JP3923158B2 - 管継手金具 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、管継手金具に関する。特に、高度の耐圧性が要求される自動車ディーゼル機関用高圧燃料噴射管の管継手等に好適な管継手金具に関する。
【0002】
ここでは、金属管用の管継手金具を例にとり説明するが、金属管用でなくても、樹脂管、ゴム管を接続するときに使用する管継手金具にも勿論適用できる。たとえば、特公平5−10554号、特公昭44−997号等に記載されているホース口金を挙げることができる。
【0003】
【背景技術】
従来の金属管用の管継手金具としては、図1・4・6に示すような各種形態のものがある。
【0004】
図1に示す管継手金具は、基本的には、テーパ凸面11を備えた雄形12と、該テーパ凸面11に対応するテーパ凹面13を備えた雌形14と、雄型12と雌型14との間に締結軸力を与える軸力付与手段16とを含むものである。
【0005】
なお、図1は、財団法人日本規格協会発行「JIS D 3607-1993 」(自動車ディーゼル機関用高圧燃料噴射管の鋼管)p.6から引用したものである。
【0006】
図例では、雄型12が厚肉の金属パイプ18の塑性加工(バルジ加工)により形成され、雌型14を継手本体20側に備えている。なお、雌型14は、鋳造・鍛造・切削またはそれらの組み合わせにより形成されている。軸力付与手段は、継手本体20の先端側外壁に形成された雄ねじ22に対応する雌ねじ23を備えた継手ナット24で担わしている。また、継手ナット24と雄型12との元側段部の間には、継手ナット24から付与される軸力が偏在して雄型12に付与されるのを防止するために座金25が介在されている。
【0007】
図4・6に示すものは、基本的には図1に示すものと同じである。図4・6において、図1と対応する部分については、図1に示す図符号にそれぞれ接頭数字「1」及び「2」を付して、説明を部分的に省略する。なお、図6は、社団法人自動車技術会発行「JASO F 402-90」(自動車用フレア管継手)p.6から引用したものである。
【0008】
図4の管継手金具は、軸力付与手段116が、継手本体120の手前側開口部内壁の雌ねじ123と、該雌ねじ123に対応する雄ねじ122を備えた筒ボルト121とで担わしている。そして、雄型112が薄肉の金属パイプ118の塑性加工により形成されている。
【0009】
図6に示す管継手金具は、軸力付与手段の構成は図4と同じであるが、雄型212を継手本体220側に備え、雌型214が薄肉の金属パイプ218の塑性加工(二重フレア加工)により形成されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記各形態の継手においては、いずれも面接触(摺り合わせ)によりシール性を確保するため、下記のような問題点があった。
【0011】
▲1▼金属管の先端である雄型と雌形の軸線がずれたりすると、十分な摺り合わせにならず、所定のシール耐圧を得ようとすると、付与軸力(ねじ締め付けトルク)を、設定値以上にする必要があった。
【0012】
▲2▼そして、シール耐圧を増大させようとした場合、接触面が大きいため、シール座面の単位面積当たりの圧接力が大きくならず、シール耐圧の増大に限度があった。
【0013】
特に、図1に示すようなディーゼル機関における高圧燃料噴射管の管継手のような場合、乗用車においてもシール耐圧が、800kgf/cm2 (7.8×107 Pa)以上と、ガソリンエンジンの燃料噴射管のそれ2kgf/cm2 (1.9×105 Pa)以上より、二桁以上大きなのものが要求され、上記問題点が発生し易かった。なお、トラックにおけるシール耐圧は、1000〜1500kgf/cm2 (9.8×107 〜1.47×108 Pa)以上である。
【0014】
本発明は、上記にかんがみて、設定値の付与軸力で所定のシール耐圧が得易く、しかも、シール耐圧の増大も容易である管継手金具を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る管継手金具は、上記課題を、下記構成により解決するものである。
【0016】
本発明の管継手金具は、テーパ凸面を備えた雄形と、該テーパ凸面に対応するテーパ凹面を備えた雌形と、前記雄型と前記雌型との間に締結軸力を与える軸力付与手段とを含み、
雄型が、金属パイプ先端側に形成された塑性加工部であり、且つ、テ−パ凸面の先端にシール用凸部を備え、
該シール用凸部は、軸力付与時に該シール用凸部を前記テーパ凹面または前記テーパ凸面に圧接することにより線状の塑性変形シール部を形成できるものである。
【0017】
そして、上記管継手金具は、雌形が金属パイプの塑性加工により形成されている構成とすることが望ましい。
【0018】
さらに、シール用凸部の頂部が実質的に角状断面または半円状断面であり、シール用凸部が塑性変形して、または、相手面に食い込んで相手面を塑性変形させて塑性変形シール部を形成することが望ましい。
