JPH11280464A - 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】 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。 【解決手段】 ベローズ３の一端部に固定されたインナ
ーパイプ１０と、アウターパイプ５とインナーパイプ１
０との間に介装され、両バネ端部が固定された円錐コイ
ルバネ６と、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ｔ１，ｔ２がバネ軸線方向に沿って確保されたパ
イプ凹部１６とパイプ切欠部１７を備えた手段とした。

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９−６４７４
４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１
０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１
７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ｔ
１，ｔ２をバネ軸線方向に沿って確保するパイプ凹部１
６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１
７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１
７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ｔ
３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 (4)

【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、 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。
2. 【請求項２】 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。
3. 【請求項３】 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（１
   ０）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。
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。