JP4300459B2 - 管継手 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、配管チューブを接続するための管継手に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、配管チューブを接続するための管継手が知られている。
商用車トラックその他の保安部品として使用される管継手21(図11参照)として、挿入したチューブ22(図12参照)に内圧が作用して抜け方向に変位すると(図13参照)コレット23がその外周テーパ面24に沿って縮径することによりチューブ22を強固に把持する構造のものがあるが(例えば、特許文献1参照)、前記コレット23の製造工程が複雑であるため高コストであるという問題があった。
【0003】
よって、挿入したチューブに内圧が作用して抜け方向に変位すると比較的シンプルな構造のロックリングが前記チューブに食い込んで係止する方式の管継手を利用することが考えられる(例えば、特許文献2参照)。
しかし、前記管継手はチューブを挿入した際のロックリングの初期食い付き力やチューブを強く引っ張った際の引き抜き強度にバラツキがある程度みられ信頼性に若干不安が残るという問題があった。
【0004】
【特許文献1】
特開平9―133274号公報(第2〜3頁、図2)
【0005】
【特許文献2】
特開2001―241583号公報(第2〜5頁、図11)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこでこの発明は、従来よりも信頼性が高いロックリング方式の管継手を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
(1)この発明の管継手は、挿入した配管に内圧が作用して抜け方向に変位するとロックリングが食い込んで係止する方式であって、前記ロックリングが断面略くの字状である領域を有し、その両端が配管挿入方向に向けて屈曲しているものであり、前記ロックリングの前記領域の内端側を奥側へ押圧することにより配管への食い込み状態を解除してこれを引き抜くためのリリースを具備し、配管を挿入した初期食い付き時のロックリングの下面と配管の表面とがなす角度θ1が約20°以上となると共に、前記配管を抜け方向に変位させリリースに当接させた時のロックリングの外端と内端とを結ぶ線と配管の表面とがなす角度θ2が約75°以下となるように相互間の位置関係が設定乃至設計されたことを特徴とする。
【0008】
この管継手では、配管を挿入した初期食い付き時のロックリングの下面と配管の表面とがなす角度θ1が約20°以上となるように相互間の位置関係を設定乃至設計しており、前記角度θ1が約20°未満ではロックリングから配管に及ぼされる垂直方向の分力が小さくロックリングから配管への初期食い付き力が約20°を境として急激に低下しているのに対して、前記角度θ1が約20°以上ではロックリングから配管への初期食い付き力が高レベルで安定している(図8の「初期食い付き角度θ1に対する摩擦力」のグラフ参照)。
【0009】
また、前記配管を抜け方向に変位させリリースに当接させた時のロックリングの外端と内端とを結ぶ線と配管の表面とがなす角度θ2が約75°以下となるように相互間の位置関係を設定乃至設計しており、前記角度θ2が約75°を越えるとこれを境として配管の保持力(配管の引き抜き強度)が急激に低下するのに対して、前記角度θ2が約75°以下ではロックリングによる配管の保持力(配管の引き抜き強度)が高レベルで安定していると共にその数値のバラツキが少ない(図10の「最大荷重発生時の角度θ2に対する引き抜き強度」のグラフ参照)。
【0010】
更に前記の通り、配管を挿入した初期食い付き時のロックリングの下面と配管の表面とがなす角度θ1が約20°以上となると共に前記配管を抜け方向に変位させリリースに当接させた時のロックリングの外端と内端とを結ぶ線と配管の表面とがなす角度θ2が約75°以下となるように相互間の位置関係を設定乃至設計したので、ロックリングから配管への初期食い付き力が高レベルで安定しているという利点とロックリングによる配管の保持力(配管の引き抜き強度)が高レベルで安定していると共にその数値のバラツキが少ないという利点とを高いレベルで両立させることができる。
【0011】
なお、前記角度θ1は約20°以上でこの発明の趣旨を損なわない範囲で適宜設定乃至設計することができるが、約40°を越えると相互間の位置関係でもう一つの角度θ2を約75°以下とは設定乃至設計し難い傾向がみられた。また、前記角度θ2は約75°以下でこの発明の趣旨を損なわない範囲で適宜設定乃至設計することができるが、約55°未満となると相互間の位置関係でもう一つの角度θ1を約20°以上とは設定乃至設計し難い傾向がみられた。
