(57)【要約】【課題】排気管同士を相対揺動可能に接続するとともにシール性を損なうことなく管軸方向に関しても相対移動可能に接続する。【解決手段】管２００、３００同士を接近させる向きにコイルスプリング５０１で弾力的に付勢し且つコイルスプリング６０１により両管２００、３００を互いに離間させるように弾力的に付勢しつつ、シール手段７００により両管２００、３００の接続部をシールする。シール手段７００は、環状の弾性体７０１であり、両管２００、３００の隙間に環装された状態で、上流側排気管２００の外周面に全周に亘って気密に圧接するとともに下流側排気管３００の内周面に全周に亘って気密に圧接している。弾性体７０１の揺動変形及び両固定フランジ２１０、３１０に対するボルト４００の揺動により両管の相対揺動を許容し、コイルスプリング５０１、６０１の伸縮変形により管軸方向における両管の相対移動を許容する。【選択図】図１
2008008244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の管と他方の管とを端部同士を相対揺動可能に遊嵌接続する管継手において、
一方の管の端部外面に全周に亘って気密に密着させて固定され、且つ、周方向に沿って所々にボルト挿通孔を有する第１の固定フランジと、
他方の管の端部外面に全周に亘って気密に密着させて固定され、且つ、周方向に沿ってボルト挿通孔と対向する複数のボルト固定孔を有する第２の固定フランジと、
ボルト挿通孔に一方の管側から揺動および摺動可能に挿入されるとともにその先端部に形成されたねじ部がボルト固定孔に挿通され離脱しないように固定されたボルトと、
両管を管軸方向に互いに接近させるように第１の固定フランジと第２の固定フランジを弾力的に付勢する第１の付勢手段と、
両管を管軸方向に互いに離間させるように第１の固定フランジと第２の固定フランジを弾力的に付勢する第２の付勢手段と、
両管の接続部の隙間をシールするシール手段とを備え、
前記シール手段は、
少なくともその径方向に弾性変形し得る環状の弾性体であり、両管の接続部の隙間に環装された状態で、その内周面が一方の管の外周面に全周に亘って気密に圧接するとともにその外周面が他方の管の内周面に全周に亘って気密に圧接していることを特徴とする管継手。
【請求項２】
一方の管の接続部はその先端側がテーパー状に拡径しており、当該一方の管の接続部に他方の管の接続部が挿入されていることを特徴とする請求項１記載の管継手。
【請求項３】
前記他方の管の接続部はその先端側がテーパー状に縮径していることを特徴とする請求項２記載の管継手。
【請求項４】
前記弾性体は、
その周方向と直交する断面の形状がＳ字形状又はＣ字形状の金属製の部材であり、その表面には、両管との相対的な摺動性を向上させるための皮膜または耐熱性を向上させるための皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管継手。
【請求項５】
前記弾性体は、
反発復元性を有するメッシュ体または繊維集合体を板金物で巻いてその両端を互いに連結した構造のリング状成形品であり、その表面には、両管との相対的な摺動性を向上させるための皮膜または耐熱性を向上させるための皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管継手。
【請求項６】
前記弾性体は、
耐熱性を有するシート層と反発復元性を有するメッシュ体または繊維集合体からなる弾性層とを径方向に複数層ずつ交互に積層してなり、最外部と最内部に当該シート層が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンからの排気通路等を形成する上流側排気管と下流側排気管とを相互に接続する継手構造に関し、より詳細には、一方の管と他方の管とを相対的に揺動可能に接続する管継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に車両用エンジンの排気系は、エンジンの排気ポートに接続された排気マニホールド（上流側排気管）とその下流側の排気管（下流側排気管）とが管継手を介して相互に接続されている。
【０００３】
この種の管継手は、排気マニホールドと排気管との相対的な揺動を可能にすることにより、排気系を流れる排気脈動に起因する振動や、路面からの衝撃に起因する振動や、車両走行に伴う各種慣性力に起因する曲げ応力などを吸収し軽減する機能を担っている。
【０００４】
従来この種の管継手として、所謂球面ジョイントが多く用いられている。球面ジョイントは、下流側の排気管の上流側端部に形成されたフランジの内周に凹球面状のシール座を形成するとともに、排気マニホールドの下流側端部の外周にシール座に対応する凸球面状のシール面を有するシールリングを外装し、シール座とシールリングとを弾力的に圧接させて摺動可能に接続することにより、両管が相対的に揺動できるようにしている。（特許文献１〜３参照）
