JP2011069436A

JP2011069436A - スイベルジョイント

Info

Publication number: JP2011069436A
Application number: JP2009220951A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Nakabayashi; 邦明中林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP5496588B2

Abstract

【課題】圧力損失にばらつきがなく、圧力損失も少ないスイベルジョイントを得る。
【解決手段】スイベルジョイント１０は、雌螺子部４０と雄螺子部６６とによって互いに締結された内管１４とシャフト１８に対して、雄螺子部２４と雌螺子部５２とによって互いに締結された曲がり管１２とハウジング１６とが、それぞれの外周部１４Ｂ、１４Ｄ、１８Ｂと内周部２８、１６Ｂ、５４とが摺動することで回転可能となっている。また、曲がり管１２の流路部２０、内管１４の流路部３６及びシャフト１８の流路部６４に沿って流体が流れるため、流路内に液体の流れに対して抵抗となる部材が存在しないと共に、曲がり管１２とハウジング１６を内管１４とシャフト１８に対して軸心Ｏを中心に回転した場合にも、スイベルジョイント１０の内部での圧力損失にばらつきがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の配管を接続するためのスイベルジョイントに係るものである。

従来、液体を移送する配管間のスイベルジョイントとして、例えば、特許文献１のように、流路を有する本体と、この本体内に本体と交差する方向から挿入され、本体の流路に連通する流路を有するローターとを備えたスイベルジョイントが知られている。

特開２００６−３０８０６６号公報

しかしながら、特許文献１のようなスイベルジョイントでは、本体の流路からロータに形成した穴を通してロータの流路へ液体が流れるようになっている。このため、ロータが回転するごとに、本体の流路に対するロータの穴の位置が変化する。この結果、ロータが回転するごとに、流路内でのロータの抵抗が変化するので、スイベルジョイントの圧力損失にばらつきが発生する。また、流路内にあるロータは、スイベルジョイントの圧力損失が大きくなる原因にもなっていた。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、圧力損失にばらつきがなく、圧力損失も少ないスイベルジョイントを得ることが目的である。

請求項１に記載の発明のスイベルジョイントは、Ｌ字状に屈曲され、芯部に沿って流体が流れる流路部が形成されており、一方の端部が配管に連結される共に、他方の端部の内周部に第１のシール部が設けられた曲がり管と、芯部に沿って流体が流れる流路部が形成されており、一方の端部が前記曲がり管の他方の端部に挿入され、前記一方の端部の外周部が前記曲がり管の内周部と摺動することで前記曲がり管に対して回転可能とされると共に、他方の端部の外周部に前記第１のシール部より大径の第２のシール部が設けられ、且つ前記曲がり管との間に前記第１のシール部に液圧を作用させるための隙間を形成する内管と、芯部に沿って貫通孔が形成されており、一方の端部の内周部が前記曲がり管の他方の端部の外周部に締結され、前記曲がり管とで前記内管を内蔵し、前記内管の外周部と前記一方の端部の内周部とが摺動することで前記内管に対して回転可能とされると共に、他方の端部の内周部に前記第２のシール部より小径の第３のシール部が設けられ、且つ前記内管との間に前記第２のシール部に液圧を作用させるための隙間を形成するハウジングと、芯部に沿って流体が流れる流路部が形成されており、前記ハウジングに挿入された一方の端部の外周部の先端が前記内管の他方の端部の内周部に締結されると共に、前記ハウジングの他方の端部の内周部と前記一方の端部の外周部とが摺動することで前記ハウジングに対して回転可能とされ、且つ、前記一方の端部に前記第２のシール部と前記第３のシール部とに液圧を作用させるためのポートを備え、他方の端部が他の配管に連結されるシャフトと、を有する。

