特許 6199911 ウォータージャケットスペーサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6199911

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】ウォータージャケットスペーサ

(51)【国際特許分類】

   F02F 1/14 20060101AFI20170911BHJP

   F02F 1/10 20060101ALI20170911BHJP

   F01P 3/02 20060101ALI20170911BHJP

【ＦＩ】

   F02F1/14 D

   F02F1/10 D

   F01P3/02 A

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-1087(P2015-1087)

(22)【出願日】2015年1月6日

(65)【公開番号】特開2015-200303(P2015-200303A)

(43)【公開日】2015年11月12日

【審査請求日】2016年5月11日

(31)【優先権主張番号】特願2014-73427(P2014-73427)

(32)【優先日】2014年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000110804

【氏名又は名称】ニチアス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】苅田 孝司

(72)【発明者】

【氏名】竹中 一成

(72)【発明者】

【氏名】杉本 愼祐

(72)【発明者】

【氏名】吉村 章宏

(72)【発明者】

【氏名】西尾 和晃

【審査官】 堀内 亮吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−００７４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００７４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５６６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９０７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−７５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９４７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｆ １／００−１／１６

Ｆ０１Ｐ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のシリンダボアを取り囲むウォータージャケットが設けられたシリンダブロックにおける、前記ウォータージャケット内へ挿入されるウォータージャケットスペーサであって、
各シリンダボアに対応して配設されて前記ウォータージャケット内で膨張する膨張部材と、
前記膨張部材が固定された板状のホルダと、
前記ホルダにおける前記膨張部材が固定されている面とは反対側の面から突出し、前記ウォータージャケットの内壁と当接する弾性部材と、を備え、
前記ホルダが前記ウォータージャケットの形状に合わせて湾曲しており、前記弾性部材の付勢力によって前記ウォータージャケット内での位置が保持されるものであり、
前記弾性部材は、ウォータージャケットへの挿入方向における先端側を起点として後端側に向かって次第に前記膨張部材から離間するように前記ホルダから斜めに突出し、ウォータージャケットの内壁と当接する板ばねであり、
前記板ばねは、途中で湾曲してその湾曲した部分の一部がウォータージャケットの内壁と当接する当接部にされており、
前記当接部は、前記挿入方向におけるウォータージャケットスペーサの中央よりも後端側に位置しているウォータージャケットスペーサ。

【請求項2】

前記シリンダブロックは、オープンデッキ構造のシリンダブロックであり、
複数の前記膨張部材を備え、
前記ホルダは、複数の前記膨張部材を固定する
請求項１に記載のウォータージャケットスペーサ。

【請求項3】

前記ホルダが、全てのシリンダボアの中心軸を通る仮想直線を境界に前記ウォータージャケットを周方向に二分してできる二つの領域のうち、一方の領域に配設される全ての前記膨張部材を連結している
請求項２に記載のウォータージャケットスペーサ。

【請求項4】

ウォータージャケットに、対にして挿入される
請求項３に記載のウォータージャケットスペーサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ウォータージャケット内に挿入されるウォータージャケットスペーサに関する。

【背景技術】

【0002】

シリンダブロックのウォータージャケット内に挿入することにより、ウォータージャケット内における水の流れを最適化してシリンダ壁面の温度分布を改善するウォータージャケットスペーサが知られている。

【0003】

たとえば特許文献１には、冷却水との接触によって膨張する水膨潤型発泡ゴムからなる膨張部材（弾性体）を備えたウォータージャケットスペーサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４‐１９４７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されているウォータージャケットスペーサは、シリンダブロック上面の孔からウォータージャケット内へ挿入される。そして、ウォータージャケット内へ挿入した後に膨張部材が膨張することによってウォータージャケットスペーサがウォータージャケット内に固定される。そのため、こうしたウォータージャケットスペーサは、膨張部材が膨張してウォータージャケット内に固定されるまでの間、ウォータージャケットスペーサを保持する構成が必要であり、ウォータージャケットスペーサの下部にウォータージャケット底面の突部を挟持する構成を備えていた。

【0006】

また、このようなウォータージャケットスペーサをオープンデッキ構造のシリンダブロックにおけるウォータージャケットへ適用する場合、ウォータージャケット内でのウォータージャケットスペーサの位置決めが容易ではないという問題があった。

