JP2007056770A - 水冷式内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 仕切部材のウォータージャケット内への挿入作業が容易なものとなり、良好にウォータージャケット内を上部と下部に仕切ることのできる水冷式内燃機関の冷却装置を提供する。
【解決手段】 シリンダブロック１におけるシリンダボア１ａの周囲のウォータージャケット５内を、上部５ａと下部５ｂに仕切る仕切部材４を設け、この仕切部材４で仕切られたウォータージャケット上部５ａには、ウォータージャケット下部５ｂよりも大水量の冷却水を流すように構成し、仕切部材４を弾性体で構成して、この仕切部材４をシリンダブロック１とシリンダヘッド２間に介装されるシリンダヘッドガスケット３の一部から下向きに曲げた保持部３ａに保持させて構成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、水冷式内燃機関における冷却装置に関するものである。

従来、内燃機関のシリンダブロックにおいて、燃焼室に近いシリンダボア上方を適度に冷却すると、燃焼室から遠いシリンダボア下部が過冷却されることとなり、シリンダボア上方とシリンダボア下方での温度差が大きくなり歪みが生じ易くなるため、特許文献１に開示されているように、シリンダブロックとシリンダヘッド間に介装されるガスケットに絞り部を設け、この絞り部をシリンダボアの回りに形成されたウォータージャケット内に挿入して、絞り部によってウォータージャケット内を上下に分離する構造のものが存在する。

また、特許文献２に開示されているように、シリンダボアの回りのウォータージャケット内に挿入されてウォータージャケット内を上下に分離する仕切部材を設け、この仕切部材の突片とシリンダガスケットの突片とを、かしめ止めにより一体的に連結する構造のものが存在する。
特開平１１−２９４２５４号公報 特開２０００−３４５８３８号公報

上記特許文献１に開示されているような構成では、シリンダヘッドガスケットに絞り部を深絞り加工するものであるため、製品精度の低下やシールへの影響およびウォータージャケット内への挿入作業性が悪化するという問題点があり、また、深絞りにより残留応力等の対策のためシリンダヘッドガスケットを高価な材料で構成する必要があり、コストが高くなるという問題点があった。

また、上記特許文献２に開示されているような構成では、仕切部材がステンレス等からなる平板状であり、ウォータージャケット内への挿入作業性が悪く、また、ガスケット側の突片と仕切部材側の突片をかしめ止めする必要があり、作業性が悪いという問題点があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、ウォータージャケット内への挿入作業が容易となり、ウォータージャケット内を良好に上下に分離することのできる水冷式内燃機関の冷却装置を提供するものであり、その請求項１は、シリンダボア周囲のウォータージャケット内を上部と下部に仕切る仕切部材を設け、該仕切部材で仕切られたウォータージャケット上部にはウォータージャケット下部よりも大水量の冷却水を流すように構成してなる水冷式内燃機関の冷却装置において、前記仕切部材をウォータージャケット内に挿入可能な弾性体で構成し、該仕切部材を、シリンダブロックとシリンダヘッド間に介装されるシリンダヘッドガスケットの一部から下向きに曲げた保持部に保持させたことである。

また請求項２は、前記仕切部材は下面がテーパー状に形成されているとともに、前記保持部は、組付け前においては、前記シリンダボア側へ向かって下傾状に設けられていることである。

また請求項３は、前記仕切部材がウォータージャケット内に挿着された状態で、シリンダ列方向の各シリンダ間の位置に前記ウォータージャケット上部とウォータージャケット下部を連通させる連通隙間が形成されるように構成したことである。

また請求項４は、前記シリンダヘッドガスケットの保持部は、シリンダ列方向の各シリンダ間の位置に複数配置されていることである。

また請求項５は、前記保持部の下端には、略水平な係合部が形成されているとともに、前記仕切部材には前記係合部が係入される係合凹部が形成されていることである。

本発明の水冷式内燃機関の冷却装置は、シリンダボア周囲のウォータージャケット内を上部と下部に仕切る仕切部材を弾性体で構成し、仕切部材を、シリンダブロックとシリンダヘッド間に介装されるシリンダヘッドガスケットの一部から下向きに曲げた保持部に保持させたことにより、仕切部材はシリンダヘッドガスケットから下向きに曲げた保持部に保持されるため組付け性が良く、また、仕切部材は弾性体で構成されているため、仕切部材をウォータージャケット内に挿入する挿入作業が容易なものとなり、ウォータージャケット内を上部と下部に良好に仕切ることができるものとなる。

