可変圧縮比エンジンのブーツシール構造
【課題】相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダブロックとクランクケースとの間を覆うように配設された蛇腹筒状の変形部を有するブーツシールにおいて、ブローバイガスの圧力による変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制し得るブーツシール構造を提供する。
【解決手段】ブーツシール構造１０は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部２１を有すると共に一端（シリンダ取付部２２）がシリンダブロック１に固定され他端（クランク取付部２３）がクランクケース２に固定される筒状のブーツシール２０と、ブーツシール２０の外方及び内方に配設され変形部２１の外方及び内方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板３０（外側変形防止板３１及び外側変形防止板３２）とを備えている。
【解決手段】ブーツシール構造１０は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部２１を有すると共に一端（シリンダ取付部２２）がシリンダブロック１に固定され他端（クランク取付部２３）がクランクケース２に固定される筒状のブーツシール２０と、ブーツシール２０の外方及び内方に配設され変形部２１の外方及び内方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板３０（外側変形防止板３１及び外側変形防止板３２）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比エンジンに配設されるブーツシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行状態に応じて混合気の圧縮比を変化させるエンジン（所謂、可変圧縮比エンジン、ＶＣＲエンジン）が知られている。ＶＣＲエンジンによると、低負荷時に圧縮比を高くすることでトルクを引き出すことができ、高負荷時に圧縮比を低くすることでノッキングを抑制することができる。
【０００３】
エンジンの圧縮比を変化させる技術の一種として、燃焼室の容積を変化させる技術が提案されている。燃焼室の容積を変化させる方法として、シリンダブロックとクランクケースとの少なくとも一方を移動させて両者の相対位置を変化させることで燃焼室の容積を変化させる技術がある。以下、この技術に基づくエンジンを相対変位型ＶＣＲエンジンと呼ぶ。
【０００４】
相対変位型ＶＣＲエンジンにおいては、シリンダブロックとクランクケースとの相対位置が変化する。一般には、シリンダブロックが上下方向に移動して、シリンダブロックとクランクケースとの相対位置が変化する。このため、相対変位型ＶＣＲエンジンにおいては、シリンダブロックとクランクケースとの間からブローバイガスが流出する可能性がある。このブローバイガスの流出を抑制するシール構造として、発明者らは、特許文献１に記載のブーツシール構造を提案している。
【０００５】
図５に示すように、引用文献１に記載のブーツシール９０は、シリンダブロック８１とクランクケース８２との間を覆うシール部材である。ブーツシール９０は、シリンダブロック８１に取り付けられるシリンダ取付部９２と、クランクケース８２に取り付けられるクランク取付部９３と、弾性変形可能な材料からなり蛇腹筒状をなしシリンダ取付部９２とクランク取付部９３とに接続されている変形部９１とを備える筒状をなしている。
【０００６】
シリンダ取付部９２は、シリンダヘッド８３とシリンダブロック８１とで挟持されシリンダヘッド８３とシリンダブロック８１との間をシールする金属製のシリンダヘッドガスケット９２ａと、シリンダヘッドガスケット９２ａの周縁部に形成されていると共に少なくとも一部が変形部９１に埋設されている中板部９２ｂとを備えている。
【０００７】
ブーツシール９０の蛇腹筒状の変形部９１は、シリンダブロック８１とクランクケース８２との相対移動に追従して変形（伸張・収縮）し、ブローバイガスの圧力が作用することによっても外方及び内方に変形（拡径・縮径）する。このため、ブーツシール９０によりシリンダブロック８１とクランクケース８２との間を気密にシールできる。また、このブーツシール９０においては、シリンダ取付部９２の一部としてシリンダヘッドガスケット９２ａを用いている。このため、シリンダヘッドガスケット９２ａをエンジンに取り付ける作業とブーツシール９０をシリンダブロック８１に取り付ける作業とを同時におこなうことができる。よって、ブーツシール９０は取付作業性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特願２００９−２９０６１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したブーツシール９０の変形部９１には、ブローバイガスの圧力が常時±５ｋＰａ（ブローバイガスが吹き出す方向の圧力をプラスとする）作用する。そして、設計上は、異常時を考慮して、変形部９１の耐圧性として±５０ｋＰａを確保している。例えば、特許文献１の実施例においては、ブーツシール９０の材料として、安価なポリエステル系熱可塑性エラストマ（ＴＰＥＥ）を用いており、変形部９１の厚さを厚くすることにより変形部９１の剛性を高めて、変形部９１の耐圧性を確保している。
【００１０】
変形部９１が、シリンダブロック８１とクランクケース８２との相対移動に追従して繰り返し変形すると、やがて、変形部９１の応力が集中し易い部位に疲労によるき裂が発生して、ブーツシール９０の交換時期を迎える。
【００１１】
一方、ブーツシール９０の耐久性を高めて、ブーツシール９０の交換回数を減らしたいというニーズも存在している。このようなニーズに対応する方法として、±５０ｋＰａの圧力に対して破損しない耐圧性を確保できる範囲で、樹脂製のブーツシール９０の変形部９１の厚さを薄くする方法が考えられる。変形部９１の厚さを薄くすることにより変形部９１の剛性が低くなり、変形部９１の応力集中が緩和されて、ブーツシール９０の繰り返し変形に対する耐久性を向上させることができる。
【００１２】
このように変形部９１の厚さを薄くすることにより、所定の圧力に対する変形部９１の外方及び内方への変形量は大きくなる。例えば、図５に示すように、変形部９１は、常時の圧力±５ｋＰａに対して、一点鎖線ＯｓとＩｓとの間で外方及び内方に変形する。また、異常時の圧力±５０ｋＰａに対して、二点鎖線ＯｍａｘとＩｍａｘとの間で外方及び内方に変形する。
【００１３】
変形部９１が外方に反転してＯｍａｘまで変形すると、変形部９１の異常変形や、変形部９１が周辺部材と干渉することによって、変形部９１が破裂・破損する可能性がある。また、変形部９１がＯｍａｘまで変形した状態でシリンダブロック８１が下降した場合には、変形部９１がシリンダブロック８１とクランクケース８２との間に噛み込むことによって、変形部９１が破損する可能性がある。
【００１４】
また、変形部９１が内方に引き込まれてＩｍａｘまで変形すると、変形部９１がシリンダブロック８１と干渉することによって、変形部９１が破損する可能性がある。また、変形部９１がＩｍａｘまで変形した状態でシリンダブロック８１が下降した場合には、変形部９１がシリンダブロック８１とクランクケース８２との間に噛み込むことによって、変形部９１が破損する可能性がある。
【００１５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダブロックとクランクケースとの間を覆うように配設された蛇腹筒状の変形部を有するブーツシールにおいて、ブローバイガスの圧力による変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制し得るブーツシール構造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】
【００１６】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【００１７】
（１）本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造は、シリンダブロックとクランクケースとの相対位置を変化させて燃焼室の容積を変化させる可変圧縮比エンジンに取り付けられると共に該シリンダブロックと該クランクケースとの間を覆うブーツシール構造であって、前記ブーツシール構造は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部を有すると共に一端が前記シリンダブロックに固定され他端が前記クランクケースに固定される筒状のブーツシールと、該ブーツシールの外方及び／又は内方に配設され該変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によると、ブーツシールの外方及び／又は内方に配設された変形防止板によって、ブーツシールの変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制することができる。これにより、ブーツシールの変形部の異常変形や、変形部が周辺部材と干渉すること、及び変形部が周辺部材間に噛み込むことによる変形部の破裂・破損を防止することができる。ここで、変形防止板がブーツシールの外方に配設される場合には、衝突物からもブーツシールを保護することができる。
【００１９】
また、ブーツシールの変形部の剛性によらず、ブローバイガスの異常時の圧力±５０ｋＰａに対して、変形部の変形を所定の変形量に規制することができる。したがって、変形部の厚さを薄くして変形部の剛性を低下させ、これにより、変形部の応力集中を緩和してブーツシールの繰り返し変形に対する耐久性を向上させることができる。
【００２０】
以上により、ブーツシールの交換回数が減るため、作業手間及びメンテナンス費用の低減を図ることが可能となる。
【００２１】
また、変形部の厚さを薄くすることによりブーツシールの材料を低減することができるため、ブーツシールをより安価に製造することが可能となる。
【００２２】
なお、変形防止板は、筒状の変形防止板を筒状のブーツシールの全周に配設することができる。また、複数枚の変形防止板をブーツシールの全周に変形防止板同士の間隔を隔てて配設することもできる。
【００２３】
（２）前記（１）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記変形防止板は、前記シリンダブロック又は該シリンダブロックに固定されている部材に固定される基端部と、該基端部から該シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動方向に延びる延伸部と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
このような構成によると、変形防止板の基端部がシリンダブロック側に固定されていると共に、変形防止板の延伸部がシリンダブロックとクランクケースとの相対移動方向に延びている。したがって、変形防止板がブーツシールの外方に配設される場合には、変形防止板がブーツシールの目隠しとなり、エンジンの外観の意匠性を向上させることができる。また、変形防止板がブーツシールの傘となるため、ブーツシール外面への水分・油分等の付着を防止できる。また、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールド（排気集合管）の熱からブーツシールを保護することができる。
【００２５】
（３）前記（２）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記変形防止板の前記基端部が、シリンダヘッドと前記シリンダブロックとで挟持され該シリンダヘッドと該シリンダブロックとの間をシールする金属製のシリンダヘッドガスケットの外側周縁部に一体に形成されていることを特徴とする。
【００２６】
このような構成によると、変形防止板が金属製のシリンダヘッドガスケットの外側周縁部に一体に形成されている。したがって、シリンダヘッドガスケットをエンジンに取り付ける作業と変形防止板を配設する作業とを同時におこなうことができる。よって、組付け工数の増加を抑制しつつ変形防止板を配設することができる。
【００２７】
なお、ここでいう金属製とは、主材料が金属であることを指し、例えば、金属製のシリンダヘッドガスケットの表面に樹脂皮膜がコートされているもの等を含む概念である。
【００２８】
（４）前記（１）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記変形防止板は、前記クランクケース又は該クランクケースに固定されている部材に固定される基端部と、該基端部から前記シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動方向に延びる延伸部と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
