特開 2021-99119 耐熱ガスケット、自動車の送気系、および耐熱ガスケットの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-99119(P2021-99119A)

(43)【公開日】2021年7月1日

(54)【発明の名称】耐熱ガスケット、自動車の送気系、および耐熱ガスケットの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/12 20060101AFI20210604BHJP

   F16J 15/10 20060101ALI20210604BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20210604BHJP

   F16L 23/02 20060101ALI20210604BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/12 H

   F16J15/10 W

   F01N13/08 E

   F16L23/02 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-230194(P2019-230194)

(22)【出願日】2019年12月20日

(71)【出願人】

【識別番号】000110804

【氏名又は名称】ニチアス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002538

【氏名又は名称】特許業務法人あしたば国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】和田 正彦

(72)【発明者】

【氏名】安田 学

【テーマコード（参考）】

3G004

3H016

3J040

【Ｆターム（参考）】

3G004AA01

3G004DA11

3G004FA01

3H016AA02

3H016AA05

3H016AB08

3H016AC05

3H016AD05

3H016AD08

3J040AA17

3J040BA04

3J040EA15

3J040EA17

3J040EA45

3J040FA01

3J040FA20

3J040HA01

3J040HA06

3J040HA20

(57)【要約】

【解決課題】簡単な工程で製造可能で均一なシール性を有する耐熱ガスケットを提供する。
【解決手段】 耐熱ガスケットは、円筒形の本体部と、前記本体部の軸方向における両端部に設けられ、端部を折り返して形成した折り返し部と、を備える。前記本体部および前記折り返し部のそれぞれは、円筒形のマイカシート層と、前記マイカシート層の一方の面に設けられる円筒形の第１金属ワイヤメッシュ層と、前記マイカシート層の前記一方の面とは反対側の他方の面に設けられる円筒形の第２金属ワイヤメッシュ層と、を有する。
。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形の本体部と、
前記本体部の軸方向における両端部に設けられ、端部を折り返して形成した折り返し部と、
を備え、
前記本体部および前記折り返し部のそれぞれは、
円筒形のマイカシート層と、
前記マイカシート層の一方の面に設けられる円筒形の第１金属ワイヤメッシュ層と、
前記マイカシート層の前記一方の面とは反対側の他方の面に設けられる円筒形の第２金属ワイヤメッシュ層と、
を有する耐熱ガスケット。

【請求項2】

前記本体部および前記折り返し部のそれぞれは、前記マイカシート層を１層のみ有し、前記第１金属ワイヤメッシュ層を１層のみ有するとともに、第２金属ワイヤメッシュ層を１層のみ有する請求項１に記載の耐熱ガスケット。

【請求項3】

前記本体部および前記折り返し部は、金型によりリング形に圧縮成形された請求項１に記載の耐熱ガスケット。

【請求項4】

第１送気管と、
第２送気管と、
前記第１送気管と前記第２送気管との接続部に介在された請求項１記載の耐熱ガスケットと、
を有する自動車の送気系。

【請求項5】

円筒形のマイカシート層の一方の面に第１金属ワイヤメッシュ層を円筒形に編み上げるとともに、前記一方の面とは反対側の他方の面に第２金属ワイヤメッシュ層を円筒形に編み上げ、
前記マイカシート層、前記第１金属ワイヤメッシュ層、および前記第２金属ワイヤメッシュ層を軸方向に関して所定の長さで切断し、
前記マイカシート層、前記第１金属ワイヤメッシュ層、および前記第２金属ワイヤメッシュ層の前記軸方向の両端部を折り返した折り返し部を形成し、
前記折り返し部が形成された前記マイカシート層、前記第１金属ワイヤメッシュ層、および前記第２金属ワイヤメッシュ層を、金型を用いてリング形に圧縮成形する耐熱ガスケットの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車の排気管同士を接合する接合部に用いられる耐熱ガスケット、自動車の送気系、および耐熱ガスケットの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の排気管の継手部に装着される自動車排気管用耐熱ガスケットが知られている。この自動車排気管用耐熱ガスケットは、以下のような工程で製造される。ステンレスをニット編みした筒状体の内側にマイカシートを挿入し、これを半径方向に押し潰して帯状に成形した後に、渦巻状に巻き回す。このように構成した渦巻状の成形素材を金型で押圧することで、筒状の剛性筒体と一体化されたガスケットが形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２５６２７５４号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この自動車排気管用耐熱ガスケットでは、マイカシートを筒状体の内側に挿入し、帯状に成形した後に、渦巻状に巻き回し、金型によって所定形状に成形する工程を経る必要があり、作業工程が煩雑である。

