JPH057923U - 排気マニホールドのシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガスの圧力により自らのシール性を強化
し得る自己シール性をもった排気マニホールドのシール
装置を提供する。 【構成】 雄雌結合により管どうしが継手される一対の
排気マニホールドを、その管継手部分で気密にシールす
る排気マニホールドのシール装置において、軸方向に沿
う断面形状が半径方向に凸のＵ字形状をなし、前記管継
手部分に嵌入され、前記Ｕ字形状の両端と中央の少なく
とも３点で相い対向する管壁に夫々面接触的に当接し、
排気ガスにより管壁に密接する側に内圧を受けてシール
性を強化されるシールリングを具備する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、排気ガスの圧力により自らのシール性を強化する自己シール性をも った排気マニホールドのシール装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関が発生する排気ガスは、シリンダ筒数に合わせた排気ポートをもつ排 気マニホールドにより集合されてエキゾーストパイプに導かれる。排気マニホー ルドは、一般に特殊成分を添加した鋳鉄材から成型されるが、熱変形を防止する ため２分割構造とすることが多く、管継手部分をシールするためシール装置が果 す役割は重要である。

【０００３】 第３図に示す従来の排気マニホールドのシール装置１は、２分割された左右の 排気マニホールド２，３の管継手部分を、２〜３列のシールリング４により気密 にシールするものである。シールリング４は高温の排気ガスにさらされるため、 熱熔融の恐れのあるゴム材等を用いることはできず、本例では、鋳鉄材を環状に 成型したものを使用している。また、内燃機関の運転状況によって排気マニホー ルド２，３及びその継手部分の各部位に熱膨張差が生ずるため、シールリング４ 自体もこうした熱膨張差に耐え、なおかつ確実な気密性を保持し続ける必要があ り、ここでは完全な環状リングを用いることはせず、一部を切り欠いたいわゆる 割りリングを多少縮径させた状態で（第２図のシールリング４を参照）管継手部 分に嵌入することで、こうした要求に応えるようにしている。

【０００４】 しかし、割りリングタイプのシールリング４は、シール性と耐久性の上から切 り欠きの大きさが重要な意味を有しており、例えば仮に切り欠きを適正幅よりも 大きくし過ぎた場合には、排気ガスの漏れが無視できなくなり、またその逆に切 り欠きを適正幅よりも小さくし過ぎた場合には、熱膨張差を十分に吸収できない ために、繰り返し温度変化に伴う熱応力変化の繰り返しにより熱疲労を招きやす く、比較的早い時期に材料金属が本来の弾性を失ってしまい、へたりを生じやす いといった問題があった。

【０００５】 そこで、上記の排気マニホールドのシール装置１の問題点を改善したものとし て、本出願人は、先に出願した特開昭６０−１１６２０号「排気マニホールドの シール装置」において、装着状態において傾斜するシールリングを用いるシール 装置を提案した。第４図に示す排気マニホールドのシール装置１１は、上記提案 に係るものであり、元来が平板状のシールリング１２を複数個、シールリング１ ２の外径よりも小さな内径をもつ排気マニホールド１３と、シールリング１２の 内径と同径の外径をもつ排気マニホールド１４の間に嵌入したものである。個々 のシールリング１２は弾性限度内で湾曲するため、熱膨張差に対して傾斜角度を 変えつつ追従し、へたりを招くことなく確実なシール効果を発揮する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の排気マニホールドのシール装置１１は、管継手部分に嵌入されたシ ールリング１２が傾斜状態で装着され、しかもその傾斜方向は排気ガスの圧力を 受ける方向に一致する。従って、排気ガスのガス圧が高いときは、シールリング １２が傾斜度を増す方向に排気ガスの圧力を受けてしまい、それだけシール性を 失う傾向がある。このため、長期の使用を経てシールリング１２の熱変形や熱疲 労が進行すると、気密性が多少弱まる結果、排気ガスの漏れが発生しやすいとい った課題を抱えていた。特に、内燃機関が高負荷状態で運転され、排気ガスのガ ス圧力が通常値を上回ったようなときに、排気ガスを完全にシールすることがで きず、ガス漏れが生じやすいといった課題があった。

