JP4769361B2

JP4769361B2 - 管継手

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Publication number: JP4769361B2
Application number: JP2001059091A
Authority: JP
Inventors: 英友喜田; 武原田
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: JP2002267062A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体導管を相対角変位可能に且つ気密状に接続する管継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車の排気系には、エンジンの振動や走行時における路面からの振動に起因する車体とエンジンとの相対移動等を吸収するため、排気マニホールドの集合管と排気管との接続部や排気管同士の接続部に、気密状態を維持しつつ相対角変位可能に接続する管継手が設けられている。
【０００３】
このような管継手は、例えば図１２に示すように、自動車のエンジンに設けられる排気マニホールドの集合管１５０下流側端部に形成された一体フランジ１５０ａの内周に、テーパー状のシール座１５０ｂを形成するとともに、前記集合管１５０に接続される排気管１５１の当該接続端部１５１ａの外周に前記シール座１５０ｂに対応する凸球面１００ａを有する環状シールリング１００を外装し、前記テーパー状のシール座１５０ｂと前記凸球面１００ａとを両流体導管の連結部に配置した圧接手段１４０の押圧下で相対角運動可能に密着摺動するように構成したものが広く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の管継手に用いられる環状シールリングは、例えば膨張黒鉛又は雲母からなるシート状の耐火材とステンレス等の金属細線とを重ね合わせ捲回積層した後、所定形状の金型内で積層面に対し直角方向から強圧することによって、中央に円筒孔を有する切頭球体状に成形して得られるものが主流であるが、上記金属細線の弾性が大きいため、当該環状シールリングに形成する凸球面の成形精度を充分に確保することが困難であり、充分な成形精度が確保されていない場合には、当該凸球面の曲率若しくは中心位置が当初設計許容範囲から逸脱してしまうことから、流体導管同士の相対角変位がスムーズに行われなくなり、振動を充分に吸収できず重大な流体漏れの発生原因となる。また、図１２に示したように、環状シールリング１００と接続端部１５１ａ外周面との間のシール性を確保して排気漏れを未然に防止するため、前記接続端部１５１ａに外装される環状シールリング１００はしまりばめによる強固な圧入嵌合となっており、組み付け作業が煩雑でコスト上昇の一因となっていた。
【０００５】
そこで本発明者は、特開２０００−２９１８６２号公報に開示されているように、管継手に用いる環状シールリングに、開口端側に拡径したテーパー状の内周シール面を形成し、該内周シール面を他方の流体導管接続部に設けた部分凸球面状の外周シール座に対面させた管継手を既に考案している。
【０００６】
このような管継手によれば、金属細線からなる環状シールリングの内周面に形成したテーパー状のシール面が弾性変形しても、当該シール面に対して摺動する他方の流体導管の部分凸球面状の外周シール座が変形しないため、前記曲率又は中心位置の逸脱がなく、シール性並びに両流体導管のスムーズな相対角変位が安定維持され、また、内周シール面が円錐テーパー状の曲面であるのため、シール面が球面であった上記図１２の環状シールリングに比べて、全体を薄肉に成形することができ、環状シールリングの製作コストを大幅に削減できるのである。また、環状シールリングの内周側に他方の流体導管の外周シール座が位置する構造であるため、図１２に示した従来の管継手に比べて環状シールリング自体が流体導管のより外方に位置し、特に流体導管の内部に高温の流体が流通する自動車の排気系等に用いた場合には、環状シールリングを外気冷却させる点で有利である。
【０００７】
