(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側排気管と下流側排気管とがそれぞれの端面で隙間を残して相対峙して配置されており、上流側排気管と下流側排気管とのうちの一方の排気管の管端部には、凸球面状外面を有する第一のフランジ部材が取り付けられており、上流側排気管と下流側排気管とのうちの他方の排気管の管端部には、凹面状内面を有する第二のフランジ部材が取り付けられており、凹面状内面には、凸球面状外面の少なくとも二部位で摺動自在に接触するように、少なくとも二つの円錐状内面を有した環状シール体が装着されており、第一及び第二のフランジ部材は、弾性手段により互いに接近するように軸方向に弾性的に付勢されている排気管継手装置。
【請求項２】
環状シール体は、主に膨張黒鉛を含んだ耐熱材と、この耐熱材が隙間に配されていると共に耐熱材と混在一体になった金網からなる補強材との圧縮成形物からなる請求項１に記載の排気管継手装置。
【請求項３】
環状シール体は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂と金網からなる補強材との圧縮成形物からなる潤滑すべり層を有しており、少なくとも二つの円錐状内面は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂と金網からなる補強材とが混在一体となっている潤滑すべり層の平滑な露出面からなる請求項１又は２に記載の排気管継手装置。
【請求項４】
少なくとも二つの円錐状内面のうちの一方の円錐状内面は、軸方向に対して４５゜以上の角度を有しており、少なくとも二つの円錐状内面のうちの他方の円錐状内面は、軸方向に対して４５゜以下の角度を有している請求項１から３のいずれか一項に記載の排気管継手装置。
【請求項５】
少なくとも二つの円錐状内面のうちの一方の円錐状内面は、軸方向に対して６０゜以上の角度を有しており、少なくとも二つの円錐状内面のうちの他方の円錐状内面は、軸方向に対して３０゜以下の角度を有している請求項１から３のいずれか一項に記載の排気管継手装置。
【請求項６】
環状シール体は、環状シール体の少なくとも二つの円錐状内面に対応して少なくとも二つの円錐状外面を有しており、第二のフランジ部材の凹面状内面は、環状シール体の少なくとも二つの円錐状外面に相補的な形状を有する二つの円錐状内面を具備しており、環状シール体は、その二つの円錐状外面で第二のフランジ部材の凹面状内面の対応の二つの円錐状内面に装着されている請求項１から５のいずれか一項に記載の排気管継手装置。
【請求項７】
環状シール体は、第一のフランジ部材の凸球面状外面に対応した形状の凸球面状外面を有しており、第二のフランジ部材の凹面状内面は、環状シール体の凸球面状外面に相補的な形状を有する凹球面状内面を具備しており、環状シール体は、その凸球面状外面で第二のフランジ部材の凹球面状内面に装着されている請求項１から５のいずれか一項に記載の排気管継手装置。
【請求項８】
第一のフランジ部材は上流側排気管の管端部に、第二のフランジ部材は下流側排気管の管端部に夫々取り付けられている請求項１から７のいずれか一項に記載の排気管継手装置。
【請求項９】
第二のフランジ部材は、凹面状内面に連接すると共に、軸方向に対して実質的に直交する面からなる環状平坦内面を更に有しており、環状シール体は、軸方向に対して実質的に直交する面からなると共に、環状平坦内面に当接する環状平坦端面を有している請求項１から８のいずれか一項に記載の排気管継手装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の排気管継手装置に用いるための環状シール体であって、少なくとも二つの円錐状内面を有した環状シール体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気管継手装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
自動車エンジンの排気ガスは、エンジンから車体フレームなどに配置された排気管に導かれて大気中に排出されるが、この排気管はエンジンのトルク反力及び慣性力などにより操り返し曲げ応力を受けるので、エンジンの振動が排気管つり架具を伝わって車室内にもたらされたり、あるいは騒音の原因にもなるばかりでなく排気管の疲労折損などの不具合を生じる危険もある。このような問題を解決するために、球面管継手（環状シール体）を有した排気管継手装置を配置して応力を吸収させるなどの手段が講じられている。
