JP2007064003A - 潤滑油供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オイルポンプの駆動負荷を低減しつつ軸受部や摺動部等の摩擦面に十分に潤滑油を供給することができる内燃機関の潤滑油供給装置を提供する。
【解決手段】 内燃機関の潤滑対象の構成要素に潤滑油を供給する潤滑油供給装置において、潤滑油を貯留するオイル溜り３０と、負圧を発生させる負圧発生手段３８と、上記負圧発生手段によって発生せしめられた負圧によって上記オイル溜りに貯留された潤滑油を吸い上げて潤滑対象の構成要素に供給する吸上げ供給手段３５、３６、３７とを具備する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、潤滑油供給装置に関する。

一般に、内燃機関では内燃機関内の各軸受部や摺動部に潤滑油が供給される。これにより、軸受部や摺動部等の摩擦面での流体潤滑を確保して、これら摩擦面での摩擦や磨耗を低減すると共に、摩擦面での冷却を促進することとしている。

このように内燃機関内の各軸受部や摺動部に潤滑油を供給するにあたっては、オイルパン等のオイル溜りに貯留された潤滑油をオイルポンプによって汲み上げると共に汲み上げられた潤滑油を内燃機関内の各軸受部や摺動部に圧送するようにしている。

特許文献１に記載の潤滑装置では、オイルパン内に貯留されている潤滑油をオイルポンプによって汲み上げ、汲み上げられた潤滑油をクランクシャフト系潤滑経路及び動弁系潤滑経路を介して内燃機関の各軸受部や摺動部に潤滑油を供給するようにしている。特に、この潤滑装置では、クランクシャフト系潤滑経路に流入する潤滑油の流量と動弁系潤滑経路に流入する潤滑油の流量との割合を調整する供給割合調整弁を有しており、オイルパン内に貯留されている潤滑油の量が少なくなった場合には供給割合調整弁を制御してクランクシャフト系潤滑油経路に流入する潤滑油の流量の割合を少なくするようにしており、これにより潤滑油消費量の多いクランクシャフト系構成要素への潤滑油の供給割合が少ないものとされ、潤滑油消費量が少量に抑えられる。

特開平５−１４９１２０号公報

ところで、内燃機関に用いられるオイルポンプの多くは、ベルト等を介して内燃機関のクランクシャフトに駆動される。このようにオイルポンプの駆動には内燃機関の出力の一部が利用されるため、潤滑油の汲み上げのためのオイルポンプの駆動負荷が大きくなると、内燃機関の出力に対する駆動損失が大きなものとなる。このため、内燃機関の出力に対する駆動損失を低減するという観点からは、オイルポンプの容量が小さくてオイルポンプの駆動負荷が小さいことが必要である。

一方、オイルポンプの容量を小さくしてオイルポンプの駆動負荷を小さくすると、オイルポンプによって汲み上げられる潤滑油の流量が少なくなり、軸受部や摺動部等の摩擦面に十分に潤滑油を供給することができなくなり、油膜切れ等により摩擦面での摩擦や磨耗が増大してしまう。

そこで、本発明は、オイルポンプの駆動負荷を低減しつつ軸受部や摺動部等の摩擦面に十分に潤滑油を供給することができる内燃機関の潤滑油供給装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明では、内燃機関の潤滑対象の構成要素に潤滑油を供給する潤滑油供給装置において、潤滑油を貯留するオイル溜りと、負圧を発生させる負圧発生手段と、上記負圧発生手段によって発生せしめられた負圧によって上記オイル溜りに貯留された潤滑油を吸い上げて潤滑対象の構成要素に供給する吸上げ供給手段とを具備する。
第１の発明によれば、オイルポンプを用いることなく負圧発生手段によって発生される負圧によって潤滑油の吸い上げが行われるため、オイルポンプの駆動負荷が低減される。また、オイルポンプではなく負圧を用いて内燃機関の潤滑対象の構成要素への潤滑油の供給が行われる。

第２の発明では、第１の発明において、クランク室内の潤滑対象の構成要素を潤滑するためのクランク室内用潤滑経路と、該クランク室内用潤滑経路とは別経路であって動弁系の潤滑対象の構成要素を潤滑するための動弁系用潤滑経路との二つの潤滑経路を具備し、上記吸上げ供給手段は動弁系用潤滑経路を介して動弁系の潤滑対象の構成要素に潤滑油を供給するためにのみ用いられる。
第２の発明によれば、吸上げ供給手段により動弁系の潤滑対象の構成要素に潤滑油が供給される。吸上げ供給手段では負圧により潤滑油の吸い上げ及び供給が行われ、負圧によって吸い上げ及び供給される潤滑油の流量は、通常、オイルポンプによって汲み上げ及び供給される潤滑油の流量よりも少ない。しかしながら、動弁系の潤滑対象の構成要素は潤滑条件がそれほど厳しくないため、吸上げ供給手段による潤滑油の吸い上げ及び供給によって十分に動弁系の潤滑対象の構成要素を潤滑することができる。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記吸上げ供給手段は、負圧発生手段によって発生せしめられる負圧の大きさを制御する負圧制御弁を具備し、該負圧制御弁によって負圧の大きさを制御することにより上記吸上げ供給手段から潤滑対象の構成要素に供給される潤滑油の量が制御される。

