JPS5821144B2 - 排気シ−ル - Google Patents

排気シ−ル

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JPS5821144B2
JPS5821144B2 JP53133336A JP13333678A JPS5821144B2 JP S5821144 B2 JPS5821144 B2 JP S5821144B2 JP 53133336 A JP53133336 A JP 53133336A JP 13333678 A JP13333678 A JP 13333678A JP S5821144 B2 JPS5821144 B2 JP S5821144B2
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wire mesh
refractory material
seal
exhaust seal
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METEX CORP
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00—Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/924—Deformation, material removal, or molding for manufacture of seal

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高温排気シール、特に可撓性の耐火板材とワ
イヤメツシュとから成って車両排気装置に特に有効な複
合シールに関するものである。
車両エンジンの取付けには通常２つの方法がある。
第１の方法では、クランクシャフトが車体に対して縦方
向に延びるよう、所謂縦置きに、エンジンが取付けられ
る。
第２の方法では、クランクシャフトが車体に対して横方
向に延びるよう、所謂横置きに、エンジンが取付けられ
る。
後者の横置きの形成は前輪駆動の車両に特に有効である
。
この様なエンジンに付随する排気装置に関して、エンジ
ン排気マニホルドと尾管すなわち排気管とを有する独特
な排気装置が、車両に対するエンジンの取付は方向、例
えば縦方向か横方向かにもとづいて形状が変わることが
明らかであろう。
例えば、縦置きエンジンの場合、排気マニホルド管はエ
ンジン排気マニホルドからエンジンに沿って下方に延び
、車両の下に延びる尾管のフランジに接続するように下
方を向いた開口端にて接続される対応するフランジを通
常有している。
この様な構成により、接合されるフランジの周りから排
気ガスが漏れることを防止するために接合されるフラン
ジ間にシールが通常設けられる。
エンジンの通常の運転によって生じる様な排気マニホル
ドの動きは接合されたフランジによって尾管に十分に伝
えられる。
尾管の動きによって生じられる応力は、車体の下側に尾
管を取付けるハンガーとして知られる可撓取付部によっ
て吸収される。
代表的な排気シールは従ってこの様な応力を吸収する必
要がなく、このために排気シールは比較的簡単な構造を
なしている。
縦置きのエンジンに用いられる代表的な排気シールは鋳
鉄でつくられ、しつかりした封止をなすようフランジ面
と協同するテーパー軸受面を有している。
縦置きエンジンに用いられる別の排気シールは、アスベ
ストと孔あき鋼板を有する積層構造を用いている。
また別の通常の排気シールはワイヤメツシュに編まれた
アスベスト糸を含侵させて、シールを形成するよう互に
圧縮してつくられる。
成る場合には全く排気シールが用いられず、互に接続さ
れるときにフランジ自体にて封止接合をなすようにして
いる。
しかし、横置きエンジンは一層複雑な問題をもっている
。
通常、排気マニホルド管はエンジンに沿って下方に延び
