(57)【要約】【課題】パイプ保持具に発生する引っ張り応力の低減を図る。【解決手段】パイプ１が挿入される固定孔４の内周面に複数の凸部１２が形成されたパイプ保持具１１は、固定孔４の周囲に脆弱部を有している。固定孔４の内周面には、脆弱部対応して凹部１３が位置づけられる。パイプ１は、凸部１２がパイプ１に食い込むように拡管加工される。このとき、凹部１３は、脆弱部に作用する応力を低減する。凹部１３に加えて、または代えて、パイプ１の拡管量を、脆弱部に向かう部位において、それ以外より小さくする拡管加工が採用される。このような製造方法によっても脆弱部に作用する応力が低減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ（１）が挿入される固定孔（４）の内周面に形成されて、前記パイプ（１）に食い込むことで前記パイプ（１）を固定する複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）を備えるパイプ保持具（１１）において、
前記固定孔（４）の内周面には、前記凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）間に挟まれて形成される凹部（１３）が、前記パイプ保持具（１１）の脆弱部を含む範囲にわたって配置されたことを特徴とするパイプ保持具。
【請求項２】
前記凹部（１３）の範囲は、前記固定孔（４）の軸心に対して少なくとも約４０°であることを特徴とする請求項１に記載のパイプ保持具。
【請求項３】
前記凹部（１３）の範囲は、前記固定孔（４）の軸心に対して、約４０°〜８０°であることを特徴とする請求項２に記載のパイプ保持具。
【請求項４】
前記凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）は、
所定の突き出し高さを有する第１凸部（１２）と、
前記第１凸部（１２）よりも突き出し高さの低い第２凸部（１２ａ）とを有しており、
前記凹部（１３）は、前記第２凸部（１２ａ）の間に挟まれて形成されており、
前記固定孔（４）の軸心に対して約３０°以上の位置から前記第２凸部（１２ａ）の突き出し部分が始まるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパイプ保持具。
【請求項５】
前記固定孔（４）の軸心に対して約３０°〜７０°の範囲内の位置から前記第２凸部（１２ａ）の突き出し部分が始まるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のパイプ保持具。
【請求項６】
前記凹部（１３）に隣接する凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）は、前記凹部（１３）に近づく方向に突き出し高さが漸減するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のパイプ保持具。
【請求項７】
前記凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）は、前記固定孔（４）の軸心に対して、点対称となるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のパイプ保持具。
【請求項８】
外形形状が大径部と小径部とが接続された略達磨状を成しており、
前記固定孔（４）は、前記大径部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のパイプ保持具。
【請求項９】
前記脆弱部が前記凹部（１３）の中央部に位置づけられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のパイプ保持具。
【請求項１０】
前記凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）の両側には、前記凹部（１３）と、隣接凹部（１３ａ）とが形成されており、
前記固定孔（４）の軸心に対する前記凹部（１３）の範囲と、前記固定孔（４）の軸心に対する前記隣接凹部（１３ａ）の範囲とが異なることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のパイプ保持具。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０に記載の前記パイプ保持具（１１）と、
前記固定孔（４）に挿入され、前記複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）の食い込みによって固定されたパイプ（１）とを備えることを特徴とする保持具付金属パイプ。
【請求項１２】
パイプ（１）が挿入される固定孔（４）の内周面に形成されて、前記パイプ（１）に食い込むことで前記パイプ（１）を固定する複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）を備えるパイプ保持具（１１）の製造方法であって、
前記固定孔（４）の周囲に脆弱部を形成するとともに、
前記固定孔（４）の内周面に、前記凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）間に挟まれ、前記脆弱部を含む範囲にわたって広がる凹部（１３）を形成することを特徴とするパイプ保持具の製造方法。
【請求項１３】
パイプ保持具（１１）の固定孔（４）にパイプ（１）を挿入し、
拡管パンチ治具（３０、３２）を前記パイプ（１）内に挿入し、
前記拡管パンチ治具（３０、３２）によって、前記パイプ（１）を前記固定孔（４）の内周面に形成された前記複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）に向けて拡管し、
前記パイプ（１）が拡管される過程において前記複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）を前記パイプ（１）に食い込ませて前記パイプ（１）を前記パイプ保持具（１１）に固定する保持具付金属パイプの製造方法において、
