JP2021011861A

JP2021011861A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2021011861A
Application number: JP2019127273A
Authority: JP
Inventors: 功治佐藤; Koji Sato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2039-07-09
Also published as: JP7306116B2

Abstract

【課題】カムシャフト軸受に設けられた油路にオイルフィルタを設けた内燃機関において、コストや重量を増加させることなく油路下流での油圧不足を解消する。【解決手段】カムシャフトの少なくとも一つの回転摺動部に設けられるとともに、該回転摺動部へ連通したオイル穴を備えるベアリングと、前記カムキャップの軸受部に設けられた前記ベアリングの外周部へ連通したオイル溝と、前記シリンダヘッドの内部に設けられるオイルが流通するオイル通路と、前記オイル通路の端部と、前記オイル穴及び前記オイル溝とを接続する接続流路と、オイルから不純物をろ過するオイルフィルタと、を備える内燃機関において、前記オイルフィルタは、前記オイル通路と前記接続流路の接続部に設けられるとともに、前記接続流路に向けて突出し、前記接続流路は、前記突出部の上面と前記接続流路の内壁との間を介してオイルが流通する第１の流路と、それ以外の第２の流路とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、オイル通路にオイルフィルタを備えた内燃機関に関するものである。

特許文献１には、カムシャフトにオイルを供給するために、カムキャップに油路が設けられている構成が開示されている。また、特許文献２には、カムシャフトをシリンダヘッドに取り付ける際に、ベアリングを介して取り付ける構成が開示されている。

特開２０１６−１９１３０７号公報特開２０１３−２０４４３５号公報

特許文献１に開示されているカムシャフトに、特許文献２に開示されているようにベアリングを設けた場合、ベアリングを設けない場合と比較して、カムシャフト軸受に設けられた油路の断面積が減少するため、カムシャフトの下流にて油圧不足になる恐れがある。更に、オイルに含まれる不純物を除去するオイルフィルタを油路内に設けると、オイルフィルタを通過するオイルに圧損が生じるため、オイルフィルタの下流にて更に油圧不足になる恐れがある。このような圧損を考慮してオイルポンプの出力を増大させると、オイルポンプの体格等が大きくなり、コストや質量が増大するという課題があった。

本発明は、ベアリングを設けたカムシャフトを備えた内燃機関において、カムシャフト軸受に設けられた油路にオイルフィルタを設けた場合に、コストや重量を増加させることなく、油路下流での油圧不足を解消すべく成されたものである。

上記課題を解決するため、本発明は、シリンダヘッドとカムキャップとの間に回転可能に支持された二本のカムシャフトと、前記カムシャフトの少なくとも一つの回転摺動部に設けられるとともに、該回転摺動部へ連通したオイル穴を備えるベアリングと、前記カムキャップの軸受部に設けられるとともに、前記ベアリングの外周部へ連通したオイル溝と、前記シリンダヘッドの内部に設けられるオイルが流通するオイル通路と、前記オイル通路の端部と、前記オイル穴及び前記オイル溝とを接続する接続流路と、オイルから不純物をろ過するオイルフィルタと、を備える内燃機関において、前記オイルフィルタは、前記オイル通路と前記接続流路の接続部に設けられるとともに、前記接続流路に向けて突出し、前記接続流路は、前記突出部の上面と前記接続流路の内壁との間を介してオイルが流通する第１の流路と、それ以外の第２の流路とを有することを特徴とする内燃機関を提供する。

上記構成によると、接続流路でのオイルの圧損が低減され、油路下流でのオイル不足を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関において、チェーンケースを外した側面を概略的に表した図である。本発明の一実施形態に係る内燃機関において、シリンダヘッドカバーを外した上面を概略的に表した図である。図２における線Ａ−Ａに沿った断面図である。図３における線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。

本発明に係る内燃機関の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、内燃機関が車両に搭載されているものとし、その車両の上下方向を内燃機関の上下方向として説明する。

先ず、図１、２に従って、本実施形態の内燃機関１の概略構成について説明する。図１はチェーンケースを外した内燃機関１の概略側面図である。図２はシリンダヘッドカバーを外した内燃機関１の概略上面図である。

図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２、シリンダヘッドカバー１３、オイルパン１４からなる。

シリンダブロック１１は、クランクシャフト４０を回転可能に支持している。クランクシャフト４０の軸線方向一方側（図１における紙面手前側）の端部には、クランクスプロケット４１が固定されている。なお、図１では、クランクスプロケット４１を概略的に円で図示している。

