JP4056958B2 - ウォータジャケット用スペーサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関におけるシリンダブロックのウォータジャケットに挿入して装備されるスペーサ、即ちウォータジャケット用スペーサの製造方法に関するものである。

内燃機関のシリンダブロックを水冷する構造の一つとしてオープンデッキ型冷却構造がある。これは、シリンダブロックにおけるシリンダボアの周囲に沿って連なる長円形状や、くびれを有した略長円形状のウォータジャケットを形成し、そのウォータジャケットに冷却水を循環させてエンジン冷却を行う構造である。この場合、冷却水は、ウォータジャケット内において、ピストンの往復運動方向にほぼ直交する方向に流れるようになる。

一般に、シリンダブロックは鋳物製が多く、その鋳造時の型割構造上から、ウォータジャケットは「中子」と呼ばれる片持ち状の金型を用いて作成されることになる。この中子の金型強度を確保するには、ウォータジャケットとして必要な幅よりも大きな幅で鋳造せざるを得ないことから、ウォータジャケットの断面積は、必要とされる冷却水の量に対して過大となる傾向がある。

そこで、ウォータジャケットに、これの形に合せた形状のスペーサを挿入することにより、ウォータジャケットの断面積を絞って適正な冷却水路を形成する手段が採用されている。このように、複数のシリンダボアと、これらシリンダボアの周囲に形成されたウォータジャケットとを備えたシリンダブロックに用いられるウォータジャケット用スペーサの製造方法としては、例えば、特許文献１において開示されたものが知られている。

ウォータジャケット用スペーサは、前記特許文献１における図２に示されたように、複数連なるシリンダボアの周囲に沿うように、長辺壁部にくびれを有した略長円形に形成されており、通常は射出成形によって製造される合成樹脂製のものが一般的である。この射出成形による製造過程においては、成形品は、射出成形時の高温から、離型後に常温に徐々に温度低下させながら形状保持をすることになるが、その徐冷の際には、略長円形のスペーサは、その形状的特性による熱収縮のアンバランスから変形するようになる。

変形したウォータジャケット用スペーサは、そのままではウォータジャケットに入らないので、変形部分を押え付けながらの組付け操作が必要になって組付け性に劣るので、従来では、射出成形後は、形状矯正用の治具にセットして冷却養生させて変形しないように矯正し、寸法の安定化を図って形状保持させていた。しかしながら、それではウォータジャケット用スペーサを治具にセットする工程が増えてしまうだけでなく、多数の治具を用意しなければならないので、コストが掛かるとともに、そのための設置スペースも必要になる等、生産上での問題が多く、更なる改善の余地が残されているものであった。
特開２００２−２６６６９５号公報

解決しようとする問題点は、ウォータジャケット用スペーサの製造工程の工夫により、樹脂成形後における変形防止を、治具等を用いることなく、或いは廉価に行えるようにして、生産性の向上を図る点にある。

請求項１の方法は、複数のシリンダボアと、これらシリンダボアの周囲に形成されたウォータジャケットとを備えたシリンダブロックに用いられるウォータジャケット用スペーサの製造方法において、前記ウォータジャケット内に挿入し得る形状の筒状スペーサ本体部と、この筒状スペーサ本体部における相対向する部分どうしを連結する架橋部とを合成樹脂によって一体成形し、その成形後において形状保持させた後に前記架橋部を切除することを特徴とする。

請求項２の方法は、請求項１のウォータジャケット用スペーサの製造方法において、前記相対向する部分を、前記筒状スペーサ本体部の長手方向における中間部とすることを特徴とする。

請求項３の方法は、請求項２のウォータジャケット用スペーサの製造方法において、前記筒状スペーサ本体部を、その長手方向における中間部にくびれを有する形状に成形するとともに、そのくびれ部分に前記架橋部を成形させることを特徴とする。

請求項４の方法は、請求項１〜３のいずれか一項のウォータジャケット用スペーサの製造方法において、前記架橋部として、前記筒状スペーサ本体部の型成形時における複数のゲートに溶融樹脂材料を導くためのランナーを用いることを特徴とする。

請求項１のウォータジャケット用スペーサの製造方法においては、ウォータジャケット内に挿入し得る形状の筒状スペーサ本体部と、この筒状スペーサ本体部における相対向する部分どうしを連結する架橋部とを合成樹脂によって一体成形し、その成形後において形状保持させた後に架橋部を切除するから、成形後に常温に冷却されて行く過程で、架橋部により形状が保持され、熱収縮の内外での異なりに起因して、ウォータジャケット用スペーサが変形することを有効に防止することができる。

加えて、架橋部で連結されることにより、スペーサとしての剛性が大きく向上するので、例えば、スペーサを金型を用いて樹脂成形するに当たって、金型の離型時にスペーサが変形（撓み変形や捩れ変形等）することに起因した離型性の悪さが改善され、金型とスペーサとが円滑分離されるようになって、生産性を向上させることも可能となる利点がある。

