JPH10266839A - 自動車排気系用フレキシブルチューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
能を全て満足する実用価値の高いフレキシブルチューブ
を提供すること。 【解決手段】 両排気管１，２の変位を吸収するベロー
ズ３と、ベローズ３の外周を覆い一端部をベローズ３の
一端部に固定されたアウタカバー５と、ベローズ３の他
端に接続されたプロテクタ７と、バネ両端部をアウタカ
バー５の他端部とプロテクタ７とに固定結合させたコイ
ルバネ６と、ベローズ３の伸縮、曲げ、剪断方向の適正
変位以上の変位を阻止するストッパ８と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【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７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８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ばね支管と、両ばね支管の
間に架設されるばね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９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１０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
成となっている。

【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７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８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。

【００１０】また、ばね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ばね材に泥等
が付着した場合、ばね特性が変化し、所望の変位吸収性
が得られなくなる。

【００１１】(3) 図９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。

【００１２】(4) 図１０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。

【００１３】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、スプリング特性のばらつきによる
悪影響、即ち、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。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。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。

【００１４】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７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。

【００１５】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。

【００１６】

【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、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、
バネ両端部をそれぞれアウタカバーとプロテクタに固定
結合させたコイルバネと、前記アウタカバーまたは該ア
ウタカバーに対し相対変位するベローズ側部材との間に
ベローズの適正変位量とほぼ一致するギャップを有して
ベローズ側部材またはアウタカバーに設けられると共に
ベローズの変位によりアウタカバーまたはベローズ側部
材の相対変位個所に当接して係止するストッパと、を備
えていることを特徴とする。

【００１７】よって、第１排気管と第２排気管とが同一
管軸方向に変位することによりフレキシブルチューブが
外力を受ける場合、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。

【００１８】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化と低コスト化が達成さ
れる。

【００１９】第１排気管と第２排気管が管軸方向に変位
することによりフレキシブルチューブが外力を受ける場
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。

【００２０】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。

【００２１】また、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。

【００２２】また、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。

【００２３】また、ベローズが適正変位量以上の変位を
しないようにストッパで阻止するため、規制のない場合
に設定されているベローズの山数を削減しベローズとア
ウタカバーの低コスト化が達成される。

【００２４】（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
それぞれアウタカバーと第１プロテクタに固定結合させ
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
それぞれアウタカバーと第２プロテクタに固定結合させ
た第２コイルバネと、前記アウタカバーまたは第１プロ
テクタとの間に前記ベローズの適正変位量と同等のギャ
ップを有して第１プロテクタまたはアウタカバーに設け
られると共にベローズの変位によりアウタカバーまたは
第１プロテクタの相対変位個所に係止する第１ストッパ
と、前記アウタカバーまたは第２プロテクタとの間に前
記ベローズの適正変位量と同等のギャップを有して第２
プロテクタまたはアウタカバーに設けられると共にベロ
ーズの変位によりアウタカバーまたは第２プロテクタの
相対変位個所に係止する第２ストッパと、を備えている
ことを特徴とする。

【００２５】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。

【００２６】（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、前記ストッパは、ベローズとプ
ロテクタとの管軸方向ギャップ内に端部を挿入状態で前
記アウタカバーに固定された引っ張り・圧縮方向ストッ
パと、アウタカバーとプロテクタとの同一管軸に直交す
る方向であって該アウタカバーの自由端部側とプロテク
タとの間に所定のギャップを形成するため前記プロテク
タ上に固定された曲げ・剪断方向ストッパと、で形成さ
れていることを特徴とする。

【００２７】よって、第１排気管と第２排気管が同一管
軸上で離れたり近づいたりするとき、ベローズとプロテ
クタとの間であって管軸方向のギャップがアウタカバー
に対し変位することにより、所定量変位後は、このギャ
ップに挿入された引っ張り・圧縮方向ストッパに対して
前記ギャップ両側のベローズまたはプロテクタが当接し
てギャップのそれ以上の変位が不可能となり、ベローズ
は適正変位量以上の変位による引っ張り・圧縮が阻止さ
れることになる。

