2022-167152 エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022167152

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】エンジン

(51)【国際特許分類】

   F01M 1/16 20060101AFI20221027BHJP

   F01M 1/02 20060101ALI20221027BHJP

【ＦＩ】

F01M1/16 C

F01M1/16 F

F01M1/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021072748

(22)【出願日】2021-04-22

(71)【出願人】

【識別番号】720001060

【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】北川 智明

【テーマコード（参考）】

3G313

【Ｆターム（参考）】

3G313BB08

3G313BB18

3G313BB25

3G313BB27

3G313BB34

3G313CA02

3G313FA01

3G313FA08

(57)【要約】

【課題】オイルのリリーフを適切に行うことができるエンジンを提供する。
【解決手段】オイルポンプ１０７を備えたエンジンにおいて、オイルポンプ１０７は、油圧が第１所定油圧以上になるとオイルをリリーフする第１リリーフ部２０１Ｃと、油圧が第１所定油圧より大きい第２所定油圧以上になるとオイルをリリーフする第２リリーフ部２０１Ｄとを備える。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

オイルポンプを備えたエンジンであって、
前記オイルポンプは、油圧が第１所定油圧以上になるとオイルをリリーフする第１リリーフ部と、油圧が前記第１所定油圧より大きい第２所定油圧以上になるとオイルをリリーフする第２リリーフ部とを備える、エンジン。

【請求項2】

前記第１リリーフ部及び前記第２リリーフ部のいずれか一方は、オイルを前記オイルポンプのローターの上流にリリーフするインナーリリーフ部であり、前記第１リリーフ部及び前記第２リリーフ部のいずれか他方は、オイルを前記オイルポンプの外にリリーフするアウターリリーフ部である、請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

前記第１リリーフ部は、オイルを前記オイルポンプのローターの上流にリリーフするインナーリリーフ部であり、前記第２リリーフ部は、オイルを前記オイルポンプの外にリリーフするアウターリリーフ部である、請求項２に記載のエンジン。

【請求項4】

前記第２リリーフ部がリリーフを行うとき、前記第１リリーフ部もリリーフを行う、請求項３に記載のエンジン。

【請求項5】

前記オイルポンプは、油圧に応じて前記第１リリーフ部及び前記第２リリーフ部からリリーフするオイル量を調整する調圧弁を含み、
前記調圧弁は、前記オイルポンプのローターの上流の低圧オイル側と、前記ローターの下流の高圧オイル側とに亘って設けられる、請求項１から４のいずれか１つに記載のエンジン。

【請求項6】

前記オイルポンプは、ギアケース内部に配置される、請求項１から５のいずれか１つに記載のエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明はエンジンに関し、特に、オイルポンプを備えたエンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１には、オイルポンプを備えたエンジンが開示されている。オイルポンプは、エンジン各部にオイル（潤滑油）を送り出す油圧を発生させる。

【0003】

エンジン運転中に油圧が高くなり過ぎることを防止するために、オイルポンプには調圧弁が設けられている。油圧が所定値以上になると、調圧弁によってオイルをリリーフ（排出）し、油圧を下げる構造になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－１９６３３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えばエンジンの低温始動時などでは、通常のエンジン運転中（オイルが正常な油圧範囲にあるとき）と比較してオイル粘度が高くなりやすい。このような状況では、オイルのリリーフ量が不足し、油圧が高くなり過ぎる虞があった。

【0006】

この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、オイルのリリーフを適切に行うことができるエンジンを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するためこの発明のある局面に従うと、オイルポンプを備えたエンジンにおいて、前記オイルポンプは、油圧が第１所定油圧以上になるとオイルをリリーフする第１リリーフ部と、油圧が前記第１所定油圧より大きい第２所定油圧以上になるとオイルをリリーフする第２リリーフ部とを備える。

【0008】

好ましくは、前記第１リリーフ部及び前記第２リリーフ部のいずれか一方は、オイルを前記オイルポンプのローターの上流にリリーフするインナーリリーフ部であり、前記第１リリーフ部及び前記第２リリーフ部のいずれか他方は、オイルを前記オイルポンプの外にリリーフするアウターリリーフ部である。

