特開 2016-49560 パイプとフランジ部材の締結構造及び締結方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-49560(P2016-49560A)

(43)【公開日】2016年4月11日

(54)【発明の名称】パイプとフランジ部材の締結構造及び締結方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 39/06 20060101AFI20160314BHJP

【ＦＩ】

   B21D39/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-177997(P2014-177997)

(22)【出願日】2014年9月2日

(71)【出願人】

【識別番号】508217249

【氏名又は名称】国本工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104776

【弁理士】

【氏名又は名称】佐野 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100119194

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 明夫

(72)【発明者】

【氏名】国本 幸孝

(57)【要約】

【課題】シール性を確保した上で、歪み等が生じず、作業を行う際に必要なスペースを小さくでき、コストも削減できるパイプとフランジ部材の締結構造及び締結方法を提供する。
【解決手段】パイプ１０の先端部１２にフランジ部材２０を締結する構造であって、フランジ部材２０には、パイプ１０の通路１１と連通する開口部２２と、開口部２２の周縁部２３から内側に向けて突出形成された環状の第１挟持部２４及び第２挟持部２５と、を有しており、パイプ１０の先端部１２が、外側に拡径された状態で第１挟持部２４と第２挟持部２５の間に形成されると共に、第１挟持部２４と第２挟持部２５で挟持されることで、パイプ１０の先端部１２が、フランジ部材２０の開口部２２の周縁部２３に固定されているパイプ１０とフランジ部材２０の締結構造とした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パイプの先端部にフランジ部材を締結する構造であって、
前記フランジ部材には、
前記パイプの通路と連通する開口部と、
該開口部の周縁部から内側に向けて突出形成された環状の第１挟持部及び第２挟持部と、
を有しており、
前記パイプの前記先端部が、外側に拡径された状態で前記第１挟持部と前記第２挟持部の間に形成されると共に、前記第１挟持部と前記第２挟持部で挟持されることで、前記パイプの前記先端部が、前記フランジ部材の前記開口部の前記周縁部に固定されていることを特徴とするパイプとフランジ部材の締結構造。

【請求項2】

パイプの先端部にフランジ部材を締結する方法であって、
前記フランジ部材には、
前記パイプの通路と連通する開口部と、
該開口部の周縁部から内側に向けて突出形成された環状の第１挟持部及び第２挟持部と、
を有しており、
前記パイプの前記先端部を、前記第１挟持部と前記第２挟持部の間に挿入し、外側に拡径させつつ、前記第１挟持部と前記第２挟持部で挟持することで、前記パイプの前記先端部を、前記フランジ部材の前記開口部の前記周縁部に固定することを特徴とするパイプとフランジ部材の締結方法。

【請求項3】

前記パイプの前記先端部を、前記第１挟持部と前記第２挟持部の間に挿入し、前記第２挟持部を前記パイプの前記先端部の挿入元側から抑え治具で抑えつつ、前記パイプの前記先端部の挿入先側から挿入元側に向けて押圧する押圧治具で前記第１挟持部を前記パイプの前記先端部の挿入先側から挿入元側に向けて変形させることで、前記パイプの前記先端部を、外側に拡径させつつ、前記第１挟持部と前記第２挟持部で挟持させて、前記フランジ部材の前記開口部の前記周縁部に固定することを特徴とする請求項２に記載のパイプとフランジ部材の締結方法。

【請求項4】

前記パイプの前記先端部を、前記第１挟持部と前記第２挟持部の間に挿入し、前記パイプの前記先端部の挿入先側から挿入元側に向けて押圧するプレス機の第１押圧治具で前記第１挟持部を前記パイプの前記先端部の挿入先側から挿入元側に向けて押圧変形させると共に、前記パイプの前記先端部の挿入元側から挿入先側に向けて押圧する前記プレス機の第２押圧治具で前記第２挟持部を前記パイプの前記先端部の挿入元側から挿入先側に向けて押圧変形させることで、前記パイプの前記先端部を、外側に拡径させつつ、前記第１挟持部と前記第２挟持部で挟持させてかしめ成形して、前記フランジ部材の前記開口部の前記周縁部に固定することを特徴とする請求項２に記載のパイプとフランジ部材の締結方法。

【請求項5】

前記パイプの前記先端部を挟持する前の前記第１挟持部は、内側から外側に向けて下方に傾斜するように角度が付けられており、前記第１挟持部に前記パイプの前記先端部を上方から当接させ、前記第１挟持部を下方から上方に向けて押圧して変形させると、当該角度によって前記パイプの前記先端部が外側に案内されて拡径されるようになっていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のパイプとフランジ部材の締結方法。

