JP4465313B2 - ウォータジャケットスペーサ - Google Patents

Description

本発明は、水冷式エンジンのシリンダブロックに形成されたウォータジャケットに挿入され、ウォータジャケットの冷却水流通容量を調整する為のウォータジャケットスペーサに関するものである。

内燃機関、特に、水冷式エンジンのシリンダブロックのウォータジャケットによる冷却構造には、オープンデッキタイプとクローズドデッキタイプがある。オープンデッキタイプの冷却構造は、シリンダブロックにおけるシリンダボアの周囲に、平面形状が長円形状や、くびれを有した略長円形状等の上端開放のループ状ウォータジャケットを形成し、シリンダヘッドを締結して上端が閉塞されたウォータジャケット内に冷却水を流通・循環させて、エンジンブロックの冷却を行うように構成される。

一般に、シリンダブロックはアルミ合金等の鋳造によって製造される。鋳造は複数の分割型からなる鋳型に鋳物材を装填してなされるが、その鋳造時の型割構造上から、ウォータジャケットに相当する部分は雄型となり、この雄型部分の金型強度を確保するには、エンジンの規模（排気量）によってはウォータジャケットとして必要な幅よりも大となり、その結果、ウォータジャケットの冷却水容量が、そのエンジンに適正な冷却水の量より過大となることがある。また、シリンダボア壁温は、燃焼室付近の上部が高く、クランク室に近い下部は比較的低くなる傾向となるが、エンジンの効率的且つ円滑な作動の為にはボア壁温が上部から下部にかけて略均一になっていることが好ましく、その為に、ボアの高さ方向で冷却水の流量・流速を変えるよう調整することが望まれる。特許文献１には、ウォータジャケット内に、これの形状に合せて形成されたスペーサを挿入することにより、ウォータジャケット内を流れる冷却水容量の適性化を図るようにしたシリンダブロックの冷却構造が開示されている。

更に、排気量の異なる複数種のエンジンを製造する場合、１種類の金型でこれら複数のエンジンに共用するようにすれば、コストの高い金型に要する費用が削減でき、エンジンの低コスト化に寄与することにもなる。特許文献２には、同一の金型を共用化する為、排気量の最も大きいエンジンに適合するようシリンダブロックのウォータジャケットを形成し、このウォータジャケット内にエンジンの排気量に応じて適宜挿入するようにしたスリーブ（上記スペーサに相当）が開示されている。

そして、特許文献１及び特許文献２においては、ウォータジャケット内でスペーサが振動すると、シリンダボア壁温がばらつき、燃費が安定しなくなる等の観点から、ウォータジャケット内への挿入性を良好に保ったまま、スペーサがウォータジャケット内で安定的に保持されるよう、スペーサをウォータジャケット内に固定する為の一体又は別体の固定用部材を設けること（前者）、或いはスペーサを冷却水を吸収して膨潤する樹脂材料で構成し、その膨潤によってウォータジャケットの内壁面に圧接する内方突起を形成すること（後者）も開示されている。
特開２００２−２６６６９５号公報 実公平１−３４６７７号公報

然るに、特許文献１に開示のウォータジャケット用スペーサにおいては、その図４及び図５の例以外は、ウォータジャケットに挿入後、何らかの荷重をスペーサに加えて固定用部材をウォータジャケット内に緊合或いは押入させて固定するか、ボルトからなる固定用部材により、上下方向或いは横方向からスペーサをウォータジャケット内に固定するものであるが、スペーサの挿入・固定操作になお煩わしさを伴うことは否めなかった。また、図４及び図５の例は、水膨潤ゴムからなる固定用部材をスペーサに取付け、ウォータジャケット内への挿入後の冷却水による固定用部材の膨潤をして、スペーサをウォータジャケット内に緊合固定するものであるが、固定用部材は単に固定する為のものであり、むしろ３次元的に膨張する水膨潤ゴムによって冷却水の流れが変化し、適正な冷却水流量の調整が難しくなると言う問題点があった。

一方、特許文献２に開示されたスペーサは、全体を水膨潤樹脂材料で構成するものであり、ウォータジャケットへの挿入・固定性は向上するが、上記同様挿入後の冷却水による膨潤が３次元的にアトランダムになされる為、ウォータジャケット内での冷却水の適性流通容量の設定が難しく、所期のエンジン排気量に応じた精度の高い冷却水の容量調整が困難となる。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、ウォータジャケットへの挿入性が良く且つ挿入後のウォータジャケットスペーサとウォータジャケットとの密着が確実になされると共に、所期の冷却水流量・容量調整を精度良くなし得る新規なウォータジャケット用スペーサを提供することを目的としている。