【0009】

好ましくは、前記第１リリーフ部は、オイルを前記オイルポンプのローターの上流にリリーフするインナーリリーフ部であり、前記第２リリーフ部は、オイルを前記オイルポンプの外にリリーフするアウターリリーフ部である。

【0010】

好ましくは、前記第２リリーフ部がリリーフを行うとき、前記第１リリーフ部もリリーフを行う。

【0011】

好ましくは、前記オイルポンプは、油圧に応じて前記第１リリーフ部及び前記第２リリーフ部からリリーフするオイル量を調整する調圧弁を含み、前記調圧弁は、前記オイルポンプのローターの上流の低圧オイル側と、前記ローターの下流の高圧オイル側とに亘って設けられる。

【0012】

好ましくは、前記オイルポンプは、ギアケース内部に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態の一つにおける、オイルポンプを備えたエンジンのギアケース内部の構成を示す図である。

【図2】図１のエンジンのオイルポンプ１０７について、駆動ギアを外した状態を示す図である。

【図3】図２のオイルポンプ１０７の内部構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、本発明の実施の形態の一つにおける、オイルポンプを備えたエンジンのギアケース内部の構成を示す図である。

【0015】

図を参照して、エンジンは、ギアケース１０１内部にクランクギア１０３と、アイドルギア１０５Ａと、オイルポンプ１０７とを有している。ギアケース１０１の下にオイルパン１０９が設けられている。アイドルギア１０５Ａがオイルポンプ１０７の歯車（ギア）１０７Ａと噛み合い、アイドルギア１０５Ａの回転によってオイルポンプ１０７内のローターが回転することで、オイルポンプ１０７は動作する（オイルを所定の油圧まで上げる）。説明の便宜上、図１ではオイルポンプ１０７の歯車（ギア）１０７Ａを透過させ、その後方に位置するオイルポンプ１０７を透けて見せている。

【0016】

オイルの吸入経路は、オイルパン１０９、オイルパン１０９内部のオイル吸入管、シリンダブロック内部の経路、及びオイルポンプ１０７の低圧側によって形成される経路である。オイルの吐出経路は、オイルポンプ１０７の高圧側、シリンダブロック内部のメインギャラリー、ギアケース１０１底部のドレン、及びオイルパン１０９によって形成される経路である。

【0017】

図２は、図１のエンジンのオイルポンプ１０７について、駆動ギアを外した状態を示す図である。

【0018】

ここではオイルポンプ１０７として、トロコイドポンプが採用されているが、ギアポンプなど他のポンプを採用してもよい。オイルポンプ１０７は、ポンプシャフト２０１と、低圧室２０５と、高圧室２０３と、調圧弁２０７とを備えている。低圧室２０５のオイルは、後述するローターに流入し、ローターによって加圧され、上の高圧室２０３に送られる。

【0019】

調圧弁２０７は、オイルの油圧に応じて、後述する複数のリリーフ部からリリーフするオイル量を調整する。図示されるように調圧弁２０７は、オイルポンプ１０７のローターの上流の低圧室２０５と、ローターの下流の高圧室２０３とに亘って設けられている。

【0020】

図３は、図２のオイルポンプ１０７の内部構造を示す図である。

【0021】

ここでは、図２のポンプシャフト２０１の伸びる方向に垂直な平面であり、調圧弁２０７の中心軸を含む平面でオイルポンプ１０７を切った断面を太線で示している。細線で、断面の奥側にあるポンプの構成が示されている。

【0022】

インナーローター２５１とアウターローター２５２とポンプシャフト２０１とによって、トロコロイドポンプが形成される。ポンプシャフト２０１によって、インナーローター２５１はアウターローター２５２の内部で回転する。これにより、オイルポンプ１０７は動作する。オイルポンプ１０７の吸入ポート２０５Ａは低圧室２０５に接続され、吐出ポート２０３Ａは高圧室２０３に接続される。高圧室２０３は調圧弁２０７に接続されている。

