CN104412021A - 球面排气管接头 - Google Patents

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Abstract

球面排气管接头(1)包括外部壳(6)、内部壳(8)、与外部壳(6)的内周面(9)及内部壳(8)的外周面(11)面对的密封体(13)、与外部壳(6)的内周面(9)及内部壳(8)的外周面(11)面对的密封体(16)、配置在外部壳(6)与内部壳(8)之间且在X方向上对密封体(13、16)朝向外部壳(6)及内部壳(8)中的一方弹性施力的波动弹簧(17)。

Description

球面排气管接头
技术领域
本发明涉及一种使用在汽车的排气管中的球面排气管接头。
背景技术
汽车的发动机的排气气体被引导到配置于汽车主体(底架)等的排气管内而排出到大气中，该排气管因发动机的扭矩反作用力及惯性力等而反复受到弯曲应力。因而，发动机的振动不仅经由排气管吊架用具传递到车厢内或成为噪声的原因，而且还存在产生排气管的疲劳折损等不良情况的危险。为了解决该问题，例如在专利文献1至专利文献7中，提出了一种具备能相对旋转的内部壳及外部壳的球面排气管接头，上述内部壳及外部壳分别具有相互滑动自如地直接接触或夹着缓冲构件间接接触的球面部，并记载了将该球面排气管接头配置在排气管的所需部位而吸收应力等方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平6–323479号公报
专利文献2：日本专利特开平8–210129号公报
专利文献3：日本专利特开平2–245593号公报
专利文献4：日本专利特开平5–71338号公报
专利文献5：日本专利特开平8–184395号公报
专利文献6：日本专利特开平8–35424号公报
专利文献7：日本专利特开平8–303666号公报
发明内容
发明所需解决的技术问题
另外，在该球面排气管接头中，当由于基于汽车的加减速和发动机的旋转等的汽车主体的振动的缘故而使内部壳、外部壳和缓冲构件等构件老化时，可能在各构件间产生间隙而使该各构件彼此碰撞，发出异常声响。
另外，在该球面排气管接头中，为了在对上游侧排气管及下游侧排气管的包括相互的扭转方向在内的摆动的各向同性进行了确保的基础上，减少零件数以及扩大相对于排气系统的安装位置的自由度，希望该球面排气管接头紧凑化。
本发明是鉴于上述各点而做成的，其目的在于提供一种球面排气管接头，该球面排气管接头即使由于基于汽车的加减速和发动机的旋转等的汽车主体的振动的缘故而使各构件发生了老化，也不会在该各构件间产生间隙，能消除该各构件彼此发生碰撞、发出异常声响的可能性，而且能在对上游侧排气管及下游侧排气管的包括相互的扭转方向在内的摆动的各向同性进行了确保的基础上，实现零件数的减少、紧凑化而实现低廉化、扩大相对于排气系统的安装位置的自由度。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的球面排气管接头包括：外部壳，上述外部壳固定安装在上游侧排气管及下游侧排气管中的一方的排气管的管端部，该下游侧排气管具有与上述上游侧排气管的管端部相对配置的管端部；内部壳，该内部壳固定安装在上游侧排气管及下游侧排气管中的另一方的排气管的管端部，并且在径向上与外部壳空开间隙地面对；环状的第一密封体，该第一密封体在上游侧配置在上述间隙内，并且具有与外部壳的内周面面对的外周面及与该外周面相对且与内部壳的外周面面对的内周面；环状的第二密封体，该第二密封体在比第一密封体靠下游侧的位置配置在上述间隙内，并且具有与外部壳的内周面面对的外周面及与该外周面相对且与内部壳的外周面面对的内周面；以及弹性施力构件，该弹性施力构件配置在外部壳与内部壳之间，并且在轴向上对第一密封体及第二密封体朝向外部壳及内部壳中的一方弹性施力，在第一密封体的外周面为凸球面状的情况下，在外部壳的内周面上形成有与该第一密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座，在第一密封体的内周面为凹球面状的情况下，在内部壳的外周面上形成有与该第一密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座，在第二密封体的外周面为凸球面状的情况下，在外部壳的内周面上形成有与该第二密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座，在第二密封体的内周面为凹球面状的情况下，在内部壳的外周面上形成有与该第二密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座。
