JP2904740B2 - フレキシブル管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフレキシブル管に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の排気系における排気管、
マフラ等を接続するフレキシブル管継手として、一般
に、その軸方向に山部と谷部を有する蛇腹状のベローズ
を使用しているが、このベローズにおいては、低剛性
（振動吸収性）を確保するには柔軟化が必要であるが、
柔軟化すると反面、単位荷重に対する変形量が増大して
応力が大きくなり、耐久性が低下する問題がある。

【０００３】この対策として、従来、ベローズの隣接す
る山部間に補強リングを介在したもの（実開昭６１−５
９９８６号公報）やバネ部材を介在したもの（特開平３
−１１３１８７号公報）があるが、このものにおいて
は、ベローズの曲げや圧縮時の強度を高めることができ
る反面、ベローズとは別に補強リングやバネ部材を製造
する必要があり、製造上、コスト上の問題がある。

【０００４】また、ベローズが限界以上に引っ張られた
り圧縮されないように、所定の引っ張り量又は圧縮量で
ストッパとして作用するインターロックチューブを並設
することも行われているが、該インターロックチューブ
は緩衝作用を持たない上にそのセグメント間の隙間が広
いことから、伸縮時における衝突力が大きくなり、イン
ターロックチューブ自身の変形が避けられず、また、打
音が大きくなり、更に重量の増大、コスト高になる問題
がある。

【０００５】そこで本発明は、ベローズとは別の部材を
用いることなく、ベローズ自身で緩衝部分を形成して上
記の問題を解決できるフレキシブル管を提供することを
目的とするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の課題を解決する
ために、請求項１記載の第１の発明は、山部と谷部を構
成するベローズ自身で、隣接する山部同士の接近時に当
接する緩衝部と、上記山部同士の離間時に当接する緩衝
部の、少なくとも一方を一体的に形成したセグメント
を、必要数嵌合して連続的に配置するとともにその隣接
する一方のセグメントの他端を他方のセグメントに気密
に嵌合固定したことを特徴とするものである。

【０００７】本発明においては、隣接する山部同士の接
近時又は離間時に、ベローズ自身に形成した緩衝部で緩
衝され、山部への衝撃的荷重及び大荷重の伝達が抑制さ
れる。

【０００８】また、緩衝部を、山部が疲労限度内の変形
にとどまるように設定することにより、山部を含むベロ
ーズを低剛性の薄肉にしてもベローズの無限寿命が保持
される。更に、セグメントを必要数連結することによっ
て、上記の作用を有するフレキシブル管継手を必要の長
さに容易に形成できる。

【０００９】請求項２記載の第２の発明は、上記第１の
発明の緩衝部が、複数回の段階的な当接によって緩衝す
るように形成したことを特徴とするものである。本発明
においては、緩衝作用が、複数回段階的に行われるの
で、１回の衝突力が小さくなり、緩衝時の打音が小さく
なる。また、段階的な緩衝効果が得られ、急激な大荷重
によるベローズの急変形が抑制される。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態】図の実施例に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１乃至図３は本発明の第１実施
例を示すもので、図１は複数のセグメント２を嵌合接続
して形成した円筒状のフレキシブル管１の側断面図であ
り、図２は１個のセグメント２の側断面（フレキシブル
管１の軸方向断面）形状を示す拡大図であり、図３はセ
グメント２相互の接続状態を示す拡大側断面図である。

【００１３】図２により１個のセグメント２の断面形状
を説明する。該１個のセグメント２は、１枚の金属板か
らなるベローズ３を図２のように折曲して形成されてい
る。その一端には、構成されるフレキシブル管１の軸芯
である図１のＸ−Ｘ線方向と平行する接合部４が形成さ
れ、該接合部４から、構成されるフレキシブル管１の半
径方向（Ｘ−Ｘ線と直交する方向）の外方へ折曲した第
１壁５が連続形成されている。そして該第１壁５の外方
には略半円形の屈曲壁６からなる山部Ａが連続形成さ
れ、その山部Ａの他端には上記半径方向への第２壁７が
連続形成されている。

