JP2021169846A - 雄継手及び管継手 - Google Patents

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Sukenori Kusu
瑞穂 一橋
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Abstract

【課題】より簡略な構造の雄継手及び管継手を提供する。【解決手段】雄継手12は、筒状の雄継手本体16と、前記雄継手本体16内に、前記雄継手本体16の中心軸Aと同軸上に設けられた弁体20とを備える。前記弁体20は、軸状の軸部28と、前記軸部28の先端に同軸上に設けられた円盤状の弁部30とを有する。弁部30は、基端部36に、前記中心軸Aに対し交差する第1面42と、前記第1面42の外縁に接続され、前記第1面42から基端へ前記中心軸Aに沿って延びている第2面44とを有し、側部に前記中心軸Aを中心とする円環状の溝46と、前記溝46の基端側に変形部54とを有する。変形部54は、第1面42と第2面44の接続部分47と、基端側の内面50aと底面48の接続部分49と、の間の厚さが部分的に薄く形成された薄肉部分55を有する。【選択図】図3

Description

本発明は、雄継手及び管継手に関する。
従来から、水や油等の流体を高圧下で移送するホース間の管継手として、弁体を用いた
迅速継手が知られている(例えば、特許文献1)。
上記特許文献1に、弁先端側部材と、弁後端側部材と、シール部材とを備え、弁先端側部材と弁後端側部材で形成された溝にシール部材を嵌めた弁体が開示されている。
特開2018−25277号公報
上記特許文献1の場合、シール部材を嵌めるための溝は、弁先端側部材と弁後端側部材とで形成されているため、構造が複雑であり、汎用性が低いという懸念があった。
本発明は、より簡略な構造の雄継手及び管継手を提供することを目的とする。
本発明に係る雄継手は、筒状の雄継手本体と、前記雄継手本体内に、前記雄継手本体の中心軸と同軸上に設けられた弁体とを備え、前記弁体は、軸状の軸部と、前記軸部の先端に同軸上に設けられた円盤状の弁部とを有し、前記弁部は、前記軸部の先端が接続している基端部と、前記基端部と反対側の先端部と、前記基端部と前記先端部の間の側部とを有し、前記基端部は、前記中心軸に対し交差する第1面と、前記第1面の外縁に接続され、前記第1面から基端へ前記中心軸に沿って延びている第2面とを有し、前記側部は、前記中心軸を中心とする円環状の溝と、前記溝の基端側に変形部とを有し、前記溝は、前記中心軸に沿った底面と、前記底面の前記中心軸方向の両端部から径方向の外側へ延びた一対の内面とを有し、前記変形部は、前記第1面と前記第2面の接続部分と、前記一対の内面のうち基端側の内面と前記底面の接続部分と、の間の厚さが部分的に薄く形成された薄肉部分を有する。
本発明に係る管継手は、前記雄継手と、前記雄継手が挿入される雌継手とを備える。
本発明によれば、Oリングを装着するための溝は、単体の弁部で形成されるので、より簡略な構造の雄継手及び管継手を提供することができる。
本実施形態に係る管継手の部分断面図である。 雄継手の部分断面図である。 弁体の部分断面図である。 弁体の右側面図である。 雄継手の部分拡大断面図である。 加締める前の弁体の部分拡大断面図である。 弁体にOリングを装着した状態の部分拡大断面図である。 弁体を加締めた後の弁体の部分拡大断面図である。 雌継手の部分断面図である。 変形例に係る弁体の部分拡大断面図である。
以下、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。以下の説明において、特に断りのない限り、中心軸に平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸を中心とする周方向、すなわち中心軸の軸回りを単に「周方向」と呼ぶ。なお、本明細書において、「平行な方向」は略平行な方向も含み、「直交する方向」は略直交する方向も含む。
図1に示す管継手10は、雄継手12と、前記雄継手12が挿入される雌継手14とを備える迅速継手である。図示しないが、雄継手12及び雌継手14は、それぞれ別の配管に接続されている。雄継手12は、流路15を有する。雌継手14は、流路17を有する。管継手10は、雄継手12と雌継手14を連結することにより、流路15と流路17を連続させる。
