JP3967454B2

JP3967454B2 - 自動車排気系用フレキシブルチューブ

Info

Publication number: JP3967454B2
Application number: JP07932698A
Authority: JP
Inventors: 規永井; 広之相原; 誠一新田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: JPH11280464A

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】
従来の自動車排気系用フレキシブルチューブとしては、例えば、実開昭６１−１８７９１６号公報に記載のものが最も一般的に知られているし、また、実用化されている。この従来のフレキシブルチューブは、ベローズの外周をステンレス鋼線を織り込んで作られるアウターブレードにより覆った構成であるため、アウターブレードの製造のバラツキによりフレキシブルチューブのバネ定数が大きく影響されるし、部品単価が非常に高価である。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、製品コストもアウターブレードにより高コストとなる。
【０００３】
そこで、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満足するフレキシブルチューブを提供することを目的とし、本出願人は、特開平９−３１７４６号公報に記載のアウターブレードを廃止したフレキシブルチューブを提案した。このフレキシブルチューブは、図６に示すように、アウターブレードに代えてアウターパイプを設け、ベローズの両端位置に設けたプロテクタとアウターパイプとの間に２つの平板圧縮バネを介装した構成としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−３１７４６号公報に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、２つの平板圧縮バネを介装する構成であるため、軸方向長さが長くなってしまい、コンパクト性に欠けるし、また、アウターパイプを支持するバネとして平板圧縮バネが用いられているため、バネ自体が高価となり、大幅な低コスト化を望めないという問題点がある。
【０００５】
そこで、本出願人は、特願平９−６４７４４号や特願平９−１８６８１２号において、図７に示すように、アウターパイプを１つのバネにより片持ち支持すると共に、バネを円錐コイルバネとすることで、コンパクト性と低コスト化を図った自動車排気系用フレキシブルチューブを先に提案した。
【０００６】
しかしながら、この先行技術にあっては、円錐コイルバネとアウターパイプが接触あるいはわずかな隙間を介して配置される大径側のバネ始端部領域Ａ部と、円錐コイルバネとインナーパイプが接触あるいはわずかな隙間を介して配置される小径側のバネ始端部領域Ｂ部において、振動入力に伴うバネの振動振幅でバネがパイプと接触干渉し、ビビリ音となる接触干渉音が発生してしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、円錐コイルバネによりアウターパイプを支持する構成を採用することにより低コスト・高変位吸収性・高耐久性という要求性能を満足するのに加え、円錐コイルバネと両パイプとの接触干渉音の発生を防止すると共に、円錐コイルバネの耐久信頼性の向上が図られる自動車排気系用フレキシブルチューブを提供することにある。
【０００８】
【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、
前記ベローズの外周を覆うべくプレート材により筒状に形成されたアウターパイプと、
前記ベローズの一端部あるいは両端部に固定されたインナーパイプと、
前記アウターパイプとインナーパイプとの間に介装され、両バネ端部がアウターパイプとインナーパイプにそれぞれ固定された円錐コイルバネと、
前記円錐コイルバネと両パイプが接触あるいはわずかな隙間を介して配置されるバネ始端部領域にそれぞれ設定され、円錐コイルバネと両パイプとの間にバネ振幅による接触干渉を回避する隙間空間がバネ軸線方向に沿って確保されたバネ干渉防止構造と、
を備えていることを特徴とする。
【０００９】
（解決手段２）
上記課題を達成するため請求項２記載の発明では、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おいて、
前記円錐コイルバネを、バネ軸線に凹凸がないきれいな螺旋を描くコイルバネとし、
前記バネ干渉防止構造を、アウターパイプとインナーパイプにそれぞれ設けたことを特徴とする。
【００１０】
（解決手段３）
上記課題を達成するため請求項３記載の発明では、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、
前記バネ干渉防止構造を、アウターパイプの外径をバネ固定部領域のみ縮径しバネ始端部領域とアウターパイプとの間に隙間空間を確保するパイプ凹部と、インナーパイプのバネ固定部領域のみ切欠しバネ始端部領域とインナーパイプとの間に隙間空間を確保するパイプ切欠部としたことを特徴とする。
