JPH11280466A - 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】 弾性部品点数が少なくて排気ガスが流れる流
路断面積を十分に確保しながら、伸縮方向，曲げ方向，
剪断方向の変位吸収要求と高い耐熱要求に応え、排気系
上流位置への設置に最適な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】 一端部が第１カバー４，６を介して第１
排気管１に接続され、他端部が第２カバー５，７を介し
てと第２排気管２に接続されたベローズ３と、ベローズ
３の内側位置に配置され、パイプ内の通路を通る排気ガ
スの熱がベローズ３に直接及ぶのを防ぐインナーパイプ
８と、カバー側の両支持凹部９，１０のほぼ中央位置に
インナーパイプ側の両支持プレート８ａ，８ｂがそれぞ
れ配置された状態で形成される環状空間に介装された第
１弾性部材１１及び第２弾性部材１２と、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】自動車排気系にフレキシブルチューブを
設ける場合、排気系中流の車両床下位置に設ける場合
と、排気系上流のエンジンルーム内のエキゾーストマニ
ホールドの直下位置に設ける場合とでは要求性能が異な
る。

【０００３】排気系中流にフレキシブルチューブを設け
る場合、走行中に大きな振動入力が加わるために伸縮方
向，曲げ方向，剪断方向のうち特に伸縮方向に対し高い
変位吸収能力が要求されるが、排気ガス熱がエンジン直
後に比べて低い温度となっているために高い耐熱性まで
は要求されない。

【０００４】一方、排気系上流にフレキシブルチューブ
を設ける場合、主にエンジンからの振動入力となるため
に伸縮方向，曲げ方向，剪断方向に対し高い変位吸収能
力を要求されることはないが、振動入力の方向が複雑で
あるため、伸縮方向，曲げ方向，剪断方向の変位をバラ
ンス良く吸収する能力が要求されるし、また、排気ガス
熱が高温であるために高い耐熱性が要求される。

【０００５】上記技術背景に対し、排気系中流に設けら
れるフレキシブルチューブとしては、例えば、実開昭６
１−１８７９１６号公報に記載のものが知られている。
このフレキシブルチューブは、ベローズの外周と内周を
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
とインナーブレードにより覆った構成とし、高い振動変
位の吸収特性を確保するために山数の多いベローズが採
用される。

【０００６】また、排気系上流に設けられるフレキシブ
ルチューブとしては、例えば、米国特許５６３９１２７
号公報に記載のものが知られている。このフレキシブル
チューブは、図５に示すように、山数の少ないベローズ
を採用し、ベローズの内側に第１アダプタ，第２アダプ
タ，インナーパイプによる遮熱部材を設けて排気ガス熱
を遮断する遮熱性を確保し、ベローズの外側は解放とす
ることで放熱性を確保し、遮熱部材にベローズの変形に
追従すると共に最大変位量を規制するための第１スペー
サ，第２スペーサ，ストッパーを設けた構成としてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す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、下記に列挙する問題点がある。

【０００８】(1) 第１スペーサ，第２スペーサ，ストッ
パーがベローズの内側に配置され、さらに、その内側に
インナーパイプが配置される構成であるため、インナー
パイプの内径断面積である排気ガスの流路断面積が小さ
くなってしまう。

【０００９】(2) ベローズの変形に追従すると共に最大
変位量を規制するために設けられる弾性部材が、第１ス
ペーサ，第２スペーサ，ストッパーによる３部材とな
る。

【００１０】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、弾性部品点数が少な
くて排気ガスが流れる流路断面積を十分に確保しなが
ら、伸縮方向，曲げ方向，剪断方向の変位吸収要求と高
い耐熱要求に応え、排気系上流位置への設置に最適な自
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。

