JP2014190366A

JP2014190366A - 管継手

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Publication number: JP2014190366A
Application number: JP2013064217A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mitsune; 研二三根
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: JP6190605B2

Abstract

【課題】ホースの挿入性を悪化させることなく、金属材料よりなる補強層を有するホースに適用した際にも十分な加締め性能を得ることができる管継手を提供する。
【解決手段】小径孔部および小径孔部より孔径の大きい大径孔部を有する外筒体と、フランジ部および軸部を有し、フランジ部および軸部に軸孔が形成され、外筒体の大径孔部内に、軸方向に摺動自在であってフランジ部が小径孔部側に位置するように配置された芯体と、拡縮径可能であって芯体の軸部の外径よりも大きい内径を有し、外筒体の大径孔部と芯体の前記軸部との間に軸方向に摺動自在に配置された保持部材とを備え、保持部材と芯体の軸部との間でホースを加締める管継手である。保持部材３０が、周方向に配置された複数個の本体部３１と、本体部の間を接合する接合部３２とからなり、本体部が金属材料よりなるとともに、接合部が弾性材料よりなる。
【選択図】図２

Description

本発明は管継手に関し、詳しくは、ホースの締結をワンタッチで行うことのできる管継手の改良に関する。

一般に、高圧流体の流通用に用いられるホースは、内管、補強層および外被等の複数の層の積層からなる複合構造を有している。このような補強層で補強されたホースに使用される管継手として、作業者が一動作でホースとの締結作業を行うことが可能な、いわゆるワンタッチ式の管継手が知られている。

かかるワンタッチ式の管継手としては、例えば、特許文献１に記載されているような、内部に形成された環状空間内に拡縮径可能なコレットを備え、このコレットの縮径により、コレットと軸部との間でホースを緊結する構造の管継手が知られている。

特開２０００−２４９２７９号公報（特許請求の範囲等）

図７（ａ）に、従来のワンタッチ式のホース用管継手の一例の半断面図を示す。かかる従来のワンタッチ式のホース用管継手は、外筒体１０１の大径部内に、一端にフランジ部１０２ａを有する芯体１０２と、その外周側に配置された拡縮径可能な保持部材１０３とを備えており、内圧を利用して、芯体１０２と保持部材１０３との間でホース（図示せず）を加締めるものである。なお、図中の符号１０４は、保持部材を縮径させるためのスリーブを示し、符号１０５，１０６はシーリングのためのＯリングを示し、符号１０７はスリーブの脱落防止用の保持具を示す。

同図（ｂ）は、（ａ）中の保持部材を取り出して示す半断面図である。図示する管継手においてホースを加締めるために用いられる保持部材１０３は、ホースの把持を確実に行うためにホースの外径よりも小さい内径を有しており、ホースを挿入する際に挿入力が大きくならないように、軸方向両側から交互にスリット１０３ａが形成された構造を有している。また、保持部材１０３の内周面には、ホースの外周面に食い込んでホースを加締めるための凸条部１０３ｂが周方向に形成されている。かかる保持部材１０３は、通常、樹脂材料を用いて、型成形により形成されていた。

ホースのうちでも、樹脂材料よりなる補強層を備えるホースは、金属材料よりなる補強層を備えるホースに比べて比較的寸法精度が良く、管継手に対する挿入が容易であることから、従来より、樹脂製の保持部材１０３を用いた管継手により締結されており、かかる管継手は、２１ＭＰａ程度の圧力まで使用可能であった。

しかしながら、樹脂製の保持部材１０３は硬度が低いために、樹脂製の保持部材１０３を用いた管継手では、補強層に金属材料を用いたホースについては、十分な加締め性能を得ることができなかった。すなわち、樹脂製の保持部材１０３を用いた管継手は、より高温かつ高圧下で使用されるホースに適用することは困難であった。

