JP5082959B2

JP5082959B2 - 内燃機関の潤滑構造

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Publication number: JP5082959B2
Application number: JP2008068142A
Authority: JP
Inventors: 聡星屋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: JP2009221985A

Description

本発明は、オイルが供給される供給通路と、供給通路から分岐する複数の分岐通路とを有する分岐部材および分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造に関する。

従来、この種の分岐部材として、単一のオイルの供給通路と、この供給通路から分岐ポート部で分岐した複数の分岐通路とを有するものが知られている。従来の分岐部材は、単一のオイル供給源から複数の潤滑部材にオイルを供給することができるので内燃機関の潤滑構造に多用されている。

従来の分岐部材は、オイルを供給する供給管と、供給管から分岐する複数の分岐管とを含んで構成されており、供給管内のオイルが各分岐管に流入するようになっている。
具体的には、図１４（ａ）に示すように、分岐部材１は、オイルの供給通路２ａを有する供給管２と、分岐通路３ａを有する排気側分岐管３と、分岐通路４ａを有する吸気側分岐管４と、供給管２の開口端部を塞ぐ蓋５と、供給管２内に設けられたオリフィス６とを含んで構成されている。排気側分岐管３および吸気側分岐管４は供給管２に接合されており、分岐通路３ａと供給通路２ａとが連通し、分岐通路４ａと供給通路２ａとが連通している。したがって、分岐通路３ａおよび分岐通路４ａは、供給通路２ａにおける一点鎖線で示す分岐ポート部７で供給通路２ａから分岐している。

排気側分岐管３は、図示しない排気カムシャフトの上方に配置されており、吸気側分岐管４は、図示しない吸気カムシャフトの上方位置に配置されている。排気側分岐管３には、複数の供給口が設けられ、供給口からオイルが放出され排気カムシャフトが潤滑されるようになっている。吸気側分岐管４にも、排気側分岐管３と同様に複数の供給口が設けられ、供給口からオイルが放出され、吸気カムシャフトが潤滑されるようになっている。オリフィス６により、供給管２の供給通路２ａに流入するオイルの流量が調整され、適量のオイルが排気カムシャフトおよび吸気カムシャフトに供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１２２２３号公報

しかしながら、上述のような従来の分岐部材１においては、供給通路２ａに流入したオイルが、分岐通路３ａと分岐通路４ａに分岐される際、分岐ポート部７でオイルの圧力変動が発生し、この圧力変動が周囲の構造系の振動を誘起し、周囲の構成部品などから異音が放射されるという問題があった。

すなわち、図１４（ｂ）に示すように、オイルが供給２ａから分岐ポート部７内に流入すると、分岐通路３ａに流入するオイルと、分岐通路４ａに流入するオイルと、分岐ポート部７の下流側における蓋５の裏面５ａで反転して分岐ポート部７に戻るオイルとが分岐ポート部７内で交差する。このとき、分岐ポート部７内でオイルが澱んで、矢印で示すようにさらに反転して強い渦流が発生する。この渦流の位置は時々刻々と変動して分岐ポート部７内のオイルの圧力が変動し、この圧力変動を強制力とする強制振動が引き起こされ、特定周波数範囲で分岐部材１の強制振動が増大し、例えば、自動車の運転者に不快な異音になってしまうという問題があった。

特に、図１４（ｃ）に示すように、分岐部材１内の供給通路２ａおよび分岐通路３ａ、４ａが、切削加工により形成される場合には、加工上の理由で分岐ポート部７における下流側に閉塞空間７ａが形成されてしまう。すなわち、切削加工の場合、分岐ポート部７と分岐通路３ａ、４ａとが連通する部分の断面を円形に加工してオイルの流通を良好にする必要があるため、まず、供給通路２ａを加工し、次いで、供給通路２ａの軸線に直交するよう分岐通路３ａ、４ａをそれぞれ加工する。供給通路２ａは、一般に、先端部分が円錐形の切削工具で加工されるので、供給通路２ａの突き当り部分２ｂが円錐形になってしまう。その結果、分岐ポート部７における下流側に円錐形の閉塞空間７ａが残存してしまうことになる。

分岐部材１内に閉塞空間７ａがあると、オイルが分岐通路３ａ、４ａに流入する際、突き当り部分２ｂで反転して分岐ポート部７に戻り易くなり、より強い渦流が発生するという問題があった。また、特に、エンジンの始動時には、エンジン内のオイル温が低いのでオイルの粘度が高く、分岐ポート部７内のオイルの流動性が低下しており、よりオイルが澱んで渦流が発生し易く、分岐部材１の強制振動が増大し大きな異音となってしまうという問題があった。

本発明は、前述の従来の問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、分岐部材の上流側に設けられた油圧機器などに影響を与えることなく、分岐部材内で発生する渦流を低減でき、潤滑構造の構成部品などから異音が放射されるのを防止することができる分岐部材および分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の潤滑構造は、上記目的達成のため、（１）オイルが供給される供給通路と、前記供給通路上の分岐ポート部で前記供給通路から分岐する複数の分岐通路と、を有する分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造において、前記分岐部材が、前記分岐ポート部の上流側に形成され前記供給通路内に供給されるオイルの流量を制限する流量制限通路を有し、前記一対の分岐通路の各軸線がなす分岐角度が略１８０度で形成され、前記供給通路が、前記一対の分岐通路の断面積の総和よりも大きな断面積を有するとともに、前記流量制限通路の断面積よりも大きな断面積を有し、前記分岐部材の上流側にオイル供給源から供給されたオイルの圧力により作動する油圧機器が設けられるとともに、前記分岐部材の下流側に前記オイルをカムシャフトに供給する第１のオイル通路を有する複数のシャワーパイプが設けられ、前記油圧機器にオイルを供給する第２のオイル通路を有し、前記第２のオイル通路と前記分岐部材の前記流量制限通路とが連通するとともに、前記第１のオイル通路と前記分岐部材の前記分岐通路とが連通することを特徴とする。

