JP6080814B2

JP6080814B2 - ガスケット

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Publication number: JP6080814B2
Application number: JP2014151749A
Authority: JP
Inventors: 隆人石畑; 統澤井; 裕樹田邉; 雄二柳武; 祐太佐藤
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: CN105299353B; US9400052B2; US20160025223A1; CN105299353A; EP2977580B1; JP2016029295A; EP2977580A1

Description

本発明は、自動車等の排気管の継手部に用いられるガスケットに関する。

自動車等において、その上流側排気管と下流側排気管との間に介装されるシール体（ガスケット）として、例えば、特許文献１に記載のシール体が知られている。このシール体は、上流側排気管の端部と下流側排気管の端部との間をシールするために、前記上流側排気管の第１フランジと前記下流側排気管の第２フランジとの間に介装される。

前記シール体は、膨張黒鉛と金網とを用いて構成されており、第１シール面と第２シール面とを備えている。前記第１シール面は、前記第１フランジに設けられた凹球面状のシール面に摺動自在に当接する凸球面状のシール面とされている。前記第２シール面は、前記第２フランジに設けられた凹球面状のシール面に摺動自在に当接する凸球面状のシール面とされている。

しかしながら、前記ガスケットは、単に、凸球面状の前記第１シール面及び前記第２シール面を対応する各フランジの凹球面状のシール面に当接させるだけの構成であったため、前記第１フランジと前記第２フランジとの間で必ずしも高いシール性を確保できるといえるものではなかった。すなわち、ガスケットによるシール性に関して改善の余地があった。

特開２００４−７６６９２号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、確実に高いシール性を確保することができるガスケットを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、第１排気管の端部と第２排気管の端部との間をシールするために、前記第１排気管の端部に外嵌された状態で、前記第１排気管の第１フランジと前記第２排気管の第２フランジとの間に介装される環状のガスケットであり、しかも膨張黒鉛テープ及び金属メッシュ材を用いて構成されるガスケットであって、前記第２フランジ側に向かって拡径する前記第１フランジの第１テーパ内周面のテーパ形状に対応するテーパ形状の第１当接面、及び、この第１当接面に比して前記第１テーパ内周面側に突出し得る第１突出部を有し、この第１当接面及び前記第１突出部で前記第１テーパ内周面と当接可能なように径方向外側に形成された第１シール部と、前記第１フランジ側に向かって拡径する前記第２フランジの第２テーパ内周面のテーパ形状に対応するテーパ形状の第２当接面、及び、この第２当接面に比して前記第２テーパ内周面側に突出し得る第２突出部を有し、この第２当接面及び前記第２突出部で前記第２テーパ内周面と当接可能なように径方向外側に形成された第２シール部とを備えているものである。

この構成によれば、前記ガスケットを用いたシールを行う際、前記第１突出部が潰れるように前記第１シール部全体をこれと対向する前記第１フランジの第１テーパ内周面に押圧して、前記第１シール部と前記第１フランジとの接触面圧を増加させることが可能となる。また、この際には、前記第２突出部が潰れるように前記第２シール部全体をこれと対向する前記第２フランジの第２テーパ内周面により押圧して、前記第２シール部と前記第２フランジとの接触面圧を増加させることが可能となる。したがって、前記第１フランジと前記第２フランジとの間において確実に高いシール性を確保することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のガスケットにおいて、軸心方向に関して前記第１シール部と前記第２シール部との間に形成された外周部を備え、前記第１シール部と前記第２シール部とが、前記外周部を挟んで対称的な形状に形成されているものである。

この構成によれば、前記第１フランジと前記第２フランジとの間に介装した前記ガスケットに、このガスケットの向きにかかわらず、より確実に高いシール性を発揮させることができる。しかも、前記ガスケットを前記第１排気管に外嵌する際、このガスケットの向きを考慮しなくてもよいので、作業性を向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のガスケットにおいて、前記第１排気管及び前記第２排気管の内部に露出するように前記第２シール部の径方向内側に設けられた露出部を備え、前記露出部に、前記金属メッシュ材の金属線が集中的に配置されているものである。

