JP7146885B2 - Fittings and piping construction - Google Patents
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Description
本発明は、継手および当該継手を備える配管構造に関する。 The present invention relates to a joint and a piping structure provided with the joint.
従来、航空、宇宙機器の油圧および燃料系統等で用いられる配管や一般工業配管等の各種の配管系統において、配管の先端に金具を取り付け、当該金具を他の配管に接続された金具や容器等に設けられたポートに接続する継手や接続装置が利用されている。このような継手や接続装置は、例えば金具同士を面接触させることで気密に接続されている。 Conventionally, in various piping systems such as piping used in hydraulic and fuel systems of aviation and space equipment and general industrial piping, metal fittings are attached to the tip of the pipe, and metal fittings and containers etc. connected to other pipes A fitting or connecting device is used to connect to a port provided in the Such joints and connection devices are airtightly connected, for example, by bringing metal fittings into surface contact with each other.
例えば、特許文献１には、高圧配管の先端に設けられた接続金具を、圧力容器等の隔壁に設けられた接続ポートに接続する接続装置が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a connection device that connects a connection fitting provided at the tip of a high-pressure pipe to a connection port provided in a partition wall of a pressure vessel or the like.
上記特許文献１に開示された接続装置を踏まえても、配管等の接続に関しては未だに種々の改善の余地がある。例えば、特許文献１に開示された接続装置は、接続金具に設けられた固定ねじ部を接続ポートに設けられた雌ねじ部にねじ込むことで、接続金具を隔壁の接続ポートに接続する。接続ポートに応じた接続金具を準備する必要があるばかりでなく、接続時に接続金具を接続ポートにねじ込む作業が発生する。そのため、接続装置の取り付け等において作業性を十分に向上させることが困難な場合がある。 Even based on the connection device disclosed in Patent Document 1, there is still room for various improvements in the connection of pipes and the like. For example, the connection device disclosed in Patent Document 1 connects the connection fitting to the connection port of the bulkhead by screwing the fixing screw provided on the connection fitting into the female thread provided on the connection port. Not only is it necessary to prepare connection fittings corresponding to the connection ports, but there is also the need to screw the connection fittings into the connection ports during connection. Therefore, it may be difficult to sufficiently improve the workability in attaching the connection device or the like.
そこで、本発明は、より作業性の優れた継手および当該継手を備える配管構造を提供することを目的の一つとする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a joint having better workability and a piping structure including the joint.
本発明の一態様に係る継手は、軸を中心とした筒状の一対の金具と、前記一対の金具の各々の外周面に対し周方向に回動可能に設けられた一対の係合具とを備えている。前記金具は、前記軸と平行な軸方向の端部に設けられ、前記軸に向けて延びる環状のダイヤフラム部を有し、前記係合具は、前記金具が挿入される環体と、前記環体の外周面に前記周方向に沿って設けられ、前記軸方向において前記ダイヤフラム部側に位置する前記環体の端部に対して突出する複数の突起部とを有している。前記軸方向において、一方の前記係合具が有する前記複数の突起部が他方の前記係合具が有する前記複数の突起部と係合した際に、前記一対の金具の前記ダイヤフラム部の各々が弾性的に接触している。 A joint according to an aspect of the present invention includes a pair of tubular metal fittings centered on an axis, and a pair of engaging tools provided so as to be rotatable in the circumferential direction with respect to the outer peripheral surface of each of the pair of metal fittings. It has The metal fitting is provided at an end portion in the axial direction parallel to the shaft and has an annular diaphragm portion extending toward the shaft. and a plurality of projections provided on the outer peripheral surface of the body along the circumferential direction and projecting toward the end of the annular body located on the diaphragm side in the axial direction. In the axial direction, when the plurality of protrusions of one of the engaging tools are engaged with the plurality of protrusions of the other engaging tool, each of the diaphragm parts of the pair of metal fittings They are in elastic contact.
前記突起部は、前記軸方向と交わる係合面を有してもよい。前記軸方向において、一方の前記突起部の前記係合面が他方の前記突起部の前記係合面と係合した際に、前記ダイヤフラム部の反発力により前記金具の各々が前記軸方向において離れる方向に移動しようとすることで、前記係合面が互いに押し合ってもよい。 The protrusion may have an engaging surface that intersects with the axial direction. In the axial direction, when the engaging surface of one of the protrusions engages with the engaging surface of the other protrusion, each of the metal fittings separates in the axial direction due to the repulsive force of the diaphragm. Attempting to move in a direction may cause the engagement surfaces to press against each other.
前記係合具は、隣り合う前記突起部の間の溝をさらに有し、前記突起部は、前記軸方向に沿う側面と、前記側面に形成され前記周方向に突出する、前記係合面を含むフックとをさらに有してもよい。一方の前記係合具の前記突起部を他方の前記係合具の前記溝に位置させ、他方の前記係合具の前記突起部を一方の前記係合具の前記溝に位置させた状態で、前記側面を互いに近接させるように前記一対の係合具を回動させると、前記フックの前記係合面が前記軸方向に係合してもよい。前記軸方向において前記フックが前記ダイヤフラム部に対して最大限に突出した状態において、前記ダイヤフラム部は、前記軸方向において前記係合面より突出してもよい。 The engaging tool further has a groove between the adjacent protrusions, and the protrusion has a side surface along the axial direction and the engaging surface formed on the side surface and protruding in the circumferential direction. and a hook including. The protrusion of one of the engaging tools is positioned in the groove of the other engaging tool, and the protrusion of the other engaging tool is positioned in the groove of one of the engaging tools. The engaging surfaces of the hooks may be engaged in the axial direction when the pair of engaging tools are rotated so that the side surfaces are brought closer to each other. The diaphragm portion may protrude from the engagement surface in the axial direction in a state in which the hook protrudes to the maximum with respect to the diaphragm portion in the axial direction.
