JP2014070609A - Piston cooling jet - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a piston cooling jet that cools a piston by injecting oil onto the back surface of the piston of the engine.
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。 The piston cooling jet is attached to a cylinder block of the engine. The piston cooling jet communicates with the main oil gallery of the cylinder block. The main oil gallery constitutes a part of the engine oil circulation circuit. A hydraulic valve mechanism is arranged in the piston cooling jet.
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。 When the oil pressure of the oil in the main oil gallery exceeds a predetermined threshold value, the hydraulic valve mechanism of the piston cooling jet opens. For this reason, the oil of the main oil gallery is injected to the back surface of the piston by the piston cooling jet. The piston is cooled by the injection.
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。 Here, when the piston is warm, it is preferable to cool the piston with a piston cooling jet. However, when the piston is cold, it is necessary to raise the temperature of the piston early. For this reason, if a piston is cooled using a piston cooling jet at the time of cold, the temperature rise of a piston will be inhibited. Moreover, the oil injected on the back surface of the piston falls on the crankshaft. Here, when cold, the oil temperature is low. For this reason, the viscosity of oil is high. Therefore, oil with high viscosity falls on the crankshaft, and the rotation resistance of the crankshaft (stirring resistance against oil) increases. For these reasons, it is preferable not to inject oil when cold. However, the conventional hydraulic valve mechanism of the piston cooling jet opens and closes according to the oil pressure of the main oil gallery, not the temperature of the engine. For this reason, a piston cooling jet will operate | move even at the time of cold.
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。
In view of this point,
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。 One coil spring is used for the hydraulic valve mechanism. Two coil springs are used in the oil temperature valve mechanism. The two coil springs of the oil temperature valve mechanism are arranged in series along the oil passage direction via the closing member. Of the two coil springs, the upper (upstream) coil spring is a shape memory spring made of shape memory alloy. The urging force of the coil spring varies with temperature. Of the two coil springs, the lower (downstream) coil spring is a bias spring.
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。 When cold, the bias spring has a greater urging force than the shape memory spring. Therefore, the oil passage is closed. Therefore, oil injection can be stopped.
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。 On the other hand, when warm, the shape memory spring has a larger biasing force than the bias spring. For this reason, the oil passage is open. Accordingly, oil injection can be allowed.
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。 However, according to the piston cooling jet described in this document, a total of three coil springs are required. For this reason, the structure of the piston cooling jet is complicated. In addition, the number of parts is large.
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。 Moreover, according to the piston cooling jet described in the document, one of the three coil springs needs to be made of a shape memory alloy. For this reason, the manufacturing cost of a piston cooling jet becomes high.
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、バルブと、プラグと、ホルダと、コイルスプリングと、カラーと、を備えている。 In view of this point, the present inventor has developed a novel piston cooling jet. However, the piston cooling jet is not a prior art. The piston cooling jet includes a housing, a valve, a plug, a holder, a coil spring, and a collar.
カラーは、ハウジングの上端に配置されている。プラグは、ハウジングの下端に配置されている。ハウジングの内部には、上側から下側に向かって、バルブと、コイルスプリングと、ホルダと、が収容されている。 The collar is disposed at the upper end of the housing. The plug is disposed at the lower end of the housing. A valve, a coil spring, and a holder are accommodated in the housing from the upper side to the lower side.
ホルダには、ホルダ側孔が穿設されている。プラグは、ホルダを下側から覆っている。プラグからは、上側に向かってシャフトが突設されている。シャフトは、下側から上側に、ホルダ側孔に挿通されている。ホルダ側孔の内周面とシャフトの外周面との間には、リーク隙間が区画されている。 The holder has a holder side hole. The plug covers the holder from below. A shaft protrudes upward from the plug. The shaft is inserted into the holder side hole from the lower side to the upper side. A leak gap is defined between the inner peripheral surface of the holder side hole and the outer peripheral surface of the shaft.
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。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。 The valve movably partitions the interior of the housing into an upper pressure receiving chamber and a lower pressure chamber. An orifice is disposed in the valve. The coil spring is accommodated in the pressure chamber. The coil spring urges the valve upward. The pressure receiving chamber communicates with the main oil gallery of the engine. The oil in the main oil gallery flows out to the outside through a path of pressure receiving chamber → orifice → pressure chamber → leak gap.
