JP3781443B2

JP3781443B2 - Flexible Tube

Info

Publication number: JP3781443B2
Application number: JP16382294A
Authority: JP
Inventors: 隆森
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JPH0828260A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車の排気系等に配置されるフレキシブルチューブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車のエンジン排気系では、図５に示すように、図示しないエキゾーストマニホールドに連設するフロントチューブ１１と、マフラー１３が配置されるセンターチューブ１５とがフレキシブルチューブ１７を介して連結されている。
【０００３】
このようなフレキシブルチューブ１７では、材質が同一の場合には、山数が多いほどバネ定数が低くなり、振動を吸収し易いが、両端部の１〜２山に応力が集中してこの部に亀裂が生じ易いという欠点がある。
【０００４】
そこで、従来、例えば、実開平４−１１９３２７号公報に開示されるように、フレキシブルチューブの端部の１〜３山を漸次減少して、端部の剛性を上げ、中央よりのノーマル山部に力が分散するようにしたものが知られている。
【０００５】
図６は、この種のフレキシブルチューブを示しており、このフレキシブルチューブでは、端部の３山目から山の高さが８．８mm、７．５mm、６．３mmと漸次減少されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなフレキシブルチューブにおいても、依然として端部での亀裂が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明者は、かかる問題を解決すべく、このフレキシブルチューブの物性をシュミレーションにより解析し、後述する表１に示すような結果を得た。
なお、この試作品イの主な仕様は、０．３mm鋼板の２枚重ねであり、山数が２１山である。
【０００８】
この結果、バネ定数は小さいが、端部近傍の応力が比較的大きいことがわかった。
これを改良すべく、図７に示すように、山数を減じてバネ定数を上げることにより、力を分散させて端部への応力を減ずる試作品ロを作成し、上記と同様にこの試作品ロの物性をシュミレーションにより解析した。
【０００９】
結果は、後述する表１に示す通りである。
なお、この試作品ロの主な仕様は、０．４mm鋼板の２枚重ねであり、山数が１５山である。
【００１０】
この結果、バネ定数が、試作品イに比較して著しく増加しているが、発生応力は低く、亀裂対策としては充分に改良されていることがわかった。
但し、実際の使用時の動きに近い自由曲げの最大応力がやや高く、安全率を考慮すると多少不安が残る。
【００１１】
さらに、改良すべく、図８に示すように第１山を変更した試作品ハを作成し、上記と同様にこの試作品ハの物性をシュミレーションにより解析した。
結果は、後述する表１に示す通りである。
【００１２】
なお、この試作品ハの主な仕様は、０．４mm鋼板の２枚重ねであり、山数が１５山である。また、第１山と第２山との間隔のみが８mmから１３．２mmとされ、第１山の立ち上がり部の曲率半径が６mmとされている。
【００１３】
この結果、発生応力に関しては全く好ましいものであるが、反面バネ定数が高く連設他部材への影響を考慮する必要が生じる。
そこで、試作品ロを基準にして種々改良を続けた結果、自動車用フレキシブルチューブとして最適なフレキシブルチューブを見出した。
【００１４】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、バネ定数，発生応力ともに自動車用フレキシブルチューブとして適当であり、亀裂の発生がないフレキシブルチューブを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のフレキシブルチューブは、金属製のチューブの外周に、山部と谷部とが交互に形成されるベローズ部を形成するとともに、前記山部の頂部と谷部の底部とに円弧部を形成してなるフレキシブルチューブにおいて、前記ベローズ部の端部から第４山以降の山高さを同一の高さにするとともに、第３山，第２山および第１山の山高さを前記端部に向けて順次低くし、前記第１山の立ち上がり部に形成される円弧部の曲率半径を、前記第４山以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径の２倍以上の曲率半径にし、前記第１山と第２山との間隔を第２山以降の間隔より大きくし、第２山（Ｍ２）以降の間隔を同一の間隔にしてなるものである。
【００１６】
【作用】
本発明のフレキシブルチューブでは、ベローズ部の第３山，第２山および第１山の山高さをベローズ部の端部に向けて順次低くしたので、端部への応力集中が第１山へ向けて順次緩和される。
【００１７】
また、第１山の立ち上がり部に形成される円弧部の曲率半径を、第４山以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径の２倍以上の曲率半径にしたので、立ち上がり部への応力集中が緩和され、立ち上がり部に亀裂が発生することが防止される。
そして、第１山と第２山との間隔を第２山以降の間隔より大きくしたので、バネ定数は多少高くなるが、特に第１山の応力が減少し良好になる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施例について説明する。
図１および図２は、本発明のフレキシブルチューブの関連技術を示すもので、このフレキシブルチューブは、図５に示した自動車の排気系に使用される。
【００１９】
図において符号２１は、例えば、ステンレスからなる金属製のチューブを示している。
このチューブ２１の外周には、ベローズ部２３が形成されている。
【００２０】
ベローズ部２３には、山部２５と谷部２７とが交互に形成されている。
