JP4734788B2 - 球面排気管継手 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気管に使用される球面排気管継手に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
自動車のエンジンの排気ガスは、自動車本体(シャーシ)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繰り返し曲げ応力を受ける。したがって、エンジンの振動が排気管吊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がある。
【0003】
この問題点を解決するために、排気管の所要箇所に球帯状シール体を用いた球面排気管継手、例えば特開昭57−140990号に記載された球面排気管継手を配置して応力を吸収させるなどの手段が一般に講じられている。
【0004】
斯かる球面排気管継手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球面排気管継手にも入力されることになる。
【0005】
球面排気管継手においては、捩り方向の力が入力されると、球帯状シール体の凸球面状の外周面と下流側排気管の管端部に設けられるシール座部材との間の相対的な角変位方向の摺動に加えて、球帯状シール体の大径側の環状の端面と上流側排気管の管端部に設けられる鍔部との間に相対的な回転方向の摺動が生じるようになる。前者の摺動は、凸球面状の外周面に滑り処理がなされるために、スティクスリップ等に基づく異音を生じさせないで滑らかになされるが、後者の摺動は、製造上の制約により球帯状シール体の大径側の環状の端面等には特に滑り処理がなされていない結果、運転者等に不快感を与えて極めて乗り心地の悪いスティクスリップ等に基づく異音を発生させることがある上に、球帯状シール体の大径側の環状の端面等に摩耗を生じさせて、排気ガスの漏洩原因となる虞がある。
【0006】
また特開平7−4236号公報に記載のような球面排気管継手が提案されているが、斯かる球面排気管継手は、球帯状シール体に凸球外面と凹球内面とを形成し、この二つの内外球面の夫々を対応の球面座に摺動自在に接触させているために、二つの内外球面のいずれかの球面又は二つの球面座のいずれかが低い真球度であると、所望のシール性を得ることができず、したがって、両球面及び両球面座のいずれに対しても高い真球度が要求される結果、製造が極めて困難となるのみならず、上流側及び下流側排気管の相対的な角変位方向の揺動において、二つの球面座間の正常位置から球帯状シール体が移動して外れる虞があり、斯かる移動が生じると球帯状シール体を損傷させる場合がある。
【0007】
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、捩り方向(回転方向)の力の生起においても、スティクスリップ等に基づく異音を発生させないで運転者等に不快感を与えない極めて乗り心地のよい自動車とし得、しかも、排気ガスの漏洩もなく製造が容易であって、球帯状シール体を正常位置に保持できる球面排気管継手を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の球面排気管継手は、上流側排気管及びこの上流側排気管の管端部に対向して配置された管端部を有した下流側排気管のうちの一方の排気管の管端部に固着された鍔体と、両排気管のうちの他方の排気管の管端部に固着されていると共に凹球面状の内面を有したシール座部材と、一方の排気管の管端部及びシール座部材間に配されていると共にシール座部材の凹球面状の内面と対面した凸球面状の外周面及びこの外周面に対向し且つ一方の排気管の管端部の外周面と対面した内周面を有した球帯状シール体と、両排気管を弾性的に連結する連結手段とを具備しており、ここで、シール座部材の凹球面状の内面と球帯状シール体の凸球面状の外周面との間及び一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間のうちの一方の間には微小隙間が形成されており、シール座部材の凹球面状の内面と球帯状シール体の凸球面状の外周面との間及び一方の排気管の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間のうちの他方の間では、当該他方の間を形成する両面が気密に且つ互いに摺動自在に接触されており、微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている。
【0009】
第一の態様の球面排気管継手によれば、シール座部材の凹球面状の内面と球帯状シール体の凸球面状の外周面との間及び一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間のうちの一方の間には微小隙間が形成されて、この微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっているために、微小隙間を形成する両面の互いの相補的な形状精度をそれ程必要としなく、したがって、排気ガスの漏洩もなく製造が極めて容易となる。
【0010】
