扩口接头结构以及扩口管的制造方法与流程

1.本发明涉及扩口接头结构以及扩口管的制造方法。


背景技术：

2.以往，已知通过在将形成于扩口管的末端的扩口部抵接于被结合部件的被接触面的状态下拧紧扩口螺母来将扩口管和被结合部件结合的扩口接头结构(例如，参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2008-190580号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.可是，在以往的扩口接头结构中，通过将与被接触面相面对的扩口部的扩口倾斜面按压于被结合部件来进行密封。因此，若在扩口倾斜面具有凹凸，则在扩口倾斜面与被结合部件之间产生间隙，产生不能确保密封面压力的问题。
8.本发明着眼于上述问题，目的在于提供能够防止在扩口管的扩口倾斜面产生凹凸并确保高密封面压力的扩口接头结构以及扩口管的制造方法。
9.用于解决课题的手段
10.为了实现上述目的，本发明的扩口接头结构，由扩口螺母按压形成于扩口管的末端且与被结合部件对接的扩口部，将所述扩口管与所述被结合部件结合，其中，所述扩口管通过对圆筒管进行扩口加工而形成，所述圆筒管由管坯和覆盖所述管坯的表面的涂层构成，所述扩口部具有与所述被结合部件相面对的扩口倾斜面，所述扩口倾斜面由被实施机械加工而所述管坯露出的机械加工部形成。
11.另外，为了实现上述目的，本发明的扩口管的制造方法具备：机械加工工序，通过机械加工对由管坯以及覆盖所述管坯的表面的涂层构成的圆筒管的外周面中的从端缘起的轴向的预定范围进行切削，在所述圆筒管的管端部形成外径比所述管坯的外径小的机械加工部；以及扩口加工工序，对所述机械加工部进行冲压来在所述管端部形成扩口部，由所述机械加工部形成与被结合部件相面对的所述扩口部的扩口倾斜面。
12.发明效果
13.由此，在本发明的扩口接头结构以及扩口管的制造方法中，能够防止在扩口管的扩口倾斜面产生凹凸，并确保高密封面压力。
附图说明
14.图1是示出实施例1的扩口接头结构的纵剖视图。
15.图2是示出实施例1的扩口管的主要部分的立体图。
16.图3是示出作为实施例1的扩口管的圆筒管的立体图。
17.图4是实施例1的扩口管的纵剖视图。
18.图5a是示出实施例1的扩口管的制造方法的机械加工工序的前工序(剥离处理)的说明图。
19.图5b是示出实施例1的扩口管的制造方法的机械加工工序的加工处理的说明图。
20.图6a是示出实施例1的扩口管的制造方法的扩口加工工序的圆筒管装夹状态的说明图。
21.图6b是示出实施例1的扩口管的制造方法的扩口加工工序的扩径处理的说明图。
22.图6c是示出实施例1的扩口管的制造方法的扩口加工工序的冷冲压处理的说明图。
23.图7是示出实施例1的扩口接头结构以及比较例的扩口接头结构的密封试验的结果的表。
24.图8是示出将实施例1的扩口管连结于具有双层扩口部的钢管的例子的纵剖视图。
具体实施方式
25.以下，基于附图所示的实施例1对用于实施本发明的扩口接头结构以及扩口管的制造方法的方案进行说明。
26.(实施例1)
27.实施例1的扩口接头结构1例如用于内燃机的高压燃料供给通路、制动液的压送通路，是供施加了压力的液体流通的通路中的管道的接头结构。以下，基于图1对实施例1的扩口接头结构1的整体结构进行说明。
28.如图1所示，实施例1的扩口接头结构1具备扩口管10、结合扩口管10的被结合部件2以及按压扩口管10的扩口螺母3。
29.被结合部件2例如为abs致动器等车载设备，形成有在内部形成的流路21和将流路21向外部开放的结合口22。结合口22是直径形成得比流路21大的空间，在内周面形成有螺纹槽22a。另外，在结合口22的底部的流路21的开口周围形成有环绕流路21的密封面23。密封面23是通过与扩口管10的后述的扩口倾斜面13接触而将被结合部件2的流路21与扩口管10的结合部位保持为液密(不漏液体)的被接触面。密封面23呈符合国际标准化机构(iso)和日本汽车协会标准(jaso)的标准的锥形形状。
