JP2007239537A - 排気管フランジ継手構造 - Google Patents
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Abstract
【解決課題】ボルト締結力の負荷によるフランジの変形が少なく、且つ安価に軽量化が図れる排気管フランジ継手構造を提供すること。
【解決手段】挿入部が形成されている第一管、接合部が形成されている第二管及びリング状ガスケットを有し、該挿入部を該接合部に挿入し、該リング状ガスケットの配置位置より外側に設けられたボルト穴に挿通する複数のボルトにより締付ける排気管フランジ継手構造において、第一管フランジ及び第二管フランジが、金属薄板をプレス加工して得られたものであり、該挿入部、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部で形成される隙間に、該リング状ガスケットが配置され、該リング状ガスケットの曲面部が、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部と接触していることを特徴とする排気管フランジ継手構造。
【選択図】図1
【解決手段】挿入部が形成されている第一管、接合部が形成されている第二管及びリング状ガスケットを有し、該挿入部を該接合部に挿入し、該リング状ガスケットの配置位置より外側に設けられたボルト穴に挿通する複数のボルトにより締付ける排気管フランジ継手構造において、第一管フランジ及び第二管フランジが、金属薄板をプレス加工して得られたものであり、該挿入部、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部で形成される隙間に、該リング状ガスケットが配置され、該リング状ガスケットの曲面部が、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部と接触していることを特徴とする排気管フランジ継手構造。
【選択図】図1
Description
本発明は、自動車全般の排気管同士を連結するため、又は排気管と排気マニホールドとを連結するため等、排気管及び排気管に付随した部品の連結に用いられる排気管フランジ継手構造に関する。
自動車の排気管は、複数箇所にてフランジ継手により連結されている。このフランジ継手は、排気ガスによる高熱と車両の振動を伴う過酷な使用条件で使用されるため、排気ガスの経路とボルト穴が開けられた厚さ10mm前後の金属厚板からなるフランジを管端に溶接加工し、対向するフランジ間にフランジ面と同形状または類似形状のガスケットを挟みこんでボルト締めする構造が一般的であった。
近年では、環境問題への取り組みとして燃費向上が急務となっているため、各自動車メーカー及び部品メーカーでは、グラム単位の部品軽量化に、積極的に取り組んでいる。この軽量化の一方策として、厚さ3mm前後の比較的薄い金属薄板をプレス成型して得られる異形断面を持つフランジが使用されるようになってきた。
図11及び図12を参照して、従来の排気管フランジ継手構造に用いられているフランジを説明する。図11は、従来の排気管フランジ継手構造に用いられているフランジの平面図であり、図12は、図11に示すフランジをE−E断面で切ったときの断面図である。なお、以下の説明において、対向するフランジと接触するフランジ面を真上から見た図を平面図とし、フランジ面と反対側の面から見た図を底面図とする。図11及び図12中、フランジ31は、中央穴32、ボルト穴37及び該中央穴32寄りの部分に、ガスケットが配置される凹状のガスケット保持部33が形成されているフランジ面34と、該フランジ面34の内周部位で、該フランジ面34に対して直角に折れ曲がって伸びる内周側折り曲げ部35と、該フランジ面34の外周部位で、該フランジ面34に対して直角に折れ曲がって伸びる外周側折り曲げ部36とからなる。そして、該内周側折り曲げ部35の該フランジ面34側に、内周側曲面部40を有しており、該内周側曲面部40は、該フランジ面34へ連続する曲面部である。また、該外周側折り曲げ部36の該フランジ面34側に、外周側曲面部41を有しており、該外周側曲面部41は、該フランジ面34へ連続する曲面部である。
しかし、図11及び図12に示すような、金属薄板のプレス加工により得られるフランジが用いられている排気管フランジ継手構造(以下、従来の排気管フランジ継手構造(1)とも記載する。)では、ボルト締結力を負荷すると、フランジ面がガスケット面圧で変形し、口開き部が生じ、ガスケット面圧が不均一になり、ガス漏れを生じることがあるという問題があった。図13に、ボルト締結力負荷後の、該従来の排気管フランジ継手構造(1)の様子を示す。なお、説明の都合上、図13には、該従来の排気管フランジ継手構造(1)のうちのフランジのみ示す。図13に示すように、該フランジ31、31は、締結時に、該ボルト穴37、37を結ぶ線39を頂点として折れ曲がるように、該ボルト穴を結ぶ線39と直交する方向に、対向フランジに向かって凸状に変形して、口開き部38が生じる。
この問題を解決する方法として、特許文献1の特開2002−349258号公報に、フランジ面の中央穴寄りの部分にガスケットを配し、ガスケット配置分部より外側に設けたボルト穴に挿通したボルトで締付ける排気管フランジ継手構造であって、前記フランジ面に、ボルト穴同士を結ぶ方向と直行する方向に、又はボルト穴と中央穴とを結ぶ方向と直交する方向に、凹状のそりを形成した排気管フランジ継手構造が開示されている。特許文献1に記載されている排気管フランジ継手構造は、フランジ面に、凹状のそりを形成させることにより、締結力の負荷による凸状変形を打ち消し、口開きを生じないようにしたものである。以下、特許文献1に記載されている排気管フランジ継手構造を、従来の排気管フランジ継手構造(2)とも記載する。