【0005】

また、渦巻状に巻き回す構成を採用しているため、位置によって巻き数にばらつきを生じることとなり、円周方向のすべての箇所において均一なシール性を確保できない可能性がある。さらに、マイカは、成形性が悪いために、製品の寸法を高精度に出すことが難しいといった問題もある。
従って、本発明の目的は、簡単な工程で製造可能で均一なシール性を有する耐熱ガスケットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題は、以下の本発明により解決される。すなわち、本発明（１）の耐熱ガスケットは、円筒形の本体部と、
前記本体部の軸方向における両端部に設けられ、端部を折り返して形成した折り返し部と、
を備え、
前記本体部および前記折り返し部のそれぞれは、
円筒形のマイカシート層と、
前記マイカシート層の一方の面に設けられる円筒形の第１金属ワイヤメッシュ層と、
前記マイカシート層の前記一方の面とは反対側の他方の面に設けられる円筒形の第２金属ワイヤメッシュ層と、
を有する。

【0007】

また、本発明（２）の耐熱ガスケットは、（１）記載の耐熱ガスケットであって、記本体部および前記折り返し部のそれぞれは、前記マイカシート層を１層のみ有し、前記第１金属ワイヤメッシュ層を１層のみ有するとともに、第２金属ワイヤメッシュ層を１層のみ有する。

【0008】

また、本発明（３）の耐熱ガスケットは、（１）記載の耐熱ガスケットであって、
前記本体部および前記折り返し部は、金型によりリング形に圧縮成形された。

【0009】

また、本発明（４）の自動車の送気系は、
第１送気管と、
第２送気管と、
前記第１送気管と前記第２送気管との接続部に介在された（１）記載の耐熱ガスケットと、
を有する。

【0010】

また、本発明（５）の耐熱ガスケットの製造方法は、円筒形のマイカシート層の一方の面に第１金属ワイヤメッシュ層を円筒形に編み上げるとともに、前記一方の面とは反対側の他方の面に第２金属ワイヤメッシュ層を円筒形に編み上げ、
前記マイカシート層、前記第１金属ワイヤメッシュ層、および前記第２金属ワイヤメッシュ層を軸方向に関して所定の長さで切断し、
前記マイカシート層、前記第１金属ワイヤメッシュ層、および前記第２金属ワイヤメッシュ層の前記軸方向の両端部を折り返した折り返し部を形成し、
前記折り返し部が形成された前記マイカシート層、前記第１金属ワイヤメッシュ層、および前記第２金属ワイヤメッシュ層を、金型を用いてリング形に圧縮成形する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、簡単な工程で製造可能で均一なシール性を有する耐熱ガスケットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態の自動車の送気系およびそれに設置される耐熱ガスケットを示す模式的な断面図である。

