JP4534147B2 - オイル供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、オイル貯留部からオイル供給部にオイルを供給するオイルポンプを有するオイル供給装置に関する。

この種のオイル供給装置としては、本発明に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１は、オイル供給部が車両用エンジンの弁開閉時期制御装置である例を示している。
弁開閉時期制御装置はオイル供給装置によって送る油量によって、エンジンの吸排気弁を操作するカム軸のエンジンクランク軸に対する位相角を制御する装置であるが、カムの反力などによって油圧が上昇すると、オイルがクランク軸、コンロッド、ピストンなどの潤滑経路にリークする、或いは、オイルがオイルパン側に戻るために、弁開閉時期制御装置内のオイルが不足する傾向がある。そこで、特許文献１の発明では、オイル供給部の側からオイル貯留部の側にオイルが戻るのを防止する逆止弁を設けることで、弁開閉時期制御装置内での油圧が上昇した場合でも、オイルが前記潤滑経路などにリークする現象やオイルがオイルパン側に戻る現象を低減することが提案されている。

特開２００１−２８９０１４号公報（段落番号００４５〜００４８、図１）

しかし、特許文献１に記されたオイル供給装置では、オイル供給部とオイル貯留部の間のオイル供給路に逆止弁を設けてあるために、エンジンが冷えた状態からの始動時などオイルの温度が低く粘性が高い状況下では、供給路内でのオイルの通過抵抗が高くなる。このために、オイル貯留部からオイル供給部にオイルを十分に供給できず、弁開閉時期制御装置（オイル供給部）を適切に作動させることができないという問題があった。

したがって、本発明の目的は、上に例示した従来技術によるオイル供給装置の持つ前述した欠点に鑑み、オイルの粘性が比較的高い状況下でも、確実にオイルをオイル供給部に供給することが可能なオイル供給装置を提供することにある。

本発明の第１の特徴構成は、オイル貯留部から車両用エンジンの弁開閉時期制御装置にオイルを供給するオイルポンプを有するオイル供給装置であって、前記弁開閉時期制御装置の側から前記オイル貯留部の側にオイルが戻るのを防止する逆止弁を設けた第１供給路、および、前記逆止弁を設けず、前記逆止弁の上流側において前記第１供給路から分岐し、前記逆止弁の下流側において前記第１供給路に合流する第２供給路を有する並列流路を、前記オイル貯留部と前記弁開閉時期制御装置の位相制御を行う切換制御弁との間で、前記オイルポンプと直列に設けてあり、前記第２供給路を流通可能な状態に切り換える切換手段を前記第２供給路に介装してある点にある。

したがって、本構成のオイル供給装置では、オイルの粘性が高い場合でも、逆止弁を含まない第２供給路にオイルを流通させることで、オイル供給部に効率的にオイルを送ることができる。他方、オイルの粘性が低く供給路途中でのオイルリークが生じ易くなれば、第２供給路を流通不能とすることでオイルを逆止弁のある第１供給路のみで流通させ、オイルリークを低減させることができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記切換手段による切り換えを、オイルの温度に基づいて行う点にある。

ところで、オイルの粘性に最も影響するのはオイルの温度である。そこで、本構成のように、オイル温度に基づいて切換手段を操作することで、オイルの流通状態を適切に管理することができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記切換手段が、前記オイルの温度に基づいて駆動操作されるバイメタル或いは形状記憶合金を用いたものである点にある。

本構成のように、オイルの温度に応じて駆動するバイメタル或いは形状記憶合金を用いることで、オイルまたは冷却水の温度を検出する温度センサ、及び、温度センサの検出結果に基づいてアクチュエータを駆動する制御装置を設けずとも、切換手段をオイルの温度に基づいて切り換え操作することができ、簡便なオイル供給装置を得ることができる。

本発明の第４の特徴構成は、カム角度とクランク角度の間の実際の位相差が、クランク軸の回転速度から最適とされる目標位相の許容範囲内から逸脱する場合に、前記切換手段は前記第２供給路を流通不能に切り換える点にある。

すなわち、クランク軸の回転位相の変化に対してカム軸の位相制御が間に合わず、両位相間のずれが大きくなった、不安定な状態に弁開閉時期制御装置がある場合はオイルのリークが増す傾向がある。このような場合、本構成ではオイル供給路を逆止弁のある第１供給路に切り換えることで、オイルのリークを低減させ、弁開閉時期制御装置内のオイル量を確保することができる。