【００１４】上記第２壁７の内側には、上記接合部４が
位置する方向へ上記軸芯Ｘ−Ｘと平行して折曲した第３
壁８が連続形成されている。更に、該第３壁８の接合部
４が位置する側の端部には、上記半径方向の外方へ若干
図のように傾斜した第４壁９が連続形成されている。上
記第２壁７の下部と、第３壁８及び第４壁９によって谷
部Ｂを形成している。

【００１５】上記第４壁９の他端には、上記接合部４が
位置する方向へ上記軸芯Ｘ−Ｘと平行して折曲した第５
壁１０が連続形成され、更にその第５壁１０の他端に
は、上記半径方向の内方へ折曲した第６壁１１が連続形
成されている。

【００１６】上記第６壁１１の他端には、上記接合部４
が位置する側と反対の側へ軸芯Ｘ−Ｘと平行して折曲し
た第７壁１２が、上記第３壁８と所定の隙間Ｄ₁ をもっ
て連続形成され、その他端には、上記半径方向の外方へ
折曲した第８壁１３が、上記第２壁７と所定の隙間Ｄ₂
をもって連続形成されている。

【００１７】上記第８壁１３の外端には、上記接合部４
が位置する側と反対の側へ軸芯Ｘ−Ｘと平行に折曲した
第９壁１４が連続形成されている。該第９壁１４は、上
記第２壁７の略中央部付近に位置して形成されている。

【００１８】上記第９壁１４の他端には、上記半径方向
の内方へ折曲した第１０壁１５が連続形成され、その他
端には、上記半径方向の外方へ若干図のように傾斜した
第１１壁１６が連続形成されている。

【００１９】そして、上記第１１壁１６の他端には、上
記接合部４が位置する側へ軸芯Ｘ−Ｘと平行して折曲し
た第１２壁１７が、第９壁１４とに隙間Ｄ₅ を有して連
続形成されている。

【００２０】尚、図２において、Ｌ₁ ＜Ｌ₂ に設定さ
れ、Ｌ₃ ＜Ｌ₄ に設定され、Ｌ₅ ＜Ｌ ₆ に設定されてい
る。更に（Ｌ₆ −Ｌ₅ ）＞Ｄ₂ に設定されている。そし
て、上記の断面形状をもって図１に示すような環状に形
成して１個のセグメント２が形成される。

【００２１】上記のセグメント２を組付け接続するに
は、図３に示すように、他方のセグメント２ａの第１０
壁１５と第１１壁１６部を、一方のセグメント２の隙間
Ｌ₂ から圧入し、かつ、一方のセグメント２の接合部４
を他方のセグメント２ａの第９壁１４の外面に溶接１８
等で気密的に接着固定する。尚、このとき、一方のセグ
メント２の第４壁９と他方のセグメント２ａの第１１壁
１６との隙間Ｄ₃ と、一方のセグメント２の第２壁７と
他方のセグメント２ａの第１０壁１５との隙間Ｄ ₄ と、
上記一方のセグメント２の隙間Ｄ₂ との関係が、Ｄ₂ ≒
Ｄ₃ で、かつＤ₄がＤ₂ ，Ｄ₃ よりも大きな関係になる
ように接合部４の固定位置が定められる。

【００２２】そして、上記と同様の組付けによって更に
他のセグメント２を必要数順次組付け固定して、図１に
示すような円筒状のフレキシブル管１を形成する。この
組付けられたフレキシブル管１は、上記の気密的な溶接
１８によって、その筒部が気密状態に形成される。

【００２３】また、以上の構成により、隙間Ｄ₁ 〜Ｄ₅
部の対向壁が緩衝部を形成する。次に上記のような組付
け形成したフレキシブル管１を、例えば自動車の排気管
相互の接続等として使用した場合の作用について説明す
る。

