JP7081167B2

JP7081167B2 - オイル供給装置

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Publication number: JP7081167B2
Application number: JP2018008866A
Authority: JP
Inventors: 伸吾岡沢
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2038-01-23
Also published as: JP2019127863A

Description

本発明は、内燃機関のオイル供給装置に関する。

特許文献１には、可変容量型のオイルポンプと、オイルポンプにおけるオイルの吐出圧を調整すべく作動するオイル制御バルブとを備えるオイル供給装置の一例が記載されている。オイルポンプのケーシング内には制御油室が区画形成されている。この制御油室は、オイル制御バルブの制御ポートとは制御配管を介して連通している。そして、オイル制御バルブの作動によって制御配管を介した制御油室のオイルの給排を制御することにより、制御油室の容積が変更され、オイルポンプにおけるオイルの吐出圧が変更されるようになっている。

特開２０１６－１５６２８６号公報

制御油室の内圧を保持すべくオイル制御バルブが作動している状況下であっても、制御油室内のオイルの温度上昇などによって制御油室の内圧が高くなることがある。この場合、制御油室の内圧の上昇に伴って制御油室の容積が増大し、オイルポンプにおけるオイルの吐出圧が低下することがある。

したがって、オイルの温度上昇に起因するオイルポンプにおけるオイルの吐出圧の制御性の低下を抑制するという点で改善の余地がある。

上記課題を解決するためのオイル供給装置は、内部に制御油室が区画されているケーシング部材を有し、前記制御油室の容積が大きいほどオイルの吐出圧が低くなるように構成されているオイルポンプと、制御配管を通じて前記制御油室のオイルの給排を調整するオイル制御バルブと、を備えている。前記ケーシング部材における前記制御配管との接続部分、及び、前記オイル制御バルブにおける前記制御配管との接続部分の少なくとも一方を規定接続部分とした場合、前記規定接続部分には前記制御配管の端部が挿入される貫通孔が設けられている。また、前記制御配管にはボルトによって前記規定接続部分に取り付けられるフランジが設けられている。そして、前記制御配管の端部の外周面と前記貫通孔の周壁との間には隙間が介在しており、前記フランジと前記規定接続部分との間には隙間が介在している。また、前記フランジは、前記制御油室内のオイルの圧力によって前記隙間が押し広げられるように変形可能になっており、前記隙間が押し広げられた状態では、前記制御油室のオイルが前記隙間を介して外部に漏出可能である。

上記構成によれば、規定接続部分における貫通孔の壁面と、貫通孔内に挿入されている制御配管の外周面との間には隙間が介在しているとともに、フランジと規定接続部分との間には微少な隙間が介在している。しかし、オイルの温度が低くて同オイルの粘度が比較的高い場合、フランジと規定接続部分との間の微少な隙間を介して外部にオイルが漏出しにくい。そのため、制御油室の内圧の変化を抑制し、オイルポンプにおけるオイルの吐出圧の変化を抑制することができる。

一方、オイルの温度が高くなると、オイルの粘度が低くなるとともに、制御油室の内圧が高くなりやすい。そして、制御油室、制御配管及びオイル制御バルブ内の圧力上昇によってフランジと規定接続部分との間の微少な隙間が広げられ、粘度の比較的低いオイルが上記微少な隙間を介して外部に漏出するようになる。その結果、オイルの温度の上昇に起因する制御油室の内圧の増大が抑制される。これにより、制御油室の容積の増大を抑制でき、ひいてはオイルポンプにおけるオイルの吐出圧の低下を抑制することができる。

したがって、上記構成によれば、オイルの温度上昇に起因するオイルポンプにおけるオイルの吐出圧の制御性の低下を抑制することが可能となる。

実施形態のオイル供給装置において、オイルポンプの断面と、オイル制御バルブとを示す図。同オイル供給装置において、オイルポンプの断面と、オイル制御バルブとを示す図。（ａ）は制御配管におけるオイルポンプに取り付けられる側を示す平面図、（ｂ）は図３（ａ）における３－３線矢視断面図。（ａ）はオイルポンプのケーシング部材に制御配管が取り付けられている状態を示す斜視図、（ｂ）はオイルポンプのケーシング部材に制御配管が取り付けられている状態を示す断面図。（ａ）は制御配管におけるオイル制御バルブに取り付けられる側を示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）における５－５線矢視断面図。オイル制御バルブのスリーブに制御配管が取り付けられている状態を示す断面図。制御油室のオイルが外部に漏れ出る様子を示す作用図。制御配管内やオイル制御バルブ内のオイルが外部に漏れ出る様子を示す作用図。

