JP2014070604A - ピストンクーリングジェット - Google Patents

Abstract

【課題】開弁状態から閉弁状態に切り替わりやすいピストンクーリングジェットを提供することを課題とする。
【解決手段】ピストンクーリングジェット１は、ハウジング２と、ハウジング２から外側に突設されるノズル３と、ハウジング２の内部を往復動可能であって、表側からエンジン側オイル通路９００の油圧による荷重Ｆｕが加わり、ノズル３からピストン９１にオイルＯを噴射する開弁状態においてエンジン側オイル通路９００とノズル３とを連通するバルブ側ノズル連通孔４１を有するバルブ４と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンのピストンの裏面にオイルを噴射することにより、ピストンを冷却するピストンクーリングジェットに関する。

ピストンクーリングジェットは、エンジンのシリンダブロックに取り付けられている。ピストンクーリングジェットは、シリンダブロックのメインオイルギャラリに連通している。メインオイルギャラリは、エンジンのオイル循環回路の一部を構成している。ピストンクーリングジェットには、油圧の変化に応じて開閉するバルブ機構が配置されている。

メインオイルギャラリのオイルの油圧が所定のしきい値以上になると、ピストンクーリングジェットの油圧式バルブ機構が開く。すなわち、開弁状態になる。このため、メインオイルギャラリのオイルが、ピストンクーリングジェットにより、ピストンの裏面に噴射される。当該噴射により、ピストンが冷却される。一方、メインオイルギャラリのオイルの油圧が所定のしきい値未満になると、ピストンクーリングジェットの油圧式バルブ機構が閉じる。すなわち、閉弁状態になる。このため、ピストンに対するオイルの噴射が禁止される。このように、ピストンクーリングジェットは、所定のしきい値を境に、開弁状態と閉弁状態とを切り替えている。

しかしながら、従来は、開弁状態から閉弁状態に切り替わる際の圧力と、閉弁状態から開弁状態に切り替わる際の圧力と、が一致しにくかった。言い換えると、開弁状態から閉弁状態に切り替わる際と、閉弁状態から開弁状態に切り替わる際と、の間にヒステリシス（以下、「開閉時のヒステリシス」と称す。）が発生していた。

この点、特許文献１には、開閉時のヒステリシスが小さいピストンクーリングジェットが開示されている。図１３（ａ）に、同文献記載のピストンクーリングジェットの閉弁状態の上下方向断面図を示す。図１３（ｂ）に、同文献記載のピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図を示す。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、ピストンクーリングジェット１００は、ユニオンボルト１０１と、ユニオンニップル１０２と、ノズル１０３と、弁座１０４と、バルブ１０５と、コイルスプリング１０６と、を備えている。バルブ１０５には、上側からオイル１１０の油圧による荷重が、下側からコイルスプリング１０６の付勢力が、各々作用している。

弁座１０４の下端は、上側から下側に向かって尖っている。このため、シール面１０４ａは、細いリング状を呈している。一方、バルブ１０５の上面は、シール面１０４ａに対して充分に広い、円形を呈している。このため、図１３（ａ）に示すように、閉弁状態においては、弁座１０４に対してバルブ１０５が径方向に多少ずれても、シール面積が変化しにくい。したがって、開閉時のヒステリシスを小さくすることができる。

特開２００５−７６６２７号公報

しかしながら、図１３（ｂ）に示すように、開弁状態においては、オイル１１０の流れにより、バルブ１０５に、ユニオンボルト１０１の軸方向（上下方向）に対して直交する方向（水平方向）の荷重１１１が加わってしまう。すなわち、オイルは、図１３（ｂ）に太線で示すように、ユニオンボルト１０１の内部を、上→下→右というように湾曲して流動する。当該オイル１１０の流れにより、バルブ１０５の上面には、左側から右側に向かう方向に荷重１１１が加わってしまう。

バルブ１０５に荷重１１１が加わると、その分、図１３（ｂ）に示す開弁状態から図１３（ａ）に示す閉弁状態に切り替わる際に、ユニオンボルト１０１に対するバルブ１０５の摺動抵抗が大きくなる。このため、バルブ１０５の動きが悪くなる。したがって、開弁状態から閉弁状態に切り替わりにくくなる。

本発明のピストンクーリングジェットは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、開弁状態から閉弁状態に切り替わりやすいピストンクーリングジェットを提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明のピストンクーリングジェットは、ハウジングと、該ハウジングから外側に突設されるノズルと、該ハウジングの内部を往復動可能であって、表側からエンジン側オイル通路の油圧による荷重が加わり、該ノズルからピストンにオイルを噴射する開弁状態において該エンジン側オイル通路と該ノズルとを連通するバルブ側ノズル連通孔を有するバルブと、を備えることを特徴とする。

本発明のピストンクーリングジェットのバルブには、バルブ側ノズル連通孔が配置されている。開弁状態において、バルブ側ノズル連通孔は、上流側のエンジン側オイル通路と、下流側のノズルと、を繋いでいる。すなわち、開弁状態において、オイルは、バルブ側ノズル連通孔を介して、エンジン側オイル通路からノズルに流れ込む。このため、バルブの外面に、オイルの流れによる荷重が加わりにくい。したがって、本発明のピストンクーリングジェットは、開弁状態から閉弁状態に切り替わりやすい。よって、開閉時のヒステリシスを小さくすることができる。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記バルブは、前記エンジン側オイル通路および前記バルブ側ノズル連通孔に連通するバルブ側オイル通路を有し、さらに、前記ハウジングの内部において、該バルブの裏側に区画され、該バルブ側オイル通路に連通する圧力室と、該圧力室と該ハウジングの外部との間に配置される圧力調整通路と、を備える構成とする方がよい。

