JPH0875064A

JPH0875064A - 排気管用可撓性継手

Info

Publication number: JPH0875064A
Application number: JP6206326A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Ide; 孝信井手
Original assignee: Yamakawa Industrial Co Ltd
Current assignee: Unipres Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】組立，構成が簡単で２軸方向の振動吸収機能
を備えた可撓性継手の提供。【構成】排気管１と２との端部には、第１，第２接続
用フランジ３，４が対向するようにして固設され、フラ
ンジ３，４間に球面継手５が介装されている。継手５
は、シール材１０，１１と、可動リング１２とを有して
いる。シール材１０，１１には、第１，第２球面１５，
１６が形成されている。リング１２の貫通孔１７の一方
の開口端には、第１球面１５と嵌合摺接する第１球座面
１８が形成され、他方の開口端には、第２球面１６と嵌
合摺接する第２球座面１９が形成されている。第１球面
１５と第１球座面１８とが第１球面継手部Ａを構成し、
第２球面１６と第２球座面とが第２球面継手部Ｂを構成
していて、これらの球面継手部が排気管１，２の長手方
向に沿って配置されており、球面継手部Ａ，Ｂの球面中
心Ｏ_1,Ｏ₂が軸線ｌと直交する方向にオフセットしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の排気管用
可撓性継手に関し、特に、排気管の軸方向の振動を吸
収，緩和することができる可撓性継手に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】エンジン振動が排気系を介して車体側に
伝達することを防止する技術として、曲げや伸縮を吸
収，緩和する継手構造が従来から種々検討されている。
この種の継手構造のうち、ベローズ式のフレキシブルチ
ューブを用いる方式は、排気管の軸方向の振動、軸と直
交する方向の振動、軸回転に対して、いずれにも有効に
機能する手段ではあるが、加工の難しさや、コスト高に
なるという欠点があって、実用化が難しかった。

【０００３】そこで、例えば、実開昭６１−１７１８１
７号公報や実開昭６３−１４８２４号公報には、排気管
の途中に、軸線回りに回動可能な球面継手を介装して、
振動や回転の伝達を防止しようとする技術が提案されて
いる。しかし、これらの公報に開示されている排気管用
可撓性継手では、排気管の軸と直交する方向には、回動
可能に構成されているものの、排気管の軸方向には、排
気ガスの漏れを防止するために、シール材を球座面に圧
接した結合になっているので、排気管の軸方向の振動を
吸収，緩和させることができないという問題があった。

【０００４】このような問題に対して、例えば、実開昭
５８−１３４６１８号公報には、排気管の上下配管部
と、水平配管部とにそれぞれ球面継手を介装した排気管
用の継手構造が提案されており、この公報に示されてい
る構成の継手構造によれば、排気管の軸方向の振動も吸
収，緩和させることができる。しかしながら、このよう
な構成の継手構造には、以下に説明する技術的課題があ
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、実開昭５８
−１３４６１８号公報に開示されている継手構造では、
排気管の上下配管部と、水平配管部とにそれぞれ球面継
手を介装する構造なので、継手結合の部分が複数個所に
なり、排気管の組立が面倒になるとともに、構成が複雑
になり、部品点数も増加するという問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、構
成が簡単で組立も容易な排気管用可撓性継手を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、同軸上に配設された内燃機関の上流側排
気管と下流側排気管との間に接続用フランジを対向配置
し、前記接続用フランジ間に球面継手を介装して、前記
接続用フランジを相互に近接する方向に付勢する締結部
材で結合した可撓性継手において、前記球面継手は、相
互に嵌合摺接する球面および球座面とで構成した一対の
第１および第２球面継手部を有し、前記第１および第２
球面継手部のいずれか一方の球座面と、前記第１および
第２球面継手部の他方の球面ないしは球座面とを備え、
前記締結部材の付勢力により前記球面と球座面とを相互
に圧接することにより揺動自在に前記排気管の外周に配
置される可動リングを設け、前記第１および第２球面継
手部の球面中心を、前記排気管の軸と直交する方向にオ
フセットしたことを特徴とする。