30.扩口管10具有贯通扩口螺母3的贯通孔31的圆筒状的一般管部11和形成于该一般管部11的末端并插入被结合部件2的结合口22的扩口部12。扩口部12呈符合国际标准化机构(iso)和日本汽车协会标准(jaso)的标准的扩口形状。即，扩口部12以将一般管部11的末端附近的直径扩大并冲压成形为使该末端附近的整周向外侧突出。
31.扩口螺母3插入被结合部件2的结合口22，前端3a与扩口部12接触。另外，在扩口螺母3的外周面形成有螺纹槽32。在扩口螺母3插入被插入结合口22时，螺纹槽32与在结合口22的内周面形成的螺纹槽22a螺合。
32.并且，在该扩口接头结构1中，首先，将扩口管10的扩口部12插入被结合部件2的结合口22，使扩口部12对接于密封面23。然后，将扩口螺母3的螺纹槽32与形成于结合口22的螺纹槽22a螺合，旋紧扩口螺母3。由此，扩口部12被夹在扩口螺母3的前端3a与形成于流路
21的开口周围的密封面23之间，扩口管10与被结合部件2结合。
33.以下，基于图2至图4对扩口管10以及扩口部12的详细结构进行说明。
34.如上所述，扩口管10具有圆筒状的一般管部11和形成于该一般管部11的末端的扩口部12(参照图1、图2)。其中，扩口管10通过对两端开放的圆筒管40的管端部40a进行扩口加工而形成。圆筒管40由如图3所示的管坯41和覆盖管坯41的表面的涂层42构成。
35.管坯41使用将表面实施了镀铜的钢板双层卷焊而成形为管状的双层卷焊钢管。在管坯41的表面，沿着双重卷焊的镀铜钢板的侧缘产生密封部阶梯差。该密封部阶梯差是沿管坯41的轴向延伸的阶梯差，遍及管坯41的全长地产生。通过在管坯41产生密封部阶梯差，如图3放大所示地，在圆筒管40的外周面形成有沿轴向延伸的凹凸部40c。此外，作为管坯41的材料，钢适合，但不限于此，也可以将以铁合金、铝合金等各种合金为材料的金属管作为管坯41。
36.例如通过在管坯41的表面进行镀锌处理后实施三价铬处理，设置涂层42。该涂层42的厚度例如设定为10～30μm。此外，涂层42的表面被尼龙等树脂层42a包覆。
37.如图2以及图4所示，扩口部12具有环绕开口10a的周围的开口周缘部12a、环绕开口周缘部12a并与被结合部件2相面对的密封面23的扩口倾斜面13、扩口外侧面17、被扩口螺母3的前端3a按压的背面14、位于扩口倾斜面13与扩口外侧面17之间的第一折弯部15和位于背面14与一般管部11之间的第二折弯部16。
38.而且，如图2所示，扩口部12中，至少扩口倾斜面13由机械加工部43形成，机械加工部43形成于实施了机械加工而管坯41的周面露出的圆筒管40的周面。在实施例1的扩口管10中，如图4所示，扩口倾斜面13到第一折弯部15为止的区域由机械加工部43形成，管坯41的周面露出。此外，开口周缘部12a由管坯41的端面形成，在开口周缘部12a中管坯41的端面露出。
39.另外，扩口部12的背面14被涂层42覆盖。再有，少微离开从第二折弯部16的一般管部11的区域的表面被树脂层42a覆盖。此外，在对圆筒管40进行扩口加工形成扩口部12前，预先在圆筒管40的管端部40a设置机械加工部43。
40.而且，在实施例1的扩口部12中，扩口倾斜面13的径向尺寸w设定为相对于管坯41的外径尺寸d而下述数学式1成立的大小。
41.0.27d≤w≤0.34d
…
数学式1
42.再有，在实施例1的扩口部12中，扩口倾斜面13的壁厚尺寸t设定为相对于管坯41的壁厚尺寸t而下述数学式2成立的大小。
43.0.85t≤t≤0.95t
…
数学式2
44.此外，扩口倾斜面13的壁厚尺寸t设为扩口倾斜面13的径向中央部的壁厚尺寸。然而，不限于此，例如也可以为扩口倾斜面13的多处壁厚尺寸的平均值等。
45.以下，基于图5以及图6，对实施例1的扩口管10的制造方法进行说明。即，实施例1的扩口管10的制造方法具备图5a、图5b所示的机械加工工序和图6a～图6c所示的扩口加工工序。
46.在机械加工工序中，通过切削加工和研磨加工等机械加工对圆筒管40的外周面中的从端缘40b起的轴向的预定范围进行切削。此时，作为前工序，如图5a所示，实施剥离树脂层42a的剥离处理。该前工序中剥离的树脂层42a的轴向长度设定为比形成机械加工部43的
