JP5289247B2

JP5289247B2 - フランジ付部材の接続方法及びフランジ付部材

Info

Publication number: JP5289247B2
Application number: JP2009206688A
Authority: JP
Inventors: 恒春立川
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-09-08
Also published as: JP2011058525A

Description

本発明は、２つの部材の筒状部分の開口端部に形成された接続用のフランジ相互を、軸方向に締結してシール性を有して接続するフランジ付部材の接続方法と、当該フランジ付部材に関する。

特許文献１には、排気マニホールドの下流端の接続用フランジと、触媒コンバータの上流端の接続用フランジとを、ガスケットを介して軸方向に締結し、シール性を有して接続する構造が開示されている。

特開昭６１−１８７５１１号公報

しかし、上記のような従来のフランジ相互の接続構造では、ガスケットを介装してシールを行っているため、ガスケットの不具合による直接的なガス漏れ、ガスケットの不具合により取付けボルトが緩むことによるガス漏れが発生する等によって、シール性が低下する。

本発明は、このような従来の課題を解決するためなされたもので、フランジ接続部におけるシール性低下の防止及び部品点数削減を目的とする。

このため本発明に係る第１の発明は、
２つの部材の筒状部分の開口端部に形成された接続用のフランジ相互を、軸方向に締結してシール性を有して接続するフランジ付部材の接続方法であって、
少なくとも一方の前記部材のフランジの締結面の一部で、開口の外周側で環状に繋がる領域を、予め該領域周辺の平坦面より突出させて形成し、かつ、ショットブラスト処理によって凹凸部を形成し、
前記凹凸部が前記フランジ相互の締結によって押しつぶされてシール性を有するようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る第２の発明は、
筒状部分の開口端部に形成された接続用のフランジが、対応する部材の筒状部分の開口端部に形成された接続用のフランジと軸方向に締結されてシール性を有して接続されるフランジ付部材であって、
前記フランジの締結面の一部で、開口の外周側で環状に繋がる領域が、予め該領域周辺の平坦面より突出させて形成され、かつ、ショットブラスト処理によって、前記対応する部材のフランジとの締結によって押しつぶされてシール性を有する凹凸部に形成されていることを特徴とする。

ショットブラスト処理により形成された凹凸部が、対応するフランジ付部材のフランジ部との締結によって押しつぶされてシール性を有し、ガスケットが不要となるため、ガスケット不良によるシール性の低下が回避されて良好なシール性を長期にわたって維持できると共に、部品点数を削減できる。

本発明の基本的な実施形態における一対のフランジ付部材の斜視図およびフランジ締結面の正面図。上記一対のフランジ付部材のフランジ相互の締結状態を示す図。図２のＸ部拡大図。内燃機関の排気系に適用した実施形態の概要図。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、基本的な実施形態の構成を示す。
互いに接続される一対の金属材等からなるフランジ付部材１Ａ，１Ｂは、円筒状部分の一方の開口端部に接続用のフランジ１１が形成されている。該フランジ１１は外縁が正方形状であり、４隅にボルトを軸方向に貫通するボルト通し孔１２が形成されている。なお、接続用のフランジの外縁は正方形状，方形状に限らず、開口と同心の円形状、その他でもよい。

上記フランジ１１の締結面に、開口の外周側で環状に繋がる領域を、表面改質処理して無数の微細な凹凸を有した凹凸部１３を形成する。ここで、一対の部材１１の相接合される領域に、それぞれ凹凸部１３が形成される。

表面改質処理として、具体的には、ショットブラスト処理が挙げられる。これは、投射材と呼ばれる粒体を加工物（ワーク）に衝突させ、ワークの加工等を行う手法であり、通常は、表面の疲労強度を高めるため用いられるが、本発明では、シール性を与える凹凸部を形成するため用いる。

上記所定の領域のみに表面改質処理を施して凹凸部１３を形成する場合、フランジ１１の締結面の他の領域をマスクで覆って処理すればよい。なお、フランジの締結面全面を、表面改質処理を施して凹凸部を形成するようにしてもよい。

そして、図２に示すように、それぞれフランジ１１に表面改質処理によって形成された環状の凹凸部１３同士を接合し、ガスケット等のシール部材を介することなく、前記ボルト通し孔１２に通したボルト１４とナット１５とでフランジ１１相互を締結する。

