(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液導入口と冷却液流出口とを有するシリンダブロックのウォータジャケットに配置されるウォータジャケットスペーサであって、
前記ウォータジャケット内に配置された状態において前記ウォータジャケットの底部に沿ってシリンダボアの列方向に連なる帯状基部と、
前記帯状基部の第１の部分からシリンダヘッドに向かって前記シリンダボアの軸線方向に突出し、前記冷却液導入口に通じる第１流路と前記冷却液流出口に通じる第２流路との間に配置される第１の凸部と、
前記帯状基部の第２の部分から前記シリンダヘッドに向かって前記シリンダボアの軸線方向に突出し、前記第１流路と前記第２流路との間に配置される第２の凸部と、
を具備し、
前記第１の凸部が前記帯状基部から前記シリンダヘッドに向かって幅が狭まる第１のテーパ部を有し、該第１のテーパ部が、前記冷却液導入口の流路の側方に位置する斜面部を有したことを特徴とするウォータジャケットスペーサ。
【請求項２】
前記第２の凸部が前記帯状基部から前記シリンダヘッドに向かって幅が狭まる第２のテーパ部を有し、該第２のテーパ部の前記冷却液流出口と対応した位置にガイド斜面を有したことを特徴とする請求項１に記載のウォータジャケットスペーサ。
【請求項３】
前記帯状基部の一部で前記冷却液流出口と対応した位置に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のウォータジャケットスペーサ。
【請求項４】
前記帯状基部の前記冷却液流出口と対応した位置に、互いに離れた一対の端縁間に形成された開口を有したことを特徴とする請求項１または２に記載のウォータジャケットスペーサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリンダブロックのウォータジャケットに配置されるウォータジャケットスペーサに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダブロックに冷却水を流すためのウォータジャケットが形成されている。ウォータジャケットはシリンダボアの周りに形成されているが、温度の高いシリンダボアの上部を冷却することができるように、シリンダボアの上端から上下方向中間部にわたって形成されている。ウォータポンプによって供給される冷却水がシリンダブロックの冷却水導入口からウォータジャケットに流入し、ウォータジャケットの内部を流れたのちシリンダブロックの冷却水流出口から出てゆく。
【０００３】
ウォータジャケット内の流路を調整する等の目的ために、特許文献１あるいは特許文献２に記載されているように、ウォータジャケットの内部にスペーサを配置することが知られている。例えば特許文献１のスペーサは、ウォータジャケットの深さ方向中間部位を覆うことによって、シリンダボアの中間部位の温度を他の部位よりも高くしている。これによりシリンダボアの中間部位の熱膨張量を他の部位よりも大きくし、ピストンとの間の摩擦を低減することができると説明されている。さらに特許文献１のスペーサは、シリンダボアの深さ方向中間部に配置されることにより、シリンダボアの上部および下部に冷却水流路を確保し、冷却効率を高めるようにしている。一方、特許文献２は、シリンダボアのほぼ全体を覆うスペーサを有し、このスペーサの一部に流路断面積の小さい絞り部と、流路断面積の大きい上部流路とを形成することにより、エキゾースト側の冷却性能を高めることができると説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０６４４０号公報
【特許文献２】特開２０１４−１６３２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１のスペーサは、ウォータジャケットの上下方向中間部にスペーサが配置されている。引用文献２のスペーサは、ウォータジャケットの冷却水流路のほぼ全体にスペーサが配置されている。このためこれらのスペーサがウォータジャケット内に配置されていること自体が流路の圧力損失の原因となる。またウォータジャケットの深さ方向の上端から中間深さまでの領域（高温部）にスペーサの一部が延在するため、特に冷却が必要な高温部に十分な冷却水量を確保しにくいことも問題である。
