JP2007040134A - 内燃機関の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 油路構成の簡素化、小型化、軽量化及び低コスト化を図る。
【解決手段】
内燃機関により駆動されて作動油を加圧するオイルポンプと、油圧に基づいて作動する可変動弁機構と、作動油中の異物を捕獲するオイルフィルタ１８と、内燃機関以外の駆動源により駆動されて作動油を加圧する増圧器２０と、を有する。オイルポンプから可変動弁機構１５への油圧供給通路１６の途中の収容室１６Ａ内に、オイルフィルタ１８及び増圧器２０の可動部２２の双方を配設する。増圧器２０は、その作動状態にかかわらず油圧供給通路１６を連通状態に維持する非容積型ポンプである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁機構のような油圧により駆動される油圧駆動装置に関する。

内燃機関では、一般的に、内燃機関が発生する出力により回転駆動されるオイルポンプを備え、このオイルポンプにより加圧される作動油（潤滑油・機関油とも呼ぶ）の油圧に基づいて、可変動弁機構等の油圧アクチュエータを駆動するようになっている。特許文献１では、内燃機関の始動直後のようにオイルポンプにより十分な油圧が供給されない状況でも可変動弁機構を安定的に作動させることができるように、内燃機関以外のモータを駆動源とする電動式の補助油圧ポンプを設けている。
特開平１１−１３４２９号公報

上記の補助油圧ポンプやオイルポンプは、一般的に、所定容積の閉空間をピストン等により圧縮する、いわゆる容積型ポンプが用いられる。このような容積型ポンプは、負荷圧力に対して吐出量がほぼ一定である点で油圧ポンプに適しているものの、非作動時には油通路を遮断することとなる。このため、上記の補助油圧ポンプに容積型ポンプを用いた場合、オイルポンプが配設される主油圧供給通路とは別に、上記の補助油圧ポンプが配設される油圧供給通路を設け、かつ、この通路に、オイルタンク内に配設されるオイルストレーナや、作動油中の異物を捕獲するオイルフィルタや、作動油の逆流を防止する逆止弁等を設ける必要がある。このため、部品点数の増加による構成の複雑化や大型化やコストの増加等を招いてしまう。本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。

内燃機関により駆動されて作動油を加圧するオイルポンプと、油圧に基づいて作動する油圧アクチュエータと、を有する内燃機関の油圧駆動装置において、作動油中の異物を捕獲するオイルフィルタと、内燃機関以外の駆動源により駆動されて作動油を加圧する増圧器と、を有し、上記オイルポンプから油圧アクチュエータへの油圧供給通路の途中の収容室内に、上記オイルフィルタ及び増圧器の可動部の双方が配設されていることを特徴としている。

本発明によれば、オイルフィルタと増圧器とを備える内燃機関の油圧駆動装置で、構成の簡素化、小型化、軽量化及び低コスト化等の多大な効果を得ることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の油圧駆動装置の油圧システムを簡略的に示している。図中、白抜きの矢印は油通路を、細線は電気信号線を表している。

内燃機関のオイルタンク（オイルパン）１０内に貯留されている作動油は、オイルポンプ１１により加圧され、機関内部に形成されるオイルギャラリ１２を経て、様々な軸受部分や摺動部分等の潤滑部位１３へ送給されるとともに、後述する可変動弁機構（バルブ・タイミング・コントロール：ＶＴＣ）１５の他、油圧により作動する様々なアクチュエータ１４へ送給される。オイルポンプ１１は、内燃機関のクランクシャフトによって機械的に回転駆動される。可変動弁機構１５は、周知のように、吸気弁や排気弁（吸・排気弁）を駆動するカムシャフトとクランクシャフトとの回転位相を変化させることにより、吸・排気弁の開閉時期を連続的に変化させるもので、供給される油圧に応じて作動する。

オイルポンプ１１から可変動弁機構１５への油圧供給通路１６には、可変動弁機構１５への供給油圧を切換・制御するＶＴＣ制御バルブ１７と、可変動弁機構１５へ供給される作動油を加圧する増圧器２０と、作動油中の異物を捕獲（トラップ）するオイルフィルタ１８と、が設けられている。増圧器２０は、内燃機関以外の駆動源であるモータ２１と、このモータ２１へ供給される電流・電圧に応じて駆動されて作動油を加圧する可動部２２と、を有している。機関制御部（エンジン・コントロール・モジュール）１９は、周知のように各種制御処理を記憶及び実行する機能を有し、各種センサ類より検出される機関運転状態に基づいて、上記のＶＴＣ制御バルブ１７や増圧器２０のモータ２１へ制御信号を出力し、その動作を制御する。

そして本実施例では、上記のオイルフィルタ１８及び増圧器２０の可動部２２の双方が、オイルポンプ１１から可変動弁機構１５への油圧供給通路１６の途中の収容室１６Ａ内に配設されている。つまり、増圧器２０の可動部２２にオイルフィルタ１８が一体的に取り付けられており、言い換えると、収容室１６Ａ内に収容されるオイルフィルタ１８に対して増圧器２０を一体的に取り付けている。なお、増圧器２０による増圧が可変動弁機構１５のみに効果的に作用するように、オイルギャラリ１２からＶＴＣ制御バルブ１７のみに接続する油圧供給通路１６に収容室１６Ａが形成されている。