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、開弁位置と閉弁位置との間で、バルブを往復動させることができる。 The piston cooling jet has an orifice upstream of the pressure chamber and a leak gap downstream of the pressure chamber. For this reason, the internal pressure of a pressure chamber can be changed according to the oil temperature and oil pressure of oil. In addition, the valve can be reciprocated between the valve opening position and the valve closing position using the change in the internal pressure.
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。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。 Thus, according to the novel piston cooling jet, oil injection control according to the oil temperature and oil pressure can be executed using a single coil spring. In addition, according to the new piston cooling jet, the coil spring does not have to be made of a shape memory alloy. For this reason, the manufacturing cost of a piston cooling jet becomes low.
しかしながら、当該新規のピストンクーリングジェットの場合、リーク隙間を確保するために、シャフト付きのプラグと、ホルダと、が必要である。このため、部品点数が多くなる。また、部品点数が多いため、組付作業が煩雑になる。 However, in the case of the new piston cooling jet, a plug with a shaft and a holder are necessary to secure a leak gap. For this reason, the number of parts increases. Moreover, since the number of parts is large, the assembling work becomes complicated.
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、圧力調整通路を確保できると共に、部品点数が少なく、組付作業が簡単な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。 The piston cooling jet of the present invention has been completed in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a piston cooling jet that can secure a pressure adjusting passage, has a small number of parts, and can be easily assembled.
(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、筒状であって、エンジン側オイル通路に連通する開口部と、該開口部に軸方向に対向する底部と、を有するハウジングと、該ハウジングから径方向外側に突設されピストンにオイルを噴射可能なノズルと、該ハウジングの内部を軸方向に往復動可能であって、該開口部側から該エンジン側オイル通路の油圧による荷重が加わるバルブ本体を有するバルブと、該ハウジングの内部において、該バルブ本体と該底部との間に区画される圧力室と、該バルブ本体を軸方向に貫通し、該開口部と、該圧力室と、を連通するバルブ側オイル通路と、該ハウジングを貫通し、該圧力室と、該ハウジングの外部と、を連通する圧力調整通路と、を備えることを特徴とする。 (1) In order to solve the above-described problem, a piston cooling jet according to the present invention has a cylindrical shape and has an opening communicating with the engine-side oil passage and a bottom facing the opening in the axial direction. A nozzle projecting radially outward from the housing and capable of injecting oil into the piston, and capable of reciprocating in the interior of the housing in the axial direction, from the opening side by the hydraulic pressure of the engine side oil passage A valve having a valve body to which a load is applied; a pressure chamber defined between the valve body and the bottom portion inside the housing; and the opening penetrating through the valve body in the axial direction; A valve-side oil passage that communicates with the chamber, and a pressure adjustment passage that penetrates the housing and communicates with the pressure chamber and the outside of the housing.
本発明のピストンクーリングジェットの圧力調整通路は、ハウジングを利用して形成されている。このため、前記新規のピストンクーリングジェット1のように、圧力調整通路を形成するためにホルダを配置する場合と比較して、部品点数が少なくて済む。また、部品点数が少ないため、組付作業が簡単である。また、部品点数が少なく、組付誤差が小さいため、圧力調整通路の寸法精度が高くなる。
The pressure adjusting passage of the piston cooling jet of the present invention is formed using a housing. For this reason, as compared with the case where the holder is arranged to form the pressure adjusting passage as in the new
(2)好ましくは、上記(1)の構成において、前記底部は、底部側孔を有し、前記バルブは、前記バルブ本体から該底部側に突設され該底部側孔に挿通されるシャフトを有し、前記圧力調整通路は、該底部側孔の内周面と、該シャフトの外周面と、の間に区画されている構成とする方がよい。 (2) Preferably, in the configuration of the above (1), the bottom portion has a bottom side hole, and the valve has a shaft protruding from the valve body toward the bottom side and inserted into the bottom side hole. And the pressure adjusting passage is preferably partitioned between the inner peripheral surface of the bottom side hole and the outer peripheral surface of the shaft.
本構成によると、圧力調整通路は、バルブのシャフトの外周面と、底部の底部側孔の内周面と、の間に区画されている。すなわち、圧力調整通路を形成する二つの部材のうち、一方はバルブと、他方はハウジングと、各々一体化されている。このため、シャフトとバルブとが別体である場合や、ハウジングと底部とが別体である場合と比較して、部品点数が少なくて済む。 According to this configuration, the pressure adjusting passage is partitioned between the outer peripheral surface of the valve shaft and the inner peripheral surface of the bottom side hole of the bottom portion. That is, of the two members forming the pressure adjusting passage, one is integrated with the valve and the other is integrated with the housing. For this reason, the number of parts can be reduced as compared with the case where the shaft and the valve are separate, and the case where the housing and the bottom are separate.
