(57)【要約】【課題】断熱性能に優れたウォータージャケット用スペーサを提供する。【解決手段】シリンダブロック２０のウォータージャケット２３内に配置されるウォータージャケット用スペーサ１０であって、内部に気泡１７を有する多孔質材料からなる。このウォータージャケット用スペーサ１０は、内部に気泡１７を有する多孔質材料からなるので、厚肉にしなくても、高い断熱機能を発揮することができる。【選択図】図１
2014051890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックのウォータージャケット内に配置されるウォータージャケット用スペーサであって、
内部に気泡を有する多孔質材料からなることを特徴とするウォータージャケット用スペーサ。
【請求項２】
発泡プラスチックからなることを特徴とする請求項１記載のウォータージャケット用スペーサ。
【請求項３】
シリンダブロックのウォータージャケット内に配置され、発泡プラスチックからなるウォータージャケット用スペーサを製造する方法であって、
前記ウォータージャケット用スペーサを成型するための手段として、キャビティの容積が厚さ方向へ拡大するように、且つ互いに異なる方向へスライド可能な複数のスライドコアを備える金型を設けた上で、
前記キャビティ内に、発泡剤が溶解されている溶融樹脂を充填し、
前記複数のスライドコアを互いに異なる方向へコアバックさせることにより、前記溶融樹脂内で気泡を成長させることを特徴とするウォータージャケット用スペーサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータージャケット用スペーサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水冷式エンジンのシリンダブロックに形成したウォータージャケット内に、冷却水の流量を調整するためのスペーサを収容する技術が記載されている。ウォータージャケット用スペーサには、冷却水の流量調節機能に加え、シリンダボア壁の温度調整機能も求められる。この温度調整機能は、暖気運転時に発揮され、スペーサは、シリンダボア壁の熱がウォータージャケットの外側へ逃げてしまうのを防止するための断熱材として機能する。このスペーサの断熱機能により、シリンダボア壁とウォータージャケット内の冷却水の温度上昇が促進され、ひいては、燃費の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４３４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スペーサを断熱材として機能させる手段としては、スペーサを合成樹脂製とした上で、その肉厚寸法を大きくする方法が考えられる。しかし、スペーサを厚肉にすると、ウォータージャケット内における冷却水の流路が狭くなるため、通常運転時の冷却機能に支障を来すことが懸念される。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、断熱性能に優れたウォータージャケット用スペーサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、
シリンダブロックのウォータージャケット内に配置されるウォータージャケット用スペーサであって、
内部に気泡を有する多孔質材料からなるところに特徴を有する。
【０００６】
第２の発明は、
シリンダブロックのウォータージャケット内に配置され、発泡プラスチックからなるウォータージャケット用スペーサを製造する方法であって、
前記ウォータージャケット用スペーサを成型するための手段として、キャビティの容積が厚さ方向へ拡大するように、且つ互いに異なる方向へスライド可能な複数のスライドコアを備える金型を設けた上で、
前記キャビティ内に、発泡剤が溶解されている溶融樹脂を充填し、
前記複数のスライドコアを互いに異なる方向へコアバックさせることにより、前記溶融樹脂内で気泡を成長させるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明のウォータージャケット用スペーサは、内部に気泡を有する多孔質材料からなるので、厚肉にしなくても、高い断熱機能を発揮する。
【０００８】
第２の発明のウォータージャケット用スペーサの製造方法の技術的意義は、次の通りである。ウォータージャケット用スペーサの材料を発泡プラスチックとする場合の製造方法の１つとして、ショートショット法があるが、この方法は、気泡の成長分布のムラが大きいため、成型精度が低く、ウォータージャケット用スペーサの表面が粗くなり、ウォータージャケット用スペーサに求められる冷却水の流量調節性能が不安定になることが懸念される。これに対し、本発明では、ショートショット法に比べて気泡の成長分布が安定しているコアバック法を用いたので、成型精度が高く、ウォータージャケット用スペーサの表面が滑らかになり、ウォータージャケット用スペーサに求められる冷却水の流量調節性能が安定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のウォータージャケット用スペーサをシリンダブロックに取り付けた状態をあらわす断面図
【図２】ウォータージャケット用スペーサの正面図
【図３】ウォータージャケット用スペーサの平面図
【図４】図２のＸ−Ｘ線断面図
【図５】ウォータージャケット用スペーサの製造工程において金型に溶融樹脂を充填した状態をあらわす部分拡大断面図
