(57)【要約】      （修正有）【課題】金型を用いる製造方法において、シリンダヘッドを貫通する主となる冷却液通路の型抜きを可能とし、側面にサーモスタットの取付部を設けたシリンダヘッドを提供する。【解決手段】外型のみの型抜きで製造する液冷式内燃機関のシリンダヘッドにおいて、側面に開口する凹部６と、クランク軸方向に延びる第１冷却液通路と、凹部にサーモスタット５を収容し、蓋体９を取り付けることにより、サーモスタットの弁１４を挟んで、底側１７と蓋側１８との空間を備えて凹部に形成されるサーモスタット収容室１６と、第１冷却液通路とサーモスタット収容室の底側とを、冷却液の液圧が上昇すると開く弁１３を介して連通する第２冷却液通路８と、第１冷却液通路とサーモスタット収容室の蓋側とを、ラジエータを介して連通する第３冷却液通路１０と、サーモスタット収容室の底側と第１冷却液通路とを冷却液ポンプを介して連通する第４冷却液通路とを設けた。【選択図】図５
2010031775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外型のみを用いて型抜きで製造する液冷式内燃機関のためのシリンダヘッドにおいて、
側面のうち少なくとも上下左右いずれかの側面に開口する凹部と、
クランク軸方向に延びる第１冷却液通路と、
凹部にサーモスタットを収容し、蓋体を取り付けることにより、冷却液の温度が所定の温度まで上昇すると開くサーモスタットの弁を挟んで、底側と蓋側との空間を備えて凹部に形成されるサーモスタット収容室と、
凹部の底に位置して、第１冷却液通路とサーモスタット収容室の底側とを、少なくとも冷却液の液圧が所定の液圧まで上昇すると開く弁を介して連通する第２冷却液通路と、
第１冷却液通路とサーモスタット収容室の蓋側とを、ラジエータを介して連通するための第３冷却液通路と、
サーモスタット収容室の底側と第１冷却液通路とを冷却液ポンプを介して連通するための第４冷却液通路とを備えるシリンダヘッド。
【請求項２】
第４冷却液通路と連通する第５冷却液通路を凹部に隣接してさらに設け、
凹部の外側方から凹部を貫き、第５冷却液通路に達するドリル孔をサーモスタット収容室底側に設け、
前記ドリル孔のうち、凹部を挟んで一方に位置する一方孔部分をヒータからの冷却液戻り配管に連通し、他方に位置する他方孔部分を第５冷却液通路に連通した請求項１記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
第５冷却液通路は、前記第１冷却液通路よりも吸気ポート側に位置し、吸気ポートと隣接する箇所において、クランク軸方向に延び、シリンダブロックに取り付ける際、合わせ面から凹む長尺凹部により形成される請求項２記載のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液冷式内燃機関のシリンダブロックに取り付けられるシリンダヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液冷式内燃機関のシリンダヘッドは、砂型を用いて鋳造するものと、例えば、特許文献１に記載のように、金型を用いて鋳造するものが知られている。また、このようなシリンダヘッドにおいて、ノッキングの抑制によって高圧縮比を図るために、吸気通路側に冷却液通路を形成したものが知られている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０‐１２２０３８号
【特許文献２】特開平６‐１４７００３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、金型を用いる製造方法において、製造工数の低減などを図るべく、シリンダヘッドの端部にサーモスタットの取付部を設けることが望まれている。この場合に、サーモスタットの取付部を形成するための金型の形状では、クランク軸方向においてシリンダヘッドを貫通する、主となる冷却液通路（例えば、特許文献２の符号１９）の型抜きが困難になる場合があった。
【０００４】
そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明のシリンダヘッドは、外型のみを用いて型抜きで製造する液冷式内燃機関のためのシリンダヘッドにおいて、側面のうち少なくとも上下左右いずれかの側面に開口する凹部と、クランク軸方向に延びる第１冷却液通路と、凹部にサーモスタットを収容し、蓋体を取り付けることにより、冷却液の温度が所定の温度まで上昇すると開くサーモスタットの弁を挟んで、底側と蓋側との空間を備えて凹部に形成されるサーモスタット収容室と、凹部の底に位置して、第１冷却液通路とサーモスタット収容室の底側とを、少なくとも冷却液の液圧が所定の液圧まで上昇すると開く弁を介して連通する第２冷却液通路と、第１冷却液通路とサーモスタット収容室の蓋側とを、ラジエータを介して連通するための第３冷却液通路と、サーモスタット収容室の底側と第１冷却液通路とを冷却液ポンプを介して連通するための第４冷却液通路とを備えることを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、外型のみで製作するシリンダヘッドにおいても、ボトムバイパス式サーモスタットの取付部をシリンダヘッドに一体に作ることが可能となる。また、金型で製造するため、砂型を用いる製造方法に比べて作業能率が上昇し、製造費用の抑制やオイルシール等による接合箇所を減少させることが可能となる。
【０００７】
前記シリンダヘッドに、第４冷却液通路と連通する第５冷却液通路を凹部に隣接してさらに設け、凹部の外側方から凹部を貫き、第５冷却液通路に達するドリル孔をサーモスタット収容室底側に設け、前記ドリル孔のうち、凹部を挟んで一方に位置する一方孔部分をヒータからの冷却液戻り配管に連通し、他方に位置する他方孔部分を第５冷却液通路に連通させるものが好ましい。
【０００８】
このような構成によれば、ヒータからの冷却液戻り配管からサーモスタット収容室の底側と第５冷却液通路との連通部を１回のドリル加工で作成することが可能となる。
【０００９】
前記第５冷却液通路は、前記第１冷却液通路よりも吸気ポート側に位置し、吸気ポートと隣接する箇所において、クランク軸方向に延び、シリンダブロックに取り付ける際、合わせ面から凹む長尺凹部により形成されるものが好ましい。
【００１０】
このような構成によれば、吸気ポート下部においても吸気側を他の部位に先行して冷却するために、吸気ポート下部に沿って比較的大きな容量の吸気先行冷却のための通路を作成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上説明したような構成であり、金型を用いて第１冷却液通路の型抜きをすることができ、同時に、シリンダヘッドの側面にボトムバイパス式のサーモスタットの取付け台座を設けることができる。また、一回のドリル加工により、シリンダヘッドの外側方から吸気冷却液通路として機能する第５冷却液通路まで達する貫通孔を形成することができる。さらに、第５冷却液通路は、シリンダヘッドをシリンダブロックに取り付ける際、合わせ面から凹む長尺凹部により形成することにより、冷却液通路構成を簡略化かつ大容量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。
【００１３】
この実施形態のシリンダヘッド１は、アルミダイキャスト製で、例えば火花着火式の三気筒液冷式ガソリンエンジン（以下、エンジンと称する）のものである。このシリンダヘッド１は、外型で型抜きすることにより鋳造されるものである。それぞれの外型が、それぞれの側面や孔に対応する形状及び大きさを有することは言うまでもない。外型とは、鋳造後に鋳造品の外側から取り外しが可能な鋳造用の型であり、つまり鋳造後に鋳造品が離型された後も形状を維持し、次回の鋳造の際に再度使用することができるものを指すものである。一般にアルミダイキャスト鋳造に用いる金型もここで言う外型に含まれる。なお、外型のみを用いて型抜きでシリンダヘッドを製造する場合においても、型抜きをした後にはシリンダヘッドの仕上げ加工、孔開け加工、部品取付け面精度向上のためや、シリンダヘッド内のオイル通路、ブローバイ通路、ＥＧＲ通路などの作成のため、フライスやドリル等による切削加工を適宜施す。
【００１４】