請求項１の発明に係るウォータジャケットスペーサは、シリンダブロックのウォータジャケット内に嵌め入れられて、該ウォータジャケット内における冷却水の流通容量を調整する為のウォータジャケットスペーサであって、前記ウォータジャケットの形状に沿うよう成型されたスペーサ基体が、芯材と、該芯材に担持され冷却水により膨潤する膨潤材とよりなる調整部を備え、上記芯材が、多数の透孔を備えた板状体からなり、上記膨潤材がこの透孔を介して表裏に連通するよう板状体に担持一体とされ、上記膨潤材は、エラストマーに吸水性高分子材料を配合した水膨潤性エラストマーからなり、且つ、該吸水性高分子材料の配向方向に直交する方向が上記スペーサ基体の厚み方向と整合するよう上記芯材に担持され、上記膨潤材の冷却水による膨張が、上記芯材の担持拘束作用により、スペーサ基体の面域方向には規制され、概ね厚み方向には許容されるようにしたことを特徴とする。

請求項２の発明に係るウォータジャケットスペーサは、前記調整部における芯材が、多数の透孔を備えた板状体に代えて多数の短繊維を面域方向に配向させた繊維基材からなり、前記膨潤材がこの繊維基材の繊維間に含浸するよう担持一体とされているものであることを特徴とし、請求項３の発明に係るウォータジャケットスペーサは、前記調整部における芯材が、多数の透孔を備えた板状体に代えて網体からなり、前記膨潤材がこの網体の網目を介して表裏に連通するよう網体に担持一体とされているものであることを特徴とする。

また、請求項５の発明のように、前記調整部が、スペーサ基体の所定位置に取付手段を介して取付固定されるものとすることもできる。そして、前記膨潤材としては、エラストマーに吸水性高分子材料を配合した水膨潤性エラストマーが採用される。更に具体的には、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）等の合成ゴムや、ポリイソブチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等のゴム状弾性樹脂に、ポリアクリル酸塩系、イソブチル・マレイン酸系共重合体架橋物或いはポリエチレンオキシド系の吸水性高分子材料を配合したものが採用される。ポリエチレンオキシド系の吸水性高分子材料は、本発明者等の知見によれば、ロール混練機を用いて、上記合成ゴムやゴム状弾性樹脂（エラストマー）に配合・練合してシート状に成型する際、ロールの回転方向に配向する特性を備えている。従って、請求項４の発明のように、このシート状成型体の厚み方向（ポリエチレンオキシド系吸水性高分子材料の配向方向に直交する方向）がスペーサ基体の厚み方向と整合するよう芯材に担持一体とさせるようにすれば、後記する膨潤材の膨張特性をより効果的に発現させることができ、望ましく採用される。

請求項１〜３の発明に係るウォータジャケットスペーサによれば、ウォータジャケットへの挿入時は調整部がまだ膨潤していないから、スペーサ基体とのトータル厚みをウォータジャケット内壁間幅より小としておけば、その挿入はウォータジャケット内壁で抵抗を受けることなく円滑になされる。挿入後は冷却水により膨潤材が膨潤するから、ウォータジャケット内壁間で密着して安定固定化される。そして、上記芯材の担持拘束作用により、スペーサ基体の面域方向には膨潤材の膨張が規制され、ウォータジャケットとウォータジャケットスペーサとの間が埋められことになるから、調整部の上記面域方向の大きさや形成位置或いは形成個数等を、実験データ等に基づき事前に適宜設定することより、ボア壁温が上下方向に亘り略均等温度となるような冷却水の流通容量の適正化が極めて合理的になし得る。また、膨潤材の冷却水による膨張が、概ね厚み方向には許容されるようになされているから、厚み方向への膨張部分によってウォータジャケットの内壁間での上記密着・固定がより確実になされる。また、膨潤材が水膨潤性エラストマーからなるものとしているので、ウォータジャケット内での設置状態において、膨潤材の弾力性によりエンジンの振動が吸収され、膨潤によるウォータジャケットの内壁間での密着・固定がより安定的になされる。

また、調整部を請求項１〜３の発明のように構成すれば、既存の材料の使用と公知の加工技術により、上記厚み方向への膨張許容及び面域方向への膨張規制特性を備えた調整部の形成が簡易になし得、これらの選択的採用によって本発明のウォータジャケットスペーサを簡易且つ安価に供給することができる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明のウォータジャケットスペーサの例を示す斜視図、図２は同ウォータジャケットスペーサが装着されるエンジンブロックの横断面図、図３（ａ）（ｂ）は本発明のウォータジャケットスペーサの一実施形態としての図１のＡ−Ａ線縦断面図であって、（ａ）は同スペーサをエンジンブロックのウォータジャケットに挿入した直後の状態を、（ｂ）は冷却水を流通させた状態を、夫々示し、図４（ａ）（ｂ）は同変形例の図３（ａ）（ｂ）と同様図、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は同ウォータジャケットスペーサの別の変形例を示す同様図である。

