| 【発明の名称】 |
金属パイプ |
| 【発明者】 |
【氏名】久保田 公
【氏名】佐伯 正
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| 【要約】 |
【課題】両端部が拘束された金属パイプに変形が生じても、フランジ取付部等の拘束部に過大な集中応力が発生しない金属パイプを提供すること。
【解決手段】両端が部材に拘束されて取り付けられ、上記部材間の変位によって変形し応力が発生する金属パイプ（１０）において、該金属パイプ（１０）の長さ方向の中央部付近の肉厚を他の部分より薄くされ、弾性変形し易された薄肉部（１２）が形成された金属パイプである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 両端が部材に拘束されて取り付けられ、上記部材間の変位によって変形し応力が発生する金属パイプにおいて、該金属パイプの長さ方向の中央部付近の肉厚を他の部分より薄くされ、弾性変形し易された薄肉部が形成された金属パイプ。
【請求項２】 少なくとも一端側にフランジが固着され、このフランジにより部材に拘束された請求項１に記載の金属パイプ。
【請求項３】 少なくとも一端がエンジンに拘束されて取り付けられ、エンジンの流体搬送に使用される請求項１又は請求項２に記載の金属パイプ。
【請求項４】 薄肉部はその外径を、上記他の部分の外形より小さく形成した請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の金属パイプ。
【請求項５】 薄肉部はその内径を、上記他の部分の内径より大きく形成した請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の金属パイプ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属パイプに係り、特に両端が拘束されて取り付けられ、応力が作用する金属パイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】上述した金属パイプとして、自動車エンジンのＥＧＲ装置用パイプがある。このＥＧＲ装置用パイプは、エンジンの排気ガスの一部を吸気系に戻し、混合気中のＨ2 、Ｏ、Ｎ2 、ＣＯ2 等の不活性の割合を増してエンジン内の燃焼温度を低下させ、外部に排出されるＮＯｘ量の低減を図るものである（特開平８−２１８９５０号参照）。
【０００３】このようなＥＧＲ装置は、図７に示すように、エンジン５１の一端側には吸気マニホールド５２が接続され、他端側には排気マニホールド５３が接続されている。
【０００４】エンジン５１への吸気５４は、吸気マニホールド５２からエンジン５１に供給され燃料と混合されて燃料が燃焼し、排気マニホールド５３から排気ガス５５が排出される。
【０００５】この例のＥＧＲ装置では、排気マニホールド５３と吸気マニホールド５２との間にはＥＧＲパイプ５６が接続されており、且つ該ＥＧＲパイプ５６の途中にはエンジン５１の回転数と負荷に基づいて制御装置（図示していない）の信号によって開閉されるＥＧＲバルブ５７が設けられている。
【０００６】そして、エンジン５１の回転数と負荷に基づいて排気ガス５５を吸気マニホールド５２に循環させるべき運転状態にあることが制御装置によって判断され、制御装置からの信号によりＥＧＲバルブ５７が開かれる。すると、排気マニホールド５３から排気ガスの一部がＥＧＲパイプ５６を通じて吸気マニホールド５２に戻され、この排気ガスがエンジン内での燃料の燃焼を制御して燃焼温度を下げ、ＮＯｘの発生を低減できるようにしている。
【０００７】なお、図７中符号５８はエンジンのヘッドカバー、符号５９，６０は上記ＥＧＲパイプ５６の両端に溶接で取り付けられたフランジ、６１，６２は両フランジ５９，６０を両マニホールド５２，５３に取り付けるボルト、６３はエキゾーストブレーキバルブを示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のようなＥＧＲ装置に使用されるパイプには、パイプやエンジンの寸法誤差に基づいて発生する取付時のパイプの変形、排気マニホールドの熱変形により発生する排気マニホールドへのパイプ位置の移動によるパイプの変形、更にエンジンの不等振動によって発生するパイプの変形によって、パイプには応力が発生する。
【０００９】この応力は図８に示すように、ＥＧＲパイプが均等な肉厚のときには、フランジの溶接部６５，６６に集中することとなり、この応力がパイプの許容応力を越えるときには、パイプに亀裂が生じるおそれがある。
【００１０】これに対応するため、従来では、パイプの肉厚を全体的に薄くしたり、パイプを小径化することでパイプの柔軟性を増し、パイプの変形による集中応力の値が許容応力を越えないものとしている。また、パイプの変形に対応して図９に示すように一様な肉厚のＥＧＲパイプ５６の中間部にベローズ７０をＥＧＲパイプ５６に一体形成したり、ＥＧＲパイプに溶接して取り付けるものとしている（特開平８−２１８９５０号参照）。
