JP4126999B2 - 自動車の排気管継手装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気管継手装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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等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等により、繰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。従って、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】
【特許文献１】
特開２００１−９９３２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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（回転方向）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。
【０００５】
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の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、その大径側の環状の端面には特に潤滑被膜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の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。
【０００６】
ここで、上記問題を解決すべく、例えば、球帯状シール体の円筒状の内周面に上流側排気管を圧入して球帯状シール体を上流側排気管に嵌着し、これにより上流側排気管に対して球帯状シール体が回転しないようにして、上流側排気管及びフランジ部材と球帯状シール体との相対的な捩り方向の変位に基づく異常音の発生を防止する排気管継手装置が考えられるが、上流側排気管を球帯状シール体の貫通孔に圧入するのに大きな力を要するため、排気管継手装置の排気管への適切な組み付け及び組み付け作業が困難となる。
【０００７】
また、上記排気管継手装置の球帯状シール体は、圧入を可能とするためテーパー状の内周面を有することとなる結果、当該球帯状シール体自体を割り型の成形金型を用いて生産することとなり、従って、排気管継手装置の生産性を向上させるのが困難である。
【０００８】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、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の発生をなくすことができ、排気管への適切な組み付け及び組み付け作業を容易にすることができ、且つ、生産性を向上させることができる自動車の排気管継手装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の自動車の排気管継手装置は、上流側排気管の管端部に固着されたフランジ部材と、上流側排気管と対峙した下流側排気管の管端部に固着されていると共に、上流側排気管に向かって凹状である部分凹球状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、大径側の環状の端面でフランジ部材に接触していると共に、下流側排気管に向かって凸状である部分凸球状面でシール座部材の部分凹球状面に摺動自在に接触している球帯状シール体と、球帯状シール体の円筒状の内周面に圧着又は固着されていると共に、フランジ部材の内周面によって規定される貫通孔に挿入されたスリーブとを具備しており、フランジ部材は、管軸方向に伸びた少なくとも一つの溝部を具備しており、スリーブは、当該スリーブをフランジ部材に対して回転方向に関して不動とすべく、フランジ部材の溝部に配された凸部を具備している。
【００１０】