【請求項6】

前記フランジ部材は、板状のフランジ部材基材に対し、大径の上段部と小径の下段部からなる段部を有する前記開口部を形成し、このうち、前記下段部が前記第１挟持部となる箇所に形成され、前記上段部の周縁部分の一部を下方へ押して内側に傾斜させることで前記第２挟持部を形成するようになっていることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載のパイプとフランジ部材の締結方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パイプとフランジ部材の締結構造及び締結方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、パイプにフランジ部材を接合したものは、自動車、産業機械、家電製品等において広く用いられており、それらの多くの部位で利用されている。また、このようなパイプとフランジ部材の接合は、パイプの先端部にフランジ部材を溶接やロー付けすることによって行われていた（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−９８４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、前記したような溶接やロー付けによるパイプとフランジ部材の接合では、接合部分を高温にする必要があり、これによって接合部分の鋭敏化、歪み等が生じるという問題があった。また、このようなパイプに対しては、さらなる軽量化の要請があり、より薄肉化していく可能性が高い。しかし、今後、軽量化の要請によって薄肉化されたパイプに、フランジ部材を接合しようとしても、歪み等が大きくなって正常な接合ができない虞があった。また、溶接については、フランジ部材とパイプの曲げ点が近いと、溶接を行うスペースが確保できず、溶接を行えないという問題も生じていた。また、ロー付けでは、ロット生産になるため、生産性が悪く、コストが嵩むという問題もあった。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シール性を確保した上で、歪み等が生じず、作業を行う際に必要なスペースを小さくでき、コストも削減できるパイプとフランジ部材の締結構造及び締結方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明は、パイプの先端部にフランジ部材を締結する構造であって、前記フランジ部材には、前記パイプの通路と連通する開口部と、該開口部の周縁部から内側に向けて突出形成された環状の第１挟持部及び第２挟持部と、を有しており、前記パイプの前記先端部が、外側に拡径された状態で前記第１挟持部と前記第２挟持部の間に形成されると共に、前記第１挟持部と前記第２挟持部で挟持されることで、前記パイプの前記先端部が、前記フランジ部材の前記開口部の前記周縁部に固定されているパイプとフランジ部材の締結構造としたことを特徴とする。

【0007】

また、本発明の請求項２に記載の発明は、パイプの先端部にフランジ部材を締結する方法であって、前記フランジ部材には、前記パイプの通路と連通する開口部と、該開口部の周縁部から内側に向けて突出形成された環状の第１挟持部及び第２挟持部と、を有しており、前記パイプの前記先端部を、前記第１挟持部と前記第２挟持部の間に挿入し、外側に拡径させつつ、前記第１挟持部と前記第２挟持部で挟持することで、前記パイプの前記先端部を、前記フランジ部材の前記開口部の前記周縁部に固定するパイプとフランジ部材の締結方法としたことを特徴とする。

【0008】

また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明に加え、前記パイプの前記先端部を、前記第１挟持部と前記第２挟持部の間に挿入し、前記第２挟持部を前記パイプの前記先端部の挿入元側から抑え治具で抑えつつ、前記パイプの前記先端部の挿入先側から挿入元側に向けて押圧する押圧治具で前記第１挟持部を前記パイプの前記先端部の挿入先側から挿入元側に向けて変形させることで、前記パイプの前記先端部を、外側に拡径させつつ、前記第１挟持部と前記第２挟持部で挟持させて、前記フランジ部材の前記開口部の前記周縁部に固定するパイプとフランジ部材の締結方法としたことを特徴とする。

【0009】

また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明に加え、前記パイプの前記先端部を、前記第１挟持部と前記第２挟持部の間に挿入し、前記パイプの前記先端部の挿入先側から挿入元側に向けて押圧するプレス機の第１押圧治具で前記第１挟持部を前記パイプの前記先端部の挿入先側から挿入元側に向けて押圧変形させると共に、前記パイプの前記先端部の挿入元側から挿入先側に向けて押圧する前記プレス機の第２押圧治具で前記第２挟持部を前記パイプの前記先端部の挿入元側から挿入先側に向けて押圧変形させることで、前記パイプの前記先端部を、外側に拡径させつつ、前記第１挟持部と前記第２挟持部で挟持させてかしめ成形して、前記フランジ部材の前記開口部の前記周縁部に固定するパイプとフランジ部材の締結方法としたことを特徴とする。

【0010】

また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４の何れか一項に記載の発明に加え、前記パイプの前記先端部を挟持する前の前記第１挟持部は、内側から外側に向けて下方に傾斜するように角度が付けられており、前記第１挟持部に前記パイプの前記先端部を上方から当接させ、前記第１挟持部を下方から上方に向けて押圧して変形させると、当該角度によって前記パイプの前記先端部が外側に案内されて拡径されるようになっているパイプとフランジ部材の締結方法としたことを特徴とする。

