JP4842715B2 - 水冷エンジン - Google Patents

Description

本発明は、主として自動二輪車に搭載される水冷エンジンに関する。

自動二輪車に搭載される水冷エンジンには、高温にさらされるシリンダヘッド、シリンダなどを冷却するための冷却水通路が設けられている。冷却水は、通常クランクシャフトで駆動される水ポンプにより、シリンダおよびシリンダヘッドを通り、サーモスタットを経てラジエータの上部へ導かれる。ラジエータのコアで冷却された冷却水は、再び水ポンプに戻される。従来、エンジンと冷却系である水ポンプおよびラジエータとは多数のホースにより接続されている。また、水ポンプケース（ポンプ支持部）と水ポンプカバーとにより水ポンプからシリンダへ向かう冷却水通路を形成したものも提案されている（特許文献１参照）。
特開平４−２９２５１４号公報

しかしながら、多数のホースによる接続は、部品点数が増大し、組立性が低く、さらに、ホース接続部から水漏れすることがある。水ポンプケースと水ポンプカバーとで冷却水通路の一部を形成する場合も、複数の部材を用いるため、構造が複雑で組立性も低くなる。

そこで、本発明は、簡単な構造でホースによる接続箇所を減らして部品点数を少なくし、組立性を向上させ、ホース接続部からの水漏れを抑制した水冷エンジンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る水冷エンジンは、クランクケースに装着された水ポンプからシリンダおよびシリンダヘッドを経てラジエータで放熱し、前記水ポンプへ戻る冷却水通路を備え、前記水ポンプから前記シリンダへ向かう導出通路が前記クランクケースに一体形成され、前記シリンダヘッドの前部略中央から横方向へ冷却水を導出するヘッド出口通路が前記シリンダヘッドに一体形成され、前記クランクケースの導出通路の下流端部が、左右方向中央部で前記クランクケースの前面から突出して設けた第１の膨出部内に一体形成され、前記シリンダの導入通路が、左右方向中央部で前記シリンダの前面から突出して設けた第２膨出部内に一体形成され、前記クランクケースの導出通路が前記シリンダの導入通路に接続されており、前記シリンダの前記クランクケースとの合せ面における前側に設けられた導入通路の入口が円弧状に形成されている。

上記構成によれば、水ポンプからシリンダへ向かう導出通路がクランクケースに一体形成され、冷却水をシリンダヘッドの前部略中央から横方向へ導出するヘッド出口通路が前記シリンダヘッドに一体形成されているから、簡単な構造でホースによる接続箇所を削減することができる。その結果、ホース接続部からの水漏れを抑制することができるとともに、部品点数が少なくなり、組立性も向上する。また、前記ヘッド出口通路が前記シリンダヘッドの前部略中央から横方向へ延びているから、その出口端がエンジンの前側の側方に位置するので、自動二輪車の場合のように、前記ラジエータをエンジンの前側に設置することにより、ラジエータへ接続するホースを短くすることができる。さらに、横断面を円弧状に形成することにより、円形に比べて、導入通路の第２膨出部の出っ張りを小さくしてシリンダの大型化を抑制するとともに、シリンダとクランクケースとの接触面積を減少させて、シリンダとクランクケース間のシール性を向上させることができる。

本発明の好ましい態様によれば、複数気筒エンジンであって、前記ヘッド出口通路が、排気ポートの上方に位置している。この構成によれば、ヘッド出口通路と排気ポートとの干渉を回避することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記ヘッド出口通路の出口端にサーモスタットが取り付けられている。この構成によれば、サーモスタットを前記ヘッド出口通路の出口端に取り付けることにより、シリンダヘッドと一体的となってコンパクトに形成することができる。