根据本发明的球面排气管接头，特别是由于包括弹性施力构件，该弹性施力构件配置在外部壳与内部壳之间，并且在轴向上对第一密封体及第二密封体朝向外部壳及内部壳中的一方弹性施力，因此即使由于基于汽车的加减速、发动机的旋转等的汽车主体的振动的缘故而使各构件发生了老化，也不会在该各构件间产生间隙，能够消除该各构件彼此碰撞、发出异常声响的可能性，而且能够确保上游侧排气管及下游侧排气管的包括相互的扭转方向在内的摆动的各向同性，此外，无需例如在外部壳的径向外侧设置由螺栓、螺母及螺旋弹簧等构成的连接元件，实现零件数的减少以及紧凑化，实现球面排气管接头的低廉化以及扩大球面排气管接头相对于汽车的排气系统的安装位置的自由度。另外，根据本发明的球面排气管接头，由于包括上述的结构，因此能获得一种即使在上游侧排气管及下游侧排气管产生了相对角移位及相对旋转移位，也不会发出基于粘附滑动等产生的异常声响、不会使驾驶人等感到不舒服的非常舒适的汽车，能将第一密封体及第二密封体保持在正常位置且也不存在排气气体的泄漏，而且能够容易制造。
在本发明的球面排气管接头中，弹性施力构件可以由环状的波动弹簧(波形弹簧)构成，在这种情况下，例如与一般的螺旋弹簧相比，能够缩短全长，而且能使向与波动弹簧接触的对方构件施加的施力在圆周方向上均匀地传递。
在本发明的球面排气管接头中，第一密封体的凸球面状的外周面或凹球面状的内周面以及第二密封体的凸球面状的外周面或凹球面状的内周面的各自的球芯可以相同，也可以不同。
在本发明的球面排气管接头中，弹性施力构件可以在轴向上夹设在第一密封体与内部壳之间，并且在轴向上对第一密封体朝向外部壳弹性施力，也可以在轴向上夹设在第二密封体与内部壳之间，并且在轴向上对第二密封体朝向外部壳弹性施力，也可以在轴向上夹设在第一密封体与外部壳之间，并且在轴向上对第一密封体朝向内部壳弹性施力，也可以在轴向上夹设在第二密封体与外部壳之间，并且在轴向上对第二密封体朝向内部壳弹性施力。
在本发明的球面排气管接头中，外部壳可以包括：第一外部壳，该第一外部壳以轴向上的一端固定安装在上述一方的排气管的管端部；以及第二外部壳，该第二外部壳以轴向上的一端与第一外部壳的轴向上的另一端连接，并且轴向上的另一端配置为与内部壳或上述另一方的排气管空有径向的间隙，在这种情况下，能使球面排气管接头的组装容易进行。
可以在上述第一外部壳的另一端的外周面及内周面中的一方、以及上述的第二外部壳的一端的内周面及外周面中的一方分别形成有彼此螺纹配合的螺纹配合部，在这种情况下，在组装球面排气管接头时，通过进行螺纹配合部的螺纹配合调整，能对第一外部壳及第二外部壳的轴向上的相互位置进行调整，由此能够调整轴向上的对弹性施力构件的预加载，另外，例如在因球面排气管接头的使用而使第一密封体和第二密封体等发生了老化时，通过进行上述预加载的重新调整，也能将第一密封体及第二密封体的与密封座的接触状态以及由第一密封体及第二密封体进行的气封保持为良好的状态。
可以将上述第一外部壳的另一端及第二外部壳的一端焊接。
可以利用螺栓及螺母将上述第一外部壳的另一端及第二外部壳的一端连接。
可以在第一外部壳的另一端形成有环状的凸缘部，在上述第二外部壳的一端形成有在轴向上位于比第一外部壳的凸缘部靠该第一外部壳的一端侧的位置的环状的凸缘部，在第一外部壳的凸缘部与第二外部壳的凸缘部之间夹设有弹性施力构件。在这种情况下，能使弹性施力构件沿径向远离作为热源的上游侧排气管及下游侧排气管，从而能够获得不易被热源的温度变化影响的弹性施力构件的弹性特性。
在本发明的球面排气管接头中，可以在内部壳与固定安装有该内部壳的上述另一方的排气管之间形成有隔热用间隙，另外也可以在径向上的内部壳与固定安装有该内部壳的上述另一方的排气管之间夹设有隔热件。在这种情况下，能够将从上游侧排气管及下游侧排气管向内部壳、第一密封体、第二密封体和弹性施力构件等去的热的传递阻断，从而减轻各构件由热导致的劣化。
在本发明的球面排气管接头中，第一密封体及第二密封体可以相对于与轴向正交的线线对称。
在本发明的球面排气管接头中，第一密封体及第二密封体的外周面可以为凸球面状，在外部壳的内周面上可以形成有分别与该第一密封体及第二密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座，与第一密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座及与第二密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座相对于与轴向正交的线线对称。
在本发明的球面排气管接头中，第一密封体及第二密封体中的至少一方的外周面可以为凸球面状，在外部壳的内周面上可以形成有与上述第一密封体及第二密封体中的至少一方的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座，第一密封体及第二密封体中的至少一方的凸球面状的外周面形成为曲率半径比该凹球面状的密封座的曲率半径小，在这种情况下，第一密封体及第二密封体中的至少一方与外部壳的凹球面状的密封座线接触。