【0007】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、膨張部材が膨張する前にウォータージャケット内に挿入した段階で固定することのできる簡易な構成のウォータージャケットスペーサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのウォータージャケットスペーサは、複数のシリンダボアを取り囲むウォータージャケットが設けられたシリンダブロックにおける、前記ウォータージャケット内へ挿入されるウォータージャケットスペーサである。このウォータージャケットスペーサは、各シリンダボアに対応して配設されて前記ウォータージャケット内で膨張する膨張部材と、前記膨張部材が固定された板状のホルダと、前記ホルダにおける前記膨張部材が固定されている面とは反対側の面から突出し、前記ウォータージャケットの内壁と当接する弾性部材と、を備えている。そして、このウォータージャケットスペーサは、前記ホルダが前記ウォータージャケットの形状に合わせて湾曲しており、前記弾性部材の付勢力によって前記ウォータージャケット内での位置が保持される。

【0009】

上記構成によれば、ウォータージャケットスペーサをウォータージャケットへ挿入することに伴って、弾性部材が変形することになる。そして、弾性部材は膨張部材の背面に位置するため、変形した弾性部材から生じる付勢力によって、ウォータージャケットスペーサをウォータージャケットの内壁に押圧することができる。そして、弾性部材の付勢力によってウォータージャケット内でのウォータージャケットスペーサの位置を保持することができる。

【0010】

そのため、上記構成によれば、ウォータージャケットにウォータージャケットスペーサを支持する突起などを設けることなく、ウォータージャケットスペーサに弾性部材を設けるという簡易な構成によって、ウォータージャケットを構成する壁面間でのウォータージャケットスペーサの固定を実現することができる。

【0011】

すなわち、上記構成によれば、膨張部材が膨張する前にウォータージャケット内に挿入した段階で固定することのできる簡易な構成のウォータージャケットスペーサを実現することができる。

【0012】

上記ウォータージャケットスペーサの一例では、前記シリンダブロックは、オープンデッキ構造のシリンダブロックであり、複数の前記膨張部材を備え、前記ホルダは、複数の前記膨張部材を固定する。

【0013】

上記構成によれば、複数の膨張部材がホルダによって連結されて一体に構成される。さらに、膨張部材が固定されているホルダはウォータージャケットの形状に沿って湾曲しているため、ウォータージャケット内に挿入されたウォータージャケットスペーサはウォータージャケット周方向に移動しにくくなる。したがって、上記構成によれば、ウォータージャケットスペーサをウォータージャケットに挿入するだけで、複数の膨張部材の位置決めをすることができる。

【0014】

上記ウォータージャケットスペーサの一例では、前記ホルダが、全てのシリンダボアの中心軸を通る仮想直線を境界に前記ウォータージャケットを周方向に二分してできる二つの領域のうち、一方の領域に配設される全ての前記膨張部材を連結している。

【0015】

上記構成によれば、ウォータージャケットの半分の領域に一度に膨張部材を挿入することができる。
上記ウォータージャケットスペーサの一例は、ウォータージャケットに、対にして挿入される。

【0016】

上記構成によれば、それぞれのウォータージャケットスペーサを挿入するときに、摩擦が生じる部分の量は、全てのシリンダボアの回りを取り囲むようにひとつながりになったウォータージャケットスペーサを挿入する際よりも少なくなる。その結果、分割された各ウォータージャケットスペーサをそれぞれ挿入する際に要する挿入荷重は、全てのシリンダボアの回りを取り囲むようにひとつながりになったウォータージャケットスペーサを挿入する際に要する挿入荷重よりも小さくなる。

【0017】

したがって、ウォータージャケットにおけるシリンダブロックのスラスト側へウォータージャケットスペーサを挿入する際の挿入荷重と、ウォータージャケットにおけるシリンダブロックの反スラスト側へウォータージャケットスペーサを挿入する際の挿入荷重と、について、それぞれを小さくすることができる。

【0018】

上記ウォータージャケットスペーサの一例では、前記弾性部材は、ウォータージャケットへの挿入方向における先端側を起点として後端側に向かって次第に前記膨張部材から離間するように前記ホルダから斜めに突出し、ウォータージャケットの内壁と当接する板ばねである。

【0019】

上記構成によれば、ウォータージャケットに挿入する際に、挿入方向先端を起点として斜めに突出している板ばねとウォータージャケットの内壁とが当接するため、ウォータージャケットスペーサの挿入深度が浅いときには板ばねの変形量は小さく、変形した板ばねから生じる付勢力も弱いものとなる。そして、挿入深度が深くなることに応じて付勢力が増加し、ウォータージャケットスペーサを挿入する際の挿入荷重が増加するようになる。すなわち、上記構成によれば、挿入深度が浅いときの挿入荷重が抑えられるため、挿入時の仕事量を低減することができる。