このような構成によると、変形防止板の基端部がクランクケース側に固定されていると共に、変形防止板の延伸部がシリンダブロックとクランクケースとの相対移動方向に延びている。したがって、変形防止板がブーツシールの外方に配設される場合には、変形防止板がブーツシールの目隠しとなり、エンジンの外観の意匠性を向上させることができる。また、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールドの熱からブーツシールを保護することができる。
【００３０】
（５）前記（４）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールの外方に配設された前記変形防止板の前記基端部が、該ブーツシールの他端を前記クランクケースに固定するリテーナに一体に形成されていることを特徴とする。
【００３１】
このような構成によると、変形防止板がリテーナに一体に形成されている。したがって、ブーツシールの他端をクランクケースにリテーナで固定する作業と変形防止板を配設する作業とを同時におこなうことができる。よって、組付け工数の増加を抑制しつつ変形防止板を配設することができる。
【００３２】
（６）本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールの外方に配設された前記変形防止板の少なくとも外面に断熱被膜が形成されていることを特徴とする。
【００３３】
前記（２）及び（４）で述べたように、変形防止板がブーツシールの外方に配設される場合には、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールドの熱からブーツシールを保護することができる。ここで、変形防止板の少なくとも外面に断熱被膜が形成されていれば、エンジンルーム内の熱からブーツシールを保護する効果がより高くなる。
【００３４】
特に、ブーツシールの材料として樹脂を用いている場合には、弾性変形可能な樹脂材料の耐熱性がそれほど大きくないことから、エンジンルーム内の熱からブーツシールを保護することが重要となる。
【００３５】
（７）本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールの少なくとも前記変形部が、耐熱安全温度１３０℃以上の耐熱性を有するゴム製であることを特徴とする。
【００３６】
このような構成によると、ブーツシールの少なくとも変形部が、耐熱安全温度（物性を損なうことなく連続使用が可能な温度）１３０℃以上の耐熱性を有するゴム製である。したがって、エキゾーストマニホールドから受ける熱に対して、ブーツシールが十分な耐熱性を有するものとなる。
【００３７】
また、ゴム製のブーツシールは、樹脂製のブーツシールよりも、ブーツシールの耐熱性のみならず、繰り返し変形に対する耐久性、エンジンルーム内の各種油に対する耐油性、ブローバイガスの酸及びアルカリに対する耐酸性・耐アルカリ性、及びブーツシールと周辺部材との干渉に対する耐摩耗性が高い。このため、ゴム製のブーツシールを用いることにより、ブーツシールの交換回数がより少なくなるため、作業手間及びメンテナンス費用をより低減することができる。
【００３８】
（８）前記（７）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールの少なくとも変形部が、フッ素ゴム製であることを特徴とする。
【００３９】
ブーツシールがエキゾーストマニホールドから受ける熱は１６０℃程度に達する場合がある。そこで、ブーツシールの少なくとも変形部を耐熱安全温度が２００℃であるフッ素ゴム（ＦＫＭ）により形成すれば、ブーツシールは、確実な耐熱性を有するものとなる。
【００４０】
また、フッ素ゴムは、各種ゴム材料の中でも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性に優れた材料であるため、ブーツシールをフッ素ゴム製とすることにより、ブーツシールの高寿命化が図れる。
【００４１】
（９）前記（７）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールは、内面がフッ素ゴム製であり且つ外面がエチレンアクリルゴム製である二層構造よりなることを特徴とする。
【００４２】
前記（８）で述べたフッ素ゴムは、各種ゴム材料の中でも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性に優れた材料であるものの、他のゴム材料に比べて非常に高価な材料である。このため、フッ素ゴム製のブーツシールを安価に製造するためには、変形部の厚さを薄くして材料コストを抑える必要がある。
【００４３】
一方、エチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）は、フッ素ゴムよりも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性が劣るものの、フッ素ゴムよりも安価な材料である。エチレンアクリルゴムの耐熱安全温度は１７５℃であり、ブーツシールの材料として用いる上では、十分な耐熱性を有している。
【００４４】
ブーツシールの内面は、ブーツシールの外面よりも高い耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性が要求される。したがって、本発明の構成のように、ブーツシールの内面がフッ素ゴム製であり且つ外面がエチレンアクリルゴム製である二層構造とすることによって、ブーツシールの剛性を確保した上でフッ素ゴム層の厚さを最小限に抑えることができる。これにより、フッ素ゴム製のブーツシールよりも、ブーツシールをより安価に製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダブロックとクランクケースとの間を覆うように配設された蛇腹筒状の変形部を有するブーツシールにおいて、ブローバイガスの圧力による変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制し得るブーツシール構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態におけるブーツシール構造の斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３】第２実施形態におけるブーツシール構造の斜視図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】従来のブーツシール構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造の実施形態について図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００４８】
＜第１実施形態＞
図１に本実施形態におけるブーツシール構造の斜視図、図２に図１におけるＡ−Ａ線で切断した断面図を示す。以下の説明において、上、下、左、右、前、後とは、図１に示す上、下、左、右、前、後を指す。
【００４９】
図１及び２に示すように、本実施形態のブーツシール構造１０は、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダブロック１とクランクケース２との間を覆うように配設される。なお、図１は、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダヘッド３を取り外した状況を示している。
【００５０】
詳しくは、本実施形態の相対変位型ＶＣＲエンジンにおいて、シリンダブロック１の下部が箱形のクランクケース２の内部に上方から挿入されており、シリンダブロック１の外周面とクランクケース２の内周面とが対向している。シリンダブロック１は、図示しない移動機構によって上下方向に移動する。シリンダブロック１に取り付けられているシリンダヘッド３もまたシリンダブロック１と一体に移動する。このため、シリンダブロック１とクランクケース２との相対位置が変化し、燃焼室の容積が変化する。例えば、シリンダブロック１は、図２に示す中立位置から、上方に４．５ｍｍ、下方に４ｍｍ移動可能となっている。
【００５１】
シリンダブロック１の上面１ａは、平滑であり、左右方向に長い矩形の平面形状を呈している。シリンダブロック１の内部には、シリンダブロック１を上下方向に貫通する円筒状の内面１ｂが左右方向に４箇所並んで形成されており、図示しないピストンが内面１ｂに摺接しつつ上下に摺動する。
【００５２】
クランクケース２の上面２ａは、平滑であり、左右方向に長い矩形の平面形状を呈している。クランクケース２の上面２ａの外側周縁部は、シリンダブロック１の上面１ａの外側周縁部から外側に張り出している。この外側に張り出した上面２ａに上方に開口した係止溝２ｂが形成されている。係止溝２ｂは、シリンダブロック１を取り囲むように矩形リング状に形成されている。この係止溝２ｂに、後述するブーツシール２０のクランク取付部２３が係止された後、クランク取付部２３がクランクケース２とリテーナ５とにより挟持されて固定される。
【００５３】
シリンダヘッド３の下面３ａは、平滑であり、シリンダブロック１の上面１ａと同一寸法の矩形の平面形状を呈している。シリンダヘッドガスケット４がシリンダブロック１の上面１ａとシリンダヘッド３の下面３ａとで挟持されて、シリンダブロック１とシリンダヘッド３とが図示しないボルトにより締結されている。
【００５４】
シリンダヘッドガスケット４は、金属製であり、シリンダブロック１の上面１ａと略同一寸法の矩形板状を呈している。詳しくは、シリンダヘッドガスケット４は、ＳＵＳ（ステンレス）を材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの外側メタルプレート４ａ、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．６〜０．８ｍｍの中間メタルプレート４ｂ、及びＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの内側メタルプレート４ｃをこの順番で積層してかしめにより一体化した積層体である。
【００５５】
シリンダヘッドガスケット４には、複数個（エンジンのピストン（図略）に対応する数、ここでは４箇所）のピストン用開口４ｄと、複数個（エンジンの冷却系統、潤滑系統等のピストン周辺部材（図略）に対応する数、ここでは１０箇所）の周辺部材用開口４ｅとが形成されている。
【００５６】
外側メタルプレート４ａ及び内側メタルプレート４ｃの、外側周縁部、各ピストン用開口４ｄの周縁部、及び各周辺部材用開口４ｅの周縁部には、それぞれ、リング状をなすシール凸部４ｆがプレス加工により形成されている。外側メタルプレート４ａの各シール凸部４ｆは、下方に突出しており、内側メタルプレート４ｃの各シール凸部４ｆは、上方に突出している。シリンダブロック１とシリンダヘッド３とでシリンダヘッドガスケット４を挟持する際に、各シール凸部４ｆが弾性変形して、外側メタルプレート４ａ、中間メタルプレート４ｂ、及び内側メタルプレート４ｃの接触圧が高まる。これにより、シリンダブロック１とシリンダヘッド３との間が確実にシールされる。
【００５７】
外側メタルプレート４ａの外側周縁部には、後述する外側変形防止板３１の基端部３１ａが一体に形成されている。また、中間メタルプレート４ｂの外側周縁部には、後述するブーツシール２０の中板部２２ｂが一体に形成されている。また、内側メタルプレート４ｃの外側周縁部には、後述する内側変形防止板３２の基端部３２ａが一体に形成されている。したがって、シリンダヘッドガスケット４の外側周縁部とブーツシール構造１０とは明確な境界なく連続している。
【００５８】
ブーツシール構造１０は、シリンダブロック１とクランクケース２との間を覆うように配設された矩形筒状のブーツシール２０と、ブーツシール２０の外方及び内方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板３０とを備えている。
【００５９】
ブーツシール２０は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部２１と、ブーツシール２０をシリンダブロック１に固定する部位であるシリンダ取付部２２と、ブーツシール２０をクランクケース２に固定する部位であるクランク取付部２３とを備えている。
【００６０】
変形部２１は、耐熱安全温度が２００℃であるフッ素ゴム（ＦＫＭ）を材料としてなり、径方向内側に陥没する谷部２１ａを一つ持つ蛇腹筒状をなしている。変形部２１の厚さは２ｍｍである。変形部２１の軸方向の一端（上端）にはシリンダ取付部２２が一体化されている。また、変形部２１の軸方向の他端（下端）にはクランク取付部２３が一体化されている。変形部２１、シリンダ取付部２２の後述する埋設部２２ａ、及びクランク取付部２３は、同一材料により一体成形（インサート成形）されている。