在本发明的球面排气管接头中，第一密封体及第二密封体的凸球面状的外周面可以是含有固体润滑剂的润滑滑移层的露出面。作为固体润滑剂，作为优选例可以例举出聚四氟乙烯树脂、二硫化钼或氮化硼等。
第一密封体及第二密封体的内周面可以为凹球面状，在内部壳的外周面上可以形成有分别与该第一密封体及第二密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座，与第一密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座及与第二密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座可以相对于与轴向正交的线线对称。
在本发明的球面排气管接头中，第一密封体及第二密封体中的至少一方的内周面可以为凹球面状，在内部壳的外周面上可以形成有与上述第一密封体及第二密封体中的至少一方的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座，第一密封体及第二密封体中的至少一方的凹球面状的内周面形成为曲率半径比上述凸球面状的密封座的曲率半径大，在这种情况下，第一密封体及第二密封体中的至少一方与内部壳的凸球面状的密封座线接触。
在本发明的球面排气管接头中，第一密封体及第二密封体的凹球面状的内周面可以是含有固体润滑剂的润滑滑移层的露出面。作为固体润滑剂，作为优选例可以例举出聚四氟乙烯树脂、二硫化钼或氮化硼等。
在本发明的球面排气管接头中，可以通过对膨胀石墨、云母或石棉等的耐热材料，以及由利用金属细线形成的金属丝网构成的加强材料进行压缩成形，而构成第一密封体及第二密封体，耐热材料可以配置在由金属丝网构成的加强材料的间隙内。
发明效果
采用本发明，能够提供一种球面排气管接头，即使由于基于汽车的加减速、发动机的旋转等的汽车主体的振动的缘故而使各构件发生了老化，也不会在该各构件间产生间隙，能消除该各构件彼此碰撞、发出异常声响的可能性，而且能在确保了上游侧排气管及下游侧排气管的包含相互的扭转方向在内的摆动的各向同性的基础上，实现零件数的减少以及紧凑化，实现低廉化以及扩大相对于排气系统的安装位置的自由度。
附图说明
图1是本发明的实施方式的例子的局部纵剖说明图。
图2是将图1所示的例子的外部壳的一部分省略掉的说明图。
图3是从上游侧对图1所示的例子进行观察的说明图。
图4主要是图1所示的例子的波动弹簧的说明图。
图5(a)及图5(b)是图1所示的例子的外部壳的局部说明图。
图6是本发明的实施方式的另一例的局部纵剖说明图。
图7是本发明的实施方式的又一例的局部纵剖说明图。
图8是本发明的实施方式的又一例的局部纵剖说明图。
图9是本发明的实施方式的又一例的局部纵剖说明图。
具体实施方式
接下来，基于图中表示的优选例对本发明的实施方式进行进一步详细的说明。另外，本发明丝毫不限定于这些例子。
在图1至图3中，本例的球面排气管接头1包括：外部壳6，该外部壳6固定安装在上游侧排气管2和下游侧排气管5中的一方的排气管、在本例中为下游侧排气管5的管端部4，上述上游侧排气管2与发动机侧连接，上述下游侧排气管5具有沿作为轴向的X方向与上游侧排气管2的圆筒状的管端部3空开间隔地相对配置的圆筒状的管端部4，且该下游侧排气管5与大气侧连接；内部壳8，该内部壳8固定安装在上游侧排气管2及下游侧排气管5中的另一方的排气管、在本例中为上游侧排气管2的管端部3，并且该内部壳8在径向上与外部壳6空开间隙7地面对；圆环状的密封体13，该密封体13在上游侧配置在间隙7内，并且具有与外部壳6的内周面9面对的外周面12及与外周面12相对且与内部壳8的外周面11面对的内周面10；圆环状的密封体16，该密封体16在比密封体13靠下游侧的位置配置在间隙7内，并且具有与外部壳6的内周面9面对的外周面15及与外周面15相对且与内部壳8的外周面11面对的内周面14；以及作为弹性施力构件的圆环状的波动弹簧(波形弹簧)17，该波动弹簧17配置在外部壳6及内部壳8之间，并且在X方向上对密封体13、16朝向外部壳6及内部壳8中的一方、在本例中为外部壳6弹性施力。
外部壳6包括：第一外部壳23(以下称为外部壳23)，该外部壳23在X方向上的端部(一端)21固定安装在下游侧排气管5的管端部4；以及第二外部壳26(以下称为外部壳26)，该外部壳26以X方向上的端部(一端)24与外部壳23的X方向上的端部(另一端)22连接，并且X方向上的端部(另一端)25配置为与内部壳8空有径向的间隙27。
