JP2003139246A - 球帯状シール体及びそれを用いた排気管継手装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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のない球帯状シール体
及びそれを用いた自動車の排気管継手装置を提供するこ
と。 【解決手段】 球帯状シール体１は、主に膨張黒鉛を含
んだ耐熱材と金網からなる補強材とが圧縮されて、耐熱
材が金網からなる補強材の網目に配されてなるシール本
体２を有しており、シール本体２は、貫通孔３を規定す
る円筒状の内周面４と、部分凸球面状の外周面５と、小
径側の環状端面６と、大径側の環状端面７とによって画
成されていると共に、シール本体部８と、大径側の環状
端面７の内周縁部においてシール本体部８から軸方向Ｘ
に微少に膨出している変形可能な環状の突起部９とを具
備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、球帯状シール体及
びそれを用いた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。とくに前輪駆動横置きエンジン（ＦＦ
車）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。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、従来、排気管の所定箇所
に排気管継手装置、例えば球帯状シール体を用いた排気
管継手装置（球面管継手）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】斯かる排気管継手装置により上記の問題を
好ましく効果的に解決できるのであるが、最近ではＦＦ
車についてはエンジンの後側に排気管（マニホールド）
が設けられるので、排気管には特に捩り方向の力が加わ
り、この捩り方向の力が排気管継手装置にも入力される
ことになる。

【０００４】排気管継手装置においては、上流側排気管
及び下流側排気管に相対的な捩り方向及び剪断方向の変
位を生じさせる力が入力されると、球帯状シール体の大
径側の環状端面にも摺動を生じさせるような力が生じる
のであるが、球帯状シール体ではその製造上の制約によ
り、その大径側の環状端面には特に潤滑被覆処理がなさ
れていない結果、往々にしてスティックスリップ等に起
因する異常音を大径側の環状端面において発生させる虞
があり、この異常音が運転者等に不快感を与えるという
問題を生じる虞がある。

【０００５】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
とのない球帯状シール体及びそれを用いた自動車の排気
管継手装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様の球
帯状シール体は、主に膨張黒鉛を含んだ耐熱材と金網か
らなる補強材とが圧縮されて、耐熱材が金網からなる補
強材の網目に配されてなるシール本体を有しており、こ
こで、シール本体は、貫通孔を規定する円筒状の内周面
と、部分凸球面状の外周面と、小径側の環状端面と、大
径側の環状端面とによって画成されていると共に、シー
ル本体部と、大径側の環状端面の内周縁部においてシー
ル本体部から軸方向に微少に膨出している変形可能な突
起部とを具備している。

【０００７】第一の態様の球帯状シール体によれば、シ
ール本体が変形可能な突起部を具備しているために、斯
かるシール本体を具備した球帯状シール体を、そのシー
ル本体の内周面で上流側排気管の管端部の外周面に嵌合
し、そのシール本体の大径側の環状端面で上流側排気管
に固着されたフランジに接触させ、そのシール本体の部
分凸球面状の外周面で下流側排気管に固着されたシール
座部材に摺動自在に接触させ、弾性連結手段により上流
側排気管と下流側排気管とを相対角変位自在に互いに弾
性的に連結して排気管継手装置に用いると、突起部を弾
性連結手段の弾性力により変形させて上流側排気管の管
端部に締め付けさせることができ、而して、マニホール
ドに接続された上流側排気管に捩り方向（回転方向）の
力が入力された場合においても、球帯状シール体を上流
側排気管の回転と共に確実に回転させることができ、シ
ール本体の大径側の環状端面とフランジとの間に摺動が
生じることがなく、ここでの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
を与えることのない球帯状シール体とし得る。

【０００８】好ましい例では突起部は本発明の第二の態
様の球帯状シール体のように環状であるが、本発明はこ
れに限定されず、例えば円周方向に離散的に配された不
連続な突起でもよく、また、本発明の第三の態様の球帯
状シール体のように、大径側の環状端面が、軸方向に実
質的に直交した主環状端面と、この主環状端面の内周縁
に連続すると共に軸方向に対して傾斜する傾斜端面と、
この傾斜端面の内周縁及び貫通孔を規定する内周面の軸
方向端縁に連続する狭幅端面とを具備している場合に
は、突起部は傾斜端面と狭幅端面とにより規定されてい
るとよい。

【０００９】第三の態様の球帯状シール体の狭幅端面及
び突起部において、好ましくは本発明の第四の態様の球
帯状シール体のように、狭幅端面は、０．１ｍｍから
０．５ｍｍの径方向の幅を有しており、突起部は、軸方
向において０．５ｍｍから１．０ｍｍの長さを有してシ
ール本体部から膨出しており、また第三又は第四の態様
の球帯状シール体の傾斜端面は、好ましくは本発明の第
五の態様の球帯状シール体のように、実質的に軸方向に
対して３０°から６０゜の角度をもって傾斜している。