拡管工程では、前記パイプ（１）の拡管量が、前記パイプ保持具（１１）の脆弱部に向かう部位において他の部位よりも小さいことを特徴とする保持具付金属パイプの製造方法。
【請求項１４】
前記拡管パンチ治具（３０、３２）として、円の両側をカットすることで縦横比の異なる断面を有するものを準備して、
前記拡管パンチ治具（３０、３２）のカットされた側を、前記パイプ保持具（１１）の脆弱部に向かうように位置合わせして、前記拡管を行うことを特徴とする請求項１３に記載の保持具付金属パイプの製造方法。
【請求項１５】
前記拡管パンチ治具（３０、３２）として、前記固定孔（４）の内周面に対応する歯車状の凹凸部（３０ａ、３０ｂ）が形成されたものを用いることを特徴とする請求項１３に記載の保持具付金属パイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプの端部を保持し、固定するためのパイプ保持具、パイプにパイプ保持具を装着してなる保持具付金属パイプ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のパイプ保持具として、例えば、特許文献１に示されるものが知られている。すなわち、パイプ保持具に形成された固定孔の内周面に複数の凸部を形成し、パイプの端部を固定孔に差し込んで、複数の凸部をパイプに食い込ませて固定している。
【０００３】
例えば、自動車用エアコンのパイプ系では、特許文献１に示すように、パイプ保持具の全体形状を、例えば、小径側と大径側とからなる達磨状と呼びうる形状に形成している。その小径側にパイプ保持具を取り付けるための取付孔を設け、大径側にパイプを固定する固定孔を設けている。
【０００４】
そして、パイプを固定孔に差し込んで、そのパイプの開口側から拡管パンチ治具によるかしめによってパイプの端部を拡管させて固定孔にパイプを固定している。これにより、ろう付けをしないでパイプのパイプ保持具への固定を容易にかつ確実にできる。
【特許文献１】特開平１１−１９０４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固定孔にパイプを差し込んで拡管加工を行うと、固定孔の環状部分に周方向に沿った引っ張り応力が発生している。一方、パイプ保持具は安価なダイカスト製とする場合が多い。ダイカスト成形のようなアルミニウムなどの金属の溶湯をもって成形する場合、溶湯の流れなどに起因して、脆弱部が生じることがある。
【０００６】
例えば、溶湯の流れに起因する皺や、欠陥である。係る脆弱部は、他の部位に比べて、相対的に破壊に対する耐力が低い部位として把握できる。例えば、比較的低い応力で破壊に至るおそれのある部位などである。図１６は、参考例のパイプ保持具を示す平面図である。図１６に示すような略達磨状にダイカスト加工する場合は、通常、パイプ保持具１１０の長手方向の図中に示す部位Ｘ１近傍に出口側のゲートが配置される。この場合、図の上下に分かれて固定孔１４０を回りこんだ溶湯が出口ゲート付近で衝突する。
【０００７】
このため、出口ゲート付近は表面欠陥や内部欠陥が発生し易くなっている。この結果、出口ゲート付近の部位は、他の部分に比べて応力集中を受け易い。従って、拡管加工によって固定孔１４０の内周面に発生した引張応力の影響を受けて、固定孔１４０の環状部分のうち、図中に示す部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線の近傍は最も加工割れが生じやすい部位となっているという問題がある。
【０００８】
図中に示す部位Ｙ３−部位Ｘ３間の肉厚よりも図中に示す部位Ｙ１−部位Ｘ１間の肉厚が厚い場合でも、部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線の近傍に割れが集中し易い。そこで、この部分の応力低減が課題となる。
【０００９】
特に、上記特許文献１に示すように、複数の凸部のうち、部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線の近傍の内周面に凸部１２０を形成することで、部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線の近傍に周方向に沿った引っ張り応力が集中的に発生して加工割れが起きる恐れがあった。
【００１０】
さらに、拡管加工によってパイプ保持具１１０に高度の残留応力を残した状態で車両に搭載する場合には、エンジンなどの振動によるパイプとパイプ保持具１１０との間に負荷応力が増長されることでパイプ保持具１１０の疲労寿命が低下する問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の第１の目的は、パイプ保持具に発生する引っ張り応力の低減が図れるパイプ保持具、保持具付金属パイプ及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、パイプ保持具に不可避に発生する脆弱部への応力を低減することにある。さらに、本発明の第３の目的は、パイプ保持具の成形工程に起因する成形欠陥への応力を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項１５に記載の技術的手段を採用する。請求項１に記載の発明では、パイプ（１）が挿入される固定孔（４）の内周面に形成されて、パイプ（１）に食い込むことでパイプ（１）を固定する複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）を備えるパイプ保持具（１１）において、
