(57)【要約】【課題】オイルを圧送するオイル供給源と、上記オイルによって潤滑される潤滑部と、上記オイル供給源と上記潤滑部との間を接続するオイル通路とを備えた内燃機関に装着される油圧脈動低減装置として、効率的に油圧脈動を低減することのできる油圧脈動低減装置を提供する。【解決手段】上記オイル通路の一部に一端が連通するよう内燃機関に固定されたスリーブと、上記スリーブに摺動可能に嵌挿されたプランジャと、上記プランジャをオイル通路連通端側へ付勢する付勢部材とからなることを特徴とする油圧脈動低減装置である。【選択図】          図２
2006307729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルを圧送するオイル供給源と、
上記オイルによって潤滑される潤滑部と、
上記オイル供給源と上記潤滑部との間を接続するオイル通路とを備えた内燃機関に装着される油圧脈動低減装置において、
上記オイル通路の一部に一端が連通するよう内燃機関に固定されたスリーブと、
上記スリーブに摺動可能に嵌挿されたプランジャと、
上記プランジャをオイル通路連通端側へ付勢する付勢部材と
からなることを特徴とする油圧脈動低減装置。
【請求項２】
上記内燃機関のクランク軸の軸受は上記オイルによって潤滑され、
上記油圧脈動低減装置はクランク軸の軸受に向かうオイル通路上に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の油圧脈動低減装置。
【請求項３】
上記油圧脈動低減装置は内燃機関の内部に設けられる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の油圧脈動低減装置。
【請求項４】
上記油圧脈動低減装置はクランク軸に関してシリンダと反対側のクランクケースカバーの内側に、スリーブ軸線をシリンダ軸線に対して傾斜させて装着される
ことを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３に記載の油圧脈動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の潤滑部にオイルを供給するオイルポンプから生じる油圧脈動をオイル通路側で低減する油圧脈動低減装置である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では潤滑部にオイルを供給するオイルポンプとしてトロコイドポンプが用いられることが多い。トロコイドポンプは、内ロータと外ロータの中心は互いに偏心しており、内ロータの歯数は外ロータの歯数より１枚少ないので、回転によってロータ間の空間が広がったり縮まったりしてポンプ作用を行う。１個のロータ間空間は、オイルを圧縮した状態で吐出口に臨むので吐出時に高圧オイルが吐出される。次のロータ間空間が吐出口に臨むとき再び高圧オイルが吐出される。高圧オイルの吐出と次の高圧オイルの吐出との間は低圧となる。これがロータの回転に伴って繰り返されるので、油圧の脈動が生じる。ポンプ吐出口における脈動は潤滑箇所に達する。内燃機関では、クランク軸軸受の潤滑が最も重要視される。高回転でオイルを圧送する内燃機関において、脈動の最大圧力と最小圧力との隔たりが大きい場合には、最小圧力時にも十分な内燃機関の潤滑を確保するために、従来はオイルポンプ容量を増加させる必要があった。このような設定を行うと、オイル供給量の無用な増加を生じ、また、摩擦の増加に伴うポンプ損失の増大をもたらす。
【０００３】
上記のような従来技術の課題を解消するために、油圧脈動を低減させる対策が考えられた。油圧脈動を低減させる従来の技術として、オイル通路に２個のオリフィスと、両オリフィス間に容積一定のダンパ室を設けて油圧脈動を低減する技術が示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】実開昭５７−４０６１２号公報（第２図）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来例のような脈動低減装置では、特に非圧縮性流体であるオイルの脈動を低減させる場合には、非常に大きい容積のダンパ室が必要となるので実用的ではない。また、オリフィスによって、脈動を低減させる場合には、ポンプ損失が増大する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、
オイルを圧送するオイル供給源と、
