JP2016166661A - Channel member uniting structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流路を有する部材の結合に好適な流路部材結合構造に関し、さらに詳細には、内燃機関に好適な流路部材結合構造に関する。 The present invention relates to a flow path member coupling structure suitable for coupling members having flow paths, and more particularly to a flow path member coupling structure suitable for an internal combustion engine.
内燃機関の排気ガスは、エキゾーストマニホールド、ターボチャージャ、触媒装置などの部材の流路を経て大気に排出される。
シリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとの結合部分、エキゾーストマニホールドとターボチャージャとの結合部分、ターボチャージャと触媒装置との結合部分などの結合部分には、流路を流れる排気ガスの漏れを防ぐためのガスケットが介設されている。
ガスケットは、排気ガスが通過する開口と、開口の周囲に環状に形成されたビード部とを備えている。
そして、ガスケットが2つの部材の合わせ面の間に挟まれた状態で2つの部材が締結されることにより、ガスケットのビード部が圧縮され2つの部材の結合部分のシール性が確保される。
The exhaust gas of the internal combustion engine is discharged to the atmosphere through the flow paths of members such as an exhaust manifold, a turbocharger, and a catalyst device.
Gaskets to prevent leakage of exhaust gas flowing through the flow path are provided at the joints between the cylinder head and the exhaust manifold, the exhaust manifold and the turbocharger, the turbocharger and the catalytic device. It is installed.
The gasket includes an opening through which exhaust gas passes and a bead portion formed in an annular shape around the opening.
Then, when the two members are fastened with the gasket sandwiched between the mating surfaces of the two members, the bead portion of the gasket is compressed, and the sealing performance of the joint portion between the two members is ensured.
しかしながら、上記従来の構造では、ガスケットのビード部が圧縮された状態で排気ガスの高温にさらされることから、長期間の使用によりビード部にへたりが生じ(ビード部の弾性が失われ)、ガスケットのシール機能が劣化することが懸念される。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、流体の熱の影響を抑制することにより、ガスケットの耐久性を高める上で有利な流路部材結合構造を提供することにある。
However, in the above conventional structure, since the bead portion of the gasket is exposed to the high temperature of the exhaust gas in a compressed state, the bead portion is sag by long-term use (the elasticity of the bead portion is lost), There is a concern that the sealing function of the gasket deteriorates.
This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to provide the flow-path member coupling | bonding structure advantageous in improving the durability of a gasket by suppressing the influence of the heat | fever of a fluid. is there.
上述の目的を達成するため、請求項1記載の発明は、第1の流路の第1の開口が第1の合わせ面に形成された第1の部材と、第2の流路の第2の開口が第2の合わせ面に形成された第2の部材と、前記第1の開口と前記第2の開口とが同軸上で合された状態で前記第1の合わせ面と前記第2の合わせ面との間に挟持されるガスケットとを備え、前記ガスケットは、前記第1の開口および前記第2の開口に対応する第3の開口と、前記第3の開口の周囲に設けられた環状の第1のビード部とを有し、前記第1の部材と前記第2の部材の少なくとも一方の合わせ面に、前記第1のビード部の内側において凹部が設けられていることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、前記凹部は、前記第1の開口および前記第2の開口の周囲に環状に延在しており、互いに対向して前記第1の部材と前記第2の部材の双方に設けられていることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、前記ガスケットは、前記凹部の内側の箇所に第2のビード部を備えていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、前記ガスケットは、2枚以上のシールプレートで構成される複層ガスケットであり、前記第1のビード部は各シールプレート毎に逆向きに設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the first aspect of the present invention includes a first member in which the first opening of the first flow path is formed in the first mating surface, and the second of the second flow path. And the second mating surface and the second mating surface in a state where the first opening and the second aperture are coaxially joined. A gasket sandwiched between the mating surfaces, and the gasket includes a third opening corresponding to the first opening and the second opening, and an annular shape provided around the third opening. The first bead portion is provided, and a concave portion is provided on the inner surface of the first bead portion on the mating surface of at least one of the first member and the second member. .
According to a second aspect of the present invention, the concave portion extends annularly around the first opening and the second opening, and the first member and the second member are opposed to each other. It is provided in both sides.
The invention according to claim 3 is characterized in that the gasket includes a second bead portion at a position inside the recess.
