JP5607563B2 - 自動車用排気管および排気システム - Google Patents

Description

本発明は、ガス気密の手法でお互いに接続された、少なくとも１つの第１の端面と少なくとも１つの第２の端面を有する自動車用排気管に関する。さらに、本発明は、この型の排気管を有する自動車の排気システムに関する。

一般的に、内燃機関エンジンの非常に熱い排気ガスは、自動車の排気管を通して、放出される。一般的に、排気ガスは、有毒な成分を含む。この結果、排気ガスは排気管の外に漏れることを防ぐ必要がある。１つのパイプ部品から排気管を作ることは不可能であるため、個々のパイプの端面は、ガス気密の手法でお互いに接続される必要がある。したがって、排気管は一般に、例えばさび止めされた鋼鉄のような金属から作成される。したがって、個々のパイプの異なった端面をお互いに溶接することが可能であり、ガス気密接続を得ることができる。

お互いに端面をねじ込むことも知られている。この場合、追加的なネジクランプが時々使用される。しかしながら、ネジ式の接続の場合、自動車の動作中に発生するような振動によってこれらがゆるむという危険性が存在する。結果的にガス気密接続は常に保証されない。

端面の接続の製造は、比較的大きい費用が要求される。例えば、端面の溶接は対応する訓練を受けたスタッフのみによって実行される。端面のネジ式の組み立ては比較的大きな時間を要求する。必要とする堅さはこれによって常に保証されない。

本発明の実施形態は、２つの端面のガス気密接続を製造するための費用を削減する。

本発明の実施形態によれば、最初に言及された型の排気管は、第２の端面の受け入れ領域の中に挿入される挿入領域を有する第１の端面を有する。金属製の半径方向のシールが挿入領域と受け入れ領域との間に配置される。

これにより、２つの端面の接続は単純な挿入によって実行される。したがって、第１と第２の端面は、押し込み型の結合を形成する。必要な堅さは、ねじ込み型の接続の場合、力の導入によってでなく、または、溶接の場合、粘着性の力による閉鎖によってではなく、金属製の半径方向のシールの助けで生成される。半径方向のシールは半径方向に第１の端面を第２の端面に対して密封する。適切な温度抵抗が金属材料の使用によって保証される。この結果、熱い排気ガスによるシールへの損傷は生じない。さらに、金属材料は十分な弾性を有し、挿入領域と受け入れ領域との間の許容誤差および温度変動を補償する。排気管の製造費用は、挿入領域と受け入れ領域との間の金属製の半径方向のシールによる単純な差し込み接続によって、したがって非常の減少される。さらに、同時に費用効率が高い製造も可能である。

好ましくは、第１と第２の端面はお互いに噛み合う。お互いの端面の予想外の取り外しが、端面の噛み合わせによって防がれる。排気管の堅さは、振動が発生したときでさえ確保証される。噛み合わせは、お互いに端面を取り外すことを妨げるためのみに必要となり、密封を保証する必要はない。さらに噛み合わせは比較的単純な要素によって実行される。

好ましくは、半径方向のシールは、第１の軸端上に第１の半径方向に突き出る完全な周囲の突起と第２の軸上に第１の密封へりを有する。第１の密封へりは第１の半径方向と反対の方向に傾く。この実施形態は半径方向のシールの弾力性を増加する。比較的大きな量の材料が、要素を密封するへりと、異なった端で半径方向と反対に突き出ている突起とにより、半径方向のシールの変形のため利用可能である。これらの１つは挿入領域を支え、１つは受け入れ領域を支える。半径方向のシールの断面を対角線上に横切るように、変形は可能である。より大きな許容公差を補償するため必要な弾性は、金属製のシールによっても得られる。例えば、プラス／マイナス３／１０ｍｍの許容公差補償は可能であり、そこで堅さは全体の領域で保証される。

好ましくは、半径方向のシールは、第２の端上で第１の半径方向に傾いている第２の密封へりを有する。したがって、第２の密封へりは、第１の密封へりのように同じ端上に配置されるが、半径方向反対に傾いている。第２の密封表面がこれにより得られる。密封へりは比較的薄い壁で実装されることができる。この結果、高い弾性が得られる。

