JP2018524506A - カムシャフトに潤滑剤を供給する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、カムシャフトと潤滑剤供給装置（３）とを備える、自動車両用のエンジンアセンブリであって、前記カムシャフト（２）が、一方で、潤滑剤用の流路と、他方で、前記供給装置（３）によって供給される潤滑剤入口（６）、および前記カムシャフト（２）を潤滑することができるように前記カムシャフト（２）から前記潤滑剤を排出することができる少なくとも１つの半径方向出口開口（７）とを有する、エンジンアセンブリにおいて、前記潤滑剤入口（６）が、前記カムシャフト（２）の一方の端部（９）に軸方向に形成されることを特徴とするエンジンアセンブリに関する。【選択図】なし

Description

本発明は、カムシャフトおよび潤滑剤供給装置を備える、自動車両用のエンジンアセンブリに関する。

自動車両の分野では、カムシャフトは、バルブの制御を同期させるために使用される機械部品である。

カムシャフトは、制御されるバルブが存在するのと同じ数のカムを担持し、駆動チェーンによって駆動されて回転し、それによって、カムが、バルブを交互に開閉させる。

カムシャフトは、エンジンのシリンダヘッドのベアリングに回転可能に装着されている。これらベアリングは、たとえば、ボール軸受、ニードル軸受、静圧軸受、さらにはスリーブ軸受によるベアリングでもよい。

ベアリング内でのカムシャフトの十分な回転を確保するために、これらベアリングは潤滑する必要がある。

従来技術では、カムシャフトに形成された半径方向オリフィスの近傍に加圧オイルを給送するように設計されたオイルポンプを装備することが知られている。その場合、オイルは、半径方向オリフィスを経由してオイル流路に入り、圧力下で、カムシャフト内部に広がる。次いで、オイルは、カムシャフトに沿って、具体的にはベアリングおよびカムの近傍に形成された別の半径方向開口を通って流れ出し、それによって、カムシャフトの外壁に沿って潤滑油が広がる。

しかし、そのような解決策は、エネルギーを消費するオイルポンプを使用する必要があり、製造に相対的に費用が掛かり、定期整備を必要とする。

したがって、費用が掛からず、相対的に堅牢な、カムシャフトを潤滑する解決策の必要性が存在する。

カムシャフトと、たとえばオイルを供給するための潤滑剤供給装置とを備える、自動車両用のエンジンアセンブリであって、前記カムシャフトが、一方で、潤滑剤用の流路と、他方で、前記供給装置によって供給される潤滑剤入口、および前記カムシャフトを潤滑することができるように前記カムシャフトから前記潤滑剤を排出することができる少なくとも１つの半径方向出口開口とを有する、エンジンアセンブリが提案される。

前記潤滑剤入口は、前記カムシャフトの一方の端部に軸方向に形成されている。

これによって、従来技術におけるようなオイルを加圧することを必要とせずに、カムシャフトの流路に潤滑剤を供給することが可能になる。

実際に、たとえば重力作用の下でのオイルの自然の流れが、オイルが流路に軸方向に入ることを可能にする。これにより、特に、潤滑剤を流路に押し込むためのポンプの必要性を無くすことによって、エンジンアセンブリを簡略化することができる。そのような解決策は、製造および整備を行うにあたって、より堅牢かつより安価であるエンジンアセンブリを提供する。

有利には、それに限定されないが、エンジンアセンブリは、カムシャフトを駆動して回転させるように設計された駆動チェーンを備え得、前記駆動チェーンが、潤滑剤を潤滑剤タンクから潤滑剤供給装置へ運ぶように設計されている。

すなわち、駆動チェーンは、潤滑剤、たとえば底端部のタンク内に溜まった潤滑剤を運び、シリンダヘッドおよびカムシャフトが組み込まれている上端部に向けて潤滑剤を揚昇するために使用することができる。これにより、底端部から上端部へオイルを汲み上げるポンプの必要性が無くなる。