、一般に下を向いた開口端にフランジをもっている。
しかし、通常のエンジンの運転におけるクランク軸の回
転モーメントや駆動軸のねじり方にもとづく動きによっ
て、フランジ面と垂直になった管の中心軸心が垂直線か
ら離れて車両の前後の方に向って交互に傾く様な具合に
排気マニホルド管フランジが往復動するようになる。
この様な動きを吸収するために排気マニホルド尾管との
間に可撓継手を用いることが必要であり、さもなくば尾
管にこの様な動きが直接伝えられて不都合な応力やひず
みを生じるようなる。
この様な応力やひずみは金属疲労を生じて尾管の損傷を
はやめる。
また、反復応力によって過度な騒音が生じられることが
ある。
従って、横置きエンジンによって可撓継手の排気シール
が排気マニホルドと尾管の間の相対的回転を許すが且つ
なお効果的な排気ガスシールを維持せねばならないこと
が理解されよう。
縦置きエンジンに有効な排気シールは、横置きエンジン
に使用される可撓排気継手にみられる相対的回転運動と
応力に抵抗できないので、横置きエンジンの車両の使用
には好適でない。
この問題を解決するために、所要の排気マニホルドと尾
管の間に波形管部分を設けて、排気マニホルドと尾管の
間に生）しる相対的回転運動と応力を波形管部分にて吸
収できるようにした試みがなされた。
実際に、この解決は高温運転状態下における機械的疲労
にもとづき波形管がしばしば損傷するために成功しなか
った。
相対的管の動きに耐える封止した排気継手を設ける問題
を解決する別の解決は、例えば１９６５年６月８日付特
許の米国特許第３，１８８，１１５号明細書に示される
様なポールソケット型継手である。
しかし、この特許明細書に示される継手は、□継手押圧
板の溝無しの開口を通るボルトが２つの管を一緒に回転
するようなすので、接続される管の１つの相対的回転を
許すには十分でない。
相対的な管の回転運動を許すようにされた可撓排気継手
に使用する別の排気シールは有孔板材を取囲むグラファ
イト板材を有している。
この排気シールは可撓継手の厳しい作動条件に適合する
のに不十分なことを示している。
とりわけ、このシールは構造的一体性を欠き、正常な作
動応力下においてもグラファイトと金属板との複合層が
互いに分離し、シールの損傷を生ずる。
この発明は、弾性排気シールにより課せられる厳しい作
動条件に適合でき、横置きエンジン排気装置に使用する
のに特に適し、この様な排気装置とこの説明にて当業者
に明らかな他の多くのものに有効に利用できる排気シー
ルを提供するものである。
この発明に従った排気シールは、ワイヤ間に目をもった
ワイヤメツシュと、ワイヤを取囲んでワイヤメツシュの
目を実質的に塞ぐ弾性耐火板材とを有している。
推奨実施例において、この発明は、うず巻き状に巻いた
後にワイヤメツシュの目を通って圧縮される板状形の弾
性耐火材で形成された排気シールを提供する。
この発明に従った排気シールの重要な利点は、横置きエ
ンジンを有した車両の排気マニホルドと尾管を互に接合
する可撓排気継手に使用するために特に適するようにす
る大きな弾性にある。
この弾性は弾性継手に設けられるときに大きな回転応力
をシールが吸収できるようにする。
更に、軸受面の比較的大きな円滑性にもとづいてこの発
明の排気シールは軸受面に係合する管の相対的回転運動
を許すが、なお接合された管の両方を流れる排気ガスに
対する有効な封止を維持している。
この発明の排気シールは弾性板状の耐火材とワイヤメツ
シュとを有した円筒状の予成形体を作り、この予成形体
を所定の力をもって軸方向に圧縮することによって最終
製品を好適につくるものである。
この発明の排気シールの他の利点と適用は添付図面に沿
って以下の詳細な説明から明らかになろう。
図面、特に第１図を詳細に参照するに、この発明に従っ
た排気シール１０は図示される様にリング状が好適で、
内周面１２と外周面１４とを有している。
