(57)【要約】【課題】ライナ保温性能を安定に発揮するウォータージャケットスペーサーを提供すること。【解決手段】ウォータージャケットの全周に沿うように設けられるスペーサー本体10と、スペーサー本体10 の上端部に、内側の斜め上方に向けて延びてボア側内壁面に当接するボア側シールリップ部14と、外側の斜め上方に向けて延びて反ボア側内壁面に当接する反ボア側シールリップ部13とを備え、スペーサー本体10とボア側シールリップ部13との間に密封部Sが形成され、ボア側シールリップ部13と反ボア側シールリップ部14との間と、反ボア側シールリップ部14とスペーサー本体10との間に、２つの冷却水流路U1、U2が各々形成され、反ボア側シールリップ部14に１又は２以上の貫通孔14aを設け、２つの冷却水流路を流れる冷却水で、且つ流速の等しい各々の冷却水が、前記貫通孔14aを介して接していることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボア周囲のシリンダブロックに設けられたウォータージャケット内に挿入され、該ウォータージャケット内を流れる冷却水の流路を形成するウォータージャケットスペーサーであって、
前記ウォータージャケットの全周に沿うように設けられるスペーサー本体と、該スペーサー本体の上端部に該スペーサー本体の内側の斜め上方に向けて延びてボア側内壁面に当接するボア側シールリップ部と、前記スペーサー本体の上端部に該スペーサー本体の外側の斜め上方に向けて延びて反ボア側内壁面に当接する反ボア側シールリップ部とを備え、
前記スペーサー本体とボア側シールリップ部との間に密封部が形成され、
前記ボア側シールリップ部と前記反ボア側シールリップ部との間と、前記反ボア側シールリップ部と前記スペーサー本体との間に、２つの冷却水流路が各々形成され、
前記反ボア側シールリップ部に１又は２以上の貫通孔を設け、前記２つの冷却水流路を流れる冷却水で、且つ流速の等しい各々の冷却水が、前記貫通孔を介して接していることを特徴とするウォータージャケットスペーサー。
【請求項２】
前記スペーサー本体とボア側シールリップ部との間に形成された密封部に隣接するボア下部側であり、且つシリンダライナ側に、ライナ保温部を形成してなり、
前記貫通孔を介して流速の等しい各々の冷却水が接していることにより、前記ライナ保温部に位置する密封部内を冷却水が流動することを阻止す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スペーサー。
【請求項３】
前記反ボア側シールリップ部は円筒面を波状に繋げた環状をなしており、前記貫通孔が前記円筒面の中心近傍に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のウォータージャケットスペーサー。
【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スペーサーに関し、詳しくは、ライナ保温性能を安定に発揮するウォータージャケットスペーサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用水冷エンジン等のシリンダブロックのボア壁の周囲には、冷却水用のウォータージャケットと呼ばれる溝が設けられており、このウォータージャケット内に冷却水を流通させることによってボア壁の冷却を行っている。
【０００３】
ボア軸方向の壁温は、ボア上部の燃焼室側の方が高く、ボア下部のクランクシャフト側（シリンダライナ側）の方が低くなる傾向がある。この温度勾配によってボア内径寸法が軸方向に不均一になることで、ピストンのフリクションが大きくなり、エンジンの燃費性能に影響を及ぼす。
【０００４】
従来、ウォータージャケット内にウォータージャケットスペーサーを挿入してボア壁軸方向の冷却効率をコントロールすることにより、軸方向の温度差を小さくして温度分布の均一化を図り、ピストンのフリクションを低減する技術が知られている（特許文献１、２）。
【０００５】
特許文献１，２のウォータージャケットスペーサーは樹脂単体か、樹脂と発泡吸水ゴムの組合せで構成されているが、何れの場合もウォータージャケットのボア側内壁面との間に隙間が発生することが避けられない。
【０００６】
