JP2004293722A

JP2004293722A - スイベルホース継手

Info

Publication number: JP2004293722A
Application number: JP2003089484A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Sakai; 隆敏酒井; Tomoshige Hibino; 委茂日比野; Hideshi Watanabe; 秀史渡辺; Rikizo Tatsuta; 力三立田
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】ベアリング機構を内蔵したスイベルホース継手において、転動球の受面が過大な荷重の作用によりへたりを生じたり変形したりして、その影響がシール部におよび、シール漏れを生じる問題を解消する。
【解決手段】スイベルホース継手１０を、雌管状の第１部材１４と、雄管状の第２部材１６と、それら第１部材１４と第２部材１６との間をシールするＯリング３２と、ベアリング機構３６とを備え構成する。そしてそのベアリング機構３６を軸方向の異なった位置に２列に設け、また保持溝４２における転動球４４の受面４８，５０に無電解Ｎｉメッキを施した後熱処理して得られるＮｉ−Ｐメッキから成る高硬度メッキ５４を所定膜厚で形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は油圧機器等の各種機器に油圧ホース等を回転可能に接続するためのスイベル継手（ロータリー継手）に関し、詳しくはベアリング機構を用いて回転能力を確保するようになしたものに関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来、油圧機器等の各種機器に油圧ホース等を接続する場合、ホース端部にねじ部を有する継手金具を回転不能に固定しておき、この継手金具のねじ部を相手側機器の対応するねじ部にねじ込むことでホース接続を行っていた。
しかしながらこの場合、継手金具を回転操作するとホースが一緒に回転して捩れを生じてしまったり、或いはホースの他方の端部が他の機器に固定状態にある場合には一方の端部を相手側機器に良好に接続することが難しくなるなどの問題があった。
【０００３】
そこでこの問題を解決するためのスイベルホース継手として図５に示すようなものが提案されている（下記特許文献１）。
同図において、２００及び２０１はスイベルホース継手２０２における金属製の継手本体（雌管状の第１部材）及びニップル（雄管状の第２部材）である。
ニップル２０１は嵌入部２０４を有しており、この嵌入部２０４がホース２０６の端部内周面に嵌入された状態で、ホース２０６の端部外周面にソケット金具２０８がかしめ付けられることでホース２０６端部に固定されている。
【０００４】
一方、継手本体２００には前端側外周面に相手側機器との螺合用の雄ねじ部２１０が形成され、また内周面には大径の嵌合凹部２１２が形成されていて、そこにニップル２０１の前端部に形成された大径の環状突部２１４がＯリング２１６を介して回転可能に嵌合されている。
【０００５】
この継手本体２００とニップル２０１とは、継手本体２００の内周面に形成された径方向内向きの段付部２１８と止め輪２２０とにより互いに軸方向に固定されている。
詳しくは、ニップル２０１は継手本体２００に対し段付部２１８と大径の環状突部２１４との当接に基づいて図中右方向への抜けが防止され、また止め輪２２０によって逆方向の相対移動が阻止されている。
【０００６】
しかしながらこのスイベルホース継手２０２の場合、配管接続作業に際してはホース２０６に回転力を加えることなく継手本体２００を単独で回転操作できるものの、配管接続が終了した段階で油圧機器等に所定の圧力で油圧をかけたときに、ニップル２０１に対して軸方向に強い抜き力が働き、この時点で継手本体２００とニップル２０１との間に回転方向の大きな摩擦力が働いて、ニップル２０１、即ちホース２０６が継手本体２００に対して回転できなくなってしまう。
従って例えば相手側機器が可動体であるような場合、その相手側機器の移動に伴ってホース２０６が捩れた状態となる恐れがある。
スイベルホース継手としてはこのような油圧がかかった状態においてもホースを回転可能となし得るものが望ましい。
【０００７】
その解決手段として、スイベルホース継手を雌管状の第１部材と雄管状の第２部材とを嵌合状態に組み付けて構成するとともにその内部に、内輪と外輪と複数の転動球とを有する市販のベアリング装置を組み込んで、そのベアリング装置により第１部材と第２部材とを回転可能となすようにしたものが従来提案されている。