【００１１】

【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、一端部が第１
カバーを介して第１排気管に接続され、他端部が第２カ
バーを介してと第２排気管に接続されたベローズと、前
記ベローズの内側位置に配置され、パイプ内の通路を通
る排気ガスの熱がベローズに直接及ぶのを防ぐインナー
パイプと、前記第１カバー及び第２カバーにそれぞれ形
成された第１支持凹部及び第２支持凹部と、前記インナ
ーパイプの両端部位置にそれぞれ径方向に突設された第
１支持プレート及び第２支持プレートと、前記第１支持
凹部のほぼ中央位置に第１支持プレートが配置された状
態で形成される環状空間に介装された第１弾性部材と、
前記第２支持凹部のほぼ中央位置に第２支持プレートが
配置された状態で形成される環状空間に介装された第２
弾性部材と、を備えていることを特徴とする。

【００１２】（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、前記第１カバー及び第
２カバーを、第１支持凹部の凹底部分で接続される第１
ベローズ側カバーと第１排気管側カバー及び第２支持凹
部の凹底部分で接続される第２ベローズ側カバーと第２
排気管側カバーによる分割カバー構成としたことを特徴
とする。

【００１３】（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、前記インナーパイプ
を、第１支持プレート及び第２支持プレートとが一体成
形されたパイプとしたことを特徴とする。

【００１４】（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、前記インナーパイプ
を、第１支持プレートと第２支持プレートのうち一方の
プレートが一体成形され、他方のプレートが別体成形の
支持プレートで組み立て時に固定されるパイプとしたこ
とを特徴とする。

【００１５】

【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。

【００１６】（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記載の
発明に対応する。

【００１７】まず、構成を説明する。

【００１８】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であ
る。

【００１９】図１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は第１ベローズ側カバー、５
は第２ベローズ側カバー、６は第１排気管側カバー、７
は第２排気管側カバー、８はインナーパイプ、８ａは第
１支持プレート、８ｂは第２支持プレート、９は第１支
持凹部、１０は第２支持凹部、１１は第１弾性部材、１
２は第２弾性部材である。

【００２０】前記ベローズ３は、一端部が第１カバー
４，６を介してエンジン側の第１排気管１に接続され、
他端部が第２カバー５，７を介してマフラ側の第２排気
管２に接続され、両排気管１，２の変位を吸収する可撓
性部材で、例えば、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素材として用い、バルジ成
形により山と谷を成形している。

【００２１】前記インナーパイプ８は、ベローズ３の内
側位置に配置され、パイプ内の通路を通る排気ガスの熱
がベローズ３に直接及ぶのを防ぐパイプで、両端部位置
にそれぞれ径方向に第１支持プレート８ａ及び第２支持
プレート８ｂが突設されている。この第１支持プレート
８ａ及び第２支持プレート８ｂは、パイプ本体と一体成
形されている。

【００２２】前記第１支持凹部９及び第２支持凹部１０
は、第１カバー４，６及び第２カバー５，７にそれぞれ
形成された台形断面の凹部である。ここで、第１カバー
４，６は、第１支持凹部９の凹底部分で溶接により接続
された第１ベローズ側カバー４と第１排気管側カバー６
による分割カバー構成とされ、同様に、第２カバー５，
７は、第２支持凹部１０の凹底部分で溶接により接続さ
れた第２ベローズ側カバー５と第２排気管側カバー７に
よる分割カバー構成とされている。

【００２３】前記第１弾性部材１１は、第１支持凹部９
のほぼ中央位置に第１支持プレート８ａが配置された状
態で形成される環状空間に介装され、前記第２弾性部材
１２は、第２支持凹部１０のほぼ中央位置に第２支持プ
レート８ｂが配置された状態で形成される環状空間に介
装されている。この両弾性部材１１，１２は、ニッケル
含有合金による直径０．１〜０．４ｍｍのワイヤを、巻
き回しあるいは編んで所定の弾力性が得られるように構
成されている。

【００２４】次に、作用効果を説明する。

【００２５】［変位吸収作用について］排気系上流にフ
レキシブルチューブを設ける場合、主にエンジンからの
振動入力（振幅は小さいが入力方向が複雑）となるた
め、伸縮方向，曲げ方向，剪断方向のあらゆる変位をバ
ランス良く吸収する能力が要求される。