以下、オイル供給装置を内燃機関のオイル供給装置を具体化した一実施形態を図１～図８に従って説明する。
図１に示すオイル供給装置２０は、内燃機関の出力軸の回転に基づいて駆動する可変容量型のオイルポンプ３０と、オイルポンプ３０におけるオイルの吐出圧を調整すべく作動するオイル制御バルブ２１とを備えている。

図１及び図２に示すように、オイルポンプ３０は、内燃機関の出力軸と同期して回転する入力軸３１と、内部に収容空間３２が区画されているケーシング部材３３とを備えている。この収容空間３２には、入力軸３１と一体回転するインナロータ３４と、インナロータ３４よりも外周側に配置されているアウタロータ３５と、アウタロータ３５を取り囲むリング状の調整リング３６とが設けられている。

ケーシング部材３３には、その内部にオイルを吸入する吸入ポート３３ＩＮと、内部のオイルをケーシング部材３３外に吐出する吐出ポート３３ＯＵＴとが設けられている。吸入ポート３３ＩＮは、内燃機関のオイルパンに通じる吸入配管に連通しており、吐出ポート３３ＯＵＴは、内燃機関のメインオイルギャラリ１７に通じる吐出配管５２に連通している。

インナロータ３４の外周には複数の外歯３４１が設けられており、アウタロータ３５の内周には、インナロータ３４の外歯３４１と噛み合う複数の内歯３５１が設けられている。内歯３５１の数は、外歯３４１の数よりも１つ多い。そして、アウタロータ３５は、調整リング３６によって回転可能に保持されている。

アウタロータ３５の回転中心は、インナロータ３４の回転中心に対して偏心している。インナロータ３４の外歯３４１とアウタロータ３５の内歯３５１とは、それらの一部分（図１では右側部分）が互いに噛み合った状態となっている。インナロータ３４の外周とアウタロータ３５の内周との間には、オイルにより満たされる作動室３７が形成されている。

作動室３７において、インナロータ３４の外歯３４１とアウタロータ３５の内歯３５１とが互いに噛み合う位置から図１に矢印で示す入力軸３１の回転方向における所定位置までの部分では、各ロータ３４，３５の回転に伴ってインナロータ３４の外歯３４１とアウタロータ３５の内歯３５１との間の隙間が徐々に大きくなる。そして、このようにインナロータ３４の外歯３４１とアウタロータ３５の内歯３５１との間の隙間が徐々に大きくなる部分が、吸入ポート３３ＩＮと連通する。一方、作動室３７において、ロータ３４，３５の回転に伴ってインナロータ３４の外歯３４１とアウタロータ３５の内歯３５１との間の隙間が徐々に小さくなる部分が、吐出ポート３３ＯＵＴと連通する。

オイルポンプ３０が作動する際には、入力軸３１が回転することにより、各ロータ３４，３５が互いに噛み合いながら回転する。そして、オイルパンに貯留されているオイルが吸入配管を介して吸入ポート３３ＩＮから作動室３７に吸入され、吐出ポート３３ＯＵＴから吐出配管５２に吐出される。

調整リング３６は、アウタロータ３５を保持するリング状の本体部３６１と、本体部３６１の外周からロータ３４，３５の径方向に突出する突出部３６２とを有している。調整リング３６の本体部３６１には、規定方向に延びる長孔３６ａが設けられている。これら長孔３６ａには、ケーシング部材３３に固定されているガイドピン３８が挿通されている。これにより、調整リング３６は、長孔３６ａの延びる方向に変位可能となっている。

調整リング３６の突出部３６２の先端には第１のシール部材３９が設けられているとともに、本体部３６１には第２のシール部材４０が設けられている。これにより、収容空間３２には、調整リング３６及び各シール部材３９，４０によって制御油室４１が区画形成されている。

