JP5003952B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は、流体配管の接続に用いられる管継手、特に、結合及び分離を可能とした雌カップリング及び雄カップリングを備え両カップリングの結合にボール等の転動体と凹部との係合を利用した管継手に関する。

図１及び図２（Ａ）は雌カップリングと雄カップリングとの結合にボール等の転動体と凹部との係合を利用した従来の管継手を示す。図１は雌カップリングと雄カップリングとが結合している状態の部分破断側面図、図２（Ａ）は図１のＡ部拡大図である。以下の説明では図１の左を前、右を後として表記する。

雌カップリング１０は、略円筒形の第１スリーブ１１と、第１スリーブ１１の前部外面に前後移動可能に配された第２スリーブ１２と、第２スリーブ１２を後方に付勢する第１バネ材１３と、第１スリーブ１１の前部外面及び第２スリーブ１２を覆うように第１スリーブに固定された第３スリーブ１４と、第３スリーブ１４の後部外面に前後移動可能に配された操作スリーブ１５と、操作スリーブ１５を後方に付勢する第２バネ材１６と、第３スリーブ１４の後部に周方向に間隔をおいて設けられた複数の孔１４ａと、一部が各孔１４ａの内方側開口から露出するように該各孔１４ａ内に回転自在に配された複数のボール１７と、第３スリーブ１４の後端部外面に固定され操作スリーブ１５の後方移動を制限するストッパリング１８とを有し、各孔１４ａの内方側開口部分にはボール１７の内方移動を制限して第３スリーブ１４の内面側への脱落を防止する円錐状のテーパー部１４ａ１が設けられている。一方、雄カップリング２０は略円筒形のスリーブ２１を有し、該スリーブ２１の外面所定位置には各ボール１７の内方側露出部分が係合可能な環状凹部２１ａが設けられている。

雌カップリング１０と雄カップリング２０とを結合するときには、指先等によって雌カップリング１０の操作スリーブ１５を第２バネ材１６の付勢力に抗して前方移動させて各ボール１７が外方に動けるようにしてから、雄カップリング２０のスリーブ２１の前部を雌カップリング１０の後側からその内側に挿入する。そして、挿入された雄カップリング２０の前端によって雌カップリング１０の第２スリーブ１２を第１バネ材１３の付勢力に抗して押圧して前方移動させて該第２スリーブ１２の前端を第１スリーブ１１の環状段差（符号無し）に当接させる。そして、雌カップリング１０の操作スリーブ１５を第２バネ材１６の付勢力によって復帰させる。この操作スリーブ１５の復帰によって各ボール１７が内方に押圧されて各々の内方側露出部分が雄カップリング２０の環状凹部２１ａに入り込んで係合する。

また、雌カップリング１０と雄カップリング２０とを分離するときには、指先等によって雌カップリング１０の操作スリーブ１５を第２バネ材１６の付勢力に抗して前方移動させて各ボール１７が外方に動けるようにしてから、雄カップリング２０のスリーブ２１の前部を雌カップリング１０の内側から引き抜く。そして、雌カップリング１０の操作スリーブ１５を第２バネ材１６の付勢力によって復帰させる。
特開２００１−２９５９７６

前述の管継手は油圧用作動油等を流通させる流体配管の接続に用いられるため、管継手内における流体の圧力変化を主たる原因として、図２（Ｂ）に示すように各孔１４ａの内方側開口の周縁に内方に向けてバリＤＰが発生する。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように雌カップリング１０の第３スリーブ１４の内面と雄カップリング２０のスリーブ２１の外面との間には所定のクリアランスａが存在するが、前記バリＤＰの寸法ｃ（図２（Ｂ）参照）がクリアランスａを超えると、分離に際して雄カップリング２０のスリーブ２１の前部を雌カップリング１０の内側から引き抜こうとしても該バリＤＰが雄カップリング２０のスリーブ２１の外面に引っかかって抜けなくなってしまうし、また、結合に際して雄カップリング２０のスリーブ２１の前部を雌カップリング１０の後側からその内側に挿入しようとしても該バリＤＰが雄カップリング２０のスリーブ２１の外面に引っかかって挿入できなくなってしまう。

この不具合は前記クリアランスａを予め大きくすることによってある程度解消することが可能ではあるが、該クリアランスａを大きくすると結合状態で雌カップリング１０と雄カップリング２０の相互にぐらつきが生じるため、各ボール１７と環状凹部２１ａとの係合が不安定になると共にシール部分の寿命が低下する等の新たな不具合が発生してしまう。

