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公開番号2024101132
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-29
出願番号2023004895
出願日2023-01-17
発明の名称排気管の締結構造
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類F01N 13/08 20100101AFI20240722BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】フランジ傾斜面とホルダ傾斜面との接触部に座面陥没が発生することを抑制しつつ、ガスケットのビードに加わる面圧のばらつきを抑えることができる、排気管の締結構造の提供。
【解決手段】フランジ傾斜面22aの、ホルダ傾斜面32aと接触する部分が、円弧形状面22a1とされている。そのため、(i)フランジ傾斜面22aとホルダ傾斜面32aの接触位置を安定させることができ、該接触位置がばらつくことを抑制できる。よって、ガスケット40のビード42に加わる面圧がばらついてしまうことを抑制できる。また、(ii)フランジ傾斜面22aとホルダ傾斜面32aとの弾性変形したときの接触面積を増やして接触面圧(ヘルツ応力)を下げることができる。よって、フランジ傾斜面22aとホルダ傾斜面32aとの接触部の過大面圧を抑制でき、該接触部に座面陥没が発生することを抑制できる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
排気管のフランジと、
排気管取付面を有し、該排気管取付面に、前記フランジがビードを備えるガスケットを介在させて締結具を用いて取付けられるシリンダヘッドと、
を有し、
前記フランジは、前記排気管取付面に対して傾斜して延びる締結具挿通用孔が形成されるフランジ締結部と、前記排気管取付面に対して傾斜するフランジ傾斜面を有するフランジ保持部と、を有しており、
前記シリンダヘッドは、前記フランジ傾斜面と同方向に傾斜するホルダ傾斜面を有しており前記フランジ傾斜面が前記ホルダ傾斜面と対向する状態で前記フランジ保持部を前記排気管取付面との間に受け入れるホルダを有しており、
前記ガスケットによるシール面圧を、前記締結具を締めるときに発生する軸力における前記排気管取付面の面内方向分力で、前記フランジ傾斜面を前記ホルダ傾斜面に押し付け、発生する反力で前記ガスケットのビードを押すことで発生させる、排気管の締結構造であって、
前記フランジ傾斜面の、前記ホルダ傾斜面と接触する部分は、円弧形状面とされている、排気管の締結構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管の締結構造に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、図７に示すように、排気管のフランジ２を、ガスケット４を介在させて、シリンダヘッド３の排気管取付面３ａに取付ける、締結構造１を開示している。
【０００３】
上記公報開示の技術では、フランジ２は、排気管取付面３ａに対して傾斜して延びるボルト挿通用孔２ａ１が形成されるフランジ締結部２ａと、排気管取付面３ａに対して傾斜するフランジ傾斜面２ｂ１を有するフランジ保持部２ｂと、を有している。シリンダヘッド３は、フランジ傾斜面２ｂ１と同方向に傾斜するホルダ傾斜面３ｂ１を有しておりフランジ傾斜面２ｂ１がホルダ傾斜面３ｂ１と対向する状態でフランジ保持部２ｂを排気管取付面３ａとの間に受け入れるホルダ３ｂを有している。そして、フランジ２とシリンダヘッド３とのガスケット４によるシール面圧を、ナット５を締めるときに発生する軸力における排気管取付面３ａの面内方向成分（面内方向分力）Ａ１でフランジ傾斜面２ｂ１をホルダ傾斜面３ｂ１に押し付け、発生する反力でガスケット４のビードを押すことで発生させている。
【０００４】
しかし、上記公報開示の技術には、フランジ傾斜面２ｂ１とホルダ傾斜面３ｂ１の制約条件が規定されていないため、つぎの問題点がある。
ホルダ３ｂ側のシール面圧は、ナット５側の締結の面内方向分力Ａ１による押付け荷重で決まる。均一な押付け荷重を確保するには、フランジ傾斜面２ｂ１とホルダ傾斜面３ｂ１を平行とすることが理想であるが、実際は、形状ばらつきがあり、局所的な接触となる。その位置によって押付け荷重にばらつきがあり、ガスケット４のビードに加わる面圧がばらついてしまう。ガスケット４のビードに加わる面圧を確保するために、ナット５の締付力を高めると、フランジ傾斜面２ｂ１とホルダ傾斜面３ｂ１との接触部で圧縮荷重過大により圧縮耐力を超えて座面陥没が発生し、締結軸力の低下の原因となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