【0012】
(2)前記配管を挿入した初期食い付き時のロックリングの下面と配管の表面とがなす角度θ1が約20〜40°となるように相互間の位置関係が設定乃至設計されたこととしてもよい。
このように構成すると、相互間の位置関係でもう一つの角度θ2を約75°以下に設定乃至設計し易く、そのうえ高い配管保持力が得られると共に加圧されまた引張力が負荷された際に配管が滑り難く抜けが発生し難い。
【0013】
(3)前記配管を抜け方向に変位させリリースに当接させた時のロックリングの外端と内端とを結ぶ線と配管の表面とがなす角度θ2が約55〜75°となるように相互間の位置関係が設定乃至設計されたこととしてもよい。
このように構成すると、相互間の位置関係でもう一つの角度θ1を約20°以上に設定乃至設計し易いと共に、そのうえ引張力の負荷時にロックリングが反転することがなくなり安定した高い引き抜き強度を得ることができる。
【0014】
(4)前記ロックリングは外端支持側の複数のリブ部とこれらを接続する略放射状の腕部と配管に食い込む内端側の係止部とを具備すると共に、前記リブ部の幅aと腕部の幅bとは略同一に設定されたこととしてもよい(図4参照)。
このように構成すると、荷重を支持するリブ部と腕部につき幅が小さく強度的に弱い部分に応力が集中して破壊に至ることを抑制して耐久性を向上させることができる。
【0015】
ここで前記ロックリングとして、断面が略「く」の字状である領域を有し、その両端が配管挿入方向(管継手の奥側)に向けて屈曲しているものを好適に用いることができる。このロックリングは例えば金属板の打ち抜き成型などによって加工することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0017】
図1乃至図4に示すように、この実施形態の管継手は、トラックの重要保安部品(エアブレーキ配管1用)として使用されるものであり、挿入した配管1に内圧が作用して抜け方向に変位するとロックリング2が食い込んで係止する方式としている。また、前記ロックリング2を奥側へ押圧することにより配管1への食い込み状態を解除してこれを引き抜くためのリリース3を具備する。
【0018】
ここで、4は継手本体、5は前記継手本体内に固設された配管1の固定用内筒、6は環状パッキン、7は前記ロックリング2やリリース3を継手本体内に配置させるための内部部材(カラー)、8は前記内部部材の抜け止め材である。前記カラーは、ロックリング2と共に継手本体内を僅かに進退変位する(図2及び図3参照)。
【0019】
前記ロックリング2は断面が略「く」の字状である領域を有し、その内外両端が配管1挿入方向(管継手の奥側)に向けて屈曲している。また図4に示すように、前記ロックリング2は外端支持側の複数のリブ部9と、これらを接続する略放射状の腕部10と、配管1に食い込む内端側の係止部11とを具備すると共に、前記リブ部9の幅aと腕部10の幅bとは略同一に設定している。このロックリング2は例えば金属板の打ち抜き成型などによって加工することができる。12は、ロックリング2の屈曲線である。
【0020】
そして、配管1を挿入した初期食い付き時(管継手に配管1を奥まで挿入してロックリング2が若干食い込んだ時)のロックリング2の下面と配管1の表面とがなす角度θ1(図5参照)が約20°以上となるように相互間の位置関係を設定乃至設計している。また、前記配管1を抜け方向に変位させリリース3に当接させた時のロックリング2の外端と内端とを結ぶ線と配管1の表面とがなす角度θ2(図6参照)が約75°以下となるように相互間の位置関係を設定乃至設計している。
【0021】
具体的には、管継手の設計図面データ(管継手の配管1挿入前のロックリング2の内径や初期傾きまたリリース3との位置関係・距離等のデータ)をパソコンに入力しておき、これに挿入する配管1の外径などのデータを入力することにより、管挿入時の角度θ1や前記角度θ2を設計(シミュレーション)することができる。なお、逆に管継手の現品からは(分解等して)寸法その他の各種測定データ(管継手の配管1挿入前のロックリング2の内径や初期傾きまたリリース3との位置関係・距離等のデータ)を採りパソコンに入力してCADデータ化し、挿入する配管1の外径などのデータを入力することにより、管挿入時の角度θ1や前記角度θ2を把握することができる。
【0022】
