JP2015203375A - シリンダブロック - Google Patents

Abstract

【課題】ウォータージャケット内に挿入されたスペーサの位置を保持することのできるシリンダブロックを提供する。【解決手段】シリンダブロック１０には、シリンダボア１１の周囲に形成されたウォータージャケット１２内にスペーサ２０が挿入されている。スペーサ２０には、ウォータージャケット１２内に液室１６を区画する凹部２１と、凹部２１によって区画された液室１６内に冷却水を流入させるとともに流入する冷却水の流量を絞る開口とが設けられている。そして、スペーサ２０は、凹部２１が設けられている面をウォータージャケット１２の壁面に当接させた状態でウォータージャケット１２内に配設されている。【選択図】図４

Description

この発明は、ウォータージャケット内にスペーサを備えたシリンダブロックに関する。

シリンダボアを形成するシリンダブロックであり、ウォータージャケット内にスペーサを挿入することによって、ウォータージャケット内における水の流れを最適化してシリンダ壁面の温度分布を改善するシリンダブロックが知られている。

たとえば特許文献１には、ウォータージャケット内に挿入されたスペーサによってウォータージャケット内を２つの流路に区画したシリンダブロックが開示されている。ここでは、ウォータージャケット内がスペーサによってシリンダボア側に位置する流路とスペーサよりも外側に位置する流路とに区画されている。

特開２００５‐２９１００５号公報

ところで、特許文献１に開示されているようにウォータージャケット内にスペーサを収容した場合、ウォータージャケット内でスペーサが移動しないように保持する必要がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウォータージャケット内に挿入されたスペーサの位置を保持することのできるシリンダブロックを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのシリンダブロックは、シリンダボアの周囲に形成されたウォータージャケット内にスペーサが挿入されているシリンダブロックであって、前記スペーサに、液室を区画する凹部と、前記液室内に冷却水を流入させるとともに前記液室内に流入する冷却水の流量を絞る開口とが設けられており、前記スペーサが、前記凹部が設けられている面を前記ウォータージャケットの壁面に当接させた状態で、前記ウォータージャケット内に配設されていることをその要旨とする。

上記構成によれば、ウォータージャケットは、凹部によって区画されたスペーサの内側に位置する液室と、スペーサの外側に位置する液室とに区画される。スペーサの内側に位置する液室は、開口を通じてスペーサの外側に位置する液室と連通する。

開口はスペーサの外側に位置する液室からスペーサの内側に位置する液室へ流入する冷却水の流量を絞るように形成されているため、各液室を流れる流量には偏りが生じ、スペーサの内側に位置する液室内の圧力はスペーサの外側に位置する液室内の圧力よりも小さくなる。

なお、スペーサの外側に位置する液室を流れる冷却水の圧力はスペーサのウォータージャケット内に露出している部分に作用する。その一方で、スペーサの内側に位置する液室内を流れる冷却水の圧力は凹部に作用する。そして、凹部の表面積は、ウォータージャケット内に露出している部分の表面積よりも小さい。

そのため、上記構成によれば、スペーサの内側に位置する液室内の圧力によってスペーサをウォータージャケットの壁面から引きはがす方向に作用する力よりも、スペーサの外側に位置する液室内の圧力によってスペーサをウォータージャケットの壁面に押し付ける力が大きくなる。すなわち、液室間の圧力差によってスペーサをウォータージャケットの壁面に押し付ける力が作用するようになる。要するに、上記構成によれば、液室間に生じる圧力差を利用してスペーサをウォータージャケットの壁面に押し当てることによりウォータージャケット内に挿入されたスペーサの位置を保持することができるようになる。

シリンダブロックの一実施形態について、シリンダボアの開口側から見た構造を示す平面図。 同実施形態にかかるスペーサを示す斜視図。 図１における冷却水の導出口周辺を示す拡大図。 図１における４−４線に沿った断面構造を示す断面図。 図１における５−５線に沿った断面構造を示す断面図。

以下、シリンダブロックの一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、シリンダブロック１０は、４つのシリンダボア１１が形成された直列４気筒の内燃機関におけるシリンダブロックである。そして、シリンダボア１１の周囲には、冷却水を循環させるウォータージャケット１２が形成されている。ウォータージャケット１２内には、水流を最適化するため、スペーサ２０が配設されている。なお、シリンダブロック１０は、いわゆるオープンデッキ構造であり、ウォータージャケット１２には、その開口からスペーサ２０が挿入される。