【０００６】
従って本発明の目的は、熱的な弱点になりやすいシリンダブロック等のエキゾースト側を冷却する上で好ましい流路をウォータジャケット内に形成することができるウォータジャケットスペーサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの実施形態は、冷却液導入口と冷却液流出口とを有するシリンダブロックのウォータジャケットに配置されるウォータジャケットスペーサであって、前記ウォータジャケット内に配置された状態において前記ウォータジャケットの底部に沿ってシリンダボアの列方向に連なる帯状基部と、前記帯状基部の第１の部分からシリンダヘッドに向かって前記シリンダボアの軸線方向に突出し、前記冷却液導入口に通じる第１流路と前記冷却液流出口に通じる第２流路との間に配置される第１の凸部と、前記帯状基部の第２の部分から前記シリンダヘッドに向かって前記シリンダボアの軸線方向に突出し、前記第１流路と前記第２流路との間に配置される第２の凸部とを具備し、前記第１の凸部が前記帯状基部から前記シリンダヘッドに向かって幅が狭まる第１のテーパ部を有し、該第１のテーパ部が、前記冷却液導入口の流路の側方に位置する斜面部を有している。
【０００８】
この実施形態において、前記第２の凸部が前記帯状基部から前記シリンダヘッドに向かって幅が狭まる第２のテーパ部を有し、該第２のテーパ部の前記冷却液流出口と対応した位置にガイド斜面を有してもよい。前記帯状基部の一部に他の部分よりも厚さが小さい薄肉部が形成されていてもよい。また前記帯状基部の一部で前記冷却液流出口と対応した位置に凹部が形成されていてもよい。他の実施形態では、前記帯状基部の前記冷却液流出口と対応した位置に、互いに離れた一対の端縁間に形成された開口を有していてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るウォータジャケットスペーサによれば、シリンダブロック等を冷却する上で望ましい冷却液の流れをウォータジャケット内に生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】シリンダブロックの一例を示す斜視図。
【図２】第１の実施形態に係るウォータジャケットスペーサが配置されたシリンダブロックの正面図。
【図３】図２に示されたウォータジャケットスペーサの正面図。
【図４】シリンダブロックの上部を模式的に示す斜視図。
【図５】シリンダブロックとガスケットとウォータジャケットスペーサを模式的に示す斜視図。
【図６】図４に示されたシリンダブロックとウォータジャケットスペーサを模式的に示す横断面図。
【図７】図３に示されたウォータジャケットスペーサの斜視図。
【図８】第２の実施形態に係るウォータジャケットスペーサの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に第１の実施形態に係るウォータジャケットスペーサについて、図１から図７を参照して説明する。図１は、エンジンのシリンダブロック１０を示している。図２は、シリンダブロック１０の正面図である。このシリンダブロック１０には、クランクシャフトの軸線Ｘ１に沿って、複数（例えば４つ）のシリンダボア１１１〜１１４が直列に形成されている。図１中に矢印Ｘ２で示す方向がシリンダボア１１１〜１１４の列方向である。
【００１２】
シリンダボア１１１〜１１４は、それぞれシリンダブロック１０の上面１２において開口している。シリンダブロック１０の上面１２には、ガスケット１３を間に挟んでシリンダヘッド１４が配置される。シリンダヘッド１４のエキゾースト側に、エキゾーストマニホールド（排気多岐管）が配置されている。シリンダヘッド１４のインテーク側に、インテークマニホールド（吸気多岐管）が配置されている。シリンダヘッド１４には、冷却液が流れるエキゾースト側流路１４ａ（図５に模式的に示す）とインテーク側流路１４ｂとが形成されている。
【００１３】
シリンダボア１１１〜１１４の周りに、冷却液（クーラント）が流れるウォータジャケット２０が形成されている。なお、冷却液は水であってもよい。ウォータジャケット２０は、全てのシリンダボア１１１〜１１４の周りを囲むように連続して形成されている。シリンダブロック１０の上部は下部よりも高温となる。このためウォータジャケット２０は、シリンダブロック１０の特に上部を効率良く冷却することができるように、シリンダブロック１０の上面１２からシリンダボア１１１〜１１４の上下方向（軸線Ｙ１方向）の中間部までの範囲Ｈ１（図２に示す）に形成されている。
