JP2016061354A - ベローズ管及びベローズ管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベローズ管における金属製の内管と金属製の外管との間に設けられた非金属製の材料で構成された制振層の減衰性能のばらつきを抑える。
【解決手段】膨張黒鉛を材料として構成された制振シート１４０は、金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４よりも延性が小さいので、金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４と同じように延びない。よって、制振シート１４０には、円周方向に引張応力が作用し、切込み１４２で破断して分割され、帯状の制振材となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ベローズ管及びベローズ管の製造方法に関する。

特許文献１には、エンジン側の振動が下流側の排気経路へ伝達するのを抑制する振動吸収型排気管用継手（ベローズ管）に関する技術が開示されている。この先行技術では、金属製の内筒と外筒との間に非金属製のセラミッククロス層を挟み込んだ３層構造の筒材をバルジ加工し、蛇腹状のベローズ管に成形している（特許文献１参照）。

更に、この先行技術では、セラミッククロス層を構成するセラミック繊維の方向を軸方向と斜めに傾けて、繊維グループを２つの方向から交互に交差させた所謂綾織り構造とすることで、蛇腹状に成形する際の軸方向の寸法変化を吸収して、破断に至らないように構成されている。

しかし、綾織り構造とすると、成形によってセラミック繊維の密度が意図しないところで変化してしまい、減衰性能が安定せずに、ばらつく虞がある。また、仮に想定以上の軸方向の寸法変化が生じて破断した場合は、破断箇所が不規則となり、減衰性能が安定しないで、ばらつく虞がある。よって、この点において改善の余地があった。

なお、その他関連する技術が、特許文献２〜特許文献５に開示されている。

特開平０８−３２６５３１号公報 特開平１１−２１０８２１号公報 特開２００６−０７７９７０号公報 特開平０７−１１９４１７号公報 特開平０１−０７４３７８号公報

本発明は、上記事実を考慮し、ベローズ管における金属製の内管と金属製の外管との間に設けられた非金属製の材料で構成された制振層の減衰性能のばらつきを抑えることが目的である。

請求項１のベローズ管は、蛇腹状の金属製の内管と、前記内管の外側に設けられた蛇腹状の金属製の外管と、軸方向を長手方向とする帯状の複数の非金属製の制振材が、前記内管と前記外管との間に周方向に並んで設けられた制振層と、を備えている。

請求項１に記載のベローズ管では、金属製の内管と金属製の外管との間の設けられた制振層によって、振動源側から伝達された振動によるベローズ管の振動が減衰されて、振動源と反対側に伝達される。

制振層には、軸方向を長手方向とする帯状の複数の非金属製の制振材が、周方向に並んで設けられている。そして、制振材を予め意図した幅や位置に設けることで、制振層の減衰性能のばらつきが抑えられる。

請求項２のベローズ管は、請求項１に記載の構成において、前記制振材は、周方向に等間隔で設けられている。

請求項２に記載のベローズ管では、制振材が周方向に等間隔で設けられているので、制振層の減衰性能のばらつきが更に抑えられる。

請求項３のベローズ管は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記制振材は、膨張黒鉛を材料として構成されている。

請求項３に記載のベローズ管では、制振材が膨張黒鉛を材料として構成されているので、断熱性が向上する。

請求項４のベローズ管の製造方法は、蛇腹状の金属製の内管と蛇腹状の金属製の外管との間に制振層が設けられたベローズ管の製造方法であって、金属製の内筒と前記内筒の外側に設けられた金属製の外筒との間に軸方向に沿った切込みが周方向に間隔をあけて形成された非金属製の制振シートを介在させて円筒状の筒部材とする第一工程と、前記筒部材を液圧成形によって蛇腹状に成形し、前記制振シートが前記切込みで破断して軸方向を長手方向とする帯状の複数の非金属製の制振材が周方向に並んで設けられた前記制振層とする第二工程と、を備えている。

請求項４に記載のベローズ管の製造方法では、金属製の内筒と金属製の外筒との間に軸方向に沿った切込みが周方向に間隔をあけて形成された非金属製の制振シートが介在した円筒状の筒部材を、液圧成形によって蛇腹状に成形することで、制振シートは切込みで破断して軸方向を長手方向とする帯状の複数の非金属製の制振材が周方向に並んだ制振層となったベローズ管となる。

