JP5902934B2 - フィン部材、内燃機関及び自動車 - Google Patents

Description

本発明は、温度変化に応じて変形する複合材料に関する。また、本発明は、シリンダブロックの溝状冷却水流路を流れる冷却水の流速を制御することにより、シリンダブロックのシリンダボア壁の壁温を均一にすることができる内燃機関及び該内燃機関を有する自動車に関する。

内燃機関では、ボア内のピストンの上死点で燃料の爆発が起こり、その爆発によりピストンが押し下げられるという構造上、シリンダボア壁の上側は温度が高くなり、下側は温度が低くなる。そのため、シリンダボア壁の上側と下側では、熱変形量に違いが生じ、上側は大きく膨張し、一方、下側の膨張が小さくなる。

その結果、ピストンのシリンダボア壁との摩擦抵抗が大きくなり、これが、燃費を下げる要因となっているので、シリンダボア壁の上側と下側とで熱変形量の違いを少なくすることが求められている。

そこで、従来より、シリンダボア壁の壁温を均一にするために、溝状冷却水流路内にスペーサーを設置し、溝状冷却水流路内の冷却水の水流を調節して、冷却水によるシリンダボア壁の上側の冷却効率と及び下側の冷却効率を制御することが試みられてきた。例えば、特許文献１には、内燃機関のシリンダブロックに形成された溝状冷却用熱媒体流路内に配置されることで該溝状冷却用熱媒体流路内を複数の流路に区画する流路区画部材であって、前記溝状冷却用熱媒体流路の深さに満たない高さに形成され、前記溝状冷却用熱媒体流路内をボア側流路と反ボア側流路とに分割する壁部となる流路分割部材と、前記流路分割部材から前記溝状冷却用熱媒体流路の開口部方向に向けて形成され、かつ先端縁部が前記溝状冷却用熱媒体流路の一方の内面を越えた形に可撓性材料で形成されていることにより、前記溝状冷却用熱媒体流路内への挿入完了後は自身の撓み復元力により前記先端縁部が前記内面に対して前記溝状冷却用熱媒体流路の深さ方向の中間位置にて接触することで前記ボア側流路と前記反ボア側流路とを分離する可撓性リップ部材と、を備えたことを特徴とする内燃機関冷却用熱媒体流路区画部材が開示されている。

特開２００８−３１９３９号公報（特許請求の範囲）

ところが、引用文献１の内燃機関冷却用熱媒体流路区画部材によれば、ある程度のシリンダボア壁の壁温の均一化が図れるので、シリンダボア壁の上側と下側との熱変形量の違いを少なくすることができるものの、近年、更に、シリンダボア壁の上側と下側との熱変形量の違いを少なくすることが求められている。

従って、本発明の課題は、シリンダボア壁の壁温の均一性が高い内燃機関及び該内燃機関を有する自動車を提供することにある。

ところで、温度変化に応じて変化する材料としては、線膨張率が異なる２種の金属材を貼り合わせたバイメタル材が知られている。しかし、従来のバイメタル材は、金属材料で構成されているため、従来のバイメタルを、金属腐食が起こるような場所で使用することはできない。

従って、本発明の課題は、温度変化に応じて変形する、従来のバイメタルに代わる新規な材料を提供することにある。

本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、（１）ゴム材により形成されるゴム材層中に、金属薄板を偏在させて配置させた複合材料は、温度変化に応じて変形すること、（２）このような複合材料をフィン部材として、シリンダブロックの溝状冷却水流路内に設置することにより、溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を、冷却水の温度に応じて制御することができること、及び（３）このような作用により、シリンダボア壁の壁面の温度を一定の温度範囲に保つことができること等を見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明（１）は、ゴム材により形成されているゴム材層と、フィン部材の厚み方向において偏在して配置される金属薄板と、を有し、
該金属薄板の材質が、ステンレス鋼、アルミニウム又は銅であり、
該ゴム材が、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム又はフッ素ゴムであり、
該金属薄板が、ゴム材層中に配置されており、
該金属薄板の両方の面が該ゴム材層に接着していること、を特徴とする内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に設置され、溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材を提供するものである。