また、仕切部材は下面がテーパー状に形成されているとともに、保持部は、組付け前においては、シリンダボア側へ向かって下傾状に設けられていることにより、シリンダヘッドガスケットに設けられている保持部が下傾し、更に仕切部材の下面はテーパー状に形成されているため、仕切部材をウォーターガスケット内に上方から挿入する際に、挿入作業を容易に行うことができるものとなり、また、挿入した後には、保持部のスプリング力により仕切部材の気密性が保たれるものとなる。

また、仕切部材がウォータージャケット内に挿着された状態で、シリンダ列方向の各シリンダ間の位置にウォータージャケット上部とウォータージャケット下部を連通させる連通隙間が形成されるように構成したことにより、冷却水をウォータージャケット内に注水する時に、連通隙間を介して良好にエアを抜くことができるものとなり、また、連通隙間を介してウォータージャケット下部の冷たい水を、高温となるウォータージャケット上部に導くことができて、冷却性能が向上するものとなる。

また、シリンダヘッドガスケットの保持部は、シリンダ列方向の各シリンダ間の位置に複数配置されていることにより、シリンダヘッドガスケットのレイアウト上、保持部を設け易く、保持部が仕切部材に与えるスプリング力が均一なものとなり、ウォータージャケット内への挿入前の形状が安定して、挿入作業を容易なものとすることができ、挿入後には、保持部の均等なスプリング力で仕切部材の気密性保持力を向上することができるものとなる。

また、保持部の下端には、略水平な係合部が形成されているとともに、仕切部材には係合部が係入される係合凹部が形成されていることにより、保持部の下端の係合部を仕切部材の係合凹部内に係入させて、保持部の下端に容易に仕切部材を連結させることができ、組付け作業が容易なものとなる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、水冷式内燃機関の冷却装置の概略作用説明図であり、内燃機関のシリンダブロック１上には、シリンダヘッド２が固定されており、シリンダブロック１とシリンダヘッド２間にはシリンダヘッドガスケット３が介装されている。
シリンダブロック１に形成されているウォータージャケット５内には、ピストン上死点におけるピストンリングの高さと略同等な位置に仕切部材４が配置されており、この仕切部材４により、ウォータージャケット５内がウォータージャケット上部５ａとウォータージャケット下部５ｂに仕切られている。
ウォーターポンプから供給される冷却水は、ウォータージャケット上部５ａおよびウォータージャケット下部５ｂにそれぞれ供給され、またシリンダヘッド２側に形成されているウォータージャケットにも供給されて、シリンダブロック１およびシリンダヘッド２が冷却水で冷却され、その後、冷却水はアウトレットハウジングを通りウォーターポンプに戻され、一部はラジエーターで冷されてからウォーターポンプに戻されるように構成されている。

図２は、シリンダブロック１の上面にシリンダヘッドガスケット３を配置した状態の平面配置構成図であり、また図３は、図２のＡ−Ａ線断面図を示し、また図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図を示す。
本例では、シリンダブロック１に４個のシリンダ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが設けられ、この各シリンダ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを形成するシリンダボア１ａの周囲には、ウォータージャケット５が形成されており、ウォータージャケット５内をウォータージャケット上部５ａとウォータージャケット下部５ｂに仕切る仕切部材４は、このウォータージャケット５内に上方側より挿入可能な弾性体で、図１０に示すような形状に形成されたものである。

この図１０の仕切部材４を、図１１に平面図で示すシリンダブロック１のウォータージャケット５内に装着させた状態では、各シリンダ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ間に形成される連通隙間Ｓ，Ｓ，Ｓ以外の部分は、仕切部材４がウォータージャケット５の内壁に密着状となるように構成されている。

なお、この仕切部材４の断面形状は、図５に拡大図で示すように、シリンダボア１ａ側の垂直なボア側面４ａと外壁１ｂ側に密着する垂直な外壁側面４ｂを有し、このボア側面４ａの上下寸法は外壁側面４ｂの上下寸法よりも短く形成されて、仕切部材４の下面はシリンダボア１ａ側から外壁１ｂ側に向かって下傾する下傾状のテーパー面４ｃに形成されている。
また、仕切部材４の上面からは上方へ立片４ｄが形成され、立片４ｄの上端から外壁１ｂ側へ水平状に延びて掛止片４ｅが形成されており、この掛止片４ｅと立片４ｄと仕切部材４の上面間で係合凹部４ｆが形成されている。