固定孔（４）の内周面には、凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）間に挟まれて形成される凹部（１３）が、パイプ保持具（１１）の脆弱部を含む範囲にわたって配置されたことを特徴としている。この発明によれば、脆弱部への応力の低減を図ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、凹部（１３）の範囲は、固定孔（４）の軸心に対して少なくとも約４０°であることを特徴としている。この発明によれば、脆弱部への応力低減を効果的に達成することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、凹部（１３）の範囲は、固定孔（４）の軸心に対して、約４０°〜８０°であることを特徴としている。この発明によれば、脆弱部を固定孔（４）の周方向に沿って引き離す方向への応力の低減を図ることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）は、所定の突き出し高さを有する第１凸部（１２）と、この第１凸部（１２）よりも突き出し高さの低い第２凸部（１２ａ）とを有しており、凹部（１３）は、第２凸部（１２ａ）の間に挟まれて形成されており、固定孔（４）の軸心に対して約３０°以上の位置から第２凸部（１２ａ）の突き出し部分が始まるように形成されたことを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、第２凸部（１２ａ）の突き出し高さを、第１凸部（１２）の突き出し高さよりも低くすることで、脆弱部へ作用する応力を低減することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、固定孔（４）の軸心に対して約３０°〜７０°の範囲内の位置から第２凸部（１２ａ）の突き出し部分が始まるように形成されていることを特徴としている。この発明によれば、脆弱部への応力の低減を図ることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、凹部（１３）に隣接する凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）は、凹部（１３）に近づく方向に突き出し高さが漸減するように形成されていることを特徴としている。この発明によれば、突き出し高さが一定の凸部に比べて凹部（１３）に位置づけられた脆弱部への応力の低減を図ることができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）は、固定孔（４）の軸心に対して、点対称となるように配置されていることを特徴としている。この発明によれば、生産性を向上することができる。例えば、パイプ（１）または拡管加工治具などを点対称の多方向に配置できる。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、外形形状が大径部と小径部とが接続された略達磨状を成しており、固定孔（４）は、大径部に形成されていることを特徴としている。この発明によれば、小型化が必要とされる車両用空調装置に好適な形状を提供できる。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、脆弱部が凹部（１３）の中央部に位置づけられていることを特徴としている。この発明によれば、凹部（１３）の両側に位置づけられた凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）に起因して脆弱部へ作用する応力の偏りを抑えることができる。
【００２２】
請求項１０に記載の発明では、凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）の両側には、凹部（１３）と、隣接凹部（１３ａ）とが形成されており、固定孔（４）の軸心に対する凹部（１３）の範囲と、固定孔（４）の軸心に対する隣接凹部（１３ａ）の範囲とが異なることを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、脆弱部を含む凹部（１３）と、脆弱部を含まない隣接凹部（１３ａ）とが異なる角度範囲を持つように形成される。従って、凹部（１３）と、隣接凹部（１３ａ）とを、それぞれに期待される機能に応じた範囲をもって形成することができる。例えば、凹部（１３）は脆弱部への応力低減を図ることのできる範囲を持つように形成することができる。
【００２４】
例えば、隣接凹部（１３ａ）は、パイプ（１）の確実な固定を提供できる範囲を持つように形成することができる。凹部（１３）の範囲は、隣接凹部（１３ａ）の範囲より広く形成することができる。また、凹部（１３）の範囲は、隣接凹部（１３ａ）の範囲より狭く形成することもできる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明では、請求項１乃至請求項１０に記載のパイプ保持具（１１）と、固定孔（４）に挿入され、複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）の食い込みによって固定されたパイプ（１）とを備えることを特徴としている。この発明によれば、脆弱部への応力の低減が図られたパイプ保持具付金属パイプが提供できる。
【００２６】
請求項１２に記載の発明では、パイプ（１）が挿入される固定孔（４）の内周面に形成されて、パイプ（１）に食い込むことでパイプ（１）を固定する複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）を備えるパイプ保持具（１１）の製造方法であって、
固定孔（４）の周囲に脆弱部を形成するとともに、固定孔（４）の内周面に、凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）間に挟まれ、脆弱部を含む範囲にわたって広がる凹部（１３）を形成することを特徴としている。
【００２７】
この発明によれば、脆弱部へ応力が集中しにくいパイプ保持具（１１）を提供することができる。特に、ダイカスト成形、アルミ鍛造、あるいは押出し加工といった加工時の材料流動などに起因して脆弱部が不可避に形成される加工方法が採用される場合であっても、脆弱部への応力集中を回避することができる。
【００２８】