内外周面１２，１４は例えば第２図に示される様な互に
接合されるべき管およびフランジの対応する面に密封係
合するよう形成されている。
この発明の排気シール１０は可撓性板材１６と編まれた
ワイヤメツシュ１８とからつくられるのが好適である。
排気シール１０を形成するよう耐火性の板材１６および
ワイヤメツシュ１８を互ニブレスするのが好適で、第１
図に示されるように内外周両面１２，１４に耐火性の板
材１６があるのが成可く好適である。
また、耐火性板材１６をワイヤメッシュ１８０目全部を
封塞して排気シール１０から他の全ての空気を除くこと
が必要で好適である。
更に詳しくは、排気シール１０に特に好適な耐火材料は
可撓性板状のグラファイトである。
ニューヨーク州、ニューヨーク市のユニオンカーバイト
社製作の自動車用ＧＴＣグラファイト板材が十分満足で
きるものである。
勿論、他社の他の同様な或は高級な可撓性グラファイト
板材がこの発明の排気シールに同様に使用できるもので
ある。
厚さの好適な範囲は０．０１０〜０．０５０インチ（０
，２５４〜１．２７０ｍｒｎ）である。
この発明の排気シール１０に使用できる別の耐火性板材
１６は可撓性の接着されたマイカ板材である。
例えば適宜なマイカ板材はオハイオ州、クリーブランド
のミツドウェスト・マイカ・アンド・インシュレーショ
ン・コンパニー製作のＮ０１２２−５０−２５のような
シリコン接合マイカペーパーがある。
有機接合マイカ板材の様な他の可撓性ツマイカ材がこの
発明に有用である。
ワイヤメツシュ１８は鋼からつくられるのが好適である
が、同様に丈夫で弾性を有する他の材料を同様に使用す
ることができる。
ワイヤメツシュはワイヤの太さが約０．００３５〜０．
０１１インチ（０，０８９−０，２７９ｍｙｎ）の範囲
にすることができ、目の大きさは約０．１２５〜０．２
５０インチ（３，１８〜６．３５ｍｍ）の範囲が好適で
ある。
この発明に従って、第４，５図を参照するに、排気シー
ル１０は、大体円筒状の予形成体４４を形成するように
編まれたワイヤメツシュ１８の部片を１つ以上重ねて耐
火材１６の条片を巻くことによって形成される。
ワイヤメツシュ１８の部分の長さは排気シール１０の最
終寸法に適合するよう決められ、ワイヤメツシュ１８の
長さが最終の排気シール１００２巻以上の円周長さに対
応するのが好適である。
ワイヤメツシュ１８の幅は各排気シールの設計に適合す
るよう選ばれ、この幅は最終の排気シールの高さの少く
とも２倍以上が好適である。
耐火板材１６は適宜な長さと幅の条片を形成するよう切
断してつくられる。
板材１６０条片長さは最終の排気シール１００所要直径
にもとづいており、最終のワイヤメツシュ１８の長さと
等しいか長いのが好適である。
耐火板材１６０条片がワイヤメツシュ１８の部片よりも
長い場合には、耐火板材１６の条片のオフセット部分は
第４図に示されるよう重なり層の一端にみられるよう設
けられる。
耐火板材１６の条片の幅はワイヤメツシュ１８の幅と等
しいのが好適で、ワイヤメツシュ１８の幾分かが排気シ
ール１０の端面にあるよう所要されるか否かにもとづい
てワイヤメツシュ１８の幅よりも幾分狭くも広くもする
ことができる。
予形成体４４は次いで最終の排気シール１０と大体同じ
寸法の形状の空所をもつ通常の圧縮型（図示しない）内
に装入される。
型は圧縮力が予成形体４４に軸方向に適用される様な具
合につくられる。
予成形体４４を型に装入した後、軸方向の力は十分な力
を作用して最終の排気シール１００寸法と形状に予成形
体４４をつぶすようにす匙圧縮操作の間、耐火板材とワ
イヤメツシュは強固に絡み合って大きな機械的安定性と
構造的一体性が排気シール１０に与えられる。
第１図に示されるように最終高さが約０．５インチ（１
，２７ｍｍ）で内径が約２インチ（５，０８ｍｍ）で、
可撓性のグラファイト板からなる排気シールを以下の様
につくることができる。
ワイヤメツシュスリーブを平らにして切断して長さ約１
