JP2006266208A - オイル供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル貯留部とこの主オイル貯留部を補助する少なくとも１つの副オイル貯留部のそれぞれに貯留されているオイルを吸い上げてエンジン各部に供給するオイル供給装置において、ポンプを単一にしながらも十分なオイル供給機能を維持できる技術を提供する。
【解決手段】主オイル貯留部１０と副オイル貯留部２０に貯留されているオイルを吸い上げる単一のオイルポンプ３０と、オイルポンプ３０の吐出圧の低下に基づいて副オイル貯留部２０からオイルポンプ３０への副吸引流路４１を遮断する吸引遮断機構５０が備えられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、主オイル貯留部とこの主オイル貯留部を補助する少なくとも１つの副オイル貯留部のそれぞれに貯留されているオイルを吸い上げてエンジン各部に供給するオイル供給装置に関する。

オイル貯留部として分割された２つのオイル溜室を備えた内燃機関において、それぞれのオイル溜室に配置された２つのオイル吸い上げ管路を通じてデュアルポンプが各オイル溜室からのオイルを吸い上げて内燃機関の各部に供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術では、車両姿勢の変化を通じてオイル貯留部においてオイルが偏在したときでも、有効にオイル貯留部からオイルを調達することができるという利点が得られるという反面、オイル吸い上げポンプをデュアルタイプにしなければならず、デュアルポンプがもつシングルポンプに比較しての占有スペースと重量の増大化及び高コストが無視できない問題点として残っている。

特表２００４−５１９５８７号公報（段落番号００１２−００１３、図１）

前述した従来技術の問題点を避けるためにオイル吸い上げポンプを単一にした場合、一方のオイル貯留部が空になるかあるいはオイル吸い上げ管路の吸い込み口でオイル切れが発生すると、オイル吸い上げポンプが空気を吸い込むことになり、もはやこのオイル吸い上げポンプは満たされている方のオイル貯留部からのオイル吸い上げも不可能となり、オイル供給機能を失ってしまう。

このような実状に鑑み、本発明の課題は、主オイル貯留部とこの主オイル貯留部を補助する少なくとも１つの副オイル貯留部のそれぞれに貯留されているオイルを吸い上げてエンジン各部に供給するオイル供給装置において、ポンプを単一にしながらも十分なオイル供給機能を維持できる技術を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明によるオイル供給装置の特徴構成は、前記主オイル貯留部と前記副オイル貯留部に貯留されているオイルを吸い上げる単一のオイルポンプと、前記オイルポンプの吐出圧の低下に基づいて前記副オイル貯留部から前記オイルポンプへの副吸引流路を遮断する吸引遮断機構とを備えることである。

この特徴構成では、分割された２つのオイル溜室としての主オイル貯留部と前記副オイル貯留部に貯留されているオイルが単一のオイルポンプで吸い上げられていくが、一時的に副オイル貯留部に貯留するオイルが少なくなるとオイルとともに空気も吸い上げられ、その結果オイルポンプの吐出圧低下が生じる。その際、吸引遮断機構がオイルポンプの吐出圧の低下に応答して副オイル貯留部からオイルポンプへの副吸引流路を遮断することで、主オイル貯留部からのみオイルが吸い上げられ、オイルポンプへの空気の進入が阻止されるので、オイルポンプの吐出圧の低下が解消されることになる。吐出圧が元の基準圧に復帰すると吸引遮断機構は副吸引流路を遮断から開放に切り換えるが、副オイル貯留部にオイルが十分に確保されるまでこの副吸引流路の遮断と開放が繰り返され、これにより少なくともオイルポンプの吐出圧の連続的な低下は防止されるので、この単一のオイルポンプによるオイル供給の機能が損なわれることはない。

本発明では、一般に内燃機関におけるオイル溜を複数の室に区分けする際、場合によっては貯留量が零近くになりうるオイル溜室と基本的には常にオイルが確保されるように設計されるオイル溜室に分けられるが、ここでは常にオイルが確保されるように設計されたオイル溜室が主オイル貯留部として、場合によってはオイルが確保されない事態が考えられるオイル溜室が副オイル貯留部として設定されていることにする。そこで、副オイル貯留部において少なくともオイルが十分に確保されなくなり、つまり副オイル貯留部からオイルを吸引する際に空気が混ざり始めることによりオイルポンプの低下が生じると、その副吸引流路が吸引遮断機構によって遮断されるので、オイルポンプの吐出圧の異常低下、結果的にはオイル供給不良が未然に防止される。従って、オイル供給装置の低コスト化と省スペース化を享受するために、複数のオイル貯留部からオイルを吸い上げるポンプを単一にしながらも、万一副オイル貯留部のオイルが不十分となっても、十分なオイル供給機能を維持することができる。