本発明の第二の態様の球面排気管継手では、上記の球面排気管継手において、微小隙間は、一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間に形成されており、本発明の第三の態様の球面排気管継手では、第二の態様の球面排気管継手において、鍔体は、球帯状シール体の大径側の環状の端面に接触しており、球帯状シール体の外周面は、鍔体と球帯状シール体の一方の環状の端面との接触部を介して伝達された連結手段の弾性力によりシール座部材の内面に弾性的に押圧されており、鍔体と球帯状シール体の一方の環状の端面との接触部により微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている。
【0011】
第二及び第三の態様の球面排気管継手によれば、鍔体が球帯状シール体の大径側の環状の端面に接触しているために、両排気管への適用の初期には両排気管の相対的な回転方向は、鍔体と環状の端面との間の接触部での摺動を伴って行われるが、この摺動による環状の端面の摩耗が生じたり、連結手段の弾性力により球帯状シール体に変形が生じると微小隙間の間隔が減少して、最後には一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面とが接触して、この新たに生じた接触部での摺動が支配的になり、当該摺動を伴って両排気管の相対的な回転が行われる結果、スティクスリップ等に基づく異音を発生させないで運転者等に不快感を与えない極めて乗り心地のよい自動車とし得、しかも、鍔体と球帯状シール体の一方の環状の端面との間の接触部と新たに生じた接触部とで、一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間を介する排気ガスの漏出を確実に防止できる。
【0012】
本発明の第四の態様の球面排気管継手では、上記の第二の態様の球面排気管継手において、一方の排気管の管端部には外方向に隆起する環状の隆起部が形成されており、球帯状シール体の内周面には、一方の排気管の管端部の隆起部が嵌合する環状の凹所が形成されており、球帯状シール体の外周面は、一方の排気管の管端部の隆起部と球帯状シール体の凹所との嵌合部を介して伝達された連結手段の弾性力によりシール座部材の内面に弾性的に押圧されており、一方の排気管の管端部の隆起部と球帯状シール体の凹所との嵌合部により微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている。
【0013】
第四の態様の球面排気管継手によれば、球帯状シール体が一方の排気管の管端部に隆起部と凹所との嵌合部を介して嵌合されているために、一方の管端部及びシール座部材間の正常位置から球帯状シール体が移動して外れる虞がなくなり、球帯状シール体の損傷の危険がなくなる上に、嵌合部で微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっているために、一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間の微小隙間を介する排気ガスの漏出を確実に防止できる。
【0014】
本発明の第五の態様の球面排気管継手では、上記の第二又は第四の態様の球面排気管継手において、球帯状シール体の内周面には、管端部の外周面に接触する環状の突条が形成されており、球帯状シール体の外周面は、球帯状シール体の内周面の環状の突条とこの突条に接触した管端部の外周面との接触部を介して伝達された連結手段の弾性力によりシール座部材の内面に弾性的に押圧されており、球帯状シール体の内周面の突条とこの突条に接触した管端部の外周面との接触部により微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている。
【0015】
第五の態様の球面排気管継手によれば、第二の態様の球面排気管継手との関連では、環状の突条が管端部の外周面に接触しているために、両排気管への適用の初期には両排気管の相対的な回転方向は、環状の突条と管端部の外周面との間の接触部での摺動を伴って行われるが、この摺動による環状の突条の端面の摩耗が生じると微小隙間の間隔が減少して、最後には一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面とが接触して、この新たに生じた接触部での摺動を伴って両排気管の相対的な回転が行われる結果、スティクスリップ等に基づく異音を発生させないで運転者等に不快感を与えない極めて乗り心地のよい自動車とし得、しかも、新たに生じた接触部によっても、一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間を介する排気ガスの漏出を確実に防止でき、第四の態様の球面排気管継手との関連では、嵌合部に加えて環状の突条と管端部の外周面との間の接触部で微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっているために、一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間の微小隙間を介する排気ガスの漏出を更に確実に防止できる。
【0016】
本発明の第六の態様の球面排気管継手では、上記の第一の態様の球面排気管継手において、微小隙間は、シール座部材の内面と球帯状シール体の外周面との間に形成されている。
【0017】