【００６１】
シリンダ取付部２２は、フッ素ゴム製の埋設部２２ａと、埋設部２２ａに一部分が埋設される中板部２２ｂとを備えている。中板部２２ｂは、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．６〜０．８ｍｍの中間メタルプレート４ｂの外側周縁部を外方に延長すると共に、この延長部を下方に９０°屈曲させた矩形筒状を呈している。中板部２２ｂの下部には、水平方向に貫通した複数個のアンカー孔２２ｃが全周にわたって形成されている。アンカー孔２２ｃの内部に埋設部２２ａが入り込むように一体成形（インサート成形）されることにより、埋設部２２ａと中板部２２ｂとが強固に一体化されている。
【００６２】
シリンダ取付部２２の埋設部２２ａと、シリンダヘッドガスケット４の中間メタルプレート４ｂとが一体成形されているため、シリンダヘッドガスケット４をシリンダブロック１に取り付けることによって、シリンダ取付部２２がシリンダブロック１に固定される。
【００６３】
クランク取付部２３は、フッ素ゴムを材料としてなり、矩形リング板状を呈している。クランク取付部２３の下面には、下方に突起する矩形リング状の係止部２３ａが下面の全周にわたって形成されている。係止部２３ａの内周壁と外周壁とには、突起形状のシールリブ２３ｂが形成されている。
【００６４】
クランク取付部２３をクランクケース２に固定する際には、クランク取付部２３の係止部２３ａを、クランクケース２の上面２ａに形成されている係止溝２ｂに上方から挿入する。これにより、係止部２３ａの各シールリブ２３ｂは、係止溝２ｂの溝壁に圧接する。クランクケース２の上面２ａには、矩形リング板状のリテーナ５がボルト締結される。これにより、クランク取付部２３は、クランクケース２とリテーナ５とによって挟持され、クランクケース２にシール性高く取り付けられる。
【００６５】
変形防止板３０は、ブーツシール２０の外方に配設される外側変形防止板３１と、ブーツシール２０の内方に配設される内側変形防止板３２とを備えている。
【００６６】
外側変形防止板３１は、シリンダブロック１側に固定される基端部３１ａと、基端部３１ａからシリンダブロック１とクランクケース２との相対移動方向（下方）に延びる延伸部３１ｂとよりなる。詳しくは、基端部３１ａは、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの外側メタルプレート４ａの外側周縁部を外方に延長した部位であり、延伸部３１ｂは、基端部３１ａをさらに延長して下方に９０°屈曲させた矩形筒状を呈する部位である。外側変形防止板３１の外周面には、シリカの中空体を含有した断熱被膜３３が塗装により形成されている。
【００６７】
延伸部３１ｂは、ブーツシール２０の変形部２１の谷部２１ａよりもやや下方まで延伸されている。なお、延伸部３１ｂは、シリンダブロック１が最も下方に移動したときに、延伸部３１ｂの先端がリテーナ５等の周辺部材と干渉しない位置まで延伸することができる。
【００６８】
延伸部３１ｂとブーツシール２０との離隔は、ブーツシール２０の変形部２１に常時の圧力＋５ｋＰａ（ブローバイガスが吹き出す方向の圧力をプラスとする）が作用している時には、延伸部３１ｂと変形部２１とが接触することがなく、変形部２１に異常時の圧力＋５０ｋＰａが作用して変形部２１が大きく外方に変形した際に、延伸部３１ｂと変形部２１とが接触する離隔を確保している。これにより、変形部２１に作用する異常時の圧力に対して、変形部２１が外方に反転することを防止して、変形部２１の外方への変形を所定の変形量に規制することができる。
【００６９】
内側変形防止板３２は、シリンダブロック１側に固定される基端部３２ａと、基端部３２ａからシリンダブロック１とクランクケース２との相対移動方向（下方）に延びる延伸部３２ｂとよりなる。詳しくは、基端部３２ａは、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの内側メタルプレート４ｃの外側周縁部を外方に延長した部位であり、延伸部３２ｂは、基端部３２ａをさらに延長して下方に９０°屈曲させた矩形筒状を呈する部位である。
【００７０】
延伸部３２ｂは、ブーツシール２０の変形部２１の谷部２１ａよりもやや下方まで延伸されている。なお、延伸部３２ｂは、シリンダブロック１が最も下方に移動したときに、延伸部３２ｂの先端がクランクケース２の上面２ａ等の周辺部材と干渉しない位置まで延伸することができる。
【００７１】
延伸部３２ｂとブーツシール２０との離隔は、ブーツシール２０の変形部２１に常時の圧力−５ｋＰａ（クランクケース２内の圧力がマイナス（負圧）となっている状態）が作用している時には、延伸部３２ｂと変形部２１とが接触することがなく、変形部２１に異常時の圧力−５０ｋＰａが作用して変形部２１が大きく内方に変形した際に、延伸部３２ｂと変形部２１とが接触する離隔を確保している。これにより、変形部２１に作用する異常時の圧力に対して、変形部２１の内方への変形を所定の変形量に規制することができる。
【００７２】
このような本実施形態の構成によると、ブーツシール２０の外方に配設された外側変形防止板３１、及びブーツシール２０の内方に配設された内側変形防止板３２によって、ブーツシール２０の変形部２１の外方及び内方への変形を所定の変形量に規制することができる。これにより、ブーツシール２０の変形部２１の異常変形や、変形部２１が周辺部材と干渉すること、及び変形部２１が周辺部材間に噛み込むことによる変形部２１の破裂・破損を防止することができる。
【００７３】
また、ブーツシール２０の変形部２１の剛性によらず、ブローバイガスの異常時の圧力±５０ｋＰａに対して、変形部２１の変形を所定の変形量に規制することができる。したがって、変形部２１の厚さを薄くして変形部２１の剛性を低下させ、これにより、変形部２１の応力集中を緩和してブーツシール２０の繰り返し変形に対する耐久性を向上させることができる。
【００７４】
また、ブーツシール２０の変形部２１の剛性によらず、変形部２１の変形を所定の変形量に規制することができるため、ブーツシール２０の材料として、従来用いられてきたポリエステル系熱可塑性エラストマ（ＴＰＥＥ）に換えて、ＴＰＥＥに対してヤング率が１／１０以下であるフッ素ゴム（ＦＫＭ）を用いることが可能となっている。
【００７５】
このように、ブーツシール２０の材料として従来の樹脂に換えてゴムを用いることにより、ブーツシール２０の耐熱性のみならず、繰り返し変形に対する耐久性、エンジンルーム内の各種油に対する耐油性、ブローバイガスの酸及びアルカリに対する耐酸性・耐アルカリ性、及びブーツシール２０と周辺部材との干渉に対する耐摩耗性が向上する。
【００７６】
そして、本実施形態においては、ブーツシール２０の材料として、各種ゴム材料の中でも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性に優れるフッ素ゴムを用いているため、本実施形態のブーツシール２０は、高寿命である。なお、フッ素ゴムの耐熱安全温度は２００℃であるため、本実施形態のブーツシール２０は、エキゾーストマニホールド（排気集合管）から受ける１６０℃程度の熱に対して確実な耐熱性を有している。
【００７７】
以上により、ブーツシール２０の交換回数が減るため、作業手間及びメンテナンス費用の低減を図ることが可能となる。
【００７８】
また、変形部２１の厚さを薄くすることによりブーツシール２０の材料を低減することができるため、ブーツシール２０をより安価に製造することが可能となる。特に、本実施形態においては、ブーツシール２０の材料として高価なフッ素ゴムを用いているため、変形部２１の厚さを薄くして、ブーツシール２０の製造コストを抑えることが重要となっている。
【００７９】
本実施形態の構成によると、外側変形防止板３１及び内側変形防止板３２は、シリンダヘッドガスケット４の外側周縁部に一体に形成されている。したがって、シリンダヘッドガスケット４をエンジンに取り付ける作業と、外側変形防止板３１及び内側変形防止板３２を配設する作業とを同時におこなうことができる。よって、組付け工数の増加を抑制しつつ外側変形防止板３１及び内側変形防止板３２を配設することができる。
【００８０】
本実施形態の外側変形防止板３１は、基端部３１ａがシリンダブロック１側に固定されていると共に、延伸部３１ｂがシリンダブロック１とクランクケース２との相対移動方向に延びている。したがって、外側変形防止板３１がブーツシール２０の目隠しとなり、エンジンの外観の意匠性を向上させることができる。また、外側変形防止板３１がブーツシール２０の傘となるため、ブーツシール２０外面への水分・油分等の付着を防止できる。また、衝突物からもブーツシール２０を保護することができる。また、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールドの熱からブーツシール２０を保護することができる。
【００８１】
さらに、本実施形態においては、外側変形防止板３１の外周面に断熱被膜３３が形成されているため、エンジンルーム内の熱からブーツシール２０を保護する効果がより高くなっている。
【００８２】
＜第２実施形態＞
図３に本実施形態におけるブーツシール構造の斜視図、図４に図３におけるＡ−Ａ線で切断した断面図を示す。以下の説明において、上、下、左、右、前、後とは、図３に示す上、下、左、右、前、後を指す。
【００８３】
図３及び４に示すように、本実施形態のブーツシール構造５０は、第１実施形態のブーツシール構造１０と同様に相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダブロック４１とクランクケース４２との間を覆うように配設される。なお、図３は、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダヘッド４３を取り外した状況を示している。本実施形態の相対変位型ＶＣＲエンジンの基本構造は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００８４】
本実施形態と第１実施形態との大きな相違点は、第１実施形態の変形防止板３０がシリンダブロック１側に固定されているのに対して、本実施形態の変形防止板７０は、クランクケース４２側に固定されている点である。本実施形態と第１実施形態とは、シリンダブロック４１、シリンダヘッドガスケット４４、リテーナ４５、及びブーツシール構造５０の構造が異なる。クランクケース４２及びシリンダヘッド４３の構造は、本実施形態と第１実施形態とで同一であるため説明を省略する。
【００８５】
シリンダブロック４１の上面４１ａは、左右方向に長い矩形の平面形状を呈している。シリンダブロック４１の上面４１ａは段差形状をなし、上面４１ａにおける周縁部は、上面４１ａにおける中央部に比べて段差状に陥没した段部４１ｃとなっている。したがって、シリンダヘッド４３とシリンダブロック４１との距離は、シリンダブロック４１の中央部において狭く、周縁部において広くなっている。シリンダブロック４１の内部には、シリンダブロック４１を上下方向に貫通する円筒状の内面４１ｂが左右方向に４箇所並んで形成されている。
【００８６】
シリンダヘッドガスケット４４は、金属製であり、矩形板状を呈している。シリンダヘッドガスケット４４の外側周縁部は、シリンダブロック４１の段部４１ｃに突出していない。詳しくは、シリンダヘッドガスケット４４は、ＳＵＳ（ステンレス）を材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの外側メタルプレート４４ａ、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの中間メタルプレート４４ｂ、及びＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの内側メタルプレート４４ｃをこの順番で積層してかしめにより一体化した積層体である。
【００８７】
シリンダヘッドガスケット４４には、第１実施形態のシリンダヘッドガスケット４と同様に、複数個のピストン用開口４４ｄと、複数個の周辺部材用開口４４ｅとが形成されている。また、外側メタルプレート４４ａ及び内側メタルプレート４４ｃの、外側周縁部、各ピストン用開口４４ｄの周縁部、及び各周辺部材用開口４４ｅの周縁部には、それぞれ、第１実施形態のシリンダヘッドガスケット４と同様に、リング状をなすシール凸部４４ｆがプレス加工により形成されている。
【００８８】
ブーツシール構造５０は、シリンダブロック４１とクランクケース４２との間を覆うように配設された矩形筒状のブーツシール６０と、ブーツシール６０の外方に配設されブーツシール６０の外方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板７０とを備えている。
【００８９】
