JP4631338B2 - クランプ - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の燃料系統、ブレーキ系統や冷却系統などにおいて流体を流通させる管体（パイプ）を保持するクランプに関し、特に、複数の管体を連結保持して管体自体が受ける振動を防止するのに適したクランプに関する。

一般に、自動車のエンジンルーム等には、燃料パイプ、ブレーキパイプや冷却系パイプなどの管体が配管されている。これらの管体は自動車の振動を受けることから、その振動を防止するために、管体をクランプによって保持するという方法が採られている。

管体のクランプとしては、従来、クランプ本体とパイプ保持部とが一体成形され、そのパイプ保持部にて燃料パイプなどの管体を挟持する構造の樹脂製のクランプがある。

また、複数の管体を挟み込む一対のクランプ部材からなるクランプであって、その各クランプ部材が、複数の凹部を有する弾性体とこの弾性体の外側面に固着された補強板によって構成されており、前記弾性体の各凹部にそれぞれ管体を配置した状態で一対のクランプ部材を合わせることにより、複数の管体を凹部にて嵌着する構造のクランプが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載のクランプによれば、複数の管体を弾性体の凹部で嵌着保持する構造であるので、保持した管体が受ける振動を減衰することができる。
実公平６−６２５３号公報

ところで、上記したような弾性体の凹部にて管体を保持する構造のクランプにおいて、同一外径の複数の管体を保持する場合は問題がないが、外径が異なる複数の管体を保持する場合、弾性体の圧縮率や締め代（［管体の径］−［凹部の径］）などの条件によって管体が変形することがあり、また、防振効果が得られなくなる場合がある。

例えば、弾性体の凹部にて保持する構造のクランプを用いて、外径が異なる複数の管体を保持する際に、各管体の締め代が同一であり、その締め代が大径の管体に応じた寸法となっている場合、小径の管体に加わる力が小さくなってクランプ保持が緩み、防振効果が得られなくなる。一方、小径の管体に応じた締め代となっている場合には、大径の管体に加わる力が過大となってしまい、大径の管体が変形するおそれがある。また、弾性体の圧縮具合によっては小径の管体が変形する場合もある。

さらに、各管体の締め代が同一であると、経時劣化により弾性体にへたりが生じた場合に、径違いの管体間において拘束力の低下が不均一となるため、大径もしくは小径の管体のクランプ保持が緩んで防振効果が得られなくなる。

本発明はそのような問題を解消するためになされたもので、外径が異なる複数の管体を保持するにあたり、全ての管体を適切なクランプ力で保持することが可能であり、これによって管体の変形が生じるおそれがなく、しかも、良好な防振効果を得ることが可能なクランプを提供することを目的とする。

本発明のクランプは、それぞれ直径の異なる円形断面を有する複数の管体を挟み込む一対のクランプ部材を有し、その各クランプ部材が、複数の凹部を有する弾性体とこの弾性体の外側面に固着された補強板とからなり、前記弾性体の各凹部に管体を配置した状態で当該一対のクランプ部材を合わせることにより、複数の管体を前記複数の凹部にて保持する構造のクランプにおいて、前記複数の管体のうち、ｎ（ｎ＝正の整数（１，２，３，・・・））番目の管体の直径をＤｎ、ｎ番目の管体を保持する前の前記弾性体のｎ番目の凹部の曲率半径をＲｎとし、その弾性体のｎ番目の凹部の曲率半径Ｒｎが前記ｎ番目の管体の半径［Ｄｎ／２］よりも小さく設定されているとともに、ｎ番目の凹部の管体保持中心を通り前記弾性体の合わせ面に直交する方向における当該弾性体の合わせ面から一対の補強板の各内側表面までの距離をそれぞれＬｎ１，Ｌｎ２とすると、前記弾性体の圧縮率が［（Ｄ１−２Ｒ１）／（Ｌ１１＋Ｌ１２−２Ｒ１）＝（Ｄ２−２Ｒ２）／（Ｌ２１＋Ｌ２２−２Ｒ２）＝・・・＝（Ｄｎ−２Ｒｎ）／（Ｌｎ１＋Ｌｎ２−２Ｒｎ）］の関係を満たしていることを特徴とする。

