JP2005083299A - 内燃機関の潤滑油供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 適切なタイミングで内燃機関の摺動部分にオイルを供給することで、摺動部分を効率良く潤滑する。
【解決手段】 シリンダ１９内で往復運動を行うピストン１８と、ピストン１８の運動が伝達されて回転運動を行うクランクシャフト２０と、クランクシャフト２０の摺動部分に、クランクシャフト２０の回転角に応じた所定のタイミングで潤滑油を供給する分配型オイルポンプ２６と、を備える。クランクシャフト２０の摺動部分に最も荷重のかかる所定のタイミングで潤滑油を供給することができるため、摺動部分に油膜切れによる焼き付きが生じてしまうことを確実に抑止できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は内燃機関の潤滑油供給装置に関し、特に、ピストン、クランクシャフトなどの摺動部分に潤滑油を供給する装置に適用して好適である。

内燃機関のピストン、クランクシャフトなどの摺動部分には、オイル（潤滑油）が供給されている。例えば、実公昭６３−４９５３４号公報には、ピストンの裏面にオイルを噴射するオイルジェット機構が開示されている。また、特開平７−２７１２７号公報には、クランクシャフトにオイルを供給する装置が開示されている。

実公昭６３−４９５３４号公報 特開平１−２７７６１２号公報 特開平７−２７１２７号公報

しかしながら、ピストン、クランクシャフト、コンロッドなどの摺動部分にかかる荷重は、爆発行程が行われる所定のタイミングで最も大きくなり、摺動部分にかかる荷重は一定していない。そして、ピストン、クランクシャフト、コンロッドなどの摺動部分がオイルを最も必要とするのは、摺動部分に大きな荷重がかかるタイミングである。上記公報に記載されている方法では、ピストン、クランクシャフトの運動状態とは無関係にオイルを供給しているため、最も荷重のかかる爆発行程においてピストン、クランクシャフト、コンロッドなどの摺動部分に油膜切れが生じ、焼き付きが発生する場合がある。

また、ピストンの下降時は慣性によりピストンの上部にオイルが溜まるため、この状態でピストンに新たにオイルを供給してもピストンが実際に受け入れるオイルの量はごく僅かである。上記公報に記載されている方法では、ピストンの運動状態とは無関係にオイルを供給しているため、ピストンがオイルを殆ど受け入れないタイミングに供給したオイルは、十分に潤滑に関与することなくオイルパンへ戻ることとなる。

このように、上記公報に記載されている方法では、ピストン、クランクが最もオイルを必要としているタイミング以外においても常時オイルを供給しているため、オイルポンプの吐出量が必要以上に増大し、オイルポンプが大型化しているという問題がある。これにより、オイルポンプが占有スペースの増大、製造コストの上昇といった問題が生じる。

更に、上記公報に記載されているような通常のオイルの供給方法では、全気筒に同時にオイルを供給するために、シリンダブロックのシリンダヘッドボルトのネジ穴の下部に、気筒配列方向に延在するメインオイルホールを設けている。しかしながら、シリンダブロックにメインオイルホールを設けると、シリンダブロックの形状が複雑化するとともに強度が低下し、シリンダヘッドボルトのネジ穴とメインオイルホールが近接する箇所に亀裂が生じるなどの問題が生じる。特に、メインオイルホール内のオイルの流動抵抗を低減するためには、メインオイルホールの内径を大きくする必要があり、内径を大きくするとこれらの問題がより顕著に発生することとなる。これを防ぐためにはシリンダヘッドボルトのネジ穴を浅くしてメインオイルホールと離間させる必要があるが、ネジ穴を浅くするとシリンダヘッドボルトの締め付け力を十分に確保することが困難となり、シリンダヘッドとシリンダブロックの間からオイル漏れ、水漏れ、圧縮漏れ等が生じる要因となる。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、適切なタイミングで内燃機関の摺動部分にオイルを供給することで、摺動部分を効率良く潤滑することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダ内で往復運動を行うピストンと、前記ピストンの運動が伝達されて回転運動を行うクランクシャフトと、前記クランクシャフトの摺動部分に、前記クランクシャフトの回転角に応じた所定のタイミングで潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記潤滑油供給手段は、前記クランクシャフトの回転角に基づいて、前記所定のタイミングで各気筒における前記クランクシャフトの摺動部分に潤滑油を分配することを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記クランクシャフトは、前記ピストンとコンロッドを介して連結されるクランクピンと、回転軸であるクランクジャーナルとを備え、前記潤滑油供給手段は、爆発行程が行われるタイミングで、爆発行程が行われる気筒に対応した前記クランクピンの摺動部分と、当該クランクピンの両側の前記クランクジャーナルの摺動部分に集中的に潤滑油を供給することを特徴とする。

第４の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダ内で往復運動を行うピストンと、
前記ピストンに前記ピストンの運動状態に応じた所定のタイミングで潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を備えたことを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記潤滑油供給手段は、各気筒における前記ピストンの運動方向に基づいて、前記所定のタイミングで各気筒における前記ピストンに潤滑油を分配することを特徴とする。

