(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の管体の端部周囲に配されたシールリングをその背後に設けられたフランジと同シールリングの前面を被うように第２の管体の端部周囲に設けられたシール座とで挟み込むように、それらフランジとシール座とが連結された管体のボールジョイント機構において、
前記シール座の内面は球面を有して形成され、
前記シールリングの前面は、前記第１の管体の軸から前記球面の球心周りに４５°若しくはその近傍の角度となる位置にて前記シール座の内面と接触する
ことを特徴とする管体のボールジョイント機構。
【請求項２】
請求項１に記載の管体のボールジョイント機構において、
前記シール座の内面と前記シールリングの前面とは線接触される
ことを特徴とする管体のボールジョイント機構。
【請求項３】
第１の管体の端部周囲に配されたシールリングをその背後に設けられたフランジと同シールリングの前面を被うように第２の管体の端部周囲に設けられたシール座とで挟み込むように、それらフランジとシール座とが連結された管体のボールジョイント機構において、
前記シールリングの前面は球面を有して形成され、
前記シール座の内面は、前記第２の管体の軸から前記球面の球心周りに４５°若しくはその近傍の角度となる位置にて前記シールリングの前面と接触する
ことを特徴とする管体のボールジョイント機構。
【請求項４】
請求項３に記載の管体のボールジョイント機構において、
前記シールリングの前面と前記シール座の内面とは線接触される
ことを特徴とする管体のボールジョイント機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の管体のボールジョイント機構において、
前記シールリングの背後と前記フランジとの接触部は、前記シールリングとシール座との接触部よりも前記管体の径方向外側に位置してなる
ことを特徴とする管体のボールジョイント機構。
【請求項６】
請求項５に記載の管体のボールジョイント機構において、
前記シールリングの背後と前記フランジとは線接触される
ことを特徴とする管体のボールジョイント機構。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の管体のボールジョイント機構において、
前記第１及び第２の管体は内燃機関の排気管である
ことを特徴とする管体のボールジョイント機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管体同士を回動可能に連結するボールジョイント機構に関するものであり、特に内燃機関の排気管の連結に用いて好適なボールジョイント機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に自動車の排気通路の構成を示す。内燃機関の各気筒（図示しない）で発生した排気ガスが通る排気通路は、排気マニホールド２０にて１つの通路にまとめられ、排気管２２，排気管２３を通じて触媒コンバータ２４に送られる。そして、この触媒コンバータ２４で浄化された排気ガスは、さらに排気管２５，排気管２６を介して消音器（マフラ）２７へと送られ、この消音器２７を通じて大気中に放出される。これら各排気管２２，２３，２５，２６及び触媒コンバータ２４、消音器２７は、複数のサポート部材２８によって車体下部に吊り下げられるかたちで取り付けられている。
【０００３】
このため、こうした排気通路にあって、上記排気マニホールド２０と排気管２２との連結部２９や排気管２５と排気管２６との連結部３０等の排気管同士の連結部には、シール性に加え、内燃機関や車体の振動に対する防振性能も併せて要求されている。そのため、これらの連結部２９，３０には、例えば特開平９−４１９５９号公報にみられるように、排気管同士を相対回動可能に連結することでそれらの振動を吸収するボールジョイント機構が採用されていることが多い。
【０００４】
図６（ａ）に上記各連結部に用いられるボールジョイント機構の一例についてその正面構造を、図６（ｂ）に同ボールジョイント機構の側部断面構造をそれぞれ示す。
【０００５】
同図６（ａ），（ｂ）に例示するボールジョイント機構２１にあっては、上流側排気管２の端部に管端１５を残してフランジ４が設けられ、且つ管端１５の外周にはシールリング８が装着されている。一方、下流側排気管３の端部には、上記フランジ４と対向するようシール座６が設けられている。このシール座６にあって上記シールリング８と対向する面には、凹球面形状の曲面（以下、単に「凹球面」という）７が形成されており、この凹球面７によって同シールリング８の外周が被われている。
