JP5380045B2 - Pipe fitting - Google Patents

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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上流側排気管と下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、FF横置きエンジンに接続された排気マニホールドとその下流側の排気管とを相対的に揺動可能に接続する管継手に関する。   The present invention relates to a joint structure that interconnects an upstream exhaust pipe and a downstream exhaust pipe that form an exhaust passage or the like from a vehicle engine, and more particularly, an exhaust manifold connected to an FF horizontal engine; The present invention relates to a pipe joint that connects a downstream exhaust pipe so as to be relatively swingable.

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。   In general, in an exhaust system of a vehicle engine, an exhaust manifold (upstream exhaust pipe) connected to an exhaust port of the engine and an exhaust pipe on the downstream side thereof are connected to each other via a pipe joint.

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
This type of pipe joint has a spherical joint structure in many cases, and by allowing relative swinging between the exhaust manifold and the exhaust pipe, vibration caused by exhaust pulsation flowing in the exhaust system and road surface It absorbs and reduces vibrations caused by shock from the vehicle and bending stresses caused by various inertial forces associated with vehicle travel. A conventional pipe joint of this type includes a seat body having a spherical concave surface fixed to an end portion of one pipe, and a seal body having a spherical convex surface fixed to an end portion of the other pipe. The concave surface of the seat body and the convex surface of the seal body are slidably connected to each other so as to be able to swing relative to each other (for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-41932

FF横置きエンジンは、これに接続される排気管の管軸方向がクランク軸方向(左右方向すなわち管軸と略水平に略直交する方向)と直交しているため、車体前部にマウントされているエンジン本体がクランク軸方向よりもクランク軸の回転方向(上下方向)に格段と大きく振れ動く。このため、FF横置きエンジンに接続された上流側と下流側の排気管は、左右方向に対して上下方向に格段と大きく相対揺動することになる。このように上下方向に大きく偏って発生する両管相互の相対揺動を、上下左右全方向に均等に許容するように構成された従来の管継手で十分に吸収できるようにすると、左右方向への揺動の小ささの割に座体の部分が左右に大きく張り出して管継手が不必要に大型化することになる。   The FF horizontal engine is mounted on the front of the vehicle body because the pipe axis direction of the exhaust pipe connected to the FF engine is perpendicular to the crankshaft direction (the left-right direction, ie, the direction substantially perpendicular to the pipe axis). The engine body that swings moves much more greatly in the rotation direction (vertical direction) of the crankshaft than in the crankshaft direction. For this reason, the upstream and downstream exhaust pipes connected to the FF horizontal engine are remarkably swung in the vertical direction with respect to the horizontal direction. In this way, if the conventional pipe joint configured to allow the relative swinging between the two pipes, which are greatly biased in the vertical direction, to be allowed evenly in all directions, up and down, is sufficiently absorbed in the horizontal direction. The portion of the seat body greatly protrudes to the left and right for the small swing of the pipe joint, and the pipe joint becomes unnecessarily large.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、継手構造を大型化することなく、左右方向に対して上下方向に大きく偏った両管相互の揺動を有効に許容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。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is a novel structure capable of effectively allowing the mutual swinging of both pipes which are greatly deviated in the vertical direction with respect to the horizontal direction without increasing the size of the joint structure. It is to provide a pipe joint.

本発明の管継手は、以下のように構成される。   The pipe joint of the present invention is configured as follows.

[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、
前記一方の管の外周面に固定され、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を両管相互の接続部の少なくとも上方及び下方に有する第1座体と、
前記他方の管の外周面に固定され、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との間に挟持された互いに同径の3個以上の剛体球と、
前記剛体球を両管相互の接続部の上方および下方に保持するリテーナと、
前記第1座体または前記一方の管と前記第2座体との間を全周に亘ってシールする環状のシール体と、
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、を有することを特徴とする管継手。
[Configuration 1]
In a pipe joint that connects one pipe and the other pipe so that they can swing relative to each other,
A first seat body fixed to the outer peripheral surface of the one pipe and having a partially concave spherical surface that expands and opens on the other pipe side at least above and below the connecting portion between the two pipes;
An annular second seat body that is fixed to the outer peripheral surface of the other tube, has a reduced diameter on the one tube side, and has a partially convex spherical surface provided to face the partially concave spherical surface;
Three or more rigid spheres having the same diameter sandwiched between the partially concave spherical surface and the partially convex spherical surface;
A retainer that holds the rigid sphere above and below the connection between the two tubes;
An annular seal body that seals between the first seat or the one tube and the second seat over the entire circumference;
An urging mechanism for urging the first seat and the second seat so as to approach each other in the tube axis direction.

