JP5985458B2 - 冷却水路構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン冷却用ウォータポンプの冷却水路構造に関する。

水冷式エンジンの冷却装置は、エンジンによって回転駆動されるウォータポンプのインペラがポンプ室内にて回転することにより、ポンプ室内の冷却水が回転遠心力によって吐出部に向けて圧送されて、エンジンのウォータジャケットに冷却水が循環供給される。

特許文献１には、内燃機関の機関本体に付設される補機類を支持する補機支持構造が記載されている。特許文献１記載の補機支持構造は、下方部位の水ポンプハウジングのポンプ室から延出する下流側冷却水通路が、ポンプ室から湾曲した中間部位を経て上方部位に延出し機関本体側の冷却水取入口に連通する上方部位の冷却水連通部に至るように形成された補機ユニットブロックを備える。

特許文献２には、エンジンの冷間時には、冷却水の一部がウォータポンプの吐出部に向けて圧送されない水冷式エンジンの冷却装置が記載されている。特許文献２記載の水冷式エンジンの冷却装置は、ポンプハウジングにポンプ室の上部に連通する通路を設けるとともに、この通路に空気等圧縮性流体の給排手段を接続することで、エンジンのウォータジャケットに冷却水の一部を循環供給せず、エンジンの暖機性を向上させようとする。

特開２０１３−１０８３８５号公報 特許第４３６２９０４号公報

特許文献１では、ウォータポンプの駆動により冷却水が循環する冷却系統の主要な循環経路について説明されているが、旋回流の発生による水路圧損の増加については記載がない。

特許文献２では、ウォータポンプからの冷却水通路の冷却水の流れに直交する面がＲ形状をしたものが記載されている。しかしながら、冷却水通路の該当箇所がＲ形状のものでは、旋回流が発生し、圧損が増加する可能性があった。

図１１を参照して、従来の冷却水通路の課題を説明する。
図１１は、従来のウォータポンプからシリンダブロック（機関本体）へつながる冷却水通路を流れる水流を説明する図である。図１１は、流体のシミュレーション結果による流速を矢印を付した線で描いている。

図１１に示すように、従来の冷却水通路２００は、シリンダブロック（機関本体）方向へ延出する通路が直線的な形状であった。冷却水通路２００が、直線的な形状である理由は、補機ユニットブロック内に配設される設置スペースと設置位置に制約があったことと、直線的な形状とすることで型抜き形成によるコスト低減、及び取付作業性を向上させるためである。また、シリンダブロック（機関本体）方向へ向かう直線的な通路は、ウォータポンプ側の通路より大きく形成することで、シリンダブロック（機関本体）方向へ向かう冷却水の流速を下げるようにしている。

従来の冷却水通路２００は、シリンダブロック（機関本体）方向へ直線的につながる形状をしていたので、各部で淀み（図１０の淀み発生ａ．参照）や渦（図１０の渦発生ｂ．参照）が発生することが判明した。その結果、水路圧損を上げてしまい、ウォータポンプの吐出水量を効果的に流すことはできていなかった。
また、圧損が増加すると十分に冷却水をエンジン内部に供給することができなくなる。十分な冷却水を供給するためには、ポンプや水路を大きくして対応する必要があるが、スペースの制約上難しいという課題がある。

本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、小スペースで旋回流の発生を抑制して水路圧損を低減可能な冷却水路構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、内燃機関と、ウォータポンプと、前記内燃機関内冷却水通路に、前記ウォータポンプからの冷却水を供給する冷却水連通路が形成される連通部材と、を有し、前記冷却水連通路は、前記ウォータポンプを収容するウォータポンプハウジングと第一冷却水通路と第二冷却水通路とにより形成され、前記ウォータポンプハウジングからの冷却水は、前記第一冷却水通路、前記第二冷却水通路を経て、前記内燃機関内冷却水通路に連通し、前記第二冷却水通路は、ウォータポンプの作動軸線と直交する方向に延設され、かつ、ウォータポンプの作動平面からずれて筒状に形成され、前記第一冷却水通路は、冷却水上流側をひとつの頂点として水路が広がるように略三角形状をなしている三角形状部と、前記三角形状部から前記第二冷却水通路に向かって屈曲し閉断面で延設され前記三角形状部と前記第二冷却水通路とを連通する上部連通路と、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、平面を組み合わせた略三角形状で第一冷却水通路を形成することで、面を同一のＲで形成したものに比較して、この平面形状によって過度の旋回流の発生を抑制することができ、水路圧損を低下させることができる。