本発明の第５の特徴構成は、エンジン始動時に、前記弁開閉時期制御装置の回転位相が初期位置にない場合に、前記切換手段は前記第２供給路を流通不能に切り換える点にある。

すなわち、エンジン始動時に、不測の理由で弁開閉時期制御装置の回転位相が初期位置にないためにエンジン始動が円滑に行われない場合、本構成のように第２供給路を流通不能とし、オイルの流通路を逆止弁のある第１供給路のみに限定することによって、逆止弁の持つ容積ポンプとしての作用でオイルを進角油路に供給し、弁開閉時期制御装置の回転位相を速やかに初期位置に戻すことができ、円滑なエンジン始動を促すことができる。

本発明の第６の特徴構成は、前記切換手段が、前記第２供給路の開閉状態を切り換える開閉切換手段からなる点にある。

本構成によれば、第１供給路と並列に設けた第２供給路を開閉切り換えするだけで、第２供給路を流通可能な状態に切り換え可能なので、第１供給路を介してオイル貯留部からオイル供給部に向かう流通路は常に確保される。その結果、仮に、第２供給路の切換手段の作動が不良となった場合でも、第１供給路によって必要最低限のオイル供給機能を確保することができる。したがって、オイル供給装置の信頼性が高く保たれる。

以下に本発明による最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１には、本発明のオイル供給装置の一例を示す。本実施形態では、オイル供給部が車両用エンジンの弁開閉時期制御装置１００である例を示す。
弁開閉時期制御装置１００は、ロータ１、及び、ロータ１と相対回転可能なハウジング２を有する。ロータ１は、エンジンのカム軸８０に固定されている。ハウジング２の外周にはスプロケット部２ａが形成されており、ハウジング２は、このスプロケット部２ａに
巻き掛けられたタイミングベルトを介してクランク軸（不図示）によって回転駆動される。

図２に示すように、ハウジング２の内周側には複数の凹部５ａが形成されている。これらの凹部５ａは、ロータ１の外周面と共に、後述する制御用のオイルを受け入れる流体室１０を構成している。また、ロータ１の外周面には、複数の板状のベーン１２が設けられており、流体室１０はベーン１２によって進角室１０ａと遅角室１０ｂとに仕切られている。
ロータ１には、各進角室１０ａと連通する進角油路１ａと、各遅角室１０ｂと連通する遅角油路１ｂとが径方向に貫通形成されている。尚、各進角油路１ａどうしと各遅角油路１ｂどうしとは、それぞれロータ１の中心側に位置するカム軸８０の内部で、各１本の進角油路１４ａ及び遅角油路１４ｂと合流している。
これらの進角油路１４ａ及び遅角油路１４ｂは、ソレノイド４０ａによって操作される切換制御弁４０を介して、エンジンのオイルパン２０（オイル貯留部の一例）と連通している。

オイルパン２０と切換制御弁４０の間には、オイルパン２０から弁開閉時期制御装置１００に向けてオイルを供給する第１供給路１５ａと、弁開閉時期制御装置１００からオイルパン２０に向けてオイルを戻す排出路１５ｂとが設けられている。そして、第１供給路１５ａ上の切換制御弁４０とオイルパン２０の間には、オイルパン２０のオイルを弁開閉時期制御装置１００に向けて供給するオイルポンプ３０が設けてある。

切換制御弁４０は、図１に示す第１位置、及び、第１位置から図の横向きに変位した第２位置及び第３位置の間で、ソレノイド４０ａによって切換操作が可能となっている。第１位置では、オイルポンプ３０から進角油路１４ａを介して進角室１０ａにオイルが供給され、遅角油路１４ｂを介して遅角室１０ｂからオイルがオイルパン２０に排出される。第２位置では、進角油路１４ａ及び遅角油路１４ｂ内でのオイルの流通が阻止される。また、第３位置では、オイルポンプ３０から遅角油路１４ｂを介して遅角室１０ｂにオイルが供給され、進角油路１４ａを介して進角室１０ａからオイルがオイルパン２０に排出される。

この切換制御弁４０の位置の切り替えによって、オイルパン２０から進角室１０ａ及び遅角室１０ｂに供給するオイルの量を制御して、進角室１０ａと遅角室１０ｂの間の容積比率を調整する。これによって、ベーン１２の流体室１０内における位置を制御し、ロータ１のハウジング２に対する回転位相が調節される。その結果、カム軸８０によって駆動されるバルブの開閉時期を、クランク軸の回転位相に対して調整する制御が可能となる。

