JP3853903B2

JP3853903B2 - Flexible tube for automobile exhaust system

Info

Publication number: JP3853903B2
Application number: JP06474397A
Authority: JP
Inventors: 栄蔵須山; 規永井; 広之相原; 誠一新田; 好之助町
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JPH10259715A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用排気系のエンジン側に取り付けられる第１排気管とマフラ側に取り付けられる第２排気管の相対変位を吸収するベローズを有する自動車排気系用フレキシブルチューブの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車排気系用フレキシブルチューブとしては、例えば、下記に列挙するようなものが知られている。
【０００３】
(1) 実開昭６１−１８７９１６号公報
この公報に記載のフレキシブルチューブは、図１３に示すように、排気管に接続されるベローズと、ベローズの外周に配置されるアウタブレードと、アウタブレードの両端部に設けられ、アウタブレードとベローズとをスポット溶接するプロテクタを備えた構成である。
【０００４】
(2) 実開平２−１４４１８号公報
この公報に記載のフレキシブルチューブは、図１４に示すように、排気管に接続されるベローズと、ベローズの両端外周にそれぞれ配置されるバネ支管と、両バネ支管の間に架設されるバネ材を備えた構成である。
【０００５】
(3) 実開平４−６５２３号公報
この公報に記載のフレキシブルチューブは、図１５に示すように、排気管に接続されるベローズと、ベローズの外周に配置され、一端がベローズに固定されたアウタブレードと、アウタブレードの他端部に固定されたクランプ材とベローズに固定された円筒体との間に複数介装された圧縮スプリングとを備えた構成である。
【０００６】
(4) 特開平６−１１７２４３号公報
この公報に記載のフレキシブルチューブは、図１６に示すように、排気管に接続されるベローズと、ベローズの外周に配置され、一端がベローズの一端に固定された第１アウタカバーと、一端がベローズの他端に固定され他端がベローズおよび第１アウタカバーの外周に配置された第２アウタカバーと、第１アウタカバーと第２アウタカバーとの間に複数介装されたスプリングとを備えた構成である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動車排気系用フレキシブルチューブにあっては、それぞれ下記に列挙するような問題がある。
【０００８】
(1) 図１３に記載のフレキシブルチューブは、アウタブレードの製造バラツキによってフレキシブルチューブのバネ定数が大きく影響され、振動変位の吸収特性にバラツキが出る。また、ステンレス鋼線を編んで作られるアウタブレードが高価である。よって、振動変位の吸収特性を確保するために採用される山数の多いベローズにより大型化し、また、ベローズを保護するために採用されるアウタブレードにより高コスト化を招く。
【０００９】
(2) 図１４に記載のフレキシブルチューブは、ベローズの中央部が外部露出状態となるため、飛び石等によりベローズが損傷され易く、ベローズ耐久性に劣る。
また、バネ材が外方に大きく突出しているため、外径の大きなフレキシブルチューブとなる。走行中、外方に大きく露出状態で突出しているバネ材に泥等が付着した場合、バネ特性が変化し、所望の変位吸収性が得られなくなる。
【００１０】
(3) 図１５に記載のフレキシブルチューブは、基本的にはステンレス鋼線を編んで作られるアウタブレードを用いたものであるため、上記(1) の問題点を有する。加えて、圧縮スプリングにより引っ張り変位に対する吸収性は高まるが、圧縮変位に対する吸収性の向上は見込めない。
【００１１】
(4) 図１６に記載のフレキシブルチューブは、ベローズの外周に配置される第１・第２両アウタカバーの外周に、さらにスプリング径プラスアルファ−の張り出し部が形成されるため、外径の大きなフレキシブルチューブとなり、取付場所に制約を受け易く、車両の最低地上高や路面干渉性に悪影響を与える。
【００１２】
また、スプリングはベローズの周方向に複数配置されるため、▲１▼スプリング特性のばらつきによる悪影響、すなわち、曲げ方向のバネ定数に左右あるいは上下方向で差が生じ、振動吸収力にむらが発生し、また、引っ張り圧縮荷重が印加された場合にベローズ曲げ方向の力が掛かることが考えられる。▲２▼バネ単品のバネ定数は、相対的に弱い設計となるため、排気系の振動で振られて他部品との干渉音が発生し易くなる。▲３▼曲げ変形または剪断変形力の作用する方向によっては、両アウタカバーおよびベローズに加わる応力に差異が発生するため、耐久性の点で不利である。
【００１３】
以上のように、それぞれについて一長一短があり、小型軽量、低コスト、高変位吸収性、高耐久性という自動車排気系用フレキシブルチューブに要求される性能を全て満足するものではなく、現在最も一般的に採用されている図１１に記載のフレキシブルチューブに代わる新たなフレキシブルチューブの出現が望まれているところである。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、自動車用排気系のエンジン側に取り付けられる第１排気管とマフラ側に取り付けられる第２排気管の相対変位を吸収するベローズを有する自動車排気系用フレキシブルチューブにおいて、小型軽量、低コスト、高変位吸収性、高耐久性という要求性能を全て満足すると共にユニットの耐久信頼性を向上させた実用価値の高いフレキシブルチューブを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
（解決手段１）
上記課題を達成するため請求項１記載の発明では、第１排気管と第２排気管に両端部が接続され、両排気管の変位を吸収するベローズと、プレート材により前記ベローズの外周を覆う筒状に形成されたアウタカバーと、一端部がアウタカバーの一端部に固定され、他端部がベローズの一端部に固定された異径円筒状プロテクター（１０）と、前記ベローズの他端部に接続されたプロテクタと、前記アウタカバーの自由端部とプロテクタとの間に介装され、バネ両端部をアウタカバーとプロテクタにそれぞれ円周方向複数箇所において固定結合させたコイルバネと、を備え、前記コイルバネ両端部のアウタカバーとプロテクタに対する複数固定結合部のうち、少なくともコイルバネにおける有効バネ部に近い固定結合部をそれぞれカシメ固定としたことを特徴とする。
【００１６】
よって、フレキシブルチューブに対し外力が作用し、第１排気管と第２排気管とが管軸方向に変位する場合、圧縮荷重と引張荷重はベローズとコイルバネとの両方に作用する。
【００１７】
このため、ベローズの板厚を薄くしてベローズのバネ定数を低く設定してもフレキシブルチューブのトータルバネ定数はコイルバネで補うことができ、フレキシブルチューブの小型軽量低コスト化が達成される。
【００１８】
第１排気管と第２排気管に管軸方向の変位を与えるような外力が作用した場合、ベローズとコイルバネが、荷重の作用方向に追従する圧縮または引っ張り変形することにより変位が吸収される。尚、コイルバネはベローズと同心円の単独バネであって曲げ変形や剪断変形方向によるバネ定数に差がないため、第１排気管と第２排気管に曲げ方向や剪断方向の変位を与えるような外力が作用しても、変形自由度の高いベローズとコイルバネがその外力の作用方向に係らず均一に荷重の作用方向に追従して曲げ変形や剪断変形することにより吸収される。つまり、ベローズとコイルバネとの両方を用いた変位吸収作用が達成されると共に、曲げ変形や剪断変形方向によるバネ定数に差がないため、変位および振動吸収力にムラがなく、耐久性向上が達成される。
【００１９】
さらに、コイルバネは圧縮荷重にも引張荷重にも作用し、フレキシブルチューブに加わる外力がベローズとコイルバネに分散されるため、ベローズの荷重負担が軽減される。
【００２０】
走行中に石跳ね等があった場合、アウタカバーによる保護作用でベローズ及びコイルバネの変形や損傷が防止される。
【００２１】
アウタカバーの外径がフレキシブルチューブの最大径部分となるため、フレキシブルチューブの小型軽量低コスト化が達成される。
【００２２】
少なくともコイルバネの両端固定結合部のうち、有効バネ部に近い固定結合部がそれぞれカシメ固定されることで、溶接による固定結合方法に比べ、母材強度低下が防止されると共に、溶接熱によるバネ特性の変化や、バネ溌度低下が防止され、かつ、その他の無効バネ部における結合固定部に作用する応力が低減されるため、安価な溶接によっても固定強度を確保することができ、これにより低コストでかつユニットの耐久信頼性が向上される。
【００２３】
（解決手段２）
