JP2013155859A - 管接続構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】シール材に突き当たることなく管体をスムーズに差し込めて且つニップルに対して管体を回転不能に接続する。
【解決手段】ニップル1の先端側からその外周面1aに沿って管体を差し込むことにより、管体の内表面において複数のリブ部3と当接する部位が、それぞれ部分的に拡径変形してからシール材2の外周端2aに接近するため、管体の先端面がシール材2の外周端2aに突き当たらずにスムーズな乗り越えが可能になる。それと同時に、管体の内表面において各リブ部3と接触する部位は、それぞれ強く圧接するが、それに比べて各リブ部3を除いたニップル1の外周面1aと対向する部位は、管体の内表面と強く圧接しないため、その分だけ管体の内表面との摩擦抵抗が減少する。さらに管体の内表面が複数のリブ部3と各リブ部3間の凹状外面部1a1に沿ってそれぞれ屈曲変形するため、ニップル1の外周面1aに対して管体が回転不能に係合する。
【選択図】図3

Description

本発明は、例えば合成樹脂やゴムなどの軟質材料で形成された可撓性を有する変形可能なホースやチューブなどの管体を接続するための、管継手などに用いられる管接続構造に関する。
従来、この種の管接続構造として、管体に挿入される筒状の本体部の外周の所定箇所に並んで2つの隆起部がリング状に一体形成され、これらの隆起部の間にリング状の溝部が設けられ、上記溝部にOリングなどの弾力性に富む環状のシール材が保持されて、前記本体部と前記管体との隙間を、前記シール材とリップ形状の前記隆起部が圧縮状態で両者に密着することによって確実に塞ぐものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、継手本体の周溝にシールリングが嵌め込まれ、前記継手本体に管体を挿入すると、前記管体が前記シールリングを通過して前記継手本体と前記管体とがシールされる管継手であって、前記周溝の前後に前記シールリングよりも低い高さの肉盛部を設け、前記肉盛部の表面形状を前記周溝側が高い傾斜面又は円弧面とすることで、前記管体が前記シールリングを押すことなく円滑に乗り越えて、前記周溝から前記シールリングがはみ出ることを防止するものもある(例えば、特許文献2参照)。
特開平7−224980号公報 特開2004−308794号公報
しかし乍ら、このような従来の管接続構造では、挿入に伴って管体が前後の隆起部(肉盛部)とその間のシール材(シールリング)を乗り越えるため、締め付け手段によって管体の内周面を継手本体の外周面へ向け押圧しても、その締め付け力が前後の硬質な隆起部に集中し、それにより、管体の内表面においてシール材と対向する部位を有効的に押圧できず、シール材の反発弾性によるシール性能が劣るという問題があった。
さらに、シール材が管体の内表面に圧接しているが、継手本体の外周面に対して管体の回転を止める機能はない。このような接続状態では、管体の捻れなどによって管体が回転すると、それに伴って継手本体の外周面から管体を捩じりながら引き抜こうとする時と同様の力が作用し、管体内を通る流体の漏れや管体が抜ける原因となるという問題があった。
本発明は、このような問題に対処することを課題とするものであり、シール材に突き当たることなく管体をスムーズに差し込めて且つニップルに対して管体を回転不能に接続すること、などを目的とするものである。
このような目的を達成するために本発明は、可撓性を有する管体の内表面に沿って挿入されるニップルと、前記ニップルの外周面に形成した周溝に嵌め込まれて径方向へ突出する環状のシール材と、前記ニップルの前記外周面に前記シール材の外周端へ向かって徐々に突出するように設けられるリブ部と、前記ニップルの外側に前記管体を挟むように設けられて前記管体の前記内表面を前記ニップルの外周面へ向け径方向に押圧する締め付け手段と、を備え、前記リブ部は、少なくとも前記シール材よりも前記ニップルの先端側における前記外周面に沿って周方向へ複数それぞれ分散して配置されることを特徴とする。