【００２８】また、第１排気管と第２排気管がそれぞれ
の管軸を交差させたり偏心させるとき、アウタカバーと
プロテクタとの間のギャップが増減し、減少側でアウタ
カバーとプロテクタが当接することにより、ベローズは
それ以上の管軸の交差・偏心による曲げ・剪断が阻止さ
れることになる。

【００２９】（解決手段４）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。

【００３０】（解決手段５）請求項５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。

【００３１】（解決手段６）請求項６記載の発明では、
請求項１ないし請求項５記載の自動車排気系用フレキシ
ブルチューブにおいて、前記ストッパは、金属との摩擦
音が発生しにくい材料にて形成されていることを特徴と
する。

【００３２】

【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。

【００３３】（実施の形態１）まず、構成を説明する。

【００３４】実施の形態１は請求項２，３，４，６記載
の発明に対応する。

【００３５】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半断面図である。

【００３６】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ストッパ、８”は第２ストッパ、９’
は第１インナカバー、９”は第２インナカバーである。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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、バネ外側端部をバネ固定部５ａ’に溶
接にて固定結合させ、バネ内側端部はそのままバネ固定
部７ａ’に間接的に支持固定させた状態で設けられてお
り、また、第２コイルバネ６”は、前記第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、バネ外側端部をバネ固定部５ａ”に溶
接にて固定結合させ、バネ内側端部はそのまま固定部７
ａ”に間接的に支持固定させている。また、前記支持固
定する第１・第２両プロテクタ側バネ固定部７ａ’，７
ａ”には端部をわずかに軸方向に屈曲させた屈曲部７
０’，７０”が形成されている。

【００４２】前記第１ストッパ８’は第１プロテクタ
７’側に配置され，ベローズ３始端の側壁と第１プロテ
クタ側バネ固定部７ａ’（管軸に対しそれぞれ垂直ある
いは略垂直となっている部位）との管軸方向空間部内に
先端部を挿入状態でその両側にそれぞれギャップＧａ
（Ｇ）を有して基端部がアウタカバー５内面に固定され
た第１引っ張り・圧縮方向ストッパ８ａ’と、バネ固定
部５ａ’における先端部５ｂ’に対向させた面との間に
ギャップＧｂ（Ｇ）を有して第１プロテクタ７’表面に
固定された第１曲げ・剪断方向ストッパ８ｂ’とで構成
されている。また、前記ギャップＧａは該ベローズ３の
引っ張り・圧縮作用における許容限応力にて設定された
変位量であり、ギャップＧｂはベローズ３の曲げ・剪断
作用における許容限応力にて設定された変位量である。

【００４３】また、前記第２ストッパ８”は第２プロテ
クタ７”側に配置されたもので、前記同様に，ベローズ
３終端の側壁と第２プロテクタ側バネ固定部７ａ”（管
軸に対しそれぞれ垂直あるいは略垂直となっている部
位）との管軸方向空間部内に先端部を挿入状態でその両
側にそれぞれギャップＧａを有して基端部がアウタカバ
ー５内面に固定された第２引っ張り・圧縮方向ストッパ
８ａ”と、第２バネ固定部５ａ”における先端部５ｂ”
に対向させた面との間にギャップＧｂを有して第２プロ
テクタ７”表面に固定された第２曲げ・剪断方向ストッ
パ８ｂ”とで構成されている。前記ギャップＧａは、該
ベローズ３の引っ張り・圧縮作用における許容限応力に
て設定された変位量であり、ギャップＧｂはベローズ３
の曲げ・剪断作用における許容限応力にて設定された変
位量である。

【００４４】また、前記各ストッパは、金属との摩擦音
が発生しにくく高温に強い材料、例えば耐熱樹脂やステ
ンレスのメッシュ等で形成される。

【００４５】前記第１インナカバー９’と第２インナカ
バー９”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９’，９”にて覆う筒状に形成されている。

