JP4005114B1 - チューブのフレア締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブとフレアナットの共回りによりフレアナットが緩むことを防止し、締結当初からの高いシール面圧を維持できるようにする。
【解決手段】金属製のチューブ１０の端末にフレア部３０を形成し、相手方部材１１のテーパタップ穴１２にチューブ１０の端末を挿入し、フレアナット１７を締め込むことにより、フレア部３０をテーパタップ穴１２の底面のシール面に押圧するようにしたチューブのフレア締結構造において、テーパタップ穴１２の底面のシール面１５には、フレア部３０のシール面が押圧されるシール領域外に凹凸部５０が形成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動車などのブレーキ配管でチューブの接続部に適用されるフレア締結構造に関する。

この種のフレア形継手は、チューブの端末を拡げたフレア部を利用した継手で、ブレーキなどの油圧回路で、油圧機器とチューブとの接続に広く利用されている。この種のフレア形継手の従来例を図６に示す。

この図６において、参照番号１０は、フレア部が端末に加工された金属製のチューブを示し、参照番号１１は、接続相手である油圧機器のボディを示す。このボディ１１に接続ポートとしてテーパタップ穴１２が開口し、このテーパタップ穴１２は油通路１３に通じている。参照番号１４がチューブ１０の先端に形成されたフレア部である。参照番号１５は、ボディ１１側のテーパのついたシール面を示す。

チューブ１０には、フレアナット１７が外嵌している。テーパタップ穴１２には、フレアナット１７の雄ねじが螺合する雌ねじが形成されている。したがって、フレアナット１７を締め付けることで、チューブ１０のフレア部１４がシール面１５に押し付けられるようになっている。

チューブ１０のフレア部１４は、端末を円錐形状に拡げるフレア加工により成形される。このフレア部１４は、そのフレアシール面１４ａが相手方のシール面１５に押し付けられてシールが効くようになっている。このようなフレア部１４の仕様は、ＩＳＯの規格にもなっている。本出願人は、特許文献１において、ＩＳＯ型のフレア締結構造の改良を提案している。

フレア締結構造では、ＩＳＯ規格の他、図７に示すようなＪＡＳＯ規格のダブルフレア型のフレア部２０がある。このダブルフレア型のフレア部２０は、フレア加工を二度行って加工するものである。
特開２００５−２１４２５３号公報

ＩＳＯ型のフレア締結構造では、フレア部１４を押圧してシール面１５に密着させるという構造になっているため、フレアナット１７の締め方次第によってはシール性能が変動する。フレアナット１７の締め付けが足りないと、シール面１５に押し付けるシール面圧が低く、シール性能が不十分になる。逆に、過剰のトルクでフレアナット１７を締め付けすぎると、図８に誇張して示すように、フレア部１４が潰れて大きく変形し、フレアシール面１４ａがシール面１５から離れてシール面圧が下がってしまうことになる。特に、トルク管理の難しいエア工具でフレアナットを締結すると、過剰トルクで締め付けがちになり、その結果、シール性能が低下することが多い。

ＩＳＯタイプのフレア締結構造では、フレアナット１７の締め付け過ぎに加えて、フレアナット１７でフレア部１４をシール面１５に押し付けると、フレア部１４がシール面に面接触するので、もともと高いシール面圧を確保し難いという問題もある。

さらに、フレアナット１７を締め付けた後、チューブ１０が何らかの原因でわずかずつ回ることがある。その場合、チューブ１０といっしょにフレアナット１７が共回りし、時間の経過とともに、フレアナット１７が緩む結果、シール性能が低下するという問題も指摘される。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、フレアナットを過剰なトルクで締め付けた場合や、チューブを斜めに挿入した場合の部分的な面圧の低下を防ぐとともに、より高いシール面圧を確保できるようにしたチューブのフレア締結構造を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、チューブとフレアナットが共回りし難くして、経時的なシール性能の低下を防止するチューブのフレア締結構造を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、金属製のチューブの端末にフレア部を形成し、相手方部材のテーパタップ穴にチューブ端末を挿入し、前記テーパタップ穴にフレアナットを締め込むことにより、前記フレア部を前記テーパタップ穴の底面のシール面に押圧するようにしたチューブのフレア締結構造において、前記テーパタップ穴の底面のシール面をシールする前記フレア部のシール面と、フレアナットの先端によって押圧される前記フレア部背面における被押圧面とが前記チューブと同軸のほぼ同一円上に配置され、前記チューブの外径をＤ1（ｍｍ）、前記フレア部の最大外径をＤ2（ｍｍ）、前記フレア部の先端の内径をＤ3（ｍｍ）としたときに、前記フレア部はＩＳＯ型であって、
（Ｄ1−１．２）≦Ｄ3≦０．８Ｄ2
であることを特徴とするものである。