ここで、前記角度θ1は約20°以上で適宜に設定乃至設計することができるが、約40°を越えると相互間の位置関係でもう一つの角度θ2を約75°以下とは設定乃至設計し難い傾向がみられた。また、前記角度θ2は約75°以下で適宜に設定乃至設計することができるが、約55°未満となると相互間の位置関係でもう一つの角度θ1を約20°以上とは設定乃至設計し難い傾向がみられた。
【0023】
次に、この実施形態の管継手の使用状態を説明する。
この管継手では、配管1を挿入した初期食い付き時のロックリング2の下面と配管1の表面とがなす角度θ1が約20°〔図7(A)参照〕以上となるように相互間の位置関係を設定乃至設計しており、前記角度θ1が約20°未満〔図8(B)参照〕ではロックリング2から配管1に及ぼされる垂直方向の分力が小さくロックリング2から配管1への初期食い付き力が約20°を境として急激に低下しているのに対して、前記角度θ1が約20°以上ではロックリング2から配管1への初期食い付き力が高レベルで安定している(図8の「初期食い付き角度θ1に対する摩擦力」のグラフ参照)。すなわち図8のグラフを参照すると、前記角度θ1の各プロット(ロックリング2摩擦力)を結ぶグラフ上の傾きは約20°を境として急激に変化しており、前記約20°は臨界的意義を有している。
【0024】
ここで、図8のグラフの初期食い付き角度θ1に対するロックリング2摩擦力は、JMAS 4009 (日本精密測定工業会規格)準拠ピンゲージ〔材質(鉄鋼)、型さ(HRC58以上)、表面粗度(Ry0.8)、外径(チューブ外径)〕を管継手のロックリング2に挿入速度150〜200mm/sで挿入する際の荷重(挿入力)を測定機器(ロードセル)により測定して求めた。この配管1挿入時の摩擦荷重値は、ロックリング2から配管1への初期食い付き力に対応しているものと考えられる。
【0025】
また図9に示すように、前記配管1を抜け方向に変位させリリース3に当接させた時(配管1にロックリング2が食い込んでいる)のロックリング2の外端と内端とを結ぶ線と配管1の表面とがなす角度θ2が約75°〔図9(A)参照〕以下となるように相互間の位置関係を設定乃至設計しており、前記角度θ2が約75°を越えると〔図9(B)参照〕これを境として配管1の保持力(配管1の引き抜き強度)が急激に低下するのに対して、前記角度θ2が約75°以下ではロックリング2による配管1の保持力(配管1の引き抜き強度)が高レベルで安定していると共にその数値のバラツキが少ない(図10の「最大荷重発生時の角度θ2に対する引き抜き強度」のグラフ参照)。すなわち図10のグラフを参照すると、前記角度θ2の各プロット(配管1の引き抜き強度)を結ぶグラフ上の傾きは約75°を境として急激に変化していると共に約75°を越えるとプロットのバラツキが大きくなっており、前記約75°は臨界的意義を有している。
【0026】
ここで、図10のグラフの最大荷重発生時の角度θ2に対する引き抜き強度は、固定した管継手に配管1を予め挿入しておき、前記配管1への引張力を一定速度(100mm/min)で徐々に増加させていき、配管1が管継手から脱離した時の荷重を引張試験機(ロードセル)により測定して求めた。なお、角度θ2が75°以下のときはロックリング2は反転することなく配管1がロックリング2により切断され、角度θ2が75°を越えるときは配管1の脱離時にロックリング2は無理矢理反転せしめられた。
【0027】
上記の通り、配管1を挿入した初期食い付き時のロックリング2の下面と配管1の表面とがなす角度θ1が約20°以上となると共に前記配管1を抜け方向に変位させリリース3に当接させた時のロックリング2の外端と内端とを結ぶ線と配管1の表面とがなす角度θ2が約75°以下となるように相互間の位置関係を設定乃至設計したので、ロックリング2から配管1への初期食い付き力が高レベルで安定しているという利点とロックリング2による配管1の保持力(配管1の引き抜き強度)が高レベルで安定していると共にその数値のバラツキが少ないという利点とを高いレベルで両立させることができ、従来よりも信頼性が高いという利点がある。このため従来はロックリング2方式では使用することができなかったトラックの重要保安部品(エアブレーキ配管1用)などとして使用することができる。
【0028】
また、前記ロックリング2は外端支持側の複数のリブ部9とこれらを接続する略放射状の腕部10と配管1に食い込む内端側の係止部11とを具備すると共に、前記リブ部9の幅aと腕部10の幅bとは略同一に設定されたこととしており、荷重を支持するリブ部9と腕部10につき幅が小さく強度的に弱い部分に応力が集中して破壊に至ることを抑制して耐久性を向上させることができるという利点がある。