【図６】ウォータージャケット用スペーサの製造工程においてソリッドスキン層が形成された状態をあらわす部分拡大断面図
【図７】ウォータージャケット用スペーサの製造工程においてスライドコアをコアバックさせた状態をあらわす部分拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明のウォータージャケット用スペーサは、
発泡プラスチックからなっていてもよい。
この構成によれば、軽量で、断熱性に優れたウォータージャケット用スペーサを提供することができる。
【００１１】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図７を参照して説明する。本実施例のウォータージャケット用スペーサ１０（以下、単に「スペーサ１０」という）は、自動車の内燃機関である４気筒エンジンに用いられるものである。スペーサ１０が取り付けられるシリンダブロック２０内には、４つ（便宜上、図１に示すのは１つだけである）のシリンダボア２１が一列に並んで形成されている。シリンダブロック２０には、４つのシリンダボア２１の内壁に沿ったシリンダライナ２２が形成されているとともに、このシリンダライナ２２を包囲するようにほぼ同形状のウォータージャケット２３が形成されている。ウォータージャケット２３は、複数の円弧状溝部を連ねて構成され、ウォータージャケット２３内には、冷却水が充填されているとともに、スペーサ１０が収容されている。
【００１２】
スペーサ１０は、ウォータージャケット２３と同様、複数の円弧状周壁部１１をシリンダライナ２２（シリンダボア２１の内壁面）に沿うように連ねた形状をなしている（図３を参照）。スペーサ１０の外周面には、リブ状をなす整流部（図示省略）が突出形成されている。この整流部により、スペーサ１０は、ウォータージャケット２３内における冷却水の流量を調節する機能を発揮する。また、スペーサ１０は、シリンダボア２１（シリンダライナ２２）の熱がウォータージャケット２３の外周側へ逃げてしまうのを防止するための断熱材として機能も兼ね備えている。スペーサ１０の断熱機能により、シリンダライナ２２の温度上昇とウォータージャケット２３内の冷却水の温度上昇が促進され、ひいては、燃費の向上を図ることができる。
【００１３】
この断熱機能を発揮するため、本実施例のスペーサ１０は、発泡プラスチック（本発明の構成要件である多孔質材料）を材料として成形されている。以下、スペーサ１０の製造方法を、図５〜図７を参照して説明する。スペーサ１０は、射出成形用の金型３０を用いてコアバック法により成形される。金型３０は、スペーサ１０の内周面を成形するための固定型３１と、スペーサ１０の外周面を成形するための二対のスライドコア３２，３３とを備えて構成されている。固定型３１の外周面と、二対のスライドコア３２，３３の内周面との間には、溶融樹脂１５を充填するためのキャビティ３４が形成されている。
【００１４】
二対のスライドコア３２，３３は、スペーサ１０の外周面のうち長さ方向に沿った領域を成形する一対の第１スライドコア３２と、スペーサ１０の外周面のうち長さ方向における両端部の領域を成形する一対の第２スライドコア３３とで構成されている。第１スライドコア３２は、初期位置（図５，６を参照）と成形位置（図７を参照）との間でスライド可能である。第１スライドコア３２のスライド方向は、キャビティ３４の厚さ方向の寸法（間隔）を変更する方向であって、スペーサ１０の長さ方向とほぼ直角な方向（図５〜７における上下方向）である。第２スライドコア３３は、初期位置（図５，６を参照）と成形位置（図７を参照）との間でスライド可能である。第２スライドコア３３のスライド方向は、キャビティ３４の厚さ方向の寸法（間隔）を変更する方向であって、スペーサ１０の長さ方向とほぼ平行な方向である。
【００１５】
したがって、一対の第１スライドコア３２のスライド方向と、一対の第２スライドコア３３のスライド方向は、互いにほぼ直角である。全てのスライドコア３２，３３が初期位置から成形位置へスライドすると、キャビティ３４の厚さ方向の間隔が拡がるようになっている。また、隣接する第１スライドコア３２と第２スライドコア３３の対向面３２Ｓ，３３Ｓは、各スライドコア３２，３３のスライド方向に対して約４５°の斜め角度をなしている。全てのスライドコア３２，３３が初期位置にあるときには、対向面３２Ｓ，３３Ｓ同士が密着し、スライドコア３２，３３が成形位置へスライドした状態では、対向面３２Ｓ，３３Ｓ同士が、キャビティ３４に連通する隙間３５を空けるようになっている。
【００１６】
スペーサ１０の材料である発泡プラスチックは、原料合成樹脂と発泡剤とから構成されている。ウォータージャケット２３内の環境温度が−３０℃〜１１０℃であり、冷却水（エチレングリコール５０ｗｔ％＋純水５０ｗｔ％）に常時、浸漬されることを鑑みると、原料合成樹脂としては、ポリアミド（ＰＡ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が好適である。その上で、発泡剤との相性を勘案し、本実施例では、原料合成樹脂として、ポリアミド（ＰＡ６６）を用いた。また、発泡剤としては、化学発泡剤を用いた。化学発泡剤としては、有機系の熱分解型に分類されるアゾ化合物（ＡＤＣＡ）、ニトロソ（ＤＰＴ）、ヒドラジン誘導体（ＯＢＳＨ）や、無機系の熱分解型に分類される重炭酸塩や炭酸塩（重曹）のいずれかを用いている。
