JP4609397B2 - エンジンの潤滑装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの潤滑装置に関し、特にエンジンの長時間停止後の再始動時における潤滑性が考慮されたものに関する。

エンジンのクランク軸のメインジャーナルを支持する軸受の潤滑油は、エンジンの停止中にオイルパンに流れ落ちるため、長時間停止後の再始動時には、潤滑油を迅速に供給することが望ましい。この再始動時の潤滑を迅速に行うために、従来、オイルフィルタ取付け部を、オイルポンプ吐出口及びメインギャラリーよりも下方に配置する構造が提案されている（特許文献１）。この構成によれば、エンジン停止中にオイルフィルタ内に潤滑油が充満した状態が維持されるため、オイルフィルタ内の潤滑油がエンジン停止中に流れ落ちてしまう構成に比べて、再始動時に潤滑油をメインジャーナルに迅速に供給することができる。

実開平２‐１４７８０９号公報

しかしながら、この特許文献１の構成では、エンジン停止中において、メインギャラリー内の潤滑油がオイルフィルタあるいはメインジャーナル側に流出するため、オイルフィルタからメインジャーナルの軸受への潤滑油の供給には尚ある程度の遅延がある。特に軸受として転がり軸受を採用する場合には、プレーンメタルを用いたいわゆるジャーナル軸受を採用する場合に比べて潤滑油の流れ落ちが促進されるため、初期潤滑の一層の迅速化が要請される。

そこで本発明の目的は、再始動時への軸受への潤滑油供給を更に迅速化することにある。

本発明のエンジンの潤滑装置は、クランク軸のメインジャーナルを支持する軸受と、当該軸受に並行し前記軸受への潤滑油供給経路を構成するメインギャラリーと、を備えたエンジンの潤滑装置であって、エンジンの停止中における前記メインギャラリーからの潤滑油の流出を防止する手段と、メインギャラリーの最低点よりも上方に設けられた補充オイル貯留部と、補充オイル貯留部とメインギャラリーとを接続する補充通路と、補充通路を開閉するバルブと、バルブを冷間時に開くように駆動する駆動手段と、を更に備えたことを特徴とする。

本発明では、エンジンの停止中におけるメインギャラリーからの潤滑油の流出を防止する手段を備えたので、エンジンの長時間停止後の再始動時に、軸受への潤滑油供給を更に迅速に行うことが可能になる。また、駆動手段によって冷間時にバルブが開かれると、補充オイル貯留部の潤滑油が補充通路からメインギャラリーへ供給される。したがって、メインギャラリー内の潤滑油がエンジン停止後に何らかの理由で減少した場合にも、短時間のエンジン停止後に再始動する際に初期潤滑を促進することができる。
この駆動手段は、形状記憶材料からなる駆動部材を含むのが好適である。この場合には、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。

好ましくは、前記流出を防止する手段は、メインギャラリーと軸受とを接続するオイル流出路、およびメインギャラリーの上流側に接続されたオイル流入路を含み、これらオイル流出路、オイル流入路およびメインギャラリーがオイル貯留部を構成する。

また好ましくは、メインギャラリーの底部の最低点は、オイル流出路の底部の最高点、およびオイル流入路の底部の最高点よりも下方に配置されている。これらの場合には、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。なお本明細書における下方、上方、最高、最低、高さの各語はいずれも水平面からの距離を意味している。

好ましくは、オイル流入路の上流側にオイルフィルタが接続され、メインギャラリーの最低点は、オイル流入路に接続すべきオイルフィルタの排出口の最低点よりも下方に配置される。この場合には、両者がいずれもオイル流出路の底部の最高点よりも低い場合に、オイルフィルタの排出口の最低点とオイル流入路の底部の最高点とのうちいずれか高い方を、潤滑油を保持する際の油面とすることができ、保持量を増大することが可能となる。

好ましくは、オイルポンプからの潤滑油を受け取るオイルフィルタの流入口の最低点が、前記排出口の最低点より上方に配置され、メインギャラリーの底部の最低点は、オイル流出路の底部の最高点、およびオイルフィルタの流入口の最低点よりも下方に配置されている。エンジン停止中におけるメインギャラリー近傍の潤滑油の油面は、オイル流出路と軸受との接続部分と、オイルフィルタの流入口とのうちいずれか低い方になるため、オイルフィルタの流入口の最低点を排出口の最低点よりも上方としたことにより、当該油面を高くして、オイルフィルタの内部をオイル貯留部として利用でき、多量の潤滑油を保持することができる。

本発明の実施形態について、以下に図面に従って説明する。図１において、本発明の第１実施形態に係るエンジン１は、不図示の燃料噴射弁を有する４サイクルガソリンエンジンであり、クランク軸２を有する。クランク軸２は、不図示のコンロッドによって不図示のピストンに連結されている。クランク軸２は、そのメインジャーナルにおいて、メインキャップ３および軸受４によってクランク室５内に回転可能に保持されている。軸受４はニードルベアリングである。