また、前記ウォータポンプ作動軸線方向視で、前記第一冷却水通路の前記ウォータポンプ側を内面、内面に対向する側を外面とし、前記ウォータポンプハウジングは円状に形成され、前記内面は前記ウォータポンプハウジングの円に接する位置に水切り部が形成され、前記外面は前記ウォータポンプハウジングとの接続位置からその接線方向に延びた後、前記水切り部に対向する位置を越えたところから前記接線方向と交差する方向であって前記内面から離れる方向に広がる形状をなすことを特徴とする。

例えば、ウォータポンプは、遠心ポンプの遠心力により冷却水を吐出している。このため、ウォータポンプハウジングから徐々に水路を広げてしまうと、第一冷却水通路の内面の流速が低下する。本構成によれば、第一冷却水通路の外面は前記ウォータポンプハウジングとの接続位置からその接線方向に延びた後、前記水切り部に対向する位置を超えたところから前記ウォータポンプから離れる方向に広がるように形成されているので、第一冷却水通路の内面とウォータポンプハウジングの円に接する水切り部付近の比較的流速が低いところの水が渦を巻く可能性を低減することができる。

また、前記ウォータポンプ作動軸線方向視で、前記外面の一部に第一平面、前記内面の一部に第三平面、前記外面と前記内面とを結ぶ面の一部に第二平面が形成され、前記第一平面に沿う第一仮想線と、前記第二平面に沿う第二仮想線と、第三平面に沿う第三仮想線と、はそれぞれ交差して前記三角形状部を形成し、前記内面は、該内面の前記第二平面側の端と前記水切り部とを結ぶ第四仮想線よりも前記外面側に突出する湾曲形状に形成されることを特徴とする。

このような構成によれば、第一冷却水通路は、第四仮想線よりも流路が狭くなるように形成されることで、三角形状の部位で旋回した冷却水が、水切り部付近から吐出された冷却水と衝突することを防止することができる。また、下流側を三角形にすることで、流路幅を大きくとることができ、大きな曲り率で冷却水を供給することができる。

前記ウォータポンプ作動軸線に直交し、かつ前記第二冷却水通路に平行する方向視で、前記第一冷却水通路において前記第二冷却水通路と反対側に位置する傾斜面は、前記第二平面に近づくほど前記第二冷却水通路側に傾くことを特徴とする。

このような構成によれば、第一冷却水通路のウォータポンプ側の端は、第二冷却水通路側に傾いていることで、第一冷却水通路の傾きで跳ね返った冷却水が第二冷却水流路方向に流すことができるので、ウォータポンプ付近の冷却水と衝突し、渦を巻くことを防止することができる。また、第一冷却水通路の第二冷却水通路側の上端部は、傾いていると同時に水路の内面の接線から大きく膨らんでいることにより、傾きの幅を大きくとることができ、さらに渦を巻きにくくすることができる。

また、前記ウォータポンプ作動軸線方向視で、前記第一冷却水通路の幅の最太部は、該第一冷却水通路の幅の最細部に対して略２倍の太さで形成されることを特徴とする。

例えば、流路幅が狭いと冷却水の流量が低下し、流すことのできる冷却水の絶対量が低下してしまう。また、流路幅を広くしすぎると流速が低下し、冷却水が流れない部分ができてしまう。本構成によれば、流速が大きく低下しない太さにしておくことで、冷却水が流れない部分が発生することを防止することができる。

また、前記第一冷却水通路は、前記第一仮想線と前記第二仮想線とを第一円弧で繋ぎ、前記第二仮想線と前記第三仮想線とを第二円弧で繋いだ形状で形成されることを特徴とする。