【０００３】
球面管継手は、多くの場合、その凸球面状外面で、下流側排気管の端部に固着されたフランジ部材の凹球面状内面に摺動自在に接触するようにして、その内周面で上流側排気管の管端部の外周面に嵌装されて用いられ、フランジ部材の凹球面状内面に対する凸球面状外面の相対的な摺動で応力を吸収するようにしている。
【０００４】
ところで、前輪駆動横置きエンジン（ＦＦ車）では、一般に、エンジンのマニホールド近傍に排気管継手装置が配置されるのであるが、斯かるＦＦ車の場合には、マニホールドでの曲げ応力が縦置きエンジンの場合に比較してかなり大きいものとなり、マニホールドに接続される排気管には剪断方向（排気管の管軸と直交する方向）の力に加えて、特に捩り方向（排気管の管軸を中心とした回転方向）の力が大きく加わり、この力が排気管継手装置にも入力されることになる。
【０００５】
排気管継手装置に捩り方向の力が大きく加わると、互いに嵌合された球面管継手の内周面と上流側排気管の管端部の外周面との間でスティックスリップが生じ、スティックスリップに起因する異音が発生して自動車の運転者、乗客に不快感を与えることになる。
【０００６】
この問題を解決すべく種々の技術が提案されているが、提案の一つの技術には、球面管継手をその内周面で上流側排気管の管端部の外周面に装着しないで、代わりに、その外周面でフランジ部材に装着して、これによりスティックスリップに起因する異音の発生を防止するようにしたものがあるが、斯かる技術によれば、構成部材の位置ずれ及び隙間が生じ易く、必ずしも満足し得るものではない。
【０００７】
本発明は前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、マニホールドに接続された排気管に捩り方向及び剪断方向の力が入力された場合においても、スティックスリップ等に起因する異常音を発生させることがなく、運転者に不快感を与えることがない上に、構成部材の位置ずれ及び隙間の生じない排気管継手装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の排気管継手装置は、上流側排気管と下流側排気管とがそれぞれの端面で隙間を残して相対峙して配置されており、上流側排気管と下流側排気管とのうちの一方の排気管の管端部には、凸球面状外面を有する第一のフランジ部材が取り付けられており、上流側排気管と下流側排気管とのうちの他方の排気管の管端部には、凹面状内面を有する第二のフランジ部材が取り付けられており、凹面状内面には、凸球面状外面の少なくとも二部位で摺動自在に接触するように、少なくとも二つの円錐状内面を有した環状シール体が装着されており、第一及び第二のフランジ部材とが、弾性手段により互いに接近するように軸方向に弾性的に付勢されていることを特徴とする。
【０００９】
第一の態様の排気管継手装置によれば、環状シール体が少なくとも二つの円錐状内面を有し、しかも、この少なくとも二つの円錐状内面を介して第一のフランジ部材の凸球面状外面の少なくとも二部位で摺動自在に接触するようになっているために、少なくとも二つの円錐状内面のうちで軸方向に対して大きな傾斜をもった円錐状内面で、第一のフランジ部材の凸球面状外面からの軸方向の弾性押圧力を受けとめて第一のフランジ部材を軸方向の位置に関して拘束できて、第一のフランジ部材の先端部が過度に環状シール体に嵌入されることを防止できると共に、二つの円錐状内面のうちで軸方向に対して小さい傾斜をもった円錐状内面で、第一のフランジ部材の先端部を包み込むようにして第一のフランジ部材を剪断方向に関して拘束できて、第一のフランジ部材が環状シール体から離反することを防止でき、而して、第一のフランジ部材と環状シール体との間の軸方向の力に起因した相互の位置ずれ及び第一のフランジ部材と環状シール体との間に剪断方向の力に起因した隙間が夫々生じないようにできる。
【００１０】
