(57)【要約】【課題】  ２部材間の連結時における横ずれを防止し、また、部材表面に欠陥を有する場合であっても、当該欠陥部分での腐食の進行を防止することが可能な封止構造を提供することにある。【解決手段】  シリンダヘッドガスケット３０の高圧シール領域３１ａに表面粗さが粗い不均一な凹凸形状が採用されているため、シリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０により挟み込むことで、凹凸形状領域の凸部がシリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０の当接面に食い込むことになる。また、凹凸形状領域の凸部が、この鋳巣欠陥１０ｄを取囲むようにして食い込む。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガス空間を規定する第１部材と第２部材との連結時に、前記第１部材と前記第２部材との間にガスケットが配置される封止構造であって、
前記ガスケットは、前記高圧ガス空間側に配置される高圧シール領域と、前記高圧シール領域を挟んで、前記高圧ガス空間とは反対側に配置される一般シール領域とを有し、
前記高圧シール領域は金属材料からなり、その表面は前記一般シール領域よりも表面粗さが粗い不均一な凹凸形状である、封止構造。
【請求項２】
前記高圧シール領域は、前記第１部材および前記第２部材よりも高硬度を有する、請求項１に記載の封止構造。
【請求項３】
前記凹凸形状は、ウォータジェット処理により形成される、請求項１または２に記載の封止構造。
【請求項４】
前記ガスケットの前記高圧シール領域が当接する前記第１部材または前記第２部材の当接面は、他の領域よりも表面粗さが粗い不均一な凹凸形状である、請求項１から３のいずれかに記載の封止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、封止構造に関し、たとえば、自動車の内燃機関や排気経路に用いられるガスケットを用いた封止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に用いられる内燃機関や排気経路においては、燃焼ガスや排気ガスの圧力による、ガス洩れや、連結箇所の連結部材間のずれを防止するために、薄板状のガスケットが配置される。たとえば、自動車の内燃機関であるエンジンにおいては、下記特許文献１に開示されるように、ボアを有するシリンダブロックと、シリンダブロック内に配置されるピストンとともに燃焼室を規定するシリンダヘッドとの組付けにおいて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間にシリンダヘッドガスケットが取付けられている。
【０００３】
一方、近年においては、燃焼効率の改善のために、燃焼圧が高く設定されるようになってきている。これにより、燃焼室を規定するシリンダヘッドには高い燃焼圧が加わることとなるため、従来の締付け軸力のままでは、シリンダヘッドがシリンダブロックに対して横方向にずれるという問題が発生する。ここで、締付け軸力を高くすれば、シリンダヘッドのシリンダブロックに対する横方向へのずれを解消することができる。しかし、締付け軸力を高くすることにより、シリンダヘッドおよびシリンダブロックに高い圧縮力が加わるため、シリンダブロックのボアが変形し、燃焼効率を低下させてしまうという、新たな問題を引き起こすことになる。
【０００４】
また、エンジン、排気経路に採用されている２部材間の連結において、連結部材の当接面に鋳巣欠陥等が存在した場合には、ガスケットと鋳巣欠陥との間に空間が生じるが、この空間に高温の排気ガスが侵入した場合には、排気ガスによる腐食が進行してしまうという問題もある。また、下記特許文献１には、均一な円形形状からなる円形の加工痕が設けられているが、このような円形の加工痕では、鋳巣欠陥をこの加工痕が横断した場合には、加工痕を通じて鋳巣欠陥にまで排気ガスが到達し、鋳巣欠陥だけでなく通路となる加工痕までもが排気ガスにより腐食されてしまうおそれがある。
【特許文献１】特開２００２−８９３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、高圧ガス空間を規定する第１部材と第２部材とをガスケット介在させて連結する場合に、高圧ガスにより第１部材と第２部材とが相互にずれる点にある。また、部材表面に欠陥を有するような場合に、排気ガスによる腐食が進行してしまう点にある。したがって、この発明の第１の目的は、２部材間の連結時における横ずれを防止することが可能な封止構造を提供することにある。また、この発明の第２の目的は、部材表面に欠陥を有する場合であっても、当該欠陥部分での腐食の進行を防止することが可能な封止構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に基づいた封止構造においては、高圧ガス空間を規定する第１部材と第２部材との連結時に、上記第１部材と上記第２部材との間にガスケットが配置される封止構造であって、上記ガスケットは、上記高圧ガス空間側に配置される高圧シール領域と、上記高圧シール領域を挟んで、上記高圧ガス空間とは反対側に配置される一般シール領域とを有し、上記高圧シール領域は金属材料からなり、その表面は上記一般シール領域よりも表面粗さが粗い不均一な凹凸形状である。
【０００７】
また、上記封止構造の他の形態として、上記高圧シール領域は、上記第１部材および上記第２部材よりも高硬度を有している。
【０００８】
また、上記封止構造の他の形態として、上記凹凸形状は、ウォータジェット処理により形成される。
【０００９】
また、上記封止構造の他の形態として、上記ガスケットの上記高圧シール領域が当接する上記第１部材または上記第２部材の当接面は、他の領域よりも表面粗さが粗い不均一な凹凸形状である。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成からなる封止構造によれば、ガスケットの高圧シール領域が、金属材料からなり、その表面は一般シール領域よりも表面粗さが粗い不均一な凹凸形状であるため、この高圧シール領域を第１部材と第２部材とにより挟み込むことで、凹凸形状領域の凸部が第１部材および第２部材に食い込むことになる。これにより、ガスケットと第１部材および第２部材との間の横方向への滑りが低減され、第１部材および第２部材間の相対的な横方向への滑りを防止することが可能となる。
