特許 6362548 ウォータジャケット用スペーサの製造方法

(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】6362548

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】ウォータジャケット用スペーサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F02F 1/14 20060101AFI20180712BHJP

   F02F 1/10 20060101ALI20180712BHJP

   F01P 3/02 20060101ALI20180712BHJP

   B29C 45/00 20060101ALI20180712BHJP

   B29C 45/27 20060101ALI20180712BHJP

【ＦＩ】

   F02F1/14 D

   F02F1/10 D

   F01P3/02 A

   B29C45/00

   B29C45/27

【請求項の数】9

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-6451(P2015-6451)

(22)【出願日】2015年1月16日

(65)【公開番号】特開2015-222071(P2015-222071A)

(43)【公開日】2015年12月10日

【審査請求日】2017年10月13日

(31)【優先権主張番号】特願2014-93697(P2014-93697)

(32)【優先日】2014年4月30日

(33)【優先権主張国】JP

(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】110002354

【氏名又は名称】特許業務法人平和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤田 佳史

(72)【発明者】

【氏名】内田 章太

(72)【発明者】

【氏名】中村 健一

【審査官】 村山 禎恒

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１０５８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−３６７４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｆ １／００−１／４２

Ｂ２９Ｃ ４５／００

Ｂ２９Ｃ ４５／２７

Ｆ０１Ｐ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水冷式の内燃機関が備えるウォータジャケットの内部に組み付けて冷却水の流れを制御す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用スペーサが、複数の円弧状周面部がくびれ部を介して連接した側壁部を有し、
前記側壁部の外周面に相当する位置に、長手方向に沿って複数のゲートが配列するように樹脂流路が設計された射出成形型を用いて、所定の樹脂材料を射出成形し、
型開きしてエジェクトした後も、前記ゲートに連なるランナを残した状態としたまま冷却し、しかる後に、前記ランナを切除することを特徴とするウォータジャケット用スペーサの製造方法。

【請求項2】

前記ランナが、前記側壁部に櫛歯状に接続した請求項１に記載のウォータジャケット用スペーサの製造方法。

【請求項3】

前記ランナの分岐部に、火打ち状の補強部を設けた請求項２に記載のウォータジャケット用スペーサの製造方法。

【請求項4】

前記ウォータジャケット用スペーサが、前記側壁部が対向して配置され、長手方向両端で円弧状端面部に接続された形状である請求項１〜３のいずれか一項に記載のウォータジャケット用スペーサの製造方法。

【請求項5】

前記ウォータジャケット用スペーサが、複数の円弧状周面部がくびれ部を介して連接した側壁部を有する形状の分割成形体を含む複数の分割成形体を成形して、これらの分割成形体を組み合わせてなる請求項４に記載のウォータジャケット用スペーサの製造方法。

【請求項6】

前記ウォータジャケット用スペーサが、前記ウォータジャケット用スペーサを長手方向に沿って二分された分割成形体を成形して、当該二つの分割成形体を組み合わせてなる請求項５に記載のウォータジャケット用スペーサの製造方法。

【請求項7】

前記円弧状周面部に相当する位置に前記ゲートを配置した請求項１〜６のいずれか一項に記載のウォータジャケット用スペーサの製造方法。

【請求項8】

前記くびれ部に相当する位置に前記ゲートを配置した請求項１〜７のいずれか一項に記載のウォータジャケット用スペーサの製造方法。

【請求項9】

水冷式の内燃機関が備えるウォータジャケットの内部に組み付けて冷却水の流れを制御す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用スペーサが、複数の円弧状周面部がくびれ部を介して連接した側壁部を有し、
前記側壁部の外周面側を固定型又は可動型の一方により成形し、前記側壁部の内周面側を固定型又は可動型の他方により成形する型構造とされ、前記ウォータジャケット用スペーサの両端縁に相当する位置に、長手方向に沿って複数のゲートが配列するように樹脂流路が設計された射出成形型を用いて、所定の樹脂材料を射出成形し、
型開きしてエジェクトした後も、前記ゲートに連なるランナを残した状態としたまま冷却し、しかる後に、前記ランナを切除することを特徴とするウォータジャケット用スペーサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水冷式の内燃機関が備えるウォータジャケットの内部に組み付けられるウォータジャケット用スペーサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用水冷式エンジンなどの水冷式の内燃機関にあっては、シリンダボアのボア壁の周囲に、冷却水循環路としてのウォータジャケットが形成されており、通常、かかるウォータジャケットの内部に、スペーサ（ウォータジャケット用スペーサ）を挿入して組み付けることによって、冷却水の流れを制御している。