これに対し、保持部材を金属材料よりなるものとすれば加締め性能は得られるが、金属製の保持部材はコストが高く、また、剛性が高いためにホースの挿入力が大きくなって、ワンタッチ継手の簡便性が損なわれるという問題もあった。このため、従来より、補強層が樹脂材料よりなるホース用のワンタッチ継手は実用化されてきたものの、補強層が金属材料よりなるホース用のワンタッチ継手は実用化が困難となっていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、ホースの挿入性を悪化させることなく、金属材料よりなる補強層を有するホースに適用した際にも十分な加締め性能を得ることができる管継手を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、保持部材の構造を改良することにより上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の管継手は、小径孔部、および、該小径孔部に連なり該小径孔部より孔径の大きい大径孔部を有する外筒体と、
フランジ部、および、該フランジ部に連なり該フランジ部より小径である軸部を有し、該フランジ部および軸部に軸孔が形成され、前記外筒体の前記大径孔部内に、軸方向に摺動自在であって該フランジ部が前記小径孔部側に位置するように配置された芯体と、
拡縮径可能であって前記芯体の前記軸部の外径よりも大きい内径を有し、前記外筒体の前記大径孔部と、前記芯体の前記軸部との間に軸方向に摺動自在に配置された保持部材とを備え、
前記保持部材と前記芯体の前記軸部との間でホースを加締める管継手であって、
前記保持部材が、周方向に配置された複数個の本体部と、該本体部の間を接合する接合部とからなり、該本体部が金属材料よりなるとともに、該接合部が弾性材料よりなることを特徴とするものである。

本発明の管継手においては、前記弾性材料が、ゴム材料または樹脂材料であることが好ましい。また、本発明の管継手においては、前記保持部材が、前記本体部を４〜１０個有することが好ましい。さらに、本発明の管継手においては、前記保持部材が、前記接合部を形成する前記ゴム材料の、前記本体部に対する焼付加工により成形されてなることが好ましい。

本発明の管継手は、前記ホースが少なくとも１層の補強層を備える積層ホースであって、かつ、該補強層のうちの少なくとも１層が金属材料よりなる場合に、特に有用である。

本発明によれば、上記構成としたことにより、ホースの挿入性を悪化させることなく、金属材料よりなる補強層を有するホースに適用した際にも十分な加締め性能を得ることができる管継手を実現することが可能となった。

本発明の管継手の一例を示す半断面図である。（ａ）は図１中に示す保持部材を取り出して示す半断面図であり、（ｂ），（ｃ）は（ａ）に示す保持部材を軸方向両側から見た側面図である。本体部を８個とした場合の保持部材の、（ａ）は半断面図であり、（ｂ），（ｃ）は軸方向両側から見た側面図である。本発明に係る保持部材の他の例の、（ａ）は半断面図であり、（ｂ），（ｃ）は軸方向両側から見た側面図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の管継手をホースに締結する際の状態を示す説明図である。本発明の管継手の他の例を示す半断面図である。（ａ）は従来のワンタッチ式のホース用管継手の一例の半断面図であり、（ｂ）は（ａ）中の保持部材を取り出して示す半断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の管継手の一例を示す半断面図を示す。図示するように、本発明の管継手は、外筒体１０と、外筒体１０の内部に、軸方向に摺動自在に配置された芯体２０と、外筒体１０と芯体２０との間に、軸方向に摺動自在に配置された保持部材３０とを備えている。

外筒体１０は、小径孔部１１と、小径孔部１１に連なり小径孔部１１より孔径の大きい大径孔部１２とを有している。また、芯体２０は、フランジ部２１と、フランジ部２１に連なりフランジ部２１より小径である軸部２２とを有しており、外筒体１０の大径孔部１２内に、フランジ部２１が小径孔部１１側に位置するように配置されている。芯体２０のフランジ部２１および軸部２２には軸孔２３が形成されており、この軸孔２３は、外筒体１０の小径孔部１１の小径孔に連通している。

保持部材３０は、芯体２０の軸部２２の外径よりも大きい内径を有しており、外筒体１０の大径孔部１２と、芯体２０の軸部２２との間に配置されて、軸部２２との間でホースを加締める。図２に、図１中に示す保持部材を取り出して示す半断面図（ａ）、および、（ａ）に示す保持部材を軸方向両側から見た側面図（ｂ），（ｃ）をそれぞれ示す。図示するように、本発明の保持部材３０は、周方向に配置された複数個の本体部３１と、本体部３１同士の間を接合する接合部３２とからなり、本体部３１が金属材料よりなるとともに、接合部３２が弾性材料よりなることで、拡縮径可能であって復元力を有するように形成されている。保持部材３０を、かかる金属材料と弾性材料とからなる複合構造としたことで、図７に示したような従来の樹脂材料のみからなる保持部材と比較して、補強層が金属材料からなるホースについても十分な加締め性能を得ることができるとともに、弾性材料の弾性により挿入されたホースの把持が確実に行われるものとなる。よって、従来は２１ＭＰａ程度の圧力までしか使用できなかったワンタッチ式の管継手を、より高温・高圧下で使用可能とすることが可能となった。また、本発明に係る保持部材３０は、ホースの挿入時に拡径しやすいので、ホースの挿入性を向上できるとのメリットも得られるものである。

