(57)【要約】      （修正有）【課題】管が非常に高い温度に熱せられた時にも、クランプが低減した熱負荷を受けるような種類の管結合を提供する。【解決手段】管結合において、第１の管（１）が、第１の壁を用いて管の周囲と結合される金属薄板の第１のフランジ（４）を有する。第２の管（２）が、第２のフランジ（１０）を有する。その結合は２つのフランジ全域を嵌め込み、及びクランプ（３）が締め付けるときに、フランジ（４、１０）が互いに対して軸方向に推し進める円錐状の側壁（１１、１２）が提供される締め付けクランプの結合および密封リングを有する。これにより管が非常に高い温度に熱せられても管の半径方向の膨張圧力はクランプ上に完全に移行されることはなく、第1のフランジの屈曲動作により大部分が補正されうる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の管（１）の周囲に結合される第１の壁（５）を有する金属薄板の第１のフランジ（４）を有する前記第１の管（１）と、
第２のフランジ（１０）として形作られる端部分を有する第２の管（２）と、
前記第１及び第２のフランジ（４、１０）全域を嵌め込み、及びクランプ（３）が締め付けられるときに、前記第１及び第２のフランジ（４、１０）を互いに対して軸方向に推し進める円錐状の側壁（１１、１２）を有する前記締め付けクランプ（３）を含み、
前記第１のフランジ（４）が、前記第１の管（１）と一緒に、前記第１の管（１）の縦軸と同軸である閉じられた環状チャンバを画定し、
前記第１のフランジ（４）が、前記第１の管（１）の自由端上に滑るように支持される第２の壁（６）を有することを特徴とする、前記管（１、２）を互いに結合する結合。
【請求項２】
前記第１の管（１）の自由端が斜めになっていることを特徴とする、請求項１に記載の結合。
【請求項３】
前記第１のフランジ（４）の第２の壁が、前記第１の管（１）の自由端上に支持される丸みを帯びた部分（７）を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の結合。
【請求項４】
前記第２の管（２）が、前記第２のフランジ（１０）と前記第２の管（２）の残りの部分（１９）の間に配置される弾力的に曲がる円筒型の部分（２０）を有することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の結合。
【請求項５】
前記円筒型の部分（２０）が、前記第１の管（１）の外径より大きい内径を有することを特徴とする、請求項４に記載の結合。
【請求項６】
前記第１のフランジ（４）の第２の壁（６）が、前記第１の管（１）の自由端上に支持される丸みを帯びた部分（７）を有し、及び前記丸みを帯びた部分（７）が、円筒型の突起（９）に移行し、前記第２の管（２）の円筒型の部分（２０）が前記円筒型の突起（９）の外径より大きい内径を有することを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載の結合。
【請求項７】
前記第２の管が、前記円筒型の部分（２０）と前記残りの部分（１９）の間に移行部分（２１）を有し、及び前記移行部分（２１）が円錐状であることを特徴とする、請求項６に記載の結合。
【請求項８】
前記第１及び第２のフランジ（４、１０）の間に配置される密封リング（２２）を更に含み、前記密封リング（２２）が、少なくとも１つの端部分（２３）と密封リングの残りの部分（２４）を有する弾力性のある鋼板ストラップであり、前記少なくとも１つの端部分（２３）が、前記密封リングの残りの部分（２４）の一部上で後方に折れ曲がり、前記密封リングの残りの部分（２４）が、前記クランプ（３）が締め付けられていない状態で、前記少なくとも１つの曲がった端部分（２３）の厚さを越えて突出する少なくとも１つにひだ（２５）を有することを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の結合。
【請求項９】