また、本発明（２）は、内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に、溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材が設置されており、
該フィン部材が、本発明（１）のフィン部材であること、
を特徴とする内燃機関を提供するものである。

また、本発明（３）は、本発明（２）の内燃機関を有することを特徴とする自動車を提供するものである。

本発明によれば、内燃機関のシリンダボア壁の壁温の均一性を高くすることができる。そのため、本発明によれば、シリンダボア壁の上側と下側との熱変形量の違いを少なくすることができる。また、本発明によれば、温度変化に応じて変形する、従来のバイメタルに代わる新規な材料を提供することができる。

本発明の複合材料の形態例を示す模式図である。 図１（Ｂ）のｘ−ｘ線で切った端面図である。 図１（Ｂ）のｘ−ｘ線で切った端面図である。 図１に示す複合材料１ａが変形する様子を示す図である。 本発明の複合材料の形態例の模式的な端面図である。 本発明の複合材料の形態例の模式的な端面図である。 本発明の複合材料の形態例の模式的な端面図である。 図１に示す複合材料１ａの固定端９１が、被固定物８に固定された状態を上側から見た図である。 符号１２の方向で複合材料１ａが反ったときの様子を示す模式図である。 本発明の内燃機関に係るシリンダブロックを示す模式的な平面図である。 図１０に示すシリンダブロックの斜視図である。 溝状冷却水流路にフィン部材が設置されているシリンダブロックを示す模式的な平面図である。 図１２のｘ−ｘ線端面図である。 フィン部材が温度変化に応じて変形する様子を示す模式的な図である。 実施例の複合材料を示す端面図である。 実施例における、数値流体力学的解析結果を示す図である。

本発明（１）の複合材料は、ゴム材により形成されているゴム材層と、複合材料の厚み方向において偏在して配置されている金属薄板と、を有し、
該金属薄板の少なくとも一方の面が該ゴム材層に接着していること、
を特徴とする複合材料である。

本発明の複合材料について、図１〜図９を参照して説明する。図１は、本発明の複合材料の形態例を示す模式図であり、変形前の複合材料１ａを示す図である。図１（Ａ）は、複合材料１ａの斜視図であり、図１（Ｂ）は、複合材料１ａを上側から見た図であり、図１（Ｃ）は、複合材料１ａを正面から見た図である。図２及び図３は、図１中の複合材料１ａを図１（Ｂ）のｘ−ｘ線で切ったときの端面図である。図４は、図１に示す複合材料１ａが変形する様子を示す図であり、図４（Ａ）は、変形前の複合材料１ａであり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）より高温のときの状態である。図５は、本発明の複合材料の形態例の模式的な端面図であり、部分的な拡大図である。図６は、本発明の複合材料の形態例の模式的な端面図であり、部分的な拡大図である。図７は、本発明の複合材料の形態例の模式的な端面図である。図８は、図１に示す複合材料１ａの固定端９１が、被固定物８に固定された状態を上側から見た図である。図９は、符号１２の方向で複合材料１ａが反ったときの様子を示す模式図である。なお、図１では、ゴム材層中に配置されている金属薄板の輪郭を点線で示した。また、図３、図４及び図９では、複合材料の厚み方向における中央の位置を点線で示した。また、以下の説明では、図１（Ｃ）で示されている面９３を複合材料の正面とし、図１（Ｂ）で示されている面９４を複合材料の上面として説明する。

図１〜図３に示す複合材料１ａは、平面方向に広がる層状の形状であるゴム材層３と、平面方向に広がる板状の金属薄板２とを有する。複合材料１ａでは、金属薄板２は、複合材料の厚み方向において、偏在して配置されている。図３中、符号７で示す位置が、複合材料１ａの厚み方向の中央の位置であるが、金属薄板２は、複合材料１ａの厚み方向において、複合材料の中央の位置７より表面１３側に偏って配置されている。なお、金属薄板２が偏在している側の複合材料の部分を符号５で示し、金属薄板２が配置されていない側の複合材料の部分を符号６で示し、また、金属薄板２が偏在している方の複合材料の表面を符号１３で示し、金属薄板２が偏在している方の複合材料の表面１３とは反対側の複合材料の表面を符号１４で示す。