【0020】

また、上記ウォータージャケットスペーサの一例では、前記板ばねは、途中で湾曲してその湾曲した部分の一部がウォータージャケットの内壁と当接する当接部にされており、前記当接部は、前記挿入方向におけるウォータージャケットスペーサの中央よりも後端側に位置している。

【0021】

上記構成によれば、板ばねの当接部とウォータージャケットの内壁とが当接するようになったときに板ばねが最も撓んだ状態になり、板ばねの付勢力による荷重が最大になる。そして、上記構成によれば、板ばねの当接部とウォータージャケットの内壁とは、挿入方向におけるウォータージャケットスペーサの中央よりも後端側にて当接するため、板ばねの付勢力による荷重はウォータージャケットスペーサをウォータージャケットに半分以上挿入したときに最大になる。そのため、ウォータージャケットスペーサの挿入深度が浅いときの挿入荷重をさらに低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】第１の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサの斜視図。

【図2】同実施形態にかかるウォータージャケットスペーサを適用するシリンダブロックについて、シリンダボアの開口側から見た構造を示す平面図。

【図3】同実施形態にかかるウォータージャケットスペーサをウォータージャケットに挿入した状態のシリンダブロックの平面図。

【図4】図３における４−４線に沿った断面図。

【図5】（ａ）〜（ｃ）は第１の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサをウォータージャケットに挿入する際の板ばねの状態を示す模式図。

【図6】第２の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサをウォータージャケットに挿入した状態を示す断面図。

【図7】（ａ）〜（ｃ）は第２の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサをウォータージャケットに挿入する際の板ばねの状態を示す模式図。

【図8】同実施形態にかかるウォータージャケットスペーサをウォータージャケットに挿入する際の、挿入深度と挿入荷重との関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（第１の実施形態）
以下、ウォータージャケットスペーサの第１の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

【0024】

図１に示すように、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０は、対にして使用される。ウォータージャケットスペーサ１０の金属製のホルダ１１には、複数の膨張部材１２が固定されている。本実施形態では、４つの膨張部材１２がホルダ１１によって互いに連結されて１つのウォータージャケットスペーサ１０をなしている。膨張部材１２は、熱を受けて膨張する感熱膨張部材である。そして、板状のホルダ１１における各膨張部材１２が固定されている面の反対側の面には、板ばね１３がそれぞれ３つずつ設けられている。

【0025】

図２は、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０を適用するウォータージャケット２２が形成されたシリンダブロック２０を示している。シリンダブロック２０は、直列４気筒の内燃機関におけるシリンダブロックである。シリンダブロック２０には、４つのシリンダボア２１が形成されている。そして、シリンダボア２１の周囲には、冷却水を循環させるウォータージャケット２２が形成されている。シリンダブロック２０は、いわゆるオープンデッキ構造であり、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０はウォータージャケット２２の開口から挿入される。

【0026】

なお、ウォータージャケット２２において、シリンダボア２１側の壁面を第１壁面２２ａとし、第１壁面２２ａと対向する壁面を第２壁面２２ｂとする。
図３を参照して、ウォータージャケットスペーサ１０についてさらに詳述する。

【0027】

ホルダ１１は、図３に示すように、シリンダブロック２０に形成されているウォータージャケット２２の形状に合わせて湾曲した波形状に成形されている。そして、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサは、図１に示すように、対にしてウォータージャケット２２へ挿入される。すなわち、２つのウォータージャケットスペーサ１０がウォータージャケット２２に挿入される。

【0028】

さらに、ホルダ１１は、各ウォータージャケットスペーサ１０の長手方向全長がウォータージャケット２２の周方向全長の１／２よりも短くなるように成形されている。そのため、２つのウォータージャケットスペーサ１０の長手方向全長の和は、ウォータージャケット２２の周方向全長よりも短くなる。そのため、図３に示すように、２つのウォータージャケットスペーサ１０が挿入された状態において、これらウォータージャケットスペーサ１０同士の間には隙間が生じている。これにより、シリンダブロック２０のウォータージャケット２２内の図３における左右両端に位置する部分には、膨張部材１２が挿入されていないことになる。

【0029】

なお、２つのウォータージャケットスペーサ１０が挿入されたシリンダブロック２０では、図３に示すように、１つのシリンダボア２１に対して２つの膨張部材１２が配設される。

【0030】

ここで、膨張部材１２は、図３における左右方向、すなわちシリンダブロック２０の長手方向に配列されている。つまり、１つのウォータージャケットスペーサ１０は、ホルダ１１によって、長手方向に配設された４つの膨張部材１２を連結している。換言すれば、各ホルダ１１は、全てのシリンダボア２１の中心軸Ｘを通る仮想直線Ｙを境界にウォータージャケット２２を周方向に二分してできる領域ａ，ｂのうち、一方の領域に配設される全ての膨張部材１２を連結している。

