(57)【要約】【課題】振動遮断と排気管接続部の大きな動き（揺動）の抑制とを両立させ得る構成の簡素な排気管の接続装置を提供する。【解決手段】一方の排気管２１の端部に設けられたシール部材３１と、他方の排気管２２の端部に設けられた係合部材３３と、シール部材３１を係合部材３３に付勢するよう排気管２１，２２の間に介在するばね要素３６Ａ，３６Ｂと、を備え、係合部材３３をシール部材３１に接触させた状態で排気管２１，２２を相対的に揺動可能に接続する排気管の接続装置において、ばね要素３６Ａ，３６Ｂの使用範囲のうち高荷重側の領域におけるばね定数がばね要素３６Ａ，３６Ｂの使用範囲のうち低荷重側の領域におけるばね定数よりも大きくなるよう、ばね要素３６Ａ，３６Ｂのが非線形のばね特性を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の排気管の端部に設けられたシール部材と、他方の排気管の端部に設けられた係合部材と、前記シール部材を前記係合部材に付勢するよう一方の排気管及び他方の排気管の間に介在するばね要素と、を備え、前記係合部材を前記シール部材に接触させた状態で前記一方の排気管及び前記他方の排気管を相対的に揺動可能に接続する排気管の接続装置において、
前記ばね要素の使用範囲のうち高荷重側の領域におけるばね定数が前記ばね要素の使用範囲のうち低荷重側の領域におけるばね定数よりも大きくなるよう、前記ばね要素が非線形のばね特性を有することを特徴とする排気管の接続装置。
【請求項２】
前記ばね要素は、複数の非線形ばねを含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気管の接続装置。
【請求項３】
前記複数の非線形ばねは、前記一方の排気管の端部又は前記他方の排気管の端部の周りに周方向等角度間隔に互いに平行になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の排気管の接続装置。
【請求項４】
前記非線形ばねは、金属製の圧縮ばねで構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の排気管の接続装置。
【請求項５】
前記複数の非線形ばねのうち、前記一方の排気管及び前記他方の排気管が初期の接続状態から相対的に揺動するときに圧縮側となる非線形ばねが、前記低荷重側の領域から前記高荷重側の領域までの範囲で作動し、前記一方の排気管及び前記他方の排気管が初期の接続状態から相対的に揺動するときに伸長側となる非線形ばねが、前記低荷重側の領域のみで作動することを特徴とする請求項４に記載の排気管の接続装置。
【請求項６】
前記一方の排気管及び前記他方の排気管の相対揺動角が所定角度以下のとき、前記複数の非線形ばねがすべて前記ばね定数の小さい前記低荷重側の領域で作動し、前記一方及び他方の排気管の相対揺動角が所定角度を超えたとき、前記複数の非線形ばねのうち前記一方の排気管及び前記他方の排気管が初期の接続状態から相対的に揺動するときに圧縮側となる非線形ばねが、前記ばね定数の大きい前記高荷重側の領域で作動することを特徴とする請求項４に記載の排気管の接続装置。
【請求項７】
前記圧縮ばねは、不等ピッチの円筒形コイルばねで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の排気管の接続装置。
【請求項８】
前記圧縮ばねは、ピッチ角一定の円錐コイルばねで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の排気管の接続装置。
【請求項９】
前記非線形ばねは、板ばねで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の排気管の接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管の接続装置、特に車両の内燃機関からの排気経路に装備される排気管の接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン(動力機関）を内燃機関とした自動車等の車両においては、エンジン出力の変動や悪路走行時の慣性等によって、エンジン側の排気管が車体側に支持された排気管に対して比較的大きな揺動を生じ易く、例えば横置きエンジンを搭載した車両おいてはエンジンの慣性によるロールも比較的大きくなる。そのため、排気経路中における排気管の振れを抑えるべく、エンジン側の排気管とそれより下流側（例えばマフラー側）の排気管とを相対的に揺動可能に接続する排気管の接続装置が設けられている。
