(57)【要約】【課題】たとえ液状ガスケットであれ、シール性を長期にわたり維持することのできるエンジンのシール構造を提供する。【解決手段】シリンダ１６の当接面１６ａ及びシリンダヘッド１３の当接面４５の内周面３８側が燃焼室Ｃに露出されたエンジンにあって、その当接面１６ａ，４５間に液状ガスケット３６を介設して該当接面１６ａ，４５間をシールするエンジンのシール構造において、当接面１６ａ，４５を、内周面３８側に向かうにつれて燃焼室頂面３９側に突出する傾斜面に形成した。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの内周壁の頂面とシリンダヘッドの底面との当接面のシリンダ内周側が燃焼室に露出されたエンジンにあって、その当接面間にガスケットを介設して該当接面間をシールするエンジンのシール構造において、
前記当接面を、シリンダ内周側に向かうにつれて燃焼室頂面側に突出する傾斜面に形成した
ことを特徴とするエンジンのシール構造。
【請求項２】
前記ガスケットは、液状ガスケットである
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのシール構造。
【請求項３】
前記両当接面のうち少なくとも一方に、シリンダ周方向に延びる溝を形成した
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンのシール構造。
【請求項４】
前記シリンダの形成されるシリンダブロックを、そのシリンダ周囲に形成されるウォータジャケットとなる部位を境に、前記シリンダの内周壁を構成する内周壁部と、同ウォータジャケットとなる部位を囲む外壁部とに分割形成した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のエンジンのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ頂面とシリンダヘッド底面との当接面間をガスケットによりシールするエンジンのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのシール構造としては、シリンダ頂面とシリンダヘッド底面との当接面間に金属ガスケットを介設して該当接面間をシールするものが知られている。このエンジンのシール構造は、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結固定することにより、シリンダヘッドと金属ガスケットとの間の面圧、及びシリンダブロックと金属ガスケットの間の面圧を増大させてシール性を確保している。しかしながら、上記シール性は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの締め付け力に抗する金属ガスケットの圧縮復元力に依存しており、形状寸法や締め付けトルク等の厳密な管理が必要となる。
【０００３】
一方、こうした当接面間のシール構造としては、ＦＩＰＧ（Ｆｏｒｍｅｄ  Ｉｎ  Ｐｌａｃｅ  Ｇａｓｋｅｔ）等の液状ガスケットを用いた構造も知られている。この種のシール構造では、液状ガスケットを未硬化の状態で塗布し、当接面間に挟み付けたのち硬化させることで、組付け後の当接面間のクリアランス形状に合わせてガスケットが後成形されるようになる。そのため、上記形状寸法や締め付けトルク等の制約が小さく、シール構造の形成を容易とすることができる。
【特許文献１】特許第３２９５４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、こうした液状ガスケットをシリンダ頂面とシリンダヘッド底面との当接面間のシール構造に用いるには、次のような問題がある。
すなわち、そうしたシール構造では、ガスケットが介設される当接面は、エンジンの燃焼室内に露出されており、ガスケットのシリンダ内周側が燃焼室内での燃焼圧の作用を受けることとなる。金属ガスケットに比して強度の小さい上記液状ガスケットは、そうした燃焼圧の作用に抗し切れず、シリンダ外周方向に押し出されるように変形してしまう虞がある。また燃焼圧の作用によってシリンダ内周面が拡径、縮径を繰り返すように変形して、上記当接面間にはせん断力が繰返し作用することから、液状ガスケットと当接面との接着が剥がれてしまう虞もある。そのため、そうした燃焼圧の作用を受ける部位では、液状ガスケットでは、十分な耐久性を確保することは非常に困難となっていた。
【０００５】