図６（ａ）は本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＢ−Ｂ線縦断面図であって、図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）はその変形例の同様図、図７（ａ）は更に別の変形例の部分切欠分解斜視図であり、図７（ｂ）はその縦断面図である。図８（ａ）は本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＣ線矢視部部分切欠平面図、図８（ｂ）はその変形例の同様図、図９は本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＤ−Ｄ線縦断面図、図１０は本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＥ−Ｅ線縦断面図、図１１は本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＦ−Ｆ線縦断面図、図１２は本発明に適用可能な補助調整部を備えたウォータジャケットスペーサの一構成部分を示す縦断面図、図１３は同他の例を示す部分切欠縦断面図である。

図１は、便宜上本発明で採用可能な種々の形態の調整部を１個のウォータジャケットスペーサに具現化させて示したものであり、実際には、エンジンの規模や所望の冷却水容量等に応じ、これら調整部の１種若しくは複数種が組合わされて１個のウォータジャケットスペーサに形成される。図例のウォータジャケットスペーサＳは、図２に示すような３気筒エンジンのエンジンブロック２に掘設されたオープンデッキタイプのウォータジャケット３内に、上端開口部から嵌め入れるように挿入されるものであり、そのスペーサ基体１は合成樹脂等の成型体によって構成される。

ウォータジャケット３は、並設された３個のシリンダボア４の回りを取囲むように一連的に形成され、スペーサ基体１は、このウォータジャケット３に沿うような形状に成型される。ウォータジャケット３は、その一端部にウォータポンプ（不図示）に連結される冷却水流入口３ａと、排出口３ｂとを備えており、流入口３ａから供給された冷却水（不凍液が混合された冷却水も含む）は、ウォータジャケット３内を循環し、ボア壁４ａを冷却しながら、排出口３ｂより排出される。ウォータジャケットスペーサＳは、ウォータジャケット３内の冷却水の流通容量を調整し、後記する調整部５〜１０の機能とも相俟って、ボア壁４ａの温度が上下に亘り略均等となるよう機能するものである。図１では、上記スペーサ基体１に６種の調整部５〜１０が形成された例が示されており、以下これらについて説明する。

図１及び図３に示す調整部５は、上記スペーサ基体１とは別体に形成され、芯材としての板状（シート状）非膨潤性材５１と、膨潤材５０とが固着一体とされてなり、スペーサ基体１の内面に、膨潤材５０がボア壁４ａ側に向くよう接着剤５ａによって貼着されている。スペーサ基体１への貼着は、接着剤５ａによる場合の他、熱溶着も可能である。膨潤材５０は、例えば、ＥＰＤＭに前記吸水性高分子材料を配合してなり、また、非膨潤性材５１はこれと同じゴム成分（同じ加硫剤を含む）であり吸水性高分子材料を含まないＥＰＤＭからなり、両者は同時成型（２色成型）により重合一体に固着される。ゴム成分を同一とすれば、このような２色成型により重合一体化が容易になし得るが、非膨潤性材５１と、膨潤材５０とを接着剤により固着一体とすることも除外するものではない。スペーサ基体１と調整部５とのトータル厚みは、ウォータジャケット３の内壁間幅より小とされている。

図３（ａ）は、上記スペーサＳをウォータジャケット３内に嵌め入れた直後の状態、即ち、冷却水をウォータジャケット３内に流通させていない状態を示し、従って、膨潤材５０は未だ膨潤せず、その嵌め入れはウォータジャケット３の内壁等で抵抗を受けることなく遊挿状態で円滑になされる。斯くして、ウォータジャケット３に冷却水が流通されると、膨潤材５０は水を吸って膨潤し、図３（ｂ）の白抜矢示のようにスペーサ基体１の厚み方向に膨張する。そして、この膨張部分はウォータジャケット３のボア壁４ａ側内壁面に弾接し、この反作用でウォータジャケットスペーサＳはウォータジャケット３の内壁間に密着・固定される。従って、エンジンの振動等によって、ウォータジャケットスペーサＳ自体がウォータジャケット３内で上下動することがない。また、調整部５がＥＰＤＭのようなゴム材（エラストマー）によって構成されていると、その弾性によって、エンジンの振動が吸収され、上記密着・固定がより安定的になされる。

膨潤材５０は、非膨潤性材５１に固着一体とされているから、冷却水が流通されても、膨潤しない非膨潤性材５１の芯材としての担持拘束作用によって、スペーサ基体１の面域方向には膨張することがない。従って、調整部５の面域方向の大きさは変化しないから、ボア壁４ａの温度が、エンジンの規模に応じ適正化され、また、上下に亘って略均等となるよう、冷却水が、調整部５の大きさ、個数、形成位置等によって設定された適正容量によってウォータジャケット３内を流通し、これにより設計者が意図した所期の冷却機能が的確且つ持続的に発現され、自動車の燃費向上等に大きく寄与する。

