JP3211521U - エンジンのシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダブロックの変形を防止するとともに、シリンダブロックとシリンダヘッドガスケットとの間の滑りを防止するエンジンのシール構造を提供する。【解決手段】複数のシリンダボア１４と複数のシリンダボア１４を囲繞して形成されたウォータージャケット１５を有するシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１に締結されるシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との間に介在されるシリンダヘッドガスケット１３と、を備えたエンジン１０のシール構造であって、ウォータージャケット１５は、シリンダブロック１１の上端面に開口して設けられ、シリンダヘッドガスケット１３は、少なくとも複数のシリンダボア１４の配列方向と直交する方向において、ウォータージャケット１５内でシリンダボア壁１８に接触してシリンダボア壁１８をシリンダボア１４の中心側に付勢する折り返し部４４を有した。【選択図】図１

Description

本考案は、エンジンのシール構造に関するものである。

従来のエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドの間におけるシール構造としては、例えば、特許文献１に開示されたシリンダヘッドガスケットが知られている。特許文献１に開示されたシリンダヘッドガスケットは、シリンダボアを有するシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に挟持される少なくとも１枚の第１シールプレートを備えている。この第１シールプレートには、少なくともシリンダブロックの表面に開口するウォータージャケットの開口部よりも燃焼室孔側となる位置とこの開口部の燃焼室孔側の縁部を越えた位置との間に亘って、第１シールプレートの表裏面に突出する凹凸部が形成されている。シリンダヘッドガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロックとの間で挟持した際には、凹凸部が縁部に係止される。

特許文献１に開示されたシリンダヘッドガスケットによれば、凹凸部によりシリンダヘッドとシリンダブロックとを強固に係止することができ、その係止力によりエンジンの爆発圧力によるシリンダブロックの変形を抑制するとしている。

特開２０１０−９１０２５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたシリンダヘッドガスケットでは、凹凸部に対して縁部が線接触する。このため、エンジン運転時の燃焼室内の爆発圧力によって、凹凸部に係止されるウォータージャケットの縁部には荷重が集中し、ウォータージャケットの縁部が凹凸部により摩耗する。そして、燃焼室内の爆発が繰り返されることにより、ウォータージャケットの縁部の摩耗が促進され、凹凸部とウォータージャケットとの間にて滑りが生じるという問題がある。凹凸部とウォータージャケットとの間にて滑りが生じると、シリンダヘッドガスケットのシール機能が低下し、例えば、ガスケットとシリンダブロックの間を通じてウォータージャケットからの冷却水が漏洩するおそれがある

本考案は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本考案の目的は、シリンダブロックの変形を防止するとともに、シリンダブロックとシリンダヘッドガスケットとの間の滑りを防止するエンジンのシール構造の提供にある。

上記課題を達成するため、本考案は、複数のシリンダボアと前記複数のシリンダボアを囲繞して形成されたウォータージャケットを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックに締結されるシリンダヘッドと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に介在されるシリンダヘッドガスケットと、を備えたエンジンのシール構造であって、前記ウォータージャケットは、前記シリンダブロックの上端面に開口して設けられ、前記シリンダヘッドガスケットは、少なくとも前記複数のシリンダボアの配列方向と直交する方向において、前記ウォータージャケット内でシリンダボア壁に接触して該シリンダボア壁を前記シリンダボアの中心側に付勢する折り返し部を有することを特徴とする。

本考案では、シリンダブロックとシリンダヘッドとが締結されると、シリンダヘッドガスケットが有する折り返し部は、ウォータージャケット内でシリンダボア壁に接触する。シリンダボア壁に接触する折り返し部によりこのシリンダボア壁をシリンダボアの中心側に付勢する付勢力が作用してシリンダブロックの変形を防止することができる。また、シリンダヘッドガスケットは、ウォータージャケットの開口部におけるシリンダボア側の縁部を含むシリンダブロックと面接触する。従って、ウォータージャケットの縁部がシリンダヘッドガスケットと線接触することはなく、ウォータージャケットの開口部の縁部がシリンダヘッドガスケットによって摩耗することはない。

