JP2016173086A - 潤滑油の排出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な潤滑油の量を低減してオイルパンを小型化・軽量化する。
【解決手段】潤滑油の排出装置は、回転部材であるカムシャフト１７ａが組み込まれる収容室としてのロッカー室２２を有し、ロッカー室２２には潤滑油が供給される。カムシャフト１７ａには排出通路４３が設けられ、一端部はロッカー室２２の外部に突出しており、他端部にはロッカー室２２に開口する流入口４２が設けられている。外部と排出通路４３とを連通させる流出口４５がカムシャフト１７ａの一端部に設けられ、カムシャフト１７ａの回転時に排出通路４３内の潤滑油は遠心力により外部に排出される。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転部材が組み込まれる収容室内の潤滑油を外部に排出する潤滑油の排出装置に関する。

エンジンやエンジン動力を駆動輪に伝達するための動力伝達経路には、回転軸等からなる複数の回転部材が設けられている。それぞれの回転部材は軸受によりケースに回転自在に支持されるとともに、隣り合う他の部材に対してカムやギヤを介して運動を伝達する。このため、回転部材は摺動接触する部分を有しており、摺動接触する部分等の被潤滑部の潤滑と冷却とを行うために、被潤滑部には潤滑油が供給される。

例えば、エンジンは、クランクシャフトが組み込まれるクランクケースと、ピストンが組み込まれるシリンダブロックとを有し、ピストンの往復動がクランクシャフトの回転運動に変換される。シリンダブロックに取り付けられるシリンダヘッドには、特許文献１に記載されるように、燃焼室に連通する吸気口と排気口とが形成されており、吸気口は吸気バルブにより開閉され、排気口は排気バルブにより開閉される。吸気バルブと排気バルブは、動弁機構によりクランクシャフトの回転に連動して開閉駆動される。動弁機構はクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトと、カムシャフトに設けられたカムに一端が当接するロッカーアームとを有し、ロッカー室内に組み込まれる。カムシャフトは、チェーン室内に組み込まれたタイミングチェーンを介してクランクシャフトにより駆動される。

オイルパンのオイル室を、クランク室に連通する主オイル室とこれに隣接する副オイル室とに区画し、主オイル室の潤滑油を供給ポンプにより被潤滑部に供給し、回収ポンプにより副オイル室の潤滑油を主オイル室に戻すようにした４サイクルエンジンの潤滑装置が、特許文献２に記載されている。この潤滑装置においては、チェーン室は、シリンダブロックのカム軸配置室とオイルパン内とを連通している。

特許文献３に記載されたエンジン工具は、吐出流路が設けられたカムシャフトを有しており、潤滑油を吐出するポンプはカムシャフトにより回転駆動される。ポンプの吸込部は、エンジンの姿勢に応じて、オイル室と、クランク室とロッカーアーム室に断続的に連通する。ポンプの吐出穴から吐出された潤滑油は、カムシャフトに設けられた吐出通路に連通する吐出口からクランク室に供給され、吐出流路からロッカーアーム室に供給される。

特開２００８−３１９７２号公報 特開２００８−２４５５号公報 特開２０１０−１７４８２９号公報

上述のように、エンジンは、回転部材であるカムシャフトが組み込まれるロッカーアーム室つまりバルブロッカー室、および回転部材であるタイミングチェーンが組み込まれるチェーン室を有している。バルブロッカー室およびチェーン室には、オイルパンに収容された潤滑油がオイルポンプにより供給される。これにより、被潤滑部としての回転部材の摺動接触を被潤滑部としてこれには潤滑油が塗布される。

クランクシャフトの回転数つまりエンジン回転数が増加すると、エンジンにより駆動されるオイルポンプからの潤滑油の吐出量が増加することになる。回転部材であるカムシャフトが組み込まれるバルブロッカー室に過度の潤滑油が供給されると、バルブロッカー室からオイルパンへの潤滑油の戻り効率が悪化することになる。このため、オイルパンに収容される潤滑油の油量を増加しなければならず、オイルパンを大型化しなければならなくなる。しかも、カムシャフトが潤滑油内に深く沈み込んだ状態となると、カムシャフトに設けられたカムがカムシャフトの回転により潤滑油を撹拌することになり、カムシャフトに加わる撹拌抵抗が増加する。

このように、回転部材が組み込まれる収容室内に過度の潤滑油が供給されると、回転部材に回転抵抗が加わるとともに、収容室内に供給される潤滑油が充填されるオイルパンのサイズを大型化しなければならないという問題点がある。

