JP7510048B2 - ホース継手の製造方法およびホースアッセンブリの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ホース継手の製造方法およびホースアッセンブリの製造方法に関し、さらに詳しくは、ソケットの加締めに起因してニップルに過度の負荷を作用させることなく、ニップルとソケットとを適切に一体化させることができるホース継手の製造方法およびこの製造方法で製造されたホース継手を用いたホースアッセンブリの製造方法に関するものである。
ホースを種々の機器に接続する際には、ホースの長手方向端部にホース継手が取り付けられる。ホース継手は、一般的にニップルとソケットとで構成されていて、互いの係合部が係合して一体化している（例えば、特許文献１、２参照）。詳述すると、ソケットに形成されている係合部を、凹状表面を有するニップルの受圧部分に加締めることによって、ソケットとニップルとは互いの係合部を係合させて一体化されている。ソケットをニップルに加締める際の加締力が大きくなるに連れて、ニップルに作用する負荷が大きくなる。
ホース継手はホースに対してソケットを加締めることでホースの一端部に固定されるので、ホースに取り付ける前のホース継手においては、ニップルとソケットとが分離しない程度に一体化されていればよい。それ故、ソケットを加締めてホース継手を製造する際には、ニップルに過度の負荷を作用させることなく、ニップルとソケットとを一体化させることが望ましい。
本発明の目的は、ソケットの加締めに起因してニップルに過度の負荷を作用させることなく、ニップルとソケットとを適切に一体化させることができるホース継手の製造方法およびこの製造方法で製造されたホース継手を用いたホースアッセンブリの製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため本発明のホース継手の製造方法は、ニップルの外周面とソケットの内周面との間にホースが介在しない状態で、前記外周面に形成されている凹状の受圧部分に対して、前記内周面に形成されている凸状の係合部を加締めることにより嵌合させて前記ニップルと前記ソケットとが分離しないように互いを一体化するホース継手の製造方法において、前記係合部を加締めた時に加締力を受ける前記受圧部分について、前記係合部を加締めた時の半径方向変化具合と軸方向伸びとの相関関係を把握し、前記ニップルを形成する材料の破断伸びと前記相関関係に基づいて、前記係合部を加締めた時に前記受圧部分に生じる軸方向伸びが前記破断伸びよりも小さくなる前記半径方向変化具合の許容範囲を算出し、前記半径方向変化具合が前記許容範囲になるように前記係合部を加締めることで、前記ニップルと前記ソケットとを一体化することを特徴とする。
本発明の別のホース継手の製造方法は、ニップルの外周面とソケットの内周面との間にホースが介在しない状態で、前記外周面に形成されている凹状の受圧部分に対して、前記内周面に形成されている凸状の係合部を加締めることにより嵌合させて前記ニップルと前記ソケットとが分離しないように互いを一体化するホース継手の製造方法において、
前記係合部を加締めた時に加締力を受ける前記受圧部分について、前記係合部を加締めた時の半径方向変化具合と軸方向伸びとの相関関係を把握し、前記半径方向変化具合の許容範囲を予め設定しておき、前記許容範囲の上限で前記係合部を加締めた時の前記軸方向伸びの上限値を前記相関関係に基づいて算出し、算出した前記上限値よりも大きな破断伸びを有する材料によって前記ニップルを製造し、前記半径方向変化具合が前記許容範囲になるように前記係合部を加締めることで、前記ニップルと前記ソケットとを一体化することを特徴とする。
前記係合部を加締めた時に加締力を受ける前記受圧部分について、前記係合部を加締めた時の半径方向変化具合と軸方向伸びとの相関関係を把握し、前記半径方向変化具合の許容範囲を予め設定しておき、前記許容範囲の上限で前記係合部を加締めた時の前記軸方向伸びの上限値を前記相関関係に基づいて算出し、算出した前記上限値よりも大きな破断伸びを有する材料によって前記ニップルを製造し、前記半径方向変化具合が前記許容範囲になるように前記係合部を加締めることで、前記ニップルと前記ソケットとを一体化することを特徴とする。