本発明の一態様に係る配管構造は、前記継手と、前記継手が備える前記一対の金具の少なくとも１つに接続された配管とを備える。前記配管は、前記配管が接続される前記金具を形成する金属材料とは異なる金属材料で形成されてもよい。 A piping structure according to an aspect of the present invention includes the joint, and a pipe connected to at least one of the pair of fittings included in the joint. The pipe may be made of a metal material different from the metal material forming the fitting to which the pipe is connected.
本発明によれば、より作業性の優れた継手および当該継手を備える配管構造を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the piping structure provided with the joint which was more excellent in workability, and the said joint can be provided.
本実施形態においては、主に航空、宇宙機器の油圧および燃料系統等や、一般工業配管等の各種の配管系統での使用が想定される継手（ダブルリップフィッティング）や配管構造を例示する。ただし、継手や配管構造は、その他の種々の配管系統にも適用することができる。適用可能な配管は例えば内径が５０ｍｍ以下であって、好ましくは内径が２０ｍｍ以下である。しかし、これよりも大きな内径の配管においても適用することができる。本実施形態に係る継手や配管構造の構成は一例にすぎない。 In this embodiment, joints (double lip fittings) and piping structures that are assumed to be used mainly in various piping systems such as hydraulic and fuel systems of aviation and space equipment, and general industrial piping are exemplified. However, the joints and piping structures can also be applied to various other piping systems. Applicable piping has, for example, an inner diameter of 50 mm or less, preferably an inner diameter of 20 mm or less. However, it can also be applied to piping with a larger inner diameter than this. The configuration of the joint and piping structure according to this embodiment is merely an example.
本実施形態においては、金具との用語を金属材料により形作られたとの意味で用いる。金属材料は、例えばチタン合金やステンレス鋼、ニッケル基合金等である。後述の継手、金具、係合具、および配管構造は、部材、物品、造形物、３次元造形物、製品などと言い換えることもできる。金具や係合具は機械加工により製作されてもよいし、３Ｄプリンタ等を用いた３次元造形により製作されてもよいし、その両方により製作されてもよい。 In this embodiment, the term metal fitting is used to mean that it is made of a metal material. Metal materials are, for example, titanium alloys, stainless steels, nickel-based alloys, and the like. Joints, fittings, engaging tools, and piping structures described later can also be called members, articles, molded objects, three-dimensional molded objects, products, and the like. The metal fittings and engaging tools may be manufactured by machining, may be manufactured by three-dimensional modeling using a 3D printer or the like, or may be manufactured by both.
図１は、一実施形態に係る継手１００の概略的な斜視図である。継手１００は、一対の金具１Ａ，１Ｂと、一対の係合具２Ａ，２Ｂとを備えている。金具１Ａには係合具２Ａが設けられ、金具１Ｂには係合具２Ｂが設けられている。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a fitting 100 according to one embodiment. The joint 100 includes a pair of
一対の係合具２Ａ，２Ｂの各々は、環体２０と、複数の突起部３０とを有している。図示した例における継手１００は、一対の係合具２Ａ，２Ｂが有する複数の突起部３０が係合することにより一対の金具１Ａ，１Ｂが接続された状態である。係合具２Ａ，２Ｂは、例えば金属材料で形成される。係合具２Ａ，２Ｂを形成する金属材料は、一対の金具１Ａ，１Ｂと同一の金属材料でもよいし、異なる金属材料でもよい。継手１００には、樹脂などの非金属材料で形成された部材が含まれてもよい。
Each of the pair of
金具１Ａ，１Ｂの軸Ｘ１，Ｘ２は、同一直線上に並んでいる。軸Ｘ１，Ｘ２と平行な方向を軸方向Ｄｘと定義し、軸Ｘ１，Ｘ２を中心として軸Ｘ１，Ｘ２から離れる方向を半径方向Ｄｒと定義する。また、図１に示すように軸Ｘ１，Ｘ２を中心とした周方向Ｄθを定義する。
Axes X1 and X2 of the
