WO2016208549A1 - ガスケットユニットおよび球面継手ユニット - Google Patents

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WO2016208549A1
WO2016208549A1 PCT/JP2016/068309 JP2016068309W WO2016208549A1 WO 2016208549 A1 WO2016208549 A1 WO 2016208549A1 JP 2016068309 W JP2016068309 W JP 2016068309W WO 2016208549 A1 WO2016208549 A1 WO 2016208549A1
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WO
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gasket
exhaust pipe
rib
peripheral surface
axial direction
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PCT/JP2016/068309
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貝田 英俊
佐藤 栄治
勇志 若松
吉田 敦史
洋佐 西谷
Original Assignee
オイレス工業株式会社
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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    • F16J15/12Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/02Universal joints, i.e. with mechanical connection allowing angular movement or adjustment of the axes of the parts in any direction
    • F16L27/04Universal joints, i.e. with mechanical connection allowing angular movement or adjustment of the axes of the parts in any direction with partly spherical engaging surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a gasket unit including a gasket and an exhaust pipe to which the gasket is mounted, and more particularly to a gasket unit suitable for a spherical joint that connects automobile exhaust pipes.
  • Patent Document 1 discloses a gasket suitable for a spherical joint that connects exhaust pipes of an automobile.
  • This gasket (spherical seal) is a cylindrical body having a spherical outer peripheral surface, and is attached to the end of one exhaust pipe to be connected, and a gasket seat (concave spherical surface) provided at the end of the other exhaust pipe. It is in sliding contact with the spherical inner peripheral surface of the seal seat.
  • a plurality of ribs arranged at equal intervals in the circumferential direction are formed along the axial direction on the inner peripheral surface of the gasket. These ribs are formed of a heat-resistant material that can be compressed and deformed, such as expanded graphite, and are crushed when the gasket is attached to the exhaust pipe.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a gasket unit and a spherical joint unit that are excellent in workability during assembly and can prevent the generation of abnormal noise. .
  • a rib is formed along the axial direction on one of the inner peripheral surface of the gasket and the outer peripheral surface of the exhaust pipe to which the gasket is attached.
  • a groove that accommodates the rib is formed along the axial direction, or a notch that fits with the rib is formed from the end to the inside along the axial direction.
  • the present invention is a gasket unit comprising a gasket and an exhaust pipe to which the gasket is attached,
  • One of the inner peripheral surface of the gasket and the outer peripheral surface of the exhaust pipe has a rib formed along the axial direction, and the other has a groove formed along the axial direction and accommodating the rib.
  • the present invention is a gasket unit comprising a gasket and an exhaust pipe to which the gasket is attached,
  • One of the inner peripheral surface of the gasket and the outer peripheral surface of the exhaust pipe has a rib formed along the axial direction, and the other is formed inward from the end along the axial direction. Has a matching notch.
  • the present invention is a spherical joint unit for connecting exhaust pipes, The gasket unit; Another exhaust pipe connected to the exhaust pipe of the gasket unit; A gasket seat provided at an end of the other exhaust pipe and having a spherical inner peripheral surface that is in sliding contact with the spherical outer peripheral surface of the gasket of the gasket unit.
  • a rib is formed along the axial direction on one of the inner peripheral surface of the gasket and the outer peripheral surface of the exhaust pipe to which the gasket is mounted, and a groove for accommodating the rib is formed along the axial direction on the other side.
  • a notch that fits with the rib is formed from the end to the inside along the axial direction.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of the spherical joint unit 1 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is an enlarged view of part A of the spherical joint unit 1 shown in FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a view for explaining the operation principle of the spherical joint unit 1.
  • 3A is a front view of the gasket 4
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the gasket 4 taken along the line BB in FIG. 3A
  • 4A is a side view of the gasket mounting portion 23a of the exhaust pipe 2a viewed from the end 20a side
  • FIG. 4B is an axial sectional view of the gasket mounting portion 23a of the exhaust pipe 2a.
  • FIG. 5 (A) is a cross-sectional view of the spherical joint unit 1 ′ according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 (B) is a section C of the spherical joint unit 1 ′ shown in FIG. 5 (A).
  • 5C is an enlarged view
  • FIG. 5C is an enlarged view of a D portion of the spherical joint unit 1 ′ shown in FIG. 5A.
  • 6A is a front view of the gasket 4 ′
  • FIG. 6B is an EE sectional view of the gasket 4 ′ shown in FIG. 6A
  • FIG. 6C is a gasket.
  • FIG. 4 ' is a rear view
  • FIG. 6 (D) is an enlarged view of an F portion of the gasket 4 ′ shown in FIG. 6 (B).
  • 7A is a side view of the gasket mounting portion 23′a of the exhaust pipe 2′a as viewed from the end 20a side
  • FIG. 7B is a gasket mounting portion 23 ′ of the exhaust pipe 2′a. It is an axial sectional view of a.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of the spherical joint unit 1 according to the present embodiment
  • FIG. 1B is an enlarged view of a portion A of the spherical joint unit 1 shown in FIG. 1A.
  • the spherical joint unit 1 is used in an automobile exhaust system.
  • the spherical joint unit 1 includes an exhaust pipe 2a on the engine side, an exhaust pipe 2b on the rear muffler side, a flange 3 and a gasket 4 attached to the exhaust pipe 2a, and a flange attached to the exhaust pipe 2b.
  • the gasket seat 5 is provided with a bolt 6 with a spring and a nut 7 that connect the exhaust pipes 2a and 2b.
  • the flange 3 is attached to the exhaust pipe 2a, and is fixed to the exhaust pipe 2a by welding or the like at an axially inward position from the end 20a of the exhaust pipe 2a by a length L in the axis O direction of the gasket 4.
