JP2011169408A - Rotary joint and swivel elbow using the same - Google Patents
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Description
本発明は、流体の流路に用いられるジョイントに関するものであり、具体的には、自動車、建設機械及び工作機械等のジョイントに係り、特に、狭いスペースで用いるのに好適な揺動・回転自在なロータリージョイント及びこれを用いたスイベルエルボに係るものである。 The present invention relates to a joint used for a fluid flow path, and more particularly to a joint for an automobile, a construction machine, a machine tool, and the like, and in particular, swinging and rotating suitable for use in a narrow space. Related rotary joints and swivel elbows using the same.
一般に、流体を移送する手段として鋼管やホース或いはチューブなど(以下、問題のない限り管という)がある。例えば、自動車などにあっては、各種の流体が多用されているが、いずれも狭いスペースなどで用いられる。このため、要求されるジョイントは、小型で、かつジョイントの前後の管が揺動・回転自在なものが求められている。しかしながら、従来のジョイントでは対応できないケースがしばしばあった。これは、従来のジョイントの構造が大型で、揺動・回転や曲げ機能に対して不具合な構造となっていたからである。 In general, there are steel pipes, hoses or tubes (hereinafter referred to as pipes unless there is a problem) as means for transferring fluid. For example, in a car or the like, various fluids are frequently used, but all of them are used in a narrow space. For this reason, the required joint is required to be small in size and to allow the pipes before and after the joint to swing and rotate. However, there were often cases where conventional joints could not cope. This is because the structure of the conventional joint is large and has a problem with respect to swinging / rotating and bending functions.
しかるに、管の折損やねじれを防止するためのロータリージョイントが提案されている。即ち、管の回転機能をもたらす例としては、ジョイントの前後が回転可能とした構造のものがあり、揺動や曲げ機能をもたらすものとしてスイベルエルボがある。 However, rotary joints for preventing breakage and twisting of pipes have been proposed. That is, as an example of providing the rotation function of the tube, there is a structure in which the front and rear of the joint can be rotated, and there is a swivel elbow that provides a swinging and bending function.
図1及び図2は、先行技術(非特許文献1)にかかるロータリージョイント及びスイベルエルボの概念図である。 FIG.1 and FIG.2 is a conceptual diagram of the rotary joint and swivel elbow concerning a prior art (nonpatent literature 1).
図1のロータリージョイント40において、インサート41のノーズ41Aとソケット42を嵌め込み、市販のスラストベアリング43鋼球43A リテーナー43B)を挟み込んでニップル44が嵌め込まれた構成となっている。スラストベアリング43の使用は、内部を流れる流体の圧力で発生する軸方向の引き抜き力により発生するインサート41とニップル44間の摩擦抵抗を軽減するためのものである。
In the
このため、外径寸法は使用するスラストベアリング43の大きさによって決められてしまい、ロータリージョイント40の外径が大きく、かつ重くなるという欠点があった。このことは、ロータリージョイント40の価格が高くなり、技術的には、ロータリージョイント40の組み立て性も悪いという欠点があった。なお、図にあって、45はセットスクリュー、46はOリング、47はバックアップリング、48はカットワッシャー、48Aはリング、49はダストシールである。
For this reason, the outer diameter dimension is determined by the size of the thrust bearing 43 to be used, and the outer diameter of the
図2のスイベルエルボ50においてシャフト51の穿孔部52に対してエルボ53が嵌め合わされ、エルボ53はシャフト51の軸方向に対し回転可能とされたものである。両者の間にはOリング54やダストシール55を介在させて回転可能としたものである。図中、56はエルボ53に備えられたユニオンナット、57はハウジング、58はエルボ53の抜けを防止するワッシャー、59はストップリングである。
In the
さて、かかる構造を持つスイベルエルボ50において、エルボ53は回転軸が一つしかない。従って、回転方向の自由度を上げるために、図1のロータリージョイント40をユニオンナット56に接続して使用している。しかしながら、接続するロータリージョイント40は前記したように外形が大きく、かつ重いため、これを組み付けたスイベルエルボ50は、回転半径が大きく、かつ重くなり、価格も高くなるという欠点があった。
In the
本発明の目的の第1は、揺動・回転の機能を損なうことなく、小さくかつ軽く、そして安価なロータリージョイントを提供することを目的とするものである。 The first object of the present invention is to provide a rotary joint that is small, light, and inexpensive without impairing the swinging / rotating function.
そして、本発明の目的の第2は、小さくかつ軽く、そして安価な、さらには揺動・回転の自由度の大きなクランク型スイベルエルボを提供することを目的とするものである。 A second object of the present invention is to provide a crank-type swivel elbow that is small, light and inexpensive, and has a high degree of freedom of rocking and rotation.
