JP2017187038A - パイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】メインオイルギャラリ、オイルパン、および冷却ジェットと連通するように構成されたパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブが提供される。【解決手段】パイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブは、バルブ本体７４と、パイロットバルブと、メインステージポペット１１０とを含む。パイロットバルブは、バルブ本体内７４に配置され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能なソレノイド接極子１３６と、流れがオイルパンに形成されるパイロット開位置とオイルパンへの流れが抑制されるパイロット閉位置との間で移動可能なパイロットポペット１０２とを含む。メインステージポペット１１０は、バルブ本体７４内に配置され、冷却ジェットへの流れが抑制される閉位置と冷却ジェットに流れが形成される開位置との間で移動可能である。【選択図】図４

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年４月１日に出願された“Ｐｉｌｏｔ Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｐｉｓｔｏｎ Ｏｉｌ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｊｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ”と題する米国仮特許出願第６２／３１７０６６号、および２０１７年２月６日に出願された“Ｐｉｌｏｔ Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｐｉｓｔｏｎ Ｏｉｌ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｊｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ”と題する米国仮特許出願第６２／４５５３６３号に基づく優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載

該当なし

本開示は、一般に、制御バルブに関し、より詳細には、内燃機関に用いられるピストンオイル冷却ジェット（ＰＯＣＪ）制御システムに関する。

車両用エンジンは、さまざまな理由により低油圧を経験することができる。低油圧の期間中、いくつかのオイル消費プロセスは何よりも重要である。ＰＯＣＪ制御システムは、低油圧の期間中にオイルの流れを必要とする他の車両またはエンジンシステムへの優先的なオイルの流れを提供する。

内燃機関は、エンジンピストンのスカート部にオイルを噴霧して、エンジンピストンの温度を制御するように配置されたジェットを含むことができる。エンジンオイルのポンプ通路からジェットへの正流を、典型的にはプライマリバルブと別のパイロットバルブとを含むＰＯＣＪ制御システムによって提供することができる。あるいは、ＰＯＣＪ制御システムは、冷却が望ましくないときに、ジェットへのオイル流を遮断することができる。

一態様では、本開示は、メインオイルギャラリ、オイルパン、および冷却ジェットと連通するように構成されたパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブを提供する。パイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブは、バルブ本体と、パイロットバルブと、メインステージポペットとを含む。パイロットバルブは、バルブ本体内に配置され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能なソレノイド接極子と、流れがオイルパンに形成されるパイロット開位置とオイルパンへの流れが抑制されるパイロット閉位置との間で移動可能なパイロットポペットとを含む。メインステージポペットは、バルブ本体内に配置され、冷却ジェットへの流れが抑制される閉位置と冷却ジェットに流れが形成される開位置との間で移動可能である。

一態様では、メインオイルギャラリ、オイルパン、および冷却ジェットと連通するように構成された、パイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブが提供される。パイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブは、メインバルブシートを画定するバルブ本体を含む。パイロットハウジングは、バルブ本体内に配置され、オイルパン、パイロットバルブシート、逆止バルブシート、およびメインオイルギャラリポートと連通して配置されたオイルパンベントを画定する。パイロットポペットは、パイロットハウジング内に配置され、パイロットポペットがパイロットバルブシートに係合するパイロット閉位置と、パイロットポペットがパイロットバルブシートに係合しないパイロット開位置との間で移動可能である。逆止バルブはパイロットハウジング内に配置され、逆止バルブシートと選択的に係合する。メインステージポペットは、パイロットハウジング内に摺動可能に収容され、メインステージポペットがメインバルブシートに係合しておらずかつ流れがメインオイルギャラリと冷却ジェットとの間で形成される開位置と、メインステージポペットがメインバルブシートに係合しておりかつ流れがメインオイルギャラリと冷却ジェットとの間で抑制される閉位置との間で移動可能である。

一態様では、本開示は、メインオイルギャラリおよび少なくとも１つの冷却ジェットと連通するように構成された、パイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブを提供する。ピストンオイル冷却ジェット制御バルブは、内部に配置されたスプリング室を画定するバルブ本体と、バルブ本体内に配置されたパイロットポペットとを含む。パイロットポペットは、スプリング室から冷却ジェットへの流体連通が行われるパイロット開位置と、スプリング室と冷却ジェットとの間の流体連通が抑制されるパイロット閉位置との間で移動可能である。ピストンオイル冷却ジェット制御バルブは、バルブ本体内に配置され、メインオイルギャラリから冷却ジェットへの流体連通が行われる開位置と、メインオイルギャラリと冷却ジェットとの間の流体連通が抑制される閉位置との間で移動可能であるメインポペットさらに含む。メインポペットが開位置に向かって移動すると、バルブ本体内に配置された可変オリフィスが閉じ、これにより、メインポペットを横切る圧力降下が増大する。

本発明の前述および他の態様および利点は、以下の説明から明らかとされよう。説明では、本発明の一部を形成する添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を例示として示す。このような実施形態は、必ずしも本発明の全範囲を示すものではなく、したがって、本発明の範囲を解釈するために特許請求の範囲を参照する。