互いに締結されたシャフトと内管に対して、互いに締結された曲がり管とハウジングとが、それぞれの外周部と内周部とが摺動することで回転できる。また、曲がり管の流路部、内管の流路部及びシャフトの流路部に沿って流体が流れる。このため、流路内に液体の流れに対して抵抗となる部材が存在しないので、圧力損失が少ないと共に、シャフトと内管に対して曲がり管とハウジングを回転した場合にも、スイベルジョイントの内部での圧力損失にばらつきがない。また、曲がり管と内管との間に形成した隙間を介して第１のシール部に液圧を作用させ、シャフトに設けたポート及び内管とハウジングとの間に形成した隙間を介して第２のシール部に液圧を作用させ、シャフトに設けたポートを介して第３シール部に液圧を作用させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスイベルジョイントにおいて、前記第１のシール部に作用する液圧と前記第３のシール部に作用する液圧の作用方向と、前記第２のシール部に作用する液圧の作用方向と、が反対方向になると共に、前記第１のシール部に作用する液圧と前記第３のシール部に作用する液圧との和と、前記第２のシール部に作用する液圧と、が等しいまたは略等しくなる。

液圧が作用した場合に、第１のシール部に作用する液圧と第３のシール部に作用する液圧の作用方向と、第２のシール部に作用する液圧の作用方向と、が反対方向になると共に、第１のシール部に作用する液圧と第３のシール部に作用する液圧との和と、第２のシール部に作用する液圧と、が等しいまたは略等しくなる。このため、流路部内の液圧が高くなった場合にも、液圧によって、シャフトと内管に対する曲がり管とハウジングの回転負荷が大きくなるのを防止できる。この結果、シャフトと内管に対する曲がり管とハウジングの回転負荷を小さくすることができる。

以上説明したように請求項１に記載の本発明のスイベルジョイントは、圧力損失にばらつきがなく、圧力損失も少ない。

請求項２に記載の本発明のスイベルジョイントは、シャフトと内管に対する曲がり管とハウジングの回転負荷を小さくできる。

本発明の一実施形態に係るスイベルジョイントを示す半断面側面図である。本発明の一実施形態に係るスイベルジョイントの分解状態を示す半断面側面図である。本発明の一実施形態に係るスイベルジョイントを示す平面図である。本発明の一実施形態に係るスイベルジョイントを示すシャフト側から見た正面図である。本発明の一実施形態に係るスイベルジョイントを示す一部を断面とした斜視面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるスイベルジョイント１０を示す半断面側面図であり、図２は、このスイベルジョイント１０の分解状態を示す半断面側面図である。また、図３は、このスイベルジョイント１０の平面図であり、図４は、このスイベルジョイント１０のシャフト側から見た正面図である。また、図５は、このスイベルジョイント１０を示す一部を断面とした斜視面図である。

図３及び図４に示すように、スイベルジョイント１０は、曲がり管１２、ハウジング１６、シャフト１８を備えていると共に、図１及び図２に示すように、スイベルジョイント１０は、ハウジング１６の内部に内管１４を備えている。また、このスイベルジョイント１０は、液体を所定の圧力で流す用途で使用されている。

図１及び図２に示すように、スイベルジョイント１０の曲がり管１２は芯部に液体が流れる断面円形の流路部２０が形成されており、Ｌ字状（エルボ形状）に屈曲されている。曲がり管１２の一方の端部１２Ａの内周部には雌螺子部２２が形成されており、この雌螺子部２２が配管（図示省略）に連結されるようになっている。また、曲がり管１２の他方の端部１２Ｂの外周部には雄螺子部２４が形成されており、雄螺子部２４の根元部には、リング状にフランジ２６が突出形成されている。一方、曲がり管１２の他方の端部１２Ｂの内周部２８の内径Ｒ１は、流路部２０の直径Ｒ２より大きく（Ｒ１＞Ｒ２）なっており、内周部２８には第１シール部を構成するシール溝３０が周方向に沿って形成されている。なお、シール溝３０には、第１シール部を構成するＯリング３２とバックアップリング３４とが設けられており、Ｏリング３２に対してバックアップリング３４が内周部２８の開口側（流路部２０と反対側）に配置されている。このため、図５に示すように、Ｏリング３２に液圧（矢印Ｐ１）が作用した場合に、バックアップリング３４によってＯリング３２のシール溝３０からのはみ出しを防止できるようになっている。