【０００６】
これらフランジ４及びシール座６は、コイルスプリング１０を介したボルト９及びナット１４によって連結されている。コイルスプリング１０は、シール座６とボルト９のヘッドとの間に圧縮状態で装着されている。コイルスプリング１０の付勢力によりフランジ４とシール座６とは、シールリング８を挟み込む方向に付勢されている。
【０００７】
こうした構造のボールジョイント機構２１では、図６（ａ）に示されるように、シールリング８の外周は接触部１２にてシール座６内周の凹球面７と線接触するかたちとなる。そしてシールリング８の接触部１２とシール座６の内周の凹球面７とが摺動することで、上流側排気管２と下流側排気管３とは該凹球面７の球心を中心として相対回動可能となる。同ボールジョイント機構２１にあってはこのような構造を通じて、上流側排気管２と下流側排気管３との連結にかかる角度のばらつきや走行中の内燃機関や車体の振動による両排気管２，３の軸線の角度変動を吸収するとともに、同連結部にかかるシール性を確保している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこうしたボールジョイント機構２１にあって、上記シールリング８とシール座６との摺動部は高温の排気ガスに直接さらされるため、同摺動部に液体潤滑剤を使用することはできない。そこで通常、上記摺動部の潤滑には、グラファイトや二硫化モリブデンといった固体潤滑剤が用いられている。
【０００９】
ただし、こうした固体潤滑剤は、シールリング８とシール座６とが摺動する際、摩耗等によって徐々に失われてしまう。そして、こうして潤滑性が損なわれると、摩擦力が増大して摺動部にスティックが生じ、摺動異音が発生するようになる。なお、こうした固体潤滑剤は継続的に追加供給することが困難であるため、一旦摺動異音が発生するようになるとこれを効果的に抑制することができなかった。
【００１０】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、簡易な構造でもって、シール性を確保しながらも、摺動異音の発生を効果的に抑制することのできる管体のボールジョイント機構を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、第１の管体の端部周囲に配されたシールリングをその背後に設けられたフランジと同シールリングの前面を被うように第２の管体の端部周囲に設けられたシール座とで挟み込むように、それらフランジとシール座とが連結された管体のボールジョイント機構において、前記シール座の内面は球面を有して形成され、前記シールリングの前面は、前記第１の管体の軸から前記球面の球心周りに４５°若しくはその近傍の角度となる位置にて前記シール座の内面と接触することをその要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、摺動部の摩擦力を低減することでスティックを抑制し、ひいては摺動異音の発生も抑制することができるようになる。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の管体のボールジョイント機構において、前記シール座の内面と前記シールリングの前面とは線接触されるｋとをその要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、シールリングとシール座との接触面積を小さくすることで接触面圧を高め、ひいてはシール性能を向上することができるようになる。
また、請求項３に記載の発明は、第１の管体の端部周囲に配されたシールリングをその背後に設けられたフランジと同シールリングの前面を被うように第２の管体の端部周囲に設けられたシール座とで挟み込むように、それらフランジとシール座とが連結された管体のボールジョイント機構において、前記シールリングの前面は球面を有して形成され、前記シール座の内面は、前記第２の管体の軸から前記球面の球心周りに４５°若しくはその近傍の角度となる位置にて前記シールリングの前面と接触することをその要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、摺動部の摩擦力を低減することでスティックを抑制し、ひいては摺動異音の発生も抑制することができるようになる。