JP5265499B2 - オイルジェット - Google Patents

Description

本発明は、自動車等のエンジンのピストンを冷却するために、ピストンにエンジンオイルを噴射するオイルジェットに関する。

オイルジェットの従来例を述べる。図７はオイルジェットを一部破断して示す側面図である。
図７に示すように、オイルジェット１１０は、エンジンオイルが流れるオイル通路１１９を形成するバルブシート１１２及びノズル１１４と、オイル通路１１９を開閉するボール弁１１６と、ボール弁１１６を閉弁方向へ付勢するコイルスプリング１１８とを備えている。バルブシート１１２内には、オイル導入口１２０及びボール弁１１６のシート面１２２が形成されている。また、ノズル１１４内には、オイル噴射口１３２及びコイルスプリング１１８の座面１３４が形成されている。また、コイルスプリング１１８は、圧縮コイルスプリングからなる。

バルブシート１１２のオイル導入口１２０におけるエンジンオイルの圧力（「オイル圧力」という）が所定圧力以下のときは、コイルスプリング１１８の弾性によってボール弁１１６がバルブシート１１２のシート面１２２を閉じた状態（閉弁状態）に保持されている（図７中、二点鎖線１１６参照）。また、バルブシート１１２のオイル導入口１２０におけるオイル圧力が所定圧力以上になると、ボール弁１１６がコイルスプリング１１８の弾性に抗してシート面１２２から離れることで開弁される（図７中、実線１１６参照）。これにより、エンジンオイルがオイル通路１１９を流れた後、ノズル１１４のオイル噴射口１３２からピストンに向けて噴射される。なお、前記従来例と同様の構造を備えるオイルジェットが例えば特許文献１に記載されている。

特開２００８−２０２４１８号公報

前記従来例のオイルジェット１１０によると、ボール弁１１６の開弁時において、エンジンオイルがコイルスプリング１１８の線間を外周側から内周側へ流れる構造となっている（図７中、矢印Ｙ１参照）。このため、コイルスプリング１１８が線間密着すると、エンジンオイルの流れが制限されることになる。この点について、図８のオイルジェットの流量特性を示す特性線図を参照して述べる。図８において、横軸はオイル圧力を示し、縦軸はオイル吐出流量（噴射量）を示している。図８の特性線Ｂから分かるように、オイル圧力が上昇していく際、開弁圧を超えた時点ｐ１でボール弁１１６が開弁され、その後、オイル吐出流量（噴射量）が増加していく。しかしながら、コイルスプリング１１８の線間密着の開始時点ｐ２からオイルの吐出流量が低下していき、コイルスプリング１１８が完全に線間密着した時点ｐ３でオイルの吐出流量が「０（ゼロ）」となる。このように、コイルスプリング１１８の線間密着によりエンジンオイルの流れが制限されると、ピストンにエンジンオイルを安定的に供給することができないという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、コイルスプリングが線間密着するときでも、ピストンにエンジンオイルを安定的に噴射することのできるオイルジェットを提供することにある。

第１の発明は、エンジンのピストンにエンジンオイルを噴射するオイルジェットであって、エンジンオイルが流れるオイル通路を形成する通路形成部材と、オイル通路を開閉する弁体と、弁体を閉弁方向へ付勢するコイルスプリングとを備え、オイル通路にコイルスプリングを迂回する連通路を設けたものである。したがって、コイルスプリングのスプリング長の変化の影響を受けずに、連通路によって常にオイル通路が確保される。このため、コイルスプリングが線間密着するときでも、エンジンオイルが連通路を通って流れることにより、ピストンにエンジンオイルを噴射することができるため、ピストンにエンジンオイルを安定的に噴射することができる。

第２の発明は、第１の発明において、連通路は、通路形成部材におけるコイルスプリングの座面に形成された連通溝からなる。したがって、連通溝を容易に形成することができる。

第３の発明は、第２の発明において、連通溝は、オイル通路の通路壁面に沿って上流側へ延びる溝部を備えている。したがって、コイルスプリングが完全に線間密着することにより、オイル通路の通路壁面とコイルスプリングの外周面との間が狭くなる場合でも、その間の通路面積を確保することができる。

第４の発明は、第２又は第３の発明において、連通溝は、通路形成部材に対する機械加工により形成されている。したがって、通路形成部材に対する機械加工によって連通溝を形成することができる。

一実施例に係るオイルジェットを一部破断して示す側面図である。 オイルジェットの要部を示す断面図である。 ノズルを示す斜視図である。 ノズルを示す下面図である。 エンジンにおけるオイルジェットの周辺部を示す断面図である。 オイルジェットの流量特性を示す特性線図である。 従来例に係るオイルジェットを一部破断して示す側面図である。 オイルジェットの流量特性を示す特性線図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。