本構成によると、ノズルからピストンにオイルを噴射する開弁状態において、エンジン側オイル通路→バルブ側オイル通路→バルブ側ノズル連通孔→ノズルという経路（途中に他の通路が介在していてもよい）で、ピストン冷却用のオイルを流すことができる。

また、本構成によると、開弁状態、およびノズルからピストンにオイルを噴射しない閉弁状態において、エンジン側オイル通路→バルブ側オイル通路→圧力室→圧力調整通路→外部という経路（途中に他の通路が介在していてもよい）で、圧力室の内圧調整用のオイルを流すことができる。このため、圧力室の内圧を、確実に制御することができる。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記バルブ側オイル通路は、オリフィスを有し、前記圧力調整通路は、開口幅が該オリフィスよりも小さく、総開口面積が該オリフィスよりも大きいリーク隙間である構成とする方がよい。本構成によると、オイルの油温および油圧に応じて、圧力室の内圧を簡単に調整することができる。

（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記バルブの裏側に配置されホルダ側孔を有するホルダと、該バルブの裏側に配置され、該ホルダ側孔に挿通され、前記開弁状態において、該バルブの裏面が、表面に着座するシャフトと、を備え、前記リーク隙間は、該ホルダ側孔の内周面と該シャフトの外周面との間に区画される構成とする方がよい。本構成によると、リーク隙間が、ホルダとシャフトとにより形成されている。このため、リーク隙間の形状の自由度が高い。

（５）好ましくは、上記（２）ないし（４）のいずれかの構成において、前記バルブは、外周面に、前記開弁状態において前記ノズルに連通する環状の開弁側ノズル連通溝を有し、前記バルブ側ノズル連通孔は、前記バルブ側オイル通路と、該開弁側ノズル連通溝と、を連通する構成とする方がよい。

本構成によると、ノズルからピストンにオイルを噴射する開弁状態において、エンジン側オイル通路→バルブ側オイル通路→バルブ側ノズル連通孔→開弁側ノズル連通溝→ノズルという経路（途中に他の通路が介在していてもよい）で、ピストン冷却用のオイルを流すことができる。

開弁側ノズル連通溝は、バルブの外周面に全周的に配置されている。このため、開弁状態においてバルブが回転する場合であっても、バルブ側ノズル連通孔とノズルとの連通を、開弁側ノズル連通溝により確保することができる。

（６）好ましくは、上記（２）ないし（４）のいずれかの構成において、前記ハウジングは、内周面に、前記ノズルに連通する環状のハウジング側ノズル連通溝を有し、前記バルブ側ノズル連通孔は、前記開弁状態において、前記バルブ側オイル通路と、該ハウジング側ノズル連通溝と、を連通する構成とする方がよい。

本構成によると、ノズルからピストンにオイルを噴射する開弁状態において、エンジン側オイル通路→バルブ側オイル通路→バルブ側ノズル連通孔→ハウジング側ノズル連通溝→ノズルという経路（途中に他の通路が介在していてもよい）で、ピストン冷却用のオイルを流すことができる。

ハウジング側ノズル連通溝は、ハウジングの内周面に全周的に配置されている。このため、開弁状態においてバルブが回転する場合であっても、バルブ側ノズル連通孔とノズルとの連通を、ハウジング側ノズル連通溝により確保することができる。

（７）好ましくは、上記（６）の構成において、前記バルブは、外周面に、前記ノズルから前記ピストンに前記オイルを噴射しない閉弁状態において前記ハウジング側ノズル連通溝に連通する閉弁側ノズル連通溝を、全周的に有する構成とする方がよい。

本構成によると、閉弁状態において、ノズルを介して、閉弁側ノズル連通溝に、大気圧が導入されている。このため、バルブには、全周的に大気圧が加わる。したがって、バルブに局所的に大気圧が加わる場合と比較して、閉弁状態から開弁状態に切り替わる際のバルブの摺動抵抗を小さくすることができる。よって、閉弁状態から開弁状態に切り替わりやすい。

本発明によると、開弁状態から閉弁状態に切り替わりやすいピストンクーリングジェットを提供することができる。

第一実施形態のピストンクーリングジェットの配置図である。 同ピストンクーリングジェットの斜視図である。 同ピストンクーリングジェットの分解斜視断面図である。 同ピストンクーリングジェットのバルブとプラグとの斜視図である。 同ピストンクーリングジェットの閉弁状態の上下方向断面図である。 同ピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図である。 図５の枠ＶＩＩ内の拡大図である。 図６の枠ＶＩＩＩ内の拡大図である。 図６の枠ＩＸ内の拡大図である。 第二実施形態のピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図である。 第三実施形態のピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図である。 第四実施形態のピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図である。 （ａ）は、従来のピストンクーリングジェットの閉弁状態の上下方向断面図である。（ｂ）は、同ピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図である。

以下、本発明のピストンクーリングジェットの実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
［ピストンクーリングジェットの配置］
まず、本実施形態のピストンクーリングジェットの配置について説明する。図１に、本実施形態のピストンクーリングジェットの配置図を示す。図１に示すように、エンジン９は、シリンダブロック９０と、ピストン９１と、コンロッド９２と、クランクシャフト９３と、を備えている。

ピストン９１は、コンロッド９２を介して、クランクシャフト９３に接続されている。ピストン９１は、シリンダブロック９０内を、上下方向に往復動可能である。シリンダブロック９０には、メインオイルギャラリ９００が形成されている。メインオイルギャラリ９００は、本発明の「エンジン側オイル通路」の概念に含まれる。メインオイルギャラリ９００は、エンジン９のオイル循環回路の一部を構成している。ピストンクーリングジェット１は、シリンダブロック９０に取り付けられている。