スイベルジョイント１０の内管１４の芯部には流体が流れる流路部３６が形成されており、一方の端部１４Ａが曲がり管１２の他方の端部１２Ｂに挿入されている。また、内管１４の端部１４Ａの外周部１４Ｂが、曲がり管１２の内周部２８と摺動することで、曲がり管１２と内管１４とが流路部の軸心Ｏを回転中心にして図１、２の矢印Ａ方向へ回転可能となっている。なお、内管１４の端部１４Ａの外周部１４Ｂと曲がり管１２の内周部２８との摺動部は、Ｏリング３２によってシール（止水）されている。

スイベルジョイント１０の内管１４の他方の端部１４Ｃの内周部には、雌螺子部４０が形成されており、端部１４Ｃの外周部１４Ｄには、第２シール部を構成するシール溝４２が周方向に沿って形成されている。なお、シール溝４２には、第２シール部を構成するＯリング４４とバックアップリング４６とが設けられており、Ｏリング４４に対してバックアップリング４６が内管１４の軸方向中央部側（端部１４Ａ側）に配置されている。このため、図５に示すように、Ｏリング４４に液圧（矢印Ｐ２）が作用した場合に、バックアップリング４６によってＯリング４４のシール溝４２からのはみ出しを防止できるようになっている。なお、内管１４の一方の端部１４Ａの外径Ｒ３に比べて他方の端部１４Ｃの外径Ｒ４が大きく（Ｒ４＞Ｒ３）なっている。

スイベルジョイント１０のハウジング１６の芯部には貫通孔５０が形成されており、一方の端部１６Ａの内周部１６Ｂの先端には雌螺子部５２が形成されている。ハウジング１６の雌螺子部５２には、曲がり管１２の雄螺子部２４に締結されており、曲がり管１２とハウジング１６との内部に内管１４を内蔵されている。また、内管１４の外周部１４Ｄとハウジング１６の内周部１６Ｂとが摺動することで、内管１４とハウジング１６とが軸心Ｏを回転中心にして図１、２の矢印Ａ方向へ回転可能となっている。なお、内管１４の外周部１４Ｄとハウジング１６の内周部１６Ｂとの摺動部は、Ｏリング４４によってシール（止水）されている。

スイベルジョイント１０のハウジング１６における他方の端部１６Ｃの内周部５４には、第３シール部を構成するシール溝５６が周方向に沿って形成されている。また、シール溝５６には、第３シール部を構成するＯリング５８とバックアップリング６０とが設けられており、Ｏリング５８に対してバックアップリング６０がハウジング１６の軸方向外側（端部１６Ａと反対側）に配置されている。このため、図５に示すように、Ｏリング５８に液圧（矢印Ｐ３）が作用した場合に、バックアップリング６０によってＯリング５８のシール溝５６からのはみ出しを防止できるようになっている。なお、ハウジング１６の一方の端部１６Ａの内周部１６Ｂの内径Ｒ５は、他方の端部１６Ｃの内周部５４の内径Ｒ６より大きく（Ｒ５＞Ｒ６）なっている。

スイベルジョイント１０のシャフト１８には、芯部に沿って流体が流れる流路部６４が形成されており、シャフト１８の一方の端部１８Ａは、ハウジング１６の内周部５４に挿入されている。なお、曲がり管１２の流路部２０、内管１４の流路部３６及びシャフト１８の流路部６４の各円形断面形状及び各直径は等しく（Ｒ２）なっている。また、シャフト１８の端部１８Ａの外周部１８Ｂの先端に形成された雄螺子部６６が内管１４の雌螺子部４０に締結されている。

ハウジング１６の内周部５４と、シャフト１８の外周部１８Ｂとが摺動することで、シャフト１８とハウジング１６とが軸心Ｏを回転中心にして図１、２の矢印Ａ方向へ回転可能となっている。なお、ハウジング１６の内周部５４とシャフト１８の外周部１８Ｂとの摺動部は、Ｏリング５８によってシール（止水）されている。

