JP5243830B2

JP5243830B2 - 配管フランジ継手

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Publication number: JP5243830B2
Application number: JP2008088582A
Authority: JP
Inventors: 俊博熊谷; 亮池上
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009243523A

Description

この発明は車両の空調用冷凍サイクルの冷媒配管継手に用いて好適な配管フランジ継手に関する。

従来、例えば車両の空調用冷凍サイクルの冷媒配管継手として、板状をなす金属製のフランジ部材に金属製の配管を組み付け、フランジ部材をボルト等固定具にて相手部材に固定するとともに、フランジ部材から突出させた配管のボス部を相手部材の挿込孔内に挿し込んで接続を行う配管フランジ継手が用いられている。
図６はその具体例を示している。

図において２００は配管２０８を接続すべき相手部材で、配管２０８を挿し込むための挿込孔２０２を備えている。
２０４は配管フランジ継手で、板状をなす金属製のフランジ部材（このフランジ部材２０６として従来アルミニウム合金が用いられている）２０６に配管２０８を組み付けて構成してある。
フランジ部材２０６には、板厚方向の貫通孔２１０と、同じく貫通の固定孔２１２とが設けられている。
フランジ部材２０６は、この固定孔２１２に固定具としてのボルト２１４を通し、そしてこれを相手部材２００の雌ねじ孔２１６にねじ込むことで相手部材２００に固定される。

上記貫通孔２１０の、相手部材２００とは反対側の一部、即ち後述の配管２０８のボス部２１７とは反対側の一部が円形の嵌合孔２１９として構成され、またこれに続く中間部が雌セレーション孔２１８として構成されている。
更に相手部材２００即ちボス部２１７側の一部が、大径の段付の環状凹所２２０とされている。

一方、配管２０８は雌セレーション孔２１８に対応する雄セレーション部２２２を有しており、そしてこの雄セレーション部２２２に続いてボス部２１７側に、上記環状凹所２２０内に収められる大径且つ円形の被挟持部２２４が形成されている。
ここで被挟持部２２４は、配管２０８の外周面に沿って環状に突出する形態で形成されている。
この被挟持部２２４は、シールリングとしてのＯリング２３０の嵌込用の環状溝２２６の形成部も兼ねており、この被挟持部２２４と、これよりも小径の先端側の環状突部２２８とによって、それらの間に環状溝２２６が形成され、そこにＯリング２３０が嵌め込まれ保持されるようになっている。

この図６に示す配管フランジ継手２０４の場合、配管２０８をフランジ部材２０６の貫通孔２１０に挿通して配管２０８の雄セレーション部２２２を貫通孔２１０の雌セレーション孔２１８に噛み合わせ、また被挟持部２２４を環状凹所２２０に収めた状態として、フランジ部材２０６を相手部材２００に押し当て、ボルト２１４にてこれを相手部材２００に固定する。
このとき、配管２０８のフランジ部材２０６の図中右側の板面から突出したボス部２１７が、相手部材２００の挿込孔２０２内に挿し込まれて、Ｏリング２３０により挿込孔２０２に対して気密にシールされ、また被挟持部２２４がフランジ部材２０６と相手部材２００とにより配管２０８の管軸方向、即ち図中左右方向に挟持された状態となって、被挟持部２２４が図中右方向にもまた左方向にも移動不能となる。
即ち配管２０８が、相手部材２００に対して押込む方向にも、また引抜く方向にも固定状態となる。

また配管２０８は、雄セレーション部２２２とフランジ部材２０６の雌セレーション孔２１８との噛合いにより回止めされた状態となる。
即ち配管２０８が回止めされた状態でフランジ部材２０６を介して相手部材２００に気密に接続される。

ところでこの配管フランジ継手２０４の場合、配管２０８に設けた大径の被挟持部２２４を相手部材２００に当接させ、その状態でこれをフランジ部材２０６と相手部材２００とで管軸方向に挟み込むための大径の環状凹所２２０を、フランジ部材２０６に設けることが必要である。
フランジ部材２０６にはまた、この環状凹所２２０に加えて雌セレーション孔２１８を設けることが必要であり、しかもその雌セレーション孔２１８は管軸方向に一定以上の寸法を必要とすることから、必然的にフランジ部材２０６の板厚が厚くなってしまう。
その結果、フランジ部材２０６を板材のプレス打抜加工によって製造することが困難であり、そのため従来にあっては長尺の押出材を所定板厚に切断してフランジ部材２０６を製造していた。

