特開 2024-114276 内燃機関のオイルパン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024114276

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】内燃機関のオイルパン

(51)【国際特許分類】

   F01M 11/00 20060101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

F01M11/00 N

F01M11/00 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023019941

(22)【出願日】2023-02-13

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】若松 美菜

【テーマコード（参考）】

3G015

【Ｆターム（参考）】

3G015BB11

3G015BH00

3G015CA07

3G015DA02

3G015DA05

3G015EA04

(57)【要約】

【課題】よりシンプルでより軽量な構造にて、オイルパンに発生する膜振動を効果的に低減することができる、内燃機関のオイルパンを提供する。
【解決手段】内燃機関のオイルパン３０であって、凹設されたオイル貯留部３４と、オイル貯留部３４内に一端が設置されるパイプ３６と、オイルパン３０に発生する膜振動（膜振動領域Ｍ１、Ｍ２）の腹となる腹部に設けられてオイルパン３０内でパイプ３６を保持するパイプ保持部３７と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関のオイルパンであって、
凹設されたオイル貯留部と、
前記オイル貯留部内に一端が設置されるパイプと、
前記オイルパンに発生する膜振動の腹となる腹部に設けられて前記オイルパン内で前記パイプを保持するパイプ保持部と、
を有する、
内燃機関のオイルパン。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃機関のオイルパンであって、
前記パイプ保持部は、前記膜振動の腹の中心または腹の中心近傍となる前記腹部の中心領域に設けられる、
内燃機関のオイルパン。

【請求項3】

請求項１または２に記載の内燃機関のオイルパンであって、
前記腹部には、前記パイプ保持部が設けられている位置を通るようにリブが設けられている、
内燃機関のオイルパン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のオイルパンに関する。

【背景技術】

【0002】

車両等に搭載される一般的な内燃機関は、シリンダヘッドとシリンダブロック（クランクケースを含む）を有しており、シリンダブロックの下（内燃機関の最下部）にはオイルパンが設けられている。オイルパンは、凹設されたオイル貯留部を最深部とする薄肉の深皿状に形成されてオイル貯留部にはオイルが溜められている。オイル貯蔵部に溜められたオイルは、ろ過機であるストレーナとパイプを介してオイルポンプにて汲み上げられ、内燃機関の種々の個所の潤滑や冷却に使用され、またオイルパンに戻される。

【0003】

近年では、燃費向上等を目的とする内燃機関の軽量化が進められており、オイルパンの肉厚がさらに薄肉化される傾向にある。剛性の観点からすれば問題ない肉厚であっても、オイルパンの底面は比較的大きな面積を有しているので、運転状態の内燃機関の振動などにより、オイルパンの底面に膜振動が発生する場合がある。オイルパンの底面に膜振動が発生した場合、不快な騒音が発生する場合があり、当該膜振動の低減が望まれている。

【0004】

例えば特許文献１には、オイルパンの側面の１つである前壁に大きなブロック部を一体成形し、当該ブロック部にオイル吸込み口を形成して大きなストレーナを不要にして、オイル吸込み機構をコンパクト化した内燃機関が開示されている。当該オイルパンは、前記ブロック部等によって剛性が向上されているので、振動や騒音の抑制効果がある。

【0005】

また特許文献２には、シリンダブロックの下面にオイルポンプを固定し、シリンダブロックの下に、オイルポンプを覆うようにオイルパンを設け、オイルパン底面から下ボス部を立設させ、オイルポンプと下ボス部を接触させた内燃機関が開示されている。この構成により、オイルパンに立設された下ボス部をオイルポンプで押さえつけてオイルパンの底面の振動抑制効果を向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２２－１２３４６３号公報

【特許文献2】特開２０１９－０２７３８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の内燃機関では、大きなかたまりのブロック部をオイルパンの前壁と一体成形しているので、オイルパンの重量が大きく増加してしまう点で好ましくない。またブロック部は、オイルパンの前壁の近傍の底面と一体化されているが、オイルパンの底面には、まだ広い面積が残されており、ブロック部が設けられていない個所のオイルパンの底面で膜振動が発生する可能性がある。

【0008】

また特許文献２に記載の内燃機関では、オイルポンプと下ボス部とを接触させるために構造がやや複雑になり、オイルポンプの形状や、オイルパンの形状と下ボス部を立設する位置などに制限が発生して自由な形状に設計できない点で好ましくない。また、立設した下ボス部とは異なる個所のオイルパンの底面で膜振動が発生する可能性がある。