【0011】

また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項２乃至５の何れか一項に記載の発明に加え、前記フランジ部材は、板状のフランジ部材基材に対し、大径の上段部と小径の下段部からなる段部を有する開口部を形成し、このうち、前記下段部が前記第１挟持部となる箇所に形成され、前記上段部の周縁部分の一部を下方へ押して内側に傾斜させることで前記第２挟持部を形成するようになっているパイプとフランジ部材の締結方法としたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の請求項１及び２に記載の発明によれば、パイプの先端部が、拡径された状態でフランジ部材の第１挟持部と第２挟持部によって挟持されることで、フランジ部材の開口部の周縁部に固定されるようになっているため、溶接やロー付けを行わなくても、パイプとフランジ部材の強固な締結が得られると同時に、シール性を確保することができ、その上で、歪み等が生じず、作業を行う際に必要なスペースを小さくでき、コストも削減できる。

【0013】

また、本発明の請求項３に記載の発明によれば、第２挟持部を抑え治具で抑えつつ、押圧治具で第１挟持部を変形させることで、パイプの先端部を、外側に拡径させつつ、第１挟持部と第２挟持部で挟持させて、フランジ部材の開口部の周縁部に固定するようになっているため、第１挟持部を変形させるだけでパイプの先端部を挟持することができ、より小規模な装置で、パイプとフランジ部材の締結におけるシール性を確保することができる。

【0014】

また、本発明の請求項４に記載の発明によれば、プレス機に設けられた２つの押圧治具で第１挟持部と第２挟持部を上下から押圧変形させることで、パイプの先端部を、外側に拡径させつつ、第１挟持部と第２挟持部で挟持させてかしめ成形して、フランジ部材の開口部の周縁部に固定するようになっているため、第１挟持部と第２挟持部の双方を変形させてパイプの先端部を挟持することができ、より強力かつ確実に、パイプとフランジ部材の締結におけるシール性を確保することができる。

【0015】

また、本発明の請求項５に記載の発明によれば、パイプの先端部を挟持する前の第１挟持部が、内側から外側に向けて下方に傾斜するように角度が付けられており、第１挟持部にパイプの先端部を当接させると共に当該第１挟持部を上方に向けて押圧して変形させると、当該角度によってパイプの先端部が外側に案内されて拡径されるようになっていることで、パイプの先端部がより拡径させ易くなっており、確実にパイプの先端部を拡径させて、第１挟持部と第２挟持部で挟持して固定することができる。

【0016】

また、本発明の請求項６に記載の発明によれば、フランジ部材は、板状のフランジ部材基材に所定の段部を有する開口部を形成し、そのうちの上段部の周縁部分の一部を下方へ押して内側に傾斜させることで第２挟持部を形成するようになっていることで、第１挟持部と第２挟持部を確実に効率よく形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るパイプとフランジ部材の締結構造を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図2】同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結部分の加工手順を示す断面図である。

【図3】同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結部分の加工手順を示す断面図である。

【図4】同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結方法の手順を示す断面図である。

【図5】同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結方法の手順を示す断面図である。

【図6】同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結方法の手順を示す断面図である。

【図7】本発明の実施の形態２に係るパイプとフランジ部材の締結構造を示す断面図である。

【図8】（ａ）は同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結部分の加工手順を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図9】同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結部分の加工手順を示す断面図である。

【図10】同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結部分の加工手順を示す断面図である。

【図11】本発明の実施の形態３に係るパイプとフランジ部材の締結構造及び締結方法を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
［発明の実施の形態１］
始めに、本発明の実施の形態１について、図１〜図６を参照して説明する。

【0019】

図１の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るパイプとフランジ部材の締結構造を示す平面図であり、図１の（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２〜６は、同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結部分の加工手順及び締結方法の手順を示す断面図である。

【0020】

まず、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２０の締結構造について、図１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２０の締結構造は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、自動車のエンジンから出た排気ガスを内部の通路１１に通すステンレス製のＥＧＲパイプである円筒形状のパイプ１０の先端部１２が外側に拡径されており、当該先端部１２がフランジ部材２０にかしめて締結されて、パイプ１０の先端部１２がフランジ部材２０に固定された構造である。また、フランジ部材２０には、パイプ１０における内部の通路１１と連通する開口部２２と、パイプ１０の先端部１２をかしめて締結するための第１挟持部２４及び第２挟持部２５とを有しており、パイプ１０の先端部１２が、フランジ部材２０の開口部２２の周縁部２３に固定されている。以下、詳述する。

【0021】

本実施の形態のパイプ１０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、所定の円筒形状に形成されており、その先端部１２が外側に拡径した状態で、後述するフランジ部材２０の第１挟持部２４及び第２挟持部２５にかしめられて、当該フランジ部材２０に締結されている。