第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、上記負圧発生手段及びオイル溜りに連通する主通路と、該主通路から分岐して各潤滑対象の構成要素に向かって延びる分岐通路とを具備し、上記負圧発生手段によって発生せしめられた負圧が上記主通路に提供されているときにはこの負圧により分岐通路への分岐部よりも鉛直上方まで潤滑油が吸い上げられると共に、上記負圧発生手段によって発生せしめられた負圧の上記主通路への提供が中止せしめられると上記分岐部よりも鉛直上方まで吸い上げられていた潤滑油の少なくとも一部が上記分岐通路を介して各潤滑対象の構成要素に供給せしめられる。

第５の発明では、第４の発明において、上記主通路上であって上記分岐通路への分岐部よりも負圧発生手段側に、潤滑油の通過を防止する潤滑油通過防止部材が設けられる。

第６の発明では、第５の発明において、上記潤滑油通過防止部材は、上記主通路の軸線方向に移動可能な空間分離板を具備し、該空間分離板は上記負圧発生手段によって主通路に提供されている負圧に応じて移動する。

本発明によれば、オイルポンプの駆動負荷を低減しつつ、内燃機関の潤滑対象の構成要素、すなわち軸受部や摺動部等の摩擦面に十分に潤滑油を供給することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の潤滑油供給装置を備えた内燃機関の側面断面図であり、図２は図１のＡ部を拡大した側面断面図である。

図１を参照すると、１はオイルパン（オイル溜り）２上に固定されたシリンダブロック、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダヘッド、４はシリンダヘッド３上に固定されたシリンダヘッドカバー、５はシリンダブロック１とオイルパン２とにより画成されるクランク室、６はシリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー４とにより画成されるシリンダヘッド室をそれぞれ示す。クランクシャフト７はコネクティングロッド８およびピストンピン９を介して各ピストン１０に連結される。なお、ピストン１０の頂面とシリンダヘッド３の下壁面間には燃焼室１１が形成される。一方、シリンダヘッド室６内には動弁系機構１２が収容される。動弁系機構１２は吸気弁１３及び排気弁１４と吸気カムシャフト１５及び排気カムシャフト１６とを具備する。さらに、シリンダヘッド３内には吸気弁１３によって開閉される吸気ポート１７及び排気弁１４によって開閉される排気ポート１８が設けられる。

図１のＡ部の拡大図である図２を参照すると、シリンダヘッド１内にはバルブガイド挿入孔２１が形成され、このバルブガイド挿入孔２１内に吸気弁１３のバルブステム１３ａを案内するためのバルブガイド２２が圧入される。バルブガイド２２の頂部にはバルブガイドとバルブステム１３ａとの間に形成される環状の間隙をシールするためのシール部材２３が取付けられる。このシール部材２３はシリンダヘッド３に取付けられてもよい。また、バルブステム１３ａの頂部にはコッタを介してバルブリテーナ２４が取付けられる。バルブリテーナ２４とシリンダヘッド３との間には圧縮バネ２５が挿入され、この圧縮バネ２５の付勢力により吸気弁１３が閉弁方向に付勢されている。さらに、バルブステム１３ａの頂部と、吸気弁１３を駆動するための吸気カム１５ａとの間にはバルブリフタ２６が挿入される。バルブリフタ２６はシリンダヘッド３内に形成されたバルブリフタ案内孔２７により案内される。

吸気カム１５ａがバルブリフタ２７に作用するとバルブリフタ２６が吸気弁１３と共に下降せしめられ、斯くして吸気弁１３が開弁せしめられる。一方、吸気カム１５ａがバルブリフタ２６に作用しなくなるとバルブリテーナ２４に作用する圧縮バネ２５の付勢力によってバルブリフタ２６と吸気弁１３とが上昇せしめられ、斯くして吸気弁１３が閉弁せしめられる。なお、排気弁１４についても同様であるので説明を省略する。

さらに図２を参照すると、シリンダヘッド室６内の最も低い位置には凹部３０が形成される。この凹部３０はサブオイルパン（オイル溜り）、すなわち動弁系用潤滑油が貯留せしめられるオイルパンを構成し、以下サブオイルパンと称する。後述するように、吸気カム１５ａ、バルブリフタ２６等を潤滑した潤滑油はシリンダヘッド室６の壁面に沿いつつ流れてサブオイルパン３０内に集められることとなる。

図１に示す内燃機関では、二つの潤滑経路を備えている。すなわち内燃機関は、クランク室５内の潤滑対象構成要素、例えばクランクシャフト７、コネクティングロッド８、ピストン１０等を潤滑するためのクランク室内用潤滑経路と、シリンダヘッド室６内の動弁系機構１２を潤滑するための動弁系用潤滑経路とを具備している。

図３にはクランク室内用潤滑経路が示される。この図面において、実線は潤滑油がオイルポンプにより強制的に送られる潤滑油流れを示しており、これに対し破線は潤滑油が自然落下により流れる潤滑油流れを示している。

