(57)【要約】【課題】内管を支持するための部品点数を少なくして製造及び組み付け作業を容易に行いにコストの低減を図ることができるとともに、内管の破損を防止でき、耐久性を向上することができる二重管のジョイント構造を提供する。【解決手段】二重排気管１４を構成する外管２０の端部外周面にフランジ２５を、前記外管２０に接続される吸入管２４の端部外周面にフランジ２６を溶着する。前記フランジ２５，２６のシール座２５ｂ，２６ｂの間にボールジョイントガスケット２７を挟着して、その内周面に内管保持部２７ｃを一体に形成し、二重排気管１４を構成する内管２１の外周面に前記内管保持部２７ｃの内周面を隙間Ｇをもって対向させる。前記フランジ２５，２６の挿入孔２５ａ，２６ａにボルト２８を貫通し、ボルト２８の頭部２８ａとフランジ２６との間にコイルスプリング２９を介在し、ボルト２８の先端部にナット３０を螺合する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の上流側配管又は下流側配管の少なくとも一方の配管を外管と内管の二重配管とし、前記上流側配管の先端部に設けたシール座に対しシール部材を介して下流側配管の基端部に設けたシール座を接合し、前記上流側配管及び下流側配管を前記両シール座に設けた連結機構により連結した二重配管において、
前記シール部材の内周面に対し前記内管の端部外周面を保持し得る内管保持部を設けたことを特徴とする二重配管のジョイント構造。
【請求項２】
請求項１において、前記シール部材の内管保持部は前記外管の内周面よりも内方に突出するように形成されている二重配管のジョイント構造。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記シール座、シール部材及び連結機構はボールジョイント構造に構成されている二重配管のジョイント構造。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記シール部材の内管保持部の端部には外管の端部内周面と内管の外周面との間に進入する膨出部が一体に形成されている二重配管のジョイント構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、前記シール部材の内管保持部の内周面には円環状の突条部が設けられている二重配管のジョイント構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、前記内管の端部外周面と内管保持部の内周面との間には、高温の流体により内管が熱膨張した状態で微小の隙間が形成されるようにしている二重配管のジョイント構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の排気装置の二重排気管のジョイント構造に係り、さらに詳しくは外管に対し内管を支持する部品点数を低減して製造及び組み付け作業を容易に行いコストを低減することができる二重配管のジョイント構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車の排気装置は、図８に示すようにエンジン１１のエキゾーストマニホールド１２にボールジョイント１３を介して排気管１４を接続し、この排気管１４にボールジョイント１５を介して触媒コンバーター１６を接続している。さらに、この触媒コンバーター１６にボールジョイント１７を介して排気管１８を接続し、この排気管１８に消音器１９を配設している。
【０００３】
前記触媒コンバーター１６は排気温度が高温になるほど触媒による浄化性能が向上するので、エキゾーストマニホールド１２と触媒コンバーター１６との間には、排気温度を低下させないため二重排気管１４が用いられる。この二重排気管１４は図９に示すように外管２０のエンジン側の基端部内周面に内管２１のエンジン側の基端部外周面を溶接部２２によって連結している。この内管２１の先端縁を外管２０の内周面から所定距離だけ離隔させ、内管２１の先端部外周面に溶接部２２によりワイヤーメッシュリング２３を連結し、ワイヤーメッシュリング２３の外周面を前記外管２０の内周面に軸方向のスライド可能に接触している。そして、ワイヤーメッシュリング２３により内管２１が外管２０内で振動するのを防止するようになっている。
【０００４】
前記触媒コンバーター１６側の吸入管２４と、前記二重排気管１４の外管２０は、前記ボールジョイント１５によって連結されている。前記外管２０の先端寄り外周面にはフランジ２５が溶接により連結され、吸入管２４の基端部外周面にはフランジ２６が溶接によって連結されている。前記フランジ２５とフランジ２６の間にはボールジョイントガスケット２７が介在されている。前記フランジ２５の貫通孔２５ａ及びフランジ２６の挿入孔２６ａにはボルト２８が貫通支持され、その先端にはナット３０が螺合され、鍔部２８ｂとの間でフランジ２５を挟着している。前記フランジ２６とボルト２８の頭部２８ａとの間にはコイルスプリング２９が介在されている。前記フランジ２６の挿入孔２６ａにはボルト２８が緩く挿通されている。
【０００５】
