JP6149419B2

JP6149419B2 - オイルシャワーパイプ

Info

Publication number: JP6149419B2
Application number: JP2013025767A
Authority: JP
Inventors: 直樹吉良; 篤史西垣
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2033-02-13
Also published as: JP2014152758A

Description

本発明は、内燃機関内に潤滑油を流通させるために用いられるオイルシャワーパイプに関する。

内燃機関における、バルブリフトなどの動弁機構やクランクジャーナルなどのクランク機構においては、金属部品同士が接触して摺動する箇所（以下、摺動部位と称する）が数多く存在する。それら金属部品同士の摺動による摩耗を防ぎ作動を滑らかにするためには、摺動部位に潤滑油（以下、オイルとも称する）を供給することが必要である。このため、内燃機関には潤滑油流通構造が備えられている。潤滑油流通構造により、オイルパンから吸い上げられたオイルは、オイルポンプから吐出され、メインギャラリーを経由して単数又は複数のオイルシャワーパイプを流通し、オイルシャワーパイプの壁面に形成されたノズル部から噴射されて摺動部位に供給される。摺動部位が複数あるときは、摺動部位の場所に対応させてオイルシャワーパイプに複数のノズル部が形成される。

特許文献１においては、シリンダヘッドカバー本体の内側に合成樹脂製のバッフルプレートを所定位置に固定し、バッフルプレートに対して合成樹脂製の流路形成部材を重ね合わせて溶着することにより形成されたオイル流路（オイルシャワーパイプ）が開示されている。該流路形成部材は、流路形成部材の鉛直下方にあるカムシャフトの吸気バルブ，排気バルブとの接触部位に向かって延出するように流路形成部材と一体的に形成されたノズル部を４個有している。それぞれのノズル部の内部には、オイル流路内を流通する潤滑油を外部に噴射する噴射孔（本発明のノズル部）を有している。

特許文献２においては、吸気，排気用のカムシャフト側に潤滑油を供給するためのシャワーパイプを有する給油構造が開示されている。該シャワーパイプは、内燃機関のオイルパン内の潤滑油をシリンダヘッドに送る給油路の下流でシリンダヘッドカバー内空間におけるカムシャフトの上方に設けられている。このシャワーパイプの搬送方向の複数箇所に潤滑油の吐出口が設けられている。これらの吐出口は、潤滑油を鉛直方向上向きに吐出するように形成されており、これによって潤滑油はカムシャフトに備えられているカムロブ側へ散布される。

特開２００７−１２７０１４号公報特開２００８−０３８８４５号公報

特許文献１に開示されたオイル流路において噴射孔は４個設けられているが、噴射孔の内径は一定であり、いずれの噴射孔の内径も同じ大きさである。潤滑油はオイルポンプから圧送されてオイルシャワーパイプを流通するので、流通方向下流側に向かうにつれ潤滑油の油圧は低下する。噴射孔の内径が同じ場合には潤滑油の噴射量は油圧に比例するので、油圧が高い流通方向上流側に形成された噴射孔からは多量の潤滑油が噴射される一方、下流側に形成された噴射孔からは少量の潤滑油しか噴射されない。潤滑油の噴射量が少ないと摺動部位の部品の摩耗が増大するので、通常は最下流に形成された噴射孔から噴射される潤滑油の量が潤滑に必要最小限の量を充足するように噴射口の内径が設定されている。しかし、最下流の噴射孔を基準にすると、それより上流側に形成された噴射孔からは必要量を上回る潤滑油が噴射されることになり、オイルポンプは、実際に潤滑に必要な量を上回る潤滑油を供給していることになる。このため、必要以上に大型のオイルポンプを用いなければならず、コスト，占有体積，重量，燃費のいずれの観点からも改善する余地が残されていた。

特許文献２に記載された給油構造においては、吐出口はカムロブ側とは反対側である鉛直方向上向きに形成されており、潤滑油は上方に吐出されてカムロブに散布される。この給油構造は摺動部位に対して直接潤滑油を噴射するものではないため、摺動部位の潤滑の効果を得るためには多量の潤滑油を供給することが必要となり、必要以上に大型のオイルポンプを用いる必要があった。