図３を参照すると、クランク室内用潤滑経路ではオイルパン２内の潤滑油がオイルストレーナを介して機関駆動式のオイルポンプにより汲み上げられる。オイルポンプから吐出された潤滑油は次いでオイルフィルタを介してクランクシャフト７に供給される。クランクシャフト７に供給された潤滑油の一部はオイルパン２に戻り、残りの潤滑油は次いでコネクティングロッド８に供給される。コネクティングロッド８に供給された潤滑油の一部はオイルパン２に戻り、残りの潤滑油は次いでピストン１０及びシリンダ壁に供給される。ピストン１０及びシリンダ壁に供給された潤滑油はオイルパン２に戻る。なお、オイルポンプとオイルフィルタ間には、例えばオイルポンプの下流が目詰まりしたときにオイルポンプから吐出された潤滑油をオイルパンに逃すリリーフバルブが設けられる。

一方、動弁系用潤滑経路については、通常、上述したクランク室内用潤滑経路と同様に、機関駆動式のオイルポンプ（以下、「サブオイルポンプ」と称す）が用いられ、サブオイルポンプによってサブオイルパン内の潤滑油が汲み上げられ、動弁系機構１２の各構成要素等に潤滑油が供給される。具体的には、サブオイルパン内の潤滑油がサブオイルポンプにより汲み上げられ、サブオイルポンプから吐出された潤滑油はカムシャフトのジャーナル軸受に供給される。カムシャフトのジャーナル軸受に供給された潤滑油は次いでカム、バルブリフタ、バルブステムに供給されて、その後サブオイルパンに戻される。

クランク室用潤滑経路は基本的にクランク室５内に配置されており、一方、動弁系用潤滑経路は基本的にシリンダヘッド室６内に配置されている。このため、クランク室用潤滑経路で用いられる潤滑油と動弁系用潤滑油経路で用いられる潤滑油とは基本的に混ざり合うことがなく、これら二つの潤滑経路で別の潤滑油を用いることができる。特に、動弁系用潤滑経路では粘度の高い潤滑油が用いられるのが好ましく、クランク室用潤滑経路では粘度の低い潤滑油が用いられるのが好ましい。このように各潤滑経路で異なる潤滑油を用いるようにすることで、内燃機関の運転に伴って生じる動弁系機構及びクランク室内機構（クランクシャフトやピストン）におけるフリクションを低減することができる。

また、互いに異なる潤滑経路を設けることによって動弁系用潤滑油経路の潤滑油の劣化を低減することができる。すなわち、クランク室内用潤滑経路の潤滑油は燃焼室１１内からクランク室５内に漏れ入るブローバイガスと接触し、それにより潤滑油中にカーボンが混入し易い。このカーボンを含んだ潤滑油は境界潤滑である動弁系機構の潤滑には適さない。このため、動弁系用潤滑経路の潤滑油と、クランク室用潤滑経路の潤滑油とが互いに共通であったり、または混合し合ったりすると動弁系用潤滑経路の潤滑油が早期に劣化することとなる。これに対し、潤滑経路を別のものとすることによりクランク室用潤滑経路で用いられる潤滑油と動弁系用潤滑油経路で用いられる潤滑油とは基本的に混ざり合うことがないため、動弁系用潤滑経路の潤滑油の劣化を低減することができる。

ところで、動弁系用潤滑経路について上述したようにサブオイルパン内の潤滑油を汲み上げるのにサブオイルポンプを用いると、内燃機関の出力の一部がサブオイルポンプを駆動するのに用いられるため、内燃機関の出力に対する駆動損失が大きくなる。また、サブオイルポンプを設けると製造コストの増大を招く。

そこで、本実施形態では、サブオイルポンプを用いることなく動弁系用潤滑経路における潤滑油の供給を行うこととしている。以下、図４〜図６を参照して、本実施形態における動弁系用潤滑経路の潤滑油の供給について詳細に説明する。

図４は、シリンダヘッド３を概略的に示す上面図であり、吸気カムシャフト１５の近傍のみが示されている。図４にはシリンダヘッド３上に固定されるシリンダヘッドカバー４が外された状態が示されている。図からわかるように、シリンダヘッド３には吸気カム１５ａを複数備えた吸気カムシャフト１５が設けられる。図４には４気筒の内燃機関用の吸気カムシャフト１５が示されている。本実施形態の内燃機関では各気筒あたり二つの吸気弁１３が設けられており、各吸気弁１３はそれぞれ一つの吸気カム１５ａによって開閉駆動せしめられる。吸気カムシャフト１５はタイミングチェーン等を介してクランクシャフト７に連結され、クランクシャフト７の回転に同期して回転せしめられる。特に、本実施形態では、クランクシャフト７の回転角度に対するカムシャフト１５の回転角度を連続的に変更して、吸気弁１３の位相角を変更することができる連続可変バルブタイミング機構（図示せず）を有する。