該従来の排気管フランジ継手構造(2)に係るフランジについて、図14を参照して説明する。図14は、締結力を負荷する前の、該従来の排気管フランジ継手構造(2)に係るフランジを示す図であり、図14中(14−1)は、該従来の排気管フランジ継手構造(2)に係るフランジを示す斜視図であり、図14中(14−2)は、(14−1)に示すフランジをF−F断面で切ったときの断面図である。図14に示すフランジ50のフランジ面34は、該ボルト穴37、37を結ぶ線39の中央で、該ボルト穴37、37を結ぶ線39に直行する方向に、対向するフランジ面に対して凹状に反っているのに対し、図11及び図12に示すフランジ31のフランジ面34には、反りが形成されていない点で、該フランジ50は、該フランジ31と異なるものの、他は、該フランジ31と同様の構成である。なお、図14中、図11及び図12と同様な部分については、同一の符号を付した。
ところが、該従来の排気管フランジ継手構造(2)であっても、フランジが変形して、口開きが生じ、ガスケット面圧が不均一になり、ガス漏れを生じることがあるという問題があった。
また、該従来の排気管フランジ継手構造(2)では、該内周側曲面部40が、該フランジ面34へ連続する曲面部であるため、該内周側曲面部40の曲率半径が小さい程、シール面を、排気管の近くに配置できる。そして、シール面を排気管に近づける程、フランジの外寸法を小さく設計することができるので、軽量化及びコンパクト化が図れる。なお、該シール面とは、ガスケットとフランジ面の接触部位のことである。
ところが、実際のプレス加工においては、曲面部の曲率半径を小さくするには、プレス加工を多段階で行う必要があるため、工程が複雑となり製造コストが高くなるという問題があった。更に、曲面部の曲率半径を小さくすると、該曲面部の表裏に微細なクラックが発生し、使用時に破損する危険性があるので、曲面部にクラックが発生するのを防止するためには、延性に富み、加工性の良い金属をフランジ材料として採用しなければならない。そして、これらの金属材料が、高価であることから、曲面部の曲率半径を小さくすると、製造コストが高くなるという問題があった。
従って、本発明の課題は、ボルト締結力の負荷によるフランジの変形が少なく、且つ安価に軽量化が図れる排気管フランジ継手構造を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、第一管の挿入部、第一管フランジの内周側曲面部及び第二管フランジの内周側曲面部で形成される隙間に、リング状ガスケットを配置させることにより、(1)比較的弱いボルト締結力でも、排気管フランジ継手構造が、優れたシール性能を発揮すること、(2)シール面を、排気管に近い、第一管フランジの内周側曲面部及び第二管フランジの内周側曲面部に配置できるので、フランジをコンパクトにできることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、(a)管端に第一管フランジが付設されており、且つ挿入部が形成されている第一管、(b)管端に第二管フランジが付設されており、且つ該挿入部が挿入される接合部が形成されている第二管、及び(c)該第一管フランジと該第二管フランジとの間に配置されるリング状ガスケットを有し、
該挿入部が該接合部に挿入されており、該リング状ガスケットの配置位置より外側に設けられたボルト穴に挿通する複数のボルトにより締付ける排気管フランジ継手構造において、
該第一管フランジ及び該第二管フランジが、金属薄板をプレス加工して得られたものであり、
該挿入部、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部で形成される隙間に、該リング状ガスケットが配置され、
該リング状ガスケットの曲面部が、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部と接触していること、
を特徴とする排気管フランジ継手構造を提供するものである。
該挿入部が該接合部に挿入されており、該リング状ガスケットの配置位置より外側に設けられたボルト穴に挿通する複数のボルトにより締付ける排気管フランジ継手構造において、
該第一管フランジ及び該第二管フランジが、金属薄板をプレス加工して得られたものであり、
該挿入部、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部で形成される隙間に、該リング状ガスケットが配置され、
該リング状ガスケットの曲面部が、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部と接触していること、
を特徴とする排気管フランジ継手構造を提供するものである。
本発明によれば、ボルト締結力の負荷によるフランジの変形が少なく、且つ安価に軽量化及びコンパクト化が図れる排気管フランジ継手構造を提供することができる。
本発明の排気管フランジ継手構造は、(a)管端に第一管フランジが付設されており、且つ挿入部が形成されている第一管、(b)管端に第二管フランジが付設されており、且つ該挿入部が挿入される接合部が形成されている第二管、及び(c)該第一管フランジと該第二管フランジとの間に配置されるリング状ガスケットを有し、
