JP2021156270A - Oil pump of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用等のエンジン(レシプロ式内燃機関)に設けるオイルポンプに関するものである。 The present invention relates to an oil pump provided in an engine (reciprocating internal combustion engine) for automobiles and the like.
レシプロ式のエンジンは、必須の装置としてオイルポンプを備えている。オイルポンプの構造や配置位置は様々であるが、タイミングチェーンを覆うフロントカバーに組み込んだタイプがある。 The reciprocating engine is equipped with an oil pump as an indispensable device. There are various structures and arrangement positions of the oil pump, but there is a type that is incorporated in the front cover that covers the timing chain.
すなわち、オイルポンプは、ポンプハウジングとカバーハウジングとを備えており、トロコイドポンプの場合は、両ハウジングの間に形成されたポンプ室にインナーロータ及びアウターロータを配置しているが、ポンプハウジングをフロントカバーに一体化して、インナーロータをクランク軸に直結したタイプがあり、このタイプでは、オイルポンプの一部をフロントカバーで兼用しているため、エンジンを軽量化できる等の利点がある。 That is, the oil pump includes a pump housing and a cover housing, and in the case of a trochoid pump, the inner rotor and the outer rotor are arranged in the pump chamber formed between the two housings, but the pump housing is front. There is a type that is integrated with the cover and the inner rotor is directly connected to the crankshaft. This type has the advantage that the weight of the engine can be reduced because a part of the oil pump is also used as the front cover.
さて、オイルポンプはどのようなタイプでもリリーフバルブを設けているが、リリーフバルブの箇所から異音が発生することがある。例えば、クランク軸の回転に速度変化があることに起因してリリーフするオイルに脈動が発生することがあり、その対策が特許文献1に開示されている。
Any type of oil pump is provided with a relief valve, but abnormal noise may be generated from the relief valve. For example, pulsation may occur in the oil to be relieved due to a change in the speed of the rotation of the crankshaft, and a countermeasure against this is disclosed in
さて、コールドスタートのようにエンジンを完全に降温した状態から始動する場合は、オイルの粘度が高いためリリーフバルブが開いて一部のオイルがポンプ室に戻っているが、本願発明者が観察したところ、上記したフロントカバー一体型のオイルポンプに関し、機関の始動時に数十秒の間、単調な電子音のような異音が発生することがあった。 By the way, when the engine is started from a state where the temperature is completely lowered as in cold start, the relief valve is opened due to the high viscosity of the oil and some oil is returned to the pump chamber, but the inventor of the present application observed. However, with respect to the above-mentioned oil pump with an integrated front cover, an abnormal noise such as a monotonous electronic sound may be generated for several tens of seconds when the engine is started.
この始動時の異音は継続性がなくて、数十秒を経過すると消えるのであるが、耳障りであるため、防止又は抑制すべきである。そこで、異音が発生する原因について本願発明者が研究したところ、オイルがリリーフバルブの通路を通過するときに気柱共鳴の現象が発生しているとことが判明した。 This abnormal noise at the time of starting is not continuous and disappears after several tens of seconds, but it is jarring and should be prevented or suppressed. Therefore, when the inventor of the present application studied the cause of the generation of abnormal noise, it was found that the phenomenon of air column resonance occurred when the oil passed through the passage of the relief valve.
次に、気柱共鳴の現象がなぜ数十秒で消えるのかその理由であるが、異音が発生し続ける時間はオイルがエンジンに行き渡る時間とほぼ一致しており、このことから、気柱共鳴がオイルの気泡率(或いは密度)と影響していると推測される。 Next, the reason why the phenomenon of air column resonance disappears in several tens of seconds is that the time during which abnormal noise continues to occur is almost the same as the time during which oil reaches the engine. Is presumed to affect the bubble ratio (or density) of the oil.
すなわち、エンジンが停止すると、エンジンのオイル通路等に充満していたオイルはオイルパンに戻り、オイルに含まれていた微細な気泡は時間と共に抜け出ていき、次の始動時には気泡を含まない密度の大きいオイルがオイルポンプで吸い上げてられてエンジンの各部位に圧送されるが、オイルがエンジンの各部位を巡るに際してオイル通路に存在していた空気を取り込むことと、オイルがオイル落とし穴からオイルパンに流下するに際して泡立ち現象によって空気がオイル中に入り込むこととにより、ある程度の時間が経過すると、オイルポンプで吸い上げられるオイルは微細な気泡を含んだ状態になって密度が低下し、その結果、リーク通路の気柱共鳴現象は消えてしまうと推測される。 That is, when the engine is stopped, the oil that fills the oil passage of the engine returns to the oil pan, and the fine bubbles contained in the oil escape with time, and the density does not contain bubbles at the next start. Large oil is sucked up by the oil pump and pumped to each part of the engine, but when the oil goes around each part of the engine, it takes in the air that was present in the oil passage and the oil goes from the oil drop hole to the oil pan. After a certain amount of time has passed, the oil sucked up by the oil pump becomes a state containing fine bubbles and the density decreases due to the air entering the oil due to the bubbling phenomenon when flowing down, and as a result, the leak passage It is presumed that the air column resonance phenomenon of the oil pump disappears.
