(57)【要約】【課題】排気ガスの外部への漏出を効果的に防止する。【解決手段】第１管状体１３と第２管状体１４とを接続すると共に、第１又は第２管状体１３，１４の何れか一方に、他方の管状体１３，１４の外周面１３Ａに径方向外側から離間して臨むシール面Ｆ２２Ａを有するフランジ部Ｆ２を備える管継手部２０において、外周面１３Ａとシール面Ｆ２２Ａとの間に介装されるガスケット４０であって、形状記憶合金で円環状に形成されると共に、その内径を外周面１３Ａの外径よりも大径、且つ、その外径をシール面Ｆ２２Ａの内径よりも小径に形成された芯部材４５と、芯部材４５の表面のうち少なくともシール面Ｆ２２Ａに臨む表面を被覆するシール部材４６とを備え、芯部材４５は、所定温度以上で加熱されると形状記憶効果により径方向外方に拡張することにより、シール部材４６をシール面Ｆ２２Ａに圧接させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１管状体と第２管状体とを接続すると共に、前記第１又は前記第２管状体の何れか一方に、他方の管状体の外周面に径方向外側から離間して臨むシール面を有するフランジ部を備える管継手部において、前記外周面と前記シール面との間に介装されるガスケットであって、
形状記憶合金で円環状に形成されると共に、その内径を前記外周面の外径よりも大径、且つ、その外径を前記シール面の内径よりも小径に形成された芯部材と、
前記芯部材の表面のうち少なくとも前記シール面に臨む表面を被覆するシール部材と、を備え、
前記芯部材は、所定温度以上で加熱されると形状記憶効果により径方向外方に拡張することにより、前記シール部材を前記シール面に圧接させる
ことを特徴とするガスケット。
【請求項２】
前記シール部材は、膨張黒鉛で形成されている
請求項１に記載のガスケット。
【請求項３】
前記芯部材は、形状記憶合金の線材の両端部を重ねて全体が円環状となるように形成されている
請求項１又は２に記載のガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスケットに関し、特に、エンジンの排気系に設けられるガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンの排気系には管継手部が設けられており、管継手部には互いに対向して配置される排気管のフランジ面同士の間に、それら排気管を密封接合するガスケットが設けられている。このようなガスケットは、ステンレス鋼等の芯材と該芯材に巻き付けられる膨張黒鉛シートとを備え、膨張黒鉛シートをフランジ面に圧接することにより隙間を封止している（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３６９１６号公報
【特許文献２】特開２００７−１８２９４８号公報
【特許文献３】特開平０４−１４５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガスケットの膨張黒鉛シートをフランジ面に圧接するシール構造においては、膨張黒鉛シートが摩滅あるいは摩耗すると、排気管のフランジと膨張黒鉛シートとの圧接面に面圧を確保できず、排気ガスが外部に漏れ出す虞がある。
【０００５】
本開示の技術は、排気ガスの外部への漏出を効果的に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の技術は、第１管状体と第２管状体とを接続すると共に、前記第１又は前記第２管状体の何れか一方に、他方の管状体の外周面に径方向外側から離間して臨むシール面を有するフランジ部を備える管継手部において、前記外周面と前記シール面との間に介装されるガスケットであって、形状記憶合金で円環状に形成されると共に、その内径を前記外周面の外径よりも大径、且つ、その外径を前記シール面の内径よりも小径に形成された芯部材と、前記芯部材の表面のうち少なくとも前記シール面に臨む表面を被覆するシール部材とを備え、前記芯部材は、所定温度以上で加熱されると形状記憶効果により径方向外方に拡張することにより、前記シール部材を前記シール面に圧接させることを特徴とする。
【０００７】
また、前記シール部材は、膨張黒鉛で形成されていることが好ましい。
【０００８】
また、前記芯部材は、形状記憶合金の線材の両端部を重ねて全体が円環状となるように形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の技術によれば、排気ガスの外部への漏出を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るエンジンの排気系を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る管継手部を示す模式的な断面図である。