以下、本発明を具体的に説明する。

まず、本発明は、凹部が形成された弾性体を用いたクランプにおいて、外径が異なる複数の管体を連結保持するにあたり、管体が変形することがなく、しかも弾性体の緩みが発生せずに良好な防振効果を得るための条件を見出したものであり、上記したように、管体の直径をＤｎ、弾性体の凹部の曲率半径Ｒｎ、弾性体の合わせ面から補強板までの距離Ｌｎ１，Ｌｎ２としたとき、［（Ｄ１−２Ｒ１）／（Ｌ１１＋Ｌ１２−２Ｒ１）＝（Ｄ２−２Ｒ２）／（Ｌ２１＋Ｌ２２−２Ｒ２）＝・・・＝（Ｄｎ−２Ｒｎ）／（Ｌｎ１＋Ｌｎ２−２Ｒｎ）］の関係を満たすようにすること、つまり、各管体の締め代を同一にするのではなく、径違いの全ての管体について弾性体の圧縮率が同一となるように弾性体の各部の寸法を設定する点に特徴がある。

そして、このように径違いの全ての管体に対する弾性体の圧縮率を同一とすることにより、径違いの管体に加わる応力が過大もしくは過小になることがなくなって、全ての管体について適切なクランプ力を得ることができるので、管体が変形することがなくなる。しかも、経時劣化による弾性体のへたりが生じても、その弾性体のへたりによる拘束力の低下が全ての管体において均一となり、クランプ保持が緩むことがなくなる。

ここで、本発明のクランプにおいて、前記弾性体の材質は、特に限定されないが、燃料系パイプなどを対象とする場合、強いクランプ力が要求されるので、弾性体としてはクロロプレンゴムなどのゴムを用いることが好ましい。
また、本発明のクランプにおいて、上記一対のクランプ部材を構成する弾性体及び補強板は、互いに非対称の形状であってもよい。
本発明のクランプは、自動車用の管体の連結保持に好適に用いることができる。

本発明によれば、複数の管体を挟み込む一対のクランプ部材からなり、その各クランプ部材が、複数の凹部が形成された弾性体とこの弾性体の外側面に固着された補強板によって構成されたクランプにおいて、外径が異なる複数の管体を保持するにあたり、全ての管体に対する弾性体の圧縮率が同一となるように弾性体の各部の寸法を設定しているので、全ての管体を適切なクランプ力で均一に保持することができ、管体が変形することがなくなる。しかも、経時劣化による弾性体のへたりが生じても拘束力が局部的に低下することがないので、長期間にわたって良好なクランプ状態を維持することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
図１は本発明のクランプの一例を分解した状態で示す縦断面図、図２はそのクランプの分解斜視図である。図３及び図４はそれぞれ図１のクランプを使用状態で示す正面図及び斜視図である。

この例のクランプは、自動車の燃料パイプやブレーキパイプなどのパイプ（管体）を保持するクランプであって、外径が異なる２本のパイプＰ１，Ｐ２を挟持する一対のクランプ部材１，２によって構成されている。各クランプ部材１，２はそれぞれ弾性保持体３と補強板４を備えている。

各弾性保持体３，３はクロロプレンゴムの加工品である。これら２つの弾性保持体３，３は互いに対称な形状に加工されており、その各弾性保持体３，３の合わせ面３０を互いに突き合わせることにより、全体として略矩形のブロック状の部材となる。各弾性保持体３，３の合わせ面３０には、それぞれ、曲率半径が異なる２つの半円筒形状の凹部３１，３２が互いに平行に形成されており、これら２つの弾性保持体３，３を合わせた状態で、大径と小径の２本のパイプＰ１，Ｐ２を嵌着保持するための円筒形状の穴が形成される。また、各弾性保持体３，３の中央部にはボルト貫通用の貫通穴３３が加工されている。