本実施形態において、一対の金具１Ａ，１Ｂの各々は同一の構造を有し、一対の係合具２Ａ，２Ｂの各々は同一の構造を有している。そのため、係合具２Ａ，２Ｂには雌雄の区別がない。「雌雄の区別がない」とは、例えば一対の係合具の一方に雄ねじが形成され、他方に雌ねじが形成されている場合のように、両係合具の種類を異ならせる必要がないことを意味する。雌雄の区別がない係合具は、自身と同一形状の係合具と係合可能である。
In this embodiment, each of the pair of
図２は、継手１００が備える金具１Ａと係合具２Ａの概略的な斜視図である。図３は、継手１００が備える金具１Ａと係合具２Ａの概略的な断面図である。図４は、金具１Ａの概略的な側面図である。図５は、係合具２Ａの概略的な側面図である。以下の各図おいて、金具１Ａや係合具２Ａについて説明するが、金具１Ｂ、係合具２Ｂにおいても同様の構造が適用される。また、図４においては係合具２Ａの図示を省略し、図５においては金具１Ａの図示を省略している。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the
金具１Ａは、軸Ｘ１を中心とした筒状に形成されている。金具１Ａは、軸方向Ｄｘにおいて第１端部１ａおよび第２端部１ｂを有している。金具１Ａの内部には、流路１０が形成されている。金具１Ａは、外周面１１の第１端部１ａ側に他の部分よりも半径方向Ｄｒに突出した環状の規制部１２を有している。規制部１２は、外周面１１のうち最も半径方向Ｄｒに突出している部分である。第２端部１ｂには、例えば配管類等が種々の形式で接続される。外周面１１の第２端部１ｂ側は、接続される配管類等の外径等に応じて他の部分よりも外径が小さく形成されてもよい。
1 A of metal fittings are formed in the cylindrical shape centering on the axis|shaft X1. The fitting 1A has a
第１端部１ａには、軸Ｘ１を中心とする環状の面１３と、軸Ｘ１に向けて延びる環状のダイヤフラム部１４とが設けられている。継手１００において、一対の係合具２Ａ，２Ｂが係合した際に一対の金具１Ａ，１Ｂのダイヤフラム部１４が互いに面接触することで、一対の金具１Ａ，１Ｂが気密に接続される。ダイヤフラム部１４は、例えばシール部、突出部、皿ばね部、リップ部、弾性部などと呼ぶこともできる。第１端部１ａには、軸方向Ｄｘにおいてダイヤフラム部１４の面１４ａと反対側に位置する環状の溝１５がさらに設けられている。
The
図３および図４に示した例において、外周面１１には、平行な１組の面１１ａが形成されている。図４は、金具１Ａを第２端部１ｂ側から見ている。外周面１１に面１１ａが形成された場合、工具等で１組の面１１ａを掴むことができるため、金具１Ａの保持がしやすくなる。外周面１１に形成される面１１ａは、１組に限られず、２組以上であってもよい。
In the example shown in FIGS. 3 and 4, the outer
次に、係合具２Ａについて説明する。係合具２Ａは、金具１Ａの外周面１１に対し周方向Ｄθに回動可能に設けられている。係合具２Ａの軸は、金具１Ａの軸Ｘ１と一致している。係合具２Ａは、金具１Ａが挿入される環体２０と、複数の突起部３０と、隣り合う突起部３０の間の溝４０とを有している。環体２０は、軸方向Ｄｘにおいて第１端部２０ａおよび第２端部２０ｂを有している。金具１Ａが環体２０に挿入された状態において、金具１Ａの第１端部１ａは環体２０の第１端部２０ａ側に位置し、金具１Ａの第２端部１ｂは環体２０の第２端部２０ｂ側に位置している。
Next, the engaging
環体２０は、第２端部２０ｂ側に内周面２０ｄよりも軸Ｘ１に向けて突出した環状の規制部２１を有している。規制部２１の内径は、規制部１２の外径よりも小さい。軸方向Ｄｘにおいて、金具１Ａの規制部１２が環体２０の規制部２１に接触するため、係合具２Ａは金具１Ａに対して抜け止めされており、第１端部１ａ側からの脱落が防止されている。
The
係合具２Ａは、軸方向Ｄｘにおいて金具１Ａの規制部１２と第２端部１ｂの間を移動可能に設けられている。外周面１１には、係合具２Ａの軸方向Ｄｘの移動や第２端部１ｂ側からの脱落を防止するための止め具が設けられてもよい。規制部１２や規制部２１は、係合具２Ａの周方向Ｄθにおける回動を妨げてはいない。
The engaging
複数の突起部３０（例えば、６個）は、環体２０の外周面２０ｃに周方向Ｄθに沿って、図５に示したように例えば等間隔に設けられている。突起部３０の数は、６個に限られず、６個より少なくてもよいし、多くてもよい。突起部３０は、軸方向Ｄｘにおいてダイヤフラム部１４側に位置する環体２０の第１端部２０ａに対して突出しており、例えば周方向Ｄθに沿う円弧状に形成されている。
A plurality of protrusions 30 (for example, six) are provided on the outer
突起部３０は、周方向Ｄθにおける（軸方向Ｄｘに沿う）側面３０ａ，３０ｂと、軸方向Ｄｘにおける側面３０ｃ，３０ｄとを有している。側面３０ｃは軸方向Ｄｘにおいて環体２０の第１端部２０ａ側に位置しており、側面３０ｄは環体２０の第２端部２０ｂ側に位置している。図３に示した例において、側面３０ｄは、半径方向Ｄｒにおいて環体２０の第２端部２０ｂとおおよそ一致しているが、一致しなくともよい。
The
突起部３０は、側面３０ａに形成され周方向Ｄθに突出するフック３１と、根元部３２とを有している。フック３１は、軸方向Ｄｘと交わる係合面３１ａを有している。係合面３１ａは、環体２０の第２端部２０ｂ側（係合具２Ａが金具１Ａに設けられた場合においては、金具１Ａの第２端部１ｂ側）を向くように形成されている。係合面３１ａは、例えば軸Ｘ１に対して垂直な面である。図３に示した例において、係合面３１ａは、半径方向Ｄｒにおいて環体２０の第１端部２０ａとおおよそ一致している。係合面３１ａは、軸方向Ｄｘにおいて環体２０の第１端部２０ａより突出した位置に形成されてもよく、係合面３１ａと第１端部２０ａの間に軸方向Ｄｘにおいて隙間が形成されてもよい。
The projecting
溝４０は、半径方向Ｄｒにおいて根元部３２の間に位置し、周方向Ｄθにおける溝４０の幅は、周方向Ｄθにおける突起部３０の幅よりも広く形成されている。係合具２Ａの突起部３０は、係合具２Ｂの溝４０に位置させることができ、その状態において係合具２Ａは周方向Ｄθに回動可能である。
The
