JP2004332663A - 排気管球面継手 - Google Patents

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磨 宮下
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Abstract

【課題】第1継手部材と第2継手部材とが常に当初の状態に復帰できる排気管球面継手を提供すること。
【解決手段】緩衝部材32Aは、シール材18の外径よりも大きい内径を有する環板状を呈し、第1継手部材14のフランジ1404の平坦面1430と、第2継手部材16のフランジ1604の平坦面1630との間に、連結手段20により挟持された状態で配設されている。緩衝部材32Aは、第2継手部材16の係合面1620とシール材18の外周面1802との相対的な動きに追従して該動きを阻害することなく変形し、前記相対的な動きの範囲が所定の範囲を越えると大きな抵抗を生じ前記相対的な動きの範囲を衝撃を緩和しつつ前記所定の範囲内に抑制するように構成されている。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の排気管を接続する排気管球面継手に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車では、エンジンの排気ガスが排気管からマフラーを介して大気に放出されるが、エンジンの振動が排気管を経てマフラーに伝達されるのを防止するため、排気管の途中に排気管球面継手が用いられている。
近年、NV特性の改善やコストダウンなどの観点から、排気管球面継手は一車両について2箇所に使用されつつある。
この種の排気管球面継手は、排気流れの上流側に位置する上流側排気管の端部に取着される第1継手部材と、排気流れの下流側に位置する下流側排気管の端部に取着される第2継手部材と、前記上流側排気管の端部に取着され球面状の外周面を有するシール材と、前記第2継手部材に設けられ前記シール材の外周面に係合可能な係合面と、前記第1継手部材と第2継手部材にわたって設けられ、前記係合面と前記外周面とが常時接触しつつ相対的に動けるようにこれら第1継手部材と第2継手部材を連結する連結手段とを備えている。(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
実開平6−29369号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一方、前輪駆動方式の自動車では、車両の駆動軸に対して、エンジンクランク軸が並列に配置されており、排気管にはエンジンのロールによる曲げ応力が繰り返し付加される。
また、近年、騒音性能、排気ガス浄化性能の向上のため、マフラーや触媒コンバータが大型化し、排気管に作用する曲げ応力が増大する傾向にある。
このような事情から、特に車両の後方に使用される排気管球面継手では、上述の応力に路面からの振動入力などが加わることで、第1継手部材と第2継手部材との相対的な動きの量が大きくなり、そのため、その動きの量によっては、第1継手部材と第2継手部材とが相対的に大きく動いた状態に留まり、復帰しない現象が生じることが考えられる。そして、第1継手部材と第2継手部材とが相対的に動ける当初の状態に復帰しないと、排気ガスの漏れや、異音の発生などの不具合が生じる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、第1継手部材と第2継手部材とが常に当初の状態に復帰できる排気管球面継手を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の排気管球面継手は、排気流れの上流側に位置する上流側排気管の端部に取着される第1継手部材と、排気流れの下流側に位置する下流側排気管の端部に取着される第2継手部材と、前記上流側排気管の端部または下流側排気管の端部の一方に取着され球面状の外周面を有するシール材と、前記第1継手部材または第2継手部材の一方に設けられ前記シール材の外周面に係合可能な係合面と、前記第1継手部材と第2継手部材にわたって設けられ、第1継手部材と第2継手部材とが前記係合面と前記外周面とを常時接触しつつ相対的に動けるようにこれら第1継手部材と第2継手部材を連結する連結手段と、前記第1継手部材と第2継手部材にわたって設けられ、前記相対的な動きが大きくなると大きな抵抗を生じ、当初の位置に復帰できる範囲内に衝撃を緩和しつつ前記第1継手部材と第2継手部材との相対的な動きを規制する緩衝部材とを備えることを特徴とする。
