JP2018062929A - スペーサ - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水への抵抗を抑制しつつ、冷却水をシリンダヘッドに誘導することが可能なスペーサを提供することを課題とする。
【解決手段】シリンダヘッドが取り付けられるシリンダブロックの、シリンダボアの周囲に設けられたウォータジャケットに配置されるスペーサであって、前記シリンダボア側の面に設けられ、前記ウォータジャケット内の冷却水の上流側から下流側にかけて前記シリンダヘッド側に向けて傾斜した第１ガイドと、前記シリンダボア側の面であって前記第１ガイドよりも前記シリンダヘッド側に設けられ、前記冷却水の上流側から下流側にかけて前記シリンダヘッド側に向けて傾斜し、前記第１ガイドと離間した第２ガイドと、を具備し、前記第１ガイドは、前記シリンダヘッドへの前記冷却水の導入口より上流側に位置し、前記第２ガイドは前記導入口より下流側に位置するスペーサ。
【選択図】図２

Description

本発明はスペーサに関する。

内燃機関の冷却のため、シリンダブロックには冷却水の流通するウォータジャケットが設けられている。ウォータジャケット内にはスペーサを配置し、冷却水の流通方向および流量などを調節する（例えば特許文献１）。

特開２００８−２５４７４号公報

内燃機関のうち特に高温になるのは、シリンダブロックの上部に配置されるシリンダヘッドである。このため、冷却水によりシリンダヘッドを冷却することが重要である。しかし冷却水への抵抗を抑制しつつ、冷却水をシリンダヘッドまで誘導することは困難であった。

そこで、冷却水への抵抗を抑制しつつ、冷却水をシリンダヘッドに誘導することが可能なスペーサを提供することを目的とする。

上記目的は、シリンダヘッドが取り付けられるシリンダブロックの、シリンダボアの周囲に設けられたウォータジャケットに配置されるスペーサであって、前記シリンダボア側の面に設けられ、前記ウォータジャケット内の冷却水の上流側から下流側にかけて前記シリンダヘッド側に向けて傾斜した第１ガイドと、前記シリンダボア側の面であって前記第１ガイドよりも前記シリンダヘッド側に設けられ、前記冷却水の上流側から下流側にかけて前記シリンダヘッド側に向けて傾斜し、前記第１ガイドと離間した第２ガイドと、を具備し、前記第１ガイドは、前記シリンダヘッドへの前記冷却水の導入口より上流側に位置し、前記第２ガイドは前記導入口より下流側に位置するスペーサによって達成できる。

冷却水への抵抗を抑制しつつ、冷却水をシリンダヘッドに誘導することが可能なスペーサを提供できる。

図１は内燃機関の冷却構造を例示する斜視図である。 図２（ａ）はスペーサを拡大した斜視図である。図２（ｂ）はスペーサを拡大した断面図である。

以下、図面を参照して本実施例の内燃機関１００について説明する。図１は内燃機関１００を例示する斜視図である。内燃機関１００は例えば自動車に搭載される４気筒エンジンである。

図１に示すように、内燃機関１００は、シリンダヘッド１０、シリンダブロック１１、ガスケット２０、およびスペーサ３０を備える。Ｚ方向において、下から順に、シリンダブロック１１、ガスケット２０およびシリンダヘッド１０が重なり、固定される。後述するように、スペーサ３０はウォータジャケットスペーサであり、シリンダブロック１１のウォータジャケット１６に挿入される。

シリンダヘッド１０は例えばアルミニウム合金などの金属で形成されており、シリンダブロック１１に取り付けられる。シリンダヘッド１０は不図示の吸気ポート、排気ポートおよびウォータジャケットなどを有する。

シリンダブロック１１は例えばアルミニウム合金によりダイカスト成形されている。シリンダブロック１１は、シリンダボア１２、ボルト穴１４およびウォータジャケット１６を備える。４つのシリンダボア１２はＸ方向に配列されている。ウォータジャケット１６は４つのシリンダボア１２を囲む溝状の流路である。冷却水は不図示の導入口からウォータジャケット１６内に導入される。シリンダボア１２の±Ｙ側それぞれにボルト穴１４が設けられている。ボルト穴１４が設けられている部分では、ウォータジャケット１６は湾曲している。