前記吸引遮断機構の具体的な実施形態の１つとして、この吸引遮断機構が前記オイルポンプの吐出側流路から分岐したパイロット圧流路と、前記パイロット圧流路から得られた油圧によって操作される油圧操作式開閉弁とを有することが提案される。オイルポンプの吐出圧に準じる圧力を有するパイロット圧流路をオイルポンプの吐出側流路から副吸引流路まで延設して、このパイロット圧によって操作される油圧操作式開閉弁で副吸引流路を遮断することにより、オイルポンプの吐出圧の低下時には迅速に副吸引流路を遮断する機構が電気的な制御なしに油圧回路だけで実現する。その際、オイルポンプの吐出圧が元に復帰した段階でこの油圧操作式開閉弁を開放側にスムーズに切り換えるためには、前記パイロット圧流路からの油圧に抵抗する、バネなどの付勢手段を備えていると好都合である。

もちろん、前記吸引遮断機構を、前記オイルポンプの吐出圧を検出する圧力検出センサと、前記圧力検出センサからの検出信号に基づいて前記副吸引流路を遮断する電磁操作式開閉弁とから構成することも可能である。このような実施態様においては、圧力検出センサは種々のタイプが流通しているので、仕様に合わせて最適なものを選択し、そのような圧力検出センサからの検出信号に基づいてオイルポンプの吐出圧が一定に維持されている限り副吸引流路を開放し、オイルポンプの吐出圧が所定値以下になれば副吸引流路を遮断するように電磁操作式開閉弁を制御するプログラムをコントローラに実装するとよい。

パイロット圧操作タイプであれ、電磁操作タイプであれ、オイルポンプの吐出圧低下に応答して副吸引流路を遮断するとともに、吐出圧の復帰に応答して副吸引流路を開放する開閉弁において、その閉鎖操作の応答性は速い方が望ましいが、その開放操作の応答性も同様に速い場合、閉鎖操作と開放操作を頻繁に繰り返すチャタリングの弊害が生じる可能がある。この問題をできるだけ回避するためには、開放操作が閉鎖操作に較べて遅延するようなヒステリシスを開閉弁に与えることが効果的である。開閉弁が電磁操作タイプの場合制御プログラムで任意のヒステリシスを与えることができるし、開閉弁がパイロット圧操作タイプの場合スプールのランド部の形状を細工したり、遅延絞りを設けたりすることによってヒステリシスを与えることができる。

まず、本発明によるオイル供給装置の原理を図１に示された模式図を用いて説明する。ここでは、オイルパンとして形成された主オイル貯留部１０と、サブオイルパンとして形成された副オイル貯留部２０に貯留されたオイルが単一のオイルポンプ３０によって吸い上げられ、エンジン各部に供給される。エンジン各部に供給されたオイルはいずれ主オイル貯留部１０と副オイル貯留部２０に回収される。主オイル貯留部１０は十分な大きさを備えており、オイルが底をつくということはないが、副オイル貯留部２０は予備的なものであり、車両の傾斜などによっても少なくとも部分的にオイルが底をつくといったことは想定されている。主オイル貯留部１０とオイルポンプ３０は主吸引流路４０で接続されており、副オイル貯留部２０とオイルポンプ３０はその一端を副オイル貯留部２０に配置するとともにその他端を主吸引流路４０に接続している副吸引流路４１を介して接続されている。副オイル貯留部２０から吸引されたオイルは途中で主オイル貯留部１０から吸引されたオイルと合流してオイルポンプ３０に流入するように構成されている。

前述したように副オイル貯留部２０ではオイルの確保が十分でなくなり、副吸引流路４１の吸引口４１ａがオイルで満たされない事態も想定されるので、そのような状況下ではオイルポンプ３０が副吸引流路４１の吸引口４１ａから空気を吸い続けないように、副吸引流路４１を遮断する吸引遮断機構５０が設けられている。この吸引遮断機構５０は、副吸引流路４１の吸引口４１ａから吸い上げたオイルに空気が混ざることによりオイルポンプの吐出圧：Ｐが低下し、所定値：Ｐ1を下回った場合（Ｐ＜Ｐ1）に、この所定値：Ｐ1を下回った吐出圧：Ｐに応答して副吸引流路４１を遮断して、副吸引流路４１を通じて空気がオイルポンプ３０に進入することを阻止する。この場合でも、オイルポンプ３０は主オイル貯留部１０からだけオイルを吸引して、供給流路６０を通じてオイルをエンジン各部に供給することができる。副吸引流路４１を遮断することにより再び吐出圧：Ｐが所定値：Ｐ1以上に復帰した場合や、副吸引流路４１の吸引口４１ａから空気が入り込まない程度に副オイル貯留部２０にオイルが貯留されてオイルポンプの吐出圧：Ｐは所定値：Ｐ1以上に維持されている場合には、副吸引流路４１は連通状態となるので、オイルポンプ３０は主オイル貯留部１０と副オイル貯留部２０の両方からオイルを吸引して、供給流路６０を通じてオイルをエンジン各部に供給する。

