンジンを提供する。【選択図】図１
2018100612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カウンターウェイトを有するクランクシャフトと、
少なくとも一部の潤滑油を貯留するオイルパンと、
前記潤滑油中に発生して上昇する気泡を、前記カウンターウェイトが前記クランクシャフトの回転に伴って前記潤滑油中を通過する領域に誘導する誘導構造体と
を備え、
前記誘導構造体は、前記気泡が沿って移動する、前記潤滑油の油面に対して斜設された傾斜面を有する車両用エンジン。
【請求項２】
前記誘導構造体は、両底面が開口であって前記領域側の開口が小さい錐台形状を成す請求項１に記載の車両用エンジン。
【請求項３】
前記誘導構造体は、前記クランクシャフトを包囲するクランクケースに固定されている請求項１または２に記載の車両用エンジン。
【請求項４】
前記誘導構造体は、前記カウンターウェイトの位置に対応して複数設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用エンジンのオイルパンに貯留された潤滑油に気泡が発生すると、潤滑油を循環させる油圧機構の挙動異常を誘発することがあり、できる限り気泡の発生を抑制しようとする技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１２３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の外観意匠に対する要請や走行時の重心に対する要請から、乗用車に搭載される車両用エンジンの高さは低く抑えられる傾向にある。高さが低く抑えられた車両用エンジンにおいては、クランクシャフトの回転下端と潤滑油の上面の距離が十分でない。このような車両用エンジンにおいて、クランクシャフトの回転に伴って発生する気泡等の影響により潤滑油の油面が上昇すると、潤滑油とクランクシャフトのカウンターウェイトとが接触するようになり、クランクシャフトの回転抵抗が増加するという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、クランクシャフトの回転時にカウンターウェイトが潤滑油に浸る場合であっても、回転抵抗の増加を抑制できる技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様における車両用エンジンは、カウンターウェイトを有するクランクシャフトと、少なくとも一部の潤滑油を貯留するオイルパンと、潤滑油中に発生して上昇する気泡を、カウンターウェイトがクランクシャフトの回転に伴って潤滑油中を通過する領域に誘導する誘導構造体とを備え、当該誘導構造体は、気泡が沿って移動する、潤滑油の油面に対して斜設された傾斜面を有する。
【０００７】
このような誘導構造体を備えることにより、従来技術においては、その発生を極力抑制しようとしていた気泡をむしろ利用することにより、カウンターウェイトが回動する経路の潤滑油の密度を下げ、クランクシャフトの回転抵抗を小さくすることができる。
【０００８】
傾斜面を有する誘導構造体としては、両底面が開口であって上記領域側の開口が小さい錐台形状を採用することができる。錐台形状であれば、気泡を三次元的に効率よく集約することができる。
【０００９】
また、上記の誘導構造体は、クランクシャフトを包囲するクランクケースに固定されていると良い。クランクケースは剛性が高く、誘導構造体を安定的に固定することができる。また、誘導構造体は、カウンターウェイトの位置に対応して複数設けると良い。カウンターウェイトは、全てのクランクピンに対応して形成されているとは限らないので、実際のカウンターウェイトの位置に応じて誘導構造体をそれぞれ設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、クランクシャフトの回転時にカウンターウェイトが潤滑油に浸る場合であっても、回転抵抗の増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態にかかる車両用エンジンの部分的かつ概略的な断面図である。