【００２４】図１及び図３に示す状態において、そのフ
レキシブル管１が振動等によって屈曲し、その軸芯Ｘ−
Ｘ方向に縮小した場合、すなわち山部Ａ，Ａが相互に接
近した場合には、先ず、隙間Ｄ₂ 部における一方のセグ
メント２の第２壁７と第８壁１３とが当接して緩衝す
る。このとき、隙間Ｄ₃ は拡大する。更に縮小すると、
第２壁７が内側（図３の右側）へ押し移動されて、隙間
Ｄ₁ 部の第３壁８が内方（図３の下側）へ膨出変形し第
７壁１２と当接して緩衝する。更に縮小すると、第８壁
１３に押圧された第２壁７が他方のセグメント２ａの第
１０壁１５に当接して緩衝する。このようにして３段階
で縮小による衝撃を順次緩衝し、段階的な緩衝効果が得
られる。更に上記の緩衝部が一定以上に変形すると、山
部Ａが縮小変形して荷重を吸収する。

【００２５】次に図１及び３に示す状態において、その
フレキシブル管１が、その軸芯Ｘ−Ｘ方向に伸長した場
合、すなわち山部Ａ，Ａが相互に離間した場合には、隙
間Ｄ ₃ 部における一方のセグメント２の第４壁９が他方
のセグメント２ａの第１１壁１６に当接して緩衝する。
このとき、隙間Ｄ₄ は拡大する。更に伸長すると、隙間
Ｄ₅ において、他方のセグメント２ａにおける第１２壁
１７が第９壁１４側へ変形して第９壁１４に当接して緩
衝する。このようにして２段階で伸長による衝撃を順次
緩衝し、段階的な緩衝効果が得られる。更に上記の緩衝
部の変形により山部Ａが若干開き変形して荷重を吸収す
る。

【００２６】したがって、上記緩衝部分の強度及び上記
隙間Ｄ₁ ，Ｄ₂ ，Ｄ₃ ，Ｄ₄ ，Ｄ₅の寸法を所望に設定
することにより、伸縮方向の荷重に対する１つの山部Ａ
の変形量を制御することができる。そのため山部Ａを弱
剛性に形成してその変形が容易なように形成しても、そ
の山部Ａが疲労限度内の変形にとどまるように上記の緩
衝部分を形成することにより、山部Ａに無限寿命をもた
せることができる。

【００２７】また、上記の伸縮時においては、夫々、比
較的狭い隙間で対向する壁の衝突が複数回段階的に行わ
れて全荷重を緩衝するため、１回の衝突時の打音が小さ
くなる。

【００２８】また、以上のことから、セグメント２を多
数接続して長いフレキシブル管１を設計する場合には、
１個のセグメント２の形状及びその強度計算を行えばよ
く、フレキシブル管の長さに応じた強度計算が不要にな
る。

【００２９】次に、図４乃至図６は本発明の第２実施例
を示すもので、図４は複数のセグメント２１を嵌合接続
して形成した円筒状のフレキシブル管２０の側断面図で
あり、図５は１個のセグメント２１の側断面形状を示す
拡大図であり、図６はセグメント２１相互の接続状態を
示す拡大側断面図である。

【００３０】図５により１個のセグメント２１の断面形
状を説明する。該セグメント２２は１枚の金属板からな
るベローズ２２を図５のように折曲して一体形成されて
いる。その一端には、構成されるフレキシブル管２０の
軸芯である図４のＸ−Ｘ線方向と平行する接続部２３が
形成され、該接合部２３から、構成されるフレキシブル
管２０の半径方向（Ｘ−Ｘ線と直交する方向）の外方へ
折曲した第１壁２４が連続形成されている。