しかしながら押出材を切断してフランジ部材２０６を製造する場合、鋸刃の厚み分が材料ロスとなって失われるため材料の歩留りが悪く、更に切断のための工程に時間がかかって製造コストが高くなってしまう。

フランジ部材２０６の製造方法として、その他に鋳造成形（ダイキャスト成形）による方法もあるが、この鋳造による製造方法は大量生産には向いているが、少量の製品を製造する方法としては不向きで、少量生産の場合には却ってコストが高くなってしまう。

更にフランジ部材２０６をアルミニウム合金の鋳造成形で製造する場合、鋳造用のアルミニウム合金と、同じくアルミニウム合金から成る配管（従来配管用としてアルミニウム合金が用いられている）とで材質が大きく異なってしまい、この場合フランジ部材に配管を組み付けたときに異種金属同士の接触となって、その異種金属同士の接触に起因する腐食を発生させてしまう問題が生ずる（通常配管用のアルミニウム合金としては例えばＪＩＳＨ４０８０に規定するＡ３００３ＴＤ又はＡ６０６３ＴＤが用いられ、また鋳造用のアルミニウム合金としてはＪＩＳＨ５３２０のアルミダイカストの合金種が用いられる）。

そこで本出願人は先の特許願（下記特許文献１）において、図７及び図８に示すような配管フランジ継手を提案している。
この配管フランジ継手２０４では、フランジ部材２０６の貫通孔２１０に、雌セレーション孔２１８と円形の嵌合部２１９とを設けておき、そして配管２０８をその貫通孔２１０内部に挿通した状態で、配管２０８の雌セレーション孔２１８に位置する部分を配管２０８内部から加圧工具で径方向外方に加圧及び塑性変形させて外周面に雌セレーション孔２１８の形状に倣った雄セレーション部２２２を形成し、その雄セレーション部２２２と雌セレーション孔２１８とを圧着させて、それらの噛合せにより回転方向に配管２０８とフランジ部材２０６とを固定するとともに、雄セレーション部２２２と雌セレーション孔２１８との圧着に基づいて両者を管軸方向にも固定するようになしている。

その結果として、図６に示す大径の被挟持部２２４を配管２０８に設ける必要をなくし、またフランジ部材２０６の側にこれを収める環状凹所２２０を設ける必要をなくし、そのことによってフランジ部材２０６の厚みを薄くなしている。
例えば図６に示すものにおいては、フランジ部材２０６として厚みが１０〜１２ｍｍ程度以上が必要であったが、図７に示すものにおいては厚みを６ｍｍ程度まで薄くすることができる。
そのため、図７に示すものにおいてはフランジ部材２０６を板材のプレス打抜加工によって製造することが可能となる。

しかしながらこの図７，図８に示す配管フランジ継手２０４の場合、次のような問題のあることがその後判明した。
詳しくは、この図７，図８に示す配管フランジ継手２０４においては、図８（イ）に示しているように雌セレーション孔２１８の、雄セレーション部２２２と噛合う部位が径方向外方に凹嵌したセレーション溝２１８Ａとされており、この場合かかるセレーション溝２１８Ａを同一の金型を用いて繰返し加工しているうちに、その形状が設定した所望形状に正確に形成できなくなってくることが判明した。
セレーション溝２１８Ａが細かな小さな溝であるため、プレス加工に際して金型のセレーション溝２１８Ａを形成する部分が損耗したり、へたりを生じたりし易く、同一金型を用いて繰返しプレス加工を行っているうちにセレーション溝２１８Ａの形状精度が次第に悪化してしまう。

また図７及び図８に示す配管フランジ継手２０４の場合、貫通孔２１０に円形の嵌合部２１９と雌セレーション孔２１８とを隣接して設けなければならないことから、それらを形成するための加工も難しい問題があった。
尚図８に示す例において、セレーション溝２１８Ａは周方向に３０°間隔で合計１２個（１２個所）設けられている。

