(57)【要約】【課題】  簡略な構造で封止性を十分に向上させることができ、部材の変形や破損を有効に防止して信頼性を高めることが可能な内燃機関シリンダを提供する。【解決手段】  エンジン１０は、凹部１１を有するシリンダヘッド１がシリンダブロック２上に固定されたものである。シリンダブロック２は、シリンダヘッド１の縁部１２が着座する支持台が設けられた外壁４と、その外壁４の内側から突設したシリンダボア壁３とを有している。また、シリンダボア壁３の開放端部３２が凹部１１に嵌入されており、その開放端部３２とシリンダヘッド１の縁部１２との間にガスケット５が介設されている。【選択図】  図１ 
2005090263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略筒状を成すシリンダボア壁及び該シリンダボア壁の周囲に設けられた外壁を有するシリンダブロックと、該シリンダブロック上に設置されるシリンダヘッドとの接合部位を封止するシリンダのシール構造であって、
前記シリンダヘッドは、該シリンダヘッドの底壁に前記シリンダボア壁の一方端部が挿嵌可能な形状を有する凹部が形成されたものであり、
前記シリンダボア壁は、前記一方端部が前記外壁よりも前記シリンダヘッド側に突設されており、且つ、該一方端部の外周面が前記凹部の内周面と対向して配置されるように設けられたものであり、
前記凹部の内周面及び前記一方端部の外周面に当接するように設けられた環状ガスケットを更に備える、
シリンダのシール構造。
【請求項２】
前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックにおける前記外壁とが接合されており、
前記シリンダボア壁の前記一方端部と前記シリンダヘッドの前記底壁とが一定の間隙を有して配置されて成る、
請求項１記載のシリンダのシール構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシリンダのシール構造により封止されており且つ前記シリンダボア壁で画成されたシリンダを少なくとも一つ備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に備わるシリンダのシール（封止）構造、及びその内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ピストンが収容されたシリンダブロックをシリンダヘッドで封止（シール）するように構成された内燃機関では、シリンダブロックで画成されるシリンダ内部の燃焼ガスが外部へ漏洩するのを防止すべく、シリンダに対応する部位が開口されたガスケットを介してシリンダブロックとシリンダヘッドとが締結されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間にヘッドガスケットを介設し、シリンダヘッド又はシリンダブロックに凸部を設けたものが記載されている。これにより、ヘッドガスケットがシリンダ内部から遮蔽され、燃焼室に曝されることが防止され得る。また、特許文献２には、シリンダヘッドとシリンダライナとの間に、環状シール部材と共にガスケットが設けられたシール構造が記載されている。
【特許文献１】特開昭５９−２８０５１号公報
【特許文献２】実開昭５７−８０６４１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、シリンダヘッドとシリンダブロック（或いはシリンダライナ）との間にガスケットが挟持される構造では、シリンダヘッドとシリンダブロックとの締結力ひいては両者の接合部位におけるシリンダのシール性（封止性）が不十分となる場合がある。
【０００５】
これを防止するためにシリンダヘッドとシリンダブロックとの締結力を高めれば高めるほど、ガスケットの‘へたり’が増大するおそれがある。また、シリンダヘッドやシリンダブロックの機械強度を高めたり、締結ボルトの員数を増加させたりする必要がある。こうなると内燃機関の重厚化、更には経済性の悪化を招いてしまう。
【０００６】
さらに、特許文献１及び２に開示されたシール構造は、ガスケットが高温高圧の燃焼室に直接曝されることを防止することを企図したものと認められるが、ガスケットがシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在する構造に変わりがない。したがって、かかる従来の構造においても、上述したのと同様にシリンダのシール性が損なわれ易い傾向にある。
【０００７】
