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JP4640342B2 - Seal structure and gasket for internal combustion engine - Google Patents
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JP4640342B2 - Seal structure and gasket for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間にガスケットが配設されてなる内燃機関のシール構造および同ガスケットに関するものである。   The present invention relates to a seal structure for an internal combustion engine in which a gasket is disposed between a cylinder head and a cylinder block, and the gasket.

シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に設けられるガスケットとして、複数の金属板によって構成される多層構造のものが知られている。こうしたガスケットとしては、例えば特許文献1には、シリンダヘッド側の金属板と、シリンダブロック側の金属板と、それらヘッド側ガスケットおよびブロック側ガスケットの間に配設された金属板とにより構成される三層構造のものが開示されている。   As a gasket provided between a cylinder head and a cylinder block, a multilayer structure composed of a plurality of metal plates is known. As such a gasket, for example, Patent Document 1 includes a cylinder head side metal plate, a cylinder block side metal plate, and a metal plate disposed between the head side gasket and the block side gasket. A three-layer structure is disclosed.

上記シリンダヘッド側の金属板およびシリンダブロック側の金属板には、その表面にそれぞれ同金属板より軟質の材料(例えばゴム材料)を付着させることによって、コーティング層が形成されている。こうしたコーティング層を形成することにより、内燃機関(シリンダブロックおよびシリンダヘッド)とガスケットとの密着の度合いが大きくなり、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの間からの燃焼ガスや冷却水の漏れが好適に抑えられる。
特公平8−16510号公報
A coating layer is formed on the metal plate on the cylinder head side and the metal plate on the cylinder block side by attaching a softer material (for example, rubber material) than the metal plate to the surface. By forming such a coating layer, the degree of adhesion between the internal combustion engine (cylinder block and cylinder head) and the gasket is increased, and the leakage of combustion gas and cooling water from between the cylinder block and the cylinder head is suitably suppressed. .
Japanese Examined Patent Publication No. 8-16510

ここで上記ガスケットには、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間からの燃焼ガスや冷却水の漏れをシールする機能に加えて、シリンダブロックの信頼性低下を抑えるべく、燃料の燃焼に伴う短周期のシリンダブロック(詳しくは、そのシリンダボア)の変形を抑える機能が求められる。そうした機能(シリンダブロックの変形を抑える機能)を十分に発揮させるためには、コーティング層をある程度硬い材料で形成する必要がある。ただし、コーティング層を形成する材料として、あまり硬い材料を採用すると、内燃機関とガスケットとの密着度合いが過度に小さくなるおそれがあり、その場合にはガスケットによる十分なシール性能が得られなくなってしまう。   Here, in addition to the function of sealing the leakage of combustion gas and cooling water from between the cylinder block and the cylinder head, the gasket has a short cycle accompanying the combustion of the fuel in order to suppress a decrease in the reliability of the cylinder block. A function for suppressing deformation of the cylinder block (specifically, its cylinder bore) is required. In order to sufficiently exhibit such a function (function to suppress deformation of the cylinder block), it is necessary to form the coating layer with a material that is hard to some extent. However, if a very hard material is used as a material for forming the coating layer, the degree of adhesion between the internal combustion engine and the gasket may be excessively reduced, and in this case, sufficient sealing performance by the gasket cannot be obtained. .

内燃機関のシール構造では、そうしたガスケットに形成されるコーティング層の特性についての制約が、シール性能の向上やシリンダブロックの変形抑制を妨げる一因となっている。   In the seal structure of an internal combustion engine, the restriction on the characteristics of the coating layer formed on the gasket is one factor that hinders improvement in seal performance and suppression of deformation of the cylinder block.

なお、多層構造のガスケットが用いられるシール構造に限らず、表面にコーティング層が形成された一枚の金属板からなる単層構造のガスケットが用いられるシール構造にあっても、こうした実情は共通している。   This situation is not limited to a seal structure in which a multilayer gasket is used, but also in a seal structure in which a single-layer gasket made of a single metal plate with a coating layer formed on the surface is used. ing.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シール性能を維持しつつシリンダブロックの変形を好適に抑えることのできる内燃機関のシール構造、および同シール構造に用いて好適なガスケットを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is suitable for use in a seal structure of an internal combustion engine that can suitably suppress deformation of a cylinder block while maintaining seal performance, and the seal structure. Is to provide a simple gasket.

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説明する。
請求項1に記載の発明は、金属板とその表面に形成された同金属板より軟質の材料からなるコーティング層とを有するガスケットがシリンダブロックおよびシリンダヘッドの間に配設されてなる内燃機関のシール構造において、前記ガスケットの前記シリンダヘッド側の面のコーティング層が、同ガスケットの前記シリンダブロック側の面のコーティング層と比較して、横弾性係数の小さい材料により形成されることをその要旨とする。
Hereinafter, means for achieving the above-described object and its operation and effects will be described.
The invention according to claim 1 is an internal combustion engine in which a gasket having a metal plate and a coating layer made of a material softer than the metal plate formed on the surface of the metal plate is disposed between the cylinder block and the cylinder head. In the sealing structure, the gist is that the coating layer on the cylinder head side surface of the gasket is formed of a material having a smaller transverse elastic modulus than the coating layer on the cylinder block side surface of the gasket. To do.