本願発明はこのような研究・知見に基づいて成されたものであり、始動時の異音を簡単な構造によって抑制しようとするものである。 The present invention has been made based on such research and knowledge, and is intended to suppress abnormal noise at the time of starting by a simple structure.
本願発明はオイルポンプの改良に係り、このオイルポンプは、
「タイミングチェーンを挟んでシリンダブロックと反対側に配置されて下方にはオイルパンの一端部が位置しており、かつ、リリーフバルブを内蔵している」
という構成において、
「前記リリーフバルブは、予め設定した第1の圧力で開く第1オイル逃がし穴と、前記第1の圧力よりも強い第2の圧力で開く第2オイル逃がし穴とを備えており、前記第2オイル逃がし穴が、リークしたオイルを前記オイルパンに流下させるように外向きに開口している」
という特徴を備えている。
The invention of the present application relates to the improvement of an oil pump, and this oil pump is
"It is located on the opposite side of the timing chain from the cylinder block, one end of the oil pan is located below, and it has a built-in relief valve."
In the configuration
"The relief valve includes a first oil relief hole that opens at a preset first pressure and a second oil relief hole that opens at a second pressure that is stronger than the first pressure. An oil relief hole opens outward to allow leaked oil to flow down the oil pan. "
It has the feature.
本願発明において、第1オイル逃がし穴から放出されたオイルは単純にオイルパンに戻してもよいし、実施形態のようにタイミングチェーンに向けて噴出させて、タイミングチェーンに当ててからオイルパンに流下させてもよい。 In the present invention, the oil released from the first oil relief hole may be simply returned to the oil pan, or is ejected toward the timing chain as in the embodiment, hits the timing chain, and then flows down to the oil pan. You may let me.
本願発明では、始動時にリリーフバルブの第1オイル逃がし穴からリークしたオイルはポンプ室を循環することなくオイルパンに流下するが、流下したオイルがオイルパンのオイル中に落ち込むに際して泡立ち現象が発生して、オイルパンのオイルに微細な気泡群を発生させることができる。これにより、オイルがエンジンの全体に行き渡る前にオイルパンから吸い上げられるオイルの気泡含有率を上昇させて、リリーフバルブの通路で発生した気柱共鳴の現象を速やかに消去できる。 In the present invention, the oil leaked from the first oil relief hole of the relief valve at the time of starting flows down to the oil pan without circulating in the pump chamber, but when the flowing oil falls into the oil of the oil pan, a bubbling phenomenon occurs. Therefore, fine bubbles can be generated in the oil of the oil pan. As a result, the bubble content of the oil sucked up from the oil pan before the oil is distributed throughout the engine can be increased, and the phenomenon of air column resonance generated in the passage of the relief valve can be quickly eliminated.
そして、本願発明は、リリーフバルブからリークするオイルの逃がし穴の開口態様を変えるだけの構成であるので、構造が複雑化することはない。従って、始動時に発生する異音を、簡単な構造で抑制できる。 Further, since the present invention has a configuration that only changes the opening mode of the oil leaking hole from the relief valve, the structure is not complicated. Therefore, the abnormal noise generated at the time of starting can be suppressed by a simple structure.
実施形態のようにリークしたオイルをタイミングチェーンに当てると、チェーンジェットを別に設ける必要はないため、更に構造を簡素化できて好適である。この場合、実施形態のようにオイルを下方からタイミングチェーンに向けて噴出させると、タイミングチェーンがオイルで濡れ過ぎることを防止できると共に、オイルパンに落ちるオイルの高さが高くなることにより、オイルパンでの泡立ちを良くして気柱共鳴の早期消滅に貢献できると云える。 When the leaked oil is applied to the timing chain as in the embodiment, it is not necessary to separately provide a chain jet, so that the structure can be further simplified, which is preferable. In this case, if the oil is ejected from below toward the timing chain as in the embodiment, the timing chain can be prevented from getting too wet with the oil, and the height of the oil falling into the oil pan becomes high, so that the oil pan It can be said that it can contribute to the early extinction of air column resonance by improving the foaming in.
