JP2018071725A - 差込式結合継手 - Google Patents

Abstract

【課題】差込式結合継手の結合作業時の挿入不良の発生を抑制する。【解決手段】本発明は、先端側に傾斜面部２４ａ１′を備えた円弧形状の内周面２４ａ′を有する係合爪２４′が受け口２０ａの内部で出没可能かつ内周側へ突出するように付勢された状態に設けられた受け具２０′と、差し口１０ａの外周に円筒面状の外周面を備えた先端縁部１１及び先端縁部１１の基端側に係合爪２４′と係合可能な外周段差１２が設けられた差し具１０とを具備し、係合爪２４′と外周段差１２との係合により結合可能に構成される結合継手であって、傾斜面部２４ａ１′は、先端縁部の外周側の角部が最初に接触する位置を含む領域であって、受け口２０ａの軸線と直交する仮想平面上において、外周段差１２の小径側部分１２ａの曲率よりも小さく、かつ、小径側部分１２ａよりも外周段差１２の大径側部分１１ａの曲率に近い曲率を備える領域を有する。【選択図】図１

Description

本発明は差込式結合継手に係り、特に、消防用結合金具として用いる場合に好適な差込式結合継手の結合構造に関する。

一般に、消防ホース同士、消防ホースと管槍、消火栓と消防ホースの連結には、消防用結合金具が用いられる。この結合金具の一種である差込式結合継手は、図９に示すように、差し具１０と受け具２０が着脱可能に構成されたものである。ここで、差し具１０の先端部に設けられた外周段差１２に受け具２０に設けられた係合爪２４が嵌合することにより結合される。差し具１０には、受け具２０の係合爪２４を差し具１０の外周段差１２から外すための解除部材（押し輪）１４が装着されている。この解除部材１４を受け具２０に向けて押し込むことにより、係合爪２４を外周側へ退避させ、外周段差１２から外すことができる。これにより、差し具１０と受け具２０の結合状態が解除され、その結果、差し具１０と受け具２０を取り外すことができる（例えば、以下の特許文献１を参照）。

ところで、上記の差込式結合継手においては、上記受け具２０の受け口２０ａ内において、複数の円弧形状の係合爪２４がそれぞれ図示しないばね部材により付勢されることにより突出している。そして、差し具１０の差し口１０ａを受け具２０の受け口２０ａに挿入すると、差し具１０の先端縁部１１が上記複数の係合爪２４の傾斜面部２４ａ１に当接し、係合爪２４を外周側へ押し出しながら進入する。やがて係合爪２４が差し具１０の外周段差１２に対面すると、上記ばね部材により係合爪２４が再び突出し、外周段差１２に係合する。

特開２００１−１１６１５０号公報

しかしながら、上記従来の差込式結合継手においては、継手の結合作業を行う際に、差し具１０を受け具２０に対して斜めに挿入すると、途中で突き当たった状態となり差し込みができなくなることがある。また、このときに、差し具１０と受け具２０が噛み込んで抜き差し不能になってしまう場合もあった。さらに、差し具１０を受け具２０に挿入することはできるものの、挿入途中で引っかかりがあり、挿入方向を変えたり力を入れ直すことによってやっと結合させることができるなど、装着感が悪く、結合作業をスムーズかつ快適に行うことができない場合もあった。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、差込式結合継手の結合作業時の挿入不良の発生を抑制することのできる結合構造を提供することにある。

斯かる実情に鑑み、本発明の差込式結合継手は、先端側に傾斜面部を備えた円弧形状の内周面を有する係合爪が受け口の内部において出没可能かつ内周側へ突出するように付勢された状態に設けられた受け具と、差し口の外周において円筒面状の外周面を備えた先端縁部及び前記先端縁部の基端側に前記係合爪と係合可能な外周段差が設けられた差し具と、を具備し、前記差し口が前記受け口に差し込まれたときに前記係合爪と前記外周段差との係合により結合可能に構成される結合継手であって、前記傾斜面部は、結合作業の初期において前記先端縁部の外周側の角部が最初に接触する位置を含む領域であって、前記受け口の軸線と直交する仮想平面上において、前記外周段差の小径側部分の曲率よりも小さく、前記小径側部分よりも前記外周段差の大径側部分の曲率に近い曲率を備える前記領域を有することを特徴とする。なお、この場合には、前記領域の前記仮想平面上の曲率は、前記小径側部分の曲率と前記大径側部分の曲率との間の値を持つときに限らず、前記大径側部分の曲率以下であるときも含まれる。

本発明において、前記領域の前記仮想平面上の曲率は、前記大径側部分の曲率以下であることが望ましい。特に、前記領域の前記仮想平面上の曲率は、前記大径側部分の曲率と一致する曲率を備えることが望ましい。

本発明において、前記内周面には、前記傾斜面部の内縁に隣接する内周縁部が設けられ、前記領域は、前記傾斜面部の外縁から、或いは、前記受け具の非結合時において前記係合爪が突出状態にあるときに前記先端縁部の外周側の角部に対応する半径方向の位置にある前記傾斜面部の表面部位と前記外縁との間にある外側境界から、前記表面部位と前記内縁との間にある内側境界までの範囲を有し、前記傾斜面部は、前記内側境界から前記内縁までの範囲では、前記内周縁部のうちの前記傾斜面部と異なる曲率を備える少なくとも主体部分に向けて、前記仮想平面上の曲率が前記領域の曲率から前記内周縁部の曲率まで漸次変化することが好ましい。

本発明において、前記係合爪の前記内周面のうちの内周縁部は、左右の両端部を除く少なくとも主体部分において、前記大径側部分の曲率よりも大きく、かつ、前記小径側部分の曲率以下の曲率を備えることが好ましい。この場合においては、前記領域の前記仮想平面上の曲率は、上述の条件の代わりに、前記内周縁部の少なくとも前記主体部分の前記曲率より小さい値としてもよい。この場合において、前記領域の前記仮想平面上の曲率は、前記内周縁部の少なくとも前記主体部分の前記曲率よりも前記大径側部分の曲率に近いことが望ましい。なお、この場合には、前記領域の前記仮想平面上の曲率は、前記小径側部分の曲率と前記大径側部分の曲率との間の値を持つときに限らず、前記大径側部分の曲率以下の値を持つときも含まれる。なお、前記内周縁部の少なくとも前記主体部分の前記曲率は、前記大径側部分よりも前記小径側部分の曲率に近い値を有することが望ましい。