上記構成によれば、ガスケットのシリンダヘッド側の面のコーティング層が横弾性係数の比較的小さい材料によって形成されるために、同コーティング層をシリンダヘッドの熱膨張に追従するように大きく変形させることができる。そのため、シリンダヘッドとガスケットとの密着度合いを大きくして同ガスケットによるシール性能を高く維持することができる。しかも、ガスケットのシリンダブロック側の面のコーティング層が横弾性係数の大きい材料によって形成されるために、同コーティング層の変形量(詳しくは、コーティング層に作用する剪断力に対する変形量)を小さく抑えることができ、短周期での燃焼圧力の発生に伴うシリンダブロックの変形を好適に抑えることができる。 According to the above configuration, since the coating layer on the cylinder head side surface of the gasket is formed of a material having a relatively low transverse elastic modulus, the coating layer is greatly deformed so as to follow the thermal expansion of the cylinder head. Can do. Therefore, the degree of adhesion between the cylinder head and the gasket can be increased to maintain high sealing performance with the gasket. In addition, since the coating layer on the cylinder block side surface of the gasket is formed of a material having a large transverse elastic modulus, the deformation amount of the coating layer (specifically, the deformation amount with respect to the shearing force acting on the coating layer) is kept small. Therefore, deformation of the cylinder block accompanying the generation of combustion pressure in a short cycle can be suitably suppressed.

なお上記コーティング層を形成する軟質の材料としては、例えばフッ素ゴムや、ニトリルゴム、シリコーンゴムなどのゴム材料を採用することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関のシール構造において、前記ガスケットは、前記シリンダヘッドに対向する第1の金属板と、前記シリンダブロックに対向する第2の金属板と、前記第1の金属板および前記第2の金属板の間に配設される第3の金属板とを有する多層構造のものであり、前記第1の金属板および前記第2の金属板の表面にそれぞれ前記コーティング層が形成されてなることをその要旨とする。
As the soft material for forming the coating layer, for example, a rubber material such as fluorine rubber, nitrile rubber, or silicone rubber can be employed.
According to a second aspect of the present invention, in the internal combustion engine seal structure according to the first aspect, the gasket includes a first metal plate facing the cylinder head and a second metal plate facing the cylinder block. And a third metal plate disposed between the first metal plate and the second metal plate, and surfaces of the first metal plate and the second metal plate. The gist is that each of the coating layers is formed.

上記構成によれば、近年多用されている多層構造のガスケットが採用される内燃機関のシール構造にあって、そのシール性能を維持しつつシリンダブロックの変形を好適に抑えることができる。   According to the above configuration, in a seal structure of an internal combustion engine in which a multi-layered gasket that has been frequently used in recent years is employed, deformation of the cylinder block can be suitably suppressed while maintaining the seal performance.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関のシール構造において、
前記シリンダブロックは、シリンダボアを囲繞する形状のウォータジャケットが前記シリンダヘッド側の面において開口するオープンデッキ型のものであることをその要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, in the seal structure for an internal combustion engine according to the first or second aspect,
The gist of the cylinder block is that it is of an open deck type in which a water jacket having a shape surrounding the cylinder bore is opened in the cylinder head side surface.

シリンダヘッド側の面におけるウォータジャケットの開口面積がごく小さい、あるいは「0」であるクローズドデッキ型のシリンダブロックが採用された内燃機関と比較して、オープンデッキ型のシリンダブロックが採用された内燃機関は、燃焼圧力の間欠的な発生に伴う短周期でのシリンダブロックの変形にかかる変形量が大きくなり易いために、前記コーティング層の特性の設定が困難になり易い。   An internal combustion engine using an open deck type cylinder block as compared to an internal combustion engine using a closed deck type cylinder block in which the opening area of the water jacket on the cylinder head side surface is very small or “0” Since the amount of deformation required for deformation of the cylinder block in a short period accompanying intermittent generation of the combustion pressure tends to be large, it is difficult to set the characteristics of the coating layer.

上記構成によれば、そうしたオープンデッキ型のシリンダブロックが採用された内燃機関にあって、各コーティング層を異なる材料によって形成することにより、それらコーティング層の特性を容易に設定することができる。   According to the above configuration, in the internal combustion engine in which such an open deck type cylinder block is employed, the characteristics of the coating layers can be easily set by forming the coating layers with different materials.

請求項4に記載の発明は、金属板の表面に同金属板より軟質の材料からなるコーティング層が形成されてなり、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に配設されるガスケットにおいて、前記シリンダヘッド側の面のコーティング層が、前記シリンダブロック側の面のコーティング層と比較して、横弾性係数の小さい材料によって形成されてなることをその要旨とする。 The invention according to claim 4 is a gasket in which a coating layer made of a material softer than the metal plate is formed on the surface of the metal plate, and disposed between the cylinder block and the cylinder head of the internal combustion engine. The gist of the invention is that the coating layer on the cylinder head side surface is made of a material having a smaller transverse elastic modulus than the coating layer on the cylinder block side surface.