【0003】

このようなウォータジャケット用スペーサは、一般には、所定の樹脂材料を用いて射出成形によって製造されるところ、特許文献１には、形状矯正用の治具を用いることなく、成形後の冷却工程における変形を防止するために、ウォータジャケット内に挿入し得る筒状のスペーサ本体部の相対向する部分どうしを架橋部で連結して、成形後に形状保持させた後に、当該架橋部を切除する方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２００５−１０５８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の方法にあっては、溶融樹脂をゲートに導くランナを架橋部としているが、この場合の型構造は、図１０に示すように、スペーサ１００の内周面を形成する型駒を分割型として、そのパーティングラインＰＬにゲートＧを配置することになる。

【0006】

そうすると、型開きを考慮した抜き勾配を、スペーサ１００の内周面にパーティングラインＰＬを境に異なる傾斜で、図中矢印で示す型開き方向に沿って設ける必要がある。このため、図１１に示すように、スペーサ１００をウォータジャケットＷＪの内部に組み付けたときに、ウォータジャケットＷＪの壁面の傾斜に沿ってスペーサ１００の内周面を対向させることができなくなってしまう。そうすると、ボア壁ＢＷの上部とスペーサ１００との間の空隙が広くなるなどして、冷却水が滞留して冷却効率が低下してしまう虞があるので、これを考慮してスペーサの形状を設計しなければならないなど、抜き勾配による設計上の制約があった。

【0007】

また、ウォータジャケットの壁面とスペーサとの隙間は、一般には、ボア壁の保温のために、ウォータジャケット内に組み付けたときにスペーサの外周側に形成される隙間よりも、スペーサの内周側に形成される隙間を狭くなるようにすることが多い。このため、特許文献１の方法では、スペーサ本体の内周面にゲートカット後に残るバリや、パーティングラインに沿って形成されるバリの管理が厳しくなるという問題もあった。

【0008】

さらに、スペーサ本体部の相対向する部分どうしを連結する架橋部を切除する際には、そのための工具をスペーサ本体部の内側に挿通させて作業しなければならず、スペーサ本体部と干渉しないように工具の取り回しを工夫する必要もあった。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ウォータジャケットの内部に組み付けられて、冷却水の流れを制御するウォータジャケット用スペーサを射出成形によって製造するにあたり、抜き勾配による設計上の制約を受けたりせずに生産性よく製造しながらも、成形後の冷却工程における変形を防止することができるウォータジャケット用スペーサの製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係るウォータジャケット用スペーサの製造方法は、水冷式の内燃機関が備えるウォータジャケットの内部に組み付けて冷却水の流れを制御す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用スペーサが、複数の円弧状周面部がくびれ部を介して連接した側壁部を有し、前記側壁部の外周面に相当する位置に、長手方向に沿って複数のゲートが配列するように樹脂流路が設計された射出成形型を用いて、所定の樹脂材料を射出成形し、型開きしてエジェクトした後も、前記ゲートに連なるランナを残した状態としたまま冷却し、しかる後に、前記ランナを切除する方法としてある。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ウォータジャケット用スペーサを射出成形によって製造するにあたり、抜き勾配による設計上の制約を受けたりせずに生産性よく製造しながらも、成形後の冷却工程におけるウォータジャケット用スペーサの変形を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態により製造されるウォータジャケット用スペーサの一例の概略を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態により製造されるウォータジャケット用スペーサの概略を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