本発明に係る保持部材３０は、具体的には、図示するように略円筒形状を有し、周方向に配置された複数個、図示する例では４個の金属材料よりなる本体部３１の間を、弾性材料よりなる接合部３２により接合した構造を有している。すなわち、本発明に係る保持部材３０は、弾性材料が周方向に伸縮することにより拡縮径するので、軸方向両側から交互に設けた切込み状のスリット１０３ａの幅が広がるかまたは縮まることで拡縮径可能としている従来の保持部材１０３とは異なり、より拡縮径が容易である。ここで、保持部材３０を構成する本体部３１の個数は、ホースの外径にも依存するが、例えば、４〜１０個とすることができる。本体部３１の個数が、少なすぎると保持部材３０が拡径しにくくなってホースの挿入性が悪化し、多すぎるとホースの加締め性能が低下するので、いずれも好ましくない。なお、図示するような４個の本体部３１を有する保持部材３０は低圧仕様の管継手に適しており、ホースを真円に近い状態で加締める観点からは、保持部材３０は６〜８個の本体部３１からなるものとすることが好ましい。図３に、本体部を８個とした場合の保持部材の構成例を示す。また、図２，３に示す例では、周方向に配置された複数個の本体部３１の間を、本体部３１と同じ個数の接合部３２により接合しているが、本発明においてはこのような形態に限られず、図４に示すように、周方向に配置された複数個の本体部３１の間を、周方向にわたり延在する環状の接合部３２により接合するものであってもよい。図４に示す保持部材３０においては、複数個の本体部３１の外周面に周方向に溝３３が設けられており、この溝３３内に埋め込むようにして環状の接合部３２が形成されている。

保持部材３０の本体部３１に用いる金属材料としては、特に制限はなく、管継手において通常使用される金属材料を適宜使用することができる。また、保持部材３０の接合部３２に用いる弾性材料としては、ゴム材料、または、ゴム材料と同等の弾性を有する樹脂材料を好適に用いることができる。かかる樹脂材料としては、具体的には例えば、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）等の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などを挙げることができる。弾性材料の１００％モジュラス（１００％引っ張り応力）としては、特に制限はないが、例えば、０．４〜５．０ＭＰａの範囲が好適である。

保持部材３０は、いかなる方法で製造するものであってもよいが、弾性材料としてゴム材料を用いる場合には、金属材料からなる本体部３１を冷間鍛造や焼結等により製造した後、金型内での、本体部３１に対するゴム材料の焼付加工により成形することが好ましい。また、弾性材料として樹脂材料を用いる場合には、インサート成形の手法を用いることもできる。これらの製造方法を用いることで、かかる保持部材３０においては、切削加工により製造される金属製の保持部材と比較して製造コストを低減することが可能である。

図示するように、保持部材３０の本体部３１の内周部には、ホースの外径と等しいかまたはホースの外径よりも小さい内径を有する鋭利な内周エッヂを備える第一凸条部３１ａと、第一凸条部３１ａの内周エッヂの内径と等しいかまたは内周エッヂの内径よりも大きい内径を有する平坦な内周頂面を備える複数の第二凸条部３１ｂとが、周方向に沿って形成されている。これら第一凸状部３１ａおよび第二凸条部３１ｂは、本体部３１の内周部に、軸方向に互いに離間して配置されている。また、図示するように、本体部３１の内周部には、外筒体１０の大径孔部１２の開口側に位置する端部、すなわち、ホースが挿入される側の端部に、その外端に近づくほど内径が大きくなるように傾斜した傾斜面３１ｃが形成されている。一方、本体部３１の外周部の、外筒体１０の大径孔部１２の開口側、すなわち、ホースが挿入される側には、その外端に近づくほど外径が小さくなるように傾斜した傾斜面３１ｄが形成されている。

