(57)【要約】【課題】中子の鋳抜きにより形成される、シリンダヘッド１０のウォータジャケット１４を構成する冷却水路１５の実流路断面積を小さくかつ大きな放熱面積を持つ形状とし、容量の小さいウォータポンプと共に用いても、充分な冷却効果を上げることができるようにする。【解決手段】鋳造後のシリンダヘッド１０のウォータジャケット１４を構成する冷却水路１５内に溶融時よりも冷却時に容積が小さくなる物性を持つ充填材料３０を溶融状態で充満させる。その状態のシリンダヘッド１０をシリンダへの装着時にエンジン燃焼室とは反対側となる面Ｐａが下位となる姿勢に基台２０の上に置き、充填材料３０を冷却して収縮させる。それにより、固化した充填材料層３０ａと冷却水路１５のエンジン燃焼室側の壁面との間は冷却水が流れる断面積が小さくかつ大きな放熱面積を持つ、冷却水が循環する空間１６が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造後のシリンダヘッドのウォータジャケットを構成する冷却水路内に溶融時よりも冷却時に容積が小さくなる物性を持つ充填材料を溶融状態で充満させる工程と、冷却水路内に溶融状態の充填材料を充填したシリンダヘッドをシリンダへの装着時にエンジン燃焼室とは反対側となる面が下位となる姿勢に保持して冷却し充填材料を収縮させる工程、とを少なくとも有することを特徴とするシリンダヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法を経て造られるシリンダヘッドであって、ウォータジャケットを構成する冷却水路のエンジン燃焼室とは反対側の壁面には充填材料層が形成されており、充填材料層と冷却水路のエンジン燃焼室側の壁面との間は冷却水が流れる空間が形成されていることを特徴とするシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリンダヘッドの製造方法とその製造方法で作られたシリンダヘッドに関し、特に、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水路容積を小さくし、流速を向上させて冷却性能を高めるようにしたシリンダヘッドの製造方法とその製造方法で作られたシリンダヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダヘッドにはウォータジャケットが設けられ、冷却水をウォータジャケット内の冷却水路内で循環させて所望の冷却を得るようにしている。所要の冷却効率を達成するためには、冷却水の流速が大きな要因となるが、シリンダヘッド内にウォータジャケットを形成するのに、通常中子にて鋳抜きすることにより行われおり、中子の強度上の問題により、冷却水路の断面積をあまり小さくすることができない。結果として、必要な流速を確保するために、大きな容積のウォータポンプを必要としている。
【０００３】
特許文献１には、肉薄化を図った際の通路容積の増大を防ぎかつ製造が容易なシリンダヘッドとして、冷却水を流通させるための通路（冷却水路）のうちの、排気ポートおよび燃焼室周辺を除く位置に、鋳造後のシリンダヘッドを上下反転させた状態で、液状またはゲル状の充填材料を流し込み固着させるようにしたものが記載されている。これにより、一部の冷却水路の断面積は小さくなり冷却の必要な箇所には冷却水を流通させ、その必要のない箇所には充填材を形成したので、冷却性能を損なうことなく軽量化を達成できるというものである。
【特許文献１】特開平０８−０１４１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のシリンダヘッドは、排気ポートおよび燃焼室周辺を除く位置にある冷却水路を容積の大きなものとして全体の軽量化を図ると共に、容積の大きくされた冷却水路には樹脂あるいはゴム材料からなる充填材を部分的に充填して実容積を減少させ、冷却性能の低下を阻止するというものである。