JP6061981B2 - クランプ器具 - Google Patents

Description

本発明は、横断面Ｕ字形又はＶ字形の締結溝を有する二つのクランプ片からなるクランプ本体、及び、二つのクランプ片を連結するための連結部材を備え、前記二つのクランプ片を締結具（例えばボルト及びナット）で締め付けることで、クランプ本体の締結溝内に配置された被締結物（通常、二つの部材からなる）に対し締結力を及ぼし得るクランプ器具に関する。

この種のクランプ器具は、例えば自動車エンジンの排気系における配管部品（特にターボチャージャー用配管部品）同士の連結に使用されており、いくつかの関連技術が、特許出願又は実用新案登録出願されている。例えば、特許文献１の「過給機用クランプ」、特許文献２の「環状クランプ」などである。

特許文献１のクランプの本体は、同文献１の第４図に示すように、一対のカップリングハーフ（１及び２）並びにリンク（３）から構成されている。リンク（３）は、二つのカップリングハーフ（１及び２）の端部同士を連結するための環状の連結部材である。同文献１に明示的な説明はないが、図面から推し量る限り、各カップリングハーフの一端に形成されたカール状端部（略円弧状に折り返し形成された部分）が、リンクに設けられた貫通穴に単に挿通されることで両者は係合している。つまり、リンクの貫通穴に各カップリングハーフのカール状端部が係入することで、二つのカップリングハーフはリンクを介して互いに分離不能に連結されてはいるが、各カール状端部はリンクの貫通穴に遊嵌しているに過ぎないため、二つのカップリングハーフ間の動きは何ら規制されるものではなく、両カップリングハーフは自由に（即ち作業者の意図とは無関係に）開き角を拡大させてしまう。

特許文献２では、クランプ本体に相当する割りリング１１６は、コネクタ１３８によって一体に接合される二つの個別の周方向部分１１６ａ及び１１６ｂから形成されている（同文献２の段落００３０、図４ａ）。周方向部分１１６ａ，１１６ｂの各々は、割りリングの二つの半体を画定する略半円形状の部材であり、二つの周方向部分１１６ａ，１１６ｂの対向端はそれぞれコネクタ１３８に対し溶接（例えばスポット溶接）により接合されていると推察される。なお、特許文献２によれば、コネクタ１３８は弾性コネクタ（つまり板バネ）とのことであり、当該コネクタは、割りリングに外力が作用しない限り、割りリングを図４ａ乃至４ｃに示すようなクランプの開き姿勢に保持する働きをする。

実開昭５９−６７５３８号公報（第４図） 特開２００８−２０２７９１号公報（特願2008-38332）

しかしながら、上記従来のクランプ器具にもいくつかの欠点がある。
特許文献１のクランプでは、二つのカップリングハーフが自由に開き角を変えることができるため、当該クランプ器具を被締結物（例えば、特許文献１の第３図に示すタービン側ケーシング１及び過給機本体３の二部材）に適用する際には、作業者が両手でそれぞれのカップリングハーフを把持して適切な開き角を保つ必要がある。従って、一人の作業者で全ての作業を行うためには、クランプ器具の装着が完了する前の被締結物（二部材）を専用の治具で予め仮保持（仮締結）しておく必要があった。さもなくば、クランプ器具を操作する作業者とは別の第２の作業者が被締結物（二部材）を仮保持しておく必要があり、多くの人手を要していた。

特許文献２のクランプでは、二つの周方向部分１１６ａ，１１６ｂがコネクタ１３８に溶接されているところ、一般にスポット溶接等による溶接部位は高温にさらされることで鋭敏化する傾向にある。ここで「鋭敏化」とは、ステンレス鋼等に４５０〜８５０℃の熱履歴を経験させると、金属組織の結晶粒界に炭化物が析出して粒界腐食に対する感受性が増大すること（つまり耐食性が低下すること）をいう。鋭敏化した溶接部位については応力腐食割れ等の不具合が生ずることが懸念される。また、特許文献２のクランプによれば、割りリング構成用の二つの周方向部分を得るためのプレス成形工程の他に、それらをコネクタと溶接するための溶接工程が必要になる。プレス成形（塑性加工）と溶接とは異質な作業であるため、これら二種類の工程を経なければならないとすれば、その分だけ製造コストが高くなる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、作業者一人での片手作業による被締結物への組付けを可能として組付けの簡素化や組付け工数の低減を図ることができるクランプ器具を提供することにある。また、溶接工程を経る必要が無いことで金属組織の鋭敏化の問題が無く、基本的にプレス加工や曲げ加工といった塑性加工だけで製造可能なことで製造コスト低減を図り得るクランプ器具を提供することにある。

