(57)【要約】      （修正有）【課題】シリンダボア壁の軸方向の温度差を小さくするウォータージャケットスペーサの機能を長期間にわたって維持する。【解決手段】シリンダブロック１のウォータージャケット１２内に挿入され、このウォータージャケット１２内の冷却水の流れを調整するウォータージャケットスペーサ３において、スペーサ本体５と、このスペーサ本体５をウォータージャケット１２の内周側のシリンダボア壁１３に密接させるバネ６からなるものとする。このため、スペーサ本体５に経時的な永久歪を生じても、バネ６の付勢力によってシリンダボア壁１３とスペーサ本体５の密接状態が維持される。【選択図】図１
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【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挿入され、このウォータージャケット内の冷却水の流れを調整するウォータージャケットスペーサにおいて、スペーサ本体と、このスペーサ本体をウォータージャケットの内周側のシリンダボア壁に密接させるバネからなることを特徴とするウォータージャケットスペーサ。
【請求項２】
スペーサ本体がソリッドゴム板からなることを特徴とする請求項１に記載のウォータージャケットスペーサ。
【請求項３】
シリンダボア壁と略相似形状をなして延びる合成樹脂基板を有し、スペーサ本体が前記合成樹脂基板の内周における所要個所に支持され、バネが前記ソリッドゴム板と対応する位置で前記合成樹脂基板に取り付けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のウォータージャケットスペーサ。
【請求項４】
バネが、板状基部と、この板状基部から折り返されるように延びる板バネ部からなり、合成樹脂基板が前記板状基部と板バネ部の間に挟持され、スペーサ本体と、前記板状基部及び合成樹脂基板が互いに嵌着されたことを特徴とする請求項３に記載のウォータージャケットスペーサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用水冷エンジンのシリンダブロックに形成されたウォータージャケットに挿入され、このウォータージャケット内を流通する冷却水の流量を規制するウォータージャケットスペーサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、自動車用水冷エンジンのシリンダブロック１００には、シリンダボア１０１と、その周りを取り囲むように延びるウォータージャケット１０２が形成されており、このウォータージャケット１０２には冷却水が流通され、シリンダボア１０１の燃焼室１０１ａ内での燃料の燃焼によって加熱されるシリンダボア壁１０３の冷却が行われている。なお、シリンダボア１０１及びウォータージャケット１０２の上端は、不図示のシリンダヘッドによって閉塞されている。
【０００３】
シリンダボア壁１０３の軸方向の温度分布は、シリンダボア１０１の上部の燃焼室１０１ａ側が相対的に高温、下方の不図示のクランク室側が相対的に低温となる傾向があり、その温度勾配によってシリンダボア１０１の内径が軸方向に不均一になることで、ピストン１０４のフリクションが大きくなり、燃費性能に悪影響を及ぼす懸念がある。そこで、ウォータージャケット１０２内における冷却過剰部（ウォータージャケット１０２の底部側）に、流量を制限するためのウォータージャケットスペーサ１０５を挿入して、冷却水の流れをコントロールすることで、シリンダボア壁１０３の軸方向の温度分布の均一化を図り、シリンダボア１０１内を軸方向往復動するピストン１０４のフリクションを低減する技術が知られている（例えば下記の特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５６６６１号公報
【特許文献２】特開２００７−０７１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、ウォータージャケットスペーサ１０５としては、合成樹脂材料単体からなるものや、合成樹脂材料と発泡吸水ゴムの組み合わせからなるものが知られている。このうち、合成樹脂材料単体からなるものの場合は、ウォータージャケットスペーサ１０５とシリンダボア壁１０３の間に隙間δを生じてしまうことが避けられない。また、合成樹脂材料１０５ａと発泡吸水ゴム１０５ｂの組み合わせからなるものも、熱による材料の経時的な永久歪（ヘタリ）に起因して、内周側の発泡吸水ゴム１０５ｂとシリンダボア壁１０３の間に隙間δを生じ、あるいは発泡吸水ゴム１０５ｂがシリンダボア壁１０３に対して積極的に押し付けられているわけではないので、耐久的には吸水性高分子材料を配合した発泡吸水ゴム１０５ｂが、吸水によって膨潤した状態でシリンダボア壁１０３からの高い熱を受けることによって永久歪を生じると、その後、温度が低下して体積が減少することで隙間δを生じるものと考えられる。