有利には、それに限定されないが、供給装置が、駆動チェーンによって運ばれた前記潤滑剤を収集するように設計された開口と、底部とを有するスクープを備え得、潤滑剤が重力効果で前記底部に向かって流れ、前記スクープが、さらに、前記底部の近傍に形成されたフローオリフィスを有し、供給装置が、スクープのフローオリフィスをカムシャフトの前記潤滑剤入口に連結するノズルを有する。

これにより、カムシャフトがエンジン内に装着されているとき、カムシャフトの上流でスクープによって潤滑剤を収集することが可能になる。次いで、オイルが、重力作用の下で自然に流れ、それによって、カムシャフトの流路の方へ受動的に導かれ得る。

ノズルの断面直径が、有利には、カムシャフトの流路に入るオイルの流量を制御することを可能にすることができる。

有利には、それに限定されないが、ノズルの内部流れ直径は、５ｍｍより大きくあり得る。

有利には、それに限定されないが、ノズルは、カムシャフトに強固に連結することができる。

代替形態によれば、ノズルは、スクープに強固に連結することができる。

有利には、それに限定されないが、エンジンアセンブリは、タイミングケースを備え得、前記駆動チェーンが、駆動されて動くとき、前記タイミングケースの内壁に向かって潤滑剤を放出するように設計されており、前記スクープが、前記内壁に向かって放出された前記潤滑剤を底部の方へ流すことができるように配置されている。

このようにして、駆動チェーンは、チェーンのリンク間に溜まったオイルの遠心分離作用によりタイミングケースの壁に向かってオイルを放出することによって、スクープへオイルを容易に供給することを可能にし、それによって、スクープが、カムシャフトの潤滑剤入口の方へオイルを導くことができる。

これにより、比較的簡素であり、具体的には、内燃機関に通常見られるハードウェアに加えていかなるハードウェアも必要としない供給装置が提供される。

有利には、それに限定されないが、スクープは、タイミングケースの壁の要素に接触する縁において、タイミングケースに封止式に取り付けることができる。

有利には、それに限定されないが、カムシャフトは、少なくとも１つのベアリングに回転可能に装着することができ、前記少なくとも１つの半径方向開口が、前記ベアリングまたはカムシャフトのカムの近傍に配置されている。

有利には、それに限定されないが、前記少なくとも１つの半径方向開口は、前記ベアリングに通じるようにカムシャフトに形成することができる。

具体的には、流路は、特に、全てのベアリングおよび／または全てのカムが流路内を流れるオイルによって潤滑されるように、軸方向に延在してオイルが複数の半径方向開口に分配されることを可能にする。

これにより、カムシャフトの全てのベアリングおよび／または全てのカムを潤滑することが可能になり、それによって、カムシャフトの回転をより良くすることができる。

有利には、それに限定されないが、エンジンアセンブリが、エンジンアセンブリの壁にカムシャフトを取り付けるねじをさらに備え得、カムシャフトの前記取付ねじは、中空であり、かつ、カムシャフトの前記端部に挿入されるねじ軸を有し、前記流体供給装置が、前記中空取付ねじを通して潤滑剤入口に供給するように設計されている。

有利には、それに限定されないが、潤滑剤には、オイルが含まれ得る。具体的には、潤滑剤はオイルでよい。潤滑剤は、また、あらゆるオイルベースの潤滑剤など、当業者に知られている他のいかなるタイプのものでもよい。

有利には、それに限定されないが、前記少なくとも１つの半径方向開口の直径は、２ｍｍ〜４ｍｍであり得る。このように、潤滑剤が流路内を十分に流れることができるようにしながら、カムおよび／またはベアリングに対する潤滑を相対的に効果的にする。

具体的には、半径方向開口は、入口に近い１つまたは複数の開口を通って多量のオイルが流出するのを防止して、入口から最も遠く離れた開口のところまでオイルが流れることができるように、寸法設定される。

