JP2005214253A - チューブのフレア形端末構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 フレア部の弾性変形によらずに高いシールを得るようにし、しかも、フレア部の加工性との両立を図る。
【解決手段】 金属製のチューブ２０の端末に円錐状に拡がるフレア部２４を形成し、フレアナット２７を締め込むことにより、フレア部２４を接続すべき相手方部材２１の座面２５に押圧するようにしたチューブのフレア形端末構造において、フレア部２４の外周曲面の曲率半径Ｒをチューブ２０の肉厚ｔよりも小さくなるようにフレア部を加工する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車などのブレーキ回路でフレア形管継手に用いられるチューブのフレア形端末構造に関する。

フレア形管継手は、チューブの端末を拡げたフレア部を利用した管継手で、油圧回路の配管の接続に広く利用されている。この種のフレア形管継手の従来例として特許文献１に開示されているものを図５に示す。

この図５において、参照番号１０はチューブ、１１は接続相手のニップルを示す。チューブ１０の端末には、フレア加工により円錐状に拡げられたフレア部１２が形成されている。ニップル１１の開口部の内周面には、フレア部１２が押し付けられる座部１３が形成されている。

チューブ１０には、スリーブ１４が遊嵌しており、このスリーブ１４には先端はフレア部１２に当接する押圧部になっている。スリーブ１４にはフレアナット１５が外嵌している。ニップル１１の外周面には、雄ねじ１６が形成され、この雄ねじ１６にフレアナット１５が螺合するようになっている。したがって、フレアナット１５を締め付けると、スリーブ１４の押圧部がフレア部１２を押圧して、このフレア部１２をニップル１２の座部１３に対して押し付けるのでシールが効くようになっている。

従来のフレア形管継手に用いられるチューブ１０では、その外側面が相手方の座部のシート面になじむように弾性変形してシールが効くようにするために、フレア部１２に膨らみをもたせる構造が採用されており、このようなフレア部の仕様は、ＩＳＯの規格にもなっている。
特開平１１−３１５９７６号公報

しかしながら、従来のフレア形管継手では、フレア部を弾性変形させてその弾性力でシート面に密着させるという構造になっているため、例えば、フレアナットを締め込み過ぎたような場合には、フレア部の接触面積が増える結果接触圧が低下しシール性能が低下することがある。このため、フレアナットの締め方によってシール性が変わったり、高圧配管ではシール性が不十分になるなどの問題があった。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、フレア部の弾性変形によらずに高いシールを得るようにし、しかも、フレア部の加工性も良好な構造としたチューブのフレア形端末構造を提供することにある。

前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、金属製のチューブの端末に円錐状に拡がるフレア部を形成し、フレアナットを締め込むことにより、前記フレア部を接続すべき相手方部材の座面に押圧するようにしたチューブのフレア形端末構造において、前記フレア部の外周曲面の曲率半径Ｒを当該チューブの肉厚ｔよりも小さくなるように当該フレア部を加工してなることを特徴とするものである。

本発明によれば、フレア部の剛性を高めることにより、フレア部の弾性変形によらずに高いシールを得るようにし、しかも、フレア部の加工性も良好な構造とし、シール性と加工性を両立した高いシール性能を得ることができる。

以下、本発明によるチューブのフレア形端末構造を提供の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態によるフレア形端末構造を適用したチューブを油圧シリンダのポートに接続するフレア形コネクタを示す断面図である。この図１において、参照番号２０は、本実施形態のフレア形端末構造が設けられた金属製のチューブを示し、参照番号２１は、接続相手である油圧シリンダのボディを示す。このボディ２１には入口ポート２２が開口し、この入口ポート２２は油通路２３に通じている。参照番号２４がチューブ２０の先端のフレア部で、参照番号２５は、テーパのついた座面を示す。

チューブ２０には、フレアナット２７が外嵌しており、入口ポート２２には、フレアナット２７の雄ねじが螺合する雌ねじ２６が形成されている。したがって、フレアナット２７を締め付けることで、チューブ２０のフレア部２４が座面２５に押し付けられるようになっている。

フレア部２４は、端末を円錐形状に拡げるフレア加工により成形される。本実施形態のフレア部２４では、従来のＩＳＯの規格に基づいたフレア部をはじめとするフレア部とは異なる、次の特徴をもっている。

ここで、図２は、本実施形態のフレア部を拡大して示す断面図である。フレア部２４は、先端部３０と、この先端部に連続する曲率半径Ｒの曲折部３２とからなる。曲折部３２の背面側は、フレアナット２７からの押圧力が作用する首下平面部３３に連続するようになっており、この首下平面部３３には、図１に示すように、フレアナット２７の先端部が当接する。そして、首下平面部３３には、曲率半径ｒの曲面が連続してチューブ２０の外周面につながっている。したがって、首下平面部３３は、曲率半径Ｒの曲面と曲率半径ｒの曲面の間に形成された平坦な面であると定義できる。

