JP2002257276A - 管継手及びこれに用いる環状シールリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 第１排気管５２の開口端部２ａの内周面
側に、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５
３の開口端部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、前記両排気管５２、５３にわたって内周シール面
１０を外周シール座３０に摺動自在に圧接させる圧接手
段４が設けられた管継手Ａにおいて、前記内周シール面
１０に、全周にわたって周方向に延びる凹溝１１を複数
設けた。

Description

【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１
５０ｂ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１５０
ｂ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１
００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１５
１ａ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２０００−２９１
８６２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部分
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、前記環状シールリングの内周シール面に、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】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。

【００１１】また、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。

【００１２】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。

【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起立して当該流体導管の外壁に
沿って部分凸球面状に屈曲した板状部材の外周面からな
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１
１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５
２ａ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２
１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２１
ａ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１
３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１
１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３〜５ｍ
ｍ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Ｓ
₃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１
０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４
４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３
３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１２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５
２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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 武 大阪府豊中市新千里東町１丁目５番３号 国産部品工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3H016 AA02 AD02 AE02 3J040 BA01 EA01 EA03 EA04 EA15 EA17 EA42 EA44 EA46 FA01 FA13 HA06 HA07 HA20

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【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部
   分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、前記環状シールリングの内周シール面に、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
   けたことを特徴とする管継手。
2. 【請求項２】 前記凹溝又は突条を、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
   た請求項１記載の管継手。
3. 【請求項３】 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。
4. 【請求項４】 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請求項１〜３の何れか１項に記載
   の管継手。
5. 【請求項５】 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た請
   求項４記載の管継手。
6. 【請求項６】 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１〜５の何れか１項に記載の
   管継手。
7. 【請求項７】 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。
8. 【請求項８】 前記外周シール座が、第２流体導管の開
   口端部の近傍から起立して当該流体導管の外壁に沿って
   部分凸球面状に屈曲した板状部材の外周面からなり、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７記載の管継手。
9. 【請求項９】 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１〜８の何れか１項に記載の管継手。
10. 【請求項１０】 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１〜９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。
11. 【請求項１１】 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１０記載の環状シールリング。
12. 【請求項１２】 表面に潤滑剤を被覆してなる請求項１
    ０又は１１記載の環状シールリング。
13. 【請求項１３】 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１０〜１２の何れか１
    項に記載の環状シールリング。
14. 【請求項１４】 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１０〜１３の何れか１項に記載の環状シールリング。
15. 【請求項１５】 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１０〜１４の何れか１項に記載の環状シールリ
    ング。