本発明の第1であるロータリージョイントは、インサートのノーズをニップルに嵌め込み、両者を軸の半径方向に回転可能とさせたロータリージョイントであって、ニップルの内径を前記ノーズ外径よりも大きな内径となし、このノーズに表面側が開放された周溝が形成され、この溝内に複数の鋼球が嵌め込まれ、次いでこの鋼球を挟んで前記周溝面と対向する傾斜面を持つ環状リテーナーを嵌め込み、さらに環状リテーナーの外側に係止部材を備えてなるものである。 A rotary joint according to a first aspect of the present invention is a rotary joint in which a nose of an insert is fitted into a nipple and both of them can be rotated in the radial direction of the shaft, and the inner diameter of the nipple is larger than the outer diameter of the nose. None, this nose is formed with a circumferential groove whose front side is open, a plurality of steel balls are fitted in this groove, and then an annular retainer having an inclined surface facing the circumferential groove surface is fitted across this steel ball Further, a locking member is provided outside the annular retainer.
本発明の第2であるスイベルエルボは、シャフトのエルボ部に穿孔部を設け、この穿孔部に対してハウジングが回転可能に嵌め合わされ、シャフト及びハウジングに夫々インサートA及びBのノーズを嵌め込み、両者を軸の半径方向に回転可能とさせたスイベルエルボであって、シャフト及びハウジングの内径を前記の夫々のノーズ外径よりも大きな内径となし、この夫々のノーズに表面側が開放された周溝が形成され、この溝内に複数の鋼球が嵌め込まれ、次いでこの鋼球を挟んで前記周溝面と対向する傾斜面を持つ環状リテーナーを嵌め込み、さらに環状リテーナーの外側に係止部材を備えてなるものである。 The swivel elbow according to the second aspect of the present invention is provided with a perforated portion in the elbow portion of the shaft, the housing is rotatably fitted to the perforated portion, and the noses of the inserts A and B are fitted in the shaft and the housing, respectively. The swivel elbow is configured to be rotatable in the radial direction of the shaft, and the inner diameters of the shaft and the housing are made larger than the respective outer diameters of the respective noses, and a circumferential groove whose surface side is open to each of the noses. A plurality of steel balls are fitted in the groove, and then an annular retainer having an inclined surface facing the circumferential groove surface is fitted between the steel balls, and a locking member is provided outside the annular retainer. It will be.
本発明の第1であるロータリージョイントは、従来の必須の構成であるインサートとニップル及びソケットの間に用いられるスラストベアリングを用いず、インサートとニップルとの間に、特殊な構成を採用して目的を達成したものである。即ち鋼球を挟むリテーナーとインサートに、対向する傾斜面を形成し、この面で鋼球を挟む構造であり、このため、容易に鋼球を組み込んでロータリージョイントを組み立てることができ、市販のスラストベアリングのような保持具が必要なく、ジョイントの外形をより小さくできる効果がある。 The rotary joint which is the first of the present invention uses a special structure between the insert and the nipple without using the thrust bearing used between the insert and the nipple and the socket, which is a conventional essential structure. Is achieved. In other words, the retainer and insert that sandwich the steel ball are formed with opposing inclined surfaces, and the steel ball is sandwiched between these surfaces. Therefore, the rotary joint can be easily assembled by incorporating the steel ball. There is no need for a holder such as a bearing, and the outer shape of the joint can be further reduced.
そして、ロータリージョイントを小さくできたことにより、これが組み込まれるスイベルエルボにあっては、小さな回転半径で自由な回転が得られ、自由回転の際には、ハウジング側とシャフト側が接触・干渉しないという効果をあわせ持つものである。 Since the rotary joint can be made small, the swivel elbow in which the rotary joint is incorporated can freely rotate with a small turning radius, and the effect of preventing contact and interference between the housing side and the shaft side during free rotation. It also has.
本発明の第1のロータリージョイントを中心に述べると、外形の大きくなる原因である市販されているスラストベアリングを用いることをやめ、インサート表面に周溝を形成し、ここに鋼球を嵌め込み、更に、リテーナーの内径側に角度をもたせた構成であって、リテーナーと鋼球とインサートの周溝は、鋼球がこぼれ落ちない角度をもって接している構造とし、かつ、リテーナーはニップルにねじ又はリングなどの係止手段にて外れない構造となっている。従って、ロータリージョイントの外形が小さく、軽量化が実現され、しかも、流体を通過させた際に生じる内圧によって引き抜き力が生じても、インサートとニップルが低トルクで相互に回転可能にしたことを特徴とするものである。尚、鋼球としては金属球は勿論であるが、セラミック球などのいわゆるベアリング素材が利用可能である。又、周溝も特に限定されるものではないが、通常は断面が台形状或いは球形状の周溝である。 When the first rotary joint of the present invention is mainly described, the use of a commercially available thrust bearing, which is the cause of the increase in outer shape, is stopped, a circumferential groove is formed on the insert surface, and a steel ball is fitted therein, and The retainer, the steel ball, and the circumferential groove of the insert have a structure in which the steel ball is in contact with an angle at which the steel ball does not spill and the retainer is connected to the nipple such as a screw or a ring. It has a structure that cannot be removed by the locking means. Therefore, the outer shape of the rotary joint is small, light weight is realized, and the insert and nipple can rotate with each other with low torque even if the drawing force is generated by the internal pressure generated when the fluid is passed. It is what. In addition, as a steel ball, not only a metal ball but a so-called bearing material such as a ceramic ball can be used. The circumferential groove is not particularly limited, but is usually a circumferential groove having a trapezoidal shape or a spherical shape in cross section.
