JP6396789B2 - 排気管継手 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気管の途中部に設けられる排気管継手に関するものである。

車両（特に全地形対応車（ＡＴＶ）、雪上車、オートバイ等）のように振動が避けられない機械に搭載された内燃機関の排気管は、その振動を受けると共にわずかに屈曲する。そこで排気管は、内燃機関側の基端部から消音器側の先端部までの途中部に、排気管の振動を吸収すると共に排気管の屈曲に対応する排気管継手が設けられる。この排気管継手の１つとして、特許文献１，２のように、内管の端部を外管の縮径可能な端部に差し込んで両端部間に形成した環状空間内に、円筒状のガスケットを介装し、外管の端部の外周面に装着した締付バンドにより外管を介してガスケットを締め付け、内外管間をシールするようにした構造のものがある。

このガスケットには、シール性と振動吸収性と低摩擦性（排気管の屈曲に対応するため）とが求められる。黒鉛等の無機質材は、これらの性質を有しているため、ガスケットの素材に適している。

そこで、特許文献１では、膨張黒鉛のシートと補強材としての金網とを重合し、内周面に金網が露出し、かつ外周面に膨張黒鉛が露出するように巻回して形成したガスケットが用いられている。排気管が屈曲したときは、ガスケットのうち締付バンドにより締め付けられていない範囲の外周面が外管に対して滑ることにより、対応できる。

また、特許文献２では、帯状の膨張黒鉛等の無機質材と金属メッシュ材とを重合させ、内周面に金属メッシュ材が露出し、かつ外周面に無機質材が露出するように巻回すると共に、無機質材と金属メッシュ材の重合範囲を、一端面から略中央部で止め、金属メッシュ材のみで構成した部分を締付バンドで締め付け、無機質材の形成範囲を最小限にし、剛性の高い金属メッシュ材を母体に構成したガスケットが用いられている。

特公平２−１９２８６号公報 特許第４２１２９１４号公報

特許文献１のガスケットは、前述のとおり、シール性と振動吸収性と低摩擦性に優れている。しかし、膨張黒鉛の低摩擦性があだとなって、排気管が屈曲したときに、ガスケットのうち締付バンドにより締め付けられた範囲の外周面も外管に対し滑ってずれ、これが累積するとガスケットが外管から抜け外れたり、排気管が屈曲した変形状態のまま元に戻らなくなって排気漏れを起こしたりする可能性があった。

また、特許文献２のガスケットは、無機質材の形成範囲を最小限にし、剛性の高い金属メッシュ材を母体に構成したことによって、内外管にこじれや過大な折り曲げトルクが発生してもガスケットの塑性変形を抑制し、長期間にわたって充分なシール機能を発揮することができる、と記載されている。

しかし、本発明者の検討によると、特許文献２のガスケットは、無機質材と金属メッシュ材の重合範囲を一端面から略中央部で止めるので、金属メッシュ材が外周面の一端から略中央部まで広く露出しており、金属メッシュ材はその表面凹凸により管との密着性が良くないため、初期のシール性は特許文献１のガスケットに対して劣る結果となった。また、特許文献２のガスケットは、剛性が高い反面、振動吸収性も特許文献１のガスケットに対して劣る結果となった。

但し、特許文献２のガスケットは、金属メッシュ材のみで構成した部分を締付バンドで締め付ける結果、特許文献２に説明はないが、金属メッシュ材の高摩擦性により、排気管が屈曲したときに、締付バンドにより締め付けられた範囲の外周面が外管に対し滑ってずれることはなく、この点は特許文献１のガスケットに対して優れていた。

そこで、本発明の目的は、排気管が屈曲したときにガスケットのうち締付バンドにより締め付けられた範囲が外管に対し滑ってずれることを防止しつつ、シール性と振動吸収性と低摩擦性を極力高めることにある。