【０００３】
従来のこの種の排気管の接続装置としては、例えば排気マニホルド側の一方の排気管の端部側に設けたシールリングを他方の排気管側に設けた凹球面状のシール受けに球面接触させるとともに、そのシールリングをスプリングからなる弾性手段によってシール受けに付勢し、一方及び他方の排気管を相対的に揺動可能に接続することで、アイドル回転領域等における車体側への不快な振動入力を抑制するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、前記スプリングからなる弾性手段とは別に一方及び他方の排気管の間に振動減衰要素を介在させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、ディーゼル機関用の脱硝装置（排ガス中の窒素酸化物を除去する装置）を船舶に設置するためのマウント装置に、非線形ばねを用いて、固有振動数の低減を図ったものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第２６２３８７６号公報
【特許文献２】特開平５−２３１５７５号公報
【特許文献３】特開平７−２７７２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来の排気管の接続装置にあっては、前記スプリングからなる弾性手段がばね定数一定の線形ばね要素であったため、一方及び他方の排気管の相対的な揺動角が小さい通常運転状態におけるエンジン側から車体側への振動を遮断する効果と、大きなエンジンロール等に対して排気管の過大な揺動を抑制する効果とを両立させることが困難であった。
【０００６】
そのため、通常の振動遮断効果を重視した比較的低ばね定数のばね要素を採用すると、高荷重領域で排気管接続部分におけるいわゆる口開きが生じたり、一方及び他方の排気管に取り付けられたフランジ同士が当たって異音が発生したりするという問題があった。
【０００７】
また、振動遮断効果を得るために振動減衰要素を別設し、揺動抑制効果が期待できる程度の高ばね定数を設定する構成では、構成が複雑になるとともに、コスト高となってしまうという問題があった。
【０００８】
一方、非線形ばねを弾性支持手段の一部とすることで振動・衝撃の伝達抑制を図るようにしたマウント装置では、非線形ばねのばね力を他の機能にも利用するといったことは通常考えられておらず、低荷重領域側と高荷重領域側とでばね定数を大きく異ならせることで複数の機能に利用するというようなことはできなかった。
【０００９】
本発明は、上述のような従来の課題に鑑みてなされたもので、高荷重領域で口開きやフランジ当り異音が発生したりすることのない簡素な排気管の接続装置、すなわち、振動遮断と排気管接続部の大きな動きの抑制とを両立させ得る構成の簡素な排気管の接続装置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】
【００１０】
本発明は、上記目的達成のため、（１）一方の排気管の端部に設けられたシール部材と、他方の排気管の端部に設けられた係合部材と、前記シール部材を前記係合部材に付勢するよう一方の排気管及び他方の排気管の間に介在するばね要素と、を備え、前記係合部材を前記シール部材に接触させた状態で前記一方の排気管及び前記他方の排気管を相対的に揺動可能に接続する排気管の接続装置において、前記ばね要素の使用範囲のうち高荷重側の領域におけるばね定数が前記ばね要素の使用範囲のうち低荷重側の領域におけるばね定数よりも大きくなるよう、前記ばね要素が非線形のばね特性を有することを特徴とする。
【００１１】
この構成により、ばね要素の組み付け時（揺動角は最小値）における適当な荷重を設定することで、低荷重側の領域ではばね要素の適当なばね荷重と低ばね定数によって一方及び他方の排気管の間における振動遮断効果が発揮され、高荷重域側の領域ではばね要素のばね定数が立ち上がることでより大きな揺動負荷荷重となって前記揺動角の大幅な増加が有効に抑制されることになる。したがって、振動減衰用の専用部品を設ける必要がなく、高荷重領域での口開きやフランジ当り異音が発生することも防止される。
【００１２】