この構成により、オイルが流量制限通路内を流通して供給通路内に流入する際に、流量が減少するとともに流速が低下するので、分岐ポート部に流入すると、各分岐通路に流入するオイルと、貫通通路に流入するオイルとに速やかに分岐される。その結果、分岐ポート部の下流側における供給通路の突き当り部分で反転して分岐ポート部に戻るオイルの流量が減少するので、オイルが各分岐通路に流入し易くなり、分岐ポート部内でオイルの澱みが減少し、発生する渦流が減少し、分岐部材に加わる強制振動が減少して、潤滑構造の構成部品などから異音の放射が防止される。

ここで異音とは、分岐部材を含む内燃機関の潤滑構造における構成部品などの振動音をいい、潤滑構造における構成部品などから放射される許容範囲内の通常の振動音とは異なり、振動源の近傍で測定した音圧レベルが、車両の運転者などが不快であると感ずる程度に高いものをいう。

また、この構成により、オイルが流量制限通路内を流通して供給通路内に流入する際に、流速が低下するので、分岐ポート部に流入すると、分岐ポート部の下流側における供給通路の突き当り部分で反転して分岐ポート部に戻るオイルの流量が減少し、分岐ポート部内のオイルの澱みが少なくなり、発生する渦流が減少し、速やかに各分岐通路に流入する。その結果、分岐部材に加わる強制振動が減少して、分岐部材を含む潤滑構造の構成部品などから異音の放射が防止される。また、分岐通路に流入したオイルは、第１のオイル通路内に流入しシャワーパイプからカムシャフトに供給される。また、流量制限通路により第２のオイル通路から供給通路に流入するオイルの流量が制限され、流量制限通路によりいわゆる径絞りがなされているので、第２のオイル通路よりも下流側に設けられたシャワーパイプからオイルが放出されても、分岐部材の上流側に設けられた油圧機器などに影響を与えることはない。

本発明によれば、分岐部材の上流側に設けられた油圧機器などに影響を与えることなく、分岐部材内で発生する渦流を低減でき、潤滑構造の構成部品などから異音が放射されるのを防止することができる分岐部材および分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態）
以下、本発明に係る分岐部材および分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造を、自動車のシリンダヘッドカバーの内側に設けられた分岐部材と、この分岐部材に連結されたシャワーパイプと、分岐部材の上流側に設けられた油圧機器とを含んで構成される内燃機関の潤滑構造に適用した例について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０が設けられたシリンダヘッドカバー３０をその内側から見た斜視図であり、図２は、内燃機関の潤滑構造２０の斜視図および油圧機器の構成図であり、図３は、内燃機関の潤滑構造２０における分岐部材２１および分岐部材ホルダ部４１の分解斜視図であり、図４は、内燃機関の潤滑構造２０における分岐部材２１の上面図であり、図５は、図４のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、図６（ａ）は、分岐通路３３の軸線と分岐通路３４の軸線とのなす分岐角度θが１８０度で形成された分岐部材２１を示し、図６（ｂ）は、分岐通路３３の軸線と分岐通路３４の軸線とのなす分岐角度θが９０度で形成された分岐部材２１を示している。

まず、内燃機関の潤滑構造２０の構成について説明する。
図１および図２に示すように、内燃機関の潤滑構造２０は、分岐部材２１と、排気側シャワーパイプ２２と、吸気側シャワーパイプ２３と、シリンダヘッド４０に設けられた分岐部材ホルダ部４１と、シリンダヘッド４０内に形成されたオイル導入通路４２およびオイル通路４３、４８と、油圧機器５０と、オイルポンプ５１とを含んで構成されている。

分岐部材２１は、シリンダヘッドカバー３０の取付ボス３０ａに取り付けられている。排気側シャワーパイプ２２は、固定具３０ｂ、３０ｃによりシリンダヘッドカバー３０に固定されており、吸気側シャワーパイプ２３は、固定具３０ｄ、３０ｅによりシリンダヘッドカバー３０に固定されている。このように分岐部材２１、排気側シャワーパイプ２２および吸気側シャワーパイプ２３は、シリンダヘッドカバー３０と一体化されている。

図２に示すように、分岐部材ホルダ部４１は、シリンダヘッド４０におけるシリンダヘッドカバー３０に対向する面から、シリンダヘッドカバー３０側に突出するよう形成されている。オイル導入通路４２およびオイル通路４３、４８は、シリンダヘッド４０の内部に互いに連通するよう形成されており、油圧機器５０は、シリンダヘッド４０の内部に取り付けられている。

分岐部材２１および分岐部材ホルダ部４１は、シリンダヘッドカバー３０をシリンダヘッド４０に取り付ける際に、互いに係合するようになっている。分岐部材２１と分岐部材ホルダ部４１との係合により、オイルポンプ５１から供給されるオイルが、オイル通路４８、オイル通路４３の順に流通し、オイル導入通路４２を介して分岐部材ホルダ部４１から分岐部材２１内に流入するようになっている。