本発明のホースアッセンブリの製造方法は、上記のいずれかに記載のホース継手の製造方法により前記ホース継手を製造し、この製造されたホース継手の前記ソケットの内周面と前記ニップルの外周面との間にホースの長手方向端部を挿入した状態で、前記ソケットの外周面を加締めることで、前記ホース継手と前記ホースとを一体化することを特徴とする。
本発明のホース継手の製造方法では、前記ソケットを加締めた時に加締力を受ける前記ニップルの受圧部分について、前記ソケットを加締めた時の半径方向変化具合と軸方向伸びとの相関関係を把握し、この相関関係を利用する。
前者のホース継手の製造方法では、前記ソケットを加締めた時に前記受圧部分に生じる軸方向伸びが前記破断伸びよりも小さくなる前記半径方向変化具合の許容範囲を算出し、前記半径方向変化具合が前記許容範囲になるように前記ソケットを加締める。そのため、ソケットを加締める際にニップルに損傷が生じるような過度の負荷を作用させることなく、ニップルとソケットとを適切に一体化させることができる。この製造方法は、ニップルを形成する材料が特定されている場合に好適である。
前者のホース継手の製造方法では、前記ソケットを加締めた時に前記受圧部分に生じる軸方向伸びが前記破断伸びよりも小さくなる前記半径方向変化具合の許容範囲を算出し、前記半径方向変化具合が前記許容範囲になるように前記ソケットを加締める。そのため、ソケットを加締める際にニップルに損傷が生じるような過度の負荷を作用させることなく、ニップルとソケットとを適切に一体化させることができる。この製造方法は、ニップルを形成する材料が特定されている場合に好適である。
後者のホース継手の製造方法では、前記半径方向変化具合の許容範囲を予め設定しておき、前記許容範囲の上限で前記ソケットを加締めた時の前記軸方向伸びの上限値を前記相関関係に基づいて算出し、算出した前記上限値よりも大きな破断伸びを有する材料によって前記ニップルを製造する。そして、前記半径方向変化具合が前記許容範囲になるように前記ソケットを加締める。そのため、ソケットを加締める際にニップルに損傷が生じるような過度の負荷を作用させることなく、ニップルとソケットとを適切に一体化させることができる。この製造方法は、ニップルに用いる適切な材料を選択する場合に好適である。
本発明のホースアッセンブリの製造方法によれば、ニップルに過度の加締力を付与することなく、ニップルとソケットとが適切に一体化されているホース継手を使用するので、所定品質のホースアッセンブリを製造するには有利になる。また、ホースの長手方向端部にホース継手を取り付ける作業を円滑に行うことができる。
以下、本発明のホース継手の製造方法およびホースアッセンブリの製造方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。
図１～図２に例示するホース継手１は、本発明の製造方法により製造されたものである。このホース継手１は、筒状のニップル２と筒状のソケット３とを備えている。図中の一点鎖線ＣＬは、ニップル２およびソケット３の筒軸心を示している。
鋼材等で製造されている金属製のニップル２は、外周面が凹状に形成されている受圧部分２ａと、周方向に延在する凸状の係合部２ｂと、周方向に延在する複数の小さな抜け止めが突設された挿入部２ｃとを有している。受圧部分２ａは円筒形状である。受圧部分２ａ、係合部２ｂ、挿入部２ｃの順で軸方向に連続的に配置されている。
鋼材等で製造されている金属製のソケット３の内周面には、周方向に延在する凸状の係合部３ａと、周方向に延在する先端が尖った複数の爪部３ｂとが形成されている。係合部３ａはソケット３の軸方向一方端部に形成されていて、それぞれの環状の爪部３ｂは軸方向に間隔をあけて配置されている。
ソケット３にニップル２が挿入された状態で、ソケット３の環状の係合部３ａが、受圧部分３ｂの環状の凹状の外周面に嵌っている。そして、係合部２ｂと係合部３ａとが係合することで、ニップル２とソケット３とが一体化されている。爪部３ｂは、挿入部２ｃの外周側に間隔をあけて挿入部２ｃと対向して配置されている。