本発明において、前記内周面（傾斜面部及び内周縁部）における円周方向の両側の稜線部は、半径０．３ｍｍ以上の丸め形状、若しくは、幅１．０ｍｍ以上の面取り形状を有することが好ましい。この場合において、前記稜線部は、半径０．５ｍｍ以上の丸め形状、若しくは、幅１．０ｍｍ以上の面取り形状を有することが望ましい。また、内周縁部には、前記主体部分の曲率よりも外周段差の大径側部分の曲率に近い曲率を備える左右の両端部が設けられることが好ましい。この両端部の曲率は、前記大径側部分の曲率と一致することが望ましい。

本発明において、前記係合爪は、型成形された焼結材、鍛造材、又は、鋳造材により構成されていることが好ましい。ここで、前記係合爪は焼結金属により構成されることが望ましい。また、前記係合爪は、前記内周面を構成する内周壁、前記外周段差と係合する係合面を構成する係合壁、並びに、前記内周面及び前記係合面と交差する円周方向両側の側面をそれぞれ構成する側面壁を一体に備えた箱型構造を備えることが望ましい。この場合において、前記内周壁の裏側には、前記箱型構造の内部において、前記内周壁及び前記係合壁と一体に接合された補強リブ構造が設けられることがさらに効果的である。この補強リブ構造の一部は、前記係合爪を内周側へ付勢するためのばね部材に接続されることが望ましい。

本発明によれば、係合爪の傾斜面部が外周段差の小径側部分の曲率よりも小さく、大径側部分に近い曲率を備える領域を有することにより、或いは、前記内周縁部の少なくとも主体部分の曲率より小さい領域を有することにより、結合作業の初期において係合爪に円周方向の力が加わり難くなるとともに、差し口の先端縁部と当接する傾斜面部によるガイド機能が高められることにより、差込式結合継手の結合作業時の挿入不良が抑制され、結合作業を円滑に行うことができるという優れた効果を奏し得る。また、差し口の先端縁部の外周側の角部と傾斜面部との整合性が向上して面接触状態に近づくことから、結合作業の初期において係合爪と先端縁部に加わる衝撃を軽減できるため、係合爪や差し口の損傷の低減や耐久性の向上を図ることができる。

差込式結合継手の実施形態の係合爪の形状例をそれぞれ示すための、受け口の軸線の側から見た様子を示す内面図（ａ）、軸線方向に見た様子を示す正面図（ｂ）及び背面図（ｃ）、並びに、図１（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った断面を示す断面図（ｄ）及びＥ−Ｅ線に沿った断面を示す断面図（ｅ）である。 同実施形態の係合爪の図２（ｃ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図（ａ）、外面図（ｂ）、及び、円周方向の側面を示す側面図（ｃ）である。 同実施形態の結合作業の初期段階の状態を示す縦断面図である。 同実施形態の結合作業の中間段階の状態を示す縦断面図である。 同実施形態の結合作業の完了段階の状態を示す縦断面図図である。 結合作業の初期段階において従来構造と実施形態における差し口と係合爪との関係をそれぞれ示す拡大図（ａ）及び（ｂ）である。 結合作業の中間段階において従来構造と実施形態における差し口と係合爪との関係をそれぞれ示す拡大図（ａ）及び（ｂ）である。 結合作業の完了段階において従来構造と実施形態における差し口と係合爪との関係をそれぞれ示す拡大図（ａ）及び（ｂ）である。 従来構造の差込式結合継手の差し具と受け具の分解斜視図である。 従来構造の係合爪の内面図（ａ）、係合爪の正面図（ｂ）、及び、係合爪の側面図（ｃ）である。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。最初に、図９を参照して、従来の差込式結合継手の基本構造を説明する。なお、以下に説明する従来構造や本実施形態の基本構造は、日本工業規格（ＪＩＳ）のＢ９９１１−１９６８「消防ホースの差込み式結合金具の寸法」に記載されている。

図９に示すように、従来の差込式結合継手は、差し具１０と受け具２０を有し、これらの各金具は、消防用ホース、管槍、消火栓設備、消防用自動車などの各種の部材や機器に接続される。差し具１０は、全体として筒状に構成される。差し具１０は差し口１０ａを軸線方向の先端部に有する。この先端部は、差し口１０ａの開口縁側に大径の外周面部（大径側部分）を有する先端縁部１１を備える。また、この先端縁部１１の基端側に小径の外周面部（小径側部分）が形成されることにより、この大径側部分と小径側部分との間に外周段差１２が形成される。

また、軸線方向の基端部には、各種器具に対応する接続部１３が設けられている。この接続部１３は、図示例の場合には消防用ホースの取付箇所となっている。また、軸線方向の中間部の外周面上には、環状の解除部材（押し輪）１４が軸線方向に移動可能に嵌装されている。この解除部材１４は、差し具１０の中間部の外周面上に摺動自在に装着された筒状の筒体部１４ａと、この筒体部１４ａの基端側から半径方向外側に向けて突出するリング状のフランジ部１４ｂとを有する。

一方、受け具２０も、上記と同様の各種の機器に接続される。受け具２０も全体として筒状に構成されるが、軸線方向の先端部に相当する受け口２０ａの先端縁部２１が軸線方向の基端部に比べて半径方向外側に拡大した形状を備えている。受け具２０は、基端側に各種器具や機器に対応する接続部２２ａを備え、先端側には拡径した取付枠部２２ｂを備えた筒状の受け具本体２２を備えている。この受け具本体２２の取付枠部２２ｂに対して螺合などにより締め輪２３が先端側から装着される。締め輪２３の内側に板ばね等のばね部材を介して内径側に付勢された状態で複数の係合爪２４が爪座２６の開口部から出没自在となるように取り付けられている。締め輪２３の外周に設けられた環状の取付座２３ａには可撓性と弾性を有する素材からなる筒状の保護部材（ゴムバンド、タイヤなどとも呼ばれる。）２７が装着されている。