ウォータージャケットスペーサーとウォータージャケットのボア側内壁面との間に隙間が発生すると、この隙間にも冷却水が流れてボア下部側も冷やされるため、ボア軸方向の温度勾配が大きくなって、ウォータージャケットスペーサーの機能が低下するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５６６６１号公報
【特許文献２】特開２００７−７１０３９号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１６／１５８０４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、ウォータージャケットのボア側内壁面との間に冷却水が入り込むことを簡単な構造で抑制するために、本出願人は、ゴムリップによってライナ保温部に接する冷却水を密封する構造のウォータージャケットスペーサーを提案している（特許文献３）。
【０００９】
しかし、特許文献３のウォータージャケットスペーサーにおいてもライナ保温性能をより安定に発揮させる観点で、更なる改善の余地があった。
【００１０】
そこで、本発明は、ライナ保温性能を安定に発揮するウォータージャケットスペーサーを提供することを課題とする。
【００１１】
本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１３】
（請求項１）
ボア周囲のシリンダブロックに設けられたウォータージャケット内に挿入され、該ウォータージャケット内を流れる冷却水の流路を形成するウォータージャケットスペーサーであって、
前記ウォータージャケットの全周に沿うように設けられるスペーサー本体と、該スペーサー本体の上端部に該スペーサー本体の内側の斜め上方に向けて延びてボア側内壁面に当接するボア側シールリップ部と、前記スペーサー本体の上端部に該スペーサー本体の外側の斜め上方に向けて延びて反ボア側内壁面に当接する反ボア側シールリップ部とを備え、
前記スペーサー本体とボア側シールリップ部との間に密封部が形成され、
前記ボア側シールリップ部と前記反ボア側シールリップ部との間と、前記反ボア側シールリップ部と前記スペーサー本体との間に、２つの冷却水流路が各々形成され、
前記反ボア側シールリップ部に１又は２以上の貫通孔を設け、前記２つの冷却水流路を流れる冷却水で、且つ流速の等しい各々の冷却水が、前記貫通孔を介して接していることを特徴とするウォータージャケットスペーサー。
（請求項２）
前記スペーサー本体とボア側シールリップ部との間に形成された密封部に隣接するボア下部側であり、且つシリンダライナ側に、ライナ保温部を形成してなり、
前記貫通孔を介して流速の等しい各々の冷却水が接していることにより、前記ライナ保温部に位置する密封部内を冷却水が流動することを阻止す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スペーサー。
（請求項３）
前記反ボア側シールリップ部は円筒面を波状に繋げた環状をなしており、前記貫通孔が前記円筒面の中心近傍に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のウォータージャケットスペーサー。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ライナ保温性能を安定に発揮するウォータージャケットスペーサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のウォータージャケットスペーサーが適用された水冷エンジンのシリンダブロックの平面図
【図２】図１中の(ii)-(ii)線に沿う断面図
【図３】ウォータージャケットから取り外した状態のウォータージャケットスペーサーの断面図
【図４】ウォータージャケットから取り外した状態のウォータージャケットスペーサーの斜視図
【図５】比較例に係るウォータージャケットスペーサーを説明する概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明のウォータージャケットスペーサーが適用された水冷エンジンのシリンダブロックの平面図であり、シリンダブロックを１点鎖線で示している。図２は図１中の(ii)-(ii)線に沿う断面図、図３はウォータージャケットから取り外した状態のウォータージャケットスペーサーの断面図、図４はウォータージャケットから取り外した状態のウォータージャケットスペーサーの斜視図である。
