JPH07217430A - 排気管用可撓継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストアップを招くことなく、ピンとブッシ
ュ嵌合部のギャップ発生を防止した排気管用可撓継手の
提供。 【構成】 排気管用可撓継手１０において、第２のアウ
タケース１２の弾性限度内の荷重にてキャップ１４をキ
ャップ軸方向に第２のアウタケース１２に向って押し第
２のアウタケース１２を弾性変形させた状態でキャップ
１４を第１のアウタケース１１に溶接で固定した排気管
用可撓継手。ただし、第１のアウタケース１１に径内方
向付勢力を付与した状態でキャップ１４を第１のアウタ
ケース１１に固定してもよい。組付初期においてピン１
５とブッシュ１６の間のギャップが０にされる他、アウ
タケース１２または１１のスプリングバックによって長
期間にわたってギャップが吸収され、０にされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の排気管用可撓
継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】実開平４−４０１１７号公報は、ＦＦ
（フロントエンジンフロントドライブ）車などにおける
エンジンのローリングを吸収するための、ピンジョイン
ト式の排気管用可撓継手を開示している。実開平４−４
０１１７号の継手は、図５に示すように、ベローズと、
ベローズのそれぞれの端部に固定された第１のアウタケ
ース１、第２のアウタケース２と、第１のアウタケース
１に固定されたキャップ４と、第２のアウタケース２に
固定されたピン５と、キャップ４とピン５との間に設け
られたブッシュ６とを備えている。ブッシュ６はワイヤ
メッシュからなり、ブッシュ６の変形、摩耗によるブッ
シュ６とピン５との間のギャップを吸収するために、ブ
ッシュ６の内面６ａとピン５の外面５ａとの嵌合面を傾
斜面となし、第１のアウタケース１に軸方向スリット１
ａを切り、第１のアウタケース１の外周にばね７を嵌着
することにより、第１のアウタケース１を縮径させてキ
ャップ４とブッシュ６を第１のアウタケース１の半径方
向内方に変位、付勢させ、ブッシュ６とピン５との間に
予圧縮力をかけるようにしてある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の継手構
造には次の問題がある。 第１のアウタケース１に軸方向スリット１ａを切っ
たり、第１のアウタケースにばね７を嵌着しなければな
らないので、加工増、部品点数増となり、コストアップ
を招く。 第１のアウタケース１が周方向に湾曲しているので
半径方向の剛性が大であり、スリット１ａ、ばね７によ
っても必要な半径方向変位を得ることが難しい。このた
め、使用中のブッシュ６の変形（へたり）、摩耗が進行
してくると、比較的早期にブッシュ６とピン５との間に
ギャップが生じ、振動、騒音の原因となる。したがっ
て、振動、騒音防止を長期間にわたって保持することが
難しい。 本発明の目的は、加工増、部品点数増を本質的に招くこ
となく、しかも長期にわたってブッシュとピン間のギャ
ップ発生を防止できる排気管用可撓継手を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の排気管用可撓継手は次のものから成る。ベローズと、
前記ベローズの一端に固定され前記ベローズの外側を前
記ベローズの他端に向って延びる第１のアウタケース
と、前記ベローズの他端に固定され前記ベローズの外側
でかつ前記第１のアウタケースの内側を前記ベローズの
前記一端に向って延びる第２のアウタケースと、前記第
１のアウタケースに固定される、第１のアウタケースの
軸芯と直角方向に延びるキャップと、前記第２のアウタ
ケースに固定され前記第２のアウタケースの半径方向外
方にいくにしたがって縮径する傾斜した外周面を有し前
記キャップと同芯状に延びて前記キャップ内に突入する
ピンと、前記キャップと前記ピンとの間に設けられ前記
ピンの外周面と嵌合する傾斜した内周面を有するブッシ
ュと、を備えた排気管用可撓継手において、前記第１の
アウタケースと前記第２のアウタケースとの組付けが、
前記第１のアウタケースに径内方向に弾性変形内の力を
作用させた状態か、前記第２のアウタケースに径外方向
に弾性変形内の力を作用させた状態か、前記第１のアウ
タケースに径内方向に弾性変形内の力を作用させかつ前
記第２のアウタケースに径外方向に弾性変形内の力を作
用させた状態か、のいずれか一の状態にて行われてお
り、これによって、前記ブッシュと前記ピンとの嵌合面
に予圧縮力がかけられている排気管用可撓継手。