環状の溝が密封へりの間に実装されることは特に好ましい。半径方向のシールの弾性は環状の溝の提供によって増加する。特にお互いに対する密封へりの動きは容易にされる。密封へりは、負荷のない状態で、半径方向に挿入領域と受け入れ領域の間の距離よりも大きい、半径方向の距離をお互いに有している。受け入れ領域の中に挿入領域の挿入の間、密封へりの弾性変形が起こり、これは環状の溝の供給により、容易に可能になる。これにより、比較的大きな変形が可能になる。この結果、許容公差は、堅さに関する問題を導くことなく良く補償される。

好ましくは、半径方向のシールのジャケット表面は回転軸に関して傾き、特に第１の密封へりの中に連続的に連接する。半径方向のシールの厚さはしたがって第１から第２の軸端に対して徐々に増加する。第１の軸端上の半径方向のシールはこれによって、対応する端面からジャケット表面で離される。この結果半径方向のシールの変形は、同じ高さに位置する完全な周囲の突起によって可能になる。この変形に対する反対の支えは、第１の密封へりによって形成される。密封へりの中のジャケット表面の連続的な推移でピーク圧力の発生が避けられ、半径方向のシールの長寿命が達成される。

好ましくは、第１の密封へりは第２の密封へりより軸方向にさらに延びる。これによって、第１の密封へりの領域内で比較的大きい密封領域を提供することが可能になる。完全な周囲の突起も、第２の密封へりの側におかれ、この結果全ての中で十分な堅さがここで保証される。

好ましくは、突起は、半径方向のシールの負荷がない状態で第２の密封へりより第１の半径方向にさらに延びる。これによって半径方向のシールの主な変形が、密封へりではなく、完全な周囲の突起によって生じることが保証される。これによって、第２の密封へりは負荷がない。

半径方向のシールは、半径方向に事前に負荷がかかった手法で端面の１つに保持されることも好ましい。半径方向のシールはこれによって突起の助けで保持される。この突起は第２の密封へりより半径方向にさらに延びる。半径方向に事前に負荷がかかっているが、半径方向のシールは端面の１つの中で事前に組み立てられることが可能である。これにより、組み立ては簡易化される。

好ましい実施形態の中で、受け入れ領域は自由端に対して拡張した直径を有する領域を有する。半径方向のシールはこの領域に配置される。拡張した直径を有するこの領域は、一方において挿入領域の挿入を容易にし、他方において、半径方向のシールの保護されて配置を可能にする。受け入れ領域のなかの挿入領域の実際の案内は、拡張した直径を有する領域の外で行われるが、半径方向のシールは任意の案内の力を吸収する必要はない。したがって、半径方向のシール上の圧力は低く保たれ、高いサービス寿命が期待できる。半径方向のシールは、第１の軸端が受け入れ領域の自由端に向いているように配置される。半径方向のシールの内部のジャケット表面は傾き、同様に自由端に向かう方向に増加する内部直径を有する。半径方向のシールに沿った挿入領域の挿入は比較的簡単な手法で可能になる。そこで密封へりの弾性変形が起こる。挿入領域を引くことで、しかしながら、密封へりは摩擦によって挿入領域に保持され、密封効果を増加する。同時に、挿入領域と受け入れ領域の間を通り流れる排気ガスは、半径方向のシールの環状の溝に届く。この排気ガスは半径方向に離れた２つの密封へりを押し、密封へりの確実な支えが保証される。半径方向のシールは、言うなれば、自己密封である。

好ましくは、半径方向のシールは、保持リングと受け入れ領域の直径の減少、特に段形状の減少との間に配置される。半径方向のシールの軸方向の移動は、かなり妨げられる。保持リングは、例えば、押されることができる。保持リングの組み立ては比較的単純になる。

好ましくは、挿入領域は締め付け突起を有する。これは、締め付け側と、特に回転軸に対して傾いている傾き側を有する。締め付け要素は締め付け側を支える。締め付け要素は、受け入れ領域に挿入領域の挿入の間、傾き側上を滑ることができ、これによって開かれる。この後、挿入領域が受け入れ領域に完全に挿入される間、締め付け要素は締め付け突起の後ろでパチンと閉まる。締め付け側は半径方向に延び、この結果受け入れ領域から挿入領域の軸方向の引き出しが、締め付け要素と締め付け側の間の閉鎖形状によって妨げられる。