本発明の目的は、回転部材の潤滑に必要な潤滑油の量を低減し、該回転部材が組み込まれる収容室に潤滑油を供給するためのオイルパンを小型化・軽量化し得るようにすることにある。

潤滑油の排出装置は、回転部材が組み込まれ、潤滑油が供給される収容室を形成するケース内から潤滑油を外部に排出する潤滑油の排出装置であって、前記回転部材の一端部を前記ケースの外部に突出させて前記回転部材を前記ケースに回転自在に装着し、前記収容室に開口する流入口を前記回転部材の他端部に設け、前記流入口に連通する排出通路を前記回転部材の内部に設け、前記ケースの外部と前記排出通路とを連通させる流出口を前記回転部材の一端部に設け、前記回転部材の回転時に前記排出通路内の潤滑油を遠心力により前記ケースの外部に排出するようにした。

潤滑油の排出装置は、ケース内に組み込まれて回転駆動される回転部材には、排出通路が設けられており、回転部材の一端部はケース外部に突出しており、一端部には排出通路に連通する流出口が設けられ、他端部には排出通路に連通する流入口が設けられている。回転部材の回転時には、排出通路内の潤滑油が遠心力により排出口から外部に排出されるのが、ケース内の潤滑油の油面が過度に上昇することが防止される。これにより、回転部材に回転抵抗力が加わることなく、回転部材を円滑に駆動することができる。さらに、回転部材の潤滑に必要な潤滑油の量を低減し、該回転部材が組み込まれる収容室に潤滑油を供給するためのオイルパンを小型化・軽量化することができる。

潤滑油の排出装置が設けられ、チェーンカバーと左バンクのヘッドカバーとが取り除かれた状態のエンジンを示す正面図である。 図１の右側面図である。 図２に示されたカムシャフトの一部省略拡大断面図である。 図３におけるＡ−Ａ線断面図である。 突起部の変形例を示す断面図である。 カムシャフトの変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示されるように、エンジン１０は、図１において左右２つのシリンダブロック１１ａ，１１ｂを有している。両方のシリンダブロック１１ａ，１１ｂの間にはクランクシャフト１２が回転自在に装着される。シリンダブロック１１ａ，１１ｂには、図２において二点鎖線で示されるように、複数のシリンダボア１３が形成されており、それぞれのシリンダボア１３にはピストン１４が水平方向に往復動自在に装着され、ピストン１４の往復動によりクランクシャフト１２が回転駆動される。図１および図２は、４気筒の４サイクルエンジンであり、左右のシリンダブロック１１ａ，１１ｂには、ピストン１４が２つずつ装着される。このように、エンジン１０は、クランクシャフト１２の左右両側にシリンダブロック１１ａ，１１ｂが配置される水平対向ピストン型である。

それぞれのシリンダブロック１１ａ，１１ｂには、シリンダヘッド１５ａ，１５ｂが取り付けられ、シリンダブロック１１ａ，１１ｂとシリンダヘッド１５ａ，１５ｂとによりエンジン本体１０ａが構成される。このエンジン１０はクランクシャフト１２が車両の前後方向を向くように、縦置きに配置される。図２に示されるように、回転部材である吸気用のカムシャフト１６ａと、回転部材である排気用のカムシャフト１７ａがシリンダヘッド１５ａに回転自在に装着され、排気用のカムシャフト１７ｂは吸気用のカムシャフト１７ａよりも下方に配置される。シリンダブロック１１ａには、それぞれのシリンダボア１３により形成され燃焼室に開口する吸気ポートと排気ポートが２つずつ設けられており、吸気ポートは吸気バルブにより開閉され、排気ポートは排気バルブにより開閉される。吸気バルブと排気バルブは図２においては図示省略されている。

吸気用のカムシャフト１６ａには、吸気バルブを開閉駆動するために、４つのカム１８が設けられ、排気用のカムシャフト１７ａには、排気バルブを開閉駆動するために、４つのカム１９が設けられている。

図２は、図１において右側（左バンク側）に配置されるシリンダヘッド１５ａを示しており、左側（右バンク側）のシリンダヘッド１５ｂにも、同様に、吸気用のカムシャフト１６ｂと排気用のカムシャフト１７ｂが回転自在に装着され、吸気用のカムシャフト１６ｂには、吸気バルブを開閉駆動するために、４つのカムが設けられ、排気用のカムシャフト１７ｂには、排気バルブを開閉駆動するために、４つのカムが設けられている。

