可変圧縮比エンジン用ブーツシール
【課題】高いシール性をもち、耐熱性及び耐酸性に優れた可変圧縮比エンジン用ブーツシールを提供する。
【解決手段】ブーツシール３は、シリンダブロック１とクランクケース２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シリンダブロック１とクランクケース２との間を覆い一端がシリンダブロック１に固定され他端がクランクケース２に固定される。ブーツシール３は、内面側に配設されフッ素系ゴムからなる内側層３０ａと内側層３０ａよりも外側に配設された外側層３０ｂとからなるブーツ本体３０と、蛇腹筒状のブーツ本体３０の少なくとも径方向内側に窪む谷部３１ａに設けられた補強体３５とを備えている。ブーツ本体３０は、周方向に展開された状態で成形した後に周方向の巻き始め端部と巻き終わり端部とを接合することで弾性変形可能な蛇腹筒状をなしている。
【解決手段】ブーツシール３は、シリンダブロック１とクランクケース２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シリンダブロック１とクランクケース２との間を覆い一端がシリンダブロック１に固定され他端がクランクケース２に固定される。ブーツシール３は、内面側に配設されフッ素系ゴムからなる内側層３０ａと内側層３０ａよりも外側に配設された外側層３０ｂとからなるブーツ本体３０と、蛇腹筒状のブーツ本体３０の少なくとも径方向内側に窪む谷部３１ａに設けられた補強体３５とを備えている。ブーツ本体３０は、周方向に展開された状態で成形した後に周方向の巻き始め端部と巻き終わり端部とを接合することで弾性変形可能な蛇腹筒状をなしている。
【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用ブーツシールに関する。
【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可変圧縮比エンジンが知られている。可変圧縮比エンジンによると、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、ピストンの上下動に伴うシリンダ内の燃焼室の最大容積と最小容積の比率、即ち圧縮比を変化させている。
【０００４】
ここで、エンジン内のピストンとシリンダの隙間から燃焼室の混合気が漏出しクランクケース等に漏れ出す場合がある。漏出した混合気は、一般にブローバイガスと呼ばれ、未燃焼の燃料を含んでいる。ブローバイガスは、クランクケース内のクランクルームを通じて吸気管に還流される。
【０００５】
しかし、上記のように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と、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やエンジンオイルなどがエンジン外部に流出し飛散して、エンジン周りを汚染したり、エンジン周りの金属部品を腐食させたりするなどの問題が生じる。
【０００６】
そこで、従来、図８、図９に示すように、シリンダブロック９１の外周面の全周にわたり凹型溝９０を形成し、凹型溝９０に環状のシール材９２を介装し、シール材９２をクランクケース９３の内周面に摺動可能に密接させることが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３０３３８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４５２９号公報
【特許文献３】特開２００７―７８１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の可変圧縮比エンジン用ブーツシールでは、シール材９２の外周面が、クランクケース９３の内周面に摺接して、シール材９２の外周面の上下の空間を遮断しているにすぎない。このため、シリンダブロック９１とクランクケース９３との間の気密性を確保するためには、シール材９２の形状及び特性に高度な精度が要求される。また、シリンダブロック９１とクランクケース９３との摺接部の気密性を向上させる程、シリンダブロック９１とクランクケース９３との摺動抵抗が増し、摺動性が低下するという問題があった。そのため、低い精度のシール材であっても、高い気密性を確保したいという要望があった。
【０００９】
今後、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動量が増加することも考えられる。
【００１０】
一方、精密測定装置の振動吸収部材や等速継手用ブーツとして使用されるゴム製の蛇腹形状の伸縮部材（特許文献２、３）がある。本願発明者は、この蛇腹形状の伸縮部材を利用して、シリンダブロックとクランクケースとの間の隙間を被覆することを考えている。
【００１１】
しかし、伸縮部材に用いられている一般のゴム製の伸縮部材は、酸性及び高温に弱い材質である。燃焼室から漏出するブローバイガスは、酸性で高温である。このため、ゴム製の伸縮部材をそのまま圧縮比エンジン用シールブーツとして用いた場合には、ゴムの劣化が生じてしまう。そこで、耐熱性の高いフッ素系ゴムを用いることも考えられる。しかし、エンジンのブーツシールは比較的大きく、価格の高いフッ素系ゴムの材料費が高くなってしまう。このため、上記特許文献２，３に使用されている伸縮部材をそのまま、可変圧縮比エンジンのブーツシール部材として使用することはできない。
【００１２】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、高いシール性をもち、耐熱性及び耐酸性に優れた可変圧縮比エンジン用ブーツシールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明の可変圧縮比エンジン用ブーツシールは、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前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間を覆い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可変圧縮比エンジン用ブーツシールであって、
内面側に配設されフッ素系ゴムからなる内側層と前記内側層よりも外側に配設された外側層とからなるブーツ本体とを有し、周方向に展開された状態で成形した後に周方向の端部同士を接合することで弾性変形可能な蛇腹筒状を呈しているブーツ本体と、
前記蛇腹筒状の前記ブーツ本体の少なくとも径方向内側に窪む谷部に設けられた補強体と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
上記ブーツシールは、上述した可変圧縮比エンジンに取り付けられるシール部材であり、蛇腹筒状を呈している。このため、本発明のブーツシールは、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動に追従して変形し、シリンダブロックとクランクケースとの間を気密にシールすることができる。
【００１５】
ブーツ本体の内面側は、フッ素系ゴムからなる内側層で形成されている。フッ素系ゴムは、耐熱性、耐油性、耐薬品性に優れる材料である。このため、ブーツシールの内側面が、ブローバイガスに晒されても、ブーツシールの劣化を抑制することができる。
【００１６】
また、ブーツ本体の外側層は、フッ素系ゴム以外の材質を用いることができるため、ブーツシール全体でのフッ素系ゴムの使用量を少なくすることができ、ブーツシールのコストを低く維持することができる。
【００１７】
また、蛇腹筒状のブーツ本体の少なくとも径方向内側に窪む谷部には、補強体が設けられている。このため、蛇腹部の谷部の剛性が高くなり、谷部が径方向外側に反転することが抑えられる。
【００１８】
また、ブーツシールは、周方向に展開した状態で成形された後に、周方向の端部同士を重ね合わせて蛇腹筒状を形成している。このため、成形が容易となり、安価にシールブーツを作製することができる。
【００１９】
（２）前記補強体は、前記ブーツ本体の周方向全体にわたって環状に延びる環状補強体であることが好ましい。この場合には、ブーツ本体が径方向外側に拡径しようとしたときに、環状補強体によって周方向の長さが延びることが抑えられ、確実にブーツシールの反転を抑えることができる。
【００２０】
