JP2004308430A

JP2004308430A - 内燃機関の潤滑装置

Info

Publication number: JP2004308430A
Application number: JP2003098724A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Kikuchi; 一紀菊池; Makoto Kubota; 良久保田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: JP4148814B2

Abstract

【課題】小型内燃機関の潤滑装置の改良。
【解決手段】クランク軸９の回転を減速させて駆動するオイルポンプ４２を備える内燃機関１において、上記オイルポンプ４２の回転数の範囲が、該オイルポンプ４２内にキャビテーションが発生する限界回転数の３分の２以下となるように、減速比を設定するとともに、上記オイルポンプ４２の吐出容量を、上記回転数の範囲内で上記内燃機関１が必要とする所定のオイル量を充足するように、設定したことを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小型内燃機関の潤滑装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型内燃機関のオイルポンプ装置として、従来クランクケース側に内側オイルポンプを、カバー側に外側オイルポンプをそれぞれ取付け、これら内外のオイルポンプのポンプ軸を同一軸線上に配置してその相対向する両端部を突き合わせ凹凸噛合継手を介して連結するとともに、上記内側オイルポンプをポンプギヤとドライブギヤとを介してクランク軸で駆動するようにしたものがあった（例えば特許文献１参照。）。このような従来のオイルポンプの仕様は、ポンプ回転数、ロータの径や厚みから、その内燃機関の必要とする吐出量を、不都合の起こらない範囲で決定していた。例えば回転数についていえばキャビテーションが起こらない範囲、ロータの径や厚みに関してはスペース的に収まる範囲で決定していた。
【０００３】
また、クランクケースがシリンダアッセンブリのシリンダボア中心軸を通ってクランク軸の軸方向に直交する面で分割される内燃機関において、上記クランクケースの片側の分割面に開口する凹部と、上記凹部に通じてオイルが圧送されるオイル供給通路と、上記凹部に嵌合されて上記オイル供給通路からのオイルをピストンの裏面に噴射する噴射ノズルと、上記噴射ノズルのオイル噴射位置をクランク軸の回転方向に対してピストン裏面の後方寄りに定める位置決め手段と、クランクケースの他側の分割面に設けられてクランクケースの合わせ時に上記噴射ノズルを上記凹部内に保持する押圧部とを備えて構成された内燃機関のピストン冷却装置もあった（例えば特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１１８９３７号公報
【特許文献２】
特開平８−６８３２２号公報
【０００５】
【解決しようとする課題】
前記特許文献１で開示されたものは、オイルポンプの回転数については何ら考慮されず、キャビテーションが発生する限界に近い大きな回転数で運転していたので、ややもすると摩擦損失等の駆動ロスが大きくなって、燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
また前記特許文献２で開示されたものは、シリンダ軸線が水平に近いような内燃機関に適用する場合、クランクケースの合わせ面までオイル通路を形成する必要があるが、オイル通路は途中で曲げる必要があり、加工が複雑になる。またシリンダスタッドボルトの根元近傍にオイル通路を通す必要があるので、クランクケースの強度が低下する要因となってしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段および効果】
前記従来の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、クランク軸の回転を減速させて駆動するオイルポンプを備える内燃機関において、上記オイルポンプの回転数の範囲が、該オイルポンプ内にキャビテーションが発生する限界回転数の３分の２以下となるように、減速比を設定するとともに、上記オイルポンプの吐出容量を、上記回転数の範囲内で上記内燃機関が必要とする所定のオイル量を充足するように、設定したことを特徴とする内燃機関の潤滑装置である。
【０００８】