エンジンの始動時に最適なバルブタイミングを得るためには、最遅角と最進角との途中のロック位置（初期位置）で始動することが好ましい。そこで、ロータ１とハウジング２との間に、ロータ１を進角側に付勢する捻りコイルバネ３５を設けておき、エンジンを停止させた時に遅角側にロータ１がある場合、始動時にロック位置へと導く。

第１供給路１５ａ上の切換制御弁４０とオイルポンプ３０の間には、弁開閉時期制御装置１００の側からオイルパン２０の側にオイルが戻るのを防止する逆止弁４５を設けている。逆止弁４５は、弁開閉時期制御装置１００の作動時におけるオイル供給性、すなわち弁開閉時期制御装置１００へのオイル供給路にオイルが満たされた状態を維持する役目を果たす。また、逆止弁４５とオイルパン２０の間には、図外のクランク軸、コンロッド、ピストンなどの潤滑経路にオイルを分配する流路が設けられており、カムの反力などによって第１供給路１５ａ内の油圧が上昇した時に、弁開閉時期制御装置１００内のオイルがこれらの潤滑経路へとリークする傾向を逆止弁４５によって抑制している。

さらに、第１供給路１５ａ上の切換制御弁４０とオイルポンプ３０の間には、逆止弁を含まない第２供給路１６が逆止弁４５をバイパスする形で設けてある。この第１供給路１５ａと第２供給路１６とからなる並列流路はオイルポンプ３０と直列に配置されている。そして、この第２供給路１６には開閉弁５０が介装されている。

開閉弁５０は、その内部の遮断部５０ａがオイルポンプ３０と連通した閉鎖位置と、開閉弁５０内の開放部５０ｂがオイルポンプ３０と連通した開放位置との間でソレノイド５０ｃによって切り換え可能に構成されている。閉鎖位置ではオイルが第２供給路１６を流通不能となり、開放位置ではオイルが第２供給路１６を流通可能となる。すなわち、開閉弁５０は、第２供給路１６の開閉状態を切り換える開閉切換手段であるが、オイルの供給路を第１供給路１５ａと第２供給路１６との間で切り換える切換手段としても機能する。

また、オイルパン２０の内部或いは第１供給路１５ａの適当な位置にオイルの温度を検出する温度センサ（不図示）が設けてある。エンジンが冷えた状態でのエンジン始動時など、前記温度センサによる検出温度が予め設定された閾値を下回っている（従って、オイルの粘性が高い）場合には、車両のＥＣＵからソレノイド５０ａに開閉弁５０（切換手段）を開放位置に切り換える信号が送られる構成となっている。したがって、第１供給路１５ａ内のオイルが低温で粘性が高い場合には、開閉弁５０が開放位置となるので、オイルパン２０のオイルは、通過抵抗の高い逆止弁４５のある第１供給路１５ａを回避して、逆止弁を含まず通過抵抗の小さな第２供給路１６から弁開閉時期制御装置１００へ効率良く供給され、弁開閉時期制御装置１００が早期に作動開始される。尚、このような温度センサは、エンジンのシリンダヘッドなどを冷却する冷却水の温度を計測するものでも良い。

他方、エンジンのウォームアップ後など、前記温度センサによる検出温度が前記閾値を上回る（従ってオイルの粘性が低い）場合には、開閉弁５０は閉鎖位置に切り換えられ、第２供給路１６が流通不能となるので、オイルは第１供給路１５ａのみを流通可能となり、オイルがクランク軸、コンロッド、ピストンなどの潤滑経路にリークする現象を逆止弁４５によって効果的に低減できる。
尚、開閉弁５０はコイルばね５０ｄなどによって閉鎖位置に向けて付勢されているので、万が一、断線などでＥＣＵからの信号がソレノイド５０ａに達しない場合には、開閉弁５０はコイルばね５０ｄなどによって閉鎖位置に保持され、オイルリークの低減化が図られる。

〔別実施形態〕
〈１〉温度センサによるオイルや冷却水の温度検出値に基づいて、車両のＥＣＵから送られる電気信号で第２供給路１６を切り換え操作するのではなく、図３に示すように、オイルまたは冷却水の温度に基づいて駆動するバイメタル或いは形状記憶合金を、開閉弁（切換手段）を開閉するアクチュエータとして用いることが可能である。
図３の例でも、逆止弁４５を含む第１供給路１５ａの部位と逆止弁を含まない第２供給路１６とからなる並列流路が、オイルポンプと直列に配置された形になっている。第２供給路１６に設けた開閉弁５５は、オイルが第２供給路１６を流通可能な開放位置（図３（イ）で示される）と流通不能な閉鎖位置（図３（ロ）で示される）との間で形状記憶合金製の操作バネ５５ａによって図３の横方向に切り換え操作される。

