JP2014070611A - ピストンクーリングジェット - Google Patents

Abstract

【課題】オイル経路に異物が詰まった場合であっても、開弁状態を確保することができる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ピストン９１にオイルＯを噴射可能なノズル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、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、バルブ４に配置され、バルブ側オイル通路４０を流れるオイルＯから、圧力調整通路Ｂを通過できない異物Ｐを除去するフィルタ７５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、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。バルブは、ハウジング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、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。

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。

当該新規のピストンクーリングジェットの場合、圧力室の内圧を制御するために、オイル経路（メインオイルギャラリから、圧力室を経由して、外部に至る経路）を確保する必要がある。しかしながら、オイルには、例えば、スラッジ、摩耗粉、ゴミ、エンジン製造時の加工粉などの異物が混入している場合がある。異物がオイル経路に詰まると、オイルが円滑に流れにくくなる。このため、圧力室の内圧を制御しにくくなる。

このような場合、ピストンの昇温を抑制するという観点から、ピストンクーリングジェットは、ピストンにオイルを噴射しない閉弁状態にあるよりも、ピストンにオイルを噴射する開弁状態にある方が、好ましい。

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、オイル経路に異物が詰まった場合であっても、開弁状態を確保することができる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、該エンジン側オイル通路に連通するバルブ側オイル通路を有するバルブと、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、該バルブに配置され、該バルブ側オイル通路を流れるオイルから、該圧力調整通路を通過できない異物を除去するフィルタと、を備え、該エンジン側オイル通路と該ノズルとの連通を禁止する閉弁状態と、該閉弁状態に対して該圧力室の体積が小さくなるように該バルブが裏側に移動し、該エンジン側オイル通路と該ノズルとの連通を許容する開弁状態と、に切替可能であ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、フィルタを備えている。このため、上述した新規のピストンクーリングジェット（従来技術ではない）と比較して、オイル経路（エンジン側オイル通路から、圧力室を経由して、外部に至る経路）を流れるオイルに混入した異物を、フィルタにより除去することができる。

また、フィルタは、バルブに配置されている。フィルタに異物が詰まると、オイルがフィルタを、表側から裏側に通過しにくくなる。つまり、フィルタの通過抵抗が大きくなる。このため、表側からバルブに加わる荷重が大きくなる。したがって、バルブは裏側に移動し、ピストンクーリングジェットは開弁状態になる。このように、本発明のピストンクーリングジェットによると、フィルタに異物が詰まった場合であっても、開弁状態を確保することができる。このため、フィルタに異物が詰まった場合であっても、ピストンを冷却することができる。

ところで、オイルは、エンジンを、一例として、オイルパン→ポンプ→オイルフィルタ→シリンダブロック→ピストンクーリングジェット→再びオイルパンという経路で循環している。エンジン製造直後においては、シリンダブロックに、エンジン製造時の加工粉が残留している場合がある。このため、エンジン製造直後にエンジンを駆動すると、加工粉は、オイルフィルタを通過する前に、ピストンクーリングジェットに流れ込んでしまう。したがって、ピストンクーリングジェットのオイル経路に異物が詰まりやすくなる。

この点、本発明のピストンクーリングジェットによると、エンジン製造直後にエンジンを駆動する場合であっても、オイルに混入した異物を、フィルタにより除去することができる。

また、仮に、バルブにフィルタが配置されていない場合、バルブ側オイル通路を通過した異物が、圧力調整通路に詰まることも考えられる。この場合、圧力室の内圧が高くなる。このため、裏側からバルブに加わる荷重が大きくなる。したがって、ピストンクーリングジェットが開弁状態に切り替わりにくくなる。

この点、本発明のピストンクーリングジェットによると、フィルタは、圧力調整通路を通過できない異物を除去することができる。このため、異物が、圧力調整通路に詰まりにくい。したがって、ピストンクーリングジェットが開弁状態に切り替わりやすくなる。

（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、前記フィルタは、前記オリフィスの上流側に配置されている構成とする方がよい。本構成によると、異物が、リーク隙間のみならず、オリフィスに詰まりにくくなる。

本発明によると、オイル経路に異物が詰まった場合であっても、開弁状態を確保することができる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ＶＩ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上下方向拡大断面図である。

