(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管端部に隙間を残して同一軸線上に対向して配置されており、一方の排気管の管端部には中央部に貫通孔を有し、外面に部分凸球面部を有するとともに該部分凸球面部の表面に潤滑すべり層を有する球帯状シール体が該貫通孔において嵌合着座されており、該シール体にはその部分凸球面部の最大外径側端面に該排気管の軸線に直交する面に対して傾きをもつ平面状の斜面部が形成されており、該シール体の平面状の斜面部に対応する平面状の斜面部を具備したフランジが該平面状の斜面部を該シール体の端面の平面状の斜面部に相互に面接触させて該排気管の外周面に固着されており、他方の排気管の管端部には該シール体の部分凸球面部に対応し、かつ該部分凸球面部と摺接する凹球面シール座が設けられており、両排気管は押圧ばねなどの押圧手段によって相対角変位可能に連結されていることを特徴とする球面管継手。
【請求項２】
一方の排気管に固着されたフランジはその中央部に円筒状突出部を具備しており、該円筒状突出部の端面に該シール体の平面状の斜面部に対応する傾きをもった平面状の斜面部が形成されている請求項１に記載の球面管継手。
【請求項３】
球帯状シール体の部分凸球面部の最大外径側端面に形成された平面状の斜面部の傾きは、該排気管の軸線に直交する面に対して１〜３°程度の傾きである請求項１又は２に記載の球面管継手。
【請求項４】
潤滑すべり層は、窒化ホウ素７０〜９０重量％ならびにアルミナおよびあるいはシリカ１０〜３０重量％からなる潤滑組成物のすべり層と該すべり層を覆って該すべり層と一体化された金網からなる補強材とが混在一体となった平滑な面からなる請求項１から３のいずれか一項に記載の球面管継手。
【請求項５】
すべり層を形成する潤滑組成物は、窒化ホウ素７０〜９０重量％ならびにアルミナおよびあるいはシリカ１０〜３０重量％からなる潤滑組成物を１００重量部とし、これに２００重量部以下の割合でポリテトラフルオロエチレン樹脂が含有されている請求項４に記載の球面管継手。
【請求項６】
すべり層を形成する潤滑組成物は、窒化ホウ素７０〜９０重量％ならびにアルミナおよびあるいはシリカ１０〜３０重量％からなる潤滑組成物を１００重量部とし、これに５０〜１５０重量部の割合でポリテトラフルオロエチレン樹脂が含有されている請求項４に記載の球面管継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気管に使用される球面管継手に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
自動車のエンジンの排気ガスは、本体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繰り返し曲げ応力を受ける。とくに、前輪駆動横置きエンジンの場合は、縦置きエンジンの場合に比較してこの曲げ応力はかなり大きいものとなる。
【０００３】
したがって、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なるばかりでなく、排気管の疲労折損などの不具合を生ずる危険がある。
【０００４】
このような問題点を解決するために、排気管の所要箇所に球面管継手を配置して応力を吸収させるなどの手段が一般に講じられている。このような球面管継手の一例を図面について説明すると、つぎのとおりである（特開昭５７−１４０９９０号）。添付図面の図３に示すように、上流側排気管（エンジン側）１と、下流側排気管（大気側）２とは、管端部にわずかな隙間を残して対向するように同一軸線上に配置されている。
【０００５】
上流側排気管１の管端部外周面には、外面に部分凸球面部３を有する球帯状シール体４が該シール体４の軸方向に設けられた中央貫通孔５において嵌合着座せしめられているとともに該シール体４の端面６は、上流側排気管１の外周にその軸線に対して直角に固着されたフランジ７と接している。
【０００６】
一方、下流側排気管２の管端部には、前記シール体４の外面部分凸球面部３に対応する凹球面シール座８が固着されている。該シール座８にはその外周縁から該排気管２の軸線に対して直角に放射方向に延設されたフランジ部９が形成されている。また、下流側排気管２に固着された凹球面シール座８のフランジ部９を緩く貫通する数本のボルト１０が上流側排気管１のフランジ７に螺合固着されており、各ボルト１０の頭部１１とフランジ７との間にそれぞれ押圧ばね１２が配置されている。