なお、本願発明の効果を促進するために、リークしたオイルはできるだけストレーナの近くに流下させるのが好ましい。 In order to promote the effect of the present invention, it is preferable that the leaked oil flows down as close to the strainer as possible.
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本願発明は、自動車用エンジンに適用している。以下では方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、前後方向はクランク軸線方向であり、左右方向はクランク軸線及びシリンダボア軸心と直交した方向である。前と後ろは、クランク室からタイミングチェーンを向いた方向を前向きとし、クランク室からミッションケースを向いた方向が後ろ向きとしている。念のため、図1〜図4(A)に方向を記載している。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is applied to an automobile engine. In the following, the front-back and left-right terms are used to specify the direction, but the front-back direction is the crank axis direction, and the left-right direction is the direction orthogonal to the crank axis and the cylinder bore axis. For the front and rear, the direction from the crank chamber to the timing chain is forward, and the direction from the crank chamber to the mission case is backward. As a precaution, the directions are shown in FIGS. 1 to 4 (A).
(1).概要
エンジンの基本構造は従来と同様であり、エンジン本体の前面はフロントカバー(タイミングチェーンカバー)1で構成されている。フロントカバー1は後ろ向きに開口した浅いトレー状の形態を成しており、図5に一部を示すシリンダブロック2の前面と、図示しないシリンダヘッド及びヘッドカバーの前面に重なっており、これらに多数のボルトで固定されている。このため、図1〜3のとおり、フロントカバー1の周縁部には多数のボルト挿通穴3が空いている。
(1). Overview The basic structure of the engine is the same as before, and the front of the engine body is composed of a front cover (timing chain cover) 1. The
図5において、シリンダブロック2は図2の V-V視方向から見ており、従って、厳密には断面が現れるが、断面表示とせずに下面を大まかに表示している。シリンダブロック2における前壁の下面にはクランクキャップ4がボルト5で固定されており、クランク軸6のフロントジャーナル6aがクランクキャップ4によって回転自在に保持されている。図5において符号7で示すのは軸受けメタル、符号8で示すのはクランクアームである。
In FIG. 5, the cylinder block 2 is viewed from the VV viewing direction of FIG. 2, and therefore, although the cross section appears strictly, the lower surface is roughly displayed without displaying the cross section. A crank cap 4 is fixed to the lower surface of the front wall of the cylinder block 2 with
図2に符号Aで示す一点鎖線は、シリンダブロック2とオイルパン8との重合面である。この重合面Aの位置から理解できるように、フロントカバー1の下部はオイルパン8の前面に部分的に重なっている。
The alternate long and short dash line indicated by reference numeral A in FIG. 2 is the overlapping surface of the cylinder block 2 and the
上記のとおり、フロントカバー1は後ろ向きに開口している。従って、外周部には、シリンダブロック2等に重なる周壁が形成されており、周壁にボルト挿通穴3が空いている。図2,3では、周壁の端面を平行斜線で表示している(従って、図2,3の平行斜線は断面の表示ではない。)。また、図2,3のとおり、フロントカバー1の内部(凹部)には多数の補強リブ9を設けている。
As described above, the
図2に明示するように、フロントカバー1の後面には、オイルポンプを構成するカバーハウジング10が多数本のビス(ボルト)11によって重ね固定されている。他方、図3に示すように、フロントカバー1には、オイルポンプを構成するポンプハウジング12が一体に形成されている。
As is clearly shown in FIG. 2, the
図2に一点鎖線で示し図5に実線で示すように、クランク軸6のうちシリンダブロック2とカバーハウジング10との間の部位に主動スプロケット13を固定し、主動スプロケット13にタイミングチェーン14を巻き掛けている。主動スプロケット13は、オイルパン8の前部上方に配置されている。従って、主動スプロケット13の真下は,オイルパン8のオイル溜まりになっている。なお、敢えて説明するまでもないが、タイミングチェーン14は、カム軸に設けた従動スプロケットにも巻き掛けられている。