クランクアッパーケース６ａおよびクランクロアケース６ｂにより、クランク室５が画成されている。クランクアッパーケース６ａには、メインギャラリー７が形成されている。メインギャラリー７は、軸受４への潤滑油供給経路を構成する。メインギャラリー７は、直状であって円形の断面を有し、クランク軸２と並行し且つ平行に配置されている。メインギャラリー７は、直状かつ断面円形のオイル流出路８によって、軸受４と接続されている。

オイル流出路８の底部の最高点８ａは、オイル流出路８と軸受４との接続部分４ａの最低点であり、メインギャラリー７の最低点７ａは、この最高点８ａよりも下方に配置されている。オイル流出路８は、その全体が、メインギャラリー７から最高点８ａに向かう単調な上り勾配となっている。

図２に示されるように、メインギャラリー７の上流側には、オイル流入路９が接続されている。オイル流入路９は断面円形であり、その上流側には、オイルフィルタ１０の排出口１１が接続されている。オイル流入路９の中間部には、シリンダヘッドＨ（図１参照）の内部に通じるヘッド側通路１２が分岐して接続されている。オイル流入路９の底部の最高点９ａと、オイルフィルタ１０の排出口の最低点１１ａは、互いに等しい高さに配置されており、また、メインギャラリー７の底部の最低点７ａは、これら最高点９ａ，最低点１１ａよりも下方に配置されている。オイル流出路８、オイル流入路９およびメインギャラリー７は、エンジン１の停止中におけるメインギャラリー７からの潤滑油の流出を防止するためのオイル貯留部を構成する。

メインギャラリー７の最低点７ａ、およびオイルフィルタ１０の排出口１１の最低点１１ａは、いずれもオイル流出路８の底部の最高点８ａよりも下方に配置されている。

オイルフィルタ１０の流入口１３には、オイルポンプ１４の吐出側が接続され、オイルポンプ１４の吸入側には吸入管１５が接続されている。吸入管１５の下端部にはストレーナが設けられ、このストレーナはクランクロアケース６ｂの底面であるオイルパン１６に臨まされている。

メインギャラリー７は、オイル流出路８およびオイル流入路９よりも大径であり、例えばメインギャラリー７の直径は８ｍｍ、オイル流出路８およびオイル流入路９の直径は４ｍｍである。

以上のとおり構成された本実施形態では、エンジン１の運転中にはオイルポンプ１４が動作し、これによって、吸入管１５、オイルフィルタ１０、オイル流入路９、メインギャラリー７、オイル流出路８およびヘッド側通路１２を含む潤滑油供給経路の全てが潤滑油２０で満たされ、且つこの潤滑油供給経路を通じた潤滑油の供給によって、エンジン１の各部が潤滑される。

そしてエンジン１が停止されると、オイルポンプ１４の停止に伴い、潤滑油供給経路内の潤滑油２０のうち流下可能な部分が、自由落下によってオイルパン１６へと流れ落ちる。ここで、本実施形態では、オイル流出路８、オイル流入路９およびメインギャラリー７がオイル貯留部を構成することとしたので、このオイル貯留部によって、エンジン１の停止中におけるメインギャラリー７からの潤滑油２０の流出が防止される。なお、本実施形態では、オイル流入路９の最高点９ａ、およびオイルフィルタ１０の排出口１１の最低点１１ａを互いに等しい高さとし、且つ両者をいずれもオイル流出路８の底部の最高点８ａよりも低くしたため、オイル貯留部に保持される潤滑油の油面の高さは、図１において符号Ｌ１で示したとおり、概ねオイル流入路９の最高点９ａおよびオイルフィルタ１０の排出口１１の最低点１１ａと等しい高さとなる。

以上のとおり、第１実施形態では、オイル流出路８、オイル流入路９およびメインギャラリー７によってオイル貯留部を構成させ、このオイル貯留部によって、エンジン１の停止中におけるメインギャラリー７からの潤滑油２０の流出を防止させたので、エンジン１の長時間停止後の再始動時には、メインギャラリー７を含む所定範囲内のオイル貯留部に保持された潤滑油２０が、きわめて短時間のうちに軸受４に供給され、潤滑油２０の供給を更に迅速化することができる。

また本実施形態では、エンジン１の停止中におけるメインギャラリー７からの潤滑油２０の流出を防止する手段として、オイル流出路８、オイル流入路９およびメインギャラリー７からなるオイル貯留部を採用し、かつメインギャラリー７の底部の最低点７ａを、オイル流出路８の底部の最高点８ａおよびオイル流入路９の底部の最高点９ａよりも下方に配置したので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。