山部２５の頂部と谷部２７の底部には、円弧部２９が形成されている。
そして、ベローズ部２３の端部から第４山以降の山高さが同一の高さ１０mmとされ、山部２５の頂部の円弧部２９の曲率半径が同一の曲率半径２．３５mmとされている。
【００２１】
しかして、この関連技術では、図１に示すように、第３山Ｍ３，第２山Ｍ２および第１山Ｍ１の山高さが、８．８mm，７．５mm，６．３mmとされ、端部に向けて順次低くされている。
【００２２】
そして、第１山Ｍ１の立ち上がり部３１に形成される円弧部の曲率半径が６mmとされ、第４山Ｍ４以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径２．３５mmの２倍以上の曲率半径とされている。
【００２３】
上述したフレキシブルチューブでは、ベローズ部２３の第３山Ｍ３，第２山Ｍ２および第１山Ｍ１の山高さをベローズ部２３の端部に向けて順次低くしたので、端部への応力集中が第１山へ向けて順次緩和される。
【００２４】
また、第１山Ｍ１の立ち上がり部３１に形成される円弧部の曲率半径を、第４山Ｍ４以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径の２倍以上の曲率半径にしたので、次表１に示すように、最大応力σが３００ＭＰａ以下となり、立ち上がり部３１への応力集中が緩和され、立ち上がり部３１に亀裂が発生することが防止される。
【００２５】
さらに、次表１に示すように、バネ定数が４００Ｎ／mm以下となり、必要な弾性を充分に確保することができる。
この結果、バネ定数，発生応力ともに自動車用フレキシブルチューブとして適当であり、かつ、亀裂の発生がないフレキシブルチューブを提供することができる。
【００２６】
また、この関連技術のフレキシブルチューブでは、山部２５の曲率半径および山部２５のピッチが全て同一であるため、加工性が非常に良好なものになる。
【００２７】
【表１】

【００２８】
図３は、前述した試作品ロの応力を基準として、第１山Ｍ１の応力および最大応力を示すもので、試作品ロの応力を合格基準とすると、この関連技術のフレキシブルチューブが充分に合格基準をクリアーしているのがわかる。
【００２９】
図４は、本発明のフレキシブルチューブの第１の実施例を示すもので、この実施例では、上述した関連技術と同様に、第３山Ｍ３，第２山Ｍ２および第１山Ｍ１の山高さが、８．８mm，７．５mm，６．３mmとされ、端部に向けて順次低くされている。
【００３０】
また、第１山Ｍ１の立ち上がり部３１に形成される円弧部の曲率半径が６mmとされ、第４山Ｍ４以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径２．３５mmの２倍以上の曲率半径とされている。
【００３１】
そして、この実施例では、第１山Ｍ１と第２山Ｍ２との間隔が８mmより大きい９．６mmとされている。
この第１の実施例のフレキシブルチューブにおいても、図３および前表１に示すように、上述した関連技術とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００３２】
そして、この実施例では、第１山Ｍ１と第２山Ｍ２との間隔を大きくしたので、バネ定数は多少高くなるが、特に第１山Ｍ１の応力が上述した関連技術より良好になっている。
【００３３】
なお以上述べた実施例では、本発明のフレキシブルチューブを自動車の排気系に適用した例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、同様な条件の基で使用されるフレキシブルチューブに広く適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のフレキシブルチューブでは、ベローズ部の第３山，第２山および第１山の山高さをベローズ部の端部に向けて順次低くしたので、端部への応力集中が第１山へ向けて順次緩和される。
また、第１山の立ち上がり部に形成される円弧部の曲率半径を、第４山以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径の２倍以上の曲率半径にしたので、立ち上がり部への応力集中が緩和される。
そして、第１山と第２山との間隔を第２山以降の間隔より大きくしたので、バネ定数は多少高くなるが、特に第１山の応力が減少し良好になる。
従って、立ち上がり部に亀裂が発生することが防止され、バネ定数，発生応力ともに自動車用フレキシブルチューブとして適当であり、亀裂の発生がないフレキシブルチューブを提供することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２のＡ部を拡大して示す断面図である。
【図２】本発明のフレキシブルチューブの関連技術を示す側面図である。
【図３】試作品と実施例のフレキシブルチューブの各種応力を比較して示す説明図である。
【図４】本発明のフレキシブルチューブの第１の実施例を示す断面図である。
【図５】自動車の排気系を示す上面図である。
【図６】試作品イのフレキシブルチューブの要部を示す断面図である。
【図７】試作品ロのフレキシブルチューブの要部を示す断面図である。
【図８】試作品ハのフレキシブルチューブの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
２１チューブ
２５山部
２７谷部
２９円弧部
３１立ち上がり部
Ｍ１第１山
Ｍ２第２山
Ｍ３第３山
Ｍ４第４山[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a flexible tube disposed in an exhaust system of an automobile.
[0002]
[Prior art]
In general, in an engine exhaust system of an automobile, as shown in FIG. 5, a front tube 11 connected to an exhaust manifold (not shown) and a center tube 15 where a muffler 13 is disposed are connected via a flexible tube 17. .
