JP2017110576A - Engine cooling structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンのシリンダブロックを冷却する冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for cooling a cylinder block of an engine.
従来から、ピストンがシリンダ内を往復動するエンジンにおいて、シリンダの外周にウォータージャケットを形成し、ウォータージャケットに冷却水を循環させて、シリンダブロックを冷却することが一般的に行われている。
例えば、特許文献1では、金属製のシリンダブロックの外周を樹脂製のカバー部材で覆い、接着や溶着等によって、カバー部材をシリンダブロックと一体に接合することで、シリンダブロックの外壁とカバー部材との間の空間をウォータージャケットとする構成が提案されている。
なお、接合によってカバー部材をシリンダブロックに固定する構成であることから、十分な接合強度を確保するために、接合面積を可能な限り広くすることが求められる。そこで、特許文献1では、シリンダヘッドとの合わせ面を構成するフランジが、シリンダブロックの外壁から延設され、フランジのシリンダヘッドとの合わせ面の裏面側にカバー部材を接合する構成となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an engine in which a piston reciprocates in a cylinder, it is generally performed to cool a cylinder block by forming a water jacket on the outer periphery of the cylinder and circulating cooling water through the water jacket.
For example, in
In addition, since it is the structure which fixes a cover member to a cylinder block by joining, in order to ensure sufficient joining strength, it is calculated | required to enlarge a joining area as much as possible. Therefore, in
ところで、上記のようなエンジンでは、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結する際に、ヘッドボルトの軸力によって、圧接する手段が取られている。
このような締結手段は、特許文献1のように、フランジがシリンダブロックと同一の金属素材で一体に構成される場合、ヘッドボルトに過大な軸力を掛けなければならないうえに、狭持されるガスケットの構造を工夫しなければ、シリンダの端面とシリンダヘッドとの間のシール性を確保することが困難である、という問題を抱えている。
By the way, in the engine as described above, when the cylinder head is fastened to the cylinder block, means for press-contacting with the axial force of the head bolt is taken.
When the flange is integrally formed of the same metal material as that of the cylinder block as in
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、シリンダの端面とシリンダヘッドとの間のシール性を改善することができるエンジンの冷却構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an engine cooling structure capable of improving the sealing performance between the end face of the cylinder and the cylinder head.
前記の目的を達成するために、本発明に係るエンジンの冷却構造は、円筒状のシリンダを具備するシリンダブロックと、該シリンダの周囲に所定の間隔を空けて配置される外壁部材と、該シリンダの筒孔、および該シリンダと該外壁部材との間の空間を閉止しつつ、該外壁部材の一縁に面して配設されるシリンダヘッドと、該シリンダヘッドを該シリンダブロックに固定するヘッドボルトと、を備え、該シリンダと該外壁部材との間の空間が、冷却水が流通するブロック側冷却水通路に設定されたエンジンの冷却構造であって、前記外壁部材は、前記シリンダブロックとは別部品からなり、前記シリンダの周囲の少なくとも一部に面して配置され、前記シリンダヘッドに面する合わせ面を具備し、前記シリンダ、および該シリンダヘッドよりも弾性係数が小さくなるように構成され、前記ヘッドボルトは、該外壁部材を貫通しつつ、軸力によって該シリンダヘッドを該シリンダの端面、および該外壁部材の該合わせ面に締結することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an engine cooling structure according to the present invention includes a cylinder block having a cylindrical cylinder, an outer wall member disposed around the cylinder at a predetermined interval, and the cylinder. Cylinder head, and a cylinder head disposed facing one edge of the outer wall member while closing a space between the cylinder and the outer wall member, and a head for fixing the cylinder head to the cylinder block A cooling structure for an engine in which a space between the cylinder and the outer wall member is set in a block-side cooling water passage through which cooling water flows, and the outer wall member is connected to the cylinder block. Comprises a separate part, and is arranged to face at least a part of the periphery of the cylinder, and includes a mating surface facing the cylinder head. The cylinder and the cylinder head An elastic coefficient is configured to be small, and the head bolt fastens the cylinder head to the end surface of the cylinder and the mating surface of the outer wall member by an axial force while penetrating the outer wall member. To do.
このような構成によれば、外壁部材の弾性係数を、材質や形状を変えて、シリンダとシリンダヘッドよりも小さくすることによって、外壁部材がシリンダよりも撓み変形し易くする。これによって、ヘッドボルトによる締結力が、シリンダの端面とシリンダヘッドとの合わせ面へ効率的に掛かり、シリンダの端面とシリンダヘッドとの間のシール性が改善される。また、これによって、ヘッドガスケットの構成を簡素化することができるため、ヘッドガスケットのコスト削減を行うことができる。
外壁部材をシリンダと別体に構成することで、ブロック側冷却水通路の形状自由度が増すため、通路形状の適正化が図れる。これによって、ブロック側冷却水通路の容量の適正化と、シリンダ周りの温度の適正化を図ることができる。
According to such a configuration, by changing the material and shape of the elastic coefficient of the outer wall member to be smaller than that of the cylinder and the cylinder head, the outer wall member is more easily bent and deformed than the cylinder. As a result, the fastening force by the head bolt is efficiently applied to the mating surface between the cylinder end surface and the cylinder head, and the sealing performance between the cylinder end surface and the cylinder head is improved. Moreover, since the structure of a head gasket can be simplified by this, the cost reduction of a head gasket can be performed.