また、上記のエンジンのシール構造において、前記シリンダヘッドガスケットは、シリンダヘッド側の上面およびシリンダブロック側の下面を有する中間板と、前記中間板の上面側に設けられた上板と、前記中間板の下面側に設けられ、前記折り返し部を有する下板と、を有し、前記下板は、前記シリンダブロックと当接する下板本体部と、前記下板本体部と前記折り返し部との間に設けられ、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの締結前には前記シリンダブロックから離間しており、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの締結により前記折り返し部を前記シリンダボア壁側に押し付けるように弾性変形して前記シリンダブロックに当接する弾性変形部と、を備える構成としてもよい。
この場合、シリンダブロックとシリンダヘッドとが締結されると、弾性変形部が弾性変形されてシリンダブロックに当接する。弾性変形部の変形により、折り返し部がシリンダボア壁をさらに押し付ける付勢力が生じるため、より、シリンダブロックの変形を防止することができる。

また、上記のエンジンのシール構造において、前記折り返し部は、前記ウォータージャケット内における前記シリンダボア壁の全周に沿って設けられる構成としてもよい。
この場合、折り返し部がウォータージャケットにおけるシリンダボア壁の全周にわたって設けられることにより、シリンダブロックの変形を確実に防止することができる。

本考案によれば、シリンダブロックの変形を防止するとともに、シリンダブロックとシリンダヘッドガスケットとの間の滑りを防止するエンジンのシール構造を提供することができる。

本考案の第１の実施形態に係るエンジンのシール構造を示すエンジンの正面図である。 本考案の第１の実施形態に係るシリンダブロックの平面図である。 本考案の第１の実施形態に係るシリンダヘッドガスケットの平面図である。 図３におけるＡ−Ａ線矢視図である。 シリンダブロックおよびシリンダヘッドの締結前におけるシリンダヘッドガスケットの要部断面図である。 シリンダブロックおよびシリンダヘッドの締結時におけるシリンダヘッドガスケットの要部断面図である。 第２の実施形態に係るシリンダヘッドガスケットの平面図である。 変形例に係るシリンダヘッドガスケットの要部断面図である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態におけるエンジンのシール構造について図面を参照して説明する。本実施形態におけるエンジンのシール構造は直列４気筒型の車載用のディーゼルエンジンに適用されるものである。

図１に示すエンジン１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１に締結されるシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との間に介在されるシリンダヘッドガスケット１３と、を有する。

図２に示すように、シリンダブロック１１は、シリンダブロック１１の長手方向に沿って配列された４つのシリンダボア１４と、シリンダボア１４を囲繞して形成されたウォータージャケット１５を有している。シリンダボア１４の内部にはピストン（図示せず）がシリンダボア１４内を往復移動するように収容されている。シリンダブロック１１は、オープンデッキタイプのシリンダブロックであり、シリンダブロック１１のデッキ面１７には、ウォータージャケット１５の開口部１６が形成される。ウォータージャケット１５には、エンジン運転中のシリンダブロック１１等の温度上昇を抑制するために冷却水が流通する。

シリンダブロック１１において、シリンダボア１４とウォータージャケット１５との間には、シリンダボア壁１８が形成されている。シリンダボア壁１８の頂面はデッキ面１７を構成する。また、ウォータージャケット１５のシリンダボア壁１８と反対側の外壁部１９の頂面はデッキ面１７を構成する。シリンダボア壁１８の外周には壁面１８Ａが形成されている。外壁部１９の内周には、シリンダボア壁１８と対向する壁面１９Ａが形成されている。シリンダボア壁１８のデッキ面１７と壁面１８Ａとの間には縁部１８Ｂが形成されている。

図２に示すように、隣接するシリンダボア１４の間には共通シリンダボア壁２０が形成されている。このため、シリンダボア１４内での燃焼時の爆発圧力を受けると、シリンダボア１４の配列方向と直交する方向へシリンダボア１４が拡大するようにシリンダボア壁１８が変形しようとする。外壁部１９は、シリンダブロック１１の長手方向の一方の端部を形成する端壁部２１と、シリンダブロック１１の長手方向の他方の端部を形成する端壁部２２と、端壁部２１と端壁部２２の間を繋ぐ一対の側壁部２３、２４と、を有する。外壁部１９におけるデッキ面１７には、ボルト孔２５およびオイル孔２６が形成されている。ボルト孔２５には、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２を締結するためのボルト（図示せず）が螺入される。オイル孔２６には、潤滑用のオイルが流通する。

シリンダヘッド１２はシリンダブロック１１との間にシリンダヘッドガスケット１３を介してシリンダヘッド１２に締結されている。ピストン、シリンダボア１４およびシリンダヘッド１２によって各シリンダボア１４に燃焼室が形成される。