【００４６】図２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。

【００４７】図２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。

【００４８】次に、作用を説明する。

【００４９】［バネ定数の設定作用］前記フレキシブル
チューブＡ１のバネ定数を設定するにあたっては、図３
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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】［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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】［ベローズ耐久性確保作用］ベローズ３の
耐久性は、荷重負担の分担と、飛び石等からの保護と、
後述する過大入力防止により確保される。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】［ベローズ過大入力防止作用］フレキシブ
ルチューブＡ１は、第１排気管１と第２排気管２が同一
管軸上で離れたり近づいたりするとき、あるいは管軸同
士を交差・偏心させるとき、ベローズ３はその方向に伸
縮，曲げあるいは管軸を偏心させて対応し、伸縮時はギ
ャップＧａの範囲で変位した後は第１，第２引っ張り・
圧縮方向ストッパ８ａ’，８ａ”にベローズ３の始端側
あるいは終端側側壁が係止してそれ以上のベローズ３の
伸縮方向変位を阻止する。また、曲げ、偏心時はギャッ
プＧｂの範囲で変位した後は第１，第２曲げ・剪断方向
ストッパ８ｂ’，８ｂ”に、それぞれ第１・第２カバー
側バネ固定部５ａ’，５ａ”の先端部５ｂ’，５ｂ”が
係止してそれ以上のベローズ３の曲げ、偏心方向変位を
阻止する。このため、ベローズ３は常に許容限応力以内
の範囲で変位・復元を繰り返すことができる。

【００６３】尚、第１，第２引っ張り・圧縮方向ストッ
パ８ａ’，８ａ”の破損時、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。

【００６４】次に、効果を説明する。

【００６５】（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。

【００６６】（２）第１，第２引っ張り・圧縮方向スト
ッパ８ａ’，８ａ”の存在により、ベローズ３の引っ張
り・圧縮方向の変位と、第１，第２曲げ・剪断方向スト
ッパ８ｂ’，８ｂ”の存在により、ベローズ３の曲げ・
剪断方向の変位を該ベローズ３の許容限応力内の変位に
限定し、適正変位量以上の変位を阻止することができる
から、ベローズの確実な高耐久性が得られると共に、従
来よりベローズの山数を減少して使用することができる
ことから、ベローズ３とアウタカバー５の低コスト化が
図れる。

【００６７】（３）第１コイルバネ６’と第２コイルバ
ネ６”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、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。

【００６８】（実施の形態２）まず、構成を説明する。

【００６９】図４は請求項１，３，４，６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を示す半断面図である。

【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１つのコイルバネ６で片持
ち状に支持した点と、一方の引っ張り・圧縮方向ストッ
パと曲げ・剪断方向ストッパを省略した点で実施の形態
１と異なる。尚、この場合、ギャップＧａは実施の形態
１におけるギャップＧａの２倍に設定することができ
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化と低コスト化が
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）〜（３）の効果に、下記の効果が加えられる。

【００７８】（４）一方のコイルバネと、一方の引っ張
り・圧縮方向ストッパおよび曲げ・剪断方向ストッパの
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５は請求項２，３，５，６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を示す半断面図である。

【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外径とほぼ一
致し、他端側（外側）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前記アウタカバ
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、端部
をわずかに内側に屈曲させた第１，第２屈曲部５３’，
５３”と、アウタカバー５の内周面側にスポット溶接に
より固定されていて前記第１，第２屈曲部５３’，５
３”に第１，第２コイルバネ６’，６”の大径側端部を
押圧固定する第１，第２固定部材５４’，５４”とで形
成し、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、端部をわずかに外側に屈
曲させた第１，第２屈曲部７１’，７１”と、第１，第
２プロテクタ７’，７”の外周面にスポット溶接により
固定されていて前記第１，第２屈曲部７１’，７１”に
第１，第２コイルバネ６’，６”の小径側端部を固定す
る第１，第２固定部材７２’，７２”とで形成してい
る。