本発明によれば、フレアナットを過剰なトルクで締め付けた場合や、チューブを斜めに挿入した場合の部分的な面圧の低下を防ぐとともに、より高いシール面圧を確保できる。

また、チューブとフレアナットが共回りし難くなり、フレアナットが徐々に緩んでくることによる経時的なシール性能の低下を防止できる。

以下、本発明によるチューブのフレア締結構造の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態によるフレア締結構造を示す断面図である。この図１において、参照番号１０は、金属製のチューブを示し、参照番号１１は、接続相手である油圧機器のボディを示す。このボディ１１にはテーパタップ穴１２が形成され、このテーパタップ穴１２は油通路１３に通じている。テーパタップ穴１２の底面には、テーパのついたシール面１５が形成されている。チューブ１０には、フレアナット１７が外嵌しており、このフレアナット１７はテーパタップ穴１２に形成された雌ねじに螺合するようになっている。

チューブ１０の端末には、円錐状のフレア部３０がフレア加工により形成されている。本実施形態では、フレア部３０は、基本的には、ＩＳＯの規格に基づいたフレア部を基本にして、次のような特徴を付加している。

チューブ１０のフレア部３０は、先端部３１と、この先端部３１に連続する第１曲折部３２と、第２の曲折部３３の３つの部分からなる。図１において、Ｄ1はチューブ１０の外径を示す。Ｄ2はフレア部３０の最大外径を示し、Ｄ3は先端部３１の内径を示している。

フレア部３０では、先端部３１の外側面で先端から所定のＳで示す円環状の領域がシール面になっている。他方、第１曲折部３２の背面には、幅Ｓ’で示す円環状の領域がフレアナット１７の先端が接触して押圧される被押圧面になっている。そして、シール面Ｓの領域と、被押圧面Ｓの領域とは、ほぼチューブ１０と同軸の同一円上で重なり合うようになっている。

次に、以上のように構成される本実施形態の作用並びに効果について、説明する。
図１において、相手方部材である油圧機器のボディ１１のテーパタップ穴１２にチューブ１０の端末を挿入する。テーパタップ穴１２にフレアナット１７を締め込むと、フレアナット１７の先端は、フレア部３０の背面に当接する。フレアナット１７をさらに締め込んでいくと、フレア部３０のシール面Ｓがテーパタップ穴１２の底面のシール面１５に押圧され、シールが効くようになる。

本実施形態によれば、フレア部３０のシール面Ｓと、フレアナット１７の先端によって押圧されるフレア部３０の背面における被押圧面Ｓ’とが、ほぼチューブ１０と同軸の同一円上に配置されている。このため、フレアナット１７から作用する押圧力は分散せずに、直接フレア部３０のシール面Ｓをシール面１５に押し付ける作用に集中することなるので、高いシール面圧を確保することが可能となる。したがって、エアツールなとのトルク管理の難しい工具を使ってフレアナット１７を締め付けても、確実に十分なシール性能を得ることができる。

しかも、フレアナット１７を過剰のトルクで締めすぎた場合でも、フレア部３０が大きく変形することがないので、シール面圧の低下することは無く、高いシール性能を保つことができる。

本実施形態のようなＩＳＯ型のフレア締結構造において、チューブ１０の外径Ｄ1（ｍｍ）、フレア部３０の最大外径Ｄ2（ｍｍ）、フレア部３０の先端の内径Ｄ3（ｍｍ）との間に、
（Ｄ1−１．２）≦Ｄ3≦０．８Ｄ2 …（１）
の関係があると、シール面Ｓの領域と、被押圧面の領域Ｓ’とは、ほぼチューブ１０と同軸の同一円上で重なり合うような構造にすることができる。