また第一の態様の排気管継手装置によれば、環状シール体が第二のフランジ部材の凹面状内面に装着されているために、環状シール体と排気管の管端部の外周面との間での摺動がなくなる結果、ここでのスティックスリップの発生がなく、而して、マニホールドに接続された排気管に捩り方向の力が入力された場合においても、スティックスリップ等に起因する異常音を発生させることがない。
【００１１】
第一の態様の排気管継手装置において、凸球面状外面と円錐状内面とが摺動自在に接触する少なくとも二部位の夫々は、線状である必要はなく、面状、即ち帯状であってもよい。
【００１２】
本発明において環状シール体は、好ましい例ではその第二の態様の排気管継手装置のように、主に膨張黒鉛を含んだ耐熱材と、この耐熱材が隙間に配されていると共に耐熱材と混在一体になった金網からなる補強材との圧縮成形物からなる。
【００１３】
本発明において環状シール体は、好ましい例ではその第三の態様の排気管継手装置のように、ポリテトラフルオロエチレン樹脂と金網からなる補強材との圧縮成形物からなる潤滑すべり層を有しており、ここで、少なくとも二つの円錐状内面は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂と金網からなる補強材とが混在一体となっている潤滑すべり層の平滑な露出面からなる。
【００１４】
本発明において、好ましい例ではその第四の態様の排気管継手装置のように、少なくとも二つの円錐状内面のうちの一方の円錐状内面は、軸方向に対して４５゜以上の角度を有しており、少なくとも二つの円錐状内面のうちの他方の円錐状内面は、軸方向に対して４５゜以下の角度を有しており、更に好ましい例ではその第五の態様の排気管継手装置のように、少なくとも二つの円錐状内面のうちの一方の円錐状内面は、軸方向に対して６０゜以上の角度を有しており、少なくとも二つの円錐状内面のうちの他方の円錐状内面は、軸方向に対して３０゜以下の角度を有している。
【００１５】
本発明の第六の態様の排気管継手装置では、上記のいずれかの態様の排気管継手装置において、環状シール体は、環状シール体の少なくとも二つの円錐状内面に対応して少なくとも二つの円錐状外面を有しており、第二のフランジ部材の凹面状内面は、環状シール体の少なくとも二つの円錐状外面に相補的な形状を有する二つの円錐状内面を具備しており、環状シール体は、その二つの円錐状外面で第二のフランジ部材の凹面状内面の対応の二つの円錐状内面に装着されている。
【００１６】
第六の態様の排気管継手装置によれば、環状シール体がその二つの円錐状外面で第二のフランジ部材の凹面状内面の対応の二つの円錐状内面に装着されているために、環状シール体の第二のフランジ部材に対する位置を確実に保持でき、第二のフランジ部材に対して環状シール体が剪断方向に関して位置ずれを起こすような事態を避けることができる。
【００１７】
なお、本発明の第七の態様の排気管継手装置のように、環状シール体が第一のフランジ部材の凸球面状外面に対応した形状の凸球面状外面を有し、第二のフランジ部材の凹面状内面が環状シール体の凸球面状外面に相補的な形状を有する凹球面状内を具備し、環状シール体がその凸球面状外面で第二のフランジ部材の凹球面状内面に装着されていてもよい。
【００１８】
本発明では、第一のフランジ部材を下流側排気管の管端部に、第二のフランジ部材を上流側排気管の管端部に夫々取り付けてもよいのであるが、好ましくは本発明の第八の態様の排気管継手装置のように、第一のフランジ部材は上流側排気管の管端部に、第二のフランジ部材は下流側排気管の管端部に夫々取り付けられている。
【００１９】
本発明の第九の態様の排気管継手装置では、上記のいずれかの態様の排気管継手装置において、第二のフランジ部材は、凹面状内面に連接すると共に、軸方向に対して実質的に直交する面からなる環状平坦内面を更に有しており、環状シール体は、軸方向に対して実質的に直交する面からなると共に、環状平坦内面に当接する環状平坦端面を有している。
【００２０】
第九の態様の排気管継手装置のように、第二のフランジ部材の環状平坦内面に環状シール体の環状平坦端面が当接していると、弾性手段による環状シール体の軸方向の移動を確実に阻止でき、環状シール体の位置が第二のフランジ部材に対して弾性手段による弾性力により軸方向にずれることがなくなる。
【００２１】