図１〜図３を参照して、上記オイルフィルタ１８と増圧器２０の具体的な構造について説明する。内燃機関のハウジングの一部であるシリンダブロック（あるいはシリンダヘッドやフロントカバー等）１には、油圧供給通路１６の一部として、上記収容室１６Ａと、この収容室１６Ａに接続するオイルポンプ１１側の上流側通路１６Ｂ及び変動弁機構１５側の下流側通路１６Ｃと、が形成されている。収容室１６Ａは、シリンダブロック１の側面１Ａに略有底筒状に穿設されており、その開口部２３に対向する底面２４に上流側通路１６Ｂの一端が開口しており、内周面２５の開口部２３寄りの部分に下流側通路１６Ｃの一端が開口している。

増圧器２０には、上記のモータ２１と可動部２２との間に、２本の固定ボルト２６によってシリンダブロック１の側面にガスケット２７を挟んで液密に固定される取付フランジ部２８が設けられる。可動部２２は、モータ２１により回転駆動される回転軸２９と、この回転軸２９に取り付けられる渦巻き状・スクリュー状のプロペラであるスクリュー部３０と、を備えている。オイルフィルタ１８は、上記のスクリュー部３０の周囲を覆う略円筒状をなす金網状・メッシュ状のフィルタ本体３１を有している。このフィルタ本体３１の先端には、収容室１６Ａ内に嵌合するリング状の鍔部３２が設けられ、フィルタ本体３１の根本側の端部は、上記の取付フランジ部２８上に設けられた基部３３に一体的に取り付けられている。このように、オイルフィルタ１８は増圧器２０の可動部２２に予め一体的に組み付けられており、この可動部２２を収容室１６Ａ内に挿入してボルト２６により増圧器２０をシリンダブロック１に固定することにより、オイルフィルタ１８と可動部２２とが収容室１６Ａ内に適切に収容配置される。

モータ２１により可動部２２を回転駆動すると、作動油が満たされた収容室１６Ａ内でスクリュー部３０が回動することにより、収容室１６Ａ内の作動油に対して、スクリュー部３０の先端側（図１〜図３の左側）から根本側（図１〜図３の右側）へ向かう軸流方向４０（図２参照）にエネルギーが与えられて、可変動弁機構１５への供給油圧が増圧される。

図５の上段に示すように、可変動弁機構１５へ油圧を供給して作動させるべきＶＴＣ作動領域Ｒ１は、低回転域から高回転域にわたって機関高負荷側に設定されている。一方、図５の下段に示すように、オイルポンプ１１により得られる油圧（増圧器２０の非作動状態で得られる油圧）Ｐ１は、機関回転数Ｎｅにほぼ比例して増減し、機関始動直後のような低回転域では、可変動弁機構１５を応答性良く安定して作動させるために必要な要求油圧ｔＰよりも低くなる。従って、ＶＴＣ作動領域Ｒ１のうちで、上記の油圧Ｐ１が要求油圧ｔＰ以下となる低回転側に、増圧器２０を作動する増圧器作動領域Ｒ２を設定している。これにより、機関始動直後のようにオイルポンプ１１単独では要求油圧ｔＰが得られない状況であっても、内燃機関以外のモータ２１を駆動源とする増圧器２０による増圧を行うことにより、要求油圧ｔＰ以上の油圧Ｐ２を確保して応答性良く可変動弁機構１５を作動することが可能となる。逆に言えば、無駄な増圧が行われることのないように、増圧器作動領域Ｒ２以外の機関運転域では増圧器２０を非作動としている。なお、油圧Ｐ１が上限値Ｐｍａｘを越えて過度に昇圧することのないようにリリーフ弁（図示省略）が設けられている。

次に、上記実施例の特徴的な技術思想及びその作用効果について列記する。但し、本発明は参照符号を付した実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、本発明が適用される油圧アクチュエータは、上記実施例のような吸・排気弁の開閉時期を変更する可変動弁機構に限らず、カム切換型やバルブリフト量・作動角を変更するような他の形式の可変動弁機構や、可変動弁機構以外のチェーンテンショナ等であっても良い。増圧器は、上記実施例のようなスクリュー部を備えるものに限らず、非作動状態でも油通路を閉塞しない、いわゆる非容積型ポンプであれば良い。

（１）内燃機関により駆動されて作動油を加圧するオイルポンプ１１と、油圧に基づいて作動する可変動弁機構１５のような油圧アクチュエータと、を有する内燃機関の油圧駆動装置において、作動油中の異物を捕獲するオイルフィルタ１８と、内燃機関以外のモータ２１等の（駆動源）により駆動されて作動油を加圧する増圧器２０と、を有し、上記オイルポンプ１１から油圧アクチュエータ１５への油圧供給通路１６の途中の収容室１６Ａ内に、上記オイルフィルタ１８及び増圧器２０の可動部２２の双方が配設されている。従って、増圧器とオイルフィルタとをそれぞれ別々に配設する場合に比して、油路構成の簡素化，小型化，軽量化及び低コスト化等の実用上多大な効果を奏することができる。