【００１８】
シリンダブロック１００には複数のボア１０１と、その周囲を取り囲むオープンデッキタイプの溝状のウォータージャケット１０２が形成されている。ボア１０１とウォータージャケット１０２の間にライナ１０３（図２参照）が配置されている。各ボア１０１内にはピストン１０４が軸方向（図２中の上下方向）に往復移動可能に配置されている。
【００１９】
ライナ１０３は、ボア１０１の周囲に装着され、ピストン１０４の摺動に対して耐摩耗性に優れる筒状体である。
【００２０】
ウォータージャケット１０２にはシリンダブロック１００に形成された冷却水供給路１０５を介して内部に冷却水が供給され、冷却水排出路１０６を介して内部の冷却水が排出されるようになっている。冷却水供給路１０５からの流入口、冷却水排出路１０６への流出口は、ウォータージャケット１０２の反ボア側内壁面１０２ｂの所定の高さに位置してそれぞれ開口している。
【００２１】
シリンダブロック１００の上部には、図２に示すように、シリンダヘッド２００が設けられている。シリンダヘッド２００は、シリンダブロック１００との間にシリンダヘッドガスケット３００を介して、図示しないボルトによって固定されている。これにより、ボア１０１の上部はシリンダヘッド２００によって閉塞され、ウォータージャケット１０２の上部はシリンダヘッド２００及びシリンダヘッドガスケット３００によって閉塞されている。これらシリンダヘッド２００及びシリンダヘッドガスケット３００は、ウォータージャケット１０２の上部を閉塞する閉塞部材である。但し、シリンダヘッドガスケット３００は必ずしもウォータージャケット１０２の上部を閉塞していなくてもよい。
【００２２】
ウォータージャケット１０２内にウォータージャケットスペーサー１が挿入されている。
【００２３】
ウォータージャケットスペーサー１は、ウォータージャケット１０２の全周に沿うように設けられたスペーサー本体１０を備えている。
【００２４】
本実施形態において、スペーサー本体１０は、芯材１１と、この芯材１１の表面に被覆形成された弾性体１２とによって構成されている。
【００２５】
本実施形態において、芯材１１は、ライナ１０３の平面形状と略相似形状となるように形成されている。すなわち、芯材１１は、複数のボア１０１を取り囲むように、複数の円筒面を波状に繋げた環状をなしてウォータージャケット１０２の全周に沿って延びるように形成されている。芯材１１は、例えば金属や樹脂等によって構成することができる。樹脂としては、例えばポリアミド系の樹脂等が挙げられる。
【００２６】
本実施形態において、弾性体１２は芯材１１の全周に亘って設けられている。弾性体１２としては一般にゴムが使用されるが、非発泡で吸水性高分子材料を含まないゴム、すなわちソリッドゴムであることが好ましい。
【００２７】
ソリッドゴムとしては、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）等が好ましく使用できる。このようなソリッドゴムは芯材１１の表面に焼付けによって一体化することができる。また、図示しないが、芯材１１に穴をあけ、この穴にソリッドゴムが通るように被覆することで、芯材１１に対して非接着で機械的に固定されるようにしてもよい。
【００２８】
スペーサー本体１０には、その内側面の上端部に、該スペーサー本体１０の内側の斜め上方に向けて延びるボア側シールリップ部１３が、スペーサー本体１０の全周に亘って一体に設けられている。
【００２９】
また、スペーサー本体１０には、その外側面の上端部に、該スペーサー本体１０の外側の斜め上方に向けて延びる反ボア側シールリップ部１４が一体に設けられている。この反ボア側シールリップ部１４は、スペーサー本体１０からの突出長さが、ボア側シールリップ部１３よりも十分に長く形成されている。
【００３０】
これらボア側シールリップ部１３及び反ボア側シールリップ部１４は、芯材１１を被覆している弾性体１２と同じ弾性体によって一体に形成されている。
【００３１】
図３に示すように、ウォータージャケットスペーサー１をウォータージャケット１０２から取り外した状態で、ボア側シールリップ部１３の先端から反ボア側シールリップ部１４の先端までの幅ｗは、ウォータージャケット１０２の溝幅よりも大きく形成されている。これにより、ボア側シールリップ部１３及び反ボア側シールリップ部１４はウォータージャケット１０２に対して幅方向の締め代を形成している。