上記受け具２０の受け口２０ａ内に差し具１０の差し口１０ａを挿入すると、先端縁部１１が係合爪２４に当接する。ここでさらに差し具１０を押し込むことにより、係合爪２４が外周側へ押し込まれた状態で先端縁部１１が軸線方向の奥側へ進み、外周段差１２が係合爪２４を越えて奥側へ移動すると、係合爪２４がばね部材の弾性力により復元し、外周段差１２と係合する。これにより、差し具１０と受け具２０が抜けないように結合された状態となる。

一方、差し具１０と受け具２０が結合した状態で、フランジ部１４ｂに指を当てるなどの姿勢で解除部材（押し輪）１４を受け口２０ａの側に押し込むことにより、筒体部１４ａの先端縁が係合爪２４に当接し、係合爪２４を外周側へ押し込む。このため、係合爪２４と外周段差１２の係合状態、すなわち、差し具１０と受け具２０の結合状態が解除される。これにより、軸線方向の引き離し力を加えると差し具１０と受け具２０を取り外すことができる。

図１０（ａ）〜（ｃ）には従来の係合爪２４の概略形状を示す。ここで、図１０（ａ）は、受け具２０の内周側から半径方向外側に係合爪２４を見たときの様子を示す内面図、図１０（ｂ）は、受け具２０の軸線方向先端側から係合爪２４を見たときの正面図、図１０（ｃ）は、円周方向に係合爪２４を見たときの側面図である。

係合爪２４は、受け具２０の内周側を向いた内周面２４ａと、この内周面２４ａの基端側（図１０（ａ）及び（ｃ）では図示上側）に稜線を介して隣接する係合面２４ｂと、内周面２４ａの円周方向両側に稜線を介して隣接する左右の側面２４ｃとを備えている。なお、本明細書で言う円周方向とは、受け口２０ａの軸線の周りに回転する方向を言う。また、内周面２４ａ、係合面２４ｂ及び左右の側面２４ｃの外周側（図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）の図示下側）には、爪座２６の内部（外周側）に保持される基台部２４ｄが設けられる。この基台部２４ｄには、軸線方向の両側に形成された枠部２４ｅと、この枠部２４ｅの内側に円弧状に形成された外周面２４ｆと、この外周面２４ｆの中央に突設され、上記ばね部材２５に対して貫通した状態でカシメ固定されるボス２４ｇとが設けられている。

内周面２４ａは、受け口２０ａの内部において、先端外周側にある外縁ｏから基端内周側にある内縁ｉへ斜めに向かう傾斜面部２４ａ１と、この傾斜面部２４ａ１の内縁ｉに続いて稜線を介して隣接する内周縁部２４ａ２とを有する。傾斜面部２４ａ１と内周縁部２４ａ２とは、いずれも、受け口２０ａの内部において、円周方向に沿った凹円弧状に構成される。また、傾斜面部２４ａ１は、上記外縁ｏから上記内縁ｉに向けた方向に沿って凸曲面状の輪郭を備えた表面を備えている。一方、内周縁部２４ａ２は、ＪＩＳに規定される「つめ」の寸法ｔ_２≧２．０ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）の条件となるように形成される幅を備えた円弧状の凹曲面である。内周縁部２４ａ２の曲率は、ＪＩＳにおいて曲率半径Ｒａ＝Ｄ／２＝３２．２５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）となるように規定されている。内周縁部２４ａ２は、軸線方向に見ると平坦な形状となるように形成されている。

係合爪２４の各所の寸法はＪＩＳに規定されている。例えば、内周面２４ａの軸線周りの接線方向の長さは?_１＝３６ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）、基台部２４ｄの同長さは?_２＝４２ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）である。ただし、傾斜面部２４ａ１の軸線と直交する仮想平面上における曲率は規定されていない。しかし、一般的には係合爪２４を切削加工などで形成するため、製造上の制約から内周縁部２４ａ２と同じ曲率となるように形成される。なお、係合爪２４の一般的な材質はＣＡＣ４０３などの銅合金である。

次に、図１乃至図８を参照して、本実施形態の差込式結合継手の差し具と受け具の構造について説明する。なお、本実施形態では、差し具１０は上記従来構造と全く同様に構成でき、受け具２０′も係合爪２４′以外は上記受け具２０と同様に構成できる。このため、本実施形態において、上述の従来構造と同様の部分の説明は省略する。また、本実施形態は、上記従来構造と同様にＪＩＳに規定される寸法に設定されるので、従来構造やＪＩＳに規定される構成についても説明を省略する。

ここで、図１（ａ）は係合爪２４′の内面図、図１（ｂ）は係合爪２４′を受け具２０′の軸線方向先端側から見た正面図、図１（ｃ）は係合爪２４′を受け具２０′の軸線方向基端側から見た背面図、図１（ｄ）は図１（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った断面を示す断面図、図１（ｅ）は図１（ｂ）のＥ−Ｅ線に沿った断面を示す断面図である。また、図２（ａ）は図２（ｃ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図、図２（ｂ）は係合爪２４′の外面図、図２（ｃ）は係合爪２４′の円周方向に見た側面図である。

この係合爪２４′は、内周面２４ａ′のうちの傾斜面部２４ａ１′の少なくとも或る領域内における軸線と直交する仮想平面上の曲率が以下のように構成される。すなわち、曲率半径Ｒｂ＝ｄ_１／２＝３４．２５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）となるような曲率である。ここで、ｄ_１はＪＩＳに規定される「差し金具」の寸法であり、ｄ_１＝６８．５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）である。本実施形態では、上記のように、傾斜面部２４ａ１′において、上記仮想平面上の曲率が差し具１０の先端縁部１１の外径ｄ_１の外周面と同じになる領域が設定される。この領域は、外縁ｏから内縁ｉまでの傾斜面部２４ａ１′の全範囲のうち、後述する結合作業の初期段階において、差し具１０の差し口の先端縁部１１の外周側の角部が最初に接触する半径方向の位置を含む。一般的には、上記領域は、外側境界ｏ′から内側境界ｉ′までの領域である。ただし、図示例では、上記領域は内周縁部２４ａ２′，２４ａ３′との境界である内縁ｉまでの範囲となっているため、内側境界ｉ′は点線で示してある。