【0023】

調圧弁２０７は、矢印“Ｄ”方向に軸が向けられるバネ２０７Ｂと、バネ２０７Ｂの一端に被せられるコップの形状を有する可動弁２０７Ａとから構成される。可動弁２０７Ａの上面は高圧室２０３の可動壁を構成する。高圧室２０３内の油圧がバネ２０７Ｂの反発力よりも大きくなると、可動弁２０７Ａは矢印“Ｄ”方向に移動する。このとき、油圧が高ければ高いほど、可動弁２０７Ａの移動量は大きくなる。バネ２０７Ｂが最も伸びた状態での可動弁２０７Ａの上面の位置がＰ０で示されている（可動弁２０７Ａの初期位置Ｐ０）。油圧が高くなるごとに、可動弁２０７Ａの上面の位置は、Ｐ０から、Ｐ１、Ｐ２、…と矢印“Ｄ”方向に向けて移動する。油圧が低くなると、可動弁２０７Ａの上面の位置は、矢印“Ｄ”とは反対の方向に向けて移動する。

【0024】

調圧弁２０７のオイルポンプ１０７の内側方向に、インナーリリーフ穴２０１Ｃが設けられ、外側方向に、アウターリリーフ穴２０１Ｄが設けられている。これらの穴は、円形の穴であってもよいし、楕円形であっても、正方形であっても、長方形であってもよい。また、可動弁２０７Ａの初期位置Ｐ０からの移動量が大きくなるごとに、可動弁２０７Ａの同じ移動距離に対するオイルのリリーフ量の増加量が増えるように、穴を三角形形状（その底辺は、矢印“Ｄ”方向に位置する）としてもよい。ここでは、アウターリリーフ穴２０１Ｄは丸穴とし、インナーリリーフ穴２０１Ｃは矢印“Ｄ”方向に長い穴としている。

【0025】

インナーリリーフ穴２０１Ｃは、低圧室２０５に接続されている。可動弁２０７Ａの上面の位置が位置Ｐ１よりも矢印“Ｄ”方向に移動すると、高圧室２０３はインナーリリーフ穴２０１Ｃの少なくとも一部によって低圧室２０５と接続される。これにより、オイルは高圧側から低圧側に移動し、高圧室２０３内のオイルの圧力が下がる。正常な油圧範囲においては、可動弁２０７Ａの上面は、位置Ｐ１からＰ２の範囲を移動し、インナーリリーフ穴２０１Ｃのみを用いた油圧制御が行われる。

【0026】

アウターリリーフ穴２０１Ｄは、オイルポンプ１０７の外であり、ギアケース１０１の内部にオイルを逃がす穴である。アウターリリーフ穴２０１Ｄを出たオイルは、ギアケース１０１からオイルパン１０９に送られる。低温始動時などオイル粘度が高い場合において、油圧が過度に大きくなり正常な油圧範囲を超え、可動弁２０７Ａの上面が位置Ｐ２よりも矢印“Ｄ”方向に移動すると、高圧室２０３はアウターリリーフ穴２０１Ｄの少なくとも一部によってギアケース１０１内部の空間と接続される。これにより、オイルは高圧室２０３からギアケース１０１内部に移動し、高圧室２０３内のオイルの圧力が下がる。また、正常な油圧範囲を超え、可動弁２０７Ａの上面が位置Ｐ２よりも矢印“Ｄ”方向に移動することで、高圧室２０３がギアケース１０１内部の空間と接続されているときにおいても、インナーリリーフ穴２０１Ｃは機能する。さらに、インナーリリーフ穴２０１Ｃは、位置Ｐ２を矢印“Ｄ”方向に超えても存在するため、可動弁２０７Ａの上面が位置Ｐ２よりも矢印“Ｄ”方向に移動する量に応じて、インナーリリーフ穴２０１Ｃからのオイル流出量も大きくなる。