【0019】
また、軸力付与手段はねじ手段であることが望ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
(1) 次に、本発明の管継手金具の実施形態を、図1に示す継手金具に本発明を適用した図2に示す場合を、主として例にとり説明をする。
【0021】
基本的には、テーパ凸面11を備えた雄形12と、該テーパ凸面11に対応するテーパ凹面13を備えた雌形14と、雄型12と雌型14との間に締結軸力を与える軸力付与手段16とを含む。ここまでは、従来構成と同様である。
【0022】
当該構成において、テ−パ凸面11とテーパ凹面13の少なくとも一方に、シール用凸部26を備え、該シール用凸部26は、軸力付与時に該シール用凸部26をテーパ凹面13またはテーパ凸面11に圧接することにより線状の塑性変形シール部を形成できるものである。
【0023】
図例では、テーパ凸面11の先端にシール凸部26を備えている。このとき雄型12が金属パイプ18の塑性加工(プレス加工)により形成されている構成とすることが望ましい。シール凸部26を、雄型12を形成時、同時的に塑性加工により形成することができて、継手金具の生産が削減できるためである。
【0024】
上記塑性加工を工程を、図8に基づいて、説明をする。
【0025】
まず素材である金属パイプ18を、上下一対の割形チャック30で把持した状態で、第一加工パンチ32で予備附形を行う。予備附形後の金属パイプ18の先端を、雄型附形用凹部34を備えた上下一対の第二加工パンチ36で押圧して、バルジ加工するとともに、先端にシール凸部26を形成する。このとき、金属パイプ18の先端に形成されるシール凸部26に加工硬化が発生しないように、上記雄型附形用凹部34には、逃がし凹部34aが形成されている。シール凸部26を、下記の如く塑性変形させて線状の塑性変形シール部を形成しようとする場合、シール凸部26が加工硬化により硬度が高くなると、塑性変形が困難となり、望ましくないためである。
【0026】
ここで、シール凸部26は、雄型12の先端に形成するため、金属パイプ18の端面をそのまま特別な加工をせずに、シール凸部26の頂部を角状断面とできる。シール凸部26の頂部が角状断面であることにより、該頂部が塑性変形してまたは相手面に食い込んで線状の塑性変形シール部を容易に形成できる。
【0027】
なお、シール凸部26Aの頂部は図3に示す如く、半円状断面であってもよい。
【0028】
このとき、シール凸部26及び受け面、図例ではテーパ凹面13の硬さは、要求されるシール耐圧にもよるが、例えば、ディーゼル機関における高圧燃料噴射管の管継手の場合、低い方の硬さが、ブリネル硬さで100〜200HB 、かつ、低い方と高い方との硬さの差が0〜50HB であることが望ましい。低い方の硬さが硬すぎたり、硬さの差がないと、塑性変形シールが達成しがたくなる。具体的には、例えば、金属管として、「STS370」(ブリネル硬さ200HB )、継手本体として、「S45C」(ブリネル硬さ170HB )を使用する。そして、シール凸部26の突出長さLは、0.05〜5mm、望ましくは0.1〜1mmとする。0.05mm未満では、シール作用を奏する塑性変形シール部を形成しがたく、5mmを越える場合は、やはり雄型の加工が困難となる。
【0029】
ここで、塑性変形シールとは、上記の如く、シール凸部が塑性変形して相手面になじんでシール作用を奏する態様、及び、逆にシール凸部が相手面に食い込んで相手面を塑性変形させてシール作用を奏する態様、及び、両態様の混合を含む概念である。これらの内、シール凸部が塑性変形する態様が、線状のシールを容易に得易く望ましい。
【0031】
また、別体に成形した雄型12Aを金属パイプ18に圧入や溶接一体化してもよい。この場合は、雄型の材質をシール性を確保し易い塑性変形し易い材質にすることができ、金属パイプの材質に限定されない。
【0033】
(2) 次に上記実施形態の使用態様を説明する。
【0034】
まず、金属パイプ18の先端に形成された雄型12の元部側に座金25を介して継手ナット24を装着しておく。そして、雄型12を継手本体20の雌型14に挿入して、継手ナット24を継手本体20の雄ねじ22にねじ込む。
【0035】
すると、雄型12のテーパ凸面11の先端がテーパ凹面13に案内されながら雄型12が前進する。そして、テーパ凸面11がテーパ凹面13に嵌合する直前となると、その先端のシール凸部26がテーパ凹面13に圧接し、テーパ凹面13が相対的に硬く形成されている場合、シール凸部26の頂部はテーパ凹面13により塑性変形を受けて、線状の可塑変形シール部が形成される。このとき、それ以上、ねじ込まなくても、大きな設定値のシール耐圧を得ることができる。その理由は、接触部が凝着して隙間がなくなるためと推定される。
【0036】
そして、この際の付与軸力は、通常、5000〜10000Nとする。
【0037】