[0003]
In such a flexible tube 17, when the material is the same, the larger the number of ridges, the lower the spring constant becomes, and the more easily the vibration is absorbed. There is a drawback that cracks are likely to occur.
[0004]
Therefore, conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 4-119327, the end of the flexible tube is gradually reduced by 1-3 to increase the rigidity of the end, and the normal peak from the center is increased. What is known to distribute power is known.
[0005]
FIG. 6 shows a flexible tube of this type. In this flexible tube, the height of the peaks is gradually reduced to 8.8 mm, 7.5 mm, and 6.3 mm from the third peak at the end.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in such a flexible tube, there is still a problem that a crack at the end portion is generated.
[0007]
In order to solve such a problem, the present inventor analyzed the physical properties of the flexible tube by simulation and obtained the results shown in Table 1 described later.
The main specifications of this prototype A are two-layered 0.3 mm steel plates with 21 peaks.
[0008]
As a result, it was found that although the spring constant was small, the stress near the end was relatively large.
In order to improve this, as shown in FIG. 7, by reducing the number of ridges and increasing the spring constant, a prototype B was created to disperse the force and reduce the stress on the end. The physical properties of the work were analyzed by simulation.
[0009]
The results are as shown in Table 1 described later.
The main specification of this prototype B is a double stack of 0.4 mm steel plates with 15 peaks.
[0010]
As a result, the spring constant was remarkably increased as compared with the prototype A, but the generated stress was low and it was found that the spring constant was sufficiently improved as a countermeasure against cracks.
However, the maximum stress of free bending that is close to the movement during actual use is slightly high, and there is some anxiety when considering the safety factor.
[0011]
Further, for improvement, a prototype C with the first mountain changed as shown in FIG. 8 was created, and the physical properties of the prototype C were analyzed by simulation in the same manner as described above.
The results are as shown in Table 1 described later.
[0012]
The main specification of this prototype C is a double stack of 0.4 mm steel plates with 15 peaks. Further, only the distance between the first mountain and the second mountain is 8 mm to 13.2 mm, and the curvature radius of the rising portion of the first mountain is 6 mm.