図３に示すように、シリンダヘッドガスケット１３は、シリンダブロック１１の接合面であるデッキ面１７およびシリンダヘッド１２の接合面に当接する形状を有している。また、シリンダヘッドガスケット１３は、デッキ面１７に当接するとともにウォータージャケット１５の開口部１６を覆う。シリンダヘッドガスケット１３は、シリンダブロック１１の４個のシリンダボア１４に対応して形成された４個の燃焼室孔３１を有している。また、シリンダヘッドガスケット１３は、ボルト孔２５に対応するボルト通孔３２およびオイル孔２６に対応するオイル通孔３３を有する。

図４に示すように、本実施形態のシリンダヘッドガスケット１３は、中間板３４と、シリンダヘッド１２と当接する上板３５と、シリンダブロック１１と当接する下板３６と、板厚調整用のシム３７と、を有する。中間板３４、上板３５および下板３６は冷間圧延鋼材（ＳＰＣ材）により形成されている。中間板３４は、シリンダブロック１１側の下面３４Ａおよびシリンダヘッド１２側の上面３４Ｂを有する。中間板３４における燃焼室孔３１側には、シリンダヘッドガスケット１３のシール性を高めるハーフビード３８が形成されている。ハーフビード３８は、燃焼室孔３１の周囲にわたって形成されており、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２が締結された状態では、シリンダヘッドガスケット１３が挟圧されることから平坦となる。

図４に示すように、上板３５は、中間板３４側となる下面３５Ａとシリンダヘッド１２と当接する上面３５Ｂとを有しており、溶接により中間板３４の上面３４Ｂに固定されている。上板３５における燃焼室孔３１側には、燃焼室孔３１を形成する周縁部３９が形成されている。周縁部３９は、中間板３４のハーフビード３８と燃焼室孔３１との間に位置する。周縁部３９は、上板３５の一部が二つ折りに折り返されて形成されており、折り返された折曲部３９Ａと、上板３５において折曲部３９Ａと対向する対向部３９Ｂと、を有する。折曲部３９Ａは対向部３９Ｂの下となり、シリンダブロック１１に当接する。周縁部３９における折曲部３９Ａと対向部３９Ｂとの間には、下板３６の一部とシム３７が挟み込まれている。

図４に示すように、下板３６は、下板本体部４１、周縁部４２、弾性変形部４３、折り返し部４４と、を有する。下板本体部４１の下面４１Ａは、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２が締結されない状態でデッキ面１７と当接する当接面を有する。下板本体部４１の上面４１Ｂは、ハーフビード３８と当接する。

下板３６の周縁部４２は、下板本体部４１から燃焼室孔３１へ向けて延在して形成されており、周縁部４２の殆どは上板３５の折曲部３９Ａとシム３７との間に挟まれている。従って、周縁部４２は、シリンダブロック１１にシリンダヘッド１２が締結されてもシリンダブロック１１と当接しない。周縁部４２は、溶接により折曲部３９Ａに固定されている。従って、下板３６は、上板３５に固定されるとともに、中間板３４の下面３４Ａに沿うように変位可能である。

弾性変形部４３は、下板本体部４１から中間板３４へ接近する方向へ向けて延在して形成されている。図５に示すように、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２が締結されない状態では、弾性変形部４３は、中間板３４へ向けてシリンダブロック１１から離間し、弾性変形部４３とデッキ面１７との間に隙間が形成されるように傾斜している。図６に示すように、弾性変形部４３は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２が締結される状態では、弾性変形して、中間板３４およびシリンダブロック１１のデッキ面１７に面接触する。弾性変形部４３は、変形することによって壁面１８Ａに対する折り返し部４４の付勢力を増大する。

図４に示すように、折り返し部４４は、弾性変形部４３から延在するとともに中間板３４から離れるように湾曲して形成されている。折り返し部４４は、断面略Ｓ字状に形成されており、弾性変形部４３寄りに断面円弧状の第１湾曲部４５と、第１湾曲部４５から折り返し部４４の先端部へ向けて形成された断面円弧状の第２湾曲部４６と、を有している。第１湾曲部４５は、下板本体部４１から離れる方向へ向けて突出する。第１湾曲部４５の弾性変形部４３寄りが中間板３４と接触する。第２湾曲部４６は、下板本体部４１へ向けて近づく方向へ向けて突出する。なお、図４において下板３６の要部を拡大して示す拡大図では、説明の便宜上、弾性変形部４３、第１湾曲部４５、第２湾曲部４６の境界を点線にて示す。