【００１４】
この明細書では説明の都合上、図２においてシリンダブロック１０の手前側をインテーク側ブロック壁１０ａと称し、図２においてシリンダブロック１０の裏側をエキゾースト側ブロック壁１０ｂと称することにする。エンジンが回転すると、エキゾースト側ブロック壁１０ｂの上端付近の温度は、排気の影響などにより、インテーク側ブロック壁１０ａの上端付近の温度よりも高くなる。
【００１５】
インテーク側ブロック壁１０ａに、冷却液導入口３０と、冷却液流出口３１とが形成されている。冷却液導入口３０は、インテーク側ブロック壁１０ａの前後方向（クランクの軸線Ｘ１方向）の一端１０ｃ寄りの位置に形成されている。これに対し冷却液流出口３１は、インテーク側ブロック壁１０ａの他端１０ｄ寄りの位置に形成されている。しかも冷却液導入口３０は、冷却液流出口３１よりも高さＨ２（図２に示す）だけ高い位置に形成されている。すなわち冷却液導入口３０と冷却液流出口３１とは、互いに高低差Ｈ２をもたせてシリンダブロック１０の同じ側（インテーク側ブロック壁１０ａ）に形成されている。
【００１６】
図２と図５と図６に示すように、シリンダブロック１０のウォータジャケット２０に、ウォータジャケットスペーサ（これ以降、単にスペーサと称すこともある）４０が配置されている。図３にウォータジャケットスペーサ４０の単品が示されている。図４は、シリンダブロック１０の上部を模式的に示す斜視図である。図５は、ウォータジャケットスペーサ４０が収容されたシリンダブロック１０の上部を模式的に示す斜視図である。
【００１７】
ウォータジャケットスペーサ４０は、例えばポリアミド等の耐熱性（１００℃以上の耐熱性）を有する樹脂からなり、以下に詳しく説明するように、帯状基部４１と、帯状基部４１の第１の部分４１ａの上方に突き出る第１の凸部５１と、帯状基部４１の第２の部分４１ｂの上方に突き出る第２の凸部６１とを有している。
【００１８】
帯状基部４１は、このスペーサ４０がウォータジャケット２０に収容された状態において、ウォータジャケット２０の底部２０ａに沿ってシリンダボア１１１〜１１４の列方向Ｘ２に連なっている。つまり帯状基部４１は、１番目のシリンダボア１１１の周りに沿う第１の円弧部４５と、２番目のシリンダボア１１２の周りに沿う第２の円弧部４６と、３番目のシリンダボア１１３の周りに沿う第３の円弧部４７と、４番目のシリンダボア１１４の周りに沿う第４の円弧部４８とを有している。
【００１９】
これらの円弧部４５〜４８は、ウォータジャケット２０の底部２０ａに沿ってシリンダボア１１１〜１１４の列方向Ｘ２に一体に連なっている。第４の円弧部４８には、冷却液流出口３１と対向する位置に、冷却液流出口３１の流路を妨げない大きさの円弧状（略半円形）の凹部４９が形成されている。また帯状基部４１の長手方向の複数個所に、他の部位よりも厚さが小さい薄肉部５０が形成されている。
【００２０】
シリンダブロック１０の上部は下部よりも高温となるが、シリンダブロック１０の下部は比較的低温であり、温度的に厳しくない。このためウォータジャケット２０の深さＨ１（図２に示す）が大きい場合には、ウォータジャケットスペーサ４０を挿入することにより、帯状基部４１の高さＨ３分だけウォータジャケット２０内の流路の底が嵩上げされた状態となる。これにより、ウォータジャケット２０内の流路を流れる冷却液の量をなるべく少なくすることができる。
【００２１】
第１の凸部５１は、帯状基部４１の第１の部分４１ａの上縁から、シリンダボア１１１〜１１４の軸線Ｙ１方向に突き出ている。すなわち第１の凸部５１は、帯状基部４１の第１の部分４１ａからシリンダヘッド１４に向かって次第に幅が小さくなる第１のテーパ部５２と、第１のテーパ部５２から上方に延びる幅狭部５３とを有している。
【００２２】
このスペーサ４０がウォータジャケット２０内に配置された状態において、第１のテーパ部５２の斜面部５４は冷却液導入口３０の流路の側方に避けた位置に配置されている。このため冷却液導入口３０からウォータジャケット２０内に流入する冷却液の流れが第１の凸部５１によって妨げられることが回避され、冷却液の圧力損失の原因の１つを排除できる。第１の凸部５１の先端すなわち幅狭部５３の上端は、シリンダブロック１０の上面１２よりも僅かに低い位置（例えばガスケット１３の下面よりも１ｍｍ程度以内）に達している。