このシリンダヘッド１は、吸気ポート２及び排気ポート３がそれぞれ、独立した二つのポートで構成されている。そして、吸気ポート２及び排気ポート３それぞれの一方の端部は、燃焼室４に連通され、他方の端部は背向する側面に開口するものであり、その開口する部分には、それぞれ吸気マニホルドを取り付けるための取付面３０と排気マニホルドを取り付けるための取付面とを有する。
【００１５】
また、このシリンダヘッド１は、サーモスタット５を収容する凹部６と、主となる冷却液通路である第１冷却液通路７と、凹部６と第１冷却液通路７とを連通する第２冷却液通路８と、凹部６の開口を閉じる蓋体９と、蓋体９で閉じられた凹部６とラジエータとを連通するための第３冷却液通路１０と、凹部６と第１冷却液通路７とを冷却液ポンプを介して連通するための第４冷却液通路１１とを備えるものである。
【００１６】
凹部６は、サーモスタット５を収容可能な程度の大きさを有した有底のほぼ円筒形であり、斜め上方向に開口して設けられるものである。凹部６は、開口を水密に塞ぐようにサーモスタット５を取り付けることにより、凹部６の開口を塞ぐようにサーモスタット弁１４が配置される。凹部６の底の中央部には第２冷却液通路８が設けられ、その第２冷却液通路８を開閉するための差圧弁１３が配置される。
【００１７】
この実施形態の凹部６の開口は、鋳造する際に型抜きする外型の数を最小限に押さえるために、右側面に設けられており、吸気マニホルド取付部３０の開口方向と同方向としている。なお、凹部６は、水平方向に開口して設けられるものでもよく、気筒配列方向を前後方向とすると、上下面又は左側面の外側に向いて開口して設けられるものでも構わない。つまり、凹部６が開口する向きが、第１冷却液通路７の長手方向、言換すると第１冷却液通路７に対応する外型の抜き方向に対して、ほぼ垂直方向に形成されるものであればよい。
【００１８】
サーモスタット５は、感温部３１、フレーム１２、第２冷却液通路８内の液圧がサーモスタット収容室１６内の液圧に比べて所定の液圧まで上昇すると開く差圧弁１３、冷却液の温度が所定の温度まで上昇すると開くサーモスタット弁１４を備えるボトムバイパス式のものである。差圧弁１３は、凹部６の底に設けられた第２冷却液通路８を閉じるように配置され、サーモスタット弁１４は、凹部６の開口を水密に塞ぐようにサーモスタット５を取り付けることにより、凹部６の開口を塞ぐように配置される。サーモスタット５が凹部６に取り付けられた状態に、開口周囲面１５に設けられたボルト孔２９に取付ボルトを用いて、開口を塞ぐように、さらに蓋体９を取り付ける。
【００１９】
蓋体９は、サーモスタット５を収容可能な大きさを有しており、凹部６の開口を水密に塞ぐことが可能なほぼ半円球状のもので、後述する第３冷却液通路１０との連通孔を備えるものである。このように蓋体９で凹部６を塞ぐことにより、凹部６と蓋体９とでサーモスタット収容室１６を形成している。このサーモスタット収容室１６は、その内部に前述したようにサーモスタット５を取り付けることにより、サーモスタット弁１４を挟んで、凹部６の内部空間を底側１７及び蓋体９の内部空間を蓋側１８の二つの空間に区画される。
【００２０】
感温部３１には、熱により膨張するサーモワックスが封入されており、感温部３１が冷却液により温められるとサーモワックスが膨張し、サーモスタット弁１４を開く。
【００２１】
第１冷却液通路７は、燃焼室４の上側に位置して、クランク軸方向、言い換えれば、気筒配列方向に延びるものである。この第１冷却液通路７は、少なくとも二つの外型を突き合わせて形成されるものである。それぞれの外型の先端が接触する位置、つまり外型の突き合わせ位置は、クランク軸方向のほぼ中央で、中央に位置する気筒のための点火プラグを挿入する管体を取り付ける位置に対応する。すなわち、第１冷却液通路７の天井を形成する上壁の、燃焼室４のほぼ直上部位には３つの貫通孔１９が形成してあり、当該貫通孔１９に前記管体を挿入し取り付けを行う。第１冷却液通路７は、この貫通孔１９の位置に対応しないシリンダヘッド１の後端側１Ｒの任意の位置において、第１冷却液通路７に対してほぼ垂直に第２冷却液通路８を連通させるものである。なお、管体に内蔵される部材としては、上述のような燃焼に関連する点火プラグ以外に、例えば筒内燃料噴射のための燃料噴射弁が挙げられる。このような筒内直接燃料噴射式のエンジンにおいては、点火プラグ用と燃料噴射弁用との二本の管体を一気筒に対し取り付けるようにするものであってもよい。