このような構成によれば、第一冷却水通路の三角形状の角部を半円にすることで、滑らかに冷却水を流すことができる。

本発明によれば、小スペースで旋回流の発生を抑制して水路圧損を低減可能な冷却水路構造を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の全体斜視図である。 上記実施形態に係る冷却水路構造のウォータポンプから吐出した冷却水をシリンダブロック内へ流入させる冷却水連通路を示す図である。 上記実施形態に係る冷却水路構造のウォータポンプカバーを示す図である。 上記実施形態に係る冷却水路構造のウォータポンプカバーが取り付けられたウォータポンプハウジングにより形成された冷却水連通路の構成を示す斜視図である。 上記実施形態に係る冷却水路構造のウォータポンプ作動軸線方向視から見た冷却水連通路の構成を示す図である。 上記実施形態に係る冷却水路構造の冷却水連通路の構成を示す図である。 上記実施形態に係る冷却水路構造のウォータポンプの作動軸線（ウォータポンプの正面）から見た冷却水連通路を流れる水流を説明する図である。 上記実施形態に係る冷却水路構造のウォータポンプの作動軸線（ウォータポンプの背面）から見た冷却水連通路を流れる水流を説明する図である。 上記実施形態に係る冷却水路構造のウォータポンプの作動軸線と直交する前方方向から見た冷却水連通路を流れる水流を説明する図である。 上記実施形態に係る冷却水路構造のウォータポンプの作動軸線の左側（背面）斜め上方方向から見た冷却水連通路を流れる水流を説明する図である。 従来のウォータポンプからシリンダブロック（機関本体）へつながる冷却水通路を流れる水流を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態）
本発明の実施形態について、図１乃至図１０を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の全体斜視図である。
図１に示すように、内燃機関１は、水冷式内燃機関であり、クランク軸８を左右方向に指向させて車両に横置きに搭載される。本明細書中では、車両を基準に前後左右を決めることとする。また、方向を図示する場合は、シリンダ軸線方向と上下方向を図示する。本実施形態では、シリンダ軸線方向は、上下方向に一致しているものとする。

内燃機関１の機関本体２は、シリンダが左右方向に配列されたシリンダブロック３の上にシリンダヘッド４が重ねられ、その上にシリンダヘッドカバー５が被せられ、シリンダブロック３の下にはオイルパン６が接合されて構成されている。
機関本体２の前側面の右側寄りに補機部品であるＡＣジェネレータ１０，ウォータポンプ２０，エアコン用コンプレッサ（図示省略）が順に配設される。

機関本体２の右側面には、チェーンカバー７を貫通したクランク軸８の端部には駆動プーリ８１が嵌着され、駆動プーリ８ｐの上方には、テンショナ（図示省略）が揺動付勢されたアームの先端にアイドラプーリ１６を備えて設けられている。

ＡＣジェネレータ１０の右方に突出した駆動軸端部に嵌着されたジェネレータプーリ１０ｐ、ウォータポンプ２０の右方に突出したポンプ駆動軸２１の端部に嵌着されたウォータポンププーリ２０ｐ、コンプレッサ（図示省略）の右方に突出した駆動軸端部に嵌着されたコンプレッサプーリ１５ｐ（仮想線参照）が、駆動プーリ８ｐ及びアイドラプーリ１６ｐと同一鉛直平面上にあって、駆動プーリ８ｐ，アイドラプーリ１６ｐ，ジェネレータプーリ１０ｐ，ウォータポンププーリ２０ｐ，コンプレッサプーリ１５ｐの順に、無端状ベルト１７が巻掛けられ、駆動プーリ８ｐの回転による無端状ベルト１７の回動が、補機部品であるＡＣジェネレータ１０，ウォータポンプ２０，コンプレッサ（図示省略）を一斉に駆動する。

ウォータポンプ２０から吐出した冷却水は、まずシリンダブロック３内に流入してシリンダブロック３内のウォータジャケットを循環し、次いで上側のシリンダヘッド４内に流入してシリンダヘッド４内のウォータジャケットを循環して、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４との間で熱交換し、ウォータアウトレットから流出する。
補機部品であるコンプレッサは、オイルパン６に取り付けられ、補機部品であるＡＣジェネレータ１０は、ウォータポンプ２０が一体に組付けられる補機ユニットブロック３０を介してシリンダブロック３に支持される。

図２は、ウォータポンプ２０から吐出した冷却水をシリンダブロック３内へ流入させる冷却水連通路１４０を示す図である。
図２の破線に示すように、補機ユニットブロック３０内には、ウォータポンプ２０（図１参照）からの冷却水を供給する冷却水連通路１４０が形成される連通部材１３０が配置される。

連通部材１３０は、本体１３０ａと、本体１３０ａを側面から覆うウォータポンプカバー１２０と、から構成される。
連通部材１３０は、ラジエータ（図示省略）からの冷却水をウォータポンプ２０に注入する注入経路１３１と、注入経路１３１により注入された冷却水をシリンダブロック３内のウォータジャケットに連通させる冷却水連通路１４０と、を備える。

冷却水連通路１４０は、ウォータポンプ２０を収容する円状のウォータポンプハウジング１１０と、ウォータポンプハウジング１１０の下流（冷却水突出側）に設けられた第一冷却水連通路１４１と、第一冷却水通路１４１からの冷却水をシリンダブロック３側に連通させる第二冷却水通路１４２と、により形成される。