一方、内周縁部２４ａ２′，２４ａ３′のうちの左右の両端部を除く少なくとも主体部分２４ａ２′の上記仮想平面上の曲率は、従来と同様に、ＪＩＳに規定されるように、曲率半径Ｒａ＝Ｄ／２＝３２．２５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）となるような曲率である。ここで、ＤはＪＩＳに規定される「つめ」の寸法であり、Ｄ＝６４．５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）である。図示例の場合、傾斜面部２４ａ１′の外縁ｏにおける上記仮想平面上の曲率は、曲率半径Ｒｃ＝Ｓ／２＝３６．７ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）となるような曲率である。ここで、内径寸法Ｓ＝７３．４ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）は、ＪＩＳに規定される「つめ」の寸法Ｄ＝６４．５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）より大きく、ＪＩＳに規定される「つめ」の寸法ｄ＝８２．０ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）の間の値（好ましくは中間値）である。

ここで、図示例では、内周縁部の主体部分２４ａ２′の曲率は、上記のように外周段差１２の小径側部分１２ａの曲率に近い曲率となっているが、内周縁部の両端部２４ａ３′の曲率は、主体部分２４ａ２′の曲率よりも外周段差１２の大径側部分１１ａの曲率に近いことが好ましい。図示例の場合、両端部２４ａ３′の曲率は、曲率半径がｄ／２＝３４．２５ｍｍ、ｄ＝６８．５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）である曲率、すなわち、上記大径側部分１１ａの曲率と同じ曲率となっている。なお、この場合においては、傾斜面部２４ａ１′の内縁ｉのうちの、内周縁部の両端部２４ａ３′と傾斜面部２４ａ１′の境界にある内縁ｉの部分においては、両側にある表面の上記仮想平面上の曲率は相互に同じである。ただし、当該内縁ｉの部分の両側にある表面は、軸線方向に沿った方向の傾斜角が相互に異なっている（軸線に対して傾斜しているか否かで異なっている）。

傾斜面部２４ａ１では、外縁ｏからの立ち上がり部分の外側境界ｏ′までの曲率が徐々に小さくなり、外側境界ｏ′上での曲率は、曲率半径Ｒｂ＝ｄ_１／２＝３４．２５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）となるような曲率となる。そして、図示例では、この外側境界ｏ′から内縁ｉまでの領域では、傾斜面部２４ａ１′は、上述のようにＲｂ＝ｄ_１／２＝３４．２５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）となるような一定の曲率を有する。ここで、上記傾斜面部２４ａ１′と内周縁部の主体部分２４ａ２′との間の部分においては、或いは、図示例とは異なる態様として、上記内周縁部に両端部２４ａ３′が設けられない場合においては、内縁ｉは、上記仮想平面上の曲率が異なる境界線となっている。ただし、上記部分において、或いは、上記場合においては、上記曲率を有する領域の範囲を、内縁ｉよりも外側境界ｏ′に近い位置にある図示点線で示す内側境界ｉ′までとしてもよい。この場合、内側境界ｉ′から内縁ｉまでの間は、上記仮想平面上の曲率が上記領域内の曲率から徐々に大きくなって、最終的に内縁ｉにおいて内周縁部２４ａ２′の曲率と一致するように、漸次変化させてもよい。これにより、後述する結合作業の初期段階から中間段階への移行時の挿入動作を円滑化させたり、安定化させたりすることができる。

なお、上記領域は、上記傾斜面部２４ａ１′のうちの先端縁部１１の外周側の角部１１ｐが結合作業の初期において最初に接触する表面部位、或いは、先端縁部１１の外周側の角部１１ｐの半径方向の位置に対応する表面部位、を含む範囲であればよい。例えば、上記領域は、外側境界ｏ′から内側境界ｉ′までの範囲を少なくとも含む範囲であればよい。このとき、外縁ｏから外側境界ｏ′までの範囲や、内側境界ｉ′から内縁ｉまでの範囲は任意である。もちろん、上記領域を、外縁ｏから内側境界ｉ′までの範囲、或いは、外縁ｏから内縁ｉまでの範囲、外側境界ｏ′から内縁ｉまでの範囲としても構わない。

なお、一般的には、上記領域内の上記仮想平面上の曲率は、上記のように一定である必要はない。また、上記領域内の上記仮想平面上の曲率は、外周段差１２の小径側部分１２ａの曲率より小さく、かつ、小径側部分１２ａの曲率よりも大径側部分１１ａの曲率に近ければよい。この場合において、上記領域内の上記仮想平面上の曲率は、大径側部分１１ａの曲率以下であることが望ましい。ここで、上記領域内の上記仮想平面上の曲率は、大径側部分１１ａの曲率と一致する曲率であってもよい。

或いはまた、上記領域内の上記仮想平面上の曲率は、内周縁部の主体部分２４ａ２′の曲率より小さければよい。この場合において、上記領域内の上記仮想平面上の曲率は、内周縁部の主体部分２４ａ２′の曲率よりも大径側部分１１ａの曲率に近いことが好ましい。この場合においても、上記領域の上記仮想平面上の曲率は、大径側部分１１ａの曲率以下であることが望ましい。