  • the flange 3 is formed with a bolt hole 30 for inserting the spring-loaded bolt 6.
  • the gasket 4 is a cylindrical body having a large-diameter side end surface 40, a small-diameter side end surface 41, and a spherical outer peripheral surface 42.
  • the large-diameter side end surface 40 is in contact with the flange 3, and the small-diameter side end surface 41 is exhausted.
  • the exhaust pipe 2a is mounted so as to be flush with the end 20a of the pipe 2a or protrude from the end 20a.
  • the gasket 4 is formed of a reinforcing material such as a wire mesh and a heat resistant material such as expanded graphite.
  • the flanged gasket seat 5 includes a large-diameter opening 50, a small-diameter opening 51, a spherical inner peripheral surface 52 having substantially the same diameter as the outer peripheral surface 42 of the gasket, and a small-diameter opening 51 along the axis O direction.
  • a cylindrical portion 53 into which the exhaust pipe 2b is inserted and a flange 54 formed integrally with the large-diameter opening 52 from the large-diameter opening 50 outward in the radial direction are formed.
  • the cylindrical portion 53 is attached to the exhaust pipe 2b by welding or the like with the small-diameter opening 51 being flush with the end 20b of the exhaust pipe 2b or mounted on the exhaust pipe 2a so as to protrude from the end 20b.
  • Bolt holes 55 for inserting spring-loaded bolts 6 are formed in the flange 54.
  • the spring-loaded bolt 6 is screwed into the nut 7 via the bolt hole 30 of the flange 3 and the bolt hole 55 of the flange 54, so that the spherical outer peripheral surface 42 of the gasket 4 is replaced with the spherical shape of the gasket seat 5 with flange.
  • the exhaust pipes 2a and 2b are connected while being urged in a direction in which they are pressed against the inner peripheral surface 52.
  • the spherical outer peripheral surface 42 of the gasket 4 and the spherical inner peripheral surface 52 of the flanged gasket seat 5 are brought into contact with each other when the exhaust pipes 2 a and 2 b are connected by the spring-loaded bolt 6 and the nut 7.
  • the maximum static frictional force of the spherical outer peripheral surface 42 of the gasket 4 and the spherical inner peripheral surface 52 of the flanged gasket seat 5 that are in contact with each other is determined by the friction characteristics of the outer peripheral surface 42 and the inner peripheral surface 52, and the spring. It is determined by the urging force (force that presses the outer peripheral surface 42 against the inner peripheral surface 52) by the auxiliary bolt 6 and the nut 7.
  • the flange 3 is fixed to the exhaust pipe 2a by welding or the like, but the flange 3 may be formed integrally with the exhaust pipe 2a.
  • the flanged gasket seat 5 is fixed to the exhaust pipe 2b by welding or the like, but the flanged gasket seat 5 may be formed integrally with the exhaust pipe 2b.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operating principle of the spherical joint unit 1.
  • the spherical joint unit 1 has a torque T (by the inner peripheral surface 52) that generates a maximum static frictional force between the outer peripheral surface 42 of the gasket 4 and the inner peripheral surface 52 of the flanged gasket seat 5 that are in contact with each other. Sliding occurs when a bending moment equal to or greater than a torque having a specified center C of the sphere as a rotation center. Thereby, the vibration transmitted from the exhaust pipe 2a on the engine side to the exhaust pipe 2b on the rear muffler side can be attenuated.
  • FIG. 3A is a front view of the gasket 4
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the gasket 4 taken along the line BB in FIG. 3A
  • FIG. It is a rear view.
  • the gasket 4 is a cylindrical body having the large-diameter side end surface 40, the small-diameter side end surface 41, and the spherical outer peripheral surface 42, and is made of a reinforcing material such as a wire mesh and a heat-resistant material such as expanded graphite. It is formed. Further, as shown in the drawing, a plurality of ribs 45 are formed along the axis O direction on the inner peripheral surface 44 of the insertion hole 43 into which the exhaust pipe 2a is inserted.
  • the rib 45 extends from the small-diameter side end surface 41 toward the large-diameter side end surface 40, that is, from the end 20a side of the gasket mounting portion 23a to which the gasket 4 of the exhaust pipe 20a is mounted toward the inner side in the axial direction.
  • the taper is provided so that the protruding amount t from the inner peripheral surface 44 is reduced.
  • the three ribs 45 are provided at equal intervals in the circumferential direction, at least one rib 45 may be provided along the axis O direction.
  • FIG. 4A is a side view of the gasket mounting portion 23a of the exhaust pipe 2a viewed from the end 20a side
  • FIG. 4B is an axial sectional view of the gasket mounting portion 23a of the exhaust pipe 2a. .
  • the outer peripheral surface 21a of the gasket mounting portion 23a to which the gasket 4 of the exhaust pipe 2a is mounted is arranged on the outer peripheral surface of the gasket 4 from the end 20a inward in the axial direction along the axis O direction.
  • a plurality of grooves 22a for accommodating the ribs 45 formed in the shaft 44 are formed.
  • the groove 22a is set on the end 20a side of the exhaust pipe 2a to a depth d that forms a shimiro with the rib 45 formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 (see FIG. 1B).
  • the three grooves 22a are provided at equal intervals in the circumferential direction, the number of grooves 22a corresponding to the ribs 45 formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 is provided along the axis O direction. Just do it.