【００３１】そして、該第１壁２４の外方には山部Ａを
形成する略半円形の屈曲部２５が連続形成され、その山
部Ａの他端には上記半径方向の内方へ向かう第２壁２６
が連続形成され、該第２壁２６の下部には谷部Ｂを形成
する略半円形の屈曲部２７が連続形成され、これらが全
体としてＳ字状に形成されている。

【００３２】上記谷部Ｂの他端には、上記軸芯Ｘ−Ｘと
平行する第３壁２８が連続形成され、該第３壁２８の他
端には上記半径方向で内方へ向かう第４壁２９が連続形
成されている。

【００３３】上記第４壁２９の他端には、上記軸芯Ｘ−
Ｘと平行する第５壁３０が連続形成され、該第５壁３０
の他端には上記半径方向の外方へ向かう第６壁３１が連
続形成されている。そして、該第６壁３１の他端には略
半円形の第７壁３２が連続形成されている。

【００３４】尚、上記谷部Ａの幅Ｌ₇ と、第４壁２９と
第６壁３１との間隔Ｌ₈ は、Ｌ₇ ＜Ｌ₈ に設定されてい
る。そして、上記の断面形状をもって図４に示すような
環状に形成して１個のセグメント２１が形成される。

【００３５】上記のセグメント２１を組付け接続するに
は、図６に示すように、一方のセグメント２１を、その
谷部Ｂが他方のセグメント２１ａの第４壁２９と第６壁
３１との間に位置するように他方のセグメント２１ａの
外部より嵌合し、一方のセグメント２１の接合部２３を
他方のセグメント２１ａの第３壁２８の外面に溶接３３
等で気密的に接着固定する。尚、このとき、一方のセグ
メント２１の谷部Ｂを形成する側壁と他方のセグメント
２１ａの第６壁３１との隙間Ｄ₆ と、一方のセグメント
２１の谷部Ｂを形成する側壁と他方のセグメント２１ａ
の第４壁２９との隙間Ｄ₇ とは、Ｄ₆ ＜Ｄ₇ に設定し、
また、一方のセグメント２１の谷部Ｂと、他方のセグメ
ント２１ａの第５壁３０の間には若干の隙間Ｄ₈ が形成
されるようにする。

【００３６】そして、上記と同様の組付けによって更に
他のセグメント２２ｂを必要数順次組付け固定して、図
４に示すような円筒状のフレキシブル管２０を形成す
る。この組付けられたフレキシブル管２０は、上記の気
密的な溶接３３によって、その筒部が気密状態に形成さ
れる。

【００３７】また、以上の構成により、隙間Ｄ₆ 〜Ｄ₉
部の対向壁が緩衝部を形成する。次に上記のような組付
け形成したフレキシブル管２０を、例えば自動車の排気
管相互の接続等として使用した場合の作用について説明
する。

【００３８】図４及び図６に示す状態において、そのフ
レキシブル管２０が、その軸芯Ｘ−Ｘ方向に縮小した場
合、すなわち、山部Ａ，Ａが相互に接近した場合には、
先ず、隙間Ｄ₉ の両壁２９，３２が当接して緩衝する。
更に縮小すると、隙間Ｄ₈ 部の谷部Ｂと第５壁３０が当
接して緩衝する。そして更に縮小すると、隙間Ｄ₇ の谷
部Ｂと第４壁２９が当接して緩衝する。このようにして
３段階で縮小による衝撃を順次緩衝し、段階的な緩衝効
果が得られる。また、この緩衝時においては、山部Ａと
谷部Ｂが若干変形して荷重を吸収する。

【００３９】次に図４及び図６に示す状態において、そ
のフレキシブル管２０が、その軸芯Ｘ−Ｘ方向に伸長し
た場合、すなわち、山部Ａ，Ａが相互に離間した場合に
は、隙間Ｄ₆ における谷部Ｂの側壁部と第６壁３１とが
当接して緩衝する。