構成1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、シール体によって第1座体と第2座体との間を全周に亘ってシールすることにより、両管の接続部をシールする。第1座体の部分凹球面と第2座体の部分凸球面との相互の間隔は、リテーナに保持されている互いに同径の3個以上の剛体球によって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、第2座体とシール体間の圧力(接触圧)が常に一定に保たれるので、シール体による両座体間のシール性が常に安定に保たれる。両座体と剛体球との間の摩擦力は両座体とシール体との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。そして、3個以上の剛体球が両管相互の接続部の上方および下方に設けられていることにより、すなわち3個以上の剛体球のうちの何個かが接続部の上方に、残りの何個かが接続部の下方に、分けて配置されていることにより、左右方向に対して上下方向に大きく偏った両管相互の揺動を継手構造を大型化することなく有効に許容することができる。この管継手は、剛体球を3個以上備えたことにより、両管相互の相対揺動を常に安定した状態で許容することができる。   The pipe joint of Configuration 1 is configured such that one pipe and the other pipe are elastically biased and connected in a direction in which the pipes are close to each other in the axial direction, and the first seat body and the second seat body are connected by a seal body. Is sealed over the entire circumference to seal the connection between both pipes. The distance between the partially concave spherical surface of the first seat and the partially convex spherical surface of the second seat is always kept constant by three or more rigid spheres having the same diameter held by the retainer. That is, the distance between the partially concave spherical surface and the partially convex spherical surface is kept at a distance corresponding to the diameter of the hard sphere. As a result, the pressure (contact pressure) between the second seat body and the seal body is always kept constant, so that the sealing performance between the two seat bodies by the seal body is always kept stable. Since the frictional force between both seats and the rigid sphere is extremely small compared to the frictional force between both seats and the seal body, the presence of the rigid spheres impairs the relative swingability of both seats. Absent. In addition, three or more rigid spheres are provided above and below the connecting portion between the pipes, that is, some of the three or more rigid spheres are above the connecting portion and the remaining ones. By separately arranging the parts below the connection part, it is possible to effectively allow the mutual swinging of both pipes which are largely deviated in the vertical direction with respect to the horizontal direction without increasing the size of the joint structure. it can. Since this pipe joint is provided with three or more rigid spheres, the relative oscillation between the two pipes can be always allowed in a stable state.

[構成2]
構成1を前提として、前記リテーナが、
前記剛体球を両管相互の接続部の上方に保持する第1保持部と、
前記剛体球を両管相互の接続部の下方に保持する第2保持部と、
両保持部を弾力的に連結する左右一対の連結部と、を有する、管継手。
[Configuration 2]
Assuming configuration 1, the retainer is
A first holding part for holding the rigid sphere above the connection part between both pipes;
A second holding part for holding the rigid sphere below the connection part between the pipes;
A pipe joint having a pair of left and right connecting portions that elastically connect both holding portions.

構成2の管継手においては、3個以上の剛体球のうち、何個かを第1保持部によって保持し、残りの何個かを第2保持部によって保持する。そして、両保持部を左右一対の連結部により弾力的に連結することにより、左右方向に対して上下方向に大きく偏った両管相互の揺動を有効に許容する。この構成により管継手を小型・軽量化できる。   In the pipe joint of Configuration 2, some of the three or more hard spheres are held by the first holding part, and the remaining some are held by the second holding part. Then, both the holding portions are elastically connected by a pair of left and right connecting portions, thereby effectively allowing the two pipes to swing with respect to the left and right directions which are largely biased in the vertical direction. With this configuration, the pipe joint can be reduced in size and weight.

[構成3]
構成2を前提として、前記左右一対の連結部が、前記接続部を挟むようにして左右に設けられ、一方の連結部に前記シール体の左右一方の端部が係合するとともに他方の連結部に前記シール体の左右他方の端部が係合しており、前記左右一対の連結部と前記シール体とが互いに係合状態を保ったまま互いに摺動可能である、管継手。
[Configuration 3]
On the premise of Configuration 2, the pair of left and right connecting portions are provided on the left and right sides so as to sandwich the connecting portion, and one end of the seal body is engaged with one connecting portion and the other connecting portion is A pipe joint in which the left and right end portions of the seal body are engaged, and the pair of left and right connecting portions and the seal body are slidable with each other while maintaining an engaged state.