本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、転動体が回転自在に配された孔の内方側開口の周縁にバリが発生しても両カップリングの結合及び分離を支障なく行える管継手を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、結合及び分離を可能とした雌カップリング及び雄カップリングを備え両カップリングの結合にボール等の転動体と凹部との係合を利用した管継手において、雌カップリングのスリーブには転動体配置用の孔と一部が孔の内方側開口から露出するように孔内に回転自在に配された転動体が設けられ、雄カップリングのスリーブには転動体の内方側露出部分が係合可能な凹部が設けられており、前記孔の内方側開口の周縁には転動体の内方側露出面積を増加させるための凹所が所定の深さで設けられている、ことをその特徴とする。

この管継手によれば、雌カップリングのスリーブに設けられた孔の内方側開口の周縁にボールの内方側露出面積を増加させるための凹所が所定の深さで設けられ、且つ、雌カップリングのスリーブの内面と雄カップリングのスリーブの外面との間には所定のクリアランスが存在するため、前記深さ＋前記クリアランスの値によって前記バリが雄カップリングのスリーブに達するまでの距離を確保できる。

前記深さは前記クリアランスと通常使用において生じ得るバリの寸法を考慮して定められるため、通常使用の範囲においてバリが発生しても、分離に際して雄カップリングのスリーブの前部を雌カップリングの内側から引き抜くときに該バリが雄カップリングのスリーブの外面に引っかかって抜けなくなってしまうことはなく、しかも、結合に際して雄カップリングのスリーブの前部を雌カップリングの後側からその内側に挿入するときに該バリが雄カップリングのスリーブの外面に引っかかって挿入できなくなってしまうこともない。

本発明によれば、転動体が回転自在に配された孔の内方側開口の周縁にバリが発生しても両カップリングの結合及び分離を支障なく行える管継手を提供できる。

本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。

［第１実施形態］
図３及び図４は本発明（管継手）の第１実施形態を示すもので、図３（Ａ）は図２（Ａ）対応図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）から雄カップリング２０のスリーブ２１及びボール１７を排除した図、図４は第１実施形態の管継手に係る作用効果の説明図である。以下の説明では図１及びその説明で用いた名称及び符号を引用すると共に図３（Ａ）の左を前、右を後として表記する。

本第１実施形態の管継手が図１に示した管継手と異なるところは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように雌カップリング１０の第３スリーブ１４に設けられた各孔１４ａの内方側開口の周縁の後側部分にボール１７の内方側露出面積を増加させるための凹所１４ｂを局部的、具体的には各孔１４ａの後側周縁を含む範囲、例えば前後中心から後側に１８０度の範囲で設けた点にある。因みに、図３（Ｂ）中の符号ｙは孔１４ａの深さを示し、符号ｘはテーパー部１４ａ１の深さを示す。

凹所１４ｂは各孔１４ａ毎に設けても構わないが、図示例のように第３スリーブ１４の内面に環状凹部を形成することによって各孔１４ａ共通のものとして設けてもよい。また、凹所１４ｂの深さｂは好ましくはボール１７の直径の１％〜７％の範囲内に設定されている。凹所１４ｂの深さｂがボール１７の直径の１％未満であると後述の作用効果が得難くなり、深さｂがボール１７の直径の７％を超えると雌カップリング１０の第３スリーブ１４の強度が低下する等の不具合を生じ得る。

第１実施形態の管継手も、図１に示した従来の管継手と同様に、油圧用作動油等を流通させる流体配管の接続に用いられるため、管継手内における流体の圧力変化を主たる原因として、図４に示すように各孔１４ａの内方側開口の周縁の後側部分に内方に向けてバリＤＰが発生する。

しかし、本第１実施形態の管継手にあっては、雌カップリング１０の第３スリーブ１４に設けられた各孔１４ａの内方側開口の周縁の後側部分にボール１７の内方側露出面積を増加させるための凹所１４ｂが所定の深さｂで局部的に設けられ、且つ、雌カップリング１０の第３スリーブ１４の内面と雄カップリング２０のスリーブ２１の外面との間には所定のクリアランスａが存在するため、前記深さｂ＋前記クリアランスａの値によって前記バリＤＰが雄カップリング２０のスリーブ２１に達するまでの距離を確保できる。

前記深さｂは前記クリアランスａと通常使用において生じ得るバリＤＰの寸法ｃを考慮して定められるため、通常使用の範囲においてバリＤＰが発生しても、分離に際して雄カップリング２０のスリーブ２１の前部を雌カップリング１０の内側から引き抜くときに該バリＤＰが雄カップリング２０のスリーブ２１の外面に引っかかって抜けなくなってしまうことはなく、しかも、結合に際して雄カップリング２０のスリーブ２１の前部を雌カップリング１０の後側からその内側に挿入するときに該バリＤＰが雄カップリング２０のスリーブ２１の外面に引っかかって挿入できなくなってしまうこともない。