ケーシング部材３３には制御油室４１と連通する開口部４１１が設けられており、この開口部４１１内に制御配管５３の端部が挿入されている。そのため、制御配管５３を通じてオイル制御バルブ２１から制御油室４１へのオイル供給が可能となっている。また、収容空間３２には、制御油室４１の容積を小さくする方向への付勢力を突出部３６２に付与するスプリング４２が設けられている。図１には、制御油室４１の内圧が低いため、スプリング４２からの付勢力によって、制御油室４１の容積が最小となる位置で調整リング３６が保持されている状態が示されている。なお、本実施形態では、このように制御油室４１の容積が最小となるときの調整リング３６の位置、すなわち図１での調整リング３６の位置を、「初期位置」というものとする。

そして、調整リング３６が初期位置に配置されている状況下で、制御油室４１にオイルが供給され、制御油室４１の内圧が高くなると、スプリング４２からの付勢力に抗し、制御油室４１の容積を大きくする方向に初期位置から調整リング３６が変位する。すなわち、図１に示す状態から図２に示す状態に向かう方向に調整リング３６が回動しながら変位する。一方、オイル制御バルブ２１の作動によって制御油室４１から制御配管５３を介してオイルが排出されるようになると、制御油室４１の内圧が低くなり、スプリング４２からの付勢力によって、制御油室４１の容積を小さくする方向に調整リング３６が変位する。すなわち、図２に示す状態から図１に示す状態に向かう方向に調整リング３６が回動しながら変位する。そして、調整リング３６の位置の変化によって、吸入ポート３３ＩＮ及び吐出ポート３３ＯＵＴの各々の開口に対するインナロータ３４及びアウタロータ３５の歯３４１，３５１の噛み合う部分の相対的な位置が変化する。このため、制御油室４１の内圧の調整による調整リング３６の位置の変更を通じ、入力軸３１の一回転あたりのオイルの吐出量、すなわちオイルの吐出圧が変更される。

具体的には、オイルポンプ３０では、図１に示すように調整リング３６の位置が「初期位置」にあるときに、入力軸３１の一回転あたりのオイルの吐出量が最大になる、すなわちオイルの吐出圧が最大となる。そして、制御油室４１の内圧が高くなると、制御油室４１の容積が広くなるように調整リング３６が変位する。その結果、ロータ３４，３５の回転に伴って外歯３４１と内歯３５１との間の隙間が徐々に大きくなる部分のうち、吸入ポート３３ＩＮと重なる範囲が小さくなるとともに、外歯３４１と内歯３５１との間の隙間が徐々に小さくなる部分の一部が吸入ポート３３ＩＮと重なるようになる。その結果、入力軸３１の一回転あたりのオイルの吐出量が少なくなる、すなわちオイルの吐出圧が低くなる。反対に、制御油室４１の内圧が低くなると、制御油室４１の容積が狭くなるように調整リング３６が変位する。その結果、入力軸３１の一回転あたりのオイルの吐出量が多くなる、すなわちオイルの吐出圧が高くなる。

オイル制御バルブ２１は、電子制御式のアクチュエータ２２によって作動が制御される。こうしたオイル制御バルブ２１には、吐出配管５２に接続されている供給配管２３を介してオイルが供給される。そして、オイルポンプ３０の制御油室４１の内圧を高くすべくアクチュエータ２２が駆動するときには、図２に示すように、オイル制御バルブ２１は、供給配管２３を介して供給されたオイルが制御配管５３を介して制御油室４１に供給されるように作動する。一方、制御油室４１の内圧を低くすべくアクチュエータ２２が駆動するときには、図１に示すように、オイル制御バルブ２１は、制御油室４１のオイルをオイル制御バルブ２１内に制御配管５３を介して流入させるように作動する。なお、このようにオイル制御バルブ２１内の流入したオイルは、排出配管２４を介してオイルパンに排出される。

次に、図３及び図４を参照し、オイルポンプ３０のケーシング部材３３と制御配管５３との接続構造について説明する。
図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、制御配管５３におけるオイルポンプ３０側の端部を第１の端部５３１とした場合、第１の端部５３１は、ケーシング部材３３に設けられている開口部４１１内に挿入される。すなわち、この開口部４１１が、制御配管５３の端部が挿入される「貫通孔」の一例に相当する。また、制御配管５３には第１のフランジ５３Ｃが設けられている。そして、第１のフランジ５３Ｃは、一本のポンプ側ボルト６１によってケーシング部材３３に取り付けられており、第１のフランジ５３Ｃは、ケーシング部材３３に面接触している。すなわち、本実施形態では、ケーシング部材３３における制御配管５３の接続部分が「規定接続部分」の一例に相当する。