本発明は、また、上記のエンジンアセンブリを備える自動車両に関する。

本発明のこれ以上の詳細および利点が、添付図面を参照して、非限定的な例示として以下に示された本発明の特定の実施形態の説明を読むことによって明らかになるであろう。

本発明の一実施形態によるエンジンアセンブリの断面図である。 図１の実施形態によるエンジンアセンブリの別の断面図である。 図１の実施形態によるカムシャフトの断面図である。 図１の実施形態による、ベアリングに装着されたカムシャフトの断面図である。

図１〜４は、１つの同一の実施形態に関し、共に合わせて説明される。

自動車両（図示せず）用のエンジンアセンブリ１、この場合には自動車両用の内燃機関のアセンブリが、カムシャフト２と、潤滑剤供給装置３、この場合にはオイル供給装置３とを備える。

カムシャフト２は、エンジンのシリンダヘッドに装着され、複数のカム（図示せず）が、カムシャフト２に装着されて、カムシャフト２の回転軸周りの回転作用の下に作動する。カムは、内燃機関のバルブを交互に開閉させるように設計されている。

カムシャフト２は、また、取付ねじ４０、この場合には中空取付ねじ４０によってシリンダヘッドに強固に連結されている。この取付ねじ４０は、外周にねじが切られた中空円筒の形態のねじ軸４１を有する。ねじ軸４１は、カムシャフト２の一方の端部９に挿入される。取付ねじ４０は、また、シリンダヘッドの壁に支承される中空頭部４２を有する。

取付ねじ４０の中空部は、ねじ軸４１の方向に、ねじ４０の一方の端部から他方の端部まで、ねじ軸４１の軸の軸心と平行に形成されている。

言い替えれば、取付ねじ４０は、頭部４２の開口に流入する流体が、ねじ４０の中を流れ、ねじ軸４１の自由端から流れ出ることができるように、端から端まで通して中空になっている。

カムシャフト２は、エンジンのシリンダヘッドに設置されたベアリング１０に回転可能に装着されている。ベアリング１０は、カムシャフト２を回転軸周りに回転させることを可能にし、この回転に関する摩擦を低減する。カムシャフト２は、たとえば、カムシャフト２の全長に沿って実質的に規則的に配置された、複数のベアリング１０に装着される。

カムおよびベアリング１０は、それらの作動を向上させるために、潤滑剤、この場合にはオイルによって潤滑される。しかし、カムおよびベアリング１０が、シリンダヘッドとカムシャフト２の外側との間で、カムシャフト２の軸方向でのオイルの移動を遮る仕切りを形成する。

したがって、カムシャフト２は、オイルをカムシャフト２の中に流すことを可能にする流路５と、オイルをカムシャフト２から放出することを可能にする、カムシャフト２の全長に沿って分布させた複数の半径方向開口７とを備える。

言い替えれば、カムシャフト２の外側に、特にその軸方向に、潤滑油を良好に分配することを可能にするために、オイルをカムシャフト２の中に流し入れ、様々な箇所で流出させる。

この場合、流路５は、カムシャフト２の回転軸に実質的に平行にカムシャフト２の長さに沿って形成される開口である。具体的には、流路５は、カムシャフト２の回転軸に中心が合わせられる。

流路５は、カムシャフト２の内部に実質的に円筒状の開口を形成する。

言い替えれば、流路５は、カムシャフト２の内半径を形成する。

この実施形態では、流路５は、カムシャフト２の一方の端部９からカムシャフト２のある程度の長さに亘って延在する。たとえば、流路５は、カムシャフト２と協働する全てのベアリング１０および／または全てのカムの近くにオイルを流すことができるように、カムシャフト２内に延在する。

