JPH06715Y2 - フランジを用いた管接続部 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案に係るフランジを用いた管接続部は、自動車用
エンジンの排気を大気中に排出する為の排気管の端部
と、この排気管の途中に設ける触媒コンバータとを接続
する場合等に利用出来る。

（従来の技術） 例えば自動車用エンジンから排出される排気を大気中に
放散する場合、上記エンジンの排気マニホールドに一端
を接続した長尺な排気管を通じて排出する。

この様な排気管の途中には、消音器や触媒コンバータを
設けて、排気中に含まれる騒音成分を減衰させたり、或
は排気中に含まれる有害成分を無害化処理する事が行な
われている。

これら消音器や触媒コンバータの様な部品は、排気管と
は別体に製作したものを後から排気管の途中に組み付け
接続する。従って、各部品と排気管との接続部は、排気
が漏洩しない様に、気密に構成する必要がある。

この為従来から、例えば実開昭５３−１０１９６２号公
報に記載されている様に、排気管と触媒コンバータとの
接続部を第７図に示す様に構成している。

即ち、互いに接続すべき第一、第二の両管１、２の内、
第一の管１の端部外周面に第一のフランジ３を固定する
と共に、第二の管２の端部外周面に第二のフランジ４を
固定している。第一のフランジ３の第二のフランジ４と
対向する面には閉鎖環状の溝５を形成し、この溝５内に
シール材６を、一部がこの溝５から突出する状態で内嵌
している。

この様に溝５内にシール材６を内嵌した状態で、上記第
一、第二の両フランジ３、４を互いに整合させ、第一の
フランジ３に穿設した円孔７と第二のフランジ４に穿設
した円孔８とに挿通したボルト（図示省略）にナット
（図示省略）を螺合させ更に緊締する事により、第一、
第二の両フランジ３、４を整合し、第一、第二の両管
１、２を気密を保持した状態で互いに接合している。

（考案が解決しようとする課題） ところが上述の様に構成される従来のフランジを用いた
管接続部に於いては、次に述べる様な不都合を生じる。

即ち、シール材６を内嵌する為、第一のフランジ３の側
面に溝５を形成すると共に、この溝５の底面を表面加工
する作業、及び第二のフランジ４の表面加工が面倒で、
上記第一、第二のフランジ３、４の製作費が嵩み、接続
部全体としてのコストを高くする事が避けられない。

（課題を解決する為の手段） 本考案のフランジを用いた管接続部は、前述した従来の
管接続部と同様に、第一の管の端部外周面に固定した第
一のフランジと、第二の管の端部外周面に固定され、ボ
ルトとナットとにより上記第一のフランジと接合される
第二のフランジと、耐火材を金属薄板で巻回して成り、
第二の管の外径と同じかこの外径よりも少しだけ大きな
内径を有し、上記第一のフランジと第二のフランジとの
間に挟持された状態で上記第一、第二の両管の間の気
密、液密を保持する、閉鎖環状のシール材とから構成さ
れる。

特に、本考案のフランジを用いた管接続部に於いては、
上記第二の管の端部を、第二のフランジの側面で上記第
一のフランジと対向する面よりも、少しだけ管の軸方向
に突出させ、この突出端部に上記シール材を外嵌してい
る。

一方、上記第一のフランジを上記第一の管の端部に、こ
の第一のフランジの一部がこの第一の管の端縁よりも軸
方向に突出する状態で固定している。

又、この突出部分の内周縁開口部で、上記第二のフラン
ジと対向する部分には、摺鉢状で上記シール材と整合す
る傾斜面を形成している。

又、上記シール材を構成する金属薄板の両端縁部同士の
重ね合せ部の合せ目を、上記シール材の外周に向けると
共に、上記金属薄板の端縁部で、上記重ね合せ部の外側
に位置する部分を、上記傾斜面と第二のフランジの側面
との何れかの面に当接自在としている。

更に、上記傾斜面の傾斜角度で、上記第一の管の中心軸
に直交した平面に対する角度を４７〜５５度としてい
る。

（作用） 上述の様に構成される、本考案のフランジを用いた管接
続部に於いては、第一、第二の管の端部に固定した第
一、第二の両フランジに穿設した円孔に挿通したボルト
とナットとを緊締した場合、第二の管の端部に外嵌した
シール材が第一のフランジの傾斜面により押されて第二
のフランジに押圧されると共に、外径を弾性的に縮めら
れ、このシール材の内周面と第二の管の端部の外周面と
が密接する。