【００１０】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、この上流側排気管の端面と隙間を残し
て相対峙した端面を有した下流側排気管と、上流側排気
管の管端部の外周面に固着されたフランジと、下流側排
気管の管端部に固着されていると共に部分凹球面を有し
たシール座部材と、上流側排気管と下流側排気管とを相
対角変位自在に互いに弾性的に連結する弾性連結手段
と、上記のいずれかの態様の球帯状シール体とを具備し
ており、ここで、球帯状シール体のシール本体は、その
円筒状の内周面で上流側排気管の管端部の外周面に嵌合
されていると共にその大径側の環状端面でフランジに接
触されており、その部分凸球面状の外周面でシール座部
材の部分凹球面に摺動自在に接触されており、突起部
は、弾性連結手段の弾性力により変形して上流側排気管
の管端部を締め付けている。

【００１１】第一の態様の排気管継手装置によれば、シ
ール本体がその部分凸球面状の外周面で下流側排気管の
管端部に固着されたシール座部材の部分凹球面に摺動自
在に接触されている結果、上流側排気管及び下流側排気
管間に生じる相対角変位は、シール本体の部分凸球面状
の外周面とシール座部材の部分凹球面との間の摺動で許
容される一方、上流側排気管及び下流側排気管間におけ
る外部に対するシールは、シール本体の部分凸球面状の
外周面とシール座部材の部分凹球面との密な接触に加え
て、シール本体の内周面と上流側排気管の管端部との嵌
合並びにシール本体の大径側の環状端面とフランジとの
接触のうちの少なくとも一方により行われることにな
る。そして、第一の態様の排気管継手装置によれば、突
起部は、弾性連結手段の弾性力により変形して上流側排
気管の管端部を締め付けている結果、マニホールドに接
続された上流側排気管に捩り方向（回転方向）の力が入
力された場合においても、球帯状シール体を上流側排気
管の回転と共に確実に回転させることができ、シール本
体の大径側の環状端面とフランジとの間に摺動が生じる
ことがなく、ここでの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
ることのない排気管継手装置とし得る。

【００１２】第一の態様の排気管継手装置において、突
起部は、第二の態様の排気管継手装置のように、内方に
変形して上流側排気管の管端部を締め付けていても、第
三の態様の排気管継手装置のように、実質的に軸方向に
潰されて上流側排気管の管端部を締め付けていてもよ
い。

【００１３】本発明においてシール本体は、シール本体
部と突起部とに加えて、部分凸球面状の外周面に沿って
潤滑すべり層を更に具備して、この潤滑すべり層の露出
面が部分凸球面状の外周面となるようにしてもよく、斯
かる潤滑すべり層は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂
材と金網からなる補強材とが圧縮されて混在一体となっ
たもので、部分凸球面状の外周面となる露出面がポリテ
トラフルオロエチレン樹脂材と金網からなる補強材とが
混在一体となった平滑な面を呈しているものが好まし
い。

【００１４】シール本体を具備した球帯状シール体の一
つの製造方法の例を説明すると、まず金属細線を編むこ
とによって形成される筒状金網を用意し、この筒状金網
を所定の長さに切断し、これを一対のローラ間に通して
帯状（短冊状）金網とし、これを補強材として使用す
る。耐熱材として、所定の幅及び長さに切断した短冊状
の膨張黒鉛シートを用意する。そして、帯状金網からな
る補強材と膨張黒鉛シートとを重ね合わせると共に膨張
黒鉛シートを内側にし、かつ最外周では膨張黒鉛シート
が位置するように円筒状に捲回し、円筒体を作製する。
次に、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を備え、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、金型の段付きコアに前記円筒体を挿入し、金型の中
空部に位置せしめられた円筒体を、パンチによりコア軸
方向に１〜３トン／ｃｍ^２の圧力で圧縮成形し、これに
より、主に膨張黒鉛を含んだ耐熱材と金網からなる補強
材とが圧縮されて、耐熱材が金網からなる補強材の網目
に配されてなるシール本体を有した球帯状シール体を作
製する。斯かる球帯状シール体は、貫通孔を規定する円
筒状の内周面と、部分凸球面状の外周面と、小径側の環
状端面と、大径側の環状端面とによって画成されている
と共に、シール本体部と、大径側の環状端面の内周縁部
においてシール本体部から軸方向に微少に膨出している
変形可能な突起部とを具備しているシール本体であっ
て、主に膨張黒鉛を含んだ耐熱材と金網からなる補強材
とが圧縮されて、耐熱材が金網からなる補強材の網目に
配されてなるシール本体を有している。