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の管体のボールジョイント機構において、前記シールリングの前面と前記シール座の内面とは線接触されることをその要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、シールリングとシール座との接触面積を小さくすることで接触面圧を高め、ひいてはシール性能を向上することができるようになる。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の管体のボールジョイント機構において、前記シールリングの背後と前記フランジとの接触部は、前記シールリングとシール座との接触部よりも前記管体の径方向外側に位置してなることをその要旨とする。
【００１６】
第１の管体と第２の管体が軸線周りに相対回動されると、シールリングにはフランジとの摩擦に基づく回転モーメントとシール座との摩擦に基づく回転モーメントがそれぞれ対向する方向に作用する。そのとき、シール座側の回転モーメントがフランジ側の回転モーメントよりも大きくなると、シールリングは本来固定されるている第１の管体の軸周りを相対回動し、その回動にともなって摺動異音や異常摩耗が発生する。その点、本発明によれば、フランジとの接触部をシール座との接触部よりも径方向外側とすることで、フランジ側の回転モーメントをシール座側の回転モーメントよりも確実に大きくすることができ、シールリングシールと第１の管体との回動を抑制でき、ひいては回動にともなう摺動異音や異常摩耗の発生を抑制することができるようになる。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の管体のボールジョイント機構において、前記シールリングの背後と前記フランジとは線接触されることをその要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、シールリングとフランジとの接触面積を小さくすることで接触面圧を高め、ひいてはシール性能を向上することができるようになる。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の管体のボールジョイント機構において、前記第１及び第２の管体は内燃機関の排気管であることをその要旨とする。
【００１９】
内燃機関の排気管用ボールジョイント機構は、高温の排気ガスに直接さらされる過酷な環境下で使用されるため、摺動部に十分な潤滑が行えない。その点、上記構成によれば、シールリングとシール座あるいはフランジとの接触部の位置関係のみによって摩擦の低減や回動の抑制を図っているため、こうした排気管用ボールジョイント機構にあっても、容易且つ確実に摺動異音の抑制を図ることができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を具体化した一実施の形態について説明する。
図１に、自動車の排気管２，３を連結するボールジョイント機構１のシールリング８付近の拡大断面構造を示す。なお、本実施の形態のボールジョイント機構１は、シール座６及びフランジ４とシールリング８との接触態様を除き、先の図６に例示したボールジョイント機構２１と基本的に同様の構造とする。
【００２１】
先述したように、上流側排気管２の端部には、管端１５を残してフランジ４が形成されており、管端１５の外周にはシールリング８が装着されている。シールリング８は、ステンレス製のワイヤメッシュにグラファイトを浸透させた圧縮成形材等によって構成されている。
【００２２】
このシールリング８にあって、上流側排気管２の先端側外周面は略球面形状となっている。また、同シールリング８にあって、フランジ４と対向する面は、上流側排気管２の軸に対して垂直をなす平面が形成されている。フランジ４にはシールリング８側に向けて凸部５が突出形成されており、この凸部５の先端とシールリング８の上記平面とが第１接触部１１にて当接している。
【００２３】
一方、下流側排気管３の端部には、上記フランジ４と対向するようにシール座６が設けられている。このシール座６にあって上記シールリング８と対向する面には凹球面７が形成されており、この凹球面７によって同シールリング８の外周が被われている。なお、図５に示したように、フランジ４とシール座６とは、コイルスプリング１０によってシールリング８を挟み込む方向に付勢されている。こうしてシールリング８は、フランジ４とシール座６とによって挟み込まれ、フランジ４と前記第１接触部１１にて接触するとともに、その外周面の第２接触部１２にてシール座６の凹球面７と接触する。