上記構成によれば、シリンダヘッド側の面のコーティング層が横弾性係数の比較的小さい材料によって形成されるために、同コーティング層をシリンダヘッドの熱膨張に追従するように大きく変形させることができる。そのため、シリンダヘッドとガスケットとの密着度合いを大きくすることができ、シール性能を高く維持することができる。しかも、シリンダブロック側の面のコーティング層が横弾性係数の大きい材料によって形成されるために、同コーティング層の変形量(詳しくは、コーティング層に作用する剪断力に対する変形量)を小さく抑えることができ、短周期での燃焼圧力の発生に伴うシリンダブロックの変形を好適に抑えることができる。 According to the above configuration, since the coating layer on the cylinder head side surface is formed of a material having a relatively small transverse elastic modulus, the coating layer can be greatly deformed so as to follow the thermal expansion of the cylinder head. . Therefore, the close contact degree between the cylinder head and the gasket can be increased, and the sealing performance can be maintained high. In addition, since the coating layer on the cylinder block side surface is formed of a material having a large transverse elastic modulus, the deformation amount of the coating layer (specifically, the deformation amount with respect to the shearing force acting on the coating layer) can be kept small. And deformation of the cylinder block accompanying the generation of combustion pressure in a short cycle can be suitably suppressed.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のガスケットにおいて、前記シリンダヘッドに対向する第1の金属板と、前記シリンダブロックに対向する第2の金属板と、前記第1の金属板および前記第2の金属板の間に配設される第3の金属板とを有する多層構造に形成されてなり、前記第1の金属板および前記第2の金属板の表面にそれぞれ前記コーティング層が形成されてなることをその要旨とする。   The invention according to claim 5 is the gasket according to claim 4, wherein the first metal plate facing the cylinder head, the second metal plate facing the cylinder block, and the first metal plate. And a third metal plate disposed between the second metal plates, and the coating layers are formed on the surfaces of the first metal plate and the second metal plate, respectively. It is the gist of what has been done.

上記構成によれば、多層構造のガスケットにより、シール性能を維持しつつシリンダブロックの変形を好適に抑えることができる。   According to the above configuration, the deformation of the cylinder block can be suitably suppressed while maintaining the sealing performance by the multilayer gasket.

以下、本発明にかかるシール構造およびガスケットを具体化した一実施の形態について説明する。
図1に、本実施の形態が適用される内燃機関の構成を示す。
Hereinafter, an embodiment in which a seal structure and a gasket according to the present invention are embodied will be described.
FIG. 1 shows a configuration of an internal combustion engine to which the present embodiment is applied.

同図1に示すように、内燃機関10はシリンダブロック11とシリンダヘッド12とを備えている。また、シリンダブロック11とシリンダヘッド12との間にはガスケット20が配設されている。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 includes a cylinder block 11 and a cylinder head 12. A gasket 20 is disposed between the cylinder block 11 and the cylinder head 12.

図2は、内燃機関10の分解斜視構造を示している。
同図2に示すように、上記シリンダブロック11の内部には複数(本実施の形態では4つ)のシリンダボア13が形成されている。またシリンダブロック11の内部には、各シリンダボア13の周囲を囲繞する形状のウォータジャケット14が形成されている。さらに、シリンダブロック11には、その外部から上記ウォータジャケット14の内部に冷却水を導入するための導入口15が設けられている。なお本実施の形態では、シリンダブロック11として、そのシリンダヘッド12側の面において上記ウォータジャケット14が開口するオープンデッキ型のものが採用されている。
FIG. 2 shows an exploded perspective structure of the internal combustion engine 10.
As shown in FIG. 2, a plurality (four in the present embodiment) of cylinder bores 13 are formed inside the cylinder block 11. Further, a water jacket 14 having a shape surrounding the circumference of each cylinder bore 13 is formed inside the cylinder block 11. Further, the cylinder block 11 is provided with an introduction port 15 for introducing cooling water from the outside into the water jacket 14. In the present embodiment, the cylinder block 11 is an open deck type in which the water jacket 14 opens on the surface of the cylinder head 12 side.

シリンダブロック11の上記シリンダヘッド12側の面には、内部に雌ねじが形成された複数(本実施の形態では10個)の締結穴16が設けられている。また、シリンダヘッド12における上記各締結穴16に対応する位置には、それぞれボルト孔(図示略)が形成されている。さらに、ガスケット20における上記各締結穴16に対応する位置には、それぞれボルト孔21が形成されている。   On the surface of the cylinder block 11 on the cylinder head 12 side, a plurality of (in the present embodiment, ten) fastening holes 16 each having a female screw formed therein are provided. Further, bolt holes (not shown) are formed at positions corresponding to the respective fastening holes 16 in the cylinder head 12. Further, bolt holes 21 are formed at positions corresponding to the respective fastening holes 16 in the gasket 20.

上記内燃機関10にあっては、ボルト(図示略)が、シリンダヘッド12のボルト孔およびガスケット20のボルト孔21に挿通された状態で上記シリンダブロック11の締結穴16に螺合されている。これにより、シリンダブロック11とガスケット20との間、およびシリンダヘッド12とガスケット20との間にそれぞれ高い面圧が生じるように、ガスケット20がシリンダブロック11とシリンダヘッド12との間に配設された状態で、それらシリンダブロック11およびシリンダヘッド12が締結固定されている。   In the internal combustion engine 10, a bolt (not shown) is screwed into the fastening hole 16 of the cylinder block 11 while being inserted into the bolt hole of the cylinder head 12 and the bolt hole 21 of the gasket 20. Thus, the gasket 20 is disposed between the cylinder block 11 and the cylinder head 12 so that high surface pressure is generated between the cylinder block 11 and the gasket 20 and between the cylinder head 12 and the gasket 20. In this state, the cylinder block 11 and the cylinder head 12 are fastened and fixed.