なお、図１に示すピストンクーリングジェット１は、開弁状態である。図１に点線で示すように、ピストンクーリングジェット１は、メインオイルギャラリ９００内のオイルＯを、ピストン９１の下面（裏面。燃焼室と反対側の面）に噴射可能である。

［ピストンクーリングジェットの構成］
次に、本実施形態のピストンクーリングジェットの構成について説明する。以下の図において、上側は、本発明の「表側」に対応している。また、下側は、本発明の「裏側」に対応している。図２に、本実施形態のピストンクーリングジェットの斜視図を示す。図３に、同ピストンクーリングジェットの分解斜視断面図を示す。図４に、同ピストンクーリングジェットのバルブとプラグとの斜視図を示す。図５に、同ピストンクーリングジェットの閉弁状態の上下方向断面図を示す。図６に、同ピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図を示す。

図１〜図６に示すように、ピストンクーリングジェット１は、ハウジング２と、ノズル３と、バルブ４と、ホルダ５と、プラグ６と、コイルスプリング７０と、ブラケット７１と、溝７２と、を備えている。

（ハウジング２、ブラケット７１）
ハウジング２は、鋼製であって、円筒状を呈している。図１に示すように、ハウジング２は、ブラケット７１を介して、シリンダブロック９０に、ボルト（図略）により固定されている。図５、図６に示すように、ハウジング２は、受圧室２０と、圧力室２１と、ハウジング側ノズル連通孔２２と、第一段差部２３と、第二段差部２４と、を備えている。

受圧室２０および圧力室２１は、ハウジング２の内部に区画されている。受圧室２０と圧力室２１とは、後述するバルブ４により、仕切られている。すなわち、受圧室２０は、バルブ４の上側に配置されている。一方、圧力室２１は、バルブ４の下側に配置されている。バルブ４の動きに応じて、受圧室２０および圧力室２１の体積は、変化する。

ハウジング側ノズル連通孔２２は、ハウジング２の側周壁を貫通している。ハウジング側ノズル連通孔２２の断面は、真円状を呈している。第一段差部２３は、ハウジング２の内部の上端（軸方向一端）付近に配置されている。第一段差部２３は、下側から上側に向かって縮径するテーパ状を呈している。第一段差部２３は、後述するバルブ４の上死点（閉弁位置）を決定している。第二段差部２４は、ハウジング２の内部の下端（軸方向他端）付近に配置されている。第二段差部２４は、下側から上側に向かって縮径する階段状を呈している。第二段差部２４は、後述するホルダ５の取付位置を決定している。

（ノズル３、バルブ４）
図５、図６に示すように、ノズル３は、鋼製であって、長軸円筒状を呈している。ノズル３は、ハウジング２の側周壁から、径方向外側に突設されている。図１に示すように、ノズル３の上端（軸方向一端）は、ピストン９１の方向を向いている。ノズル３の下端（軸方向他端）は、ハウジング２のハウジング側ノズル連通孔２２に接続されている。

バルブ４は、鋼製であって、円柱状を呈している。バルブ４は、バルブ側オイル通路４０と、四つのバルブ側ノズル連通孔４１と、開弁側ノズル連通溝４２と、閉弁側ノズル連通溝４３と、バルブ側スプリング座４４と、を備えている。

バルブ側オイル通路４０は、バルブ４を上下方向（軸方向）に貫通している。バルブ側オイル通路４０の断面は、真円状を呈している。バルブ側オイル通路４０の下側部分には、オリフィス（絞り部）Ａが配置されている。オリフィスＡの断面は、真円状を呈している。バルブ側オイル通路４０の水平方向（軸直方向）の通路断面積は、オリフィスＡにおいて、局所的に縮小されている。

図７に、図５の枠ＶＩＩ内の拡大図を示す。図７に示すように、閉弁側ノズル連通溝４３は、バルブ４の外周面の下側部分に、全周的に凹設されている。閉弁状態において、閉弁側ノズル連通溝４３は、ハウジング側ノズル連通孔２２、ノズル３に連通している。すなわち、閉弁側ノズル連通溝４３には、ノズル３から、大気圧が供給されている。言い換えると、閉弁状態においては、バルブ４の外周面に、全周的に大気圧が供給されている。

図８に、図６の枠ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。図８に示すように、開弁側ノズル連通溝４２は、バルブ４の外周面の上側部分に、全周的に凹設されている。開弁状態において、開弁側ノズル連通溝４２は、ハウジング側ノズル連通孔２２、ノズル３に連通している。

開弁側ノズル連通溝４２の上下方向高度（軸方向位置）は、全周的に一定である。このため、ハウジング２の内部において、相対的に、バルブ４が軸回りに回転しても、開弁状態において、開弁側ノズル連通溝４２は、確実にハウジング側ノズル連通孔２２に連通している。すなわち、バルブ４の向きによらず、開弁側ノズル連通溝４２は、ハウジング側ノズル連通孔２２に連通している。

図８に示すように、四つのバルブ側ノズル連通孔４１は、各々、バルブ４の径方向に延在している。四つのバルブ側ノズル連通孔４１の断面は、各々、真円状を呈している。四つのバルブ側ノズル連通孔４１は、９０°ずつ離間して配置されている。四つのバルブ側ノズル連通孔４１は、各々、径方向内側のバルブ側オイル通路４０と、径方向外側の開弁側ノズル連通溝４２と、を径方向に繋いでいる。すなわち、開弁状態においては、メインオイルギャラリ９００（図１参照）→受圧室２０→バルブ側オイル通路４０→四つのバルブ側ノズル連通孔４１→開弁側ノズル連通溝４２→ハウジング側ノズル連通孔２２→ノズル３という経路で、オイルＯが流れる。言い換えると、オイルＯは、バルブ４の外部ではなく、バルブ４の内部を通過する。