前記少なくとも１つの端部分（２３）がタブであることを特徴とする、請求項８に記載の結合。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのひだ（２５）が、前記密封リング（２２）の全周囲に関して伸びることを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の結合。
【請求項１１】
結合が第１の管（１）の周囲に結合される第１の壁（５）を有する金属薄板の第１のフランジ（４）を有する前記第１の管（１）と、
第２のフランジ（１０）として形作られる端部分を有する第２の管（２）と、
前記第１及び第２のフランジ（４、１０）全域を嵌め込み、及びクランプ（３）が締め付けられるときに、前記第１及び第２のフランジ（４、１０）を互いに対して軸方向に推し進める円錐状の側壁（１１、１２）を有する前記締め付けクランプ（３）を含み、
密封リングが前記第１及び第２のフランジ（４、１０）間に位置され、前記密封リングが、
少なくとも１つの端部分（２３）と密封リングの残りの部分（２４）を有する弾力性のある鋼板ストラップを含み、前記少なくとも１つの端部分（２３）が、前記密封リングの残りの部分（２４）の一部上で後方に折り曲げられ、前記密封リングの残りの部分（２４）が、前記クランプが締め付けられていない状態で、前記少なくとも１つの曲がった端部分（２３）の厚さを越えて突出する少なくとも１つのひだ（２５）を有することを特徴とする、前記管（１、２）を互いに結合する密封リング。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの端部分がタブであることを特徴とする、請求項１１に記載の密封リング。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのひだが、前記密封リングの全周囲に関して伸びることを特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載の結合。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の管が、第１の壁を用いて管の周囲と結合される金属薄板の第１のフランジを有し、及び第２の管が第２のフランジとして形作られる端部分を有する２つの管の結合に関する。その結合は、２つのフランジ全域を嵌め込み、及びクランプが締め付けられるときに、フランジが互いに対して軸方向に推し進められる円錐状の側壁が提供される締め付けクランプを含む。さらに、本発明はこうした結合用の密封リングに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の結合は、１９８７年９月に発行された「ＮＯＲＭＡＲ  ＰＲＯＦＩＬＳＣＨＥＬＬＥＮ  ＫＥＧＥＬＦＬＡＮＳＣＨＶＥＲＢＩＤＮＵＮＧＥＮ」という冊子のＮｏ．６の６ページ、左欄、上方の図に詳しい図表として開示されている。この結合で、互いに接触する２つのフランジの自由端が示され、その際２つのフランジは、第１のフランジが溶接される第１の管とともに環状チャンバを画定する。結合される管が自動車の排ガスマニホールドの構成要素であるとき、およそ９００℃から１０００℃という温度の非常に熱い排ガスが管を通過する。従って、管は非常に高い温度に熱せられ、それにより管は、低減した温度にさらされるクランプよりもかなり半径方向に膨張する（広がる）。何故なら、クランプは半径方向外側に位置し、従って拡張しすぎて破裂しうるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、クランプが低減した熱負荷を受けるような上述の種類の管結合を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、これは、第１のフランジが第１の管と一緒に第１の管の縦軸と同軸である閉じられた環状チャンバを画定し、第１のフランジの第２の壁が第１の管の自由端上で滑るように支持されることで達成される。
【０００５】
