JP2009074396A

JP2009074396A - 管継手

Info

Publication number: JP2009074396A
Application number: JP2007242646A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Yoshino; 展生吉野
Original assignee: Ket and Ket KK
Current assignee: Ket and Ket KK
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】排気管の微少な振動を吸収して接続部における軋み音の発生を防止できる管継手を提供する。
【解決手段】管継手１００は、部分凹球面１１１を有する第１座体１１０と、部分凸球面１２１を有する第２座体１２０と、部分凹球面１１１と部分凸球面１２１に挟持された同径の複数の剛体球１５０と、複数の剛体球１５０を周方向の位置関係を保つべく一括保持すると共に、アーム部１３０Ａの先端に形成された係合部１３１が第２座体１２０の筒部１２３に形成された凹部１２６に係合することにより第２座体１２０に位置決めされている環装部材１３０と、部分凹球面１１１と部分凸球面１２１の両方に対して局所的に接触しつつ第１座体１１０と第２座体１２０との間を全周に亘ってシールするよう設けられたシール体１６０と、第１座体１１０と第２座体１２０を管軸方向に互いに近づけるべく付勢する付勢機構１４０と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用エンジンからの排気通路等を形成する下流側排気管と上流側排気管とを相互に接続する継手構造に関し、より詳細には、一方の管と他方の管を相対的に揺動可能に接続する管継手に関する。

一般に車両用エンジンの排気系は、エンジンの排気ポートに接続された排気マニホールド（上流側排気管）とその下流側の排気管とが管継手を介して相互に接続されている。

この種の管継手は、多くの場合球面継手の構造を有し、排気マニホールドと排気管との相対的な揺動を可能にすることにより、排気系を流れる排気脈動に起因する振動や、路面からの衝撃に起因する振動や、車両走行に伴う各種慣性力に起因する曲げ応力などを吸収し軽減する機能を担っている。従来のこの種の管継手は、一方の管の端部に固定された球面状の凹面を有する座体と、他方の管の端部に固定された球面状の凸面を有するシール体とを備え、座体の凹面とシール体の凸面とを互いに圧接させて摺動可能に接続することにより、両管が相対的に揺動できるようにしている（たとえば、特許文献１）。
特開２００３−４１９３２号公報

しかし、上述した従来の管継手では、シール体の凸面が座体の凹面に面接触した状態で圧接しているため、両面間の摩擦力の存在により、座体とシール体相互の十分な摺動性が得られない。このため、排気管の微少な振動を吸収することができなかった。また、この振動が異常音（軋み音）の発生原因になることがあった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、従来の球面継手構造の管継手では吸収することができなかったレベルの微少な振動を有効に吸収することができる新規な構造の管継手を提供することにある。

本発明の管継手は、以下のように構成される。

［構成１］
一方の管と他方の管を相対揺動可能に接続する管継手において、前記一方の管端部に設けられ、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を有する環状の第１座体と、前記他方の管端部に固定され、前記一方の管側に縮径し、かつ、前記部分凹球面に対向させて設けられた部分凸球面を有する環状の第２座体と、前記部分凹球面と前記部分凸球面に挟持された同径の複数の剛体球と、前記第１座体に対して位置決めされて環装された部材であって、前記複数の剛体球をこれら剛体球相互の周方向の位置関係を一定に保ちつつ一括保持する剛体球保持部と、前記剛体球保持部から前記他方の管に沿って延びる金属製板片を、径方向外側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部と、を備えた環装部材と、前記剛体球保持部よりも両管の継ぎ目に近い位置に、前記部分凹球面と前記部分凸球面の両方又は一方に対して局所的に接触しつつ前記第１座体と前記第２座体との間を全周に亘ってシールするよう設けられたシール体と、前記第１座体と前記第２座体を管軸方向に互いに近づけるべく付勢する付勢機構と、を備え、前記部分凹球面の拡径端部は、前記他方の管に沿って筒状に延長されており、当該筒状の部分には、凹部が形成されており、前記アーム部の先端部と前記凹部が係合することにより、前記第１座体に位置決めされている管継手。

［構成２］
一方の管と他方の管を相対揺動可能に接続する管継手において、前記一方の管端部に設けられ、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を有する環状の第１座体と、前記他方の管端部に固定され、前記一方の管側に縮径し、かつ、前記部分凹球面に対向させて設けられた部分凸球面を有する環状の第２座体と、前記部分凹球面と前記部分凸球面に挟持された同径の複数の剛体球と、前記第２座体に対して位置決めされて環装された部材であって、前記複数の剛体球をこれら剛体球相互の周方向の位置関係を一定に保ちつつ一括保持する剛体球保持部と、前記剛体球保持部から前記他方の管側に延びる金属製板片を、径方向内側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部と、を備えた環装部材と、前記剛体球保持部よりも両管の継ぎ目に近い位置に、前記部分凹球面と前記部分凸球面の両方又は一方に対して局所的に接触しつつ前記第１座体と前記第２座体との間を全周に亘ってシールするよう設けられたシール体と、前記第１座体と前記第２座体を管軸方向に互いに近づけるべく付勢する付勢機構と、を備え、前記部分凸球面の大径側端部は、前記他方の管に沿って筒状に延長されており、当該筒状の部分には凹部が形成されており、前記アーム部の先端部と前記凹部が係合することにより、前記第２座体に位置決めされている管継手。

