JP2018003704A - 過給機付エンジンのオイル通路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】中空ボルトを介してオイル通路のパイプと軸受部との接続を行うオイル通路構造において、中空ボルトが螺合するねじ部に存在する切粉等が軸受部へ侵入するのを抑える。
【解決手段】オイルポンプからのオイルをエンジン本体の各潤滑部に導くメインギャラリを有し、メインギャラリからオイル通路のパイプ４４ａが分岐され、ベアリングハウジング３４に設けられた取付孔３６の雌ねじ部３６ａに螺合する、雄ねじ部５２ｂを有する中空ボルト５０を介して、パイプ４４ａがセカンダリターボ過給機３０のベアリング３５に接続される過給機付エンジンのオイル通路構造である。中空ボルト５０には、雄ねじ部５２ｂよりも先端側に、円筒状の侵入防止壁部５２ｃが設けられている。侵入防止壁部５２ｃの外径は、取付孔３６における雌ねじ部３６ａよりも奥側の侵入防止孔壁部３６ｂとの隙間が、全周に亘って所定値以下となるような寸法に設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、過給機付エンジンのオイル通路構造に関し、特に、オイルポンプからのオイルを過給機の軸受部に供給するオイル通路構造に関するものである。

従来から、エンジンの出力や燃費を向上させるために、排気エネルギーを利用して吸入空気を圧縮する過給機（ターボチャージャ）をエンジンに搭載した過給機付エンジンが知られている。

このような過給機付エンジンでは、通常、排気ガスによってタービンインペラが回転するのに伴い、当該タービンインペラとタービンシャフトを介して接続されたコンプレッサインペラが回転駆動することで、吸入空気を圧縮（過給）するという構造を採用しているため、過給機においてタービンシャフトを回転自在に支持する軸受部の潤滑を行う必要がある。また、過給機付エンジンでは、エンジン本体の搭載スペースの他、過給機の搭載スペースを確保する必要があることから、過給機付エンジンのコンパクト化を図る必要もある。

このため、例えば特許文献１には、オイルポンプからのオイルをエンジン本体の各潤滑部に導くオイルギャラリからオイル通路のパイプを分岐させ、中空ボルトを介してかかるパイプを過給機の軸受部に接続するようにした過給機付エンジンの潤滑油通路構造が開示されている。より詳しくは、特許文献１の潤滑油通路構造では、過給機の軸受ハウジング内に形成された油路と繋がるねじ孔を当該軸受ハウジングに設けるとともに、かかるねじ孔に螺合する中空ボルトを介して、パイプの先端に接続されたバンジョー継手を軸受ハウジングに取り付けるようにしている。

このように、特許文献１のものでは、大掛かりな接続構造とするのではなく、中空ボルトを介してパイプと軸受部との接続を行うという簡易な接続構造を採用することで、過給機付エンジンのコンパクト化を図ることができるとともに、オイルポンプ→オイルギャラリ→パイプ→バンジョー継手→中空ボルト→ねじ孔→油路→軸受部という流れで、オイルポンプからのオイルを軸受部に供給することができる。

もっとも、エンジン本体の潤滑を行うオイルをそのまま過給機に供給すると、オイルに異物等が含まれている場合に、異物が過給機の軸受部に侵入してしまうため、過給機に種々のダメージを与えるおそれがある。このため、特許文献１では、中空ボルトの内部にオイルフィルタを設置することが提案されている。

実開平７−２５２５０号公報

ところで、量産性が重視される自動車用部品では、ねじ孔を加工する際、ねじ部に切粉やバリを全く発生させずに加工することや、発生した切粉やバリをねじ部から完全に除去することは困難である。

そうして、中空ボルトにてオイル通路のパイプを軸受ハウジングに取付ける場合に、ねじ孔のねじ部に切粉やバリが存在すると、中空ボルトをねじ孔にねじ込んでいく際に、軸受ハウジングに形成された油路内に切粉やバリが落下するおそれがある。

ここで、上記特許文献１のものは、中空ボルト内部に設置されたオイルフィルタにより、オイルポンプからのオイルに含まれる異物を除去することは可能であるが、軸受ハウジング自体に異物（切粉やバリ等）が存在する場合、特に、中空ボルトの外側に異物が存在する場合には、異物の軸受部への侵入を抑えることは困難である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中空ボルトを介してオイル通路のパイプと軸受部との接続を行う過給機付エンジンのオイル通路構造において、中空ボルトが螺合するねじ部に存在する切粉やバリが、軸受部へ侵入するのを抑える技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る過給機付エンジンのオイル通路構造では、中空ボルトにおける雄ねじ部よりも先端側の部位と、取付孔における雌ねじ部よりも奥側の部位との隙間を狭めて、中空ボルトをねじ込む際に雌ねじ部から落下した切粉やバリを当該隙間で受け止めるようにしている。

