JP2003148623A

JP2003148623A - 排気系継手用ガスケット

Info

Publication number: JP2003148623A
Application number: JP2001346517A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Miki; 雅信三木; Yasunori Murakami; 康則村上; Takashi Katsurai; 隆桂井; Koichi Nakajima; 好一中嶋; Shinichi Tokuda; 信一徳田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Nippon Leakless Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Nippon Leakless Corp
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスケットの熱劣化による焼損が抑制されて
シール性が長期に亘って維持され、その回転や振動、騒
音等の発生が抑制される排気系継手用ガスケットを提供
する。【解決手段】内燃機関側の第１排気パイプ１ａとエギ
ゾーストパイプ側の第２排気パイプ２ａとの間に介装さ
れ、第１排気パイプ１ａの外周面と第２排気パイプ２ａ
の内周面とに接触してシールする排気系継手用ガスケッ
トであって、母材４１を膨張性グラファイトで構成し、
第１排気パイプ１ａの外周と接触する内周面部に断熱層
４５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用内燃機関
の排気系継手に用いられるガスケットに係り、特に、ガ
スケットの熱劣化を防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は自動車用内燃機関の排気系を示す
図であり、符号１は触媒コンバータ、２はエギゾースト
パイプである。触媒コンバータ１は内燃機関に接続さ
れ、エギゾーストパイプは車体に支持されており、両者
は継手３ａ，３ｂによって互いに接続されるとともに、
それらの間にはガスケット４が介装されている。

【０００３】継手３ａ，３ｂは、内燃機関や車体が振動
したときに、触媒コンバータ１とエギゾーソトパイプ２
とがフレキシブルに相対移動できるように構成されてい
る。図７は、継手３ａ，３ｂを、触媒コンバータ１側の
第１排気パイプ１ａに設けられたフランジ３ａと、エギ
ゾーストパイプ２側の第２排気パイプ２ａに設けられた
フレアフランジ３ｂとにより構成した例を示すものであ
る。フレアフランジ３ｂは、略球面状をなすように形成
され、その内周面の一部にガスケット４が接触してい
る。このガスケット４は、触媒コンバータ１側の第１排
気パイプ１ａの外周に嵌合させられている。また、フラ
ンジ３ａにはボルト５が挿通され、ボルト５にはナット
６が取り付けられている。また、ボルト５の頭部５ａと
フレアフランジ３ｂとの間には圧縮コイルバネ７が介装
され、この圧縮コイルバネ７の弾性力によって、フレア
フランジ３ｂはガスケット４に押圧されている。

【０００４】図８および図９はガスケット４の詳細を示
す図である。このガスケット４は、膨張性グラファイト
を母材４１とし、この母材４１を金属製メッシュ４２で
補強したもので、略リング状をなすとともに外周面が略
球面状なしている。また、ガスケット４の外周面には、
ポリテトラフルオロエチレンおよび窒化ホウ素を含む固
体潤滑材４３が設けられ、フレアフランジ３ｂとの初期
なじみ性が向上されている。なお、上記のようなガスケ
ット４は、たとえば特開平５−３２２０４６号公報に開
示されているように、テープ状のグラファイトとフープ
状の補強材とを重ね合わせて渦巻き状に巻回し、これを
プレス成形することにより得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車の排
気系には内燃機関から排出される５００℃以上という高
温の排気ガスが図７中矢印方向へ流通する。このため、
ガスケット４の母材である膨張性グラファイトが酸化・
焼損し、シール特性が低下し易いという問題があった。
また、膨張性グラファイトの焼損により、ガスケット４
と第１排気パイプ１ａとの固定強度が低下し、ガスケッ
ト４が円周方向へ回転して異常摩耗が生じることがあ
る。そのような場合には、ガスケット４のシール不良が
さらに悪化するとともに、振動や騒音発生の原因とな
る。