【図3】本発明の実施形態により製造されるウォータジャケット用スペーサが組み付けられる内燃機関の一例を示す説明図である。

【図4】本実施形態で用いる成形型の一例を示す模式図である。

【図5】本発明の実施形態により製造されるウォータジャケット用スペーサをウォータジャケットに組み付けた例を示す模式図である。

【図6】本発明の実施形態により製造されるウォータジャケット用スペーサの他の例の概略を示す斜視図である。

【図7】本発明の実施形態により製造されるウォータジャケット用スペーサの他の例の概略を示す斜視図である。

【図8】本発明の実施形態により製造されるウォータジャケット用スペーサの他の例の概略を示す斜視図である。

【図9】本発明の変形例を示す説明図である。

【図10】本発明においてくびれ部にゲートを配置する変形例の要部を拡大して示す説明図である。

【図11】本発明の変形例を示す説明図である。

【図12】従来技術の問題点を説明する模式図である。

【図13】従来技術の問題点を説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係るウォータジャケット用スペーサの製造方法の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0014】

本実施形態により製造されるスペーサ１は、図３に示すように、シリンダブロックＣＢＬと、図示しないシリンダヘッドとを有し、シリンダブロックＣＢＬに、直列に配置された四つのシリンダボアＣＢが形成された自動車用の水冷式直列４気筒エンジンが備えるウォータジャケットＷＪの内部に組み付けられる。
なお、図３は、スペーサ１が組み付けられる水冷式の内燃機関の一例を示す説明図であり、図中、スペーサ１を二点鎖線で示している。

【0015】

シリンダブロックＣＢＬには、複数（図示する例では四つ）のシリンダボアＣＢのボア壁ＢＷが、隣接するシリンダボアＣＢの間でくびれた形状で連続して一体となるように形成されるとともに、かかるボア壁ＢＷの周囲に、冷却水循環路としてのウォータジャケットＷＪが形成されている。

【0016】

スペーサ１は、ウォータジャケットＷＪの内部に挿入可能な形状とされ、隣接するシリンダボアＣＢの間でくびれた形状とされたボア壁ＢＷに沿うように、通常は、同様のくびれた形状を有するくびれ部を介して、複数（図示する例では四つ）の円筒部が中空状に一体に連なった形状を有するが、その具体的な形状は特に限定されない。スペーサ１は、ウォータジャケットＷＪの内部に挿入して組み付けることによって、ウォータジャケットＷＪ内を流動する冷却水の流れを制御して、ボア壁ＢＷの温度分布を最適化することができるように適宜設計することができる。例えば、ウォータジャケットＷＪの全周にわたって挿入可能な形状の他に、ウォータジャケットＷＪの内部に部分的に挿入可能な形状とすることもできる。

【0017】

本実施形態において製造されるスペーサ１の概略形状を図１及び図２に示す。スペーサ１は、複数の円弧状周面部２がくびれ部３を介して連接した側壁部４が対向して配置され、長手方向両端で円弧状端面部５に接続された形状を有している。このような形状とされたスペーサ１は、側壁部４の外周面に相当する位置に、キャビティ内に充填される樹脂材料の流入口となるゲート６が、長手方向に沿って複数配列するように樹脂流路が設計された射出成形型を用いて、所定の樹脂材料を射出成形することによって成形される。

【0018】

そして、射出成形型を型開きして、成形されたスペーサ１をエジェクトした後も、ゲート６に連なるランナ７を櫛歯状に残した状態としたまま冷却し、しかる後に、当該ランナ７を切除する。
このようにすることで、スペーサ１の側壁部４の外周面に、櫛歯状に接続したままのランナ７が、エジェクト直後の軟化状態にあるスペーサ１の変形を抑制し、スペーサ1が冷却されて固化していくまでの間のスペーサ１の形状保持が可能となる。スペーサ１の側壁部４に櫛歯状に接続したランナ７は、スペーサ１が十分に固化して変形の虞がなくなってから切除する。

【0019】

このように、本実施形態にあっては、射出成形時の樹脂流路に形成されるランナ７を利用して、成形後のスペーサ1の形状を保持するが、側壁部の外周面に相当する位置にゲート６を配列させるので、図４に示すように、スペーサ１の内周面を形成する型駒を分割型にする必要がない。このため、スペーサ１の内周面の抜き勾配を型開き方向に沿って一定の勾配とすることができる。
なお、図４は、本実施形態で用いる成形型の一例を示す模式図である。

