JPH07506892A - 破裂阻止用流体の移行部分 - 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】 破裂阻止用流体の移行部分 発明の背景及び要約 本発明は流体配管及びコネクタシステムに関し、特に、そのようなコネクタシス テムにおける流体の移行部分（ｆｌｕｉｄ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に関し、こ れにより破裂（ｒｕｐｔｕｒｅ）を阻止しかつコネクタシステムに作用する突然 の大きな曲げ負荷が生じても「破壊（ｂｒｅａｋ）Ｊ　Ｌ、ないようにした該移 行部分に関する。

流体の移行部分は、異なる断面の筒形状部分間に形成されて、戴頭の円錐形断面 又は四角形断面である。不運なことに、これらの断面は、圧力に対して不都合に 作用するので、曲げモーメントを吸収する材料を提供し得ない。コネクタシステ ムにおいて圧力の変化に適応させるために、接続される導管の直径部はしばしば テーパ形状とされるか、さもなくば大直径部から小直径部まで徐々に径を低減さ れる。

多くの流体配管及びコネクタシステムは、軸方向引張力及び曲げモーメントの複 雑な組合わせを受けているために、流体システムの各部分に損傷を生ずることが ある。最大の曲げ力は、システムの移行部分、即ち相互接続が行われている箇所 （例えば「ティー」又はエルボ−）又はコネクタが直径の急激な変化を生ずる箇 所、又は剛直な配管が可撓性のホースに変わる箇所に生ずる。自動車事故に結び 付（自動車の流体接続システムは、破裂してはならない。

従って、本発明の目的は、突然の大きな曲げを生じても、流体システムの破裂を 阻止し得る低コストの方法を提供することである。

本発明は特に、一つの断面から他の断面への直径の変化を含む、所定の金具又は 移行部分に適用可能である。

本発明によれば、「破壊無しくｎｏ　ｂｒｅａｋ月の流体コネクタは、第１及び 第２の長平方向隔置の筒形状部分間の凹状に（ぼんだ（ｃｏｎｃａｖｅｄ　ｉｎ ）又は凹状に突出した（ｃｏｎｃａｖｅｄ　ｏｕｔ）移行部分（ｔｒａｎｓｉｔ ｉｏｎ　ｐｏｒｔｉｏｎ）を含むように形成された可撓性材料の薄壁の金具であ る。凹状に突出の移行部分は、金具の軸方向に直交する方向の衝撃力等による突 然の曲げモーメントを生じている間に制御可能に折り曲げられて、材料の可撓性 を増大させる。曲げ半径の中心から最も遠く離れた移行材料部分は、引張り状態 にされて伸びを助長する材料である。他方、曲げ半径の中心に最も近い移行材料 部分は、圧縮状態にされて制御された折り曲げを助長する材料を提供し、これに より引き裂き（ｔｅａｒ）に至る曲げを生じない。引き裂きの無い曲げが可能と なるのは、凹状にくぼんだ又は凹状に突出した形状を製作する間にシステムの最 大応力が生じてしまうからである。

ここで述べる移行部分とは、好ましくは、管状構造が「折り曲げられて（ｆ。

Ｌｄ　ｏｖｅｒ）Ｊ　、円形状と平坦状楕円又はレーストラック形状との間の一 連の断面及び形状を取りながら進行することを意味する。この断面形状の進行変 化中の幾つかの時点において、変形した断面形状の各横方向側部により形成され た各移行構造部分は、非常に大きい局部的応力の期間を生ずる。この高応力の状 態は、本発明においては避けることができるが、これは、本発明の管状導管が該 導管を変形することにより生ずる応力よりも大きい応力条件下で予備成形されて いるからである。

この高い局部応力の程度及び割合は、「引き裂き」が生ずるのでなく「折り曲げ 」を生ずる程度となるよう、材料自体により低減される。

好ましくは、凹状移行部分の断面は、該移行部分が「折り曲げ」を生じたために 破裂を生じ難くなるようなものである。

内方へ凹状になった具体例においては、圧力降下が小さくなる傾向があり、それ ゆえ普通に使用される。しかしながら、移行部分が曲げを生じた後でも対象物が 最大流量を有しなければならないときは、外方へ凹状になった移行部分を有する 具体例が望ましい。