【図２】カウンターウェイトと潤滑油の接触の様子を説明する図である。
【図３】他の誘導構造体の例と、その取り付けについて説明する図である。
【図４】さらに他の誘導構造体の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。
【００１３】
図１は、本実施形態にかかる車両用エンジン１００の部分的かつ概略的な断面図である。具体的には、車両用エンジン１００のうち、クランクシャフト１３０よりも下部に配置された主要な要素を概略的に示している。
【００１４】
車両用エンジン１００の下端にはオイルパン１１０が配置され、オイルパン１１０は、潤滑油１９０の一部を貯留する受け皿として機能する。オイルパン１１０の上部には、クランクシャフト１３０を包囲するクランクケース１１１が、オイルパン１１０と内部空間を共有するように密着して連結されている。潤滑油１９０は、クランクケース１１１の内部にも貯留され、オイルパン１１０と共有する内部空間を流動する。
【００１５】
潤滑油１９０は、この内部空間から不図示の油圧機構を介して車両用エンジン１００の各部に供給され、循環して再びこの内部空間に還流する。クランクシャフト１３０が停止している静止時においては、油面は点線で示すラインＳａの高さである。一方、クランクシャフト１３０が回転する実働時においては、振動や発生する気泡の影響により、実際上の油面は同じく点線で示すラインＳｂの高さまで上昇する。
【００１６】
本実施形態にかかる車両用エンジン１００は、３気筒エンジンであり、したがって、図示するクランクシャフト１３０は、３気筒用のクランクシャフトである。すなわち、クランクシャフト１３０は、コンロッドのビッグエンドが接続されるクランクピン１３３を３箇所（１３３−１、１３３−２、１３３−３）に有する。なお、図１は、コンロッドとコンロッドよりも上部に配置された要素を省略している。
【００１７】
３つのクランクピン１３３−１、１３３−２、１３３−３は、クランクジャーナル１３２の中心軸方向から観察した場合に、それぞれの中心がクランクジャーナル１３２の中心軸から偏位し、互いに位相をずらして配置されている。クランクピン１３３−１は、挟持される２つのクランクアーム１３４−１を介して軸方向にクランクジャーナル１３２と接続されている。同様に、クランクピン１３３−２はクランクアーム１３４−２を介して、クランクピン１３３−３はクランクアーム１３４−３を介してクランクジャーナル１３２と接続されている。
【００１８】
本実施形態においては、２つのクランクアーム１３４−１のクランクピン１３３−１が接続された端部とは反対の端部のそれぞれに、クランクピン１３３−１に対応するカウンターウェイト１３５−１が設けられている。また、２つのクランクアーム１３４−３のクランクピン１３３−３が接続された端部とは反対の端部のそれぞれに、クランクピン１３３−３に対応するカウンターウェイト１３５−３が設けられている。ただし、２つのクランクアーム１３４−２には、カウンターウェイトは設けられていない。
【００１９】
クランクジャーナル１３２は、下側部分をラダーフレーム１１２によって回転可能に支持されている。また、上側部分をラダーフレーム１１２に固定されるベアリングキャップ１１３によって回転可能に支持されている。これにより、クランクシャフト１３０は、クランクジャーナル１３２の中心軸を回転軸として、滑らかに回転することができる。なお、ラダーフレーム１１２は、クランクケース１１１と一体的に形成されていても良い。
【００２０】
クランクシャフト１３０が回転すると、カウンターウェイト１３５（１３５−１、１３５−２）が、潤滑油１９０の上昇した油面Ｓｂと接触する。すなわち、カウンターウェイト１３５の先端側部分が、回転運動の一部の区間において、潤滑油１９０中を通過する。具体的には、カウンターウェイト１３５と接触する油面領域は、油面Ｓｂのうち太線の両矢印で示す領域である。つまり、カウンターウェイト１３５の先端側部分は、この油面領域下に浸かって通過する。