この解決策によると、第１のフランジは、閉じられた環状チャンバに取り囲まれた空気のために、比較的冷たいままである。従って、第１のフランジは熱的により少ない角度で広がるが、第１の管の半径方向の熱の膨張圧力下で第１の管に対して半径方向内側に曲がることができ、一方で第１の管に溶接されない壁が第１の管の自由端全域を滑ることができるために、クランプ上で支持される。それにより、第１の管の半径方向の膨張圧力は、クランプ上に完全に移行されることなく、第１のフランジの屈曲動作により、大部分が補正されうる。
【０００６】
好ましくは、第１の管の自由端は斜面である。第１の管のこの斜面上では、第１のフランジの第２の壁が、半径方向の熱の膨張圧力下で更に容易に滑ることができる。
【０００７】
第１のフランジの第２の壁が、丸みを帯びた部分を用いて第１の管の自由端上に支持されるとき、第１のフランジの第２の壁は、半径方向の膨張圧力下で第１の管の斜面上を更に容易に滑ることができる。
【０００８】
第２のフランジと残りの管部分の間の第２の管に弾力的に曲がる円筒型の部分を提供することが好ましい。円筒型の部分の半径方向の弾力的な屈曲動作を用いて、第２の管の半径方向の膨張圧力の大部分が吸収されうる。同時に、最低限の組立エラーの結果、２つの管が互いに正確に同軸に配列されないとき、円筒型の部分の弾力性により互いに対する２つの管の角度のある配置又は半径方向の移動が可能となる。
【０００９】
さらに、円筒型の部分の内径は、第１の管の外径よりも大きい。これにより円筒型の部分とそれにつながる第２の管の残りの管部分の間の第２の管の移行部分が、両方の管の軸方向の熱の膨張圧力下で曲がることができ、それによりこのようにして軸方向の膨張補正を提供することが可能となる。
【００１０】
好ましくは、第１のフランジの第２の壁の丸みを帯びた部分が円筒型の突起に移行し、及び第２の管の円筒型の部分の内径がその突起の外径より大きいことがさらに提供される。この構造は、隙間すなわち遊びが第１のフランジの第２の壁の円筒型の部分間に提供され、その際、第２の管が突起上に案内されるので、突起が、２つの管の互いへの挿入を容易にする第１の管の円筒型の突起も同時に形成するという利点を有する。同時に、両方の管が最初に互いに同軸に挿入されないときでも、それらは実質上このようにして芯合わせされうる。
【００１１】
円筒型の部分とそれにつながる第２の管の残りの管部分間の移行部分が円錐状であるときが更に好ましい。移行部分の円錐状の構造及び弾力性により、円筒型の部分及び第２のフランジに対する第２の管の残りの管部分の半径方向の熱の膨張も容易となり、それによりクランプ上の第２の管の半径方向の熱の膨張圧力が、移行部分によっても一部補正されうる。
【００１２】
更なる有利な構造は、フランジ間の結合が、密封リングの残りの部分の一部上で後方に折れ曲がる少なくとも１つの端部分を有する弾力性のある鋼板ストラップ形状の密封リングを有すること、及び密封リングの残りの部分が、クランプが締め付けられていない状態で、曲がった端部分の厚さを越えて突出する少なくとも１つのひだを有することにある。この密封リングは、一方で、排ガス管内で出くわすような高い温度に耐えるが、そのひだ領域内では依然弾力的である。このひだは締め付け圧力を受け取るだけでなく、互いに対する両方の管の軸方向の熱膨張も受け取り、平面形状に完全に変形すること（後方への歪み）がない。この後方への歪みは、後方に折れ曲がった１つ又は複数の端部分が第２の管の第２のフランジの止め具として動作し、及びこのようにしてそのひだのさらなる後方への歪みを防ぐということから回避される。ひだの弾力性は実質上損なわれないままであり、管の熱膨張によるクランプの軸方向の熱負荷の削減に寄与する。
【００１３】
それぞれの端部分はタブ形状であり、密封リングの残りの端部分の周囲にわたり伸びる密封リングの連続的に周囲にひだを付けられた端部分よりも容易に曲げられる。
【００１４】
ひだは、好ましくは密封リングの全周囲に渡り伸びる。従って、それは単純な打刻ツールにより形成されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１及び図２の、締め付けクランプ３を用いた第１の管１と第２の管２の結合は、傾斜した第１の壁５と傾斜した第２の壁６を有する弾力性のある金属薄板の第１のフランジ４を含む。壁５は、第１の管１の周囲に溶接される。壁６は、丸みを帯びた部分７により、第１の管１の自由端上に提供される斜面８上に滑るように支持される。斜面８は、管１の軸方向に対しておよそ３０°の鋭角で配置される。丸みを帯びた部分７は、内径及び外径が第１の管１の内径及び外径と同一である円筒型の突起９に移行する。従って、フランジ４は、第１の管１と一緒に空気で満たされた環状チャンバを取り囲む。