ここで、前記作用効果を立証するための実験例を紹介する。

第１の実験では、本第１実施形態の管継手を油圧用作動油を流通させる流体配管の接続に用いて該管継手内を流通する油圧用作動油（常温）に６０ＭＰａの衝撃圧力を加えるプロセスを１００〜２００万回繰り返す耐久試験を行い、該耐久試験により発生したバリＤＰの寸法ｃや両カップリング１０，２０の結合操作性及び分離操作性等について確認した。

管継手として前記クリアランスａが０．１２ｍｍで前記深さｂが０．２２ｍｍのものを用いたところ、実験により発生したバリＤＰの寸法ｃは０．２１ｍｍであり、前記深さｂ＋前記クリアランスａの値（０．３４ｍｍ）に十分に収まることが確認でき、両カップリング１０，２０の結合及び分離操作に挿入不良や引き抜き不良等の異常を生じないことが確認できた。

第２の実験では、凹所深さ比率（凹所１４ｂの深さｂ／ボール１７の直径，単位は％）を０％〜９％の範囲で１％単位で異ならせた管継手を用意し、各管継手に対して前記同様の衝撃圧力を加えるプロセスを繰り返して両カップリング１０，２０の結合及び分離操作に挿入不良や引き抜き不良等の異常が生じる直前のプロセス回数（耐久回数）を確認した。

図５はその実験結果を示すもので、同図から分かるように凹所深さ比率が１％〜７％の範囲内では１００万回〜２００万回の耐久回数が得られることが確認でき、凹所深さ比率が１％未満になると耐久回数が格段低下することが確認できた。実験結果では凹所深さ比率が７％を超えても１００万回以上の耐久回数が得られたが、（１）凹所１４ｂの深さｂを７％よりも大きくすると孔１４ａのテーパー部１４ａ１の深さｘが減少してボール１７が第３スリーブ１４の内面側に脱落する恐れがあること、（２）凹所１４ｂの深さｂを７％よりも大きくすると孔１４ａの深さｙ（第３スリーブ１４の孔部分の厚さ）が減少して強度が低下すること、（３）凹所１４ｂの深さｂを７％よりも大きくするとボール１７が孔１４ａのテーパー部１４ａ１の角（内方端）に接触するようになるため該テーパー部１４ａ１の変形が大きくなってクラック等の損傷が発生し易くなると共に該テーパー部１４ａ１及び孔１４ａの内面にボール１７の外方移動を阻害するバリが発生してボール１７の移動性が低下すること、等を考慮すると凹所深さ比率の上限は７％が好ましい。

［第２実施形態］
図６は本発明（管継手）の第２実施形態を示すもので、図６（Ａ）は図２（Ａ）対応図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）から雄カップリング２０のスリーブ２１及びボール１７を排除した図である。以下の説明では図１及びその説明で用いた名称及び符号を引用すると共に図６（Ａ）の左を前、右を後として表記する。

本第２実施形態の管継手が図１に示した管継手と異なるところは、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように雌カップリング１０の第３スリーブ１４に設けられた各孔１４ａの内方側開口の周縁にボール１７の内方側露出面積を増加させるための凹所１４ｃを前後側周縁を含む全体的（３６０度の範囲）に設けた点にある。因みに、図６（Ｂ）中の符号ｙは孔１４ａの深さを示し、符号ｘはテーパー部１４ａ１の深さを示す。

凹所１４ｃは各孔１４ａ毎に設けても構わないが、図示例のように第３スリーブ１４の内面に環状凹部を形成することによって各孔１４ａ共通のものとして設けてもよい。また、凹所１４ｃの深さｂは好ましくはボール１７の直径の１％〜７％の範囲内に設定されている。凹所１４ｃの深さｂがボール１７の直径の１％未満であると後述の作用効果が得難くなり、深さｂがボール１７の直径の７％を超えると雌カップリング１０の第３スリーブ１４の強度が低下する等の不具合を生じ得る。

第２実施形態の管継手も、図１に示した従来の管継手と同様に、油圧用作動油等を流通させる流体配管の接続に用いられるため、管継手内における流体の圧力変化を主たる原因として、図４に示したものと同様に各孔１４ａの内方側開口の周縁の後側部分に内方に向けてバリＤＰが発生する。