請求項２記載の発明では、第１排気管と第２排気管に両端部が接続され、両排気管の変位を吸収するベローズと、プレート材により前記ベローズの外周を覆う筒状に形成されたアウタカバーと、ベローズの両端部にそれぞれ接続された第１プロテクタと第２プロテクタと、前記アウタカバーの一端部とその内側の第１プロテクタとの間に介装され、バネ両端部をアウタカバーと第１プロテクタにそれぞれ円周方向複数箇所において固定結合させた第１コイルバネと、前記アウタカバーの他端部とその内側の第２プロテクタとの間に介装され、バネ両端部をアウタカバーと第２プロテクタにそれぞれ円周方向複数箇所において固定結合させた第２コイルバネと、を備え、前記第１，第２コイルバネ両端部のアウタカバーとプロテクタに対する複数固定結合部のうち、少なくとも第１，第２コイルバネにおける有効バネ部に近い固定結合部をそれぞれカシメ固定としたことを特徴とする。
【００２４】
よって、上記請求項１記載の発明の作用が得られる他、第１・第２両コイルバネによりアウタカバーが両持ち状態で完全な弾性支持状態となり、コイルバネの変形範囲ではアウタカバーに応力が作用することがないため、耐久的にさらに有利である。
【００２５】
（解決手段３）
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載の自動車排気系用フレキシブルチューブにおいて、前記コイルバネまたは第１コイルバネと第２コイルバネとを、巻き径が一定で管軸に平行配置される円筒コイルバネとしたことを特徴とする。
【００２６】
（解決手段４）
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２記載の自動車排気系用フレキシブルチューブにおいて、前記コイルバネまたは第１コイルバネと第２コイルバネとを、一端側の巻き径がプロテクタ外径とほぼ一致し、他端側の巻き径がアウタカバー内径とほぼ一致する円錐コイルバネとしたことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
まず、構成を説明する。
【００２９】
実施の形態１は請求項２，３記載の発明に対応する。
【００３０】
図１は実施の形態１の自動車排気系用フレキシブルチューブを示す全体断面図である。
【００３１】
図１において、Ａ１はフレキシブルチューブ、１は第１排気管、２は第２排気管、３はベローズ、５はアウタカバー、６’は第１コイルバネ、６”は第２コイルバネ、７’は第１プロテクタ、７”は第２プロテクタ、８’は第１インナカバー、８”は第２インナカバーである。
【００３２】
前記ベローズ３は、第１排気管１と第２排気管２に両端部が接続され、両排気管１，２の変位を吸収するために設けられる。
【００３３】
このベローズ３の素材としては、厚み０．２ｍｍ（従来は厚み０．３ｍｍ）のステンレス薄肉板を２層重ね合わせた薄肉多層品を使用し、山数を従来より大幅に削減し（２１〜２８山→８〜９山）、等価のバネ定数を得ている。
【００３４】
前記アウタカバー５は、プレート材によりベローズ３の外周を覆う筒状に形成されていて、中央部で縦２分割された第１カバー５１と第２カバー５２とを溶接により一体化して構成されている。そして、第１カバー５１と第２カバー５２の端部を深絞り加工により内側に屈曲することで、第１カバー側バネ固定部５ａ’と第２カバー側バネ固定部５ａ”が形成されている。
【００３５】
前記第１プロテクタ７’と第２プロテクタ７”は、ベローズ３の両端部にそれぞれ接続（スポット溶接）されていて、この両プロテクタ７’，７”には、アウタカバー５の内面に向かう第１プロテクタ側バネ固定部７ａ’と第２プロテクタ側バネ固定部７ａ”が形成されている。
【００３６】
そして、前記第１・２カバー側バネ固定部５ａ’，５ａ”には端部をわずかに軸方向に屈曲させた屈曲部５３’，５３”が形成され、また、前記第１・第２プロテクタ側バネ固定部７ａ’，７ａ”には端部をわずかに軸方向に屈曲させた屈曲部７０’，７０”が形成されている。
【００３７】
前記第１コイルバネ６’と第２コイルバネ６”は、巻き径が一定で管軸に平行配置される円筒コイルバネであり、第１コイルバネ６’は、第１カバー側バネ固定部５ａ’と第１プロテクタ側バネ固定部７ａ’との間に介装され、バネ両端部をそれぞれバネ固定部５ａ’，７ａ’の屈曲部５３’，７０’に径方向移動が阻止された状態で固定結合され、また、第２コイルバネ６”は、第２カバー側バネ固定部５ａ”と第２プロテクタ側バネ固定部７ａ”との間に介装され、バネ両端部をそれぞれバネ固定部５ａ”，７ａ”の屈曲部５３”，７０”にそれぞれ係止させることにより、径方向移動が阻止された状態で固定結合されている。
【００３８】
図２は第２カバー側バネ固定部５ａ”に対する第２コイルバネ６”の固定結合部の詳細を示す断面図（図１のII-II 線における断面図）である。
【００３９】
この図に示すように、前記第２コイルバネ６”の外側端部は、第２カバー側バネ固定部５ａ”に対し無効ばね部が円周方向４箇所の固定結合部ａ〜ｄにおいて固定結合されていて、そのうち、有効バネ部（図４参照）に近い第４固定結合部ｄは、屈曲部５３”の先端部を所定幅さらに延長させたカシメ片５３ａを内側に折り曲げ加工することによりカシメ固定され、その他の第１〜３固定結合部ａ〜ｃは溶接により固定されている。
【００４０】
図３は第１カバー側バネ固定部５ａ’に対する第１コイルバネ６’の固定結合部の詳細を示す断面図（図１のIII-III 線における断面図）である。
【００４１】
この図に示すように、前記第１コイルバネ６’の外側端部は第１カバー側バネ固定部５ａ’に対し無効ばね部が円周方向４箇所の固定結合部ｅ〜ｈにおいて固定結合されていて、そのうち、有効バネ部（図４参照）に近い第４固定結合部ｈは、屈曲部７０’の先端部を所定幅さらに延長させたカシメ片７０ａを内側に折り曲げ加工することによりカシメ固定され、その他の第１〜３固定結合部ｅ〜ｇは溶接により固定されている。
【００４２】
なお、第１カバー側バネ固定部５ａ’と第１プロテクタ側バネ固定部７ａ’に対する第１コイルバネ６’の固定結合部構造は、前記第２コイルバネ６”における固定結合構造と同様であるため、同様の構成部分には同一の符号をつけてその説明を省略する。
【００４３】
前記第１インナカバー８’と第２インナカバー８”はベローズ３の両端部にそれぞれ接続（スポット溶接）されていて、ベローズ３の内周を２つのインナカバー８’，８”にて覆う筒状に形成されている。
【００４４】
図５は実施の形態１のフレキシブルチューブが適用された自動車排気系を示す斜視図である。
【００４５】
図５において、Ａ１はフレキシブルチューブ、Ｂはエキゾーストパイプ、Ｃは触媒コンバータ、Ｄはサブマフラ、Ｅはメインマフラであり、フレキシブルチューブＡ１は、図外のエンジンと触媒コンバータＣとを連結するエキゾーストパイプＢの途中に設けられ、エンジンや車体等からの入力による変位を吸収する。
【００４６】
次に、作用を説明する。
【００４７】
［バネ定数の設定作用］
フレキシブルチューブＡ１のバネ定数を設定するにあたっては、図６に示すように、ベローズ３のバネ定数をK1とし、第１コイルバネ６’と第２コイルバネ６”のバネ定数をK2とすると、ベローズ３と両コイルバネ６’，６”とが並列配置になっているので、フレキシブルチューブバネ定数Ｋは、下記の式により表される。
【００４８】
Ｋ＝K1＋（K2／２）
このように、ベローズ３のバネ定数K1と、両コイルバネ６’，６”のバネ定数K2と、フレキシブルチューブバネ定数Ｋのうち２つが明らかであれば残りの１つのバネ定数は決まる。
【００４９】
よって、フレキシブルチューブバネ定数Ｋとして良好な変位吸収ができる値に設定する場合、ベローズ３のバネ定数K1を一定値に設定し、管理しやすく選択自由度が高い両コイルバネ６’，６”のバネ定数K2を多数の値の中から選択して決めると、所望のフレキシブルチューブバネ定数Ｋが得られることになる。
【００５０】
このように、バネ定数調整代を、ベローズ３のバネ定数K1の変更によるものではなく両コイルバネ６’，６”のバネ定数K2の変更に委ねることで、ベローズ３のバネ定数K1を一定値に設定することができる。
【００５１】
この結果、実施の形態１のベローズ３のように、従来よりも薄肉で山数の少ない２層品をベローズ素材として使用し、ベローズ３のバネ定数K1を低い値の一定値に設定しても両コイルバネ６’，６”のバネ定数K2により補うことができ、フレキシブルチューブの小型軽量低コスト化が図られる。
【００５２】
［変位吸収作用］
エンジンや車体等から第１排気管１と第２排気管２に管軸方向に変位を与えるような荷重が入力された時の変位吸収作用について説明する。
【００５３】
変位荷重のうち圧縮荷重が作用した場合には、ベローズ３は圧縮され第１，第２コイルバネ６’，６”は引っ張り方向に伸長されて両排気管１，２が圧縮変位する。つまり、図３に示すように、圧縮荷重が作用すると、ベローズ取付スパンＬ１がΔＬだけ短くなり、コイルバネ取付スパンＬ２はそれぞれΔＬ／２だけ長くなる。