本発明のその他の目的、効果及び特徴は、添付の図面を参照して次の記述及び添 付のクレームから明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は、移行部分が内方へ凹状になった（つまり凹状にくぼんだ）流体配管接 続部を示す。

第２Ａ図〜第５Ａ図は夫々、移行部分が内方へ凹状になった「破壊無し」配管の 移行部分の縦断側面図である。

第２Ｂ図〜第５Ｂ図は夫々、第２Ａ図〜第５Ａ図に示された配管移行部分の縦断 後面図である。

第７図は、従来例の移行部分と「破壊無し」配管の移行部分とにおける力の変化 を比較して示す図である。

好ましい具体例の詳細な説明 第１図は、変速機のオイルクーラ又はパワーステアリング用ギア又は空調部品等 のハウジング１０を示す。液圧導管１４を受入れる寸法とされた圧力通路１２力 仏ウジング１０の外側部から内方へ伸びている。導管１４の一部のみが本発明に 関連して示されている。

導管１４は略筒状で、中心軸２２に対して同軸に配された第１、第２及び第３の 部分１６．１８及び２０を含む。第２Ａ〜５Ａ図、及び第２Ｂ〜５Ｂ図により明 確に示す如く、第１及び第３の部分１６．２０は円形状で示され、第１の部分１ ６は中心孔２１を有ししかも第３の部分２ｏよりも直径が小さくて、通路１２内 に挿入されて流体の通路となっている。第３の部分２０は中心孔２３を有し、ハ ウジング１０から長手方向へ隔置され、かくして外方へ露出されて軸線を横切る 方向に接続部（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）へ加わる衝撃力を受止め、これにより導 管１４へ曲げモーメントを作用させる。

符号ｒＦＪで示す力（第１図参照）は、軸線に対して直交する方向に第３の部分 ２０に加わる。１つの議論として、力Ｆは軸線２２を含む垂直平面内に位置し、 これにより第１及び第３の部分１６．２０間に作用する曲げモーメントは第３の 部分２０を垂直方向下方へ偏向させるであろう。

本発明によれば、第２〜第５図は、大きな突然の曲げ力が作用する間に材料の破 壊を抑えるいわゆるｒｉ壊無し移行部分（ｎｏ　ｂｒｅａｋ　ｔｒａｎｓｉｔｉ ｏｎ月を示しており、この大きな突然の曲げ力は配管軸線を横切る方向の衝撃に よって生ずる。各図は、移行部（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）にわたって材料がいわ ゆる「折り曲げ（ｆｏｌｄｅｄ）Ｊ現象を受ける場合の進行段階を示している。

本発明によれば、第２の部分１８が移行部に相当しており、外部がら見て略内方 へ凹状となっており、移行部分が２つの筒状部分１６．２０間で長手方向へ伸び るに従って該移行部分の各横断面でその直径が増大している。材料は好ましくは 可撓性でかつ降伏可能である。導管部分は好ましくは薄い壁を有している。導管 １４は筒状部分１６．１８間に位置する中間直径部分が幾分一層薄い壁を有する ようなプラスチック材料から形成されるか、或いはその代替例としてプラスチッ ク又は金属から形成された一定の壁厚さのものでもよい。しかしながら、鋳造金 属は、本発明において本質的な曲げ能力を与えるのに必要な十分な伸び特性（ｅ ｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）を有するようには思え ないことに注意されたい。

第２Ａ図及び２Ｂ図において、第２の部分１８は変形を生じていない。

第３Ａ図及び３Ｂ図において、第２の部分１８が、符号２４で示す導管材料の上 部が僅かに変形を生じ始め、右方向への僅かな伸びを生ずる。そして符号２６で 示す導管材料の下部が左方向へ圧縮される。壁は折り曲げられ始める。第６図の 凸形状において外部に曲げ（ｂｅｎｄｉｎｇｓ）を生ずる。