By configuring the outer wall member separately from the cylinder, the degree of freedom in the shape of the block-side cooling water passage is increased, so that the passage shape can be optimized. Accordingly, it is possible to optimize the capacity of the block-side cooling water passage and optimize the temperature around the cylinder.
また、前記エンジンの冷却構造は、前記シリンダ、および前記シリンダヘッドは金属材で構成され、前記外壁部材が該金属材よりもヤング率の低い樹脂材で構成されることが好ましい。 In the engine cooling structure, preferably, the cylinder and the cylinder head are made of a metal material, and the outer wall member is made of a resin material having a lower Young's modulus than the metal material.
このような構成によれば、外壁部材をシリンダを構成する金属材よりもヤング率の低い樹脂材によって構成することで、外壁部材の弾性係数をシリンダとシリンダヘッドよりも小さくすることができる。
また、金属材よりも樹脂材の方が比重が軽いため、外壁部材を樹脂化することで、シリンダブロックを軽量化することができる。
成形性に優れた樹脂材によって外壁部材を形成することで、ブロック側冷却水通路の形状の自由度をさらに増すことができ、流路形状のさらなる適正化を図ることができる。
According to such a structure, the elastic coefficient of an outer wall member can be made smaller than a cylinder and a cylinder head by comprising an outer wall member with the resin material whose Young's modulus is lower than the metal material which comprises a cylinder.
Further, since the specific gravity of the resin material is lighter than that of the metal material, the cylinder block can be reduced in weight by converting the outer wall member to resin.
By forming the outer wall member with a resin material excellent in moldability, the degree of freedom of the shape of the block-side cooling water passage can be further increased, and the flow channel shape can be further optimized.
また、前記エンジンの冷却構造は、前記外壁部材は、該外壁部材の前記合わせ面側の内周面から前記シリンダに向かって延設される庇部と、該庇部に、前記ブロック側冷却水通路と前記シリンダヘッド側の冷却水通路とを連通する連通口と、を備えることが好ましい。 In the engine cooling structure, the outer wall member includes a flange extending from the inner peripheral surface of the outer wall member on the mating surface side toward the cylinder, and the block-side cooling water in the flange. It is preferable to provide a communication port that communicates the passage and the cooling water passage on the cylinder head side.
このような構成によれば、庇部を備えることによって、樹脂製の外壁部材の剛性が高まり、外壁部材をシリンダブロックに組付ける際の変形が抑制される。これによって、設定した通りの形状のブロック側冷却水通路が形成されるため、軽量化を図りつつ、意図した冷却性能を得ることができる。
また、剛性が高まることによって、外壁部材の振動が抑制されるため、エンジンの低騒音化を図ることができる。
外壁部材を成形性に優れた樹脂材を用いて成型することで、連通口を適切な位置に、適切な形状で、適切な数を容易に設けることができる。
According to such a configuration, by providing the flange portion, the rigidity of the resin outer wall member is increased, and deformation when the outer wall member is assembled to the cylinder block is suppressed. As a result, the block-side cooling water passage having the shape as set is formed, so that the intended cooling performance can be obtained while reducing the weight.
Moreover, since the vibration of the outer wall member is suppressed due to the increased rigidity, the noise of the engine can be reduced.
By molding the outer wall member using a resin material having excellent moldability, it is possible to easily provide an appropriate number of communication ports in appropriate positions and in appropriate shapes.
また、前記エンジンの冷却構造は、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間にヘッドガスケットを備え、該ヘッドガスケットは、前記シリンダの前記端面と、該シリンダヘッドとの間に狭持されるガスケット本体と、該ガスケット本体の外周に、該シリンダの該端面の周縁に係止可能に形成される固定爪と、を具備することが好ましい。 The cooling structure of the engine includes a head gasket between the cylinder block and the cylinder head, and the head gasket is sandwiched between the end face of the cylinder and the cylinder head. And a fixing claw formed on the outer periphery of the gasket body so as to be engageable with the periphery of the end surface of the cylinder.
このような構成によれば、固定爪が、シリンダのシリンダヘッドとの合わせ面の周縁に係止することによって、シリンダヘッドとの合わせ面付近の冷却水の流れの乱れを大きくすることができるため、シリンダヘッド付近の冷却効率を向上することができる。
また、固定爪をシリンダのシリンダ側ヘッド合わせ面周縁に係止することで、ヘッドガスケットの位置決めを行う構成とすることによって、ヘッドガスケットの位置決めを簡便、且つ確実に行うことができる。これによって、ヘッドガスケットを、シリンダ側のガスケットと、外壁部材側のガスケットとに分割することが可能になるため、ヘッド側のガスケットと外壁部材側のガスケットのそれぞれの条件に適した素材、形状、および構成を採用することができ、シール性の向上とコスト削減を行うことができる。
According to such a configuration, since the fixing claw is engaged with the peripheral edge of the mating surface with the cylinder head of the cylinder, the disturbance of the flow of cooling water near the mating surface with the cylinder head can be increased. The cooling efficiency in the vicinity of the cylinder head can be improved.