図３に示した例においては、係合具２Ａの規制部２１が金具１Ａの規制部１２に接触しており、軸方向Ｄｘにおいてフック３１がダイヤフラム部１４に対して最大限に突出した状態である。この状態において、金具１Ａのダイヤフラム部１４は、軸方向Ｄｘにおいて係合面３１ａよりも突出している。すなわち、ダイヤフラム部１４は、係合面３１ａや環体２０が有する第１端部２０ａよりも軸方向Ｄｘにおいて突出している。
In the example shown in FIG. 3, the restricting
図６は、金具１Ａおよび係合具２Ａの一部を示す拡大断面図である。図６は、図３と同様に、係合具２Ａの規制部２１が金具１Ａの規制部１２に接触しており、軸方向Ｄｘにおいてフック３１がダイヤフラム部１４に対して最大限に突出した状態である。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the fitting 1A and the engaging tool 2A. 6 shows a state in which the restricting
第１端部１ａには、上述の面１３、ダイヤフラム部１４、および溝１５が設けられている。面１３は、例えば軸Ｘ１に対して垂直な環状の面である。図示した例において面１３は、半径方向Ｄｒにおいて、環体２０の第１端部２０ａとおおよそ一致している。面１３は、軸方向Ｄｘにおいて環体２０の第１端部２０ａより突出するように設けられてもよい。ただし、面１３は、係合面３１ａよりは突出しないことが好ましい。面１３により一対の係合具２Ａ，２Ｂによる係合が妨げることがあるからである。
The
環状のダイヤフラム部１４は肉薄で、例えば全体にわたり一定の厚みを有するように形成されている。ダイヤフラム部１４は、軸方向Ｄｘにおいて他のダイヤフラム部１４と接触する面１４ａを有している。面１４ａは、例えば面１３と連続的に形成されている。ダイヤフラム部１４は、面１４ａが軸方向Ｄｘにおいて面１３よりも突出するように、半径方向Ｄｒに対し角度θ１で傾いている。ダイヤフラム部１４の軸Ｘ１側の端部は、面１３側の端部より第２端部１ｂから離れている。ダイヤフラム部１４の軸Ｘ１側の端部は、金具１Ａのうち係合面３１ａに対して最も突出している。
The ring-shaped
ダイヤフラム部１４には、軸方向Ｄｘにおいて、軸Ｘ１に向けて開口するように形成された溝１５が隣接している。図示した例において、溝１５は断面が概ねＵ字形状である。溝１５は、面１４ａと反対側に位置する第１面１５ａと、第１面１５ａと対向する第２面１５ｂと、第１面１５ａと第２面１５ｂとを接続する第３面１５ｃとを有している。第１面１５ａと第２面１５ｂは、第３面１５ｃを介して滑らかに繋がっている。
A
第１面１５ａは、面１４ａと同様に半径方向Ｄｒに対し角度θ１で傾いている。第２面１５ｂは、半径方向Ｄｒに対し角度θ２で傾いている。角度θ１および角度θ２は、同じであってもよいし、異なってもよい。図示した例においては、角度θ１は、角度θ２よりも大きい。
Like the
溝１５は、半径方向Ｄｒに沿って軸方向Ｄｘの幅が小さくなるテーパ形状である。溝１５の半径方向Ｄｒの内径は、例えばダイヤフラム部１４の外径と同程度になる様に形成されているが、さらに大きく形成されてもよい。流路１０に流体が送液される際には、溝１５が流体で満たされる。
The
第１端部１ａに上述のような構造が設けられることで、ダイヤフラム部１４は、軸方向Ｄｘにおいて弾性的に変形することができる。ダイヤフラム部１４は、軸方向Ｄｘにおいて、第１端部１ａ側から第２端部１ｂ側に力を受けると変形し、元の形状に戻ろうとする。ダイヤフラム部１４は、半径方向Ｄｒにおいて、面１４ａが面１３と一致する位置（軸Ｘ１に対して垂直な位置）まで変形できることが好ましい。
By providing the structure as described above in the
図７は、係合する前の一対の係合具２Ａ，２Ｂを示す模式図である。図７においては一対の係合具２Ａ，２Ｂの一部を示し、一対の金具１Ａ，１Ｂの図示を省略している。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a pair of engaging
図７において、係合具２Ａの突起部３０は係合具２Ｂの溝４０に位置し、係合具２Ｂの突起部３０は係合具２Ａの溝４０に位置している。この状態において、係合具２Ａ，２Ｂの環体２０の第１端部２０ａは対向し、係合具２Ａ，２Ｂの突起部３０の側面３０ａは対向しているが、これら突起部３０の係合面３１ａは対向していない。このとき、図示しない一対の金具１Ａ，１Ｂのダイヤフラム部１４は、変形していない状態で接触している。ダイヤフラム部１４は係合面３１ａよりも軸方向Ｄｘに突出しているため、第１端部２０ａの間には隙間Ｇが形成される。
In FIG. 7, the
突起部３０は、フック３１側の側面３０ａと係合面３１ａを接続する傾斜面３１ｂを有している。傾斜面３１ｂは、軸方向Ｄｘおよび半径方向Ｄｒに対して傾斜している。図示したように、傾斜面３１ｂは、側面３０ｃ側から側面３０ｄ側に向かうに連れて根元部３２に近づくように傾斜している。例えば、傾斜面３１ｂと係合面３１ａがなす角度は傾斜面３１ｂと側面３０ａがなす角度と等しくてもよいし、異なってもよい。図７において、各突起部３０の傾斜面３１ｂは対向している。さらに、突起部３０のフック３１の根元には、当該部分の応力集中を防止する湾曲部３３が形成されている。湾曲部３３は、側面３０ｄ側から側面３０ｃ側に向けて円弧状に凹んでいる。
The projecting
図示した例において、係合面３１ａの周方向Ｄθの長さＤ１は、根元部３２の周方向Ｄθの長さＤ２よりも長く形成されている。長さＤ１を長くすることで、係合面３１ａを大きく形成することができる。ただし、長さＤ１は、長さＤ２と同じであってもよいし、短くてもよい。
In the illustrated example, the length D1 of the
図８は、突起部３０の一部を示す拡大図である。図８は、突起部３０を側面３０ｃ側から見ている。突起部３０は、図７および図８に示す凹部ＣＡをさらに有している。凹部ＣＡは、周方向Ｄθの中央付近において、突起部３０の外周面から内周面に向かって凹んでいる。例えば、凹部ＣＡの深さは突起部３０の厚さの半分よりも深く、凹部ＣＡの軸方向Ｄｘの長さはフック３１の軸方向Ｄｘの長さの半分よりも長い。
FIG. 8 is an enlarged view showing a part of the