請求項１の発明は、
それぞれ略半円弧形状をなす第１クランプ片及び第２クランプ片からなるクランプ本体、並びに、前記二つのクランプ片を連結するための連結部材を備え、
前記二つのクランプ片の各々が、一対の溝形成壁によって画成される横断面Ｕ字形又はＶ字形の締結溝と、各クランプ片の一方の端部に位置する耳部と、各クランプ片の他方の端部に位置する連結端部とを有しており、
対向配置された前記二つのクランプ片の両耳部に締結具を取り付け、当該締結具を締め付けることで前記締結溝内に配置された被締結物に対し締結力を及ぼすことができるクランプ器具において、
前記連結部材の両端部をそれぞれ前記第１クランプ片の連結端部および前記第２クランプ片の連結端部でかしめることで、前記二つのクランプ片が前記連結部材に連結されている、ことを特徴とするクランプ器具である。

第１及び第２クランプ片は、それぞれの連結端部で連結部材の両端部をかしめ（加締め）ることで連結部材に連結される。即ち、連結部材と第１クランプ片は、かしめによる連結関係によって互いに自由な動きが大きく制限され、同様に、連結部材と第２クランプ片も、かしめによる連結関係によって互いに自由な動きが大きく制限される。つまり、連結部材に対する第１クランプ片及び第２クランプ片のそれぞれの保持姿勢が一定の範囲に収まるように制約されている。それ故、作業者が片方の手で第１クランプ片又は第２クランプ片のいずれか一方を支えるだけで、第１クランプ片と第２クランプ片とは連結部材を介して締結作業に好都合な開き角θ（図５参照）を保つことができる。また本発明によれば、溶接工程を経ることなく、基本的にプレス加工や曲げ加工といった塑性加工だけでクランプ器具を製造することが可能になる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のクランプ器具において、
前記連結部材は、塑性変形可能な板状連結部材であり、この板状連結部材は、前記第１及び第２クランプ片の連結端部をそれぞれ挿通するための第１及び第２の挿通孔を有していることを特徴とする。

この構成によれば、板状連結部材が、第１及び第２クランプ片の連結端部をそれぞれ挿通するための第１及び第２の挿通孔を有することで、板状連結部材の両端部（即ち第１及び第２の挿通孔に隣接した両端部位）を各クランプ片の連結端部でかしめることが容易になる。また、板状連結部材が塑性変形可能であることにより、板状連結部材自体を折り曲げることで第１クランプ片と第２クランプ片との開き角θを調節可能になる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のクランプ器具において、
前記第１及び第２クランプ片の各連結端部は、対応するクランプ片の背面側に折り返されており、
前記連結部材の各端部は、クランプ片の背面側と、クランプ片背面側に折り返された連結端部との間に配置された状態でかしめられていることを特徴とする。

この構成によれば、比較的簡単な塑性曲げ加工により、連結部材の両端部を第１及び第２クランプ片の連結端部でかしめることが容易になる。

請求項４の発明は、請求項１又は２に記載のクランプ器具において、
前記第１及び第２クランプ片の各連結端部は、クランプ片に繋がる基端領域と、その基端領域よりも先端側に位置する先端領域とを有しており、
前記連結部材の各端部は、各クランプ片の連結端部の基端領域と先端領域との間に配置された状態でかしめられていることを特徴とする。