ただし、流路５は、カムシャフト２の一方の端部９でのみ外へ開いている。この場合、カムシャフト２は、中空取付ねじ４０がねじ込まれている端部９で外へ開いている。

流路５は、端部９で軸方向に外へ開いている。

カムシャフト２は、流路５とカムシャフト２の外面との間に、半径方向に外へ開く半径方向開口７を有する。

半径方向開口７の直径は、２ｍｍ〜４ｍｍである。

具体的には、カムシャフト２は、直径上に対向して対になった半径方向開口７を有する。実際、これら半径方向開口７は、半径方向にカムシャフト２の一方の端部から他方の端部まで貫通孔を通すことによって形成される。

このようにして、半径方向開口７は、流路５を通って流れるオイルをカムシャフトから流出させることができる。これによって、カムシャフト２の外側を潤滑することができる。

具体的には、カムおよび／またはベアリング１０が存在するのと同じ数の対の半径方向開口７が存在し得る。

半径方向開口７は、ベアリング１０またはカムの近傍に、それらをオイルが潤滑することができるように、形成される。

このようにして、流路および半径方向開口７は、近傍に半径方向開口７が形成された全てのカムおよび／またはベアリング１０にオイルが広がることを可能にする。これによって、カムシャフト２の潤滑が向上する。

ベアリング１０は、たとえば、２つのカムの間に配置することができる。言い替えれば、カムシャフト２は、カムシャフト２の軸方向に並ぶベアリング１０とカムとの交互の配列を有し得る。

この場合、ベアリング１０は、ボール軸受１２によるベアリング１０である。ベアリング１０は、カムシャフト２が挿入される円輪１１を備える。

複数のボール１２が、円輪１１の内壁とカムシャフト２の外壁との間で、円輪１１内に配置され、それによって、円輪１１内のカムシャフト２の回転によって生じる摩擦を低減させる。このようにして、ベアリング１０は、回転によって生じる摩擦を抑えながらシリンダヘッド内でカムシャフト２に回転を行わせることを可能にする。

図示されていない代替形態では、ベアリング１０は、ニードル軸受でもよい。この代替形態では、ボール１２が、カムシャフト２の回転軸に平行な方向に延在するニードルによって置き換えられる。ニードル軸受は、占める半径方向厚さが相対的に小さいという利点を有するが、ボール軸受よりかなり大きい軸方向長さを有する円輪１１を必要とする。

図示されていない別の実施形態によれば、ベアリング１０は、また、たとえば銅合金またはポリマーから製作され、潤滑性を向上させるために、潤滑され、場合によっては焼結された、通常は通常円環形状スリーブである、スリーブ軸受でもよい。

カムシャフト２の流路５は、スクープ２０を備える供給装置３によってオイルを供給される。

スクープ２０は、オイルを収集する開口２１と、オイルがその中に溜まる底部２２とを有する。

スクープ２０は、オイルが重力作用の下に開口２１と底部２２との間を流れるように、エンジンアセンブリ１に装着される。言い替えれば、スクープ２０が自動車両に装着されるとき、開口２１が、自動車両の垂線に対して底部２２の上流に配置される。

フローオリフィス２３が、スクープ２０の底部２２に近接して形成される。具体的には、このフローオリフィス２３は、底部２２に溜まったオイルの全てを排出することができるように、直接スクープ２０の底部に形成することができる。代替形態によれば、フローオリフィス２３は、特に底部２２に溜まったオイルの大部分を排出することが充分に可能な距離で、底部２２に近接するスクープ２０の壁に形成することができる。

ノズル２４が、フローオリフィス２３をカムシャフト２のオイル入口６に連結する。

ノズル２４はパイプであり、その直径がカムシャフト２のオイル供給流量を決定する。言い替えれば、オイルは、予め加圧されることなく、重力作用のみによってスクープ２０に流入するので、スクープ２０とカムシャフト２との間を流れることができる最大オイル流量は、唯一ノズル２４の直径のみによって決定される。好ましい実施形態によれば、ノズル２４は、カムシャフトのオイル入口６に強固に挿入された下流端部を有し、ノズル２４の内部流れ直径は約６ｍｍである。これにより、オイルをスクープ２０からカムシャフトの流路５へ流すことができる。