次に、図２は、フレアナット１７による軸方向の締め付け力を変化させたときに、シール面圧がどのように変化するかを、コンピュータシミュレーションした結果を示すグラフである。この図２では、（１）式を満たし、Ｄ3＝０．６５Ｄ2の寸法のフレア締結構造についてシミュレーションを行った。そのシミュレーションの結果は実線で示されている。波線で示すのは、図６で示したような従来型のフレア締結構造について同じ条件で行ったシミュレーション結果を示す。

図２において、締め付け力（以下、軸力という）を０から増加させていくと、シール面圧が上昇し、急激に下がり、軸力２０００Ｎ程度で最低になる。これは線接触から面接触に変化したことによるものであるが、実際のフレアナットでの締め付けでは、軸力２０００Ｎ未満はありえない。実際に意味をもつのは、２０００Ｎ以上で締め付けたときのシール面圧の変化である。図２から明らかにみてとれるように、本実施形態のフレア構造は、従来型のものに較べてシール面圧が高く、シール性能にすぐれていることがわかる。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態によるフレア締結構造について、図３を参照して説明する。
この第２実施形態は、本発明をダブルフレア型のフレア部４０を有するチューブに適用した実施形態である。フレア部４０は、先端部４１と、この先端部４１に連続する第１曲折部４２と、第２の曲折部４３の３つの部分からなる点は、ＩＳＯ型と同じであるが、フレア加工を二重に行うことにより、先端部４１は１８０°折り返された形状になっている。図２において、Ｄ1はチューブ１０の外径を示す。Ｄ2はフレア部４０の最大外径を示し、Ｄ3は先端部４１の内径を示している。

このダブルフレア型のフレア部４０では、シール面Ｓと被押圧面Ｓ’は、図３に示す位置にある。シール面Ｓと被押圧面Ｓ’とは、ほぼチューブ１０と同軸の同一円上で重なり合うことは第１実施形態と同様である。

以上のような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、フレアナット１７を過剰なトルクで締め過ぎた場合でも、高いシール性能を保つことができる。

なお、ダブルフレア型の場合、チューブ１０の外径Ｄ1（ｍｍ）、フレア部４０の最大外径Ｄ2（ｍｍ）、前記フレア部の先端の内径Ｄ3（ｍｍ）との間には、
（Ｄ1−１．０）≦Ｄ3≦０．８Ｄ2 …（２）
の関係があると、シール面Ｓの領域と、被押圧面Ｓ’の領域とは、ほぼチューブ１０と同軸の同一円上で重なり合うような構造にすることができる。

第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態によるフレア締結構造について、図４を参照して説明する。
この第３実施形態によるフレア締結構造は、第１実施形態のＩＳＯ型フレア締結構造をさらに改良したもので、フレア部３０のシール面が球面をなしている実施形態である。このフレア部３０の場合、先端部３１の外周面から第１曲折部３２の外周面までほぼ同一半径の球面が連続するようになっている。

さらに、中心がチューブ１０の軸線上にある球面の球の半径をＲとすると、チューブ１０の外径Ｄ1とは、
Ｒ≧Ｄ1／２ …（３）
の関係にある。

なお、この第３実施形態では、フレア部３０のシール面の領域Ｓと被押圧面の領域Ｓ’は、ほぼチューブ１０と同軸の同一円上で重なり合っていることは第１実施形態と同様であり、（１）式の関係が成り立つ。

以上のような第３実施形態によれば、第１実施形態の作用効果が得られる他、フレア部３０のシール面Ｓが球面になっているので、シール面１５に線接触し、ＩＳＯ型のフレア部３０であるにもかかわらず、線シール構造による格段に高いシール面圧を確実に確保することができる。

また、端末にフレア部３０のあるチューブ１０の場合、テーパタップ穴１２にチューブ１０を挿入したときに、軸芯に対して斜めに挿入されがちである。この場合、チューブ１０が傾いた状態のままフレアナット１７を締め付けてしまうと、フレア部３０のシール面Ｓがシール面１５に対して片当たりとなり、フレア部３０の全周に亘ってシールが効かない状態になる懸念がある。