また、本発明の継手においては、外筒体１０の大径孔部１２の開口側の、大径孔部１２と芯体２０の軸部２２との間であって保持部材３０よりも外周側に、スリーブ４０が配置されている。スリーブ４０は、大径孔部１２の内周面に形成された段差部１２ａ、および、大径孔部１２の内周面の開口側端部近傍に形成された周方向溝１２ｂに係合する、係止部材としての止めリング１３により、軸方向への移動が規制されている。すなわち、大径孔部１２の周方向溝１２ｂに係合した止めリング１３は、スリーブ４０が大径孔部１２の開口部から外方へ抜け出ることを防止するものであり、スリーブ４０および保持部材３０は、この止めリング１３により大径孔部１２内に保持されている。スリーブ４０は、内周部に、外筒体１０の大径孔部１２の開口側に向かい内径が小さくなるように傾斜した傾斜面４１を有しており、この傾斜面４１は、保持部材３０の本体部３１の傾斜面３１ｄと接触可能となっている。これにより、保持部材３０は、スリーブ４０内で軸方向に摺動するとき、傾斜面３１ｄと傾斜面４１との接触に伴い縮径され、かつ、傾斜面３１ｄと傾斜面４１との離隔に伴い拡径されるものとなる。

図５（ａ）〜（ｃ）に、本発明の管継手をホース６０に締結する際の状態を示す説明図を示す。前述したように、保持部材３０の本体部３１の内周部には、ホース６０の外径以下の内径の第一凸条部３１ａと、第一凸条部３１ａの内径以上の内径の第二凸条部３１ｂとが形成されており、また、ホース６０が挿入される側の端部に、外端に近づくほど内径が大きくなる傾斜面３１ｃが形成されている。そのため、管継手の大径孔部１２の開口側から小径孔部１１側に向かい挿入されたホース６０の先端部は、まず、保持部材３０の傾斜面３１ｃに当接し、保持部材３０の内周側に、保持部材３０を拡径しながら挿入されて、芯体２０のフランジ部２１の、大径孔部１２の開口側の側面まで到達する（図中の（ｂ））。この際、拡径された保持部材３０には弾性材料からなる接合部３２の復元力が働くので、この復元力により、ホース６０の外周面には第一凸条部３１ａの内周エッヂが食い込むことになる。その後、フランジ部２１に突き当たるまで挿入したホース６０を大径孔部１２の開口側へ向かって引っ張ると、内周エッヂがホース６０の外周面にさらに深く食い込んで、ホース６０が開口から抜け出ることを防止する。よって、ホースの取付け作業時に、例えば、ホースの外周面に油等が付着しても、ホースは管継手内に強固に固定され、抜け出てしまうことはない。

また、図中の（ｃ）に示すように、ホース６０が挿入された状態で小径孔部１１内に流体圧が加わると、この流体圧により芯体２０が大径孔部１２の開口側に移動して、保持部材３０の本体部３１の外周部の傾斜面３１ｄがスリーブ４０の傾斜面４１に接触し、保持部材３０が縮径する。保持部材３０の内周部には、第一凸状部３１ａに加えて、平坦な内周頂面を有する第二凸状部３１ｂが形成されているので、保持部材３０が縮径することにより、第二凸状部３１ｂの内周頂面が広い周面でホース６０の外周面に食い込む。よって、ホース６０は保持部材３０と芯体２０の軸部２２との間で十分に加締められつつ開口側に移動し、ホース６０と管継手とが十分強固に締結されるので、ホース６０内の流体が漏洩することはない。これによりホース６０は、管継手内に挿入するという一動作のみで、流体圧が加わることよってのみ加締められ、管継手にワンタッチ式に強固に締結されることになる。よって、本発明の管継手によれば、加締め用の機器および治具等を必要とせずに、締結作業をきわめて容易に行うことができる。なお、第二凸状部３１ｂの内周頂面は幅広い面からなり、この幅広い面でホース６０の外周面に食い込んで圧接するので、これによりホース６０の外周面が破損したり、傷がつくことはない。

また、ホース６０を管継手の保持部材３０と芯体２０の軸部２２との間に挿入してホース６０と管継手とが係合した状態では、ホース６０は芯体２０に対しても外筒体１０に対しても回転可能であるので、管継手を高圧流体の機器に接続する際には、外筒体を回転することにより、ホースを捻ることなく、管継手を機器の接続部にねじ込んで接続することが可能である。さらに、ホース６０と管継手とを締結した後においても、内圧を無負荷にした状態では、ホース６０はスリーブ４０とともに外筒体１０に対して回転可能となるので、外筒体を回転することにより、ホースを捻ることなく、管継手を機器の接続部にねじ込んで接続することが可能である。