（３）前記補強体は、補強繊維で形成された不織布又は織編物からなる補強繊維体からなり、前記補強繊維体は、前記内側層と前記外側層との間に配置されていることが好ましい。補強繊維体により、ブーツ本体の変形強度を高めつつ、周方向で若干の伸縮が可能である。このため、ブーツシールの伸縮を妨げることなく、ブーツシールの反転を効果的に抑制することができる。
【００２１】
（４）前記補強繊維体は、網目構造をもつ織編物であることが好ましい。網目構造の網目で内側層と外側層とが接合することができ、接合強度が高くなる。また、網目に内側層と外側層とが入り込むので、補強繊維体を配設した部分の変形が抑えられる。
【００２２】
（５）前記補強繊維体の織糸方向は、前記ブーツシールの周方向に対して傾斜しており、且つ織糸の各交点は接合されていることが好ましい。周方向に対して傾斜する方向に網目が配列されるため、ブーツ本体の周方向に若干の伸縮を許しながら、ブーツシールの反転を効果的に抑えることができる。
【００２３】
（６）前記補強繊維体は、織り構造を有する織布であることが好ましい。この場合には、ブーツ本体の周方向に若干の伸縮を許しながら、ブーツシールの反転を効果的に抑えることができる。
【００２４】
（７）前記補強繊維体は、少なくとも前記ブーツ本体の前記谷部から前記シリンダブロックに固定されている部分までにわたって配置されていることが好ましい。ブーツ本体の谷部とシリンダブロックに固定されている部分とは、ブーツシール伸縮時に応力が集中する部分であり、この部分に補強繊維体を配設することで亀裂や破れを抑制することができる。このような織布としては、例えば、ラッセル織りなどがある。
【００２５】
（８）前記補強繊維体は、前記ブーツシールの周方向で接合された接合部で肉厚方向に重なり合っていることが好ましい。接合部での接合強度を高めることができる。
【００２６】
（９）前記環状補強体は、前記ブーツ本体よりも高い引張強度をもつ線材であり、前記線材は、前記蛇腹部の前記谷部に埋設されていることが好ましい。線材により谷部が拡径することが抑えられ、ブーツ本体の径方向外側への反転を抑えることができる。
【００２７】
（１０）前記線材の表面には、延び方向に所定間隔で凹凸が形成されていることが好ましい。線材表面の凹凸により、内側層と外側層が引っかかり、線材に対して内側層と外側層とのズレを防止でき、ブーツシールの周方向の拡径を抑えることができる。
【００２８】
（１１）前記線材には、延び方向に所定間隔でケバ又はループが形成されていることが好ましい。線材のケバ又はループにより、内側層と外側層が引っかかり、線材に対して内側層と外側層とのズレを防止でき、ブーツシールの周方向の拡径を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシールは、内側層がフッ素系ゴムで形成されているため、高いシール性をもち、耐熱性及び耐酸性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る、可変圧縮比エンジンに取り付けたブーツシールの断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る、可変圧縮比エンジンに取り付けたブーツシールの斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る、ブーツシールに埋設されたネットの配置説明図である。
【図４】第１の実施形態に係る、ブーツシールの製造方法を示す説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る、シート体を内型に設置した状態の成形用の金型の平面図である。
【図６】第２の実施形態に係る、ブーツシールの断面図である。
【図７】変形例に係る、可変圧縮比エンジンに取り付けたブーツシールの断面図である。
【図８】従来例に係る、シリンダブロック及びクランクケースの斜視説明図である。
【図９】従来例に係る可変圧縮比エンジンのシール構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態に係る可変圧縮比エンジン用ブーツシールは、図１に示すように、シリンダブロック１とクランクケース２との相対位置を上下方向に変化させて圧縮比を変化させる可変圧縮比エンジンに設けられ、シリンダブロック１とクランクケース２との間の間隙１０を覆うブーツシール３である。
【００３２】
シリンダブロック１は、略矩形状を呈しており、略箱形状のクランクケース２の中に配置されている。シリンダブロック１は、クランクケース２に対して上下方向に移動可能とされている。シリンダブロック１の外周面１ｃは、隙間１０を介して、クランクケース２の内周面２ｃと対向している。この隙間１０には、燃焼室から漏出したブローバイガスが流通している。
【００３３】
図２に示すように、シリンダブロック１には、複数の円筒部１ａが直列に配設されている。円筒部１ａは、シリンダを構成しており、ピストンが上下方向に移動可能に配置されている。円筒部１ａの上部には、ピストンの頂面と後述のシリンダヘッド１１の下面との間に燃焼室が形成されている。空気と燃料との混合気の圧縮、爆発、排出、吸気の燃焼サイクルが繰り返されることにより、燃焼室の容積の増減が繰り返される。ピストン上死点時と下死点時の燃焼室の容積の比率は、圧縮比といわれる。
【００３４】
クランクケース２は、略箱形状を呈しており、その内部のクランクルーム（図略）には、シリンダブロック１の下部が上下動可能に挿入されている。クランクケース２の上部は、シリンダブロック１を囲むように四角枠形状を呈している。クランクケース２のクランクルームには、円筒部１ａの配設位置と対応する位置にピストンが配設されている。シリンダブロック１は、図略のカム軸などの移動手段によりクランクケース２に対して上下方向に移動される。この移動量の幅は、例えば、１５〜２０ｍｍ程度である。シリンダブロック１がクランクケース２に対して上下方向に移動されると、これに伴い、シリンダブロック１の円筒部１ａとピストンとシリンダヘッド１１の下面との間に形成された燃焼室の圧縮比も変動される。燃焼室の圧縮比を増減させることで、エンジンにより生じる駆動トルクが調整される。
【００３５】
図１に示すように、シリンダブロック１の上部には、メタル製のシリンダヘッドガスケット５を介設させて、シリンダヘッド１１が配置されている。
【００３６】
シリンダヘッドガスケット５は、シリンダブロック１とシリンダヘッド１１とで挟持されることで、シリンダブロック１とシリンダヘッド１１との間をシールしている。シリンダヘッドガスケット５は、シリンダブロック１の平坦な上面と略同一寸法の矩形板状を呈している。シリンダヘッドガスケット５は、厚さ０．２〜０．３ｍｍの外側メタルプレート５１と、厚さ０．６〜０．８ｍｍの中間メタルプレート５２と、厚さ０．２〜０．３ｍｍの内側メタルプレート５３を、順に積層してかしめにより一体化されてなる。外側メタルプレート５１、中間メタルプレート５２及び内側メタルプレート５３は、いずれもＳＵＳ（ステンレス）材料からなる。
【００３７】
図２に示すように、シリンダヘッドガスケット５は、シリンダブロック１の円筒部１ａの数に対応する数のピストン用開口５ａと、エンジンの冷却系統、潤滑系統等のシリンダ周辺部材に対応する数の周辺部材用開口５ｂとが形成されている。
【００３８】
図１に示すように、外側メタルプレート５１及び内側メタルプレート５３の外周縁部、各ピストン用開口５ａの周縁部、及び各周辺部材用開口５ｂの周囲縁部には、それぞれ、リング状をなすシール凸部５ｃ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５１に形成されたシール凸部５ｃは下方に突出し、内側メタルプレート５３に形成されたシール凸部５ｃは上方に突出している。外側メタルプレート５１に形成されたシール凸部５ｃと内側メタルプレート５３に形成されたシール凸部５ｃとで、中間メタルプレート５２を挟持することで、各シール凸部５ｃが上下方向に弾性変形して、シリンダブロック１とシリンダヘッド１１との間が確実にシールされる。
【００３９】
ブーツシール３は、ブーツ本体３０と、補強体３５とを備えている。ブーツ本体３０は、弾性変形可能な蛇腹筒状の変形部３１と、ブーツシール３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３２と、ブーツシール３をクランクケース２に固定する部位であるクランクケース取付部３３とを有する。
【００４０】
変形部３１は、径方向内側に窪む谷部３１ａを１つもつ蛇腹形状をなしている。変形部３１の軸方向の一端（上端）には、シリンダ取付部３２が一体化されており、変形部３１の軸方向の他端（下端）には、クランクケース取付部３３が一体化されている。
