JP2020091010A - gasket - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ガスケットに関し、特に、エンジンの排気系に設けられるガスケットに関する。 The present disclosure relates to a gasket, and particularly to a gasket provided in an exhaust system of an engine.
一般的に、エンジンの排気系には管継手部が設けられており、管継手部には互いに対向して配置される排気管のフランジ面同士の間に、それら排気管を密封接合するガスケットが設けられている。このようなガスケットは、ステンレス鋼等の芯材と該芯材に巻き付けられる膨張黒鉛シートとを備え、膨張黒鉛シートをフランジ面に圧接することにより隙間を封止している(例えば、特許文献1〜3参照)。 Generally, a pipe joint portion is provided in an exhaust system of an engine, and a gasket for sealingly joining the exhaust pipes is provided between the flange surfaces of the exhaust pipes arranged to face each other in the pipe joint portion. It is provided. Such a gasket includes a core material such as stainless steel and an expanded graphite sheet wound around the core material, and presses the expanded graphite sheet against the flange surface to seal the gap (for example, Patent Document 1). ~3).
ところで、ガスケットの膨張黒鉛シートをフランジ面に圧接するシール構造においては、膨張黒鉛シートが摩滅あるいは摩耗すると、排気管のフランジと膨張黒鉛シートとの圧接面に面圧を確保できず、排気ガスが外部に漏れ出す虞がある。 By the way, in the seal structure in which the expanded graphite sheet of the gasket is pressed against the flange surface, when the expanded graphite sheet is worn or worn, surface pressure cannot be secured on the pressure contact surface between the flange of the exhaust pipe and the expanded graphite sheet, and exhaust gas is generated. It may leak out.
本開示の技術は、排気ガスの外部への漏出を効果的に防止することを目的とする。 The technique of the present disclosure aims to effectively prevent leakage of exhaust gas to the outside.
本開示の技術は、第1管状体と第2管状体とを接続すると共に、前記第1又は前記第2管状体の何れか一方に、他方の管状体の外周面に径方向外側から離間して臨むシール面を有するフランジ部を備える管継手部において、前記外周面と前記シール面との間に介装されるガスケットであって、形状記憶合金で円環状に形成されると共に、その内径を前記外周面の外径よりも大径、且つ、その外径を前記シール面の内径よりも小径に形成された芯部材と、前記芯部材の表面のうち少なくとも前記シール面に臨む表面を被覆するシール部材とを備え、前記芯部材は、所定温度以上で加熱されると形状記憶効果により径方向外方に拡張することにより、前記シール部材を前記シール面に圧接させることを特徴とする。 The technique of the present disclosure connects the first tubular body and the second tubular body, and separates one of the first and second tubular bodies from the outer side in the radial direction on the outer peripheral surface of the other tubular body. In a pipe joint portion including a flange portion having a sealing surface facing the sealing surface, a gasket interposed between the outer peripheral surface and the sealing surface, which is formed in a ring shape with a shape memory alloy and has an inner diameter A core member having a diameter larger than the outer diameter of the outer peripheral surface and a diameter smaller than the inner diameter of the sealing surface, and at least a surface of the core member facing the sealing surface is covered. A sealing member is provided, and the core member expands radially outward by a shape memory effect when heated at a predetermined temperature or higher, so that the sealing member is brought into pressure contact with the sealing surface.
また、前記シール部材は、膨張黒鉛で形成されていることが好ましい。 Further, it is preferable that the seal member is made of expanded graphite.
また、前記芯部材は、形状記憶合金の線材の両端部を重ねて全体が円環状となるように形成されていることが好ましい。 Further, it is preferable that the core member is formed so that both ends of the shape-memory alloy wire material are overlapped with each other so as to have an annular shape as a whole.
本開示の技術によれば、排気ガスの外部への漏出を効果的に防止することができる。 According to the technique of the present disclosure, leakage of exhaust gas to the outside can be effectively prevented.
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るガスケットを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, the gasket according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are designated by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1は、本実施形態に係るエンジンの排気系を示す模式的な全体構成図である。 FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing an exhaust system of an engine according to the present embodiment.