図２において、チューブ２０の肉厚をｔ、曲折部３２の外周曲面の曲率半径をＲとして示す。本実施形態のフレア部２４では、曲折部３２を曲げ加工する場合に、その曲率半径Ｒは、肉厚ｔよりも小さくなるように加工されている。なお、曲率半径Ｒは実際の加工を行なうと、異なる曲率半径をもついくつかの曲面のつらなった曲面となる場合があるので、その場合、全体として、平均的な曲率半径Ｒが肉厚ｔより小さければよい。

ここで、図４は、図２に示すフレア部２４と対照するためのフレア部の比較例を示す図である。このうち、図４（ａ）は、曲折部３２の外周曲面の曲率半径Ｒが肉厚ｔよりも大きいフレア部２４を示し、図４（ｂ）は、これとは反対に曲率半径Ｒを肉厚ｔに較べてかなり小さくなるように加工したフレア部２４を示している。

図２に示すように、本実施形態のフレア部２４の場合、このフレア部２４の内周面の谷部３４は、首下平面部３３に重なり合う位置にある。これに対して、図４（ａ）に示すように、曲率半径Ｒが肉厚ｔよりも大きい場合には、曲率半径の中心が谷部３４の内側にあって、このため、谷底頂点３４ａの位置が首下平面部３３の外縁よりも外側にくることになる。このため、フレアナット２７を締め付けた場合に、首下平面部３３に作用する荷重により、曲折部３２が弾性的につぶれる方向の変形が起こる。

これに対して、図２の本実施形態によるフレア部２４の場合、首下平面部３３と谷底頂点３４ａの位置が重なり合うため、曲折部３２の剛性が高まり、フレアナット２７を締め付けても、弾性的につぶれ難くなる。このため、首下平面部３３に作用する荷重がフレア部２４の先端部３０に直接かかり、この先端部３０が大きな荷重で座面２５に線接触するので、フレア部２４がつぶれて面接触する場合よりも格段にシール性能を向上させることができる。

一方、図４（ｂ）に示すように、曲率半径Ｒが肉厚ｔよりも相当程度小さい場合には、首下平面部３３の内縁よりも内側に谷部３４の谷底頂点３４ａ位置がくるため、理屈の上では、曲折部３２の剛性は高く、つぶれなくなるが、実際には、このような曲率に加工をすることは曲折部３２そのものがつぶれて割れが発生するため望ましくない。

この点、本発明では、それぞれ外径６．３５ｍｍ、８ｍｍの鋼材製チューブについて加工を試みた結果、曲率半径Ｒは、チューブ２０の肉厚ｔに対して、最小限０．８ｔ以上であれば、加工性の点で全く問題がなく、公差その他を考慮すると、６ｍｍ以上の外径があれば、問題がないと考えられる。

次に、図３は、曲率半径Ｒと肉厚ｔの関係に加えて、フレア部２４の首下平面部３３から先端部３０までの距離Ｌとの関係を示す。本実施形態のフレア部２４によれば、曲率半径Ｒが肉厚ｔよりも小さくなっていることに加えて、首下平面部３３からチューブ２０の先端部３０までの距離Ｌが、
Ｌ1≦Ｌ≦Ｌ2
であれば、剛性と加工性を両立する上で好適である。

ここで、Ｌ1は、図３（ｂ）に示すフレア部２４における首下平面部３３からチューブ２０の先端部３０まで距離であり、Ｌ2は、図３（ａ）に示すフレア部２４における首下平面部３３からチューブ２０の先端部３０まで距離である。

図２において、
Ｄ1：チューブ外径 α：フレア開き角
Ｄ2：フレア部最外径 ｔ：チューブ肉厚
Ｄ3：フレア部先端内径
ｒ：首下平面部からチューブ外周に連続する曲面の曲率半径
とすれば、

Ｌ1＝（（Ｄ1−Ｄ3）／２＋ｒ）／tan（α／２）＋ｔ／sin（α／２）＋ｔ …（１）

Ｌ2＝（（Ｄ2−Ｄ3）／２−ｔ）／tan（α／２）＋ｔ／sin（α／２）＋ｔ …（２）
の関係がある。

図３（ａ）に示したフレア部２４では、曲率半径Ｒは、肉厚ｔと等しく、かつ首下平面部３３の外縁に谷底頂点３４ａの位置が重なっている場合である。

チューブ２０の先端部３０において、端面３０ａの幅をＡ、この端面３０ａの端から谷底頂点３４ａまでの距離をＢ、端面３０ａから谷底頂点３４ａまでの距離をＣとする。

先端部３０の端面３０ａは軸方向と平行であるとすると、
Ｌ2＝Ａ＋Ｂ＋ｔ …（３）
である。
チューブ２０の中心から谷底頂点３４ａまでの距離はＤ2／２−ｔであり、チューブ２０の中心から端面３０ａまでの距離は、Ｄ3／２であるから、端面３０ａから谷底頂点３４ａまでの距離をＣは、
Ｃ＝Ｄ2／２−ｔ−Ｄ3／２
＝（Ｄ2−Ｄ3）／２−ｔ
である。
一方、
Ａ＝ｔsin（α／２）、Ｂ＝Ｃtan（α／２）であるから、これらのＡ、Ｂ、Ｃを（３）式に代入すると（１）式のＬ2が成り立つことがわかる。