しかも、特許文献１に記載された凸状部はシリンダ内の密閉を担保する機能は殆どないものと考えられ、逆に、場合によっては、高い内圧（燃焼圧）による凸状部先端への応力集中によって変形や破損を生じることも想起される。一方、窪み部に嵌着されて固定される特許文献２に記載された環状シール部材に対しても、特許文献１の凸状部で想定されるのと同様な問題が生じ得る。
【０００８】
そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、簡略な構造でありながらシリンダのシール性を十分に向上させることができ、部材の変形や破損を有効に防止して信頼性を高めることができるシリンダのシール構造、及びそのシール構造を用いた内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明によるシリンダのシール構造は、略筒状を成すシリンダボア壁及びそのシリンダボア壁の周囲に設けられた外壁を有するシリンダブロックと、そのシリンダブロック上に設置されるシリンダヘッドとの接合部位を封止するためのものであって、シリンダヘッドは、当該シリンダヘッドの底壁にシリンダボア壁の一方端部が挿嵌可能な形状を有する凹部が形成されたものであり、シリンダボア壁は、上記一方端部が上記外壁よりもシリンダヘッド側に突設されており、且つ、その一方端部の外周面がその凹部の内周面と対向して配置されるように設けられたものであり、さらに、シリンダヘッドにおける凹部の内周面及びシリンダボア壁における一方端部の外周面に当接するように設けられた環状ガスケットを備えることを特徴とする。
【００１０】
構成要件を列記するように換言すれば、本発明によるシリンダのシール構造は、少なくとも、底壁に凹部が形成されたシリンダヘッドと、略筒状を成し且つ一方端部の外周面がシリンダヘッドの凹部の内周面と対向して配置されるように設けられたシリンダボア壁を有するシリンダブロックと、シリンダヘッドにおける凹部の内周面、及びシリンダボア壁における一方端部の外周面に当接するように設けられた環状ガスケットとを備えて成るものである。
【００１１】
このように構成されたシリンダのシール構造においては、シリンダヘッドに形成された凹部がシリンダボア壁を覆うように、換言すれば略筒状を成すシリンダボア壁の一方の開放端がシリンダヘッドの凹部に嵌入するように、シリンダヘッドとシリンダブロックが組み合わされる。このとき、シリンダヘッドは、シリンダブロックにおいてシリンダボア壁の外側に位置する外壁上に着座し得る。
【００１２】
すなわち、シリンダボア壁がシリンダヘッドにおける凹部内へ突設しており、そのシリンダボア壁の一方端部の外周面とシリンダヘッドの内周面とが対向するように設置される。そして、それらの両面に環状ガスケットが当接するように介設され、シリンダボア壁によって画成されるシリンダがシールされる。よって、シリンダヘッドとシリンダブロックとが締結され得る部位にガスケットを介在させる必要がない。
【００１３】
また、シリンダ内に収容されるピストンが上死点位置にあるときに、シリンダヘッド、シリンダボア壁、及びピストンヘッドによって燃焼室が画成される。この燃焼室内で燃料の燃焼が生じると、燃焼圧がシリンダボア壁に対して内部から作用し、ガスケットの外周壁がシリンダヘッドに形成された凹部の内周面に押し付けられる。その結果、シリンダのシール性が向上される。このとき、燃焼圧が高ければ高いほどその押付力が増大し、シール性がますます高められる。
【００１４】
すなわち、本発明によるシリンダのシール構造は、シリンダヘッドにおける凹部の内周面が、シリンダボア壁によって画成されるシリンダの内部から外部に向かって作用する力（上述した燃焼圧などの内圧）に抗して、そのシリンダボア壁及び環状ガスケットを止定するという格別な作用を奏するものと言える。
【００１５】
より具体的には、シリンダヘッドとシリンダブロックにおける外壁とが、例えば締結などの手段で接合されており、シリンダボア壁の一方端部とシリンダヘッドの底壁とが一定の間隙を有して配置された構造、つまり、シリンダボア壁の端とそれに対峙するシリンダヘッドの凹部内面との間に‘隙’を設けることにより、シリンダボア壁がシリンダヘッドと非接触状態で保持される構造を有すると好適である。
【００１６】
こうすれば、シリンダブロックの外壁の内側に位置するシリンダボア壁に燃焼圧が印加しても、シリンダヘッドとそれが着座し得るシリンダブロックの外壁とで両者の接合が担保される。そして、シリンダボア壁の一方端部がシリンダヘッドに固定されないので、燃焼圧によるその一方端部側の動きが妨げられることがない。よって、シリンダヘッドとシリンダボア壁とが接している場合に比して、シリンダボア壁に不都合な変形が発生してしまうことをより抑止できる。
【００１７】