構成１と構成２の管継手は、一方の管と他方の管とを軸方向に互いに接近させる向きに弾力的に付勢して連結するとともに、シール体を部分凹球面と部分凸球面の両方又は一方に圧接させて、両管の接続部をシールする。そして、座体とシール体とが摺動可能であることにより両管の相対揺動を許容する。このときシール体は、部分凹球面と部分凸球面の両方又は一方に対して局所的（線状又は帯状）に接触しつつ両座体間を全周に亘ってシールするので、座体の部分凹球面がシール体とほぼ全面的に面接触している従来の管継手と比較して、より微少な振動を吸収することが可能となる。複数の剛体球が第１座体の部分凹球面と第２座体の部分凸球面間に挟まれた状態で且つ座体の周方向における剛体球相互の位置関係を一定に保った状態で配置されていることにより、部分凹球面と部分凸球面との相互の間隔が常に一定に保たれる。すなわち、部分凹球面と部分凸球面間の距離は、剛体球の直径に相当する距離に保たれる。これにより座体と環装部材間の圧力（接触圧）が常に一定に保たれるので、環装部材による両座体間のシール性が常に安定に保たれる。両座体と剛体球間の摩擦力は両座体と環装部材間の摩擦力に比べて極小さいので、剛体球の存在によって両座体の相対揺動性が損なわれることはない。また、環装部材は、剛体球保持部と、剛体球保持部から他方の管に沿って延びる金属製板片を径方向外側又は内側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部とを備え、そのアーム部先端部は第１座体又は第二座体の筒状の部分に形成された凹部と係合している。これにより、環装部材は第１座体又は第二座体に位置決めされる。環装部材が第１座体又は第二座体に位置決めされることにより、環装部材が位置決めされていない場合と比べ、過大な移動が防止される。また、あらかじめ環装部材を第１座体又は第二座体に装着した状態で両管を接続することが可能となるので、管継手の作製が容易となる。

［構成３］
一方の管と他方の管を相対揺動可能に接続する管継手において、前記一方の管端部に設けられ、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を有する環状の第１座体と、前記他方の管端部であって、前記一方の管側に縮径し、かつ、前記部分凹球面に対向させて設けられた部分凸球面を有する環状の第２座体と、前記部分凹球面と前記部分凸球面に挟持された同径の複数の剛体球と、前記第１座体に対して位置決めされて環装された部材であって、前記複数の剛体球をこれら剛体球相互の周方向の位置関係を一定に保ちつつ一括保持する剛体球保持部と、前記剛体球保持部から前記他方の管に沿って延びる金属製板片を、径方向外側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部と、を備えた環装部材と、前記剛体球保持部よりも両管の継ぎ目に近い位置に、前記部分凹球面と前記部分凸球面の両方又は一方に対して局所的に接触しつつ前記第１座体と前記第２座体との間を全周に亘ってシールするよう設けられたシール体と、前記第１座体と前記第２座体を管軸方向に互いに近づけるべく付勢する付勢機構と、を備え、前記部分凹球面の拡径端部は、前記他方の管に沿って筒状に延長されており、当該筒状の部分には、凹部が形成されており、前記アーム部の先端部と前記凹部が係合することにより、前記第１座体に位置決めされている管継手。

「構成４］
一方の管と他方の管を相対揺動可能に接続する管継手において、前記一方の管端部に設けられ、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を有する環状の第１座体と、前記他方の管端部であって、前記一方の管側に縮径し、かつ、前記部分凹球面に対向させて設けられた部分凸球面を有する環状の第２座体と、前記部分凹球面と前記部分凸球面に挟持された同径の複数の剛体球と、前記第２座体に対して位置決めされて環装された部材であって、前記複数の剛体球をこれら剛体球相互の周方向の位置関係を一定に保ちつつ一括保持する剛体球保持部と、前記剛体球保持部から前記他方の管側に延びる金属製板片を、径方向内側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部と、を備えた環装部材と、前記剛体球保持部よりも両管の継ぎ目に近い位置に、前記部分凹球面と前記部分凸球面の両方又は一方に対して局所的に接触しつつ前記第１座体と前記第２座体との間を全周に亘ってシールするよう設けられたシール体と、前記第１座体と前記第２座体を管軸方向に互いに近づけるべく付勢する付勢機構と、を備え、前記他方の管外周面における前記部分凸球面の手前に凹部が形成されており、前記アーム部の先端部と前記凹部が係合することにより、前記第２座体に位置決めされている管継手。

構成３と構成４の管継手では、環装部材が、剛体球保持部と、剛体球保持部から他方の管に沿って延びる金属製板片を径方向外側又は内側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部とを備え、そのアーム部先端部は第１座体の部分凹球面の拡径端部を延長させてなる筒状の部分又は他方の管に形成された凹部と係合している。これにより、環装部材は第１座体又は他方の管に位置決めされる。環装部材が第１座体又は他方の管に位置決めされることにより、環装部材が位置決めされていない場合と比べ、過大な移動が防止される。また、あらかじめ環装部材を第１座体又は第二座体に装着した状態で両管を接続することが可能となるので、環装部材の作製が容易となる。さらに上記管継手では、部分凸球面が他方の管の端部を縮径させて設けられている。すなわち、第二座体が他方の管と一体となっていることにより、第二座体を他方の管の外周面に固定する場合と比べて部品点数を削減することができる。