図３（ｂ）は、曲率半径Ｒは、肉厚ｔよりも小さく、かつ首下平面部３３の内縁に谷底頂点３４ａの位置が重なっている場合である。

図３（ａ）の場合と同様に、Ａ、Ｂ、Ｃを考えると、
Ｌ1＝Ａ＋Ｂ＋ｔ …（４）
である。
首下平面部３３の内縁からチューブ２０に連続する曲面の曲率半径をｒとすると、
チューブ中心から首下平面部３３の内縁までの距離Ｅは、
Ｄ1／２＋ｒであるから、
Ｃ＝Ｅ−Ｄ3／２＝（Ｄ1−Ｄ3）／２＋ｒ
である。
そうすると、Ａ＝ｔsin（α／２）、Ｂ＝Ｃtan（α／２）であるのは図３（ａ）の場合と同じだから、（２）式のＬ1が成り立つことがわかる。

なお、実際にフレア部を加工する場合には、以上のような（１）式、（２）式が厳密に成り立つものはなく、公差を含んで近似的に成り立てばよい。

本発明によるチューブのフレア形端末構造の一実施形態を示す縦断面図。 本実施形態によるチューブのフレア形端末構造の詳細図。 本発明によるチューブのフレア形端末構造における曲率半径Ｒと肉厚ｔと首下平面部から先端までの距離Ｌの関係を示す図。 本発明によるチューブのフレア形端末構造において、曲率半径Ｒが肉厚ｔより大きい場合（図４（ａ））、曲率半径Ｒが肉厚ｔに対して小さすぎる場合（図４（ｂ））を示す詳細図。 従来のフレア形管継手を示す断面図。

符号の説明

２０ チューブ
２１ 油圧シリンダのボディ
２２ 入口ポート
２３ 油通路
２４ フレア部
２５ 座面
２７ フレアナット
３０ 先端部
３２ 曲折部
３３ 首下平面部
３４ 谷部
３４ａ 谷底頂点
Ｒ 曲折部の曲率半径
ｔ チューブの肉厚

Claims (5)

1. 金属製のチューブの端末に円錐状に拡がるフレア部を形成し、フレアナットを締め込むことにより、前記フレア部を接続すべき相手方部材の座面に押圧するようにしたチューブのフレア形端末構造において、
   前記フレア部の外周曲面の曲率半径Ｒを当該チューブの肉厚ｔよりも小さくなるように当該フレア部を加工してなることを特徴とするチューブのフレア形端末構造。
2. 前記フレア部の外周曲面は、前記フレアナットからの押圧力が作用する首下平面部に連続し、前記フレア部の内周面の谷底頂点が前記首下平面部に重なり合う位置にあることを特徴とする請求項１に記載のチューブのフレア形端末構造。
3. 前記曲率半径Ｒは、前記チューブの肉厚ｔに対して、
   ０．８ｔ＜Ｒ＜ｔ
   の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載のチューブのフレア形端末構造。
4. 金属製のチューブの端末に円錐状に拡がるフレア部を形成し、フレアナットを締め込むことにより、前記フレア部を接続すべき相手方部材の座面に押圧するようにしたチューブのフレア形端末構造において、
   前記フレア部の外周曲面が、前記フレアナットからの押圧力が作用する首下平面部に連続し、
   前記首下平面部から前記チューブの先端までの距離Ｌ（公差含む）が、
   Ｌ1≦Ｌ≦Ｌ2
   であることを特徴とするチューブのフレア形端末構造。
   ここで、
   Ｌ1＝（（Ｄ1−Ｄ3）／２＋ｒ）／tan（α／２）＋ｔ／sin（α／２）＋ｔ
   Ｌ2＝（（Ｄ2−Ｄ3）／２−ｔ）／tan（α／２）＋ｔ／sin（α／２）＋ｔ
   Ｄ1：チューブ外径 α：フレア開き角
   Ｄ2：フレア部最外径 ｔ：チューブ肉厚
   Ｄ3：フレア部先端内径
   ｒ：首下平面部からチューブ外周に連続する曲面の曲率半径
5. 前記チューブは、外径が６ｍｍ以上のチューブであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載のチューブのフレア形端末構造。

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