JPH04506632A - 高圧管組立体及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称　高圧管組立体及び製造方法発明の詳細な説明 汰ム放云団　・ 本発明は一般的には管端組立体に関し、具体的にはスリーブ部材と一体に成形さ れた二重アップセットフランジを有するこのような組立体に関する。

茸！技座 高圧流体系の成分間の堅牢な機械的接続は、典型的には疲れ寿命に限界があるた めに破壊を生じやすい、車両の機械系及び動的な流体系要素からの振動はこれら の機械的接続に日常的に過酷な周期的負荷を賦課する。成分の不整列が静的な負 荷の因となり、一方向部流体圧の変動及び熱的に誘起される寸法の変化が付加的 な動的負荷を生成し、これらが組合わさると負荷の過酷さを一層複雑にし、且つ 増大させる。これらの過酷な負荷条件が与えられて、車両に取り付けられた高圧 流体系成分間に洩れを生じない耐漏洩接続を維持することは挑戦的な問題である 。

管表面上の不均等な圧縮力分布は、これらの過酷な動作負荷を更に過酷にしかね ない、一般に流体バイブまたは堅牢な管の結合は１個々の成分に分離できるよう にねじを含んでいて設置及びサービスを容易にしている。ねじによる結合は典型 的には管のフレア（朝顔状）端またはフランジ付き端を別の成分の相手表面に対 して押し付けることによって耐漏洩シールを成形する０首長のナツトを配管上に 取り付けて整列させ、管のフレアまたはフランジを圧して管と相手表面とを引き 付は合ってこれらの間のシールを維持する。締め付は中にナツトとフランジとの 間に摩擦を生じ、また管表面上に望ましくない不均等な圧縮力分布を発生するこ とが多い。

通常このような管組立体は、直線部分とフレア端またはフランジ付き端との間の 遷移部分である湾曲した隅肉（フィレット）内に管壁割れが発生して破壊する。

上述の負荷条件に起因する応力がこの隅肉に集中する。管フランジまたはフレア を成形する従来の方法は、管端成形工程中に管を締め付けるための割ダイスを使 用する。この割ダイスが隅肉領域にダイスマークを残し、その箇所の応力状態を 悪化させて早めに割れを生じさせる。このような管端成形工程が管組立体の早め の破壊に実際に貢献しているのである。

管組立体の寿命を伸ばす一方法は予め成形された結合部材な管端にろう付けして 管壁の変形を回避することである。この解決法は費用がかかり、またろう付は組 立体はろう付けした結合部材の端付近で管壁割れ破壊を起こし易い。

ねじ付き流体管組立体の疲れ寿命を改善する別の方法は、組立てに先立ってナツ トと予め成形された管圧力接触表面（即ちフレアまたはフランジ）との間にフラ ンジにような予め成形されたスリーブを挿入して管組立体を補強することである 。この方法も多（の問題を有している。予め成形されたスリーブと管との整合は 、実質的に市販されている流体管に通常は許容される寸法変動のために変化する 。更に、別々に成形されたスリーブとフランジは本質的には調和しない係合表面 を有しており、それぞれの接触表面間には実質的な整合は得られない、管外面の 隙間埋め（ガウジ）はスリーブを取り付けることによって行われるが、これらの スリーブは隙間がなさ過ぎて管端上に取り付けるのが容易ではない、もしスリー ブの寸法が大きいか、またはスリーブの表面形状が湾曲した管隅肉の半径に精密 に整合していなければスリーブと管との間の接触が不均一になる。管表面の隙間 埋めと、管隅肉とスリーブとの間の不均一な接触とが応力増大手段として動作し 、そこに小さい割れを発生させる。管表面とスリーブ表面との間の理想的整合よ りも僅かに小さい係合が原因となって通常の動作応力によって生じたこれらの割 れは結局は管壁を伝播し、結合負荷容量及び疲れ寿命を制限することになる。