なお、この立片４ｄ，掛止片４ｅ，係合凹部４ｆは、図１０に示すように、シリンダ列方向に間隔をおいて３ヶ所対向状に形成されたものとなっており、この係合凹部４ｆ，４ｆ，４ｆは図２に示すように、シリンダ６ａ，６ｂの間、およびシリンダ６ｂ，６ｃの間、およびシリンダ６ｃ，６ｄの間に配置されるものである。

また、シリンダヘッドガスケット３は、図９に平面図で示すような形状となっており、保持部３ａ，３ａ，３ａがシリンダ列方向に間隔をおいて３ヶ所対向状に形成され、この保持部３ａ，３ａ，３ａは図２に示すように、シリンダ６ａ，６ｂの間、およびシリンダ６ｂ，６ｃの間、およびシリンダ６ｃ，６ｄの間に配置されるものである。
また、保持部３ａ，３ａの外側にはボルト孔３ｃ，３ｃが複数形成されている。

このシリンダヘッドガスケット３の各保持部３ａは、シリンダヘッドガスケット３にコの字状の切り込みを設け、この切り込み部分を下向きに折り曲げて形成したものであり、図５の拡大図で示すように、下向きに曲げられた保持部３ａの下端が更にシリンダボア１ａ側へ折り曲げられて係合部３ｂとなっている。
この保持部３ａの下端の係合部３ｂが仕切部材４の係合凹部４ｆ内に係入されることで、合計６個の保持部３ａの下端の係合部３ｂが仕切部材４の各係合凹部４ｆ内に係入されて、６個の保持部３ａによりシリンダヘッドガスケット３の下方に仕切部材４を連結状に保持することができるように構成されている。
なお、保持部３ａのための切り込みはウォータージャケット５の範囲内（シリンダボア１ａより外側でシリンダブロック１の外壁１ｂより内側の範囲内）に設けられており、シリンダヘッドガスケット３の本来の機能であるシール性を悪化させることはない。
また、２つのシリンダの間はウォータージャケット５の幅が最も大きくなる位置であり、切り込みの大きさ（保持部３ａの長さ）を比較的自由に設定することができるので、仕切部材４を所望の高さに設定することが可能となる。

なお、図６には、保持部３ａの係合部３ｂを仕切部材の係合凹部４ｆに係合させ、その状態でウォータージャケット５内に上方から仕切部材４を装着させた状態の要部平面拡大図を示している。
なお、図６では、シリンダ６ａ，６ｂ間のシリンダボア１ａのボア凹部１ａａと仕切部材４の内周間に、前述した連通隙間Ｓが上下方向に形成される状態を示している。

なお、仕切部材４をウォータージャケット５内に上方から挿入する際に、図７に示すように、シリンダヘッドガスケットの保持部３ａの下端に仕切部材４を保持させると、保持部３ａはスプリング力によりシリンダボア１ａ側に傾斜した傾斜状態で仕切部材４を保持し、しかも仕切部材４の下面はテーパー面４ｃとなっているため、上方側よりスムーズにウォータージャケット５内に仕切部材４を挿入してゆくことができ、挿入作業が容易なものとなる。

挿入後には、仕切部材４のボア側面４ａがシリンダボア１ａの壁面に密着状態となり、また仕切部材４の外壁側面４ｂが外壁１ｂに密着状態となり、しかも保持部３ａのスプリング力により仕切部材４はシリンダボア１ａ側に押し付けられて密着状態を維持することができ、仕切部材４により良好にウォータージャケット５内を上下に仕切って、上方のウォータージャケット上部５ａによる流路と、下方のウォータージャケット下部５ｂによる流路を、ウォータージャケット５内に形成させることができるものである。

なお、ウォータージャケット上部５ａによる流路には、ウォータージャケット下部５ｂによる流路よりも大水量の冷却水が流れるように制御されており、ウォータージャケット上部５ａによる流路内を大水量の冷却水が流れることで、燃焼室に近いウォータージャケット上部５ａに対応するシリンダボア１ａの上部を良好に冷却することができるものとなり、シリンダボア１ａの上部と下部の温度差が生じないようにして、歪みの発生を防ぐことができるものとなる。

