(57)【要約】【課題】車両用排気管の接続構造において、簡素な構造によって、排気管同士を接続するフランジに設けられる球面ガスケットの寿命を向上させるとともに、排気管から異音が発生するのを防止することにある。【解決手段】上流側排気管（２２）と下流側排気管（２３）とのいずれか一方の外周面であって球面ガスケット（３１）の内周面（３１Ａ）と対向する位置に環状凹溝（４２）を形成し、球面ガスケット（３１）と環状凹溝（４２）との間に空間部（３）を形成している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側排気管及び下流側排気管のそれぞれの端部には互いに対向する上流側フランジ及び下流側フラシジを設け、前記上流側排気管と前記下流側排気管とのいずれか一方の外周面には前記上流側フランジと前記下流側フランジとの間に介在する球面ガスケットを装着し、前記上流側排気管と前記下流側排気管とのいずれか他方の内周面には前記球面ガスケットの球状表面に周方向で動きが自在に接する球面座を形成し、前記上流側フランジと前記下流側フランジとを互いに近接する方向へ付勢して連結する付勢手段を設け、前記付勢手段によって前記球面ガスケットの球状表面と前記球面座とを密着させるとともに、前記上流側排気管と前記下流側排気管との間の隙間を前記球面ガスケットを介してシールする車両用排気管の接続構造において、前記上流側排気管と前記下流側排気管とのいずれか一方の外周面であって前記球面ガスケットの内周面と対向する位置に環状凹溝を形成し、前記球面ガスケットと前記環状凹溝との間に空間部を形成したことを特徴とする車両用排気管の接続構造。
【請求項２】
前記上流側排気管に前記球面ガスケットを取り付け、前記下流側排気管に前記球面座を形成し、前記環状凹溝は、凹溝側管軸方向上流側縁部が前記球面ガスケットのガスケット側管軸方向上流側縁部よりも前記上流側排気管の管軸方向上流側に位置し、且つ凹溝側管軸方向下流側縁部が前記球面ガスケットの球状表面と前記球面座とが接触する上流側端部位置よりも下流側に位置するように形成され、前記上流側排気管の前記環状凹溝よりも下流側の下流側領域と前記球面ガスケットの内周面とが接触する接触面積は、前記球面ガスケットの球状表面と前記球面座とが接触する接触面積よりも小さくなるように設定されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用排気管の接続構造。
【請求項３】
前記環状凹溝には、前記球面ガスケットの内周面に向かって突出する複数の突出部を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用排気管の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用排気管の接続構造に係り、特に球面ガスケットを採用する車両用排気管の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるエンジンの排気装置にあっては、エンジンヘ組み付けられる排気マニホルドと、車体へ取り付けられる排気管とに大きく分けられる。
エンジンの振動を車体へ伝播させないために、エンジンは、エンジンンマウントで車体へ懸架され、また、排気管は、ハンガゴムで車体へ懸架されている。
また、エンジンの振動を排気管ヘ伝播させないために、振動を遮断する部品が排気マニホルドと排気管との間に設定されている。このエンジンの振動を遮断する部品としては、フレキシブルパイプがある。しかしながら、このフレキシブルパイプは、コストが高く、低価格な車両には採用できない。このため、低価格な車両では、安価な球面ガスケットを採用する排気管の接続構造が多くなっている。
このような排気管の接続構造としては、以下の先行技術文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３８２７６０号公報
【０００４】
特許文献１に係る排気管接続構造は、ガスケットの熱膨張を防止するために、排気マニホルドの集合管を外管と内管とから二重管構造とし、また、外管の管端部に凸球面（球状表面）を有するガスケットを設けるとともに、外管の管端部のガスケットよりも排気下流側の先端部に切欠きを設け、また、この切欠きの排気上流端部近傍に内管の先端を配設し、集合管にフレア部（球面座）を設けた構造である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献１では、ガスケットへの排気ガスからの入熱を低減させるために、排気管を外管と内管とで二重管化する構成をしているので、ＳＵＳ材で溶接構造を伴うため、コスト高や重量増になるとともに、排気管の構造が複雑化する問題があり、また、外管の熱がガスケットの内周面全体へ直接伝達され、ガスケットの受熱量が増加し、ガスケットの寿命が低下するおそれがあった。