【０００７】
このようにして、この押圧ばね１２の作用によって、該シール体４の部分凸球面部３と、下流側排気管２の管端部に固着された凹球面シール座８とが加圧の下に相互に角変位自在に接触するように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車の排気管はエンジン側から車体の床下に沿って配管されるが、床下のスペース等の関係から直線状に配管されることはなく、蛇行あるいはクランク状に配管される場合が多い。排気管が蛇行あるいはクランク状に配管された場合には、当該排気管にねじれを生起する虞があり、このねじれは上述した構成からなる球面管継手部位において、相対的な微小揺動変位となって現れる。
【０００９】
通常、球面管継手に組み込まれる球帯状シール体にはその部分凸球面部に、例えば特開平６−１２３３６２号公報に開示されているような潤滑すべり層が形成されており、該継手部における上、下流側排気管の相対角変位に対しては、当該潤滑すべり層と下流側排気管の凹球面シール座との円滑な摺動によって許容するよう構成されている。しかしながら、前述した球面管継手部位に相対的な微小揺動変位が生じた場合、球帯状シール体の部分凸球面部と下流側排気管の凹球面シール座とは、押圧ばねによってその軸方向にクサビ作用が生じていること、また該部分凸球面部と凹球面シール座とは寸法精度よく嵌合摺接させ難いことなどから、当該変位は球帯状シール体の部分凸球面部の最大外径側端面と該端面と当接する上流側排気管に固定されたフランジとの間に微小揺動を惹起させることになる。
【００１０】
このとき、球帯状シール体の部分凸球面部の最大外径側端面には前述した部分凸球面部に形成された潤滑すべり層は形成されていないため、該端面とフランジとの間の微小揺動変位により、該シール体の端面の摩耗が促進され、該シール体の端面と該端面と当接するフランジとの間からの排気ガスの漏洩量が増大するという問題がある。
【００１１】
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、球面管継手部位に微小揺動変位が惹起された場合においても、球帯状シール体の端面の摩耗を促進させることなく、該シール体の端面と該端面と当接するフランジとの間からの排気ガスの漏洩を防止できる球面管継手を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の球面管継手は、上流側排気管と下流側排気管とが管端部に隙間を残して同一軸線上に対向して配置されており、一方の排気管の管端部には中央部に貫通孔を有し、外面に部分凸球面部を有するとともに該部分凸球面部の表面に潤滑すべり層を有する球帯状シール体が該貫通孔において嵌合着座されており、該シール体にはその部分凸球面部の最大外径側端面に該排気管の軸線に直交する面に対して傾きをもつ平面状の斜面部が形成されており、該シール体の平面状の斜面部に対応する平面状の斜面部を具備したフランジが該平面状の斜面部を該シール体の端面の平面状の斜面部に相互に面接触させて該排気管の外周面に固着されており、他方の排気管の管端部には該シール体の部分凸球面部に対応し、かつ該部分凸球面部と摺接する凹球面シール座が設けられており、両排気管は押圧ばねなどの押圧手段によって相対角変位可能に連結されている。
【００１３】
本発明では、一方の排気管に固着されたフランジはその中央部に円筒状突出部を具備しており、該円筒状突出部の端面に該シール体の平面状の斜面部に対応する傾きをもった平面状の斜面部を形成したものでもよい。
【００１４】
本発明における球帯状シール体は、膨張黒鉛、雲母または石綿等の耐熱材料と、金属細線から形成された金網からなる補強材とを圧縮成形してなるのが好ましい例として提示し得、また該シール体の部分凸球面部の表面には、前記した特開平６−１２３３６２号公報に開示されているような潤滑すべり層が形成されているのが好ましい例として提示し得る。
【００１５】
この球帯状シール体の具体例について説明すれば、つぎのとおりである。
