JPS6338787A - チュ−ブ、保護ベロ−ズ、若しくはパイプをノズルに対して迅速に連結するための方法及び装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、チューブ若しくはパイプをノズルに取り付け
るための迅速連結方法及びそのための装置に関するもの
である。

本発明は、特に、自動車産業において使用されるに適し
た、チューブ若しくはパイプのノズルに対する組み付け
のための迅速連結方法及びそのための装置乃至は構造に
関し、例えば、ホース・コネクションをラジェータ及び
／又は自動車エンジンに取り付ける際、或いはまた、ト
ランスミッション保護のための可変形性ベローズをその
トランスミッションの剛性部分に固定する際に、適用さ
れる。

（従来技術とその問題点） 現在、自動車の成る種のパイプ系においては、それを構
成するチューブ若しくは可撓性パイプの固定は、ワイヤ
若しくはバンド・ホース・クリップを手作業にて所定の
場所に取り付けることにより、行なわれている。従って
、この作業は、時に不正確に行なわれることがあり、組
立ラインの最終段階で実施される検査の際に、チューブ
とノズルの間若しくはパイプとノズルの間の連結点での
不透過性に関する欠陥が発見されて、その補修作業に時
間と費用が費やされることになる場合がある。

上記の問題点を克服すると同時に、チューブ若しくはパ
イプのノズルに対する組み付は作業を可能な限り自動化
するために、既に、ある組付は機構が提案されている。

この機構は、大凡、チューブ若しくはパイプに固定され
るプラスチック材料製の本体と、ノズルに固定される補
助機構とで構成され、それらが互いに補完し合うように
なっている。しかしながら、上記既存の機構にあっては
、これを用いることにより、板金、適当な流体不透過性
を確保することができたとしても、依然として数多くの
問題点を残している。即ち、それらの力学的構造はかな
り複雑であり、また、それらが取って替わったとされる
クリップと比べて嵩が張り過ぎ、スペースの有効利用が
重要な装置に使用するには不適当である。更に、大抵は
○リング型のジヨイントの存在を必要とし、コストを上
昇させる。また、高温下での使用では、使用材料、特に
プラスチック材料が劣化し易いので、長期の信頼性に欠
ける場合が考えられる。

（発明の目的） 従って、チューブ若しくはパイプをノズルに対して迅速
に且つ確実に組み付けるための連結装置乃至は構造であ
って、自動車産業での使用に適応され得るような、分け
ても可能な限り自動化され得るような、連結機構を求め
る声がある。そこで、本発明の目的の一つは、そのよう
な機構を提供することであり、その機構を組み付ける方
法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、自動車組立ラインにおいて
ロボットによって組み付けられ得、チューブ若しくはパ
イプ内を循環する流体に対して、或いは、ベローズ内に
封入されたグリースに対して、良好な不透過性（耐漏れ
性）を確保し、それと同時に、送通される流体の種類が
エンジン冷却水、燃料、ブレーキ液、若しくは空気回路
中の空気の何れであろうとも、充分に長く使用可能な機
構を供給することにある。

本発明の更に別の目的は、チューブ若しくはパイプをノ
ズルに対して、或いはベローズをシャフト若しくはスタ
ブ付き軸（ｓｔｕｂ　ａｘｌｅ）に対して、確実に固定
することにより、流体の圧力作用、その他の原因により
各部材が突然互いに分離することを充分に回避する、方
法及び装置を提供することにある。

そしてまた、本発明の他の目的は、既存の装置に比較し
て、あまりスペースを取らない装置を供給することにあ
る。

（発明の構成） 上記のような問題点を解決するために、本発明者は、所
謂形状記憶合金、即ちある温度である形を与えた後に、
それを加熱して、ある５ｐ界温度、つまり変態温度（ｔ
ｒａｎｓｉｔｉｏｎむｅｍｐｅｒａ　ｔｕｒｅ）まで高
めると、非可逆的に若しくは可逆的に劇的な原形復帰を
遂げる性質を有する合金材料を使用することとした。