図３および図４に示すように、分岐部材２１は、軽合金などの金属材料からなり、円柱状に形成されており、外側面部２１ａには、排気側シャワーパイプ２２および吸気側シャワーパイプ２３が溶接などの接合手段により連結されている。分岐部材２１の軸線方向の下端部は、分岐部材ホルダ部４１の挿入口４１ｂに挿入されるようになっている。なお、分岐部材２１は、高い耐熱性および高い機械的強度を有するプラスチックで形成してもよく、円柱状以外の任意の形状で形成してもよい。例えば、その断面形状が方形、多角形、楕円形などであってもよい。

図５および図６（ａ）、（ｂ）に示すように、分岐部材２１には、その軸線方向に供給通路３１が切削加工により形成され、供給通路３１の軸線と直交する方向に分岐通路３３、３４が切削加工により形成されている。供給通路３１と分岐通路３３、３４とが交差する部分および閉塞空間３２ａに分岐ポート部３２が画成されている。すなわち、図５に示す一点鎖線で囲まれた部分に分岐ポート部３２が画成されている。この分岐ポート部３２における下流側に画成された閉塞空間３２ａは、前述したように、切削加工する際に、供給通路３１と分岐通路３３、３４とを、その断面が円形になるよう連通させるために形成されてしまう空間であり、分岐ポート部３２の一部を構成している。この分岐通路３３は、排気側シャワーパイプ２２に形成された排気側通路２２ｂと連通し、分岐通路３４は、吸気側シャワーパイプ２３に形成された吸気側通路２３ｂと連通している。

図６（ａ）に示すように、分岐通路３３は、分岐通路３３の軸線と分岐通路３４の軸線とが一致するよう形成されている。すなわち、分岐通路３３の軸線と分岐通路３４の軸線とのなす分岐角度θが１８０度で形成されている。この分岐角度θは、車種やオイルを供給する潤滑部材の配置や潤滑条件により異なるが、４５度ないし３１５度の範囲で適宜選択され、例えば、図６（ｂ）に示すように、必要に応じて分岐角度θを９０度で形成してもよい。

この分岐角度θが、１８０度であるとき、図５に示されている分岐ポート部３２内で、オイルの澱みが多くなり、渦流が多く発生し異音が大きくなる傾向にあり、分岐角度θが、小さくなるほど分岐ポート部３２内で、オイルの澱みが少なくなり、渦流の発生が少なくなり、異音も小さくなる傾向にあるが、前述のように分岐角度θは、車種やオイルを供給する潤滑条件などにより決定される。

なお、この分岐通路３３および分岐通路３４はその軸線が供給通路３１の軸線方向で略同一の平面内にあるよう形成されているが、同一の平面内にあるよう形成しなくてもよい。例えば、分岐通路３３を供給通路３１の軸線方向で上流側に形成し、分岐通路３４を供給通路３１の軸線方向で下流側に形成してもよく、逆に、分岐通路３４を供給通路３１の軸線方向で上流側に形成し、分岐通路３３を供給通路３１の軸線方向で下流側に形成してもよい。

また、分岐通路３３および分岐通路３４の軸線が供給通路３１の軸線と直交する方向に形成されているが、供給通路３１の軸線と直交する方向でなくともよい。例えば、分岐通路３３の軸線と分岐通路３４の軸線と供給通路３１の軸線とがＹの字状になるよう分岐通路３３および分岐通路３４を供給通路３１の軸線に対して傾斜させて形成してもよい。

図３および図５に示すように、分岐部材ホルダ部４１は、軽合金などの金属材料からなるシリンダヘッド４０の一部を構成し、シリンダヘッド４０におけるシリンダヘッドカバー３０に対向する側に突出して円柱状に形成されている。分岐部材ホルダ部４１における分岐部材２１と係合する側の上面部４１ａには、挿入口４１ｂが形成されており分岐部材２１が挿入されるようになっている。この挿入口４１ｂを囲む分岐部材ホルダ部４１の内周側壁部には溝４１ｃが形成されており、この溝４１ｃには、Ｏリング５２が取り付けられている。

また、分岐部材ホルダ部４１には、挿入口４１ｂの直径より小さい直径のオイル通路４１ｅが形成されており、挿入口４１ｂとオイル通路４１ｅとが連通している。このオイル通路４１ｅには、流量制限部材３６が圧入されるようになっており、流量制限部材３６における分岐部材２１に対向する上面３６ａと、挿入口４１ｂを囲む分岐部材ホルダ部４１の底面４１ｄとが略同一平面に位置するよう流量制限部材３６が分岐部材ホルダ部４１に固定されている。流量制限部材３６の中央部には、流量制限通路３５が流量制限部材３６の軸線方向に貫通して形成されており、流量制限通路３５によりオイル通路４１ｅに流入したオイルの流量が制限されるようになっている。

さらに、図２および図３に示すように、分岐部材ホルダ部４１内のオイル通路４１ｅは、オイル導入通路４２と連通しており、オイル導入通路４２、オイル通路４３およびオイル通路４８とが連通している。図示しないオイルパンに貯留されたオイルがオイルポンプ５１により、オイル通路４８、オイル通路４３の順に流通してオイル導入通路４２に供給されるようになっている。

なお、分岐部材ホルダ部４１の形状は、円柱状に形成されているが、シリンダヘッド４０内の油圧機器５０や油圧回路などの構成に応じて、適宜円柱状以外の形状で形成してもよい。例えば、その断面形状が半円形、方形、多角形、楕円形などであってもよい。

オイルポンプ５１は、例えば、ギヤポンプ、トロコイドポンプなどのオイルを吸入し吐出するポンプからなり、オイル通路４８を介して前述のオイル通路４３および油圧機器５０にオイルを供給するようになっている。