本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１はオイルジェットを一部破断して示す側面図、図２は同じく要部を示す断面図である。
図１に示すように、オイルジェット１０は、バルブシート１２とノズル１４とボール弁１６とコイルスプリング１８とを備えている。バルブシート１２とノズル１４との結合によって一連状のオイル通路１９が形成される。なお、バルブシート１２及びノズル１４は、本明細書でいう「通路形成部材」に相当する。

前記バルブシート１２は、例えば金属製で、中空円筒状に形成されている。バルブシート１２内には、前記オイル通路１９のオイル導入口２０及びボール弁１６のシート面２２が形成されている。シート面２２は、オイル導入口２０の内周面の上端から上方に向かって内径を次第に大きくするテーパ面で形成されている。また、バルブシート１２内には、シート面２２の大径側端部から上方へ延びる円筒面２４と、円筒面２４の上端から段付面２５を介して上方へ延びる大径円筒状の嵌合面２６が形成されている（図２参照）。また、嵌合面２６を内周面とする筒状壁部２８は、前記ノズル１４の結合側端部（図１において下端部）を嵌合した状態でかしめられている。なお、図２に、筒状壁部２８のかしめ前の状態が二点鎖線２８で示されている。

図１に示すように、前記ノズル１４は、例えば金属製で、中空円筒状に形成されている。ノズル１４は、前記バルブシート１２に対する接続筒部３０を大径とする段付円筒状に形成されている。また、ノズル１４の小径円筒部内には、前記オイル通路１９のオイル噴射口３２が形成されている。オイル噴射口３２は、前記バルブシート１２のオイル導入口２０の内径より小径の内径をもって形成されている。また、ノズル１４の小径円筒部と大径円筒部との間の段付面によって前記コイルスプリング１８用の座面３４が形成されている。また、接続筒部３０は、前記バルブシート１２の円筒面２４の径より僅かに小径の内径をもって形成されている。また、接続筒部３０の外周面の上端部には、上方に向かって外径を次第に小さくするテーパ面３６が形成されている（図２参照）。

図１に示すように、前記ノズル１４を前記バルブシート１２に結合するには、ノズル１４の接続筒部３０を、バルブシート１２のかしめ前における筒状壁部２８（図２中、二点鎖線２８参照）内に嵌合しかつ段付面２５上に当接させる。この状態で、筒状壁部２８の上端部を径方向内方へかしめて接続筒部３０のテーパ面３６に密着させる（図２中、実線２８参照）。これによって、バルブシート１２とノズル１４とが結合され、一連状のオイル通路１９が形成される（図１参照）。なお、ノズル１４のシート面２２及び円筒面２４とノズル１４の接続筒部３０とによって、前記オイル通路１９のオイル導入口２０とオイル噴射口３２との間に位置する弁室３８が形成されている。

前記弁室３８には、前記したバルブシート１２とノズル１４との結合に先立って、前記ボール弁１６及び前記コイルスプリング１８が組込まれている。ボール弁１６は、例えば金属製で、前記シート面２２上に当接することによりオイル通路１９を閉じ（図１中、二点鎖線１６参照）、また、シート面２２から上方へ離れることによりオイル通路１９を開く（図１中、実線１６参照）。また、コイルスプリング１８は、例えば金属製の圧縮コイルスプリングからなり、ボール弁１６と前記座面３４との間に介装されている。コイルスプリング１８は、ボール弁１６を常に閉弁方向（図１において下方）へ付勢している。また、コイルスプリング１８の座面３４側の端部は、ノズル１４の接続筒部３０内に遊嵌状に嵌合されている。なお、ボール弁１６は本明細書でいう「弁体」に相当する。

続いて、前記オイルジェット１０の要部の構成について説明する。図３はノズルを示す斜視図、図４はノズルを示す下面図である。
図３及び図４に示すように、前記ノズル１４の座面３４には、適数個（例えば、４個）の連通溝４０が周方向に等間隔すなわち９０°間隔で形成されている。すなわち、座面３４の周方向に複数の連通溝４０が均等に配置されている。また、連通溝４０は、ノズル１４に対する機械加工、例えばドリル加工により有底円筒状に形成されている。また、連通溝４０は、座面３４の内周側に張り出すようにドリル加工されている。これにより、連通溝４０は、座面３４の内周側において前記オイル噴射口３２と連通されている。また、連通溝４０は、座面３４の外周側に張り出すようにドリル加工されている。これにより、連通溝４０には、座面３４の外周側において前記接続筒部３０の内壁面に沿って軸方向に延びる溝部４１の上端部が連通されている。溝部４１の下端部は、接続筒部３０の開口端面に開口されている。また、溝部４１は、接続筒部３０の内壁面（オイル通路１９の通路壁面に相当する）に沿って上流側（図２において下方）へ延びている。したがって、連通溝４０は、前記オイル通路１９におけるコイルスプリング１８の外周側の通路部と内周側の通路部とを連通している。なお、連通溝４０は本明細書でいう「コイルスプリングを迂回する連通路」に相当する。