【0009】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、よりシンプルでより軽量な構造にて、オイルパンに発生する膜振動を効果的に低減することができる、内燃機関のオイルパンを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、第１の発明は、内燃機関のオイルパンであって、凹設されたオイル貯留部と、前記オイル貯留部内に一端が設置されるパイプと、前記オイルパンに発生する膜振動の腹となる腹部に設けられて前記オイルパン内で前記パイプを保持するパイプ保持部と、を有する、内燃機関のオイルパンである。

【0011】

次に、第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関のオイルパンであって、前記パイプ保持部は、前記膜振動の腹の中心または腹の中心近傍となる前記腹部の中心領域に設けられる、内燃機関のオイルパンである。

【0012】

次に、第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る内燃機関のオイルパンであって、前記腹部には、前記パイプ保持部が設けられている位置を通るようにリブが設けられている、内燃機関のオイルパンである。

【発明の効果】

【0013】

第１の発明によれば、オイルパンに発生する膜振動の腹部に、パイプを保持するパイプ保持部を設けることで、膜振動の腹部の質量を増量（パイプ保持部の質量＋パイプの質量＋オイルの質量を増量）する。これにより、よりシンプルな構成にて、オイルパンに発生する膜振動を的確かつ効果的に低減することができる。また従来のオイルパンと比較して、パイプ保持部の位置をより適切な位置に変更しているが、新たな部材を追加しているわけではないので、オイルパンの質量は、ほぼ増えない。なおオイルパンに発生する膜振動の位置や大きさは、コンピュータを用いた固有値計算等のシミュレーションや、実際のオイルパンを用いた実験等によって、求めることができる。

【0014】

第２の発明によれば、オイルパンに発生する膜振動の振幅をより効果的に低減することができる。またオイルパンの質量は、ほぼ増えない。

【0015】

第３の発明によれば、オイルパンに発生する膜振動を、さらに効果的に低減することができる。またオイルパンに設けるリブは、最低限の必要個所のみであり、オイルパンの質量が増えたとしてもリブの分だけで済む。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】内燃機関の概略構成と、内燃機関におけるオイルパンの位置を説明する図である。

【図2】オイルパンを上から見た図である。

【図3】図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面である。

【図4】オイルパンを下から見た図である。

【図5】図２におけるＶ－Ｖ断面である。

【図6】オイル保持部の外観の例を示す斜視図である。

【図7】オイルパンを上から見た図であり、オイル保持部を通るようにリブを設けた例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の内燃機関１のオイルパン３０について、図面を用いて説明する。なお、図中にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている場合、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｚ軸方向は鉛直上方へ向かう方向を示し、Ｘ軸方向とＹ軸方向は水平方向を示している。

【0018】

＜内燃機関１の概略構成（図１）と、オイルパン３０の構造（図１～図６）＞
内燃機関１は、図１に示すように、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２０（クランクケースを含む）を備えており、シリンダブロック２０の下にはオイルパン３０が取り付けられている。なお図示省略するが、シリンダブロック２０内には、オイルパン３０に貯留されているオイルを汲み上げるオイルポンプが設けられている。

【0019】

オイルパン３０は、シリンダヘッド１０やシリンダブロック２０よりも低い位置に配置され、内燃機関１の最下部に配置されている。図３に示すように、オイルパン３０は、オイルを溜めるように凹設されたオイル貯留部３４と、オイル貯留部３４内に一端が設置されるパイプ３６と、オイルパン３０内でパイプ３６を保持するパイプ保持部３７等を有している。オイル貯留部３４は、オイルパン３０における最も低い位置とされており、オイルが溜められている。

【0020】

パイプ３６の一端は、ストレーナ３５（ろ過機）に接続されて当該ストレーナ３５とともにオイル貯留部３４に溜められたオイルＡ内に沈められている（浸けられている）。パイプ３６の他端は、図示省略したオイルポンプに接続されている。オイル貯留部３４に溜められているオイルＡは、ストレーナ３５及びパイプ３６を介してオイルポンプに汲み上げられ、内燃機関の種々の個所の潤滑や冷却に使用されて、またオイルパン３０へと戻される。なおパイプ３６の材質は、例えば金属である。

【0021】

オイルパン３０は、シリンダブロック２０に固定されるフランジ部３１と、前後左右の側面３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄと、底面３３とを有し、底面３３の一部にオイル貯留部３４が形成されている。