【００１１】
（解決手段４）
上記課題を達成するため請求項４記載の発明では、請求項１ないし請求項３記載の自動車排気系用フレキシブルチューブにおいて、
前記アウターパイプを、プロテクタを介してベローズの一端部に固定し、一本の円錐コイルバネを介してベローズの他端部に支持する片持ち支持構造としたことを特徴とする。
【００１２】
【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。
【００１３】
（実施の形態１）
実施の形態１の自動車排気系用フレキシブルチューブは請求項１，２，３，４記載の発明に対応する。
【００１４】
まず、構成を説明する。
【００１５】
［全体構成について］
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の上半分を縦断した半断正面図、図２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車両前方側からみた図である。
【００１６】
図１，２において、１は第１排気管、２は第２排気管、３はベローズ、４はプロテクタ、５はアウターパイプ、６は円錐コイルバネ、７はカラー、８はインナーブレード、９は水抜き穴、１０はインナーパイプ、１１，１２はバネ端部カシメ板、１３，１４はバネ端ストッパ板、１６はパイプ凹部（バネ干渉防止構造）、１７はパイプ切欠部（バネ干渉防止構造）、１８は風穴部、１９は導風穴である。
【００１７】
前記ベローズ３は、エンジン側の第１排気管１とマフラ側の第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。このベローズ３の素材としては、厚み０．３ｍｍのステンレス薄肉板を２層重ね合わせた電縫管を用い、バルジ成形により成形される山数を削減（従来２１〜２８山→１２山）しながらも従来と等価のバネ定数を得ている。このベローズ３の内側位置には、カラー７により固定されたインナーブレード８が配置されている。
【００１８】
前記アウターパイプ５は、プレート材によりベローズ３の外周を覆うべく筒状に形成された部材で、プロテクタ４を介してベローズ３の一端部に溶接固定し、一本の円錐コイルバネ６を介してベローズ３の他端部に支持した片持ち支持構造とされている。このアウターパイプ５には、周上に６個の導風穴１９が開穴されると共に、円錐コイルバネ６側の真下位置に水抜き穴９が開穴されている。
【００１９】
前記プロテクタ４は、外周上に４か所の凹部を形成し、この凹部を除く位置を溶接してアウターパイプ５と固定することで、風穴部１８が形成される。
【００２０】
前記インナーパイプ１０は、円筒状であり、ベローズ３の他端部に溶接固定され、アウターパイプ５とは等間隔の空間を介して同心二重管とされる。
【００２１】
前記円錐コイルバネ６は、アウターパイプ５とインナーパイプ１０との中空円筒空間部に配置され、両バネ端部がアウターパイプ５とインナーパイプ１０にそれぞれ固定されている。この円錐コイルバネ６の両バネ端部をそれぞれ固定するバネ端部カシメ板１１，１２は、打ち抜き加工により成形した板部であり、この板部を巻き付けるカシメと、カシメた板端部を固定するスポット溶接によりバネ端部を固定する。尚、円錐コイルバネ６の両バネ端には、両バネ端の周方向移動をそれぞれ規制するバネ端ストッパ板１３，１４（図３及び図４を参照）が設けられている。
【００２２】
前記円錐コイルバネ６と両パイプ５，１０が接触あるいはわずかな隙間を介して配置されるバネ始端部領域には、円錐コイルバネ６と両パイプ５，１０との間にバネ振幅による接触干渉を回避する隙間空間をバネ軸線方向に沿って確保するパイプ凹部１６とパイプ切欠部１７がそれぞれ設定されている。
【００２３】
［バネ干渉防止構造について］
図３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のアウターパイプ側のバネ干渉防止構造を示す図、図４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のインナーパイプ側のバネ干渉防止構造を示す図である。
【００２４】
まず、円錐コイルバネ６としては、バネ軸線に凹凸がないきれいな螺旋を描くコイルバネが用いられ、この円錐コイルバネ６と両パイプ５，１０とのバネ干渉防止構造は、バネ側ではなく、アウターパイプ５とインナーパイプ１０側にそれぞれ設けられている。
【００２５】
バネ干渉防止構造として実施の形態で採用したのは、パイプ凹部１６とパイプ切欠部１７であり、パイプ凹部１６は、図３に示すように、アウターパイプ５の外径をバネ固定部領域のみ縮径することで形成され、大径側のバネ始端部領域とアウターパイプ５との間に隙間空間ｔ１を確保している。また、パイプ切欠部１７は、図４に示すように、インナーパイプ１０のバネ固定部領域のみ切欠することで形成され、小径側のバネ始端部領域とインナーパイプ１０との間に隙間空間ｔ２を確保している。尚、小径側のバネ始端部領域では、バネ振動による振幅が小さいため、インナーパイプ１０の板厚（１．０〜１．５ｍｍ）の隙間空間ｔ２で十分に干渉が防止できる。
【００２６】
次に、作用効果を説明する。