次に、図５及び図６を参照し、オイル制御バルブ２１と制御配管５３との接続構造について説明する。
次に、図５（ａ），（ｂ）及び図６に示すように、制御配管５３におけるオイル制御バルブ２１側の端部を第２の端部５３２とした場合、第２の端部５３２は、オイル制御バルブ２１のスリーブ７１に形成されている制御ポート７１１内に挿入される。すなわち、この制御ポート７１１が、制御配管５３の端部が挿入される「貫通孔」の一例に相当する。また、制御配管５３には第２のフランジ５３Ｄが設けられている。そして、第２のフランジ５３Ｄは、一本のバルブ側ボルト６２によってスリーブ７１に取り付けられる。具体的には、スリーブ７１には、スリーブ側フランジ７１Ａが設けられており、このスリーブ側フランジ７１Ａにバルブ側ボルト６２が締結される。これにより、第２のフランジ５３Ｄは、スリーブ７１に面接触している。すなわち、本実施形態では、オイル制御バルブ２１における制御配管５３の接続部分が「規定接続部分」の一例に相当する。なお、図６における二点鎖線は、スリーブ７１内で進退移動するスプール７２を表している。

なお、図５（ｂ）及び図６に示すように、制御配管５３は、筒状をなす配管本体５３Ａと、配管本体５３Ａの一端部に固定されている接続部材５３Ｂとを有している。本実施形態では、配管本体５３Ａの他端部が、ケーシング部材３３の開口部４１１内に挿入される第１の端部５３１である。一方、接続部材５３Ｂの先端部が、スリーブ７１の制御ポート７１１内に挿入される第２の端部５３２である。そして、スリーブ７１内は、接続部材５３Ｂ内を介して配管本体５３Ａ内と連通している。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
図４（ｂ）に示すように、制御配管５３の第１の端部５３１の外周面と、ケーシング部材３３における開口部４１１の周壁との間には隙間が介在している。また、ケーシング部材３３に第１のフランジ５３Ｃが面接触しているものの、第１のフランジ５３Ｃとケーシング部材３３との間には僅かな隙間が介在している。制御油室４１内のオイルの温度が比較的低温である場合、オイルの粘度が比較的高い。そのため、第１のフランジ５３Ｃとケーシング部材３３との間の僅かな隙間を介して制御油室４１内のオイルが外部に漏れ出ることはない。

また、図６に示すように、制御配管５３の第２の端部５３２の外周面と、スリーブ７１における制御ポート７１１の周壁との間には隙間が介在している。また、スリーブ７１に第２のフランジ５３Ｄが面接触しているものの、第２のフランジ５３Ｄとスリーブ７１との間には僅かな隙間が介在している。制御油室４１内及びオイル制御バルブ２１内のオイルの温度が比較的低温である場合、オイルの粘度が比較的高い。そのため、第２のフランジ５３Ｄとスリーブ７１との間の僅かな隙間を介して制御配管５３内及びオイル制御バルブ２１内のオイルが外部に漏れ出ることはない。

その結果、オイルの温度が比較的低温である場合、ケーシング部材３３における制御配管５３との接続部分、及び、スリーブ７１における制御配管５３との接続部分から外部へのオイルの漏出が抑制される。これにより、オイル制御バルブ２１から制御油室４１へのオイルの供給を停止して制御油室４１の内圧の保持を図っているときに、制御油室４１の内圧が低下することを抑制できる。その結果、制御油室４１の容積の変化を抑制でき、ひいてはオイルポンプ３０におけるオイルの吐出圧の制御性の低下を抑制することができる。

