WO2017111162A1

WO2017111162A1 - 継手構造

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Publication number: WO2017111162A1
Application number: PCT/JP2016/088722
Authority: WO
Inventors: 真一塩野谷; 宮下　磨
Original assignee: Oiles Corp; Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Corp; Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: JP2017116020A

Abstract

第１部材及び第２部材を回転及び揺動可能に接続し、かつ回転及び揺動した状態を保持することができる継手構造を提供する。第１部材（１２）の端部は、外面が凸球面状であり、内面が凹球面状である球帯部をなし、第２部材（１４）は、端部から離間した位置において外部に突出している第１付属部材（１６）を有し、第１部材の球帯部の内面と第２部材の端部との間には摺動部材（１８）が配されており、第１部材の球帯部の外面の周囲には、開口部を備えた第２付属部材（１４）が、該開口部を前記球帯部の外面の該球帯部の外径が最大となる位置よりも第２部材から離れた部分に摺動可能に直接当接させた状態で設けられており、第１部材の球帯部の端部と、第１付属部材の第１部材側の面との間にクリアランスを有し、かつ第１付属部材及び第２付属部材は対向間隔が狭まる方向に押圧されている継手構造である。

Description

継手構造

　本発明は、２つの部材を接続する継手構造に関する。

　自動二輪車（以下、「バイク」と称する。）などのエンジンからの排気ガスは、車両に備えられた排気管に導かれて外部に排出される。このような排気管は一体として構成されるものではない。具体的には、バイクの排気管構造は、車両の略中央部に位置するエンジンから排出される排気ガスを案内する排気管と、この排気管に接続された、後輪タイヤ近傍に位置するマフラーとで構成される。排気管は複数から構成され、それぞれが例えば球面継手により接続される。

　このような排気管を有するバイクにおいて、後輪タイヤがパンクしたとき、そのタイヤがチューブタイヤの場合、排気管・マフラーの構造や取付位置によってはパンク修理時にマフラーを外す必要があり煩わしい作業を強いられる。そこで、マフラーを外すことなくパンク修理作業を行うためにマフラーを意図する方向に稼働可能な構成とすることが考えられる。しかし、そのように稼働可能なマフラーを構成するためには、球面継手の構造特性を踏まえた上で排気ポートの出口角度やマフラーの取付位置、マフラーを移動させる方向及び距離等を緻密に計算して設計しなければならず設計の自由度が制限される。

　排気管が継手部分で回転又は揺動可能であれば、後輪タイヤのパンク修理作業時にマフラーを後輪タイヤから遠ざけることができ、マフラーを外すことなくパンク修理が可能と考えられる。しかし、従来の継手構造においては、一般に、接続される排気管の稼働には方向性があり、特に、接続される両排気管がボルトとフランジによって固定されていることから、排気管の軸を回転軸とする回転は規制されている。従って、後輪タイヤのパンク修理時に排気管を継手部分で回転させることはできない。また、接続される両排気管を揺動させることもできない。

　一方、エンジンの振動が伝達されるのを防ぐことを目的として、例えば、特許文献１には、排気管に生じるねじれに起因する相対的な揺動変位（排気管の軸線に対し円周方向の回転変位）を許容し得るものとするため、接続される上流側排気管及び下流側排気管を相対変位可能な構造とした排気管継手構造が開示されている。この継手構造によると、接続された排気管の回転及び揺動が可能である。

特開平１１－３３６９６８号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の排気管継手構造は、あくまでもエンジンの振動の伝達の防止を目的としたものであり、継手構造部分において排気管の回転及び揺動が可能であるものの、回転及び揺動を担う部材に滑り部材が使用されており、揺動させた位置で保持することができなかった。これでは、タイヤパンク修理時に後輪タイヤ近傍からマフラーを退避させたとしても元の位置に戻る可能性があり、別途何らかの手段により固定する必要があった。

　また、排気管のような管状部材のみならず、任意の２つの部材を接続した場合に、上記のような排気管と同様に接続部分において通常使用する位置から回転又は揺動させた位置で保持することが所望される場合がある。

　本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、２つの部材を回転及び揺動可能に接続し、かつ回転及び揺動した状態を保持することができる継手構造を提供することにある。