シリンダヘッド１２には、図２に示すように、複数のカムキャップ３０が固定されている。これらシリンダヘッド１２とカムキャップ３０との間には、排気側カムシャフト６０及び吸気側カムシャフト７０が回転可能に支持されている。

図１に示すように、排気側カムシャフト６０の軸線方向一方側（図１における紙面手前側）の端部には、略円盤状の排気側バルブタイミング可変機構６００が取り付けられている。排気側バルブタイミング可変機構６００の外周には、排気側カムスプロケット６０１が取り付けられている。なお、図１では、排気側カムスプロケット６０１を概略的に円で図示している。

吸気側カムシャフト７０の軸線方向一方側（図１における紙面手前側）の端部には、略円盤状の吸気側バルブタイミング可変機構７００が取り付けられている。吸気側バルブタイミング可変機構７００の外周には、吸気側カムスプロケット７０１が取り付けられている。なお、図１では、吸気側カムスプロケット７０１を概略的に円で図示している。

シリンダヘッドカバー１３は、排気側カムシャフト６０の大部分、吸気側カムシャフト７０の大部分及び複数のカムキャップ３０を上方から覆っている。

オイルパン１４は、有底箱状になっており、クランクシャフト４０を下側から覆うように、シリンダブロック１１の下端に設けられている。このオイルパン１４の内部には、内燃機関１の各所を潤滑させたり、各機構を作動させたりするためのオイルが収容されている。また、オイルパン１４の内部には、当該オイルパン１４に収容されているオイルを圧送するためのオイルポンプ２０が収容されている。また、オイルポンプ２０の入力軸２１の端部には、略円盤状のオイルポンプスプロケット２２が固定されている。なお、図１では、オイルポンプスプロケット２２を概略的に円で図示している。

クランクスプロケット４１と、排気側カムスプロケット６０１と、吸気側カムスプロケット７０１とには、タイミングチェーン８０が巻き掛けられている。なお、この実施形態では、クランクシャフト４０の軸線方向一方側（図１における紙面手前側）から見た場合に、クランクスプロケット４１が時計回りに回転する。そして、クランクスプロケット４１から送り出されたタイミングチェーン８０は、排気側カムスプロケット６０１、吸気側カムスプロケット７０１を経て、再びクランクスプロケット４１に戻るように走行する。

クランクスプロケット４１とオイルポンプスプロケット２２には、ポンプチェーン９０が掛け回されている。したがって、内燃機関１のクランクシャフト４０が回転すると、その回転力が、クランクスプロケット４１、ポンプチェーン９０、オイルポンプスプロケット２２を介してオイルポンプ２０へと伝達される。

内燃機関１において、オイルポンプ２０により汲み上げられたオイルが流通する油路１３０が形成されている。なお、油路１３０は、管状の通路（配管）、シリンダブロック１１内やシリンダヘッド１２内に設けられた通路によって構成されている。油路１３０の上流側の端部はオイルポンプ２０に接続され、下流側の端部は、オイルパン１４内に連通している。

次に、図３、４に従って本実施形態の排気側カムシャフト６０近傍の油路１３０について詳しく説明する。図３は、図２の線Ａ―Ａに沿った断面図である。図４は図３の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。

図３に示すように、排気側カムシャフト６０近傍の油路１３０はシリンダヘッド１２内に設けられたオイル通路１３１と、カムキャップ３０に設けられた接続流路１３２からなる。

オイル通路１３１は、シリンダヘッド１２内に設けられた通路によって構成されており、オイルポンプ２０により汲み上げられたオイルが流通する。

接続流路１３２は、カムキャップ３０内に設けられており、排気側カムシャフト６０にオイルを供給する。接続流路１３２は、前記排気側カムシャフト６０側に向けて開口する溝形状を有している。オイル通路１３１の上端部は、溝形状である前記接続流路１３２の側面と面が連続するように接続しており、その接続箇所で上下方向に連通している。

次に、接続流路１３２の排気側カムシャフト６０より上流側と下流側を繋ぐ連結部について説明する。

図３に示すように、排気側カムシャフト６０の回転摺動部６１とカムキャップ３０の軸受部３１（図４参照）の間には、フリクションを低減するために、ベアリング２００が取り付けられている。