なお従来、特許文献１に見られるように、そうしたシリンダ頂面とシリンダヘッド底面との当接面間のシール構造として、部分的に液状ガスケットを用いたものも提案されている。しかしながら、このシール構造ではガスケットパッキンが併設されており、主たるシール性能はそのガスケットパッキンによって担われる構造となっている。そして液状ガスケットはそのガスケットパッキンが亜硫酸ガスに晒されることを防ぐという補助的な目的に用いられているに過ぎない。更にシリンダ頂面及びシリンダヘッド底面に凹凸を形成して当接面にラビリンス構造を設けて液状ガスケットに燃焼圧が直接作用しないようにしている。このように燃焼圧の作用する上記部位について、従来の金属ガスケットに置き替るものとして液状ガスケットの採用を許容するシール構造は未だ提案されていないのが実状である。
【０００６】
なお、樹脂製ガスケット等の強度の低いガスケットを使用した場合には、同様の問題が生じうる。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、たとえ液状ガスケットであれ、シール性を長期にわたり維持することのできるエンジンのシール構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１記載の発明は、シリンダの内周壁の頂面とシリンダヘッドの底面との当接面のシリンダ内周側が燃焼室に露出されたエンジンにあって、その当接面間にガスケットを介設して該当接面間をシールするエンジンのシール構造において、前記当接面を、シリンダ内周側に向かうにつれて燃焼室頂面側に突出する傾斜面に形成したことをその要旨とする。
【０００８】
上記構成では、シリンダの内周壁の頂面とシリンダヘッドの底面との当接面がシリンダ内周面の垂直方向に対して傾斜して形成されている。そのため、燃焼圧の作用方向、すなわちシリンダ内周面の垂直方向と、シリンダ径方向での当接面の形成方向とが不一致となり、燃焼圧の作用によるガスケットのシリンダ外周側への変形が抑制されるようになる。またシリンダの内周壁の拡径する側に変形しようとしても、シリンダの内周壁の頂面がシリンダヘッドの底面にて当接支持されるため、燃焼圧の作用によるシリンダの内周壁の周方向への繰返し変形が抑制されるようになる。そしてその結果、ガスケットの介設された当接面間に繰返し作用するせん断力も低減されるようになる。したがって上記構成によれば、たとえ請求項２に示す液状ガスケットであれ、シール性を長期にわたり維持することができるようになる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のエンジンのシール構造において、前記ガスケットは、液状ガスケットであることをその要旨とする。
上記構成では、液状ガスケットを使用することにより、両当接面に高面圧を発生させてシールするビードやシムがなくてもシール性を確保することができる。液状ガスケットのみを使用して、シール性を確保した場合には、ボア変形、クランクジャーナル変形、及びカムジャーナル変形を低減できる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のエンジンのシール構造において、前記両当接面のうち少なくとも一方に、シリンダ周方向に延びる溝を形成したことをその要旨とする。
上記構成では、両当接面のうち少なくとも一方に、シリンダ周方向に延びる溝を形成することにより、両当接面間に介設した液状ガスケットの燃焼室側へのはみ出しを防止することができる。また、未硬化状態の液状ガスケットを上記当接面間に挟み込んだ際に、液状ガスケットが溝内に入り込んで硬化することから、当接面間に周方向に延びる凸部を有したガスケットが形成される。そのため、燃焼圧の作用によって液状ガスケットのシリンダ外周側への変形しようとしても、凸部が溝によって係止されることから、その変形が抑制されるようになる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のエンジンのシール構造において、前記シリンダの形成されるシリンダブロックを、そのシリンダ周囲に形成されるウォータジャケットとなる部位を境に、前記シリンダの内周壁を構成する内周壁部と、同ウォータジャケットとなる部位を囲む外壁部とに分割形成したことをその要旨とする。
【００１２】
上記構成では、シリンダの内周壁の頂面とシリンダヘッドの底面との当接面を傾斜面として形成した場合、シリンダブロックの頂面が平面とはならなくなってしまうため、その加工が困難となる。その点、上記構成では、シリンダブロックが内周壁部と外壁部とに分割形成されており、傾斜面は、内周壁部にのみ形成すれば良いことから、傾斜面となった当接面を有するシリンダブロックの形成を容易とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明にかかるエンジンのシール構造の一実施の形態を説明する。
図１の斜視図は、上述した発明が適応された４気筒内燃機関のエンジン１１の構成を示している。このエンジン１１は、シリンダブロック１２と、そのシリンダブロック１２の上部に締結固定されたシリンダヘッド１３とを備えている。シリンダブロック１２は、図２の分解斜視図に示すように、内周壁部１４と、外壁部１５とにより構成されている。この内周壁部１４と外壁部１５とが図３の斜視図に示すように組み合わされている。