なお、係合爪２４′には、傾斜面部２４ａ１′と側面２４ｃ′との間の稜線部Ｊ１、及び、内周縁部２４ａ２′又は２４ａ３′と側面２４ｃ′との間の稜線部Ｊ２などの端縁角部が設けられている。従来構造では、これらの端縁角部は、基本的に糸面取りと呼ばれる程度の幅０．１〜０．２ｍｍ程度の面取り形状、或いは、半径０．１〜０．２ｍｍ程度の丸め形状であることが通常であった。しかし、本実施形態では、上記稜線部Ｊ１及びＪ２は、半径０．３ｍｍの丸め形状、若しくは、幅０．５ｍｍの面取り形状を備える。ただし、稜線部Ｊ１及びＪ２において、半径０．３ｍｍよりも大きな半径、例えば、０．５ｍｍ若しくはこれ以上の半径（例えば、半径０．８ｍｍ）の丸め形状を設けるようにしてもよい。また、当該稜線部Ｊ１及びＪ２において、幅１．０ｍｍ以上（例えば、幅１．５ｍｍ）の面取り形状を設けるようにしてもよい。これにより、結合作業の初期段階及び中間段階において、先端縁部１１の外周面上の係合爪２４′の半径方向の高さを低減することができる。このため、係合爪２４′の出没動作のストローク余裕を確保できるという作用がもたらされる。また、このような稜線部Ｊ１及びＪ２の角部形状がなだらかになることにより、本発明に係る主要な作用である、係合爪２４′が円周方向に力を受けることを抑制するという作用をさらに高めることができる。

なお、左右の上記稜線部Ｊ２に隣接する左右の両端部２４ａ３′の表面を、図１に示すように、小径側部分１２ａ（或いは、内周縁部の主体部分２４ａ２′）の曲率よりも小さい曲率、例えば、曲率半径Ｒｂ＝ｄ_１／２＝３４．２５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）となるような曲率、或いは、これに近い曲率にすると、以下の効果を得ることができる。すなわち、後述する結合作業の中間段階における先端縁部１１の外周面上の係合爪２４′の半径方向高さをさらに低減できる。これにより結合作業の中間段階における係合爪２４′の半径方向のストローク余裕をさらに増大できる。また、当該外周面との間を面接触状態若しくはこれに近い状態とすることができるため、両者の間の接触部分の損傷が低減され、耐久性も向上する。

本実施形態の係合爪２４′は、図１（ｅ）並びに図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記内周面２４ａ′を形成する内周壁Ｂａと、この内周壁Ｂａと稜線部を介して隣接し、上記係合面２４ｂ′を形成する係合壁Ｂｂと、内周壁Ｂａと係合壁Ｂｂの双方に隣接し、上記側面２４ｃ′を形成する左右の側面壁Ｂｃとを備えている。また、基台部２４ｄ′には、上記内周壁Ｂａに対して稜線部（外縁ｏ）を介して延在された側面壁Ｂｄと、係合壁Ｂｂに沿って延長された形態の側面壁Ｂｅが設けられている。そして、係合爪２４′は、上記内周壁Ｂａ、上記係合壁Ｂｂ及び側面壁Ｂｅ、上記側面壁Ｂｄ、並びに、上記左右の側面壁Ｂｃとが一体に構成され、内周面２４ａ′の背面側が開放された形状の箱型構造を備えている。

上記箱型構造の内部には、上記内周壁Ｂａの内側面に接続されるとともに、上記側面壁Ｂｄと上記係合壁Ｂｂ及び側面壁Ｂｅとの間を繋ぐように、一体に構成された補強リブ構造Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃが設けられる。また、中央の補強リブ構造Ｃａの底部にはばね部材２５と接続するための構造（図示例ではボス）２４ｇ′が突設されている。なお、補強リブ構造Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃは、少なくとも、内周壁Ｂａと係合壁Ｂｂに一体に形成されていれば、結合作業に関する強度や耐久性を向上させることができる。

本実施形態の係合爪２４′は、各種の粉体を焼結させた焼結材（具体的には金属粉を用いて焼結させた金属焼結材）によって構成される。金属としては、例えば、ＳＵＳ６３０やＳＵＳ３０４などのステンレス鋼を用いることができる。このような焼結体は、金属の粉末をバインダとともに圧縮成形し、高温度で焼結させることによって形成できる。この場合に、一般的な粉末冶金技術（プレス成形法）の他に、金属粉末射出成型法を用いることも可能である。また、係合爪２４′は、焼結体ではないが、型成形を行う点では上記と共通する、ダイキャスト法などの鋳造法を用いた鋳造材や、冷間鍛造法などの鍛造法を用いた鍛造材であってもよい。

上記の製造法による利点は、切削加工などを行う場合に比べて特殊な面形状（特に、本発明に係る係合爪２４′の内周面２４ａ′の表面形状）を形成しやすい点と、切削代を不要とすることにより原材料コストを低減できる点である。また、本実施形態では、傾斜面部２４ａ１′に内周縁部の主体部分２４ａ２′や小径側部分１２ａの曲率よりも小さな曲率を備える領域を設けたことにより、結合作業の初期において内周面２４ａ′の円周方向の広い範囲で先端縁部１１と接触し易くなる。このことから、係合爪２４′の内周壁Ｂａなどの肉厚を薄くしても、相互に衝突する係合爪２４′の内周面２４ａ′と先端縁部１１の損傷を軽減することができ、耐久性も向上できる。したがって、金属粉などの原材料コストをさらに低減できる。また、係合爪２４′の軽量化を図ることができる。

図３〜図５は、本実施形態の差込式結合継手の結合作業の初期段階、中間段階及び完了段階の各状態をそれぞれ示す断面図である。また、図６〜図８は、上記の各段階について従来構造及び本実施形態の係合爪と差し口１０ａの先端部との関係をそれぞれ示す拡大図（ａ）及び（ｂ）である。

最初に、図３及び図６を参照して結合作業の初期段階について説明する。図３に示すように、受け具２０′の受け口２０ａ内に、差し具１０の差し口１０ａを挿入する。このとき、差し具１０の先端縁部１１の外周側の角部１１ｐが係合爪２４′の上記傾斜面部２４ａ１′に当接し、係合爪２４′を爪座２６の開口２６ａ内へ没する方向（外周側）に移動させる。なお、上記の領域は、先端縁部１１の外周側の角部１１ｐが最初に接触する傾斜面部２４ａ１′の部分を含む。また、上記の領域は、先端縁部１１の外周側の角部１１ｐの半径方向の位置に対応する傾斜面部２４ａ１′の表面部位よりも上記外縁ｏの側にある外側境界ｏ′と、上記表面部位より上記内縁ｉの側にある内側境界ｉ′との間の範囲を少なくとも有する。

