JPH0565751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は小径であつて曲率半径の小さい屈曲部
を有する屈曲金属パイプ及びこの屈曲金属パイプ
を成形する方法に関する。

〔従来技術〕 配設スペース等の関係で、小径の屈曲金属パイ
プであつて屈曲部が鋭角状となつたものが必要と
されることがあるが、従来の屈曲パイプは、パイ
プ径に対して曲率半径が比較的大きく、さらに屈
曲部における曲げ角は直角以上となつていた。

また小径金属パイプを湾曲させる従来の方法と
しては、第８図に示されるように、対向ロール
２，４間にパイプ１を通して湾曲させるロール曲
げ方法が知られている。

また第９図に示されるように、割型６内に屈曲
した挿通孔７を形成し、この挿通孔７にパイプ１
を押し通す、いわゆる押通し曲げ方法も知られて
いる。

〔発明の解決しようとする課題〕

しかし前記したロール曲げ方法では、曲率半径
を小さくすると屈曲部の横断面がつぶれた形状と
なつて、パイプ内径がこの屈曲部において著しく
小さくなる。このため均一の屈曲パイプを成形す
るには、屈曲部の曲率半径Ｒがパイプ径Ｄの２倍
以上の大きさとなり、曲率半径の小さい曲げ加工
はすることができなかつた。

また前記した押通し曲げ方法では、挿通孔７内
にパイプ１をガイドするマンドレル８が配されて
おり、このマンドレル８から形成後のパイプを抜
き出す必要があり、屈曲部が鋭角状のものはマン
ドレル８からの抜き出しが困難なため成形するこ
とができなかつた。

そのため従来の小径金属パイプであつて屈曲部
が鋭角状の屈曲パイプは、第１０図に示されるよ
うに、それぞれ斜めに切断したパイプ端部を溶接
や鑞付け等で接合して一体化したものであつた。

しかしこの接合パイプは、接合部１ａでの強度
及び気密性や液密性等といつた信頼性に問題があ
つた。また切り口のバリ取りが不可欠で面倒でも
あり、さらに合わせ精度が要求される等といつた
種々の問題もあつた。

本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされた
もので、その目的は曲率半径が小さく信頼性の高
い屈曲金属パイプ及びこのパイプを簡単に曲げ加
工することの可能な成形方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、請求項１に係る屈
曲金属パイプにおいては、先端部が押通し曲げ加
工によりＶ字又はＵ字形状に屈曲された屈曲金属
パイプであつて、屈曲部の曲げ半径をパイプの外
形の１〜２倍とし、パイプの直線基部と屈曲部先
端直線部の交差角度を鋭角とするとともに、屈曲
部の肉厚を増肉させるようにしたものである。

またパイプの屈曲部をねじり形状とするように
してもよい。

また請求項３に係る成形方法においては、割型
によつて構成した屈曲形状のパイプ挿通孔に金属
パイプを押し通して曲げ加工する屈曲金属パイプ
の成形方法において、前記パイプ挿通孔の屈曲部
の曲げ半径を押し通す金属パイプの１〜２倍と
し、パイプの挿通孔通過抵抗が小さく、パイプ屈
曲部に十分な肉厚が確保できない場合は、パイプ
の先端にパイプ進行方向と逆方向の負荷を与えつ
つ押し通し、パイプの挿通孔通過抵抗が大きく、
パイプ屈曲部に十分な肉厚が確保できる場合は、
パイプ先端に負荷を与えることなく押し通しよう
にしたものである。

〔作用〕

請求項１のパイプでは、パイプの直線基部と屈
曲部先端直線部とが鋭角状に延びており、従来で
は不可能な所定のパイプ配設スペース内への配設
が可能となる。

また請求項２のパイプでは、屈曲部においてね
じれており、それだけ屈曲パイプの形状の汎用性
が広くなつている。

また請求項３の方法によれば、パイプ先端に加
えられるパイプ進行方向と逆方向の負荷がパイプ
屈曲部の内側部位を圧縮して増肉させ、かつパイ
プ屈曲部の外側部位における伸びによる極端な薄
肉化を抑制する。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は軟鋼製パイプを押通し曲げ加工により
成形した屈曲パイプを示している。

