JP2011133006A

JP2011133006A - 管継手構造

Info

Publication number: JP2011133006A
Application number: JP2009292151A
Authority: JP
Inventors: Seiji Okamura; 誠士岡村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-07-07

Abstract

【課題】第１管１０と第２管２０とのミスアライメントによる両管１０，２０の圧接部分の損傷を回避可能とし、当該圧接部分における密封性の低下を防止する。
【解決手段】先広がりテーパ状内面２２の開口端周縁の内径寸法Ｒ２は、先細りテーパ状外面１３の先端周縁の外径寸法Ｒ１よりも大きく設定されている。ナット３０には、その中心軸線４０に対する第１管１０の傾きを制限するための傾き制限部が設けられている。この傾き制限部による傾き許容角度θは、第１管１０が最大に傾いた状態での連結過程において、先細りテーパ状外面１３の先端周縁が先広がりテーパ状内面２２の開口端周縁よりも内径側に位置する状態になるように設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、第１管に外装されるナットを第２管の胴部外周に螺合することにより、前記両管を引き寄せて、いずれか一方の管の端部外周に設けられる先細りテーパ状外面を他方の管の内孔の開口に設けられる先広がりテーパ状内面に圧接させる管継手構造に関する。この第１管や第２管としては、例えば内燃機関の高圧燃料供給経路やブレーキ液の圧送経路に用いる配管等が挙げられる。

例えば特許文献１に示すように、ディーゼルエンジンの燃料配管においてフレア継手を用いることがある。

図９を参照して、一般的なフレア継手を説明する。フレア継手は、第１管１００の下端大径部１０１の端部外周に先細りテーパ状外面１０２が設けられ、第２管２００の内孔の開口に先広がりテーパ状内面２０２が設けられ、第１管１００に外装されるフレアナット３００の雌ねじ孔３０１を第２管２００の上端部外周の雄ねじ部２０１に螺合させることにより、第１管１００と第２管２００とを引き寄せて第１管１００の先細りテーパ状外面１０２と第２管２００の先広がりテーパ状内面２０２とを圧接させるようにした構造になっている。なお、先細りテーパ状外面１０２と先広がりテーパ状内面２０２との圧接部分がシール部となる。

従来では、前記のようなフレア継手において、第１管１００と第２管２００との連結作業を容易にするために、連結作業時において、フレアナット３００に対する第１管１００の傾きを可及的に大きくできるように設計している。つまり、作業性を優先するような設計になっている。

特開２００７−８５２６０号公報

ところで、前記フレア継手は、作業性を優先するように設計されている関係より、次のような不具合が懸念される。

例えば図１０に示すように、連結過程において、第１管１００が第２管２００に対して大きく傾き過ぎた姿勢になると、第１管１００の先細りテーパ状外面１０２の先端周縁が第２管２００の先広がりテーパ状内面２０２の開口端周縁よりも外径側に飛び出す状態になることがありうる。

そのような場合には、まず、図１０に示すように、第１管１００の先細りテーパ状外面１０２の先端周縁における円周上の一部１０４が、第２管２００の上端面に当接することになり、フレアナット３００のねじ込みの進展に伴い、第１管１００の姿勢が正されるようになるものの、図１１に示すように、第１管１００の先細りテーパ状外面１０２の先端周縁における円周上の一部１０４が第２管２００の先広がりテーパ状内面２０２をかじって、引っ掻き傷を付けることになりかねない。

このように、先広がりテーパ状内面２０２に引っ掻き傷が付いてしまうと、先細りテーパ状外面１０２と先広がりテーパ状内面２０２との圧接部分の密封性が低下することになるために、連結後において前記圧接部分から燃料漏れが発生しやすくなってしまう。ここに改良の余地がある。

例えばディーゼルエンジンでは、ガソリンエンジンに比べて燃料を高圧縮するようになっている関係より、前記のように圧接部分に損傷があると、この圧接部分からの燃料漏れが、より発生しやすくなると言える。

このような事情に鑑み、本発明は、第１管に外装されるナットを第２管の胴部外周に螺合することにより、前記両管を引き寄せて、いずれか一方の管の端部外周に設けられる先細りテーパ状外面を他方の管の内孔の開口に設けられる先広がりテーパ状内面に圧接させる管継手構造において、第１管と第２管とのミスアライメントによる両管の圧接部分の損傷を回避可能とし、両管の圧接部分における密封性の低下を防止することを目的としている。