また、バルブが移動するのに伴って、シャフトは、底部に対して、相対的に移動する。このため、圧力調整通路に異物が詰まりにくい。また、圧力調整通路に詰まった異物を、排出しやすい。 As the valve moves, the shaft moves relative to the bottom. For this reason, the foreign substance is not easily clogged in the pressure adjusting passage. Moreover, it is easy to discharge the foreign matter clogged in the pressure adjusting passage.
(3)好ましくは、上記(1)または(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。 (3) Preferably, in the configuration of the above (1) or (2), the valve-side oil passage has an orifice, and the pressure adjustment passage has an opening width smaller than the orifice, and a total opening area is It is better to have a configuration with a larger leak gap than the orifice. According to this configuration, the internal pressure of the pressure chamber can be easily adjusted according to the oil temperature and oil pressure of the oil.
(4)好ましくは、上記(1)ないし(3)のいずれかの構成において、前記開口部は、前記ハウジングの軸方向一端が、径方向内側に、加締められることにより形成されている構成とする方がよい。 (4) Preferably, in any one of the configurations (1) to (3), the opening is formed by caulking one axial end of the housing radially inward. Better to do.
本構成によると、まず、ハウジングの内部に所望の部材(少なくともバルブ)を収容し、ハウジングの軸方向一端を加締めることにより、開口部の形成と、ハウジング内部の部材の封入と、を同時に行うことができる。このため、さらに組付作業が簡単になる。 According to this configuration, first, a desired member (at least a valve) is accommodated in the housing, and one end in the axial direction of the housing is crimped to simultaneously form the opening and enclose the member in the housing. be able to. For this reason, the assembly work is further simplified.
本発明によると、圧力調整通路を確保できると共に、部品点数が少なく、組付作業が簡単なピストンクーリングジェットを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a piston cooling jet that can secure a pressure adjusting passage, has a small number of parts, and can be easily assembled.
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。 Hereinafter, embodiments of the piston cooling jet of the present invention will be described.
<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。
<First embodiment>
[Piston cooling jet arrangement]
First, the arrangement of the piston cooling jet of this embodiment will be described. FIG. 1 shows a layout diagram of the piston cooling jet of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the engine 9 includes a cylinder block 90, a
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。
The
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、つまり燃焼室と反対側の面。)に噴射可能である。
Note that the
[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閉弁状態の上下方向断面図を示す。図5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。
[Configuration of piston cooling jet]
Next, the structure of the piston cooling jet of this embodiment is demonstrated. In the following drawings, the vertical direction corresponds to the “axial direction” of the present invention. In FIG. 2, the perspective view of the piston cooling jet of this embodiment is shown. FIG. 3 is an exploded perspective sectional view of the piston cooling jet. FIG. 4 shows a vertical sectional view of the piston cooling jet in a closed state. FIG. 5 shows a vertical cross-sectional view of the piston cooling jet in the valve open state.