このようなことから、本発明者等は図９に示すようにフランジ部材２０６に板厚方向の貫通の雌セレーション孔２１８を設け、且つ雌セレーション孔２１８の雄セレーション部と噛合う部位を、セレーションの中心側に突出するセレーション歯２１８Ｂとして形成することを考え、その試作を試みた。

図１０，図１１はその際に本発明者等の行った製造方法を示している。
図１０において、２３２は加工材料としての金属の板材（ここではアルミニウム合金）で、２３４はダイス、２３６はパンチである。
図１０に示しているようにこの製造方法では、先ずパンチ２３６とダイス２３４とによって板材２３２に孔抜加工を行い、雌セレーション孔２１８を形成する。
続いて図１１に示す方法に従ってフランジ部材２０６の外形打抜加工を行う。

図１１において２３８，２４０はそれぞれ外形打抜きのためのダイス，パンチである。パンチ２４０には雌セレーション孔２１８に対応した断面形状を有する中心ピン２４２が設けてある。
ここでパンチ２４０に中心ピン２４２を設けているのは、外形打抜きの際に板材２３２が位置ずれを生じることによって、雌セレーション孔２１８の形状と、打ち抜いた外形形状との相対的な位置，形状の関係が設定した位置関係，形状関係と異なってしまうのを防ぐためである（中心ピン２４２により雌セレーション孔２１８を拘束しておくことによって）。

この図１１に示す外形打抜工程では、板材２３２をダイス２３８の上にセットした状態で、パンチ２４０を図中下向きに移動させ、そして先ず中心ピン２４２を雌セレーション孔２１８に挿入して中心ピン２４２により雌セレーション孔２１８を拘束した上で、続いてパンチ２４０とダイス２３８とによって板材２３２に対し外形打抜きを行い、フランジ部材２０６を得る。

ところで図１１に従って外形打抜きを行う際、通常は図１２（Ａ）に示しているようにパンチ２４０とダイス２３４との間にある程度大きなクリアランスＣを設けておいて、打抜加工を行う。
ところがこのようにクリアランスＣをある程度大きくしておくと、必然的に外形打抜きの際に打抜材料（フランジ部材２０６）にダレ２４４が生じる。
フランジ部材２０６の場合、こうしたダレ２４４が生じ、これがフランジ部材２０６にバリの如き形となって残ってしまうことは望ましくなく、そこでフランジ部材２０６の打抜加工に際しては、図１２（Ｂ）に示しているように、パンチ２４０とダイス２３４との間のクリアランスＣを可及的に小さく設定しておく。

この場合、図１２（Ａ）に示すようなダレ２４４の発生は防止できるが、一方で以下のような問題が発生する。
即ち、クリアランスＣを小さく設定しておくと、外形打抜きの際に材料が雌セレーション孔２１８の側に逃げようとし、材料の一部が雌セレーション孔２１８の側に押し出される現象を生ずる。
特に雌セレーション孔２１８の内面に形成してある凸形状のセレーション歯２１８Ｂの部分で材料が雌セレーション孔２１８の中心側に内向きに大きく押し出され、その結果押し出された材料が予め中心ピン２４２に設けてある溝２４６（図１３参照。この溝２４６はセレーション歯２１８Ｂとの干渉を回避のために設けられている）の底面に突き当たって、そこで変形を生じ、本来は図１３（Ａ）に示すような形状であるべきところが、（Ｂ）に示すようにセレーション歯２１８Ｂの形状が崩れてしまう現象を生じる。

而してこのようにセレーション歯２１８Ｂの形状が崩れてしまうと、後において配管２０８の雄セレーション部２２２と噛み合わせたときに、フランジ部材２０６と配管２０８との間で必要な回転トルクが十分に得られなくなってしまう。

更にセレーション歯２１８Ｂを小さなピッチで多数設けた場合、中心ピン２４２における溝２４６と２４６との周方向の間隔が小さくなるため、溝２４６に逃げ込んだ材料が中心ピン２４２を押圧することで、中心ピン２４２における溝２４６と２４６との間の部分も中心側に強く押され、変形してしまう現象を生じる。
その結果、雌セレーション孔２１８におけるセレーション歯２１８Ｂと２１８Ｂとの間の部分の形状も変形を生じてしまう。