この構成によれば、前記第１フランジと前記第２フランジとの締結時に、前記露出部に起因する前記ガスケット全体の過剰な変形を防止することが可能となる。よって、前記第２フランジのテーパ内周面に対する前記第２シール部の第２当接面の接触面圧を所定圧に保持して、前記ガスケットによるシール性の低下を抑制することができる。

しかも、前記金属メッシュ材の金属線により前記膨張黒鉛テープに係る膨張黒鉛部分を、前記第１排気管及び前記第２排気管の内部（前記排気流路）を流れる排気に触れにくくすることが可能となる。したがって、排気との接触による膨張黒鉛部分の劣化を抑制し、前記ガスケットの耐久性の向上を図ることができる。

本発明によれば、確実に高いシール性を確保することができるガスケットを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るガスケットを用いた継手部の断面図である。図１のガスケットの正面図である。図１のガスケットの背面図である。図１のガスケットの一部断面側面図である。ガスケット材料を示す図である。図１のガスケットの継手部への適用前の状態を示す一部拡大図である。図１のガスケットの継手部への適用後の状態を示す一部拡大図である。

本発明の好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係るガスケット１を用いた継手部１０の断面図を示す。なお、以下の説明では、図１に示すように、前記ガスケット１が前記継手部１０に適用される場合を例に挙げて説明する。

図１に示すように、前記ガスケット１は、自動車等の排気管における前記継手部１０に用いられる。前記排気管は、前記自動車等のエンジンに接続された上流側の第１排気管１１と、この第１排気管１１よりも排気流れ方向下流側に位置する下流側の第２排気管１２とを有している。前記第１排気管１１及び前記第２排気管１２は、それぞれ円筒状の鋼管からなり、前記継手部１０を介して同軸１３となるように連結されている。

前記継手部１０は、前記第１排気管１１の排気流れ方向下流側端部（先端部）１５とこれに所定間隔を有して対向する前記第２排気管１２の排気流れ方向上流側端部（基端部）１６とをつなぐものであり、これら両端部１５・１６間に設けられている。本実施形態において、前記継手部１０は、第１フランジ２１と、第２フランジ２２と、前記ガスケット１と、圧接機構２３とを備えている。

前記第１フランジ２１は、前記第１排気管１１の先端部１５の外周に設けられている。前記第１フランジ２１は、板金材で形成されており、第１フランジ面２５を有している。前記第１フランジ２１は、前記第１フランジ面２５を排気流れ方向下流側に向けた状態で、前記第１排気管１１の先端部１５の外周面からその径方向外側へ突出するように設けられている。

詳しくは、前記第１フランジ２１は、第１筒状部２６と、第１テーパ部２７と、第１フランジ部２８とを有している。前記第１筒状部２６は、前記第１排気管１１の先端部１５に外嵌されて、溶着等により固定されている。前記第１テーパ部２７は、前記第１筒状部２６から径方向外側へ延設されている。前記第１フランジ部２８は、前記第１テーパ部２７から径方向外側へ延設されている。

前記第１フランジ２１において、前記第１テーパ部２７は、前記第１筒状部２６から排気流れ方向下流側（前記第2フランジ２２側）に向かって漸次拡径するテーパ状に形成されている。前記第１テーパ部２７は、前記第１フランジ面２５の一部をなすテーパ状の第１テーパ内周面２７ａを径方向内側に有し（図６参照）、この第１テーパ内周面２７ａで前記ガスケット１の一部（後述の第１シール部５１）と接触することができるように形成されている。

前記第２フランジ２２は、前記第２排気管１２の基端部１６の外周に設けられている。前記第２フランジ２２は、板金材で形成されており、第２フランジ面３５を有している。前記第２フランジ２２は、前記第２フランジ面３５を前記第１フランジ２１の第１フランジ面２５に対向させるべく排気流れ方向上流側に向けた状態で、前記第２排気管１２の基端部１６の外周面からその径方向外側へ突出するように設けられている。