【0031】

次に、図４を参照して、ウォータージャケット２２に挿入された状態のウォータージャケットスペーサ１０について説明する。図４には、ウォータージャケットスペーサ１０をウォータージャケット２２へ挿入する際の挿入方向を示す矢印を表示している。

【0032】

ウォータージャケットスペーサ１０は、ウォータージャケット２２の第１壁面２２ａにホルダ１１が当接し、第２壁面２２ｂに板ばね１３が当接するように挿入される。なお、図４では、ウォータージャケットスペーサ１０がウォータージャケット２２に挿入されてから膨張部材１２が膨張した状態を示しており、膨張部材１２が第１壁面２２ａと当接している。

【0033】

板ばね１３は、挿入方向の先端側から後端側に向かってホルダ１１及び膨張部材１２から次第に離間するように設けられている。そして、板ばね１３は、当接部１３ａにて屈曲してホルダ１１及び膨張部材１２に近づくように延伸され、先端部１３ｂがホルダ１１と当接するように形成されている。当接部１３ａは、図４に示すように、挿入方向におけるウォータージャケットスペーサ１０の長さをＬとしたとき、先端側からＬ／２の位置、すなわち挿入方向におけるウォータージャケットスペーサ１０の中央に位置するように設けられている。

【0034】

次に、図５を参照して、ウォータージャケットスペーサ１０をウォータージャケット２２に挿入する際の板ばね１３の作用について説明する。
図５（ａ）は、ウォータージャケットスペーサ１０をウォータージャケット２２に挿入する前の状態を示している。図５（ｂ）は、ウォータージャケットスペーサ１０の挿入を開始し、板ばね１３における起点と当接部１３ａとの間の部分が第２壁面２２ｂの開口端に当接している状態を示している。そして図５（ｃ）は、ウォータージャケットスペーサ１０の挿入が進行して挿入深度が深くなり、当接部１３ａが第２壁面２２ｂと当接している状態を示している。いずれの状態においても、膨張部材１２は膨張に至っていないため、第１壁面２２ａとはホルダ１１が当接している。

【0035】

図５（ａ）に示すように、ウォータージャケットスペーサ１０を挿入する前の状態では、板ばね１３は変形していない。このとき、板ばね１３の当接部は、挿入方向におけるウォータージャケットスペーサ１０の中央よりも先端側に位置している。そして、ウォータージャケットスペーサ１０をウォータージャケット２２に挿入すると、板ばね１３とウォータージャケット２２の第２壁面２２ｂとが当接して板ばね１３が図５（ｂ）に示すように変形する。ここで、板ばね１３は、ウォータージャケットスペーサ１０の挿入方向における先端側を起点として後端側に向かって次第に膨張部材１２から離間するようにホルダ１１から斜めに突出している。そのため、ウォータージャケットスペーサ１０の挿入深度が深くなるとともに、板ばね１３の変形量は大きくなる。

【0036】

したがって、ウォータージャケットスペーサ１０の挿入深度が浅いときには板ばね１３の変形量は小さく、変形した板ばね１３から生じる付勢力も弱いものとなる。つまり、図５（ｂ）に示すように、挿入深度が浅く、板ばね１３における起点と当接部１３ａとの間が第２壁面２２ｂの開口端に当接しているときには、板ばね１３の変形量が小さいため、板ばね１３の変形量に応じて生じる付勢力も弱い。

【0037】

そして、図５（ｃ）に示すように、ウォータージャケットスペーサ１０の挿入深度が深くなり、板ばね１３の当接部１３ａが第２壁面２２ｂと当接するようになると、板ばね１３の変形量が最大となり、付勢力も最大になる。

【0038】

すなわち、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０によれば、挿入深度に応じて増大する挿入荷重について、挿入深度が浅いときの挿入荷重を小さく抑えることができる。

【0039】

次に、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０の作用について説明する。
図３に示すように、ホルダ１１は、ウォータージャケット２２の形状に沿って湾曲しており、４つの膨張部材１２がホルダ１１によって連結されて一体に構成されている。そのため、ウォータージャケット２２内に挿入されたウォータージャケットスペーサ１０は、ウォータージャケット２２の周方向への移動を制限することができる。