本発明の排気管球面継手によれば、第1継手部材と第2継手部材間に緩衝部材が介在しているので、第1継手部材と第2継手部材との相対的な動きを、第1継手部材と第2継手部材とが常に当初の位置に復帰できる範囲内に抑制できる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態は、図6に示すように、前輪駆動方式の自動車の排気系に適用されたもので、エンジンEの排気管Pに、排気流れに沿って触媒コンバータC、サブマフラーS−M、マフラーMが配設され、排気管球面継手12は2つ設けられ、2つの排気管球面継手12の一方は触媒コンバータCの上流の排気管箇所に設けられ、実施の形態に係る排気管球面継手12は、車両の後方に位置するサブマフラーS−MとマフラーMの間の箇所に設けられている。
【0007】
まず、第1の実施の形態から説明する。
図1(A)は第1の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図を示す。
第1の実施の形態の排気管球面継手12Aは、第1継手部材14、第2継手部材16、シール材18、連結手段20、緩衝部材32Aなどを含んで構成され、排気流れの上流側に位置する上流側排気管P1と、排気流れの下流側に位置する下流側排気管P2とを連結している。
第1継手部材14は、上流側排気管P1の後端寄りの箇所に取着されるもので、上流側排気管P1の後端寄りの箇所に嵌合され固定される筒状の内径部1402と、内径部の1402周囲に沿って延在する環状のフランジ部1404と、フランジ部1404の対向する2箇所からフランジ部1404の半径方向外方に突出する取り付け片部1406とを備えている。
フランジ部1404の外周部には、上流側排気管P1の軸心に対してほぼ直交する平面上を延在する環状の平坦面1430が形成されている。
各取り付け片部1406にはそれぞれボルト挿通孔1450が形成されている。
シール材18は、上流側排気管P1の後端に取着され、シール材18には市販品が用いられている。このシール材18は、特開昭54−76759号公報や特開昭58−21144などでその詳細が公知であり、例えば、可撓性を有する耐火材がワイヤメッシュで補強されたものが用いられる。
シール材18の外周面1802は球面状に形成されている。
【0008】
第2継手部材16は、下流側排気管P2の前端に取着されるもので、下流側排気管P1の前端に嵌合され固定される筒状の内径部1602と、内径部の1602周囲に沿って延在する環状のフランジ部1604と、フランジ部1604の対向する2箇所からフランジ部1604の半径方向外方に突出する取り付け片部1606とを備えている。
フランジ部1604には、係合面1620と平坦面1630が設けられている。
係合面1620は、シール材18の外周面1802にほぼ合致した形状の球面で形成され、上流側排気管P1の後端と下流側排気管P2の前端とを向かい合わせた状態で、シール材18の外周面1802に係合面1620が合わされるように設けられている。
平坦面1630はフランジ部1604の外周部に設けられ、下流側排気管P2の軸心に対してほぼ直交する平面上を延在する環状面として形成され、上流側排気管P1の後端と下流側排気管P2の前端とを向かい合わせた状態で、第1継手部材14の平坦面1430に対して対向するように設けられている。
各取り付け片部1606にはそれぞれボルト遊嵌孔1650が形成されている。
【0009】
連結手段20は、第1継手部材14の両側の取り付け片部1406と第2継手部材16の両側の取り付け片部1606とにわたってそれぞれ設けられた連結ボルト22、ナット24、コイルスプリング26などで構成されている。
連結ボルト22は、上流側排気管P1あるいは下流側排気管P2の軸方向から見てシール材18の半径方向の外側でシール材18の中心を通る第1の想像線L1上でシール材18を挟んだ2箇所に設けられている。
連結ボルト22の頭部には環状のばね受け2202が形成され、また、連結ボルト22の軸部の先部には軸部よりも大径の鍔部2204が形成され、この鍔部2204よりも先端側に雄ねじ2206が形成されている。
連結ボルト22は、上流側排気管P1の後端と下流側排気管P2の前端とを向かい合わせた状態で、下流側排気管P2側から、第2継手部材16のボルト遊嵌孔1650および第1継手部材14のボルト挿通孔1450に挿通され、雄ねじ2206に螺合したナット24と鍔部2204とによりボルト挿通孔1450周囲の取り付け片部1406部分を挟持することで固定され、これにより連結ボルト22は第1継手部材14の取り付け片部1406に固定されて立設されることになる。
そして、コイルスプリング26はばね受け2202と第2継手部材16の取り付け片部1606との間で連結ボルト22の軸上に掛装され、第1継手部材14の取り付け片部1406と第2継手部材16の取り付け片部1606とが互いに近づく方向に付勢し、係合面1620がシール材18の外周面1802に常時接触しつつ第1継手部材14と第2継手部材16とが相対的に動けるようにこれら第1継手部材14と第2継手部材16を付勢しつつ連結している。
【0010】