【００５４】
変位荷重のうち引張荷重が作用した場合には、ベローズ３は引っ張られ第１，第２コイルバネ６’，６”は圧縮方向に短縮されて両排気管１，２が引張変位する。つまり、図３に示すように、引張荷重が作用すると、ベローズ取付スパンＬ１がΔＬだけ長くなり、コイルバネ取付スパンＬ２はそれぞれΔＬ／２だけ短くなる。
【００５５】
すなわち、ベローズ３の伸縮と、引っ張りと圧縮の両方で同じバネ特性が発揮される第１，第２コイルバネ６’，６”により、管軸方向に振動的に引っ張りと圧縮が繰り返される変位が整然と吸収される。
【００５６】
尚、第１排気管１と第２排気管２には、管軸方向以外にも曲げ方向や剪断方向の変位を与えるような外力が作用することがあるが、この場合にも変形自由度の高いベローズ３と両コイルバネ６’，６”が、荷重の作用方向に追従して曲げ変形や剪断変形することにより曲げ変位や剪断変位が吸収される。
【００５７】
［ベローズ耐久性確保作用］
ベローズ３の耐久性は、後述するように、荷重負担の分担と、伸び切りの防止と、飛び石等からの保護と、熱影響遮断により確保される。
【００５８】
フレキシブルチューブＡ１に加わる外力は、ベローズ３に加わる力と、両コイルバネ６’，６”に加わる力とに分散されるため、ベローズ３の荷重負担が軽減される。
【００５９】
引張荷重に対しては第１，第２コイルバネ６’，６”が圧縮されるため、過大な引張荷重が作用する時には第１，第２コイルバネ６’，６”の隣接する素線の密着が変位規制ストッパとなり、ベローズ３の伸び切りが防止される。
【００６０】
フレキシブルチューブＡ１は車両の底部に露出して配置されるため、車両走行中にタイヤにより石等を跳ねるような場合、この跳ね石等がフレキシブルチューブＡ１に衝突することがあるが、走行中に跳ね石等があった場合、ベローズ３の全外周を覆うアウタカバー５による保護作用でベローズ３の変形や損傷が防止される。尚、アウタカバー５は、第１，第２コイルバネ６’，６”の外周も覆う配置であるので、跳ね石等に対し第１，第２コイルバネ６’，６”の変形や損傷も防止される。
【００６１】
［コイルバネ耐久性確保作用］
第１・第２コイルバネ６’，６”における有効バネ部に近い第４固定結合部ｄ，ｈが、溶接によらずカシメ片５３ａ，７０ａにより固定結合されているため、溶接による固定結合方法に比べ、母材強度低下が防止されると共に、溶接熱によるバネ特性の変化や、溶接によるバネ溌度低下が防止され、これにより、第１・第２コイルバネ６’，６”の耐久性が向上すると共に、その他の無効バネ部における結合固定部ａ〜ｃ，ｅ〜ｇに作用する応力が低減されるため、安価な溶接によっても固定強度を確保することができる。
【００６２】
［ユニットの耐久性，信頼性向上作用］
エンジンや車体等から第１排気管１と第２排気管２に管軸方向または剪断方向に変位を与えるような荷重が入力された時の第１，第２コイルバネ６’，６”両端固定結合部の耐久性および信頼性確保作用について説明する。
【００６３】
まず、変位荷重のうち管軸方向の荷重が作用した場合、カシメ片５３ａ，７０ａにより、両固定結合部の軸方向移動が確実に阻止された状態となるため、軸方向荷重に対する固定結合部の固定信頼性が向上する。
【００６４】
また、変位荷重のうち剪断方向の荷重が作用した場合、第１・第２コイルバネ６’，６”の両端結合部が屈曲部５３’，５３”、７０’，７０”で受け止められてその径方向移動が阻止されるため、固定結合部ａ〜ｄ，ｅ〜ｈに作用する応力が低減され、これにより、剪断方向応力に対する両固定結合部の固定耐久性および信頼性が向上する。
【００６５】
次に、効果を説明する。
【００６６】
（１）第１排気管１と第２排気管２に両端部が接続され、両排気管１，２の変位を吸収するベローズ３と、プレート材により前記ベローズ３の外周を覆う筒状に形成されたアウタカバー５と、ベローズ３の両端部にそれぞれ接続された第１プロテクタ７’と第２プロテクタ７”と、前記アウタカバー５の一端部とその内側の第１プロテクタ７’との間に介装され、バネ両端部をそれぞれアウタカバー５と第１プロテクタ７’に固定結合させた第１コイルバネ６’と、前記アウタカバー５の他端部とその内側の第２プロテクタ７”との間に介装され、バネ両端部をそれぞれアウタカバー５と第２プロテクタ７”に固定結合させた第２コイルバネ６”と、を備えた構成としたため、小型軽量、低コスト、高変位吸収性、高耐久性という要求性能を全て満足する実用価値の高いフレキシブルチューブＡ１を提供することができる。
【００６７】
（２）第１・第２コイルバネ６’，６”における有効バネ部に近い第４固定結合部ｄ，ｈをそれぞれカシメ固定としたことことで、溶接による固定結合方法に比べ、母材強度低下が防止されると共に、溶接熱によるバネ特性の変化や、溶接によるバネ溌度低下が防止され、かつ、その他の無効バネ部における結合固定部ａ〜ｃ，ｅ〜ｇに作用する応力が低減されるため、安価な溶接によっても固定強度を確保することができ、これにより低コストでかつユニットの耐久信頼性を向上させることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
まず、構成を説明する。
【００６９】
図７は請求項１，３記載の発明に対応する実施の形態２の自動車排気系用フレキシブルチューブＡ２を示す全体断面図である。
【００７０】
この実施の形態２のフレキシブルチューブＡ２は、前記実施の形態１のフレキシブルチューブＡ１が一対の第１・第２コイルバネ６’，６”でアウタカバー５を両持ち状に支持したのに対し、一方のコイルバネを省略し、アウタカバー５を、該アウタカバー５とプロテクタ７との間に介装された１つのコイルバネ６で片持ち状に支持した点で実施の形態１と異なる。
【００７１】
この一方のコイルバネの省略に伴い、コイルバネ６で支持されていない方のアウタカバー５の端部は、ベローズ３の一端に小径部１０ａが固定された異径円筒状プロテクタ１０の大径部１０ｂ内に装着され、スポット溶接により接続固定されている。
【００７２】
尚、他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
次に、バネ定数の設定作用において、フレキシブルチューブバネ定数Ｋは、下記の式により表される。
【００７４】
Ｋ＝K1＋K2
従って、実施の形態１と同様に、ベローズ３のバネ定数K1と、コイルバネ６のバネ定数K2と、フレキシブルチューブバネ定数Ｋのうち２つが明らかであれば残りの１つのバネ定数は決まることになる。
【００７５】
この結果、実施の形態１と同様に、従来よりも薄肉で山数の少ない２層品をベローズ素材として使用し、ベローズ３のバネ定数K1を低い値の一定値に設定してもコイルバネ６のバネ定数K2により補うことができ、フレキシブルチューブの小型軽量低コスト化が図られる。
【００７６】
次に、効果を説明する。
【００７７】
実施の形態２にあっては、実施の形態１の（１）〜（２）の効果に、下記の効果が加えられる。
【００７８】
（３）一方のコイルバネの省略により、部品点数が削減され、部品コストを低減することができる。
【００７９】
（実施の形態３）
まず、構成を説明する。
【００８０】
図８は請求項２，４記載の発明に対応する実施の形態３の自動車排気系用フレキシブルチューブＡ３を示す全体断面図、図９は図８のIX−IX線における断面図、図１０は図８のＸ−Ｘ線における断面図である。
【００８１】
この実施の形態３のフレキシブルチューブＡ３は、第１コイルバネ６’と第２コイルバネ６”として、一端側（内側）の巻き径がプロテクタ７’，７”外径とほぼ一致し、他端側（外側）の巻き径がアウタカバー５内径とほぼ一致する円錐コイルバネ（図１１参照）を使用した点で実施の形態１と異なる。
【００８２】
このコイルバネ変更に伴いアウタカバー５は、２分割することのない一体の円筒材を用い、アウタカバー５の両端部に形成される第１カバー側バネ固定部５ａ’と第２カバー側バネ固定部５ａ”とは、その端部をわずかに内側に屈曲させることにより形成し、また、第１プロテクタ側バネ固定部７ａ’と第２プロテクタ側バネ固定部７ａ”とは、その端部をわずかに外側に屈曲させることにより形成している。
【００８３】
尚、他の構成は実施の形態１と同様であり、作用についても実施の形態１と同様であるので、同様の構成部分には同一の符号を付けて説明を省略する。
【００８４】
次に、効果を説明する。
【００８５】
実施の形態３にあっては、実施の形態１の（１），（２）の効果に、下記の効果が加えられる。
【００８６】
（４）第１コイルバネ６’と第２コイルバネ６”とを、一端側の巻き径がプロテクタ７’，７”の外径とほぼ一致し、他端側の巻き径がアウタカバー５の内径とほぼ一致する円錐コイルバネとしたため、２分割のアウタカバー５を連結する溶接や深絞り加工によるバネ固定部５ａ’，５ａ”，７ａ’，７ａ”の形成を要さず、フレキシブルチューブＡ３の製造コストを低く抑えることができる。
【００８７】
（実施の形態４）
まず、構成を説明する。
【００８８】