制振層を構成する非金属製の制振シートは、金属製の内筒（内管）及び金属製の外筒（外管）と比べ、延性が小さい。しかし、非金属製の制振シートは、軸方向に沿った切込みが周方向に間隔をあけて形成されている。よって、蛇腹状に液圧成形する際に、切込みに沿って破断し、意図しない箇所での破断が防止又は減少する。したがって、制振シートが意図しない箇所で破断することによる制振層の減衰性能のばらつきが抑えられる。

請求項５のベローズ管の製造方法は、請求項４に記載の構成において、前記制振シートの前記切込みは、周方向に等間隔で形成されている。

請求項５に記載のベローズ管の製造方法では、制振シートが周方向に等間隔で破断するので、制振層の減衰性能のばらつきが更に抑えられる。

請求項６のベローズ管の製造方法は、請求項４又は請求項５に構成において、前記制振シートの外周面に前記切込みが形成されている。

請求項６に記載のベローズ管の製造方法では、制振シートの外周面に切込みが形成されているので、切込みで破断しやすい。よって、制振シートが意図しない箇所で破断することによる制振層の減衰性能のばらつきが更に抑えられる。

請求項７のベローズ管の製造方法は、請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の構成において、前記制振シートは、膨張黒鉛を材料として構成されている。

請求項７に記載のベローズ管の製造方法は、制振シートは膨張黒鉛を材料として構成されている。よって、制振シートの厚みをより均一にすることが可能となるので（厚みのばらつきが抑えられるので）、切込み以外の意図しない箇所での破断が効果的に防止又は減少する。したがって、制振シートの厚みのばらつきが大きい場合と比較し、制振シートが意図しない箇所で破断することによる制振層の減衰性能のばらつきが抑えられる。

また、制振シートが膨張黒鉛を材料として構成されているので、断熱性が向上する。

請求項８のベローズ管の製造方法は、蛇腹状の金属製の内管と蛇腹状の金属製の外管との間に制振層が設けられたベローズ管の製造方法であって、金属製の内筒と前記内筒の外側に設けられた金属製の外筒との間に軸方向を長手方向とする帯状の複数の非金属製の制振材を周方向に並んで配置させた円筒状の筒部材とする第一工程と、前記筒部材を液圧成形によって蛇腹状に成形し、帯状の複数の非金属製の前記制振材が周方向に並んで設けられた前記制振層とする第二工程と、を備えている。

請求項８に記載のベローズ管の製造方法は、金属製の内筒と金属製の外筒との間に軸方向を長手方向とする帯状の複数の非金属製の制振材が周方向に並んで配置された円筒状の筒部材を、液圧成形によって蛇腹状に成形することで、帯状の複数の非金属製の制振材が周方向に並んだ制振層となったベローズ管となる。

帯状の非金属製の制振材は、金属製の内筒及び金属製の外筒と比べ、延性が小さい。しかし、内筒と外筒との間に、帯状の非金属製の制振材が周方向に並んで設けられている。よって、蛇腹状に液圧成形する際に、制振材が一枚の制振シートで構成されている場合と比較し、意図しない箇所での破断が防止又は減少する。したがって、制振層の減衰性能のばらつきが抑えられる。

請求項９のベローズ管の製造方法は、請求項８に記載の構成において、前記制振材は、周方向に等間隔で設けられている。

請求項９に記載のベローズ管の製造方法では、帯状の制振材が周方向に等間隔で設けられているので、制振層の減衰性能のばらつきが更に抑えられる。

請求項１０のベローズ管の製造方法は、請求項８又は請求項９に記載の構成において、前記制振材は、膨張黒鉛を材料として構成されている。

請求項１０に記載のベローズ管の製造方法では、制振材は膨張黒鉛を材料として構成されているので、断熱性が向上する。

請求項１に記載の発明によれば、ベローズ管における金属製の内管と金属製の外管との間に設けられた非金属製の材料で構成された制振層の減衰性能のばらつきを抑えることができる。

請求項２に記載の発明によれば、制振層の減衰性能のばらつきを更に抑えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、制振層の断熱性が向上する。

請求項４に記載の発明によれば、ベローズ管における金属製の内管と金属製の外管との間に設けられた非金属製の材料で構成された制振層の減衰性能のばらつきを抑えることができる。

請求項５に記載の発明によれば、制振層の減衰性能のばらつきを更に抑えることができる。

請求項６に記載の発明によれば、制振シートが意図しない箇所で破断することによる制振層の減衰性能のばらつきを抑えることができる。

請求項７に記載の発明によれば、制振層の減衰性能のばらつきを抑えることができる。

請求項８に記載の発明によれば、ベローズ管における金属製の内管と金属製の外管との間に設けられた非金属製の材料で構成された制振層の減衰性能のばらつきを抑えることができる。

