JP6757214B2 - 配管拘束構造 - Google Patents

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Description

本発明は、配管拘束構造に関し、特に、温度変化等が作用しても配管を拘束する拘束力を維持できる配管拘束構造に関する。
各種産業分野では、配管を接続することで配管経路を形成し、その配管経路に流体、例えば、水、オイル、空気等、を循環させて目的とする機能を発揮させるようにしている。例えば、車両にはエンジン冷却、潤滑油循環、吸排気のために、配管を接続することで形成した配管経路が用いられている。かかる配管経路では、車両の車体側に配管を固定するために、配管の途中部分を車体に拘束している。
図5に配管100を拘束する一般的な構造を示す。ここでは、クランプ101に形成された孔部を配管100が貫通しており、このクランプ101を車両の車体等にボルト102で締結している。このようにすることで、配管100はクランプ101を介して、車体側に拘束されるように成る。
また、特許文献1には、管を車体側に取り付けるための管クランプ装置が記載されている。具体的には、ここでの管クランプ装置は、サイドピースが形成された本体と、本体に固定可能なクランプブラケットとから構成されており、クランプブラケットを本体に差し込み固定することで、本体のサイドピースで供給管を拘束することが出来る。
特開平8−35465号公報
しかしながら、上記したクランプ101による配管100の拘束構造では、温度変化が作用して配管100が膨張収縮した際に、拘束力が必ずしも十分ではなかった。従って、配管100は、その軸方向および周方向に沿ってクランプ101から移動してしまうことがあった。また、各種部材を車体に組み込む艤装工程で配管100がクランプ101からずれてしまうと、取り付け後に配管100の位置を調整することが必要になり、配管100の取り付けに要する作業時間が長くなり、また、配管100の組み付け精度が低下してしまう恐れがあった。
更に、配管100が取り付けられた車両の走行時に温度変化が発生することで、配管100がクランプ101からずれてしまうと、周辺部品と配管100が干渉し、配管100がダメージを受けてしまう恐れがあった。特に、線膨張係数が大きい合成樹脂から配管100が成る場合、このような恐れは大きくなる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で配管を拘束する拘束力が高められた配管拘束構造を提供することにある。
本発明は、配管を支持体に拘束する配管拘束構造であり、前記配管の軸方向に沿って配置された第1クランプおよび第2クランプを具備し、前記第1クランプは、前記配管が挿通する第1挿通孔と、前記第1挿通孔の周囲を筒状に成形した第1筒状部と、前記第1筒状部から前記支持体まで伸びる第1支持部と、を有し、前記第2クランプは、前記配管が挿通する第2挿通孔と、前記第2挿通孔の周囲を筒状に成形した第2筒状部と、前記第2筒状部から前記支持体まで伸びる第2支持部と、を有し、前記第2クランプの前記第2筒状部を、前記第1クランプの前記第1筒状部に挿入することで、半径方向内側に変形した前記第2筒状部で、前記配管を拘束することを特徴とする。
また、本発明の配管拘束構造では、前記第1クランプおよび前記第2クランプは、夫々線膨張係数が異なる二種類の部位から構成されることを特徴とする。
また、本発明の配管拘束構造では、前記第1クランプは、軸方向内側の第1内側部位と、軸方向外側であり前記第1内側部位よりも線膨張係数が小さな材料から成る第1外側部位と、を有することを特徴とする。
また、本発明の配管拘束構造では、前記第2クランプは、軸方向内側の第2内側部位と、軸方向外側であり前記第2内側部位よりも線膨張係数が大きな材料から成る第2外側部位と、を有することを特徴とする。
また、本発明の配管拘束構造では、前記第1クランプには第1固定孔が形成され、前記第2クランプには第2固定孔が形成され、前記第1固定孔および前記第2固定孔を挿通する締結手段で、前記第1クランプおよび前記第2クランプを前記支持体に締結すると共に、前記第1クランプの前記第1筒状部に、前記第2クランプの前記第2筒状部を挿入することを特徴とする。