【０００５】

【作用】上記本発明の排気管用可撓継手では、前記第１
のアウタケースに径内方向に弾性変形内の力を作用させ
た状態か、前記第２のアウタケースに径外方向に弾性変
形内の力を作用させた状態か、前記第１のアウタケース
に径内方向に弾性変形内の力を作用させかつ前記第２の
アウタケースに径外方向に弾性変形内の力を作用させた
状態か、のいずれか一の状態にて、第１のアウタケース
と第２のアウタケースとが互いに相対的に組付けされ
る。その結果、初期状態でブッシュとピンとの間に隙間
はなく、かつブッシュとピン間に、第１、または第２、
または第１および第２の、アウタケースのスプリングバ
ックによる（ブッシュとピンの）軸方向予圧縮力が付与
される。したがって、使用中においてブッシュとピンと
の摩耗によるギャップが生じようとしてもアウタケース
のスプリングバックによってギャップが吸収される。上
記構造では、従来必要であったアウタケースのスリット
や、アウタケースに嵌着されるばねは必要でなく、従来
構造に比べてコストダウンがはかられている。また、予
圧縮力はアウタケースの弾性変形を利用して得られるも
のであるから、十分大きく、ギャップ吸収作用には十分
な信頼性がある。

【０００６】

【実施例】図１〜図３に示すように、本発明実施例の排
気管用可撓継手１０は、ベローズ１３と、第１のアウタ
ケース１１と、第２のアウタケース１２と、キャップ１
４と、ピン１５と、ブッシュ１６とを備えている。ベロ
ーズ１３の内周側にインナパイプ１７が設けられていて
もよい。この排気管用可撓継手は自動車の、たとえばＦ
Ｆ車の、排気管に組み付けられ、可撓継手より上流側の
排気管部分と可撓継手より下流側の排気管部分との回動
（キャップ１４、ピン１５の軸芯まわりの回動）を許容
する。

【０００７】第１のアウタケース１１、第２のアウタケ
ース１２、ベローズ１３は同芯状に配される。第１のア
ウタケース１１（たとえば、上流側のアウタケース）は
ベローズ１３（ＳＵＳ製）の一端に固定され、排気管の
部分（たとえば、可撓継手１０より上流側の排気管部
分）に、ベローズ１３と共に溶接にて固定される。同様
に、第２のアウタケース１２（たとえば、下流側のアウ
タケース）はベローズ１３の他端に固定され、排気管の
部分（たとえば、可撓継手１０より下流側の排気管部
分）に、ベローズ１３と共に溶接にて固定される。第１
のアウタケース１１はベローズ１３の外側に延びてお
り、第２のアウタケース１２はベローズ１３の外側でか
つ第１のアウタケース１１よりも内側に延びる部分を有
している。第１のアウタケース１１と第２のアウタケー
ス１２との間、および第２のアウタケース１２とベロー
ズ１３との間には、ベローズ軸方向と直角方向に、それ
ぞれ間隔をもたされており、互いの干渉を防止されてい
る。