請求項９に記載の発明によれば、制振層の減衰性能のばらつきを更に抑えることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、制振層の断熱性が向上する。

本発明の一実施形態に係るベローズ管を有する配管用継手の軸方向に沿った断面図である。 （Ａ）は図１の２Ａ部の拡大断面図であり、（Ｂ）は図１の２Ｂ−２Ｂ線に沿った軸方向と直交する断面図である。 第一製造方法の（Ａ）は液圧成形する前の筒部材を一部断面で示す斜視図であり、（Ｂ）は制振シートの拡大図である。 筒部材を液圧成形によって蛇腹状のベローズ管とする製造工程を（Ａ）〜（Ｄ）に順番に図示した工程図である。 第二製造方法の（Ａ）は液圧成形する前の筒部材を一部断面で示す斜視図であり、（Ｂ）は制振材の拡大図である。

図１〜図４を用いて、本発明の一実施形態に係るベローズ管について説明する。

（構造）
図１に示すように、配管用継手１０は、蛇腹状のベローズ管３０と、ベローズ管３０の軸方向の両端部に設けられたフランジ部２０Ａ、２０Ｂと、有する構造とされている。配管用継手１０は、図示されていない車両のエンジンの排気管８０に挿入配置され、フランジ部２０Ａ、２０Ｂが排気管８０に接続されている。

図１に示す配管用継手１０を構成する蛇腹状（山折りと谷折りの繰り返し構造）のベローズ管３０は、図２に示すように、金属製の内管３２と金属製の外管３４との間に、膨張黒鉛を材料とする制振材４０が設けられた制振層３６を有する三層構造となっている。

図２に示すように、制振材４０は、軸方向を長手方向とする帯状（短冊状）とされ、図２（Ｂ）に示すように、制振層３６に周方向に間隔をあけて略等間隔で配置されている。

（第一製造方法）
つぎに、液圧成形を用いてベローズ管３０を製造する第一製造方法について、図３及び図４を用いて説明する。

図３（Ａ）に示すように、金属製の円筒状の内筒１３２と金属製の円筒状の外筒１３４と円筒状の制振シート１４０と、を内筒１３２、制振シート１４０、外筒１３４の順番で重ね合わせた三層構造の円筒状の筒部材１３０を作製する。制振シート１４０は、膨張黒鉛を材料として構成されている。

図３に示すように、制振シート１４０の外周面１４０Ａには、軸方向に沿った切込み１４２が、周方向に等間隔で形成されている。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、筒部材１３０を液圧成形器１５０の金型１５２に装着する。

図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、液圧成形によって、筒部材１３０（内筒１３２、制振シート１４０、外筒１３４）の外観を蛇腹状に成形し、ベローズ管３０とする。

なお、ここで行う液圧成形は、筒部材１３０を金型１５２の中で拘束した状態で、軸方向に圧縮することよって生じる肉厚増加分を、液圧により膨出させて成形する方法である。

より具体的には、金型１５２は、蛇腹の半山に相当する外型が軸方向に移動可能に多数重ね合わせてあり、外型の相互間隔を最大に広げた状態で筒部材１３０を装填する。そして、内側から高圧で油圧をかけた状態で外型を軸方向に移動して筒部材１３０を折り畳み、全体の長さを縮めながら蛇腹の一山一山を起こして成形する。

この筒部材１３０を蛇腹状にしてベローズ管３０とする液圧成形の際に、三層構造の筒部材１３０の金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４は延性が大きいので、亀裂等を起こすことなく、径方向外側に延びて蛇腹状に成形される（蛇腹状の内管３２及び蛇腹状の外管３４となる）。

しかし、膨張黒鉛を材料として構成された制振シート１４０は、金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４よりも延性が小さいので、金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４と同じように延びない。よって、制振シート１４０には、円周方向に引張応力が作用し、切込み１４２で破断して分割され、複数の帯状の制振材４０（図２参照）となる。

したがって、液圧成形によって蛇腹状となったベローズ管３０は、図２に示すように、金属製の内管３２と金属製の外管３４との間の制振層３６に、軸方向を長手方向とする帯状の制振材４０が、周方向に間隔をあけて略等間隔で配置された構造となる。