請求項１３に記載の発明では、パイプ保持具（１１）の固定孔（４）にパイプ（１）を挿入し、拡管パンチ治具（３０、３２）をパイプ（１）内に挿入し、拡管パンチ治具（３０、３２）によって、パイプ（１）を固定孔（４）の内周面に形成された複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）に向けて拡管し、パイプ（１）が拡管される過程において複数の凸部（１２、１２ａ、１２ｂ）をパイプ（１）に食い込ませてパイプ（１）をパイプ保持具（１１）に固定する保持具付金属パイプの製造方法において、
拡管工程では、パイプ（１）の拡管量が、パイプ保持具（１１）の脆弱部に向かう部位において他の部位よりも小さいことを特徴としている。
【００２９】
この発明によれば、パイプ保持具（１１）の脆弱部の近傍に作用する応力が低減される。
【００３０】
請求項１４に記載の発明では、拡管パンチ治具（３０、３２）として、円の両側をカットすることで縦横比の異なる断面を有するものを準備して、拡管パンチ治具（３０、３２）のカットされた側を、パイプ保持具（１１）の脆弱部に向かうように位置合わせして、拡管を行うことを特徴としている。
【００３１】
例えば、円形の断面を有する拡管パンチ治具（３１）を用いて拡管を行うと、パイプ（１）は全周においてほぼ均等に拡管される。よって、パイプ保持具（１１）の固定孔（４）の内周面にも、ほぼ均等にパイプ（１）が押し付けられる。この結果、脆弱部には、過大な応力が作用する恐れがある。
【００３２】
そこで、円の両側をカットした断面の拡管パンチ治具（３０、３２）を用いることで、脆弱部近傍へ向かうパイプ（１）の拡管を抑制し、脆弱部へ作用する応力を低減できる。例えば、一実施例としての、脆弱部を含む範囲にわたって広がる凹部（１３）が設けられている場合には、凹部（１３）がパイプ（１）に接触することを阻止する程度の拡管量とすることもできる。これにより、脆弱部近傍に発生する応力を低減できる。
【００３３】
請求項１５に記載の発明では、拡管パンチ治具（３０、３２）として、固定孔（４）の内周面に対応する歯車状の凹凸部（３０ａ、３０ｂ）が形成されたものを用いることを特徴としている。この発明によれば、パイプ（１）を固定孔（４）の内周面に沿った形状に拡管させることができる。この結果、脆弱部への応力を抑えながら、パイプ（１）を確実に固定することができる。
【００３４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第１実施形態）
第１実施形態におけるパイプ保持具１１および保持具付金属パイプを図１乃至図６に基づいて説明する。図１は第１実施形態におけるパイプ保持具１１の全体構成を示す平面図である。図２は図１に示すＩＩ−ＩＩ縦断面図である。図３は保持具付金属パイプの全体構成を示す縦断面図である。以下の説明において、角度で示された範囲は、固定孔４の軸心Ｃ１に対する角度である。
【００３６】
本実施形態の保持具付金属パイプは、図３に示すように、パイプ保持具１１にパイプ１を固定した配管ジョイントである。保持具付金属パイプは、車両用空調装置に用いられる冷媒パイプに適用されている。保持具付金属パイプは、例えば、冷凍サイクル装置の圧縮機と凝縮器とを接続するための配管ジョイントとして適用できる。
【００３７】
本実施形態の保持具付金属パイプは、例えば、Ａ６０６３系のアルミニウム合金などの金属パイプから形成されたパイプ１と、パイプ１は、パイプ保持具１１に固定されている。パイプ１の端部は、固定孔４に差し込まれている。パイプ１の端部は、拡管加工によって拡大されている。パイプ１の端部は、拡管加工によって、固定孔４の内周面に推し付けられ、かしめられることによってパイプ保持具１１に固定されている。
【００３８】
パイプ１の先端側には、バルジ部１ａが設けられている。バルジ部１ａよりさらに先端側には、短い突出部が設けられている。この突出部には、そのほぼ中央に溝部１ｂが設けられている。バルジ部１ａは径外方向へ突出する円環状に形成され、パイプ保持具１１の拡大孔部４ａに配設される。溝部１ｂは、環状に形成された溝であって、図示しないＯリングが装着される。ここで、バルジ部１ａは、パイプ１の端部をパイプ保持具１１に固定した後に、例えば、バルジ加工によって成形される。
【００３９】
また、溝部１ｂは、パイプ１の端部をパイプ保持具１１に固定した後に、例えば、スピニング加工による塑性加工によって形成される。パイプ１は図示しない相手側の雌側接続口に嵌入され接続される。ここで、本実施形態では、溝部１ｂをパイプ１の先端側に一列設けたが、２列設けても良い。
【００４０】
パイプ保持具１１は、図１および図２に示すように、外形形状が大径部と小径部とが接続された略達磨状に形成されている。大径部には、そこを貫通する固定孔４が形成され、小径部には、そこを貫通する取付孔８が形成される。パイプ保持具１１は、固定孔４を区画する環状部分と、取付孔８を区画する環状部分とが一体的に連結されて略８の字状に形成される。
【００４１】
パイプ保持具１１は、例えば、アルミニウム系合金を用いて、ダイカスト鋳造によって成形される。パイプ保持具１１は、取付孔８の近傍に入口ゲートを有し、固定孔４の近傍に出口ゲートを有するダイカスト型によって成形される。入口ゲートと、出口ゲートとは、パイプ保持具１１の長手方向軸上に位置づけられている。
【００４２】
パイプ保持具１１は、中心線上の部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線上に溶湯のゲートを有する成形型によって成形されたものである。よって、該当部位には、ゲート痕を有する。この結果、溶湯の流れなどに起因して、皺、内部欠陥、表面欠陥などが生じることがある。これらは、比較的低い応力で破壊する脆弱部となる。本実施形態では、出口ゲートの近傍に脆弱部が生じやすい。
【００４３】
脆弱部は、固定孔４を区画する環状部分のうち、図１に示すように、図中に示す部位Ｘ１と図中に示す部位Ｙ１とを結ぶ線の近傍に生ずる。よって、本実施形態では、脆弱部の近傍に作用する応力の低減を可能とする形状のパイプ保持具１１を採用している。