また、本発明による内燃機関は、本発明のシリンダのシール構造が採用されて有効に機能するものであって、そのシール構造により封止されており且つシリンダボア壁で画成されたシリンダを少なくとも一つ備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のシリンダのシール構造及び内燃機関によれば、簡略な構造でシリンダのシール性を十分に向上させることができ、部材の変形や破損を有効に防止して機器の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
【００２０】
図１は、本発明によるシリンダのシール構造を有する内燃機関の要部を示す模式断面図である。
【００２１】
エンジン１０（内燃機関）は、シリンダヘッド１がシリンダブロック２上に載置され、両者がボルト（図示せず）などの締結具で固定されたものである。シリンダヘッド１は、底壁に凹部１１（すなわち図示下方に開口する断面コの字状の部位）が形成された部材から成り、後述するシリンダボア壁３で画成されるシリンダ（気筒）の上蓋を構成するものである。なお、シリンダヘッド１には、一般的に用いられる図示しない吸排気バルブや点火プラグなどの各種機器や部材が設置される。
【００２２】
また、シリンダブロック２は、シリンダヘッド１の縁部１２が着座する支持台（外壁４の上端部）が設けられた外壁４と、その外壁４の内側から突設したシリンダボア壁３とを有するものである。シリンダボア壁３は、外壁４との分岐部から図示上方に延在するように形成された略円筒状を成す部材であり、その内側部分にライナ３１が一体に設けられたものである。このシリンダボア壁３によって、略筒状を成すシリンダが画成される。
【００２３】
また、シリンダボア壁３の開放端部３２（一方端部）がシリンダヘッド１の凹部１１に嵌入されている。さらに、その開放端部３２とシリンダヘッド１の縁部１２との間に環状を成すガスケット５が介設されている。なお、図示の都合上、図面には単一つのシリンダの要部断面のみ（図示中心線は単一シリンダの長軸を示す。）示したが、通常、エンジン１０には所望の仕様に応じて複数のシリンダが設けられる。よって、ガスケット５はシリンダ数に応じた数量備えられる。
【００２４】
このような構造を有するシリンダヘッド１とシリンダブロック２とが、シリンダヘッドの縁部１２と外壁４の上端部を螺合するように設けられたボルトなどの締結具によって接合され、ピストンＰがシリンダボア壁３に沿って摺動可能にシリンダ内に収容される。これにより、ピストンＰが上死点にあるときに、燃焼室Ｒが画成される。なお、シリンダブロック２の下方には、一般にオイルパン（図示せず）が設けられる。
【００２５】
なお、図面においては、シリンダヘッド１とシリンダブロック２とが締結によって強固に接合されることの理解を助けるべく、縁部１２と外壁４の上端部とを隔離した状態で図示したが、上述の如く両者は当接して接合された状態でエンジン１０を構成する。
【００２６】
ここで、図２は、図１におけるガスケット５及びその周辺を示す拡大断面図である。また、図３は、ガスケット５の外形を概略的に示す斜視図である。
【００２７】
図２に示す如く、シリンダボア壁３の開放端部３２の外周面３２ａは、シリンダヘッド１における凹部１１の内周面１１ａ（縁部１２の内壁面とも言える。）に対向しており、両方の面３２ａ，１１ａに当接するようにガスケット５が設けられている。
【００２８】
環状のガスケット５は、略円筒状部材であり、高さ方向の中央部５１が両端部５２，５２よりも肉厚とされている（図３参照）。
【００２９】
また、シリンダボア壁３の開放端部３２の端面３ｂは、それに対向する凹部１１の壁面１１ｂと一定の間隔をおいて設置されている。すなわち、両者の間には隙Ｇが設けられており、端面３ｂと壁面１１ｂとが接触しないように配置されている。
【００３０】
このように構成されたエンジン１０によれば、シリンダヘッド１、シリンダボア壁３を有するシリンダブロック２、及びガスケット５によって、本発明のシリンダのシール構造が構成される。つまり、シリンダヘッド１に凹部１１が形成され、シリンダボア壁３における開放端部３２の外周面３２ａと凹部１１の内周面１１ａとの間にガスケット５が介在することでシリンダ、更には燃焼室Ｒがシールされる。
【００３１】
よって、シリンダヘッド１の縁部１２とシリンダブロック２との間にガスケットが挟持されたような従来のシール構造を用いる必要がない。したがって、シリンダヘッド１とシリンダブロック２との締結力を十分に確保できると共に、極めて簡略な構成でシリンダの封止性を各段に向上させることができる。
【００３２】