区域的轴向长度(通过机械加工切削的预定范围)长。
47.接下来，在该机械加工工序中，如图5b所示，所以加工机k对圆筒管40进行机械加工，除去从端缘40b起的轴向的预定范围的涂层42以及管坯41的外表面。由此，在圆筒管40的管端部40a形成外径比管坯41的外径小的机械加工部43。此外，在机械加工工序中，将管坯41的外表面切掉密封部阶梯差，切削至机械加工部43的表面成为平坦的程度(例如0.05～0.15mm)，但若过渡切削则扩口部12的强度降低。因此，机械加工时的管坯41的切削量(切削深度)基于机械加工部43的表面粗糙度和扩口加工后的扩口部12的需要强度设定。
48.另外，机械加工部43的轴向长度(通过机械加工切削的从端缘40b起的长度)适当设定为能够由机械加工部43形成扩口倾斜面13的长度。也就是说，依赖扩口倾斜面13的径向尺寸来决定机械加工部43的轴向长度。再有，在实施了机械加工工序后，作为后工序，对机械加工部43的前端43a的外周角部进行倒角处理，使前端43a成为前端细的形状。
49.在扩口加工工序中，首先，将圆筒管40夹在固定夹头k1与可动夹头k2之间，将设有机械加工部43的管端部40a以面向扩径冲头p1的状态保持(参照图6a)。此外，此时圆筒管40在水平方向上被保持。
50.在使圆筒管40被固定夹头k1和可动夹头k2夹住后，作为前工序(预备成形)，如图6b所示，一边按压扩径冲头p1一边将扩径冲头p1伸入圆筒管40的管端部40a，实施使管端部40a的直径比管坯41的直径更大的扩径处理。在该扩径处理中，对从圆筒管40的端缘40b(机械加工部43的前端43a)到形成扩口部12时成为最大外径的部分为止的区域进行扩径。在扩口部12中，最大外径扩大到管坯41的外径以上，因此通过进行该扩径处理，在进行扩口加工时，能够将扩口部12引导成预期的形状。
51.在扩径处理后，如图6c所示，保持由固定夹头k1和可动夹头k2夹住圆筒管40，利用成形冲头p2沿轴向对圆筒管40的管端部40a进行冷冲压，使其塑性变形。由此，圆筒管40中，被成形冲头p2冲压的部分成为扩口部12，被固定夹头k1和可动夹头k2夹住的部分成为一般管部11，制造出扩口管10。其中，在圆筒管40的管端部40a预先设有机械加工部43。因此，在圆筒管40中，使在被成形冲头p2冲压时成为扩口倾斜面13的区域和机械加工部43形成的区域一致，由此能够由机械加工部43形成扩口倾斜面13。
52.以下，对扩口接头结构1中的课题进行说明。
53.扩口接头结构1所用的扩口管10使用用涂层42覆盖由双层卷焊钢管构成的管坯41而成的圆筒管40形成。此时，管坯41为双层卷焊钢管，因此在管坯41的表面，沿双层卷焊的钢板的侧缘遍及管坯41的全长地产生密封部阶梯差。因此，即使用涂层42覆盖该管坯41而形成圆筒管40，也会在该圆筒管40的外周面产生凹凸部40c。
54.由此，在对圆筒管40的管端部40a进行扩口加工而形成扩口部12时，因凹凸部40c的影响，在与被结合部件2的流路21的开口周围形成的密封面23相面对的扩口倾斜面13产生凹凸。
55.再有，在扩口加工中，通过对圆筒管40的管端部40a进行冷冲压而形成扩口部12，此时，为了形成扩口倾斜面13而使管端部40a被倾斜地压缩。由此，对圆筒管40的管端部40a作用有朝向圆筒管40的内侧的力，在扩口倾斜面13产生环状的凹痕。该凹痕成为扩口倾斜面13的凹凸的原因。
56.而且，若在扩口倾斜面13产生凹凸，则在利用扩口螺母3按压扩口部12而将扩口倾
斜面13按压于密封面23时，在扩口倾斜面13与密封面23之间产生间隙，将会产生流经扩口管10与流路21之间的液体的泄漏。
57.此外，扩口倾斜面13中，在仅将扩口管10的开口周围的预定范围(例如，管坯41的端面露出的区域)作为与密封面23接触的密封面的情况下，难以受到在扩口倾斜面13产生的凹凸的影响，能够确保需要的密封性。然而，在仅将开口周围的预定范围作为密封面的情况下，与将扩口倾斜面13的全部区域作为密封面的情况相比，密封面的面积变少。因此，若扩口管10的轴芯从规定位置偏移，则有效的密封面脱离被结合部件2，存在产生流经扩口管10以及流路21的液体泄漏的隐患。即，希望设定于扩口倾斜面13的密封面的面积更大，若密封面的面积小则产生难以确保稳定的密封性的问题。