　本発明の継手構造は、第１部材及び第２部材を接続する継手構造であって、
　前記第１部材の端部は、外面が凸球面状であり、内面が凹球面状である球帯部をなし、
　前記第２部材は、端部から離間した位置において外部に突出している第１付属部材を有し、
　前記第１部材の球帯部の内面と前記第２部材の端部との間には摺動部材が配されており、
　前記第１部材の球帯部の外面の周囲には、開口部を備えた第２付属部材が、該開口部を前記球帯部の外面の該球帯部の外径が最大となる位置よりも前記第２部材から離れた部分に摺動可能に直接当接させた状態で設けられており、
　前記第１部材の球帯部の端部と前記第１付属部材の前記第１部材側の面との間には、クリアランスを有し、かつ
　前記第１付属部材及び前記第２付属部材は、対向間隔が狭まる方向に押圧されていることを特徴とする。

　本発明において、第１部材の球帯部の内面と、第１部材の球帯部の内面と第２部材の端部との間に配された摺動部材とが摺動可能に当接しており、かつ第１部材の球帯部の端部と第１付属部材との間にクリアランスを有することにより、第１部材及び第２部材の軸線が一致している状態、及び当該軸線が交差している状態にすることができる。すなわち、第１部材及び第２部材はそれぞれに対して相対的に揺動し得る。また、第１部材及び第２部材の軸線を回転軸とする回転も規制されていないため、第１部材及び第２部材はそれぞれに対して３６０°回転することができる。

　第２部材から突出する第１付属部材と、第２付属部材とは、対向間隔が狭まる方向に押圧されているため、第２付属部材の開口部及び第１部材の球帯部の外面、並びに第１部材の球帯部の内面及び前記摺動部材は、第２部材から突出する第１付属部材及び第２付属部材の押圧により一定の力で当接している。ひいては、第１部材の球帯部の外面は、第２付属部材の開口部に摺接した状態で配置され、かつ一定の力で当接していることにより、当該外面と当該開口部とには摩擦力が生じ、その摩擦力により第１部材及び第２部材は回転又は揺動した状態を保持することができる。

　以上より、本発明の継手構造により、第１部材及び第２部材が回転及び揺動可能に接続されるとともに、回転及び／又は揺動させた場合においてその状態を保持することができる。

　本発明の継手構造において、前記第１部材及び第２部材が管状であり、前記摺動部材が前記第１部材の球帯部の内面と嵌合し得る球帯状シール体である構成とすることができる。この構成により、管状部材である第１部材及び第２部材の接続部はシールされるため、気密性を確保した状態で回転又は揺動させることができ、かつ回転又は揺動させた状態を保持することができる。

　前記第２付属部材は、さらに、ボルトが挿通する複数のボルト挿通孔と、該ボルト挿通孔を挿通するボルトを捲回するコイルバネを受ける複数のバネ受け部とを備え、前記第２付属部材の複数のボルト挿通孔のそれぞれには、コイルバネが捲回されたボルトが、該コイルバネをボルトの頭部と前記バネ受け部とに当接させた状態で挿通し、前記第１付属部材に締結固定されている構成とすることができる。この構成により、前記第１付属部材及び前記第２付属部材は対向間隔が狭まる方向に押圧された状態となる。

本発明の継手構造の一実施形態を示す斜視図。図１に示す継手構造の上面図。図１に示す継手構造の断面図図１に示す継手構造の一部材を揺動させた状態の断面図。本発明に係る板状部材の別の形態を示す、（図５Ａ）上面図、（図５Ｂ）側面図。本発明に係る板状部材の別の形態を示す、（図６Ａ）上面図、（図６Ｂ）側面図。本発明の継手構造を備えるバイクを示す側面図。図７に示すバイクを後方から見た図。

　以下、図面を参照して本発明の継手構造の一実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明の継手構造をバイクの排気管の接続に適用した形態である。