【００８３】また、第１，第２曲げ・剪断方向ストッパ
８ｂ’，８ｂ”はアウタカバー５の屈曲部５３’，５
３”の幅が狭くなっている分、実施の形態１に比べ厚く
設けられている。

【００８４】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と同様であるので説明
を省略する。

【００８５】次に、効果を説明する。

【００８６】実施の形態３にあっては、実施の形態１の
（１），（２）と，実施の形態２の（４）の効果に、下
記の効果が加えられる。

【００８７】（５）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、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。

【００８８】（実施の形態４）まず、構成を説明する。

【００８９】図６は請求項１，３，５，６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を示す半断面図である。

【００９０】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１つのコイルバネ６で片持
ち状に支持した点と、一方の引っ張り・圧縮方向ストッ
パと曲げ・剪断方向ストッパを省略した点で実施の形態
３と異なる。尚、この場合、ギャップＧａは実施の形態
１におけるギャップＧａの２倍に設定することができ
る。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】次に、効果を説明する。

【００９４】実施の形態４にあっては、実施の形態１の
（１），（２）と，実施の形態３の（５）の効果に、下
記の効果が加えられる。

【００９５】（６）前記（４）と同様の効果、即ち、一
方のコイルバネと、一方の引っ張り・圧縮方向ストッパ
および曲げ・剪断方向ストッパの省略により、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。

【００９６】（他の実施の形態）実施の形態では、第
１，第２引っ張り・圧縮方向ストッパ８ａ’，８ａ”は
アウタカバー５内に配置する例を示したが、アウタカバ
ー５の第１，第２屈曲部５ａ’，５ａ”に設け、これに
対し第１，第２プロテクタ７’，７”に管軸方向のギャ
ップＧａ形成部材を取付けて引っ張り・圧縮方向を規制
するようにしてもよい。また、この場合は曲げ・剪断方
向ストッパを一体化させることもできる。

【００９７】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９’，９”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、バネ両端部をそれぞれアウタカバーとプ
ロテクタに固定結合させたコイルバネと、前記アウタカ
バーまたは該アウタカバーに対し相対変位するベローズ
側部材との間にベローズの適正変位量とほぼ一致するギ
ャップを有してベローズ側部材またはアウタカバーに設
けられると共にベローズの変位によりアウタカバーまた
はベローズ側部材の相対変位個所に当接して係止するス
トッパと、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を提供するこ
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、バネ両端部をそれぞれ
アウタカバーと第１プロテクタに固定結合させた第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、バネ両端部をそれぞれ
アウタカバーと第２プロテクタに固定結合させた第２コ
イルバネと、前記アウタカバーまたは第１プロテクタと
の間に前記ベローズの適正変位量と同等のギャップを有
して第１プロテクタまたはアウタカバーに設けられると
共にベローズの変位によりアウタカバーまたは第１プロ
テクタの相対変位個所に当接して係止する第１ストッパ
と、前記アウタカバーまたは第２プロテクタとの間に前
記ベローズの適正変位量と同等のギャップを有して第２
プロテクタまたはアウタカバーに設けられると共にベロ
ーズの変位によりアウタカバーまたは第２プロテクタの
相対変位個所に当接して係止する第２ストッパと、を備
えた構成としたため、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、前記ストッパは、ベローズとプロテクタ
との管軸方向ギャップ内に端部を挿入状態で前記アウタ
カバーに固定された引っ張り・圧縮方向ストッパと、ア
ウタカバーとプロテクタとの同一管軸に直交する方向で
あって該アウタカバーの自由端部側とプロテクタとの間
に所定のギャップを形成するため前記プロテクタ上に固
定された曲げ・剪断方向ストッパと、で形成されるとし
たため、上記効果に加え、ベローズの耐久性を更に向上
させることができる。