図１に示されるように、シリンダヘッド１５ａにはヘッドカバー２１ａが取り付けられ、シリンダヘッド１５ｂにはヘッドカバー２１ｂが取り付けられる。図１においてはヘッドカバー２１ａが二点鎖線で示され、図２においては、ヘッドカバー２１ａがシリンダヘッド１５ａから取り外された状態を示す。シリンダヘッド１５ａとヘッドカバー２１ａは、内部にロッカー室２２を形成するためのケース２３を構成する。同様に、シリンダヘッド１５ｂとヘッドカバー２１ｂとにより構成されるケースによりその内部にはロッカー室が形成される。

吸気用のカムシャフト１６ａの一端部は、ケース２３の外部つまりシリンダヘッド１５ａの前方に突出し、排気用のカムシャフト１７ａの一端部も、ケース２３の外部つまりシリンダヘッド１５ａの前方に突出している。同様に吸気用のカムシャフト１６ｂと排気用のカムシャフト１７ｂの一端部は、シリンダヘッド１５ｂの前方に突出している。

図１に示されるように、吸気用のカムシャフト１６ａの一端部には、カムスプロケット２４ａが取り付けられ、排気用のカムシャフト１７ａの一端部には、カムスプロケット２５ａが取り付けられる。クランクシャフト１２の一端部には、駆動用のスプロケット２６が取り付けられ、駆動用のスプロケット２６とそれぞれのカムスプロケット２４ａ，２５ａにタイミングチェーン２７ａが掛け渡される。吸気用のカムシャフト１６ｂの一端部には、カムスプロケット２４ｂが取り付けられ、排気用のカムシャフト１７ｂの一端部には、カムスプロケット２５ｂが取り付けられる。駆動用のスプロケット２６とそれぞれのカムスプロケット２４ｂ，２５ｂにタイミングチェーン２７ｂが掛け渡される。これにより、カムシャフト１６ａ，１６ｂ、１７ａ，１７ｂはクランクシャフト１２により回転駆動される。

エンジン本体１０ａの前面には、図２において二点鎖線で示すようにチェーンカバー２８が取り付けられる。図１は、チェーンカバー２８がエンジン本体１０ａから取り外された状態を示す。エンジン本体１０ａに取り付けられるチェーンカバー２８は、エンジン本体１０ａとともに内部にチェーン室２９を形成するためのケース３０を構成する。エンジン本体１０ａには、チェーンガイド３１ａおよびチェーンレバー３１ｂが設けられ、チェーン室２９内におけるタイミングチェーン２７ａ，２７ｂの移動がチェーンガイド３１ａおよびチェーンレバー３１ｂにより案内される。

クランクシャフト１２には、スプロケット２６に対して軸方向内側に位置させてオイルポンプ３２が図１に破線で示されるように、エンジン本体１０ａに設けられている。エンジン本体１０ａの下側にはオイルパン３３が設けられており、オイルパン３３の内部には潤滑油が充填される。オイルポンプ３２はオイルパン３３内の潤滑油を吸引する。オイルポンプ３２によって吸引された潤滑油は、ロッカー室２２およびチェーン室２９内の被潤滑部に供給される。オイルポンプ３２はクランクシャフト１２により駆動されるので、エンジン回転数が高くなると、オイルポンプ３２から吐出される潤滑油の量は増加する。

図３は、図２に示された排気用のカムシャフト１７ａの一部省略拡大断面図である。図３において、符号Ｓはロッカー室２２内に供給された潤滑油の油面を示す。エンジン１０が車両に搭載された状態のもとでは、エンジン１０は車体に縦置きに配置されるとともに、クランクシャフト１２が車両の後方に向けて下向きとなるように傾斜して車体に配置される。したがって、ロッカー室２２内に供給された潤滑油の油面Ｓは、カムシャフト１７ａに対して傾斜した状態となる。

図３に示されるように、カムシャフト１７ａの一端部は、シリンダヘッド１５ａとヘッドカバー２１ａにより構成されるケース２３の外部に突出しており、一端部にはカムスプロケット２５ａが取り付けられている。カムシャフト１７ａは、外側中空シャフト３４とこの内部に組み込まれる内側中空シャフト３５とを有し、二重軸構造となっている。このように、カムシャフト１７ａを二重軸構造とすると、外径を高めつつ、カムシャフト１７ａの軽量化を達成することができる。カムシャフト１７ａの両端部には、外側中空シャフト３４に内側中空シャフト３５を固定するために、環状のホルダー３６，３７が設けられている。外側中空シャフト３４の両端部はケース２３に装着あるいは形成される軸受部３８，３９により回転自在に支持される。