また、上記の特許文献１では、球面状のフレア部（球面座）とガスケットの凸球面（球状表面）とのバラつきによって、球面状のフレア部（球面座）とガスケットの凸球面（球状表面）とが、合致しない場合、若しくは互いの間に隙間が生じた場合に、ガスケットが周方向へ動くことで、異音が発生するおそれがあった。
更に、そのような状態を長期にわたり継続することで、球面状のフレア部（球面座）とガスケットの凸球面（球状表面）との間で摩擦が生じて、ガスケットが摩耗して、ガスケットの寿命が低下するおそれがあった。
【０００６】
そこで、この発明は、簡素な構造によって、排気管同士を接続するフランジに設けられる球面ガスケットの寿命を向上させるとともに、排気管から異音が発生するのを防止することができる車両用排気管の接続構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上流側排気管及び下流側排気管のそれぞれの端部には互いに対向する上流側フランジ及び下流側フラシジを設け、前記上流側排気管と前記下流側排気管とのいずれか一方の外周面には前記上流側フランジと前記下流側フランジとの間に介在する球面ガスケットを装着し、前記上流側排気管と前記下流側排気管とのいずれか他方の内周面には前記球面ガスケットの球状表面に周方向で動きが自在に接する球面座を形成し、前記上流側フランジと前記下流側フランジとを互いに近接する方向へ付勢して連結する付勢手段を設け、前記付勢手段によって前記球面ガスケットの球状表面と前記球面座とを密着させるとともに、前記上流側排気管と前記下流側排気管との間の隙間を前記球面ガスケットを介してシールする車両用排気管の接続構造において、前記上流側排気管と前記下流側排気管とのいずれか一方の外周面であって前記球面ガスケットの内周面と対向する位置に環状凹溝を形成し、前記球面ガスケットと前記環状凹溝との間に空間部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、簡素な構造によって、排気管同士を接続するフランジに設けられる球面ガスケットの寿命を向上させるとともに、排気管から異音が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は車両前部の側面図である。（実施例）
【図２】図２はエンジンの正面図である。（実施例）
【図３】図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による排気装置の断面図である。（実施例）
【図４】図４は図３のＩＶ−ＩＶ線による接続機構（上流側フランジ及び付勢手段を除く）の断面図である。（実施例）
【図５】図５は接続機構の断面図である。（変形例）
【図６】図６は図５のＶＩ−ＶＩ線による接続機構（上流側フランジ及び付勢手段を除く）の断面図である。（変形例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、簡素な構造によって、排気管同士を接続するフランジに設けられる球面ガスケットの寿命を向上させるとともに、排気管から異音が発生するのを防止する目的を、上流側排気管と下流側排気管とのいずれか一方の外周面であって球面ガスケットの内周面と対向する位置に環状凹溝形成し、球面ガスケットと環状凹溝との間に空間部を形成して実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。
図１、図２に示すように、車両１は、前部で、エンジンフード２とフロントバンパ３とダッシュパネル４とによってエンジンルーム５を形成している。
このエンジンルーム５には、エンジン６が横置きに搭載されている。このエンジン６は、多気筒用（３気筒）エンジンであって、シリンダブロック７とシリンダヘッド８とシリンダヘッドカバー９とオイルパン１０とから構成される。
シリンダヘッド８の一側部としての後側部には、吸気装置１１の吸気マニホルド１２が取り付けられる。
【００１２】
シリンダヘッド８の他側部としての前側部には、排気装置１３の排気マニホルド１４が取り付けられる。