ブーツシール６０は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部６１と、ブーツシール６０をシリンダブロック４１に固定する部位であるシリンダ取付部６２と、ブーツシール６０をクランクケース４２に固定する部位であるクランク取付部６３とを備えている。
【００９０】
変形部６１は、内面６１ｂが厚さ１ｍｍのフッ素ゴム製の薄層であり、且つ外面６１ｃが厚さ１ｍｍのエチレンアクリルゴム（ＡＥＭ、耐熱安全温度１７５℃）製の薄層である合計厚さ２ｍｍの二層構造よりなり、径方向内側に陥没する谷部６１ａを一つ持つ蛇腹筒状をなしている。なお、フッ素ゴム製の薄層は、変形部６１の内面６１ｂを含むブーツシール６０の内面全体に形成されている。変形部６１の軸方向の一端（上端）にはシリンダ取付部６２が一体化されている。また、変形部６１の軸方向の他端（下端）にはクランク取付部６３が一体化されている。変形部６１の外面６１ｃ、シリンダ取付部６２の後述する埋設部６２ａ、及びクランク取付部６３は、同一材料（エチレンアクリルゴム）により一体成形（インサート成形）されている。
【００９１】
シリンダ取付部６２は、エチレンアクリルゴム製の埋設部６２ａと、埋設部６２ａに一部分が埋設される中板部６２ｂとを備えている。中板部６２ｂは、厚さ０．６〜０．８ｍｍのＳＵＳを材料としてなり、矩形リング板状を呈している。中板部６２ｂの上面とシリンダヘッドガスケット４４の上面とは略面一となっており、中板部６２ｂの外側周縁部は、下方に９０°屈曲させた矩形筒状を呈している。中板部６２ｂの内周側には、上下方向に貫通した複数個のアンカー孔６２ｃが全周にわたって形成されている。
【００９２】
図４に示すように、アンカー孔６２ｃの内部に埋設部６２ａの一部分が入り込むように一体成形（インサート成形）されることにより、埋設部６２ａと中板部６２ｂとが強固に一体化されている。埋設部６２ａは中板部６２ｂの下面全体を覆っており、中板部６２ｂの内周側の下面には、矩形リング板状のシール部６２ｄが埋設部６２ａと一体に形成されている。シール部６２ｄの下面には、矩形リング状をなし下方に突出するシールリブ６２ｅが形成されている。
【００９３】
シリンダ取付部６２のシール部６２ｄをシリンダブロック４１の段部４１ｃ上に載置した後、中板部６２ｂ及びシール部６２ｄをシリンダブロック４１の段部４１ｃとシリンダヘッド４３の下面４３ａとで挟持することにより、シリンダ取付部６２がシリンダブロック４１に固定される。シールリブ６２ｅが段部４１ｃに圧接することによって、シリンダ取付部６２は、シリンダブロック４１にシール性高く取り付けられる。
【００９４】
クランク取付部６３は、エチレンアクリルゴムを材料としてなる。クランク取付部６３の構造及び、クランク取付部６３をクランクケース４２に固定する方法は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００９５】
変形防止板７０は、リテーナ４５の内側周縁部に固定される基端部７０ａと、基端部７０ａからシリンダブロック４１とクランクケース４２との相対移動方向（上方）に延びる延伸部７０ｂとよりなる。変形防止板７０は、亜鉛めっき鋼板の一種であるSＧＣＣを材料としてなる厚さ１〜３ｍｍの板部材であり、リテーナ４５と一体に形成されている。ブーツシール６０のコーナー部は、直線部よりも剛性が高いため変形しにくい。したがって、図３に示すように、変形防止板７０を、リテーナ４５の全周のうちのコーナー部を除いた直線部のみに配設している。また、このように、複数枚の変形防止板７０を互いに間隔を隔てて配設することによって、ブーツシール６０と変形防止板７０との間にオイル溜まりができるのを防止することができる。
【００９６】
延伸部７０ｂは、ブーツシール６０の変形部６１の谷部６１ａよりもやや上方まで延伸されている。延伸部７０ｂとブーツシール６０との離隔、及びブーツシール６０の変形部６１の外方への変形を所定の変形量に規制する作用については、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００９７】
このような本実施形態における変形防止板７０の効果は、第１実施形態における外側変形防止板３１の効果とほぼ同様であるため説明を省略する。以下に、本実施形態と第１実施形態とで効果が異なる点についてのみ説明を行う。
【００９８】
本実施形態においては、ブーツシール６０の材料として、フッ素ゴム（ＦＫＭ）及びエチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）を用いている。エチレンアクリルゴムは、第１実施形態において使用しているフッ素ゴムよりも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性が劣るものの、フッ素ゴムよりも安価な材料である。エチレンアクリルゴムの耐熱安全温度は１７５℃であるため、本実施形態のブーツシール６０は、エキゾーストマニホールド（排気集合管）から受ける１６０℃程度の熱に対して確実な耐熱性を有している。
【００９９】
ブーツシール６０の内面は、ブーツシール６０の外面よりも高い耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性が要求される。したがって、本実施形態のように、ブーツシール６０の内面（変形部６１の内面６１ｂ）がフッ素ゴム製であり且つ外面（変形部６１の外面６１ｃ）がエチレンアクリルゴム製である二層構造とすることによって、ブーツシール６０の剛性を確保した上でフッ素ゴム層の厚さを最小限に抑えることができる。これにより、第１実施形態で述べたフッ素ゴム製のブーツシール２０よりも、ブーツシール６０をより安価に製造することが可能となる。
【０１００】
本実施形態の構成によると、変形防止板７０は、リテーナ４５の内側周縁部に一体に形成されている。したがって、ブーツシール６０のクランク取付部６３をクランクケース４２にリテーナ４５で固定する作業と、変形防止板７０を配設する作業とを同時におこなうことができる。よって、組付け工数の増加を抑制しつつ変形防止板７０を配設することができる。
【０１０１】
本実施形態の変形防止板７０は、ブーツシール６０の外方に配設され、基端部７０ａがクランクケース４２側に固定されていると共に、延伸部７０ｂがシリンダブロック４１とクランクケース４２との相対移動方向に延びている。したがって、変形防止板７０がブーツシール６０の目隠しとなり、エンジンの外観の意匠性を向上させることができる。また、変形防止板７０により、衝突物からもブーツシール６０を保護することができる。また、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールドの熱からブーツシール６０を保護することができる。
【０１０２】
＜その他の実施形態＞
本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができることは言うまでもない。
【０１０３】
例えば、第１実施形態においては、フッ素ゴム製のブーツシール２０、第２実施形態においては、内面がフッ素ゴム製であり且つ外面がエチレンアクリルゴム製である二層構造のブーツシール６０を用いているが、本発明のブーツシールの材料は、これらの材料に限定されない。例えば、第２実施形態におけるブーツシール６０の外面を形成する材料として、アクリルゴム（ＡＣＭ）及びシリコンゴムを用いることも可能である。また、樹脂製のブーツシールとすることも可能である。
【０１０４】
また、第１及び第２実施形態においては、ブーツシール２０及び６０における変形部２１及び６１は、径方向内側に陥没する谷部２１ａ及び６１ａを一つ持つ蛇腹筒状をなすが、本発明のブーツシールにおける変形部は、この形状に限定されない。例えば変形部は、径方向外側に隆起する山部を一つ持つ蛇腹筒状であってもよいし、谷部と山部とが交互に連なる蛇腹筒状であってもよい。変形部の長さ及びひだ（山部、谷部）の数や向き等は、シリンダブロック及び／又はクランクケースの形状、配置及び相対移動量や、他部材との位置関係等に応じて適宜設定すればよい。
【０１０５】
また、第１実施形態においては、外側メタルプレート４ａと外側変形防止板３１とが、中間メタルプレート４ｂと中板部２２ｂとが、また、内側メタルプレート４ｃと内側変形防止板３２とが、それぞれ一体に形成されているが、これらの部材を別部材として形成してもよい。また、これらの部材を別部材として形成した後、溶接、ろう付け、接着、かしめ等の公知の方法で固着一体化してもよい。
【０１０６】
また、第１実施形態における外側変形防止板３１をシリンダヘッド３の側壁に直接固定することもできる。第１実施形態における内側変形防止板３２をシリンダブロック１の側壁に直接固定することもできる。
【０１０７】
また、第１実施形態においては、変形防止板３０として、外側変形防止板３１と内側変形防止板３２とを配設しているが、外側変形防止板３１及び内側変形防止板３２のうちのいずれか一方のみを配設することもできる。
【０１０８】
また、第２実施形態においては、変形防止板７０をブーツシール６０の外方のみに配設しているが、変形防止板をブーツシール６０の内方に配設することもできる。
【０１０９】
また、第２実施形態においては、変形防止板７０を、リテーナ４５の全周のうちのコーナー部を除いた直線部のみに配設しているが、変形防止板を、リテーナ４５の全周にわたって配設することもできる。この場合、ブーツシール６０と変形防止板との間にオイル溜まりができるのを防止するために、変形防止板を内外に貫通するオイル抜き穴を変形防止板の下部に複数個形成しておくとよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１ … シリンダブロック ２ … クランクケース
３ … シリンダヘッド ４ … シリンダヘッドガスケット
５ … リテーナ １０ … ブーツシール構造
２０ … ブーツシール ２１ … 変形部
３０ … 変形防止板 ３１ … 外側変形防止板
３１ａ … 基端部 ３１ｂ … 延伸部
３２ … 内側変形防止板 ３２ａ … 基端部
３２ｂ … 延伸部 ３３ … 断熱被膜
４１ … シリンダブロック ４２ … クランクケース
４３ … シリンダヘッド ４４ … シリンダヘッドガスケット
４５ … リテーナ ５０ … ブーツシール構造
６０ … ブーツシール ６１ … 変形部
６１ｂ … 内面 ６１ｃ … 外面
７０ … 変形防止板 ７０ａ … 基端部
７０ｂ … 延伸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比エンジンに配設されるブーツシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行状態に応じて混合気の圧縮比を変化させるエンジン（所謂、可変圧縮比エンジン、ＶＣＲエンジン）が知られている。ＶＣＲエンジンによると、低負荷時に圧縮比を高くすることでトルクを引き出すことができ、高負荷時に圧縮比を低くすることでノッキングを抑制することができる。
【０００３】
エンジンの圧縮比を変化させる技術の一種として、燃焼室の容積を変化させる技術が提案されている。燃焼室の容積を変化させる方法として、シリンダブロックとクランクケースとの少なくとも一方を移動させて両者の相対位置を変化させることで燃焼室の容積を変化させる技術がある。以下、この技術に基づくエンジンを相対変位型ＶＣＲエンジンと呼ぶ。
【０００４】
相対変位型ＶＣＲエンジンにおいては、シリンダブロックとクランクケースとの相対位置が変化する。一般には、シリンダブロックが上下方向に移動して、シリンダブロックとクランクケースとの相対位置が変化する。このため、相対変位型ＶＣＲエンジンにおいては、シリンダブロックとクランクケースとの間からブローバイガスが流出する可能性がある。このブローバイガスの流出を抑制するシール構造として、発明者らは、特許文献１に記載のブーツシール構造を提案している。
【０００５】
図５に示すように、引用文献１に記載のブーツシール９０は、シリンダブロック８１とクランクケース８２との間を覆うシール部材である。ブーツシール９０は、シリンダブロック８１に取り付けられるシリンダ取付部９２と、クランクケース８２に取り付けられるクランク取付部９３と、弾性変形可能な材料からなり蛇腹筒状をなしシリンダ取付部９２とクランク取付部９３とに接続されている変形部９１とを備える筒状をなしている。
【０００６】
シリンダ取付部９２は、シリンダヘッド８３とシリンダブロック８１とで挟持されシリンダヘッド８３とシリンダブロック８１との間をシールする金属製のシリンダヘッドガスケット９２ａと、シリンダヘッドガスケット９２ａの周縁部に形成されていると共に少なくとも一部が変形部９１に埋設されている中板部９２ｂとを備えている。
【０００７】