（第二製造方法）
つぎに、液圧成形を用いてベローズ管３０を製造する第二製造方法について、図５を用いて説明する。

図５（Ａ）に示すように、金属製の円筒状の内筒１３２と金属製の円筒状の外筒１３４との間に、膨張黒鉛を材料とする軸方向を長手方向とする帯状の制振材４０（図２も参照）が、周方向に間隔をあけて略等間隔で配置された円筒状の筒部材１３１を作製する。なお、制振材４０は、接着剤等で内筒１３２又は外筒１３４に固定する。また、制振材４０間に間隔はなく、隣接する制振材４０同士が接触してもよい。

そして、第一製造方法と同様に、筒部材１３１を液圧成形によって蛇腹状のベローズ管３０とする（図４を参照）。

第一製造方法と同様に、筒部材１３１を蛇腹状にしてベローズ管３０とする液圧成形の際に、三層構造の筒部材１３０の金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４は延性が大きいので、亀裂等を起こすことなく、延びて蛇腹状に成形される。

しかし、膨張黒鉛を材料として構成された制振材４０は、金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４よりも延性が小さいので、金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４と同じように延びない。しかし、予め複数の帯状の制振材４０を周方向に並んで設けることで、制振材４０が破断することなく、成形後の制振層３６に周方向に間隔をあけて略等間隔で配置される（図２参照）。

（作用及び効果）
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

図１に示すように、図示されていない車両のエンジンの排気管８０に挿入配置された配管用継手１０を構成するベローズ管３０は、図２に示すように、金属製の内管３２と金属製の外管３４との間に制振層３６を備えている。よって、ベローズ管３０の制振層３６によって、エンジン側から排気管８０を通じて伝達された振動によるベローズ管３０の振動が減衰されて、エンジンと反対側に伝達される。よって、ベローズ管３０からエンジンと反対側へ伝達する振動が抑制される。

制振層３６には、軸方向を長手方向とする帯状の複数の制振材４０が、周方向に並んで設けられている。このように、制振材４０が予め意図した幅や位置に設けられることで、制振層３６の減衰性能のばらつきが抑えられている。

ここで、仮に第一製造方法の制振シート１４０に切込み１４２が形成されていない比較例の場合は、膨張黒鉛を材料として構成された制振シート１４０は、金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４よりも延性が小さいので、金属製の内筒１３２及び金属製の外筒１３４と同じように延びない。よって、制振シート１４０には、円周方向に引張応力が作用するので、破断し分割される。このとき、切込み１４２が形成されていないと、意図しない箇所で破断する、つまり破断する箇所が不規則となる、よって、破断して分割した制振材の幅や配置が不規則となるので、制振層３６の減衰性能が安定しないで、ばらつく。

これに対して、本実施形態の第一製造方法では、制振シート１４０は、切込み１４２で破断して分割され、帯状の制振材４０の幅や位置が意図した通り（設計仕様通り）になる。このように、制振材４０の幅や配置が意図した通り（設計仕様通り）になることで、制振層３６の減衰性能のばらつきが抑えられる。

また、制振シート１４０の切込み１４２は、周方向に等間隔で形成されている。よって、制振シート１４０が周方向に等間隔で破断し、周方向の幅が一定の制振材４０が周方向に等間隔で設けられるので、制振層３６の減衰性能のばらつきが更に抑えられる。

また、円周方向に引張応力が作用する制振シート１４０の外周面１４０Ａに切込み１４２が形成されているので、切込み１４２で破断しやすい。更に、制振シート１４０は、膨張黒鉛を材料として構成されているので、制振シート１４０の厚みをより均一にすることが可能となる（厚みのばらつきが抑えられる）。したがって、切込み１４２以外の意図しない箇所での破断が効果的に防止又は減少するので、制振シート１４０が意図しない箇所で破断することによる制振層３６の減衰性能のばらつきが更に抑えられる。

なお、本実施形態の第二製造方法においては、内筒１３２と外筒１３４との間に、帯状の制振材４０を周方向に並んで等間隔で設けられている。よって、前述した比較例の切込み１４２が形成されていない制振シートのように破断しない。したがって、制振材４０の幅や配置が意図した通り（設計仕様通り）になるので、制振層３６の減衰性能のばらつきが抑えられる。

また、本実施形態では、制振材４０が膨張黒鉛を材料として構成されることで、断熱性が向上する。よって、ベローズ管３０の外側に別途設ける断熱機能を有する網材等を省略することが可能となる。