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2 and the solid line in FIG. 5, the
(2).オイルポンプ
図3及び図4(A)の対比から理解できるように、両ハウジング10,12には、クランク軸6の前端部が貫通した出力穴16が前後に開口しており、両ハウジング10,12の対向した面に、出力穴16を中心にしたポンプ室17が形成されている。また、ポンプ室17を挟んで流入室18と流出室19とが形成されている。図示は省略するが、ポンプ室17には、クランク軸6に直結されたインナーロータと、インナーロータに噛合したアウターロータとが配置されており、両ロータの回転により、オイルは流入室18から流出室19に圧送される。
(2). Oil pump As can be understood from the comparison of FIGS. 3 and 4 (A), the output holes 16 through which the front end of the
流入室18と流出室19とは、概ね流入室18が下で流出室19が上になる高さ関係であると共に、ポンプ室17を挟んだ左右に分かれた状態に形成されている。正確には、エンジンは、クランク軸6を車幅方向に長い横置き姿勢でエンジンルームに搭載されているが、流入室18はポンプ室17を挟んで右側(車両前進方向の前側)に位置し、流出室19はポンプ室17を挟んで左側(車両前進方向の後ろ側)に位置している。
The
図4(A)に示すように、カバーハウジング10における概ね流入室18の下端部には流入口20が連通しており、図2に示すように、流入口20はカバーハウジング10の後方に開口している。流入口20に、オイルストレーナ(図示せず)がねじ込み等によって装着されている。
As shown in FIG. 4A, the
オイルストレーナは、流入口20に接続された水平状部と、その先端から下方に延びた吸い上げ筒部とを備えており、吸い上げ筒部の下端は、図5に表示した主動スプロケット13の真下の近くにおいて、オイルパン8に溜まったオイルに浸漬されている。
The oil strainer includes a horizontal portion connected to the
図1に示すように、フロントカバー1の前面のうち、出力穴16よりもやや上で左側の側部に、オイルフィルター(図示せず)を装着するための受け座21が形成されている。受け座21には、オイルフィルターを螺着する中心ねじ筒22と、その下方に位置した入り口ポート23とが形成されている。従って、本実施形態では、中心ねじ筒22に出口ポート24が開口している。
As shown in FIG. 1, a receiving
図4に示すように、入り口ポート23はフロントカバー1の後面に開口しており、図4(A)に示すように、カバーハウジング10の流出室19に、入り口ポート23と連通するはみ出し部19aが形成されている。また、図3に示すように、出口ポート24はフロントカバー1の後面に開口しており、図3及び図4(A)のとおり、フロントカバー1の後面とカバーハウジング10の前面とに、一端を出口ポート24と連通させた略左右長手の円弧溝25が形成されて、円弧溝25の他端に、カバーハウジング10の後面に開口した吐出口26を形成している。
As shown in FIG. 4, the
カバーハウジング10のうち吐出口26を設けた部位はシリンダブロック2の前面に重なっており、シリンダブロック2には、吐出口26と連通したメインギャラリー(図示せず)が形成されている。
A portion of the
図3及び図4(A)に示すように、流入室18と流出室19は左側の部位において幅広の隔壁27で仕切られている。隔壁27は、上に行くに従って左にずれるようにシリンダボア軸線に対して傾斜しており、図4(B)に示すように、カバーハウジング10に、リリーフバルブ装置の一部として、隔壁27と直交した方向に長いバルブ配置筒部28を形成している。
As shown in FIGS. 3 and 4 (A), the
隔壁27には、バルブ配置筒部28と連通したリーク穴29が開口し、バルブ配置筒部28には、流入室18と連通した第2オイル逃がし穴(メインオイル逃がし穴)30が開口している。また、バルブ配置筒部28は下方に開口しており、下方から、下向きに開口した弁体31及びばね32を挿入して、ばね32を下方からねじ込み装着したばね受け33で支持している。バルブ配置筒部28のうちメインオイル逃がし穴30よりも下方の部位には、弁体31の後退動を許容するため、流入室18と連通した背圧逃がし穴34が空けられてる。
A
弁体31はリリーフバルブの中核を成す部材であり、先端部は隔壁27の中途部まで入り込んでいる(従って、弁体31がスライドする弁穴は隔壁27まで延びている。)。そして、隔壁27のうち弁体31の先端部が入り込む部位に、主動スプロケット13に向けて斜め上方に向けて外向きに開口した第1オイル逃がし穴(外向きオイル逃がし穴)35を穿設している。
The
(3).まとめ
さて、エンジンをコールドスタートさせると、オイルの粘度が高いため吐出圧が設定圧以上に上昇してしまうことが多い。すると、弁体31が押し下げられて、リークしたオイルが第1オイル逃がし穴35から逃がされてポンピングロスを低減できる。また、エンジンが高速回転するなどしてオイルの吐出圧が更に上昇すると、弁体31はばね32に抗して更に後退し、リークしたオイルの大部分は第2オイル逃がし穴30から流入室18にリターンする。従って、オイルが過剰に昇圧すると、オイルの相当部分が流入室18と流出室19とを循環する流れになる。
(3). Summary By the way, when the engine is cold-started, the discharge pressure often rises above the set pressure due to the high viscosity of the oil. Then, the
