JP3343977B2 - シリンダブロックとシリンダヘッド間のシール構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関におけるシリ
ンダブロックとシリンダヘッド間のシール構造に関し、
とくにガスケットのシール機能と耐久性とを向上させた
シール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関におけるシリンダヘッド
ガスケットとして金属部材からなるメタルガスケットが
使用されるようになっている。これに関連する先行技術
として、たとえば実開昭６１−１８７９４７号公報が知
られている。

【０００３】図４〜図６は、従来のメタルガスケットに
よるシール構造の一例を示している。図４において、１
はアルミニウム合金からなるシリンダブロックを示して
いる。シリンダブロック１には、鋳鉄製のシリンダライ
ナ２が圧入によって固定されている。

【０００４】シリンダブロック１の上面とシリンダライ
ナ２の上面との間には、たとえば２０〜４０μ程度の段
差Ｈが生じている。この段差Ｈが生じるのは、シリンダ
ライナ２の鍔部２ａの下面とシリンダブロック１の段差
面１ａとを圧入時に完全に密着させることが難かしいた
め鍔部２ａの厚さを段差の深さよりも小としてあるが、
シリンダヘッド組付け時や機関運転中等にライナーが沈
み込むからである。したがって、シリンダブロック１に
シリンダライナ２を圧入した場合は、僅かではあるが必
然的に上述の段差Ｈが生じる。

【０００５】図５は、シリンダブロック１とシリンダヘ
ッド３との間をシールするガスケット４の配置位置を示
している。ガスケット４には、シリンダボア６に沿って
周方向に延びるとともにシリンダヘッド３側に突出する
ビード５が形成されている。

【０００６】ガスケット４は、ビード５の外周側の立ち
上がり部５ａがシリンダブロック１の上面とシリンダラ
イナ２の上面との間の段差部７とほぼ一致するように配
置されている。シリンダブロック１とシリンダヘッド３
とが締結された状態では、図６に示すように、ガスケッ
ト４のビード５の内周側の立ち上がり部５ｂがシリンダ
ライナ２と接触し、ビード５の頂部５ｃがシリンダヘッ
ド３と接触するようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すシール構造にはつぎの問題が存在する。

【０００８】図６に示すように、シリンダブロック１と
シリンダヘッド３との締結時には、ガスケット４のビー
ド５の頂部５ｃがシリンダヘッド３によって押し下げら
れるので、ガスケット４のビード５の外周側の立ち上が
り部５ａの近傍がシリンダブロック１の段差部７との当
接によって折り曲げられる。そのため、ガスケット４の
折り曲げ部４ａには、ビード５を押し延ばすことによっ
て生じる応力と、段差部７の曲げによる曲げ応力の双方
が作用し、折り曲げ部４ａの応力は著しく増加する。し
たがって、ガスケット４を長期にわたって使用した場合
は、折り曲げ部に亀裂が生じるおそれがあり、ガスケッ
ト４の耐久性が問題となる。

【０００９】図７は、上述の実開昭６１−１８７９４７
号公報に開示されたシリンダブロックとシリンダヘッド
の接合部のシール構造とほぼ同様のシール構造を示して
いる。図７において、１１はアルミニウム合金製のシリ
ンダブロックを示しており、１２はシリンダブロック１
１に固定された鋳鉄製のシリンダライナを示している。
シリンダブロック１１とシリンダヘッド１３との間に
は、ガスケット１４が介装されている。

【００１０】ガスケット１４には、断面形状が台形状の
ビード１５が形成されている。ガスケット１４のビード
１５は、シリンダライナ１２の鍔部１２ａの外周面とシ
リンダブロック１１の嵌合面との間に配置されている。
この状態では、ガスケット１４のビード１５の外周側の
立ち上がり部１５ａはシリンダブロック１１と接触し、
内周側の立ち上がり部１５ｂはシリンダライナ１２の上
面と接触する。

【００１１】しかし、図７に示すシール構造にもつぎの
問題が存在する。

【００１２】シリンダライナ１２の鍔部１２ａの外周面
とシリンダブロック１１の嵌合面との間には、組付上の
関係から僅かな隙間Ｓが存在する。ガスケット１４は、
高い燃焼圧による燃焼ガスの外部への漏れを阻止するた
め、複数個所がシール部としてシリンダヘッドやシリン
ダブロックと高い面圧で接触しているが、最内周側の接
触部分には直接燃焼圧が作用するので、この部分を介し
て燃焼ガスＧがビード１５の内側に侵入しやすい。