[0013]
As a result, the generated stress is quite preferable, but on the other hand, the spring constant is high and it is necessary to consider the influence on the other members.
Therefore, as a result of various improvements based on the prototype B, we found the most suitable flexible tube for automobiles.
[0014]
The present invention has been made on the basis of such knowledge, and an object thereof is to provide a flexible tube that is suitable as a flexible tube for automobiles in terms of both the spring constant and the generated stress, and has no cracks.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The flexible tube of the present invention forms a bellows portion in which crest portions and trough portions are alternately formed on the outer periphery of a metal tube, and forms an arc portion at the top portion of the crest portion and the bottom portion of the trough portion. In the flexible tube, the height of the fourth and subsequent peaks from the end of the bellows portion is the same, and the heights of the third, second, and first peaks are directed toward the end. The radius of curvature of the arc portion formed at the rising portion of the first peak is set to a radius of curvature that is at least twice the radius of curvature of the arc portion formed at the top of the fourth peak and thereafter. The interval between the first mountain and the second mountain is made larger than the interval after the second mountain, and the intervals after the second mountain (M2) are the same .
[0016]
[Action]
In the flexible tube of the present invention, the heights of the third, second, and first peaks of the bellows portion are sequentially lowered toward the end portion of the bellows portion, so that stress concentration at the end portion is directed toward the first mountain. Will be gradually eased.
[0017]
In addition, since the radius of curvature of the arc portion formed at the rising portion of the first mountain is set to a radius of curvature more than twice the radius of curvature of the arc portion formed at the top of the fourth mountain and beyond, the stress to the rising portion Concentration is relaxed and cracks are prevented from occurring at the rising portion.
And since the space | interval of a 1st peak and a 2nd peak was made larger than the space | interval after a 2nd peak, although a spring constant becomes a little high, especially the stress of a 1st peak reduces and becomes favorable.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 show the related technology of the flexible tube of the present invention, and this flexible tube is used in the exhaust system of the automobile shown in FIG.
[0019]
In the figure, reference numeral 21 indicates a metal tube made of, for example, stainless steel.
A bellows portion 23 is formed on the outer periphery of the tube 21.
[0020]
In the bellows portion 23, peaks 25 and valleys 27 are alternately formed.
An arc portion 29 is formed at the top of the peak portion 25 and the bottom of the valley portion 27.
The height of the fourth and subsequent peaks from the end of the bellows portion 23 is set to the same height of 10 mm, and the curvature radius of the arc portion 29 at the top of the peak portion 25 is set to the same curvature radius of 2.35 mm.
[0021]
In this related technique , as shown in FIG. 1, the heights of the third mountain M3, the second mountain M2, and the first mountain M1 are 8.8 mm, 7.5 mm, and 6.3 mm. It is gradually lowered toward
[0022]
The radius of curvature of the arc portion formed at the rising portion 31 of the first mountain M1 is 6 mm, and the radius of curvature is more than twice the radius of curvature of 2.35 mm of the arc portion formed at the top of the fourth mountain M4 and thereafter. It is said that.
[0023]
In the flexible tube described above, the heights of the third mountain M3, the second mountain M2, and the first mountain M1 of the bellows portion 23 are sequentially lowered toward the end portion of the bellows portion 23, so that stress concentration at the end portion is reduced. It is gradually eased towards one mountain.
[0024]
Moreover, since the curvature radius of the circular arc part formed in the rising part 31 of the 1st peak M1 was made into the curvature radius more than twice the curvature radius of the circular arc part formed in the top part after the 4th peak M4, the following table | surface As shown in FIG. 1, the maximum stress σ is 300 MPa or less, the stress concentration on the rising portion 31 is relaxed, and the rising portion 31 is prevented from cracking.
[0025]
Furthermore, as shown in the following Table 1, the spring constant is 400 N / mm or less, and the necessary elasticity can be sufficiently secured.
As a result, it is possible to provide a flexible tube that is suitable as a flexible tube for automobiles in terms of both the spring constant and the generated stress, and that does not generate cracks.