凹部ＣＡが突起部３０に形成されると、トルクレンチや六角スパナ等の工具類が有する爪等を凹部ＣＡに引っかけることができる。凹部ＣＡは複数の突起部３０のすべてに形成されてもよいし、その一部にのみ形成されてもよい。
When the concave portion CA is formed in the
図９は、係合した際の一対の係合具２Ａ，２Ｂを示す模式図である。図９においては一対の係合具２Ａ，２Ｂの一部を示し、一対の金具１Ａ，１Ｂの図示を省略している。図７に示した状態から各突起部３０の側面３０ａを互いに近接させるように一対の係合具２Ａ，２Ｂを回動させると、各突起部３０の傾斜面３１ｂが互いに接触する。さらに各傾斜面３１ｂを互いに滑らせながら一対の係合具２Ａ，２Ｂをさらに回動させると、各突起部３０が有するフック３１の係合面３１ａが対向し、各係合面３１ａが軸方向Ｄｘに係合する。このとき、第１端部２０ａの間には隙間Ｇがほとんど形成されていない。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a pair of engaging
この状態において、図示していない一対の金具１Ａ，１Ｂのダイヤフラム部１４は弾性変形している。弾性変形したダイヤフラム部１４の反発力により、金具１Ａ，１Ｂの各々が軸方向Ｄｘにおいて離れる方向に移動しようとするため、係合面３１ａは軸方向Ｄｘに互いに押し合う。係合面３１ａが互いに押し合うことで、フック３１が係合した状態が保たれる。ダイヤフラム部１４の弾性変形については、後述の図１０を用いて説明する。
In this state, the
係合した状態を解除する場合には、側面３０ａを互いに遠ざけるように一対の係合具２Ａ，２Ｂを回動させる。傾斜面３１ｂの係合面３１ａ側の端部が一致するまで一対の係合具２Ａ，２Ｂを回動させ、傾斜面３１ｂを互いに滑らせながら、さらに一対の係合具２Ａ，２Ｂを回動させると、フック３１が係合した状態が解除される。つまり、一対の係合具２Ａ，２Ｂは各係合面３１ａにおいて軸方向Ｄｘに係合するため、一対の係合具２Ａ，２Ｂを互いに回動させることで、ワンタッチで係合とその解除ができる。
When releasing the engaged state, the pair of engaging
フック３１が傾斜面３１ｂを有することで傾斜面３１ｂを互いに滑らせながら一対の係合具２Ａ，２Ｂを回動させることができる。そのため、フック３１を係合させたり、係合した状態を解除させたりする作業が容易となる。また、突起部３０に形成された凹部ＣＡを利用することで、工具等によりダイヤフラム部１４の反発力に抗して一対の係合具２Ａ，２Ｂを回動しやすくなる。
Since the
図１０は、係合した際の一対の金具１Ａ，１Ｂを示す模式図である。図１０においては一対の金具１Ａ，１Ｂの一部を断面にて示している。一対の係合具２Ａ，２Ｂの図示は省略しているが、図９に示したように一対の係合具２Ａ，２Ｂは係合した状態である。図１０においては、変形前（外力がダイヤフラム部１４に働いていない状態）のダイヤフラム部１４を点線で示している。図３および図６を用いて説明したように、ダイヤフラム部１４は軸方向Ｄｘにおいて係合面３１ａよりも突出している。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the pair of
図７に示した状態から図９に示した状態になるように一対の係合具２Ａ，２Ｂを回動させると、一対の金具１Ａ，１Ｂのダイヤフラム部１４の各々が弾性的に接触し、互いに押し合いながら図示したように変形する。図１０において、ダイヤフラム部１４の各々は、第１端部１ａ側から第２端部１ｂ側に向けて、半径方向Ｄｒにおいて面１３と面１４ａが一致する位置（軸Ｘ１に対して垂直な位置）まで変形している。
When the pair of engaging
ダイヤフラム部１４が軸方向Ｄｘにおいて第１端部１ａ側から第２端部１ｂ側に向けて弾性変形することで、ダイヤフラム部１４が皿ばねのように機能してダイヤフラム部１４には第２端部１ｂ側から第１端部１ａ側に向かう反発力が発生する。ダイヤフラム部１４は金属材料で形成されているため、ダイヤフラム部１４が樹脂材料等により形成される場合と比較してより大きな反発力を発生させることができる。ダイヤフラム部１４の面１４ａが互いに押し合うことで、一対の金具１Ａ，１Ｂは軸方向Ｄｘにおいて互いに離れる方向に移動しようする。
The
このとき、フック３１の係合面３１ａが互いに押し合うことで一対の係合具２Ａ，２Ｂの係合した状態が保たれる。この状態において、一対の金具１Ａ，１Ｂの軸方向Ｄｘにおける移動が規制されているため、ダイヤフラム部１４は弾性変形した状態で維持される。その結果、一対の金具１Ａ，１Ｂは、接触するダイヤフラム部１４の面１４ａにおいて気密性（シール性）を保持するように接続される。ダイヤフラム部１４は半径方向Ｄｒに対して傾いているので、ダイヤフラム部１４の軸Ｘ１側の端部はダイヤフラム部１４の他の部分と比較してより強く互いに押し合っている。
At this time, the engaging
図示した例においては、ダイヤフラム部１４の面１４ａだけでなく、金具１Ａ，１Ｂの面１３も接触している。一対の金具１Ａ，１Ｂは、係合した際にダイヤフラム部１４の面１４ａのみで接触してもよいし、面１４ａの一部のみで接触してもよい。
In the illustrated example, not only the
本実施形態においては、一対の金具１Ａ，１Ｂの各々がダイヤフラム部１４を有するため、ダイヤフラム部１４の各々が弾性変形し、面１４ａで互いに押し合う。そのため、ダイヤフラム部１４を１つのみ有する継手と比較して、接触した各面１４ａにはより大きな面圧を発生させることができ、各面１４ａにおける気密性を高めることができる。
In this embodiment, since each of the pair of
さらに、ダイヤフラム部１４には溝１５が隣接している。流路１０に例えば高圧の気体や液体等の流体が送液された際に溝１５が流体で満たされ、流体の圧力によりダイヤフラム部１４を第２端部１ｂ側から第１端部１ａ側に向けて押す力が働く。これにより、接触した各面１４ａには、流体が送液されていない場合と比較してさらに大きな面圧が発生し、各面１４ａにおける気密性を高めることができ、高圧の流体を送液する場合であっても流体の漏洩が発生しにくい。
Furthermore, the
ダイヤフラム部１４の各面１４ａに発生する面圧が大きくなれば、気密性を高めることができるだけでなく、フック３１の係合面３１ａがより強く互いに押し合う。そのため、一対の係合具２Ａ，２Ｂを係合した状態をより強固にすることができる。
