JP2017015136A - ガスケット、球面継手および排気管 - Google Patents

Abstract

【課題】組付作業の作業性に優れ、かつ異音の発生を防止することのできるガスケット、球面継手および排気管を提供する。
【解決手段】ガスケット４は、大径側端面４０と、小径側端面４１と、球面状の外周面４２と、を有する円筒体であり、金網等の補強材および膨張黒鉛等の耐熱材により形成され、自動車の排気管２ａ、２ｂを連結する球面継手１に用いられる。ガスケット４の排気管２ａが挿入される挿入穴４３の内周面４４は、排気管２ａに対してシメシロとなるシメシロ部４５と、排気管２ａに対してクリアランスを形成するクリアランス部４６とが、円周方向に交互に配置され、これにより径方向に弾性変形可能に構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガスケットおよび排気管に関し、特に、自動車の排気管同士を連結する球面継手に好適なガスケットおよび排気管に関する。

従来、自動車の排気システムでは、排気管同士を球面継手で連結し、エンジンから排気管に伝わる振動を球面継手により減衰させて、この振動が車体に伝わるのを抑制している。特許文献１には、自動車の排気管同士を連結する球面継手に好適なガスケットが開示されている。

このガスケット（球帯状シール）は、球面状の外周面を有する円筒体であり、連結する排気管同士の一方の排気管の端部に装着され、他方の排気管の端部に設けられたガスケット座（凹球面シール座）の球面状の内周面と摺接する。また、ガスケットの内周面には、円周方向に等間隔に配置された複数のリブが軸方向に沿って形成されている。これらのリブは、膨張黒鉛等の圧縮変形可能な耐熱材で形成され、ガスケットを排気管に装着する際に潰れる。このため、ガスケットを排気管に装着すると、リブが排気管と確実に接触して、ガスケットの排気管からの脱落が防止される。したがって、特許文献１に記載のガスケットによれば、排気管への組付作業を向上させることができる。

特開２０１４−１８５６４８号公報

ところで、排気システムには、エンジンから排気管に伝わる振動、走行中に車体を介して路面から排気管に伝わる振動等により、様々な方向の応力が加わる。そして、球面継手により連結される排気管同士にねじり応力が加わると、排気管に装着されたガスケットが回転して、異音を発生させることがある。特許文献１に記載のガスケットにおいて、この問題を解決するためには、ガスケットの内周面に形成されるリブの数を増やすか、より硬度の高い耐熱材でリブを形成して、排気管に装着されたガスケットの円周方向のフリクションを増やす必要がある。しかしながら、これに伴い、ガスケットを排気管に装着する際の軸方向のフリクションも増大する。その結果、ガスケットを排気管に装着するために、インパクト等の工具を用いて高い圧力を加えなければならず、排気管への組付作業の作業性が悪化する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組付作業の作業性に優れ、かつ異音の発生を防止することのできるガスケット、球面継手、および排気管を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のガスケットは、金網等の弾性変形可能な補強材および膨張黒鉛等の圧縮変形可能な耐熱材を用いた。また、ガスケットの排気管が挿入される挿入穴の内周面を、排気管に対してシメシロとなるシメシロ部およびクリアランスを形成するクリアランス部を円周方向に交互に配置して、径方向に弾性変形可能に構成した。例えば、挿入穴の内周面の径方向断面形状を、中央部が径方向外方に膨らんだ複数の円弧状線分を接続することにより形成される形状とした。

例えば、本発明は、排気管に装着されるガスケットであって、
弾性変形可能な補強材および圧縮変形可能な耐熱材により形成され、
前記排気管が挿入される挿入穴の内周面は、前記排気管に対してシメシロとなるシメシロ部およびクリアランスを形成するクリアランス部が円周方向に交互に配置されて、径方向に弾性変形可能に構成されている。

また、本発明は、一方の排気管と他方の排気管とを連結する球面継手であって、
前記一方の排気管の端部に装着され、球面状の外周面を有する前記ガスケットと、
前記他方の排気管の端部に設けられ、前記ガスケットの球面状の外周面と摺接する球面状の内周面を有するガスケット座と、を備える。