しかし、従来の球面ジョイントは、シール座とシールリングとの摺動により両管の相対揺動を許容する構造になっているが、シール座とシールリングとの管軸方向における相対位置は固定されているため、両管は管軸方向に関しては相対移動できない。従来の球面ジョイントによって互いに接続されている二つの管が相対的に離間する方向に移動した場合、シール座とシールリングとの間に隙間が生じるため、シール性が損なわれてしまう。このため、従来の球面ジョイントでは、管軸方向に発生する振動を吸収し軽減することができなかった。
【０００５】
また、曲げ、せん断、引張、圧縮といった多方向の振動吸収が可能な管継手としてフレキシブルジョイントが知られているが、球面ジョイントと比較して高価であり、耐久性が低いという欠点を有している。
【特許文献１】特開２００２−２５７２７６号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７０６２号公報
【特許文献３】特開２００３−３０１９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、一方の管と他方の管とを相対揺動可能に接続するとともに、シール性を損なうことなく管軸方向に関しても両管を十分に相対変位可能に接続することが可能であり、しかも耐久性の高い管継手を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の管継手は、一方の管と他方の管とを端部同士を相対揺動可能に遊嵌接続する管継手において、一方の管の端部外面に全周に亘って気密に密着させて固定され、且つ、周方向に沿って所々にボルト挿通孔を有する第１の固定フランジと、他方の管の端部外面に全周に亘って気密に密着させて固定され、且つ、周方向に沿ってボルト挿通孔と対向する複数のボルト固定孔を有する第２の固定フランジと、ボルト挿通孔に一方の管側から揺動および摺動可能に挿入されるとともにその先端部に形成されたねじ部がボルト固定孔に挿通され離脱しないように固定されたボルトと、両管を管軸方向に互いに接近させるように第１の固定フランジと第２の固定フランジを弾力的に付勢する第１の付勢手段と、両管を管軸方向に互いに離間させるように第１の固定フランジと第２の固定フランジを弾力的に付勢する第２の付勢手段と、両管の接続部（互いに重なり合っている部分）の隙間をシールするシール手段とを備え、前記シール手段は、少なくともその径方向に弾性変形し得る環状の弾性体であり、両管の接続部の隙間に環装された状態で、その内周面が一方の管の外周面に全周に亘って気密に圧接するとともにその外周面が他方の管の内周面に全周に亘って気密に圧接していることを特徴としている。
【０００８】
上記のように構成された管継手は、第１の付勢手段により一方の管と他方の管とを管軸方向に互いに接近させるように弾力的に付勢した状態で連結するとともに、第２の付勢手段により両管を互いに離間させるように弾力的に付勢しつつ、シール手段によって両管の接続部をシールする。そして、シール手段の弾性変形により両管の相対揺動を許容し、第１および第２の付勢手段の伸縮変形により管軸方向における両管の相対移動を許容する。
【０００９】
したがって、この管継手によれば、一方の管と他方の管とを相対揺動可能に接続するとともに、シール性を損なうことなく管軸方向に関しても相対移動可能に両管を接続することが可能である。
【００１０】
本発明の管継手において、一方のテーパー部はその先端側がテーパー状に拡径しており、当該一方の管の接続部に他方の管の接続部が挿入されていることが望ましい。一方の管の接続部の先端側がテーパー状に拡径していることにより、シール手段は、テーパー形状に倣って自律的に位置決めされて相対的に移動可能に同軸的に保持される。したがって、この管継手によれば、シール手段を位置決めするための手段を別途装備する必要がないので、管継手の部品点数を増大させることなく、高いシール性と高い耐久性とを兼ね備えた管継手を安価に実現できる。また、両管の遊嵌接続工程を容易に行うことができる。
【００１１】
本発明の管継手において、一方の管の接続部はその先端側がテーパー状に拡径しており、且つ、他方の管の接続部はその先端側がテーパー状に縮径しており、当該一方の管の接続部に当該他方の管の接続部が挿入されていることが望ましい。このように構成された管継手によれば、シール手段を位置決めするための手段を別途装備する必要がないので、管継手の部品点数を増大させることなく、高いシール性と高い耐久性とを兼ね備えた管継手を安価に実現できる。また、両管の遊嵌接続工程をより容易に行うことができる。
【００１２】
本発明の管継手において、前記弾性体は、その周方向と直交する断面の形状がＳ字形状又はＣ字形状の金属製の部材であり、その表面には、両管との相対的な摺動性（滑動性）を向上させるための皮膜または耐熱性を向上させるための皮膜が形成されていることが望ましい。