  • a rib 45 is formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 along the direction of the axis O, and a groove 22a for accommodating the rib 45 is formed on the outer peripheral surface 21a of the exhaust pipe 2a to which the gasket 4 is attached. Is formed inward in the axial direction from the end 20a along the axis O direction. For this reason, when the gasket 4 is attached to the exhaust pipe 2a, the rib 45 is accommodated in the groove 22a, so that the exhaust pipe is not increased without increasing the friction in the axis O direction when the gasket 4 is attached to the exhaust pipe 2a. The rotation of the gasket 4 attached to 2a can be prevented. Therefore, according to this embodiment, it is excellent in workability at the time of assembly, and it is possible to prevent the generation of noise due to the rotation of the gasket.
  • the rib 45 formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 is tapered so that the protruding amount t decreases from the small diameter side end surface 41 toward the large diameter side end surface 40.
  • the groove 22a formed on the outer peripheral surface 21a of the exhaust pipe 2a is set to a depth d that forms a rib 45 with the rib 45 on the end 20a side of the exhaust pipe 2a. For this reason, the gasket 4 can be easily attached to the exhaust pipe 2a, while the rib 45 reliably contacts the groove 22a on the end 20a side of the exhaust pipe 2a and is compressed and deformed. Can be prevented from falling off.
  • a rib 45 having a taper is formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 so that the protruding amount t decreases from the small-diameter side end surface 41 toward the large-diameter side end surface 40.
  • a groove 22 set to a depth d which becomes a rib 45 and a shimoshiro on the end 20a side of the exhaust pipe 2a is formed.
  • the present invention is not limited to this.
  • a rib with a taper is formed so that the amount of protrusion from the outer peripheral surface 21a increases inward in the axial direction from the end 20a to which the gasket 4 is attached.
  • a groove that is set to a depth that can be squeezed with the rib on the large-diameter side end surface 40 side may be formed.
  • a groove that is tapered so as to become shallower inward in the axial direction from the end 20a to which the gasket 4 is mounted is formed, and the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 is You may form the rib set to the protrusion amount which becomes this groove
  • a groove that is tapered so as to become shallower from the small-diameter side end surface 41 toward the large-diameter side end surface 40 is formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4, and the gasket 4 is mounted on the outer peripheral surface 21a of the exhaust pipe 2a.
  • a rib may be formed that is set to a protruding amount that becomes a groove and a squeeze.
  • FIG. 5 (A) is a cross-sectional view of the spherical joint unit 1 ′ according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 (B) is a section C of the spherical joint unit 1 ′ shown in FIG. 5 (A).
  • 5C is an enlarged view
  • FIG. 5C is an enlarged view of a D portion of the spherical joint unit 1 ′ shown in FIG. 5A.
  • the spherical joint unit 1 ′ according to the present embodiment is different from the spherical joint unit 1 according to the first embodiment in that the exhaust pipe 2 ′ a and the gasket 4 are replaced with the exhaust pipe 2 a and the gasket 4. 'I have set up.
  • Other configurations are the same as those of the spherical joint unit 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a front view of the gasket 4 ′
  • FIG. 6B is an EE sectional view of the gasket 4 ′ shown in FIG. 6A
  • FIG. 6C is a gasket. 4 'is a rear view
  • FIG. 6 (D) is an enlarged view of an F portion of the gasket 4 ′ shown in FIG. 6 (B).
  • the gasket 4 ′ is a cylindrical body having the large-diameter side end surface 40, the small-diameter side end surface 41, and the spherical outer peripheral surface 42, and a reinforcing material such as a wire mesh and a heat-resistant material such as expanded graphite. It is formed by. Further, as shown in the drawing, a plurality of ribs 45 ′ are formed along the axis O direction on the small diameter side end surface 41 side of the inner peripheral surface 44 of the insertion hole 43 into which the exhaust pipe 2 ′ a is inserted.
  • the rib 45 ′ is directed from the small-diameter side end surface 41 toward the large-diameter side end surface 40, that is, from the end 20 a of the gasket mounting portion 23 ′ to which the gasket 4 ′ of the exhaust pipe 20 ′ is mounted inward in the axial direction.
  • the taper is provided so that the circumferential width h decreases.
  • the three ribs 45 ' are provided at equal intervals in the circumferential direction, but at least one rib 45' may be provided along the axis O direction.
  • FIG. 7A is a side view of the gasket mounting portion 23′a of the exhaust pipe 2′a as viewed from the end 20a side, and FIG. 7A is a gasket mounting portion 23 ′ of the exhaust pipe 2′a. It is an axial sectional view of a.
  • a notch 24 ′ a that fits with a rib 45 ′ formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 ′ is formed.
  • the notch 24′a is formed in a triangular shape having a width j that is the same as the rib 45 ′ formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 ′ on the inner side in the axial direction, with the end 20a as the base. (See FIGS. 5B and 5C).
  • notches 24'a are provided at equal intervals in the circumferential direction, but the number of notches 24'a corresponding to the ribs 45 'formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4'. May be provided along the direction of the axis O.
  • a rib 45 ′ is formed along the axis O direction on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 ′, and the rib 45 is formed on the end 20 a of the exhaust pipe 2 ′ to which the gasket 4 ′ is mounted.
  • the rib 45 ′ formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 ′ is tapered such that the circumferential width h decreases from the small diameter side end surface 41 toward the large diameter side end surface 40. Is attached.
  • the notch 24′a formed in the end portion 20a of the exhaust pipe 2′a is a rib 45 formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 ′ on the inner side in the axial direction with the end portion 20a as the bottom. It is formed in a triangular shape having a width j that becomes' and shimeshiro.