【０００７】 本考案は、上記課題を解決したものであり、断面Ｕ字型のシールリングを、一 対の排気マニホールドの管継手部分に少なくとも３点で管壁に密接するよう嵌入 することにより、熱変形と熱疲労に対する耐性を高め、長期に亙って十分な気密 性を確保することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、雄雌結合により管どうしが継手される一 対の排気マニホールドを、その管継手部分で気密にシールする排気マニホールド のシール装置において、軸方向に沿う断面形状が半径方向に凸のＵ字形状をなし 、前記管継手部分に嵌入され、前記Ｕ字形状の両端と中央の少なくとも３点で相 い対向する管壁に夫々面接触的に当接し、排気ガスにより管壁に密接する側に内 圧を受けてシール性を強化されるシールリングを具備することを特徴とするもの である。

【０００９】

【作用】

本考案は、軸方向に沿う断面形状が半径方向に凸のＵ字形状をなすシールリン グを、一対の排気マニホールドの管継手部分に嵌入し、Ｕ字形状の両端と中央の 少なくとも３点で相い対向する管壁に夫々面接触的に当接させ、排気ガスにより 管壁に密接する側に内圧を与えてシール性の強化を図ることにより、熱変形と熱 疲労に対する耐性を高め、長期に亙って十分な気密性を確保する。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。

【００１１】 第１図は、本考案の排気マニホールドのシール装置の一実施例を示す断面図、 第２図は、第１図に示したシールリングの斜視図である。第１図に示す排気マニ ホールドのシール装置２１は、雄雌結合により管どうしが継手される一対の排気 マニホールド２２，２３を、その管継手部分で気密にシールするものである。排 気マニホールド２２，２３は、既に述べたように、熱変形防止のため左右一対に 分割して２分割構造としたものであり、ここでは雄側の排気マニホールド２２か ら雌側の排気マニホールド２３に排気ガスが流れ込むよう配管されている。

【００１２】 雄側の排気マニホールド２２は、その管端近傍に３列に並べて矩形断面を有す る環状溝２４が形成してあり、それぞれに断面矩形で一部に切り欠きを有する従 来からあるシールリング４が嵌入される。また、排気マニホールド２２の管端に は、外径だけを他よりも小さくした縮径部２５が形成してあり、かつ該縮径部２ ５と直交する段部面２６が形成される。この縮径部２５及び段部面２６に、後述 する断面Ｕ型のシールリング２７の一端が係止される。一方また、雌側の排気マ ニホールド２３は、雄側の排気マニホールド２２に結合する部分が内外径とも拡 径してあり、この拡径部２８の付け根の内壁に形成される段部面２９に、Ｕ型断 面のシールリング２７の他端が係止される。また、拡径部２８の内壁には、矩形 断面のシールリング４とＵ型断面のシールリング２７の最外周部が当接する。

【００１３】 シールリング２７は、第２図に斜視図を示したように、軸方向に沿う断面形状 が半径方向外方に凸のＵ字形状をなし、チタン合金等の耐熱性合金材から成型さ れる。このシールリング２７は、排気マニホールド２２と２３の管継手部分に嵌 入され、Ｕ字形状の両端と中央の少なくとも３点で相い対向する管壁に当接する 。具体的には、第１点として、シールリング２７のＵ字形状の一端部が、雄側の 排気マニホールド２２の縮径部２５に係止されかつ該一端部の外面がシールリン グ２７自体のバネ性により段部面２６に当接される。そして、第２点として、シ ールリング２７のＵ字形状の他端部が、雌側の排気マニホールド２３の拡径部の 段部面２９に係止されかつ該他端部の外面が同じくバネ性により該段部面２９に 当接され、さらに第３点として、シールリング２７のＵ字形状の中央部が、雌側 の排気マニホールド２３の拡径部２８内周面に同じくバネ性により当接係止され る。

【００１４】 ところで、雄側の排気マニホールド２２から雌側の排気マニホールド２３に流 れ込む排気ガスの一部は、第１図中矢印で示す如く、シールリング２７をそのＵ 字形状の内側から外側に拡開する方向に押圧する。このため、シールリング２７ は自身のバネ性に加えて管壁に密接する側に内圧を受けることになり、上記３点 におけるシール性を強化することになる。すなわち、バネ性に加えて内圧が作用 することにより、シールリング２７の上記一端部、他端部、及び中央部が夫々段 部面２６、段部面２９及び拡径部２８内周面に対して夫々面接触的に圧接するの で、単に線接触する場合等に比して、その密着度が格段に高まる。つまり、シー ルリング２７のいわゆる自己シール性により、ガス漏れをしっかりと抑制するこ とができる。

