JP5551999B2

JP5551999B2 - ウオータジャケット中子

Info

Publication number: JP5551999B2
Application number: JP2010179218A
Authority: JP
Inventors: 清柴田; 英明横山; 浩一佐藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-08-10
Also published as: JP2012035312A

Description

本発明は、複数のシリンダライナーが一列に並べられている多気筒エンジン用シリンダブロックに、鋳造時にウオータジャケットを形成するウオータジャケット中子に関する。

シリンダブロックは、鋳造により製造される。水冷エンジンの場合は、シリンダブロックにウオータジャケットを設ける必要がある。このウオータジャケットは、中子により鋳造時に同時形成される。

ウオータジャケット中子は、ボアピンにて径方向に位置決めされて、ボアピンと一体の取付フランジを介して、鋳造金型にボルトで固定される（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

図７は従来のウオータジャケット中子の説明用断面図であり、シリンダブロックを形成するための鋳造金型９７、９８、９９、１００によりキャビティ１０９が形成される。ボアピンＢＰ外周に、シリンダライナー１０１が保持され、このシリンダライナー１０１を囲うようにしてウオータジャケット中子１０２が配置され、このウオータジャケット中子１０２が鋳造金型１００にボルト１０３で固定されている。

ウオータジャケット中子１０２は、ベース部１０４と、このベース部１０４から延びる中子本体部１０５からなる。

ウオータジャケット中子１０２のベース部１０４の形状を図８にて説明する。ベース部１０４の底面には、ボアピンＢＰに対応する穴１０７が複数個（この例では４個）開けられ、この穴１０７を囲うように複数の雌ねじ部１０８が設けられている。この雌ねじ部１０８に、図７に示すボルト１０３の先端がねじ込まれ、鋳造金型１００に固定される。

鋳造成形時、キャビティ１０９へアルミニウムの溶湯を注湯し、溶湯が固まると多気筒エンジン用シリンダブロックの鋳物１１１が得られる。

ウオータジャケット中子１０２を、鋳物１１１を押し出して分離するときに、図９に示すように、ウオータジャケット中子１０２がシリンダ軸線１１２に対して中子本体部１０５が外へ傾斜（αで示す）が発生し、製品鋳物押し出し分離時に、ウオータジャケット中子１０２に引張りや曲げ応力が発生し、量産耐久性が低下していた。

本発明者らは、不都合な変形の原因を検討し、この検討の過程で熱の流れに注目した。
図７において、溶湯の熱の一部は、中子本体部１０５からベース部１０４に伝わり、このベース部１０４から鋳造金型１００に伝わる。
更に、図１０で、熱の流れを説明すると、ベース部１０４から矢印のように、熱が鋳造金型１００へ盛んに流れる。

ところが、隣接する穴１０７、１０７で挟まれたＹ字部１１３は、鋳造金型１００から離れている上に、複数箇所（図面上下）から溶湯で加熱される。結果、Ｙ字部１１３に熱が溜まり、図９のような変形が発生することを解明した。

ウオータジャケット中子の倒れを防止することができれば、製品鋳物押し出し時に中子に対して応力が集中することが防止でき、量産耐久性が向上する。

特開平８−１３２２１０号公報

本発明は、ウオータジャケット中子の倒れを防止し量産耐久性を向上する技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、複数のシリンダボア形成用ボアピン挿通穴と、ウオータジャケット形成用の中子本体部と、前記ボアピン挿通穴を複数有するベース部と、前記ボアピン挿通穴を囲うようにして前記ベース部に複数個設けられる雌ねじ部と、を備えるウオータジャケット中子において、
前記複数のボアピン挿通穴の中心を通る中心線に平行で前記ボアピン挿通穴に接する接線と隣り合う前記ボアピン挿通穴の中間位置とで囲まれた領域内の前記ベース部に、中間雌ねじ部を配設したことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、中間雌ねじ部は、中子本体部にくり抜き形成した冷却穴に設けられており、中間雌ねじ部に各々ねじ込んだ液供給回収具から注入する冷却液で中子本体部を局部的に強制冷却することができるようになっていることを特徴とする。

請求項１に係る発明は、要約すれば図１０で説明したＹ字部１１３にも雌ねじ部（中間雌ねじ部）を設けた。結果、ウオータジャケット中子の倒れを大いに防止することができ、鋳造作業の円滑化を促すことができた。