When the surface pressure generated on each
継手１００を用いて高圧の流体を送液するためには、一対の金具１Ａ，１Ｂに内圧がかかっていない状態（流体が送液されていない状態）において、継手１００には一定以上の軸力が必要となる場合がある。軸力の値は、ダイヤフラム部１４における面圧、フック３１により係合する力、および耐圧性能を確保するために必要な値等から算出される。
In order to send a high-pressure fluid using the joint 100, in a state where the pair of
航空、宇宙機器等の配管系統での使用が想定される場合、軸力としては例えば４００ｋｇ以上であって、好ましくは６６０ｋｇ以上が要求される。例えば、６６０ｋｇ以上の軸力が要求される場合、接触するダイヤフラム部１４の面１４ａにおける面圧は４８５ｋｇ／ｃｍ２以上であることが好ましい。発生した面圧により、フック３１により係合した状態を保ち、耐圧性能を確保することができる。
When use in a piping system for aviation, space equipment, etc. is assumed, the axial force is required to be, for example, 400 kg or more, preferably 660 kg or more. For example, when an axial force of 660 kg or more is required, the contact pressure on the
本実施形態のような一対の金具１Ａ，１Ｂの各々がダイヤフラム部１４を有する形状（ダブルリップ）であれば十分な面圧を発生させることができるため、継手１００が航空、宇宙機器等の配管系統（例えば、配管圧力が３０００ｐｓｉ（２１１ｋｇ／ｃｍ２）以上）で使用される場合であっても十分な気密性を確保することが可能となる。
If each of the pair of
図１１は、一実施形態に係る継手１００を備える配管構造２００の概略的な斜視図である。図１２は、図１１に示す配管構造２００の概略的な断面図である。
FIG. 11 is a schematic perspective view of a
配管構造２００は、上述の継手１００と、金具１Ａの第２端部１ｂに接続された配管Ｐ１と、金具１Ｂの第２端部１ｂに接続された配管Ｐ２とを備えている。図１２おいては金具１Ａ、係合具２Ａ、および配管Ｐ１を示しているが、金具１Ｂ、係合具２Ｂ、および配管Ｐ２においても同様の構造が適用される。図１２に示したように、配管Ｐ１の軸ＰＸは金具１Ａの軸Ｘ１と同一直線上に位置しており、流路１０は配管Ｐ１の流路に接続されている。
The
配管Ｐ１，Ｐ２は、例えば直管や、曲管、伸縮管（例えば、ベローズ等）、フレキシブルホース等である。配管Ｐ１，Ｐ２は、例えば金属配管である。図１２に示した例においては、金具１Ａと配管Ｐ１は異なる金属材料で形成されている。配管Ｐ１，Ｐ２は、金具１Ａ，１Ｂの各々と同一の金属材料で形成されてもよいし、配管Ｐ１，Ｐ２が接続される金具１Ａ，１Ｂを形成する金属材料とは異なる金属材料で形成されてもよい。配管Ｐ１と配管Ｐ２は、同一材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。
The pipes P1 and P2 are, for example, straight pipes, curved pipes, expandable pipes (for example, bellows, etc.), flexible hoses, and the like. The pipes P1 and P2 are metal pipes, for example. In the example shown in FIG. 12, the fitting 1A and the pipe P1 are made of different metal materials. The pipes P1 and P2 may be formed of the same metal material as the
配管Ｐ１，Ｐ２の金具１Ａ，１Ｂ対する接続は、スウェージング等の機械的取り付けであってもよいし、溶接やロウ付け等の溶融取り付けであってもよい。また、金具１Ａ，１Ｂと配管Ｐ１，Ｐ２が異種金属で形成される場合等においては、配管Ｐ１，Ｐ２が拡散接合により金具１Ａ，１Ｂに取り付けられてもよい。
The connection of the pipes P1 and P2 to the
上述の継手１００を備える配管構造２００であれば、高い気密性を有する配管構造２００を提供することができる。また、一対の係合具２Ａ，２Ｂを備えているため、配管Ｐ１，Ｐ２の接続を容易に行うことができる。さらに、金具１Ａ，１Ｂと配管Ｐ１，Ｐ２を形成する金属材料が異なる場合、例えば機械的性質および物理的性質の少なくとも１つが異なる配管構造２００を得ることができる。このような配管構造２００であれば、さまざまな機能を付加することができる。図示した例において、一対の金具１Ａ，１Ｂは配管Ｐ１と配管Ｐ２を接続しているが、一対の金具１Ａ，１Ｂの少なくとも一方が航空、宇宙機器の油圧および燃料系統等の機器類に設けられてもよい。
With the
以上説明した本実施形態によれば、従来よりも作業性の優れた継手１００や、継手１００を備える配管構造２００を提供することができる。つまり、本実施形態に係る構造であれば、一対の係合具２Ａ，２Ｂを回動させワンタッチで係合とその解除が可能であるため、例えば雄ねじや雌ねじを有する雌雄の区別のある継手と比較して接続時等における作業性を向上させることが可能となる。
According to the present embodiment described above, it is possible to provide the joint 100 having better workability than the conventional one and the
さらに、一対の係合具２Ａ，２Ｂにより取り付け等の作業性を向上させるだけでなく、継手１００は一対の金具１Ａ，１Ｂにより高い気密性を得ることができる。継手１００が備える一対の金具１Ａ，１Ｂは、ダイヤフラム部１４の各々が弾性変形した際に接触する面１４ａに大きな面圧を発生させることで高い気密性を有して接続されるため、継手１００や継手１００を備える配管構造２００において高圧の流体を送液することが可能となる。