上記（１）の構成を有する排気管の接続装置においては、（２）前記ばね要素は、複数の非線形ばねを有するのがよい。この構成により、排気管の周囲で複数の非線形ばねのうち一部を圧縮側とし、残りの一部を伸長側とすることができ、簡単なばねで構成できることになる。なお、ばねの種類は特に限定されるものではない。
【００１３】
上記（２）の構成を有する場合、（３）前記複数の非線形ばねは、前記一方の排気管又は前記他方の排気管の端部の周りに周方向等角度間隔に互いに平行になるように配置されているのが好ましい。この構成により、前記一方及び他方の排気管の揺動方向に関係なく、所要の振動遮断効果と過大な揺動の抑制効果とを両立させることが可能となる。
【００１４】
また、上記（２）の構成を有する場合、（４）前記非線形ばねは、金属製の圧縮ばねで構成されているのが好ましい。この構成により、高温となる排気管の接続装置に好適な耐熱性に優れたばね要素を小さく構成でき、耐久性や信頼性に優れたコンパクトなばね要素とすることができる。なお、圧縮ばねは、例えば円筒形の不等ピッチの圧縮コイルばねで構成されているのがよいが、必ずしも円筒形である必要はなく、円錐形、たる型、鼓形等であってもよいし、組合せばねでもよい。また、コイルばねでなく、板ばねとすることもできるし、耐熱性のある粘弾性素材を一部又は全部に用いたばね要素とすることも考えられる。
【００１５】
上記（４）の構成を有する場合、さらに、（５）前記複数の非線形ばねのうち、前記一方の排気管及び前記他方の排気管が初期の接続状態から相対的に揺動するときに圧縮側となる非線形ばねが、前記低荷重側の領域から前記高荷重側の領域までの範囲で作動し、前記一方の排気管及び前記他方の排気管が初期の接続状態から相対的に揺動するときに伸長側となる非線形ばねが、前記低荷重側の領域のみで作動するのが好ましい。この構成により、エンジン側から車体側への振動等を有効に遮断するとともに、排気管接続部分の大きな振れを有効に抑制することができる。
【００１６】
また、上記（４）の構成を有する場合、（６）前記一方の排気管及び前記他方の排気管の相対揺動角が所定角度以下のとき、前記複数の非線形ばねがすべて前記ばね定数の小さい前記低荷重側の領域で作動し、前記一方及び他方の排気管の相対揺動角が所定角度を超えたとき、前記複数の非線形ばねのうち前記一方の排気管及び前記他方の排気管が初期の接続状態から相対的に揺動するときに圧縮側となる非線形ばねが、前記ばね定数の大きい前記高荷重側の領域で作動するのが好ましい。この構成により、例えば通常走行時に、エンジン側から車体側への振動等を有効に遮断するとともに、悪路走行時等におけるエンジンの出力変動や慣性による排気管接続部分の大きな振れをも有効に抑制可能となる。
【００１７】
上記（４）の構成を有する場合、（７）前記圧縮ばねは、不等ピッチの円筒形コイルばねで構成されているのがよい。この場合、圧縮ばねを円筒形とすることで、排気管の接続装置の径を抑えてコンパクトな装置とすることができる。また、低荷重側の領域と高荷重側の領域とで異なるばね定数を容易に設定可能となる。（８）前記圧縮ばねは、ピッチ角一定の円錐コイルばねで構成されていてもよく、この構成にすると、低ばね定数の領域が比較的広く高荷重時のばね定数の立ち上がりも十分な、より長さを抑えたコンパクトなばね要素となる。
【００１８】
上記（２）の構成を有する場合、（９）前記非線形ばねは、板ばねで構成されていてもよい。また、必ずしも金属製板ばねのみで構成されている必要はなく、他のばねとの組み合わせで構成されてもよい。このように非線形ばねを板ばねにする構成により、一方の排気管及び他方の排気管の相対的な動きを特定揺動方向に規制することもでき、そのための部品を省略することで排気管の接続装置を簡素かつコンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、振動減衰用の専用部品を設ける必要がなく、高荷重領域で口開きやフランジ当り異音が発生することのない排気管の接続装置、すなわち、振動遮断と排気管接続部の大きな動きの抑制とを両立させ得る排気管の接続装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１から図５は、本発明の第１の実施の形態に係る排気管の接続装置を説明するための図であり、図１（ａ）にその排気管縦断面を含む装置断面を排気経路の模式図の一部として図示している。
【００２２】