第６の発明は、第４又は第５の発明において、前記潤滑油供給手段は、前記ピストンが上昇するタイミングで、前記ピストンの下側から前記ピストンへ潤滑油を供給することを特徴とする。

第７の発明は、第１〜第６の発明のいずれかにおいて、前記潤滑油供給手段は、潤滑油を吐出するプランジャと、前記クランクシャフトの回転に応じて回転し、所定の回転位置で前記プランジャ内のオイルを圧縮して前記プランジャから吐出させるフェースカムと、を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、クランクシャフトの回転角に応じた所定のタイミングで潤滑油を供給することで、クランクシャフトの摺動部分に最も荷重のかかる所定のタイミングで潤滑油を供給することが可能となる。従って、摺動部分に油膜切れによる焼き付きが生じてしまうことを確実に抑止することができる。また、摺動部分に必要なタイミングで潤滑油を効率良く供給することができるため、潤滑油の供給量を最小限に抑えることができ、潤滑油供給手段を簡素に構成することが可能となる。

第２の発明によれば、各気筒におけるクランクシャフトの摺動部分に潤滑油を分配することで、各気筒で行われている行程に対応させて潤滑油を供給することが可能となる。従って、各気筒で行われている行程に応じて、各気筒のクランクシャフトの摺動部分に最も荷重がかかるタイミングで潤滑油を供給することが可能となる。

第３の発明によれば、爆発行程が行われる気筒に対応したクランクピンの摺動部分と、その両側のクランクジャーナルの摺動部分に潤滑油を供給することで、最も荷重のかかる爆発行程においてクランクピン、クランクジャーナルの摺動部分に油膜切れによる焼き付きが生じてしまうことを抑止できる。

第４の発明によれば、ピストンの運動状態に応じた所定のタイミングで潤滑油を供給することで、ピストンの摺動部分にオイルが供給され易い所定のタイミングで潤滑油を供給することが可能となる。従って、摺動部分に油膜切れによる焼き付きが生じてしまうことを確実に抑止することができる。また、摺動部分に必要なタイミングで潤滑油を効率良く供給することができるため、潤滑油の供給量を最小限に抑えることができ、潤滑油供給手段を簡素に構成することが可能となる。

第５の発明によれば、各気筒におけるピストンの運動方向に基づいてピストンの摺動部分に潤滑油を分配することで、摺動部分にオイルが供給され易い方向にピストンが運動しているタイミングで潤滑油を供給することが可能となる。

第６の発明によれば、ピストンが上昇するタイミングでピストンへ潤滑油を供給するため、ピストンへ供給されていたオイルが慣性によりピストンの下側へ排出されるタイミングで、新たな潤滑油をピストンへ供給することが可能となる。

第７の発明によれば、摺動部分に向けて潤滑油を吐出するプランジャと、クランクシャフトの回転に応じて回転し、所定の回転位置でプランジャ内のオイルを圧縮して吐出させるフェースカムとを備えたことにより、クランクシャフトの回転角またはピストンの運動状態に応じた所定のタイミングで潤滑油を供給することができる。

以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１にかかる内燃機関の潤滑油供給装置の構成を示す斜視図である。図１に示すように、内燃機関６０は４気筒の機関であって、オイルパン１０、オイルストレーナ１２、オイルフィルター１４、カムシャフト１６、ピストン１８、クランクシャフト２０、コンロッド２２、タイミングチェーン２４などの部材を有して構成されている。

クランクシャフト２０の近傍には、分配型オイルポンプ２６が配置されている。分配型オイルポンプ２６には、クランクシャフト２０に結合されたギヤ４５の回転がギヤ４０，４１を介して伝えられている。なお、クランクシャフト２０の回転をチェーン駆動により分配型オイルポンプ２６へ伝達してもよい。

図１中の矢印はオイルの循環する方向を示している。図１に示すように、オイルはオイルパン１０からオイルストレーナ１２、オイルフィルター１４を経由して分配型オイルポンプ２６へ送られる。分配型オイルポンプ２６は、クランクシャフト２０と同期して回転するギヤ４０の回転に基づいて、所定のタイミングでクランクシャフト２０に設けられた各クランクジャーナルへオイルを供給する。また、分配型オイルポンプ２６は、カムシャフト１６、ピストン１８、タイミングチェーン２４などの各部材へオイルを供給する。