図５、図６に示すように、バルブ側スプリング座４４は、バルブ４の外周面の下側部分に、全周的に配置されている。バルブ側スプリング座４４は、閉弁側ノズル連通溝４３の下側に配置されている。バルブ側スプリング座４４は、下側から上側に向かって拡径する階段状を呈している。

（ホルダ５、コイルスプリング７０）
図９に、図６の枠ＩＸ内の拡大図を示す。図３、図５、図６、図９に示すように、ホルダ５は、鋼製であって、下側に開口する有底円筒状を呈している。ホルダ５は、ハウジング２の第二段差部２４に当接するように、ハウジング２の内部に収容されている。ホルダ５は、底部５０と、筒部５１と、を備えている。

底部５０は、バルブ４の下側に配置されている。底部５０は、円板状を呈している。底部５０は、ホルダ側孔５００と、ホルダ側スプリング座５０１と、を備えている。ホルダ側孔５００は、底部５０の径方向中央に配置されている。ホルダ側孔５００は、底部５０を上下方向に貫通している。ホルダ側孔５００の断面は、真円状を呈している。ホルダ側スプリング座５０１は、底部５０の上面に配置されている。ホルダ側スプリング座５０１は、ホルダ側孔５００の径方向外側に配置されている。ホルダ側スプリング座５０１は、円環リブ状を呈している。筒部５１は、底部５０の下側に連なっている。筒部５１は、円筒状を呈している。

コイルスプリング７０は、鋼製であって、バルブ側スプリング座４４と、ホルダ側スプリング座５０１と、の間に介装されている。図５、図６に示すように、コイルスプリング７０は、バルブ４を、上側（開弁状態から閉弁状態に切り替える方向）に付勢している。

（プラグ６）
プラグ６は、鋼製であって、上側に突出する画鋲状を呈している。プラグ６は、ハウジング２の下側の開口を封止している。プラグ６は、底部６０と、凸部６１と、シャフト６２と、を備えている。

底部６０は、円板状を呈している。底部６０は、ハウジング２の下側の開口を、下側から覆っている。凸部６１は、底部６０の上面から突設されている。凸部６１は、短軸円柱状を呈している。凸部６１は、ホルダ５の内部に収容されている。凸部６１は、ホルダ５により位置決めされている。ここで、凸部６１の外周面と、筒部５１の内周面と、は隙間無く当接している。すなわち、筒部５１は、凸部６１つまりシャフト６２の、ホルダ側孔５００に対する径方向位置を決定している。凸部６１は、四つのプラグ側オイル通路６１０を備えている。四つのプラグ側オイル通路６１０は、各々、軸方向に延在している。四つのプラグ側オイル通路６１０の断面は、各々、真円状を呈している。四つのプラグ側オイル通路６１０は、９０°ずつ離間して配置されている。四つのプラグ側オイル通路６１０は、各々、後述するリーク隙間Ｂの下側（下流側）の開口と、ハウジング２の外部と、を上下方向（軸方向）に連通している。

シャフト６２は、凸部６１の上面から突設されている。シャフト６２は、長軸円柱状を呈している。シャフト６２の上面は、平面状を呈している。シャフト６２の断面は、真円状を呈している。シャフト６２は、ホルダ側孔５００の径方向内側を貫通している。図９に示すように、開弁状態において、シャフト６２の上面と、バルブ４の下面と、は当接している。すなわち、シャフト６２の上面は、バルブ４の下死点（開弁位置）を決定している。

シャフト６２とホルダ側孔５００とは、同軸上に配置されている。リーク隙間Ｂは、シャフト６２の外周面と、ホルダ側孔５００の内周面と、の間に区画されている。リーク隙間Ｂは、円環状を呈している。リーク隙間Ｂの径方向幅（開口幅）は、オリフィスＡの直径（開口幅）よりも、小さく設定されている。また、リーク隙間Ｂの水平方向（ハウジング２の径方向）の通路断面積（総開口面積）は、オリフィスＡの水平方向の通路断面積（総開口面積）よりも、大きく設定されている。

（溝７２）
図４、図９に示すように、溝７２は、バルブ４の下面に凹設されている。溝７２は、＋（プラス）状に延在している。溝７２は、バルブ側オイル通路４０に連通している。図９に示すように、開弁状態において、バルブ４の下面は、シャフト６２の上面に、当接している。図４にハッチングで示すように、バルブ４の下面とシャフト６２の上面との間には、溝７２の凹形状に応じて、オイル通路が区画されている。このため、バルブ４の下面とシャフト６２の上面とが当接しているにもかかわらず、開弁状態において、バルブ側オイル通路４０と圧力室２１とは、溝７２を介して繋がっている。

［ピストンクーリングジェットのバルブに加わる荷重］
次に、本実施形態のピストンクーリングジェットのバルブに加わる荷重について、簡単に説明する。図５、図６に示すように、バルブ４の上面には、上側から、メインオイルギャラリ９００のオイルＯの油圧による荷重Ｆｕが加わる。一方、バルブ４の下面には、下側から、コイルスプリング７０の付勢力による荷重Ｆｄ１が加わる。並びに、バルブ４の下面には、下側から、圧力室２１の内圧（オイルＯの油圧）による荷重Ｆｄ２が加わる。

このように、バルブ４には、上側から荷重Ｆｕが、下側から荷重Ｆｄ１、Ｆｄ２が、加わる。これらの荷重の大小関係に応じて、バルブ４は、上下方向に往復動する。なお、バルブ４には、ピストンクーリングジェット１の取付方向に応じて、バルブ４の自重や浮力などによる荷重も作用するが、ここでは、説明の便宜上、割愛する。