前述した特徴を有する本発明は、ニップルの先端側からその外周面に沿って管体を差し込むことにより、管体の内表面において複数のリブ部と当接する部位が、それぞれ部分的に拡径変形してからシール材の外周端に接近するため、管体の先端面がシール材の外周端に突き当たらずにスムーズな乗り越えが可能になると同時に、管体の内表面において各リブ部と接触する部位は、それぞれ強く圧接するが、それに比べて各リブ部を除いたニップルの外周面と対向する部位は、管体の内表面と強く圧接しないため、その分だけ管体の内表面との摩擦抵抗が減少し、さらに管体の内表面が複数のリブ部と各リブ部間の凹状外面部に沿ってそれぞれ屈曲変形するため、ニップルの外周面に対して管体が回転不能に係合するので、シール材に突き当たることなく管体をスムーズに差し込むことができ、且つニップルに対して管体を回転不能に接続することができる。
その結果、挿入に伴って管体が前後の隆起部(肉盛部)とその間のシール材(シールリング)を乗り越える従来のものに比べ、周溝からのシール材のはみ出しやめくれが効果的に防止されて、シール材の損傷やシール不良の原因を排除することができるとともに、ニップルに対して管体が捻れたとしても管体が抜けることがなく、管体内を通る流体の漏れなどを確実に防止できて、管体の抜け強度を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る管接続構造の全体構成を示す縦断正面図であり、(a)が管体の接続開始時を示し、(b)が管体の接続完了時を示している。 (a)が図1(b)の(2A)−(2A)線に沿える拡大縦断側面図、(b)がニップルの成形時における説明図(側面図)である。 分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る管接続構造の分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る管接続構造の分解斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る管接続構造Aは、図1〜図5に示すように、可撓性を有する管体Bの内表面B1と対向するように設けられ内表面B1に沿って挿入されるニップル1と、ニップル1の外周面1aに形成した周溝1bに嵌め込まれて外周面1aから径方向へ突出する環状のシール材2と、ニップル1の外周面1aにおける周溝1bの近傍にシール材2の外周端2aへ向かって徐々に突出するように設けられるリブ部3と、ニップル1の外側に管体Bを挟むように設けられて管体Bの内表面B1をニップル1の外周面1aへ向け径方向に押圧する締め付け手段4を、主要な構成要素として備えている。
ニップル1は、例えばポリアセタールやその他の合成樹脂などの剛性材料で、後述する管体Bの内径と略同じか又はそれよりも若干小さな外径を有する円筒状に形成される。
ニップル1に対して後述する管体Bの接続端部Baを差し込むことにより、管体Bの接続端部Baにおける内表面B1に沿ってニップル1が挿入される。以下、ニップル1に対する管体Bの挿入方向を、管挿入方向N(図1(a)の矢印参照)という。管挿入方向Nと逆方向を、管抜け方向U(図1(b)の矢印参照)という。
ニップル1の外周面1aには、後述する管体Bの接続端部Baにおける内表面B1と対向して、後述する環状のシール材2が嵌め込まれる周溝1bを周方向に形成する。
図示される例では、周溝1bがニップル1の軸方向へ複数(二つ)それぞれ適宜間隔を空けて形成されている。
環状のシール材2は、例えばOリングなどの弾性変形可能に材料で形成され、ニップル1の周溝1bに対して嵌入装着(嵌装)された状態で、その外周端2a全体がニップル1の外周面1aよりも突出するように配置されている。