また、本発明の排気管は、ガスケットが装着される部分の外周面を、ガスケットの内周面に対してシメシロとなるシメシロ部およびクリアランスを形成するクリアランス部を円周方向に交互に配置して、径方向に弾性変形可能に構成した。例えば、排気管のガスケットが装着される部分の外周面の径方向断面形状を、中央部が径方向外方に膨らんだ複数の円弧状線分を接続することにより形成される形状とした。

例えば、本発明は、ガスケットが装着される排気管であって、
前記排気管の前記ガスケットが装着される部分の外周面は、前記ガスケットの内周面に対してシメシロとなるシメシロ部およびクリアランスを形成するクリアランス部が円周方向に交互に配置されている。

本発明では、ガスケットに金網等の弾性変形可能な補強材および膨張黒鉛等の圧縮変形可能な耐熱材を用いるとともに、ガスケットの排気管が挿入される挿入穴の内周面を、排気管に対してシメシロとなるシメシロ部およびクリアランスを形成するクリアランス部を円周方向に交互に配置して、径方向に弾性変形可能に構成している。あるいは、排気管のガスケットが装着される部分の外周面を、ガスケットの挿入穴の内周面に対してシメシロとなるシメシロ部およびクリアランスを形成するクリアランス部が円周方向に交互に配置して、径方向に弾性変形可能に構成している。このため、ガスケットを排気管に装着する際に、ガスケットの内周面が径方向外方に拡大して、あるいは排気管のガスケットが装着される部分の外周面が径方向内方に縮小して、容易に装着できるとともに、装着後は、ガスケットの内周面が径方向内方に縮小する方向に復元力が作用し、あるいは排気管のガスケットが装着される部分の外周面が径方向外方に拡大する方向に復元力が作用し、排気管に装着されたガスケットの円周方向のフリクションが増大して、連結される排気管同士にねじり応力が加わった場合にガスケットが回転するのを防止することができる。したがって、本発明によれば、組付作業の作業性に優れ、かつ異音の発生を防止することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る球面継手１の断面図である。 図２は、球面継手１の動作原理を説明するための図である。 図３（Ａ）は、ガスケット４の正面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すガスケット４のＡ−Ａ断面図であり、図３（Ｃ）は、ガスケット４の背面図である。 図４は、ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４の径方向断面形状を説明するための図である。

以下に、本発明の一実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る球面継手１の断面図である。

本実施の形態に係る球面継手１は、自動車の排気管２ａ、２ｂを連結するために用いられる。図示するように、球面継手１は、エンジン側の排気管２ａに取り付けられたフランジ３およびガスケット４と、リアマフラー側の排気管２ｂに取り付けられたフランジ付きガスケット座５と、排気管２ａ、２ｂを連結するバネ付きボルト６およびナット７と、を備えている。

フランジ３は、排気管２ａに装着され、排気管２ａの端部２０ａからガスケット４の軸Ｏ方向の長さＬだけ軸方向内方の位置において、溶接等によって排気管２ａに固定される。また、フランジ３には、バネ付きボルト６を挿入するためのボルト孔３０が形成されている。

ガスケット４は、大径側端面４０と、小径側端面４１と、球面状の外周面４２と、を有する円筒体であり、大径側端面４０がフランジ３と当接し、小径側端面４１が排気管２ａの端部２０ａと面一となるか、あるいは端部２０ａより突出するように、排気管２ａに装着される。また、ガスケット４は、金網等の補強材および膨張黒鉛等の耐熱材により形成される。

フランジ付きガスケット座５は、大径開口部５０と、小径開口部５１と、ガスケットの外周面４２と略同径の球面状の内周面５２と、軸Ｏ方向に沿って小径開口部５１と一体的に形成され、排気管２ｂが挿入される円筒部５３と、大径開口部５０から径方向外方に向けて大径開口部５２と一体的に形成されたフランジ５４と、を有する。円筒部５３は、小径開口部５１が排気管２ｂの端部２０ｂと面一となるか、あるいは端部２０ｂより突出するように排気管２ａに装着された状態で、溶接等によって排気管２ｂに固定される。フランジ５４には、バネ付きボルト６を挿入するためのボルト孔５５が形成されている。