【図2】図１に示す自動車の送気系のＶクランプの正面図である。

【図3】図１に示す耐熱ガスケットの斜視図である。

【図4】図３に示す耐熱ガスケットの３層構造を示す模式的な斜視図である。

【図5】図４に示す製造途中の３層構造の軸方向の両端部を内側に折り返して折り返し部を形成した状態を示す模式的な断面図である。

【図6】図５に示す折り返し部を形成した構造を金型を用いてリング形に圧縮成形する工程を示した断面図である。

【図7】図６のようにリング形に圧縮成形された耐熱ガスケットを試験するための試験装置の全体構成を示す正面図である。

【図8】図７のＦ８部の耐熱ガスケット試験用の治具を拡大して示す断面図である。

【図9】図４に示す製造途中の３層構造の軸方向の両端部を外側に折り返して折り返し部を形成した状態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】

【0013】

本発明の耐熱ガスケットは、円筒形の本体部と、
前記本体部の軸方向における両端部に設けられ、端部を折り返して形成した折り返し部と、
を備え、
前記本体部および前記折り返し部のそれぞれは、
円筒形のマイカシート層と、
前記マイカシート層の一方の面に設けられる円筒形の第１金属ワイヤメッシュ層と、
前記マイカシート層の前記一方の面とは反対側の他方の面に設けられる円筒形の第２金属ワイヤメッシュ層と、
を有するものである。

【0014】

また、本発明の耐熱ガスケットの製造方法は、円筒形のマイカシートの一方の面に第１金属ワイヤメッシュ層を円筒形に編み上げるとともに、前記一方の面とは反対側の他方の面に第２金属ワイヤメッシュ層を円筒形に編み上げ、
前記マイカシート、前記第１金属ワイヤメッシュ層、および前記第２金属ワイヤメッシュ層を軸方向に関して所定の長さで切断し、
前記マイカシート、前記第１金属ワイヤメッシュ層、および前記第２金属ワイヤメッシュ層の前記軸方向の両端部を折り返した折り返し部を形成し、
前記折り返し部が形成された前記マイカシート、前記第１金属ワイヤメッシュ層、および前記第２金属ワイヤメッシュ層を、金型を用いてリング形に圧縮成形するものである。

【0015】

マイカ（マイカシート）に代表されるフィラー材は、膨張黒鉛、マイカ、セラミックファイバー、ロックウールのような無機繊維を用いてもよい。或いはマイカ（マイカシート）に代表されるフィラー材は、タルク、マイカ、バーミキュライトおよびセピオライト等の無機粉体を複合的に使用してもよい。特に、マイカを複合的に使用する場合、フロゴパイト（金雲母）は耐熱性が高く好ましい。フィラー材は、これらを単独で用いてもよいし、これらを組み合わせて用いてもよい。

【0016】

第１金属ワイヤメッシュ層および第２金属ワイヤメッシュ層は、ステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０等で形成された鋼線を、メッシュ状かつ円筒状に編み上げた網体から形成される。
［実施形態］

【0017】

以下、図１から図９を参照して、耐熱ガスケット１１およびそれを用いた送気系１２の実施形態について説明する。耐熱ガスケット１１は、例えば、自動車の送気系１２等の高温環境下での送気管同士の接続に用いられ、隣接する送気管同士を気密かつ液密に接続できるものである。本実施形態の耐熱ガスケット１１が好適に適用される自動車の送気系１２としては、特に、自動車のターボチャージャー部の送気系や自動車の排気系がある。

【0018】

図１に示すように、自動車の送気系１２は、円筒形で金属製の第１排気管１３と、第１排気管１３に対向するとともに円筒形で金属製の第２排気管１４と、第１排気管１３に設けられ円盤状で金属製の第１フランジ部１５と、第２排気管１４に設けられ円盤状で金属製の第２フランジ部１６と、第１フランジ部１５の接合面１５Ａから環状に窪んで設けられた凹部１７と、凹部１７内に介在されたリング形の耐熱ガスケット１１と、第１フランジ部１５と第２フランジ部１６とを挟み込んでこれらを接合させる金属製のＶクランプ１８と、を備える。