図４（ａ）（ｂ）は、上記の変形例を示し、膨潤材５０が上下に２分されている。このように、膨潤材５０を複数に分割したり、或いは断面積を変えることによって、実質的な冷却水の流通容量を可変とすることができ、これらの任意の選択的設定により、所期のボア壁４ａの適正温度設定が精度よくなされる。本例のその他の構成は図３（ａ）（ｂ）と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記の変形例を示し、（ａ）は芯材が多数の透孔５２ａを備えた板状体としてのステンレス等の鋼板（フック鋼板）５２からなり、上記同様の水膨潤性エラストマーからなる膨潤材５０がこの透孔５２ａを介して表裏に連通するよう鋼板５２に担持一体とされており、この鋼板５２と膨潤材５０とにより調整部５が構成されている。調整部５は、スペーサ基体１の内面に接着剤５ａにより貼着一体とされている。本例のウォータジャケットスペーサＳも、図２に示すシリンダブロック２のウォータジャケット３内に嵌め入れられ、ウォータジャケット３内に冷却水を流通させると、調整部５の膨潤材５０が水を吸って膨潤する。

上記膨潤の際、膨潤材５０が透孔５２ａを介して表裏に連通するよう鋼板５２に担持一体とされているから、この連通部分のアンカー的な担持拘束作用により、鋼板５２の面域方向、即ち、スペーサ基体１の面域方向への膨張は、接着剤５ａによる接着力も相俟って規制される。特に、図例のようなフック鋼板の場合、各透孔５２ａの周縁部分が互いに反方向に切立つよう形成されているので、この規制作用がより有効に発現される。一方、鋼板５２の厚み方向、即ち、スペーサ基体１の厚み方向には膨張が許容されるから、上記同様この膨張部分はウォータジャケット３のボア壁４ａ側内壁面に弾接し、その反作用でウォータジャケットスペーサＳはウォータジャケット３の内壁間に密着・固定される。

図５（ｂ）の例は、芯材が網体５３からなり、上記同様の水膨潤性エラストマーからなる膨潤材５０がこの網体５３の網目５３ａを介して表裏に連通するよう網体５３に担持一体とされており、この網体５３と膨潤材５０とにより調整部５が構成されている。調整部５は、スペーサ基体１の内面に接着剤５ａにより貼着一体とされている。網体５３は、線径０．１〜１ｍｍの金属線材５３ｂを、編成或いは織成（１０〜１００メッシュ）した金網シートからなる。金属線材５３ｂとしては、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）、鉄線、亜鉛鉄線、アルミニウム線、銅線、リン青銅線、ニッケル線、モネルメタル線等が採用される。また、金網シート５３の形態としては、これら金属線材５３ｂによる、平織、綾織、畳織、平畳織、筵織、簾織等の織物、或いは結節網、無結節網、本目網、蛙叉網、ラッセル網、綟子網、織網等の編物が採用される。

本例のウォータジャケットスペーサＳも、図２に示すシリンダブロック２のウォータジャケット３内に嵌め入れられ、ウォータジャケット３内に冷却水を流通させると、調整部５の膨潤材５０が水を吸って膨潤する。この膨潤による膨張は、網目５３ａを介した表裏の連通部分の上記同様のアンカー的な担持拘束作用により、網体５３の面域方向、即ち、スペーサ基体１の面域方向には、接着剤５ａによる接着力も相俟って規制される。一方、スペーサ基体１の厚み方向には膨張が許容されるから、上記同様この膨張部分はウォータジャケット３のボア壁４ａ側内壁面に弾接し、その反作用でウォータジャケットスペーサＳはウォータジャケット３の内壁間に密着・固定される。

尚、図５（ａ）（ｂ）に示す例の調整部５は、未加硫のゴム材を加硫して膨潤材５０と鋼板５２若しくは網体５３とを一体成型して得られるが、この時事前に鋼板５２若しくは網体５３に接着剤を塗布しておけば、これら芯材５２、５３と膨潤材５０との一体化が強固になされ、上記面域方向への膨張規制作用がより顕著となる。

図５（ｃ）の例は、芯材が多数の短繊維５４ａ…、５４ｂ…を互いに直交する面域方向に配向させた繊維基材５４からなり、上記同様の水膨潤性エラストマーからなる膨潤材５０がこの繊維基材５４の短繊維５４ａ…、５４ｂ…間に含浸するよう担持一体とされており、この繊維基材５４と膨潤材５０とにより調整部５が構成されている。調整部５は、上記同様スペーサ基体１の内面に接着剤５ａにより貼着一体とされている。繊維基材５４は互いに直交するようよう配向された短繊維５４ａ…、５４ｂ…からなる。即ち、１種類の短繊維を膨潤材５０にロールミキシングにより練り混み調製する際、該短繊維をロールの回転方向に向くよう配向させてシート状にし、このシートを２枚切り取り短繊維の配向方向が直交するよう貼り合わせて、図例のような互いに直交する短繊維５４ａ…、５４ｂ…を含んだ調整部５を得る。

