(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体導管と第２流体導管を相対角変位可能に且つ気密状に接続する管継手において、第１流体導管の接続部に、開口端側を拡径したテーパー状の内周シール面を有する環状シールリングを設け、第２流体導管の接続部に、前記環状シールリングに対面させて凸球面状の外周シール座を設け、環状シールリングの内周シール面を前記外周シール座に摺動自在に圧接させる圧接手段を前記両流体導管にわたって設けた管継手であって、
前記第１流体導管の管端部には略円板形状のフランジ部材が固定されており、前記フランジ部材は、前記管端部から対面する第２流体導管に向かう軸方向に沿って外方に拡開したテーパー部を備え、前記テーパー部の内周側には、開口端側へ拡径するテーパー状の内周壁より構成した装着溝が形成され、
前記装着溝の内周壁に対応して略テーパー状に形成された前記環状シールリングの外周面に、全周にわたって周方向に延びる凹陥部を設けて、 前記環状シールリングとこれを装着すべく形成された第１流体導管における装着溝との間に、前記環状シールリングの前記凸球面状の外周シール座との圧接に基づく外方への湾出変形を許容する余剰空間を構成し、
前記環状シールリングの内周シール面を前記外周シール座に圧接した際には、前記環状シールリングの内方への屈曲変形を許容して、当該変形を誘導するものであり、全周にわたって周方向に延びる複数の凹溝又は突条を、前記環状シールリングの内周シール面に設けた管継手。
【請求項２】
前記凹溝又は突条を、少なくとも前記内周シール面における前記外周シール座に圧接する部位に設けた請求項１記載の管継手。
【請求項３】
前記内周シール面における前記外周シール座に圧接しない所定部位に、前記凹溝及び突条の何れも存在しない領域を設けた請求項１又は２記載の管継手。
【請求項４】
環状シールリングを装着溝に仮止めさせる係止手段を設けた請求項１〜３の何れか１項に記載の管継手。
【請求項５】
前記外周シール座の背後に、外部空間に連通した開放空間が形成される外気導入用の凹部を設けた請求項１〜６の何れか１項に記載の管継手。
【請求項６】
前記外周シール座が、第２流体導管の開口端部の近傍から外方に起立して形成される板状部材における凸球面状の外周面からなり、前記板状部材における外周シール座の背後となる裏側の内周面と第２流体導管の外壁との間に、前記開放空間を有する凹部が形成される請求項５記載の管継手。
【請求項７】
前記第１流体導管又は第２流体導管が、それぞれ内燃機関の排気系を構成する排気マニホールドの集合管若しくは排気管であり、前記環状シールリングとして耐熱性、耐磨耗性及び耐腐食性を備えた素材を用いた請求項１〜６の何れか１項に記載の管継手。
【請求項８】
耐火材とともに金属細線を加圧成形してなり、そのテーパー状の内周シール面に、全周にわたって周方向に延びる凹溝又は突条を単又は複数設けた請求項１〜７の何れか１項に記載の管継手に用いる環状シールリング。
【請求項９】
耐火材として、少なくとも金属粉末又は鉱石粉末を含有させた膨張黒鉛シートを用いてなる請求項８記載の環状シールリング。
【請求項１０】
表面に潤滑剤を被覆してなる請求項８又は９記載の環状シールリング。
【請求項１１】
厚みが３〜５ｍｍ、内周シール面及び外周面のテーパー角がそれぞれ２０〜４０°の裁頭円すい形の筒状に成形してなる請求項８〜１０の何れか１項に記載の環状シールリング。
【請求項１２】
深さが０．４〜０．６ｍｍ、巾が０．９〜１．１ｍｍの凹溝を軸方向に沿って複数設けた請求項８〜１１の何れか１項に記載の環状シールリング。
【請求項１３】
第１流体導管の装着溝に対面する外周面に、全周にわたって周方向に延びる凹陥部を設け、成形型のパーティングラインを前記凹陥部の底に位置させた請求項８〜１２の何れか１項に記載の環状シールリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体導管を相対角変位可能に且つ気密状に接続する管継手及びこれに用いる環状シールリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車の排気系には、エンジンの振動や走行時における路面からの振動に起因する車体とエンジンとの相対移動等を吸収するため、排気マニホールドの集合管と排気管との接続部や排気管同士の接続部に、気密状態を維持しつつ相対角変位可能に接続する管継手が設けられている。
【０００３】