図２は、ピストン１８、クランクシャフト２０、コンロッド２２、分配型オイルポンプ２６、シリンダブロック２８の位置関係を示す断面図である。また、図３は各気筒＃１〜＃４のピストン１８およびコンロッド２２と、クランクシャフト２０、シリンダブロック２８を示す側断面図である。図２に示すように、クランクシャフト２０にはクランクジャーナル２０ａとクランクピン２０ｂが設けられており、シリンダ１９に挿入された各気筒＃１〜＃４のピストン１８は、コンロッド２２を介してクランクシャフト２０のクランクピン２０ｂに連結されている。クランクジャーナル２０ａは、メタルベアリング（不図示）を介して、シリンダブロック２８のバルクヘッド２８ａに設けられた軸受部２８ｂとクランクキャップ３２との間に回動可能に支持されている。バルクヘッド２８ａには、クランクジャーナル２０ａへオイルを供給するためのオイル通路２８ｃが設けられており、オイル通路２８ｃはシリンダブロック２８の外側から軸受部２８ｂに達している。分配型オイルポンプ２６は、シリンダブロック２８の外側に配置されており、各気筒＃１〜＃４に対応したオイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄによってオイル通路２８ｃと接続されている。また、各気筒のピストン１８の下部には、ピストン１８へオイルを供給するためのオイルジェット２９がそれぞれ設けられている。

図３に示すように、各気筒＃１〜＃４に対応した各クランクピン２０ｂとその両側のクランクジャーナル２０ａは、油孔２０ｃ〜２０ｆによって接続されている。オイル通路２８ｃから軸受部２８ｂにオイルが供給されると、クランクジャーナル２０ａは供給されたオイルによって潤滑される。また、クランクジャーナル２０ａに供給されたオイルは、クランクシャフト２０の油孔２０ｃ〜２０ｆを通り、各クランクピン２０ｂに供給される。

各気筒＃１〜＃４に対応したクランクピン２０ｂに接続された油孔２０ｃ〜２０ｆは、互いに独立している。従って、シリンダブロック２８のオイル通路２８ｃから個別に各油孔２０ｃ〜２０ｆへオイルを供給することで、各気筒＃１〜＃４に対応したクランクピン２０ｂとその両側のクランクジャーナル２０ａへ個別にオイルを供給することが可能である。

図３は＃１気筒が圧縮上死点位置にある状態を示しており、＃１気筒に対応するクランクピン２０ｂが最上部に位置している。この状態で爆発行程が行われると、＃１気筒のコンロッド２２が下側に押され、＃１気筒のコンロッド２２とクランクピン２０ｂとの接触部（クランクピン２０ｂの上部、図３中に矢印Ａで示す）と、＃１気筒のクランクピン２０ｂの両側のクランクジャーナル２０ａとクランクキャップ３２との接触部（クランクジャーナル２０ａの下部、図３中に矢印Ｂで示す）が大きな荷重を受ける。従って、＃１気筒で爆発行程が行われるタイミングでは、＃１気筒に対応したクランクピン２０ｂと、その両側のクランクジャーナル２０ａに重点的に潤滑を行う必要がある。

一方、図３に示す状態では、＃２〜＃３気筒は爆発行程ではないため、＃２〜＃３気筒に対応したクランクピン２０ｂと、その両側のクランクジャーナル２０ａが受ける荷重は比較的小さい。

このため、本実施形態の装置では、分配型オイルポンプ２６により、爆発行程が行われる気筒に対応したクランクピン２０ｂとその両側のクランクジャーナル２０ａの軸受部（摺動部）へ集中的にオイルを供給するようにしている。

図４は、分配型オイルポンプ２６から各軸受部２８ｂへオイルを供給する経路を示す模式図である。図４において、シリンダブロック２８はオイルパン１０側（下側）から見た
状態を示している。図４に示すように、オイル通路２８ｃは、各気筒＃１〜＃４の両側の軸受部２８ｂにそれぞれ到達するように設けられている。分配型オイルポンプ２６に接続されたオイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄは、対応する気筒の両側の軸受部２８ｂに到達するオイル通路２８ｃと接続されている。従って、分配型オイルポンプ２６からオイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄへ個別にオイルを供給することで、特定の気筒の両側の軸受部２８ｂにオイルを供給することが可能である。オイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄは、各気筒で必要とされるオイルのみを供給するため、薄肉かつ細径のパイプで構成することができる。なお、オイルパン１０からオイルストレーナ１２、オイルフィルター１４を経由して分配型オイルポンプ２６へ到達する経路にかかる圧力は低負圧であるため、この経路についても薄肉パイプで構成することができる。

図５は、＃１気筒のクランクピン２０ｂに接続された油孔２０ｃとオイル通路２８ｃとの位置関係、および＃２気筒のクランクピン２０ｂに接続された油孔２０ｄとオイル通路２８ｃとの位置関係をそれぞれ示す模式図である。ここで、図５（Ａ）に示すクランクピン２０ｂは＃１気筒に対応したクランクピン２０ｂであり、図５（Ａ）は＃１気筒が爆発行程の開始直後にあるクランク角位置において、＃１気筒のクランクピン２０ｂに接続された油孔２０ｃと、オイル通路２８ｃとの位置関係を示している。また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）と同じクランク角位置において、＃２気筒のクランクピン２０ｂに接続された油孔２０ｄと、オイル通路２８ｃとの位置関係を示している。

