JP2000352488A - 可撓性カプラー装置 - Google Patents

可撓性カプラー装置

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JP2000352488A
JP2000352488A JP2000114810A JP2000114810A JP2000352488A JP 2000352488 A JP2000352488 A JP 2000352488A JP 2000114810 A JP2000114810 A JP 2000114810A JP 2000114810 A JP2000114810 A JP 2000114810A JP 2000352488 A JP2000352488 A JP 2000352488A
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coupler device
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flexible coupler
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Scott C Cwik
シー． クイック スコット
Robert C Clarke
シー． クラーク ロバート
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Senior Investments GmbH
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S285/00—Pipe joints or couplings
    • Y10S285/906—Equivalents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】車両の排気系における連続した排気系構成要素
を結合するための可撓性カプラー装置の提供。 【解決手段】内側ライナ・チューブ１２が外側ライナ・
チューブ１８によって同心に受け入れられている。互い
に重なり合っているライナ・チューブ間には実質的に多
孔性で非密封式の振動吸収スペーサ部材２８が配置して
あり、直接接触するのを防いでいる。スペーサ部材は、
非密封式であって劣化を防いでおり、ライナ・チューブ
の往復動、関節運動に対する干渉を最小限に防いでい
る。排気ガスの漏出を防ぐために、可撓性で弾力的なシ
ール部材（たとえば、ベローズ２０）が、ライナ・チュ
ーブをそれらの隔たった、重なり合っていない端部のと
ころで機械的に密封連結している。ライナ・チューブお
よびスペーサ部材は、非円形の横断面形態を備えてお
り、排気系構成要素の１つから他の排気系構成要素へね
じり力が伝播しないようにベローズを保護している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】（１．発明の背景） （発明の分野）本発明は、連続したパイプ、導管または
他の関連した構成要素の端を結合するカプラー、特に、
車両の排気系における連続したパイプその他の構成要素
（たとえば、排気マニホルド）の端を結合するカプラー
に関する。
【０００２】（２．従来技術）車両排気系、特に大型ト
ラックのようなヘビーデュティー車両の排気系におい
て、原動機が排気系構成要素にかなりの量の振動を生じ
させることは周知のことである。特に、長期間にわたっ
て連続速度で原動機が作動するとき、調和振動と呼ばれ
るものを発生し、これが、減衰させない限り、排気マニ
ホルドからテールパイプまでの長く延びた排気系に沿っ
てかなりの大きさまたは振動数あるいはこれら両方の撓
みを生じさせる可能性がある。排気系構成要素の撓みが
反復すると、時間の経過と共に１つまたはそれ以上の構
成要素がゆるみ、最終的には壊れる可能性がある。さら
に、この調和振動は、排気系構成要素を介して構成要素
の取り付け部にも伝わり、取り付け部のゆるみを促進さ
せ、その結果、排気系の１つまたはそれ以上の構成要素
が突然変位する可能性があり、これは、潜在的に、人的
傷害や機器破損を招くことになる。
【０００３】車両の原動機によって発生した振動に加え
て、排気系は、車両の作動中に生じる種々の張力、圧縮
力および曲げ力も受ける。個々の構成要素を疲労による
破損から守るためにより強く、より大きく作ることもで
きるが、このような構造は重量増加を考えた場合望まし
いものではない。さらに、個々の要素をより高い剛性を
持って作ることもできるが、振動は単に排気系取り付け
部その他の構成要素に伝えられるだけであり、低減され
たり、排除されたりするわけではない。したがって、こ
のような振動および力からシステムの排気系またはその
少なくとも構成要素を隔離することが望ましい。
【０００４】連続的に延びる長さとせずに排気系のパイ
プを分割し、非剛性連結部によって分離した場合、原動
機からの調和振動の発生を抑えたり、減らしたりするこ
とは知られている。原動機振動に加えて、他の張力、圧
縮力および曲げ力を吸収するのにこのような非剛性の連
結部を使用すると有利である。
【０００５】したがって、排気系の連続した構成要素を
結合するカプラーであって、連続した構成要素を非剛性
式に結合し、１つの構成要素から次の構成要素に伝える
ことなく張力、圧縮力および曲げ力を吸収することがで