別の実施形態によれば、ノズル２４の上流端部をスクープ２０に強固に連結することができる。その場合、下流端部が、カムシャフトのオイル入口６に嵌め込まれ、そのとき、前記下流端部は、少なくとも１つのリップ形状封止ガスケットによって取り巻かれる。

ノズル２４は、たとえばＬ字形または直線形など、フローオリフィス２３をオイル入口６に連結することを可能にするいかなる形状であってもよい。

ノズル２４は、カムシャフト２の軸方向に、オイル入口６にオイルを流し込む。これによって、カムシャフト２に軸方向に流し込まれたオイルを、オイルを加圧する必要なしに流路５に沿って広げることができる。

さらに、カムシャフト２の回転が、流路５内にオイルを行き渡らせるのに役立ち、ベアリング１０および／またはカムを潤滑するために半径方向開口７を通ってオイルが流出することを可能にする。

エンジンアセンブリは、また、カムシャフト２を駆動して回転させる駆動チェーン３０を備える。

駆動チェーン３０は、第１にチェーンハウジング（図示せず）と、第２にタイミングケース３１によって保護されている。

駆動チェーン３０は、底端部のクランクシャフト（図示せず）によって駆動され、カムシャフト２を駆動して回転させる。

このチェーン３０は、リンクのアセンブリによって形成される。チェーン３０は、底端部において、チェーンのリンク間にオイルを取り込む。たとえば、チェーンは、潤滑剤のタンクを通り抜けることができ、この場合、オイルタンクは底端部の最下部に設置されている。

スクープは、好ましくは、駆動チェーン３０を取り囲むタイミングケース３１に当接させて取り付けられて、放出されたオイルの収集を最適化するために前記ケースの壁と接触する実質的に封止された縁部を形成する。

オイルは、チェーン３０によってリンク同士の間で運ばれる。

上端部において、チェーン３０は、リンク同士の間に溜められたオイルを、遠心分離作用によって、タイミングケース３１の内壁３２に向かって放出する。

チェーン３０によってオイルがそこへ放出される内壁３２は、たとえば、エンジンアセンブリ１が自動車両に搭載されたとき実質的に垂直な壁３２であり得、または実質的に傾斜している壁であり得る。

具体的には、内壁３２は、エンジンアセンブリ１が自動車両に搭載されたとき、放出されたオイルを、重力作用の下にこの壁３２に沿って流し、またはこの壁３２から滴下させることができる。

スクープ２０は、その開口２１が、タイミングケース３１の内壁３２に向かって放出されたオイルを回収することができるように、配置される。

言い替えれば、スクープの開口２１は、重力作用の下にタイミングケース３１の壁３２に沿って自然に流れ、または重力作用の下にこの壁３２から滴下するオイルが、スクープ２０の底部に向かって導かれるように、この壁３２のそばに配置される。

このようにして、潤滑油を、チェーン３０によって底端部から上端部へ汲み上げた後、チェーン３０によってタイミングケース３１の内壁３２に向かって放出することができる。

放出されたオイルは、次いで、スクープ２０に流れ込み、スクープ２０の底部２２へ落ち、次いで、カムシャフト２の流路５の入口６へ至るノズル２４に入り、中空取付ねじ４０を通り抜ける。

重力作用の下で、スクープ２０に入りスクープ２０と流路５の入口６との間を流れるオイルの流れは、流路５に沿ってオイルを充分に広げることを可能にして、カムシャフト２の回転作用の下で、カムシャフト２の壁に形成された半径方向開口７からオイルが出て来ることを可能にする。

すなわち、これによって、半径方向開口７が近傍に形成されたカムシャフト２のカムおよびベアリング１０を効果的に潤滑することが可能になる。この解決策は、実行するにあたって堅牢かつ安価である。

Claims (13)