この際、シール材を構成する金属薄板の両端縁部同士の
重ね合せ部は、第二のフランジに向けてほぼ直角に押し
付けられるか、或は傾斜面によって金属薄板の端縁部を
絞り方向にこすられるだけである。この為、上記重ね合
せ部の口が開いて内部の耐火材が外にこぼれ出す事はな
く、又耐火材として膨張黒鉛を充填した場合に於いて
も、高温時にこの膨張黒鉛が酸化される事がない。

第一、第二のフランジを互いに緊締する事によって得ら
れるシール性能は、傾斜面の角度を前記所定角度に設定
する事により、上記重ね合せ部が第一のフランジの傾斜
面に対向する場合も、第二のフランジに対向する場合も
良好になる。

（実施例） 本考案のフランジを用いた管接続部は、第１図に示す様
に、互いに接続すべき第一、第二の両管１、２の内の第
一の管１の端部外周面に、第一のフランジ３を固定する
と共に、第二の管２の端部外周面に第二のフランジ４を
固定している。

上記第一の管１の端部外周面に固定した第一のフランジ
３と、第二の管２の外周面に固定した第二のフランジ４
とは、互いに整合させた状態でボルトとナットとにより
接合する。そして、第一、第二の両フランジ３、４の間
に挟持したシール材６により、第一、第二の両管１、２
の間の気密、液密を保持する。

更に、上記第二の管２の端部２ａを、この第二の管２の
端部外周面に固定した第二のフランジ４よりも少しだけ
突出させている。そして、上記端部２ａに、環状のシー
ル材６を外嵌している。

このシール材６は、第２図に示す様に、膨張黒鉛粒子等
の耐火材１０を、ステンレス鋼板等の金属薄板１１で巻
回する事により、閉鎖環状に構成している。このシール
材６は、上記第二の管２の外径と同じか、この外径より
も少しだけ（例えば最大０．５mm程度）大きな内径を有
する。従って、シール材６の第二の管２の端部２ａへの
外嵌作業を容易に行える一方、シール材６を端部２ａに
外嵌した状態で、端部２ａの外周面とシール材６の内周
面との間に大きな隙間が生じる事はない。

耐火材１０を巻回した金属薄板１１の両端縁部同士は、
互いに重ね合せて重ね合せ部１２としているが、この重
ね合せ部１２の合せ目は、シール材６の外周に向いてい
る。

そして、上記シール材６を第二の管２の端部２ａに外嵌
すると共に第一、第二のフランジ３、４の間でこのシー
ル材６を挟持した場合に於いて、上記重ね合せ部１２
が、第３図に示す様に、後述する第一のフランジ３に形
成した傾斜面９に当接するか、或は第４図に示す様に、
前述の第二のフランジ４に当接する様に、上記重ね合せ
部１２の形成位置を規制している。

更に、上記重ね合せ部１２の合せ目は、上記シール材６
の外周に向けている。従って、上記シール材６を構成す
る金属薄板１１の重ね合せ部１２の末端１５は、この重
ね合せ部１２が相手部材の表面（第３図に於ける傾斜面
９、第４図に於ける第二のフランジ４の側面）と接する
点よりも、シール材６の直径方向外方（第３〜４図の左
方）に位置する。

一方、第一の管１の端部に固定した第一のフランジ３
は、一部をこの第一の管１の端縁よりも突出させてい
る。この様な第一のフランジ３の突出部分の内周縁開口
部には、摺鉢状で上記シール材６と整合する傾斜面９を
形成しているが、この傾斜面の傾斜角度θは４７〜５５
度の範囲に規制している。

本実施例のフランジを用いた管接続部は以上に述べた通
り構成されるが、第一、第二の管１、２の端部に固定し
た第一、第二の両フランジ３、４に穿設した円孔７、８
に挿通したボルトとナット（何れも図示省略）とを緊締
した場合、第二の管２の端部２ａに外嵌したシール材６
が第一のフランジ３の傾斜面９により第３〜４図の右下
方に押されて第二のフランジ４に押圧されると共に、外
径を弾性的に縮められ、このシール材６の内周面と第二
の管２の端部２ａの外周面とが密接する。

この際、シール材６を構成する金属薄板１１の重ね合せ
部１２は第二のフランジ４に向けてほぼ直角に押し付け
られ（第４図の場合）、或は傾斜面９によって金属薄板
１１の端縁部を絞り方向にこすられる（第３図の場合）
だけである。この為、上記重ね合せ部１２の口が開いて
内部の耐火材１０が外にこぼれ出す事はなく、又、耐火
材として膨張黒鉛を充填した場合に於いても、高温時に
この膨張黒鉛が酸化される（燃焼する）事がない。

第一、第二のフランジ３、４を互いに緊締する事によっ
て得られるシール性能は、傾斜面９の角度を前記所定角
度に設定する事により、シール材６を構成する金属薄板
１１の重ね合せ部１２が第一のフランジ３の傾斜面に対
向する場合も、第二のフランジ４に対向する場合も十分
なものとなる。