この構成によれば、比較的簡単な塑性曲げ加工により、連結部材の両端部を、第１及び第２クランプ片の連結端部の基端及び先端領域で確実にかしめることができる。

請求項５の発明は、請求項１に記載のクランプ器具において、
前記連結部材は、中央に透孔を有してなる環状の連結部材であり、
前記第１及び第２クランプ片の各連結端部は、クランプ片に繋がる基端領域と、その基端領域よりも先端側に位置する先端領域とを有しており、
前記環状連結部材の内周側面に前記クランプ片の連結端部の基端領域を接触させつつ、且つ前記環状連結部材の外周側面に前記クランプ片の連結端部の先端領域を接触させた状態で、前記環状連結部材の各端部を前記クランプ片の連結端部でかしめることを特徴とする。

この構成によれば、比較的簡単な塑性曲げ加工により、環状連結部材の両端部を、第１及び第２クランプ片の連結端部の基端及び先端領域で確実にかしめることができる。

本発明のクランプ器具によれば、作業者一人での片手作業による被締結物への組付けを可能にし、組付けの簡素化や組付け工数の低減を図ることができる。また、溶接工程を経る必要が無いことで金属組織の鋭敏化といった問題が無い。更に、基本的にプレス加工や曲げ加工といった塑性加工だけでクランプ器具を製造することができ、製造コストの低減を図ることができる。

本発明に従うクランプ器具を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。 図１に示すクランプ器具の底面図。 クランプ器具の連結部材付近を拡大して示す斜視図。 連結部材としての連結板を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ線断面図。 図１のクランプ器具の開いた状態を示す正面図。 図１のクランプ器具の閉じた状態（締結時）を示す正面図。 クランプ器具による二つのフランジの締結態様を示す概略断面図。 （Ａ）〜（Ｄ）は、連結板におけるかしめ（加締め）の各種態様を示す部分断面図。 連結部材としての連結リングを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＹ−Ｙ線断面図。 （Ａ）及び（Ｂ）は、連結リングにおけるかしめ（加締め）の各種態様を示す部分断面図。

本発明のクランプ器具のいくつかの実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１〜７及び図８（Ａ）は、本発明に従うクランプ器具の一実施形態を示す。図１等に示すクランプ器具は、左右で一対をなす第１及び第２クランプ片１１，１２からなるクランプ本体１０と、二つのクランプ片を連結する連結部材としての連結板３０と、ボルト４１及びナット４２からなる締結具とを備えている。

クランプ本体１０を構成する第１及び第２クランプ片１１，１２の各々は、略半円弧形状をなすと共に、各クランプ片の内周側において横断面がＵ字形又はＶ字形の締結溝１４を有している。図７に示すように、クランプ本体１０の締結溝１４は、各クランプ片１１，１２が備える一対の溝形成壁１５，１６によって画成（区画形成）されている。第１及び第２クランプ片１１，１２の各々は、一方の端部（図１では上端部）において耳部１７を有し、他方の端部において連結端部１８を有している。第１クランプ片１１の連結端部１８と第２クランプ片１２の連結端部１８とは、連結板３０を介して連結されている。この連結構造（１８，３０，１８）の詳細については後ほど説明する。

図１（Ａ）に示すように、第１クランプ片１１の耳部１７と第２クランプ片１２の耳部１７とを近接対向配置することで、連結板３０で連結された二つのクランプ片からなるクランプ本体１０は正面視略Ｃ字状をなすことができる。図１の例では、第１クランプ片１１の耳部１７にボルト４１のヘッドがかしめ（加締め）により固定され、そのボルト４１の軸部が、第２クランプ片１２の耳部１７に設けられた孔（図示略）に挿通されている。そして、第２クランプ片１２の耳部１７の右側に突出したボルト４１の軸部に対してナット４２を螺着することで、クランプ本体１０は全体として正面視略円環状をなすことができる（図６参照）。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、前記二つの耳部１７の各々は、略円環状のクランプ本体１０の端部において半径方向外向きに突設されている。各耳部１７は、一対の側壁２１と、湾曲した外端壁２２と、座面壁２３と、円弧状の支点部２４とを備えている。