［構成５］
前記シール体は、前記第１座体に気密に密着して固定された環状のシール体収容部材に圧入されて収容されると共に、前記部分凸球面に対して局所的に接触していることを特徴とする構成１又は構成３の管継手。

構成５の管継手は、一方の管と他方の管とを軸方向に互いに接近させる向きに弾力的に付勢して連結するとともに、第１座体に気密に密着して固定された環状のシール体収容部材に圧入されて収容されたシール体を部分凸球面に圧接させて、両管の接続部をシールする。そして、第２座体とシール体とが摺動可能であることにより両管の相対揺動を許容する。このときシール体は、部分凸球面に対して局所的（線状又は帯状）に接触しつつ両座体間を全周に亘ってシールするので、座体の部分凹球面がシール体とほぼ全面的に面接触している従来の管継手と比較して、より微少な振動を吸収することが可能となる。

［構成６］
前記シール体は、前記第２座体に気密に密着して固定された環状のシール体収容部材に圧入されて収容されると共に、前記部分凹球面に対して局所的に接触していることを特徴とする構成２又は構成４の管継手。

構成６の管継手は、一方の管と他方の管とを軸方向に互いに接近させる向きに弾力的に付勢して連結するとともに、第２座体に気密に密着して固定された環状のシール体収容部材に圧入されて収容されたシール体を部分凹球面に圧接させて、両管の接続部をシールする。そして、第１座体とシール体とが摺動可能であることにより両管の相対揺動を許容する。このときシール体は、部分凹球面に対して局所的（線状又は帯状）に接触しつつ両座体間を全周に亘ってシールするので、座体の部分凹球面がシール体とほぼ全面的に面接触している従来の管継手と比較して、より微少な振動を吸収することが可能となる。

［構成７］
前記シール体と前記環装部材が一体となっており、当該シール体は前記部分凹球面及び前記部分凸球面に対して局所的に接触している構成１〜４いずれかの管継手。

構成７の管継手は、シール体と環装部材とが一体となっていることにより、構成５および構成６の管継手と比較して、部品点数を削減することができる。

［構成８］
前記第１座体が前記一方の管の端部に塑性加工により一体成型されている構成１〜７いずれかの管継手。

構成８の管継手は、第１座体が一方の管の端部と一体となって形成されているので、第１座体を一方の管の外周面に固定する場合と比較して、部品点数を削減できると共に、第１座体を一方の管の端部に気密溶接する手間を省くことができる。

上記の構成の管継手によれば、座体の凹球面のほぼ全面がシール体と接触している従来構造の管継手と比較して、微少な振動を吸収することが可能となり、異常音（軋み音）の発生を抑制することができる。

以下本発明を、図面を参照しながら、実施形態に即して詳細に説明する。

［第１形態例］
図１は本発明に係る管継手の第１形態例の要部断面図である。

この管継手１００は、下流側排気管（一方の管）２０１の端部に設けられた環状の第１座体１１０と、上流側排気管（他方の管）２０２の端部に設けられた環状の第２座体１２０と、両座体１１０、１２０間に挟持された複数（この例では４個とする。）の剛体球１５０と、両座体１１０、１２０間に環装された環装部材１３０と、シール体１６０と、両座体１１０、１２０を互いに近づける方向に弾力的に付勢する付勢機構１４０と、を備えている。排気管２０１、２０２はエンジンに接続された排気系の一部を構成するものである。

第１座体１１０は、下流側排気管２０１の端部外周面に全周に亘って気密に密着させて溶接固定されている。第１座体１１０は、上流側排気管２０２側に拡径した部分凹球面１１１を有している。部分凹球面１１１と下流側排気管２０１との間には、段差部１１２が形成されている。

第２座体１２０は、上流側排気管２０２の端部外周面に全周に亘って気密に密着させて溶接固定されている。第２座体１２０は、部分凹球面１１１と対応して、上流側排気管２０１側に突出（縮径）した球面状の部分凸球面１２１を有している。第２座体は、部分凸球面１２１の拡径端部を上流管側排気管２０２に沿って筒状に延長させて形成された筒部１２３を有している。筒部１２３の外側部には、複数箇所（この例では３カ所）に凹部１２６が形成されている。凹部１２６は、筒部１２３の周方向に等間隔に形成されている。凹部１２６は、筒部１２３の一部をその断面が円弧状になるように局所的に陥没させることにより形成されている。部分凸球面１２１は、上流側排気管２０２の先端部と重なる部分に直胴部１２２を残すことにより、上流側排気管２０２の下流端２０２ａよりもやや上流側に設けられている。

剛体球１５０は、第１座体１１０の部分凹球面１１１と第２座体１２０の部分凸球面１２１との間に挟まれた状態で且つ両座体１１０、１２０の周方向における４個の剛体球１５０相互の位置関係を一定に保った状態で配置されている。これら４個の剛体球１５０の直径は互いに等しい。

