JP2018096221A - 車両用排気管継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】異物がシールリングと凹球面部との摺動面に侵入することを抑制できる車両用排気管継手構造の提供。【解決手段】保護部材５０が設けられており、保護部材５０が、上流側端部５１が上流側排気管２０の内周面２０ｂに固定されており、少なくとも下流側端部５２が上流側排気管２０の内部から外部に下流側に延出しており、下流側端５３が下流側排気管３０の内部に位置している。このため、保護部材５０がガイドの役割となり、上流側から流れてきた異物Ｃの流れを、シールリング４２と凹球面部４３ｂ１との摺動面より下流側に導くことができ、結果的にこの摺動面への異物Ｃの入り込みを抑制できる。【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の排気管同士を回動可能に連結するボールジョイント機構を備える車両用排気管継手構造に関する。

従来の排気管継手構造は、図２に示すように、上流側排気管２の管端２ａの外周にシールリング４ａが装着され、下流側排気管３の端部にシール座４ｂが設けられ、シール座４ｂのシールリング４ａと対向する面にはシールリング４ａと摺動接触する凹球面部４ｃが形成されているボールジョイント機構を備える（たとえば、特許文献１）。

しかし、従来の車両用排気管継手構造には、つぎの問題点がある。
上流側排気管２の終端（下流側端）２ｂが、下流側排気管３に設けられるシール座４ｂの凹球面部４ｃの終端（下流側端）４ｄと一致（略一致を含む）しているため、上流側から流れてきた異物Ｃがシールリング４ａと凹球面部４ｃとの摺動面に入り込みやすく、対策が必要である。

特開平１１−３２５３５５号公報

本発明の目的は、異物がシールリングと凹球面部との摺動面に侵入することを抑制できる車両用排気管継手構造を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 上流側排気管の下流側端部に管端を残してフランジが設けられ、かつ前記管端の外周にシールリングが装着され、下流側排気管の外周には前記フランジと対向するようシール座が設けられ、該シール座の前記シールリングと対向する面には該シールリングと摺動接触する凹球面部が形成されているボールジョイント機構を備える車両用排気管継手構造であって、
前記上流側排気管の内周面の車両配置状態における少なくとも下側部に保護部材が設けられており、
前記保護部材は、上流側端部が前記上流側排気管の内周面に固定されており、少なくとも下流側端部が前記上流側排気管の内部から外部に下流側に延出しており、下流側端が前記下流側排気管の内部に位置しており、
前記保護部材のうち前記上流側排気管の内部から外部に下流側に延出している部分は、前記下流側排気管の内周面との間に隙間を有している、車両用排気管継手構造。

上記（１）の車両用排気管継手構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
保護部材が、上流側端部が上流側排気管の内周面に固定されており、少なくとも下流側端部が上流側排気管の内部から外部に下流側に延出しており、下流側端が下流側排気管の内部に位置している。このため、上流側から流れてきた異物を、シールリングと凹球面部との摺動面より下流側に導くことができ、結果的にこの摺動面への異物の入り込みを抑制できる。

なお、保護部材のうち上流側排気管の内部から外部に下流側に延出している部分が、下流側排気管の内周面との間に隙間を有している。このため、ボールジョイント機構の摺動（シールリングと凹球面部との摺動）を伴う上流側排気管と下流側排気管との相対回動が保護部材によって阻害されることを抑制できる。

本発明実施例の車両用排気管継手構造の断面図である。なお、図面の明瞭化のためにシールリング以外の断面表示は省略している。 従来の車両用排気管継手構造の断面図である。なお、図面の明瞭化のためにシールリング以外の断面表示は省略している。

以下に、図面を参照して、本発明実施例の車両用排気管継手構造（以下、単に継手構造ともいう）１０を説明する。なお、図中ＵＰは、車両上方を示す。

継手構造１０は、自動車の排気ガスを大気に排出する排気管部位に設けられるものであり、図１に示すように、排気ガスの流れ方向における上流側排気管２０と上流側排気管２０の下流側に設けられる下流側排気管３０との継手構造である。

上流側排気管２０と下流側排気管３０は、ともに円筒形状であり、排気流れ方向（軸方向）に間隔をおいて対向して配置されている。上流側排気管２０と下流側排気管３０との連結部には、シール性に加えて、内燃機関や車体の振動に対する防振性能も要求される。そのため、上流側排気管２０と下流側排気管３０とを互いに相対回動可能に連結することでシール性を確保しつつ振動を吸収するボールジョイント機構４０が設けられている。

ボールジョイント機構４０では、上流側排気管２０の下流側端部に管端２１を残してフランジ４１が設けられ、かつ管端２１の外周にシールリング４２が装着されている。管端２１は、上流側排気管２０の下流側端のみならずその近傍をも含む。

フランジ４１は、上流側排気管２０の外周面２０ａから上流側排気管２０の横断面視における半径方向外側に延びて設けられている。フランジ４１は、上流側排気管２０に溶接等にて固定して取付けられている。フランジ４１には、上流側排気管２０の軸を中心として対称な位置に合計２個の貫通孔４１ａが形成されている。