連通部材１３０の本体１３０ａに形成されたウォータポンプハウジング１１０及び第一冷却水通路１４１の右側面は、ウォータポンプカバー１２０により塞がれる。ウォータポンプハウジング１１０及び第一冷却水通路１４１に右側面からウォータポンプカバー１２０が合わせられてウォータポンプ２０の冷却水連通路１４０が完成する。

ウォータポンプ２０の駆動により、ラジエータ（図示省略）からの冷却水が注入経路１３１を通ってウォータポンプハウジング１１０に注入される。ウォータポンプハウジング１１０に注入された冷却水は、ウォータポンプハウジング１１０に収容されたウォータポンプ２０により第一冷却水連通路１４１に吐出される。そして、ウォータポンプ２０により吐出された冷却水は、第一冷却水連通路１４１に連通する第二冷却水通路１４２を通ってシリンダブロック３内のウォータジャケットに供給される。

図３は、ウォータポンプカバー１２０を示す図であり、図３（ａ）はウォータポンプカバー１２０をシリンダ軸線方向の右側（正面）から見た図、図３（ｂ）はウォータポンプカバー１２０のシリンダ軸線方向の左側（背面）から見た図、図３（ｃ）はシリンダ軸線と直交する方向（側面）から見た図である。

図３に示すように、ウォータポンプカバー１２０は、ウォータポンプハウジング１１０の合せ面（図示省略）に対向する扁平な合せ面１２１と、水通路部１２２と、水通路部１２２の下方部位から右方に突出する軸受筒部１２３と、ウォータポンプハウジング１１０の合せ面（図示省略）に対応した取付面１２４と、を備える。

軸受筒部１２３には、ポンプ駆動軸２１が回転自在に軸支されており、ポンプ駆動軸２１のポンプ室１１４（図２参照）に突出した左端部にインペラ（図示省略）が嵌着されている。そして、図３（ｃ）に示すように、ポンプ駆動軸２１の軸受筒部１２３より突出した右端部にウォータポンププーリ２０ｐが嵌着される。

取付面１２４の外縁には、溝１２５が形成され、シール部材１２７が嵌合されている（図３（ｂ）参照）。取付面１２４には、ウォータポンプカバー１２０をウォータポンプハウジング１１０の対応する取付ボス部（図示省略）に取り付けるための各取付孔１２６が形成されている。

以上の構成において、ウォータポンプハウジング１１０の合せ面（図示省略）とウォータポンプカバー１２０の合せ面１２１を当接して取付ボルトを取付孔１２６に貫通してウォータポンプハウジング１１０の対応する取付ボス部（図示省略）に螺着することで、ウォータポンプハウジング１１０にウォータポンプカバー１２０が合体して連通部材１３０として組み合わされ、冷却水連通路１４０が構成される。

図４は、ウォータポンプカバー１２０が取り付けられたウォータポンプハウジング１１０（以下の説明において、単にウォータポンプハウジング１１０という）により形成された冷却水連通路１４０の構成を示す斜視図である。図５は、ウォータポンプ作動軸線方向視から見た冷却水連通路１４０の構成を示す図である。図６は、上方（シリンダヘッド４）からみた冷却水連通路１４０の構成を示す図である。

図４、図５、図６に示すように、冷却水路構造１００は、シリンダブロック３（機関本体２）内冷却水通路（図示省略）に、ウォータポンプ２０（図１参照）からの冷却水を供給する冷却水連通路１４０が形成される連通部材１３０を備える。

なお、本実施形態では、連通部材１３０は、本体１３０ａとウォータポンプカバー１２０とを合体して形成しているが、本体１３０ａとウォータポンプカバー１２０とを一体構成した単体構成であってもよい。本実施形態では、本体１３０ａとウォータポンプカバー１２０とを別体とすることで組付け作業性及び成形性を向上させている。

図４、図５に示すように、冷却水連通路１４０は、ウォータポンプ２０からシリンダブロック３（機関本体２）内冷却水通路（図示省略）につながる水通路である。
冷却水連通路１４０は、ウォータポンプ２０を収容する円状のウォータポンプハウジング１１０と、ウォータポンプハウジング１１０の下流（冷却水突出側）に設けられ、ウォータポンプ２０の作動平面に平行な面を有する第一冷却水連通路１４１と、ウォータポンプ２０の作動軸線と直交する方向に延設され、かつ、ウォータポンプ２０の作動平面からずれて筒状に形成され、第一冷却水通路１４１からの冷却水をシリンダブロック３側に連通させる第二冷却水通路１４２と、により形成される。