　図１～４に示す継手構造１０は、上側排気管１２（第１部材）と、下側排気管１４（第２部材）とを接続する継手構造である。

　上側排気管１２は、上側排気管１２の軸心方向に沿った下側排気管１４に接続される側の端部が、外面が凸球面状であり、内面が凹球面状である球帯部１２Ａをなす。下側排気管１４は、下側排気管１４の軸心方向に沿った上側排気管１２に接続される側の端部から離間した位置に、外部に突出しているフランジ１６（第１付属部材）を有する。また、下側排気管１４の端部には上側排気管１２の球帯部１２Ａの内面と摺動し得る球帯状シール体１８（摺動部材）が嵌合している。球帯状シール体１８は、上側排気管１２の球帯部１２Ａの内面と同じ曲率半径を有する球帯形状をなす。従って、球帯状シール体１８と、上側排気管１２の球帯部１２Ａとは、上側排気管１２及び下側排気管１４の内部の気密性が保たれた状態で嵌合している。一方、上側排気管１２の球帯部１２Ａの端部とフランジ１６の上側排気管１２側の面とは当接しておらず、図３に示すようにクリアランスＣを有する。なお、球帯状シール体１８は別部材としたが、下側排気管１４と一体に形成してもよい。

　図３に示すように、上側排気管１２及び下側排気管１４は、上側排気管１２の球帯部１２Ａの内面と下側排気管１４の球帯状シール体１８とが当接した状態で連結している。そして、上側排気管１２と下側排気管１４との接続に際し、球帯状シール体１８と、上側排気管１２の球帯部１２Ａとが嵌合することで当該嵌合部分がシールされ、排気管内の気密性が確保される。

　上側排気管１２の球帯部１２Ａの外面の周囲には、該外面に摺接し得る開口部２０Ａを備えた板状部材２０（第２付属部材）が、該開口部２０Ａを球帯部１２Ａの外面の球帯部１２Ａの外径が最大となる位置よりも板状部材２０から離れた部分に摺動可能に当接させた状態で、かつフランジ１６と対向するように設けられている。板状部材２０は、さらに、ボルトが挿通する２つのボルト挿通孔と、該ボルト挿通孔を挿通するボルト２２を捲回するコイルバネ２４を受ける２箇所のバネ受け部とを備える。そして、板状部材２０の２つのボルト挿通孔のそれぞれには、コイルバネ２４が捲回されたボルト２２が、コイルバネ２４をボルト２２の頭部２２Ａとバネ受け部とに当接させた状態で挿通している。また、フランジ１６の、板状部材２０のボルト挿通孔に対向する位置には雌ネジが形成され、ボルト２２はその雌ネジにより螺合し、ボルト２２はフランジ１６に締結固定されている。つまり、フランジ１６及び板状部材２０は、コイルバネ２４の付勢力により対向間隔が狭まる方向に押圧されている。なお、本実施形態においては、フランジ１６に雌ネジを形成して締結固定したが、フランジ１６の下部にナットを設け、このナットにボルトを螺合させることによって締結固定してもよいし、他の固定手段により締結固定してもよい。

　上記の通り、上側排気管１２の球帯部１２Ａの端部とフランジ１６の上側排気管１２側の面との間には、図３に示すようにクリアランスＣを有する。このクリアランスＣにより、上側排気管１２の揺動は規制されず、上側排気管１２及び下側排気管１４の軸（それぞれ、Ｐ１、Ｐ２）が一致している状態（図３の状態）、及び当該軸が交差している状態（図４の状態）にすることができる。すなわち、第１部材としての上側排気管１２及び第２部材としての下側排気管１４はそれぞれに対して相対的に揺動し得る。

　また、上側排気管１２はＰ１を回転軸とする回転は規制されておらず、下側排気管１４に対して３６０°回転することができる。

　以上の構成において、下側排気管１４のフランジ１６と板状部材２０とは、対向間隔が狭まる方向に押圧されているため、板状部材２０の開口部２０Ａ及び上側排気管１２の球帯部１２Ａの外面、並びに上側排気管１２の球帯部１２Ａの内面及び上側排気管１２と下側排気管１４の継ぎ目に配されている球帯状シール体１８は、下側排気管１４のフランジ１６及び板状部材２０への押圧により一定の力で当接している。その結果、上側排気管１２の球帯部１２Ａの外面は、板状部材２０の開口部２０Ａに摺動可能な状態で配置され、かつ一定の力で当接していることにより、当該外面と当該開口部とには摩擦力が生じる。この摩擦力により上側排気管１２及び下側排気管１４は回転及び揺動が自由にできず、回転及び／又は揺動した状態（図４に示す状態）を保持することができる。