図１２は請求項１，４記載の発明に対応する実施の形態４の自動車排気系用フレキシブルチューブＡ４を示す全体断面図である。
【００８９】
この実施の形態４のフレキシブルチューブＡ４は、前記実施の形態３のフレキシブルチューブＡ３が一対の第１・第２コイルバネ６’，６”でアウタカバー５を両持ち状に支持したのに対し、一方のコイルバネを省略し、アウタカバー５を、該アウタカバー５とプロテクタ７との間に介装された１つのコイルバネ６で片持ち状に支持した点で実施の形態３と異なる。
【００９０】
この一方のコイルバネの省略に伴い、コイルバネ６で支持されていない方のアウタカバー５の端部は、ベローズ３の一端に小径部１０ａが固定された異径円筒状プロテクタ１０の大径部１０ｂ内に装着され、スポット溶接により接続固定されている。
【００９１】
尚、他の構成は実施の形態３と同様であり、作用についても実施の形態３とほぼ同様であるので説明を省略する。
【００９２】
次に、効果を説明する。
【００９３】
実施の形態４にあっては、実施の形態１の（１），（２）の効果と、実施の形態３の（４）の効果に、下記の効果が加えられる。
【００９４】
（５）前記実施の形態２の（３）と同様の効果、すなわち、一方のコイルバネの省略により、部品点数が削減され、部品コストを低減することができる。
【００９５】
（他の実施の形態）
実施の形態では、第１・第２コイルバネ６’，６”におけるカシメ片５３ａ，７０ａでカシメ固定される第４固定結合部ｄ，ｈの線材の断面も他の部分と同様に真円形としたが、第４固定結合部ｄ，ｈの断面形状だけを真円形以外の形状、例えば楕円，矩形等に加工することにより、第４固定結合部ｄ，ｈのカシメ強度を向上させることができる。
【００９６】
また、実施形態では、第４固定結合部ｄ，ｈだけをカシメ固定としたが、その他の固定結合部分も溶接に代えてカシメ固定するようにしてもよい。
【００９７】
また、実施の形態では、ベローズ３の両端部にそれぞれインナカバー８’，８”を設ける例を示したが、ベローズ３の一端部のみにベローズ３の内周を覆う筒状に形成されたインナカバーを設けるようにしても良い。
【００９８】
さらに、実施の形態では、アウタカバーと第１排気管断面形状が円形であるフレキシブルチューブの例を示したが、楕円形のフレキシブルチューブにおいても同様の作用効果が得られる。
【００９９】
【発明の効果】
請求項１記載の自動車排気系用フレキシブルチューブにあっては、第１排気管と第２排気管に両端部が接続され、両排気管の変位を吸収するベローズと、プレート材により前記ベローズの外周を覆う筒状に形成され、一端部がベローズの一端部に固定されたアウタカバーと、前記ベローズの他端部に接続されたプロテクタと、前記アウタカバーの自由端部とプロテクタとの間に介装され、バネ両端部をアウタカバーとプロテクタにそれぞれ円周方向複数箇所において固定結合させたコイルバネと、を備え、前記コイルバネ両端部のアウタカバーとプロテクタに対する複数固定結合部のうち、少なくともコイルバネにおける有効バネ部に近い固定結合部をそれぞれカシメ固定としたため、小型軽量、低コスト、高変位吸収性、高耐久性という要求性能を全て満足すると共にユニットの耐久信頼性を向上させることができるという効果が得られる。
【０１００】
請求項２記載の発明にあっては、第１排気管と第２排気管に両端部が接続され、両排気管の変位を吸収するベローズと、プレート材により前記ベローズの外周を覆う筒状に形成されたアウタカバーと、ベローズの両端部にそれぞれ接続された第１プロテクタと第２プロテクタと、前記アウタカバーの一端部とその内側の第１プロテクタとの間に介装され、バネ両端部をアウタカバーと第１プロテクタにそれぞれ円周方向複数箇所において固定結合させた第１コイルバネと、前記アウタカバーの他端部とその内側の第２プロテクタとの間に介装され、バネ両端部をアウタカバーと第２プロテクタにそれぞれ円周方向複数箇所において固定結合させた第２コイルバネと、を備え、前記第１，第２コイルバネ両端部のアウタカバーとプロテクタに対する複数固定結合部のうち、少なくとも第１，第２コイルバネにおける有効バネ部に近い固定結合部をそれぞれカシメ固定としたため、上記効果に加え、アウタカバーの耐久性を向上させることができる。
【０１０１】
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記載の自動車排気系用フレキシブルチューブにおいて、コイルバネまたは第１コイルバネと第２コイルバネとを、巻き径が一定で管軸に平行配置される円筒コイルバネとしたため、上記効果に加え、コイルバネ単体として製造販売されている既製のバネを用いることができる。
【０１０２】
請求項４記載の発明にあっては、請求項１または請求項２記載の自動車排気系用フレキシブルチューブにおいて、コイルバネまたは第１コイルバネと第２コイルバネとを、一端側の巻き径がプロテクタ外径とほぼ一致し、他端側の巻き径がアウタカバー内径とほぼ一致する円錐コイルバネとしたため、上記効果に加え、２分割のアウタカバーを連結する溶接や深絞り加工によるバネ固定部の形成を要さず、フレキシブルチューブの製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の自動車排気系用フレキシブルチューブを示す半断面図である。
【図２】図１のII-II 線における断面図である。
【図３】図１のIII-III 線における断面図である。
【図４】実施の形態１の自動車排気系用フレキシブルチューブに適用された円筒コイルバネの固定部を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１のフレキシブルチューブが適用された自動車排気系を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１の自動車排気系用フレキシブルチューブのバネ吸収作用説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２の自動車排気系用フレキシブルチューブを示す半断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３の自動車排気系用フレキシブルチューブを示す半断面図である。
【図９】図８のXI-IX 線における断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図１１】実施の形態３の自動車排気系用フレキシブルチューブに適用された円錐コイルバネの固定部を示す側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４の自動車排気系用フレキシブルチューブを示す半断面図である。
【図１３】従来例１の自動車排気系用フレキシブルチューブを示す半断面図である。
【図１４】従来例２の自動車排気系用フレキシブルチューブを示す正面図（イ）及び側面図（ロ）である。
【図１５】従来例３の自動車排気系用フレキシブルチューブを示す半断面図である。
【図１６】従来例４の自動車排気系用フレキシブルチューブを示す半断面図である。
【符号の説明】
Ａ２フレキシブルチューブ
１第１排気管
２第２排気管
３ベローズ
５アウタカバー
６コイルバネ
７プロテクタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of an automotive exhaust system flexible tube having a bellows that absorbs a relative displacement between a first exhaust pipe attached to an engine side of an automobile exhaust system and a second exhaust pipe attached to a muffler side.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a flexible tube for automobile exhaust systems, for example, those listed below are known.
[0003]
(1) Japanese Utility Model Publication No. 61-187916
As shown in FIG. 13, the flexible tube described in this publication is provided with a bellows connected to the exhaust pipe, an outer blade disposed on the outer periphery of the bellows, and both ends of the outer blade. It is the structure provided with the protector which spot welds.