このような吸引遮断機構５０は、所定値：Ｐ1を下回った吐出圧：Ｐに応答して副吸引流路４１を遮断する開閉弁で実現することができるが、その操作方式としては、吐出圧：Ｐをパイロット操作圧とするパイロット圧操作式、吐出圧：Ｐを電気的に検出して得られた検出信号に基づいて開閉弁を開閉切り換えする電磁操作式などが挙げられる。

図２には、本発明によるオイル供給装置の好適な実施形態の１つが示されている。ここでは、吸引遮断機構５０の主要構成要素としてパイロット圧操作式の開閉弁（油圧操作式開閉弁）５１が採用されている。副オイル貯留部２０は主オイル貯留部１０から離れて配置されており、両者によって自動車エンジン用のオイルパンを作り出している。主オイル貯留部１０とオイルポンプ３０はパイプ製の主吸引流路４０で接続されており、この主吸引流路４０の途中に副オイル貯留部２０から延びているパイプ製の副吸引流路４１が合流している。オイルポンプ３０の吐出側の供給流路６０からパイロット圧流路５２が分岐している。

開閉弁５１は、油圧ピストン５１ａ、油圧ピストン５１ａに連結されたピストンロッド５１ｂ、ピストンロッド５１ｂの先端に設けられた弁体５１ｃ、油圧ピストン５１ａを一方方向に付勢するバネ５１ｄを備えている。油圧ピストン５１ａの一方の面と弁ハウジングによって規定されるチャンバにはパイロット圧流路５２が開口しており、油圧ピストン５１ａの他方の面にはバネ５１ｄが接当しており、パイロット圧流路５２を通じてのパイロット圧、つまりオイルポンプ３０の吐出圧：Ｐとバネ５１ｄによる付勢圧とのバランスによりピストン５１ａの位置が決定される。吐出圧：Ｐが所定値：Ｐ1を下回っている限りピストン５１ａはバネ５１ｄの付勢力に負けて弁体５１ｃが副吸引流路４１の吸引口４１ａに形成されている弁座に密着して副吸引流路４１を遮断するように、バネ５１ｄの付勢力が設定されている。所定値：Ｐ1は自動車の走行に要求される最低限の油圧に設定されるのが好ましい。

主オイル貯留部１０には当然として副オイル貯留部２０にもオイルが十分に確保されている状況で、オイルポンプ３０が作動すると、供給流路６０が十分な吐出圧：Ｐになるので、この吐出圧：Ｐがパイロット油圧としてパイロット圧流路５２を通じて油圧ピストン５１ａに伝達され、油圧ピストン５１ａはバネ５１ｄの付勢力に抗して下方に移動し、弁体５１ｃを弁座から離間させ、副吸引流路４１を開放する。その結果、オイルポンプ３０は、主吸引流路４０と副吸引流路４１を通じて主オイル貯留部１０と副オイル貯留部２０の両方からオイルを吸引し、供給流路６０に十分な吐出圧を維持しながら（Ｐ＞Ｐ1）オイルをエンジン各部に供給する。この状況が図２（イ）に示されている。

副オイル貯留部２０のオイルが不足し始めると、オイルポンプ３０は副吸引流路４１を通じて空気混じりのオイルを吸い上げることになり、その吐出圧：Ｐが低下する。吐出圧：Ｐが所定値：Ｐ1を下回ると（Ｐ＜Ｐ1）、バネ５１ｄの付勢力がパイロット油圧に打ち勝ち、油圧ピストン５１ａは上方に移動し、弁体５１ｃを弁座に密着させ、副吸引流路４１を遮断する。これにより、オイルポンプ３０はオイルが不足している副オイル貯留部２０から空気混じりのオイルを吸い上げることがなくなり、主オイル貯留部１０からのみオイルを吸い上げ、その吐出圧：Ｐを回復させる。この状況が図２（ロ）に示されている。