【図３】（Ａ）は、本実施形態に係る組付け前の管継手部の要部を示す模式的な断面図である。（Ｂ）は、本実施形態に係るガスケットを示す模式的な正面図である。
【図４】本実施形態に係る組付け後の管継手部を示す模式的な断面図である。
【図５】本実施形態に係るガスケットのエンジン停止時（低温時）の状態を示す模式的な断面図である。
【図６】本実施形態に係るガスケットのエンジン駆動時（高温時）の状態を示す模式的な断面図である。
【図７】他の実施形態に係る管継手部を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るガスケットを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るエンジンの排気系を示す模式的な全体構成図である。
【００１３】
エンジン１０には、各気筒から導出された排気を集合させる排気マニホールド１１が設けられている。排気マニホールド１１には、排気を不図示の排気浄化装置等を介して大気に導く排気通路１２が接続されている。排気通路１２には、排気上流側から順に、第１排気管１３（第１管状体の一例）、管継手部２０、及び第２排気管１４（第２管状体の一例）等が設けられている。第１排気管１３及び第２排気管１４は、管継手部２０を介して同軸となるように連結されている。第１排気管１３及び第２排気管１４は、例えば、筒状の鋼管で形成されている。
【００１４】
図２は、本実施形態に係る管継手部２０を示す模式的な断面図である。
【００１５】
管継手部２０は、第１排気管１３の下流側端部１６と、これに所定の隙間を空けて対向して配置される第２排気管１４の上流側端部１７とを接続している。また、第１排気管１３の下流側端部１６と第２排気管１４の上流側端部１７とは、好ましくは同径に形成されている。具体的には、管継手部２０は、第１フランジＦ１と、第２フランジＦ２と、ガスケット４０とを備えている。
【００１６】
第１フランジＦ１は、円筒部Ｆ１１と、円環部Ｆ１３とを備えている。円筒部Ｆ１１の内径は、第１排気管１３の下流側端部１６の外径と略同径に形成されており、円筒部Ｆ１１は、第１排気管１３の下流端から所定量Ｌだけ上流側にオフセットした下流側端部１６の外周に溶接等で密接に固定されている。円環部Ｆ１３は、円筒部Ｆ１１の下流側端部から径方向外側へ延設されている。円環部Ｆ１３の径方向中央部には、ボルト３１が挿入される挿通孔１Ａが周方向に所定のピッチで複数形成されている。
【００１７】
第２フランジＦ２（フランジ部の一例）は、円筒部Ｆ２１と、拡径部Ｆ２２と、円環部Ｆ２３とを備えている。円筒部Ｆ２１の内径は、第２排気管１４の上流側端部１７の外径と略同径に形成されており、円筒部Ｆ２１は上流側端部１７の外周に溶接等で密接に固定されている。拡径部Ｆ２２は、円筒部Ｆ２１の上流側端部から斜めに延出している。具体的には、拡径部Ｆ２２は、軸方向に対して傾斜する内周面Ｆ２２Ａ（シール面の一例）を有している。内周面Ｆ２２Ａは、第１排気管１３の外周面１３Ａ（外周面の一例）に径方向外側から離間して臨むように形成されている。拡径部Ｆ２２は、内周面Ｆ２２Ａでガスケット４０の一部（後述の傾斜面４７）と圧接することができるように形成されている。円環部Ｆ２３は、拡径部Ｆ２２の上流側端部から径方向外側へ延設されている。円環部Ｆ２３の径方向中央部には、ボルト３１が挿入される挿通孔２Ａが周方向に所定のピッチで複数形成されている。
【００１８】
第１フランジＦ１と第２フランジＦ２は、挿通孔１Ａ，２Ａに挿通されるボルト３１とナット３２とを締結することにより、互いに対向するフランジ面を圧接させるように構成されている。第１フランジＦ１と第２フランジＦ２の拡径部Ｆ２２との間の対向空間には、隙間をシールするガスケット４０が設けられている。
【００１９】
ガスケット４０は、環状に形成されており、第１排気管１３と第２排気管１４との隙間をシールするために、第１排気管１３の第１フランジＦ１よりも下流側の外周面１３Ａに外嵌された状態で、互いに対向する第１フランジＦ１と第２フランジＦ２との間に介装される。ガスケット４０は、環状の芯部材４５と、芯部材４５の外周を被覆する環状のシール部材４６とを備えている。
【００２０】
図３（Ａ）は、本実施形態に係る組付け前の管継手部２０の要部を示す模式的な断面図である。図３（Ｂ）は、本実施形態に係るガスケット４０を示す模式的な正面図である。図４は、本実施形態に係る組付け後の管継手部２０を示す模式的な断面図である。
【００２１】
芯部材４５は、形状記憶合金の線材を、好ましくは、図３（Ｂ）に示すように、周方向の両端部４５Ｈ，４５Ｔが重なるように、円環状に丸めて、略渦巻状あるいは略螺旋状に形成されている。より詳しくは、芯部材４５は、その内径を第１排気管１３の外周面１３Ａの外径よりも大径、且つ、その外径を拡径部Ｆ２２の内周面Ｆ２２Ａの内径よりも小径に形成されている。また、芯部材４５は、高温の排気ガスが排気通路１２を流れる高排気温時等の高温雰囲気下で所定温度以上（例えば、１００℃）の熱が加わると形状記憶効果によりシール部分の半径方向外側へ広がるように形成されている。形状記憶合金としては、例えば、チタン−ニッケル合金、鉄−マンガン−ケイ素合金等が挙げられる。
【００２２】
シール部材４６は、膨張黒鉛を材料としており、芯部材４５の表面全体を被覆する。ここで、膨張黒鉛は、鱗片状の黒鉛の層間に化学物質が挿入されたものであり、挿入される化学物質としては、例えば、硝酸、過マンガン酸カリウム、硫酸等が挙げられる。シール部材４６は、例えば、膨張黒鉛シートを芯部材４５に巻き付けることで形成されている。芯部材４５及びシール部材４６を含めたガスケット４０の径方向断面は略矩形状とされている。
【００２３】
具体的には、ガスケット４０の外周をなすシール部材４６は、第１フランジＦ１に圧接される上流端面４１と、下流側端部１６の外周面１３Ａに圧接する内周面４２と、第２フランジＦ２に臨む下流端面４３と、外周面４４と、下流端面４３と外周面４４との角部を斜めに切り欠いて形成された傾斜面４７とを有する。図４に示すように、第１フランジＦ１と第２フランジＦ２とを、ボルト３１とナット３２により締結した状態で、上流端面４１は第１フランジＦ１の円環部Ｆ１３に、傾斜面４７は第２フランジＦ２の拡径部Ｆ２２にそれぞれ圧接されることで第１排気管１３と第２排気管１４との隙間をシールする。
【００２４】
次に、本実施形態に係るガスケット４０の作用効果について説明する。
【００２５】
図５は、本実施形態に係るガスケット４０のエンジン停止時（低温時）の状態を示す模式的な断面図である。図６は、本実施形態に係るガスケット４０のエンジン駆動時（高温時）の状態を示す模式的な断面図である。
【００２６】
図５に示すように、ガスケット４０のシール部材４６が摩耗するか、又はシール部材４６と圧接する第１フランジＦ１や第２フランジＦ２に寸法不良があると、エンジン停止時（低温時）等の低温雰囲気下では、傾斜面４７と第２フランジＦ２の拡径部Ｆ２２との間に隙間が生じる場合がある。
【００２７】
本実施形態においては、図６に示すように、ガスケット４０のシール部材４６が摩耗するか、又は第１フランジＦ１や第２フランジＦ２に寸法不良があっても、エンジン駆動時には、芯部材４５は所定温度以上に加熱されると、シール部分の半径方向外側へ拡張される。芯部材４５が半径方向外側へ拡張すると、その外周側のシール部材４６も半径方向外側へ追従して拡張し、傾斜面４７が拡径部Ｆ２２に圧接されるようになる。これにより、シール部材４６の摩耗、又は第１フランジＦ１や第２フランジＦ２の寸法不良があっても、排気ガスの外部への漏出を効果的に防止することができる。
【００２８】
また、ガスケット４０の芯部材４５は、両端部４５Ｈ，４５Ｔが重なるように円環状に丸めて形成されている（図３（Ｂ）参照）。すなわち、高温雰囲気下で芯部材４５が半径方向外側へ拡張した状態においても、両端部４５Ｈ，４５Ｔの重なりが保たれるようになり、周方向の全周に亘って面圧及びシール性を効果的に確保することができる。
【００２９】
［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３０】
例えば、図７に示すように、第２フランジＦ２の拡径部Ｆ２２の内周面Ｆ２２Ａを凹形状に湾曲させると共に、ガスケット４０の傾斜面４７を内周面Ｆ２２Ａの凹形状に対応する凸形状に湾曲させて、内周面Ｆ２２Ａと傾斜面４７とを摺動可能な状態で圧接させてもよい。また、ボルト３５、ナット３６及びボルト３５に外嵌合されるコイルバネ３７を組付けて、第１フランジＦ１と第２フランジＦ２とを互いの方向に押圧付勢することで、第１排気管１３と第２排気管１４との相対角度変位が可能となるように構成してもよい。このような構成においても、ガスケット４０は、上述の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３１】
また、本開示の適用は、エンジンの排気系に限定されず、吸気系等、排気以外の他の流体を流通させる管状体の管継手部に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  エンジン
１１  排気マニホールド
１２  排気通路
１３  第１排気管（第１管状体）
１３Ａ  外周面
１４  第２排気管（第２管状体）
２０  管継手部
Ｆ１  第１フランジ
Ｆ２  第２フランジ（フランジ部）
Ｆ２２  拡径部
Ｆ２２Ａ  内周面（シール面）
４０  ガスケット
４５  芯部材
４６  シール部材
４７  傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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