［ピストンクーリングジェットの動き］
次に、本実施形態のピストンクーリングジェットの動きについて説明する。前述したように、バルブ４には、上側から荷重Ｆｕが、下側から荷重Ｆｄ１、Ｆｄ２が、加わる。これらの荷重の大小関係に応じて、バルブ４は、上下方向に往復動する。つまり、ピストンクーリングジェット１は、図５に示す閉弁状態と、図６に示す開弁状態と、に切り替わる。

荷重Ｆｄ２を決定しているのは、圧力室２１の内圧である。圧力室２１内の内圧は、圧力室２１に流入するオイルＯの流量Ｑ１と、圧力室２１から流出するオイルＯの流量Ｑ２と、の関係により変化する。

すなわち、圧力室２１には、オリフィスＡを経由して、オイルＯが流入する。このため、オイルＯの密度をρ、受圧室２０内（つまり図１に示すメインオイルギャラリ９００内）の油圧をＰａ、圧力室２１内の油圧をＰｂ、流量係数をＫ１、オリフィスＡの流路断面積をＳとすると、ベルヌーイの定理により、オリフィスＡを通過するオイルＯの流量、つまり圧力室２１に流入するオイルＯの流量Ｑ１は、以下の式（１）から導出される。

式（１）から、圧力室２１に流入するオイルＯの流量Ｑ１は、オイルＯの密度ρの影響を受けることが判る。ここで、オイルＯの密度ρは、オイルＯの油温が変化しても、あまり変化しない。このため、冷間時（エンジン９始動後であって、エンジン９の暖機が未完了で、ピストン９１が低温の場合）から温間時（エンジン９の暖機完了後でピストン９１が高温の場合）に至るまで、オイルＯの密度ρは、あまり変化しない。したがって、冷間時から温間時に至るまで、圧力室２１に流入するオイルＯの流量Ｑ１は、あまり変化しない。

これに対して、圧力室２１からは、リーク隙間Ｂを経由して、オイルＯが流出する。このため、オイルＯの粘度をη、係数をＫ２、大気圧をＰｃとすると、ハーゲン・ポアズイユの法則により、リーク隙間Ｂを通過するオイルＯの流量、つまり圧力室２１から流出するオイルＯの流量Ｑ２は、以下の式（２）から導出される。

式（２）から、圧力室２１から流出するオイルＯの流量Ｑ２は、オイルＯの粘度ηの影響を受けることが判る。ここで、オイルＯの粘度ηは、オイルＯの油温が変化すると、大きく変化する。このため、冷間時から温間時に至る際に、オイルＯの粘度ηは、大きく変化する。したがって、冷間時から温間時に至る際に、圧力室２１から流出するオイルＯの流量Ｑ２は、大きく変化する。具体的には、油温が上昇すると粘度ηは低下する。このため、式（２）から、流量Ｑ２は増加する。

このように、油温の変化に対する流量Ｑ１の変化に対して、油温の変化に対する流量Ｑ２の変化は、大きい。このため、油温が高いほど、リーク隙間ＢからオイルＯが漏れやすくなる。したがって、油温が高いほど、圧力室２１内の内圧が小さくなる。よって、油温が高いほど、荷重Ｆｄ２は小さくなる。

油温が低い冷間時においては、荷重Ｆｄ２が大きい。このため、ピストンクーリングジェット１を、図５に示す閉弁状態から、図６に示す開弁状態に、切り替える際、大きな荷重Ｆｕが必要になる。つまり、開弁圧が大きくなる。

一方、油温が高い温間時においては、荷重Ｆｄ２が小さい。このため、ピストンクーリングジェット１を、図５に示す閉弁状態から、図６に示す開弁状態に、切り替える際、小さな荷重Ｆｕで足りる。つまり、開弁圧が小さくなる。

このように、本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、油温に応じて開弁圧を自動的に調整している。

［作用効果］
次に、本実施形態のピストンクーリングジェットの作用効果について説明する。図５、図６に示すように、本実施形態のピストンクーリングジェット１は、油温および油圧に応じたオイル噴射制御を、オリフィスＡ、リーク隙間Ｂ、コイルスプリング７０を用いて実行することができる。このため、ピストンクーリングジェット１の構造が簡単である。また、部品点数が少ない。

また、油温に応じてピストンクーリングジェットを作動させる従来技術として、形状記憶合金製のスプリングが用いられる。すなわち、油温に応じてばね定数が変化するスプリングが用いられる。この点、本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、形状記憶合金製のスプリングは必要ない。このため、ピストンクーリングジェット１の製造コストが低くなる。

また、図６、図９に示すように、本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、開弁状態において、バルブ４の下端がシャフト６２の上面に当接する。このため、バルブ４の開弁位置を規制することができる。また、コイルスプリング７０の最大圧縮量を規制することができる。したがって、コイルスプリング７０がへたりにくい。

また、図４、図９に示すように、本実施形態のピストンクーリングジェット１のバルブ４の下面には、溝７２が凹設されている。このため、開弁状態において、確実に、オリフィスＡと、リーク隙間Ｂと、を連通させることができる。すなわち、開弁状態において、メインオイルギャラリ９００からハウジング２の外部まで、圧力室２１の油圧調整用のオイルＯを流すことができる。

また、図３、図９に示すように、本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、リーク隙間Ｂが、ホルダ５とシャフト６２とにより形成されている。このため、リーク隙間Ｂの形状の自由度が高い。

また、図５、図７に示すように、本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、閉弁状態において、ノズル３を介して、閉弁側ノズル連通溝４３に、大気圧が導入されている。このため、バルブ４には、全周的に大気圧が加わる。したがって、バルブ４に局所的に大気圧が加わる場合と比較して、図５に示す閉弁状態から図６に示す開弁状態に切り替わる際のバルブ４の摺動抵抗を小さくすることができる。よって、閉弁状態から開弁状態に切り替わりやすい。