【0022】

また、本実施の形態のフランジ部材２０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、パイプ１０の先端部１２に取り付けられた際に、当該パイプ１０の通路１１の延出方向と直交する方向に拡がる略板状のフランジ部材本体２１を有している。このフランジ部材本体２１の略中央部には開口部２２を有しており、この開口部２２とパイプ１０の通路１１とが連通するように、フランジ部材２０に対してパイプ１０が締結されるようになっている。

【0023】

また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、フランジ部材本体２１における開口部２２を挟んだ両側の所定位置には、ネジ等を通す係合孔２６が形成されている。例えば、フランジ部材２０が取り付けられたパイプ１０をエンジン本体に接合する際に、フランジ部材２０をエンジン本体の係合孔が設けられた箇所に当接させて係合孔２６を重ね合わせてネジ等を通してナット等で固定することで、丁度、開口部２２がエンジン本体と連通する状態でパイプ１０が接合するように構成されている。

【0024】

また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、フランジ部材２０の開口部２２の周縁部２３には、第１挟持部２４と第２挟持部２５が形成されている。これら第１挟持部２４及び第２挟持部２５は、フランジ部材２０の開口部２２の周縁部２３から内側に向けて突出形成された環状の部分であり、より内側かつ下側から斜め内側上方に突出した第１挟持部２４と、より外側かつ上側から斜め内側上方に突出した第２挟持部２５とで構成されている。そして、第１挟持部２４と第２挟持部２５の間に、外側に拡径された状態のパイプ１０の先端部１２が形成され、その上で、第１挟持部２４と第２挟持部２５とでパイプ１０の先端部１２を挟持するようになっている。

【0025】

このように、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２０の締結構造によれば、パイプ１０の先端部１２が、拡径された状態でフランジ部材２０の第１挟持部２４と第２挟持部２５によって挟持されることで、フランジ部材２０の開口部２２の周縁部２３に固定されるようになっているため、パイプ１０とフランジ部材２０の強固な締結が得られると同時に、シール性を確保した上で、歪み等が生じず、作業を行う際に必要なスペースを小さくでき、コストも削減できる。

【0026】

次に、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２０の締結方法について、図１〜図６を参照して説明する。本実施の形態では、フランジ部材２０の作製工程と、当該作製工程にて作製されたフランジ部材２０とパイプ１０との締結工程について説明するものである。以下、各工程について詳細に説明する。

【0027】

始めに、フランジ部材２０の作製工程について、説明する。まず、所定の外形状に形成された板状のフランジ部材基材２０Ａに対し、図２（ａ）に示すように、パンチ加工や切削加工等で２箇所に係合孔２６を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、２箇所の係合孔２６同士の中央に、略円筒形状の開口部２２をパンチ加工や切削加工等で形成する。それから、図２（ｃ）に示すように、開口部２２の下方部分の周縁部分を内側に延出させて仮第１挟持部２４Ａを形成し、上段部と下段部を有する開口部２２とする。

【0028】

その際、図２（ｃ）に示すように、本実施の形態では、治具として開口部２２の周縁部分の一定幅を押し潰すことが可能な程度の直径のパンチ５０を使用しており、開口部２２に対して上方からパンチ５０を所定位置まで挿入することで、開口部２２の周縁部分の一部を押し潰しながら下方へ寄せて、大径の上段部と小径の下段部からなる段部を形成するようになっている。また、このパンチ５０は、その先端部の外側部分５１に所定の丸み又は傾斜の付いた形状となっており、さらに、パンチ５０を打ち抜かないで所定位置（例えば、フランジ部材基材２０Ａの厚みの半分位置）まで挿入して停止させるようになっている。これにより、パンチ５０で下方に寄せて内側に延出させた開口部２２の周縁部分のメタルフロー（鍛流線）を切断することなく、上段部と下段部を有する段部を形成することができる。その結果、第１挟持部２４と第２挟持部２５となる部分を強固に効率よく形成することができる。

【0029】

また、本実施の形態では、パンチ５０を用いて、図２（ｃ）に示すような、仮第１挟持部２４Ａとなる小径の下段部を形成する際に、同時にその上面が、所定の角度θ（図４に図示）で内側から外側に向けて下方に傾斜するように角度が付けられた状態に形成されるようになっている。具体的には、パンチ５０における下段部と当接する先端部の当接部分５２の形状が、内側から外側に向けて下方に傾斜するように形成されており、当該パンチ５０で下段部を押圧しながらパンチ５０の当接部分５２の当該形状を下段部に転写することで、角度が付けられた状態を形成するようになっている。

【0030】

次に、図３（ａ）に示すように、開口部２２の上段部の周縁部分を上面側から円形状に押し潰して当該部分の材料を内側に押し出すと同時に、押し出した箇所をさらに内側に傾斜させ（例えば、垂直方向に対して２０°〜６０°程度傾斜させ）、第２挟持部２５を形成する。なお、このように上段部が加工された開口部２２における下段部は、上記したように、仮第１挟持部２４Ａとなっている。