即ち、十分なシール性能を得る為に必要な、上記傾斜面
９の傾斜角度θは、第３図に示す様に重ね合せ部１２を
傾斜面９に当接させる場合と、第４図に示す様に重ね合
せ部１２を第二のフランジ４の側面に当接させる場合と
で異なる事が、本考案者の行なった実験により確認され
た。

一方、自動車組立工場に於いてフランジを用いた管接続
部を組み立てる事を考えた場合、上記重ね合せ部１２を
傾斜面９に当接させる場合と第二のフランジ４の側面に
当接させる場合とで、上記傾斜面９の傾斜角度θを異な
らせ、しかも上記シール材６の組み付け方向を考慮しつ
つ、このシール材６を第二の管２の端部２ａに外嵌する
のでは、組み付け作業性が悪く、実用上好ましくない。

本考案のフランジを用いた管接続部の場合、上記傾斜角
度θを４７〜５５度の範囲に規制した為、上記シール材
６を第二の管２の端部２ａに外嵌する場合に於ける重ね
合せ部１２の方向を規制しなくても、即ち、この重ね合
せ部１２を第３図に示す様に傾斜面９に当接させる場合
でも、或は重ね合せ部１２を第４図に示す様に第二のフ
ランジ４の側面に当接させる場合でも、十分なシール性
を得られる。

次に、本実施例の効果を確かめる為に、本考案者が行な
った実験に就いて説明する。

実験に使用したシール材は、耐火材として膨張黒鉛を用
い、この耐火材を厚さ０．２mmのステンレス鋼（ＳＵＳ
３０４）で巻回して、太さが４mmで内径が５０mmの無
端環状のものとした。

このシール材を、第３図、或は第４図に示した様な状態
で第一、第二のフランジ３、４の間に装着したものを試
料１３とし、この試料１３を第５図に示す様な油圧プレ
ス装置１４の間で押圧して、シール材装着部分のシール
性能を漏洩空気量として求めた。

実験は試料１３を押圧する荷重を１．０〜３．０トンの
間で変化させ、シール材６の内側に１．０kg/cm²（ゲー
ジ圧）の空気圧を加える事によって行ない、第６図に示
した様な結果を得た。

この第６図に於いて、縦軸はシール部分からの漏洩空気
量を、横軸は試料１３に加えた荷重の大きさを、それぞ
れ表わしている。

第一のフランジ３の内周縁部に形成する傾斜面９の傾斜
角度θ（第３〜４図）としては、４５度〜５８度迄、全
部で９通りのものを使用したが、第６図に於いて使用さ
れている９通りの符号は、それぞれ次の角度を表わして
いる。

●−−−４５度 ▼−−−４６度 ※−−−４７度 ☆−−−４８度 ○−−−５０度 ◇−−−５２度 ◎−−−５５度 ◆−−−５６度 ★−−−５８度 又、上記９種類の符号を結んでいる線が実線のものは、
シール材６の重ね合せ部１２が、第３図に示した様に、
第一のフランジ３の傾斜面９に当接している状態のもの
を、同じく符号を結んでいる線が破線のものは、第４図
に示す様に、重ね合せ部１２が第二のフランジ４に当接
している状態のものを、それぞれ示している。

但し、傾斜角度が４７度のものと５５度のものとは、荷
重が１．０トンの場合に就いてのみ符号（※、◎）を記
載した。

この第６図によって、傾斜面９の傾斜角度θを或る程度
（５６度程度迄）大きくすると、重ね合せ部１２を傾斜
面９に当接させた場合に於けるシール性能は良いが、こ
の重ね合せ部１２を第二のフランジ４に当接させた場合
にはシール性能が悪く、更に傾斜角度θを大きく（５８
度）すると、重ね合せ部１２を何れの面と当接させた場
合に於いてもシール性能が悪くなる事が解る。

又、同じく第６図によって、傾斜面９の角度θを小さく
しても、傾斜角度θを或る程度小さく（４６度程度）し
た場合、重ね合せ部１２を傾斜面９に当接させた場合に
於けるシール性能は良いが、この重ね合せ部１２を第二
のフランジ４に当接させた場合に於けるシール性能が悪
く、更に傾斜角度を小さく（４５度）すると、シール材
６の重ね合せ部１２を何れの面に当接させた場合に於い
てもシール性能が悪くなる事が解る。