本発明は、配管を支持体に拘束する配管拘束構造であり、前記配管の軸方向に沿って配置された第1クランプおよび第2クランプを具備し、前記第1クランプは、前記配管が挿通する第1挿通孔と、前記第1挿通孔の周囲を筒状に成形した第1筒状部と、前記第1筒状部から前記支持体まで伸びる第1支持部と、を有し、前記第2クランプは、前記配管が挿通する第2挿通孔と、前記第2挿通孔の周囲を筒状に成形した第2筒状部と、前記第2筒状部から前記支持体まで伸びる第2支持部と、を有し、前記第2クランプの前記第2筒状部を、前記第1クランプの前記第1筒状部に挿入することで、半径方向内側に変形した前記第2筒状部で、前記配管を拘束することを特徴とする。従って、半径方向内側に変形した第2筒状部で配管が内側に押圧されることで、配管の位置が拘束されることから、配管が円周方向または軸方向に不用意に移動してしまうことを抑止することが出来る。
また、本発明の配管拘束構造では、前記第1クランプおよび前記第2クランプは、夫々線膨張係数が異なる二種類の部位から構成されることを特徴とする。従って、温度変化が作用した際に、前記第1クランプの第1筒状部、または前記第2クランプの第2筒状部が、配管を締め付けるように追従して変形するので、温度変化に起因して配管の拘束力が低下することが抑止される。
また、本発明の配管拘束構造では、前記第1クランプは、軸方向内側の第1内側部位と、軸方向外側であり前記第1内側部位よりも線膨張係数が小さな材料から成る第1外側部位と、を有することを特徴とする。従って、使用時において低温となった場合、第1内側部位が大きく半径方向内側に低温収縮することで第1筒状部が内側に変形し、第1筒状部で内側に押圧された第2筒状部で配管を良好に拘束することが出来る。
また、本発明の配管拘束構造では、前記第2クランプは、軸方向内側の第2内側部位と、軸方向外側であり前記第2内側部位よりも線膨張係数が大きな材料から成る第2外側部位と、を有することを特徴とする。従って、使用時において高温となった場合、軸方向外側の第2外側部位が大きく半径方向外側に熱膨張し、軸方向内側の第2筒状部が半径方向内側に変形することで、配管を良好に拘束することが出来る。
また、本発明の配管拘束構造では、前記第1クランプには第1固定孔が形成され、前記第2クランプには第2固定孔が形成され、前記第1固定孔および前記第2固定孔を挿通する締結手段で、前記第1クランプおよび前記第2クランプを前記支持体に締結すると共に、前記第1クランプの前記第1筒状部に、前記第2クランプの前記第2筒状部を挿入することを特徴とする。従って、第1クランプおよび第2クランプを支持体に締結する締結手段で、第1筒状部に第2筒状部を挿入できることから、簡易な構成で配管を良好に拘束することが出来る。
本発明の一実施形態にかかる配管拘束構造を示す図であり、(A)は分解断面図であり、(B)は断面図である。 本発明の他の実施形態にかかる配管拘束構造を示す図であり、(A)は分解断面図であり、(B)は正面図であり、(C)は更なる他の形態の配管拘束構造を示す正面図である。 本発明の他の実施形態にかかる配管拘束構造を示す図であり、(A)は高温時における配管の拘束状況を示す断面図であり、(B)は低温時における配管の拘束状況を示す断面図である。 本発明の他の実施形態にかかる配管拘束構造を示す図であり、(A)および(B)は第1クランプを示す断面図である。 背景技術にかかる配管の拘束構造を示す斜視図である。
以下、本発明の一実施形態に係る配管拘束構造10を、図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。更に、以下では、上下前後の各方向を用いて説明するが、前方とは第2クランプ12に対して第1クランプ11が配置される方向であり、後方とは前方に対向する方向である。また、以下の説明で、軸方向内側および軸方向外側とは、第1クランプ11と第2クランプ12とが接する部分を軸方向中心と見做した場合の、軸方向に沿う内側および外側である。
図1を参照して、本形態にかかる配管拘束構造10を説明する。図1(A)は本形態の配管拘束構造10を示す分解断面図であり、図1(B)は配管拘束構造10で配管40を拘束している状態を示す断面図である。
図1(A)を参照して、配管拘束構造10は、配管40の軸方向に沿って積層配置される第1クランプ11および第2クランプ12を有している。配管拘束構造10の機能は、配管40を、車体等の支持体31に対して拘束することにある。