一方、内燃機関内を循環するオイルの温度が高くなると、制御油室４１内、制御油室４１内及びオイル制御バルブ２１内のオイルの粘度が低くなる。例えばオイル制御バルブ２１から制御油室４１へのオイルの供給を停止して制御油室４１の内圧の保持を図っている状況下で制御油室４１内、及び制御油室４１に繋がっている部分の圧力が高くなると、上記各接続部分内の圧力によって、第１のフランジ５３Ｃとケーシング部材３３との間の僅かな隙間、及び、第２のフランジ５３Ｄとスリーブ７１との間の僅かな隙間が押し広げられる。特に、各フランジ５３Ｃ，５３Ｄのうち、周方向においてボルト６１，６２とは異なる位置の部分が変形し、上記の僅かな隙間が押し広げられる。

すると、図７に矢印で示すように、温度上昇によって粘度の低くなった制御油室４１のオイルが、第１のフランジ５３Ｃとケーシング部材３３との間の僅かな隙間を介して外部に漏れ出る。また、図８に矢印で示すように、温度上昇によって粘度の低くなった制御配管５３内やオイル制御バルブ２１内のオイルが、第２のフランジ５３Ｄとスリーブ７１との間の僅かな隙間を介して外部に漏れ出るようになる。その結果、制御油室４１の内圧の上昇が抑制され、制御油室４１の容積の拡大が抑制される。これにより、オイルポンプ３０におけるオイルの吐出圧の低下を抑制することができる。

なお、こうしたオイルの漏出によって制御油室４１内及び制御油室４１に繋がっている部分の圧力が低くなると、第１のフランジ５３Ｃとケーシング部材３３との間の僅かな隙間、及び、第２のフランジ５３Ｄとスリーブ７１との間の僅かな隙間が押し広げられた状態が解消される。その結果、制御油室４１内及び制御油室４１に繋がっている部分から外部へのオイルの漏出が抑制され、制御油室４１の内圧が保持されるようになる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第１のフランジ５３Ｃが１本のポンプ側ボルト６１によってケーシング部材３３に取り付けられているのであれば、第２のフランジ５３Ｄを、複数本のバルブ側ボルト６２によってスリーブ７１に取り付けるようにしてもよい。この場合、温度上昇によってオイルの粘度が低い状況下で制御油室４１内及び制御油室４１に繋がっている部分の圧力が高くなった場合、第２のフランジ５３Ｄとスリーブ７１との間からオイルが外部に漏れ出ることが抑制されるものの、第１のフランジ５３Ｃとケーシング部材３３との間からオイルを外部に漏出させることができる。

・第２のフランジ５３Ｄが１本のバルブ側ボルト６２によってスリーブ７１に取り付けられているのであれば、第１のフランジ５３Ｃを、複数本のポンプ側ボルト６１によってケーシング部材３３に取り付けるようにしてもよい。この場合、温度上昇によってオイルの粘度が低い状況下で制御油室４１内及び制御油室４１に繋がっている部分の圧力が高くなった場合、第１のフランジ５３Ｃとケーシング部材３３との間からオイルが外部に漏れ出ることが抑制されるものの、第２のフランジ５３Ｄとスリーブ７１との間からオイルを外部に漏出させることができる。

２０…オイル供給装置、２１…オイル制御バルブ、３０…オイルポンプ、３３…ケーシング部材、４１…制御油室、４１１…開口部、５３…制御配管、５３１…第１の端部、５３２…第２の端部、５３Ｃ…第１のフランジ、５３Ｄ…第２のフランジ、６１，６２…ボルト、７１…スリーブ、７１１…制御ポート。

Claims

内部に制御油室が区画されているケーシング部材を有し、前記制御油室の容積が大きいほどオイルの吐出圧が低くなるように構成されているオイルポンプと、
制御配管を通じて前記制御油室のオイルの給排を調整するオイル制御バルブと、を備え、
前記ケーシング部材における前記制御配管との接続部分、及び、前記オイル制御バルブにおける前記制御配管との接続部分の少なくとも一方を規定接続部分とした場合、
前記規定接続部分には前記制御配管の端部が挿入される貫通孔が設けられ、前記制御配管にはボルトによって前記規定接続部分に取り付けられるフランジが設けられ、
前記制御配管の端部の外周面と前記貫通孔の周壁との間には隙間が介在しており、前記フランジと前記規定接続部分との間には隙間が介在しており、
前記フランジは、前記制御油室内のオイルの圧力によって前記隙間が押し広げられるように変形可能になっており、
前記隙間が押し広げられた状態では、前記制御油室のオイルが前記隙間を介して外部に漏出可能である
オイル供給装置。