本発明は、以下の詳細な説明を考慮することにより、よりよく理解され、上述のもの以外の特徴、態様および利点が明らかにされよう。そのような詳細な説明は、以下の図面を参照する。

優先機能を示すグラフである。 ＰＯＣＪ制御システムの油圧回路図である。 図２のＰＯＣＪ制御システムの概略図である。 本発明の一実施形態によるＰＯＣＪ制御バルブの第１の位置における断面図である。 図４のＰＯＣＪ制御バルブの油圧回路図である。 図４のＰＯＣＪ制御バルブの第２の位置における断面図である。 図６のＰＯＣＪ制御バルブの油圧回路図である。 図４のＰＯＣＪ制御バルブの第３の位置における断面図である。 図８のＰＯＣＪ制御バルブの油圧回路図である。 本発明の別の実施形態によるＰＯＣＪ制御バルブの第１の位置における断面図である。 図１０のＰＯＣＪ制御バルブの油圧回路図である。 図１０のＰＯＣＪ制御バルブの第２の位置における断面図である。 図１２のＰＯＣＪ制御バルブの油圧回路図である。 図１０のＰＯＣＪ制御バルブの第３の位置における断面図である。 図１４のＰＯＣＪ制御バルブの油圧回路図である。 本発明の別の実施形態によるＰＯＣＪ制御バルブの第１の位置における断面図である。 図１６のＰＯＣＪ制御バルブの油圧回路図である。 図１６のＰＯＣＪ制御バルブの第２の位置における断面図である。 図１８のＰＯＣＪ制御バルブの油圧回路図である。 図１６のＰＯＣＪ制御バルブの第３の位置における断面図である。 図２０のＰＯＣＪ制御バルブの油圧回路図である。 標準ＰＯＣＪ制御バルブのギャラリ圧力の関数としての動作特性を示すグラフである。 図１６のＰＯＣＪ制御バルブのギャラリ圧力の関数としての動作特性を示すグラフである。

ＰＯＣＪ制御バルブの中には、メインステージ高流量ポペットバルブを使用することによって優先機能を提供するものがある。１つの優先機能が図１に示されている。優先圧力設定値２０の下では、メインステージポペットバルブが閉じられ、ピストン冷却ジェットへの流れを阻止し、他のより重要なエンジン機能／システムにオイルを利用できるようにする。付勢スプリングは、供給ポートで優先圧力設定値２０に達するまで、メインステージポペットバルブを閉じた状態に保持する。供給ポート内の圧力が優先圧力設定値２０に達すると、メインステージポペットバルブに作用する油圧に起因する力が付勢スプリングの付勢力を超える。優先圧力設定値２０を上回ると、メインステージポペットバルブが開き、オイルが冷却ジェットに流れることが可能になる。油圧が優先圧力設定値２０を十分に上回るが、ピストンスカート部の温度を制御するために冷却ジェットに流れが必要でない場合、別個のパイロットバルブに通電して加圧オイルをメインステージポペットバルブの頂部に導くことができる。この圧力と付勢スプリングの付勢力は、メインステージポペットバルブを閉じ、冷却ジェットへのオイル流路を遮断するように作用する。

図２は、上述した優先機能を実行するために使用可能なＰＯＣＪ制御バルブ２４の一例を示している。ＰＯＣＪ制御バルブ２４は、メインステージバルブ２８とパイロットバルブ３２とを含む。メインステージバルブ２８は、オープンパイロット３６と、クローズパイロット４２と、付勢スプリング４６とを含む２位置２方向バルブである。

パイロットバルブ３２は２位置３方向バルブであり、ベントパイロット５０とソレノイド５４とを含む。

メインオイルギャラリ５８は、エンジン圧力下にあり、メインステージバルブ２８、オープンパイロット３６、パイロットバルブ３２、およびベントパイロット５０と連通している。非加圧オイルパン６２がパイロットバルブ３２と連通している。冷却ジェット６６は、メインステージバルブ２８と連通している。

メインオイルギャラリ５８によってベントパイロット５０およびオープンパイロット３６にエンジン圧力が供給される。エンジン圧力は、メインステージバルブ２８を、メインオイルギャラリ５８から冷却ジェット６６にオイルが供給される開位置に向けて付勢する。エンジン圧力はパイロットバルブ３２をベント位置に向けて付勢し、ベント位置では、メインステージバルブ２８のクローズパイロット４２内の圧力がオイルパン６２に排出される。付勢スプリング４６は、メインステージバルブ２８を、メインオイルギャラリ５８と冷却ジェット６６との間の流れが抑制される閉位置に向けて付勢する付勢力を加える。ソレノイド５４は、メインオイルギャラリ５８からのエンジン圧力がパイロットバルブ３２を介してメインステージバルブ２８のクローズパイロット４２に作用するように通電されると、パイロットバルブを冷却ジェットのオフ位置に移動させる。ソレノイドに通電されていないとき、ベントパイロット５０内のエンジン圧力は、パイロットバルブ３２をベント位置に付勢する。

作動中、エンジン圧力が優先圧力設定値２０（図１に示す）を上回ると、オープンパイロット３６のエンジン圧力が付勢スプリング４６の付勢力に打ち勝つので、メインステージバルブ２８は開位置に維持される。冷却ジェット６６への流れが必要でない（例えば、コントローラによって決定される）場合、ソレノイド５４に通電され、エンジン圧力がクローズパイロット４２に供給されるため、オープンパイロット３６内の圧力が打ち消され、付勢スプリング４６の付勢力は、メインステージバルブ２８を閉位置に動かす。