【0029】
【実施例】
次に、この発明の構成をより具体的に説明する。
管継手に配管1を挿入した初期食い付き時のロックリング2の下面と配管1の表面とがなす角度θ1が約20〜40°(具体的には30°)となるように相互間の位置関係を設計しており、相互間の位置関係でもう一つの角度θ2を約75°以下に設計し易く、そのうえ高い配管1保持力が得られると共に加圧されまた引張力が負荷された際に配管1が滑り難く抜けが発生し難いという利点がある。
【0030】
また、配管1を抜け方向に変位させリリース3に当接させた時のロックリング2の外端と内端とを結ぶ線と配管1の表面とがなす角度θ2が約55〜75°(具体的には65°)となるように相互間の位置関係を設計しており、相互間の位置関係でもう一つの角度θ1を約20°以上に設計し易いと共に、そのうえ引張力の負荷時にロックリング2が反転することがなくなり安定した高い引き抜き強度を得ることができるという利点がある。
【0031】
【発明の効果】
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
【0032】
ロックリングから配管への初期食い付き力が高レベルで安定しているという利点とロックリングによる配管の保持力が高レベルで安定していると共にその数値のバラツキが少ないという利点とを高いレベルで両立させることができるので、従来よりも信頼性が高いロックリング方式の管継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の管継手の実施形態を説明する半断面図。
【図2】図1の管継手で配管を挿入した初期食い付き時の状態を説明する半断面図。
【図3】図1の管継手で挿入した配管を抜け方向に変位させリリースに当接させた時の状態を説明する半断面図。
【図4】図1の管継手のロックリングの構造を説明する正面図。
【図5】ロックリングの下面と配管の表面とがなす角度θ1の説明図。
【図6】ロックリングの外端と内端とを結ぶ線と配管の表面とがなす角度θ2の説明図(B)。
【図7】ロックリングの下面と配管の表面とがなす角度θ1が約20°の場合の説明図(A)と、前記角度θ1が約20°未満の場合の説明図(B)。
【図8】「初期食い付き角度θ1に対する摩擦力」を示すグラフ。
【図9】ロックリングの外端と内端とを結ぶ線と配管の表面とがなす角度θ2が約75°の場合の説明図(A)と、前記角度θ2が約75°を越える場合の説明図(B)。
【図10】「最大荷重発生時の角度θ2に対する引き抜き強度」を示すグラフ。
【図11】従来の管継手を説明する半断面図。
【図12】従来の管継手にチューブを挿入した状態を説明する半断面図。
【図13】従来の管継手に挿入したチューブに内圧が作用して抜け方向に変位した状態を説明する半断面図。
【符号の説明】
1 配管
2 ロックリング
3 リリース
9 リブ部
10腕部
11係止部
a リブ部の幅
b 腕部の幅
Claims (4)
- 挿入した配管に内圧が作用して抜け方向に変位するとロックリングが食い込んで係止する方式であって、前記ロックリングが断面略くの字状である領域を有し、その両端が配管挿入方向に向けて屈曲しているものであり、前記ロックリングの前記領域の内端側を奥側へ押圧することにより配管への食い込み状態を解除してこれを引き抜くためのリリースを具備し、配管を挿入した初期食い付き時のロックリングの下面と配管の表面とがなす角度θ1が約20°以上となると共に、前記配管を抜け方向に変位させリリースに当接させた時のロックリングの外端と内端とを結ぶ線と配管の表面とがなす角度θ2が約75°以下となるように相互間の位置関係が設定乃至設計されたことを特徴とする管継手。
- 前記配管を挿入した初期食い付き時のロックリングの下面と配管の表面とがなす角度θ1が約20〜40°となるように相互間の位置関係が設定乃至設計された請求項1記載の管継手。
- 前記配管を抜け方向に変位させリリースに当接させた時のロックリングの外端と内端とを結ぶ線と配管の表面とがなす角度θ2が約55〜75°となるように相互間の位置関係が設定乃至設計された請求項1又は2記載の管継手。
- 前記ロックリングは外端支持側の複数のリブ部とこれらを接続する略放射状の腕部と配管に食い込む内端側の係止部とを具備すると共に、前記リブ部の幅aと腕部の幅bとは略同一に設定された請求項1乃至3のいずれかに記載の管継手。
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