そして、コールドスタート時には、オイルはオイルパン8に戻って長時間を経過していることによって気泡が抜けて密度が高くなっているため、リーク穴29を通るときに、気柱共鳴現象によって異音が発生することがある。
Then, at the time of cold start, the oil returns to the
しかるに、本実施形態では、隔壁27からリークしたオイルは第1オイル逃がし穴35から放出されてオイルパン8に流下するため、オイルパン8のオイルに落ち込むときに泡立ち現象が発生して、オイルがエンジンの全体に行き渡る前に、オイルポンプに入り込むオイルに微細な気泡を含ませることができる。これにより、異音を速やかに消すことができる。本願発明者の実験では、異音の発生時間を半分に減らすことができた。
However, in the present embodiment, the oil leaked from the
実施形態のように、第1オイル逃がし穴35を斜め下方から主動スプロケット13に向けると、チェーンジェットに置き換えることができるため、それだけエンジンの構造を簡素化してコストダウンできる(エンジンの運転中、オイルが第1オイル逃がし穴35から放出されることは頻繁にあるため、タイミングチェーン14の潤滑が不完全になることはない。)。なお、図5では、第1オイル逃がし穴35から放出されたオイルは、タイミングチェーン14に当たってから紙面と直交した手前側に流下する。
When the first
また、第1オイル逃がし穴35から放出されたオイルは、いったん高く上がってからオイルパン8の油中に落ちることにより、オイルパン8のオイル槽に落ち込むに際しての泡立ちを促進できるため、オイルへの気泡の混入を促進して気柱共鳴の消滅を促進できる。この場合、コールドスタート時にはオイルの粘度が高いため、オイルのシャワー化を抑制して、オイルパン8のオイルに対する叩き付け作用が高くなる。従って、始動時において特に気泡の発生を促進して、気柱共鳴現象の早期抑制に貢献できると云える。
Further, the oil released from the first
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、リークしたオイルは、タイミングチェーンに当てることなくオイルパンに戻してもよい。また、必ずしもフロントカバーの一部をオイルポンプの一部に兼用する必要はないのであり、オイルポンプの全体をフロントカバーとは独立した構造に構成してもよい。 The invention of the present application can be embodied in various ways other than the above-described embodiments. For example, leaked oil may be returned to the oil pan without hitting the timing chain. Further, it is not always necessary to use a part of the front cover as a part of the oil pump, and the entire oil pump may be configured to have a structure independent of the front cover.
本願発明は、エンジンのオイルポンプに具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in an engine oil pump. Therefore, it can be used industrially.
1 フロントカバー
2 シリンダブロック
6 クランク軸
8 オイルパン
10 オイルポンプを構成するカバーハウジング
12 オイルポンプを構成するポンプハウジング
13 主動スプロケット
14 タイミングチェーン
16 出力穴
17 ポンプ室
18 流入室
19 流出室
20 流入口
21 オイルフィルターの受け座
26 吐出口
27 隔壁
28 バルブ配置筒部
29 リーク穴
30 第2オイル逃がし穴(メインオイル逃がし穴)
31 リリーフバルブを構成する弁体
32 リリーフバルブを構成するばね
35 第1オイル逃がし穴(外向きオイル逃がし穴)
1 Front cover 2
31 Valve body that composes the
Claims (1)
前記リリーフバルブは、予め設定した第1の圧力で開く第1オイル逃がし穴と、前記第1の圧力よりも強い第2の圧力で開く第2オイル逃がし穴とを備えており、前記第2オイル逃がし穴が、リークしたオイルを前記オイルパンに流下させるように外向きに開口している、
エンジンのオイルポンプ。 It is arranged on the opposite side of the timing chain from the cylinder block, one end of the oil pan is located below, and it has a built-in relief valve.
The relief valve includes a first oil relief hole that opens at a preset first pressure and a second oil relief hole that opens at a second pressure stronger than the first pressure, and the second oil. The relief hole is open outward so that the leaked oil can flow down into the oil pan.
Engine oil pump.
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