緩衝部材32Aは環板状を呈し、第1継手部材14と第2継手部材16とにわたって設けられている。より詳細には、緩衝部材32Aは、シール材18の外径よりも大きい内径を有する環板状を呈し、シール材18と同軸上に設けられ、本実施の形態では、緩衝部材32Aは、第1継手部材14のフランジ1404の平坦面1430と、第2継手部材16のフランジ1604の平坦面1630との間に、連結手段20により挟持された状態で配設されている。
緩衝部材32Aは、第2継手部材16の係合面1620とシール材18の外周面1802との相対的な動きに追従して該動きを阻害することなく変形し、前記相対的な動きの範囲が所定の範囲を越えると大きな抵抗を生じ前記相対的な動きの範囲を衝撃を緩和しつつ前記所定の範囲内に抑制するように構成されている。ここで、前記所定の範囲とは、第1継手部材14と第2継手部材16とが、係合面1620と外周面1802とを常時接触させつつ相対的に動いた際に、常に当初の位置に復帰できる動きの範囲内をいう。
緩衝部材32Aは、第1継手部材14と第2継手部材16の相対的な動きに対して衝撃を緩和しつつこれらの相対的な動きを所定の範囲内に収める機能を奏するものであればよく、このような緩衝部材32Aとしては、耐熱性を有する金属製(例えば、ステンレス製)のワイヤメッシュ(金網)成形体、具体的にはワイヤメッシュを円筒状に捲回して円筒体を形成したのち、この円筒体を該円筒体の軸方向に圧縮成形して得られる成形体を用いることができる。
なお、緩衝部材32Aとして用いる部材が変形時に元の形状に復帰しないものである場合には、緩衝部材32Aの上下面をそれぞれ平坦面1430、1630に取着しておく。
また、緩衝部材32Aとしては、ある程度のばね定数を有する弾性部材も用いることができ、弾性部材を用いた場合には、緩衝部材32Aの上下面をそれぞれ平坦面1430、1630に取着しておく必要はなく、緩衝部材32Aは、第1継手部材14と、第2継手部材16の相対的な動きに追従して該動きを阻害することなく弾性変形することになる。
【0011】
第1の実施の形態によれば、第1継手部材14と第2継手部材16との間に緩衝部材32Aが介在しており、係合面1620と外周面1802との相対的な動きの範囲を緩衝部材32Aにより所定の範囲内に抑制できるので、第1継手部材14と第2継手部材16とが常に当初の状態に復帰でき、排気ガスの漏れや、異音の発生などを防止する上で有利となる。
より具体的に説明すると、緩衝部材32Aを設けないとすると、エンジンEの振動に伴う振動入力や、路面からの振動入力、マフラーMや触媒コンバータCの大型化に伴う曲げ応力などの大きな振動入力や曲げ応力が作用した場合に、図7(A)に示すように、取り付け片部1406、1606の先端が当接するまで第1継手部材14と第2継手部材16とが相対的に大きく動き、あるいは、図7(B)に示すように、環状のフランジ部1404、1604の先端が当接するまで第1継手部材14と第2継手部材16とが相対的に大きく動き、このように相対的に大きく変位した場合には当初の位置に復帰せず、大きく変位した状態に固定されてしまう。
【0012】
これに対して、本実施の形態では、第1継手部材14のフランジ1404と第2継手部材16のフランジ1604間に緩衝部材32Aが介在しているので、係合面1620と外周面1802との相対的な動きの範囲を衝撃を緩和しつつ所定の範囲内に抑制でき、言い換えると、第1継手部材14と第2継手部材16との相対的な動きを、衝撃を緩和しつつ第1継手部材14と第2継手部材16とが常に当初の位置に復帰できる範囲内に抑制できる。
前記所定の範囲とは、例えば、図7(A)、(B)に示すように、上流側排気管P1あるいは第1継手部材14の軸心O1と、下流側排気管P2あるいは第2継手部材16の軸心O2とがなす角度を揺動角度θとした場合、常に当初の位置に復帰できるこの揺動角度θの許容値である許容揺動角度である。
【0013】
次に、第2の実施の形態について説明する。
図2(A)は第2の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図を示す。なお、以下の説明では、第1の実施の形態と同様な部材、箇所に同一の符号を付して説明する。
第2の実施の形態の排気管球面継手12Bは、緩衝部材32Bの形状、配設箇所が第1の実施の形態と異なっており、第1継手部材14、第2継手部材16、シール材18、連結手段20の構造は第1の実施の形態と同様である。
緩衝部材32Bは、上流側排気管P1あるいは下流側排気管92の軸方向から見てシール材18の半径方向の外側で上流側排気管P1または下流側排気管P2を挟んだ2箇所に設けられている。
【0014】
緩衝部材32Bは筒状を呈し、各連結ボルト22に装着して配設されている。本実施の形態では、第1継手部材14の取り付け片部1406と第2継手部材16の取り付け片部1606との間で連結ボルト22の軸部に装着して配設されている。