【０００８】前記可動リングは、中央に穿設された貫通
孔の内周面に設けられた一対の球座面を有し、この球座
面と前記排気管の端部にそれぞれ設けられる球面とで前
記第１および第２球面継手部を形成し、一対の球面継手
部を排気管の長手方向に沿って配置することができる。
前記可動リングは、中央に穿設された貫通孔の内周面に
球座面が設けられるとともに、その外周面に球面が形成
され、この球座面および球面と前記排気管の端部にそれ
ぞれ設けられる球面ないしは球座面とで前記第１および
第２球面継手部を形成し、一対の球面継手部を排気管の
径方向に沿って配置することができる。

【０００９】

【作用】上記構成の排気管用可撓性継手によれば、相互
に嵌合摺接する球面と球座面とで構成した球面継手は、
一対の第１および第２球面継手部を有し、第１および第
２球面継手部のいずれか一方の球座面と、第１および第
２球面継手部の他方の球面ないしは球座面とを備え、締
結部材の付勢力により球面と球座面とを相互に圧接する
ことにより揺動自在に排気管の外周に配置される可動リ
ングを設け、第１および第２球面継手部の球面中心を、
排気管の軸と直交する方向にオフセットしているので、
上流側排気管から下流側排気管に向かって軸方向の振動
が伝達する際に、一対の第１および第２球面継手で振動
の作用点の中心と、これに対する反作用点の中心とが、
排気管の軸と直交する方向にオフセットすることにな
り、可動リングにモーメントが働いて、このモーメント
により可動リングが揺動して、軸方向の振動伝達を吸収
緩和する。

【００１０】請求項２の構成によれば、可動リングは、
中央に穿設された貫通孔の内周面に設けられた一対の球
座面を有し、この球座面と排気管の端部にそれぞれ設け
られる球面とで一対の第１および第２球面継手部を形成
し、これらの球面継手部を排気管の長手方向に沿って配
置しているので、これらの球面継手部の球面中心は、相
互に離間する方向となっていて、この球面中心を離すこ
とで、排気管は、軸と直交する方向に動き易くなる。

【００１１】また、請求項３の構成によれば、可動リン
グは、中央に穿設された貫通孔の内周面に球座面が設け
られるとともに、その外周面に球面が形成され、この球
座面および球面と排気管の端部にそれぞれ設けられる球
面ないしは球座面とで第１および第２球面継手部を形成
し、一対の球面継手部を排気管の径方向に沿って配置し
ているので、継手部の長さが短くなる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図１から図５は、本発明に
かかる排気管用可撓性継手の第１実施例を示している。
同図において、符号１で示した部材が上流側排気管であ
って、この上流側排気管１の一端は、図外のエンジンの
排気マニホールドに接続されている。上流側排気管１の
他端側には、下流側排気管２が同一軸線ｌ上に配置され
ており、下流側排気管２の他端には、消音器などが接続
される。

【００１３】上流側排気管１と下流側排気管２との端部
には、それぞれ第１および第２接続用フランジ３，４が
対向するようにして固設され、この接続用フランジ３，
４間に球面継手５が介装されている。第１および第２接
続用フランジ３，４は、略楕円形状に形成され、その中
央に上流側排気管１ないしは下流側排気管２を挿通する
ための取付孔６，７が設けられている。また、第１およ
び第２接続用フランジ３，４の長軸側の両端には、図
２，３に示すように、後述する締結部材の挿入孔８，９
が一対設けられている。

【００１４】球面継手５は、一対のシール材１０，１１
と、これらのシール材１０，１１間に揺動自在に設けら
れる金属製の可動リング１２とから構成されている。シ
ール材１０，１１は、カーボンなどの材料で円環状に形
成されており、第１および第２接続用フランジ３，４の
対向する面に、相互に近接する方向に突設固着された円
筒状の筒部１３，１４の外周に嵌着固定されている。