第1クランプ11は、第1筒状部14と、第1筒状部14の前端に形成された第1挿通孔13と、第1筒状部14から上方に向かって伸びる第1支持部15と、第1支持部15を開口した第1固定孔16とを有している。第1クランプ11は、射出成形された合成樹脂等から成る。
第1挿通孔13は、配管拘束構造10で拘束される配管40が挿通する部位であり、配管40の外側断面よりも大きく形成される。第1筒状部14は、前後方向に沿って中心軸を有する筒形状を呈し、その内壁は後方側が外側に向かって広がる傾斜面となっている。ここで、第1筒状部14の概略形状は円筒形状でも良いし、四角筒形状でも良い。第1支持部15は、第1筒状部14の上方部分から、車体側に向かって上方に伸びる部位である。第1支持部15には第1固定孔16が形成されており、第1固定孔16はボルト30の断面よりも大きく形成されている。
第2クランプ12は、上記した第1クランプ11の概略的に同様の形状を呈している。具体的には、第2クランプ12は、第2筒状部21と、第2筒状部21の後端側に形成された第2挿通孔20と、第2筒状部21から上方に向かって伸びる第2支持部22と、第2支持部22を開口した第2固定孔23とを有している。
第2挿通孔20は配管40が挿通する部位であり、配管40の外側断面よりも大きく形成される。第2筒状部21は、前後方向に沿って中心軸を有する略筒形状を呈し、その外側側面は後方側が外側に向かって広がる傾斜面となっている。第2支持部22は、第2筒状部21の上方部分から上方に向かって伸びる部位であり、配管40が拘束される車体側に向かって伸びる。第2支持部22には第2固定孔23が形成されており、第2固定孔23の大きさは上記した第1固定孔16と略同一である。
ここで、第2筒状部21の前方端部に於ける外側幅L2は、第1筒状部14の内部空間の前端に於ける幅L1よりも長くされている。このようにすることで、後述するように、第2クランプ12の第2筒状部21を、第1クランプ11の第1筒状部14に挿入した際に、第2筒状部21を半径方向内側に向かって変形させて配管40を拘束する拘束力を発揮させることが出来る。かかる事項については後述する。
配管40は合成樹脂からなる管状部材であり、その内部を流体が流通する。配管40の内部を流通する流体としては、液体および気体の両方が考えられる。液体としてはエンジンを冷却するクーラント、冷凍サイクルに用いられる冷媒、オイル等であり、気体としては燃料と混合される空気や排気ガス等である。配管40が車両に採用された場合は、配管40の途中部分で複数箇所が、本形態の配管拘束構造10を介して車両の車体側に拘束される。
図1(B)を参照して、配管拘束構造10を介して配管40を支持体31に拘束する構造を説明する。この図では、第2クランプ12の第2筒状部21に関しては、変形前の形状を一点鎖線で示し、第1筒状部14に挿入することで変形した後の形状を実線で示している。
配管40は、第1クランプ11の第1挿通孔13および第2クランプ12の第2挿通孔20を貫通している。
ボルト30は、第1クランプ11の第1固定孔16および第2クランプ12の第2固定孔23を貫通して、支持体31に螺合する締結手段である。かかる状態のボルト30を支持体31に対して締結することで、第1クランプ11および第2クランプ12を、支持体31に対して共締めすることができる。ここで、支持体31としては、車両の車体またはブラケット等が採用される。
上記のように、ボルト30で第1クランプ11および第2クランプ12を共締めすると、第1クランプ11の第1筒状部14の内部に、第2クランプ12の第2筒状部21が挿入される。上記したように、第1クランプ11の第1筒状部14の内側先端部における幅L1は、第2クランプ12の第2筒状部21の外側先端部に於ける幅L2よりも狭い。従って、第1筒状部14に第2筒状部21を挿入すると、第1筒状部14の内側側面に、第2筒状部21の外側側面が接触し、その状態で第1筒状部14の内部に第2筒状部21の前方部分が押し込まれるように成る。そのようになると、第2筒状部21は半径方向内側に押圧されて変形し、内側に向かって変形した第2筒状部21の前方部分で、配管40の位置は拘束される。