ところで、環状シールリングを更に薄肉に成形してコストの低減を追求するためには、より効果的に環状シールリングを冷却し、耐久性を向上させる必要が生じるが、上記公開公報に開示された実施形態の構造においては、環状シールリングに当接する外周シール座が管端部を膨出して形成されたものなど、外周シール座の背後を流体が流通する構造であるため、環状シールリングの耐久性の向上には一定の限界があった。
【０００８】
本発明は係る現況に鑑み為されたものであり、環状シールリングをより効果的に外気冷却でき、耐久性を向上できる管継手を提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題解決のために、第１流体導管の接続部に、開口端側を拡径したテーパー状の内周シール面を有する環状シールリングを設け、第２流体導管の接続部に、前記環状シールリングに対面させて部分凸球面状の外周シール座を設け、環状シールリングの内周シール面を前記外周シール座に摺動自在に圧接させる圧接手段を前記両流体導管にわたって設け、前記第１流体導管と前記第２流体導管を相対角変位可能に且つ気密状に接続する管継手において、
前記第１流体導管の管端部には略円板形状のフランジ部材が固定されており、前記フランジ部材は、前記管端部から対面する第２流体導管に向かう軸方向に沿って外方に拡開されたテーパー部を備えており、前記テーパー部の内周側には、開口端側へ拡径するテーパー状の内周壁より構成した装着溝が形成され、前記装着溝に前記環状シールリングが組み付けられるとともに、前記装着溝の内周壁に対応して略テーパー状に形成された前記環状シールリングの外周面に、全周にわたって周方向に延びる凹陥部を設けて、前記環状シールリングとこれを装着すべく形成された第１流体導管における装着溝との間に、前記環状シールリングの前記凸球面状の外周シール座との圧接に基づく外方への湾出変形を許容する余剰空間を構成し、前記外周シール座の背後に、外部空間に連通した開放空間が形成される外気導入用の凹部を設け、前記開放空間が前記軸方向において前記装着溝の位置まで入り込み形成されるように、前記外周シール座及び前記テーパー部の前記軸方向に対する傾斜角度が設定されていることを特徴とする管継手を提供する。
【００１０】
このような管継手によれば、前記凹部に導入される外気によって外周シール座が冷却されるため、これに当接する環状シールリングが当該外周シール座を通じて冷却され、その耐久性が著しく向上するのである。
【００１１】
ここで、前記凹部は、少なくとも前記外周シール座における環状シールリングが圧接する部位の近傍まで延設してなるものが冷却上好ましい。
【００１２】
また、前記外周シール座は、第２流体導管の開口端部の近傍から外方に起立して形成される板状部材における凸球面状の外周面からなり、前記板状部材における外周シール座の背後となる裏側の内周面と第２流体導管の外壁との間に、前記開放空間を有する凹部が形成されるものが好ましい。このような板状部材を屈曲してなる外周シール座によれば、これに当接する環状シールリングがより効果的に冷却されるとともに、当該外周シール座に板状部材の滑らかな面粗特性がそのまま生かされるため、環状シールリングの内周シール面と前記外周シール座とのシール性が容易に安定し、切削や研削等の機械加工の必要もなく、ツールマークの発生及びこれに起因するシール不足が未然に回避される。
【００１３】
具体的には、前記板状部材が、第１流体導管のフランジ部材に対応する略円板状のフランジ部材を構成しており、第２流体導管の外壁に固定される前記板状部材の内周端側に、当該板状部材を凸球面状に屈曲してなる外周シール座を設けたものが好ましい実施例である。
【００１４】
これら外周シール座には、防食ライニング層又は潤滑層を形成する表面コート処理を施すことが好ましい。
【００１５】
以上の第１流体導管又は第２流体導管は、それぞれ内燃機関の排気系を構成する排気マニホールドの集合管若しくは排気管であり、且つ前記環状シールリングとしては、耐熱性、耐磨耗性及び耐腐食性を備えた素材を用いたものが好ましく、より詳しくは、前記環状シールリングは、耐火材とともに金属細線を加圧成形してなるものが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係る管継手が自動車の排気系における排気マニホールドの集合管とこれに連通する排気管との接続、並びに、排気管と排気管との接続にそれぞれ採用された全体構成を示し、図１〜図９は、本発明に係る管継手の代表的実施形態を示し、図中符号Ａは管継手、１はこれに用いる環状シールリングをそれぞれ示している。