これにより、図３（図２のＸ部拡大図）に示すように、それぞれの凹凸部１３（特に凹凸部１３の突起）が、相手方の凹凸部１３に押しつぶされる。このように、それぞれの環状領域に設けられた凹凸部１３（の無数の突起）が押しつぶされることにより、高いシール効果が得られる。

また、表面改質処理で形成される凹凸部１３によってシール性を得る構成により、従来フランジ間に介装されていたガスケット等のシール部材の劣化などによる不具合を回避でき、長期にわたって良好なシール性を確保できる。

また、ガスケット等のシール部材を無くして部品点数及び組み付け工数を削減できる。
投射材としては、金属系，セラミック系その他種々の投射材が開発されているが、例えば１〜２μｍ程度の突起が形成されるなど、押しつぶされることによって良好なシール性が得られるものであれば、どのような投射材、投射方式でも用いることができる。

また、表面改質処理として、より小さな投射材を用い、より高速で投射するＷＰＣ処理と称される処理があり、より細かな凹凸を表面に形成することができる。したがって、上記凹凸部１３を、上記ＷＰＣ処理によって形成してもよい。

なお、上記実施形態のように２つの部材１の各フランジ１１にそれぞれ表面改質処理による凹凸部１３を形成し、それぞれの凹凸部１３を押しつぶしあうようにしたことで、高いシール性が得られるが、簡易的には、一方のフランジ１１のみ凹凸部１３を形成し、他方のフランジ１１は平坦面とする構成としてもよい。この場合は、一方の凹凸部１３の突起が、他方のフランジ１１の平坦面に押しつぶされて、シール性を得られる。

また、凹凸部１３の形成面を、表面改質処理前に周辺の平坦面より僅かに突出させて形成しておき、表面改質処理後の凹凸部における周辺の平坦面に対する突起の突出量をより大きくし、締結によって凹凸部１３で押しつぶされる量を大きくするような構成としてもよい。

前記一対のフランジ付部材１の具体例としては、図４に示すように、内燃機関の排気系における排気マニホールド１０１Ａと触媒コンバータ１０１Ｂがあり、排気マニホールド１０１Ａの下側開口端部に形成された接続用フランジ１１１と、触媒コンバータ１０１Ｂの上流側開口端部に形成された接続用フランジ１１１とを締結して接続されている。あるいは、触媒コンバータ１０１Ｂとその下流側の排気管１０１Ｃとの接続にも適用できる。

なお、本発明が適用されるフランジ付部材は、一本の貫通孔を有した筒状部材に限らず、分岐管接続用のフランジを有し分岐管との接続に適用できることは勿論、アキュームレータ等のガス室の配管接続部分などにも適用できる。

１Ａ，１Ｂ…フランジ付部材
１０１Ａ…排気マニホールド
１０１Ｂ…触媒コンバータ
１０１Ｃ…排気管
１１，１１１…フランジ
１２…ボルト通し孔
１３…凹凸部
１４…ボルト
１５…ナット

Claims

２つの部材の筒状部分の開口端部に形成された接続用のフランジ相互を、軸方向に締結してシール性を有して接続するフランジ付部材の接続方法であって、
少なくとも一方の前記部材のフランジの締結面の一部で、開口の外周側で環状に繋がる領域を、予め該領域周辺の平坦面より突出させて形成し、かつ、ショットブラスト処理によって凹凸部を形成し、
前記凹凸部が前記フランジ相互の締結によって押しつぶされてシール性を有するようにしたことを特徴とするフランジ付部材の接続方法。
筒状部分の開口端部に形成された接続用のフランジが、対応する部材の筒状部分の開口端部に形成された接続用のフランジと軸方向に締結されてシール性を有して接続されるフランジ付部材であって、
前記フランジの締結面の一部で、開口の外周側で環状に繋がる領域が、予め該領域周辺の平坦面より突出させて形成され、かつ、ショットブラスト処理によって、前記対応する部材のフランジとの締結によって押しつぶされてシール性を有する凹凸部に形成されていることを特徴とするフランジ付部材。
内燃機関の排気系に用いられることを特徴とする請求項２に記載のフランジ付部材。