構成3の管継手においては、シール体をリテーナの左右の連結部に掛け渡すようにして係合させることにより、シール体とリテーナとを簡易的に一体化することができる。そして、両管相互の接続を行う際、シール体とリテーナとを、簡易的に一体化した状態で、両管相互の接続部に装着することができる。これにより、シール体とリテーナの両管相互の接続部への装着作業を容易化できる。左右一対の連結部とシール体とが互いに係合状態を保ったまま互いに摺動可能であるので、装着後も両者の係合を解除する必要がない。   In the pipe joint of Configuration 3, the seal body and the retainer can be simply integrated by engaging the seal body so as to span the left and right connecting portions of the retainer. And when connecting both pipes, a sealing body and a retainer can be attached to the connection part of both pipes in the state of integrating simply. Thereby, the mounting | wearing operation | work to the connection part of both pipes of a seal body and a retainer can be facilitated. Since the pair of left and right connecting portions and the seal body can slide with each other while maintaining the engaged state, it is not necessary to release the engagement between the two after the mounting.

[構成4]
構成3を前提として、前記シール体が、
前記左右一対の連結部と係合している環状のシール材ホルダと、このシール材ホルダに保持されている環状のシール材とを有し、
前記シール材ホルダは、前記第1座体または前記一方の管に全周に亘って気密に接合され、
前記シール材は、前記第2座体に全周に亘って気密に摺接している、管継手。
[Configuration 4]
Assuming configuration 3, the sealing body is
An annular sealing material holder engaged with the pair of left and right connecting portions, and an annular sealing material held by the sealing material holder,
The sealing material holder is airtightly joined to the first seat or the one pipe over the entire circumference,
The seal member is a pipe joint that is in airtight contact with the second seat over the entire circumference.

構成4の管継手によれば、第1座体またはこれが固定されている一方の管とシール体との間を全周に亘って完全に気密にシールした状態で、第2座体に対するシール体の摺動性を確保しつつ、第2座体とシール体との間を全周に亘って気密にシールできる。   According to the pipe joint of Configuration 4, the seal body for the second seat body in a state where the first seat body or one of the pipes to which the first seat body is fixed and the seal body are completely hermetically sealed over the entire circumference. The second seat body and the seal body can be hermetically sealed over the entire circumference while securing the slidability.

[構成5]
構成4を前提として、前記シール材の表面に潤滑材層が形成されている、管継手。
構成5の管継手によれば、シール材の第2座体に対する摺動性を向上させて、微少な振動に対する吸収性能を高めることができる。これにより、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。
[Configuration 5]
A pipe joint in which a lubricant layer is formed on the surface of the sealing material on the premise of Configuration 4.
According to the pipe joint of structure 5, the slidability with respect to the 2nd seat of a sealing material can be improved, and the absorption performance with respect to a minute vibration can be improved. As a result, even if a minute vibration is generated in one tube, it is possible to prevent the minute vibration from being transmitted to the other tube as much as possible, and to suppress the generation of abnormal sound (stagnation sound).

上記の構成の管継手によれば、継手構造を大型化することなく、左右方向に対して上下方向に大きく偏った両管相互の揺動を有効に許容することができる。   According to the pipe joint having the above-described configuration, it is possible to effectively allow the mutual swinging of both pipes greatly deviated in the vertical direction with respect to the left-right direction without increasing the size of the joint structure.

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。   Hereinafter, the present invention will be described in detail according to embodiments with reference to the drawings.

図1は本発明に係る管継手の正面図である。図2は本発明に係る管継手の管軸に沿った垂直方向(図1のA−A方向)の部分断面図である。図3は本発明に係る管継手の管軸に沿った水平方向(図1のB−B方向)の部分断面図である。図4は本発明に係る管継手の構成要素の一つであるリテーナとシール体の連結状態を示す斜視図である。図5は図4に示すリテーナとシール体の上半部の正面図である。   FIG. 1 is a front view of a pipe joint according to the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view in the vertical direction (AA direction in FIG. 1) along the tube axis of the pipe joint according to the present invention. FIG. 3 is a partial cross-sectional view in the horizontal direction (BB direction in FIG. 1) along the tube axis of the pipe joint according to the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing a connected state of a retainer which is one of the components of the pipe joint according to the present invention and a seal body. FIG. 5 is a front view of the upper half of the retainer and the seal body shown in FIG.