ところで、このような材料を用いて、金属のチューブを
連結するためのコネクタを得ることは、既に、提案され
ている。それは、「ベータロイ（Ｂｅｔａｌｌｏｙ）　
Ｊ　　（米国カリフォルニア州、レイケム社（ＲＡＹＣ
ＩＩＥＭ　Ｃ０ＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）の登録商標〕を用
いて得られた結合スリーブと、その内側にあって、連結
されるべきチューブの径より僅かに大きな径を有するチ
ューブとから構成される。連結されるべきチューブの端
と端とを組み合わせた後に、ブロー・トーチで加熱する
ことにより内側チューブの温度を変態温度以上の温度に
まで高めると、外側の結合スリーブが突然収縮して、そ
れらチューブが連結される。この機構乃至は装置は、銅
若しくはアルミニウムのチューブを連結するためのもの
であり、また比較的高の張るものである。それに対して
、チューブ若しくは可撓性パイプ（例えば、ホース）を
ノズルに対して連結するという問題を有効に解決するた
めには、その組み付けは限られたスペース内で実行され
なければならない。

ここにおいて、上記解決課題に関する研究の結果、本発
明者は、以下のような見解に到達した。

即ち、変態温度が１２０℃〜１６０℃程度以上である不
可逆サイクル（ｉｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ　ｃｙｃｌｅ
）記憶合金より得たリングを使用し、且つ、そのリング
上に配された入力及び出力用端子を介して電流を通じた
時に、ジュール効果（Ｊｏｕｌｅ　ｅｆｆｅｃｔ）によ
って、その温度が材料合金の変態温度より高い温度にま
で素早く上昇するように、そのリングを構成することに
より、前記の如き問題点を解決することが可能である。

従って、本発明に従う上記の如き機構を組み付けるには
、上記のリングを備えたチューブ若しくはパイプをノズ
ルに対して、或いは、リングを備えたベローズをトラン
スミッションのシャフト若しくはスタブ付き軸に対して
、所定の位置に組み付けた後に、上記入出力端子を電源
（ｇｅｎｅｒａ　ｔｏｒ）に接続し、所定時間だけ電流
を流すことにより、ジュール効果によってリングの温度
をその材料合金の変態温度より高い温度まで上昇させ、
その後で、その電源をリングの端子から取り外す、とい
うこととなる。

このような本発明に従うデバイス（ｄｅｖｉｃｅ）の第
一の実施例においては、前記記憶合金として、１２０℃
より僅かに高い変態温度を有するものが選択され、且つ
、電流を通じるための入出力端子は、リングの外表面の
径方向に対向する部分に配置せしめられる。

本発明の別の実施例においては、前記記憶合金リングが
、チューブ若しくはパイプの自由端に結合される、予め
形成された付属物（ａｐｐｅｎｄｉｘ）内に埋設され、
且つ、前記入出力端子がその予形成付属物の外側に延び
出て、それらが電源に接続され得るようになっている。

上記のような実施態様においては、連結リングとチュー
ブ若しくはパイプとは一体的な一つの組合せ物とするこ
とが可能であり、これを組み付けることとなる。例えば
、自動車のエンジン若しくは燃料系のホース・コネクシ
ョンが、このようにして得られるのである。

また、上記のような装置においては、前記記憶合金は、
前記付属物の予形成モールドの温度より高い、例えば１
６０℃程度（ｏｒｄｅｒ）よりも高い変Ｂ温度を有する
ものであるように、選択されることとなる。

また、前記記憶合金リングがその変態温度において突如
として変形することを考慮に入れると、本発明の装置に
は、応力分散手段（ｓｔｒｅｓｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ
ｏｒ）が含まれることが好ましい。その最も簡易なもの
としては、リングと、ノズルに対して固定されるべきチ
ューブ若しくはパイプとの中間に変形可能な連結スリー
ブが配設される。

上記の応力分散手段は、金属製のものでもよいし、プラ
スチック材料をモールド形成したものでもよい。プラス
チック材料を用いた場合、得られる装置は、その形態に
応じて、或いはその他使用される材料の性質に応じて、
所望の弾性特性及び／又は可撓性を備えたものとなる。

勿論、その材料は、ジュール効果で加熱される間のリン
グの温度上昇に耐え得るものでなければならない。

応力分散手段は、また、一般に加硫形成され得るゴム材
料若しくは塑性流動を起こし易い熱可塑性材料から作ら
れる、チューブ若しくはパイプに対して過剰な応力が作
用することを防止する。過大な応力は、チューブ若しく
はパイプがノズルから外れる原因となることがある。