本発明は上述の諸問題の１またはそれ以上を解消することを目指している。

改善された疲れ特性を有し、破壊を起こしにくい流体系の堅牢な要素を結合する ための経済的なコネクタを提供することが望ましい。

！肌の翌ヱ 本発明の一面によれば、管組立体は、一方の端に二重アップセットフランジを有 する管を含み、湾曲した隅肉がこの管の外面とフランジの半径方向外向きに伸び る表面との間に伸びている。管のアップセットフランジ部分は、管を取り巻いて フランジの外向きに伸びる表面に突当たる予め成形された固定スリーブ部材と一 体に成形される。堅牢なスリーブ部材と一体に成形するので湾曲した隅肉、フラ ンジの外向きに伸びる表面のかなりの部分、及び管外面の一部が堅牢なスリーブ 部材の接触係合表面に全く同じように整合する。

本発明の別の面によれば、一方の端に半径方向に伸びるフランジを有する管組立 体を成形する方法は、管及びスリーブ部材をダイス内に配置する前に、予め成形 された堅牢なスリーブ部材の部分が管の一部を成形するための表面となるように 、スリーブ部材を管の端部分上に挿入する段階を具備する。管及び予め位置決め されたスリーブ部材をダイス内に締め付けた後、可動パンチを管端部分に押し付 けて管端部分をアップセットし、半径方向に伸びるフランジを成形する。フラン ジ表面のかなりの部分の輪郭及び湾曲した隅肉の表面は予め成形されたスリーブ 部材によって整形される。接続部材は、アップセットフランジを成形する前に管 部材上に取り付けておくか、または管部材の反対側の未成形端から取り付ける。

本管部材の他の特色は、二重アップセットフランジを、予め成形された堅牢なス リーブと一体に成形することにある。このスリーブは二重アップセットフランジ の半径方向外向きに伸びる部分と接触するようにに配置される。

管組立体を成形する方法の他の特色は、管部材の端部分をアップセットして半径 方向外向きに伸びる第１の壁部分と、半径方向内向きに伸びる第２の壁部分とを 成形させることである。第１の壁部分はスリーブ部材と密着するように成形され る。

区皿Ω鷹！ｌ脱皿 図１は１本発明の管組立体の斜視図。

図２は、一部を断面で示す管組立体の平面図。

図３は、本発明の方法を遂行するのに適するポンチ及びダイス装置の平面図、で あって、初期成形段階を示すために装置及び管組立体の一部を切り欠いて示す図 。

図４は、図３に示す初期成形段階の完了後の管の平面図であって、スリーブ部材 を断面で示す図。

図５は、ポンチ及びダイス装置の平面図であって、中間成形段階を示すために装 置及び管組立体の一部を切り欠いて示す図。

図６は、図５に示す中間成形段階の完了後の管の平面図であって、スリーブ部材 を断面で示す図。

図７は、ポンチ及びダイス装置の平面図であって、最終成形段階を示すために装 置及び管組立体の一部を切り欠いて示す図。

図８は、図７に示す最終成形段階の完了後の管の平面図であって、スリーブ部材 を断面で示す図。

図９は、管組立体の縦断面図。

゛　−る　モード 図１及び図２に全体をｌＯで示す管組立体は予め成形された堅牢なスリーブ部材 １２を備え、スリーブ部材１２はそれと一体に成形される二重アップセットフラ ンジ１６を有する管１８上に被せられる。典型的には管１８は鋼製である。好ま しい実施例では、好ましくは予め成形されたスリーブ１２は硬さが少なくとも管 材料の硬さに等しい鋼材材製とする。

湾曲した混合隅肉２０は、管１８の外面２２から二重アップセットフランジ１６ の半径方向外向きに伸びる表面２４まで伸びている。内ねじ２８と、半径方向内 向きに伸びる肩３０とを有する接続部材２６は、相手のねじ付き部材（図示して ない）にねじ込まれるようになっている。接続部材２の内部孔３２の直径は、堅 牢なスリーブ部材１２の第１の部分１３（図９参照）の外径よりも僅かに大きく しであるに過ぎない、接続部材２６は堅牢なスリーブ部材１２の第１の部分１３ 及び管１８を取り巻くように管１８上に取り付けられる。相手部材に接続された 時、接続部材２６の肩３０がスリーブ部材１２の半径方向部分１４の内面３３に 接触して圧力を加えるようになる。有利なことには接続後の動作位置では接続部 材２６はスリーブ部材１２だけに接触し、管１８または管の二重アップセットフ ランジ１６の如何なる部分をも直接的に圧迫することはない。