【００２１】
カウンターウェイト１３５によって油面に衝撃が加えられたり、車両用エンジン１００の全体が振動したりすることにより、潤滑油１９０の内部に気泡Ｂｕが多く発生する。従来の車両用エンジンにおいては、このような気泡が潤滑油を循環させる油圧機構の異常を引き起こすものとして、気泡の発生をできる限り抑制する工夫が成されてきた。しかし、本実施形態にかかる車両用エンジン１００においては、発生した気泡Ｂｕを積極的に利用する。すなわち、気泡Ｂｕをカウンターウェイト１３５と接触する油領域に集約することにより、この領域における潤滑油１９０の実質的な密度を低下させ、潤滑油１９０がカウンターウェイト１３５に与える抵抗を低減させる。
【００２２】
具体的には、気泡Ｂｕをカウンターウェイト１３５と接触する油領域に誘導するために、誘導板１２０を設ける。気泡Ｂｕは、潤滑油１９０の内部で発生すると油面Ｓｂに向かって上昇するので、その経路中に誘導板１２０を、下端から上端へ当該油領域に向くように油面Ｓｂに対して斜めに設置する。上昇する気泡は、誘導板１２０の内側の表面である傾斜面１２０ａに衝突すると、傾斜面１２０ａに沿って移動し、傾斜面１２０ａの上端から離れて、当該油領域に導かれる。すなわち、誘導板１２０よりも下部で発生した気泡Ｂｕや、誘導板１２０の下部に移動してきた気泡Ｂｕが集められて、カウンターウェイト１３５と接触する油領域に導かれる。
【００２３】
このような気泡Ｂｕの挙動についてさらに説明する。図２は、カウンターウェイト１３５と潤滑油１９０の接触の様子を説明する図である。図２（ａ）は、図１で示すＸ−Ｘの二点鎖線に沿った断面を回転軸方向から観察した簡略図であり、クランクシャフト１３０が回転していない静止時の様子を示す。このときの油面はＳａであり、潤滑油１９０の内部には気泡が発生していない。油面がＳａの位置にあるときには、カウンターウェイト１３５−１は、どの位相にあっても、潤滑油１９０と接触しない。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）と同じく図１で示すＸ−Ｘの二点鎖線に沿った断面を回転軸方向から観察した簡略図であり、クランクシャフト１３０が回転する実働時の様子を示す。このとき、カウンターウェイト１３５−１は、クランクアーム１３４−１と一体的に、点線の矢印で示すようにクランクジャーナル１３２の中心軸周りに回転する。すると、カウンターウェイト１３５−１は、油面Ｓｂのうち太線の両矢印で示す油面領域で潤滑油１９０と接触し、先端部はその油面領域下の潤滑油１９０に浸って潤滑油１９０中を通過する。
【００２５】
そこで、気泡Ｂｕをこの先端部が通過する油領域に誘導するために誘導板１２０を設ける。すると、誘導板１２０の下部で発生した気泡Ｂｕは、上昇して傾斜面１２０ａに衝突し、傾斜面１２０ａに沿って移動する。そして、傾斜面１２０ａの上端から離れて、カウンターウェイト１３５−１が通過する油領域に導かれる。
【００２６】
カウンターウェイト１３５と油面Ｓｂとが接触する油面領域は、図１において両矢印で示した幅と、図２において両矢印で示した奥行きとを有する矩形領域である。図１で示す誘導板１２０は、クランクシャフト１３０の回転軸方向である幅方向において気泡Ｂｕを集約し、図２で示す誘導板１２０は、回転軸方向に直交する奥行き方向において気泡Ｂｕを集約する。それぞれの誘導板１２０は、個別に設置されても良いし、一体化されて設置されても良い。
【００２７】
誘導板１２０は、剛性の高いクランクケース１１１に固定されて設置されることが好ましい。それぞれの誘導板１２０が個別に設置される場合は、クランクケース１１１に対して片持ちで固定されるので、その板厚は、車両用エンジン１００が振動しても撓まない程度の厚さであることが好ましい。
【００２８】
また、カウンターウェイト１３５−１に対して、幅方向において気泡Ｂｕを集約する２つの誘導板１２０と、奥行き方向において気泡Ｂｕを集約する２つの誘導板１２０とを設置する例を説明したが、誘導板１２０の数はこの例に限らない。少なくとも一部の気泡Ｂｕを集約できるのであれば、４つより少ない数であっても構わない。また、幅方向と奥行き方向に沿って設置する場合に限らず、斜めに設置しても構わない。