きるカプラーがあれば望ましい。
【０００６】従来技術カプラーの一例が、Ｕｓｕｉに対
する米国特許第４，７９２，１６１号である。Ｕｓｕｉ
においては、一対の同心に配置され非密封式ばねコイル
を利用して結合すべきパイプ間の機械的な連結部を得て
いる。Ｕｓｕｉのカプラーの１つの欠点は、コイルが伸
張位置あるいは曲げ位置にあるとき、コイルの個々の湾
曲部分間にギャップが生じ、これらのギャップにほこ
り、土塊および湿気が侵入する可能性があり、それがコ
イルの動作を妨げ、最終的に摩滅、錆発生などでコイル
の劣化を招く可能性があるということである。それに加
えて、コイル（１つのコイルが他のコイルに螺合した状
態で配置されている）が保護されておらず、常時要素が
露出しており、摩滅その他の有害な物理的な接触から損
傷を受けやすい。Ｕｓｕｉにおけるカプラーのさらなる
欠点は、重なり合っているパイプ端間に位置するシール
・リングによって排気ガスの漏出を防ぐ密封手段を得て
いるということである。シール・リングは、周期的な撓
み、張力、圧縮力を受けやすく、最終的には、シールが
カプラーの交換を招くことになる。
【０００７】振動遮断式可撓性コネクタの別の例が、Ｕ
ｄｅｌｌの米国特許第５，１４５，２１５号に記載され
ている。Ｕｄｅｌｌの装置においては、重なり合った自
由端を有する２つのライナ・チューブが設けられてい
る。重なり合うチューブのうち内側のチューブは、その
自由端の先端部から半径方向外方へ延びているフランジ
を有する。重なり合うチューブのうち外側のチューブ
は、その自由端の先端部から半径方向内方へ延びている
フランジを有する。これら２つのフランジは、軸線方向
に境された環状のスペースを構成している。このスペー
ス内には、円筒形の環状のスペーサ部材が設置してあ
る。Ｕｄｅｌｌ装置の一実施例においては、環状のスペ
ーサ部材は、圧縮した金網リングとして作ってあり、少
なくとも或る程度多孔質である。ベローズ部材が、円周
上に内外のライナ・チューブの重なり合う領域を円周方
向に取り囲み、軸線方向に重なっている。ベローズは、
直接的または間接的に、ライナ・チューブに取り付けら
れている。次に、ライナ・チューブの軸線方向に外側の
端が、上流側、下流側の排気系構成要素（たとえば、排
気マニホルドからのダウンパイプ（上流側）および１つ
の排気管（下流側））に取り付けられる。
【０００８】内外のライナ・チューブおよび環状スペー
サ部材は、すべて、横断面が円形であるため、重なり合
うライナ・チューブにおけるねじり力（たとえば、ジョ
イントの共通長手方向軸線まわりの一方あるいは他方の
構成要素のねじれ）に対する抵抗が少ない。代表的に
は、下流側の排気管が、このようなねじり力で促進され
るねじれを防ぐようにクランプ止めされる。したがっ
て、上流側の排気管構成要素（たとえば、排気マニホル
ド）がねじり運動を受けた場合、このねじり力は上流側
のライナ・チューブへ伝えられ、順次、ベローズの上流
端に伝えられる。ベローズの下流端が下流側のライナ・
チューブに、順次に、下流側の排気系構成要素に取り付
けてあるため、ベローズそれ自体がねじり剪断荷重の矢
面に立つことになる。代表的には、ベローズは、大きな
ねじり荷重に長期間あるいは反復してさらされるには適
しておらず、ねじり荷重が、それにさらされていないベ
ローズ構造に比して、ベローズの性能、耐久性に悪影響
を与える可能性がある。
【０００９】したがって、本発明の目的は、排気系にお
ける連続した構成要素間に配置してあり、振動その他の
力を減衰し、また、１つの構成要素から他の構成要素へ
のこれらの力の伝達を阻止することができ、耐久性があ
り、ほこり、土塊その他で冒されにくい可撓性カプラー
装置を提供することにある。
【００１０】本発明のまた別の目的は、早期の交換を必
要とさせる可能性のある、運動する排気系構成要素間に
設置したシール手段を利用しない可撓性カプラー装置を
提供することにある。
【００１１】本発明のさらに別の目的は、排気系構成要
素のための可撓性カプラー装置であって、結合すべき構
成要素の端を機械的に連結する手段を備え、この手段そ
れ自体が、外力その他の要素によって干渉を受けたり、
または、劣化したり、あるいは、これら両方を受けたり
しないようになっている可撓性カプラー装置を提供する
ことにある。
【００１２】本発明のまたさらに他の目的は、排気系構
成要素のための可撓性カプラー装置であって、車両の居
住コンパートメントへの原動機ノイズの移入を減らした
り、阻止したりする改良した音響隔離を行う可撓性カプ
ラー装置を提供することにある。
【００１３】本発明のさらなる別の目的は、排気系構成
要素のための可撓性カプラー装置であって、排気ガスの
漏洩を防ぐためのベローズ部材を組み込んであり、さら
に、さらされる可能性のあるねじり荷重からベローズ構
造を保護する手段を備えている可撓性カプラー装置を提
供することにある。
【００１４】本発明のこれらおよび他の目的は、本明細
書、特許請求の範囲および図面を参照して明らかとなろ
う。
【００１５】（発明の概要）本発明は、流体伝送系にお
ける第１、第２の連続した構成要素の隣接した端を結合
すると共に、連続した構成要素間の軸線方向力、横方向
力および曲げ力の伝達をほぼ防ぐ可撓性カプラー装置に
向けたものである。
【００１６】この可撓性カプラー装置、第１の構成要素
に少なくとも間接的に作動可能な状態でと付けることが
