JP6526555B2 - エンジンのオイルポンプ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのオイルポンプに係り、詳しくは、回転軸とインナロータとのスプライン嵌合部の工夫により、吐出オイルがスプライン嵌合部を通り道として通過し、その向こう側に配置されている可動部に供給できる、という合理化構成を実現させるエンジンのオイルポンプに関するものである。

従来、クランク軸にスプラインスリーブを一体回転状態に嵌装し、スプラインスリーブに形成されている外径スプラインと、トロコイドポンプのインナーロータに形成されている内径スプラインが嵌合されているエンジンが知られている。例えば、特許文献１において開示されたエンジンがある。この種のオイルポンプによれば、クランク軸からスプラインスリーブを介してインナーロータに大きなトルクを伝達することができる利点がある。

通常、オイルポンプは、シリンダブロックなどのエンジン機壁の外に設けられるギヤケースに収容されており、エンジン機壁を介してオイルポンプの内側、即ちエンジン機内には、クランクギヤとアイドルギヤとの咬合による歯車連動機構が配置されている。

そのため、従来では、オイルポンプの吐出側部位と歯車連動機構の配置部位とに跨る状態のリーク孔をエンジン機壁に形成し、エンジン機壁を介してオイルポンプに合隣る歯車連動機構には、リーク孔を用いて加圧オイルを供給する構造が採られていた（特許文献１の図３において、クランク軸（６）の下側に破線で描かれた斜めの長い孔を参照）。

しかしながら、クランクケースなどのエンジン機壁に、長さの長いリーク孔を機械加工により形成する手段は、エンジン機壁の形状に制約を受けるとともに、加工コストが高く付くという問題があった。

特開平９−３１７４２４号公報

本発明の目的は、オイルポンプに構造、特に、スプライン嵌合構造部に工夫を施すことにより、エンジン機内の歯車連動機構へのオイル供給を、構造簡単で廉価に行えるようにして、従来のリーク孔を用いることによるエンジン機壁への制約やコスト高になることが無くなって、改善されたエンジンのオイルポンプを提供する点にある。

請求項１に係る発明は、クランク軸１にスプラインスリーブ２が一体回転状態に嵌装され、前記スプラインスリーブ２に形成されている外径スプライン７と、トロコイドポンプ３のインナーロータ４に形成されている内径スプライン８とが嵌合されているエンジンのオイルポンプにおいて、
前記外径スプライン７が、当該外径スプライン７におけるスプライン突条５の高さが基準より低められた形状及び／又はスプライン溝６の深さが基準より深められた形状に設定され、及び／又は、前記内径スプライン８が、当該内径スプライン８におけるスプライン溝１１の深さが基準より深められた形状及び／又はスプライン突条１０の高さが基準より低められた形状に設定され、
前記トロコイドポンプ３のポンプケース１５にオイルシール２５を介して内嵌されるカラー２３が前記クランク軸１に外嵌され、前記クランク軸１に外嵌されるＯリング２６が前記スプラインスリーブ２と前記カラー２３との間に設けられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジンのオイルポンプにおいて、
基準より低い高さのスプライン突条５を備える前記外径スプライン７及び／又は基準より低い高さのスプライン突条１０を備える前記内径スプライン８を有することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のエンジンのオイルポンプにおいて、
基準より低い高さのスプライン突条５を備える前記外径スプライン７と、基準より低い高さのスプライン突条１０を備える前記内径スプライン８とを有することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジンのオイルポンプにおいて、
前記クランク軸１に設けられている駆動ギヤ１８と、前記駆動ギヤ１８に咬合する受動ギヤ１９とでなる歯車連動機構１４が、前記スプラインスリーブ２よりもエンジン機内９側となる箇所に構成されているとともに、
前記スプラインスリーブ２のエンジン機内９側端が、前記駆動ギヤ１８に当接する構成とされていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、スプライン嵌合部におけるスプライン突条とスプライン溝との間に、スプライン嵌合部の全長に亘るクリアランスが形成されることになる。従って、そのクリアランスがオイルの通り道となり、ポンプにより加圧されたオイルを、オイルポンプのエンジン機内側に送ることが可能になる。
つまり、スプライン嵌合部からオイルをリークさせる構造にできたので、シリンダブロックにリーク用孔を空けるという従来の構造が不要になる。従って、スプライン突条の高さを低めるとか、スプライン溝の深さを深める程度の簡単な加工で済むから、リーク用孔及びその加工が不要であってその分のコスト削減が行えるとともに、リーク用孔を設ける構成をシリンダブロックに施す必要が無くなり、設計の自由度が向上する利点もある。
その結果、オイルポンプに構造、特に、スプライン嵌合構造部に工夫を施すことにより、エンジン機内の歯車連動機構へのオイル供給を、構造簡単で廉価に行えるようにして、従来のリーク孔を用いることによるエンジン機壁への制約やコスト高になることが無くなって、改善されたエンジンのオイルポンプを提供することができる。

