JP3310614B2 - うず巻形ガスケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温高圧の機器や
配管の継手部に使われ、水、油、蒸気、ガス等の流体を
シールする目的で、テープ状の金属製波形薄板（以下フ
ープ材と略する）と石綿や膨張黒鉛等のテープ状の充填
材（以下フィラー材と略する）を互いに重ね合わせた状
態で複数回うず巻状に巻回してなるうず巻形ガスケット
のうち、特に自動車用排気系部品等の差し込み型構造の
フランジ継手に使用する場合に有用なうず巻形ガスケッ
トの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】うず巻形ガスケットは、事前に断面が略
Ｖ字形に形成されているテープ状の金属製のフープ材と
石綿テープ等のフィラー材をはさみ、先端屈曲部分を外
周側に向くように互いに重ね合わせて巻回してなる構造
を有しており、この構造を基本形と称している。

【０００３】そして、それ以外に締付圧力によるガスケ
ット本体の変形の防止やセンタリングを目的として、金
属製補強リングをガスケット本体の内側や外側あるいは
両方に付けた内輪付、外輪付、内外輪付などと称される
種々のタイプが知られている。

【０００４】上記うず巻形ガスケットは、金属製フープ
材とクッション性を持つフィラー材を交互に重ね合わせ
て巻回する構造をしているため弾力性に富み、熱による
膨張収縮にも対応できるためシール性が優れており、高
温用の理想的なガスケットの一つと考えられている。そ
して、自動車のエキゾーストマニホールドやフロントチ
ューブやマフラー等の排気系部品の接合部に使われてい
るガスケットとして広く知られている。

【０００５】フィラー材の種類としては、従来は石綿ペ
ーパーを帯状にスリットした石綿テープが一般的であっ
たが、石綿繊維は天然鉱物であり、資源の枯渇が心配さ
れることや石綿繊維が原因と推測されている健康障害が
社会問題となって世界的に石綿の使用が制限される傾向
となってきたため、現在は石綿以外の無機繊維を主材料
としたノンアスベストペーパーをスリットしたもの（以
下ＮＡテープと略する）が使われるようになっている。

【０００６】このＮＡテープに用いられる材料として
は、各種の無機繊維（石綿以外）と針状や鱗片状の充填
材を組み合わせてバインダーで固着させて使用している
が、繊維径が細くフィブリル状になっている石綿繊維に
比べると、いずれも繊維径が太くて剛直なものが多く無
機材料相互間の絡まりがない。そのため、このＮＡテー
プをフィラー材としたうず巻形ガスケットは高温のガス
に直接さらされ、ＮＡテープ中のバインダーが分解して
しまうと、振動等により容易にフィラー材が脱落してし
まう問題が生じることがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、自動車用の排
気系部品の接合部には、フランジを接合する時の操作性
を上げるために、図５に示すように排気ガス９が流れ込
む上流側排気管のフランジ６を突出させてインロー部８
を形成させ、これを下流側のフランジ７を溶接した排気
管内に差し込む構造となっているものがあり、うず巻形
ガスケット１０はインロー部８にはめ込み、上流側と下
流側のフランジ６，７の間をシールするものである。こ
のとき、ガスケット本体１０の寸法はインロー部８に装
填する時やフランジを接合する時の操作性を上げるため
に、インロー部の排気管外径より大きく、フランジ部の
内径より小さくしてある。

【０００８】したがって、図５に示すように、排気管の
中心とガスケット１０の中心がずれてしまい、ガスケッ
トのフィラー材部分１１が直接排気ガスにさらされるよ
うに取り付けられる場合が出てきてしまうことがある。

【０００９】このような場合、従来の石綿テープをフィ
ラー材に用いた時は大きな問題にはならなかったが、Ｎ
Ａテープは無機材料間の結合力が弱いため、バインダー
が熱分解すると振動等により容易に脱落し、シール性能
が短期間のうちに低下する欠点が見られる。

