(57)【要約】【課題】簡素な構造によりオイルを圧送可能なオイルポンプを提供する。【解決手段】クランクケース２０に設けられるカムシャフト４０と、カム４３に追従して往復運動し、動弁へ駆動力を伝達するタペット６０とを有するエンジン１に設けられるオイルポンプを、タペットに設けられたピストン７０と、ピストンが挿入されるシリンダ２４と、オイルをシリンダに導入する吸入油路２５，２６と、オイルをシリンダから排出する吐出油路２７，２８と、カムシャフトの回転と連動して回転する弁体４４を有し、ピストンがシリンダから引き出される方向へ移動する際に吸入油路を連通させかつ吐出油路を遮断し、ピストンがシリンダに押し込まれる方向に移動する際に供給油路を遮断しかつ吐出油路を連通させるロータリバルブとを備える構成とする。【選択図】図２
2016070073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースに設けられ動弁を駆動するカムを有するカムシャフトと、
前記カムのカム面に追従して往復運動し、動弁へ駆動力を伝達するタペットと
を有するエンジンに設けられるオイルポンプであって、
前記タペットに設けられたピストンと、
前記ピストンが挿入されるシリンダと、
オイルを前記シリンダに導入する吸入油路と、
前記オイルを前記シリンダから排出する吐出油路と、
前記カムシャフトの回転と連動して回転する弁体を有し、前記ピストンが前記シリンダから引き出される方向へ移動する際に前記吸入油路を連通させかつ前記吐出油路を遮断し、前記ピストンが前記シリンダに押し込まれる方向に移動する際に前記供給油路を遮断しかつ前記吐出油路を連通させるロータリバルブと
を備えるオイルポンプ。
【請求項２】
前記シリンダは、前記タペットを構成する材料よりも比重が軽い樹脂材料によって中央部に前記タペットの外周面部が挿入される開口を有する円筒状に形成されること
を特徴とする請求項１に記載のオイルポンプ。
【請求項３】
前記ピストンは、前記シリンダ内の油圧増加に応じて軸方向寸法が圧縮される方向に弾性変形すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオイルポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン内においてオイルを潤滑が必要な箇所へ圧送するオイルポンプに関し、特に簡素な構造によりオイルを圧送可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器、発電機、ガーデニング用機器等の各種機器に駆動用動力源として搭載される汎用エンジンの潤滑は、従来はクランクケース下部に貯留されたオイルを飛沫として掻き上げる飛沫潤滑が一般的であった。
しかし、このような飛沫潤滑は、多量のオイルミストを発生させるため、ブローバイガスを気液分離して排出するブリーザの構造が複雑化する傾向にあった。
また、一部のオイルミストがブローバイガスとともに排出されてオイル消費量が増加したり、オイルが燃焼されることによって排ガスの性状が悪化することも問題となる。
【０００３】
このような問題に対処するため、汎用エンジンにおいても、ピストン裏側のオイルジェットや各摺動部などの必要箇所へ、オイルポンプによってオイルを圧送する強制潤滑とすることが要望されている。
汎用エンジンにおいて強制潤滑を採用し、各部に最適にオイルを供給することによって、オイル飛沫が過剰に生成されることを抑制し、ブリーザシステムを簡略化することも可能となる。
一方、汎用エンジンは低コスト化、構造の簡素化も強く求められることから、極力簡素な構成によって強制潤滑を可能とすることが要望されている。
【０００４】
エンジンのオイルポンプの簡素化に関する従来技術として、例えば特許文献１、２には、自動車用エンジンの吸排気バルブを駆動するタペットの往復運動を利用してオイルの吸引、吐出を行うとともに、油路に逆止弁を設けてオイルの逆流を防止したオイルポンプが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平  ２−  ３１３１３号公報