該挿入部が該接合部に挿入されており、該リング状ガスケットの配置位置より外側に設けられたボルト穴に挿通する複数のボルトにより締付ける排気管フランジ継手構造において、
該第一管フランジ及び該第二管フランジが、金属薄板をプレス加工して得られたものであり、
該挿入部、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部で形成される隙間に、該リング状ガスケットが配置され、
該リング状ガスケットの曲面部が、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部と接触している排気管フランジ継手構造である。
該挿入部が該接合部に挿入されており、該リング状ガスケットの配置位置より外側に設けられたボルト穴に挿通する複数のボルトにより締付ける排気管フランジ継手構造において、
該第一管フランジ及び該第二管フランジが、金属薄板をプレス加工して得られたものであり、
該挿入部、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部で形成される隙間に、該リング状ガスケットが配置され、
該リング状ガスケットの曲面部が、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部と接触している排気管フランジ継手構造である。
本発明の排気管フランジ継手構造について、図1〜3を参照して説明する。図1は、本発明の排気管フランジ継手構造の模式的な断面図であり、図2は、図1中のA部分の拡大図であり、図2中(2−1)は、リング状ガスケットの記載を省略していない拡大図であり、図2中(2−2)は、リング状ガスケットの記載を省略した拡大図であり、図3は、本発明の排気管フランジ継手構造に係る第一管及び第二管の模式的な断面図であり、図3中(3−1)は、本発明の排気管フランジ継手構造に係る第一管の模式的な断面図であり、図3中(3−2)は、本発明の排気管フランジ継手構造に係る第二管の模式的な断面図である。図1中、排気管フランジ継手構造1は、第一管フランジ2が付設されている第一管3と、第二管フランジ4が付設されている第二管5と、リング状ガスケット6とを有し、該第一管3の挿入部7が、該第二管5の接合部8に挿入されており、該挿入部7が、該接合部8に挿入された時に形成される隙間、すなわち、該挿入部7、第一管フランジの内周側曲面部9、及び第二管フランジの内周側曲面部10により形成される隙間11に、該リング状ガスケット6が配置されている。そして、該リング状ガスケット6の配置位置より外側に設けられたボルト穴に挿通するボルトにより、該第一管フランジ2と該第二管フランジ4とが締付けられて、該排気管フランジ継手構造1が構築される。この時、該第一管フランジ2のフランジ面と該第二管フランジ4のフランジ面は接している。
次に、本発明の排気管フランジ継手構造に係るフランジについて、図4〜図7を参照して説明する。図4は、本発明の排気管フランジ継手構造に係る第一管フランジ(第二管フランジ)を示す斜視図であり、図5は、図4に示す第一管フランジ(第二管フランジ)の底面図であり、図6は、図5に示すフランジをB−B断面で切ったときの断面図であり、図7は、図6中C部分の拡大図である。なお、該第二管フランジは、該第一管フランジと同様な形状なので、カッコ書きで示した。図4中、第一管フランジ2(第二管フランジ4)は、該第一管3(該第二管5)が挿通される中央穴17及びボルトが挿通されるボルト穴18が加工されているフランジ面16と、該フランジ面16の内周側で、該フランジ面16に対して直角に折れ曲がって伸びる内周側折り曲げ部19と、該フランジ面16の外周側で、該フランジ面16に対して直角に折れ曲がって伸びる外周側折り曲げ部20とからなる。該内周側折り曲げ部19及び該外周側折り曲げ部20が伸びる方向は、対向するフランジ面と反対の方向である。そして、該内周側折り曲げ部19は、該フランジ面16側に、内周側曲面部21を有しており、該内周側曲面部21は、該フランジ面16へ連続する曲面部である。また、該外周側折り曲げ部20は、該フランジ面16側に、外周側曲面部22を有しており、該外周側曲面部22は、該フランジ面16へ連続する曲面部である。
該第一管フランジ2(該第二管フランジ4)は、金属薄板をプレス加工して得られる。そのため、該第一管フランジ2(該第二管フランジ4)は、異形断面を持つ。
該金属薄板の材質は、通常排気管フランジ継手構造のフランジに用いられている材質であれば、特に制限されず、STKM等の炭素鋼材、SUS304、SUS403等のステンレス鋼等が挙げられ、これらのうち、SUS403等のフェライト系ステンレス鋼が耐食性が高く且つ安価である点で好ましい。
該金属薄板の厚みSは、2.0〜4.5mm、好ましくは2.8〜3.5mmである。
該第一管フランジ2及び該第二管フランジ4において、該第一管フランジ2の該内周側曲面部21の曲率半径R及び該第二管フランジ4の該内周側曲面部21の曲率半径Rのいずれもが、該金属薄板の厚みSの0.8〜2.0倍、好ましくは1.2〜1.6倍である。
