JP3999616B2

JP3999616B2 - 差し込み構造体

Info

Publication number: JP3999616B2
Application number: JP2002276771A
Authority: JP
Inventors: 誠塩川; 直紀廣政
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: JP2004116543A; US20040056431A1; EP1403573B1; DE60311206D1; EP1403573A1; DE60311206T2; US6860487B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱金属からなる差し込み型ガスケットを使用した差し込み構造体に関するものであり、特に、差し込み型ガスケットの優れたばね性と耐へたり性とを実現し、さらに差し込みフランジ構造体の優れたシール性を実現したものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に用いられる排気管どうしの接続部材は、金網を芯材として膨張黒鉛粒子をプレス成形して造られている（例えば、特許文献１参照。）。また金属の補強層とその内外層面の膨張黒鉛シートとの軟質層とを管状体に成形することで、シール性等を向上させているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−２２０７７０号公報（第７，８頁、第３図）
【特許文献２】
特開平７−１１３４６９号公報（第３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１１−１３８８７号公報に記載された差し込み型ガスケットは、差し込み型ガスケットの一部に膨張黒鉛シートの軟質層を使用しているため、ばね性に乏しく、しかも高温での使用時に優れた耐へたり性を発揮することができないという問題がある。このため、この差し込み型ガスケットを使用して例えば自動車の排気管どうしの接続を行った場合には、上記ばね性および耐へたり性に起因して、排気管どうしの間に優れたシール効果を実現できなかった。したがって、優れたばね性と高温での使用時の十分な耐へたり性とを有する差し込み型ガスケットの開発が要請されていた。
【０００５】
本発明は、上記要請に鑑みてなされたものであり、優れたばね性と高温での使用時の十分な耐へたり性とを有する差し込み型ガスケットを使用して優れたシール性を発揮することができる差し込み構造体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の差し込み構造体は、内管と、内管の熱膨張率よりも低い熱膨張率の材料からなる外管とを有し、それらの管の間に、ほぼ円筒状の耐熱金属からなり、断面視で連続的に凹凸をなす形状を有する差し込み型ガスケットを外管と内管とで圧縮されて凹凸が変形することによってシール性を確保するよう配置し、該差し込み型ガスケットは、差し込み側の端部において径方向内側に突出する突部を備えるとともに、差し込み側とは反対側の端部において径方向外側に突出するフランジを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明で用いる差し込み型ガスケットは、上記従来技術のように、膨張黒鉛シートを使用せずに金属のみからなり、かつ断面視で連続的に凹凸をなす形状を有する。このため、この差し込み型ガスケットを内管と外管との間に配置する場合、上記凹凸が変形することによって差し込み型ガスケットを径方向に十分変形させることができる。したがって、本発明の差し込み型ガスケットは十分なばね性を有する。また、本発明の差し込み型ガスケットは、全体が耐熱金属からなるので、高温での使用時に優れた耐へたり性を発揮することができる。
【０００８】
本発明で用いる差し込み型ガスケットでは、差し込み側の端部において径方向内側に突出する突部を備えている。本発明において、内管と外管とを接続する場合には、差し込み型ガスケットの差し込み側の端部において径方向内側に突出する突部を内管の一端に予め引っかけ、内管を外管に対して差し込むことにより、内管と差し込み型ガスケットとを一体的に外管に差し込むことができる。このため、内管および差し込み型ガスケットを外管に差し込む場合には、差し込み型ガスケットが外管の内周面から接触抵抗を受けても、差し込み型ガスケットが内管からずれることなく、所望の差し込みが実現される。したがって、本発明によれば、差し込み型ガスケットを内管と外管との間に確実に配置することができる。また、内管と差し込み型ガスケットとを外管に差し込むと、差し込み型ガスケットと外管との摩擦抵抗によって、差し込み型ガスケットが差し込み方向に引き伸ばされる。これにより、差し込み型ガスケットが縮径して外管との摩擦抵抗が減少し、差し込み型ガスケットを外管にスムーズに差し込むことができる。