このような管継手は、例えば図１０に示すように、自動車のエンジンに設けられる排気マニホールドの集合管１５０下流側端部に形成された一体フランジ１５０ａの内周に、テーパー状のシール座１５０ｂを形成するとともに、前記集合管１５０に接続される排気管１５１の当該接続端部１５１ａの外周に前記シール座１５０ｂに対応する凸球面１００ａを有する環状シールリング１００を外装し、前記テーパー状のシール座１５０ｂと前記凸球面１００ａとを両流体導管の連結部に配置した圧接手段１４０の押圧下で相対角運動可能に密着摺動するように構成したものが広く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の管継手に用いられる環状シールリングは、例えば膨張黒鉛又は雲母からなるシート状の耐火材とステンレス等の金属細線とを重ね合わせ捲回積層した後、所定形状の金型内で積層面に対し直角方向から強圧することによって、中央に円筒孔を有する切頭球体状に成形して得られるものが主流であるが、上記金属細線の弾性が大きいため、当該環状シールリングに形成する凸球面の成形精度を充分に確保することが困難であり、充分な成形精度が確保されていない場合には、当該凸球面の曲率若しくは中心位置が当初設計許容範囲から逸脱してしまうことから、流体導管同士の相対角変位がスムーズに行われなくなり、振動を充分に吸収できず重大な流体漏れの発生原因となる。また、図１０に示したように、環状シールリング１００と接続端部１５１ａ外周面との間のシール性を確保して排気漏れを未然に防止するため、前記接続端部１５１ａに外装される環状シールリング１００はしまりばめによる強固な圧入嵌合となっており、組み付け作業が煩雑でコスト上昇の一因となっていた。
【０００５】
そこで本発明者は、特開２０００−２９１８６２号公報に開示されているように、管継手に用いる環状シールリングに、開口端側に拡径したテーパー状の内周シール面を形成し、該内周シール面を他方の流体導管接続部に設けた部分凸球面状の外周シール座に対面させた管継手を既に考案している。このような管継手によれば、金属細線からなる環状シールリングの内周面に形成したテーパー状のシール面が弾性変形しても、当該シール面に対して摺動する他方の流体導管の部分凸球面状の外周シール座が変形しないため、前記曲率又は中心位置の逸脱がなく、シール性並びに両流体導管のスムーズな相対角変位が安定維持され、また、内周シール面が円錐テーパー状の曲面であるため、シール面が球面であった上記図１０の環状シールリングに比べて、全体を薄肉に成形することができ、環状シールリングの製作コストを大幅に削減できるのである。
【０００６】
ところで、前記した管継手は、外周シール座の曲率及び中心位置が維持されることでスムーズな相対角変位が維持されるものの、凸球面状の外周シール座とテーパー状の内周シール面とは互いに線接触する構造であるため、両者間のシール性を向上させるには一定の限界が生じていた。また、相対角変位による摺動時の接触音については、従来からの管継手と同様、環状シールリングの少なくともシール面に潤滑剤を被覆しておく手法により低減を図ることが可能であるが、これら被覆された潤滑剤は摺動に伴って容易に剥れてしまうため、特に相互のアタリが未だできていない組み付け初期には、前記接触音の発生を回避できなかった。
【０００７】
本発明は係る現況に鑑み為されたものであり、シール性をより向上させるとともに、接触音の発生を未然に回避できる管継手及びこれに用いる環状シールリングを提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題解決のために、第１流体導管と第２流体導管を相対角変位可能に且つ気密状に接続する管継手において、第１流体導管の接続部に、開口端側を拡径したテーパー状の内周シール面を有する環状シールリングを設け、第２流体導管の接続部に、前記環状シールリングに対面させて凸球面状の外周シール座を設け、環状シールリングの内周シール面を前記外周シール座に摺動自在に圧接させる圧接手段を前記両流体導管にわたって設けた管継手であって、
前記第１流体導管の管端部には略円板形状のフランジ部材が固定されており、前記フランジ部材は、前記管端部から対面する第２流体導管に向かう軸方向に沿って外方に拡開したテーパー部を備え、前記テーパー部の内周側には、開口端側へ拡径するテーパー状の内周壁より構成した装着溝が形成され、