【００２２】
第２冷却液通路８は、シリンダヘッド１の後端側１Ｒに、第１冷却液通路７に対してほぼ垂直方向に形成されるものである。具体的には、第２冷却液通路８は、第１冷却液通路７とサーモスタット収容室１６の底側１７との間に位置し、第１冷却液通路７とサーモスタット収容室１６の底側１７とを連通させるものである。なお、第２冷却液通路８は切削加工により設けてもよい。
【００２３】
第３冷却液通路１０は、シリンダブロックとシリンダヘッド１が接合された場合に、ラジエータとサーモスタット収容室１６の蓋側１８との間に位置し、第１冷却液通路７とサーモスタット収容室１６の蓋側１８をラジエータを介して連通させるために、ラジエータとサーモスタット収容室１６の蓋側１８を連通させるものである。
【００２４】
第４冷却液通路１１は、シリンダブロックとシリンダヘッド１が接合された場合に、サーモスタット収容室１６の底側１７と第１冷却液通路７との間に位置し、第４冷却液通路１１と第１冷却液通路との間にはシリンダブロックに設けた冷却液ポンプ及びシリンダブロック内の冷却液通路を介する。この第４冷却液通路１１は、底面に向かって開口しクランク軸方向に延びて設けられた長尺凹部２０の一部であり、長尺凹部２０の開口を塞がない開口部２３を設けたガスケット２２を挟んでシリンダブロックとシリンダヘッド１を接合することにより、シリンダブロック内の冷却液通路に連通されるものである。
【００２５】
第５冷却液通路２１は、第４冷却液通路１１と連なる冷却液通路であって、凹部６に隣接し、凹部６を外側方から貫通するドリル加工が到達可能な位置に設けられており、吸気ポート２の下側に拡大するように形成したことにより吸気先行冷却のための通路として機能するものである。この第５冷却液通路２１は、長尺凹部２０における第４冷却液通路以外の部分を、長尺凹部２０の開口を塞ぐガスケット２２を挟んでシリンダブロックとシリンダヘッド１を接合することにより形成されるものである。
【００２６】
上述の吸気先行冷却とは、シリンダヘッド１のうち吸気ポート２側に冷却液通路を設けることにより、吸気ポート２を他の部位に先行して冷却することである。具体的には、ラジエータから流れ込んだ冷却液が、まず、吸気先行冷却液のための通路である第５冷却液通路２１へと流れ込み、吸気ポート２の下側から吸気ポート２を冷却した後、第４冷却液通路１１に流出して吸気を冷却するものである。
【００２７】
ヒータからの冷却液戻り配管接続部２４及びサーモスタット収容室１６の底側１７と第５冷却液通路２１とを連通させるためのドリル孔２５は、サーモスタット収容室１６の底側１７に位置しており、凹部６の外周面から当該凹部６を貫き、第５冷却液通路２１に達するように設けられる。ドリル孔２５は、凹部６を挟んで一方に位置する一方孔部分２６をヒータからの冷却液戻り配管２８に接続し、他方に位置する他方孔部分２７を第５冷却液通路２１に接続する。なお、ヒータには、車室内用、スロットル温め用、ＥＧＲバルブ温め用などがある。
【００２８】
以上の構成において、このシリンダヘッド１を用いて組み立てられたエンジンでは、第２冷却液通路８内の液圧がサーモスタット収容室１６内の液圧に比べて所定の液圧まで上昇しておらず、かつ、冷却液の温度が所定の温度まで上昇していない時点では、冷却液は以下のように環流する。すなわち、冷却液は、シリンダブロック内の冷却液通路から第１冷却液通路７に流れ込む。第１冷却液通路７に流れ込んだ冷却液は、シリンダヘッド１の後端側１Ｒから流出し、ヒータを介して、ヒータからの冷却液戻り配管２８からサーモスタット収容室１６の底側１７を経由して第５冷却液通路２１へ流れ込む。第５冷却液通路２１へ流れ込んだ冷却液は、第４冷却液通路１１へ流出し、シリンダブロック内に設けた冷却液ポンプへと続く冷却液通路を通った後、シリンダブロックに設けた冷却液ポンプを介してシリンダブロック内の冷却液通路に環流する。この冷却液の流れは、冷却液の液圧及び温度が、所定の液圧及び温度まで上昇した後も常に行われるものである。
【００２９】