本発明の第2のスイベルエルボは、この構造体を組み込んだことを特徴とするもので、L型或いはクランク型スイベルエルボが例示できる。 The second swivel elbow of the present invention is characterized by incorporating this structure, and can be exemplified by an L-type or crank-type swivel elbow.
図3は本発明の第1のロータリージョイント10の一例を示す半裁断面図であり、図4は主要部の拡大断面図である。図中、1はニップルであり、ニップル1の内径内にインサートAのノーズaを嵌め込んだ構造である。この例では、ニップル1の内径を前記ノーズaの外径よりも大きな内径として、両者の間に空間を持たせる。そして、このノーズaに、ここでは表面側が開放された断面台形の周溝2を形成した。そして、この溝2内に複数の鋼球3が嵌め込まれる。次いで、この鋼球3を挟んで前記周溝2の傾斜面2Aと対向する傾斜面4Aを持つ環状リテーナー4を嵌め込み、さらに環状リテーナー4の外側に係止部材5を備えてなるロータリージョイントである。
FIG. 3 is a half-cut sectional view showing an example of the first
尚、図例にあっては、係止部材5はワイヤリングであり、ニップル1の内径面に形成された周溝6内に嵌め込まれ、環状リテーナー4が押さえ込まれて抜けが防止されるものである。又、この例では、インサートAにナット7(管連結手段)が装着され、ニップル1には、ねじ8(管連結手段)が刻設され、図示しない他の管や機材との連結に供されるように構成した例である。更に、9はOリング、9Aはバックアップリングで、ノーズaの回転を担保するものである。
In the illustrated example, the
本発明の第1であるロータリージョイント10は、従来の必須の構成であるインサートとニップル及びソケットの間に用いられるスラストベアリングを用いず、鋼球3を挟む環状リテーナー4とインサートAのノーズaに、対向する傾斜面4Aと2Aを形成し、この面で鋼球3を挟む構造であり、容易にベアリング3を内部に組み込んでロータリージョイント10を組み立てることができ、ジョイント10の外形をより小さく、かつ軽くできるものとなった。
The
具体的には、1/4サイズのロータリージョイントにあって、スラストベアリングを用いた従来品では、最大外径が32mm、全長73mm、重量200gであったが、本発明品にあっては、夫々22mm、57mm、90gであり、その小型化、軽量化が図れたことが実証される。 Specifically, in a 1/4 size rotary joint, a conventional product using a thrust bearing has a maximum outer diameter of 32 mm, a total length of 73 mm, and a weight of 200 g. These are 22 mm, 57 mm, and 90 g, and it is proved that the size and weight can be reduced.