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、第1の部材あるいは第2の部材から第1のビード部への熱の伝達を凹部により抑制することができるので、第1のビード部が圧縮された状態で流体の熱にさらされることを抑制でき、ガスケットの耐久性を高める上で有利となる。
請求項2記載の発明によれば、第1の部材および第2の部材の双方に設けた凹部により第1のビード部に伝わる熱をより確実に抑制できるため、ガスケットの耐久性を高める上でより有利となる。
請求項3記載の発明によれば、第2のビードにより流体が凹部に入りにくくなり、流体の熱が第1のビード部に伝わることを抑制する上でより有利となる。
請求項4記載の発明によれば、ガスケットの耐熱性、耐久性を確保する上でより有利となる。
According to the first aspect of the present invention, since the heat transfer from the first member or the second member to the first bead portion can be suppressed by the recess, the first bead portion is compressed. Therefore, exposure to fluid heat can be suppressed, which is advantageous in increasing the durability of the gasket.
According to invention of Claim 2, since the heat | fever transmitted to a 1st bead part can be more reliably suppressed by the recessed part provided in both the 1st member and the 2nd member, on improving durability of a gasket. More advantageous.
According to the third aspect of the present invention, the fluid is less likely to enter the recess by the second bead, which is more advantageous in suppressing the heat of the fluid from being transmitted to the first bead portion.
According to the invention of
次に、本実施の形態の流路部材結合構造が適用される内燃機関の排気系について図1、図2を参照して説明する。
内燃機関10はエンジン本体12を備え、エンジン本体12は、シリンダヘッド14と、シリンダブロック16とを含んで構成されている。
シリンダヘッド14に燃焼室が形成され、シリンダブロック16にピストンを収容する複数の気筒(シリンダ室)が形成され、本実施の形態では、4つの気筒が形成されている。
Next, an exhaust system of an internal combustion engine to which the flow path member coupling structure of the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS.
The
A combustion chamber is formed in the
排気ガスが排出される内燃機関10の排気系は、エキゾーストマニホールド18と、ターボチャージャー20(過給機)と、第1の触媒装置22と、第2の触媒装置24とを含んで構成されている。
シリンダヘッド14は、燃焼室の排気ガスを排出する排気ポートを有し、エキゾーストマニホールド18、ターボチャージャー20、第1の触媒装置22、第2の触媒装置24はそれぞれ排気が通過する排気路を有し、本発明の流路結合構造は、シリンダヘッド14とエキゾーストマニホールド18との結合部、エキゾーストマニホールド18とターボチャージャー20との結合部、ターボチャージャー20と第1の触媒装置22との結合部、第1の触媒装置22と第2の触媒装置24との結合部に適用可能である。
The exhaust system of the
The
以下、エキゾーストマニホールド18とターボチャージャー20との結合部を例にとって説明する。
図1、図5に示すように、エキゾーストマニホールド18は、入口側フランジ1802と、出口側フランジ1804と、それらフランジ1802、1804とを連結する管体1806とを備え、それらの内部に排気路1808が形成されている。
入口側フランジ1802はシリンダヘッド14に結合され、出口側フランジ1804は、ターボチャージャー20の合わせ面2010に結合される合わせ面1810を有し、合わせ面1810には排気路1808の開口1812が形成されている。
In the following, description will be made by taking as an example a connecting portion between the
As shown in FIGS. 1 and 5, the
The
ターボチャージャー20は、排気ガスのエネルギーによりタービンが回転されることでコンプレッサを回転させ吸気管の吸気を圧縮して高圧の吸気としてエンジン本体12に供給するものである。
ターボチャージャー20は、エキゾーストマニホールド18の出口側フランジ1804に結合される入口側フランジ2002と、第1の触媒装置22に結合される出口側フランジ2004と、タービンおよびコンプレッサを収容するケース2006とを備え、それらの内部に排気路2008が形成されている。
入口側フランジ2002はエキゾーストマニホールド18の合わせ面1810に結合される合わせ面2010を有し、合わせ面2010には排気路2008の開口2012が形成されている。
The
The
The
図4に示すように、エキゾーストマニホールド18の合わせ面1810で開口1812の半径方向外側の箇所に、エキゾーストマニホールド18の合わせ面1810に開放状で環状に延在する第1の凹部2602が設けられている。