前記装着溝の内周壁に対応して略テーパー状に形成された前記環状シールリングの外周面に、全周にわたって周方向に延びる凹陥部を設けて、 前記環状シールリングとこれを装着すべく形成された第１流体導管における装着溝との間に、前記環状シールリングの前記凸球面状の外周シール座との圧接に基づく外方への湾出変形を許容する余剰空間を構成し、
前記環状シールリングの内周シール面を前記外周シール座に圧接した際には、前記環状シールリングの内方への屈曲変形を許容して、当該変形を誘導するものであり、全周にわたって周方向に延びる複数の凹溝又は突条を、前記環状シールリングの内周シール面に設けたことを特徴とする管継手を構成したものである。
【０００９】
このような管継手にあっては、環状シールリングの内周シール面に設けた凹溝或いは突条により、当該環状シールリングの内方への屈曲変形が許容され、内周シール面に対する外周シール座の圧接に伴い当該変形が誘導されることになる。この環状シールリングの屈曲変形は、前記内周シール面に圧接する外周シール座の曲率半径に応じて変形が促進され、これにより当該内周シール面と外周シール座との密着面積が増大するとともに、前記内周シール面が外周シール座の不均一面に容易に追従し、密着性、シール性が向上する。また、内周シール面に被覆された潤滑剤は、環状シールリングを組み付け、外周シール座に圧着させた後、摺動を繰り返しても凹溝内或いは突条間に残存保持され、従来から組み付けの初期に生じていた不快な接触音が低減又は回避される。
【００１０】
環状シールリングとこれを装着すべく形成された第１流体導管における装着溝との間に、環状シールリングの前記圧接に基づく外方への湾出変形を許容する余剰空間を設けてあるので、前記環状シールリングの内方への屈曲変形がよりスムーズに行われ、上述した外周シール座の不均一面への追従、密着性並びにシール性がより向上する。
【００１１】
具体的には、前記装着溝の内周壁を第１流体導管の開口端側へ拡径するテーパー状に形成し、且つこれに対応して略テーパー状に形成された環状シールリングの外周面に、全周にわたって周方向に延びる凹陥部を設けることにより、当該凹陥部と前記装着溝のテーパー状内周壁との間に余剰空間を形成したものが好ましい実施例である。
【００１２】
ここで、前記凹溝又は突条は、少なくとも内周シール面における前記外周シール座に圧接する部位に設けられ、特に、内周シール面における前記外周シール座に圧接しない所定部位に、前記凹溝及び突条の何れも存在しない領域を設けたものでは、比較的強度が弱くなる凹溝や突条を不用な箇所に設けることが避けられ、破断した前記凹溝や突条の断片が流体中に混入するといった不都合が未然に回避される。
【００１３】
また、環状シールリングを装着溝に仮止めさせる係止手段を設けたものでは、組み付け時の作業性が向上する。
【００１４】
また、前記外周シール座の背後に、外部空間に連通した開放空間が形成される外気導入用の凹部を設けたものでは、当該外周シール座を通じてこれに密着している環状シールリングが冷却され、耐久性を向上させることができる。
【００１５】
例えば、前記外周シール座が、第２流体導管の開口端部の近傍から外方に起立して形成される板状部材における凸球面状の外周面からなり、前記板状部材における外周シール座の背後となる裏側の内周面と第２流体導管の外壁との間に、前記開放空間を有する凹部が形成されるものが好ましい。
【００１６】
以上の第１流体導管又は第２流体導管は、それぞれ内燃機関の排気系を構成する排気マニホールドの集合管若しくは排気管であり、且つ前記環状シールリングとして耐熱性、耐磨耗性及び耐腐食性を備えた素材を用いたものが好ましい実施例である。
【００１７】
また、本発明は、以上の管継手に用いる環状シールリングであって、耐火材とともに金属細線を加圧成形してなり、そのテーパー状の内周シール面に、全周にわたって周方向に延びる凹溝又は突条を単又は複数設けた環状シールリングをも提供する。
【００１８】
ここで、前記耐火材として少なくとも金属粉末又は鉱石粉末を含有させた膨張黒鉛シートを用いてなるものでは、高熱により外周シール座に転写した膨張黒鉛と当該環状シールリングの膨張黒鉛同士が直接接触して生じる不快な接触音が、前記含有させた金属粉末又は鉱石粉末が両者の間に介在することにより低減又は回避される。また、表面に潤滑剤を被覆してなるものでは、当該環状シールシールリングを組み付け、外周シール座に圧着させた後、摺動を繰り返しても凹溝内或いは突条間に残存保持され、従来より組み付けの初期に生じていた不快な接触音が低減又は回避される。
【００１９】