【００４４】
パイプ保持具１１は、その成形工程に起因して不可避の脆弱部を生じる製法により製造することができる。例えば、材料の流れ方向などに応じて脆弱部を生じることのあるアルミ鍛造または押出し加工によっても形成されうる。
【００４５】
取付孔８は、パイプ保持具１１を図示しない相手側部品に締結するための締結部材としての、例えば、ボルトを挿通させる貫通孔である。固定孔４は、パイプ１を固定するための孔である。固定孔４は、その内周面が凹凸状になるように複数（本例では８個）の凸部１２と複数の凹部１３、１３ａとが交互に設けられている。
【００４６】
この複数の凸部１２は、パイプ１に食い込ませるための突起である。つまり、パイプ１を固定孔４に差し込んで、パイプ１の開口側から拡管パンチ治具を挿入し、パイプ１を順次拡管させることで、パイプ１に凸部１２を食い込ませ、パイプ１を固定孔４に固定させる。
【００４７】
複数の凸部１２のパイプ１への当接面は、拡管加工時に押圧される。この結果、凸部１２が形成された固定孔４の周囲には、応力が作用する。本実施形態では、脆弱部の近傍に作用する応力の低減を可能とするために、脆弱部（Ｘ１−Ｙ１）に対応した位置に凹部１３を配置している。
【００４８】
凹部１３は、部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線を０°（中央）として両側に約２０°の範囲に広がっている。この結果、凹部１３の範囲は、約４０°である。また、脆弱部が形成される部位Ｙ１は、凹部１３のほぼ中央に位置づけられている。従って、凹部１３はその範囲内に少なくとも脆弱部を含むとともに、その脆弱部をほぼ中央に位置づけて約４０°以上の範囲に渡って広がっている。
【００４９】
凹部１３は、部位Ｙ１の反対側にも位置づけられている。凹部１３は、パイプ保持具１１の固定孔４の内周面のうち、取付孔８が位置する部位と反対に位置する部位に設けられている。パイプ保持具１１にゲート痕がある場合には、凹部１３は、ゲート痕の位置を含む範囲にわたって広がるように設けられる。ゲート痕の位置は、凹部１３の範囲の中央に位置づけられてもよい。
【００５０】
凹部１３に隣接する凸部１２の両側には、凹部１３と隣接凹部１３ａとが位置づけられる。凹部１３の範囲と、隣接凹部１３ａの範囲とは、異なっている。凹部１３の範囲は、隣接凹部１３ａより広く形成されている。隣接凹部１３ａは、約３０°の範囲にわたって広がっている。よって、凹部１３が最も広い周方向範囲をもっている。
【００５１】
すべての凸部１２は、約１２．５°の範囲にわたって広がっている。凸部１２の頂面は、円弧状の面である。凹部１３、１３ａの底面もまた、円弧状の面である。凸部１２の頂面と、凹部１３、１３ａの底面との間には、凸部を台形状とする斜面が設けられている。凹部１３、１３ａの底面からの凸部１２の頂面の高さは、パイプ１の食い込みによりパイプ１を確実に固定できるように設定されている。すべての凸部１２は、同じ高さをもっている。
【００５２】
凹部１３に隣接する凸部１２は、図中に示す部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線を中心とする約４０°の範囲の境界線上から突き出し部分が始まるように設けられている。これにより、脆弱部近傍の内周面には、約４０°の円弧長さを有する凹部１３が設けられることになる。また、内周面に設けられる凸部１２および凹部１３、１３ａは固定孔４の中心軸心Ｃ１に対して点対称となるように設けられている。
【００５３】
内周面は、長手方向中心線（ＩＩ−ＩＩ断面線）と直交する線に対して線対称に形成されている。また、内周面は、長手方向中心線に対して線対称に形成されている。従って、内周面は、軸心Ｃ１に対して点対称に形成されている。これらの対称配置は、パイプ１とパイプ保持具１１との位置決め、又は拡管治具の位置決めの自由度を高める。この結果、製造工程において生産性の向上に寄与する。
【００５４】
凹部１３と凹部１３ａとは円弧長さが異なっている。凹部１３ａの円弧長さは、凹部１３よりも短く設定されている。複数の凸部１２は、それぞれの円弧長さが上述した凹部１３ａの円弧長さよりも短く設定されている。また、複数の凸部１２は、全てが等しい突き出し高さをもって径方向内側へ向けて突き出す。
【００５５】
凹部１３、１３ａは、それぞれがパイプ１の外径よりも大径の円弧をもって形成されている。つまり、複数の凹部１３、１３ａを結んで与えられる円は、加工前のパイプ１の外形よりも大きい。また、複数の凸部１２も加工前のパイプ１の外形よりも大きい。また、複数の凹部１３、１３ａを結んで与えられる円は、拡管加工後のパイプ１の外形に当接される内径である。
【００５６】
ところで、この種のパイプ保持具１１では、パイプ１の拡管加工によって、固定孔４の環状部分に、周方向に沿った引っ張り応力が発生している。ここで、脆弱部近傍における主応力値を検討する。図４は第１参考例の主応力分布の解析結果を示す分布図である。第１参考例のパイプ保持具は、パイプ保持具１１の固定孔４の内周面のうち、長手方向の中心線を中央に位置づけて、約３０°の範囲にわたって凹部１３ａを形成した。
【００５７】
図４では、パイプ保持具１１の半部が図示されており、半部の１５°として図示されている。図４では、凸部１２と、凹部１３ａとが周方向に沿って交互に配置されている。すべての凸部１２は、約１５°の範囲にわたって広がる。すべての凹部１３ａは、約３０°の範囲にわたって広がる。
【００５８】
図５は第２参考例の主応力分布の解析結果を示す分布図である。第２参考例のパイプ保持具は、図４の第１参考例が備えていた、部位Ｙ１に最も近い凸部１２を取り除いた形状をもつ。図５では、部位Ｙ１を含む凹部１３は、１２０°の範囲にわたって広がっている。
【００５９】
図４の例では、凹部１３ａに隣接する凸部１２を脆弱部近傍、即ち、部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線の近傍に設けている。この場合には、パイプ１への当接面に応力値の大きい引っ張り応力が発生している。特に、部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線の近傍には、周方向に沿った応力値の大きい引っ張り応力が発生している。