本発明は、第１管に外装されるナットを第２管の胴部外周に螺合することにより、前記両管を引き寄せて、いずれか一方の管の端部外周に設けられる先細りテーパ状外面を他方の管の内孔の開口に設けられる先広がりテーパ状内面に圧接させる管継手構造であって、前記先広がりテーパ状内面の開口端周縁の内径寸法は、前記先細りテーパ状外面の先端周縁の外径寸法よりも大きく設定されており、前記ナットには、当該ナットの中心軸線に対する前記第１管の傾きを許容して傾き許容角度を制限するための傾き制限部が設けられており、前記傾き制限部による傾き許容角度は、前記第１管が最大に傾いた状態での連結過程において、前記先細りテーパ状外面の先端周縁が前記先広がりテーパ状内面の開口端周縁よりも内径側に位置する状態になるように設定されている、ことを特徴としている。

この構成では、ナットに対する第１管の傾き許容角度を可及的に小さく制限しているから、第１管と第２管とを連結する過程において第１管と第２管との相対的な傾き、つまりミスアライメントを可及的に小さく制限することが可能になる。

これにより、第１管が最大に傾いた状態において、ナットを第２管に、ある程度ねじ込むと、一方の管の先細りテーパ状外面における先端周縁が他方の管の先広がりテーパ状内面における開口端周縁よりも内径側に位置する状態になって、従来例のように外径側に飛び出さなくなる。

これにより、ナットのねじ込みが進むにつれて、第１管の姿勢が第２管と略１直線に並ぶように正されながら、一方の管の先細りテーパ状外面が他方の管の先広がりテーパ状内面に対して面で圧接するようになる。

そのために、前記先広がりテーパ状内面に従来例のような引っ掻き傷が付いてしまうことが回避されるようになり、先細りテーパ状外面と先広がりテーパ状内面との圧接部分における密封性が低下せずに済むようになる。

好ましくは、前記一方の管が前記第１管とされ、前記他方の管が前記第２管とされる。

ここでは、ナットが外装される側の第１管に先細りテーパ状外面が、また、第２管に先広がりテーパ状内面が設けられることを特定している。

好ましくは、前記一方の管が前記第２管とされ、前記他方の管が前記第１管とされる。

ここでは、ナットが外装される側の第１管に先広がりテーパ状内面が、また、第２管に先細りテーパ状外面が設けられることを特定している。

好ましくは、前記ナットは、その内孔が大小２段の異形孔とされ、かつこの異形孔の大径孔部が雌ねじ孔とされるフレアナットからなり、前記異形孔の小径孔部の内径寸法は、前記一方の管の胴部外径より大きくかつ前記一方の管の端部における最大外径より小さく設定される。

ここでは、ナットをフレアナットに特定するとともに、ナットのねじ込みに伴い一方の管が他方の管に引き寄せられる構成を特定している。

好ましくは、前記傾き制限部による傾き許容角度は、前記フレアナットの小径孔部の軸方向有効長さや、前記小径孔部の内径と第１管の胴部の外径との差を調整することにより設定される。

この構成では、傾き許容角度を設定するための構成要素を特定しており、比較的簡単に傾き許容角度を設定することが可能になる。

本発明に係る管継手構造は、第１管に外装されるナットを第２管の胴部外周に螺合することにより、前記両管を引き寄せて、いずれか一方の管の端部外周に設けられる先細りテーパ状外面を他方の管の内孔の開口に設けられる先広がりテーパ状内面に圧接させる管継手構造において、第１管と第２管とのミスアライメントによる両管の圧接部分の損傷を回避することが可能になって、両管の圧接部分における密封性の低下を防止することが可能になる。