【0019】

図１、図２に示すように、Ｖクランプ１８は、断面略Ｖ字形で、挟み込み式の継手部材である。Ｖクランプ１８は、円弧状をなした第１円弧部１８Ａと、円弧状をなした第２円弧部１８Ｂと、これらを一体的に固定するボルト２１と、を有する。第１円弧部１８Ａと第２円弧部１８Ｂによって、第１フランジ部１５および第２フランジ部１６を取り囲む１個の円周を構成する。第２円弧部１８Ｂは、ボルト２１等のねじによって第１円弧部１８Ａと一体になるように固定される。Ｖクランプ１８は、内側の凹部１７に第１フランジ部１５と第２フランジ部１６とを挟み込んでこれらを一体的に接合できる。Ｖクランプ１８は、ボルト２１の締結トルクを調整することで、第１フランジ部１５と第２フランジ部１６との接合強度を調整できる。

【0020】

図３に示すように、耐熱ガスケット１１は、主要な構成材料としてのマイカと、マイカを取り囲むメッシュ状のステンレス鋼線によって、リング形に形成されている。耐熱ガスケット１１は、第１排気管１３と第２排気管１４との接続部（第１フランジ部１５、第２フランジ部１６）に介在されている。マイカは、耐熱性、耐水性、および気密性を有する。耐熱ガスケット１１は、第１金属ワイヤメッシュ層２２と、第２金属ワイヤメッシュ層２３と、によって外周が取り囲まれている。図５に、圧縮成形する前の３層の構造２６を示す。３層の構造２６は、円筒形の本体部２７と、本体部２７の軸方向の両端部に設けられた円筒形の折り返し部２８と、を有する。耐熱ガスケット１１のこのような本体部２７および折り返し部２８を有する３層の構造２６は、後述するように、金型２５によってリング形に圧縮成形された後であっても変化することがない。

【0021】

すなわち、耐熱ガスケット１１の３層の構造２６（本体部２７、折り返し部２８）は、円筒形をなしたマイカシート層２４と、マイカシート層２４の一方の面（内側）に配置された円筒形の第１金属ワイヤメッシュ層２２と、マイカシート層２４の一方の面とは反対側の他方の面（外側）に配置された円筒形の第２金属ワイヤメッシュ層２３と、を有する。本体部２７および折り返し部２８のそれぞれは、マイカシート層２４を１層のみ有し、第１金属ワイヤメッシュ層２２を１層のみ有するとともに、第２金属ワイヤメッシュ層２３を１層のみ有する。第１金属ワイヤメッシュ層２２および第２金属ワイヤメッシュ層２３は、例えば線径０．０３〜２．０ｍｍの鋼線を、より好ましくは、線径０．０３〜０．５ｍｍの鋼線を円筒形かつメッシュ状に編み上げることで形成される。マイカシート層２４は、商業的に入手可能な一般的なマイカシートを用いることができる。

【0022】

図４から図６を参照して、耐熱ガスケット１１の製造方法について説明する。耐熱ガスケット１１の製造工程では、まず、接着剤等を用いて方形シート状のマイカシート層２４の端部同士を接着して円筒形にする。この円筒形のマイカシート層２４に対して、編み機によって、マイカシート層２４の内側に第１金属ワイヤメッシュ層２２を編み上げ、マイカシート層２４の外側に第２金属ワイヤメッシュ層２３を編み上げる。したがって、マイカシート層２４は、内側と外側から金属ワイヤメッシュによって挟み込まれる。

【0023】

このように円筒形で第１金属ワイヤメッシュ層２２／マイカシート層２４／第２金属ワイヤメッシュ層２３の３層を有する構造を、製品毎の指定サイズに切断する。切断後の構造２６を図４に示す。

【0024】

このように指定サイズに切断された３層の構造２６を、その軸方向の両端部をプレス機械等を用いて内側に折り返す。これによって、図５に示すように、３層の構造２６を、円筒形の本体部２７と、本体部２７の軸方向の両端部に設けられた円筒形の折り返し部２８と、を有する形態にする。これによって、次に述べる圧縮成形時および圧縮成型後において、軸方向の両端部に位置する金属ワイヤメッシュの先端が、製品の表面に露出してしまうことが防止される。