　フランジ１６と板状部材２０とに印加される押圧力は、ボルトの締め具合を調整することにより調整することができる。すなわち、当該押圧力を弱めると、上側排気管１２及び下側排気管１４の回転及び揺動が容易になるが、その状態を保持する力は弱くなる。逆に、当該押圧力を強めると、上側排気管１２及び下側排気管１４の回転及び揺動がし難くなるが、その状態を保持する力は強くなる。従って、フランジ１６と板状部材２０とに印加される押圧力のバランスを考慮して設定することが好ましい。

　以上の実施形態では、フランジ１６と板状部材２０とをそれらの対向間隔が狭まる方向に押圧して固定する手段としてボルトとコイルバネとを用いたが、本発明はそれに限定されず、例えば、フランジ１６及び板状部材２０の両側からクリップなどの挟持手段によって挟持してもよい。

　また、本発明において、第１付属部材としてのフランジ１６及び第２付属部材としての板状部材２０は、いずれも略板状形状としたが、第１付属部材及び第２付属部材の対向間隔が狭まる方向に押圧可能であれば別の形状としてもよい。

　以下に、第２付属部材としての板状部材２０の別の形態を２つ示す（図５、図６）。いずれの形態も、板状部材２０を２つの部材から構成したものである。つまり、それら２つの部材を連結することで板状部材２０として機能する。

　図５Ａは、板状部材３０の上面図であり、図５Ｂは図５Ａの一部を透視した状態で示す側面図である。図５に示す板状部材３０は、一点鎖線Ｌの左右に位置する２つの半部材３０Ａと半部材３０Ｂとが連結されてなる。半部材３０Ａの図５紙面における上部近傍と下部近傍のそれぞれには、一点鎖線Ｌに対して垂直方向に延びる雌ネジ孔３２が形成されており、半部材３０Ｂの上部近傍及び下部近傍のそれぞれには、一点鎖線Ｌに対して垂直方向に延びる貫通孔３４が形成されている。図５に示すように、半部材３０Ａと半部材３０Ｂとが連結した状態では半部材３０Ｂの貫通孔３４と半部材３０Ａの雌ネジ孔３２とは連通した状態となり、そこにボルト３６が半部材３０Ａの雌ネジ孔３２に螺合し締結固定されている。

　一方、図６Ａは、板状部材４０の上面図であり、図６Ｂは図６Ａの一部を透視した状態で示す側面図である。図６に示す板状部材４０は、図６における一点鎖線Ｌの左右に位置する２つの半部材４０Ａと半部材４０Ｂとが連結されてなる。半部材４０Ａと半部材４０Ｂとは、図６紙面における上部近傍に位置するリンク機構４２を介して回動可能に連結しており、下部近傍においてはそれぞれに形成された貫通孔を挿通するボルト４４とこのボルト４４の雄ネジにナット４６が螺合することにより締結固定されている。板状部材４０は、ボルト４４とナット４６とを取り外すことで、半部材４０Ａ及び半部材４０Ｂはリンク機構４２を介して回動可能な状態となる。

　ここで、図１～図４において示した板状部材２０を用いて継手構造を製造する場合、上側排気管１２の端部の球帯部１２Ａの最大外径は板状部材２０の開口部２０Ａよりも大きいため、上側排気管１２に球帯部１２Ａを形成（溶接）する前に、板状部材２０の開口部２０Ａに上側排気管１２を挿通させておく必要がある。これに対して、図５及び図６に示す板状部材３０、４０を用いる場合はその必要はない。その理由は、図５に示す板状部材３０においては、半部材３０Ａと半部材３０Ｂとに分離可能であるため、上側排気管１２に球帯部１２Ａを形成後であっても、球帯部１２Ａの影響を受けずに半部材３０Ａと半部材３０Ｂとを連結し、板状部材３０を組み上げすることができるからである。また、図６に示す板状部材４０においては、ボルト４４を外すことで半部材４０Ａ及び半部材４０Ｂはリンク機構４２を介して回動可能であり、半部材４０Ａ及び半部材４０Ｂのリンク機構に対向する部分は上側排気管１２の外径よりも大きく離間させることができる。そのため、上側排気管１２に球帯部１２Ａを形成後であっても、球帯部１２Ａの影響を受けずに半部材４０Ａと半部材４０Ｂとを連結し、板状部材４０を組み上げすることができる。