図１（ａ）において、内燃機関であるエンジン１０は詳細を図示しない自動車の車体側部材１５に複数のエンジンマウント１６を介して弾性的にマウントされており、このエンジン１０の排気マニホルド１１の下流側に一方の排気管２１が接続され、更にその下流側に接続装置３０を介して他方の排気管２２が接続されている。エンジン１０は、例えば横置きタイプのものである。
【００２３】
また、排気管２２は、支持部材２６を介して前記自動車の車体側部材１５に所定の支持姿勢で弾性支持されており、更にその下流側部分に消音装置２９が取り付けられている。また、排気管２１，２２のうち少なくとも一方に排気ガスを清浄化するための図示しない触媒装置が取り付けられている。
【００２４】
接続装置３０は、一方の排気管２１の下流側の端部を取り巻く球面シール部３１ａを有するシール部材としてのシールベアリング３１と、シールベアリング３１の一端に当接するよう一方の排気管２１に溶接等により一体的に固定（以下、固着という）されたフロントフランジ３２と、他方の排気管２２の上流側の端部に固着された係合部材としてのフレアフランジ３３と、フロントフランジ３２に一体の雌ねじ穴（詳細は図示していない）を形成するようフロントフランジ３２に固着された複数のナット３４と、フレアフランジ３３に形成された複数のボルト貫通穴３３ｄに挿通され、それぞれナット３４にねじ結合するねじ部３５ａを有する複数のボルト３５と、それぞれ所定のセットフォース（図１に示す組込み初期状態（図２に示す揺動角θ＝０度）でのばね荷重で、図４にＦｓで示す）が与えられた状態でボルト３５のボルトヘッド３５ｈとフレアフランジ３３の間に縮設された複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂと、を備えている。
【００２５】
シールベアリング３１は例えば一方の排気管２１の下流側の端部に固着されているが、一方の排気管２１に着脱可能でかつセットスプリング３６Ａ，３６Ｂからの付勢力によりフロントフランジ３２に圧接させられたものであってもよい。このシールベアリング３１の素材は公知のものである。
【００２６】
フレアフランジ３３は、フロントフランジ３２に対向する一端部３３ａと、他方の排気管２２の上流側の端部に固着された他端部３３ｂと、これら一端部３３ａ及び他端部３３ｂの間に位置しシールベアリング３１の球面シール部３１ａに摺動可能に係合する凹球面状の係合部３３ｃと、を有している。
【００２７】
複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂは、ボルト３５のボルトヘッド３５ｈとフレアフランジ３３の間に縮設された状態でフレアフランジ３３をフロントフランジ３２側に押圧・付勢し、フレアフランジ３３の凹球面状の係合部３３ｃをシールベアリング３１の球面シール部３１ａに所定の接触圧で接触させている。
【００２８】
図２に示すように、接続装置３０は、一方の排気管２１の中心軸線Ｃ１と他方の排気管２２の中心軸線Ｃ２とが両排気管２１，２２の相対的な揺動によってなす角度θ（以下、揺動角θという）を可変とするよう、これら一方及び他方の排気管２１，２２を相対的に揺動可能に接続しており、この接続装置３０は、エンジン１０及びその排気経路の構造に起因してその排気経路中における排気管振動振幅が大きくなってしまう部位に、設置されている。
【００２９】
一方、本実施形態の排気管の接続装置３０においては、複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂからなるばね要素は、その使用範囲のうち低荷重側の領域におけるばね定数に対して、その使用範囲のうち高荷重側の領域におけるばね定数が十分に（例えば２倍以上）大きくなるように、非線形の荷重−撓み特性（ばね特性）を有している。
【００３０】
具体的には、本実施形態では、一方及び他方の排気管２１，２２の周囲に配置された複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂがそれぞれ非線形ばねとなっており、排気管２１，２２の中心軸線Ｃ１，Ｃ２の周りに周方向等角度間隔に（図１（ｂ）参照）互いに平行になるように配置された金属製の圧縮ばねにより構成されている。
【００３１】