図９から明白なように、管部材１８の一端を取り囲むスリーブ部材１２の断面は ほぼＬ字形であり、管部材１８を取り巻く第１の部分１３と、この第１の部分１ ３の一方の端から外向きに伸びる半径方向部分１４とを有している。第１の部分 １３は、円筒形の内面５２を有する。半径方向部分１４は、管部材１８の対称軸 ５４に垂直な面内に伸びる外面３５を有する。湾曲した相互接続用混合表面５６ が堅牢なスリーブ部材１２の第１の部分１３と半径方向部分１４との間に伸びて いる。この湾曲した相互接続用混合表面５６は、管１８の外面２２から二重アッ プセットフランジ１６の半径方向外向きに伸びる表ＷＪ２４まで伸びている湾曲 した混合隅肉２０に均一に整合している。

図９に示すように１本実施例は相手部材（図示してない）の表面に設けられたＯ リング満６０内に配置された０リングの面シールに圧力を加える二重アップセッ トフランジ１６を使用している。二重アップセットフランジ１６の半径方向内向 きに伸びる部分５０の外面６２に相手部材の表面とのシール関係を維持させるた めには、内向きの部分５０が伸びて作る孔の直径ＸをＯリング溝６０の内径Ｙよ りも実質的に小さくしなければならない。実験によれば、内向きに伸びる部分５ ０の直径Ｘが堅牢なスリーブ１２の第１の部分１３（０リング内径Ｙよりも小さ い）付近の管１８の内径Ｚより小か、または等しければ、Ｏリングシールは高圧 において完全に機能する。しかしながら、二重アップセットフランジ１６の内向 き部分５０が管１８内に伸び過ぎて管１８を通る流体の流れに悪影響を与えるこ とがないように注意を払わなければならない。

本実施例においては、二重アップセットフランジ１６は管１８の端部分３４をア ップセットすることによって成形する。アップセットは塑性流動によって金属を 新形態にする成形操作である。ポンチとダイスとの間に入れられたブランクの端 に印加される力が金属流動を生じさせる。アップセットは、予め選択された長さ のブランクを静止ダイス内に挿入することによって達成される。ブランクの軸に 平行に運動するポンチがダイスから突き出たブランクの端に接触し、金属を圧縮 する。ポンチまたはダイス、もしくは両者内の凹みが、発生するアップセット形 状を決定する。本実施例では、管１８の端部分３４がアップセットされるブラン クであり、予め成形されているスリーブ部材１２はアップセット形状を決定する 成形用表面の重要な要素として役立つ。

管端を成形する前に予め成形された堅牢なスリーブ部材１２を管１８の端部分３ ４上に挿入する１次いで堅牢なスリーブ部材１２を管端から所定の距離に位置決 めする。前述のように、堅牢なスリーブ部材１２から突き出る管１８の長さがそ の後にアップセットされフランジに成形される管１８の部分である。

従って予め成形された堅牢なスリーブ部材１２を管端に対して正確に位置決めす ることが望ましい。

図３を参照する。予め成形された堅牢なスリーブ部材１２を１決めした管１８を 、管１８及び堅牢なスリーブ１２を受け入れるように開いた位置にある割りダイ ス３６の対面する半分の間に配置する。図３、図５及び図７に示すように２割り ダイス３６は、管Ｉ８及び堅牢なスリーブ１２を受け入れ、且つダイスが閉じた 時に両部材を隙間なく締め付けるように成形された内部空洞３８を有し、でいる 。続く管端成形操作中、管１８及びスリーブ１２はダイス３６に対して及び互い にしっかりと締め付けられ続ける。このように締め付けられる加工片上に印され るダイスマークは、端部分３４及び隅肉２０から離間した位置においてスリーブ １２上と管１８の外面上とに刻まれることになる。

割りダイス３６を閉じ、その中に入れた管１８及びスリーブ１２を締め付けた後 、空洞４２を内部に有する上側ダイス４０を割りダイス３６に対して閉じる。ポ ンチ４４は管１８に対して同軸となるように上側ダイス４０内に可動取り付けさ れている。上側ダイス４０を閉じると、スリーブ部材１２の半径方向に伸びるリ ム部分１４の外面３４と、ダイス空洞４２の固定表面と、可動ポンチの外面とに よって管１８の端部３４を完全に取り囲むダイス空洞４６が限定される。