【００２６】これに対し、実施の形態１では、インナー
パイプ８の両端部を第１弾性部材１１と第２弾性部材１
２を介装して支持しているため、変位入力時に両弾性部
材１１，１２が弾性変形する変形量の範囲でベローズ３
の変形を許すという変位吸収作用と、過大変位入力時に
両弾性部材１１，１２の変形限界によりベローズ３の変
形量に制限を与えるという過大変位規制作用により、伸
縮，曲げ，剪断のあらゆる方向の変位をバランス良く吸
収するという変位吸収要求に応えることができる。

【００２７】また、図５に示す従来のフレキシブルチュ
ーブでは、過大な圧縮変位を規制するためにストッパー
が設けられ、弾性部材としては、第１スペーサ，第２ス
ペーサ，ストッパーの３部品構成としている。これに対
し、実施の形態１では、両支持凹部９，１０のほぼ中央
位置に第１支持プレート８ａと第２支持プレート８ｂと
を配置しているため、圧縮と引っ張りの両方の過大変位
規制を行なうことができ、この結果、弾性部材として
は、第１弾性部材１１と第２弾性部材１２の２部品構成
とされ、部品点数を３部品から２部品に削減することが
できる。

【００２８】［耐熱性について］排気系上流にフレキシ
ブルチューブを設ける場合、エンジンに近く高温の排気
ガス熱が作用することになるために高い耐熱性が要求さ
れる。

【００２９】これに対し、実施の形態１では、ベローズ
３の内側にインナーパイプ８を配置し排気ガス熱がベロ
ーズ３に直接及ばないようにする遮熱作用と、ベローズ
３の外側にはアウターパイプやアウターブレード等を設
けることなく解放状態とすることで熱をこもらせないで
放出する放熱作用により、高耐熱性要求に応えることが
できる。

【００３０】［排気ガスの流路断面積について］排気系
の途中に設けられるフレキシブルチューブは、両排気管
１，２の自在継手の役割を果すが、フレキシブルチュー
ブが内部を流れる排気ガスの縮流抵抗になると、エンジ
ン出力の低下や排気騒音の悪化等の問題が生じる。

【００３１】これに対し、実施の形態１では、ベローズ
３の内側にはインナーパイプ８のみを配置し、インナー
パイプ８の弾性支持構造は、ベローズ３の両端位置に配
置したため、図１に示すように、フレキシブルチューブ
の外径を小さくしながらも両排気管１，２の流路断面積
にほぼ等しい大きな排気ガスの流路断面積を確保するこ
とができる。この結果、設置レイアウトの自由度を増す
小さな外径のフレキシブルチューブとしながら排気ガス
の縮流抵抗とはならない。

【００３２】尚、図５に示すベローズの内側に弾性支持
構造を配置した従来のフレキシブルチューブでは、小さ
な外径のフレキシブルチューブとすれば排気ガスの流路
断面積が小さくなるし、大きな排気ガスの流路断面積を
確保しようとすれば大きな外径のフレキシブルチューブ
となってしまう。

【００３３】［組立性について］実施の形態１のフレキ
シブルチューブの組み立て工程を、図２により説明する
と、まず、ベローズ３の両端部に第１ベローズ側カバー
４と第２ベローズ側カバー５とがシーム溶接される（図
２(イ) ）。次に、図２(イ) の内側にインナーパイプ８を
通し、押し縮めながら第１弾性部材１１と第２弾性部材
１２とが片方づつ装着される（図２(ロ) ）。次に、第１
ベローズ側カバー４に第１排気管側カバー６を溶接し、
第２ベローズ側カバー５に第２排気管側カバー７を溶接
する（図２(ハ) ）。以上の工程を経過して組み立てられ
ることになる。

【００３４】実施の形態１では、第１カバーを、第１支
持凹部９の凹底部分で溶接により接続される第１ベロー
ズ側カバー４と第１排気管側カバー６による分割カバー
構成とし、同様に、第２カバーを、第２支持凹部１０の
凹底部分で溶接により接続された第２ベローズ側カバー
５と第２排気管側カバー７による分割カバー構成とした
ため、上記のように、組み立て工程の途中にて構成部材
の成形加工等を行なう必要がなく、組み立て容易性が得
られる。