本発明の第七の態様の球面排気管継手では、上記の第六の態様の球面排気管継手において、シール座部材には内方向に隆起する環状の隆起部が形成されており、球帯状シール体の外周面には、シール座部材の隆起部が嵌合する環状の凹所が形成されており、球帯状シール体は、シール座部材の隆起部と球帯状シール体の凹所との嵌合部において連結手段の弾性力によりシール座部材に弾性的に押圧されており、シール座部材の隆起部と球帯状シール体の凹所との嵌合部により微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている。
【0018】
第六及び第七の態様の球面排気管継手によれば、球帯状シール体がシール座部材に嵌合部で嵌合されているために、一方の管端部及びシール座部材間の正常位置から球帯状シール体が移動して外れる虞がなくなり、球帯状シール体の損傷の危険がなくなる上に、嵌合部で微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっているために、シール座部材の内面と球帯状シール体の外周面との間の微小隙間を介する排気ガスの漏出を確実に防止できる。
【0019】
上記の第一から第六の態様のいずれかの球面排気管継手において、一方の管端部の外周面は、好ましくは、本発明の第八の態様の球面排気管継手のように、截頭円錐面状の外周面を具備しており、また第一から第七の態様のいずれかの球面排気管継手においては、本発明の第九の態様の球面排気管継手のように、凸球面状の外周面を具備しており、一方の管端部の外周面が截頭円錐面状の外周面を具備している場合には、球帯状シール体の内周面は、截頭円錐面状の外周面と相補的な截頭円錐面状の内周面を具備しており、一方の管端部の外周面が凸球面状の外周面を具備している場合には、球帯状シール体の内周面は、凸球面状の外周面と相補的な凹球面状の内周面を具備しているとよい。
【0020】
本発明において球帯状シール体は、好ましい例ではその第十の態様の球面排気管継手のように、膨張黒鉛、雲母または石綿等の耐熱材と、金属細線から形成された金網からなる補強材とを圧縮成形してなり、耐熱材が金網からなる補強材の隙間に配されてなり、斯かる球帯状シール体において、その第十一の態様の球面排気管継手のように、球帯状シール体の外周面が固体潤滑剤を含む潤滑すべり層の露出面であるとよい。固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、二硫化モリブデン又は窒化ホウ素などを好ましい例として挙げることができる。
【0021】
本発明に係る球帯状シール体の好ましい例の一つをその製造方法と共に説明すると、まず金属細線を織ったり編んだりすることによって形成された金網を用意し、この金網を所定の幅に切断し、これをローラ間に通して帯状金網を作製し、これを補強材として使用する。耐熱材として、所定の幅に切断したシート状耐熱材(膨張黒鉛シート等)を用意する。そして、帯状金網からなる補強材とシート状耐熱材とを重ね合わせると共にシート状耐熱材を内側にし、かつ最外周ではシート状耐熱材が位置するように円筒状に捲回し、円筒体を作製する。
【0022】
上記シート状耐熱材と同様のシート状耐熱材を別途用意し、この別途用意したシート状耐熱材の一方の表面に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、二硫化モリブデン、窒化ホウ素などの固体潤滑剤を刷毛塗り、スプレー等の手段で付着させてすべり層を形成する。
【0023】
金属細線を編んで円筒状金網を形成したのち、これをローラ間に通して作製した帯状金網を用意し、該帯状金網内に前記すべり層を備えたシート状耐熱材を挿入すると共にこれらをローラ間に通して一体化させた摺動面材を作製する。
【0024】
このようにして得た摺動面材をすべり層を外側にして前記円筒体の外周面に巻付け、予備円筒成形体を作製する。この予備円筒成形体を金型内に配置して、予備円筒成形体を、パンチによりコア軸方向に1〜3トン/cm2の圧力で圧縮成形し、内周面とすべり層が露出した凸球面状の外周面と軸方向の一端の大径側の環状の端面とこの端面より小径の軸方向の他端の小径側の環状の端面とを有した球帯状シール体を作製する。この圧縮成形により、円筒体の金網からなる補強材と耐熱材とは互いに絡み合って一体化され、凸球面状の平滑な外周面には、当該外周面に露出して摺動面材の耐熱材及び固体潤滑剤と金網とが混在一体となったすべり層が形成される。
【0025】
なお、第四及び第五の態様の球帯状シール体を作製するには、それらに対応した金型及びパンチを用いればよい。
【0026】
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。
【0027】
【発明の実施の形態】
図1から図3に示す球面排気管継手1は、エンジン側に連結された上流側排気管2及び上流側排気管2の管端部3に軸方向に間隔をもって対向して配置された円筒状の管端部4を有して大気側に連結された下流側排気管5のうちの一方の排気管、本例では上流側排気管2に溶接等により固着された鍔体6と、両排気管2及び5のうちの他方の排気管、本例では下流側排気管5の管端部4に溶接等により固着されていると共に凹球面状の内面7を有したシール座部材8と、上流側排気管2の管端部3及びシール座部材8間に配されていると共にシール座部材8の凹球面状の内面7と対面した凸球面状の外周面9及び外周面9に対向し且つ上流側排気管2の管端部3の外周面10と対面した内周面11を有した球帯状シール体12と、鍔体6をシール座部材8に相対的に接近させるように鍔体6に対してシール座部材8を相対的に弾性的に付勢すると共に両排気管2及び5を相対角変位自在であって相対回転自在に弾性的に連結する連結手段13とを具備している。