【００２３】
第２の凸部６１は、帯状基部４１の第２の部分４１ｂの上縁から、シリンダボア１１１〜１１４の軸線Ｙ１方向に突き出ている。すなわち第２の凸部６１は、帯状基部４１の第２の部分４１ｂからシリンダヘッド１４に向かって次第に幅が小さくなる第２のテーパ部６２と、第２のテーパ部６２から上方に延びる幅狭部６３とを有している。
【００２４】
第２のテーパ部６２は、このスペーサ４０がウォータジャケット２０内に配置された状態において、冷却液流出口３１を指向するガイド斜面６４を有している。第２の凸部６１の先端すなわち幅狭部６３の上端は、シリンダブロック１０の上面１２よりも僅かに低い位置（例えばガスケット１３の下面よりも１ｍｍ程度以内）に達している。
【００２５】
図６は、シリンダブロック１０とウォータジャケットスペーサ４０とを模式的に示す断面図である。第１の凸部５１と第２の凸部６１とによって、ウォータジャケット２０内の流路がエキゾースト側の第１流路７１と、インテーク側の第２流路７２とに仕切られている。すなわち第１の凸部５１は、冷却液導入口３０に通じる第１流路７１と冷却液流出口３１に通じる第２流路７２との間に配置されている。第２の凸部６１は、第１流路７１と第２流路７２との間に配置されている。
【００２６】
第１流路７１は、シリンダブロック１０の冷却液導入口３０と連通している。しかも第１流路７１は、シリンダヘッド１４のエキゾースト側流路１４ａ（図５に示す）と連通している。第２流路７２は、シリンダブロック１０の冷却液流出口３１と連通している。しかも第２流路７２は、シリンダヘッド１４のインテーク側流路１４ｂ（図５に示す）と連通している。
【００２７】
図６に示されるように、冷却液導入口３０にウォータポンプ８０の吐出口が接続されている。ウォータポンプ８０の吸入側に配置されたサーモバルブ８１は、冷却液の温度に応じて開閉する。ウォータポンプ８０の吸入側とラジエータ８２との間に、冷却液の供給管路８３が接続されている。冷却液流出口３１とラジエータ８２との間に、冷却液の戻り管路８４が接続されている。
【００２８】
図５に示されるように、シリンダブロック１０の上面に配置されたガスケット１３に、エキゾースト側連通孔９０とインテーク側連通孔９１とが形成されている。これらエキゾースト側連通孔９０とインテーク側連通孔９１とは、それぞれ、各シリンダボア１１１〜１１４ごとに、複数個所に形成されている。
【００２９】
ウォータジャケット２０の第１流路７１は、エキゾースト側連通孔９０を介して、シリンダヘッド１４のエキゾースト側流路１４ａと連通している。ウォータジャケット２０の第２流路７２は、インテーク側連通孔９１を介して、シリンダヘッド１４のインテーク側流路１４ｂと連通している。
【００３０】
次に、ウォータジャケットスペーサ４０が配置されたシリンダブロック１０の冷却液の流れについて説明する。  
図５において、冷却液が冷却液導入口３０からウォータジャケット２０の第１流路７１に流入する。冷却液導入口３０の近傍に第１の凸部５１が設けられているが、第１の凸部５１には冷却液導入口３０の流路を避けるように第１のテーパ部５２の斜面部５４が形成されているため、冷却液の流れを妨げることがなく、圧力損失が回避されて円滑に流入させることができる。
【００３１】
ウォータジャケット２０の第１流路７１に流入した冷却液は、ウォータジャケット２０の下部側から上昇し、シリンダブロック１０の主にエキゾースト側ブロック壁１０ｂなどを冷却したのち、図５に矢印Ａで示すようにエキゾースト側連通孔９０からシリンダヘッド１４のエキゾースト側流路１４ａに流入する。そしてエキゾースト側流路１４ａからインテーク側流路１４ｂに向かって矢印Ｂに示すように流れてシリンダヘッド１４を冷却したのち、矢印Ｃで示すようにインテーク側連通孔９１からウォータジャケット２０の第２流路７２に流入する。インテーク側連通孔９１から第２流路７２に流れ込む冷却液の一部（第２の凸部６１付近に流入する冷却液）は、第２の凸部６１のガイド斜面６４に案内されつつ円滑に第２流路７２に流入することができる。
【００３２】