できる端を有し、また、自由端を有し、さらに、スペー
サ部材受け入れ領域を有する内側ライナ・チューブであ
り、このスペーサ部材受け入れ領域が外面まわりに配置
してある内側ライナ・チューブを包含する。外側ライナ
・チューブが、第２の構成要素に少なくとも間接的に作
動可能な状態で結合した端を有する。また、外側ライナ
・チューブは、自由端を有し、さらに、スペーサ部材受
け入れ領域を有し、このスペーサ部材受け入れ領域が内
面まわりに配置してある。
【００１７】外側ライナ・チューブの自由端は内側ライ
ナ・チューブの自由端を摺動可能に受け入れ、軸線方向
に重なっており、したがって、外側ライナ・チューブの
スペーサ受け入れ領域が内側ライナ・チューブのスペー
サ受け入れ領域とほぼ軸線方向に重なっている。
【００１８】環状のスペースが、外側ライナ・チューブ
のスペーサ受け入れ領域の内面と内側ライナ・チューブ
のスペーサ受け入れ領域の外面との間に配置してある。
【００１９】内外のライナ・チューブは、相対的に軸線
方向、横方向および曲げ方向の運動を可能なように作動
可能状態に構成してあって、流体伝送系の第１、第２の
連続した構成要素の、相対的な軸線方向、横方向および
曲げ方向の運動を可能にしている。
【００２０】振動吸収スペーサ部材が、外側ライナ・チ
ューブのスペーサ受け入れ領域の内面と内側ライナ・チ
ューブのスペーサ受け入れ領域の外面と間の環状スペー
ス内に設置してあり、外側ライナ・チューブのスペーサ
受け入れ領域の内面を内側ライナ・チューブのスペーサ
受け入れ領域の外面に対して半径方向に隔たった関係に
維持すると共に、内外のライナ・チューブ間の軸線方
向、横方向および曲げ方向の運動の伝達をほぼ防ぐこと
ができる。
【００２１】弾力的なシール部材が、一端で外側ライナ
・チューブに、反対端で内側ライナ・チューブに少なく
とも間接的に密封状態で取り付けてあり、第１、第２の
連続した構成要素を相対的な可撓結合関係に維持すると
共に、可撓性カプラー装置からの流体の漏出を防ぐこと
ができる。
【００２２】外側ライナ・チューブのスペーサ部材受け
入れ領域の内面、内側ライナ・チューブのスペーサ部材
受け入れ領域の外面およびスペーサ部材の少なくとも各
々は、非円形で、実質的に切り子面付きの横断面形態を
有し、内外のライナ部材の前記一方から内外のライナ・
チューブの他方へ加えられたねじり力を伝え、このよう
なねじり力が前記弾力的なシール部材によって生じる程
度を実質的に減少させる。
【００２３】本発明の一実施例においては、外側ライナ
・チューブのスペーサ部材受け入れ領域の内面、内側ラ
イナ・チューブのスペーサ部材受け入れ領域の外面およ
びスペーサ部材の前記少なくとも各々の非円形で、実質
的に切り子面付きの横断面形態が多角形である。
【００２４】本発明の別の好ましい実施例においては、
外側ライナ・チューブのスペーサ部材受け入れ領域の内
面、内側ライナ・チューブのスペーサ部材受け入れ領域
の外面およびスペーサ部材の前記少なくとも各々の非円
形で、実質的に切り子面付きの横断面形態がローブ形で
ある。
【００２５】本発明による別の実施例による、スペーサ
部材が多角形である実施例においては、多角形のスペー
サ部材は複数の側面を有し、これらの側面のうち少なく
とも１つの側面が少なくとも他の１つの側面とはかなり
異なった半径方向の厚さを有する。
【００２６】可撓性カプラー装置は、さらに、外側ライ
ナ・チューブに対する内側ライナ・チューブの軸線方向
運動を制限する手段を包含する。好ましい実施例におい
ては、外側ライナ・チューブに対する内側ライナ・チュ
ーブの軸線方向運動を制限する手段は、外側ライナ・チ
ューブの自由端の少なくとも一部から半径方向内方へ延
びる少なくとも１つの第１リップ部と、内側ライナ・チ
ューブの自由端の少なくとも一部から半径方向外方へ延
びる少なくとも１つの第２リップ部とを包含する。
【００２７】好ましくは、弾力的なシール部材は、複数
の円周方向の回旋部を形成した可撓性の管状ベローズ包
含する。
【００２８】スペーサ部材は、圧縮したメッシュ材料か
ら作られている。スペーサ部材は、好ましくは、金網、
セラミック・ウールからなるグループ群から選んだ少な
くとも１つの材料で作られている。
【００２９】可撓性カプラー装置は、さらに、弾力的な
シール部材の一端まわりに作動可能な状態で配置された
少なくとも１つの端キャップを包含し、この端キャップ
が、弾力的なシール部材の少なくとも一部をほぼ円周方
向に取り囲み、シール部材が望ましくなく外力と接触す
るのをほぼ防ぐように作動可能な状態で構成されてい
る。
【００３０】（発明を実施するための最良の形態）本発
明は多くの異なった形態で実施することが容易である
が、図にはいくつかの実施例が示してあり、ここでは、
これについて詳細に説明する。ここで、本開示が本発明
の原理の例示であり、発明を図示実施例に限定する意図
がないことは了解されたい。
【００３１】１つの好ましい実施例による可撓性カプラ
ー装置が図１の断面斜視図および図２の側断面図に示し
てある。この可撓性カプラー装置１０は、長手軸線Lを
有する。可撓性カプラー装置１０は、内側ライナ・チュ
ーブ１２を包含し、その自由端１４は外側ライナ・チュ
ーブ１８の自由端１６内に挿入されている。外側ライナ
・チューブ１８の自由端１６は、したがって、内側ライ
ナ・チューブ１２の自由端１４と重なっている。中央波
