JP2014070607A - ピストンクーリングジェット - Google Patents

Abstract

【課題】閉弁状態から開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は、筒状のハウジング２と、ハウジング２の内部に連通し、軸方向から見てハウジング２の中心軸Ｚの周りに等角度ごとに配置される複数のノズル３ｆ、３ｆＬ、３ｆＲ、３ｒと、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、ハウジング２の内部を軸方向に往復動可能であって、閉弁状態において複数のノズル３ｆ、３ｆＬ、３ｆＲ、３ｒを内側から封止するバルブ本体４６と、バルブ本体４６の内部に配置されエンジン側オイル通路９００に連通するバルブ側オイル通路４０と、を有するバルブ４と、ハウジング２の内部において、バルブ４の裏側に区画され、バルブ側オイル通路４０に連通する圧力室２１と、圧力室２１とハウジング２の外部との間に配置される圧力調整通路Ｂと、を備える。
【選択図】図５

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、油圧式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。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。

ここで、ピストンが高温の温間時においては、ピストンクーリングジェットによりピストンを冷却する方が好ましい。しかしながら、ピストンが低温の冷間時においては、ピストンを早期に昇温させる必要がある。このため、冷間時にピストンクーリングジェットを用いてピストンを冷却すると、ピストンの昇温を阻害してしまう。また、ピストンの裏面に噴射されたオイルは、クランクシャフトに落下する。ここで、冷間時においては、オイルの油温が低い。このため、オイルの粘度が高い。したがって、粘度の高いオイルがクランクシャフトに落下することになり、クランクシャフトの回転抵抗（オイルに対する攪拌抵抗）が大きくなってしまう。このような理由から、冷間時においては、オイルを噴射しない方が好ましい。しかしながら、従来のピストンクーリングジェットの油圧式バルブ機構は、エンジンの温度ではなく、メインオイルギャラリの油圧に応じて開閉する。このため、冷間時においても、ピストンクーリングジェットが作動してしまう。

この点に鑑み、特許文献１には、油圧用バルブ機構部と、油温用バルブ機構部と、を備えるピストンクーリングジェットが開示されている。同文献のピストンクーリングジェットによると、油圧用バルブ機構部が、オイルの油圧に応じて、オイルの噴射状態を切り替える。また、油温用バルブ機構部が、オイルの油温に応じて、オイルの噴射状態を切り替える。

油圧用バルブ機構部には、一つのコイルスプリングが使用されている。また、油温用バルブ機構部には、二つのコイルスプリングが使用されている。油温用バルブ機構部の二つのコイルスプリングは、閉止部材を介して、オイルの通路方向に沿って直列に並んでいる。二つのコイルスプリングのうち、上側（上流側）のコイルスプリングは形状記憶合金製の形状記憶スプリングである。当該コイルスプリングの付勢力は、温度により変化する。二つのコイルスプリングのうち、下側（下流側）のコイルスプリングは、バイアススプリングである。

冷間時においては、バイアススプリングの方が、形状記憶スプリングよりも、付勢力が大きい。このため、オイルの通路が閉じている。したがって、オイルの噴射を停止することができる。

一方、温間時においては、形状記憶スプリングの方が、バイアススプリングよりも、付勢力が大きい。このため、オイルの通路が開いている。したがって、オイルの噴射を許容することができる。

特開２０１１−１２６５０号公報

しかしながら、同文献記載のピストンクーリングジェットによると、合計三つのコイルスプリングが必要である。このため、ピストンクーリングジェットの構造が複雑である。また、部品点数が多い。

また、同文献記載のピストンクーリングジェットによると、三つのコイルスプリングのうち、一つのコイルスプリングを、形状記憶合金製とする必要がある。このため、ピストンクーリングジェットの製造コストが高くなる。

この点に鑑み、本発明者は、新規のピストンクーリングジェットを開発した。ただし、当該ピストンクーリングジェットは、従来技術ではない。当該ピストンクーリングジェットは、ハウジングと、ノズルと、バルブと、リーク隙間と、コイルスプリングと、を備えている。