【００１５】次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。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１から図３において、本例の球
帯状シール体１は、主に膨張黒鉛を含んだ耐熱材と金網
からなる補強材とが圧縮されて、耐熱材が金網からなる
補強材の網目に配されてなるシール本体２を有してお
り、シール本体２は、貫通孔３を規定する円筒状の内周
面４と、部分凸球面状の外周面５と、小径側の環状端面
６と、大径側の環状端面７とによって画成されていると
共に、シール本体部８と、大径側の環状端面７の内周縁
部においてシール本体部８から軸方向Ｘに微少に膨出し
ている変形可能な環状の突起部９とを具備している。

【００１７】シール本体２は、上述のように、帯状金網
からなる補強材と膨張黒鉛シートとを互いに重ね合わせ
ると共に膨張黒鉛シートを内側にし、かつ最外周では膨
張黒鉛シートが位置するように円筒状に捲回した円筒体
を金型内で圧縮成形してなるものである。

【００１８】大径側の環状端面７は、軸方向Ｘに実質的
に直交した主環状端面２１と、主環状端面２１の内周縁
に連続すると共に軸方向Ｘに対して実質的に４５゜の角
度をもって傾斜している環状の傾斜端面２２と、傾斜端
面２２の内周縁及び内周面４の軸方向端縁に連続すると
共に軸方向Ｘに実質的に直交した環状の狭幅端面２３
と、主環状端面２１の外周縁に連続すると共に軸方向Ｘ
に対して傾斜する環状の傾斜端面２４と、傾斜端面２４
の外周縁及び外周面５の軸方向端縁に連続すると共に軸
方向Ｘに実質的に直交した環状の狭幅端面２５とを具備
している。

【００１９】狭幅端面２３は、０．１ｍｍから０．５ｍ
ｍの径方向の幅Ｄ、本例では０．３ｍｍの径方向の幅Ｄ
を有しており、傾斜端面２２と狭幅端面２３と内周面４
とにより規定されている突起部９は、軸方向Ｘにおいて
０．５ｍｍから１．０ｍｍの長さＬ、本例では０．７ｍ
ｍの長さＬを有してシール本体部８から軸方向Ｘに膨出
している。突起部９にも、耐熱材に加えて金網からなる
補強材が延在している。

【００２０】斯かる球帯状シール体１は、図４に示すよ
うな排気管継手装置３１に用いられる。排気管継手装置
３１は、エンジン側に連結された上流側排気管３２と、
上流側排気管３２の端面３３と隙間３４を残して相対峙
した端面３５を有した大気側に連結された下流側排気管
３６と、上流側排気管３２の管端部３７の外周面に溶接
等により固着されたフランジ３８と、下流側排気管３６
の管端部３９の外周面に溶接等により固着されていると
共に部分凹球面４０を有したシール座部材４１と、上流
側排気管３２と下流側排気管３６とを相対角変位自在に
互いに弾性的に連結する弾性連結手段４２と、球帯状シ
ール体１とを具備している。

【００２１】球帯状シール体１のシール本体２は、その
内周面４で上流側排気管３２の管端部３７の外周面に嵌
合されていると共にその環状端面７の主環状端面２１で
フランジ３８の軸方向Ｘに実質的に直交した側面５１に
接触されており、その外周面５でシール座部材４１の部
分凹球面４０に摺動自在に接触されており、耐熱材に加
えて金網からなる補強材が延在している突起部９は、図
５の符号６１をもって示すように弾性連結手段４２の弾
性力により内方に変形して又は実質的に軸方向Ｘに潰さ
れて上流側排気管３２の管端部３７を締め付けている。

【００２２】弾性連結手段４２は、一端がフランジ３８
に固定され、他端がシール座部材４１から一体的に延設
されたフランジ部５２を貫通して配された一対のボルト
５３と、ボルト５３の外周面を囲繞してボルト５３の頭
部５４とフランジ部５２との間に配された一対のコイル
ばね５５とを具備しており、上流側排気管３２と下流側
排気管３６とは斯かる弾性連結手段４２により互いに弾
性的に連結されており、下流側排気管３６には常時、上
流側排気管３２の方向に一対のコイルばね５５のばね力
が付勢されている。

【００２３】排気管継手装置３１では、上流側排気管３
２と下流側排気管３６との間に生じる相対角変位は、球
帯状シール体１の部分凸球面状の外周面５とシール座部
材４１の部分凹球面４０との間の摺動で許容される。

【００２４】以上の排気管継手装置３１によれば、シー
ル本体２がその部分凸球面状の外周面５で下流側排気管
３６の管端部３９に固着されたシール座部材４１の部分
凹球面４０に摺動自在に接触されている結果、上流側排
気管３２及び下流側排気管３６間に生じる相対角変位
は、シール本体２の外周面５とシール座部材４１の部分
凹球面４０との間の摺動で許容される一方、上流側排気
管３２及び下流側排気管３６間における外部に対するシ
ールは、シール本体２の部分凸球面状の外周面５とシー
ル座部材４１の部分凹球面４０との密な接触に加えて、
シール本体２の内周面４と上流側排気管３２の管端部３
７との嵌合並びにシール本体２の主環状端面２１とフラ
ンジ３８の側面５１との接触のうちの少なくとも一方に
より行われることになる。