【００１７】
自動車のエンジンの排気系Ｅｘは、図１に示すように、上流側からエンジン７のシリンダーヘッドにガスケット８を介して接続された排気マニホールド及びその集合管５１と、複数の排気管５２、５３、５４、触媒コンバーター、並びにマフラーから構成されており、本発明の管継手Ａは、これら自動車の排気系Ｅｘの連結継手として単又は複数箇所に好適に用いられる。このような管継手Ａは、接続される流体導管同士、すなわち集合管５１と排気管５２、排気管５２と排気管５３、及び排気管５３と排気管５４を互いに相対角変位可能にスムーズに摺動させることで、これら流体導管間の気密状態（シール性）を確実に維持し、排気ガスの漏出を防止しつつ、前記エンジン７自体の振動や自動車の走行に基づく振動等の前記排気系Ｅｘ全体に作用する振動を吸収して、該振動が室内の静寂性に及ぼす悪影響を未然に回避するものである。
【００１８】
図２は、その一例として、上記した自動車のエンジン７から出た排気が流通する一方の排気管（以下、説明の便宜上「第１排気管」と称す。）５２と、これに連通する他方の排気管（以下、同様に「第２排気管」と称す。）５３とを相対角変位可能に且つ気密状に接続する連結継手として構成された本発明の代表的実施形態に係る管継手Ａを示しており、第1排気管５２は本発明の第１流通導管２に相当し、第２排気管５３は第２流通導管３に相当している。
【００１９】
すなわち、本実施形態の管継手Ａは、第１排気管５２の接続部を構成する開口端部２ａの内周面側に、当該排気管５２の開口端側に拡径した部分円錐テーパー形状の内周シール面１０を有する環状シールリング１が設けられ、且つ第２排気管５３の接続部を構成する開口端部３ａの外周面側に、前記環状シールリング１に対面させて部分凸球面状の外周シール座３０が設けられており、更に、前記両排気管５２、５３にわたって環状シールリング１の内周シール面１０を前記外周シール座３０に摺動自在に圧接させる圧接手段４が設けられている。
【００２０】
そして、前記外周シール座３０の背後には、外部空間に連通する開放空間Ｓ2が形成された外気導入用の凹部３１が設けられており、本発明は、このような凹部３１を設けたことにより、導入された外気により冷却される当該外周シール座３０を通じて、環状シールリング１が効果的に冷却され、その耐久性が著しく向上することを特徴としている。
【００２１】
尚、本実施形態においては、自動車の排気系Ｅｘにおける排気管５２、５３同士の接続に用いた管継手Ａを例示しているが、同じく自動車の排気系Ｅｘにおける排気マニホールドの集合管５１と排気管５２との接続にも好適に用いることができることは前述の通りである。また、本発明の管継手の構造は、流体の流通方向によって何ら限定されるものではなく、したがって本実施形態においても、何れの排気管が上流側であるかは問題ではなく、構造的にどちらが排気の上流側にあっても良い。
【００２２】
また、本実施形態のように自動車の排気系Ｅｘに採用される管継手Ａの環状シールリング１には、通常、耐圧性や耐腐食性、耐磨耗性、潤滑性、シール性の他、３００〜１０００℃程度の高温にも充分に耐え得る耐熱性等が要求されるが、本発明の管継手並びに環状シールリングは、上記の如き自動車の排気系Ｅｘに適用されるものに何ら限定されず、船舶やバイク、バス、トラック、産業用機械その他の内燃機関や外燃機関の排気系において好適に採用され、その他、気密性や水密性とともに吸振性が特に要求される軟弱地盤のガス配管や水道管などの流体輸送用埋設配管や各種動力プラントの排気系配管等における接続継手として、好適に採用される。そして、これら管継手に用いる環状シールリングの材質や製法は、流体導管を流通する流体の特性に応じて適宜選択されるのである。
【００２３】
以下、管継手Ａの各部の構成を更に詳細に説明する。
【００２４】
第１排気管５２の管端部５２ｂには、当該排気管５２と同程度の肉厚を有する鋼製の板状部材を加圧変形させた略円板形状の筒状フランジ部材５２ａが差し込み溶接で外嵌固定されており、前記フランジ部材５２ａには、後述する圧接手段４のセットボルト４０を挿通して締付ナット４１で固定するための挿通孔４３が穿設されている。
【００２５】