【0028】
上流側排気管2の管端部3は、大径の円筒状の外周面18を有した円筒部19と、小径の円筒状の外周面20を有した円筒部21と、円筒部19及び21間に位置していると共にこれらに一体的に形成されており且つ截頭円錐面状の外周面22を有した截頭円錐部23とを具備しており、これにより管端部3の外周面10は、大径の円筒状の外周面18と、小径の円筒状の外周面20と、大径の円筒状の外周面18と小径の円筒状の外周面20との間に位置した截頭円錐面状の外周面22とを具備している。
【0029】
鍔体6は、円筒部19の外周面18にぴったりと外挿された円筒部25と、円筒部25に一体的に形成されていると共に軸対称に二個の貫通孔26を有した円板状の鍔部27とを具備しており、鍔部27において円筒部19に溶接等により固着されており、円筒部25の一方の環状の端面28において球帯状シール体12の大径側の環状の端面29に摺動自在に接触している。
【0030】
シール座部材8は、凹球面状の内面7を有した部分球状部31と、部分球状部31に一体的に形成された円筒部32と、部分球状部31に一体的に形成されていると共に軸対称に二個の貫通孔33を有したナット受け部34とを具備しており、円筒部32において下流側排気管5の管端部4に溶接等により固着されいる。
【0031】
膨張黒鉛、雲母または石綿等の耐熱材、本例では主として膨張黒鉛からなる耐熱材と、金属細線から形成された金網からなる補強材とを圧縮成形してなり、耐熱材が金網からなる補強材の隙間に配されてなる球帯状シール体12は、シール座部材8の凹球面状の内面7に摺動自在であって気密に接触していると共に固体潤滑剤を含む潤滑すべり層の露出面である凸球面状の外周面9と、管端部3の外周面10、より詳しくは外周面10のうちの外周面20及び22と0.1mmから0.3mm程度の環状の微小隙間41をもって対面した内周面11と、円筒部25の端面28に摺動自在に接触した大径側の端面29と、端面29に対向した小径側の環状の端面42とを具備している。
【0032】
外周面9は、端面28と端面29との接触部43を介して伝達された連結手段13の弾性伸張力によりシール座部材8の内面7に弾性的に押圧されている。
【0033】
内周面11は、截頭円錐面状の外周面22と相補的な截頭円錐面状の内周面45と、小径の円筒状の外周面20と相補的であって内周面45と連続な円筒状の内周面46とを具備しており、微小隙間41は、管端部3の外周面20及び22と球帯状シール体12の内周面45及び46との間に形成されている。なお、微小隙間41は、管端部3の外周面22と球帯状シール体12の内周面45との間に形成され、管端部3の外周面20と球帯状シール体12の内周面46との間には、比較的大きな隙間が形成されていてもよい。
【0034】
連結手段13は、各貫通孔26及び33を貫通して配された二個のボルト51と、各ボルト51の膨大頭部53と鍔部27との間に縮められて配されたコイルばね54と、各ボルト51のねじ部に螺着されていると共にナット受け部34に着座したナット55とを具備しており、コイルばね54の弾性伸張力により鍔体6をシール座部材8に相対的に接近させるように鍔体6に対してシール座部材8を相対的に弾性的に付勢している。
【0035】
球面排気管継手1では、シール座部材8の凹球面状の内面7と球帯状シール体12の凸球面状の外周面9との間では、当該間を形成する両面である内面7及び外周面9が気密に且つ互いに摺動自在に接触されており、鍔体6の端面28と球帯状シール体12の端面29との接触部43により微小隙間41を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている。
【0036】
以上の球面排気管継手1では、上流側排気管2と下流側排気管5との間の角変位方向Aの相対的な揺動は、シール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9との摺動によって許容され、上流側排気管2と下流側排気管5との間の捩り方向(回転方向)Bの相対的な揺動は、シール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9との摺動に加えて、円筒部25の端面28と球帯状シール体12の端面29との摺動によって許容される。
【0037】
そして球面排気管継手1では、微小隙間41が形成されているが、斯かる微小隙間41を介する排気ガスの上流側排気管2及び下流側排気管5外への流通が接触部43により阻止されるようになっているために、微小隙間41を形成する両面20及び22並びに45及び46、特に両面22及び45の互いの相補的な形状精度をそれ程必要としなく、したがって、上流側排気管2及び下流側排気管5内から外部への排気ガスの漏洩もなく製造が極めて容易となる。
【0038】
また球面排気管継手1では、鍔体6が端面28で球帯状シール体12の端面29に接触しているために、球面排気管継手1の両排気管2及び5への適用の初期には両排気管2及び5の相対的な捩り方向(回転方向)Bの揺動は、鍔体6の端面28と球帯状シール体12の端面29との間の接触部43での摺動を伴って行われるが、この摺動によって端面28及び29の相互の摩耗、特に端面29の摩耗が生じたり、連結手段13の弾性力により球帯状シール体12に変形が生じると微小隙間41の間隔が減少して、最後には管端部3の外周面22と球帯状シール体12の内周面45とが接触して、この新たに生じた接触部での摺動が支配的になり、当該摺動を伴って両排気管2及び5の相対的な回転が行われる結果、スティクスリップ等に基づく異音を発生させないで運転者等に不快感を与えない極めて乗り心地のよい自動車とし得る。