５．７５インチ（４０，００５關）で幅２．１２５イン
チ（５，３９８朋）の２重層条片の編まれた鋼のワイヤ
メツシュが準備される。
ワイヤメツシュのワイヤの太さは約０．０１１ｍｍ（０
，２７９ｘｍ）が好適である。
ワイヤメツシュの目の大きさは約０．１２５インチ（３
，ｔｓｍｍ）から０．２５０インチ（６，３５ｍｍ）が
好適である。
準備されたワイヤメツシュの条片は溶液に漬けたり或は
他の適宜な手段によって油が除去される。
ニューヨーク州・ニューヨーク市のユニオンカーバイド
社で製作される様な自動車用ＧＴＣの如き厚さ０．０１
５インチ（０，３８１ｍ５）の可撓性グラファイト板材
を切断して長さ約２４．５００インチ（６２，２３Ｃｒ
ｒＬ）で約２．１８８インチ（５，５６ｍ）幅の条片が
つくられる。
油の除去された鋼のワイヤメツシュ１８の条片（第４図
）は用意されたグラファイトの板材１６の上に載せられ
、ワイヤメツシュ１８の一端がグラファイト板材１６の
条片の対応する端部に合わせられる（これらの端部は第
４図にはみられない）。
重ねられた層は次いでステラプル等によって幾個所かで
互に固定されるのが好適で、従って互に上述した様な関
係に固定される。
グラファイト板材１６の一端が第４図に符号１９にて示
される様にワイヤメツシュ１Ｂの一端からずれているこ
とが理解されよう。
グラファイト板材１６とワイヤメツシュ１８の固定され
た層は円筒状の心棒のまわりにグラファイト板材１６の
段のずれた部分１９から巻き始められ、続いてワイヤメ
ツシュ１９の層が続いて巻回工程の間は心棒（図示しな
い）の方を向いている。
巻回が終ったときに、予成形体４４（第５図：が形成さ
れる。
予成形体４４はその形状を維持するよう全ての層に亘っ
てステラプルで固定するか他の適宜な手段で固定するの
が好適である。
例えば、予成形体４４の一端を心棒から一部分取外して
、この取外した部分にてステラプルで止めて、その後に
完全に取外して他端をもステラプルで止めることができ
る。
次いで、予成形体４４を適宜な型の中に入れて、５０〜
７５トンの力で軸方向に圧縮される。
そこで型を分解して、完成された排気シールが取外さ１
れる。
第１図に示される様に、マイ力板耐火材を有するこの発
明に従った排気シールは上述した如くグラファイト積層
シールを製作するために用いられた方法と同様な方法で
つくることができる。
例えば、最終内径が約２．０インチ（５，０８ｃｒｆＬ
）で高さが約０．６フインチ（１，７０ｍ）のマイカ積
層シールは次の様につくられる。
長さ約２２．５００インチ（５７，１５ｃｒｆＬ）で幅
２．７５インチ（６，９８５ｃｒｒＬ）（７）編まれた
ステンテス鋼のワイヤメツシュの２重条片は３０９ステ
ンレス鋼ワイヤのワイヤメツシュスリーブを平らにして
切断してつくられる。
ワイヤの太さは０．０１１インチ（０，２７９ｉｍ）が
好適である。
ワイヤメツシュの目の大きさは約０．１２５インチ（３
，１８ｍｍ）から０．２５０インチ（６，３５ｍｍ）
ノ範囲が好適である。
準備されたメツシュ条片は次いで適宜に油が除去される
。
オハイオ州・クリーブランドのミツドウェスト・マイカ
・アンド・インシュレーション・コンノ々ニー製造のＡ
２２−０５−２５の様なシリコン接着マイカペーパーは
長さが約３０インチ（７６，２ＣＩｒＬ）で幅が約２．
７８５インチ（７，３０ｃｒｒＬ）の条片の形に切断し
てつくられる。
用意されたワイヤメツシュは次いでマイカベ−バー条片
の上に置かれるので、マイカペーパーの一端は約６．６
２５インチ（１６，８２８ｃｒｆＬ）の間隔ワイヤメツ
シュの対応する端部から延出している。
２つの層は次いで成可くオフセット端部近＜の２つの場
所で互にステラプルで止められる。
ステラプル止めされた層はそこでマイカ板材のオフセッ
ト端部から円筒状心棒のまわりに巻き始められ、巻回工
程の間はワイヤメツシュが心棒の方に面している。