【０００６】排気ガスの熱による膨張性グラファイトの
劣化を防止する手段として、たとえば、図１０に示すよ
うに、触媒コンバータ１側の第１排気パイプ１ａの内周
に断熱壁１ｂを設けて二重構造にした技術が知られてい
る。しかしながら、そのような技術では、第１排気パイ
プ１ａが複雑になるため製造コストが割り高になるとい
う問題がある。

【０００７】また、ガスケット４の第１排気パイプ１ａ
に対する回転を防止する手段として、図１１に示すよう
に、第１、第２排気パイプ１ａ，２ａの間にガスケット
４を圧入した構造が知られている。この構造は、ガスケ
ット４の焼損分を見越してガスケット４を肉厚に形成し
たものであり、ガスケット４は、弾性限界を高めるため
に内周側におけるステンレスワイヤメッシュの密度を高
くしている。しかしながら、このような構造では、ガス
ケット４の圧入のための特別の治工具が必要になるとと
もに、その作業が煩雑であるという問題がある。

【０００８】また、図８に示すガスケット４の内周面
に、軸線方向に延在する凸条を円周方向に連設した構造
も知られている。この場合の凸条は、母材と同じ膨張性
グラファイトからなり、第１排気パイプ１ａに対する円
周方向への摩擦抵抗を高めてガスケット４の回転を抑制
するものである。しかしながら、このような構造では、
凸条の焼損により回転防止効果が早期に低下するという
欠点がある。

【０００９】さらに、膨張性グラファイトおよびガスケ
ットの表面に、リン酸化物、ホウ素酸化物、ケイ素酸化
物等を含有またはコーティングすることにより、母材の
高温酸化を抑制することも試みられている。しかしなが
ら、そのような手段では、膨張性グラファイトの高温酸
化防止効果が長期間に亘って維持できないこと、およ
び、それに伴いガスケットの回転、振動および騒音の発
生を抑制できないことが判明している。したがって、本
発明は、母材の熱劣化を抑制することができ、シール性
を長期に亘って維持することができるとともに、回転に
よる振動や騒音の発生を抑制することができる排気系継
手用ガスケットを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の排気系継手用ガ
スケット（以下、単に「ガスケット」と称する）は、第
１排気パイプと第２排気パイプとの間に介装され、上記
第１排気パイプの外周面と第２排気パイプの内周面とに
接触してシールする排気系継手用ガスケットにおいて、
母材を膨張性グラファイトで構成し、第１排気パイプの
外周面または第２排気パイプの内周面のうち、より高温
のものと接触する部分に断熱層を設けたことを特徴とし
ている。

【００１１】上記構成のガスケットにあっては、第１排
気パイプまたは第２排気パイプのうち、排気ガスによる
受熱が激しい方と接触する部分に断熱層を設けているか
ら、母材である膨張性グラファイトへの熱影響が緩和さ
れる。したがって、ガスケットの熱劣化による焼損が抑
制されるので、シール性が長期に亘って維持され、その
回転や振動、騒音等の発生が抑制される。また、断熱層
の存在によりガスケットの外周部の温度が低下し、その
部分と接触する第２排気パイプの材質を耐熱性の低い廉
価な材料に代替することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について説明する。本発明では、第２排気パイプの内側
に第１パイプが配置される。したがって、内燃機関から
排出される排気ガスの圧損を考慮すると、第１排気パイ
プが内燃機関側であり、第２排気パイプがエギゾースト
パイプ側であることが望ましい。ただし、本発明はその
ような態様に限定されるものではなく、第１排気パイプ
がエギゾーストパイプ側、第２排気パイプが内燃機関側
であっても良い。