ターボチャージャー20の合わせ面2010で開口2012の半径方向外側の箇所に、ターボチャージャー20の合わせ面2010に開放状で環状に延在する第2の凹部2802が設けられている。
本実施の形態では、第1の凹部2602は、エキゾーストマニホールド18の排気路1808の開口1812の周囲に環状に延在し、第2の凹部2802は、ターボチャージャー20の排気路2008の開口2012の周囲に環状に延在している。なお、第1、第2の凹部2602、2802は平面視したときに円周状であっても多角形状であってもよい。
また、本実施の形態では、第1、第2の凹部2602、2802は、開口1812、2012の軸心方向から見て同一の輪郭で形成されている。第1、第2の凹部2602、2802は同一の幅、同一の深さで形成されてもよい。このように凹部2602、2802を同一の形状で形成することによって、ガスケット30に伝わる熱を均等に抑制することが可能となり、ガスケット30の耐久性を高める上でより有利となる。
As shown in FIG. 4, a first
A second
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the first and
図5に示すように、ガスケット30は、エキゾーストマニホールド18の合わせ面1810とターボチャージャー20の入口側フランジ2002の合わせ面2010との間に介在され、ボルト挿通孔32に挿通されたボルトとナットを介して双方のフランジ1802、2002が締結されている。
このように双方のフランジ1802、2002が締結されることで、第1の凹部2602はガスケット30により閉塞されて第1の空気層26となり、第2の凹部2802はガスケット30により閉塞されて第2の空気層28となる。
ガスケット30は金属材料で構成され、このような金属材料としてステンレスなど従来公知のさまざまな金属材料が使用可能である。
As shown in FIG. 5, the
By fastening both
The
図3に平面図で、図4に断面図で示すように、ガスケット30は複層ガスケット30であり、少なくとも2枚のシールプレート34で構成されている。
各シールプレート34は、ガスケット開口36と、第1のビード部38と、第2のビード部40と、第1の平坦部42と、第2の平坦部44とを備えている。
2枚のシールプレート34は、同形同大であり、2枚のシールプレート34の外縁は、エキゾーストマニホールド18の合わせ面1810およびターボチャージャー20の合わせ面2010と同形状の輪郭で形成されている。
As shown in the plan view of FIG. 3 and the cross-sectional view of FIG.
Each
The two
ガスケット開口36は、エキゾーストマニホールド18の排気路1808の開口1812およびターボチャージャー20の排気路2008の開口2012に対応しており、それら開口1812、2012と同一の輪郭で形成されている。
ガスケット開口36は、エキゾーストマニホールド18の出口側フランジ1804とターボチャージャー20の入口側フランジ2002との締結時に、排気路1808、2008の開口1812、2012と同軸上に配置される。
The
The
第1のビード部38は、第1の凹部2602、第2の凹部2802の外側の箇所においてガスケット開口36の周囲に環状に延在している。
本実施の形態では、図4に示すように、第1のビード部38は、各シールプレート34毎にシールプレート34の厚さ方向で逆向きに屈曲形成されている。
第1のビード部38は、フルビードであり断面形状が山形を呈している。
図5に示すように、第1のビード部38は、第1のガスケット30がエキゾーストマニホールド18の合わせ面1810とターボチャージャー20の合わせ面2010とで挟持された状態で弾性変形し、エキゾーストマニホールド18の排気路1808の開口1812とターボチャージャー20の排気路2008の開口2012とをガスケット開口36を介して気密に連通するものである。
The
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
The
As shown in FIG. 5, the
第2のビード部40は、ガスケット開口36の縁部に沿って環状に延在している。
本実施の形態では、第2のビード部40は、各シールプレート34毎にシールプレート34の厚さ方向で逆向きに屈曲形成されている。
図4に示すように、第2のビード部40は、ハーフビードであり断面形状がガスケット開口36に近づくにつれて高さが次第に大きくなる傾斜面を呈している。
図5に示すように、第2のビード部40は、第1のガスケット30がエキゾーストマニホールド18の合わせ面1810とターボチャージャー20の合わせ面2010とで挟持された状態で弾性変形し、エキゾーストマニホールド18の排気路1808の開口1812に対して第1の空気層26を閉塞し、ターボチャージャー20の排気路2008の開口2012に対して第2の空気層28を閉塞するものである。
The
In the present embodiment, the
As shown in FIG. 4, the
As shown in FIG. 5, the
なお、本実施の形態では、エキゾーストマニホールド18が第1の部材に相当し、ターボチャージャー20が第2の部材に相当している。
また、エキゾーストマニホールド18の排気路1808が第1の流路に相当し、ターボチャージャー20の排気路2008が第2の流路に相当している。
また、エキゾーストマニホールド18の開口1812が第1の開口に相当し、ターボチャージャー20の開口2012が第2の開口に相当している。
また、ガスケット開口36が第3の開口に相当している。
また、エキゾーストマニホールド18の合わせ面1810が第1の合わせ面に相当し、ターボチャージャー20の合わせ面2010が第2の合わせ面に相当している。
In the present embodiment, the
Further, the
Further, the
Further, the
The
次に作用効果について説明する。
エキゾーストマニホールド18の排気路1808からガスケット開口36を介してターボチャージャー20の排気路2008に高温の排気ガスが通過すると、排気ガスの熱は、エキゾーストマニホールド18の排気路1808の内周部分から外周に向かって、また、ターボチャージャー20の排気路2008の内周部分から外周に向かって、また、ガスケット30のガスケット開口36の内周部分から外周に向かって伝導する。