詳しくは、前記第２フランジ２２は、第２筒状部３６と、第２テーパ部３７と、第２フランジ部３８とを有している。前記第２筒状部３６は、前記第２排気管１２の基端部１６に外嵌されて、溶着等により固定されている。前記第２テーパ部３７は、前記第２筒状部３６から径方向外側へ延設されている。前記第２フランジ部３８は、前記第２テーパ部３７から径方向外側へ延設されている。

前記第２フランジ２２において、前記第２テーパ部３７は、前記第２排気管１２の基端部１６よりも排気流れ方向上流側（前記第１フランジ２１側）に配置されており、前記第２筒状部３６から排気流れ方向上流側に向かって漸次拡径するテーパ状に形成されている。前記第２テーパ部３７は、前記第２フランジ面３５の一部をなすテーパ状の第２テーパ内周面３７ａを径方向内側に有し（図７参照）、この第２テーパ内周面３７ａで前記ガスケット１の一部（後述の第２シール部５２）と接触することができるように形成されている。

前記ガスケット１は、環状体であり、前記第１排気管１１の先端部１５と前記第２排気管１２の基端部１６との間をシールするために、前記第１排気管１１に外嵌された状態で、互いに対向する前記第１排気管１１の第１フランジ２１と前記第２排気管１２の第２フランジ２２との間に介装される。本実施形態において、前記ガスケット１は、円環状を呈するものであり、前記第１排気管１１において前記第１フランジ２１よりも排気流れ方向下流側の部分に同軸１３となるように密に外嵌されて取り付けられる。

前記圧接機構２３は、前記ガスケット１が前記第１フランジ２１と前記第２フランジ２２との間に介装された状態でこれら両フランジ２１・２２の径方向外側部分を近接させるように、前記第１フランジ２１及び前記第２フランジ２２を締結することができるように構成されている。本実施形態において、前記圧接機構２３は、ボルト４５及びナット４６を有し、前記ガスケット１が前記継手部１０の外部に露出しないように前記第１フランジ２１の径方向外側部分を前記第２フランジ２２の径方向外側部分に圧接させ得るように構成されている。

図２に、前記ガスケット１の正面図示す。図３に、前記ガスケット１の背面図を示す。図４に、前記ガスケット１の一部断面側面図を示す。図５に、ガスケット材料を示す。図６に、前記ガスケット１の前記継手部１０への適用前の状態の一部拡大図を示す。図７に、前記ガスケット１の前記継手部１０への適用後の状態の一部拡大図を示す。

図１、図２、図３、図４に示すように、前記ガスケット１は、前記第１シール部５１と第２シール部５２とを備えている。ここで、前記ガスケット１は、膨張黒鉛テープ５６及び金属メッシュ材５７を用いて構成されている。なお、便宜上、前記膨張黒鉛テープ５６及び前記金属メッシュ材５７（金属線５８）については、図５と図６及び図７の一部とを除いて図示を適宜省略している。

本実施形態において、前記ガスケット１は、前記膨張黒鉛テープ５６の周りでステンレス線等の前記金属線５８をニット編等の所定の編み方で編むことにより前記膨張黒鉛テープ５６を前記金属メッシュ材５７で囲む複合テープ５９を作成し（図５参照）、この複合テープ５９を複数回うず巻状に巻回し、これを圧縮成形することによって、前記第１シール部５１及び前記第２シール部５２を備える構成とされている。

図６、図７にも示すように、前記第１シール部５１は、第１当接面５１ａ及び第１突出部５１ｂを有し、これらの第１当接面５１ａ及び第１突出部５１ｂで前記第１フランジ２１の第１テーパ内周面２７ａと当接可能なように前記ガスケット１の径方向外側に形成されている。詳しくは、前記第１シール部５１は、前記ガスケット１の前記継手部１０への適用時に前記第１フランジ２１の第１テーパ内周面２７ａと対向する前記ガスケット１の軸心１３方向一側の対向部に設けられている。