各補強板４，４は、鉄板を略コ字形状に折り曲げ加工した部材で、弾性保持体３の外側面に接着剤にて固着されている。各補強板４，４の中央部にはそれぞれボルト貫通用の貫通穴４１が加工されている。これら２つの補強板４，４のうち、一方の補強板４（図１において下側に位置するクランプ部材２の補強板４）の外面の中央部に六角ナット５が溶接にて固着されている。なお、補強板４の貫通穴４１及び六角ナット５の各中心と、前記した弾性保持体３の貫通穴３３の各中心は略一致している。

そして、この例においては、弾性保持体３の各凹部３１，３２の曲率半径が、各パイプＰ１，Ｐ２の半径に対して小さく設定されており、その凹部３１，３２の曲率半径とパイプＰ１，Ｐ２の半径との差つまり締め代によって各パイプＰ１，Ｐ２に対する拘束力が発生するようになっている。この弾性保持体３の締め代及び圧縮率等については後述する。

以上のクランプＣ１を用いて、外径が異なる２本のパイプＰ１，Ｐ２を連結保持する場合、図１及び図２に示すように、一対のクランプ部材１，２を分解しておき、その一方のクランプ部材２（六角ナット付き）を２本のパイプＰ１，Ｐ２の下方に配置し、もう一方のクランプ部材１を２本のパイプＰ１，Ｐ２の上方に配置する。次に、各クランプ部材１，２の弾性保持体３の各凹部３１，３２をそれぞれ対応するパイプＰ１，Ｐ２に位置合わせするとともに、一対のクランプ部材１，２を合わせた状態で、補強板４の貫通穴４１及び弾性保持体３の貫通穴３３に六角ボルト６を上方から挿し込み、その六角ボルト６の先端を六角ナット５にねじ込むことによって一対のクランプ部材１，２を相互に連結する（図３及び図４）、という手順で連結保持を行う。このような連結作業により、各弾性保持体３，３が締め代に相当する量だけ圧縮されて、その弾性保持体３，３の弾性力にて各パイプＰ１，Ｐ２に拘束力が加わって、パイプＰ１，Ｐ２が強いクランプ力で保持される。

次に、本発明の特徴部分である弾性保持体の各部の寸法について説明する。

この例では、２本のパイプＰ１，Ｐ２を保持する弾性保持体３，３の圧縮率が、大径のパイプＰ１と小径のパイプＰ２において同一となるように、弾性保持体３，３の各部の寸法を設定する。

具体的には、クランプ保持を行う大径のパイプＰ１の直径をＤ１、小径のパイプＰ２の直径をＤ２とし、また、図５に示すように、弾性保持体３の大径側の凹部３１の曲率半径をＲ１、小径側の凹部３２の曲率半径をＲ２、大径側の凹部３１のパイプ保持中心を通り弾性保持体３の合わせ面３０に直交する方向の距離で、弾性保持体３の合わせ面３０から各補強板４の内側表面までの距離をＬ１１，Ｌ１２、同じく小径側の凹部３２における距離をＬ２１，Ｌ２２とすると、下記の圧縮率αの演算式（１）式を満足するように、弾性保持体３，３の各部の寸法を設定する。

α＝（Ｄ１−２Ｒ１）／（Ｌ１１＋Ｌ１２−２Ｒ１）＝（Ｄ２−２Ｒ２）／（Ｌ２１＋Ｌ２２−２Ｒ２）・・（１）
なお、演算式（１）の分子の項（Ｄ１−２Ｒ１）及び（Ｄ２−２Ｒ２）は、弾性保持体３の締め代である。