上記調整部５において、短繊維５４ａ…、５４ｂ…は直交関係にあり、これら短繊維５４ａ…、５４ｂ…間に含浸するよう担持一体とされた膨潤材５０は、冷却水を吸って膨潤する際、各短繊維５４ａ…、５４ｂ…の配向方向ではその拘束作用によって膨張が規制される。従って、この両短繊維５４ａ…、５４ｂ…の複合した２次元的な拘束作用によって、スペーサ基体１の面域方向では、膨潤材５０の膨張が規制される。しかし、スペーサ基体１の厚み方向では、このような拘束作用が働かず、水の膨潤による膨張が許容され、上記同様この膨張部分はウォータジャケット３のボア壁４ａ側内壁面に弾接し、その反作用でウォータジャケットスペーサＳはウォータジャケット３の内壁間に密着・固定される。

これら変形例のその他の構成は、図３に示す例と同様であり、従って、設計者が意図した所期の冷却機能が的確且つ持続的に発現される点も上記と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、ここではその説明を割愛する。

図１及び図６（ａ）に示す調整部６は、スペーサ基体１とは別体に調製され、スペーサ基体１の所定位置に取付手段１１を介して取付固定するようにしたものであり、図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）はその種々の変形例を示すものである。図６（ａ）の調整部６は、図３の例と同様に、芯材としての板状（シート状）非膨潤性材６１と、膨潤材６０とが固着一体とされてなる。スペーサ基体１の所定位置には複数の取付孔１ａ…が穿設され、また非膨潤性材６１のスペーサ基体１側取付面には、該取付孔１ａ…に対応する位置に茸形ピン状突起６１ａ…が成型一体に形成され、該突起６１ａ…と取付孔１ａ…とにより取付手段１１が構成される。即ち、突起６１ａ…を、その笠部分を弾性変形させて取付孔１ａ…に圧入させ、笠部分の復元弾力をして突起６１ａ…を取付孔１ａ…に係合保持させることにより、調整部６がスペーサ基体１の所定位置に取付固定される。

図６（ｂ）に示す例は、上記突起６１ａ…の先端笠部分を更に熱カシメした状態を示している。また、図６（ｃ）に示す例は、複数の硬質合成樹脂若しくは金属からなるリベットピン１１ａにより、上記同様の取付孔１ａ…をして、調整部６をスペーサ基体１の所定位置に取付固定せんとするものである。更に、図６（ｄ）に示す例は、上下のばね性のあるクリップ部材１１ｂ、１１ｂにより取付手段１１が構成され、このクリップ部材１１ｂ、１１ｂにより、調整部６の上下辺部をスペーサ基体１の上下辺部に挟持させ、これにより調整部６をスペーサ基体１の所定位置に取付固定せんとするものである。

これらの例における芯材としての非膨潤性材６１及び膨潤材６０の機能は上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。また、図６（ｃ）及び（ｄ）の例の取付手段１１は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）の例における調整部５の取付固定にも適用し得るものであり、この場合、接着剤５ａに代え、或いは接着剤５ａを併用することが可能である。

図７（ａ）（ｂ）は、スペーサ基体１とは別体に調製された調整部６を、スペーサ基体１の所定位置に取付手段１１を介して取付固定する更に別の変形例を示すものである。即ち、幅狭板状若しくは棒状に形成された図６（ａ）の例と同様の膨潤材６０が、芯材としての板状若しくはシート状の非膨潤性材６１に固着一体とされて、調整部６が構成されている。スペーサ基体１の所定位置には、下端開口の縦溝１ｂが形成されている。また、非膨潤性材６１のスペーサ基体１側取付面には、上記縦溝１ｂの溝幅と略幅で同長さの縦長突状基部６２ａと、該基部６２ａより幅大の係合片６２ｂとよりなる断面Ｔ字形の係合体６２が成型一体に突設され、該係合体６２と縦溝１ｂとにより取付手段１１が構成される。

本例の調整部６は、係合体６２の基部６２ａを縦溝１ｂに下端開口部から挿入し、基部６２ａを縦溝１ｂに沿って摺動させ、縦溝１ｂの上端にまで至らせ、係合体６２を係合片６２ｂをして縦溝１ｂの側辺部に係合保持させる。この状態では、係合体６２と縦溝１ｂとの係合関係によって、調整部６は、スペーサ基体１の周方向及び厚み方向への移動が不能に位置設定される。尚、膨潤材６０と非膨潤性材６１とが同じ大きさであっても良いことは言うまでもない。その他の構成及び作用・効果は上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。