予成形体をつくるよう巻回が完了したときに、予成形体
はまわりに固着されたゴムバンドによる等して形が維持
される。
予成形体は次いで心棒から外され、標準の乾燥形シリコ
ン離型剤が好適に噴霧された適宜な型内に装入される。
終りに、予成形体は約５０〜７５トンの力で軸方向に圧
縮される。
圧縮がゆるめられた後、完成された排気シールが型から
機械的に放出される。
上述した様につくられた両排気シールは、軸受面におけ
る回転作動を許すべく特に良好に適合された軸受面に優
れた弾性と相当程度の潤滑性とを示す。
第２図を参照するに、この発明の排気シール１０は、横
置きの自動車エンジンの排気装置に使用するようにされ
たボールソケット型の継手に設けられている。
継手は管２０，２２０対応する端部間に設けられて、管
２０は排気マニホルド（図示しない）の孔口を形成し、
管２２は図示しない可撓締付装置による如く自動車下側
に普通に固着された自動車排気管（図示しない）をなす
。
エンジンの作動の間、管２０が先に説明した様に排気管
２２に対して回転運動を受けることが理解されよう。
排気シール１０は相対運動によって生じられる応力に耐
えるに十分に強いと共に、排気ガスの漏洩を防止するシ
ールを形成する。
第２，３図の代表的な継手構造において、排気マニホル
ド管２０は例えば溶接２６による等して開口端近くに接
合されたフランジ２４を有している。
管２００部分２８は第２図に示される様に排気シール１
０を挿入できるよう十分な間隔フランジ２４の前方に延
びている。
排気シール１０の内面には管の前方部分２８の外面と接
触係合するのが好適で、これによって排気シール１０の
内径が排気マニホルド管２０の外径と大体等しいことが
明らかであろう。
排気管２２は開口端近くに固着されたフランジ３０を有
しており、このフランジ３０は例えば管２２に３２で溶
接されている。
フランジ３０の前方には排気管２２の外方フレア部３４
が延びており、フレア部３４の内面は排気シール１０の
外軸受面１４におけるように円弧状に好適に形成されて
いるので、シール軸受面１４は継手のボールを形成し、
フレア部内側面は継手のソケットを形成している。
フレア部３４は外シール面１４に対して線接触シールを
維持するよう円錐状にチーぺを付けることができる。
この発明の排気シールは円錐状にテーパーを付けた管の
表面に対して支えられた場合でも、第２図に示されるよ
うな円弧状の管表面に係合する場合と同様に満足して機
能するものである。
フレア部３４によって形成される開口は管前方部分２８
を覆うよう十分な大きさをなしており、これによってこ
の発明の排気シール１０を管２０゜２２の対応する端部
の間に設けるようできる。
管前方部２８とフレア部３４が以下に説明するよう互に
向い合って押圧されるときに前方部２８の外面とフレア
部３４の内面とが封止係合するよう排気シール１０が設
けられることが明らかであろう。
一対のボルト３６はフランジ３０の対応する孔３８を通
って延びている。
実際に、孔３８には第３図に示される様にエンジンの作
動中のマニホルド管２０の動きにもとづくボルト３６の
動揺が可能であるように細長い孔３８が設けられている
。
ボルト３６はマニホルド管２０のフランジ２４に設けら
れたねじ孔４０にねじ係合される。
従って、マニホルド管２０が排気管２２に対して回転す
る様になる場合にボルト３６が細長い孔３８内を前後に
自由に揺動できることが理解されよう。
ボルト３６は、ボルト３６０頭とフランジ３００対向面
との間に設けられた圧縮はね４２によってフランジ２４
に向ってフランジ３０を押圧する。
ボルト３６の上述した横方向の動きが第２，３図の構造
を用いるときにはね４２によって少しも抑制１されない
ことが明らかであろう。
第２図に示される位置の排気シール１０によって、フラ
ンジ２４に対する一方の側の係合と、フレア部３４の内
側と封止係合した外軸受面１８の保合とにもとづく相対