環装部材１３０は、第１座体１１０の部分凹球面１１１に対面する環状の外側金属部材１３０ａと第２座体１２０の部分凸球面１２１に対面する環状の内側金属部材１３０ｂとで構成されている。環装部材１３０は、剛体球保持部１３０Ａとアーム部１３０Ｂとを有している。

剛体球保持部１３０Ａは、複数の剛体球１５０をこれら剛体球相互の周方向の位置関係を一定に保ちつつ一括保持している。剛体球保持部１３０Ａは、外側金属部材１３０ａと内側金属部材１３０ｂとが互いに気密に貼り合わされてなる。剛体球保持部１３０Ａは、環装部材１３０の周方向に等間隔に設けられた四つの剛体球保持孔１３５を有している。剛体球保持孔１３５は、外側金属部材１３０ａと内側金属部材１３０ｂのそれぞれに互いに連通させて貫通孔１３５ａ、１３５ｂを形成してなる。

外側金属部材１３０ａに形成された貫通孔１３５ａの内縁部は外側すなわち部分凹球面１１１側に折り返されている。内側金属部材１３０ｂに形成された貫通孔１３５ｂの内縁部は内側すなわち部分凸球面１２１側に折り返されている。剛体球１５０は、貫通孔１３５ａ、１３５ｂの内縁部に嵌合した状態で剛体球保持孔１３５に保持されている。

アーム部１３０Ｂは、内側金属部材１３０ｂの一部であり、剛体球保持部１３０Ａから下流側排気管２０２に沿って延びる板片を径方向内側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されている。アーム部１３０Ｂは周方向に等間隔に３カ所設けられている。各アーム部１３０Ｂの先端部には、前述の凹部１２６に係合する係合部１３１が形成されている。係合部１３１は、アーム部１３０Ｂの先端部を外方に円弧状に湾曲変形させることにより形成されている。アーム部１３０Ｂは、環装部材１３０が第２座体１２０に対して移動した際、すなわち、三つのアーム部１３０Ｂのうちの一つのアーム部１３０Ｂの係合部１３１が凹部１２６から離脱する向きに移動した際に、他のアーム部１３０Ｂの反発力によって環装部材１３０を定位置に復帰させるのに十分な剛性と弾性とを兼ね備えている。これにより、第２座体に対する環装部材１３０の過大な移動が防止される。また、あらかじめ環装部材１３０を第二座体１２０に装着した状態で両管を接続することが可能となるので、管継手１００の作製が容易となる。さらに、環装部材１３０を第二座体１２０に装着した状態で、上流側排気管２０２を下流側排気管２０２に接続して管継手１００の組付を行う際に、互いに遊嵌している直胴部１２２と段差部１１２とが当接し合うことにより、両管２０１、２０２相互の過大な揺動と軸ずれを防止できる。これにより、管継手４００の組付の際に、環装部材１３０に過大な力が加わってこれが不自然に変形し、剛体球１５０が離脱してしまうという問題を防止できるので、管継手１００の作製がより容易になる。

シール体１６０は、環装部材１３０の両管２０１、２０２の継ぎ目２０３側の端縁部に設けられている。シール体１６０は、第１座体１１０と第２座体１２０に全周に亘って同時に接触することにより、両座体１１０、１２０間をシールしている。シール体１６０は、半径方向に沿った断面がＣ字形の円環状の金属製部材であり、この例では、外側金属部材１３０ａの端縁に気密に固定されている。

付勢機構１４０は、第１フランジ１１４ａと、第２フランジ１２４と、段付きボルト１４１と、コイルバネ１４２と、を備えている。

第１フランジ１１４ａは、第１座体１１０の外周面に溶接固定されたフランジ部材１１４の先端部を径方向外方に折り返すようにして形成されている。第１フランジ１１４ａには、その周方向２カ所にボルト挿通孔１１５が形成されている。

第２フランジ１２４は、第２座体１２０の筒部１２３の端部を外方に折り返すことにより、第１フランジ１１４ａと対面させて形成されている。第２フランジ１２４には、第１フランジ１１４ａのボルト挿通孔１１５に対応するボルト挿通孔１２５が形成されている。

段付きボルト１４１は、ボルト挿通孔１１５に下流側排気管２０１側から挿通されその先端に形成されたねじ部が第２フランジ１２４のボルト固定孔１２５に挿通され離脱しないようにナット１４３によって固定されることで、上流側排気管２０１と下流側排気管２０２を接続している。また、ボルト挿通孔１２３は段付きボルト１４１の径に対して余裕を持って形成されており、上流側排気管２０１と下流側排気管２０２の相対揺動を許容する構造となっている。

コイルばね１４２は、段付きボルト１４１を取り巻くようにして設けられている。

上記のように構成された管継手１００は、上流側排気管２０１と下流側排気管２０２とを軸方向に互いに接近させる向きに弾力的に付勢して連結するとともに、シール体１６０を第１座体１１０の部分凹球面１１１と第２座体１２０の部分凸球面１２１に同時に圧接させて、両管２０１、２０２の接続部をシールする。そして、両座体１１０、１２０とシール体１６０とが摺動可能であることにより両管２０１、２０２の相対揺動を許容する。このときシール体１６０は、第１座体１１０の部分凹球面１１１と第２座体１２０の部分凸球面１２１に対して局所的に接触しつつ両座体１１０、１２０間を全周に亘ってシールする。したがって、座体の部分凹球面がシール体とほぼ全面的に面接触している従来の管継手と比較して、より微少な振動を吸収することが可能となる。