図1〜図5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、コイルスプリング70と、ブラケット71と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
(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4、図5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、開口部26と、底部27と、ノズル取付孔28と、を備えている。
(
The
開口部26は、ハウジング2の上端(軸方向一端)に開設されている。受圧室20は、開口部26の径方向内側に区画されている。底部27は、ハウジング2の下端(軸方向他端)に開設されている。底部27の径方向中央には、底部側孔270が穿設されている。底部側孔270は、底部27を上下方向に貫通している。底部側孔270の断面は、真円状を呈している。底部側孔270の内径は、底部側孔270の上下方向全長に亘って、一定である。
The
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のバルブ本体40により、仕切られている。すなわち、受圧室20は、バルブ本体40の上側に配置されている。一方、圧力室21は、バルブ本体40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。
The
第一段差部23は、ハウジング2の内周面に形成されている。第一段差部23は、開口部26の下側に配置されている。第一段差部23は、下側から上側に向かって縮径する階段状を呈している。図4に示すように、第一段差部23は、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の内周面に形成されている。第二段差部24は、第一段差部23と、底部27と、の間に配置されている。第二段差部24は、上側から下側に向かって縮径するテーパ状を呈している。図5に示すように、第二段差部24は、バルブ4の下死点(開弁位置)を決定している。ノズル取付孔28は、ハウジング2の側周壁を貫通している。ノズル取付孔28は、第一段差部23と、第二段差部24と、の間に配置されている。
The
(ノズル3、バルブ4)
図4、図5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のノズル取付孔28に挿入されている。
(
As shown in FIGS. 4 and 5, the
バルブ4は、樹脂製であって、バルブ本体40と、シャフト41と、を備えている。バルブ4は、射出成形により、一体的に作製されている。バルブ本体40は、バルブ側オイル通路400と、バルブ側スプリング座401と、を備えている。
The
バルブ側オイル通路400は、バルブ本体40を上下方向(軸方向)に貫通している。バルブ側オイル通路400の水平方向(軸直方向)の通路断面積は、受圧室20の水平方向の断面積に対して、縮小されている。バルブ側オイル通路400の断面は、真円状を呈している。バルブ側オイル通路400は、バルブ本体40の径方向中央に対して、ずれて配置されている。バルブ側オイル通路400の中間部分には、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400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。
The valve-
バルブ側スプリング座401は、バルブ本体40の下側部分に、円環状に配置されている。バルブ側スプリング座401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。
The valve-
シャフト41は、バルブ本体40の下面から、下側(圧力室21側)に向かって突設されている。シャフト41は、バルブ本体40の径方向中央に配置されている。シャフト41は、上下方向に延びる長軸円柱状を呈している。シャフト41の断面は、真円状を呈している。シャフト41の外径は、シャフト41の上下方向全長に亘って、一定である。
The
図6に、図5の枠VI内の拡大図を示す。図6に示すように、シャフト41は、底部27の底部側孔270に、挿通されている。シャフト41と底部側孔270とは、同軸上に配置されている。リーク隙間Bは、シャフト41の外周面と、底部側孔270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(軸直方向)の通路断面積(総開口面積)は、オリフィスAの水平方向(軸直方向)の通路断面積(総開口面積)よりも、大きく設定されている。
FIG. 6 shows an enlarged view in the frame VI of FIG. As shown in FIG. 6, the
(コイルスプリング70)
図6に示すように、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401と、底部27の上面と、の間に介装されている。コイルスプリング70は、径方向内側からバルブ本体40により、径方向外側からハウジング2により、保持されている。このため、バルブ4が上下方向に往復動する際、コイルスプリング70が、がたつきにくい。図4、図5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。
(Coil spring 70)
As shown in FIG. 6, the
[ピストンクーリングジェットの組付方法]
次に、本実施形態のピストンクーリングジェットの組付方法について説明する。図3に点線で示すように、組付前の状態においては、ハウジング2の上端は、絞られていない。つまり、開口部26、第一段差部23は形成されていない。また、ハウジング2の底部27には、底部側孔270が形成されていない。また、ハウジング2の側周壁には、ノズル取付孔28が形成されていない。また、ハウジング2の内周面には、第二段差部24は形成されていない。すなわち、ハウジング2は、上側に開口する有底円筒状(カップ状)を呈している。
[Assembly method of piston cooling jet]
Next, the assembly method of the piston cooling jet of this embodiment is demonstrated. As indicated by a dotted line in FIG. 3, the upper end of the
ピストンクーリングジェット1の組付方法は、ハウジング加工工程と、ノズル取付工程と、部材収容工程と、加締め工程と、を有している。ハウジング加工工程においては、ハウジング2の内周面に、第二段差部24を形成する。また、ハウジング2の底部27の径方向中央に、底部側孔270を穿設する。また、ハウジング2の側周壁に、ノズル取付孔28を穿設する。
The assembly method of the
ノズル取付工程においては、ハウジング2のノズル取付孔28に、ノズル3を取り付ける。部材収容工程においては、まず、ハウジング2の内部に、ハウジング2の上端開口から、コイルスプリング70を挿入する。次に、ハウジング2の内部に、ハウジング2の上端開口から、バルブ4を挿入する。この際、バルブ4のシャフト41を、底部側孔270に挿通する。
In the nozzle attachment process, the
加締め工程においては、ハウジング2の上端を径方向内側に縮径させる。ハウジング2の上端は、点線で示す形状から、実線で示す形状に、塑性変形する。このため、ハウジング2の上端には、開口部26が形成される。また、第一段差部23が形成される。また、ハウジング2の内部に、コイルスプリング70とバルブ4とが、封入される。その後、ハウジング2を、ブラケット71に取り付ける。このようにして、本実施形態のピストンクーリングジェット1は組み付けられる。
In the caulking step, the upper end of the
[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4、図5に示すように、バルブ本体40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40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40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。
[Load applied to the valve of the piston cooling jet]
Next, the load applied to the valve of the piston cooling jet of this embodiment will be briefly described. As shown in FIGS. 4 and 5, a load Fu due to the hydraulic pressure of the oil O of the main oil gallery 900 is applied to the upper surface of the
このように、バルブ本体40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、バルブ本体40つまりバルブ4は、上下方向に往復動する。なお、バルブ本体40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。
Thus, the load Fu is applied to the