次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例には何等限定されないのである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に示す排気管継手装置１において、上流側排気管２と下流側排気管３とがそれぞれの端面４及び５で隙間を残して相対峙して配置されており、上流側排気管２と下流側排気管３とのうちの一方の排気管、本例では自動車エンジンのマニホールドに接続された上流側排気管２の管端部６には、凸球面状外面７を有するフランジ部材８が取り付けられており、他方の排気管である大気側に配された下流側排気管３の管端部９には、凹面状内面１０を有するフランジ部材１１が取り付けられており、凹面状内面１０には、凸球面状外面７の二部位１２及び１３で摺動自在に接触するように、二つの円錐状内面１４及び１５を有した環状シール体１６が装着されており、フランジ部材８及び１１は、弾性手段１７により互いに接近するように軸方向に弾性的に付勢されている。
【００２３】
フランジ部材８は、凸球面状外面７に加えて、管端部６内と管端部９内とを連通する貫通孔３１を規定する内周面３２を有したフランジ基部３３と、フランジ基部３３と一体に形成されていると共に、一対の貫通孔３４を有したフランジ部３５とを具備しており、フランジ基部３３において管端部６に溶接等により固着されて取り付けられている。
【００２４】
フランジ部材１１は、凹面状内面１０に加えて、凹面状内面１０に連接すると共に、軸方向に対して実質的に直交する面からなる環状平坦内面４１を更に有しているフランジ基部４２と、フランジ基部４２と一体に形成されていると共に、一対の貫通孔４３を有したフランジ部４４とを具備しており、フランジ基部４２において管端部９に溶接等により固着されて取り付けられている。
【００２５】
凹面状内面１０は、環状シール体１６の二つの円錐状外面５１及び５２に相補的な形状を有する二つの円錐状内面５３及び５４を具備している。
【００２６】
環状シール体１６は、特に図２及び図３にそれ自体を示すように、主に膨張黒鉛を含んだ耐熱材と、この耐熱材が隙間に配されていると共に耐熱材と混在一体になった金網からなる補強材との圧縮成形物からなって、円錐状内面１４及び１５を有した内面側に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂と金網からなる補強材との圧縮成形物からなる潤滑すべり層６１を有しており、二つの円錐状内面１４及び１５は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂と金網からなる補強材とが混在一体となっている潤滑すべり層６１の平滑な露出面からなっている。
【００２７】
また、環状シール体１６は、円錐状内面１４及び１５並びに円錐状内面１４及び１５に対応して少なくとも二つの円錐状外面５１及び５２を有している上に、軸方向に対して実質的に直交する面からなると共に、環状平坦内面４１に当接する環状平坦端面６２を有しており、円錐状外面５１及び５２でフランジ部材１１の凹面状内面１０の対応の二つの円錐状内面５３及び５４に接触して装着されている。
【００２８】
円錐状内面１４は、軸方向に対して３０゜以下の角度θ１、本例では実質的にθ１＝１５°を有しており、円錐状内面１４に連接された円錐状内面１５は、軸方向に対して６０゜以上の角度θ２、本例では実質的にθ２＝７５°を有している。
【００２９】
弾性手段１７は、一端部がフランジ部３５の各貫通孔３４を貫通した一対のボルト７１と、各ボルト７１の一端部に螺着されたナット７２と、各ボルト７１を囲繞していると共に各ボルト７１の頭部７３とフランジ部４４との間に配された一対のコイルばね７４とを具備しており、凸球面状外面７の二部位１２及び１３への円錐状内面１４及び１５の摺動自在な接触を確保する弾性力を発生している。
【００３０】
以上の排気管継手装置１において、上流側排気管２及び下流側排気管３間に生ずる剪断方向の相対角変位（揺動）及び捩り方向の相対的回転（捩り）は、潤滑すべり層６１の露出面である環状シール体１６の円錐状内面１４及び１５とフランジ部材８の凸球面状外面７の二部位１２及び１３との相対的な摺動で許容される。
【００３１】