好ましい実施形態の中で、締め付け要素はバネ留め具として実装または形成される。これは受け入れ領域の中のスロットに導かれる。バネ留め具は、必要ならＵ型の手法で実装または形成され、バネ留め具の枝はそれぞれ、外側に曲がった部分を有し、これは挿入領域の外部半径に対応する内部半径を有する。締め付け要素のこの型の実装を通し、締め付け要素は、スロットまたは挿入領域のスロットの中に、事前に配置される。この結果挿入要素の挿入が、バネ留め具の追加の活性化無しに可能になる。このバネ留め具は、挿入領域が受け入れ領域の中に完全に受け入れられるとすぐに自動的に締め付け突起の後ろでパチンと閉まる。バネ留め具の枝の曲がった実施形態を通して、バネ留め具は、比較的広い範囲を超えて、締め付け突起を支える。比較的大きい力がこれにより伝達される。

本実施形態は排気システムに向いている。この型の排気システムは複数のパイプ要素と追加の要素を有する。パイプ要素の端面は、それぞれお互いに接続される。ガス気密接続は、有毒な排気ガスのため必要となる。押し込み型の結合によるお互いの端面の接続を通し、金属製の半径方向のシールが挿入領域と受け入れ領域の間に配置される。ガス気密接続の製造は比較的単純で容易に可能である。このパイプは端面とひとつなぎに実装または形成され、例えば金属によって作られる。受け入れ領域と挿入領域も、金属から作られ、金属結合またはプラグ差し込み結合を形成する。

本発明の実施形態は、自動車の排気管に向いている。排気管は、挿入領域を有する少なくとも１つの第１の端面と受け入れ領域を有する少なくとも１つの第２の端面を含む。少なくとも１つの第１と第２の端面は、挿入領域を受け入れ端の中に挿入することによって、ガス気密の手法でお互いに接続可能である。金属製の半径方向のシールが挿入領域と受け入れ領域の間に配置される。

実施形態によれは、第１の端面と第２の端面はお互いに噛み合う。

本発明の実施形態によれば、半径方向のシールは、第１の半径方向に延びる完全な周囲の突起を有する第１の軸端と第１の半径方向と反対の方向に傾く第１の密封へりを有する第２の軸端を有する。第２の軸端は、第１の半径方向に傾いた第２の密封へりを有する。排気管は密封へりの間に形成された環状の溝を含む。第１の密封へりは、第２の密封へりより軸方向にさらに延びる。さらに半径方向のシールの負荷がない状態で、突起は、第２の密封へりより第１の半径方向にさらに延びる。

他の実施形態によれば、半径方向のシールは、縦軸に傾いたジャケット表面をさらに含む。ジャケット表面は第１の密封へりの中に連続的に連接する。

本発明のさらなる他の実施形態によれば、半径方向のシールは、半径方向に事前に負荷がかかった手法で少なくとも１つの第１と第２の端面の１つで保持される。

さらに、受け入れ領域は自由端に対して拡張した直径を有する拡張した領域を有する。半径方向のシールは、拡張した領域内に配置される。

排気管は、さらに保持リングを含む。受け入れ領域は減少した直径領域を含み、半径方向のシールは、保持リングと減少した直径領域の間に配置される。減少した直径領域は直径の段形状の減少を含む。

他の実施形態によれば、排気管は締め付け要素を含む。挿入領域は、締め付け側と傾き側を有する締め付け突起を有する。締め付け要素は締め付け側を支える。さらに、傾き側は、挿入領域の縦軸に対して傾いている。締め付け要素は、受け入れ領域の中のスロットに導かれるバネ留め具を有する。バネ留め具は、挿入領域の外部半径に対応する内部半径を有する外側に曲がった部分を備える枝を有するＵ字型の部材を有する。

本発明の実施形態は、上記で記載された型の排気管を含む自動車の排気システムに向いている。

本発明の実施形態は、排気管のための半径方向のシールに向いている。半径方向のシールは、縦軸に沿って整列した中心を有する第１と第２の軸端と、縦軸と一定の角度に向いた表面を形成する内部環状端と、外部環状端と、第２の軸端に形成された環状溝と、第１の軸端で外部環状端から延びる半径方向の突起とを備える。