ノズルは、ハウジングの側周壁から突設されている。バルブは、ハウジングの内部に、上下方向に往復動可能に収容されている。バルブは、ハウジングの内部を、上側の受圧室と、下側の圧力室と、に可動的に仕切っている。バルブには、オリフィスが配置されている。コイルスプリングは、圧力室に収容されている。コイルスプリングは、バルブを上側に付勢している。受圧室は、エンジンのメインオイルギャラリに連通している。圧力室の下流側には、リーク隙間が配置されている。リーク隙間は、外部に連通している。

メインオイルギャラリのオイルは、受圧室→オリフィス→圧力室→リーク隙間という経路を辿って、外部に流出する。当該ピストンクーリングジェットは、圧力室の上流側にオリフィスを、圧力室の下流側にリーク隙間を、備えている。このため、オイルの油温および油圧に応じて、圧力室の内圧を変化させることができる。また、当該内圧の変化を利用して、バルブを往復動させることができる。

開弁状態においては、バルブが下降し、受圧室とノズルとが連通する。このため、メインオイルギャラリのオイルは、ノズルからピストンに噴射される。一方、閉弁状態においては、バルブが上昇し、受圧室とノズルとの連通が遮断される。このため、メインオイルギャラリのオイルは、ノズルからピストンに噴射されない。

このように、新規のピストンクーリングジェットによると、油温および油圧に応じたオイル噴射制御を、単一のコイルスプリング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の構造が簡単である。また、部品点数が少ない。また、新規のピストンクーリングジェットによると、コイルスプリングを、敢えて形状記憶合金製とする必要がない。このため、ピストンクーリングジェットの製造コストが低くなる。

しかしながら、当該新規のピストンクーリングジェットによると、閉弁状態において、バルブの外周面の一部だけが、ノズルの内部に露出している。このため、バルブの外周面の一部だけに、ノズル内部の圧力（大気圧）が供給されている。これに対して、バルブの外周面の他部には、受圧室の圧力（メインオイルギャラリのオイルの油圧）が供給されている。このため、バルブの外周面の一部に加わる圧力（ノズル内部の圧力）と、バルブの外周面の他部に加わる圧力（受圧室の圧力）と、の差圧により、バルブに水平方向（バルブの往復動方向に対して直交する方向）に荷重が加わってしまう。

このように、閉弁状態においては、バルブに水平方向の荷重が加わっている。このため、閉弁状態から開弁状態に切り替わる際に、ハウジングに対するバルブの摺動抵抗が大きくなる。したがって、バルブの動きが悪くなる。よって、閉弁状態から開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、閉弁状態から開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、筒状のハウジングと、該ハウジングの側周壁から外側に突設され、該ハウジングの内部に連通し、該ハウジングの軸方向一端側または軸方向他端側から見て該ハウジングの中心軸の周りに等角度ごとに配置される複数のノズルと、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、該ハウジングの該内部を軸方向に往復動可能であって、複数の該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複数の該ノズルを内側から封止するバルブ本体と、該バルブ本体の内部に配置され該エンジン側オイル通路に連通するバルブ側オイル通路と、を有するバルブと、該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は、複数のノズルを備えている。閉弁状態において、複数のノズルは、各々、バルブ本体により封止されている。このため、バルブ本体の外周面には、複数のノズルから、ノズル内部の圧力（例えば大気圧）が供給されている。ここで、複数のノズルは、ハウジングの軸方向一端側または軸方向他端側（＝バルブの表側または裏側）から見て、ハウジングの中心軸の周囲に、等角度ごとに配置されている。

バルブ本体の外周面には、各ノズルから、均等に圧力が加わる。このため、各ノズルから加わる圧力は、相殺される。したがって、閉弁状態において、バルブ本体に、ハウジングの軸方向に対して交差する方向の荷重が、加わりにくい。よって、本発明のピストンクーリングジェットによると、閉弁状態から開弁状態に切り替わる際の、ハウジングに対するバルブの摺動抵抗が小さくなる。すなわち、閉弁状態から開弁状態に切り替わりやすくなる。