【００３２】
かかるウォータージャケットスペーサー１は、スペーサー本体１０に対してボア側シールリップ部１３及び反ボア側シールリップ部１４がそれぞれ上向きになるように、ウォータージャケット１０２内の下部に挿入される。
【００３３】
このとき、ウォータージャケットスペーサー１の幅ｗは、上述したように、ウォータージャケット１０２の幅よりも大きく形成されている（締め代を形成している）。そのため、ボア側シールリップ部１３は、ウォータージャケット１０２のボア側内壁面１０２ａの全周に沿って当接する。また、反ボア側シールリップ部１４は、ウォータージャケット１０２の反ボア側内壁面１０２ｂの全周に沿って当接する。これにより、セルフシール機能が実現される。また、これにより、ウォータージャケットスペーサー１はウォータージャケット１０２内で位置決めされる。
【００３４】
これにより、スペーサー本体１０とボア側シールリップ部１３との間に密封部Ｓが形成される。この密封部Ｓによって、該密封部Ｓに隣接するボア下部側（シリンダライナ側）にライナ保温部Ｌ（図２参照）が形成される。
また、ボア側シールリップ部１３と反ボア側シールリップ部１４との間に上部冷却水流路Ｕ１が形成される。更にまた、反ボア側シールリップ部１４とスペーサー本体１０との間に下部冷却水流路Ｕ２が形成される。
【００３５】
密封部Ｓは、ライナ保温部Ｌを形成することによって、ボア上部側に対して相対的に温度が低いボア下部側（シリンダライナ側）を保温する。通常の使用時において、スペーサー本体１０の下端部はウォータージャケット１０２の溝底に当接している。また、上述したように、ボア側シールリップ部１３はライナ内壁面１０２ａと当接している。そのため、ウォータージャケット１０２内の冷却水流路Ｕ１、Ｕ２に冷却水を流通させても、この密封部Ｓには、外部からの冷却水が入り込みにくい。
【００３６】
密封部Ｓによるライナ保温性が発揮されると、ウォータージャケットスペーサー１によって、ライナ１０３の軸方向の温度分布を均一化して、ピストン１０４のフリクションを低減する機能が発揮される。
【００３７】
ウォータージャケットスペーサー１の反ボア側シールリップ部１４には、貫通孔１４ａが設けられている。本実施形態において、反ボア側シールリップ部１４は円筒面を波状に繋げた環状をなしており、円形の貫通孔１４ａが、円筒面の中心近傍に配置されている。
また、貫通孔１４ａは、ウォータージャケット１０２の周方向に沿って複数設けられている。
貫通孔を設けると、反ボア側シールリップ部１４の内側の流路である冷却水流路Ｕ１と、反ボア側シールリップ部１４の外側の流路である冷却水流路Ｕ２からなる２つの冷却水流路を流れる冷却水で、且つ流速の等しい各々の冷却水が、貫通孔を介して接していることになる。
二つの冷却水の流速が同じであるから、この貫通孔を挟んだ二つの冷却水の静圧は同じであり、その二つの冷却水に両側を囲まれた密封部Ｓの周りの静圧は同じであるから、ライナ保温部に位置する密封部内を冷却水が流動することを阻止する。
２つの冷却水流路を流れる冷却水で、且つ流速の等しい各々の冷却水が、貫通孔を介して接していれば、結果として、貫通孔は、反ボア側シールリップ部１４の内側（冷却水流路Ｕ１）における冷却水の流速と、反ボア側シールリップ部１４の外側（冷却水流路Ｕ２）における冷却水の流速とを等しくする機能を果たしているとも言える。
従って、貫通孔の存在により、密封部Ｓによるライナ保温性能が更に安定に発揮される効果が得られる。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、貫通孔を有しない比較例に係るウォータージャケットスペーサーは、反ボア側シールリップ部１４の内側（冷却水流路Ｕ１）における冷却水の流速ｖ１と、反ボア側シールリップ部１４の外側（冷却水流路Ｕ２）における冷却水の流速ｖ２は、各々独立した流速である。
流速ｖ１と流速ｖ２が相違する場合には、図５（ｂ）に示すように、密封部Ｓのわずかな隙間において、静圧差による冷却水の流動が生じる。
即ち、流速ｖ１＜流速ｖ２の場合、静圧が大きい冷却水流路Ｕ１から、密封部Ｓを介して、冷却水流路Ｕ２に向かう冷却水の流動が生じる。