本実施の形態では、このようにガスケット20を配設することにより、シリンダブロック11およびシリンダヘッド12の隙間がシールされて、同隙間を介したシリンダボア13内部から外部への燃焼ガスの漏れやウォータジャケット14内部から外部への冷却水の漏れが防止される。   In the present embodiment, by disposing the gasket 20 in this way, the gap between the cylinder block 11 and the cylinder head 12 is sealed, and leakage of combustion gas from the inside of the cylinder bore 13 to the outside through the gap and water Cooling water leakage from the inside of the jacket 14 to the outside is prevented.

ちなみに、シリンダブロック11の上記シリンダヘッド12側の面、シリンダヘッド12の上記シリンダブロック11側の面、およびガスケット20には、互いに対応する位置にそれぞれ、シリンダブロック11内部とシリンダヘッド12内部との間でブローバイガスを流通させるためのガス孔や、潤滑オイルを流通させるためのオイル孔(共に図示略)等も設けられている。   Incidentally, the surface of the cylinder block 11 on the cylinder head 12 side, the surface of the cylinder head 12 on the cylinder block 11 side, and the gasket 20 are respectively located at positions corresponding to each other between the inside of the cylinder block 11 and the inside of the cylinder head 12. Gas holes for circulating blow-by gas between them, oil holes for circulating lubricating oil (both not shown), and the like are also provided.

以下、ガスケット20の構造について詳細に説明する。
図3に、図2のA−A線に沿う断面におけるガスケット20の端面構造を示す。
同図3に示すように、本実施の形態のガスケット20としては、五枚の金属板(シリンダヘッド12側から順に、22a,22b,22c,22d,22e)が重ねられた五層構造のものが採用されている。これら金属板22a〜22eは、いずれもステンレス鋼板によって形成されている。
Hereinafter, the structure of the gasket 20 will be described in detail.
FIG. 3 shows an end face structure of the gasket 20 in a cross section taken along the line AA of FIG.
As shown in FIG. 3, the gasket 20 of the present embodiment has a five-layer structure in which five metal plates (22a, 22b, 22c, 22d, 22e) are stacked in order from the cylinder head 12 side. Is adopted. These metal plates 22a to 22e are all formed of a stainless steel plate.

それら五枚の金属板のうちのシリンダヘッド12側の二枚の金属板22a,22bおよびシリンダブロック11側の金属板22eには、内周ビード部23a,23b,23eと外周ビード部24a,24b,24eとが形成されている。これら内周ビード部23a,23b,23eおよび外周ビード部24a,24b,24eはいずれも、金属板22a,22b,22eの一部を突出した形状とすることにより形成される。   Of these five metal plates, two metal plates 22a, 22b on the cylinder head 12 side and metal plate 22e on the cylinder block 11 side are provided with inner peripheral bead portions 23a, 23b, 23e and outer peripheral bead portions 24a, 24b. , 24e are formed. These inner peripheral bead portions 23a, 23b, 23e and outer peripheral bead portions 24a, 24b, 24e are all formed by projecting a part of the metal plates 22a, 22b, 22e.

これら内周ビード部23a,23b,23eや外周ビード部24a,24b,24eが設けられた部分にあっては、他の部分と比較して、ガスケット20と内燃機関10(詳しくは、シリンダブロック11やシリンダヘッド12)との対向面間に生じる面圧、あるいは各金属板間に生じる面圧が高くなり、シール機能が高くなる。   In the portions where the inner peripheral bead portions 23a, 23b, 23e and the outer peripheral bead portions 24a, 24b, 24e are provided, the gasket 20 and the internal combustion engine 10 (specifically, the cylinder block 11) are compared with the other portions. Further, the surface pressure generated between the surfaces facing the cylinder head 12) or the surface pressure generated between the metal plates is increased, and the sealing function is increased.

内周ビード部23a,23b,23eは、シリンダボア13とウォータジャケット14(共に図2参照)との間の部分にあって同シリンダボア13を囲繞する形状に延設される。こうした内周ビード部23a,23b,23eが設けられることにより、シリンダボア13内部からの燃焼ガスの漏れが好適に防止される。   The inner peripheral bead portions 23a, 23b, and 23e extend in a shape that surrounds the cylinder bore 13 in a portion between the cylinder bore 13 and the water jacket 14 (refer to FIG. 2). By providing such inner peripheral bead portions 23a, 23b, and 23e, leakage of combustion gas from the inside of the cylinder bore 13 is suitably prevented.

外周ビード部24a,24b,24eはウォータジャケット14を囲繞する形状に延設される。この外周ビード部24a,24b,24eを設けることにより、ウォータジャケット14内部から内燃機関10の外部への冷却水の漏れが好適に防止される。   The outer peripheral bead portions 24 a, 24 b, and 24 e are extended in a shape surrounding the water jacket 14. By providing the outer peripheral bead portions 24a, 24b, and 24e, leakage of cooling water from the water jacket 14 to the outside of the internal combustion engine 10 is suitably prevented.