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、剛体球150を両管201、202相互の接続部の上方および下方に保持するリテーナ130と、下流側排気管201と第2座体120との間を全周に亘ってシールする環状のシール体140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160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。また、この例では下流側排気管201の端部201aは拡径しており、上流側排気管202の端部202aを収容する形状になっている。   The pipe joint 100 includes an annular first seat 110 provided at an end of a downstream exhaust pipe (one pipe) 201 and an annular provided at an end of an upstream exhaust pipe (other pipe) 202. The second seat 120, a plurality of (four in this example) rigid spheres 150 sandwiched between the two seats 110, 120, and the rigid sphere 150 are connected to each other between the pipes 201, 202. A retainer 130 that is held upward and downward, an annular seal body 140 that seals between the downstream exhaust pipe 201 and the second seat body 120 over the entire circumference, and a direction in which the seat bodies 110 and 120 are brought closer to each other. And an urging mechanism 160 for urging elastically. The exhaust pipes 201 and 202 constitute part of an exhaust system connected to the engine. In this example, the end 201a of the downstream exhaust pipe 201 has an enlarged diameter, and is configured to accommodate the end 202a of the upstream exhaust pipe 202.

第1座体110は、下流側排気管201の端部201a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、縦長に形成された略長円形状の部分球殻部112を有している。部分球殻部112は、上流側排気管202側に拡径した部分凹球面111a、111bをその上部及び下部に有している。部分球殻部112の中央部には、下流側排気管201の端部201aが挿通される貫通孔112aが形成されている。部分球殻部112の上下方向中央の左右両端部は円弧状に若干くびれている。第1座体110は、部分球殻部112の上下方向中央の左右両端部を第2座体120側に屈曲させるようにして延長し、そこから左右外方に折り返すようにして形成された耳状の一対のフランジ部114を有している。フランジ部114には、それぞれ一箇所にボルト固定孔113(図3参照)が形成されている。フランジ部114の左右両端部はさらに第2座体120側に屈曲させるようにして延長されている。   The first seat 110 is welded and fixed to the outer peripheral surface of the end 201a of the downstream side exhaust pipe 201 in an airtight manner over the entire circumference. The first seat 110 has a substantially oval-shaped partial spherical shell 112 formed in a vertically long shape. The partial spherical shell portion 112 has partial concave spherical surfaces 111a and 111b whose diameter is increased toward the upstream side exhaust pipe 202 at the upper and lower portions. A through hole 112 a into which the end 201 a of the downstream exhaust pipe 201 is inserted is formed at the center of the partial spherical shell portion 112. The left and right ends at the center in the vertical direction of the partial spherical shell 112 are slightly constricted in an arc shape. The first seat 110 is formed by extending the left and right ends at the center in the vertical direction of the partial spherical shell 112 so as to bend toward the second seat 120, and then turning back outward from the left and right. A pair of flange portions 114 are formed. Each of the flange portions 114 is formed with a bolt fixing hole 113 (see FIG. 3) at one place. Both left and right end portions of the flange portion 114 are extended so as to be bent toward the second seat body 120 side.

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、下流側排気管201側に突出(縮径)した球帯状の部分凸球面121を有している。第2座体120は、第1座体110のフランジ部114に対面して形成されたフランジ部124を有している。第2座体120のフランジ部124には、第1座体110のフランジ部114のボルト固定孔113と対応させてボルト挿通孔123が形成されている。フランジ部124の外周部はエンジン側に屈曲させるようにして延長され、そこから外側に断面U字形に袋状に折り返すようにして第1座体110側に更に延長されている。そして、この袋状に折り返された部分に第1座体110のフランジ部114の先端部が収容されている。   The second seat body 120 is welded and fixed to the outer peripheral surface of the end portion of the upstream side exhaust pipe 202 in an airtight manner over the entire circumference. The second seat 120 has a spherically convex partially convex spherical surface 121 that protrudes (reduces diameter) toward the downstream side exhaust pipe 201. The second seat body 120 has a flange portion 124 formed to face the flange portion 114 of the first seat body 110. A bolt insertion hole 123 is formed in the flange portion 124 of the second seat body 120 so as to correspond to the bolt fixing hole 113 of the flange portion 114 of the first seat body 110. The outer peripheral portion of the flange portion 124 is extended so as to be bent toward the engine side, and is further extended toward the first seat 110 side so as to be folded back outwardly in a bag shape with a U-shaped cross section. And the front-end | tip part of the flange part 114 of the 1st seat 110 is accommodated in the part folded in this bag shape.

剛体球150は、両管201、202相互の接続部の上方と下方に、それぞれ2個ずつ、周方向における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。   Two hard spheres 150 are arranged above and below the connection between the pipes 201 and 202, respectively, with the mutual positional relationship in the circumferential direction kept constant. These four hard spheres 150 have the same diameter.