ウォータポンプハウジング１１０に流入したラジエータからの冷却水は、第一冷却水通路１４１、第二冷却水通路１４２を経て、内燃機関内冷却水通路（図示省略）に流入する。
第一冷却水連通路１４１は、ウォータポンプハウジング１１０に連通するウォータポンプハウジング連通部２４１と、冷却水上流側をひとつの頂点として水路が広がるように略三角形状をなしている三角形状部２４２と、三角形状部２４２の上部と第二冷却水通路１４２とを連通する上部連通部２４３と、を有する。

第一冷却水連通路１４１のウォータポンプハウジング連通部２４１について説明する。
<ウォータポンプハウジング連通部>
図４、図５に示すように、ウォータポンプ２０の作動軸線方向視で、第一冷却水通路１４１のウォータポンプ２０側を内面、内面に対向する側を外面とする。
ウォータポンプハウジング連通部２４１は、円状に形成されたウォータポンプハウジング１１０を臨む第一冷却水連通路１４１の側面部を形成する内面２４１ａと、内面２４１ａに対向し第一冷却水連通路１４１の他方の側面部を形成する外面２４１ｂと、を有する。

内面２４１ａには、ウォータポンプハウジング１１０の円に接する位置に水切り部１５６が形成される。
外面２４１ｂは、ウォータポンプハウジング１１０との接続位置からその接線方向に延びた後、水切り部１５６に対向する位置を超えたところ（拡大開始部１９２参照）からウォータポンプ２０から離れる方向に広がる形状をなしている。

第一冷却水連通路１４１の三角形状部２４２について説明する。
<三角形状部>
図７は、ウォータポンプ２０の作動軸線（ウォータポンプ２０の正面）から見た冷却水連通路１４０を流れる水流を説明する図であり、図７（ａ）は本実施形態の冷却水路構造１００の冷却水連通路１４０の水流を示し、図７（ｂ）は比較例である従来の冷却水連通路２００の水流を示す。図７は、流体のシミュレーション結果を矢印を付した線で描いている。図中、太矢印は流速が速いところを示している。

図８は、ウォータポンプ２０の作動軸線（ウォータポンプ２０の背面）から見た冷却水連通路１４０を流れる水流を説明する図であり、図８（ａ）は本実施形態の冷却水路構造１００の冷却水連通路１４０の水流を示し、図８（ｂ）は比較例である従来の冷却水連通路２００の水流を示す。

三角形状部２４２は、ウォータポンプハウジング連通部２４１の内面２４１ａ及び外面２４１ｂに面一で連なり、第一冷却水連通路１４１の側面部を形成する内面２４２ａと、第一冷却水連通路１４１の正面部を形成する外面２４２ｂと、を有する。また、後記するように、外面２４２ｂを形成する三角形状部２４２の上部は、第二冷却水通路１４２側に傾斜している。

図４、図５、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、第一冷却水通路１４１は、ウォータポンプ２０の作動軸線方向視で、外面２４２ｂの一部に第一平面、内面２４２ａの一部に第三平面、第一平面と第三平面を結ぶ面の一部に第二平面が形成され、第一平面に沿う第一仮想線１５１と、第二平面に沿う第二仮想線１５２と、第三平面に沿う第三仮想線１５３と、はそれぞれ交差して三角形１５０を形成する。

本実施形態では、第一冷却水通路１４１は、上端部に向かってウォータポンプハウジング１１０から徐々に水路が拡がる三角形状部２４２を形成しているので、三角形状部２４２の平面部によって過度の旋回流の発生を抑制することができる。図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示す比較例では、冷却水流路で旋回流が発生し、水路圧損を上げてしまっていた。本実施形態では、第一冷却水通路１４１での旋回流の発生を抑制できることが確認できた。

<三角形状部とウォータポンプハウジング連通部の半円形状>
図４、図５、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、三角形状部２４２は、内面２４２ａが、第二仮想線１５２と第三仮想線１５３との交点付近のウォータポンプ２０側の端１５５を含む平面と、その平面の下端からウォータポンプハウジング１１０とウォータポンプハウジング連通部２４１の内面２４１ａとの接続点である水切り部１５６にかけて湾曲形状（ここでは半円形状１５７）に形成されている。湾曲形状（半円形状１５７）は、ウォータポンプ２０側の端１５５を結ぶ第四仮想線１５４よりも流路が狭くなるように形成されている。