図３及び図５に示すように、セットスプリング３６Ａ，３６Ｂは、隣り合うばね用線材間のピッチＰ１,Ｐ２や線材間の隙間Ｃ１，Ｃ２が一定でない不等ピッチの、例えば一端側のピッチＰ１と他端側のピッチＰ２が相違する２段ピッチの円筒形の金属製圧縮コイルばねとなっている。したがって、図４に示すように、セットスプリング３６Ａ，３６Ｂは、それぞれ自由長相当のばね高さＨ０（mm）では荷重０(Ｎ)、図１に示す組込み状態（揺動角０度、初期撓み状態）のばね高さＨｓでは荷重Ｆｓ、ばね高さＨｓから振動遮断に寄与する作動範囲の上限付近（作動範囲内でもよい）に位置する中間高さＨ１では荷重Ｆ１、最大撓み時のばね高さＨ２では荷重Ｆ２となる。
【００３２】
なお、セットスプリング３６Ａ，３６Ｂは必ずしも２段ピッチである必要はなく、円錐形の非線形ばねでもよいし、両端部のピッチが中間部のピッチと異なる不等ピッチばねであってもよい。また、中間部と両端部で径が異なる鼓形や樽形の非線形ばねを用いることも可能である。さらに、ばね要素は、板ばねで構成されてもよい（この点については、後述する）。セットスプリング３６Ａ，３６Ｂが２段ピッチである場合、両セットスプリング３６Ａ，３６Ｂを同一の向きにする（ピッチＰ２側の端部を共に図１中の右側又は左側に揃える）のがよい。
【００３３】
複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂのセットフォースは、これら複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂのうち、一方及び他方の排気管２１，２２が図１に示す初期の接続状態から図２に示すように相対的に揺動するときに圧縮側となる非線形ばね３６Ａが、低荷重側の領域から高荷重側の領域までの範囲で作動し、一方及び他方の排気管２１，２２が図１に示す初期の接続状態から図２に示すように相対的に揺動するときに伸長側となる非線形ばね３６Ｂが、低荷重側の領域のみで作動するようになっている。
【００３４】
さらに、一方及び他方の排気管２１，２２の相対的な揺動角θが所定角度以下のときには、セットスプリング３６Ａ，３６Ｂがすべてばね定数の小さい低荷重側の領域で作動し、逆に、一方及び他方の排気管２１，２２の揺動角θが所定角度を超えたときには、セットスプリング３６Ａ，３６Ｂのうち一方及び他方の排気管２１，２２が初期の接続状態から相対的に揺動するときに圧縮側となるセットスプリング３６Ａが、ばね定数の大きい高荷重側の領域で作動するようになっている。なお、ここにいう圧縮側となるセットスプリング３６Ａは、その設置位置を問わず図１に示す初期の組込み状態に対して圧縮側となるいずれかの非線形ばねの意である。また、図１、図２では、フロントフランジ３２やボルト３５の詳細形状が部分的に異なるが、いずれの形状であってもよい。前記所定角度は例えば３度以下に設定された所定の角度であり、その場合、揺動角の増加がセットスプリング３６Ａ，３６Ｂによって実質的に抑制されるときの揺動角θは、例えば６度である。
【００３５】
なお、図１（ｂ）においては、フロントフランジ３２及びフレアフランジ３３を楕円形に示しているが、これらフランジ３２，３３の外周形状は円形であってもよいし、放射方向に複数の凸形状をなす任意の非円形形状とすることができる。また、図１（ａ）においては、フロントフランジ３２側にボルト３５をねじ結合させ、フレアフランジ３３側には貫通穴３３ｄを形成しているが、逆の配置、すなわちフロントフランジ３２側に貫通穴を形成し、フレアフランジ３３側にボルトをねじ結合させる配置とすることもできる。
【００３６】
次に、動作について説明する。
【００３７】
本実施形態の排気管の接続装置３０を搭載した車両においては、エンジン１０の出力変動（始動、急加速、急制動等）や悪路走行時におけるエンジン１０の慣性等によって、エンジン１０側の一方の排気管２１が他方の排気管２２に対して比較的大きな揺動を生じる状態が起こる。また、エンジン１０のアイドル運転中等においても比較的振幅の大きな振動が生じ易い。
【００３８】
しかし、本実施形態の排気管の接続装置３０では、高荷重域側の領域では圧縮側のばね要素であるセットスプリング３６Ａのばね定数が立ち上がることで、より大きな揺動負荷荷重が生じることから、揺動角θの大幅な増加が有効に抑制される。したがって、シールベアリング３１の球面シール部３１ａはフレアフランジ３３の凹球面状のシール部３３ｃに常時全周で確実に接触し、一方、フロントフランジ３２及びフレアフランジ３３が互いに外周部で干渉するような事態も抑制されることになる。その結果、従来のような高荷重領域での排気管接続部分のいわゆる口開きやフランジ当り異音等が発生することが防止される。
【００３９】