エンジン圧力が優先圧力設定値２０を下回ると、付勢スプリング４６の付勢力がオープンパイロット３６の付勢力に打ち勝ち、メインステージバルブ２８が閉位置に移動される。閉位置では、エンジン圧力を、より重要と考えられる他のシステムによって利用することができる。図３は、図２で説明したＰＯＣＪ制御バルブ２４の一例を示している。

図４に示すように、本発明の一実施形態によるＰＯＣＪ制御バルブ７０は、メインオイルギャラリ８２と、オイルパンベント８６と、ジェット通路９０とを含むエンジンアパーチャ７８内に収容されるように構成されたバルブ本体７４を含む。ＰＯＣＪ制御バルブ７０はまた、バルブ本体７４に連結されたソレノイド９４と、バルブ本体７４内に収容されたパイロットハウジング９８と、パイロットハウジング９８内に収容されソレノイド９４によって作動可能なパイロットポペット１０２と、パイロットハウジング９８内に収容された逆止バルブ１０６と、パイロットハウジング９８内に摺動可能に収容されかつバルブ本体７４と選択的に密封接触するメインステージポペット１１０と、パイロットハウジング９８とメインステージポペット１１０との間に配置された付勢スプリング１１４とを含む。

バルブ本体７４は、オイルパンベント８６と連通するオイルパンベント１１８、メインオイルギャラリ８２と連通するメインギャラリポート１２２、ジェット通路９０と連通する冷却ジェットポート１２８、およびメインバルブシート１３０を画定する。フィルタ１３２を、メインギャラリポート１２２と係合させることができる。他の実施形態では、フィルタ１３２は、取り除かれるか、またはＰＯＣＪ制御バルブ７０の別の部分もしくはシステムの別の部分に配置される。

ソレノイド９４は、第１の位置（図４および図６に示す）と第２の位置（図８に示す）との間で移動可能な接極子１３６を含む。接極子１３６は、パイロットポペット１０２に係合するように構成される。

パイロットハウジング９８は、バルブ本体７４のオイルパンベント１１８、パイロットポペットシート１４４、逆止バルブシート１４８、スプリング室通路１５２、およびスピンドル１５６に通じるパイロットオイルパンベント１４０を含む。

メインステージポペット１１０は、上面領域１６０と、底面領域１６４と、メインステージアパーチャ１６８と、メインバルブ要素１７２とを含む。メインステージポペット１１０はまた、メインステージポペット１１０とパイロットハウジング９８との間を密閉するシール１７６の形態のシール要素を含む。

ＰＯＣＪ制御バルブ７０の動作は、図４〜図９に関して以下に説明される。図４および図５に示すように、メインオイルギャラリ８２内のエンジン圧力が優先圧力設定値２０を下回ると、付勢スプリング１１４の付勢力がメインステージポペット１１０に加えられる力に打ち勝ち、メインバルブ要素１７２がメインバルブシート１３０と係合し、冷却ジェット通路９０へのオイルの流れを抑制するように、メインステージポペット１１０を閉位置に移動させる。

図４および図５に示す構成では、ソレノイドが作動停止され（すなわち、エネルギーを受け取らず）、エンジン圧力が逆止バルブ１０６を逆止バルブシート１４８に係合させるように作用している。次に、パイロットポペット１０２がパイロットポペットシート１４４との係合から押し出される。この構成では、オイルパンベント８６は、バルブ本体７４のスプリング室通路１５２、ブロックされていないパイロットポペットシート１４４、パイロットオイルパンベント１４０、およびオイルパンベント１１８を介して、メインステージポペット１１０の上面領域１６０に通じている。矢印１８０は、上述の流路を表している。

逆止バルブ１０６は、メインオイルギャラリ８２とメインステージポペット１１０の上面領域１６０との間の流れを抑制する。付勢スプリング１１４は、エンジン圧力が優先圧力設定値２０を下回ると、付勢スプリング１１４の付勢力がエンジン圧力に打ち勝ち、メインステージポペット１１０を閉位置に移動させるような大きさにされる。図５は、上記構成を概略的に示している。

図６および図７に示すように、エンジン圧力が優先圧力設定値２０より大きく、ソレノイド９４に通電されていない場合、メインステージポペット１１０の底面領域１６４に作用するエンジン圧力は、付勢スプリング１１４の付勢力に打ち勝ち、メインポペットバルブ１１０は開位置に移動し、メインオイルギャラリ８２とメインバルブシート１３０を通過した冷却ジェット通路９０との間で流れが形成される。メインオイルギャラリ８２から冷却ジェット通路９０へのオイルの流れは、矢印１８４で表される。この構成では、流路１８０は依然として設けられている。

