JP4319956B2

JP4319956B2 - パイプの連結構造

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Publication number: JP4319956B2
Application number: JP2004262037A
Authority: JP
Inventors: 上兼　　正之; 伸也宮内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: JP2006077876A

Description

本発明は、二つのパイプを留め具によって連結したパイプの連結構造に関するものである。

従来、二つのパイプを留め具によって連結したパイプの連結構造として、図５に示すように、一方のパイプ８１の端部に形成したカール部８１１と、他方のパイプ８２の端部に形成したカール部８２１とを、パイプ８１，８２の外周形状に沿った半リング状に形成される二つの留め具８３を締結することによって連結させる構造が知られている（特許文献１参照）。具体的に、この構造では、半リング状の留め具８３の内周面に締結溝８３ａが形成され、この締結溝８３ａを構成する側壁の一部にテーパ面８３ｂが形成されている。そのため、二つの留め具８３を図示せぬボルトなどで締結させると、留め具８３のテーパ面８３ｂによってカール部８１１，８２１がパイプ８１，８２の軸方向に押圧されて密着するようになっている。また、これらのカール部８１１，８２１の密着部分の外側には、シール部材８４が設けられている。このような構造によれば、留め具８３のテーパ面８３ｂでカール部８１１，８２１が押されて密着することである程度のシール性が確保されるとともに、カール部８１１，８２１の密着部分の外側に設けたシール部材８４により更なるシール性の向上が図られている。

特開平１１−１６６６７６号公報

しかしながら、従来の技術では、留め具８３のテーパ面８３ｂでカール部８１１，８２１を押す力の一部は、カール部８１１，８２１の先端がさらに曲がることにより吸収されてしまうので、カール部８１１，８２１同士の密着は残りの力で行わなければならず、その分密着性（シール性）が低下するといった問題があった。そのため、シール性の更なる向上を図るためには、パイプ８１，８２同士の密着性を高めることが望まれていた。

そこで、本発明では、二つのパイプの密着性を高めることで、それらの連結部分のシール性を高めることができるパイプの連結構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載の発明は、第１パイプの一端部に形成された第１フランジと、第２パイプの一端部に形成された第２フランジとを合わせ、前記第１フランジと前記第２フランジとを留め具により連結したパイプの連結構造であって、前記第１フランジは、前記第１パイプの一端部を径方向外側に反り返してなる第１屈曲部と、この第１屈曲部から他端側に真直ぐ延出した第１真直部とを備え、前記第２フランジは、前記第２パイプの一端部を前記第１屈曲部に合致した形状に拡開してなる第２屈曲部と、この第２屈曲部から前記第１パイプ側に真直ぐ延出して前記第１真直部に略一致するとともに、前記第１真直部よりも短い第２真直部とを備え、前記留め具は、前記第１フランジおよび前記第２フランジを取り巻くバンド状の本体に前記第１フランジおよび前記第２フランジを収容する締結溝を有するとともに、この締結溝は少なくともその一側壁が開口側に広がるテーパ面で形成され、前記第１屈曲部と前記第２屈曲部を合わせた後、前記第１フランジおよび前記第２フランジの外側から前記締結溝を圧着させることで、前記第２屈曲部の外側と、前記第２真直部からはみ出た前記第１真直部の端部とを挟持する挟持力を発生させ、前記第１パイプと前記第２パイプとを連結したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１パイプの第１屈曲部と第２パイプの第２屈曲部を合わせた後、第一フランジおよび第二フランジの外側から留め具の締結溝を圧着させると、締結溝の少なくとも一側壁に形成されたテーパ面とその反対側の側壁とによって、第２屈曲部の外側と、第１真直部の端部とが挟持されることとなる。すなわち、このように第２屈曲部と第１真直部の端部が挟持されることで、この第１真直部に沿って挟持力が加えられることになるので、その挟持力は第１真直部の撓み変形によって吸収されることなく、そのほとんどが二つのパイプの密着性を高めることに寄与することとなる。そのため、二つのパイプの連結部分のシール性を高めることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパイプの連結構造であって、前記第１真直部は、前記第１屈曲部から前記第１パイプの他端側に拡開しながら延出するテーパ形状に形成され、前記第２真直部は、前記第２屈曲部から前記第１パイプ側に拡開しながら延出し、かつ、前記第１真直部の角度以上の角度となるテーパ形状に形成され、前記留め具の締結溝は、その底壁が前記第１真直部の角度以下の角度となるテーパ形状に形成されることを特徴とする。