図５（Ａ）に示すように、＃１気筒の爆発行程の開始直後では、クランクジャーナル２０ａにおける油孔２０ｃの角度位置とオイル通路２８ｃの角度位置が一致する。従って、分配型オイルポンプ２６から＃１気筒に対応したオイルデリバリーパイプ４４ａへオイルを送ると、オイル通路２８ｃを経由して＃１気筒の両側の軸受部２８ｂへオイルが送られ、クランクジャーナル２０ａにオイルが供給される。そして、クランクジャーナル２０ａに供給されたオイルは、油孔２０ｃを通って＃１気筒のクランクピン２０ｂへ供給され、クランクピン２０ｂとコンロッド２２の摺動部（軸受部）を潤滑する。

この場合、＃１気筒と＃２気筒の間の軸受部２８ｂにオイルが供給されることとなるが、図５（Ｂ）に示すように、＃２気筒に対応したクランクピン２０ｂに接続された油孔２０ｄとオイル通路２８ｃの角度位置は一致していない。従って、＃１気筒と＃２気筒の間の軸受部２８ｂへ供給されたオイルは＃２気筒に対応したクランクピン２０ｂへ供給されることがなく、爆発行程が行われている＃１気筒の両側のクランクジャーナル２０ａと、＃１気筒のクランクピン２０ｂに集中的にオイルを供給することが可能となる。

これにより、爆発行程においてクランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂが最も荷重を受ける部位に確実にオイルを供給することが可能となり、クランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂに油膜切れによる焼き付きが生じてしまうことを確実に抑止することができる。また、爆発行程が行われていない気筒に対応したクランクピン２０ｂとその両側のクランクジャーナル２０ａは、残留しているオイルにより潤滑が可能であるため、爆発行程が行われている気筒に集中的にオイルを供給することで、全気筒のクランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂを潤滑することができる。従って、分配型オイルポンプ２６のオイル供給能力を最小限に抑えることができ、オイルポンプの小型化を達成することが可能となる。

図６は、オイルの流れを示す模式図である。図６に示すように、オイルパン１０に溜まったオイルは、分配型オイルポンプ２６の作動により、オイルストレーナ１２、オイルフィルター１４を経由して分配型オイルポンプ２６へ送られる。分配型オイルポンプ２６では、爆発行程が行われている気筒に対応したオイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄへオイルを分配し、爆発行程が行われている気筒のクランクピン２０ｂとその両側のクランクジャーナル２０ａへオイルを供給する。４気筒の内燃機関では、クランク角１８０°毎にそれぞれの気筒で爆発行程が行われるため、クランク角１８０°毎に分配型オイルポンプ２６から各気筒＃１〜＃４へオイルが分配されることとなる。分配型オイルポンプ２６から各気筒＃１〜＃４に供給されたオイルは、オイルパン１０へ戻る。

また、分配型オイルポンプ２６からは、カムシャフト１６、ピストン１８、タイミングチェーン２４へオイルが供給される。この際、ピストン１８へのオイルの供給は、図２に示すオイルジェット２９から行う。

図７は、分配型オイルポンプ２６とその周辺の構造を示す模式図である。分配型オイルポンプ２６は、トロコイドポンプ３４、フェースカム３６、プランジャ３８を有して構成されている。トロコイドポンプ３４の回転軸３４ａにはギヤ４０が設けられている。図１で説明したように、ギヤ４０は、ギヤ４１を介してクランクシャフト２０に装着されたギヤ４５と係合しており、ギヤ４０及び回転軸３４ａはクランクシャフト２０の回転と同期して回転する。

フェースカム３６は、トロコイドポンプ３４のプランジャ３８側に設けられ、回転軸３４ａとともに回転する。フェースカム３６の前面には、円周方向に沿ってスラスト位置が変動するカム面３６ａが設けられている。

プランジャ３８はピストン３８ａ、シリンダ３８ｂ、ワンウェイバルブ３８ｃを有して構成されており、フェースカム３６上に各気筒＃１〜＃４に対応したプランジャ３８が気筒数配置されている。ピストン３８ａのフェースカム３６側の端部にはローラー３８ｄが設けられており、ピストン３８ａはバネ（不図示）によってフェースカム３６側へ付勢されている。ワンウェイバルブ３８ｃは、バネ３８ｅによってピストン３８ａ側へ付勢されており、プランジャ３８の先端にはオイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄが接続されている。

トロコイドポンプ３４とプランジャ３８はオイルパイプ４２によって接続されている。また、トロコイドポンプ３４には、オイルジェット２９、カムシャフト１６、タイミングチェーン２４等へオイルを供給するためのオイルパイプ４６が接続されている。また、トロコイドポンプ３４には、オイルフィルター１４からトロコイドポンプ３４へオイルを送るためのオイルパイプ４８が接続されている。

図８は、フェースカム３６に対するプランジャ３８の配置を示す模式図であって、オイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄ側からフェースカム３６を見た図である。図８に示すように、フェースカム３６の円周方向に設けられたカム面３６ａ上に４つのプランジャ３８が配置されている。４つのプランジャ３８は、各気筒＃１〜＃４に対応したクランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂへオイルを供給するもので、フェースカム３６の円周方向に角度９０°の間隔で配置されている。また、図７及び図８に示すように、フェースカム３６には、円周方向に１箇所、カム山３６ｂが設けられている。