操作バネ５５ａは、開閉弁５５の一方の側面に形成された凹部に係止され、且つ、オイルまたは冷却水の流路（不図示）上に配置されている。また、開閉弁５０の他方の側面に形成された凹部には、形状記憶合金ではない通常の金属からなるコイルばね５５ｂが、開閉弁５５を開放位置に向けて付勢する付勢手段として係止されている。
オイルまたは冷却水の温度が予め設定された閾値を下回っている時は、図３（イ）に示
すように、操作バネ５５ａは収縮しており、開閉弁５５はコイルばね５５ｂの付勢力によって開放位置に保持されている。他方、オイルまたは冷却水の温度が前記閾値を上回ると、図３（ロ）に示すように、形状記憶合金製の操作バネ５５ａはオイルまたは冷却水から受ける熱の作用で伸張し、開閉弁５５をコイルばね５５ｂの付勢力に抗して閉鎖位置に切り換える。形状記憶合金製の操作バネ５５ａの代わりにバイメタルからなるアクチュエータを用いても良い。

〈２〉逆止弁を含まない第２供給路を流通可能な状態に切り換える切換手段として、第２供給路の開閉状態を切り換える開閉切換手段を設ける代わりに、第１供給路と第２供給路とを選択的に切り換える供給路切換手段を設けても良い。具体的な供給路切換手段の構成としては、例えば、図４に例示するような、逆止弁４５を含む第１供給路２５と逆止弁を含まない第２供給路２６とを並列流路として備えた開閉弁５７を、オイルポンプ３０と直列に設けることができる。開閉弁５７は逆止弁４５を含む第１供給路２５がオイルポンプ３０と連通する第１位置（図４の状態）と、逆止弁を含まない第２供給路２６がオイルポンプ３０と連通する第２位置との間で、図４の横向きに変位可能に設けてある。

開閉弁５７はコイルばね５７ｂによって第１位置に向けて付勢されており、ＥＣＵから送られる信号によって駆動するソレノイド５７ａによって第２位置に変位操作される。このように、開閉弁５７はコイルばね５７ｂなどによって第１位置に向けて付勢されているので、万が一、断線などでＥＣＵからの信号がソレノイド５７ａに達しない場合でも、オイルリークの低減化が図られる。尚、開閉弁５７を操作するアクチュエータとしては、オイルまたは冷却水の温度に基づいて駆動するバイメタル或いは形状記憶合金でも良い。

〈３〉図１の第１供給路１５ａと第２供給路１６とを選択的に切り換える供給路切換手段の構成として、オイルパン２０からのオイルを第１供給路１５ａと第２供給路１６に分岐させる分岐部（図１のＪで示す個所）に配置された三方弁を用いることができる。そして、この三方弁を、オイルの温度に基づいて駆動操作されるバイメタル或いは形状記憶合金によって切り換え操作する形態とすることができる。或いは、この三方弁をオイルの温度センサの検出結果に基づいて駆動操作されるアクチュエータによって切り換え操作する形態としても良い。

〈４〉逆止弁４５を含む第１供給路１５ａと逆止弁を含まない第２供給路１６とからなる前記並列流路を、上記実施形態のように切換制御弁４０とオイルポンプ３０の間ではなく、オイルパン２０とオイルポンプ３０の間に介装しても、同様の効果が得られる。

〈５〉第２供給路１６の切り換え操作を、必ずしもオイルや冷却水の温度検出値によって検出されるオイルの粘性に基づいて行うのではなく、弁開閉時期制御装置１００によるカム軸８０とクランク軸との回転位相に基づいて、第２供給路１６を切り換え操作しても良い。例えば、弁開閉時期がクランク軸の回転位相に対して所定の範囲内にある場合に、切換手段が第２供給路１６を流通不能に切り換える構成とすることができる。