【００２７】
［フレキシブルチューブ要求性能について］
まず、フレキシブルチューブへの要求性能としては、小型軽量・低コスト・高変位吸収性・高耐久性がある。これに対し、ベローズ３の山数削減とアウターパイプ５の片持ちバネ支持により軸方向長さが短くなり小型軽量化が達成され、高価なアウターブレードの使用を廃止したことにより低コストが図られ、入力変位に対しては並列関係のベローズ３と円錐コイルバネ６が追従して変形し高変位吸収性が達成され、さらに、ベローズ３と円錐コイルバネ６による荷重分担とアウターパイプ５による飛び石等からの保護により高耐久性が確保される。
【００２８】
また、フレキシブルチューブの内部は、高温の排気ガスが通過することで、熱影響をベローズ３がまともに受けて高温になることを繰り返すと、ベローズ３の耐久寿命が短くなってしまう。これに対し、管内を流れる排気ガス熱は、インナーブレード８により遮断されて、ベローズ３に直接熱を及ぼすことが防止されるし、走行風が風穴部１８や導風穴１９から取り込まれ、ベローズ３の外表面を通り熱を奪って抜けるという空冷作用によりベローズ３の過熱が防止されることでベローズ３の熱耐久性が確保される。
【００２９】
すなわち、実施の形態１のフレキシブルチューブは、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併せて満足する。
【００３０】
［バネの振動干渉防止作用について］
円錐コイルバネ６の両端部を円筒状のパイプにそのまま固定した場合、バネ固定部から始まるバネ始端部領域では、バネ振動による振幅で円錐コイルバネ６とパイプとが接触干渉し、耳障りな干渉音が発生する。
【００３１】
これに対し、本実施の形態１では、円錐コイルバネ６と両パイプ５，１０が接触あるいはわずかな隙間を介して配置されるバネ始端部領域に、隙間空間ｔ１，ｔ２をバネ軸線方向に沿って確保するパイプ凹部１６とパイプ切欠部１７をそれぞれ設定したため、バネ振動があっても円錐コイルバネ６と両パイプ５，１０とのバネ振幅による接触干渉が回避され、異音となる接触干渉音の発生を防止することができる。
【００３２】
また、フレキシブルチューブに過大変位が入力されても円錐コイルバネ６は両パイプ５，１０と干渉することがなくなり、円錐コイルバネ６に不自然な応力が働かず、円錐コイルバネ６の耐久信頼性の向上が図られる。
【００３３】
さらに、円錐コイルバネ６としては、バネ軸線に凹凸がないきれいな螺旋を描くコイルバネが用いられ、この円錐コイルバネ６と両パイプ５，１０とのバネ干渉防止構造であるパイプ凹部１６とパイプ切欠部１７は、バネ側ではなく、アウターパイプ５とインナーパイプ１０側にそれぞれ設けられているため、円錐コイルバネ６のバネ始端部領域を干渉防止のために変形させる場合に比べ、安価な円錐コイルバネ６を用いることができ、コストメリットがある。
【００３４】
加えて、バネ干渉防止構造として実施の形態で採用したのは、アウターパイプ５側ではパイプ凹部１６ではパイプ切欠部１７であるため、パイプ成形時に簡単に設定できると共に、ベローズ３や円錐コイルバネ６のアウターパイプ５による飛び石等に対する保護機能を損なうことがない。また、インナーパイプ１０側ではパイプ切欠部１７であるため、打ち抜き加工した素材をパイプ成形することによりきわめて簡単に設定できる。
【００３５】
（他の実施の形態）
実施の形態１では、バネ干渉防止構造としてパイプ凹部１６とパイプ切欠部１７の例を示したが、例えば、図５に示すように、バネ端部をパイプ面から離した下駄履き固定とし、隙間空間ｔ３を確保するようにしても良く、この場合、パイプに凹部や切欠部を形成する必要がない。また、図示していないが、円錐コイルバネのバネ始端部領域を干渉防止のために変形させて隙間空間を確保する例であっても請求項１記載の発明に含まれる。
【００３６】
実施の形態１では、小型軽量化の面で好ましいアウターパイプ５の片持ちバネ支持構造の例を示したが、アウターパイプの両端バネ支持構造の例やアウターパイプの一端を弾性体支持し、他端をバネ支持するような例であっても、要するに円錐コイスバネを用いたフレキシブルチューブには適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明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、ベローズの外周を覆うべくプレート材により筒状に形成されたアウターパイプと、ベローズの一端部あるいは両端部に固定されたインナーパイプと、アウターパイプとインナーパイプとの間に介装され、両バネ端部がアウターパイプとインナーパイプにそれぞれ固定された円錐コイルバネと、円錐コイルバネと両パイプが接触あるいはわずかな隙間を介して配置されるバネ始端部領域にそれぞれ設定され、円錐コイルバネと両パイプとの間にバネ振幅による接触干渉を回避する隙間空間がバネ軸線方向に沿って確保されたバネ干渉防止構造と、を備えているため、円錐コイルバネによりアウターパイプを支持する構成を採用することにより低コスト・高変位吸収性・高耐久性という要求性能を満足することができるのに加え、円錐コイルバネと両パイプとの接触干渉音の発生を防止できると共に、円錐コイルバネの耐久信頼性の向上を図ることができる。