尚、本発明に対する先行技術として下記特許文献２に開示されたものがあるが、このものは本発明とは解決課題を異にするもので、解決手段においても本発明とは異なっている。

特開２００７−２３１９８５号公報特開平１０−２２０６６０号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、低コストで安価に製造でき、また材料の歩留りも良好で材料廃却による環境への負荷も低減でき、フランジ部材を板材のプレス打抜加工によって容易に製造することができるとともに、フランジ部材の雌セレーション孔、特に配管の雄セレーション部との噛合い部位の形状を高精度で正確に所望形状に成形でき、雌セレーション孔と雄セレーション部との回転方向の噛合いの強度を高強度となし得る配管フランジ継手を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、板状をなす金属製のフランジ部材に板厚方向の貫通の雌セレーション孔を設ける一方、一対の環状突部及びそれら環状突部間に形成されるシールリングの保持用の環状溝を備え、前記フランジ部材の板面から突出して相手部材の挿込孔に挿し込まれるボス部を有する配管の、前記雌セレーション孔に対応する位置に雄セレーション部を設けて、該雄セレーション部を該雌セレーション孔に噛み合せる状態に該配管を前記フランジ部材に組み付けて成る配管フランジ継手であって、前記フランジ部材及び雌セレーション孔は金属板材のプレス打抜き加工にて形成してあるとともに、該雌セレーション孔の内周面には該雌セレーション孔の中心側に突出し、且つ該中心側の曲面が半径Ｒ１ｍｍ以上の大きな円弧形状の凸曲面をなすセレーション歯が前記プレス打抜き加工により周方向に沿って間隔を隔てて複数設けてあり、前記配管を該雌セレーション孔に挿通した状態で、該雌セレーション孔内に位置する部分を該配管の内部から加圧工具で径方向外方に加圧及び塑性変形させて外周面に前記雌セレーション孔の形状に倣った形状の前記雄セレーション部を形成し、該雄セレーション部を該雌セレーション孔に全周に亘り隙間なく圧接した状態に噛み合わせるとともに、前記フランジ部材の板厚方向の外側且つ両側の位置で前記配管の前記雄セレーション部の管軸方向両側に設けた環状突部により、該フランジ部材を該板厚方向の両側から挟み込んであることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記セレーション歯の突出高さが０．３ｍｍ未満となしてあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記セレーション歯の配置の数を８個以下の少数個となしてあることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、フランジ部材に板厚方向の貫通の雌セレーション孔を設けるとともに、その雌セレーション孔の内周面に、雌セレーション孔の中心側に突出し、且つ中心側の曲面が半径Ｒ１ｍｍ以上の大きな円弧形状の凸曲面をなすセレーション歯を周方向に沿って間隔を隔てて複数設け、そして配管を雌セレーション孔に挿通した状態で、配管内部から加圧工具で径方向外方に加圧及び塑性変形させて外周面に雌セレーション孔の形状に倣った形状の雄セレーション部を形成し、その雄セレーション部を雌セレーション孔に全周に亘り隙間なく圧接した状態に噛み合せるようになしたものである。

本発明では、雌セレーション孔の中心側に突出したセレーション歯を半径Ｒが１ｍｍ以上の大きな円弧形状となした点に特徴があり、このようにすることによって、フランジ部材を板材の打抜加工によって製造する際、特に予め雌セレーション孔を打抜加工した後に外形を打抜加工する際、材料を内向き（雌セレーション孔の中心側）に押す力によって、予め成形してあるセレーション歯が中心ピンの側に大きく押し出されて変形し、形状崩れを生じてしまうのを良好に防止することが可能となる。

本発明では、セレーション歯の形状が半径Ｒの大きな円弧形状、言わば平面視において周方向に長い大きなアーチ形状をなしていることから、外形打抜きの際にセレーション歯が中心ピンの対応する溝に当ったとしても、広い面積でセレーション歯が中心ピンの溝に接触することとなり、材料が内向きに移動しようとする力が働いたときに、セレーション歯が中心ピンの溝により広い面積で均等な面圧で支えられることとなり、そのことによって形状崩れを良好に防止することが可能となる。