【0031】

ここで、図３（ａ）に示すように、本実施の形態では、治具としてのパンチ抑え治具６０が、上下動可能な筒状部材であり、その先端部６１の内側部分が下方に向かって細くなるように傾斜した形状となっている。そして、このようなパンチ抑え治具６０の先端部６１を、開口部２２の周縁部分の一定幅を残した外側部分に押し当てて、上方から所定位置まで押し潰すように挿入しながら、先端部６１の内側の傾斜した箇所でフランジ部材基材２０Ａの材料を内側に押さえることで傾斜させる方向に寄せることで、開口部２２の周縁部分の一部を第２挟持部２５として形成するようになっている。

【0032】

また、このパンチ抑え治具６０は、その当接する先端部６１に所定の丸み（例えば、０．３Ｒ〜２Ｒの丸み）の付いた形状となっており、さらに、パンチを打ち抜かないで所定位置（例えば、フランジ部材基材２０Ａの厚みの半分位置）まで挿入して停止させるようになっている。これにより、パンチ抑え治具６０の先端部６１で押し潰した第２挟持部２５は、メタルフロー（鍛流線）を切断することなく成形されるため、第１挟持部２４と第２挟持部２５となる部分を高強度を保持した状態で効率よく形成することができる。

【0033】

それから、フランジ部材２０とパイプ１０との締結工程に移り、図３（ｂ）に示すように、パイプ１０を上方から挿入する。このとき、パイプ１０の先端部１２の先端は、拡径されていない仮先端部１２Ａとなっており、上方の通路１１と同じ径となっている。また、パイプ１０は、その仮先端部１２Ａが第２挟持部２５の内側を通り、仮第１挟持部２４Ａの上面に当接するようになっている。

【0034】

そして、図４に示すように、パイプ１０の仮先端部１２Ａを仮第１挟持部２４Ａの上面に当接させたら、図５に示すように、上方から図示しない装置で抑えた抑え治具としてのパンチ抑え治具６０で第２挟持部２５を下方に抑えつつ、下方から側面視略台形状に形成された押圧治具７０を上方に動かして、仮第１挟持部２４Ａを押し上げながら潰すように変形させていく。このとき、上方からパイプ１０を抑えると共に押圧治具７０で仮第１挟持部２４Ａを押圧することで、パイプ１０の仮先端部１２Ａを拡径させていく。

【0035】

なお、このとき、図４に示すように、仮第１挟持部２４Ａの上面の内側が、所定の角度θ（例えば１０°〜３０°程度）で上方に曲折してせり上がっている。これにより、仮第１挟持部２４Ａの上面が、内側から外側に向けて下方に傾斜するように角度が付けられた案内部となっている。そして、ここにパイプ１０の仮先端部１２Ａを当接させ、押圧治具７０で仮第１挟持部２４Ａを上方に向けて押圧して変形させることで、パイプ１０の仮先端部１２Ａが拡径するように外側方向に導かれ易くなっている。この案内部の形状は、前記したように、図２（ｃ）で仮第１挟持部２４Ａを形成するときに同時に形成されるようになっている。そして、図１（ａ），（ｂ）及び図６に示すように、上方に押し上げられて所定量潰された第１挟持部２４が開口部２２の周縁部２３に形成され、それと共に、第１挟持部２４と第２挟持部２５で拡径したパイプ１０の先端部１２を開口部２２の周縁部２３にかしめて固定する。

【0036】

このように、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２０の締結方法によれば、パイプ１０の先端部１２が、拡径された状態でフランジ部材２０の第１挟持部２４と第２挟持部２５によって挟持されることで、フランジ部材２０の開口部２２の周縁部２３に固定されるようになっているため、溶接やロー付けを行わなくても、パイプ１０とフランジ部材２０の強固な締結が得られると同時に、シール性を確保することができ、その上で、高温による歪み等が生じない状態にすることができる。

【0037】

また、従来の溶接では、パイプ１０の外側から作業を行う必要があり、広い作業スペースを必要としていたが、本実施の形態では、パイプ１０の外側はパンチ抑え治具６０で抑えておくだけであり、当該状態のパイプ１０の内側から押圧治具７０で押圧していけば、かしめ固定ができるため、溶接作業が廃止でき、ロー付けのようなロット生産を回避することができ、連続生産が可能になるため、作業効率が向上して、コストも削減できる。

【0038】

また、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２０の締結方法によれば、第２挟持部２５をパンチ抑え治具６０で抑えつつ、押圧治具７０で第１挟持部２４を変形させることで、パイプ１０の先端部１２を、外側に拡径させつつ、第１挟持部２４と第２挟持部２５で挟持させて、フランジ部材２０の開口部２２の周縁部２３に固定するようになっているため、第１挟持部２４を変形させるだけでパイプ１０の先端部１２を挟持することができ、より小規模な装置で、パイプ１０とフランジ部材２０の強固な締結が得られると同時に、シール性を確保することができる。