【0022】

パイプ保持部３７は、図５及び図６に示すように、ベース部３７ａと、ブラケット３７ｂと、締結部３７ｃ等を有している。ベース部３７ａは、図５に示すように、オイルパン３０の底面３３に固定されるブロック形状の部材である。ブラケット３７ｂは、図５及び図６に示すように、パイプ３６の外周面を覆ってパイプ３６を保持してベース部３７ａに固定される板状の弾性体の部材である。締結部３７ｃは、図５及び図６に示すように、ブラケット３７ｂをベース部３７ａに固定する部材であり、例えばボルトである。なおベース部３７ａ、ブラケット３７ｂ、締結部３７ｃの材質は、例えば金属である。

【0023】

オイルパン３０は、例えば金属で形成されて、近年では軽量化のために薄肉化が進められている。剛性の観点から見れば充分な剛性を有する薄肉であっても、オイルパン３０の底面３３は比較的面積が大きいので、内燃機関１の振動等によってオイルパン３０の種々の個所に膜振動が発生する可能性がある。本実施の形態では、以下の手順（１）～手順（４）にて、オイルパン３０に固定するパイプ保持部３７の位置を適切な位置とすることで、よりシンプルで、より軽量な構造にて、オイルパン３０に発生する膜振動を効果的に低減する。

【0024】

＜手順（１）：オイルパン３０に発生する膜振動の位置と振幅を求める＞
まず手順（１）では、オイルパン３０の底面３３におけるパイプ保持部３７の位置を決める前に、オイルパン３０（パイプ保持部３７を取り付けていない状態のオイルパン３０）に発生する膜振動の位置及び振幅を、以下のようにして求める。膜振動の発生する位置と振幅を求める例として、下記に（方法１）と（方法２）を挙げたが、別の方法を用いてもよい。

【0025】

（方法１）コンピュータを用いた固有値計算などのシミュレーションにて、オイルパン３０の材質や形状を入力して、算出されたオイルパンの各個所の「変位」の大きさを確認する。変位の発生した個所が膜振動の発生する個所であり、変位の大きさが膜振動の振幅である。

【0026】

（方法２）実際にオイルパン３０を作成して、振動試験等の実験にて膜振動の発生個所と膜振動の振幅を実際に計測する。

【0027】

＜手順（２）：対処するべき振幅の大きな膜振動の腹の中心位置を求める＞
例えば、上記の（方法１）を用いて膜振動の発生個所と振幅を求める。求められた膜振動の個所は、１個所とは限らず複数個所の場合もある。振幅が小さな膜振動については特に対処する必要は無いので、振幅が所定振幅よりも大きな膜振動を抽出する。そして、所定振幅よりも大きな振幅の膜振動の発生領域と、当該膜振動の腹となる腹部の中心位置を求める。膜振動の腹部の中心位置は、その膜振動の領域内において最も大きな振幅となる位置（最も大きな変位となる位置）である。

【0028】

図２～図４の例では、所定振幅よりも大きな振幅を有する膜振動が、膜振動領域Ｍ１、膜振動領域Ｍ２の２個所である例を示している。そして図２～図４の例は、膜振動領域Ｍ１内において最も大きな振幅となる腹部の中心位置はＭ１ｃであり、膜振動領域Ｍ２内において最も大きな振幅となる腹部の中心位置はＭ２ｃである例を示している。

【0029】

＜手順（３）：パイプ保持部３７の取付位置を決める＞
対処するべき膜振動領域の腹部の中心位置がわかれば、当該腹部の中心位置をパイプ保持部３７の取付位置とすればよい。しかし図３に示すように、オイルパン３０の底面３３は、種々の湾曲部等を有している場合があり、求めた膜振動領域の腹部の中心位置が、パイプ保持部３７を固定しにくい場所である場合がある。パイプ保持部３７の取付位置としては、膜振動領域の腹部の中心位置であることが、膜振動の低減に対して最も効果的であるが、腹部の中心近傍となる中心領域であってもよい。このような場合では、腹部の中心近傍の中心領域内において、できるだけ腹部の中心に近い位置で、かつ、パイプ保持部３７を取り付けやすい位置、とすればよい。

【0030】

＜手順（４）：取付位置にパイプ保持部３７を固定してパイプ３６を保持する＞
パイプ保持部３７の取付位置を決めた後は、当該取付位置にパイプ保持部３７を取り付ける。取付方法としては、オイルパン３０とベース部３７ａの材質が金属または樹脂の場合、かつ、オイルパン３０とベース部３７ａが別体で構成されている場合では、溶接や溶着等の接合にて固定する。なおダイカスト成形でオイルパン３０を製造する場合、パイプ保持部３７の取付位置を決めた後、オイルパン３０とベース部３７ａが一体成形品となるように設計してもよい。