金属細線を織ったり編んだりすることによって形成される金網を用意し、この金網を所定の幅に切断するか、これをローラ間に通すかして帯状金網を作成し、これを補強材として使用する。耐熱材として、所定の幅に切断したシート状耐熱材（膨張黒鉛シート等）を用意する。そして、帯状金網からなる補強材とシート状耐熱材とを重ね合わせるとともにシート状耐熱材を内側にし、かつ最外周では該耐熱材が位置するように円筒状に捲回し、円筒体を作成する。
【００１６】
上記シート状耐熱材と同様のシート状耐熱材を別途用意し、該シート状耐熱材の一方の表面に、窒化ホウ素７０〜９０重量％ならびにアルミナおよびあるいはシリカ１０〜３０重量％から成る潤滑組成物を固形分として２０〜５０重量％分散含有した水性ディスパージョン、あるいは窒化ホウ素７０〜９０重量％ならびにアルミナおよびあるいはシリカ１０〜３０重量％から成る潤滑組成物を１００重量部とし、これに２００重量部以下、好ましくは５０〜１５０重量部の割合でポリテトラフルオロエチレン樹脂が含有された潤滑組成物を固形分として２０〜５０重量％分散含有した水性ディスパージョンを刷毛塗り、スプレー等の手段で被覆し、乾燥して該潤滑組成物のすべり層を形成する。
【００１７】
金属細線を編んで円筒状金網を形成したのち、これをローラ間に通して作成した帯状金網を用意し、該帯状金網内に前記すべり層を備えたシート状耐熱材を挿入するとともにこれらをローラ間に通して一体化させた摺動面材を作成する。
【００１８】
このようにして得た摺動面材をすべり層を外側にして前記円筒体の外周面に巻付け、予備円筒成形体を作成する。内面に円筒壁面と円筒壁面に連なる部分凹球壁面と部分凹球壁面に連なる貫通孔とを備え、該貫通孔に段付きコアを嵌挿することによって内部に中空円筒部と該中空円筒部に連なる球帯状中空部とが形成された金型を用意し、該金型の段付きコアに前記予備円筒成形体を挿入する。
【００１９】
金型の中空部に位置せしめられた予備円筒成形体を、端面に予備円筒成形体の軸線と直交する面に対し傾きをもった平面状の斜面部を備えたパンチによりコア軸方向に１〜３トン／ｃｍ２の圧力で圧縮成形し、内面に貫通孔を備え、外面に部分凸球面部を有するとともに該部分凸球面部の最大外径側端面に平面状の斜面部を備えた球帯状シール体を作製する。この圧縮成形により、円筒体の金網からなる補強材と耐熱材とは互いに絡み合って一体化したシール体母材を形成し、該母材の部分凸球面部表面には該母材と一体化した摺動面材の潤滑組成物と金網とが混在一体となった潤滑すべり層が形成される。
【００２０】
つぎに本発明の実施の形態を、図に示す好ましい実施例に基づいて更に詳細に説明する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施の形態を、図に示す好ましい実施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】
【実施例】
図１において、エンジン側に連結された上流側排気管２０の管端部外周面には、外面に部分凸球面部３１を有し、かつ該部分凸球面部３１に潤滑すべり層を具備した球帯状シール体３０が該シール体３０の軸方向に設けられた中央貫通孔３２において嵌合着座せしめられているとともに該シール体３０の部分凸球面部３１の最大外径側端面には該排気管２０の軸線Ｌに直交する面に対して傾きＲをもつ平面状の斜面部３３が形成されている。この平面状の斜面部３３の傾きＲは該排気管２０の軸線Ｌに直交する面に対して大きな傾きをとる必要はなく、平面状の斜面部３３の傾きＲは該排気管２０の軸線Ｌに直交する面に対して５°以下、好ましくは１〜３°の傾きでよい。
【００２３】
該上流側排気管２０の外周面には、その中央部に貫通孔４１を具備したフランジ４０が該貫通孔４１を該排気管２０の外周面に嵌挿させて該排気管２０に固着されている。該フランジ４０にはその中央部に円筒状突出部４２が形成されており、該円筒状突出部４２の端面には前記球帯状シール体３０の部分凸球面部３１の最大外径側端面に形成された平面状の斜面部３３に対する傾きＲをもった平面状の斜面部４３が形成されている。該フランジ４０の円筒状突出部４２の端面に形成された平面状の斜面部４３は前記上流側排気管２０の管端部外周面に嵌合着座せしめられた球帯状シール体３０の部分凸球面部３１の最大外径側端面に形成された平面状の斜面部３３に一致させて、両者は当接せしめられている。