外部壳23包括：小径圆筒部31，该小径圆筒部31的端部21通过焊接而固定安装在下游侧排气管5的管端部4；大径圆筒部32，该大径圆筒部32配置在比小径圆筒部31靠上游侧的位置；以及局部球状部33，该局部球状部33在X方向上配置在小径圆筒部31与大径圆筒部32之间，且与该小径圆筒部31及大径圆筒部32连接为一体，在局部球状部33的内周面34上形成有与密封体16的凸球面状的外周面15面对的凹球面状的密封座35。小径圆筒部31以内周面41与下游侧排气管5的管端部4的外周面42接合，通过焊接等固定安装于外周面42。在本例中，密封座35具有与密封体16的凸球面状的外周面15互补的形状。
外部壳26包括：大径圆筒部36，该大径圆筒部36的端部24通过激光焊接与外部壳23的大径圆筒部32的端部22连接；以及局部球状部37，该局部球状部37配置在比大径圆筒部36靠上游侧的位置，且与该大径圆筒部36连接为一体，在局部球状部37的内周面38上形成有与密封体13的凸球面状的外周面12面对的凹球面状的密封座39。大径圆筒部36以内周面43与外部壳23的大径圆筒部32的外周面44接合，并通过激光焊接而固定安装于外周面44。在本例中，密封座39具有与密封体13的凸球面状的外周面12互补的形状。密封座35、39具有彼此相同的球芯O。
外部壳23、26在本例中是通过激光焊接而连接的，但也可以取而代之，例如如图5(a)所示，分别在大径圆筒部32的端部22的外周面44及大径圆筒部36的端部24的内周面43上形成彼此螺纹配合的螺纹配合部45、46，螺纹配合部45、46的一方可以由外螺纹构成，另一方可以由内螺纹构成。在这种情况下，在组装球面排气管接头1时，通过进行螺纹配合部45、46的螺纹配合调整，能对外部壳26相对于外部壳23在X方向上的相对位置进行调整，由此能够简单地调整在X方向上的对波动弹簧的预加载，另外，例如在因球面排气管接头1的使用而使密封体13、16等发生了老化时，通过利用上述螺纹配合调整来重新调整对波动弹簧的预加载，也能将密封体13、16的与密封座35、39的接触状态以及由密封体13、16进行的气封保持为良好的状态。另外，在不利用上述螺纹配合调整来重新调整对波动弹簧的预加载的情况下，也可以在组装球面排气管接头1时，在对螺纹配合部45、46进行了初期的螺纹配合调整后，通过焊接等固定安装外部壳23的端部22及外部壳26的端部24。
另外，外部壳23、26在本例中是通过激光焊接而连接的，但也可以取而代之，例如如图5(b)所示，分别在外部壳23的端部22及外部壳26的端部24形成凸缘47、48，利用螺栓49及螺母50将该凸缘47、48连接，从而将外部壳23、26连接。
内部壳8包括：圆筒部52，该圆筒部52与外部壳6空开径向的间隙7地面对，并且与上游侧排气管2空开径向的隔热用间隙51地面对；锥状筒部55，该锥状筒部55位于比圆筒部52的下游侧的一端53靠下游侧的位置，并且具有通过焊接等而被固定安装在上游侧排气管2的管端部3的外周面61上的圆筒状的小径端部54，并且将圆筒部52的一端53及小径端部54连接为一体；小径圆筒部58，该小径圆筒部58经由从圆筒部52的上游侧的另一端56向径向内侧延伸的圆环状连接部57与该另一端56连接成一体，并且通过焊接等固定安装在上游侧排气管2的外周面61上；以及圆环状突出部60，该圆环状突出部60在X方向上配置在远离一端53及另一端56的圆筒部52的中间部，且向径向外侧突出形成，并且具有与波动弹簧17抵接的圆环状的抵接面59。从上游侧朝向下游侧逐渐缩径的锥状筒部55的外周面62可以是平坦状，另外也可以是凸球面状。圆环状突出部60从上游侧朝向下游侧呈锥状逐渐缩径。抵接面59平行于与X方向正交的面。密封体13的内周面10与在X方向上位于圆环状连接部57与抵接面59之间的圆筒部52的外周面63抵接。
圆筒部52、锥状筒部55及圆环状突出部60配置为与外部壳6空开径向的间隙7，并且配置为与上游侧排气管2的外周面61空开径向的隔热用间隙51，小径圆筒部58的外周面64配置为与外部壳26的端部25空开径向的间隙27。
通过对膨胀石墨、云母或石棉等耐热材料、在本例中是主要由膨胀石墨构成的耐热材料，和由利用金属细线形成的金属丝网构成的加强材料进行压缩成形，而构成密封体13、16，耐热材料配置在由金属丝网构成的加强材料的间隙内。
在本例中，球带状的密封体13包括：凸球面状的上述的外周面12，该外周面12滑动自如且气密地与外部壳26的凹球面状的密封座39接触，并且由含有固体润滑剂的润滑滑移层的露出面构成；上述的内周面10，该内周面10具有与圆筒部52的外周面63互补的形状，并且与该外周面63接触；以及一对圆环状端面65、66，这一对圆环状端面65、66在X方向上彼此相对。上游侧的圆环状端面65与下游侧的圆环状端面66相比是小径的。圆环状端面66与波动弹簧17抵接，并且在X方向上以与抵接面59夹持波动弹簧17的方式与抵接面59面对。