【００１０】この対策としては、ガスケット１０の内径
をインロー部８の排気管外径とほぼ同じにするととも
に、フープ材のみの内周側の空巻部分を増やして、フィ
ラー材１１が直接排気ガスにさらされないようにするこ
とが考えられるが、金属製のフープ材部分が増えるため
低面圧での圧縮量が小さくなり、シール性が低下し、コ
ストも上がることに加え、フープ材の略Ｖ字形の両端部
分が差し込むときに排気管に引っかかりやすく、セット
しにくいという不具合がある。

【００１１】また、金属製補強リングをガスケット本体
の内側に付けた内輪付きのものを使用することも考えら
れるが、ガスケット全体の重量が増えるため軽量化に逆
行することや、打ち抜きあるいは切り出した金属製のリ
ングを使用するために価格が高くなるという問題があ
る。

【００１２】さらに他の方法としては、うず巻形ガスケ
ット本体の内周側にセンタリングのための環状体を一体
に設ける技術（実開平３−９３６５４号参照）や多角形
体のガイドをガスケット本体の内側あるいは外側に付け
る技術（特開平４−７３４７０号参照）が知られている
が、工程数が増えたり作業が煩雑となるなど、いずれも
コストアップの要因となっている。

【００１３】このようなセンタリング性に加えて、自動
車の排気系部品に使われるうず巻形ガスケットは、自動
車の軽量化のために剛性の高いフランジや太い締め付け
ボルトを用いないため、一般の用途に使われるものと比
べて、低面圧での圧縮量が大きく、フランジ面へのなじ
みの良いものが望まれている。

【００１４】本発明は、以上の点を鑑みてなされたもの
で、コストを上げることなくガスケット本体のセンタリ
ングが容易で、低面圧でのシール性を良好にしたうず巻
形ガスケットを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、断面を略Ｖ字形とした金属製フ
ープ材とフィラー材を重ね合わせてうず巻形に巻回して
構成するうず巻形ガスケットにおいて、センタリングの
ために上記フープ材のＶ字形の先端屈曲部分が内周側に
向いており、かつそのＶ字形状は緩やかな角度で立ち上
る部分と、この部分から鋭い角度で立ち上る部分とから
成り、前記鋭い角度で立ち上る部分の先端屈曲角度が６
０°から９０°とされ、フープ材の前記鋭い角度で立ち
上る部分の断面長さがフープ材の断面全長の６５％以上
とされていることを要旨とする。ここでは好ましくは７
０°から９０°である。

【００１６】前記フィラー材の種類としては、ＮＡテー
プあるいは膨張黒鉛テープが好適であるが、コストの点
から言えばＮＡテープが好ましく、またフープ材の種類
や形状には限定されない。本発明のうず巻形ガスケット
は、構造的には軽量化の点から基本形が最も望ましい
が、外輪付としても一向に差し支えない。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態としては、例
えば、図１から図３に示すように構成される。同図にお
いて、金属製フープ材２とフィラー材３とを重ね合わせ
てうず巻状に巻回して構成するうず巻形ガスケット１に
おいて、フープ材２のＶ字形の先端屈曲部分が内周側に
向いており、そのＶ字形状は緩やかな角度で立ち上る部
分（２ａ〜２ｂ），（２ｅ〜２ｄ）と、この部分から鋭
い角度で立ち上る部分（２ｂ〜２ｃ），（２ｄ〜２ｃ）
とから成り、前記鋭い角度で立ち上る部分の先端屈曲部
の角度αが６０°から９０°で、フープ材の断面の鋭い
角度で立ち上る長さ（２ｂ〜２ｃ〜２ｄ）が、フープ材
の断面全長（２ａ〜２ｂ〜２ｃ〜２ｄ〜２ｅ）の６５％
以上となっている。

【００１８】本発明者らは、自動車用排気系部品等の差
し込み型構造のフランジ継手に使用する従来のガスケッ
トについて検討を行なった結果、ガスケット本体のフー
プ材２の略Ｖ字形の先端屈曲部分２ｃが内周側に向いて
おり、先端屈曲部分の角度や曲率半径を一定条件とする
ことにより、その最内周部の先端が排気管のインロー部
に外接するので、差し込むときにガスケットが引っかか
らず、ガスケット本体が管内方にはみ出すことがなく、
センタリングが容易に可能となり、フィラー材３が排気
ガスと接触しないため脱落が防止でき、長期間にわたっ
てシール性が保持できることを見い出し、その知見にも
とづいて特願平８−３０８７２９号に係る発明を完成し
た。