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。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。

オイルは、エンジン９を、オイルパン（図略）→ポンプ（図略）→オイルフィルタ（図略）→シリンダブロック９０→ピストンクーリングジェット１→再びオイルパンという経路で循環している。すなわち、オイル循環回路において、シリンダブロック９０は、オイルフィルタの下流側であって、ピストンクーリングジェット１の上流側に配置されている。

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。

［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。図６に、図５の枠ＶＩ内の拡大図を示す。

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、フィルタ７５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、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、フィルタ７５）
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のハウジング側ノズル連通孔２２に接続されている。

図６に示すように、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、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４０の上側部分には、段差部４００が配置されている。段差部４００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。

フィルタ７５は、短軸円柱状であって、鋼製のメッシュを備えている。フィルタ７５は、バルブ側オイル通路４０に配置されている。フィルタ７５は、段差部４００に上側から当接している。フィルタ７５は、バルブ側オイル通路４０を通過するオイルＯから、異物Ｐを除去している。ここで、フィルタ７５のメッシュは、後述するリーク隙間Ｂの径方向幅（開口幅）よりも、小さく設定されている。このため、リーク隙間Ｂを通過できない異物Ｐ（リーク隙間Ｂに詰まってしまう異物Ｐ）は、フィルタ７５により、濾し取られる。

バルブ側オイル通路４０におけるフィルタ７５の下側部分（下流側部分）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。

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、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３〜図６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４〜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）
図３〜図６に示すように、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。図４、図５に示すように、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６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（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。

（溝７２）
図６に示すように、溝７２は、バルブ４の下面に凹設されている。下側から見て、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６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。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４、図５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。

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。

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。

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の内圧調整用のオイルＯを流すことができる。

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の下面が、シャフト６２の上面に着座する。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、フィルタ７５を備えている。フィルタ７５は、オリフィスＡ、リーク隙間Ｂの上流側に配置されている。また、「フィルタ７５のメッシュ」＜「リーク隙間Ｂの径方向幅（開口幅）」＜「オリフィスＡの直径（開口幅）」という大小関係が成立している。このため、オイル経路（メインオイルギャラリ９００から、圧力室２１を経由して、外部に至る経路）を流れるオイルＯに混入した異物Ｐを、フィルタ７５により除去することができる。したがって、異物Ｐが、オリフィスＡやリーク隙間Ｂに詰まりにくい。

また、フィルタ７５は、バルブ４に配置されている。フィルタ７５に異物が詰まると、オイルＯがフィルタ７５を、表側から裏側に通過しにくくなる。つまり、フィルタ７５の通過抵抗が大きくなる。このため、上側からバルブ４に加わる荷重Ｆｕが大きくなる。したがって、図５に示すように、バルブ４は下側に移動し、ピストンクーリングジェット１は開弁状態になる。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、フィルタ７５に異物Ｐが詰まった場合であっても、開弁状態を確保することができる。このため、図１に示すように、フィルタ７５に異物が詰まった場合であっても、ピストン９１を冷却することができる。

また、エンジン９の製造直後においては、シリンダブロック９０に、製造時の加工粉が残留している場合がある。このため、製造直後にエンジン９を駆動すると、加工粉は、オイルフィルタを通過する前に、ピストンクーリングジェット１に流れ込んでしまう。したがって、ピストンクーリングジェット１のオイル経路に異物Ｐが詰まりやすくなる。

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、製造直後にエンジン９を駆動する場合であっても、オイルＯに混入した異物Ｐを、フィルタ７５により除去することができる。このため、異物Ｐが、オリフィスＡやリーク隙間Ｂに詰まりにくい。

また、仮に、バルブ４にフィルタ７５が配置されていない場合、バルブ側オイル通路４０を通過した異物Ｐが、リーク隙間Ｂに詰まることも考えられる。この場合、圧力室２１の内圧が高くなる。このため、下側からバルブ４に加わる荷重Ｆｄ２が大きくなる。したがって、図４に示すように、ピストンクーリングジェット１が閉弁状態に切り替わりやすくなる。

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、フィルタ７５は、リーク隙間Ｂを通過できない異物Ｐを除去することができる。このため、異物Ｐが、リーク隙間Ｂに詰まりにくい。したがって、図５に示すように、ピストンクーリングジェット１が開弁状態に切り替わりやすくなる。