ただし、図１０で説明したＹ字部には構造的に熱が溜まり易い。対策として、請求項２に係る発明では、この部位に設ける雌ねじ部を水冷構造にした。結果、雌ねじ部の熱劣化を防止することができ、ウオータジャケット中子の耐久性を高めることができる。

本発明に係るウオータジャケット中子の底面図である。図１の２線断面図である。図２の変更実施例を示す、図１の３線断面図である。図３の分解図である。ボルトの作用図である。Ｙ字部の詳細図である。従来のウオータジャケット中子の説明用断面図である。図７の８−８矢視図である。従来の中子における不具合事項を説明する図である。熱の流れを説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ウオータジャケット中子１０のベース部１１には、シリンダに対応する穴１２が複数個（この例では４個）開けられ、この穴１２を囲うように複数の雌ねじ部１３、１５が設けられている。

雌ねじ部１３、１５のうち、雌ねじ部１３は、隣り合う穴１２、１２間に形成されているＹ字部１６の外に設けられており、中間雌ねじ部１５は、Ｙ字部１６に設けられている。

中間雌ねじ部１５の位置を正確に表すと次の通りである。
複数の穴１２の中心を通る中心線１７を描く。この中心線１７から穴１２の半径だけ離れて複数の穴１２に接する、２本の接線１８、１９を描く。隣り合う穴１２の中間位置にて中心線１７に直交する直交線２１を引く。中間雌ねじ部１５、１５は、２本の接線１８、１９で挟まれた領域内で、且つ直交線２１上にて、接線１８、１９に近接した位置に設けられている。

中間雌ねじ部１５の詳細構造を、図２で説明する。また、図２の変更実施例を図３及び図４で説明する。

図２に示すように、中間雌ねじ部１５は、ベース部１１から中子本体部２２に掛けて、ベース部１１側から形成されたボルト穴２４の先に設けられている。鋳造金型２５にもボルト穴２６が設けられている。さらに、従来の技術で示したボアピンＢＰのフランジ部ＢＰＦに設けた取付穴と、このボルト穴２６にベース部１１のボルト穴２４を合わせ、座金２７を介して鋳造金型２５側から中間部締付ボルト２８を挿入し、この中間部締付ボルト２８の先端を雌ねじ部１３にねじ込むことで、鋳造金型２５にベース部１１及び中子本体部２２が固定される。

一方、図３に示す変更実施例に係る中間雌ねじ部１５は、水冷機能が設けられた中空ボルトとしたものを示す。また、図４は、図３の水冷機能の構造部品を示す分解図である。
図４に示すように、ベース部１１から中子本体部２２に掛けて、ベース部１１側からボルト穴２４が形成され、このボルト穴２４の先に中間雌ねじ部１５が設けられ、さらに、中子本体部２２内に冷却穴２９が延ばされている。

ボルト穴２４、中間雌ねじ部１５及び冷却穴２９がこの順に直列にベース部１１及び中子本体部２２に設けられている。これらのボルト穴２４、中間雌ねじ部１５及び冷却穴２９に、冷却用の液供給回収具３０が挿入される。

この液供給回収具３０は、中空ボルト３１と、この中空ボルト３１のボルト頭３２に当てられる排液リング３３と、この排液リング３３から延びる排液管３４と、排液リング３３に当てられる給液リング３５と、この給液リング３５から延びる給液管３６と、ボルト頭３２のねじ部３７にねじ込まれるプラグ４０と、このプラグ４０を貫通して延びる冷却パイプ４１とからなる。尚、中間雌ねじ部１５とねじ部３７は、水漏れ防止の為、細目ねじとする。

プラグ４０には、給液リング３５で供給される冷媒を、冷却パイプ４１へ送る第１通孔４２が開けられている。また、冷却パイプ４１の基部（プラグ４０側）は閉塞片４３で塞がれている。さらには、プラグ４０の先端内周と冷却パイプ４１の外周との間に隙間４４が確保され、この隙間４４を通る冷媒が排液リング３３に到達するように、プラグ４０に第２通孔４５が開けられている。

なお、プラグ４０は回されるため、第１通孔４２の方位は不定である。そこで、給液リング３５内に環状溝４６を設け、この環状溝４６を介して給液管３６から第１通孔４２へ冷媒を流すようにした。
同様に、排液リング３３内に環状溝４７を設け、第２通孔４５及び環状溝４７を介して排液管３４へ冷媒を流すようにした。
これらの構成要素を組み立てた形態が図３に示される。