【００１１】しかしながら、近年排気ガスの流量を多くするためパイプを大径としたり、パイプの肉厚を薄くしたり、パイプ長を短かくすることでフランジ間の寸法を少なくしたＥＧＲパイプでは、パイプの柔軟性を確保できない他、パイプの肉厚を薄くすると、フランジへの溶接時にパイプ端部が溶けてしまい溶接が良好にできないおそれがある。
【００１２】また、ベローズを使用したＥＧＲパイプにあっては、パイプの柔軟性を確保することはできるものの、エキゾーストブレーキを作動させた場合での圧力変動の繰り返しや、パイプの大きな変形に対して構造的に弱く、亀裂が生じるおそれがある。
【００１３】本発明はこのような実状にかんがみてなされたものであり、両端部が拘束された金属パイプに変形が生じても、フランジ取付部等の拘束部に過大な集中応力が発生しない金属パイプを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するための本発明の手段は、以下のとおりである。
【００１５】請求項１に記載の発明は、両端が部材に拘束されて取り付けられ、上記部材間の変位によって変形し応力が発生する金属パイプにおいて、該金属パイプの長さ方向の中央部付近の肉厚を他の部分より薄くされ、弾性変形し易くされた薄肉部が形成された金属パイプである。
【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の金属パイプの少なくとも一端側にフランジが固着され、このフランジにより部材に拘束されたものである。また、この発明では、フランジは、金属パイプの両端に固定することができる。
【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の金属パイプの少なくとも一端がエンジンに拘束されて取り付けられ、エンジンの流体搬送に使用されるものである。
【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の金属パイプの薄肉部はその外径を、上記他の部分の外形より小さく形成したものである。
【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の金属パイプ薄肉部はその内径を、上記他の部分の内径より大きく形成したものである。
【００２０】〔作用〕請求項１に記載の発明によれば、金属パイプの中間部に肉厚を他の部分より薄くした薄肉部を設けたので、薄肉部において柔軟性が増し、パイプの変形時に拘束部に発生する応力の集中を緩和することができる。また、パイプの両端部は、所定の肉厚として差し支えないから、溶接でフランジ等を取り付けるのにパイプが溶けてしまう等の不具合は発生しない。更に、ベローズを設ける必要がなく、作成費用を低減させることができる。
【００２１】また、請求項２に記載の発明によれば、少なくとも一端側にフランジが固着された金属パイプであるので、パイプの端部に設けたフランジを用いてボルトで必要な個所に容易に取り付け、取り外すことができる。
【００２２】また、請求項３に記載の発明によれば、金属パイプはエンジンの流体搬送用に使用される金属パイプであり、振動や熱変動の多いエンジンに使用するＥＧＲパイプ、冷却水搬送、その他の流体搬送に最適である。
【００２３】更に、請求項４に記載の発明によれば、薄肉部の外径を、上記他の部分の外形より小さく形成した金属パイプであるので、パイプ製造時において、均一肉厚のパイプを外部から加工して薄肉部を形成することができ、製造コストを低いものとすることができる。
【００２４】そして、請求項５に記載の発明によれば、薄肉部の内径を、上記他の部分の内径より大きく形成した金属パイプであるので、外観上均一の肉厚のパイプと同一のものとすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る金属パイプの実施の形態を説明する。
【００２６】〔第１の実施の形態〕図１ないし図４は本発明に係る金属パイプの第１の実施の形態を示すものである。本例の金属パイプは従来の技術で示したものと同様に、車両エンジンのＥＧＲ装置に使用されるＥＧＲパイプとして用いられる。なお、この例では、ＥＧＲパイプは排気ポートから吸気ポートまでを複数本のパイプを接続して構成するものであり、この例ではそのうちの排気ポートに取り付けられる金属パイプ（以下ＥＧＲパイプ１０という）を示しており、ＥＧＲパイプ１０のパイプ本体１１の一端に溶接固定されたフランジ２１が排気ポート（図示していない）にボルト止めされ、他の一端に溶接固定されたフランジ２２が延長パイプ（図示していない）にボルト止めされる。
【００２７】また、図１、図２は、図３及び図４に示している湾曲するＥＧＲパイプ１０の中心線（Ｃ−Ｃ）に沿っての断面図概略図であり、パイプ本体１１の厚みは誇張して描いてある。本例では、ＥＧＲパイプ１０はステンレス鋼製のパイプ本体１１とパイプ本体１１の一端に溶接１７して固着されたステンレス鋼製のフランジ２１と、パイプ本体１１の他端に溶接１８して固着されたステンレス鋼製の受け管２３付きのフランジ２２とからなる。
【００２８】パイプ本体１１はその外径を一定のものとし、且つその長さ方向の中間部に肉厚（図１、図２中ｔ1 ）をパイプ本体１１の両端部１３，１４の肉厚（図１、図２中Ｔ1 ）より薄くした薄肉部１２が一体成形されて設けられている。この薄肉部１２は、その内径ｄ1 を両端部１３，１４の内径Ｄ1 より大きなものとして同軸に形成されている。更に、この薄肉部１２と両端部１３，１４との間には、その内径をｄ1 からＤ1 へと徐々に変化させる拡径部１５，１６が形成されている。
