JPH1096493A - シール材レス差し込み継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第２のパイプのフレア傾斜部に対して第１の
パイプのビード傾斜部を差し込み接触させた状態で外側
からクランプによりパイプ連結部を締め込む差し込み継
手において、低コストと、組み付け性の向上と、シール
性能の安定確保とを併せて達成することができるシール
材レス差し込み継手を提供すること。 【解決手段】 第１のパイプ１に形成されるビード傾斜
部を、外側に緩やかな膨らみを持たせたビード傾斜円弧
部１１ａとし、第２のパイプ２に形成されるフレア傾斜
部を、内側に緩やかな膨らみを持たせたフレア傾斜円弧
部２１ａとし、ビード１１とフレア２１とが直接接触す
る部位は、接触幅の狭い環状の線接触部とする手段とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両の排
気管を連結する継手として適用されるシール材レス差し
込み継手の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、差し込み継手としては、例えば、
特開平５−３３８９０号公報に記載のものが知られてい
る。

【０００３】この従来出典には、端部に径方向外側に膨
出する山形のビードが形成された第１のパイプと、半径
方向に拡開されたフレアが端部に形成された第２のパイ
プと、第２のパイプのフレア傾斜部に対して第１のパイ
プのビード傾斜部を差し込み接触させた状態で外側から
パイプ連結部を締め込むクランプとを備え、シール性を
フレア傾斜部とビード傾斜部との間に介装したガスケッ
トにより確保するようにした差し込み継手が記載されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の差し込み継手にあっては、シール材として介装され
るガスケットが細くて薄くて変形し易いリング状のもの
であるため、取り扱いが難しく組み付け性が悪い。

【０００５】また、ガスケットが組み付け後に位置ズレ
等が生じた場合、シール性が損なわれてガス等が漏れ
る。

【０００６】更に、排気管の継手として適用する場合に
は、内側を高温の排気ガスが通過するため、耐熱耐久性
を有する特殊なガスケットを用いる必要があり、コスト
的に不利となる。

【０００７】そこで、シール材を使用することによる上
記問題点を解決する案として、実開平６−５８１１９号
公報において、シール材を用いないシール材レス差し込
み継手が提案された。

【０００８】しかしながら、このシール材レス差し込み
継手は、同じ傾斜角度を持つ面同士を接触させるテーパ
接触によりシール性を確保しようとするものであるた
め、面全体による接触を保ってシール性を発揮させるに
は、フレア傾斜部とビード傾斜部とを同じ角度に一致さ
せる高精度による成形加工や互いの接触面の凹凸を除去
する表面加工を要するし、仮に組み付け時には面全体に
よる接触を保っていても使用中の熱変形や固形物の噛み
込みや錆び付きや傷付き等によりテーパシール部に隙間
ができると直ちにシール性が低下してしまう。

【０００９】すなわち、従来のシール材レス差し込み継
手は、加工工数の増大によりシール材使用の差し込み継
手と比較してもコスト的な有利性は得られないし、ま
た、クランプ締め付け力が分散する低い面接触圧により
シール性を得ようとするものであるため、使用によりテ
ーパシール部に隙間が生じ易く、シール性を安定して確
保することができない。

【００１０】本発明の課題とするところは、第２のパイ
プのフレア傾斜部に対して第１のパイプのビード傾斜部
を差し込み接触させた状態で外側からクランプによりパ
イプ連結部を締め込む差し込み継手において、低コスト
と、組み付け性の向上と、シール性能の安定確保とを併
せて達成することができるシール材レス差し込み継手を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載のシール材レス差し込み継手では、端部に
径方向外側に膨出する山形のビードが形成された第１の
パイプと、半径方向に拡開されたフレアが端部に形成さ
れた第２のパイプと、前記第２のパイプのフレア傾斜部
に対して第１のパイプのビード傾斜部を差し込み接触さ
せた状態で外側からパイプ連結部を締め込むクランプ
と、を備えた差し込み継手において、前記ビード傾斜部
を外側に緩やかな膨らみを持たせたビード傾斜円弧部と
し、前記フレア傾斜部を内側に緩やかな膨らみを持たせ
たフレア傾斜円弧部とし、ビードとフレアとが直接接触
する部位を、接触幅の狭い環状の線接触部としたことを
特徴とする。