シャフト１８の端部１８Ａには丸孔形状のポート６８が形成されており、ポート６８は流路部６４と連通している。なお、ポート６８はシャフト１８の周方向に所定の間隔を開けて複数形成してもよい。また、ポート６８の近傍には内管１４とハウジング１６との隙間６９が形成されている。従って、ポート６８と隙間６９を介して流路部６４内の液圧が、内管１４とハウジング１６との摺動部に設けれられたＯリング４４に作用する（図５の矢印Ｐ２）と同時に、ポート６８を介して流路部６４内の液圧が、シャフト１８とハウジング１６との摺動部に設けられたＯリング５８に作用する（図５の矢印Ｐ３）ようになっている。なお、液圧Ｐ２と液圧Ｐ３とは、それぞれ軸心Ｏに沿った反対方向に作用するようになっている。また、曲がり管１２と内管１４との隙間８０を介して流路部３６内の液圧が、曲がり管１２と内管１４との摺動部に設けられたＯリング３２に作用（図５の矢印Ｐ１）するようになっており、この液圧Ｐ１は軸心Ｏに沿って液圧Ｐ３と同方向（液圧Ｐ２と反対方向）に作用するようになっている。このため、液圧Ｐ１と液圧Ｐ３との和（液圧Ｐ１＋液圧Ｐ３）が液圧Ｐ２に等しいかまたは略等しくなるように、各Ｏリング３２、４４、５８の液圧を受ける部位の面積が調整されている。例えば、図１に示すよう、装着状態での各Ｏリング３２、４４、５８の外径寸法Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３と内径寸法Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３とが調整されており、流路部内の液圧が高くなった場合にも、液圧によって、シャフト１８と内管１４に対する曲がり管１２とハウジング１６の回転負荷が大きくなるのを防止できようになっている。

一方、シャフト１８の他方の端部１８Ｃの外周部１８Ｄには、雄螺子部７０が形成されており、この雄螺子部７０に他の配管（図示省略）が連結されるようになっている。また、シャフト１８の一方の端部１８Ａの外径Ｒ７は、シャフト１８の他方の端部１８Ｃの外径Ｒ８に比べて小さく（Ｒ７＜Ｒ８）なっており、シャフト１８における雄螺子部７０の根元部には、外周形状が６角とされたフランジ７２が突出形成されている。従って、本実施形態のスイベルジョイント１０では、図１及び図５に矢印Ｗ１または矢印Ｗ２で示すように、曲がり管１２の流路部２０、内管１４の流路部３６及びシャフト１８の流路部６４に沿って流体が流れるようになっている。

（作用及び効果）
次に、本発明のスイベルジョイント１０の作用について説明する。
本実施形態のスイベルジョイント１０では、雌螺子部４０と雄螺子部６６とによって互いに締結された内管１４とシャフト１８に対して、雄螺子部２４と雌螺子部５２とによって互いに締結された曲がり管１２とハウジング１６とが、それぞれの外周部１４Ｂ、１４Ｄ、１８Ｂと内周部２８、１６Ｂ、５４とが摺動することで、流路部の軸心Ｏを回転中心にして図１、２の矢印Ａ方向へ回転できる。

また、本実施形態のスイベルジョイント１０では、図１及び図５に矢印Ｗ１または矢印Ｗ２で示すように、曲がり管１２の流路部２０、内管１４の流路部３６及びシャフト１８の流路部６４に沿って流体が流れる。このため、流路部内にシャフトが存在する従来構造のように流路部内に液体の流れに対して抵抗となる部材が存在しない。この結果、本実施形態のスイベルジョイント１０では、流路部内にシャフトが存在する従来構造のスイベルジョイントに比べて圧力損失が少ないと共に、曲がり管１２とハウジング１６とを軸心Ｏを中心に図１、２の矢印Ａ方向へ回転した場合にも、スイベルジョイント１０の内部での圧力損失にばらつきがない。

また、本実施形態のスイベルジョイント１０では、図５に示すように、シャフト１８に設けたポート６８を介して流路部６４内の液圧が、シャフト１８とハウジング１６との摺動部に設けられたＯリング５８に作用（図５の矢印Ｐ３）すると同時に、ポート６８と、内管１４とハウジング１６との隙間６９とを介して流路部６４内の液圧が、内管１４とハウジング１６との摺動部に設けれられたＯリング４４に作用（図５の矢印Ｐ２）する。この際、液圧Ｐ３と液圧Ｐ２とが軸心Ｏに沿った反対方向に作用する。また、本実施形態のスイベルジョイント１０では、曲がり管１２と内管１４との隙間８０を介して流路部３６内の液圧が、曲がり管１２と内管１４との摺動部に設けられたＯリング３２に作用（図５の矢印Ｐ１）する。この際、液圧Ｐ１と液圧Ｐ２とが軸心Ｏに沿った反対方向に作用する。さらに、液圧Ｐ１と液圧Ｐ３との和（液圧Ｐ１＋液圧Ｐ３）が液圧Ｐ２に等しいかまたは略等しくなるように、各Ｏリング３２、４４、５８の液圧を受ける部位の面積が調整されている。例えば、図１に示すよう、装着状態での各Ｏリング３２、４４、５８の外径寸法Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３と内径寸法Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３とが調整されている。