図１及び図８（ａ）に示す調整部７は、芯材としての多孔鋼板７１に、その透孔７１ａを介して表裏に連通するよう、膨潤材７０を担持一体として構成され、スペーサ基体１の上辺部より切欠形成された矩形の切欠部１ｄに、図１の矢示Ｘのように上から抜差し可能に取付固定するようにしたものである。切欠部１ｄの側辺部近傍のスペーサ基体１の内外面には縦方向の凹溝１ｅが形成され、一方、多孔鋼板７１の側辺部には、互いに向き合う形で湾曲する複数の円弧状係止爪７１ｂが上下方向に間隔を以って延出され、該係止爪７１ｂと凹溝１ｅとにより取付手段１１が構成される。

本例の調整部７は、図１の矢示Ｘのように上から切欠部１ｄに差込む際、係止爪７１ｂを外方に弾性変形させ、その復元弾力により先端部を凹溝１ｅ内に弾性係止させることによって、スペーサ基体１の所定位置に固定保持される。そして、ウォータジャケット３内に嵌め入れられ、冷却水が流通された時には、膨潤材７０の膨潤による膨張がスペーサ基体１の厚み方向両側に指向され、ウォータジャケット３の両内壁に緊合するので、本ウォータジャケットスペーサＳはウォータジャケット３内に安定保持される。

図８（ｂ）は上記の変形例を示し、芯材が多数の透孔７２ａを備えたフック鋼板（図５（ａ）の例と同様）７２からなり、その透孔７２ａを介して表裏に連通するよう、膨潤材７０を該フック鋼板７２に担持一体として調整部７を構成したものである。本調整部７は、上記同様スペーサ基体１の上辺部より切欠形成された矩形の切欠部１ｄに、上から抜差し可能に取付固定されるようになされている。調整部７の両側辺部には突条７ａが形成され、また、切欠部１ｄの両切欠側縁部内面には凹溝１ｆが形成され、該凹溝１ｆと突条７ａとにより取付手段１１が構成される。

本例の調整部７も、取付手段１１の凹溝１ｆ及び突条７ａの嵌合により、上記と同様に切欠部１ｄに取付固定され、ウォータジャケット３内に嵌め入れられて、冷却水が流通された時には、膨潤材７０の膨潤による膨張がスペーサ基体１の厚み方向両側に指向され、ウォータジャケット３の両内壁に緊合するので、本ウォータジャケットスペーサＳはウォータジャケット３内に安定保持される。図８（ａ）（ｂ）における調整部７の冷却水流通容量調整機能も、上記と同様であるので、ここではその説明を割愛する。

図１及び図９に示す調整部８は、スペーサ基体１の一部分が調整部の芯材を兼ねるようにしたものである。即ち、事前に形成されたスペーサ基体１の所定位置（調整部形成位置）には複数の透孔１ｇ…が穿設され、このスペーサ基体１を調整部用キャビティが形成された金型に入れ、膨潤材８０用の未加硫ゴム材料（前記吸水性高分子材料入りＥＰＤＭ等）をキャビティに注入して加硫成型することにより得られる。この加硫成型の際、上記透孔１ｇ…をして、また加硫接着によって、膨潤材８０がスペーサ基体１に担持一体とされる。従って、ウォータジャケット３内に嵌め入れられて、冷却水が流通された時には、上記透孔１ｇ…が規制手段として機能し、芯材を兼ねるスペーサ基体１の一部分の担持拘束作用によって、膨潤材８０の膨潤による膨張は、スペーサ基体１の面域方向には規制されるが、厚み方向には許容されることになり、上記同様所期の冷却水流通容量調整機能が有効に発現される。

図１及び図１０の調整部９は、スペーサ基体１の一部が調整部の芯材を兼ねるようにした別の例を示すものである。即ち、事前に形成されたスペーサ基体１の所定位置（調整部形成位置）には複数の透孔１ｇ…が縦方向に並ぶよう穿設され、且つその両側内面には２条の堰堤１ｈ、１ｈが***形成され、このスペーサ基体１を調整部用キャビティが形成された金型に入れ、膨潤材９０用の未加硫ゴム材料（同上）をキャビティに注入して加硫成型することにより得られる。従って、ウォータジャケット３内に嵌め入れられて、冷却水が流通された時には、上記透孔１ｇ…及び堰堤１ｈ、１ｈが規制手段として機能し、芯材を兼ねるスペーサ基体１の一部分の担持拘束作用によって、膨潤材９０の膨潤による膨張は、スペーサ基体１の面域方向には規制されるが、厚み方向には許容されることになり、上記同様所期の冷却水流通容量調整機能が有効に発現される。