なお、ウォータージャケット１２において、シリンダボア１１側の壁面を内壁１２ａとし、内壁１２ａと対向する壁面を外壁１２ｂとする。
ウォータージャケット１２には、シリンダブロック１０に形成された導入口１３から冷却水が導入される。そして、シリンダブロック１０に形成された導出口１４からウォータージャケット１２外へと冷却水が導出される。導入口１３は、シリンダブロック１０の図１における左側の面、すなわちシリンダブロック１０の短手方向に延びる面の一方に開口するようにシリンダブロック１０に形成されている。一方、導出口１４は、シリンダブロック１０の図１における下方の面、すなわちシリンダブロック１０の長手方向に延びる面の一方に開口するようにシリンダブロック１０に形成されている。

続いて、図２を参照して、スペーサ２０について説明する。
スペーサ２０は、略一定厚の板状部材であり、ウォータージャケット１２における外壁１２ｂの形状に沿うように波形状に成形されている。外壁１２ｂと当接する側の面の中央部には、凹部２１が設けられている。また、スペーサ２０の長手方向における一端には、スペーサ２０の端から凹部２１までを連通するように開口２２が形成されている。なお、本実施形態では、開口２２を２つ設けている。

こうしたスペーサ２０が、外壁１２ｂに当接するようにウォータージャケット１２内に挿入されていることにより、図３及び図４に示すように、ウォータージャケット１２内は、スペーサ２０と内壁１２ａとの間に形成される第１液室１５と、スペーサ２０と外壁１２ｂとの間に形成される第２液室１６と、に区画されている。

なお、ウォータージャケット１２から冷却水を導出する導出口１４は、当該第２液室１６に連通するようにシリンダブロック１０に開口している。
また、図５に示すように、スペーサ２０の端に形成された開口２２は、スペーサ２０と外壁１２ｂとの間に間隙を形成し、第１液室１５と第２液室１６とを連通させている。また、開口２２の断面形状は略半円であり、その開口面積は、図４に示した凹部２１の開口面積よりも小さい。

次に本実施形態にかかるシリンダブロック１０の作用について、図１〜図５を参照して説明する。
図１における左側に矢印で示すように、ウォータージャケット１２を循環する冷却水は、導入口１３からウォータージャケット１２内に導入される。図４及び図５に示すように、ウォータージャケット１２内は、スペーサ２０によって第１液室１５と第２液室１６とに区画されている。そのため、スペーサ２０の配設された箇所では、冷却水の流れは、第１液室１５内の流れと第２液室１６内の流れとに分流される。

そして、第２液室１６へは、第１液室１５から開口２２を通じて冷却水が流入する。第２液室１６を区画する凹部２１よりも開口面積の小さい開口２２を通じて冷却水が流入するため、第２液室１６へ流入する冷却水の流量が絞られる。つまり、第１液室１５と第２液室１６とを流れる流量に偏りが生じる。こうした流量の偏りに起因して、第２液室１６内の圧力は第１液室１５内の圧力よりも小さくなる。

なお、導入口１３からウォータージャケット１２内に導入され、第１液室１５や第２液室１６を流れた冷却水は、最終的に図２における下側に矢印で示すように、第２液室１６に開口している導出口１４から導出される。

上記のように、第１液室１５内の圧力と第２液室１６内の圧力との間には圧力差が生じており、第１液室１５内の圧力よりも第２液室１６内の圧力が小さくなっている。そのため、第２液室１６内の圧力によってスペーサ２０をウォータージャケット１２の外壁１２ｂから引きはがす方向に作用する力よりも、第１液室１５内の圧力によってスペーサ２０をウォータージャケット１２の外壁１２ｂに押し付ける力が大きくなる。すなわち、第１液室１５と第２液室１６との間の圧力差によって、スペーサ２０が、ウォータージャケット１２内の外壁１２ｂに押し付けられるようになる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）開口２２が第１液室１５から第２液室１６へ流入する冷却水の流量を絞るように形成されているため、各液室を流れる流量には偏りが生じ、第２液室１６内の圧力は第１液室１５内の圧力よりも小さくなる。

そのため、本実施形態によれば、第２液室１６内の圧力によってスペーサ２０をウォータージャケット１２の外壁１２ｂから引きはがす方向に作用する力よりも、第１液室１５内の圧力によってスペーサ２０をウォータージャケット１２の外壁１２ｂに押し付ける力が大きくなる。すなわち、第１液室１５と第２液室１６との間の圧力差によってスペーサ２０をウォータージャケット１２の外壁１２ｂに押し付ける力を作用させることができる。要するに、本実施形態によれば、液室間に生じる圧力差を利用してスペーサ２０をウォータージャケット１２の壁面に押し当てることによりウォータージャケット１２内に挿入されたスペーサ２０の位置を保持することができる。