このように構成された分配型オイルポンプ２６において、クランクシャフト２０の回転と同期して回転軸３４ａが回転するとトロコイドポンプ３４が作動する。これにより、オイルパイプ４８からトロコイドポンプ３４内に送られたオイルが、オイルパイプ４２を通ってプランジャ３８のシリンダ３８ｂ内へ送られる。また、トロコイドポンプ３４からオイルパイプ４６を通ってオイルジェット２９、カムシャフト１６、タイミングチェーン２４等へオイルが供給される。

また、回転軸３４ａの回転に伴ってフェースカム３６が回転し、プランジャ３８のピストン３８ａはフェースカム３６のカム面３６ａに倣ってスラスト方向に移動する。プランジャ３８の位置とカム山３３ｂの位置が一致していない状態では、ピストン３８ａが最もフェースカム３６側に位置しているため、オイルパイプ４２から送られたオイルがシリンダ３８ｂ内へ流入する。そして、フェースカム３６が回転してプランジャ３８の位置とカム山３３ｂの位置が一致すると、ピストン３８ａがオイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄ側へ移動し、シリンダ３８ｂ内のオイルが圧縮されてオイルの圧力が上昇する。

シリンダ３６ｂ内のオイルの圧力が、バネ３８ｅがワンウェイバルブ３８ｃを押す力を超えると、ワンウェイバルブ３８ｃがオイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄ側へ移動してワンウェイバルブ３８ｃが開く。これにより、高圧のオイルがオイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄのいずれかに流れ、シリンダブロック２８のオイル通路２８ｃを経由して対応する気筒のクランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂにオイルが供給される。このように、ピストン３８ａでシリンダ３８ｂ内のオイルを圧縮することで、爆発行程に対応した気筒のクランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂへ高圧かつ大量のオイルを確実に供給することが可能である。

ここで、クランクシャフト２０が２回転すると、フェースカム３６が１回転するようにギヤ４５とギヤ４０のギヤ比が設定されている。従って、図８に示すように、角度９０°間隔でフェースカム３６上にプランジャ３８を配置しておくことで、クランクシャフト２０が１８０°回転する毎に各気筒に対応したプランジャ３８から順次にオイルを吐出させることができる。４気筒の内燃機関では、＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われるため、図８に示すように、フェースカム３６の回転方向（矢印Ｃ方向）に対して、＃１→＃３→＃４→＃２の順で各気筒に対応したプランジャ３８を配置しておく。これにより、各気筒での爆発行程に対応させて、各プランジャ３８からオイルを吐出させることが可能となる。

なお、図７において、トロコイドポンプ３４内に調圧弁を設けておき、トロコイドポンプ３４内のオイルの圧力が所定値を超えた場合は、圧力をリリーフするためにオイルパイプ４６へ送るオイル量を増加させるようにしてもよい。これにより、シリンダ３８ｂ内のオイルの圧力が必要以上に上昇して、フェースカム３６のカム面３６ａとローラー３８ｄとの接触部に焼き付きが生じてしまうことを抑止できる。

以上説明したように実施の形態１によれば、分配型オイルポンプ２６から、爆発行程が行われる気筒に対応したクランクピン２０ｂとその両側のクランクジャーナル２０ａに集中してオイルを供給することが可能となる。これにより、最も荷重がかかるクランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂの摺動部分にオイルを集中的に供給することができる。また、分配型オイルポンプ２６のプランジャ３８から高圧のオイルを供給することができるため、クランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂの摺動部分に油膜切れによる焼き付きが生じてしまうことを確実に抑止することができる。また、爆発行程が行われていない気筒に対応するクランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂにおいては、残留しているオイルにより潤滑が可能であるため、爆発行程が行われている気筒に集中してオイルを供給することで、分配型オイルポンプ２６からのオイル吐出量を最小限に抑えることができる。従って、オイルポンプの小型化、製造コストの低減を実現することが可能となる。

また、オイルデリバリーパイプ４４ａ〜４４ｄから、クランクジャーナル２０ａ、クランクピン２０ｂへオイルを分配して供給することが可能となるため、シリンダブロック２８に気筒配列方向に延在するメインオイルホールを設ける必要がなくなる。これにより、シリンダブロック２８の形状を簡素に構成することが可能となり、シリンダヘッドボルトのネジ穴の近傍に亀裂が生じるなどの製造不良を確実に抑止するとともに、シリンダブロック２８の軽量化を達成することができる。また、シリンダブロック２８にメインオイルホールを設ける必要がなくなることで、シリンダヘッドボルトのネジ穴の深さを十分に深くすることができ、シリンダヘッドボルトの締め付け力を増大させることが可能となる。これにより、シリンダブロックとシリンダヘッドの間において、オイル漏れ、水漏れ、圧縮漏れ等が生じてしまうことを確実に抑止することが可能となる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２は、各気筒のピストン１８の運動に同期させて、ピストン１８へオイルを供給するものである。

