JPH1162583A - 水冷式内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水冷式内燃機関の冷却装置において、冷却水
ポンプの取付けと駆動のための部品点数と加工工数の削
減、小型軽量化、コストダウンを図る。 【解決手段】 内燃機関の動弁機構を駆動するカム軸18
が、シリンダヘッド５の上部に配設され、伝動機構23を
介してクランクシャフトにより回転駆動され、冷却水ポ
ンプ50が、シリンダヘッド５に取り付けられるシリンダ
ヘッドカバー６に取り付けられ、カム軸18により回転駆
動されている。冷却水ポンプ50の回転軸53とカム軸18と
の連結部は、伝動機構23が収容された室62に配置されて
いる。冷却水ポンプ50の回転軸53は、マグネットカップ
リングを介してカム軸18に連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、排気量の比較
的小さな水冷式内燃機関、例えば、自動二輪車等の小型
車両に搭載される水冷式内燃機関の冷却装置に関し、特
に冷却水ポンプの取付構造に工夫を施した水冷式内燃機
関の冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術、解決しようとする課題】従来、頭上カム軸
式の内燃機関においては、シリンダヘッドカバーのシリ
ンダヘッドへの取付面（シリンダヘッドカバーの割面）
は、カム軸割面と同一面上にある。このため、カム軸延
長線がシリンダヘッドカバーの割面と重なるので、該カ
ム軸延長線上に冷却水ポンプを配置して、該冷却水ポン
プを該カム軸により回転駆動するようにすることが困難
である。

【０００３】そこで、従来においては、冷却水ポンプ
は、シリンダヘッドカバー以外の、例えば、クランクケ
ースやシリンダヘッド等に取り付けて設けられている。
このため、冷却水ポンプを回転駆動するための専用の軸
が必要とされていた。

【０００４】冷却水ポンプが、カム軸延長線上に配置さ
れて、カム軸により回転駆動されるようにしたものも存
するが（実公昭６４−７２０４号公報参照）、このもの
においては、カム軸がカムケースとケースカバーとの合
わせ面部分を貫通する個所に、これらとは別部材である
カム軸受部材が介装されており、冷却水ポンプは、該カ
ム軸受部材にそのポンプケース軸受筒部分が取り付けら
れ、主としてカムケースにより支持されるようになって
いる。

【０００５】該カム軸受部材は、共用化が図られている
とはいえるが、冷却水ポンプの取付けや支持のために
は、必ずしもこのような部材は必要ではない。しかも、
このようなカム軸受部材が使用されることにより、該カ
ム軸受部材がカムケースやケースカバーを貫通する部
分、該カム軸受部材に冷却水ポンプのケース軸受筒部分
が嵌着される部分の２個所に、液封手段が必要とされる
など、部品点数が増大していた。

【０００６】

【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、従来技術が有する前記のような問題点を解決した水
冷式内燃機関の冷却装置に係り、その請求項１に記載さ
れた発明は、内燃機関の動弁機構を駆動するカム軸が、
シリンダヘッドの上部に配設され、伝動機構を介してク
ランクシャフトにより回転駆動され、冷却水ポンプが、
前記シリンダヘッドに取り付けられるシリンダヘッドカ
バーに取り付けられ、前記カム軸により回転駆動される
ようにしたことを特徴とする水冷式内燃機関の冷却装置
である。

【０００７】請求項１に記載された発明は、前記のよう
に構成されており、冷却水ポンプは、カム軸により回転
駆動されるので、冷却水ポンプを回転駆動するための専
用の軸が不要である。また、冷却水ポンプは、シリンダ
ヘッドカバーに取り付けられるので、これとの間で使用
されるシール部材やボルト等通常の密封具、連結具のほ
かに、特に取付用部品は必要でない。これらにより、冷
却水ポンプの取付けと駆動のための部品点数と加工工数
を削減することができる。

【０００８】また、請求項２記載のように請求項１記載
の発明を構成することにより、カム軸や冷却水ポンプを
クランクシャフトに連動連結する伝動機構を収容する室
（伝動機構室）を有効に利用して、冷却水ポンプの回転
軸とカム軸との連結部を配置することができる。