【００６０】
これは、達磨状のパイプ保持具１１の形状に起因するものと考えられる。すなわち、図４の左側部分では固定孔４の径方向外側に充分な径方向太さが得られる。一方、図４の右側部分では、固定孔４の外側に充分な径方向太さが得られない。このようなパイプ保持具１１の径方向太さに起因して、応力が集中すると考えられる。
【００６１】
次に、図５の例では、凹部１３に隣接する凸部１２が脆弱部から遠く離れた位置に設けられている。これによれば、部位Ｘ１近傍、即ち脆弱部近傍には、図５中に示す矢印Ｚ方向に変形モードを生ずる曲げモーメントが作用される。従って、部位Ｘ１近傍、即ち脆弱部近傍の応力値が低減できることが分かる。
【００６２】
ところで、凹部１３に隣接する凸部１２は、脆弱部をほぼ中央に位置づけた約４０°〜８０°の範囲に突き出しが開始するように設けると良い。まず、約８０°を超える内周面に凸部１２の突き出しが開始するように設けると、一般的に拡管加工による押圧によって固定孔４の直径が図５中の上下方向に延びるとともに、図５中の左右方向には縮む傾向となる。
【００６３】
この結果、部位Ｙ１を含む凹部１３とパイプ１の外周とが、拡管加工終了前、即ち拡管パンチ治具が所定ストロークに到達する前に接触してしまう。これでは、内周面の部位Ｙ１が軸心Ｃ１側方向に移動するため、拡管加工による曲げモーメントを部位Ｘ１近傍、即ち脆弱部近傍に十分に作用させることができない。そのため、脆弱部近傍に発生する引っ張り応力の低減効果が発揮できない。従って、約８０°を超えない範囲に凸部１２の突き出し開始点を設けると良い。
【００６４】
一方、約４０°を超える範囲に凸部１２の突き出し開始点を形成する根拠は、図６に示す特性によって求める。図６は図１４に示すような拡管パンチ治具３０、３１のモデルを用いて有限要素解析をした場合の最大主応力と拡管パンチ径との関係を示す特性図である。図６は凹部１３に隣接する凸部１２をパラメータとしたときの部位Ｘ１近傍、即ち脆弱部近傍に掛かる応力を有限要素法による解析で求めたものである。
【００６５】
図中に示す横軸Ｄ１〜Ｄ１１は、実質的な拡管パンチ径であって、拡管パンチ治具のストロークにより変化している。つまり、拡管パンチ治具がパイプ１に挿入された状態で上死点から下死点まで移動すると拡管パンチ径が徐々に大きくなる。従って、拡管パンチ治具が下死点に移動すると最大主応力が最大となる。
【００６６】
図６に示すように、部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線を０°として、±１４°および±１８°に凸部１２の突き出し開始点を形成したときは部位Ｘ１近傍で最大主応力値が大となっている。また、部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線を０°として、±２５°と±２９°とに凸部１２の突き出し開始点を形成したときは部位Ｘ１近傍で最大主応力値が小さくなっている。
【００６７】
即ち、約２８°、約３６°に凸部１２を設けると応力が大きく、約５０°、約５８°に凸部１２を設けると応力が抑えられる。このことから、約３６°を超える範囲、即ち約４０°とすることで実用的な応力低減が得られることが分かる。これにより、固定孔４の軸心Ｃ１に対して約４０°を超える内周面に凸部１２の突き出し開始点を設けると良い。
【００６８】
本実施形態では、固定孔４の内周面に複数の凸部１２と複数の凹部１３、１３ａをそれぞれ８個設けたが、これに限らず、パイプ１の径、使用目的を考慮した個数で形成すれば良い。また、各凸部１２の範囲、凹部１３ａの範囲も、パイプ１の固定強度などを考慮して設定することができる。
【００６９】
また、本実施形態のパイプ保持具１１の全体形状を略達磨状に形成したが、瓢箪状、あるいはピーナッツ状と呼びうる形状に形成しても良い。また、凹部１３の範囲は、隣接凹部１３ａの範囲より狭く形成してもよい。例えば、凹部１３は脆弱部への応力低減を図ることのできる範囲を持つように形成し、隣接凹部１３ａは、パイプ１の確実な固定を提供できる範囲を持つように形成することができる。
【００７０】
以上の第１実施形態による保持具付金属パイプによれば、固定孔４の内周面には、脆弱部に対応して位置づけられた凹部１３が設けられていることにより、脆弱部では、応力の低減が図られる。また、少なくとも約４０°の円弧長さを有する凹部１３が脆弱部近傍に形成されていることにより、脆弱部への応力低減を効果的に達成することができる。
【００７１】
また、凹部１３に隣接する凸部１２は、約４０°〜８０°範囲の内周面に凸部１２の突き出し部分が始まることにより、脆弱部に曲げモーメントを作用されることができ、脆弱部への応力の低減が図られる。
【００７２】
また、拡管加工により複数の凸部１２がパイプ１に食い込むことで、パイプ１がパイプ保持具１１に確実に固定できる。従って、パイプ１のパイプ保持具１１に対する十分な回り止め力を得ることができる。また、パイプ１の径に、ばらつきがある場合でも、パイプ１に複数の第１凸部１２を食い込ませることでそのばらつきを吸収することができる。
【００７３】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、凹部１３を対称に設けたが、脆弱部近傍の凹部１３とそれに対向する凹部１３ｂの円弧長さが異なるようにしても良い。図７は第２実施形態のパイプ保持具１１を示す平面図である。脆弱部近傍の内周面には約６０°の凹部１３を設け、部位Ｙ１と対向する側の内周面には、その凹部１３よりも狭い対向側凹部１３ｂを設けている。
【００７４】
この対向側凹部１３ｂの円弧長さは、他の凹部１３ａと同じ円弧長さである。対向側凹部１３ｂの円弧長さは、他の凹部１３ａの円弧長さよりも長くて良い。この実施形態においても、凹部１３によって、脆弱部への応力が低減される。
【００７５】
（第３実施形態）