複合材料１ａでは、金属薄板２の面１５１及び１５２が、ゴム材層３と接着している。なお、金属薄板２の面１５１は、複合材料１ａの表面１３側の面であり、また、金属薄板２の面１５２は、複合材料１ａの表面１４側の面である。

複合材料１ａでは、ゴム材層３を形成するゴム材の線膨張率と、金属薄板２の金属材の線膨張率は異なっており、金属薄板２の金属材は、ゴム材層３を形成するゴム材に比べ、線膨張率が小さい。つまり、「金属薄板２の金属材の線膨張率＜ゴム材層３を形成するゴム材の線膨張率」である。そして、金属薄板２の面１５１及び１５２がゴム材に接着している。そのため、金属薄板２が偏在している側の複合材料の部分５は、金属薄板２の影響で、金属薄板２が配置されていない側の複合材料の部分６に比べて、熱膨張率が小さくなる。

図４は、図１に示す複合材料１ａが変形する様子を示す模式的な図であり、図１に示す複合材料１ａの固定端９１が、被固定物８に固定された状態を正面から見た図である。図４（Ａ）は、変形前の複合材料１ａであり、温度がＸ℃のときの状態であり、図４（Ｂ）は、Ｘ℃より高温のＹ℃のときの状態である。つまり、「Ｘ＜Ｙ」である。

図４中、複合材料１ａの固定端９１は、被固定物８に固定されており、一方、自由端９２は、どこにも固定されていない。図４（Ａ）の温度では、複合材料の部分５と複合材料の部分６は同じ長さなので、複合材料１ａは真っ直ぐになっている。そして、複合材料の部分５に比べ複合材料の部分６の方が線膨張率が大きいため、図４（Ａ）の状態の温度より高温になると、複合材料の部分５より複合材料の部分６の方が熱膨張量が大きくなるので、図４（Ｂ）のように、複合材料１ａは、上向けに反るように変形する。そのため、図４（Ｂ）中の自由端９２の位置が、図４（Ａ）中の自由端９２の位置に比べ、変形量４の分だけ上に移動する。

また、温度が高くなって、図４（Ｂ）の状態に変形した後、図４（Ｂ）のときの温度より温度が低くなると、複合材料の部分５より複合材料の部分６の方が収縮量が大きくなるので、図４（Ａ）の状態に戻るように変形し、自由端９２の位置が、図４（Ｂ）の状態から下に移動する。そして、図４（Ａ）の状態の温度まで温度が下がると、図４（Ａ）の状態に戻る。

本発明の複合材料に係るゴム材層は、ゴム材により形成されている。ゴム材層を形成するゴム材としては、特に制限されないが、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。なお、ゴム材層を形成するゴム材の種類は、複合材料が設置される場所や用途により、適宜選択される。

ゴム材層を形成するゴム材は、加硫剤、酸化防止剤等の添加剤などの他の成分を、適宜、本発明の効果を損なわない範囲で、含有していてもよい。

ゴム材層を形成するゴム材は、無機粉末を含有していてもよい。ゴム材層を形成するゴム材に含有されている無機粉末は、ゴム材に含有させたときに、金属薄板の金属材の線膨張率に比べ、ゴム材の線膨張率が高くなるものであれば、特に制限されない。無機粉末としては、カーボン粉末や、シリカ粉末等の金属酸化物粉末などが挙げられる。これらのうち、無機粉末としては、カーボン粉末、シリカ粉末が好ましい。無機粉末は、１種単独であっても、２種以上の組み合わせであってもよい。

本発明に係る金属薄板は、平面方向に広がる板状の金属板である。金属薄板の材質としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅が挙げられ、これらのうち、温度変化による複合材料の変化が容易になる点で、アルミニウム、銅が好ましい。また、金属薄板の表面が露出している場合は、ステンレス鋼、アルミニウムが、金属腐食が少なくなる点で好ましい。金属薄板の厚み（図５中、符号１５で示す長さ）は、特に制限されず、本発明の効果が得られる範囲で、適宜選択される。