従ってフランジ部材の雌セレーション孔に対して配管の雄セレーション部を噛合せ状態としたとき、雌セレーション孔と雄セレーション部との間の回転方向の強度を高強度となすことができ、配管がフランジ部材に対して組付後に回転してしまうのを防止することができる。

配管フランジ継手を冷凍サイクルの配管継手として用いた場合、エンジン振動やコンブレッサ振動等が配管フランジ継手にかかり続ける。また配管フランジ継手を用いてホース等の配管を施す際にも配管に対し回転方向の力が働くことがある。
その際に配管とフランジ部材との回転方向の接合強度が弱いと、配管がフランジ部材に対し回転してしまう不具合を生じるが、本発明によればこうした不具合の発生を良好に防止することができる。

本発明では、フランジ部材を材料のプレス打抜きによって製造する。その際フランジ部材用の金属材料としてアルミニウム合金を用いた場合、フランジ部材用のアルミニウム合金と、配管用のアルミニウム合金とは同種材質のものとなるため、配管フランジ部材を構成したときに異種金属接触による腐食の問題を生じず、またプレス打抜きによってフランジ部材を製造できることによって安価にこれを製造することが可能となる。
またプレス打抜きであるため、打ち抜かれた材料（製品とはならない部分）を回収し、再利用することが可能であって、廃却による環境への負荷も軽減でき、また材料の歩留りも高く維持することができる。

また本発明ではセレーション歯の円弧形状を半径Ｒ１ｍｍ以上の大きなアーチ状の円弧形状となしているため、雌セレーション孔と配管の雄セレーション部とを噛み合せたときに大きな回転トルク、詳しくは回転方向の大きな接合強度を得ることができる。
尚、本発明では円弧形状をなすセレーション歯の半径Ｒは５ｍｍ以下となしておくことが望ましい。

本発明では、上記セレーション歯の突出高さを３ｍｍ未満となしておくことが望ましい（請求項２）。
セレーション歯の突出高さをこれよりも高くしたとしても、その割には雌セレーション孔と雄セレーション部との噛合い強度はそれほどには高くならず、一方でセレーション歯の突出高さを高くすることによって、後に配管を内側から拡管して雄セレーション部を形成し、雌セレーション孔と噛み合せる際に、雄セレーション部の外周面と雌セレーション孔の内周面とを十分に密着させることが難しくなってしまう。
而して密着が不十分でそこに隙間が生じると、その隙間部分で隙間腐食が生じ易くなる問題を生ずる。

本発明では、上記セレーション歯の配置の数を８個以下の少数個となしておくことができる（請求項３）。
この場合セレーション歯とセレーション歯との周方向の間隔を大きく取ることができ、従ってセレーション歯とセレーション歯との間の周方向の間隔が短いことによって生じる上記の不具合の発生を良好に回避することができる。

次に本発明を、車両の空調用冷凍サイクルの冷媒配管を接続する冷媒配管継手としての配管フランジ継手に適用した場合の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は配管２０を接続すべき相手部材で、流体の通路１２と、これに連通した挿込孔１４とを有している。
１６は本実施形態の配管フランジ継手で、板状をなす金属製のフランジ部材１８に配管２０を組み付けて構成してある。
ここでフランジ部材１８，配管２０ともにアルミニウム合金から成っている。
フランジ部材１８は、後述のように金属板材をプレス打抜き加工して形成したもので、その材質はＪＩＳＨ４０００に規定するＡ６０６１Ｐである。
また配管２０は押出材から成るもので、その材質はＪＩＳＨ４０８０に規定するＡ３００３ＴＤ又はＡ６０６３ＴＤである。
フランジ部材１８の板厚Ｔ（図３参照）は、図６に示したフランジ部材２０６が１０〜１２ｍｍ以上であるのに対し、ここでは厚みＴが６ｍｍである。

フランジ部材１８には、板厚方向に貫通の雌セレーション孔２２と、同じく貫通の固定孔２４とが設けられている。
フランジ部材１８は、図１に示しているようにこの固定孔２４に固定具としてのボルト２６を通し、そしてこれを相手部材１０の雌ねじ孔２８にねじ込むことで相手部材１０に固定される。