[0004]
(2) Japanese Utility Model Publication No. 2-14418
As shown in FIG. 14, the flexible tube described in this publication includes a bellows connected to the exhaust pipe, a spring branch pipe disposed on each outer periphery of the bellows, and a spring material installed between the two spring branch pipes. This is a configuration provided.
[0005]
(3) Japanese Utility Model Publication No. 4-6523
As shown in FIG. 15, the flexible tube described in this publication includes a bellows connected to the exhaust pipe, an outer blade disposed on the outer periphery of the bellows, one end fixed to the bellows, and the other end of the outer blade. A plurality of compression springs are interposed between the fixed clamp member and the cylindrical body fixed to the bellows.
[0006]
(4) JP-A-6-117243
As shown in FIG. 16, the flexible tube described in this publication includes a bellows connected to the exhaust pipe, a first outer cover that is disposed on the outer periphery of the bellows, one end fixed to one end of the bellows, and one end that is bellows. The second outer cover is fixed to the other end and the other end is disposed on the outer periphery of the bellows and the first outer cover, and a plurality of springs are interposed between the first outer cover and the second outer cover.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional automotive exhaust system flexible tubes have the following problems.
[0008]
(1) In the flexible tube shown in FIG. 13, the spring constant of the flexible tube is greatly influenced by the manufacturing variation of the outer blade, and the absorption characteristic of the vibration displacement varies. Also, the outer blade made by knitting stainless steel wire is expensive. Therefore, the bellows having a large number of ridges employed for securing the vibration displacement absorption characteristic is increased in size, and the outer blade employed for protecting the bellows is increased in cost.
[0009]
(2) In the flexible tube shown in FIG. 14, since the central part of the bellows is exposed to the outside, the bellows is easily damaged by stepping stones and the like, and the bellows durability is inferior.
Moreover, since the spring material protrudes largely outward, a flexible tube having a large outer diameter is obtained. If mud or the like adheres to a spring material that protrudes outward in a largely exposed state during traveling, the spring characteristics change, and a desired displacement absorbability cannot be obtained.
[0010]
(3) Since the flexible tube shown in FIG. 15 basically uses an outer blade made of a stainless steel wire, it has the problem (1). In addition, the absorbency against the tensile displacement is increased by the compression spring, but the improvement of the absorbability against the compression displacement cannot be expected.
[0011]
(4) The flexible tube shown in FIG. 16 is a flexible tube having a large outer diameter because a protruding portion having a spring diameter plus alpha is formed on the outer periphery of the first and second outer covers arranged on the outer periphery of the bellows. It becomes a tube and is subject to restrictions on the mounting location, which adversely affects the vehicle's minimum ground clearance and road surface interference.
[0012]
In addition, since a plurality of springs are arranged in the circumferential direction of the bellows, (1) adverse effects due to variations in spring characteristics, that is, there are differences in the spring constant in the bending direction in the left and right or up and down directions, resulting in uneven vibration absorption. Moreover, it is considered that a force in the bellows bending direction is applied when a tensile compressive load is applied. {Circle around (2)} The spring constant of a single spring has a relatively weak design, so that it is easily shaken by the vibration of the exhaust system, and interference noise with other parts is likely to occur. {Circle around (3)} Depending on the direction in which the bending deformation or shear deformation force acts, a difference occurs in the stress applied to both the outer cover and the bellows, which is disadvantageous in terms of durability.
[0013]
As described above, there are advantages and disadvantages for each, and it does not satisfy all the performance required for flexible tubes for automobile exhaust systems such as small size, light weight, low cost, high displacement absorbability, and high durability, and it is currently most commonly used The emergence of a new flexible tube in place of the flexible tube described in FIG. 11 is desired.
[0014]
A problem to be solved by the present invention is a flexible tube for an automobile exhaust system having a bellows that absorbs relative displacement between a first exhaust pipe attached to an engine side of an automobile exhaust system and a second exhaust pipe attached to a muffler side. Another object of the present invention is to provide a flexible tube with high practical value that satisfies all the required performances of small size, light weight, low cost, high displacement absorption, and high durability, and improved durability reliability of the unit.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
(Solution 1)
In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, both ends are connected to the first exhaust pipe and the second exhaust pipe, and the outer periphery of the bellows is covered with a bellows that absorbs the displacement of both exhaust pipes and a plate material. Formed in a cylindrical shape The outer cover and one end are fixed to one end of the outer cover and the other end is Fixed to one end of bellows Different diameter cylindrical protector (10) And a protector connected to the other end of the bellows, and a free end of the outer cover and a protector, and both ends of the spring are fixedly coupled to the outer cover and the protector at multiple locations in the circumferential direction. A plurality of fixed coupling portions to the outer cover and the protector at both ends of the coil spring, and at least fixed coupling portions close to the effective spring portion of the coil spring are fixed by caulking.
[0016]
Therefore, when an external force acts on the flexible tube and the first exhaust pipe and the second exhaust pipe are displaced in the tube axis direction, the compressive load and the tensile load act on both the bellows and the coil spring.
[0017]
For this reason, even if the plate thickness of the bellows is reduced and the spring constant of the bellows is set low, the total spring constant of the flexible tube can be supplemented by the coil spring, and the flexible tube can be reduced in size, weight, and cost.
[0018]
When an external force is applied to the first exhaust pipe and the second exhaust pipe in the direction of the pipe axis, the bellows and the coil spring are compressed or pulled to follow the acting direction of the load and the displacement is absorbed. Since the coil spring is a single spring concentric with the bellows and there is no difference in the spring constant depending on the bending deformation or shear deformation direction, an external force that applies displacement in the bending direction or shear direction to the first exhaust pipe and the second exhaust pipe. Even if the is applied, the bellows and the coil spring having a high degree of freedom of deformation are absorbed by bending deformation and shearing deformation following the direction of the load evenly regardless of the direction of the external force. In other words, the displacement absorption action using both the bellows and the coil spring is achieved, and there is no difference in the spring constant depending on the bending deformation or shear deformation direction, so there is no unevenness in the displacement and vibration absorption force, and the durability improvement is achieved. Is done.
[0019]
Furthermore, the coil spring acts on both the compressive load and the tensile load, and the external force applied to the flexible tube is distributed to the bellows and the coil spring, so that the load burden on the bellows is reduced.
[0020]
When there is a stone jump or the like during traveling, deformation and damage of the bellows and the coil spring are prevented by a protective action by the outer cover.
[0021]
Since the outer diameter of the outer cover is the maximum diameter portion of the flexible tube, the flexible tube can be reduced in size, weight, and cost.
[0022]
At least of the fixed joints at both ends of the coil spring, each of the fixed joints close to the effective spring part is caulked and fixed, thereby preventing a reduction in the strength of the base metal compared to the fixed joint method by welding and spring characteristics by welding heat. Change and the spring strength are prevented, and the stress acting on the coupling and fixing part of the other ineffective spring part is reduced, so that the fixing strength can be ensured even by inexpensive welding. Cost and durability of the unit are improved.
[0023]
(Solution 2)
In the invention according to claim 2, both ends are connected to the first exhaust pipe and the second exhaust pipe, and a bellows for absorbing the displacement of both exhaust pipes and a cylindrical shape covering the outer periphery of the bellows by a plate material are formed. An outer cover, a first protector and a second protector respectively connected to both ends of the bellows, and one end of the outer cover and the first protector inside the outer cover. Are respectively interposed between the other end of the outer cover and the second protector inside thereof, and both ends of the spring are respectively connected to the outer cover and the second protector. A second coil spring fixedly coupled at a plurality of locations in the circumferential direction, and a plurality of outer cover and protector at both ends of the first and second coil springs. Of the fixed coupling part, characterized in that the respective caulking the fixing joint portion near the effective spring portion in at least first, second coil spring.
[0024]
Therefore, in addition to the effects of the first aspect of the invention, the outer cover can be completely elastically supported by both first and second coil springs, and the outer cover can be stressed in the deformation range of the coil spring. Therefore, it is more advantageous in terms of durability.
[0025]
(Solution 3)
According to a third aspect of the present invention, in the automotive exhaust system flexible tube according to the first or second aspect, the coil spring or the first coil spring and the second coil spring are arranged in parallel with the tube axis with a constant winding diameter. It is characterized by being a cylindrical coil spring.