図８および図９に示すように、ソレノイド９４に通電すると、接極子１３６が第２の位置に移動され、パイロットポペット１０２がパイロットバルブシート１４４に係合するように強いられる。パイロットポペット１０２はまた、逆止バルブ１０６を逆止バルブシート１４８との係合から外すように強制する。この構成では、流路１８０がなくなり、メインステージポペット１１０の上面領域１６０は、アパーチャ１６８、逆止バルブシート１４８、およびスプリング室通路１５２を介してメインオイルギャラリ８２からエンジン圧力を受ける。メインオイルギャラリ８２と上面領域１６０との間の流れは、流路１８８として表される。上面領域１６０および底面領域１６４に加えられた圧力により、流路１８４がなくなるように、付勢スプリング１１４の付勢力が、メインステージポペット１１０を閉位置に強制する。換言すれば、メインオイルギャラリ８２と冷却ジェット通路９０との間の流れが抑制される。

要約すると、ＰＯＣＪ制御バルブ７０を、メインポペットスプリング室がリザーバ（オイルパン）に正常に通じることを可能にする一体化された２位置３方向のパイロットバルブとすることができる。予め設定された優先圧力を上回ると、ポペットが開き、流れが冷却ジェットに送られることになる。ソレノイドに通電すると、パイロットバルブはベント路を閉じ、メインステージポペットの両側に等しい圧力を接続する。上面領域１６０と底面領域１６４の両方に圧力が供給されると、メインステージポペット１１０はバランスが取られ、付勢スプリング１１４の付勢力はメインステージポペット１１０を閉じてジェットへの流れを阻止するように働く。

図１０〜図１５は、本発明の別の実施形態による別のＰＯＣＪ制御バルブ２００を示している。ＰＯＣＪ制御バルブ２００は、メインオイルギャラリ２０８と、オイルパンベント２１２と、ジェット通路２１６とを含むエンジンアパーチャ２０４内に収容されている。ＰＯＣＪ制御バルブ２００は、ソレノイド２２０と、バルブ本体２２４と、パイロットハウジング２２８と、パイロットポペット２３２と、メインステージポペット２３６と、付勢スプリング２４０とを含む。

ソレノイド２２０は、（図１０および図１２に示す）第１の位置と（図１４に示す）第２の位置との間で移動可能な接極子２４４を含む。

バルブ本体２２４は、オイルパンベント２１２と連通するオイルパンベント２４８、メインオイルギャラリ２０８と連通するメインギャラリポート２５２、ジェット通路２１６と連通する冷却ジェットベント２５６、およびメインバルブシート２６０を画定する。

パイロットハウジング２２８は、バルブ本体２２４内に収容され、パイロットオイルパンベント２６４、パイロットバルブシート２６８、および内側ボア２７２を画定する。

メインステージポペット２３６は、底面領域２７６と、オリフィス２８０と、メインバルブ要素２８４と、パイロットハウジング２２８の内側ボア２７２内に収容されるような大きさにされた外面２８８と、シール２９２と、上面領域２９６と、スプリングショルダ３００とを画定する。

図１０および図１１に示すように、作動時には、メインオイルギャラリ２０８内のエンジン圧力が優先圧力設定値２０を下回り、ソレノイド９４が停止すると、エンジン圧力がパイロットポペット２３２に作用し、メインオイルギャラリ２０８とオイルパンベント２１２との間に流路３０４を介して流れが形成されるように、パイロット開位置にパイロットポペット２３２を移動する。オリフィス２８０は、圧力差ｄＰがオリフィス２８０を横切って存在し得るように、流路３０４に沿った流れを制限する。メインオイルギャラリ２０８内のエンジン圧力が優先圧力設定値２０を下回る場合、上面領域２９６に作用する圧力と付勢スプリング２４０の付勢力の組み合わせは、メインステージポペット２３６の底面領域２７６に作用する力に基づく圧力よりも大きい。この場合、メインバルブ要素２８４がメインバルブシート２６０と係合することになり、メインオイルギャラリ２０８と冷却ジェット通路２１６との間の流れが抑制される。

図１２および図１３に示すように、メインオイルギャラリ２０８内のエンジン圧力が優先圧力設定値２０より大きい場合、メインステージポペット２３６の底面領域２７６に作用する押圧力は、上面領域２９６に作用する圧力と付勢スプリング２４０の付勢力との組み合わせよりも大きく、メインステージポペット２３６は、流路３０８で表されるように、メインオイルギャラリ２０８と冷却ジェット通路２１６との間に流れが形成される開位置に移動する。ソレノイド２２０が依然として作動停止された状態では、流路３０４も依然として形成されている。

図１４および図１５に示すように、ソレノイド２２０が作動されすなわち通電されると、接極子２４４はパイロットポペット２３２をパイロットバルブシート２６８に係合させ、オイルパンベント２１２とメインオイルギャラリ２０８との間の流れを抑制する。換言すれば、流路３０４はなくなる。オリフィス２８０は、エンジン圧力を上面領域２９６と底面領域２７６とで等しくし、付勢スプリング２４０の付勢力によってメインステージポペット２３６を閉位置に移動させる。

一般に、ＰＯＣＪ制御バルブでは、メインステージバルブのスプリング室は、メインポペットを横切る圧力降下を低減するために、低圧通路（すなわち、オイルパンへの排出）に通じる。現行のアプリケーションでは、低圧通路に接続する経済的な方法がない可能性がある。優先圧力が要求される現行のシステムでは、ポンプポートからワークポートへのメインポペットを横切る圧力降下は、ポペット領域および付勢スプリングによって設定された優先圧力に少なくとも等しくなる。すなわち、このようなシステムでは、ポペットをさらに開くために何らかの機構が採用されない限り、最小圧力降下は優先圧力に等しくなる。メインポペットを横切る圧力降下は、熱となって失われたエネルギーを表す。したがって、この圧力降下を低減させると、システムの効率が向上する。