【0039】
しかも球面排気管継手1では、接触部43と微小隙間41の消失により新たに生じた接触部とで、管端部3の外周面22と球帯状シール体12の内周面45との間を介する両排気管2及び5外への排気ガスの漏出を確実に防止でき、更に、鍔体6が端面28で球帯状シール体12の端面29に接触している上に、管端部3が截頭円錐部23を具備すると共に、球帯状シール体12が截頭円錐面状の内周面45を具備しているために、球帯状シール体12を正常位置に保持できる。
【0040】
上記の例の球面排気管継手1では、截頭円錐面状の外周面(テーパ状外周面)22を具備して管端部3の外周面10を構成し、截頭円錐面状の内周面45を具備して球帯状シール体12の内周面11を構成したが、これに代えて、図4に示すように管端部3の外周面10と球帯状シール体12の内周面11とを構成してもよい。図4に示す球面排気管継手1では、上流側排気管2の管端部3は、大径の円筒状の外周面18を有した円筒部19と、小径の円筒状の外周面20を有した円筒部21と、円筒部19及び21間に位置していると共にこれらに一体的に形成されており且つ凸球面状の外周面61を有した部分球状部62とを具備しており、これにより管端部3の外周面10は、大径の円筒状の外周面18と、小径の円筒状の外周面20と、大径の円筒状の外周面18と小径の円筒状の外周面20との間に位置した凸球面状の外周面61とを具備しており、球帯状シール体12の内周面11は、凸球面状の外周面61と相補的な凹球面状の内周面63と、小径の円筒状の外周面20と相補的な円筒状の内周面46とを具備しており、凸球面状の外周面61と凹球面状の内周面63との間に微小隙間41が形成されている。なお、本例では外周面20と内周面46との間は比較的大きな隙間となっているが、微小隙間41と略同様の大きさの隙間としてもよい。
【0041】
図4に示す球面排気管継手1でも、上流側排気管2と下流側排気管5との間の角変位方向Aの相対的な揺動は、シール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9との摺動によって許容され、上流側排気管2と下流側排気管5との間の捩り方向(回転方向)Bの相対的な揺動は、シール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9との摺動に加えて、円筒部25の端面28と球帯状シール体12の端面29との摺動によって許容される。
【0042】
そして図4に示す球面排気管継手1でも、微小隙間41が形成されているが、斯かる微小隙間41を介する排気ガスの上流側排気管2及び下流側排気管5の外部への流通が接触部43により阻止されるようになっているために、微小隙間41を形成する両面61及び63の互いの相補的な形状精度をそれ程必要としなく、したがって、上流側排気管2及び下流側排気管5内から外部への排気ガスの漏洩もなく製造が極めて容易となり、また鍔体6が端面28で球帯状シール体12の大径側の環状の端面29に接触しているために、球面排気管継手1の両排気管2及び5への適用の初期には両排気管2及び5の相対的な捩り方向(回転方向)Bの揺動は、接触部43での摺動を伴って行われるが、この摺動による環状の端面28及び29の相互の摩耗、特に環状の端面29の摩耗が生じたり、連結手段13の弾性力により球帯状シール体12に変形が生じると微小隙間41が間隔が減少して、最後には管端部3の外周面61と球帯状シール体12の内周面63とが接触して、この新たに生じた接触部での摺動が支配的になり、当該摺動を伴って両排気管2及び5の相対的なB方向の回転が行われる結果、スティクスリップ等に基づく異音を発生させないで運転者等に不快感を与えない極めて乗り心地のよい自動車とし得、しかも、接触部43と微小隙間41の消失により新たに生じた接触部とで、管端部3の外周面61と球帯状シール体12の内周面63との間を介する両排気管2及び5外への排気ガスの漏出を確実に防止でき、更に、鍔体6が端面28で球帯状シール体12の端面29に接触しているために、球帯状シール体12を正常位置に確実に保持できる。
【0043】
図1から図3並びに図4に示す球面排気管継手1では、鍔体6の端面28と球帯状シール体12の端面29との接触部43を介するコイルばね54の弾性伸張力によりシール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9とを互いに押圧させているが、これに代えて図5及び図6に示すように構成してもよい。
【0044】