【００２４】
一方、大気側に連結された下流側排気管５０の管端部には、前記シール体３０の部分凸球面部３１に対応する凹球面シール座５１が固着されており、該シール座５１にはその外周縁から該排気管５０の軸線に対して直角に放射方向に延設されたフランジ部５２が形成されている。
【００２５】
前記上流側排気管２０と下流側排気管５０とは、一方の端部が該上流側排気管２０に固着されたフランジ４０にナット６０により締付け固定され、他方の端部が該下流側排気管５０の管端部に固着されたフランジ部５２を挿通して延設された一対の頭付きボルト７０と該頭付きボルト７０の頭部７１と該フランジ部５２との間に配置された押圧ばね８０とによって連結されており、この押圧ばね８０によって、該シール体３０の部分凸球面部３１と下流側排気管５０の管端部に固着されたフランジ部５２の凹球面シール座５１とが加圧の下に相互に角変位自在に摺接するよう構成されている。
【００２６】
図２は、前記上流側排気管２０に固着されたフランジ４０の他の実施例を示すもので、該フランジ４０は金属薄板をプレス成形して形成された、所謂板金製フランジである。該フランジ４０は中央部に貫通孔４１を具備するとともに一方の端面に円筒突出部４４を一体に備えている。該円筒突出部４４の端面には、前記球帯状シール体３０の部分凸球面部３１の最大外径側端面に形成された平面状の斜面部３３に対応する傾きＲをもった平面状の斜面部４５が形成されており、該平面状の斜面部４５は、前記上流側排気管２０の管端部外周面に嵌合着座せしめられた球帯状シール体３０の部分凸球面部３１の最大外径側端面に形成された平面状の斜面部３３に一致させて当接している。
【００２７】
上述した球面管継手において、エンジン側に連結された上流側排気管と下流側排気管との間に相対的なねじれが生じ、当該ねじれに起因する微小揺動変位が球面管継手部位に伝達された場合、該継手部における球帯状シール体の部分凸球面部の最大外径側端面には排気管の軸線に直交する面に対して傾きをもった平面状の斜面部が形成されており、該平面状の斜面部は該排気管に固着されたフランジの平面状の斜面部と面接触しているため、両者の間には回転は生じず、固定状態が保たれるので、該シール体の端面に該微小揺動変位に起因する摩耗を生じることはなく、該シール体の端面と該端面と接触するフランジとの間からの排気ガスの漏洩は防止される。
【００２８】
該シール体の端面とフランジとの間に固定状態が保たれることにより、相対的な微小揺動変位は該球帯状シール体の部分凸球面部と凹球面シール座との間の変位となって現れるが、球帯状シール体の部分凸球面部の表面には潤滑すべり層が形成されているため、当該揺動変位は該部分凸球面部と凹球面シール座との円滑なすべりによって許容される。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エンジン側に連結された一方の排気管と大気側に連結された他方の排気管との間に相対的なねじれが生じ、当該ねじれに起因する微小揺動変位が球面管継手部位に伝達された場合であっても、継手部における球帯状シール体の最大外径側端面の平面状の斜面部はフランジの平面状の斜面部と面接触しており、両者の間に固定状態が保たれるので、該シール体の端面に該微小揺動変位に起因する摩耗を生じることはなく、該シール体の端面の端面と該端面と接触するフランジとの間からの排気ガスの漏洩が防止された球面管継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の球面管継手を示す縦断面図である。
【図２】本発明の球面管継手の他の実施例を示す縦断面図である。
【図３】従来技術の球面管継手を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２０・・上流側排気管
３０・・球帯状シール体
３１・・部分凸球面部
３３・・斜面部
４０・・フランジ
４４・・斜面部
５０・・下流側排気管
５１・・凹球面シール座
Ｒ・・傾き
【図１】
0004177479.tif 000002
【図２】
0004177479.tif 000003
【図３】
0004177479.tif 000004