図4〜7には、該ボルト穴18の数が2個の場合の該第一管フランジ2(該第二管フランジ4)を示しており、該第一管フランジ2(該第二管フランジ4)の形状は、該ボルト穴18を結ぶ方向が長軸の対角線となる菱形であり、その角部が円弧状に丸められた形状である。該ボルト穴18の数は、2個に限定されず、3個以上であってもよい。該ボルト穴18の数が、n個(nは3以上の整数)の場合は、該第一管フランジ2(該第二管フランジ4)の形状は、n角形であり、その角部が円弧状に丸められた形状である。
そして、該第一管3の場合、該挿入部7が管端に形成されるように、すなわち、該第一管3の管端が、該挿入部7の長さ分だけ、該第一管フンラジ2から突き出るように、該第一管フランジ2に、該第一管3が挿入され、該内周側折り曲げ部19の端部23の全周でアーク溶接等により溶接されて、該第一管フランジ2が、該第一管3の管端に付設される。また、該第二管5の場合、該挿入部7が挿入される該接合部8が管端に形成されるように、すなわち、該第二管5の管端が、該挿入部7の長さ分だけ、該第二管フランジ4の該フランジ面16位置から、該第二管フランジ4の内側に引っ込むように、該第二管フランジ4に、該第二管5が挿入され、該内周側折り曲げ部19の端部23の全周でアーク溶接等により溶接されて、該第二管フランジ4が、該第二管5の管端に付設される。
該リング状ガスケット6としては、通常、排気管フランジ継手構造に使用されれるリング状ガスケットであれば、特に制限されず、ステンレス製薄板の中空管内に膨張黒鉛又は無機耐熱材料が充填されたリング状ガスケットや、断面が楔形をしたステンレス薄板のフープ材と無機耐熱材料からなるフィラー材を重ね合わせて渦巻き状に巻き回して構成される渦巻き形ガスケット等が挙げられる。そのうち、該渦巻き形ガスケットが、フランジとの接触面に金属及び該金属よりも軟質なフィラー材が存在するので、耐熱性となじみ性が良好となり、優れたシール性が得られる点で好ましい。
該リング状ガスケット6の自由状態の断面形状としては、該第一管フランジ2の該内周側曲面部21及び該第二管フランジ4の該内周側曲面部21と接触する面が、曲面となる断面形状であれば、特に制限されず、円形、楕円形等が挙げられる。なお、自由状態のリング状ガスケットとは、該排気管フランジ継手構造に組み込まれる前の該リング状ガスケット6を指す。
該リング状ガスケット6の自由状態の平面形状は、特に制限されず、円形、楕円形、トラック形状等が挙げられる。なお、該トラック形状とは、2つの対向する同じ長さの直線及び2つの対向する円弧で囲まれた形状である。
図8〜図10を参照して、本発明の排気管フランジ継手構造に係るリング状ガスケットの自由状態の平面形状について説明する。図8は、本発明の排気管フランジ継手構造に係るリング状ガスケットのうち、自由状態における平面形状が円形のリング状ガスケット6aの平面図であり、図9は、本発明の排気管フランジ継手構造に係るリング状ガスケットのうち、自由状態における平面形状が楕円形のリング状ガスケット6bの平面図であり、図10は、本発明の排気管フランジ継手構造に係るリング状ガスケットのうち、自由状態における平面形状がトラック形状のリング状ガスケット6cの平面図である。
該円形のリング状ガスケット6aの場合、図8中、該円形のリング状ガスケット6aの内径25と該円形のリング状ガスケット6aの外径26の差(外径−内径)の2分の1の値が、該円形のリング状ガスケット6aのガスケット幅27aである。
該楕円形のリング状ガスケット6bの場合、図9中、該楕円形のリング状ガスケット6bの内径のうち、最も短い径が、該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の短径251であり、最も長い径が、該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の長径252である。また、該楕円形のリング状ガスケット6bの外径のうち、最も短い径が、該楕円形のリング状ガスケット6bの外径の短径261であり、最も長い径が、該楕円形のリング状ガスケット6bの外径の長径262である。そして、該楕円形のリング状ガスケット6bの外径の長径262と該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の長径252の差(外径の長径−内径の長径)の2分の1の値が、該楕円形のリング状ガスケット6bのガスケット幅27bである。なお、通常、該楕円形のリング状ガスケット6bの外径の短径261と該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の短径251の差は、該楕円形のリング状ガスケット6bの外径の長径262と該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の長径252の差と、ほぼ同じ値であるので、該楕円形のリング状ガスケット6bの外径の短径261と該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の短径251の差を、該楕円形のリング状ガスケット6bのガスケット幅27bとしてもよい。
