JPH1182013A - 水冷式内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水冷式内燃機関の冷却装置において、冷却水
系の水路長の短縮による通路抵抗の減少、冷却水ポンプ
の小型化、部品点数の削減、冷却性能の向上、ラジエー
タの取付精度の確保を図る。 【解決手段】 冷却水の出入口を有するラジエータ15
が、内燃機関本体の冷却水の出入口部に近接して内燃機
関本体に直接取り付けられ、ラジエータ15の冷却水の出
入口と内燃機関本体の冷却水の入出口25、26a とが連結
されて、冷却水通路が形成された水冷式内燃機関１の冷
却装置において、内燃機関本体のラジエータ取付面は、
内燃機関本体の冷却水ジャケットを有する構成部品（シ
リンダおよびシリンダヘッド）の外壁面から離して設け
られ、ラジエータ15と該外壁面との間に断熱空間Ａが形
成されている。内燃機関本体のラジエータ取付面は、該
ラジエータ取付面を有する内燃機関本体の構成部品（シ
リンダまたはシリンダヘッド）と一体に形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、排気量の比較
的小さな水冷式内燃機関、例えば、自動二輪車等の小型
車両に搭載される水冷式内燃機関の冷却装置に関し、特
にラジエータの取付構造に工夫を施した水冷式内燃機関
の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来技術、解決しようとする課題】水冷式内燃機関の
冷却装置においては、冷却水の出入口を有するラジエー
タは、冷却水系の水路長を短くして、通路抵抗を減少さ
せる観点からは、内燃機関本体の冷却水の出入口部に近
接させて、該内燃機関本体に直接取り付けられるのがよ
いが、このようにすると、内燃機関本体のラジエータ取
付部以外からも、内燃機関本体の熱がラジエータに伝達
され易くなるので、ラジエータによる内燃機関本体の冷
却水の冷却性能が低下する。

【０００３】従来、この種水冷式内燃機関の冷却装置に
おいては、実開昭６４−３０２５号公報に見られるよう
に、ラジエータは、クランクケースやシリンダ、シリン
ダヘッドに隣接して設けられる空冷ファンの吹出口に直
接取り付けられ、シリンダやシリンダヘッドとは隙間な
く取り付けられており、これらの間に断熱空間が形成さ
れていなかった。

【０００４】このため、冷却媒体である水以外に、直接
熱伝導により内燃機関本体からラジエータに熱が伝わっ
て、ラジエータによる水冷式内燃機関の冷却水の冷却性
能を低下させていた。そこで、この熱伝導を遮断するた
めに、内燃機関本体の構成部品（シリンダ、シリンダヘ
ッド）とラジエータとの間に断熱材を介装すると、ラジ
エータの取付精度の確保が困難になっていた。

【０００５】また、ラジエータの取付位置が制約されて
おり、シリンダやシリンダヘッドと隙間なく取り付けら
れていたとはいっても、これらに形成された冷却水ジャ
ケットへの冷却水の出入口部からは、かなり離れた位置
に取り付けられていたので、冷却水系の水路長が長くな
り、通路抵抗が大きくなって、その分、ポンプ動力が無
駄に消費されていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、前記のような課題を解決した水冷式内燃機関の冷却
装置に係り、その請求項１に記載された発明は、冷却水
の出入口を有するラジエータが、内燃機関本体の冷却水
の出入口部に近接して該内燃機関本体に直接取り付けら
れ、前記ラジエータの冷却水の出入口と前記内燃機関本
体の冷却水の入出口とが連結されて、冷却水通路が形成
された水冷式内燃機関の冷却装置において、前記内燃機
関本体の前記ラジエータ取付面は、前記内燃機関本体の
冷却水ジャケットを有する構成部品の外壁面から離して
設けられ、前記ラジエータと前記外壁面との間に断熱空
間が形成されたことを特徴とする水冷式内燃機関の冷却
装置である。

【０００７】請求項１に記載された発明は、前記のよう
に構成されており、ラジエータは、内燃機関本体の冷却
水の出入口部に近接して該内燃機関本体に直接取り付け
られているので、冷却水系の水路長は最短となり、通路
抵抗が大幅に減少されて、冷却水ポンプの消費動力が節
減され、冷却水ポンプの小型化が可能になる。同時に、
冷却水系中に使用されるパイプ、ホース、バンド等の部
品点数を削減することができる。