(3) 図5に示すものは、図4の継手金具に本発明を適用した例である。これは上記で説明した図2に示すものと基本的に同じであるので、図5において、図2と対応する部分については、図2に示す図符号に接頭数字「1」を付して、説明を省略する。
【0038】
図7に示すものは、図6の継手金具に本発明を適用した例である。図7において、図2と対応する部分については、図2に示す図符号にそれぞれ接頭数字「2」を付して、それらの説明を部分的に省略する。
【0039】
図7に示す構成の場合は、通常、金属パイプ218で形成された二重フレア部で雌形214を形成している。そして、継手本体220側に形成された雄型212の先端にシール用凸部226を形成している。通常、金属パイプ218より継手本体220の方が硬めの金属材料使用する。従って、本実施形態の可塑変形シール部の態様は、シール凸部226が相手面であるテーパ凹面213に食い込んで、即ち、テーパ凹面213を塑性変形させて線状の可塑変形シール部を形成する態様である。
【0040】
なお、金属管は、一重管を例に採り説明したが、二重管等任意である。
【0041】
【発明の作用・効果】
本発明の管継手金具は、テーパ凸面を備えた雄形と、該テーパ凸面に対応するテーパ凹面を備えた雌形と、前記雄型と前記雌型との間に締結軸力を与える軸力付与手段とを含み、前記テ−パ凸面とテーパ凹面の少なくとも一方にシール用凸部を備え、該シール用凸部は、軸力付与時に該シール用凸部を前記テーパ凹面または前記テーパ凸面に圧接することにより線状の塑性変形シール部を形成できる。
【0042】
従って、設定値の付与軸力で所定のシール耐圧が得易く、しかも、シール耐圧の増大も容易である。
【0043】
そして、上記管継手金具は、雄型のテーパ凸面の先端にシール用凸部を備えているとともに、雄型が金属パイプの塑性加工により形成されている構成とする場合は、シール用凸部を雄型の塑性加工時に同時に形成でき、管継手金具の生産工数の削減につながる。
【0044】
さらに、シール用凸部の頂部が実質的に角状断面または半円状断面であることが、シール用凸部事態または相手面を塑性変形させて、または、相手面に食い込んで相手面を塑性変形させて線状の塑性変形シール部を形成することが容易となり望ましい。
【0045】
また、軸力付与手段はねじ手段であることが、シール用凸部の相手面に対する圧接力の調製ができて望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属管用の継手金具の一例を示す断面図
【図2】図1において本発明を適用した要部断面図
【図3】図2のシール用凸部を別形態を示す要部断面図
【図4】金属管用の継手金具の他の一例を示す断面図
【図5】図4において本発明を適用した要部断面図
【図6】金属管用の継手金具のさらに他の一例を示す要部断面図
【図7】図6において本発明を適用した要部断面図
【図8】図1の雄型の塑性加工方法を示す工程図
【符号の説明】
11、111、211 テーパ凸面
12、112、212 雄型
13、113、213 テーパ凹面
14、114、214 雌型
16、116、216 軸力付与手段
18、118、218 金属パイプ
20、120、220 継手本体
26、26A、26B、126、226 シール用凸部
Claims (6)
- テーパ凸面を備えた雄形と、該テーパ凸面に対応するテーパ凹面を備えた雌形と、前記雄型と前記雌型との間に締結軸力を与える軸力付与手段とを含み、
前記雄型が、金属パイプ先端側に形成された塑性加工部であり、且つ、前記テーパ凸面の先端にシール用凸部を備え、
該シール用凸部は、軸力付与時に該シール用凸部を前記テーパ凹面に圧接することにより線状の塑性変形シール部を形成できるものであることを特徴とする管継手金具。 - 前記雌形が金属パイプの先端側に形成された塑性加工部であることを特徴とする請求項1記載の管継手金具。
- 前記シール用凸部の頂部が実質的に角状断面または半円状断面であり、前記シール用凸部が塑性変形して、または、相手面に食い込んで相手面を塑性変形させて前記塑性変形シール部を形成することを特徴とする請求項1又は2記載の管継手金具。
- 前記軸力付与手段がねじ手段であることを特徴とする請求項3に記載の管継手金具。
- 前記軸力付与手段がねじ手段であることを特徴とする請求項1に記載の管継手金具。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の管継手金具の製造方法であって、
前記雄形を金属パイプから下記工程を経て製造することを特徴とする管継手金具の製造方法。
(1) 素材である金属パイプを、上下一対の割形チャックで把持した状態で、第一加工パンチで前記金属パイプ先端をバルジ加工の予備附形を行う。
(2) 予備附形後の金属パイプの先端を、テーパ部に続いて奥側に逃がし凹部となるストレート部が形成されている雄型附形用凹部を備えた第二加工パンチで押圧して、バルジ加工をするとともに、先端に前記シール凸部を形成する。
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