該トラック形状のリング状ガスケット6cの場合、図10中、該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径のうち、最も短い径が、該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の短径281であり、最も長い径が、該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の長径282である。また、該トラック形状のリング状ガスケット6cの外径のうち、最も短い径が、該トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の短径291であり、最も長い径が、該トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の長径292である。そして、該トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の長径292と該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の長径282の差(外径の長径−内径の長径)の2分の1の値が、該トラック形状のリング状ガスケット6cのガスケット幅27cである。なお、通常、該トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の短径291と該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の短径281の差は、該トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の長径292と該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の長径282の差と、ほぼ同じ値であるので、該トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の短径291と該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の短径281の差を、該トラック形状のリング状ガスケット6cのガスケット幅27cとしてもよい。
自由状態における該円形のリング状ガスケット6aの内径25は、該第一管3及び該第二管5の外径と同一であるか、若干小さく、該リング状ガスケット6aの内径25が、該第一管3及び該第二管5の外径より、0.2〜2.5mm小さいことが好ましく、0.5〜1.5mm小さいことが特に好ましい。また、自由状態における該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の短径251又は該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の短径281は、該第一管3及び該第二管5の外径と同一であるか、若干小さく、該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の短径251又は該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の短径281が、該第一管3及び該第二管5の外径より、0.2〜2.5mm小さいことが好ましく、0.5〜1.5mm小さいことが特に好ましい。
自由状態における該円形のリング状ガスケット6aの外径27、自由状態における該楕円形のリング状ガスケット6bの外径の短径261及び外径の長径262、又は自由状態における該トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の短径291及び外径の長径292は、締付時に、該挿入部7、該第一管フランジ2の内周側曲面部21及び該第二管フランジ4の内周側曲面部21で形成される隙間11に、該リング状ガスケットが収まるように、該第一管フランジ2及び該第二管フランジ4の形状に合わせて、適宜選択される。
自由状態における該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の長径252と該楕円形のリング状ガスケット6bの内径の短径251の差(内径の長径−内径の短径)、又は自由状態における該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の長径282と該トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の短径281の差(内径の長径−内径の短径)は、0.5〜5mm、好ましくは1.5〜3.5mmである。
自由状態における該円形のリング状ガスケット6aのガスケット幅27a、該楕円形のリング状ガスケット6bのガスケット幅27b、又は該トラック形状のリング状ガスケット6cのガスケット幅27cは、2.0〜7.0mm、好ましくは3.0〜6.0mmである。
自由状態における該ガスケット幅27a、27b又は27c(mm)は、該第一管フランジ2の該内周側曲面部21の曲率半径R(mm)及び該第二管フランジ4の該内周側曲面部21の曲率半径R(mm)と同じか又は該曲率半径R(mm)より小さく、好ましくは0〜2.5mm小さく、特に好ましくは0.5〜1.2mm小さい。
そして、該第一管3、該第二管5及び該リング状ガスケット6が、図1に示すように配置され、該ボルト穴18に挿通するボルトにより、該第一管フランジ2と該第二管フランジ4が締付けられて、該リング状ガスケット6の曲面部が、該第一管フランジ2の内周側曲面部21及び該第二管フランジ4の内周側曲面部21と接触し、該排気管フランジ継手構造1がシールされる。