さらに、この例では２つの弾性保持体３，３が対称形状であるので、Ｌ１１＝Ｌ１２、Ｌ２１＝Ｌ２２であり、Ｌ１１とＬ１２をＬ１、Ｌ２１とＬ２２をＬ２とし、Ｄ１＝２ｒ１、Ｄ２＝２ｒ２とすると、上記した圧縮率αの演算式（１）は、
α＝（ｒ１−Ｒ１）／（Ｌ１−Ｒ１）＝（ｒ２−Ｒ２）／（Ｌ２−Ｒ２）・・（２）
と表すことができ、この演算式（２）を満足するように、弾性保持体３，３の各部の寸法を設定して、弾性保持体３，３の圧縮率が、大径のパイプＰ１と小径のパイプＰ２において同一となるようにする。

具体的な設定手法を説明すると、まず、弾性保持体３の最適な圧縮率αを試験等により予め決定しておく。次に、大径のパイプＰ１の締め代（ｒ１−Ｒ１）の推奨値から大径側の凹部３１の曲率半径Ｒ１を決定して、その曲率半径Ｒ１及び大径パイプＰ１の半径ｒ１と予め決定した圧縮率αを用いて上記した演算式（２）にて大径側の距離Ｌ１を求める。そして、この例では、大径側の距離Ｌ１と小径側の距離Ｌ２とが同じ（Ｌ１＝Ｌ２）であるので、α＝（ｒ２−Ｒ２）／（Ｌ１−Ｒ２）から変換した演算式［Ｒ２＝（ｒ２−αＬ１）／（１−α）］を用いて、小径側の凹部３２の曲率半径Ｒ２を求めて、小径のパイプＰ２の締め代（ｒ２−Ｒ２）を決定する。

なお、以上の手法では、大径のパイプＰ１の締め代を基にして各部の寸法を求めているが、小径のパイプＰ２の締め代（推奨値）を基にして各部の寸法を求めるようにしてもよい。

また、大径側の距離Ｌ１と小径側の距離Ｌ２とが異なる構造を採用する場合、各パイプＰ１，Ｐ２の締め代（ｒ１−Ｒ１），（ｒ２−Ｒ２）の推奨値から、それぞれ、各凹部３１，３２の曲率半径Ｒ１，Ｒ２を決定して、それら曲率半径Ｒ１，Ｒ２及び各パイプＰ１，Ｐ２の半径ｒ１、ｒ２と圧縮率αを用いて上記した演算式（２）にて距離Ｌ１，Ｌ２を求めるようにしてもよい。

そして、以上のような演算・設定によって、大径のパイプＰ１と小径のパイプＰ２について弾性保持体３の圧縮率を同一とすることにより、クランプ状態において各パイプＰ１，Ｐ２に加わる応力が過大もしくは過小になることがなくなるので、各パイプＰ１，Ｐ２を適切なクランプ力で保持することができる。しかも、経時劣化による弾性保持体３のへたりが生じても、その弾性保持体３のへたりによる拘束力の低下が各パイプＰ１，Ｐ２において均一となり、クランプ保持が緩むことがなくなる。

ここで、以上の例では、２本のパイプＰ１，Ｐ２を保持するクランプについて説明したが、本発明はこれに限られることなく、連結保持するパイプの数は３本以上であってもよい。例えば、図６〜図８に示すように、外径が異なる４本のパイプＰ１〜Ｐ４を連結保持するクランプＣ２にも適用可能である。

この場合、クランプ保持を行う各パイプＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の直径をＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とし、また、図９に示すように、各クランプ部材１０１，１０２の弾性保持体１０３の各凹部１３１，１３２，１３３，１３４の曲率半径をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、弾性保持体１０３の合わせ面１３０から各補強板１０４の内側表面までの距離をそれぞれＬ１１，Ｌ１２・・・Ｌ４１，Ｌ４２とすると、下記の圧縮率αの演算式（３）
式を満足するように、弾性保持体１０３，１０３の各部の寸法を設定する。なお、具体的な設定手法は、上記と同様な手法を採用すればよい。