[0026]
(Solution 4)
According to a fourth aspect of the present invention, in the automotive exhaust system flexible tube according to the first or second aspect, the coil spring or the first coil spring and the second coil spring have a winding diameter on one end side substantially equal to the outer diameter of the protector. In addition, a conical coil spring in which the winding diameter on the other end side substantially coincides with the inner diameter of the outer cover is provided.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
(Embodiment 1)
First, the configuration will be described.
[0029]
The first embodiment corresponds to the second and third aspects of the invention.
[0030]
1 is an overall cross-sectional view showing a flexible tube for an automobile exhaust system according to Embodiment 1. FIG.
[0031]
In FIG. 1, A1 is a flexible tube, 1 is a first exhaust pipe, 2 is a second exhaust pipe, 3 is a bellows, 5 is an outer cover, 6 'is a first coil spring, 6 "is a second coil spring, and 7' is a first coil. The protector, 7 ″ is the second protector, 8 ′ is the first inner cover, and 8 ″ is the second inner cover.
[0032]
Both ends of the bellows 3 are connected to the first exhaust pipe 1 and the second exhaust pipe 2 and are provided to absorb the displacement of both the exhaust pipes 1 and 2.
[0033]
As a material for the bellows 3, a thin multilayer product in which two layers of stainless steel thin plates having a thickness of 0.2 mm (conventional thickness of 0.3 mm) are overlapped is used, and the number of peaks is greatly reduced compared with the conventional one (21 to 28). Equivalent spring constant is obtained.
[0034]
The outer cover 5 is formed in a cylindrical shape that covers the outer periphery of the bellows 3 with a plate material, and is configured by integrating a first cover 51 and a second cover 52 that are vertically divided into two at the center by welding. . And the 1st cover side spring fixing | fixed part 5a 'and the 2nd cover side spring fixing | fixed part 5a''are formed by bending the edge part of the 1st cover 51 and the 2nd cover 52 inside by deep drawing. .
[0035]
The first protector 7 ′ and the second protector 7 ″ are connected (spot welded) to both ends of the bellows 3, and the first protector toward the inner surface of the outer cover 5 is connected to both the protectors 7 ′ and 7 ″. A side spring fixing portion 7a ′ and a second protector side spring fixing portion 7a ″ are formed.
[0036]
The first and second cover side spring fixing portions 5a ′ and 5a ″ are formed with bent portions 53 ′ and 53 ″ whose ends are slightly bent in the axial direction, and the first and second protectors are formed. The side spring fixing portions 7a ′ and 7a ″ are formed with bent portions 70 ′ and 70 ″ whose ends are slightly bent in the axial direction.
[0037]
The first coil spring 6 ′ and the second coil spring 6 ″ are cylindrical coil springs having a constant winding diameter and arranged parallel to the tube axis, and the first coil spring 6 ′ includes the first cover-side spring fixing portion 5a ′ and the first coil spring 6 ′. It is interposed between the protector-side spring fixing portion 7a ′, and both ends of the spring are fixedly coupled to the bent portions 53 ′ and 70 ′ of the spring fixing portions 5a ′ and 7a ′ in a state in which radial movement is prevented, Further, the second coil spring 6 ″ is interposed between the second cover side spring fixing portion 5a ″ and the second protector side spring fixing portion 7a ″, and both ends of the spring are respectively connected to the spring fixing portions 5a ″ and 7a ″. By being engaged with the bent portions 53 ″ and 70 ″, respectively, they are fixedly coupled in a state where radial movement is prevented.
[0038]
FIG. 2 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1) showing details of a fixed coupling portion of the second coil spring 6 ″ with respect to the second cover-side spring fixing portion 5a ″.
[0039]
As shown in this figure, the outer end portion of the second coil spring 6 ″ is fixedly coupled to the second cover side spring fixing portion 5a ″ at four fixed coupling portions a to d in the circumferential direction. Among them, the fourth fixed coupling portion d close to the effective spring portion (see FIG. 4) is fixed by crimping a crimping piece 53a obtained by further extending the distal end portion of the bent portion 53 ″ by a predetermined width. The other first to third fixed coupling portions a to c are fixed by welding.
[0040]
FIG. 3 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1) showing details of a fixed coupling portion of the first coil spring 6 ′ with respect to the first cover-side spring fixing portion 5a ′.
[0041]
As shown in this figure, the outer end portion of the first coil spring 6 'is fixedly coupled to the first cover-side spring fixing portion 5a' at four fixed coupling portions e to h in the circumferential direction. Of these, the fourth fixed coupling portion h close to the effective spring portion (see FIG. 4) is crimped and fixed by bending the crimping piece 70a in which the distal end portion of the bent portion 70 ′ is further extended by a predetermined width. The other first to third fixed joints eg are fixed by welding.
[0042]
The fixed coupling structure of the first coil spring 6 ′ with respect to the first cover-side spring fixing portion 5a ′ and the first protector-side spring fixing portion 7a ′ is the same as the fixed coupling structure in the second coil spring 6 ″. Similar components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0043]
The first inner cover 8 'and the second inner cover 8 "are connected (spot welded) to both ends of the bellows 3, respectively, and the inner periphery of the bellows 3 is covered with two inner covers 8', 8". It is formed in a shape.
[0044]
FIG. 5 is a perspective view showing an automobile exhaust system to which the flexible tube of Embodiment 1 is applied.
[0045]
In FIG. 5, A1 is a flexible tube, B is an exhaust pipe, C is a catalytic converter, D is a sub-muffler, E is a main muffler, and flexible tube A1 is an exhaust pipe B that connects an engine and a catalytic converter C that are not shown. It absorbs the displacement caused by input from the engine or the vehicle body.
[0046]
Next, the operation will be described.
[0047]
[Setting action of spring constant]
In setting the spring constant of the flexible tube A1, as shown in FIG. 6, if the spring constant of the bellows 3 is K1, and the spring constant of the first coil spring 6 ′ and the second coil spring 6 ″ is K2, the bellows 3 Since both the coil springs 6 ′ and 6 ″ are arranged in parallel, the flexible tube spring constant K is expressed by the following equation.
[0048]
K = K1 + (K2 / 2)
As described above, if two of the spring constant K1 of the bellows 3, the spring constant K2 of the two coil springs 6 'and 6 ", and the flexible tube spring constant K are clear, the remaining one spring constant is determined.
[0049]
Therefore, when the flexible tube spring constant K is set to a value that can absorb good displacement, the spring constant K1 of the bellows 3 is set to a constant value, and the springs of the two coil springs 6 ′ and 6 ″ that are easy to manage and have a high degree of freedom of selection. When the constant K2 is selected and determined from a number of values, the desired flexible tube spring constant K is obtained.
[0050]
In this way, the spring constant K1 of the bellows 3 is set to a constant value by entrusting the spring constant adjustment allowance not to the change of the spring constant K1 of the bellows 3 but to the change of the spring constant K2 of the two coil springs 6 ′, 6 ″. Can be set.
[0051]
As a result, as in the bellows 3 of the first embodiment, a two-layer product that is thinner and has a smaller number of peaks than the conventional one is used as the bellows material, and the spring constant K1 of the bellows 3 is set to a low constant value. It can be supplemented by the spring constant K2 of both the coil springs 6 ', 6 ", and the flexible tube can be reduced in size, weight and cost.
[0052]
[Displacement absorption]
A displacement absorbing action when a load is applied to the first exhaust pipe 1 and the second exhaust pipe 2 from the engine or the vehicle body in the direction of the pipe axis will be described.
[0053]
When a compressive load is applied among the displacement loads, the bellows 3 is compressed and the first and second coil springs 6 ', 6 "are extended in the pulling direction, so that both the exhaust pipes 1, 2 are compressed and displaced. As shown in FIG. 3, when a compressive load is applied, the bellows mounting span L1 is shortened by ΔL, and the coil spring mounting span L2 is lengthened by ΔL / 2.
[0054]
When a tensile load is applied among the displacement loads, the bellows 3 is pulled, the first and second coil springs 6 ', 6 "are shortened in the compression direction, and both the exhaust pipes 1, 2 are pulled and displaced. As shown in FIG. 3, when a tensile load is applied, the bellows attachment span L1 becomes longer by ΔL, and the coil spring attachment span L2 becomes shorter by ΔL / 2.
[0055]
In other words, the first and second coil springs 6 'and 6 "exhibiting the same spring characteristics in both expansion and contraction of the bellows 3 and the tension and compression, and the displacement in which the tension and compression are vibrated in the tube axis direction is ordered. Absorbed.
[0056]
The first exhaust pipe 1 and the second exhaust pipe 2 may be subjected to an external force that gives a displacement in the bending direction or the shearing direction in addition to the pipe axis direction. The high bellows 3 and the two coil springs 6 ′ and 6 ″ are subjected to bending deformation and shear deformation following the direction of the load, so that bending displacement and shear displacement are absorbed.