【０００９】
また本発明で用いる上記差し込み型ガスケットでは、差し込み側とは反対側の端部において径方向外側に突出するフランジを備えている。本発明において、内管と外管とを接続する場合には、差し込み型ガスケットの差し込み側とは反対側の端部において径方向外側に突出するフランジがストッパの役割を果たす。したがって、差し込み型ガスケットを内管と外管との間の所望位置に配置することができる。また、内管および差し込み型ガスケットを外管から引き抜く際には、フランジに工具を引っかけて作業を行うことができる。さらに、その場合には、差し込み型ガスケットが引き抜き方向に伸張される。これにより、差し込み型ガスケットが縮径して外管との摩擦抵抗が減少し、差し込み型ガスケットを内管とともに外管からスムーズに引き抜くことができる。
【００１０】
次に、本発明の差し込み構造体は、内管と、内管の熱膨張率よりも低い熱膨張率の材料からなる外管とを有し、それらの管の間に、ほぼ円筒状の耐熱金属からなり、断面視で連続的に凹凸をなす形状を有する差し込み型ガスケットを外管と内管とで圧縮されて凹凸が変形することによってシール性を確保するよう配置し、該差し込み型ガスケットは、差し込み側の端部において径方向内側に突出する突部を備えるとともに、差し込み側とは反対側の端部において径方向外側に突出するフランジを備えることを特徴とするものである。本発明の差し込み構造体においては、高温での使用時に差し込み型ガスケットに自身の熱膨張および内管の熱膨張に起因する拡管作用が生じ、差し込み型ガスケットが径方向に拡大しようとする。しかしながら、外管の熱膨張率を内管のそれよりも低く設定したことにより、差し込み型ガスケットの径方向の拡管作用は外管により抑制される。一方、差し込み型ガスケットは、断面視で連続的に凹凸をなす形状を有しており、拡管作用が外管の内周から制限されると、同一外径を維持したまま差し込み型ガスケットの差し込み方向に伸張するようにその変形方向が変換される。その結果、外管と内管との間隙で差し込み型ガスケットが適度に圧縮されて所望のシール性が確保されるとともに、外管および内管の熱応力による変形や破損を未然に防止することができる。
【００１１】
また、本発明の差し込み構造体は、上述したように優れたばね性と耐へたり性とを有する差し込み型ガスケットを使用している。このため、上記優れたばね性により、内管と差し込み型ガスケットとの外管への差し込み時に、差し込み型ガスケットが内管に対して良好な追従性を示す。また上記優れた耐へたり性により、高温での使用時においても差し込み型ガスケットの損傷等を防止することができる。したがって、本発明の差し込み構造体は、これらの効果と上記した内外両管の熱膨張率の選択による熱膨張緩和作用とが相まって、優れたシール性を発揮することができる。
【００１２】
また、上記のような差し込み構造体では、差し込み型ガスケットが断面視で連続的に凹凸をなす形状であるため、内管と外管とを互いに引き抜くような力が作用したときに差し込み型ガスケットが差し込み方向（軸線方向）に縮小する。その結果、差し込み型ガスケットが拡径して内管および外管との摩擦抵抗が大きくなり、両者の抜けを防止する。この作用は、両者を引き抜く力が大きくなればなる程高められる。
【００１３】
さらに本発明の差し込み構造体では、高温での使用時に、内管の外径と差し込み型ガスケットの厚みとの和が、外管の内径以下となるように、外管、内管および差し込み型ガスケットの材料を選択することが望ましい。本発明の差し込み構造体によれば、上記のような材料選択とすることで、高温使用時に内外両管の間の接続において、外管、内管および差し込み型ガスケットに割れ等をもたらすことがない。したがって、優れたシール性を実現した上で、各部材の損傷等を確実に防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の差し込み型ガスケットおよび差し込み構造体を図面を参照しながらより詳細に説明する。