また、五枚の金属板のうちのシリンダヘッド12側の二枚の金属板22a,22bおよびシリンダブロック11側の金属板22eには、その表面にコーティング層25a,25b,25eが形成されている。このコーティング層25a,25b,25eは、金属板22a,22b,22eより軟質な材料(具体的には、フッ素ゴム)を用いてほぼ均一な厚さに形成されている。   Of the five metal plates, the two metal plates 22a, 22b on the cylinder head 12 side and the metal plate 22e on the cylinder block 11 side have coating layers 25a, 25b, 25e formed on the surfaces thereof. . The coating layers 25a, 25b, and 25e are formed in a substantially uniform thickness using a softer material (specifically, fluororubber) than the metal plates 22a, 22b, and 22e.

一方、五枚の金属板のうちのシリンダヘッド12側の二枚の金属板22a,22bとシリンダブロック11側の金属板22eとを除く金属板22c,22d、すなわち金属板22a,22bと金属板22eとの間に配設される金属板22c,22dには、内周ビード部や外周ビード部、並びにコーティング層が形成されない。   On the other hand, of the five metal plates, the metal plates 22c and 22d excluding the two metal plates 22a and 22b on the cylinder head 12 side and the metal plate 22e on the cylinder block 11 side, that is, the metal plates 22a and 22b and the metal plate. The inner peripheral bead portion, the outer peripheral bead portion, and the coating layer are not formed on the metal plates 22c and 22d disposed between 22e.

なお図3にあっては、理解を容易にするために、各金属板22a〜22eの厚さや、各コーティング層25a,25b,25eの厚さを実際よりも厚く示している。また、本実施の形態では、金属板22aがシリンダヘッドに対向する第1の金属板として機能し、金属板22eがシリンダブロックに対向する第2の金属板として機能し、金属板22b,22c,22dが第1の金属板および前記第2の金属板の間に配設される第3の金属板として機能する。   In FIG. 3, in order to facilitate understanding, the thicknesses of the metal plates 22a to 22e and the thicknesses of the coating layers 25a, 25b, and 25e are shown thicker than actual. In the present embodiment, the metal plate 22a functions as a first metal plate facing the cylinder head, the metal plate 22e functions as a second metal plate facing the cylinder block, and the metal plates 22b, 22c, 22d functions as a third metal plate disposed between the first metal plate and the second metal plate.

本実施の形態では、各金属板22a,22b,22eのコーティング層25a,25b,25eが、横弾性係数の異なる材料を用いて形成される。具体的には、シリンダヘッド12側の二枚の金属板22a,22bのコーティング層25a,25bが、シリンダブロック11側の金属板22eのコーティング層25eと比較して、横弾性係数の小さい材料により形成される。 In the present embodiment, the coating layers 25a, 25b, and 25e of the metal plates 22a, 22b, and 22e are formed using materials having different transverse elastic coefficients. Specifically, the coating layers 25a and 25b of the two metal plates 22a and 22b on the cylinder head 12 side are made of a material having a smaller transverse elastic modulus than the coating layer 25e of the metal plate 22e on the cylinder block 11 side. It is formed.

図4に、各形成材料の特性(具体的には、作用する剪断荷重と変形量との関係)を示す。なお同図4にあって、線L1はシリンダヘッド12側の金属板22a,22bのコーティング層25a,25bの形成材料の特性を示し、線L2はシリンダブロック11側の金属板22eのコーティング層25eの形成材料の特性を示している。   FIG. 4 shows the characteristics of the respective forming materials (specifically, the relationship between the acting shear load and the deformation amount). In FIG. 4, a line L1 indicates the characteristics of the material for forming the coating layers 25a and 25b of the metal plates 22a and 22b on the cylinder head 12 side, and a line L2 indicates the coating layer 25e of the metal plate 22e on the cylinder block 11 side. The characteristics of the forming material are shown.

図4から明らかなように、同一の剪断荷重が作用した場合においてコーティング層25a,25bの形成材料の変形量が上記コーティング層25eの形成材料の変形量と比較して大きくなるように、各コーティング層25a,25b,25eの形成材料が選択されている。ちなみに本実施の形態のようにコーティング層の形成材料としてフッ素ゴムなどのゴム材料を用いる場合には、これに含まれる充填剤や添加剤などの量を変更することにより、横弾性係数を変更することができる。   As is apparent from FIG. 4, when the same shear load is applied, the amount of deformation of the forming material of the coating layers 25a and 25b is larger than the amount of deformation of the forming material of the coating layer 25e. A material for forming the layers 25a, 25b, and 25e is selected. By the way, when a rubber material such as fluoro rubber is used as the coating layer forming material as in the present embodiment, the transverse elastic modulus is changed by changing the amount of filler or additive contained therein. be able to.

以下、上述したガスケット20(図3)を設けることによる作用について説明する。
内燃機関10の運転中においては熱膨張量の差などに起因して、シリンダブロック11、シリンダヘッド12、およびガスケット20が互いに相対移動する。
Hereinafter, the operation by providing the gasket 20 (FIG. 3) described above will be described.
During operation of the internal combustion engine 10, the cylinder block 11, the cylinder head 12, and the gasket 20 move relative to each other due to a difference in thermal expansion amount.

そのうちのシリンダヘッド12とガスケット20との相対移動は、主に内燃機関10の温度上昇に伴う熱膨張量の差によって生じる。そのため、その相対移動は比較的ゆっくりとした速度で進む。   Among them, the relative movement between the cylinder head 12 and the gasket 20 is mainly caused by the difference in the amount of thermal expansion accompanying the temperature rise of the internal combustion engine 10. Therefore, the relative movement proceeds at a relatively slow speed.