【００１３】膨張性グラファイトからなる母材は、金属
製メッシュにより補強されていることが望ましい。金属
製メッシュの代表的なものとしては、強度および耐熱性
に優れたステンレスワイヤメッシュがある。そして、こ
の金属製メッシュの網目に断熱層の一部および母材の一
部が入り込んでいるとさらに好適である。すなわち、母
材と異種材料である断熱層とを積層した構成では、外力
によって母材および断熱層どうしが分離することが懸念
される。このような現象が生じると、母材と断熱層とが
相対的に回転し、その結果、特に母材が著しく摩耗す
る。この点、上記のような態様では、母材と断熱層とが
金属製メッシュを介して結合され、両者の分離が抑制さ
れる。

【００１４】断熱層としては、５００℃以上の高温でも
安定なセラミックファイバー、ガラスファイバー、ステ
ンレススポンジ、セラミック粉末、金属粉末、白砂粉
末、ガラスバルーン（ガラス玉）を用いることができ、
また、それらを２種以上用いた複合体を用いることがで
きる。このような材料を用いることにより、断熱層の摩
擦抵抗が大きくなって第１排気パイプに強固に固定され
る。これにより、第１排気パイプに対して第２排気パイ
プが揺動したときに、ガスケットが追従して動くことが
少なく、ガスケットの第２排気パイプと接触する面（シ
ール面）の摩滅が抑制される。

【００１５】断熱層の一部を金属製メッシュの網目に入
り込ませるためには、断熱層は上記材料のうちファイバ
ー状のものであることが望ましく、その他の粉末または
粒状の材料は、ファイバー内に混入して用いることがで
きる。また、断熱層は、ガスケットを加圧成形する際に
母材と一体的に形成することが望ましい。ガスケットの
成形に際しては、テープ状の断熱材と、金属製メッシュ
と、テープ状の膨張性グラファイトとを互いに重ね合わ
せて渦巻き状に巻回し、これをプレスで軸線方向に加圧
して成形するのが簡便である。この場合、断熱層を構成
する断熱材は、ガスケットの内周を１周する長さであれ
ば良い。なお、粉末や粒状の断熱材を用いる場合には、
粉末をペースト化してテープ状にすれば良い。

【００１６】第２排気パイプのガスケットと接触する端
部は、裾広がりとなるフレアフランジに構成し、第１排
気パイプの端部に、フレアフランジと相対向するフラン
ジを設けることができる。そして、これらフランジおよ
びフレアフランジどうしの間をガスケットがシールす
る。フレアフランジは、略円錐状か略球面状の部分を有
することが望ましく、フレアフランジと接触するガスケ
ットも略球面状の外周面を有することが望ましい。

【００１７】以下、図１〜図３を参照して本発明の実施
形態のガスケットをさらに詳細に説明する。なお、以下
の説明においては、図７等に示す従来のガスケットと同
等の構成要素には同符号を付してその説明を省略する。

【００１８】図１に示すように、ガスケット４の内周面
部には、断熱層４５がその全周に亘って形成されてい
る。図２はガスケット４を形成するための材料テープ４
０を示す図である。図２に示すように、材料テープ４０
は、断熱材テープ４５ａと、この断熱材テープ４５ａと
同じ幅で長さが長い金属製メッシュテープ４２ａと、金
属製メッシュテープ４２ａと同じ幅および長さを有する
膨張性グラファイトテープ４１ａとからなっている。断
熱材テープ４５ａは、ガラスファイバー等のファイバー
を織ったものか、あるいは不織布に形成したものであ
る。また、金属製メッシュテープ４２ａは、ステンレス
ワイヤメッシュにより構成されている。さらに、膨張性
グラファイトテープ４１ａは、金属製メッシュテープ４
２ａに対して長手方向にずらして配置されている。

【００１９】上記のような材料テープ４０は、断熱材テ
ープ４５ａが内周側にくるように断熱材テープ４５ａの
端部から内側に向けて巻回される。この場合、断熱材テ
ープ４５ａの長さは、巻回した状態でちょうど１周する
長さに設定される。断熱材テープ４５ａが１周巻かれた
後は、金属製メッシュテープ４２ａと膨張性グラファイ
トテープ４１ａとが半径方向に交互に位置するように巻
回される。次いで、巻回された材料テープ４０は、プレ
スの金型Ｄに装填される。