【００１３】
また、前記弾性体は、反発復元性を有するメッシュ体または繊維集合体を板金物で巻いてその両端を互いに連結した構造のリング状成形品であり、その表面には、両管との相対的な摺動性（滑動性）を向上させるための皮膜または耐熱性を向上させるための皮膜が形成されていることが望ましい。
【００１４】
また、前記弾性体は、耐熱性を有するシート層と反発復元性を有するメッシュ体または繊維集合体からなる弾性層とを径方向に複数層ずつ交互に積層してなり、最外部と最内部に当該シート層が配置されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の管継手によれば、一方の管と他方の管とを相対揺動可能に接続するとともに、シール性を損なうことなく管軸方向に関しても相対移動可能に両管を接続することが可能であるので、相対的揺動方向に発生する振動のみならず、管軸方向に発生する振動をも十分に吸収し軽減することができる。そして、高いシール性と高い耐久性とを兼ね備えた管継手を安価に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
［第１形態例］
図１は本発明にかかる管継手の第１形態例を示す部分断面図である。
【００１７】
この管継手１００は、上流側排気管（一方の管）２００の端部外面に全周に亘って気密に密着させて固定され、且つ、周方向に沿って所々にボルト挿通孔２１１を有する第１の固定フランジ２１０と、下流側排気管（他方の管）３００の端部外面に全周に亘って気密に密着させて固定され、且つ、第１の固定フランジ２１０のボルト挿通孔２１１と対向する複数のボルト固定孔３１１を有する第２の固定フランジ３１０と、ボルト挿通孔３１１に下流側排気管３００側から揺動および摺動可能に挿入されるとともにその先端部に形成されたねじ部４００ａがボルト固定孔２１１に挿通され離脱しないように固定された段付きボルト４００と、両管２００、３００を管軸方向に互いに接近させるように第１の固定フランジ２１０と第２の固定フランジ３１０を弾力的に付勢する第１の付勢手段５００と、両管２００、３００を管軸方向に互いに離間させるように第１の固定フランジ２１０と第２の固定フランジ３１０を弾力的に付勢する第２の弾性手段６００と、両管２００、３００の接続部の隙間をシールするシール手段７００とを備えている。
【００１８】
上流側排気管２００および下流側排気管３００はエンジンに接続された排気系の一部を構成するものである。下流側排気管３００の端部は拡径しており、その拡径部に上流側排気管２００の端部が挿入されている。上流側排気管２００の端部は若干縮径している。両固定フランジ２１０、３１０は、排気管２００、３００にそれぞれ溶接されている。段付きボルト４００のねじ部４００ａにはナット４０１が締着されており、ナット４０１は固定フランジ２１０にスポット溶接されている。
【００１９】
第１の付勢手段５００は、コイルスプリング５０１であり、段付きボルト４００を取り巻くようにして段付きボルト４００のヘッド部４００ｂと第２の固定フランジ３１０との間に設けられている。
【００２０】
第２の付勢手段６００は、コイルスプリング６０１であり、段付きボルト４００を取り巻くようにして両固定フランジ２１０、３１０間に設けられている。
【００２１】
シール手段７００は、少なくともその径方向に弾性変形し得る環状の弾性体７０１であり、両管２００、３００の接続部の隙間に環装された状態で、その内周面が一方の管すなわち上流側排気管２００の外周面に全周に亘って気密に圧接するとともにその外周面が他方の管すなわち下流側排気管３００の内周面に全周に亘って気密に圧接している。
【００２２】
弾性体７０１は、金属製の筒状物又は板状物を断面形状（その周方向と直交する断面の形状）がＳ字形状になるように塑性加工（プレス加工）した後焼入れ処理して製造された金属部材の表面に、両管２００、３００との相対的な摺動性（滑動性）を向上させるべく皮膜（滑動・緩衝材）７０２を形成してなる（図２参照）。弾性体７０１の断面形状をＳ字形状としたことにより、両管２００、３００の相対揺動に追従した弾性体７０１の十分な弾性変形が許容される。弾性体７０１の皮膜７０２は、弾性体７０１の耐熱性を向上させるための皮膜としても、異常音の発生を防止するための皮膜としても機能する。
【００２３】