具体的には、本発明は、オイルポンプからのオイルをエンジン本体の各潤滑部に導くオイルギャラリを有し、当該オイルギャラリからオイル通路のパイプが分岐され、過給機の軸受ハウジングに設けられた取付孔の雌ねじ部に螺合する、雄ねじ部を有する中空ボルトを介して、当該パイプが当該過給機の軸受部に接続される過給機付エンジンのオイル通路構造を対象としている。

そして、上記中空ボルトには、上記雄ねじ部よりも先端側に、円筒状の侵入防止壁部が設けられており、上記侵入防止壁部の外径は、上記取付孔における上記雌ねじ部よりも奥側の孔壁部との隙間が、全周に亘って所定値以下となるような寸法に設定されていることを特徴とするものである。

本発明において「所定値」とは、０以上の値で、且つ、軸受部に侵入した場合に過給機にダメージを与えるような異物の大きさ未満に設定される値である。例えば、過給機のような高速回転機械であれば、「所定値」は数十μｍレベルに設定されるのが好ましい。

この構成によれば、中空ボルトにおける雄ねじ部よりも先端側に設けられた侵入防止壁部と、取付孔における雌ねじ部よりも奥側の孔壁部との隙間が所定値以下となることから、中空ボルトを取付孔にねじ込んでいく際に、切粉やバリが雌ねじ部から落下しても、切粉やバリがかかる隙間を通過することは困難となる。しかも、侵入防止壁部と孔壁部との隙間は、全周に亘って所定値以下となることから、雌ねじ部における切粉やバリの存在位置にかかわらず、切粉やバリが軸受部へ侵入するのを抑えることができる。

以上説明したように、本発明に係る過給機付エンジンのオイル通路構造によれば、オイル通路のパイプと軸受部との接続を行うための中空ボルトが螺合する、ねじ部に存在する切粉やバリが軸受部へ侵入するのを抑えることができる。

本発明の実施形態に係る過給機付エンジンを模式的に示す概略図である。 オイル通路構造を模式的に示す図である。 従来のオイル通路構造を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

−全体構造−
図１は、本実施形態に係る過給機付エンジン１を模式的に示す概略図である。この過給機付エンジン１は、図１に示すように、エンジン本体１０と、プライマリターボ過給機２０と、セカンダリターボ過給機３０と、を備えている。

エンジン本体１０は、シリンダヘッド（図示せず）と、シリンダブロック（図示せず）と、クランクケース（図示せず）と、オイルパン１１と、を備えている。シリンダヘッドの下部には、シリンダブロックが取り付けられており、シリンダブロックの下部には、クランクシャフト（図示せず）が収納されるクランクケースが取り付けられている。シリンダブロックの各気筒内に収納されている各ピストン（図示せず）は、コンロッド（図示せず）を介してクランクシャフトに連結されている。クランクケースの下方側には、オイル（潤滑油）を貯留するオイルパン１１が装着されている。

オイルパン１１内には、オイルポンプ１３が設けられている。なお、オイルポンプ１３は、エンジン本体１０が発生する動力により作動する機械式オイルポンプでもよいし、電動式オイルポンプでもよい。オイルポンプ１３は、オイルパン１１に貯留されたオイルを、オイルストレーナ１２を通して吸い上げた後、シリンダブロックに設けられたメインギャラリ（オイルギャラリ）４０に供給する。メインギャラリ４０からは、複数のオイル通路４１，４２，４３，４４が分岐している。

例えば、第１オイル通路４１は、メインギャラリ４０に供給されたオイルを、クランクシャフトやクランクジャーナル（図示せず）等といったクランクケースの潤滑部１４に供給するように構成されている。

また、第２オイル通路４２は、メインギャラリ４０に供給されたオイルを、シリンダヘッド内に収容された吸気カム（図示せず）や排気カム（図示せず）等といったシリンダヘッドの潤滑部１５に供給するように構成されている。

さらに、第３オイル通路４３および第４オイル通路４４は、メインギャラリ４０に供給されたオイルを、プライマリターボ過給機２０およびセカンダリターボ過給機３０にそれぞれ供給するように構成されている。