【０００８】しかも、内燃機関本体のラジエータ取付面
は、内燃機関本体の冷却水ジャケットを有する構成部品
の外壁面から離して設けられ、ラジエータと該外壁面と
の間に断熱空間が形成されたので、内燃機関本体の構成
部品からの熱は、ラジエータ取付部を通じてラジエータ
に伝えられる熱のみとなり、それ以外の熱は効果的に遮
断されて、ラジエータによる水冷式内燃機関の冷却性能
が向上する。

【０００９】また、前記のようにして、ラジエータと内
燃機関本体の冷却水ジャケットを有する構成部品の外壁
面との間に断熱空間が形成される結果、ラジエータ取付
部を含むこれらの間に断熱材を介装する必要がなくなる
ので、ラジエータの取付精度が確保される。

【００１０】さらに、請求項２記載のように請求項１記
載の発明を構成することにより、ラジエータの取付けの
ために特別の部品は不要となり、部品点数がさらに削減
され、しかも、ラジエータ取付部の構造が単純化される
ので、水冷式内燃機関の冷却装置の製造が容易になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図１ないし図３に図示さ
れる本願の請求項１および請求項２記載の発明の一実施
形態について説明する。図１は、本実施形態における水
冷式内燃機関の冷却装置の一部欠裁概略左側面図であっ
て、図３におけるＩ−Ｉ線およびｉ−ｉ線に沿って裁断
した部分断面図を重ねて示した図、図２は、図１のＩＩ
−ＩＩ線に沿って裁断した縦断平面図であって、冷却水
ポンプ取付部分のみ、ｉｉ−ｉｉ線に沿って裁断した断
面図を重ねて示した図である。図３は、図１および図２
のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って裁断した概略横断面図であ
る。なお、図１および図２においては、ピストンおよび
クランク部以下の部分の図示が省略されており、図１お
よび図３においては、ラジエータの詳細構造の図示が省
略されている。

【００１２】本実施形態における水冷式内燃機関１は、
頭上弁式４ストロークサイクル（通称４サイクル）単気
筒の内燃機関であって、図示されない小型自動二輪車の
車体に、その前後車輪の中間に位置し、かつ、シリンダ
軸線が略水平方向を指向して、搭載されている。

【００１３】そして、水冷式内燃機関１の本体部分であ
るシリンダとシリンダヘッドは、シリンダヘッドカバー
とともに、１つのシリンダブロック２として、一体に形
成されている。

【００１４】シリンダブロック２のシリンダヘッド相当
部分２b には、シリンダ孔３の頂部の燃焼室４に連通す
る吸気ポート５と排気ポート６が、それぞれ形成され、
該吸気ポート５および排気ポート６に、それぞれ吸気弁
７および排気弁８が、開閉自在に設けられている。

【００１５】吸気弁７および排気弁８の頂端に隣接し
て、カムシャフト９が配置され、該カムシャフト９は、
シリンダブロック２のシリンダヘッドカバー相当部分２
c の左右２個所に形成された大小２つの軸受孔11、12
に、ベアリング10を介して回転自在に支持されている。

【００１６】カムシャフト９の左端拡径部９ａには、ド
リブンスプロケット13が一体に連結されて取り付けられ
ており、図示されないクランクシャフトと一体のドライ
ブスプロケットと該ドリブンスプロケット13とに、無端
チェーン（伝動機構）14が架渡されて、カムシャフト９
は、クランクシャフトの半分の回転速度で回転駆動さ
れ、前記吸気弁７および排気弁８は、クランクシャフト
が２回転する度に、それぞれ１回ずつ開閉駆動されるよ
うになっている。

【００１７】水冷式内燃機関１を冷却する冷却装置の放
熱部たるラジエータ15は、図１および図２に図示される
ように、シリンダブロック２のシリンダ相当部分２a お
よびシリンダヘッド相当部分２b にまたがって、それら
の上方に配置され、その下部周縁のフランジ部20a の前
後２個所、左右２個所において、これらの個所に対応さ
せてシリンダブロック２に突設されたラジエータ取付台
座22に、ボルト21により直接取り付けられ、堅固に固定
されている。

【００１８】ラジエータ取付台座22のラジエータ取付面
は、シリンダ相当部分２a およびシリンダヘッド相当部
分２b の外壁面より十分離して形成されており、これに
より、フランジ部20a に連なるラジエータ15の底壁20と
これら外壁面との間には、これら外壁面からラジエータ
15への熱伝達を遮断するに十分な断熱空間Ａが形成され
ている。