【０００９】また、請求項３記載のように請求項１また
は請求項２記載の発明を構成することにより、冷却水ポ
ンプの回転軸のメカニカルシールが不要になるので、高
い水準の水密性が得られる。また、これにより、冷却水
ポンプの回転軸が短縮され、構造が単純化されるので、
水冷式内燃機関の冷却装置の小型軽量化とコストダウン
が可能になる。その他、マグネットカップリング式ポン
プを使用することにより奏される効果を奏することがで
きる。

【００１０】さらに、請求項４記載のように請求項３記
載の発明を構成することにより、隔壁が樹脂材料により
形成されるので、水冷式内燃機関の冷却装置の軽量化と
コストダウンが可能になるとともに、隔壁は、シリンダ
ヘッドカバーとポンプカバーとにより挟み込まれて取り
付けられているので、該隔壁の変形を防止することがで
きる。

【００１１】また、請求項５記載のように請求項１ない
し請求項４のいずれかに記載の発明を構成することによ
り、シリンダヘッドカバーのシリンダヘッドへの取付面
（シリンダヘッドカバーの割面）が、カム軸位置より低
くなるようにして、カム軸線が、シリンダヘッドカバー
の側壁を貫通するようにするという、比較的簡単な方法
により、シリンダヘッドカバーに、冷却水ポンプの取付
面を容易に形成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、先ず、図１ないし図６に図
示される本願の請求項１ないし請求項５記載の発明の一
実施形態（実施形態１）について説明する。図１は、本
実施形態１における水冷式内燃機関の冷却装置が適用さ
れる水冷式内燃機関の概略を示した斜視図であり、頭上
カム軸式４ストロークサイクル（通称４サイクル）単気
筒の水冷式内燃機関１は、図示されない小型自動二輪車
の車体に、その前後車輪の中間に位置して搭載されてい
る。

【００１３】そして、水冷式内燃機関１は、左右割のク
ランクケース２、３と、シリンダブロック４と、シリン
ダヘッド５と、シリンダヘッドカバー６とからなり、ク
ランクケース２、３の前端に、シリンダブロック４のシ
リンダ孔７の中心軸線が略水平前方に向くようにして、
シリンダブロック４が重ねられ、さらに、シリンダブロ
ック４の前方に、シリンダヘッド５およびシリンダヘッ
ドカバー６が順次重ねられ、これらクランクケース２、
３、シリンダブロック４、シリンダヘッド５およびシリ
ンダヘッドカバー６は、相互に一体に結合されている。

【００１４】シリンダヘッドカバー６のシリンダヘッド
５への取付面（シリンダヘッドカバー６の割面）65は、
図３および図４に図示されるように、後述するカムシャ
フト18の取付け位置に形成されるもう１つの取付面（割
面）66の位置より低くされて、該取付面65部に配される
周方向に亘り複数本のボルト67により、シリンダヘッド
カバー６が、シリンダヘッド５に一体に結合されてい
る。

【００１５】このようにして、カムシャフト18の軸線
が、シリンダヘッドカバー６の側壁を貫通するようにさ
れ、シリンダヘッドカバー６の図において左方の側壁の
該貫通部には、後述する冷却水ポンプ50の取付用孔68が
形成されて、該左方の側壁外面69が、該冷却水ポンプ50
の取付面とされている。

【００１６】また、図３および図４に図示されるよう
に、シリンダ孔７にピストン８が摺動可能に嵌装され、
左右のクランクケース２、３に、クランクシャフト９が
回転可能に枢支され、該ピストン８とクランクシャフト
９とに、ピストンピン10とクランクピン11とを介してコ
ネクティングロッド12の両端が回転可能に枢着されてお
り、ピストン８が往復動すると、クランクシャフト９が
回転駆動されるようになっている。

【００１７】シリンダヘッド５には、シリンダ孔７の頂
部の燃焼室13に連通する吸気ポート14と排気ポート15
が、それぞれ形成され、該吸気ポート14および排気ポー
ト15に、それぞれ吸気弁16および排気弁17が、開閉自在
に設けられている。