このとき、従来構造では、図６（ａ）に示すように、内周面２４ａの傾斜面部２４ａ１の上記領域は、受け口２０ａの軸線と直交する仮想平面上の曲率が先端縁部１１の外周面の曲率より大きい。このため、傾斜面部２４ａ１の上記仮想平面上の表面位置ｓと先端縁部１１の外周側の角部１１ｐとの間において、円周方向の中央部分で隙間ｇが生じる。このため、先端縁部１１の外周側の角部１１ｐは傾斜面部２４ａ１の左右の稜線部だけに接触して点状の接触部ｔｅが生ずる。ただし、図示の場合は、差し口１０ａが受け口２０ａの中心位置に挿入されるとともに、差し口１０ａと受け口２０ａの軸線が一致している様子を示している。しかし、実際には、差し口１０ａが受け口２０ａに対して偏心した位置に挿入されたり、差し口１０ａの軸線が受け口２０ａの軸線に対して僅かに傾斜した姿勢で挿入されたりする。このため、一つの係合爪２４の左右の稜線部のうちの一方の稜線部だけに接触部ｔｅが生じて先端縁部１１の外周側の角部１１ｐが当接し、それによって係合爪２４が円周方向に力を受ける結果、爪座２６の開口２６ａに対する係合爪２４の出没動作が円滑さを欠くようになる場合がある。

例えば、図示例のように円周方向に三つの係合爪２４が配置される場合であれば、従来構造では、円周方向の六ケ所の接触点で先端縁部１１の角部１１ｐが規制され得る。しかし、差し口１０ａが受け口２０ａの軸線に対して僅かに偏心したり傾いたりしていると、係合爪２４は、或る接触点では大きく力を受けるものの、他の接触点では力を受けないといったことが生じる。そして、力を受ける接触点の位置が各係合爪２４の円周方向の端部にある稜線部（接触部ｔｅ）にあることから、係合爪２４には半径方向の力成分よりむしろ円周方向の力成分が生じ易くなる。この結果、係合爪２４が角部１１ｐに押されて爪座２６の開口２６ａ内に没する動作がスムーズに行われ難くなるので、結合作業の初期段階において差し口１０ａが受け口２０ａに挿入し難くなり、突き当りや引っかかりが生じ易くなる。

一方、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、内周面２４ａ′の傾斜面部２４ａ１′の上記領域において、上記仮想平面上の曲率が先端縁部１１の外周面の曲率と一致している。このため、傾斜面部２４ａの上記仮想平面上の表面位置ｓ′と先端縁部１１の外周側の角部１１ｐとの間において、円周方向の全体のいずれにおいても上記隙間ｇが生じ難くなる。このため、先端縁部１１の外周側の角部１１ｐは、傾斜面部２４ａ１′の上記領域において、上記仮想平面上の全範囲ｔａにわたり線接触した状態若しくはこれに近い状態となる。このようになると、上述のような結合作業の初期段階に偏心位置への挿入や傾斜姿勢での挿入が生じても、傾斜面部２４ａ１′の曲率が大きいことにより、差し口１０ａの角部１１ｐの接触位置が円周方向の端部以外の箇所にも均等に生じやすくなる。このことから、係合爪２４′の受ける力は円周方向に偏りにくくなり、半径方向外側へ向き易くなるため、係合爪２４′の爪座２６の開口２６ａに対する出没動作の円滑性が維持され易い。

一般的には、結合作業の初期段階で角部１１ｐが最初に当接する係合爪２４′の傾斜面部２４ａ１′の上記領域では、軸線と直交する仮想平面上の曲率が、小径側部分１２ａの曲率よりも小さく、しかも、小径側部分１２ａよりも大径側部分１１ａの曲率に近い。或いはまた、上記領域では、軸線と直交する仮想平面上の曲率が、内周縁部の少なくとも主体部分２４ａ２′の曲率より小さい。このため、先端縁部１１の角部１１ｐと係合爪２４′との接触状態は点接触状態というよりも線接触状態に近くなり、係合爪２４′が角部１１ｐから受ける円周方向の力成分は従来構造よりも小さく、その分、半径方向の力成分が大きくなる。したがって、係合爪２４′は従来構造よりも爪座２６の開口２６ａ内に没し易くなるため、結合作業の初期段階において差し口１０ａはスムーズに受け口２０ａ内に挿入可能となる。

また、上記のように差し口１０ａが受け口２０ａの内部に挿入されていくに従って、差し口１０ａの先端縁部１１の外周側の角部１１ｐが係合爪２４′の傾斜面部２４ａ１′によってガイドされ、差し口１０ａの偏心位置や傾斜姿勢が修正されていく。このとき、従来構造では前述のように各係合爪２４の円周方向の左右の稜線部のみが点状の接触部ｔｅで接触するためにガイド機能が制限される。これに対して、本実施形態では、係合爪２４′の傾斜面部２４ａ１′の大きな曲率により、円周方向の全範囲にわたって角部１１ｐに対するガイド機能を発揮することが可能である。このため、結合作業の初期段階において差し口１０ａを受け口２０ａに対する結合可能な位置及び角度に円滑に修正していくことができる。したがって、突き当りによる挿入不可状態や抜き差し不能状態の発生が防止されるだけでなく、結合作業時の初期段階から中間段階へ移行するときのスムーズな装着感を得ることができる。

ここで、上記領域における上記仮想平面上の曲率が大径側部分１１ａの曲率より大きい場合には、後述する稜線部Ｊ２と同様に、上記稜線部Ｊ１の丸め形状の半径や面取り形状の幅を大きくすることが好ましい。これにより、係合爪２４′の先端縁部１１の外周側の角部１１ｐ上の半径方向の高さを僅かでは或るものの低くすることができ、隙間ｇを小さくすることができる。このため、初期段階における係合爪２４′の半径方向のストローク余裕を若干増大させることができることから、偏心位置や傾斜姿勢に起因する噛み込みなどの結合不良の発生も抑制できる。また、初期段階における結合作業時の挿入抵抗を軽減することも可能である。