この屈曲パイプ１０は、先端部がＶ字形状に屈
曲されて、直線基部１１と屈曲部先端直線部１３
とが鋭角状に（図では70度前後）に延びている。
符号１２は屈曲部、符号L₁，L₂はそれぞれ直線
基部１１、屈曲部直線部１３の中心線を示す。そ
してパイプの板厚をｔ、外径をＤ、パイプ屈曲部
１２の曲率半径をR₁とすると、ｔ＝1.2mm、Ｄ＝
12.7mm、R₁＝19.0mmとなつている。また第２図
は、パイプ１０の屈曲部１２の横断面を示す図
で、屈曲部外側壁１２ａの板厚は、この図に示さ
れるように、直線基部１１の板厚ｔの約0.9倍で、
若干薄く、屈曲部内側壁１２ｂの板厚は、直線基
部１１の板厚ｔの約1.5倍で、幾分厚くなつてい
る。さらに屈曲部１２の横断面は、この第２図に
示されるように、内側壁１２ｂが符号１２ｃで示
す真円位置に対しわずかに窪んだ形状となつてい
る。これは、後述するパイプの押通し曲げ加工の
際に、屈曲部１２に曲げ力が作用するためであ
り、さらに屈曲部１２の内側壁１２ｂでは軸方向
圧縮力が作用し、屈曲部１２の外側壁１２ａでは
軸方向引張力が作用するためである。しかしこの
屈曲部１２の横断面の断面積は、従来の屈曲パイ
プの屈曲部の横断面の断面積よりも大きくなつて
いる。またパイプ先端部の端面１０ａは、第１図
および第１図ａに示すように、先窄まりで丸味の
帯びた横断面三角パイプ形状となつている。した
がつて例えば先端部を所定量だけ切り取つて、均
一横断面形状領域を製品として使用する。あるい
は、パイプを屈曲成形した後、、第５図に示すよ
うな口元修正パンチ３０Ａを用いてパイプ先端部
を修正して、パイプ先端部の切断量を小さくする
ことも可能である。また屈曲パイプ１０の内周面
は端部から他端部まで滑らかとなつており、さら
に金属組織的に見ても、屈曲部内側壁１２ｂでは
結晶組織が圧縮応力の作用した分だけ密となり、
屈曲部外側壁１２ａでは引張応力が作用した分だ
け粗となつているだけで、強度上はむしろ屈曲部
内側の増肉化が強度向上につながつている。

したがつてこの屈曲パイプ１０は、従来では曲
げ加工できなかつた小径にして曲げ半径の小さい
ものであり、しかも曲げ角は約70度で、配設スペ
ースの制約を受けることなく所定位置に取り付け
ることが可能となる。

第３図は、第１図に示す屈曲パイプ１０を押通
し曲げ方法によつて成形する装置の一実施例を示
すものである。

この図において、符号２０は対向する一対の金
型２１，２２からなる割型で、金型２１，２２は
ボルトナツト締結等の適宜締結手段（図示せず）
により一体化されている。符号２３は金型２１に
突設されている位置決め用のピンである。割型２
０には、上端面から一側面に向けて貫通する屈曲
部成形面である屈曲挿通孔２４が形成されてい
る。そして曲げ加工しようとする金属パイプ１０
Ａをこの挿通孔２４に圧入することによつて、パ
イプ１０Ａが挿通孔２４に倣つた屈曲形状に成形
されるようになつている。符号３８は金属パイプ
を圧入するための押圧ロツドで、パイプ１０Ａ内
に挿入される部分３８ａとパイプ後端部押圧面３
８ｂよりなる。パイプ内挿入部分３８ａは、パイ
プ後端部押圧面３８ｂにより伝播された圧縮力に
抗してパイプ後端部の内径が縮径することを防
ぐ。

割型２０の挿通孔側面開口側には、パイプ端面
逆圧付加機構３０が組み付けられている。この逆
圧付加機構３０は、金型２１，２２にまたがつて
螺着され、挿通孔２４と面一なる孔３２ａを有す
るケーシング３２と、このケーシング３２に支持
されてばね付勢された摺動子３４とから構成され
ている。摺動子３４は、ケーシシング３２を貫通
して延びるロツド３６と一体化されており、挿通
孔２４および孔３２ａに沿つた摺動が可能となつ
ている。また摺動子３４とケーシング３２間に
は、圧縮ばね３５が介装されており、摺動子３４
をパイプ進行方向と逆方向に付勢している。なお
符号３７は摺動子３４のストツパーである。また
摺動子３４の先端部３４ａは尖頭形状とされて、
挿通孔２４内を進行するパイプ先端開口部と係合
するようになつている。そしてこの摺動子３４は
次のような重要な作用をする。