（２）上述したように所定容積の閉空間をピストン等により圧縮する容積型ポンプの場合、その非作動時には作動油を通流させることができないので、別途増圧器を配設するためのバイパス通路や逆止弁が必要となる。そこで上記実施例では、増圧器２０を、作動状態にかかわらず油圧供給通路１６を連通状態に維持する非容積型のポンプとしている。これにより、上述したバイパス通路や逆止弁を省略することができ、更なる簡素化・軽量化及び低コスト化を図ることができる。

（３）図３に示すように、可動部２２の可動領域２２Ａと収容室１６Ａの内周面３４との間には所定の間隙３５が確保されている。従って、増圧器２０の非作動時にも、作動油は上記の間隙３５を通して良好に流れることができ、可動部２２での圧力損失が悪影響を及ぼすことはない。

（４）増圧器２０は、その可動部２２がモータ２１により軸回りに回転駆動される回転軸２９と、この回転軸２９に取り付けられる螺旋状のプロペラのようなスクリュー部３０と、を有する簡素な形状の軸流式ポンプである。収容室１６Ａは、シリンダブロック１のような内燃機関のハウジングの側面１Ａに穿設される略有底筒状の簡素な形状であり、この収容室１６Ａの軸方向４０の両端部に、油圧供給通路１６の一部をなす上流側通路１６Ｂと下流側通路１６Ｃとが接続している。この収容室１６Ａ内に、略円筒状のオイルフィルタ１８と可動部２２とを同軸上に配置すれば良く、スペース効率に優れ、かつ、その組付作業も容易である。

（５）オイルフィルタ１８は、可動部２２に予め一体的に組み付けられている。このため、増圧器２０の可動部２２を収容室１６Ａ内に挿入して増圧器２０をシリンダブロック１に固定することにより、オイルフィルタ１８と可動部２２とが適切にオイルフィルタ１８と可動部２２とが収容室１６Ａ内に適切に収容配置されることとなり、作業能率に優れている。

（６）例えば、上記油圧アクチュエータが吸気弁又は排気弁の開閉時期を変更する可変動弁機構１５である場合、機関始動直後のように油圧不足を招き易い低回転時や極低温時や高温時にも、増圧器２０により可変動弁機構１５への供給油圧を増圧して、この可変動弁機構１５を安定して作動させることが可能となる。

本発明の一実施例に係る内燃機関の油圧駆動装置の要部を示す分解斜視図。 上記実施例の増圧器及びオイルフィルタを示す斜視図。 上記実施例の要部を示す断面対応図。 上記実施例の油圧システムを簡略的に示す構成図。 上段が増圧器作動領域及びＶＴＣ作動領域を示し、下段が機関回転数に応じた油圧の変化を示す説明図。

符号の説明

１…シリンダブロック（ハウジング）
１１…オイルポンプ
１５…可変動弁機構（油圧アクチュエータ）
１６…油圧供給通路
１６Ａ…収容室
１６Ｂ…上流側通路
１６Ｃ…下流側通路
１８…オイルフィルタ
２０…増圧器
２１…モータ
２２…可動部
３０…スクリュー部

Claims (6)

1. 内燃機関により駆動されて作動油を加圧するオイルポンプと、油圧に基づいて作動する油圧アクチュエータと、を有する内燃機関の油圧駆動装置において、
   作動油中の異物を捕獲するオイルフィルタと、
   内燃機関以外の駆動源により駆動されて作動油を加圧する増圧器と、を有し、
   上記オイルポンプから油圧アクチュエータへの油圧供給通路の途中の収容室内に、上記オイルフィルタ及び増圧器の可動部の双方が配設されていることを特徴とする内燃機関の油圧駆動装置。
2. 上記増圧器が、その作動状態にかかわらず油圧供給通路を連通状態に維持する非容積型ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の油圧駆動装置。
3. 上記可動部の可動領域と収容室の内面との間に所定の間隙が確保されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の油圧駆動装置。
4. 上記可動部が、軸回りに回転駆動される回転軸と、この回転軸に取り付けられるスクリュー部と、を有し、
   上記収容室が内燃機関のハウジングの側面に略有底筒状に穿設されており、この収容室の軸方向の両端部に油圧供給通路の一部をなす上流側通路と下流側通路とが接続しており、
   この収容室内に、略円筒状のオイルフィルタと可動部とが同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の油圧駆動装置。
5. 上記オイルフィルタが可動部に予め一体的に組み付けられていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の油圧駆動装置。
6. 上記油圧アクチュエータが、吸気弁又は排気弁の開閉時期を変更する可変動弁機構であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の油圧駆動装置。

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