上記のように構成された管継手１００は、第１の付勢手段５００であるコイルスプリング５０１により上流側排気管２００と下流側排気管３００とを管軸方向に互いに接近させるように弾力的に付勢した状態で連結するとともに、第２の付勢手段６００であるコイルスプリング６０１により両管２００、３００を互いに離間させるように弾力的に付勢しつつ、シール手段７００である環状の弾性体７０１によって両管２００、３００の接続部をシールする。そして、弾性体７０１の揺動変形及び両固定フランジ２１０、３１０に対する段付きボルト４００の揺動により両管２００、３００の相対揺動を許容し、コイルスプリング５０１および６０１の伸縮変形により管軸方向における両管２００、３００の相対移動を許容する。両管２００、３００が相対的に離間する方向に移動した場合でも、弾性体７０１が両管２００、３００に摺接（接触した状態を保って相対移動）しつつ全周に亘って気密に圧接しているので、両管２００、３００と弾性体７０１との間に隙間は生じない。
【００２４】
したがって、この管継手１００によれば、上流側排気管２００と下流側排気管３００とを相対揺動可能に接続するとともに、シール性を損なうことなく管軸方向に関しても相対移動可能に両管２００、３００を接続することが可能である。
［第２形態例］
図３は本発明にかかる管継手の第２形態例を示す部分断面図である。図１に示した第形態例と共通の構成要素については同じ符号が付けられている。
【００２５】
この実施形態の管継手１１０は、下流側排気管３００の接続部が先端に向かってテーパー状に拡径しており、上流側排気管２００の接続部が先端に向かってテーパー状に縮径している。両管２００、３００のテーパー状部分の角度（直胴部に対する傾斜角度）σは同じである。このように構成された管継手１００によれば、シール手段７００である環状の弾性体７０１が両管２００、３００のテーパー形状部分に倣って自律的に位置決めされ、両管２００、３００に対して相対的に移動可能に同軸的に保持されるので、弾性体７０１を位置決めするための手段を別途装備する必要がない。したがって、この管継手１００によれば、部品点数を増大させることなく、高いシール性と高い耐久性とを兼ね備えた管継手を安価に実現できる。
［その他の形態例］
図４〜図６は、弾性体のその他の形態例を示している。
【００２６】
図４の弾性体７１１は、その周方向と直交する断面の形状がＣ字形状の金属製の部材であり、その表面には、両管２００、３００との相対的な摺動性（滑動性）を向上させるための皮膜７１２が形成されている。皮膜７１２は、弾性体７１１の耐熱性を向上させるための皮膜としても、異常音の発生を防止するための皮膜としても機能する。
【００２７】
図５の弾性体７２１は、反発復元性を有するメッシュ体７２２を板金物７２３で巻いてその両端を互いに連結した構造のリング状成形品であり、その表面には、両管との相対的な摺動性（滑動性）を向上させるための皮膜７２４が形成されている。皮膜７２４は、弾性体７２１の耐熱性を向上させるための皮膜としても、異常音の発生を防止するための皮膜としても機能する。メッシュ体７２２の代わりに繊維集合体を用いてもよい。
【００２８】
図６の弾性体７３１は、耐熱性を有するシート層７３２と反発復元性を有するメッシュ体からなる弾性層７３３とを径方向に複数層ずつ交互に積層してなる。最外部と最内部にはシート層７３２が配置されている。弾性層７３３は、反発復元性を有する繊維集合体からなるものでもよい。
【００２９】
なお、以上の実施形態では、両固定フランジ２１０、３１０を連結し且つコイルスプリング５０１、６０１を支持するために段付きボルト４００すなわち、ねじ部よりも胴部が太いボルトを使用しているが、これに代えて段無しボルトすなわち、ねじ部と胴部がほぼ同径のボルトの胴部に段部として機能し得る金属管等を装着した物を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明にかかる管継手の第１形態例を示す部分断面図
【図２】図１に示す弾性体の拡大断面図
【図３】本発明にかかる管継手の第２形態例を示す部分断面図
【図４】本発明にかかる管継手の一構成要素である弾性体の他の形態例を示す部分断面図
【図５】本発明にかかる管継手の一構成要素である弾性体の他の形態例を示す部分断面図
【図６】本発明にかかる管継手の一構成要素である弾性体の他の形態例を示す部分断面図
【符号の説明】
【００３１】
１００  管継手
１１０  管継手
２００  上流側排気管（一方の管）
２１０  第１の固定フランジ
３００  下流側排気管（他方の管）
３１０  第２の固定フランジ
４００  段付きボルト（ボルト）
５００  第１の付勢手段
５０１  コイルスプリング
６００  第２の付勢手段
６０１  コイルスプリング
７００  シール手段
７０１  弾性体
７０２  皮膜（滑動・緩衝材）
７１１  弾性体
７１２  皮膜
７２１  弾性体
７２２  メッシュ体
７２３  板金物
７２４  皮膜
【図１】
2008008244.tif 000003
【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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