【0040】

図４に示すように、ウォータージャケット２２に挿入されたウォータージャケットスペーサ１０は、板ばね１３によって第１壁面２２ａに向けて付勢されている。つまり、ウォータージャケットスペーサ１０は、板ばね１３の付勢力によって第１壁面２２ａに押し付けられている。したがって、板ばね１３の付勢力によってウォータージャケット２２内にウォータージャケットスペーサ１０を固定することができる。

【0041】

そして、ウォータージャケットスペーサ１０がウォータージャケット２２に挿入された状態において、ウォータージャケットスペーサ１０が適用される内燃機関が暖機されると、発生する熱によって膨張部材１２が膨張する。つまり、ウォータージャケット２２内に膨張部材１２が充填されることになるため、ウォータージャケットスペーサ１０が挿入されている箇所においては、ウォータージャケット２２の流路容積が減少し、ウォータージャケット２２を循環する冷却水の水流が最適化される。なお、膨張した膨張部材１２は、ウォータージャケット２２内において、その体積が維持される。

【0042】

以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ウォータージャケットスペーサ１０をウォータージャケット２２へ挿入することに伴って、板ばね１３が変形することになる。そして、板ばね１３は膨張部材１２の背面に位置するため、変形した板ばね１３から生じる付勢力によって、ウォータージャケットスペーサ１０をウォータージャケット２２の内壁に押圧することができる。つまり、膨張部材１２が膨張する前には、板ばね１３の当接部１３ａとホルダ１１とがウォータージャケット２２の内壁である第１壁面２２ａ及び第２壁面２２ｂに当接するようになり、板ばね１３の付勢力によってウォータージャケット２２内でのウォータージャケットスペーサ１０の位置を保持することができる。

【0043】

そのため、本実施形態によれば、ウォータージャケット２２にウォータージャケットスペーサ１０を支持する突起などを設けることなく、ウォータージャケットスペーサ１０に板ばね１３を設けるという簡易な構成によって、ウォータージャケット２２を構成する壁面間でのウォータージャケットスペーサ１０の固定を実現することができる。

【0044】

すなわち、本実施形態によれば、膨張部材１２が膨張する前にウォータージャケット２２内に挿入した段階で固定することのできる簡易な構成のウォータージャケットスペーサ１０を実現することができる。

【0045】

（２）ウォータージャケットを挿入する際に、ウォータージャケットスペーサ１０の挿入方向先端を起点として斜めに突出している板ばね１３とウォータージャケット２２の第２壁面２２ｂとが当接する。そのため、ウォータージャケットスペーサ１０の挿入深度が浅いときには板ばね１３の変形量は小さく、変形した板ばね１３から生じる付勢力も弱いものとなる。そして、挿入深度が深くなることに応じて付勢力が増加し、ウォータージャケットスペーサ１０を挿入する際の挿入荷重が増加するようになる。すなわち、本実施形態によれば、挿入深度が浅いときの挿入荷重が抑えられるため、挿入時の仕事量を低減することができる。

【0046】

（３）複数の膨張部材１２がホルダ１１によって連結されて一体に構成されている。さらに、膨張部材１２が固定されているホルダ１１はウォータージャケット２２の形状に沿って湾曲しているため、ウォータージャケット２２内に挿入されたウォータージャケットスペーサ１０はウォータージャケット２２の周方向に移動しにくくなる。したがって、本実施形態によれば、ウォータージャケットスペーサ１０をウォータージャケット２２に挿入するだけで、複数の膨張部材１２の位置決めをすることができる。

【0047】

（４）ホルダ１１はウォータージャケット２２の形状に沿って湾曲しているため、ウォータージャケットスペーサ１０を挿入する際に、ウォータージャケット２２の形状に合わせてホルダ１１を変形させる必要がない。したがって、挿入時の作業性を確保することができる。

【0048】

（５）シリンダブロック２０の長手方向に配列される４つの膨張部材１２を連結して一体に構成しているため、ウォータージャケット２２の半分の領域に、膨張部材１２を一度に挿入することができる。すなわち、ウォータージャケットスペーサ１０を挿入する際の作業性を向上させることができる。

【0049】

（６）それぞれのウォータージャケットスペーサ１０を挿入するときに、摩擦が生じる部分の量が、全てのシリンダボア２１の回りを取り囲むようにひとつながりになったウォータージャケットスペーサを挿入する際よりも少なくなる。その結果、分割された各ウォータージャケットスペーサ１０をそれぞれ挿入する際に要する挿入荷重は、全てのシリンダボア２１の回りを取り囲むようにひとつながりになったウォータージャケットスペーサを挿入する際に要する挿入荷重よりも小さくなる。