緩衝部材32Bは、第1の実施の形態と同様に、第2継手部材16の係合面1620とシール材18の外周面1802との相対的な動きに追従して該動きを阻害することなく変形し、前記相対的な動きの範囲が所定の範囲を越えると大きな抵抗を生じ衝撃を緩和しつつ前記相対的な動きの範囲を前記所定の範囲内に押さえるように構成されている。
【0015】
次に、第3の実施の形態について説明する。
図3(A)は第3の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図を示す。
第3の実施の形態の排気管球面継手12Cは、第2の実施の形態の変形例であり、緩衝部材32Cが各連結ボルト22に配設されている点で第2の実施の形態と同様であるが、配設される連結ボルト22の軸方向の箇所が第2の実施の形態と異なっており、その他の点は第2の実施の形態と同様である。
すなわち、緩衝部材32Cは、筒状を呈しており、連結ボルト22のばね受け2202と第2継手部材16の取り付け片部1606との間でコイルスプリング26の内側に位置して連結ボルト22の軸部に装着して配設されている。本実施の形態では、第2継手部材16の取り付け片部1606上にワッシャW1が設けられ、このワッシャW1の上にコイルスプリング22の下端が弾接され、緩衝部材32Cの下端が載置されている。また、連結ボルト22の頭部の下部にワッシャW2が設けられ、このワッシャW2の下に緩衝部材32Cの上端が接触している。
緩衝部材32Cは、第1の実施の形態と同様に、第2継手部材16の係合面1620とシール材18の外周面1802との相対的な動きに追従して該動きを阻害することなく変形し、前記相対的な動きの範囲が所定の範囲を越えると大きな抵抗を生じ衝撃を緩和しつつ前記相対的な動きの範囲を前記所定の範囲内に押さえるように構成されている。
このような第3の実施の形態によっても第1の実施の形態と同様な効果が奏される。
【0016】
次に、第4の実施の形態について説明する。
図4(A)は第4の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図を示す。
第4の実施の形態の排気管球面継手12Dは、第1の実施の形態と緩衝部材32Dの形状や配設箇所が異なっており、シール材18、連結手段20の構造は第1の実施の形態と同様であり、後述する溝型片40を除いて第1継手部材14と第2継手部材16も第1の実施の形態と同様である。
すなわち、第4の実施の形態では緩衝部材32Dが、シール材18の中心を通り第1の想像線L1に対して直交する第2の想像線L2上においてシール材18を挟んだ2箇所に配設されている。
より詳細に説明すると、第2の想像線L2上における第1継手部材14のフランジ部1404の外端と第2継手部材16のフランジ部1604の外端に、それぞれシール材18と同軸で円弧状に延在する溝型片40が溶接などにより取着されている。そして、緩衝部材32Dは帯板状を呈し、緩衝部材32Dは、その上下部が第1継手部材14の溝型片40と第2継手部材16の溝型片40とに挿入されて配設されている。
緩衝部材32Dは、第1の実施の形態と同様に、第2継手部材16の係合面1620とシール材18の外周面1802との相対的な動きに追従して該動きを阻害することなく変形し、前記相対的な動きの範囲が所定の範囲を越えると大きな抵抗を生じ衝撃を緩和しつつ前記相対的な動きの範囲を前記所定の範囲内に押さえるように構成されている。
このような第4の実施の形態によっても第1の実施の形態と同様な効果が奏される。
【0017】
次に、第5の実施の形態について説明する。
図5(A)は第5の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図を示す。
第5の実施の形態の排気管球面継手12Eは、第4の実施の形態の変形例であり、緩衝部材32Eの形状や配設箇所が異なっており、その他の点は第4の実施の形態と同様である。
すなわち、緩衝部材32Eは、第1の想像線L1に対して対称となるように第1の想像線L1を挟んで2箇所づつ合計4箇所に配設されている。
より詳細に説明すると、第1継手部材14のフランジ部1404の外端と第2継手部材16のフランジ部1604の外端において、第1の想像線L1に対して対称となるように第1の想像線L1を挟んだ2箇所づつの合計4箇所に、それぞれ直線状に延在する溝型片40が溶接などにより取着されている。
そして、緩衝部材32Eは帯板状を呈し、緩衝部材32Eは、その上下部が第1継手部材14の溝型片40と第2継手部材16の溝型片40とに挿入されて配設されている。なお、図5(A)に示すように、第1継手部材14のフランジ部1404に取着される溝型片40には、緩衝部材32Eの組み付けが容易に行なわれるように、緩衝部材32Eの幅方向の両端に臨む壁部4002が設けられている。
