(57)【要約】【課題】流入通路から吐出通路への冷却水の流れをスムース化して、ウォータポンプのポンプ効率を向上させる。【解決手段】ウォータポンプ１１は、円板２２の片面に多数のフィン２３を設けた渦巻き式の羽根車１７を備えており、羽根車１７の外周外側に吐出通路２８が形成されている。吐出通路２８は羽根車１７を下から半周程度囲う形態であり、吐出通路２８の始端部２８ａは奥側に位置している。流入通路３０はポンプ室２７に向けて開口したＬ型であり、冷却水戻しパイプ３１と流入通路３０とでクランク状の流路が構成されている。冷却水はクランク部に案内されて、ポンプ室２７のうち吐出通路２８の始端部２８ａの内側に位置した部分２７ａに向かうように方向付けられる。このため、ポンプ室２７に入った冷却水は吐出通路２８に迅速に押しやられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体とその一側部に取り付けられたウォータポンプとを備えており、
前記ウォータポンプは、ポンプ室に流入した冷却水を遠心方向に押しやる羽根車を有しており、前記羽根車の軸方向から見て前記ポンプ室の前方には流入通路が開口して、前記羽根車の外周外側には周方向に延びる吐出通路が形成されており、前記流入通路からポンプ室に流入した冷却水は、前記吐出通路をその一端部から他端部の方向に流れて排出される構成であって、
前記流入通路を流れる冷却水に、前記ポンプ室のうち前記吐出通路の始端部の内側部分に向かうように方向性が付与されている、
水冷式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は水冷式内燃機関に関するものであり、特に、車両用の内燃機関を好適な対象にしている。
【背景技術】
【０００２】
４輪車両の内燃機関の大半は水冷方式であり、従って、冷却水を圧送する（循環させる）ウォータポンプを備えている。内燃機関のウォータポンプはクランク軸の動力で駆動されるのが普通であり、円板の片面に多数のフィンを突設した羽根車を有する渦巻きポンプが多用されている。
【０００３】
この渦巻き式のウォータポンプでは、冷却水はポンプ室に軸方向から入って外周方向に沿って吐出されるようになっており、従って、羽根車の外側には吐出通路が周方向に沿って延びるように形成されている。吐出通路の断面積は冷却水の流れ方向に向かって徐々に大きくなるように変化しており、ポンプ室の冷却水は羽根車で攪拌されながら吐出通路に押しやられる。
【０００４】
そして、本願出願人は、特許文献１において、シリンダブロックに流入通路を設けた構成において、流入通路を羽根車の回転中心に向けて開口させることを提案した。他方、特許文献２には、冷却水がポンプ室の一部のみに流入するように案内部材を設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６１−２０２６２６号のマイクロフィルム
【特許文献２】実開平０１−１２５８９５号のマイクロフィルム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、特許文献２では流入通路は羽根車の軸線方向から見てポンプ室の外側に位置しており、流入通路を流れてきた冷却水は案内部材によってＵターンしてからポンプ室に入るため、冷却水の流れ抵抗が大きくてポンプ効率が悪く、延いては燃費の悪化を招来するおそれがある。
【０００７】
これに対して特許文献１では、冷却水はおおよそＬ型の形態であり、ポンプ室の全体が流入通路に向けて開口しているため、冷却水は流入通路から若干方向変換してポンプ室に流入することになり、このため、特許文献１に比べると流れ抵抗は著しく小さい。従って、特許文献２に比べるとポンプ効率は高く、よって、冷却水の循環速度をアップできると共に燃費も改善できると云える。
【０００８】
しかし、本願発明者たちが検討したところ、特許文献１も改善の余地があることが判明した。例えば、冷却水は方向性を持って流入通路に流入するため、冷却水はＬ型の流入通路の奥側の面にガイドされるように方向性を持ってポンプ室に入り込む傾向を呈するが、特許文献１の実施形態では、圧送通路の吸入部はポンプ室のうち冷却水の流入方向から見て手前側に位置しているため、冷却水はポンプ室に流れ込んでからいったん戻って圧送通路に流れ込む傾向を呈しており、その結果、冷却水の流れがスムースでなくてポンプ効率の向上に限度があるおそれがあった。
【０００９】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、特許文献１のように流入通路をポンプ室の前方に開口させたタイプにおいて、ポンプ効率向上等を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、機関本体とその一側部に取り付けられたウォータポンプとを備えた内燃機関に関する。そして、前記ウォータポンプは、ポンプ室に流入した冷却水を遠心方向に押しやる羽根車を有しており、前記羽根車の軸方向から見て前記ポンプ室の前方には流入通路が開口して、前記羽根車の外周外側には周方向に延びる吐出通路が形成されており、前記流入通路からポンプ室に流入した冷却水は、前記吐出通路をその一端部から他端部の方向に流れて排出される構成において、前記流入通路を流れる冷却水に、前記ポンプ室のうち前記吐出通路の始端部の内側部分に向かうように方向性が付与されている。
【００１１】