Further, by positioning the head gasket by locking the fixing claw to the cylinder side head mating surface periphery of the cylinder, the head gasket can be positioned easily and reliably. As a result, the head gasket can be divided into a gasket on the cylinder side and a gasket on the outer wall member side. Therefore, a material, shape, and shape suitable for the conditions of the gasket on the head side and the gasket on the outer wall member side, And a structure can be employ | adopted and a sealing performance can be improved and cost reduction can be performed.
また、前記エンジンの冷却構造は、前記外壁部材の内周面に、対向する前記シリンダに向かって突設されつつ、前記シリンダの周方向に延びる偏向リブを備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the cooling structure of the engine includes a deflection rib provided on the inner peripheral surface of the outer wall member so as to protrude toward the opposing cylinder and extending in the circumferential direction of the cylinder.
このような構成によれば、外壁部材の内周面に偏向リブを備えることによって、冷却水の流れを所望する方向に変えることができるとともに、外壁部材の剛性を高め、組み立て時、およびエンジン運転時の変形を抑制することができる。 According to such a configuration, by providing the deflection ribs on the inner peripheral surface of the outer wall member, the flow of the cooling water can be changed to a desired direction, and the rigidity of the outer wall member is increased, during assembly and during engine operation. Time deformation can be suppressed.
本発明によれば、シリンダの端面とシリンダヘッドとの間のシール性を改善することができるエンジンの冷却構造を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the engine cooling structure which can improve the sealing performance between the end surface of a cylinder and a cylinder head can be provided.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. The same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1〜4に示すように、本実施形態のエンジンの冷却構造1は、円柱状の筒孔11aを有するシリンダ11と、シリンダ11の基端側を支持しつつ、シリンダ11と一体に形成されるクランクケース12と、シリンダ11とは別部材で構成され、シリンダ11の周囲に所定の間隔を空けて配置される外壁部材20と、を備えたシリンダブロック10と、シリンダ11の筒孔11aを閉止する位置に配設されつつ、シリンダブロック10に圧接保持されるシリンダヘッド30と、シリンダブロック10とシリンダヘッド30との間に狭持されるヘッドガスケット40と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
シリンダ11と外壁部材20との間の空間が、冷却水が流通するブロック側冷却水通路10Wに設定されている。
シリンダヘッド30は、アルミニウム合金を型に鋳込むことで成型され、内部には、冷却水が流通するヘッド側冷却水通路30Wが設けられている。
なお、ブロック側冷却水通路10Wとヘッド側冷却水通路30Wとで、ウォータージャケットが構成されている。そして、ラジエータ(図示せず)で冷却された冷却水が、ポンプ(図示せず)によって、冷却水経路(図示せず)を通じて、ブロック側冷却水通路10Wに供給される。
A space between the
The
The block-side
シリンダ11は、図1に示すように、鋳鉄などの金属製の円筒部材で構成されている。本実施形態では、同一寸法の4本のシリンダ 11が、シリンダブロック10をアルミニウム合金で成型する際に、一列に鋳込まれ、直列4気筒エンジンのシリンダブロック10を構成している。そして、シリンダ11の筒孔11a内には、ピストン(図示せず)が筒軸方向Zに往復動可能に配設される。
クランクケース12は、図1におけるシリンダ11の下方に位置し、クランクシャフト(図示せず)を軸支する。なお、クランクシャフトは、具備するクランク部に配設されるコンロッド(図示せず)を介して、前述のピストンが連結される。そして、クランクシャフトが軸周りに回転することで、ピストンが往復動する。
また、クランクケース12は、シリンダ11とクランクケース12の継目部分にあたる部位に、外壁支持部13を備えている。
外壁支持部13は、シリンダ11の基部側外周部分から外側へ張り出した段部によって構成されている。外壁支持部13は、シール部材45を介して、外壁部材20の外壁側ケース合わせ面20bと密接しつつ、外壁部材20を支持する。
As shown in FIG. 1, the
The
In addition, the
The outer