【００１５】各シール材１０，１１の外周には、排気管
１，２の端部側に向かって縮径する第１および第２球面
１５，１６がそれぞれ形成されている。第１および第２
球面１５，１６の球面中心Ｏ_1,Ｏ₂は、軸線ｌと同じ面
上にあって、第１球面１５の球面中心Ｏ₁は、軸線ｌの
上方側にオフセットされ、第２球面１６の球面中心Ｏ ₂
は、軸線ｌの下方側にオフセットされている。

【００１６】可動リング１２は、円盤状に形成され、そ
の中央に貫通孔１７が穿設されている。貫通孔１７の一
方の開口端には、第１球面１５と嵌合摺接する第１球座
面１８が形成され、他方の開口端には、第２球面１６と
嵌合摺接する第２球座面１９が形成されている。第１お
よび第２球座面１８，１９は、これらが嵌合摺接する第
１および第２球面１５，１６に対応させて、可動リング
１２の中心から上下方向に偏心している。

【００１７】このように構成された球面継手５は、接続
フランジ３，４が相互に近接するように付勢するバネ２
０を介在させて、接続用フランジ３，４の挿入孔８，９
内に締結部材２１、具体的には、ボルトナットを装着す
ると、バネ２０により第１球面１５と第２球面１６とが
近接する方向に付勢される。このような付勢力を受けた
第１および第２球面１５，１６は、付勢力を受けている
方向に径が収縮する状態に形成されているので、これら
の球面１５，１６と嵌合摺接する球座面１８，１９が設
けられた可動リング１２は、排気管１，２の軸線ｌから
離間する方向の作用力を受け、この作用反力により第１
球面１５と第１球座面１８との間および第２球面１６と
第２球座面１９との間にそれぞれ圧接力が発生し、排気
管１，２の気密シールがなされるとともに、可動リング
１２は、排気管１，２の外周に揺動自在に支持される。

【００１８】さて、以上のように構成された可撓性継手
では、第１球面１５と第１球座面１８とが第１球面継手
部Ａを構成し、第２球面１６と第２球座面とが第２球面
継手部Ｂを構成していて、これらの球面継手部Ａ，Ｂが
排気管１，２の長手方向に沿って配置されており、排気
管１，２の軸線ｌ回りの回転がそれぞれ可能になってい
て、排気管１，２と直交する方向の振動が緩和吸収され
るととともに、軸方向の振動も吸収緩和される。

【００１９】図４，５は、排気管１，２の軸方向に振動
が加わった際の球面継手５の挙動を示している。いま例
えば、上流側排気管１からその端部が下流側排気管２に
近接する方向に作用する振動力Ｆ₁が加えられたとする
と、この振動力Ｆ₁は、第１球面継手Ａの球面中心Ｏ₁
に作用し、下流側排気管２に発生する振動力Ｆ₁に対す
る反力Ｆ₂は、第２球面継手Ｂの球面中心Ｏ₂に作用す
ると考えることができる。

【００２０】ところが、本実施例の球面継手５は、上述
したように一対の球面継手Ａ，Ｂを有していて、これら
の球面継手部Ａ，Ｂの球面中心Ｏ_1,Ｏ₂が軸線ｌと直交
する方向にオフセットしている。このため、可動リング
１２に上述したような振動力Ｆ₁および反力Ｆ₂が両側
から加えられると、これらの作用点が同軸上に位置して
いないので、可動リング１２には、モーメントが発生
し、発生したモーメントにより、下流側排気管２を下方
に押し下げるようにして、図１に実線矢印で示した方向
に可動リング１２が揺動回転し、その結果、図４に示し
た状態になる。