【0050】

したがって、ウォータージャケットスペーサ１０を挿入する際の挿入荷重を小さくすることができる。
（７）ウォータージャケット２２におけるシリンダブロック２０の長手方向における両端の部分には、ウォータージャケットスペーサ１０が配設されない間隙が形成される。

【0051】

ここで、ウォータージャケット内にウォータージャケットスペーサを配設する目的としては、シリンダボアによって形成される気筒の内部を摺動するピストンがシリンダボア壁面と接触するスラスト側、反スラスト側の部分について、膨張部材を配設して冷却水の流れを最適化し、当該壁面の温度が過冷却されないようにすることがあげられる。つまり、ピストンが接触しない箇所については、膨張部材の配設が必要とされていない。したがって、当該箇所に膨張部材を設けず、間隙を形成することによって最小限の膨張部材でウォータージャケットスペーサを構成することができる。

【0052】

すなわち、本実施形態によれば、ウォータージャケットスペーサ１０の全長を短くできる。そのため、ウォータージャケットスペーサ１０を挿入する際にかかる挿入荷重を低減することができる。

【0053】

（第２の実施形態）
次に、ウォータージャケットスペーサの第２の実施形態について、図６〜図８を参照して説明する。

【0054】

本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０は、ホルダに設けられている板ばねの形状が第１の実施形態と相違している。第１の実施形態の構成と共通の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【0055】

図６を参照して、ウォータージャケットスペーサ１１０について説明する。図６には、ウォータージャケットスペーサ１１０をウォータージャケット２２へ挿入する際の挿入方向を示す矢印を表示している。ここでは、ウォータージャケットスペーサ１１０がウォータージャケット２２に挿入されてから膨張部材１２が膨張した状態を示している。

【0056】

ホルダ１１に設けられている板ばね１１３は、挿入方向の先端側から後端側に向かってホルダ１１及び膨張部材１２から次第に離間するように設けられている。そして、板ばね１１３は途中で湾曲し、湾曲した部分の一部が当接部１１３ａをなしている。

【0057】

こうしたウォータージャケットスペーサ１１０がウォータージャケット２２に挿入され、膨張部材１２が膨張すると、ウォータージャケット２２の第１壁面２２ａに膨張部材１２が当接し、第２壁面２２ｂに板ばね１１３が当接する。このとき、板ばね１１３の当接部１１３ａは、図６に示すように、挿入方向におけるウォータージャケットスペーサ１１０の長さをＬとしたとき、先端側からＬ／２の位置、すなわち挿入方向におけるウォータージャケットスペーサ１１０の中央、よりも後端側に位置するように設けられている。

【0058】

次に、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０の作用について説明する。
まず、図７を参照して、ウォータージャケットスペーサ１１０をウォータージャケット２２に挿入する際の板ばね１１３の作用について説明する。

【0059】

図７（ａ）は、ウォータージャケットスペーサ１１０をウォータージャケット２２に挿入する前の状態を示している。図７（ｂ）は、ウォータージャケットスペーサ１１０の挿入を開始した状態を示している。そして図７（ｃ）は、ウォータージャケットスペーサ１１０の挿入が進行して挿入深度が深くなり、当接部１１３ａが第２壁面２２ｂと当接している状態を示している。いずれの状態においても、膨張部材１２は膨張に至っていないため、第１壁面２２ａとはホルダ１１が当接している。

【0060】

図７（ａ）に示すように、ウォータージャケットスペーサ１１０を挿入する前の状態では、板ばね１１３は変形していない。このとき、板ばね１１３の当接部１１３ａは、挿入方向におけるウォータージャケットスペーサ１１０の中央よりも後端側に位置している。そして、ウォータージャケットスペーサ１１０をウォータージャケット２２に挿入すると、板ばね１１３とウォータージャケット２２の第２壁面２２ｂとが当接する。板ばね１１３は、ウォータージャケットスペーサ１１０の挿入方向における先端を起点として後端側に向かって次第に膨張部材１２から離間するようにホルダ１１から斜めに突出している。そのため、ウォータージャケットスペーサ１１０の挿入深度が深くなるとともに、板ばね１１３の変形量は大きくなる。

【0061】

したがって、ウォータージャケットスペーサ１１０の挿入深度が浅いときには板ばね１１３の変形量は小さく、変形した板ばね１１３から生じる付勢力も弱いものとなる。
上述したように、板ばね１１３の当接部１１３ａはウォータージャケットスペーサ１１０の中央よりも後端側に位置するように設けられている。そのため、図７（ｂ）に示すように、上記第１の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０の板ばね１３が第２壁面２２ｂとの当接を開始する挿入深度と同一の挿入深度においては、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０の板ばね１１３は、第２壁面２２ｂと当接しない。すなわち、より挿入深度が深くならないと板ばね１１３と第２壁面２２ｂとが当接しない。つまり、図７（ｂ）に示すように、挿入を開始しても挿入深度が浅いときには、板ばね１１３と第２壁面２２ｂとが当接しないため、板ばね１１３は変形せず、板ばね１１３の変形量に応じた付勢力も生じない。