【００１２】上記課題を解決するため請求項２記載のシ
ール材レス差し込み継手では、請求項１記載のシール材
レス差し込み継手において、前記第１のパイプと第２の
パイプとクランプを、同一金属素材としたことを特徴と
する。

【００１３】上記課題を解決するため請求項３記載のシ
ール材レス差し込み継手では、請求項１または請求項２
記載のシール材レス差し込み継手において、前記ビード
傾斜円弧部の先端からビード直管部を延長形成し、前記
第２のパイプから拡径した段差部を介してフレア傾斜円
弧部の基端へ向かうフレア直管部を形成し、 前記ビー
ド直管部の外径とフレア直管部の内径との間にバラツキ
誤差を考慮しても差し込みに支障のない径方向間隔を設
定すると共に、ビード直管部の端面とフレア直管部の段
差側境界との間に十分な軸方向間隔を設定したことを特
徴とする。

【００１４】上記課題を解決するため請求項４記載のシ
ール材レス差し込み継手では、請求項１ないし請求項３
記載のシール材レス差し込み継手において、前記フレア
傾斜円弧部に接するクランプの締め付け接触部が、ビー
ド傾斜円弧部とフレア傾斜円弧部との線接触部に重なる
ようにクランプの形状を設定したことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）まず、構成を説明する。

【００１６】図１は請求項１〜請求項３記載の発明に対
応する実施の形態１のシール材レス差し込み継手を示す
側面図、図２は実施の形態１のシール材レス差し込み継
手を示す断面図、図３は実施の形態１のシール材レス差
し込み継手のクランプを示す正面図である。

【００１７】図１〜図３において、１は第１のパイプ、
２は第２のパイプ、３はクランプであり、第１のパイプ
１と第２のパイプ２は、従来においてフランジ継手によ
り連結されていた自動車の排気管である。

【００１８】前記第１のパイプ１には、その端部に径方
向外側に膨出する山形のビード１１が形成されている。

【００１９】前記第２のパイプ２には、その端部に半径
方向に拡開されたフレア２１が形成されている。

【００２０】前記クランプ３は、図３に示すように、山
断面によるＣ型バンド部３ａと、Ｃ型バンド部３ａの両
端部から径方向に延ばされたフランジ部３ｂ，３ｃと、
一方のフランジ部３ｂに溶接固定されたナット３ｄと、
他方のフランジ部３ｃ側からねじ込まれるボルト３ｅに
より構成されていて、前記Ｃ型バンド部３ａは、第２の
パイプ２のフレア傾斜部に対して第１のパイプ１のビー
ド傾斜部を差し込み接触させた状態でのパイプ連結部に
装着される。

【００２１】図４は実施の形態１のシール材レス差し込
み継手の要部を示す拡大断面図であり、本発明の特徴と
する構成を図４に基づいて説明する。

【００２２】前記第１のパイプ１に形成されるビード傾
斜部は、外側に緩やかな膨らみを持たせたビード傾斜円
弧部１１ａとされ、前記第２のパイプ２に形成されるフ
レア傾斜部は、内側に緩やかな膨らみを持たせたフレア
傾斜円弧部２１ａとされ、ビード１１とフレア２１とが
直接接触する部位は、接触幅の狭い環状の線接触部とさ
れている。

【００２３】ちなみに、ビード傾斜円弧部１１ａは、そ
の傾斜角度αが３０°で半径１００ｍｍの円弧とされ、
フレア傾斜円弧部２１ａは、その傾斜角度βが３１°で
半径１００ｍｍの円弧とされている。

【００２４】また、前記第１のパイプ１と第２のパイプ
２とクランプ３とは、ステンレス材等の同一金属素材に
より形成されている。

【００２５】さらに、前記第１のパイプ１には、ビード
傾斜円弧部１１ａの先端からビード直管部１１ｂが延長
形成され、前記第２のパイプ２には、拡径した段差部２
１ｃを介してフレア傾斜円弧部２１ａの基端へ向かうフ
レア直管部２１ｂが形成されている。