本発明の排気管継手は、外管の縮径可能な端部に内管の端部を差し込んで両端部間に形成された環状空間内に円筒状のガスケットを介装し、外管の縮径可能な端部の外周面に装着した締付バンドにより外管の端部を介してガスケットを締め付け、両端部間をシールするようにした排気管継手において、
ガスケットは、無機質材と金属メッシュ材とにより形成され、
ガスケットの外周面は、無機質材が環状に露出した無機質材露出部と、金属メッシュ材が環状に露出した金属メッシュ材露出部とからなり、
金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さは、ガスケット全長の１／１０〜４／１０であり、
締付バンドは、金属メッシュ材露出部のガスケット長方向の全体と、金属メッシュ材露出部に続く無機質材露出部のガスケット長方向の一部分であって前記金属メッシュ材露出部のガスケット長方向の全体よりも短い一部分のみとを囲む外周に位置して、ガスケットを締め付けていることを特徴とする。

本発明の各要素の詳細、態様例等を以下に説明する。
１．無機質材
無機質材としては、特に限定されないが、黒鉛（膨張黒鉛、加熱によって膨張する熱処理前の未膨張黒鉛等）、マイカシート、セラミック繊維、二硫化モリブデン等を例示できる。膨張黒鉛は、普通の黒鉛と同等の耐熱性、耐薬品性、および低摩擦係数を有する特性と共に、結合剤を使用することなく、プレス等で加圧することによって容易に所望の形状に成形でき、柔軟で撓み性が良いため、ガスケットの素材として好ましい。未膨張黒鉛は、温度上昇によって膨張し、排気管継手の内外管との接合部に強固に密着するため、良好なシール機能を発揮することができるため、やはりガスケットの素材として好ましい。未膨張黒鉛としては、天然に得られる結晶性の鱗片状黒鉛を酸処理して熱膨張性能を持たせたものを例示できる。
また、未膨張黒鉛に耐熱繊維と耐熱バインダーを加えた熱膨張性無機質材を用いることもでき、耐熱繊維と耐熱バインダーとで未膨張黒鉛を抑制的に膨張させることができる。耐熱繊維としては、無機質繊維（例えば、ガラス繊維、岩綿、セラミック繊維等の人造繊維や天然鉱物繊維）やアラミド繊維等を例示できる。耐熱バインダーとしては、ＮＢＲ、ＳＢＲ、アクリルゴム、シリコンゴム等を例示できる。

２．金属メッシュ材
金属メッシュ材の線材金属としては、特に限定されないが、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０等のステンレス鋼、ニッケル合金、真鍮、青銅等を例示できる。金属メッシュ材の構造としては、特に限定されないが、編み構造（ニット編み等）、織り構造（平織等）を例示できる。

３．ガスケットの外周面
上述のとおり、ガスケットの外周面は、無機質材が環状に露出した無機質材露出部と、金属メッシュ材が環状に露出した金属メッシュ材露出部とからなり、金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さは、ガスケット全長の１／１０〜４／１０（より好ましくは１／１０〜３／１０）であり、金属メッシュ材露出部を締付バンドで締め付けるようにする。金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さが、ガスケット全長の１／１０未満になると、金属メッシュ材露出部が少ないため、締付バンドにより締め付けられた範囲が外管に対して滑りやすくなるからである。また、金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さが、ガスケット全長の４／１０を超えると、無機質材露出部が少ないため、シール性と振動吸収性と低摩擦性が劣るようになるからである。

金属メッシュ材露出部は、ガスケットの端部にあってもよいし、ガスケットの端部に配した僅かな長さの無機質材露出部（ガスケット端面を無機質材で覆うためのもの）に続く端部付近にあってもよいし、ガスケットのガスケット長方向の中間部にあってもよい。