[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4に示す閉弁状態と、図5に示す開弁状態と、に切り替わる。
[Piston cooling jet movement]
Next, the movement of the piston cooling jet of this embodiment will be described. As described above, the load Fu is applied to the
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。
It is the internal pressure of the
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。
From equation (1), it can be seen that the flow rate Q1 of the oil O flowing into the
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。
From equation (2), it can be seen that the flow rate Q2 of the oil O flowing out of the
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。
Thus, the change of the flow rate Q2 with respect to the change of the oil temperature is large with respect to the change of the flow rate Q1 with respect to the change of the oil temperature. For this reason, the higher the oil temperature, the easier the oil O leaks from the leak gap B. Therefore, the higher the oil temperature, the smaller the internal pressure in the
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4に示す閉弁状態から、図5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。
When the oil temperature is low, the load Fd2 is large. For this reason, when the
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4に示す閉弁状態から、図5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。
On the other hand, when the oil temperature is high, the load Fd2 is small. For this reason, when switching the
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。
Thus, according to the
[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。
[Function and effect]
Next, the effect of the piston cooling jet of this embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 5, the
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。
As a conventional technique for operating the piston cooling jet according to the oil temperature, a spring made of a shape memory alloy is used. That is, a spring whose spring constant changes according to the oil temperature is used. In this regard, according to the
また、図5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が第二段差部24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。
Further, as shown in FIG. 5, according to the
また、図4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、バルブ4が第一段差部23に当接する。このため、バルブ4の閉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の最大伸張量を規制することができる。
As shown in FIG. 4, according to the
また、図4、図5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のリーク隙間Bは、バルブ4のシャフト41の外周面と、底部27の底部側孔270の内周面と、の間に区画されている。すなわち、リーク隙間Bを形成する二つの部材のうち、一方はバルブ4と、他方はハウジング2と、各々一体化されている。このため、シャフト41とバルブ4とが別体である場合や、ハウジング2と底部27とが別体である場合と比較して、部品点数が少なくて済む。また、部品点数が少ないため、組付作業が簡単である。また、部品点数が少なく、組付誤差が小さいため、リーク隙間Bの寸法精度が高くなる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the leak clearance B of the
また、バルブ4が移動するのに伴って、シャフト41は、底部27に対して、相対的に移動する。このため、リーク隙間Bに異物が詰まりにくい。また、リーク隙間Bに詰まった異物を、排出しやすい。
Further, as the
また、シャフト41は底部側孔270から下側に突出可能である。このため、バルブ4がバルブ本体40だけからなり、シャフト41がハウジング2の内部に固定されており、バルブ4がシャフト41の上面に、着座、離座可能な場合と比較して、ハウジング2延いては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。すなわち、ピストンクーリングジェット1を小型化することができる。したがって、図1に示すように、ピストンクーリングジェット1が、クランクシャフト93などの隣接部材に、干渉するおそれが小さい。
The
また、クランクシャフト93周囲のスペースが狭小な場合であっても、ピストンクーリングジェット1を設置することができる。すなわち、本実施形態のピストンクーリングジェット1は搭載性が高い。
Even if the space around the
また、図4、図5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のシャフト41の外径は、軸方向全長に亘って一定である。並びに、底部側孔270の内径は、軸方向全長に亘って一定である。このため、閉弁状態から開弁状態に亘って、リーク隙間Bの開口幅が変化しにくい。
As shown in FIGS. 4 and 5, the outer diameter of the
また、図3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のバルブ側オイル通路400は、バルブ本体40に形成されている。このため、ハウジング2に加工を施すことなく、バルブ側オイル通路400を配置することができる。
As shown in FIG. 3, the valve-
また、図3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の開口部26、第一段差部23は、ハウジング2の上端が径方向内側に加締められることにより、形成されている。このため、開口部26の形成と、第一段差部23の形成と、バルブ4、コイルスプリング70の封入と、を同時に行うことができる。この点においても、組付作業が簡単である。
Moreover, as shown in FIG. 3, the opening
<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、ハウジングに第二段差部が形成されていない点である。また、バルブにスカート部が形成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。
<Second embodiment>
The difference between the piston cooling jet of the present embodiment and the piston cooling jet of the first embodiment is that the second step portion is not formed in the housing. In addition, a skirt portion is formed on the valve. Here, only differences will be described.