かかる構成により、本形態の配管拘束構造10では、ボルト30の締結力で半径方向内側に変形した第2筒状部21により、配管40を拘束している。従って、配管40は、その軸方向に於いて拘束され、更には円周方向に於いても拘束される。よって、車両が走行することによる振動が配管拘束構造10に作用しても、その振動に起因して、軸方向および円周方向において、配管40が不用意に移動してしまうことが抑止されている。更には、温度変化に起因して配管40に熱膨張または熱収縮が生じたとしても、配管40が軸方向または円周方向に於いて不用意に移動してしまうことが抑止されている。
また、上記したように、本形態の配管拘束構造10では、ボルト30の締結力で、第1クランプ11および第2クランプ12を介して、配管40を拘束していることから、配管40を拘束する拘束力を調整することができる。即ち、ボルト30の締結力を弱めることによって、第2筒状部21による拘束力を調整し、配管40が締結力で傷んでしまうことを防止できる。また、車両の仕様状況下における振動や温度変化による拘束力の低下を防止するために、ボルト30の締結力を大きくすることで、第2筒状部21が配管40を拘束する拘束力を強化し、配管40が不用意に移動することを抑止する効果を大きくすることができる。
図2を参照して、他の形態の配管拘束構造10の構造を説明する。図2(A)は他の形態の配管拘束構造10を示す分解斜視図であり、図2(B)は第1クランプ11を前方から見た正面図であり、図2(C)は更なる他の形態の第1クランプ11を前方から見た正面図である。
図2(A)を参照して、この図に示す配管拘束構造10の基本構造は図1に示したものと同様であり、ここでは、第1クランプ11の第1筒状部14を、互いに線膨張係数が異なる第1内側部位25および第1外側部位26から構成し、第2クランプ12の第2筒状部21を、互いに線膨張係数が異なる第2内側部位27および第2外側部位28から構成している。
第1クランプ11の第1筒状部14は、後方部を構成する第1内側部位25と、前方部を構成する第1外側部位26とから構成されている。ここでは、前後方向において、第1筒状部14の大部分、例えば半分以上は第1内側部位25から構成され、残りの部分が第1外側部位26から構成される。
第1内側部位25と、第1外側部位26とは、材料の線膨張係数が異なる。具体的には、第1内側部位25としては、線膨張係数が大きい合成樹脂、例えば、PP(Polypropylene)モノポリマまたはPE(Poly Ethylene)樹脂を採用することができる。PPモノポリマの線膨張係数は170×10−6/℃であり、PE樹脂の線膨張係数は130×10−6/℃〜150×10−6/℃である。
一方、第1外側部位26としては線膨張係数が小さい合成樹脂、例えば、ナイロンまたはPET(Polyethylene Terephthalate)樹脂を採用することができる。ナイロンの線膨張係数は80×10−6/℃であり、PET樹脂の線膨張係数は70×10−6/℃である。更に、第1外側部位26としては、PC(Polycarbonate)樹脂、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂、POM(Polyoxymethylene)樹脂、ポリアセタール樹脂等を採用することができる。PC樹脂の線膨張係数は70×10−6/℃〜80×10−6/℃であり、ABS樹脂の線膨張係数は80×10−6/℃〜110×10−6/℃であり、POM樹脂の線膨張係数は100×10−6/℃であり、ポリアセタール樹脂の線膨張係数は100×10−6/℃である。
上記の様に、本形態で第1内側部位25を構成する材料の線膨張係数の範囲は、例えば130×10−6/℃以上170×10−6/℃以下であり、第1外側部位26を構成する材料の線膨張係数の範囲は、例えば70×10−6/℃以上110×10−6/℃以下である。
このように、第1筒状部14を構成する第1内側部位25の線膨張係数を大きくし、第1外側部位26の線膨張係数を小さくすることで、後述するように、低温時において配管40の拘束力を大きくすることができる。
第2クランプ12の第2筒状部21は、上記した第1クランプ11と同様に、第2内側部位27と第2外側部位28から構成されている。また、第2内側部位27は線膨張係数が小さい合成樹脂から構成され、第2外側部位28は線膨張係数が大きな合成樹脂から構成される。前後方向において、第2筒状部21の大部分、例えば半分以上は第2内側部位27から構成され、残りの部分が第2外側部位28から構成される。