【０００６】
そしてウォータージャケットスペーサ１０５とシリンダボア壁１０３の間に隙間δを生じた場合、この隙間δ内を冷却水が流通することでシリンダボア壁１０３の下部が冷却され、シリンダボア壁１０３の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１０５の機能が損なわれてしまうおそれがあった。
【０００７】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、シリンダボア壁の軸方向の温度差を小さくするウォータージャケットスペーサの機能を長期間にわたって維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るウォータージャケットスペーサは、シリンダブロックのウォータージャケット内に挿入され、このウォータージャケット内の冷却水の流れを調整するウォータージャケットスペーサにおいて、スペーサ本体と、このスペーサ本体をウォータージャケットの内周側のシリンダボア壁に密接させるバネからなることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成において、ウォータージャケットスペーサのスペーサ本体は、ウォータージャケット内で、その内周側のシリンダボア壁に密接することによってシリンダボア壁への冷却水の接触を制限し、冷却水への放熱を抑えて、シリンダボア壁の軸方向の温度分布を均一化するものである。そしてシリンダボア壁からの熱によってスペーサ本体に経時的な永久歪（ヘタリ）を生じても、このスペーサ本体はバネの付勢力によってシリンダボア壁との密接状態が補償される。
【００１０】
請求項２の発明に係るウォータージャケットスペーサは、請求項１に記載された構成において、スペーサ本体がソリッドゴム板からなることを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成において、ソリッドゴム板からなるスペーサ本体は吸水による膨潤がほとんど起こらないので、シリンダボア壁からの熱などによるヘタリが、発泡吸水ゴムからなるものに比較して小さく抑えられる。
【００１２】
請求項３の発明に係るウォータージャケットスペーサは、請求項１又は２に記載された構成において、シリンダボア壁と略相似形状をなして延びる合成樹脂基板を有し、スペーサ本体が前記合成樹脂基板の内周の所要個所に支持され、バネが前記ソリッドゴム板と対応する位置で前記合成樹脂基板に取り付けられたことを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成において、スペーサ本体及びバネは、合成樹脂基板を介してウォータージャケット内に適切に位置決め配置される。また、各スペーサ本体が、それぞれに対応する位置にあるバネの付勢力を受けることでシリンダボア壁との密着度が向上し、冷却水の流れを確実に制限する。
【００１４】
請求項４の発明に係るウォータージャケットスペーサは、請求項３に記載された構成において、バネが、板状基部と、この板状基部から折り返されるように延びる板バネ部からなり、合成樹脂基板が前記板状基部と板バネ部の間に挟持され、スペーサ本体と、前記板状基部及び合成樹脂基板が互いに嵌着されたことを特徴とするものである。
【００１５】
上記構成において、バネの板状基部と板バネ部の間に合成樹脂基板が挟持されると共に、スペーサ本体がバネの板状基部及び合成樹脂基板が互いに嵌着されることで、スペーサ本体とバネを合成樹脂基板に非接着で一体的に組み立てることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るウォータージャケットスペーサによれば、スペーサ本体にヘタリを生じても、バネの付勢力によってシリンダボア壁とスペーサ本体の密接状態が補償されるので、ウォータージャケット内の冷却水の流れを調整するウォータージャケットスペーサの機能を長期間にわたって維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るウォータージャケットスペーサの好ましい実施の形態を、ウォータージャケットへの挿入状態で示す断面図である。
【図２】本発明に係るウォータージャケットスペーサの好ましい実施の形態を示すもので、（Ａ）はウォータージャケット及びシリンダボアとの関係と共に平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】本発明に係るウォータージャケットスペーサの好ましい実施の形態における合成樹脂基板を示す部分的な斜視図である。