第一冷却水通路１４１は、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、第四仮想線１５４よりも流路が狭くなるように形成されることで、ウォータポンプハウジング１１０とウォータポンプハウジング連通部２４１の内面２４１ａとの接続点である水切り部１５６付近から吐出された冷却水が衝突することを防止することができる。また、流路幅を大きくとることができ、大きな曲り率で冷却水を供給することができる。

<三角形状部の最太部と最細部>
図５、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、ウォータポンプ作動軸線方向視で、第一冷却水通路１４１の三角形状部２４２の幅の最太部１６１は、最細部１６２に対して流速を維持できる太さで形成されている。具体的には、最太部１６１は最細部１６２の略２倍程度の太さとしておくことで、適度な流速を維持しつつ、冷却水が流れない部分が発生することを防止することができる。

<三角形状部の半円形状>
また、図５、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、第一冷却水通路１４１の三角形状部２４２は、第一仮想線１５１と第二仮想線１５２とを第一半円形状１７１で繋ぎ、第二仮想線と第三仮想線を第二半円形状１７２で繋いだ形状で形成される。
三角形状部２４２の角部を半円にすることで、滑らかに冷却水を流すことができる。

<三角形状部の傾斜>
図９は、ウォータポンプ２０の作動軸線と直交する前方から見た冷却水連通路を流れる水流を説明する図であり、図９（ａ）は本実施形態の冷却水連通路１４０の水流を示し、図９（ｂ）は比較例である従来の冷却水連通路２００の水流を示す。

図１０は、ウォータポンプ２０の作動軸線の左側（背面）斜め上方方向から見た冷却水連通路１４０を流れる水流を説明する図であり、図１０（ａ）は本実施形態の冷却水連通路１４０の水流を示し、図１０（ｂ）は比較例である従来の冷却水連通路２００の水流を示す。

図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、ウォータポンプ２０の作動軸線に直交し、かつ第二冷却水通路１４２に平行する方向視で、第一冷却水通路１４１の三角形状部２４２のウォータポンプ２０側の端１８１は、ウォータポンプ２０の回転面に対して、ウォータポンプ２０から離れるにつれて第二冷却水通路１４２側に傾斜面１８２により傾いて形成される。
これにより、第一冷却水通路１４１の三角形状部２４２の傾斜面１８２で跳ね返った冷却水を、上部連通部２４３と第二冷却水流路１４２方向に流すことができる。図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示す比較例では、冷却水流路で旋回流が発生し、水路圧損を上げてしまっていた。本実施形態では、第一冷却水通路１４１での旋回流の発生を抑制し、ウォータポンプ２０の吐出水量を第二冷却水流路１４２に効果的に流すことが確認できた。

上部連通部２４３は、三角形状部２４２の上面とほぼ同じ幅で第二冷却水通路１４２に延設されている。

以上説明したように、本実施形態の冷却水路構造１００は、ウォータポンプ２０からの冷却水を供給する冷却水連通路１４０が形成される連通部材１３０を備える。冷却水連通路１４０は、ウォータポンプ２０を収容する円状のウォータポンプハウジング１１０と、ウォータポンプハウジング１１０の下流（冷却水突出側）に設けられ、ウォータポンプ２０の作動平面に平行な面を有する第一冷却水連通路１４１と、ウォータポンプ２０の作動軸線と直交する方向に延設され、かつ、ウォータポンプ２０の作動平面からずれて筒状に形成され、第一冷却水通路１４１からの冷却水をシリンダブロック３側に連通させる第二冷却水通路１４２と、により形成される。さらに、第一冷却水連通路１４１は、ウォータポンプハウジング１１０に連通するウォータポンプハウジング連通部２４１と、冷却水上流側をひとつの頂点として水路が広がるように略三角形状をなしている三角形状部２４２と、三角形状部２４２の上部と第二冷却水通路１４２とを連通する上部連通部２４３と、を有する。

例えば、全ての面を同一のＲで形成すると、旋回流が多くなり圧損が大きくなってしまう。本実施形態では、平面を組み合わせた形状、具体的には第一冷却水通路１４１は、上端部に向かってウォータポンプハウジング１１０から徐々に水路が拡がる略三角形状で第一冷却水路１４１を形成しているので、この三角形状の平面部によって過度の旋回流の発生を抑制することができる。また、十分な冷却水をエンジン内部に供給することができるので、ポンプや水路を大きくして対応する必要がなく、小スペースで実現することができる。