本発明のさらなる他の実施形態によれば、環状の溝は、第１と第２のへりの間に形成される。第１のへりは第２のへりより軸方向にさらに延びる。内部環状端は、第１のへりの中に連続的に連接する。

他の例示的実施形態と本発明の効果は、本発明の開示と添付の図によって確かめられる。

本発明は、本発明の非制限の例示的実施形態により、複数の図を参照することによって、以下の詳細な記述により記載される。図の中のいくつかを通して同じ参照番号は同じ部分を表す。

排気管の接続領域での断面図を示す。 図１の平面図を示す。 図１の部分を示す。 負荷がかかっていない状態での半径方向のシールの単一ビューを示す。

ここで、詳細は例示の方法で示され、本発明の実施形態の図示的議論の目的のためのみに、本発明の原理と概念的な面をすぐに理解でき、最も効果的と信じられることを提供するために表される。このことについて、本発明の基本的理解のために必要なもの以上に、本発明のいくつかの形状が実際にどのように実装されるかを当業者に明らかにさせる、図を伴った記載以上に、本発明の構造的詳細を開示することを意図していない。

自動車（図示せず）のための排気管１が、図１の中に断面で図示的に示される。第１の端面２は、第２の端面５の受け入れ領域４の中に挿入領域３で挿入される。端面２、５は排気管１のパイプの部分である。排気管１は、例えば金属材料から作られる。

第１の端面２と第２の端面５との間にガス気密接続を作成するため、金属製の半径方向のシール６が挿入領域３と受け入れ領域４の間に配置される。金属製の半径方向のシール６は拡大された直径を有する受け入れ領域４の領域７の中に配置される。領域７は第２の端面５の自由端８上に実装または形成される。

半径方向のシール６は、環状の手法および、中心または縦軸９と回転対称に実装または形成される。第１の軸端１０上に、半径方向のシール６は、完全な周囲の突起１１を有し、これは半径方向外側に向いている。第２の軸端１２上に、半径方向のシール６は、半径方向内側に傾く第１の密封へり１３と半径方向外側に傾く第２の密封へり１４を有する。環状の溝１５は第１の密封へり１３と第２の密封へり１４の間に実装または形成される。環状の溝１５は密封へり１３、１４によって区切られる。

半径方向のシール６のジャケット表面１６は、半径方向内側にあり、ある角度で軸９に対して傾く。最も小さい内直径は第２の軸端１２の領域内に実装または形成され、最も大きい内直径は第１の軸端１０の領域内に実装または形成される。さらに、内直径は常に変化することができる。

半径方向のシール６は、突起１１と第２の密封へり１４で半径方向に受け入れ領域４を支え、第１の密封へり１３で挿入領域３を支える。第１の密封へり１３と第２の密封へり１４の間の半径方向の空間は、挿入領域３と受け入れ領域４の間の半径方向の空間より大きいため、半径方向のシール６の弾性変形が起こる。半径方向のシール６は突起１１の領域内で領域６の半径方向内側に変形され、ジャケット表面１６の傾きは減少される。第１の密封へり１３はこれにより挿入領域３に対して押される。同時に第２の密封へり１４は受け入れ領域４を支える。この手法でガス気密密封が得られる。

排気ガスが、部品公差によって存在する挿入領域３と受け入れ領域４の間の隙間１７を通して流れるとき、これは半径方向のシール６の環状の溝１５に到達する。この後、排気ガスは、半径方向外側に第１の密封へり１３と第２の密封へり１４を押し、それぞれ挿入領域３または受け入れ領域４の支えを強化する。排気ガスの圧力の増加で、密封効果が増加し、非常に確かな密封が確実にされる。

半径方向のシール６は、保持リング１８と受け入れ領域４の段形状の直径の減少１９との間に配置されることによって確実にされる。半径方向のシール６の軸方向の移動は、したがってわずかな範囲でのみ可能になる。保持リング１８は自由端８から領域７の中に押される。保持リング１８の半径方向内部上にある端２０は、自由端８と向かい合い、挿入領域３の単純な挿入を可能とするため、および挿入領域３での妨害を妨げるため、傾斜する。