在本例中，球带状的密封体16包括：凸球面状的上述的外周面15，该外周面15滑动自如且气密地与外部壳23的凹球面状的密封座35接触，并且由含有固体润滑剂的润滑滑移层的露出面构成；上述的内周面14，该内周面14具有与锥状筒部55的外周面62互补的形状，并且与该外周面62接触；以及一对圆环状端面67、68，这一对圆环状端面67、68在X方向上彼此相对。密封体13的外周面12及密封体16的外周面15的各自的球芯O相同。
波动弹簧17例如如图4所示，在圆周方向上形成为波形。在本例中，该波动弹簧17在X方向上夹设在密封体13的圆环状端面66与内部壳8的抵接面59之间，在X方向上对密封体13的外周面12朝向外部壳26的密封座39弹性施力，并且借助密封体13及外部壳26在X方向上对密封体16的外周面15朝向外部壳23的密封座35弹性施力。波动弹簧17在圆周方向上以等间隔配置有与密封体13的圆环状端面66抵接的多个抵接部71，并且在圆周方向上以等间隔配置有与内部壳8的抵接面59抵接的多个抵接部72，由此能将弹性施力经由多个抵接部71、72在圆周方向上均匀地传递到圆环状端面66及抵接面59，上述两种施力彼此相同，通过以上述方式施加弹性施力，能够良好地保持密封体13与外部壳26的接触状态以及密封体16与外部壳23的接触状态。另外，由于该波动弹簧17与例如螺旋弹簧相比，伸缩方向的长度形成为较短，因此能够减小球面排气管接头1的X方向上的尺寸，由于将波动弹簧17本身配置在外部壳6与内部壳8之间的间隙7内，因此能够减小球面排气管接头1的径向上的尺寸。
在以上的球面排气管接头1中，关于上游侧排气管2与下游侧排气管5之间的角移位方向A的相对性的摆动，以及上游侧排气管2与下游侧排气管5之间的扭转方向(旋转方向)B的相对性的摆动，利用外部壳23的密封座35与密封体16的外周面15的滑动以及外部壳26的密封座39与密封体13的外周面12的滑动，以各向同性容许上述摆动。
在此，通过使外部壳23的密封座35与密封体16的外周面15的滑动以及外部壳26的密封座39与密封体13的外周面12的滑动反复进行等，即使密封体13、16的外周面12、15等发生了老化，也能利用波动弹簧17的弹性施力，良好地保持外部壳23的密封座35与密封体16的外周面15的接触状态以及外部壳26的密封座39与密封体13的外周面12的接触状态。
根据本例的球面排气管接头1，包括：外部壳6，该外部壳6固定安装在上游侧排气管2和下游侧排气管5中的作为一方的排气管的下游侧排气管5的管端部4，上述下游侧排气管5具有与上游侧排气管2的管端部3相对配置的管端部4；内部壳8，该内部壳8固定安装在上游侧排气管2及下游侧排气管5中的作为另一方的排气管的上游侧排气管2的管端部3，并且该内部壳8在径向上与外部壳6空开间隙7地面对；圆环状的密封体13，该密封体13在上游侧配置在间隙7内，并且具有与外部壳6的内周面9面对的外周面12及与外周面12相对且与内部壳8的外周面11面对的内周面10；圆环状的密封体16，该密封体16在比密封体13靠下游侧的位置配置在上述间隙7内，并且具有与外部壳6的内周面9面对的外周面15及与外周面15相对且与内部壳8的外周面11面对的内周面14；以及作为弹性施力构件的波动弹簧17，该波动弹簧17配置在外部壳6及内部壳8之间，并且在X方向上对密封体13、16朝向外部壳6及内部壳8中的一方弹性施力，密封体13的外周面12为凸球面状，在外部壳6的内周面9上形成有与该外周面12面对的凹球面状的密封座39，密封体16的外周面15为凸球面状，在外部壳6的内周面9上形成有与该外周面15面对的凹球面状的密封座35，因此即使由于基于汽车的加减速、发动机的旋转等的汽车主体的振动的缘故而使各构件发生了老化，也不会在该各构件之间产生间隙，能够消除该各构件彼此碰撞、发出异常声响的可能性，而且能够确保上游侧排气管2及下游侧排气管5的包括相互的扭转方向在内的摆动的各向同性，此外，无需例如在外部壳6的径向外侧设置由螺栓、螺母及螺旋弹簧等构成的连接元件(未图示)，实现零件数的减少以及紧凑化，实现球面排气管接头1的低廉化以及扩大该球面排气管接头1相对于汽车的排气系统的安装位置的自由度。另外，根据球面排气管接头1，由于包括上述的结构，因此能获得一种即使在上游侧排气管2及下游侧排气管5出现了相对角移位及相对旋转移位，也不会发出基于粘附滑动(stick-sl ip)等产生的异常声响、不会使驾驶人等感到不舒服的非常舒适的汽车，能将密封体13、16保持在正常位置且也不存在排气气体的泄漏，而且能够容易制造。