排気マニホルド１４は、図２に示すように、マニホルド取付フランジ１５と一体の複数本（３本）の排気分岐管１６・１６・１６と、これら排気分岐管１６・１６・１６の各下流端部位が集合する排気集合部１７とからなり、エンジン６の前方に配置される。
排気マニホルド１４の排気集合部１７には、触媒１８が下方へ向けて取り付けられている。この触媒１８は、上流側接続部１９が排気マニホルド１４の排気集合部１７に接続されるとともに、下流側接続部２０が排気管２１に接続されている。
排気管２１は、排気ガスを導いて車外へ排出するものであって、触媒１８の下流側接続部２０に接続される上流側排気管２２と、この上流側排気管２２に接続される下流側排気管２３とからなる。
【００１３】
図３に示すように、上流側排気管２２と下流側排気管２３とは、接続機構２４によって接続される。
この接続機構２４にあっては、上流側排気管２２及び下流側排気管２３のそれぞれの端部には、互いに対向する上流側フランジ２５及び下流側フランジ２６が設けられる。
上流側フランジ２５は、上流側フランジ孔２７の内周縁部２８が上流側排気管２２の端部の外周面に固定されている。
下流側フランジ２６は、下流側フランジ孔２９の内周縁部３０が下流側排気管２３の端部の外周面に固定されている。
上流側排気管２２と下流側排気管２３とのいずれか一方である上流側排気管２２の外周面には、上流側フランジ２５と下流側フランジ２６との間に介在する球面ガスケット３１が装着される。
上流側排気管２２と下流側排気管２３のいずれか他方である下流側排気管２３に接続した下流側フランジ２６の内周面には、球面ガスケット３１の球状表面３２に周方向で動きが自在に接する球面座３３が形成される。
【００１４】
上流側フランジ２５と下流側フランジ２６には、互いに近接する方向に付勢して連結する付勢手段３４が設けられる。
この付勢手段３４は、ボルト軸３５と、スプリング３６とを備える。ボルト軸３５の一端部３５Ａは、上流側フランジ２５の挿通孔３７に挿通されるとともに、取付ナット３８及び外周面の環状突起部３９によって上流側フランジ２５に取り付けられる。
また、ボルト軸３５の他端部３５Ｂは、下流側フランジ２６の挿通孔４０に挿通されるとともに、外周面の環状突起部４１によってスプリング３６に付勢力を持たせ、スプリング３６の付勢力によって上流側フランジ２５と下流側フランジ２６とを互いに近接させる。
この接続機構２４においては、付勢手段３４によって球面ガスケット３１の球状表面３２と球面座３３とを密着させるとともに、上流側フランジ２５と下流側フランジ２６との間の隙間を球面ガスケット３１を介してシール（密閉）する。
球面ガスケット３１は、エンジン２の振動を遮断する機能も有する。
付勢手段３４は、図２、図３に示すように、２箇所に配置され、球面ガスケット３１が周方向へ容易に動けるように構成されている。
【００１５】
また、図３、図４に示すように、上流側排気管２２と下流側排気管２３とのいずれか一方である上流側排気管２５の外周面であって球面ガスケット３１の内周面３１Ａと対向する位置には、環状凹溝４２が形成される。この環状凹溝４２は、球面ガスケット３１のガイド機能を有するとともに、球面ガスケット３１との接触面積を減少させるように形成される。これにより、球面ガスケット３１は、上流側排気管２２の下流側端部にガイドされながら、上流側フランジ２５に着座するように固定され、且つ球面座３３で周方向へ動くことが可能となる。
また、球面ガスケット３１と環状凹溝４２との間には、熱伝導防止用の空気層となる空間部４３が形成される。
なお、図３において、二点鎖線は、排気ガスの流れを示す。
【００１６】
上記の構造により、球面ガスケット３１と排気管２１の外周面との間で、互いに接触する接触面積を低減できる。これにより、排気管２１の熱が球面ガスケット３１に伝達されるのを抑制して、球面ガスケット３１が熱で劣化するのを防止できるので、球面ガスケット３１の寿命を向上できる。
また、付勢手段３４によって上流側フランジ２５と下流側フランジ２６とに付勢力を付与し、球面座３３が球面ガスケット３１の球状表面３２に当接した際に、球面ガスケット３１が、空間部４３側に逃げたり、又は微少に移動したりして、球面ガスケット３１の球状表面３２を球面座３３の内周面にフィットさせることができる。これにより、球面ガスケット３１の球状表面３２と球面座３３との間でバラつきが生じたとしても、球面ガスケット３１の微少移動により、球面ガスケット３１の球状表面３２の全領域を球面座３３に接触させることができる。