シールリング４２は、ステンレス製等の金属細線にて形成されたワイヤメッシュと、膨張黒鉛、雲母または石綿等の耐熱材とを圧縮成形したもの等からなる。シールリング４２は、管端２１の外周に全周にわたって設けられている。シールリング４２は、上流側排気管２０の横断面視における半径方向に外側に延びておりフランジ４１に当接する平面部４２ａと、平面部４２ａの外周縁から上流側排気管２０の軸方向に平行に下流側に延びる円筒面部４２ｂと、円筒面部４２ｂの下流側端部に滑らかに連なり該下流側端部から下流側かつ上流側排気管２０の内径側に凸湾曲しつつ延びる凸球面形状の凸球面部４２ｃと、を備える。上流側排気管２０の軸方向で、シールリング４２の下流側端は、上流側排気管２０の下流側端２０ｃと同じ（ほぼ同じを含む）位置にある。

ボールジョイント機構４０では、また、下流側排気管３０の外周にフランジ４１と対向するようシール座４３が設けられている。シール座４３は、下流側排気管３０の上流側端部の外周面３０ａから下流側排気管３０の軸方向に上流側に延びる上流側延び部４３ａと、上流側延び部４３ａの上流側端部に連なり該上流側端部から上流側かつ下流側排気管３０の横断面視における半径方向に外側に延びる傾斜部４３ｂと、傾斜部４３ｂの延び方向先端から下流側排気管３０の横断面視における半径方向に外側に延びる平板部４３ｃと、を有する。

シール座４３は、上流側延び部４３ａにて下流側排気管３０に溶接等にて固定して取付けられている。上流側延び部４３ａの下流側端部は、下流側排気管３０の上流側端３０ｂよりも下流側に位置しており、上流側延び部４３ａの上流側端部は、下流側排気管３０の上流側端３０ｂよりも上流側にある。傾斜部４３ｂは、シールリング４２の凸球面部４２ｃに対向する位置にある。傾斜部４３ｂのシールリング４２の凸球面部４２ｃに対向する面は、シールリング４２から離れる方向に凹むとともに、シールリング４２の凸球面部４２ｃと摺動接触する凹球面形状の凹球面部４３ｂ１とされている。平板部４３ｃには、フランジ４１の２個の貫通孔４１ａに対応させて、２個の貫通孔４３ｃ１が形成されている。

フランジ４１とシール座４３とは、各貫通孔４１ａ、４３ｃ１に挿通される２個のボルト４４を用いて連結されている。ボルト４４は、シール座４３の貫通孔４３ｃ１、フランジ４１の貫通孔４１ａの順に挿通されている。ボルト４４は、ボルト４４の頭部４４ａとシール座４３との間に圧縮コイルスプリング４５が配設された状態で、各貫通孔４１ａ、４３ｃ１に挿通された後、図示略のナットに螺着されている。圧縮コイルスプリング４５により、フランジ４１とシール座４３とは、相対的に接近しシールリング４２を圧縮させる方向に付勢されている。

継手構造１０では、シールリング４２の凸球面部４２ｃとシール座４３の凹球面部４３ｂ１との摺動接触によって、上流側排気管２０と下流側排気管３０とが相対回動可能とされており、また、上流側排気管２０と下流側排気管３０とのシールが行われる。

継手構造１０には、さらに、保護部材５０が設けられている。

保護部材５０は、上流側排気管２０の内周面２０ｂに固定して設けられている。保護部材５０は、内周面２０ｂの全周にわたって連続して設けられていてもよく、内周面２０ｂの周方向の一部のみに設けられていてもよい。保護部材５０が内周面２０ｂの周方向の一部のみに設けられる場合、保護部材５０は、内周面２０ｂの車両配置状態における少なくとも下側部に設けられている。なお、この「下側部」とは、横断面視で、内周面２０ｂの車両配置状態における上下方向中央部を含んで該中央部より下側にある部分である。保護部材５０は、少なくとも内周面２０ｂの横断面視における最下端部２０ｂ１を含んで設けられている。

保護部材５０は、上流側端部５１が上流側排気管２０の内周面２０ｂに当接して固定されており、少なくとも下流側端部５２が上流側排気管２０の内部から外部に下流側に延出しており、下流側端５３が下流側排気管３０の内部に位置している。上流側端部５１は、溶接等により上流側排気管２０の内周面２０ｂに固定されている。下流側端５３は、下流側排気管３０の内部に位置するため、下流側排気管３０の上流側端３０ｂより下流側にある。

保護部材５０は、上流側端部５１より下流側で下流側端部５２より上流側に、上流側排気管２０内で内周面２０ｂから離れる方向（上流側排気管２０の横断面視における半径方向内側）かつ下流側に傾斜する傾斜部５４を有する。傾斜部５４は、上流側排気管２０内にあり、上流側排気管２０の下流側端２０ｃより上流側にある。また、保護部材５０は、傾斜部５４の下流側端部から下流側に上流側排気管２０の軸方向と平行な方向に延びる軸方向延び部５５を有する。軸方向延び部５５の下流側端が保護部材５０の下流側端５３となっており自由端とされている。