また、上述のような運転状態以外の通常運転時には、ばね要素の組付け時における適当なばね荷重（セットフォース）Ｆｓを設定することで、低荷重側の領域ではセットスプリング３６Ａ，３６ＢのセットフォースＦｓより若干大きい中間荷重Ｆ１以下程度の比較的軽いばね荷重と低ばね定数によって一方及び他方の排気管２１，２２の間における振動遮断効果が有効に発揮される。したがって、振動減衰用の専用部品を設けたりする必要がなく、簡素な構成が振動遮断効果を得ることができる。
【００４０】
また、本実施形態においては、排気管２１，２２の周囲に配置された複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂを有するので、排気管の周囲に配置された複数（２つ以上、３つでもよい）の非線形ばねのうち一部が圧縮側となり、残りの一部が伸長側となる。したがって、ばね要素が圧縮及び伸長するセットスプリング３６Ａ，３６Ｂのような簡単な非線形圧縮コイルばねで構成できることになる。しかも、セットスプリング３６Ａ，３６Ｂを円筒形とすることで、ばね要素の径を最小に抑えることができ、排気管の接続装置３０をコンパクトにすることができる。また、セットスプリング３６Ａ，３６Ｂを２段ピッチばねとする程度で、図４に示すように、中間のばね高さＨ１の両側に別れる低荷重側の領域（ばね高さＨ０以上、Ｈ１以下の領域）と、高荷重側の領域（ばね高さＨ１超、Ｈ２以下の領域）とで異なるばね定数Ｋ１，Ｋ２を容易に設定可能となる。
【００４１】
さらに、複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂは、排気管２１，２２の中心軸線Ｃ１，Ｃ２の周りに周方向等角度間隔に互いに平行になるように配置されているので、一方及び他方の排気管２１，２２の揺動方向に関係なく、所要の振動遮断効果と過大な揺動の抑制効果とを両立させることができる。
【００４２】
また、非線形のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂは、金属製の圧縮ばねで構成されているので、高温となる排気管の接続装置３０に好適な耐熱性に優れたばね要素として小さく（短く）構成でき、しかも耐久性や信頼性に優れたコンパクトなものにできる。
【００４３】
以上に加えて、本実施形態では、複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂのうち、一方及び他方の排気管２１，２２が初期の接続状態から相対的に揺動するときに圧縮側となるセットスプリング３６Ａが、低荷重側の領域から高荷重側の領域までの範囲で作動し、一方及び他方の排気管２１，２２が初期の接続状態から相対的に揺動するときに伸長側となるセットスプリング３６Ｂが、低荷重側の領域のみで作動するので、エンジン１０側から車体側部材１５への振動伝達を有効に遮断するとともに、排気管２１，２２の接続部分の大きな振れをも有効に抑制することができる。
【００４４】
また、一方及び他方の排気管２１，２２の揺動角θが所定角度以下のとき、複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂがすべてばね定数の小さい低荷重側の領域で作動し、一方及び他方の排気管２１，２２の相対揺動角が所定角度を超えたとき、複数のセットスプリング３６Ａ，３６Ｂのうち圧縮側となるセットスプリング３６Ａが、ばね定数の大きい高荷重側の領域で作動するので、揺動角θが所定角度以下のとき、例えば通常走行時に、エンジン１０側から車体側部材１５への振動伝達を有効に遮断するとともに、エンジンの出力変動や慣性による排気管接続部分の大きな振れをも有効に抑制することができる。
【００４５】
このように、本発明によれば、振動減衰用の専用部品を設ける必要がなく、高荷重領域で口開きやフランジ当り異音が発生したりすることのない排気管の接続装置、すなわち、振動遮断と排気管接続部の大きな動きの抑制とを両立させ得る排気管の接続装置を提供することができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、ばね要素としてのセットスプリング３６Ａ，３６Ｂが円筒形の２段ピッチばねとなっていたが、ばね要素は、このばね形状に限定されるものでない。すなわち、本発明にいう非線形の圧縮ばねは、例えば円筒形の不等ピッチの圧縮コイルばねで構成されているのがよいが、必ずしも円筒形である必要はなく、円錐形、たる型、鼓形等であってもよいし、複数のばねからなる組合せばねでもよい。