【0062】

そして、図７（ｃ）に示すように、ウォータージャケットスペーサ１１０の挿入深度がさらに深くなると板ばね１１３と第２壁面２２ｂとが当接するようになる。挿入深度が深くなるにつれて板ばね１１３の変形量が大きくなり、生じる付勢力が増大するようになる。したがって、ウォータージャケットスペーサ１１０を挿入する際に要する挿入荷重が増大する。また、板ばね１１３の当接部１１３ａが第２壁面２２ｂと当接するようになると、板ばね１１３の変形量は最大となり、変形量の増大に伴って板ばね１１３から生じる付勢力も最大になる。こうした付勢力の増大によって、要求される挿入荷重が増大するようになる。

【0063】

本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０では、板ばね１１３の当接部１１３ａは湾曲しているため、板ばね１１３の変形量が最大になる際の変形量の増大傾向が緩やかになる。すなわち、変形量に応じて生じる付勢力の増大も緩やかになる。そのため、挿入に要する挿入荷重の増大も緩やかにすることができる。

【0064】

すなわち、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０によれば、挿入深度に応じて増大する挿入荷重について、挿入深度が浅いときの挿入荷重をより小さく抑えることができる。さらに、挿入荷重が最大になる際の荷重の増大傾向を緩やかにすることができる。

【0065】

続いて、図８を参照して、上記挿入荷重の増大傾向について説明する。ここでは、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０と、第１の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０とを比較しながら説明する。図８に示す実線は、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０をウォータージャケット２２に挿入する際の挿入深度と挿入荷重との関係を示している。また、図８に示す一点鎖線は、比較例としての第１の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０をウォータージャケット２２に挿入する際の挿入深度と挿入荷重との関係を示している。

【0066】

挿入方向の中央よりも先端側の位置に当接部１３ａを有している第１の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０では、挿入深度がｄ１よりも深くなると、次第に挿入荷重が発生するようになる。これに対して、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０では、挿入方向の中央の位置よりも後端側に当接部１１３ａが設けられている。そのため、ウォータージャケットスペーサ１０と比較して、挿入深度がより深くならないと挿入荷重が発生しないようになっている。したがって、ウォータージャケットスペーサ１１０では挿入深度がｄ１の時点においては挿入荷重が発生せず、挿入深度がｄ２よりも深くなってから、挿入荷重が発生するようになる。

【0067】

また、ウォータージャケットスペーサ１０では、板ばね１３の当接部１３ａと第２壁面２２ｂとは、挿入方向におけるウォータージャケットスペーサ１０の中央にて当接する。これに対して、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０では、板ばね１１３の当接部１１３ａと第２壁面２２ｂとは、挿入方向におけるウォータージャケットスペーサ１１０の中央よりも後端側にて当接する。

【0068】

ところで、板ばねの当接部とウォータージャケットの内壁とが当接するようになると、板ばねの変形量が最大となり、板ばねが最も撓んだ状態になる。そして、板ばねの変形量に応じて生じる付勢力も最大となる。すなわち、板ばねの当接部が内壁に当接したときよりも深い挿入深度では、挿入に要する挿入荷重が最大になる。

【0069】

したがって、板ばね１３の付勢力による挿入荷重はウォータージャケットスペーサ１０をウォータージャケット２２に半分挿入したときに最大になるのに対して、板ばね１１３の付勢力による挿入荷重はウォータージャケットスペーサ１１０をウォータージャケット２２に半分よりも深く挿入したときに最大になる。

【0070】

すなわち、本実施形態のウォータージャケットスペーサ１１０によれば、挿入深度が浅いときの挿入荷重を低減することができるため、図８における領域Ａの分、仕事量を低減することができる。

【0071】

また、ウォータージャケットスペーサ１０における板ばね１３は、先端部１３ｂがホルダ１１に当接しているため、板ばね１３が変形する際には、ホルダ１１に当接している先端部１３ｂにて摩擦が生じる。