油圧機器５０は、例えば、排気バルブおよび吸気バルブのバルブクリアランスを自動的に調整するラッシュアジャスタ４４、４５と、エンジン回転数の高低によって、吸気バルブのカムシャフトを進角させてバルブの開閉タイミングを切り換える機構からなるＶＶＴ（ＶａｒｉａｂｌｅＶａｌｖｅＴｉｍｉｎｇ）４６と、このＶＶＴ４６の油圧を制御する制御弁からなるＯＣＶ（ＯｉｌＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ）４７を含んで構成されている。

ラッシュアジャスタ４４、４５には、オイルポンプ５１から供給されるオイルがオイル通路４８、オイル通路４３の順に流通して供給され、ＯＣＶ４７には、オイルポンプ５１からオイルがオイル通路４８を介して供給されるようになっている。また、ＶＶＴ４６には、ＯＣＶ４７で圧力などが制御されたオイルがＯＣＶ４７から供給されるようになっている。

このように、オイルポンプ５１から供給されるオイルは、油圧機器５０、オイル通路４３、ラッシュアジャスタ４４、４５、オイル導入通路４２、分岐部材ホルダ部４１、分岐部材２１、排気側シャワーパイプ２２、吸気側シャワーパイプ２３にそれぞれ供給されるようになっている。これらのオイル通路４３、４８、オイル導入通路４２、分岐部材ホルダ部４１、分岐部材２１、排気側シャワーパイプ２２、吸気側シャワーパイプ２３が単一の油圧回路を構成しており、各構成要素におけるオイルの流量や圧力など油圧要件が変化したとき、その変化量が許容範囲を超える場合には、互いに他の構成要素に影響する関係にある。

本実施の形態におけるオイル通路４３、４８、オイル導入通路４２および分岐部材ホルダ部４１内のオイル通路４１ｅは、オイルポンプ５１からオイルが油圧機器に供給される通路を構成しているので、本発明の分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造における第２のオイル通路を構成している。また、本実施の形態における排気側シャワーパイプ２２内の排気側通路２２ｂおよび吸気側シャワーパイプ２３内の吸気側通路２３ｂは、分岐部材２１内の分岐通路３３、３４と連通しているので、本発明の分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造における第１のオイル通路を構成している。

図２および図３に示すように、排気側シャワーパイプ２２は、例えば、金属材料からなるパイプで形成され、内部に排気側通路２２ｂを有し、一端部が分岐部材２１の外側面部２１ａに溶接などの接合手段により連結されており、排気側通路２２ｂと分岐通路３３とが連通している。排気側シャワーパイプ２２の他端部は、閉塞されている。排気側シャワーパイプ２２の周側面部には、複数の供給口２２ａが形成されており、排気側通路２２ｂ内を流通するオイルが供給口２２ａから放出され、図示しない排気側カムシャフトにオイルが供給されるようになっている。

吸気側シャワーパイプ２３は、排気側シャワーパイプ２２と同様に、例えば、金属材料からなるパイプで形成され、内部に吸気側通路２３ｂを有し、一端部が分岐部材２１の外側面部２１ａに溶接などの接合手段により連結されており、吸気側通路２３ｂと分岐通路３４とが連通している。吸気側シャワーパイプ２３の他端部は、閉塞されている。吸気側シャワーパイプ２３の周側面部には、複数の供給口２３ａが形成されており、吸気側通路２３ｂ内を流通するオイルが供給口２３ａから放出され、図示しない吸気側カムシャフトにオイルが供給されるようになっている。

なお、閉塞されている他端部を開口するとともに、閉塞されている排気側シャワーパイプ２２の他端部を開口し、双方の開口部を連結することにより、排気側通路２２ｂと吸気側通路２３ｂとを連通させ、排気側シャワーパイプ２２と吸気側シャワーパイプ２３とを一体的に形成してもよい。

次いで、分岐部材２１の供給通路３１、分岐通路３３、３４、流量制限通路３５および他の各通路の大きさについて説明する。

供給通路３１、分岐通路３３、３４、流量制限通路３５の各断面積は、ＶＶＴ４６に必要な油圧を確保でき、オイルに含まれることがある異物の噛込みを防止でき、排気側シャワーパイプ２２および吸気側シャワーパイプ２３から放出されて飛散するのに必要なオイルの飛散量を確保でき、シリンダヘッドカバー３０の省スペース化を促進できるとともに、分岐部材２１から生ずる異音の発生を防止することができる範囲で設定される。

本実施の形態に係る分岐部材２１においては、各通路は、その断面形状が円形で形成されているので、各通路の断面積をＳ（ｍｍ^２）とし、各通路の直径をＤ（ｍｍ）とし、円周率をπとすると、Ｓ＝πＤ^２／４、となる。各通路の大きさを、主に各通路の断面積に基づいて比較して説明する。

表１は、本実施の形態に係る分岐部材２１の流量制限通路３５の断面積Ｓ_１と、ＶＶＴの油圧確保、異物の噛込み防止、オイル飛散量の確保および省スペース化の促進との関係を表しており、表１中の断面積ａ、ｂ、ｃ、ｄは、０＜ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄの関係を有している。

まず、流量制限通路３５は、その直径がＤ_１で形成されており、流量制限通路３５の断面積Ｓ_１は、Ｓ_１＝π（Ｄ_１）^２／４、となる。断面積Ｓ_１は、ＶＶＴ４６に必要な油圧を確保するためには、表１に示すように、０（ｍｍ^２）ないしｃ（ｍｍ^２）の範囲で適宜選択される。断面積Ｓ_１がｃを超えるとＶＶＴ４６に必要な油圧を確保できないことがあるので、断面積Ｓ_１は、ｃを超えないことが好ましい。