【００２５】そして排気管継手装置３１によれば、シー
ル本体２において、耐熱材に加えて金網からなる補強材
をもって形成された突起部９は、図５の符号６１をもっ
て示すように弾性連結手段４２の弾性力により変形して
上流側排気管３２の管端部３７を締め付けている結果、
マニホールドに接続された上流側排気管３２に捩り方向
（回転方向）の力が入力された場合においても、球帯状
シール体１を上流側排気管３２の回転と共に確実に回転
させることができ、シール本体２の大径側の主環状端面
２１とフランジ３８の側面５１との間に摺動が生じるこ
とがなく、ここでの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。

【００２６】

【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
のない球帯状シール体及びそれを用いた自動車の排気管
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】本発明の球帯状シール体の好ましい一例を示す
斜視図である。

【図２】図１に示す例の縦断面図である。

【図３】図１に示す例の一部拡大説明図である。

【図４】図３に示す例を排気管継手装置の一例に用いた
断面図である。

【図５】図４に示す例の一部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 球帯状シール体 ２ シール本体 ３ 貫通孔 ４ 内周面 ５ 外周面 ６ 環状端面 ７ 環状端面 ８ シール本体部 ９ 突起部

フロントページの続き (72)発明者 坂入 良和 神奈川県藤沢市桐原町８番地 オイレス工 業株式会社藤沢事業場内 Ｆターム(参考） 3G004 AA01 BA02 DA11 FA07 FA09 3H015 BB01 BC07 3J040 BA01 EA01 EA45 FA01 FA11 HA09 HA16 3J048 AA01 BC03 EA30

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主に膨張黒鉛を含んだ耐熱材と金網から
   なる補強材とが圧縮されて、耐熱材が金網からなる補強
   材の網目に配されてなるシール本体を有しており、シー
   ル本体は、貫通孔を規定する円筒状の内周面と、部分凸
   球面状の外周面と、小径側の環状端面と、大径側の環状
   端面とによって画成されていると共に、シール本体部
   と、大径側の環状端面の内周縁部においてシール本体部
   から軸方向に微少に膨出している変形可能な突起部とを
   具備している球帯状シール体。
2. 【請求項２】 突起部は環状である請求項１に記載の球
   帯状シール体。
3. 【請求項３】 大径側の環状端面は、軸方向に実質的に
   直交した主環状端面と、この主環状端面の内周縁に連続
   すると共に軸方向に対して傾斜する傾斜端面と、この傾
   斜端面の内周縁及び貫通孔を規定する内周面の軸方向端
   縁に連続する狭幅端面とを具備しており、突起部は傾斜
   端面と狭幅端面とにより規定されている請求項１に記載
   の球帯状シール体。
4. 【請求項４】 狭幅端面は、０．１ｍｍから０．５ｍｍ
   の径方向の幅を有しており、突起部は、軸方向において
   ０．５ｍｍから１．０ｍｍの長さを有してシール本体部
   から膨出している請求項３に記載の球帯状シール体。
5. 【請求項５】 傾斜端面は、実質的に軸方向に対して３
   ０°から６０゜の角度をもって傾斜している請求項３又
   は４に記載の球帯状シール体。
6. 【請求項６】 上流側排気管と、この上流側排気管の端
   面と隙間を残して相対峙した端面を有した下流側排気管
   と、上流側排気管の管端部の外周面に固着されたフラン
   ジと、下流側排気管の管端部に固着されていると共に部
   分凹球面を有したシール座部材と、上流側排気管と下流
   側排気管とを相対角変位自在に互いに弾性的に連結する
   弾性連結手段と、請求項１から５のいずれか一項に記載
   の球帯状シール体とを具備しており、球帯状シール体の
   シール本体は、その円筒状の内周面で上流側排気管の管
   端部の外周面に嵌合されていると共にその大径側の環状
   端面でフランジに接触されており、その部分凸球面状の
   外周面でシール座部材の部分凹球面に摺動自在に接触さ
   れており、突起部は、弾性連結手段の弾性力により変形
   して上流側排気管の管端部を締め付けている排気管継手
   装置。
7. 【請求項７】 突起部は、内方に変形して上流側排気管
   の管端部を締め付けている請求項６に記載の排気管継手
   装置。
8. 【請求項８】 突起部は、実質的に軸方向に潰されて上
   流側排気管の管端部を締め付けている請求項６又は７に
   記載の排気管継手装置。