的な軸方向の動きが抑制されることがまた明らかであろ
う。
しかし、排気シール１０は、軸受面１４におけるフレア
部３４の動きを許す等の如く管２０．２２の対応する面
の間の相対的な回転を許している。
排気シール１０はこの様な動きにもとづく異常な応力を
吸収して、有効なシールを維持し続ける。
以上の説明は相対的な動きや応力が作動状態中のシール
によって許されねばならないシール１０への適用に主に
向けられているが、この発明のシールは自動車だけでな
く、例えば船や飛行機等の様な他の多くの適用に有効に
利用できることが理解されよう。
この発明のシールの変形および変更とその製造力が当業
者には明らかであろう。
全ての同等な方法と材料がこの発明を規定する請求範囲
内に含まれることが従って所要されるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は耐火材とワイヤメツシュを示すこの発明に従っ
た排気シールの一部破断した斜視図、第２図は自動車の
排気マニホルドと排気管との間の作動位置に設けられた
この発明の排気シールを示す一部断面した側面図、第３
図は第２図の３−３線に沿った図、第４図はこの発明Ｏ
方法によりシールを形成する前の相互に配置されたワイ
ヤメツシュの層と耐火材の層との斜視図、第５図は第４
図のワイヤメツシュと耐火材の予成形構造の頂面図であ
る。 図中、１６・・・・・・板材、１８・・・・・・ワイヤ
メツシュ、２０．２２・・・・・・管、２４ 、３０−
・・−フランジ、３４・・・・・・フレア部、３６・・
・・・・ボルト、３８，４０・・・・・・開口、４２・
・・・・・はね、４４・・・・・・予成形体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １１対の相対向する排気管の一方の管端に装着され、他
    方の管端に形成された朝顔形の内周面を持ったフレア一
    部に密封支持され、排気管の両端間に生ずる角運動は許
    すが、軸線方向の動きを生じさせることのない可撓継手
    に使用される排気シールにおいて、ワイヤメツシュと、
    可撓性を呈する耐火材とから成り、これらのワイヤメツ
    シュと耐火材とは、耐火材がワイヤメツシュの目やすき
    まのすべてに充てんされ且つ両者が互いに絡み合って構
    造的一体性を有するよう構成され、その縦断面がフレア
    一部に対応する円弧状の外表面を有していることを特徴
    とする排気シール。 ２ 耐火材が可撓性を有するシート状の耐火材である特
    許請求の範囲第１項記載の排気シール。 ３ 耐火材が円弧状外表面のほとんど全部に現われるよ
    うになっている特許請求の範囲第１又は２項記載の排気
    シール。 ４ 耐火材がグラファイトから成る特許請求の範囲第１
    ，２又は３項記載の排気シール。 ５ 耐火材がシリコン接合されたマイカから成る特許請
    求の範囲第１，２又は３項記載の排気シール。 ６１、対の相対向する排気管の間に設けられる可撓継手
    に使用される排気シールの製造方法において、ワイヤ間
    に目を有するワイヤメツシュと、可撓性を有するシート
    状耐火材とを重ね合わせることと、これらを巻回して所
    要の直径と高さとを持った円筒状の予成形体を形成する
    ことと、この予成形体を金型に入れ、予成形体をその高
    さのほぼ半分よりも小さくなるように軸線方向に圧縮す
    ることとから成立ち、これによって、ワイヤメツシュの
    目やすきまのすべてに耐火材を充てんさせると同時にワ
    イヤメツシュと耐火材とを強固に絡み合わせて高度の機
    械的安定性と構造的一体性とを与え、その縦断面が実質
    的に円弧状の外表面となるようにすることを特徴とする
    製造方法。
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