上記実施形態では、全ての凸部１２を等しい高さをもって形成したが、脆弱部近傍に、他の凸部１２よりも突き出し高さの低い第２凸部１２ａを設けても良い。図８は第３実施形態のパイプ保持具１１を示す平面図である。固定孔４の内周面には、パイプ１の固定のために、必要な十分な高さをもった第１凸部１２と、この第１凸部１２より低い第２凸部１２ａとが形成されている。
【００７６】
部位Ｘ１と部位Ｙ１とを結ぶ線を中心として約３０°以上の範囲に広がる凹部１３が形成される。この結果、第２凸部１２ａの突き出し部分は、約３０°以上の位置から始まるように形成されている。上記の約３０°の角度範囲は、脆弱部が形成される部位Ｙ１、Ｘ１をほぼ中央に位置づけて設定される。
【００７７】
第２凸部１２ａの高さは、第１凸部１２の突き出し高さＨの約半分である０．５Ｈとされている。また、固定孔４の軸心Ｃ１に対して点対称となるように、凹部１３、第２凸部１２ａ、隣接凹部１３ａ、第１凸部１２が配置されている。第２凸部１２ａの突き出し部分は、脆弱部を含む凹部１３をほぼ中央に位置づけた約３０°〜７０°の範囲内に設けても良い。
【００７８】
以上の構成によれば、少なくとも約３０°の円弧長さを有する凹部１３が脆弱部近傍に形成されていることにより、脆弱部への応力低減を効果的に達成することができる。また凹部１３の円弧長さは、約３０°〜７０°としても、脆弱部への応力を低減することができる。
【００７９】
また、第２凸部１２ａの突き出し高さを低くすることで、第２凸部１２ａはパイプ１への食い込みが小さいため、脆弱部近傍に発生する引っ張り応力を小さく抑えることができる。従って、脆弱部近傍に許容範囲内の引っ張り応力が発生するが加工割れなどの不具合を起こすことはない。さらに、約３０°の位置でも、パイプ１を第２凸部１２ａによって保持できるため、固定孔４へのパイプ１の保持力を増加できる。
【００８０】
（第４実施形態）
上記第実施形態では、凹部１３に隣接する凸部１２、１２ａをほぼ台形の形状に形成したが、第４実施形態では、凹部１３に隣接してほぼ三角形の凸部１２ｂを設ける。この凸部１２ｂは第３凸部１２ｂと呼ばれる。第３凸部１２ｂの突き出し高さは、部位Ｙ１に向けて、順次漸減する。
【００８１】
図９は第４実施形態のパイプ保持具１１を示す平面図である。凹部１３は、脆弱部が形成される部位Ｙ１、Ｘ１を中央に位置づけた約６０°の範囲にわたって広がるように形成されている。第３凸部１２ｂの突き出し部分は、約６０°の位置から開始するように設けられている。第３凸部１２ｂの突き出し高さＨは、凹部１３側に向けて滑らかに減少するように設定されている。
【００８２】
第３凸部１２ｂの突き出しが開始される図９中に示す部位Ｙ２における突き出し高さは、ほぼ０である。このため、凹部１３から第３凸部１２ｂへ向かって滑らかに面が繋がっている。第３凸部１２ｂの高さは、部位Ｙ１、Ｘ１から離れた側の端部では、他の凸部１２と同じ高さＨをもつ。凹部１３と、第３凸部１２ｂと、隣接凹部１３ａと、凸部１２とは、固定孔４の内周面が軸心Ｃ１に対して点対称となるように形成されている。
【００８３】
この実施形態に開示された三角形の第３凸部１２ｂは、第１〜第３実施形態にも組み合わせることができる。例えば、上記実施形態の凹部１３に隣接する凸部１２、または第２凸部１２ａを、第３凸部１２ｂに置き換えることができる。第３凸部１２ｂは、約３０°〜８０°の範囲内の位置から第３凸部１２ｂの突き出し部分が開始するように設けることができる。
【００８４】
この実施形態によると、第３凸部１２ｂの突き出しの開始位置を脆弱部が形成される部位Ｙ１、Ｘ１の近傍に位置づけることができる。
【００８５】
（第５実施形態）
本実施形態では、拡管パンチ治具の形状改良によって脆弱部の近傍に発生する応力の低減を図る。本実施形態を図１０乃至図１４に基づいて説明する。図１０はパイプ保持具１１を示す平面図である。図１１は歯車状の凹凸部が形成され、かつ縦横比が異なる断面を有する拡管パンチ治具３０の形状、寸法を示す模式断面図である。図１２はパイプ保持具１１に形成された固定孔４と拡管パンチ治具３０との配置形態を示す平面図である。
【００８６】
図１３は円形状の断面を有する拡管パンチ治具３１の形状、寸法を示す模式断面図である。図１４はパイプ保持具１１に掛かる主応力分布を示す解析結果である。同図中（ａ）は歯車状の拡管パンチ治具３０を用いたときのパイプ保持具１１に掛かる主応力分布を示す解析結果である。また、同図中（ｂ）は円形状の拡管パンチ治具３１を用いたときのパイプ保持具１１に掛かる主応力分布を示す解析結果である。
【００８７】
本実施形態のパイプ保持具１１は、図１０に示すように、部位Ｙ１をほぼ中央に位置づけた約６０°にわたって広がる凹部１３を有する。また、凹部１３と第１凸部１２と隣接凹部１３ａとは、固定孔４の内周面が軸心Ｃ１に対して点対称となるように配設される。
【００８８】
拡管パンチ治具３０は、図１１に示すように、直径がφＤからなる円形の両側部分を、径φ０．９４Ｄとなるようにカットしてなる断面形状を有している。これにより、互いに直交する径方向の寸法に長短があり、縦横比の異なる断面を有している。カットされていない外周面には、固定孔４に設けられた第１凸部１２および凹部１３ａに対応するように歯車状の凹凸部が形成されている。
【００８９】
カットされていない外周面に形成された歯車状の凹凸部は、凹部１３ａに対応した凸部３０ａと第１凸部１２に対応した凹部３０ｂとを有する。それぞれの凸部３０ａの円弧長さは凹部１３ａの円弧長さよりも短く形成され、それぞれの凹部３０ｂの円弧長さは、第１凸部１２の円弧長さよりも長く形成されている。
【００９０】
拡管パンチ治具３０は、上死点から下死点への移動により、拡管パンチ径が変化するように円錐状あるいはテーパ状に形成されている。直径φＤは拡管パンチ治具３０の拡管パンチ径であって、いわゆる基準径と呼ばれる。
【００９１】
パイプ保持具１１は、固定孔４の周囲に脆弱部が形成される製造方法によって製造される。例えば、ダイカスト成形である。この実施形態でも、パイプ保持具１１の部位Ｘ１付近に脆弱部が形成される。パイプ保持具１１は、固定孔４の内周面に、凸部１２間に挟まれ、脆弱部を含む範囲にわたって広がる凹部１３を形成するように製造される。