【００２０】金型Ｄは円筒状をなし、その中にはガスケ
ット４の中心の中空部分を形成するためのコア型（図示
略）が配置されている。また、金型Ｄ内には、上下パン
チ（図示略）が挿入され、これらによって材料テープ４
０からガスケット４が圧縮成形される。この圧縮によ
り、断熱材テープ４５ａのファイバーおよび膨張性グラ
ファイトテープ４１ａの一部が金属製メッシュテープ４
１ａの網目の中に入り込む。そして、このようにして製
造されたガスケットは、第１排気パイプ１ａの外周に、
たとえば軽圧入等の適当な手段によって緩く締り嵌合さ
せられる。

【００２１】上記構成のガスケット４にあっては、排気
ガスによる受熱が激しい第１排気パイプ１ａの外周と接
触する内周面部に断熱層４５を設けているから、膨張性
グラファイトの母材４１への熱影響が緩和される。した
がって、ガスケット４の熱劣化による焼損が抑制される
ので、シール性が長期に亘って維持され、その回転や振
動、騒音等の発生が抑制される。また、断熱層４５の存
在によりガスケット４の外周部の温度が低下し、その部
分と接触するフレアフランジ３ｂの材質を耐熱性の低い
廉価な材料に代替することができる。

【００２２】特に、上記実施形態にあっては、金属製メ
ッシュ４２の網目に、断熱層４５のファイバの一部およ
び母材４１を構成する膨張性グラファイトの一部が入り
込んでいるから、母材４１と断熱層４５とが金属製メッ
シュ４２を介して強固に結合されている。したがって、
母材４１および断熱層４５どうしを分離させるような外
力が働いた場合であっても、両者の分離が抑制され、両
者の相対回転による母材４１の摩滅を防止することがで
きる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。１．断熱効果膨張グラファイトを母材とし、直径０．２８ｍｍのステ
ンレス鋼（ＳＵＳ３０４−Ｗ１）ワイヤメッシュ（メリ
ヤスメッシュ）を補強材とし、かつ、断熱層を厚さ２ｍ
ｍのガラスファイバで構成し、外径が５８．２ｍｍ、内
径が４５ｍｍ、高さが１２．８ｍｍの図１に示すものと
同等のガスケットを作製した。このガスケットを自動車
の排気系に装着して断熱効果を調査した。断熱効果は、
図１におけるガスケットとフレアフランジの接触部Ｐに
おける温度と、ガスケットが第１排気パイプと接触する
部分Ｑの温度（パイプ内部温度と同等）とを測定し、両
者の差を断熱温度として評価した。以上の結果を実施例
１として表１に記載した。また、比較のために、図７に
示す従来のガスケットを用いて上記と同じ条件で断熱効
果を調査した。その結果を従来例として表１に併記し
た。

【００２４】

【表１】

【００２５】また、断熱層を表１に示す各種材料で構成
し、上記と同じ条件で断熱効果を調査した。それらの結
果を実施例２〜１２として表１に併記した。これらの実
施例においてパウダー系の材料は、バインダに混合して
ペースト状からテープ状にするか、ペースト状のものを
ファイバのテープに練り込み、これを図２および図３に
示す方法で成形することによりガスケットを作製した。
なお、これらの実施例において表１に示す重量％は、バ
インダ分を除いた割合である。

【００２６】表１から明かなように、本発明の実施例の
ガスケットでは、断熱層を設けているために、ガスケッ
トとフレアフランジの接触部Ｐにおける温度が従来例と
比較して大幅に低下している。本発明の効果をより判り
やすくするために、実施例１〜１２のうちの代表的なも
のの断熱温度を図４に示した。なお、比較のために、断
熱材としてメタルファイバを用いて同じ条件で断熱効果
を調査した結果を図４に併記した。この図から、断熱材
としては金属製よりもセラミックが優れていることが判
る。