４．ガスケットの内周面
ガスケットの内周面は、特に限定されず、次の態様を例示できる。
（１）無機質材が環状に露出した無機質材露出部のみからなる態様。
（２）金属メッシュ材が環状に露出した金属メッシュ材露出部のみからなる態様。
（３）無機質材が環状に露出した無機質材露出部と、金属メッシュ材が環状に露出した金属メッシュ材露出部とからなる態様。この態様では、金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さは、ガスケット全長の１／１０〜４／１０であることが好ましい。金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さが、ガスケット全長の１／１０未満になると、金属メッシュ材露出部が少ないため、締付バンドにより締め付けられた範囲が内管に対して滑りやすくなるからである。また、金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さが、ガスケット全長の４／１０を超えると、無機質材露出部が少ないため、シール性と低摩擦性が劣るようになるからである。また、この内周面の金属メッシュ材露出部は、前記ガスケットの外周面の金属メッシュ材露出部に対し、ガスケット長方向位置が重なっていることが好ましい。外周面及び内周面の金属メッシュ材露出部を共に締付バンドで締め付けることができるからである。

５．製造方法
本発明のガスケットの製造方法としては、特に限定されないが、帯状の無機質材と帯状の金属メッシュ材とを交互に２層以上に重合し、その際に、前記ガスケットの外周面の金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さが前記範囲となるように（また、必要な場合には、前記ガスケットの内周面の金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さが前記範囲となるように）、帯状の無機質材と帯状の金属メッシュ材の幅や重合範囲を調整し、これらを巻回して円筒状体にし、この円筒状体を金型とポンチにより圧縮成形する方法を例示できる。

本発明の排気管継手によれば、排気管が屈曲したときにガスケットのうち締付バンドにより締め付けられた範囲が外管に対して滑ってずれることを防止しつつ、シール性と振動吸収性と低摩擦性を極力高めることができる。

実施例１の排気管用ガスケットの斜視図である。 同ガスケットを用いた排気管継手の分解斜視図である。 同排気管継手の断面図である。 同ガスケットの製造時の（ａ）は巻回工程を示す斜視図、（ｂ）は圧縮成形工程を示す断面図である。 実施例２の排気管用ガスケットの（ａ）は斜視図、（ｂ）は巻回工程を示す斜視図である。 実施例３の排気管用ガスケットの（ａ）は斜視図、（ｂ）は巻回工程を示す斜視図である。

外管２の縮径可能な端部２０に内管１の端部１０を差し込んで両端部１０，２０間に形成された環状空間内に円筒状のガスケット３を介装し、外管２の縮径可能な端部２０の外周面に装着した締付バンド４により外管２の端部２０を介してガスケット３を締め付け、両端部１０，２０間をシールするようにした排気管継手において、ガスケット３は、無機質材３１と金属メッシュ材３２とにより形成され、ガスケット３の外周面は、無機質材３１が環状に露出した無機質材露出部３１ａと、金属メッシュ材３２が環状に露出した金属メッシュ材露出部３２ａとからなり、金属メッシュ材露出部３２ａのガスケット長方向長さは、ガスケット全長の１／１０〜４／１０であり、締付バンド４は、金属メッシュ材露出部３２ａのガスケット長方向の全体と、金属メッシュ材露出部３２ａに続く無機質材露出部３１ａのガスケット長方向の一部分であって前記金属メッシュ材露出部３２ａのガスケット長方向の全体よりも短い一部分のみとを囲む外周に位置して、ガスケット３を締め付けているようにした。

図１〜図４に示す実施例１の排気管継手は、車両（特に全地形対応車（ＡＴＶ）、雪上車、オートバイ等）に搭載された内燃機関の排気管の途中に設けられるものであり、排気管の一部である内管１（図示しない消音器側のリヤパイプ）の端部１０と、同じく排気管の一部である外管２（図示しない内燃機関側のフロントパイプ）の端部２０と、排気管用ガスケット３と、締付バンド４とにより構成される。

外管２の端部２０は、外管をテーパ状の肩部２１を介して拡径した拡径部であり、開口端に径方向外方に延びるフランジ部２２が形成されている。また、外管２の端部２０は、開口端から軸方向に延びる複数本のスリット２３が形成されていることにより、縮径可能となっている。