本発明の複合材料では、複合材料の厚み方向において、金属薄板が偏在して配置されている。なお、複合材料の厚み方向において金属薄板が偏在しているとは、複合材料の厚み方向において、複合材料の厚み方向の中央よりも、複合材料のいずれか一方の表面側に偏って、金属薄板が配置されていることを指す。

本発明の複合材料では、金属薄板の２つの面、すなわち、金属薄板が偏在している方の複合材料の表面側の金属薄板の面及び金属薄板が偏在している方の複合材料の表面とは反対側の複合材料の表面側の金属薄板の面のうちのいずれか一方又は両方が、ゴム材層に接着している。

そして、本発明の複合材料では、金属薄板が偏在して配置されており、且つ、金属薄板の少なくとも一方の面がゴム材層に接着していることにより、金属薄板が偏在している側の複合材料の部分と、金属薄板が配置されていない側の複合材料の部分とに、熱膨張率に差が生じるので、複合材料の温度変化に応じて、複合材料が変形する。

ゴム材の材質及び線膨張率、金属材の材質及び線膨張率、金属薄板の厚み（図５中、符号１５で示す長さ）、複合材料の厚み（図５中、符号１６で示す長さ）、複合材料の厚みに対する金属薄板の厚みの比、複合材料中の金属薄板の配置位置、複合材料の厚み方向における金属薄板の存在領域等は、温度変化による変形量を考慮して、適宜選択される。

複合材料の厚みに対する金属薄板の厚みの比とは、図５に示すように、複合材料１ｂの厚み１６に対する金属薄板２の厚み１５の比である。すなわち、複合材料の厚みに対する金属薄板の厚みの比（％）＝（金属薄板の厚み１５／複合材料１ｂの厚み１６）×１００である。

複合材料の厚み方向における金属薄板の存在領域とは、図６に示すように、厚み方向に見たときの金属薄板２の一方の面１５１から他方の面１５２までの領域１６２を指す。

図１に示す形態例では、金属薄板２は、ゴム材層３内に配置されており、金属薄板２の表面は露出していないが、本発明はこれに限定されず、図７に示す形態例のように、金属薄板２の表面が露出している形態例であってもよい。図７（Ａ）中の複合材料１ｃ及び図７（Ｂ）中の複合材料１ｄでは、金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３側の金属薄板２の表面１５１が、露出している。つまり、複合材料を厚み方向に見たときに、金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３側の金属薄板２の面１５１の位置と、金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３の位置１３１とが、同じ位置である。このとき、複合材料１ｃ及び１ｄでは、金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３側の金属薄板２の表面１５１の位置が、金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３の位置１３１となる。なお、複合材料１ｃ及び１ｄでは、金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３とは反対側の表面１４側の金属薄板２の面１５２が、ゴム材層３に接着している。

本発明の複合材料において、ゴム材層のいずれの表面側に、金属薄板を偏在させるかは、複合材料をいずれの表面側に反るように変形させるかということにより、適宜選択される。

本発明の複合材料において、ゴム材層と金属薄板とを固定する方法は、特に制限されず、複合材料の温度が変化して、ゴム材層と金属薄板との熱膨張量に差が生じたときに、ゴム材層から金属薄板が剥がれない方法であればよい。例えば、金属薄板をゴム原料でつつみ込み、次いで、ゴム原料ゴム材化する方法、ゴム材化されている層状のゴム材の表面に金属薄板の一方の面を熱プレスする方法、ゴム材化されている層状のゴム材の表面に金属薄板の一方の面を熱プレスし、次いで、金属薄板の他方の面をゴム原料で覆い、次いで、ゴム原料をゴム材化する方法等が挙げられる。なお、ゴム材化とは、ゴム原料を、ゴム材層を形成するゴム材に変化させることを指し、また、ゴム原料とは、ゴム材化により、ゴム材層を形成するゴム材に変化する原料のことを指す。