次に、前記オイルジェット１０の使用例を説明する。図５はエンジンにおけるオイルジェットの周辺部を示す断面図である。
図５に示すように、エンジンのシリンダブロック４３の上部には気筒数に応じた数のシリンダボア４４が形成されている。シリンダブロック４３のシリンダボア４４の両側から下方へ延びるジャーナル壁４６と、ジャーナル壁４６に取付けられたベアリングキャップ４８との間には、クランクシャフト５０が上下の両軸受メタル５２を介して回転可能に支持されている。クランクシャフト５０には、コンロッド５４を介してピストン５６が連結されている。ピストン５６は、クランクシャフト５０の回転のともなってシリンダボア４４内を上下動する。クランクシャフト５０には、軸方向に伸びる主オイル通路５８、径方向に延びるオイル分流路５９が形成されている。主オイル通路５８には、オイルポンプ（図示省略）から圧送されたエンジンオイルが流れる。また、オイル分流路５９には、主オイル通路５８から分流されたエンジンオイルがジャーナル壁４６の軸受摺動部、コンロッド５４の軸受摺動部に向けて流れる。なお、オイルポンプはクランクシャフト５０の回転を利用して駆動されるため、オイルポンプにより圧送されるオイル圧力はエンジン回転数に応じて上昇する。

前記シリンダブロック４３のジャーナル壁４６には、ピストン５６を冷却するためのエンジンオイルを噴射するオイルジェット１０用の取付孔６０が形成されている。取付孔６０は、上死点付近に位置するピストン５６に向けてエンジンオイルが噴射されるように、ジャーナル壁４６に対して傾斜状にかつ貫通状に形成されている。また、取付孔６０は、ストレート状で、下半部を大径孔部とし、上半部を小径孔部とする段付孔で形成されている。取付孔６０の大径孔部は、クランクシャフト５０の軸受メタル５２に形成された油孔５３と連通されている。また、取付孔６０には、その下方から前記オイルジェット１０が挿着されている。取付孔６０の大径孔部内にオイルジェット１０のバルブシート１２が挿入され、その小径孔部内にオイルジェット１０のノズル１４が挿入されている。このように、エンジンに配置されたオイルジェット１０のオイル導入口２０（図１参照）は軸受メタル５２の油孔５３と連通され、そのオイル噴射口３２（図１参照）はピストン５６に指向される。

エンジンの運転によって、クランクシャフト５０が回転し、ピストン５６が上死点付近に位置する度に、ジャーナル壁４６に対応するクランクシャフト５０のオイル分流路５９が軸受メタル５２の油孔５３を介してオイルジェット１０のオイル導入口２０と連通する。このとき、オイル導入口２０に供給されるオイル圧力が所定圧力以下のときは、ボール弁１６がコイルスプリング１８の弾性によってバルブシート１２のシート面２２を閉じた状態（閉弁状態）に保持される（図１中、二点鎖線１６参照）。また、エンジン回転数の上昇により、オイル導入口２０に供給されるオイル圧力が所定圧力以上になると、ボール弁１６がコイルスプリング１８の弾性に抗してバルブシート１２のシート面２２から離れることで開弁される（図１中、実線１６参照）。すると、エンジンオイルがオイルジェット１０のオイル通路１９を流れた後、オイル噴射口３２からピストン５６に向けて噴射される。これにより、ピストン５６がエンジンオイルにより冷却される。また、ボール弁１６の開弁時において、エンジンオイルは、コイルスプリング１８の線間を外周側から内周側へ流れる（図２中、矢印Ｙ１参照）とともに、コイルスプリング１８を迂回する連通溝４０（溝部４１を含む）を流れる（図２中、矢印Ｙ２参照）。

前記したオイルジェット１０によると、エンジンオイルが流れるオイル通路１９を形成するバルブシート１２及びノズル１４と、オイル通路１９を開閉するボール弁１６と、ボール弁１６を閉弁方向へ付勢するコイルスプリング１８とを備え、オイル通路１９にコイルスプリング１８を迂回する連通溝４０を設けたものである。したがって、コイルスプリング１８のスプリング長の変化の影響を受けずに、連通溝４０によって常にオイル通路１９が確保される。このため、コイルスプリング１８が線間密着するときでも、エンジンオイルが連通溝４０を通って流れる（図２中、矢印Ｙ２参照）ことにより、ピストン５６（図５参照）にエンジンオイルを噴射することができる。よって、ピストン５６にエンジンオイルを安定的に噴射することができる。