内側中空シャフト３５は一端部がプラグ４１により閉塞され、他端部には流入口４２が設けられており、流入口４２は収容室としてのロッカー室２２内に開口している。内側中空シャフト３５の内部は、排出通路４３となっており、排出通路４３は流入口４２を介してロッカー室２２に連通している。内側中空シャフト３５と外側中空シャフト３４の一端部には、流出口４４，４５が設けられ、両方の流出口４４，４５は、ホルダー３６に形成された連通孔４６により連通されている。したがって、カムシャフト１７ａの流出口４５は、排出通路４３を介して流入口４２に連通する。

カムシャフト１７ａの一端部には、チェーン室２９内に位置させて突起部４７が設けられている。この突起部４７は、図４に示されるように、環状部材により形成されており、突起部４７には流出口４５に連通する噴出孔４８が設けられている。カムシャフト１７ｂも、カムシャフト１７ａと同様の構造となっている。

エンジン１０が駆動されてカムシャフト１７ａが回転駆動されると、オイルポンプ３２によりロッカー室２２に供給された潤滑油は、カムシャフト１７ａ、１７ｂの排出通路４３内に流入する。排出通路４３内に流入した潤滑油は、カムシャフト１７ａ，１７ｂの回転時に遠心力を受けて排出通路４３の内周面に押し付けられ、流出口４５から噴出孔４８を通過してチェーン室２９に噴出される。噴出孔４８から潤滑油が噴出されると、排出通路４３内は負圧状態となり、ロッカー室２２内に供給された潤滑油は、排出通路４３内に吸引される。吸引量は、エンジン回転数が増加すると、カムシャフト１７ａ，１７ｂの回転数が高められて増加する。

カムシャフト１７ａ，１７ｂを内外二重軸構造とし、内側中空シャフト３５により排出通路４３を形成すると、外側中空シャフト３４の内周面により排出通路４３を形成する場合に比して、排出通路４３内の潤滑油を遠心力により確実にチェーン室２９に排出することができる。

噴出孔４８が設けられた突起部４７をカムシャフト１７ａ，１７ｂに設けると、噴出孔４８内を径方向外方に流れる潤滑油によって排出通路４３内の負圧が高められて、潤滑油の吸引力が高められる。噴出孔４８からチェーン室２９内の上方に向けて噴出して飛散した潤滑油を下方に向けて落下させるために、飛散防止部材４９が、図３および図４に示されるように、シリンダヘッド１５ａ，１５ｂの外面に、チェーン室２９に突出して設けられている。飛散防止部材４９は突起部４７に対向しており、図４に示されるように、カムシャフト１７ａ，１７ｂの回転方向に沿って円弧状に湾曲している。チェーン室２９内に噴出された潤滑油は、図１において矢印で示されるように、チェーン室２９の底部を流れて、オイルパン３３内に戻される。

したがって、エンジン回転数の上昇によりオイルポンプ３２から吐出されてロッカー室２２内に供給される潤滑油の油量の増加や、車両の旋回等によってロッカー室２２内の油面Ｓが増加しても、ロッカー室２２内の潤滑油はカムシャフト１７ａ，１７ｂの排出通路４３内の潤滑油に加えられる遠心力により、確実にオイルパン３３内に戻される。これにより、液面Ｓの上昇によりカムシャフト１７ａ，１７ｂに加えられる撹拌抵抗の上昇が抑制されて、カムシャフト１７ａ，１７ｂを円滑に回転駆動することができる。しかも、液面Ｓの上昇が抑制されるので、オイルパン３３に充填する潤滑油の油量を少なくすることができ、オイルパン３３を小型化・軽量化することができる。オイルパン３３を小型化・軽量化できるので、エンジン１０を小型化・軽量化することができる。

なお、外側中空シャフト３４と内側中空シャフト３５の間の空間は、カムジャーナル（軸受部３８，３９等）の潤滑用のオイルギャラリー（潤滑油流路）として機能する。このオイルギャラリーには、オイルポンプ３２から供給された潤滑油が例えばカム１９の表面に設けられた溝や孔（図示せず）を介して流入する。オイルギャラリーに流入した潤滑油は、外側中空シャフト３４においてカムジャーナルに対応する位置に設けられた流路（図示せず）からカムジャーナルと外側中空シャフト３４の間に流出し、カムジャーナルを潤滑する。

図５は突起部４７の変形例を示す断面図であり、図４と同様の部分を示す。図４に示した突起部４７は環状部材により形成されているのに対し、図５に示される突起部４７は、棒状の部材により形成されている。それぞれの突起部４７には径方向外方に延びて流出口４５に連通する噴出孔４８が形成されている。