そして、その形状保持された後に架橋部は切除されるので、所期の形状に形成された筒状スペーサ本体部による適切な形状のウォータジャケット用スペーサが得られ、形状安定化用の治具や、それに着脱する工程が不要になるとともに、多数の治具設置スペースも不用になる。その結果、樹脂成形後における変形防止を、例えば、ニッパー等の工具を用いて架橋部を切断するといった具合に、簡易な設備で、かつ、廉価に行えるようにして、コストダウン並びに生産性の向上を図ることができる。

請求項２のウォータジャケット用スペーサの製造方法では、架橋部は、筒状スペーサ本体部の長手方向の中間部どうし、即ち、剛性が弱く、より変形し易い箇所どうしを連結するから、架橋部の数を少なくしながら効率良く補強できることになり、請求項１の方法による前記効果をより高能率な状態で発揮し得る利点がある。

請求項３のウォータジャケット用スペーサの製造方法では、請求項２の方法による前記効果に加えて、スペーサ本体部は、その長手方向における中間部にくびれを有する形状に形成され、そのくびれ部分に架橋部が形成されているので、最も接近している箇所どうしを連結することで架橋部を必要最小限度のものとして形成すれば良いものとなり、成形金型設備の小規模化や、樹脂材料費の節減等が促進でき、より生産性を改善し得る利点がある。

請求項４のウォータジャケット用スペーサの製造方法では、架橋部を、筒状スペーサ本体部を型成形する際における複数のゲートに溶融樹脂材料（溶融された合成樹脂材料）を導くためのランナーで構成したので、型成形することで必然的に生じるランナーで架橋部が兼用されることになる。その結果、型成形上で形成されるランナーを架橋部に兼用化させて、材料効率並びに生産効率を向上させながら、形状精度の良いウォータジャケット用スペーサが提供できる。

長辺部分に二箇所のくびれを有した三気筒エンジン用で略長円形状のスペーサにおいて、くびれ部分を短絡する二箇所の架橋部を一体形成してあることを特徴とするウォータジャケット用スペーサである。

図１にシリンダブロックの平面図が示され、図２、図３に、本発明によるウォータジャケット用スペーサ（以下、スペーサと略称する）Ａが示され、図４、図５には、スペーサをウォータジャケットに挿入した状態を示すシリンダブロック１の部分断面図が示されている。

自動車エンジン用のシリンダブロック１は、図１に示すように、３箇所のシリンダボア２を有した鋳物製であって、シリンダボア２を形成するシリンダ筒部３の周囲には、隣合うシリンダボア２どうしの間における二箇所にくびれを有した略長円形筒状のウォータジャケット４が形成されている。そのウォータジャケット４には、これの断面積を縮小して冷却水の流量を適正なものとすべく、ウォータジャケット４の平面視（シリンダボア２の軸心Ｐ方向視）形状と同様な略長円形に形成された合成樹脂製のスペーサＡが挿入自在に構成されている。

ウォータジャケット４は、図１、図４、図５に示すように、シリンダブロック１の上面から幅狭で下方に深く入り込んだ断面形状を有しており、スペーサＡはその断面積の一部を占める状態で挿入される。つまり、ウォータジャケット４は、平面視で、互いに横方向で近接配備される三箇所のシリンダ筒部３の周囲を取囲む一連の形状（３個の円環が連通状態で連設された外郭形状）に形成されている。スペーサＡは、これとウォータジャケット４に挿入されたときには外周壁４ａ及び内周側壁４ｂとの間に明確な冷却水の流路が形成されるように設定されている。

スペーサＡは、図１〜図３に示すように、射出成形によって形成されたものであり、ウォータジャケット４内に挿入し得るように、一対の波状長辺壁部（壁面部の一例）８，９を有して二箇所にくびれ部分５を持つ略長円形の筒状スペーサ本体部（以下、本体部と略称する）６と、この本体部６の長手方向における中間部間の二箇所、即ちくびれ部分５を連結する架橋部７とから成る合成樹脂製のものに構成されている。スペーサＡとしての高さ方向で中間部に形成される架橋部７は、幅広な架橋本体７Ａ、及びこれとくびれ部分５に続く爪部５ａとを連結する幅狭な一対の接続部７ａで構成されており、一対の波状長辺壁部８，９の間隔を適正値に維持する機能を有している。

尚、架橋部７は、図３に仮想線で示すように、爪部５ａの無い形状のもの（図３の右側に描かれたもの）や、接続部７ａが省略され、結果として幅変化の無い寸胴形状のもの（図３の左側に描かれたもの）でも良い。また、これらのように、一対の波状長辺壁部８，９における最も離れた部分どうしを連結する等、くびれ部分５以外の箇所どうしを架橋部７で連結させる構造でも良い。

尚、図２や図３等に示す架橋部７付きのスペーサＡは、言わば半完成品であり、ウォータジャケット４内に挿入する完成品のスペーサＡは、樹脂成形後において十分な時間が経過して形状保持されてから、一対の架橋部７を、その両接続部７ａにおける爪部５ａとの境目をカットすることにより、図１に仮想線で示すように、架橋部７が切除された本体部６のみの状態を指している。