この点をふまえて本実施の形態では、ガスケット20を構成する五枚の金属板のうちの上記シリンダヘッド12側の二枚の金属板22a,22bのコーティング層25a,25bが横弾性係数の比較的小さい材料によって形成されている。そのため、同コーティング層25a,25bを上記シリンダヘッド12の変形に追従するように大きく変形させることができ、これによってシリンダヘッド12とガスケット20との密着度合いが大きい状態を維持することにより、同ガスケット20によるシール性能を高く維持することができる。 In view of this point, in the present embodiment, the coating layers 25a and 25b of the two metal plates 22a and 22b on the cylinder head 12 side among the five metal plates constituting the gasket 20 are compared in the lateral elastic modulus. It is made of a small material. Therefore, the coating layers 25a and 25b can be greatly deformed so as to follow the deformation of the cylinder head 12, thereby maintaining a state in which the degree of adhesion between the cylinder head 12 and the gasket 20 is large. The sealing performance by 20 can be maintained high.

一方、シリンダブロック11とガスケット20との相対移動は、シリンダボア13(図2参照)内部での燃焼圧力の間欠的な発生に伴うシリンダブロック11の周期的な変形を一因として生じる。そのため、シリンダブロック11とガスケット20とは、ごく短い周期で相対移動する。   On the other hand, the relative movement between the cylinder block 11 and the gasket 20 is caused by the periodic deformation of the cylinder block 11 accompanying the intermittent generation of the combustion pressure inside the cylinder bore 13 (see FIG. 2). Therefore, the cylinder block 11 and the gasket 20 relatively move with a very short period.

本実施の形態では、ガスケット20を構成する五枚の金属板のうちの上記シリンダブロック11側の金属板22eのコーティング層25eが横弾性係数の大きい材料によって形成されており、同コーティング層25eの変形量が小さく抑えられる。そのため、シリンダブロック11とガスケット20との相対移動量を少量に抑えることができ、ひいては上述した短周期でのシリンダブロック11の変形を好適に抑えることができる。 In the present embodiment, the coating layer 25e of the metal plate 22e on the cylinder block 11 side among the five metal plates constituting the gasket 20 is formed of a material having a large transverse elastic coefficient, and the coating layer 25e The amount of deformation can be kept small. Therefore, the amount of relative movement between the cylinder block 11 and the gasket 20 can be suppressed to a small amount, and as a result, the deformation of the cylinder block 11 in the short cycle described above can be preferably suppressed.

なお、各コーティング層の変形量を相違させるための構成としては、それらコーティング層を同一の材料によって形成するとともに、シリンダヘッド側の金属板のコーティング層と比較して、シリンダブロック側の金属板のコーティング層を薄く形成することも考えられる。   In addition, as a structure for making the deformation amount of each coating layer different, while forming these coating layers with the same material, compared with the coating layer of the metal plate on the cylinder head side, the metal plate on the cylinder block side It is also conceivable to form a thin coating layer.

ただし、こうした構成はシリンダブロック側の金属板のコーティング層が薄くなり易く、シリンダブロックとガスケットとの密着の度合いが小さくなり易いために、十分なシール性能が得られなくなるおそれがある。また、シリンダヘッド側の金属板のコーティング層が厚くなり易いために、同コーティング層が劣化した場合においてボルト締め付け力の過度の低下を招き易い。   However, in such a configuration, the coating layer of the metal plate on the cylinder block side tends to be thin, and the degree of close contact between the cylinder block and the gasket tends to be small, so that sufficient sealing performance may not be obtained. Further, since the coating layer of the metal plate on the cylinder head side tends to be thick, when the coating layer is deteriorated, the bolt fastening force is likely to be excessively reduced.

この点、本実施の形態では、特性の異なる形成材料を用いて各コーティング層25a,25b,25eを形成することによって、各コーティング層25a,25b,25eの変形量を相違させるようにしたために、それらコーティング層25a,25b,25eを適切な厚さに設定することができる。したがって、上述したシール性能の不足やボルト締め付け力の過度の低下を招く可能性を低く抑えることができる。   In this regard, in the present embodiment, the deformation amounts of the coating layers 25a, 25b, and 25e are made different by forming the coating layers 25a, 25b, and 25e using forming materials having different characteristics. The coating layers 25a, 25b, and 25e can be set to appropriate thicknesses. Therefore, it is possible to reduce the possibility of causing the above-described lack of sealing performance and excessive reduction in bolt tightening force.

また本実施の形態の内燃機関10は、オープンデッキ型のシリンダブロック11が採用されているため、シリンダヘッド側の面におけるウォータジャケットの開口面積がごく小さい或いは「0」であるクローズドデッキ型のシリンダブロックが採用された内燃機関と比較して、燃焼圧力の発生に伴うシリンダブロック11の変形量が大きくなり易い。そのため、各コーティング層を同一の材料で形成した場合、同材料の特性設定が困難になり易いと云える。この点、本実施の形態によれば、各コーティング層25a,25b,25eを異なる材料によって形成することにより、それらコーティング層25a,25b,25eの形成材料の特性を比較的容易に設定することができる。   Further, the internal combustion engine 10 of the present embodiment employs an open deck type cylinder block 11, and therefore, a closed deck type cylinder in which the opening area of the water jacket on the cylinder head side surface is very small or “0”. Compared to an internal combustion engine that employs a block, the amount of deformation of the cylinder block 11 that accompanies the generation of combustion pressure tends to increase. Therefore, when each coating layer is formed of the same material, it can be said that it is difficult to set characteristics of the same material. In this regard, according to the present embodiment, by forming the coating layers 25a, 25b, and 25e with different materials, it is possible to relatively easily set the characteristics of the forming materials of the coating layers 25a, 25b, and 25e. it can.