図5及び図6に示す球面排気管継手1では、図1に示す管端部3の截頭円錐部23に、外方向に隆起する環状の隆起部65が形成されており、図1から図3に示す球帯状シール体12の内周面45に、隆起部65が嵌合する環状の凹所66と、管端部3の外周面22に接触する環状の突条67とが形成されており、そして図5及び図6に示す球面排気管継手1では、接触部43に代えて、球帯状シール体12の外周面9は、隆起部65と凹所66との嵌合部並びに突条67と突条67に接触した管端部3の外周面22との接触部を介して伝達された連結手段13のコイルばね54の弾性伸張力によりシール座部材8の内面7に弾性的に押圧されており、隆起部65と凹所66との嵌合部並びに突条67と外周面22との接触部により微小隙間41を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている。したがって図5及び図6に示す球面排気管継手1では、鍔体6は、円筒部25を具備しないで鍔部27のみを具備しており、鍔部27において円筒部19に溶接等により固着されている。
【0045】
図5及び図6に示す球面排気管継手1でも、図1から図3に示す球面排気管継手1と同様に、上流側排気管2と下流側排気管5との間の角変位方向Aの相対的な揺動は、シール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9との摺動によって許容される一方、上流側排気管2と下流側排気管5との間の捩り方向(回転方向)Bの相対的な揺動は、シール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9との摺動に加えて、隆起部65と凹所66との嵌合部並びに突条67と外周面22との接触部とにおける摺動によって許容される。
【0046】
そして図5及び図6に示す球面排気管継手1でも、微小隙間41が形成されているが、斯かる微小隙間41を介する排気ガスの上流側排気管2及び下流側排気管5の外部への流通が隆起部65と凹所66との嵌合部並びに突条67と外周面22との接触部とにより阻止されるようになっているために、微小隙間41を形成する両面20及び22並びに45及び46、特に両面22及び45の互いの相補的な形状精度をそれ程必要としなく、したがって、上流側排気管2及び下流側排気管5内から外部への排気ガスの漏洩もなく製造が極めて容易となる。
【0047】
また図5及び図6に示す球面排気管継手1では、両排気管2及び5への適用の初期には両排気管2及び5の相対的な捩り方向(回転方向)Bの揺動は、隆起部65と凹所66との嵌合部並びに突条67と外周面22との接触部での摺動を伴って行われるが、この摺動によって凹所66及び突条67での球帯状シール体12の摩耗が生じると微小隙間41の間隔が減少して、最後には管端部3の外周面22と球帯状シール体12の内周面45とが接触して、この新たに生じた接触部での摺動を伴って両排気管2及び5の相対的な回転が行われる結果、スティクスリップ等に基づく異音を発生させないで運転者等に不快感を与えない極めて乗り心地のよい自動車とし得る。
【0048】
しかも図5及び図6に示す球面排気管継手1では、隆起部65と凹所66との嵌合部並びに突条67と外周面22との接触部に加えて微小隙間41の消失により新たに生じた接触部により、管端部3の外周面22と球帯状シール体12の内周面45との間を介する両排気管2及び5外への排気ガスの漏出を確実に防止でき、更に、隆起部65と凹所66との嵌合により球帯状シール体12を正常位置に確実に保持できる。
【0049】
また図4に示す球面排気管継手1では、図1に示す球面排気管継手1と同様に、鍔体6の端面28と球帯状シール体12の端面29との接触部43を介するコイルばね54の弾性伸張力によりシール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9とを互いに押圧させているが、これに代えて、図5及び図6に示す球面排気管継手1と同様に、図7に示すように隆起部75及び凹所76を設けて球面排気管継手1を形成してもよい。
【0050】
図7に示す球面排気管継手1では、図4に示す管端部3の部分球状部62に、外方向に隆起する環状の隆起部75が形成されており、図4に示す球帯状シール体12の内周面63に、隆起部75が嵌合する環状の凹所76が形成されており、そして図7に示す球面排気管継手1では、接触部43に代えて、球帯状シール体12の外周面9は、隆起部75と凹所76との嵌合部を介して伝達された連結手段13のコイルばね54の弾性伸張力によりシール座部材8の内面7に弾性的に押圧されており、隆起部75と凹所76との嵌合部により微小隙間41を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている。したがって図7に示す球面排気管継手1では、鍔体6は、円筒部25を具備しないで鍔部27のみを具備しており、鍔部27において円筒部19に溶接等により固着されている。
【0051】
図7に示す球面排気管継手1でも、図4に示す球面排気管継手1と同様に、上流側排気管2と下流側排気管5との間の角変位方向Aの相対的な揺動は、シール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9との摺動によって許容される一方、上流側排気管2と下流側排気管5との間の捩り方向(回転方向)Bの相対的な揺動は、シール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9との摺動に加えて、隆起部75と凹所76との嵌合部における摺動によって許容される。
【0052】
そして図7に示す球面排気管継手1でも、微小隙間41が形成されているが、斯かる微小隙間41を介する排気ガスの上流側排気管2及び下流側排気管5の外部への流通が隆起部75と凹所76との嵌合部により阻止されるようになっているために、微小隙間41を形成する両面61及び63の互いの相補的な形状精度をそれ程必要としなく、したがって、上流側排気管2及び下流側排気管5内から外部への排気ガスの漏洩もなく製造が極めて容易となる。