プライマリターボ過給機２０とセカンダリターボ過給機３０とは、プライマリターボ過給機２０のみを作動させるモード（シングルターボモード）と、プライマリターボ過給機２０およびセカンダリターボ過給機３０の両方を作動させるモード（ツインターボモード）との間でモードを切り替え可能な所謂ツインターボシステムを構成している。なお、プライマリターボ過給機２０とセカンダリターボ過給機３０とは、ほぼ同様の構成となっているため、ここでは代表してセカンダリターボ過給機３０について説明する。

セカンダリターボ過給機３０は、図１に示すように、コンプレッサ３１と、タービン３２と、タービンシャフト３３と、ベアリングハウジング（軸受ハウジング）３４と、を備えている。

コンプレッサ３１は、コンプレッサハウジング３１ａと、コンプレッサインペラ３１ｂと、を有していて、吸気通路（図示せず）内に配置されている。一方、タービン３２は、タービンハウジング３２ａと、タービンインペラ３２ｂと、を有していて、排気通路（図示せず）内に配置されている。ベアリングハウジング３４は、ベアリング３５を介してタービンシャフト３３を回転自在に支持している。コンプレッサインペラ３１ｂおよびタービンインペラ３２ｂは、タービンシャフト３３の両端部にそれぞれ固定されていて一体回転するようになっている。なお、ベアリングハウジング３４の内部には、タービンシャフト３３を回転自在に支持するベアリング（軸受部）３５に潤滑オイルを供給するための油路３４ａが形成されている。

以上のように構成されたセカンダリターボ過給機３０では、排気通路を流れる排気ガスによってタービンインペラ３２ｂが回転すると、これと一体回転するコンプレッサインペラ３１ｂが回転駆動し、かかる回転するコンプレッサインペラ３１ｂにより、吸入空気を圧縮（過給）することが可能となっている。このように吸入空気を圧縮することにより、吸入空気の充填効率が高められるので、本実施形態の過給機付エンジン１では、エンジン本体１０の出力や燃費を向上させることが可能となっている。

−オイル通路構造−
次に、メインギャラリ４０からのオイルをセカンダリターボ過給機３０へ供給する第４オイル通路４４のパイプ４４ａと、ベアリングハウジング３４に形成された油路３４ａとの接続構造について説明するが、それに先立ち、本発明を理解し易くするために、従来の過給機付エンジンのオイル通路構造について図３を参照しながら説明する。

一般的に過給機付エンジンでは、過給機の軸受部の潤滑を行う必要がある他、過給機の搭載スペースを確保する必要があり、特に、本実施形態のようなツインターボシステムを採用している過給機付エンジン１では、２つのターボ過給機２０，３０の搭載スペースを確保する必要があることから、過給機付エンジン１全体のコンパクト化が必須となっている。

それ故、メインギャラリ４０から分岐させたオイル通路のパイプ１４４ａと、ベアリングハウジング１３４に形成された油路１３４ａとの接続構造についても、大掛かりな接続構造とするのではなく、コンパクト化を図るべく、図３に示すように、中空ボルト１５０を介してパイプ１４４ａをベアリングハウジング１３４に接続するという簡易な接続構造が従来から採用されている。

より詳しくは、従来のオイル通路構造では、ベアリングハウジング１３４に形成された油路１３４ａと繋がるねじ孔１３６をベアリングハウジング１３４に設けるとともに、かかるねじ孔１３６に螺合する中空ボルト１５０を介して、パイプ１４４ａの先端部に接続されたバンジョー継手１５３をベアリングハウジング１３４に取付けるようにしている。このように、中空ボルト１５０を介してパイプ１４４ａと油路１３４ａとの接続を行うことで、オイルポンプ１３→メインギャラリ４０→パイプ１４４ａ→バンジョー継手１５３→中空ボルト１５０→ねじ孔１３６→油路１３４ａ→ベアリングという流れで、オイルポンプ１３からのオイルをベアリングに供給することができる。

しかしながら、従来のオイル通路構造には以下のような問題がある。すなわち、量産性が重視される自動車用部品では、ねじ孔１３６を加工する際、ねじ部１３６ａに切粉やバリを全く発生させずに加工することや、発生した切粉やバリをねじ部１３６ａから完全に除去することは困難である。そうして、図３に示す構造において、中空ボルト１５０にてオイル通路のパイプ１４４ａをベアリングハウジング１３４に取付ける場合に、ねじ孔１３６のねじ部１３６ａに切粉やバリ（以下、切粉等１３７ともいう）が存在すると、中空ボルト１５０のねじ部１５２ｂをねじ孔１３６にねじ込んでいく際に、ベアリングハウジング１３４に形成された油路１３４ａ内に切粉等１３７が落下するおそれがある。