【0020】

したがって、スペーサ１をウォータジャケットＷＪに組み付けたときに、図５に示すように、ウォータジャケットＷＪの壁面の傾斜に沿ってスペーサ１の内周面を対向させることができるので、冷却水が滞留することなく、冷却水の流れを支障なく制御することができ、ボア壁ＢＷの温度分布を最適化することができるようにスペーサ１を設計する際の抜き勾配による制約が緩和される。
なお、図５は、本実施形態により製造されるスペーサ１をウォータジャケットＷＪに組み付けた例を示す模式図である。

【0021】

また、ゲートカット後にスペーサ１に残るバリや、パーティングラインＰＬに沿って形成されるバリがスペーサ１の内周側に形成されることがないので、その管理も容易になる。
さらに、ゲートカット処理もスペーサ１の外周面側で行うので、そのための工具の取り回しも容易になる。

【0022】

このように、本実施形態によれば、スペーサ１を射出成形によって製造するにあたり、抜き勾配による設計上の制約を受けたりせずに生産性よく製造しながらも、成形後の冷却工程におけるスペーサ１の変形を防止することができる。
本実施形態により製造されるスペーサ１の他の例を図６に示すが、スペーサ１の側壁部４に櫛歯状に接続したランナ７によってスペーサ１の形状を保持するにあたり、ランナ７の分岐部には、火打ち状の補強部７ａを形成することもできる。

【0023】

また、図１及び図２に示す例では、スペーサ１の側壁部４の高さ方向中央に相当する位置にゲート６を配列させている。このようにすることで、成形後の冷却工程におけるスペーサ１の変形をより有効に防止することができるが、スペーサ１の形状保持が可能であれば、ゲート６を配列させる側壁部４の高さ方向の位置は、これに限定されない。

【0024】

また、図１及び図２に示す例では、側壁部４の円弧状周面部２に相当する位置にゲート６を配列させている。このようにすることで、ゲート６の出口付近での樹脂圧の低下が起こり難く充填不良を抑制することができるが、その反面、くびれ部３にウェルドなどの流動不良が生じてしまうことが懸念される。このため、ウェルドなどの流動不良がくびれ部３に生じるのを避ける必要がある場合は、側壁部４のくびれ部３に相当する位置にゲート６を配列させてもよい。いずれの位置にゲート６を配列させるかは、樹脂の流動などを考慮して成形性の観点から適宜設計することができ、必要に応じて、側壁部４の円弧状周面部２に相当する位置と、側壁部４のくびれ部３に相当する位置の両方にゲート６を配置させてもよい。

【0025】

本実施形態において、樹脂材料としては特に限定されず、例えば、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリフェニルサルフォンなどが挙げられるが、耐熱性、耐水性、耐不凍液性、耐摩耗性などに優れた樹脂材料を適宜選択することができる。

【0026】

また、スペーサ１は、ウォータジャケットＷＪの内部に部分的に挿入可能な形状とすることができるのは前述した通りであり、例えば、ウォータジャケットＷＪ内に冷却水が流入する側の一部にスペーサ１を組み付けて、ウォータジャケットＷＪから冷却水が排出される側にはスペーサ１を組み付けないような場合などには、スペーサ１が、複数の円弧状周面部２がくびれ部３を介して連接した側壁部４を有する形状であれば（図７及び図８参照）、本発明を適用して、かかる形状のスペーサ１の成形後の冷却工程における変形を抑止することができる。

【0027】

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。

【0028】

例えば、前述した実施形態では、自動車用の水冷式直列４気筒エンジンに利用されるウォータジャケット用スペーサを例に挙げて説明したが、直列３気筒エンジンなどの他の直列多気筒エンジンにも適用することもできる。また、直列エンジンに限らず、Ｖ型エンジン、水平対向エンジンにも適用することができ、ウォータジャケットを備えた水冷式の内燃機関に広く適用可能である。

【0029】

［変形例］
さらに、本発明の変形例について、図９を参照しつつ説明する。

【0030】

図９（ａ）〜（ｄ）は、本発明を直列３気筒エンジンに適用した変形例を示しており、スペーサ１は、三つの円弧状周面部２がくびれ部３を介して連接した側壁部４が対向して配置され、長手方向両端で円弧状端面部５に接続された形状を有している。