【００２６】そして、前記ビード直管部１１ｂの外径φ
ｄ１とフレア直管部２１ｂの内径φｄ２との間には、バ
ラツキ誤差を考慮しても差し込みに支障のない径方向間
隔Ｓ１（０．３ｍｍ程度）が設定されていると共に、ビ
ード直管部１１ｂの端面とフレア直管部２１ｂの段差側
境界との間に十分な軸方向間隔Ｓ２（５〜１０ｍｍ程
度）が設定されている。

【００２７】尚、両パイプ１，２の管径φＤは、４８．
６ｍｍ程度である。

【００２８】次に、作用を説明する。

【００２９】［パイプ連結作用］実施の形態１のシール
材レス差し込み継手を用いて両パイプ１，２を連結する
時の作用を説明する。

【００３０】まず、第１のパイプ１のビード直管部１１
ｂを第２のパイプ２のフレア直管部２１ｂに差し込み、
ビード傾斜円弧部１１ａとフレア傾斜円弧部２１ａとを
図４に示すように接触させる。

【００３１】そして、クランプ３のＣ型バンド部３ａを
フランジ部３ｂ，３ｃを離すようにして大きく開き、第
２のパイプ２のフレア傾斜円弧部２１ａに対して第１の
パイプ１のビード傾斜円弧部１１ａを差し込み接触させ
た状態のパイプ連結部にＣ型バンド部３ａを装着してフ
ランジ部３ｂ，３ｃを閉じ、ボルト３ｅをナット３ｄに
ねじ込みながらＣ型バンド部３ａの径を小さくしてゆ
き、所定の締め付けトルクにより締め込むことでクラン
プ３により両パイプ１，２が連結される。

【００３２】このパイプ連結作用で、実施形態１の差し
込み継手は、変形し易いシール材を用いるものではない
ため、２つのパイプの間にシール材を位置決めしたり、
クランプ３での締め込み時にシール材がズレ内容に管理
する必要もなく、シール材を用いた差し込み継手に比
べ、取り扱いが容易で良好な組み付け性が得られる。

【００３３】また、ビード直管部１１ｂの外径φｄ１と
フレア直管部２１ｂの内径φｄ２との間には、バラツキ
誤差を考慮しても差し込みに支障のない径方向間隔Ｓ１
が設定されていると共に、ビード直管部１１ｂの端面と
フレア直管部２１ｂの段差部２１ｃとの間に十分な軸方
向間隔Ｓ２が設定されているため、大きな差し込み自由
度が与えられものとなり、無理やり押し込んで差し込む
必要がなく、差し込み作業性が良い。

【００３４】［シール作用］実施の形態１のシール材レ
ス差し込み継手によるシール性は、ビード傾斜円弧部１
１ａとフレア傾斜円弧部２１ａとの接触幅の狭い環状の
線接触部により確保される。

【００３５】本発明の円弧線接触によるシール性と従来
のテーパ面接触によるシール性とを対比する。

【００３６】(イ) シール性を得るのにコスト的に有利で
ある。

【００３７】従来のように面全体による接触を保ってシ
ール性を発揮させるには、フレア傾斜部とビード傾斜部
とを同じ角度に一致させる高精度による成形加工や互い
の接触面の凹凸を除去する表面加工を要し、加工工数が
増大する。

【００３８】これに対し、本発明の円弧線接触では、第
１のパイプ１のビード成形と同時にビード傾斜円弧部１
１ａを形成し、第２のパイプ２のフレア成形と同時にフ
レア傾斜円弧部２１ａを形成すれば良く、傾斜角度を一
致せる加工や表面加工を行なわないでも高い線接触圧に
よりシール性を得ることができ、コスト的に有利であ
る。

【００３９】(ロ) シール性が安定して確保される。

【００４０】従来のように面接触による場合は、接触圧
が低く接触面積が小さくなるとシール性が低下してしま
う。すなわち、使用中に熱変形したり、両パイプに折れ
角度がついたりすると、接触面積が小さくなり、シール
性が低下してしまう。

【００４１】これに対し、本発明の線接触による場合
は、接触圧が高く、使用中に熱変形したり、両パイプに
折れ角度がついても円弧線接触状態が維持され、シール
性が安定して確保される。