また、この管継手１００では、４個の剛体球１５０が第１座体１１０の部分凹球面１１１と第２座体１２０の部分凸球面間１２１に挟まれた状態で且つ両座体１１０、１２０の周方向における剛体球１５０相互の位置関係を一定に保った状態で配置されていることにより、部分凹球面１１１と部分凸球面１２１との相互の間隔が常に一定に保たれる。すなわち、部分凹球面１１１と部分凸球面１２１間の距離は、剛体球１５０の直径に相当する距離に保たれる。これにより、両座体１１０、１２０とシール体１６０間に働く圧力（接触圧）が常に一定に保たれるので、シール体１６０による両座体１１０、１２０間のシール性が常に安定に保たれる。両座体１１０、１２０と剛体球１５０間の摩擦力は両座体１１０、１２０とシール体１６０間の摩擦力に比べて極小さいので、４個の剛体球１５０の存在によって両座体１１０、１２０の相対揺動性が損なわれることはない。

したがって、この管継手１００によれば、上流側排気管２０１と下流側排気管２０２の一方の管に微少な振動が発生したとしても、その微少な振動が他方の管に伝わるのを極力防止するとともに、異常音（軋み音）の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、凹部１２６とアーム部１３０Ｂを、それぞれ周方向に３カ所設けているが、両者の数が同数であれば、それらの数に関しての制限はない。

また、本実施形態では、断面Ｃ字形の円環状のシール体１６０を外側金属部材１３０ａの端縁に固定したが、外側金属部材１３０ａおよび内側金属部材１３０ｂの端縁部を、それぞれ外側と内側に膨出させて断面円弧状に曲げ加工することにより反発復元性を持たせてその部分をシール部とし、外側金属部材１３０ａのシール部を第１座体１１０に、内側金属部材１３０ｂのシール部を第２座体１２０に、それぞれ全周に亘って接触させることにより両座体１１０、１２０間をシールするようにしてもよい。このように環装部材１３０およびシール体１６０を完全に一つの部材とすることで、より部品点数を削減することができる。

［第２形態例］
図２は本発明にかかる管継手の第２形態例を示す要部断面図である。図３は、図２の管継手のシール体の形態例を説明する部分断面図である。また、図１の管継手１００と共通する名称の部材に関しては同じ符号が付されている。

この管継手２００において、シール体２６０以外の構成は管継手１００と同様であるので説明を省略する。

シール体２６０は、円柱体の両端を互いに連結した構造のリング状成形品である。シール体２６０は、耐熱材からなる。シール体２６０は、環装部材１３０の剛体球保持部１３０Ａよりも両管２０１、２０２の継目２０３に近い位置に環装されている。シール体２６０は、第２座体１２０に全周に亘って気密に溶接固定されたシール体収容部材２７０に、図３の部分断面図に示すように、圧入されて第２座体１２０に固定されている。

上記のように構成された管継手２００は、第２座体１２０に固定されたシール体収容部材２７０とこれに保持されて第１座体１１０と摺接するシール体２６０とにより両座体１１０、１２０間が気密にシールされる。第１座体１１０と摺接するシール体２６０に弾性部材である耐熱材を用いたことにより、両座体１１０、１２０相対移動に対する追従性を確保し高いシール性を実現できる。

なお、本実施形態では、環装部材１３０が第２座体１２０に対して位置決めされ、シール体２６０が第１座体に対して摺動可能に接触するように構成したが、後述する第３形態例に示すように環装部材１３０が第１座体１１０に対して位置決めされる構成を採用する場合には、シール体収容部材２７０を第１座体１１０に固定し、これに保持されたシール体２６０が第２座体１２０に摺動可能に接触するように構成してもよい。

［第３形態例］
図４は本発明に係る管継手の第３形態例の要部断面図である。また、図１の管継手１００と共通する名称の部材に関しては同じ符号が付されている。

この管継手３００の第１座体１１０は、下流側排気管２０１の端部を塑性加工して拡径させることにより、下流側排気管２０１と一体に形成されている。第１座体１１０は、上流側排気管２０２側に拡径した部分凹球面１１１を有している。部分凹球面１１１と下流側排気管２０１の直胴部との間には、段差部１１２が形成されている。

第１座体１１０には、フランジ部材１１４が取り付けられている。フランジ部材１１４は、第１座体１１０の外周面に溶接固定されている。フランジ部材１１４は、第１座体１１０の拡径端部から上流側排気管２０２に沿って延びる筒部１１３を有している。筒部１１３の内側には、周方向複数箇所（この例では３カ所）に凹部１１６が形成されている。凹部１１６は、筒部１１３の周方向に等間隔に形成されている。凹部１１６は、筒部１１３の一部をその断面が円弧状になるように局所的に外方に陥没させることにより形成されている。このフランジ部材１１４の上流側端部を径方向外方に折り返すようにして第１フランジ１１４ａが形成されている。第２フランジ１２４は上流側排気管２０２の外周面に溶接固定されたフランジ部材１２４の端部を径方向外方に折り返すようにして形成され、第１フランジ１１４ａと対面している。