【００４１】
シリンダ取付部３２は、埋設部３２ａと、埋設部３２ａに一部分が埋設されるメタルリング３４とを有する。メタルリング３４は、厚さ０．６〜０．８ｍｍのＳＵＳ（ステンレス）製のメタルプレートを用いており、矩形リング形状を呈している。メタルリング３４の上面とシリンダヘッドガスケット５の上面とは略面一となっており、メタルリング３４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。メタルリング３４の内周側には、上下方向に貫通した複数個のアンカー孔３４ｃが全周にわたって形成されている。
【００４２】
アンカー孔３４ｃの内部に埋設部３２ａの一部分が入り込むようにインサート成形されることにより、埋設部３２ａとメタルリング３４とが強固に一体化されている。メタルリング３４の内周側の下面には、矩形リング板状のシール部３２ｄが埋設部３２ａと一体に形成されている。シール部３２ｄの下面には、矩形リング形状をなし下方に突出するシールリブ３２ｅが形成されている。
【００４３】
シリンダ取付部３２のシール部３２ｄをシリンダブロック１の段部１ｄ上に載せた後、メタルリング３４及びシール部３２ｄをシリンダブロック１の段部１ｄとシリンダヘッド１１の下面１１ａとで挟持することにより、シリンダ取付部３２がシリンダブロック１に固定される。シールリブ３２ｅが段部１ｄに圧接することによって、シリンダ取付部３２が、シリンダブロック１にシール性高く取り付けられる。
【００４４】
クランクケース取付部３３は、矩形リング形状をなしており、クランクケース取付部３３の下面には、下方に突出する矩形リング形状の係止部３３ａが下面の全周にわたって形成されている。
【００４５】
クランクケース取付部３３をクランクケース２に固定する際には、クランクケース取付部３３の係止部３３ａ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に挿入する。クランクケース取付部３３は、矩形リング形状のリテーナ２８とクランクケース２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ている。リテーナ２８は、クランクケース２の上面２ａにボルト２９を締結することで固定されている。
【００４６】
ブーツ本体３０は、内面側に配設された内側層３０ａと、内側層３０ａよりも外側に配設された外側層３０ｂとからなる。内側層３０ａは、フッ素系ゴムからなり、外側層３０ｂは、エチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）からなる。フッ素系ゴムとしては、例えば、フッ化ビニリデン系ゴム(ＦＫＭ)、テトラフルオロエチレン-プロピレン系ゴム(ＦＥＰＭ)、テトラフルオロエチレン-パープルオロビニルエーテル系ゴム(ＦＦＫＭ)等のフッ素ゴムや、その共重合体の中から選択して用いることができる。これらの中でも、フッ化ビニリデン系ゴム（ＦＫＭ）がよい。本実施形態においては、内側層３０ａとして、フッ素系ゴムの中のＦＫＭを用いる。
【００４７】
外側層３０ｂは、変形部３１と、その上下に一体に配設されているシリンダ取付部３２及びクランクケース取付部３３とを形成している。内側層３０ａは、外側層３０ｂの内周面全体を被覆していて、ブーツ本体３０の内周面全体を構成している。
【００４８】
図３に示すように、補強体３５は、ラッセル織で編成されたネット３５ａを用いていている。ラッセル織は、織り構造を有する織布であるとともに格子状の網目構造を有する。糸は、ポリアミド（ナイロン６６など）、芳香族アミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの強化樹脂繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維で作製されたフィラメントを用いている。ネット３５ａの網目３５ｂの開口大きさは、縦横とも２ｍｍであり、織糸３５ｃの太さは ４７０ｄｔｅｘ（４２０デニール）ｍｍである。また、織布のシワ防止のため、エポキシ樹脂を含浸してもよい。
【００４９】
補強体３５は、ブーツ本体３０の周方向全体に環状に埋設されている環状補強体であり、内側層３０ａと外側層３０ｂとの間に配置されている。補強体３５は、変形部３１の上端から下端までの間に渡って配設されている。補強体３５の上端は、シリンダ取付部３２のメタルリング３４の下部と一部重なり合っている。補強体３５の織糸方向は、本実施形態においては、ブーツシール３の周方向Ａに対して４５°の角度αで傾斜している。この角度αは、１５〜７５°、更には、２５〜６５°の範囲であることが好ましい。ネット３５ａが周方向に適度に伸縮して、ブーツシールの上下方向の伸縮を許しつつ、谷部３１ａの反転を抑制することができる。なお、ブーツシール３の周方向Ａは、変形部３１の谷部３１ａの延び方向と平行である。
【００５０】
本実施形態のブーツシール３の製造方法を説明する。図４（ａ）に示すように、ＦＫＭ材料を混練軟化させた後、熱ロールを用いて、未加硫のＦＫＭカレンダーシート３７ａを成形する。また、ＡＥＭ材料を混練し軟化させた後、熱ロールを用いて、未加硫のＡＥＭカレンダーシート３７ｂを成形する。ＦＫＭカレンダーシート３７ａとＡＥＭカレンダーシート３７ｂとの間に、ネット３５ａを配置し、これらを熱ロールで圧着して、シート体３７を得る。
【００５１】
次に、内型７１、外型７２、上型７３、及び下型７４とからなる金型７を準備する（図４（ｄ）、図５）。内型７１、外型７２，上型７３、及び下型７４は、それぞれブーツシールの内面形状、外面形状、上面形状、下面形状に対応する形状の型面７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａをもつ。外型７２は、ブーツシールの周方向に複数に分割されていて、閉型したときにブーツシールの外面形状に対応する型面７２ａを形成する。
【００５２】
図４（ｂ）、図５に示すように、型開きした内型７１の型面７１ａに、シート体３７を巻きつけて、巻き始め端部３７ｃと巻き終わり端部３７ｄとを重ね合わせる。巻き始め端部３７ｃと巻き終わり端部３７ｄとは、型面７１ａの直線状に延びる部分で重なり合わせる。次に、メタルリング３４をシート体３７の上方に配置する。
【００５３】
図４（ｄ）に示すように、内型７１に対して、各外型７２を近接させ、また上型７３及び下型７４を近接させて、型締めする。内型７１、外型７２、上型７３、及び下型７４の型面７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａにより囲まれて形成されたキャビティ７０には、シート体３７とメタルリング３４とが配置されていて、その周囲には隙間が残る。
【００５４】
図４（ｅ）に示すように、キャビティ７０内の隙間に、ＡＥＭ材料を射出成形する。ＡＥＭ材料の射出ゲート部Ｇａは、上型７３と内型７１との合わせ部に位置させる。
【００５５】
加熱した金型７の中に一定時間ＡＥＭゴムを保持することにより、金型７のキャビティ７０内のゴム材料を加硫させる。以上によりブーツシール３が得られる。
【００５６】
本実施形態のブーツシール３は、蛇腹筒状の変形部３１をもつ。このため、ブーツシール３は、シリンダブロック１とクランクケース２との相対移動に追従して変形し、シリンダブロック１とクランクケース２との間を気密にシールすることができる。
【００５７】
ブーツシール３のブーツ本体３０の内面側は、フッ素系ゴムからなる内側層３０ａで形成されている。フッ素系ゴムは、耐酸性及び耐熱性に優れる材料である。このため、ブーツシール３の内側面が、酸性で高温のブローバイガスに晒されても、ブーツシール３の劣化を抑制することができる。
【００５８】
また、ブーツ本体３０の外側層３０ｂは、フッ素系ゴム以外の材質を用いているため、ブーツシール３全体でのフッ素系ゴムの使用量を少なくすることができ、ブーツシール３のコストを低く維持することができる。
【００５９】
また、蛇腹筒状のブーツ本体３０の少なくとも径方向内側に窪む谷部３１ａには、補強体３５が設けられている。このため、変形部３１の谷部３１ａの剛性が高くなり、谷部が径方向外側に反転することが抑えられる。
【００６０】
また、ブーツシール３は、周方向に展開した状態で成形された後に、周方向の巻き始め端部３７ｃと巻き終わり端部３７ｄとを重ね合わせて蛇腹筒状を形成している。このため、成形が容易となり、安価にシールブーツ３を作製することができる。
【００６１】