【００１５】 また、シールリング２７は、外周面がすべて管壁に密着するのではなく、通常 、前記３点以外は管壁から離間しているため、排気ガスの熱を受けて膨張しても 、こうした熱変形に必要な逃げ場所が確保されており、従って熱応力歪みが残留 することはない。また、ガス圧と温度変化の繰り返しを受けても、繰り返し温度 変化により熱応力が繰り返し変化したとしても、熱疲労は極めて軽微であり、従 ってシールリング２７がへたって弾発力を失ってしまったり、或は一部が壁面に 癒着してしまいガス漏れを招くといったこともない。

【００１６】 また、万一シールリング２７がへたってもシールリング２７はマニホールド２ ２，２３に対して上記の如く面接触を行っているので、そのシール性能は自己シ ール性により良好に維持される。

【００１７】 また、Ｕ型断面のシールリング２７と矩形断面のシールリング４によるラビリ ンス効果により、全体として高い気密性が得られ、しかもＵ型断面のシールリン グ２７が排気ガスの大半をシールするため、矩形断面のシールリング４が直接高 温の排気ガスにさらされることはなく、その分だけシールリング４の熱変形を抑 制することができる。

【００１８】 このように、上記排気マニホールドのシール装置２１は、シールリング２７が 、装着状態において排気ガスの圧力を受けてシール性が高まる自己シール性を有 しており、また熱変形を生じたとしても、シールリング２７は少なくとも３点が 管壁に面接触的に当接しているため、シールが破壊されることはなく、また仮に 繰り返し熱応力が変化することで熱疲労が進行しても、簡単に弾性を失うことは なく、へたりを生じてシール性が低下するといったこともなく、これにより熱変 形と熱疲労に強く、排気熱によらず十分な気密性を維持することができる。

【００１９】

【考案の効果】

以上、説明したように、本考案の排気マニホールドのシール装置によれば、軸 方向に沿う断面形状が半径方向に凸のＵ字形状をなすシールリングを、一対の排 気マニホールドの管継手部分に嵌入し、Ｕ字形状の中央と両端の少なくとも３点 で相い対向する管壁に夫々面接触的に当接させ、排気ガスにより管壁に密接する 側に内圧を与えてシール性の強化を図る構成としたから、シールリングは、装着 状態において排気ガスの圧力を受けてシール性が高まる自己シール性を有してお り、また熱変形を生じたとしても、シールリングは少なくとも３点が管壁に夫々 面接触的に当接しているため、シールが破壊されることはなく、また繰り返し熱 応力が変化することで熱疲労が進行しても、簡単に弾性を失うことはなく、へた りを生じてシール性が低下するといったこともなく、こりにより熱変形と熱疲労 に強く、排気熱によらず十分な気密性を維持するシール装置を提供することがで きる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の排気マニホールドのシール装置の一実
施例を示す断面図である。

【図２】図１に示したシールリングの傾斜図である。

【図３】従来の排気マニホールドのシール装置の一例を
示す断面図である。

【図４】従来の排気マニホールドのシール装置の他の例
を示す断面図である。

【符号の説明】

２１：排気マニホールドのシール装置 ２２，２３：排気マニホールド ２５：縮径部 ２６，２９：段部面 ２７：シールリング ２８：拡径部

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 雄雌結合により管どうしが継手される一
   対の排気マニホールドを、その管継手部分で気密にシー
   ルする排気マニホールドのシール装置において、 軸方向に沿う断面形状が半径方向に凸のＵ字形状をな
   し、前記管継手部分に嵌入され、前記Ｕ字形状の両端と
   中央の少なくとも３点で相い対向する管壁に夫々面接触
   的に当接し、排気ガスにより管壁に密接する側に内圧を
   受けてシール性を強化されるシールリングを具備するこ
   とを特徴とする排気マニホールドのシール装置。