また、本発明のピストンクーリングジェットによると、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、が一致しやすくなる。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、の間のヒステリシス（以下、「開閉時のヒステリシス」と称す。）が小さくなる。

また、本発明のピストンクーリングジェットによると、複数のノズルからピストンにオイルを噴射する開弁状態、および閉弁状態において、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。

（２）好ましくは、上記（１）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。

（３）好ましくは、上記（２）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、複数の前記ノズルから前記ピストンに前記オイルを噴射する開弁状態において、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。また、開弁状態におけるバルブの位置を、シャフトにより規制することができる。

本発明によると、閉弁状態から開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ＶＩＩ−ＶＩＩ方向断面図である。 図５の枠ＶＩＩＩ内の拡大図である。 図６の枠ＩＸ内の拡大図である。 図６の枠Ｘ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閉弁状態のハウジング側ノズル連通孔付近の水平方向断面図である。 第三実施形態のピストンクーリングジェットの閉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。上下方向は、本発明の「軸方向」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、一対のノズル３ｆ、３ｒ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、第一段差部２３と、第二段差部２４と、一対のハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒ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。

一対のハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒは、各々、ハウジング２の側周壁を、水平方向（径方向）に貫通している。一対のハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒの延在方向と、後述するバルブ４の往復動方向と、は交差（直交）している。一対のハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒの断面は、各々、真円状を呈している。ハウジング側ノズル連通孔２２ｆは、ハウジング２の側周壁の前側部分に配置されている。ハウジング側ノズル連通孔２２ｒは、ハウジング２の側周壁の後側部分に配置されている。上側または下側から見て、一対のハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒは、ハウジング２の中心軸を基準に、１８０°対向して配置されている。

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３ｆ、３ｒ、バルブ４）
図７に、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ方向断面図を示す。なお、図７においては、ノズル３ｆ、３ｒの先端部分を省略して示す。図５〜図７に示すように、一対のノズル３ｆ、３ｒは、各々、鋼製であって、長軸円筒状を呈している。ノズル３ｆは、ハウジング２の側周壁の前側部分から、径方向外側に突設されている。ノズル３ｒは、ハウジング２の側周壁の後側部分から、径方向外側に突設されている。図１、図２に示すように、一対のノズル３ｆ、３ｒの先端（下流端）は、各々、ピストン９１の方向を向いている。図７に示すように、ノズル３ｆの根本（上流端）は、ハウジング側ノズル連通孔２２ｆに接続されている。また、ノズル３ｒの根本（上流端）は、ハウジング側ノズル連通孔２２ｒに接続されている。

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、バルブ側スプリング座４４と、バルブ本体４６と、を備えている。ハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒに対する、バルブ４の外周面の上下方向位置が切り替わることにより、図５に示す閉弁状態と、図６に示す開弁状態と、が切り替わる。

バルブ本体４６は、鋼製であって、円柱状を呈している。バルブ側オイル通路４０は、バルブ本体４６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８に、図５の枠ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。図８に示すように、閉弁状態において、ハウジング側ノズル連通孔２２ｆの上流側（径方向内側）の開口は、バルブ本体４６の外周面の下側部分の前側部分により封止されている。また、ハウジング側ノズル連通孔２２ｒの上流側（径方向内側）の開口は、バルブ本体４６の外周面の下側部分の後側部分により封止されている。

図７に示すように、閉弁状態においては、ノズル３ｆから、ノズル３ｆの内部の圧力（大気圧）Ｐｆが、ハウジング側ノズル連通孔２２ｆを介して、バルブ本体４６の外周面の前側部分に加わる。また、閉弁状態においては、ノズル３ｒから、ノズル３ｒの内部の圧力（大気圧）Ｐｒが、ハウジング側ノズル連通孔２２ｒを介して、バルブ本体４６の外周面の後側部分に加わる。

図７に示すように、ハウジング２の上下方向に延在する中心軸Ｚを基準にした場合、ノズル３ｆの中心軸Ｚｆと、ノズル３ｒの中心軸Ｚｒと、の挟角θは、１８０°である。このため、閉弁状態において、圧力Ｐｆと圧力Ｐｒとは、互いに反対方向からバルブ本体４６に作用する。したがって、圧力Ｐｆと圧力Ｐｒとは、互いに相殺される。よって、バルブ本体４６には、見かけ上、径方向から荷重が作用しなくなる。