二重アップセットフランジの初期成形段階では可動ポンチを管１８の端部分３４ 内に強制的に押し込み、管１８の端部分３４を堅牢なスリーブ部材１２に向かっ て外向きに広げ、更に図４に示すように外向きに広げる。

初期広げ段階の後、Ｍ部３４、上側ダイス４ｏ及びポンチ４４を引き抜き、図５ に示すように第２の上側ダイス４０°及びポンチ４４°に交換する。管端部分３ ４の初期広げ段階に続く中間成形段階では、可動ポンチ４４°を管部材１８の孔 内に挿入し、上側ダイス４０°を割りダイス３６に接触するまで押しつける。内 部空洞４２°を限定する円錐形表面が管端部分３４の先端を内向きに折り曲げ、 管端部分３４を部分的に折り畳むので図６に示す中間形状が得られる。

中間成形操作の後に第２の上側ダイス４０’及びポンチ４４°を引き抜き、図７ に示すように第３の上側ダイス４０”及びポンチ４４″に交換する。最終成形操 作では上側ダイス４０”を割りダイス３６に対して閉じ、ポンチ４４″を管１８ の孔内に押し込む、この動作によって１部分的に成形された端部分にポンチ４４ ”の表面を押しつり、ダイス空洞４２”及びスリーブ部材１２と共働して管１８ の端部分を図８に示すように二重アップセットフランジ１６に成形する。

詳述すれば、管の成形された端部分は半径方向外向きに伸びる第１の壁部分４８ と半径方向内向きに伸びる第２の壁部分４８とを有するフランジ１６からなり、 スリーブ部材１２が第１の壁部分４８に密着している。また有利なことには、こ の二重アップセットフランジ配列は、付加的な加工を必要とせずに、半径方向内 向きに伸びる壁部分５０の外面に滑らかな表面をもたらす。この表面は、組立体 を相手部材に接続した時に全面でＯリング（図示してない）を支えて両部材間に 固型のシールを形成する。

最も重要なことは上述の操作によって、フランジの半径方向外向きに伸びる表面 ２４のかなりの部分と、管端部分付近の管外面２２と、湾曲した混合フィレット ２０の全面の形状及び輪郭とが、予め成形されているスリーブ部材１２に対して 直接的に成形されることである。従ってこれらを組立な時、これらの管表面及び フランジ表面は予め成形されているスリーブ部材１２のそれぞれの接触表面に正 確に整合するようになる。

本明細書及び請求の範囲で使用する“整合”なる語は“等しく同一の空間を占め る”ことを意味し、特定的には少なくとも一方の表面が、他方の表面に対してダ イス内において一緒にプレスされる等によって成形されている係合表面どうしが 密接に接触し合うことである。別々のダイス内でプレスによって成形した物品は 、本質的にそれぞれの係合表面間に充分なコンプライアンスを有しておらず、こ こで使用する“整合”の定義を満足することはない。従って０整合”とは、アッ プセット２ランジ１６を予め成形されているスリーブ１２に対して成形する時の 、管１８、フランジ１６及びスリーブ１２のそれぞれの係合表面の形状及び輪郭 関係を明快に示すものである。

フランジ１６をスリーブ１２と一体に成形する上述の方法の別の重要な便益は、 成形された管表面上に不要のダイスマークが刻まれないことである。前述のよう に、管１８の隅肉２０付近のダイスマークは望ましいものではない０本方法によ ればダイスマークは管１８の外面２２上に形成されるが、これらのダイスマーク は管隅肉２０の付近には存在しない。

直置仝Ｌ＆出 上述のような堅牢なスリーブ部材１２と一体に成形される二重アップセットフラ ンジ１６を有する管組立体１ｏは、重い建設機器用油圧系統のような高圧で過酷 な振動を伴う用途に特に有用である。