上記オイルによって潤滑される潤滑部と、
上記オイル供給源と上記潤滑部との間を接続するオイル通路とを備えた内燃機関に装着される油圧脈動低減装置において、
上記オイル通路の一部に一端が連通するよう内燃機関に固定されたスリーブと、
上記スリーブに摺動可能に嵌挿されたプランジャと、
上記プランジャをオイル通路連通端側へ付勢する付勢部材と
からなることを特徴とする油圧脈動低減装置
に関するものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の油圧脈動低減装置において、
上記内燃機関のクランク軸の軸受は上記オイルによって潤滑され、
上記油圧脈動低減装置はクランク軸の軸受に向かうオイル通路上に設けられる
ことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の油圧脈動低減装置において、上記油圧脈動低減装置は内燃機関の内部に設けられる
ことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、
請求項１、請求項２、または請求項３に記載の油圧脈動低減装置において、
上記油圧脈動低減装置はクランク軸に関してシリンダと反対側のクランクケースカバーの内側に、スリーブ軸線をシリンダ軸線に対して傾斜させて装着される
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によって、オイルの圧力が高くなったとき、付勢部材の付勢力に抗してプランジャが後退し、スリーブ内容積が増加して高圧オイルを受け入れるので、これによって圧力増加が防止される。オイルの圧力が低くなったときには、上記とは逆の作用によって、圧力減少が防止される。これによって、油圧脈動を低減させることが出来る。
従来、脈動によるオイル圧力高低差が大きい場合は、低圧状態を無くすために、ポンプ容量を大きくして過剰な圧力を供給する必要があったが、本発明によって脈動を無くすことができ、オイルポンプ容量を低減し、ポンプ損失を削減することが出来る。
本発明の油圧脈動低減装置においては、付勢部材の付勢力や付勢特性を内燃機関固有の脈動特性に合わせることが容易にできるから、最も効果的な脈動低減を行うことができる。
【００１１】
請求項２の発明によって、上記油圧脈動低減装置は、内燃機関の中で最も多くの潤滑油を必要とし、安定したオイル供給を必要とするクランク軸の軸受に向かうオイル通路上に設けられるので、オイル通路下流部で重畳する配管の弾性変形による高次周波数の影響も同時に低減することができ、クランク軸軸受に加わる油圧脈動を効率的に低減することが出来る。
【００１２】
請求項３の発明によって、上記油圧脈動低減装置は内燃機関の内部に設けられるので、油圧脈動低減装置自体を油密に形成する必要がなく、同装置の部品点数を削減することができる。
【００１３】
請求項４の発明によって、上記油圧脈動低減装置はクランク軸に関してシリンダと反対側のクランクケースカバーの内側に、スリーブ軸線をシリンダ軸線に対して傾斜させて装着される。シリンダと反対側のクランクケースカバーの内側は、デッドスペースであるので、デッドスペースを有効利用し内燃機関のコンパクト化を図ることができる。クランクケースカバーの下部に装着されるので、内燃機関の低重心化が図られる。また斜めに配置したことによって、内燃機関下部がコンパクトになるので、自動二輪車の場合は運転時のバンク角確保に都合が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の油圧脈動低減装置が適用されている直列４気筒内燃機関１の油圧系統図である。矢印Ｒは右方、矢印Ｌは左方を指している。図において、内燃機関の中心部にクランク軸２が設けられ、その上部に動弁機構のカム軸３が設けてある。クランクケースの中には上記クランク軸２に平行に、変速機のメイン軸４、シフトフォーク軸５、およびカウンタ軸６が設けてある。内燃機関１の下部には、オイルパン７が設けられ、その上方にオイルポンプ８が設けてある。このオイルポンプ８としては、一般にトロコイドポンプが用いられる。オイルポンプ８には、オイルパン７内のオイルを吸い上げるオイル吸入管９と、オイルを潤滑部へ送る吐出口10が設けてある。吐出口10に連なるオイル通路にはオイルフィルタ11とオイルクーラ12が設けてある。吐出口10に連なる上記オイル通路から分岐したオイル通路にリリーフバルブ26が設けてあり、オイルが所定吐出圧以上でオイル通路へ吐出された場合に余剰オイルをオイルパン７へ逃がすようになっている。