バネ付きボルト６は、フランジ３のボルト孔３０およびフランジ５４のボルト孔５５を介してナット７と螺合することにより、ガスケット４の球面状の外周面４２を、フランジ付きガスケット座５の球面状の内周面５２に押し当てる方向に付勢しながら、排気管２ａ、２ｂを連結する。

ガスケット４の球面状の外周面４２およびフランジ付きガスケット座５の球面状の内周面５２は、バネ付きボルト６およびナット７によって排気管２ａ、２ｂが連結されることにより、互いに接触する。そして、この互いに接触するガスケット４の球面状の外周面４２およびフランジ付きガスケット座５の球面状の内周面５２の最大静止摩擦力は、外周面４２および内周面５２の摩擦特性と、バネ付きボルト６およびナット７による付勢力（外周面４２を内周面５２へ押し当てる力）と、により決定される。

なお、図１に示す球面継手１では、フランジ３を排気管２ａに溶接等により固定しているが、フランジ３を排気管２ａに一体的に形成してもよい。同様に、フランジ付きガスケット座５を排気管２ｂに溶接等により固定しているが、フランジ付きガスケット座５を排気管２ｂに一体的に形成してもよい。

図２は、球面継手１の動作原理を説明するための図である。

図示するように、球面継手１は、互いに接触するガスケット４の外周面４３とフランジ付きガスケット座５の内周面５２との間に最大静止摩擦力を発生させるトルクＴ（内周面５２により特定される球の中心Ｃを回転中心とするトルク）以上の曲げモーメントが生じた場合に摺動が発生する。これにより、球面継手２よりエンジン側の排気管２ａからリアマフラー側の排気管２ｂへ伝わる振動を減衰させることができる。

つぎに、ガスケット４について、より詳細に説明する。

図３（Ａ）は、ガスケット４の正面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すガスケット４のＡ−Ａ断面図であり、図３（Ｃ）は、ガスケット４の背面図である。

上述したように、ガスケット４は、大径側端面４０と、小径側端面４１と、球面状の外周面４２と、を有する円筒体であり、金網等の補強材および膨張黒鉛等の耐熱材により形成される。また、図示するように、排気管２ａが挿入される挿入穴４３の内周面４４は、排気管２ａに対してシメシロとなるシメシロ部４５と、排気管２ａに対してクリアランスを形成するクリアランス部４６とが、円周方向に交互に配置されて、径方向に弾性変形可能に構成されている。

図４は、ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４の径方向断面形状を説明するための図である。

図４に示すガスケット４の挿入穴４３の内周面４４の径方向断面形状は、中央部が径方向外方に膨らんだ複数の円弧状線分を接続することにより形成される。この形状は、つぎのようにして決定される。まず、排気管２ａの中心Ｏから所定距離ｄだけオフセットされた点Ｐａ〜Ｐｆを中心とし、半径ｒ１が排気管２ａの外周面２１ａの半径ｒ２と所定距離ｄとの合計値ｒ２＋ｄに対してマイナス公差となる値に設定された複数の円８ａ〜８ｆを、排気管２ａの中心Ｏの回りに等間隔で配置する。つぎに、これらの円８ａ〜８ｆそれぞれの排気管２ａの外周面２１ａとの交差線分８０ａ〜８０ｆを、それぞれ円周方向に隣接する線分８０ａ〜８０ｆとの交点８１ａ〜８１ｆで接続する。これにより、形成される形状をガスケット４の挿入穴４３の内周面４４の径方向断面形状とする。

ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４の径方向断面形状を図４に示す形状とすることにより、交点８１ａ〜８１ｆを含む部分がクリアランス部４６となり、交差線分８０ａ〜８０ｆの排気管２ａの外周面２１ａより径方向内方に位置する部分８２ａ〜８２ｂがシメシロ部４５となって、シメシロ部４５およびクリアランス部４６が円周方向に交互に配置される（図３参照）。なお、シメシロ部４５のシメシロ量およびクリアランス部４６のクリアランス量は、０より大きい１．５ｍｍ以下の値に設定することが好ましい。

なお、ここでは、中心が排気管２ａの中心Ｏから所定距離ｄだけオフセットされ、半径ｒ１が排気管２ａの外周面２１ａの半径ｒ２と所定距離ｄとの合計値ｒ２＋ｄに対してマイナス公差となる値に設定された円として、６個の円８ａ〜８ｂを用いているが、円の数は２以上であればよい。