一体に成形された管及びスリーブ配列が、フランジをスリーブと一体に成形しな い類似の管組立体に比して疲れ寿命を４０％も改善することが分かった。

更に、一体に成形されたアップセット管及びスリーブ組立体は、ろう付けした組 立体を製造するよりもはるかに経済的である。

本発明の他の面、特色及び長所は、添付図面、本開示及び請求の範囲から明白で ある。

平成　年　月　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．外面（２２）と一方の端部分（３４）に縦軸（５４）とを有する負荷支え兼 流体輸送用管部材（１８）と、堅牢なスリーブ部材（１２）とを含み、堅牢なス リーブ部材（１２）は断面がほぼＬ字形であって上記一方の端部分（３４）にお いて管部材（１８）を取り囲み、またこの堅牢なスリーブ部材（１２）が管部材 （１８）を取り巻く円筒形の内面（５２）を有する第１の部分（１３）と、この 第１の部分（１３）の一方の端から上記軸（５４）に垂直な面内で外向きに伸び る外面（３５）を有する半径方向部分（１４）と、上記両部分の表面（３５、５ ２）を相互に接続する湾曲した混合表面（５６）とを有する疲れ寿命を改善した 管組立体（１０）であって、管部材（１８）が、管部材（１８）の上記一方の端 に設けられた二重アップセットフランジ（１６）と、二重アップセットフランジ （１６）に連続し、堅牢なスリーブ部材（１２）の第１の部分（１３）と整合す るように外向きに広げられた端部分（３４）と、二重アップセットフランジ（１ ６）と外向きに広げられた端部分（３４）との中間にあって堅牢なスリーブ部材 （１２）の対応する湾曲した混合表面（５６）に整合する湾曲した隅肉（２０） とを具備し、上記二重アップセットフランジ（１６）が半径方向外向きに伸びる 第１の壁部分（４８）と半径方向内向きに伸びる第２の壁部分（５０）とを有し 、これらの第１及び第２の壁部分（４８、５０）が接し合う表面を有し、外向き に伸びる壁部分（４８）がこの第１の表面とは反対側に堅牢なスリーブ部材（１ ２）の外面（３５）に密着しこの外面（３５）と整合する表面（２４）を有し、 内向きに伸びる壁部分（５０）が上記軸（５４）に垂直な面内に横たわる端面（ ６２）を有し、 それによって管部材（１８）が堅牢なスリーブ部材（１２）の表面と整合して高 圧管組立体（１０）を構成することを特徴とする組立体（１０）。 ２．堅牢なスリーブ（１２）の半径方向部分（１４）がその外面（３５）とは反 対側にこの外面（３５）と実質的に平行な内面を有し、組立体（１０）が更に、 貫通して伸びる孔（３２）と層（３０）とを有する接続部材（２６）を含み、こ の接続部材（２６）は堅牢なスリーブ部材（１２）の第１の部分（１３）の周囲 を取り囲み、その肩（３０）が堅牢なスリーブ部材（１２）と接触し且つ管（１ ８）から離間するように取り付け可能である請求項１に記載の管組立体（１０） 。 ３．堅牢なスリーブ（１２）の半径方向部分（１４）がその外面（３５）とは反 対側にこの外面（３５）と実質的に平行な内面を有し、組立体（１０）が更に、 管通して伸びる孔（３２）と肩（３０）とを有する接続部材（２６）を含み、こ の接続部材（２６）は堅牢なスリーブ部材（１２）の第１の部分（１３）の周囲 を取り囲み且つ管（１８）から離間するように取り付け可能であり、管組立体（ １０）を別の部材に接続した時にこの接続部材（２６）の肩（３０）が堅牢なス リーブ部材（１２）の内面のみと接触する請求項１に記載の管組立体（１０）。 ４．二重アップセットフランジ（１６）に連続する管部材の端部分（３４）が実 質的に第１の直径によって限定される寸法の内面を有し、二重アップセットフラ ンジ（１６）の内向きに伸びる部分（５０）が実質的に第２の内径によって限定 される第２の寸法まで内向きに伸び、第２の内径が第１の内径よりも大きくはな い請求項１に記載の管組立体（１０）。 ５．