なお、本実施形態に限らず、本発明では、上記領域における上記仮想平面上の曲率は、上記小径側部分１２ａの曲率よりも大径側部分１１ａの曲率に近い曲率以下であればよく、また、内周縁部の少なくとも主体部分２４ａ２′の曲率より小さい曲率であればよい。このとき、上記領域における上記仮想平面上の曲率は、上記大径側部分１１ａの曲率よりもさらに小さい曲率（さらに大きい曲率半径Ｒｂを有する曲率）であってもよい。この場合には、図６（ｂ）に二点鎖線で示すように、傾斜面部２４ａ１′の上記仮想平面上の表面位置ｓ″の曲率が先端縁部１１の外周側の角部１１ｐの曲率よりも小さい。このため、角部１１ｐは係合爪２４′の傾斜面部２４ａ１′の上記領域の左右の端縁部分には接触しにくくなり、上記領域の中央部分に接触しやすくなる。したがって、係合爪２４′が受ける円周方向の力成分はさらに小さくなり、半径方向の力成分がさらに多くなるため、係合爪２４′の出没動作に障害が生ずることはさらに抑制される。

上記の初期段階において差し口１０ａの受け口２０ａに対する偏心位置や傾斜姿勢が或る程度修正された状態で、さらに差し口１０ａが受け口２０ａ内に挿入される。すると、図４に示すように、係合爪２４′の内周縁部２４ａ２′，２４ａ３′が先端縁部１１の外周面（すなわち、大径側部分１１ａ）上に乗り上げた状態となる（中間段階）。この状態では、図７に示すように、従来構造と本実施形態のいずれも、曲率の大きい内周縁部（の少なくとも主体部分２４ａ２，２４ａ２′）が曲率の小さな先端縁部１１の外周面上に配置される。このことにより、内周縁部のうち左右の稜線部Ｊ２のみが先端縁部１１の外周面上に接触部ｔｆ、ｔｇで接触した状態となる。

このとき、本実施形態では、内周縁部２４ａ２′のように左右の稜線部Ｊ２の丸め形状の半径や面取り形状の幅を大きくしてもよい（図７及び図８参照）。これにより、稜線部Ｊ２と先端縁部１１の外周面との間の接触部ｔｇの変化により、係合爪２４′の先端縁部１１の外周面上の半径方向の高さを僅かでは或るものの低くすることができ、間隙ｇ′を小さくすることができる。このため、中間段階における係合爪２４′の半径方向のストローク余裕を若干増大させることができることから、傾斜姿勢に起因する噛み込みなどの結合不良の発生も抑制できる。また、中間段階における結合作業時の挿入抵抗を軽減することも可能である。さらに、図１に示すように、上記稜線部Ｊ２の内側の左右の端縁部２４ａ３′の曲率を局所的に小さくしてもよい。すなわち、前述のように、内周縁部に主体部分２４ａ２′の曲率よりも小さい曲率を備えた上記両端部２４ａ３′を設けることにより、接触部が図示のｔｇ′のように広がり、左右の稜線部Ｊ２及びその近傍の先端縁部１１の外周面に対する接触状態を線接触状態から面接触状態とすることができる。このため、上記の効果に加えて、係合爪２４′と差し口１０ａの外周面の損傷を低減し、耐久性を向上させることができる。

最後に、上記中間段階よりもさらに差し口１０ａを受け口２０ａ内に挿入すると、先端縁部１１が係合爪２４′の内周縁部２４ａ２′，２４ａ３′よりも奥側に移動することにより、内周縁部２４ａ２′，２４ａ３′が外周段差１２の小径側部分１２ａに対面することとなる。これにより、係合爪２４′はばね部材２５の弾性力によって突出するので、係合爪２４′の係合面２４ｂ′が外周段差１２に係合し、結合状態となる（完了段階）。

上述のように、本実施形態では、係合爪２４′の内周面２４ａ′の傾斜面部２４ａ１′の所定領域の曲率が従来の曲率よりも小さい（すなわち、曲率半径ＲａがＤ／２＝３２．２５ｍｍ（呼び径６５ｍｍの場合）よりも大きい）。これにより、結合作業の初期段階において係合爪２４′の受ける力が円周方向に加わり難くすることができる。このため、係合爪２４′が爪座２６の開口２６ａに引っかかり動作不能になるなどを事態の発生を回避でき、係合爪２４′を円滑に出没動作させることができる。また、結合作業の初期段階において差し口１０ａの外周側の角部１１ｐと係合爪２４′の傾斜面部２４ａ１′とが従来構造の点接触状態よりも線接触状態に近くなる。このため、係合爪２４′による差し口１０ａに対するガイド機能が高められ、その結果、受け口２０ａに対する差し口１０ａの偏心位置や傾斜姿勢の修正が円滑に行われる。このため、結合作業時においてスムーズでひっかかりのない良好な装着感を得ることができる。したがって、差込式結合継手の結合作業時の挿入不良が抑制され、結合作業を円滑に行うことが可能になる。また、差し口１０ａの先端縁部１１の外周側の角部１１ｐと、係合爪２４′の傾斜面部２４ａ１′との整合性が向上して線接触状態に近づくことから、結合作業の初期において係合爪２４′と先端縁部１１に加わる衝撃を軽減できる。このため、係合爪２４′や差し口１０ａの損傷の低減や耐久性の向上を図ることができる。

なお、本発明の差込式結合継手は、上記実施形態に記載の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づく種々の異なる態様を含む。たとえば、上記実施形態では、ＪＩＳに規定される消防用結合金具を構成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述のように結合動作を行うことができる差し口と係合爪とを備えた継手であれば、いかなる用途に用いられるものにも適用可能である。また、ＪＩＳに規定される寸法に何ら限定されるものではない。さらに、係合爪の具体的な構造も、上記の図示例に限定されるものではなく、傾斜面部と内周縁部を備えた内周面と外周段差に係合可能な係合面を有するものであればよい。さらに、上記実施形態において、内周縁部を従来構造と同様に中央から左右の稜線部Ｊ２に至る全範囲においてほぼ一定の曲率に形成してもよい。