締付時において、該リング状ガスケット6は、該第一管フランジ2の内周側曲面部21及び該第二管フランジ4の内周側曲面部21と、曲面同士で接触しているため、平面同士でガスケットとフランジが接触している場合に比べ、シール面積が極めて小さい。そのため、締付力が小さくても、シール面の面圧を高くすることができるので、本発明の排気管フランジ継手構造は、小さい締付力でも、良好なシール性能を発揮する。よって、本発明の排気管フランジ継手構造は、締付に必要な荷重を小さくできるので、締付時にフランジの変形が少ない。
また、本発明の排気管フランジ継手構造では、リング状ガスケットとフランジの接触位置が、該内周側曲面部であるので、シール面を、排気管に極めて近い位置に配置できる。そのため、本発明の排気管フランジ継手構造では、フランジの外寸法を小さく設計することができ、軽量化及びコンパクト化が図れる。
また、該従来の排気管フランジ継手構造(1)又は該従来の排気管フランジ継手構造(2)では、シール面を排気管に近づけるためには、該内周側曲面部40の曲率半径を小さくしなければならないので、多段階のプレス加工工程が必要となるか、あるいは、高価な金属薄板材料が必要となる。一方、本発明の排気管フランジ継手構造では、該内周側曲面部の曲率半径が大きくても、シール面を排気管の近くに配置させることができるので、多段階でプレス加工を行うことや、高価な金属薄板材料を使用することなく、軽量化及びコンパクトが図れる。従って、本発明の排気管フランジ継手構造は、従来の排気管フランジ継手構造に比べ、安価に、軽量化及びコンパクト化が図れる。
これらのことから、本発明の排気管フランジ継手構造は、従来の排気管フランジ継手構造のシール性能を維持しながら、軽量及化及びコンパクト化が図れる。また、フランジのプレス加工に使用する金属薄板材料として、フェライト系ステンレス鋼等の安価な材料を使用することができるため、製造コストの大幅な低減が可能となる。
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
(実施例1)
(排気管フランジ継手構造の作製)
フランジを製作する金属薄板材料として、厚さ2.5mmのフェライト系ステンレス鋼SUS430を使用し、金型プレス成型により、図4〜7に示すフランジを作成した。この時、該フランジの内周側曲面部の曲率半径Rを3.5mmとした。該フランジのフランジ面の面積及びフランジの重量を表1に示す。
次いで、該フランジに管外径43mmの金属パイプを、所定の要領で溶接加工して、図3中(3−1)に示す第一管と図3中(3−2)に示す第二管を製作した。この時、該第一管の挿入部の長さを10mmとした。
次いで、厚さ0.14mmのステンレス鋼の中空管内に膨張黒鉛材料が充填されたリング状ガスケットAを用意し、図1に示すように、該第一管、該第二管及び該リング状ガスケットAを配置し、M10サイズのボルト2本を使い、締付けトルク38Nmで締付け、排気管フランジ継手構造Bを作製した。該リング状ガスケットAは、自由状態において、内径の短径が42.2mm、内径の長径が45.4mm、ガスケット幅が2.5mmのトラック形状である。
(排気管フランジ継手構造の作製)
フランジを製作する金属薄板材料として、厚さ2.5mmのフェライト系ステンレス鋼SUS430を使用し、金型プレス成型により、図4〜7に示すフランジを作成した。この時、該フランジの内周側曲面部の曲率半径Rを3.5mmとした。該フランジのフランジ面の面積及びフランジの重量を表1に示す。
次いで、該フランジに管外径43mmの金属パイプを、所定の要領で溶接加工して、図3中(3−1)に示す第一管と図3中(3−2)に示す第二管を製作した。この時、該第一管の挿入部の長さを10mmとした。
次いで、厚さ0.14mmのステンレス鋼の中空管内に膨張黒鉛材料が充填されたリング状ガスケットAを用意し、図1に示すように、該第一管、該第二管及び該リング状ガスケットAを配置し、M10サイズのボルト2本を使い、締付けトルク38Nmで締付け、排気管フランジ継手構造Bを作製した。該リング状ガスケットAは、自由状態において、内径の短径が42.2mm、内径の長径が45.4mm、ガスケット幅が2.5mmのトラック形状である。
(漏れ試験)
該排気管フランジ継手構造Bの両端を閉止し、内圧49kPaの空気圧を負荷し、常温時の漏れ量をフローメーターで測定した。また、該排気管フランジ継手構造Bを500℃で5時間加熱した後に、内圧49kPaの空気圧を負荷し、漏れ量をフローメーターで測定した。その結果を、表1に示す。
該排気管フランジ継手構造Bの両端を閉止し、内圧49kPaの空気圧を負荷し、常温時の漏れ量をフローメーターで測定した。また、該排気管フランジ継手構造Bを500℃で5時間加熱した後に、内圧49kPaの空気圧を負荷し、漏れ量をフローメーターで測定した。その結果を、表1に示す。
(実施例2)
(排気管フランジ継手構造の作製)
リング状ガスケットAに代えて、厚さ0.14mmのステンレス鋼製フープ材と耐熱無機材料からなるフィラー材を重ね合わせて渦巻き状に巻回して構成した渦巻き形ガスケットCとする以外は実施例1と同様の方法で行い、排気管フランジ継手構造Dを作製した。該渦巻き形ガスケットCは、内径の短径が42.2mm、内径の長径が45.4mm、ガスケット幅が2.8mmのトラック形状である。
(排気管フランジ継手構造の作製)
リング状ガスケットAに代えて、厚さ0.14mmのステンレス鋼製フープ材と耐熱無機材料からなるフィラー材を重ね合わせて渦巻き状に巻回して構成した渦巻き形ガスケットCとする以外は実施例1と同様の方法で行い、排気管フランジ継手構造Dを作製した。該渦巻き形ガスケットCは、内径の短径が42.2mm、内径の長径が45.4mm、ガスケット幅が2.8mmのトラック形状である。