【図４】本発明に係るウォータージャケットスペーサの好ましい実施の形態におけるスペーサ本体を示す斜視図である。
【図５】本発明に係るウォータージャケットスペーサの好ましい実施の形態におけるバネを示す斜視図である。
【図６】本発明に係るウォータージャケットスペーサの好ましい実施の形態を未装着状態で示す部分的な斜視図である。
【図７】従来のウォータージャケットスペーサの一例を、ウォータージャケットへの挿入状態でシリンダボアの軸心の片側を切断して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るウォータージャケットスペーサの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
まず図１において、参照符号１は自動車用水冷エンジンのシリンダブロックであり、複数（図１では１個のみ示される）のシリンダボア１１と、その周りを取り囲むウォータージャケット１２が形成されている。また、参照符号２はシリンダボア１１内に軸方向往復移動可能に配置されたピストンである。なお、シリンダブロック１の上端には不図示のシリンダヘッドが結合され、シリンダボア１１及びウォータージャケット１２の上端はこのシリンダヘッドによって閉塞されている。
【００２０】
ウォータージャケット１２内にはウォータージャケットスペーサ３が挿入されている。このウォータージャケットスペーサ３は、合成樹脂基板４と、この合成樹脂基板４の所要個所に配置されたスペーサ本体５及びバネ６からなる。
【００２１】
ウォータージャケットスペーサ３における合成樹脂基板４は、好ましくはポリアミド系の合成樹脂材料からなり、シリンダボア壁１３の平面形状と略相似形状、言い換えれば複数のシリンダボア１１を取り囲む形状、さらに言い換えれば図２（Ａ）及び図３に示すように複数の円筒面を波状に繋げた環状をなして延びるものである。この合成樹脂基板４の高さ方向の寸法ｈ１（図２（Ｂ）参照）は、ウォータージャケット１２の深さよりも適宜小さいものとなっている。
【００２２】
ウォータージャケットスペーサ３におけるスペーサ本体５は、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からなるものであって、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）等が好適に採用され、その高さ方向の寸法ｈ２（図４参照）は合成樹脂基板４の高さ方向の寸法ｈ１より小さいものとなっている。そしてこのスペーサ本体５は、図１に示すように、ウォータージャケット１２の底部側の位置で、合成樹脂基板４の内周に、適当な間隔をもって、各シリンダボア１１に対応して１対ずつ配置されており、図２（Ａ）及び図４に示すようにシリンダボア壁１３の外周面に密接可能な円筒面状の湾曲形状をなしている。
【００２３】
ウォータージャケットスペーサ３におけるバネ６は、合成樹脂基板４における各シリンダボア１１と対応する位置に配置されると共に内周にそれぞれスペーサ本体５が保持される板状基部６１と、この板状基部６１の下端における幅方向両端部からそれぞれ外周側へクリップ状に折り返されるように延びる１対の板バネ部６２からなる。
【００２４】
バネ６も、その高さ方向の寸法ｈ３（図５参照）は合成樹脂基板４の高さ方向の寸法ｈ１より小さいものとなっている。そしてバネ６の板状基部６１は、図５及び図６に示すように円筒面状の湾曲形状をなしており、合成樹脂基板４とスペーサ本体５との間に積層状態にフィットするようになっている。また、板バネ部６２は、板状基部６１との間に合成樹脂基板４を弾性的に挟持する挟持部６２ａと、山形に隆起形成されてウォータージャケット１２における外周側（シリンダボア壁１３と反対側）の内壁面に弾性的に当接可能な隆起部６２ｂからなる。
【００２５】
スペーサ本体５の外周面（シリンダボア壁１３との密接面と反対側の面）の下端における幅方向中間部には嵌合突条５１が突設され、図４及び図６に示すように、この嵌合突条５１の根元には嵌合溝５１ａが形成されている。一方、合成樹脂基板４における各シリンダボア１１と対応する部分の下端には、それぞれ嵌合切欠４ａが形成されており、また、バネ６の板状基部６１の下端における幅方向中間部には嵌合切欠６１ａが形成されている。そして図６に示すように、スペーサ本体５の嵌合突条５１には、バネ６の板状基部６１と板バネ部６２（挟持部６２ａ）に挟持された合成樹脂基板４の嵌合切欠４ａと嵌合可能となっており、スペーサ本体５の嵌合突条５１に形成された嵌合溝５１ａには、バネ６の板状基部６１の嵌合切欠６１ａが背面側に対して抜け止め状態で嵌合可能となっている。
【００２６】