(雄継手)
図2に示すように、雄継手12は、金属製の、雄継手本体16と、弁体20と、第1キャップ22と、ホルダ32と、コイルバネ34とを有する。雄継手12は、軸方向の先端に設けられた第1オリフィス18を弁体20で開閉可能であり、軸方向の基端に第1キャップ22が設けられている。
雄継手本体16は、筒状部材であり、先端に第1オリフィス18を有し、外周に、外周シール面24と、環状凹部26とを有し、基端の内周面には雌ネジが形成されている。外周シール面24は、雄継手本体16の先端より拡径され周方向に連続した滑らかな形状を有する。環状凹部26は、外周シール面24の基端側であり、縮径され周方向に連続した凹形状を有する。雄継手本体16の外周シール面24より先端側は、先細形状となっている。
雄継手本体16の内周面は、先端に向かって先細形状となっており、当該先端に第1環状突起60と、第1環状突起60の基端側に第1シール面62とを有する。第1環状突起60は、雄継手本体16の先端から中心軸Aに向かって内側へ環状に突出している。第1シール面62は、先端へ向かって中心軸Aに近づく方向へ傾斜している。第1キャップ22は、筒状部材であり、雄継手本体16の雌ネジに相補的な雄ネジが外周面に形成されており、上記雌ネジにねじ込まれて、雄継手本体16の基端に固定されている。
ホルダ32は、先端面と基端面とを有する円盤状の底部31と、先端面の中心に基端が接続された軸方向を長手方向とする軸状の支持部33とを有する。支持部33の先端の中心から基端面へ軸方向に貫通した支持穴29が形成されている。底部31の支持部33との接続部分の周囲に、軸方向に貫通した穴(図示しない)が複数形成されている。底部31の基端面は、雄継手本体16に固定された第1キャップ22の先端に接触している。支持部33はコイルバネ34の基端に挿入される。コイルバネ34は軸方向に伸縮可能に配置される。コイルバネ34の基端は、底部31の先端面に接触している。
(弁体)
弁体20は、軸方向を長手方向とする軸状の軸部28と、軸部28の先端に一体に形成された弁部30とを有する。軸部28の基端は、ホルダ32の支持穴29に挿入されている。軸部28は、軸方向に移動可能に支持部33に支持されている。
弁部30は、円盤状であって、軸部28の同軸上に配置されている。図3に示すように、弁部30は、軸部28の先端が接続している基端部36と、基端部36と反対側の先端部38と、基端部36と先端部38の間の径方向外側に面した側部40とを有する。
基端部36は、中心軸Aから径方向の外側へ広がる第1面42と、第1面42の外縁に接続され、第1面42の外縁から前記中心軸Aに沿って基端へ向かっている第2面44と、第1面42の内縁から前記中心軸Aに沿って基端へ向かっている第3面45とを有する。第1面42は軸部28を中心とする円環状の表面である。第2面44と第3面45は、径方向において対向している。第2面44は、円筒内面状であり、軸方向の前端が第1面42の外縁に接続され、軸方向の後端が中心軸Aに沿って基端へ延びている。第3面45は、円筒外面状であり、軸方向の前端が第1面42の内縁に接続され、軸方向の後端が軸部28に接続されている。
第1面42の内縁は第3面45の前端に接続され、第1面42の外縁は第2面44の前端に接続されている。第1面42の外縁と第2面44の前端の接続部分47は、R形状の凹面である。
図4に示すように、前記第1面42は、前記軸部28を中心とする、円環状の第1領域41と、前記第1領域41と同心円状であって径方向の外側に円環状の第2領域43とを有する。第1領域41の内縁は第3面45の前端に接続され、第1領域41の外縁は第2領域43の内縁と接続している。第2領域43の内縁は第1領域41の外縁と接続しており、第2領域43の外縁は第2面44の前端に接続されている。基端部36は、第1領域41の径方向の外側に、第1領域41より広い第2領域43を有する。第2領域43の外径をR1、第2領域43の内径及び第1領域41の外径をR2、第1領域41の内径をR3とした場合、第2領域43の外径R1と内径R2の差は、第1領域41の外径R2と内径R3の差より大きい。