請求項１記載の発明は上記のとおり構成され、オイルポンプの回転数の範囲が、該オイルポンプ内にキャビテーションが発生する限界回転数の３分の２以下となるように、減速比を設定するとともに、上記オイルポンプの吐出容量を、上記回転数の範囲内で上記内燃機関が必要とする所定のオイル量を充足するように、設定するので、従来のものよりもオイルポンプの回転数は低く、吐出容量は大きくなる。したがって小容量オイルポンプを高回転で駆動した場合よりも、摩擦損失を低下させることができるため、燃費が向上する。
【０００９】
ポンプ回転数を低くし過ぎると、吐出容量が過大になり、ロータの寸法も過大になって、機械損失や全体重量も増すので好ましくない。内燃機関全体としての損失が最低となるポンプ回転数を考えるならば、キャビテーションが発生する回転数（通常６０００ｒｐｍ程度）の２／３以下とするのが妥当である。
【００１０】
次に請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、上記内燃機関は自動二輪車用であり、かつ上記クランク軸のドライブギヤと上記オイルポンプのドリブンギヤとの間に設けられた二段の減速ギヤにより、上記クランク軸の回転を減速させることを特徴とするものである。
【００１１】
このように請求項２記載の発明では、クランク軸のドライブギヤとオイルポンプのドリブンギヤとの間に減速ギヤ（中間ギヤ）を設けるので、自動二輪車用のような高回転型の内燃機関においてオイルポンプの回転数を低くする場合であっても、小さなスペースで大きな減速比が得られ、クランクケースカバー内に余裕をもって収めることができる。またその減速ギヤが２段式になっているので、さらに小型化され、効率的なレイアウトが達成される。
【００１２】
また請求項３記載の発明は、前記請求項１または請求項２いずれか記載の発明において、上記内燃機関はシリンダ軸線がほぼ水平に配置されるとともに、上記オイルポンプの吐出口に、クランクケースを貫通する連通孔が設けられ、かつ該連通孔からほぼ直線状に延びるオイル通路を介してオイルジェットを形成する部材が上記クランクケースの内側壁面に嵌挿されて、上記オイルジェット形成部材にオイルが供給されることを特徴とするものである。
【００１３】
このように請求項３記載の発明では、シリンダ軸線がほぼ水平に配置されるとともに、オイルポンプの吐出口に、クランクケースを貫通する連通孔が設けられ、かつ該連通孔からほぼ直線状に延びるオイル通路を介してオイルジェットを形成する。一般に低回転で吐出容量の大きいポンプの場合、オイルの吐出脈動が大きくなるため、その吐出圧の最大値は、高回転かつ低容量のポンプで同じ容量のオイルを吐出させた場合の吐出圧の最大値よりも大きくなる。その結果、オイルジェット噴射口の吐出圧が高くなるので、シリンダ軸線がほぼ水平の本発明のような内燃機関でも、オイルジェット形成部材から高温の上死点位置ピストン裏まで、オイルジェットの飛距離を確保することができ、ピストンが効率よく冷却される。
【００１４】
また、請求項３記載の発明では、クランクケース分割面にオイルジェットのための複雑なオイル通路を加工する必要がない。また、加工はメインギャラリに穴を設けるだけでよく、オイルパイプ等、コストのかかる特別な配管が不要となる。さらに本発明では、オイルジェットとオイルポンプとの間の管路を短く、直線状に形成するので、管路損失が低減し、オイルジェットの噴射圧力を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例が適用された内燃機関の要部をクランク軸線とシリンダ軸線をほぼ通る平面で切断した縦断面図、図２は同じくほぼシリンダ軸線を通りクランク軸線と直交する平面で切断した縦断面図、図３は同じくオイルポンプ近傍でクランク軸線と直交する平面で切断した縦断面図、図４は上記オイルポンプを示す組立断面図である。また、図５はオイルジェットパイプ装置を示す図で、（ａ）は正面図（（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図）、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【００１６】