この態様のシリンダヘッドでは、高い冷却効率が求められる排気ポートおよび燃焼室周辺の冷却水路は従来と同様の冷却水路としており、前記したように、中子の強度上の問題により、冷却水路の断面積をあまり小さくすることができず、そのために、必要な流速を確保するには大きな容積のウォータポンプを必要とするという、従来のシリンダヘッドの持つ課題をそのまま残している。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、鋳造は従来と同様に行いながら、最終的に得られるシリンダヘッドのウォータジャケットを構成する冷却水路の有効断面積を全体にわたって狭いものとし、そこを流れる冷却水の流速を高くして、ウォータポンプの容量を大きくすることなく、高い冷却性能を確保できるようにした、さらに改良されたシリンダヘッドの製造方法と該製造方法で作られたシリンダヘッド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】
【０００６】
本発明によるシリンダヘッドの製造方法は、鋳造後のシリンダヘッドのウォータジャケットを構成する冷却水路内に溶融時よりも冷却時に容積が小さくなる物性を持つ充填材料を溶融状態で充満させる工程と、冷却水路内に溶融状態の充填材料を充填したシリンダヘッドをシリンダへの装着時にエンジン燃焼室とは反対側となる面が下位となる姿勢に保持して冷却し充填材料を収縮させる工程、とを少なくとも有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、上記の方法で製造されるシリンダヘッドであって、ウォータジャケットを構成する冷却水路のエンジン燃焼室とは反対側の壁面には充填材料層が形成されており、充填材料層と冷却水路のエンジン燃焼室側の壁面との間は冷却水が流れる空間が形成されていることを特徴とするシリンダヘッドをも開示する。
【０００８】
本発明の製造方法において、シリンダヘッドの鋳造は従来と同様にして行えばよく、成形中子も従来のものをそのまま用いればよい。その後、鋳造されたシリンダヘッドのウォータジャケットを構成する冷却水路内の全体にわたって、溶融した状態にある充填材料を充填し、充満させる。中子の鋳抜きで形成される冷却水路の形状やその断面形状がどのようなものであっても、その内部を充填材料で充満させることができる。
【０００９】
そのようにして溶融した充填材料を充填した後、シリンダヘッドをシリンダへの装着時にエンジン燃焼室とは反対側となる面が下位となる姿勢に保持して冷却する。前記姿勢に保持してあるシリンダヘッドに対して、溶融した充填材料を流し込むようにしてもよい。いずれの場合にも、充填材料は容積を縮小しながら冷却し、冷却水路のエンジン燃焼室とは反対側の面壁に層状に定着する。それと同時に、定着した充填材料層と冷却水路のエンジン燃焼室側の壁面との間には、冷却水が流れる狭い空間が形成される。形成される冷却水流路としての空間の断面積は、充填材の線膨張係数の値に主に依存しており、流路断面積を充分に小さなものとすることができる。そのために、小さな容量のウォータポンプでもって、所要の冷却効果を得るに充分な流速を、当該空間を流れる冷却水に与えることが可能となる。
【００１０】
さらに、冷却時に、溶融した充填材料は冷却水路の壁面に存在する凹凸部を摘むように形で全体が収縮するので、冷却後の充填材料はきわめて安定した形で壁面に定着する。また、収縮は冷却水路におけるエンジン燃焼室側の壁面のほぼ全面にわたって起こるので、冷却水路の有効受熱面は広いものとなり、一方、受熱面に比較して水路高さは低いものとなる。この点からも本発明によるシリンダヘッドは高い冷却効率が得られる。
【００１１】