【００１５】
オイルクーラ12の出口に連なるオイル通路は、クランク軸右端につながるオイル通路13とクランク軸左端側を上方へ延びるオイル通路14に分かれる。上方へ延びるオイル通路14から分岐したオイル通路15はクランク軸左端につながっている。クランク軸の両端部につながるオイル通路13、15を経て供給されるオイルは、クランク軸２の端部からクランク軸内部へ延びるオイル通路を経て、クランク軸軸受やコンロッド大端部へ供給される。オイル通路14は更に上方へ伸び、そのオイルはカム軸３の軸受部16に供給される。オイル通路13、14には、ピストン裏面にオイルを噴射供給する噴射ノズル群17、18が設けてある。オイル通路14のカム軸３付近から分岐したオイル通路19には、ロッカーアームの摺動面等にオイルを噴射供給する噴射ノズル群20が設けてある。
【００１６】
オイル通路14から分岐したオイル通路21、および更に分岐したオイル通路22は、変速機軸の方へ伸び、そのオイルは、変速機のメイン軸４、シフトフォーク軸５、およびカウンタ軸６に供給され、そこからさらにそれぞれの軸受に供給される。オイルポンプ８の第２の吐出口23から延びるオイル通路24は変速機の方へ伸びている。このオイル通路24には変速歯車群にオイルを噴射供給する噴射ノズル群25が設けてある。クランク軸の左右端部のクランク軸入り口部のオイル通路には、それぞれ本発明の油圧脈動低減装置60が設けてある。
【００１７】
図２は上記クランク軸２の右端部付近の断面を後方から見た図である。矢印Ｒは右方、矢印Ｌは左方を指している。この内燃機関はシリンダ一体型のクランクケース30を備えている。図の上半部のピストン33が示されている部分がシリンダ29である。クランク軸２はクランクケース30にジャーナル軸受31を介して回転可能に支持されている。クランク軸２のクランクピン部32にはピストン33に連なるコンロッド34の大端部34ａが回転可能に接続されている。
【００１８】
クランク軸２の内部には各潤滑箇所へオイルを供給するためのオイル通路が穿設されている。軸端には軸端オイル通路35が設けられ、クランク軸２内部には、軸端オイル通路35に連なる斜めオイル通路36が左方へ延びている。斜めオイル通路36の開口部には鋼ボール37が圧入されて塞がれている。斜めオイル通路36のクランクピン部32には、コンロッド大端部34ａの内周へ向かう大端部オイル通路38が設けてある。クランク軸２の軸端部には、軸端オイル通路35からジャーナル軸受31へ向かう軸受オイル通路39が設けてある。クランク軸２の左側の軸端部にも同様な軸受オイル通路が設けてある。この内燃機関は４気筒内燃機関であるので、中間のジャーナル軸受には、クランク軸内の斜めオイル通路36に連通する図示していない軸受オイル通路が設けられている。
【００１９】
クランクケース30の外側面は右クランクケースカバー45に覆われている。右クランクケースカバー45のクランク軸軸端対向部に室状オイル通路46が設けてあり、図１に示したオイルポンプ８からオイル通路13を経て供給されるオイルは、上記室状オイル通路46の壁面に開口するオイル流入口47から室状オイル通路46へ供給される。オイル通路13は、図示していないが、右クランクケースカバー45の壁体内に設けられている。
【００２０】
上記室状オイル通路46からクランク軸２の内部オイル通路へオイルを供給する連通部材40が設けてある。連通部材40のクランク軸２側はねじ40ａを介してクランク軸軸端オイル通路35の端部に螺入固定され、連通部材40の右クランクケースカバー45側端部はシール部材48を介して室状オイル通路46の内側開口部に回転可能に挿入されている。上記連通部材40には、その軸線上に、両端が開放された連通オイル通路41が設けてあり、室状オイル通路46と軸端オイル通路35とを連通している。オイルポンプ８から供給され、オイル流入口47から室状オイル通路46に流入したオイルは、連通オイル通路41を経て、軸端オイル通路35および斜めオイル通路36へ供給され、更に、軸受オイル通路39からジャーナル軸受31へ、大端部オイル通路38から大端部34ａの内面へ供給される。
【００２１】