【0039】

また、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２０の締結方法によれば、パイプ１０の先端部１２を挟持する前の仮第１挟持部２４Ａが、内側から外側に向けて下方に傾斜するように角度が付けられており、仮第１挟持部２４Ａにパイプ１０の仮先端部１２Ａを当接させると共に当該仮第１挟持部２４Ａを上方に向けて押圧して変形させることで、当該角度によってパイプ１０の仮先端部１２Ａが外側に案内されて拡径され易くなっており、確実にパイプ１０の仮先端部１２Ａを拡径させて、第１挟持部２４と第２挟持部２５で挟持して固定することができる。

【0040】

また、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２０の締結方法によれば、フランジ部材２０は、板状のフランジ部材基材２０Ａに所定の段部を有する開口部２２を形成し、そのうちの上段部の周縁部分の一部を下方へ押し潰しながら内側に傾斜させることで第２挟持部２５を形成するようになっており、その際のパンチ抑え治具６０が、先端部６１に所定の丸みが付いており、これによって開口部２２の周縁部分のメタルフロー（鍛流線）を切断することなく、第２挟持部２５を形成するようになっていることで、第１挟持部２４と第２挟持部２５を強固に効率よく形成することができる。

【0041】

また、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２０の締結方法によれば、フランジ部材２０は、板状のフランジ部材基材２０Ａに所定の開口部２２を形成した後、その開口部２２の周縁部分の一部を押し潰しながら下方へ寄せることで段部を形成し、さらに当該段部から仮第１挟持部２４Ａ（第１挟持部２４となる箇所）と第２挟持部２５を加工して形成されるようになっており、段部を形成する治具としてのパンチ５０の先端部から後端部に向けて広がるような丸み又は傾斜が付けられており、これによって開口部２２の周縁部分のメタルフロー（鍛流線）を切断することなく、段部を形成するようになっていることで、第１挟持部２４と第２挟持部２５となる部分を強固に効率よく形成することができる。
［発明の実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図７〜図１０を参照して説明する。なお、本実施の形態における前記した発明の実施の形態１と同様の構成の一部については、同じ符号を付して、説明を省略している。

【0042】

図７は、重量軽減を図るため、フランジ部材の板厚を薄くした場合を想定したもので、本発明の実施の形態２に係るパイプとフランジ部材の締結構造を示す断面図である。図８の（ａ）は、同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結部分の加工手順を示す平面図であり、図８の（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図９〜図１０は、同実施の形態に係るパイプとフランジ部材の締結部分の加工手順を示す断面図である。

【0043】

まず、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材１２０の締結構造について、図７を用いて説明する。本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材１２０の締結構造は、図７に示すように、前記した発明の実施の形態１よりも薄いフランジ部材１２０によって、パイプ１０の先端部１２がかしめ固定された構造である。このため、フランジ部材１２０の外周及びかしめ部分には、バーリング等による補強リブを設けている。これ以外の点については、前記した発明の実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

【0044】

次に、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材１２０の締結方法について、図７〜図１０を参照して説明する。本実施の形態では、フランジ部材１２０の作製工程と、当該作製工程にて作製されたフランジ部材１２０とパイプ１０との締結工程について説明するものである。なお、本実施の形態では、バーリング加工を施した部材を用いてフランジ部材１２０を作製することが、前記した発明の実施の形態１と異なる点である。以下、各工程について詳細に説明する。

【0045】

始めに、フランジ部材１２０の作製工程について、説明する。まず、所定の外形状に形成された板状のフランジ部材基材１２０Ａのフランジ部材本体１２１に対し、図８（ａ），（ｂ）に示すように、パンチ加工や切削加工等で２箇所に係合孔１２６を形成する。また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、２箇所の係合孔１２６同士の中央に、略円筒形状の開口部１２２をパンチ加工や切削加工等で形成する。

【0046】

次に、図９（ａ）に示すように、開口部１２２の周縁部分をバーリング加工によって屈曲させて立ち上げて立上げ部１２７Ａを形成し、開口が拡がった開口部１２２とする。その後、図９（ｂ）に示すように、立上げ部１２７Ａを上方から押圧して所定量潰すように変形させ、立上げ量を抑えて増肉させた立上げ部１２７Ｂとする。

【0047】

その際、図９（ｂ）に示すように、本実施の形態では、立上げ部１２７Ａを一定幅増肉させて立上げ部１２７Ｂを形成するように、内側の大きさを規制するとともに外側の大きさを規制して、当該立上げ部１２７Ａを押し潰すことが可能な構成の立上げ部押さえ治具１５０を治具として使用している。そして、この立上げ部押さえ治具１５０で上方から立上げ部１２７Ａの幅を所定幅に規制しつつ押圧して潰すことで、立上げ量を抑えて増肉させた立上げ部１２７Ｂを形成するようになっている。