これにより、このオイル供給装置では、主オイル貯留部１０とこの主オイル貯留部１０を補助する少なくとも１つの副オイル貯留部２０のそれぞれに貯留されているオイルを単一のオイルポンプ３０で吸い上げてエンジン各部に供給しているにもかかわらず、吐出圧：Ｐが自動車の走行に要求される最低限の油圧値：Ｐ1以上に維持されることになる。

上述した実施形態の説明では、吸引遮断機構５０にピストン操作される開閉弁が採用されていたが、バネ復帰するパイロット圧操作式のスプール開閉弁を採用してもよい。この場合、副吸引流路４１の吸引口４１ａに弁座を形成する必要はなく、市販のスプール開閉弁を副吸引流路４１に介装するとよい。

また、また図３に模式的に示されているように、オイルポンプ３０の吐出圧：Ｐを検出する圧力センサ５５を電磁操作式開閉弁５３に制御信号を与えるコントローラ５４を付加する構成を採用してもよい。コントローラ５４には、圧力センサ５５が所定値：Ｐ1以上の吐出圧：Ｐを検出している限り電磁操作式開閉弁５３を開放操作し、圧力センサ５５が所定値：Ｐ1を下回る吐出圧：Ｐを下の液面レベルを検出すると電磁操作式開閉弁５３を閉鎖操作する制御プログラムが実装される。このように、開閉弁５３を電子制御する利点の１つとして、開放操作が閉鎖操作に較べて遅延するようなヒステリシスを簡単に実現できることが挙げられる。もちろん、前述したパイロット圧操作式のスプール開閉弁５１においても、遅延絞りを設けたりスプールのランド部の形状を調整したりすることでヒステリシスを作り出すことは可能である。

上述した実施の形態では、１つだけの副オイル貯留部２０しか説明されていなかったが、副オイル貯留部２０が複数存在していても、本発明は有効である。必要なことは、各副オイル貯留部２０に接続されている副吸引流路４１を主吸引流路４０に合流させるとともに、オイルポンプ３０の吐出圧：Ｐが所定値：Ｐ1を下回った際に該当する副吸引流路４１を遮断する吸引遮断機構５０を配備することである。

種々の実施形態を用いた以上の説明から明らかなように、本発明によるオイル供給装置の重要な点は、主オイル貯留部１０とこの主オイル貯留部１０を補助する少なくとも１つの副オイル貯留部２０のそれぞれに貯留されているオイルを単一のオイルポンプ３０で吸い上げる構成を採用しながらも、副オイル貯留部２０の貯留オイル量が不十分な状態に陥ってもオイル供給機能を維持できることである。

本発明によるオイル供給装置の原理を説明する原理図 本発明によるオイル供給装置の１つの実施形態を示す模式図で、（イ）は吐出圧：Ｐが所定値：Ｐ1より高い状況、（ロ）は吐出圧：Ｐが所定値：Ｐ1より低い状況を示している。 本発明によるオイル供給装置の別な実施形態を示す模式図

符号の説明

１０：主オイル貯留部
２０：副オイル貯留部
３０：オイルポンプ
４０：主吸引流路
４１：副吸引流路
５０：吸引遮断機構
５１：パイロット圧操作式開閉弁
５２：パイロット圧流路
５３：電磁操作式開閉弁
６０：供給流路

Claims (5)

1. 主オイル貯留部とこの主オイル貯留部を補助する少なくとも１つの副オイル貯留部のそれぞれに貯留されているオイルを吸い上げてエンジン各部に供給するオイル供給装置において、
   前記主オイル貯留部と前記副オイル貯留部に貯留されているオイルを吸い上げる単一のオイルポンプと、
   前記オイルポンプの吐出圧の低下に基づいて前記副オイル貯留部から前記オイルポンプへの副吸引流路を遮断する吸引遮断機構とを備えるオイル供給装置。
2. 前記吸引遮断機構が、前記オイルポンプの吐出側流路から分岐したパイロット圧流路と、前記パイロット圧流路から得られた油圧によって操作される油圧操作式開閉弁とを有する請求項１に記載のオイル供給装置。
3. 前記油圧操作式開閉弁が、前記パイロット圧流路からの油圧に抵抗する付勢手段を備えている請求項２に記載のオイル供給装置。
4. 前記吸引遮断機構が、前記オイルポンプの吐出圧を検出する圧力検出センサと、前記圧力検出センサからの検出信号に基づいて前記副吸引流路を遮断する電磁操作式開閉弁とを有する請求項１に記載のオイル供給装置。
5. 前記開閉弁が、開放操作が閉鎖操作に較べて遅延するヒステリシスを有する請求項２から４のいずれか一項に記載のオイル供給装置。

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