図８は、図１（Ａ）の平面図であり、図１に示す複合材料１ａの固定端９１が、被固定物８に固定された状態を上側から見た図である。温度を変化させたときの金属薄板２及びゴム材層３が、複合材料１ａを平面視したときの固定端９１側の複合材料１ａの辺に対して垂直な方向（図８中の符号１１で示す方向）に選択的に膨張した場合、図２（Ｂ）に示すように、符号１１の方向で複合材料１ａが反るように変形する。

一方、温度を高くしたときの金属薄板２及びゴム材層３が、複合材料１ａを平面視したときの固定端９１側の複合材料１ａの辺に平行な方向（図８中の符号１２で示す方向）に選択的に膨張した場合、図９に示すように、符号１２の方向で複合材料１ａが反るように変形する。なお、図９は、符号１２の方向で複合材料１ａが反ったときの様子を示す模式図であり、自由端９２側から複合材料１ａを見た図である。

なお、本発明の複合材料に、変形方向を制御する手段が施されていない場合には、本発明の複合材料は、温度を変化させたときに、複合材料を平面視したときの固定端側の複合材料の辺に対して垂直な方向にも平行な方向にも反る。

本発明の複合材料の用途が、複合材料を平面視したときの固定端側の複合材料の辺に対して垂直な方向にも平行な方向にも、複合材料が反ってもよいような用途の場合には、特に、複合材料の変形方向を制御しなくてもよい。

それに対して、本発明の複合材料の用途によっては、複合材料が、一定方向に選択的に変形するように制御する必要がある場合もある。

複合材料を平面視したときの固定端側の辺に対して垂直な方向（図８中、符号１１の方向）に、選択的に反らせる場合を例に、複合材料の変形方向を制御する方法について説明する。

本発明の複合材料を、複合材料を平面視したときの固定端側の辺に対して垂直な方向に選択的に反らせる方法としては、例えば、ゴム材層を形成するゴム材を、複合材料を平面視したときの固定端側の辺に対して垂直な方向に配向させる方法が挙げられる。つまり、複合材料を反らせたい方向に、ゴム材層を形成するゴム材を配向させることにより、複合材料が反る方向を制御する方法である。

図１〜図９では、説明の都合上、変形前の複合材料の形状が、平らな板状である場合について説明したが、変形前後の複合材料の形状は、複合材料が設置される場所や用途等に応じて、適宜選択される。

本発明の複合材料は、図４に示すように、温度変化に応じて変形するので、例えば、サーモスタットのように温度変化に応じて電源をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチのように温度変化に応じて電気回路を切り替えるための温度検知部材や、ＡＴ用の弁、電動チョーク、キャブ用エアクリーナーのように自動車用の各種流量制御バルブ等、温度変化に応じて位置が変化するという本発明の複合材料の作用を用いることができる用途に、広く適用される。

特に、本発明の複合材料では、金属薄板がゴム材層中に配置されている場合、金属薄板が露出しないので、金属腐食の問題が起こらない。また、本発明の複合材料では、金属薄板の表面が露出している場合は、金属薄板の材質に、ステンレス鋼、アルミニウムを用いることにより、金属腐食の問題が起こらない。そのため、従来のバイメタルが適用できなかった用途にも、本発明の複合材料の適用が可能となる。例えば、自動車等の内燃機関の冷却水は、非常に腐食性が強いが、本発明の複合材料では、金属腐食の問題が起こらないので、内燃機関の冷却水と接触するような場所で、本発明の複合材料を用いることができる。

例えば、本発明の複合材料は、内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に設置され、該溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材として、好適に用いられる。

本発明の内燃機関は、内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に、該溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材が設置されており、
該フィン部材が、本発明の複合材料の成形体であること、
を特徴とする内燃機関である。

本発明の内燃機関について、図１０〜図１４を参照して説明する。図１０は、本発明の内燃機関に係るシリンダブロックを示す模式的な平面図であり、フィン部材が設置されていない状態の図である。図１１は、図１０に示す中のシリンダブロックの斜視図である。図１２は、溝状冷却水流路にフィン部材が設置されているシリンダブロックを示す模式図である。図１３は、図１２のｘ−ｘ断面図である。図１４は、フィン部材が温度変化に応じて変形する様子を示す模式的な図であり、溝状冷却水流路を上側から見た図である。図１４（Ａ）は、冷却水の温度が低いときの状態を示す図であり、また、図１４（Ｂ）は、冷却水の温度が高いときの状態を示す図である。