ガスケット２０はシリンダヘッド１０とシリンダブロック１１との間に介在する部材であり、例えば金属などで形成されている。ガスケット２０は複数の孔２２、複数のボルト穴２４および複数の導入口２６を有する。孔２２はシリンダブロック１１のシリンダボア１２に対応する位置に設けられている。Ｘ方向に沿って、ボルト穴２４および導入口２６は交互に並んでいる。また孔２２の±Ｙ側にボルト穴２４および導入口２６が設けられている。ボルト穴２４は、シリンダブロック１１のボルト穴１４に対応する位置に設けられている。ボルト穴１４および２４にボルトを挿入することで、シリンダヘッド１０、シリンダブロック１１およびガスケット２０を互いに固定する。導入口２６は、シリンダブロック１１のウォータジャケット１６とシリンダヘッド１０のウォータジャケットとを連通する貫通孔であり、後述するように冷却水が流通する。

スペーサ３０はシリンダブロック１１のウォータジャケット１６に配置される部材であり、例えば樹脂などにより形成されている。スペーサ３０のうち、外周面を面３１、内周面（シリンダボア１２と対向する面）を面３２とする。面３２とシリンダボア１２との間に冷却水が流通することで内燃機関が冷却される。スペーサ３０は、シリンダブロック１１のボルト穴１４に対応する位置に湾曲部３６を有する。面３２には、複数のスロープ３３（第１ガイド）および複数の突起３４（第２ガイド）が設けられている。１つのスロープ３３および１つの突起３４は、２つの湾曲部３６に挟まれるように設けられている。面３２のうち図１では視認できない側（−Ｙ方向を向いている側）にもスロープ３３および突起３４は設けられている。

図２（ａ）はスペーサ３０を拡大した斜視図である。図２（ｂ）はスペーサ３０を拡大した断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）において、ブロック矢印Ａ１およびＡ２は上流側の冷却水の流れを示し、Ａ３は下流側の冷却水の流れを示す。ブロック矢印Ａ１〜Ａ３に示すように、冷却水は−Ｘ側から＋Ｘ側に流れる。

図２（ａ）に示すように、湾曲部３６の面３１側にはシリンダブロック１１のボルト穴１４が位置し、ボルト穴１４に不図示のボルトが挿入される。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、スロープ３３および突起３４は面３２からＹ方向に突出している。スロープ３３と突起３４とは互いに離間し、Ｚ方向においてスロープ３３と突起３４との間には空隙が形成される。スロープ３３および突起３４は、それぞれ冷却水の上流側から下流側にかけて、シリンダヘッド１０側（図中の＋Ｚ方向）を向くように傾斜している。

スロープ３３は、突起３４よりも下側（−Ｚ側）に位置している。スロープ３３の下端はスペーサ３０の下端付近であって湾曲部３６に位置する。上端はスペーサ３０のＺ方向における中央付近に位置しており、湾曲部３６には位置していない。図２（ｂ）に示すように、Ｙ方向からＸＺ平面を見ると、スロープ３３はＸ軸とＺ軸との間の方向、すなわち突起３４の方向を向く。

突起３４はスロープ３３より上側であって、２つの湾曲部３６の間に位置する。突起３４の外形は例えば三角形である。１つの頂点はスロープ３３の方向を向き、２つの頂点はスペーサ３０の上端に位置する。図２（ｂ）に示すように、突起３４の上流側（−Ｘ側）にガスケット２０の導入口２６が位置する。

それぞれ複数のスロープ３３、突起３４および湾曲部３６のうち、１つのスロープ３３ａ、突起３４ａおよび湾曲部３６ａを例に位置関係を説明する（図２（ｂ）参照）。湾曲部３６ａの上流側（−Ｘ側）にスロープ３３ａが位置し、下流側（＋Ｘ側）に突起３４ａが位置する。スロープ３３ａは、湾曲部３６ａより下流側の突起３４ａに向けて傾斜している。

図２（ａ）および図２（ｂ）にブロック矢印Ａ１で示すスペーサ３０の下側を流れる冷却水は、スロープ３３に到達する。スロープ３３は斜め上を向いているため、冷却水はスロープ３３に沿って斜め上方向、すなわち突起３４の方向に誘導される。ブロック矢印Ａ２およびＡ３で示すように、スロープ３３より上側にも冷却水は流れる。このため、スロープ３３により誘導された冷却水は、ブロック矢印Ａ２の流れとともに＋Ｘ方向に流れ、矢印Ａ４で示すように湾曲部３６を越え、突起３４に到達する。冷却水は突起３４によりさらに上側（＋Ｚ側）に誘導され、導入口２６を通じてシリンダヘッド１０のウォータジャケットに流入する。これによりシリンダヘッド１０を冷却することができる。