上記の如き迅速連結装置を、それを含んだ形態のチュー
ブ、パイプ、若しくはベローズに組み合わせて、一体物
として得ることができるようにすることも、本発明の目
的の一つである。

（実施例） 以下、本発明を、その具体例について、添付の図面を参
照しつつ詳細に説明することとするが、本発明が、それ
らの記述に何等限定されるものでないこと、言をまたな
いところである。

先ず、第１図〜第３図には、本発明に従う装置の第１の
実施例が示されている。図中、装置の参照番号１３で示
される部材は、チューブ若しくはパイプ（以下、単に、
チューブ／パイプと表記する）１０をノズル１２に固定
するための記憶合金製リングである。最初の状態では、
リング１３の内径はチューブ／パイプ１０の外径に対応
し、チューブ／パイプ１０をノズル１２に取り付ける前
に、リング１３をチューブ／パイプ１０上に配設する。

本実施例においては、リング１３を構成する記憶合金と
して、その変態温度（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅ
ｒａ　ｔｕｒｅ）が約１２０℃〜１６０℃の値より高く
、且つその変態温度に到達した時に短時間に約３〜４％
収縮するものが選択され、その結果、第２図に示される
径が小さくなった状態に変形する。こうして、チューブ
／パイプ１０はノズル１２に確実に固定される。

本発明においては、リング１３をある状態から別の状態
に変形させるために、リング１３中に電流を流すことに
より得られるジュール効果を利用して、リング１３をそ
の変態温度まで加熱することを考えている。第３図に概
念的に示されているように、リング１３上には、その径
方向において対向する位置に電気クランプの爪１５．１
６が配置されているが、これら爪１５．１６が配置され
るリング１３の部分は入力端子及び出力端子として機能
し、ここを通して電源１４から電流が流される。電流の
通電時間は、図示しない計時装置を備えたスイッチ１７
により制御される。

上記した装置は、ホース・コネクションを構成するチュ
ーブ／パイプ１０の、自動車エンジンのノズル１２に対
する自動組み付けに適しており、この場合、電気クラン
プの爪１５．１６は組立ラインのロボット等の操作アー
ムに一体的に配置する。

尤も、上記装置は、上記以外の態様、例えばクランプ爪
１５．１６が作業者の手作業で操作される場合にも好適
に適用される。

リング１３の材料としての記憶合金には、ニッケル／チ
タニウム系合金若しくは銅／アルミニウム系合金を選択
した場合に良い結果が得られており、その内でも、ニッ
ケル／チタニウム系合金が特に好ましい。

かかるリング１３は、例えば内径：２８ｍｍ、肉厚：１
．５ｍｍを有し、１０入の電流を約５秒間通ずることに
より、１３０℃の変態温度まで加熱され、そして、この
変態後のリング１３は、約４％の収縮率を示し、これに
より、弾性ゴムからなる、外径：２８１１１ｍのチュー
ブ／パイプ（ホース・コネクション）１０が、径：２２
ｍｍのノズル１２に固定されることになる。

リング１３が収縮する際には、チューブ／パイプ１０に
大きな応力が作用し、その大きさはチューブ／パイプ１
０を構成する材料に塑性流動を引き起こす程度のもので
ある。特にその材料がエラストマである場合には、本発
明は、リング１３とチューブ／パイプ１０との間に応力
分散手段を施すことを考えている。

第４市及び第５図に示す本発明の装置の別の実施例にお
いては、上記の応力分散手段の第１の例が示されている
。図中、参照番号２０は連結スリーブであり、これは以
下の部分から構成されている。即ち、チューブ／パイプ
１０の外径に相当する内径を有するリング２１と、長手
方向に等しい横巾をもって等間隔で伸びる複数の可撓性
アーム２２と、そのアーム２２の間に存在する複数のギ
ヤツブ２３である。アーム２２は、その自由９需２４付
近に、僅かに内側に押し込まれた湾曲部分２５を有して
おり、これがリング１３の嵌め込み位置となる。ギャッ
プ２３は、記憶合金製リング１３がジュール効果を利用
して加熱され、変態温度に達して収縮する際に、それに
伴ってアーム２２が変形するのを許容する。