図２は組付状態にあるフランジ部材１８と配管２０とを互いに分離して表したもので、同図に示しているように配管２０には、フランジ部材１８から相手部材１０側に突出したボス部３０が設けられている。
ボス部３０は、径方向外方に突出した円環状の環状突部３２，３４と、それらの間に形成された環状溝３６とを有しており、その環状溝３６にシールリングとしてのＯリング３８が嵌め込まれ保持されている。

図１に示すように、このボス部３０は相手部材１０の挿込孔１４への挿込部となる部分で、ボス部３０は、その挿込状態でＯリング３８が挿込孔１４の内周面に弾性的に接触し、これにより相手部材１０と配管２０との間が気密にシールされる。

図２に示しているように、配管２０にはボス部３０に続いて、詳しくは環状突部３４に続いてフランジ部材１８の雌セレーション孔２２に対応した雄セレーション部４０が設けられており、図１に示しているようにこの雄セレーション部４０が雌セレーション孔２２に噛み合わされている。配管２０はこの雄セレーション部４０と雌セレーション孔２２との噛合いによりフランジ部材１８に対し回止めされている。

また後に明らかにされているようにこの雄セレーション部４０と雌セレーション孔２２との圧着により、配管２０がフランジ部材１８に対し管軸方向に強く固着されている。
尚、配管２０には雄セレーション部４０に隣接して環状突部３４よりも小径の環状突部４２が設けられ、これら環状突部４２，３４によってフランジ部材１８を管軸方向に挟み込んでいる。そしてその挟み込みによって、配管２０のフランジ部材１８に対する管軸方向の固定強度が高強度とされている。

配管２０における雄セレーション部４０は、実際には配管２０をフランジ部材１８の雌セレーション孔２２に挿通した状態で、雌セレーション孔２２の内側に位置している部分を配管２０内部から後述の加圧工具４６（図４（II）参照）にてこれを径方向外方に加圧して部分的に拡径させ、その外周面を雌セレーション孔２２の形状に倣った形状に塑性変形させることにより形成したもので、この塑性変形加工により雄セレーション部４０が雌セレーション孔２２に対して、全周に亘り密着状態で圧着せしめられている。

図３に示しているように、雌セレーション孔２２の内周面には、周方向に６０°ごと隔たった６個所において、雌セレーション孔２２の中心側に突出するセレーション歯４４が設けられている。
ここで各セレーション歯４４の雌セレーション孔２２中心側の曲面は半径Ｒの円弧形状の凸曲面をなしている。

即ち各セレーション歯４４は、セレーション歯４４における周方向中心に接近するにつれて雌セレーション孔２２中心側への突出量を大とする凸曲形状の円弧形状の突出部とされている。
尚セレーション歯４４の円弧形状の凸曲面の半径Ｒ（図３（ハ）参照）は、ここでは２ｍｍとされている。
またセレーション歯４４の突出高さｈは、ここでは０．２ｍｍである。

図３（ハ）に示しているように、セレーション歯４４は円弧の曲率半径Ｒが大きなＲとされていることによって、その断面形状が周方向に長いアーチ形状をなしており、周方向に長い範囲に亘って雌セレーション孔２２の中心側へと突出している。

本実施形態において、このフランジ部材１８は図１０，図１１に示す方法に従って、金属板材をプレス打抜き加工することによって製造したものである。
即ち、先ず図１０に従って雌セレーション孔２２のプレス打抜加工を行い、その後において図１１に示す方法に従って外形打抜加工を行うことで得たものである。
尚図１１に示す方法に従って外形打抜加工を行う際、中心ピン２４２における図１３の溝２４０は、図３の突出形状のセレーション歯４４に対応した形状となしておく。

上記のセレーション歯４４は、その雌セレーション孔２２のプレス打抜加工によって同時に形成されたものである。
尚この実施形態において、雌セレーション孔２２の図３中の直径Ｄ_１はここでは１６ｍｍであり、また固定孔２４の直径Ｄ_２は６．５ｍｍである。
また図２中の配管２０の外径Ｄ_３は１６ｍｍであり、内径Ｄ_４は１３ｍｍ，ボス部３０における環状突部３２，３４の外径Ｄ_５は２１．３ｍｍである。