本発明に係る管継手構造の一実施形態で、第１管と第２管とを連通連結した状態を示す断面図である。図１において第１管と第２管とを分離した状態を示す断面図である。第１管と第２管とを連結する過程において第１管が最大に傾いているときの様子を示す断面図である。図１において第１管の先細りテーパ状外面と第２管の先広がりテーパ状内面とを拡大して示す図である。図３においてフレアナットによる第１管の傾きを制限する部分を拡大して示す図である。本発明に係る管継手構造の他実施形態で、第１管と第２管とを連通連結した状態を示す断面図である。図１において第１管の先細りテーパ状外面と第２管の先広がりテーパ状内面とを拡大して示す図である。第１管と第２管とを連結する過程において第１管が最大に傾いているときの様子を示す断面図である。従来例のフレア継手の構造で、第１管と第２管とを連通連結した状態を示す断面図である。従来例において第１管と第２管とを連結する過程において第１管が最大に傾いているときの様子を示す断面図である。図１０においてフレアナットのねじ込みを進展させたときの様子を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図５に、本発明の一実施形態を示している。図に示す管継手構造において、１０は第１管、２０は第２管、３０はフレアナットである。第１管１０、第２管２０、フレアナット３０は、例えばステンレス鋼等、適宜の金属材料で形成される。

第１管１０の下端には、その胴部１１の外径よりも大きな外径とされた大径部１２が設けられている。この下端大径部１２の外周には、先細りテーパ状外面１３が設けられている。さらに、胴部１１と下端大径部１２との境界部分には、下端側へ向けて漸次拡径する段壁面１４が設けられている。

この実施形態では、下端大径部１２の先端周縁つまり先細りテーパ状外面１３の先端周縁には、丸い面取りが施されている。このように下端大径部１２の先端周縁に丸い面取りが施されている関係より、先細りテーパ状外面１３の先端周縁の位置としては、図４に示すように、下端大径部１２の先端面と丸い面取りとが連接する位置（符号１５参照）になる。

第２管２０の上端部外周には、雄ねじ部２１が設けられている。この第２管２０の内孔の開口には、先広がりテーパ状内面２２が設けられている。なお、第２管２０の先広がりテーパ状内面２２の開口端周縁の内径寸法Ｒ２は、図４に示すように、第１管１０の先細りテーパ状外面１３の先端周縁の外径寸法Ｒ１よりも大きく設定されている。

フレアナット３０は、第１管１０の胴部１１に第１管１０の長手方向にスライド可能に外装されている。このフレアナット３０は、その内孔が大小２段の異形孔とされており、この異形孔の大径孔部３１は雌ねじ孔とされ、また、前記異形孔の小径孔部３２の内径寸法は、第１管１０の胴部１１の外径より大きくかつ第１管１０の下端大径部１２の最大外径より小さく設定されている。さらに、小径孔部３２の外側開口と内側開口とには、それぞれ面取り３３，３４が設けられており、小径孔部３２において軸方向に沿う円筒面部分が第１管１０の軸方向変位を案内するようになっている。内側面取り３４は、２段のテーパ面となっている。

このようなフレアナット３０であれば、フレアナット３０の中心軸線４０（図３参照）に対して第１管１０が傾くことが許容されるようになる。さらに、フレアナット３０の雌ねじ孔とされる大径孔部３１を第２管２０の雄ねじ部２１に螺合してねじ込みを進展させると、フレアナット３０の小径孔部３２における内側面取り３４が第１管１０の段壁面１４を押して第１管１０を第２管２０側に近付けるようになる。

次に、第１管１０と第２管２０とを連通連結するときの手順を説明する。

まず、図２に示すように、第２管２０の上端に対して、第１管１０の下端を向き合わせるような状態で略１直線上に配置しておき、第１管１０に外装されるフレアナット３０の大径孔部３１を第２管２０の雄ねじ部２１にねじ込む。

このフレアナット３０のねじ込みが進むにつれて、第１管１０と第２管２０とが互いに引き寄せられて、第１管１０の先細りテーパ状外面１３が第２管２０の先広がりテーパ状内面２２に当接するようになる。このとき、フレアナット３０の締め込みトルクを調整することにより、先広がりテーパ状内面２２に対する先細りテーパ状外面１３の楔状食い込み作用により、両テーパ面１３，２２の圧接の度合いが管理されるようになる。

この圧接部分がシール部となり、第１管１０と第２管２０との各内孔を流れる流体が前記圧接部分から漏れ出ることを防止する。

なお、図示していないが、先細りテーパ状外面１３と先広がりテーパ状内面２２との少なくともいずれか一方に密封機能を有する膜を形成したり、前記圧接部分に適宜のガスケットを介在させたりすることが可能であり、それらの構造についても本発明の実施形態となる。これらの構造では、前記圧接部分の密封性がさらに向上する。