排気管継手は、外管２の縮径可能な端部２０に内管１の端部１０を差し込んで両端部１０，２０間に形成された環状空間内に円筒状のガスケット３を介装し、外管２の端部２０の外周面に装着した締付バンド４により外管２の端部２０を介してガスケット３を締め付け、両端部１０，２０間をシールするようにしたものである。

ガスケット３は、無機質材３１と金属メッシュ材３２とにより形成されたものであり、３ａは一端面、３ｂは他端面である。無機質材３１には例えば前記の膨張黒鉛、未膨張黒鉛又は熱膨張性無機質材が使用されている。金属メッシュ材３２には例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６又はＳＵＳ３１０の線材が使用され、例えばニット編み構造のメッシュが使用されている。

ガスケット３の外周面は、無機質材３１が環状に露出した無機質材露出部３１ａと、金属メッシュ材３２が環状に露出した金属メッシュ材露出部３２ａとからなる。無機質材露出部３１ａは、ガスケット３の一端部にあり、そのガスケット長方向長さはガスケット全長の６／１０〜９／１０である。金属メッシュ材露出部３２ａは、ガスケット３の他端部にあり、そのガスケット長方向長さはガスケット全長の１／１０〜４／１０である。そして、締付バンド４は、金属メッシュ材露出部３２ａのガスケット長方向の全体と、金属メッシュ材露出部３２ａに続く無機質材露出部３１ａのガスケット長方向の一部分であって前記金属メッシュ材露出部３２ａのガスケット長方向の全体よりも短い一部分のみとを囲む外周に位置して、ガスケット３を締め付けているようにした。

ガスケット３の内周面は、金属メッシュ材３２が環状に露出した金属メッシュ材露出部３２ｂのみからなる。従って、この内周面の金属メッシュ材露出部３２ｂのガスケット長方向位置と、前記外周面の金属メッシュ材露出部３２ａのガスケット長方向位置とは、一部重なっている。このため、内外周面の金属メッシュ材露出部３２ａ，３２ｂを共に締付バンド４で締め付けることができる。

このガスケット３の製造方法の一例は、次のとおりである。
図４（ａ）に示すように、外周面の金属メッシュ材露出部３２ａのガスケット長方向長さがガスケット全長の１／１０〜４／１０となるよう、相対的に幅の小さい帯状の黒鉛等の無機質材３１と、相対的に幅の大きい帯状の金属メッシュ材３２とを重合させ、これを金属メッシュ材３２が内側になるようにして、渦巻状に複数回（例えば２〜５回）巻回して円筒状体３３を作る（巻回工程）。

次に、図４（ｂ）に示すように、この円筒状体３３を金型３４内にセットし、軸線方向にポンチ３５により押圧することにより圧縮成形する（圧縮成形工程）。これにより、無機質材３１と金属メッシュ材３２とが一体化したガスケット３が作られ、外周面に露出した無機質材露出部３１ａと金属メッシュ材露出部３２ａとはほぼ面一となる。また、ガスケット３の一端面３ａを無機質材３１が覆う。

なお、ガスケット３の製造方法は上記の例に限定されるものではなく、例えば、巻回工程において、金属メッシュ材３２のみを渦巻状に巻回した後、金属メッシュ材３２に無機質材３１を重合し、無機質材３１が最外周面となるようにさらに渦巻状に巻回してもよい。

締付バンド４は、ステンレス鋼等の帯板を外管の端部２０の外径よりもやや大径のＣ字状に巻回し、両端部に径方向外方に突出した耳部４１を一体に形成したものである。耳部４１に穿設されたボルト穴４２にボルト４３を通し、ボルト４３にナット４４を螺合して締め付けることにより、外管２の端部２０を縮径させることができる。