そこで、本実施形態のオイル通路構造では、中空ボルト５０における雄ねじ部５２ｂよりも先端側の部位（侵入防止壁部５２ｃ）と、取付孔３６における雌ねじ部３６ａよりも奥側の部位（侵入防止孔壁部３６ｂ）との隙間を狭めて、落下した切粉やバリ（以下、切粉等３７ともいう）を当該隙間で受け止めるようにしている。以下、このようなオイル通路構造について詳しく説明する。

図２は、オイル通路構造を模式的に示す図である。このオイル通路構造では、ベアリングハウジング３４に形成された油路３４ａと繋がる取付孔３６がベアリングハウジング３４に設けられている。取付孔３６には、孔壁にねじ溝が形成された雌ねじ部３６ａが設けられているとともに、雌ねじ部３６ａよりも奥側に、孔壁に凹凸のない侵入防止孔壁部３６ｂが設けられている。取付孔３６は、侵入防止孔壁部３６ｂよりも更に奥側で油路３４ａに連通している。

一方、第４オイル通路４４のパイプ４４ａの先端部には、図２に示すように、バンジョー継手５３が接続されている。バンジョー継手５３は、取付孔３６の内径よりも大きな内径を有し且つ径方向に貫通する貫通孔５３ｃが形成された第１筒部５３ａと、パイプ４４ａの内径よりも小さな外径を有する第２筒部５３ｂを備えている。バンジョー継手５３は、第１筒部５３ａの軸方向と第２筒部５３ｂの軸方向とが直交し、且つ、貫通孔５３ｃの孔壁と第２筒部５３ｂの内周面とが面一で繋がるように、第２筒部５３ｂが第１筒部５３ａに接続されることで、恰も楽器のバンジョーのような形に形成されている。このような構造により、第２筒部５３ｂをパイプ４４ａの先端部に差し込むと、メインギャラリ４０から第４オイル通路４４へ供給されたオイルが、第２筒部５３ｂの内空部および貫通孔５３ｃを通って、第１筒部５３ａの内空部へと流れるようになっている。このバンジョー継手５３は、第１筒部５３ａの内空部に挿通された中空ボルト５０によって、ベアリングハウジング３４に固定されている。

中空ボルト５０は、頭部５１と、中空筒状の軸部５２と、を備えている。軸部５２は、径方向に貫通する貫通孔５２ｄが形成された基端部５２ａと、取付孔３６の雌ねじ部３６ａに螺合する雄ねじ部５２ｂと、雄ねじ部５２ｂよりも先端側に設けられた円筒状の侵入防止壁部５２ｃと、を有している。この中空ボルト５０では、軸部５２の外側にオイルが供給されると、オイルが貫通孔５２ｄを通って、軸部５２の内空部を流れるようになっている。また、図３に示すように、従来の中空ボルト１５０では、ねじ部１５２ｂが中空ボルト１５０の先端部を構成していたのに対し、本実施形態の中空ボルト５０では、雄ねじ部５２ｂから延長された侵入防止壁部５２ｃが中空ボルト５０の先端部を構成している。

侵入防止壁部５２ｃの外径は、中空ボルト５０が取付孔３６に取り付けられた状態で、侵入防止壁部５２ｃと侵入防止孔壁部３６ｂとの隙間が、全周に亘って所定値以下となるような寸法に設定されている。ここで、「所定値」とは、０以上の値で、且つ、ベアリング３５に侵入した場合にセカンダリターボ過給機３０にダメージを与えるような異物の大きさ未満に設定される値である。例えば、侵入防止壁部５２ｃと侵入防止孔壁部３６ｂとの隙間が０とは、侵入防止壁部５２ｃの外周面と侵入防止孔壁部３６ｂの内周面とが接触していること、換言すると、円筒状の侵入防止壁部５２ｃが円孔である侵入防止孔壁部３６ｂに嵌合していることを意味する。なお、本実施形態のセカンダリターボ過給機３０のような高速回転機械であれば、「所定値」は例えば数十μｍレベルに設定されるのが好ましい。

また、図２に示す例では、侵入防止壁部５２ｃの全長に亘って、侵入防止壁部５２ｃと侵入防止孔壁部３６ｂとの隙間が、全周に亘って所定値以下となるように侵入防止壁部５２ｃを形成しているが、これに限らず、例えば、侵入防止壁部５２ｃを先端に向かって外径が拡径するラッパ状に形成して、侵入防止壁部５２ｃの先端部と侵入防止孔壁部３６ｂとの隙間が、全周に亘って所定値以下となるようにしてもよい。すなわち、侵入防止壁部５２ｃと侵入防止孔壁部３６ｂとは、侵入防止壁部５２ｃの軸方向における少なくとも一部と、侵入防止孔壁部３６ｂにおける当該一部に対向する部位との隙間が、全周に亘って所定値以下となる関係を満たしていればよい。