管組立体（１０）の管部材（１８）の一方の端においてＬ字形スリーブ部材 （１２）によって支持され、管組立体（１０）の軸に垂直に且つ半径方向に伸び る二重アップセットフランジ（１６）を有し、このスリーブ部材（１２）が管部 材（１８）の外面に密着しつつ管部材（１８）の軸に沿って伸びる第１の部分（ １３）と，半径方向外向きに伸びる半径方向部分（１４）と、第１の部分（１３ ）に隣接し且つこの第１の部分（１３）に垂直なフランジ（１６）の外向きに伸 びる表面に密着する外側部分（３５）と、半径方向部分（１４）と第１の部分（ １３）とを相互に接続し、管部材（１８）の外面と二重アップセットフランジ（ １６）の外向きに伸びる表面とを結ぶ湾曲した混合隅肉に密着するようになって いる混合表面（２０）とを有する管組立体（１０）の成形方法であって、 管部材（１８）の端部分（３４）をスリーブ部材（１２）内へ挿入する段階と、 スリーブ部材（１２）の半径方向部分（１４）を管部材（１８）の端から所定の 距離に位置決めする段階と、 スリーブ部材（１２）を割りダイス（３６）の内部空洞（３８）内において管部 材（１８）の端に固定して保持する段階と、管部材（１８）の端内に伸びるポン チ（４４）を使用して管部材（１８）をスリーブ部材（１２）に密着させるよう に外向きに広げる段階と、ポンチ（４４）によって二重アップセットフランジ（ １６）の半径方向に内向きに伸びる表面の直径を管部材（１８）の内径に実質的 に等しく維持し、同時に管部材（１８）の元の内径をスリーブ部材（１２）内で 維持しながら、管部材（１８）を取り巻いているスリーブ部材（１２）の第１の 部分の内側円筒形表面に対して管部材（１８）を広げて管端をスリーブ部材（１ ２）の湾曲した相互接続用混合表面（２０）に対して成形して行くことによって 管部材（１８）をアップセットしてスリーブ部材（１２）の半径方向部分の外面 に対して二重にアップセットされた半径方向フランジ（１６）を成形する段階と を具備することを特徴とする方法。 ６．管組立体（１０）の管部材（１８）の一方の端においてＬ字形スリーブ部材 （１２）によって支持され、管組立体（１０）の軸に垂直に且つ半径方向に伸び る二重アップセットフランジ（１６）を有し、このスリーブ部材（１２）が管部 材（１８）の外面に密着しつつ管部材（１８）の軸に沿って伸びる第１の部分（ １３）と、半径方向外向きに伸びる半径方向部分（１４）と、第１の部分（１３ ）に隣接し且つこの第１の部分（１３）に垂直なフランジ（１６）の外向きに伸 びる表面に密着する外側部分（３５）と、半径方向部分（１４）と第１の部分（ １３）とを相互に接続し、管部材（１８）の外面と二重アップセットフランジ（ １６）の外向きに伸びる表面とを結ぶ湾曲した混合隅肉に密着するようになって いる混合表面（２０）とを有する管組立体（１０）の成形方法であって、 スリーブ部材（１２）と、二重アップセットフランジ（１６）のための材料を供 給するのに充分な所定の距離だけスリーブ部材（１２）を通して伸ばした管部材 （１８）とを割りダイス（３６）内に挿入し、スリーブ部材（１２）を割りダイ ス（３６）の空洞内に支持して空洞（３８）内の成形用表面の一部として役立た せる段階と、 ダイスを閉じて中のスリーブ部材（１２）と管部材（１８）とを締め付ける段階 と、 ポンチ（４４）を管部材（１８）の端部分内に押し込んで半径方向外向きに伸び る第１の壁部分（４８）と半径方向内向きに伸びる第２の壁部分（５０）とを形 成させ、これらの第１及び第２の壁部分（４８、５０）を互いに他方に対して接 し合うように且つスリーブ部材（１２）の外面に密着するように成形する段階と 、 ポンチ（４４）によって二重アップセットフランジ（１６）の半径方向内向きに 伸びる部分の直径を管部材（１８）の内径に実質的に等しく維持し、且つ管部材 （１８）の元の内径をスリーブ部材（１２）内で維持しながら、管部材（１８） を取り管いているスリーブ部材（１２）の第１の部分の内側円筒形表面に対して 管部材（１８）の端部分を広げてスリーブ部材（１２）の湾曲した相互接続用表 面（２０）に対して成形する段階とを具備することを特徴とする方法。