【特許文献２】実開平  ２−  ３１３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載された技術のように、オイルの逆流防止のために逆止弁を設ける構造とした場合、弁体や付勢手段等の部品点数が増加して製造、組立が煩雑となり、コストや重量も増加してしまうため、コスト等の制約が厳しい汎用エンジンに適用することは困難である。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、簡素な構造によりオイルを圧送可能なオイルポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、クランクケースに設けられ動弁を駆動するカムを有するカムシャフトと、前記カムのカム面に追従して往復運動し、動弁へ駆動力を伝達するタペットとを有するエンジンに設けられるオイルポンプであって、前記タペットに設けられたピストンと、前記ピストンが挿入されるシリンダと、オイルを前記シリンダに導入する吸入油路と、前記オイルを前記シリンダから排出する吐出油路と、前記カムシャフトの回転と連動して回転する弁体を有し、前記ピストンが前記シリンダから引き出される方向へ移動する際に前記吸入油路を連通させかつ前記吐出油路を遮断し、前記ピストンが前記シリンダに押し込まれる方向に移動する際に前記供給油路を遮断しかつ前記吐出油路を連通させるロータリバルブとを備えるオイルポンプである。
これによれば、タペットに設けられたピストンが挿入されるシリンダを形成し、シリンダへの供給油路及びシリンダからの吐出油路の連通、遮断を、カムシャフトと連動するロータリバルブで切り替えることによって、簡素な構成によってオイルを圧送可能なオイルポンプを構成することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記シリンダは、前記タペットを構成する材料よりも比重が軽い樹脂材料によって中央部に前記タペットの外周面部が挿入される開口を有する円筒状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のオイルポンプである。
これによれば、樹脂製の別体部品であるピストンをタペットに取り付けることによって、動弁駆動系部品を軽量化して追従性を向上し、バルブサージング等の発生を防止することができる。
また、吸排気それぞれのタペットのうち、シリンダが設けられる側（オイルポンプとして利用される側）のタペットにのみ別部品のピストンを装着することによって、吸排気側のタペットの部品を共通化することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記ピストンは、前記シリンダ内の油圧増加に応じて軸方向寸法が圧縮される方向に弾性変形することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオイルポンプである。
これによれば、ピストンがオイルから受ける入力で弾性変形することによって、シリンダ内の油圧が急激に変化することを防止し、吐出圧力の脈動を抑制するとともにオイルポンプの耐久性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、簡素な構造によりオイルを圧送可能なオイルポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用したオイルポンプの実施例１を有する汎用エンジンにおけるオイルポンプ周辺の構成を示す図である。
【図２】図１のオイルポンプの動作を示す図である。
【図３】本発明を適用したオイルポンプの実施例２におけるピストンの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、簡素な構造によりオイルを圧送可能なオイルポンプを提供する課題を、クランクケースに設けられカムシャフトの回転に応じて往復運動するタペットにピストンを設けるとともに、カムシャフトの一部に形成されたロータリバルブによって供給油路、吐出油路の連通、遮断を切り替えることによって解決した。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明を適用したオイルポンプの実施例について説明する。