接続流路１３２の排気側カムシャフト６０より上流側と下流側を繋ぐ連結部は、排気側カムシャフト６０の回転摺動部６１に設けられた溝６２と、溝６２に連通するベアリング２００に設けられたオイル穴２０１と、カムキャップ３０の軸受部３１に設けられたカムキャップオイル溝３２と、からなる。

図３に示すように、接続流路１３２から流入するオイルの一部は、ベアリング２００に設けられたオイル穴２０１を通って、排気側カムシャフト６０の回転摺動部６１に設けられた溝６２に流通する。

カムキャップ３０の軸受部３１には、接続流路１３２から流入するオイルを流すためのカムキャップオイル溝３２が設けられている。カムキャップオイル溝３２は、ベアリング２００よりも径方向外側にあり、接続流路１３２の排気側カムシャフト６０より上流側と下流側を連結している。

図３に示すように、オイルフィルタ３００は、金網製で有底円筒状に形成されており、オイルフィルタ３００の外周外側には、リング状の網目が空いていて、該網目に接続流路１３２が連通している。オイルフィルタ３００は、接続流路１３２とオイル通路１３１の接続部１３３に設けられている。接続流路１３２からオイル通路１３１に向けて、オイル通路１３１に挟持されるように挿入されるとともに、接続流路１３２に向けて突出し、突出部３０１の上面３０２と接続流路１３２の内壁１３２ａとの間をオイルが流通している。

突出部３０１の上面３０２と接続流路１３２の内壁１３２ａとの間をオイルが流通しているため、オイルフィルタ３００に流入したオイルの流れ（図３におけるＦ１）は主に、二つの流れ（図３におけるＦ２とＦ３）に分かれる。

Ｆ２方向に流れたオイルは主に、接続流路１３２を通り、ベアリング２００に設けられたオイル穴２０１を通り、排気側カムシャフト６０の溝６２に流入する。

Ｆ３方向に流れたオイルは主に、Ｆ２方向に流れたオイルに沿って流れやすいため、カムキャップ３０の上壁面に沿って流れ、カムキャップオイル溝３２に流入する。

このように、突出部３０１の上面３０２と接続流路１３２の内壁１３２ａとの間をオイルが流通していることにより、オイルをカムキャップオイル溝３２へ流通させ、カムシャフトの下流へと流通しやすくなる。ゆえに、接続流路１３２の排気側カムシャフト６０下流側でのオイル不足を抑制できる。

上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

例えば、上記実施形態では、接続流路１３２の上流側にカムベアリングを備えた排気側カムシャフト６０が、下流側に吸気側カムシャフト７０が設けられているが、それに限定されない。接続流路１３２の上流側にカムベアリングを備えた吸気側カムシャフト７０が、下流側に排気側カムシャフト６０が設けられてもよい。

また、上記実施形態では、オイルのオイルフィルタ３００は金網等で加工しているに過ぎないが、それに限定されない。内部に不織布製のエレメントを配置することも可能である。

１…内燃機関
１２…シリンダヘッド
２０…オイルポンプ
３０…カムキャップ
３２…カムキャップオイル溝
６０…排気側カムシャフト
６１…回転摺動部
７０…吸気側カムシャフト
１３０…油路
１３１…オイル通路
１３２…接続流路
１３２ａ…内壁
１３３…接続部
２００…ベアリング
２０１…オイル穴
３００…オイルフィルタ
３０１…突出部
３０２…上面

Claims

シリンダヘッドとカムキャップとの間に回転可能に支持された二本のカムシャフトと、
前記カムシャフトの少なくとも一つの回転摺動部に設けられるとともに、該回転摺動部へ連通したオイル穴を備えるベアリングと、
前記カムキャップの軸受部に設けられるとともに、前記ベアリングの外周部へ連通したオイル溝と、
前記シリンダヘッドの内部に設けられるオイルが流通するオイル通路と、
前記オイル通路の端部と、前記オイル穴及び前記オイル溝とを接続する接続流路と、
オイルから不純物をろ過するオイルフィルタと、
を備える内燃機関において、
前記オイルフィルタは、前記オイル通路と前記接続流路の接続部に設けられるとともに、前記接続流路に向けて突出し、
前記接続流路は、前記突出部の上面と前記接続流路の内壁との間を介してオイルが流通する第１の流路と、それ以外の第２の流路とを有することを特徴とする内燃機関。