また、図６、図８に示すように、本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、開弁状態において、バルブ側オイル通路４０、四つのバルブ側ノズル連通孔４１を介して、開弁側ノズル連通溝４２に、オイルＯが供給される。このため、バルブ４の上面に、オイルＯの流れによる荷重（例えば、図１３（ｂ）に示す荷重１１１）が加わりにくい。また、バルブ４には、全周的に油圧が加わる。したがって、図６に示す開弁状態から図５に示す閉弁状態に切り替わる際のバルブ４の摺動抵抗を小さくすることができる。よって、開弁状態から閉弁状態に切り替わりやすい。

また、開弁側ノズル連通溝４２は、バルブ４の全周に亘って、無端環状に配置されている。このため、開弁状態において、ハウジング２の内部でバルブ４が自身の軸回りに回転しても、確実に、バルブ側オイル通路４０とノズル３とを連通させることができる。

また、図４に示すように、バルブ４の外周面には、三箇所の摺接部Ｌ１〜Ｌ３が配置されている。三箇所の摺接部Ｌ１〜Ｌ３は、バルブ４が動く際、ハウジング２の内周面に摺接する。三箇所の摺接部Ｌ１〜Ｌ３は、各々、短軸円環状を呈している。摺接部Ｌ１は、開弁側ノズル連通溝４２の上側に配置されている。摺接部Ｌ３は、閉弁側ノズル連通溝４３の下側に配置されている。摺接部Ｌ２は、開弁側ノズル連通溝４２と閉弁側ノズル連通溝４３との中間に配置されている。また、四つのバルブ側ノズル連通孔４１は、摺接部Ｌ１と摺接部Ｌ２との間に配置されている。このように、本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、バルブ４の上端付近、バルブ４の上下方向中央付近、バルブ４の下端付近に、摺接部Ｌ１〜Ｌ３が配置されている。このため、上下方向（ハウジング２の軸方向）に対して、バルブ４が傾動しにくい。

＜第二実施形態＞
本実施形態のピストンクーリングジェットと、第一実施形態のピストンクーリングジェットとの相違点は、バルブの回転を規制する、被ガイドリブおよびガイド溝部が配置されている点である。また、開弁側ノズル連通溝が配置されていない点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

図１０に、本実施形態のピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図を示す。なお、図６と対応する部位については、同じ符号で示す。図１０に示すように、バルブ４には、単一のバルブ側ノズル連通孔４１が配置されている。バルブ側ノズル連通孔４１は、径方向内側のバルブ側オイル通路４０と、径方向外側のノズル３と、を径方向に繋いでいる。すなわち、開弁状態においては、メインオイルギャラリ９００（援用する図１参照）→受圧室２０→バルブ側オイル通路４０→バルブ側ノズル連通孔４１→ハウジング側ノズル連通孔２２→ノズル３という経路で、オイルＯが流れる。

バルブ４の外周面の右側からは、被ガイドリブ４５が突設されている。被ガイドリブ４５は、上下方向に延在している。一方、ハウジング２の内周面の右側には、ガイド溝部２６が凹設されている。ガイド溝部２６は、上下方向に延在している。バルブ４の動きに応じて、被ガイドリブ４５は、ガイド溝部２６を、上下方向に移動可能である。被ガイドリブ４５とガイド溝部２６とは、周方向に係合している。このため、バルブ４は、自身の軸回りに回転することができない。

本実施形態のピストンクーリングジェット１と、第一実施形態のピストンクーリングジェットとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、被ガイドリブ４５とガイド溝部２６とが、周方向に係合している。このため、バルブ４は、自身の軸回りに回転することができない。したがって、バルブ側ノズル連通孔４１の下流側（径方向外側）の開口と、ハウジング側ノズル連通孔２２の上流側（径方向内側）の開口と、が周方向にずれにくい。よって、開弁側ノズル連通溝を配置する必要がない。また、バルブ側ノズル連通孔４１を、複数配置する必要がない。

＜第三実施形態＞
本実施形態のピストンクーリングジェットと、第一実施形態のピストンクーリングジェットとの相違点は、ハウジングに、ハウジング側ノズル連通孔の代わりに、ハウジング側ノズル連通溝が配置されている点である。また、バルブに、開弁側ノズル連通溝、閉弁側ノズル連通溝が配置されていない点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

図１１に、本実施形態のピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図を示す。なお、図６と対応する部位については、同じ符号で示す。図１１に示すように、バルブ４には、単一のバルブ側ノズル連通孔４１が配置されている。また、バルブ４の外周面には、開弁側ノズル連通溝４２（援用する図６参照）、閉弁側ノズル連通溝４３（援用する図６参照）が配置されていない。一方、ハウジング２の内周面には、ハウジング側ノズル連通溝２７が全周的に配置されている。ハウジング側ノズル連通溝２７は、ノズル３に連なっている。開弁状態においては、メインオイルギャラリ９００（援用する図１参照）→受圧室２０→バルブ側オイル通路４０→バルブ側ノズル連通孔４１→ハウジング側ノズル連通溝２７→ノズル３という経路で、オイルＯが流れる。

本実施形態のピストンクーリングジェット１と、第一実施形態のピストンクーリングジェットとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、ハウジング側ノズル連通溝２７が、開弁側ノズル連通溝および閉弁側ノズル連通溝の役割を兼務することができる。すなわち、本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、閉弁状態において、ノズル３を介して、ハウジング側ノズル連通溝２７に、大気圧が導入されている。このため、バルブ４には、全周的に大気圧が加わる。したがって、バルブ４に局所的に大気圧が加わる場合と比較して、閉弁状態から開弁状態に切り替わる際のバルブ４の摺動抵抗を小さくすることができる。よって、閉弁状態から開弁状態に切り替わりやすい。