しかしながら内輪，外輪及びそれらにて挟まれた転動球を有する市販のベアリング装置を内蔵した従来のスイベルホース継手は構造が複雑でかさ高く、しかも市販のベアリング装置は非常に高価であるために全体として価格の高いものとならざるを得ない。
【０００８】
そこで本出願人は先の特許願において、図６に一例を示すようなスイベルホース継手を提案した（下記特許文献２）。
同図において２２２は雌管状の第１部材で、２２４は第１部材２２２内部に軸方向に挿入されて嵌合状態に組み付けられた雄管状の第２部材である。
【０００９】
第１部材２２２は更に雄ねじ管２２８と内向きのフランジ２３０を有するスリーブ２３２とから成っており、そのスリーブ２３２の内側に環状凹所２３４が形成されている。
そしてその環状凹所２３４内に、リング座２３６とストッパリング２３８とが設けられている。
ここでストッパリング２３８は内周面に雌ねじを有し、その雌ねじにおいて、第２部材２２４の外周部に形成された雄ねじにねじ込まれている。
【００１０】
これらリング座２３６とストッパリング２３８との間には環状の空間が形成されていて、そこに転動球２４０が周方向に沿って複数介装されており、この転動球２４０の転動に基づいて第１部材２２２と第２部材２２４とが回転可能とされている。
【００１１】
このスイベルホース継手２２６の場合、油圧を作用させた状態においても第１部材２２２又は第２部材２２４に接続したホースを回転可能な状態に保持することができる。
またこのスイベルホース継手２２６では市販の高価なベアリング装置を用いておらず、リング座２３６とストッパリング２３８及び転動球２４０にて簡易的なベアリング機構を構成しているため、価格的にも安価に継手を構成できる利点を有する。
【００１２】
しかしながらこのスイベルホース継手２２６の場合、ベアリング機構の構成部材として複数の転動球２４０の外にリング座２３６及びストッパリング２３８を必要とし、また環状凹所２３４を形成するために第１部材２２２が雄ねじ管２２８とスリーブ２３２とで構成されていることから、全体として必要な部品点数及び組付工数が多く、未だ改善の余地のあるものであった。
【００１３】
このようなことから本発明者等は、更に図７に示すようなスイベルホース継手２４２を案出した。
このスイベルホース継手２４２は、雌管状の第１部材２４４内に雄管状の第２部材２４６を軸方向に挿入してそれらを嵌合状態に組付けるとともに、第１部材２４４の内周面に環状の内周溝２４８を、また第２部材２４６の外周面に環状の外周溝２５０を形成して、それらにより保持溝２５２を構成し、そこに転動球２４０を周方向に沿って複数介装してベアリング機構２５４を構成し、そのベアリング機構２５４により第１部材２４４と第２部材２４６とを相対回転可能となしたものである。
【００１４】
このようにすれば、ベアリング機構２５４を少ない部品点数で簡単に構成でき、従ってスイベルホース継手２４２の構成もまた簡単となって、所要コストも更に低減することができる。
【００１５】
このスイベルホース継手２４２では、油圧の作用によって第１部材２４４と第２部材２４６とに軸方向の抜き力が働いたとき、保持溝２５２における転動球２４０の当り面、即ち保持溝２５２の、転動球２４０に対する受面に大きな荷重が作用する。
【００１６】
そのためこのスイベルホース継手２４２では、第１部材２４４，第２部材２４６及び転動球２４０として鋼材を用い且つそれらを焼入処理（必要な硬さを得るために、低い温度で再び加熱する焼戻し処理も含む）して使用するが、一方でこのような焼入処理によって、第１部材２４４及び第２部材２４６の靭性が低下してしまう問題を生ずる。
また焼入処理により第１部材２４４及び第２部材２４６の硬度があまり高くなると割れが発生し易くなる問題も生ずる。
【００１７】
更にそのような焼入処理を施したとしても第１部材２４４及び第２部材２４６の母材硬さ、詳しくは上記受面の硬さは、同じく焼入処理して成る転動球２４０の硬さに比べて低く、従って転動球２４０からの荷重により受面がへたりや変形を生じて保持溝２５２の溝幅が広がり、また第２部材２４６が伸びを生じてその影響がシール部材によるシール部までおよび、これによりシール漏れを生ずる恐れがある問題も有している。
また転動球２４０の転動運動に伴って受面が摩耗し、初期の良好な転動特性が損われるといった問題も生ずる。
【００１８】
このベアリング機構２５４を用いたスイベルホース継手２４２の場合、転動球２４０の円滑な転動を確保するためグリース等の潤滑剤を塗布するが、その場合、潤滑剤の塗布量等によってスイベルホース継手２４２の回転特性が影響され、従ってその回転特性を所望特性とするためのグリース等潤滑剤の塗布量その他の管理が難しいといった問題もある。