【００３８】
請求項２記載の発明にあっては、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おいて、円錐コイルバネを、バネ軸線に凹凸がないきれいな螺旋を描くコイルバネとし、バネ干渉防止構造を、アウターパイプとインナーパイプにそれぞれ設けたため、請求項１記載の発明の効果に加え、普通に製造される安価な円錐コイルバネを用いたフレキシブルチューブとすることができる。
【００３９】
請求項３記載の発明にあっては、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、バネ干渉防止構造を、アウターパイプの外径をバネ固定部領域のみ縮径しバネ始端部領域とアウターパイプとの間に隙間空間を確保するパイプ凹部と、インナーパイプのバネ固定部領域のみ切欠しバネ始端部領域とインナーパイプとの間に隙間空間を確保するパイプ切欠部としたため、請求項２記載の発明の効果に加え、アウターパイプによる保護機能を損なうことなく簡単な加工にてバネ干渉防止構造を設定することができる。
【００４０】
請求項４記載の発明にあっては、請求項１ないし請求項３記載の自動車排気系用フレキシブルチューブにおいて、アウターパイプを、プロテクタを介してベローズの一端部に固定し、一本の円錐コイルバネを介してベローズの他端部に支持する片持ち支持構造としたため、請求項１ないし請求項３記載の発明の効果に加え、フレキシブルチューブの小型軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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上半分を縦断した半断正面図である。
【図２】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車両前方側からみた図である。
【図３】実施の形態２の自動車排気系用フレキシブルチューブのアウターパイプ側のバネ干渉防止構造を示す図である。
【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のインナーパイプ側のバネ干渉防止構造を示す図である。
【図５】自動車排気系用フレキシブルチューブのバネ干渉防止構造の他例を示す図である。
【図６】従来の自動車排気系用フレキシブルチューブの上半分を縦断した半断正面図である。
【図７】先行の自動車排気系用フレキシブルチューブの上半分を縦断した半断正面図である。
【符号の説明】
１第１排気管
２第２排気管
３ベローズ
４プロテクタ
５アウターパイプ
６円錐コイルバネ
７カラー
８インナーブレード
９水抜き穴
１０インナーパイプ
１１，１２バネ端部カシメ板
１３，１４バネ端ストッパ板
１６パイプ凹部（バネ干渉防止構造）
１７パイプ切欠部（バネ干渉防止構造）
１８風穴部
１９導風穴
ｔ１，ｔ２，ｔ３隙間空間

Claims

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、
前記ベローズ（３）の外周を覆うべくプレート材により筒状に形成されたアウターパイプ（５）と、
前記ベローズ（３）の一端部あるいは両端部に固定されたインナーパイプ（１０）と、
前記アウターパイプ（５）とインナーパイプ（１０）との間に介装され、両バネ端部がアウターパイプ（５）とインナーパイプ（１０）にそれぞれ固定された円錐コイルバネ（６）と、
前記円錐コイルバネ（６）と両パイプ（５），（１０）が接触あるいはわずかな隙間を介して配置されるバネ始端部領域にそれぞれ設定され、円錐コイルバネ（６）と両パイプ（５），（１０）との間にバネ振幅による接触干渉を回避する隙間空間（ｔ）がバネ軸線方向に沿って確保されたバネ干渉防止構造（１６），（１７）と、
を備えていることを特徴とする自動車排気系用フレキシブルチューブ。
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おいて、
前記円錐コイルバネ（６）を、バネ軸線に凹凸がないきれいな螺旋を描くコイルバネとし、
前記バネ干渉防止構造（１６），（１７）を、アウターパイプ（５）とインナーパイプ（１０）にそれぞれ設けたことを特徴とする自動車排気系用フレキシブルチューブ。
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、
前記バネ干渉防止構造を、アウターパイプ（５）の外径をバネ固定部領域のみ縮径しバネ始端部領域とアウターパイプ（５）との間に隙間空間（ｔ）を確保するパイプ凹部（１６）と、インナーパイプ（１０）のバネ固定部領域のみ切欠しバネ始端部領域とインナーパイプ（１０）との間に隙間空間（ｔ）を確保するパイプ切欠部（１７）としたことを特徴とする自動車排気系用フレキシブルチューブ。
請求項１ないし請求項３記載の自動車排気系用フレキシブルチューブにおいて、
前記アウターパイプ（５）を、プロテクタ（４）を介してベローズ（３）の一端部に固定し、一本の円錐コイルバネ（６）を介してベローズ（３）の他端部に支持する片持ち支持構造としたことを特徴とする自動車排気系用フレキシブルチューブ。