【００４０】したがって、上記緩衝部分の材質の強度及
び隙間Ｄ₇ ，Ｄ₈ ，Ｄ₉ の寸法を所望に設定することに
より、伸縮方向の荷重に対する１つの山部Ａ及び谷部Ｂ
の変形量を制御することができる。そのため、上記第１
実施例と同様の作用、効果が得られる。

【００４１】次に、図７乃至図９は本発明の第３実施例
を示すもので、図７は複数のセグメント４１を嵌合接続
して形成した円筒状のフレキシブル管４０の側断面図で
あり、図８は１個のセグメント４１の側断面形状を示す
拡大図であり、図９はセグメント４１相互の接続状態を
示す拡大側断面図である。

【００４２】図８により１個のセグメント４１の断面形
状を説明する。該セグメント４１は、１枚の金属板から
なるベローズ４２を図８のように折曲して一体形成され
ている。すなわち、中央部に略半円形の山部Ａを有し、
その両側に略半円形の第１の谷部Ｂ₁ と第２の谷部Ｂ₂
を有する略蛇腹状に形成されている。また、第１の谷部
Ｂ₁ の他端には半分の山部Ａ₁ が形成され、その先部に
は、構成されるフレキシブル管４０の軸芯Ｘ−Ｘ方向と
平行する接合部４３が連続形成されている。第２の谷部
Ｂ₂ の他端は、半径方向の外方へ延びた平壁４４に形成
され、その先端部には内側へ円弧状に折曲した緩衝壁４
５が連続形成されている。

【００４３】尚、第１の谷部Ｂ₁ の幅Ｌ₉ と第２の谷部
Ｂ₂ の幅Ｌ₁₀は、Ｌ₉ ＜Ｌ₁₀の関係に設定されている。
更に、山部Ａからの第１の谷部Ｂ₁ の深さＬ₁₁と第２の
谷部Ｂ２の深さＬ₁₂は、Ｌ₁₁＜Ｌ₁₂に設定されている。

【００４４】そして、上記の断面形状をもって図７に示
すような環状に形成して１個のセグメント４１が形成さ
れている。上記のセグメント４１を組付け接続するに
は、図９に示すように、一方のセグメント４１の第１の
谷部Ｂ₁ を他方のセグメント４１ａの第２の谷部Ｂ₂ の
外部に嵌合し、更に、上記一方のセグメント４１の第２
の谷部Ｂ₂ の外部に更に他のセグメント４１ｂの第１の
谷部Ｂ₁ を嵌合し、更に同様にして他のセグメントを必
要数順次嵌合する。そして隣接する一方のセグメント４
１の接合部４３と他方のセグメント４１ａの山部Ａとを
溶接４６等で気密的に接着固定する。

【００４５】尚、このとき、図９に示す間隙Ｄ₁₀とＤ₁₃
はほぼ同等寸法に設定され、隙間Ｄ ₁₁はＤ₁₀，Ｄ₁₃より
大きく設定され、Ｄ₁₂はＤ₁₀とＤ₁₃より小さく設定され
ている。

【００４６】そして、上記と同様の組付けによって更に
他のセグメントを必要数順次組付け固定して、図７に示
すような円筒状のフレキシブル管４０を形成する。この
組付けられたフレキシブル管４０は、上記の気密的な溶
接４６によって、その筒部が気密状態に形成される。

【００４７】また、以上の構成により、Ｄ₁₀〜Ｄ₁₄部の
対向壁が緩衝部を形成する。図７及び図９に示す状態に
おいて、そのフレキシブル管４０が、その軸芯Ｘ−Ｘ方
向に縮小した場合、すなわち山部Ａ，Ａが相互に接近し
た場合には、先ず隙間Ｄ₁₀部において一方のセグメント
４１の第２の谷部Ｂ₂ と他方のセグメント４１ａの第２
の谷部Ｂ₂ が当接して緩衝し、更に縮小すると隙間Ｄ₁₁
部において第１の谷部Ｂ₁ と第２の谷部Ｂ₂ が当接して
緩衝し、更に縮小すると隙間Ｄ₁₃部における第１の谷部
Ｂ₁ と第２の谷部Ｂ₂ 及び隙間Ｄ₁₂部が当接して緩衝作
用をなす。このようにして、４段階で縮小による衝撃を
順次緩衝し、段階的な緩衝効果が得られる。