【００１４】
図２に示すように、内周壁部１４は、アルミニウム合金或いはマグネシウム合金により一体に鋳造されている。内周壁部１４は、その内部をピストン（図示省略）が往復移動する円筒状の４つのシリンダ（シリンダの内周壁）１６と、クランク軸（図示省略）の軸受部１７を有するスカート１８とを備えている。各シリンダ１６は互いに隣り合う同士でその外周面３０が一体に連結されている。
【００１５】
シリンダ１６の基端部は、スカート１８と一体に連結されている。シリンダ１６の基端側外周には、外壁部１５を載置するための外壁載置部２０が全てのシリンダ１６を囲むように一体に形成されている。外壁載置部２０のシリンダヘッド１３側の側面（以下、載置面２０ａという）には、１０ヵ所（図２では６ヶ所のみ図示）のボルトネジ孔２１が形成されている。
【００１６】
外壁部１５は、合成樹脂にて四角枠状に成形されている。なお、外壁部１５は、樹脂複合材料（例えば、ガラス繊維やカーボン繊維等による繊維強化樹脂等）、アルミニウム合金、マグネシウム合金、セラミックスなどにより成形してもよい。
【００１７】
外壁部１５は、そのシリンダヘッド１３側の側面が平面状をなすデッキ面２３とされ、そのスカート１８側の側面が平面状をなす底面２４（図４参照）とされている。
外壁部１５には、ピストンの往復方向（以下、軸方向Ｓという）に沿って貫通するボルト挿通孔２６が１０ヵ所形成されている。外壁部１５を内周壁部１４に組み付けた状態において、各ボルト挿通孔２６は、内周壁部１４に形成された１０ヵ所のボルトネジ孔２１にそれぞれ対応する位置に形成されている。
【００１８】
図４に、図１のＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に一部拡大して示すように、シリンダ１６の外周面３０と外壁部１５の内側面３１との間には、ウォータジャケットＷが形成されている。内周壁部１４の載置面２０ａと外壁部１５の底面２４との間には、ＦＩＰＧ（Ｆｏｒｍｅｄ  Ｉｎ  Ｐｌａｃｅ  Ｇａｓｋｅｔ）等の液状ガスケット３２が硬化した状態で介設されている。液状ガスケット３２は、例えば、シリコン系シール材からなる。この液状ガスケット３２により、内周壁部１４と外壁部１５との間がシールされ、ウォータジャケットＷからの冷却水の漏れが防止される。
【００１９】
図３に示すように、シリンダヘッド１３には、軸方向Ｓに沿って貫通するボルト挿通孔３５が１０ヵ所（図３では２ヶ所のみ図示）形成されている。この各ボルト挿通孔３５は、シリンダヘッド１３と外壁部１５とが好適に位置決めされた状態において、外壁部１５に形成された各ボルト挿通孔２６とそれぞれ対応するように形成されている。
【００２０】
図４に示すように、シリンダ１６とシリンダヘッド１３との間、及び外壁部１５とシリンダヘッド１３との間にはガスケットしてのＦＩＰＧ等の液状ガスケット３６がそれぞれ硬化した状態で介設されている。液状ガスケット３６は、例えば、シリコン系シール材からなる。この液状ガスケット３６により、シリンダ１６とシリンダヘッド１３との間がシールされ、更に外壁部１５とシリンダヘッド１３との間がシールされ、ウォータジャケットＷからの冷却水の漏れを防止することができる。
【００２１】
図３に示すように、１０本（図３では２本のみ図示する）の締結ボルト３７がボルト挿通孔３５，２６を介してボルトネジ孔２１にそれぞれ螺入されていることにより、内周壁部１４、外壁部１５、及びシリンダヘッド１３は軸方向Ｓに沿って互いに締結固定されている。
【００２２】
次に、シリンダ１６及びシリンダヘッド１３の形状と両者の関係を詳述する。
図４に示すように、シリンダ１６においてシリンダヘッド１３と図示しないピストンの上端との間には、燃焼室Ｃが形成されている。シリンダ１６の頂面としての当接面１６ａは、内周面３８側に向かうにつれて燃焼室頂面３９側に突出する傾斜面に形成されている。即ち、当接面１６ａは凸状のテーパ面とされている。なお、燃焼室頂面３９とは、シリンダヘッド１３の底面４０における燃焼室Ｃと対向する部位である。
【００２３】
一方、シリンダヘッド１３の底面４０における前記当接面１６ａに対向する当接面４５においても、内周面３８側に向かうにつれて燃焼室頂面３９側に突出する傾斜面に形成されている。即ち、当接面４５は凹状のテーパ面とされている。両当接面１６ａ，４５は、その内周面３８側が燃焼室Ｃに露出するように構成されている。
【００２４】
また、図５に示すように、当接面１６ａには、シリンダ周方向全周に延びる溝４６が形成されている。溝４６はシリンダ１６の厚さ方向における略中央に形成されている。この溝４６に入り込んだ液状ガスケット３６が、凸部３６ａを形成した状態で硬化されている。
【００２５】
次に、本実施の形態のエンジンのシール構造による効果を説明する。