このとき、第1のビード部38の内側の複層ガスケット30の箇所に、該ガスケット30の箇所から起立する第1の空気層26と第2の空気層28とが位置している。
そして、第1の空気層26は、エキゾーストマニホールド18を構成する金属材料に比べて熱伝導率が極めて低く、また、第2の空気層28は、ターボチャージャー20を構成する金属材料に比べて熱伝導率が極めて低い。
そのため、エキゾーストマニホールド18およびターボチャージャー20から第1のビード部38への熱の伝達をそれら第1の空気層26と第2の空気層28とにより抑制することができる。
これにより、第1のビード部38が圧縮された状態で排気ガスの高温にさらされることを抑制でき、ガスケット30の耐久性を高める上で有利となる。
Next, the function and effect will be described.
When hot exhaust gas passes from the
At this time, the
The
Therefore, the heat transfer from the
As a result, exposure of the
なお、図1に示すように、第1、第2の触媒装置22、24は、エキゾーストマニホールド18とターボチャージャー20の結合部よりも排気ガスの流れの下流側に配置されている。これら第1、第2の触媒装置22、24は、内燃機関10から排出される排気ガスを浄化するものであり、三元触媒等の触媒を備えている。この触媒による酸化又は還元作用により、排気ガス中の有害物質が無害化されて大気に放出される。
ここで、一般に触媒は所定の活性化温度未満では排気ガスを十分浄化することができないという特性を有しており、内燃機関10の冷態始動時には速やかに触媒を活性化温度まで昇温させる必要がある。
本実施の形態では、排気ガスの熱が第1、第2の空気層26、28により断熱されるため、排気ガスの熱がエキゾーストマニホールド18およびターボチャージャー20に伝わりにくくなり、したがって、排気ガスの温度低下を抑制する上で有利となる。
したがって、内燃機関10の冷態始動時に排気ガスの温度上昇を促すことができるため、第1、第2の触媒装置22、24の触媒を活性化温度まで速やかに昇温させることができ、第1、第2の触媒装置22、24の排気ガス浄化機能を確保する上で有利となる。
As shown in FIG. 1, the first and second
Here, the catalyst generally has a characteristic that the exhaust gas cannot be sufficiently purified below a predetermined activation temperature, and it is necessary to quickly raise the catalyst to the activation temperature when the
In the present embodiment, since the heat of the exhaust gas is insulated by the first and second air layers 26, 28, the heat of the exhaust gas is difficult to be transmitted to the
Accordingly, since the temperature of the exhaust gas can be promoted during the cold start of the
なお、本実施の形態では、エキゾーストマニホールド18に第1の凹部2602を設けると共に、ターボチャージャー20に第2の凹部2802を設け、それら第1の凹部2602、第2の凹部2802に第1の空気層26、第2の空気層28が形成される場合について説明したが、第1の凹部2602および第2の凹部2802の少なくとも一方を設けても同様の効果が奏される。
しかしながら、本実施の形態のように第1の凹部2602および第2の凹部2802の双方を設けると、第1のビード部38に伝わる熱をより確実に抑制できるため、ガスケット30の耐久性を高める上で、また、排気ガスの温度低下を抑制する上でより有利となる。
また、本実施の形態では、第1の凹部2602、第2の凹部2802に第1の空気層26、第2の空気層28がそれぞれ形成される場合について説明したが、第1の空気層26、第2の空気層28に代えて、第1の凹部2602、第2の凹部2802に断熱材を充填しても同様の効果が奏される。
In the present embodiment, the
However, if both the first
In the present embodiment, the case where the
また、本実施の形態では、ガスケット30は、第1の凹部2602、第2の凹部2802の内側の箇所に第2のビード部40を備えているので、排気ガスが第1の凹部2602、第2の凹部2802(第1、第2の空気層26、28)に入りにくくなり、排気ガスの熱が第1のビード部38に伝わることを抑制する上でより有利となる。
なお、第2のビード部40をフルビードとしてもよいが、本実施の形態のように、第2のビード部40をハーフビードとすると、第2のビード部40をフルビードとした場合に比較して第2のビード部40が占有するスペースが小さくて済み、ガスケット30のコンパクト化を図ることができる。
そのため、エキゾーストマニホールド18の出口側フランジ1804の合わせ面1810およびターボチャージャー20の入口側フランジ2002の合わせ面2010のコンパクト化を図れ、ひいては、エキゾーストマニホールド18、ターボチャージャーの20のコンパクト化、軽量化を図る上でも有利となる。
Further, in the present embodiment, the
The
Therefore, the
また、ガスケット30を、1枚のシールプレート34で構成されるものとしてもよいが、本実施の形態のように、ガスケット30を、2枚のシールプレート34で構成される複層ガスケットとし、第1のビード部38が各シールプレート34毎に逆向きに設けられているものとすると、ガスケット30の耐熱性、耐久性を確保する上でより有利となる。