また、コイルばねでなく、板ばねとすることもできる。ばね要素を円錐コイルばねで構成すると、より長さを抑えたコンパクトなばね要素となり、ばね要素を板ばねにすると、一方及び他方の排気管の相対的な動きを特定揺動方向に規制することもできる。さらに、ばね要素は、必ずしも金属製である必要はなく、耐熱性のある粘弾性素材を一部又は全部に用いたばね要素とすることも考えられる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図６及び図７は、本発明の第２の実施の形態に係る排気管の接続装置を説明するための図である。なお、上述の第１の実施の形態と同一又はそれに相当する構成については、図１から図５と同一の符号を付し、上述の実施形態との相違点について説明する。
【００４８】
本実施形態の排気管の接続装置３０は、第１の実施の形態に比較して、その径方向の設置スペースに余裕があるもので、円筒形の２段ピッチばねからなるセットスプリング３６Ａ，３６Ｂに代えて、それぞれピッチ角一定の円錐コイルばね４６（以下、セットスプリング４６ともいう）を用いるものであり、例えばセットスプリング４６の大径となる一端部がフロントフランジ３２に当接し、小径となる他端部がボルト３５のボルトヘッド３５ｈに係合するように組み付けられる。
【００４９】
この場合も、複数のセットスプリング４６の使用範囲のうち低荷重側の領域（図７におけるばね高さＨ０以上、Ｈ１以下の領域）におけるばね定数に対して、高荷重側の領域（図７におけるばね高さＨ１超、Ｈ２以下の領域）におけるばね定数が十分に（例えば２倍以上）大きくなるように、複数のセットスプリング４６は非線形の荷重−撓み特性を有するばね要素となり、上述の実施形態と同様な効果が期待できる。
【００５０】
また、セットスプリング４６をピッチ角一定とすることにより低ばね定数となる低荷重領域の範囲を十分確保し、シールベアリング３１の球面シール部３１ａとフレアフランジ３３の凹球面状の係合部３３ｃの間の接触圧が所定圧を超えるように複数のセットスプリング４６の初期撓み量を設定しながらも、高荷重側の領域における揺動抑制時のばね荷重をセットフォースに対して例えば３倍以上大きく設定することができる。
【００５１】
なお、荷重−撓み特性における低ばね定数の線形領域に対してばね定数が立ち上がる非線形領域を広げ得る場合等に、セットスプリング４６に代えて、図８に示すようなピッチ一定の円錐コイルばね４８を用いることができる。
【００５２】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る排気管の接続装置を示すその排気管縦断面を含む断面図である。なお、本実施形態においても、上述の第１の実施の形態と同一又はそれに相当する構成については図１から図５と同一の符号を付し、上述の実施形態との相違点について説明する。
【００５３】
本実施形態の排気管の接続装置３０は、円筒形の２段ピッチばねからなるセットスプリング３６Ａ，３６Ｂに代えて、それぞれ略Ｕ字形に湾曲した板ばね５６を用いるものであり、複数の板ばね５６がフロントフランジ３２とフレアフランジ３３を互いに接近する方向に付勢するように両フランジ３２，３３の間に跨って取り付けられている。ここで、板ばね５６のフロントフランジ３２又はフレアフランジ３３への固定方式自体は特に問われないが、例えば取付板５７，５８と両フランジ３２，３３の図示しない凹凸の係合によって、又は取付板５７，５８でなく取付ピン５７，５８とした場合のそれらのピンの両フランジ３２，３３への貫通によって、固定がなされている。ここで、フロントフランジ３２及びフレアフランジ３３は、それぞれ最外周部分を上述の実施形態のような排気管軸方向への曲げ加工形状としない略平坦な形状にしたもので、必要に応じ板ばね５６との接触点を板ばね５６の撓みに応じて変化させる湾曲面形状としてもよい。
【００５４】
板ばね５６は、一方及び他方の排気管２１，２２の相対揺動時に両フランジ３２，３３に取り付けられた両端部が互いに接近する圧縮側と、両端部が互いに離隔する伸長側とに分かれ、上述の圧縮側及び伸長側の非線形ばねとほぼ同様に機能する。
【００５５】