【００４８】次に図７及び図９に示す状態において、そ
のフレキシブル管４０が、その軸芯Ｘ−Ｘ方向に伸長し
た場合、すなわち山部Ａが相互に離間した場合には、図
９の隙間Ｄ₁₄部の山部Ａと緩衝壁４５が当接して緩衝
し、次で隙間Ｄ₁₂部の第１の谷部Ｂ₁ と第２の谷部Ｂ₂
が当接して緩衝する。このようにして２段階で伸長によ
る衝撃を順次緩衝し、段階的な緩衝効果が得られる。

【００４９】したがって、上記緩衝部分の材質の強度及
び隙間Ｄ₁₀〜Ｄ₁₄の寸法を所望に設定することにより、
伸縮方向の荷重に対する１つの山部Ａ及び谷部Ｂの変形
量を制御することができる。そのため、上記第１実施例
と同様の作用、効果が得られる。

【００５０】尚、上記各実施は、セグメントを、軸芯Ｘ
−Ｘに直交する輪切り形状にして連接したが、軸芯Ｘ−
Ｘに対して螺旋状態に連続するようにしてもよい。更
に、緩衝部は、ベローズ自身を、上記３つの実施例以外
の形状に折曲しても形成できるもので、本願発明は、上
記実施例の折曲形状に限定するものではない。

【００５１】

【発明の効果】以上のようであるから、請求項１記載の
発明によれば、ベローズ自身に緩衝部を形成したので、
前記従来のインターロック等の別部品を使用するものに
比べて製造が容易でかつ安価になる。更に、ベローズを
低剛性の薄肉にしても無限寿命が保たれ、耐久性を大幅
に向上できる。更に上記の効果を有するフレキシブル管
を必要の長さに容易に形成できる。更に、フレキシブル
管の長さに関係なく強度は１のセグメントの計算で定ま
るので、強度計算が極めて容易になる。

【００５２】請求項２記載の発明によれば、緩衝部で段
階的な緩衝効果が得られ、ベローズのダメージを一層低
減でき、耐久性を一層向上できる。しかも、打撃音を小
さくすることができる。

【００５３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す側断面図。

【図２】図１の実施例における１個のセグメントを示す
側断面図。

【図３】図１の実施例におけるセグメント同士の接合状
態を示す拡大側断面図。

【図４】本発明の第２実施例を示す側断面図。

【図５】図４の実施例における１個のセグメントを示す
側断面図。

【図６】図４の実施例におけるセグメント同士の接合状
態を示す拡大側断面図。

【図７】本発明の第３実施例を示す側断面図。

【図８】図７の実施例における１個のセグメントを示す
側断面図。

【図９】図７の実施例におけるセグメント同士の接合状
態を示す拡大側断面図。

【符号の説明】

Ａ…山部 Ｂ…谷部 ３，２２，４２…ベローズ Ｄ₁ 〜Ｄ₁₄…緩衝部を構成する隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−35587（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−194689（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16L 11/11 F16L 9/22 F16L 11/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 山部と谷部を構成するベローズ自身で、
   隣接する山部同士の接近時に当接する緩衝部と、上記山
   部同士の離間時に当接する緩衝部の、少なくとも一方を
   一体的に形成したセグメントを、必要数嵌合して連続的
   に配置するとともにその隣接する一方のセグメントの他
   端を他方のセグメントに気密に嵌合固定したことを特徴
   とするフレキシブル管。
2. 【請求項２】 請求項１記載の緩衝部が、複数回の段階
   的な当接によって緩衝するように形成したことを特徴と
   するフレキシブル管。