上記問題に鑑み、本発明は、複数あるノズル部のいずれからも必要最小限の潤滑油を噴射して摺動部位の潤滑を行いつつオイルポンプの小型化を図ることができるオイルシャワーパイプを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るオイルシャワーパイプの特徴構成は、潤滑油が流通するオイル通路と、前記オイル通路の壁面を貫通する部分を含んで形成され、潤滑油を前記オイル通路の外部に向けて噴射する噴射口を有する複数のノズル部とを備え、前記オイル通路の先端が閉塞し、当該閉塞部位よりも潤滑油の流通方向上流側に複数の前記ノズル部を備えており、前記オイル通路を流通する潤滑油の流通方向下流側に形成された前記ノズル部ほど前記噴射口の開口面積が大きくなっており、複数の前記ノズル部のうちの一部の前記ノズル部が鉛直下方に直線状に突出し、この一部の前記ノズル部を除いた他の前記ノズル部が鉛直下方に対して斜めに直線状に突出し、且つ前記一部のノズル部の突出長さより長く形成され、それぞれの前記ノズル部の軸芯方向に垂直な断面積は前記噴射口に向かうにつれて小さくなり、前記オイル通路は前記ノズル部が一体的に形成された第１部品と第２部品とを接合して形成されており、前記第１部品は樹脂成形により形成されている点にある。

潤滑油はオイルポンプから圧送されてオイルシャワーパイプを流通するので、潤滑油の流通方向上流側ほど油圧が高く、流通方向下流側に向かうにつれ油圧は低下する。そして、複数のノズル部において、オイル通路を流通する潤滑油の流通方向下流側に形成されたノズル部ほど噴射口の開口面積が大きくなっていれば、それぞれの噴射口の開口面積を適当な大きさに設定することにより、流通方向上流側に形成されたノズル部から噴射される油圧の高い潤滑油の量と、流通方向下流側に形成されたノズル部から噴射される油圧の低い潤滑油の量とを同等にすることができる。従って、複数のノズル部から噴射される潤滑油の量をいずれも潤滑に必要な最小限にすることができ、これにより必要量を上回る潤滑油の噴射を抑制することができる。この結果、小型のオイルポンプで摺動部位を潤滑させることができる。

また、それぞれのノズル部の軸芯方向に垂直な断面積は噴射口に向かうにつれて小さくなる構成を有しているので、潤滑油はそれぞれの噴射口から拡散することなく直線状に噴射される。その結果、潤滑油を摺動部位の箇所にのみ供給することができ、必要最小限の潤滑油量で摺動部位を潤滑させることができる。

第１実施形態に係るオイルシャワーパイプを備えた潤滑油流通構造を模式的に表す斜視図である。図１のII-II線断面図である。図１のIII-III線断面図である。別の実施形態に係るオイルシャワーパイプを備えた潤滑油流通構造を表す平面図である。図４のV-V線断面図である。

１．第１実施形態
〔内燃機関の潤滑油流通構造〕
以下、本発明の第１実施形態について詳細に説明する。図１に本実施形態に係るオイルシャワーパイプ４０，５０を備えた直列４気筒の内燃機関１の潤滑油流通構造を模式的に表す斜視図を示す。図２に、図１のII-II線断面図を示す。図３に、図１のIII-III線断面図を示す。図１に示すように、この内燃機関１においては、オイルパン２内のオイル（潤滑油の一例）は、オイルポンプ３により汲み上げられて圧送され、オイルフィルタ４で濾過されてから、メインギャラリー１０を介してシリンダブロック側に供給される。メインギャラリー１０の両端からは、二系統の給油通路である第１通路２０と第２通路３０が延在しており、それらを介してシリンダヘッド側に個別にオイルを供給する。

メインギャラリー１０において、オイルはシリンダブロックの気筒配列方向に流通し、クランクジャーナル部の潤滑やオイルジェットによる気筒内の潤滑を行う。シリンダブロック内の各部を潤滑、冷却したオイルは、オイルパン２に環流される。

第１通路２０は、メインギャラリー１０の一方の端部に接続されており、吸気側ＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）５へオイルを供給する。吸気側ＯＣＶ５からはさらに中継通路２１が延在しており、その先には排気側ＯＣＶ６が接続される。中継通路２１を介して吸気側ＯＣＶ５から排気側ＯＣＶ６へさらにオイルが流通される。吸気側ＯＣＶ５と排気側ＯＣＶ６に到達したオイルは、その後、吸気側及び排気側の弁開閉時期制御装置（不図示）へそれぞれ供給され、余剰のオイルはオイルパン２に環流される。