図３～図４に例示するホースアッセンブリ４は、本発明の製造方法により製造されたものである。このホースアッセンブリ４は、ホース５と本発明によって製造されたホース継手１とを備えている。ホース５は可撓性を有していて、ゴムや樹脂の内部に補強層が同軸状に埋設されたゴムホースや樹脂ホースである。
ホース５の長手方向端部５Ａには挿入部２ｃが挿入されていて、かつ、ソケット３が外挿されている。即ち、ホース５の長手方向端部５Ａは、ニップル２とソケット３と間に配置されて、これらに挟持されている。長手方向端部５Ａの外周面にはそれぞれの爪部３ｂが内周側に向かって食い込んでいる。
以下、ホース継手１を製造する手順の一例を説明する。
ホース継手１を製造するには図５に例示するように、ソケット３にニップル２を挿入して係合部３ａを受圧部分２ａに位置決めする。次いで、図６に例示するように、受圧部分２ａに位置決めした係合部３ａを受圧部分２ａの外周面に当接させる。図６、図７では、受圧部分２ａを破線の斜線で示している。
図６に例示するようにソケット３を加締める前の受圧部分２ａは、外径Ｄ１、内径ｄ１、軸方向長さＬ１である。係合部３ａの外周側にはソケット加締め治具６が配置される。ソケット加締め治具６は、公知の種々の仕様のものを使用できる。
次いで、図７に例示するように、係合部３ａの外周面をソケット加締め治具６によって内周側に向かって押圧する。これにより、ソケット３（係合部３ａ）が加締められて、係合部３ａは受圧部分２ａを押圧して受圧部分２ａにしっかりと篏合し、係合部２ｂと係合部３ａとが係合してニップル２とソケット３とは分離しない程度に一体化する。
図７に例示するようにソケット３を加締めた後の受圧部分２ａは、外径Ｄ２、内径ｄ２、軸方向長さＬ２である。受圧部分２ａはソケット３を加締めることで塑性変形して、外径Ｄは小さくなり（Ｄ１>Ｄ２）、内径ｄは小さくなり（ｄ１>ｄ２）、軸方向長さＬは大きくなる（Ｌ１<Ｌ２）。
図６に例示するソケット３の加締め前の受圧部分２ａの体積Ｖ１と、図７に例示するソケット３の加締め後の受圧部分２ａの体積Ｖ２とは同じであると見なすことができる。体積Ｖ１＝π・Ｌ１・（Ｄ１－ｄ１）2／４、体積Ｖ２＝π・Ｌ２・（Ｄ２－ｄ２）2／４になるので以下の（１）式が成立する。
Ｌ１・（Ｄ１－ｄ１）2＝Ｌ２・（Ｄ２－ｄ２）2・・・（１）
Ｌ１・（Ｄ１－ｄ１）2＝Ｌ２・（Ｄ２－ｄ２）2・・・（１）
ソケット３を加締める際の受圧部分２ａの半径方向変形具合は、ソケット３の加締め前後での半径や直径の変化率などで表すことができる。例えば、この半径方向変形具合として、下記（２）式により算出される押込み率ｐを用いることができる。
押込み率ｐ＝｛（Ｄ１－Ｄ２）／２｝／Ｄ１ ×１００（％）・・・（２）
押込み率ｐ＝｛（Ｄ１－Ｄ２）／２｝／Ｄ１ ×１００（％）・・・（２）
ソケット３の加締め前後の受圧部分２ａの半径方向変形具合（押込み率ｐ）と軸方向伸びｅとには図８に例示するように相関関係Ｃがある。軸方向伸びｅは下記（３）式により算出される。
軸方向伸びｅ＝（Ｌ２－Ｌ１）／Ｌ１ ×１００（％）・・・（３）
軸方向伸びｅ＝（Ｌ２－Ｌ１）／Ｌ１ ×１００（％）・・・（３）
そこで、本発明ではこの相関関係Ｃを把握する。ソケット３の加締め前後の受圧部分２ａのそれぞれの寸法は、サンプル試験を行って取得することも、シミュレーション解析（ＦＥＭ解析）等を行って取得することもできる。そして、ソケット３を形成する材料の破断伸びＥｂと相関関係Ｃに基づいて、ソケット３を加締めた時に受圧部分２ａに生じる軸方向伸びｅが破断伸びＥｂよりも小さくなる半径方向変化具合（押込み率ｐ）の許容範囲ＲＡを算出する。
図８で説明すると、ソケット３を形成する材料が特定されていれば、その破断伸びＥｂも判明する。そこで、判明している破断伸びＥｂが生じる時の受圧部分２ａにおける半径方向変形具合（押込み率ｐ）を相関関係Ｃを用いて算出するとその算出結果は、上限の押込み率ｐｕになる。したがって、許容範囲ＲＡは、上限の押込み率ｐｕ以下の範囲になる。押込み率ｐがゼロの場合は、受圧部分２ａの外周面に係合部３ａが丁度当接した状態である。押込み率ｐがマイナスになると、受圧部分２ａの外周面と係合部３ａとの間にすき間があるので、ニップル２とソケット３とは遊び（がたつき）を有して一体化している状態になる。そこで、許容範囲ＲＡの下限としては押込み率ｐをゼロとするとよい。即ち、許容範囲ＲＡは押込み率ｐが０以上ｐｕ以下の範囲になる。