図7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4と対応する部位については、同じ符号で示す。図8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5と対応する部位については、同じ符号で示す。 FIG. 7 shows a vertical cross-sectional view of the piston cooling jet of the present embodiment in a closed state. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 4, it shows with the same code | symbol. FIG. 8 shows a vertical cross-sectional view of the piston cooling jet of the present embodiment in the valve open state. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 5, it shows with the same code | symbol.
図7、図8に示すように、ハウジング2の内周面には、第二段差部が形成されていない。一方、バルブ4のバルブ本体40の下面からは、円筒状のスカート部403が、下側に向かって突設されている。図8に示す開弁状態において、スカート部403の下端は、底部27の上面に、当接する。スカート部403の下端は、バルブ4の下死点(開弁位置)を決定している。
As shown in FIGS. 7 and 8, the second step portion is not formed on the inner peripheral surface of the
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。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、ハウジング2の内周面に第二段差部を形成する必要がない。このため、ハウジング2の構造が簡単である。
The
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、コイルスプリング70は、径方向内側からスカート部403により、径方向外側からハウジング2により、保持されている。このため、バルブ4が上下方向に往復動する際、コイルスプリング70が、がたつきにくい。
Further, according to the
<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。
<Others>
The embodiment of the piston cooling jet of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
図4、図5、図7、図8に示すように、受圧室20、圧力室21、バルブ側オイル通路400、ノズル3の内部空間、オリフィスA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。
4, 5, 7, and 8, the
図6に示すように、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、真円環状、楕円環状、多角形環状などの環状であってもよい。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41および底部側孔270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41および底部側孔270の断面形状を長方形状にすればよい。
As shown in FIG. 6, the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the passage direction of the leak gap B is not particularly limited. For example, a circular shape such as a perfect circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape may be used. When the cross-sectional shape of the leak gap B is elliptical, the cross-sectional shapes of the
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。 A plurality of leak gaps B may be arranged. In this case, the “opening width” of the present invention refers to the opening width of the single leak gap B. Further, the “total opening area” of the present invention refers to the sum of the opening areas of all the leak gaps B.
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。 Further, when the opening shapes of the orifice A and the leak gap B are long (for example, slit shape, annular shape, etc.), the “opening width” of the present invention refers to the width in the short direction of the orifice A and the leak gap B. .
また、オリフィスA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の図形重心を通る直線長をいう。例えば、オリフィスAが真円状の場合、本発明の「開口幅」とは、直径長をいう。 In addition, when the opening shape of the orifice A is a perfect circle, an ellipse, or a polygon, the “opening width” of the present invention refers to a linear length that passes through the center of gravity of the figure of the orifice A. For example, when the orifice A has a perfect circle shape, the “opening width” of the present invention refers to the length of the diameter.