補強体３５は、網目構造をもつネット３５ａで構成されている。このため、ブーツ本体３０の変形強度を高めつつ、周方向で若干の伸縮が可能である。このため、ブーツシール３の伸縮を妨げることなく、ブーツシール３の反転を効果的に抑制することができる。
【００６２】
また、網目構造の網目で内側層３０ａと外側層３０ｂとが接合することができ、接合強度が高くなる。また、網目に内側層３０ａと外側層３０ｂとが入り込むので、補強繊維体３５を配設した部分の変形が抑えられる。
【００６３】
また、ネット３５ａの織糸方向は、ブーツシール３の周方向に対して傾斜している。このため、ブーツ本体３０の周方向に若干の伸縮を許しながら、ブーツ本体３０の反転を効果的に抑えることができる。
【００６４】
補強体３５は、ブーツ本体３０の上端部から下端部の全体に配置されている。このため、ブーツシール伸縮時に応力が集中するブーツ本体３０の谷部３１ａやシリンダブロック１に固定されている上部分が補強され、これらの部分に亀裂や破れを抑制することができる。
【００６５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、図６に示すように、補強体３５として、ネット３５ａに代えて環状線材３５ｂを用いている点が、第１の実施形態と相違する。本実施形態において、環状線材３５ｂは、ＳＵＳ、Ｃｕなどの金属製のワイヤーや、芳香族ポリアミド、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などで融点が加硫温度よりも高い強化樹脂で形成された糸を用いる。ワイヤー及び糸のいずれも、糸延び方向に所定間隔で凹凸が形成されているとよい。補強体３５が糸である場合には、糸延び方向に所定間隔にケバ又はループを形成するのもよい。具体的には、ノットヤーン、ネップヤーン、フレーキヤーン、スラブヤーン、ループヤーン、リングヤーン、タムタムヤーン、ノップ糸、モールヤーン、壁糸などの意匠撚糸を用いるとよい。この場合には、ワイヤーや糸の表面に凹凸が形成され、この凹凸により、ブーツ本体３０の内側層３０ａと外側層３０ｂが引っかかり、内側層３０ａと外側層３０ｂが補強体３５に対してずれることを防止でき、ブーツシール３の周方向の拡径を抑えることができる。
【００６６】
環状線材３５ｂは、ブーツ本体３０の変形部３１の谷部３１ａの内側層３０ａの中に埋設されている。
【００６７】
環状線材３５ｂは、ＦＫＭカレンダーシート３７ａとＡＥＭカレンダーシート３７ｂとからなるシート体３７を内型７１の型面７１ａに巻き付ける時に型面７１ａの谷部３１ａを成形する部分の外周側に設置し、射出されたＡＥＭ材料でシート体３７とともにインサート成形される（図４，図５参照）。また、シート体３７を押し出す際に、環状線材３５ｂを同時に押し出して、シート体３７にインサートしておくこともできる。
【００６８】
第２の実施形態においては、シリンダ取付部３２の内側層３０ａが、フッ素系ゴムから構成されており、外側層３０ｂがＡＥＭから構成されている。シリンダ取付部３２の内側層３０ａをフッ素系ゴムで構成するには、例えば、フッ素系ゴムからなる置きゴム３０ｃを予め成形しておき、この置きゴム３０ｃをシート体３７とともに内側の型面に配置した状態で、ＡＥＭ材料を射出するとよい。
【００６９】
また、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、シリンダ取付部３２をＡＥＭのみから構成してもよい。
【００７０】
（変形例）
第２の実施形態の環状線材３５ｂは、第１の実施形態のネット３５ａと組み合わせてもよい。
【００７１】
第１〜第２の実施形態においては、ブーツ本体３０の変形部３１が１つの谷部３１ａを有していたが、図７に示すように、２つの谷部３１ａを有していても良い。即ち、ブーツシール３０の変形部３１は、径方向内側に窪む谷部３１ａと、径方向外側に突出する山部３１ｂと、径方向内側に窪む谷部３１ａとを有していても良い。２つの谷部３１ａがある場合には、ブーツシール３の伸縮時の径方向の変形量を少なく抑えつつ、上下方向の伸縮量を大きくすることができる。図７には、補強体３５としてネット３５ａを用いた例を示したが、図７においてネット３５ａに代えて又はネット３５ａとともに、環状線材３５ｂ又は反転防止リブ３５ｃを用いても良い。
【００７２】
第１〜第３の実施形態においては、外側層３０ｂにはＡＥＭゴムを用いたが、これに限定されず、ＡＣＭ（アクリルゴム）、シリコンなどのゴムや、熱可塑性エラストマーを用いても良い。
【００７３】
第１の実施形態においては、補強体３５としてネット３５ａをブーツシール３の上端から下端までの全体にわたって配置したが、変形部３１の谷部３１ａ近傍にのみ配置してもよい。また、ネット３５ａは、応力が集中しやすい変形部３１の谷部３１ａとシリンダ取付部３２の２カ所に分断されて配置されてもよい。
【００７４】
また、第１の実施形態におけるネット３５ａに代えて、平テープなどの繊維集合体やバンド状の織編物を、ブーツ本体３０の変形部３１の谷部３１ａの近傍に埋設してもよい。この場合には、谷部３１ａに集中しやすい応力を面方向に分散させることができ、谷部３１ａへの応力集中を緩和させることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１：シリンダブロック、２：クランクケース、３：ブーツシール、４：隙間、５：シリンダヘッドガスケット、７：金型、１１：シリンダヘッド、３０：ブーツ本体、３０ａ；内側層、３０ｂ：外側層、３１：変形部、３１ａ：谷部、３２：シリンダ取付部、３３：クランクケース取付部、３４：メタルリング、３５：補強体、３５ａ：ネット、３５ｂ：環状線材、３７：シート体、３７ｃ：巻き始め端部、３７ｄ：巻き終わり端部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比エンジン用ブーツシールに関する。
【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可変圧縮比エンジンが知られている。可変圧縮比エンジンによると、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、ピストンの上下動に伴うシリンダ内の燃焼室の最大容積と最小容積の比率、即ち圧縮比を変化させている。
【０００４】
ここで、エンジン内のピストンとシリンダの隙間から燃焼室の混合気が漏出しクランクケース等に漏れ出す場合がある。漏出した混合気は、一般にブローバイガスと呼ばれ、未燃焼の燃料を含んでいる。ブローバイガスは、クランクケース内のクランクルームを通じて吸気管に還流される。
【０００５】
しかし、上記のように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と、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やエンジンオイルなどがエンジン外部に流出し飛散して、エンジン周りを汚染したり、エンジン周りの金属部品を腐食させたりするなどの問題が生じる。
【０００６】
そこで、従来、図８、図９に示すように、シリンダブロック９１の外周面の全周にわたり凹型溝９０を形成し、凹型溝９０に環状のシール材９２を介装し、シール材９２をクランクケース９３の内周面に摺動可能に密接させることが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３０３３８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４５２９号公報
【特許文献３】特開２００７―７８１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の可変圧縮比エンジン用ブーツシールでは、シール材９２の外周面が、クランクケース９３の内周面に摺接して、シール材９２の外周面の上下の空間を遮断しているにすぎない。このため、シリンダブロック９１とクランクケース９３との間の気密性を確保するためには、シール材９２の形状及び特性に高度な精度が要求される。また、シリンダブロック９１とクランクケース９３との摺接部の気密性を向上させる程、シリンダブロック９１とクランクケース９３との摺動抵抗が増し、摺動性が低下するという問題があった。そのため、低い精度のシール材であっても、高い気密性を確保したいという要望があった。
【０００９】
今後、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動量が増加することも考えられる。
【００１０】