【００４２】また、接触面積が小さいことでシール性を
低下させる固形物の噛み込みもテーパ面に比べて大幅に
減少する。

【００４３】さらに、第１のパイプ１と第２のパイプ２
とクランプ３とは、ステンレス材等の同一金属素材によ
り形成されているため、電食等によるシール面の錆び付
きや腐食が防止され、この結果、錆び付き等による隙間
の形成でシール性が低下するのが抑えられる。

【００４４】次に、効果を説明する。

【００４５】（１）第１のパイプ１に形成されるビード
傾斜部は、外側に緩やかな膨らみを持たせたビード傾斜
円弧部１１ａとされ、第２のパイプ２に形成されるフレ
ア傾斜部は、内側に緩やかな膨らみを持たせたフレア傾
斜円弧部２１ａとされ、ビード１１とフレア２１とが直
接接触する部位は、接触幅の狭い環状の線接触部とされ
ているため、低コストと、組み付け性の向上と、シール
性能の安定確保とを併せて達成することができるシール
材レス差し込み継手を提供することができる。

【００４６】（２）第１のパイプ１と第２のパイプ２と
クランプ３とは、ステンレス材等の同一金属素材により
形成されているため、電食等が生じにい。

【００４７】（３）ビード直管部１１ｂの外径φｄ１と
フレア直管部２１ｂの内径φｄ２との間には、バラツキ
誤差を考慮しても差し込みに支障のない径方向間隔Ｓ１
が設定されていると共に、ビード直管部１１ｂの端面と
フレア直管部２１ｂの段差部２１ｃとの間に十分な軸方
向間隔Ｓ２が設定されているため、良好な差し込み作業
性を得ることができる。

【００４８】（実施の形態２）まず、構成を説明する。

【００４９】図５は請求項４記載の発明に対応する実施
の形態２のシール材レス差し込み継手を示す要部断面図
である。

【００５０】実施の形態１と異なる点は、フレア傾斜円
弧部２１ａに接するクランプ３の締め付け接触部３１ａ
が、ビード傾斜円弧部１１ａとフレア傾斜円弧部２１ａ
との線接触部に重なるようにクランプ３のＣ型バンド部
３ａの断面形状の設定がなされている点である。

【００５１】この構造により、Ｃ型バンド部３ａに加え
られる締め付けトルクを最も効率的にビード傾斜円弧部
１１ａとフレア傾斜円弧部２１ａとの線接触部に加える
ことができ、これにより高い線接触圧が確保されること
になる。この結果、自動車の排気管に適用した場合、シ
ール性を低下させる加熱加振時における緩み等の劣化を
防止することができる。

【００５２】従って、この実施の形態２では、実施の形
態１の（１）〜（３）の効果に、下記の効果が加えられ
る。

【００５３】（４）フレア傾斜円弧部２１ａに接するク
ランプ３の締め付け接触部３１ａが、ビード傾斜円弧部
１１ａとフレア傾斜円弧部２１ａとの線接触部に重なる
ようにクランプ３のＣ型バンド部３ａの断面形状を設定
したため、シール性を低下させる加熱加振時等の使用環
境の下でもクランプ３の緩みがなく、シール性を確保す
ることができる。

【００５４】（他の実施の形態）実施の形態１，２で
は、自動車の排気管への適用例を示したが、流通する気
体に対してある程度のシール性を保って連結される他の
管系の継手としても適用できるのはいうまでもない。

【００５５】

【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、第２の
パイプのフレア傾斜部に対して第１のパイプのビード傾
斜部を差し込み接触させた状態で外側からクランプによ
りパイプ連結部を締め込む差し込み継手において、ビー
ド傾斜部を外側に緩やかな膨らみを持たせたビード傾斜
円弧部とし、フレア傾斜部を内側に緩やかな膨らみを持
たせたフレア傾斜円弧部とし、ビードとフレアとが直接
接触する部位を、接触幅の狭い環状の線接触部としたた
め、低コストと、組み付け性の向上と、シール性能の安
定確保とを併せて達成することができるシール材レス差
し込み継手を提供することことができるという効果が得
られる。

【００５６】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載のシール材レス差し込み継手において、第１のパイ
プと第２のパイプとクランプを、同一金属素材としたた
め、上記効果に加え、継手部での電食等を生じにくくす
ることができる。