【０００８】キャップ１４は、第１のアウタケース１１
の、直径方向に対向する位置に固定される。第１のアウ
タケース１１の軸方向端部には直径方向に対向する位置
に半径形の切欠き１８が設けられ、そこにキャップ１４
が挿入され、第１のアウタケース１１の外周側からキャ
ップ１４と第１のアウタケース１１とは、後述する条件
をもって、溶接にて固定される。キャップ１４は、筒状
部１４ｂと端板部１４ｃをもつ有底円筒状体から成る。
キャップ１４は、その開口端側を第２のアウタケース１
２に向けた状態で第１のアウタケース１１に固定され
る。２つの対向するキャップ１４の軸芯は同一直線上に
あり、この直線と第１のアウタケース１１の軸芯とは直
角に交わる。キャップ１４の筒状部１４ｂは、ブッシュ
１６との間に組付け時に半径方向ギャップが生じないよ
うに、第１のアウタケース１１の半径方向外方に向って
縮径する傾斜した内周面１４ａを有する。この傾斜は約
５／１００以下のテーパとされている。また、テーパを
小さく（または０）とし、ブッシュ１６の角部１６ｃに
Ｒもしくは面取りを設けキャップ１４にブッシュ１６を
圧入してもよい。

【０００９】ピン１５は、第２のアウタケース１２の、
直径方向に対向する位置に固定される。第２のアウタケ
ース１２には直径方向に対向する位置に円形孔１９が穿
設され、そこにピン１５が挿入され、ピン１５と第２の
ケース１２とは、第２のケース１２の内側から溶接にて
固定される。なお、ピン１５と第２のアウタケース１２
との固着方法に関して、生産性及び作業性を向上させる
ために、第２のアウタケース１２の円形孔１９を廃止
し、ピン１５のフランジ部１５ｃを第２のアウタケース
１２の外周面上に配し、外側から溶接にて固定してもよ
いう（図４参照）。ピン１５は、一端から他端に向って
縮径する傾斜した外周面１５ａを有する筒部１５ｂと、
筒部１５ｂの大径側端部から折れ曲ってピンの半径方向
外方へと延びるフランジ部１５ｃとから成る。ピン外周
面１５ａの傾斜は、１０／１００〜３０／１００程度の
テーパとされている。ピン１５はフランジ部側の端部を
ベローズ１３側に向けた状態で第２のアウタケース１２
に固定される。ピン１５の筒部１５ｂは第２のアウタケ
ース１２の円形孔１９を挿通して、第２のアウタケース
１２の半径方向外方へと延び、キャップ１４の中へと突
入する。ピン１５の、フランジ部１５ｃと反対側の端部
は開口している。２つの対向するピン１５の軸芯は同一
直線上にあり、この直線と第２のアウタケース１２の軸
芯とは直角に交わる。また、ピン１５とキャップ１４と
は同芯とされている。ピン１５の筒部１５ｂとキャップ
１４の筒状部１４ｂとは、ピン１５とキャップ１４の半
径方向に、互いに離れており、両者の間に、ブッシュ１
６が設けられている。また、ピン１５の軸方向先端とキ
ャップ１４の端板部１４ｃとの間には隙間が残されてい
る。

【００１０】ブッシュ１６は、両端が開口した、ほぼ筒
状の部材からなる。ブッシュ１６は、たとえばＳＵＳ焼
結材の筒状体と、表面にコーティングした二硫化モリブ
デン（ＭｏＳ₂ ）などの潤滑材コーティング層とから成
り、基本的には剛体である。ＳＵＳ焼結材はワイヤネッ
ト成形体で置きかえられてもよいし、二硫化モリブデン
はグラファイト等の耐熱性固体潤滑材で置きかえられて
もよい。ブッシュ１６は、内周面１６ａと外周面１６ｂ
をもつ。ブッシュ内周面１６ａは、ピン１５の筒部１５
ｂの外周面１５ａに嵌合し、ピン外周面１５ａと同じ傾
斜をもって、第２のアウタケース１２の半径方向外方に
いくにしたがって縮径する、傾斜面とされている。ブッ
シュ外周面１６ｂは、キャップ１４の筒状部１４ｂの内
周面１４ａに嵌合し、キャップ内周面１４ａと同じ傾斜
をもって、第１、第２のアウタケース１１、１２の半径
方向外方にいくにしたがって縮径する、傾斜面とされて
いる。ブッシュ１６のキャップ端板部１４ｃ側の端部は
キャップ端板部１４ｃに当接されるか、キャップ１４の
筒状部１４ｂの内周面１４ａとブッシュ外周面１６ｂの
テーパ面で位置決めされ、微量の隙間を保つ。