【０１０２】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
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。

【０１０３】請求項５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、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。

【０１０４】請求項６記載の発明にあっては、請求項１
ないし請求項５記載の自動車排気系用フレキシブルチュ
ーブにおいて、前記ストッパは、金属との摩擦音が発生
しにくい材料にて形成されているとしたため、上記効果
に加え、ベローズの伸縮、曲げ、剪断方向作動時に気に
なる金属音を発生しないという効果が得られる。

【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】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３】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４】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５】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６】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７】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８】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９】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１０】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】

Ａ１〜Ａ４ フレキシブルチューブ Ｇ，Ｇａ，Ｇｂ ギャップ １ 第１排気管 ２ 第２排気管 ３ ベローズ ５ アウタカバー ６，６’，６” コイルバネ ７，７’，７” プロテクタ ８，８’，８” ストッパ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、一端部がベローズ（３）の一端部に固定さ
   れたアウタカバー（５）と、 前記ベローズ（３）の他端部に接続されたプロテクタ
   （７）と、 前記アウタカバー（５）の自由端部とプロテクタ（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）とプロテクタ（７）に固定結合させたコイルバネ
   （６）と、 前記アウタカバー（５）または該アウタカバー（５）に
   対し相対変位するベローズ（３）側部材との間にベロー
   ズ（３）の適正変位量とほぼ一致するギャップ（Ｇ）を
   有してベローズ（３）側部材またはアウタカバー（５）
   に設けられると共にベローズ（３）の変位によりアウタ
   カバー（５）またはベローズ（３）側部材の相対変位個
   所に当接して係止するストッパ（８）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。
2. 【請求項２】 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、 前記アウタカバー（５）または第１プロテクタ（７' ）
   との間に前記ベローズ（３）の適正変位量と同等のギャ
   ップ（Ｇ）を有して第１プロテクタ（７' ）またはアウ
   タカバー（５）に設けられると共にベローズ（３）の変
   位によりアウタカバー（５）または第１プロテクタ
   （７' ）の相対変位個所に係止する第１ストッパ（８'
   ）と、 前記アウタカバー（５）または第２プロテクタ（７”）
   との間に前記ベローズ（３）の適正変位量と同等のギャ
   ップ（Ｇ）を有して第２プロテクタ（７”）またはアウ
   タカバー（５）に設けられると共にベローズ（３）の変
   位によりアウタカバー（５）または第２プロテクタ
   （７”）の相対変位個所に係止する第２ストッパ
   （８”）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。
3. 【請求項３】 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、 前記ストッパ（８，８’，８”）は、ベローズ（３）と
   プロテクタ（７，７’，７”）との管軸方向ギャップ内
   に端部を挿入状態で前記アウタカバー（５）に固定され
   た引っ張り・圧縮方向ストッパ（８ａ’，８ａ”）と、 アウタカバー（５）とプロテクタ（７，７’，７”）と
   の同一管軸に直交する方向であって該アウタカバー
   （５）の自由端部側とプロテクタ（７，７’，７”）と
   の間に所定のギャップ（Ｇ）を形成するため前記プロテ
   クタ（７，７’，７”）上に固定された曲げ・剪断方向
   ストッパ（８ｂ’，８ｂ”）と、で形成されていること
   を特徴とする自動車排気系用フレキシブルチューブ。
4. 【請求項４】 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、 前記コイルバネ（６）または第１コイルバネ（６’）と
   第２コイルバネ（６”）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自
   動車排気系用フレキシブルチューブ。
5. 【請求項５】 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、 前記コイルバネ（６）または第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
   する自動車排気系用フレキシブルチューブ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５記載の自動車排
   気系用フレキシブルチューブにおいて、 前記ストッパ（８，８ａ’，８ａ”８ｂ’，８ｂ”）
   は、金属との摩擦音が発生しにくい材料にて形成されて
   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。