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
(1)シリンダヘッド12側の金属板22a,22bのコーティング層25a,25bを、シリンダブロック11側の金属板22eのコーティング層25eと比較して、横弾性係数の小さい材料により形成するようにした。そのため、シリンダヘッド12とガスケット20との密着度合いが大きい状態を維持して、同ガスケット20によるシール性能を高く維持することができる。しかも、シリンダブロック11側の金属板22eのコーティング層25eの変形量を小さく抑えることができ、短周期での燃焼圧力の発生に伴うシリンダブロック11の変形を好適に抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the effects described below can be obtained.
(1) The coating layers 25a and 25b of the metal plates 22a and 22b on the cylinder head 12 side are made of a material having a smaller transverse elastic modulus than the coating layer 25e of the metal plate 22e on the cylinder block 11 side. . Therefore, it is possible to maintain a high degree of adhesion between the cylinder head 12 and the gasket 20 and maintain high sealing performance by the gasket 20. In addition, the amount of deformation of the coating layer 25e of the metal plate 22e on the cylinder block 11 side can be suppressed to be small, and the deformation of the cylinder block 11 accompanying the generation of combustion pressure in a short cycle can be suitably suppressed.

(2)各コーティング層25a,25b,25eの形成材料の特性設定が困難になり易いオープンデッキ型のシリンダブロック11が採用される内燃機関において、それらコーティング層25a,25b,25eの形成材料の特性を容易に設定することができる。   (2) Characteristics of forming materials of the coating layers 25a, 25b, and 25e in the internal combustion engine in which the open deck type cylinder block 11 is easily set. Can be set easily.

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。
・各内周ビード部23a,23b,23eや各外周ビード部24a,24b,24eの形成態様は任意に変更することができる。
The above embodiment may be modified as follows.
-The formation aspect of each inner periphery bead part 23a, 23b, 23e and each outer periphery bead part 24a, 24b, 24e can be changed arbitrarily.

・各内周ビード部23a,23b,23eおよび各外周ビード部24a,24b,24eの一部あるいは全部を省略することが可能である。
・各コーティング層25a,25b,25eを形成する材料として、例えばニトリルゴムやシリコーンゴムなど、フッ素ゴム以外の種類のゴム材料を採用することができる。また、ゴム材料の他、各種のエストラマーを用いて各コーティング層25a,25b,25eを形成するようにしてもよい。さらに、各コーティング層の形成材料として、例えばフッ素ゴムとニトリルゴムとを用いたり、ゴム材料とエストラマーとを用いたりするなど、異種の材料を用いることもできる。
A part or all of the inner peripheral bead portions 23a, 23b, 23e and the outer peripheral bead portions 24a, 24b, 24e can be omitted.
As the material for forming each coating layer 25a, 25b, 25e, a rubber material other than fluoro rubber, such as nitrile rubber or silicone rubber, can be employed. Moreover, you may make it form each coating layer 25a, 25b, 25e using various elastomers other than a rubber material. Furthermore, as a material for forming each coating layer, it is possible to use different types of materials such as, for example, fluorine rubber and nitrile rubber, or rubber material and elastomer.

・金属板22bとして、コーティング層25bが形成されていないものを用いるようにしてもよい。
・最もシリンダブロック側に配設される金属板と最もシリンダヘッド側に配設される金属板とにそれぞれコーティング層が形成されているガスケットであれば、二〜四層構造のガスケットや六層以上の多層構造のガスケット、およびそうしたガスケットが用いられる内燃機関のシール構造にも、本発明は適用することができる。
-You may make it use the thing in which the coating layer 25b is not formed as a metal plate 22b.
・ As long as the gasket has a coating layer on the metal plate arranged closest to the cylinder block and the metal plate arranged closest to the cylinder head, the gasket has two to four layers or more than six layers. The present invention can also be applied to a gasket having a multilayer structure and a seal structure of an internal combustion engine in which such a gasket is used.

・本発明は、最もシリンダブロック側に配設される金属板の同シリンダヘッド側の面と最もシリンダヘッド側に配設される金属板の同シリンダヘッド側の面とにそれぞれコーティング層が形成されたガスケット、および同ガスケットが用いられる内燃機関のシール構造であれば適用可能である。   In the present invention, coating layers are respectively formed on the surface of the metal plate disposed closest to the cylinder block side and the surface of the metal plate disposed closest to the cylinder head side. The present invention can be applied to any other gasket and a seal structure of an internal combustion engine in which the gasket is used.