また本実施形態では、メインギャラリー７の最低点７ａを、オイルフィルタ１０の排出口１１の最低点１１ａよりも下方に配置したので、両者がいずれもオイル流出路８の底部の最高点８ａよりも低い場合に、オイルフィルタ１０の排出口１１の最低点１１ａとオイル流入路９の底部の最高点９ａとのうちいずれか高い方を、潤滑油を保持する際の油面とすることができ、保持量を増大することが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３に示される第２実施形態は、オイルポンプ１４からの潤滑油２０を受け取るオイルフィルタ１１０の流入口１１３の最低点１１３ａを、排出口１１の最低点１１ａより上方に配置したものである。オイルフィルタ１１０の流入口１１３の最低点１１３ａは、オイル流出路８の底部の最高点８ａよりも低くされている。また、オイル流入路９の底面の最低点９ｂ、およびオイルフィルタ１１０の排出口１１の最低点１１ａは、メインギャラリー７の底部の最低点７ａよりも低くされているが、これら最低点９ｂ，１１ａはオイル流出路８の底部の最高点８ａよりも下方であれば、メインギャラリー７の底部の最低点７ａより上方であっても良い。この第２実施形態の残余の構成は、上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。

以上のとおり構成された第２実施形態では、オイルフィルタ１１０の流入口１１３の最低点１１３ａが、オイル流出路８の底部の最高点８ａよりも低くされているため、エンジン１０１の停止中におけるメインギャラリー７近傍の潤滑油２０の油面の高さは、図３において符号Ｌ２で示したとおり、概ねオイルフィルタ１０の流入口１１３の最低点１１３ａと等しい高さとなる。その結果、エンジン１の停止中には、オイルフィルタ１１０の内部のうち油面高さＬ２以下の領域にオイルが充満することになる。

以上のとおり、第２実施形態では、オイルフィルタ１１０の流入口１１３の最低点１１３ａを、排出口１１の最低点１１ａより上方に配置したので、オイルフィルタ１１０の内部をオイル貯留部として利用でき、多量の潤滑油を保持することができる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。図４に示される第３実施形態は、冷間時にメインギャラリーに供給するための潤滑油を貯留する補充オイル貯留部５１を備えている。補充オイル貯留部５１は、メインギャラリー７の最低点７ａよりも上方、具体的にはシリンダの上端面であってシリンダヘッドＨとの境界部に形成されている。補充オイル貯留部５１には、シリンダヘッドＨの内部を流れ落ちる潤滑油の一部が収容される。

補充オイル貯留部５１とメインギャラリー７とは、補充通路５２によって接続されている。補充通路５２は潤滑油の戻し通路を構成し、その中間部には、この補充通路５２を開閉するバルブ機構５３が配置されている。

図５に示されるように、バルブ機構５３は、弁座５４、弁体５５、バネ５６およびバネ座５７を含む。可動の弁体５５は弁座５４を開閉し、バネ５６は弁体５５を弁座５４に向けて常時付勢し、バネ座５７はバネ５６の基部を、補充通路５２内の固定位置に保持する。バネ５６は形状記憶材料からなり、常温またはエンジン２０１の冷間時の温度（例えば３０°Ｃ）では縮退して弁体５５と弁座５４との間に隙間が生じ、それ以上の温度とりわけエンジン２０１の温間時には伸張して弁体５５が弁座５４を閉鎖するように、その形状及び特性が設定されている。このような形状記憶材料としては、例えば形状記憶合金として知られるTi-Ni合金が好適であるが、他の金属およびその他の材料でもよく、またバイメタルなどの複合材料でもよい。この第３実施形態の残余の構成は、上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。なお、第３実施形態の構成を上記第２実施形態の装置に適用することも勿論可能である。

以上のとおり構成された第３実施形態では、エンジン２０１の運転中にはバネ５６が伸張して、弁体５５が弁座５４を閉鎖するので、シリンダヘッドＨの内部を流れ落ちる潤滑油が、補充オイル貯留部５１に収容される。そしてエンジン２０１の停止からある程度の時間（例えば２〜３時間）が経過し、エンジン２０１が常温または冷間時の温度になると、バネ５６が縮退して弁体５５と弁座５４との間に隙間が生じ、これによって、補充オイル貯留部５１から潤滑油がメインギャラリー７に供給される。

その結果、メインギャラリー７内の潤滑油がエンジン停止後に、何らかの理由（例えば、オイルフィルタ１０よりも上流側の潤滑油の流下に伴う引張り）で減少した場合にも、短時間のエンジン停止後に再始動する際に、初期潤滑を促進することができる。