独国特許出願公開第１０２０１００２５６５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、フランジ傾斜面とホルダ傾斜面との接触部に座面陥没が発生することを抑制しつつ、ガスケットのビードに加わる面圧のばらつきを抑えることができる、排気管の締結構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）排気管のフランジと、
排気管取付面を有し、該排気管取付面に、前記フランジがビードを備えるガスケットを介在させて締結具を用いて取付けられるシリンダヘッドと、
を有し、
前記フランジは、前記排気管取付面に対して傾斜して延びる締結具挿通用孔が形成されるフランジ締結部と、前記排気管取付面に対して傾斜するフランジ傾斜面を有するフランジ保持部と、を有しており、
前記シリンダヘッドは、前記フランジ傾斜面と同方向に傾斜するホルダ傾斜面を有しており前記フランジ傾斜面が前記ホルダ傾斜面と対向する状態で前記フランジ保持部を前記排気管取付面との間に受け入れるホルダを有しており、
前記ガスケットによるシール面圧を、前記締結具を締めるときに発生する軸力における前記排気管取付面の面内方向分力で、前記フランジ傾斜面を前記ホルダ傾斜面に押し付け、発生する反力で前記ガスケットのビードを押すことで発生させる、排気管の締結構造であって、
前記フランジ傾斜面の、前記ホルダ傾斜面と接触する部分は、円弧形状面とされている、排気管の締結構造。
（２）前記フランジ傾斜面の、前記円弧形状面とされていない平面部分における前記排気管取付面に対する傾斜角度は、前記ホルダ傾斜面の前記排気管取付面に対する傾斜角度より大とされている、（１）記載の排気管の締結構造。
（３）前記フランジ傾斜面の前記平面部分における前記排気管取付面に対する傾斜角度の寸法設定と、前記ホルダ傾斜面の前記排気管取付面に対する傾斜角度の寸法設定は、それぞれ狙い角度を同じとした片振り公差とされており、前記フランジ傾斜面の前記平面部分がゼロからプラス公差、前記ホルダ傾斜面がマイナス公差からゼロとされている、（２）記載の排気管の締結構造。
（４）前記ガスケットのビードは、前記排気管取付面の面内方向で、前記フランジ締結部の締結具挿通用孔と前記フランジ保持部のフランジ傾斜面との間に配置されている、（１）記載の排気管の締結構造。
【発明の効果】
【０００８】
上記（１）の排気管の締結構造によれば、フランジ傾斜面の、ホルダ傾斜面と接触する部分が、円弧形状面とされているため、フランジ傾斜面とホルダ傾斜面がともに平面である場合に比べて、フランジ傾斜面とホルダ傾斜面の接触位置を安定させることができ、フランジ傾斜面とホルダ傾斜面の接触位置がばらつくことを抑制できる。よって、締結具の締結軸力の面内方向分力による押し付け荷重がばらついてガスケットのビードに加わる面圧がばらついてしまうことを抑制できる。
【０００９】
また、フランジ傾斜面の、ホルダ傾斜面と接触する部分が、円弧形状面とされているため、フランジ傾斜面とホルダ傾斜面との弾性変形したときの接触面積を増やして接触面圧（ヘルツ応力）を下げることができる。よって、フランジ傾斜面とホルダ傾斜面との接触部の過大面圧を抑制でき、該接触部に座面陥没が発生することを抑制できる。
【００１０】
上記（２）の排気管の締結構造によれば、フランジ傾斜面の、円弧形状面とされていない平面部分における排気管取付面に対する傾斜角度が、ホルダ傾斜面の排気管取付面に対する傾斜角度より大とされているため、フランジ傾斜面とホルダ傾斜面との接触位置を、フランジの根元側（フランジ傾斜面の排気管取付面と反対側の端部側）に近づけることができる。そのため、フランジ傾斜面とホルダ傾斜面との接触位置がばらつくことをより一層抑制できる。よって、締結具の締結軸力の面内方向分力による押し付け荷重がばらついてガスケットのビードに加わる面圧がばらついてしまうことをより一層抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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