リテーナ130は、剛体球150を両管201、202相互の接続部の上方に保持する第1保持部材130Aと、剛体球150を両管201、202相互の接続部の下方に保持する第2保持部材130Bと、両保持部材130A、130Bを上下方向に相対変位可能に弾力的に連結する左右一対のリテーナ連結スプリング131A、131Bとを有している。両保持部材130A、130Bは金属製の部材である。   The retainer 130 includes a first holding member 130A that holds the rigid sphere 150 above the connecting portion between the tubes 201 and 202, and a second holding member that holds the rigid sphere 150 below the connecting portion between the tubes 201 and 202. It has a member 130B and a pair of left and right retainer connection springs 131A and 131B that elastically connect both holding members 130A and 130B in a vertically displaceable manner. Both holding members 130A and 130B are metal members.

両保持部材130A、130Bは横長の板状の部材本体134と、部材本体134の左右両端に一体形成された管状の連結部135とを有している。部材本体134は、その左右二カ所に、剛体球150を保持する貫通孔133を有している。貫通孔133の周縁部には偶数カ所に切り込みが形成されている。そして、貫通孔133の周縁部を切り込み二つ毎に互い違いに前後に折り曲げて剛体球150と嵌合させることにより、貫通孔133からの剛体球150の脱落を防止している。連結部135は上下に貫通している。そして、リテーナ連結スプリング131A、131Bの端部を連結部135に挿入した状態で連結部135を化締めることにより、リテーナ連結スプリング131A、131Bと保持部材本体134とが互いに連結されている。   Both holding members 130 </ b> A and 130 </ b> B have a horizontally long plate-like member main body 134, and tubular connecting portions 135 integrally formed at the left and right ends of the member main body 134. The member main body 134 has through holes 133 for holding the rigid sphere 150 at two positions on the left and right sides. Cuts are formed in the peripheral portion of the through-hole 133 at even locations. Then, the peripheral sphere of the through-hole 133 is cut and alternately folded back and forth to fit with the rigid sphere 150, thereby preventing the rigid sphere 150 from falling off the through-hole 133. The connection part 135 penetrates up and down. The retainer connection springs 131A and 131B and the holding member main body 134 are connected to each other by tightening the connection part 135 with the end portions of the retainer connection springs 131A and 131B inserted into the connection part 135.

左右一対のリテーナ連結スプリング131A、131Bは、両管201、202相互の接続部を挟むようにして左右に設けられ、一方のリテーナ連結スプリング131Aにシール体140の左右一方の端部(右端部)が係合するとともに他方のリテーナ連結スプリング131Bにシール体140の左右他方の端部(左端部)が係合している。左右一対のリテーナ連結スプリング131A、131Bとシール体140は係合状態を保ったまま互いに摺動可能である。   The pair of left and right retainer coupling springs 131A and 131B are provided on the left and right sides so as to sandwich the connecting portion between the pipes 201 and 202. And the other left and right ends (left end) of the seal body 140 are engaged with the other retainer connecting spring 131B. The pair of left and right retainer coupling springs 131A and 131B and the seal body 140 can slide with each other while maintaining the engaged state.

シール体140は、左右一対のリテーナ連結スプリング131A、131Bと係合している環状(筒状)のシール材ホルダ141と、シール材ホルダ141に保持されている環状のシール材142とを有する。シール材ホルダ141は、下流側排気管201の端部201aの外周に環装され、全周に亘って気密に溶接されて固定されている。シール材ホルダ141の左右両端部には外方に耳状に張り出すようにして係合部141a、141bが形成されている。係合部141a、141bの先端側は、後方に円弧状に湾曲しており、その湾曲した部分がリテーナ連結スプリング131A、131Bと摺動可能に係合している。シール材142は、第2座体120の部分凸球面121に全周に亘って気密に摺接している。シール材142の表面には潤滑材層が形成されている。これにより、下流側排気管201とシール体140との間を全周に亘って完全に気密にシールした状態で、第2座体120に対するシール体140の摺動性を確保しつつ、第2座体120とシール体140との間を全周に亘って気密にシールしている。   The seal body 140 includes an annular (cylindrical) seal material holder 141 engaged with a pair of left and right retainer coupling springs 131 </ b> A and 131 </ b> B, and an annular seal material 142 held by the seal material holder 141. The seal material holder 141 is mounted on the outer periphery of the end portion 201a of the downstream side exhaust pipe 201, and is hermetically welded and fixed over the entire periphery. Engaging portions 141 a and 141 b are formed at both left and right end portions of the seal material holder 141 so as to project outward in an ear shape. The distal ends of the engaging portions 141a and 141b are curved backward in an arc shape, and the curved portions are slidably engaged with the retainer coupling springs 131A and 131B. The sealing material 142 is in air-tight sliding contact with the partially convex spherical surface 121 of the second seat 120 over the entire circumference. A lubricant layer is formed on the surface of the sealing material 142. As a result, while the downstream exhaust pipe 201 and the seal body 140 are completely hermetically sealed over the entire circumference, the second slidable body 120 is ensured to be slidable with respect to the second seat body 120, and the second The space between the seat body 120 and the seal body 140 is hermetically sealed over the entire circumference.