また、本実施形態のピストンクーリングジェット１によると、開弁状態において、バルブ側オイル通路４０、バルブ側ノズル連通孔４１を介して、ハウジング側ノズル連通溝２７に、オイルＯが供給される。このため、バルブ４の上面に、オイルＯの流れによる荷重（例えば、図１３（ｂ）に示す荷重１１１）が加わりにくい。また、バルブ４には、全周的に油圧が加わる。したがって、開弁状態から閉弁状態に切り替わる際のバルブ４の摺動抵抗を小さくすることができる。よって、開弁状態から閉弁状態に切り替わりやすい。

また、ハウジング側ノズル連通溝２７は、ハウジング２の内周面の全周に亘って、無端環状に配置されている。このため、開弁状態において、ハウジング２の内部でバルブ４が自身の軸回りに回転しても、確実に、バルブ側オイル通路４０とノズル３とを連通させることができる。また、バルブ側ノズル連通孔４１を、複数配置する必要がない。

＜第四実施形態＞
本実施形態のピストンクーリングジェットと、第一実施形態のピストンクーリングジェットとの相違点は、油圧変化だけにより、開弁状態と閉弁状態とが切り替わる点である。すなわち、バルブに、油温変化により開弁状態と閉弁状態とを切り替える機構（圧力室、リーク隙間など）が配置されていない点である。また、バルブの開弁位置を決定するリブが配置されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。

図１２に、本実施形態のピストンクーリングジェットの開弁状態の上下方向断面図を示す。なお、図６と対応する部位については、同じ符号で示す。図１２に示すように、バルブ側オイル通路４０は、バルブ４を上下方向に貫通していない。四つのバルブ側ノズル連通孔４１は、バルブ側オイル通路４０の下端から、放射状に延在している。

リブ７３は、鋼製であって、円環状を呈している。リブ７３は、ハウジング２の内周面に配置されている。リブ７３は、径方向内側に張り出している。上側または下側から見て、リブ７３は、バルブ４の外周縁に、重複するように配置されている。並びに、上側または下側から見て、リブ７３は、コイルスプリング７０に、重複しないように配置されている。リブ７３は、バルブ４の下死点（開弁位置）を決定している。すなわち、開弁状態において、リブ７３は、バルブ４を下側から支持している。

隔壁８は、鋼製であって、円板状を呈している。隔壁８は、ハウジング２の第二段差部２４に当接するように、ハウジング２の下端の開口に固定されている。隔壁８は、隔壁側スプリング座８０１を備えている。隔壁側スプリング座８０１は、隔壁８の上面に配置されている。隔壁側スプリング座８０１は、円環リブ状を呈している。

本実施形態のピストンクーリングジェット１と、第一実施形態のピストンクーリングジェットとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のピストンクーリングジェット１は、油圧変化だけにより、開弁状態と閉弁状態とが切り替わる。このため、油圧変化および油温変化により開弁状態と閉弁状態とが切り替わる場合と比較して、ピストンクーリングジェット１の構造が簡単になる。

＜その他＞
以上、本発明のピストンクーリングジェットの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

図９、図１０に示すように、第一実施形態および第二実施形態においては、バルブ４の下面に溝７２を配置した。しかしながら、シャフト６２の上面に溝７２を配置してもよい。また、バルブ４の下面およびシャフト６２の上面に、溝７２を配置してもよい。すなわち、バルブ４の下面とシャフト６２の上面との間に、オイル通路を確保できればよい。

図５、図６に示す受圧室２０、圧力室２１、バルブ側オイル通路４０、バルブ側ノズル連通孔４１、ハウジング側ノズル連通孔２２、ノズル３の内部空間、オリフィスＡ、プラグ側オイル通路６１０、溝７２の、通路方向に直交する方向の断面形状は、特に限定しない。例えば、真円状、楕円状、多角形状（三角形、四角形、五角形、六角形など）などであってもよい。

図５、図６に示す開弁側ノズル連通溝４２、閉弁側ノズル連通溝４３、溝７２の通路方向に直交する方向の断面形状は、特に限定しない。例えば、Ｃ字状、Ｖ字状、Ｕ字状、多角形状などであってもよい。

図９に示すリーク隙間Ｂの通路方向に直交する方向の断面形状は、特に限定しない。例えば、環状（真円環状、楕円環状、多角形環状など）、スリット状、真円状、楕円状、多角形状などであってもよい。リーク隙間Ｂの断面形状を楕円環状にする場合、シャフト６２およびホルダ側孔５００の断面形状を楕円形状にすればよい。また、リーク隙間Ｂの断面形状を長方形環状にする場合、シャフト６２およびホルダ側孔５００の断面形状を長方形状にすればよい。

リーク隙間Ｂは、複数配置してもよい。この場合、本発明の「開口幅」とは、単一のリーク隙間Ｂの開口幅をいう。また、本発明の「総開口面積」とは、全てのリーク隙間Ｂの開口面積の総和をいう。

また、オリフィスＡ、リーク隙間Ｂの開口形状が長尺状（例えば、スリット状、環状など）の場合、本発明の「開口幅」とは、オリフィスＡ、リーク隙間Ｂの短手方向幅をいう。

また、オリフィスＡ、リーク隙間Ｂの開口形状が真円状、楕円状、多角形状の場合、本発明の「開口幅」とは、オリフィスＡ、リーク隙間Ｂの図形重心を通る直線長をいう。例えば、オリフィスＡ、リーク隙間Ｂが真円状の場合、本発明の「開口幅」とは、直径長をいう。