前記第１シール部５１において、前記第１当接面５１ａは、前記第２フランジ２２側（排気流れ方向上流側から排気流れ方向下流側）に向かって拡径する前記第１テーパ部２７の第１テーパ内周面２７ａのテーパ形状に対応するテーパ形状に形成されている。具体的には、前記第１当接面５１ａは、前記ガスケット１の径方向外側であって軸心１３方向一側の端部が切り欠かれることで、排気流れ方向上流側から排気流れ方向下流側に向かって拡径するテーパ面に形成されている。

前記第１突出部５１ｂは、前記第１当接面５１ａに比して前記第１テーパ内周面２７ａ側に突出し得るものである。前記第１突出部５１ｂは、前記第１当接面５１ａの排気流れ方向下流側（軸心１３方向内側）に配置されている。前記第１突出部５１ｂは、尖状に形成され、前記第１当接面５１ａよりも径方向外側に位置する第１突出端部５１ｃを有している。前記第１突出部５１ｂは、前記第１フランジ２１の相対移動にともなって対向する前記第１テーパ内周面２７ａに前記第１突出端部５１ｃから当接するように設けられている。

ここで、前記第１当接面５１ａは、図４に示すように、前記ガスケット１の径方向の厚み中心線６１よりも径方向外側に配置されている。また、前記第１突出部５１ｂは、前記第１当接面５１ａに加えて前記ガスケット１の外周部６３と連続し、前記第１突出端部５１ｃを前記ガスケット１の外周面に位置させるように配置されている。

こうして、前記第１シール部５１は、前記圧接機構２３の作用により互いに対向する前記第１フランジ２１と前記第２フランジ２２とが締結されることで、これら両フランジ２１・２２に挟まれた前記ガスケット１が前記第１フランジ２１に押し付けられたとき、前記第１当接面５１ａ及び前記第１突出部５１ｂで前記第１フランジ２１の第１テーパ内周面２７ａに当接しつつ、圧縮変形するように押圧される構成とされている。

前記第２シール部５２は、第２当接面５２ａ及び第２突出部５２ｂを有し、これらの第２当接面５２ａ及び第２突出部５２ｂで前記第２フランジ２２の第２テーパ内周面３７ａと当接可能なように前記ガスケット１の径方向外側に形成されている。詳しくは、前記第２シール部５２は、前記ガスケット１の前記継手部１０への適用時に前記第２フランジ２２の第２テーパ内周面３７ａと対向する前記ガスケット１の軸心１３方向他側の対向部に設けられている。

前記第２シール部５２において、前記第２当接面５２ａは、前記第１フランジ２１側（排気流れ方向下流側から排気流れ方向上流側）に向かって拡径する前記第２テーパ部３７の第２テーパ内周面３７ａのテーパ形状に対応するテーパ形状に形成されている。具体的には、前記第２当接面５２ａは、前記ガスケット１の径方向外側であって軸心１３方向他側の端部が切り欠かれることで、排気流れ方向下流側から排気流れ方向上流側に向かって拡径するテーパ面に形成されている。

前記第２突出部５２ｂは、前記第２当接面５２ａに比して前記第２テーパ内周面３７ａ側に突出し得るものである。前記第２突出部５２ｂは、前記第２当接面５２ａの排気流れ方向上流側（軸心１３方向内側）に配置されている。前記第２突出部５２ｂは、尖状に形成され、前記第２当接面５２ａよりも径方向外側に位置する第２突出端部５２ｃを有している。前記第２突出部５２ｂは、前記第２フランジ２２の相対移動にともなって対向する前記第２テーパ内周面３７ａに前記第２突出端部５２ｃから当接するように設けられている。