保護部材５０が、傾斜部５４と軸方向延び部５５を有するため、保護部材５０のうち上流側排気管２０の内部から外部に下流側に延出している部分は、下流側排気管３０の内周面３０ｃおよびボールジョイント機構４０のシール座４３と非接触とされており、下流側排気管３０の内周面３０ｃおよびボールジョイント機構４０のシール座４３との間に隙間Ｓを形成する。隙間Ｓの、保護部材５０と内周面３０ｃおよびシール座４３との間隔は、保護部材５０による排気流路断面積の減少を抑えるために小とされていることが望ましいが、上流側排気管２０と下流側排気管３０とが相対回動しても、保護部材５０が内周面３０ｃおよびシール座４３にぶつからない程度とされている。特に限定されるものではないが、この隙間Ｓの間隔は、たとえば、下流側排気管３０の内周面３０ｃの直径の１／３以下で１／１０以上とされている。

つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。
排気管には、図示略のエキゾーストマニホールド、ターボ等の上流部品の材質不良に起因する錆などの異物Ｃが流れるおそれがある。かかる異物Ｃがシールリング４２と凹球面部４３ｂ１の摺動面に入り込むと、ボールジョイント機構４０による、上流側排気管２０と下流側排気管３０とのシール性、相対回動性に影響を及ぼすおそれがある。しかし、本発明実施例では、保護部材５０が、上流側端部５１が上流側排気管２０の内周面２０ｂに固定されており、少なくとも下流側端部５２が上流側排気管２０の内部から外部に下流側に延出しており、下流側端５３が下流側排気管３０の内部に位置している。このため、保護部材５０がガイドの役割となり、上流側から流れてきた異物Ｃの流れを、シールリング４２と凹球面部４３ｂ１との摺動面より下流側に導くことができ、結果的にこの摺動面への異物Ｃの入り込みを抑制できる。

保護部材５０のうち上流側排気管２０の内部から外部に下流側に延出している部分が、下流側排気管３０の内周面３０ｃおよびボールジョイント機構４０のシール座４３との間に隙間Ｓを有している。このため、ボールジョイント機構４０の摺動（シールリング４２と凹球面部４３ｂ１との摺動）を伴う上流側排気管２０と下流側排気管３０との相対回動が保護部材５０によって阻害されることを抑制できる。

保護部材５０が傾斜部５４を有するため、保護部材５０が設けられている場合であっても、傾斜部５４が上流側排気管２０の横断面視における半径方向内側に延びる直角形状とされている場合に比べて、排気の流れの乱れを抑制することができる。

保護部材５０が内周面２０ｂの全周にわたって設けられる場合、内周面２０ｂの周方向の一部のみに設けられる場合に比べて、保護部材５０による効果（シールリング４２と凹球面部４３ｂ１との摺動面への異物侵入防止効果）を確実に得ることができる。

保護部材５０が内周面２０ｂの周方向の一部のみに設けられる場合、内周面２０ｂの全周にわたって設けられる場合に比べて、保護部材５０の材料コストを低減でき、継手構造１０の軽量化を図ることができる。

保護部材５０が、内周面２０ｂの車両配置状態における少なくとも下側部に設けられているため、保護部材５０が内周面２０ｂの周方向の一部のみに設けられる場合であっても、異物Ｃが主として流れる可能性の高い部分に保護部材５０を設けることができ、保護部材５０による効果を効率よく得ることができる。

１０ 車両用排気管継手構造
２０ 上流側排気管
２０ａ 外周面
２０ｂ 内周面
２０ｃ 下流側端
２１ 管端
３０ 下流側排気管
３０ａ 外周面
３０ｂ 上流側端
３０ｃ 内周面
４０ ボールジョイント機構
４１ フランジ
４２ シールリング
４２ａ 平面部
４２ｂ 円筒面部
４２ｃ 凸球面部
４３ シール座
４３ａ 上流側延び部
４３ｂ 傾斜部
４３ｂ１ 凹球面部
４３ｃ 平板部
４４ ボルト
５０ 保護部材
５１ 保護部材の上流側端部
５２ 保護部材の下流側端部
５３ 保護部材の下流側端
５４ 傾斜部
５５ 軸方向延び部
Ｃ 異物
Ｓ 隙間

Claims (1)

1. 上流側排気管の下流側端部に管端を残してフランジが設けられ、かつ前記管端の外周にシールリングが装着され、下流側排気管の外周には前記フランジと対向するようシール座が設けられ、該シール座の前記シールリングと対向する面には該シールリングと摺動接触する凹球面部が形成されているボールジョイント機構を備える車両用排気管継手構造であって、
   前記上流側排気管の内周面の車両配置状態における少なくとも下側部に保護部材が設けられており、
   前記保護部材は、上流側端部が前記上流側排気管の内周面に固定されており、少なくとも下流側端部が前記上流側排気管の内部から外部に下流側に延出しており、下流側端が前記下流側排気管の内部に位置しており、
   前記保護部材のうち前記上流側排気管の内部から外部に下流側に延出している部分は、前記下流側排気管の内周面との間に隙間を有している、車両用排気管継手構造。

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