図５に示すように、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２が締結されない状態では、折り返し部４４の大部分は、ウォータージャケット１５に収容され、ウォータージャケット１５内でシリンダボア壁１８の壁面１８Ａに当接する。具体的には、第２湾曲部４６の頂部がシリンダボア壁１８の壁面１８Ａと当接する。図５に示すシリンダボア壁１８に当接する折り返し部４４は、図４に示す自由状態の折り返し部４４と比較して、弾性変形して燃焼室孔３１からより離れた位置となる。第２湾曲部４６の頂部が壁面１８Ａと当接する状態では、折り返し部４４が弾性変形するため、折り返し部４４によるシリンダボア壁１８の壁面１８Ａに対する付勢力が発生する。

次に、本実施形態に係るエンジン１０のシール構造の作用について説明する。図６に示すように、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２が締結された状態では、シリンダヘッドガスケット１３は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との間にて挟圧される。シリンダヘッドガスケット１３が挟圧されることにより、中間板３４のハーフビード３８が変形して上板３５および下板３６と面接触する。さらに、下板３６の弾性変形部４３が弾性変形し、弾性変形部４３は、中間板３４およびデッキ面１７と面接触する。弾性変形部４３の弾性変形により、折り返し部４４のウォータージャケット１５におけるシリンダボア壁１８の壁面１８Ａに対する付勢力（図６にて白矢印により示す）が増大する。折り返し部４４はシリンダボア壁１８の周囲を囲繞するようにウォータージャケット１５内でシリンダボア壁１８の壁面１８Ａと接触しているほか、シリンダボア壁１８をシリンダボア１４の中心側に付勢する付勢力によってエンジン１０の爆発圧力によるシリンダブロック１１の変形を抑制する。

シリンダブロック１１のデッキ面１７と下板３６とは面接触することから、シリンダボア壁１８のデッキ面１７と壁面１８Ａとの間の縁部１８Ｂは下板３６と線接触しない。デッキ面１７と下板３６との面接触によって、縁部１８Ｂに荷重が集中することがなく、縁部１８Ｂの摩耗が防止される。

本実施形態のエンジン１０のシール構造は、以下の作用効果を奏する。
（１）シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とが締結されると、シリンダヘッドガスケット１３が有する折り返し部４４は、ウォータージャケット１５内でシリンダボア壁１８に接触する。シリンダボア壁１８に接触する折り返し部４４によりシリンダボア壁１８をシリンダボア１４の中心側に付勢する付勢力が作用し、爆発圧力によるシリンダブロック１１の変形を防止することができる。また、シリンダヘッドガスケット１３は、ウォータージャケット１５の開口部１６におけるシリンダボア壁１８の縁部１８Ｂを含むシリンダブロック１１のデッキ面１７と面接触する。従って、ウォータージャケット１５の縁部１８Ｂがシリンダヘッドガスケット１３と線接触することはなく、ウォータージャケット１５の開口部１６の縁部１８Ｂがシリンダヘッドガスケット１３によって摩耗することはない。また、折り返し部４４がシリンダボア壁１８に接触するため、シリンダブロック１１のデッキ面１７がシリンダヘッドガスケット１３に対して滑り難くなる。このため、この滑りによるシリンダブロック１１の摩耗を防止することができる。

（２）シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とが締結されると、シリンダヘッドガスケット１３の弾性変形部４３が折り返し部４４をシリンダボア壁１８側に押し付けるように弾性変形されてシリンダブロック１１に当接する。弾性変形部４３の変形により、折り返し部４４がシリンダボア壁１８をシリンダボア１４の中心側にさらに押し付ける付勢力が生じるため、シリンダブロック１１の変形をより防止することができる。

（３）折り返し部４４は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア壁１８の外周を囲繞するようにシリンダボア壁１８の壁面１８Ａの全周にわたって設けられている。このため、シリンダボア壁１８の壁面１８Ａの全周にわたって設けた折り返し部４４が、爆発圧力によるシリンダブロック１１の変形を確実に防止することができる。

（４）折り返し部４４がウォータージャケット１５に収容されているので、折り返し部４４が冷却水により冷却され、折り返し部４４を有する下板３６を通じてシリンダヘッドガスケット１３を冷却することができる。シリンダヘッドガスケット１３の冷却による温度低下により、シリンダヘッドガスケット１３の耐久性が向上する。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るエンジンのシール構造について説明する。本実施形態では、シリンダヘッドガスケットの折り返し部が、シリンダボア壁の壁面の全周にわたって設けられず、シリンダボア壁の壁面の一部と当接するように設けられる。本実施形態では、第１の実施形態と同じ構成については、第１の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。