【００２４】
この第２接触部１２がシール座６の凹球面７上を摺動することで、上流側排気管２と下流側排気管３とは凹球面７の球心Ｏを中心として互いの軸を相対揺動可能、及び軸周りに相対回動可能となる。
【００２５】
なお、フランジ４及びシール座６とシールリング８の第１接触部１１及び第２接触部１２との接触は、いずれも円形の線接触（実際には、細い環状の面接触）となっている。こうして各接触部１１，１２における接触面積を小さくして接触面圧を高めることで、排気管２，３の連結部のシール性を高めている。また、接触面積を小さくすることでコイルスプリング１０の付勢力が小さくとも十分な接触面圧を得ることができ、シール性を確保することができるようになる。そのためコイルスプリング１０の線径を細くできる。更に、ボルト９及びナット１４、フランジ４、シール座６等に要求される剛性も低くて済むことから、重量低減や製造コストの削減を図ることができるようになる。また、シール性を確保するためには接触面の面精度を高くする必要があるが、接触面積を小さくすることでこうした高精度の要求される面の面積も小さくすることができるため、製造を容易とすることもできるようになる。
【００２６】
ところで、本実施の形態のボールジョイント機構１では、上記第２接触部１２が、シールリング８が装着された上流側排気管２の軸に対して凹球面７の球心Ｏ周りに約４５°の角度となる位置に形成されている。なお以下では、凹球面７の球心Ｏを中心とした第２接触部１２と上流側排気管２の軸との角度を「摩擦角度φ（０≦φ≦９０°）」という。
【００２７】
以下に、このような位置に第２接触部１２を配置する理由を、図２及び図３に基づき説明する。
先述したように本実施の形態のようなボールジョイント機構１では、シールリング８がシール座６の凹球面７上を摺動することにより、内燃機関や車体の振動によって生じる各排気管２，３の軸の角度変位が吸収される。ここでは、図２に矢印Ａにて矢指するように、上流側排気管２が凹球面７の球心Ｏを中心として回動される場合における力学的関係について説明する。なお、同図２は、上記ボールジョイント機構１における、上流側排気管２の軸の回動が行われる平面（以下、「回動平面」という）の断面を示している。
【００２８】
同図２において点１２ａ及び点１２ｂは、上記シールリング８とシール座６とが接触する第２接触部１２について、上記回動平面における位置を示している。
上流側排気管２が矢印Ａの方向に回動するとき、シールリング８にあって同図２の上側半面は同上流側排気管２の管端１５に押圧され、上記回動平面と平行、且つ該排気管２の軸と垂直方向に付勢される。このとき第２接触部１２の図２上側の点１２ａには、軸と垂直方向に力Ｆが作用する。一方、シールリング８にあって同図２の下側半面は、フランジ４に押圧され、上流側排気管２の先端側に向け、軸と平行方向に付勢される。このとき第２接触部１２の同図２の下側の点１２ｂには、軸と平行方向に力Ｆが作用する。なお、このとき第２接触部１２のシールリング８の同図２の上側半面部分全体には、上記点１２ａと同方向の力Ｆが作用し、下側半面部分全体には上記点１２ｂと同方向の力Ｆが作用する。これらの力Ｆは第２接触部１２の内、回動平面上の点１２ａ，１２ｂで最大値をとるため、ここではこれら点１２ａ及び点１２ｂでの力学関係のみを考えることとする。
【００２９】
まず、上記第２接触部１２の回動平面上の点１２ａ，１２ｂの内、管端１５からの押圧を受ける点１２ａについて説明する。この点１２ａに作用する軸に対して垂直方向の力Ｆを、シールリング８とシール座６の凹球面７との摩擦面の法線方向の成分、すなわちシールリング８が凹球面７を押圧する力Ｆｎとその水平方向の成分、すなわちシールリング８を凹球面７に対して摺動させようとする力Ｆｔとに分解することができる。これら法線方向成分Ｆｎと水平方向成分Ｆｔは、以下の式（１），（２）で表される。
Ｆｎ＝Ｆｓｉｎφ                  …  （１）
Ｆｔ＝Ｆｃｏｓφ                  …  （２）
ここでφは、上流側排気管２に対する凹球面７の球心周りの角度、すなわち摩擦角度であり、先述したように本実施の形態では４５°となっている。