図３において、中空ボルト３１が、ばね座金４８を介して中間雌ねじ部１５にねじ込まれているため、鋳造金型２５にベース部１１及び中子本体部２２を熱膨張に対しても強固に固定することができる。
そして、給液管３６から冷媒（水など）が第１通孔４２を通って冷却パイプ４１内に供給されると、冷媒は冷却パイプ４１内を先端に向かって移動し、冷却穴２９を満たす。この冷媒は移動中に中子本体部２２を冷却する。

暖まった冷媒は、冷却パイプ４１の外をプラグ４０に向かって移動し、中空ボルト３１内を通り、第２通孔４５を通って、排液管３４から排出される。
このようにして、中間雌ねじ部１５においては、液供給回収具３０により、中子本体部２２及び中間雌ねじ部１５が冷却される。

図５に示すように、鋳造金型２５に、ボルト１２８、１２８でウオータジャケット中子１０が固定され、その上で、ボルト１２８、１２８より中心線１７寄りの部位にて、中空ボルト３１、３１で鋳造金型２５にウオータジャケット中子１０が固定されている。

ボルト１２８、１２８だけであれば、中心線１７の近傍にて鋳造金型２５とベース部１１との間で、ベース部１１が湾曲し、中子本体部２２、２２がＶ字状に開く、すなわち、倒れが生じる。
本発明では、中間雌ねじ部１５は、中心線１７寄りの部位に各々中間雌ねじ部１５、１５を追加し、中空ボルト３１、３１で締め付けるようにしたので、鋳造金型２５とベース部１１との間に隙間が発生する心配が無く（発生したとしても僅かであるため）、中子本体部２２、２２の倒れを更に防止することができた。
中間雌ねじ部１５は、左右一対としたが、数は１本でも複数でも良く、ボルトのサイズを異ならせても良い。

なお、鋳造金型２５を水冷するなど、熱的な対策が講じられていれば、中空ボルト３１を普通のボルトに交換することもできる。すなわち、熱的問題が軽度であれば、無水冷構造にすることが可能となる。

更に、図６に示すＹ字部１６に設ける中間雌ねじ部１５は水冷することも可能である。
また、Ｙ字部１６については、中間雌ねじ部１５が無ければ、ベース部１１の外周線は想像線で示すように追い込むことができるが、本発明のように、中間雌ねじ部１５をＹ字部１６に設ける場合は、ベース部１１の外周線は実線で示すように外側に拡げて、Ｙ字部１６の面積を増加し剛性を上げることも可能である。

尚、実施例では４気筒エンジン用シリンダブロックの鋳造に用いるウオータジャケット中子を説明したが、気筒数は２以上であれば、数は任意である。
また、液供給回収具の構成は、適宜変更することは差し支えない。

本発明は、多気筒エンジン用シリンダブロックの鋳造に用いるウオータジャケット中子に好適である。

１０…ウオータジャケット中子、１１…ベース部、１２…ボアピン挿通穴、１３…雌ねじ部、１５…中間雌ねじ部、１６…Ｙ字部、１７…中心線、１８、１９…接線、２１…直交線、２２…中子本体部、２５…鋳造金型、２８…中間部締付ボルト、２９…冷却穴、３０…液供給回収具、３１…中空ボルト、１０１…シリンダライナー、１２８…締付ボルト、ＢＰ…ボアピン。

Claims

複数のシリンダボア形成用ボアピン挿通穴と、ウオータジャケット形成用の中子本体部と、前記ボアピン挿通穴を複数有するベース部と、前記ボアピン挿通穴を囲うようにして前記ベース部に複数個設けられる雌ねじ部と、を備えるウオータジャケット中子において、
前記複数のボアピン挿通穴の中心を通る中心線に平行で前記ボアピン挿通穴に接する接線と隣り合う前記ボアピン挿通穴の中間位置とで囲まれた領域内の前記ベース部に、中間雌ねじ部を配設したことを特徴とするウオータジャケット中子。
前記中間雌ねじ部は、前記中子本体部にくり抜き形成した冷却穴に設けられており、前記中間雌ねじ部に各々ねじ込んだ液供給回収具から注入する冷却液で前記中子本体部を局部的に強制冷却することができるようになっていることを特徴とする請求項１記載のウオータジャケット中子。