第２通路３０は、メインギャラリー１０の他方の端部に連結されており、第２通路３０の反対側の端部は、シリンダヘッドカバー３４に設けられている分岐部材３２と接続されている。分岐部材３２からは、オイルシャワーパイプの一例である吸気側オイルシャワーパイプ４０と排気側オイルシャワーパイプ５０が延在している。以下、吸気側オイルシャワーパイプ４０と排気側オイルシャワーパイプ５０を総称するときは、オイルシャワーパイプ４０，５０と称する。なお、オイルシャワーパイプ４０，５０においては、オイルポンプ３に近い流通方向上流側ほど流通するオイルの油圧が高く、流通方向下流側に向かうにつれ油圧は低下する。

図１，図２に示すように、吸気側オイルシャワーパイプ４０は、金属製のシリンダヘッドカバー３４とシリンダヘッドカバー３４の内側に接合された樹脂製の通路部材３６とにより形成されている。通路部材３６は第１部品の一例であり、シリンダヘッドカバー３４は第２部品の一例である。オイルはシリンダヘッドカバー３４と通路部材３６とで形成される空間３５を流通し、シリンダヘッドカバー３４と通路部材３６との接合部はオイルが漏出しないように構成されている。排気側オイルシャワーパイプ５０も吸気側オイルシャワーパイプ４０と同様に、シリンダヘッドカバー３４と通路部材３８とを接合して形成されている。通路部材３８は第１部品の一例である。吸気側オイルシャワーパイプ４０は吸気側カムシャフト６０の鉛直上方に配置され、他方の排気側オイルシャワーパイプ５０は排気側カムシャフト７０の鉛直上方に配置されている。

図１，図３に示すように、吸気側オイルシャワーパイプ４０はオイル通路４１とノズル部４２，４４，４６，４８（以下、総称するときはノズル部４２〜４８と称する）を備えている。オイル通路４１は分岐部材３２から延在している部分であり、ノズル部４２，４４，４６，４８はオイル通路４１を流通するオイルを吸気側カムシャフト６０及び吸気側カムシャフト６０の回転に伴って作動する摺動部位６２，６４，６６，６８（以下、総称するときは摺動部位６２〜６８と称する）に向けて噴射する部分である。摺動部位６２〜６８のそれぞれは、吸気側カムシャフト６０と同期して回転するカムロブ、カムロブの回転により作動するロッカーアーム、ロッカーアームの作動により内燃機関１の燃焼室を開閉するバルブ等から構成されている。同様に、排気側オイルシャワーパイプ５０は、分岐部材３２から延在するオイル通路５１と、オイル通路５１を流通するオイルを摺動部位７２，７４，７６，７８（以下、総称するときは摺動部位７２〜７８と称する）に向けて噴射するノズル部５２，５４，５６，５８（以下、総称するときはノズル部５２〜５８と称する）を備えている。

オイル通路４1，５１の先端は閉塞されており、オイル通路４１，５１を流通するオイルは、流通途中でノズル部４２〜４８，ノズル部５２〜５８からシリンダヘッド内部に向けて放出され、吸気側の摺動部位６２〜６８と排気側の摺動部位７２〜７８の潤滑に使用される。吸気側オイルシャワーパイプ４０と排気側オイルシャワーパイプ５０とは同じ構造を有しているので、以下では吸気側オイルシャワーパイプ４０についてのみ説明し、排気側オイルシャワーパイプ５０の説明は省略する。

〔吸気側オイルシャワーパイプの構造〕
図１，図２に示すように、通路部材３６はオイルの流通方向に延在する溝と、該溝と平行且つ溝の両側に形成されたフランジ３７を備えている。フランジ３７とシリンダヘッドカバー３４とはレーザー溶接等の方法により接合されており、溝とシリンダヘッドカバー３４とによりオイルが流通する空間３５が形成されている。オイル通路４１は、空間３５とシリンダヘッドカバー３４と通路部材３６とで構成されている。