1. カムシャフト（２）と、潤滑剤供給装置（３）とを備える、自動車両用のエンジンアセンブリ（１）であって、
   前記カムシャフト（２）が、一方で、潤滑剤用の流路（５）と、他方で、前記供給装置（３）によって供給される潤滑剤入口（６）、および前記カムシャフト（２）を潤滑することができるように前記カムシャフト（２）から前記潤滑剤を排出することができる少なくとも１つの半径方向出口開口（７）とを有する、エンジンアセンブリ（１）において、
   前記潤滑剤入口（６）が、前記カムシャフト（２）の一方の端部（９）に軸方向に形成されることを特徴とするエンジンアセンブリ（１）。
2. 前記カムシャフト（２）を駆動して回転させるように設計された駆動チェーン（３０）を備え、前記駆動チェーン（３０）が、前記潤滑剤を潤滑剤タンクから前記潤滑剤供給装置（３）へ運ぶように設計されていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンアセンブリ（１）。
3. 前記供給装置（３）が、前記駆動チェーン（３０）によって運ばれた前記潤滑剤を収集するように設計された開口（２１）と、底部（２２）とを有するスクープ（２０）を備え、前記潤滑剤が重力効果で前記底部に向かって流れ、
   前記スクープ（２０）が、さらに、前記底部（２２）の近傍に形成されたフローオリフィス（２３）を有し、前記供給装置（３）が、前記スクープ（２０）の前記フローオリフィス（２３）を前記カムシャフト（２）の前記潤滑剤入口（６）に連結するノズル（２４）を有する
   ことを特徴とする、請求項２に記載のエンジンアセンブリ（１）。
4. 前記ノズル（２４）の内部流れ直径が５ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項３に記載のエンジンアセンブリ（１）。
5. 前記ノズル（２４）が、前記カムシャフト（２）に強固に連結されていることを特徴とする、請求項３または４に記載のエンジンアセンブリ（１）。
6. 前記ノズル（２４）が、前記スクープ（２０）に強固に連結されていることを特徴とする、請求項３または４に記載のエンジンアセンブリ（１）。
7. タイミングケース（３１）を備え、前記駆動チェーン（３０）が、駆動されて動くとき、前記タイミングケース（３１）の内壁（３２）に向かって前記潤滑剤を放出するように設計されており、前記スクープ（２０）が、前記内壁（３２）に向かって放出された前記潤滑剤を前記底部（２２）の方へ流すことができるように配置されていることを特徴とする、請求項３から６のいずれか一項に記載のエンジンアセンブリ（１）。
8. 前記スクープ（２０）が、前記タイミングケースの前記壁の要素に接触する縁において、前記タイミングケース（３１）に封止式に取り付けられることを特徴とする、請求項７に記載のエンジンアセンブリ（１）。
9. 前記カムシャフト（２）が、少なくとも１つのベアリング（１０）に回転可能に装着され、前記少なくとも１つの半径方向開口（７）が、前記ベアリング（１０）の近傍、または前記カムシャフト（２）のカムの近傍に配置されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のエンジンアセンブリ（１）。
10. 前記少なくとも１つの半径方向開口（７）が、前記ベアリング（１０）に通じるように前記カムシャフト（２）に形成されていることを特徴とする、請求項９に記載のエンジンアセンブリ（１）。
11. エンジンアセンブリ（１）の壁に前記カムシャフト（２）を取り付ける取付ねじ（４０）をさらに備え、前記カムシャフト（２）の前記取付ねじ（４０）が、中空であり、かつ、前記カムシャフト（２）の前記端部（９）に挿入されるねじ軸（４１）を有し、前記潤滑剤供給装置（３）が、前記中空取付ねじ（４０）を通して前記潤滑剤入口（６）に供給するように設計されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のエンジンアセンブリ（１）。
12. 前記少なくとも１つの半径方向開口（７）の直径が、２ｍｍ〜４ｍｍであることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のエンジンアセンブリ（１）。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のエンジンアセンブリ（１）を有する自動車両。
    

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