以上、本発明の一実施の形態について説明した。

本実施の形態では、ガスケット４に金網等の弾性変形可能な補強材および膨張黒鉛等の圧縮変形可能な耐熱材を用いるとともに、排気管２ａが挿入されるガスケット４の挿入穴４３の内周面４４を、排気管２ａに対してシメシロとなるシメシロ部４５およびクリアランスを形成するクリアランス部４６を円周方向に交互に配置して、径方向に弾性変形可能に構成している。このため、ガスケット４を排気管２ａに装着する際に、ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４が径方向外方に拡大して、容易に装着できるとともに、装着後は、ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４が径方向内方に縮小する方向に復元力が作用し、排気管２ａに装着されたガスケット４の円周方向のフリクションが増大して、互いに連結される排気管２ａ、２ｂにねじり応力が加わった場合にガスケット４が回転するのを防止することができる。したがって、本実施の形態によれば、組付作業の作業性に優れ、かつ異音の発生を防止することができる。

また、本実施の形態では、ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４の径方向断面形状を、排気管２ａの中心Ｏから所定距離ｄだけオフセットされた点Ｐａ〜Ｐｆを中心とし、半径ｒ１が排気管２ａの外周面２１ａの半径ｒ２と所定距離ｄとの合計値ｒ２＋ｄに対してマイナス公差となる値に設定された複数の円８ａ〜８ｆを、排気管２ａの中心Ｏの回りに等間隔で配置し、これらの円８ａ〜８ｆそれぞれの排気管２ａの外周面２１ａとの交差線分８０ａ〜８０ｆを、それぞれ円周方向に隣接する線分８０ａ〜８０ｆとの交点８１ａ〜８１ｆで接続することにより形成している。これにより、ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４に、シメシロ部４５およびクリアランス部４６が円周方向に交互に配置され、径方向に弾性変形可能とすることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記の実施の形態では、排気管２ａの中心Ｏから所定距離ｄだけオフセットされた点Ｐａ〜Ｐｆを中心とし、半径ｒ１が排気管２ａの外周面２１ａの半径ｒ２と所定距離ｄとの合計値ｒ２＋ｄに対してマイナス公差となる値に設定された複数の円８ａ〜８ｆを、排気管２ａの中心Ｏの回りに等間隔で配置し、これらの円８ａ〜８ｆそれぞれの排気管２ａの外周面２１ａとの交差線分８０ａ〜８０ｆを、それぞれ円周方向に隣接する線分８０ａ〜８０ｆとの交点８１ａ〜８１ｆで接続することにより、ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４の径方向断面形状を形成している。しかし、本発明はこれに限定されない。ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４は、排気管２ａに対してシメシロとなるシメシロ部４５およびクリアランスを形成するクリアランス部４６が円周方向に交互に配置されて、径方向に弾性変形可能に構成されていればよい。

また、上記の実施の形態では、ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４を、排気管２ａの円筒形状の外周面に対してシメシロとなるシメシロ部４５およびクリアランスを形成するクリアランス部４６を円周方向に交互に配置して径方向に弾性変形可能に構成し、このガスケット４を排気管２ａに装着している。しかし、本発明はこれに限定されない。ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４を円筒形状にするとともに、排気管２ａのガスケット４が装着される部分の外周面を、ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４に対してシメシロとなるシメシロ部およびクリアランスを形成するクリアランス部を円周方向に交互に配置して径方向に弾性変形可能に構成して、この排気管２ａにガスケット４を装着してもよい。

例えば、排気管２ａのガスケット４が装着される部分の外周面を、図４に示すガスケット４の挿入穴４３の内周面４４の径方向断面形状と同様に、中央部が径方向外方に膨らんだ複数の円弧状線分を接続することにより形成する。この場合、ガスケット４を排気管２ａに装着する際に、排気管２ａのガスケット４が装着される部分の外周面が径方向内方に縮小して、容易に装着できるとともに、装着後は、排気管２ａのガスケット４が装着される部分の外周面が径方向外方に拡大する方向に復元力が作用し、排気管２ａに装着されたガスケット４の円周方向のフリクションが増大して、連結される排気管２ａ、２ｂ同士にねじり応力が加わった場合にガスケット４が回転するのを防止することができる。