【００２９】そして、上記両端部１３，１４の端部に上記両フランジ２１，２２が溶接されている他、図４に示すように、パイプ本体１１の周囲には断熱材３１としてグラスウール３２とインシュレータ３３とが巻き付けてある。
【００３０】更にフランジ２１，２２には取付ボルト貫通穴２４，２５が設けられている他、一方のフランジ２１にはステー２６が取り付けられている。
【００３１】この実施の形態に係るＥＧＲパイプ１０によれば、ＥＧＲパイプ１０をエンジンに取り付けるときの寸法誤差によるパイプ本体１１の変形や、排気マニホールドの熱変形による移動、その他エンジンの振動等よってのパイプ本体１１の変形によっても、図５に示すように、薄肉部が撓むことにより、パイプ本体１１のの両端の溶接１７，１８の端縁部に加わる集中応力の値を小さくできる。
【００３２】したがって、ＥＧＲパイプ１０に作用する最大応力が金属パイプの許容応力を越えることなく、パイプの溶接部に亀裂が生じるおそれがなくなる。
【００３３】また、パイプ本体１１の両端部は、必要な肉厚とできるので、溶接でフランジ等を取り付けるのにパイプが溶けてしまう等の不具合は発生しない。更に、ベローズを設ける必要がなく、作成費用を低減させることができる。
【００３４】〔他の実施の形態〕図６は本発明に係る金属パイプ４０の他の実施の形態を示すものである。本例のパイプ本体４１は、その内径を一定のものとし、且つその長さ方向の中間部に肉厚（図６中ｔ2 ）をパイプ本体４１の両端部４３，４４の肉厚（図６中Ｔ2 ）より薄くした薄肉部４２が一体成形されて設けられている。この薄肉部４２は、その外径ｄ2 を両端部４３，４４の外径Ｄ2 より小さなものとして同軸に形成されている。更に、この薄肉部４２と両端部４３，４４との間には、その外径をｄ2 からＤ2 へと徐々に変化させる拡径部４５，４６が形成されている。
【００３５】本例では、上述したパイプ本体４１の形状の他の構成は、上述した実施の形態に係る金属パイプと同一であるので詳細な説明は省略する。
【００３６】また、上記第１の実施例では、パイプ本体１１の両端にフランジを溶接した例について説明したが、フランジはパイプ本体１１の一方にだけ設け、他の一方を他の手段例えば溶接で拘束してもよいし、両端とも他の手段で拘束するようにしてもよい。
【００３７】また、上記例では、金属パイプを自動車エンジンのＥＧＲパイプとして使用した例について説明したが、自動車の他の部位における流体搬送パイプ、自動車以外の用途に使用できる。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、パイプの中間部に肉厚を他の部分より薄くした薄肉部を設けたので、薄肉部において柔軟性が増し、パイプの変形時に拘束部に発生する応力の集中を緩和することができる。また、パイプの両端部は、所定の肉厚として差し支えないから、溶接でフランジ等を取り付けるのにパイプが溶けてしまう等の不具合は発生しない。更に、ベローズを設ける必要がなく、作成費用を低減できるという効果を奏する。
【００３９】また、請求項２に記載の発明によれば、少なくとも一端側にフランジが取り付けられた金属パイプであり、フランジは、金属パイプの両端に取り付けることができ、またパイプの端部に設けたフランジを用いてボルトで必要な個所に取り付けることができるという効果を奏する。
【００４０】また、請求項３に記載の発明によれば、エンジンの流体搬送用に使用される金属パイプであり、振動や熱変動の多いエンジンに使用するＥＧＲパイプ、冷却水搬送、その他の流体搬送に最適である。
【００４１】更に、請求項４に記載の発明によれば、薄肉部の外径を、上記他の部分の外形より小さく形成した金属パイプであるので、パイプ製造時において、均一肉厚のパイプを外部から加工して薄肉部を形成することができ、製造コストを低いものとできるという効果を奏する。
【００４２】そして、請求項５に記載の発明によれば、薄肉部の内径を、上記他の部分の内径より大きく形成した金属パイプであるので、外観上均一の肉厚のパイプと同一のものとできるという効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９５０４１４４２
【氏名又は名称】江崎工業株式会社
【識別番号】００００００１７０
【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２９日（１９９９．１０．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５１９９
【弁理士】
【氏名又は名称】土橋 皓
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４２４７（Ｐ２００１−１２４２４７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０９５２４ |
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