一方、精密測定装置の振動吸収部材や等速継手用ブーツとして使用されるゴム製の蛇腹形状の伸縮部材（特許文献２、３）がある。本願発明者は、この蛇腹形状の伸縮部材を利用して、シリンダブロックとクランクケースとの間の隙間を被覆することを考えている。
【００１１】
しかし、伸縮部材に用いられている一般のゴム製の伸縮部材は、酸性及び高温に弱い材質である。燃焼室から漏出するブローバイガスは、酸性で高温である。このため、ゴム製の伸縮部材をそのまま圧縮比エンジン用シールブーツとして用いた場合には、ゴムの劣化が生じてしまう。そこで、耐熱性の高いフッ素系ゴムを用いることも考えられる。しかし、エンジンのブーツシールは比較的大きく、価格の高いフッ素系ゴムの材料費が高くなってしまう。このため、上記特許文献２，３に使用されている伸縮部材をそのまま、可変圧縮比エンジンのブーツシール部材として使用することはできない。
【００１２】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、高いシール性をもち、耐熱性及び耐酸性に優れた可変圧縮比エンジン用ブーツシールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明の可変圧縮比エンジン用ブーツシールは、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前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間を覆い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可変圧縮比エンジン用ブーツシールであって、
内面側に配設されフッ素系ゴムからなる内側層と前記内側層よりも外側に配設された外側層とからなるブーツ本体とを有し、周方向に展開された状態で成形した後に周方向の端部同士を接合することで弾性変形可能な蛇腹筒状を呈しているブーツ本体と、
前記蛇腹筒状の前記ブーツ本体の少なくとも径方向内側に窪む谷部に設けられた補強体と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
上記ブーツシールは、上述した可変圧縮比エンジンに取り付けられるシール部材であり、蛇腹筒状を呈している。このため、本発明のブーツシールは、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動に追従して変形し、シリンダブロックとクランクケースとの間を気密にシールすることができる。
【００１５】
ブーツ本体の内面側は、フッ素系ゴムからなる内側層で形成されている。フッ素系ゴムは、耐熱性、耐油性、耐薬品性に優れる材料である。このため、ブーツシールの内側面が、ブローバイガスに晒されても、ブーツシールの劣化を抑制することができる。
【００１６】
また、ブーツ本体の外側層は、フッ素系ゴム以外の材質を用いることができるため、ブーツシール全体でのフッ素系ゴムの使用量を少なくすることができ、ブーツシールのコストを低く維持することができる。
【００１７】
また、蛇腹筒状のブーツ本体の少なくとも径方向内側に窪む谷部には、補強体が設けられている。このため、蛇腹部の谷部の剛性が高くなり、谷部が径方向外側に反転することが抑えられる。
【００１８】
また、ブーツシールは、周方向に展開した状態で成形された後に、周方向の端部同士を重ね合わせて蛇腹筒状を形成している。このため、成形が容易となり、安価にシールブーツを作製することができる。
【００１９】
（２）前記補強体は、前記ブーツ本体の周方向全体にわたって環状に延びる環状補強体であることが好ましい。この場合には、ブーツ本体が径方向外側に拡径しようとしたときに、環状補強体によって周方向の長さが延びることが抑えられ、確実にブーツシールの反転を抑えることができる。
【００２０】
（３）前記補強体は、補強繊維で形成された不織布又は織編物からなる補強繊維体からなり、前記補強繊維体は、前記内側層と前記外側層との間に配置されていることが好ましい。補強繊維体により、ブーツ本体の変形強度を高めつつ、周方向で若干の伸縮が可能である。このため、ブーツシールの伸縮を妨げることなく、ブーツシールの反転を効果的に抑制することができる。
【００２１】
（４）前記補強繊維体は、網目構造をもつ織編物であることが好ましい。網目構造の網目で内側層と外側層とが接合することができ、接合強度が高くなる。また、網目に内側層と外側層とが入り込むので、補強繊維体を配設した部分の変形が抑えられる。
【００２２】
（５）前記補強繊維体の織糸方向は、前記ブーツシールの周方向に対して傾斜しており、且つ織糸の各交点は接合されていることが好ましい。周方向に対して傾斜する方向に網目が配列されるため、ブーツ本体の周方向に若干の伸縮を許しながら、ブーツシールの反転を効果的に抑えることができる。
【００２３】
（６）前記補強繊維体は、織り構造を有する織布であることが好ましい。この場合には、ブーツ本体の周方向に若干の伸縮を許しながら、ブーツシールの反転を効果的に抑えることができる。
【００２４】
（７）前記補強繊維体は、少なくとも前記ブーツ本体の前記谷部から前記シリンダブロックに固定されている部分までにわたって配置されていることが好ましい。ブーツ本体の谷部とシリンダブロックに固定されている部分とは、ブーツシール伸縮時に応力が集中する部分であり、この部分に補強繊維体を配設することで亀裂や破れを抑制することができる。このような織布としては、例えば、ラッセル織りなどがある。
【００２５】
（８）前記補強繊維体は、前記ブーツシールの周方向で接合された接合部で肉厚方向に重なり合っていることが好ましい。接合部での接合強度を高めることができる。
【００２６】
（９）前記環状補強体は、前記ブーツ本体よりも高い引張強度をもつ線材であり、前記線材は、前記蛇腹部の前記谷部に埋設されていることが好ましい。線材により谷部が拡径することが抑えられ、ブーツ本体の径方向外側への反転を抑えることができる。
【００２７】
（１０）前記線材の表面には、延び方向に所定間隔で凹凸が形成されていることが好ましい。線材表面の凹凸により、内側層と外側層が引っかかり、線材に対して内側層と外側層とのズレを防止でき、ブーツシールの周方向の拡径を抑えることができる。
【００２８】
（１１）前記線材には、延び方向に所定間隔でケバ又はループが形成されていることが好ましい。線材のケバ又はループにより、内側層と外側層が引っかかり、線材に対して内側層と外側層とのズレを防止でき、ブーツシールの周方向の拡径を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の可変圧縮比エンジンのブーツシールは、内側層がフッ素系ゴムで形成されているため、高いシール性をもち、耐熱性及び耐酸性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る、可変圧縮比エンジンに取り付けたブーツシールの断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る、可変圧縮比エンジンに取り付けたブーツシールの斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る、ブーツシールに埋設されたネットの配置説明図である。
【図４】第１の実施形態に係る、ブーツシールの製造方法を示す説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る、シート体を内型に設置した状態の成形用の金型の平面図である。
【図６】第２の実施形態に係る、ブーツシールの断面図である。
【図７】変形例に係る、可変圧縮比エンジンに取り付けたブーツシールの断面図である。
【図８】従来例に係る、シリンダブロック及びクランクケースの斜視説明図である。
【図９】従来例に係る可変圧縮比エンジンのシール構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態に係る可変圧縮比エンジン用ブーツシールは、図１に示すように、シリンダブロック１とクランクケース２との相対位置を上下方向に変化させて圧縮比を変化させる可変圧縮比エンジンに設けられ、シリンダブロック１とクランクケース２との間の間隙１０を覆うブーツシール３である。
【００３２】
シリンダブロック１は、略矩形状を呈しており、略箱形状のクランクケース２の中に配置されている。シリンダブロック１は、クランクケース２に対して上下方向に移動可能とされている。シリンダブロック１の外周面１ｃは、隙間１０を介して、クランクケース２の内周面２ｃと対向している。この隙間１０には、燃焼室から漏出したブローバイガスが流通している。