【0025】

なお、折り返し部２８の折り返し方向は、内側に限られるものではい。図９に示すように、折り返し部２８は、３層の構造２６の軸方向の両端部をプレス機械等を用いて外側に折り返して形成されてもよい。

【0026】

この図５に示す折り返し部２８を含む３層構造２６を、金型によって、その円筒形の軸方向Ａに加圧・圧縮してリング形に成形する。これによって、図３に示すリング形の耐熱ガスケットが形成される。このようにして、マイカを主要な構成材料とし、表面が第１金属ワイヤメッシュ層２２と第２金属ワイヤメッシュ層２３とによって覆われたリング形の耐熱ガスケット１１が形成される。

【0027】

続いて、図７、図８を参照して、本実施形態の耐熱ガスケット１１の試験方法について説明する。

【0028】

本実施形態の耐熱ガスケット１１の試験に用いられる試験装置３１は、コンプレッサ３２（エアタンク）と、コンプレッサ３２に接続されたレギュレータ３３と、レギュレータ３３に接続された圧力計３４と、圧力計３４に接続されたフローメータ３５と、フローメータ３５に接続され耐熱ガスケット１１を把持するための治具３６と、を有する。

【0029】

図８に示すように、治具３６は、耐熱ガスケット１１が嵌め込まれる溝部３７Ａを有する基台３７と、溝部３７Ａに嵌め込まれた耐熱ガスケット１１を溝部３７Ａの底部３８に向けて押圧可能な押圧台４１と、を有する。基台３７は、フローメータ３５から送られる圧縮空気を耐熱ガスケット１１の内側に供給するための供給路４２を内部に有する。治具３６は、耐熱ガスケット１１の試験の際に、基台３７と押圧台４１との間に耐熱ガスケット１１を所定の圧力で挟んで保持できる。

【0030】

図７に示すように、コンプレッサ３２から供給された高圧に圧縮された圧縮空気は、レギュレータ３３で所定の圧力（例えば、１０〜１００ｋＰａ）まで減圧されたうえで、圧力計３４でその圧力を測りつつ、およびフローメータを通って治具３６内の耐熱ガスケット１１の内側に供給される。このとき、耐熱ガスケット１１から漏れ出す空気の流量をフローメータ３５を用いて計測し、漏れ出す空気の流量が所定の基準値以下である場合には、当該耐熱ガスケット１１を合格品とする。

【0031】

本実施形態によれば、以下のことがいえる。耐熱ガスケット１１は、円筒形の本体部２７と、本体部２７の軸方向における両端部に設けられ、端部を内側に折り返して形成した折り返し部２８と、を備え、本体部２７および折り返し部２８のそれぞれは、円筒形のマイカシート層２４と、マイカシート層２４の一方の面に設けられる円筒形の第１金属ワイヤメッシュ層２２と、マイカシート層２４の前記一方の面とは反対側の他方の面に設けられる円筒形の第２金属ワイヤメッシュ層２３と、を有する。

【0032】

耐熱ガスケットの製造方法は、円筒形のマイカシート層２４の一方の面に第１金属ワイヤメッシュ層２２を円筒形に編み上げるとともに、前記一方の面とは反対側の他方の面に第２金属ワイヤメッシュ層２３を円筒形に編み上げ、マイカシート層２４、第１金属ワイヤメッシュ層２２、および第２金属ワイヤメッシュ層２３を軸方向に関して所定の長さで切断し、マイカシート層２４、第１金属ワイヤメッシュ層２２、および第２金属ワイヤメッシュ層２３の前記軸方向の両端部を折り返した折り返し部２８を形成し、折り返し部２８が形成されたマイカシート層２４、第１金属ワイヤメッシュ層２２、および第２金属ワイヤメッシュ層２３を、金型２５を用いてリング形に圧縮成形する。