なお、本実施形態の第一製造方法の説明においては、制振シート１４０の切込み１４２以外の意図しない箇所で破断することはなかった。しかし、切込み１４２以外の意図しない箇所でも破断してもよい。この場合においても、制振シート１４０に切込み１４２が無い場合よりも、制振材４０の幅や配置が設計仕様に近くなるので、制振層３６の減衰性能のばらつきが抑えられる。

同様に、本実施形態の第二製造方法の説明においても、制振材４０は破断することはなかったが、意図しない箇所で破断してもよい。この場合においても、制振材４０の幅や配置が設計仕様に近くなるので、制振層３６の減衰性能のばらつきが抑えられる。

（その他）
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

上記実施形態では、制振シート１４０の外周面１４０Ａに切込み１４２が形成されていたが、これに限定されない。制振シート１４０の内周面に切込み１４２が形成されていてもよい。更に、制振シート１４０の外周面１４０Ａと内周面との両方に切込み１４２が形成されてもよい。

また、上記実施形態では、制振材４０（制振シート１４０）は、膨張黒鉛を材料として構成されていたが、これ以外の金属よりも延性が小さい非金属製の材料で構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、ベローズ管３０は金属製の内管３２と金属製の外管３４との間に設けられた非金属製の材料で構成された制振材４０を備える制振層３６が設けられた３層構造であったが、これに限定されない。４層以上の構造であってもよい。

また、上記実施形態においては、車両のエンジンの排気管８０に挿入配置されて接続さる配管用継手１０のベローズ管３０に本発明を適用したが、これに限定されない。排気再循環管（ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）パイプ）に接続するベローズ管にも本発明を適用することができる。或いは、他の車両用パイプに接続するベローズ管にも本発明を適用することができる。更に、車両以外のパイプに接続するベローズ管にも本発明を適用することができる。なお、車両以外のパイプの例としては、原動機の排気管やポンプの配管などが挙げられる。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

３０ ベローズ管
３２ 内管
３４ 外管
３６ 制振層
４０ 制振材
１３０ 筒部材
１３１ 筒部材
１３２ 内筒
１３４ 外筒
１４０ 制振シート
１４０Ａ 外周面
１４２ 切込み

Claims (10)

1. 蛇腹状の金属製の内管と、
   前記内管の外側に設けられた蛇腹状の金属製の外管と、
   軸方向を長手方向とする帯状の複数の非金属製の制振材が、前記内管と前記外管との間に周方向に並んで設けられた制振層と、
   を備えるベローズ管。
2. 前記制振材は、周方向に等間隔で設けられている、
   請求項１に記載のベローズ管。
3. 前記制振材は、膨張黒鉛を材料として構成されている、
   請求項１又は請求項２に記載のベローズ管。
4. 蛇腹状の金属製の内管と蛇腹状の金属製の外管との間に制振層が設けられたベローズ管の製造方法であって、
   金属製の内筒と前記内筒の外側に設けられた金属製の外筒との間に軸方向に沿った切込みが周方向に間隔をあけて形成された非金属製の制振シートを介在させて円筒状の筒部材とする第一工程と、
   前記筒部材を液圧成形によって蛇腹状に成形し、前記制振シートは前記切込みで破断して軸方向を長手方向とする帯状の複数の非金属製の制振材が周方向に並んで設けられた前記制振層とする第二工程と、
   を備えるベローズ管の製造方法。
5. 前記制振シートの前記切込みは、周方向に等間隔で形成されている、
   請求項４に記載のベローズ管の製造方法。
6. 前記制振シートの外周面に前記切込みが形成されている、
   請求項４又は請求項５に記載のベローズ管の製造方法。
7. 前記制振シートは、膨張黒鉛を材料として構成されている、
   請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載のベローズ管の製造方法。
8. 蛇腹状の金属製の内管と蛇腹状の金属製の外管との間に制振層が設けられたベローズ管の製造方法であって、
   金属製の内筒と前記内筒の外側に設けられた金属製の外筒との間に軸方向を長手方向とする帯状の複数の非金属製の制振材を周方向に並んで配置させた円筒状の筒部材とする第一工程と、
   前記筒部材を液圧成形によって蛇腹状に成形し、帯状の複数の非金属製の前記制振材が周方向に並んで設けられた前記制振層とする第二工程と、
   を備えるベローズ管の製造方法。
9. 前記制振材は、周方向に等間隔で設けられている、
   請求項８に記載のベローズ管の製造方法。
10. 前記制振材は、膨張黒鉛を材料として構成されている、
    請求項８又は請求項９に記載のベローズ管の製造方法。