図７に示すように、本実施形態のエンジン１０のシール構造では、シリンダヘッドガスケット５０は折り返し部５１を有する。折り返し部５１は、燃焼室孔３１の中心からみて燃焼室孔３１の配列方向と直交する方向において、シリンダボア壁１８の壁面１８Ａと当接するように設けられている。壁面１８Ａにおいて折り返し部５１が当接する。燃焼室孔３１毎に２個の折り返し部５１が設けられており、本実施形態では、４気筒のエンジンであるため、シリンダヘッドガスケット５０は８個の折り返し部５１を有する。

本実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果（１）、（２）、（４）と同等の作用効果を奏する。また、本実施形態によれば、シリンダボア壁１８の壁面１８Ａの全周にわたって折り返し部４４を設ける場合と比較して、シリンダヘッドガスケット５０の軽量化や製作の容易化を図ることができる。

本考案は、上記の実施形態に限定されるものではなく考案の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態では、シリンダヘッドガスケットの下板に弾性変形部を設けるようにしたが、弾性変形部は必須の要件ではない。弾性変形部を備えない下板であってもよい。シリンダヘッドガスケットは、少なくとも、ウォータージャケット内でシリンダボア壁の壁面に接触する折り返し部を有する構成であればよい。また、折り返し部が当接する壁面における位置は、特に制限されないが、ウォータージャケットの深さ方向において爆発圧力により変形しやすいデッキ面寄りの部位が好ましい。
○ 上記の実施形態では、主に、中間板、上板、下板の３枚の板部材を有するシリンダヘッドガスケットを例示したが、シリンダヘッドガスケットは、４枚あるいは５枚の板部材を有してもよい。また、中間板、上板、下板の他に付属する部材を有するシリンダヘッドガスケットでもよい。
○ 上記の実施形態では、シリンダヘッドガスケットの折り返し部はシリンダボア壁の壁面に対して線接触するとしたが、この限りではない。例えば、図８に示す変形例のように、シリンダヘッドガスケット１３の折り返し部５２がシリンダボア壁１８の壁面１８Ａと面接触してもよい。この場合、折り返し部５２の壁面１８Ａに対する面接触により、折り返し部５２によるシリンダボア壁１８の摩耗を抑制することができる。

１０ エンジン
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３、５０ シリンダヘッドガスケット
１４ シリンダボア
１５ ウォータージャケット
１６ 開口部
１８ シリンダボア壁
１８Ａ 壁面
１８Ｂ 縁部
１９ 外壁部
３１ 燃焼室孔
３４ 中間板
３５ 上板
３６ 下板
４１ 下板本体部
４３ 弾性変形部
４４、５１、５２ 折り返し部

Claims (3)

1. 複数のシリンダボアと前記複数のシリンダボアを囲繞して形成されたウォータージャケットを有するシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックに締結されるシリンダヘッドと、
   前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に介在されるシリンダヘッドガスケットと、を備えたエンジンのシール構造であって、
   前記ウォータージャケットは、前記シリンダブロックの上端面に開口して設けられ、
   前記シリンダヘッドガスケットは、少なくとも前記複数のシリンダボアの配列方向と直交する方向において、前記ウォータージャケット内でシリンダボア壁に接触して該シリンダボア壁を前記シリンダボアの中心側に付勢する折り返し部を有することを特徴とするエンジンのシール構造。
2. 前記シリンダヘッドガスケットは、
   シリンダヘッド側の上面およびシリンダブロック側の下面を有する中間板と、
   前記中間板の上面側に設けられた上板と、
   前記中間板の下面側に設けられ、前記折り返し部を有する下板と、を有し、
   前記下板は、
   前記シリンダブロックと当接する下板本体部と、
   前記下板本体部と前記折り返し部との間に設けられ、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの締結前には前記シリンダブロックから離間しており、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの締結により前記折り返し部を前記シリンダボア壁側に押し付けるように弾性変形して前記シリンダブロックに当接する弾性変形部と、を備え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。
3. 前記折り返し部は、前記ウォータージャケット内における前記シリンダボア壁の全周に沿って設けられることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンのシール構造。

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