JP3781443B2 - フレキシブルチューブ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車の排気系等に配置されるフレキシブルチューブに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車のエンジン排気系では、図5に示すように、図示しないエキゾーストマニホールドに連設するフロントチューブ11と、マフラー13が配置されるセンターチューブ15とがフレキシブルチューブ17を介して連結されている。
【0003】
このようなフレキシブルチューブ17では、材質が同一の場合には、山数が多いほどバネ定数が低くなり、振動を吸収し易いが、両端部の1〜2山に応力が集中してこの部に亀裂が生じ易いという欠点がある。
【0004】
そこで、従来、例えば、実開平4−119327号公報に開示されるように、フレキシブルチューブの端部の1〜3山を漸次減少して、端部の剛性を上げ、中央よりのノーマル山部に力が分散するようにしたものが知られている。
【0005】
図6は、この種のフレキシブルチューブを示しており、このフレキシブルチューブでは、端部の3山目から山の高さが8.8mm、7.5mm、6.3mmと漸次減少されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなフレキシブルチューブにおいても、依然として端部での亀裂が発生するという問題があった。
【0007】
本発明者は、かかる問題を解決すべく、このフレキシブルチューブの物性をシュミレーションにより解析し、後述する表1に示すような結果を得た。
なお、この試作品イの主な仕様は、0.3mm鋼板の2枚重ねであり、山数が21山である。
【0008】
この結果、バネ定数は小さいが、端部近傍の応力が比較的大きいことがわかった。
これを改良すべく、図7に示すように、山数を減じてバネ定数を上げることにより、力を分散させて端部への応力を減ずる試作品ロを作成し、上記と同様にこの試作品ロの物性をシュミレーションにより解析した。
【0009】
結果は、後述する表1に示す通りである。
なお、この試作品ロの主な仕様は、0.4mm鋼板の2枚重ねであり、山数が15山である。
【0010】
この結果、バネ定数が、試作品イに比較して著しく増加しているが、発生応力は低く、亀裂対策としては充分に改良されていることがわかった。
但し、実際の使用時の動きに近い自由曲げの最大応力がやや高く、安全率を考慮すると多少不安が残る。
【0011】
さらに、改良すべく、図8に示すように第1山を変更した試作品ハを作成し、上記と同様にこの試作品ハの物性をシュミレーションにより解析した。
結果は、後述する表1に示す通りである。
【0012】
なお、この試作品ハの主な仕様は、0.4mm鋼板の2枚重ねであり、山数が15山である。また、第1山と第2山との間隔のみが8mmから13.2mmとされ、第1山の立ち上がり部の曲率半径が6mmとされている。
【0013】
この結果、発生応力に関しては全く好ましいものであるが、反面バネ定数が高く連設他部材への影響を考慮する必要が生じる。
そこで、試作品ロを基準にして種々改良を続けた結果、自動車用フレキシブルチューブとして最適なフレキシブルチューブを見出した。
【0014】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、バネ定数,発生応力ともに自動車用フレキシブルチューブとして適当であり、亀裂の発生がないフレキシブルチューブを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明のフレキシブルチューブは、金属製のチューブの外周に、山部と谷部とが交互に形成されるベローズ部を形成するとともに、前記山部の頂部と谷部の底部とに円弧部を形成してなるフレキシブルチューブにおいて、前記ベローズ部の端部から第4山以降の山高さを同一の高さにするとともに、第3山,第2山および第1山の山高さを前記端部に向けて順次低くし、前記第1山の立ち上がり部に形成される円弧部の曲率半径を、前記第4山以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径の2倍以上の曲率半径にし、前記第1山と第2山との間隔を第2山以降の間隔より大きくし、第2山(M2)以降の間隔を同一の間隔にしてなるものである。
【0016】
【作用】
本発明のフレキシブルチューブでは、ベローズ部の第3山,第2山および第1山の山高さをベローズ部の端部に向けて順次低くしたので、端部への応力集中が第1山へ向けて順次緩和される。
【0017】
また、第1山の立ち上がり部に形成される円弧部の曲率半径を、第4山以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径の2倍以上の曲率半径にしたので、立ち上がり部への応力集中が緩和され、立ち上がり部に亀裂が発生することが防止される。
そして、第1山と第2山との間隔を第2山以降の間隔より大きくしたので、バネ定数は多少高くなるが、特に第1山の応力が減少し良好になる。
【0018】
【実施例】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施例について説明する。
図1および図2は、本発明のフレキシブルチューブの関連技術を示すもので、このフレキシブルチューブは、図5に示した自動車の排気系に使用される。
【0019】
図において符号21は、例えば、ステンレスからなる金属製のチューブを示している。
このチューブ21の外周には、ベローズ部23が形成されている。
【0020】
ベローズ部23には、山部25と谷部27とが交互に形成されている。
山部25の頂部と谷部27の底部には、円弧部29が形成されている。
そして、ベローズ部23の端部から第4山以降の山高さが同一の高さ10mmとされ、山部25の頂部の円弧部29の曲率半径が同一の曲率半径2.35mmとされている。
【0021】