【００１９】
【特許文献１】
特開平２−１１８２９７号公報
【特許文献２】
特開２００１−９９３７１号公報
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明のスイベルホース継手はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、（イ）雌管状の第１部材と、（ロ）挿入部を該第１部材の内部に軸方向に挿入して、該挿入部の外周面の雄嵌合面を該第１部材の内周面の雌嵌合面に相対回転可能に嵌合させる雄管状の第２部材と、（ハ）それら第１部材と第２部材との間をシールするシール部材と、（ニ）前記第１部材の内周面と第２部材の外周面との間に且つ周方向に沿って複数介装された転動球を有し、それら転動球の転動に基づいて該第１部材と第２部材とを回転可能とするベアリング機構と、を備え、油等流体を流通させるホースを相手側に回転可能に接続するためのスイベルホース継手において、前記第２部材の外周面と第１部材の内周面とに、互いに径方向に対向する位置において環状の外周溝と内周溝とを設け、それらにより前記転動球を転動可能に保持する保持溝を形成して、該保持溝と該転動球とを含んで前記ベアリング機構を構成し、且つ該ベアリング機構を軸方向の異なった位置に複数列に設けるとともに、前記保持溝における前記転動球の受面に、Ｐ含有の還元剤を用いた無電解Ｎｉメッキを施した後熱処理して得られるＮｉ−Ｐメッキ若しくは電気Ｃｒメッキから成る高硬度メッキを所定膜厚で形成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項２のものは、請求項１において、前記受面がテーパ面となしてあることを特徴とする。
【００２２】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、第１部材側の内周溝及び第２部材側の外周溝から成る保持溝と転動球とを含んでベアリング機構を構成するとともに、そのベアリング機構を、軸方向の異なった位置に複数列に設け、且つ保持溝における転動球の受面に高硬度メッキ、詳しくはＰ含有の還元剤を用いた無電解Ｎｉメッキを施した後熱処理して得られるＮｉ−Ｐメッキ若しくは電気Ｃｒメッキから成るメッキを所定膜厚で形成したものである。
【００２３】
本発明によれば、ベアリング機構が２列若しくはそれ以上の複数列に設けてあるため、第１部材及び第２部材の転動球に対する受面、即ち保持溝における受面への荷重が分散されて受面への荷重が小さくなり、これにより受面が荷重の作用でへたりを生じたり変形したりするのが良好に防止される。
従って受面のへたりや変形による影響がシール部材によるシール部までおよんでシール漏れを生じる問題を解消することができる。
【００２４】
更に本発明ではその受面に高硬度メッキが施してあるため、更に確実に受面のへたりや変形を防止することができる。
またかかる高硬度メッキによって耐摩耗性が向上し、転動球の転動に伴う摩耗を抑制して、転動球の円滑な転動運動を長期に亘り維持することが可能となる。
【００２５】
本発明においては、上記第１部材及び第２部材を鋼材で構成するとともにこれを焼入処理することによって、表層硬度をＨＶ４００〜５００とすることができる。
また転動球の硬度はＨＶ７００〜９００とすることができる。
この場合において上記高硬度メッキは母材即ち上記第１部材及び第２部材の硬度以上とすることが望ましく、より望ましくは転動球以上の硬度とする。
【００２６】
ここで上記無電解ＮｉメッキはＰ含有の還元剤、一般には次亜リン酸ソーダ（ＮａＰＨ_２Ｏ_２）を用いて行うもので、この無電解Ｎｉメッキでは自己触媒的にＮｉが析出する。その析出物の中にはリン（Ｐ）が含まれ、Ｎｉ−Ｐの合金が生成する。
そしてＰの共析により無電解Ｎｉメッキ膜は硬度が高く、析出状態でＨＶ５００程度となる。この膜は熱処理によって更に硬くなって、硬度ＨＶ８００〜９００の高硬度となる。
【００２７】
一方電気Ｃｒメッキは熱処理が不要で、電流密度を設定することによりＨＶ４５０〜１０００の硬度が得られる。
本発明において、この高硬度メッキの膜厚は５μｍ以上とすることが望ましく、より望ましくは１０〜５０μｍである。
【００２８】
本発明ではまた、上記保持溝における転動球の受面をテーパ面となしておくことができる（請求項２）。