図１０及び図１１に示すように、車両搭載用内燃機関のオープンデッキ型のシリンダブロック２１には、ピストンが上下するためのボア２２、及び冷却水を流すための溝状冷却水流路２４が形成されている。そして、ボア２２を形成している壁が、シリンダボア壁２３である。また、シリンダブロック２１には、溝状冷却水流路２４へ冷却水を供給するための冷却水供給口２５及び冷却水を溝状冷却水流路２４から排出するための冷却水排出口２６が形成されている。なお、シリンダボア壁２３のうち、ボア２２と隣のボア２２との間のボア壁を、ボア間壁３２と呼び、また、溝状冷却水流路２４のうち、ボア間壁３２の近傍の溝状冷却水流路を、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１と呼ぶ。

図１２及び図１３に示すように、溝状冷却水流路２４内に、つまり、シリンダボア壁の壁面２７と壁面２７とは反対側の溝状冷却水流路の壁面２８の間に、フィン部材２９が設置される。図１２及び図１３に示す形態例では、フィン部材２９の固定端２９１が、壁面２８に固定されることにより、フィン部材２９が、溝状冷却水流路２４内に設置されている。また、フィン部材２９の自由端２９２は、どこにも固定されておらず、フィン部材２９の自由端２９２が、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１に位置するように、フィン部材２９が設置されている。

このフィン部材２９は、本発明の複合材料の成形体である。フィン部材２９では、複合材料の金属薄板が偏在している側の部分が、シリンダボア壁の壁面２７側に配置され、複合材料の金属薄板が配置されていない側の部分が、壁面２８側に配置されている。そのため、温度が高くなると、自由端２９２がシリンダボア壁の壁面２７に近づくように、フィン部材２９が反る。

内燃機関では、円形のボア２２が複数形成されているので、シリンダボア壁２３の溝状冷却水流路２４側の輪郭は、図１０に示すように、複数の円が重なり合った形状となる。そして、溝状冷却水流路２４は、シリンダボア壁２３の溝状冷却水流路２４側の輪郭に沿った形状に形成される。そのため、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１で、冷却水が、鋭角に流れを変えることになるので、冷却水は、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１で、滞留し易くなる。更に、ボア間壁３２は、隣合う２つのボアの両方からの燃焼熱の影響を受けるので、ボア間壁及びその近傍のシリンダボア壁は、他の部分のシリンダボア壁に比べ、温度が高くなる。これらが、シリンダボア壁の壁温の不均一化を招く原因となる。

図１４は、本発明の複合材料により形成されているフィン部材２９が、溝状冷却水流路２４内で変形する様子を示す模式図であり、溝状冷却水流路を上側から見た図である。図１４（Ａ）は、冷却水の温度が低いときの状態であり、また、図１４（Ｂ）は、冷却水の温度が高いときの状態である。

図１４（Ａ）のように、冷却水の温度が低いときは、フィン部材２９の自由端２９２は、壁面２８側によっているため、自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離３４は、大きくなっている。そして、距離３４が大きいと、シリンダボア壁の壁面２７の近傍を流れる冷却水の流速は遅くなるので、冷却効率が低い。また、距離３４が大きいと、図１４（Ａ）に示すように、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１から離れた位置を、冷却水３３の多くが流れるため、冷却水３３が、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１に流れ込み難くなる。この状態が続くと、シリンダボア壁の壁面２７の温度が高くなり、そのため、冷却水全体の温度が高くなる。

冷却水の温度が高くなると、フィン部材２９の温度が高くなるため、フィン部材２９は、変形をはじめ、図１４（Ｂ）のように、自由端２９２がシリンダボア壁の壁面２７に近づくように、変形する。そのため、自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離３４が、小さくなる。そして、距離３４が小さいと、シリンダボア壁の壁面２７の近傍を流れる冷却水の流速が速くなるので、冷却効率が高くなる。また、距離３４が小さいと、図１４（Ｂ）に示すように、溝状冷却水流路のボア間壁近傍３１に、冷却水３３の多くが流れ込むことになる。この状態が続くと、シリンダボア壁の壁面２７の温度が低くなり、そのため、冷却水全体の温度が低くなる。