次いで、算出した半径方向変化具合（押込み率ｐ）の許容範囲ＲＡになるように、図５～図７で例示した手順でソケット３を加締めることで、ニップル２とソケット３とを一体化する。これにより、図１～図２に例示するホース継手１が完成する。
この製造方法では、ソケット３を加締めた時に受圧部分２ａに生じる軸方向伸びｅは、ニップル２を形成している材料の破断伸びＥｂよりも小さくなる。それ故、ソケット３を加締める際にニップル２に損傷が生じるような過度の負荷を作用させることがなく、ニップル２とソケット３とを適切に一体化させることができる。この製造方法は、ニップル２を形成する材料が特定されている場合に好適である。
ニップル２を形成する材料が決定していない場合は、以下のようにしてホース継手１を製造する。
まず、上述した相関関係Ｃを把握するのは先の実施形態と同じである。そして、ソケット３を加締める時の受圧部分２ａの半径方向変化具合（押込み率ｐ）の許容範囲ＲＡを予め設定しておく。許容範囲ＲＡの下限は上述したように押込み率ｐをゼロとする。また、許容範囲ＲＡの上限はサンプルテストを行った結果に基づいて設定することも、シミュレーション解析（ＦＥＭ解析など）の結果に基づいて設定することもできる。経験的には、許容範囲ＲＡの上限は押込み率ｐが４％程度（３％～５％）である。そこで、許容範囲ＲＡを例えば押込み率ｐが０以上４％以下の範囲に設定する。
次いで、設定された許容範囲ＲＡの上限でソケット３を加締めた時の軸方向伸びeの上限値ｅｕを相関関係Ｃに基づいて算出する。そして、算出した上限値ｅｕよりも大きな破断伸びＥｂを有する材料によってニップル２を製造する。
図９で説明すると、半径方向変形具合（押込み率ｐ）の上限として押込み率ｐｕが設定されているので、この押込み率ｐｕでソケット３か加締めた時の受圧部分２ａの軸方向伸びｅを相関関係Ｃを用いて算出するとその算出結果は、軸方向伸びの上限値ｅｕになる。そこで、ニップル２を形成する材料として、この上限値ｅｕよりも大きな破断伸びＥｂを有する材料を選択してニップル２を製造する。
次いで、半径方向変化具合（押込み率ｐ）が許容範囲ＲＡになるように、図５～図７で例示した手順でソケット３を加締めることで、ニップル２とソケット３とを一体化する。これにより、図１～図２に例示するホース継手１が完成する。
この実施形態の製造方法も先の実施形態と同様に、ソケット３を加締めた時に受圧部分２ａに生じる軸方向伸びｅは、ニップル２を形成している材料の破断伸びＥｂよりも小さくなる。それ故、ソケット３を加締める際にニップル２に損傷が生じるような過度の負荷を作用させることがなく、ニップル２とソケット３とを適切に一体化させることができる。この製造方法では、ニップル２に用いる適切な材料を選択することができる。
本発明では、ホース継手１を製造するに際して、ニップル２の半径方向変化具合の許容範囲ＲＡの下限として押込み率ｐを０．５％以上にすると、ニップル２とソケット３とが容易に分離しない程度に確実に一体化させるには益々有利になる。また、この許容範囲ＲＡの上限として押込み率ｐを３％以下にすると、ソケット３の加締めに起因してニップル２に作用する負荷を軽減するには益々有利になる。
上述したようにソケット３を加締める時にニップル２の受圧部分２ａには軸方向伸びｅが生じるので、従来、ニップル２は、破断伸びＥｂが比較的大きな材料（例えばＥｂが２０％～３０％程度）を用いて製造されている。ところが、本発明によれば、上述ように相関関係Ｃを利用して、ニップル２の半径方向変化具合（押込み率ｐ）を適切な許容範囲ＲＡにしてソケット３を加締めるので、破断伸びＥｂがより小さな材料を用いてニップル２を製造できる。これ伴い、ニップル２に使用できる材料の選択肢が多くなり、破断伸びＥｂが小さくて高強度の材料を用いることもできる。例えば、破断伸びＥｂが１０％～１８％程度の材料をニップル２に用いることも可能になる。
このホース継手１を用いてホースアッセンブリ４を製造する手順の一例は、下記のとおりである。