外壁部材20は、図1〜図4に示すように、シリンダブロック10とは別部品からなり、4本のシリンダ11の周囲を取り囲む枠状の部材で、シリンダ11の筒軸方向Zにおいて、シリンダブロック10の外壁支持部13とシリンダヘッド30との間に配置される。また、外壁部材20は、シリンダ11よりも弾性係数が小さく、撓み変形が容易な樹脂材によって成型されている。なお、本実施形態では、外壁部材20の筒軸方向Zに沿った寸法L20は、シリンダヘッド30に面するシリンダ11の端面としてのシリンダ側合わせ面11bから外壁支持部13までの寸法L11と同一寸法に設定されている。なお、外壁部材を金属製とした場合、シリンダヘッド30の撓み変形分とシール部材45が狭持される分を考慮して、寸法L20を寸法L11よりも僅かに短く設定してもよい。
外壁部材20は、シリンダ11の外周面に面して配置される湾曲壁部21と、シリンダ11同士が連結する連結部11cに面して配置されるくびれ壁部22とが交互に連続し、中空の筒形状に形成されている。
外壁部材20は、シリンダヘッド30に面する合わせ面としての外壁側ヘッド合わせ面20a側に、庇部23を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
In the
The
湾曲壁部21は、図1〜図3に示すように、シリンダ11の外周面との間隔が所定の寸法となるように、内周面が円弧状に湾曲している。なお、本実施形態の湾曲壁部21の内周面は、円弧状に湾曲する平滑面で構成されており、リブや突起等の凹凸を備えていない。
くびれ壁部22は、図1,図4に示すように、連結部11cの外形形状に倣って、内側に突出することで、平面視において内面がくびれている。くびれ壁部22には、シリンダ11の筒軸方向Zに沿って、シリンダヘッド30に面した外壁側ヘッド合わせ面20aと、クランクケース12に面した外壁側ケース合わせ面20bとを貫通する筒孔からなるボルト挿通孔24が開口している。
ボルト挿通孔24は、図4に示すように、円筒形状を有する金属製のカラー25が嵌入されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
As shown in FIGS. 1 and 4, the constricted
As shown in FIG. 4, the
庇部23は、図1〜図4に示すように、外壁部材20(湾曲壁部21とくびれ壁部22の内周面)の外壁側ヘッド合わせ面20a側の端部から、対向するシリンダ11の外周面に向かって延設されている。そして庇部23の先端は、シリンダ11の外周面に達し、外壁部材20の外壁側ヘッド合わせ面20a側を断面略L字形状に形成するとともに、ブロック側冷却水通路10Wを閉止する。
また、庇部23は、その先端縁部に切り欠いた凹部からなる連通口26を備えている。
連通口26は、図2,図4に示すように、シリンダ11の外周面とともに貫通孔を構成し、ブロック側冷却水通路10Wとヘッド側冷却水通路30Wとを連通する。
カラー25は、図4に示すように、シリンダヘッド30の撓み変形分とシール部材45が狭持される分を考慮して、その軸方向に沿った寸法L25が、外壁部材20の筒軸方向Zに沿った寸法L20よりも僅かに短く設定されている。
また、カラー25の筒孔には、ヘッドボルト50が挿通される。
ヘッドボルト50は、シリンダヘッド30、外壁部材20を貫通しつつ、シリンダブロック10の雌ネジ穴13aに螺合することで、軸力を発生し、シリンダヘッド30を外壁部材20に圧接しつつ、外壁部材20をシリンダブロック10に圧接するとともに、シリンダヘッド30をシリンダ11に圧接している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
Moreover, the
As shown in FIGS. 2 and 4, the
As shown in FIG. 4, the
A
The
外壁側ヘッド合わせ面20aは、シリンダヘッド30との間にシール部材45(Oリング、液状ガスケット等)を介在することで、水密性を発揮する。
また、外壁側ケース合わせ面20bは、外壁支持部13との間にシール部材45を介在することで、水密性を発揮する。なお、本実施形態では、シール部材45として、図2〜図4に示すように、Oリング46を採用している。
Oリング46は、シール部材45として、外壁支持部13と外壁部材20との間、および外壁部材20とシリンダヘッド30との間に設置される。また、Oリング46は、ボルト挿通孔24の周囲を囲む円環部46aと、湾曲壁部21に倣って湾曲しつつ、各円環部46aを繋ぐ筋状の連結部46bとで構成されている。そして、Oリング46は、弾力性を有する所謂ゴム材で成型され、その断面形状は、円環部46a、連結部46bともに同一半径の円形を備えている。Oリング46は、ヘッドボルト50の軸力によって、それぞれの部材の間で潰されつつ、密着することで、水密性を発揮する。なお、本実施形態ではシール部材45としてOリング46を採用しているが、Oリング46の代わりに、液状ガスケットを用いて各部材間の隙間をシールする構成としても良い。
The outer wall side
Further, the outer wall side
The O-
ヘッドガスケット40は、図1〜図4に示すように、シリンダ11のシリンダ側合わせ面11bとシリンダヘッド30との間に配置される。
また、ヘッドガスケット40は、ガスケット本体41と、固定爪42とを備えている。
ガスケット本体41は、図1,図2に示すように、平面視において、シリンダ11のシリンダ側合わせ面11bと重なるように、シリンダ11と同一径の円環41aが、一列に4つ並んでいる。ガスケット本体41は、積層した金属製の薄板によって構成され、ヘッドボルト50の軸力によって、シリンダ側合わせ面11bとシリンダヘッド30の間で潰されつつ、密着することで、気密性を発揮する。
固定爪42は、図1〜図3に示すように、一列に並ぶ円環41aの列方向の両端縁と、各円環41aの中心を通り、円環41aの列方向に直交する外周縁との、計10カ所に設けられている。また、固定爪42は、円環41aの各部位からシリンダ11の筒軸方向Zに沿って延設されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
The
As shown in FIGS. 1 and 2, the gasket
As shown in FIGS. 1 to 3, the fixing
次に、図1〜図4を参照して、本実施形態のエンジンの冷却構造の組み立て手順を説明する。
まず、シリンダブロック10の外壁支持部13上の所定の位置に、シール部材45としてのOリング46を配置する。
次に、外壁部材20の枠内にシリンダ11を配置しつつ、外壁部材20をOリング46が配置された外壁支持部13上に重ねる。