ここで、前記第２当接面５２ａは、図４に示すように、前記ガスケット１の径方向の厚み中心線６１よりも径方向外側に配置されている。また、前記第２突出部５２ｂは、前記第２当接面５２ａに加えて前記外周部６３と連続し、前記第２突出端部５２ｃを前記ガスケット１の外周面に位置させるように配置されている。

こうして、前記第２シール部５２は、前記圧接機構２３の作用により互いに対向する前記第１フランジ２１と前記第２フランジ２２とが締結されることで、これら両フランジ２１・２２に挟まれた前記ガスケット１に前記第２フランジ２２が押し付けられたとき、前記第２当接面５２ａ及び前記第２突出部５２ｂで前記第２フランジ２２の第２テーパ内周面３７ａに当接しつつ、圧縮変形するように押圧される構成とされている。

このような構成により、前記ガスケット１を用いたシールを行う際（前記第１排気管１１の先端部１５に外嵌された前記ガスケット１を挟む前記第１フランジ２１と前記第２フランジ２２とを締結する際）、前記第１突出部５１ｂが潰れるように前記第１シール部５１全体をこれと対向する前記第１フランジ２１の第１テーパ内周面２７ａに押圧して、前記第１シール部５１と前記第１フランジ２１との接触面圧を増加させることが可能となる。

また、この際には、前記第２突出部５２ｂが潰れるように前記第２シール部５２全体をこれと対向する前記第２フランジ２２の第２テーパ内周面３７ａにより押圧して、前記第２シール部５２と前記第２フランジ２２との接触面圧を増加させることが可能となる。したがって、前記第１フランジ２１と前記第２フランジ２２との間において確実に高いシール性を確保することができる。

本実施形態において、図４に示すように、前記ガスケット１は、軸心１３方向に関して前記第１シール部５１と前記第２シール部５２との間に形成された前記外周部６３を備えている。そして、前記外周部６３は、図７に示すように、前記第１フランジ２１と前記第２フランジ２２との間に介装される場合に、前記各フランジ２１・２２との間に閉鎖空間である収容空間６５を画成するように構成されている。

このような構成により、前記ガスケット１を用いたシールを行う際、前記第１フランジ２１及び前記第２フランジ２２の締結による前記第１シール部５１及び前記第２シール部５２の圧縮変形にともなって前記外周部６３が前記収容空間６５側に移動しようとした場合であっても、前記外周部６３を閉鎖空間である前記収容空間６５に収容して閉じ込めることができる（図７参照）。したがって、前記ガスケット１にかかる応力の低下を抑制することが可能となり、前記ガスケット１によるシール性を良好に保つことができる。

また、本実施形態においては、図１、図４、図６、図７に示すように、前記第１シール部５１と前記第２シール部５２とが、前記外周部６３を挟んで対称的な形状に形成されている。より詳しくは、前記ガスケット１は、前記第１シール部５１を含む前記軸心方向一側と前記第２シール部５２を含む軸心方向他側とで対称的な形状（軸心１３方向の中央に設定された対称軸６４に対して対称的な形状）に形成されている。

この構成により、前記第１フランジ２１と前記第２フランジ２２との間に介装した前記ガスケット１に、このガスケット１の向きにかかわらず、より確実に高いシール性を発揮させることができる。しかも、前記ガスケット１を前記第１排気管１１に外嵌する際、このガスケット１の向きを考慮しなくてもよいので、作業性を向上させることができる。

また、本実施形態においては、図１、図３、図４、図６、図７に示すように、前記ガスケット１は、露出部６８を備えている。前記露出部６８は、前記第１排気管１１及び前記第２排気管１２の内部（排気流路）６９に露出するように、前記第２シール部５２の径方向内側に設けられている。そして、前記露出部６８に、図６、図７に誇張して示すように、前記金属メッシュ材５７の金属線５８が集中的に配置されている。

詳しくは、前記露出部６８は、前記ガスケット１の第２フランジ２２側において前記第２シール部５２の径方向内側に設けられ、前記ガスケット１と前記第２テーパ部３７との間に形成された第１間隙７１に臨むように配置されている。この第１間隙７１は、その径方向内側において前記第１排気管１１の先端部１５と前記第２排気管１２の基端部１６との間に形成された第２間隙７２を介して前記排気流路６９と連通されている。