しかし、本第２実施形態の管継手にあっては、雌カップリング１０の第３スリーブ１４に設けられた各孔１４ａの内方側開口の周縁にボール１７の内方側露出面積を増加させるための凹所１４ｃが所定の深さｂで全体的に設けられ、且つ、雌カップリング１０の第３スリーブ１４の内面と雄カップリング２０のスリーブ２１の外面との間には所定のクリアランスａが存在するため、前記深さｂ＋前記クリアランスａの値によって前記バリＤＰが雄カップリング２０のスリーブ２１に達するまでの距離を確保できる。

前記深さｂは前記クリアランスａと通常使用において生じ得るバリＤＰの寸法ｃを考慮して定められるため、通常使用の範囲においてバリＤＰが発生しても、分離に際して雄カップリング２０のスリーブ２１の前部を雌カップリング１０の内側から引き抜くときに該バリＤＰが雄カップリング２０のスリーブ２１の外面に引っかかって抜けなくなってしまうことはなく、しかも、結合に際して雄カップリング２０のスリーブ２１の前部を雌カップリング１０の後側からその内側に挿入するときに該バリＤＰが雄カップリング２０のスリーブ２１の外面に引っかかって挿入できなくなってしまうこともない。

また、各孔１４ａの内方側開口の周縁に凹所１４ｃが所定の深さｂで全体的に設けられているので、各孔１４ａの内方側開口の周縁の前側部分にバリＤＰが発生した場合でも前記同様の作用効果が得られる。

以上、前述の第１実施形態及び第２実施形態では、雌カップリング１０の第３スリーブ１４に設けた複数の孔１４ａそれぞれにボール１７を回転自在に配したものを示したが、ボール１７の代わりに円柱形ころを用い、且つ、孔形状として該円柱形ころを回転自在に配せるものを用いて円柱形ころと環状凹部２１ａとの係合によって両カップリング１０，２０の結合を行うようにしてもよく、この場合でも孔の内方側開口の周縁に円柱形ころの内方側露出面積を増加させるための凹所を同様に設ければ前記同様の作用効果を得ることができる。

また、前述の第１実施形態及び第２実施形態では、雄カップリング２０のスリーブ２１の外面所定位置に各ボール１７の内方側露出部分が係合可能な環状凹部２１ａを設けたものを示したが、結合及び分離に際して雌カップリング１０に対する雄カップリング２０の向きが定まっているときには、環状凹部２１ａの代わりに複数の凹部を各孔１４ａと対応するように雄カップリング２０のスリーブ２１の外面に周方向に間隔をおいて設けてもよい。

雌カップリングと雄カップリングとの結合にボール等の転動体と凹部との係合を利用した従来の管継手を示す、雌カップリングと雄カップリングとが結合している状態の部分破断側面図である。 図２（Ａ）は図１のＡ部拡大図、図２（Ｂ）はバリ発生状態を示す図２（Ａ）対応図である。 本発明の第１実施形態を示すもので、図３（Ａ）は図２（Ａ）対応図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）から雄カップリングのスリーブ及びボールを排除した図である。 第１実施形態の管継手に係る作用効果の説明図である。 第１実施形態の管継手に係る耐久回数確認の実験結果を示す図である。 本発明の第２実施形態を示すもので、図６（Ａ）は図２（Ａ）対応図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）から雄カップリングのスリーブ及びボールを排除した図である。

符号の説明

１０…雌カップリング、１１…第１スリーブ、１２…第２スリーブ、１３…第１バネ材、１４…第３スリーブ、１４ａ…孔、１４ｂ，１４ｃ…凹所、１５…操作スリーブ、１６…第２バネ材、１７…ボール、１８…ストッパリング、２０…雄カップリング、２１…スリーブ、２１ａ…環状凹部。

Claims (4)

1. 結合及び分離を可能とした雌カップリング及び雄カップリングを備え、両カップリングの結合にボール等の転動体と凹部との係合を利用した管継手において、
   前記雌カップリングのスリーブには、前記転動体配置用の孔と、一部が該孔の内方側開口から露出するように該孔内に回転自在に配された前記転動体が設けられ、
   前記雄カップリングのスリーブには、前記転動体の内方側露出部分が係合可能な前記凹部が設けられ、
   前記孔の内方側開口の周縁には前記転動体の内方側露出面積を増加させるための凹所が所定の深さで設けられており、
   前記凹所の深さは転動体直径の１〜７％の範囲内にある、
   ことを特徴とする管継手。
2. 前記凹所は前記孔の内方側開口の周縁に局部的に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の管継手。
3. 前記凹所は前記孔の内方側開口の周縁に全体的に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の管継手。
4. 前記雌カップリングと前記雄カップリングとを結合するときに前記雄カップリングのスリーブを前記雌カップリングのスリーブ内に挿入する方向を前とすると、前記局部的は前記孔の内方側開口の周縁の後側部分である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の管継手。

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