第3面45は、ホルダ32の支持部33の外径と同様又はそれより小さい外径を有し、コイルバネ34の先端に挿入される。第3面45の外径は第1領域41の内径R3と同じである。コイルバネ34の先端は、第1領域41において第1面42に接している。コイルバネ34は、ホルダ32の底部31と弁体20の基端部36との間に配置されることによって、弁体20を先端方向に押し付ける。
図5に示すように、側部40は、周方向に延びる円環状の溝46と、前記溝46の軸方向の基端側に変形部54とを有する。溝46は、径方向の外側に開口を有する。Oリング58が、溝46に装着されている。
溝46は、中心軸Aを含む断面において、軸方向に沿った円筒外面状の底面48と、底面48の軸方向の両端部から径方向の外側へ延びる一対の内面50a,50bとを有する。一対の内面50a,50bの軸方向の外側にそれぞれ一対の外面52a,52bが配置されている。一対の内面50a,50bは、径方向の外側へいくに従って軸方向の内方へ傾斜している。一対の外面52a,52bは、径方向の外側へいくに従って軸方向の内方へ傾斜している。径方向に対する角度は、内面50a,50bの方が外面52a,52bより小さい。
一対の内面50a,50bは、底面48と鋭角に交わる。溝46の軸方向の基端側に配置された内面50aと、底面48の軸方向の基端との接続部分49は、R形状の凹面である。底面48の軸方向長さをL1、溝46の開口における一対の内面50a,50b間の軸方向長さをL2とする。長さL2は、一対の内面50a,50b間の最小長さである。長さL1は、Oリング58の線径より長い。Oリング58の線径とは、Oリング断面の太さである。長さL2は、前記Oリング58の線径より短い。溝46に装着されたOリング58の一部は、溝46の開口から径方向の外側に突出している。Oリング58の一部は、一対の内面50a,50bと接触していてもよい。Oリング58は、一対の内面50a,50bによって、圧縮されていてもよい。弁体20は、Oリング58が第1シール面62に接触することにより、第1オリフィス18を閉じる。
溝46の軸方向の基端側に配置された外面52aは、第2面44と接続しており、第2面44と鋭角に交わる。外面52aと第2面44の間は、R加工や面取り加工が施される。溝46の軸方向の先端側に配置された外面52bは、先端部38と接続している。外面52bは、第1環状突起60に接触する。先端部38は、径方向に広がる表面を有する。
変形部54は、後述する加締め加工によって変形した部分である。変形部54は、主に、接続部分49と、内面50aと、外面52aと、第2面44と、接続部分47とで囲まれた部分である。変形部54は、第1面42と第2面44の接続部分47と、内面50aと底面48の接続部分49との間の厚さが部分的に薄く形成された薄肉部分55を有する。変形部55は、内面50a、外面52a及び第2面44で囲まれた厚肉部分を有する。
Oリング58を弁部30に装着する方法を説明する。まず、Oリング58を装着する前の弁部30について図6Aを参照して説明する。Oリング58を装着する前、溝46の軸方向の基端側に配置された内面50aは、底面48と直角に交わるように形成されている。すなわち内面50aは、径方向に沿っており、長さL2は、Oリング58の線径Wより長い。なお、内面50bは、径方向の外側へいくに従って軸方向の内方へ傾斜するように形成されている。このような弁部30は、切削加工によって形成することができる。中心軸Aから内面50aと外面52aの接続部分までの長さは、加締め加工後に、中心軸Aから内面50bと外面52bの接続部分までの長さと等しくなるように形成される。
このように広い開口を有する溝46に対し、Oリング58を装着する(図6B)。開口が広いので、Oリング58を容易に溝46に装着することができる。次いで、外面52aに対し先端方向へ力を加え加締め加工する。変形部54は、長さL2が、前記Oリング58の線径Wより短くなるまで、周方向の全体にわたって加締め加工される(図6C)。長さL2は、変形部54の変形量によって適宜調整してよい。変形部54の変形量が大きいほど、すなわち軸方向長さL2が短いほど、溝46がOリング58を拘束する力が強くなる。上記のようにして、Oリング58を溝46に装着することができる。
(雌継手)