図１及び図１１に示す調整部１０は、芯材としての棒状非膨潤性材１０１と、膨潤材１００とが断面台形状に固着一体とされてなる。また、スペーサ基体１には、溝間があり溝形状をなす２条の堰堤１i、１iが形成され、調整部１０はこの堰堤１i、１i間に縦方向より嵌挿されて固定保持されている。従って、このあり溝形状の堰堤１i、１iも上記同様の取付手段１１を構成することになる。尚、上記固定保持をより強固にする為、堰堤１i、１iによる溝内面に対して、調整部１０を接着剤により貼着或いは熱溶着することも可能である。膨潤材１００及び非膨潤性材１０１は、前記と同様のエラストマーが望ましく採用される。この例の場合は、芯材としての非膨潤性材１０１の他に規制手段としての堰堤１i、１iの機能も加わり、これらの担持拘束作用によって、ウォータジャケット３内に嵌め入れられて、冷却水が流通された時には、膨潤材１００の膨潤による膨張は、スペーサ基体１の面域方向には規制されるが、厚み方向には許容されることになる。

図１２及び図１３は、上記本発明の各種調整部と併用されて、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内に安定保持させ、且つ流通冷却水容量を補助的に調整する補助調整部を備えたウォータジャケットスペーサの例を示すものである。図１２の補助調整部１２は、芯材としての金網からなる網体１２１に、上記同様の水膨潤性膨潤材１２０がその網目を介して表裏に連通するよう担持一体とされてなり、スペーサ基体１の内面に、その下端に突出するよう固着されている。そして、この下方に突出する部分は膨潤材１２０のみからなり、冷却水の吸水に伴う膨潤によって、膨潤材１２０はこの突出部分も含めて、図１２の２点鎖線に示すようにスペーサ基体１の厚み方向だけではなく、ウォータジャケット３の底部へ膨張する。従って、本補助調整部１２は、ウォータジャケット３の底部でのスペーサＳの補助的な安定位置決め保持機能と、冷却水流通容量の補助的な調整機能とを奏する

図１３の補助調整部１３は、倒コの字形に形成された芯材としての上記同様の非膨潤性材１３１に上記同様の水膨潤性板状（シート状）膨潤材１３０が固着一体とされてなる。非膨潤性材１３１は、図１３に示すように、スペーサ基体１の上端に嵌着され、膨潤材１３０は、非膨潤性材１３１の上面に、その両側、即ち、スペーサ基体１の厚み方向に突出するよう固着一体とされており、冷却水の吸水に伴う膨潤によって、この突出部分も含めて図１３の２点鎖線に示すように膨張する。従って、本補助調整部１３は、ウォータジャケット３の上部でのウォータジャケットスペーサＳの補助的な安定位置決め保持機能と、冷却水流通容量の補助的な調整機能とを奏する。

図１２及び図１３に示す補助調整部１２或いは１３を上記各調整部５〜１０と併用することにより、ウォータジャケットスペーサＳのウォータジャケット３内への挿入性を維持した上で、ウォータジャケットスペーサＳのウォータジャケット３内での安定保持がより有効になされると共に、所期の冷却水流通容量のより精度の高い設定が可能となり、自動車エンジンの燃費向上等に大きく寄与する。

尚、上記実施例の調整部５，６、８、９及び１０は、スペーサ基体１の内面に形成され、各膨潤材５０、６０、８０、９０及び１００が膨潤によってボア壁４ａ側に膨張するようにした例について述べたが、スペーサ基体１の外面に形成して、反ボア壁４ａ側に膨張するよう構成することは可能である。従って、これらをスペーサ基体１の周方向に適宜配置すれば、多様な冷却水流通容量の設定がなし得、設計自由度がより広がることになる。更に、３気筒エンジン用に限らずその他のエンジンのウォータジャケット用スペーサにも本発明が適用可能であることは言うまでもない。その他、調整部の形態は、図例のものに限定されず、本発明を域脱しない限り他の形態も採用可能であることも言うまでもない。

本発明のウォータジャケットスペーサの例を示す斜視図である。 同ウォータジャケットスペーサが装着されるエンジンブロックの横断面図である。 （ａ）（ｂ）は本発明のウォータジャケットスペーサの一実施形態としての図１のＡ−Ａ線縦断面図であって、（ａ）は同スペーサをエンジンブロックのウォータジャケットに挿入した直後の状態を、（ｂ）は冷却水を流通させた状態を、夫々示す。 （ａ）（ｂ）は同ウォータジャケットスペーサの変形例を示す図３（ａ）（ｂ）と同様図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同ウォータジャケットスペーサの別の変形例を示す同様図である。 （ａ）は本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＢ−Ｂ線縦断面図であって、（ｂ）（ｃ）（ｄ）はその変形例の同様図である。 （ａ）は更に別の変形例の部分切欠分解斜視図であり、（ｂ）はその縦断面図である。 （ａ）は本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＣ線矢視部部分切欠平面図、（ｂ）はその変形例の同様図である。 本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＤ−Ｄ線縦断面図である。 本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＥ−Ｅ線縦断面図である。 本発明のウォータジャケットスペーサの別実施形態としての図１のＦ−Ｆ線縦断面図である。 本発明に適用可能な補助調整部を備えたウォータジャケットスペーサの一構成部分を示す縦断面図である。 同他の例を示す部分切欠縦断面図である。