また、第一実施形態においては、ハウジング2の内周面に第二段差部24を形成した。しかしながら、第二段差部24の代わりに、径方向内側に突出する突起を配置してもよい。例えば、円環状のリブを配置してもよい。また、単数または複数の、部分円弧状のリブを配置してもよい。
In the first embodiment, the
また、上記実施形態においては、図4、図5、図7、図8に示すように、バルブ側オイル通路400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400にオリフィスAを配置しなくてもよい。また、バルブ4は、鋼製であってもよい。
In the above embodiment, the orifice A is disposed in the valve-
また、上記実施形態のピストンクーリングジェット1の組付方法においては、ハウジング加工工程、ノズル取付工程、部材収容工程、加締め工程の順に、各工程を実行した。しかしながら、ノズル取付工程は、ハウジング加工工程の後であれば、いつ実行してもよい。また、部材収容工程は、ハウジング加工工程の後であって加締め工程の前であれば、いつ実行してもよい。
Moreover, in the assembly method of the
また、リーク隙間Bの配置場所は特に限定しない。例えば、リーク隙間Bをハウジング2の側周壁に配置してもよい。図9に、その他の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5と対応する部位については、同じ符号で示す。図9に示すように、ハウジング2の側周壁に、開弁状態および閉弁状態において圧力室21に連通するように、リーク隙間Bを穿設してもよい。
Further, the location of the leak gap B is not particularly limited. For example, the leak gap B may be arranged on the side peripheral wall of the
なお、バルブ4の下死点(開弁位置)においても、コイルスプリング70の軸方向に隣り合う線材間には、隙間が確保されている。このため、圧力室21からリーク隙間BへのオイルOの流れが、コイルスプリング70により阻害されるおそれはない。
Note that a gap is secured between the wire rods adjacent to each other in the axial direction of the
こうすると、バルブ4にシャフトを配置しなくてもよい。また、ハウジング2の底部27に底部側孔を配置しなくてもよい。このため、ピストンクーリングジェット1の構造が簡単になる。
If it carries out like this, it is not necessary to arrange | position a shaft in the valve |
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、23:第一段差部、24:第二段差部、26:開口部、27:底部、270:底部側孔、28:ノズル取付孔。
3:ノズル。
4:バルブ、40:バルブ本体、400:バルブ側オイル通路、401:バルブ側スプリング座、403:スカート部、41:シャフト。
70:コイルスプリング、71:ブラケット。
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、O:オイル。
1: Piston cooling jet.
2: housing, 20: pressure receiving chamber, 21: pressure chamber, 23: first stepped portion, 24: second stepped portion, 26: opening, 27: bottom portion, 270: bottom portion side hole, 28: nozzle mounting hole.
3: Nozzle.
4: valve, 40: valve body, 400: valve side oil passage, 401: valve side spring seat, 403: skirt, 41: shaft.
70: Coil spring, 71: Bracket.
9: Engine, 90: Cylinder block, 900: Main oil gallery (engine side oil passage), 91: Piston, 92: Connecting rod, 93: Crankshaft.
A: Orifice, B: Leak gap, Fd1: Load, Fd2: Load, Fu: Load, O: Oil.
Claims (4)
該ハウジングから径方向外側に突設されピストンにオイルを噴射可能なノズルと、
該ハウジングの内部を軸方向に往復動可能であって、該開口部側から該エンジン側オイル通路の油圧による荷重が加わるバルブ本体を有するバルブと、
該ハウジングの内部において、該バルブ本体と該底部との間に区画される圧力室と、
該バルブ本体を軸方向に貫通し、該開口部と、該圧力室と、を連通するバルブ側オイル通路と、
該ハウジングを貫通し、該圧力室と、該ハウジングの外部と、を連通する圧力調整通路と、
を備えるピストンクーリングジェット。 A cylindrical housing having an opening communicating with the engine-side oil passage and a bottom facing the opening in the axial direction;
A nozzle projecting radially outward from the housing and capable of injecting oil into the piston;
A valve having a valve body capable of reciprocating in the axial direction inside the housing, to which a load due to the hydraulic pressure of the oil passage on the engine side is applied from the opening side;
A pressure chamber defined between the valve body and the bottom in the housing;
A valve-side oil passage that passes through the valve body in the axial direction and communicates the opening and the pressure chamber;
A pressure adjusting passage that penetrates the housing and communicates the pressure chamber and the outside of the housing;
Piston cooling jet with
前記バルブは、前記バルブ本体から該底部側に突設され該底部側孔に挿通されるシャフトを有し、
前記圧力調整通路は、該底部側孔の内周面と、該シャフトの外周面と、の間に区画されている請求項1に記載のピストンクーリングジェット。 The bottom has a bottom side hole;
The valve has a shaft protruding from the valve body on the bottom side and inserted through the bottom side hole,
2. The piston cooling jet according to claim 1, wherein the pressure adjusting passage is defined between an inner peripheral surface of the bottom side hole and an outer peripheral surface of the shaft.
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または請求項2に記載のピストンクーリングジェット。 The valve side oil passage has an orifice,
3. The piston cooling jet according to claim 1, wherein the pressure adjusting passage is a leak gap having an opening width smaller than the orifice and a total opening area larger than the orifice.
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