次いで、流量制限通路３５内で異物が噛込まれるのを防止するためには、断面積Ｓ_１は、ａ（ｍｍ^２）ないしｄ（ｍｍ^２）の範囲で選択される。断面積Ｓ_１が、ａ未満であると、異物が流量制限通路３５内で噛込まれて、異物により通路が閉塞されることがあり、ｄを超えると、分岐部材２１自体が大型になってしまい、シリンダヘッドカバー３０が大型になってしまうおそれがある。

さらに、排気側シャワーパイプ２２および吸気側シャワーパイプ２３から放出されて飛散するのに必要なオイルの飛散量を確保するためには、断面積Ｓ_１は、ｂ（ｍｍ^２）ないしｄ（ｍｍ^２）の範囲で適宜選択される。断面積Ｓ_１が、ｂ未満であると、流量制限通路３５から流入し排気側シャワーパイプ２２および吸気側シャワーパイプ２３に供給されるオイルの流量が少なくなり、必要なオイルの飛散量を確保できないことがある。他方、断面積Ｓ_１が、ｄを超えると、前述のように分岐部材２１自体が大型になってしまい、シリンダヘッドカバー３０が大型になってしまうおそれがある。

このように、流量制限通路３５の断面積Ｓ_１は、前述の各範囲を満足するとともに、分岐ポート部３２において、渦流の発生が最も減少するよう適宜選択される。この断面積Ｓ_１は、ｂ（ｍｍ^２）ないしｄ（ｍｍ^２）の範囲、すなわち、ｂ＜Ｓ_１＜ｄを満たすよう適宜選択される。具体的には、断面積ｄは、数ｍｍ^２で設定されており、シリンダヘッドカバー３０の省スペースが配慮されるとともに、分岐部材２１から放射される異音が低減されるよう設定されている。

さらに、供給通路３１の直径がＤ_２で形成され、分岐通路３３の直径がＤ_３で形成され、分岐通路３４の直径がＤ_４で形成されており、供給通路３１の断面積Ｓ_２は、Ｓ_２＝π（Ｄ_２）^２／４、となり、分岐通路３３の断面積Ｓ_３は、Ｓ_３＝π（Ｄ_３）^２／４、となり、分岐通路３４の断面積Ｓ_４は、Ｓ_４＝π（Ｄ_４）^２／４、となる。
ここで、断面積Ｓ_２は、Ｓ_２＞Ｓ_１、の関係を有するとともに、Ｓ_２＞（Ｓ_３＋Ｓ_４）、の関係をも有する。

また、排気側通路２２ｂの直径がＤ_５で形成され、吸気側通路２３ｂの直径がＤ_６で形成されており、排気側通路２２ｂの断面積Ｓ_５は、Ｓ_５＝π（Ｄ_５）^２／４、となり、吸気側通路２３ｂの断面積Ｓ_６は、Ｓ_６＝π（Ｄ_６）^２／４、となる。ここで、断面積Ｓ_５は、Ｓ_５＞Ｓ_３、の関係を有しており、断面積Ｓ_６は、Ｓ_６＞Ｓ_４、の関係を有している。

したがって、断面積Ｓ_２、断面積Ｓ_３、断面積Ｓ_４は、Ｓ_２＞Ｓ_１、および、Ｓ_２＞（Ｓ_３＋Ｓ_４）、の関係を満たすよう適宜選択される。なお、断面積Ｓ_３、断面積Ｓ_４は、同じであってもよく、異なっていてもよいが、排気側シャワーパイプ２２および吸気側シャワーパイプ２３からほぼ同量のオイルを放出して、排気側および吸気側のカムシャフトを均一に潤滑させるためには、同じであることが好ましい。

この場合、前述のＶＶＴの油圧確保、異物噛込み防止およびオイル飛散量確保などの設定条件の他、ガソリンやディーゼルなどの内燃機関の種類、寒冷地向けや暖地向けなどの車種、本発明の分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造の大きさや形状、オイルの特性などの設定条件により、断面積ａ、ｂ、ｃおよびｄの大きさが決定され、断面積Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３およびＳ_４、直径Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３およびＤ_４の大きさが適宜選択される。

次いで、本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０の作用について説明する。
まず、図示しないエンジンが始動すると、このエンジン内のオイルパンに貯留されたオイルが、図２に示すように、オイルポンプ５１によりオイル通路４８を介して、ＯＣＶ４７に供給され、さらにＯＣＶ４７で制御された後、ＶＶＴ４６に供給される。また、オイルは、オイル通路４８、オイル通路４３の順に流通してラッシュアジャスタ４４、４５に供給されるとともに、オイル導入通路４２内に供給される。

図７は、本発明の実施の形態に係る分岐部材２１における分岐ポート部３２の周辺の拡大断面図である。
図７に示すように、オイル導入通路４２内に供給されたオイルは、矢印で示すように、オイル導入通路４２に連通しているオイル通路４１ｅに流入し、流量制限通路３５でその流量が、下流側の排気側シャワーパイプ２２および吸気側シャワーパイプ２３で放出される必要量にまで絞られる。流量制限通路３５の断面積Ｓ_１（ｍｍ^２）は、オイル通路４１ｅの断面積に対して縮小されているので、オイルは、流量制限通路３５内で、流速が増大し、供給通路３１内に流入する。このとき、オイルは、供給通路３１の断面積Ｓ_２（ｍｍ^２）が、流量制限通路３５の断面積Ｓ_１（ｍｍ^２）よりも拡大されているので、静圧（ＭＰａ）が低下するとともに流速（ｍ／ｓｅｃ）が低下する。