また、厚みが３〜５ｍｍ、内周シール面及び外周面のテーパー角がそれぞれ２０〜４０°の裁頭円すい形の筒状に成形してなるものが好ましい。
【００２０】
深さが０．４〜０．６ｍｍ、巾が０．９〜１．１ｍｍの凹溝を軸方向に沿って複数設けたものが好ましい。ここで、深さが０．４ｍｍより浅いと屈曲変形を誘導する作用効果、潤滑剤を残存保持させる作用効果が生じなく、０．６ｍｍより深いとシール性、耐久性に問題が生じる可能性がある。また、巾が０．９ｍｍより狭いと同じく屈曲変形を誘導する作用効果、潤滑剤を残存保持させる作用効果が生じなく、１．１ｍｍより広いとシール性に問題が生じる可能性がある。
【００２１】
第１流体導管の装着溝に対面する外周面に、全周にわたって周方向に延びる凹陥部を設け、成形型のパーティングラインを前記凹陥部の底に位置させたものでは、該パーティングラインがシール性の低下の原因となることが回避される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係る管継手が自動車の排気系における排気マニホールドの集合管とこれに連通する排気管との接続、並びに、排気管と排気管との接続にそれぞれ採用された全体構成を示し、図１〜図９は、本発明に係る管継手の代表的実施形態を示し、図中符号Ａは管継手、１は環状シールリングをそれぞれ示している。
【００２３】
自動車のエンジンの排気系Ｅｘは、図１に示すように、上流側からエンジン７のシリンダーヘッドにガスケット８を介して接続された排気マニホールド及びその集合管５１と、複数の排気管５２、５３、５４、触媒コンバーター、並びにマフラーから構成されており、本発明の管継手Ａは、これら自動車の排気系Ｅｘの連結継手として単又は複数箇所に好適に用いられる。このような管継手Ａは、接続される流体導管同士、すなわち集合管５１と排気管５２、排気管５２と排気管５３、及び排気管５３と排気管５４を互いに相対角変位可能にスムーズに摺動させることで、これら流体導管間の気密状態（シール性）を確実に維持し、排気ガスの漏出を防止しつつ、前記エンジン７自体の振動や自動車の走行に基づく振動等の前記排気系Ｅｘ全体に作用する振動を吸収して、該振動が室内の静寂性に及ぼす悪影響を未然に回避するものである。
【００２４】
図２は、その一例として、上記した自動車のエンジン７からの排気が流通する一方の排気管（以下、説明の便宜上「第１排気管」と称す。）５２と、これに連通する他方の排気管（以下、同様に「第２排気管」と称す。）５３とを相対角変位可能に且つ気密状に接続する連結継手として構成された本発明の代表的実施形態に係る管継手Ａを示しており、第1排気管５２は本発明の第１流通導管２に相当し、第２排気管５３は第２流通導管３に相当している。
【００２５】
すなわち、本実施形態の管継手Ａは、第１排気管５２の接続部を構成する開口端部２ａの内周面側に、当該排気管５２の開口端側に拡径した部分円錐テーパー形状の内周シール面１０を有する環状シールリング１が設けられ、且つ第２排気管５３の接続部を構成する開口端部３ａの外周面側に、前記環状シールリング１に対面させて部分凸球面状の外周シール座３０が設けられており、更に、前記両排気管５２、５３にわたって環状シールリング１の内周シール面１０を前記外周シール座３０に摺動自在に圧接させる圧接手段４が設けられている。
【００２６】
そして、前記環状シールリング１の内周シール面１０には、全周にわたって周方向に延びる凹溝１１が複数設けられており、本発明は、これら凹溝１１、・・・を設けたことにより、当該環状シールリング１自体の内方への屈曲変形が容易となり、前記内周シール面に圧接する外周シール座の曲率半径に応じた変形が促進され、これにより当該内周シール面における外周シール座に対する密着面積が増大し、シール性が向上するといった作用効果に加え、更に、環状シールリング１の表面に被覆されている潤滑剤が、摺動を繰り返しても凹溝内或いは突条間に残存保持され、組み付け初期に生じていた不快な接触音が低減又は回避されることを特徴としている。
【００２７】
尚、本実施形態では自動車の排気系Ｅｘにおける排気管５２、５３同士の接続に用いた管継手を例示しているが、同じく自動車の排気系Ｅｘにおける排気マニホールドの集合管５１と排気管５２との接続にも好適に用いることができることは前述の通りであり、また、本発明の管継手の構造は、流体の流通方向によって何ら限定されるものではなく、したがって本実施形態においても、何れの排気管が上流側であるかは問題ではなく、どちらが排気の上流側にあっても良い。