ブーツシール９０の蛇腹筒状の変形部９１は、シリンダブロック８１とクランクケース８２との相対移動に追従して変形（伸張・収縮）し、ブローバイガスの圧力が作用することによっても外方及び内方に変形（拡径・縮径）する。このため、ブーツシール９０によりシリンダブロック８１とクランクケース８２との間を気密にシールできる。また、このブーツシール９０においては、シリンダ取付部９２の一部としてシリンダヘッドガスケット９２ａを用いている。このため、シリンダヘッドガスケット９２ａをエンジンに取り付ける作業とブーツシール９０をシリンダブロック８１に取り付ける作業とを同時におこなうことができる。よって、ブーツシール９０は取付作業性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特願２００９−２９０６１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したブーツシール９０の変形部９１には、ブローバイガスの圧力が常時±５ｋＰａ（ブローバイガスが吹き出す方向の圧力をプラスとする）作用する。そして、設計上は、異常時を考慮して、変形部９１の耐圧性として±５０ｋＰａを確保している。例えば、特許文献１の実施例においては、ブーツシール９０の材料として、安価なポリエステル系熱可塑性エラストマ（ＴＰＥＥ）を用いており、変形部９１の厚さを厚くすることにより変形部９１の剛性を高めて、変形部９１の耐圧性を確保している。
【００１０】
変形部９１が、シリンダブロック８１とクランクケース８２との相対移動に追従して繰り返し変形すると、やがて、変形部９１の応力が集中し易い部位に疲労によるき裂が発生して、ブーツシール９０の交換時期を迎える。
【００１１】
一方、ブーツシール９０の耐久性を高めて、ブーツシール９０の交換回数を減らしたいというニーズも存在している。このようなニーズに対応する方法として、±５０ｋＰａの圧力に対して破損しない耐圧性を確保できる範囲で、樹脂製のブーツシール９０の変形部９１の厚さを薄くする方法が考えられる。変形部９１の厚さを薄くすることにより変形部９１の剛性が低くなり、変形部９１の応力集中が緩和されて、ブーツシール９０の繰り返し変形に対する耐久性を向上させることができる。
【００１２】
このように変形部９１の厚さを薄くすることにより、所定の圧力に対する変形部９１の外方及び内方への変形量は大きくなる。例えば、図５に示すように、変形部９１は、常時の圧力±５ｋＰａに対して、一点鎖線ＯｓとＩｓとの間で外方及び内方に変形する。また、異常時の圧力±５０ｋＰａに対して、二点鎖線ＯｍａｘとＩｍａｘとの間で外方及び内方に変形する。
【００１３】
変形部９１が外方に反転してＯｍａｘまで変形すると、変形部９１の異常変形や、変形部９１が周辺部材と干渉することによって、変形部９１が破裂・破損する可能性がある。また、変形部９１がＯｍａｘまで変形した状態でシリンダブロック８１が下降した場合には、変形部９１がシリンダブロック８１とクランクケース８２との間に噛み込むことによって、変形部９１が破損する可能性がある。
【００１４】
また、変形部９１が内方に引き込まれてＩｍａｘまで変形すると、変形部９１がシリンダブロック８１と干渉することによって、変形部９１が破損する可能性がある。また、変形部９１がＩｍａｘまで変形した状態でシリンダブロック８１が下降した場合には、変形部９１がシリンダブロック８１とクランクケース８２との間に噛み込むことによって、変形部９１が破損する可能性がある。
【００１５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダブロックとクランクケースとの間を覆うように配設された蛇腹筒状の変形部を有するブーツシールにおいて、ブローバイガスの圧力による変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制し得るブーツシール構造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】
【００１６】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【００１７】
（１）本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造は、シリンダブロックとクランクケースとの相対位置を変化させて燃焼室の容積を変化させる可変圧縮比エンジンに取り付けられると共に該シリンダブロックと該クランクケースとの間を覆うブーツシール構造であって、前記ブーツシール構造は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部を有すると共に一端が前記シリンダブロックに固定され他端が前記クランクケースに固定される筒状のブーツシールと、該ブーツシールの外方及び／又は内方に配設され該変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によると、ブーツシールの外方及び／又は内方に配設された変形防止板によって、ブーツシールの変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制することができる。これにより、ブーツシールの変形部の異常変形や、変形部が周辺部材と干渉すること、及び変形部が周辺部材間に噛み込むことによる変形部の破裂・破損を防止することができる。ここで、変形防止板がブーツシールの外方に配設される場合には、衝突物からもブーツシールを保護することができる。
【００１９】
また、ブーツシールの変形部の剛性によらず、ブローバイガスの異常時の圧力±５０ｋＰａに対して、変形部の変形を所定の変形量に規制することができる。したがって、変形部の厚さを薄くして変形部の剛性を低下させ、これにより、変形部の応力集中を緩和してブーツシールの繰り返し変形に対する耐久性を向上させることができる。
【００２０】
以上により、ブーツシールの交換回数が減るため、作業手間及びメンテナンス費用の低減を図ることが可能となる。
【００２１】
また、変形部の厚さを薄くすることによりブーツシールの材料を低減することができるため、ブーツシールをより安価に製造することが可能となる。
【００２２】
なお、変形防止板は、筒状の変形防止板を筒状のブーツシールの全周に配設することができる。また、複数枚の変形防止板をブーツシールの全周に変形防止板同士の間隔を隔てて配設することもできる。
【００２３】
（２）前記（１）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記変形防止板は、前記シリンダブロック又は該シリンダブロックに固定されている部材に固定される基端部と、該基端部から該シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動方向に延びる延伸部と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
このような構成によると、変形防止板の基端部がシリンダブロック側に固定されていると共に、変形防止板の延伸部がシリンダブロックとクランクケースとの相対移動方向に延びている。したがって、変形防止板がブーツシールの外方に配設される場合には、変形防止板がブーツシールの目隠しとなり、エンジンの外観の意匠性を向上させることができる。また、変形防止板がブーツシールの傘となるため、ブーツシール外面への水分・油分等の付着を防止できる。また、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールド（排気集合管）の熱からブーツシールを保護することができる。
【００２５】
（３）前記（２）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記変形防止板の前記基端部が、シリンダヘッドと前記シリンダブロックとで挟持され該シリンダヘッドと該シリンダブロックとの間をシールする金属製のシリンダヘッドガスケットの外側周縁部に一体に形成されていることを特徴とする。
【００２６】
このような構成によると、変形防止板が金属製のシリンダヘッドガスケットの外側周縁部に一体に形成されている。したがって、シリンダヘッドガスケットをエンジンに取り付ける作業と変形防止板を配設する作業とを同時におこなうことができる。よって、組付け工数の増加を抑制しつつ変形防止板を配設することができる。
【００２７】
なお、ここでいう金属製とは、主材料が金属であることを指し、例えば、金属製のシリンダヘッドガスケットの表面に樹脂皮膜がコートされているもの等を含む概念である。
【００２８】
（４）前記（１）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記変形防止板は、前記クランクケース又は該クランクケースに固定されている部材に固定される基端部と、該基端部から前記シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動方向に延びる延伸部と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
このような構成によると、変形防止板の基端部がクランクケース側に固定されていると共に、変形防止板の延伸部がシリンダブロックとクランクケースとの相対移動方向に延びている。したがって、変形防止板がブーツシールの外方に配設される場合には、変形防止板がブーツシールの目隠しとなり、エンジンの外観の意匠性を向上させることができる。また、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールドの熱からブーツシールを保護することができる。
【００３０】
（５）前記（４）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールの外方に配設された前記変形防止板の前記基端部が、該ブーツシールの他端を前記クランクケースに固定するリテーナに一体に形成されていることを特徴とする。
【００３１】
このような構成によると、変形防止板がリテーナに一体に形成されている。したがって、ブーツシールの他端をクランクケースにリテーナで固定する作業と変形防止板を配設する作業とを同時におこなうことができる。よって、組付け工数の増加を抑制しつつ変形防止板を配設することができる。
【００３２】
（６）本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールの外方に配設された前記変形防止板の少なくとも外面に断熱被膜が形成されていることを特徴とする。
【００３３】
前記（２）及び（４）で述べたように、変形防止板がブーツシールの外方に配設される場合には、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールドの熱からブーツシールを保護することができる。ここで、変形防止板の少なくとも外面に断熱被膜が形成されていれば、エンジンルーム内の熱からブーツシールを保護する効果がより高くなる。
【００３４】
特に、ブーツシールの材料として樹脂を用いている場合には、弾性変形可能な樹脂材料の耐熱性がそれほど大きくないことから、エンジンルーム内の熱からブーツシールを保護することが重要となる。
【００３５】
（７）本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールの少なくとも前記変形部が、耐熱安全温度１３０℃以上の耐熱性を有するゴム製であることを特徴とする。
【００３６】
このような構成によると、ブーツシールの少なくとも変形部が、耐熱安全温度（物性を損なうことなく連続使用が可能な温度）１３０℃以上の耐熱性を有するゴム製である。したがって、エキゾーストマニホールドから受ける熱に対して、ブーツシールが十分な耐熱性を有するものとなる。
【００３７】
また、ゴム製のブーツシールは、樹脂製のブーツシールよりも、ブーツシールの耐熱性のみならず、繰り返し変形に対する耐久性、エンジンルーム内の各種油に対する耐油性、ブローバイガスの酸及びアルカリに対する耐酸性・耐アルカリ性、及びブーツシールと周辺部材との干渉に対する耐摩耗性が高い。このため、ゴム製のブーツシールを用いることにより、ブーツシールの交換回数がより少なくなるため、作業手間及びメンテナンス費用をより低減することができる。
【００３８】
（８）前記（７）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールの少なくとも変形部が、フッ素ゴム製であることを特徴とする。
【００３９】
ブーツシールがエキゾーストマニホールドから受ける熱は１６０℃程度に達する場合がある。そこで、ブーツシールの少なくとも変形部を耐熱安全温度が２００℃であるフッ素ゴム（ＦＫＭ）により形成すれば、ブーツシールは、確実な耐熱性を有するものとなる。
【００４０】
また、フッ素ゴムは、各種ゴム材料の中でも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性に優れた材料であるため、ブーツシールをフッ素ゴム製とすることにより、ブーツシールの高寿命化が図れる。
【００４１】
（９）前記（７）で述べた本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造において、好ましくは、前記ブーツシールは、内面がフッ素ゴム製であり且つ外面がエチレンアクリルゴム製である二層構造よりなることを特徴とする。