図９に、図６の枠ＩＸ内の拡大図を示す。図９に示すように、開弁側ノズル連通溝４２は、バルブ本体４６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２２ｆ、２２ｒを介して、ノズル３ｆ、３ｒに連通している。

開弁側ノズル連通溝４２の上下方向位置（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、バルブ本体４６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２２ｆ、２２ｒに連通している。すなわち、バルブ本体４６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２２ｆ、２２ｒに連通している。

図９に示すように、四つのバルブ側ノズル連通孔４１は、各々、バルブ本体４６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２２ｆ、２２ｒ→ノズル３ｆ、３ｒという経路で、オイルＯが流れる。

図５、図６に示すように、バルブ側スプリング座４４は、バルブ本体４６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、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１０に、図６の枠Ｘ内の拡大図を示す。図３、図５、図６、図１０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１０に示すように、開弁状態において、シャフト６２の上面と、バルブ本体４６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１０に示すように、溝７２は、バルブ本体４６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１０に示すように、開弁状態において、バルブ本体４６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、バルブ本体４６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、バルブ本体４６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、バルブ本体４６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、バルブ本体４６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、バルブ本体４６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、バルブ本体４６つまりバルブ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１０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、バルブ本体４６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１０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のバルブ本体４６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１０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、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、閉弁状態において、ノズル３ｆ、３ｒ、ハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒを介して、バルブ本体４６の外周面に、圧力Ｐｆ、Ｐｒが導入されている。このため、バルブ本体４６には、径方向かつ反対方向から圧力Ｐｆ、Ｐｒが加わる。したがって、バルブ本体４６の外周面に偏って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本体４６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。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、開閉時のヒステリシスが小さくなる。

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を介して、ハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒに、オイルＯが供給される。すなわち、バルブ本体４６の内部を経由して、ハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒに、オイルＯが供給される。このため、バルブ本体４６の外部だけを経由してオイルＯが供給される場合と比較して、バルブ本体４６の上面に、オイルＯの流れによる水平方向の荷重が加わりにくい。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。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、開閉時のヒステリシスが小さくなる。

また、開弁側ノズル連通溝４２は、バルブ本体４６の外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の内部でバルブ本体４６が自身の軸回りに回転しても、確実に、四つのバルブ側ノズル連通孔４１と二つのハウジング側ノズル連通孔２２ｆ、２２ｒとを連通させることができる。

＜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、ノズルが三つ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１１に、本実施形態のピストンクーリングジェットの閉弁状態のハウジング側ノズル連通孔付近の水平方向断面図を示す。なお、図７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、ハウジング２には、三つのハウジング側ノズル連通孔２２ｆＬ、２２ｆＲ、２２ｒが、放射状に配置されている。ハウジング側ノズル連通孔２２ｆＬには、ノズル３ｆＬが接続されている。ハウジング側ノズル連通孔２２ｆＲには、ノズル３ｆＲが接続されている。ハウジング側ノズル連通孔２２ｒには、ノズル３ｒが接続されている。

ハウジング２の中心軸Ｚを基準にした場合、ノズル３ｆＬの中心軸ＺｆＬと、ノズル３ｒの中心軸Ｚｒと、の挟角θ１は、１２０°である。ノズル３ｒの中心軸Ｚｒと、ノズル３ｆＲの中心軸ＺｆＲと、の挟角θ２は、１２０°である。ノズル３ｆＲの中心軸ＺｆＲと、ノズル３ｆＬの中心軸ＺｆＬと、の挟角θ３は、１２０°である。

このため、閉弁状態において、圧力（大気圧）ＰｆＬと圧力（大気圧）ＰｆＲと圧力（大気圧）Ｐｒとは、１２０°ずつ異なる方向からバルブ本体４６に作用する。したがって、圧力ＰｆＬと圧力ＰｆＲと圧力Ｐｒとは、互いに相殺される。よって、バルブ本体４６には、見かけ上、径方向から荷重が作用しなくなる。