また、各板ばね５６は、一方及び他方の排気管２１，２２の相対揺動時に圧縮又は伸長側に撓みを生じるが、そのとき上述の実施形態とほぼ同様なばね特性が得られるように、板ばね５６はその板の長手方向の中央部と両端部で幅寸法や厚さが異なったり、適当な切欠き等を有していたりするものであり、あるいは、複数枚の板ばねを重ねたものであってもよく、板ばね５６の撓みに応じて板ばね５６と両フランジ３２，３３の固定側接触点の位置が移動する（撓みが規制される固定側接触領域が増えるとともに撓み得る板ばね長さが短くなる）ようにこれらの一方側の取付面を圧縮時の板ばね撓み方向に湾曲させてもよい。
【００５６】
この場合も、板ばね５６からなる複数のセットスプリングの使用範囲のうち低荷重側の領域におけるばね定数に対して、高荷重側の領域におけるばね定数が大きくなるように、板ばね５６からなる複数のセットスプリング（ばね要素）は非線形の荷重−撓み特性を有することになるので、上述の実施形態と同様な効果が期待できる。
【００５７】
本実施形態では、板ばねにより一方及び他方の排気管の相対的な動きを特定揺動方向に規制することができ、より長さを抑えたコンパクトなばね要素となり、ボルトも不要となって、接続装置３０をよりコンパクト化できる。
【００５８】
以上説明したように、本発明は、振動減衰用の専用部品を設ける必要がなく、高荷重領域で口開きやフランジ当り異音が発生したりすることのない排気管の接続装置、すなわち、振動遮断と排気管接続部の大きな動きの抑制とを両立させ得る排気管の接続装置を提供することができるという効果を奏するものであり、排気管の接続装置、特に車両の内燃機関からの排気経路に装備される排気管の接続装置全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る排気管の接続装置を示すその排気管縦断面を含む断面図、（ｂ）は排気管の下流側から見たその排気管横断面を含む要部背面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る排気管の接続装置により接続された一方及び他方の配管の相対的な揺動状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る排気管の接続装置のばね要素を構成する不等ピッチの圧縮コイルばねの形状説明図である。
【図４】図３に示す不等ピッチの圧縮コイルばねの荷重とばね高さの関係を示す特性図である。
【図５】図３に示す不等ピッチの圧縮コイルばねの隣接する線材間の隙間の大きさを示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る排気管の接続装置を構成する非線形ばねの断面図である。
【図７】図６に示す円錐コイルばねの荷重とばね高さの関係を示す特性図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る排気管の接続装置を構成する非線形ばねの他の態様を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る排気管の接続装置を示すその排気管縦断面を含む断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  エンジン（動力機関）
１１  排気マニホルド
１５  車体側部材
１６  エンジンマウント
２１  一方の排気管（エンジン側の排気管）
２２  他方の排気管
２６  支持部材
３０  接続装置（排気管の接続装置）
３１  シールベアリング（シール部材）
３１ａ  球面シール部
３２  フロントフランジ
３３  フレアフランジ（係合部材）
３３ａ  一端部
３３ｂ  他端部
３３ｃ  凹球面状の係合部
３３ｄ  ボルト貫通穴
３４  ナット
３５  ボルト
３５ａ  ねじ部
３５ｈ  ボルトヘッド
３６Ａ，３６Ｂ  セットスプリング（ばね要素、非線形ばね、圧縮ばね、円筒形のコイルばね）
４６  セットスプリング（非線形ばね、圧縮ばね、ピッチ角一定の円錐コイルばね）
５６  板ばね（非線形ばね、圧縮ばね）
θ  揺動角（一方及び他方の排気管の相対揺動角）
【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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【図８】
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【図９】
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