本発明によれば、水ポンプからシリンダへ向かう導出通路がクランクケースに一体形成され、シリンダヘッドの前部略中央から横方向へ冷却水を導出するヘッド出口通路が前記シリンダヘッドに一体形成されているから、簡単な構造でホースによる接続箇所を削減することができる。その結果、ホース接続部からの水漏れを抑制することができるとともに、部品点数が少なくなり、組立性も向上する。また、前記ヘッド出口通路が前記シリンダヘッドの前部略中央から横方向へ延びているから、その出口端がエンジンの前側の側方に位置するので、自動二輪車の場合のように、前記ラジエータをエンジンの前側に設置することにより、ラジエータへ接続するホースを短くすることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自動二輪車の前部の構造を示す側面図である。図１において、自動二輪車の車体フレームの一部であるメインフレーム１の前端にヘッドパイプ２が取り付けられ、このヘッドパイプ２にステアリングシャフト、アッパーブラケット３およびロワーブラケット４を介してフロントフォーク５が支持され、このフロントフォーク５の下端部に前輪６が支持されている。アッパーブラケット３には操向用のハンドル７が取り付けられている。メインフレーム１の下部にエンジンＥが取り付けられ、メインフレーム１の上部に燃料タンク８が配置されている。

このような構成の自動二輪車において、前記エンジンＥの上部前方にはラジエータ１０が配置されるとともに、その後部に冷却ファン１２が装着されている。ラジエータ１０は、図示しない取付具によりメインフレーム１に固定されて車体フレームの一部を形成するダウンチューブ２５に取り付けられている。エンジンＥからの高温の冷却水がラジエータ１０に入って放熱されたのちエンジンＥに戻る。前記ラジエータ１０の上方には冷却水用のリザーバタンク１１が配置されている。エンジンＥの下部には、ラジエータ１０にホース４２を介して接続される水ポンプ２４が配置されている。この水ポンプ２４はエンジンＥのクランク軸（図示せず）に連結されて駆動される。

図２は前記エンジンＥを示す正面図である。エンジンＥは２気筒４サイクルエンジンであり、クランク軸を回転自在に支持するクランクケース１５と、このクランクケース１５の上部に接続されるシリンダ１６と、シリンダ１６の上部に接続されるシリンダヘッド１９と、シリンダヘッド１９の上部に接続されて動弁室を覆うヘッドカバー２１とを備えている。これら、クランクケース１５、シリンダ１６、シリンダヘッド１９およびヘッドカバー２１は金属の鋳造品である。シリンダ１６およびシリンダヘッド１９は、図３に示すように、それぞれに設けた複数のボルト孔２６，２９に、シリンダヘッド１９の上方からボルト（図示せず）を挿入してクランクケース１５にねじ込むことにより、シリンダ１６およびシリンダヘッド１９をクランクケース１５に連結している。図２のように、シリンダヘッド１９の前面には排気ポート２０が形成され、これら排気ポート２０に排気管２１が接続されている。水ポンプ２４から圧送される冷却水は、主として高温となるエンジンＥの排気ポートの回りを冷却する。シリンダヘッド１９の後方には、図１に示すように、シリンダ１６に混合気を供給する吸気系の噴射器のような燃料供給装置１３が配置されている。

図２に示すように、前記水ポンプ２４は、クランクケース１５の右側部に装着されている。この水ポンプ２４から圧送される冷却水がエンジンＥ内を循環してシリンダ１６およびシリンダヘッド１９を冷却する。クランクケース１５内には、水ポンプ２４からシリンダ１６へ向かう導出通路４０Ａが鋳造により一体形成されている。この導出通路４０Ａは、水ポンプ２４の出口から、クランクケース１５内をエンジンＥの左右方向中央へ延び、シリンダ１６下部からシリンダ１６の導入通路４０Ｂに接続されている。このように、水ポンプ２４の出口は、ホースを介することなく、クランクケース１５に形成された導出通路４０Ａを介して、シリンダ１６内の導入通路４０Ｂの入口に接続されている。

クランクケース１５の導出通路４０Ａの下流端部は、左右方向中央部でクランクケース１５の前面から半円柱状に突出して設けた第１の膨出部１５Ａ内に一体形成されている。これに対応して、シリンダ１６の導入通路４０Ｂも、左右方向中央部でシリンダ１６の前面から半円柱状に突出して設けた第２膨出部１６Ａ内に、鋳造により一体形成されている。導入通路４０Ｂは、図３のように、シリンダ１６内に一体形成されたシリンダ冷却水通路４０Ｃ１に接続され、このシリンダ冷却水通路４０Ｃ１が、シリンダヘッド１９に一体形成されたヘッド冷却水通路４０Ｃ２に接続されている。ヘッド冷却水通路４０Ｃ２の下流はシリンダヘッド１９の前部に一体形成されたヘッド出口通路４０Ｄにつながっている。