ここで、「第１真直部の角度」とは、第１真直部と、パイプ（第１パイプまたは第２パイプ）の中心軸とのなす角をいう。また、第２真直部の角度および締結溝の底壁の角度も同様に、それぞれパイプの中心軸とのなす角をいう。なお、締結溝の底壁の角度は、留め具をパイプに取り付けた状態におけるパイプとのなす角をいう。

請求項２に記載の発明によれば、第２真直部の角度が第１真直部の角度よりも大きく、かつ、締結溝の底壁が第１真直部の角度よりも小さいので、第１パイプの第１屈曲部と第２パイプの第２屈曲部を合わせると、第１真直部と第２真直部との間には所定の隙間が形成される。その後、留め具の締結溝を第１フランジおよび第２フランジに圧着させると、締結溝の底壁によって第１真直部と第２真直部が押圧され、これらの第１真直部および第２真直部が底壁の角度まで曲げられることとなる。これにより、底壁、第１真直部および第２真直部がそれぞれ強固に面接触することとなるので、第１真直部と第２真直部との密着性を向上させることができる。

請求項１に記載の発明によれば、留め具の締結溝によって第２屈曲部の外側と第１真直部の端部とを挟持することで、その挟持力が第１真直部に沿って働くので、二つのパイプの密着性を高めて、それらの連結部分のシール性を高めることができる。

請求項２に記載の発明によれば、締結溝の底壁、第１真直部および第２真直部がそれぞれ所定の角度で形成されることで、これらをそれぞれ強固に面接触させることができるので、第１真直部と第２真直部との密着性を向上させることができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は本実施形態に係るパイプの連結構造を示す分解斜視図、図２は各パイプのフランジや留め具の締結溝を詳細に示す分解断面図、図３は各パイプを留め具で連結させた状態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るパイプの連結構造は、略円筒状に形成される第１パイプ１０および第２パイプ２０と、この第１パイプ１０と第２パイプ２０とを連結するための留め具３０とで主に構成されている。

第１パイプ１０は、その一端部（第２パイプ２０との連結部）に、捲れるように形成された第１フランジ１１を有している。具体的に、この第１フランジ１１は、図２に示すように、第１パイプ１０の一端部を径方向外側に反り返してなる第１屈曲部１１ａと、この第１屈曲部１１ａから第１パイプ１０の他端側に拡開しながら真直ぐ延出した第１テーパ部（第１真直部）１１ｂとを備えている。そして、この第１テーパ部１１ｂは、そのテーパ角度（第１パイプ１０の中心軸と平行な線に対する角度）がγとなるようなテーパ形状に形成されている。

第２パイプ２０は、図１に示すように、第１パイプ１０と略同径となるように形成されており、その一端部（第１パイプ１０との連結部）に、第１パイプ１０の第１フランジ１１を覆うように形成された第２フランジ２１を有している。具体的に、この第２フランジ２１は、図２に示すように、第２パイプ２０の一端部を第１パイプ１０の第１屈曲部１１ａに合致した形状に拡開してなる第２屈曲部２１ａと、この第２屈曲部２１ａから第１パイプ１０側に拡開しながら真直ぐ延出した第２テーパ部（第２真直部）２１ｂとを備えている。

そして、この第２テーパ部２１ｂは、そのテーパ角度が第１テーパ部１１ｂの角度γよりも若干大きい角度βとなるようなテーパ形状に形成されており、これにより、第１パイプ１０の第１屈曲部１１ａと第２パイプ２０の第２屈曲部２１ａとを合わせたときに、第２テーパ部２１ｂと第１テーパ部１１ｂとが略一致するようになっている。さらに、この第２テーパ部２１ｂは、第１テーパ部１１ｂよりも短く形成されており、これにより、図３に示すように、第１パイプ１０の第１屈曲部１１ａと第２パイプ２０の第２屈曲部２１ａとを合わせたときに、第１テーパ部１１ｂが第２テーパ部２１ｂよりも第１パイプ１０の他端側にはみ出るようになっている。

図１に示すように、留め具３０は、第１パイプ１０の第１フランジ１１および第２パイプ２０の第２フランジ２１を取り巻く二つのバンド状の本体３１と、これらの本体３１を締結するための二対のボルト３２およびナット３３とで構成されている。本体３１は、略Ｕ字状に形成される収容部３１ａと、この収容部３１ａの開口端から外側に延出する締結部３１ｂとを備えている。そして、収容部３１ａには、第１パイプ１０の第１フランジ１１および第２パイプ２０の第２フランジ２１を収容するための締結溝３１ｃが第１パイプ１０および第２パイプ２０の外周に沿って形成されるとともに、締結部３１ｂには、ボルト３２を挿通させるための挿通孔３１ｄが形成されている。