実施例のオイルポンプは、例えば、クランクケース内に収容されクランクシャフトにより駆動されるカムシャフトによって、シリンダヘッドに設けられた吸排気バルブを駆動するＯＨＶの汎用エンジンに設けられるものである。
図１は、実施例１のオイルポンプを有する汎用エンジンにおけるオイルポンプ周辺の構成を示す図であって、カムシャフト及びタペットの中心軸を含む平面で切って見た断面図である。
【００１４】
エンジン１は、シリンダ１０、クランクケース２０、ベアリングカバー３０、カムシャフト４０、吸気側タペット５０、排気側タペット６０、ピストン７０等を有して構成されている。
【００１５】
シリンダ１０は、クランクケース２０から突き出して形成され、図示しないピストンが挿入される円筒内面状のシリンダボアが形成された部分である。
シリンダ１０の外周面には、冷却用のフィン１１が複数形成されている。
また、シリンダ１０には、図示しないシリンダヘッドの締結に用いられるボルト穴１２が形成されている。
シリンダヘッドは、シリンダ１０のクランクケース２０とは反対側の端部に取り付けられ、燃焼室、点火栓、吸気ポート、排気ポート、及び、これら各ポートを所定のバルブタイミングで開閉する吸気バルブ、排気バルブなどを有する。
【００１６】
クランクケース２０は、エンジン１の出力軸である図示しないクランクシャフト等が収容されるケース状の部分である。
シリンダ１０及びクランクケース２０は、例えばアルミニウム系合金の鋳造によって一体に形成され、その後、必用な箇所に機械加工を施して製作されている。
クランクケース２０のクランク軸方向における一方の端部（図１における右側の端部）は開口しており、ベアリングカバー３０によって閉塞される。
【００１７】
クランクケース２０は、カムシャフト保持部２１、吸気側タペット保持部２２、排気側タペット保持部２３、シリンダ部２４、油路２５〜２８等が形成されている。
カムシャフト保持部２１は、カムシャフト４０のベアリングカバー３０側とは反対側の端部である弁体部４４が挿入され、回転可能に支持されるカップ状の凹部である。
カムシャフト保持部２１は、カムシャフト４０の弁体部４４がロータリバルブの弁体として機能する際のバルブボディとしての機能を有し、油路２５〜２８とそれぞれ連通して構成されている。
【００１８】
吸気側タペット保持部２２及び排気側タペット保持部２３は、それぞれ吸気側タペット５０及び排気側タペット６０を、カムシャフト４０の中心軸と直交する方向（図１における上下方向）に往復運動可能に支持する部分である。
吸気側タペット保持部２２及び排気側タペット保持部２３は、それぞれ吸気側タペット５０及び排気側タペット６０の軸部５１，６１の外周面が挿入され案内される貫通穴状に形成されている。
【００１９】
シリンダ部２４は、排気側タペット６０に取り付けられるピストン７０が挿入される部分である。
シリンダ部２４は、排気側タペット保持部２３のカムシャフト４０側の端部近傍を部分的に拡径して構成されている。
シリンダ部２４は、中心軸方向に沿って一様な内径を持つシリンダボアを有し、ピストン７０はそのカムシャフト４０側の開口から挿入される。
シリンダ部２４の内周面は、ピストン７０の外周面と摺動可能となっている。
【００２０】
油路２５は、クランクケース２０の下部に設けられたオイル溜まりに貯留されたオイル（潤滑油）を吸引して、カムシャフト保持部２１の内部に導入するものである。
油路２５のカムシャフト保持部２１側の端部は、カムシャフト４０の端面近傍に形成される空間部内に連通している。
油路２６は、油路２５からカムシャフト保持部２１に導入されたオイルを、シリンダ部２４に導入するものである。
油路２６のカムシャフト保持部２１側の端部は、カムシャフト４０の端部近傍における外周面と対向して配置されている。
油路２５及び油路２６は、カムシャフト４０が所定の角度範囲にあるときに、カムシャフト４０の端部に形成された切欠部４５を介して連通し、その他の場合には遮断される（連通しない）ようになっている。
油路２６のシリンダ部２４側の端部は、シリンダ部２４の内周面部に開口している。
【００２１】
油路２７は、シリンダ部２４内からピストン７０によって押し出されたオイルを、カムシャフト保持部２１内に導入するものである。
油路２８は、油路２７からカムシャフト保持部２１に導入されたオイルを、潤滑が必要な箇所へ搬送する吐出路である。