上記ボールジョイント１５により前記二重排気管１４の外管２０と吸入管２４との間がエンジンの振動等によって屈曲する外力を受けたとき、両管間の屈曲動作を許容して排気管１４及び吸入管２４の破損を防止するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の二重排気管１４は、内管２１の先端部を外管２０の先端部内周面に所定の間隔で保持するための専用の部品として、ワイヤーメッシュリング２３が必要となり、部品点数が多くなって製造及び組み付け作業が面倒となり、コストの低減を図ることができないという問題があった。
【０００７】
又、ワイヤーメッシュリング２３がワイヤーメッシュの成形品により構成されているので、硬い材質となって外管２０の内周面に対する押圧力のコントロールが難しいという問題があった。すなわち、ワイヤーメッシュリング２３に内管２１を保持する機能と、スライドさせる機能との両立を図ることが難しい。前記内管２１が高熱の排気ガスにより膨張してワイヤーメッシュリング２３が外管２０の内周面に強く押圧されると、ワイヤーメッシュリング２３が外管２０の内周面に沿ってスライドしたとき、異音を発することがある。外管２０の内周面に対するワイヤーメッシュリング２３の外周面の押圧力が強くなりすぎると、内管２１がスライドできず、内管２１に亀裂が発生する恐れがあった。
【０００８】
前記ワイヤーメッシュリング２３は金属製であるため熱による伸縮性が高く、上記問題を発生し易くしている。
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、内管を支持するための部品点数を少なくして製造及び組み付け作業を容易に行いコストの低減を図ることができるとともに、内管の破損を防止でき、耐久性を向上することができる二重配管のジョイント構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、流体の上流側配管又は下流側配管の少なくとも一方の配管を外管と内管の二重配管とし、前記上流側配管の先端部に設けたシール座に対しシール部材を介して下流側配管の基端部に設けたシール座を接合し、前記上流側配管及び下流側配管を前記両シール座に設けた連結機構により連結した二重配管において、
前記シール部材の内周面に対し前記内管の端部外周面を保持し得る内管保持部を設けたことを要旨とする。
【００１０】
この請求項１に記載の発明は、前記シール部材に設けた内管保持部により内管を保持するようにしたので、内管を支持するための部品点数を少なくして製造及び組み付け作業を容易に行いにコストの低減を図ることができるとともに、内管の破損を防止でき、耐久性を向上することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記シール部材の内管保持部は前記外管の内周面よりも内方に突出するように形成されていることを要旨とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記シール部材の内管保持部が前記外管の内周面よりも内方に突出するように形成されているので、内管の先端部の外径寸法を変更しなくても済む。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記シール座、シール部材及び連結機構はボールジョイント構造に構成されていることを要旨とする。
この請求項３に記載の発明は、ホールジョイント構造を用いているため、上流側の配管と下流側の配管に屈曲させる外力が作用してもそれを吸収することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３において、前記シール部材の内管保持部の端部には外管の端部内周面と内管の外周面との間に進入する膨出部が一体に形成されていることを要旨とする。
【００１５】
この請求項４に記載の発明は、前記外管の端部内周面と内管の外周面との間に進入した膨出部により外管と内管の間隔を適正に保持することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記シール部材の内管保持部の内周面には円環状の突条部が設けられていることを要旨とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明は、前記内管保持部の突条部により内管の外周面との接触面積が低減されるので、内管が熱膨張したときに内管の外周面と内管保持部の内周面とのスライド抵抗を低減し、内管に作用する応力を低減して内管の損傷を防止することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項において、前記内管の端部外周面と内管保持部の内周面との間には、高温の流体により内管が熱膨張した状態で微小の隙間が形成されるようにしていることを要旨とする。
【００１８】
この請求項６に記載の発明は、内管がその長手方向に熱膨張しても内管保持部の内周面に内管が接触しないので、内管保持部との接触による内管の内部応力の増大を無くすことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の二重配管のジョイント構造を、自動車のエンジンの排気装置の二重排気管のボールジョイント構造に具体化した一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