すなわち、弁開閉時期制御装置１００における、目標位相に対する実位相の安定性が損なわれると、オイルがリークし易いので、切換手段によって第２供給路１６を流通不能に切り換え、逆止弁４５を含む第１供給路１５ａのみを流通可能とすることで、オイルリークを効果的に低減させ、前記安定性をより速やかに回復させることができる。ここで、目標位相とは、その時のクランク軸の回転速度から最適と想定される弁開閉時期、すなわち、カム角度とクランク角度の間の最適位相差を指し、実位相とはカム角度とクランク角度の間の実際の位相差を指す。また、安定性が高いということは、実位相が、ＥＣＵなどにマップとして設けられた目標位相の許容範囲内から逸脱する頻度が低いことを指す。実位相は、クランク角度センサの検出結果とカム角度センサの検出結果との比較によって行え
ば良い。

〈６〉また、一般に、エンジン始動時には、捻りコイルバネ３５などの作用によって、弁開閉時期制御装置１００の回転位相が初期位置に来るように構成されている。しかし、不測の理由によって、エンジン始動時に弁開閉時期制御装置１００の回転位相が初期位置にないことが判定された時に、オイルの温度と無関係に、車両のＥＣＵから開閉弁５０（切換手段）を閉鎖状態に切り換える信号を出す構成とすることができる。このように構成すれば、第２供給路１６は流通不能となり、オイルの流通路は、逆止弁４５を含む第１供給路１５ａのみとなるので、オイルポンプ３０からオイルを送り込むと、逆止弁４５の持つ容積ポンプとしての作用でオイルを進角室１０ａに供給することができ、弁開閉時期制御装置１００の回転位相が早く初期位置に達し、円滑なエンジン始動を促すことができる。

〈７〉本発明によるオイル供給装置は、車両用エンジンの弁開閉時期制御装置などの、作動オイルを供給する部位に適用できる他、エンジン各部に潤滑油を供給する部位に設けることも可能である。

本発明は、オイル貯留部から弁開閉時期制御装置などのオイル供給部にオイルを供給するオイルポンプを有するオイル供給装置を、オイルの粘性が比較的高い状況下でも、オイル供給部を作動させ易いように改良する技術として利用される。

本発明によるオイル供給装置の実施形態を示す側面図 図１に示す弁開閉時期制御装置のＡ−Ａ矢視図 オイル供給装置に用いられる開閉弁の別実施形態を示す略図 オイル供給装置に用いられる開閉弁のさらに別の実施形態を示す略図

１００ 弁開閉時期制御装置
８０ カム軸
１ ロータ
２ ハウジング
１０ 流体室
１０ａ 進角室
１０ｂ 遅角室
１２ ベーン
１４ａ 進角油路
１４ｂ 遅角油路
１５ａ，２５ 第１供給路
１５ｂ 排出路
１６，２６ 第２供給路
２０ オイルパン
３０ オイルポンプ
４０ 切換制御弁
４０ａ，５７ａ ソレノイド
４５ 逆止弁
５０，５５，５７ 開閉弁（切換手段、開閉切換手段）
５５ 開閉弁（切換手段、開閉切換手段）
５５ａ 操作バネ

Claims (6)

1. オイル貯留部から車両用エンジンの弁開閉時期制御装置にオイルを供給するオイルポンプを有するオイル供給装置であって、
   前記弁開閉時期制御装置の側から前記オイル貯留部の側にオイルが戻るのを防止する逆止弁を設けた第１供給路、および、前記逆止弁を設けず、前記逆止弁の上流側において前記第１供給路から分岐し、前記逆止弁の下流側において前記第１供給路に合流する第２供給路を有する並列流路を、前記オイル貯留部と前記弁開閉時期制御装置の位相制御を行う切換制御弁との間で、前記オイルポンプと直列に設けてあり、
   前記第２供給路を流通可能な状態に切り換える切換手段を前記第２供給路に介装してあるオイル供給装置。
2. 前記切換手段による切り換えを、オイルの温度に基づいて行う請求項１に記載のオイル供給装置。
3. 前記切換手段が、前記オイルの温度に基づいて駆動操作されるバイメタル或いは形状記憶合金を用いたものである請求項２に記載のオイル供給装置。
4. カム角度とクランク角度の間の実際の位相差が、クランク軸の回転速度から最適とされる目標位相の許容範囲内から逸脱する場合に、前記切換手段は前記第２供給路を流通不能に切り換える請求項１に記載のオイル供給装置。
5. エンジン始動時に、前記弁開閉時期制御装置の回転位相が初期位置にない場合に、前記切換手段は前記第２供給路を流通不能に切り換える請求項１に記載のオイル供給装置。
6. 前記切換手段が、前記第２供給路の開閉状態を切り換える開閉切換手段からなる請求項１から５のいずれか一項に記載のオイル供給装置。

Images