この点について、図６のオイルジェットの流量特性を示す特性線図を参照して述べる。図６において、横軸はオイル圧力を示し、縦軸はオイル吐出流量（噴射量）を示している。図６の特性線Ａから分かるように、オイル圧力が上昇していく際、開弁圧を超えた時点でボール弁１６が開弁され、その後、オイル吐出流量（噴射量）が増加していく。これは、コイルスプリング１８の線間密着の開始時点Ｐ２、完全に線間密着した時点Ｐ３に関係しない。したがって、ピストン５６にエンジンオイルを安定的に噴射することができる。

また、連通溝４０は、ノズル１４におけるコイルスプリング１８の座面３４に形成されている。したがって、連通溝４０を容易に形成することができる。

また、連通溝４０は、オイル通路１９の通路壁面（接続筒部３０の内壁面）に沿って上流側へ延びる溝部４１を備えている。したがって、コイルスプリング１８が完全に線間密着することにより、オイル通路１９の通路壁面とコイルスプリング１８の外周面との間が狭くなる場合でも、その間の通路面積を確保することができる。なお、オイル通路１９の通路壁面（接続筒部３０の内壁面）とコイルスプリング１８の外周面との間が広いときは溝部４１を省略することもできる。

また、連通溝４０は、ノズル１４に対する機械加工（ドリル加工）により形成されている。したがって、ノズル１４に対する機械加工によって連通溝４０を形成することができる。なお、ノズル１４に対する機械加工としては、ドリル加工に代えて、冷間鍛造、切削等でもよい。また、ノズル１４を、樹脂成形、鋳造等で形成する場合には、連通溝４０をノズル１４の成形と同時に形成することが可能である。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、前記実施例では、バルブシート１２、ノズル１４、ボール弁１６、コイルスプリング１８をそれぞれ金属製としたが、これらのうち少なくとも１つは樹脂製としてもよい。また、前記実施例では、バルブシート１２とノズル１４とにより通路形成部材を構成したが、通路形成部材に係る構成は適宜変更することができる。また、バルブシート１２とノズル１４との結合は、かしめに限らず、ねじ止め、圧入、溶接、溶着等でもよい。また、弁体は、ボール弁１６に限らず、その他の形状（例えば、円柱形状、きのこ形状等）でもよい。また、連通溝４０の個数、形状、大きさ等は適宜変更することができる。この場合、コイルスプリング１８に傾きを生じることがないように、座面３４の周方向に複数の連通溝４０を均等に配置することが望ましい。また、連通路は、連通溝４０に限らず、コイルスプリング１８を迂回する連通孔でもよい。また、前記実施例では、クランクシャフト５０のオイル分流路５９からエンジンオイルをオイルジェット１０のオイル通路１９へ供給する場合を例示したが、シリンダブロック４３に設けられたオイルギャラリからエンジンオイルをオイルジェット１０のオイル通路１９へ供給することも可能である。

１０…オイルジェット
１２…バルブシート（通路形成部材の一部）
１４…ノズル（通路形成部材の一部）
１６…ボール弁（弁体）
１８…コイルスプリング
１９…オイル通路
３４…座面
４０…連通溝（連通路）
４１…溝部
５６…ピストン

Claims (3)

1. エンジンのピストンにエンジンオイルを噴射するオイルジェットであって、
   エンジンオイルが流れるオイル通路を形成する通路形成部材と、前記オイル通路を開閉する弁体と、前記弁体を閉弁方向へ付勢するコイルスプリングとを備え、前記オイル通路に前記コイルスプリングを迂回する連通路を設け、
   前記通路形成部材は、前記オイル通路のオイル導入口、及び、前記弁体が接離するシート面を有する中空円筒状のバルブシートと、前記オイル通路のオイル噴射口、及び、前記コイルスプリング用の段付面からなる座面を含む段付円筒状壁面を有し、かつ、前記バルブシートに結合される中空円筒状のノズルとから構成され、
   前記連通路は、前記ノズルの段付円筒状壁面の座面に形成された半径方向に延びる連通溝からなり、
   前記連通溝は、前記ノズルの段付円筒状壁面の大径側壁面に沿って軸方向に延びる溝部を備えている
   ことを特徴とするオイルジェット。
2. 請求項１に記載のオイルジェットであって、
   前記連通溝は、前記ノズルに対する機械加工により形成されていることを特徴とするオイルジェット。
3. 請求項２に記載のオイルジェットであって、
   前記連通溝の機械加工は、前記ノズルの段付円筒状壁面の座面に対して段付円筒状壁面の大径側壁面及び小径側壁面に張り出すように加工するドリル加工であることを特徴とするオイルジェット。

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