現行のＰＯＣＪ制御バルブの現行の欠点のために、ポンプポートとワークポートとの間の圧力降下を低減し、それにより効率を高めるＰＯＣＪ制御バルブが提供されることが望ましい。１つの構成では、一定のパイロット流量領域で発生し得るメインポペットストロークよりもメインポペットストロークを増加させる（すなわち、メインポペットをそのメインポペットシートから遠ざけるように付勢する）ことにより、低減された圧力降下を達成することができる。メインポペットをメインポペットシートから遠ざけると、より大きな流量領域が得られ、ＰＯＣＪ制御バルブのポンプポートとワークポートとの間の圧力降下を低減することができる。

図１６〜図２１は、本発明の別の実施形態によるＰＯＣＪ制御バルブ４００の非限定的な一例を示している。図１６および図１７を特に参照すると、ＰＯＣＪ制御バルブ４００は、エンジンアパーチャ４０４内に収容されるように構成されたバルブ本体４０２を含むことができる。エンジンアパーチャ４０４を、メインオイル通路４０８およびジェット通路４１０を含むことができるエンジン構造４０６内に配置することができる。メインオイル通路４０８は、ポンプ４１４からオイルを受け取るメインオイルギャラリ４１２と流体連通することができる。ジェット通路４１０は、少なくとも１つのＰＯＣＪ４１５と流体連通することができる。

バルブ本体４０２は、パイロット通路４１６と、主通路４１８と、ギャラリ通路４２０とを画定することができる。パイロット通路４１６および主通路４１８は、バルブ本体４０２を通って半径方向に延びることができ、互いに長手方向に離間することができる。パイロット通路４１６および主通路４１８は、ジェット通路４１０と流体連通することができる。ギャラリ通路４２０は、バルブ本体４０２の遠位端を通って軸方向に延びることができ、メインオイル通路４０８と流体連通することができる。

メインポペットシート４２２を、パイロット通路４１６と主通路４１８との間の接合部に配置することができる。メインポペットシート４２２を、メインポペット４２６のシート端部４２４と係合するような寸法にすることができる。メインポペット４２６は、バルブ本体４０２内に配置されたメインポペットハウジング４２８内に摺動可能に収容されることができる。メインポペット４２６は、バランスの取れた設計を定めることができる（すなわち、メインポペット４２６の外径を、メインポペットシート４２２によって画定される直径に等しくすることができる）。メインポペット４２６は、フィルタ４３２を通じてギャラリ通路４２０と流体連通する制御オリフィス４３０を含むことができる。制御オリフィス４３０は、メインポペット４２６によって画定された内側ボア４３４に流体経路を提供することができる。メインポペット４２６の内側ボア４３４を、パイロットポペットハウジング４３８の遠位端から延びるステム４３６を受け入れるような寸法にすることができる。ステム４３６は、その中に１つまたは複数の方形窓４４０を画定する。シート端部４２４の反対側のメインポペット４２６の上縁部４４３を、パイロットポペットハウジング４３８の方形窓４４０を移動可能に覆うか、または閉じるように配置することができる。メインポペット４２６がメインポペットハウジング４２８内を摺動するにつれて、メインポペット４２６の上縁部４４３が方形窓４４０を可変的に覆い、それによって可変オリフィス４４２を形成することができる。可変オリフィス４４２を、制御オリフィス４３０の下流にかつ制御オリフィス４３０と直列に配置することができる。可変オリフィス４４２と制御オリフィス４３０の直列組合せは、メインポペット４２６を横切る圧力降下（すなわち、スプリング端部４４４とメインポペット４２６のシート端部４２４との間の圧力差）を制御することができる。

メインポペット４２６は、メインスプリング４４６によって、シート端部４２４がメインポペットシート４２２に係合する閉位置に付勢され得る。閉位置では、ギャラリ通路４２０と主通路４１８との間の流体連通を抑制することができる。メインスプリング４４６は、メインポペット４２６の上面４４８とパイロットポペットハウジング４３８との間で延びることができ、スプリング室４５０内に配置されることができる。スプリング室４５０を、メインポペット４２６のスプリング端部４４４、パイロットポペットハウジング４３８、およびメインポペットハウジング４２８によって画定することができる。メインポペット４２６は閉位置から開位置に移動可能であり、ギャラリ通路４２０内の圧力が優先圧力を上回っているときに、ギャラリ通路４２０と主通路４１８との間で流体連通が行われる。優先圧力を、メインポペット４２６に設けられたメインスプリング４４６がメインポペットシート４２２に向かう方向の付勢力によって決定することができる。