【００４２】
前記（８）で述べたフッ素ゴムは、各種ゴム材料の中でも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性に優れた材料であるものの、他のゴム材料に比べて非常に高価な材料である。このため、フッ素ゴム製のブーツシールを安価に製造するためには、変形部の厚さを薄くして材料コストを抑える必要がある。
【００４３】
一方、エチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）は、フッ素ゴムよりも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性が劣るものの、フッ素ゴムよりも安価な材料である。エチレンアクリルゴムの耐熱安全温度は１７５℃であり、ブーツシールの材料として用いる上では、十分な耐熱性を有している。
【００４４】
ブーツシールの内面は、ブーツシールの外面よりも高い耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性が要求される。したがって、本発明の構成のように、ブーツシールの内面がフッ素ゴム製であり且つ外面がエチレンアクリルゴム製である二層構造とすることによって、ブーツシールの剛性を確保した上でフッ素ゴム層の厚さを最小限に抑えることができる。これにより、フッ素ゴム製のブーツシールよりも、ブーツシールをより安価に製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダブロックとクランクケースとの間を覆うように配設された蛇腹筒状の変形部を有するブーツシールにおいて、ブローバイガスの圧力による変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制し得るブーツシール構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態におけるブーツシール構造の斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３】第２実施形態におけるブーツシール構造の斜視図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】従来のブーツシール構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造の実施形態について図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００４８】
＜第１実施形態＞
図１に本実施形態におけるブーツシール構造の斜視図、図２に図１におけるＡ−Ａ線で切断した断面図を示す。以下の説明において、上、下、左、右、前、後とは、図１に示す上、下、左、右、前、後を指す。
【００４９】
図１及び２に示すように、本実施形態のブーツシール構造１０は、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダブロック１とクランクケース２との間を覆うように配設される。なお、図１は、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダヘッド３を取り外した状況を示している。
【００５０】
詳しくは、本実施形態の相対変位型ＶＣＲエンジンにおいて、シリンダブロック１の下部が箱形のクランクケース２の内部に上方から挿入されており、シリンダブロック１の外周面とクランクケース２の内周面とが対向している。シリンダブロック１は、図示しない移動機構によって上下方向に移動する。シリンダブロック１に取り付けられているシリンダヘッド３もまたシリンダブロック１と一体に移動する。このため、シリンダブロック１とクランクケース２との相対位置が変化し、燃焼室の容積が変化する。例えば、シリンダブロック１は、図２に示す中立位置から、上方に４．５ｍｍ、下方に４ｍｍ移動可能となっている。
【００５１】
シリンダブロック１の上面１ａは、平滑であり、左右方向に長い矩形の平面形状を呈している。シリンダブロック１の内部には、シリンダブロック１を上下方向に貫通する円筒状の内面１ｂが左右方向に４箇所並んで形成されており、図示しないピストンが内面１ｂに摺接しつつ上下に摺動する。
【００５２】
クランクケース２の上面２ａは、平滑であり、左右方向に長い矩形の平面形状を呈している。クランクケース２の上面２ａの外側周縁部は、シリンダブロック１の上面１ａの外側周縁部から外側に張り出している。この外側に張り出した上面２ａに上方に開口した係止溝２ｂが形成されている。係止溝２ｂは、シリンダブロック１を取り囲むように矩形リング状に形成されている。この係止溝２ｂに、後述するブーツシール２０のクランク取付部２３が係止された後、クランク取付部２３がクランクケース２とリテーナ５とにより挟持されて固定される。
【００５３】
シリンダヘッド３の下面３ａは、平滑であり、シリンダブロック１の上面１ａと同一寸法の矩形の平面形状を呈している。シリンダヘッドガスケット４がシリンダブロック１の上面１ａとシリンダヘッド３の下面３ａとで挟持されて、シリンダブロック１とシリンダヘッド３とが図示しないボルトにより締結されている。
【００５４】
シリンダヘッドガスケット４は、金属製であり、シリンダブロック１の上面１ａと略同一寸法の矩形板状を呈している。詳しくは、シリンダヘッドガスケット４は、ＳＵＳ（ステンレス）を材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの外側メタルプレート４ａ、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．６〜０．８ｍｍの中間メタルプレート４ｂ、及びＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの内側メタルプレート４ｃをこの順番で積層してかしめにより一体化した積層体である。
【００５５】
シリンダヘッドガスケット４には、複数個（エンジンのピストン（図略）に対応する数、ここでは４箇所）のピストン用開口４ｄと、複数個（エンジンの冷却系統、潤滑系統等のピストン周辺部材（図略）に対応する数、ここでは１０箇所）の周辺部材用開口４ｅとが形成されている。
【００５６】
外側メタルプレート４ａ及び内側メタルプレート４ｃの、外側周縁部、各ピストン用開口４ｄの周縁部、及び各周辺部材用開口４ｅの周縁部には、それぞれ、リング状をなすシール凸部４ｆがプレス加工により形成されている。外側メタルプレート４ａの各シール凸部４ｆは、下方に突出しており、内側メタルプレート４ｃの各シール凸部４ｆは、上方に突出している。シリンダブロック１とシリンダヘッド３とでシリンダヘッドガスケット４を挟持する際に、各シール凸部４ｆが弾性変形して、外側メタルプレート４ａ、中間メタルプレート４ｂ、及び内側メタルプレート４ｃの接触圧が高まる。これにより、シリンダブロック１とシリンダヘッド３との間が確実にシールされる。
【００５７】
外側メタルプレート４ａの外側周縁部には、後述する外側変形防止板３１の基端部３１ａが一体に形成されている。また、中間メタルプレート４ｂの外側周縁部には、後述するブーツシール２０の中板部２２ｂが一体に形成されている。また、内側メタルプレート４ｃの外側周縁部には、後述する内側変形防止板３２の基端部３２ａが一体に形成されている。したがって、シリンダヘッドガスケット４の外側周縁部とブーツシール構造１０とは明確な境界なく連続している。
【００５８】
ブーツシール構造１０は、シリンダブロック１とクランクケース２との間を覆うように配設された矩形筒状のブーツシール２０と、ブーツシール２０の外方及び内方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板３０とを備えている。
【００５９】
ブーツシール２０は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部２１と、ブーツシール２０をシリンダブロック１に固定する部位であるシリンダ取付部２２と、ブーツシール２０をクランクケース２に固定する部位であるクランク取付部２３とを備えている。
【００６０】
変形部２１は、耐熱安全温度が２００℃であるフッ素ゴム（ＦＫＭ）を材料としてなり、径方向内側に陥没する谷部２１ａを一つ持つ蛇腹筒状をなしている。変形部２１の厚さは２ｍｍである。変形部２１の軸方向の一端（上端）にはシリンダ取付部２２が一体化されている。また、変形部２１の軸方向の他端（下端）にはクランク取付部２３が一体化されている。変形部２１、シリンダ取付部２２の後述する埋設部２２ａ、及びクランク取付部２３は、同一材料により一体成形（インサート成形）されている。
【００６１】
シリンダ取付部２２は、フッ素ゴム製の埋設部２２ａと、埋設部２２ａに一部分が埋設される中板部２２ｂとを備えている。中板部２２ｂは、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．６〜０．８ｍｍの中間メタルプレート４ｂの外側周縁部を外方に延長すると共に、この延長部を下方に９０°屈曲させた矩形筒状を呈している。中板部２２ｂの下部には、水平方向に貫通した複数個のアンカー孔２２ｃが全周にわたって形成されている。アンカー孔２２ｃの内部に埋設部２２ａが入り込むように一体成形（インサート成形）されることにより、埋設部２２ａと中板部２２ｂとが強固に一体化されている。
【００６２】
シリンダ取付部２２の埋設部２２ａと、シリンダヘッドガスケット４の中間メタルプレート４ｂとが一体成形されているため、シリンダヘッドガスケット４をシリンダブロック１に取り付けることによって、シリンダ取付部２２がシリンダブロック１に固定される。
【００６３】
クランク取付部２３は、フッ素ゴムを材料としてなり、矩形リング板状を呈している。クランク取付部２３の下面には、下方に突起する矩形リング状の係止部２３ａが下面の全周にわたって形成されている。係止部２３ａの内周壁と外周壁とには、突起形状のシールリブ２３ｂが形成されている。
【００６４】
クランク取付部２３をクランクケース２に固定する際には、クランク取付部２３の係止部２３ａを、クランクケース２の上面２ａに形成されている係止溝２ｂに上方から挿入する。これにより、係止部２３ａの各シールリブ２３ｂは、係止溝２ｂの溝壁に圧接する。クランクケース２の上面２ａには、矩形リング板状のリテーナ５がボルト締結される。これにより、クランク取付部２３は、クランクケース２とリテーナ５とによって挟持され、クランクケース２にシール性高く取り付けられる。
【００６５】
変形防止板３０は、ブーツシール２０の外方に配設される外側変形防止板３１と、ブーツシール２０の内方に配設される内側変形防止板３２とを備えている。
【００６６】
外側変形防止板３１は、シリンダブロック１側に固定される基端部３１ａと、基端部３１ａからシリンダブロック１とクランクケース２との相対移動方向（下方）に延びる延伸部３１ｂとよりなる。詳しくは、基端部３１ａは、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの外側メタルプレート４ａの外側周縁部を外方に延長した部位であり、延伸部３１ｂは、基端部３１ａをさらに延長して下方に９０°屈曲させた矩形筒状を呈する部位である。外側変形防止板３１の外周面には、シリカの中空体を含有した断熱被膜３３が塗装により形成されている。
【００６７】
延伸部３１ｂは、ブーツシール２０の変形部２１の谷部２１ａよりもやや下方まで延伸されている。なお、延伸部３１ｂは、シリンダブロック１が最も下方に移動したときに、延伸部３１ｂの先端がリテーナ５等の周辺部材と干渉しない位置まで延伸することができる。
【００６８】
延伸部３１ｂとブーツシール２０との離隔は、ブーツシール２０の変形部２１に常時の圧力＋５ｋＰａ（ブローバイガスが吹き出す方向の圧力をプラスとする）が作用している時には、延伸部３１ｂと変形部２１とが接触することがなく、変形部２１に異常時の圧力＋５０ｋＰａが作用して変形部２１が大きく外方に変形した際に、延伸部３１ｂと変形部２１とが接触する離隔を確保している。これにより、変形部２１に作用する異常時の圧力に対して、変形部２１が外方に反転することを防止して、変形部２１の外方への変形を所定の変形量に規制することができる。
【００６９】
内側変形防止板３２は、シリンダブロック１側に固定される基端部３２ａと、基端部３２ａからシリンダブロック１とクランクケース２との相対移動方向（下方）に延びる延伸部３２ｂとよりなる。詳しくは、基端部３２ａは、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの内側メタルプレート４ｃの外側周縁部を外方に延長した部位であり、延伸部３２ｂは、基端部３２ａをさらに延長して下方に９０°屈曲させた矩形筒状を呈する部位である。
【００７０】
延伸部３２ｂは、ブーツシール２０の変形部２１の谷部２１ａよりもやや下方まで延伸されている。なお、延伸部３２ｂは、シリンダブロック１が最も下方に移動したときに、延伸部３２ｂの先端がクランクケース２の上面２ａ等の周辺部材と干渉しない位置まで延伸することができる。