また、本実施形態では、ウォータポンプ２０の作動軸線方向視で、第一冷却水通路１４１のウォータポンプ２０側を内面１４１ａ、内面に対向する側を外面１４１ｂとし、ウォータポンプハウジング１１０は、円状に形成され、内面１４１ａはウォータポンプハウジング１１０の円に接する位置に水切り部１５６が形成され、外面２４１ｂは、ウォータポンプハウジング１１０との接続位置からその接線方向に延びた後、水切り部１５６に対向する位置を超えたところ（拡大開始部１９２参照）からウォータポンプ２０から離れる方向に広がる形状をなしている。

ウォータポンプ２０は、遠心ポンプの遠心力により冷却水を吐出している。このため、ウォータポンプハウジング１１０から徐々に水路を広げてしまうと、第一冷却水通路１４１の内面の流速が低下する。本構成によれば、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、第一冷却水通路１４１の内面１４１ａとウォータポンプハウジング１１０の円に接する水切り部１５６（図８（ａ）参照）付近の比較的流速が低いところの水が渦を巻く可能性を低減することができる。

また、本実施形態では、ウォータポンプ２０の作動軸線方向視で、外面の一部に第一平面、内面の一部に第三平面、第一平面と第三平面を結ぶ面の一部に第二平面が形成され、第一平面１５１に沿う第一仮想線１５１と、第二平面に沿う第二仮想線１５２と、第三平面に沿う第三仮想線１５３と、はそれぞれ交差して三角形１５０を形成し、内面は、第二仮想線１５２と第三仮想線１５３との交点付近のウォータポンプ２０側の端１５５を含む平面と、その平面の下端から前記ウォータポンプハウジング１１０と内面との接続点である水切り部１５６にかけて湾曲形状（半円形状１５７）に形成され、湾曲形状（半円形状１５７）は、ウォータポンプ２０側の端を結ぶ第四仮想線１５４よりも流路が狭くなるように形成されている。

この構成により、第一冷却水通路１４１は、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、第四仮想線１５４よりも流路が狭くなるように形成されることで、三角形状の部位で旋回した冷却水が、水切り部１５６付近から吐出された冷却水が衝突することを防止することができる。また、また、下流側を三角形にすることで、流路幅を大きくとることができ、大きな曲り率で冷却水を供給することができる。

また、本実施形態では、ウォータポンプ２０の作動軸線に直交し、かつ第二冷却水通路１４２に平行する方向視で、第一冷却水通路１４１の三角形状部２４２のウォータポンプ２０側の端１８１は、ウォータポンプ２０の回転面に対して、第二冷却水通路１４２の作動軸線方向で、ウォータポンプ２０から離れるにつれて第二冷却水通路１４２側に傾いて形成される。

このような構成によれば、図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、第一冷却水通路１４１の三角形状部２４２のウォータポンプ２０側の端１８１は、第二冷却水通路１４２側に傾いていることで、第一冷却水通路１４１の傾きで跳ね返った冷却水が第二冷却水流路１４２方向に流すことができるので、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）の従来との比較例で示すように、ウォータポンプ２０付近の冷却水と衝突し、渦（図９（ｂ）及び図１０（ｂ）の渦発生ｂ．参照）を巻くことを防止することができる。また、第一冷却水通路１４１の三角形状部２４２の上端部は、傾いていると同時に水路の内面１４１aの接線から大きく膨らんでいることにより、傾きの幅を大きくとることができ、さらに渦を巻きにくくすることができる。

また、本実施形態では、ウォータポンプ作動軸線方向視で、第一冷却水通路１４１の幅の最太部１６１は、最細部１６２に対して流速を維持できる太さで形成されている。

例えば、流路幅が狭いと冷却水の流量が低下し、流すことのできる冷却水の絶対量が低下してしまう。また、流路幅を広くしすぎると流速が低下し、冷却水が流れない部分ができてしまう。本実施形態では、流速が大きく低下しない太さに（例えば、最太部１６１は最細部１６２の略２倍程度の太さ）しておくことで、冷却水が流れない部分が発生することを防止することができる。

また、本実施形態では、第一冷却水通路１４１の三角形状部２４２は、第一仮想線１５１と第二仮想線１５２とを第一半円形状１７１で繋ぎ、第二仮想線と第三仮想線を第二半円形状１７２で繋いだ形状で形成される。三角形状部２４２の角部を半円にすることで、滑らかに冷却水を流すことができる。

なお、ウォータポンプ２０の作動軸線に直交し、かつ第二冷却水通路１４２に平行する方向視で、第一冷却水通路１４１の流れ方向に直交する方向の幅と、第二冷却水通路１４２の流れ方向に直交する方向の幅は、略同一であってもよい。また、第一冷却水通路１４１のウォータポンプ２０側の端と、第二冷却水通路１４２のウォータポンプ２０とは反対側の端とは、曲線又は直線で繋がれるものであってもよい。