形部分２２および円筒形の端部２４、２６を有するベロ
ーズ２０が内側ライナ・チューブ１２および外側ライナ
・チューブ１８の重なり合う部分を円周方向に取り囲
み、そこに軸線方向に重なっている。スペーサ部材２８
が、内側ライナ・チューブ１２の自由端１４と外側ライ
ナ・チューブ１８の自由端１６との間で半径方向に取り
囲まれている。
【００３２】可撓性カプラー装置１０は、端キャップ３
０、３２（図２に示す）を包含する。端キャップ３０は
第１の円筒形部分３４、半径方向部分３６およびより第
２の円筒形部分３８を有する。端キャップ３２は、第１
の円筒形部分４０、半径方向部分４２および第２の円筒
形部分４４を有する。端キャップ３０は、たとえば、ベ
ローズ・ネック２６または外側ライナ・チューブ１８あ
るいはこれら両方に単にかしめたり、溶接したりあるい
はその他の適当な技術によって第１の円筒形部分３４の
ところで取り付けられると好ましい。端キャップ３２
は、たとえば、ベローズ・ネック２４または内側ライナ
・チューブ１２あるいはこれら両方に単にかしめたり、
溶接したりあるいはその他適当な技術によって第１の円
筒形部分４０ところに同様に取り付けられると好まし
い。
【００３３】図３、４は、さらに詳しく、内側ライナ・
チューブ１２を示している。チューブを通るガスの流れ
の方向は、図３において矢印で示してある。内側ライナ
・チューブ１２は、円筒形部分５０、肩部領域５２、ス
ペーサ部材受け入れ領域５４および半径方向外方へ延び
ているリップ部５６（図４には示していない）を包含す
る。図４に示すように、スペーサ部材受け入れ領域５４
には多角形の外面が形成されている。本発明の好ましい
実施例においては、スペーサ部材受け入れ領域５４は、
八角形（外面）横断面を有し、円周まわりに対称的に位
置した８つの平坦部５５が幅、軸線方向長さで等しいと
好ましい。平坦部５５の形成は、本開示を見た当業者で
あれば、いくつかの公知の方法のうちの１つを使って容
易に行うことができる。たとえば、内側ライナ・チュー
ブ１２を円形あるいは八角形のマンドレル上に置き、八
角形の内側開口部を有するダイスをチューブ上で押し進
めれば、チューブがマンドレルとダイスの間に捕らえら
れ、領域５４において八角形の形態にプレス加工され
る。円筒形チューブを多角形の横断面を有するチューブ
に形成する他の装置、方法も知られているが、ここでは
さらに詳しく説明する必要はないであろう。
【００３４】ここで、特に内外のライナ・チューブの構
造に関して、円筒形のチューブ部分および八角形平坦部
の間の移行領域において、可撓性カプラー装置１０の構
成要素がいくぶん簡略化された形態で示してあることは
了解されたい。さらに、使用される特定形成プロセスに
依存して、このような移行領域において、または、平坦
側面の軸線方向端部のところで、（平坦な側面の全長に
対して）表面を長手方向に短い凹面または凸面とするこ
とができることも了解されたい。図面の簡略化ために、
これらの移行領域は、内外のライナ・チューブの各々を
横切って延びるまっすぐな横切り線のみで示した。これ
らの移行領域（図示せず）は、単に、選ぶことのできる
特定の形成プロセスの結果であって、ライナ・チューブ
の一方から、そのライナ・チューブのスペーサ部材受け
入れ領域の輪郭付き側面を介して、スペース部材を経
て、他方のライナ・チューブへ、そのライナ・チューブ
のスペーサ部材受け入れ領域の輪郭付き側面を経てねじ
り力を伝達することに関しては、装置全体の性能に影響
することはない。
【００３５】図５、６は、外側ライナ・チューブ１８を
さらに詳しく示している。チューブを通るガス流の代表
的な方向は図５で矢印によって示してある。これは、内
側ライナ・チューブから外側ライナ・チューブへの流れ
を発生させるが、これは或る種の環境においては好まし
いし、望ましいかも知れない。他の環境において、流れ
は外側ライナ・チューブから内側ライナ・チューブへ流
れるかも知れない。外側ライナ・チューブ１８は、円筒
形部分６０、肩部領域６２、スペーサ部材受け入れ領域
６４および半径方向内方へ延びているリップ部６６（図
６には示していない）を包含する。図６に示すように、
スペーサ部材受け入れ領域６４には多角形の内面が形成
されている。本発明の好ましい実施例においては、スペ
ーサ部材受け入れ領域６４は、八角形（内面）の横断面
を有し、円周まわりに対称的に配置された８つの平坦部
６５が幅、軸線方向長さで等しいと好ましい。
【００３６】平坦部６５の形成は、本開示を見た当業者
であれば、いくつかの公知の方法のうちの１つを用いて
容易に行うことができる。たとえば、使うことができる
１つの装置としては、カナダ国、オンタリオ州Ｂｒａｎ
ｔｆｏｒｄのＥａｇｌｅ Ｍｆｇ．Ｃｏ．の製造する
「IO sizer」がある。この装置は、未形成のチューブに
挿入される複数の半径方向可動平坦面（八角形の場合、
８つの）付き「フィンガ」を使用する。カラー（同様に
複数の平坦面付きのフィンガを有するものであってもよ
いし、あるいは、単にそれを貫いて形成した八角形の孔
を有するものであってもよい）をチューブ上に嵌める。
次に、ラム部材（八角形のスパイク状）をチューブ内に
挿入したフィンガ間の中央に押し込み、内側セットのフ
ィンガをチューブ材料に向かって押し、カラーの外側セ
ットのフィンガの内面（あるいはカラーの八角形孔の内
面）に対して外方へ押し、スペーサ部材受け入れ領域６