【００１９】そしてさらに鋭意検討した結果、フープ材
の略Ｖ字形の先端屈曲部分が内周側に向いていることに
加えて、そのフープ材の形状を緩やかな角度で立ち上る
部分と、この部分から鋭い角度で立ち上る部分とで形成
し、前記鋭い角度で立ち上る部分の先端屈曲角度αが６
０°から９０°となることや、前記鋭い角度で立ち上る
フープ材断面長さがフープ材の断面全長の６５％以上で
あることが、高温で加熱後のシール性を維持するために
必要であることが判明した。これは前記角度αが６０°
以下であったり、フープ材の鋭い角度で立ち上る部分の
断面長さがフープ材の断面全長の６５％以下であると、
圧縮されたときに前記鋭い角度で立ち上るフープ材部分
にあるフィラー材の密度が他の部分の密度に比べて高く
なり、フィラー材の密度にバラツキが生じるため、高温
で加熱されバインダーが消失すると、フィラー材にかか
る圧力が不均一となりシール性が低下するものと思われ
る。

【００２０】

【実施例】次に本発明の各実施例によりさらに詳しく説
明する。本発明の各実施例において、うず巻形ガスケッ
ト１は図１〜図３のように構成されている。

【００２１】（実施例１） 実施例１は、図１〜図３に示すように、ＮＡテープをフ
ィラー材３として用いた内径５０ｍｍ、外径６３ｍｍ、
厚さ４．８ｍｍの基本形タイプのうず巻形ガスケットで
あり、フープ材２の略Ｖ字形の先端屈曲部分２ｃが内周
側に突出している。上記構造のうず巻形ガスケット１の
製造方法としては、まずＳＵＳ３０４製テープ状薄板を
フープ材２として用い、これを緩やかな角度で立ち上る
部分（２ａ〜２ｂ），（２ｅ〜２ｄ）と、この部分から
鋭い角度で立ち上る部分（２ｂ〜２ｃ），（２ｄ〜２
ｃ）とから成るように略Ｖ字形に成形し、その先端屈曲
角度αが７０°、鋭い角度で立ち上るフープ材の断面長
さ（２ｂ〜２ｃ〜２ｄ）が、フープ材の断面全長（２ａ
〜２ｂ〜２ｃ〜２ｄ〜２ｅ）の７０％となるように略Ｖ
字形に絞り加工した後、フープ材２の略Ｖ字形と同じ形
状の円周断面の巻型にセットし、巻型と対称となるよう
な形状の押え駒で圧力を加えながらフープ材２を１周巻
いた後点溶接して内周空巻部分４を形成する。その後、
ＮＡテープのフィラー材３を挟み、互いに重ね合わせて
２周巻回し、その後再度フープ材２のみを１周空巻、点
溶接して外周空巻部分５を形成させて完成させ、厚さ方
向に分割してある巻型の上部をはずし、ガスケット１を
取り外す。

【００２２】（実施例２） 実施例２は、実施例１とほぼ同様に製造したうず巻形ガ
スケットで、鋭い角度で立ち上るフープ材２の先端屈曲
角度αが７０°、鋭い角度で立ち上るフープ材の断面長
さ（２ｂ〜２ｃ〜２ｄ）がフープ材の断面全長（２ａ〜
２ｂ〜２ｃ〜２ｄ〜２ｅ）の６０％となるように変更し
たものである。

【００２３】（実施例３） 実施例３は、実施例１とほぼ同様に製造したうず巻形ガ
スケットで、鋭い角度で立ち上るフープ材２の先端屈曲
角度αが５０°、鋭い角度で立ち上るフープ材の断面長
さ（２ｂ〜２ｃ〜２ｄ）がフープ材の断面全長（２ａ〜
２ｂ〜２ｃ〜２ｄ〜２ｅ）の７０％となるように変更し
たものである。