【００５７】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
または請求項２記載のシール材レス差し込み継手におい
て、ビード傾斜円弧部の先端からビード直管部を延長形
成し、第２のパイプから拡径した段差部を介してフレア
傾斜円弧部の基端へ向かうフレア直管部を形成し、ビー
ド直管部の外径とフレア直管部の内径との間にバラツキ
誤差を考慮しても差し込みに支障のない径方向間隔を設
定すると共に、ビード直管部の端面とフレア直管部の段
差側境界との間に十分な軸方向間隔を設定したため、上
記効果に加え、良好な差し込み作業性を得ることができ
る。

【００５８】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
ないし請求項３記載のシール材レス差し込み継手におい
て、フレア傾斜円弧部に接するクランプの締め付け接触
部が、ビード傾斜円弧部とフレア傾斜円弧部との線接触
部に重なるようにクランプの形状を設定したため、上記
効果に加え、シール性を低下させる加熱加振時等の使用
環境の下でもクランプの緩みがなく、シール性を確保す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１のシール材レス差し込み継手を示
す側面図である。

【図２】実施の形態１のシール材レス差し込み継手を示
す断面図である。

【図３】実施の形態１のシール材レス差し込み継手のク
ランプを示す正面図である。

【図４】実施の形態１のシール材レス差し込み継手の要
部を示す拡大断面図である。

【図５】実施の形態２のシール材レス差し込み継手を示
す要部断面図である。

【符号の説明】

１ 第１のパイプ １１ ビード １１ａ ビード傾斜円弧部 １１ｂ ビード直管部 ２ 第２のパイプ ２１ フレア ２１ａ フレア傾斜円弧部 ２１ｂ フレア直管部 ２１ｃ 段差部 ３ クランプ ３ａ Ｃ型バンド部 ３１ａ 締め付け接触部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端部に径方向外側に膨出する山形のビー
   ド（１１）が形成された第１のパイプ（１）と、 半径方向に拡開されたフレア（２１）が端部に形成され
   た第２のパイプ（２）と、 前記第２のパイプ（２）のフレア傾斜部に対して第１の
   パイプ（１）のビード傾斜部を差し込み接触させた状態
   で外側からパイプ連結部を締め込むクランプ（３）と、 を備えた差し込み継手において、 前記ビード傾斜部を外側に緩やかな膨らみを持たせたビ
   ード傾斜円弧部（１１ａ）とし、前記フレア傾斜部を内
   側に緩やかな膨らみを持たせたフレア傾斜円弧部（２１
   ａ）とし、ビード（１１）とフレア（２１）とが直接接
   触する部位を、接触幅の狭い環状の線接触部としたこと
   を特徴とするシール材レス差し込み継手。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシール材レス差し込み継
   手において、 前記第１のパイプ（１）と第２のパイプ（２）とクラン
   プ（３）を、同一金属素材としたことを特徴とするシー
   ル材レス差し込み継手。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のシール材
   レス差し込み継手において、 前記ビード傾斜円弧部（１１ａ）の先端からビード直管
   部（１１ｂ）を延長形成し、前記第２のパイプ（２）か
   ら拡径した段差部（２１ｃ）を介してフレア傾斜円弧部
   （２１ａ）の基端へ向かうフレア直管部（２１ｂ）を形
   成し、 前記ビード直管部（１１ｂ）の外径とフレア直管部（２
   １ｂ）の内径との間にバラツキ誤差を考慮しても差し込
   みに支障のない径方向間隔（Ｓ１）を設定すると共に、
   ビード直管部（１１ｂ）の端面とフレア直管部（１１
   ｂ）の段差側境界との間に十分な軸方向間隔（Ｓ２）を
   設定したことを特徴とするシール材レス差し込み継手。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３記載のシール材
   レス差し込み継手において、 前記フレア傾斜円弧部（２１ａ）に接するクランプ
   （３）の締め付け接触部（３１ａ）が、ビード傾斜円弧
   部（１１ａ）とフレア傾斜円弧部（２１ａ）との線接触
   部に重なるようにクランプ（３）の形状を設定したこと
   を特徴とするシール材レス差し込み継手。