Further, the
なお、本実施の形態では、エキゾーストマニホールド18とターボチャージャー20との結合部に本発明を適用した場合について説明したが、シリンダヘッド14とエキゾーストマニホールド18との結合部、ターボチャージャー20と第1の触媒装置22との結合部、第1の触媒装置22と第2の触媒装置24との結合部にも本発明は同様に適用可能である。
また、本実施の形態では、本発明を内燃機関10の排気系に適用した場合について説明したが、本発明の適用対象は内燃機関10に限定されるものではなく、従来公知の様々な流体が流通する流路部材結合構造に広く適用可能である。
In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the coupling portion between the
In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the exhaust system of the
18 エキゾーストマニホールド(第1の部材)
1808 排気路(第1の流路)
1810 合わせ面(第1の合わせ面)
1812 開口(第1の開口)
20 ターボチャージャー(第2の部材)
2008 排気路(第2の流路)
2010 合わせ面(第2の合わせ面)
2012 開口(第2の開口)
26 第1の空気層
28 第2の空気層
30 ガスケット
34 シールプレート
36 ガスケット開口(第3の開口)
38 第1のビード部
40 第2のビード部
18 Exhaust manifold (first member)
1808 Exhaust channel (first channel)
1810 mating surface (first mating surface)
1812 opening (first opening)
20 Turbocharger (second member)
2008 Exhaust channel (second channel)
2010 mating surface (second mating surface)
2012 opening (second opening)
26
38
Claims (4)
第2の流路の第2の開口が第2の合わせ面に形成された第2の部材と、
前記第1の開口と前記第2の開口とが同軸上で合された状態で前記第1の合わせ面と前記第2の合わせ面との間に挟持されるガスケットとを備え、
前記ガスケットは、前記第1の開口および前記第2の開口に対応する第3の開口と、前記第3の開口の周囲に設けられた環状の第1のビード部とを有し、
前記第1の部材と前記第2の部材の少なくとも一方の合わせ面に、前記第1のビード部の内側において凹部が設けられている、
ことを特徴とする流路部材結合構造。 A first member in which a first opening of the first flow path is formed in the first mating surface;
A second member in which a second opening of the second channel is formed in the second mating surface;
A gasket sandwiched between the first mating surface and the second mating surface in a state where the first opening and the second opening are coaxially coupled,
The gasket has a third opening corresponding to the first opening and the second opening, and an annular first bead portion provided around the third opening,
A recess is provided on the inner surface of the first bead portion on at least one mating surface of the first member and the second member.
A flow path member coupling structure characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1記載の流路部材結合構造。 The recess extends annularly around the first opening and the second opening, and is provided on both the first member and the second member so as to face each other.
The flow path member coupling structure according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2記載の流路部材結合構造。 The gasket includes a second bead portion at a location inside the recess.
The flow path member coupling structure according to claim 1 or 2, wherein
前記第1のビード部は各シールプレート毎に逆向きに設けられている、
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の流路部材結合構造。 The gasket is a multilayer gasket composed of two or more seal plates,
The first bead portion is provided in the opposite direction for each seal plate,
The flow path member coupling structure according to any one of claims 1 to 3, wherein
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