油路２７及び油路２８のカムシャフト保持部２１側の端部は、カムシャフト保持部２１の内周面における軸方向中央部において、カムシャフト４０の中心軸に対してほぼ対称に配置されている。
油路２７及び油路２８のカムシャフト保持部２１側の端部は、それぞれ周方向における所定の範囲にわたって弁体部４４の外周面部にオイルを供給可能なよう形成されている。
カムシャフト４０が所定の角度範囲内にあるときに、油路２７及び油路２８は、カムシャフト４０に形成された連通孔４６を介して連通し、その他の場合には遮断されるようになっている。
【００２２】
ベアリングカバー３０は、クランクケース２０の開口を実質的に閉塞する蓋状の部材である。
ベアリングカバー３０は、カムシャフト４０の端部を回転可能に支持するベアリング３１、及び、クランクシャフトの端部を回転可能に支持する図示しないメインベアリングを保持する。
また、ベアリング３１の外側には、オイルの漏出を防止するオイルシール３２が設けられている。
【００２３】
カムシャフト４０は、クランクシャフトと連動してその１／２の速度で回転し、吸排気バルブを駆動する回転軸である。
カムシャフト４０のベアリングカバー３０側の端部は、ベアリング３１によって支持されている。
カムシャフト４０のカムシャフト保持部２１側の端部（弁体部４４）は、カムシャフト保持部２１を滑り軸受として回転可能に支持されている。
カムシャフト４０は、ドリブンギヤ４１、吸気カム４２、排気カム４３、弁体部４４、切欠部４５、連通孔４６等を有して構成されている。
【００２４】
ドリブンギヤ４１は、クランクシャフトに設けられたドライブギヤによって駆動されるものである。ドリブンギヤ４１は、ドライブギヤの２倍の歯数を有する。
【００２５】
吸気カム４２、排気カム４３は、カムシャフト４０の周上における一部が外径側に張り出したカムプロファイルを有する回転カムであって、所定のバルブタイミングにおいて吸気側タペット５０、排気側タペット６０をそれぞれ押圧し、吸排気バルブを開閉させるものである。
吸気カム４２、排気カム４３は、ドリブンギヤ４１側（ベアリングカバー３０側）から順次配列されている。
【００２６】
弁体部４４は、カムシャフト４０のベアリングカバー３０側とは反対側の端部に形成された円柱状の部分であって、カムシャフト保持部２１内に挿入される。
弁体部４４は、カムシャフト４０の回転に応じて、油路２５と油路２６との間の連通及び遮断、油路２７と油路２８との間の連通及び遮断を切り替えるロータリバルブの弁体として機能する。
【００２７】
弁体部４４には、切欠部４５、及び、連通孔４６が形成されている。
切欠部４５は、弁体部４４の周上一部における端面側から外周面側にかけて連通するよう形成された凹部である。
切欠部４５は、カムシャフト４０が、排気バルブのリフトが減少する（ピストン７０がシリンダ部２４から出る（引き抜かれる））方向に移動する所定の角度範囲にあるときに、油路２５と油路２６とを連通させて吸入油路を利用可能な状態とし、その他の場合には油路２５と油路２６とを遮断するよう構成されている。
【００２８】
連通孔４６は、弁体部４４の軸方向における中間部に、径方向に沿って形成された貫通穴である。
連通孔４６は、カムシャフト４０が、排気バルブのリフトが増加する（ピストン７０がシリンダ部２４に入る（押し込まれる））方向に移動する所定の角度範囲にあるときに、油路２７と油路２８とを連通させて吐出油路を利用可能な状態とし、その他の場合には油路２７と油路２８とを遮断するよう構成されている。
【００２９】
吸気側タペット５０、排気側タペット６０は、それぞれ吸気カム４２、排気カム４３のカム面、及び、図示しないバルブスプリングの反力によって駆動され、プッシュロッドＰ及び図示しないロッカアームを介して吸気バルブ、排気バルブをそれぞれ駆動するものである。
吸気側タペット５０、排気側タペット６０は、円柱状の軸部５１，６１のカムシャフト４０側の端部に、外径側に傘状に張り出して形成されたカムフォロワ部５２，６２を有して構成されている。
軸部５１，６１は、カムシャフト４０の中心軸と直交するように平行に配置されている。
軸部５１，６１と、カムフォロワ部５２，６２とは、例えば鉄系合金やアルミニウム系合金等の金属材料、又は、樹脂材料によって一体に形成されている。