【0031】

図９（ａ）は、対向して配置された一方の側壁部４の円弧状周面部２に相当する位置に、長手方向に沿ってゲートを配列して、一方の側壁部４にランナ７を櫛歯状に接続した例であり、図９（ｂ）は、対向して配置された両方の側壁部４の円弧状周面部２に相当する位置に、長手方向に沿ってゲート６を配列して、両方の側壁部４にランナ７を櫛歯状に接続した例である。

【0032】

図９（ｃ）は、対向して配置された一方の側壁部４のくびれ部３に相当する位置に、長手方向に沿ってゲートを配列して、一方の側壁部４にランナ７を櫛歯状に接続した例であり、図９（ｄ）は、対向して配置された両方の側壁部４のくびれ部３に相当する位置に、長手方向に沿ってゲート６を配列して、両方の側壁部４にランナ７を櫛歯状に接続した例である。
くびれ部３に相当する位置にゲートを配列する場合には、図１０に示すように、くびれ部３の側壁部内周側を平面とし、側壁部外周側に台座３ａを介してゲート６が接続されるようにすることで、ゲートカット処理を容易にすることができる。

【0033】

また、図９（ｅ）〜（ｈ）は、スペーサ１を長手方向に沿って二分された分割成形体１ａを成形して、二つの分割成形体１ａを組み合わせてスペーサ１とする例である。

【0034】

図９（ｅ）は、分割成形体１ａの側壁部４の円弧状周面部２の外周面に相当する位置に、長手方向に沿ってゲートを配列してランナ７を櫛歯状に接続した例であり、かかる例において、図９（ｆ）に示すように、分割成形体１ａを二個取りすることもできる。

【0035】

図９（ｇ）は、分割成形体１ａの側壁部４の両端側の円弧状周面部２とくびれ部３の外周面に相当する位置に、長手方向に沿ってゲートを配列してランナ７を櫛歯状に接続した例であり、かかる例において、図９（ｈ）に示すように、分割成形体１ａを二個取りすることもできる。

【0036】

また、図９（ｅ）〜（ｈ）に示す例において、スペーサ１は、その長手方向に沿って二分された分割成形体１ａを組み合わせてなるが、スペーサ１は、任意の部分で分割された複数の分割成形体を組み合わせるようにすることもできる。この場合、少なくとも一つの分割成形体が、複数の円弧状周面部２がくびれ部３を介して連接した側壁部４を有する形状であれば、本発明を適用して、当該分割成形体の成形後の冷却工程における変形を抑止することができる。
さらに、スペーサ１をウォータジャケットＷＪの内部に部分的に挿入可能な形状とする場合も、図９（ｅ）〜（ｈ）に示す例と同様にして本発明を適用することによって、成形後の冷却工程における変形を抑止することができる。

【0037】

また、図９（ｅ）〜（ｈ）に示すような分割成形体１ａのように、スペーサ１が、複数の円弧状周面部２がくびれ部３を介して連接した側壁部４を有する形状であって、型開きに際してアンダーカットとなるような部位がなければ、例えば、側壁部４の外周側を固定型又は可動型の一方により成形し、側壁部４の内周側を固定型又は可動型の他方により成形する型構造とした射出成形型により、スペーサ１を成形することができる。この場合、ゲート６は、図１１に示すように、スペーサ１の両端縁に相当する位置に配列させればよく、このようにしても、スペーサ１の内周面に抜き勾配を設ける必要がなくなる。

【0038】

したがって、このような態様によっても、ボア壁ＢＷの温度分布を最適化することができるようにスペーサ１を設計する際の抜き勾配による制約が緩和され、ゲートカット後にスペーサ１に残るバリや、パーティングラインに沿って形成されるバリがスペーサ１の内周側に形成されることもないので、その管理も容易になる。さらに、ゲートカット処理に際しても、そのための工具の取り回しも容易になる。

【符号の説明】

【0039】

１ スペーサ
１ａ 分割成形体
２ 円弧状周面部
３ くびれ部
４ 側壁部
５ 円弧状端面部
６ ゲート
７ ランナ
７ａ 補強部
ＷＪ ウォータジャケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】