これにより、密封部Ｓ内の冷却水が、より低温である外部からの冷却水で置換され、密封部Ｓ内の温度変動が生じる可能性があり、ライナ保温性能を安定にする上で解決すべき課題が残る。
【００３９】
本発明によれば、複数の貫通孔１４ａによって、反ボア側シールリップ部１４の内側における冷却水の流速ｖ１と、反ボア側シールリップ部１４の外側における冷却水の流速ｖ２とが、自律的に調整され、等しくなる。また、この自律的な調整は、冷却水の流量や温度の変化に影響を受け難い。
これにより静圧差の発生が防止され、密封部Ｓによるライナ保温性能をより安定に発揮できる。
【００４０】
本実施形態では、貫通孔１４ａの形状を円形にしているが、これに限定されない。貫通孔は、例えば、楕円形でもよいし、三角形、四角形、五角形、六角形等のような多角形であってもよい。
【００４１】
本実施形態では、各貫通孔１４ａを反ボア側シールリップ部１４の周方向に所定の間隔を置いて複数（図示の例では１０個）設けているが、これに限定されない。貫通孔１４ａの配置間隔や個数は、上述した流速ｖ１と流速ｖ２とを等しくするように、適宜設定することができる。貫通孔１４ａの個数は、例えば１個又は２個以上でもよい。
【００４２】
本実施形態では、円筒面を波状に繋げた環状をなす反ボア側シールリップ部１４に対して、貫通孔１４ａを円筒面の中心近傍に配置しているが、これに限定されない。貫通孔１４ａの配置は、上述した流速ｖ１と流速ｖ２とを等しくするように、適宜設定することができる。例えば、貫通孔１４ａを円筒面の連結部分に配置してもよい。また、貫通孔１４ａを円筒面の中心より上方（反ボア側シールリップ部１４の先端側）又は下方（反ボア側シールリップ部１４の基端部側）に配置してもよい。
【００４３】
本実施形態では、スペーサー本体１０を、芯材１１と、この芯材１１の表面に被覆形成された弾性体１２とによって構成しているが、これに限定されない。スペーサー本体１０は、芯材１１のみにより構成されてもよい。この場合、ボア側シールリップ部１３及び反ボア側シールリップ部１４のみを弾性体１２によって構成することができる。
【００４４】
本実施形態では、反ボア側シールリップ部１４の長さは、ウォータージャケット１０２内に挿入された際に、閉塞部材であるシリンダヘッドガスケット３００に接しない程度の長さであるが、これに接する長さを有してもよい。なお、反ボア側シールリップ部１４の長さを閉塞部材に接するように設計しても、ウォータージャケット１０２の溝幅や深さの公差が大きいこと等に起因して、実際には閉塞部材との間に隙間を生じ得る。
【００４５】
本実施形態では、スペーサー本体１０を、ウォータージャケット１０２の溝底に直接接触させているが、スペーサー本体１０の下端部にシールリップ部又はビード部を設けて、このシールリップ部又はビード部をウォータージャケット１０２の溝底に接触させるようにしてもよい。
【００４６】
本実施形態では、ウォータージャケット１０２が溝底に向かうにつれて幅狭になるように形成されているが、これに限定されない。ウォータージャケット１０２は、冷却水が流通可能であればよく、例えば、深さ方向に一定の幅で形成されてもよい。
【００４７】
以上の説明では、反ボア側シールリップ部に貫通孔を形成し、２つの冷却水流路を流れる冷却水で且つ流速の等しい各々の冷却水が、貫通孔を介して接している態様について説明したが、流速は厳密に管理されて等しくした場合であってもよいが、ある程度の時間が経過して流速がほぼ等しくなる態様でもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１：ウォータージャケットスペーサー
１０：スペーサー本体
１１：合成樹脂芯材
１２：弾性体
１３：ボア側シールリップ部
１４：反ボア側シールリップ部
１４ａ：貫通孔
１００：シリンダブロック
１０１：ボア
１０２：ウォータージャケット
１０２ａ：ボア側内壁面
１０２ｂ：反ボア側内壁面
１０３：ライナ
１０４：ピストン
１０５：冷却水供給路
１０６：冷却水排出路
２００：シリンダヘッド
３００：シリンダヘッドガスケット
Ｓ：密封部
Ｕ１、Ｕ２：冷却水流路
Ｌ：ライナ保温部
【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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