  • the gasket 4 ′ can be easily mounted on the exhaust pipe 2′a, while the rib 45 ′ reliably contacts the cutout 24′a on the inner side in the axial direction of the exhaust pipe 2′a and is compressed and deformed. As a result, it is possible to prevent the gasket 4 'from falling off the exhaust pipe 2'a.
  • the notch 24′a formed in the end portion 20a of the exhaust pipe 2′a has the end portion 20a as the bottom, and the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 ′ on the inner side in the axial direction. It is formed in a triangular shape having a width 45 to be a rib 45 'and a squeeze.
  • the present invention is not limited to this.
  • the notch 24 ′ a may be formed in a trapezoidal shape having a width j that forms the bottom of the end 20 a and forms a rib 45 ′ and a squeeze on the inner side in the axial direction.
  • the notch 24 ′ a may be formed in a rectangular shape having a width that becomes a rib 45 ′ on the end 20 a side of the exhaust pipe 2 ′ a.
  • the rib 45 ′ formed on the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 ′ is tapered such that the circumferential width h decreases from the small diameter side end surface 41 toward the large diameter side end surface 40.
  • a notch 24′a formed in the end 20a of the exhaust pipe 2′a has a triangular or trapezoidal shape with the end 20a as a base and a width j that is a squeezing rib 45 ′ on the inner side in the axial direction. If formed, the rib 45 'need not be tapered.
  • the circumferential width h of the inner peripheral surface 44 of the gasket 4 ′ is axially inward from the end 20a where the gasket 4 ′ of the exhaust pipe 2′a is mounted.
  • a decreasing rib 45 ′ is formed, and an outer peripheral surface 21 a of the exhaust pipe 2 ′ a is formed on the outer peripheral surface 21 a of the gasket 4 ′ on the outer side in the axial direction of the exhaust pipe 2 ′ a.
  • a triangular or trapezoidal notch 24'a having a width j that forms a rib 45 'and a squeeze is formed inside.
  • the present invention is not limited to this.
  • a rib that expands in the circumferential width h from the end 20a to which the gasket 4 'of the exhaust pipe 2'a is attached inward in the axial direction;
  • the large-diameter side end surface 40 of the gasket 4' located in the axially inward direction of the exhaust pipe 2'a is used as a base, and a width j between the rib 4 and the inner surface of the gasket 4 ' A triangular or trapezoidal notch may be formed.
  • the spherical joint unit that connects the exhaust pipe of the automobile has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be widely applied to a gasket unit including an exhaust pipe and a gasket attached to the exhaust pipe.

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Abstract

組付作業の作業性に優れ、かつ異音の発生を防止することのできるガスケットユニットおよび球面継手ユニットを提供する。球面継手ユニット(1)は、自動車の排気システムに用いられ、エンジン側の排気管(2a)と、リアマフラー側の排気管(2b)と、排気管(2a)に取り付けられたフランジ(3)およびガスケット(4)と、排気管(2b)に取り付けられたフランジ付ガスケット座(5)と、排気管(2a、2b)を連結するバネ付きボルト(6)およびナット(7)と、を備えている。ガスケット(4)の内周面(44)には、軸O方向に沿ってリブ(45)が形成されている。ガスケット(4)が装着される排気管(2a)の外周面(21a)には、このリブ(45)を収容する溝(22a)が軸O方向に沿って端部(20a)から軸方向内方へ形成されている。