【００２１】なお、このような可動リング１２の揺動回
転の途中においても、バネ２０の付勢力が作用している
ので、継手部Ａ，Ｂの球面１５，１６と球座面１８，１
９との間の圧接力は維持される。一方、これとは逆に、
上流側排気管１からその端部が下流側排気管２から離間
する方向に作用する振動力Ｆ₁’が加えられたとする
と、可動リング１２には、上記と同様な理由からモーメ
ントが発生し、発生したモーメントにより、下流側排気
管２を上方に押し上げるようにして、図１に点線矢印で
示した方向に可動リング１２が揺動回転し、その結果、
図５に示した状態になる。

【００２２】排気管１，２に軸方向の振動力Ｆ₁，
Ｆ₁’が加えられたときに、可動リング１２に上述した
ような揺動回転が発生すると、加えられた振動力Ｆ₁，
Ｆ₁’の一部は、可動リング１２を揺動回転させるため
に消費され、その結果、軸方向の振動を球面継手部Ａ，
Ｂで緩和吸収することができる。また、本実施例の場合
には、一対の球面継手部Ａ，Ｂが排気管１，２の軸線ｌ
の方向に沿って設けられ、これらの継手部Ａ，Ｂの球面
中心Ｏ_1,Ｏ₂が相互に離間するように配置されているの
で、球面中心Ｏ_1,Ｏ₂間の間隔を広げれば広げるほど、
球面ないしは球座面の曲率を緩やかにすることができ、
曲率を緩やかにすると、非常に小さい振動でも継手部
Ａ，Ｂが回転し、排気管１，２と直交する方向の小さい
振動も緩和吸収することかできる。

【００２３】図６は、本発明にかかる排気管用可撓性継
手の第２実施例を示しており、以下にその特徴点につい
てのみ説明する。同図に示す可撓性継手は、一対の第１
および第２球面継手部Ａ_a,Ｂ_aが排気管１ａ，２ａの長
手方向に沿って配置され、これらの第１および第２球面
継手部Ａ_a,Ｂ_aは、シール材１０ａ，１１ａの外周面に
形成された球面１５ａ，１６ａと、可動リング１２ａの
貫通孔１７ａの開口端にそれぞれ形成された球座面１８
ａ，１９ａとで構成されていて、基本的な構成は、上述
した第１実施例と実質的に同一になっているが、以下の
点に相違がある。

【００２４】すなわち、本実施例では、上流側排気管１
ａ側に配置された第１球面継手部Ａ _aの球面中心Ｏ_1aが
排気管１ａ，２ａの軸線ｌから上方にオフセットした位
置に設定されるとともに、下流側排気管２ａ側に配置さ
れた第２球面継手部Ｂ_aの球面中心Ｏ_2aが、軸線ｌ上に
設定されている。このような構成された可撓性継手によ
っても上記第１実施例と同等の作用効果が得られる。

【００２５】なお、上記第１および第２実施例において
は、球面１５，１６，１５ａ，１６ａを形成する部材を
シール材１０，１０ａ，１１，１１ａとしたが、可動リ
ング１２，１２ａをシール材で形成し、球面側を金属で
形成してもよい。図７から図１０は、本発明にかかる可
撓性継手の第３実施例を示している。同図に示す可撓性
継手は、同一軸線ｌ上に配置された上流側排気管１ｂと
下流側排気管２ｂとの端部には、それぞれ第１および第
２接続用フランジ３ｂ，４ｂが対向するようにして固設
され、この接続用フランジ３ｂ，４ｂ間に球面継手５ｂ
が介装されている。第１および第２接続用フランジ３
ｂ，４ｂには、取付孔６ｂ，７ｂと締結部材の挿入孔８
ｂ，９ｂが設けられている。