【００１９】ラジエータ15は、詳細には図示されていな
いが、上下部タンクを有し、これら上下部タンクは、複
数本の鉛直に配置された冷却水導管により連結され、こ
れら複数本の冷却水導管には、複数枚の板状体からなる
放熱フィンが、これら冷却水導管により貫通されて、積
層状に取り付けられている。

【００２０】シリンダブロック２のシリンダ相当部分２
a の上方の左右両側には、図１および図３に図示される
ように、ラジエータ15との流体連通を図るためのラジエ
ータ接続台座23、24が突設されており、これらの内の左
側（図３においては右側）のラジエータ接続台座24に
は、冷却水ポンプ30の吐出通路26に通じる出口通路26a
が形成され、該出口通路26a の上方開口部には、連通管
18の下端が嵌着され、該連通管18の上端は、図示されな
い上部タンクに連結されている。これにより、冷却水ポ
ンプ30から吐出された冷却水が、吐出通路26、出口通路
26a 、連通管18内を流れて、ラジエータ15の上部タンク
に流入するようになっている。

【００２１】また、右側（図３においては左側）のラジ
エータ接続台座23には、ラジエータ15において冷却され
た冷却水を後述する冷却水ジャケット19に導く冷却水の
入口通路25が形成され、該入口通路25の上方開口部に
は、連通管16の下端が嵌着され、該連通管16の上端は、
下部タンク17に連結されている。これにより、ラジエー
タ15において冷却された冷却水が、下部タンク17から連
通管16内、入口通路25を流れて、冷却水ジャケット19に
戻るようになっている。

【００２２】なお、連通管16、18の下端部が入口通路2
5、出口通路26a の各上方開口部に嵌着される部分と、
連通管16、18がラジエータ15の底壁20を貫通する部分と
には、これらの部分の水密を同時に確保するための密封
部材27、28が、連通管16とラジエータ接続台座23と底壁
20間、および連通管18とラジエータ接続台座24と底壁20
間に、それぞれ介装されている。

【００２３】冷却水ポンプ30は、マグネットカップリン
グ式冷却水ポンプであり、シリンダブロック２のシリン
ダ相当部分２a およびシリンダヘッド相当部分２b にま
たがって、図２においてこれらの左側壁に形成されたポ
ンプ取付用孔31に、そのケーシング32の大径部32a が水
密に嵌合され、かつ、シリンダブロック２の左側面を覆
うカバー40の壁面により、そのケーシング32の小径部32
b の底部が支持されて、取り付けられている。

【００２４】冷却水ポンプ30のケーシング32の大径部32
a は、小径部32b と一体の部分と、これと別体の部分と
の、２つの部分により構成されており、その内部にイン
ペラ34の羽根部分が収容され、加圧された冷却水の吐出
部44および吐出通路26が形成されている。

【００２５】また、図３に図示されるように、該大径部
32a の底壁32c が冷却水ジャケット19と出会う部分に
は，該底壁32c の一部が切除されて、冷却水ポンプ30の
冷却水吸入部43が形成されている。小径部32b は、冷却
水ポンプ30のマグネットカップリング部における隔壁と
して機能している。

【００２６】インペラ34の支持軸33は、ケーシング32の
小径部32ａの底部において、その一端が支持され、吸入
部43を横切って、シリンダブロック２の冷却水ジャケッ
ト19形成壁面により、その他端が支持されている。そし
て、その取付位置は、前後方向（シリンダ軸線方向であ
って、図１において左右方向）において、ラジエータ接
続台座23、24の突設位置と一致して設定されている（図
１、図３参照）。インペラ34の軸部34ａの外周面には、
永久磁石35が、周方向に亘り複数個一体に設けられてい
る。

【００２７】ポンプ取付用孔31は、図２に図示されるよ
うに、その前後位置（シリンダ軸線方向位置）が燃焼室
４を上下に越えて延びており、シリンダ室および排気ポ
ート６に隣接して、形成されている。そして、冷却水ジ
ャケット19も、燃焼室４の周囲を中心にして前後に延び
て形成されているので、冷却水ポンプ30の設置位置であ
るポンプ取付用孔31のこの形成位置は、冷却水ジャケッ
ト19の形成位置を前後方向において略カバーしている。

【００２８】なお、ラジエータ15は、少なくとも、前記
のような冷却水ポンプ30の設置位置（ポンプ取付用孔31
の形成位置）と冷却水ジャケット19の形成位置とによっ
て決められる前後位置範囲内（図２の２本の鎖線で囲ま
れる範囲内）に収まるように設けられるのが望ましい。
このようにすることにより、冷却水系の水路長をきわめ
て短くすることができる。