[0026]
Moreover, in the flexible tube of this related technique, since the curvature radius of the peak part 25 and the pitch of the peak part 25 are all the same, workability becomes very favorable.
[0027]
[Table 1]

[0028]
FIG. 3 shows the stress of the first mountain M1 and the maximum stress based on the stress of the prototype B described above. The flexible tube of this related technology is sufficiently passed if the stress of the prototype B is the acceptance criterion. You can see that the standards are cleared.
[0029]
Figure 4 shows a first embodiment of a flexible tube of the present invention, in this embodiment, as in the related art described above, peak height of the third crest M3, a two-peak M2 and the first mountain M1 Are 8.8 mm, 7.5 mm, and 6.3 mm, and are gradually lowered toward the end.
[0030]
Further, the radius of curvature of the arc portion formed at the rising portion 31 of the first mountain M1 is set to 6 mm, and the radius of curvature more than twice the radius of curvature of 2.35 mm of the arc portion formed at the top portion after the fourth mountain M4. It is said that.
[0031]
In this embodiment, the distance between the first mountain M1 and the second mountain M2 is 9.6 mm, which is larger than 8 mm.
Also in the flexible tube of the first embodiment, as shown in FIG. 3 and the preceding table 1, it is possible to obtain substantially the same effect as the related art described above .
[0032]
In this embodiment, since the distance between the first mountain M1 and the second mountain M2 is increased, the spring constant is slightly higher, but the stress of the first mountain M1 is particularly better than the related technology described above . .
[0033]
In the embodiment described above, an example in which the flexible tube of the present invention is applied to an automobile exhaust system has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and is used under the same conditions. Widely applicable to flexible tubes.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, in the flexible tube of the present invention, the heights of the third, second, and first peaks of the bellows portion are sequentially lowered toward the end portion of the bellows portion, so that stress concentration at the end portion is achieved. Will be gradually eased towards the first mountain .
In addition, since the radius of curvature of the arc portion formed at the rising portion of the first mountain is set to a radius of curvature more than twice the radius of curvature of the arc portion formed at the top of the fourth mountain and beyond, the stress to the rising portion Concentration is eased .
And since the space | interval of a 1st peak and a 2nd peak was made larger than the space | interval after a 2nd peak, although a spring constant becomes a little high, especially the stress of a 1st peak reduces and becomes favorable.
Therefore, the occurrence of cracks at the rising portion is prevented, and both the spring constant and the generated stress are suitable as a flexible tube for automobiles, and there is an advantage that it is possible to provide a flexible tube free from cracks.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG.
FIG. 2 is a side view showing a related technique of the flexible tube of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a comparison between various stresses of a prototype and a flexible tube of an example.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the flexible tube of the present invention.
FIG. 5 is a top view showing an exhaust system of an automobile.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of the flexible tube of prototype a.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main part of the flexible tube of the prototype B.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the main part of the flexible tube of the prototype C.
[Explanation of symbols]
21 Tube 25 Mountain portion 27 Valley portion 29 Arc portion 31 Standing portion M1 First mountain M2 Second mountain M3 Third mountain M4 Fourth mountain

Claims

A bellows portion (23) in which peaks (25) and valleys (27) are alternately formed is formed on the outer periphery of the metal tube (21), and the peaks and valleys of the peaks (25) are formed. In the flexible tube formed by forming the arc portion (29) on the bottom of (27),
From the end of the bellows part (23), the height of the fourth mountain (M4) and subsequent peaks is the same, and the third mountain (M3), the second mountain (M2) and the first mountain (M1) The crest height is gradually decreased toward the end portion, and the curvature radius of the arc portion (29) formed at the rising portion (31) of the first crest (M1) is set to the top portion after the fourth crest (M4). The radius of curvature is at least twice the radius of curvature of the circular arc portion (29) formed in the first portion (M1) and the interval between the first mountain (M1) and the second mountain (M2) is larger than the interval after the second mountain (M2). The flexible tube is characterized by having the same interval after the second mountain (M2) .