この内燃機関１は、頭上弁式４ストロークサイクル単気筒内燃機関であって、車両に搭載する場合は、クランク軸の軸線を車両の進行方向に直交させるとともに、シリンダヘッドが前方を向くようシリンダ軸を進行方向に沿ってほぼ水平に配置する。そしてその本体は、図１ないし図３に示されるように、左右割のクランクケース２ａ、２ｂと、シリンダブロック３と、シリンダヘッド４と、シリンダヘッドカバー５と、左クランクケースカバー６ａと、右クランクケースカバー６ｂとから成る。左クランクケース２ａと右クランクケース２ｂが互いに合わされ、その前方にシリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー５が順次重ねられる。また、左クランクケース２ａの左側面に左クランクケースカバー６ａが、右クランクケース２ｂの右側面に右クランクケースカバー６ｂが、それぞれ合わされる。そして、これら左右のクランクケース２ａ、２ｂ、シリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー５、左クランクケースカバー６ａ、右クランクケースカバー６ｂは、ボルト等で互いに一体に結合される。
【００１７】
また図１、図２に示されるように、シリンダブロック３に形成されたシリンダ孔７にピストン８が摺動自在に嵌装されるとともに、左右のクランクケース２ａ、２ｂにクランク軸９が回転可能に枢支されている。そして、ピストン８とクランク軸９とに、ピストンピン１０とクランクピン１１とをそれぞれ介して、コネクティングロッド１２の両端が回転可能に枢着されている。こうして、シリンダ孔７頂部の燃焼室１３内の混合気の燃焼によりピストン８が往復動すると、クランク軸９が回転駆動されるようになっている。
【００１８】
また、シリンダ孔７の頂部の燃焼室１３に連通する吸気ポート１４および排気ポート１５が、シリンダヘッド４に形成されており、それら吸気ポート１４および排気ポート１５に、それぞれ吸気弁１６および排気弁１７が開閉自在に設けられている（図２参照）。
【００１９】
そして、吸気弁１６および排気弁１７の頂端に隣接して、カム軸１８が配置されている。このカム軸１８の一端部（図１では左端部）は、ベアリングを介しシリンダヘッド４とカム軸ホルダ２０とに挟まれて回転自在に枢支されており、他端部（図１では右端）は、ベアリングを介してシリンダヘッド４に回転自在に枢支されている。カム軸１８の上記一端部には、ドリブンスプロケット２１がボルトにより一体に装着されている。一方クランク軸９にはドライブスプロケット２４が一体に設けられていて、このドライブスプロケット２４と上記ドリブンスプロケット２１とに無端のカムチェーン２５が架装されている。
【００２０】
また図２に示されるように、吸気弁１６および排気弁１７の頂部とカム軸１８の上方との中間に、それぞれ１対のロッカーアーム軸２６が軸線を水平にして配置され、いずれも両端がシリンダヘッド４とカム軸ホルダ２０に嵌合されている。これら１対のロッカーアーム軸２６にそれぞれロッカーアーム２８が揺動自在に枢支されている。そしてそのロッカーアーム２８の一端にはローラ２９が枢着されて前記カム軸１８のカム山１８ａに当接しており、また他端は吸気弁１６、排気弁１７の頂部にそれぞれ当接している。こうして内燃機関１の運転時には、クランク軸９の半分の回転速度でカム軸１８が回転駆動され、吸気弁１６と排気弁１７は、クランク軸９が２回転するごとに、それぞれ１回ずつ開閉駆動されるようになっている。
【００２１】
クランク軸９の回転はまた、図３に示される歯車３１、３２を介して変速機主軸３３に伝達され、更に図２に示される変速歯車３４、３５を介してカウンタ軸３６に伝達される。
【００２２】
また、クランク軸９にはドライブギヤ３８が設けられており、２段の中間ギヤ３９、４０を介して、オイルポンプ４２のポンプ軸４３に設けられたドリブンギヤ４１に、クランク軸９の回転が伝達されるようになっている。このオイルポンプ４２は、図４に示されるように、ポンプボディ４４、ポンププレート４５、外ロータ４６、内ロータ４７を備えたトロコイドポンプである。
【００２３】
図１では作図の便宜上ポンプ軸４３がクランク軸９の下方に描かれているが、実際は図３に示されるように、クランク軸９よりも上方に設けられる。図３中４２ａはポンプ入口、４２ｂはポンプ出口である。そして図１にはクランク軸９の上方にもオイルポンプ４２の一部が描かれ、ポンプ出口４２ｂが示されている。
【００２４】
上記ドライブギヤ３８、中間ギヤ３９、４０、ドリブンギヤ４１による減速比は、オイルポンプ４２内にキャビテーションが発生する限界回転数の３分の２以下の範囲内にオイルポンプ４２の回転数が収まるように、設定される。また、上記オイルポンプ４２の吐出容量は、上記回転数の範囲内で内燃機関１が必要とする所定のオイル量を充足するように設定される。
【００２５】