図３に示すように、吸気側オイルシャワーパイプ４０には、通路部材３６の底部から鉛直下方、すなわち摺動部位６２〜６８に向けて突出し、且つ空間３５と繋がった貫通孔４２ａ，４４ａ，４６ａ，４８ａ（以下、総称するときは貫通孔４２ａ〜４８ａと称する）を内部に有するノズル部４２〜４８が備えられている。ノズル部４２〜４８の外径及び通路部材３６からの突出長さはいずれも同じである。ノズル部４２〜４８のそれぞれの形成箇所は、摺動部位６２〜６８のそれぞれに対応している。オイル通路４１の空間３５を流通するオイルは流通途中でノズル部４２〜４８の貫通孔４２ａ〜４８ａに流れ込み、貫通孔４２ａ〜４８ａの先端である噴射口４２ｂ，４４ｂ，４６，４８ｂ（以下総称するときは噴射口４２ｂ〜４８ｂと称する）から摺動部位６２〜６８に向けて噴射される。オイルが摺動部位６２〜６８に供給されることにより、摺動部位６２〜６８が摺動した時のすべり性能を向上させ、摩耗を防止する。

吸気側オイルシャワーパイプ４０においては、噴射口４２ｂ〜４８ｂの開口面積はそれぞれ異なっている。図３に示すように、オイルポンプ３に近い側、すなわちオイルの流通方向上流側にある噴射口４２ｂの開口面積が最も小さく、下流に向かうにつれ、すなわち噴射口４４ｂ，４６ｂ，４８ｂの順で開口面積は大きくなる。噴射口４２ｂ〜４８ｂのそれぞれの開口面積を適当な大きさに設定することにより、ノズル部４２から噴射される油圧の高いオイルの量とノズル部４８から噴射される油圧の低いオイルの量とを同等にすることができる。従って、ノズル部４２〜４８から噴射されるオイルの量をいずれも摺動部位６２〜６８の潤滑に必要な最小限にすることができ、これにより必要量を上回るオイルの噴射を抑制することができる。この結果、小型のオイルポンプ３で摺動部位６２〜６８を潤滑させることができる。

ノズル部４２〜４８において、貫通孔４２ａ〜４８ａの空間３５側の端部における軸芯方向に垂直な断面積はいずれも同じ大きさで、且つ噴射口４８ｂの開口面積よりも大きい。そして貫通孔４２ａ〜４８ａは、空間３５側の端部から噴射口４２ｂ〜４８ｂに向かうにつれて断面積が徐々に小さくなるテーパ形状となっている。このように貫通孔４２ａ〜４８ａをテーパ形状にすることにより、オイルは噴射口４２ｂ〜４８ｂから拡散することなく直線状に噴射される。その結果、オイルを摺動部位６２〜６８にのみ供給することができ、必要最小限のオイル量で摺動部位６２〜６８を潤滑させることができる。また、貫通孔４２ａ〜４８ａをテーパ形状にすることにより、貫通孔４２ａ〜４８ａを備えた通路部材３６を一般的な２枚金型による射出成形で形成することができ、通路部材３６を安価に生産することができる。貫通孔４２ａ〜４８ａのテーパ形状は、金型の抜き勾配により形成してもよい。

２．別の実施形態
第１実施形態においてはノズル部４２〜４８と摺動部位６２〜６８が平行且つノズル部４２〜４８が摺動部位６２〜６８の鉛直上方にあったため、ノズル部４２〜４８の突出長さ及び突出方向はいずれも同じであった。しかし、この構成に限られるものではない。図４に別の実施形態に係るオイルシャワーパイプ４０，５０を備えた直列４気筒の内燃機関１の潤滑油流通構造を表す平面図を示す。図５に、図４のＶ−Ｖ線断面図を示す。本実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。以下においても、吸気側オイルシャワーパイプ４０と排気側オイルシャワーパイプ５０とは同じ構造を有しているので、吸気側オイルシャワーパイプ４０についてのみ説明する。