シリンダ１６の底面図である図４に示すように、シリンダ１６のクランクケース１５（図３）との合せ面１８に設けられた導入通路４０Ｂの入口４０Ｂａは前方へ膨出する円弧状に形成されている。前記合せ面１８における円弧の内側（後方）に、前記複数のボルト孔２６の一つが形成されている。このように導入通路４０Ｂの横断面を円弧状にすることにより、円形とする場合に比べて、導入通路４０Ｂを有する第２膨出部１６Ａの前方への出っ張り寸法を小さくしてシリンダ１６の大型化を抑制するとともに、シリンダ１６と図３のクランクケース１５との接触面積を減少させて接触面圧を大きくすることで、クランクケース１５とシリンダ１６間のシール性を向上させることができる。

シリンダヘッド１９の底面図である図５に示すように、シリンダヘッド１９の底面には、図３のシリンダ１６からの冷却水をシリンダヘッド１９内へ通す複数の細長い貫通孔１９ａが形成されている。

シリンダヘッド１９とシリンダ１６との間には、シール部材であるガスケット５０が挿入されている。図６はガスケット５０の平面図、すなわち、図３のシリンダヘッド１９側からシリンダ１６側を見た状態であり、シリンダヘッド１９に接する面が現れている。図６のガスケット５０には、前記シリンダヘッド１９の流入孔１９ａに対応する位置に、複数の貫通孔５１が形成されている。この貫通孔５１におけるハッチングを施した部分が、図５のシリンダヘッド１９の流入孔１９ａと合致して、図３のシリンダ１６からシリンダヘッド１９に流入する冷却水の流路となる。図６の排気側（前側）の流路面積（ハッチングの面積）が吸気側（後側）よりも小さくなるように調整されており、これにより、図３のシリンダヘッド１９を場所的に均一に冷却するようにしている。つまり、シリンダヘッド１９の前側にヘッド出口通路４０Ｄが設けられているので、シリンダ１６の前側からシリンダヘッド１９の前側へ入った冷却水は、シリンダヘッド１９内を十分循環して冷却することなく、直ちにヘッド出口通路４０Ｄから流出しやすい。そこで、図６の前側の流路面積を小さくし、後側を大きくすることにより、図３のシリンダ１６の後側からシリンダヘッド１９の後側へ流入する冷却水の量を多くして、シリンダヘッド１９内を十分循環させてこれを冷却したのち前側のヘッド出口通路４０Ｄから流出するようにして、シリンダヘッド１９を場所的に均一に冷却できるようにしている。

また、図３のように、シリンダ冷却水通路４０Ｃ１におけるヘッド出口通路４０Ｄにつながる接続部４０Ｃａの上面は、後方（吸気側）から前方（排気側）のヘッド出口通路４０Ｄに向かって若干斜め上方に延びている。これにより、ヘッド出口通路４０Ｄの上部４０Ｄａにヘッド冷却水通路４０Ｃ２内の空気が溜まるので、冷却水に含まれる空気をヘッド出口通路４０Ｄから容易に抜くことができる。

さらに、ヘッド出口通路４０Ｄは、図２のようにシリンダヘッド１９の前部略中央から横方向、この例では左方向へ延びており、その出口端４０Ｄｂがシリンダヘッド１９の側部に位置している。この出口端４０Ｄｂにサーモスタット３０が装着されている。排気ポート２０との干渉を回避するために、ヘッド出口通路４０Ｄが高く形成されて、排気ポート２０の上方に位置している。サーモスタット３０は、図７の側面図に示すように、エンジンＥの前側に位置しているので、ラジエータ１０へのホース４１を短くすることができる。

図７のVIII−VIII線に沿った断面図である図８に示すように、サーモスタット３０は、開閉弁であるプレート状弁体３１と温度によって伸縮するワックス３２とを有している。サーモスタット３０は、冷却水の温度が上昇し、設定温度以上になると、ワックス３２が伸びる（膨張する）ことによりプレート状弁体３１が開いてラジエータ１０（図７）に高温の冷却水が送られる。低冷温のときは、プレート状弁体３１に設けられた図示しない小孔から冷却水が少量通過する。

