水冷式內燃機的冷卻裝置的製作方法

2023-06-10 22:49:36 2

專利名稱：水冷式內燃機的冷卻裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及排氣量較小的水冷式內燃機，例如搭載在機動兩輪車等小型車輛上的水冷式內燃機的冷卻裝置，特別涉及對冷卻水泵的安裝構造進行改進了的水冷式內燃機的冷卻裝置。
現有技術中，在頂置凸輪軸式內燃機中，氣缸頭蓋往氣缸頭上安裝的安裝面(氣缸頭蓋的拼合面)，與凸輪軸拼合面在同一面上。因此，凸輪軸延長線與氣缸頭蓋的拼合面重疊，所以，把冷卻水泵配置在該凸輪軸延長線上，用該凸輪軸驅動該冷卻水泵較為困難。
為此，在現在技術中，冷卻水泵安裝在除了氣缸頭蓋之外的，例如曲軸箱、氣缸頭等上。因此，需要用於旋轉驅動冷卻水泵的專用軸。
也有把冷卻水泵配置在凸輪軸延長線上並由凸輪軸驅動旋轉的現有技術(例如日本實公昭64-7204號公報)。該技術中，在凸輪軸貫穿凸輪箱和箱蓋的對接面部分的部位，夾設著另外的凸輪軸承部件，冷卻水泵的泵箱體軸承筒部分安裝在該凸輪軸承部件上，主要由凸輪箱支承。
該凸輪軸承部件雖然可謀求通用化，但是冷卻水泵的安裝和支承，不一定需要該部件。
而且，使用該凸輪軸承部件，該凸輪軸承部件貫穿凸輪箱和箱蓋的部分、冷卻水泵的箱體軸承筒部分嵌接在凸輪軸承部件上的部位這兩處上必須要用液封機構等，增加了零部件數目。
本發明是鑑於上述問題而產生出的，權利要求1記載的本發明的水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，驅動內燃機的動閥機構的凸輪軸配設在氣缸頭的上部，通過傳動機構由曲軸驅動旋轉，冷卻水泵安裝在氣缸頭蓋上，由凸輪軸驅動旋轉，上述氣缸頭蓋安裝在氣缸頭上。
權利要求1記載的發明，由於冷卻水泵由凸輪軸驅動旋轉，所以，不需要用於使冷卻水泵驅動旋轉的專用軸。另外，冷卻水泵安裝在氣缸頭蓋上，所以，除了它們之間使用的密封部件和螺栓等通常的密封部件、連接部件外，不需要特別的安裝用部件。這樣，可以減少用於冷卻水泵的安裝和驅動的零部件數目和加工工作量。
權利要求2記載的水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，在權利要求1記載的發明的基礎上，冷卻水泵的旋轉軸與凸輪軸的連接部，配置在傳動機構室內。這樣，可以有效地利用收容傳動機構的室(傳動機構室)，配置冷卻水泵的旋轉軸與凸輪軸的連接部，上述傳動機構將凸輪軸和冷卻水泵與曲軸連動地連接。
權利要求3記載的水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，在權利要求1或2記載的發明的基礎上，冷卻水泵的旋轉軸通過磁連接器與凸輪軸連接。這樣，因為不需要冷卻水泵的旋轉軸的機械密封，所以可得到高水準的水密性。另外，可由此縮短冷卻水泵的旋轉軸，使結構簡化，所以，可實現水冷式內燃機的冷卻裝置的小型輕量化，降低成本。另外，具有採用磁連接式泵所具有的效果。
權利要求4記載的水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，在權利要求3記載的發明中的基礎上，磁連接器的隔壁由樹脂材料形成，並由氣缸頭蓋和泵蓋夾入地安裝。這樣，因為隔壁由樹脂材料形成，所以可實現水冷式內燃機的冷卻裝置的輕量化和降低成本，同時，由於隔壁由氣缸頭蓋和泵蓋夾入地安裝，所以可防止該隔壁的變形。
權利要求5記載的水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，在權利要求1至4中任一項記載的發明的基礎上，氣缸頭蓋往氣缸頭上安裝的安裝面低於凸輪軸的位置，凸輪軸線貫通氣缸頭蓋的側壁；氣缸頭蓋的冷卻水泵安裝面，形成在凸輪軸線貫通氣缸頭蓋側壁部分的外面側。這樣，氣缸頭蓋往氣缸頭上安裝的安裝面(氣缸頭蓋的拼合面)低於凸輪軸位置，用凸輪軸線貫通氣缸頭蓋側壁這樣比較簡單的方法，可以在氣缸頭蓋上容易形成冷卻水泵的安裝面。