【００１３】燃焼ガスＧがビード１５の内側に漏れ出た
場合は、燃焼ガスＧがシリンダライナ１２とシリンダブ
ロック１１の嵌合部の隙間Ｓに侵入する。図８の（Ａ）
に示すように、隙間Ｓに侵入した燃焼ガスＧは冷間時に
結露する。燃焼ガスＧが結露してできた液体１６は、蟻
酸や炭酸を含む酸性水であるので、図８の（Ｂ）に示す
ように、アルミニウム合金からなるシリンダブロック１
１と鋳鉄からなるシリンダライナ１２との異種金属間で
電食が生じる。

【００１４】電食が進行すると、シリンダヘッド１３と
シリンダライナ１２との段差Ｈが増大し、ガスケット１
４のビード１５の内側に多量の燃焼ガスＧが流入するよ
うになる。したがって、ガスケット１４のビード１５の
内側に作用する燃焼ガスＧの圧力が増大し、ガスケット
１４のビード１５の外周側の立ち上がり部１５ａを介し
て燃焼ガスが外部に漏れるという問題も生じる。

【００１５】本発明は、ガスケットに作用する応力を低
減させるとともに、シリンダブロックとシリンダライナ
の嵌合部への燃焼ガスの侵入を阻止することが可能なシ
ール構造を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係るシリンダブロックとシリンダヘッド間の
シール構造は、シリンダライナを装着したシリンダブロ
ックとシリンダヘッドとの間に、シリンダボアに沿って
周方向に延びるとともにシリンダヘッド側に突出するビ
ードを有するガスケットを介装し、該ガスケットのビー
ドの外周側の立ち上がり部を、前記シリンダブロックの
上面と前記シリンダライナの上面との間の段差部からシ
リンダボア側に離して配置するとともに、前記ガスケッ
トのビードの外周側の立ち上がり部と内周側の立ち上が
り部の両方の立ち上がり部をシリンダライナの上面に接
触させたものから成る。

【００１７】

【作用】上記本発明のシリンダブロックとシリンダヘッ
ド間のシール構造においては、シリンダブロックとシリ
ンダライナとの段差部よりもシリンダボア側に離して、
ガスケットのビードの外周側の立ち上がり部を配置した
ので、ビードの押し延ばしによる応力の発生部と段差部
による曲げ応力の発生部とを互いに離すことができ、２
つの応力が重ならないようにして応力の低減をはかり、
ガスケットの耐久性を向上することができる。

【００１８】ガスケットのビード全体がシリンダライナ
上に位置するので、ビードは内周側の立ち上がり部と外
周側の立ち上がり部の２個所がシリンダライナと接触す
ることになる。これにより、ビードの内周側の立ち上が
り部のみがシリンダライナと接触する従来技術に比べ
て、シール機能が向上し、内周側の立上がり部にガス漏
れが生じても外周側の立上がり部でシールするため、シ
リンダブロックとシリンダライナの嵌合部への燃焼ガス
の侵入が阻止される。したがって、シリンダブロックと
シリンダライナが異種金属で構成される場合でも、燃焼
ガスの結露によって生じる酸性水による電食の発生も防
止される。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明に係るシリンダブロックとシ
リンダヘッドとのシール構造の望ましい実施例を、図面
を参照して説明する。

【００２０】図１〜図３は、本発明の一実施例を示して
いる。図１において、シリンダブロック２１は、アルミ
ニウム合金から構成されている。シリンダブロック２１
には、シリンダライナ２２が圧入によって固定されてい
る。シリンダライナ２２は、鉄系鋳物から構成されてい
る。

【００２１】シリンダブロック２１の上方には、アミニ
ウム合金からなるシリンダヘッド２３が配置されてい
る。シリンダブロック２１とシリンダヘッド２３との間
には、ガスケット２４が介装されている。ガスケット２
４は、一枚の薄板状のステンレスから構成されている。
ガスケット２４には、シリンダボア２６に沿って周方向
に延びるとともにシリンダヘッド２３側に突出するビー
ド２５が形成されている。ガスケット２４のビード部２
５の頂部２５ｃは、断面が円弧状に形成されている。ガ
スケット２４のビード部２５の外周部および内周部の立
ち上がり部２５ａ、２５ｂも、断面が円弧状に形成され
ている。