【００３０】
また、摺動時に作用する摩擦抵抗Ｆｆは、上式（１）より
Ｆｆ＝μ・Ｆｎ＝μ・Ｆｓｉｎφ          …  （３）
となる。ここでμは、シールリング８と凹球面７との摩擦係数である。
【００３１】
したがって、点１２ａにおいてシールリング８が凹球面７上を摺動するための条件は、Ｆｔ＞Ｆｆ、すなわち
Ｆｃｏｓφ＞μ・Ｆｓｉｎφ            …  （４）
となる、つまり摩擦係数μが
μ＜ｃｏｓφ／ｓｉｎφ＝１／ｔａｎφ      …  （５）
となることである。
【００３２】
一方、フランジ４からの押圧を受ける点１２ｂに作用する軸に対して平行方向の力Ｆも、同様にして摺動平面の法線方向成分Ｆｎと水平方向成分Ｆｔとに分解することができる。これら法線方向成分Ｆｎと水平方向成分Ｆｔは、
Ｆｎ＝Ｆｃｏｓφ                  …  （６）
Ｆｔ＝Ｆｓｉｎφ                  …  （７）
となり、摺動時の摩擦抵抗Ｆｆは、上式（６）より
Ｆｆ＝μ・Ｆｎ＝μ・Ｆｃｏｓφ          …  （８）
となる。ここでμは先述したように、シールリング８と凹球面７との摩擦係数である。
【００３３】
したがって、点１２ｂにおいてシールリング８が凹球面７上を摺動するための条件は、Ｆｔ＞Ｆｆ、すなわち
Ｆｓｉｎφ＞μ・Ｆｃｏｓφ              …  （９）
となる、つまり摩擦係数μが
μ＜ｓｉｎφ／ｃｏｓφ＝ｔａｎφ          …  （１０）
となることである。
【００３４】
以上説明したように、シールリング８と凹球面７とを摺動させるには、上記点１２ａ，１２ｂがともに摺動可能である必要があり、上式（４），（５）及び（９），（１０）の条件を全て満たしていなければならない。すなわち、摩擦係数μが
μ＜ｔａｎφ  且つ  μ＜１／ｔａｎφ        …  （１１）
が摺動するための条件となる。なお、先述したように第２接触部１２に作用する力は点１２ａ，１２ｂで最大値となるため、上記各条件を満たせばシールリング８と凹球面７とは摺動可能となる。
【００３５】
また、上記条件は換言すれば、上式（１１）に示される条件を満たさない場合、シールリング８と凹球面７とは摺動不能となり、スティックが発生するようになることを意味する。つまり、ｔａｎφ，１／ｔａｎφの内、小さい方の値よりもμが大きくなった場合にスティックが生じるようになる。以下ではスティックが生じるようになる摩擦係数μを限界摩擦係数μｌｉｍｉｔとする。このμｌｉｍｉｔは以下の式で表される。
μｌｉｍｉｔ＝ｍｉｎ｛ｔａｎφ，１／ｔａｎφ｝      …  （１２）
さて、上式（１１）によって示される条件で、μが最大値を取り得るのは、ｔａｎφ＝１、すなわち本実施の形態のボールジョイント機構１と同じく摩擦角度φ＝４５°の場合である。よって、本実施の形態のように摩擦角度φを４５°とする構成とすることで摺動部の摩擦係数μを大きくすることができる。これを換言すれば、摩擦係数μが同じであっても摩擦角度φを４５°とすることで、限界摩擦係数μｌｉｍｉｔと実際の摩擦係数μとの間に余裕を持たせることができるようになるともいえる。よって、スティックの発生を抑制し、円滑に摺動させることができるようになる。
【００３６】
図３に、摩擦角度φと第２接触部１２に作用する力との関係を示す。
なお、同図３では、摩擦角度φを本実施の形態と同じ４５°としたとき、摩擦角度φを４５°よりも大きくしたとき、摩擦角度φを４５°よりも小さくしたときの３通りを示している。また、同図３にあって、曲線７はシール座６の凹球面を、点Ｏはその球心を、それぞれ示している。さらに同図３において、点１２ａ，１２ｂは摩擦角度φ＝４５°のときの、また点１２ｃ，１２ｄは摩擦角度φを４５°よりも大きくしたときの、点１２ｅ，１２ｆは摩擦角度φを４５°よりも小さくしたときの回動平面上における第２接触部１２の位置をそれぞれ示している。
【００３７】
ここで、前記上流側排気管２（図１，図２）を同図３の矢印Ａにて矢指する方向に回動させる場合について考える。
摩擦角度φを４５°よりも大きくした場合（点１２ｃ，１２ｄ）、摩擦角度φが４５°の場合（点１２ａ，１２ｂ）と比較して、下側の点１２ｄでは法線方向成分Ｆｎ（＝Ｆｃｏｓφ）が小さく、すなわち摩擦抵抗Ｆｆ（＝μ・Ｆｎ＝μ・Ｆｃｏｓφ）が小さくなり、水平方向成分Ｆｔ（＝Ｆｓｉｎφ）が大きくなるため、摺動し易い状態となる。しかしながら、上側の点１２ｃでは法線方向成分Ｆｎ（＝Ｆｓｉｎφ）が大きく、水平方向成分Ｆｔ（＝Ｆｃｏｓφ）が小さくなるため、よりスティックが生じ易い状態となってしまう。一方、摩擦角度φを４５°よりも小さくした場合、先とは逆に、下側の点１２ｆではスティックが生じ易くなる。