各耳部１７において、一対の側壁２１は、前記締結溝１４を画成する一対の溝形成壁１５，１６にそれぞれつながっている。湾曲した外端壁２２は一対の側壁２１を各耳部１７の外端側にて連結しており、一対の側壁２１及び外端壁２２は、各耳部１７の三方を取り囲む立ち壁（三方直立壁）を構成している。座面壁２３は、一対の側壁２１及び外端壁２２に連続すると共にボルト４１又はナット４２の座面（着座面）を提供する壁部である。即ち、第１クランプ片１１の耳部１７にあってはその耳部の座面壁２３がボルト４１用の座面を提供し、第２クランプ片１２の耳部１７にあってはその耳部の座面壁２３がナット４２用の座面を提供する。

更に、第１及び第２クランプ片１１，１２の各耳部１７の外端壁２２の端縁には、それぞれ弧状（本例では楕円弧状）の支点部２４が、各外端壁２２の湾曲方向に沿って延びるように形成されている。各支点部２４は楕円弧形状（図１（Ｂ）参照）をなすと共に、各支点部２４の両端はそれぞれに一対の側壁２１上にまで到達して各側壁２１に一体化している。つまり、各耳部１７における三方直立壁（２１，２２，２１）は、刀の鍔のように展開する楕円弧状の支点部２４によって相互に連結されている。

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、連結板３０は、平面視が略矩形状の金属板材として提供されており、その連結板３１には、平行な二つの長孔（第１挿通孔３１及び第２挿通孔３２）が貫通形成されている。尚、本明細書において、連結板３０の両端部３０ａとは、二つの挿通孔３１，３２に隣接して各挿通孔の外寄り内周壁を区画している辺部を指す。連結板３０は、例えば板厚が０．８〜１．５ｍｍのステンレス鋼板からなることは好ましく、その場合には、作業者の手力だけで（つまり特別な曲げ工具を用いること無く）、連結板３０を塑性変形させることができる。具体的には、二つの挿通孔３１，３２のそれぞれの両端に位置する肉部３３が、連結板３０内において比較的幅狭な部位となることから、各挿通孔の両端にある二つの肉部３３を結ぶライン（仮想折り曲げ線Ｌ）に沿って、連結板３０を作業者の手力だけで折り曲げ可能となっている。なお、連結板３０として、ステンレス鋼板に代えて、ばね鋼板（ばね用ステンレス鋼板）を用いるようにしてもよい。

図１〜３及び図８（Ａ）に示すように、本実施形態のクランプ器具では、第１及び第２クランプ片１１，１２の相対向する下端部付近に配置された連結板の両端部３０ａを、それぞれ第１クランプ片１１の連結端部１８および第２クランプ片１２の連結端部１８でかしめ（加締め）ることで、二つのクランプ片１１，１２を連結板３０に連結している。具体的には、第１クランプ片１１の連結端部１８を、環状クランプ器具の内から外に向かうように連結板の第１挿通孔３１に挿入した後、その第１挿通孔３１を通り抜けた連結端部１８の先端部分を第１クランプ片１１の背面側に折り返す（第１クランプ片背面側への外折り）。同様に、第２クランプ片１２の連結端部１８を、環状クランプ器具の内から外に向かうように連結板の第２挿通孔３２に挿入した後、その第２挿通孔３２を通り抜けた連結端部１８の先端部分を第２クランプ片１２の背面側に折り返す（第２クランプ片背面側への外折り）。これらの外折り操作により、連結板の両端部３０ａは、それぞれのクランプ片の背面側と、クランプ片背面側に折り返された連結端部１８との間に挟み込まれた状態でかしめられ、その結果、第１クランプ片１１、連結板３０及び第２クランプ片の三者が相互拘束的（又は相互依存的）に連結される。

なお、図８（Ａ）によれば、第１及び第２クランプ片の各々の連結端部１８は、対応するクランプ片に繋がる基端領域１８ａと、その基端領域１８ａよりも先端側に位置する先端領域１８ｂとを有している。そして、図８（Ａ）に示すかしめ状態では、連結端部の基端領域１８ａが挿通孔内又はその近傍に配置されると共に、連結端部の先端領域１８ｂがクランプ片の背面に当接している。