緩衝部材32Eは、第1の実施の形態と同様に、第2継手部材16の係合面1620とシール材18の外周面1802との相対的な動きに追従して該動きを阻害することなく変形し、前記相対的な動きの範囲が所定の範囲を越えると大きな抵抗を生じ衝撃を緩和しつつ前記相対的な動きの範囲を前記所定の範囲内に押さえるように構成されている。
このような第5の実施の形態によっても第1の実施の形態と同様な効果が奏される。
【0018】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の排気管球面継手によれば、第1継手部材と第2継手部材との間に緩衝部材を介在させたので、第1継手部材と第2継手部材とを常に当初の状態に復帰でき、排気ガスの漏れや、異音の発生を防止する上で極めて有利となり、したがって、エンジンクランク軸が並列に配置されて排気管にエンジンのロールによる曲げ応力が繰り返し付加される場合や、マフラーや触媒コンバータが大型化して排気管に作用する曲げ応力が増大している場合などに適用されて好適となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は第1の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図である。
【図2】(A)は第2の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図である。
【図3】(A)は第3の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図である。
【図4】(A)は第4の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図である。
【図5】(A)は第5の実施の形態の排気管球面継手の断面平面図、(B)は(A)のBB断面図である。
【図6】排気系の説明図である。
【図7】(A)、(B)はそれぞれ排気管球面継手の動きの説明図である。
【符号の説明】
12A、12B、12C、12D、12E 排気管球面継手
14 第1継手部材
16 第2継手部材
1620 係合面
18 シール材
1802 外周面
20 連結手段
22 連結ボルト
32A、32B、32C、32D、32E 緩衝部材

Claims (5)

  1. 排気流れの上流側に位置する上流側排気管の端部に取着される第1継手部材と、
    排気流れの下流側に位置する下流側排気管の端部に取着される第2継手部材と、
    前記上流側排気管の端部または下流側排気管の端部の一方に取着され球面状の外周面を有するシール材と、
    前記第1継手部材または第2継手部材の一方に設けられ前記シール材の外周面に係合可能な係合面と、
    前記第1継手部材と第2継手部材にわたって設けられ、前記係合面と前記外周面とが常時接触しつつ相対的に動けるようにこれら第1継手部材と第2継手部材を連結する連結手段と、
    前記第1継手部材と第2継手部材にわたって設けられ、前記相対的な動きが大きくなると大きな抵抗を生じ、当初の位置に復帰できる範囲内に衝撃を緩和しつつ前記第1継手部材と第2継手部材との相対的な動きを規制する緩衝部材と、
    を備えることを特徴とする排気管球面継手。
  2. 前記緩衝部材は、前記シール材の外径よりも大きい内径を有する環板状を呈し、前記シール材と同軸上に設けられていることを特徴とする請求項1記載の排気管球面継手。
  3. 前記連結手段は、第1継手部材と第2継手部材にわたって設けられた複数の連結ボルトを含んで構成され、前記緩衝部材は筒状を呈し前記各連結ボルトに装着して配設されていることを特徴とする請求項1記載の排気管球面継手。
  4. 前記連結手段は、第1継手部材と第2継手部材にわたって設けられた連結ボルトを含んで構成され、前記連結ボルトは、前記上流側排気管あるいは下流側排気管の軸方向から見て前記シール材の半径方向の外側でシール材の中央を通る第1の想像線上でシール材を挟んだ2箇所に設けられ、前記緩衝部材は、前記シール材の中央を通り前記第1の想像線に対して直交する第2の想像線上においてシール材を挟んだ2箇所に配設されていることを特徴とする請求項1記載の排気管球面継手。
  5. 前記連結手段は、第1継手部材と第2継手部材にわたって設けられた連結ボルトを含んで構成され、前記連結ボルトは、前記上流側排気管あるいは下流側排気管の軸方向から見て前記シール材の半径方向の外側でシール材の中央を通る第1の想像線上でシール材を挟んだ2箇所に設けられ、前記緩衝部材は、前記第1の想像線に対して対称となるように前記第1の想像線を挟んで2箇所づつ合計4箇所に配設されていることを特徴とする請求項1記載の排気管球面継手。
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