本願発明において、流入通路を流れる冷却水に方向性を持たせることは、流入通路の構造を工夫することでも実現できるし、流入通路にガイド部材を設けることによっても実現できる。また、流入通路は、例えば、入口よりも出口が広くなったり入口が出口より狭くなったりと、断面積が変化する形態も採用できるが、全長にわたって断面積を略一定とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明では、流入通路を流れた冷却水は、吐出通路の始端部の近傍に集中的に流れ込むように方向付けられるため、ポンプ室に流入した冷却水を即座に吐出通路に押しやることができて、それだけポンプ効率を向上できる。その結果、ウォータポンプの小型化や軽量化が可能になってコストダウン及び燃費向上に貢献できる。また、冷却水の循環速度をアップできるため、機関の冷却性能も向上できる。
【００１３】
冷却水に流れの方向性を持たせる手段として、実施形態のように流入通路を略Ｌ型に形成してこれに冷却水戻り通路を接続して全体してクランク状に曲がった流路を採用すると、特別の部材は必要ないため、それだけコストを抑制できる利点がある。また、流入通路の断面積を略一定に設定すると、乱流を防止して流れをより一層スムース化できるため、ポンプ効率の改善の点がより好適である。また、圧力変動がないため、キャビテーション防止の面からも好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は第１実施形態の概略側面図、（Ｂ）はチェーンケースのみの部分側面図である。
【図２】（Ａ）はウォータポンプの斜視図、（Ｂ）は一部を破断した状態での図１（Ａ）のIIB-IIB 視断面図である。
【図３】図２（Ｂ）のIII-III 視断面図である。
【図４】図３の IV-IV視概略図である。
【図５】他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
(1).第１実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜４に示す第１実施形態を説明する。本実施形態の内燃機関は３気筒タイプであり、図１に示すように、シリンダブロック１及びその上面に重ね固定したシリンダヘッド２、並びにこれらシリンダブロック１とシリンダヘッド２の一側面に重ね固定したチェーンケース３を備えており、これらシリンダブロック１とシリンダヘッド２とチェーンケース３とで機関本体４が構成されている。
【００１６】
シリンダブロック１の下面にはオイルパン５を固定しており、シリンダヘッド２の上面には動弁機構を覆うヘッドカバー６が固定されている。シリンダヘッド２及びシリンダブロック１とチェーンケース３との間の空間には、クランク軸７で駆動されるタイミングチェーン（図示せず）が配置されている。
【００１７】
クランク軸７はチェーンケース３の外側に突出しており、このクランク軸７の突出部に設けた補機駆動プーリ８に巻き掛けた補機駆動ベルト９により、オルタネータ１０とウォータポンプ１１とが駆動される。なお、オルタネータ１０は、その一端部はチェーンケース３又はシリンダブロック１にボルトで枢支されて、他端部はブラケット１２によってチェーンケース３に前後間隔調節可能に取り付けられている。
【００１８】
図２，３に示すように、ウォータポンプ１１は、フランジ１３を有する筒型のケーシング１４と、ケーシング１４を貫通した回転軸１５とを有している。回転軸１５の両端はケーシング１４の両側に露出しており、回転軸１５のうちフランジ１３の外側に位置した露出部にはブッシュ１６を介して羽根車１７が固定され、回転軸１５のうちフランジ１３と反対の露出部には、リング１８を介してプーリ１９が固定されている。
【００１９】
回転軸１５は、スリーブ２０及びベアリング２１を介して回転軸１５に回転自在に保持されている。また、回転軸１５のうち羽根車１７とケーシング１４との間の部位にはシール材２２が嵌まっている。敢えて述べるまでもないが、回転軸１５はクランク軸７と平行に配置されている。
【００２０】
羽根車１７は樹脂製であり（金属ダイキャスト品や板金製でもよい）、円板２３の外面に多数のフィン２４が一体に突設されている。各フィン２４は、図２（Ａ）及び図４に示すように、回転軸心から離れるほど回転方向に向かって後ろにずれるように傾斜しており、従って、フィン２４の群は全体として渦巻き状になっている。
【００２１】
ケーシング１４のフランジ１３はチェーンケース３の外面にビス（図示せず）で固定されており、チェーンケース３には、羽根車１７を差し込むための逃がし穴２５が空いている。そして、チェーンケース３には、羽根車１７が収容される凹所２６が逃がし穴２５と連通した状態で形成されており、凹所２６をシリンダブロック１で塞ぐことにより、羽根車１７が収容されたポンプ室２７と、その外周外側に位置した吐出通路２８とが形成されている。
【００２２】
図４に示すように、吐出通路２８は羽根車１７を下から半周程度囲うように形成されており、チェーンケース３の一端面３ａから遠い奥側に位置した始端部（一端部）２８ａから、チェーンケース３の一端面３ａに近い手前側に位置した終端部（他端部）２８ｂに向けて、断面積が徐々に大きくなっている。チェーンケース３には、吐出通路２８の終端部２８ｂに連通した吐出口２９を設けており、吐出口２９は、シリンダブロック１に設けたウォータジャケット（図示せず）の一端に連通している。
【００２３】