Furthermore, the pair of
また、ダイヤフラム部１４の面１４ａにおける接触により継手１００の気密性を保持しているため、振動等の外的な要因に対して流体の漏洩が発生しにくい。金具１Ａ，１Ｂを剛性の高い金属材料で形成することで、ダイヤフラム部１４が変形した際により大きな反発力を生じさせ、面１４ａにおける面圧を大きくすることができる。係合具２Ａ，２Ｂは、環体２０と突起部３０とで形成されるため、雌ねじを有するナット等と比較して軽量に形成することができる。
In addition, since the airtightness of the joint 100 is maintained by the contact on the
以上説明した他にも、本実施形態からは種々の好適な作用が得られる。本実施形態の変形例として、本実施形態においてダイヤフラム部１４の面１４ａは軸Ｘ１に対して傾斜するテーパ状であったが、面１４ａは曲面であってもよい。
In addition to those described above, the present embodiment provides various favorable effects. As a modification of this embodiment, the
１００…継手、２００…配管構造、１Ａ，１Ｂ…金具、１４…ダイヤフラム部、２Ａ，２Ｂ…係合具、２０…環体、３０…突起部、３０ａ～３０ｄ…側面、３１…フック、３１ａ…係合面、４０…溝、Ｐ１，Ｐ２…配管、Ｘ１，Ｘ２…軸。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
軸を中心とした筒状の一対の金具と、前記一対の金具の各々の外周面に対し周方向に回動可能に設けられた一対の係合具と、を備え、
前記金具は、前記軸と平行な軸方向の端部と、前記軸に向けて延びる環状のダイヤフラム部と、を有し、
前記端部と前記ダイヤフラム部とは、金属材料により一体的に形成され、
前記係合具は、前記金具が挿入される環体と、前記環体の外周面に前記周方向に沿って設けられ、前記軸方向において前記ダイヤフラム部側に位置する前記環体の端部に対して突出する複数の突起部と、第１溝と、を有し、
前記複数の突起部は、前記軸方向に沿う側面と、前記側面に形成され前記周方向に突出するフックと、前記環体の外周面に位置する根元部と、を有し、
隣り合う前記根元部の間には、前記第１溝が位置し、
前記軸方向において、一方の前記係合具が有する前記複数の突起部が他方の前記係合具が有する前記複数の突起部と係合する際、一方の前記係合具の前記突起部を他方の前記係合具の前記第１溝に位置させ、他方の前記係合具の前記突起部を一方の前記係合具の前記第１溝に位置させた状態で、前記側面を互いに近接させるように前記一対の係合具を回動すると、前記フックが前記軸方向に係合し、前記一対の金具の前記ダイヤフラム部の各々が弾性的に接触し、前記軸を中心として前記軸から離れる半径方向において、一方の前記係合具の前記突起部は他方の前記係合具の前記環体と重なり、他方の前記係合具の前記突起部は一方の前記係合具の前記環体と重なる、
継手。 Joints used in aircraft or space equipment,
A pair of cylindrical metal fittings centered on an axis, and a pair of engaging tools provided rotatably in the circumferential direction with respect to the outer peripheral surface of each of the pair of metal fittings,
The fitting has an axial end parallel to the axis and an annular diaphragm extending toward the axis,
The end portion and the diaphragm portion are integrally formed of a metal material,
The engaging member includes a ring into which the metal fitting is inserted, and an end portion of the ring that is provided along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the ring and positioned on the diaphragm side in the axial direction. having a plurality of protrusions protruding against and a first groove ,
The plurality of protrusions have a side surface along the axial direction, a hook formed on the side surface and protruding in the circumferential direction, and a root portion located on the outer peripheral surface of the annular body,
The first groove is located between the adjacent root portions,