【００１７】
成形に際しては、図５，６に示すように、全てのスライドコア３２，３３を初期位置にセットする。この状態では、キャビティ３４の容積が最小であり、キャビティ３４の厚さ方向の寸法は、成形後のスペーサ１０の厚さ寸法よりも小さい。スライドコア３２，３３が初期位置にある状態で、キャビティ３４内に、ポリアミドに発泡剤を溶解して得られた溶融樹脂１５を射出成形機により充填する。所定量の溶融樹脂１５が注入されたら、充填を完了する。
【００１８】
図６に示すように、充填後は、溶融樹脂１５のうち固定金型３０とスライドコア３２，３３に接触している部分が、冷却固化して薄膜状のソリッドスキン層１６となる。この時、内周側のソリッドスキン層１６と外周側のソリッドスキン層１６との間には、溶融樹脂１５が高温状態に保たれている。この状態で、全てのスライドコア３２，３３を初期位置から成形位置へコアバック（スライド）させる。コアバックの過程では、キャビティ３４の容積が拡大するが、この間、キャビティ３４への溶融樹脂１５の注入は行われないので、溶融樹脂１５は、その内部に気泡１７を発生させるとともに気泡１７を成長させながら、体積を拡大していく。
【００１９】
また、図６，７に示すように、コアバックの際には、内周側のソリッドスキン層１６は、固定型３１に密着したままであって移動しない。これに対し、外周側のソリッドスキン層１６は、４つに分割されて各スライドコア３２，３３に密着した状態を保ち、密着しているスライドコア３２，３３と一体となって外周側へスライドする。隣接するスライドコア３２，３３のコアバック方向（スライド方向）は互いに略直角であるため、隣接するスライドコア３２，３３の間に拡がる隙間３５には、キャビティ３４内の溶融樹脂１５の一部が入り込む。しかし、キャビティ３４への溶融樹脂１５の注入は既に完了しているので、隙間３５への溶融樹脂１５の進入量は、僅かである。スライドコア３２，３３のコアバックが完了したら、溶融樹脂１５が冷却して固化するのを待つ。固化した後は、型開きして成形済みのスペーサ１０を金型３０から取り出す。
【００２０】
本実施例のスペーサ１０は、その全体が、内部に気泡１７を有する多孔質材料からなる。したがって、スペーサ１０は、厚肉にしなくても、高い断熱機能を発揮することができる。また、多孔質材料として、発泡プラスチックを用いているので、スペーサ１０は、軽量で、断熱性に優れている。
【００２１】
また、本実施例の発泡プラスチックからなるスペーサ１０を製造する方法は、ウォータージャケット用スペーサ１０を成型するための手段として、キャビティ３４の容積が厚さ方向へ拡大するように、且つ互いに異なる方向へスライド可能な複数のスライドコア３２，３３を備える金型３０を設けた上で、キャビティ３４内に、発泡剤が溶解されている溶融樹脂１５を充填し、溶融樹脂１５の一部をスライドコア３２，３３に接触させて冷却させることで、ソリッドスキン層１６を形成し、複数のスライドコア３２，３３を互いに異なる方向へスライドさせて、ソリッドスキン層１６を複数に分割してスライドコア３２，３３と一体に変位させることで、溶融樹脂１５内の気泡１７を成長させるようにしている。
【００２２】
スペーサ１０の材料を発泡プラスチックとする場合の製造方法の１つとして、ショートショット法があるが、この方法は、気泡の成長分布のムラが大きいため、成型精度が低く、スペーサ１０の表面が粗くなり、スペーサ１０に求められる冷却水の流量調節性能が不安定になることが懸念される。これに対し、本実施例では、ショートショット法に比べて気泡の成長分布が安定しているコアバック法を用いたので、成型精度が高く、スペーサ１０の表面が滑らかになり、スペーサ１０に求められる冷却水の流量調節性能が安定する。
【００２３】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、ウォータージャケット用スペーサの原料合成樹脂として、ポリアミド（ＰＡ６６）を用いたが、原料合成樹脂は、ポリアミドに限らず、他の合成樹脂を用いてもよい。
（２）上記実施例では、ウォータージャケット用スペーサを構成する多孔質材料として発泡プラスチックを用いたが、多孔質材料は、発泡プラスチックに限らず、発泡セラミックス、発泡ゴム、発泡金属であってもよい。
（３）上記実施例では、ウォータージャケット用スペーサの全体を多孔質材料としたが、ウォータージャケット用スペーサの一部だけを多孔質材料とし、その他の部分を、気泡を有しないソリッド材料としてもよい。
（４）上記実施例では、ウォータージャケット用スペーサを、コアバック法によって成形したが、ウォータージャケット用スペーサは、コアバック法に限らず、ショートショット法等の方法で成型してもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１０…スペーサ（ウォータージャケット用スペーサ）
１５…溶融樹脂
１６…ソリッドスキン層
１７…気泡
２０…シリンダブロック
２３…ウォータージャケット
３０…金型
３２，３３…スライドコア
３４…キャビティ
【図１】
2014051890.tif 000003
【図２】
2014051890.tif 000004
【図３】
2014051890.tif 000005
【図４】
2014051890.tif 000006
【図５】
2014051890.tif 000007
【図６】
2014051890.tif 000008
【図７】
2014051890.tif 000009