【００１１】組立ては、ピン１５と第２のアウタケース
１２を溶接し、ベローズ１３を第１のアウタケース１１
内に挿入し、ブッシュ１６にキャップ１４を嵌合したサ
ブアッセンブリをピン１５に嵌合し、第１のアウタケー
ス１１を装着し、対向するキャップ１４を第１、第２の
アウタケース１１、１２の半径方向内方に押しつけてブ
ッシュ１６、ピン１５を介して第２のアウタケース１２
に第２のアウタケース１２の弾性限度内の力Ｆをかけて
第２のアウタケース１２を弾性変形させ、この力Ｆをか
けた状態でキャップ１４と第１のアウタケース１１とを
溶接で固定する。溶接後、力Ｆを解除する。力Ｆを解除
すると、第２のアウタケース１２は元の状態にスプリン
グバックしようとするので、ピン１５を第２のアウタケ
ース１２の半径方向外方に移動させ、ピン１５とブッシ
ュ１６間の隙間をなくすと共に、ピン１５とブッシュ１
６との嵌合面に予圧縮力をかける。また、ブッシュ１６
も第２のアウタケース１２の半径方向外方に押されるの
で、ブッシュ１６とキャップ１４がテーパ嵌合している
場合は、ブッシュ１６とキャップ１４間の隙間はなくな
り、ブッシュ１６とキャップ１４との嵌合面にも予圧縮
力がかかる。

【００１２】ブッシュ１６とピン１５との嵌合面の延長
線の、ピン軸芯に対する傾斜θの範囲は、次によって決
定される。ピン１５とブッシュ１６間の摩耗と公差によ
る隙間、すなわち吸収したいガタをピン外周面１５ａ、
ブッシュ内周面１６ａと直角方向にｄとする。また、第
２のケース１２の限界弾性変形量、すなわちガタを吸収
可能な第２のケース１２の外側への変位量をＳとする。
この場合、隙間を吸収するには、スプリングバック量Ｓ
の隙間方向成分Ｓｓｉｎθがｄ以上でなければならない
から、Ｓｓｉｎθ≧ｄとなる。θは微小角であるからｓ
ｉｎθはほぼθである。したがって、Ｓθ≧ｄとなる。
これから、傾斜角θの下限値はθ≧ｄ／Ｓより、ｄ／Ｓ
となる。すなわち、ブッシュ１６とピン１５の嵌合面
の、ブッシュ１６、ピン１５の軸芯からの傾斜角度θは
ブッシュ１６とピン１５の摩耗量ｄと第２のアウタケー
ス１２の限界弾性変形量Ｓとに基づいて決定される。ま
た、θの上限は、あまり大きくしすぎるとブッシュ１６
の第２のケース１２側端の厚さが小さくなりすぎて、ブ
ッシュ自体の強度が保てなくなる。また、本発明のフレ
キシブルパイプに引圧、または、ピン軸線とフレキシブ
ルパイプ軸線を含む面内曲げが作用した際、ピン軸直角
方向に力ｆが作用する。この力ｆのピン軸方向成分ｆｓ
ｉｎθにより、第１のアウタケース１１を外側に第２の
アウタケース１２を内側に変形させ、θを大きくとりす
ぎるとケースの変形が強度上の限界を越えてしまうの
で、そのようなことが生じないように定められるべきで
ある。これらのことから、θは、前記の如くたとえば１
０／１００〜３０／１００に設定される。