例えば保持溝における開口縁のエッジ部で転動球を受けるようにすると、そのエッジ部が荷重の作用で変形し易く、しかもそのような変形が生じると、転動球が円滑に転動運動できなくなる恐れがあるが、本発明に従って受面を上記のようなテーパ面となしておくことでそうした不都合を回避することができ、転動球の円滑な転動運動を長期に亘って維持することが可能である。
【００２９】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は本例の油圧ホース用のスイベルホース継手（以下単にスイベル継手とする）で、軸方向に貫通する通路１２を内部に有している。
このスイベル継手１０は、雌管状の金属製の第１部材１４と、雄管状の金属製の第２部材１６とを有しており、それら第１部材１４と第２部材１６とが嵌合状態に組み付けられている。
【００３０】
第１部材１４は、図２，図３にも示しているように先端側外周面に雄ねじ１８を有しており、またこれに続いて大径の六角形状の工具掛部２０を外周部に有している。
一方第２部材１６は後端側内周面に雌ねじ２２を有しており、更に外周部に六角形状の工具掛部２４を有している。
第２部材１６は、先端側に挿入部２６を有していて、その挿入部２６が第１部材１４内に軸方向に挿入され、そして挿入部２６の外周面に形成された雄嵌合面２８が、第１部材１４の内周面に形成された雌嵌合面３０に回転可能に嵌合している。
【００３１】
これら雄嵌合面２８と雌嵌合面３０とは、Ｏリング（シール部材）３２にて液密にシールされている。
尚、３４はＯリング３２用のバックアップリングである。
【００３２】
本例においてこれら第１部材１４及び第２部材１６は、それぞれＪＩＳ−ＳＣＭ（クロム・モリブデン鋼）４３５にて構成されており、且つそれぞれ焼入処理されたものが用いられている。
これら第１部材１４及び第２部材１６は、焼入前の硬度がＨＶ１９０〜２７０であったものが、焼入処理により硬度ＨＶ４００〜５００まで高められている。
【００３３】
本例では、ベアリング機構３６が軸方向の異なった位置において２列に設けられており、それらベアリング機構３６によって第１部材１４と第２部材１６とが回転可能とされている。
それらベアリング機構３６は、第１部材１４の内周面に沿って形成された環状の内周溝３８と、第２部材１６の外周面に沿って形成された環状の外周溝４０とから成る保持溝４２を有しており、その保持溝４２内部に、周方向に沿って複数介装された転動球４４が転動可能に保持されている。
【００３４】
ここで転動球４４は鋼球から成るもので、この例では転動球４４としてＪＩＳ−ＳＵＪ２が用いられている。
この転動球４４もまた焼入処理されており、その硬度はＨＶ７７０〜９００の高硬度である。
【００３５】
図４に示しているように、第１部材１４の外周面には保持溝４２に連通する開口４６が設けられており、この開口４６を通じて転動球４４が保持溝４２に装填されるようになっている。
装填後においてこの開口４６は、金属製の栓体５２にて閉鎖される。本例においてこの栓体５２にはＪＩＳ−ＳＵＳ４１６が用いられている。
【００３６】
尚、開口４６を通じて保持溝４２に転動球４４を装填した後に油圧を作用させると、第１部材１４と第２部材１６とが軸方向に互いに離れる方向即ち抜き方向に移動し、その時点で保持溝４２内部の転動球４４が、保持溝４２の一対のテーパ形状の受面４８，５０によって軸方向に挟まれる。即ち転動球４４からの荷重がそれら受面４８，５０に対して作用する。
尚、このときの第１部材１４と第２部材１６との軸方向の移動は微小なものである。
【００３７】
本例において、転動球４４からの荷重は保持溝４２の受面４８，５０に作用する。
而して本例においてそれら受面４８，５０は、それぞれ同一角度α（α＝３０°）で傾斜するテーパ面とされている。
この保持溝４２を構成する環状の内周溝３８及び外周溝４０の溝幅（開口部分の幅）はそれぞれ２．９ｍｍとされている。尚、転動球４４の直径は２．３８ｍｍである。
【００３８】
本例において、保持溝４２の受面４８，５０を含む第１部材１４及び第２部材１６の各表面には高硬度メッキ５４が施してある。
この高硬度メッキ５４は、次亜リン酸ソーダ（ＮａＰＨ_２Ｏ_２）を還元剤として無電解Ｎｉメッキを施した後熱処理して得られるＮｉ−Ｐメッキから成るもので、高い硬度を有している。
【００３９】
本例では、４００℃×１時間の条件で熱処理が施してあり、その結果ＨＶ９００の高硬度を呈している。
因みに、表１は無電解Ｎｉメッキ処理した後の熱処理条件と得られる硬度との関係を表したもので、このような熱処理によって、無電解Ｎｉメッキ当初において硬度ＨＶ５４０程度であったものをＨＶ９００まで高めることができる。
この高硬度メッキ５４の膜厚は５μｍ以上で、望ましくは１０〜５０μｍの範囲で適宜に定めることができる。
【００４０】