【００１１】
その結果、第１部材および第２部材間に相対的な横滑りを生じさせるような力が作用する箇所においても、第１部材および第２部材を締結するための締付け力を高めることなく、従来の締付け力を維持させたままで、第１部材および第２部材間の相対的な横滑りの発生を防止することが可能となる。
【００１２】
また、第１部材または第２部材の表面に欠陥領域が存在した場合であっても、ガスケットの高圧シール領域に形成された凹凸形状領域の凸部が、この欠陥部分を取囲むようにして食い込むことになる。さらに、この凹凸形状領域は、その表面が不均一な凹凸形状から形成されているため、外部から欠陥領域に至る通路が形成されることもない。これにより、欠陥領域における腐食の発生を未然に防止することが可能になる。
【００１３】
また、高圧シール領域に、第１部材および第２部材よりも高硬度の部材を用いることで、凹凸形状領域を第１部材および第２部材に対してより好ましい状態で食い込ませることが可能になる。
【００１４】
また、ガスケットの高圧シール領域に設けられる凹凸形状を、ウォータジェット処理により得ることで、微細形状からなり、寸法の異なる複数の凹凸の組合せからなる不均一な凹凸形状を得ることが可能となる。また、高圧シール領域の幅が狭い場合でも、容易に不均一な凹凸形状を得ることができる。
【００１５】
また、ガスケットの高圧シール領域が当接する第１部材または上記第２部材の当接面にも、不均一な凹凸形状を採用することで、より効果的に、第１部材および第２部材間の相対的な横方向への滑りを低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明に基づいた封止構造を、自動車用のエンジンに適用した場合の実施の形態について、図１から図６を参照しながら説明する。なお、図１は、本実施の形態におけるエンジンの部分的な構造を示す断面模式図であり、図２は、本実施の形態におけるシリンダヘッドガスケットの平面図である。また、図３は、図２中ＩＩＩ線矢視断面図であり、図４は、図３中ＩＶで囲まれた領域の部分拡大断面図である。また、図５および図６は、本実施の形態の作用効果を示す第１および第２断面図である。
【００１７】
（シリンダヘッドガスケット３０の構造）
まず、図１を参照して、自動車用エンジンは、ボアを有する第１部材としてのシリンダブロック１０と、シリンダブロック１０内に配置されるピストンとともに高圧ガス空間としての燃焼室Ａを規定する第２部材としてのシリンダヘッド２０との組付けにおいて、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間にシリンダヘッドガスケット３０が取付けられている。シリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０は、アルミニウム合金、鋳鉄等により形成されている。
【００１８】
図２に示すように、シリンダヘッドガスケット３０は、金属製のビート板３１と、このビート板３１に形成される複数の燃焼室孔３２とを有している。また、ビート板３１は、燃焼室孔３２の周囲に位置し、高圧ガス空間である燃焼室Ａ側に配置される高圧シール領域３１ａと、この高圧シール領域３１ａを挟んで、燃焼室孔３２とは反対側に配置される一般シール領域３１ｂとを有している。なお、燃焼室孔３２の数量は、適用されるエンジンに対応して適宜決定されるものである。
【００１９】
図３および図４を参照して、シリンダヘッドガスケット３０において、高圧シール領域３１ａは、鉄、アルミ等が用いられるが、後述する理由により、高圧シール領域３１ａに用いられる材料は、シリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０よりも硬度が高いものを用いることが好ましい。また、一般シール領域３１ｂは、ステンレス等から構成されている。一般シール領域３１ｂへの高圧シール領域３１ａの取付けには、突合せ溶接等が用いられる。
【００２０】
高圧シール領域３１ａの表面には、一般シール領域３１ｂよりも表面粗さ粗い不均一な凹凸形状が設けられている。ここで、不均一な凹凸形状とは、図４の拡大図に示すように、μｍ単位の微細形状からなり、寸法の異なる複数の凹凸の組合せからなる不均一な形状を意味し、表面粗さは約１０μｍ程度である。このような不均一な凹凸形状を得る方法としては、様々な方法があるが、たとえば、ウォータジェット処理により不均一な凹凸形状を得る方法が挙げられる。ウォータジェット処理の条件としては、ノズル径φ０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）〜０．０１６インチ（０．４０６４ｍｍ）、圧力約３００Ｍパスカル、送り速度約５ｍｍ／秒である。なお、一般シール領域３１ｂの表面粗さおよびウォータジェット処理を施す前の高圧シール領域３１ａの表面粗さは約１〜３μｍ程度である。
【００２１】
（封止構造）
次に、上記構成からなるシリンダヘッドガスケット３０を用いた、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間の封止構造について、図５および図６を参照して説明する。
【００２２】
図５を参照して、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間にシリンダヘッドガスケット３０を配置し、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間を所定の軸力で締付ける。シリンダブロック１０の当接面には、鋳巣欠陥１０ｄが存在するものとする。現在、燃焼圧の増加に伴い、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間の横滑りを防止するために要求される締付け軸力は１００ｋＮ以上にもなるが、本実施の形態で採用される締付け軸力は、６５ｋＮ〜９０ｋＮ程度である。
【００２３】