また、シリンダヘッド３上には吸気カムシャフト１５をシリンダヘッド３上に回転可能に繋止するためのカムキャップ３１が配置される。カムキャップ３１は、一つの気筒に対応する二つの吸気カム１５ａの間において吸気カムシャフト１５をシリンダヘッド３上に繋止するように配置される。カムキャップ３１はそれぞれ二本のボルト３２によってシリンダヘッド３に固定され、カムキャップ３１に対面するシリンダヘッド３の上面部分とカムキャップ３１の底面とは、吸気カムシャフト１５のジャーナル軸受３３（図５参照）を画成する。吸気カムシャフト１５は、これらジャーナル軸受３３に受容されると共にジャーナル軸受３３内で回転することができる。

ここで、本実施形態の動弁系用潤滑経路は、吸気カム１５ａ及びバルブリフタ２６に潤滑油を供給するためのカム供給機構３５と、ジャーナル軸受３３に潤滑油を供給するための軸受供給機構３６とを有する。

図５は、図４のラインＶ−Ｖに沿ったシリンダヘッド３の断面におけるカム供給機構３５を概略的に示した図である。カム供給機構３５は、主通路を画成するメインパイプ４０と分岐通路を画成する分岐パイプ４１とを有する。メインパイプ４０は、水平方向に延びることのないように配置され、本実施形態では鉛直方向に延びるように配置される。また、メインパイプ４０は、一方の端部でサブオイルパン３０に連通すると共に他方の端部で集合パイプ４２を介してバキュームスイッチングバルブ（以下、「ＶＳＶ」と称す）３７に連通する。分岐パイプ４１は、メインパイプ４０から分岐すると共に、その先端が各吸気カム１５ａ、バルブリフタ２６及び吸気カム１５ａとバルブリフタ２６との間の接触部のうちの少なくともいずれか一つに向けられる。特に、分岐パイプ４１はメインパイプ４０から水平方向よりも下方に向かって延びるように配置される。

メインパイプ４０のサブオイルパン３０側の端部（或いは、少なくともメインパイプ４０からの分岐パイプ４１の分岐部４１ａよりもサブオイルパン３０側のメインパイプ４０内）には、メインパイプ用逆止弁４３が設けられる。メインパイプ用逆止弁４３はサブオイルパン３０側の端部からＶＳＶ３７側の端部に向かって潤滑油が流れるのを許可するが、ＶＳＶ３７側の端部からサブオイルパン３０側の端部に向かって潤滑油が流れるのを禁止する。また、分岐パイプ４１には分岐パイプ用逆止弁４４が設けられる。分岐パイプ用逆止弁４４は、分岐部４１ａから吸気カム１５ａ等に向かって潤滑油が流れるのを許可するが、吸気カム１５ａ側から分岐部４１ａに向かって潤滑油が流れるのを禁止する。

メインパイプ４０と分岐パイプ４１とから構成されるカム供給機構３５は各吸気カム１５ａ毎に設けられる。そして、図４に示されたように全ての吸気カム１５ａに対応するカム供給機構３５のメインパイプ４０は集合パイプ４２により一つのＶＳＶ３７に連通せしめられる。すなわち、集合パイプ４２は、全てのカム供給機構３５のメインパイプ４０に連通していると共に、これら複数のメインパイプ４０を一つのパイプに集合させてＶＳＶ３７に連通させる。

ＶＳＶ３７には、集合パイプ４２に加えて、負圧発生装置３８と連通する負圧パイプ４５及び大気と連通する大気圧パイプ４６に連通されている。負圧発生装置３８は、例えばブレーキブースタ（図示せず）や負圧を利用して作動する負圧アクチュエータ等に負圧を提供するために従来から内燃機関に設けられている装置である。負圧発生装置３８としては、例えば、内燃機関として火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）が用いられている場合にはスロットル弁よりも下流側の吸気管が利用され、特にスロットル弁の開度が小さいときに大きな負圧が発生せしめられる。一方、内燃機関として圧縮自着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）が用いられている場合には内燃機関の出力を用いて負圧を発生させるバキュームポンプが利用される。

ＶＳＶ３７は、集合パイプ４２に提供される圧力、すなわちメインパイプ４０のＶＳＶ３７側の端部に提供される圧力を、負圧発生装置（負圧発生手段）３８によって生成された負圧と大気圧との間で切り換えることができる。すなわち、ＶＳＶ３７がオンになっているときにはメインパイプ４０のＶＳＶ３７側の端部の圧力が負圧とされ、一方、ＶＳＶ３７がオフになっているときにはメインパイプ４０のＶＳＶ３７側の端部の圧力が大気圧とされる。

このように構成されたカム供給機構３５では、以下のようにして吸気カム１５ａ及びバルブリフタ２６に潤滑油を供給する。まず、図５（ａ）に示したように、ＶＳＶ３７がオンにされると、メインパイプ４０のＶＳＶ３７側の端部の圧力が負圧とされる。このとき、メインパイプ４０内では上記負圧によりサブオイルパン３０側の端部からＶＳＶ３７側の端部に向かって、すなわち鉛直上方に向かって潤滑油が流れようとするためメインパイプ用逆止弁４３は開弁される。一方、分岐パイプ４１内では上記負圧により吸気カム１５ａ側から分岐部４１ａに向かって潤滑油が流れようとするため分岐パイプ用逆止弁４４は閉弁される。従って、ＶＳＶ３７がオンにされると分岐パイプ４１内の潤滑油は基本的に移動せず、一方、メインパイプ４０内では負圧によりサブオイルパン３０から潤滑油が鉛直上方へと吸い上げられる。本実施形態では、少なくともメインパイプ４０内の潤滑油の液面が分岐パイプ４１への分岐部４１ａよりも鉛直上方へ吸い上げられるまでＶＳＶ３７がオンにされる。