本実施例によれば、スロープ３３は冷却水の上流側から下流側にかけて、上方向に向けて傾斜している。突起３４は、スロープ３３より上側に位置し、冷却水の上流側から下流側にかけて、シリンダヘッド１０側（＋Ｚ側）に向けて傾斜している。このため、スロープ３３および突起３４により、スペーサ３０の下側を流れる冷却水を上側に誘導することができる。これにより冷却水の流量が増加するため、シリンダブロック１１の上部およびシリンダヘッド１０を冷却することができる。冷却により、シリンダボア１２の変形、オイル消費量の増加、フリクション、ピストン打音、異常燃焼の発生などを抑制することができる。

Ｚ方向においてスロープ３３と突起３４とは離間している。このためスロープ３３と突起３４との間において、ブロック矢印Ａ２およびＡ３で示す冷却水の水流に対する抵抗は小さい。したがって、スロープ３３により上側に誘導された冷却水は大きな抵抗を受けずに、スロープ３３と突起３４との間を流れる。この結果、冷却水への抵抗を抑制しつつ、矢印Ａ４で示したように冷却水をシリンダヘッド１０まで誘導することができる。

ガスケット２０の導入口２６の上流側にスロープ３３が位置し、下流側に突起３４が位置する。このため、冷却水はスロープ３３および突起３４に誘導され、導入口２６を通じてシリンダヘッド１０に導入される。これによりシリンダヘッド１０を冷却することができる。突起３４は導入口２６の直後に設けられることが好ましい。冷却水を効果的にシリンダヘッド１０に誘導することができる。

シリンダブロック１１のボルト穴１４に対応して、スペーサ３０は湾曲している。スペーサ３０の湾曲部３６においては冷却水の流れる方向が変わるため、圧力損失が生じる。例えば湾曲部３６を横切るようにスロープ３３を設けると、圧力損失がさらに増大し、上側に向かう冷却水の水勢が低下してしまう。また、湾曲部３６では遠心力により冷却水はスペーサ３０から離れる速度成分（図２（ａ）および図２（ｂ）では＋Ｙ方向成分）を持つ。したがって、湾曲部３６にスロープ３３を設けても、冷却水はスロープ３３から離れる方向に流れようとするため、スロープ３３により誘導されにくい。

そこでスロープ３３は湾曲部３６を横切らず、２つの湾曲部３６の間に設けられ、上端は湾曲部３６から離れていることが好ましい。これにより２つの湾曲部３６の間の、スペーサ３０の面３２に沿って流れる冷却水をスロープ３３により上側に誘導することができる。したがって、湾曲部３６による圧力損失を抑制することができる。また、冷却水は面３２に沿って流れるため、スロープ３３により誘導されやすい。このため大きな水勢を有する冷却水をスロープ３３により誘導することができ、シリンダヘッド１０に流入する冷却水の量を増大させることができる。スロープ３３の下端は湾曲部３６の一部に重なってもよい。またスロープ３３の下端および上端が湾曲部３６に重ならなくてもよい。

スロープ３３、突起３４および導入口２６の位置関係および形状は、ウォータジャケット１６およびスペーサ３０の寸法などに応じて変更可能である。例えばスロープ３３の延長線上に導入口２６または突起３４が位置してもよい。また、スロープ３３と突起３４との傾斜角度は等しくてもよいし、異なってもよい。スロープ３３と突起３４とが、上流側から下流側にかけて上を向くように傾斜していればよい。突起３４は三角形に限定されず例えばスロープ状の突起でもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ シリンダヘッド
１１ シリンダブロック
１２ シリンダボア
１４、２４ ボルト穴
２０ ガスケット
２２ 孔
２６ 導入口
３０ スペーサ
３１、３２ 面
３３、３３ａ スロープ
３４、３４ａ 突起
３６、３６ａ 湾曲部
１００ 内燃機関

Claims (1)

1. シリンダヘッドが取り付けられるシリンダブロックの、シリンダボアの周囲に設けられたウォータジャケットに配置されるスペーサであって、
   前記シリンダボア側の面に設けられ、前記ウォータジャケット内の冷却水の上流側から下流側にかけて前記シリンダヘッド側に向けて傾斜した第１ガイドと、
   前記シリンダボア側の面であって前記第１ガイドよりも前記シリンダヘッド側に設けられ、前記冷却水の上流側から下流側にかけて前記シリンダヘッド側に向けて傾斜し、前記第１ガイドと離間した第２ガイドと、を具備し、
   前記第１ガイドは、前記シリンダヘッドへの前記冷却水の導入口より上流側に位置し、前記第２ガイドは前記導入口より下流側に位置するスペーサ。

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