【００１６】
第２の管２の端部分は、第２のフランジ１０を形成する。
【００１７】
クランプ３はフランジ４及び１０全域を嵌め込み、及びクランプ３を締め付けると、外側の締め付けストラップ１４及び従ってクランプ全体を弾力的に固定するために、周方向に同一の角度で間隔をあけて中断１３（図４）が提供される円錐状の側壁１１及び１２を用いて、２つのフランジ４及び１０を一緒に引っ張る。クランプ３は、ネジ１５を用いて締め付けられる。ネジ１５は、蝶番のあるスリーブ１６の同軸の孔と蝶番のあるスリーブ１７の同軸のネジ孔を通る。蝶番のあるスリーブ１６、１７は、締め付けストラップ１４の後ろに折れ曲がった端部分により形成されるループ１８により取り囲まれる。ループ１８の後ろに折れ曲がった端部は、締め付けストラップ１４の残りの部分上に溶接される。締め付けネジ１５は、ループ１８の細長い孔を通る。
【００１８】
第２の管２は、第２のフランジ１０と第２の管２の残りの管部分１９の間に弾力的に曲がる円筒型の部分２０を有する。円筒型の部分２０の内径は、第１の管１及び円筒型の突起９の外径より大きい。円筒型の部分２０と第２の管２の残りの管部分１９の間の移行部分２１（図１）は、円錐状であり及び弾力的に曲がる。
【００１９】
弾力性のある金属薄板の密封リング２２は、クランプ３が締め付けられた状態の際に２つのフランジ４と１０の間で締め付けられる。
【００２０】
図２及び図５から図７で更に詳細に示されるように、タブ形状の８つの端部分２３は、密封リングの残りの部分２４の一部上に折れ曲がる。密封リングの残りの部分２４は、ひだ２５を有する。ひだ２５は、クランプ３が締め付けられていない状態で、曲がっている端部分２３の厚さを越えて突出する。ひだ２５は、密封リング２２の全周囲に渡って伸びる。密封リング２２の半径方向の内端には、丸みを帯びた部分７により湾曲した３つの補正タブ２６が、互いに同一の円周方向の間隔で提供される。
【００２１】
図示された実施形態の機能及び利点が、以下に更に詳細に説明されている。
【００２２】
第１のフランジ４と第１の管１の間の環状チャンバに取り込まれた空気のために、熱い流動体、例えば熱い排ガスが管１及び管２を通るときも、フランジ４は比較的冷たいままである。従って第１のフランジ４は、熱い流動体と直接接触する場合よりも少ない角度で熱的に半径方向に広がる。しかし、第１の管１の熱の半径方向の膨張圧力下では、フランジ４はクランプ３上に支持されることにより半径方向内側に曲がることが出来る、というのは、第１の管１に溶接されない壁６が第１の管１の自由端に沿って滑ることができるからであり、それにより第１の管１の半径方向の膨張圧力は、クランプ３上に完全に移行することなく、フランジ４の屈曲動作により、ほとんどの部分で受け止められうる。第１の管１の斜面８が、特にこの動作を助長する、というのは、フランジ４の壁６は、半径方向の熱の膨張圧力とクランプ３により提供される対抗圧力にさらされたときに、斜面８に沿って滑ることができるからである。さらに、フランジ４の壁６の丸みを帯びた部分７は、斜面８上の壁６の滑り動作を容易にする。
【００２３】
弾力のある円筒型部分２０は、第２の管２の熱の膨張圧力下で曲げられ、及び従って膨張圧力の一部を吸収するという利点を有する。同時に、円筒型の部分２０の弾力性により、２つの管１、２が最小限の組立エラーの結果、互いに正確に同軸に配列されないときに、互いに対する２つの管１、２の半径方向への移動の角度のある構成が可能となる。
【００２４】
円筒型の部分２０の内径が第１の管１の外径よりも大きいので、円筒型の部分２０とそれにつながる第２の管２の管部分１９との間の第２の管２の移行部分２１は、両方の管１、２の軸方向の熱の膨張圧力下で曲がることができ、及び従って軸方向の膨張補正を確実にすることができる。