圖1是本申請權利要求1至5記載的發明的一實施例(實施例1)中的水冷式內燃機的冷卻裝置所適用的水冷式內燃機的概略立體圖。
圖2是圖1的右側面圖。
圖3是沿圖2中III-III線剖切的橫斷平面圖。
圖4是圖3的局部放大圖。
圖5是圖2的V向視圖，是局部剖切的正面圖。
圖6是圖1的局部剖切的左側面圖。
圖7是本申請權利要求1、權利要求2和權利要求5記載的發明的另一實施例(實施例2)中的水冷式內燃機冷卻裝置的橫斷平面圖，是與圖4同樣的圖。
下面，先參照圖1至圖6，說明本申請權利要求1至權利要求5記載的發明的一實施例(實施例1)。
圖1是本實施例1的水冷式內燃機冷卻裝置所適用的水冷式內燃機的概略立體圖，頂置凸輪軸式4衝程循環(通稱四循環)單氣缸水冷式內燃機1，搭載在圖未示小型機動兩輪車的車身上，位於前後車輪中間。
水冷式內燃機1，由左右分開的曲軸箱2、3、氣缸體4、氣缸頭5、氣缸頭蓋6構成。氣缸體4重疊在曲軸箱2、3的前端，氣缸體4的氣缸孔7的中心軸線略水平地朝向前方。氣缸頭5和氣缸頭蓋6依次重疊在氣缸體4的前方，這些曲軸箱2、3、氣缸體4、氣缸頭5和氣缸頭蓋6相互結合成一體。
氣缸頭蓋6往氣缸頭5上安裝的安裝面(氣缸頭蓋6的拼合面)65，如圖3和圖4所示，低於後述凸輪軸18的安裝位置上形成的另一個安裝面(拼合面)66，由配置在該安裝面65上的沿整個周方向的若干個螺栓67，將氣缸頭蓋6與氣缸頭5結合成一體。
這樣，凸輪軸18的軸線貫通氣缸頭蓋6的側壁，氣缸頭蓋6的圖示左方側壁的該貫通部上，形成後述冷卻水泵50的安裝用孔68，該左方的側壁外面69，作為冷卻水泵50和安裝面。
如圖3和圖4所示，活塞8可滑動地嵌裝在氣缸孔7內，曲軸9可旋轉地樞軸支承在左右曲軸箱2、3上，連杆12的兩端通過活塞銷10和曲軸銷11可旋轉地樞軸支承在活塞8和曲軸9上，當活塞8往復運動時，曲軸9被驅動旋轉。
在氣缸頭5上，分別形成與氣缸孔7頂部的燃燒室13連通的吸氣口14和排氣口15，在該吸氣口14和排氣口15，分別設有開閉自如的吸氣閥16和排氣閥17。
吸氣口14形成在氣缸頭5上，其位置在氣缸頭蓋6藉助於安裝面65安裝在氣缸頭5上的位置更內方側。在氣缸頭蓋6藉助於安裝面66液密地安裝在氣缸頭5上的位置，與形成在氣缸頭蓋6上的吸氣通路14a連通。該連通部分，形成在凸輪軸18的圖示右方端側。
在氣缸頭5的上部，與吸氣閥16和排氣閥17的頂端鄰接地配置著凸輪軸18，該凸輪軸18通過軸承19由氣缸頭5和凸輪軸保持座20挾住並可旋轉地樞軸支承著，在該凸輪軸18的左端擴徑部18a上一體地嵌接著從動鏈輪21，在與曲軸9成一體的驅動鏈輪22和從動鏈輪21上，張設著環形鏈(傳動機構)23。凸輪軸18以曲軸9的一半的旋轉速度被驅動旋轉，上述吸氣閥16和排氣閥17，每當曲軸9轉2圈，分別開閉一次。
如圖2、圖5和圖6所示，冷卻水冷式內燃機1的冷卻裝置的散熱部即散熱器30，配置在氣缸體4的上方，該散熱器30由左右兩側的冷卻水槽31、32(圖5中左右相反)、朝向車身前後方向並沿鉛直面平行配設的多個平板狀散熱片33、沿著車寬水平方向貫通冷卻水槽31、32的相向內壁和散熱片33的斷面圓形的冷卻水導管34(上下方向3排，前後方向2排或3排)構成，在該冷卻水槽31、32的底面31a(圖6所示，冷卻水槽32的底面圖未示)，形成冷卻水出入開口35，連接套筒38朝下方突出地嵌接在該冷卻水出入開口35。
散熱器30由螺栓47牢固地安裝在氣缸體4上，該螺栓47貫穿與冷卻水槽31、32的底部成一體的法蘭36、37並螺紋接合在散熱器支承託架40、41上。蓋39可脫卸地嵌接在冷卻水槽31的頂部。
如圖3所示，在氣缸體4上，朝左右兩側方突設著散熱器支承託架40、41，設在該散熱器支承託架40、41上的冷卻水通路42、43之中，右側的冷卻水通路43與包圍燃燒室13外周的圓筒狀冷卻水套44連通，在氣缸頭5上，也設有與冷卻水套44的開口端吻合的冷卻水套45，這些冷卻水套44、45從氣缸體4、氣缸頭5的對接面朝著裡面形成斷面變細的形狀。