冷却水の温度が低くなると、フィン部材２９の温度が低くなるため、フィン部材２９は、自由端２９２がシリンダボア壁の壁面２７から遠ざかるように、変形する。そして、図１４（Ａ）の状態に戻る。図１４（Ａ）の状態が続き、冷却水全体の温度が高くなると、再び、図１４（Ｂ）の状態になり、以後、図１４（Ａ）の状態と図１４（Ｂ）の状態とが、繰り返される。

そして、冷却水全体の温度が、高くなり過ぎると、図１４（Ｂ）の状態になって、シリンダボア壁の壁面が冷却され温度が下がり、冷却水の温度も低くなる。また、冷却水全体の温度が、低くなり過ぎると、図１４（Ａ）の状態になって、シリンダボア壁の壁面の温度が上がり、冷却水の温度も高くなる。このようなことから、本発明の内燃機関では、図１４（Ａ）の状態と図１４（Ｂ）の状態とが、繰り返されることにより、冷却水全体の温度は、高くなり過ぎず且つ低くなり過ぎない、一定の温度範囲内で推移する。そのため、シリンダボア壁の壁面２７の温度が、一定の温度範囲内に保たれる。

フィン部材２９のゴム材層を形成するゴム材としては、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）が挙げられ、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）が耐ロングライフクーラント性（以下、耐ＬＬＣ性とも記載する。）及び耐熱性が高い点で好ましい。フィン部材２９のゴム材層を形成するゴム材が、上記のゴムであれば、冷却水流路内において、−１０℃〜１５０℃、特に−４０℃〜２００℃の温度で、且つ１０年以上の長期間の環境において、十分な安定性を維持しつつ本発明の作用効果を奏し、また、ＬＬＣによる腐食の問題も生じない。

図１２及び図１３に示す形態例では、フィン部材２９の縦方向の設置位置は、溝状冷却水流路２４の略上側半分であるが、これは、シリンダボア壁の壁面２７の上側の温度が、下側の温度に比べ高いため、フィン部材２９を、溝状冷却水流路２４の上側に設置するのが効率的であるためである。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、フィン部材２９の設置位置は、適宜選択され、例えば、フィン部材２９が、溝状冷却水流路２４の縦方向の全体に亘って設置されている形態であってもよい。

フィン部材２９の設置方法は、特に制限されず、例えば、溝状冷却水流路２４内の冷却水流れを制御するために、溝状冷却水流路２４内に設置されるスペーサーに、フィン部材２９を固定する方法、フィン部材２９の固定端を支持部材に固定し、その支持部材を溝状冷却水流路２４内に設置する方法等が挙げられる。

図１２及び図１３に示す形態例では、シリンダブロックに、４つのフィン部材が設置されているが、フィン部材の数は、ボアの数、冷却効率等を考慮して、適宜選択される。

本発明の内燃機関は、本発明の複合材料の成形体であるフィン部材が、シリンダブロックの溝状冷却水流路に設置されていることを特徴とする内燃機関であるが、シリンダブロック及びフィン部材の他に、ピストン、シリンダヘッド、ヘッドガスケット等を有する。

本発明の内燃機関において、フィン部材を、シリンダブロックの溝状冷却水流路に設置する方法としては、特に制限されず、例えば、溝状冷却水流路の中下部の冷却水の流れを制御するために溝状冷却水流路の中下部に設置されるスペーサーに、フィン部材の固定端側を固定する方法、シリンダヘッドにフィン部材の固定端の上部を固定する方法等が挙げられる。