次に、ヘッドガスケット40をシリンダ11のシリンダ側合わせ面11b上に配置する。なお、ヘッドガスケット40を配置する際に、ガスケット本体41をシリンダ側合わせ面11bに重ね、各固定爪42を対応する連通口26に挿入しつつ、シリンダ11の外周面に係止させて、ヘッドガスケット40の位置決めを行う。
次に、外壁部材20の外壁側ヘッド合わせ面20a上の所定の位置に、シール部材45としてのOリング46を配置し、シリンダ11上のヘッドガスケット40と、外壁側ヘッド合わせ面20aとの上に、シリンダヘッド30を重ねる。
次に、シリンダヘッド30に開口するヘッド側ボルト孔31と、カラー25の筒孔25aとを貫通しつつ、外壁支持部13に開口する雌ネジ穴13aにヘッドボルト50を螺着させ、ヘッドボルト50の軸力によって、外壁部材20とシリンダヘッド30とをシリンダブロック10に締結する。
ヘッドボルト50を螺着する際に、ヘッドボルト50の軸力によって、シリンダヘッド30のヘッド側ボルト孔31付近が、外壁部材20側へ僅かに撓んでしまう。ところが、外壁部材20は、樹脂材で構成されており、アルミニウム合金製のシリンダヘッド30、および鋳鉄製のシリンダ11よりも筒軸方向の弾性係数が小さく、容易に撓み変形するため、ヘッド側ボルト孔31付近の撓み量に合わせて、外壁部材20が弾性変形する。これによって、ヘッドガスケット40に必要な圧接力を掛けることができるため、ヘッドボルト50に過大な軸力を掛けることなく、ヘッドガスケット40が十分なシール性を発揮することができる。
また、ヘッドボルト50に掛かる軸力が低減されることから、ヘッドボルト50を呼び径のより小さな物へ変更して、軽量化を図ることができる。
Next, with reference to FIGS. 1-4, the assembly procedure of the cooling structure of the engine of this embodiment is demonstrated.
First, an O-
Next, the
Next, the
Next, an O-
Next, the
When the
In addition, since the axial force applied to the
次に、本実施形態に係るエンジン1の冷却構造の作用効果について説明する。
外壁部材20の弾性係数を、シリンダ11とシリンダヘッド30よりも小さくすることで、外壁部材20がシリンダ11よりも撓み変形し易くなる。これによって、シリンダヘッド30による締結力が、シリンダ11のシリンダヘッド30に面する合わせ面としてのシリンダ側合わせ面11bへ効率的に掛かり、シリンダ11とシリンダヘッド30との間のシール性が改善される。また、これによって、ヘッドガスケット40の構成を簡素化することができるため、ヘッドガスケット40のコスト削減を行うことができる。
外壁部材20をシリンダ11と別体に構成することで、ブロック側冷却水通路10Wの形状の自由度が増すため、通路形状の適正化が図れる。これによって、ブロック側冷却水通路10Wの容量の適正化と、シリンダ周りの温度の適正化を図ることができる。
Next, the effect of the cooling structure of the
By making the elastic coefficient of the
By configuring the
外壁部材20をシリンダ11を構成する金属材よりもヤング率の低い樹脂材によって構成することで、外壁部材20の弾性係数をシリンダ11とシリンダヘッド30よりも小さくすることができる。
また、外壁部材20を樹脂化することで、金属材よりも樹脂材の方が比重が軽いため、シリンダブロック10を軽量化ができる。
成形性に優れた樹脂材によって外壁部材20を形成することで、ブロック側冷却水通路10Wの形状の自由度をさらに増すことができ、流路形状のさらなる適正化を図ることができる。
従来の鋳造によってブロック側冷却水通路を形成する成型方法では、成型後に、製品からブロック側冷却水通路を形成する金型を外すために、シリンダ側と外壁部材側の両方に、抜き勾配を設定する必要があった。このため、形成されるブロック側冷却水通路の幅が拡がり、容量が要求よりも大きくなってしまう傾向にあった。
これに対して、本実施例のように、外壁部材をシリンダブロックとは別体で、樹脂化することで、成形性の自由度が増すことに加えて、ブロック側冷却水通路を構成する外壁部材の内周面を、抜き勾配を考慮せずに形成することができるため、ブロック側冷却水通路をより適した容量に設定することができる。これによって、余計な冷却水を削減できることから、暖機性能を向上できるとともに、エンジン全体の軽量化が図れる。
さらに、外壁部材20を樹脂化することで、従来のヘッドガスケットにおける外壁部材20の外壁側ヘッド合わせ面20aとシリンダヘッド30との間の部位(本実施形態におけるシール部材45)を廃止することが可能になり、シリンダ11のシリンダ側合わせ面11bとシリンダヘッド30との間の部位のみとすることができる。つまり、本実施形態では、シール部材45として、Oリング46を採用しているが、樹脂材の種類と、外壁側ヘッド合わせ面の形状によっては、このOリングを廃止することが可能である。これによって、ヘッドガスケット40の構成を単純化することができ、コスト削減ができる。
By configuring the
Moreover, since the specific gravity of the resin material is lighter than the metal material by making the
By forming the
In the molding method that forms the block-side cooling water passage by conventional casting, a draft angle is set on both the cylinder side and the outer wall member side in order to remove the mold that forms the block-side cooling water passage from the product after molding. There was a need to do. For this reason, the width of the formed block-side cooling water passage is widened, and the capacity tends to be larger than required.