【００１８】吸気ポート14は、取付面65によりシリンダ
ヘッドカバー６がシリンダヘッド５に取り付けられる位
置より内方側の、シリンダヘッド５に形成されている。
そして、取付面66によりシリンダヘッドカバー６がシリ
ンダヘッド５に液密に取り付けられる位置において、シ
リンダヘッドカバー６に形成された吸気通路14a に連通
している。該連通部分は、カムシャフト18の図において
右方端側に形成されている。

【００１９】吸気弁16および排気弁17の頂端に隣接し
て、シリンダヘッド５の上部に、カムシャフト（カム
軸）18が配置され、該カムシャフト18は、ベアリング19
を介しシリンダヘッド５とカムシャフトホルダー20とに
挟まれて回転自在に枢支され、該カムシャフト18の左端
拡径部18ａに、ドリブンスプロケット21が一体に嵌着さ
れ、クランクシャフト９と一体のドライブスプロケット
22とドリブンスプロケット21とに、無端チェーン（伝動
機構）23が架渡されており、カムシャフト18は、クラン
クシャフト９の半分の回転速度で回転駆動され、前記吸
気弁16および排気弁17は、クランクシャフト９が２回転
する度に、それぞれ１回ずつ開閉駆動されるようになっ
ている。

【００２０】また、図２、図５および図６に図示される
ように、水冷式内燃機関１を冷却する冷却装置の放熱部
たるラジエータ30は、シリンダブロック４の上方に配置
され、該ラジエータ30は、左右両側の冷却水タンク31、
32（図５では左右逆）と、車体前後方向に向いかつ鉛直
面に沿い多数平行に配設された平板状の放熱フィン33
と、前記冷却水タンク31、32の対向内壁および放熱フィ
ン33を車巾水平方向に沿い貫通した断面円形の冷却水導
管34（上下方向に３列、前後方向に２列または３列に配
列されている）とよりなり、該冷却水タンク31、32の底
面31ａ（図６に図示され、冷却水タンク32の底面は図示
されていない）に冷却水出入開口35が形成され、該冷却
水出入開口35には、接続スリーブ38が下方に向けて突出
して嵌着されている。

【００２１】また、該ラジエータ30は、冷却水タンク3
1、32の底部と一体のフランジ36、37を貫通して後述す
るラジエータ支持ブラケット40、41に螺着されるボルト
47によって、シリンダブロック４に強固に取り付けられ
ている。なお、冷却水タンク31の頂部にキャップ39が嵌
脱自在に嵌着されている。

【００２２】さらに、図３に図示されるように、シリン
ダブロック４には、左右両側方へラジエータ支持ブラケ
ット40、41が突設され、該ラジエータ支持ブラケット4
0、41に設けられた冷却水通路42、43の内、右側の冷却
水通路43は、燃焼室13の外周を囲む円筒状冷却水ジャケ
ット44に連通され、シリンダヘッド５にも、冷却水ジャ
ケット44の開口端に合致する冷却水ジャケット45が設け
られ、これら冷却水ジャケット44、45は、シリンダブロ
ック４、シリンダヘッド５の合せ面から奥に向い断面先
細状に形成されている。左側の冷却水通路42は、その上
方開口部に接続スリーブ38の下端が嵌着されており、該
接続スリーブ38を介して冷却水タンク31に連なってい
る。

【００２３】また、図３および図４に図示されるよう
に、カムシャフト18の左端拡径部18ａの中心部は、端面
から欠除されて凹部18ｂが形成され、該凹部18ｂの内周
面に、複数個の永久磁石24が周方向に亘り等間隔に配設
されている。

【００２４】カムシャフト18により回転駆動される冷却
水ポンプ50は、隔壁（ポンプケーシング）51と、ポンプ
カバー52と、該隔壁51のロータ収納部51ａ内にて隔壁51
およびポンプカバー52に回転軸53を介して回転自在に枢
支されたインペラ54とよりなり、該インペラ54の軸部54
ａの外周面には、隔壁51のロータ収納部51ａを介してカ
ムシャフト18の永久磁石24に相対する極数をもつ円筒状
の永久磁石55が嵌着されており、これら永久磁石55、24
によりマグネットカップリングが形成されて、冷却水ポ
ンプ50のインペラ54が、カムシャフト18に磁気的に結合
され、該カムシャフト18の回転に対応して、インペラ54
が回転駆動されるようになっている。