付勢機構160は、段付きボルト161と、ナット162と、コイルばね(弾性体)163とを有している。段付きボルト161は、第1座体110のフランジ部114のボルト挿通孔113に下流側排気管201側から挿入され、先端部に形成されたねじ部が第2座体120のフランジ部124のボルト固定孔123に挿通され離脱しないようにナット162に固定されることで、上流側排気管202と下流側排気管201とを相互に接続している。また、ボルト挿通孔113は段付きボルト161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202と下流側排気管201の相対揺動を許容する構造となっている。コイルばね163は、段付きボルト161を取り巻くようにして設けられている。   The urging mechanism 160 includes a stepped bolt 161, a nut 162, and a coil spring (elastic body) 163. The stepped bolt 161 is inserted into the bolt insertion hole 113 of the flange portion 114 of the first seat 110 from the downstream exhaust pipe 201 side, and the thread portion formed at the tip portion of the flange portion 124 of the second seat body 120. The upstream exhaust pipe 202 and the downstream exhaust pipe 201 are connected to each other by being inserted into the bolt fixing hole 123 and fixed to the nut 162 so as not to be detached. Further, the bolt insertion hole 113 is formed with a margin with respect to the diameter of the stepped bolt 161 and has a structure that allows the upstream exhaust pipe 202 and the downstream exhaust pipe 201 to swing relative to each other. The coil spring 163 is provided so as to surround the stepped bolt 161.

上記のように構成された管継手100は、下流側排気管201と上流側排気管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140によって第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ことにより、両管201、202相互の接続部をシールする。第1座体110の部分凹球面111a、111bと第2座体120の部分凸球面121との相互の間隔は、リテーナ130に保持されている互いに同径の4個の剛体球150によって常に一定に保たれる。すなわち、部分凹球面111a、111b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、第2座体120とシール体140間の圧力(接触圧)が常に一定に保たれるので、シール体140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との間の摩擦力は第2座体120とシール体140との間の摩擦力に比べて極小さいので、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。そして、剛体球150が両管201、202相互の接続部の上方および下方にのみ配置されていることにより、左右方向に対して上下方向に大きく偏った両管201、202相互の揺動を継手構造を大型化することなく有効に許容することができる。   The pipe joint 100 configured as described above is connected to the downstream side exhaust pipe 201 and the upstream side exhaust pipe 202 by elastically urging them so as to approach each other in the axial direction. By sealing between the seat 110 and the second seat 120 over the entire circumference, the connecting portion between the pipes 201 and 202 is sealed. The distance between the partially concave spherical surfaces 111a and 111b of the first seat 110 and the partially convex spherical surface 121 of the second seat 120 is always constant by the four rigid spheres 150 held by the retainer 130 and having the same diameter. To be kept. That is, the distance between the partially concave spherical surfaces 111 a and 111 b and the partially convex spherical surface 121 is kept at a distance corresponding to the diameter of the rigid sphere 150. As a result, the pressure (contact pressure) between the second seat 120 and the seal body 140 is always kept constant, so that the sealing performance between the both seats 110 and 120 by the seal body 140 is always kept stable. Since the frictional force between the two seats 110 and 120 and the rigid sphere 150 is extremely small compared to the frictional force between the second seat 120 and the seal body 140, the presence of the rigid sphere 150 causes the two seats 110 and 120, The relative rocking property of 120 is not impaired. Further, since the rigid sphere 150 is disposed only above and below the connection portion between the pipes 201 and 202, the mutual swinging of the pipes 201 and 202, which is greatly deviated in the vertical direction with respect to the left-right direction, is coupled. The structure can be effectively tolerated without increasing the size.