根据球面排气管接头1，由于弹性施力构件由环状的波动弹簧17构成，因此例如与一般的螺旋弹簧相比，能够缩短全长，而且能够在圆周方向上均匀地传递向与波动弹簧17接触的对方构件施加的施力。
根据球面排气管接头1，外部壳6包括：外部壳23，该外部壳23以X方向上的端部21固定安装在下游侧排气管5的管端部4；以及外部壳26，该外部壳26以X方向上的端部24与外部壳23的X方向上的端部22连接，并且X方向上的端部25配置为与内部壳8或上游侧排气管2空开径向的间隙27，因此能使球面排气管接头1的组装容易进行。
根据球面排气管接头1，由于在内部壳8与固定安装有该内部壳8的上游侧排气管2之间形成有隔热用间隙51，因此能够将从上游侧排气管2及下游侧排气管5向内部壳8、密封体13、密封体16、波动弹簧17等去的热的传递切断，减轻各构件由热导致的劣化。
在上述的球面排气管接头1中，例如也可以将密封体13、16的外周面12、15中的至少一方形成为曲率半径比对应的密封座35、39中的至少一方的曲率半径小。
本例的球面排气管接头1主要如图1至图3所示地构成，但也可以取而代之地例如如图6所示地构成。在图6所示的球面排气管接头1中，除了后述的结构以外，其它结构与图1至图3所示的球面排气管接头1相同，外部壳23的大径圆筒部32形成为在径向上位于比外部壳26的大径圆筒部36靠外侧的位置，内部壳8形成为圆筒部52及圆环状突出部60在X方向上反向，另外，密封体13、16也配置为在X方向上反向，密封体13的外周面12滑动自如地与外部壳23的密封座35接触，密封体16的外周面15滑动自如地与外部壳26的密封座39接触，波动弹簧17夹设在密封体13与内部壳8之间。在这种情况下，密封体13的外周面12及外部壳23的密封座35的各自的形状形成为彼此气密且滑动自如地接触，密封体16的外周面15及外部壳26的密封座39的各自的形状形成为彼此气密且滑动自如地接触。
球面排气管接头1主要如图1至图3所示地构成，但也可以取而代之地例如如图7所示地构成。在图7所示的球面排气管接头1中，除了后述的结构以外，其它结构与图1至图3所示的球面排气管接头1相同，外部壳6a固定安装在上游侧排气管2的管端部3，内部壳8a固定安装在下游侧排气管5的管端部4，密封体13a、16a为球带状，且球芯O相同，而且形成为相对于沿与X方向正交的方向延伸且通过球芯O的线40线对称，在内部壳8a与下游侧排气管2之间夹设有隔热件75。内部壳8a包括：小径圆筒部58a，该小径圆筒部58a通过焊接等被固定安装于下游侧排气管5；圆筒部52a，该圆筒部52a配置为与外部壳6a空开间隙7，并且配置为与下游侧排气管5空开供隔热件75夹设的隔热用间隙51a，且该圆筒部52a借助圆环状连接部57a与小径圆筒部58a连接为一体；以及圆环状突出部60a，该圆环状突出部60a配置在圆筒部52a的X方向上的远离两端的中间部，且向径向外侧突出形成，圆环状突出部60a包括：与波动弹簧17抵接的抵接面59a；以及与密封体16a的圆环状端面67a抵接的圆环状的抵接面76。由二氧化硅等构成的隔热件75为圆筒状，外装在下游侧排气管2的外周面61上，该隔热件75的一部分在径向上配置在密封体13a与下游侧排气管2之间以及密封体16a与下游侧排气管2之间。在图7所示的球面排气管接头1中，波动弹簧17可以夹设在例如圆环状突出部60a的抵接面76与密封体16a的圆环状端面67a之间，另外也可以除了上述波动弹簧17以外，在圆环状突出部60a的抵接面76与密封体16a的圆环状端面67a之间还夹设与波动弹簧17同样构成的其它的波动弹簧。在图7所示的球面排气管接头1中，由于具有隔热件75，因此能够将从上游侧排气管2及下游侧排气管5向内部壳8a、密封体13a、密封体16a和波动弹簧17等去的热的传递切断，能够减轻各构件由热导致的劣化。
球面排气管接头1主要如图1至图3所示地构成，但也可以取而代之地例如如图8所示地构成。在图8所示的球面排气管接头1中，除了后述的结构以外，其它结构与图1至图3所示的球面排气管接头1相同，密封体13b的内周面10b为凹球面状，在上游侧的圆环状端面65b上形成有供波动弹簧17配置的环状凹部83，内部壳8b包括与内周面10b面对且滑动自如地与该内周面10b接触的凸球面状的密封座81，外部壳26b包括：大径圆筒部36b，该大径圆筒部36b具有与密封体13b的外周面12b面对的内周面9b；以及圆环状端部82，该圆环状端部82与大径圆筒部36b的上游侧的端部连接为一体，并且配置为与内部壳8b空开径向的间隙27且以与波动弹簧17抵接的方式向径向内侧延伸。圆环状端部82也与密封体13b的圆环状端面65b抵接而将球面排气管接头1的内部与外部空气阻断。在此，波动弹簧17的抵接部71与圆环状端部82抵接且抵接部72与环状凹部83的底面抵接，波动弹簧17在X方向上对密封体13b朝向内部壳8b弹性施力。