図９は、ピストン１８の構造を示す模式図であって、図９（Ａ）はピストン１８の上面図を、図９（Ｂ）はピストンの水平方向からの断面図を示している。図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、ピストン１８にはリング状のオイル溜まり１８ａが設けられており、オイル溜まり１８ａからピストン１８の外周に向かってオイル孔１８ｂが設けられている。また、オイル溜まり１８ａの下部には、オイル溜まり１８ａへオイルを供給するためのオイル供給孔１８ｃと、オイル溜まり１８ａからオイルを排出するためのオイル排出孔１８ｄが設けられている。

オイル供給孔１８ｃは、オイルジェット２９の上部に位置している。オイルジェット２９から噴射されたオイルは、オイル供給孔１８ｃからオイル溜まり１８ａに入り、オイル孔１８ｂを通ってピストン１８とシリンダ１９の間に供給される。また、オイル溜まり１８ａに入った余剰なオイルはオイル排出孔１８ｄから排出される。

ピストン１８が往復運動する際に、ピストン１８が上昇するタイミングでは、慣性によりオイル溜まり１８ａ内のオイルに下向きの力がかかり、オイル溜まり１８ａ内のオイルがオイル排出孔１８ｄから流れ出す。従って、このタイミングでオイルジェット２９からオイルを噴射すると、オイル供給孔１８ｃからオイル溜まり１８内へ冷却されたオイルを容易に供給することができる。

一方、ピストン１８が下降するタイミングでは、慣性によりオイル溜まり１８ａ内のオイルに上向きの力がかかる。このタイミングでは、オイル排出孔１８ｄから殆どオイルが排出されないため、オイル溜まり１８ａ内にオイルが溜まった状態となる。従って、ピストン１８が下降するタイミングでは、オイルジェット２９からオイルを噴射してもオイル溜まり１８ａ内に新たにオイルを供給することはできない。

このため、本実施形態では、ピストン１８が上昇するタイミングでオイルジェット２９からオイルを噴射してオイル溜まり１８ａ内にオイルを供給し、ピストン１８が下降するタイミングではオイルジェット２９からのオイル噴射を停止させるようにしている。これにより、ピストン１８が上昇するタイミングにおいて、オイル溜まり１８ａ内のオイルをオイル排出孔１８ｄから排出すると同時に、オイル供給孔１８ｃからオイル溜まり１８ａ内に新たにオイルを供給することが可能となる。また、ピストンが下降するタイミングでは、オイルジェット２９からのオイル噴射を停止させるため、無駄なオイル噴射を抑制することができ、分配型オイルポンプ２６からのオイル吐出量を最小限に抑えることが可能となる。

図１０は、ピストン１８、クランクシャフト２０、オイルジェット２９、分配型オイルポンプ２６、シリンダブロック２８、の位置関係を示す断面図である。図１０に示すように、分配型オイルポンプ２６と各気筒のオイルジェット２９とはオイルデリバリーパイプ５０ａ〜５０ｄによって接続されている。そして、オイルデリバリーパイプ５０ａ〜５０ｄから各気筒のオイルジェット２９へオイルが送られる。

図１１は、分配型オイルポンプ２６から各オイルジェット２９へオイルを供給する経路を示す模式図であって、図４と同様にシリンダブロック２８をオイルパン１０側（下側）から見た状態を示している。分配型オイルポンプ２６は実施の形態１と同様に構成されており、分配型オイルポンプ２６から噴射されたオイルは、オイルデリバリーパイプ５０ａ〜５０ｄを通って各気筒のピストン１８の下部に設けられたオイルジェット２９へ送られる。

図１２及び図１３に基づいて、ピストン１８が上昇している気筒のオイルジェット２９のみにオイルを供給する方法を説明する。図１２は、各気筒でクランク角１８０°毎に行われる行程を示す模式図である。また、図１３は、図８と同様にフェースカム３６に対するプランジャ３８の配置を示す模式図である。

図１２に示すように、４気筒の内燃機関では、＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われる。最初のクランク角１８０°の区間（行程１）では、＃２気筒と＃３気筒が圧縮行程または排気行程となり、次のクランク角１８０°の区間（行程２）では、＃１気筒と＃４気筒が圧縮行程または排気行程となる。以降、クランク角１８０°毎に＃２及び＃３気筒、＃１及び＃４気筒が交互に圧縮行程、排気行程となる。

ピストン１８が上昇するのは、圧縮行程または排気行程であるため、クランクシャフト２０が１８０°回転する毎に、＃１及び＃４気筒のオイルジェット２９に対応したプランジャ３８と、＃２及び＃３気筒のオイルジェット２９に対応したプランジャ３８とから交互にオイルを噴射させる必要がある。このため、実施の形態２では、図１３に示すように、フェースカム３６のカム面３６ａ上に９０°の間隔で２つのカム山３６ｂを設け、フェースカム３６の円周方向に、＃２、＃３、＃１、＃４の順で各気筒に対応したプランジャ３８を角度９０°間隔で配置している。