エンジン10には、各気筒から導出された排気を集合させる排気マニホールド11が設けられている。排気マニホールド11には、排気を不図示の排気浄化装置等を介して大気に導く排気通路12が接続されている。排気通路12には、排気上流側から順に、第1排気管13(第1管状体の一例)、管継手部20、及び第2排気管14(第2管状体の一例)等が設けられている。第1排気管13及び第2排気管14は、管継手部20を介して同軸となるように連結されている。第1排気管13及び第2排気管14は、例えば、筒状の鋼管で形成されている。
The
図2は、本実施形態に係る管継手部20を示す模式的な断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the
管継手部20は、第1排気管13の下流側端部16と、これに所定の隙間を空けて対向して配置される第2排気管14の上流側端部17とを接続している。また、第1排気管13の下流側端部16と第2排気管14の上流側端部17とは、好ましくは同径に形成されている。具体的には、管継手部20は、第1フランジF1と、第2フランジF2と、ガスケット40とを備えている。
The
第1フランジF1は、円筒部F11と、円環部F13とを備えている。円筒部F11の内径は、第1排気管13の下流側端部16の外径と略同径に形成されており、円筒部F11は、第1排気管13の下流端から所定量Lだけ上流側にオフセットした下流側端部16の外周に溶接等で密接に固定されている。円環部F13は、円筒部F11の下流側端部から径方向外側へ延設されている。円環部F13の径方向中央部には、ボルト31が挿入される挿通孔1Aが周方向に所定のピッチで複数形成されている。
The first flange F1 includes a cylindrical portion F11 and an annular portion F13. The inner diameter of the cylindrical portion F11 is formed to be substantially the same as the outer diameter of the
第2フランジF2(フランジ部の一例)は、円筒部F21と、拡径部F22と、円環部F23とを備えている。円筒部F21の内径は、第2排気管14の上流側端部17の外径と略同径に形成されており、円筒部F21は上流側端部17の外周に溶接等で密接に固定されている。拡径部F22は、円筒部F21の上流側端部から斜めに延出している。具体的には、拡径部F22は、軸方向に対して傾斜する内周面F22A(シール面の一例)を有している。内周面F22Aは、第1排気管13の外周面13A(外周面の一例)に径方向外側から離間して臨むように形成されている。拡径部F22は、内周面F22Aでガスケット40の一部(後述の傾斜面47)と圧接することができるように形成されている。円環部F23は、拡径部F22の上流側端部から径方向外側へ延設されている。円環部F23の径方向中央部には、ボルト31が挿入される挿通孔2Aが周方向に所定のピッチで複数形成されている。
The second flange F2 (an example of a flange portion) includes a cylindrical portion F21, a diameter-enlarged portion F22, and an annular portion F23. The inner diameter of the cylindrical portion F21 is formed to be substantially the same as the outer diameter of the
第1フランジF1と第2フランジF2は、挿通孔1A,2Aに挿通されるボルト31とナット32とを締結することにより、互いに対向するフランジ面を圧接させるように構成されている。第1フランジF1と第2フランジF2の拡径部F22との間の対向空間には、隙間をシールするガスケット40が設けられている。
The first flange F1 and the second flange F2 are configured such that the flange surfaces facing each other are pressed against each other by fastening the
ガスケット40は、環状に形成されており、第1排気管13と第2排気管14との隙間をシールするために、第1排気管13の第1フランジF1よりも下流側の外周面13Aに外嵌された状態で、互いに対向する第1フランジF1と第2フランジF2との間に介装される。ガスケット40は、環状の芯部材45と、芯部材45の外周を被覆する環状のシール部材46とを備えている。
The
図3(A)は、本実施形態に係る組付け前の管継手部20の要部を示す模式的な断面図である。図3(B)は、本実施形態に係るガスケット40を示す模式的な正面図である。図4は、本実施形態に係る組付け後の管継手部20を示す模式的な断面図である。
FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing a main part of the
芯部材45は、形状記憶合金の線材を、好ましくは、図3(B)に示すように、周方向の両端部45H,45Tが重なるように、円環状に丸めて、略渦巻状あるいは略螺旋状に形成されている。より詳しくは、芯部材45は、その内径を第1排気管13の外周面13Aの外径よりも大径、且つ、その外径を拡径部F22の内周面F22Aの内径よりも小径に形成されている。また、芯部材45は、高温の排気ガスが排気通路12を流れる高排気温時等の高温雰囲気下で所定温度以上(例えば、100℃)の熱が加わると形状記憶効果によりシール部分の半径方向外側へ広がるように形成されている。形状記憶合金としては、例えば、チタン−ニッケル合金、鉄−マンガン−ケイ素合金等が挙げられる。
The
シール部材46は、膨張黒鉛を材料としており、芯部材45の表面全体を被覆する。ここで、膨張黒鉛は、鱗片状の黒鉛の層間に化学物質が挿入されたものであり、挿入される化学物質としては、例えば、硝酸、過マンガン酸カリウム、硫酸等が挙げられる。シール部材46は、例えば、膨張黒鉛シートを芯部材45に巻き付けることで形成されている。芯部材45及びシール部材46を含めたガスケット40の径方向断面は略矩形状とされている。
The
具体的には、ガスケット40の外周をなすシール部材46は、第1フランジF1に圧接される上流端面41と、下流側端部16の外周面13Aに圧接する内周面42と、第2フランジF2に臨む下流端面43と、外周面44と、下流端面43と外周面44との角部を斜めに切り欠いて形成された傾斜面47とを有する。図4に示すように、第1フランジF1と第2フランジF2とを、ボルト31とナット32により締結した状態で、上流端面41は第1フランジF1の円環部F13に、傾斜面47は第2フランジF2の拡径部F22にそれぞれ圧接されることで第1排気管13と第2排気管14との隙間をシールする。
Specifically, the
次に、本実施形態に係るガスケット40の作用効果について説明する。
Next, the function and effect of the
図5は、本実施形態に係るガスケット40のエンジン停止時(低温時)の状態を示す模式的な断面図である。図6は、本実施形態に係るガスケット40のエンジン駆動時(高温時)の状態を示す模式的な断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state of the
図5に示すように、ガスケット40のシール部材46が摩耗するか、又はシール部材46と圧接する第1フランジF1や第2フランジF2に寸法不良があると、エンジン停止時(低温時)等の低温雰囲気下では、傾斜面47と第2フランジF2の拡径部F22との間に隙間が生じる場合がある。