【0053】
また図7に示す球面排気管継手1では、両排気管2及び5への適用の初期には両排気管2及び5の相対的な捩り方向(回転方向)Bの揺動は、隆起部75と凹所76との嵌合部での摺動を伴って行われるが、この摺動によって凹所76での球帯状シール体12の摩耗が生じると微小隙間41の間隔が減少して、最後には管端部3の外周面61と球帯状シール体12の内周面63とが接触して、この新たに生じた接触部での摺動を伴って両排気管2及び5の相対的な回転が行われる結果、スティクスリップ等に基づく異音を発生させないで運転者等に不快感を与えない極めて乗り心地のよい自動車とし得る。
【0054】
しかも図7に示す球面排気管継手1では、隆起部75と凹所76との嵌合部に加えて微小隙間41の消失により新たに生じた接触部により、管端部3の外周面61と球帯状シール体12の内周面63との間を介する両排気管2及び5外への排気ガスの漏出を確実に防止でき、更に、隆起部75と凹所76との嵌合により球帯状シール体12を正常位置に確実に保持できる。
【0055】
なお、図7に示す球面排気管継手1では、管端部3の部分球状部62に隆起部75を形成し、球帯状シール体12の凹球面状の内周面63に凹所76を形成したが、これに代えて、図8に示すように、シール座部材8の部分球状部31に内方向に隆起する環状の隆起部81を形成し、球帯状シール体12の外周面9にシール座部材8の隆起部81が嵌合する環状の凹所82を形成し、管端部3の外周面61と球帯状シール体12の内周面63とを摺動自在に密に接触させる一方、シール座部材8の部分球状部31の内面7と球帯状シール体12の外周面9との間に、微小隙間41と同様の微小隙間83を形成してもよく、この場合には、球帯状シール体12は、管端部3の外周面61と球帯状シール体12の内周面63との接触部を介して伝達された連結手段13のコイルばね54の弾性伸張力によりシール座部材8の隆起部81と球帯状シール体12の凹所82との嵌合部においてシール座部材8に弾性的に押圧されており、隆起部81と凹所82との嵌合部により微小隙間83を介する排気ガスの流通が阻止される。なお、図8に示す球面排気管継手1では、シール座部材8の隆起部81と球帯状シール体12の凹所82とが嵌合しているために、上流側排気管2と下流側排気管5との間の角変位方向Aの相対的な揺動は、管端部3の外周面61と球帯状シール体12の内周面63との相対的な摺動によって許容され、上流側排気管2と下流側排気管5との間の捩り方向(回転方向)Bの相対的な揺動は、管端部3の外周面61と球帯状シール体12の内周面63との相対的な摺動に加えて、隆起部81と凹所82との嵌合部における摺動によって許容される。
【0056】
シール座部材8の内面7と球帯状シール体12の外周面9との間に微小隙間83が形成されている図8に示す球面排気管継手1でも、微小隙間83を介する排気ガスの上流側排気管2及び下流側排気管5の外部への流通が隆起部81と凹所82との嵌合部により阻止されるようになっているために、微小隙間83を形成する両面7及び9の互いの相補的な形状精度をそれ程必要としなく、したがって、上流側排気管2及び下流側排気管5内から外部への排気ガスの漏洩もなく製造が極めて容易となる。
【0057】
また図8に示す球面排気管継手1でも、隆起部81と凹所82との嵌合部の摺動によって当該嵌合部における球帯状シール体12に摩耗が生じると微小隙間83の間隔が減少して、最後には両面7及び9が接触して、この新たに生じた接触部での摺動を伴って両排気管2及び5の相対的な回転が行われる結果、スティクスリップ等に基づく異音を発生させないで運転者等に不快感を与えない極めて乗り心地のよい自動車とし得る。
【0058】
しかも図8に示す球面排気管継手1では、隆起部81と凹所82との嵌合部と微小隙間83の消失により新たに生じた接触部とで、両面7及び9の間を介する両排気管2及び5外への排気ガスの漏出を確実に防止でき、更に、隆起部81と凹所82とが嵌合しているために、球帯状シール体12を正常位置に保持できる。
【0059】
【発明の効果】
本発明によれば、捩り方向(回転方向)の力の生起においても、スティクスリップ等に基づく異音を発生させないで運転者等に不快感を与えない極めて乗り心地のよい自動車とし得、しかも、排気ガスの漏洩もなく製造が容易であって、球帯状シール体を正常位置に保持できる球面排気管継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の球面排気管継手の好ましい一例を示す縦断面図である。
【図2】図1に示す球帯状シール体の拡大縦断面図である。
【図3】図1に示す球帯状シール体の拡大斜視図である。
【図4】本発明の球面排気管継手の好ましい他の例を示す縦断面図である。
【図5】本発明の球面排気管継手の好ましい更に他の例を示す縦断面図である。
【図6】図5に示す球帯状シール体の拡大縦断面図である。
【図7】本発明の球面排気管継手の好ましい更に他の例を示す縦断面図である。
【図8】本発明の球面排気管継手の好ましい更に他の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 球面排気管継手
2 上流側排気管
3、4 管端部
5 下流側排気管
6 鍔体
7 内面
8 シール座部材