【００１３】つぎに、作用を説明する。キャップ１４が
第１のアウタケース１１に溶接される前にキャップ１４
は第２のアウタケース１２に向って押され第２のアウタ
ケース１２を弾性変形させ、この状態でキャップ１４と
第１のアウタケース１１とは溶接される。溶接後、キャ
ップ１４の押力Ｆは解除される。この溶接の仕方により
次の２つの作用が得られる。第１に、キャップ１４を第
２のアウタケース１２に向って押すので、キャップ１４
とブッシュ１６、ブッシュ１６とピン１５との間の、公
差による初期ギャップがなくなる。第２に、第２のアウ
タケース１２を弾性変形させた状態で第１のアウタケー
ス１１とキャップ１４を溶接するので、押力Ｆを除いた
ときに第２のアウタケース１２がスプリングバックし、
ブッシュ１６とピン１５との嵌合面に予圧縮力が働ら
く。ブッシュ１６とピン１５とが使用中に摩耗していく
と、第２のアウタケース１２は残りのスプリングバック
量が０になって予圧縮力が働らかなくなる迄は、スプリ
ングバックし、摩耗隙間を埋める。したがって、ブッシ
ュ１６とピン１５との嵌合面に摩耗ガタが生じない。ブ
ッシュ１６とキャップ１４との嵌合面に、同様にテーパ
がある場合にはブッシュ１６とキャップ１４との嵌合面
の初期隙間と使用中の摩耗による隙間も０とされる。こ
の隙間０によって、ガタが発生せず、振動、打音の発生
が防止される。上記の隙間発生防止は、従来の実開平４
−４０１１７号公報のような、アウタケースのスリット
加工およびリング状のばねを必要とせず、加工工数の増
加、部品点数の増大を伴わない。したがって、従来に比
べてコスト低減できる。

【００１４】上記説明では、ピンとブッシュの嵌合面に
予圧縮力をかける方法として、第２のアウタケース１２
に径外方向に作用する弾性変形内付勢力をもたせた状態
で第２のアウタケース１２と第１のアウタケース１１と
を相対的に固定したが、それに代えて、第１のアウタケ
ース１１に径内方向に作用する弾性変形内付勢力をもた
せた状態で第２のアウタケース１２と第１のアウタケー
ス１１との相対的組付けを行ってもよく、または、上記
の両方（第２のアウタケース１２に径外方向付勢力をか
け、第１のアウタケース１１に径内方向付勢力をかけ
る）の状態下で第２のアウタケース１２と第１のアウタ
ケース１１との相対的組付けを行ってもよく、これらは
何れも本発明に含む。

【００１５】

【発明の効果】請求項１、２、４の何れかの可撓継手に
よれば、ブッシュとピンとの嵌合面を傾斜面とし第１の
アウタケースまたは第２のアウタケースまたは両方を弾
性変形させた状態で第２のアウタケースと第１のアウタ
ケースとを組付けしたので、加工増、部品点数増を招く
ことなく、長期間にわたってブッシュとピン間のギャッ
プ発生を防止できる。請求項３の可撓継手によれば、傾
斜角度を適切に決定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る排気管用可撓継手の断
面図である。