【００２８】
また、本実施形態のように自動車の排気系Ｅｘに採用される管継手Ａの環状シールリング１には、通常、耐圧性や耐腐食性、耐磨耗性、潤滑性、シール性の他、３００〜１０００℃程度の高温にも充分に耐え得る耐熱性等が要求されるが、本発明の管継手並びに環状シールリングは、上記の如き自動車の排気系Ｅｘに適用されるものに何ら限定されず、船舶やバイク、バス、トラック、産業用機械その他の内燃機関や外燃機関の排気系において好適に採用され、その他、気密性や水密性とともに吸振性が特に要求される軟弱地盤のガス配管や水道管などの流体輸送用埋設配管や各種動力プラントの排気系配管等における接続継手として、好適に採用される。そして、これら管継手に用いる環状シールリングの材質や製法は、流体導管を流通する流体の特性に基づいて適宜選択されるのである。
【００２９】
以下、管継手Ａの各部の構成を更に詳細に説明する。
【００３０】
第１排気管５２の管端部５２ｂには、当該排気管５２と同程度の肉厚を有する鋼製の板状部材を加圧変形させた略円板形状の筒状フランジ部材５２ａが差し込み溶接で外嵌固定されており、前記フランジ部材５２ａには、後述する圧接手段４のセットボルト４０を挿通して締付ナット４１で固定するための挿通孔４３が穿設されている。
【００３１】
前記フランジ部材５２ａは、管端部５２ｂから対面する第２排気管５３に向かう軸方向に沿って外方にテーパー状に拡開したテーパー部５２ｃを備え、該テーパー部５２ｃの内周側には、開口端側へ拡径するテーパー状の内周壁２１ａより構成した装着溝２１が形成され、該装着溝２１に環状シールリング１が組み付けられる。このようにテーパー状の内周壁２１ａを有する装着溝２１に環状シールリング１を装着する本実施形態では、環状シールリング１をテーパー状の装着溝２１内にスライド移動させることで容易に組み付けることができ、環状シールリングをしまりばめで管端部外周へ圧入していた従来の方式に比べて、環状シールリング１及び装着溝２１相互の寸法許容範囲が広がり、環状シールリング１と第１排気管５２との嵌合部位におけるシール性も充分に確保される。
【００３２】
ここで、環状シールリング１を装着溝２１に仮止めして、その抜けを防止する係止手段を設けることが好ましく、このような係止手段は、例えば装着溝２１の開口端部２ａに、環状シールリング１の外周縁部を係止する突起を形設したものや、環状シールリング１の外周面１３に突起を設け、且つ装着溝２１の内周壁２１ａに前記突起を係入する凹部を設けたもの、環状シールリング１の外周面１３に凹部を設け、且つ装着溝２１の内周壁２１ａに、前記凹部に係入する突起を設けたもの等が好ましく、その他、環状シールリング１を開口端部２ａにしまりばめで嵌入するもの等が採用できる。
【００３３】
また、環状シールリング１を回り止めさせる係止手段を設けることが好ましく、上記した仮止め用の係止手段と同様、装着溝２１の内周壁２１ａに、環状シールリング１の外周面１３に設けた図示しない突起を係入する凹部を設けたもの、同じく装着溝２１の内周壁２１ａに、環状シールリング１の外周面１３に設けた図示しない凹部に係入する突起を設けたもの、環状シールリング１を開口端部２ａにしまりばめで嵌入するもの等が好ましく、その他、装着溝２１の表面に、環状シールリング１の外周面１３に対して気密状態を維持しつつ、その一部に高摩擦力を発生する粗面が形成されたものなどが好ましい実施例である。
【００３４】
尚、環状シールリング１を取付ける装着溝２１はテーパー状の内周壁２１ａを備えたものに限定されるものではなく、軸平行な外周面を有する環状シールリングを同じく軸平行な内周壁を有する装着溝にしまりばめで嵌入するもの等、適宜な形状を採用し得る。
【００３５】
板状部材を加圧変形させてなるフランジ部材５２ａは、装着される環状シールリング１を冷却させる点で好ましい実施例であるが、別途鋳造された筒状のフランジ部材を第1排気管の管端部５２ｂに固定するものであっても良く、これらフランジ部材５２ａを管端部５２ｂに固定する手段としては、本例で示す差し込み溶接以外に、突合せ溶接やねじ込み溶接など作用する振動や応力等に応じて適宜な固定方法を採用することができる。
【００３６】
また、第1流体導管２が排気管５２ではなく、自動車の排気マニホールドの集合管５１である場合には、例えば、図８に示すように、集合管５１の管端部５１ｂに同じく内周側に装着溝２１を備えた一体フランジ５１ａが径方向外方に突設され、圧接手段４のセットボルト４０先端の雄ネジ部を螺合する複数の螺孔４０ａが穿設される。