58.以下，对实施例1的扩口接头结构1以及扩口管10的制造方法的作用进行说明。
59.在实施例1的扩口接头结构1中，如图1所示，使形成于扩口管10的末端的扩口部12与环绕被结合部件2上形成的流路21的密封面23对接，利用扩口螺母3按压扩口部12，将扩口管10与被结合部件2结合。其中，扩口管10通过对圆筒管40的管端部40a进行扩口加工而形成，该圆筒管40由管坯41和覆盖管坯41的表面的涂层42构成。扩口部12具有与密封面23相面对的扩口倾斜面13，但该扩口倾斜面13由实施了机械加工而管坯41的周面露出的机械加工部43形成。
60.其中，机械加工部43通过机械加工(切削加工和研磨加工等)对在形成扩口管10的圆筒管40的外周面中的从端缘40b起的轴向的预定范围进行切削，通过除去涂层42和管坯41的外表面而形成。此时，管坯41的外表面的密封部阶梯差被切掉，切削至表面成为平坦的程度。
61.因此，通过由机械加工部43形成扩口倾斜面13，在扩口倾斜面13中，密封部阶梯差被切掉的管坯41的周面露出，成为平坦的面。由此，扩口倾斜面13的全部区域成为没有凹凸的平坦面，能够防止在扩口倾斜面13产生凹凸。而且，在将扩口倾斜面13按压于被结合部件2上形成的密封面23时不产生间隙，能够确保高密封面压力。另外，通过将扩口倾斜面13的全部区域形成为没有凹凸的平坦面，扩口倾斜面13的全部区域能够与密封面23紧密接触，能够将扩口倾斜面13的全部区域做成密封面。由此，与仅将扩口管10的开口周围的预定范围(例如，管坯41的端面露出的区域)作为密封面的情况相比，能够扩大密封面的面积。而且，即使扩口管10的轴芯从规定的位置偏移，也能够确保有效的密封面积。其结果，能够提高防止流经扩口管10的液体泄漏的性能。
62.另外，管坯41由双层卷焊钢管形成，因此遍及管坯41的全长产生密封部阶梯差，因该影响而在圆筒管40的表面形成凹凸部40c。但是，通过机械加工对管坯41的外表面进行切削，由此凹凸部40c和密封部阶梯差被切掉。因此，在通过扩口加工形成扩口部12时，在扩口倾斜面13不留下因凹凸部40c的影响而产生的凹痕，能够防止在扩口倾斜面13产生凹凸。
63.而且，扩口管10的制造方法具备：机械加工工序，通过机械加工对圆筒管40的外周面中的从端缘40b起的轴向的预定范围进行切削，在圆筒管40的管端部40a形成外径比管坯41的外径小的机械加工部43；以及扩口加工工序，对机械加工部43进行冷冲压来在管端部40a形成扩口部12，由机械加工部43形成扩口倾斜面13。
64.也就是说，机械加工部43在形成扩口部12前形成于圆筒管40的管端部40a，在将机械加工部43形成于圆筒管40的管端部40a后，通过对形成有该机械加工部43的管端部40a进
行冷冲压，来形成扩口倾斜面13。其结果，能够利用机械加工部43合适地形成扩口倾斜面13，能够防止在扩口倾斜面13产生凹凸。
65.另外，在实施例1中，作为机械加工工序的后工序，对机械加工部43的前端43a的外周角部进行倒角处理，将前端43a形成为前端细的形状。因此，在扩口加工工序中对圆筒管40的管端部40a进行冷冲压时，使管坯41的端面与周面的边界平滑，能够使环绕开口10a的周围的开口周缘部12a与扩口倾斜面13平滑地连续。由此，能够进一步抑制在扩口倾斜面13产生的凹凸。
66.再有，在实施例1中，作为扩口加工工序的前工序，实施对圆筒管40的管端部40a扩径的扩径处理。其中，在形成于圆筒管40的管端部40a的机械加工部43中，管坯41被切削，因此壁厚尺寸变得比管坯41的一般部(机械加工部43以外的部分)薄。对此，可知一般情况下，在冷冲压时对成形部分实施压缩时，若成形部分的壁厚薄，则使成形部分向外膨胀的力不足，成形部分起波、起皱而不能合适成形。也就是说，机械加工部43的壁厚变得比管坯41的一般部分薄，因此很难得到扩口加工后的扩口倾斜面13的平面度。另外，若扩口部12不是合适的形状，则在拧紧扩口螺母3时在施加预期的轴向力之前扩口部12就碎裂了，不能起到密封功能。但是，通过作为扩口加工工序的前工序而实施扩径处理，预先扩大管端部40a的直径，在进行冷冲压时，能够将扩口部12引导为预期的形状。