(漏れ試験)
該排気管フランジ継手構造Dを用いる以外は、実施例1と同様の方法で行った。その結果を表1に示す。
該排気管フランジ継手構造Dを用いる以外は、実施例1と同様の方法で行った。その結果を表1に示す。
(比較例1)
フランジを製作する金属薄板材料として、厚さ2.5mmのオーステナイト系ステンレス鋼SUS304を使用し、金型プレス成型により、図11及び図12に示すフランジを作成した。この時、該フランジの内周側曲面部の曲率半径Rを2.0mmとした。このフランジに管外径43mmの金属パイプを所定の要領で溶接加工して、実施例1と同様の方法で、第一管と第二管を製作した。つまり、比較例1に係る第一管及び第二管は、実施例1に係る第一管及び第二管と、フランジのみが異なる。
次いで、厚さ0.14mmのステンレス鋼製フープ材と耐熱無機材料からなるフィラー材を重ね合わせて渦巻き状に巻回して構成した渦巻き形ガスケットEを、該フランジのガスケット保持部に配置させ、該第一管の挿入部を該第二管の結合部に挿入し、M10サイズのボルト2本を使い、締付けトルク38Nmで締付け、排気管フランジ継手構造Fを作製した。該渦巻き形ガスケットEは、内径の短径が42.2mm、内径の長径が45.4mm、ガスケット幅が5.8mmのトラック形状である。
フランジを製作する金属薄板材料として、厚さ2.5mmのオーステナイト系ステンレス鋼SUS304を使用し、金型プレス成型により、図11及び図12に示すフランジを作成した。この時、該フランジの内周側曲面部の曲率半径Rを2.0mmとした。このフランジに管外径43mmの金属パイプを所定の要領で溶接加工して、実施例1と同様の方法で、第一管と第二管を製作した。つまり、比較例1に係る第一管及び第二管は、実施例1に係る第一管及び第二管と、フランジのみが異なる。
次いで、厚さ0.14mmのステンレス鋼製フープ材と耐熱無機材料からなるフィラー材を重ね合わせて渦巻き状に巻回して構成した渦巻き形ガスケットEを、該フランジのガスケット保持部に配置させ、該第一管の挿入部を該第二管の結合部に挿入し、M10サイズのボルト2本を使い、締付けトルク38Nmで締付け、排気管フランジ継手構造Fを作製した。該渦巻き形ガスケットEは、内径の短径が42.2mm、内径の長径が45.4mm、ガスケット幅が5.8mmのトラック形状である。
(漏れ試験)
該排気管フランジ継手構造Fを用いる以外は、実施例1と同様の方法で行った。その結果を表1に示す。
該排気管フランジ継手構造Fを用いる以外は、実施例1と同様の方法で行った。その結果を表1に示す。
1 排気管フランジ継手構造
2 第一管フランジ
3 第一管
4 第二管フランジ
5 第二管
6、6a、6b、6c リング状ガスケット
7 挿入部
8 接合部
9 第一管フランジの内周側曲面部
10 第二管フランジの内周側曲面部
11 隙間
16、34 フランジ面
17、32 中央穴
18、37 ボルト穴
19、35 内周側折り曲げ部
20、36 外周側折り曲げ部
21、40 内周側曲面部
22、41 外周側曲面部
23 端部
25 円形のリング状ガスケット6aの内径
26 円形のリング状ガスケット6aの外径
27a、27b、27c ガスケット幅
31、50 フランジ
33 ガスケット保持部
38 口開き
251 楕円形のリング状ガスケット6bの内径の短径
252 楕円形のリング状ガスケット6bの内径の長径
261 楕円形のリング状ガスケット6bの外径の短径
262 楕円形のリング状ガスケット6bの外径の長径
281 トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の短径
282 トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の長径
291 トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の短径
292 トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の長径
2 第一管フランジ
3 第一管
4 第二管フランジ
5 第二管
6、6a、6b、6c リング状ガスケット
7 挿入部
8 接合部
9 第一管フランジの内周側曲面部
10 第二管フランジの内周側曲面部
11 隙間
16、34 フランジ面
17、32 中央穴
18、37 ボルト穴
19、35 内周側折り曲げ部
20、36 外周側折り曲げ部
21、40 内周側曲面部
22、41 外周側曲面部
23 端部
25 円形のリング状ガスケット6aの内径
26 円形のリング状ガスケット6aの外径
27a、27b、27c ガスケット幅
31、50 フランジ
33 ガスケット保持部
38 口開き
251 楕円形のリング状ガスケット6bの内径の短径
252 楕円形のリング状ガスケット6bの内径の長径
261 楕円形のリング状ガスケット6bの外径の短径
262 楕円形のリング状ガスケット6bの外径の長径
281 トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の短径
282 トラック形状のリング状ガスケット6cの内径の長径
291 トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の短径
292 トラック形状のリング状ガスケット6cの外径の長径
Claims (4)