左側的冷卻水通路42中，連接套筒38的下端嵌接在其上方開口部，通過該連接套筒38與冷卻水槽31相連。
如圖3和圖4所示，凸輪軸18的左端擴徑部18a的中心部，形成從端面切除的凹部18b，在該凹部18b的內周面，沿周方向等間隔地配設著若干個永久磁鐵24。
被凸輪軸18驅動旋轉的冷卻水泵50，由隔壁(泵殼)51、泵蓋52和葉輪54構成。在該隔壁51的轉子收容部51a內，葉輪54通過旋轉軸53可旋轉地樞軸支承在隔壁51和泵蓋52上。在該葉輪54的軸部54a的外周面，嵌接著圓筒狀永久磁鐵55，該圓筒狀永久磁鐵55具有通過隔壁51的轉子收容部51a與凸輪軸18的永久磁鐵24相對的極數。由這些永久磁鐵55、24形成磁連接器，冷卻水泵50的葉輪54與凸輪軸18磁性結合，與該凸輪軸18的旋轉對應地，葉輪54被驅動旋轉。
冷卻水泵50的隔壁(磁連接器的隔壁)51用PPS等樹脂材料形成，轉子收容部51a的基端大直徑部嵌合在形成於氣缸頭蓋6左方側壁上的泵安裝用孔68內，由該氣缸頭蓋6的左方側壁和泵蓋52夾入地安裝著。
冷卻水泵50的吸入部56如圖6所示，通過連通管46與左方散熱器支承託架40的冷卻水通路42的下方開口42a連通，如圖3和圖4所示，冷卻水泵50的排出部57與泵蓋52的排出通路58(由隔壁51閉塞而形成)連通，連通管61的兩端水密地嵌接在隔壁51的連通路59和連通路60上，連通路59與排出通路58連通，連通路60與氣缸頭5的冷卻水套45連通。散熱器30的左方冷卻水槽31內的冷卻水，通過左方散熱器支承託架40的冷卻水通路42、連通管46和吸入部56，被吸入冷卻水泵50內，被冷卻水泵50的葉輪54加壓後的冷卻水，從排出部57通過排出通路58、連通路59、連通管61和連通路60，排出到冷卻水套45、冷卻水套44。
上述連通管61，露出於連通路60的端面的面積大於接觸連通路59端面的臺階部的面積，所以，被在這些通路中流動的發動機冷卻水的壓力向左方推壓(圖3和圖4)，緊密地與連通路59的端面和外周面接觸或嵌合，防止其脫出。
本實施例1中，該連通管61在連通路59側嵌入孔63內，該孔63形成在包圍後述傳動機構室62的氣缸頭5外周壁上，這樣，被水密地支承著。
如圖3和圖4所示，在連通管61的外周，可旋轉地嵌裝著與環形鏈23嚙合的空轉鏈輪(空轉皮帶輪)25在比空轉鏈輪25靠近曲軸9的位置，空轉鏈輪27通過銷26樞接在氣缸體4上，如圖6所示，在曲軸9的附近，樞接著將環形鏈23上下夾住的空轉鏈輪28、29。
如圖6所示，連通管61配置在收容環形鏈23的傳動機構室62內，並且配置在該環形鏈23的行走路線包圍的區域中，所以，嵌裝在該連通管61外周的空轉鏈輪25也配置在同一區域中，因此，空轉鏈輪25從環形鏈23的行走路線內側與該環形鏈23嚙合。
上述構造的本實施例1，具有以下的作用效果。
水冷式內燃機1在運轉狀態時，與水冷式內燃機1的運轉對應地旋轉的凸輪軸18相磁性結合的冷卻水泵50的葉輪54被驅動旋轉，被散熱器30冷卻了的左側冷卻水槽31內的冷卻水，從冷卻水出入開口35通過連接套筒38、散熱器支承託架40的冷卻水通路42、連通管46，被吸入冷卻水泵50的吸入部56，被冷卻水泵50的葉輪54加壓後，從冷卻水泵50的排出部57通過排出通路58、連通路59、連通管61和連通路60，排出到冷卻水套45、44，該冷卻水套45、44內的冷卻水，從右側散熱器支承託架41的冷卻水通路43送入右側的冷卻水槽32內，通過冷卻水導管34後，返回左側冷卻水槽31內，冷卻水在冷卻水系統內循環。
當圖未示的小型機動兩輪車行駛時，從前方向後方的行駛風通過散熱器30的散熱片33之間，被流經冷卻水導管34內的加熱了的冷卻水加熱了的散熱片33，被該行駛風散熱，該散熱片33的散熱，使冷卻水導管34內的冷卻水冷卻。