【0048】

次に、図１０（ａ）に示すように、立上げ部１２２Ｂの内側部分の材料を塑性加工により底面方向に移動させながら内側に延出させて、仮第１挟持部１２４Ａを形成し、開口を再び狭めた開口部１２２とする。また、このとき、残っている外側部分が仮第２挟持部１２５Ａとなる。

【0049】

その際、図１０（ａ）に示すように、本実施の形態では、治具として立上げ部１２７Ｂの内側部分を押し潰すことが可能な程度の直径の第１パンチ１６０を使用しており、開口部１２２に対して上方から第１パンチ１６０を所定位置まで挿入することで、立上げ部１２７Ｂの内側部分の一定幅を押し潰しながら下方へ寄せて、小径の下段部である仮第１挟持部１２４Ａと大径の上段部である仮第２挟持部１２５Ａからなる段部を形成する。また、この第１パンチ１６０は、その先端部の外側部分１６１に所定の丸み又は傾斜の付いた形状となっており、さらに、第１パンチ１６０を打ち抜かないで所定位置（例えば、フランジ部材基材１２０Ａの立上げ部１２７Ｂ厚みの半分位置）まで挿入して停止させるようになっている。これにより、第１パンチ１６０で下方に寄せて内側に延出させた開口部１２２の周縁部分のメタルフロー（鍛流線）を切断することなく、下段部の仮第１挟持部１２４Ａと上段部の仮第２挟持部１２５Ａを有する段部を形成することができる。その結果、第１挟持部１２４と第２挟持部１２５となる部分を強固に効率よく形成することができる。

【0050】

また、本実施の形態では、第１パンチ１６０を用いて、図１０（ａ）に示すような、仮第１挟持部１２４Ａとなる小径の下段部を形成する際に、同時にその上面が、所定の角度（図４に図示したものと同様）で内側から外側に向けて下方に傾斜するように角度が付けられた状態に形成されるようになっている。具体的には、第１パンチ１６０における下段部と当接する先端部の当接部分１６２の形状が、内側から外側に向けて下方に傾斜するように形成されており、当該第１パンチ１６０で下段部を押圧しながら第１パンチ１６０の当接部分１６２の当該形状を下段部に転写することで、角度が付けられた状態を形成するようになっている。

【0051】

次に、図１０（ｂ）に示すように、仮第２挟持部１２５Ａを内側に傾斜させ（例えば、垂直方向に対して２０°〜６０°程度傾斜させ）、第２挟持部１２５を形成する。なお、このように上段部が加工された開口部１２２における下段部は、上記したように、仮第１挟持部１２４Ａとなっている。

【0052】

ここで、図１０（ｂ）に示すように、本実施の形態では、治具としての第２パンチ１７０が、上下動可能な筒状部材であり、その先端部の内側部分１７１が下方に向かって細くなるように傾斜した形状となっている。そして、このような第２パンチ１７０の先端部の内側部分１７１を、仮第２挟持部１２５Ａの外側部分に押し当てて、上方から所定位置まで下降させることで、当該内側部分１７１で仮第２挟持部１２５Ａを内側に傾斜させて、開口部１２２の周縁部分の一部を第２挟持部１２５として形成するようになっている。

【0053】

それから、前記した発明の実施１と同様のフランジ部材１２０とパイプ１０との締結工程に移り、図７に示すように、仮第１挟持部１２４Ａを変形させた第１挟持部１２４と第２挟持部１２５で拡径させたパイプ１０の先端部１２を開口部１２２の周縁部１２３にかしめて固定する。

【0054】

このように、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材１２０の締結方法によれば、前記した発明の実施１と同様の作用効果の他、バーリング加工を施した部材を用いてフランジ部材１２０を作製しているため、より薄いフランジ部材１２０で、パイプ１０の先端部１２をかしめ固定することができる。
［発明の実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について、図１１を参照して説明する。なお、本実施の形態における前記した発明の実施の形態１と同様の構成の一部については、同じ符号を付して、説明を省略している。

【0055】

図１１は、本発明の実施の形態３に係るパイプとフランジ部材の締結構造及び締結方法を示す断面図である。

【0056】

まず、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２２０の締結構造について、図１１を用いて説明する。本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２２０の締結構造は、図１１に示すように、前記した発明の実施の形態１よりも、パイプ１０の先端部２１２が大きく拡径し、かつ、大きく傾斜した状態でかしめ固定された構造である。これ以外の点については、前記した発明の実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