【００３３】
図２に示すように、シリンダブロック１には、複数の円筒部１ａが直列に配設されている。円筒部１ａは、シリンダを構成しており、ピストンが上下方向に移動可能に配置されている。円筒部１ａの上部には、ピストンの頂面と後述のシリンダヘッド１１の下面との間に燃焼室が形成されている。空気と燃料との混合気の圧縮、爆発、排出、吸気の燃焼サイクルが繰り返されることにより、燃焼室の容積の増減が繰り返される。ピストン上死点時と下死点時の燃焼室の容積の比率は、圧縮比といわれる。
【００３４】
クランクケース２は、略箱形状を呈しており、その内部のクランクルーム（図略）には、シリンダブロック１の下部が上下動可能に挿入されている。クランクケース２の上部は、シリンダブロック１を囲むように四角枠形状を呈している。クランクケース２のクランクルームには、円筒部１ａの配設位置と対応する位置にピストンが配設されている。シリンダブロック１は、図略のカム軸などの移動手段によりクランクケース２に対して上下方向に移動される。この移動量の幅は、例えば、１５〜２０ｍｍ程度である。シリンダブロック１がクランクケース２に対して上下方向に移動されると、これに伴い、シリンダブロック１の円筒部１ａとピストンとシリンダヘッド１１の下面との間に形成された燃焼室の圧縮比も変動される。燃焼室の圧縮比を増減させることで、エンジンにより生じる駆動トルクが調整される。
【００３５】
図１に示すように、シリンダブロック１の上部には、メタル製のシリンダヘッドガスケット５を介設させて、シリンダヘッド１１が配置されている。
【００３６】
シリンダヘッドガスケット５は、シリンダブロック１とシリンダヘッド１１とで挟持されることで、シリンダブロック１とシリンダヘッド１１との間をシールしている。シリンダヘッドガスケット５は、シリンダブロック１の平坦な上面と略同一寸法の矩形板状を呈している。シリンダヘッドガスケット５は、厚さ０．２〜０．３ｍｍの外側メタルプレート５１と、厚さ０．６〜０．８ｍｍの中間メタルプレート５２と、厚さ０．２〜０．３ｍｍの内側メタルプレート５３を、順に積層してかしめにより一体化されてなる。外側メタルプレート５１、中間メタルプレート５２及び内側メタルプレート５３は、いずれもＳＵＳ（ステンレス）材料からなる。
【００３７】
図２に示すように、シリンダヘッドガスケット５は、シリンダブロック１の円筒部１ａの数に対応する数のピストン用開口５ａと、エンジンの冷却系統、潤滑系統等のシリンダ周辺部材に対応する数の周辺部材用開口５ｂとが形成されている。
【００３８】
図１に示すように、外側メタルプレート５１及び内側メタルプレート５３の外周縁部、各ピストン用開口５ａの周縁部、及び各周辺部材用開口５ｂの周囲縁部には、それぞれ、リング状をなすシール凸部５ｃ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５１に形成されたシール凸部５ｃは下方に突出し、内側メタルプレート５３に形成されたシール凸部５ｃは上方に突出している。外側メタルプレート５１に形成されたシール凸部５ｃと内側メタルプレート５３に形成されたシール凸部５ｃとで、中間メタルプレート５２を挟持することで、各シール凸部５ｃが上下方向に弾性変形して、シリンダブロック１とシリンダヘッド１１との間が確実にシールされる。
【００３９】
ブーツシール３は、ブーツ本体３０と、補強体３５とを備えている。ブーツ本体３０は、弾性変形可能な蛇腹筒状の変形部３１と、ブーツシール３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３２と、ブーツシール３をクランクケース２に固定する部位であるクランクケース取付部３３とを有する。
【００４０】
変形部３１は、径方向内側に窪む谷部３１ａを１つもつ蛇腹形状をなしている。変形部３１の軸方向の一端（上端）には、シリンダ取付部３２が一体化されており、変形部３１の軸方向の他端（下端）には、クランクケース取付部３３が一体化されている。
【００４１】
シリンダ取付部３２は、埋設部３２ａと、埋設部３２ａに一部分が埋設されるメタルリング３４とを有する。メタルリング３４は、厚さ０．６〜０．８ｍｍのＳＵＳ（ステンレス）製のメタルプレートを用いており、矩形リング形状を呈している。メタルリング３４の上面とシリンダヘッドガスケット５の上面とは略面一となっており、メタルリング３４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。メタルリング３４の内周側には、上下方向に貫通した複数個のアンカー孔３４ｃが全周にわたって形成されている。
【００４２】
アンカー孔３４ｃの内部に埋設部３２ａの一部分が入り込むようにインサート成形されることにより、埋設部３２ａとメタルリング３４とが強固に一体化されている。メタルリング３４の内周側の下面には、矩形リング板状のシール部３２ｄが埋設部３２ａと一体に形成されている。シール部３２ｄの下面には、矩形リング形状をなし下方に突出するシールリブ３２ｅが形成されている。
【００４３】
シリンダ取付部３２のシール部３２ｄをシリンダブロック１の段部１ｄ上に載せた後、メタルリング３４及びシール部３２ｄをシリンダブロック１の段部１ｄとシリンダヘッド１１の下面１１ａとで挟持することにより、シリンダ取付部３２がシリンダブロック１に固定される。シールリブ３２ｅが段部１ｄに圧接することによって、シリンダ取付部３２が、シリンダブロック１にシール性高く取り付けられる。
【００４４】
クランクケース取付部３３は、矩形リング形状をなしており、クランクケース取付部３３の下面には、下方に突出する矩形リング形状の係止部３３ａが下面の全周にわたって形成されている。
【００４５】
クランクケース取付部３３をクランクケース２に固定する際には、クランクケース取付部３３の係止部３３ａ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に挿入する。クランクケース取付部３３は、矩形リング形状のリテーナ２８とクランクケース２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ている。リテーナ２８は、クランクケース２の上面２ａにボルト２９を締結することで固定されている。
【００４６】
ブーツ本体３０は、内面側に配設された内側層３０ａと、内側層３０ａよりも外側に配設された外側層３０ｂとからなる。内側層３０ａは、フッ素系ゴムからなり、外側層３０ｂは、エチレンアクリルゴム（ＡＥＭ）からなる。フッ素系ゴムとしては、例えば、フッ化ビニリデン系ゴム(ＦＫＭ)、テトラフルオロエチレン-プロピレン系ゴム(ＦＥＰＭ)、テトラフルオロエチレン-パープルオロビニルエーテル系ゴム(ＦＦＫＭ)等のフッ素ゴムや、その共重合体の中から選択して用いることができる。これらの中でも、フッ化ビニリデン系ゴム（ＦＫＭ）がよい。本実施形態においては、内側層３０ａとして、フッ素系ゴムの中のＦＫＭを用いる。
【００４７】
外側層３０ｂは、変形部３１と、その上下に一体に配設されているシリンダ取付部３２及びクランクケース取付部３３とを形成している。内側層３０ａは、外側層３０ｂの内周面全体を被覆していて、ブーツ本体３０の内周面全体を構成している。
【００４８】
図３に示すように、補強体３５は、ラッセル織で編成されたネット３５ａを用いていている。ラッセル織は、織り構造を有する織布であるとともに格子状の網目構造を有する。糸は、ポリアミド（ナイロン６６など）、芳香族アミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの強化樹脂繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維で作製されたフィラメントを用いている。ネット３５ａの網目３５ｂの開口大きさは、縦横とも２ｍｍであり、織糸３５ｃの太さは ４７０ｄｔｅｘ（４２０デニール）ｍｍである。また、織布のシワ防止のため、エポキシ樹脂を含浸してもよい。
【００４９】
補強体３５は、ブーツ本体３０の周方向全体に環状に埋設されている環状補強体であり、内側層３０ａと外側層３０ｂとの間に配置されている。補強体３５は、変形部３１の上端から下端までの間に渡って配設されている。補強体３５の上端は、シリンダ取付部３２のメタルリング３４の下部と一部重なり合っている。補強体３５の織糸方向は、本実施形態においては、ブーツシール３の周方向Ａに対して４５°の角度αで傾斜している。この角度αは、１５〜７５°、更には、２５〜６５°の範囲であることが好ましい。ネット３５ａが周方向に適度に伸縮して、ブーツシールの上下方向の伸縮を許しつつ、谷部３１ａの反転を抑制することができる。なお、ブーツシール３の周方向Ａは、変形部３１の谷部３１ａの延び方向と平行である。