【００９２】
これら凸部１２、凹部１３は、ダイカスト成形によって形成される。次に、パイプ保持具１１の固定孔４にパイプ１の端部を挿入する。引き続き、拡管パンチ治具３０をパイプ１の端部かその内部に挿入する。拡管パンチ治具３０によって、パイプ１を固定孔４の内周面に形成された複数の凸部１２に向けて、さらには凹部１３、１３ａに向けて拡管させる。
【００９３】
パイプ１が拡管される過程においては、複数の凸部１２をパイプ１に食い込ませてパイプ１をパイプ保持具１１に固定する。さらに、拡管工程では、パイプ１の拡管量が、パイプ保持具１１の脆弱部に向かう部位において他の部位より小さく設定されている。拡管加工の工程においては、図１２に示すように、カットされた両面が凹部１３に向き合うように、パイプ１の内側に拡管パンチ治具３０が挿入される。
【００９４】
拡管パンチ治具３０の短径方向が脆弱部を指向するように位置づけられる。このため、パイプ１は、拡管パンチ治具３０の長径方向に関して大きく拡管される一方で、短径方向に関しては、長径方向と比べて相対的に小さく拡管される。短径方向に関しては、拡管量は、小さいか、ゼロに設定することができる。このように、拡管工程では、その脆弱部に向かう部位の拡管量が他の部位の拡管量より小さく抑えられる。
【００９５】
ところで、一般的に用いられる拡管パンチ治具３１は、図１３に示すように、断面形状がφＤからなる円形状に形成されている。つまり、縦横比は同一である。拡管パンチ治具３１を用いて、拡管加工を行うと、図１４（ｂ）に示すように、脆弱部近傍に比較的大きな応力が集中する。本実施形態の拡管パンチ治具３０を用いて拡管加工を行うと、図１４（ａ）に示すように、脆弱部近傍において、応力が低減された状態を提供することができる。
【００９６】
かかる応力低減の作用効果は、部位Ｙ１に向かうパイプ１の拡管量が抑えられることによって、曲げモーメントを脆弱部近傍に十分に作用させることができるためと考えられる。これにより、脆弱部近傍の引っ張り応力を低減できる。また、拡管パンチ治具３０を歯車状の凹凸に形成したことにより、パイプ１全体の拡管量が低減することで、脆弱部近傍に発生する引っ張り応力を小さくすることができる。
【００９７】
（第６実施形態）
上記第５実施形態では、拡管パンチ治具３０に歯車状の凹凸部３０ａ、３０ｂを形成したが、第６実施形態では、図１５に示すように、直径φＤとなる円形とした。つまり、歯車状の凹凸部３０ａ、３０ｂを形成していない。拡管パンチ治具３２によれば、製造コストの低減が図られる。
【００９８】
（他の実施形態）
第５実施形態および第６実施形態に開示された製造方法は、第１実施形態乃至第４実施形態に開示されたパイプ保持具１１に適用されてもよい。
【００９９】
第１実施形態乃至第６実施形態に開示されたパイプ保持具１１は、図１３に示す参考例のような形状をもった拡管パンチ治具３１によって拡管加工されてもよい。かかる製造方法においても、凹部１３が、脆弱部に作用する応力を低減する作用効果をもたらす。
【０１００】
また、以上の実施形態では、パイプ保持具および保持具付金属パイプを車両用空調装置に用いられる冷媒パイプ系に適用したが、本発明は、車両以外の空調装置、産業機械などの配管系に用いるパイプ保持具および保持具付金属パイプに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】第１実施形態におけるパイプ保持具１１を示す平面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ縦断面図である。
【図３】第１実施形態における保持具付金属パイプの全体構成を示す縦断面図である。
【図４】参考例のパイプ保持具における主応力分布の解析結果を示す分布図である。
【図５】参考例のパイプ保持具における主応力分布の解析結果を示す分布図である。
【図６】最大主応力と拡管パンチ径との関係を示す特性図である。
【図７】第２実施形態におけるパイプ保持具１１を示す平面図である。
【図８】第３実施形態におけるパイプ保持具１１を示す部分的な平面図である。
【図９】第４実施形態におけるパイプ保持具１１を示す部分的な平面図である。
【図１０】第５実施形態におけるパイプ保持具１１を示す平面図である。
【図１１】第５実施形態における拡管パンチ治具３０の形状、寸法を示す模式的な断面図である。
【図１２】第５実施形態におけるパイプ保持具１１に形成された固定孔４と拡管パンチ治具３０との配置形態を示す平面図である。
【図１３】拡管パンチ治具３１の参考例の形状、寸法を示す模式図である。
【図１４】第５実施形態における主応力分布の解析結果を示す分布図であって、（ａ）は歯車状の拡管パンチ治具３０を用いた場合、（ｂ）は円形状の拡管パンチ治具３１を用いた場合を示す。
【図１５】第６実施形態における拡管パンチ治具３２の形状、寸法を示す模式的な断面図である。
【図１６】参考例のパイプ保持具の外観形状を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…パイプ
４…固定孔
１１…パイプ保持具
１２…凸部、第１凸部（凸部）
１２ａ…第２凸部（凸部）
１２ｂ…第３凸部（凸部）
１３…凹部
１３ａ…凹部、隣接凹部
３０…拡管パンチ治具
３０ａ…凸部（凹凸部）
３０ｂ…凹部（凹凸部）
３２…拡管パンチ治具
【図１】
2008190597.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008190597.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008190597.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2008190597.tif 000017
【図１６】
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