しかも、流体を通過させた際に生じる内圧によって引き抜き力が生じても、対向する傾斜面4Aと2Aにて鋼球3を挟む構造であるため、抜け出すことはなく、しかも、インサートAとニップル1が低トルクで相互に回転する特徴を備えたものとなった。
Moreover, even if a drawing force is generated by the internal pressure generated when the fluid is passed, the steel balls 3 are sandwiched between the
図5は、本発明の第2のスイベルエルボの一例であるL型スイベルエルボ20の一部裁断断面図である。図中、21はシャフト、22はL字形のエルボである。かかるL型スイベルエルボ20を前記ロータリージョイントと対比させていえば、ニップル1を90度曲げた構造と同様であり、他の管や機材との連結に供されるように、ねじ30、31が刻設されたものである。
FIG. 5 is a partially cut cross-sectional view of an L-shaped swivel elbow 20 that is an example of the second swivel elbow of the present invention. In the figure, 21 is a shaft and 22 is an L-shaped elbow. If the L-shaped swivel elbow 20 is compared with the rotary joint, the structure is similar to the structure in which the nipple 1 is bent by 90 degrees, and the
図にあって、エルボ22の内径をインサートAのノーズaの外径よりも大きな内径となし、ノーズaには実施例1と同様に周溝25が形成され、この溝25内に複数の鋼球26が嵌め込まれ、次いでこの鋼球26を挟んで周溝25の面25Aと対向する傾斜面27Aを持つ環状リテーナー27を嵌め込み、さらに環状リテーナー27の外側に係止部材28を備えてなるL型のスイベルエルボ20である。そして、傾斜面27Aは、環状リテーナー27の内径側に形成し、周溝25の傾斜面25A間で鋼球26を挟んでなるものである。これら環状リテーナー27、鋼球26、周溝25の関係、その機能などは実施例1にて詳述したので省略する。尚、28はワイヤリング(係止部材)29を治める周溝である。
In the figure, the inner diameter of the
図6は、本発明の第2のスイベルエルボの一例であるクランク型スイベルエルボ20の一部裁断断面図である。図中、21はシャフト、22はシャフト21にL字形に接合されたエルボである。かかるエルボ22には、流体の通路となる穿孔部23が形成されている。この穿孔部23に対してハウジング24が回転可能に嵌め合わされ、シャフト21及びハウジング24に夫々インサートA及びBのノーズa及びbを嵌め込み、両者を軸の半径方向に回転可能とさせたスイベルエルボである。
FIG. 6 is a partially cut cross-sectional view of a crank-type swivel elbow 20 that is an example of the second swivel elbow of the present invention. In the figure, 21 is a shaft, and 22 is an elbow joined to the
構造は実施例2とほぼ同様であるが、シャフト21及びハウジング24の内径を前記の夫々のノーズa及びbの外径よりも大きな内径となし、この夫々のノーズa及びbに表面側が開放された断面台形の周溝25が形成され、この溝25内に複数の鋼球26が嵌め込まれ、次いでこの鋼球26を挟んで前記台形の周溝25の面25Aと対向する傾斜面27Aを持つ環状リテーナー27を嵌め込み、さらに環状リテーナー27の外側に係止部材28を備えてなるクランク型のスイベルエルボ20である。そして、傾斜面27Aは、環状リテーナー27の内径側に形成し、周溝25の傾斜面25A間で鋼球26を挟んでなるものである。これら環状リテーナー27、鋼球26、周溝25の関係、その機能などは実施例1にて詳述したので省略する。尚、28はワイヤリング(係止部材)29を治める周溝である。
The structure is substantially the same as in the second embodiment, but the inner diameters of the
尚、図例のスイベルエルボ20も、実施例1のロータリージョイント10と同様に他の管や機材との連結に供されることから、図例では、管連結手段としてインサートAにナット30が供えられ、ノーズb側にねじ31を刻設した例を示す。又、32はOリング、32Aはバックアップリングであり、かかるOリング32は、ハウジング24の回転、ノーズA、Bの回転を担保するものである。尚、33はワッシャー、34はC形止め輪、35はダストシールである。
The swivel elbow 20 shown in the figure is also used for connection with other pipes and equipment as in the rotary joint 10 of the first embodiment. Therefore, in the example shown, the
本発明の第1であるロータリージョイントを小さくできたことにより、これが組み込まれたスイベルエルボ、特にクランク型のスイベルエルボにあっては、回転の際、ハウジング側とシャフト側が干渉せず、小さな回転半径で自由な回転が得られることとなった。 The swivel elbow incorporating the rotary joint, which is the first aspect of the present invention, particularly a crank-type swivel elbow, does not interfere with the housing side and the shaft side during rotation, and has a small turning radius. A free rotation was obtained.
本発明は、以上の通りのロータリージョイント及びこれを適用したスイベルエルボを提供するものであり、自動車、建設機械及び工作機械等の狭いスペースで用いるのに好適な揺動・回転自在なロータリージョイント及びスイベルエルボを提供したものである。そして、特に組み立てがしやすく、小型化が達成でき、かつ軽量化をも達成したもので、その工業的価値は極めて高い。 The present invention provides a rotary joint as described above and a swivel elbow to which the rotary joint is applied, and a swingable and rotatable rotary joint suitable for use in a narrow space such as an automobile, a construction machine, and a machine tool. A swivel elbow is provided. It is particularly easy to assemble, achieves downsizing, and achieves weight reduction, and its industrial value is extremely high.
A、B インサート
a、b ノーズ
1 ニップル
2、25 周溝
2A、25A 周溝の傾斜面
3、26 鋼球
4、27 環状リテーナー
4A、27A 環状リテーナーの傾斜面
5、28 係止部材
6、29 周溝
7、30 ナット
8、31 ねじ
9、32 Oリング
9A、32A バックアップリング
10 ロータリージョイント
20 クランク型スイベルエルボ
21 シャフト
22 エルボ
23 穿孔部
24 ハウジング
A, B Insert a, b Nose 1
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