As shown in FIG. 5, when the
本実施形態においては、図6に示すように、ガスケット40のシール部材46が摩耗するか、又は第1フランジF1や第2フランジF2に寸法不良があっても、エンジン駆動時には、芯部材45は所定温度以上に加熱されると、シール部分の半径方向外側へ拡張される。芯部材45が半径方向外側へ拡張すると、その外周側のシール部材46も半径方向外側へ追従して拡張し、傾斜面47が拡径部F22に圧接されるようになる。これにより、シール部材46の摩耗、又は第1フランジF1や第2フランジF2の寸法不良があっても、排気ガスの外部への漏出を効果的に防止することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, even when the
また、ガスケット40の芯部材45は、両端部45H,45Tが重なるように円環状に丸めて形成されている(図3(B)参照)。すなわち、高温雰囲気下で芯部材45が半径方向外側へ拡張した状態においても、両端部45H,45Tの重なりが保たれるようになり、周方向の全周に亘って面圧及びシール性を効果的に確保することができる。
Further, the
[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
[Other]
It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and may be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、図7に示すように、第2フランジF2の拡径部F22の内周面F22Aを凹形状に湾曲させると共に、ガスケット40の傾斜面47を内周面F22Aの凹形状に対応する凸形状に湾曲させて、内周面F22Aと傾斜面47とを摺動可能な状態で圧接させてもよい。また、ボルト35、ナット36及びボルト35に外嵌合されるコイルバネ37を組付けて、第1フランジF1と第2フランジF2とを互いの方向に押圧付勢することで、第1排気管13と第2排気管14との相対角度変位が可能となるように構成してもよい。このような構成においても、ガスケット40は、上述の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
For example, as shown in FIG. 7, the inner peripheral surface F22A of the expanded diameter portion F22 of the second flange F2 is curved in a concave shape, and the
また、本開示の適用は、エンジンの排気系に限定されず、吸気系等、排気以外の他の流体を流通させる管状体の管継手部に広く適用することができる。 Further, the application of the present disclosure is not limited to the exhaust system of the engine, but can be widely applied to a pipe joint portion of a tubular body that allows a fluid other than exhaust to flow, such as an intake system.
10 エンジン
11 排気マニホールド
12 排気通路
13 第1排気管(第1管状体)
13A 外周面
14 第2排気管(第2管状体)
20 管継手部
F1 第1フランジ
F2 第2フランジ(フランジ部)
F22 拡径部
F22A 内周面(シール面)
40 ガスケット
45 芯部材
46 シール部材
47 傾斜面
10
13A Outer
20 Pipe joint part F1 1st flange F2 2nd flange (flange part)
F22 Expanded portion F22A Inner peripheral surface (sealing surface)
40
Claims (3)
形状記憶合金で円環状に形成されると共に、その内径を前記外周面の外径よりも大径、且つ、その外径を前記シール面の内径よりも小径に形成された芯部材と、
前記芯部材の表面のうち少なくとも前記シール面に臨む表面を被覆するシール部材と、を備え、
前記芯部材は、所定温度以上で加熱されると形状記憶効果により径方向外方に拡張することにより、前記シール部材を前記シール面に圧接させる
ことを特徴とするガスケット。 The first tubular body and the second tubular body are connected to each other, and one of the first tubular body and the second tubular body has a sealing surface facing the outer peripheral surface of the other tubular body away from the radially outer side. In a pipe joint portion including a flange portion, a gasket interposed between the outer peripheral surface and the sealing surface,
A core member formed of a shape memory alloy in an annular shape, the inner diameter of which is larger than the outer diameter of the outer peripheral surface, and the outer diameter of which is smaller than the inner diameter of the sealing surface,
A seal member that covers at least the surface of the core member that faces the seal surface,
When the core member is heated at a predetermined temperature or higher, the core member expands radially outward due to a shape memory effect to bring the seal member into pressure contact with the seal surface.
請求項1に記載のガスケット。 The gasket according to claim 1, wherein the seal member is made of expanded graphite.
請求項1又は2に記載のガスケット。 The gasket according to claim 1 or 2, wherein the core member is formed so that both ends of a shape-memory alloy wire are overlapped with each other to form an annular shape.
Priority Applications (1)
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JP2018229522A JP2020091010A (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | gasket |
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