また、本体３１の締結溝３１ｃの形状は、図２に示すように、二つの側壁３１ｅ，３１ｆと底壁３１ｇとによって略Ｕ字状に形成されている。具体的には、二つの側壁３１ｅ，３１ｆは、締結溝３１ｃの開口側に広がるテーパ面状に形成されている。また、底壁３１ｇは、そのテーパ角度が第１パイプ１０の第１テーパ部１１ｂの角度γよりも若干小さい角度αとなるようなテーパ形状に形成されている。

次に、留め具３０による第１パイプ１０と第２パイプ２０との連結方法について図４を参照して説明する。参照する図面において、図４は第１パイプと第２パイプを突き合わせた状態を示す要部拡大断面図（ａ）と、第２パイプの第２テーパ部を留め具の底壁によって第１テーパ部に接するまで曲げた状態を示す要部拡大断面図（ｂ）と、留め具を最後まで締め付けた状態を示す要部拡大断面図（ｃ）である。

図４（ａ）に示すように、第１パイプ１０の第１屈曲部１１ａと第２パイプ２０の第２屈曲部２１ａを合わせた後、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、第１フランジ１１および第２フランジ２１の外側から留め具３０の締結溝３１ｃを圧着させると、締結溝３１ｃのテーパ面状の側壁３１ｅとその反対側の側壁３１ｆとによって、第２屈曲部２１ａの外側と、第１テーパ部１１ｂの端部とが挟持されることとなる。そして、このように第２屈曲部２１ａと第１テーパ部１１ｂの端部が締結溝３１ｃの側壁３１ｅ，３１ｆによって挟持されることで、第１フランジ１１および第２フランジ２１には、パイプ１０，２０の軸方向に沿った圧着力（第１テーパ部１１ｂに沿った挟持力）が加えられることとなる。すなわち、この構造では、従来のようなカール状のフランジが形成されたパイプを連結させる構造に比べ、軸方向の圧着力の一部が吸収されることがないので、圧着力のほとんどが第１屈曲部１１ａと第２屈曲部２１ａとの密着性を高めることに寄与することとなる。

なお、本実施形態に係るパイプの連結構造では、前記したような軸方向の圧着力が発生する他、パイプ１０，２０の径方向に働く締結力も発生する。以下に締結力の発生する過程について詳細に説明する。

図４（ａ）に示すように、まず、第１パイプ１０の第１屈曲部１１ａと第２パイプ２０の第２屈曲部２１ａを合わせると、第１テーパ部１１ｂと第２テーパ部２１ｂとの間には所定の隙間（角度β−角度γ）が形成される。その後、留め具３０の締結溝３１ｃを第１フランジ１１および第２フランジ２１の外側から圧着させていくと、図４（ｂ）に示すように、第２テーパ部２１ｂが締結溝３１ｃの底壁３１ｇに押圧されて曲げられていく。そして、第２テーパ部２１ｂが第１テーパ部１１ｂの角度γになるまで曲げられると、今度は、図４（ｃ）に示すように、底壁３１ｇが第２テーパ部２１ｂを介して第１テーパ部１１ｂを底壁３１ｇの角度αになるまで押圧して曲げていくこととなる。そのため、留め具３０を完全に締結した状態においては、締結溝３１ｃの底壁３１ｇと、第２テーパ部２１ｂと、第１テーパ部１１ｂとがそれぞれ強固に面接触することとなる。

以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
留め具３０の締結溝３１ｃによって第２屈曲部２１ａの外側と第１テーパ部１１ｂの端部とを挟持することで、その挟持力が第１テーパ部１１ｂを撓ませることなく第１テーパ部１１ｂに沿って働くので、第１屈曲部１１ａと第２屈曲部２１ａとの密着性（シール性）を高めることができる。

締結溝３１ｃの底壁３１ｇ、第１テーパ部１１ｂおよび第２テーパ部２１ｂがそれぞれ所定の角度（α＜γ＜β）で形成されることで、これらをそれぞれ強固に面接触させることができるので、第１テーパ部１１ｂと第２テーパ部２１ｂとの密着性（シール性）を向上させることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、断面形状が略真円状となるパイプ１０，２０に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、例えば楕円状のパイプや略四角形のパイプなどに本発明を適用してもよい。