即ち、パイプ１０Ａは、パイプ挿通孔２４の屈
曲部２５を通過することによつて屈曲されるが、
パイプの屈曲部内側では圧縮応力が、外側では引
張応力がそれぞれ作用して、第４図に示されるよ
うに、パイプの先端部端面１０ａが挿通孔２４の
延在方向に対し傾斜した状態となるが、摺動子先
端部３４ａがパイプ端面１０ａの突出端部１０a₁
を押圧し、パイプ端面１０ａをそろえるように作
用する。さらにパイプ先端部は、第４図に示され
るように、挿通孔の屈曲部２５を通過することに
より先窄まり形状となるが、摺動子先端部３４ａ
がこの先端開口部に係合し、第４図仮想線に示さ
れるように、先窄まりを矯正するように作用す
る。しかし、成形する屈曲パイプの曲げ角度によ
つてはパイプ端面逆圧付加機構３０は不要であ
る。これは曲げ角度（曲げ量）が小さいときに
は、屈曲部内外における伸縮差がパイプ先端部に
大きくあらわれず、端面を矯正する必要がないた
めである。

なお第３図において、符号３３はケーシング３
２に螺合するばね座であり、このばね座３３の位
置調整により成形する金属パイプの材料や屈曲部
の曲率等に応じて摺動子３４の付勢力を調整でき
るようになつている。

次に、第３図に示す装置を使つてパイプ曲げ加
工する手順について説明する。

まず挿通孔２４内に適宜量の潤滑油を注入す
る。次いで直線状の金属パイプ１０Ａを割型２０
の上方から挿通孔２４内に挿通する。そして押圧
ロツド３８を所定量下降させる。押圧ロツド３８
はパイプ後端部１０ｂに係合し、パイプ１０Ａを
挿通孔２４内に圧入する。このときパイプ１０Ａ
は先端部から順次挿通孔２４の屈曲部２５を通過
することにより、屈曲部２５に倣つた形状に屈曲
される。そしてパイプ先端部端面１０ａはパイプ
端面逆圧付加機構３０の摺動子先端部３４ａと係
合し、パイプ進行方向と逆方向の負荷（圧縮ばね
３５のばね力）を受ける。このためパイプの屈曲
部内側では、十分な増肉作用が生じ、一方屈曲部
外側では、内側の材料が一部廻り込んで伸びに起
因する薄肉化が抑制されるので、屈曲部外側にも
ある程度の肉厚が確保される。さらにパイプ先端
の先窄まりも矯正される。このようにしてパイプ
を挿通孔２４に押し通し、その後、金型２１，２
２を分割することにより、金型から簡単に成形さ
れたパイプを抜き出すことができ、こうして所定
の屈曲パイプが得られる。

なお屈曲部を座屈されることなく成形するため
には、押圧ロツド３８を非常にゆつくりと動作さ
せる場合より、幾分高速で押し込んだり、あるい
は衝撃的に押し込む方が望ましい。これはパイプ
をある程度の速度で変形させると、屈曲部の金属
組織が座屈する以前に曲げ変形されてしまうため
と思われる。

また前記したパイプ端面逆圧付加機構３０の摺
動子３４の付勢手段としては圧縮ばね３５を用い
ているが、ばね以外の適宜付勢手段であつてもよ
い。

第５図は、口元修正パンチによつて屈曲パイプ
の先端部を修正している状態を示す図である。こ
れは、第３図に示す成形装置の端面逆圧付加機構
３０に替えて口元修正パンチ３０Ａを取り付け、
屈曲成形さたパイプの先端部にパンチ３０Ａを圧
入して、強制的にパイプ先端部の先窄まりを修正
し、パイプ屈曲部の先端直線部の横断面形状を均
一な円パイプ形状にするものである。