応力分散手段は、リング１３の収泊のために必要とされ
る加熱に対して充分に抵抗性のあるものならば、プラス
チック材料をモールド成形したものであってよい。第６
図及び第７図に示される応力分散手段３０はおおよそボ
ビンの形状を存しており、記憶合金製リング１３はその
中央部３３に配置される。応力分散手段３０の端部３１
，３２は、中央部３３よりも大径とされており、一方、
中央部３３は切り込まれて、そこに切欠窓３４が形成さ
れている。この切欠窓３４が、本装置の変形を許容する
。第７図は、応力分散手段３０を切欠窓３４を有する金
属シートにより構成した場合に、その端部部分を巻き込
み部（ｒｏｌｌｉｎｇ　）　３５としてもよいし、その
他、ステイプル止め（ｓｔａｐｌｉｎｇ）　　３６とし
てもよいことを示している。この場合、切欠窓３４は、
金属シート３０を所定の位置に取り付ける前に、打抜き
（パンチ）にて形成されることになる。

第８図及び第９図には、本発明に従う装置の更に別の実
施例が示されている。本例においては、チューフ゛／バ
イブ１０の自由端には、エラストマ材料にて前形成され
た付属物４０が設けられ、その内部には、前記したと同
様の形状を存する記憶合金製リング４１が埋め込まれて
いる。尤も、リング４１の材料合金には、その変態温度
が、チューブ／パイプ１０の付属物４０を前形成する際
の温度よりも高いものが選択される。従って、付属物４
０の前形成温度が１４５℃前後とすれば、リング４１を
構成する記憶合金としては、その変態温度が１６０℃前
後のものが選択されることとなる。

第９図に示されるように、リング４１は導電部４２．４
３を備えている。導電部４２．４３は、リング４１の径
方向において相対向する位置からそれぞれに径方向外側
に延び出し、付属物４０を横切ってその外表面に達し、
そこで端子４４（第８図参照）として作用する。端子４
４は電気クランプの爪１５．１６に接続され、それらを
通して電流が流されると、ジュール効果によりリング４
１の温度が上昇する。リング４１の温度がその材料合金
の変態温度に到達すると、リング４１は収縮して、装置
がノズル１２に固定される。

導電部４２．４３は、リング４１に半田付けで取り付け
てよいが、その他、スクィーズ・クランプ、エツジ・ロ
ールされてもよく、また、リング４１と一体的に形成し
てもよい。

上記の何れの態様においても、付属物４０を前形成する
段階で、リング４１を正しく配置することが可能である
。そして、このような装置は、自動車産業において有利
に使用され得る。例えば、エンジン若しくはラジェータ
のノズルに対してホース・コネクションを組み付ける場
合や、燃料系やブレーキ系におけるパイプ回路の連結に
有利に適用できる。エラストマ製チューブ／パイプを、
この連結装置を備えた一体物として構成すれば、その保
管や取り扱いが容易となり、また、配設・固定が筒易で
あるという特徴の故に、用途も拡がり、利用度も高まる
のである。

本発明は、エラストマ材料、若しくは「ハイトレル（ｔ
ｌＹＴＲＥＬ）　Ｊ　　（米国、デュポン・ド・ヌムー
ル社の登録商標）の名で知られるプラストマ材料から得
られる保護ベローズを、自動車のトランスミッション部
の剛性部分（シャフト若しくはスタブ・アクスル）に対
して固定して、そのトランスミッション部（スタブ・ア
クスル等）を保護するためにも使用され得るものである
。

拭辰聞 リング４１には、例えば径：２４ｍｍ、肉厚：１．５ｍ
ｍで、ニッケル／チタニウム系記憶合金を材料とするも
のが用いられ、これが、外径：２８ｍｍのホース・コネ
クションの自由端に対して１４５℃の温度で、エラスト
マの一種であるＥＰＤＭから前形成される付属物４０内
に埋設される。

上記の装置は、径が２８ｍｍのノズルに対して固定する
際に使用された。

また、上記の装置は、径が２２ｍｍのノズルに対してホ
ース・コネクションを固定するのにも使用されたが、そ
の時の電流条件は、ＩＯＡで、約５秒間通電するという
ものであった。その結果、リングは約４％の収縮を示し
、ホース・コネクション部のノズルに対する固定は、外
れる危険のない確実なものであった。