そして、排気管継手装置１においては、環状シール体１６が円錐状内面１４及び１５を有し、しかも、円錐状内面１４及び１５を介してフランジ部材８の凸球面状外面７の二部位１２及び１３で摺動自在に接触するようになっているために、軸方向に対して大きな傾斜（傾斜角θ２＝７５°）をもった円錐状内面１５で、フランジ部材８の凸球面状外面７からの軸方向の弾性押圧力を受けとめてフランジ部材８を軸方向の位置に関して拘束できて、フランジ部材８の先端部が過度に環状シール体１６に嵌入されることを防止できると共に、軸方向に対して小さい傾斜（傾斜角θ１＝１５°）をもった円錐状内面１４で、フランジ部材８の先端部を包み込むようにしてフランジ部材８を大きな揺動に関して拘束できて、フランジ部材８が環状シール体１６から離反することを防止でき、而して、フランジ部材８と環状シール体１６との間の軸方向の力に起因した相互の位置ずれ及びフランジ部材８と環状シール体１６との間に剪断方向の力に起因した隙間が夫々生じないようにできる。
【００３２】
更に、排気管継手装置１においては、環状シール体１６がフランジ部材１１の凹面状内面１０に装着されているために、環状シール体１６と上流側排気管２の管端部６の外周面又は下流側排気管３の管端部９の外周面との間での摺動がなくなる結果、ここでのスティックスリップの発生がなく、而して、マニホールドに接続された上流側排気管２に捩り方向の力が入力された場合においても、スティックスリップ等に起因する異常音を発生させることがない。
【００３３】
また、排気管継手装置１においては、環状シール体１６がその二つの円錐状外面５１及び５２でフランジ部材１１の凹面状内面１０の対応の二つの円錐状内面５３及び５４に装着されているために、環状シール体１６のフランジ部材１１に対する位置を確実に保持でき、フランジ部材１１に対して環状シール体１６が位置ずれを起こすような事態を避けることができる上に、フランジ部材１１の環状平坦内面４１に環状シール体１６の環状平坦端面６２が当接しているために、弾性手段１７による環状シール体１６の軸方向の移動を確実に阻止でき、環状シール体１６の位置がフランジ部材１１に対して弾性手段１７による弾性力により軸方向にずれることがなくなる。
【００３４】
ところで、上記の排気管継手装置１においては、環状シール体１６をその二つの円錐状外面５１及び５２でフランジ部材１１の凹面状内面１０の対応の二つの円錐状内面５３及び５４に装着したが、これに代えて、図４に示すように、フランジ部材８の凸球面状外面７に対応した形状の凸球面状外面８１を有して環状シール体１６を構成し、環状シール体１６の凸球面状外面８１に相補的な形状を有する凹球面状内面８２をフランジ基部４２に具備してフランジ部材１１の凹面状内面１０を構成し、環状シール体１６をその凸球面状外面８１でフランジ部材１１の凹球面状内面８２に接触させて装着してもよい。
【００３５】
図４に示す排気管継手装置１でも、フランジ部材８と環状シール体１６との間に位置ずれ及び隙間が生じないようにできる上に、マニホールドに接続された上流側排気管２に捩り方向の力が入力された場合においても、スティックスリップ等に起因する異常音を発生させることがない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、マニホールドに接続された排気管に捩り方向及び剪断方向の力が入力された場合においても、スティックスリップ等に起因する異常音を発生させることがなく、運転者に不快感を与えることがない上に、位置ずれ及び隙間の生じない排気管継手装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の好ましい一例の縦断面図である。
【図２】図１に示す環状シール体の説明図である。
【図３】図１に示す環状シール体の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態の好ましい他の例の一部の縦断面図である。
【符号の説明】
１  排気管継手装置
２  上流側排気管
３  下流側排気管
４、５  端面
６、９  管端部
７  凸球面状外面
８  フランジ部材
１０  凹面状内面
１１  フランジ部材
１２、１３  部位
１４、１５  円錐状内面
１６  環状シール体
１７  弾性手段
【図１】
0004144253.tif 000002
【図２】
0004144253.tif 000003
【図３】
0004144253.tif 000004
【図４】
0004144253.tif 000005