On the other hand, as in this embodiment, the outer wall member is separated from the cylinder block and is made of resin, so that the degree of freedom in formability is increased and the outer wall constituting the block-side cooling water passage Since the inner peripheral surface of the member can be formed without considering the draft, the block-side cooling water passage can be set to a more suitable capacity. As a result, unnecessary cooling water can be reduced, so that the warm-up performance can be improved and the weight of the entire engine can be reduced.
Furthermore, by using the
庇部23を備えることによって、樹脂製の外壁部材20の剛性が高まり、外壁部材20をシリンダブロック10に組付ける際の変形が抑制される。これによって、設定した通りの形状のブロック側冷却水通路10Wが形成されるため、軽量化を図りつつ、意図した冷却性能を得ることができる。
また、外壁部材20の剛性が高まることによって、湾曲壁部21の振動が抑制され、エンジン運転中の騒音を低減することができる。
庇部23を備えることによって、シリンダブロック10が所謂クローズドデッキ化される。これによって、シリンダブロック10の剛性を高めることができる。
外壁部材20を成形性に優れた樹脂材を用いて成型することで、連通口26を適切な位置に、適切な形状で、適切な数を容易に設けることができる。
By providing the
Further, since the rigidity of the
By providing the
By molding the
固定爪42が、シリンダ11のシリンダ側合わせ面11bの周縁に係止することによって、シリンダ側合わせ面11b付近の冷却水の流れの乱れを大きくすることができる。これによって、シリンダヘッド30付近の冷却効率を向上することができる。
固定爪42をシリンダ11のシリンダ側合わせ面11b周縁に係止することで、ヘッドガスケット40の位置決めを行う構成とすることによって、ヘッドガスケット40の位置決めを簡便、且つ確実に行うことができる。これによって、従来のヘッドガスケットを、シリンダ11側のガスケット(本実施形態におけるヘッドガスケット40)と、外壁部材20側のガスケット(本実施形態におけるシール部材45)とに分割することが可能になり、シリンダ11側のガスケットと外壁部材20側のガスケットのそれぞれの条件に適した素材、形状、および構成を採用できるため、シール性の向上とコスト削減を行うことができる。
When the fixing
By positioning the
なお、本実施形態では、アルミニウム合金よりもヤング率の低い樹脂材で外壁部材20を成型することによって、シリンダ11よりも外壁部材20の弾性係数を小さくし、筒軸方向Zに撓み変形し易くしているが、外壁部材20をシリンダブロック10と同様のアルミニウム合金を用いつつ、筒軸方向Zに撓み変形し易い形状に成型することで、外壁部材20の弾性係数を小さくする構成としても良い。このような構成とすることで、樹脂製の場合よりも外壁部材20の剛性を高めることができ、振動に起因する騒音の発生を抑制することができる。
また、図3,図4に示すように、本実施形態では、シリンダ11と外壁部材20との間隔が、図中の上下部と中央部とで異なる寸法となっているが、このような形態に限らない。たとえば、図中の上下でシリンダ11と外壁部材20との間隔が同じ寸法になるように、湾曲壁部21とくびれ壁部22の内面形状を設定しても良い。
また、設定する固定爪42の数、間隔や位置、および爪の長さ等は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、シリンダ11の径等に応じて適宜設定されるものである。
また、本実施形態では、直列4気筒エンジンの場合について説明したが、このような形態に限らない。たとえば、シリンダが1本の単気筒エンジンや、2つのシリンダ列がV字状に配置されるV型エンジンなどにも適用が可能である。つまり、シリンダの周囲にブロック側冷却水通路を備え、ヘッドボルトによってシリンダヘッドがシリンダブロックに締結される、所謂水冷エンジンの形態であれば、適用することができる。
In the present embodiment, the
As shown in FIGS. 3 and 4, in this embodiment, the distance between the
Further, the number, interval and position of the fixed
Moreover, although this embodiment demonstrated the case of the inline 4 cylinder engine, it is not restricted to such a form. For example, the present invention can be applied to a single-cylinder engine having one cylinder or a V-type engine in which two cylinder rows are arranged in a V shape. That is, the present invention can be applied to a so-called water-cooled engine in which a block-side cooling water passage is provided around the cylinder and the cylinder head is fastened to the cylinder block by the head bolt.