【００２４】（比較例） 比較例は実施例１とほぼ同様に製造したうず巻形ガスケ
ットで、鋭い角度で立ち上るフープ材２の先端屈曲角度
αが５０°、鋭い角度で立ち上るフープ材の断面長さ
（２ｂ〜２ｃ〜２ｄ）がフープ材の断面全長（２ａ〜２
ｂ〜２ｃ〜２ｄ〜２ｅ）の６０％となるように変更した
ものである。

【００２５】実施例１〜３と比較例の加熱後のシール性
の結果を表１に示す。ただし、加熱後のシール試験はフ
ランジにガスケットを挟み面圧２００kgf／cm^２で締め
込み、７００℃で５時間加熱後、空気でフランジ内部を
加圧し、内圧３kgf／cm^２の時の空気の漏洩量をフロー
メーターで測定した。表１から、実施例の方が比較例よ
り加熱後のシール性が良好であることを示している。

【００２６】

【表１】

【００２７】また、上記のように構成されたうず巻形ガ
スケット１は、例えば図４に示すように、排気管の上流
側フランジ６と下流側フランジ７との間のインロー部８
にはめ込んで使用する際に、ガスケット本体のフープ材
２の略Ｖ字形の先端屈曲部分２ｃが内周側に出ていて、
その最内周部の先端が排気管のインロー部８に外接し、
フィラー材３が直接排気ガスにさらされないために脱落
等が起こらず、長期間にわたり高いシール性を保持する
ことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるうず巻形ガスケットは、ガスケット本体のフープ
材の略Ｖ字形の先端屈曲部分が内周側に出ていることに
より、ガスケットの取り付け性を損なうことなく、ガス
ケット本体の管内方へのはみ出しを防ぐことができるた
め、ガスケット本体の脱落を避けて初期のシール性を長
期にわたって確保することができる。

【００２９】また、フープ材のＶ字形状が緩やかな角度
で立ち上る部分と、その部分から鋭い角度で立ち上る部
分とから成り、鋭い角度で立ち上る部分の先端屈曲角度
αを６０°から９０°、鋭い角度で立ち上る部分のフー
プ材の断面長さをフープ材の断面全長の６５％以上とす
ることにより、フィラー材の密度のバラツキが小さくな
ることによって良好な加熱後のシール性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すうず巻形ガスケットの
横断面図である。

【図２】前記うず巻形ガスケットの平面図である。

【図３】図１のフープ材の拡大面図である。

【図４】本発明の一実施例のうず巻形ガスケットの使用
状態の一例を示す横断面図である。

【図５】従来のうず巻形ガスケットの使用状態の一例を
示す横断面図である。

【符号の説明】

１ 本発明のうず巻形ガスケット ２ フープ材 （２ａ〜２ｂ），（２ｅ〜２ｄ） フープ材の緩やかな
角度で立ち上る部分 （２ｂ〜２ｃ），（２ｄ〜２ｃ） フープ材の緩やかな
角度で立ち上る部分 ３ フィラー材 ４ 内周空巻部分 ５ 外周空巻部分 ６ 上流側フランジ ７ 下流側フランジ ８ インロー部 ９ 排気ガス １０ 従来のうず巻形ガスケット １１ フィラー材 α フープ材の鋭い角度で立ち上る先端屈曲部の角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−170969（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−49571（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−73470（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−26033（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−180134（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−93654（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面を略Ｖ字形とした金属製フープ材と
   フィラー材を重ね合わせてうず巻形に巻回して構成する
   うず巻形ガスケットにおいて、センタリングのために上
   記フープ材のＶ字形の先端屈曲部分が内周側に向いてお
   り、かつそのＶ字形状は緩やかな角度で立ち上る部分
   と、この部分から鋭い角度で立ち上る部分とから成り、
   前記鋭い角度で立ち上る部分の先端屈曲角度が６０°か
   ら９０°とされ、フープ材の前記鋭い角度で立ち上る部
   分の断面長さがフープ材の断面全長の６５％以上とされ
   ていることを特徴とするうず巻形ガスケット。