パイロットポペット４５２を、パイロットポペットハウジング４３８内に摺動可能に収容することができる。パイロットスプリング４５４は、パイロットポペット４５２がパイロットポペットシート４５６に係合する閉位置にパイロットポペット４５２を付勢することができる。閉位置では、パイロットポペットシート４５６は、スプリング室４５０とパイロット通路４１６との間の流体連通を抑制することができる。スプリング室内の圧力がパイロット圧力を上回っているときに、スプリング室４５０とパイロット通路４１６との間で流体連通が行われる開位置にパイロットポペット４５２を付勢することができる。パイロット圧力は、優先圧力より低くてもよい。パイロットポペット４５２を、それに連結されたソレノイド４５８によって開位置および閉位置に付勢することもできる。ソレノイド４５８は、パイロットポペット４５２に連結することができる接極子４６０を含むことができる。接極子４６０は第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、ソレノイド４５８への通電に応答して、パイロットポペット４５２の閉位置および開位置に対応することができる。

パイロットポペットハウジング４３８は、ブリードオリフィス４６２およびスプリング室通路４６４を画定することができる。ブリードオリフィス４６２は、パイロットポペットシート４５６の上流に配置されることができ、パイロットポペットハウジング４３８を通って軸方向に延びることができる。ブリードオリフィス４６２を、可変オリフィス４４２が閉じているとき、可変オリフィス４４２と平行にかつ制御オリフィス４３０と直列に配置することができる。このように、ブリードオリフィス４６２は、パイロットポペットが閉位置にあり、可変オリフィス４４２が閉じているときに、ギャラリ通路４２０からスプリング室４５０に流体連通を行うことができる。

スプリング室通路４６４は、パイロットポペットハウジング４３８を通って半径方向に延びることができ、ブリードオリフィス４６２とパイロットポペットシート４５６との間に配置されることができる。パイロットポペット４５２が開位置にあるとき、スプリング室通路４６４は、スプリング室４５０からパイロットポペットハウジング４３８およびメインポペットハウジング４２８を通って延びるハウジング通路４６６を通じてパイロット通路４１６に流体連通を行うことができる。

ＰＯＣＪ制御バルブ４００の動作については、図１６〜図２１を参照して説明する。図１６および図１７に示すように、メインオイルギャラリ４１２内の圧力が優先圧力より低く、ソレノイド４５８が消勢されると、メインポペット４２６は、メインスプリング４４６によって閉位置に付勢され得る。パイロットポペット４５２は、スプリング室４５０内の圧力がパイロット圧力よりも高くなるまで、パイロットスプリング４５４によって閉位置に付勢され得る。

ポンプ４１４は、ギャラリ通路４２０に連通することができるメインオイルギャラリ４１２に加圧流体を供給することができる。ギャラリ通路４２０に供給された流体は、制御オリフィス４３０および可変オリフィス４４２および／またはブリードオリフィス４６２を通ってスプリング室４５０に流れることができる。スプリング室４５０内の流体圧力は、スプリング室通路４６４を介してパイロットポペット４５２に伝達され得る。スプリング室４５０内の圧力がパイロット圧力より高くなると、パイロットポペット４５２は、パイロットスプリング４５４の力に打ち勝って開位置に移動することができる。これにより、流体は、スプリング室４５０からパイロット通路４１６に流れ、そして、流体経路４６８に沿ってジェット通路４１０に流れることができる。流体経路４６８は、スプリング室４５０からの流体を、スプリング室通路４６４、ハウジング通路４６６、およびパイロット通路４１６を介してジェット通路４１０に通すことができる。

図１８および図１９に示すように、ギャラリ通路４２０内の圧力が優先圧力より高くなると、メインポペット４２６はメインスプリング４４６の力に打ち勝って開位置に付勢されることができる。開位置では、流体はギャラリ通路４２０から主通路４１８に流れ、そして、流体経路４７０に沿ってジェット通路４１０に流れることができる。優先圧力をパイロット圧力よりも高くすることができるので、パイロットポペット４５２は開位置にあることができ、流体は、流体経路４６８に沿ってスプリング室４５０からジェット通路４１０に流れることができる。

メインポペット４２６は、ギャラリ通路４２０の圧力によって開位置に変位するので、メインポペット４２６の上縁部４４３は、方形窓４４０のより多くを次第に覆うことができる。このようにして、可変オリフィス４４２は、メインポペット４２６が開位置に移動するにつれて閉じることができ、それによって、スプリング室４５０内への流体の流れおよびその中の圧力が減少する。したがって、メインポペット４２６のスプリング端部４４４に及ぼされる圧力は、メインポペット４２６が開くにつれて減少することができ、これにより、メインポペット４２６を横切る圧力降下を増加させ、メインポペット４２６のストロークを増加させることができる。すなわち、メインポペット４２６は、可変オリフィス４４２がメインポペット４２６の上縁部４４３によって閉じられるまで、圧力降下が増加するにつれてさらに開くようにされ得る。ＰＯＣＪ制御バルブ４００のこの機能性および設計は、一定のパイロット流量領域設計と比較してメインポペット４２６をさらに開くことを可能にすることができる。メインポペット４２６のストロークが増加すると、ギャラリ通路４２０と主通路４１８との間の流量領域が増加することができる。流量領域が増加すると、ギャラリ通路４２０と主通路４１８との間の圧力降下を減少させることができる。圧力降下が減少すると、ＰＯＣＪ制御バルブ４００によってもたらされる効率を高めることができる。