【００３７】
環状シールリング１の外周側には、上述したように、テーパー状に形成された装着溝２１の内周壁２１ａに対応して略テーパー形状の外周面１３が設けられ、且つ、その内周側には、前記テーパー状の外周面１３と略平行に開口端側へ拡径し、第２排気管５３の開口端部３ａを受け入れるテーパー状の内周シール面１０が形成されており、当該環状シールリング１を示した図３の正面図、図４の断面図、及び図５の斜視図に表されるように、前記内周シール面１０にはその全周にわたって周方向に延びた凹溝１１、・・・が設けられている。
【００３８】
この凹溝１１は、当該環状シールリング１の内方への屈曲変形を許容して、当該変形を誘導するものであり、図６（ａ）の如く環状シールリング１をフランジ部材５２ａの装着溝２１に組み付け、圧接手段４により環状シールリング１の内周シール面１０を第２排気管５３のフランジ部材５３ａで構成される外周シール座３０に圧接した際には、図６（ｂ）に示すように、環状シールリング１は前記凹溝１１、・・・により屈曲変形が誘導されるとともに、当該環状シールリング１の外周側に設けられた後述の余剰空間Ｓ1により環状シールリング１が外方へ湾出変形し、内周シール面１０が前記外周シール座３０の曲率半径に応じて屈曲変形することにより、該外周シール座３０に対する密着面積を増大させ、シール性がより向上するのである。
【００３９】
各凹溝１１の深さは、浅すぎると屈曲変形を誘導する作用効果、潤滑剤を残存保持させる作用効果が生じず、深すぎるとシール性、耐久性に問題が生じるため、好ましくは０．３〜０．７ｍｍ、より好ましくは０．４〜０．６ｍｍに設定されている。また、各凹溝１１の巾は、狭すぎると同じく屈曲変形を誘導する作用効果、潤滑剤を残存保持させる作用効果が生じず、広すぎるとシール性に問題が生じるため、好ましくは０．８〜１．２ｍｍ、より好ましくは０．９〜１．１ｍｍに設定されている。これら凹溝１１、・・・は、内周シール面１０の軸方向に沿って複数列設されている。
【００４０】
また、環状シールリング１における前記装着溝２１の内周壁２１ａに当接する外周面１３には、全周にわたって周方向に延びる凹陥部１３ａが設けられており、図６（ａ）に示すように、前記装着溝２１に組み付けた状態において、前記内周壁２１ａと凹陥部１３ａとの間に余剰空間Ｓ1が生じ、図６（ｂ）に示すように、前述した外周シール座３０への圧接に基づく環状シールリング１の外方への湾出変形が許容されることになる。
【００４１】
環状シールリング１は、従来から自動車の排気系に多用されていた部分凸球面を有するシールリングを製造する際に用いられる素材及び製造方法を応用できるが、好ましくはステンレス線材を袋状に編成したメッシュ部材に粘性の耐熱シートや耐熱性樹脂、セラミック粉末等を挿入若しくは充填し、膨張黒鉛シートとともに軸方向に加圧成形することで、内周側には、上記複数の凹溝１１、・・・を備えた円錐テーパー状のシール面を有し、且つ外周側には、上記凹陥部１３ａを備えた略テーパー状の外周面１３を有する環状シールリングを成形して、更にその表面に二硫化モリブデンや四窒化フッ素等の潤滑剤を付加することで作製されるものが好ましい。尚、前記耐火材としての前記膨張黒鉛シールには、銅やアルミニウム、スズ、鉄、ステンレス等の金属粉末や雲母などの鉱石粉末が含有されていることが好ましい。環状シールリング１の膨張黒鉛は長期の使用により熱で外周シール座３０に転写されるが、転写された膨張黒鉛と環状シールリング１の膨張黒鉛が直接接触して摺動すると、不快な接触音が生じるといった問題があり、前記金属粉末や鉱石粉末を膨張黒鉛シートに含有させると、これら粉末が両者の間に介在し、前記接触音を低減又は回避させることができるのである。
【００４２】
このように内周及び外周ともに略テーパー形状に成形される環状シールリングは、充分な耐久性を維持しつつ全体を薄肉に成形することが可能であり、外周側に部分凸球面形状を成形していた従来のシールリングに比べて必要な材料量も少なく製作コストが低減されるものであり、好ましくは内周シール面及び外周面のテーパー角がそれぞれ略２０〜４０°で、厚みが３〜５ｍｍの裁頭円すい形の筒状に成形される。
【００４３】
ここで、金属細線を加圧成形して得られる環状シールリングには成形型のパーティングラインが生じるが、該パーティングラインを上述した凹陥部１３ａの底に位置させれば、シール性等に与える影響を無くすことができる。
【００４４】