クランク軸２の右端部には、カム軸３を回転駆動するギヤトレーン50の一部が示されれている。クランクギヤ51はクランク軸２の端部にスプライン嵌合されて固定されている。クランクギヤ51の上方において、同クランクギヤ51に噛み合う第１中間ギヤ52はクランクケース30と右クランクケースカバー45とに支持された第１固定軸53にニードルベアリング54を介して回転可能に支持されている。第１中間ギヤ52の上方に、同第１中間ギヤ52に噛み合う第２中間ギヤ55が、クランクケース30に支持された第２固定軸56にボールベアリング57を介して回転可能に設けてある。ギヤトレーン50は更に上方へ連なり、図示していないが、カム軸３の端部のギヤに噛み合い、カム軸３を駆動する。室状オイル通路46に連なり上方へ伸びるオイル通路58からオイルが第１固定軸53の内部に供給され、第１固定軸53の外周へ連なるオイル通路53ａから外方へオイルが供給されてニードルベアリング54が潤滑される。クランクギヤ51に隣接してクランク軸端部に固定されているギヤは変速機のメイン軸を駆動するプライマリ駆動ギヤ59である。変速機関係の説明は省略する。
【００２２】
クランク軸２に対してシリンダ29やギヤトレーン50が設けてある側の反対側の右クランクケースカバー45の内面に、一端が室状オイル通路46に開口し、他端が右クランクケースカバーの内側空間61に開口する油圧脈動低減装置収納孔62が形成され、その中に油圧脈動低減装置60が収納固定されている。油圧脈動低減装置60は、両端が開放された円筒状スリーブ63と、同スリーブ63の中に軸線方向に摺動可能に嵌挿された有底円筒状のプランジャ64と、上記スリーブ63の右クランクケースカバーの内側空間61側の開口を塞ぐ位置に設けられた蓋65と、スリーブ63と蓋65の抜け落ちを防ぐＣ形クリップ66と、上記プランジャ64の底板64ａの内側と上記蓋65の内側との間に設けられ、プランジャ64を室状オイル通路46の側へ押すコイルばね67と、油圧脈動低減装置収納孔62とスリーブ63との間の隙間からのオイル漏れ防止用Ｏリング68とから構成されている。上記蓋65には中央に空気抜き孔65ａが設けてある。
【００２３】
クランク軸右端入り口のオイル通路に脈動が生じ、室状オイル通路46の油圧が高くなると、プランジャ底板64ａは高い油圧に押され、プランジャ64はコイルばね67の付勢力に抗して、蓋65の方へ移動する。この時、スリーブ63内のプランジャ底板64ａよりオイル通路側の容積が増加するので、オイルの高い圧力が緩和される。一方、スリーブ63内のプランジャ底板64ａと蓋65との間の容積は減少するので、この時の空気圧縮によるプランジャ64の移動の抵抗を無くすため、内部空気は空気抜き孔65ａから排出される。
【００２４】
上記とは逆に、室状オイル通路46の油圧が低くなると、プランジャ64は上記とは逆方向へ動き、室状オイル通路46へオイルを補うので、オイル圧力低減が緩和される。上述の、油圧の高低に応じたプランジャ64の動きによって、油圧の脈動が効果的に低減され、油圧は平均化される。
【００２５】
次に、クランク軸ジャーナル軸受への給油をクランク軸軸内オイル通路を経て行う内燃機関において、上記実施形態の油圧脈動低減装置を適用しない場合と適用した場合との効果の比較について述べる。図３は、油圧脈動低減装置を適用していない場合に関する実験結果図である。この図は、トロコイドポンプの回転速度（r/min）を逐次変更して、クランク軸の右端近くのオイル通路における瞬時油圧変動値（kPa）を検知し、１枚の図にまとめて示したものである。特定回転速度における瞬時油圧変動値は、微小サンプリングタイムの範囲内に検知された最大圧力（kPa）と最小圧力（kPa）との間を縦の線で結んで示してある。図は、個々の回転速度毎にそれぞれ独立の瞬時油圧変動値データを、回転速度軸上に密集して示してある。図の中央部を横切る白抜きの線は、油圧変動値の移動平均値である。この図から、油圧脈動低減装置を適用していない場合には、瞬時油圧変動幅が大きいことが解る。このため、油圧脈動低減装置を適用しない状態で、高回転でオイルを圧送する場合には、最小圧力時にも十分な内燃機関軸受部の潤滑を確保するために、オイルポンプ容量を増加させる必要がある。このような設定を行うと、オイル供給量の無用な増加を生じ、また、摩擦の増加に伴うポンプ損失の増大をもたらし、内燃機関性能上好ましくない。
【００２６】