図7に示すように、前記雌継手14は、金属製の、雌継手本体66と、前記雌継手本体66内に設けられた分配管68と、前記雌継手本体66と前記分配管68の間を軸方向に移動し、第2オリフィス70を開閉するスリーブ72とを有する。
雌継手本体66は、筒状部材であり、基端の内周面に雌ネジが形成されており、基端に第2キャップ74と、先端側に操作体76とを有する。第2キャップ74は、筒状部材であり、雌継手本体66の雌ネジに相補的な雄ネジが外周面に形成されており、上記雌ネジにねじ込まれて、雌継手本体66に固定されている。
雌継手本体66の先端の外周面には、スナップリング78が装着されている。雌継手本体66は、スナップリング78の基端側に、径方向に貫通した貫通穴82と、当該貫通穴82に収容された球体84とを有する。貫通穴82は、球体84が径方向へ移動可能であって、雌継手本体66の内側へ脱落しないように、径方向の外側から内側へ向かって先細形状を有する。球体84の一部は、貫通穴82から雌継手本体66内へ突出している。
雌継手本体66の内周面には、軸方向の中央近傍に第2環状突起96と、第2環状突起96より先端側に第1シール部98と、第1シール部98より先端側に第2シール部100とを有する。第2環状突起96は、雌継手本体66の内周面から中心軸Aに向かって内側へ環状に突出している。第1シール部98及び第2シール部100は、周方向に延びる円環状である。第2シール部100は、雄継手本体16の外周シール面24に接触する。
操作体76は、筒状部材であって、雌継手本体66の先端側に外挿されており、先端側の内面がスナップリング78に接触することによって雌継手本体66に保持される。操作体76は、操作体76の基端と雌継手本体66との間に設けられた弾性部としてのコイルバネ80によって、先端方向に押し付けられている。
分配管68は、柱状部材であり、基端の中央と他端側の側面の第2オリフィス70の間を貫通した流路17を有する。分配管68の基端は、第2キャップ74に固定されている。分配管68は、第2オリフィス70より先端側の外周面に第2シール面69を有する。
スリーブ72は、筒状部材であり、軸方向に沿った円筒内面状の第1内周面86と、第1内周面86と同軸上に設けられた円筒内面状の第2内周面88と、第1内周面86の先端と第2内周面88の基端を接続する径方向に沿った円環状の突き当て面90とを有する。第2内周面88は、基端の内径が第1内周面86の内径より大きく、基端から先端へいくにしたがって内径が大きくなるように傾斜している。
スリーブ72と第2キャップ74の間に弾性部としてのコイルバネ92が設けられている。コイルバネ92の基端は第2キャップ74の先端に接し、コイルバネ92の先端はスリーブ72の基端に接している。スリーブ72は、コイルバネ92によって、雌継手本体66の先端側へ押し付けられている。スリーブ72は、外周面に設けられた爪94が、第2環状突起96に接触することにより、雌継手本体66内に保持されている。
スリーブ72と雌継手本体66の間は、第1シール部98によってシールされている。第1シール部98は、スリーブ72が軸方向に移動する全行程において、常にスリーブ72の円筒状外面である外周面に接触している。本実施形態の場合、第2シール部100は、スリーブ72の外周面に接触していなくてもよい。なお、本明細書においてシール部は、スクィーズパッキンが好ましく、例えば、Oリング、断面がD字形のDリング、断面X字形のXリング、断面がT字形のTリングなどを用いることができる。
スリーブ72の第1内周面86には、分配管68の第2シール面69に接触する第3シール部102が設けられている。第3シール部102が分配管68の第2シール面69に接触している場合、スリーブ72は第2オリフィス70を雌開口105に対し閉じる。スリーブ72が基端側へ移動し、第3シール部102が第2シール面69から離れることにより、スリーブ72は第2オリフィス70を雌開口105に対し開く。
(作用及び効果)
まず、雄継手12と雌継手14を接続する手順について説明する。第1キャップ22及び第2キャップ74は、それぞれ内周面に雌ネジを有し、図示しない管体が接続される。