【００３５】尚、図５に示すフレキシブルチューブは、
第１スペーサと第２スペーサのそれぞれの両側が第１ア
ダプタ，第２アダプタ，インナーパイプに形成されたカ
ール部により挟持された構成であるため、組み立て時に
カール加工を要し、組立性が悪い。

【００３６】（実施の形態２）実施の形態２の自動車排
気系用フレキシブルチューブは請求項１，２，４記載の
発明に対応する。

【００３７】まず、構成を説明する。

【００３８】図３は実施の形態２の自動車排気系用フレ
キシブルチューブの上半分を縦断した半断正面図であ
る。

【００３９】図３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は第１ベローズ側カバー、５
は第２ベローズ側カバー、６は第１排気管側カバー、７
は第２排気管側カバー、８はインナーパイプ、８ａは第
１支持プレート、１８は第２支持プレート、９は第１支
持凹部、１０は第２支持凹部、１１は第１弾性部材、１
２は第２弾性部材である。

【００４０】この実施の形態２は、インナーパイプ８に
第１支持プレート８ａが一体成形され、第２支持プレー
ト１８が別体に成形され、第２支持プレート１８は組み
立て時に溶接固定されるパイプとした点で実施の形態１
と異なる。

【００４１】次に、作用を説明する。

【００４２】実施の形態１と異なる組み立て作用につい
て説明する。

【００４３】［組立性について］実施の形態２のフレキ
シブルチューブの組み立て工程を、図４により説明する
と、まず、ベローズ３の両端部に第１ベローズ側カバー
４と第２ベローズ側カバー５とがシーム溶接される（図
４(イ) ）。次に、インナーパイプ８の一端部の第１支持
プレート８ａに第１弾性部材１１を装着する（図４(ロ)
）。次に、予め第２弾性部材１２を第２支持プレート
１８に装着しておき、図４(イ) と図４(ロ) とを組み付け
たインナーパイプ８の他端部に第２支持プレート１８を
溶接する（図４(ハ) ）。次に、第１ベローズ側カバー４
に第１排気管側カバー６を溶接し、第２ベローズ側カバ
ー５に第２排気管側カバー７を溶接する（図４(ニ) ）。
以上の工程を経過して組み立てられることになる。

【００４４】実施の形態２では、分割カバー構造の採用
により実施の形態１と同様に組み立て容易性が得られ
る。

【００４５】加えて、図４(イ) と図４(ロ) とが互いにオ
ーバラップする径方向寸法設定としても図４(ハ) に示す
ように組み立てることが可能であることで、同じサイズ
のフレキシブルチューブとしながら、インナーパイプ８
の内径を大きくすることができ、排気ガスの流路断面積
を実施の形態１よりもさらに拡大することが可能とな
る。

【００４６】（他の実施の形態）実施の形態１，２で
は、第１カバー及び第２カバーとして組立性の面で好ま
しい分割カバー構造の例を示したが、一体構造のもので
あっても請求項１記載の発明に含まれる。

【００４７】実施の形態１では、第１支持プレートと第
２支持プレートを一体に有するインナーパイプの例を示
し、実施の形態２では、第１支持プレートとインナーパ
イプが一体で第２支持プレートが別体である例を示した
が、第１支持プレートと第２支持プレートとインナーパ
イプがそれぞれ別体であったり、インナーパイプを２分
割構造とし、第１インナーパイプと第１支持プレートと
を一体とし、第２インナーパイプと第２支持プレートと
を一体とするような例としても良い。

【００４８】

【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、一端部が第１カバーを
介して第１排気管に接続され、他端部が第２カバーを介
してと第２排気管に接続されたベローズと、ベローズの
内側位置に配置され、パイプ内の通路を通る排気ガスの
熱がベローズに直接及ぶのを防ぐインナーパイプと、第
１カバー及び第２カバーにそれぞれ形成された第１支持
凹部及び第２支持凹部と、インナーパイプの両端部位置
にそれぞれ径方向に突設された第１支持プレート及び第
２支持プレートと、第１支持凹部のほぼ中央位置に第１
支持プレートが配置された状態で形成される環状空間に
介装された第１弾性部材と、第２支持凹部のほぼ中央位
置に第２支持プレートが配置された状態で形成される環
状空間に介装された第２弾性部材と、を備えているた
め、弾性部品点数が少なくて排気ガスが流れる流路断面
積を十分に確保しながら、伸縮方向，曲げ方向，剪断方
向の変位吸収要求と高い耐熱要求に応え、排気系上流位
置への設置に最適な自動車排気系用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。