本発明の管継手が適用されるホース６０としては、少なくとも１層、例えば、２〜６層の補強層を備える積層ホースを挙げることができる。図示する例では、内層側から外層側に向かい内管６１、補強層６２および外被６３が順次積層されてなる複合構造を有している。本発明の管継手は、樹脂材料からなる補強層を有する低圧用ホース、および、金属材料からなる補強層を有する高圧用ホースの双方に適用可能であるが、特には、金属材料からなる補強層を少なくとも１層有する高圧用ホースに適用した際においても十分な加締め性能を得ることができる点で、メリットが大きい。また、本発明の管継手は、内管６１および外被６３の材料として、樹脂材料を用いた樹脂ホース、および、ゴム材料を用いたゴムホースの双方に適用可能である他、樹脂材料およびゴム材料を異なる層に用いたホースにも適用することができる。内管６１および外被６３に適用される材料としては、具体的には例えば、ナイロン樹脂、ポリウレタンゴム、ポリエステル樹脂、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、ポリウレタン樹脂、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等を挙げることができる。また、補強層６２に適用される材料としては、具体的には例えば、スチール、ポリエステル繊維等を挙げることができる。

なお、図示する管継手においては、芯体２０のフランジ部２１の外周面に形成された周方向溝２４内にＯリング２５が嵌め込まれており、このＯリング２５は、外筒体１０の大径孔部１２の内周面に密着して、外筒体１０と芯体２０との間を封止している。また、芯体２０の軸部２２の外周面の、保持部材３０の第二凸状部３１ｂに対向する位置に形成された周方向溝２６内にもＯリング２７が嵌め込まれており、このＯリング２７は、挿入されたホースの内周面と密着して、ホースと芯体２０との間を封止する。

ここで、締結されるホースが樹脂ホースの場合には、ホースと芯体２０との間の封止にはＯリング２７を使用することが一般的であるが、ゴムホースの場合には、図６に示すように、軸部５２がホースの内径より若干大きい外径を有する芯体５０を用いて、軸部５２の外周面を断面鋸波状に形成することで、Ｏリングを使用しなくても、ホースの挿入性とシール性とを両立することが可能である。また、高圧で使用する際には、図示するように、芯体２０のフランジ部２１の外周面の周方向溝２４内に、バックアップリング２８を配置することで、よりシール性を高めることが好ましい。

１０外筒体，１１小径孔部，１２大径孔部，１２ａ段差部，１２ｂ周方向溝，１３止めリング，２０芯体，２１フランジ部，２２軸部，２３軸孔，２４周方向溝，２５Ｏリング，２６周方向溝，２７Ｏリング，２８バックアップリング，３０保持部材，３１本体部，３１ａ第一凸条部，３１ｂ第二凸条部，３１ｃ傾斜面，３１ｄ傾斜面，３２接合部，３３溝，４０スリーブ，４１傾斜面，５０芯体，５２軸部，６０ホース，６１内管，６２補強層，６３外被，１０１外筒体，１０２芯体，１０２ａフランジ部，１０３保持部材，１０３ａスリット，１０３ｂ凸条部，１０４スリーブ，１０５、１０６Ｏリング，１０７保持具

Claims

小径孔部、および、該小径孔部に連なり該小径孔部より孔径の大きい大径孔部を有する外筒体と、
フランジ部、および、該フランジ部に連なり該フランジ部より小径である軸部を有し、該フランジ部および軸部に軸孔が形成され、前記外筒体の前記大径孔部内に、軸方向に摺動自在であって該フランジ部が前記小径孔部側に位置するように配置された芯体と、
拡縮径可能であって前記芯体の前記軸部の外径よりも大きい内径を有し、前記外筒体の前記大径孔部と、前記芯体の前記軸部との間に軸方向に摺動自在に配置された保持部材とを備え、
前記保持部材と前記芯体の前記軸部との間でホースを加締める管継手であって、
前記保持部材が、周方向に配置された複数個の本体部と、該本体部の間を接合する接合部とからなり、該本体部が金属材料よりなるとともに、該接合部が弾性材料よりなることを特徴とする管継手。
前記弾性材料が、ゴム材料または樹脂材料である請求項１記載の管継手。
前記保持部材が、前記本体部を４〜１０個有する請求項１または２記載の管継手。
前記保持部材が、前記接合部を形成する前記ゴム材料の、前記本体部に対する焼付加工により成形されてなる請求項２または３記載の管継手。
前記ホースが少なくとも１層の補強層を備える積層ホースであって、かつ、該補強層のうちの少なくとも１層が金属材料よりなる請求項１〜４のうちいずれか一項記載の管継手。