そして、クランクシャフト２０が１回転するとフェースカム３６が１回転するようにギヤ４０とギヤ４５のギヤ比を設定している。これにより、クランクシャフト２０が１８０°回転すると、フェースカム３６も１８０°回転することとなる。

図１２に示す行程１では、＃２及び＃３気筒のオイルジェット２９に対応したプランジャ３８の位置とカム山３６ｂの位置が一致する。従って、＃２及び＃３気筒に対応したプランジャ３８からオイルが吐出され、＃２及び＃３気筒のオイルジェット２９から上昇しているピストン１８へオイルを供給することができる。

クランクシャフト２０が１８０°回転して次の行程２が行われると、フェースカム３６も１８０°回転し、＃１及び＃４気筒のオイルジェット２９に対応したプランジャ３８の位置とカム山３６ｂの位置が一致する。従って、＃１及び＃４気筒に対応したプランジャ３８からオイルが吐出され、＃１及び＃４気筒のオイルジェット２９から上昇しているピストン１８へオイルを供給することができる。以降、クランクシャフト２０が１８０°回転する度に、＃２及び＃３気筒に対応したプランジャ３８と、＃１及び＃４気筒に対応したプランジャ３８とから交互にオイルを噴射させることができる。

なお、図１１において、オイルデリバリーパイプ５０ａとオイルデリバリーパイプ５０ｄには同時にオイルが供給されるため、オイルデリバリーパイプ５０ａとオイルデリバリーパイプ５０ｄを共通にし、１つのプランジャ３８から＃１気筒及び＃４気筒のオイルジェット２９へオイルを供給してもよい。同様に、オイルデリバリーパイプ５０ｂとオイルデリバリーパイプ５０ｃを共通にし、１つのプランジャ３８から＃２気筒及び＃３気筒のオイルジェット２９へオイルを供給してもよい。これにより、プランジャ３８の総数を減らすことができ、分配型オイルポンプ２６の小型化、および製造コストの低減を達成することができる。

また、実施の形態１で説明したクランクシャフト２０へのオイル供給と、実施の形態２のピストン１８へのオイル供給を同時に行ってもよい。この場合、分配型オイルポンプ２６に実施の形態１及び実施の形態２に対応した２つのフェースカム３６を設け、双方のフェースカム３６上にクランクシャフト２０へオイルを供給するためのプランジャ３８とピストン１８へオイルを供給するためのプランジャ３８をそれぞれ設けることで、クランクシャフト２０とピストン１８の双方へオイルを供給することが可能となる。

また、クランクシャフト２０とピストン１８へオイルを送るためのフェースカム３６、プランジャ３８を共通に構成し、圧縮、排気行程となる気筒のピストン１８へオイルを供給するとともに、爆発行程となる気筒のクランクピン２０ｂ、クランクシャフト２０ａへオイルを供給してもよい。図１４は、クランクシャフト２０とピストン１８へオイルを送るフェースカム３６、プランジャ３８を共通に構成した例を示す模式図である。

図１４では、フェースカム３６の円周方向に４５°間隔で８個のプランジャ５２ａ〜５２ｆを設けている。各プランジャ５２ａ〜５２ｆの構成はプランジャ３８と同様である。２つのプランジャ５２ａは＃２，＃３気筒のピストン１８へオイルを供給し、２つのプランジャ５２ｂは＃１，＃４気筒のピストン１８へオイルを供給する。また、プランジャ５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆは、図１４に示すように＃４，＃２，＃１，＃３の各気筒のクランクピン２０ｂとその両側のクランクジャーナル２０ａへそれぞれオイルを供給する。

図１４の例では、クランクシャフト２０が１８０°回転する毎にフェースカム３６が９０°回転するようにギヤ４０とギヤ４５のギヤ比が設定されている。そして、フェースカム３６のカム面３６ａには、円周方向に４５°の角度を隔てて２つのカム山３６ｂが設けられている。図１４に示す状態からフェースカム３６が矢印Ｃ方向に回転すると、２つのカム山３６ｂによってプランジャ５２ａのピストンとプランジャ５２ｃのピストンが同時に押され、プランジャ５２ａ，５２ｃからオイルが吐出される。この状態でクランクシャフト２０の回転角は、図１２に示す行程１の開始時に設定しておく。これにより、プランジャ５２ａ，５２ｃから吐出されたオイルを、行程１で圧縮、排気行程にある＃２，＃３気筒のピストン１８へ供給するとともに、行程１で爆発行程にある＃４気筒のクランクピン２０ｂ、クランクジャーナル２０ａへ供給することができる。

次の行程２の開始時には、行程１の開始時からフェースカム３６が９０°回転し、カム山３６ｂによってプランジャ５２ｂのピストンとプランジャ５２ｄのピストンが同時に押される。これにより、行程２で圧縮、排気行程にある＃１，＃４気筒のピストン１８へオイルを供給するとともに、行程２で爆発行程にある＃２気筒のクランクピン２０ｂ、クランクジャーナル２０ａへオイルを供給することができる。以降同様に、クランクシャフトが１８０°回転する毎にフェースカム３６が９０°回転すると、圧縮、排気行程にあるピストン１８と、爆発行程にある気筒に対応したクランクピン２０ｂ、クランクジャーナル２０ａにオイルを順次供給することができる。