図１は、本発明の差し込み型ガスケットを示す斜視図である。この差し込み型ガスケット１は、例えばインコネル等の耐熱金属からなり、ほぼ円筒状をなす本体部２と、本体部２の一端部において径方向内側に突出する突部３と、本体部２の他端部において径方向外側に突出するフランジ４とから構成されている。また、本体部２は、断面視で連続的に凹凸をなす形状、例えば蛇腹形状をなしている。なお、蛇腹形状以外では、凹凸が円周方向および軸方向に交互に連続する形状も採用することができる。
【００１５】
図２（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、図１で示した差し込み型ガスケットの内管と外管との間への配置態様を経時的に示す部分断面図である。図２（ａ），（ｂ）および（ｃ）中符号１１は円筒状の外管、１２は外管１１と接続される円筒状の内管、１３は外管１１と内管１２との間に配置される本発明の差し込み型ガスケットをそれぞれ示す。差し込み型ガスケット１３は、上述したように本体部１３ａと突部１３ｂとフランジ１３ｃとからなり、本体部１３ａは断面視で連続的に凹凸をなす形状となっている。このような構成を前提とし、差し込み型ガスケット１３を外管１１と内管１２との間に配置する場合には、図２（ａ）に示すように、差し込み型ガスケット１３の突部１３ｂを内管１２の差し込み側端部に予め引っかける。次に、図２（ａ）に示すように、内管１２と差し込み型ガスケット１３とを一体的に外管１１に（同図の矢印の方向に）差し込む。この差し込み動作は、差し込み型ガスケット１３が内管１２からずれないように、内管１２を外管１１に差し込むことにより行う。この差し込み態様の下、図２（ｂ）に示すように、まずフランジ１３ｃが外管１１の端部に接触する。さらに内管１２を外管１１に差し込むと、図２（ｃ）に示すように、突部１３ｂが外管１１の内面に接触して差し込み動作が完了する。このように、内管１２と差し込み型ガスケット１３とを外管１１に差し込むと、差し込み型ガスケット１３と外管１１との摩擦抵抗によって、差し込み型ガスケット１３が差し込み方向に引き伸ばされる。これにより、差し込み型ガスケット１３が縮径して外管１１との摩擦抵抗が減少し、差し込み型ガスケット１３を外管１１にスムーズに差し込むことができる。また、内管１２および差し込み型ガスケット１３を外管１１から引き抜く際には、フランジ１３ｃに工具を引っかけて作業を行うことができる。さらに、その場合には、差し込み型ガスケット１３が引き抜き方向に引き伸ばされる。これにより、差し込み型ガスケット１３が縮径して外管１１との摩擦抵抗が減少し、差し込み型ガスケット１３を内管１２とともに外管１１からスムーズに引き抜くことができる。
【００１６】
このような差し込み動作に使用される差し込み型ガスケット１３は、上述したとおり、インコネル等の金属のみからなり、かつその本体部１３ａが断面視で連続的に凹凸をなす形状をなす。このため、差し込み型ガスケット１３を内管１２とともに外管１１に差し込む場合、上記凹凸が変形することによって径方向に十分変形することができる。したがって、差し込み型ガスケット１３は十分なばね性を有するので、上記差し込みに際して外管１１から接触抵抗を受けも内管１２への優れた追従性を発揮することができる。
【００１７】
次に本発明の差し込み型ガスケットを内管と外管との間に差し込んで形成した本発明の差し込み構造体について詳細に説明する。
図２（ｃ）に、外管１１、内管１２および差し込み型ガスケット１３からなる本実施形態の差し込み構造体を示す。この構造体においては、上述した本発明の差し込み型ガスケット１３と、外管１１に内管１２の熱膨張率よりも低い熱膨張率の材料が使用されている。例えば、内管１２は差し込み型ガスケット１３と同様の耐熱材（例えばインコネル）とされ、外管１１は一般の炭素鋼とされている。
【００１８】
以上の構成の下、高温での使用時には、図２（ｃ）にそれぞれ示す差し込み型ガスケット１３に自身の熱膨張および内管１２の熱膨張に起因する拡管作用が生じ、差し込み型ガスケットが径方向に拡大しようとする。しかしながら、上記したような外管１１の熱膨張率の設定により、差し込み型ガスケット１３の径方向の拡管作用は外管１１により抑制される。一方、差し込み型ガスケット１３の本体部１３ａは、断面視で連続的に凹凸をなす形状を有しており、上記拡管作用が外管１１の内周から制限されると、同一外径を維持したまま差し込み型ガスケット１３の軸線方向に伸張するようにその変形方向が変換される。その結果、外管１１と内管１２との間隙で差し込み型ガスケット１３が適度に圧縮されて所望のシール性が確保されるとともに、外管１１および内管１２の熱応力による変形や破損を未然に防止することができる。