以上の実験によって、第一のフランジ３に形成した傾斜
面９の傾斜角度θによっては、第３図に示す様に重ね合
せ部１２を傾斜面９に対向させた場合と、第４図に示す
様に重ね合せ部１２を第二のフランジ４に対向させた場
合とで、シール性能に差が生じる事が解り、それぞれの
場合に於ける最適な傾斜角度θは、第３図の構造に於い
ては４６〜５６度、第４図の構造に於いては４７〜５５
度であると言える。

更に、傾斜面９の傾斜角度θを４７〜５５度の範囲内と
すれば、シール材６の重ね合せ部１２が何れの面に当接
した場合に於いても、実用上十分なシール性能を得られ
る事が解る。従って、傾斜角度θをこの値に設定してお
けば、自動車の組立工場等に於いて多数の管接続作業を
行なう場合に、一々シール材の組み付け方向を考慮する
必要がなく、作業性を悪化させる事がない。

尚、シール材装着部分に加える荷重を２トン以上とした
場合、何れの場合も実用上十分なシール性能を得られる
が、自動車の排気系に於ける管接続部は、組み立て当初
は十分な（２〜３トン）荷重を与えられるが、使用に伴
うシール材６のへたり、フランジ３、４を結合するボル
トの伸び等により、荷重が１〜１．５トン程度に減少す
る場合が生じる。この様に荷重が減少した場合に於いて
も十分なシール性能を得られる様にする為には、傾斜面
９の傾斜角度を上記４７〜５５度の範囲、更に可能であ
れば、４８〜５２度の範囲に定めるのが好ましい。

（考案の効果） 本考案のフランジを用いた管接続部は以上に述べた通り
構成され作用する為、フランジに面倒な加工を施す必要
がなく接続部を安価に製作する事が可能となる。

又、組み立て時にシール材を構成する金属薄板の重ね合
せ部の方向を考慮しなくても十分なシール性を得られ
る。従って、組み付け不良によるシール不良を生じる事
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のフランジを用いた管接続部を示す半部
縦断面図、第２図はこの接続部に使用するシール材の部
分拡大断面図、第３〜４図はシール材の組み付け方向の
２例を示すそれぞれ第１図のＡ部拡大図、第５図はシー
ル性能を試験する為の試験装置の略側面図、第６図はシ
ール性能の試験結果を示す線図、第７図は従来のフラン
ジを用いた管接続部を示す半部縦断面図である。 １：第一の管、２：第二の管、２ａ：端部、３：第一の
フランジ、４：第二のフランジ、５：溝、６：シール
材、７、８：円孔、９：傾斜面、１０：耐火材、１１：
金属薄板、１２：重ね合せ部、１３：試料、１４：油圧
プレス装置、１５：末端。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 東 晃 神奈川県厚木市岡津古久560−２ 日産自 動車株式会社テクニカルセンター内 (72)考案者 藤沢 勝秀 神奈川県大和市深見西１丁目５番２号 日 本ラインツ株式会社内 (72)考案者 高橋 正克 神奈川県大和市深見西１丁目５番２号 日 本ラインツ株式会社内 (56)参考文献 実願 昭61−60182号（実開 昭62− 172891号）の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム（Ｊ Ｐ，Ｕ) 実願 昭61−59617号（実開 昭62− 172892号）の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム（Ｊ Ｐ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】第一の管の端部外周面に固定した第一のフ
   ランジと、第二の管の端部外周面に固定され、ボルトと
   ナットとにより上記第一のフランジと接合される第二の
   フランジと、耐火材を金属薄板で巻回して成り、第二の
   管の外径と同じかこの外径よりも少しだけ大きな内径を
   有し、上記第一のフランジと第二のフランジとの間に挟
   持された状態で上記第一、第二の両管の間の気密、液密
   を保持する、閉鎖環状のシール材とから成るフランジを
   用いた管接続部に於いて、上記第二の管の端部を第二の
   フランジの側面で上記第一のフランジと対向する面より
   も、少しだけ管の軸方向に突出させ、この突出端部に上
   記シール材を外嵌し、上記第一のフランジを上記第一の
   管の端部に、この第一のフランジの一部がこの第一の管
   の端縁よりも軸方向に突出する状態で固定し、この突出
   部分の内周縁開口部で、上記第二のフランジと対向する
   部分に、摺鉢状で上記シール材と整合する傾斜面を形成
   し、シール材を構成する金属薄板の両端縁部同士の重ね
   合せ部の合せ目を、上記シール材の外周に向けると共
   に、上記金属薄板の端縁部で、上記重ね合せ部の外側に
   位置する部分を、上記傾斜面と第二のフランジの側面と
   の何れかの面に当接自在とすると共に、上記傾斜面の傾
   斜角度で、上記第一の管の中心軸に直交した平面に対す
   る角度を４７〜５５度とした事を特徴とするフランジを
   用いた管接続部。