図２０および図２１に示すように、ソレノイド４５８に通電されると、接極子４６０は第１の位置に作動し、それによって、パイロットポペット４５２を閉位置に変位させることができる。パイロットポペット４５２が閉位置にあると、ギャラリ通路４２０からの圧力は、制御オリフィス４３０およびブリードオリフィス４６２を介してスプリング室４５０に伝達され得る。したがって、スプリング端部４４４およびシート端部４２４の圧力は、実質的に等しいか、またはバランスを保つことができる。メインスプリング４４６は、メインポペット４２６上のバランスの取れた押圧力を中断させ、メインポペット４２６を閉位置に強制することができる。ソレノイド４５８に通電されると、パイロットポペット４５２およびメインポペット４２６をその閉位置に強制することができる。

上述したように、ＰＯＣＪ制御バルブ４００の設計および特性は、ギャラリ通路４２０と主通路４１８との間の圧力降下を低減することによって、効率が高められることができる。図２２および図２３は、ＰＯＣＪ制御バルブ４００によって達成されたこの低減された圧力降下をグラフに示している。具体的には、図２２は、ギャラリ通路内の圧力の関数として、メインポペット位置（ライン５００）、ギャラリ通路から主通路への流体流量（ライン５０２）、およびギャラリ通路と主通路との間の圧力差（ライン５０４）を示すグラフである。図２２のグラフは、一定のパイロット流量領域設計を有する標準制御バルブ（すなわち、メインポペットが開いているときにそのストロークをさらに増加させることを可能にする可変オリフィスを含まない制御バルブ）の動作特性を表している。図２３は、ギャラリ通路４２０内の圧力の関数として、メインポペット４２６の位置（ライン６００）、ギャラリ通路４２０から主通路４１８への流体流量（ライン６０２）、およびギャラリ通路４２０と主通路４１８との間の圧力差（ライン６０４）を示すグラフである。

図２２および図２３に示すように、メインポペット４２６は、標準制御バルブ（ライン５００）と比較して実質的にさらに開いて変位する（ライン６００）。その結果、ＰＯＣＪ制御バルブ４００は、実質的に減少した圧力降下（ライン６０４対ライン５０４）および増加した流体流量（ライン６０２対ライン５０２）を提供する。

本明細書において、実施形態は、明瞭かつ簡潔な明細書を書くことを可能にする方法で記載されているが、実施形態は、本発明から逸脱することなく、さまざまに組み合わされるかまたは分離されることができることが意図され、理解されよう。例えば、本明細書に記載されたすべての好ましい特徴は、本明細書に記載される本発明のすべての態様に適用可能であることが理解されよう。

したがって、特定の実施形態および例に関連して本発明を説明してきたが、本発明は必ずしもそのように限定されず、実施形態、例および使用からの多くの他の実施形態、例、使用、修正および逸脱は、添付の特許請求の範囲によって包含されることが意図されている。本明細書に引用される各特許および刊行物のすべての開示は、あたかもそのような各特許または刊行物が参照により本明細書に個々に組み込まれているかのように、参照により組み込まれている。

本発明のさまざまな特徴および利点は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

Claims (34)