また、締付バンド４の一端が外管２のフランジ部２２に当接することにより、締付バンド４の抜け外れを防止することができる。また、この当接状態で、金属メッシュ材露出部３２ａを含む範囲を締付バンド４で締め付けるようになっている。

以上のように構成された実施例１の排気管継手及びそのガスケット３によれば、次の作用効果が得られる。
（１）ガスケット３の外周面の金属メッシュ材露出部３２ａは高摩擦性であり、そのガスケット長方向長さがガスケット全長の１／１０〜４／１０もあれば、これを締付バンド４で締め付けることにより、外管２の端部２０に対して滑りにくくすることが十分にできる。よって、排気管が屈曲してもガスケット３がずれたり外管２の端部２０から抜け外れたりせず、また、排気管が屈曲した変形状態のまま元に戻らなくなって排気漏れを起こしたりすることもない。なお、上述した特許文献２の例では、ガスケット全長の略１／２に露出した金属メッシュ材を締付バンドで締め付けているが、上記の滑り防止には過剰な範囲である。

（２）ガスケット３の外周面の無機質材露出部３１ａのガスケット長方向長さがガスケット全長の６／１０〜９／１０であるため、次の（ア）〜（ウ）のとおり、シール性と振動吸収性と低摩擦性を極力高めることができる。
（ア）外管２の端部２０との密着性が良い無機質材露出部３１ａを極力大きくし、外管２の端部２０との密着性が良くない金属メッシュ材露出部３２ａを極力小さくしているため、上述した特許文献２の例よりもシール性に優れる。
（イ）振動吸収性の良い無機質材３１の使用率を極力大きくしているため、上述した特許文献２の例よりも排気管の振動吸収性が高い。
（ウ）排気管が屈曲したときは、ガスケット３のうち締付バンド４により締め付けられていない範囲の外周面が外管２の端部２０に対して滑ることにより対応するが、低摩擦性の無機質材露出部３１ａを極力大きくしているため、上述した特許文献２の例よりも対応しやすい。

（３）ガスケット３の内周面の金属メッシュ材露出部３２ｂは、高摩擦性であり、締付バンド４で締め付けられた範囲は、内管１の端部１０に対して滑りにくい。また、同範囲以外の金属メッシュ材露出部３２ｂは、無機質材３１が裏打ちされているので内管１の端部１０に対してシール性がある。

図５に示す実施例２の排気管継手及びそのガスケットは、ガスケット３の内周面が、無機質材３１が環状に露出した無機質材露出部３１ｂのみからなる点において実施例１と相違し、その他は実施例１は共通するものである。

このようなガスケット３は、例えば、図５（ｂ）に示すように、相対的に幅の小さい帯状の黒鉛等の無機質材３１と、相対的に幅の大きい帯状の金属メッシュ材３２と、相対的に幅の大きい帯状の無機質材３１とを重合させ、これを後者の無機質材３１が内側になるようにして、渦巻状に複数回巻回して円筒状体３３を作り（巻回工程）、前記圧縮成形工程を経ることにより製造することができる。

この実施例２の排気管継手及びそのガスケット３によれば、実施例１と同様の（１）（２）の他、次の（４）の作用効果が得られる。
（４）ガスケット３の内周面の無機質材露出部３１ｂは、低摩擦性であるが、締付バンド４で締め付けられた範囲は、内管１の端部１０に対してある程度滑りにくい。また、同範囲以外の無機質材露出部３１ｂは、内管１の端部１０に対して滑りやすいため、排気管の屈曲に対応しやすい。また、無機質材露出部３１ｂは、内管１の端部１０との密着性が良いためシール性に優れる。