こうして、前記露出部６８は、前記ガスケット１の前記継手部１０への適用後、図７に示すように、前記第１間隙７１及び前記第２間隙７２を介して前記排気流路６９に露出するようにされている。そのうえで、前記露出部６８においては、前記金属線５８が偏在して前記ガスケット１の他の部分よりも密に配置され、この密に配置された前記金属線５８により前記膨張黒鉛テープ５６に係る膨張黒鉛部分が前記排気流路６９に極力露出しないようにされている。

このような構成により、前記ガスケット１が圧縮変形するように前記第１フランジ２１と前記第２フランジ２２とを締結する際、前記金属メッシュ材５７の金属線５８により膨張黒鉛部分を前記露出部６８のある部位から前記第１排気管１１及び前記第２排気管１２の内部（前記排気流路）６９に向かってはみ出さないようにすることが可能となる。つまり、この際に前記露出部６８に起因する前記ガスケット１全体の過剰な変形を防止することが可能となる。よって、前記第２フランジ２２の第２テーパ内周面３７ａに対する前記第２シール部の第２当接面５２ａの接触面圧を所定圧に保持して、前記ガスケット１によるシール性の低下を抑制することができる。

しかも、前記ガスケット１においては、前記金属メッシュ材５７の金属線５８により膨張黒鉛部分を、前記第１排気管１１及び前記第２排気管１２の内部（前記排気流路）６９を流れる排気に触れにくくすることが可能となる。したがって、排気との接触による膨張黒鉛部分の劣化を抑制し、前記ガスケット１の耐久性の向上を図ることができる。

１ガスケット
１１第１排気管
１２第２排気管
１５先端部
１６基端部
２１第１フランジ
２２第２フランジ
２７ａ第１テーパ内周面
３７ａ第２テーパ内周面
５１第１シール部
５１ａ第１当接面
５１ｂ第１突出部
５２第２シール部
５２ａ第２当接面
５２ｂ第２突出部
５６膨張黒鉛
５７金属メッシュ材
５８金属線
６３外周部
６８露出部

Claims

第１排気管の端部と第２排気管の端部との間をシールするために、前記第１排気管の端部に外嵌された状態で、前記第１排気管の第１フランジと前記第２排気管の第２フランジとの間に介装される環状のガスケットであり、しかも膨張黒鉛テープ及び金属メッシュ材を用いて構成されるガスケットであって、
前記第２フランジ側に向かって拡径する前記第１フランジの第１テーパ内周面のテーパ形状に対応するテーパ形状の第１当接面、及び、この第１当接面よりも径方向外側に位置する第１突出端部を含みかつ前記第１当接面に比して前記第１テーパ内周面側に突出し得る第１突出部を有し、この第１当接面と前記第１突出端部を含めた前記第１突出部とで前記第１テーパ内周面と当接可能なように径方向外側に形成された第１シール部と、
前記第１フランジ側に向かって拡径する前記第２フランジの第２テーパ内周面のテーパ形状に対応するテーパ形状の第２当接面、及び、この第２当接面よりも径方向外側に位置する第２突出端部を含みかつ前記第２当接面に比して前記第２テーパ内周面側に突出し得る第２突出部を有し、この第２当接面と前記第２突出端部を含めた前記第２突出部とで前記第２テーパ内周面と当接可能なように径方向外側に形成された第２シール部とを備えていることを特徴とするガスケット。
軸心方向に関して前記第１シール部と前記第２シール部との間に形成された外周部を備え、
前記第１シール部と前記第２シール部とが、前記外周部を挟んで対称的な形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスケット。
前記第１排気管及び前記第２排気管の内部に露出するように前記第２シール部の径方向内側に設けられた露出部を備え、
前記露出部に、前記金属メッシュ材の金属線が集中的に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスケット。