(57)【要約】【課題】流体の熱の影響を抑制することにより、ガスケットの耐久性を高める。【解決手段】エキゾーストマニホールド１８の排気路１８０８からガスケット開口３６を介してターボチャージャー２０の排気路２００８に高温の排気ガスが通過すると、排気ガスの熱は、エキゾーストマニホールド１８の排気路１８０８の内周部分から外周に向かって、また、ターボチャージャー２０の排気路２００８の内周部分から外周に向かって伝導する。第１のビード部３８の内側の複層ガスケット３０の箇所に、第１の凹部２６０２と第２の凹部２８０２とが位置している。第１の凹部２６０２に形成される第１の空気層２６と第２の凹部２８０２に形成される第２の空気層２８は、エキゾーストマニホールド１８、ターボチャージャー２０を構成する金属材料に比べて熱伝導率が極めて低い。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流路の第１の開口が第１の合わせ面に形成された第１の部材と、
第２の流路の第２の開口が第２の合わせ面に形成された第２の部材と、
前記第１の開口と前記第２の開口とが同軸上で合された状態で前記第１の合わせ面と前記第２の合わせ面との間に挟持されるガスケットとを備え、
前記ガスケットは、前記第１の開口および前記第２の開口に対応する第３の開口と、前記第３の開口の周囲に設けられた環状の第１のビード部とを有し、
前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方の合わせ面に、前記第１のビード部の内側において凹部が設けられている、
ことを特徴とする流路部材結合構造。
【請求項２】
前記凹部は、前記第１の開口および前記第２の開口の周囲に環状に延在しており、互いに対向して前記第１の部材と前記第２の部材の双方に設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の流路部材結合構造。
【請求項３】
前記ガスケットは、前記凹部の内側の箇所に第２のビード部を備えている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の流路部材結合構造。
【請求項４】
前記ガスケットは、２枚以上のシールプレートで構成される複層ガスケットであり、
前記第１のビード部は各シールプレート毎に逆向きに設けられている、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の流路部材結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を有する部材の結合に好適な流路部材結合構造に関し、さらに詳細には、内燃機関に好適な流路部材結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガスは、エキゾーストマニホールド、ターボチャージャ、触媒装置などの部材の流路を経て大気に排出される。
シリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとの結合部分、エキゾーストマニホールドとターボチャージャとの結合部分、ターボチャージャと触媒装置との結合部分などの結合部分には、流路を流れる排気ガスの漏れを防ぐためのガスケットが介設されている。
ガスケットは、排気ガスが通過する開口と、開口の周囲に環状に形成されたビード部とを備えている。
そして、ガスケットが２つの部材の合わせ面の間に挟まれた状態で２つの部材が締結されることにより、ガスケットのビード部が圧縮され２つの部材の結合部分のシール性が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１１０６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構造では、ガスケットのビード部が圧縮された状態で排気ガスの高温にさらされることから、長期間の使用によりビード部にへたりが生じ（ビード部の弾性が失われ）、ガスケットのシール機能が劣化することが懸念される。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、流体の熱の影響を抑制することにより、ガスケットの耐久性を高める上で有利な流路部材結合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、第１の流路の第１の開口が第１の合わせ面に形成された第１の部材と、第２の流路の第２の開口が第２の合わせ面に形成された第２の部材と、前記第１の開口と前記第２の開口とが同軸上で合された状態で前記第１の合わせ面と前記第２の合わせ面との間に挟持されるガスケットとを備え、前記ガスケットは、前記第１の開口および前記第２の開口に対応する第３の開口と、前記第３の開口の周囲に設けられた環状の第１のビード部とを有し、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方の合わせ面に、前記第１のビード部の内側において凹部が設けられていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記凹部は、前記第１の開口および前記第２の開口の周囲に環状に延在しており、互いに対向して前記第１の部材と前記第２の部材の双方に設けられていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記ガスケットは、前記凹部の内側の箇所に第２のビード部を備えていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記ガスケットは、２枚以上のシールプレートで構成される複層ガスケットであり、前記第１のビード部は各シールプレート毎に逆向きに設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、第１の部材あるいは第２の部材から第１のビード部への熱の伝達を凹部により抑制することができるので、第１のビード部が圧縮された状態で流体の熱にさらされることを抑制でき、ガスケットの耐久性を高める上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、第１の部材および第２の部材の双方に設けた凹部により第１のビード部に伝わる熱をより確実に抑制できるため、ガスケットの耐久性を高める上でより有利となる。
請求項３記載の発明によれば、第２のビードにより流体が凹部に入りにくくなり、流体の熱が第１のビード部に伝わることを抑制する上でより有利となる。
請求項４記載の発明によれば、ガスケットの耐熱性、耐久性を確保する上でより有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態の流路部材結合構造が適用された内燃機関の構成図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】本実施の形態の流路部材結合構造を構成するガスケットの平面図である。
【図４】本実施の形態の流路部材結合構造の構成を示す断面図であり、エキゾーストマニホールドの合わせ面とターボチャージャーの合わせ面との間にガスケットが組み付けられる前の状態を示す。
【図５】本実施の形態の流路部材結合構造の構成を示す断面図であり、エキゾーストマニホールドの合わせ面とターボチャージャーの合わせ面との間にガスケットが組み付けられた後の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本実施の形態の流路部材結合構造が適用される内燃機関の排気系について図１、図２を参照して説明する。
内燃機関１０はエンジン本体１２を備え、エンジン本体１２は、シリンダヘッド１４と、シリンダブロック１６とを含んで構成されている。
シリンダヘッド１４に燃焼室が形成され、シリンダブロック１６にピストンを収容する複数の気筒（シリンダ室）が形成され、本実施の形態では、４つの気筒が形成されている。
【０００９】
排気ガスが排出される内燃機関１０の排気系は、エキゾーストマニホールド１８と、ターボチャージャー２０（過給機）と、第１の触媒装置２２と、第２の触媒装置２４とを含んで構成されている。
シリンダヘッド１４は、燃焼室の排気ガスを排出する排気ポートを有し、エキゾーストマニホールド１８、ターボチャージャー２０、第１の触媒装置２２、第２の触媒装置２４はそれぞれ排気が通過する排気路を有し、本発明の流路結合構造は、シリンダヘッド１４とエキゾーストマニホールド１８との結合部、エキゾーストマニホールド１８とターボチャージャー２０との結合部、ターボチャージャー２０と第１の触媒装置２２との結合部、第１の触媒装置２２と第２の触媒装置２４との結合部に適用可能である。
【００１０】
以下、エキゾーストマニホールド１８とターボチャージャー２０との結合部を例にとって説明する。
図１、図５に示すように、エキゾーストマニホールド１８は、入口側フランジ１８０２と、出口側フランジ１８０４と、それらフランジ１８０２、１８０４とを連結する管体１８０６とを備え、それらの内部に排気路１８０８が形成されている。
入口側フランジ１８０２はシリンダヘッド１４に結合され、出口側フランジ１８０４は、ターボチャージャー２０の合わせ面２０１０に結合される合わせ面１８１０を有し、合わせ面１８１０には排気路１８０８の開口１８１２が形成されている。
【００１１】
ターボチャージャー２０は、排気ガスのエネルギーによりタービンが回転されることでコンプレッサを回転させ吸気管の吸気を圧縮して高圧の吸気としてエンジン本体１２に供給するものである。
ターボチャージャー２０は、エキゾーストマニホールド１８の出口側フランジ１８０４に結合される入口側フランジ２００２と、第１の触媒装置２２に結合される出口側フランジ２００４と、タービンおよびコンプレッサを収容するケース２００６とを備え、それらの内部に排気路２００８が形成されている。
入口側フランジ２００２はエキゾーストマニホールド１８の合わせ面１８１０に結合される合わせ面２０１０を有し、合わせ面２０１０には排気路２００８の開口２０１２が形成されている。
【００１２】
図４に示すように、エキゾーストマニホールド１８の合わせ面１８１０で開口１８１２の半径方向外側の箇所に、エキゾーストマニホールド１８の合わせ面１８１０に開放状で環状に延在する第１の凹部２６０２が設けられている。
ターボチャージャー２０の合わせ面２０１０で開口２０１２の半径方向外側の箇所に、ターボチャージャー２０の合わせ面２０１０に開放状で環状に延在する第２の凹部２８０２が設けられている。
本実施の形態では、第１の凹部２６０２は、エキゾーストマニホールド１８の排気路１８０８の開口１８１２の周囲に環状に延在し、第２の凹部２８０２は、ターボチャージャー２０の排気路２００８の開口２０１２の周囲に環状に延在している。なお、第１、第２の凹部２６０２、２８０２は平面視したときに円周状であっても多角形状であってもよい。
また、本実施の形態では、第１、第２の凹部２６０２、２８０２は、開口１８１２、２０１２の軸心方向から見て同一の輪郭で形成されている。第１、第２の凹部２６０２、２８０２は同一の幅、同一の深さで形成されてもよい。このように凹部２６０２、２８０２を同一の形状で形成することによって、ガスケット３０に伝わる熱を均等に抑制することが可能となり、ガスケット３０の耐久性を高める上でより有利となる。
【００１３】
図５に示すように、ガスケット３０は、エキゾーストマニホールド１８の合わせ面１８１０とターボチャージャー２０の入口側フランジ２００２の合わせ面２０１０との間に介在され、ボルト挿通孔３２に挿通されたボルトとナットを介して双方のフランジ１８０２、２００２が締結されている。
このように双方のフランジ１８０２、２００２が締結されることで、第１の凹部２６０２はガスケット３０により閉塞されて第１の空気層２６となり、第２の凹部２８０２はガスケット３０により閉塞されて第２の空気層２８となる。
ガスケット３０は金属材料で構成され、このような金属材料としてステンレスなど従来公知のさまざまな金属材料が使用可能である。
【００１４】
図３に平面図で、図４に断面図で示すように、ガスケット３０は複層ガスケット３０であり、少なくとも２枚のシールプレート３４で構成されている。
各シールプレート３４は、ガスケット開口３６と、第１のビード部３８と、第２のビード部４０と、第１の平坦部４２と、第２の平坦部４４とを備えている。
２枚のシールプレート３４は、同形同大であり、２枚のシールプレート３４の外縁は、エキゾーストマニホールド１８の合わせ面１８１０およびターボチャージャー２０の合わせ面２０１０と同形状の輪郭で形成されている。
【００１５】
ガスケット開口３６は、エキゾーストマニホールド１８の排気路１８０８の開口１８１２およびターボチャージャー２０の排気路２００８の開口２０１２に対応しており、それら開口１８１２、２０１２と同一の輪郭で形成されている。
ガスケット開口３６は、エキゾーストマニホールド１８の出口側フランジ１８０４とターボチャージャー２０の入口側フランジ２００２との締結時に、排気路１８０８、２００８の開口１８１２、２０１２と同軸上に配置される。
【００１６】
第１のビード部３８は、第１の凹部２６０２、第２の凹部２８０２の外側の箇所においてガスケット開口３６の周囲に環状に延在している。
本実施の形態では、図４に示すように、第１のビード部３８は、各シールプレート３４毎にシールプレート３４の厚さ方向で逆向きに屈曲形成されている。
第１のビード部３８は、フルビードであり断面形状が山形を呈している。
図５に示すように、第１のビード部３８は、第１のガスケット３０がエキゾーストマニホールド１８の合わせ面１８１０とターボチャージャー２０の合わせ面２０１０とで挟持された状態で弾性変形し、エキゾーストマニホールド１８の排気路１８０８の開口１８１２とターボチャージャー２０の排気路２００８の開口２０１２とをガスケット開口３６を介して気密に連通するものである。
【００１７】
第２のビード部４０は、ガスケット開口３６の縁部に沿って環状に延在している。
本実施の形態では、第２のビード部４０は、各シールプレート３４毎にシールプレート３４の厚さ方向で逆向きに屈曲形成されている。
図４に示すように、第２のビード部４０は、ハーフビードであり断面形状がガスケット開口３６に近づくにつれて高さが次第に大きくなる傾斜面を呈している。
図５に示すように、第２のビード部４０は、第１のガスケット３０がエキゾーストマニホールド１８の合わせ面１８１０とターボチャージャー２０の合わせ面２０１０とで挟持された状態で弾性変形し、エキゾーストマニホールド１８の排気路１８０８の開口１８１２に対して第１の空気層２６を閉塞し、ターボチャージャー２０の排気路２００８の開口２０１２に対して第２の空気層２８を閉塞するものである。
【００１８】
なお、本実施の形態では、エキゾーストマニホールド１８が第１の部材に相当し、ターボチャージャー２０が第２の部材に相当している。
また、エキゾーストマニホールド１８の排気路１８０８が第１の流路に相当し、ターボチャージャー２０の排気路２００８が第２の流路に相当している。
また、エキゾーストマニホールド１８の開口１８１２が第１の開口に相当し、ターボチャージャー２０の開口２０１２が第２の開口に相当している。
また、ガスケット開口３６が第３の開口に相当している。
また、エキゾーストマニホールド１８の合わせ面１８１０が第１の合わせ面に相当し、ターボチャージャー２０の合わせ面２０１０が第２の合わせ面に相当している。
【００１９】
次に作用効果について説明する。
エキゾーストマニホールド１８の排気路１８０８からガスケット開口３６を介してターボチャージャー２０の排気路２００８に高温の排気ガスが通過すると、排気ガスの熱は、エキゾーストマニホールド１８の排気路１８０８の内周部分から外周に向かって、また、ターボチャージャー２０の排気路２００８の内周部分から外周に向かって、また、ガスケット３０のガスケット開口３６の内周部分から外周に向かって伝導する。
このとき、第１のビード部３８の内側の複層ガスケット３０の箇所に、該ガスケット３０の箇所から起立する第１の空気層２６と第２の空気層２８とが位置している。
そして、第１の空気層２６は、エキゾーストマニホールド１８を構成する金属材料に比べて熱伝導率が極めて低く、また、第２の空気層２８は、ターボチャージャー２０を構成する金属材料に比べて熱伝導率が極めて低い。
そのため、エキゾーストマニホールド１８およびターボチャージャー２０から第１のビード部３８への熱の伝達をそれら第１の空気層２６と第２の空気層２８とにより抑制することができる。
これにより、第１のビード部３８が圧縮された状態で排気ガスの高温にさらされることを抑制でき、ガスケット３０の耐久性を高める上で有利となる。
【００２０】
なお、図１に示すように、第１、第２の触媒装置２２、２４は、エキゾーストマニホールド１８とターボチャージャー２０の結合部よりも排気ガスの流れの下流側に配置されている。これら第１、第２の触媒装置２２、２４は、内燃機関１０から排出される排気ガスを浄化するものであり、三元触媒等の触媒を備えている。この触媒による酸化又は還元作用により、排気ガス中の有害物質が無害化されて大気に放出される。
ここで、一般に触媒は所定の活性化温度未満では排気ガスを十分浄化することができないという特性を有しており、内燃機関１０の冷態始動時には速やかに触媒を活性化温度まで昇温させる必要がある。
本実施の形態では、排気ガスの熱が第１、第２の空気層２６、２８により断熱されるため、排気ガスの熱がエキゾーストマニホールド１８およびターボチャージャー２０に伝わりにくくなり、したがって、排気ガスの温度低下を抑制する上で有利となる。
したがって、内燃機関１０の冷態始動時に排気ガスの温度上昇を促すことができるため、第１、第２の触媒装置２２、２４の触媒を活性化温度まで速やかに昇温させることができ、第１、第２の触媒装置２２、２４の排気ガス浄化機能を確保する上で有利となる。
【００２１】
なお、本実施の形態では、エキゾーストマニホールド１８に第１の凹部２６０２を設けると共に、ターボチャージャー２０に第２の凹部２８０２を設け、それら第１の凹部２６０２、第２の凹部２８０２に第１の空気層２６、第２の空気層２８が形成される場合について説明したが、第１の凹部２６０２および第２の凹部２８０２の少なくとも一方を設けても同様の効果が奏される。
しかしながら、本実施の形態のように第１の凹部２６０２および第２の凹部２８０２の双方を設けると、第１のビード部３８に伝わる熱をより確実に抑制できるため、ガスケット３０の耐久性を高める上で、また、排気ガスの温度低下を抑制する上でより有利となる。
また、本実施の形態では、第１の凹部２６０２、第２の凹部２８０２に第１の空気層２６、第２の空気層２８がそれぞれ形成される場合について説明したが、第１の空気層２６、第２の空気層２８に代えて、第１の凹部２６０２、第２の凹部２８０２に断熱材を充填しても同様の効果が奏される。
【００２２】
また、本実施の形態では、ガスケット３０は、第１の凹部２６０２、第２の凹部２８０２の内側の箇所に第２のビード部４０を備えているので、排気ガスが第１の凹部２６０２、第２の凹部２８０２（第１、第２の空気層２６、２８）に入りにくくなり、排気ガスの熱が第１のビード部３８に伝わることを抑制する上でより有利となる。
なお、第２のビード部４０をフルビードとしてもよいが、本実施の形態のように、第２のビード部４０をハーフビードとすると、第２のビード部４０をフルビードとした場合に比較して第２のビード部４０が占有するスペースが小さくて済み、ガスケット３０のコンパクト化を図ることができる。
そのため、エキゾーストマニホールド１８の出口側フランジ１８０４の合わせ面１８１０およびターボチャージャー２０の入口側フランジ２００２の合わせ面２０１０のコンパクト化を図れ、ひいては、エキゾーストマニホールド１８、ターボチャージャーの２０のコンパクト化、軽量化を図る上でも有利となる。
【００２３】
また、ガスケット３０を、１枚のシールプレート３４で構成されるものとしてもよいが、本実施の形態のように、ガスケット３０を、２枚のシールプレート３４で構成される複層ガスケットとし、第１のビード部３８が各シールプレート３４毎に逆向きに設けられているものとすると、ガスケット３０の耐熱性、耐久性を確保する上でより有利となる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、エキゾーストマニホールド１８とターボチャージャー２０との結合部に本発明を適用した場合について説明したが、シリンダヘッド１４とエキゾーストマニホールド１８との結合部、ターボチャージャー２０と第１の触媒装置２２との結合部、第１の触媒装置２２と第２の触媒装置２４との結合部にも本発明は同様に適用可能である。
また、本実施の形態では、本発明を内燃機関１０の排気系に適用した場合について説明したが、本発明の適用対象は内燃機関１０に限定されるものではなく、従来公知の様々な流体が流通する流路部材結合構造に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１８  エキゾーストマニホールド（第１の部材）
１８０８  排気路（第１の流路）
１８１０  合わせ面（第１の合わせ面）
１８１２  開口（第１の開口）
２０  ターボチャージャー（第２の部材）
２００８  排気路（第２の流路）
２０１０  合わせ面（第２の合わせ面）
２０１２  開口（第２の開口）
２６  第１の空気層
２８  第２の空気層
３０  ガスケット
３４  シールプレート
３６  ガスケット開口（第３の開口）
３８  第１のビード部
４０  第２のビード部
【図１】
2016166661.tif 000003
【図２】
2016166661.tif 000004
【図３】
2016166661.tif 000005
【図４】
2016166661.tif 000006
【図５】
2016166661.tif 000007