【００２７】２．回転トルク次に、ガスケットと触媒コンバータ側の第１排気パイプ
との固定強度を以下のようにして調査した。まず、断熱
材として種々のファイバを用いてガスケットを作製し、
それを触媒コンバータ側の第１排気パイプの外周に締り
嵌合させた。この場合、フレアフランジと第１パイプ側
のフランジとをボルト締結せずに、フレアフランジとガ
スケットとをネジなどで固定した。そして、第１排気パ
イプ内に約６００℃の排気ガスを２４時間流通させてガ
スケットを熱劣化させた後に、フレアフランジを第１排
気パイプに対して回転させた。この場合に、ガスケット
が第１排気パイプに対して回転したときのトルクを測定
し、その結果を図５に示した。また、比較のために、図
１１に示す圧入式のガスケットと、図７に示す従来のガ
スケットを作製し、上記と同一の条件で熱劣化させると
ともに回転トルクを測定した。その結果を図５に併記し
た。

【００２８】本発明者等の調査によれば、ガスケットと
第１排気パイプとの回転トルクは３８ｋｇｆ・ｃｍあれ
ば充分であることが判明している。本発明のガスケット
では、そのような条件を満たし圧入ガスケットとの回転
トルクに近い値を示している。これに対して、従来のガ
スケットでは、熱劣化によってガスケットの焼損が生
じ、本発明のものの半分にも満たないトルクしか得られ
なかった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスケッ
トによれば、母材を膨張性グラファイトで構成し、第１
排気パイプの外周面または第２排気パイプの外周面のう
ち、より高温のものと接触する部分に断熱層を設けてい
るから、ガスケットの熱劣化による焼損が抑制されるの
で、シール性が長期に亘って維持され、その回転や振
動、騒音等の発生が抑制される等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のガスケットが装着された
自動車用排気系を示す断面図である。

【図２】実施形態のガスケットを製造するための材料
テープを示す平面図である。

【図３】実施形態のガスケットを製造する方法を説明
するための斜視図である。

【図４】本発明の実施例のガスケットの断熱温度を示
すグラフである。

【図５】本発明の実施例のガスケットの第１パイプに
対するトルクを示すグラフである。

【図６】自動車用排気系を示す斜視図である。

【図７】従来のガスケットが装着された自動車用排気
系を示す断面図である。

【図８】従来のガスケットを示す斜視図である。

【図９】従来のガスケットを示す断面図である。

【図１０】従来の他のガスケットを示す断面図であ
る。

【図１１】従来のさらに他のガスケットを示す断面図
である。

【符号の説明】

１ａ第１排気パイプ２ａ第２排気パイプ３ａフランジ３ｂフレアフランジ（第２排気パイプ）４ガスケット４１母材４２金属製メッシュ４５断熱層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上康則埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者桂井隆埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者中嶋好一埼玉県さいたま市原山２丁目24番17号日本リークレス工業株式会社内 (72)発明者徳田信一埼玉県さいたま市原山２丁目24番17号日本リークレス工業株式会社内Ｆターム(参考） 3G004 AA01 BA00 BA04 BA05 DA11 DA14 EA03 EA05 FA01 FA04 FA05 FA07 3J040 BA08 EA17 EA45 FA01 FA11 HA06 HA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１排気パイプと第２排気パイプとの間
に介装され、上記第１排気パイプの外周面と上記第２排
気パイプの内周面とに接触してシールする排気系継手用
ガスケットにおいて、母材を膨張性グラファイトで構成し、上記第１排気パイ
プの外周面または上記第２排気パイプの内周面のうち、
より高温のものと接触する部分に断熱層を設けたことを
特徴とする排気系継手用ガスケット。
【請求項２】前記母材は、金属製メッシュにより補強
され、この金属製メッシュの網目に前記断熱層の一部お
よび前記母材の一部が入り込んでいることを特徴とする
請求項１に記載の排気系継手用ガスケット。