このように、オイルの流速が低下するので、分岐ポート部３２内に到達したオイルは、そのほとんどが、分岐通路３３に速やかに流入するとともに、分岐通路３４に速やかに流入し、残りのオイルは、閉塞空間３２ａの突き当り部分２１ｂで反転し、分岐通路３３に流入するとともに、分岐通路３４に流入する。

その結果、閉塞空間３２ａの突き当り部分２１ｂで反転して分岐ポート部３２に戻るオイルはごく僅かになっており、分岐ポート部３２内での渦流の発生は著しく減少し、分岐ポート部３２内でのオイルの圧力変動は著しく減少するので、分岐部材２１を含めた構成部品の振動音からなる異音の発生は防止される。

分岐通路３３に流入したオイルは、排気側通路２２ｂを流通して図２に示す供給口２２ａから排気側カムシャフトに向けて放出され、排気側カムシャフトにオイルが供給される。また、分岐通路３４に流入したオイルも、吸気側通路２３ｂを流通して図２に示す供給口２３ａから吸気側カムシャフトに向けて放出され、吸気側カムシャフトにオイルが供給される。

このように、本実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０は、オイルが供給される供給通路３１と、供給通路３１上の分岐ポート部３２で供給通路３１から分岐する分岐通路３３、３４と、を有する分岐部材２１を備えており、この分岐部材２１が、分岐ポート部３２の上流側に形成され供給通路３１内に供給されるオイルの流量を制限する流量制限通路３５を有し、供給通路３１が、分岐通路３３、３４の断面積Ｓ_３と断面積Ｓ_４の和よりも大きな断面積Ｓ_２を有するとともに、流量制限通路３５の断面積Ｓ_１よりも大きな断面積で構成されているので、以下のような効果が得られる。

また、内燃機関の潤滑構造２０は、分岐部材２１の上流側にオイル供給源から供給されたオイルの圧力により作動するラッシュアジャスタ４４、４５と、ＶＶＴ４６と、ＯＣＶ４７からなる油圧機器が設けられるとともに、分岐部材２１の下流側にオイルをカムシャフトに供給する排気側シャワーパイプ２２と吸気側シャワーパイプ２３が設けられ、油圧機器にオイルを供給するオイル通路４８を有し、オイル通路４８と分岐部材２１の流量制限通路３５とが連通するとともに、供給通路３１の断面積Ｓ_２がオイル通路４８の断面積よりも小さく形成され、各シャワーパイプのそれぞれが分岐部材２１の分岐通路３３の断面積Ｓ_３、分岐通路３４の断面積Ｓ_４よりもそれぞれ大きな断面積を有する排気側通路２２ｂと吸気側通路２３ｂとを備え、排気側通路２２ｂと吸気側通路２３ｂと分岐部材２１の分岐通路３３、３４とがそれぞれ連通するよう構成されているので、以下のような効果が得られる。

図８および図９を参照して本実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０の効果について説明する。
図８は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０のシリンダヘッドカバー近接位置における異音の発生状況を示すグラフであり、分岐角度が１８０度の場合を示す。図９は、図８と同様のグラフであり、分岐角度が９０度の場合を示す。

図８および図９は、横軸に異音の周波数（Ｈｚ）、縦軸に音圧レベル（ｄＢ）を１目盛１０ｄＢで表示したグラフである。図８に示すグラフは、車種Ａの車両の運転状態で、本実施の形態におけるシリンダヘッドカバー３０から数ｃｍ程度離隔した位置に音圧センサを設置し、外部からの雑音を遮断した室内で、周波数およびその周波数における音圧レベルを測定した結果を表示したグラフである。

図９に示すグラフは、車種Ｂの車両で、車種Ａの車両の運転状態とほぼ同様の運転状態で、本実施の形態におけるシリンダヘッドカバー３０から車種Ａの場合よりも近接した位置に音圧センサを設置し、外部からの雑音を遮断した室内で、周波数およびその周波数における音圧レベルを測定した結果を表示したグラフである。図８および図９においては、実線で表された折れ線は、本実施の形態における異音の測定結果を表しており、点線で表された折れ線は、従来技術において、本実施の形態の測定方法と同様の測定方法で測定した異音の測定結果を表したものである。

図８のグラフから分かるように、分岐角度が１８０度の場合においては、本実施の形態における異音の音圧レベルのピークは、周波数が２ｋＨｚないし３ｋＨｚの範囲で、従来技術における異音の音圧レベルのピークに対し約４ｄＢ減少している。特に、周波数が３．５ｋＨｚないし４ｋＨｚの範囲で、本実施の形態における異音の音圧レベルのピークは、従来技術における異音の音圧レベルのピークに対し約１４ｄＢ減少している。

また、図９のグラフから分かるように、分岐角度が９０度の場合においては、本実施の形態におけるシリンダヘッドカバー３０から、分岐角度が１８０度の場合よりも近接した位置に音圧センサを設置している点で、分岐角度が１８０度の場合よりも、全体的に音圧レベルが高くなっている。この場合、周波数が２．７ｋＨｚないし３ｋＨｚの範囲で、本実施の形態における異音の音圧レベルのピークは、従来技術における異音の音圧レベルのピークに対し約４ｄＢ減少している。

このように、本実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０においては、分岐ポート部３２に流入したオイルは、そのほとんどが分岐通路３３および分岐通路３４に流入し、分岐ポート部３２の下流側における供給通路３１の突き当り部分２１ｂで反転して分岐ポート部３２に戻るオイルの流量が著しく減少する。その結果、分岐ポート部３２内のオイルの澱みが少なくなり、渦流が著しく減少し、分岐部材２１の上流側の油圧機器５０などに影響を与えることなく、異音の放射が防止される。