（１）シリンダ１６の当接面１６ａとシリンダヘッド１３の当接面４５とがシリンダ１６の内周面３８の垂直方向に対して傾斜して形成されている。そのため、燃焼圧の作用方向、すなわちシリンダ１６の内周面３８の垂直方向と、シリンダ径方向での当接面１６ａ，４５の形成方向とが不一致となり、燃焼圧の作用による液状ガスケット３６のシリンダ外周側への変形が抑制されるようになる。またシリンダ１６の拡径する側に変形しようとしても、シリンダ１６の当接面１６ａがシリンダヘッド１３の当接面４５にて当接支持されるため、燃焼圧の作用によるシリンダ１６の周方向への繰返し変形が抑制されるようになる。そしてその結果、液状ガスケット３６の介設された当接面１６ａ，４５間に繰返し作用するせん断力も低減されるようになる。したがって上記構成によれば、液状ガスケット３６であれ、シール性を長期にわたり維持することができるようになる。
【００２６】
（２）液状ガスケット３６を使用することにより、両当接面１６ａ，４５に高面圧を発生させてシールするビードやシムがなくてもシール性を確保することができる。液状ガスケット３６のみを使用して、シール性を確保した場合には、ボア変形、クランクジャーナル変形、及びカムジャーナル変形を低減できる。
【００２７】
（３）シリンダ１６の当接面１６ａに、シリンダ周方向全周に延びる溝４６を形成した。このため、当接面１６ａ，４５間に介設した液状ガスケット３６の燃焼室Ｃ側へのはみ出しを防止することができる。もし、液状ガスケット３６が燃焼室Ｃ側へはみ出すと、そのはみ出した液状ガスケット３６が燃え、その燃えカスがピストンリング等へ侵入してしまうことがあるが、本実施形態のシール構造ではそのようなことは起きない。
【００２８】
また、未硬化状態の液状ガスケット３６を上記当接面１６ａ，４５間に挟み込んだ際に、液状ガスケット３６が溝４６内に入り込んで硬化することから、当接面１６ａ，４５間に周方向に延びる凸部３６ａを有したガスケットが形成される。そのため、燃焼圧の作用によって液状ガスケット３６のシリンダ外周側への変形しようとしても、凸部３６ａが溝４６によって係止されることから、その変形が抑制されるようになる。
【００２９】
（４）シリンダ１６の当接面１６ａとシリンダヘッド１３の当接面４５を傾斜面として形成した場合、シリンダブロック１２の頂面が平面とはならなくなってしまうため、その加工が困難となる。その点、上記構成では、シリンダブロック１２が内周壁部１４と外壁部１５とに分割形成されており、傾斜面は、内周壁部１４にのみ形成すれば良いことから、傾斜面となった当接面１６ａを有するシリンダブロック１２の形成を容易とすることができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態では、内周壁部１４と外壁部１５とを別体で形成していたが、これらを一体形成してもよい。
【００３１】
・上記実施の形態では、溝４６を、当接面１６ａのシリンダ周方向全周に延びるように形成していが、シリンダ周方向において断続的に形成するようにしてもよい。
・上記実施の形態では、シリンダ１６の当接面１６ａに形成した溝４６に対して、液状ガスケット３６の凸部３６ａを入り込ませることにより、液状ガスケット３６が当接面１６ａ，４５間から外周側へ変形するのを抑制するようにしていた。この溝４６を、シリンダ１６の当接面１６ａから省略してその代わりにシリンダヘッド１３の当接面４５に形成するようにしてもよいし、前記当接面１６ａ及び前記当接面４５の両方に形成するようにしてもよい。
【００３２】
・上記実施の形態では、シリンダ１６とシリンダヘッド１３との間には、ガスケットとして液状ガスケット３６を用いていたが、樹脂製ガスケット等の強度の低いガスケットを用いてもよい。なお、ガスケットとして金属製ガスケットを用いてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態のエンジンを示す斜視図。
【図２】実施の形態のエンジンの分解斜視図。
【図３】シリンダ間で切断したエンジンの部分破断斜視図。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に一部拡大した断面図。
【図５】シリンダの先端面を示す概略説明図。
【符号の説明】
【００３４】
１１…エンジン、１２…シリンダブロック、１３…シリンダヘッド、１４…内周壁部、１５…外壁部、１６…シリンダ（シリンダの内周壁）、１６ａ…シリンダの内周壁の頂面としての当接面、３６…ガスケットとしての液状ガスケット、３９…燃焼室頂面、４０…シリンダヘッドの底面、４５…シリンダヘッドの底面における当接面、４６…溝、Ｃ…燃焼室、Ｗ…ウォータジャケット。
【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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