α＝（Ｄ１−２Ｒ１）／（Ｌ１１＋Ｌ１２−２Ｒ１）＝（Ｄ２−２Ｒ２）／（Ｌ２１＋Ｌ２２−２Ｒ２）＝（Ｄ３−２Ｒ３）／（Ｌ３１＋Ｌ３２−２Ｒ３）＝（Ｄ４−２Ｒ４）／（Ｌ４１＋Ｌ４２−２Ｒ４）・・（３）
さらに、この例において、２つの弾性保持体１０３，１０３が対称形状である場合、Ｌ１１＝Ｌ１２、・・・、Ｌ４１＝Ｌ４２となるので、Ｌ１１とＬ１２をＬ１、Ｌ２１とＬ２２をＬ２、Ｌ３１とＬ３２をＬ３、Ｌ４１とＬ４２をＬ４とし、各パイプＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の半径をｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４とすると、上記した圧縮率αの演算式（３）は、
α＝（ｒ１−Ｒ１）／（Ｌ１−Ｒ１）＝（ｒ２−Ｒ２）／（Ｌ２−Ｒ２）＝（ｒ３−Ｒ３）／（Ｌ３−Ｒ３）＝（ｒ４−Ｒ４）／（Ｌ４−Ｒ４）・・（４）
と表すことができ、この演算式（４）を満足するように、弾性保持体１０３，１０３の各部の寸法を設定するようにしてもよい。

なお、一対の弾性保持体が対称形状である場合、前記した演算式（２）及び（４）と同様に各部の寸法を定義すると、ｎ本のパイプを保持する場合の一般式は、下記のように表すことができる。

α＝（ｒ１−Ｒ１）／（Ｌ１−Ｒ１）＝（ｒ２−Ｒ２）／（Ｌ２−Ｒ２）＝・・・＝（ｒｎ−Ｒｎ）／（Ｌｎ−Ｒｎ）・・（５）
＜実施例２＞
図１０は本発明のクランプの別の例を分解した状態で示す縦断面図である。図１１及び図１２はそれぞれ図１０のクランプを使用状態で示す正面図及び斜視図である。

この例のクランプＣ３は、前記した図１〜図５の構造において、一対のクランプ部材２０１，２０２の弾性保持体２１３，２２３及び補強板２１４，２２４をそれぞれ非対称の形状とし、その一方の弾性保持体２１３（図１０において上側の弾性保持体）の距離Ｌ１１（図１３参照）を、他方の弾性保持体２２３（図１０において下側の弾性保持体）の距離Ｌ１２（図１３参照）に対して小さくしている点に特徴があり、それ以外の構成は図１〜図５のクランプＣ１と同じである。

このように、一対の弾性保持体２１３，２２３を非対称の形状とし、凹部２３１、２３２と凹部２３３，２３４についても非対称の形状としても、これら２つの弾性保持体２１３，２２３を合わせた状態での全体の圧縮率は、各部の寸法を図１３に示すように定義すると、大径のパイプＰ１側の圧縮率は［α＝（Ｄ１−２Ｒ１）／（Ｌ１１＋Ｌ１２−２Ｒ１）］、小径のパイプＰ２側の圧縮率は［α＝（Ｄ２−２Ｒ２）／（Ｌ２１＋Ｌ２２−２Ｒ２）］と表すことができる。

従って、この例の場合においても、圧縮率の演算式［α＝（Ｄ１−２Ｒ１）／（Ｌ１１＋Ｌ１２−２Ｒ１）＝（Ｄ２−２Ｒ２）／（Ｌ２１＋Ｌ２２−２Ｒ２）・・（１）］を満足するように、各弾性保持体２１３，２２３の各部の寸法を設定して、弾性保持体２１３，２２３の圧縮率が大径のパイプＰ１と小径のパイプＰ２において同一となるようにすればよい。