【００３８】
このように、摩擦角度φを４５°としたときが最もスティックが生じにくく、円滑な摺動が行えるようになる。また、同図３からも明らかなように、第２接触部１２に作用する摩擦抵抗Ｆｆの最大値も摩擦角度φを４５°としたときが最も小さくなる。
【００３９】
なお、摩擦角度φをある程度小さくすると、上流側排気管２及び下流側排気管３の各軸が径方向にスライドする軸ずれが発生し易くなる。その結果、組み付け時に上流側排気管２と下流側排気管３との軸線を一致させることが困難となる。更に、内燃機関や車体の振動によっても上記両排気管２，３の軸線のずれが生じ易くなり、シール性が損なわれるおそれもある。その点、本実施の形態のボールジョイント機構１のように摩擦角度φが４５°であれば、こうした軸ずれに対しても、十分な抗力を確保することができる。
【００４０】
他方、図１に示されるように、本実施の形態のボールジョイント機構１では、シールリング８にあってフランジ４と当接する第１接触部１１は、シール座６と当接する第２接触部１２に対して、排気管２，３の軸からδ分だけ離れた位置に設けられている。以下に、このように第１接触部１１を第２接触部１２よりも径方向外側に配置した理由について説明する。
【００４１】
シールリング８は、組付けを容易とするため、上流側排気管２の管端部１５の外周に遊嵌されており、シールリング８と上流側排気管２との相対回動は、フランジ４と第１接触部１１との間の摩擦力によって保持される構成となっている。
【００４２】
上流側排気管２と下流側排気管３とがこれらの軸回りに相対回動されるとき、シールリング８の第２接触部１２及び第１接触部１１には、軸回りに対向する方向の摩擦力が作用する。このとき第２接触部１２の摩擦力によって生じる軸周りの回転モーメントが、第１接触部１１の摩擦力によって生じる回転モーメントよりも大きくなると、シールリング８は装着された上流側排気管２に対して回動するようになる。こうしてシールリング８が回動すると、同シールリング８の摺動にともなう摺動異音が発生する。また、その摺動によってシールリング８に異常摩耗が発生するおそれもある。そのため、上記のようなシールリング８の回動は確実に防止する必要がある。先述したように、シールリング８は、高温の排気ガスに直接さらされる過酷な環境下で使用され、また接着しにくいグラファイトによって構成されているため、接着等によって上流側排気管２に固定することは困難である。
【００４３】
そこで本実施の形態のボールジョイント機構１では、先述したように第１接触部１１を第２接触部１２よりも径方向外側に配置するようにしている。そのため、たとえ両接触部１１，１２に作用する摩擦力が同じであっても、シールリング８を回動させる軸回りのモーメントは第１接触部１１側の方が第２接触部１２側よりも大きくなり、該シールリング８は装着された上流側排気管２と一体となって回動するようになる。このように第１接触部１１を第２接触部１２に対して径方向外側に位置させ、第１接触部１１に作用する回転モーメントを大きくすることで、上流側排気管２とシールリング８との軸周りの相対回動を抑制することができるようになる。更に、シールリング８の回動時の摺動によって生じる異常摩耗も低減することができるようになる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができるようになる。
（１）シールリング８の外周面にあってシール座６の凹球面７とが当接する第２接触部１２を、上流側排気管２の軸に対して凹球面７の球心周りに４５°をなす位置に設けたことで、シールリング８とシール座６との摺動にともなう摺動異音の発生を抑制できるようになる。
【００４５】
（２）また、上記の位置に第２接触部１２を設けたことで、連結される各排気管２，３の軸ずれを抑制することができるようにもなる。またこのことは、それら排気管２，３の組み付け時の軸線合わせが容易となることをも意味する。
【００４６】
（３）シールリング８にあってフランジ４と当接する第１接触部１１を、シール座６と当接する第２接触部１２よりも径方向外側とすることで、シール性を確保しつつ、上流側排気管２に対するシールリング８の軸周りの回動を抑制し、ひいては同シールリング８の回動に起因する摺動異音の発生や異常摩耗の発生を抑制することができる。