符号の説明

１ スペーサ基体
１ｇ 透孔（規制手段）
１ｈ 堰堤（規制手段）
１i 堰堤（規制手段）
２ シリンダブロック
３ ウォータジャケット
５ 調整部
５０ 膨潤材
５１ 非膨潤性材（芯材）
５２ フック鋼板（芯材）
５２ａ 透孔
５３ 網体（芯材）
５３ａ 網目
５４ 繊維基材（芯材）
６ 調整部
６０ 膨潤材
６１ 非膨潤性材（芯材）
７ 調整部
７０ 膨潤材
７１ 多孔鋼板（芯材）
７２ フック鋼板（芯材）
８ 調整部
８０ 膨潤材
９ 調整部
９０ 膨潤材
１０ 調整部
１００ 膨潤材
１１ 取付手段
Ｓ ウォータジャケットスペーサ

Claims (5)

1. シリンダブロックのウォータジャケット内に嵌め入れられて、該ウォータジャケット内における冷却水の流通容量を調整する為のウォータジャケットスペーサであって、
   前記ウォータジャケットの形状に沿うよう成型されたスペーサ基体が、芯材と、該芯材に担持され冷却水により膨潤する膨潤材とよりなる調整部を備え、
   上記芯材が、多数の透孔を備えた板状体からなり、上記膨潤材がこの透孔を介して表裏に連通するよう板状体に担持一体とされ、
   上記膨潤材は、エラストマーに吸水性高分子材料を配合した水膨潤性エラストマーからなり、且つ、該吸水性高分子材料の配向方向に直交する方向が上記スペーサ基体の厚み方向と整合するよう上記芯材に担持され、
   上記膨潤材の冷却水による膨張が、上記芯材の担持拘束作用により、スペーサ基体の面域方向には規制され、概ね厚み方向には許容されるようにしたことを特徴とするウォータジャケットスペーサ。
2. シリンダブロックのウォータジャケット内に嵌め入れられて、該ウォータジャケット内における冷却水の流通容量を調整する為のウォータジャケットスペーサであって、
   前記ウォータジャケットの形状に沿うよう成型されたスペーサ基体が、芯材と、該芯材に担持され冷却水により膨潤する膨潤材とよりなる調整部を備え、
   上記芯材が、多数の短繊維を面域方向に配向させた繊維基材からなり、上記膨潤材がこの繊維基材の繊維間に含浸するよう担持一体とされ、
   上記膨潤材は、エラストマーに吸水性高分子材料を配合した水膨潤性エラストマーからなり、且つ、該吸水性高分子材料の配向方向に直交する方向が上記スペーサ基体の厚み方向と整合するよう上記芯材に担持され、
   上記膨潤材の冷却水による膨張が、上記芯材の担持拘束作用により、スペーサ基体の面域方向には規制され、概ね厚み方向には許容されるようにしたことを特徴とするウォータジャケットスペーサ。
3. シリンダブロックのウォータジャケット内に嵌め入れられて、該ウォータジャケット内における冷却水の流通容量を調整する為のウォータジャケットスペーサであって、
   前記ウォータジャケットの形状に沿うよう成型されたスペーサ基体が、芯材と、該芯材に担持され冷却水により膨潤する膨潤材とよりなる調整部を備え、
   上記芯材が、網体からなり、上記膨潤材がこの網体の網目を介して表裏に連通するよう網体の芯材に担持一体とされ、
   上記膨潤材は、エラストマーに吸水性高分子材料を配合した水膨潤性エラストマーからなり、且つ、該吸水性高分子材料の配向方向に直交する方向が上記スペーサ基体の厚み方向と整合するよう上記芯材に担持され、
   上記膨潤材の冷却水による膨張が、上記芯材の担持拘束作用により、スペーサ基体の面域方向には規制され、概ね厚み方向には許容されるようにしたことを特徴とするウォータジャケットスペーサ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウォータジャケットスペーサにおいて、
   前記膨潤材が、上記エラストマーに上記吸水性高分子材料を配合してロール成型した水膨潤性エラストマーのシート状体からなり、このシート状体の厚み方向とスペーサ基体の厚み方向とを整合させるようにしたことを特徴とするウォータジャケットスペーサ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のウォータジャケットスペーサにおいて、
   前記調整部が、スペーサ基体の所定位置に取付手段を介して取付固定されるものであることを特徴とするウォータジャケットスペーサ。

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