本実施形態のクランプ器具の使用方法を説明する。
図５に示すように、ボルト４１に対してナット４２を螺着する前の自然状態では、クランプ本体１０は、二つのクランプ片１１，１２が所定の開き角θ（θ＝３０〜５０°）で開いた状態を呈する。即ち、クランプ片１１，１２のそれぞれの連結端部１８で連結板３０をかしめることで、連結板３０に対する両クランプ片１１，１２の自由な動きが制約され、連結板３０を基点にして二つのクランプ片１１，１２が開き角θに開いた姿勢を保持することができる。従って、作業者が片方の手で第１クランプ片１１又は第２クランプ片１２の一方を支えるだけで、開き姿勢のクランプ器具を保持することができる。なお、本実施形態のクランプ器具によれば、連結板３０を例えば図４に示す仮想折り曲げ線Ｌに沿って少し折り曲げることで、開き角θを調節することもできる。

次に図７に示すように、二つの被締結物（図７では、第１の配管部品５１のフランジ５１ｆおよび第２の配管部品５２のフランジ５２ｆ）を相互接合させた状態で、接合フランジ（５１ｆ，５２ｆ）の外側からクランプ本体１０を外嵌する。前述のようにクランプ本体１０は開き角θの開き姿勢を保っているため、クランプ本体１０を接合フランジの外周部に外嵌することは容易である。接合フランジへの外嵌後に、第１クランプ片１１の耳部１７と第２クランプ片１２の耳部１７とを相互接近させると共に、ボルト４１の軸部に対してナット４２を螺着し締め付ける。この締結具（４１，４２）による締め付けにより、略円環状のクランプ本体１０が徐々に縮径され（図６参照）、クランプ本体の締結溝１４内に接合フランジ（５１ｆ，５２ｆ）が次第に深く進入させられる。これに伴い、両フランジ５１，５２には互いに接合を強める方向の締結力（図７のフランジ締結力Ｆ）が発現し、クランプ器具による接合フランジ間の締結が達成される。

本実施形態によれば、作業者が片方の手で第１クランプ片１１又は第２クランプ片１２のいずれか一方を支えるだけで、第１クランプ片１１と第２クランプ片１２とは連結板３０を介して締結作業に好都合な開き角θを保つことができる。つまり、作業者一人での片手作業による被締結物への組付けを可能として、組付けの簡素化を図ることができると共に、組付け工数を減らすことができる。

本実施形態では、二つのクランプ片１１，１２と連結板３０とをかしめによって相互連結しており、基本的にプレス加工や曲げ加工といった塑性加工だけで製造できるため、従来に比べて製造コストを低減することができる。また本実施形態のクランプ器具には溶接個所が存在しないため、従来例のような金属組織の鋭敏化の心配がない。

［変更例］本発明の実施形態は、図１〜図７及び図８（Ａ）に示した実施形態に限定されるものではなく、図８（Ｂ）以降の図面に示すような態様で変更することもできる。

図８（Ａ）では、クランプ片の連結端部１８は、その先端領域１８ｂがクランプ片の背面に当接するほどの長さを有していたが、図８（Ｂ）のようにクランプ片の連結端部１８はもっと短くてもよい。この場合でも、連結板の両端部３０ａを、それぞれのクランプ片の背面側と、クランプ片背面側に折り返された連結端部１８との間に挟み込んだ状態でかしめることができる。

図８（Ａ）及び（Ｂ）では、クランプ片の連結端部１８をクランプ片の背面側へ外折りしてかしめを行っていたが、図８（Ｃ）及び（Ｄ）のように、クランプ片の連結端部１８をクランプ片の腹面側（締結溝１４側）へ内折りすることでかしめを行ってもよい。即ち図８（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、クランプ片１２（又は１１）の連結端部１８を、環状クランプ器具の外から内に向かうように連結板の挿通孔３２（又は３１）に挿入した後、その挿通孔３２（又は３１）を通り抜けた連結端部１８の先端領域１８ｂをクランプ片１２（又は１１）の腹面側に折り返す。このようなクランプ片腹面側への内折り操作により、連結部材の端部３０ａを、クランプ片の連結端部の基端領域１８ａと先端領域１８ｂとの間に挟み込むようにかしめることができる。