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。上記第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態と第1実施形態とで、大きく異なる構成は、外壁部材20Aの構成で、図5,図6に示すように、庇部23を備えていない。
なお、シリンダ11の外周面に面して配置される湾曲壁部21と、シリンダ11同士が連結する連結部11cに面して配置されるくびれ壁部22とが交互に連続し、中空の筒形状に形成されている点、およびくびれ壁部22に筒孔からなるボルト挿通孔24が開口し、ボルト挿通孔24には、円筒形状を有する金属製のカラー25が嵌入されている点は、第1実施形態と同様である。
つまり、本実施形態のシリンダブロック10Aは、庇部23を備えないことによって、所謂オープンデッキ化される。そして、オープンデッキ化されることによって、ブロック側冷却水通路10Wにおけるシリンダヘッド30に面した領域にも冷却水が循環するとともに、固定爪42が連通口26に隠れずに露出することで、シリンダ側合わせ面11b付近の冷却水の流れの乱れをさらに大きくすることができる。これによって、シリンダヘッド30付近の冷却効率がさらに向上し、ノッキングやオーバーヒートの発生を抑制することができる。
なお、本実施形態では、外壁側ヘッド合わせ面20aの幅が狭いため、シール部材45にOリングではなく、液状ガスケット(図示せず)を用いている。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Constituent elements similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
A greatly different configuration between the present embodiment and the first embodiment is the configuration of the
In addition, the
That is, the
In this embodiment, since the width of the outer wall side
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。上記第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態と第1実施形態とで、大きく異なる構成は、外壁部材20Bの構成で、図7〜図9に示すように、外壁部材20Bの内周面に、対向するシリンダ11に向かって突設される偏向リブ27を備えている。これは、エンジン運転中のシリンダ11には、その筒軸方向と列方向とのそれぞれに温度分布があるため、冷却水によって、温度分布を補正して、シリンダ11の各部を目標とする温度に近付けるために、偏向リブ27が配置される。
つまり、シリンダ11は、その筒軸方向について、ケース側の温度が、ヘッド側よりも低く、列方向について、両端側の温度が、中央側、および連結部11cよりも低い。さらに、冷却水をブロック側冷却水通路10Wに供給するための供給部(図示せず)、および冷却水をブロック側冷却水通路10Wから排出するための排出部(図示せず)が外壁部材20Bのどこに配置されるかによっても、温度分布が変化する。
これらの点を考慮し、各部に配置される偏向リブ27の形状が選択される。偏向リブ27は、図9〜図20に示すように、様々な形態を取ることができ、偏向リブ27の形状や高さを変えることによって、冷却水の流れの向きや流速を変え、シリンダ11各部の冷やし方に変化を加える。
なお、図9〜図20に示す態様では、説明のために、冷却水が図の右側から左側へ向かって流れるものとする。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Constituent elements similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
The configuration that differs greatly between the present embodiment and the first embodiment is the configuration of the
That is, the
Considering these points, the shape of the
In addition, in the aspect shown in FIGS. 9-20, a cooling water shall flow toward the left side from the right side of a figure for description.
たとえば、図7〜9に示す第3実施形態では、連結部11cの上部に向けて冷却水を流すことを意図している。また、図8に示すように、上方の偏向リブ271はシリンダ11の外周面に当接するように寸法が設定されている。これによって、ブロック側冷却水通路10W上部の流れが制限され、冷却水の流れが確実に上方へ向かう。
図10に示す第1の別態様における偏向リブ27aでは、第3実施形態とは逆に、連結部11cの下部に向けて冷却水を流すことを意図している。
図11に示す第2の別態様における偏向リブ27bでは、湾曲壁部21の冷却水を水平方向に沿って上下に平均的に流しつつ、連結部11cの上部に向けて冷却水を流すことを意図している。
図12に示す第3の別態様における偏向リブ27cでは、湾曲壁部21の冷却水を水平方向に沿って上下に平均的に流しつつ、連結部11cの下部に向けて冷却水を流すことを意図している。
For example, in 3rd Embodiment shown in FIGS. 7-9, it aims at flowing cooling water toward the upper part of the
In the
In the deflecting
In the
図13に示す第4の別態様における偏向リブ27dでは、連結部11c上方の冷却水を湾曲壁部21で、水平方向に沿って上下に平均的に流すことを意図している。
図14に示す第5の別態様における偏向リブ27eでは、連結部11c下方の冷却水を湾曲壁部21で、水平方向に沿って上下に平均的に流すことを意図している。
図15に示す第6の別態様における偏向リブ27fでは、連結部11cの上部に向けつつ、冷却水の流速を上げることを意図している。
図16に示す第7の別態様における偏向リブ27gでは、連結部11cの上部に向けつつ、冷却水の流速を下げることを意図している。
In the
In the
In the
In the
図17に示す第8の別態様における偏向リブ27hでは、冷却水の流れを偏向リブ27hにぶつけて湾曲壁部21の流れを乱すことを意図している。
図18に示す第9の別態様における偏向リブ27iでは、冷却水の流れを偏向リブ27iの後端で剥離して連結部11cの流れを乱すことを意図している。
図19に示す第10の別態様における偏向リブ27jでは、湾曲壁部21中央の上方と下方とで流速に差を付け、上方の流速を下方よりも上げることを意図している。また、半円状の偏向リブ27jの先端をシリンダ11の外周面に当接させ、当接したシリンダ11の部位を冷却しない構成としてもよい。
図20に示す第11の別態様における偏向リブ27kでは、外壁部材20の補強を意図しており、湾曲壁部21の外周面側にX字形状の偏向リブ27kが形成されている。なお、X字形状の偏向リブ27kは、隣接するカラー25の各端部に向かって延設されている。
In the
In the
In the
The
このように、外壁部材20の内周面に偏向リブ27、27a〜27kを備えることによって、冷却水の流れを所望する方向に変えることができるとともに、外壁部材20の剛性を高め、組み立て時、およびエンジン運転時の変形を抑制することができる。
また、偏向リブの突き当て方や、選択する樹脂材料によって、特定の周波数域における振動や騒音の発生を抑制することができる。
Thus, by providing the
Moreover, generation | occurrence | production of the vibration and noise in a specific frequency range can be suppressed with the method of abutment of a deflection rib, and the resin material to select.