本発明の第一の態様の自動車の排気管継手装置によれば、スリーブが球帯状シール体の円筒状の内周面に球帯状シール体に対して回転しないように圧着又は固着されている一方、スリーブの凸部がスリーブをフランジ部材に対して回転方向に関して不動とすべく、フランジ部材の溝部に配されているため、球帯状シール体とフランジ部材との相対回転をなくし得る結果、マニホールドに接続された排気管に捩り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の発生をなくすことができ、しかも、排気管の管端部へ球帯状シール体を圧入しなくても上記の相対回転を生じなくし得るため、排気管への適切な組み付け及び組み付け作業を容易にすることができ、且つ、生産性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第二の態様の自動車の排気管継手装置では、本発明の第一の態様の自動車の排気管継手装置において、溝部は、フランジ部材の円筒状の内周面に円周方向において夫々互いに等しい間隔をもって複数個設けられている。
【００１２】
本発明の第三の態様の自動車の排気管継手装置では、本発明の第一又は第二の態様の自動車の排気管継手装置において、フランジ部材の内周面には、溝部を規定する底面及びこの底面に連接していると共に互いに対面している一対の側面が形成されており、底面及び一対の側面は、球帯状シール体の大径側の環状の端面に当接するフランジ部材の環状の端面まで伸びている。
【００１３】
本発明の第三の態様の自動車の排気管継手装置によれば、溝部がフランジ部材の環状の端面で外部に開口することになる結果、スリーブのフランジ部材の内周面に規定される貫通孔への挿入を容易に行うことができ、而して、排気管継手装置の排気管への組み付け作業を容易にし得る。
【００１４】
本発明の第四の態様の自動車の排気管継手装置では、本発明の第一から第三のいずれかの態様の自動車の排気管継手装置において、溝部を規定する一対の側面は、溝部に配された凸部に夫々接触している。
【００１５】
本発明の第五の態様の自動車の排気管継手装置では、本発明の第三又は第四の態様の自動車の排気管継手装置において、凸部は、底面に圧接して弾性変形している。
【００１６】
本発明の第五の態様の自動車の排気管継手装置によれば、弾性変形した凸部が底面に大きな摩擦抵抗をもって圧接される結果、スリーブのフランジ部材からの抜け方向の移動を効果的に防止し得る。
【００１７】
本発明の第六の態様の自動車の排気管継手装置では、本発明の第一から第五のいずれかの態様の自動車の排気管継手装置において、スリーブは、外周面で球帯状シール体の内周面に圧着又は固着されている小径円筒部と、貫通孔に挿入された大径円筒部と、小径円筒部及び大径円筒部間に配されていると共に、その小径端で小径円筒部の上流側排気管側の周端縁に、大径側で大径円筒部の下流側排気管側の周端縁に一体的に連結されている連結部とを具備しており、連結部は、外周面が管軸方向に対して傾斜しており、当該外周面で球帯状シール体の大径側の環状の端面に当接するようになっている。
【００１８】
本発明において、球帯状シール体として、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ものを好ましい一例として挙げることができ、斯かる球帯状シール体において、部分凸球状面がポリテトラフルオロエチレン樹脂材からなるとより好ましい。
【００１９】
次に本発明の実施の形態を、図面に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１から図４において、本例の自動車の排気管継手装置１は、エンジン側に連結された上流側排気管２の管端部３の外周面に溶接等により固着されたフランジ部材５と、上流側排気管２の端面６と管軸方向Ｘで隙間を残して対峙した端面７を有した大気側に連結された下流側排気管８の管端部９の外周面に溶接等により固着されていると共に、上流側排気管２に向かって凹状である部分凹球状面１０を有したシール座部材１１と、上流側排気管２と下流側排気管８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１２と、大径側の環状の端面１３でフランジ部材５に接触していると共に、下流側排気管８に向かって凸状である部分凸球状面１４で部分凹球状面１０に摺動自在に接触している球帯状シール体１５と、球帯状シール体１５の円筒状の内周面１６に圧着又は固着されていると共に、フランジ部材５の円筒状の内周面１７によって規定される貫通孔１８に挿入されたスリーブ１９とを具備している。
【００２１】
フランジ部材５は、管端部３の外周面にぴったりと外挿されて管端部３に溶接等により固着された円筒部２１と、円筒部２１に一体的に形成されていると共に管軸方向Ｘに直交する径方向Ｙに伸びて二個の孔２２を有したフランジ部２３とを具備している。
【００２２】
下流側排気管８側における環状の端面２４で環状の端面１３に接触している円筒部２１は、本例では、夫々が管軸方向Ｘに伸びていると共に、その内周面１７に円周方向において夫々互いに等しい間隔を有する四つの溝部２５を具備している。溝部２５には、環状の端面２４側から挿入されるスリーブ１９の凸部７３が配されるようになっている。