傾き側２２と締め付け側２３とを有する締め付け突起２１は、挿入領域３の中に実装または形成される。傾き側２２は軸９に傾いている。一方、締め付け側２３は半径方向に走っている。挿入領域３を有する第１の端面２が第２の端面５の受け入れ領域４の中に十分受け入れられたとき、締め付け要素２４は締め付け突起２１の後ろでパチンと閉まり、第２の端面５から第１の端面２の予想外の分離を妨げる。締め付け要素２４はスロット２５の中に配置され、受け入れ領域４の中に実装または形成される。締め付け要素２４は、弾性的に変形可能である。

図２において、図１のガス管１が平面図で示される。締め付け要素２４は、第１の枝２６と第２の枝２７を有するＵ字型のバネ留め具として実装または形成される。各枝２６、２７は、それぞれ外側に曲がった、挿入領域３の第１の端面２の外直径に対応する内直径を有する部分２８、２９を有する。締め付け突起２３上で、枝２６、２７に対する比較的大きい支え面がこれにより可能になる。

図３は、第２の端面５の受け入れ領域４の中の領域７での半径方向のシール６と保持リング１８の配置の詳細を示す。同じ部分は同じ参照番号で提供される。突起１１は、これが領域７の側壁に延びていること、および半径方向のシール６が特大であり、受け入れ領域４または領域７の中で、事前に圧力がかけられ保持されることを明確に描写する。実際、半径方向のシール６は、突起１１が半径方向内側に動くように変形される。この結果、ジャケット表面１６は挿入領域３に向かう方向に動かされ、その傾きが減少する。第１の密封へり１３はこれにより、挿入領域３に対して押される。同時に、第２の密封へり１４は、受け入れ領域４に対して押される。良い公差補償が実行され、高い堅さの程度が同時に確実になる。比較的大きい表面は半径方向のシール６の変形のため利用可能となる。半径方向のシール６の弾性は、環状の溝１５の実装によってさらに増加する。半径方向のシール６が金属材料によりその実装でゴムシールような高い弾性を有しないときでさえ、大きな公差が補償されることが可能になる。

図４は半径方向のシール６の断面を示す。同じ要素は、また同じ参照番号で提供される。

前に記載された普通の排気管と対比すると、本発明の実施形態は２つの端面を接続するための押し込み型の結合に向いている。これによって、必要な堅さは、金属製の半径方向のシールを通して得られ、これが金属材料から作成されるため、十分な温度抵抗を示す。高い弾性は、半径方向のシールの特別な形によって確実にされる。

半径方向のシール６の比較的大きい面積の変形が、半径方向の密封へり１３、１４を有する半径方向の突起１１の相互作用によって、発生する。これにより比較的大きい密封面積が、半径方向のシール６の提供を通して可能になる。同時に、半径方向のシール６に対して押されている排気管は、密封を強化するために使用される。したがって、事前に必要な複雑な接続方法無しに製造が成し遂げられ、ガス気密接続が得られる。

上記の例は、単に例示の目的のために提示されたものであり、本発明の制限として構成されるものではないことに注意すべきである。本発明は例示的な実施形態を参照し記載されたが、ここで用いられた言葉は、制限の言葉ではなく、記載と例示の言葉と理解すべきである。添付の請求項の範囲内で、本発明の範囲と概念から、その態様を逸脱することなく、ここで述べられたようにおよび補正によって、変形は可能である。本発明は、特定の手段、材料および形態に関して、ここで記載されたが、本発明は、ここで開示された特別なものに制限されない。むしろ、本発明は、添付された請求項の範囲内で機能的に同等な構成、方法および用途に拡張される。

１ 排気管
２ 第１の端面
３ 挿入領域
４ 受け入れ領域
５ 第２の端面
６ 半径方向のシール
７ 領域
８ 自由端
９ 中心または縦軸
１０ 第１の軸端
１１ 完全な周囲の突起
１２ 第２の軸端
１３ 第１の密封へり
１４ 第２の密封へり
１５ 環状の溝
１６ ジャケット表面
１７ 隙間
１８ 保持リング
１９ 段形状の直径の減少
２０ 端
２１ 締め付け突起
２２ 傾き側
２３ 締め付け側
２４ 締め付け要素
２５ スロット
２６ 第１の枝
２７ 第２の枝
２８ 部分
２９ 部分

Claims (18)