溶融時よりも冷却時に容積が小さくなる物性を持つ充填材料としては、塩化ビニリデンやエボナイトのように線膨張係数が大きい材料が好ましい。もちろん、エンジンの稼働中に生じる温度により、再び軟化しない高温安定性を備えていることも充填材料に必要な物性である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の方法によれば、中子の鋳抜きにより形成されるシリンダヘッドのウォータジャケットを構成する冷却水路が、どのような形状あるいは大きさのものであっても、その流路断面積を小さくかつ大きな放熱面積を持つ形状とすることができる。そのために、得られるシリンダヘッドは、容量の小さいウォータポンプと共に用いても、充分な冷却効果を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施の形態により説明する。図１は本発明によるシリンダヘッドの製造方法の各段階を説明するための断面図であり、図１ａは鋳造直後のシリンダヘッドの一部を断面で示し、図１ｂはシリンダヘッドのウォータジャケットを構成する冷却水路に充填材を充満させた状態を示し、図１ｃは完成したシリンダヘッドを示す。
【００１４】
リンダヘッド１０は、従来知られた通常の鋳造方法により作られたものであり、プラグ孔１１、吸気ポート１２、排気ポート１３等を備えると共に、ウォータジャケット１４を構成する連続する冷却水路１５が中子の鋳抜きにより形成されている。図１において、シリンダヘッド１０は、シリンダ（不図示）への装着時にエンジン燃焼室側となる面Ｐとは反対側となる面Ｐａが下位となる姿勢で適宜の基台２０の上に載置されている。
【００１５】
このシリンダヘッド１０に対して、その冷却水路１５内に高温状態で溶融した充填材料３０を流し込み、図１ｂに示すように、冷却水路１５のすべてを溶融した充填材料３０で充満する。充填材料３０には、前記したように、冷却により固化したときに溶融時よりも容積が小さくなり、かつ、エンジンが稼働しているときの温度環境では軟化することのない材料が用いられる。一例として、塩化ビニリデン樹脂のような線膨張係数の大きな材料が挙げられる。なお、冷却水路１５内に充填材料３０を充満させるときのシリンダヘッド１０の姿勢は、図１ａに示す姿勢であることは必須でなく、充満後に図１ｂの姿勢とすることができれば、任意の姿勢で充填工程を行ってよい。
【００１６】
図１ｂに示す姿勢でシリンダヘッド１０を所要時間放置して充填材料３０を冷却する。その間、強制冷却を行ってもよい。図１ｃに冷却後の状態を示すように、冷却により充填材料３０は収縮し、冷却水路１５のエンジン燃焼室とは反対側の壁面側（図で下方側の壁面側）を中心として、充填材料層３０ａを形成すると同時に、主に該充填材料層３０ａと冷却水路１５のエンジン燃焼室側の壁面側（図で上方側の壁面側）には、壁面に沿うようにして薄い厚みの空間１６が形成される。そのようにして空間１６が形成された冷却後のシリンダヘッド１０は、基台２０からはずされ、図示しないシリンダに装着される。
【００１７】
本発明によるシリンダヘッド１０において、上記した空間１６は、鋳造時のシリンダヘッド１０のウォータジャケット１４を構成する冷却水路１５のすべてに形成される。それにより中子の鋳抜きにより形成され鋳造時のすべての冷却水路１５（前記したように、この断面積は比較的大きなものである）の流路断面積は充分に小さなものとなり、かつ該空間１６は大きな放熱面積を持つものとなる。それにより、小さな容量のウォータポンプであっても、所要の冷却効果を得るに充分な流速を、当該空間１６を流れる冷却水に与えることができる。また、溶融した充填材料３０は、冷却水路１５のエンジン燃焼室とは反対側の壁面側（図で下方側の壁面側）に形成される凹凸を挟持するようにして収縮・固定するので、形成される充填材料層３０は安定したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるシリンダヘッドの製造方法の各段階を説明するための断面図であり、図１ａは鋳造直後のシリンダヘッドの一部を断面で示し、図１ｂはシリンダヘッドのウォータジャケットを構成する冷却水路に充填材を充満させた状態を示し、図１ｃは完成したシリンダヘッドを示している。
【符号の説明】
【００１９】
１０…リンダヘッド、１５…シリンダヘッドのウォータジャケットを構成する冷却水路、１６…冷却後に冷却水路内に形成された空間、２０…基台、３０…充填材料、３０ａ…冷却固化した充填材料層３０ａ、Ｐ…シリンダヘッドをシリンダへの装着時にエンジン燃焼室側となる面、Ｐａ…面Ｐとは反対側となる面
【図１】
2006104979.tif 000003