その後、図５（ｂ）に示したように、ＶＳＶ３７がオフにされると、メインパイプ４０のＶＳＶ３７側の端部の圧力が大気圧とされる。このとき、メインパイプ４０内では重力によりＶＳＶ３７側の端部からサブオイルパン３０側の端部に向かって潤滑油が流れようとするためメインパイプ用逆止弁４３は閉弁される。一方、分岐パイプ４１内では重力により分岐部４１ａから吸気カム１５ａ側に向かって潤滑油が流れようとするため分岐パイプ用逆止弁４４は開弁される。従って、ＶＳＶ３７がオフにされてもメインパイプ４０内の潤滑油はメインパイプ用逆止弁４３を介してサブオイルパン３０内に戻されることはない。一方、分岐パイプ４１では吸気カム１５ａ側の端部から吸気カム１５ａ及びバルブリフタ２６に潤滑油が供給される。特に、本実施形態では、ＶＳＶ３７がオンにされているときにメインパイプ４０内で分岐部よりも鉛直上方側に吸い上げられていた潤滑油は、ＶＳＶ３７がオフにされると基本的に全て吸気カム１５ａ及びバルブリフタ２６に供給される。

このように本実施形態によれば、カム供給機構３５及びＶＳＶ３７は、負圧発生手段によって発生せしめられた負圧によってサブオイルパン３０に貯留された潤滑油を吸い上げて潤滑対象の構成要素、すなわち吸気カム１５ａ及びバルブリフタ２６等に供給する吸上げ供給手段を構成する。また、ＶＳＶ３７の切換え周期を変更することにより吸気カム１５ａ等に供給される潤滑油の量を制御することができる。すなわち、ＶＳＶ３７の切換え周期が早いと供給される潤滑油の量が多くなり、逆にＶＳＶ３７の切換え周期が遅いと供給される潤滑油の量が少なくなる。

図６は、図４のラインＶＩ−ＶＩに沿ったシリンダヘッド３の断面における軸受供給機構３６を概略的に示した図である。軸受供給機構３６は、カムキャップ３１と対面するシリンダブロック３の部分に形成された鉛直方向に延びるブロック内孔４７と、カムキャップ３１内に形成された鉛直方向に延びるキャップ内孔４８とを有する。ブロック内孔４７とキャップ内孔４８とは、カムキャップ３１がシリンダブロック３上に固定されたときに整列するように形成される。ブロック内孔４７の下方にはサブオイルパン３０に連通する下方パイプ４９が設けられ、キャップ内孔４８の上方には上方パイプ５０が設けられる。上方パイプ５０は、一方の端部でキャップ内孔４８に連通すると共に他方の端部で集合パイプ５１を介してＶＳＶ３７に連通する。下方パイプ４９、ブロック内孔４７、キャップ内孔４８及び上方パイプ５０は、一方の端部でＶＳＶ３７に連通し且つ他方の端部でサブオイルパン３０に連通する主通路を画成する。

軸受供給機構３６は、さらに、シリンダブロック３及びカムキャップ３１内で上記主通路から分岐する分岐通路を画成する分岐孔５２を有する。分岐孔５２の先端はジャーナル軸受３３に連通している。すなわち、分岐孔５２の先端は、カムキャップ３１に対面するシリンダヘッド３の上面部分及びカムキャップ３１の底面の少なくともいずれか一方に連通している。

主通路（下方パイプ４９、ブロック内孔４７、キャップ内孔４８及び上方パイプ５０）と分岐孔５２とから構成される軸受供給機構３６は各カムキャップ３１毎に設けられる。そして、図４に示したように全てのカムキャップ３１に対応する軸受供給機構３６の主通路は集合パイプ５１により一つのＶＳＶ３７に連通せしめられる。すなわち、集合パイプ５１は全ての軸受供給機構３６の主通路に連通していると共に、これら複数の主通路を一つのパイプに集合させてＶＳＶ３７に連通させる。

また、本実施形態では、図４に示したように、軸受供給機構３６にはカム供給機構３５に連通されるＶＳＶ３７と同一のＶＳＶ３７が連通される。従って、ＶＳＶ３７は、集合パイプ５１に提供される圧力、すなわち主通路のＶＳＶ３７側の端部に提供される圧力を、負圧発生装置３８によって生成された負圧と大気圧との間で切り換えることができる。すなわち、ＶＳＶ３７がオンになっているときには主通路のＶＳＶ３７側の端部の圧力が負圧とされ、一方、ＶＳＶ３７がオフになっているときには主通路のＶＳＶ３７側の端部の圧力が大気圧とされる。