図１に示されるように、上記オイルポンプ４２のポンプ出口４２ｂには、クランクケース２ｂを貫通する連通孔４８が設けられ、更にこの連通孔４８に、動弁系にオイルを導くオイル通路４９と、クランク軸９にオイルを導くオイル通路５０とが接続されているが、クランク軸９にオイルを導くオイル通路５０は、動弁系にオイルを導くオイル通路４９よりも狭く絞られている。またそれらオイル通路４９、５０の入口にそれぞれ除塵網５１、５２が設けられているが、それらのメッシュ粗さは、動弁系へのオイル通路４９の除塵網５１が例えば＃１３０、クランク軸９へのオイル通路５０の除塵網５２は例えば＃１６０程度である。
【００２６】
上記オイルポンプ４２のポンプ出口４２ｂに設けられた連通孔４８には、更にほぼ直線状に延びるオイル通路５３が接続され、その終端に、図５に示されるオイルジェットパイプ装置６０が設けられる。このオイルジェットパイプ装置６０は、筒状の本体６１と、その本体６１に固着された取付板６２とから成る。筒状の本体６１は一端が開口し、他端が閉じているが、この閉じた端部に軸線に直交してジェットノズル６１ａが設けられている。取付板６２には取付用孔６２ａが設けられている。
【００２７】
このようなオイルジェットパイプ装置６０の本体６１の開口端を前記オイル通路５３に接続し、取付板６２の取付用孔６２ａにボルトを通して、クランクケース２ｂの内側壁面に取付ける。この時、本体６１のジェットノズル６１ａがピストン８の裏面を向くようになる（図２参照。）。
【００２８】
なお、図１において、符号７１、７２、７３はそれぞれ冷却水ポンプ、交流発電機、発進クラッチを示す。
【００２９】
このような内燃機関１において、燃焼室１３に供給された燃料・空気混合気に点火すると、燃料が燃焼して燃焼室１３の圧力が上昇し、ピストン８を押下げる。吸気弁１６および排気弁１７を作動させ所定の順序・タイミングで吸排気と点火を繰返すことにより、ピストン８が往復動する。ピストン８のこの運動はコネクティングロッド１２を介してクランク軸９の回転となり、この回転は図３に示される歯車３１、３２を介して変速機主軸３３に伝達され、更に図２に示される変速歯車３４、３５を介してカウンタ軸３６に伝達される。そして最終的には更に図示しない車輪等に伝達される。クランク軸９の回転はまたドライブスプロケット２４、カムチェーン２５、ドリブンスプロケット２１を介してカム軸１８に伝達され、更にカム山１８ａ、ロッカーアーム２８を介して、前記吸気弁１６、排気弁１７を所定の順序・タイミングで開閉することになる。
【００３０】
クランク軸９の回転はまた、ドライブギヤ３８、中間ギヤ３９、４０、ドリブンギヤ４１を介してオイルポンプ４２に伝達される。オイルポンプ４２はクランクケース２ａ、２ｂ底部のオイルを汲み上げ、そのオイルを連通孔４８、オイル通路４９、５０を経て、動弁系やクランク軸９に供給し、これらを潤滑する。オイルポンプ４２から吐出したオイルはまた、オイル通路５３を経てオイルジェットパイプ装置６０に至り、ジェットノズル６１ａからオイルジェット６３となってピストン８の裏面に噴射され、これを冷却する。
【００３１】
本実施例では、オイルポンプ４２の回転数の範囲が、該オイルポンプ４２内にキャビテーションが発生する限界回転数の３分の２以下となるように、減速比を設定するとともに、上記オイルポンプ４２の吐出容量を、上記回転数の範囲内で内燃機関１が必要とする所定のオイル量を充足するように、設定するので、従来のものよりもオイルポンプ４２の回転数は低く、吐出容量は大きくなる。したがって小容量オイルポンプ４２を高回転で駆動した場合よりも、摩擦損失を低下させることができるため、燃費が向上する。
ポンプ回転数を低くし過ぎると、吐出容量が過大になり、ロータの寸法も過大になって、機械損失や全体重量も増すので好ましくない。内燃機関全体としての損失が最低となるポンプ回転数を考えるならば、キャビテーションが発生する回転数（通常６０００ｒｐｍ程度）の２／３以下とするのが妥当である。
【００３２】
また本実施例では、クランク軸９のドライブギヤ３８とオイルポンプ４２のドリブンギヤ４１との間に減速ギヤ（中間ギヤ３９、４０）を設けるので、自動二輪車用のような高回転型の内燃機関においてオイルポンプの回転数を低くする場合であっても、小さなスペースで大きな減速比が得られ、クランクケースカバー内に余裕をもって収めることができる。またその減速ギヤ（中間ギヤ３９、４０）が２段式になっているので、さらに小型化され、効率的なレイアウトが達成される。
【００３３】
更に本実施例では、クランク軸９にオイルを導くオイル通路５０が動弁系にオイルを導くオイル通路４９よりも狭く絞られているので、動弁系に供給されるオイル量が増える。したがって、内燃機関の回転数が低い場合でも、十分なオイル供給が必須である動弁系の潤滑を確実に行なうことができ、内燃機関全体としての耐久性が向上する。
【００３４】