また、この管継手３００の第２座体１２０は、上流側排気管２０２の端部を塑性加工して縮径させてなる。すなわちこの第２座体１２０は、上流側排気管２０２と一体的に形成されている。第２座体１２０は、部分凹球面１１１と対応して、上流側排気管２０１側に突出（縮径）した球面状の部分凸球面１２１を有している。部分凸球面１２１は、上流側排気管２０２の先端部に直胴部１２２を残すことにより、上流側排気管２０２の下流端２０２ａよりもやや上流側に設けられている。

環装部材１３０のアーム部１３０Ｂは、外側金属部材１３０ａの一部であり、剛体球保持部１３０Ａから下流側排気管２０２に沿って延びる板片を、径方向外側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されている。アーム部１３０Ｂは周方向に等間隔に３カ所設けられている。アーム部１３０Ｂの先端部には、前述の凹部１１６に係合する係合部１３１が形成されている。係合部１３０は、アーム部１３０Ｂの先端部を内方に円弧状に湾曲変形させることにより形成されている。アーム部１３０Ｂは、環装部材１３０が第１座体１１０に対して移動した際、すなわち、三つのアーム部１３０Ｂのうちの一つのアーム部１３０Ｂの係合部１３１が凹部１１６から離脱する向きに移動した際に、他のアーム部１３０Ｂの反発力によって環装部材１３０を定位置に復帰させるのに十分な剛性と弾性とを兼ね備えている。これにより、第１座体１１０に対する環装部材１３０の過大な移動が防止される。また、あらかじめ環装部材１３０を第１座体１１０に装着した状態で両管を接続することが可能となるので、管継手３００の作製が容易となる。さらに、環装部材１３０を第１座体１１０側に装着した状態で、下流側排気管２０１を上流側排気管２０２に接続して管継手４００の組付を行う際に、互いに遊嵌している直胴部１２２と段差部１１２とが当接し合うことにより、両管２０１、２０２相互の過大な揺動と軸ずれを防止できる。これにより、管継手４００の組付の際に、環装部材１３０に過大な力が加わってこれが不自然に変形し、剛体球１５０が離脱してしまうという問題を防止できるので、管継手３００の作製がより容易になる。

上記のように、第１座体１１０側に凹部１１６を設け、環装部材１３０の係合部１３１が係合することにより環装部材１３０が第１座体１１０に対して定位置に位置決めされるように構成することによっても、第１形態例と同等の高いシール性能と振動吸収性能を実現できる。

また、第１座体１１０を下流側排気管２０１と一体成型しかつ第２座体１２０を上流側排気管２０２と一体成型したことにより、第１座体１１０と第２座体１２０がそれぞれ下流側排気管２０１の外周面と上流側排気管２０２の外周面に気密に溶接固定されている第１および第２形態例の管継手と比較して、部品点数及び気密溶接箇所数を削減し、耐久性を向上させるとともに製造工程を簡略化できる。

［第４形態例］
図５は本発明に係る管継手の第４形態例の要部断面図である。また、図１の管継手１００と共通する名称の部材に関しては同じ符号が付されている。

この管継手４００の第１座体１１０は、下流側排気管２０１の端部を塑性加工して拡径させることにより、下流側排気管２０１と一体的に形成されている。第１座体１１０は、上流側排気管２０２側に拡径した部分凹球面１１１を有している。部分凹球面１１１と下流側排気管２０１の直胴部との間には、段差部１１２が形成されている。

第１座体１１０には、フランジ部材１１４が取り付けられている。フランジ部材１１４は、第１座体１１０の外周面に溶接固定されている。このフランジ部材１１４の上流側端部を径方向外方に折り返すようにして第１フランジ１１４ａが形成されている。第２フランジ１２４ａは上流側排気管２０２の外周面に溶接固定されたフランジ部材１２４の端部を径方向外方に折り返すようにして形成され、第１フランジ１１４ａと対面している。

また、この管継手４００の第２座体１２０は、上流側排気管２０２の端部を塑性加工して縮径させることにより、上流側排気管２０２と一体的に形成されている。第２座体１２０は、部分凹球面１１１と対応して、上流側排気管２０１側に突出（縮径）した球面状の部分凸球面１２１を有している。部分凸球面１２１は、上流側排気管２０２の先端部に直胴部１２２を残すことにより、上流側排気管２０２の下流端２０２ａよりもやや上流側に設けられている。

上流側排気管２０２には、第２座体１２０の上流側近傍に凹部１２６が形成されている。凹部１２６は、上流側排気管２０２の周方向複数箇所（この例では３カ所）に等間隔に形成されている。凹部１２６は、上流側排気管２０２を断面円弧状に局所的に陥没させることにより形成されている。