また、シリンダ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ間の位置には、ウォータージャケット上部５ａとウォータージャケット下部５ｂを連通させる連通隙間Ｓ，Ｓ，Ｓが形成されているため、この連通隙間Ｓを通し、ウォータージャケット下部５ｂの冷たい水を高温となるウォータージャケット上部５ａに導くことができ、冷却性能がより向上するものとなる。
なお、この連通隙間Ｓ，Ｓ，Ｓが形成されているため、ウォータージャケット５内に冷却水を注水する時に良好にエア抜きを行うことができるものとなり、連通隙間Ｓはエア抜きの機能も果たすことができるものである。

なお、図８は、シリンダヘッド２の底面図を示すものであり、シリンダヘッド２内のウォータージャケットと連通する複数の穴２ｃがシリンダヘッド２の下面に開口している。穴２ｃの多くはシリンダヘッドガスケット３によって閉塞されるので、シリンダヘッド２内のウォータージャケットとシリンダブロック１側のウォータージャケット５とは基本的に分離された構造となるが、穴２ｃのうちシリンダの間に位置しているものは保持部３ａを折り曲げた後に残るシリンダヘッドガスケット３の穴と部分的に重なっている（図３，図５）ため、この部分でシリンダヘッド２内のウォータージャケットとシリンダブロック１側のウォータージャケット５とが連通する。冷却水を注水する際、ウォータージャケット下部５ｂ内に混入したエアは連通隙間Ｓを通って上方へ抜け、更に連通隙間Ｓの真上に存在するシリンダヘッドガスケット３の穴とそれに重なる穴２ｃを通ってシリンダヘッド２側へ抜ける。なお、図中の２ｄは、シリンダブロック１側のボルト孔１ｃに対応するシリンダヘッド側のボルト孔であり、２ａは吸気口、２ｂは排気口である。

水冷式内燃機関の冷却装置の作用を示す概略図である。 シリンダブロックの上面にシリンダヘッドガスケットを配置した状態の平面配置構成図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図３の要部拡大構成図である。 図２の要部拡大平面構成図である。 ウォータージャケット内に、シリンダヘッドガスケットに保持された支持部材を挿入する状態の作業説明図である。 シリンダヘッドの底面図である。 シリンダヘッドガスケットの平面図である。 仕切部材の平面図である。 シリンダブロックの平面図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
１ａ シリンダボア
１ａａ ボア凹部
１ｂ 外壁
１ｃ ボルト孔
２ シリンダヘッド
３ シリンダヘッドガスケット
３ａ 保持部
３ｂ 係合部
３ｃ ボルト孔
４ 仕切部材
４ａ ボア側面
４ｂ 外壁側面
４ｃ テーパー面
４ｄ 立片
４ｅ 掛止片
４ｆ 係合凹部
５ ウォータージャケット
５ａ ウォータージャケット上部
５ｂ ウォータージャケット下部
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ シリンダ
Ｓ 連通隙間

Claims (5)

1. シリンダボア周囲のウォータージャケット内を上部と下部に仕切る仕切部材を設け、該仕切部材で仕切られたウォータージャケット上部にはウォータージャケット下部よりも大水量の冷却水を流すように構成してなる水冷式内燃機関の冷却装置において、
   前記仕切部材をウォータージャケット内に挿入可能な弾性体で構成し、
   該仕切部材を、シリンダブロックとシリンダヘッド間に介装されるシリンダヘッドガスケットの一部から下向きに曲げた保持部に保持させたことを特徴とする水冷式内燃機関の冷却装置。
2. 前記仕切部材は下面がテーパー状に形成されているとともに、前記保持部は、組付け前においては、前記シリンダボア側へ向かって下傾状に設けられている請求項１に記載の水冷式内燃機関の冷却装置。
3. 前記仕切部材がウォータージャケット内に挿着された状態で、シリンダ列方向の各シリンダ間の位置に前記ウォータージャケット上部とウォータージャケット下部を連通させる連通隙間が形成されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の水冷式内燃機関の冷却装置。
4. 前記シリンダヘッドガスケットの保持部は、シリンダ列方向の各シリンダ間の位置に複数配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水冷式内燃機関の冷却装置。
5. 前記保持部の下端には略水平な係合部が形成されているとともに、前記仕切部材には前記係合部が係入される係合凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４に記載の水冷式内燃機関の冷却装置。

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