本発明の自動車は、本発明の内燃機関を有することを特徴とする自動車である。

（実施例１〜６）
（複合材料の作製）
ゴム材層に金属薄板を重ねて熱プレスを行い、下記仕様及び図１５に示す複合材料を作製した。
＜複合材料＞
長さ：表１に示す長さ（ｍｍ）
幅：１０ｍｍ
厚み１６：表１に示す厚み（ｍｍ）
図１５に示すように、金属薄板２の面１５２側に、ゴム材層３を形成した。そのため、金属薄板２の面１５１は露出していた。また、金属薄板２の面１５１の位置が、金属薄板が偏在している方の複合材料１の表面１３の位置１３１である。
＜金属薄板＞
金属薄板の材質：ＳＵＳ３０４
金属薄板の厚み１５：０．１ｍｍ
＜ゴム材層＞
ゴム材：エチレンプロピレンジエン系ゴム（ＥＰＤＭ系ゴム）

（複合材料の変形量の測定）
複合材料の設置装置に、複合材料の一端を固定し、自由端側の近傍に、複合材料の自由端の変形量が測定できるように、定規を固定した。次いで、加熱炉内に、複合材料及び定規が固定された複合材料の設置装置を設置した。
次いで、加熱炉内を表１に示す温度で、６０分間保った後、定規の目盛を読んで、複合材料の変形量を測定した。

（実施例７）
（数値流体力学的解析）
（ｉ）自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離が１．５ｍｍとなるようにフィン部材が変形したときと、（ｉｉ）自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離が６．７ｍｍとなるようにフィン部材が変形したときの、公知の数値流体力学的（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）解析を行った。その結果を図１６に示す。

本発明によれば、内燃機関のシリンダボア壁の上側と下側との変形量の違いを少なくすることができるので、ピストンの摩擦を低くすることができるため、省燃費の内燃機関を提供できる。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 複合材料
２ 金属薄板
３ ゴム材層
４ 変形量
５ 金属薄板が偏在している側の複合材料の部位
６ 金属薄板が配置されていない側の複合材料の部位
７ 複合材料１ａの厚み方向の中央の位置
８ 被固定物
１１ 複合材料を上側から見たときの固定端側の辺に対して垂直な方向
１２ 複合材料を上側かた見たときの固定端側の辺に平行な方向
１３ 金属薄板が偏在している方の複合材料の表面
１４ 金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３とは反対側の表面
１５ 金属薄板の厚み
１６ 複合材料の厚み
２１ シリンダブロック
２２ ボア
２３ シリンダボア壁
２４ 溝状冷却水流路
２５ 冷却水供給口
２６ 冷却水排出口
２７ シリンダボア壁２３の壁面
２８ シリンダボア壁２３とは反対側の溝状冷却水流路２４の壁面
２９ フィン部材
３１ 溝状冷却水流路のボア間壁近傍
３２ ボア間壁
３４ 自由端２９２とシリンダボア壁の壁面２７との距離
９１、２９１ 固定端
９２、２９２ 自由端
１３１ 金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３の位置
１４１ 金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３とは反対側の表面１４の位置
１５１ 金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３側の金属薄板の面
１５２ 金属薄板が偏在している方の複合材料の表面１３とは反対側の表面１４側の金属薄板の面

Claims (5)

1. ゴム材により形成されているゴム材層と、フィン部材の厚み方向において偏在して配置される金属薄板と、を有し、
   該金属薄板の材質が、ステンレス鋼、アルミニウム又は銅であり、
   該ゴム材が、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム又はフッ素ゴムであり、
   該金属薄板が、ゴム材層中に配置されており、
   該金属薄板の両方の面が該ゴム材層に接着していること、を特徴とする内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に設置され、溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材。
2. 前記ゴム材層を形成するゴム材がエチレンプロピレンジエンゴムであることを特徴とする請求項１記載のフィン部材。
3. 前記金属薄板の材質がアルミニウム又はステンレス鋼であることを特徴とする請求項１又は２いずれか１項記載のフィン部材。
4. 内燃機関のシリンダブロックの溝状冷却水流路内に、溝状冷却水流路内を流れる冷却水の流速を制御するためのフィン部材が設置されており、
   該フィン部材が、請求項１〜３いずれか１項記載のフィン部材であること、
   を特徴とする内燃機関。
5. 請求項４記載の内燃機関を有することを特徴とする自動車。