図４，図５に示すように、本実施形態においては、内燃機関１におけるレイアウトの都合上、吸気側オイルシャワーパイプ４０一部が湾曲しており、ノズル部４４，４６が摺動部位６４，６６の鉛直上方に存在しない。このため、ノズル部４４，４６は、摺動部位６４，６６の鉛直上方に対して斜めに形成され且つ突出長さも長くなっている。このような構成にすることにより、吸気側オイルシャワーパイプ４０が湾曲している場合でも、摺動部位６２〜６８に必要量のオイルを噴射することができる。本実施形態のノズル部４２〜４８においても、噴射口４２ｂ，４４ｂ，４６ｂ，４８ｂの順で開口面積は大きくなっており、貫通孔４２ａ〜４８ａは空間３５側の端部から噴射口４２ｂ〜４８ｂに向かうにつれて断面積が徐々に小さくなるテーパ形状となっている。

通常、内燃機関１の回転数の上昇と共にオイルポンプ３の回転数も上がるので、オイルポンプ３から吐出されるオイルの量及び油圧は増加する。従って、内燃機関１の回転数の上昇と共にノズル部４２〜４８から噴射されるオイルの量及び流速も大きくなる。この結果、内燃機関１の回転数の変動に伴ってノズル部４４，４６から噴射されるオイルの到達位置が変化するため、オイルが摺動部位６４，６６に常時供給されないおそれがある。摺動部位６２〜６８にオイルが必要とされるのは、特に内燃機関１が低回転のときである。従って、ノズル部４４，４６は、内燃機関１が低回転時に摺動部位６４，６６にオイルが供給されるような傾斜角度に形成することが望ましい。

第１実施形態及び本実施形態においては、ノズル部４２〜４８はオイル通路４１から突出していたが、これに限られることはない。摺動部位６２〜６８に必要量のオイルを供給することができるのであれば、ノズル部４２〜４８が通路部材３６の壁面から突出することなく壁面に貫通孔４２ａ〜４８ａが形成されただけのものであってもよい。

第１実施形態及び本実施形態においては、噴射口４２ｂ〜４８ｂのすべての開口面積を異ならせたが、これに限られるものではない。摺動部位６２〜６８に必要最少量のオイルを供給できる限りにおいては、一部の噴射口の開口面積を同一にしてもよい。例えば、噴射口４２ｂ，４４ｂの開口面積を同一にして、噴射口４６ｂ，４８ｂの開口面積を同一且つ噴射口４２ｂ，４４ｂよりも大きくしてもよい。

第１実施形態及び本実施形態においては、貫通孔４２ａ〜４８ａをテーパ形状に形成したが、これだけに限られるものではない。貫通孔４２ａ〜４８ａの径を段階的に小さくする構成にしてもよい。

上述したオイルシャワーパイプ４０，５０の形状、ノズル部４２〜４８，５２〜５８の突出方向及び突出長さ、貫通孔４２ａ〜４８ａ，５２ａ〜５８ａの形状、噴射口４２ｂ〜４８ｂ，５２ｂ〜５８ｂの開口面積等の構成は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明は、内燃機関内に潤滑油を流通させるために用いられるオイルシャワーパイプに利用することが可能である。

３４シリンダヘッドカバー（第２部品）
３６，３８通路部材（第１部品）
４０吸気側シャワーパイプ（シャワーパイプ）
４１，５１オイル通路
４２，４４，４６，４８，５２，５４，５６，５８ノズル部
４２ｂ，４４ｂ，４６ｂ，４８ｂ噴射口
５０排気側シャワーパイプ（シャワーパイプ）

Claims

潤滑油が流通するオイル通路と、
前記オイル通路の壁面を貫通する部分を含んで形成され、潤滑油を前記オイル通路の外部に向けて噴射する噴射口を有する複数のノズル部とを備え、
前記オイル通路の先端が閉塞し、当該閉塞部位よりも潤滑油の流通方向上流側に複数の前記ノズル部を備えており、前記オイル通路を流通する潤滑油の流通方向下流側に形成された前記ノズル部ほど前記噴射口の開口面積が大きくなっており、
複数の前記ノズル部のうちの一部の前記ノズル部が鉛直下方に直線状に突出し、この一部の前記ノズル部を除いた他の前記ノズル部が鉛直下方に対して斜めに直線状に突出し、且つ前記一部のノズル部の突出長さより長く形成され、
それぞれの前記ノズル部の軸芯方向に垂直な断面積は前記噴射口に向かうにつれて小さくなり、前記オイル通路は前記ノズル部が一体的に形成された第１部品と第２部品とを接合して形成されており、前記第１部品は樹脂成形により形成されているオイルシャワーパイプ。