図４は、配管２０に上記雄セレーション部４０を形成すると同時に、これをフランジ部材１８に組み付ける際の手順を示している。
図４（Ｉ）に示しているように、先ず上記雄セレーション部４０の形成されていない配管（素管）２０をフランジ部材１８の雌セレーション孔２２に挿通する。
このとき、配管２０の外周面と雌セレーション孔２２との間には、０．２５ｍｍのクリアランスが生じている。

次にこの状態で（II）に示しているように配管２０の内部に配管２０の内径Ｄ_４よりも外径の大きな加圧工具（マンドレル）４６を軸方向に強制圧入し、この加圧工具４６によって配管２０を径方向内方から外方に向けて加圧し、その外周面を雌セレーション孔２２の内周面に沿って塑性変形させる。

そして配管２０の雌セレーション孔２２の内側に位置する部分の外周面が、上記のように加圧工具４６による加圧及びこれに伴う塑性変形によって雌セレーション孔２２の内周面に密着且つ圧接した状態となり、その一部が雌セレーション孔２２における突出形状且つ円弧形状のセレーション歯４４に対応した断面形状のセレーション溝４８として形成される。

そしてそれらセレーション歯４４とセレーション溝４８との噛合いによって雄セレーション部４０が雌セレーション孔２２に対して、即ち配管２０がフランジ部材１８に対して回転阻止された状態となる。
この実施形態において、セレーション歯４４を含む雌セレーション孔２２の内周面と、セレーション溝４８を含む雄セレーション部４０の外周面とが、周方向に全周に亘り隙間無く密着した状態となる。

表１は、本実施形態の配管フランジ継手１６における雄セレーション部４０と雌セレーション孔２２との嵌合強度を調べた結果を示している。
尚表１には、セレーション歯４４の曲率半径，数，突出高さを他に様々変化させたものについての試験結果も併せて示してある。
ここで嵌合強度の測定試験は図５に示す方法に従って行った。

詳しくは、図５に示しているように配管フランジ継手１６における配管２０を固定部５０で固定し、そしてフランジ部材１８に対して回転方向の力を加えて、フランジ部材１８が配管２０に対し相対回転し始めるときの回転トルクを測定した。
この表１において、回転トルクの値が大きいほど雄セレーション部４０と雌セレーション孔２２との嵌合強度、即ち回転方向の固定強度が大であることを意味する。

表１の結果に見られるように、比較例と実施例２とを比較すると、曲率半径Ｒが小さく、またセレーション歯４４の数が多く、セレーション歯４４と４４との周方向の間隔の小さい比較例では得られる回転トルクが低いものとなっているのに対し、実施例２のものでは高い回転トルクが得られている。
また実施例１と実施例２とを比較した場合、セレーション歯４４の数の少ない実施例１に対し、セレーション歯４４の数の多い実施例２では、より高い回転トルクが得られている。

一方セレーション歯４４の突出高さの高い実施例３と実施例２とを比較した場合、それら実施例２，実施例３は回転トルクの値がほぼ同等レベルにあり、実施例３のものはセレーション歯４４の突出高さを高くしたわりには、実施例２のものに比べて回転トルクはそれほど高くなっていない。

一方セレーション歯４４の突出高さの高い実施例３のものは、実施例２のものに比べてセレーション歯４４の突出高さが高い分、雌セレーション孔２２と雄セレーション部４０との密着性がそれだけ低下する方向となり、この点を考えると実施例３のものに比べて実施例２のものが総合的に優れている。

以上のような本実施形態では、雌セレーション孔２２中心側に突出したセレーション歯４４を半径Ｒが２ｍｍの大きな円弧形状となしているため、フランジ部材１８を製造するに際して雌セレーション孔２２を打抜加工した後に外形を打抜加工するとき、材料を内向き（雌セレーション孔２２中心側）に押す力が働いたとしても、予め成形してあるセレーション歯４４が中心ピンの側に大きく押し出されて変形し、形状崩れを生じてしまうのを良好に防止することができる。

従ってフランジ部材１８の雌セレーション孔２２に対して配管２０の雄セレーション部４０を噛合せ状態としたとき、雌セレーション孔２２と雄セレーション部４０との間の回転方向の強度を高強度となすことができ、配管２０がフランジ部材１８に対して組付け後に回転してしまうのを防止することができる。