アーム部１３０Ｂは、内側金属部材１３０ａの一部であり、剛体球保持部１３０Ａから上流側排気管２０２に沿って延びる板片を、径方向内側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されている。アーム部１３０Ｂは周方向に等間隔に３カ所設けられている。アーム部１３０Ｂの先端部には、前述の凹部１２６に係合する係合部１３１が形成されている。係合部１３０は、アーム部１３０Ｂの先端部を内側に膨出させて円弧状に湾曲変形させることにより形成されている。アーム部１３０Ｂは、環装部材１３０が第２座体１２０に対して移動した際、すなわち、三つのアーム部１３０Ｂのうちの一つのアーム部１３０Ｂの係合部１３１が凹部１２６から離脱する向きに移動した際に、他のアーム部１３０Ｂの反発力によって環装部材１３０を定位置に復帰させるのに十分な剛性と弾性とを兼ね備えている。これにより、第２座体１２０に対する環装部材１３０の過大な移動が防止される。また、あらかじめ環装部材１３０を第２座体１２０に装着した状態で両管を接続することが可能となるので、管継手４００の作製が容易となる。さらに、環装部材１３０を上流側排気管２０２に装着した状態で、上流側排気管２０２を下流側排気管２０２に接続して管継手４００の組付を行う際に、互いに遊嵌している直胴部１２２と段差部１１２とが互いに当接し合うことにより、両管２０１、２０２相互の過大な揺動と軸ずれを防止できる。これにより、管継ぎ手４００の組付の際に、環装部材１３０に過大な力が加わってこれが不自然に変形し、剛体球１５０が離脱してしまうという問題を防止できるので、管継手４００の作製がより容易になる。

上記のように構成された管継手４００によっても、第１形態例と同等の高いシール性能と振動吸収性能を実現できる。

なお、本発明の管継手で使用される剛体球１５０としては、特に制限はないが、好ましくはステンレス鋼球、セラミックボールなどが使用され、より好ましくはシリコン窒化物製セラミックボールを使用する。シリコン窒化物製セラミックボールは硬質、かつ軽量であり耐久性にも優れており、円滑性により微少な振動を吸収しやすくなる。また、ボールとフランジの材質が異なることによりマイクロピット（微少な凹凸）の発生を防ぐことができ、性能が長期に亘って維持できる。

また、上記の各形態例で説明した環装部材として使用されるシール体の材料としては、たとえば無機質充填剤や炭化材などにて構成された耐熱シール材、ステンレス金網圧縮品もしくはステンレス金網圧縮品と耐熱樹脂との混合材などがあげられる。そして、これらのうちのいずれかの耐熱材料からなるシール体の表面に潤滑材層が形成されていることが好ましい。また、部分凹球面１１１や部分凸球面１２１に、耐熱性および潤滑性を有する層を形成してもよい。

また、本発明の管継手において、剛体球１５０が回転可能に環装部材に保持されるようにしてもよい。

また、本発明の管継手が備える剛体球１５０の数は少なくとも３個である。したがって、上記の例では剛体球１５０の数が４個の場合について説明したが、３個でも５個以上であってもよい。

また、第４及び第５形態例では、第１座体１１０を下流側排気管２０１と一体成型しかつ第２座体１２０を上流側排気管２０２と一体成型したが、第１座体１１０と第２座体１２０のどちらか一方だけが排気管と一体成型されている構成を採用することも可能である。

また、上記の各形態例においては、剛体球保持部１３０Ａを構成するに際し、外側金属部材１３０ａと内側金属部材１３０ｂとを全体的に互いに気密に貼り合わせているが、適宜スポット溶接することにより貼り合わせても良い。

本発明に係る管継手の第１形態例の要部断面図本発明に係る管継手の第２形態例の要部断面図本発明に係る管継手の第２形態例のシール体の部分断面図本発明に係る管継手の第３形態例の要部断面図本発明に係る管継手の第４形態例の要部断面図

符号の説明

１００管継手
１１０第１座体
１１１部分凹球面
１１２段差部
１１３、１２３凹部
１１４フランジ部材
１１４ａ第１フランジ
１１５ボルト挿通孔
１２０第２座体
１２１部分凸球面
１２２直胴部
１２４フランジ部材
１２５ボルト固定孔
１３０環装部材
１３０Ａ剛体球保持部
１３０Ｂアーム部
１３１係合部
１４０付勢機構
１４１段付きボルト
１４２コイルバネ
１４３ナット
１６０、２６０シール体
１７０シール体収容部材
２０１下流側排気管（一方の管）
２０２上流側排気管（他方の管）
２０３継ぎ目