この場合、請求項２の発明のように、スプライン突条の高さを低める手段とすれば、通常のスプライン加工における外径加工の削り込み量を増やすだけの微細な改造で済み、加工コストを軽微なものに抑えられる利点がある。

また、請求項３のように、軸側と穴側との双方のスプライン突条の高さを低める手段とすれば、オイルリーク用の通路を無理なく広くすることができ、廉価な手段でありながら十分なオイル供給が行える利点がある。

請求項４の発明によれば、スプライン嵌合部に形成されたオイルリークが、スプラインスリーブからダイレクトに駆動ギヤに供給できるようになり、廉価でかつ効率良く歯車連動機構へオイル供給できる利点がある。

（ａ）は、クランク軸のスプラインスリーブとインナーロータとの嵌合部分を示す図、（ｂ）はスプライン嵌合部の一部を示す拡大図 エンジンのオイルポンプの構造を示す要部の断面図 図３のオイルポンプの分解斜視図

以下に、本発明によるエンジンのオイルポンプの実施の形態を、立形多気筒ディーゼルエンジンのオイルポンプの場合について、図面を参照しながら説明する。

図２に示されるように、オイルポンプ３はトロコイドポンプであって、その構成は、次の通りである。シリンダブロック１２の前部にギヤケース１３が取付けられ、このギヤケース１３内にタイミングギヤトレイン（歯車連動機構の一例）１４が収容されている。
ギヤケース１３の前壁にポンプケース１５が設けられ、このポンプケース１５内にインナーロータ４とアウターロータ１６とが収容され、ポンプケース１５の後側がポンプケース後壁１７で覆われている。
タイミングギヤトレイン１４は、クランクギヤ（駆動ギヤの一例）１８とアイドルギヤ（受動ギヤの一例）１９と燃料噴射ポンプギヤ（図示省略）と動弁カムギヤ（図示省略）等から構成されている。

図２に示されるように、シリンダブロック１２のクランクケース２０の前壁から前方にクランク軸１が突出され、このクランク軸１の前側突出部分がポンプケース１５を介してギヤケース１３の前方まで突出されている。ポンプケース後壁１７とクランクケース２０との間で、クランク軸１にクランクギヤ１８が取付けられ、ギヤケース１３の前方で、クランク軸１にクランクプーリ２１が取付けられている。クランク軸１は、クランクケース２０の前壁に軸受メタル２２を用いて軸支されている。

クランクプーリ２１の後側で、クランク軸１にカラー２３が外嵌固定され、ポンプケース１５の前壁のクランク軸挿通孔２４にオイルシール２５が内嵌固定され、オイルシール２５の内周部がカラー２３の外周面に当接されている。カラー２３と後述するスプラインスリーブ２との間で、クランク軸１にはＯリング２６が外嵌されている。クランクプーリ２１にはファンベルト２７が巻き掛けられている。

図１（ａ），図２に示すように、クランク軸１にスプラインスリーブ２が締り嵌めで嵌装されており、スプラインスリーブ２の外周には、軸側スプライン突条５と軸側スプライン溝６とが交互に並ぶ外径スプライン７が形成されている。このスプラインスリーブ２の外径スプライン７と、トロコイドポンプ３のインナーロータ４の内径スプライン８とがスプライン嵌合されている。以下、スプラインスリーブ２のスプライン突条５、スプライン溝６は、「軸側スプライン突条５」、「軸側スプライン溝６」と呼ぶものとする。
インナーロータ４の内径スプライン８は、スプラインスリーブ２の軸側スプライン突条５と嵌合するスプライン溝１１（以下、穴側スプライン溝１１と呼ぶ）と、スプラインスリーブ２の軸側スプライン溝６と嵌合する穴側スプライン突条１０（以下、穴側スプライン突条１０と呼ぶ）とが交互に形成されている。

スプライン嵌合部においては、図１（ａ），（ｂ）に示されるように、外径スプライン７が、外径スプライン７における軸側スプライン突条５の高さが基準より低められた形状及び／又は軸側スプライン溝６の深さが基準より深められた形状に設定され、及び／又は、前記内径スプライン８が、内径スプライン８における穴側スプライン溝１１の深さが基準より深められた形状及び／又は穴側スプライン突条１０の高さが基準より低められた形状に設定されている。

詳しくは、基準より低い高さの軸側スプライン突条５を備える外径スプライン７及び／又は基準より低い高さの穴側スプライン突条１０を備える内径スプライン８を有している。より具体的には、基準より低い高さの軸側スプライン突条５を備える外径スプライン７と、基準より低い高さの穴側スプライン突条１０を備える内径スプライン８とを有するオイルポンプ３である。基準とは、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）で定められたスプライン各部の寸法が挙げられる。

その結果、図１（ａ），（ｂ）に示されるように、穴側スプライン溝１１の溝底部には、軸側スプライン突条５の外周面５ａとの間に、クランク軸１の軸心方向に貫通する細長い形状の外径側通路２８が形成されているとともに、軸側スプライン溝６の溝底部には、穴側スプライン突条１０の内周面１０ａとの間に、クランク軸１の軸心方向に貫通する細長い形状の内径側通路２９が形成されている。また、図２に示されるように、スプラインスリーブ２のエンジン機内９側端が、クランクギヤ１８の端部に当接又は対面する構成とされている。