しかして、この関連技術では、図1に示すように、第3山M3,第2山M2および第1山M1の山高さが、8.8mm,7.5mm,6.3mmとされ、端部に向けて順次低くされている。
【0022】
そして、第1山M1の立ち上がり部31に形成される円弧部の曲率半径が6mmとされ、第4山M4以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径2.35mmの2倍以上の曲率半径とされている。
【0023】
上述したフレキシブルチューブでは、ベローズ部23の第3山M3,第2山M2および第1山M1の山高さをベローズ部23の端部に向けて順次低くしたので、端部への応力集中が第1山へ向けて順次緩和される。
【0024】
また、第1山M1の立ち上がり部31に形成される円弧部の曲率半径を、第4山M4以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径の2倍以上の曲率半径にしたので、次表1に示すように、最大応力σが300MPa以下となり、立ち上がり部31への応力集中が緩和され、立ち上がり部31に亀裂が発生することが防止される。
【0025】
さらに、次表1に示すように、バネ定数が400N/mm以下となり、必要な弾性を充分に確保することができる。
この結果、バネ定数,発生応力ともに自動車用フレキシブルチューブとして適当であり、かつ、亀裂の発生がないフレキシブルチューブを提供することができる。
【0026】
また、この関連技術のフレキシブルチューブでは、山部25の曲率半径および山部25のピッチが全て同一であるため、加工性が非常に良好なものになる。
【0027】
【表1】
【0028】
図3は、前述した試作品ロの応力を基準として、第1山M1の応力および最大応力を示すもので、試作品ロの応力を合格基準とすると、この関連技術のフレキシブルチューブが充分に合格基準をクリアーしているのがわかる。
【0029】
図4は、本発明のフレキシブルチューブの第1の実施例を示すもので、この実施例では、上述した関連技術と同様に、第3山M3,第2山M2および第1山M1の山高さが、8.8mm,7.5mm,6.3mmとされ、端部に向けて順次低くされている。
【0030】
また、第1山M1の立ち上がり部31に形成される円弧部の曲率半径が6mmとされ、第4山M4以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径2.35mmの2倍以上の曲率半径とされている。
【0031】
そして、この実施例では、第1山M1と第2山M2との間隔が8mmより大きい9.6mmとされている。
この第1の実施例のフレキシブルチューブにおいても、図3および前表1に示すように、上述した関連技術とほぼ同様の効果を得ることができる。
【0032】
そして、この実施例では、第1山M1と第2山M2との間隔を大きくしたので、バネ定数は多少高くなるが、特に第1山M1の応力が上述した関連技術より良好になっている。
【0033】
なお以上述べた実施例では、本発明のフレキシブルチューブを自動車の排気系に適用した例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、同様な条件の基で使用されるフレキシブルチューブに広く適用できる。
【0034】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のフレキシブルチューブでは、ベローズ部の第3山,第2山および第1山の山高さをベローズ部の端部に向けて順次低くしたので、端部への応力集中が第1山へ向けて順次緩和される。
また、第1山の立ち上がり部に形成される円弧部の曲率半径を、第4山以降の頂部に形成される円弧部の曲率半径の2倍以上の曲率半径にしたので、立ち上がり部への応力集中が緩和される。
そして、第1山と第2山との間隔を第2山以降の間隔より大きくしたので、バネ定数は多少高くなるが、特に第1山の応力が減少し良好になる。
従って、立ち上がり部に亀裂が発生することが防止され、バネ定数,発生応力ともに自動車用フレキシブルチューブとして適当であり、亀裂の発生がな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利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2のA部を拡大して示す断面図である。
【図2】本発明のフレキシブルチューブの関連技術を示す側面図である。
【図3】試作品と実施例のフレキシブルチューブの各種応力を比較して示す説明図である。
【図4】本発明のフレキシブルチューブの第1の実施例を示す断面図である。
【図5】自動車の排気系を示す上面図である。
【図6】試作品イのフレキシブルチューブの要部を示す断面図である。
【図7】試作品ロのフレキシブルチューブの要部を示す断面図である。
【図8】試作品ハのフレキシブルチューブの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
21 チューブ
25 山部
27 谷部
29 円弧部
31 立ち上がり部
M1 第1山
M2 第2山
M3 第3山
M4 第4山
Claims (1)
- 金属製のチューブ(21)の外周に、山部(25)と谷部(27)とが交互に形成されるベローズ部(23)を形成するとともに、前記山部(25)の頂部と谷部(27)の底部とに円弧部(29)を形成してなるフレキシブルチューブにおいて、
前記ベローズ部(23)の端部から第4山(M4)以降の山高さを同一の高さにするとともに、第3山(M3),第2山(M2)および第1山(M1)の山高さを前記端部に向けて順次低くし、前記第1山(M1)の立ち上がり部(31)に形成される円弧部(29)の曲率半径を、前記第4山(M4)以降の頂部に形成される円弧部(29)の曲率半径の2倍以上の曲率半径にし、前記第1山(M1)と第2山(M2)との間隔を第2山(M2)以降の間隔より大きくし、第2山(M2)以降の間隔を同一の間隔にしてなることを特徴とするフレキシブルチューブ。
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