【００２２】シリンダブロック２１の上面とシリンダラ
イナ２２の上面との間には、段差Ｈが生じている。シリ
ンダライナ２２の上面は、シリンダブロック２１の上面
よりも段差Ｈ分だけ低くなっている。

【００２３】ガスケット２４のビード２５の外周側の立
ち上がり部２５ａは、シリンダブロック２１とシリンダ
ライナ２２との段差部２８よりもシリンダボア２６側に
配置されている（段差部２８からシリンダボア２６側に
離して配置されている）。ガスケット２４はビード２５
の全体がシリンダライナ２２の鍔部上面２２ａに位置す
るように配置されている。ビード２５の外周側の立ち上
がり部２５ａと内周側の立ち上がり部２５ｂの双方がシ
リンダライナ２２の鍔部上面２２ａと接触している。

【００２４】つぎに、上記のシール構造における作用に
ついて説明する。シリンダブロック２１とシリンダヘッ
ド２３との締結時には、ガスケット２４のビード２５が
シリンダブロック２１とシリンダヘッド２３とによって
押圧され、図２に示す状態となる。

【００２５】図２に示すように、ガスケット２４のビー
ド２５の外周側の立ち上がり部２５ａは、シリンダブロ
ック２１とシリンダライナ２２との段差部２８よりもシ
リンダボア２６側に配置されている（段差部２８からシ
リンダボア２６側に離して配置されている）ので、図２
の応力分布に示すように、ビード２５の押し延ばしによ
る応力発生部と段差部２８による曲げ応力発生部が互い
に離れ、ビード２５の押し延ばしによる応力と段差部２
８による曲げ応力とが重ならなくなり、両応力の和が低
減される。

【００２６】したがって、段差部２８によるガスケット
２４の折り曲げ部２４ａに応力が集中することはなくな
り、折り曲げ部２４ａに作用する応力が小になる。図３
に示すように、ガスケット２４に作用する平均応力が疲
労限度内となると、ガスケット２４の耐久性が高められ
る。図３における応力振幅は、主に燃焼圧の繰返しによ
るものであり、平均応力は主に組付けによるものであ
る。

【００２７】シリンダライナ２２の鍔部上面２２ａに
は、ガスケット２４のビード２５の全体が位置するの
で、ビード２４の外周側の立ち上がり部２５ａと内周側
の立ち上がり部２５ｂの２個所をシリンダライナ２２の
鍔部上面２２ａに接触させることが可能となる。ビード
２４とシリンダライナ２２との接触が１個所である従来
技術では、燃焼圧によって燃焼ガスがビードの内周側に
入った場合に、この燃焼ガスの結露による酸性水によっ
てシリンダブロックとシリンダライナ間で電食が生じ
る。

【００２８】上記は無鉛ガソリンの場合であるが、有鉛
ガソリンを用いるエンジンの場合は結露によって生じる
酸性水には塩酸も含まれることになる。軽油を燃料とす
るディーゼルエンジンの場合は、軽油に硫黄が含まれる
ので、酸性水には硫酸も含まれることになる。このよう
に、燃焼ガスの結露によって生じる酸性水は、シリンダ
ブロックとシリンダライナとの異種金属間での電食を促
進させる。

【００２９】本実施例のように、ガスケット２４のビー
ド２５の外周側の立ち上がり部２５ａと内周側の立ち上
がり部２５ｂの双方がシリンダライナ２２の鍔部上面２
２ａに接触する場合は、従来技術に比べてシール性が著
しく向上するので、燃焼圧による燃焼ガスがシリンダブ
ロック２１とシリンダライナ２２との嵌合部まで到達す
ることはなくなり、電食による摩耗も防止される。

【００３０】また、ガスケット２４のビード２５は、ア
ルミニウム合金よりも硬度の高い鉄系鋳物からなるシリ
ンダライナ２２に接触するので、ビード２５との接触面
の面圧が高くてもビード２５の接触によってシリンダラ
イナ２２の鍔部上面２２ａが陥没するという問題も解消
される。