Description

ガスケットユニットおよび球面継手ユニット
 本発明は、ガスケットおよびガスケットが装着される排気管を備えたガスケットユニットに関し、特に、自動車の排気管同士を連結する球面継手に好適なガスケットユニットに関する。
 従来、自動車の排気システムでは、排気管同士を球面継手で連結し、エンジンから排気管に伝わる振動を球面継手により減衰させて、この振動が車体に伝わるのを抑制している。特許文献1には、自動車の排気管同士を連結する球面継手に好適なガスケットが開示されている。
 このガスケット(球帯状シール)は、球面状の外周面を有する円筒体であり、連結する一方の排気管の端部に装着され、他方の排気管の端部に設けられたガスケット座(凹球面シール座)の球面状の内周面と摺接する。また、ガスケットの内周面には、円周方向に等間隔に配置された複数のリブが軸方向に沿って形成されている。これらのリブは、膨張黒鉛等の圧縮変形可能な耐熱材で形成され、ガスケットを排気管に装着する際に潰れる。このため、ガスケットを排気管に装着すると、リブが排気管と確実に接触して、ガスケットの排気管からの脱落が防止される。したがって、特許文献1に記載のガスケットによれば、排気管への組付作業を向上させることができる。
特開2014-185648号公報
 ところで、排気ユニットには、エンジンから排気管に伝わる振動、走行中に車体を介して路面から排気管に伝わる振動等により、様々な方向の応力が加わる。そして、球面継手により連結される排気管同士にねじり応力が加わると、排気管に装着されたガスケットが回転して、異音を発生させることがある。特許文献1に記載の球面継手において、この問題を解決するためには、ガスケットの内周面に形成されるリブの数を増やすか、より硬度の高い耐熱材でリブを形成して、排気管に装着されたガスケットの円周方向のフリクションを増やす必要がある。しかしながら、これに伴い、ガスケットを排気管に装着する際の軸方向のフリクションも増大する。その結果、ガスケットを排気管に装着するために、インパクト等の工具を用いて高い圧力を加えなければならず、ガスケットの排気管への組付時の作業性が悪化する。
 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組付時の作業性に優れ、かつ異音の発生を防止することのできるガスケットユニットおよび球面継手ユニットを提供することにある。
 上記課題を解決するために、本発明では、ガスケットの内周面およびこのガスケットが装着される排気管の外周面の一方に、軸方向に沿ってリブを形成する。そして、他方に、このリブを収容する溝を軸方向に沿って形成するか、あるいは、このリブと嵌合する切欠きを軸方向に沿って端部から内側へ形成する。
 例えば、本発明は、ガスケットと、前記ガスケットが装着される排気管と、を備えたガスケットユニットであって、
 前記ガスケットの内周面および前記排気管の外周面の一方に、軸方向に沿って形成されたリブを有し、他方に、軸方向に沿って形成され、前記リブを収容する溝を有する。
 あるいは、本発明は、ガスケットと、前記ガスケットが装着される排気管と、を備えたガスケットユニットであって、
 前記ガスケットの内周面および前記排気管の外周面の一方に、軸方向に沿って形成されたリブを有し、他方に、軸方向に沿って端部から内側へ形成され、前記リブと嵌合する切欠きを有する。
 また、本発明は、排気管同士を連結する球面継手ユニットであって、
 前記ガスケットユニットと、
 前記ガスケットユニットの前記排気管と連結する他の排気管と、
 前記他の排気管の端部に設けられ、前記ガスケットユニットの前記ガスケットの球面状の外周面と摺接する球面状の内周面を有するガスケット座と、を備える。
 本発明では、ガスケットの内周面およびこのガスケットが装着される排気管の外周面の一方に、軸方向に沿ってリブを形成し、他方に、このリブを収容する溝を軸方向に沿って形成するか、あるいは、このリブと嵌合する切欠きを軸方向に沿って端部から内側へ形成している。このため、リブが溝に収容されることにより、あるいは切欠きと嵌合することにより、ガスケットを排気管に装着する際の軸方向のフリクションを増大させることなく、排気管に装着されたガスケットの回転を防止することができる。したがって、本発明によれば、組付時の作業性に優れ、かつ異音の発生を防止することができる。
図1(A)は、本発明の第一実施の形態に係る球面継手ユニット1の断面図であり、図1(B)は、図1(A)に示す球面継手ユニット1のA部拡大図である。 図2は、球面継手ユニット1の動作原理を説明するための図である。 図3(A)は、ガスケット4の正面図であり、図3(B)は、図3(A)に示すガスケット4のB-B断面図であり、図3(C)は、ガスケット4の背面図である。 図4(A)は、排気管2aのガスケット装着部分23aを端部20a側から見た側面図であり、図4(B)は、排気管2aのガスケット装着部分23aの軸方向断面図である。 図5(A)は、本発明の第二実施の形態に係る球面継手ユニット1’の断面図であり、図5(B)は、図5(A)に示す球面継手ユニット1’のC部拡大図であり、図5(C)は、図5(A)に示す球面継手ユニット1’のD部拡大図である。 図6(A)は、ガスケット4’の正面図であり、図6(B)は、図6(A)に示すガスケット4’のE-E断面図であり、図6(C)は、ガスケット4’の背面図であり、図6(D)は、図6(B)に示すガスケット4’のF部拡大図である。 図7(A)は、排気管2’aのガスケット装着部分23’aを端部20a側から見た側面図であり、図7(B)は、排気管2’aのガスケット装着部分23’aの軸方向断面図である。
 以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
 <第一実施の形態>
 まず、本発明の第一実施の形態について説明する。
 図1(A)は、本実施の形態に係る球面継手ユニット1の断面図であり、図1(B)は、図1(A)に示す球面継手ユニット1のA部拡大図である。
 本実施の形態に係る球面継手ユニット1は、自動車の排気システムに用いられる。図示するように、球面継手ユニット1は、エンジン側の排気管2aと、リアマフラー側の排気管2bと、排気管2aに取り付けられたフランジ3およびガスケット4と、排気管2bに取り付けられたフランジ付ガスケット座5と、排気管2a、2bを連結するバネ付きボルト6およびナット7と、を備えている。