前記フランジ部材５２ａは、管端部５２ｂから対面する第２排気管５３に向かう軸方向に沿って、外方にテーパー状（フレア状）に拡開されたテーパー部５２ｃを備えており、該テーパー部５２ｃの内周側には、開口端側へ拡径するテーパー状の内周壁２１ａより構成した装着溝２１が形成され、該装着溝２１に環状シールリング１が組み付けられる。このようにテーパー状の内周壁２１ａを有する装着溝２１に環状シールリング１を装着する本実施形態の管継手Ａにおいては、環状シールリング１をテーパー状の装着溝２１内にスライド移動させることで容易に組み付けることができ、環状シールリングをしまりばめで管端部外周へ圧入していた従来の方式に比べて、環状シールリング１及び装着溝２１相互の寸法許容範囲が広がり、環状シールリング１と第１排気管５２との嵌合部位におけるシール性も充分に確保されることになる。
【００２６】
尚、環状シールリング１を取付ける装着溝２１はテーパー状の内周壁２１ａを備えたものに限定されるものではなく、軸平行な外周面を有する環状シールリングを同じく軸平行な内周壁を有する装着溝にしまりばめで嵌入するもの等、適宜な形状を採用し得る。
【００２７】
板状部材を加圧変形させてなるフランジ部材５２ａは、装着される環状シールリング１を冷却させる上で好ましい実施例であるが、別途鋳造された筒状のフランジ部材を第１排気管の管端部５２ｂに固定するものであっても良く、これらフランジ部材５２ａを管端部５２ｂに固定する手段としては、本例で示した差し込み溶接以外に、突合せ溶接やねじ込み溶接など作用する振動や応力等に応じて適宜な固定方法を採用することができる。
【００２８】
また、第１流体導管２が排気管５２ではなく自動車の排気マニホールドの集合管５１である場合には、例えば図７に示すように、集合管５１の管端部５１ｂに同じく内周側に装着溝２１を備えた一体フランジ５１ａが径方向外方に突設され、圧接手段４のセットボルト４０先端の雄ネジ部を螺合する複数の螺孔４０ａが穿設される。
【００２９】
環状シールリング１の外周側には、上述したように、テーパー状に形成された装着溝２１の内周壁２１ａに対応して略テーパー形状の外周面１３が設けられ、且つ、その内周側には、前記テーパー状の外周面１３と略平行に開口端側へ拡径し、第２排気管５３の開口端部３ａを受け入れるテーパー状の内周シール面１０が形成されており、当該環状シールリング１を示した図３の正面図、図４の断面図、及び図５の斜視図に表されるように、前記内周シール面１０にはその全周にわたって周方向に延びた凹溝１１、・・・が設けられている。
【００３０】
この凹溝１１は、当該環状シールリング１の内方への屈曲変形を許容して、当該変形を誘導するものであり、図６（ａ）の如く環状シールリング１をフランジ部材５２ａの装着溝２１に組み付け、圧接手段４により環状シールリング１の内周シール面１０を第２排気管５３のフランジ部材５３ａで構成される外周シール座３０に圧接した際には、図６（ｂ）に示すように、環状シールリング１は前記凹溝１１、・・・により屈曲変形が誘導されるとともに、当該環状シールリング１の外周側に設けられた後述の余剰空間Ｓ１により環状シールリング１が外方へ湾出変形し、内周シール面１０が前記外周シール座３０の曲率半径に応じて屈曲変形することにより、該外周シール座３０に対する密着面積を増大させ、シール性がより向上するといった作用効果に加え、更に、環状シールリング１の表面に被覆されている潤滑剤が、摺動を繰り返しても凹溝内或いは突条間に残存保持され、組み付け初期に生じていた不快な接触音が低減又は回避される作用効果をも奏するものである。
【００３１】
各凹溝１１の深さは、浅すぎると屈曲変形を誘導する作用効果、潤滑剤を残存保持させる作用効果が生じず、深すぎるとシール性、耐久性に問題が生じるため、好ましくは０．３〜０．７ｍｍ、より好ましくは０．４〜０．６ｍｍに設定されている。また、各凹溝１１の巾は、狭すぎると同じく屈曲変形を誘導する作用効果、潤滑剤を残存保持させる作用効果が生じず、広すぎるとシール性に問題が生じるため、好ましくは０．８〜１．２ｍｍ、より好ましくは０．９〜１．１ｍｍに設定されている。これら凹溝１１、・・・は、内周シール面１０の軸方向に沿って複数列設されている。
【００３２】