リブ部3は、少なくとも周溝1b及びシール材2よりもニップル1の先端側における外周面1aに沿って周方向へ複数それぞれ分散して突出配置される。つまり、ニップル1の外周面1aにおいて各リブ部3の間には、凹状外面部1a1がそれぞれ形成され、突出するリブ部3と凹状外面部1a1によって、ニップル1の外周面1aが周方向へ凹凸状に形成される。また、ニップル1の先端側とは、周溝1bやシール材2よりも管挿入方向Nの上流側(手前側)である。
さらに、リブ部3においてその最も管挿入方向Nの下流側(奥側)に配置される最突出部位3aを、シール材2と可能に限り軸方向へ接近させて配置することが好ましい。
詳しく説明すると、リブ部3は、シール材2の外周端2aに向かって管挿入方向Nへ徐々にニップル1の径方向へ突出するように傾斜され、最突出部位3aの突出高さを、後述する締め付け手段4で圧縮変形されたシール材2の外周端2aよりも若干低く設定することが好ましい。
また、ニップル1の外周面1aにおいて周溝1b及びシール材2よりもニップル1の基端側、すなわち管挿入方向Nの下流側(奥側)には、リブ部3の最突出部位3aやシール材2の外周端2aよりも突出高さが低い環状平坦部1cを形成することが好ましい。
リブ部3の配置例としては、例えば図1(a)(b)〜図3に示されるように、ニップル1の外周面1aにおける周溝1bよりも管挿入方向Nの上流側(手前側)のみに、複数(8個)のリブ部3をそれぞれ周方向へ所定間隔(等間隔)毎に配置している。
また、その他の例として図示しないが、リブ部3の配置数を増減したり、リブ部3の配置間隔を不均一にしたり、ニップル1の外周面1aにおける周溝1b及びシール材2よりもニップル1の基端側(管挿入方向Nの下流側)に、環状平坦部1cに代えて複数のリブ部3を周方向へ複数それぞれ分散して配置することも可能である。
締め付け手段4は、ニップル1と同種又は異種の材料で、ニップル1が挿入された管体Bの外径よりも大きい内径を有する円筒状や帯状などに形成され、その内周面を管体Bの接続端部Baにおける外表面B2と対向するように取り付けて、ニップル1及び管体Bに対し軸方向へ相互移動させることにより、ニップル1が挿入された管体Bの接続端部Baを径方向へ圧縮して、その内表面B1をニップル1の外周面1a及びシール材2に圧接させるか、或いは手動操作により、ニップル1が挿入された管体Bの接続端部Baを径方向へ圧縮して締め付けるように構成されている。
締め付け手段4の具体例としては、図1(a)(b)に示すように、ニップル1の軸方向への相互移動により縮径変形する円筒カバー41とスリーブ42を用いることが好ましい。
詳しくは、ニップル1の外周面1aと対向して管挿入方向Nへ徐々に大径となるように設けられるテーパー面41aを有する円筒カバー41と、テーパー面41aの傾斜方向へ往復動自在で且つ径方向へ弾性的に拡径及び縮径変形可能に設けられるスリーブ42を備え、テーパー面41aに沿ってスリーブ42が管抜け方向Uに摺動することにより、スリーブ42が縮径変形してその内周面を管体Bの接続端部Baにおける外表面B2に圧接させている。
また、その他の例として図示しないが、締め付け手段4として、円筒部材41及びスリーブ42に代えて、円筒状でホースHの径方向へ縮径可能なホルダー、円筒体を径方向へ複数に分割したホルダー、工具の回転操作などによって帯状体を徐々に緊締する締付具(ホースバンド)、塑性変形可能な剛性材料からなる筒体をカシメ機又は工具などにより圧縮加工することで径方向へ塑性変形させるカシメ具などを用いることも可能である。
一方、管体Bは、例えば塩化ビニルなどの軟質合成樹脂やシリコーンゴムやその他のゴムなどの可撓性を有する軟質材料で成形される例えばホースやチューブなどであり、その内表面B1と外表面B2が平坦なものが好ましい。
管体Bの具体例としては、図1(a)(b)に示すように、単層構造のホースを用いている。