[0057]
[Ensuring durability of bellows]
As will be described later, the durability of the bellows 3 is ensured by sharing the load, preventing it from being stretched out, protecting it from stepping stones, etc., and blocking heat effects.
[0058]
Since the external force applied to the flexible tube A1 is dispersed into the force applied to the bellows 3 and the force applied to both coil springs 6 ′ and 6 ″, the load burden on the bellows 3 is reduced.
[0059]
Since the first and second coil springs 6 'and 6 "are compressed against a tensile load, the adjacent wires of the first and second coil springs 6' and 6" are in close contact when an excessive tensile load is applied. It becomes a displacement restricting stopper, and the bellows 3 is prevented from extending completely.
[0060]
Since the flexible tube A1 is disposed so as to be exposed at the bottom of the vehicle, when a stone or the like jumps with a tire during traveling of the vehicle, the spring stone or the like may collide with the flexible tube A1. When there is a stone or the like, the bellows 3 is prevented from being deformed or damaged by the protective action of the outer cover 5 that covers the entire outer periphery of the bellows 3. The outer cover 5 is also arranged so as to cover the outer circumferences of the first and second coil springs 6 ′, 6 ″, so that the deformation and damage of the first and second coil springs 6 ′, 6 ″ can be prevented with respect to the spring stone and the like. .
[0061]
[Ensuring coil spring durability]
Since the fourth fixed coupling portions d and h close to the effective spring portion of the first and second coil springs 6 ′ and 6 ″ are fixedly coupled by the caulking pieces 53a and 70a regardless of welding, the fixed coupling method by welding is used. Compared with this, the strength of the base metal is prevented from being lowered, and the change in spring characteristics due to welding heat and the spring strength from being lowered due to welding are prevented, thereby improving the durability of the first and second coil springs 6 ', 6 ". In addition, since the stress acting on the coupling fixing portions a to c and e to g in the other ineffective spring portions is reduced, the fixing strength can be ensured even by inexpensive welding.
[0062]
[Unit durability and reliability improvement]
First and second coil springs 6 'and 6 "fixed at both ends when a load is applied to the first exhaust pipe 1 and the second exhaust pipe 2 from the engine, the vehicle body, etc. in the axial direction or shear direction. The durability and reliability ensuring operation of the part will be described.
[0063]
First, when a load in the tube axis direction among the displacement loads is applied, the caulking pieces 53a and 70a reliably prevent the axial movement of both the fixed coupling portions. Fixed reliability is improved.
[0064]
In addition, when a shearing load is applied among the displacement loads, the joints at both ends of the first and second coil springs 6 ′, 6 ″ are received by the bent portions 53 ′, 53 ″, 70 ′, 70 ″, and their diameters. Since the directional movement is prevented, the stress acting on the fixed coupling portions a to d and e to h is reduced, thereby improving the fixing durability and reliability of both the fixed coupling portions with respect to the shear direction stress.
[0065]
Next, the effect will be described.
[0066]
(1) Both ends are connected to the first exhaust pipe 1 and the second exhaust pipe 2, and a bellows 3 that absorbs the displacement of both the exhaust pipes 1 and 2 and a cylindrical shape that covers the outer periphery of the bellows 3 with a plate material are formed. The outer cover 5, the first protector 7 'and the second protector 7 "connected to both ends of the bellows 3, respectively, and the one end of the outer cover 5 and the first protector 7' inside the outer cover 5 The first and second springs 6 ′, both ends of which are fixedly coupled to the outer cover 5 and the first protector 7 ′, are interposed between the other end of the outer cover 5 and the second protector 7 ″ inside thereof. The two coil springs 6 "having both ends fixed to the outer cover 5 and the second protector 7" are connected to each other so that the required performance of small size, light weight, low cost, high displacement absorption, and high durability is achieved. All The flexible tube A1 having a high practical value can be provided.
[0067]
(2) Since the fourth fixed coupling portions d and h close to the effective spring portions of the first and second coil springs 6 ′ and 6 ″ are caulked and fixed, the strength of the base material is reduced compared to the fixed coupling method by welding. Is prevented, a change in spring characteristics due to welding heat and a decrease in spring strength due to welding are prevented, and stress acting on the coupling fixing portions a to c and e to g in other ineffective spring portions is reduced. Therefore, the fixing strength can be ensured even by inexpensive welding, and thereby the durability reliability of the unit can be improved at low cost.
[0068]
(Embodiment 2)
First, the configuration will be described.
[0069]
FIG. 7 is an overall cross-sectional view showing an automotive exhaust system flexible tube A2 according to Embodiment 2 corresponding to the first and third aspects of the invention.
[0070]
The flexible tube A2 according to the second embodiment is different from the flexible tube A1 according to the first embodiment in that the outer cover 5 is supported by a pair of first and second coil springs 6 'and 6 "in a double-sided manner. The coil spring is omitted, and the outer cover 5 is different from the first embodiment in that the outer cover 5 is supported in a cantilever manner by one coil spring 6 interposed between the outer cover 5 and the protector 7.
[0071]
With the omission of one of the coil springs, the end portion of the outer cover 5 that is not supported by the coil spring 6 is placed in the large diameter portion 10b of the different diameter cylindrical protector 10 in which the small diameter portion 10a is fixed to one end of the bellows 3. It is attached and fixed by spot welding.
[0072]
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0073]
Next, in setting the spring constant, the flexible tube spring constant K is expressed by the following equation.
[0074]
K = K1 + K2
Therefore, as in the first embodiment, if two of the spring constant K1 of the bellows 3, the spring constant K2 of the coil spring 6, and the flexible tube spring constant K are clear, the remaining one spring constant is determined. .
[0075]
As a result, similar to the first embodiment, even if the two-layered product having a smaller thickness than the conventional one is used as the bellows material and the spring constant K1 of the bellows 3 is set to a low constant value, the coil spring 6 The spring constant K2 can be supplemented, and the flexible tube can be reduced in size, weight, and cost.
[0076]
Next, the effect will be described.
[0077]
In the second embodiment, the following effects are added to the effects (1) to (2) of the first embodiment.
[0078]
(3) By omitting one coil spring, the number of parts can be reduced and the part cost can be reduced.
[0079]
(Embodiment 3)
First, the configuration will be described.
[0080]
8 is an overall cross-sectional view showing an automotive exhaust system flexible tube A3 according to Embodiment 3 corresponding to the invention described in claims 2 and 4, FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX of FIG. 8, and FIG. FIG. 8 is a sectional view taken along line XX.
[0081]
In the flexible tube A3 of the third embodiment, as the first coil spring 6 ′ and the second coil spring 6 ″, the winding diameter on one end side (inner side) substantially coincides with the outer diameter of the protectors 7 ′ and 7 ″, and the other end side ( It differs from the first embodiment in that a conical coil spring (see FIG. 11) whose outer diameter is substantially the same as the inner diameter of the outer cover 5 is used.
[0082]
Along with this change of the coil spring, the outer cover 5 uses an integral cylindrical material that is not divided into two parts, and the first cover side spring fixing part 5a ′ and the second cover side spring fixing part 5a ″ formed at both ends of the outer cover 5. The first protector side spring fixing portion 7a ′ and the second protector side spring fixing portion 7a ″ are slightly outwardly bent. It is formed by bending.
[0083]
The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the operation is also the same as that of the first embodiment. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0084]
Next, the effect will be described.
[0085]
In the third embodiment, the following effects are added to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
[0086]
(4) The first coil spring 6 ′ and the second coil spring 6 ″ have the winding diameter on one end side substantially matching the outer diameter of the protectors 7 ′ and 7 ″, and the winding diameter on the other end side is substantially the same as the inner diameter of the outer cover 5. Since the matching conical coil springs are used, it is not necessary to form the spring fixing portions 5a ′, 5a ″, 7a ′, and 7a ″ by welding or deep drawing for connecting the outer cover 5 divided into two, and the manufacturing cost of the flexible tube A3 is reduced. Can be suppressed.
[0087]
(Embodiment 4)
First, the configuration will be described.
[0088]
Figure 12 These are the whole sectional views which show flexible tube A4 for automobile exhaust systems of Embodiment 4 corresponding to the invention of claims 1 and 4.
[0089]
The flexible tube A4 according to the fourth embodiment is different from the flexible tube A3 according to the third embodiment in that the outer cover 5 is supported by a pair of first and second coil springs 6 'and 6 "in a double-sided manner. The third embodiment is different from the third embodiment in that the coil spring is omitted and the outer cover 5 is supported in a cantilever manner by one coil spring 6 interposed between the outer cover 5 and the protector 7.