【0072】

これに対して、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０では、板ばね１１３は起点となる先端側の部分のみがホルダ１１に接続しており、板ばね１１３の変形に際してこうしたホルダ１１との摩擦は生じない。したがって、ウォータージャケットスペーサ１０を挿入する際に、板ばね１３が変形しやすいため、ウォータージャケットスペーサ１０を挿入する際の挿入荷重増加の傾きが小さくされ、さらに図４における領域Ｂの分、仕事量を低減することができる。

【0073】

さらに、本実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１１０では、板ばね１１３における当接部１１３ａが湾曲している。そのため、板ばね１３がまっすぐに延びており、当接部１３ａにおいて屈曲している第１の実施形態におけるウォータージャケットスペーサ１０よりも、板ばね１１３の変形量が最大になる際の変形量の増大傾向が緩やかになる。すなわち、変形量に応じて生じる付勢力の増大も緩やかになる。そのため、挿入に要する挿入荷重の増大も緩やかになる。すなわち、領域Ａ，Ｂに加えて、図８における領域Ｃの分、仕事量を低減できる。

【0074】

以上のように構成された本実施形態のウォータージャケットスペーサ１１０によれば、上記（１）〜（７）に記載の効果に加え、さらに以下の効果を奏することができる。
（８）板ばね１１３とウォータージャケット２２の第２壁面２２ｂとは、挿入方向におけるウォータージャケットスペーサ１１０の中央よりも後端側にて当接するため、板ばねの付勢力による荷重はウォータージャケットスペーサをウォータージャケットに半分よりも深く挿入したときに最大になる。そのため、ウォータージャケットスペーサ１１０の挿入深度が浅いときの挿入荷重を低減することができる。

【0075】

（９）板ばね１１３の当接部１１３ａは湾曲しているため、板ばね１１３の変形量が最大になる際の変形量の増大傾向が緩やかになる。すなわち、変形量に応じて生じる付勢力の増大も緩やかになる。そのため、挿入深度が深くなったときに要する挿入荷重の増大が緩やかになり、仕事量を低減することができる。

【0076】

また、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記各実施形態にかかるウォータージャケットスペーサは、クローズドデッキ構造のシリンダブロックにも適用することができる。クローズドデッキ構造のシリンダブロックでは、ウォータージャケットの孔の開口が連続しておらず、またその大きさもオープンデッキ構造のシリンダブロックと比較して小さくなっている。こうしたクローズドデッキ構造のシリンダブロックにおけるウォータージャケットの孔に合わせて適宜ウォータージャケットスペーサの全長を調節することによって、ウォータージャケットスペーサを挿入することができる。

【0077】

・上記第１及び第２の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０，１１０は、直列４気筒の内燃機関におけるシリンダブロック２０に適用した。しかし、内燃機関の態様はこれに限られるものではない。たとえばＶ型気筒配列のシリンダブロックであってもよいし、気筒数は４気筒でなくてもよい。オープンデッキ構造のシリンダブロックであれば、上記第１及び第２の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０，１１０を適用することができ、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0078】

・上記各実施形態では、４つの膨張部材１２をホルダ１１に固定したが、膨張部材１２の数は適宜変更可能である。膨張部材１２を設ける数は、ウォータージャケットスペーサの全長や、ウォータージャケットスペーサを適用するシリンダブロックが備えるシリンダボアの数に応じて変更することが好ましく、たとえば１つでもよい。

【0079】

・上記第１及び第２の実施形態にかかるウォータージャケットスペーサ１０，１１０では、ウォータージャケット２２に挿入した際に、ウォータージャケット２２におけるシリンダブロック２０の長手方向における両端の部分に間隙を形成するように構成した。これに対して、ウォータージャケット２２におけるシリンダブロック２０の長手方向における両端の部分に膨張部材１２を配設するように構成することもできる。このように構成したウォータージャケットスペーサでは、上記（１）〜（６）に記載の効果、或いは上記（１）〜（６）、（８）、（９）に記載の効果を奏することができる。

【0080】

・上記各実施形態では、膨張部材１２として感熱膨張部材を採用した。膨張部材１２としては、こうした構成に限らない。たとえば、冷却水を吸収して膨張する膨潤部材を採用してもよい。

【0081】

・上記各実施形態では、金属製のホルダ１１を採用した。ウォータージャケットスペーサを構成するホルダ１１は、金属に限らない。たとえば樹脂によってホルダ１１を成形してもよい。

【符号の説明】

【0082】

１０，１１０…ウォータージャケットスペーサ、１１…ホルダ、１２…膨張部材、１３，１１３…板ばね、１３ａ，１１３ａ…当接部、１３ｂ…先端部、２０…シリンダブロック、２１…シリンダボア、２２…ウォータージャケット、２２ａ…第１壁面、２２ｂ…第２壁面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】