また、その他の例として図示しないが、その透明又は不透明な外層と内層との間に中間層として、複数本か又は単数本の合成樹脂製ブレード(補強糸)が螺旋状に埋設される積層ホース(ブレードホース)や、中間層として合成樹脂製又は金属製の断面矩形などの帯状補強材と断面円形などの線状補強材を螺旋状に巻き付けて一体化した螺旋補強ホース(フォーランホース)や、金属製線材や硬質合成樹脂製線材を螺旋状に埋設した螺旋補強ホースなどを用いることも可能である。
このような本発明の実施形態に係る管接続構造Aによると、ニップル1の先端側からその外周面1aに沿って管体Bの接続端部Baを差し込むことにより、管体Bの接続端部Baの内表面B1が複数のリブ部3に当接して、これらの当接部位がそれぞれ部分的に拡径変形し、それに続いてシール材2の外周端2aに接近する。
それによって、拡径変形した管体Bの先端面B3がシール材2の外周端2aに突き当たらずにスムーズな乗り越えが可能になる。
それと同時に、管体Bの接続端部Baの内表面B1において各リブ部3と接触する部位は、それぞれ比較的に強く圧接するが、それに比べて各リブ部3を除いたニップル1の外周面1a(凹状外面部1a1)と対向する部位は、管体Bの内表面B1と強く圧接しないため、その分だけ管体Bの内表面B1との摩擦抵抗が減少する。
さらに、ニップル1の外周面1aに対する管体Bの差し込みにより、管体Bの内表面B1が複数のリブ部3と各リブ部3の間に形成される凹状外面部1a1に沿ってそれぞれ屈曲変形するため、ニップル1の外周面1aに対して管体Bが回転不能に係合する。また締め付け手段4で管体Bの内表面B1をニップル1の外周面1aへ向け径方向に押圧することにより、管体Bの内表面B1とリブ部3及び凹状外面部1a1が更に強く係合して、ニップル1に管体Bが回転不能に保持される。
したがって、シール材2に突き当たることなく管体Bをスムーズに差し込むことができ、且つニップル1に対して管体Bを回転不能に接続することができる。
その結果、周溝1bからのシール材2のはみ出しやめくれが効果的に防止されて、シール材2の損傷やシール不良の原因を排除することができるとともに、ニップル1に対して管体Bが捻れたとしても管体Bが抜けることがなく、管体B内を通る流体の漏れなどを確実に防止できて、管体Bの抜け強度を向上させることができる。
特に、ニップル1の外周面1aにおいて周溝1bよりもニップル1の基端側(管挿入方向Nの下流側)に、リブ部3の最突出部位3aよりも突出高さが低い環状平坦部1cを形成した場合には、ニップル1に対して管体Bが接続された状態で、管体Bに管抜け方向Uへ力が作用しても、管体Bの内表面B1において環状平坦部1cと対向する部位がシール材2とリブ部3の最突出部位3aに引っ掛かって抜けが防止される。
それにより、管体Bの抜け強度を更に向上させることができる。
その結果、管体Bの外れ事故や流体の漏れを防止でき、長期に亘って管体Bの接続状態を確実に保持することができる。
次に、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例1は、図1(a)(b)〜図3に示すように、リブ部3が、管体Bの内表面B1と対向する外面3bと、ニップル1の軸方向へ延びるように設けられて管体Bの内表面B1との当接に伴い内表面B1を屈曲変形させるエッジ3cを有している。
つまり、リブ部3は、外面3b及びエッジ3cによって、ニップル1の径方向への断面形状が台形を含む略矩形又は三角形若しくは多角形に形成される。
図1(a)(b)〜図3に示される例では、ニップル1の外側から見たリブ部3の平面形状が、ニップル1の軸方向へ長軸な帯状に形成されている(図3参照)。ニップル1の径方向に沿ったリブ部3の断面形状が矩形又は台形に形成されている(図2(a)(b)参照)。さらにリブ部3の外面3bを平面状に傾斜させている(図1(a)(b)参照)。
また、その他の例として図示しないが、リブ部3の平面形状や断面形状を変更したり、リブ部3の外面3bを曲面状に傾斜させたり、することも可能である。