図１０に例示するように、ホース５の長手方向端部５Ａにニップル２の挿入部２ｃを挿入し、長手方向端部５Ａの外周面にソケット３の爪部３ｂが形成されている内周面を対向させる。この状態で、ソケット３の外周側にホース継手加締め治具７を配置する。ホース継手加締め治具７は、公知の種々の仕様のものを使用できる。
次いで、ソケット３の外周面をホース継手加締め治具７によって内周側に向かって押圧する。これにより、ソケット３が加締められて、それぞれの爪部３ｂはホース長手方向端部５Ａの外周面に食い込むとともにホース長手方向端部５Ａはニップル２とソケット３に挟持される。その結果、ホース継手１とホース５とが一体化して、図３～図４に例示するホースアッセンブリ４が完成する。
このホースアッセンブリ４の製造方法によれば、ニップル２に過度の加締力を付与することなくソケット３が適切に一体化されているホース継手１を使用するので、所定品質のホースアッセンブリ４を製造するには有利になる。また、ニップル２とソケット３とが分離せずに確実に一体化されているので、ホース５の長手方向端部５Ａにホース継手１を取り付ける作業を円滑に行うことができる。
１ ホース継手
２ ニップル
２ａ 受圧部分
２ｂ 係合部
２ｃ 挿入部
３ ソケット
３ａ 係合部
３ｂ 爪部
４ ホースアッセンブリ
５ ホース
５Ａ 長手方向端部
６ ソケット加締め治具
７ ホース継手加締め治具
２ ニップル
２ａ 受圧部分
２ｂ 係合部
２ｃ 挿入部
３ ソケット
３ａ 係合部
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４ ホースアッセンブリ
５ ホース
５Ａ 長手方向端部
６ ソケット加締め治具
７ ホース継手加締め治具
Claims (4)
- ニップルの外周面とソケットの内周面との間にホースが介在しない状態で、前記外周面に形成されている凹状の受圧部分に対して、前記内周面に形成されている凸状の係合部を加締めることにより嵌合させて前記ニップルと前記ソケットとが分離しないように互いを一体化するホース継手の製造方法において、
前記係合部を加締めた時に加締力を受ける前記受圧部分について、前記係合部を加締めた時の半径方向変化具合と軸方向伸びとの相関関係を把握し、前記ニップルを形成する材料の破断伸びと前記相関関係に基づいて、前記係合部を加締めた時に前記受圧部分に生じる軸方向伸びが前記破断伸びよりも小さくなる前記半径方向変化具合の許容範囲を算出し、前記半径方向変化具合が前記許容範囲になるように前記係合部を加締めることで、前記ニップルと前記ソケットとを一体化することを特徴とするホース継手の製造方法。 - ニップルの外周面とソケットの内周面との間にホースが介在しない状態で、前記外周面に形成されている凹状の受圧部分に対して、前記内周面に形成されている凸状の係合部を加締めることにより嵌合させて前記ニップルと前記ソケットとが分離しないように互いを一体化するホース継手の製造方法において、
前記係合部を加締めた時に加締力を受ける前記受圧部分について、前記係合部を加締めた時の半径方向変化具合と軸方向伸びとの相関関係を把握し、前記半径方向変化具合の許容範囲を予め設定しておき、前記許容範囲の上限で前記係合部を加締めた時の前記軸方向伸びの上限値を前記相関関係に基づいて算出し、算出した前記上限値よりも大きな破断伸びを有する材料によって前記ニップルを製造し、前記半径方向変化具合が前記許容範囲になるように前記係合部を加締めることで、前記ニップルと前記ソケットとを一体化することを特徴とするホース継手の製造方法。 - 前記半径方向変化具合として、下記（１）式により算出される押込み率を用いる請求項１または２に記載のホース継手の製造方法。
押込み率＝｛（加締前のニップルの受圧部分の外径－加締後のニップルの受圧部分の外径）／２｝／加締前のニップル受圧部分の外径 ×１００（％）・・・（１） - 請求項１～３のいずれかに記載のホース継手の製造方法により前記ホース継手を製造し、この製造されたホース継手の前記ソケットの内周面と前記ニップルの外周面との間にホースの長手方向端部を挿入した状態で、前記ソケットの外周面を加締めることで、前記ホース継手と前記ホースとを一体化するホースアッセンブリの製造方法。
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