In the axial direction, when the plurality of protrusions of one of the engaging tools are engaged with the plurality of protrusions of the other engaging tool, the protrusions of one of the engaging tools are The side surfaces are brought close to each other in a state in which the protrusion of the other engaging tool is positioned in the first groove of the engaging tool of the other one of the engaging tools. When the pair of engaging tools are rotated to , the hook engages in the axial direction, each of the diaphragm portions of the pair of metal fittings is elastically contacted , and the radius away from the shaft centering on the shaft In the direction, the projection of one of the engaging devices overlaps the ring of the other engaging device, and the projection of the other engaging device overlaps the ring of one of the engaging devices. ,
fittings.
前記ダイヤフラム部は、前記第１面と接続され、前記第１面に対して傾いている第２面を有している、The diaphragm portion has a second surface connected to the first surface and inclined with respect to the first surface,
請求項１に記載の継手。A joint according to claim 1 .
前記第２溝の前記軸方向の幅は、前記半径方向に沿って小さくなっている、
請求項１または２に記載の継手。 The metal fitting further has an annular second groove adjacent to the diaphragm part,
the axial width of the second groove decreases along the radial direction;
A joint according to claim 1 or 2 .
前記第３面と前記第４面とは、前記半径方向に対して傾いている、The third surface and the fourth surface are inclined with respect to the radial direction,
請求項３に記載の継手。A joint according to claim 3.
前記軸方向において、一方の前記突起部の前記係合面が他方の前記突起部の前記係合面と係合した際に、前記ダイヤフラム部の反発力により前記金具の各々が前記軸方向において離れる方向に移動しようとすることで、前記係合面が互いに押し合う、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の継手。 the hook has an engaging surface that intersects with the axial direction;
In the axial direction, when the engaging surface of one of the protrusions engages with the engaging surface of the other protrusion, each of the metal fittings separates in the axial direction due to the repulsive force of the diaphragm. attempting to move in a direction causes the engagement surfaces to press against each other;
A joint according to any one of claims 1 to 4 .
請求項５に記載の継手。 In a state in which the hook protrudes to the maximum extent with respect to the diaphragm portion in the axial direction, the diaphragm portion protrudes from the engaging surface in the axial direction,
A joint according to claim 5 .
請求項５または６に記載の継手。 The length of the engaging surface in the circumferential direction is longer than the length of the root portion in the circumferential direction,
A joint according to claim 5 or 6 .
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の継手。 The protrusion further has a recess recessed toward the axis on the outer peripheral surface of the protrusion,
A joint according to any one of claims 1 to 7 .
前記継手が備える前記一対の金具の少なくとも１つに接続された配管と、を備える、
配管構造。 A joint according to any one of claims 1 to 8 ;
a pipe connected to at least one of the pair of metal fittings included in the joint,
plumbing structure.
請求項９に記載の配管構造。 The pipe is formed of a metal material different from the metal material forming the metal fitting to which the pipe is connected,
The piping structure according to claim 9 .
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