(2).シリンダブロックの構造・まとめ
シリンダブロック１には、冷却水をポンプ室２７に導く流入通路３０が形成されている。流入通路３０は断面長円形（真円形や楕円でもよい）であり、その入口３０ａはシリンダブロック１のうちクランク軸７と直交した広幅面１ａに開口して、出口３０ｂはポンプ室２７と対向するようにシリンダブロック１の一側面１ｂに開口している。従って、流入通路３０は平断面視で略Ｌ型の形態を成している。
【００２４】
流入通路３０における出口３０ｂの内径は、羽根車１７におけるフィン２４の内径と略同じ程度になっている。従って、フィン２４の端面は、若干の隙間を介してシリンダブロック１の一側面と対向している。従って、ポンプ室２７に入った冷却水は羽根車１７による押圧作用で半径外側（遠心方向）に押しやられる。流入通路３０は各部位において概ね同じ断面積になっており、奥面３０ｃは円弧状に湾曲している。
【００２５】
シリンダブロック１の広幅面１ａには、流入通路３０に連通した冷却水戻しパイプ３１がボルト（図示せず）で接続されている。すなわち、冷却水戻しパイプ３１の終端にはフランジ３１ａを設けており、フランジ３１ａがシリンダブロック１のザグリ面にボルト（図示せず）で固定されている。
【００２６】
冷却水戻しパイプ３１の終端部は、平面視Ｌ型に曲がっている。従って、冷却水戻しパイプ３１の終端部と流入通路３０とにより、全体としてクランク型の冷却水通路が構成されている。そして、冷却水戻しパイプ３１はできるだけシリンダブロック１の広幅面１ａに近付けており、冷却水戻しパイプ３１の終端部の軸心３２と流入通路３０の出口３０ｂの軸心３３との前後間隔Ｌは、冷却水戻しパイプ３１や流入通路３０の内径の１．５倍程度かそれより小さい寸法になっている。
【００２７】
このため、図３及び図４に矢印３４で示すように、冷却水戻しパイプ３１を流れてきた冷却水はクランク部のガイド作用を受けてポンプ室２７の奥部２７ａに向かうように方向付けられるが、吐出通路２８の吸入部２８ａはポンプ室２７の奥部２７ａの後ろに位置しているため、流入通路３０からポンプ室２７に流入した冷却水は、羽根車１７の押圧作用で吐出通路２８に迅速に押しやられる。このため、ポンプ効率を向上して冷却水の循環速度も向上できる。これにより、ウォータポンプ１１の小型化や軽量化に貢献できる。
【００２８】
冷却水戻しパイプ３１と流入通路３０とは、各部位において概ね同じ程度の断面積になっている。このため、乱流が発生したり流速・水圧が急激に変化しりすることはなくて、冷却水はスムースに流れる。このため、ウォータポンプ１１の性能を安定化できると共に、キャビテーションも防止できる。
【００２９】
図３に示すように、シリンダブロック１には上下方向に開口したシリンダボア３９が形成されており、その外側には冷却水ギャラリー４０が形成されており、かつ、中央部に位置したシリンダボア３９の手前側には、クランク室に吹き抜けたブローバイガスを吸気系に戻すＰＣＶ通路４１が上下方向に長い姿勢で形成されており、ＰＣＶ通路４１の上下中途高さ部位に、ブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータ（邪魔板）４２が横向きに突設されている。
【００３０】
そして、本実施形態では、流入通路３０はＰＣＶ通路４１に近いため、ＰＣＶ通路４１を流れるブローバイガスを冷却水で冷却できるが、ブローバイガスは温度が下がるほど凝縮しやすくなってオイルセパレータ４２によるオイル補集性が高くなるため、本実施形態はブローバイガスの気液分離性を向上できる利点も有している。
【００３１】
(3).他の実施形態
上記の第１実施形態は流入通路３０を平面視Ｌ形に形成した場合であったが、図５に示す第２実施形態では、流入通路３０に、吐出通路２８の始端部２８ａに向かう直線状のガイド部３０ｄを形成している。この実施形態では、冷却水に流れの方向性をより的確に付与できる。図５に一点鎖線で示すように、流入通路３０を羽根車１７の回転軸心に対して傾斜した直線状の姿勢に形成することも可能である。
【００３２】
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、ポンプ室と吐出通路をシリンダブロックに設けることも可能である。或いは、ポンプ室や吐出通路をウォータポンプ１１のハウジングに設けることも可能である。冷却水の戻し通路をシリンダブロックに形成して、戻し通路の終端部をそのまま流入通路に兼用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本願発明は実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１  機関本体を構成するシリンダブロック
３  機関本体を構成するチェーンケース
４  機関本体
７  クランク軸
８  補機駆動プーリ
９  補機駆動ベルト
１１  ウォータポンプ
１４  ケーシング
１５  回転軸
１７  羽根車
１９  プーリ
２３  円板
２４  フィン
２６  凹所
２７  ポンプ室
２８  吐出通路
２８ａ  始端部
２９  吐出口
３０  流入通路
３１  冷却水戻しパイプ
４１  ＰＣＶ通路
４２  オイルセパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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