【００２５】
フランジ４の第２の壁６の丸みを帯びた部分７の円筒型の突起９は、隙間すなわち遊びが第１のフランジ４の壁６の円筒型の突起９と円筒型の部分２０の間に生じるという利点を有し、その際、同時に突起９が第１の管１の円筒型の突起を形成し及び２つの管の互いへの挿入を容易にする、というのは、第２の管２が突起９上を案内されるからである。同時に、両方の管１、２は最初に互いに同軸に挿入されないときでも、実質上芯合わせされうる。
【００２６】
移行部分２１の円錐状の形態及び弾力性により、その円筒型の部分２０と第２のフランジ１０に対する第２の管２の残りの部分１９の半径方向の熱の膨張も容易となり、それによりクランプ３上の第２の管２の熱の半径方向の熱の膨張圧力は移行部分２１によっても一部補正される。
【００２７】
金属薄板から成る密封リング２２は、一方で、特に排ガス管内で出くわすような高い温度に耐えるが、もう一方で、そのひだ２５の領域では依然弾力的である。このひだ２５は、クランプ３の締め付け圧力を吸収するだけではなく、完全に平面形状に変形することなく互いに対する両方の管１、２の軸方向の熱の膨張を部分的に吸収する。この後方への変形は、後方に曲がった端部分２３すなわちタブが第２の管２の第２のフランジ１０に対する止め具としての機能を果たすことにより防がれる。従って、ひだ２５の弾力性は実質上損なわれないままである。密封リング２２の周囲に関して割り当てられる端部分２３を提供する代わりに、締め付けにより密封リング２２の全周囲に関して連続的な円周の端部分を提供することも可能である。しかし、タブ形状の個々の端部分２３は、密封リングの残りの部分２４の周囲に関して締め付けられる密封リング２２の連続的に円周に伸びる端部分より容易に曲げられる。
【００２８】
ひだ２５は、好ましくは、密封リング２２の全周囲に渡って伸びる。従って、それは単純な打刻ツールにより形成されうる。代替案として、ひだ２５を個々のひだに分けること又は密封リング２２の周囲に関して割り当てられる半径方向のひだを提供することをも可能である。しかし後者は、全体として、密封リング部分２４の全周囲について伸びるひだ２５よりも高い剛性を有する。
【００２９】
本発明の具体的な実施形態が、独創的な原理を図示するために詳細に示され及び記述される一方で、本発明が、こうした原理から離れることなく別の方法でも実施されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による２つの管の結合の軸断面図を示している。
【図２】図１に示された管結合の詳細図である。
【図３】図１の別の詳細図である。
【図４】図１による結合に使用されるクランプの拡大側面図である。
【図５】図１及び図２に示された結合の密封リングの縮小側面図である。
【図６】図５による密封リングの詳細図である。
【図７】図６による密封リングの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  第１の管
２  第２の管
３  締め付けクランプ
４  第１のフランジ
５  傾斜した第１の壁
６  傾斜した第２の壁
７  丸みを帯びた部分
８  斜面
９  円筒型の突起
１０  第２のフランジ
１１  円錐状の側壁
１２  円錐状の側壁
１３  中断
１４  締め付けストラップ
１５  ネジ
１６  蝶番のあるスリーブ
１７  蝶番のあるスリーブ
１８  ループ
１９  第２の管２の残りの管部分
２０  弾力的に曲がる円筒型の部分
２１  移行部分
２２  密封リング
２３  タブ形状の８つの端部分
２４  密封リングの残りの部分
２５  ひだ
２６  補正タブ
【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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【図７】
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【外国語明細書】
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