雄継手12は、弁体20が雄継手本体16の先端側の位置(以下、原点ともいう)にあって、Oリング58が第1シール面62に接触していることにより、第1オリフィス18が閉じられ流体の漏れを防いでいる(図2)。雌継手14は、雄継手12に接続されていない状態において、スリーブ72が雌継手本体66の先端側の位置(以下、原点ともいう)にあって、第3シール部102が分配管68の第2シール面69に接触していることにより、第2オリフィス70が雌開口105に対し閉じられ流体の漏れを防いでいる(図7)。
操作体76を基端側へ移動させた状態で、雄継手12の先端を雌継手14の先端に挿入すると、雄継手本体16の先端がスリーブ72の突き当て面90に接触する。さらに雄継手12を挿入すると、外周シール面24が球体84を径方向外側へ押し上げ第2シール部100と接触した状態で進入し、雄継手本体16によってスリーブ72が後退する。スリーブ72がさらに後退すると、第3シール部102が第2シール面69を離れることにより第2オリフィス70が雌開口105に対し開く。雌継手14は第1シール部98がスリーブ72の外周面と接触しており、雄継手12は第2シール部100が外周シール面24と接触している。このようにして管継手10は、流体の漏れを防いでいる。他方、分配管68の先端が弁体20に接触し、弁体20が後退する。Oリング58が第1シール面62から離れることにより、第1オリフィス18が開く。
スリーブ72は、後端が分配管68の止め部67に到達した時点で停止する。スリーブ72が停止した時点において、球体84が半径方向の内側へ移動し一部が環状凹部26に入り込む。球体84が径方向の内側へ移動することにより、操作体76が先端側へ移動可能となる。操作体76は、先端側へ移動することにより、球体84を径方向の内側へ押し込んだ状態で固定する。雄継手12と雌継手14は球体84によって接続した状態で固定される。このようにして管継手10は、雄継手12と雌継手14を接続することによって、流路15と流路17を連続させる。雄継手12に供給された流体は、管継手10を介して雌継手14に接続された配管へ流れる。
次に、雄継手12と雌継手14を分離する手順について説明する。操作体76を基端側へ移動する。そうすると球体84は、径方向の外側へ移動可能となる。次いで、雄継手12を雌継手14から引き出すと、雄継手12は、球体84を径方向の外側へ押し出しながら、基端方向へ移動する。スリーブ72は、雄継手12の先端に突き当て面90が接触したまま、爪94が雌継手本体66の第2環状突起96に接触するまで前進する。このとき第3シール部102は、第2オリフィス70を通過し、第2シール面69へ到達する。このようにして管継手10は、雄継手12と雌継手14を分離する。雌継手14から分離した雄継手12は、原点に戻った弁体20によって第1オリフィス18が閉じられる。雄継手12から分離した雌継手14は、原点に戻ったスリーブ72によって第2オリフィス70が雌開口105に対し閉じられる。
Oリング58を装着するための溝46は、弁部30に形成されている。したがって雄継手12は、単体の弁部30で溝46を形成することができるので、構造を簡略化することができる。
変形部54は、第1面42と第2面44の接続部分47と、基端側の内面50aと底面48の接続部分49と、の間の厚さが部分的に薄く形成された薄肉部分55を有するので、より容易に加締め加工をすることができる。変形部54は、内面50a、外面52a及び第2面44で囲まれた厚肉部分を有するので、加締め加工後における機械的強度を保持することができる。
溝46は、加締め加工されることによって、Oリング58を押し付けるので、Oリング58の拘束力を高めることができる。したがって弁体20は、Oリング58の脱落をより確実に防止することができる。加締め加工によって変形部54の変形量を変えることができるので、長さL2は容易に調整され得る。
底面48の軸方向長さが前記Oリング58の線径より長いので、すなわち溝46におけるOリングの充填率が100%を超えないので、Oリング58が弾性変形する。したがって溝46に装着されたOリング58によるシール性がより確実に得られる。
(変形例)
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