また、本実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０においては、流量制限通路３５によりオイルの流量が制限され、油圧機器にオイルを供給するオイル通路４８内のオイルの流量よりも供給通路３１のオイルの流量が減少しているので、分岐部材２１の上流側に設けられたラッシュアジャスタ４４、４５、ＶＶＴ４６およびＯＣＶ４７などの油圧機器５０に供給するオイルの圧力や下流側に設けられた排気側シャワーパイプ２２、吸気側シャワーパイプ２３のオイルの供給量に全く影響することはない。

本実施の形態における分岐部材２１においては、切削加工の際に形成される閉塞空間３２ａを有する場合について説明したが、本発明に係る分岐部材においては、閉塞空間３２ａを有しないものでもよい。例えば、軽合金などの金属材料を切削加工せずに鋳造することにより、閉塞空間が生じないよう成形してもよく、高い耐熱性および機械的強度を有するプラスチックを射出成形などにより閉塞空間が生じないよう成形してもよい。

また、本実施の形態における内燃機関の潤滑構造２０においては、分岐部材ホルダ部４１の上面部４１ａに、挿入口４１ｂを形成し、この挿入口４１ｂに分岐部材２１を挿入させて、分岐部材２１および分岐部材ホルダ部４１を係合する構成について説明したが、本発明に係る分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造においては、分岐部材および分岐部材ホルダ部を他の係合手段により係合させてもよい。例えば、分岐部材ホルダ部の上面部にパッキンを設け、分岐部材の下面部とこのパッキンとが当接するようにして分岐部材および分岐部材ホルダ部を係合させてもよく、分岐部材の下面部に、挿入口を形成し、この挿入口に分岐部材ホルダ部を挿入させて、分岐部材および分岐部材ホルダ部とを係合させるようにしてもよい。

また、本実施の形態における内燃機関の潤滑構造２０においては、分岐部材２１、排気側シャワーパイプ２２および吸気側シャワーパイプ２３をシリンダヘッドカバー３０に取り付け、シリンダヘッド４０に分岐部材ホルダ部４１を形成し、シリンダヘッド４０内にオイル導入通路４２およびオイル通路４３、４８を形成し、油圧機器５０をシリンダヘッド４０に取り付けた場合について説明したが、本発明に係る分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造においては、分岐部材、排気側シャワーパイプ、吸気側シャワーパイプ、第２のオイル通路、第１のオイル通路、シリンダヘッドおよび油圧機器を一体の潤滑構造として構成してもよい。

本実施の形態における内燃機関の潤滑構造２０においては、分岐部材２１によりオイルを排気側シャワーパイプ２２と吸気側シャワーパイプ２３とに供給し、排気側シャワーパイプ２２および吸気側シャワーパイプ２３から排気側カムシャフトおよび吸気側カムシャフトにオイルを供給する場合について説明したが、本発明に係る分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造においては、排気側カムシャフトおよび吸気側カムシャフト以外の他の潤滑部材に供給するよう構成してもよい。

例えば、本発明に係る分岐部材を、内燃機関のクランクシャフトの回転をチェーンでカムシャフトに伝達するチェーン伝達機構を潤滑する潤滑構造に設けてもよい。このチェーン伝達機構においては、オイル供給源から供給されるオイルを、分岐部材により分岐させて、一方をチェーンを駆動させるクランクスプロケットに供給し、他方をポンプなどの補機を駆動させる補機用スプロケットに供給し、単一のオイル供給源から複数の潤滑部材に供給するようにしてもよい。

また、本実施の形態における分岐部材２１を内燃機関の潤滑構造２０に適用する場合について説明したが、本発明に係る分岐部材を内燃機関以外の潤滑構造に適用してもよい。例えば、工作機械、建設機械などの産業機器、計測機器などの内燃機関以外の潤滑構造に適用してもよい。

次いで、本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０の変形例について、図１０（ａ）、（ｂ）ないし図１３を参照して説明する。

図１０は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０のオリフィス５３を示し、図１０（ａ）は、平面図であり、図１０（ｂ）は、側面図である。また、図１１は、流量制限部材３６の代わりに、分岐部材ホルダ部４１にオリフィス５３を設けた場合の分岐部材２１および分岐部材ホルダ部４１の断面図である。また、図１２は、内燃機関の潤滑構造２０のオリフィス５４を示し、図１２（ａ）は、平面図であり、図１２（ｂ）は、側面図であり、図１３は、流量制限部材３６の代わりに、分岐部材２１にオリフィス５４を設けた場合の分岐部材２１および分岐部材ホルダ部４１の断面図である。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造２０においては、流量制限通路３５を流量制限部材３６により構成した場合について説明したが、本発明に係る分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造においては、流量制限通路をオリフィスで構成してもよい。例えば、図１０に示すように、円形の断面を有するとともに、中央部に開口５３ａを有し、周囲部５３ｂが突出したオリフィス５３を形成し、開口５３ａを流量制限通路として構成してもよい。

図１１に示すように、このオリフィス５３を、その上面５３ｃと底面２１ｃとを当接させて、上面５３ｃと分岐部材２１の底面２１ｃとがほぼ同一平面になるよう、分岐部材ホルダ部４１のオイル通路４１ｅ内に、圧入などの結合手段により装着するようにしてもよい。この場合、開口５３ａの断面積は、オイル通路４１ｅの断面積に対して小さく形成されているので、オイルは、開口５３ａ内で、流速が増大し、供給通路３１内に流入する。このとき、オイルは、供給通路３１の断面積Ｓ_２が、開口５３ａの断面積Ｓ_１よりも大きく形成されているので、静圧（ＭＰａ）が低下するとともに流速（ｍ／ｓｅｃ）が低下する。