そして図１に示すように、合成樹脂基板４と、スペーサ本体５と、バネ６における板状基部６１及び挟持部６２ａが重なり合った部分の厚みの総和ｔは、ウォータージャケット１２の径方向寸法Ｌ、すなわちシリンダボア壁１３の外周面とこれに対向する外周側の内壁面との距離Ｌよりも小さく、バネ６の板バネ部６２における隆起部６２が、合成樹脂基板４とウォータージャケット１２の外周側の内壁面との間で適宜圧縮されるようになっている。
【００２７】
以上の構成において、不図示のラジエーターからウォーターポンプによってウォータージャケット１２へ供給されるエンジン冷却水は、このウォータージャケット１２内を、例えば図２（Ａ）の平面図において太矢印で示すように、シリンダボア１１の並列方向へ周回するように流れて再び前記ラジエーターへ還流され放熱される。
【００２８】
ここで、仮にウォータージャケット１２内にウォータージャケットスペーサ３を設けない場合、シリンダブロック１におけるシリンダボア壁１３の軸方向の温度分布は、燃焼室１１ａの存在する上部で高くなり、クランク室側となる下部にかけては低くなる傾向があるが、上記構成のウォータージャケットスペーサ３は、ウォータージャケット１２の底部側の冷却水の流量を制限することで、このような温度差を極力小さくして、シリンダボア壁１３の軸方向の温度分布の均一化を図るために、ウォータージャケット１２に挿入されるものである。
【００２９】
詳しくは、ウォータージャケットスペーサ３は、ウォータージャケット１２内において、バネ６の板バネ部６２における隆起部６２ｂが、ウォータージャケット１２における外周側（シリンダボア壁１３と反対側）の内壁面に適宜弾性変形を受けた状態で当接することによって、その反力で板状基部６１を介してソリッドゴムからなるスペーサ本体５を内周側へ付勢してシリンダボア壁１３の外周面に密接させ、これによって、シリンダボア壁１３の下部への冷却水の接触及び流通を制限し、これによって、クランク室側の過剰冷却を防止して、シリンダボア壁１３の軸方向の温度分布を均一化するものである。このため、シリンダボア１１内を軸方向往復動するピストン２のフリクションが、このような温度差によって増大するのを有効に防止することができる。
【００３０】
また、吸水性高分子材料を含まないソリッドゴムからなるスペーサ本体５は、発泡吸水ゴムのような吸水による膨潤がほとんど起こらないので、膨潤状態で加熱されることによるヘタリが生じにくいものとなっている。しかも、スペーサ本体５に熱等によるヘタリを生じても、このスペーサ本体５はバネ６の付勢力によってシリンダボア壁１３との密接状態が補償されるので、冷却水の流通が可能な隙間を生じるようなことがなく、したがってシリンダボア壁１３の下部への冷却水の接触を部分的に制限し、これによって過剰冷却を防止して、シリンダボア壁１３の軸方向の温度分布を均一化するといったウォータージャケットスペーサ３の性能が損なわれない。
【００３１】
また、ウォータージャケットスペーサ３は、各スペーサ本体５がバネ６によってシリンダボア壁１３に押し付けられているので、ウォータージャケット１２内の冷却水の流れやエンジンの振動等を受けて不用意に変位してしまうことがない。
【００３２】
そして上記構成のウォータージャケットスペーサ３は、シリンダボア壁１３の平面形状と略相似形状なして延びる合成樹脂基板４に、スペーサ本体５及びこれを内周側へ付勢してシリンダボア壁１３へ密接させるバネ６を所要の位置に配置したものであり、図６に示すように、バネ６の板状基部６１と板バネ部６２（挟持部６２ａ）の間に合成樹脂基板４を挟持した状態で、スペーサ本体５の嵌合突条５１及び嵌合溝５１ａと合成樹脂基板４の嵌合切欠４ａ及びバネ６の板状基部６１の嵌合切欠６１ａが互いに嵌着されることで、スペーサ本体５及びバネ６が、合成樹脂基板４を介してウォータージャケット１２内に適切に位置決め配置され、非接着で安定的に保持される。
【００３３】
なお、スペーサ本体５の大きさ（シリンダボア壁１３との密接面積）や、個数などは、冷却水の流量や、ウォータージャケット１２内にウォータージャケットスペーサ３を設けない場合のシリンダボア壁１３の軸方向の温度分布などを勘案して適切に決定される。
【符号の説明】
【００３４】
１  シリンダブロック
１１  シリンダボア
１２  ウォータージャケット
１３  シリンダボア壁
３  ウォータージャケットスペーサ
４  合成樹脂基板
４ａ  嵌合切欠
５  スペーサ本体
５１  嵌合突条
５１ａ  嵌合溝
６  バネ
６１  板状基部
６１ａ  嵌合切欠
６２  板バネ部
【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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【図６】
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【図７】
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