また本実施形態によればフランジ部材１８を板材のプレス打抜きによって製造することができ、その際フランジ部材１８用のアルミニウム合金と、配管２０用のアルミニウム合金とは同種材質のものとなるため、配管フランジ継手１６を構成したときに異種金属接触による腐食の問題を生じず、またプレス打抜きによってフランジ部材１８を製造できることによって安価にこれを製造することが可能となる。
またプレス打抜きの場合、打ち抜かれた材料（製品とはならない部分）を回収し、再利用することが可能であって、廃却による環境への負荷も軽減でき、また材料の歩留りも高く維持することができる。

更に本実施形態ではセレーション歯４４の形状を半径Ｒ２ｍｍの大きなアーチ状の円弧形状となしているため、雌セレーション孔２２と配管２０の雄セレーション部４０とを噛み合せたときに大きな回転トルク、詳しくは回転方向の大きな接合強度を得ることができる。

また本実施形態ではセレーション歯４４の数を８個以下の少数個となしてあり、これによりセレーション歯４４とセレーション歯４４との周方向の間隔を大きく取ることができ、従ってセレーション歯４４とセレーション歯４４との間の周方向の間隔が短いことによって生じる前記の不具合の発生を良好に回避することができる。

以上本発明の実施形態を詳述したが、これはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態の配管フランジ継手を示す図である。図１のフランジ部材と配管と相手部材とを互いに分離して示す図である。図１のフランジ部材を単体で示す図である。配管に雄セレーション部を形成する際の手順を示す図である。回転トルクの測定方法を説明するための図である。従来の配管フランジ継手の一例を示す図である。図６とは異なる従来の配管フランジ継手を示す図である。図７のフランジ部材を単体で示す図である。図８とは異なるフランジ部材を比較例として示した比較例図である。打抜加工によるフランジ部材の製造工程の説明図である。図１０に続く製造工程の説明図である。打抜加工によって生じる不具合の説明図である。打抜加工の際の不具合の図１２とは異なる説明図である。

１０相手部材
１４挿込孔
１６配管フランジ継手
１８フランジ部材
２０配管
２２雌セレーション孔
３０ボス部
３２，３４環状突部
３６環状溝
３８Ｏリング
４０雄セレーション部
４４セレーション歯
４６加圧工具

Claims

板状をなす金属製のフランジ部材に板厚方向の貫通の雌セレーション孔を設ける一方、一対の環状突部及びそれら環状突部間に形成されるシールリングの保持用の環状溝を備え、前記フランジ部材の板面から突出して相手部材の挿込孔に挿し込まれるボス部を有する配管の、前記雌セレーション孔に対応する位置に雄セレーション部を設けて、該雄セレーション部を該雌セレーション孔に噛み合せる状態に該配管を前記フランジ部材に組み付けて成る配管フランジ継手であって、
前記フランジ部材及び雌セレーション孔は金属板材のプレス打抜き加工にて形成してあるとともに、
該雌セレーション孔の内周面には該雌セレーション孔の中心側に突出し、且つ該中心側の曲面が半径Ｒ１ｍｍ以上の大きな円弧形状の凸曲面をなすセレーション歯が前記プレス打抜き加工により周方向に沿って間隔を隔てて複数設けてあり、
前記配管を該雌セレーション孔に挿通した状態で、該雌セレーション孔内に位置する部分を該配管の内部から加圧工具で径方向外方に加圧及び塑性変形させて外周面に前記雌セレーション孔の形状に倣った形状の前記雄セレーション部を形成し、該雄セレーション部を該雌セレーション孔に全周に亘り隙間なく圧接した状態に噛み合わせるとともに、
前記フランジ部材の板厚方向の外側且つ両側の位置で前記配管の前記雄セレーション部の管軸方向両側に設けた環状突部により、該フランジ部材を該板厚方向の両側から挟み込んであることを特徴とする配管フランジ継手。
請求項１において、前記セレーション歯の突出高さが０．３ｍｍ未満となしてあることを特徴とする配管フランジ継手。
請求項１，２の何れかにおいて、前記セレーション歯の配置の数を８個以下の少数個となしてあることを特徴とする配管フランジ継手。