　以上より、図５及び図６に示す各板状部材を用いると、上側排気管に球帯部を形成する前に板状部材を上側排気管を挿通させる必要がない。従って、図１～図４において示した板状部材よりも、組立ての自由度が向上するため好ましい。

　図７は、図１～４に示す継手構造を用いマフラーと排気管とを接続したバイクの側面図であり、図８は後方からみた図である。図７に示すバイク５０のエンジン５２の排気ガスの排出口には、継手構造５４を介して排気管５６が接続されている。さらに、排気管５６は、後輪タイヤ５８の近傍に位置するマフラー６０に接続されている。図７において、継手構造５４が回転していない状態ではマフラー６０は図８のＡの位置にある。一方、後輪タイヤ５８のパンク修理時など、マフラー６０が作業の妨げになる場合、マフラー６０を支持する部材（ボルト）を外し、マフラー６０を後輪タイヤ５８から遠ざける方向に退避させると、継手構造５４において排気管５６が回転・揺動し、マフラー６０を図８のＢの位置に移動することができる。そして、上述の通り、継手構造５４は、接続される２つの排気管を回転・揺動した状態を保持することができるため、マフラー６０は図８のＢの位置において保持される。その結果、後輪タイヤ５８のパンク修理に際し、マフラー６０を完全に取り外すことなく作業をすることができる。

　以上の実施形態では、本発明の継手構造をバイクの排気管の接続に適用する形態を示したが、本発明はその形態に限定されることはない。いずれの形態でも、２つの部材の回転及び揺動が可能であり、かつ回転及び又は揺動させた場合、その状態を保持することができる。また、第１部材及び第２部材の形状も任意であり、上記のような管状の他に、ブロック体などであってもよい。

１０　継手構造
１２　上側排気管（第１部材）
１４　下側排気管（第２部材）
１６　フランジ（第１付属部材）
１８　球帯状シール体（摺動部材）
２０，３０，４０　板状部材（第２付属部材）
２２　ボルト
２４　コイルバネ
５０　バイク
５２　エンジン
５４　継手構造
５６　排気管
５８　後輪タイヤ
６０　マフラー

Claims

　第１部材及び第２部材を接続する継手構造であって、
　前記第１部材の端部は、外面が凸球面状であり、内面が凹球面状である球帯部をなし、
　前記第２部材は、端部から離間した位置において外部に突出している第１付属部材を有し、
　前記第１部材の球帯部の内面と前記第２部材の端部との間には摺動部材が配されており、
　前記第１部材の球帯部の外面の周囲には、開口部を備えた第２付属部材が、該開口部を前記球帯部の外面の該球帯部の外径が最大となる位置よりも前記第２部材から離れた部分に摺動可能に直接当接させた状態で設けられており、
　前記第１部材の球帯部の端部と前記第１付属部材の前記第１部材側の面との間には、クリアランスを有し、かつ
　前記第１付属部材及び前記第２付属部材は、対向間隔が狭まる方向に押圧されていることを特徴とする継手構造。
　請求項１に記載の継手構造において、前記第１部材及び前記第２部材が管状であり、前記摺動部材が前記第１部材の球帯部の内面と嵌合し得る球帯状シール体であることを特徴とする継手構造。
　請求項１に記載の継手構造において、前記第２付属部材は、さらに、ボルトが挿通する複数のボルト挿通孔と、該ボルト挿通孔を挿通するボルトを捲回するコイルバネを受ける複数のバネ受け部とを備え、前記第２付属部材の複数のボルト挿通孔のそれぞれには、コイルバネが捲回されたボルトが、該コイルバネをボルトの頭部と前記バネ受け部とに当接させた状態で挿通し、前記第１付属部材に締結固定されていることを特徴とする継手構造。