【００２０】
この実施形態において、エンジンの排気装置は、前述した図８に示す構造と同様である。又、ボールジョイント１５のフランジ２５，２６、ボルト２８、コイルスプリング２９及びナット３０等の構成も図９に示す従来のボールジョイント構造と同様である。従って、同様の機能を有する部材については、同一の符号を付して構造の説明を省略する。前記ボルト２８、コイルスプリング２９及びナット３０は、シール座２５ｂ，２６ｂを有するフランジ２５，２６の連結機構を構成している。
【００２１】
この実施形態においては前記二重排気管１４の外管２０と内管２１の間に設けられたワイヤーメッシュリング２３が省略されている。
又、この実施形態では図１に示すように、前記フランジ２６の円弧状のシール座２６ｂにシール部材としてのボールジョイントガスケット２７の円弧面２７ａを接触させている。フランジ２５の円弧状のシール座２５ｂに平面状のシール面２７ｂを接触させている。さらに、ボールジョイントガスケット２７の内周面に対し内管保持部２７ｃを一体的に形成し、この内管保持部２７ｃの内周面を前記内管２１の先端部外周面に微小の隙間Ｇをもって対向させている。
【００２２】
前記ボールジョイントガスケット２７は、例えばステンレスメッシュと耐熱耐久性に優れた主成分の膨張黒鉛材料よりなる粒子とを図示しない成形型のキャビティに収容して圧着することにより所定の断面形状に成型されている。
【００２３】
エンジンの排気装置の作動時の外管２０、内管２１及びボールジョイントガスケット２７の熱膨張を考慮して、前記隙間Ｇは、排気管１４の外管２０及び内管２１が常温状態のときに、例えば０．５〜２ｍｍに設定されている。そして、排気装置が作動されて、熱膨張により前記外管２０、内管２１及びボールジョイントガスケット２７が膨張した状態で、前記隙間Ｇが若干存在するか又は零となって、前記内管保持部２７ｃの内周面により前記内管２１の外周面を位置規制して内管２１を所定位置に保持するようにしている。
【００２４】
前記隙間Ｇは排気装置が作動している状態で微小存在するのが内管２１の外周面と内管保持部２７ｃの内周面のスライド抵抗を無くす上で望ましい。しかし、内管２１の外周面が内管保持部２７ｃに軽く接触する程度に設定されていてもスライド抵抗は小さく問題はない。
【００２５】
次に、前記のように構成した二重排気管のボールジョイント構造の作用について説明する。
図１はエンジンの排気装置が停止され、内管２１の外周面と内管保持部２７ｃの内周面との間に隙間Ｇが形成された状態を示す。この状態において、エンジンが起動される。すると、前記二重排気管１４の内管２１は流体としての高温の排気ガスにより加熱され、外管２０は内管２１と所定の間隔で離隔され、かつ外気に接触されているので、内管２１の熱膨張が外管２０の熱膨張よりも大きくなる。このため、内管２１の先端部外周面が内管保持部２７ｃの内周面に接触され、内管２１はその軸線方向へも膨張するので、その外周面は内管保持部２７ｃの内周面に微小の隙間を保持した状態で移動されるか又は軽く接触された状態でスライドされる。
【００２６】
上記実施形態の二重排気管のボールジョイント構造によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ボールジョイントガスケット２７の内周面に内管保持部２７ｃを一体に形成して外管２０の内側に配設された内管２１の先端部外周面を保持するようにした。このため、内管２１を保持するための専用の保持部材を省略することができ、部品点数を低減して製造及び組み付け作業を容易に行い、コストの低減を図ることができる。
【００２７】
（２）上記実施形態では、黒鉛を主成分とするガスケット材により形成されたボールジョイントガスケット２７の内周面に内管保持部２７ｃを一体的に形成した。このため、ワイヤーメッシュリング２３を構成するステンレススチールに比較して熱膨張係数が小さくなるので、内管２１の外周面とボールジョイントガスケット２７の内周面との前記隙間Ｇの設定を容易に行うことができる。又、内管２１の外周面に対する内管保持部２７ｃの内周面の押圧力の変化を抑制することができ、内管２１に発生する応力を低減して破損を未然に防止することができる。
【００２８】
（３）前記内管２１の端部外周面と内管保持部２７ｃの内周面との隙間Ｇが零にならないようにした場合には、内管２１がその長手方向に熱膨張しても内管保持部２７ｃの内周面に接触しないので、内管保持部２７ｃとの接触による内管２１の内部応力の増大を無くすことができる。この隙間Ｇが大き過ぎると、内管２１が溶接部２２を中心に振動するので、隙間Ｇは小さい程望ましい。
【００２９】
（４）上記実施形態では、ステンレススチールに比較してボールジョイントガスケット２７の硬度が低く、内管２１の外周面に対し内管保持部２７ｃの内周面が接触した状態で、両者の摩擦係数が小さいので、両者の接触面がスライドし易くなり、異音の発生を防止することができる。
【００３０】