図６に、締付け後の状態を示す。シリンダヘッドガスケット３０の高圧シール領域３１ａに表面粗さが粗い不均一な凹凸形状が採用されているため、シリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０によりシリンダヘッドガスケット３０を挟み込むことで、凹凸形状領域の凸部がシリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０の当接面に食い込むことになる。これにより、シリンダヘッドガスケット３０とシリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０との間の横方向への滑りが低減され、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間の相対的な横方向への滑りを防止することができる。
【００２４】
その結果、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０とを締結するための締付け軸力を高めることなく、従来の締付け力を維持させたままで、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間の相対的な横滑りの発生を防止することが可能となる。
【００２５】
また、シリンダブロック１０の表面に鋳巣欠陥１０ｄが存在した場合であっても、高圧シール領域３１ａに形成された凹凸形状領域の凸部が、この鋳巣欠陥１０ｄを取囲むようにして食い込むことになる。さらに、この凹凸形状領域は、その表面が不均一な凹凸形状から形成されているため、外部から鋳巣欠陥１０ｄに至る通路が形成されることもない。これにより、鋳巣欠陥１０ｄにおける腐食の発生を未然に防止することもできる。
【００２６】
（その他の実施の形態）
上記実施の形態においては、高圧シール領域３１ａの両面に不均一な凹凸形状を設ける場合について説明したが、シリンダヘッドガスケット３０を基準にしてシリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０の横滑りを観察したところ、シリンダヘッド２０よりもシリンダブロック１０の方が、横滑り量は大きい。そこで、シリンダブロック１０に接する高圧シール領域３１ａの下面側にのみ不均一な凹凸形状を設けることも可能である。
【００２７】
また、高圧シール領域３１ａに不均一な凹凸形状を設けるだけでなく、図７に示すように、高圧シール領域３１ａが当接するシリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０の当接面にも、同様の不均一な凹凸形状を採用することで、シリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０によりシリンダヘッドガスケット３０を挟み込んだ場合には、図８に示すように、より効果的に、シリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０の相対的な横方向への滑りを低減させることができる。この場合においても、シリンダブロック１０側にのみ上記構成を採用することも可能である。
【００２８】
また、シリンダヘッドガスケットの他の形状として、図９に示すシリンダヘッドガスケット１３０のように、ビート板３１を燃焼室Ａ側にまで延在させ、シリンダブロック１０側にのみ、鉄、アルミ等からなり、下面に不均一な凹凸形状が形成されたプレート３１Ａを溶接等により取付けて、高圧シール領域３１ａを形成することも可能である。
【００２９】
また、図１０に示すシリンダヘッドガスケット２３０のように、第１ビート板２３１および第２ビート板２３２の２層構造からなるビート板２３０において、シリンダブロック１０側に位置する第１ビート板２３１にのみ不均一な凹凸形状を形成し、高圧シール領域３１ａを形成することも可能である。２層構造に限らず、多層構造のビート板でも同様である。
【００３０】
また、上記各実施の形態においては、自動車用エンジンにおいて高圧ガス空間としての燃焼室を規定するシリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との連結時に、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間にシリンダヘッドガスケットが配置される封止構造に本発明が適用される場合について説明したが、他の適用例としては、エギゾーストマニホールドとシリンダヘッドとの間にガスケットが配置される封止構造に適用することも可能である。
【００３１】
したがって、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に基づいた実施の形態におけるエンジンの部分的な構造を示す断面模式図である。
【図２】本発明に基づいた本実施の形態におけるシリンダヘッドガスケットの平面図である。
【図３】図２中ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】図３中ＩＶで囲まれた領域の部分拡大断面図である。
【図５】本発明に基づいた実施の形態の作用効果を示す第１断面図である。
【図６】本発明に基づいた実施の形態の作用効果を示す第２断面図である。
【図７】本発明に基づいた他の実施の形態の作用効果を示す第１断面図である。
【図８】本発明に基づいた他の実施の形態の作用効果を示す第２断面図である。
【図９】本発明に基づいた他の実施の形態におけるシリンダヘッドガスケットの部分断面である。
【図１０】本発明に基づいた他の実施の形態におけるシリンダヘッドガスケットの部分断面である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  シリンダブロック、１０ｄ  鋳巣欠陥、２０  シリンダヘッド、３０  シリンダヘッドガスケット、３１  ビート板、３１Ａ  プレート、３１ａ  高圧シール領域、３１ｂ  一般シール領域、３２  燃焼室孔、１３０  シリンダヘッドガスケット、２３０  シリンダヘッドガスケット、２３１  第１ビート板、２３２  第２ビート板、Ａ  燃焼室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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