【００２５】冷却水ポンプ50の隔壁（マグネットカップ
リングの隔壁）51は、ＰＰＳ等の樹脂材料により形成さ
れ、そのロータ収納部51ａの基端の大径部が、シリンダ
ヘッドカバー６の左方の側壁に形成されたポンプ取付用
孔68に嵌合されて、該シリンダヘッドカバー６の左方の
側壁とポンプカバー52とにより挟み込まれて取り付けら
れている。

【００２６】冷却水ポンプ50の吸入部56は、図６に図示
されるように、連通管46を介して左方ラジエータ支持ブ
ラケット40の冷却水通路42の下方開口42ａに連通され、
図３および図４に図示されるように、冷却水ポンプ50の
吐出部57は、ポンプカバー52の吐出通路58（隔壁51によ
り閉塞されて形成されている）に連通され、該吐出通路
58に連通する隔壁51の連通路59と、シリンダヘッド５の
冷却水ジャケット45に連通する連通路60とに、連通管61
の両端が水密に嵌着されており、ラジエータ30の左方冷
却水タンク31内の冷却水は、左方ラジエータ支持ブラケ
ット40の冷却水通路42、連通管46および吸入部56を介し
て冷却水ポンプ50内に吸入され、冷却水ポンプ50のイン
ペラ54で加圧された冷却水は、吐出部57から吐出通路5
8、連通路59、連通管61および連通路60を介して冷却水
ジャケット45、冷却水ジャケット44に吐出されるように
なっている。

【００２７】前記連通管61は、連通路60に露出する端面
の面積の方が、連通路59の端面に当接する段部の面積よ
り大きくされているので、これらの通路中を流れるエン
ジン冷却水の圧力により、図３および図４において左方
に押圧されて、連通路59の端面および外周面にきつく当
接もしくは嵌合して、その抜け止めがなされている。な
お、本実施形態１においては、該連通管61は、連通路59
側においては、後述する伝動機構室62を囲むシリンダヘ
ッド５の外周壁に形成された孔63内に嵌入されており、
これによっても、水密に支持されている。

【００２８】さらに、図３および図４に図示されるよう
に、連通管61の外周に、無端チェーン23と噛合うアイド
ラスプロケット（アイドルプーリ）25が回転自在に嵌装
され、アイドラスプロケット25よりクランクシャフト９
寄りに位置して、シリンダブロック４に、ピン26を介し
てアイドラスプロケット27が枢着され、図６に図示され
るように、クランクシャフト９の近くに、無端チェーン
23を上下から挟むように、アイドラスプロケット28、29
が枢着されている。

【００２９】連通管61は、図６に図示されるように、無
端チェーン23が収容される伝動機構室62内であって、し
かも、該無端チェーン23の走行経路が囲む領域中に配置
されているので、該連通管61の外周に嵌装されるアイド
ラスプロケット25も、同じ領域中に配置されており、こ
の結果、アイドラスプロケット25は、無端チェーン23の
走行経路の内側から、該無端チェーン23と噛合うように
なっている。

【００３０】本実施形態１は、前記のように構成されて
いるので、次のような作用、効果を奏することができ
る。水冷式内燃機関１が運転状態となり、水冷式内燃機
関１の運転に対応して回転するカムシャフト18に磁気的
に結合された冷却水ポンプ50のインペラ54が回転駆動さ
れると、ラジエータ30で冷却された左側冷却水タンク31
内の冷却水は、冷却水出入開口35から接続スリーブ38
と、ラジエータ支持ブラケット40の冷却水通路42と、連
通管46とを介して冷却水ポンプ50の吸入部56に吸入さ
れ、冷却水ポンプ50のインペラ54で加圧された後、冷却
水ポンプ50の吐出部57から吐出通路58、連通路59、連通
管61および連通路60を介して冷却水ジャケット45、44に
吐出され、該冷却水ジャケット45、44内の冷却水は、右
側のラジエータ支持ブラケット41の冷却水通路43から右
側の冷却水タンク32内に送られ、冷却水導管34を通過し
て左側冷却水タンク31内に戻り、冷却水は冷却水系内を
循環する。