[0090]
With the omission of one of the coil springs, the end portion of the outer cover 5 that is not supported by the coil spring 6 is placed in the large diameter portion 10b of the different diameter cylindrical protector 10 in which the small diameter portion 10a is fixed to one end of the bellows 3. It is attached and fixed by spot welding.
[0091]
The other configuration is the same as that of the third embodiment, and the operation is also substantially the same as that of the third embodiment, so that the description is omitted.
[0092]
Next, the effect will be described.
[0093]
In the fourth embodiment, the following effects are added to the effects (1) and (2) of the first embodiment and the effect (4) of the third embodiment.
[0094]
(5) By the same effect as (3) of the second embodiment, that is, by omitting one coil spring, the number of parts can be reduced and the part cost can be reduced.
[0095]
(Other embodiments)
In the embodiment, the cross-sections of the wire rods of the fourth fixed coupling portions d and h that are caulked and fixed by the caulking pieces 53a and 70a in the first and second coil springs 6 ′ and 6 ″ are also round like the other portions. However, the crimping strength of the fourth fixed coupling portions d and h can be improved by processing only the cross-sectional shape of the fourth fixed coupling portions d and h into a shape other than a true circle, for example, an ellipse or a rectangle.
[0096]
In the embodiment, only the fourth fixed coupling portions d and h are fixed by caulking, but other fixed coupling portions may be fixed by caulking instead of welding.
[0097]
In the embodiment, the inner covers 8 ′ and 8 ″ are provided at both ends of the bellows 3. However, the inner formed in a cylindrical shape covering the inner periphery of the bellows 3 only at one end of the bellows 3. A cover may be provided.
[0098]
Furthermore, in the embodiment, an example of a flexible tube having a circular outer cover and a first exhaust pipe cross-sectional shape has been shown. However, similar effects can be obtained with an elliptical flexible tube.
[0099]
【The invention's effect】
2. The flexible tube for an automobile exhaust system according to claim 1, wherein both ends are connected to the first exhaust pipe and the second exhaust pipe, and the outer periphery of the bellows is formed by a bellows that absorbs the displacement of both exhaust pipes. An outer cover whose one end is fixed to one end of the bellows, a protector connected to the other end of the bellows, and a free end of the outer cover and a protector. A coil spring in which both ends of the spring are fixedly coupled to the outer cover and the protector at a plurality of locations in the circumferential direction, respectively. Since the fixed joints are fixed by caulking, they are required to be compact and lightweight, low cost, high displacement absorption, and high durability. There is an advantage that it is possible to improve the durability and reliability of the unit as well as satisfying all of the performance.
[0100]
In the invention according to claim 2, both ends are connected to the first exhaust pipe and the second exhaust pipe, a bellows that absorbs the displacement of both exhaust pipes, and a cylindrical shape that covers the outer periphery of the bellows with a plate material. An outer cover formed; a first protector and a second protector connected to both ends of the bellows; and one end of the outer cover and a first protector inside the outer cover; A first coil spring fixedly coupled to the first protector at a plurality of locations in the circumferential direction, and interposed between the other end of the outer cover and the second protector inside the outer cover, and both ends of the spring are connected to the outer cover and the second protector. And a second coil spring fixedly coupled to each other at a plurality of locations in the circumferential direction. That of the plurality stationary coupling part, at least the first, due to the respective caulking the fixing joint portion near the effective spring portion of the second coil spring, in addition to the above effects, it is possible to improve the durability of the outer cover.
[0101]
According to a third aspect of the present invention, in the flexible tube for an automobile exhaust system according to the first or second aspect, the coil spring or the first coil spring and the second coil spring are arranged in parallel with the tube axis with a constant winding diameter. Since the cylindrical coil spring is used, in addition to the above effects, a ready-made spring manufactured and sold as a single coil spring can be used.
[0102]
According to a fourth aspect of the present invention, in the automotive exhaust system flexible tube according to the first or second aspect, the coil spring or the first coil spring and the second coil spring have a winding diameter on one end side of the protector outer diameter. Because it is a conical coil spring that almost matches and the winding diameter on the other end side substantially matches the inner diameter of the outer cover, in addition to the above effects, there is no need to form a spring fixing portion by welding or deep drawing to connect the two-part outer cover, The manufacturing cost of the flexible tube can be kept low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view showing a flexible tube for an automobile exhaust system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a side view showing a fixing portion of a cylindrical coil spring applied to the automotive exhaust system flexible tube of Embodiment 1. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing an automobile exhaust system to which the flexible tube of Embodiment 1 of the present invention is applied.
FIG. 6 is an explanatory view of a spring absorption action of the flexible tube for an automobile exhaust system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a half sectional view showing a flexible tube for an automobile exhaust system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a half sectional view showing a flexible tube for an automobile exhaust system according to a third embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along line XI-IX in FIG.
10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
11 is a side view showing a fixing portion of a conical coil spring applied to the automotive exhaust system flexible tube of Embodiment 3. FIG.
FIG. 12 is a half sectional view showing a flexible tube for an automobile exhaust system according to a fourth embodiment of the present invention.
13 is a half cross-sectional view showing a flexible tube for an automobile exhaust system of Conventional Example 1. FIG.
14 is a front view (A) and a side view (B) showing a flexible tube for an automobile exhaust system of Conventional Example 2. FIG.
FIG. 15 is a half sectional view showing a flexible tube for an automobile exhaust system of Conventional Example 3.
FIG. 16 is a half sectional view showing a flexible tube for an automobile exhaust system of Conventional Example 4;
[Explanation of symbols]
A2 Flexible tube
1 First exhaust pipe
2 Second exhaust pipe
3 Bellows
5 Outer cover
6 Coil spring
7 Protector

Claims

Both ends of the first exhaust pipe (1) and the second exhaust pipe (2) are connected, and a bellows (3) that absorbs the displacement of both the exhaust pipes (1), (2);
An outer cover (5) formed in a cylindrical shape covering the outer periphery of the bellows (3) with a plate material ;
Different diameter cylindrical protector (10) having one end fixed to one end of outer cover (5) and the other end fixed to one end of bellows (3);
A protector (7) connected to the other end of the bellows (3);
A coil spring (6) interposed between the free end of the outer cover (5) and the protector (7) and having both ends of the spring fixedly coupled to the outer cover (5) and the protector (7) at a plurality of locations in the circumferential direction. )When,
With
Of the plurality of fixed coupling portions to the outer cover (5) and the protector (7) at both ends of the coil spring (6), at least the fixed coupling portion close to the effective spring portion of the coil spring (6) is caulked and fixed. Flexible tube for automobile exhaust system.

Both ends of the first exhaust pipe (1) and the second exhaust pipe (2) are connected, and a bellows (3) that absorbs the displacement of both the exhaust pipes (1), (2);
An outer cover (5) formed in a cylindrical shape covering the outer periphery of the bellows (3) with a plate material;
A first protector (7 ') and a second protector (7 ") respectively connected to both ends of the bellows (3);
The outer cover (5) is interposed between one end of the outer cover (1) and the first protector (7 ') inside the outer cover (5). A first coil spring (6 ′) fixedly coupled at
It is interposed between the other end of the outer cover (5) and the second protector (7 ") inside the outer cover (5), and both end portions of the spring are connected to the outer cover (5) and the second protector (7") in the circumferential direction. A second coil spring (6 ") fixedly coupled at a location;
The first and second coil springs (6 '), (6 ") at least the first and second of the plurality of fixed coupling portions to the outer cover (5) and the protectors (7'), (7") at both ends. A flexible tube for an automobile exhaust system, characterized in that a fixed coupling portion close to an effective spring portion in the two coil springs (6 ') and (6 ") is caulked and fixed.

The flexible tube for an automobile exhaust system according to claim 1 or 2, wherein the coil spring (6) or the first coil spring (6 ') and the second coil spring (6 ") have a constant winding diameter and are parallel to the tube axis. A flexible tube for an automobile exhaust system, characterized in that a cylindrical coil spring is disposed.

In the flexible tube for motor vehicle exhaust systems of Claim 1 or Claim 2,
For the coil spring (6) or the first coil spring (6 ') and the second coil spring (6 "), the winding diameter on one end side substantially matches the outer diameter of the protector, and the winding diameter on the other end side substantially matches the inner diameter of the outer cover. A flexible tube for an automobile exhaust system, characterized by being a conical coil spring.