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のように、三つ以上のノズル３ｆＬ、３ｆＲ、３ｒを、等角度ごとに配置してもよい。

＜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、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。また、リーク隙間を有する隔壁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閉弁状態の上下方向断面図を示す。なお、図５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、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、バルブ本体４６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、二つの隔壁側連通孔８００と、隔壁側スプリング座８０１を備えている。二つの隔壁側連通孔８００は、各々、スリット状を呈している。二つの隔壁側連通孔８００は、各々、隔壁８を上下方向に貫通している。二つの隔壁側連通孔８００は、各々、リーク隙間Ｂに相当する。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によると、リブ７３により、バルブ４の下死点を決定することができる。このため、バルブ本体４６の下面に溝７２（援用する図５参照）を配置する必要がない。

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、隔壁８にリーク隙間Ｂが配置されている。このため、ホルダ５（援用する図５参照）、プラグ６（援用する図５参照）が不要である。したがって、ピストンクーリングジェット１の構造が簡単になる。また、ピストンクーリングジェット１の上下方向長さを短くすることができる。

＜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１０に示すように、第一実施形態においては、バルブ本体４６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、バルブ本体４６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、図６に示す開弁状態において、バルブ本体４６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２２ｆ、２２ｒ、ノズル３ｆ、３ｒの内部空間、オリフィスＡ、プラグ側オイル通路６１０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に示す溝７２、開弁側ノズル連通溝４２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。開弁側ノズル連通溝４２は、螺旋状に延在していてもよい。

図１０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９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１０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１２に示すように、第三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、第三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。

ノズル３ｆ、３ｆＬ、３ｆＲ、３ｒの配置数は特に限定しない。例えば、図７に示すハウジング２の中心軸Ｚの周囲に、四つ（挟角θ＝９０°）、五つ（挟角θ＝７２°）、六つ（挟角θ＝６０°）配置してもよい。すなわち、周方向に隣り合うノズル３ｆ、３ｆＬ、３ｆＲ、３ｒの根本（上流端）間の挟角θが等角度になるように、複数のノズル３ｆ、３ｆＬ、３ｆＲ、３ｒを配置すればよい。

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、２２ｆ：ハウジング側ノズル連通孔、２２ｆＬ：ハウジング側ノズル連通孔、２２ｆＲ：ハウジング側ノズル連通孔、２２ｒ：ハウジング側ノズル連通孔、２３：第一段差部、２４：第二段差部。
３ｆ：ノズル、３ｆＬ：ノズル、３ｆＲ：ノズル、３ｒ：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、４４：バルブ側スプリング座、４６：バルブ本体。
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、８００：隔壁側連通孔、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。
θ：挟角、θ１：挟角、θ２：挟角、θ３：挟角、Ａ：オリフィス、Ｂ：リーク隙間、Ｆｄ１：荷重、Ｆｄ２：荷重、Ｆｕ：荷重、Ｏ：オイル、Ｐｆ：圧力、ＰｆＬ：圧力、ＰｆＲ：圧力、Ｐｒ：圧力、Ｚ：中心軸、Ｚｆ：中心軸、ＺｆＬ：中心軸、ＺｆＲ：中心軸、Ｚｒ：中心軸。

Claims (3)

1. 筒状のハウジングと、
   該ハウジングの側周壁から外側に突設され、該ハウジングの内部に連通し、該ハウジングの軸方向一端側または軸方向他端側から見て該ハウジングの中心軸の周りに等角度ごとに配置される複数のノズルと、
   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、該ハウジングの該内部を軸方向に往復動可能であって、複数の該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複数の該ノズルを内側から封止するバルブ本体と、該バルブ本体の内部に配置され該エンジン側オイル通路に連通するバルブ側オイル通路と、を有するバルブと、
   該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、
   を備えるピストンクーリングジェット。
2. 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１に記載のピストンクーリングジェット。
3. 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、複数の前記ノズルから前記ピストンに前記オイルを噴射する開弁状態において、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２に記載のピストンクーリングジェット。

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