【００７１】
延伸部３２ｂとブーツシール２０との離隔は、ブーツシール２０の変形部２１に常時の圧力−５ｋＰａ（クランクケース２内の圧力がマイナス（負圧）となっている状態）が作用している時には、延伸部３２ｂと変形部２１とが接触することがなく、変形部２１に異常時の圧力−５０ｋＰａが作用して変形部２１が大きく内方に変形した際に、延伸部３２ｂと変形部２１とが接触する離隔を確保している。これにより、変形部２１に作用する異常時の圧力に対して、変形部２１の内方への変形を所定の変形量に規制することができる。
【００７２】
このような本実施形態の構成によると、ブーツシール２０の外方に配設された外側変形防止板３１、及びブーツシール２０の内方に配設された内側変形防止板３２によって、ブーツシール２０の変形部２１の外方及び内方への変形を所定の変形量に規制することができる。これにより、ブーツシール２０の変形部２１の異常変形や、変形部２１が周辺部材と干渉すること、及び変形部２１が周辺部材間に噛み込むことによる変形部２１の破裂・破損を防止することができる。
【００７３】
また、ブーツシール２０の変形部２１の剛性によらず、ブローバイガスの異常時の圧力±５０ｋＰａに対して、変形部２１の変形を所定の変形量に規制することができる。したがって、変形部２１の厚さを薄くして変形部２１の剛性を低下させ、これにより、変形部２１の応力集中を緩和してブーツシール２０の繰り返し変形に対する耐久性を向上させることができる。
【００７４】
また、ブーツシール２０の変形部２１の剛性によらず、変形部２１の変形を所定の変形量に規制することができるため、ブーツシール２０の材料として、従来用いられてきたポリエステル系熱可塑性エラストマ（ＴＰＥＥ）に換えて、ＴＰＥＥに対してヤング率が１／１０以下であるフッ素ゴム（ＦＫＭ）を用いることが可能となっている。
【００７５】
このように、ブーツシール２０の材料として従来の樹脂に換えてゴムを用いることにより、ブーツシール２０の耐熱性のみならず、繰り返し変形に対する耐久性、エンジンルーム内の各種油に対する耐油性、ブローバイガスの酸及びアルカリに対する耐酸性・耐アルカリ性、及びブーツシール２０と周辺部材との干渉に対する耐摩耗性が向上する。
【００７６】
そして、本実施形態においては、ブーツシール２０の材料として、各種ゴム材料の中でも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性に優れるフッ素ゴムを用いているため、本実施形態のブーツシール２０は、高寿命である。なお、フッ素ゴムの耐熱安全温度は２００℃であるため、本実施形態のブーツシール２０は、エキゾーストマニホールド（排気集合管）から受ける１６０℃程度の熱に対して確実な耐熱性を有している。
【００７７】
以上により、ブーツシール２０の交換回数が減るため、作業手間及びメンテナンス費用の低減を図ることが可能となる。
【００７８】
また、変形部２１の厚さを薄くすることによりブーツシール２０の材料を低減することができるため、ブーツシール２０をより安価に製造することが可能となる。特に、本実施形態においては、ブーツシール２０の材料として高価なフッ素ゴムを用いているため、変形部２１の厚さを薄くして、ブーツシール２０の製造コストを抑えることが重要となっている。
【００７９】
本実施形態の構成によると、外側変形防止板３１及び内側変形防止板３２は、シリンダヘッドガスケット４の外側周縁部に一体に形成されている。したがって、シリンダヘッドガスケット４をエンジンに取り付ける作業と、外側変形防止板３１及び内側変形防止板３２を配設する作業とを同時におこなうことができる。よって、組付け工数の増加を抑制しつつ外側変形防止板３１及び内側変形防止板３２を配設することができる。
【００８０】
本実施形態の外側変形防止板３１は、基端部３１ａがシリンダブロック１側に固定されていると共に、延伸部３１ｂがシリンダブロック１とクランクケース２との相対移動方向に延びている。したがって、外側変形防止板３１がブーツシール２０の目隠しとなり、エンジンの外観の意匠性を向上させることができる。また、外側変形防止板３１がブーツシール２０の傘となるため、ブーツシール２０外面への水分・油分等の付着を防止できる。また、衝突物からもブーツシール２０を保護することができる。また、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールドの熱からブーツシール２０を保護することができる。
【００８１】
さらに、本実施形態においては、外側変形防止板３１の外周面に断熱被膜３３が形成されているため、エンジンルーム内の熱からブーツシール２０を保護する効果がより高くなっている。
【００８２】
＜第２実施形態＞
図３に本実施形態におけるブーツシール構造の斜視図、図４に図３におけるＡ−Ａ線で切断した断面図を示す。以下の説明において、上、下、左、右、前、後とは、図３に示す上、下、左、右、前、後を指す。
【００８３】
図３及び４に示すように、本実施形態のブーツシール構造５０は、第１実施形態のブーツシール構造１０と同様に相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダブロック４１とクランクケース４２との間を覆うように配設される。なお、図３は、相対変位型ＶＣＲエンジンのシリンダヘッド４３を取り外した状況を示している。本実施形態の相対変位型ＶＣＲエンジンの基本構造は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００８４】
本実施形態と第１実施形態との大きな相違点は、第１実施形態の変形防止板３０がシリンダブロック１側に固定されているのに対して、本実施形態の変形防止板７０は、クランクケース４２側に固定されている点である。本実施形態と第１実施形態とは、シリンダブロック４１、シリンダヘッドガスケット４４、リテーナ４５、及びブーツシール構造５０の構造が異なる。クランクケース４２及びシリンダヘッド４３の構造は、本実施形態と第１実施形態とで同一であるため説明を省略する。
【００８５】
シリンダブロック４１の上面４１ａは、左右方向に長い矩形の平面形状を呈している。シリンダブロック４１の上面４１ａは段差形状をなし、上面４１ａにおける周縁部は、上面４１ａにおける中央部に比べて段差状に陥没した段部４１ｃとなっている。したがって、シリンダヘッド４３とシリンダブロック４１との距離は、シリンダブロック４１の中央部において狭く、周縁部において広くなっている。シリンダブロック４１の内部には、シリンダブロック４１を上下方向に貫通する円筒状の内面４１ｂが左右方向に４箇所並んで形成されている。
【００８６】
シリンダヘッドガスケット４４は、金属製であり、矩形板状を呈している。シリンダヘッドガスケット４４の外側周縁部は、シリンダブロック４１の段部４１ｃに突出していない。詳しくは、シリンダヘッドガスケット４４は、ＳＵＳ（ステンレス）を材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの外側メタルプレート４４ａ、ＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの中間メタルプレート４４ｂ、及びＳＵＳを材料としてなる厚さ０．２〜０．３ｍｍの内側メタルプレート４４ｃをこの順番で積層してかしめにより一体化した積層体である。
【００８７】
シリンダヘッドガスケット４４には、第１実施形態のシリンダヘッドガスケット４と同様に、複数個のピストン用開口４４ｄと、複数個の周辺部材用開口４４ｅとが形成されている。また、外側メタルプレート４４ａ及び内側メタルプレート４４ｃの、外側周縁部、各ピストン用開口４４ｄの周縁部、及び各周辺部材用開口４４ｅの周縁部には、それぞれ、第１実施形態のシリンダヘッドガスケット４と同様に、リング状をなすシール凸部４４ｆがプレス加工により形成されている。
【００８８】
ブーツシール構造５０は、シリンダブロック４１とクランクケース４２との間を覆うように配設された矩形筒状のブーツシール６０と、ブーツシール６０の外方に配設されブーツシール６０の外方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板７０とを備えている。
【００８９】
ブーツシール６０は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部６１と、ブーツシール６０をシリンダブロック４１に固定する部位であるシリンダ取付部６２と、ブーツシール６０をクランクケース４２に固定する部位であるクランク取付部６３とを備えている。
【００９０】
変形部６１は、内面６１ｂが厚さ１ｍｍのフッ素ゴム製の薄層であり、且つ外面６１ｃが厚さ１ｍｍのエチレンアクリルゴム（ＡＥＭ、耐熱安全温度１７５℃）製の薄層である合計厚さ２ｍｍの二層構造よりなり、径方向内側に陥没する谷部６１ａを一つ持つ蛇腹筒状をなしている。なお、フッ素ゴム製の薄層は、変形部６１の内面６１ｂを含むブーツシール６０の内面全体に形成されている。変形部６１の軸方向の一端（上端）にはシリンダ取付部６２が一体化されている。また、変形部６１の軸方向の他端（下端）にはクランク取付部６３が一体化されている。変形部６１の外面６１ｃ、シリンダ取付部６２の後述する埋設部６２ａ、及びクランク取付部６３は、同一材料（エチレンアクリルゴム）により一体成形（インサート成形）されている。
【００９１】
シリンダ取付部６２は、エチレンアクリルゴム製の埋設部６２ａと、埋設部６２ａに一部分が埋設される中板部６２ｂとを備えている。中板部６２ｂは、厚さ０．６〜０．８ｍｍのＳＵＳを材料としてなり、矩形リング板状を呈している。中板部６２ｂの上面とシリンダヘッドガスケット４４の上面とは略面一となっており、中板部６２ｂの外側周縁部は、下方に９０°屈曲させた矩形筒状を呈している。中板部６２ｂの内周側には、上下方向に貫通した複数個のアンカー孔６２ｃが全周にわたって形成されている。
【００９２】
図４に示すように、アンカー孔６２ｃの内部に埋設部６２ａの一部分が入り込むように一体成形（インサート成形）されることにより、埋設部６２ａと中板部６２ｂとが強固に一体化されている。埋設部６２ａは中板部６２ｂの下面全体を覆っており、中板部６２ｂの内周側の下面には、矩形リング板状のシール部６２ｄが埋設部６２ａと一体に形成されている。シール部６２ｄの下面には、矩形リング状をなし下方に突出するシールリブ６２ｅが形成されている。
【００９３】
シリンダ取付部６２のシール部６２ｄをシリンダブロック４１の段部４１ｃ上に載置した後、中板部６２ｂ及びシール部６２ｄをシリンダブロック４１の段部４１ｃとシリンダヘッド４３の下面４３ａとで挟持することにより、シリンダ取付部６２がシリンダブロック４１に固定される。シールリブ６２ｅが段部４１ｃに圧接することによって、シリンダ取付部６２は、シリンダブロック４１にシール性高く取り付けられる。
【００９４】
クランク取付部６３は、エチレンアクリルゴムを材料としてなる。クランク取付部６３の構造及び、クランク取付部６３をクランクケース４２に固定する方法は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００９５】
変形防止板７０は、リテーナ４５の内側周縁部に固定される基端部７０ａと、基端部７０ａからシリンダブロック４１とクランクケース４２との相対移動方向（上方）に延びる延伸部７０ｂとよりなる。変形防止板７０は、亜鉛めっき鋼板の一種であるSＧＣＣを材料としてなる厚さ１〜３ｍｍの板部材であり、リテーナ４５と一体に形成されている。ブーツシール６０のコーナー部は、直線部よりも剛性が高いため変形しにくい。したがって、図３に示すように、変形防止板７０を、リテーナ４５の全周のうちのコーナー部を除いた直線部のみに配設している。また、このように、複数枚の変形防止板７０を互いに間隔を隔てて配設することによって、ブーツシール６０と変形防止板７０との間にオイル溜まりができるのを防止することができる。
【００９６】
延伸部７０ｂは、ブーツシール６０の変形部６１の谷部６１ａよりもやや上方まで延伸されている。延伸部７０ｂとブーツシール６０との離隔、及びブーツシール６０の変形部６１の外方への変形を所定の変形量に規制する作用については、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００９７】
このような本実施形態における変形防止板７０の効果は、第１実施形態における外側変形防止板３１の効果とほぼ同様であるため説明を省略する。以下に、本実施形態と第１実施形態とで効果が異なる点についてのみ説明を行う。
【００９８】