第2内側部位27としては線膨張係数が小さい合成樹脂、例えば、ナイロンまたはPET樹脂を採用することができる。更には、第2内側部位27としては、PC樹脂、ABS樹脂、POM樹脂、ポリアセタール樹脂等を採用することができる。一方、第2外側部位28としては、線膨張係数が大きい合成樹脂、例えば、PPモノポリマまたはPE樹脂を採用することができる。各樹脂の線膨張係数は上記したとおりである。
上記の様に、本形態で第2内側部位27を構成する材料の線膨張係数の範囲は、例えば70×10−6/℃以上110×10−6/℃以下であり、第2外側部位28を構成する材料の線膨張係数の範囲は、例えば130×10−6/℃以上170×10−6/℃以下である。このように、第2筒状部21を構成する第2内側部位27の線膨張係数を小さくし、第2外側部位28の線膨張係数を大きくすることで、後述するように、高温時において配管40の拘束力を大きくすることができる。
図2(B)を参照して、第1クランプ11を前方から見た場合、第1筒状部14の略全域に渡って第1外側部位26が形成されている。このようにすることで、第1外側部位26と第1内側部位25とが接する接触面積を大きくし、後述する低温時の拘束力を大きくすることができる。
図2(C)を参照して、ここでは、第1外側部位26は、第1挿通孔13を取り囲むように円環状に形成されている。かかる構成であっても、第1外側部位26と第1内側部位25とが接する接触面が、第1挿通孔13の周囲に形成されるので、後述する低温時の拘束力を発揮することができる。また、このような事項は第2クランプ12に関しても同様であり、第2外側部位28は、第2筒状部21の略全域に渡って形成されても良いし、第2挿通孔20を取り囲むように円環状に形成されても良い。
図3を参照して、高温時および低温時において配管拘束構造10で配管40が拘束される原理を説明する。図3(A)は高温時における配管40の拘束を示す断面図であり、図3(B)は低温時における配管40の拘束を示す断面図である。
図3(A)を参照して、高温時において配管拘束構造10で配管40を拘束する原理を説明する。ここで、高温と成る要因としては、配管40の内部を高温の流体が流通することや、配管40を取り囲む雰囲気が高温と成ることが考えられる。
この図を参照して、配管拘束構造10が高温状態となると、第2クランプ12の第2筒状部21も高温状態と成る。上記したように、第2筒状部21は、線膨張係数が小さい材料からなる第2内側部位27と、線膨張係数が大きい材料からなる第2外側部位28とから構成される。第2筒状部21が高温状態となると、第2外側部位28は第2内側部位27よりも大きく半径方向外側に向かって膨張する。このことから、第2内側部位27と第2外側部位28との境界面に発生する応力により、第2内側部位27の前方部分が半径方向内側に向かって変形するように成る。そして、変形した第2内側部位27の前方部分により、配管40が強く拘束される。よって、高温状態と成ることで、配管40、第1クランプ11および第2クランプ12に、熱膨張や軟化などが生じたとしても、第2内側部位27による拘束力を大きくすることで、配管40が軸方向や円周方向に不用意に移動してしまうことを抑止することができる。
図3(B)を参照して、低温時において配管拘束構造10で配管40を拘束する原理を説明する。ここで、低温と成る要因としては、高温時と同様に、配管40の内部や外部雰囲気が低温であることが挙げられる。
この図を参照して、配管拘束構造10が低温状態となると、第1クランプ11の第1筒状部14も低温状態と成る。上記したように、第1筒状部14は、線膨張係数が大きい材料からなる第1内側部位25と、線膨張係数が小さい材料からなる第1外側部位26とから構成される。第1筒状部14が低温状態となると、第1内側部位25は第1外側部位26よりも半径方向内側に向かって大きく収縮する。このことから、第1内側部位25と第1外側部位26との境界面に発生する応力により、第1内側部位25の後方部分が半径方向内側に向かって変形するように成る。そして、内側に変形した第1内側部位25により、第2筒状部21の前方部分が半径方向内側に向かって押圧され、これにより第2筒状部21で配管40を拘束する拘束力が大きくなる。よって、低温状態と成ることで、配管40、第1クランプ11および第2クランプ12に、熱収縮や硬化などが生じたとしても、第1内側部位25による拘束力を大きくすることで、配管40の不用意な移動を抑止することができる。