上記実施形態の場合、Oリング58を装着する前、溝46の軸方向の基端側に配置された内面50aは、底面48と直角に交わるように形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限らない。Oリング58を装着する前において、内面50aは、底面48に対し、径方向の外側へいくに従って溝46の軸方向の内方へ傾斜していてもよい。この場合、底面48に対する内面50aの角度は内面50bと同程度であってよく、長さL2はOリング58を装着できる範囲で、Oリング58の線径Wより短くてもよい。溝46にOリング58を装着後、外面52aに対し先端方向へ力を加えさらに加締め加工することによって、上記実施形態より小さな変形量で、Oリング58を拘束する力をより高めた溝を形成できる。変形量を小さく抑えられることにより、加締め加工後のL2の寸法精度を高められる効果と、加締め荷重の低減による治具等の損耗を抑制する効果とが期待される。
上記実施形態の場合、一対の内面50a,50bは、底面48と鋭角に交わる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、いずれか一方のみが鋭角に交わることとしてもよい。例えば、図8に示す溝46は、軸方向の先端側の内面50bが、底面48と直角に交わっている。すなわち内面50bは、径方向に沿っている。これに対し軸方向の基端側の内面50aは、底面48と鋭角に交わっている。底面48の軸方向長さは、前記Oリング58の線径より長く、前記一対の内面の先端間に設けられた開口における前記一対の内面間の軸方向長さは、前記Oリング58の線径より短い。したがって溝110を備えた弁体は、所望のシール性が得られると共に、Oリング58の脱落をより確実に防止することができる。
10 管継手
12 雄継手
14 雌継手
16 雄継手本体
20 弁体
28 軸部
30 弁部
34 コイルバネ
36 基端部
40 側部
41 第1領域
42 第1面
43 第2領域
44 第2面
46 溝
47 接続部分
48 底面
49 接続部分
50a,50b 内面
54 変形部
55 薄肉部分
58 Oリング
110 溝
A 中心軸

Claims (4)

  1. 筒状の雄継手本体と、
    前記雄継手本体内に、前記雄継手本体の中心軸と同軸上に設けられた弁体と
    を備え、
    前記弁体は、
    軸状の軸部と、
    前記軸部の先端に同軸上に設けられた円盤状の弁部と
    を有し、
    前記弁部は、
    前記軸部の先端が接続している基端部と、
    前記基端部と反対側の先端部と、
    前記基端部と前記先端部の間の側部と
    を有し、
    前記基端部は、
    前記中心軸に対し交差する第1面と、
    前記第1面の外縁に接続され、前記第1面から基端へ前記中心軸に沿って延びている第2面と
    を有し、
    前記側部は、前記中心軸を中心とする円環状の溝と、前記溝の基端側に変形部とを有し、
    前記溝は、
    前記中心軸に沿った底面と、
    前記底面の前記中心軸方向の両端部から径方向の外側へ延びた一対の内面と
    を有し、
    前記変形部は、前記第1面と前記第2面の接続部分と、前記一対の内面のうち基端側の内面と前記底面の接続部分と、の間の厚さが部分的に薄く形成された薄肉部分を有する、
    雄継手。
  2. 前記軸部に挿入されるコイルバネを備え、
    前記第1面は、前記軸部を中心とする、
    円環状の第1領域と、
    前記第1領域の径方向の外側に円環状の第2領域と
    を有し、
    前記コイルバネの先端が、前記第1領域において前記第1面に接し、
    前記第2領域は、外縁において前記第2面と接しており、外径と内径の差が、前記第1領域の外径と内径の差より大きい、
    請求項1に記載の雄継手。
  3. 前記溝に装着されるOリングを備え、
    前記底面の軸方向長さは、前記Oリングの線径より長く、
    前記一対の内面の先端間に設けられた開口における前記一対の内面間の軸方向長さは、前記Oリングの線径より短い、
    請求項1又は2に記載の雄継手。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の雄継手と、前記雄継手が挿入される雌継手とを備える、管継手。
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