【0031】

そして、図２及び図３に示すように、パイプ３６の一端にストレーナ３５（ろ過機）を取り付け、当該ストレーナ３５とパイプ３６の一端をオイル貯留部３４に設置してオイルＡ内に沈め、パイプ保持部３７を通るようにパイプ３６を変形させてパイプ保持部３７に取り付ける。そしてパイプ３６の他端を、図示省略したオイルポンプに接続する。

【0032】

なおオイルパン３０へのパイプ保持部３７の取付位置を決めた後、当該取付位置にパイプ保持部３７を取り付け、さらにパイプ３６を取り付けた状態にて再度、上記の固有値計算などのシミュレーションを行って、膜振動が低減される効果を確認することもできる。

【0033】

＜オイルパンのその他の構造（図７）＞
また図７に、その他の構造のオイルパン３０ａの例を示す。図７の例に示すオイルパン３０ａは、図２に示すオイルパン３０に対して、オイルパンの底面３３と側面３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに、リブ４１ｘ、４２ｘ、４１ｙ、４２ｙが追加されている点が異なる。なおリブ４１ｘ、４２ｘ、４１ｙ、４２ｙを、オイルパンの底面３３のみに設けるようにしてもよい。

【0034】

図７に示すように、Ｘ軸方向に沿って設けられたリブ４１ｘ、Ｙ軸方向に沿って設けられたリブ４１ｙは、膜振動領域Ｍ１の腹部の中心位置Ｍ１ｃの近傍の中心領域に設けたパイプ保持部３７を通るように設けられている。同様に、Ｘ軸方向に沿って設けられたリブ４２ｘ、Ｙ軸方向に沿って設けられたリブ４２ｙは、膜振動領域Ｍ２の腹部の中心位置Ｍ２ｃの近傍の中心領域に設けたパイプ保持部３７を通るように設けられている。

【0035】

なお図７に示す例では、膜振動領域Ｍ１に対してリブ４１ｘ、４１ｙを設けた例を示しているが、リブ４１ｘ、４１ｙの一方のみを設けるようにしてもよい。同様に、図７に示す例では、膜振動領域Ｍ２に対してリブ４２ｘ、４２ｙを設けた例を示しているが、リブ４２ｘ、４２ｙの一方のみを設けるようにしてもよい。

【0036】

＜効果＞
以上に説明したオイルパン３０では、オイルパン３０に発生する膜振動における膜振動領域Ｍ１、Ｍ２の腹部の位置に、パイプ保持部３７とパイプ３６とパイプ３６内を流れるオイルとの合計の質量が載って膜振動を押さえ込むので、膜振動を効果的に低減できる。また、もともと設置されていたパイプ保持部３７の位置を変更しているので、新たな部品等を追加しているわけではなく、オイルパン３０の質量もほとんど増加しない。

【0037】

また、膜振動の発生位置や大きさは、量産された同一型式のオイルパンであれば、ほぼ同じ位置、ほぼ同じ大きさの膜振動が発生するので、オイルパンの全数の膜振動の発生位置や大きさを確認する必要はない。

【0038】

また、リブ４１ｘ、４２ｘ、４１ｙ、４２ｙを追加した図７に示すオイルパン３０ａでは、膜振動の腹部の中心領域に、パイプ保持部３７等の質量を載せているとともに、リブでの補強を加えているので、さらに効果的に膜振動を低減できる。また、オイルパン３０ａの質量の増加分はリブの分だけであるので、少量の質量の増加で済む。

【0039】

本発明の、内燃機関のオイルパン３０、３０ａは、本実施の形態で説明した構成、構造、形状、外観等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

【0040】

オイルパン３０、３０ａ、パイプ３６、パイプ保持部３７、のそれぞれの材質については特に限定せず、金属や樹脂などを利用可能である。

【符号の説明】

【0041】

１ 内燃機関
１０ シリンダヘッド
２０ シリンダブロック
３０、３０ａ オイルパン
３１ フランジ部
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ 側面
３３ 底面
３４ オイル貯留部
３５ ストレーナ
３６ パイプ
３７ パイプ保持部
３７ａ ベース部
３７ｂ ブラケット
３７ｃ 締結部
４１ｘ、４１ｙ リブ
４２ｘ、４２ｙ リブ
Ａ オイル
Ｍ１、Ｍ２ 膜振動領域
Ｍ１ｃ、Ｍ２ｃ 腹部の中心位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】