【００２３】
フランジ部材５の内周面１７には、特に図２に示すように、溝部２５を規定する底面２６及び底面２６に連接していると共に互いに対面している一対の側面２７及び２８が形成されている。底面２６と側面２７及び２８とは、管軸方向Ｘで環状の端面１３に当接する環状の端面２４まで夫々伸びている。底面２６、側面２７及び側面２８には、溝部２５に配された凸部７３が当接している。
【００２４】
シール座部材１１は、内面に部分凹球状面１０を有した部分凹球状部３１と、部分凹球状部３１に一体的に形成された円筒部３２と、部分凹球状部３１に一体的に形成されていると共に径方向Ｙに伸びて二個の孔３３を有したフランジ部３４とを具備している。シール座部材１１は、円筒部３２において管端部９の外周面に溶接等により固着されている。
【００２５】
弾性連結手段１２は、上流側排気管２と下流側排気管８とが相対角変位自在となるように隙間をもって孔３３に挿通されていると共に、一端で孔２２においてフランジ部２３に螺合している管軸方向Ｘに伸びた一対のボルト４１と、一対のボルト４１の頭部４２とフランジ部３４との間に配された一対のコイルばね４３とを具備しており、一対のコイルばね４３による下流側排気管８側から上流側排気管２側に向かう弾性押圧力をフランジ部３４に与えることによって上流側排気管２と下流側排気管８とを互いに弾性的に連結するようになっている。上流側排気管２と下流側排気管８との間に生じる相対角変位は、部分凸球状面１４と部分凹球状面１０との間の摺動で許容される。
【００２６】
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球帯状シール体１５は、部分凸球状面１４、内周面１６、環状の端面１３及び小径側の環状の端面５２によって画成されていると共に、内周面１６でスリーブ１９の外周面６２に圧着又は固着され、環状の端面１３で環状の端面２４に接触し、部分凸球状面１４で部分凹球状面１０に摺動自在に接触するように配されている。球帯状シール体１５のスリーブ１９の外周面６２への圧着は、スリーブ１９の外周面６２への球帯状シール体１５の圧入により行うことができ、球帯状シール体１５のスリーブ１９の外周面６２への固着は、内周面１６と外周面６２との間に耐熱性に優れた接着剤を適用するか、球帯状シール体１５をスリーブ１９の外周面６２に圧縮成型して製造するかして行うとよい。
【００２７】
球帯状シール体１５は、部分凸球状面１４に潤滑すべり層を具備しており、この潤滑すべり層の露出面が部分凸球状面１４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、部分凸球状面１４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てもよい。
【００２８】
スリーブ１９は、外周面６２で球帯状シール体１５の内周面１６に圧着又は固着されている小径円筒部６３と、貫通孔１８に挿入された大径円筒部６４と、小径円筒部６３及び大径円筒部６４間に配されていると共に、小径端で小径円筒部６３の上流側排気管２側の周端縁６５に、大径端で大径円筒部６４の下流側排気管８側の周端縁６６に一体的に連結している連結部６７とを具備している。スリーブ１９は、大径円筒部６４がその上流側排気管２側の周端縁６８から貫通孔１８に挿入されることによってフランジ部材５に装着されるようになっている。
【００２９】
大径円筒部６４は、管軸方向Ｘに伸びた四つの一対のスリット７２と、一対のスリット７２間に設けられていると共に溝部２５に配される四つの凸部７３とを具備しており、凸部７３が溝部２５に夫々配されることで、スリーブ１９は、フランジ部材５に対して回転方向に関して不動とされている。
【００３０】
凸部７３は、フランジ部材５の内周面１６に向かって凸状となるように夫々成形されている。凸部７３の夫々は、底面２６に圧接して弾性変形している。
【００３１】
尚、一対のスリット７２の夫々は、周端縁６８まで伸びていてもよい。
【００３２】
連結部６７は、その外周面８１が管軸方向Ｘに対して傾斜していると共に、その小径端で周端縁６５に、その大径端で周端縁６６に一体的に設けられている。連結部６７は、管軸方向Ｘに対して傾斜している外周面８１で環状の端面１３に当接しており、当該当接することにより球帯状シール体１５の管軸方向Ｘの必要以上のスリーブ１９への挿入が禁止されている。
【００３３】