以上説明したように実施の形態２によれば、ピストン１８の運動方向に同期させてオイルジェット２９からピストン１８へオイルを供給するようにしたため、ピストン１８のオイル溜まり１８ａからオイルが排出されるタイミングで、オイル溜まり１８ａ内に新たにオイルを供給することが可能となる。従って、オイル溜まり１８ａ内に冷却されたオイルを効率良く供給することが可能となり、ピストン１８の潤滑、冷却を確実に行うことができる。これにより、ピストン１８に亀裂が生じたり、トップリング部に焼き付きが生じてしまうことを確実に抑止することができる。また、ピストン１８が下降するタイミングでは、オイルジェット２９からのオイル噴射を停止させるため、無駄なオイル噴射を抑制することができ、オイルポンプのオイル供給能力を最小限に抑えることが可能となる。

また、実施の形態２においても、オイルデリバリーパイプ５０ａ〜５０ｄから、オイルジェット２９へオイルを分配して供給することが可能となるため、シリンダブロック２８に気筒配列方向に延在するメインオイルホールを設ける必要がなくなる。従って、実施の形態１と同様に、シリンダブロック２８の形状を簡素にすることができ、シリンダヘッドの製造不良を確実に抑止するとともに、シリンダブロック２８の軽量化を達成することができる。そして、シリンダヘッドボルトのネジ穴の深さを十分に深くすることができるため、シリンダヘッドボルトの締め付け力を増大させることが可能となる。

実施の形態１にかかる内燃機関の潤滑油供給装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態１において、ピストン、クランクシャフト、コンロッド、分配型オイルポンプ、シリンダブロックの位置関係を示す断面図である。 各気筒＃１〜＃４のピストン及びコンロッドと、クランクシャフト、シリンダブロックを示す側断面である。 分配型オイルポンプから各軸受部へオイルを供給する経路を示す模式図である。 ＃１気筒、＃２気筒に対応したクランクピンに接続された油孔と、オイル通路との位置関係を示す模式図である。 実施の形態１におけるオイルの流れを示す模式図である。 分配型オイルポンプとその周辺の構造を示す模式図である。 実施の形態１において、フェースカムに対するプランジャの配置を示す模式図である。 ピストンの構造を示す模式図である。 実施の形態２において、ピストン、クランクシャフト、オイルジェット、分配型オイルポンプ、シリンダブロック、の位置関係を示す断面図である。 分配型オイルポンプから各オイルジェットへオイルを供給する経路を示す模式図である。 各気筒でクランク角１８０°毎に行われる行程を示す模式図である。 実施の形態２において、フェースカムに対するプランジャの配置を示す模式図である。 クランクシャフトとピストンへオイルを送るためのフェースカム及びプランジャを共通に構成した例を示す模式図である。

符号の説明

１８ ピストン
２０ クランクシャフト
２０ａ クランクジャーナル
２０ｂ クランクピン
２６ 分配型オイルポンプ
２２ コンロッド
２９ オイルジェット
３６ フェースカム
３８ プランジャ

Claims (7)

1. シリンダ内で往復運動を行うピストンと、
   前記ピストンの運動が伝達されて回転運動を行うクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトの摺動部分に、前記クランクシャフトの回転角に応じた所定のタイミングで潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の潤滑油供給装置。
2. 前記潤滑油供給手段は、前記クランクシャフトの回転角に基づいて、前記所定のタイミングで各気筒における前記クランクシャフトの摺動部分に潤滑油を分配することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の潤滑油供給装置。
3. 前記クランクシャフトは、前記ピストンとコンロッドを介して連結されるクランクピンと、回転軸であるクランクジャーナルとを備え、
   前記潤滑油供給手段は、爆発行程が行われるタイミングで、爆発行程が行われる気筒に対応した前記クランクピンの摺動部分と、当該クランクピンの両側の前記クランクジャーナルの摺動部分に集中的に潤滑油を供給することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の潤滑油供給装置。
4. シリンダ内で往復運動を行うピストンと、
   前記ピストンに前記ピストンの運動状態に応じた所定のタイミングで潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の潤滑油供給装置。
5. 前記潤滑油供給手段は、各気筒における前記ピストンの運動方向に基づいて、前記所定のタイミングで各気筒における前記ピストンに潤滑油を分配することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の潤滑油供給装置。
6. 前記潤滑油供給手段は、前記ピストンが上昇するタイミングで、前記ピストンの下側から前記ピストンへ潤滑油を供給することを特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の潤滑油供給装置。
7. 前記潤滑油供給手段は、
   潤滑油を吐出するプランジャと、
   前記クランクシャフトの回転に応じて回転し、所定の回転位置で前記プランジャ内のオイルを圧縮して前記プランジャから吐出させるフェースカムと、
   を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の潤滑油供給装置。

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