- (a)管端に第一管フランジが付設されており、且つ挿入部が形成されている第一管、(b)管端に第二管フランジが付設されており、且つ該挿入部が挿入される接合部が形成されている第二管、及び(c)該第一管フランジと該第二管フランジとの間に配置されるリング状ガスケットを有し、
該挿入部が該接合部に挿入されており、該リング状ガスケットの配置位置より外側に設けられたボルト穴に挿通する複数のボルトにより締付ける排気管フランジ継手構造において、
該第一管フランジ及び該第二管フランジが、金属薄板をプレス加工して得られたものであり、
該挿入部、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部で形成される隙間に、該リング状ガスケットが配置され、
該リング状ガスケットの曲面部が、該第一管フランジの内周側曲面部及び該第二管フランジの内周側曲面部と接触していること、
を特徴とする排気管フランジ継手構造。 - 前記第一管フランジの内周側曲面部及び前記第二管フランジの内周側曲面部の曲率半径のいずれもが、前記金属薄板の厚みの0.8〜2.0倍であることを特徴とする請求項1記載の排気管フランジ継手構造。
- 自由状態における前記リング状ガスケットの平面形状が、楕円形又はトラック形状であり、
該リング状ガスケットの内径の短径が、前記挿入部の外径より小さく、
該リング状ガスケットの内径の長径と内径の短径の差が、0.5〜5mmであること、
を特徴とする請求項1又は2いずれか1項記載の排気管フランジ継手構造。 - 前記リング状ガスケットが、フープ材とフィラー材を重ね合わせて渦巻き状に巻回して構成される渦巻き形ガスケットであり、
自由状態において、該リング状ガスケットの断面形状が、楔形であること、
を特徴とする請求項1又は2いずれか1項記載の排気管フランジ継手構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006061005A JP2007239537A (ja) | 2006-03-07 | 2006-03-07 | 排気管フランジ継手構造 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006061005A JP2007239537A (ja) | 2006-03-07 | 2006-03-07 | 排気管フランジ継手構造 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2007239537A true JP2007239537A (ja) | 2007-09-20 |
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ID=38585326
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Country | Link |
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JP (1) | JP2007239537A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102200208A (zh) * | 2010-03-24 | 2011-09-28 | 仓敷化工株式会社 | 挠性接头 |
JP2012529057A (ja) * | 2009-06-04 | 2012-11-15 | ローズマウント インコーポレイテッド | 工業プロセス制御システムにおける使用のための圧力トランスミッタ |
CN107701832A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-02-16 | 张家港市三林金泰新能源有限公司 | 精密能源内燃机的法兰 |
JPWO2021210243A1 (ja) * | 2020-04-14 | 2021-10-21 | ||
CN114889112A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-12 | 通晟管业(苏州)有限公司 | 一种塑料管材生产方法 |
-
2006
- 2006-03-07 JP JP2006061005A patent/JP2007239537A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021210243A1 (ja) * | 2020-04-14 | 2021-10-21 | 日立Astemo株式会社 | 高圧燃料供給ポンプ及び製造方法 |
CN115398090A (zh) * | 2020-04-14 | 2022-11-25 | 日立安斯泰莫株式会社 | 高压燃料供给泵和制造方法 |
JP7295337B2 (ja) | 2020-04-14 | 2023-06-20 | 日立Astemo株式会社 | 高圧燃料供給ポンプ及び製造方法 |
CN115398090B (zh) * | 2020-04-14 | 2023-10-20 | 日立安斯泰莫株式会社 | 高压燃料供给泵和制造方法 |
CN114889112A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-12 | 通晟管业(苏州)有限公司 | 一种塑料管材生产方法 |
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