但し、架橋部７を切除するのは、射出成形の後において、スペーサＡが常温まで自然冷却されて形状保持（安定化）された後に行われる。そして、４箇所の爪部５ａ（図２，３参照）は、自動組付け時のチャック部として機能するとともに、ウォータジャケット４の内周側壁４ｂとの隙間確保用としても機能できる。

スペーサＡは、図６〜図９に示すように、本体部６を射出成形する際に生じるランナーを架橋部７として用いるようにしたものでも良い。尚、これら図６〜図９のものは、スペーサーＡを模式的に示すものとする。

〈１〉 図６、図７は、本体部６の長手方向の両端部、及び各くびれ部分５の計６箇所に、溶融樹脂材料（溶融された合成樹脂材料）を成形型（図示省略）に流し込むためのゲート３１が存在するスペーサーＡを示している。６箇所のゲート３１のうち、相対向するものどうしを連結する三箇所のランナー３２を一体化させた状態として、型成形後に切断除去せず、残しておくことにより、架橋部７として機能させている。本体部６の長手方向で両端部どうしを連結する長いランナー３２の中央には、射出された溶融樹脂材料をランナー３２に導くためのスプルー３３である。

このように、くびれ部分５を連結する２箇所の架橋部７に加え、本体部６の長手方向の両端部どうしも架橋部７で連結した状態で形状保持させ、形状安定後にこれら架橋部７（即ち、ランナー３２）を切除するので、図２に示す前述のスペーサーＡより、さらに形状精度に優れるものとすることが可能である。また、そのための架橋部７として、型成形時に生じるランナー３２及びスプルー３３をそのまま残す（切除する時期を形状安定後にずらす）だけであるから、専用の架橋部７が不要で、さらに生産効率及び材料効率に優れるウォータジャケット用スペーサ、並びにその製造方法が可能である。

〈２〉 図８に示すスペーサＡは、ゲート３１をくびれ部５部位に計４箇所設け、それらゲート３１どうしを連結するランナー３２を、互いにクロスさせて「Ｘ」状の架橋部７とした構造である。この例では、各ランナー３２の交差部に、スプルー３３が配置されている。

〈３〉 図９に示すスペーサＡは、ゲートやランナーを、本体部６の内周側に配置できない場合の例である。即ち、図２に示す構造の架橋部７に加えて、本体部６の長手方向で両端部の外側に設けたゲート３１どうしを、本体部６の外側を通して形成された略コ字状の屈曲ランナー３２でもって連結し、架橋部７としてある。

尚、本発明によるスペーサＡは、シリンダボアが複数連なるシリンダブロックであって、オープンデッキ型ウォータジャケットを採用するものであれば、そこに挿入されるスペーサとして適用させることができる。また、くびれ部分５が無い、又は殆ど無い略長円形状のウォータジャケットに好適な、略長円形状のスペーサ、並びにそれの製造方法にも本発明を適用することが可能である。

自動車用シリンダブロックの平面図 ウォータジャケット用スペーサの斜視図 ウォータジャケット用スペーサの平面図 シリンダブロックの第２長辺壁部での断面図 シリンダブロックの第１長辺壁部での断面図 ランナーを架橋部としたウォータジャケット用スペーサの平面図 図６に示すウォータジャケット用スペーサの断面側面図 Ｘ状のランナーを架橋部としたウォータジャケット用スペーサの平面図 本体部の外側を通るランナーを架橋部としたウォータジャケット用スペーサの平面図

符号の説明

１ シリンダブロック
２ シリンダボア
４ ウォータジャケット
５ くびれ部分
６ 筒状スペーサ本体部
７ 架橋部
８，９ 壁面部
３１ ゲート
３２ ランナー
３３ スプルー

Claims (4)

1. 複数のシリンダボアと、これらシリンダボアの周囲に形成されたウォータジャケットとを備えたシリンダブロックに用いられるウォータジャケット用スペーサの製造方法であって、
   前記ウォータジャケット内に挿入し得る形状の筒状スペーサ本体部と、この筒状スペーサ本体部における相対向する部分どうしを連結する架橋部とを合成樹脂によって一体成形し、その成形後において形状保持させた後に前記架橋部を切除するウォータジャケット用スペーサの製造方法。
2. 請求項１において、
   前記相対向する部分を、前記筒状スペーサ本体部の長手方向における中間部とするウォータジャケット用スペーサの製造方法。
3. 請求項２において、
   前記筒状スペーサ本体部を、その長手方向における中間部にくびれを有する形状に成形するとともに、そのくびれ部分に前記架橋部を成形させるウォータジャケット用スペーサの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記架橋部として、前記筒状スペーサ本体部の型成形時における複数のゲートに溶融樹脂材料を導くためのランナーを用いるウォータジャケット用スペーサの製造方法。

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