1. 挿入領域（３）を有する少なくとも１つの第１の端面（２）と、
   受け入れ領域（４）を有する少なくとも１つの第２の端面（５）と
   を備え、少なくとも１つの前記第１と第２の端面（２、５）は、前記挿入領域（３）を前記受け入れ領域（４）の中に挿入することによって、ガス気密の手法でお互いに接続可能であり、
   金属製の半径方向のシール（６）が前記挿入領域（３）と前記受け入れ領域（４）の間に配置され、
   前記半径方向のシール（６）は、第１の半径方向に延びる完全な周囲の突起（１１）を有する第１の軸端（１０）と、前記第１の半径方向と反対の方向に傾く第１の密封へり（１３）を有する第２の軸端（１２）を備え、
   前記第１と第２の端面（２、５）は、押込みばめ結合を形成する自動車のための排気管（１）。
2. 前記第１の端面（２）と前記第２の端面（５）はお互いに噛み合う請求項１に記載の排気管（１）。
3. 前記第２の軸端（１２）は、前記第１の半径方向に傾いた第２の密封へり（１４）を有する請求項１に記載の排気管（１）。
4. 前記密封へり（１３、１４）の間に形成された環状の溝（１５）をさらに含む請求項３に記載の排気管（１）。
5. 前記半径方向のシール（６）は、縦軸（９）に対して傾いたジャケット表面（１６）をさらに含む請求項１に記載の排気管（１）。
6. 前記ジャケット表面（１６）は前記第１の密封へり（１３）と連続的に連接する請求項５に記載の排気管（１）。
7. 前記第１の密封へり（１３）は、前記第２の密封へり（１４）より軸方向にさらに延びる請求項３に記載の排気管（１）。
8. 前記半径方向のシール（６）の負荷がない状態で、前記突起（１１）は、前記第２の密封へり（１４）より前記半径方向にさらに延びる請求項３に記載の排気管（１）。
9. 前記半径方向のシール（６）は、半径方向に事前に負荷がかかった手法で少なくとも１つの前記第１と第２の端面（２、５）の１つで保持される請求項１に記載の排気管（１）。
10. 前記受け入れ領域（４）は自由端に対して拡張した直径を有する拡張した領域（７）を有し、前記半径方向のシール（６）は、前記拡張した領域（７）内に配置される請求項１に記載の排気管（１）。
11. 保持リング（１８）をさらに含み、前記受け入れ領域（４）は減少した直径領域を含み、前記半径方向のシール（６）は、保持リングと前記減少した直径領域の間に配置される請求項１に記載の排気管（１）。
12. 前記減少した直径領域は直径の段形状の減少（１９）を含む請求項１１に記載の排気管（１）。
13. 締め付け要素（２４）をさらに含み、前記挿入領域（３）は、締め付け側（２３）と傾き側（２２）を有する締め付け突起（２１）を有し、前記締め付け要素（２４）は前記締め付け側（２３）を支える請求項１に記載の排気管（１）。
14. 前記傾き側（２２）は、前記挿入領域（３）の縦軸（９）に対して傾いている請求項１３に記載の排気管（１）。
15. 前記締め付け要素（２４）は、前記受け入れ領域（４）の中のスロット（２５）に導かれるバネ留め具を備える請求項１３に記載の排気管（１）。
16. 前記バネ留め具は、前記挿入領域（３）の外部半径に対応する内部半径を有する外側に曲がった部分（２８、２９）を備える枝（２６、２７）を有するＵ字型の部材を有する請求項１５に記載の排気管（１）。
17. 請求項１に記載された排気管（１）を含む自動車の排気システム。
18. 縦軸（９）に沿って整列した中心を有する第１と第２の軸端（１０、１２）と、
    縦軸（９）に対して一定の角度に傾いた表面（１６）を形成する内部環状端と、
    外部環状端と、
    前記第２の軸端（１２）に形成された環状溝（１５）と、
    前記第１の軸端（１０）で前記外部環状端から延びる半径方向の突起（１１）と
    を備え、
    前記環状溝（１５）は、第１と第２の密封へり（１３、１４）の間に形成され、前記第１の密封へり（１３）は前記第２の密封へり（１４）より軸方向にさらに延び、前記内部環状端は、前記第１の密封へりと連続的に連接する排気管（１）のための金属製の半径方向のシール（６）。

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