また、図４、図８に示すように、第一実施形態においては、上側または下側から見た場合の、バルブ側ノズル連通孔４１、溝７２の形状を、＋状とした。しかしながら、−（マイナス）状、Ｙ字状などとしてもよい。また、バルブ側ノズル連通孔４１、溝７２を、３０°、４５°、６０°、９０°、１２０°、１８０°など、等角度ごとに、放射状に配置してもよい。

また、図９に示すように、第一実施形態においては、バルブ側オイル通路４０にオリフィスＡを配置した。しかしながら、バルブ側オイル通路４０にオリフィスＡを配置しなくてもよい。

また、図１０に示すように、第二実施形態においては、バルブ４に被ガイドリブ４５を、ハウジング２にガイド溝部２６を、各々配置した。しかしながら、バルブ４にガイド溝部２６を、ハウジング２に被ガイドリブ４５を、各々配置してもよい。すなわち、バルブ４の回転を規制できればよい。

また、図１２に示すように、第四実施形態においては、無端環状のリブ７３を配置した。しかしながら、単一または複数の、径方向内側に突出する突起を配置してもよい。複数の突起を配置する場合、ハウジング２の内周面に、等角度ごとに突起を配置してもよい。また、バルブ４の下死点を決定する部材（リブ７３）を配置しなくてもよい。すなわち、コイルスプリング７０および圧力室２１の内圧により、バルブ４の下死点を規制してもよい。

また、図１２に示すように、第四実施形態においては、ハウジング２の第二段差部２４に隔壁８を当接させ、ハウジング２の下端を加締める（縮径させる）ことにより、ハウジング２に隔壁８を固定した。しかしながら、ハウジング２に対する隔壁８の固定方法は、特に限定しない。例えば、ボルト、スクリュー、クリップ、係合爪などにより、ハウジング２に隔壁８を固定してもよい。また、ハウジング２と隔壁８とを一体化してもよい。また、ノズル３の配置数は特に限定しない。複数のノズル３を配置してもよい。

１：ピストンクーリングジェット。
２：ハウジング、２０：受圧室、２１：圧力室、２２：ハウジング側ノズル連通孔、２３：第一段差部、２４：第二段差部、２６：ガイド溝部、２７：ハウジング側ノズル連通溝。
３：ノズル。
４：バルブ、４０：バルブ側オイル通路、４１：バルブ側ノズル連通孔、４２：開弁側ノズル連通溝、４３：閉弁側ノズル連通溝、４４：バルブ側スプリング座、４５：被ガイドリブ。
５：ホルダ、５０：底部、５００：ホルダ側孔、５０１：ホルダ側スプリング座、５１：筒部。
６：プラグ、６０：底部、６１：凸部、６１０：プラグ側オイル通路、６２：シャフト。
７０：コイルスプリング、７１：ブラケット、７２：溝、７３：リブ。
８：隔壁、８０１：隔壁側スプリング座。
９：エンジン、９０：シリンダブロック、９００：メインオイルギャラリ（エンジン側オイル通路）、９１：ピストン、９２：コンロッド、９３：クランクシャフト。
Ａ：オリフィス、Ｂ：リーク隙間、Ｆｄ１：荷重、Ｆｄ２：荷重、Ｆｕ：荷重、Ｌ１〜Ｌ３：摺接部、Ｏ：オイル。

Claims (7)

1. ハウジングと、
   該ハウジングから外側に突設されるノズルと、
   該ハウジングの内部を往復動可能であって、表側からエンジン側オイル通路の油圧による荷重が加わり、該ノズルからピストンにオイルを噴射する開弁状態において該エンジン側オイル通路と該ノズルとを連通するバルブ側ノズル連通孔を有するバルブと、
   を備えるピストンクーリングジェット。
2. 前記バルブは、前記エンジン側オイル通路および前記バルブ側ノズル連通孔に連通するバルブ側オイル通路を有し、
   さらに、前記ハウジングの内部において、該バルブの裏側に区画され、該バルブ側オイル通路に連通する圧力室と、
   該圧力室と該ハウジングの外部との間に配置される圧力調整通路と、
   を備える請求項１に記載のピストンクーリングジェット。
3. 前記バルブ側オイル通路は、オリフィスを有し、
   前記圧力調整通路は、開口幅が該オリフィスよりも小さく、総開口面積が該オリフィスよりも大きいリーク隙間である請求項２に記載のピストンクーリングジェット。
4. 前記バルブの裏側に配置されホルダ側孔を有するホルダと、
   該バルブの裏側に配置され、該ホルダ側孔に挿通され、前記開弁状態において、該バルブの裏面が、表面に着座するシャフトと、を備え、
   前記リーク隙間は、該ホルダ側孔の内周面と該シャフトの外周面との間に区画される請求項３に記載のピストンクーリングジェット。
5. 前記バルブは、外周面に、前記開弁状態において前記ノズルに連通する環状の開弁側ノズル連通溝を有し、
   前記バルブ側ノズル連通孔は、前記バルブ側オイル通路と、該開弁側ノズル連通溝と、を連通する請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のピストンクーリングジェット。
6. 前記ハウジングは、内周面に、前記ノズルに連通する環状のハウジング側ノズル連通溝を有し、
   前記バルブ側ノズル連通孔は、前記開弁状態において、前記バルブ側オイル通路と、該ハウジング側ノズル連通溝と、を連通する請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のピストンクーリングジェット。
7. 前記バルブは、外周面に、前記ノズルから前記ピストンに前記オイルを噴射しない閉弁状態において前記ハウジング側ノズル連通溝に連通する閉弁側ノズル連通溝を、全周的に有する請求項６に記載のピストンクーリングジェット。

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