ＩＥ４Ａ図及び４Ｂ図において、上部の引張力により上部２４の長手方向の伸び が増大し、圧縮力により下部２６の折り曲げが増大する。

第５Ａ図及び５Ｂ図において、引張力により上部２４が殆ど完全に伸び切ってい るのが見られ、更に圧縮力に応答して下部２６が折り曲げられる。

最初に内方へ凹状であった第２の部分１８は、上記の如く伸びる上部２４のため に使用可能の材料の長さを増大させるがゆえに「破壊無し移行部分」の役割を果 たす。一層重要なことは、最大の破裂及び引裂きの力（ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ 　ｒｕｐｔｕｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｅａｒｉｎｇ　ｆｏｒｃｅｓ）が生ずるのを 避けるための独特の形状を提供していることであり、もしその独特形状が無けれ ば高い応力配置のもとて下部２６を曲げた結果として上記破裂及び引裂き力が生 ずるかもしれない。

移行の程度が急激であればあるほど、圧力差（即ち、圧力降下）は大きくなる。

また壁の凹みが大きいほど好ましい。

内方へ凹状となった断面にされているので、曲げ部分の外側部において、第１及 び第３の部分１６．２０間の円滑な移行部を形成するのに必要なだけの材料の長 平方向長さが大きく設定されることになる。このことは、材料に余分な長さが設 定されているから、曲げ部分の上方材料がさほど伸びる必要が無い、ことを意味 する。下方部分は、予備的に曲げられていることにより、その圧縮力が低下し、 この圧縮力がまた上方部分において引張力を生じさせる。

管を折り曲げ又はよじる（ｋｉｎｋ）ときに、凹状の壁部分によりピーク応力は 低減されるが、その一部の理由は、伸び切るのに必要な一層多くの材料が存在す るからである。この凹形状により、材料がよじられ又は折り曲げられる過程で取 り得る形態に一致した予備的曲げ形状が効果的に提供される。この予備的曲げ状 態は、折り曲げの間に最大の応力が生ずるポイントを通過して設定される。

凹状かつ円形の移行形状により、折り曲げ部の半径材料の内方部分の移動が可能 となり、これにより材料の均衡状態（バランス）に対して高い引張力を与える必 要無く、該内方部分が管の軸線に対して近接又は離間し得る。この凹状かつ円形 形状の結果、最終的曲げのために折り曲げ半径の外方部分に一層多くの材料が設 けられると、この外方領域において引張力が低減される。折り曲げ部の内方部分 における圧縮力は大きく低減され、かつ外方部の引張力も低減されるので、長細 形状楕円の両端部の曲げが幾分一層緩やかに起こり、かつ（該両端部における） 半径が一層大きくなる。全てのこれらの要因により、端部領域において過度の引 張力、圧縮及び曲げ力が低減される傾向となる。この低減は、破裂に必要な力よ り小さいこれらの力を低減させるに十分であり、従って「移行部」は以前に破裂 を生じていたであろうような負荷条件に出会っても首尾よく折り曲げられる。

この凹状かつ円形形状の結果として、材料の均衡状態におけるかつ折り曲げ半径 部の外部における引張力が、最終的曲げのために一層多くの材料を提供し、これ により引張力は外方領域において低減される。

破壊無し移行部分により、引張力及び材料の伸びを最大値まで持って行くまでに 有限の時間を必要とすることにより、変形速度は遅くなる。変形時間が、材料の 上記引張力及び伸びの最大値を得るための最小時間よりも更に短い場合は、材料 は該最大値の小さなか合に対して耐えることになる。プラスチックにおいては、 ポリマーの長い分子のゆえに最大の引張力を得るのに一層長い時間が必要である 。

第６図は、移行部が凸状曲げ部分１８′を有するような流体配管接続部の移行部 を示す。導管の全ての他の特徴は同じであり、同一の符号を付する。

第７図は、従来例の移行部分と本発明により提供された破壊無し移行部分との比 較を示すもので、従来例及び本発明の２つの導管の各形状における、移行部の折 り曲げ部（Ｘ軸）に対する壁部分に作用する力の変化（Ｙ軸）を示している。

一部には壁厚さが大き過ぎるゆえに又は材料特性（例えば伸び、引張力及び破壊 強度）のゆえに、全ての材料が適するわけではない。好ましくは及び本発明によ れば、ダクタイル（延性のある）金属及び降伏可能（ｙｉｅｌｄａｂｌｅ）ポリ マー材料上述した記述は本発明の好ましい具体例を述べるのみであり、本発明は 添付のクレームの範囲を逸脱しないその他の修正、変形及び変更をも含むもので ある。