这样，球面排气管接头1可以包括具有凹球面状的内周面的密封体、及具有与该内周面面对的凸球面状的密封座的内部壳，也可以例如代替图8所示的密封体16及密封座35等地，包括具有凹球面状的内周面的密封体、及与该内周面面对的凸球面状的密封座，在这种情况下，可以在外部壳23b与上述密封体之间夹设波动弹簧17，使该波动弹簧17在X方向上对上述密封体朝向密封座弹性施力，此外，上述密封体的凹球面状的内周面和与该内周面面对的上述凸球面状的密封座，以及密封体13b的内周面10b和与该内周面10b面对的密封座81可以相对于线40线对称，此外，两个密封体的凹球面状的内周面也可以是含有固体润滑剂的润滑滑移层的露出面。而且，上述密封体的凹球状的内周面也可以形成为曲率半径比上述内部壳的凸球面状的密封座的曲率半径大。
球面排气管接头1主要如图1至图3所示地构成，但也可以取而代之地例如如图9所示地构成。在图9所示的球面排气管接头1中，除了后述的结构以外，其它结构与图1至图3所示的球面排气管接头1相同，波动弹簧17被从密封体13与内部壳8之间拿掉，在外部壳23的端部22形成有环状的凸缘部91，在外部壳26的端部24形成有在X方向上位于比凸缘部91靠该外部壳23的端部21侧的位置的环状的凸缘部92，在凸缘部91、92之间夹设有波动弹簧17c。根据该图9所示的球面排气管接头1，能使波动弹簧17c沿径向远离作为热源的上游侧排气管2及下游侧排气管5，从而能够获得不易受热源的温度变化影响的波动弹簧17c的弹性特性。
(符号说明)
1…球面排气管接头
2…上游侧排气管
3、4…管端部
5…下游侧排气管
6…外部壳
8…内部壳
13、13a、13b、16、16a…密封体
17、17c…波动弹簧

Claims (22)

1.一种球面排气管接头，其特征在于，包括：
外部壳，该外部壳固定安装在上游侧排气管及下游侧排气管中的一方的排气管的管端部，所述下游侧排气管具有与该上游侧排气管的管端部相对配置的管端部；
内部壳，该内部壳固定安装在上游侧排气管及下游侧排气管中的另一方的排气管的管端部，并且在径向上与外部壳空开间隙地面对；
环状的第一密封体，该第一密封体在上游侧配置在所述间隙内，并且具有与外部壳的内周面面对的外周面及与该外周面相对且与内部壳的外周面面对的内周面；
环状的第二密封体，该第二密封体在比第一密封体靠下游侧的位置配置在所述间隙内，并且具有与外部壳的内周面面对的外周面及与该外周面相对且与内部壳的外周面面对的内周面；以及
弹性施力构件，该弹性施力构件配置在外部壳与内部壳之间，并且在轴向上对第一密封体及第二密封体朝向外部壳及内部壳中的一方弹性施力，
在第一密封体的外周面为凸球面状的情况下，在外部壳的内周面上形成有与该第一密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座，在第一密封体的内周面为凹球面状的情况下，在内部壳的外周面上形成有与该第一密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座，在第二密封体的外周面为凸球面状的情况下，在外部壳的内周面上形成有与该第二密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座，在第二密封体的内周面为凹球面状的情况下，在内部壳的外周面上形成有与该第二密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座。
2.如权利要求1所述的球面排气管接头，其特征在于，
弹性施力构件由环状的波动弹簧构成。
3.如权利要求1或2所述的球面排气管接头，其特征在于，
第一密封体的凸球面状的外周面或凹球面状的内周面，以及第二密封体的凸球面状的外周面或凹球面状的内周面的各自的球芯相同，或者不同。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
弹性施力构件在轴向上夹设在第一密封体与内部壳之间，在轴向上对第一密封体朝向外部壳弹性施力。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
弹性施力构件在轴向上夹设在第二密封体与内部壳之间，在轴向上对第二密封体朝向外部壳弹性施力。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
弹性施力构件在轴向上夹设在第一密封体与外部壳之间，在轴向上对第一密封体朝向内部壳弹性施力。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
弹性施力构件在轴向上夹设在第二密封体与外部壳之间，在轴向上对第二密封体朝向内部壳弹性施力。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