【0027】

インナーリリーフはローターで昇圧したオイルをローターの手前に戻すため、ローターの仕事が少なく、ポンプの駆動馬力がアウターリリーフよりも小さい。インナーリリーフはポンプの駆動馬力は小さいが、ポンプをコンパクトにする場合、リリーフ開口面積（インナーリリーフ穴２０１Ｃの面積）を十分に確保できず、調圧が不十分となり油圧が高くなってしまうことがある。特に、オイルが低温時にはオイル粘度が高いため、油圧が高くなる傾向がある。本実施の形態におけるエンジンのオイルポンプ１０７の調圧弁２０７のリリーフ構造として、アウターリリーフ、及びインナーリリーフの双方が採用されている。これにより、両者の欠点を補いあうことができる。

【0028】

すなわち、正常な油圧範囲（図３の可動弁２０７Ａの上面が位置Ｐ１，Ｐ２にある範囲）では、インナーリリーフのみが働く位置に、インナーリリーフ穴２０１Ｃとアウターリリーフ穴２０１Ｄが設けられている。過剰に油圧が上昇（過昇圧）した際（図３の可動弁２０７Ａの上面が位置Ｐ２よりも下側に移動した場合）、アウターリリーフ穴２０１Ｄからもリリーフが行われ、オイル圧力の上昇が抑制される。

【0029】

［実施の形態における効果］
以上のように、本実施の形態におけるオイルポンプ１０７の調圧弁２０７は、２種類のリリーフ部（リリーフ穴２０１Ｃ，２０１Ｄ）を備えている。低温始動時などオイル粘度が高く油圧が過度に大きくなる場合は、第１のリリーフ穴２０１Ｃと併せて第２のリリーフ穴２０１Ｄを使用することで、過酷な使用条件でもリリーフ性能を十分に確保することができる。駆動馬力の比較的小さいインナーリリーフと、リリーフ開口面積を十分に確保しやすいアウターリリーフとを併用することで、駆動馬力を小さくしながら、安定した調圧機能が得られる。通常使用時（オイルが正常な油圧範囲にあるとき）は、インナーリリーフのみで調圧されるため、ポンプ効率が良い。

【0030】

インナーリリーフ穴２０１Ｃは第１所定油圧以上でリリーフを行い、アウターリリーフ穴２０１Ｄは、第１所定油圧より大きい第２所定油圧以上でリリーフを行う。過度な油圧（第２所定油圧以上）に対しては、アウターとインナーの両リリーフを併用することでリリーフ量を増やして調圧機能を安定させることができる。

【0031】

また、インナーリリーフ穴２０１Ｃは、過度な油圧（第２所定油圧以上）に対してもリリーフを行うため、リリーフ量を増やすことができる。

【0032】

調圧弁２０７はバネ機構２０７Ｂを持っておりバネ伸縮方向に長い形状を有するため、オイルが流れる方向（低圧→ローター→高圧）に亘って設けることで、調圧弁２０７を含めたオイルポンプ１０７全体の形状をコンパクトにすることができる。

【0033】

オイルポンプ１０７の駆動ギアを、ギアケース１０１内部の他のギアと噛み合わせて駆動させているため、駆動力を伝えるための他の部品が不要となる。

【0034】

過昇圧は、オイルが低温時に発生することが多いが、アウターリリーフではポンプの駆動馬力が大きくなるため、油温が上昇するまでの暖機時間を短くすることができる。

【0035】

上述の実施の形態及び変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0036】

１０１ ギアケース
１０３ クランクギア
１０５Ａ アイドルギア
１０７ オイルポンプ
１０７Ａ オイルポンプの歯車（ギア）
１０９ オイルパン
２０１ ポンプシャフト
２０１Ｃ インナーリリーフ穴
２０１Ｄ アウターリリーフ穴
２０３ 高圧室
２０３Ａ 吐出ポート
２０５ 低圧室
２０５Ａ 吸入ポート
２０７ 調圧弁
２０７Ａ 可動弁
２０７Ｂ バネ
２５１ インナーローター
２５２ アウターローター
Ｐ０ 初期位置

【図1】

【図2】

【図3】