【００４７】
（４）シールリング８とフランジ４及びシール座６との接触面積を小さくすることで、コイルスプリング１０の付勢力を小さくしてもシール性を確保するのに必要とされる接触面圧を確保することができるようになる。また、その結果、ボールジョイント機構１の各構成部材に要求される剛性も小さくすることができるため、同機構１の重量低減や製造コストの削減も図ることができるようになる。
【００４８】
なお、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・図４に示すように、シールリング８の外周面１６を凸球面形状とするとともに、シール座６の内周に凸部１７を設け、この凸部１７の先端が上記シールリング８の外周面１６上を摺動することで、連結される両排気管２，３の軸を揺動可能に連結する構造としてもよい。この場合であっても、シール座６が設けられた側の排気管３の軸に対する上記凸球面とした外周面１６の球心周りの角度φが４５°となる位置に上記凸部１７を設けることで、またシールリング８とフランジ４との第１接触部１１を該シールリング８と凸部１７との接触部よりも径方向外側に位置するようにすることで、前記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
・以上では、シールリング８とフランジ４及びシール座６との接触は「線接触」であると説明したが、これらの実際の接触は細い円環形状の面接触となっており、ここでの線接触とは「シール性能を維持するのに必要な接触面圧を確保するため、十分に細いの円環形状の面接触」をも含むものとする。
【００５０】
・本発明にかかるボールジョイント機構１は、内燃機関の排気管の連結用としてだけでなく、その他の管体の連結部にも同様に適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１または請求項３に記載の発明によれば、簡易な構造でもって、軸ずれを防止しつつも摺動部のスティックを抑制することができるようになり、ひいては摺動異音の発生を抑制することができるようになる。
【００５２】
また、請求項２または請求項４に記載の発明によれば、シールリングとシール座との接触面積を小さくすることで接触面圧を高め、ひいてはシール性能を向上することができるようになる。
【００５３】
また、請求項５に記載の発明によれば、フランジとの接触部をシール座との接触部よりも径方向外側とすることで、フランジ側の回転モーメントをシール座側の回転モーメントよりも確実に大きくすることができ、シールリングシールと第１の管体との回動を抑制でき、ひいては回動にともなう摺動異音や異常摩耗の発生を抑制することができるようになる。
【００５４】
また、請求項６に記載の発明によれば、シールリングとフランジとの接触面積を小さくすることで接触面圧を高め、ひいてはシール性能を向上することができるようになる。
【００５５】
また、請求項７に記載の発明によれば、高温の排気ガスに直接さらされる排気管連結用のボールジョイント機構にあっても、容易且つ確実に摺動異音を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるボールジョイント機構の拡大断面構造を示す断面図。
【図２】排気管の相対回動時の力学関係を示す説明図。
【図３】摩擦角度と接触部に作用する力との関係を示す説明図。
【図４】本発明の他の実施形態にかかるボールジョイント機構の拡大断面構造を示す断面図。
【図５】内燃機関の排気系の構成を示す側面図。
【図６】従来のボールジョイント機構を示す正面図及び一部断面側面図。
【符号の説明】
１…ボールジョイント機構、２…上流側排気管、３…下流側排気管、４…フランジ、５…凸部、６…シール座、７…球面摩擦面、８…シール部材、９…ボルト、１０…コイルスプリング、１１…第１接触部、１２…第２接触部、１５…管端、１６…外周面、１７…凸部、２０…排気マニホールド、２１…連結部、２２，２３，２５，２６…排気管、２４…触媒コンバータ、２７…消音器、２８…サポート部材、２９，３０…連結部。
【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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