また、環状シールリング１における前記装着溝２１の内周壁２１ａに当接する外周面１３には、全周にわたって周方向に延びる凹陥部１３ａが設けられており、図６（ａ）に示すように、前記装着溝２１に組み付けた状態において、前記内周壁２１ａと凹陥部１３ａとの間に余剰空間Ｓ1が生じ、図６（ｂ）に示すように、前述した外周シール座３０への圧接に基づく環状シールリング１の外方への湾出変形が許容されることになる。
【００３３】
環状シールリング１は、従来から自動車の排気系に多用されていた部分凸球面を有するシールリングを製造する際に用いられる素材及び製造方法を応用できるが、好ましくはステンレス線材を袋状に編成したメッシュ部材に粘性の耐熱シートや耐熱性樹脂、セラミック粉末等を挿入若しくは充填し、膨張黒鉛シートとともに軸方向に加圧成形することで、内周側には、上記複数の凹溝１１、・・・を備えた円錐テーパー状のシール面を有し、且つ外周側には、上記凹陥部１３ａを備えた略テーパー状の外周面１３を有する環状シールリングを成形して、更にその表面に二硫化モリブデンや四窒化フッ素等の潤滑剤を付加することで作製されるものが好ましい。
【００３４】
このように内周及び外周ともに略テーパー形状に成形される環状シールリングは、充分な耐久性を維持しつつ全体を薄肉に成形することが可能であり、外周側に部分凸球面形状を成形していた従来のシールリングに比べて必要な材料量も少なく製作コストが低減されるものであり、好ましくは内周シール面及び外周面のテーパー角がそれぞれ略２０〜４０°で、厚みが３〜５ｍｍの裁頭円すい形の筒状に成形される。
【００３５】
ここで、金属細線を加圧成形して得られる環状シールリングには成形型のパーティングラインが生じるが、該パーティングラインを上述した凹陥部１３ａの底に位置させれば、シール性等に与える影響を無くすことができる。
【００３６】
尚、環状シールリング１の内周シール面１０には、上述した凹溝１１、・・・の代わりに単又は複数の突条を設けても良いが、本発明はこのように凹溝１１や突条を内周シール面の略全面に設けることに何ら限定されるものではなく、外周シール座に圧接する部位を含む限定された所定の領域に設けるものや、これらを全く設けない滑らかな内周シール面に構成したものでもよい。
【００３７】
第２排気管５３の開口端部３ａには、上述した第１排気管５２の場合と同様に、当該排気管５３と同程度の肉厚を有する鋼製の板状部材３３を加圧変形させてなる略円板形状の筒状フランジ部材５３ａが差し込み溶接で外嵌固定されており、フランジ部材５３ａには、圧接手段４のセットボルト４０を挿通する挿通孔４４が穿設されるとともに、コイルスプリング４２を支持するスプリング座４５が設けられている。
【００３８】
前記フランジ部材５３ａには、第２排気管５３の開口端部３ａの近傍から外方に起立して当該排気管５３の外壁３２に沿って部分凸球面状に屈曲した板状部材３３の外周面からなり上記環状シールリング１の内周シール面１０に摺動自在に圧接される外周シール座３０が形成されており、この外周シール座３０には、適宜、塩化ビニル系樹脂やエポキシ系樹脂等による防食ライニング層やフッ素系樹脂による潤滑層などを形成する表面コート処理を施すことが好ましい実施例である。このように部分凸球面状の外周シール座３０が、加圧変形された板状部材３３の外周面からなるものにあっては、板状部材の滑らかな面粗特性がそのまま生かされるため、環状シールリングの内周シール面１０と前記外周シール座３０とのシール性を容易に安定させることができ、切削や研削等の機械加工の必要もなく、ツールマークの発生及びこれに起因するシール不足は未然に回避される。
【００３９】
前記外周シール座３０の背後となる板状部材３３裏側の内周面３３ｂと第２排気管５３の外壁３２との間には、外部空間に連通する開放空間Ｓ２を備えた外気導入用の凹部３１が形成されており、このように環状シールリング１が圧接される外周シール座の背後が外部空間に連通していることにより、前記環状シールリング１が当該外周シール座３０を通じて効果的に冷却され、その耐久性は著しく向上するのである。
【００４０】
尚、このように加圧変形した板状部材３３により外周シール座３０が構成されるものにあっては、前記凹部３１が必然的に外周シール座３０背後の略全域に形成されることになるが、本発明に係る外周シール座の構造は、このように板状部材３３を加圧変形させてなるものに何ら限定されるものではない。
【００４１】