Claims

一方の管と他方の管を相対揺動可能に接続する管継手において、
前記一方の管端部に設けられ、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を有する環状の第１座体と、
前記他方の管端部に固定され、前記一方の管側に縮径し、かつ、前記部分凹球面に対向させて設けられた部分凸球面を有する環状の第２座体と、
前記部分凹球面と前記部分凸球面に挟持された同径の複数の剛体球と、
前記第１座体に対して位置決めされて環装された部材であって、
前記複数の剛体球をこれら剛体球相互の周方向の位置関係を一定に保ちつつ一括保持する剛体球保持部と、
前記剛体球保持部から前記他方の管に沿って延びる金属製板片を、径方向外側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部と、を備えた環装部材と、
前記剛体球保持部よりも両管の継ぎ目に近い位置に、前記部分凹球面と前記部分凸球面の両方又は一方に対して局所的に接触しつつ前記第１座体と前記第２座体との間を全周に亘ってシールするよう設けられたシール体と、
前記第１座体と前記第２座体を管軸方向に互いに近づけるべく付勢する付勢機構と、を備え、
前記部分凹球面の拡径端部は、前記他方の管に沿って筒状に延長されており、当該筒状の部分には、凹部が形成されており、
前記アーム部の先端部と前記凹部が係合することにより、前記第１座体に位置決めされている管継手。
一方の管と他方の管を相対揺動可能に接続する管継手において、
前記一方の管端部に設けられ、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を有する環状の第１座体と、
前記他方の管端部に固定され、前記一方の管側に縮径し、かつ、前記部分凹球面に対向させて設けられた部分凸球面を有する環状の第２座体と、
前記部分凹球面と前記部分凸球面に挟持された同径の複数の剛体球と、
前記第２座体に対して位置決めされて環装された部材であって、
前記複数の剛体球をこれら剛体球相互の周方向の位置関係を一定に保ちつつ一括保持する剛体球保持部と、
前記剛体球保持部から前記他方の管側に延びる金属製板片を、径方向内側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部と、を備えた環装部材と、
前記剛体球保持部よりも両管の継ぎ目に近い位置に、前記部分凹球面と前記部分凸球面の両方又は一方に対して局所的に接触しつつ前記第１座体と前記第２座体との間を全周に亘ってシールするよう設けられたシール体と、
前記第１座体と前記第２座体を管軸方向に互いに近づけるべく付勢する付勢機構と、を備え、
前記部分凸球面の大径側端部は、前記他方の管に沿って筒状に延長されており、当該筒状の部分には、凹部が形成されており、
前記アーム部の先端部と前記凹部が係合することにより、前記第２座体に位置決めされている管継手。
一方の管と他方の管を相対揺動可能に接続する管継手において、
前記一方の管端部に設けられ、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を有する環状の第１座体と、
前記他方の管端部を、前記一方の管側に縮径させて設けられた部分凸球面を有する環状の第２座体と、
前記部分凹球面と前記部分凸球面に挟持された同径の複数の剛体球と、
前記第１座体に対して位置決めされて環装された部材であって、
前記複数の剛体球をこれら剛体球相互の周方向の位置関係を一定に保ちつつ一括保持する剛体球保持部と、
前記剛体球保持部から前記他方の管に沿って延びる金属製板片を、径方向外側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部と、を備えた環装部材と、
前記剛体球保持部よりも両管の継ぎ目に近い位置に、前記部分凹球面と前記部分凸球面の両方又は一方に対して局所的に接触しつつ前記第１座体と前記第２座体との間を全周に亘ってシールするよう設けられたシール体と、
前記第１座体と前記第２座体を管軸方向に互いに近づけるべく付勢する付勢機構と、を備え、
前記部分凹球面の拡径端部は、前記他方の管に沿って筒状に延長されており、当該筒状の部分には、凹部が形成されており、
前記アーム部の先端部と前記凹部が係合することにより、前記第１座体に位置決めされている管継手。
一方の管と他方の管を相対揺動可能に接続する管継手において、
前記一方の管端部に設けられ、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を有する環状の第１座体と、
前記他方の管端部を前記一方の管側に縮径させることにより、前記他方の管端部の外周面に設けられた部分凸球面を有する環状の第２座体と、
前記部分凹球面と前記部分凸球面に挟持された同径の複数の剛体球と、
前記第２座体に対して位置決めされて環装された部材であって、
前記複数の剛体球をこれら剛体球相互の周方向の位置関係を一定に保ちつつ一括保持する剛体球保持部と、
前記剛体球保持部から前記他方の管側に延びる金属製板片を、径方向内側に湾曲変形させることにより反発復元性を持たせて形成されたアーム部と、を備えた環装部材と、
前記剛体球保持部よりも両管の継ぎ目に近い位置に、前記部分凹球面と前記部分凸球面の両方又は一方に対して局所的に接触しつつ前記第１座体と前記第２座体との間を全周に亘ってシールするよう設けられたシール体と、
前記第１座体と前記第２座体を管軸方向に互いに近づけるべく付勢する付勢機構と、を備え、
前記他方の管外周面における前記部分凸球面の手前に凹部が形成されており、
前記アーム部の先端部と前記凹部が係合することにより、前記第２座体に位置決めされている管継手。
前記シール体は、前記第１座体に気密に密着して固定された環状のシール体収容部材に圧入されて収容されると共に、前記部分凸球面に対して局所的に接触していることを特徴とする請求項１又は３の管継手。
前記シール体は、前記第２座体に気密に密着して固定された環状のシール体収容部材に圧入されて収容されると共に、前記部分凹球面に対して局所的に接触していることを特徴とする請求項２又は４の管継手。
前記シール体と前記環装部材が一体となっており、当該シール体は前記部分凹球面及び前記部分凸球面に対して局所的に接触している請求項１〜４いずれかの管継手。
前記第１座体が前記一方の管の端部に塑性加工により一体成型されている請求項１〜７いずれかの管継手。