【0033】

これらの構成によれば、従来技術のように、マイカシート層２４およびそれを取り囲む筒状体を渦巻状に巻き回す工程が必要がなく、耐熱ガスケット１１の製造工程を簡略化できる。また、渦巻状に巻き回す構成を採用しないために、位置によって巻き数にばらつきを生じることがなく、円周方向のすべての位置で均一なシール性能を確保することができる。また、端部を折り返す折り返し部２８が設けられているために、耐熱ガスケット１１をリング形に圧縮成型する際又は圧縮成型後に金属ワイヤメッシュが外側に突出してしまう危険性を防止できる。

【0034】

さらに、マイカを用いることで、耐熱性、耐水性、および気密性を発揮できる。また、マイカが第１金属ワイヤメッシュ層２２および第２金属ワイヤメッシュ層２３で覆われるために、耐熱ガスケット１１の成形性も良好である。また、従来技術に比して、耐熱ガスケット１１中における金属ワイヤメッシュ層の存在比を低減できるため、第１フランジ部１５と第２フランジ部１６との間で耐熱ガスケット１１を挟んだ際に働く反力を必要以上に大きくならないようにすることができる。これによって、シール性の確保に必要な最小限の圧力を確保しつつ、第１フランジ部１５および第２フランジ部１６が耐熱ガスケット１１の反力で破損してしまうことを防止できる。

【0035】

本体部２７および折り返し部２８のそれぞれは、マイカシート層２４を１層のみ有し、第１金属ワイヤメッシュ層２２を１層のみ有するとともに、第２金属ワイヤメッシュ層２３を１層のみ有する。この構成によれば、従来技術に比して、耐熱ガスケット１１中において、第１金属ワイヤメッシュ層２２および第２金属ワイヤメッシュ層２３の存在比を低減して、第１フランジ部１５と第２フランジ部１６との間で耐熱ガスケット１１を挟んだ際に働く反力が必要以上に大きくならないようにすることができる。これによって、シール性の確保に必要な圧力を確保しながら、第１フランジ部１５および第２フランジ部１６が耐熱ガスケット１１の反力で破損してしまうことを防止できる。

【0036】

本体部２７および折り返し部２８は、金型によりリング形に圧縮成形される。この構成によれば、圧縮成形法を用いることで、耐熱ガスケット１１を均一な寸法に形成できるとともに、第１フランジ部１５と第２フランジ部１６との間で挟んだ際に働く反力を均一にすることができる。

【0037】

自動車の送気系１２は、第１送気管１３と、第２送気管１４と、第１送気管１３と第２送気管１４との接続部に介在された耐熱ガスケット１１と、を有する。この構成によれば、耐熱ガスケット１１の反力が適正な範囲に維持されるために、耐熱ガスケット１１の過剰な反力によって接続部が破損してしまう危険性を低減できる。

【0038】

上記した実施形態は、種々の置き換えや変形を加えて実施できる。また、上記実施形態同士を適宜に組み合わせて発明を実現することも当然にできる。

【符号の説明】

【0039】

１１ 耐熱ガスケット
１２ 送気系
１３ 第１送気管
１４ 第２送気管
１５ 第１フランジ部
１５Ａ 接合面
１６ 第２フランジ部
１７ 凹部
１８ Ｖクランプ
１８Ａ 第１円弧部
１８Ｂ 第２円弧部
２１ ボルト
２２ 第１金属ワイヤメッシュ層
２３ 第２金属ワイヤメッシュ層
２４ マイカシート層
２５ 金型
２６ 構造
２７ 本体部
２８ 折り返し部
３１ 試験装置
３２ コンプレッサ
３３ レギュレータ
３４ 圧力計
３５ フローメータ
３６ 治具
３７ 基台
３７Ａ 溝部
３８ 底部
４１ 押圧台
４２ 供給路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】