本発明は上記の説明、具体例、若しくは図面に限定され
るものではなく、本発明は、当業者に明らかな技術的範
囲にまで及ぶものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施例に従う装置の部分概略断
面図である。第２図は、第１図のデバイスの異なる状態
を示す対応図である。第３図は、第２図の３−３線によ
る断面図を、縮小にて示す図であり、組み付けの方法を
説明する図である。 第４図は、本発明に従う別の実施例を示す、第１図に対
応する図である。第５図は、本発明に従うデバイスにお
いて用いられるに適した応力分散手段の断面図である。 第６図は、別の応力分散手段を示す、第５図に対応する
図である。第７図は、第６図の７−７　ｖＡによる断面
図である。第８図は、本発明の更に別の実施例を示す、
第１図及び第４、　　図に対応する図である。第９図は
、第８図のデバイスの一部を構成するに適したリングの
断面図である。 １０：チューブ／パイプ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）チューブ、コルゲート・ベローズ型保護デバイス
   、若しくはパイプを、ノズルに対して迅速に取り付ける
   ための連結装置であって、変態温度が１２０℃〜１６０
   ℃以上である不可逆サイクル記憶合金より得られるリン
   グを有し、且つ、そのリングが、該リング上に位置する
   入力端子及び出力端子に電流を通ずることにより得られ
   るジュール効果によって、前記変態温度より高い温度に
   急速に加熱され得るように構成されることを特徴とする
   迅速連結装置。
2. （２）前記記憶合金の変態温度が、１５０℃よりも僅か
   に高く、且つ前記入出力端子が、前記リングの外表面上
   にその径方向において互いに対向して配置されている特
   許請求の範囲第１項記載の迅速連結装置。
3. （３）前記記憶合金のリングが、前記チューブ若しくは
   パイプの自由端に固定された付属物内に埋設され、且つ
   前記入出力端子が、予め形成された付属物の外側に突き
   出ている特許請求の範囲第１項記載の迅速連結装置。
4. （４）前記入出力端子が、少なくとも前記リングの近傍
   部分において、その径方向外側に突き出し、且つ、その
   径方向において互いに対向している特許請求の範囲第３
   項記載の迅速連結装置。
5. （５）前記記憶合金の変態温度が、前記付属物の形成温
   度、即ち１６０℃程度の温度よりも高い特許請求の範囲
   第３項または第４項記載の迅速連結装置。
6. （６）前記リングと前記チューブとの間に、応力分散手
   段が配設されている特許請求の範囲第１項乃至第５項の
   何れかに記載の迅速連結装置。
7. （７）前記応力分散手段が、長手方向の切欠窓を有する
   金属ホイル製のスリーブ・チューブである特許請求の範
   囲第６項記載の迅速連結装置。
8. （８）前記応力分散手段が、プラスチック・スリーブで
   あり、そのスリーブは、切り込まれて長手方向に延びる
   複数の可撓性アーム部を有し、そのアーム部とアーム部
   の間の複数のスペースがそれらアーム部の変形を許容す
   る特許請求の範囲第６項記載の迅速連結装置。
9. （９）特許請求の範囲第１項乃至第８項の何れかに記載
   の迅速連結装置を組み付ける方法であって、前記リング
   を備えた前記チューブ若しくはパイプを前記ノズルに対
   して所定位置に組み合わせた後に、或いは、前記リング
   を備えた前記ベローズをシャフト若しくはスタブ付き軸
   に対して所定位置に組み合わせた後に、前記入出力端子
   を電源に接続し、前記リングに所定時間電流を通ずるこ
   とにより、ジュール効果を利用して、そのリングを合金
   の変態温度より高い温度まで上昇させ、続いて、その電
   源をリングの端子から取り外すことを特徴とする迅速連
   結方法。
10. （１０）熱可塑性材料若しくは加硫形成され得るエラス
    トマ材料から形成されたチューブ、パイプ、若しくは可
    撓性ベローズと、特許請求の範囲第１項乃至第８項の何
    れかに記載の迅速連結装置との一体物を含むことを特徴
    とする、自動車製造産業において使用される、トランス
    ミッション保護ベローズ若しくはパイプ・コネクション
    。