４の八角形横断面を生じさせる。他の方法も使用し得
る。たとえば、内側ライナ・チューブ１２に関して説明
したラム・ダイス法を使用できる。このことは、本開示
を見た当業者であれば、容易に理解できようから、ここ
で詳しく説明する必要はないであろう。
【００３７】図７、８は、図１〜６の本発明の実施例に
よるスペーサ部材２８を示している。スペーサ部材２８
は、圧縮した金網から作ると好ましい。さらに、潤滑お
よびきしり音の防止のためにそして、バーミキュライト
・黒鉛化合物を含浸させてもよい。円筒形の環状スペー
サ部材は、この技術分野では公知であり、たとえば、Ｒ
ｈｏｄｅＩｓｌａｎｄ、ＷｏｏｎｓｏｃｋｅｔのＡＣＳ
Industries, Inc.のような企業が市販しているものが
ある。メッシュ・リングを金属から形成することに加え
て、セラミック・ウールその他の類似した材料を金網に
加えてまたはその代わりに使用することができる。この
ようなスペーサ部材２８は、密度が高いが、代表的には
少なくともいくぶん多孔質である。
【００３８】リップ部５６の形成前、内側ライナ・チュ
ーブ１２上へスペーサ部材２８を嵌合する前に、スペー
サ部材２８を八角形の横断面形態に形成する必要があ
る。これは、メッシュ・リング・スペーサ部材２８を、
内側ライナ・チューブ１２上へ外側ライナ・チューブ１
８を押圧することによって形成した場合、メッシュ材料
が若干軸線方向へ押し出される可能性があるからであ
る。
【００３９】好ましくは、上記の構成要素が組み立てた
ときに、すえ付け時に可撓性カプラー装置が「中立」位
置になるように、スペーサ部材２８と、スペーサ部材受
け入れ領域１４の外面、スペーサ部材受け入れ領域１６
の内面とがぴったり嵌合するとよい。同様に、構成要素
は、すえ付け時、そして、（図２に示すように）中立位
置にあるとき、スペーサ部材２８の端にギャップがない
状態でスペーサ部材２８がリップ部５６、６６間にぴっ
たりと位置するように配置される。この中立位置にある
場合、内外のライナ・チューブが互いに向かって押圧さ
れたて可撓性カプラー装置を圧縮したとき、スペーサ部
材受け入れ領域１４に、可撓性カプラー装置の圧縮を可
能にするのに充分な軸線方向の余裕があることになる。
代表的には、可撓性カプラー装置１０は、中立位置を越
えた予想軸線方向延長量が大きくならないような環境で
すえ付けられることになる。したがって、可撓性カプラ
ー装置がそれを中立位置を超えて突出させる傾向のある
力にさらされる程度まで、スペーサ部材２８のメッシュ
材料が圧縮され、カプラー装置の軸線方向突出中に生じ
る可能性のありそうな移行時圧縮力を吸収することにな
る。
【００４０】それに加えて、リップ部５６と外側ライナ
・チューブ１８の内面との間、ならびに、リップ部６６
と内側ライナ・チューブ１２の外面との間には、半径方
向のギャップがある。さらに、スペーサ部材２８は非常
に稠密である可能性があるが、スペーサ部材にはなお充
分な圧縮性があり、または、構成要素間に半径方向の環
状クリアランスがあり、あるいは、これら両方であるか
ら、外側ライナ・チューブ１８が内側ライナ・チューブ
１２に対して、たとえば可撓性カプラー装置を通って延
びる長手軸線に対して直角な軸線まわりに少なくとも若
干曲げ運動することができる。
【００４１】したがって、可撓性カプラー装置の運動自
由度、特に可撓性カプラー装置の内外のライナ・チュー
ブの運動自由度は、図２の左上に矢印で示すものとな
る。
【００４２】図１〜８の実施例に開示された実施例にお
いて、スペーサ部材受け入れ領域１４は、肩部５２およ
びリップ部５６によって軸線方向に境される円周方向に
延びるくぼみとして形成される。このくぼみ内にスペー
サ部材２８が位置する。したがって、任意特定の用途の
性能要件および内側ライナ・チューブの肩部およびリッ
プ部によって生じたくぼみの深さおよび軸線方向長さに
依存して、リップ部６６は或る種の環境では省略され得
る。特に、カプラー装置の軸線方向延長量の最大予想量
が内側ライナから外側ライナ・チューブを押し離すほど
大きくならない場合、外側ライナ・チューブの端に半径
方向内方へ延びるリップ部が存在しないとき、内方へ延
びるリップ部はおそらく省略され得る。
【００４３】外側ライナ・チューブのスペーサ部材受け
入れ領域の端部の全周にわたってリップ部６６を設ける
場合、リップ部は多角形のチューブ部分の端縁の内側折
り曲げで形成されるとき、若干製造上の問題が生じる。
代替案として、図１０、１１に示すように、交互の平坦
部の端縁だけを実施してもよい。外側ライナ・チューブ
９０に平坦部９２、９４、９６、９８を設ける。交互の
平坦部の端縁を半径方向内方へ折り曲げ、リップ部１０
０、１０２、１０４、１０６を形成する。これが、交互
のリップ間に軸線方向の突出するタブ、たとえば、タブ
１０８を残す。リップ部の目的は可撓性カプラー装置の
突出しすぎを防ぐことであるが、本発明において使用す
ることを意図したスペーサ部材の材料がかなり頑丈であ
るということを考えると、このようなリップ部が各々の
ライナ・チューブ端の円周まわりに完全に連続的に延び
ていなければならないという必要はないと考えられる。
【００４４】互いに重なり合っている領域において幾何
学的に類似した形態の多角形横断面形状を持つ内外のラ
イナ・チューブを設け、また、内外のライナ・チューブ
間の環状スペース内に配置されたスペーサ部材に幾何学