本実施形態においては、ブーツシール６０の材料として、フッ素ゴム（ＦＫＭ）及びエチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）を用いている。エチレンアクリルゴムは、第１実施形態において使用しているフッ素ゴムよりも、耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性が劣るものの、フッ素ゴムよりも安価な材料である。エチレンアクリルゴムの耐熱安全温度は１７５℃であるため、本実施形態のブーツシール６０は、エキゾーストマニホールド（排気集合管）から受ける１６０℃程度の熱に対して確実な耐熱性を有している。
【００９９】
ブーツシール６０の内面は、ブーツシール６０の外面よりも高い耐熱性、耐久性、耐油性、及び耐酸性・耐アルカリ性が要求される。したがって、本実施形態のように、ブーツシール６０の内面（変形部６１の内面６１ｂ）がフッ素ゴム製であり且つ外面（変形部６１の外面６１ｃ）がエチレンアクリルゴム製である二層構造とすることによって、ブーツシール６０の剛性を確保した上でフッ素ゴム層の厚さを最小限に抑えることができる。これにより、第１実施形態で述べたフッ素ゴム製のブーツシール２０よりも、ブーツシール６０をより安価に製造することが可能となる。
【０１００】
本実施形態の構成によると、変形防止板７０は、リテーナ４５の内側周縁部に一体に形成されている。したがって、ブーツシール６０のクランク取付部６３をクランクケース４２にリテーナ４５で固定する作業と、変形防止板７０を配設する作業とを同時におこなうことができる。よって、組付け工数の増加を抑制しつつ変形防止板７０を配設することができる。
【０１０１】
本実施形態の変形防止板７０は、ブーツシール６０の外方に配設され、基端部７０ａがクランクケース４２側に固定されていると共に、延伸部７０ｂがシリンダブロック４１とクランクケース４２との相対移動方向に延びている。したがって、変形防止板７０がブーツシール６０の目隠しとなり、エンジンの外観の意匠性を向上させることができる。また、変形防止板７０により、衝突物からもブーツシール６０を保護することができる。また、エンジンルーム内の、特にエキゾーストマニホールドの熱からブーツシール６０を保護することができる。
【０１０２】
＜その他の実施形態＞
本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができることは言うまでもない。
【０１０３】
例えば、第１実施形態においては、フッ素ゴム製のブーツシール２０、第２実施形態においては、内面がフッ素ゴム製であり且つ外面がエチレンアクリルゴム製である二層構造のブーツシール６０を用いているが、本発明のブーツシールの材料は、これらの材料に限定されない。例えば、第２実施形態におけるブーツシール６０の外面を形成する材料として、アクリルゴム（ＡＣＭ）及びシリコンゴムを用いることも可能である。また、樹脂製のブーツシールとすることも可能である。
【０１０４】
また、第１及び第２実施形態においては、ブーツシール２０及び６０における変形部２１及び６１は、径方向内側に陥没する谷部２１ａ及び６１ａを一つ持つ蛇腹筒状をなすが、本発明のブーツシールにおける変形部は、この形状に限定されない。例えば変形部は、径方向外側に隆起する山部を一つ持つ蛇腹筒状であってもよいし、谷部と山部とが交互に連なる蛇腹筒状であってもよい。変形部の長さ及びひだ（山部、谷部）の数や向き等は、シリンダブロック及び／又はクランクケースの形状、配置及び相対移動量や、他部材との位置関係等に応じて適宜設定すればよい。
【０１０５】
また、第１実施形態においては、外側メタルプレート４ａと外側変形防止板３１とが、中間メタルプレート４ｂと中板部２２ｂとが、また、内側メタルプレート４ｃと内側変形防止板３２とが、それぞれ一体に形成されているが、これらの部材を別部材として形成してもよい。また、これらの部材を別部材として形成した後、溶接、ろう付け、接着、かしめ等の公知の方法で固着一体化してもよい。
【０１０６】
また、第１実施形態における外側変形防止板３１をシリンダヘッド３の側壁に直接固定することもできる。第１実施形態における内側変形防止板３２をシリンダブロック１の側壁に直接固定することもできる。
【０１０７】
また、第１実施形態においては、変形防止板３０として、外側変形防止板３１と内側変形防止板３２とを配設しているが、外側変形防止板３１及び内側変形防止板３２のうちのいずれか一方のみを配設することもできる。
【０１０８】
また、第２実施形態においては、変形防止板７０をブーツシール６０の外方のみに配設しているが、変形防止板をブーツシール６０の内方に配設することもできる。
【０１０９】
また、第２実施形態においては、変形防止板７０を、リテーナ４５の全周のうちのコーナー部を除いた直線部のみに配設しているが、変形防止板を、リテーナ４５の全周にわたって配設することもできる。この場合、ブーツシール６０と変形防止板との間にオイル溜まりができるのを防止するために、変形防止板を内外に貫通するオイル抜き穴を変形防止板の下部に複数個形成しておくとよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１ … シリンダブロック ２ … クランクケース
３ … シリンダヘッド ４ … シリンダヘッドガスケット
５ … リテーナ １０ … ブーツシール構造
２０ … ブーツシール ２１ … 変形部
３０ … 変形防止板 ３１ … 外側変形防止板
３１ａ … 基端部 ３１ｂ … 延伸部
３２ … 内側変形防止板 ３２ａ … 基端部
３２ｂ … 延伸部 ３３ … 断熱被膜
４１ … シリンダブロック ４２ … クランクケース
４３ … シリンダヘッド ４４ … シリンダヘッドガスケット
４５ … リテーナ ５０ … ブーツシール構造
６０ … ブーツシール ６１ … 変形部
６１ｂ … 内面 ６１ｃ … 外面
７０ … 変形防止板 ７０ａ … 基端部
７０ｂ … 延伸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックとクランクケースとの相対位置を変化させて燃焼室の容積を変化させる可変圧縮比エンジンに取り付けられると共に該シリンダブロックと該クランクケースとの間を覆うブーツシール構造であって、
前記ブーツシール構造は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部を有すると共に一端が前記シリンダブロックに固定され他端が前記クランクケースに固定される筒状のブーツシールと、該ブーツシールの外方及び／又は内方に配設され該変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板と、を備えることを特徴とする可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項２】
前記変形防止板は、前記シリンダブロック又は該シリンダブロックに固定されている部材に固定される基端部と、該基端部から該シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動方向に延びる延伸部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項３】
前記変形防止板の前記基端部が、シリンダヘッドと前記シリンダブロックとで挟持され該シリンダヘッドと該シリンダブロックとの間をシールする金属製のシリンダヘッドガスケットの外側周縁部に一体に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項４】
前記変形防止板は、前記クランクケース又は該クランクケースに固定されている部材に固定される基端部と、該基端部から前記シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動方向に延びる延伸部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項５】
前記ブーツシールの外方に配設された前記変形防止板の前記基端部が、該ブーツシールの他端を前記クランクケースに固定するリテーナに一体に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項６】
前記ブーツシールの外方に配設された前記変形防止板の少なくとも外面に断熱被膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一つに記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項７】
前記ブーツシールの少なくとも前記変形部が、耐熱安全温度１３０℃以上の耐熱性を有するゴム製であることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一つに記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項８】
前記ブーツシールの少なくとも変形部が、フッ素ゴム製であることを特徴とする請求項７に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項９】
前記ブーツシールは、内面がフッ素ゴム製であり且つ外面がエチレンアクリルゴム製である二層構造よりなることを特徴とする請求項７に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項１】
シリンダブロックとクランクケースとの相対位置を変化させて燃焼室の容積を変化させる可変圧縮比エンジンに取り付けられると共に該シリンダブロックと該クランクケースとの間を覆うブーツシール構造であって、
前記ブーツシール構造は、弾性変形可能な材料からなる蛇腹筒状の変形部を有すると共に一端が前記シリンダブロックに固定され他端が前記クランクケースに固定される筒状のブーツシールと、該ブーツシールの外方及び／又は内方に配設され該変形部の外方又は内方への変形を所定の変形量に規制する変形防止板と、を備えることを特徴とする可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項２】
前記変形防止板は、前記シリンダブロック又は該シリンダブロックに固定されている部材に固定される基端部と、該基端部から該シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動方向に延びる延伸部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項３】
前記変形防止板の前記基端部が、シリンダヘッドと前記シリンダブロックとで挟持され該シリンダヘッドと該シリンダブロックとの間をシールする金属製のシリンダヘッドガスケットの外側周縁部に一体に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項４】
前記変形防止板は、前記クランクケース又は該クランクケースに固定されている部材に固定される基端部と、該基端部から前記シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動方向に延びる延伸部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項５】
前記ブーツシールの外方に配設された前記変形防止板の前記基端部が、該ブーツシールの他端を前記クランクケースに固定するリテーナに一体に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項６】
前記ブーツシールの外方に配設された前記変形防止板の少なくとも外面に断熱被膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一つに記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項７】
前記ブーツシールの少なくとも前記変形部が、耐熱安全温度１３０℃以上の耐熱性を有するゴム製であることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一つに記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項８】
前記ブーツシールの少なくとも変形部が、フッ素ゴム製であることを特徴とする請求項７に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【請求項９】
前記ブーツシールは、内面がフッ素ゴム製であり且つ外面がエチレンアクリルゴム製である二層構造よりなることを特徴とする請求項７に記載の可変圧縮比エンジンのブーツシール構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１２２５８７（Ｐ２０１２−１２２５８７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７５７２２（Ｐ２０１０−２７５７２２）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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