すなわち、図８に示すように、鋳造されたフランジ部材５３ｅが第２流体導管５３の開口端部３ａに固定され、当該フランジ部材５３ｅに設けた外周シール座３０の背後に、外部空間に連通する開放空間Ｓ２を備えた凹部３１が形成された管継手も好ましい実施例であり、この場合の凹部３１は、図示されている様に、少なくとも前記外周シール座３０における環状シールリング１が圧接する圧接部位３０ａの近傍まで延設されていることが冷却上好ましい。このフランジ部材５３ｅに形成される凹部３１は、全周にわたる環状の凹溝を設けたものや、周方向に所定間隔をおいて複数の凹溝を設けたもの等が好ましい。
【００４２】
また、板状部材３３を加圧変形することにより外周シール座３０を構成したものとして、例えば、図９に示すように、上述した筒状フランジ部材５３ａと同様、板状部材３３の内周端側に部分凸球面状に屈曲した外周シール座３０を備えてなる略円板形状の筒状フランジ部材５３ｂであって、第２流体導管５３の開口端部３ａより管軸方向に折り返した内周端側の接合端部５５を、当該第２流体導管５３の開口端部３ａに差し込み溶接で内嵌固定してなるものや、図１０に示すように、同じく外周シール座３０を備えた略円板形状の筒状フランジ部材５３ｃの内周端側を折り返すことなく、第２流体導管５３の外壁３２上を開口端部３ａに向かって延びる接合端部５６を設け、これを前記開口端部３ａに位置させて外嵌固定したもの、図１１に示すように、第２流体導管５３に外嵌される同じく略円板形状の筒状フランジ部材５３ｄの内周端側を第２流体導管５３の外壁３２上を開口端部３ａに向かって延設し、その端部５７を当該開口端部３ａから起立させることにより部分凸球面状に屈曲した外周シール座３０を構成してなるもの等も好ましい実施例である。
【００４３】
これらフランジ部材を第２流体導管５３に固定する手段としては、上述のフランジ部材５２ａを第１流体導管５２に固定する場合と同様、差し込み溶接以外に突合せ溶接やねじ込み溶接など、作用する振動や応力等に応じて適宜な固定方法を採用することができる。
【００４４】
圧接手段４は、第１排気管５２のフランジ部材５２ａに穿設された挿通孔４３及び第２排気管５３のフランジ部材５３ａに穿設された挿通孔４４の連通されるセットボルト４０と、前記セットボルト４０に螺合し、該ボルトをフランジ部材５２ａに係止させるナット４１と、第２排気管５３のフランジ部材５３ａとボルト頭部１２の間に装着されて前記フランジ部材５３ａを第１排気管５２側へ付勢するコイルスプリング４２とより構成され、このコイルスプリング４２の弾性により第２排気管５３がフランジ部材５３ａを介して第１排気管５２側へ相対的に付勢されることで、外周シール座３０が環状シールリング１の内周シール面１０に気密状態で圧接されるとともに、第１排気管５２及び第２排気管５３が相対角変位可能に互いに接続されるのである。尚、本発明に係る管継手を構成する圧接手段は上記構成に何ら限定されるものではなく、両流体導管２、３が相対角変位可能に圧着可能なものであれば適宜その他の構成を採用しても良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明の管継手によれば、外周シール座の背後に設けた凹部により、該凹部に導入された外気によって外周シール座が冷却されるため、これに当接する環状シールリングが当該外周シール座を通じて冷却され、その耐久性が著しく向上する結果、環状シールリングをより薄肉に成形し、更なるコスト低減を追求することが可能となる。
【００４６】
また、前記外周シール座は、第２流体導管の開口端部の近傍から起立して当該流体導管の外壁に沿って部分凸球面状に屈曲した板状部材の外周面からなり、前記板状部材における外周シール座の背後となる裏側の内周面と第２流体導管の外壁との間に、前記開放空間を有する凹部が形成されるので、これに当接する環状シールリングがより効果的に冷却されるとともに、当該外周シール座に板状部材の滑らかな面粗特性がそのまま生かされ、環状シールリングの内周シール面と前記外周シール座とのシール性を容易に安定させることができ、切削や研削等の機械加工の必要もなく、ツールマークの発生及びこれに起因するシール不足は未然に回避される。
【００４７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管継手を自動車の排気系に採用した態様を示す全体斜視図。
【図２】本発明の代表的実施形態に係る管継手を示す説明図。