このように構成された軸受供給機構３６では、以下のようにしてジャーナル軸受３３に潤滑油を供給する。まず、ＶＳＶ３７がオンにされると、主通路のＶＳＶ３７側の端部の圧力が負圧とされる。このとき、主通路３７内では上記負圧によりサブオイルパン３０側の端部からＶＳＶ３７側の端部に向かって潤滑油が吸い上げられる。このとき、潤滑油が主通路を分岐孔５２への分岐部よりも鉛直上方にまで吸い上げられると、吸い上げられた潤滑油の一部が分岐孔５２を通ってジャーナル軸受３３に供給される。

その後、ＶＳＶ３７がオフにされると、主通路のＶＳＶ側の端部の圧力が大気圧とされる。このため、主通路内の潤滑油は重力によりサブオイルパン３０に向かって鉛直下方へと流れる。これと同時に、主通路内において分岐孔５２への分岐部よりも鉛直上方にまで吸い上げられていた潤滑油の一部は、分岐孔５２を介してジャーナル軸受３３に供給される。

このように本実施形態によれば、軸受供給機構３６及びＶＳＶ３７は、負圧発生装置３８によって発生せしめられた負圧によってサブオイルパン３０に貯留された潤滑油を吸い上げて潤滑対象の構成要素、すなわちジャーナル軸受３３等に供給する吸上げ供給手段を構成する。

なお、本実施形態では、カム供給機構３５に用いられるＶＳＶと軸受供給機構３６に用いられるＶＳＶとが同一とされているが、カム供給機構３５と軸受供給機構３６とでは別のＶＳＶを用いるようにしてもよい。この場合、一方のＶＳＶはカム供給機構３５に連通する集合パイプ４２に連通し、他方のＶＳＶは軸受供給機構３６に連通する集合パイプ５１に連通する。これにより、カム供給機構３５と軸受供給機構３６とで別のタイミングでＶＳＶの切換を行うようにすることができる。

或いは、軸受供給機構３６はＶＳＶに接続されなくてもよい。上述したように、主通路のＶＳＶ側の端部の圧力が負圧とされている間、ジャーナル軸受３３には分岐孔５２を介して潤滑油が供給される。従って、主通路のＶＳＶ側の端部の圧力が常に負圧であったとしても、すなわち負圧発生装置３８と主通路との間にＶＳＶを介さなくてもジャーナル軸受３３には潤滑油が供給される。このため、軸受供給機構３６は、連続的に又は断続的に負圧を発生させることができる負圧発生装置３８にさえ連通していれば、間にＶＳＶを介さなくても、すなわちＶＳＶに接続されなくてもよい。

また、軸受供給機構３６の下方パイプ４９に、メインパイプ用逆止弁と同様な逆止弁を設けてもよい。これにより、ＶＳＶ３７がオンにされて主通路のＶＳＶ側の端部の圧力が負圧とされると、逆止弁が開弁されて潤滑油が主通路内で鉛直上方へ吸い上げられ、その後ＶＳＶ３７がオフにされて主通路のＶＳＶ側の端部の圧力が大気圧とされると逆止弁が閉弁されて分岐部よりも鉛直上方に吸い上げられていた潤滑油が全て分岐孔５２を介してジャーナル軸受３３に供給されるようになる。

このように、本実施形態の動弁系用潤滑経路では、動弁系用潤滑経路用のオイルポンプを用いることなく潤滑油の吸い上げが行われる。従って、動弁系用潤滑経路及びクランク室内用潤滑経路の各潤滑経路毎にオイルポンプを用いて動弁系用潤滑経路及びクランク室内用潤滑経路のそれぞれの潤滑を行う場合に比べて、製造コストを低減することができる。

また、オイルポンプは、通常、内燃機関のクランクシャフトによって直接的にまたはベルト等を介して間接的に駆動される。従って、潤滑油を汲み上げるためのオイルポンプの駆動負荷が大きくなると、内燃機関の出力に対する駆動損失が大きなものとなる。本実施形態では、動弁系用潤滑経路用のオイルポンプが不要であるため、動弁系用潤滑経路用のオイルポンプが必要な従来の潤滑油供給装置に比べて内燃機関の出力に対する駆動損失を低減することができる。

さらに、本実施形態の動弁系用潤滑経路では、動弁系機構に対して潤滑油を供給するにあたってオイルポンプを利用せずに負圧を利用している。このため、オイルポンプを利用する場合にはオイルポンプによって潤滑油が圧送されるが、負圧を利用する本実施形態では負圧及び重力により潤滑油が送られる。このため、負圧を利用して潤滑油を供給する場合には、オイルポンプを利用して潤滑油を供給する場合と比べて、潤滑対象の構成要素に十分に満遍なく潤滑油が行き届かない可能性もある。

しかしながら、動弁系機構における潤滑条件は、内燃機関の他の部品、特にクランク室用潤滑経路によって潤滑油の供給が行われる潤滑対象の構成要素における潤滑条件に比べてそれほど厳しくない。これは、動弁系機構１２が収容されるシリンダヘッド室６内の温度が比較的低温であることや、シリンダヘッド室６内へのブローバイガスの混入が極めて少量であることによるものである。従って、本実施形態のように動弁系機構に対してオイルポンプを利用せずに負圧を利用して潤滑油の供給を行ったとしても動弁系機構を十分に潤滑することができる。