図８（Ａ）〜（Ｄ）のかしめ事例では、板状の連結板３０を用いたが、連結板３０に代えて、例えば図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すような連結リング３５を採用してもよい。図９の連結リング３５は、平面視が略正方形状の環状の部材であり、その中央域に透孔３６を有している。連結リング３５の厚さＴはリング部の幅Ｗにほぼ等しく、厚さＴおよび幅Ｗは共に、好ましくは３〜５ｍｍに設定される。

図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、連結リング３５を用いた場合のかしめ事例を示す。これらの事例では、クランプ片１２（又は１１）の連結端部１８を、環状クランプ器具の内から外に向かうように連結リング３５の透孔３６に挿入した後、その透孔３６を通り抜けた連結端部１８の先端領域１８ｂを連結リング３５の外周側面３８に折り返す。このような連結リング外周側面への外折り操作により、連結リング３５の内周側面３７にクランプ片連結端部の基端領域１８ａを接触させつつ、且つ連結リング３５の外周側面３８にクランプ片連結端部の先端領域１８ｂを接触させた状態で（つまり、連結リングの端部３５ａを
クランプ片連結端部の基端領域１８ａと先端領域１８ｂとの間に挟み込んだ状態で）、連結リングの両端部３５ａをクランプ片の連結端部１８でかしめることができる。

１０ クランプ本体、１１ 第１クランプ片、１２ 第２クランプ片
１４ Ｕ字形又はＶ字形の締結溝、１５，１６ 一対の溝形成壁、１７ 耳部
１８ 連結端部、１８ａ 基端領域、１８ｂ 先端領域
３０ 連結板（板状連結部材）、３０ａ 両端部
３１ 第１挿通孔、３２ 第２挿通孔
３５ 連結リング（環状連結部材）、３５ａ 両端部
３６ 透孔、３７ 内周側面、３８ 外周側面
４１ ボルト、４２ ナット（４１，４２は締結具を構成する）
５１ｆ，５２ｆ 第１及び第２の配管部品のフランジ（被締結物）

Claims (5)

1. それぞれ略半円弧形状をなす第１クランプ片及び第２クランプ片からなるクランプ本体、並びに、前記二つのクランプ片を連結するための連結部材を備え、
   前記二つのクランプ片の各々が、一対の溝形成壁によって画成される横断面Ｕ字形又はＶ字形の締結溝と、各クランプ片の一方の端部に位置する耳部と、各クランプ片の他方の端部に位置する連結端部とを有しており、
   対向配置された前記二つのクランプ片の両耳部に締結具を取り付け、当該締結具を締め付けることで前記締結溝内に配置された被締結物に対し締結力を及ぼすことができるクランプ器具において、
   前記連結部材の両端部をそれぞれ前記第１クランプ片の連結端部および前記第２クランプ片の連結端部でかしめることで、前記二つのクランプ片が前記連結部材に連結されている、ことを特徴とするクランプ器具。
2. 前記連結部材は、塑性変形可能な板状連結部材であり、この板状連結部材は、前記第１及び第２クランプ片の連結端部をそれぞれ挿通するための第１及び第２の挿通孔を有している、ことを特徴とする請求項１に記載のクランプ器具。
3. 前記第１及び第２クランプ片の各連結端部は、対応するクランプ片の背面側に折り返されており、
   前記連結部材の各端部は、クランプ片の背面側と、クランプ片背面側に折り返された連結端部との間に配置された状態でかしめられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクランプ器具。
4. 前記第１及び第２クランプ片の各連結端部は、クランプ片に繋がる基端領域と、その基端領域よりも先端側に位置する先端領域とを有しており、
   前記連結部材の各端部は、各クランプ片の連結端部の基端領域と先端領域との間に配置された状態でかしめられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクランプ器具。
5. 前記連結部材は、中央に透孔を有してなる環状の連結部材であり、
   前記第１及び第２クランプ片の各連結端部は、クランプ片に繋がる基端領域と、その基端領域よりも先端側に位置する先端領域とを有しており、
   前記環状連結部材の内周側面に前記クランプ片の連結端部の基端領域を接触させつつ、且つ前記環状連結部材の外周側面に前記クランプ片の連結端部の先端領域を接触させた状態で、前記環状連結部材の各端部を前記クランプ片の連結端部でかしめる、ことを特徴とする請求項１に記載のクランプ器具。

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