【図３】同じく管継手に用いた環状シールリングを示す正面図。
【図４】同じく環状シールリングを示す断面図。
【図５】同じく環状シールリングを示す斜視図。
【図６】（ａ）は、変形前の状態を示す説明図。（ｂ）は、変形後の状態を示す説明図。
【図７】第1流体導管を排気マニホールドの集合管とした管継手の変形例を示す説明図。
【図８】鋳造されたフランジ部材の外周シール座の背後に凹部を形成してなる管継手の変形例を示す説明図。
【図９】板状部材を加圧変形して外周シール座を構成した管継手の変形例を示す説明図。
【図１０】同じく管継手の他の変形例を示す説明図。
【図１１】同じく管継手の更に他の変形例を示す説明図。
【図１２】従来の管継手を示す説明図。
【００４８】
【符号の説明】
Ａ管継手Ｅｘ排気系
Ｓ１余剰空間Ｓ２開放空間
１環状シールリング２第１流体導管
２ａ開口端部３第２流体導管
３ａ開口端部４圧接手段
６係止手段７エンジン
８ガスケット１０内周シール面
１１凹溝１３外周面
１３ａ凹陥部１４パーティングライン
２１装着溝２１ａ内周壁
３０外周シール座３０ａ圧接部位
３１凹部３２外壁
３３板状部材３３ａ外周面
３３ｂ内周面４０セットボルト
４０ａ螺孔４１ナット
４２コイルスプリング４３挿通孔
４４挿通孔４５スプリング座
５１集合管５１ａ一体フランジ
５１ｂ管端部５２排気管
５２ａフランジ部材５２ｂ管端部
５２ｃテーパー部５３排気管
５３ａフランジ部材５３ｂフランジ部材
５３ｃフランジ部材５３ｄフランジ部材
５３ｅフランジ部材５４排気管
５５接合端部５６接合端部
５７端部１００環状シールリング
１００ａ凸球面１５０集合管
１４０圧接手段１５０ａ一体フランジ
１５０ｂシール座１５１排気管
１５１ａ接続端部

Claims

第１流体導管の接続部に、開口端側を拡径したテーパー状の内周シール面を有する環状シールリングを設け、第２流体導管の接続部に、前記環状シールリングに対面させて凸球面状の外周シール座を設け、前記環状シールリングの内周シール面を前記外周シール座に摺動自在に圧接させる圧接手段を前記両流体導管にわたって設け、前記第１流体導管と前記第２流体導管を相対角変位可能に且つ気密状に接続する管継手であって、
前記第１流体導管の管端部には略円板形状のフランジ部材が固定されており、前記フランジ部材は、前記管端部から対面する第２流体導管に向かう軸方向に沿って外方に拡開されたテーパー部を備えており、前記テーパー部の内周側には、開口端側へ拡径するテーパー状の内周壁より構成した装着溝が形成され、前記装着溝に前記環状シールリングが組み付けられるとともに、
前記装着溝の内周壁に対応して略テーパー状に形成された前記環状シールリングの外周面に、全周にわたって周方向に延びる凹陥部を設けて、前記環状シールリングとこれを装着すべく形成された第１流体導管における装着溝との間に、前記環状シールリングの前記凸球面状の外周シール座との圧接に基づく外方への湾出変形を許容する余剰空間を構成し、
前記外周シール座の背後に、外部空間に連通した開放空間が形成される外気導入用の凹部を設け、前記開放空間が前記軸方向において前記装着溝の位置まで入り込み形成されるように、前記外周シール座及び前記テーパー部の前記軸方向に対する傾斜角度が設定されている管継手。
前記凹部を、少なくとも前記外周シール座における環状シールリングが圧接する部位の近傍まで延設してなる請求項１記載の管継手。
前記外周シール座が、第２流体導管の開口端部の近傍から外方に起立して形成される板状部材における凸球面状の外周面からなり、前記板状部材における外周シール座の背後となる裏側の内周面と第２流体導管の外壁との間に、前記開放空間を有する凹部が形成される請求項１又は２記載の管継手。
前記板状部材が、第１流体導管のフランジ部材に対応する略円板状のフランジ部材を構成しており、第２流体導管の外壁に固定される前記板状部材の内周端側に、当該板状部材を凸球面状に屈曲してなる外周シール座を設けた請求項３記載の管継手。
前記第１流体導管又は第２流体導管が、それぞれ内燃機関の排気系を構成する排気マニホールドの集合管若しくは排気管であり、前記環状シールリングとして耐熱性、耐磨耗性及び耐腐食性を備えた素材を用いた請求項１〜４の何れか１項に記載の管継手。
前記環状シールリングが、耐火材とともに金属細線を加圧成形してなる請求項１〜５の何れか１項に記載の管継手。