なお、上記説明においては、動弁系機構１２への潤滑油の提供として、吸気カムシャフト１５周りへの潤滑油の提供、すなわち吸気カム１５ａ及びそれに対応するバルブリフタ２６、及び吸気カムシャフト１５のジャーナル軸受３３への潤滑油の提供について説明したが、排気カムシャフト１５周りへの潤滑油の提供、すなわち排気カム及びそれに対応するバルブリフタ及び排気カムシャフト１６のジャーナル軸受３３への潤滑油の提供についても同様な構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、主通路の鉛直上方側の端部への負圧の提供を制御するためにオン・オフ弁であるＶＳＶが用いられているが、斯かる負圧の提供を制御することができれば他の弁を用いてもよい。このような弁としては、例えば、連続的に負圧を調整することができる電磁負圧調整弁が挙げられる。電磁負圧調整弁を用いれば、主通路の鉛直上方側の端部に提供される負圧の大きさを常に最適な値に制御することができ、これにより、ＶＳＶのようにオン・オフ切換え周期を調整することだけでなく、提供される負圧の大きさを調整することによっても潤滑対象の構成要素に供給される潤滑油の量を制御することができるようになる。

さらに、上記実施形態では、負圧発生手段によって発生せしめられた負圧によってオイル溜りに貯留された潤滑油を吸い上げて潤滑対象の構成要素に供給する吸上げ供給手段（カム供給機構、軸受供給機構及びＶＳＶ等）は、動弁系用潤滑経路を介して動弁系の潤滑対象の構成要素に潤滑油を供給するために用いられているが、クランク室内用潤滑経路を介してクランク室内の潤滑対象の構成要素に潤滑油を供給するために用いられてもよい。また、上記実施形態では、二つの潤滑経路を備えた内燃機関に吸上げ供給手段を用いているが、クランク室内用潤滑経路と動弁系用潤滑経路とが分かれていない一つの潤滑経路を備えた内燃機関に本発明の吸上げ供給手段を用いてもよい。この場合、サブオイルパンではなくオイルパンから潤滑油が吸い上げられることになる。

次に、図７を参照して本発明の第二実施形態の潤滑油供給装置について説明する。第二実施形態における潤滑油供給装置の構成は基本的に第一実施形態の潤滑油供給装置の構成と同様であるが、第二実施形態ではカム供給機構３５のメインパイプ４０内であって分岐パイプ４１への分岐部よりもＶＳＶ３７側、すなわち分岐部よりも鉛直上方に図７に示したような潤滑油通過防止装置５４が配置される。

潤滑油通過防止装置５４は、メインパイプ４０内に配置されたハウジング５５と、ハウジング５５内に収容された潤滑油通過防止部材５６とを有する。潤滑油通過防止部材５６は、液体（例えば、潤滑油）及び気体（例えば、空気）を通過させない材料で形成されていると共に、ベローズ状に構成されている。ベローズ状の潤滑油通過防止部材５６の一方の端部はハウジング５５に連結されると共に、他方の端部には空間分離板５６ａが連結される。従って、潤滑油通過防止部材５６のベローズの伸縮に伴って空間分離板５６ａがハウジング５５の軸線方向、すなわちメインパイプ４０の軸線方向に平行移動する。具体的には、潤滑油通過防止部材５６は、ハウジング５５内で、図７（ａ）に示したような延伸状態と図７（ｂ）に示したような収縮状態との間で変化する。潤滑油通過防止部材５６が延伸状態にあるときには空間分離板５６ａがハウジング５５内で鉛直上方側の位置にあり、空間分離板５６ａよりも鉛直下方側のハウジング５５内の空間が広くなる。一方、潤滑油通過防止部材５６が収縮状態にあるときには空間分離板５６ａがハウジング５５内で鉛直下方側の位置にあり、空間分離板５６ａよりも鉛直下方側のハウジング５５内の空間が狭くなる。

このように構成された潤滑油通過防止装置５４では、図５（ａ）に示したようにＶＳＶ３７がオンにされてメインパイプ４０のＶＳＶ３７側の端部の圧力が負圧にされると、空間分離板５６ａがＶＳＶ３７側に吸い上げられ、図７（ａ）に示したように潤滑油通過防止部材５６が延伸状態とされる。これにより、潤滑油通過防止装置５４よりもサブオイルパン３０側のメインパイプ４０内の圧力が低下せしめられるため、メインパイプ４０内においてサブオイルパン３０から潤滑油が鉛直上方に吸い上げられる。

一方、図５（ｂ）に示したようにＶＳＶ３７がオフにされてメインパイプ４０のＶＳＶ３７側の端部の圧力が大気圧にされると、空間分離板５６ａがサブオイルパン３０側に押し下げられて、図７（ｂ）に示したように潤滑油通過防止部材５６が収縮状態となる。すなわち、重力により潤滑油が鉛直下方に移動せしめられることにより空間分離板５６ａよりもサブオイルパン３０側のメインパイプ内の圧力が低下せしめられ、これに伴って空間分離板５６ａがサブオイルパン３０側に押し下げられる。このとき、図５（ｂ）に示したように潤滑油が分岐パイプ４１を介して吸気カム１５ａ等に供給される。