従って、本実施形態のスイベルジョイント１０では、流路部内の液圧が高い場合にも、液圧Ｐ１と液圧Ｐ３との和（液圧Ｐ１＋液圧Ｐ３）が液圧Ｐ２に等しいかまたは略等しくなることで、液圧によって、シャフト１８と内管１４に対する曲がり管１２とハウジング１６の回転負荷が大きくなるのを防止できる。この結果、シャフト１８と内管１４に対する曲がり管１２とハウジング１６の回転負荷を小さくできる。

また、本実施形態のスイベルジョイント１０では、バックアップリング３４、４６、６０によってＯリング３２、４４、５８のシール溝３０、４２、５６からのはみ出しを防止できるため、止水性能を確保できる。

［その他の実施形態］

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。

１０スイベルジョイント
１２曲がり管
１４内管
１６ハウジング
１８シャフト
２０流路部
２２雌螺子部
２４雄螺子部
３０シール溝（第１のシール部）
３２Ｏリング（第１のシール部）
３４バックアップリング（第１のシール部）
３６流路部
４０雌螺子部
４２シール溝（第２のシール部）
４４Ｏリング（第２のシール部）
４６バックアップリング（第２のシール部）
５０貫通孔
５２雌螺子部
５６シール溝（第３のシール部）
５８Ｏリング（第３のシール部）
６０バックアップリング（第３のシール部）
６４流路部
６６雄螺子部
６８ポート
６９隙間
７０雄螺子部
８０隙間

Claims

Ｌ字状に屈曲され、芯部に沿って流体が流れる流路部が形成されており、一方の端部が配管に連結される共に、他方の端部の内周部に第１のシール部が設けられた曲がり管と、
芯部に沿って流体が流れる流路部が形成されており、一方の端部が前記曲がり管の他方の端部に挿入され、前記一方の端部の外周部が前記曲がり管の内周部と摺動することで前記曲がり管に対して回転可能とされると共に、他方の端部の外周部に前記第１のシール部より大径の第２のシール部が設けられ、且つ前記曲がり管との間に前記第１のシール部に液圧を作用させるための隙間を形成する内管と、
芯部に沿って貫通孔が形成されており、一方の端部の内周部が前記曲がり管の他方の端部の外周部に締結され、前記曲がり管とで前記内管を内蔵し、前記内管の外周部と前記一方の端部の内周部とが摺動することで前記内管に対して回転可能とされると共に、他方の端部の内周部に前記第２のシール部より小径の第３のシール部が設けられ、且つ前記内管との間に前記第２のシール部に液圧を作用させるための隙間を形成するハウジングと、
芯部に沿って流体が流れる流路部が形成されており、前記ハウジングに挿入された一方の端部の外周部の先端が前記内管の他方の端部の内周部に締結されると共に、前記ハウジングの他方の端部の内周部と前記一方の端部の外周部とが摺動することで前記ハウジングに対して回転可能とされ、且つ、前記一方の端部に前記第２のシール部と前記第３のシール部とに液圧を作用させるためのポートを備え、他方の端部が他の配管に連結されるシャフトと、
を有するスイベルジョイント。
前記第１のシール部に作用する液圧と前記第３のシール部に作用する液圧の作用方向と、前記第２のシール部に作用する液圧の作用方向と、が反対方向になると共に、前記第１のシール部に作用する液圧と前記第３のシール部に作用する液圧との和と、前記第２のシール部に作用する液圧と、が等しいまたは略等しくなる請求項１に記載のスイベルジョイント。