図4を参照して、上記した配管拘束構造10の他の形態を説明する。
図4(A)を参照して、ここでは、第1クランプ11の第1筒状部14を構成する第1内側部位25と第1外側部位26との境界面が、後方に向かって凸と成る湾曲形状を呈している。第1内側部位25と第1外側部位26との境界面をこのような湾曲形状とすることで、かかる境界面の面積を大きくし、図3(B)で説明した拘束力を更に大きくすることができる。
図4(B)を参照して、第1内側部位25と第1外側部位26との境界面が突出する方向は、前方でも良く、このようにすることでも、境界面の面積を大きくし、上記した拘束力を向上することができる。
かかる事項は、図3(A)に示した第2筒状部21も同様である。即ち、第2内側部位27と第2外側部位28との境界面を前方または後方に突出する湾曲形状とすることで、かかる境界面の面積を大きくし、高温時に第2筒状部21で配管40を拘束する拘束力を更に大きくすることができる。
以上、本発明の実施形態を示したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記した配管40の断面形状は円形以外でも良く、例えば四角形形状でも良い。
更に、配管40の材料は合成樹脂以外でも良く、例えば鉄などの金属でも良い。
また、配管40はストレート形状の部分が配管拘束構造10で拘束されても良く、更には、配管40の蛇腹状に形成される部分が配管拘束構造10で拘束されても良い。
10 配管拘束構造
11 第1クランプ
12 第2クランプ
13 第1挿通孔
14 第1筒状部
15 第1支持部
16 第1固定孔
20 第2挿通孔
21 第2筒状部
22 第2支持部
23 第2固定孔
25 第1内側部位
26 第1外側部位
27 第2内側部位
28 第2外側部位
30 ボルト
31 支持体
40 配管
100 配管
101 クランプ
102 ボルト

Claims (5)

  1. 配管を支持体に拘束する配管拘束構造であり、
    前記配管の軸方向に沿って配置された第1クランプおよび第2クランプを具備し、
    前記第1クランプは、前記配管が挿通する第1挿通孔と、前記第1挿通孔の周囲を筒状に成形した第1筒状部と、前記第1筒状部から前記支持体まで伸びる第1支持部と、を有し、
    前記第2クランプは、前記配管が挿通する第2挿通孔と、前記第2挿通孔の周囲を筒状に成形した第2筒状部と、前記第2筒状部から前記支持体まで伸びる第2支持部と、を有し、
    前記第2クランプの前記第2筒状部を、前記第1クランプの前記第1筒状部に挿入することで、半径方向内側に変形した前記第2筒状部で、前記配管を拘束することを特徴とする配管拘束構造。
  2. 前記第1クランプおよび前記第2クランプは、夫々線膨張係数が異なる二種類の部位から構成されることを特徴とする請求項1に記載の配管拘束構造。
  3. 前記第1クランプは、軸方向内側の第1内側部位と、軸方向外側であり前記第1内側部位よりも線膨張係数が小さな材料から成る第1外側部位と、を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の配管拘束構造。
  4. 前記第2クランプは、軸方向内側の第2内側部位と、軸方向外側であり前記第2内側部位よりも線膨張係数が大きな材料から成る第2外側部位と、を有することを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の配管拘束構造。
  5. 前記第1クランプには第1固定孔が形成され、
    前記第2クランプには第2固定孔が形成され、
    前記第1固定孔および前記第2固定孔を挿通する締結手段で、前記第1クランプおよび前記第2クランプを前記支持体に締結すると共に、前記第1クランプの前記第1筒状部に、前記第2クランプの前記第2筒状部を挿入することを特徴とする請求項1から請求項の何れかに記載の配管拘束構造。
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