第２流路７２に流入した冷却液は、第２流路７２の上部から下部側に向かって流れ、シリンダブロック１０の主にインテーク側ブロック壁１０ａを冷却したのち、冷却液流出口３１から流出し、ラジエータ８２に向かって流れる。ウォータジャケットスペーサ４０の帯状基部４１には冷却液流出口３１と対応した位置に凹部４９が形成されているため、冷却液流出口３１から流出する冷却液の流れを妨げることがなく、圧力損失が回避されて円滑に流出させることができる。
【００３３】
ウォータジャケットスペーサ４０の材料であるポリアミド等の樹脂の熱膨張率は、金属（例えばアルミニウム合金）からなるシリンダブロック１０の熱膨張率よりも３〜４倍程大きい。このためエンジン運転中に上昇する冷却液の温度がウォータジャケットスペーサ４０に作用すると、ウォータジャケットスペーサ４０はシリンダブロック１０よりも大きく熱膨張する。この熱膨張差は、ウォータジャケット２０の内面とウォータジャケットスペーサ４０との間の隙間等によって吸収することができるが、万一過剰な熱膨張差が生じたときには、ウォータジャケットスペーサ４０の薄肉部５０などが撓むことにより、両者の熱膨張差を吸収することが可能である。
【００３４】
本実施形態は、シリンダブロック１０とは別体に構成された交換可能なウォータジャケットスペーサ４０を用いているため、ウォータジャケット２０の流路を変更する必要が生じた場合などには、シリンダブロック１０を変更することなく、樹脂製スペーサ４０の凸部５１，６１の位置や形状、大きさ等を変更することで比較的容易に対応することができる。
【００３５】
図８は、第２の実施形態に係るウォータジャケットスペーサ４０´を示している。この実施形態のウォータジャケットスペーサ４０´は、冷却液流出口３１（図１，図２，図４〜図６に示す）と対応した位置に開口１００を有している。この開口１００は、ウォータジャケットスペーサ４０´の互いに分離した一対の端縁１０１，１０２間に形成されている。このように冷却液流出口３１と対応した位置に開口１００が形成されているため、冷却液流出口３１から流出する冷却液の流れを妨げることがなく、圧力損失が回避されて円滑に流出させることができる。また、開口１００の端縁１０１，１０２間の距離の範囲であれば、ウォータジャケットスペーサ４０´の長さのばらつきを有る程度許容することができるとともに、ウォータジャケットスペーサ４０´とシリンダブロック１０との熱膨張を開口１００によって吸収することが可能である。それ以外の構成と効果は第１の実施形態（図１〜図７）のウォータジャケットスペーサ４０と共通であるため、第１の実施形態と共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
なお本発明を実施するに当たり、ウォータジャケットスペーサの帯状基部や第１の凸部および第２の凸部等の具体的な形状や位置をはじめとして、ウォータジャケットスペーサを構成する各要素の態様を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。またシリンダブロックやウォータジャケットあるいはシリンダヘッド等のエンジン構成要素についても前記実施形態に制約されるものではなく、エンジンの仕様に応じて種々の形態をとることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…シリンダブロック、１１１〜１１４…シリンダボア、１４…シリンダヘッド、２０…ウォータジャケット、３０…冷却液導入口、３１…冷却液流出口、４０，４０´…ウォータジャケットスペーサ、４１…帯状基部、４９…凹部、５０…薄肉部、５１…第１の凸部、５２…第１のテーパ部、５３…第１の幅狭部、５４…斜面部、６１…第２の凸部、６２…第２のテーパ部、６３…第２の幅狭部、６４…ガイド斜面、７１…第１流路（エキゾースト側流路）、７２…第２流路（インテーク側流路）、９０…エキゾースト側連通孔、７２…インテーク側連通孔、１００…開口
【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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【図８】
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