【００５０】
本実施形態のブーツシール３の製造方法を説明する。図４（ａ）に示すように、ＦＫＭ材料を混練軟化させた後、熱ロールを用いて、未加硫のＦＫＭカレンダーシート３７ａを成形する。また、ＡＥＭ材料を混練し軟化させた後、熱ロールを用いて、未加硫のＡＥＭカレンダーシート３７ｂを成形する。ＦＫＭカレンダーシート３７ａとＡＥＭカレンダーシート３７ｂとの間に、ネット３５ａを配置し、これらを熱ロールで圧着して、シート体３７を得る。
【００５１】
次に、内型７１、外型７２、上型７３、及び下型７４とからなる金型７を準備する（図４（ｄ）、図５）。内型７１、外型７２，上型７３、及び下型７４は、それぞれブーツシールの内面形状、外面形状、上面形状、下面形状に対応する形状の型面７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａをもつ。外型７２は、ブーツシールの周方向に複数に分割されていて、閉型したときにブーツシールの外面形状に対応する型面７２ａを形成する。
【００５２】
図４（ｂ）、図５に示すように、型開きした内型７１の型面７１ａに、シート体３７を巻きつけて、巻き始め端部３７ｃと巻き終わり端部３７ｄとを重ね合わせる。巻き始め端部３７ｃと巻き終わり端部３７ｄとは、型面７１ａの直線状に延びる部分で重なり合わせる。次に、メタルリング３４をシート体３７の上方に配置する。
【００５３】
図４（ｄ）に示すように、内型７１に対して、各外型７２を近接させ、また上型７３及び下型７４を近接させて、型締めする。内型７１、外型７２、上型７３、及び下型７４の型面７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａにより囲まれて形成されたキャビティ７０には、シート体３７とメタルリング３４とが配置されていて、その周囲には隙間が残る。
【００５４】
図４（ｅ）に示すように、キャビティ７０内の隙間に、ＡＥＭ材料を射出成形する。ＡＥＭ材料の射出ゲート部Ｇａは、上型７３と内型７１との合わせ部に位置させる。
【００５５】
加熱した金型７の中に一定時間ＡＥＭゴムを保持することにより、金型７のキャビティ７０内のゴム材料を加硫させる。以上によりブーツシール３が得られる。
【００５６】
本実施形態のブーツシール３は、蛇腹筒状の変形部３１をもつ。このため、ブーツシール３は、シリンダブロック１とクランクケース２との相対移動に追従して変形し、シリンダブロック１とクランクケース２との間を気密にシールすることができる。
【００５７】
ブーツシール３のブーツ本体３０の内面側は、フッ素系ゴムからなる内側層３０ａで形成されている。フッ素系ゴムは、耐酸性及び耐熱性に優れる材料である。このため、ブーツシール３の内側面が、酸性で高温のブローバイガスに晒されても、ブーツシール３の劣化を抑制することができる。
【００５８】
また、ブーツ本体３０の外側層３０ｂは、フッ素系ゴム以外の材質を用いているため、ブーツシール３全体でのフッ素系ゴムの使用量を少なくすることができ、ブーツシール３のコストを低く維持することができる。
【００５９】
また、蛇腹筒状のブーツ本体３０の少なくとも径方向内側に窪む谷部３１ａには、補強体３５が設けられている。このため、変形部３１の谷部３１ａの剛性が高くなり、谷部が径方向外側に反転することが抑えられる。
【００６０】
また、ブーツシール３は、周方向に展開した状態で成形された後に、周方向の巻き始め端部３７ｃと巻き終わり端部３７ｄとを重ね合わせて蛇腹筒状を形成している。このため、成形が容易となり、安価にシールブーツ３を作製することができる。
【００６１】
補強体３５は、網目構造をもつネット３５ａで構成されている。このため、ブーツ本体３０の変形強度を高めつつ、周方向で若干の伸縮が可能である。このため、ブーツシール３の伸縮を妨げることなく、ブーツシール３の反転を効果的に抑制することができる。
【００６２】
また、網目構造の網目で内側層３０ａと外側層３０ｂとが接合することができ、接合強度が高くなる。また、網目に内側層３０ａと外側層３０ｂとが入り込むので、補強繊維体３５を配設した部分の変形が抑えられる。
【００６３】
また、ネット３５ａの織糸方向は、ブーツシール３の周方向に対して傾斜している。このため、ブーツ本体３０の周方向に若干の伸縮を許しながら、ブーツ本体３０の反転を効果的に抑えることができる。
【００６４】
補強体３５は、ブーツ本体３０の上端部から下端部の全体に配置されている。このため、ブーツシール伸縮時に応力が集中するブーツ本体３０の谷部３１ａやシリンダブロック１に固定されている上部分が補強され、これらの部分に亀裂や破れを抑制することができる。
【００６５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、図６に示すように、補強体３５として、ネット３５ａに代えて環状線材３５ｂを用いている点が、第１の実施形態と相違する。本実施形態において、環状線材３５ｂは、ＳＵＳ、Ｃｕなどの金属製のワイヤーや、芳香族ポリアミド、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などで融点が加硫温度よりも高い強化樹脂で形成された糸を用いる。ワイヤー及び糸のいずれも、糸延び方向に所定間隔で凹凸が形成されているとよい。補強体３５が糸である場合には、糸延び方向に所定間隔にケバ又はループを形成するのもよい。具体的には、ノットヤーン、ネップヤーン、フレーキヤーン、スラブヤーン、ループヤーン、リングヤーン、タムタムヤーン、ノップ糸、モールヤーン、壁糸などの意匠撚糸を用いるとよい。この場合には、ワイヤーや糸の表面に凹凸が形成され、この凹凸により、ブーツ本体３０の内側層３０ａと外側層３０ｂが引っかかり、内側層３０ａと外側層３０ｂが補強体３５に対してずれることを防止でき、ブーツシール３の周方向の拡径を抑えることができる。
【００６６】
環状線材３５ｂは、ブーツ本体３０の変形部３１の谷部３１ａの内側層３０ａの中に埋設されている。
【００６７】
環状線材３５ｂは、ＦＫＭカレンダーシート３７ａとＡＥＭカレンダーシート３７ｂとからなるシート体３７を内型７１の型面７１ａに巻き付ける時に型面７１ａの谷部３１ａを成形する部分の外周側に設置し、射出されたＡＥＭ材料でシート体３７とともにインサート成形される（図４，図５参照）。また、シート体３７を押し出す際に、環状線材３５ｂを同時に押し出して、シート体３７にインサートしておくこともできる。
【００６８】
第２の実施形態においては、シリンダ取付部３２の内側層３０ａが、フッ素系ゴムから構成されており、外側層３０ｂがＡＥＭから構成されている。シリンダ取付部３２の内側層３０ａをフッ素系ゴムで構成するには、例えば、フッ素系ゴムからなる置きゴム３０ｃを予め成形しておき、この置きゴム３０ｃをシート体３７とともに内側の型面に配置した状態で、ＡＥＭ材料を射出するとよい。
【００６９】
また、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、シリンダ取付部３２をＡＥＭのみから構成してもよい。
【００７０】
（変形例）
第２の実施形態の環状線材３５ｂは、第１の実施形態のネット３５ａと組み合わせてもよい。
【００７１】
第１〜第２の実施形態においては、ブーツ本体３０の変形部３１が１つの谷部３１ａを有していたが、図７に示すように、２つの谷部３１ａを有していても良い。即ち、ブーツシール３０の変形部３１は、径方向内側に窪む谷部３１ａと、径方向外側に突出する山部３１ｂと、径方向内側に窪む谷部３１ａとを有していても良い。２つの谷部３１ａがある場合には、ブーツシール３の伸縮時の径方向の変形量を少なく抑えつつ、上下方向の伸縮量を大きくすることができる。図７には、補強体３５としてネット３５ａを用いた例を示したが、図７においてネット３５ａに代えて又はネット３５ａとともに、環状線材３５ｂ又は反転防止リブ３５ｃを用いても良い。
【００７２】
第１〜第３の実施形態においては、外側層３０ｂにはＡＥＭゴムを用いたが、これに限定されず、ＡＣＭ（アクリルゴム）、シリコンなどのゴムや、熱可塑性エラストマーを用いても良い。
【００７３】
第１の実施形態においては、補強体３５としてネット３５ａをブーツシール３の上端から下端までの全体にわたって配置したが、変形部３１の谷部３１ａ近傍にのみ配置してもよい。また、ネット３５ａは、応力が集中しやすい変形部３１の谷部３１ａとシリンダ取付部３２の２カ所に分断されて配置されてもよい。