【図２】図１の可撓継手の横断面図である。

【図３】図１の可撓継手のピン、キャップ、ブッシュと
その近傍の拡大断面図である。

【図４】本発明のもう一つの態様の部分断面図である。

【図５】従来（実開平４−４０１１７号に開示）の排気
管用可撓継手のピン、キャップ、ブッシュとその近傍の
断面図である。

【符号の説明】

１０ 可撓継手 １１ 第１のアウタケース １２ 第２のアウタケース １３ ベローズ １４ キャップ １５ ピン １６ ブッシュ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 昌輝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 佐藤 雅夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 鈴木 光郎 愛知県岡崎市橋目町字御茶屋１番地 フタ バ産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベローズと、 前記ベローズの一端に固定され前記ベローズの外側を前
   記ベローズの他端に向って延びる第１のアウタケース
   と、 前記ベローズの他端に固定され前記ベローズの外側でか
   つ前記第１のアウタケースの内側を前記ベローズの前記
   一端に向って延びる第２のアウタケースと、 前記第１のアウタケースに固定される、第１のアウタケ
   ースの軸芯と直角方向に延びるキャップと、 前記第２のアウタケースに固定され前記第２のアウタケ
   ースの半径方向外方にいくにしたがって縮径する傾斜し
   た外周面を有し前記キャップと同芯状に延びて前記キャ
   ップ内に突入するピンと、 前記キャップと前記ピンとの間に設けられ前記ピンの外
   周面と嵌合する傾斜した内周面を有するブッシュと、を
   備えた排気管用可撓継手において、 前記第１のアウタケースと前記第２のアウタケースとの
   組付けが、前記第１のアウタケースに径内方向に弾性変
   形内の力を作用させた状態か、前記第２のアウタケース
   に径外方向に弾性変形内の力を作用させた状態か、前記
   第１のアウタケースに径内方向に弾性変形内の力を作用
   させかつ前記第２のアウタケースに径外方向に弾性変形
   内の力を作用させた状態か、のいずれか一の状態にて行
   われており、これによって、前記ブッシュと前記ピンと
   の嵌合面に予圧縮力がかけられていることを特徴とする
   排気管用可撓継手。
2. 【請求項２】 ベローズと、 前記ベローズの一端に固定され前記ベローズの外側を前
   記ベローズの他端に向って延びる第１のアウタケース
   と、 前記ベローズの他端に固定され前記ベローズの外側でか
   つ前記第１のアウタケースの内側を前記ベローズの前記
   一端に向って延びる第２のアウタケースと、 前記第１のアウタケースに固定される、第１のアウタケ
   ースの軸芯と直角方向に延びるキャップと、 前記第２のアウタケースに固定され前記第２のアウタケ
   ースの半径方向外方にいくにしたがって縮径する傾斜し
   た外周面を有し前記キャップと同芯状に延びて前記キャ
   ップ内に突入するピンと、 前記キャップと前記ピンとの間に設けられ前記ピンの外
   周面と嵌合する傾斜した内周面を有するブッシュと、を
   備えた排気管用可撓継手において、 前記キャップの前記第１のアウタケースへの固定が、前
   記第２のアウタケースの弾性限度内の荷重にて前記キャ
   ップをキャップ軸方向に前記第２のアウタケースに向っ
   て押し前記第２のアウタケースを弾性変形させた状態で
   前記キャップを前記第１のアウタケースに溶接付けする
   ことにより行われており、これによって、前記ブッシュ
   と前記ピンとの嵌合面に前記第２のアウタケースのスプ
   リングバックによる予圧縮力がかけられていることを特
   徴とする排気管用可撓継手。
3. 【請求項３】 前記ブッシュと前記ピンとの嵌合面の、
   前記ブッシュと前記ピンの軸方向からの傾斜の角度が、
   前記ブッシュと前記ピンの摩耗量と前記第２のアウタケ
   ースの限界弾性変形量とに基づいて決定されている請求
   項２記載の排気管用可撓継手。
4. 【請求項４】 ベローズと、 前記ベローズの一端に固定され前記ベローズの外側を前
   記ベローズの他端に向って延びる第１のアウタケース
   と、 前記ベローズの他端に固定され前記ベローズの外側でか
   つ前記第１のアウタケースの内側を前記ベローズの前記
   一端に向って延びる第２のアウタケースと、 前記第１のアウタケースに固定される、第１のアウタケ
   ースの軸芯と直角方向に延びるキャップと、 前記第２のアウタケースに固定され前記第２のアウタケ
   ースの半径方向外方にいくにしたがって縮径する傾斜し
   た外周面を有し前記キャップと同芯状に延びて前記キャ
   ップ内に突入するピンと、 前記キャップと前記ピンとの間に設けられ前記ピンの外
   周面と嵌合する傾斜した内周面を有するブッシュと、を
   備えた排気管用可撓継手において、 前記第１のアウタケースと前記第２のアウタケースとの
   組付けが、前記第１のアウタケースに径内方向に弾性変
   形内の力を作用させた状態にて行われており、これによ
   って、前記ブッシュと前記ピンとの嵌合面に予圧縮力が
   かけられていることを特徴とする排気管用可撓継手。