外部壳包括：
第一外部壳，该第一外部壳以轴向上的一端固定安装在所述一方的排气管的管端部；以及
第二外部壳，该第二外部壳以轴向上的一端与第一外部壳的轴向上的另一端连接，并且轴向上的另一端配置为与内部壳或所述另一方的排气管空有径向的间隙。
9.如权利要求8所述的球面排气管接头，其特征在于，
在第一外部壳的另一端的外周面及内周面中的一方、以及第二外部壳的一端的内周面及外周面中的一方分别形成有彼此螺纹配合的螺纹配合部。
10.如权利要求8或9所述的球面排气管接头，其特征在于，
第一外部壳的另一端及第二外部壳的一端被焊接。
11.如权利要求8或9所述的球面排气管接头，其特征在于，
利用螺栓及螺母将第一外部壳的另一端及第二外部壳的一端连接。
12.如权利要求8所述的球面排气管接头，其特征在于，
在第一外部壳的另一端形成有环状的凸缘部，在第二外部壳的一端形成有在轴向上位于比第一外部壳的凸缘部靠该第一外部壳的一端侧的位置的环状的凸缘部，在第一外部壳的凸缘部与第二外部壳的凸缘部之间夹设有弹性施力构件。
13.如权利要求1至12中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
在内部壳与固定安装该内部壳的所述另一方的排气管之间形成有隔热用间隙。
14.如权利要求1至13中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
在径向上的内部壳与固定安装该内部壳的所述另一方的排气管之间夹设有隔热件。
15.如权利要求1至14中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
第一密封体及第二密封体相对于与轴向正交的线线对称。
16.如权利要求1至5中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
第一密封体及第二密封体的外周面为凸球面状，在外部壳的内周面上形成有分别与该第一密封体及第二密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座，与第一密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座及与第二密封体的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座相对于与轴向正交的线线对称。
17.如权利要求1或2所述的球面排气管接头，其特征在于，
第一密封体及第二密封体中的至少一方的外周面为凸球面状，在外部壳的内周面上形成有与所述第一密封体及第二密封体中的至少一方的凸球面状的外周面面对的凹球面状的密封座，第一密封体及第二密封体中的至少一方的凸球面状的外周面形成为曲率半径比所述凹球面状的密封座的曲率半径小。
18.如权利要求16或17所述的球面排气管接头，其特征在于，
第一密封体及第二密封体的凸球面状的外周面是含有固体润滑剂的润滑滑移层的露出面。
19.如权利要求1至3、6、7中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
第一密封体及第二密封体的内周面为凹球面状，在内部壳的外周面上形成有分别与所述第一密封体及第二密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座，与第一密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座及与第二密封体的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座相对于与轴向正交的线线对称。
20.如权利要求1或2所述的球面排气管接头，其特征在于，
第一密封体及第二密封体中的至少一方的内周面为凹球面状，在内部壳的外周面上形成有与所述第一密封体及第二密封体中的至少一方的凹球面状的内周面面对的凸球面状的密封座，第一密封体及第二密封体中的至少一方的凹球面状的内周面形成为曲率半径比所述凸球面状的密封座的曲率半径大。
21.如权利要求19或20所述的球面排气管接头，其特征在于，
第一密封体及第二密封体的凹球面状的内周面是含有固体润滑剂的润滑滑移层的露出面。
22.如权利要求1至21中任意一项所述的球面排气管接头，其特征在于，
通过对膨胀石墨、云母或石棉等耐热材料，以及由利用金属细线形成的金属丝网构成的加强材料进行压缩成形，而构成第一密封体及第二密封体，耐热材料配置在由金属丝网构成的加强材料的间隙内。
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