【００４９】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、
第１カバー及び第２カバーを、第１支持凹部の凹底部分
で接続される第１ベローズ側カバーと第１排気管側カバ
ー及び第２支持凹部の凹底部分で接続される第２ベロー
ズ側カバーと第２排気管側カバーによる分割カバー構成
としたため、請求項１記載の発明の効果に加え、組み立
て容易性を得ることができる。

【００５０】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、
インナーパイプを、第１支持プレート及び第２支持プレ
ートとが一体成形されたパイプとしたため、請求項２記
載の発明の効果に加え、構成部品定数を少なくすること
ができる。

【００５１】請求項４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、
インナーパイプを、第１支持プレートと第２支持プレー
トのうち一方のプレートが一体成形され、他方のプレー
トが別体成形の支持プレートで組み立て時に固定される
パイプとしたため、請求項２記載の発明の効果に加え、
同じサイズのフレキシブルチューブとしながら、インナ
ーパイプの内径を大きくすることで排気ガスの流路断面
積をさらに拡大することができる。

【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
ューブの組み立て工程を示す図である。

【図３】実施の形態２の自動車排気系用フレキシブルチ
ューブの上半分を縦断した半断正面図である。

【図４】実施の形態２の自動車排気系用フレキシブルチ
ューブの組み立て工程を示す図である。

【図５】従来の自動車排気系用フレキシブルチューブを
示す切欠断面図である。

【符号の説明】

１ 第１排気管 ２ 第２排気管 ３ ベローズ ４ 第１ベローズ側カバー ５ 第２ベローズ側カバー ６ 第１排気管側カバー ７ 第２排気管側カバー ８ インナーパイプ ８ａ 第１支持プレート ８ｂ 第２支持プレート ９ 第１支持凹部 １０ 第２支持凹部 １１ 第１弾性部材 １２ 第２弾性部材 １８ 第２支持プレート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部が第１カバー（４，６）を介して
   第１排気管（１）に接続され、他端部が第２カバー
   （５，７）を介してと第２排気管（２）に接続されたベ
   ローズ（３）と、 前記ベローズ（３）の内側位置に配置され、パイプ内の
   通路を通る排気ガスの熱がベローズ（３）に直接及ぶの
   を防ぐインナーパイプ（８）と、 前記第１カバー（４，６）及び第２カバー（５，７）に
   それぞれ形成された第１支持凹部（９）及び第２支持凹
   部（１０）と、 前記インナーパイプ（８）の両端部位置にそれぞれ径方
   向に突設された第１支持プレート（８ａ）及び第２支持
   プレート（８ｂ）と、 前記第１支持凹部（９）のほぼ中央位置に第１支持プレ
   ート（８ａ）が配置された状態で形成される環状空間に
   介装された第１弾性部材（１１）と、 前記第２支持凹部（１０）のほぼ中央位置に第２支持プ
   レート（８ｂ）が配置された状態で形成される環状空間
   に介装された第２弾性部材（１２）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、 前記第１カバー（４，６）及び第２カバー（５，７）
   を、第１支持凹部（９）の凹底部分で接続される第１ベ
   ローズ側カバー（４）と第１排気管側カバー（６）及び
   第２支持凹部（１０）の凹底部分で接続される第２ベロ
   ーズ側カバー（５）と第２排気管側カバー（７）による
   分割カバー構成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。
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、 前記インナーパイプ（８）を、第１支持プレート（８
   ａ）及び第２支持プレート（８ｂ）とが一体成形された
   パイプ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、 前記インナーパイプ（８）を、第１支持プレート（８
   ａ）と第２支持プレート（８ｂ）のうち一方のプレート
   （８ａ）が一体成形され、他方のプレート（８ｂ）が別
   体成形の支持プレート（１８）で組み立て時に固定され
   るパイプ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。