図６はカムシャフト１７ａの変形例を示す断面図である。図６においては、図３に示された部材と共通性を有する部材には同一の符号が付されている。図３の例では、外側中空シャフト３４と内側中空シャフト３５の間の空間がカムジャーナル潤滑用のオイルギャラリーとして機能するが、図６の変形例では、このオイルギャラリーを省略した構造となっている。図６に示すカムシャフト１７ａは、排出通路４３が形成された１つの軸部材により形成されており、カムシャフト１７ａの外径は、図３に示したカムシャフト１７ａよりも小径となっている。このように、小径のカムシャフト１７ａにおいては、排出通路４３の内径を図３に示した排出通路４３とほぼ同様として潤滑油の吸引力を保持しつつ、１つの軸部材によりカムシャフトを形成することができる。なお、図６の変形例では、カムジャーナルは、ケース２３内（あるいはその外側）からカムジャーナルと外側中空シャフト３４の間に流入した潤滑油によって潤滑される。

吸気用のカムシャフト１６ａ，１６ｂについても、排気用のカムシャフト１７ａ，１７ｂと同様に、潤滑油を排出する構造としても良い。ただし、ロッカー室２２の下側に配置される排気用のカムシャフト１７ａ，１７ｂを上述のように潤滑油を排出する構造とすることにより、ロッカー室２２内に供給された潤滑油を、チェーン室２９を介してオイルパン３３に効率的に戻すことができる。

図１および図２は、水平対向ピストン型のエンジン１０を示すが、カムシャフトを備えたエンジンであれば、このタイプに限られない。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、実施の形態は潤滑油の排出装置をエンジン１０に適用した場合を示すが、潤滑油が供給されるとともに回転部材が収容されるケース内から潤滑油を外部に排出する場合であれば、この排出装置を適用することができる。

１０ エンジン
１１ａ，１１ｂ シリンダブロック
１２ クランクシャフト
１５ａ，１５ｂ シリンダヘッド
１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ カムシャフト
２１ａ，２１ｂ ヘッドカバー
２２ ロッカー室
２３ ケース
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ カムスプロケット
２７ａ，２７ｂ タイミングチェーン
２８ チェーンカバー
２９ チェーン室
３０ ケース
３３ オイルパン
３４ 外側中空シャフト
３５ 内側中空シャフト
４２ 流入口
４３ 排出通路
４４，４５ 流出口
４７ 突起部
４８ 噴出孔
４９ 飛散防止部材

Claims (6)

1. 回転部材が組み込まれ、潤滑油が供給される収容室を形成するケース内から潤滑油を外部に排出する潤滑油の排出装置であって、
   前記回転部材の一端部を前記ケースの外部に突出させて前記回転部材を前記ケースに回転自在に装着し、
   前記収容室に開口する流入口を前記回転部材の他端部に設け、前記流入口に連通する排出通路を前記回転部材の内部に設け、
   前記ケースの外部と前記排出通路とを連通させる流出口を前記回転部材の一端部に設け、
   前記回転部材の回転時に前記排出通路内の潤滑油を遠心力により前記ケースの外部に排出するようにした、潤滑油の排出装置。
2. 請求項１記載の潤滑油の排出装置において、前記流出口に連通し径方向に延びる噴出孔が形成された突起部を、前記回転部材の一端部に設けた、潤滑油の排出装置。
3. 請求項１または２記載の潤滑油の排出装置において、前記回転部材は、外側中空シャフトと、前記外側中空シャフトの内部に組み込まれる内側中空シャフトとを有し、前記内側中空シャフトに前記排出通路を形成した、潤滑油の排出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の潤滑油の排出装置において、前記流出口から上方に飛散した潤滑油を下方に向けて落下させる飛散防止部材を有する、潤滑油の排出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の潤滑油の排出装置において、前記回転部材は、エンジンのクランクシャフトにタイミングチェーンを介して回転駆動されてバルブを駆動するカムシャフトであり、前記ケースは前記クランクシャフトが組み込まれるロッカー室であり、前記クランクシャフトの一端部は、前記タイミングチェーンが掛け渡されるカムスプロケットが組み込まれるチェーン室に突出する、潤滑油の排出装置。
6. 請求項４記載の潤滑油の排出装置において、クランクシャフトの両側に、それぞれ複数のピストンが水平方向に往復動自在に設けられた左右のシリンダブロックと、それぞれの前記シリンダブロックに取り付けられるシリンダヘッドと、それぞれのシリンダヘッドに取り付けられ、内部にロッカー室を形成するヘッドカバーとを有し、前記ロッカー室内に、吸気バルブを駆動する吸気用のカムシャフトと、排気バルブを駆動する排気用のカムシャフトとが組み込まれ、前記吸気用のカムシャフトよりも下方に配置される前記排気用のカムシャフトに、前記排出通路を設けた、潤滑油の排出装置。

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