ところで、従来例で説明したが、第１管１０と第２管２０とが相対的に傾いた姿勢になった状態で、それらを連結させる場合に、第１管１０の先細りテーパ状外面１３が第２管２０の先広がりテーパ状内面２２に面で圧接しにくくなることがあるので、この実施形態では、そのような不具合の発生を回避するために、次のような工夫をしている。

フレアナット３０には、当該フレアナット３０に対する第１管１０の傾きを制限するための傾き制限部が設けられている。

この傾き制限部による傾き許容角度θは、第１管１０が最大に傾いた状態での連結過程において、第１管１０の先細りテーパ状外面１３の先端周縁が第２管２０の先広がりテーパ状内面２２の開口端周縁よりも内径側に位置する状態になるように設定されている。

具体的に、図５に示すように、前記傾き許容角度θは、フレアナット３０の小径孔部３２の軸方向有効長さＬや、小径孔部３２の内径と第１管１０の胴部１１の外径との差Ｓを調整することにより、任意に設定することができる。

なお、小径孔部３２の軸方向有効長さＬとは、小径孔部３２の軸方向全長ではなく、小径孔部３２において外側開口と内側開口とに設けられる面取り３３，３４を除く円筒面部分の軸方向長さのことである。

ここで、傾き許容角度θは、ｔａｎθ＝Ｓ／Ｌで表すことができる。つまり、傾き許容角度θは、θ＝ｔａｎ^-1（Ｓ／Ｌ）で求められる。これにより、傾き許容角度θを小さく設定するには、内外径差Ｓを小さくしたり、軸方向有効長さＬを大きくしたりと、適宜に調整すればよいことになる。

この実施形態において、前記傾き制限部を設計するときの技術思想の一例を説明する。まず、第１管１０の先細りテーパ状外面１３における先端周縁の外径寸法Ｒ１を、第２管２０の先広がりテーパ状内面２２における開口端周縁の内径寸法Ｒ２よりも大きくするのであるが、この差と、傾き許容角度θとの間に相関関係がある。そこで、前記差を任意に設定しておいて、第１管１０を傾かせたときに、先細りテーパ状外面１３の先端周縁が先広がりテーパ状内面２２の開口端周縁よりも外径側に飛び出さずに内径側に位置するときの第１管１０の傾き角度を調べる。この調べた傾き角度を傾き許容角度θに特定する。次いで、この傾き許容角度θを確保するように、前記した内外径差Ｓと軸方向有効長さＬとを適宜に設定する。

次に、図３を参照して、この実施形態における第１管１０と第２管２０とを連通連結するときの様子を説明する。

第１管１０が最大に傾いた状態において、フレアナット３０の大径孔部３１を第２管２０の雄ねじ部２１に、ある程度ねじ込むと、第１管１０の先細りテーパ状外面１３の先端周縁が第２管２０の先広がりテーパ状内面２２の開口端周縁よりも内径側に位置する状態になって、従来例のように外径側に飛び出さなくなる。

これにより、フレアナット３０のねじ込みが進むにつれて、第１管１０の姿勢が第２管２０と略１直線に並ぶように正されながら、第１管１０の先細りテーパ状外面１３が第２管２０の先広がりテーパ状内面２２に対して面で圧接するようになる。

そのために、先広がりテーパ状内面２２に従来例のような引っ掻き傷が付いてしまうことが回避されるようになり、先細りテーパ状外面１３と先広がりテーパ状内面２２との圧接部分における密封性が低下せずに済むようになる。

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、フレアナット３０に対する第１管１０の傾き許容角度θを可及的に小さく設定することにより、第１管１０と第２管２０とを連結する過程において第１管１０と第２管２０との相対的な傾きつまりミスアライメントを可及的に小さく制限するようにしているから、第１管１０と第２管２０とのミスアライメントにより先広がりテーパ状内面２２が損傷せずに済むようになって、先細りテーパ状外面１３と先広がりテーパ状内面２２との圧接部分における密封性を十分に確保できるようになる。したがって、この実施形態の管継手構造によれば、第１管１０および第２管２０の各内孔に流される流体の漏れに対する信頼性を向上することが可能になる。