加えて本実施例では、シリンダ軸線がほぼ水平に配置されるとともに、オイルポンプ４２の吐出口に、クランクケースを貫通する連通孔４８が設けられ、かつ該連通孔４８からほぼ直線状に延びるオイル通路５３を介してオイルジェット６３を形成する。一般に低回転で吐出容量の大きいポンプの場合、オイルの吐出脈動が大きくなるため、その吐出圧の最大値は、高回転かつ低容量のポンプで同じ容量のオイルを吐出させた場合の吐出圧の最大値よりも大きくなる。その結果、オイルジェット６３噴射口の吐出圧が高くなるので、シリンダ軸線がほぼ水平の本発明のような内燃機関でも、オイルジェット形成部材から高温の上死点位置ピストン裏まで、オイルジェット６３の飛距離を確保することができ、ピストンが効率よく冷却される。
【００３５】
本実施例ではまた、クランクケース分割面にオイルジェットのための複雑なオイル通路を加工する必要がない。また、加工はメインギャラリに穴を設けるだけでよく、オイルパイプ等、コストのかかる特別な配管が不要となる。さらに本発明では、オイルジェット６３とオイルポンプ４２との間の管路を短く、直線状に形成するので、管路損失が低減し、オイルジェット６３の噴射圧力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例が適用された内燃機関の要部をクランク軸線とシリンダ軸線をほぼ通る平面で切断した縦断面図である。
【図２】図２は同じくほぼシリンダ軸線を通りクランク軸線と直交する平面で切断した縦断面図である。
【図３】図３は同じくオイルポンプ近傍でクランク軸線と直交する平面で切断した縦断面図である。
【図４】図４は上記オイルポンプを示す組立断面図である。
【図５】図５はオイルジェットパイプ装置を示す図で、（ａ）は正面図（（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面）、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２ａ…左クランクケース、２ｂ…右クランクケース、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…シリンダヘッドカバー、６ａ…左クランクケースカバー、６ｂ…右クランクケースカバー、７…シリンダ孔、８…ピストン、９…クランク軸、１０…ピストンピン、１１…クランクピン、１２…コネクティングロッド、１３…燃焼室、１４…吸気ポート、１５…排気ポート、１６…吸気弁、１７…排気弁、１８…カム軸、１８ａ…カム山、２０…カム軸ホルダ、２１…ドリブンスプロケット、２４…ドライブスプロケット、２５…カムチェーン、２６…ロッカーアーム軸、２８…ロッカーアーム、２９…ローラ、３１、３２…歯車、３３…変速機主軸、３４、３５…変速歯車、３６…カウンタ軸、３８…ドライブギヤ、３９、４０…中間ギヤ、４１…ドリブンギヤ、４２…オイルポンプ、４２ａ…ポンプ入口、４２ｂ…ポンプ出口、４３…ポンプ軸、４４…ポンプボディ、４５…ポンププレート、４６…外ロータ、４７…内ロータ、４８…連通孔、４９、５０…オイル通路、５１、５２…除塵網、５３…オイル通路、６０…オイルジェットパイプ装置、６１…本体、６１ａ…ジェットノズル、６２…取付板、６２ａ…取付用孔、６３…オイルジェット、７１…冷却水ポンプ、７２…交流発電機、７３…発進クラッチ。

Claims

クランク軸の回転を減速させて駆動するオイルポンプを備える内燃機関において、
上記オイルポンプの回転数の範囲が、該オイルポンプ内にキャビテーションが発生する限界回転数の３分の２以下となるように、減速比を設定するとともに、上記オイルポンプの吐出容量を、上記回転数の範囲内で上記内燃機関が必要とする所定のオイル量を充足するように、設定したことを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
上記内燃機関は自動二輪車用であり、かつ上記クランク軸のドライブギヤと上記オイルポンプのドリブンギヤとの間に設けられた二段の減速ギヤにより、上記クランク軸の回転を減速させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の潤滑装置。
上記内燃機関はシリンダ軸線がほぼ水平に配置されるとともに、上記オイルポンプの吐出口に、クランクケースを貫通する連通孔が設けられ、かつ該連通孔からほぼ直線状に延びるオイル通路を介してオイルジェットを形成する部材が上記クランクケースの内側壁面に嵌挿されて、上記オイルジェット形成部材にオイルが供給されることを特徴とする請求項１または請求項２いずれか記載の内燃機関の潤滑装置。