【００２９】
なお、図２においては、カウンターウェイト１３５−１が潤滑油１９０と接触する様子を説明したが、カウンターウェイト１３５−３も同様に潤滑油１９０と接触する。したがって、カウンターウェイト１３５−３に対しても同様に誘導板１２０を設置すると良い。すなわち、誘導板１２０は、カウンターウェイト１３５の位置に対応して複数設けられると良い。本実施形態におけるクランクシャフト１３０は、クランクピン１３３−２に対応するカウンターウェイトを備えないので、クランクピン１３３−２に対応する位置には誘導板１２０を設けない。
【００３０】
以上、図１と図２を用いて説明した誘導板１２０は、潤滑油１９０中に発生して上昇する気泡を、カウンターウェイト１３５がクランクシャフト１３０の回転に伴って潤滑油中を通過する油領域に誘導する誘導構造体の一例であったが、誘導構造体は、他にも様々な構造を採用し得る。図３は、他の誘導構造体の一例としての誘導板１２１と、その取り付けについて説明する図である。
【００３１】
図３（ａ）は、誘導板１２１を上部から観察した図である。また、図３（ｂ）は、誘導板１２１をクランクケース１１１に取り付ける様子を示す。図３（ｂ）は、クランクシャフト１３０の回転軸方向から観察した断面図である。
【００３２】
誘導板１２１は、例えば金属板をプレスして成形する。図示するように、誘導板１２１は、油領域側の開口１２１ｂが小さく反対側の開口１２１ｃが大きい両底面が開口した四角錐台形状を成す。誘導板１２１は、大きな開口１２１ｃ側に耳部１２１ｄを備え、耳部１２１ｄにはボルトを挿通するためのボルト孔１２１ｅが設けられている。また、小さな開口１２１ｂの幅Ａは、カウンターウェイト１３５が通過する幅よりも若干大きめに定められている。
【００３３】
誘導板１２１は、四角錐台の内部空間に面する内周面が傾斜面１２１ａとなっており、誘導板１２１よりも下部で発生する気泡Ｂｕをこの傾斜面１２１ａで集めて開口１２１ｂで解放する。
【００３４】
クランクケース１１１は、オイルパン１１０と連結するための鍔部１１１ａを有しており、誘導板１２１の耳部１２１ｄは、この鍔部１１１ａに載置される。そして、誘導板１２１は、ボルト孔１２１ｅを挿通して鍔部１１１ａに螺合するボルト１５０によって固定される。
【００３５】
図４は、さらに他の誘導構造体の一例としての誘導板１２２を説明する図である。誘導板１２１は、四角錐台であったが、誘導板１２２は、円錐台形状を成す。誘導板１２２は、油領域側の開口１２２ｂが小さく反対側の開口１２２ｃが大きい。誘導板１２２は、誘導板１２１と同様に、内部に傾斜面１２２ａを有し、この傾斜面１２２ａによって気泡Ｂｕを集約する。
【００３６】
また、誘導板１２２は、耳部１２２ｄとボルト孔１２２ｅを有する。クランクケース１１１への取り付け方法は誘導板１２１と同様である。なお、誘導板１２１、１２２は、オイルパン１１０の形状や、他の構造物の形状により、一部が切り欠かれた形状であっても構わない。
【００３７】
以上説明した誘導構造体は、板状部材で形成した誘導板として説明したが、板状部材では無く、ブロック形状の構造体として形成しても構わない。いずれにしても、気泡Ｂｕを集約してカウンターウェイトが通過する油領域に導く傾斜面を備えれば良い。
【符号の説明】
【００３８】
１００  車両用エンジン、１１０  オイルパン、１１１  クランクケース、１１２  ラダーフレーム、１１３  ベアリングキャップ、１２０、１２１、１２２  誘導板、１３０  クランクシャフト、１３２  クランクジャーナル、１３３  クランクピン、１３４  クランクアーム、１３５  カウンターウェイト、１５０  ボルト、１９０  潤滑油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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