なお、以上の各例では、一対のクランプ部材を別体としているが、本発明はこれに限られることなく、一対のクランプ部材をヒンジ等を介して相互に連結した一体化構造とし、それら一対のクランプ部材の開閉操作により複数のパイプを連結保持するようにしてもよい。

ここで、本発明は、自動車の燃料パイプやブレーキパイプなどの自動車用パイプを連結保持するクランプに限られることなく、自動車以外に使用される他の各種のパイプを連結保持するクランプにも適用可能である。

本発明のクランプは、例えば自動車等の燃料系統、ブレーキ系統や冷却系統などにおいて流体を流通させるパイプの連結保持に用いることができ、特に、外径が異なる複数のパイプを連結保持するのに有効に利用することができる。

本発明のクランプの一例を分解した状態で示す縦断面図である。 図１のクランプの分解斜視図である。 図１のクランプを使用状態で示す正面図である。 図１のクランプを使用状態で示す斜視図である。 図１のクランプに用いる弾性保持体の各部の寸法を示す図である。 本発明のクランプの他の例を分解した状態で示す縦断面図である。 図６のクランプを使用状態で示す正面図である。 図６のクランプを使用状態で示す斜視図である。 図６のクランプに用いる弾性保持体の各部の寸法を示す図である。 本発明のクランプの別の例を分解した状態で示す縦断面図である。 図１０のクランプを使用状態で示す正面図である。 図１０のクランプを使用状態で示す斜視図である。 図１０のクランプに用いる弾性保持体の各部の寸法を示す図である。

符号の説明

Ｃ１ クランプ
１，２ クランプ部材
３ 弾性保持体（弾性体）
３０ 弾性保持体の合わせ面
３１ 凹部（大径側）
３２ 凹部（小径側）
３３ 貫通穴
４ 補強板
４１ 貫通穴
５ 六角ナット
６ 六角ボルト
Ｐ１ パイプ（大径）
Ｐ２ パイプ（小径）

Claims (4)

1. それぞれ直径の異なる円形断面を有する複数の管体を挟み込む一対のクランプ部材を有し、その各クランプ部材が、複数の凹部を有する弾性体とこの弾性体の外側面に固着された補強板とからなり、前記弾性体の各凹部に管体を配置した状態で当該一対のクランプ部材を合わせることにより、複数の管体を前記複数の凹部にて保持する構造のクランプにおいて、
   前記複数の管体のうち、ｎ（ｎ＝正の整数）番目の管体の直径をＤｎ、ｎ番目の管体を保持する前の前記弾性体のｎ番目の凹部の曲率半径をＲｎとし、その弾性体のｎ番目の凹部の曲率半径Ｒｎが前記ｎ番目の管体の半径［Ｄｎ／２］よりも小さく設定されているとともに、
   ｎ番目の凹部の管体保持中心を通り前記弾性体の合わせ面に直交する方向における当該弾性体の合わせ面から一対の補強板の各内側表面までの距離をそれぞれＬｎ１，Ｌｎ２とすると、
   前記弾性体の圧縮率が［（Ｄ１−２Ｒ１）／（Ｌ１１＋Ｌ１２−２Ｒ１）＝（Ｄ２−２Ｒ２）／（Ｌ２１＋Ｌ２２−２Ｒ２）＝・・・＝（Ｄｎ−２Ｒｎ）／（Ｌｎ１＋Ｌｎ２−２Ｒｎ）］の関係を満たしていることを特徴とするクランプ。
2. 前記弾性体がゴムであることを特徴とする請求項１記載のクランプ。
3. 前記一対のクランプ部材を構成する前記弾性体及び前記補強板が、互いに非対称の形状であることを特徴とする請求項１または２記載のクランプ。
4. 自動車用の管体を連結保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のクランプ。

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