また、図１２に示すように、円形の断面を有するとともに、中央部に開口５４ａを有し、厚みｔを有するオリフィス５４を形成し、開口５４ａを流量制限通路として構成してもよい。図１３に示すように、このオリフィス５４を、その底面５４ｂと底面２１ｃとがほぼ同一平面になるよう、分岐部材２１の供給通路３１内に、圧入などの結合手段により装着するようにしてもよい。この場合も、このオリフィス５３と同様に、開口５４ａの断面積は、オイル通路４１ｅの断面積に対して小さく形成されているので、オイルは、開口５４ａ内で、流速が増大し、供給通路３１内に流入する。

このとき、オイルは、供給通路３１の断面積が、開口５４ａの断面積よりも大きく形成されているので、静圧（ＭＰａ）が低下するとともに流速（ｍ／ｓｅｃ）が低下する。また、オリフィス５４においては、厚みｔを調整することにより、開口５４ａを流通するオイルの流量を調節することができる。

以上説明したように、本発明によれば、流量制限通路で供給通路内に流入するオイルの流量が絞られるので、分岐ポート部の下流側における供給通路の突き当り部分で反転して分岐ポート部に戻るオイルの流量が著しく減少し、分岐ポート部内でオイルの澱みが少なくなり、発生する渦流が著しく減少する。その結果、分岐部材の上流側の油圧機器などに影響を与えることなく、異音が潤滑構造の構成部品などから放射されるのを防止することができるという効果を奏し、広く分岐部材および分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造全般に有用である。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造が設けられたシリンダヘッドカバーをその内側から見た斜視図である。本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造の斜視図および油圧機器の構成図である。本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造における分岐部材および分岐部材ホルダ部の分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造における分岐部材の上面図である。図５は、図４のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、図６（ａ）は、排気側の分岐通路の軸線と吸気側の分岐通路の軸線とのなす分岐角度θが１８０度で形成された分岐部材を示し、図６（ｂ）は、分岐角度θが９０度で形成された分岐部材を示している。本発明の実施の形態に係る分岐部材における分岐ポート部の周辺の拡大断面図である。本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造のシリンダヘッドカバー近接位置における異音の発生状況を示すグラフであり、分岐角度が１８０度の場合を示す。本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造のシリンダヘッドカバー近接位置における異音の発生状況を示すグラフであり、分岐角度が９０度の場合を示す。本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造のオリフィスを示し、図１０（ａ）は、平面図であり、図１０（ｂ）は、側面図である。本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造の流量制限部材の代わりに、分岐部材ホルダ部にオリフィスを設けた場合の分岐部材および分岐部材ホルダ部の断面図である。本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造の他のオリフィスを示し、図１２（ａ）は、平面図であり、図１２（ｂ）は、側面図である。本発明の実施の形態に係る内燃機関の潤滑構造の流量制限部材の代わりに、分岐部材に他のオリフィスを設けた場合の分岐部材および分岐部材ホルダ部の断面図である。従来の内燃機関の潤滑構造の断面図であり、図１４（ａ）は、シリンダヘッドカバーの分岐部材を構成する導入パイプと環状パイプとの連結部分の部分断面図を示し、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の部分拡大断面図であり、図１４（ｃ）は、分岐ポート部、吸気側分岐通路および排気側分岐通路が、切削加工により形成された分岐部材の部分拡大断面図である。

符号の説明

２０内燃機関の潤滑構造
２１分岐部材
２１ａ外側面部
２１ｂ突き当り部分
２２排気側シャワーパイプ
２２ａ、２３ａ供給口
２２ｂ排気側通路（第１のオイル通路）
２３吸気側シャワーパイプ
２３ｂ吸気側通路（第１のオイル通路）
３０シリンダヘッドカバー
３１供給通路
３２分岐ポート部
３２ａ閉塞空間
３３、３４分岐通路
３５流量制限通路
３６流量制限部材
４０シリンダヘッド
４１分岐部材ホルダ部
４１ａ上面部
４１ｂ挿入口
４１ｃ溝
４１ｄ底面
４１ｅオイル通路（第２のオイル通路）
４２オイル導入通路（第２のオイル通路）
４３、４８オイル通路（第２のオイル通路）
５０油圧機器
５３、５４オリフィス
５３ａ、５４ａ開口

Claims

オイルが供給される供給通路と、前記供給通路上の分岐ポート部で前記供給通路から分岐する複数の分岐通路と、を有する分岐部材を備えた内燃機関の潤滑構造において、
前記分岐部材が、前記分岐ポート部の上流側に形成され前記供給通路内に供給されるオイルの流量を制限する流量制限通路を有し、前記一対の分岐通路の各軸線がなす分岐角度が略１８０度で形成され、前記供給通路が、前記一対の分岐通路の断面積の総和よりも大きな断面積を有するとともに、前記流量制限通路の断面積よりも大きな断面積を有し、
前記分岐部材の上流側にオイル供給源から供給されたオイルの圧力により作動する油圧機器が設けられるとともに、前記分岐部材の下流側に前記オイルをカムシャフトに供給する第１のオイル通路を有する複数のシャワーパイプが設けられ、
前記油圧機器にオイルを供給する第２のオイル通路を有し、前記第２のオイル通路と前記分岐部材の前記流量制限通路とが連通するとともに、前記第１のオイル通路と前記分岐部材の前記分岐通路とが連通することを特徴とする内燃機関の潤滑構造。