第６図は、本発明の他の実施例である屈曲パイ
プ４０を示すもので、前記実施例では屈曲部がＶ
字形状であるのに対し、本実施例では屈曲部４２
がＵ字形状とされ、直線基部４１と屈曲部直線部
４３とが略平行となつている。屈曲部４２の曲率
半径および屈曲部４２の外側壁４２ａ、内側壁４
２ｂの板厚は、第１図に示す屈曲パイプの屈曲部
１２における値と略同一である。

第７図および第７図ａ，ｂ，ｃは、本発明のさ
らに他の実施例である屈曲パイプを示すもので、
屈曲部５２が三次元的にねじられており、直線基
部５１と屈曲部直線部５３とのなす角度θは鋭角
とされている。また屈曲部５２は二つの曲率中心
O₁，O₂に沿つた同一曲率半径Ｒなる曲率で曲げ
られている。なおパイプの径、板厚等は第１の実
施例のパイプと略同一である。

このように本発明では、第６図、第７図に示す
ような各種形状のパイプを成形でき、このような
パイプを用いることにより、従来では配設できな
かつた所定位置に、これらの屈曲パイプを取付け
ることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明かなように、本発明によれば
以下のような効果がある。

請求項１のパイプでは、パイプの直線基部と屈
曲部先端直線部とが鋭角状に延びており、従来で
は不可能な所定のパイプ配設スペース内への配設
が可能となる。

請求項２のパイプでは、屈曲部においてねじれ
ており、それだけ屈曲パイプの形状の汎用性が広
く、任意のパイプ屈曲形状とすることにより、他
の部品と干渉することなく配設が可能となる。

また請求項３の方法によれば、パイプ先端に加
えられるパイプ進行方向と逆方向の負荷がパイプ
屈曲部の内側部位を圧縮して増肉させ、かつ外側
部位における伸びによる極端な薄肉化を抑制する
ので、屈曲部内側では十分増肉され、屈曲部外側
の肉厚もある程度確保された小径にして曲率半径
の小さい屈曲パイプを簡単に成形することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である屈曲金属
パイプの縦断面図、第１図ａはその屈曲金属パイ
プの先端部の平面図、第２図は第１図に示す線
−に沿うパイプ断面図、第３図は本発明に係る
方法を実施するための装置の一実施例の斜視図、
第４図は屈曲パイプ先端部を逆方向に押圧する逆
圧付加機構の作用を説明する説明図、第５図は口
元修正パンチによつてパイプ先端部を修正する様
子を説明する説明図、第６図は本発明の第２の実
施例である屈曲金属パイプの縦断面図、第７図は
本発明の第３の実施例である屈曲金属パイプの斜
視図、第７図ａ，ｂ，ｃは第７図に示す屈曲金属
パイプの平面図、正面図、右側面図、第８図〜第
１０図は従来の屈曲パイプの成形方法を説明する
説明図である。 １０，４０，５０……屈曲金属パイプ、１２，
４２，５２……屈曲部、２０……割型、２４……
パイプ挿通孔、３０……パイプ端面逆圧付加機
構、３０Ａ……口元修正パンチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端部が押通し曲げ加工によりＶ字又はＵ字
   形状に屈曲された屈曲金属パイプであつて、屈曲
   部の曲げ半径がパイプの外径の１〜２倍とされ、
   パイプの直線基部と屈曲部先端直線部との交差角
   度が鋭角とされるとともに、屈曲部の肉厚が増肉
   されてなることを特徴とする屈曲金属パイプ。 ２ 前記屈曲部はねじり形状とされてなることを
   特徴とする請求項１記載の屈曲金属パイプ。 ３ 割型によつて構成された屈曲形状のパイプ挿
   通孔に金属パイプを押し通して曲げ加工する屈曲
   金属パイプの成形方法において、前記パイプ挿通
   孔の屈曲部の曲げ半径が押し通す金属パイプの外
   径の１〜２倍とされ、パイプの挿通孔通過抵抗が
   小さく、パイプ屈曲部に十分な肉厚が確保できな
   い場合は、パイプの先端にパイプ進行方向と逆方
   向の負荷を与えつつ押し通し、パイプの挿通孔通
   過抵抗が大きく、屈曲部に十分な肉厚を確保でき
   る場合は、パイプの先端に負荷を与えることなく
   押し通すことを特徴とする屈曲金属パイプの成形
   方法。