このような本発明の実施例1に係る管接続構造Aによると、ニップル1に対する管体Bの差し込みに伴って管体Bの内表面B1に対しリブ部3のエッジ3cがそれぞれ当接することにより、管体Bの内表面B1が各エッジ3cに沿って屈曲変形しながら管体Bの全体が徐々に膨張変形して、管体B全体の断面形状が多角形になる(図2(a)参照)。
それにより、ニップル1のリブ部3を管体Bが乗り越える際に、リブ部3及び各リブ部3の間に配置される凹状外面部1a1と管体Bの内表面B1との接触抵抗が、周方向全体に亘って両者が接触するものに比べて小さくなる。
したがって、比較的に小さな差し込み力で管体Bをスムーズに膨張変形させることができるという利点がある。
その結果、例えば女性や子供などの非力な作業者であっても管体Bの接続作業を確実に行うことができる。
さらに、図2(a)に示されるように、リブ部3の配置位置におけるニップル1の径方向への断面形状において、ニップル1の中心を通る垂直線及び水平線上に四つ配置されるリブ部3の断面形状を矩形とし、その間に配置されるリブ部3の断面形状を台形とした場合には、図2(b)に示されるように、左右に分割された成形型Mで、ニップル1とリブ部3を例えばポリアセタールやその他の合成樹脂で一体成形する際に、リブ部3が逆勾配とならず、容易に型形成できるという利点がある。
そして、図1(a)(b)〜図3に示される例では、管接続構造Aが、管体Bを差し込むだけで接続できる工具不要なワンプッシュ式の管継手Cに組み込まれている。
管継手Cは、締め付け手段4として、ニップル1の外周面1aと対向してその軸方向へ傾斜するように設けられるテーパー面41aを有する円筒カバー41と、円筒カバー41のテーパー面41aに沿ってその傾斜方向へ往復動自在に設けられるスリーブ42を備えている。またスリーブ42をテーパー面41aに沿ってその傾斜方向へ押圧する、例えばコイルバネやスプリングなどの弾性部材5を備えている。
スリーブ42は、表面の滑り性と耐熱性に優れた合成樹脂などの弾性変形可能な材料で略円筒状に形成され、すり割りや凹みなどの弾性変形部42aを形成することでその径方向へ拡径及び縮径変形可能構成される。スリーブ42の外周面には、円筒カバー41のテーパー面41aに沿って管挿入方向Nへ往復動自在な摺動面42bが形成される。スリーブ42の内周面には、ニップル1の外周面1aに向けて突出する突起部42cを有し、図示例の場合には、その軸方向中間位置に第1の突起部42cが、管挿入方向Nの奥側端部に第2の突起部42cが二つそれぞれ所定間隔を空けて一体成形されている。
さらに、ニップル1には、他の機器(図示しない)や他の管体(図示しない)などが接続される継手本体6を設け、継手本体6を介してそれに接続される他の機器や他の管体などと、ニップル1の外周面1aに接続される管体Bを連結させている。
このような管継手Cは、図1(a)に示されるように、ニップル1に対し管体Bの接続端部Baを差し込むことで、先ず、管体Bの先端面B3がスリーブ42における突起部42c(第1の突起部42c)に突き当たり、この突き当たり状態を維持しながら管体Bを押し込むことで、スリーブ42の摺動面42bが円筒カバー41のテーパー面41aに沿って摺動し、第1突起部42cを含むスリーブ42全体が弾性部材5の押圧力に抗して管挿入方向Nへ移動する。
それにより、スリーブ42の摺動面42bがテーパー面41aに沿って管挿入方向Nへ押動されるため、スリーブ42の弾性拡径により摺動面42bと突起部42c(第1の突起部42c及び第2の突起部42c)が徐々に拡径変形する。
その後、突起部42c(第1の突起部42c)の拡径変形に伴って、その先端内径が管体Bの先端外径よりも大きくなると、突起部42c(第1の突起部42c)から管体Bの先端面B3が外れ、最終的には、図1(b)に示されるように、管体Bの先端面B3が、突起部42c(第2の突起部42c)から外れて、ニップル1の管挿入方向N奥側に突出形成される段部1dに突き当たって挿入が完了する。