冷卻水泵50由凸輪軸18驅動旋轉，所以，不需要將冷卻水泵驅動旋轉的專用軸。另外，冷卻水泵50安裝在氣缸頭蓋6上，所以，除了在它們之間使用密封部件、螺栓等通常的密封部件、連接部件之外，不需要特別的安裝用部件。因此，可大幅度減少冷卻水泵50的安裝和驅動用的零部件數目和加工工作量。
冷卻水泵50的旋轉軸53和凸輪軸18的連接部(磁連接部)配置在收容環形鏈23的室(傳動機構)62內，該環形鏈23將冷卻水泵50和凸輪軸18與曲軸9連動連接，所以，可有效地利用空間。
冷卻水泵50是磁連接式冷卻水泵，所以，旋轉軸53不需要機械密封，可得到高水準的水密性。另外，這樣，旋轉軸53縮短，構造簡單化，所以，能使水冷式內燃機1的冷卻裝置小型輕量化和低成本化。另外，具有採用磁連接式泵所具有的效果。
隔壁51由樹脂材料形成，所以，能實現水冷式內燃機1的冷卻裝置的輕量化和低成本化，同時，該隔壁51被氣缸頭蓋6和泵蓋52挾入地安裝，所以，可防止其變形，可保持形狀。
氣缸頭蓋6往氣缸頭5上安裝的安裝面(氣缸頭蓋的拼合面)65，低於凸輪軸18的安裝位置，凸輪軸18的軸線貫通氣缸頭蓋6的側壁，通過變更這些氣缸頭蓋6和氣缸頭5的鑄造加工尺寸，可以比較簡單地在氣缸頭蓋6的側壁上形成冷卻水泵50的安裝面69。
下面，說明圖7所示本申請權利要求1、權利要求2和權利要求5記載的發明的另一實施例(實施例2)。
本實施例2中，不使用實施例1中的磁連接式冷卻水泵50，而是使用通常型式的冷卻水泵70。
收容冷卻水泵70的泵殼71的軸承74的筒部分的基端大徑部，嵌合在泵安裝用孔68內，該泵殼71被氣缸頭蓋6的左方側壁和泵蓋72夾入地安裝著。該泵殼71是金屬制。
泵旋轉軸73，在貫通上述軸承74軸承部的部分，一體地形成從動鏈輪21，凸輪軸18的端部與該從動鏈輪21連接成一體。
上述點是與實施例1不同之處，其它與實施例1相同，其說明從略。
上述構造的本實施例2，使用容易得到的通常型式的冷卻水泵70，可容易製造水冷式內燃機1的冷卻裝置。
另外，除了因採用磁連接式冷卻水泵50所具有的效果外，其餘效果與實施例1相同。
權利要求
1.水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，驅動內燃機的動閥機構的凸輪軸，配設在氣缸頭的上部，通過傳動機構由曲軸驅動旋轉，冷卻水泵安裝在氣缸頭蓋上，由凸輪軸驅動旋轉，上述氣缸頭蓋安裝在氣缸頭上。
2.如權利要求1所述的水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，冷卻水泵的旋轉軸與凸輪軸的連接部，配置在傳動機構室內。
3.如權利要求1或2所述的水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，冷卻水泵的旋轉軸通過磁連接器與凸輪軸連接。
4.如權利要求3所述的水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，磁連接器的隔壁由樹脂材料形成，並由氣缸頭蓋和泵蓋夾入地安裝著。
5.如權利要求1至4中任一項所述的水冷式內燃機的冷卻裝置，其特徵在於，氣缸頭蓋往氣缸頭上安裝的安裝面低於凸輪軸位置，凸輪軸線貫通氣缸頭蓋的側壁，氣缸頭蓋的冷卻水泵安裝面，形成在凸輪軸線貫通氣缸頭蓋側壁部分的外面側。
全文摘要
本發明提供的水冷式內燃機的冷卻裝置,可減少冷卻水泵的安裝和驅動用零部件數目和加工工作量,實現小型輕量化,降低成本。驅動內燃機的動閥機構的凸輪軸18,配設在氣缸頭5的上部,通過傳動機構23由曲軸驅動旋轉,冷卻水泵安裝在氣缸頭蓋6上,由凸輪軸18驅動旋轉,該氣缸頭蓋6安裝在氣缸頭5上。冷卻水泵50的旋轉軸53與凸輪軸18的連接部,配置在收容傳動機構23的室62內。冷卻水泵50的旋轉軸53,通過磁連接部與凸輪軸18連接。
文檔編號F01P5/10GK1208121SQ98116858
公開日1999年2月17日 申請日期1998年8月3日 優先權日1997年8月7日
發明者俵田雄一, 木原照雄 申請人:本田技研工業株式會社