本例の自動車の排気管継手装置１は、球帯状シール体１５がその部分凸球状面１４で下流側排気管８の管端部９に固着されたシール座部材１１の部分凹球状面１０に摺動自在に接触されている結果、上流側排気管２及び下流側排気管８間に生じる相対角変位を、球帯状シール体１５の部分凸球状面１４とシール座部材１１の部分凹球状面１０との間の摺動で許容するようになっている。
【００３４】
そして、排気管継手装置１によれば、スリーブ１９が球帯状シール体１５の円筒状の内周面１６に、球帯状シール体１５に対して回転しないように圧着又は固着されている一方、スリーブ１９の凸部７３がスリーブ１９をフランジ部材５に対して回転方向に関して不動とすべく、フランジ部材５の溝部２５に配されているため、球帯状シール体１５とフランジ部材５との相対回転をなくし得、弾性変形した凸部７３が底面２６に圧接されているため、スリーブ１９のフランジ部材５からの抜け方向の移動を防止し得る。
【００３５】
【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の発生をなくすことができ、しかも、排気管の管端部へ球帯状シール体を圧入しなくても上記の相対回転を生じなくし得るため、排気管への適切な組み付け及び組み付け作業を容易にすることができ、且つ、生産性を向上させることができる自動車の排気管継手装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の好ましい例の正面説明図である。
【図２】図１に示す例のフランジ部材の説明図である。
【図３】図１に示す例の主に球帯状シール体及びスリーブの説明図である。
【図４】図１に示す例の主に球帯状シール体、スリーブ及びフランジ部材の説明図である。
【符号の説明】
１ 排気管継手装置
２ 上流側排気管
３、９ 管端部
５ フランジ部材
６、７ 端面
８ 下流側排気管
１０ 部分凹球状面
１１ シール座部材
１２ 弾性連結手段
１３ 環状の端面
１４ 部分凸球状面
１５ 球帯状シール体
１６、１７ 内周面
１８ 貫通孔
１９ スリーブ

Claims (9)

1. 上流側排気管の管端部に固着されたフランジ部材と、上流側排気管と対峙した下流側排気管の管端部に固着されていると共に、上流側排気管に向かって凹状である部分凹球状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、大径側の環状の端面でフランジ部材に接触していると共に、下流側排気管に向かって凸状である部分凸球状面でシール座部材の部分凹球状面に摺動自在に接触している球帯状シール体と、球帯状シール体の円筒状の内周面に圧着又は固着されていると共に、フランジ部材の内周面によって規定される貫通孔に挿入されたスリーブとを具備しており、フランジ部材は、管軸方向に伸びた少なくとも一つの溝部を具備しており、スリーブは、当該スリーブをフランジ部材に対して回転方向に関して不動とすべく、フランジ部材の溝部に配された凸部を具備している自動車の排気管継手装置。
2. 溝部は、フランジ部材の円筒状の内周面に円周方向において夫々互いに等しい間隔をもって複数個設けられている請求項１に記載の自動車の排気管継手装置。
3. フランジ部材の内周面には、溝部を規定する底面及びこの底面に連接していると共に互いに対面している一対の側面が形成されており、底面及び一対の側面は、球帯状シール体の大径側の環状の端面に当接するフランジ部材の環状の端面まで伸びている請求項１又は２に記載の自動車の排気管継手装置。
4. 溝部を規定する一対の側面は、溝部に配された凸部に夫々接触している請求項３に記載の自動車の排気管継手装置。
5. 凸部は、底面に圧接して弾性変形している請求項３又は４に記載の自動車の排気管継手装置。
6. スリーブは、外周面で球帯状シール体の内周面に圧着又は固着されている小径円筒部と、貫通孔に挿入された大径円筒部と、小径円筒部及び大径円筒部間に配されていると共に、小径端で小径円筒部の上流側排気管側の周端縁に、大径側で大径円筒部の下流側排気管側の周端縁に一体的に連結されている連結部とを具備しており、連結部は、その外周面が管軸方向に対して傾斜しており、当該外周面で球帯状シール体の大径側の環状の端面に当接するようになっている請求項１から５のいずれか一項に記載の自動車の排気管継手装置。
7. スリーブには、管軸方向に伸びた少なくとも一対のスリットが設けられており、凸部は一対のスリット間に設けられている請求項１から６のいずれか一項に記載の自動車の排気管継手装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の自動車の排気管継手装置のスリーブ。
9. 請求項１から７のいずれか一項に記載の自動車の排気管継手装置の球帯状シール体。

Images