 フランジ3は、排気管2aに装着され、排気管2aの端部20aからガスケット4の軸O方向の長さLだけ軸方向内方の位置において、溶接等によって排気管2aに固定される。また、フランジ3には、バネ付きボルト6を挿入するためのボルト孔30が形成されている。
 ガスケット4は、大径側端面40と、小径側端面41と、球面状の外周面42と、を有する円筒体であり、大径側端面40がフランジ3と当接し、小径側端面41が排気管2aの端部20aと面一となるか、あるいは端部20aより突出するように、排気管2aに装着される。また、ガスケット4は、金網等の補強材および膨張黒鉛等の耐熱材により形成される。
 フランジ付ガスケット座5は、大径開口部50と、小径開口部51と、ガスケットの外周面42と略同径の球面状の内周面52と、軸O方向に沿って小径開口部51と一体的に形成され、排気管2bが挿入される円筒部53と、大径開口部50から径方向外方に向けて大径開口部52と一体的に形成されたフランジ54と、を有する。円筒部53は、小径開口部51が排気管2bの端部20bと面一となるか、あるいは端部20bより突出するように排気管2aに装着された状態で、溶接等によって排気管2bに固定される。フランジ54には、バネ付きボルト6を挿入するためのボルト孔55が形成されている。
 バネ付きボルト6は、フランジ3のボルト孔30およびフランジ54のボルト孔55を介してナット7と螺合することにより、ガスケット4の球面状の外周面42を、フランジ付ガスケット座5の球面状の内周面52に押し当てる方向に付勢しながら、排気管2a、2bを連結する。
 ガスケット4の球面状の外周面42およびフランジ付ガスケット座5の球面状の内周面52は、バネ付きボルト6およびナット7によって排気管2a、2bが連結されることにより、互いに接触する。そして、この互いに接触するガスケット4の球面状の外周面42およびフランジ付ガスケット座5の球面状の内周面52の最大静止摩擦力は、外周面42および内周面52の摩擦特性と、バネ付きボルト6およびナット7による付勢力(外周面42を内周面52へ押し当てる力)と、により決定される。
 なお、図1に示す球面継手ユニット1では、フランジ3を排気管2aに溶接等により固定しているが、フランジ3を排気管2aに一体的に形成してもよい。同様に、フランジ付ガスケット座5を排気管2bに溶接等により固定しているが、フランジ付ガスケット座5を排気管2bに一体的に形成してもよい。
 図2は、球面継手ユニット1の動作原理を説明するための図である。
 図示するように、球面継手ユニット1は、互いに接触するガスケット4の外周面42とフランジ付ガスケット座5の内周面52との間に最大静止摩擦力を発生させるトルクT(内周面52により特定される球の中心Cを回転中心とするトルク)以上の曲げモーメントが生じた場合に摺動が発生する。これにより、エンジン側の排気管2aからリアマフラー側の排気管2bへ伝わる振動を減衰させることができる。
 つぎに、ガスケット4およびガスケット4が装着される排気管2aについて、より詳細に説明する。
 図3(A)は、ガスケット4の正面図であり、図3(B)は、図3(A)に示すガスケット4のB-B断面図であり、図3(C)は、ガスケット4の背面図である。
 上述したように、ガスケット4は、大径側端面40と、小径側端面41と、球面状の外周面42と、を有する円筒体であり、金網等の補強材および膨張黒鉛等の耐熱材により形成される。また、図示するように、排気管2aが挿入される挿入穴43の内周面44には、軸O方向に沿って複数のリブ45が形成されている。リブ45は、小径側端面41から大径側端面40に向けて、すなわち排気管20aのガスケット4が装着されるガスケット装着部分23aの端部20a側から軸方向内方に向けて、ガスケット4の内周面44からの突出量tが減少するようにテーパーが付けられている。なお、ここでは、3つのリブ45を円周方向に等間隔で設けているが、少なくとも一つのリブ45を軸O方向に沿って設ければよい。
 図4(A)は、排気管2aのガスケット装着部分23aを端部20a側から見た側面図であり、図4(B)は、排気管2aのガスケット装着部分23aの軸方向断面図である。
 図示するように、排気管2aのガスケット4が装着されるガスケット装着部分23aの外周面21aには、軸O方向に沿って端部20aから軸方向内方に向けて、ガスケット4の内周面44に形成されたリブ45を収容する複数の溝22aが形成されている。溝22aは、排気管2aの端部20a側において、ガスケット4の内周面44に形成されたリブ45とシメシロとなる深さdに設定されている(図1(B)参照)。なお、ここでは、3つの溝22aを円周方向に等間隔で設けているが、ガスケット4の内周面44に形成されたリブ45に応じた数の溝22aを軸O方向に沿って設ければよい。
 以上、本発明の第一実施の形態について説明した。
 本実施の形態では、ガスケット4の内周面44に、軸O方向に沿ってリブ45を形成し、ガスケット4が装着される排気管2aの外周面21aに、このリブ45を収容する溝22aを軸O方向に沿って端部20aから軸方向内方へ形成している。このため、ガスケット4を排気管2aに装着した際に、リブ45が溝22aに収容されるので、ガスケット4を排気管2aに装着する際の軸O方向のフリクションを増大させることなく、排気管2aに装着されたガスケット4の回転を防止することができる。したがって、本実施の形態によれば、組付時の作業性に優れ、かつガスケットの回転に伴う異音の発生を防止することができる。
 また、本実施の形態では、ガスケット4の内周面44に形成されたリブ45に、小径側端面41から大径側端面40に向けて突出量tが減少するようにテーパーを付けている。また、排気管2aの外周面21aに形成された溝22aを、排気管2aの端部20a側においてリブ45とシメシロとなる深さdに設定している。このため、排気管2aにガスケット4を容易に装着できる一方、排気管2aの端部20a側においてリブ45が溝22aと確実に接触して圧縮変形し、これにより、ガスケット4の排気管2aからの脱落を防止できる。
 なお、本実施の形態では、ガスケット4の内周面44に、小径側端面41から大径側端面40に向けて突出量tが減少するようにテーパーを付けたリブ45を形成するとともに、排気管2aの外周面21aに、排気管2aの端部20a側においてリブ45とシメシロとなる深さdに設定された溝22を形成している。しかし、本発明はこれに限定されない。
 例えば、排気管2aの外周面21aに、ガスケット4が装着される端部20aから軸方向内方に向けて、外周面21aからの突出量が増加するようにテーパーを付けたリブを形成し、ガスケット4の内周面44に、大径側端面40側においてこのリブとシメシロとなる深さに設定された溝を形成してもよい。