的に類似した多角形横断面形状を与えることによって、
可撓性カプラー装置は、上流側あるいは下流側の排気系
構成要素に加えられたねじり力を下流側あるいは上流側
の排気系構成要素に直接伝える機構を備えることにな
る。このようにして、このようなねじり力は、ライナ・
チューブへ同様に機械的に連結された比較的頑丈でない
ベローズ部材よりも、しっかりと支えられ、より頑丈で
あり、より大きいねじり力に耐えることのできる構造に
伝えられる。これによって、ベローズ構造をより薄く、
より軽い金属で作ることが可能となり、その結果、カプ
ラー構造全体で潜在的にコスト、重量を軽減することが
できる。ねじれによる損傷からベローズをこのように保
護することは、排気系に沿って伝播するであろう純粋な
横方向振動、軸線方向振動、曲げ振動（可撓性カプラー
装置の長手方向軸線Ｌに対して横方向の軸線まわりの振
動）の伝達を低減するカプラーの能力に悪影響を与える
ことなく達成することができると考えられる。
【００４５】横断面形態が多角形、特に規則的なあるい
は実質的に八角形の横断面形態であるスペーサ部材受け
入れ領域を有する内外のライナ・チューブの実施例につ
いて本発明を説明してきた。ここで、任意特定の用途に
合わせて、また、製造上、性能上の考慮に合わせて、他
の多角形横断面形態、不規則な多角形の横断面形態でも
使用し得ることは了解されたい。たとえば、正方形ある
いは三角形の横断面形態を使用すれば、ねじり力に対し
て最大限の保護を与えることができるが、軸線方向振
動、横振動および曲げ振動を減らす能力には悪影響を与
える可能性がある。それに加えて、元々円筒形をこのよ
うに極端に変形させるにはかなりの努力、費用が必要で
あり、あるいは、それ程極端ではない変形、たとえば、
八角形形態よりも金属により多くのひずみを生じさせる
可能性がある。
【００４６】実際、本発明の範囲から逸脱することな
く、明確な平坦部のない他の切り子面付き（たとえば、
多面的な）形状を使用できる。たとえば、図１２が、こ
のような他の形態によるカプラー装置の横断面形態を示
している。外側ライナ・チューブ１１０は、平坦部のな
い横断面がローブ状であるスペーサ部材受け入れ領域を
有する。内側ライナ・チューブ１１２は幾何学形状的に
類似したローブ状の横断面形態を有し、スペーサ部材１
１４は対応した横断面形態を有する。このようなローブ
状の形態は、チューブに行い、はっきりした平坦部を与
える匹敵した変形よりも少ない金属の変形で創り出すこ
とができる。図１２の実施例は、なお鋭い角隅を含んで
おり、隣り合ったアーチ形のローブの端部（たとえば、
ローブ１１６、１１８）が互いに結合している。この実
施例は、「角隅」を丸くすることによってさらにまた
「軟化させる（softened）」ことができ、それでもな
お、内側ライナ・チューブから外側ライナ・チューブへ
のねじれの伝達を行うのに適した横断面を創り出し、ベ
ローズ（図１２には示していない）を保護すると共に、
金属の急激な局所的変形を最小限に抑えることができ
る。
【００４７】図１〜８の実施例の説明に戻ると、可撓性
カプラー装置１０が連結しようとしている排気管の連続
部分の自由端間に位置しているとき、カプラー装置１０
は、代表的には、内側ライナ・チューブ１２が上流側の
排気系構成要素（たとえば、排気マニホルド）に取り付
けられるように配置される。こうして、排気ガスは最初
に２つの同心に配置されたスリーブ部材のなかでも狭い
方を通って進むので、ガスが重なり合っているスリーブ
部材間のギャップ内へ、排気圧力によって押し込められ
ることが少なくなる。しかしながら、特定の用途に応じ
て、他の理由のために、外側ライナ・チューブが上流側
にあり、内側ライナ・チューブが下流側にあるようにカ
プラー装置の向きを逆にすることが望ましいこともあ
る。
【００４８】長手方向の力に加えて、排気管システム
は、パイプの長手方向に対して鉛直の曲げ力にさらされ
る。可撓性カプラー装置１０は、それらをパイプに伝え
ることなくこのような曲げ力を吸収するように構成され
ている。したがって、さらなる疲労損耗からパイプを守
ると共にパイプの有効寿命を延ばすことができる。
【００４９】先に説明した本発明の原理に従って、可撓
性カプラー装置の長手軸線に対して横方向の軸線まわり
の方向において可変曲げ抵抗を得ることができる可撓性
カプラー装置を創り出すことが望ましいかも知れない。
これは、円周まわりに厚みの変化するスペーサ部材を設
けることによって達成することができる。図９は、第１
の厚みを有する側部７０、７２、７４、７６と、第２
の、すなわち、もっと小さい厚みを有する側部７８、８
０、８２、８４を有するスペーサ部材６８を示してい
る。このようなスペーサ部材は、形成装置の幾何的形状
寸法を適切に変更することによって構成することができ
る。このとき、スペーサ部材の金網材料は、好ましくは
その円周に沿った実質的に均一な半径方向厚さを有する
環状部材で出発して、圧縮する。したがって、完成構造
ではより薄くなる側部をより大きく圧縮し、密度をより
高める。こうすれば、たとえば、曲げ運動中に生じるよ
うなさらなる圧縮力に対する抵抗を大きくすることがで
きる。好ましくは、内外ライナ・チューブのスペーサ部
材受け入れ領域の幾何学的形状寸法を、形成プロセス中
に同様に変更してスペーサ部材の変更した構造に適応さ
せ、スペーサ部材の平坦部のすべてに沿ってぴったり嵌