【００３１】そして、図示されない小型自動二輪車が走
行すると、前方から後方に向う走行風が、ラジエータ30
の放熱フィン33間を通過し、冷却水導管34内を流れる加
熱された冷却水でもって加熱された放熱フィン33は、こ
の走行風によって放熱され、この放熱フィン33の放熱に
よって、冷却水導管34内の冷却水は冷却される。

【００３２】冷却水ポンプ50は、カムシャフト18により
回転駆動されるので、冷却水ポンプ50を回転駆動するた
めの専用の軸が不要である。また、冷却水ポンプ50は、
シリンダヘッドカバー６に取り付けられるので、これと
の間で使用されるシール部材やボルト等通常の密封具、
連結具のほかに、特に取付用部品は必要でない。これら
の結果、冷却水ポンプ50の取付けと駆動のための部品点
数と加工工数が大幅に削減される。

【００３３】また、冷却水ポンプ50の回転軸53とカムシ
ャフト18との連結部（マグネットカップリング部）は、
これら冷却水ポンプ50やカムシャフト18をクランクシャ
フト９に連動連結する無端チェーン23が収容される室
（伝動機構室）62内に配置されているので、スペースを
有効に利用してこれを配置することができる。

【００３４】さらに、冷却水ポンプ50は、マグネットカ
ップリング式冷却水ポンプとされるので、回転軸53のメ
カニカルシールが不要になり、高い水準の水密性が得ら
れる。また、これにより、回転軸53が短縮され、構造が
単純化されるので、水冷式内燃機関１の冷却装置の小型
軽量化とコストダウンが可能になる。その他、マグネッ
トカップリング式ポンプを使用することにより奏される
効果を奏することができる。

【００３５】また、隔壁51は、樹脂材料により形成され
ているので、水冷式内燃機関１の冷却装置の軽量化とコ
ストダウンがさらに可能になるとともに、該隔壁51は、
シリンダヘッドカバー６とポンプカバー52とにより挟み
込まれて取り付けられているので、その変形を防止し
て、形状保持を図ることができる。

【００３６】さらに、シリンダヘッドカバー６のシリン
ダヘッド５への取付面（シリンダヘッドカバーの割面）
65が、カムシャフト18の取付け位置より低くなって、カ
ムシャフト18の軸線が、シリンダヘッドカバー６の側壁
を貫通するように、これらシリンダヘッドカバー６およ
びシリンダヘッド５の鋳造加工の寸法を変更することに
より、比較的簡単に、シリンダヘッドカバー６の側壁
に、冷却水ポンプ50の取付面69を形成することができ
る。

【００３７】次に、図７に図示される本願の請求項１、
請求項２および請求項５記載の発明の他の実施形態（実
施形態２）について説明する。本実施形態２において
は、実施形態１におけるマグネットカップリング式冷却
水ポンプ50に代えて、通常の型式の冷却水ポンプ70が使
用されている。

【００３８】このため、冷却水ポンプ70のポンプケーシ
ング71のベアリング74を収容する筒部分の基端大径部
が、ポンプ取付用孔68に嵌合されて、該ポンプケーシン
グ71は、シリンダヘッドカバー６の左方の側壁とポンプ
カバー72とにより挟み込まれて取り付けられている。な
お、このポンプケーシング71は、金属製とされている。

【００３９】そして、ポンプ回転軸73は、前記ベアリン
グ74による軸受部を貫通した部分に、ドリブンスプロケ
ット21が一体に形成され、さらに、該ドリブンスプロケ
ット21に、カムシャフト18の端部が一体に連結されてい
る。以上の点が実施形態１と異なっているが、その他の
点においては、実施形態１と異なるところはないので、
詳細な説明を省略する。