【００２６】球面継手５ｂは、外周に排気管１ｂの端部
側に向かって縮径する第１球面１５ｂが形成され、上流
側排気管１ｂの端部に嵌着固定される環状部材２２と、
シール材で形成された可動リング１２ｂとを有してい
る。第１球面１５ｂは、上記実施例と同様に端部側に向
かって径が縮小するように湾曲している。可動リング１
２は、円盤状に形成され、その中央に円形の貫通孔１７
ｂが穿設され、この貫通孔１７ｂは、外周円の中心から
下方にオフセットした位置に中心が設定されてている。

【００２７】貫通孔１７ｂの上流側排気管１ｂ側の開口
端には、第１球面１５ｂと嵌合摺接する第１球座面１８
ｂが形成されている。また、可動リング１２ｂの外周に
は、排気管１ｂの端部側に向かって径が縮小する第２球
面１６ｂが形成されている。そして、下流側排気管２ｂ
に固設された接合フランジ４ｂの内面側には、第２球面
１６ｂと嵌合摺接する第２球座面１９ｂが設けられてい
る。

【００２８】このように構成された球面継手５ｂは、接
続フランジ３ｂ，４ｂが相互に近接するように付勢する
バネ２０ｂを介在させて、締結部材２１ｂで結合される
と、このような付勢力を受けた第１球面１５ｂは、可動
リング１２ｂの第１球座面１８ｂを軸線ｌから離間させ
るように作用し、また、第２球座面１９ｂは、第２球面
１６ｂを中心方向に押し付けるように作用し、これらの
作用力と可動リング１２ｂ側の反作用力により、第１球
面１５ｂと第１球座面１８ｂとの間および第２球面１６
ｂと第２球座面１９ｂとの間にそれぞれ圧接力が発生
し、排気管１ｂ，２ｂの気密シールがなされるととも
に、可動リング１２ｂは、排気管１ｂ，２ｂの外周に揺
動自在に支持される。

【００２９】以上のように構成された可撓性継手５ｂで
は、第１球面１５ｂと第１球座面１８ｂとが第１球面継
手部Ａ_bを構成し、第２球面１６ｂと第２球座面１９ｂ
とが第２球面継手部Ｂ_bを構成していて、これらの球面
継手部が排気管１ｂ，２ｂの径方向に沿って配置されて
おり、上記実施例と同様に排気管１ｂ，２ｂと直交する
方向の振動が緩和吸収されるととともに、軸方向の振動
も吸収緩和される。

【００３０】図９，１０は、排気管１ｂ，２ｂの軸方向
に振動が加わった際の球面継手５ｂの挙動を示してい
る。上流側排気管１ｂからその端部が下流側排気管２ｂ
に近接する方向に作用する振動力Ｆ₁が加えられたとす
ると、上記実施例と同様に、この振動力Ｆ₁は、第１球
面継手Ａ_bの球面中心Ｏ_1bに作用し、下流側排気管２ｂ
に発生する振動力に対する反力Ｆ₂は、第２球面継手Ｂ
_bの球面中心Ｏ_2bに作用すると考えることができる。

【００３１】本実施例の球面継手５ｂは、球面継手部Ａ
_b，Ｂ_bの球面中心Ｏ_1b,Ｏ_2bが軸線ｌと直交する方向
にオフセットしている。このため、可動リング１２ｂに
は、図４，５に示した場合と同様に、モーメントが発生
し、発生したモーメントにより、可動リング１２ｂが揺
動回転し、その結果、図７に示した状態から、図９に示
した状態になる。

【００３２】一方、これとは逆に、上流側排気管１ｂか
らその端部が下流側排気管２ｂから離間する方向に作用
する振動力Ｆ₁’が加えられたとすると、可動リング１
２ｂには、上記と同様な理由からモーメントが発生し、
発生したモーメントにより可動リング１２が揺動回転
し、その結果、図７に示した状態から、図１０に示した
状態になる。