なお、上記各実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。例えば、エンジンの停止中におけるメインギャラリーからの潤滑油の流出を防止する手段は、他の構成、例えばメインギャラリー７を接続部分４ａよりも下方に配置すると共に、メインギャラリーよりも上流側のオイル流入路の中途に電磁弁などのバルブを設けてこれをエンジン停止と同時またはその直前に閉じ、再始動と同時またはその直前に開く構成であってもよい。この場合には、メインギャラリー７の底部の最低点がオイル流入路の底部の最高点よりも下方である必要はない。

また、上記各実施形態では、クランク軸２のメインジャーナルを保持する軸受としてニードルベアリングを採用したが、本発明における軸受はプレーンメタルを用いたいわゆるジャーナル軸受など、他の種類の軸受であってもよい。

また、上記各実施形態におけるオイル流出路、オイル流入路およびメインギャラリーはいずれも直状かつ単調に上昇または下降する形状としたが、複数の直状部分の組合せからなる形状、曲線状、あるいは中途に最高点をもつ形状であってもよい。

また、上記第３実施形態では、補充オイル貯留部からの補充通路を開閉するバルブを駆動する駆動手段として、形状記憶材料からなるバネを採用したが、本発明における駆動手段としては、潤滑油の供給タイミングをエンジン停止時よりも遅延させて補充通路を冷間時に開くようにされた弁機構であればどのようなものでも採用でき、たとえば、ソレノイド等のアクチュエータによって電気的に駆動される電動式のものであってもよい。電動式の弁機構を採用する場合には、その開動作を制御するタイミングは温度に基づいて決定してもよいし、エンジン２０１が短時間の後に始動されることを予測できる何らかのパラメータ、例えばドアの開動作またはドアキーのアンロック動作を検出するドアセンサの検出値や、時刻に基づいて決定しても良く、そのような変形も本発明の範疇に属するものである。

本発明の第１実施形態に係るエンジンの潤滑装置の概略構成を示す正面図である。 第１実施形態の概略構成を示す側面図である。 第２実施形態の概略構成を示す側面図である。 第３実施形態の概略構成を示す正面図である。 第３実施形態における補充オイル貯留部、補充通路およびバルブ機構を示す正面図である。

符号の説明

１，１０１，２０１ エンジン
２ クランク軸
４ 軸受
７ メインギャラリー
７ａ，１１ａ 最低点
８ オイル流出路
８ａ，９ａ 最高点
９ オイル流入路
１０ オイルフィルタ
１１ 排出口
１３，１１３ 流入口
１４ オイルポンプ
２０ 潤滑油
５１ 補充オイル貯留部
５２ 補充通路
５３ バルブ機構
５６ バネ

Claims (6)

1. クランク軸のメインジャーナルを支持する軸受と、当該軸受に並行し前記軸受への潤滑油供給経路を構成するメインギャラリーと、を備えたエンジンの潤滑装置であって、
   エンジンの停止中における前記メインギャラリーからの潤滑油の流出を防止する手段と、
   前記メインギャラリーの最低点よりも上方に設けられた補充オイル貯留部と、
   前記補充オイル貯留部と前記メインギャラリーとを接続する補充通路と、
   前記補充通路を開閉するバルブと、
   前記バルブを冷間時に開くように駆動する駆動手段と、
   を更に備えたことを特徴とするエンジンの潤滑装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの潤滑装置であって、
   前記駆動手段は、形状記憶材料からなる駆動部材を含むことを特徴とするエンジンの潤滑装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの潤滑装置であって、前記流出を防止する手段は、前記メインギャラリーと前記軸受とを接続するオイル流出路、および前記メインギャラリーの上流側に接続されたオイル流入路を含み、これらオイル流出路、オイル流入路およびメインギャラリーがオイル貯留部を構成することを特徴とするエンジンの潤滑装置。
4. 請求項３に記載のエンジンの潤滑装置であって、
   前記メインギャラリーの底部の最低点は、前記オイル流出路の底部の最高点、および前記オイル流入路の底部の最高点よりも下方に配置されていることを特徴とするエンジンの潤滑装置。
5. 請求項４に記載のエンジンの潤滑装置であって、
   前記オイル流入路の上流側にオイルフィルタが接続され、前記メインギャラリーの最低点は、前記オイル流入路に接続すべき前記オイルフィルタの排出口の最低点よりも下方に配置されていることを特徴とするエンジンの潤滑装置。
6. 請求項３に記載のエンジンの潤滑装置であって、
   前記オイル流入路の上流側にオイルフィルタの排出口が接続され、
   オイルポンプからの潤滑油を受け取る前記オイルフィルタの流入口の最低点が、前記排出口の最低点より上方に配置され、
   前記メインギャラリーの底部の最低点は、前記オイル流出路の底部の最高点、および前記オイルフィルタの流入口の最低点よりも下方に配置されていることを特徴とするエンジンの潤滑装置。

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