67.以下，基于图7，对实施例1的扩口接头结构1以及比较例的扩口接头结构的密封试验的结果进行说明。
68.在该密封试验中，在实施例1的扩口接头结构1中，使用图7所示的试样1～试样7的扩口管10，在比较例的扩口接头结构中使用图7所示的试样11～试样13的扩口管。流经各扩口接头结构的流体的条件相同。
69.其中，试样1～试样7的扩口管10的扩口倾斜面13由实施了机械加工而管坯41的周面露出的机械加工部43形成。另一方面，试样11～试样13的扩口管未对扩口倾斜面实施机械加工，在扩口管的开口周缘部具有通过管坯的端面露出而形成的密封面。
70.在使用这样的试样1～试样7的扩口管10的实施例1的扩口接头结构1中，都没液体泄漏。另一方面，在比较例的扩口接头结构中，在使用一部分的扩口管(试样11)的情况下产生了液体泄漏。
71.并且，如图7所示，在试样1～试样7中，扩口倾斜面13的径向尺寸w(参照图4)为1.30mm～1.60mm，管坯41的外径尺寸d(参照图4)为4.76mm～4.78mm。因此，扩口倾斜面13的径向尺寸w设定为相对于管坯41的外径尺寸d而下述数学式1成立的大小。即，通过将扩口倾斜面13的径向尺寸w设定为下述数学式1成立的大小，能够在实施例1的扩口接头结构1中确保密封性，能够防止液体泄漏的产生。
72.0.27d≤w≤0.34d
…
数学式1
73.再有，如图7所示，在试样1～试样7中，扩口倾斜面13的壁厚尺寸t(参照图4)为0.60mm～0.65mm，管坯41的壁厚尺寸t(参照图4)成为0.70mm～0.69mm。因此，扩口倾斜面13的壁厚尺寸t设定为相对于管坯41的壁厚尺寸t而下述数学式2成立的大小。即，通过将扩口倾斜面13的壁厚尺寸t设定为下述数学式2成立的大小，能够在实施例1的扩口接头结构1中确保密封性，能够防止液体泄漏的产生。
74.0.85t≤t≤0.95t
…
数学式2
75.以上，基于实施例1对本发明的扩口接头结构以及扩口管的制造方法进行了说明，但对于具体的结构并不限于该实施例，只要不超出权利要求书的各权利要求所涉及的发明的意旨，允许设计上的改变、追加。
76.实施例1中，示出了作为结合扩口管10的被结合部件2为abs致动器等的车载设备，并使扩口管10的扩口部12对接于将在该被结合部件2的内部形成的流路21的开口周围环绕的密封面23的例子。然而，不限于此。例如，如图8所示，作为被结合部件，也可以使用在末端形成有双层扩口部101的第二扩口管100。在这种情况下，使扩口管10的扩口部12对接于第二扩口管100的双层扩口部101的内侧面101a。第二扩口管100伸入供扩口螺母3插入的雌螺母102，双层扩口部101的背面101b与形成于雌螺母102的内周面的阶梯面102a干涉。然后，扩口螺母3的螺纹槽32与在雌螺母102的内周面形成的螺纹槽102b螺合而被旋拧。其结果，扩口部12被夹在扩口螺母3的前端3a与第二扩口管100的双层扩口部101之间，扩口管10与作为被结合部件的第二扩口管100结合。
77.另外，在实施例1中，示出了使用双层卷焊钢管作为管坯41的例子。然而，不限于此，也可以使用单层卷焊钢管、无缝管等。
78.另外，在实施例1中示出了如下的例子，在对成形为扩口管10的圆筒管40的管端部40a实施机械加工来形成机械加工部43后，对形成有该机械加工部43的管端部40a实施扩口加工，由此来由机械加工部43形成扩口倾斜面13。然而，扩口倾斜面13只要由管坯41的周面露出的机械加工部43形成即可，因此也可以在进行扩口加工而在圆筒管40的管端部40a形成扩口部12后，通过对扩口倾斜面13实施机械加工，来由机械加工部43形成扩口倾斜面13。
79.关联申请的相互引用
80.本技术基于2019年11月14日向日本特许厅提出申请的特愿2019-206452而主张优先权，并将其全部的公开通过参照的方式完全引用至本说明书。