また、内周シール面１０における前記外周シール座３０に圧接しない部位であって、特に排気管の内部の流通空間Ｓ3に臨む部位は該空間を流通する高温の排気に曝されるため、強度の弱い凹溝１１等がこの部位に存在すればこれらが破断して排気に混入する畏れもあるため、これら不測の事態を未然に回避すべく、例えば図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、当該流通空間Ｓ3に臨む部位に前記凹溝１１等が存在しない滑面の領域１２を設けたものも好ましい実施例である。
【００４５】
尚、環状シールリング１の内周シール面１０には、上述した凹溝１１、・・・の代わりに単又は複数の突条を設けても良く、これら凹溝１１や突条の本数並びに形成箇所は、本実施形態に何ら限定されるものではない。
【００４６】
第２排気管５３の開口端部３ａには、上述した第１排気管５２の場合と同様に、当該排気管５３と同程度の肉厚を有する鋼製の板状部材３３を加圧変形させてなる略円板形状の筒状フランジ部材５３ａが差し込み溶接で外嵌固定されており、フランジ部材５３ａには、圧接手段４のセットボルト４０を挿通する挿通孔４４が穿設されるとともに、コイルスプリング４２を支持するスプリング座４５が設けられている。
【００４７】
前記フランジ部材５３ａには、第２排気管５３の開口端部３ａの近傍から起立して当該排気管５３の外壁３２に沿って部分凸球面状に屈曲した板状部材３３の外周面からなり上記環状シールリング１の内周シール面１０に摺動自在に圧接される外周シール座３０が形成されており、この外周シール座３０には、適宜塩化ビニル系樹脂やエポキシ系樹脂等による防食ライニング層やフッ素系樹脂による潤滑層などを形成する表面コート処理を施すことが好ましい実施例である。このように部分凸球面状の外周シール座３０が、加圧変形された板状部材３３の外周面からなるものにあっては、板状部材の滑らかな面粗特性がそのまま生かされるため、環状シールリングの内周シール面１０と前記外周シール座３０とのシール性を容易に安定させることができ、切削や研削等の機械加工の必要もなく、ツールマークの発生及びこれに起因するシール不足は未然に回避される。
【００４８】
前記外周シール座３０の背後となる板状部材３３裏側の内周面３３ｂと第２排気管５３の外壁３２との間には、外部空間に連通した開放空間Ｓ2が形成される外気導入用の凹部３１が形成されており、このように環状シールリング１が圧接される外周シール座の背後を外部空間に連通することで前記環状シールリング１が効果的に冷却され、その耐久性は著しく向上する。
【００４９】
尚、本発明に係る管継手Ａの外周シール座３０の構造は、本実施形態の如く板状部材３３を加圧変形させて開口端部３ａに固定したフランジ部材５３ａからなるものに何ら限定されるものではなく、鋳造されたフランジ部材を開口端部に固定してなるものや、例えば図９に示すように、第２排気管５３の開口端部３ａ近傍を加圧変形により外方に膨出させた部分凸球面状の外周シール座３０が形成されるとともに、当該外周シール座３０に対して軸方向に第1排気管５２と反対側には、少なくとも前記外周シール座３０の最大外径部位を含む膨出部５３ｂよりも小さな内径の貫通孔を有する遊動フランジ５３ｃが、当該第２排気管５３の外壁３２上を軸方向に沿って移動自在に且つ前記膨出部５３ｂに当接することで開口端部３ａからの抜け落ちが防止された状態で外装され、第１排気管５２のフランジ部材５２ａに設けた複数の挿通孔４３に対応する各位置には、セットボルト４０が遊貫される挿通孔４６が形成されたもの等が好適に採用できる。
【００５０】
圧接手段４は、第1排気管５２のフランジ部材５２ａに穿設された挿通孔４３及び第２排気管５３のフランジ部材５３ａに穿設された挿通孔４４の連通されるセットボルト４０と、前記セットボルト４０に螺合し、該ボルトをフランジ部材５２ａに係止させるナット４１と、第２排気管５３のフランジ部材５３ａとボルト頭部の間に装着されて前記フランジ部材５３ａを第１排気管５２側へ付勢するコイルスプリング４２とより構成され、このコイルスプリング４２の弾性により第２排気管５３がフランジ部材５３ａを介して第１排気管５２側へ相対的に付勢されることで、外周シール座３０が環状シールリング１の内周シール面１０に気密状態で圧接されるとともに、第１排気管５２及び第２排気管５３が相対角変位可能に互いに接続されるのである。