この結果、球面座３３と球面ガスケット３１の球状表面３２との間で周方向への動きが生じたとしても、球面ガスケット３１をスムーズに周方向へ動かせて異音が発生するのを防止させることができる。また、球面座３３と球面ガスケット３１の球状表面３２との間でズレを防止できるため、球面ガスケット３１の球状表面３２が摩耗するのを防止することができ、球面ガスケット３１の寿命を確実に向上できる。
さらに、従来構造のように、排気管２１を二重管構造にする必要がなくなり、構造を簡素化できる。
【００１７】
また、この実施例では、図３に示すように、上流側排気管２２に球面ガスケット３１を取り付けるとともに、下流側排気管２３の下流側フランジ２６には球面座３３を形成している。
そして、環状凹溝４２は、管軸Ｃ方向において、凹溝側管軸方向上流側縁部４４が球面ガスケット３１のガスケット側管軸方向上流側縁部４５よりも距離Ｌ１だけ上流側排気管２２の管軸方向上流側に位置し、且つ凹溝側管軸方向下流側縁部４６が球面ガスケット３１の球状表面３２と球面座３３とが接触する上流側端部位置４７よりも距離Ｌ２だけ下流側に位置するように形成される。
この場合、上流側排気管２２の環状凹溝４２よりも下流側領域と球面ガスケット３１の内周面３１Ａとが接触する接触面積Ｓ１は、球面ガスケット３１の球状表面３２と球面座３３とが接触する接触面積Ｓ２よりも小さくなるように設定されている。
このような構造とすることで、排気管２１の環状凹溝４２よりも上流側の熱は、上流側フランジ２５に伝達した後、球面ガスケット３１ヘと伝達される。
一方で、排気管２１の環状凹溝４２よりも下流側の熱は、上流側排気管２２の環状凹溝４２よりも下流側領域と球面ガスケット３１の内周面３１Ａとが接触する接触面積から球面ガスケット３１ヘと伝達されようとする。
しかし、球面ガスケット３１の球状表面３２と球面座３３とが接触する接触面積Ｓ２の方が、上流側排気管２２の環状凹溝４２よりも下流側領域と球面ガスケット３１の内周面３１Ａとが接触する接触面積Ｓ１より大きいため、大気の冷気に晒され易い球面座３３から低温な熱を排気管２１の熱よりもより多く球面ガスケット３１に伝達でき、球面ガスケット３１の過熱されるのを防止できる。
さらに、環状凹溝４２の下流側近傍では、排気管２１を流れる排気ガスは、環状凹溝４２によって流路が絞られて、流速を増加する。そのため、排気ガスは、環状凹溝４２よりも下流側近傍で排気管２１の内周面から剥離された状態となり、上流側排気管２２の環状凹溝４２よりも下流側領域から球面ガスケット３１の内周面３１Ａへと高温な熱が伝達されるのを防止できる。これらによって、球面ガスケット３１の寿命を向上できる。
【００１８】
なお、この実施例においては、図５、図６に示すように、上流側排気管２２の環状凹溝４２には、球面ガスケット３１の内周面３１Ａに向かって突出する複数（例えば、４つ）の突出部４８を形成することも可能である。
このような構造によって、排気管２１から球面ガスケット３１に伝達される熱量を抑制しつつ、複数の突出部４８で球面ガスケット３１が大きく振幅することを抑制でき、球面ガスケット３１を安定して排気管２１に取り付けることができる。これにより、球面ガスケット３１の寿命を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明に係る排気構造を、各種エンジンに適用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  車両
５  エンジンルーム
６  エンジン
７  シリンダブロック
８  シリンダヘッド
１３  排気装置
１４  排気マニホルド
１８  触媒
２１  排気管
２２  上流側排気管
２３  下流側排気管
２４  接続機構
２５  上流側フランジ
２６  下流側フランジ
３１  球面ガスケット
３１Ａ  球面ガスケットの内周面
３２  球面表面
３３  球面座
３４  付勢手段
３５  ボルト軸
３６  スプリング
４２  環状凹溝
４３  空間部
４４  凹溝側管軸方向上流側縁部
４５  ガスケット側管軸方向上流側縁部
４６  凹溝側管軸方向下流側縁部
４７  上流側端部位置
４８  環状凹溝の突出部
【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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