ところで、前記した第１管１０や第２管２０は、例えば内燃機関の高圧燃料供給経路や、車両のブレーキ液の圧送経路に用いる配管等とすることができる。このような高圧の液体を取り扱う場合でも、本発明に係る管継手構造は、前記したことから、液体漏れに対して信頼性が高くなる等、好適となる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。

例えば図６から図８を参照して本発明の他の実施形態を説明する。この実施形態では、第１管１０の内孔の開口に先広がりテーパ状内面１３ａが設けられ、第２管２０の上端部の外周に先細りテーパ状外面２２ａが設けられるようになっている。この実施形態において、その他の構成は上記実施形態と基本的に同じになっている。

そして、第１管１０の先広がりテーパ状内面１３ａにおける開口端周縁の内径寸法Ｒ３は、第２管２０の先細りテーパ状外面２２ａにおける先端周縁の外径寸法Ｒ４よりも大きく設定されている。なお、先広がりテーパ状内面１３ａにおける開口端周縁には、丸い面取りが施されているが、この先広がりテーパ状内面１３ａにおける開口端周縁は、図７に示すように、下端大径部１２の先端面と丸い面取りとが連接する位置（符号１５ａ参照）になる。

この実施形態の場合も、上記実施形態と同様に、フレアナット３０には、当該フレアナット３０に対する第１管１０の傾きを制限するための傾き制限部が設けられている。この傾き制限部による傾き許容角度θは、第１管１０が最大に傾いた状態での連結過程において、第２管２０の先細りテーパ状外面２２ａにおける先端周縁が第１管１０の先広がりテーパ状内面１３ａにおける開口端周縁よりも内径側に位置する状態になるように設定されている。したがって、この実施形態の場合も、上記実施形態と同様、フレアナット３０のねじ込みが進むにつれて、第１管１０の姿勢が第２管２０と略１直線に並ぶように正されながら、第１管１０の先広がりテーパ状内面１３ａが第２管２０の先細りテーパ状外面２２ａに対して面で圧接するようになる。

そのために、第１管１０の先広がりテーパ状内面１３ａに従来例のような引っ掻き傷が付いてしまうことが回避されるようになり、先広がりテーパ状内面１３ａと先細りテーパ状外面２２ａとの圧接部分における密封性が低下せずに済むようになる。

１０第１管
１１第１管の胴部
１２第１管の下端大径部
１３第１管の先細りテーパ状外面
２０第２管
２１第２管の雄ねじ部
２２第２管の先広がりテーパ状内面
３０フレアナット
３１フレアナットの大径孔部
３２フレアナットの小径孔部

Claims

第１管に外装されるナットを第２管の胴部外周に螺合することにより、前記両管を引き寄せて、いずれか一方の管の端部外周に設けられる先細りテーパ状外面を他方の管の内孔の開口に設けられる先広がりテーパ状内面に圧接させる管継手構造であって、
前記先広がりテーパ状内面の開口端周縁の内径寸法は、前記先細りテーパ状外面の先端周縁の外径寸法よりも大きく設定されており、
前記ナットには、当該ナットの中心軸線に対する前記第１管の傾きを制限するための傾き制限部が設けられており、
前記傾き制限部による傾き許容角度は、前記第１管が最大に傾いた状態での連結過程において、前記先細りテーパ状外面の先端周縁が前記先広がりテーパ状内面の開口端周縁よりも内径側に位置する状態になるように設定されている、ことを特徴とする管継手構造。
請求項１に記載の管継手構造において、
前記一方の管が前記第１管とされ、前記他方の管が前記第２管とされる、ことを特徴とする管継手構造。
請求項１に記載の管継手構造において、
前記一方の管が前記第２管とされ、前記他方の管が前記第１管とされる、ことを特徴とする管継手構造。
請求項１から３のいずれか１つに記載の管継手構造において、
前記ナットは、その内孔が大小２段の異形孔とされ、かつこの異形孔の大径孔部が雌ねじ孔とされるフレアナットからなり、
前記異形孔の小径孔部の内径寸法は、前記一方の管の胴部外径より大きくかつ前記一方の管の端部における最大外径より小さく設定される、ことを特徴とする管継手構造。
請求項４に記載の管継手構造において、
前記傾き制限部による傾き許容角度は、前記フレアナットの小径孔部の軸方向有効長さや、前記小径孔部の内径と第１管の胴部の外径との差を調整することにより設定される、ことを特徴とする管継手構造。