図６に示す実施例３の排気管継手及びそのガスケットは、ガスケット３の内周面が、無機質材３１が環状に露出した無機質材露出部３１ｂと、金属メッシュ材３２が環状に露出した金属メッシュ材露出部３２ｂからなる点において実施例１と相違し、その他は実施例１は共通するものである（よって排気管継手全体の図としては実施例１の図を援用する）。金属メッシュ材露出部３２ｂのガスケット長方向長さは、例えばガスケット全長の１／１０〜４／１０である。また、この内周面の金属メッシュ材露出部３２ｂは、前記外周面の金属メッシュ材露出部３２ａに対し、ガスケット長方向に重なっているため、金属メッシュ材露出部３２ａ，３２ｂを共に締付バンドで締め付けることができる。

このようなガスケット３は、例えば、図６（ｂ）に示すように、相対的に幅の小さい帯状の黒鉛等の無機質材３１と、相対的に幅の大きい帯状の金属メッシュ材３２と、相対的に幅の小さい帯状の無機質材３１とを重合させ、これを後者の無機質材３１が内側になるようにして、渦巻状に複数回巻回して円筒状体３３を作り（巻回工程）、前記圧縮成形工程を経ることにより製造することができる。

この実施例３の排気管継手及びそのガスケット３によれば、実施例１と同様の（１）（２）の他、次の（５）の作用効果が得られる。
（５）ガスケット３の内周面の金属メッシュ材露出部３２ｂは、高摩擦性であり、締付バンド４で締め付けられた範囲は、内管１の端部１０に対して滑りにくい。また、ガスケット３の内周面の無機質材露出部３１ｂは、内管１の端部１０に対して滑りやすいため、排気管の屈曲に対応しやすい。また、無機質材露出部３１ｂは、内管１の端部１０との密着性が良いためシール性に優れる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。

１ 内管
１０ 端部
２ 外管
２０ 端部
２１ 肩部
２２ フランジ部
２３ スリット
３ ガスケット
３ａ 一端面
３ｂ 他端面
３１ 無機質材
３１ａ 無機質材露出部（外周面）
３１ｂ 無機質材露出部（内周面）
３２ 金属メッシュ材
３２ａ 金属メッシュ材露出部（外周面）
３２ｂ 金属メッシュ材露出部（内周面）
３３ 円筒状体
３４ 金型
３５ ポンチ
４ 締付バンド
４１ 耳部
４２ ボルト穴
４３ ボルト
４４ ナット

Claims (6)

1. 外管の縮径可能な端部に内管の端部を差し込んで両端部間に形成された環状空間内に円筒状のガスケットを介装し、外管の縮径可能な端部の外周面に装着した締付バンドにより外管の端部を介してガスケットを締め付け、両端部間をシールするようにした排気管継手において、
   ガスケットは、無機質材と金属メッシュ材とにより形成され、
   ガスケットの外周面は、無機質材が環状に露出した無機質材露出部と、金属メッシュ材が環状に露出した金属メッシュ材露出部とからなり、
   金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さは、ガスケット全長の１／１０〜４／１０であり、
   締付バンドは、金属メッシュ材露出部のガスケット長方向の全体と、金属メッシュ材露出部に続く無機質材露出部のガスケット長方向の一部分であって前記金属メッシュ材露出部のガスケット長方向の全体よりも短い一部分のみとを囲む外周に位置して、ガスケットを締め付けていることを特徴とする排気管継手。
2. ガスケットの内周面は、無機質材が環状に露出した無機質材露出部のみからなる請求項１記載の排気管継手。
3. ガスケットの内周面は、金属メッシュ材が環状に露出した金属メッシュ材露出部のみからなる請求項１記載の排気管継手。
4. ガスケットの内周面は、無機質材が環状に露出した無機質材露出部と、金属メッシュ材が環状に露出した金属メッシュ材露出部とからなる請求項１記載の排気管継手。
5. ガスケットの内周面の金属メッシュ材露出部のガスケット長方向長さは、ガスケット全長の１／１０〜４／１０である請求項４記載の排気管継手。
6. ガスケットの内周面の金属メッシュ材露出部は、前記ガスケットの外周面の金属メッシュ材露出部に対し、ガスケット長方向位置が重なっている請求項４又は５記載の排気管継手。

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