・本発明は、単層構造のガスケットおよび同ガスケットが用いられる内燃機関のシール構造にも適用することができる。この場合、ガスケットのシリンダヘッド側の面のコーティング層を、同ガスケットのシリンダブロック側の面のコーティング層と比較して、横弾性係数の小さい材料により形成するようにすればよい。 The present invention can also be applied to a gasket having a single layer structure and a seal structure of an internal combustion engine in which the gasket is used. In this case, the coating layer on the cylinder head side surface of the gasket may be formed of a material having a smaller transverse elastic modulus than the coating layer on the cylinder block side surface of the gasket.

・1〜3つの気筒を有する内燃機関や、5つ以上の気筒を有する内燃機関にも、本発明は適用することができる。   The present invention can be applied to an internal combustion engine having 1 to 3 cylinders and an internal combustion engine having 5 or more cylinders.

本発明を具体化した一実施の形態にかかるシール構造およびガスケットが適用される内燃機関の斜視構造を示す斜視図。1 is a perspective view showing a perspective structure of an internal combustion engine to which a seal structure and a gasket according to an embodiment embodying the present invention are applied. 同内燃機関の分解斜視構造を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the disassembled perspective structure of the same internal combustion engine. 図2のA−A線に沿った断面におけるガスケットの端面構造を拡大して示す端面図。FIG. 3 is an end view showing an enlarged end face structure of a gasket in a cross section taken along line AA in FIG. 2. 各コーティング層の形成材料の特性を示すグラフ。The graph which shows the characteristic of the forming material of each coating layer.

符号の説明Explanation of symbols

10…内燃機関、11…シリンダブロック、12…シリンダヘッド、13…シリンダボア、14…ウォータジャケット、15…導入口、16…締結穴、20…ガスケット、21…ボルト孔、22a,22b,22c,22d,22e…金属板、23a,23b,23e…内周ビード部、24a,24b,24e…外周ビード部、25a,25b,25e…コーティング層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Cylinder block, 12 ... Cylinder head, 13 ... Cylinder bore, 14 ... Water jacket, 15 ... Introduction port, 16 ... Fastening hole, 20 ... Gasket, 21 ... Bolt hole, 22a, 22b, 22c, 22d , 22e ... metal plate, 23a, 23b, 23e ... inner peripheral bead portion, 24a, 24b, 24e ... outer peripheral bead portion, 25a, 25b, 25e ... coating layer.

Claims (5)

金属板とその表面に形成された同金属板より軟質の材料からなるコーティング層とを有するガスケットがシリンダブロックおよびシリンダヘッドの間に配設されてなる内燃機関のシール構造において、
前記ガスケットの前記シリンダヘッド側の面のコーティング層が、同ガスケットの前記シリンダブロック側の面のコーティング層と比較して、横弾性係数の小さい材料により形成される
ことを特徴とする内燃機関のシール構造。
In a seal structure for an internal combustion engine, in which a gasket having a metal plate and a coating layer made of a material softer than the metal plate formed on the metal plate is disposed between the cylinder block and the cylinder head,
The internal combustion engine seal characterized in that the coating layer on the cylinder head side surface of the gasket is made of a material having a smaller transverse elastic modulus than the coating layer on the cylinder block side surface of the gasket. Construction.
請求項1に記載の内燃機関のシール構造において、
前記ガスケットは、前記シリンダヘッドに対向する第1の金属板と、前記シリンダブロックに対向する第2の金属板と、前記第1の金属板および前記第2の金属板の間に配設される第3の金属板とを有する多層構造のものであり、前記第1の金属板および前記第2の金属板の表面にそれぞれ前記コーティング層が形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関のシール構造。
The seal structure for an internal combustion engine according to claim 1,
The gasket is disposed between the first metal plate facing the cylinder head, the second metal plate facing the cylinder block, and the first metal plate and the second metal plate. An internal combustion engine seal structure, wherein the coating layer is formed on the surface of each of the first metal plate and the second metal plate.
請求項1または2に記載の内燃機関のシール構造において、
前記シリンダブロックは、シリンダボアを囲繞する形状のウォータジャケットが前記シリンダヘッド側の面において開口するオープンデッキ型のものである
ことを特徴とする内燃機関のシール構造。
The seal structure for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The cylinder block is of an open deck type in which a water jacket having a shape surrounding a cylinder bore is opened on a surface on the cylinder head side.
金属板の表面に同金属板より軟質の材料からなるコーティング層が形成されてなり、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に配設されるガスケットにおいて、
前記シリンダヘッド側の面のコーティング層が、前記シリンダブロック側の面のコーティング層と比較して、横弾性係数の小さい材料によって形成されてなる
ことを特徴とするガスケット。
In the gasket disposed between the cylinder block and the cylinder head of the internal combustion engine, a coating layer made of a material softer than the metal plate is formed on the surface of the metal plate.
The gasket characterized in that the coating layer on the cylinder head side surface is made of a material having a smaller transverse elastic coefficient than the coating layer on the cylinder block side surface.
前記シリンダヘッドに対向する第1の金属板と、前記シリンダブロックに対向する第2の金属板と、前記第1の金属板および前記第2の金属板の間に配設される第3の金属板とを有する多層構造に形成されてなり、前記第1の金属板および前記第2の金属板の表面にそれぞれ前記コーティング層が形成されてなる
請求項4に記載のガスケット。
A first metal plate facing the cylinder head; a second metal plate facing the cylinder block; a third metal plate disposed between the first metal plate and the second metal plate; The gasket according to claim 4, wherein the coating layer is formed on the surfaces of the first metal plate and the second metal plate, respectively.
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