シリンダヘッド１９の前側中央部には、リブ３５で仕切られた左右一対の前記流入孔１９ａ，１９ａが設けられている。前記リブ３５は、前側中央部のボルト孔２９のボス３６に連なるように、ボス３６の後側に設けられている。図８のIX−IX線に沿った断面図である図９に示すように、流入孔１９ａはガスケット５０の貫通孔５１を介してシリンダ１６のシリンダ冷却水通路４０Ｃ１に接続されており、流入孔１９ａからヘッド冷却水通路４０Ｃ２内に流入した冷却水が矢印Ｐで示すように、リブ３５によって整流され、ボルト孔２９のボス３６に沿って円滑に上昇したのちヘッド出口通路４０Ｄに導入される。

次に、冷却水の流れを説明する。図２に示す水ポンプ２４から圧送された冷却水は、クランクケース１５内に形成された導出通路４０Ａを通ってシリンダ１６の導入通路４０Ｂから図３のシリンダ冷却水通路４０Ｃ１内に供給され、各気筒の周囲を冷却したのち、ガスケット５０に形成された流路面積を調整する貫通孔５１を介してシリンダヘッド１９内のヘッド冷却水通路４０Ｃ２に流入する。このヘッド冷却水通路４０Ｃ２内に供給された冷却水は、ヘッド出口通路４０Ｄに向かって前方斜め上方へ流れ、さらに、図２に示すシリンダヘッド１９の前部略中央部から横方向へ流れてサーモスタット３０を通過する。冷却水はさらに、サーモスタット３０からホース４１を通ってラジエータ１０に送られ、ラジエータ１０で放熱されたのち、ホース４２を通って再び水ポンプ２４に戻される。

このように、本発明のエンジンによれば、クランクケース１５、シリンダ１６およびシリンダヘッド１９に冷却水通路が一体形成されているから、ホースによる接続箇所を減らすことができる。その結果、ホース接続部からの水漏れを抑制することができるとともに、部品点数が少なくなり、組立性も向上する。

本発明に係るエンジンを備えた自動二輪車の前部を示す側面図である。 同エンジンの正面図である。 同エンジンの一部を破断した側面図である。 同エンジンのシリンダの底面図である。 同エンジンのシリンダヘッドの底面図である。 同エンジンのシリンダとシリンダヘッドの間に挿入されるガスケットの平面図である。 同エンジンのシリンダヘッドを示す拡大図である。 図７のVIII−VIII線に沿った断面図である。 図８のIX−IX線に沿った断面図である。

符号の説明

１０ ラジエータ
１５ クランクケース
１６ シリンダ
１９ シリンダヘッド
２４ 水ポンプ
４０Ａ 導出通路
４０Ｂ 導入通路
４０Ｃ１ シリンダ冷却水通路
４０Ｃ２ ヘッド冷却水通路
４０Ｄ ヘッド出口通路
Ｅ エンジン

Claims (4)

1. クランクケースに装着された水ポンプからシリンダおよびシリンダヘッドを経てラジエータで放熱し、前記水ポンプへ戻る冷却水通路を備え、
   前記水ポンプから前記シリンダへ向かう導出通路が前記クランクケースに一体形成され、前記シリンダヘッドの前部略中央から横方向へ冷却水を導出するヘッド出口通路が前記シリンダヘッドに一体形成され、
   前記クランクケースの導出通路の下流端部が、左右方向中央部で前記クランクケースの前面から突出して設けた第１の膨出部内に一体形成され、前記シリンダの導入通路が、左右方向中央部で前記シリンダの前面から突出して設けた第２膨出部内に一体形成され、前記クランクケースの導出通路が前記シリンダの導入通路に接続されており、
   前記シリンダの前記クランクケースとの合せ面における前側に設けられた導入通路の入口が前方へ膨出する円弧状に形成されている水冷エンジン。
2. 請求項１において、
   複数気筒エンジンであって、前記ヘッド出口通路が、排気ポートの上方に位置している水冷エンジン。
3. 請求項１または２において、
   前記合せ面における円弧状の入口の内径側に、前記シリンダを前記クランクケースに連結するためのボルト孔が形成されている水冷エンジン。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項において、
   前記ヘッド出口通路の出口端にサーモスタットが取り付けられている水冷エンジン。

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