以上のように構成された中空ボルト５０を介して、パイプ４４ａをベアリングハウジング３４に取り付ける場合には、パイプ４４ａの先端部にバンジョー継手５３を接続した後、第１筒部５３ａの内空部に中空ボルト５０を挿通し、中空ボルト５０の雄ねじ部５２ｂを取付孔３６の雌ねじ部３６ａに螺合させて、中空ボルト５０を締め付ける。これにより、バンジョー継手５３の第１筒部５３ａの内空部と取付孔３６とが連通した状態で、バンジョー継手５３がベアリングハウジング３４に固定されるとともに、中空ボルト５０の頭部５１によって第１筒部５３ａの開口端が塞がれる。

そうして、第４オイル通路４４からバンジョー継手５３の第１筒部５３ａの内空部へと流れたオイルは、貫通孔５２ｄを通って中空ボルト５０の軸部５２の内空部を流れ、ベアリングハウジング３４に形成された油路３４ａ内に供給される。このように、本実施形態のオイル通路構造では、第４オイル通路４４のパイプ４４ａが、バンジョー継手５３、中空ボルト５０、取付孔３６および油路３４ａを介してベアリング３５に接続されることから、過給機付エンジン１のコンパクト化を図りつつ、オイルポンプ１３からのオイルをベアリング３５に供給することができる。

しかも、中空ボルト５０の侵入防止壁部５２ｃと取付孔３６の侵入防止孔壁部３６ｂとの隙間が所定値以下となっているので、中空ボルト５０を取付孔３６にねじ込んでいく際に、雌ねじ部３６ａに存在する切粉やバリが落下しても、切粉やバリがかかる隙間を通過することはなく、図２に示すように、切粉等３７が隙間で受け止める（隙間に挟まる）ことになる。また、侵入防止壁部５２ｃと侵入防止孔壁部３６ｂとの隙間は、全周に亘って所定値以下となっていることから、雌ねじ部３６ａにおける切粉やバリの存在位置にかかわらず、切粉やバリがベアリング３５へ侵入するのを抑えることができる。

なお、プライマリターボ過給機２０におけるオイル通路構造も、図２に示した構造と全く同様なので、その説明を省略する。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神または主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態では、ツインターボシステムを採用する過給機付エンジン１に本発明を適用したが、これに限らず、例えばシングルターボシステムを採用する過給機付エンジンに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、アシスト機構を有しないターボ過給機２０，３０を備えた過給機付エンジン１に本発明を適用したが、これに限らず、例えば電動アシスト式ターボ過給機を有する過給機付エンジンに本発明を適用してもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、中空ボルトが螺合するねじ部に存在する切粉やバリが軸受部へ侵入するのを抑えることができるので、中空ボルトを介してオイル通路のパイプと軸受部との接続を行う過給機付エンジンのオイル通路構造に適用して極めて有益である。

１ 過給機付エンジン
１０ エンジン本体
１３ オイルポンプ
１４ 潤滑部
１５ 潤滑部
３０ セカンダリターボ過給機（過給機）
３４ ベアリングハウジング（軸受ハウジング）
３５ ベアリング（軸受部）
３６ 取付孔
３６ａ 雌ねじ部
３６ｂ 侵入防止孔壁部
４０ メインギャラリ（オイルギャラリ）
４４ 第４オイル通路
４４ａ パイプ
５０ 中空ボルト
５２ｂ 雄ねじ部
５２ｃ 侵入防止壁部

Claims (1)

1. オイルポンプからのオイルをエンジン本体の各潤滑部に導くオイルギャラリを有し、当該オイルギャラリからオイル通路のパイプが分岐され、過給機の軸受ハウジングに設けられた取付孔の雌ねじ部に螺合する、雄ねじ部を有する中空ボルトを介して、当該パイプが当該過給機の軸受部に接続される過給機付エンジンのオイル通路構造であって、
   上記中空ボルトには、上記雄ねじ部よりも先端側に、円筒状の侵入防止壁部が設けられており、
   上記侵入防止壁部の外径は、上記取付孔における上記雌ねじ部よりも奥側の孔壁部との隙間が、全周に亘って所定値以下となるような寸法に設定されていることを特徴とする過給機付エンジンのオイル通路構造。

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