【００２９】シリンダブロック２とカバー40との間の空
間は、伝動機構室42とされ、無端チェーン14が収容され
ている。そして、冷却水ポンプ30のケーシング32の小径
部32b を囲んで、ドリブンスプロケット36が、軸受38を
介してカバー40の軸受部に回転自在に支持されており、
該ドリブンスプロケット36の内周面には、冷却水ポンプ
30の永久磁石35に相対する永久磁石37が、周方向に亘り
複数個一体に設けられている。

【００３０】そして、無端チェーン14の回転走行によ
り、ドリブンスプロケット36が回転駆動されると、永久
磁石35、37により該ドリブンスプロケット36と磁気連結
された冷却水ポンプ30のインペラ34の軸部34ａが、回転
駆動されるようになっている。

【００３１】シリンダブロック２の右側面（図３におい
ては左側面）は、図２および図３に図示されているよう
に、カバー41によりその大部分が覆われており、該カバ
ー41のフィン形成部41a は、その底壁であるフィン植設
壁41b のほとんどの部分が窪まされて、冷却水ジャケッ
ト19の壁面の一部を構成している。

【００３２】フィン形成部41a のフィン植設壁41b の前
後方向（図２において上下方向）中央部よりやや前方の
ラジエータ15寄りの上方部分は、図３に図示されるよう
に、窪まされないで、ラジエータ15の下部タンク17から
連通管16内、入口通路25を流れて戻ってくる冷却水を受
ける受水部25a が形成されており、戻ってきた冷却水
は、該受水部25a を経て前後左右に分かれ、冷却水ジャ
ケット19の全域に流入するようになっている。カバー41
には、また、吸気ポート５に連なる吸気通路５ａが形成
されている。

【００３３】本実施形態１は、前記のように構成されて
いるので、次のような作用、効果を奏することができ
る。水冷式内燃機関１が運転状態となり、水冷式内燃機
関１の運転に対応して回転走行する無端チェーン14によ
りドリブンスプロケット36が回転駆動され、該ドリブン
スプロケット36に磁気的に結合された冷却水ポンプ30の
インペラ34の軸部34ａが回転駆動されると、インペラ34
が回転し、冷却水ジャケット19で加熱されて高温となっ
た冷却水が、該冷却水ポンプ30により吸入部43から吸引
され、加圧されて、吐出部44、吐出通路26、出口通路26
a を流れ、次いで、連通管16内を流れて、図示されない
上部タンクに流入する。

【００３４】上部タンクに流入した冷却水は、図示され
ない複数本の冷却水導管に分かれて流入し、前方から後
方に向う走行風により放熱フィンを通じて効果的に放熱
されて、下部タンク17に流入する。下部タンク17に流入
した冷却水は、次いで、連通管16内、入口通路25、受水
部25a を流れて、冷却水ジャケット19に戻り、冷却水
は、冷却水系内を循環する。

【００３５】ラジエータ15は、ラジエータ接続台座23、
24と略同高さ位置において、ラジエータ取付台座22に直
接取り付けられ、ラジエータ接続台座23、24部におい
て、シリンダブロック２と流体連通されて、冷却水通路
が形成されているので、冷却水系の水路長は最短とな
り、通路抵抗が大幅に減少されて、冷却水ポンプ30の消
費動力が節減され、冷却水ポンプ30の小型化が可能にな
る。さらに、冷却水系の水路長が最短となるので、冷却
水系に使用されるパイプ、ホース、バンド等の部品点数
を削減することができる。

【００３６】しかも、ラジエータ15が、ラジエータ取付
台座22に直接取り付けられるとはいえ、該ラジエータ取
付台座22のラジエータ取付面は、シリンダブロック２の
シリンダ相当部分２a およびシリンダヘッド相当部分２
b の外壁面より十分離して形成されており、ラジエータ
15のフランジ部20a に連なる底壁20とこれら外壁面との
間には、これら外壁面からラジエータ15への熱伝達を遮
断するに十分な断熱空間Ａが形成されているので、これ
ら内燃機関本体の構成部品からの熱は、ラジエータ取付
部のみを通じて伝導されることになり、それ以外の熱は
効果的に遮断されて、ラジエータ15による水冷式内燃機
関１の冷却性能が向上する。

【００３７】さらに、ラジエータ15とこれら内燃機関本
体の構成部品の外壁面との間に断熱空間Ａが形成される
結果、ラジエータ取付部を含むこれらの間に断熱材を介
装する必要がなくなるので、ラジエータ15の取付精度が
確保される。