【0057】

次に、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２２０の締結方法について、図１１を参照して説明する。本実施の形態では、フランジ部材２２０とパイプ１０との締結工程について説明するものである。なお、フランジ部材２２０の作製工程については、前記した発明の実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

【0058】

本実施の形態のフランジ部材２２０とパイプ１０の締結工程では、フランジ部材２２０の第１挟持部２２４及び第２挟持部２２５がプレス機（図示省略）により押圧変形可能となっており、先端部が拡径されていないパイプ１０を上方から挿入した後、図１１に示すように、下方から側面視略台形状に形成されたプレス機の第１押圧治具２５０を上方に動かして、第１挟持部２２４を押し上げながら潰すように押圧変形させると共に、上方から筒形状に形成されたプレス機の第２押圧治具２６０を下方に動かして、第２挟持部２２５を押し下げながら潰すように押圧変形させる。

【0059】

このとき、プレス機に設けられた第１押圧治具２５０と第２押圧治具２６０の双方で上下から押圧するため、パイプ１０の先端部２１２を大きく拡径させることができる。そして、図１１に示すように、上方に押し上げられて所定量潰された第１挟持部２２４が開口部２２２の周縁部２２３に形成され、それと共に、下方に押し下げられて所定量潰された第２挟持部２２５が形成されることで、第１挟持部２２４と第２挟持部２２５で拡径したパイプ１０の先端部２１２を開口部２２２の周縁部２２３にかしめ成形して固定する。

【0060】

このように、本実施の形態に係るパイプ１０とフランジ部材２２０の締結構造及び締結方法によれば、前記した発明の実施１と同様の作用効果の他、プレス機に設けられた第１押圧治具２５０と第２押圧治具２６０の２つの押圧治具で第１挟持部２２４と第２挟持部２２５を押圧変形させることで、パイプ１０の先端部２１２を、外側に拡径させつつ、第１挟持部２２４と第２挟持部２２５で挟持させてかしめ成形して、フランジ部材２２０の開口部２２２の周縁部２２３に固定するようになっているため、第１挟持部２２４と第２挟持部２２５の双方を変形させてパイプ１０の先端部２１２を挟持することができ、より強力かつ確実に、パイプ１０とフランジ部材２２０の締結におけるシール性を確保することができる。

【0061】

なお、以上説明した各実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。

【0062】

例えば、前記した各実施の形態では、自動車のエンジンから出た排気ガスを内部の通路に通すステンレス製のＥＧＲパイプに本発明を適用したが、これに限るものではなく、他の用途のパイプとフランジ部材との締結に対して、本発明を適用しても良い。

【0063】

また、前記した各実施の形態では、パイプとエンジン本体を繋ぐ箇所にフランジ部材が設けられていたが、これに限るものではなく、例えばフランジ部材を介してパイプ同士を繋ぐ箇所に本発明のフランジ部材が設けられていても良い。

【0064】

また、前記した各実施の形態では、上方から第２挟持部を抑えて下方から第１挟持部を押圧してかしめ固定していく場合と、上方と下方の双方から第２挟持部と第１挟持部を押圧してかしめ固定していく場合について説明したが、これに限るものではなく、下方から第１挟持部を抑えて上方から第２挟持部を押圧してかしめ固定していく方法を用いても良い。

【0065】

また、前記した発明の実施の形態１，２では、フランジ部材２０の第２挟持部２５を作製する治具としてのパンチ抑え治具６０（発明の実施の形態２では第２パンチ１７０が相当）と、パイプ１０の先端部１２を第１挟持部２４と第２挟持部２５で挟持してかしめ固定するときに第２挟持部２５を抑える抑え治具としてのパンチ抑え治具６０（発明の実施の形態２では第２パンチ１７０が相当）として、同じものを兼用して使用していたが、これに限るものではなく、別々の治具が用意されていても良い。ただし、２つの治具を兼用とすることで、パイプ１０とフランジ部材２０のかしめ固定を行う装置が簡略化されると共に、製造工程も簡略化されるため、コストダウンに繋がり易くなる。

【0066】

また、前記した各実施の形態では、かしめ固定のみでパイプとフランジ部材を締結させていたが、これに限るものではなく、かしめ部分にシール剤や接着剤を併用、あるいはかしめ固定させた上で、溶接等を施しても良い。

【符号の説明】

【0067】

１０ パイプ
１１ 通路
１２，２１２ 先端部
２０，１２０，２２０ フランジ部材
２０Ａ，１２０Ａ フランジ部材基材
２２，１２２，２２２ 開口部
２３，１２３，２２３ 周縁部
２４，１２４，２２４ 第１挟持部
２５，１２５，２２５ 第２挟持部
６０ パンチ抑え治具（抑え治具、治具）
７０ 押圧治具
１７０ 第２パンチ（抑え治具、治具）
２５０ 第１押圧治具
２６０ 第２押圧治具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】