図１（ｂ）に示されるように、外径スプライン７における軸側スプライン突条５の高さは、基準外径よりも低め量ｅだけ小さく（小径に）形成されており、内径スプライン８にける穴側スプライン突条１０の高さは、基準内径よりも低め量ｄだけ大きく（大径に）形成されている。それにより、スプラインスリーブ２の全長に亘る細長い外径側通路２８及び内径側通路２９が形成され、オイルリークの通路として機能することができる。

従って、トロコイドポンプ３から吐出された加圧オイルは、その一部が外径側通路２８及び内径側通路２９を通って、ポンプケース後壁１７よりもエンジン機内９側に容易に流入し、クランクギヤ１８を経てタイミングギヤトレイン１４に供給されるようになる。
即ち、スプライン嵌合部は、従来の大径合わせから歯面合わせにし、前述のように各スプライン突条５，１０の高さを基準より低めたことによる歯（スプライン突条５，１０）の外径クリアランス、要は外及び内径側通路２８，２９からオイルをリークさせる、という構造工夫である。

以上のように、スプライン嵌合部からオイルをリークさせる構造としたので、シリンダブロックにリーク用孔を空けるという従来の構造が不要になる。従って、スプライン突条５，１０の高さを低める程度の簡単な加工で済むから、リーク用孔及びその加工が不要であってその分のコスト削減が行えるとともに、リーク用孔を設ける配慮をシリンダブロックに施す必要が無くなり、設計の自由度が向上する利点もある。

加えて、リーク用孔の省略に伴い、ボス削減、キリ穴削減、キリ穴を塞いでいるプラグ等の閉塞具の削減も行え、工数低減、コストダウン、コンパクト設計が可能にもなる。
なお、スプライン突条５，１０の高さを若干低める改造であるが、全てのスプライン突条５，１０で回転トルクを受けているので、スプライン嵌合部としての強度は十分に備えている。

〔別実施形態〕
スプライン突条５，１０の高さの基準からの低め量は、必要となる単位時間当たりのオイルリーク量から換算して適宜に設定することが可能である。
スプライン溝６，１１の深さを基準より深め、それによるクリアランスをオイルリーク通路（外及び内径側通路２８，２９と同様なもの）とする構成や、これらオイルリーク通路と外及び内径側通路２８，２９とを併用する構成を採ることも可能である。

スプライン突条５，１０の高さを低める手段やスプライン溝６，１１の深さを深める手段を、全てのスプライン突条５，１０やスプライン溝６，１１に施すほか、一つ飛びに半分の数に施すなど、施し割合は適宜に選択設定することが可能である。

１ クランク軸
２ スプラインスリーブ
３ トロコイドポンプ
４ インナーロータ
５ 軸側スプライン突条
６ 軸側スプライン溝
７ 外径スプライン
８ 内径スプライン
９ エンジン機内
１０ 穴側スプライン突条
１１ 穴側スプライン溝
１４ 歯車連動機構
１８ 駆動ギヤ
１９ 受動ギヤ

Claims (4)

1. クランク軸にスプラインスリーブが一体回転状態に嵌装され、前記スプラインスリーブに形成されている外径スプラインと、トロコイドポンプのインナーロータに形成されている内径スプラインとが嵌合されているエンジンのオイルポンプであって、
   前記外径スプラインが、当該外径スプラインにおけるスプライン突条の高さが基準より低められた形状及び／又はスプライン溝の深さが基準より深められた形状に設定され、及び／又は、前記内径スプラインが、当該内径スプラインにおけるスプライン溝の深さが基準より深められた形状及び／又はスプライン突条の高さが基準より低められた形状に設定され、
   前記トロコイドポンプのポンプケースにオイルシールを介して内嵌されるカラーが前記クランク軸に外嵌され、前記クランク軸に外嵌されるＯリングが前記スプラインスリーブと前記カラーとの間に設けられている、エンジンのオイルポンプ。
   
   
2. 基準より低い高さのスプライン突条を備える前記外径スプライン及び／又は基準より低い高さのスプライン突条を備える前記内径スプラインを有する、請求項１に記載のエンジンのオイルポンプ。
3. 基準より低い高さのスプライン突条を備える前記外径スプライン７と、基準より低い高さのスプライン突条を備える前記内径スプラインとを有する請求項２に記載のエンジンのオイルポンプ。
4. 前記クランク軸に設けられている駆動ギヤと、前記駆動ギヤに咬合する受動ギヤとでなる歯車連動機構が、前記スプラインスリーブよりもエンジン機内側となる箇所に構成されているとともに、
   前記スプラインスリーブのエンジン機内側端が、前記駆動ギヤに当接する構成とされている請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジンのオイルポンプ。

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