 あるいは、排気管2aの外周面21aに、ガスケット4が装着される端部20aから軸方向内方に向けて浅くなるようにテーパーを付けた溝を形成し、ガスケット4の内周面44に、大径側端面40側においてこの溝とシメシロとなる突出量に設定されたリブを形成してもよい。
 あるいは、ガスケット4の内周面44に、小径側端面41から大径側端面40に向けて浅くなるようにテーパーを付けた溝を形成し、排気管2aの外周面21aに、ガスケット4が装着される端部20aにおいてこの溝とシメシロとなる突出量に設定されたリブを形成してもよい。
 <第二実施の形態>
 つぎに、本発明の第二実施の形態について説明する。
 図5(A)は、本発明の第二実施の形態に係る球面継手ユニット1’の断面図であり、図5(B)は、図5(A)に示す球面継手ユニット1’のC部拡大図であり、図5(C)は、図5(A)に示す球面継手ユニット1’のD部拡大図である。ここで、図1に示す球面継手ユニット1と同じ機能を有するものには同じ符号を付している。
 図示するように、本実施の形態に係る球面継手ユニット1’が第一実施の形態に係る球面継手ユニット1と異なる点は、排気管2aおよびガスケット4に代えて排気管2’aおよびガスケット4’を設けたことである。その他の構成は、第一実施の形態に係る球面継手ユニット1と同じである。
 図6(A)は、ガスケット4’の正面図であり、図6(B)は、図6(A)に示すガスケット4’のE-E断面図であり、図6(C)は、ガスケット4’の背面図であり、図6(D)は、図6(B)に示すガスケット4’のF部拡大図である。ここで、図3に示すガスケット4と同じ機能を有するものには同じ符号を付している。
 上述したように、ガスケット4’は、大径側端面40と、小径側端面41と、球面状の外周面42と、を有する円筒体であり、金網等の補強材および膨張黒鉛等の耐熱材により形成される。また、図示するように、排気管2’aが挿入される挿入穴43の内周面44の小径側端面41側には、軸O方向に沿って複数のリブ45’が形成されている。リブ45’は、小径側端面41から大径側端面40に向けて、すなわち排気管20’aのガスケット4’が装着されるガスケット装着部分23’aの端部20aから軸方向内方に向けて、円周方向の幅hが減少するようにテーパーが付けられている。なお、ここでは、3つのリブ45’を円周方向に等間隔で設けているが、少なくとも一つのリブ45’を軸O方向に沿って設ければよい。
 図7(A)は、排気管2’aのガスケット装着部分23’aを端部20a側から見た側面図であり、図7(A)は、排気管2’aのガスケット装着部分23’aの軸方向断面図である。ここで、図4に示す排気管2と同じ機能を有するものには同じ符号を付している。
 図示するように、排気管2’aのガスケット4’が装着されるガスケット装着部分23’aの外周面21aには、軸O方向に沿って端部20a側から軸方向内方に向けて、ガスケット4’の内周面44に形成されたリブ45’と嵌合する切欠き24’aが形成されている。切欠き24’aは、端部20aを底辺とし、軸方向内方側において、ガスケット4’の内周面44に形成されたリブ45’とシメシロとなる幅jを有する三角形状に形成されている(図5(B)および図5(C)参照)。なお、ここでは、3つの切欠き24’aを円周方向に等間隔で設けているが、ガスケット4’の内周面44に形成されたリブ45’に応じた数の切欠き24’aを軸O方向に沿って設ければよい。
 以上、本発明の第二実施の形態について説明した。
 本実施の形態では、ガスケット4’の内周面44に、軸O方向に沿ってリブ45’を形成し、ガスケット4’が装着される排気管2’aの端部20aに、このリブ45’と嵌合する切欠き24’aを軸O方向に沿って端部20aから軸方向内方へ形成している。このため、ガスケット4’を排気管2’aに装着した際に、リブ45’が切欠き24’aと嵌合するので、ガスケット4’を排気管2’aに装着する際の軸O方向のフリクションを増大させることなく、排気管2’aに装着されたガスケット4’の回転を防止することができる。したがって、本実施の形態によれば、組付時の作業性に優れ、かつガスケットの回転に伴う異音の発生を防止することができる。
 また、本実施の形態では、ガスケット4’の内周面44に形成されたリブ45’に、小径側端面41から大径側端面40に向けて円周方向の幅hが減少するようにテーパーを付けている。また、排気管2’aの端部20aに形成された切欠き24’aを、端部20aを底辺とし、軸方向内方側において、ガスケット4’の内周面44に形成されたリブ45’とシメシロとなる幅jを有する三角形状に形成している。このため、排気管2’aにガスケット4’を容易に装着できる一方、排気管2’aの軸方向内方側においてリブ45’が切欠き24’aと確実に接触して圧縮変形し、これにより、ガスケット4’の排気管2’aからの脱落を防止できる。
 なお、本実施の形態では、排気管2’aの端部20aに形成された切欠き24’aを、端部20aを底辺とし、軸方向内方側において、ガスケット4’の内周面44に形成されたリブ45’とシメシロとなる幅jを有する三角形状に形成している。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、切欠き24’aを、端部20aを底辺とし、軸方向内方側においてリブ45’とシメシロとなる幅jを有する台形状に形成してもよい。あるいは、例えば、切欠き24’aを、排気管2’aの端部20a側においてリブ45’とシメシロとなる幅を有する矩形状に形成してもよい。
 また、本実施の形態では、ガスケット4’の内周面44に形成されたリブ45’に、小径側端面41から大径側端面40に向けて円周方向の幅hが減少するようにテーパーを付けているが、本発明はこれに限定されない。排気管2’aの端部20aに形成された切欠き24’aが、端部20aを底辺とし、軸方向内方側においてリブ45’とシメシロとなる幅jを有する三角形状あるいは台形状に形成されている場合、リブ45’にテーパーを付けなくてもよい。
 また、本実施の形態では、ガスケット4’の内周面44に、排気管2’aのガスケット4’が装着される端部20aから軸方向内方に向けて、円周方向の幅hが減少するリブ45’を形成するとともに、排気管2’aの外周面21aに、排気管2’aの軸方向外方に位置するガスケット4’の小径側端面41を底辺とし、ガスケット4’の内側においてリブ45’とシメシロとなる幅jを有する三角形状あるいは台形状の切欠き24’aを形成している。しかし、本発明はこれに限定されない。排気管2’aの外周面21aに、排気管2’aのガスケット4’が装着される端部20aから軸方向内方に向けて、円周方向の幅hが広がるリブを形成するとともに、ガスケット4’の内周面に、排気管2’aの軸方向内方に位置するガスケット4’の大径側端面40を底辺とし、ガスケット4’の内側においてこのリブとシメシロとなる幅jを有する三角形状あるいは台形状の切欠きを形成してもよい。