また、この管継手100においては、シール体140をリテーナ130の左右のリテーナ連結スプリング131A、131Bに掛け渡すようにして係合させることにより、シール体140とリテーナ130とを簡易的に一体化することができる。そして、両管201、202相互の接続を行う際、シール体140とリテーナ130とを、簡易的に一体化した状態で、両管201、202相互の接続部に装着することができる。これにより、シール体140とリテーナ130の両管201、202相互の接続部への装着作業を容易化できる。左右一対のリテーナ連結スプリング131A、131Bとシール体140とが互いに係合状態を保ったまま互いに摺動可能であるので、装着後も両者の係合を解除する必要がない。   Further, in this pipe joint 100, the seal body 140 and the retainer 130 are simply integrated by engaging the seal body 140 with the left and right retainer coupling springs 131A and 131B of the retainer 130. be able to. When the pipes 201 and 202 are connected to each other, the seal body 140 and the retainer 130 can be attached to the connection part between the pipes 201 and 202 in a simple integrated state. Thereby, the mounting operation | work to the connection part of both the pipes 201 and 202 of the seal body 140 and the retainer 130 can be facilitated. Since the pair of left and right retainer coupling springs 131A and 131B and the seal body 140 can slide with each other while being engaged with each other, it is not necessary to release the engagement between them.

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。   The rigid sphere 150 used in the pipe joint of the present invention is not particularly limited, but preferably a stainless steel ball, a ceramic ball or the like is used, and a silicon nitride ceramic ball is more preferably used. Silicon nitride ceramic balls are hard and lightweight, and are excellent in durability, and can easily absorb minute vibrations due to smoothness. In addition, since the materials of the ball and the flange are different, the generation of micropits (fine irregularities) can be prevented, and the performance can be maintained for a long time.

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111a、111b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。   Moreover, as a material of the sealing body used as the ring member described in each of the above embodiments, for example, a heat-resistant sealing material composed of an inorganic filler or a carbonized material, a stainless wire mesh compressed product, or a stainless wire mesh compressed product And a mixture of heat resistant resin and the like. And it is preferable that the lubricant layer is formed in the surface of the sealing body which consists of one of these heat resistant materials. Moreover, you may form the layer which has heat resistance and lubricity in the partial concave spherical surfaces 111a and 111b and the partial convex spherical surface 121. FIG.

また、本発明の管継手において、剛体球150が回転可能にリテーナ130に保持されるようにしてもよい。また、上記の例では、シール材ホルダ141を下流側排気管201に接合しているが、第1座体110に接合してもよい。   Further, in the pipe joint of the present invention, the rigid sphere 150 may be rotatably held by the retainer 130. In the above example, the sealing material holder 141 is joined to the downstream exhaust pipe 201, but may be joined to the first seat body 110.

また、上記の例では、剛体球150の数が4個であり、そして両管201、202の接続部の上方と下方に2つずつ当分して配置した場合について説明したが、剛体球150の数は3個でも5個以上であってもよく、また偶数個の場合でも必ずしも上下に等分配置する必要はない。たとえば、剛体球150の数が3個の場合、そのうちの2つを接続部の上方または下方に、1つを接続部の上方または下方に配置することにより、両管201、202相互の相対揺動を常に安定した状態で許容することができる。   In the above example, the number of the rigid spheres 150 is four, and the case where the two rigid spheres 150 are arranged in the upper and lower portions of the connection portions of the two tubes 201 and 202 has been described. The number may be three or five or more, and even in the case of an even number, it is not always necessary to arrange them evenly. For example, when the number of the rigid spheres 150 is three, two of them are arranged above or below the connecting portion, and one is arranged above or below the connecting portion, so that the relative vibrations of the tubes 201 and 202 can be compared. The movement can always be allowed in a stable state.

上記の例に示したリテーナ130は、第1保持部材130Aと、第2保持部材130Bと、リテーナ連結スプリング131A、131Bとを有し、これらを相互に連結し一体化してなるが、リテーナ130を金属製の一体成型品として実現してもよい。リテーナ130を一体成型品とすることにより、管継手100の部品点数を削減できる。   The retainer 130 shown in the above example includes a first holding member 130A, a second holding member 130B, and retainer connecting springs 131A and 131B, which are connected to each other and integrated. You may implement | achieve as a metal integrally molded product. By using the retainer 130 as an integrally molded product, the number of parts of the pipe joint 100 can be reduced.