このように、メインパイプ４０内に潤滑油通過防止装置５４を設けてもカム供給機構３５は潤滑油通過防止装置５４を設けていない場合と同様に作動し、カム供給機構３５により潤滑油が吸気カム１５ａ等に供給される。

一方、潤滑油のミスト等がＶＳＶ３７や負圧発生装置３８等に侵入すると、これら装置３７、３８が正確に作動しなくなりこれら装置の信頼性が失われる虞がある。これに対して本実施形態によれば、潤滑油通過防止装置５４を設けたことにより潤滑油のミスト等は潤滑油通過防止部材５６を超えて流れることがなくなる。従って、潤滑油通過防止装置５４により潤滑油のミスト等がＶＳＶ３７や負圧発生装置３８等に侵入することが防止される。

また、潤滑油通過防止部材５６が伸縮可能な量は潤滑油通過防止装置５４の製造時に決まっている。従って、潤滑油防止部材５６よりもＶＳＶ３７側のメインパイプ４０内の負圧が如何に大きくなっても、潤滑油通過防止部材５６は図７（ａ）に示したような完全に延伸した状態よりも延伸することはない。このため、潤滑油防止部材５６よりもＶＳＶ３７側のメインパイプ４０内の負圧が大きくなったとしても、吸い上げられる潤滑油の量は一定となる。すなわち、本実施形態によれば、ＶＳＶ３７を一回オンにしたときに吸気カム１５ａ等に供給される潤滑油の量は一定となる。このため、ＶＳＶ３７をオン・オフするサイクルを変更することにより、吸気カム１５ａ等に供給する潤滑油の量を制御することができる。

なお、潤滑油通過防止装置５４は軸受供給機構３６に用いられてもよい。この場合、潤滑油通過防止装置５４は上方パイプ５０内に配置される。

本発明の潤滑油供給装置を備えた内燃機関の側面断面図である。 図１のＡ部の部分拡大図である。 クランク室用潤滑経路を示す線図である。 シリンダヘッドの概略上面図である。 図４のラインＶ−Ｖに沿ったシリンダヘッドの断面におけるカム供給機構を概略的に示した図である。 図４のラインＶＩ−ＶＩに沿ったシリンダヘッドの断面における軸受供給機構を概略的に示した図である。 潤滑油通過防止装置を示す図である。

符号の説明

１５ 吸気カムシャフト
２６ バルブリフタ
３３ ジャーナル軸受
３５ カム供給機構
３６ 軸受供給機構
３７ バキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）
３８ 負圧発生装置
４０ メインパイプ（主通路）
４１ 分岐パイプ（分岐通路）

Claims (6)

1. 内燃機関の潤滑対象の構成要素に潤滑油を供給する潤滑油供給装置において、
   潤滑油を貯留するオイル溜りと、負圧を発生させる負圧発生手段と、上記負圧発生手段によって発生せしめられた負圧によって上記オイル溜りに貯留された潤滑油を吸い上げて潤滑対象の構成要素に供給する吸上げ供給手段とを具備する、潤滑油供給装置。
2. クランク室内の潤滑対象の構成要素を潤滑するためのクランク室内用潤滑経路と、該クランク室内用潤滑経路とは別経路であって動弁系の潤滑対象の構成要素を潤滑するための動弁系用潤滑経路との二つの潤滑経路を具備し、上記吸上げ供給手段は動弁系用潤滑経路を介して動弁系の潤滑対象の構成要素に潤滑油を供給するためにのみ用いられる、請求項１に記載の潤滑油供給装置。
3. 上記吸上げ供給手段は、負圧発生手段によって発生せしめられる負圧の大きさを制御する負圧制御弁を具備し、該負圧制御弁によって負圧の大きさを制御することにより上記吸上げ供給手段から潤滑対象の構成要素に供給される潤滑油の量が制御される、請求項１又は２に記載の潤滑油供給装置。
4. 上記負圧発生手段及びオイル溜りに連通する主通路と、該主通路から分岐して各潤滑対象の構成要素に向かって延びる分岐通路とを具備し、上記負圧発生手段によって発生せしめられた負圧が上記主通路に提供されているときにはこの負圧により分岐通路への分岐部よりも鉛直上方まで潤滑油が吸い上げられると共に、上記負圧発生手段によって発生せしめられた負圧の上記主通路への提供が中止せしめられると上記分岐部よりも鉛直上方まで吸い上げられていた潤滑油の少なくとも一部が上記分岐通路を介して各潤滑対象の構成要素に供給せしめられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の潤滑油供給装置。
5. 上記主通路上であって上記分岐通路への分岐部よりも負圧発生手段側に、潤滑油の通過を防止する潤滑油通過防止部材が設けられる、請求項４に記載の潤滑油供給装置。
6. 上記潤滑油通過防止部材は、上記主通路の軸線方向に移動可能な空間分離板を具備し、該空間分離板は上記負圧発生手段によって主通路に提供されている負圧に応じて移動する、請求項５に記載の潤滑油供給装置。

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