 また、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
 例えば、上記の実施の形態では、自動車の排気管を連結する球面継手ユニットを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、排気管および排気管に装着されるガスケットを備えたガスケットユニットに広く適用可能である。
 1、1’:球面継手ユニット、 2a、2’a、2b:排気管、 3:フランジ、 4、4’:ガスケット、 5:フランジ付ガスケット座、 6:バネ付きボルト、 7:ナット、 20a:排気管2a、2’aの端部、 20b:排気管2bの端部、 21a:排気管2a、2’aの外周面、 22a:排気管2aの溝、 23a:排気管2aのガスケット装着部分、 23’a:排気管2’aのガスケット装着部分、 24’a:排気管2’aの切欠き、 30:フランジ3のボルト孔、 40:ガスケット4、4’の大径側端面、 41:ガスケット4、4’の小径側端面41、 42:ガスケット4、4’の外周面、 43:ガスケット4、4’の挿入穴、 44:挿入穴43の内周面、 45、45’:ガスケット4、4’のリブ、 50:フランジ付ガスケット座5の大径開口部、 51:フランジ付ガスケット座5の小径開口部、 52:フランジ付ガスケット座5の内周面、 54:フランジ、 55:フランジ54のボルト孔

Claims (11)

  1.  ガスケットと、前記ガスケットが装着される排気管と、を備えたガスケットユニットであって、
     前記ガスケットの内周面および前記排気管の外周面の一方に、軸方向に沿って形成されたリブを有し、他方に、軸方向に沿って形成され、前記リブを収容する溝を有する
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  2.  請求項1に記載のガスケットユニットであって、
     前記リブは、前記ガスケットの内周面に形成されており、前記排気管の前記ガスケットが装着される端部から軸方向内方に向けて、当該リブの突出量が減少し、
     前記溝は、前記排気管の前記ガスケットが装着される端部において、当該溝に収容された前記リブとシメシロとなる深さに設定されている
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  3.  請求項1に記載のガスケットユニットであって、
     前記リブは、前記排気管の外周面に形成されており、前記排気管の前記ガスケットが装着される端部から軸方向内方に向けて、当該リブの突出量が増加し、
     前記溝は、前記排気管の軸方向内方側に位置する前記ガスケットの端部において、当該溝に収容された前記リブとシメシロとなる深さに設定されている
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  4.  請求項1に記載のガスケットユニットであって、
     前記溝は、前記排気管の外周面に形成されており、前記排気管の前記ガスケットが装着される端部から軸方向内方に向けて、当該溝の深さが浅くなり、
     前記リブは、前記排気管の軸方向内方側に位置する前記ガスケットの端部において、当該リブを収容する前記溝とシメシロとなる突出量に設定されている
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  5.  請求項1に記載のガスケットユニットであって、
     前記溝は、前記ガスケットの内周面に形成されており、前記配排気管管の前記ガスケットが装着される端部から軸方向内方に向けて、当該溝の深さが深くなり、
     前記リブは、前記排気管の前記ガスケットが装着される端部において、当該リブを収容する前記溝とシメシロとなる突出量に設定されている
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  6.  ガスケットと、前記ガスケットが装着される排気管と、を備えたガスケットユニットであって、
     前記ガスケットの内周面および前記排気管の外周面の一方に、軸方向に沿って形成されたリブを有し、他方に、軸方向に沿って端部から軸方向内方へ形成され、前記リブと嵌合する切欠きを有する
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  7.  請求項6に記載のガスケットユニットであって、
     前記リブは、前記ガスケットの内周面に形成されており、前記排気管の前記ガスケットが装着される端部から軸方向内方に向けて、当該リブの円周方向の幅が狭まり、
     前記切欠きは、前記排気管の外周面に形成されており、前記排気管の軸方向外方に位置する前記ガスケットの端部を底辺とし、前記ガスケットの内側において前記リブとシメシロとなる幅を有する三角形状あるいは台形状を有する
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  8.  請求項6に記載のガスケットユニットであって、
     前記リブは、前記排気管の外周面に形成されており、前記排気管の前記ガスケットが装着される端部から軸方向内方に向けて、当該リブの円周方向の幅が広がり、
     前記切欠きは、前記ガスケットの内周面に形成されており、前記排気管の軸方向内方に位置する前記ガスケットの端部を底辺とし、前記ガスケットの内側において前記リブとシメシロとなる幅を有する三角形状あるいは台形状を有する
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  9.  請求項1ないし8のいずれか一項に記載のガスケットユニットであって、
     前記ガスケットは、金網を含む補強材と、膨張黒鉛を含む耐熱材とから構成されている
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  10.  請求項1ないし9のいずれか一項に記載のガスケットユニットであって、
     前記ガスケットは、球面状の外周面を有する
     ことを特徴とするガスケットユニット。
  11.  排気管同士を連結する球面継手ユニットであって、
     請求項10に記載のガスケットユニットと、
     前記ガスケットユニットの前記排気管と連結する他の排気管と、
     前記他の排気管の端部に設けられ、前記ガスケットユニットの前記ガスケットの球面状の外周面と摺接する球面状の内周面を有するガスケット座と、を備える
     ことを特徴とする球面継手ユニット。
     
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