【００７４】
また、第１の実施形態におけるネット３５ａに代えて、平テープなどの繊維集合体やバンド状の織編物を、ブーツ本体３０の変形部３１の谷部３１ａの近傍に埋設してもよい。この場合には、谷部３１ａに集中しやすい応力を面方向に分散させることができ、谷部３１ａへの応力集中を緩和させることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１：シリンダブロック、２：クランクケース、３：ブーツシール、４：隙間、５：シリンダヘッドガスケット、７：金型、１１：シリンダヘッド、３０：ブーツ本体、３０ａ；内側層、３０ｂ：外側層、３１：変形部、３１ａ：谷部、３２：シリンダ取付部、３３：クランクケース取付部、３４：メタルリング、３５：補強体、３５ａ：ネット、３５ｂ：環状線材、３７：シート体、３７ｃ：巻き始め端部、３７ｄ：巻き終わり端部。
【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前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間を覆い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可変圧縮比エンジン用ブーツシールであって、
内面側に配設されフッ素系ゴムからなる内側層と前記内側層よりも外側に配設された外側層とからなるブーツ本体とを有し、周方向に展開された状態で成形した後に周方向の端部同士を接合することで弾性変形可能な蛇腹筒状を呈しているブーツ本体と、
前記蛇腹筒状の前記ブーツ本体の少なくとも径方向内側に窪む谷部に設けられた補強体と、を備えていることを特徴とする可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項２】
前記補強体は、前記ブーツ本体の周方向全体にわたって環状に延びる環状補強体である請求項１記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項３】
前記補強体は、補強繊維で形成された不織布又は織編物からなる補強繊維体からなり、前記補強繊維体は、前記内側層と前記外側層との間に配置されている請求項２記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項４】
前記補強繊維体は、網目構造をもつ織編物である請求項３記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項５】
前記補強繊維体の織糸方向は、前記ブーツシールの周方向に対して傾斜しており、且つ織糸の各交点は接合されている請求項３又は４に記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項６】
前記補強繊維体は、織り構造を有する織布である請求項１〜５のいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項７】
前記補強繊維体は、少なくとも前記ブーツ本体の前記谷部から前記シリンダブロックに固定されている部分までにわたって配置されている請求項３〜６のいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項８】
前記補強繊維体は、前記ブーツシールの周方向で接合された接合部で肉厚方向に重なり合っている請求項３〜７のいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項９】
前記環状補強体は、前記ブーツ本体よりも高い引張強度をもつ線材であり、前記線材は、前記蛇腹部の前記谷部に埋設されている請求項２記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項１０】
前記線材の表面には、延び方向に所定間隔で凹凸が形成されている請求項９記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項１１】
前記線材には、延び方向に所定間隔でケバ又はループが形成されている請求項１０記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【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前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間を覆い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可変圧縮比エンジン用ブーツシールであって、
内面側に配設されフッ素系ゴムからなる内側層と前記内側層よりも外側に配設された外側層とからなるブーツ本体とを有し、周方向に展開された状態で成形した後に周方向の端部同士を接合することで弾性変形可能な蛇腹筒状を呈しているブーツ本体と、
前記蛇腹筒状の前記ブーツ本体の少なくとも径方向内側に窪む谷部に設けられた補強体と、を備えていることを特徴とする可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項２】
前記補強体は、前記ブーツ本体の周方向全体にわたって環状に延びる環状補強体である請求項１記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項３】
前記補強体は、補強繊維で形成された不織布又は織編物からなる補強繊維体からなり、前記補強繊維体は、前記内側層と前記外側層との間に配置されている請求項２記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項４】
前記補強繊維体は、網目構造をもつ織編物である請求項３記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項５】
前記補強繊維体の織糸方向は、前記ブーツシールの周方向に対して傾斜しており、且つ織糸の各交点は接合されている請求項３又は４に記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項６】
前記補強繊維体は、織り構造を有する織布である請求項１〜５のいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項７】
前記補強繊維体は、少なくとも前記ブーツ本体の前記谷部から前記シリンダブロックに固定されている部分までにわたって配置されている請求項３〜６のいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項８】
前記補強繊維体は、前記ブーツシールの周方向で接合された接合部で肉厚方向に重なり合っている請求項３〜７のいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項９】
前記環状補強体は、前記ブーツ本体よりも高い引張強度をもつ線材であり、前記線材は、前記蛇腹部の前記谷部に埋設されている請求項２記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項１０】
前記線材の表面には、延び方向に所定間隔で凹凸が形成されている請求項９記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【請求項１１】
前記線材には、延び方向に所定間隔でケバ又はループが形成されている請求項１０記載の可変圧縮比エンジン用ブーツシール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０２３７１（Ｐ２０１２−２０２３７１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０００２（Ｐ２０１１−７０００２）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【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１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【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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