このように構成すれば、第一冷却水通路１４１が曲線又は直線で繋がれることで、第一冷却水通路１４１を流れてきた冷却水を、第二冷却水通路１４２側にスムーズに反射させることができる。また、できるだけ流路横幅を広くとることで、ウォータポンプ２０から吐出されて跳ね返った水が、第一冷却水通路１４１の水流にぶつかってしまうことを防止することができる。

以上、上記実施形態に係る冷却水路構造について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び参考例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 内燃機関
２ 機関本体
４ シリンダヘッド
８ クランク軸
２０ ウォータポンプ
３０ 補機ユニットブロック
１１０ ウォータポンプハウジング
１１４ ポンプ室
１２０ ウォータポンプカバー
１３０ 連通部材
１４０ 冷却水連通路
１４１ 第一冷却水通路
１４２ 第二冷却水通路
１５０ 三角形
１５１ 第一仮想線
１５２ 第二仮想線
１５３ 第三仮想線
１５４ 第四仮想線
１５５，１８１ ウォータポンプ側の端
１５６ 水切り部
１５７ 半円形状
１６１ 最太部
１６２ 最細部
１７１ 第一半円形状
１７２ 第二半円形状
１８２ 傾斜面
１９１ 円の接線
１９２ 拡大開始部
２４１ ウォータポンプハウジング連通部
２４２ 三角形状部
２４３ 上部連通部

Claims (6)

1. 内燃機関と、ウォータポンプと、
   前記内燃機関内冷却水通路に、前記ウォータポンプからの冷却水を供給する冷却水連通路が形成される連通部材と、を有し、
   前記冷却水連通路は、前記ウォータポンプを収容するウォータポンプハウジングと第一冷却水通路と第二冷却水通路とにより形成され、
   前記ウォータポンプハウジングからの冷却水は、前記第一冷却水通路、前記第二冷却水通路を経て、前記内燃機関内冷却水通路に連通し、
   前記第二冷却水通路は、ウォータポンプの作動軸線と直交する方向に延設され、かつ、ウォータポンプの作動平面からずれて筒状に形成され、
   前記第一冷却水通路は、冷却水上流側をひとつの頂点として水路が広がるように略三角形状をなしている三角形状部と、前記三角形状部から前記第二冷却水通路に向かって屈曲し閉断面で延設され前記三角形状部と前記第二冷却水通路とを連通する上部連通路と、を有する
   ことを特徴とする記載の冷却水路構造。
2. 前記ウォータポンプ作動軸線方向視で、前記第一冷却水通路の前記ウォータポンプ側を内面、内面に対向する側を外面とし、前記ウォータポンプハウジングは円状に形成され、前記内面は前記ウォータポンプハウジングの円に接する位置に水切り部が形成され、
   前記外面は前記ウォータポンプハウジングとの接続位置からその接線方向に延びた後、前記水切り部に対向する位置を越えたところから前記接線方向と交差する方向であって前記内面から離れる方向に広がる形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の冷却水路構造。
3. 前記ウォータポンプ作動軸線方向視で、前記外面の一部に第一平面、前記内面の一部に第三平面、前記外面と前記内面とを結ぶ面の一部に第二平面が形成され、前記第一平面に沿う第一仮想線と、前記第二平面に沿う第二仮想線と、第三平面に沿う第三仮想線と、はそれぞれ交差して前記三角形状部を形成し、
   前記内面は、該内面の前記第二平面側の端と前記水切り部とを結ぶ第四仮想線よりも前記外面側に突出する湾曲形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の冷却水路構造。
4. 前記ウォータポンプ作動軸線に直交し、かつ前記第二冷却水通路に平行する方向視で、前記第一冷却水通路において前記第二冷却水通路と反対側に位置する傾斜面は、前記第二平面に近づくほど前記第二冷却水通路側に傾くことを特徴とする請求項１に記載の冷却水路構造。
5. 前記ウォータポンプ作動軸線方向視で、前記第一冷却水通路の幅の最太部は、該第一冷却水通路の幅の最細部に対して略２倍の太さで形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の冷却水路構造。
6. 前記第一冷却水通路は、
   前記第一仮想線と前記第二仮想線とを第一円弧で繋ぎ、前記第二仮想線と前記第三仮想線とを第二円弧で繋いだ形状で形成されることを特徴とする請求項３に記載の冷却水路構造。

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