（５）上記実施形態では、ステンレススチール製のワイヤーメッシュリング２３と比較してコストの安い材料である黒鉛を主成分とするボールジョイントガスケットを用いて内管保持部２７ｃを形成したので、材料費を節減してコストの低減を図ることができる。
【００３１】
（６）上記実施形態では、ボールジョイントガスケット２７の内管保持部２７ｃを内管２１の外周面側へ膨出形成したので、内管２１の先端部の形状を変更しなくてもよい。
【００３２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図３に示すように、前記ボールジョイントガスケット２７の内管保持部２７ｃの端縁に膨出部２７ｄを形成し、この膨出部２７ｄを外管２０の先端部内周面と内管２１の外周面との間に介在させるようにしてもよい。この別例においては、膨出部２７ｄによって外管２０と内管２１との隙間をほぼ一定に保持することができる。
【００３３】
○  図４に示すように、前記フランジ２５及びフランジ２６を鍛造又は鍛造プレスにより形成し、両フランジ２５及びフランジ２６をボルト２８及びナット３０により互いに連結した状態で、前記ガスケット２７´を挟着保持するようにしてもよい。この別例においては、フランジ２５とフランジ２６がボルト２８及びナット３０によって締め付け固定されているので、二重排気管１４と吸入管２４の屈曲を許容することはできない。
【００３４】
○  図５に示すように前記ボールジョイントガスケット２７の内管保持部２７ｃの内周面に対し円周方向に連続する円環状の突条部２７ｅを一体に形成してもよい。この別例においては、内管保持部２７ｃに対する内管２１の外周面の接触面積が少なくなるので、突条部２７ｅに沿って内管２１の外周面がスライドし易くなる。又、突条部２７ｅが適度に弾性変形することにより内管２１の外周面に対する内管保持部２７ｃの押し付け力を適正にすることができる。さらに、前記隙間Ｇを常温状態で無くして、関連する部材の熱膨張を突条部２７ｅの弾性変形により吸収するようにしてもよい。
【００３５】
○  図６に示すように、ボールジョイントガスケット２７の内管保持部２７ｃの内周面にガスケット材料よりもさらに柔らかい例えば、ステンレスメッシュ等よりなる柔軟層３２を形成してもよい。この場合には、内管２１の外周面が柔軟層３２の内周面に接触した状態で、内管２１の保持を安定して行うことができるとともに、内管２１のスライド性能を向上して内管２１に生じる内部応力を低減することができる。
【００３６】
○  図７に示すように、内管保持部２７ｃの内周面の内径寸法を大きくするとともに、内管２１の先端部に大径部２１ａを形成してもよい。この別例では、傾斜面によって排気ガスの内管２１内の吸入管２４への流れを円滑にすることができる。
【００３７】
○  図示しないが、ボールジョイントガスケット２７の横断面形状を左右対称状に形成し、フランジ２５及びフランジ２６も左右対称状に形成してもよい。この場合には、ボールジョイントガスケット２７の組み付け時の方向性を考慮する必要がないので、組付け作業を容易に行うことができる。
【００３８】
○  図示しないが、吸入管２４側のみに内管を収容した二重配管のジョイント構造に具体化したり、上流側の配管と下流側の配管を共に二重配管としたジョイント構造に具体化したりしてもよい。
【００３９】
○  図示しないが、自動車の排気装置の二重排気管以外に、液体を流通させる二重配管のジョイント構造やボールジョイント構造に具体化してもよい。
（技術的思想１）  請求項１〜６のいずれか一項において、前記内管保持部の内周面にスライド性に富む材料よりなる柔軟層を設けた二重配管のジョイント構造。
【００４０】
（技術的思想２）  請求項１〜６のいずれか一項において、前記配管はエンジンの排気ガスを排出する二重排気管である二重配管のジョイント構造。
（技術的思想３）  請求項１〜６、技術的思想１，２のいずれか一項に記載の二重配管のジョイント構造に用いるガスケット。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、内管を支持するための部品点数を少なくして製造及び組み付け作業を容易に行いコストの低減を図ることができるとともに、内管の破損を防止でき、耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を自動車の排気装置の二重排気管のボールジョイント構造に具体化した一実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１の１−１線断面図。
【図３】この発明の別例を示す部分断面図。
【図４】この発明の別例を示す部分断面図。
【図５】この発明の別例を示す部分断面図。
【図６】この発明の別例を示す部分断面図。
【図７】この発明の別例を示す部分断面図。
【図８】自動車の排気装置の略体正面図。
【図９】従来の二重排気管のホールジョイント構造を示す縦断面図。
【符号の説明】Ｇ…隙間、２０…外管、２１…内管、２５ｂ，２６ｂ…シール座、２７ｃ…内管保持部、２７ｄ…膨出部、２７ｅ…突条部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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