合できるようにする。スペーサ部材および内外ライナ・
チューブの製作方法は多種多様であるが、本開示を見た
会時当業者であれば容易に思いつけるであろう。したが
って、このような方法についてさらに詳細に説明するこ
とは本開示の目的にとっては不必要である。
【００５０】あるいは、その円周まわりに厚みが変化す
るスペーサ部材６８は、変更を行っていない内外ライナ
・チューブと共に使用することができる。この場合、図
３〜６の実施例に示すように、スペーサ部材受け入れ領
域の規則的な幾何学形状寸法を保持することができ、そ
の結果、スペーサ部材のより厚い側部に沿ってのみ内外
ライナ・チューブとスペーサ部材とを直接ぴったりと接
触させることができ、スペーサ部材２８のより薄い側部
に沿って、スペーサ部材２８と内外ライナ・チューブ間
にエアギャップを設けることができる。このような構造
によれば、すえ付け時の回転した向きに依存して種々の
曲げ特性を有するカプラーを得ることができる。
【００５１】本可撓性カプラー装置の前記実施例は、車
両の居住区画に排気管システムから原動機ノイズが伝わ
るのを減らしたり、防止したりするに際して、ベローズ
を経由して振動を減衰することによって音響遮断効果を
与える有利な特徴を有する。
【００５２】前記実施例に由来するさらなる利点は、こ
の形態が排気管構成要素システムに沿って軸線方向振
動、横方向振動および曲げ振動が伝わるのを阻止すると
共に、可撓性カプラー装置が連結しようとしている２つ
の排気系構成要素間の支持連結を行い、外部の支持体、
たとえば、車体あるいはシャシから吊り下げたブラケッ
トあるいはストリンガの必要性を実質的に排除すること
ができるということにある。
【００５３】前述の説明および図面は単に本発明を説明
しているに過ぎず、本発明は添付の特許請求の範囲が限
定することを除いてなんら限定を受けるものではなく、
本開示を見た当業者であれば、発明の範囲から逸脱する
ことなく修正、変更を行うことができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一実施例による可撓性カプ
ラー装置の斜視断面図である。
【図２】 図２は、図１による可撓性カプラー装置の一
部断面側面図である。
【図３】 図３は、図１および２の実施例による可撓性
カプラー装置の内側ライナ・チューブの側面図である。
【図４】 図４は、図３の４−４線に沿った、図１〜３
の実施例による可撓性カプラー装置の内側ライナ・チュ
ーブの横断面図である。
【図５】 図５は、図１〜４の実施例による可撓性カプ
ラー装置の外側ライナ・チューブの側面図である。
【図６】 図６は、図５の６−６線に沿った、図１〜５
の実施例による可撓性カプラー装置の外側ライナ・チュ
ーブの横断面図である。
【図７】 図７は、図１〜６の本発明の実施例によるス
ペーサ部材の端面図である。
【図８】 図８は、図７のスペーサ部材の側面図であ
る。
【図９】 図９は、本発明の別の実施例によるスペーサ
部材の立面図である。
【図１０】 図１０は、本発明のまた別の実施例による
外側ライナ・チューブの側面図である。
【図１１】 図１１は、図１０の別の実施例による外側
ライナ・チューブの端面図である。
【図１２】 図１２は、本発明のまた別の実施例による
可撓性カプラー装置の外側ライナ・チューブ、スペーサ
部材および内側ライナ・チューブの横断面図である。
【符号の説明】
１０ 可撓性カプラー装置 １２ 内側ライナ・チューブ １８ 外側ライナ・チューブ ２０ ベローズ ２８ スペーサ部材 ３０ 端キャップ ３２ 端キャップ ５０ 円筒形部分 ５２ 肩部領域 ５４ スペーサ部材受け入れ領域 ５５ 平坦部 ５６ リップ部
フロントページの続き (72)発明者 ロバート シー． クラーク アメリカ合衆国 イリノイ州 60174、セ ント チャールス、フェアービュー ドラ イブ 1903

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体伝送系における第１、第２の連続し
    た構成要素の隣接した端を結合すると共に、連続した構
    成要素間の軸線方向力、横方向力および曲げ力の伝達を
    ほぼ防ぐ可撓性カプラー装置であって、第１の構成要素
    に少なくとも間接的に作動可能な状態でと付けることが
    できる端を有し、また、自由端を有し、さらに、スペー
    サ部材受け入れ領域を有する内側ライナ・チューブであ
    り、このスペーサ部材受け入れ領域が外面まわりに配置
    してある内側ライナ・チューブと、第２の構成要素に少
    なくとも間接的に作動可能な状態で結合した端を有し、
    また、自由端を有し、さらに、スペーサ部材受け入れ領
    域を有する外側ライナ・チューブであり、このスペーサ
    部材受け入れ領域が内面まわりに配置してある外側ライ
    ナ・チューブとを包含し、外側ライナ・チューブの自由
    端が内側ライナ・チューブの自由端を摺動可能に受け入
    れ、軸線方向に重なっており、したがって、外側ライナ
    ・チューブのスペーサ受け入れ領域が内側ライナ・チュ
    ーブのスペーサ受け入れ領域とほぼ軸線方向に重なって
    おり、さらにまた、外側ライナ・チューブのスペーサ受
    け入れ領域の内面と内側ライナ・チューブのスペーサ受
    け入れ領域の外面との間に配置された環状のスペースを