9、10 外周面
11 内周面
12 球帯状シール体
13 連結手段
Claims (9)
- 上流側排気管及びこの上流側排気管の管端部に対向して配置された管端部を有した下流側排気管のうちの一方の排気管の管端部に固着された鍔体と、両排気管のうちの他方の排気管の管端部に固着されていると共に凹球面状の内面を有したシール座部材と、一方の排気管の管端部及びシール座部材間に配されていると共にシール座部材の凹球面状の内面と対面した凸球面状の外周面及びこの外周面に対向し且つ一方の排気管の管端部の外周面と対面した内周面を有した球帯状シール体と、両排気管を弾性的に連結する連結手段とを具備しており、一方の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間には微小隙間が形成されており、シール座部材の凹球面状の内面と球帯状シール体の凸球面状の外周面との間では、当該間を形成する両面が気密に且つ互いに摺動自在に接触されており、一方の排気管の管端部には外方向に隆起する環状の隆起部が形成されており、球帯状シール体の内周面には、一方の排気管の管端部の隆起部が嵌合する環状の凹所が形成されており、球帯状シール体の外周面は、一方の排気管の管端部の隆起部と球帯状シール体の凹所との嵌合部を介して伝達された連結手段の弾性力によりシール座部材の内面に弾性的に押圧されており、一方の排気管の管端部の隆起部と球帯状シール体の凹所との嵌合部により微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている球面排気管継手。
- 鍔体は、球帯状シール体の大径側の環状の端面に接触しており、球帯状シール体の外周面は、鍔体と球帯状シール体の一方の環状の端面との接触部を介して伝達された連結手段の弾性力によりシール座部材の内面に弾性的に押圧されており、鍔体と球帯状シール体の一方の環状の端面との接触部により微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている請求項1に記載の球面排気管継手。
- 球帯状シール体の内周面には、管端部の外周面に接触する環状の突条が形成されており、球帯状シール体の外周面は、球帯状シール体の内周面の環状の突条とこの突条に接触した管端部の外周面との接触部を介して伝達された連結手段の弾性力によりシール座部材の内面に弾性的に押圧されており、球帯状シール体の内周面の突条とこの突条に接触した管端部の外周面との接触部により微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている請求項1又は2に記載の球面排気管継手。
- 上流側排気管及びこの上流側排気管の管端部に対向して配置された管端部を有した下流側排気管のうちの一方の排気管の管端部に固着された鍔体と、両排気管のうちの他方の排気管の管端部に固着されていると共に凹球面状の内面を有したシール座部材と、一方の排気管の管端部及びシール座部材間に配されていると共にシール座部材の凹球面状の内面と対面した凸球面状の外周面及びこの外周面に対向し且つ一方の排気管の管端部の外周面と対面した内周面を有した球帯状シール体と、両排気管を弾性的に連結する連結手段とを具備しており、シール座部材の凹球面状の内面と球帯状シール体の凸球面状の外周面との間には微小隙間が形成されており、一方の排気管の管端部の外周面と球帯状シール体の内周面との間では、当該間を形成する両面が気密に且つ互いに摺動自在に接触されており、シール座部材には内方向に隆起する環状の隆起部が形成されており、球帯状シール体の外周面には、シール座部材の隆起部が嵌合する環状の凹所が形成されており、球帯状シール体は、シール座部材の隆起部と球帯状シール体の凹所との嵌合部において連結手段の弾性力によりシール座部材に弾性的に押圧されており、シール座部材の隆起部と球帯状シール体の凹所との嵌合部により微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている球面排気管継手。
- 鍔体は、球帯状シール体の大径側の環状の端面に接触しており、球帯状シール体の外周面は、鍔体と球帯状シール体の一方の環状の端面との接触部を介して伝達された連結手段の弾性力によりシール座部材の内面に弾性的に押圧されており、鍔体と球帯状シール体の一方の環状の端面との接触部により微小隙間を介する排気ガスの流通が阻止されるようになっている請求項4に記載の球面排気管継手。
- 一方の管端部の外周面は、截頭円錐面状の外周面を具備しており、球帯状シール体の内周面は、截頭円錐面状の外周面と相補的な截頭円錐面状の内周面を具備している請求項1から5のいずれか一項に記載の球面排気管継手。
- 一方の管端部の外周面は、凸球面状の外周面を具備しており、球帯状シール体の内周面は、凸球面状の外周面と相補的な凹球面状の内周面を具備している請求項1から5のいずれか一項に記載の球面排気管継手。
- 球帯状シール体は、膨張黒鉛、雲母または石綿等の耐熱材と、金属細線から形成された金網からなる補強材とを圧縮成形してなり、耐熱材が金網からなる補強材の隙間に配されてなる請求項1から7のいずれか一項に記載の球面排気管継手。
- 球帯状シール体の外周面は、固体潤滑剤を含む潤滑すべり層の露出面である請求項1から8のいずれか一項に記載の球面排気管継手。
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