また、燃焼室Ｒ内で燃焼が生じると、燃焼圧によってシリンダボア壁３に面圧Ｆ（図３参照）が印加され、その面圧Ｆは、ガスケット５を介して凹部１１の内周面１１ａに作用する。すなわち、凹部１１の内周面１１ａが、燃焼圧に抗してシリンダボア壁３及びガスケット５を止定する。よって、面圧Ｆによって、ガスケット５がシリンダボア壁３を介して凹部１１の内周面１１ａに強く押し付けられる。その結果、シリンダのシール性を更に向上させることができる。
【００３３】
ここで、燃焼圧は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの締結をせん断するように作用するので、従来のシール構造では、燃焼圧が大きいほど、シリンダヘッド１とシリンダブロック２との締結力を高めたり、両者の機械強度及び／又は両者間に設置するガスケットの機械強度を増大させたりする必要があった。
【００３４】
これに対し、本発明によるシール構造及びエンジン１０では、燃焼圧が大きいほど凹部１１の内周面１１ａへのガスケット５の押付力が増大し、従来のような対策を何ら施さなくとも、シール性を自ずと高めることができる。よって、高燃焼効率又は高出力のエンジン１０を構成する場合でも、シリンダ周りの構造を複雑且つ重厚なものとする必要がない。したがって、軽量化及び部品点数の増大を防止でき、エンジン１０ひいてはそれを備える車両などの機器、設備などの信頼性向上を図ることができる。
【００３５】
さらに、シリンダボア壁３に面圧Ｆが印加されると、シリンダボア壁３がガスケット５側に若干撓み得るが、シリンダボア壁３の開放端部３２とシリンダヘッド１における凹部１１の底壁との間に隙Ｇが設けられているので、シリンダボア壁３の動きが制限されることを防止できる。
【００３６】
よって、そのような制限に起因するシリンダボア壁３への応力集中を抑止できる。その結果、例えば、凹部１１の壁面１１ｂとシリンダボア壁３の開放端部３２の端面３ｂとが接しているような場合に比して、シリンダボア壁３の不都合な変形や破損を十分に防止できる。
【００３７】
またさらに、ガスケット５が筒状を成して中央部５１が両端部５２，５２より厚くされているので、ガスケット５が押圧されたときの変形代（‘しろ’）を確保できる。また、その中央部５１に圧力が集中するので、ガスケット５が一層強く押し付けられ、シール性を更に一層向上できる。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない限度において様々な変形が可能である。例えば、シリンダヘッド１における底壁周縁の形状は図示に限られず、凹部１１が形成されていればよく、縁部１２が凸状、すなわち縁部１２の外周に鍔が設けられていてもよい。
【００３９】
また、ガスケット５の形状も環状であれば図示のものに限定されず、例えば、断面円状のリングでもよく、また、両端部５２，５２よりも厚い中央部５１を有していなくてもよく、両端部５２，５２を中央部５１よりも厚肉に形成しても構わない。さらに、ガスケット５の材質は特に制限されないが、面圧Ｆによる変形量がシリンダヘッド１及びシリンダボア壁３と同等又はそれら以上のものであると好ましい。
【００４０】
またさらに、シリンダの配置状態は、シリンダの延在方向が鉛直方向に沿うように配置されていてもよいし、鉛直方向に対して一定の角度傾斜するように配置されていてももちろんよい。さらにまた、必須ではないが、本発明によるシール構造に従来のシール構造を付加してもよい。例えば、シリンダヘッドの縁部１２とシリンダブロック２の外壁４との間にガスケットを介設させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によるシリンダのシール構造及びそのシール構造を備えるエンジン１０は、簡略な構造でシリンダのシール性を向上させることができ、部材の変形や破損を有効に防止して機器装置の信頼性を高めることが可能であり、エンジンを備える機器、設備等に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるシリンダのシール構造を有する内燃機関の要部を示す模式断面図である。
【図２】ガスケット５及びその周辺を示す拡大断面図である。
【図３】ガスケット５の外形を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…シリンダヘッド、２…シリンダブロック、３…ボア壁、３ｂ…端面、４…外壁、５…ガスケット、１０…エンジン（内燃機関）、１１…凹部、１１ａ…内周面、１１ｂ…壁面、１２…縁部、３１…ライナ、３２…開放端部（一方端部）、３２ａ…外周面、５１…中央部、５２…端部、Ｆ…面圧、Ｇ…隙、Ｐ…ピストン、Ｒ…燃焼室。
【図１】
2005090263.tif 000003
【図２】
2005090263.tif 000004
【図３】
2005090263.tif 000005