＜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、フィルタがオリフィスの下流側に配置されている点である。また、ハウジングの内周面に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拡大断面図を示す。なお、図６と対応する部位については、同じ符号で示す。図７に示すように、フィルタ７５は、バルブ側オイル通路４０の下端の開口を覆っている。フィルタ７５は、オリフィスＡの下流側に配置されている。また、バルブ４の下面は、平面状を呈している。また、シャフト６２の上面は、平面状を呈している。

ハウジング２の内周面（圧力室２１の内周面）には、円環状のリブ７３が配置されている。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。このため、バルブ４の下面とリーク隙間Ｂとの間には、隙間が確保されている。

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のハウジング２の内周面には、リブ７３が配置されている。このため、開弁状態において、バルブ４の下面とリーク隙間Ｂとの間に隙間を確保することができる。したがって、バルブ側オイル通路４０と圧力室２１とを、連通させることができる。また、隙間の上下方向幅を小さくすることにより、ハウジング２の上下方向長さ、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、小さくすることができる。

また、本実施形態のように、オリフィスＡの下流側にフィルタ７５を配置しても、リーク隙間Ｂに異物Ｐが詰まるのを抑制することができる。また、バルブ４にフィルタ７５が配置されているため、フィルタ７５に異物Ｐが詰まった場合、ピストンクーリングジェットを開弁状態に切り替えることができる。

＜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６に示すフィルタ７５の濾材の種類は特に限定しない。例えば、濾紙、合成繊維、金属製のメッシュなどを用いて、オイルＯを濾過すればよい。リーク隙間Ｂを通過できない異物Ｐを、オイルＯから除去できればよい。

フィルタ７５の配置場所は特に限定しない。バルブ側オイル通路４０の外部であってもよい。例えば、フィルタ７５をバルブ４の上面や下面に貼り付けてもよい。フィルタ７５の配置数は特に限定しない。例えば、バルブ側オイル通路４０に、メッシュ（濾過孔幅）の異なる複数のフィルタ７５を、上流側から下流側に向かってメッシュが細かくなるように、直列に並べて配置してもよい。フィルタ７５の濾過孔幅は特に限定しない。例えば、５０μｍ以下であればよい。

第一実施形態においては、図６に示すように、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、上下に対向する溝７２が合体することにより、バルブ４の下面とシャフト６２の上面との間に、オイル通路を確保してもよい。

図４、図５に示す受圧室２０、圧力室２１、バルブ側オイル通路４０、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６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。また、リーク隙間Ｂは、ハウジング２の側周壁に配置してもよい。こうすると、リーク隙間Ｂに、異物Ｐが詰まりにくい。

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。

上側または下側から見た場合の、溝７２の形状は特に限定しない。＋状、−（マイナス）状、Ｙ字状などであってもよい。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。

第二実施形態においては、図７に示すように、無端環状のリブ７３を配置した。しかしながら、リブ７３の代わりに、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。

上記実施形態においては、図４、図５に示すように、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。

上記実施形態においては、図６、図７に示すように、バルブ４の下死点を決定する部材（シャフト６２、リブ７３）を配置した。しかしながら、バルブ４の下死点を決定する部材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。

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。
３：ノズル。
４：バルブ、４０：バルブ側オイル通路、４００：段差部、４４：バルブ側スプリング座。
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、７５：フィルタ。
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、Ｐ：異物。

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。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。

Claims (3)

1. ハウジングと、
   該ハウジングから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、該エンジン側オイル通路に連通するバルブ側オイル通路を有するバルブと、
   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、
   該バルブに配置され、該バルブ側オイル通路を流れるオイルから、該圧力調整通路を通過できない異物を除去するフィルタと、
   を備え、
   該エンジン側オイル通路と該ノズルとの連通を禁止する閉弁状態と、
   該閉弁状態に対して該圧力室の体積が小さくなるように該バルブが裏側に移動し、該エンジン側オイル通路と該ノズルとの連通を許容する開弁状態と、に切替可能な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. 前記フィルタは、前記オリフィスの上流側に配置されている請求項２に記載のピストンクーリングジェット。

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