しかしながら、第３実施形態によれば、フレア部３０のシール面Ｓが球面をなしているので、シール面１５に対して片当たりになり難く、全周に亘って線シール構造による高いシール面圧を確保することができる。
第４実施形態
図５は、本発明の第４実施形態によるフレア締結構造を示す図である。
上述した第１乃至第３実施形態によるフレア締結構造は、高いシール面圧を得られるフレア部のシール構造に係るものであったが、以下に説明する第４実施形態は、チューブ１０とフレアナット１７の共回りを防止するようにしたＩＳＯ型のフレア締結構造である。

図５において、シール面１５には、プレス加工やローレット加工等で形成された凹凸部５０がテーパタップ穴１２と同軸に円環状に形成されている。この場合、凹凸部５０は、シール面１５として機能する領域の外側に配置されている。この凹凸部５０には、フレア部３０の第１曲折部３２が当接するようになっている。フレア部３０側のシール面Ｓと凹凸部５０との関係では、テーパタップ穴１２の底面に押圧されてときにシールが効くフレア部３０側のシール面Ｓの領域外に凹凸部５０が位置している。言い換えれば、フレア部３０のシール面Ｓの領域は、凹凸部５０と接触するのを回避するようにより内側に形成されている。なお、図５では、凹凸部５０は半径方向に凹凸が連続するようになっているが、凹凸が円周方向に連続するようにしてもよい。

以上のような第４実施形態によれば、フレアナット１７を締め込んでいくと、フレア部３０のシール面Ｓがテーパタップ穴１２の底面のシール面１５に押圧されていくとともに、シール面Ｓの外側が凹凸部５０に押し付けられてなじんでいくようになる。この結果、フレア部３０とシール面１５との間のみかけ摩擦係数が大きく増大することなる。したがって、何らかの原因でチューブ１０を回す力がかかっても、チューブは回らず、その結果、共回りによるフレアナット１７の緩みを防止できる。これにより、チューブ１０を締結後は、長期間に亘って、当初のシール性能を維持することができる。

本発明の第１実施形態によるフレア締結構造を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態によるフレア締結構造において締め付け力を変えたときのシール面圧の変化をシミュレーションした結果示すグラフである。 本発明の第２実施形態によるフレア締結構造を示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態によるフレア締結構造を示す縦断面図である。 本発明の第４実施形態によるフレア締結構造を示す縦断面図である。 従来のフレア締結構造の縦断面図である。 ダブルフレア型のフレア部を示す縦断面図である。 従来のフレア締結構造の問題点を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ チューブ
１１ 油圧機器のボディ
１２ テーパタップ穴
１３ 油通路
１５ シール面
１７ フレアナット
３０ フレア部
３１ 先端部
３２ 第１曲折部
３３ 第２曲折部
Ｓ シール面
Ｓ’ 被押圧面

Claims (3)

1. 金属製のチューブの端末にフレア部を形成し、相手方部材のテーパタップ穴にチューブ端末を挿入し、前記テーパタップ穴にフレアナットを締め込むことにより、前記フレア部を前記テーパタップ穴の底面のシール面に押圧するようにしたチューブのフレア締結構造において、
   前記テーパタップ穴の底面のシール面をシールする前記フレア部のシール面と、フレアナットの先端によって押圧される前記フレア部背面における被押圧面とが前記チューブと同軸のほぼ同一円上に配置され、
   前記チューブの外径をＤ1（ｍｍ）、前記フレア部の最大外径をＤ2（ｍｍ）、前記フレア部の先端の内径をＤ3（ｍｍ）としたときに、前記フレア部はＩＳＯ型であって、
   （Ｄ1−１．２）≦Ｄ3≦０．８Ｄ2
   であることを特徴とするチューブのフレア締結構造。
2. 前記フレア部のシール面が球面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のチューブのフレア締結構造。
3. 前記球面の球の半径をＲとすると、
   Ｒ≧Ｄ1／２
   であることを特徴とする請求項２に記載のチューブのフレア締結構造。

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