°ｒ Ｆｉｇ　−２Ａ　Ｆｉｇ　−２Ｂ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．長手方向に隔置されかつ同軸的に配された第１、第２及び第３の部分（１６ 、１８、２０）を含む、流体を通過させる流体導管であって、前記第２の部分（ １８）は、上方部分及び下方部分を含むと共に、該第１の部分（１６）を該第３ の部分（２０）へ接続する移行部分を形成し、該第１の部分（１６）は該第３の 部分（２０）より大きい直径を有し、かつ該第２の部分（１８）は、該第１及び 第３の部分（１６、２０）に突然の大きな曲げモーメントが作用したとき折り曲 げ可能に降伏し得るようにされ、前記移行部分の曲げ部の半径の中心から最も遠 く離れた部分が、該移行部分材料に引張力が作用するのを助長するような材料を 提供し、かつ該移行部分の曲げ部の半径の中心に最も近く配置された部分が、圧 縮力を助長して該移行材料自身が折り曲げられるようにさせる、 ことを特徴とする前記流体導管。
2. ２．請求項１記載の流体導管であって、前記第２の部分（１８）は、内方へ凹状 になった移行部分を形成することを特徴とする前記流体導管。
3. ３．請求項１記載の流体導管であって、前記第２の部分（１８）は、前記移行部 分の軸線に関して外方へ凹状になった移行部分を形成することを特徴とする前記 流体導管。
4. ４．請求項１記載の流体導管であって、前記各部分（１６、１８、２０）は、薄 い壁でありかつ略同一の厚さを有することを特徴とする前記流体導管。
5. ５．請求項４記載の流体導管であって、前記移行部分の壁は該導管の残りの部分 より薄いことを特徴とする前記流体導管。
6. ６．請求項１記載の流体導管であって、前記材料はダクタイル金属であることを 特徴とする前記流体導管。
7. ７．請求項１記載の流体導管であって、前記材料はポリマーから形成されること を特徴とする前記流体導管。
8. ８．移行セクション（１８）を有する流体導管であって、該移行セクション（１ ８）は第１及び第２部分（１６、１８）間に配置された余分の材料部分を含み、 該移行セクション（１８）は、導管軸線を通る垂直平面内の曲げモーメントに起 因する材料破裂を阻止するようにされ、前記余分の材料部分は導管軸線を通る垂 直平面内で該移行セクシヨンが徐々に降伏するのを許容し、 前記軸線の上方の余分の材料が長手方向へ伸び、かつ該軸線の下方の材料が長手 方向へ圧縮されて折り曲げられ、これにより該導管の断面が材料の引き裂きなく 降伏するのを許容しかつ該流体流れが継続するのを許容する、ことを特徴とする 流体導管。
9. ９．曲げモーメントに対抗する流体導管を形成する方法であって、該方法は（ａ ）管状の初期材料を提供し、 （ｂ）該初期材料を圧延スエージ加工（ｒｏｌｌ　ｓｗａｇｉｎｇ；すえ込み加 工ともいう。線材、管材、棒材等を工具の間で圧縮成形して、その厚さ又は直径 を減らしたり、長さ又は幅を延ばす場合についてよばれる）することにより前記 管状初期材料の長手方向部分を引き伸ばし、 （ｃ）前記管状初期材料の細長部分を、該管状初期材料の外面が導管軸線に関し て内方へ凹状になった略球形セクションを形成するように、成形する、各ステッ プを含むことを特徴とする前記方法。
10. １０．請求項９記載の方法であって、 前記管状初期材料はポリマーからなることを特徴とする前記方法。
11. １１．曲げモーメントに耐える流体導管を形放する方法であって、該方法は（ａ ）管状の初期材料を提供し、 （ｂ）該管状初期材料を冷間加工（ｃｏｌｄ　ｆｏｒｍｉｎｇ）することにより 該管状初期材料の長手方向部分を縮小し、 （ｃ）前記管状初期材料の縮小部分を、該管状初期材料の外面が導管軸線に関し て外方へ凸状となった略球形セクションを形成するように、成形する、各ステッ プを含むことを特徴とする前記方法。
12. １２．請求項１１記載の方法であって、前記管状初期材料はポリマーからなるこ とを特徴とする前記方法。