それにより、弾性部材5でスリーブ42の摺動面42bがテーパー面41aに沿って管抜け方向Uへ勢い良く押圧され、それに伴いスリーブ42が一気に縮径変形して突起部42cの内端を管体Bの外表面B3に食い込ませ、管体Bがニップル1の外周面1aとの間に管抜け方向Uへ移動不能に挟持される。
したがって、管体Bの挿入をスムーズにしながら管体Bの挿入だけで確実に抜け不能に保持することができる。
この実施例2は、図4又は図5に示すように、ニップル1の外側から見たリブ部3の平面形状の変更例であり、図4に示される例では、リブ部3の外面3bをニップル1の基端側に向かって幅広くなる形状に形成し、図5に示される例では、リブ部3の外面3bをニップル1の先端側に向かって幅広くなる形状に形成した構成が、図1〜図3に示した実施例1とは異なり、それ以外の構成は図1〜図3に示した実施例1と同じものである。
図4に示される例では、リブ部3の外面3bが略三角形状に形成され、その一対のエッジ3cが管挿入方向Nの下流側(奥側)に向かって扇形に幅広くなる形状に形成している。
図5に示される例では、リブ部3の外面3bが略三角形状に形成され、その一対のエッジ3cが管挿入方向Nの上流側(手前側)に向かって扇形に幅広くなる形状に形成している。
このような本発明の実施例2に係る管接続構造Aでも前述した実施例1と同様な作用効果が得られる。
特に、リブ部3の外面3bをニップル1の基端側に向かって幅広くなる形状に形成した場合には、ニップル1のリブ部3を管体Bが乗り越える際に、リブ部3の外面3b及びエッジ3cに沿って管体Bの内表面B1が広げられる。
それにより、管体Bを更にスムーズに膨張変形させることができるという利点がある。
その結果、管体Bの接続作業を更に容易に行うことができる。
なお、図示される例では、ニップル1の外周面1aに二つの周溝1bが形成されてシール材2をそれぞれ嵌め込んでいるが、これに限定されず、周溝1b及びシール材2を単数又は三つ以上配置しても良い。
さらに、二つの周溝1bに対しリブ部3として軸方向(管挿入方向N)への寸法が同じものそれぞれ設けたが、これに限定されず、最もニップル1の先端側、すなわち管挿入方向Nの上流側(手前側)に配置されるリブ部3の軸方向寸法を、その他のリブ部3の軸方向寸法よりも長くなるように形成しても良い。
1 ニップル 1a 外周面
1b 周溝 1c 環状平坦部
2 シール材 2a 外周端
3 リブ部 3a 最突出部位
3b 外面 3c エッジ
B 管体 B1 内表面
B2 外表面

Claims (4)

  1. 可撓性を有する管体の内表面に沿って挿入されるニップルと、
    前記ニップルの外周面に形成した周溝に嵌め込まれて径方向へ突出する環状のシール材と、
    前記ニップルの前記外周面に前記シール材の外周端へ向かって徐々に突出するように設けられるリブ部と、
    前記ニップルの外側に前記管体を挟むように設けられて前記管体の前記内表面を前記ニップルの外周面へ向け径方向に押圧する締め付け手段と、を備え、
    前記リブ部は、少なくとも前記シール材よりも前記ニップルの先端側における前記外周面に沿って周方向へ複数それぞれ分散して配置されることを特徴とする管接続構造。
  2. 前記ニップルの外周面において前記周溝よりも前記ニップルの基端側に、前記リブ部の最突出部位よりも突出高さが低い環状平坦部を形成したことを特徴とする請求項1記載の管接続構造。
  3. 前記リブ部は、前記管体の前記内表面と対向する外面と、前記ニップルの軸方向へ延びるように設けられて前記管体の前記内表面との当接に伴い前記内表面を屈曲変形させるエッジを有することを特徴とする請求項1又は2記載の管接続構造。
  4. 前記リブ部の前記外面を前記ニップルの基端側に向かって幅広くなる形状に形成したことを特徴とする請求項1、2又は3記載の管接続構造。
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