【００１９】
このような高温での使用時の変形を考慮し、差し込み型ガスケット１３は、高温での使用時における温度等の雰囲気や形状によって最適な材料、形状とすることが好ましい。例えば、高温での使用時に、内管１２の外径と差し込み型ガスケット１３の厚みとの和が、外管１１の内径以下となるように、外管１１、内管１２および差し込み型ガスケット１３の材料を選択することで、高温使用時に内外両管１２，１１の間の接続において、外管１１、内管１２および差し込み型ガスケット１３に割れ等をもたらすことがなく、優れたシール性を実現した上で、各部材の損傷等を確実に防止することができる。また、差し込み型ガスケット１３に使用する材料を実際の使用条件下での変形がその材料の弾性限範囲内となるような材料とすることにより、可逆的なシール機構を確保することが可能となる。さらに、上述したとおり、差し込み型ガスケット１３に突部１３ｂを設けて、内管１２の差し込み側端部に引っかけることができる形状とすることにより、差し込み時の図２（ｂ）から図２（ｃ）までの工程において、差し込み型ガスケット１３が差し込み方向に伸張してその直径が小さくなることで差し込み性が向上する。このため、外管１１の内径よりも大きい外径を差し込み型ガスケット１３に設定することが可能となり、熱膨張による拡管が発生する以前の差し込み初期から所望なシール性能を確保するに必要な押しつけ作用もたらすをことが可能である。
【００２０】
一方、外管１１および内管１２に引き抜き方向の作用が加わった場合には、差し込み型ガスケット１３は外管１１または内管１２との摩擦によって引き抜き方向に押し縮められる変形となり、この結果その外径が増大する方向に変形する。すなわち、引き抜き作用が加われば加わるほど差し込み型ガスケット１３が抜けにくくなる機構となる。さらには、差し込み型ガスケット１３の本体部１３ａの断面視で連続的に凹凸をなす形状における山谷高さの範囲内であれば、外管１１および内管１２の変形を吸収することができ、セルフセンタリング的な作用をもたらすことが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内管と、内管の熱膨張率よりも低い熱膨張率の材料からなる外管とを有し、それらの管の間に、ほぼ円筒状の耐熱金属からなり、断面視で連続的に凹凸をなす形状を有する差し込み型ガスケットを外管と内管とで圧縮されて凹凸が変形することによってシール性を確保するよう配置し、該差し込み型ガスケットは、差し込み側の端部において径方向内側に突出する突部を備えるとともに、差し込み側とは反対側の端部において径方向外側に突出するフランジを備えるから、差し込み型ガスケットの優れたばね性と耐へたり性とを実現し、また差し込み型ガスケットを外管にスムーズに差し込むことができるとともに、差し込み型ガスケットを内管とともに外管からスムーズに引き抜くことができる。したがって、本発明は、自動車の排気管等に好適な差し込み型ガスケットおよび差し込み構造体を提供することができる点で有望である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の差し込み型ガスケットを示す斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、図１で示した差し込み型ガスケットを内管とともに外管へ差し込む態様を順次示す部分断面図である。
【符号の説明】
１，１３…差し込み型ガスケット、１１…外管、１２…内管。

Claims

内管と、内管の熱膨張率よりも低い熱膨張率の材料からなる外管とを有し、それらの管の間に、ほぼ円筒状の耐熱金属からなり、断面視で連続的に凹凸をなす形状を有する差し込み型ガスケットを外管と内管とで圧縮されて凹凸が変形することによってシール性を確保するよう配置し、該差し込み型ガスケットは、差し込み側の端部において径方向内側に突出する突部を備えるとともに、差し込み側とは反対側の端部において径方向外側に突出するフランジを備えることを特徴とする差し込み構造体。
高温での使用時に、内管の外径と差し込み型ガスケットの厚みとの和が、外管の内径以下となるように、外管、内管および差し込み型ガスケットの材料を選択したことを特徴とする請求項１に記載の差し込み構造体。