【００４０】本実施形態２は、前記のように構成されて
いるので、入手が容易な通常の型式の冷却水ポンプ70を
用いて、水冷式内燃機関１の冷却装置を容易に製造する
ことができる。その他、マグネットカップリング式冷却
水ポンプ50を用いることによる効果の点を除いて、実施
形態１が奏する効果と同様の効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１ないし請求項５記載の発明の一
実施形態（実施形態１）における水冷式内燃機関の冷却
装置が適用された水冷式内燃機関の概略斜視図である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】図２のIII −III 線に沿って裁断した横断平面
図である。

【図４】図３の部分拡大図である。

【図５】図２のＶ矢視図であって、一部を欠裁した正面
図である。

【図６】図１の一部欠裁左側面図である。

【図７】本願の請求項１、請求項２および請求項５記載
の発明の他の実施形態（実施形態２）における水冷式内
燃機関の冷却装置の横断平面図であって、図４における
と同様の図である。

【符号の説明】

１…水冷式内燃機関、２、３…クランクケース、４…シ
リンダブロック、５…シリンダヘッド、６…シリンダヘ
ッドカバー、７…シリンダ孔、８…ピストン、９…クラ
ンクシャフト、10…ピストンピン、11…クランクピン、
12…コネクティングロッド、13…燃焼室、14…吸気ポー
ト、14a …吸気通路、15…排気ポート、16…吸気弁、17
…排気弁、18…カムシャフト（カム軸）、18a …拡径
部、18b …凹部、19…ベアリング、20…カムシャフトホ
ルダー、21…ドリブンスプロケット、22…ドライブスプ
ロケット、23…無端チェーン（伝動機構）、24…永久磁
石、25…アイドラスプロケット（アイドルプーリ）、26
…ピン、27、28、29…アイドラスプロケット、30…ラジ
エータ、31、32…冷却水タンク、33…放熱フィン、34…
冷却水導管、35…冷却水出入開口、36、37…フランジ、
38…接続スリーブ、39…キャップ、40、41…ラジエータ
支持ブラケット、42、43…冷却水通路、44、45…冷却水
ジャケット、46…連通管、47…ボルト、50…マグネット
カップリング式冷却水ポンプ、51…隔壁（ポンプケーシ
ング）、52…ポンプカバー、53…回転軸、54…インペ
ラ、55…永久磁石、56…吸入部、57…吐出部、58…吐出
通路、59、60…連通路、61…連通管、62…伝動機構室、
63…孔、64…連通管相当部分、65…取付面（シリンダヘ
ッドカバー割面）、66…取付面（割面）、67…ボルト、
68…ポンプ取付用孔、69…シリンダヘッドカバー側壁外
面、70…冷却水ポンプ、71…ポンプケーシング、72…ポ
ンプカバー、73…ポンプ回転軸、74…ベアリング。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の動弁機構を駆動するカム軸
   が、シリンダヘッドの上部に配設され、伝動機構を介し
   てクランクシャフトにより回転駆動され、 冷却水ポンプが、前記シリンダヘッドに取り付けられる
   シリンダヘッドカバーに取り付けられ、前記カム軸によ
   り回転駆動されるようにされたことを特徴とする水冷式
   内燃機関の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記冷却水ポンプの回転軸と前記カム軸
   との連結部が、前記伝動機構室に配置されたことを特徴
   とする請求項１記載の水冷式内燃機関の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記冷却水ポンプの回転軸が、マグネッ
   トカップリングを介して前記カム軸に連結されたことを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の水冷式内燃機
   関の冷却装置。
4. 【請求項４】 前記マグネットカップリングの隔壁が、
   樹脂材料により形成され、前記シリンダヘッドカバーと
   ポンプカバーとにより挟み込まれて取り付けられたこと
   を特徴とする請求項３記載の水冷式内燃機関の冷却装
   置。
5. 【請求項５】 前記シリンダヘッドカバーの前記シリン
   ダヘッドへの取付面が、前記カム軸位置より低くされ
   て、前記カム軸線が、前記シリンダヘッドカバーの側壁
   を貫通するようにされ、 前記シリンダヘッドカバーの前記冷却水ポンプ取付面
   が、前記カム軸線が前記シリンダヘッドカバーの側壁を
   貫通する部分の外面側に形成されたことを特徴とする請
   求項１ないし請求項４のいずれかに記載の水冷式内燃機
   関の冷却装置。