    包含し、内外のライナ・チューブが、相対的に軸線方
    向、横方向および曲げ方向の運動を可能なように作動可
    能状態に構成してあって、流体伝送系の第１、第２の連
    続した構成要素の、相対的な軸線方向、横方向および曲
    げ方向の運動を可能にしており、さらにまた、外側ライ
    ナ・チューブのスペーサ受け入れ領域の内面と内側ライ
    ナ・チューブのスペーサ受け入れ領域の外面と間の環状
    スペース内に設置して振動吸収スペーサ部材であり、外
    側ライナ・チューブのスペーサ受け入れ領域の内面を内
    側ライナ・チューブのスペーサ受け入れ領域の外面に対
    して半径方向に隔たった関係に維持すると共に、内外の
    ライナ・チューブ間の軸線方向、横方向および曲げ方向
    の運動の伝達をほぼ防ぐことができる振動吸収スペーサ
    部材と、一端で外側ライナ・チューブに、反対端で内側
    ライナ・チューブに少なくとも間接的に密封状態で取り
    付けてある弾力的なシール部材であり、第１、第２の連
    続した構成要素を相対的な可撓結合関係に維持すると共
    に、可撓性カプラー装置からの流体の漏出を防ぐことが
    できる弾力的なシール部材とを包含し、外側ライナ・チ
    ューブのスペーサ部材受け入れ領域の内面、内側ライナ
    ・チューブのスペーサ部材受け入れ領域の外面およびス
    ペーサ部材の少なくとも各々が、非円形で、実質的に切
    り子面付きの横断面形態を有し、内外のライナ部材の前
    記一方から内外のライナ・チューブの他方へ加えられた
    ねじり力を伝え、このようなねじり力が前記弾力的なシ
    ール部材によって生じる程度を実質的に減少させること
    を特徴とする可撓性カプラー装置。
  2. 【請求項２】 請求項１による可撓性カプラー装置にお
    いて、外側ライナ・チューブのスペーサ部材受け入れ領
    域の内面、内側ライナ・チューブのスペーサ部材受け入
    れ領域の外面およびスペーサ部材の前記少なくとも各々
    の非円形で、実質的に切り子面付きの横断面形態が多角
    形であることを特徴とする可撓性カプラー装置。
  3. 【請求項３】 請求項２による可撓性カプラー装置にお
    いて、多角形が正八角形であることを特徴とする可撓性
    カプラー装置。
  4. 【請求項４】 請求項１による可撓性カプラー装置にお
    いて、外側ライナ・チューブのスペーサ部材受け入れ領
    域の内面、内側ライナ・チューブのスペーサ部材受け入
    れ領域の外面およびスペーサ部材の前記少なくとも各々
    の非円形で、実質的に切り子面付きの横断面形態がロー
    ブ形であることを特徴とする可撓性カプラー装置。
  5. 【請求項５】 請求項２による可撓性カプラー装置にお
    いて、多角形のスペーサ部材が複数の側面を有し、これ
    らの側面のうち少なくとも１つの側面が少なくとも他の
    １つの側面とはかなり異なった半径方向の厚さを有する
    ことを特徴とする可撓性カプラー装置。
  6. 【請求項６】 請求項１による可撓性カプラー装置にお
    いて、さらに、外側ライナ・チューブに対する内側ライ
    ナ・チューブの軸線方向運動を制限する手段を包含する
    ことを特徴とする可撓性カプラー装置。
  7. 【請求項７】 請求項６による可撓性カプラー装置にお
    いて、外側ライナ・チューブに対する内側ライナ・チュ
    ーブの軸線方向運動を制限する手段が、外側ライナ・チ
    ューブの自由端の少なくとも一部から半径方向内方へ延
    びる少なくとも１つの第１リップ部と、内側ライナ・チ
    ューブの自由端の少なくとも一部から半径方向外方へ延
    びる少なくとも１つの第２リップ部とを包含することを
    特徴とする可撓性カプラー装置。
  8. 【請求項８】 請求項１による可撓性カプラー装置にお
    いて、弾力的なシール部材が、複数の円周方向の回旋部
    を形成した可撓性の管状ベローズ包含することを特徴と
    する可撓性カプラー装置。
  9. 【請求項９】 請求項１による可撓性カプラー装置にお
    いて、スペーサ部材が圧縮したメッシュ材料から作られ
    ていることを特徴とする可撓性カプラー装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１による可撓性カプラー装置に
    おいて、スペーサ部材が、金網、セラミック・ウールか
    らなるグループ群から選んだ少なくとも１つの材料で作
    られていることを特徴とする可撓性カプラー装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１による可撓性カプラー装置に
    おいて、さらに、弾力的なシール部材の一端まわりに作
    動可能な状態で配置された少なくとも１つの端キャップ
    を包含し、この端キャップが、弾力的なシール部材の少
    なくとも一部をほぼ円周方向に取り囲み、シール部材が
    望ましくなく外力と接触するのをほぼ防ぐように作動可
    能な状態で構成されていることを特徴とする可撓性カプ
    ラー装置。
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