【表１】

【００４１】
以上のような本例のスイベル継手１０においては、ベアリング機構３６が２列に設けてあるため、第１部材１４及び第２部材１６における転動球４４の受部、詳しくは保持溝４２における受面４８，５０への荷重が分散されて、それら受面４８，５０にかかる荷重が小さくなり、これによりその受面４８，５０が荷重の作用でへたりを生じたり、変形したりするのが良好に防止される。
従ってそれら受面４８，５０のへたりや変形により保持溝４２の溝幅が広がってその影響がＯリング３２によるシール部までおよび、これによりシール漏れを生ずるといった恐れを無くすことができる。
【００４２】
更に本例ではその受面４８，５０を含む第１部材１４及び第２部材１６表面に高硬度メッキ、具体的にはＮｉ−Ｐから成る高硬度メッキ５４が施してあるため、更に確実に受面４８，５０のへたりや変形を防止できる。
またかかる高硬度メッキ５４によって耐摩耗性が向上し、転動球４４の転動に伴う摩耗を抑制して、転動球４４の円滑な転動運動を長期に亘り維持することができる。
【００４３】
またこのような高硬度メッキ５４が保持溝４２の内面に施してあることによって第１部材１４及び第２部材１６の表面、詳しくは保持溝４２の内面の平滑度が上がり、これによりグリース等潤滑剤の塗布をしなくても転動球４４の円滑な転動運動を確保することができる。
従って所定の回転特性を得るために潤滑剤の塗布量その他を厳密に管理するといったことを省略することができる。
【００４４】
本例ではまた、保持溝４２における転動球４４の受面４８，５０がテーパ面となしてあるため、保持溝４２の開口縁のエッジ部で転動球４４を受けるようになした場合のようにそのエッジ部が荷重の作用で変形し、転動球４４の円滑な転動運動を阻害してしまう問題も回避することができる。
【００４５】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上例では無電解Ｎｉメッキを施した後熱処理して高硬度メッキ５４を形成しているが、本発明では電気Ｃｒメッキによってかかる高硬度メッキ５４を形成することも可能である。
【００４６】
更に本発明ではベアリング機構３６を３列若しくはそれ以上に設けることも可能であるし、また上例のスイベルホース継手１０はあくまで本発明のスイベルホース継手の一形態例であって、本発明は他の様々な形態のスイベルホース継手に適用することも可能であるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のスイベルホース継手の断面図である。
【図２】同実施例のスイベルホース継手を各部材に分解して示す断面図である。
【図３】同実施例のスイベルホース継手を各部材に分解して示す斜視図である。
【図４】同実施例のスイベルホース継手の要部を拡大して示す図である。
【図５】従来公知のスイベルホース継手の一例を示す図である。
【図６】従来公知のスイベルホース継手の図５とは異なる例を示す図である。
【図７】本発明者等の案出したスイベルホース継手を比較例として示す比較例図である。
【符号の説明】
１０スイベルホース継手
１４第１部材
１６第２部材
２６挿入部
２８雄嵌合面
３０雌嵌合面
３２Ｏリング（シール部材）
３６ベアリング機構
３８内周溝
４０外周溝
４２保持溝
４４転動球
４８，５０受面
５４高硬度メッキ

Claims

（イ）雌管状の第１部材と、（ロ）挿入部を該第１部材の内部に軸方向に挿入して、該挿入部の外周面の雄嵌合面を該第１部材の内周面の雌嵌合面に相対回転可能に嵌合させる雄管状の第２部材と、（ハ）それら第１部材と第２部材との間をシールするシール部材と、（ニ）前記第１部材の内周面と第２部材の外周面との間に且つ周方向に沿って複数介装された転動球を有し、それら転動球の転動に基づいて該第１部材と第２部材とを回転可能とするベアリング機構と、を備え、油等流体を流通させるホースを相手側に回転可能に接続するためのスイベルホース継手において、
前記第２部材の外周面と第１部材の内周面とに、互いに径方向に対向する位置において環状の外周溝と内周溝とを設け、それらにより前記転動球を転動可能に保持する保持溝を形成して、該保持溝と該転動球とを含んで前記ベアリング機構を構成し、且つ該ベアリング機構を軸方向の異なった位置に複数列に設けるとともに、前記保持溝における前記転動球の受面に、Ｐ含有の還元剤を用いた無電解Ｎｉメッキを施した後熱処理して得られるＮｉ−Ｐメッキ若しくは電気Ｃｒメッキから成る高硬度メッキを所定膜厚で形成したことを特徴とするスイベルホース継手。
請求項１において、前記受面がテーパ面となしてあることを特徴とするスイベルホース継手。