【００３３】このように可動リング１２ｂの揺動過程に
おいて、本実施例の場合には、排気管１ｂ，２ｂの軸線
ｌがずれることなく、軸方向振動の吸収緩和が行なわれ
る。また、本実施例の場合には、一対の球面継手部Ａ_B,
Ｂ_bを排気管１ｂ，２ｂの径方向に沿って配置している
ので、継手部の長さを短くすることができる。なお、上
記第３実施例では、第１球面継手部ｂの球面中心Ｏ_1bを
排気管１ｂ，２ｂの軸線ｌ上に設定したものを例示した
が、球面中心Ｏ_1bを軸線ｌからオフセットさせても上記
実施例と同等の作用効果が得られる。

【００３４】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる排気管用可撓性継手によれば、エンジン
側から車体側に伝達される軸方向および軸に直交する方
向の振動および回転の吸収，緩和機能が、排気管の途中
に可撓性継手を１箇所介装することによって得られの
で、排気管の組立および構成が簡単になり、構成部品点
数の削減も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる排気管用可撓性継手の第１実施
例を示す断面図である。

【図２】図１の左側面図である。

【図３】図１の右側面図である。

【図４】図１に示した可撓性継手の可動リングの挙動を
示す説明図である。

【図５】図１に示した可撓性継手の可動リングの挙動を
示す説明図である。

【図６】本発明にかかる排気管用可撓性継手の第２実施
例を示す断面図である。

【図７】本発明にかかる排気管用可撓性継手の第３実施
例を示す断面図である。

【図８】図７の右側面図である。

【図９】図７に示した可撓性継手の可動リングの挙動を
示す説明図である。

【図１０】図７に示した可撓性継手の可動リングの挙動
を示す説明図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ上両側排気管２，２ａ，２ｂ下流側排気管３，３ａ，３ｂ第１接続用フランジ４，４ａ，４ｂ第２接続用フランジ５，５ａ，５ｂ球面継手１０，１０ａシール材１１，１１ａシール材１２，１２ａ，１２ｂ可動リング１５，１５ａ，１５ｂ第１球面１６，１６ａ，１６ｂ第２球面１８，１８ａ，１８ｂ第１球座面１９，１９ａ，１９ｂ第２球座面Ａ，Ａ_a，Ａ_b 第１球面継手部Ｂ，Ｂ_a，Ｂ_b 第２球面継手部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同軸上に配設された内燃機関の上流側排
気管と下流側排気管との間に接続用フランジを対向配置
し、前記接続用フランジ間に球面継手を介装して、前記
接続用フランジを相互に近接する方向に付勢する締結部
材で結合した可撓性継手において、前記球面継手は、相互に嵌合摺接する球面および球座面
とで構成した一対の第１および第２球面継手部を有し、前記第１および第２球面継手部のいずれか一方の球座面
と、前記第１および第２球面継手部の他方の球面ないし
は球座面とを備え、前記締結部材の付勢力により前記球
面と球座面とを相互に圧接することにより揺動自在に前
記排気管の外周に配置される可動リングを設け、前記第１および第２球面継手部の球面中心を、前記排気
管の軸と直交する方向にオフセットしたことを特徴とす
る排気管用可撓性継手。
【請求項２】前記可動リングは、中央に穿設された貫
通孔の内周面に設けられた一対の球座面を有し、この球
座面と前記排気管の端部にそれぞれ設けられる球面とで
前記第１および第２球面継手部を形成し、一対の球面継
手部を排気管の長手方向に沿って配置したことを特徴と
する請求項１記載の排気管用可撓性継手。
【請求項３】前記可動リングは、中央に穿設された貫
通孔の内周面に球座面が設けられるとともに、その外周
面に球面が形成され、この球座面および球面と前記排気
管の端部にそれぞれ設けられる球面ないしは球座面とで
前記第１および第２球面継手部を形成し、一対の球面継
手部を排気管の径方向に沿って配置したことを特徴とす
る請求項１記載の排気管用可撓性継手。