前記実施形態では、締結溝３１ｃの底壁３１ｇの角度α、第１テーパ部１１ｂの角度γ、第２テーパ部２１ｂの角度βをそれぞれα＜γ＜βという関係となるように設定したが、本発明はこれに限定されず、例えば底壁３１ｇ、第１テーパ部１１ｂ、第２テーパ部２１ｂの角度を全て同じ角度としてもよい。このように角度を設定したとしても、締結溝３１ｃの側壁３１ｅ，３１ｆにより第２屈曲部２１ａの外側と第１テーパ部１１ｂの端部は挟持されるので、パイプ１０，２０の軸方向の圧着力は得ることができる。ただし、パイプ１０，２０の径方向の締結力を得るためには、前記実施形態のような角度に設定するのがよい。また、パイプ１０，２０の軸方向の圧着力を得ることのみを目的にするのであれば、前記した締結溝３１ｃの底壁３１ｇ、第１テーパ部１１ｂ、第２テーパ部２１ｂは、パイプ１０，２０の中心軸に沿って平行（α＝γ＝β＝０°）となるように形成されていてもよい。

前記実施形態では、第１パイプ１０と第２パイプ２０とのシール性を、これらのパイプ１０，２０を圧着させることのみで確保しているが、本発明はこれに限定されず、例えば第２テーパ部２１ｂの先端近傍（段差となった部分）に、シール部材を設けてもよい。これによれば、更なるシール性の向上を図ることができる。ただし、本発明は、シール部材を設けなくてもシール性が確保されるメリットを有するので、例えばラバー状のシール部材を設けるのが好ましくない環境（排気熱によって高温となる排気管の連結構造など）において大きな効果を奏することとなる。

前記実施形態では、締結溝３１ｃの両側の側壁３１ｅ，３１ｆをそれぞれテーパ状に形成したが、本発明はこれに限定されず、二つの側壁３１ｅ，３１ｆのうちの少なくとも一方がテーパ状に形成されていればよい。

本実施形態に係るパイプの連結構造を示す分解斜視図である。各パイプのフランジや留め具の締結溝を詳細に示す分解断面図である。各パイプを留め具で連結させた状態を示す断面図である。第１パイプと第２パイプを突き合わせた状態を示す要部拡大断面図（ａ）と、第２パイプの第２テーパ部を留め具の底壁によって第１テーパ部に接するまで曲げた状態を示す要部拡大断面図（ｂ）と、留め具を最後まで締め付けた状態を示す要部拡大断面図（ｃ）である。従来のパイプの連結構造を示す断面図である。

符号の説明

１０第１パイプ
１１第１フランジ
１１ａ第１屈曲部
１１ｂ第１テーパ部（第１真直部）
２０第２パイプ
２１第２フランジ
２１ａ第２屈曲部
２１ｂ第２テーパ部（第２真直部）
３０留め具
３１ｃ締結溝
３１ｅ側壁
３１ｆ側壁
３１ｇ底壁

Claims

第１パイプの一端部に形成された第１フランジと、第２パイプの一端部に形成された第２フランジとを合わせ、前記第１フランジと前記第２フランジとを留め具により連結したパイプの連結構造であって、
前記第１フランジは、前記第１パイプの一端部を径方向外側に反り返してなる第１屈曲部と、この第１屈曲部から他端側に真直ぐ延出した第１真直部とを備え、
前記第２フランジは、前記第２パイプの一端部を前記第１屈曲部に合致した形状に拡開してなる第２屈曲部と、この第２屈曲部から前記第１パイプ側に真直ぐ延出して前記第１真直部に略一致するとともに、前記第１真直部よりも短い第２真直部とを備え、
前記留め具は、前記第１フランジおよび前記第２フランジを取り巻くバンド状の本体に前記第１フランジおよび前記第２フランジを収容する締結溝を有するとともに、この締結溝は少なくともその一側壁が開口側に広がるテーパ面で形成され、
前記第１屈曲部と前記第２屈曲部を合わせた後、前記第１フランジおよび前記第２フランジの外側から前記締結溝を圧着させることで、前記第２屈曲部の外側と、前記第２真直部からはみ出た前記第１真直部の端部とを挟持する挟持力を発生させ、前記第１パイプと前記第２パイプとを連結したことを特徴とするパイプの連結構造。
請求項１に記載のパイプの連結構造であって、
前記第１真直部は、前記第１屈曲部から前記第１パイプの他端側に拡開しながら延出するテーパ形状に形成され、
前記第２真直部は、前記第２屈曲部から前記第１パイプ側に拡開しながら延出し、かつ、前記第１真直部の角度以上の角度となるテーパ形状に形成され、
前記留め具の締結溝は、その底壁が前記第１真直部の角度以下の角度となるテーパ形状に形成されることを特徴とするパイプの連結構造。