ところで、ウォータージャケット内にスペーサを保持する構成としては、スペーサから突起等を突出させ、突起等をウォータージャケットの壁面に当接させる構成が考えられる。突起によってスペーサをウォータージャケット内に保持することはできるが、突起は経年劣化によって摩耗し、保持効果が損なわれていく虞がある。また、スペーサをウォータージャケットに挿入する際の組み付け性が低下する虞もある。

この点、本実施形態のシリンダブロック１０によれば、スペーサ２０を保持するための構成を別段設けることなく、スペーサ２０をウォータージャケット１２内に保持することができる。

（２）スペーサ２０において、第２液室１６を区画する凹部２１の表面積は、第１液室１５側に露出している部分の表面積よりも小さい。つまり、液室内を流れる冷却水からスペーサ２０が受ける圧力は、第２液室１６側の方が第１液室１５側よりも小さくなる。すなわち、第１液室１５と第２液室１６との間に圧力差が生じ易くなり、スペーサ２０をウォータージャケット１２の外壁１２ｂに押し付ける力を、より作用させることができる。

（３）ウォータージャケット１２内から冷却水を導出する導出口１４が第２液室１６に連通しているため、第２液室１６内からはウォーターポンプの作用によって冷却水がくみ出される。したがって、開口２２の大きさが比較的大きくても、ウォーターポンプによってくみ出される冷却水の量が多ければ、第１液室１５と第２液室１６との間に圧力差が生じるようになり、スペーサ２０をウォータージャケット１２の外壁１２ｂに押し付ける力を作用させることができる。すなわち、上記実施形態のように、導出口１４を第２液室１６に連通させた構成を採用すれば、開口２２の大きさの設計自由度が高くなる。

なお、本実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、第２液室１６に連通させるように、シリンダブロック１０に導出口１４を設けた。こうした冷却水の導出口１４を第２液室１６に連通させない構成を採用することもできる。この場合、スペーサ２０において、開口２２を設けた端の反対側の端には、開口２２に準じた開口を設けて凹部２１と第１液室１５とを連通させる必要がある。若しくは、凹部２１を当該端まで延長して、凹部２１と第１液室１５とを連通させてもよい。このように構成することによって、導出口１４が第２液室１６に連通していなくても第２液室１６を冷却水が流れるようになる。

上記構成によっても、開口２２によって第２液室１６へ流入する冷却水の流量が絞られるため、第１液室１５と第２液室１６との間に圧力差が生じるようになる。すなわち、上記実施形態と同様に、スペーサ２０が外壁１２ｂに押し付けられ、スペーサ２０をウォータージャケット１２内に保持することができる。

・上記実施形態では、スペーサ２０を、外壁１２ｂの形状に沿うように波形状に成形したが、内壁１２ａの形状に沿うように波形状に成形することもできる。この場合には、スペーサ２０における内壁１２ａと当接する面に凹部２１を形成するようにすれば、区画された液室間での圧力差によって、内壁１２ａにスペーサ２０を押し付ける力が作用するようになる。すなわち、スペーサ２０が外壁１２ｂに押し付けられるようにした構成に代えて、スペーサ２０が内壁１２ａに押し付けられるようにした構成を採用することで、上記実施形態と同様に、ウォータージャケット１２内にスペーサ２０を保持する効果を得ることができる。

・上記実施形態では、スペーサ２０をウォータージャケット１２内の一部に配設したが、ウォータージャケット１２の全体にスペーサ２０を配設するシリンダブロック１０であってもよい。

・上記実施形態では、シリンダブロック１０は、オープンデッキ構造としたが、クローズドデッキ構造でもよい。クローズドデッキ構造のシリンダブロックでは、ウォータージャケットの孔の開口が連続しておらず、またその大きさもオープンデッキ構造のシリンダブロックと比較して小さくなっている。こうしたクローズドデッキ構造のシリンダブロックにおけるウォータージャケットの孔に合わせて適宜スペーサ２０の全長を調節すればよい。

１０…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、１２ａ…内壁、１２ｂ…外壁、１３…導入口、１４…導出口、１５…第１液室、１６…第２液室、２０…スペーサ、２１…凹部、２２…開口。

Claims (1)

1. シリンダボアの周囲に形成されたウォータージャケット内にスペーサが挿入されているシリンダブロックであって、
   前記スペーサに、液室を区画する凹部と、前記液室内に冷却水を流入させるとともに前記液室内に流入する冷却水の流量を絞る開口とが設けられており、
   前記スペーサが、前記凹部が設けられている面を前記ウォータージャケットの壁面に当接させた状態で、前記ウォータージャケット内に配設されているシリンダブロック。