軸部５１，６１のカムシャフト４０側とは反対側の端面には、プッシュロッドＰの端部が挿入される凹部が形成されている。
吸気側タペット５０、排気側タペット６０は、その軸部５１，６１を、クランクケース２０に形成された吸気側タペット保持部２２、排気側タペット保持部２３によって、軸方向に移動可能に支持されている。
【００３０】
ピストン７０は、シリンダ部２４内に挿入されて、シリンダ部２４へオイルを吸引、又は、シリンダ部２４からオイルを吐出する円筒状の部材である。
ピストン７０は、排気側タペット６０の材料よりも比重が軽量でかつ、弾性がある例えば樹脂系材料によって一体に形成されている。
ピストン７０は、中心軸付近に排気側タペット６０の軸部６１が圧入固定される貫通穴を有する。
ピストン７０のカムシャフト４０側の端部は、排気側タペット６０のカムフォロワ部６２と当接している。
ピストン７０のカムシャフト４０側と反対側の端部は、中心軸と実質的に直交する平面に沿って平坦に形成されている。
【００３１】
以下、上述した実施例１のオイルポンプの動作について説明する。
図２は、実施例１のオイルポンプの動作を示す図である。
図２（ａ）は、吸入時の状態を示し、図２（ｂ）は吐出時の状態を示している。
図２は、基本的にカムシャフトの回転軸を含む平面（図１と同様の平面）で切って見た状態を図示しているが、理解を容易にするため、排気カム周辺については軸方向から見た状態で図示している。
【００３２】
図２（ａ）に示す吸入時においては、排気バルブは開弁してリフトが最大となった後、リフトが減少している（閉じる方向に移動している）状態、すなわち、ピストン７０がシリンダ部２４から引き抜かれる方向に移動している状態である。
このとき、カムシャフト保持部２１においては、切欠部４５が油路２５と油路２６とを連通させる位置にあり、オイルは、図示しないオイル溜まりから、油路２５、切欠部４５、油路２６を順次経由してシリンダ部２４の内部に吸入される。
このとき、油路２７と油路２８とは、弁体部４４の外周面によって遮断された状態となっている。
【００３３】
これに対し、図２（ｂ）に示す吐出時においては、排気バルブはリフトが増加している（開く方向に移動している）状態、すなわち、ピストン７０がシリンダ部２４に押し込まれる方向に移動している状態である。
このとき、カムシャフト保持部２１においては、連通孔４６が油路２７と油路２８とを連通させる位置にあり、オイルは、シリンダ部２４内から、油路２７、連通孔４６、油路２８を順次経由して、エンジン１内において潤滑が必要な箇所に向け吐出される。
このような吸入状態、吐出状態は、エンジン１の運転中、カムシャフト４０の回転に応じて順次繰り返され、これによってエンジン１の各部にオイルを圧送することができる。
【００３４】
以上説明した実施例１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）排気側タペット６０に設けられたピストン７０が挿入されるシリンダ部２４をクランクケース２０に形成し、シリンダ部２４への供給油路である油路２５，２６及びシリンダ部２４からの吐出油路である油路２７，２８の連通、遮断を、カムシャフト４０に形成された弁体部４４を有するロータリバルブで切り替えることによって、簡素な構成によってオイルを圧送可能なオイルポンプを構成することができる。
このため、コストの制約が厳しい汎用エンジンにおいても強制潤滑とすることが容易となり、エンジン内部で発生するオイルミスト量を飛沫潤滑に対して大幅に減少させ、オイル消費量を抑制し、排ガス性状も改善することができる。また、オイルミストを処理するブリーザシステムの簡素化も実現できる。
（２）樹脂製のピストン７０を排気側タペット６０に取り付けることによって、動弁駆動系部品を軽量化して追従性を向上し、バルブサージング等の発生を防止することができる。
また、排気側タペット６０にのみ別部品のピストンを装着することによって、吸気側タペット５０、排気側タペット６０の部品を共通化することができる。
【実施例２】
【００３５】
次に、本発明を適用したオイルポンプの実施例２について説明する。
実施例２において、上述した実施例１と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００３６】