１…差込式結合継手、１０…差し具、１０ａ…差し口、１１…先端縁部、１１ｐ…外周側の角部、１１ａ…大径側部分、１２…外周段差、１２ａ…小径側部分、１３…接続部、１４…解除部材、１４ａ…筒体部、１４ｂ…フランジ部、２０′…受け具、２０ａ…受け口、２１…先端縁部、２２…受け具本体、２２ａ…接続部、２２ｂ…取付枠部、２３…締め輪、２３ａ…取付座、２４′…係合爪、２４ａ′…内周面、２４ａ１′…傾斜面部、ｏ…外縁、ｏ′…外側境界、i…内縁、ｉ′…内側境界、２４ａ２′…内周縁部の主体部分、２４ａ３′…内周縁部の両端部、２４ｂ′…係合面、２４ｃ′…側面、２４ｄ′…基台部、Ｂａ…内周壁、Ｂｂ…係合壁、Ｂｃ…側面壁、Ｃａ〜Ｃｃ…補強リブ構造、２５…ばね部材、２６…爪座、２６ａ…開口、２７…保護部材

Claims (12)

1. 先端側に傾斜面部を備えた円弧形状の内周面を有する係合爪が受け口の内部において出没可能かつ内周側へ突出するように付勢された状態に設けられた受け具と、差し口の外周において円筒面状の外周面を備えた先端縁部及び前記先端縁部の基端側に前記係合爪と係合可能な外周段差が設けられた差し具と、を具備し、前記差し口が前記受け口に差し込まれたときに前記係合爪と前記外周段差との係合により結合可能に構成される結合継手であって、
   前記傾斜面部は、結合作業の初期において前記先端縁部の外周側の角部が最初に接触する位置を含む領域であって、前記受け口の軸線と直交する仮想平面上において、前記外周段差の小径側部分の曲率よりも小さく、かつ、前記小径側部分よりも前記外周段差の大径側部分の曲率に近い曲率を備える前記領域を有することを特徴とする差込式結合継手。
2. 前記領域の前記仮想平面上の曲率は、前記大径側部分の曲率以下であることを特徴とする請求項１に記載の差込式結合継手。
3. 前記領域の前記仮想平面上の曲率は、前記大径側部分の曲率と一致することを特徴とする請求項２に記載の差込式結合継手。
4. 前記内周面には、前記傾斜面部の内縁に隣接する内周縁部が設けられ、
   前記領域は、前記傾斜面部の外縁から、或いは、前記受け具の非結合時において前記係合爪が突出状態にあるときに前記先端縁部の外周側の角部に対応する半径方向の位置にある前記傾斜面部の表面部位と前記外縁との間にある外側境界から、前記表面部位と前記内縁との間にある内側境界までの範囲を有し、
   前記傾斜面部は、前記内側境界から前記内縁までの範囲では、前記内周縁部のうちの前記傾斜面部と異なる曲率を備える少なくとも主体部分に向けて、前記仮想平面上の曲率が前記領域の曲率から前記内周縁部の曲率まで漸次変化することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の差込式結合継手。
5. 前記内周面には、前記傾斜面部の基端側に隣接し前記軸線と平行な円弧状の内周縁部が設けられ、前記内周縁部は、左右の両端部を除く少なくとも主体部分において、前記大径側部分の曲率よりも大きく、かつ、前記小径側部分の曲率以下の曲率を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の差込式結合継手。
6. 先端側に傾斜面部を備えるとともに前記傾斜面部の基端側に隣接する内周縁部を備えた円弧形状の内周面を有する係合爪が受け口の内部において出没可能かつ内周側へ突出するように付勢された状態に設けられた受け具と、差し口の外周において円筒面状の外周面を備えた先端縁部及び前記先端縁部の基端側に前記係合爪と係合可能な外周段差が設けられた差し具と、を具備し、前記差し口が前記受け口に差し込まれたときに前記係合爪と前記外周段差との係合により結合可能に構成される結合継手であって、
   前記内周縁部は、左右の両端部を除く少なくとも主体部分において、前記外周段差の大径側部分の曲率よりも大きく、かつ、前記外周段差の小径側部分の曲率以下の曲率を備え、
   前記傾斜面部は、結合作業の初期において前記先端縁部の外周側の角部が最初に接触する位置を含む領域であって、前記受け口の軸線と直交する仮想平面上において、前記内周縁部の少なくとも前記主体部分の前記曲率よりも小さい曲率を備える前記領域を有することを特徴とする差込式結合継手。
7. 前記領域の前記仮想平面上の曲率は、前記内周縁部の少なくとも前記主体部分の前記曲率よりも前記大径側部分の曲率に近いことを特徴とする請求項６に記載の差込式結合継手。
8. 前記領域は、前記傾斜面部の外縁から、或いは、前記受け具の非結合時において前記係合爪が突出状態にあるときに前記先端縁部の外周側の角部に対応する半径方向の位置にある前記傾斜面部の表面部位と前記外縁との間にある外側境界から、前記表面部位と前記内縁との間にある内側境界までの範囲を有し、
   前記傾斜面部は、前記内側境界から前記内縁までの範囲では、前記内周縁部のうちの少なくとも前記主体部分に向けて、前記仮想平面上の曲率が前記領域の曲率から前記内周縁部の曲率まで漸次変化することを特徴とする請求項６又は７に記載の差込式結合継手。
9. 前記内周縁部には、前記主体部分の曲率よりも前記大径側部分の曲率に近い曲率を備える左右の両端部が設けられることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の差込式結合継手。
10. 前記係合爪は、型成形された焼結材、鍛造材、又は、鋳造材により構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の差込式結合継手。
11. 前記内周面を構成する内周壁、前記外周段差と係合する係合面を構成する係合壁、並びに、前記内周面及び前記係合面と交差する円周方向両側の側面をそれぞれ構成する側面壁を一体に備えた箱型構造を備えることを特徴とする請求項１０に記載の差込式結合継手。
12. 前記内周壁の裏側には、前記箱型構造の内部において、前記内周壁及び前記係合壁と一体に接合された補強リブ構造が設けられることを特徴とする請求項１１に記載の差込式結合継手。

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