尚、本発明に係る管継手を構成する圧接手段は上記構成に何ら限定されるものではなく、両流体導管２、３が相対角変位可能に圧着可能なものであれば適宜その他の構成を採用しても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の管継手及びこれに用いる環状シールリングによれば、環状シールリングの内周シール面に設けた凹溝或いは突条により、当該環状シールリングの内方への屈曲変形が許容され、内周シール面に対する外周シール座の圧接に伴い当該変形が誘導されることになる。この環状シールリングの屈曲変形は、前記内周シール面に圧接する外周シール座の曲率半径に応じた変形が促進され、これにより当該内周シール面における外周シール座に対する密着面積が増大するとともに、該外周シール座の不均一面に追従でき、密着性、シール性が向上する。
【００５２】
また、内周シール面に被覆された潤滑剤は、環状シールリングを組み付け、外周シール座に圧着させた後、摺動を繰り返しても凹溝内或いは突条間に残存保持され、従来より組み付けの初期に生じていた不快な接触音が低減又は回避される。
【００５３】
特に、環状シールリングとこれを装着すべく形成された第１流体導管における装着溝との間に、環状シールリングの前記圧接に基づく外方への湾出変形を許容する余剰空間を設けたものでは、前記環状シールリングの内方への屈曲変形がよりスムーズに行われ、上述した外周シール座の不均一面への追従、密着性並びにシール性がより向上する。
【００５４】
また、前記余剰空間を形成すべく、第１流体導管の装着溝に対面する環状シールリングの外周面に、全周にわたって周方向に延びる凹陥部を設け、成形型のパーティングラインを前記凹陥部の底に位置させたものでは、上記屈曲変形がスムーズに行われるとともに、該パーティングラインがシール性の低下の原因となることが回避される。
【００５５】
また、環状シールリングを装着溝に仮止めさせる係止手段を設けたものでは、組み付け時の作業性が向上する。
【００５６】
また、前記外周シール座の背後に、外部空間に連通した開放空間が形成される外気導入用の凹部を設けたものでは、当該外周シール座を通じてこれに密着している環状シールリングが冷却され、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管継手を自動車の排気系に採用した態様を示す全体斜視図。
【図２】本発明の代表的実施形態に係る管継手を示す説明図。
【図３】同じく管継手に用いた環状シールリングを示す正面図。
【図４】同じく環状シールリングを示す断面図。
【図５】同じく環状シールリングを示す斜視図。
【図６】（ａ）は、変形前の状態を示す説明図。（ｂ）は、変形後の状態を示す説明図。
【図７】（ａ）は、環状シールリングの変形例を示す断面図。（ｂ）は、同じく環状シールリングを装着した管継手を示す説明図。
【図８】第1流体導管を排気マニホールドの集合管とした管継手の変形例を示す説明図。
【図９】第２流体導管の開口端部を外方に膨出させて外周シール座を形成した管継手の変形例を示す説明図。
【図１０】従来の管継手を示す説明図。
【符号の説明】
Ａ 管継手 Ｅｘ 排気系
Ｓ1 余剰空間 Ｓ2 開放空間
Ｓ3 流通空間 １ 環状シールリング
２ 第１流体導管 ２ａ 開口端部
３ 第２流体導管 ３ａ 開口端部
４ 圧接手段 ６ 係止手段
７ エンジン ８ ガスケット
１０ 内周シール面 １１ 凹溝
１２ 領域 １３ 外周面
１３ａ 凹陥部 １４ パーティングライン
２１ 装着溝 ２１ａ 内周壁
３０ 外周シール座 ３１ 凹部
３２ 外壁 ３３ 板状部材
３３ａ 外周面 ３３ｂ 内周面
４０ セットボルト ４０ａ 螺孔
４１ ナット ４２ コイルスプリング
４３ 挿通孔 ４４ 挿通孔
４５ スプリング座 ４６ 挿通孔
５１ 集合管 ５１ａ 一体フランジ
５１ｂ 管端部 ５２ 排気管
５２ａ フランジ部材 ５２ｂ 管端部
５２ｃ テーパー部 ５３ 排気管
５３ａ フランジ部材 ５３ｂ 膨出部
５３ｃ 遊動フランジ ５４ 排気管
１００ 環状シールリング １００ａ 凸球面
１５０ 集合管 １４０ 圧接手段
１５０ａ 一体フランジ １５０ｂ シール座
１５１ 排気管 １５１ａ 接続端部
【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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【図１０】
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