前記エンジンにおいて、第２冷却液通路８内の液圧がサーモスタット収容室１６内の液圧に比べて所定の液圧まで上昇すると、サーモスタット収容室１６の底側１７に位置する差圧弁１３が開くため、冷却液は以下のように環流する。すなわち、冷却液は、シリンダブロック内の冷却液通路から第１冷却液通路７に流れ込む。第１冷却液通路７に流れ込んだ冷却液は、第２冷却液通路８へと流れ込み、さらにサーモスタット収容室１６の底側１７を経由して第５冷却液通路２１へ流れ込む。第５冷却液通路２１へ流れ込んだ冷却液は、第４冷却液通路１１へ流出し、シリンダブロック内に設けた冷却液ポンプへと続く冷却液通路を通った後、シリンダブロックに設けた冷却液ポンプを介してシリンダブロック内の冷却液通路に環流する。
【００３０】
前記エンジンにおいて、冷却液の温度が所定の温度まで上昇すると、サーモスタット弁１４が開くことにより、サーモスタット収容室１６の底側１７の差圧弁１３が閉じるため、冷却液は以下のように環流する。すなわち、冷却液は、シリンダブロック内の冷却液通路から第１冷却液通路７に流れ込む。第１冷却液通路７に流れ込んだ冷却液は、シリンダヘッド１の後端側１Ｒから流出し、ラジエータを介して、第３冷却液通路１０に流れ込む。第３冷却液通路１０に流れ込んだ冷却液は、サーモスタット収容室１６の蓋側１８へ流れ込み、サーモスタット収容室１６の底側１７を経由して第５冷却液通路２１へ流れ込む。第５冷却液通路２１へ流れ込んだ冷却液は、第４冷却液通路１１へ流出し、シリンダブロック内に設けた冷却液ポンプへと続く冷却液通路を通った後、シリンダブロックに設けた冷却液ポンプを介してシリンダブロック内の冷却液通路に環流する。
【００３１】
本発明は、以上説明したような構成であり、金型を用いて第１冷却液通路７の型抜きをすることができ、同時に、シリンダヘッド１の右側面にボトムバイパス式のサーモスタット５の取付け台座を設けることができる。また、一回のドリル加工により、シリンダヘッド１の外側方から吸気冷却のための通路として機能する第５冷却液通路２１まで達するドリル孔２５を形成することができる。さらに、第５冷却液通路２１は、シリンダヘッド１をシリンダブロックに取り付ける際、合わせ面に生じる長尺凹部２０により形成することにより、冷却液通路構成を簡略化することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００３３】
請求項１における他の実施形態としては、サーモスタット収容室１６の底側１７とシリンダブロックに設けた冷却液ポンプの吸い込み側とを、シリンダヘッドに追加して取り付ける別付けの配管を用いて接続し、第４冷却液通路としてもよい。この第４冷却液通路は必ずしもシリンダヘッド内部に存在しなくてもよい。
【００３４】
同様に、請求項２における他の実施形態として、第５冷却液通路とシリンダブロックに設けた冷却液ポンプの吸い込み側とを、シリンダヘッドに追加して取り付ける別付けの配管を用いて接続し、第４冷却液通路とすることも可能である。
【００３５】
また、請求項２の実施例においては、第５冷却液通路が吸気先行冷却を行うものでなくてもよく、凹部６に隣接してシリンダヘッド内部に設けられており、凹部を貫くドリル加工が到達できる位置にあればよい。
【００３６】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態の平面図。
【図２】同実施形態の吸気ポート側の側面図。
【図３】同実施形態の底面図。
【図４】同実施形態の後端側の側面図。
【図５】凹部にサーモスタット及び蓋体を付けた状態の要部拡大の断面図。
【図６】ヘッドガスケットを取り付けた状態の底面図。
【符号の説明】
【００３８】
１…シリンダヘッド
５…サーモスタット
６…凹部
７…第１冷却液通路
８…第２冷却液通路
９…蓋体
１０…第３冷却液通路
１１…第４冷却液通路
１３…差圧弁
１４…サーモスタット弁
１６…サーモスタット収容室
１７…底側
１８…蓋側
２０…長尺凹部
２１…第５冷却液通路
２２…ガスケット
【図１】
2010031775.tif 000003
【図２】
2010031775.tif 000004
【図３】
2010031775.tif 000005
【図４】
2010031775.tif 000006
【図５】
2010031775.tif 000007
【図６】
2010031775.tif 000008