1. メインオイルギャラリ、オイルパン、および冷却ジェットと連通するように構成されたパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブであって、
   バルブ本体と、
   前記バルブ本体内に配置され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能なソレノイド接極子と、流れが前記オイルパンに形成されるパイロット開位置と前記オイルパンへの流れが抑制されるパイロット閉位置との間で移動可能なパイロットポペットとを含む、パイロットバルブと、
   前記バルブ本体内に配置され、前記冷却ジェットへの流れが抑制される閉位置と前記冷却ジェットに流れが形成される開位置との間で移動可能である、メインステージポペットと
   を備える、パイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
2. 前記パイロットバルブがパイロットハウジングを含み、前記メインステージポペットが前記パイロットハウジング内に収容されている、請求項１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
3. 前記メインステージポペットを前記閉位置に向けて付勢するように構成されたスプリングをさらに備える、請求項１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
4. 前記メインオイルギャラリと前記オイルパンとの間の流れを抑制するように構成された逆止バルブをさらに備える、請求項１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
5. 前記ソレノイド接極子が前記第２の位置にあるとき、前記パイロットポペットは前記パイロット閉位置にある、請求項１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
6. 前記パイロットポペットが前記パイロット閉位置にあるとき、前記メインステージポペットが前記閉位置に向かって移動される、請求項１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
7. 前記パイロットポペットが、逆止バルブを逆止バルブ開位置に強制するように構成されている、請求項１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
8. 前記メインステージポペットが、前記メインオイルギャラリのエンジン圧力が優先圧力設定値を下回ったときに前記閉位置に向かって移動するように構成されている、請求項１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
9. 前記ソレノイド接極子が前記第２の位置にあるとき、前記メインステージポペットが前記閉位置に向かって移動される、請求項１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
10. メインオイルギャラリ、オイルパン、および冷却ジェットと連通するように構成されたパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブであって、
    メインバルブシートを画定するバルブ本体と、
    前記バルブ本体内に配置され、前記オイルパン、パイロットバルブシート、逆止バルブシート、およびメインオイルギャラリポートと連通して配置されたオイルパンベントを画定する、パイロットハウジングと、
    前記パイロットハウジング内に配置され、前記パイロットポペットが前記パイロットバルブシートに係合するパイロット閉位置と、前記パイロットポペットが前記パイロットバルブシートに係合しないパイロット開位置との間で移動可能である、パイロットポペットと、
    前記パイロットハウジング内に配置され、前記逆止バルブシートに選択的に係合する、逆止バルブと、
    前記パイロットハウジング内に摺動可能に収容され、前記メインステージポペットが前記メインバルブシートに係合しておらずかつ流れが前記メインオイルギャラリと前記冷却ジェットとの間で形成される開位置と、前記メインステージポペットが前記メインバルブシートに係合しておりかつ流れが前記メインオイルギャラリと前記冷却ジェットとの間で抑制される閉位置との間で移動可能である、メインステージポペットと
    を備える、パイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
11. 第１の位置と第２の位置との間で移動可能なソレノイド接極子をさらに備える、請求項１０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
12. 前記ソレノイド接極子が前記パイロットポペットに選択的に接触する、請求項１１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
13. 前記ソレノイド接極子が前記第２の位置にあるとき、前記パイロットポペットが前記パイロット閉位置に強制される、請求項１１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
14. 前記ソレノイド接極子が前記第２の位置にあるとき、前記メインステージポペットが前記閉位置に強制される、請求項１１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
15. 前記メインステージポペットを前記閉位置に向けて付勢するように構成されたスプリングをさらに備える、請求項１０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
16. 前記逆止バルブが、前記メインステージポペット内に配置されている、請求項１０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
17. 前記パイロットポペットが、前記逆止バルブを前記逆止バルブシートとの係合から選択的に外すように構成されている、請求項１０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
18. 前記逆止バルブが閉じられているときに、前記メインオイルギャラリポートと前記オイルパンベントとの間に流れが形成される、請求項１０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
19. 前記メインオイルギャラリから前記バルブ本体に流れるオイルを濾過するように構成されたフィルタをさらに備える、請求項１０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
20. メインオイルギャラリおよび少なくとも１つの冷却ジェットと連通するように構成されたパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブであって、
    内部に配置されたスプリング室を画定するバルブ本体と、
    前記バルブ本体内に配置され、前記スプリング室から前記冷却ジェットへ流体連通が行われるパイロット開位置と、前記スプリング室と前記冷却ジェットとの間で流体連通が抑制されるパイロット閉位置との間で移動可能である、パイロットポペットと、
    前記バルブ本体内に配置され、前記メインオイルギャラリから前記冷却ジェットへの流体連通が行われる開位置と、前記メインオイルギャラリと前記冷却ジェットとの間の流体連通が抑制される閉位置との間で移動可能である、メインポペットと、
    前記バルブ本体内に配置された可変オリフィスと
    を備え、
    前記メインポペットが前記開位置に向かって移動するとき、前記可変オリフィスが閉じて前記メインポペットにおける圧力降下を増加させるように構成されている、
    パイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
21. 接極子を有するソレノイドをさらに備え、前記接極子が前記パイロットポペットに連結されている、請求項２０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
22. 前記接極子が、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、前記接極子が前記第１の位置に強制されると、前記パイロットポペットは前記パイロット閉位置に強制される、請求項２１に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
23. 前記パイロットポペットが前記接極子によって前記閉位置に強制されると、前記メインポペットが前記閉位置に付勢される、請求項２２に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
24. 前記スプリング室内の圧力がパイロット圧力を上回ると、前記パイロットポペットが前記開位置に向かって移動可能である、請求項２０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
25. 前記メインオイルギャラリ内の圧力が優先圧力を上回ると、前記メインポペットが前記開位置に移動可能である、請求項２０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
26. 前記メインポペットによって形成され、前記スプリング室の上流の前記メインオイルギャラリと直列に配置された制御オリフィスをさらに備える、請求項２０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
27. 前記可変オリフィスが、前記制御オリフィスの下流にかつ前記制御オリフィスと直列に配置されている、請求項２６に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
28. 前記制御オリフィスの下流にかつ前記制御オリフィスと直列に配置されたブリードオリフィスをさらに備える、請求項２７に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
29. 前記可変オリフィスが、前記メインポペットの上縁部と、パイロットポペットハウジング内の１つまたは複数の窓とによって形成される、請求項２８に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
30. 前記パイロットポペットが前記パイロット閉位置にあるとき、前記ブリードオリフィスは、前記メインオイルギャラリの前記圧力を前記スプリング室に伝達する、請求項２８に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
31. 前記パイロットポペットが、パイロットスプリングによって前記パイロット閉位置に付勢される、請求項２０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
32. 前記メインポペットが、メインスプリングによって前記閉位置に付勢される、請求項２０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
33. 前記メインポペットの外径が、メインポペットシートによって画定される直径と実質的に等しい、請求項２０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。
34. 前記メインポペットが前記開位置に向かって移動するときに、前記可変オリフィスによって提供される前記メインポペットにおける増加した圧力降下が、前記メインオイルギャラリと前記冷却ジェットとの間の圧力降下を低減するように構成されている、請求項２０に記載のパイロット作動式ピストンオイル冷却ジェット制御バルブ。

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