図３は、実施例２のオイルポンプにおけるピストンの構成を示す模式図である。
実施例２のピストン７０は、中心軸方向（往復運動方向）における中間部分に、中心軸方向の圧縮荷重に対する剛性を低下させ、弾性変形し易くした低剛性部７１を設けたものである。
低剛性部７１においては、複数の円環状部７２を、中心軸方向に間隔を隔てて複数配置するとともに、各層の円環状部材７２を、連結部７３によって相互に連結して構成されている。
円環状部７２は、ピストン７０の中心軸と直交する平面に沿って形成された平板円盤状の部材である。
円環状部７２の中央部には開口が形成され、排気側タペット６０の軸部６１が挿入されている。
円環状部７２及び連結部７３は、ピストン７０の他部とともに弾性を有する樹脂系材料によって一体に形成されている。
【００３７】
連結部７３は、円環状部７２の外周縁部において、周方向に分散して複数配置されている。
ある円環状部７２の一方の面部から立設される連結部７３は、他方の面部から立設される連結部７３に対して、ピストン７０の周方向にオフセットして互い違いに配置されている。
このため、ピストン７０の冠面（図３における上面）に、シリンダ部２４内のオイルからの油圧が作用すると、各層の円環状部材７２が撓むことによって、ピストン７０は中心軸方向（図３における上下方向）に沿って圧縮される弾性変形を示す。
【００３８】
以上説明した実施例２によれば、上述した実施例１の効果と実質的に同様の効果に加え、ピストン７０がオイルから受ける入力で弾性変形することによって、シリンダ部２４内の油圧が急激に変化することを防止し、吐出圧力の脈動を抑制するとともにオイルポンプの耐久性を向上することができる。
【００３９】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
オイルポンプ及びエンジンを構成する各構成部材の構造、形状、材質、製法、配置、数量などは、実施例に限定されることなく適宜変更することができる。
例えば、実施例のエンジンはＯＨＶのものであったが、これに限らず、本発明はサイドバルブ（ＳＶ）のエンジンにも適用することができる。
また、実施例では、排気側タペットにピストンを設けているが、吸気側タペットに設けてもよい。
また、実施例ではカムシャフトの一部をロータリバルブの弁体として利用しているが、これに限らず、クランクシャフトの一部や、カムシャフトと連動する他の回転部材の一部を弁体として利用してもよい。
また、カムシャフトの角度位置に応じて油路を連通させるための構成も、実施例のような切欠部及び連通孔に限らず、適宜変更することが可能である。
さらに、ピストンの弾性変形を許容するための構成も特に限定されない。
【符号の説明】
【００４０】
１    エンジン
１０    シリンダ                    １１    フィン
１２    ボルト穴
２０    クランクケース              ２１    カムシャフト保持部
２２    吸気側タペット保持部        ２３    排気側タペット保持部
２４    シリンダ部                  ２５〜２８    油路
３０    ベアリングカバー            ３１    ベアリング
３２    オイルシール
４０    カムシャフト                ４１    ドリブンギヤ
４２    吸気カム                    ４３    排気カム
４４    弁体部                      ４５    切欠部
４６    連通孔
５０    吸気側タペット              ５１    軸部
５２    カムフォロワ部
６０    排気側タペット              ６１    軸部
６２    カムフォロワ部                Ｐ    プッシュロッド
７０    ピストン                    ７１    低剛性部
７２    円環状部                    ７３    連結部
【図１】
2016070073.tif 000003
【図２】
2016070073.tif 000004
【図３】
2016070073.tif 000005