本発明に係る管継手の正面図Front view of the pipe joint according to the present invention 本発明に係る管継手の管軸に沿った垂直方向(図1のA−A方向)の部分断面図The fragmentary sectional view of the perpendicular direction (AA direction of FIG. 1) along the pipe axis of the pipe joint which concerns on this invention 本発明に係る管継手の管軸に沿った水平方向(図1のB−B方向)の部分断面図The fragmentary sectional view of the horizontal direction (BB direction of FIG. 1) along the pipe axis of the pipe joint which concerns on this invention 本発明に係る管継手の構成要素の一つであるリテーナとシール体の連結状態を示す斜視図The perspective view which shows the connection state of the retainer which is one of the components of the pipe joint which concerns on this invention, and a seal body 図4に示すリテーナとシール体の上半部の正面図Front view of retainer and upper half of seal body shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100 管継手
110 第1座体
111a、111b 部分凹球面
112 部分球殻部
114 フランジ部
120 第2座体
121 部分凸球面
124 フランジ部
130 リテーナ
130A 第1保持部材(保持部)
130B 第2保持部材(保持部)
131A、131B リテーナ連結スプリング(連結部)
140 シール体
141 シール材ホルダ
142 シール材
150 剛体球
160 付勢機構
201 下流側排気管(一方の管)
202 上流側排気管(他方の管)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Pipe joint 110 1st seat body 111a, 111b Partial concave spherical surface 112 Partial spherical shell part 114 Flange part 120 2nd seat body 121 Partial convex spherical surface 124 Flange part 130 Retainer 130A 1st holding member (holding part)
130B 2nd holding member (holding part)
131A, 131B Retainer connection spring (connection part)
140 Sealing body 141 Sealing material holder 142 Sealing material 150 Rigid sphere 160 Energizing mechanism 201 Downstream exhaust pipe (one pipe)
202 Upstream exhaust pipe (the other pipe)

Claims (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、
前記一方の管の外周面に固定され、前記他方の管側に拡径して開いた部分凹球面を両管相互の接続部の少なくとも上方及び下方に有する第1座体と、
前記他方の管の外周面に固定され、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との間に挟持された互いに同径の3個以上の剛体球と、
前記剛体球を両管相互の接続部の上方および下方に保持するリテーナと、
前記第1座体または前記一方の管と前記第2座体との間を全周に亘ってシールする環状のシール体と、
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、を有し、
前記リテーナは、
前記剛体球を両管相互の接続部の上方に保持する第1保持部と、
前記剛体球を両管相互の接続部の下方に保持する第2保持部と、
両保持部を弾力的に連結する左右一対の連結部と、を有することを特徴とする管継手。
In a pipe joint that connects one pipe and the other pipe so that they can swing relative to each other,
A first seat body fixed to the outer peripheral surface of the one pipe and having a partially concave spherical surface that expands and opens on the other pipe side at least above and below the connecting portion between the two pipes;
An annular second seat body that is fixed to the outer peripheral surface of the other tube, has a reduced diameter on the one tube side, and has a partially convex spherical surface provided to face the partially concave spherical surface;
Three or more rigid spheres having the same diameter sandwiched between the partially concave spherical surface and the partially convex spherical surface;
A retainer that holds the rigid sphere above and below the connection between the two tubes;
An annular seal body that seals between the first seat or the one tube and the second seat over the entire circumference;
An urging mechanism that urges the first seat and the second seat to approach each other in the tube axis direction;
The retainer is
A first holding part for holding the rigid sphere above the connection part between both pipes;
A second holding part for holding the rigid sphere below the connection part between the pipes;
A pipe joint comprising: a pair of left and right connecting portions that elastically connect both holding portions.
前記左右一対の連結部は、前記接続部を挟むようにして設けられ、一方の連結部に前記シール体の左右一方の端部が係合するとともに他方の連結部に前記シール体の左右他方の端部が係合しており、前記左右一対の連結部と前記シール体とが互いに係合状態を保ったまま互いに摺動可能である、請求項1の管継手。   The pair of left and right connecting portions are provided so as to sandwich the connecting portion, and one of the left and right ends of the seal body is engaged with one of the connecting portions, and the other left and right ends of the seal body are engaged with the other connecting portion. The pipe joint according to claim 1, wherein the pair of left and right connecting portions and the seal body are slidable with each other while being engaged with each other. 前記シール体は、
前記左右一対の連結部と係合している環状のシール材ホルダと、このシール材ホルダに保持されている環状のシール材とを有し、
前記シール材ホルダは、前記第1座体または前記一方の管に全周に亘って気密に接合され、
前記シール材は、前記第2座体に全周に亘って気密に摺接している、請求項2の管継手。
The sealing body is
An annular sealing material holder engaged with the pair of left and right connecting portions, and an annular sealing material held by the sealing material holder,
The sealing material holder is airtightly joined to the first seat or the one pipe over the entire circumference,
The pipe joint according to claim 2, wherein the sealing material is in airtight contact with the second seat over the entire circumference.
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