【００３８】また、ラジエータ取付面は、ラジエータ取
付台座22に形成され、該ラジエータ取付台座22は、シリ
ンダブロック２にこれと一体に突設されているので、ラ
ジエータ15の取付けのために特別の部品は不要となり、
部品点数がさらに削減されて、ラジエータ取付部の構造
が単純化され、水冷式内燃機関１の冷却装置の製造が容
易になる。

【００３９】以上の実施形態において、冷却水ポンプ30
は、マグネットカップリング式冷却水ポンプとされた
が、これに代えて、通常の型式の冷却水ポンプとされて
もよく、この場合には、冷却水ポンプ30のインペラ34の
軸部34ａは、ドリブンスプロケット36に、マグネットカ
ップリングを介さずに、直接連結される。

【００４０】また、ラジエータ15は、ラジエータ取付台
座22に直接取り付けられたが、これに代えて、ラジエー
タ接続台座23、24に直接取り付けるようにしてもよく、
この場合には、該ラジエータ接続台座23、24は、ラジエ
ータ15の取付面の形成部と、ラジエータ15とシリンダブ
ロック２間の冷却水の連通部とを兼ねることになる。そ
して、ラジエータ取付台座22は廃止される。なお、ラジ
エータ取付台座22を廃止せず、ラジエータ取付台座22、
ラジエータ接続台座23、24の全てを利用して、ラジエー
タ15をこれらに直接取り付けるようにしてもよいことは
もちろんである。

【００４１】さらに、水冷式内燃機関１は、内燃機関の
本体部分であるシリンダとシリンダヘッドが、シリンダ
ヘッドカバーとともに、１つのシリンダブロック２とし
て、一体に形成されたが、これに限定されず、これらが
別体として形成されて一体に連結された、通常の型式の
水冷式内燃機関であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１および請求項２記載の発明の一
実施形態における水冷式内燃機関の冷却装置の一部欠裁
概略左側面図であって、図３におけるＩ−Ｉ線およびｉ
−ｉ線に沿って裁断した部分断面図を重ねて示したであ
る。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って裁断した縦断平面
図であって、冷却水ポンプ取付部分のみ、ｉｉ−ｉｉ線
に沿って裁断した断面図を重ねて示した図である。

【図３】図１および図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って裁
断した概略横断面図である。

【符号の説明】

１…水冷式内燃機関、２…シリンダブロック、２a …シ
リンダ相当部分、２b…シリンダヘッド相当部分、２c
…シリンダヘッドカバー相当部分、３…シリンダ孔、４
…燃焼室、５…吸気ポート、５a …吸気通路、６…排気
ポート、７…吸気弁、８…排気弁、９…カムシャフト、
９a …左端拡径部、10…ベアリング、11、12…軸受孔、
13…ドリブンスプロケット、14…無端チェーン（伝動機
構）、15…ラジエータ、16…連通管、17…下部タンク、
18…連通管、19…冷却水ジャケット、20…底壁、20a …
フランジ部、21…ボルト、22…ラジエータ取付台座、2
3、24…ラジエータ接続台座、25…入口通路、25a …受
水部、26…吐出通路、26a …出口通路、27、28…密封部
材、30…冷却水ポンプ、31…ポンプ取付用孔、32…ケー
シング、32a …大径部、32b …小径部、32c …底壁、33
…支持軸、34…インペラ、34ａ…インペラ軸部、35…永
久磁石、36…ドリブンスプロケット、37…永久磁石、38
…軸受、40、41…カバー、41a …フィン形成部、41b …
フィン植設壁、42…伝動機構室、43…吸入部、44…吐出
部、Ａ…断熱空間。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却水の出入口を有するラジエータが、
   内燃機関本体の冷却水の出入口部に近接して該内燃機関
   本体に直接取り付けられ、 前記ラジエータの冷却水の出入口と前記内燃機関本体の
   冷却水の入出口とが連結されて、冷却水通路が形成され
   た水冷式内燃機関の冷却装置において、 前記内燃機関本体の前記ラジエータ取付面は、前記内燃
   機関本体の冷却水ジャケットを有する構成部品の外壁面
   から離して設けられ、前記ラジエータと前記外壁面との
   間に断熱空間が形成されたことを特徴とする水冷式内燃
   機関の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記内燃機関本体の前記ラジエータ取付
   面は、該ラジエータ取付面を有する前記内燃機関本体の
   構成部品と一体に形成されたことを特徴とする請求項１
   記載の水冷式内燃機関の冷却装置。