【００３１】図９の（Ａ）のようにガスケット１７のビ
ード１８の外周側および内周側の立ち上がり部１８ａ、
１８ｂが、硬度が低いアルミニウム合金からなるシリン
ダブロック１９に高い面圧で接触する場合は、図９の
（Ｂ）に示すように、シリンダブロック１９の接合面が
ビード１８との接触によって陥没してしまう。したがっ
て、修理等によりエンジンを分解して再組付する際に
は、ガスケット１７のビード１８とシリンダブロック１
９の溝１９ａがずれることがあり、シール機能が低下す
るという問題が生じる。

【００３２】上述のように、本実施例の場合には、ガス
ケット２４のビード２５の立ち上がり部２５ａ、２５ｂ
はシリンダライナ２２とのみ接触し、硬度の低いアルミ
ニウム合金からなるシリンダブロック２１と接触しない
ので、ビード２５の接触によってシリンダブロックの上
面が変形することは確実に解消され、修理等によるエン
ジンの再組付の場合でも、ビードと溝のずれによってシ
ール性が低下するという問題は解消される。

【００３３】本実施例においては、ガスケット２４が一
枚の薄板状のステンレスから構成されているが、ガスケ
ット２４はこれに限定されるものではなく、耐熱繊維等
を薄板金属で覆うようにした一般的なガスケットの場合
にも適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。

【００３５】（１）シリンダブロックとシリンダライナ
との段差部よりもシリンダボア側に、ガスケットのビー
ドの外周側の立ち上がり部を配置したので、ビードの押
し延ばしによる応力と段差部による曲げ応力とが重なら
なくなり、段差部によって折り曲げられる部分には応力
が集中することがなくなり、ガスケットの耐久性を高め
ることができる。

【００３６】（２）ガスケットのビード全体がシリンダ
ライナ側に位置することにより、ビードの内周側の立ち
上がり部と外周側の立ち上がり部の両方がシリンダライ
ナと接触するので、ビードの内周側の立ち上がり部のみ
がシリンダライナと接触する従来技術に比べて、シール
性を向上させることができる。したがって、シリンダブ
ロックとシリンダライナとの嵌合部への燃焼ガスの侵入
が阻止され、シリンダブロックとシリンダライナが異種
金属で構成される場合でも、燃焼ガスの結露によって生
じる酸性水による電食の発生を防止することができる。

【００３７】（３）ガスケットのビード全体をシリンダ
ボア側に近づけることができるので、ガスケットを従来
よりも小さくすることが可能となり、シリンダボア間の
ピッチを小とすることができるとともに、冷却通路等を
短くすることができる。したがって、エンジンを小型、
軽量化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るシリンダブロックとシ
リンダヘッドとのシール構造の要部拡大断面図である。

【図２】図１のガスケットによるシール構造におけるガ
スケットに作用する応力の分布図である。

【図３】図１のガスケットに作用する平均応力と応力振
幅との関係図である。

【図４】従来のエンジンにおけるシリンダブロックとシ
リンダライナとの位置関係を示す断面図である。

【図５】従来のエンジンにおけるガスケットの配置位置
を示す断面図である。

【図６】図５のガスケットによるシール状態を示す断面
図である。

【図７】従来のエンジンにおけるガスケットによるシー
ル構造を示す断面図である。

【図８】従来のエンジンにおける燃焼ガスによる電触の
発生状態を示す断面図である。

【図９】ガスケットを硬度の低いアルミニウム合金から
なるシリンダブロックに接触させたシール構造の断面図
である。

【符号の説明】

２１ シリンダブロック ２２ シリンダライナ ２３ シリンダヘッド ２４ ガスケット ２５ ビード ２５ａ ビードの外周側の立ち上がり部 ２５ｂ ビードの内周側の立ち上がり部 ２５ｃ ビードの頂部 ２６ シリンダボア ２８ 段差部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダライナを装着したシリンダブロ
   ックとシリンダヘッドとの間に、シリンダボアに沿って
   周方向に延びるとともにシリンダヘッド側に突出するビ
   ードを有するガスケットを介装し、該ガスケットのビー
   ドの外周側の立ち上がり部を、前記シリンダブロックの
   上面と前記シリンダライナの上面との間の段差部からシ
   リンダボア側に離して配置するとともに、前記ガスケッ
   トのビードの外周側の立ち上がり部と内周側の立ち上が
   り部の両方の立ち上がり部をシリンダライナの上面に接
   触させたことを特徴とするシリンダブロックとシリンダ
   ヘッド間のシール構造。