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。上記第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態と第1実施形態とで、大きく異なる構成は、外壁部材20Cの構成で、図21に示すように、複数に分割されている。つまり、本実施形態の外壁部材20Cは、一列に並ぶシリンダ11の列方向に面した2つの波板形状の部材によって構成されている。また、第1実施形態の外壁部材20における両端に位置する湾曲壁部21の半円部分は、本実施形態ではクランクケース12と一体に形成されている。
なお、本実施形態では、外壁部材20Cが波板形状の部材で構成されているため、外壁部材20Cには、外壁側ヘッド合わせ面20aと外壁側ケース合わせ面20bの他に、筒軸方向Zに沿った合わせ面20cが形成されている。これによって、シール部材45にOリングが使えないため、液状ガスケット(図示せず)を採用している。
このように、外壁部材20Cを波板状の部材で構成することによって、外壁部材20Cをさらに容易に成型することができる。これによって、たとえば上記第3実施形態のように、内周面に偏向リブ27を配置するような場合にも、複雑な金型を用いることなく、外壁部材20Cを成型することができる。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Constituent elements similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
A greatly different configuration between the present embodiment and the first embodiment is the configuration of the
In the present embodiment, since the
Thus, the
1 エンジンの冷却構造
10 シリンダブロック
10W ブロック側冷却水通路
11 シリンダ
11a 筒孔
11b 端面(シリンダ側合わせ面)
20,20A〜20C 外壁部材
20a 合わせ面(外壁側ヘッド合わせ面)
23 庇部
26 連通口
27,27a〜27k 偏向リブ
30 シリンダヘッド
30W ヘッド側冷却水通路
40 ヘッドガスケット
41 ガスケット本体
42 固定爪
DESCRIPTION OF
20, 20A-20C
23
Claims (5)
該シリンダの周囲に所定の間隔を空けて配置される外壁部材と、
該シリンダの筒孔、および該シリンダと該外壁部材との間の空間を閉止しつつ、該外壁部材の一縁に面して配設されるシリンダヘッドと、
該シリンダヘッドを該シリンダブロックに固定するヘッドボルトと、
を備え、
該シリンダと該外壁部材との間の空間が、冷却水が流通するブロック側冷却水通路に設定されたエンジンの冷却構造であって、
前記外壁部材は、
前記シリンダブロックとは別部品からなり、
前記シリンダの周囲の少なくとも一部に面して配置され、
前記シリンダヘッドに面する合わせ面を具備し、
前記シリンダ、および該シリンダヘッドよりも弾性係数が小さくなるように構成され、
前記ヘッドボルトは、
該外壁部材を貫通しつつ、
軸力によって該シリンダヘッドを該シリンダの端面、および該外壁部材の該合わせ面に締結することを特徴とするエンジンの冷却構造。 A cylinder block comprising a cylindrical cylinder;
An outer wall member disposed around the cylinder at a predetermined interval;
A cylinder head disposed to face one edge of the outer wall member while closing a cylinder hole of the cylinder and a space between the cylinder and the outer wall member;
A head bolt for fixing the cylinder head to the cylinder block;
With
The space between the cylinder and the outer wall member is an engine cooling structure set in a block-side cooling water passage through which cooling water flows,
The outer wall member is
The cylinder block is a separate part,
Arranged facing at least part of the circumference of the cylinder,
Comprising a mating surface facing the cylinder head;
The cylinder and the cylinder head are configured to have a smaller elastic coefficient,
The head bolt is
While passing through the outer wall member,
A cooling structure for an engine, wherein the cylinder head is fastened to an end face of the cylinder and the mating face of the outer wall member by an axial force.
前記外壁部材が該金属材よりもヤング率の低い樹脂材で構成されることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの冷却構造。 The cylinder and the cylinder head are made of a metal material,
The engine cooling structure according to claim 1, wherein the outer wall member is made of a resin material having a Young's modulus lower than that of the metal material.
該外壁部材の前記合わせ面側の内周面から前記シリンダに向かって延設される庇部と、
該庇部に、前記ブロック側冷却水通路と前記シリンダヘッド側の冷却水通路とを連通する連通口と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの冷却構造。 The outer wall member is
A flange extending toward the cylinder from the inner peripheral surface of the outer wall member on the mating surface side;
A communication port that communicates the block side cooling water passage and the cylinder head side cooling water passage to the flange,
The engine cooling structure according to claim 2, further comprising:
該ヘッドガスケットは、
前記シリンダの前記端面と、該シリンダヘッドとの間に狭持されるガスケット本体と、
該ガスケット本体の外周に、該シリンダの該端面の周縁に係止可能に形成される固定爪と、
を具備することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のエンジンの冷却構造。 A head gasket is provided between the cylinder block and the cylinder head,
The head gasket is
A gasket body sandwiched between the end face of the cylinder and the cylinder head;
A fixing claw formed on the outer periphery of the gasket main body so as to be able to be locked to the peripheral edge of the end surface of the cylinder;
The engine cooling structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the engine cooling structure is provided.
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JP2015245761A JP2017110576A (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Engine cooling structure |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020149183A1 (en) * | 2019-01-17 | 2020-07-23 | 住友ベークライト株式会社 | Engine block, resin block, and method for manufacturing engine block |
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2015
- 2015-12-17 JP JP2015245761A patent/JP2017110576A/en active Pending
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