また、上記の実施の形態では、自動車の排気管２ａ、２ｂを連結するために用いられる球面継手１を例にとり説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ガスケットおよび排気管に広く適用可能である。

１：球面継手、 ２ａ、２ｂ：排気管、 ３：フランジ、４：ガスケット、５：フランジ付きガスケット座、 ６：バネ付きボルト、 ７：ナット、 ８ａ〜８ｆ：ガスケット４の挿入穴４３の内周面４４の径方向断面形状を構成する円、 ２０ａ：排気管２ａの端部、 ２０ｂ：排気管２ｂの端部、 ２１ａ：排気管２ａの外周面、 ３０：フランジ３のボルト孔、 ４０：ガスケット４の大径側端面、 ４１：ガスケット４の小径側端面４１、 ４２：ガスケット４の外周面、 ４３：ガスケット４の挿入穴、 ４４：挿入穴４３の内周面、 ４５：内周面４４のシメシロ部、 ４６：内周面４４のクリアランス部、 ５０：フランジ付きガスケット座５の大径開口部、 ５１：フランジ付きガスケット座５の小径開口部、 ５２：フランジ付きガスケット座５の内周面、 ５４：フランジ、 ５５：フランジ５４のボルト孔、 ８０ａ〜８０ｆ：円８ａ〜８ｆの排気管２ａの外周面２１ａとの交差線分、 ８１ａ〜８１ｆ：交差線分８０ａ〜８０ｆの交点、 ８２ａ〜８２ｆ：交差線分８０ａ〜８０ｆの排気管２ａの外周面２１ａより径方向内方に位置する部分

Claims (9)

1. 排気管に装着されるガスケットであって、
   弾性変形可能な補強材および圧縮変形可能な耐熱材により形成され、
   前記排気管が挿入される挿入穴の内周面は、前記排気管に対してシメシロとなるシメシロ部およびクリアランスを形成するクリアランス部が円周方向に交互に配置されて、径方向に弾性変形可能に構成されている
   ことを特徴とするガスケット。
2. 請求項１に記載のガスケットであって、
   前記挿入穴の内周面の径方向断面形状は、
   中央部が径方向外方に膨らんだ複数の円弧状線分を接続することにより形成される形状である
   ことを特徴とするガスケット。
3. 請求項１または２に記載のガスケットであって、
   前記挿入穴の内周面の径方向断面形状は、
   前記排気管の中心から所定距離だけオフセットされた点を中心とし、半径が前記排気管の外周面の半径と前記所定距離との合計値に対してマイナス公差となる値に設定された複数の円を、前記排気管の中心の回りに等間隔で配置し、当該複数の円それぞれの前記排気管の外周面との交差線分を接続することにより形成される形状である
   ことを特徴とするガスケット。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のガスケットであって、
   前記シメシロ部のシメシロ量および前記クリアランス部のクリアランス量は、０より大きい１．５ｍｍ以下の値に設定されている
   ことを特徴とするガスケット。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のガスケットであって、
   前記ガスケットは、金網を含む補強材と、膨張黒鉛を含む耐熱材と、を有する
   ことを特徴とするガスケット。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載のガスケットであって、
   外周面が球面形状である
   ことを特徴とするガスケット。
7. 一方の排気管と他方の排気管とを連結する球面継手であって、
   前記一方の排気管の端部に装着される請求項６に記載のガスケットと、
   前記他方の排気管の端部に設けられ、前記ガスケットの球面状の外周面と摺接する球面状の内周面を有するガスケット座と、を備える
   ことを特徴とする球面継手。
8. ガスケットが装着される排気管であって、
   前記排気管の前記ガスケットが装着される部分の外周面は、前記ガスケットの内周面に対してシメシロとなるシメシロ部およびクリアランスを形成するクリアランス部が円周方向に交互に配置されている
   ことを特徴とする排気管。
9. 請求項８に記載の排気管であって、
   前記排気管の前記ガスケットが装着される部分の外周面の径方向断面形状は、
   中央部が径方向外方に膨らんだ複数の円弧状線分を接続することにより形成される形状である
   ことを特徴とする排気管。
   

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