図４は、上記と同じ内燃機関の、クランク軸右端近くのオイル通路に上記実施形態の油圧脈動低減装置を設置した場合の実験結果図であり、トロコイドポンプの回転速度（r/min）を逐次変更して、オイル通路における瞬時油圧変動値（kPa）を検知し、１枚の図にまとめて示したものである。特定回転速度における瞬時油圧変動値は上記と同じ微小サンプリングタイムの範囲内に検知された最大圧力（kPa）と最小圧力（kPa）との間を縦の線で結んで示してある。図の中央部を横切る白抜きの線は、油圧変動値の移動平均値である。この図から、本実施形態の油圧脈動低減装置を設置した場合には、瞬時油圧変動幅が非常に小さくなることが解る。最小油圧も十分高いので、オイルポンプ容量を増加させる必要がなく、むしろ、オイルポンプ容量を小さくして、油圧の平均値を下げ、オイルポンプの小型化を図ることができる。
【００２７】
以上詳述した本発明の油圧脈動低減装置においては、次に示す効果がもたらされる。
（１）本発明によって脈動を無くすことができ、オイルポンプ容量を低減し、ポンプ損失を削減することが出来る。本発明の油圧脈動低減装置においては、付勢部材の付勢力や付勢特性を内燃機関固有の脈動特性に合わせることが容易にできるから、最も効果的な脈動低減を行うことができる。
（２）本発明の油圧脈動低減装置は、内燃機関の中で最も多くの潤滑油を必要とし、安定したオイル供給を必要とするクランク軸の軸受に向かうオイル通路上に設けられるので、クランク軸軸受に向かう油圧脈動を効率的に低減することが出来る。また、配管の弾性変形による高次周波数の影響も併せて低減することが出来る。上記実施形態においては、クランク軸軸受へ向かう給油は、クランク軸端部に連通するオイル通路を経由し、クランク軸内部オイル通路を経由して軸受へ給油される例を示したが、軸受へ給油するオイル通路をクランク軸内に形成せず、メインギャラリ等を介してクランクケース側に形成されたオイル通路から軸受の潤滑給油を行う場合もある。この場合は、メインギャラリに油圧脈動低減装置を設けても良い。この場合も、クランク軸軸端から給油する例と同様、軸受に向かう位置に油圧脈動低減装置が設けられることになるので、効果的に油圧脈動が低減される。
（３）上記油圧脈動低減装置は内燃機関の内部に設けられるので、油圧脈動低減装置自体を完全な油密に形成する必要がない。即ち若干の油漏れがあっても、オイルパンで回収されるので支障がない。このため、油圧脈動低減装置の部品点数を削減することができる。メインギャラリに油圧脈動低減装置を設ける場合も、内燃機関の内部に設けられるので、上記と同様な効果がある。
（４）上記油圧脈動低減装置はクランク軸に関してシリンダと反対側のクランクケースカバーの内側に、スリーブ軸線をシリンダ軸線に対して傾斜させて装着される。シリンダと反対側のクランクケースカバーの内側は、デッドスペースであるので、デッドスペースを有効利用し内燃機関のコンパクト化を図ることができる。クランクケースカバーの下部であるため、内燃機関の低重心化が図られる。また斜めに配置したことによって内燃機関の下部がコンパクトになるので、特に自動二輪車では運転時のバンク角確保に都合が良い。更に、斜め加工によって油圧脈動低減装置収納孔を形成するので、加工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の油圧脈動低減装置が適用されている直列４気筒内燃機関１の油圧系統図である。
【図２】上記クランク軸２の右端部付近の断面を後方から見た図である。
【図３】油圧脈動低減装置の適用していない場合の実験結果図であり、トロコイドポンプの回転速度を変えて、クランク軸右端近くのオイル通路における瞬時油圧の変動を記録した図である。
【図４】本発明の油圧脈動低減装置を適用した場合の実験結果図であり、トロコイドポンプの回転速度を変えて、クランク軸右端近くのオイル通路における瞬時油圧の変動を記録した図である。
【符号の説明】
【００２９】
２…クランク軸、８…オイルポンプ、13…オイル通路、15…オイル通路、30…クランクケース、31…ジャーナル軸受、35…軸端オイル通路、36…斜めオイル通路、39…軸受オイル通路、40…連通部材、41…連通オイル通路、45…右クランクケースカバー、46…室状オイル通路、47…オイル流入口、60…油圧脈動低減装置、61…右クランクケースカバーの内側空間、62…油圧脈動低減装置収納孔、63…スリーブ、64…プランジャ、64ａ…プランジャ底板、65…蓋、65ａ…空気抜き孔、66…Ｃ形クリップ、67…コイルばね、68…オイル漏れ防止用Ｏリング
【図１】
2006307729.tif 000003
【図２】
2006307729.tif 000004
【図３】
2006307729.tif 000005
【図４】
2006307729.tif 000006