JP4274496B2 - 管端部の接続構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に自動車あるいは各種機械、装置などに給油、給気の供給路などとして配設される比較的細径、薄肉からなる金属管の管端端部に形成され、相手継手の受圧座面に圧接してシールを行う、例えばＣＮＧ（圧縮天然ガス）あるいはジメチルエーテル（ＤＭＥ）などのような高圧流体あるいは漏洩し易い流体のため有効な金属管の管端部の接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の金属管の管端部の接続構造としてはシングル・フレアやダブル・フレアなどが知られていた。これらのフレア構造では締付けナットの傾斜した押圧座面と、相手継手の該押圧座面の傾斜面と対応して傾斜した受圧座面との間でフレア部分を挟持して金属管と相手継手とを接続するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来のフレア構造では、それぞれ対応する傾斜面によりフレア部分を挟持する構造であるために、締付けナット１１の相手継手１２への螺合締付けの際に、図６に示すようにフレア部分１３に締付けナット１１の軸力を受けて当初のシール部Ｓ′が前記した両傾斜面１１−１、１２−１に沿ってせり上るようにしてずれてシール部Ｓの位置に移動し、これによりシール周長が長く（すなわち円形のシール部Ｓ′が外方へずれるために大きな径の円形のシール部Ｓとなり、結果としてシール周長が長くなる）なってシール性が低下し、また相手継手１２と金属管Ｐ′との芯ずれが発生するとシール面で片当りを起こしたり過大な締付けによりフレア部分１３が薄肉化したりして内部流体の漏れの要因となり、さらに加振状態下での長期に亘る使用などによってフレア部分１３の首下部に疲労強度が集中して亀裂、破損などを誘発する問題を有するものであった。
【０００４】
本発明は、従来の問題を解消するためになされたものであって、螺合締付けの際にシール周長が長くなることを防止し、また芯ずれがあった際にもこれを吸収して片当たりの発生を防止し、さらにフレア部分の薄肉化を発生させずに、フレア部分の首下部の応力集中を軽減して効果的に分散して長期に亘り安定した接続状態を維持でき、さらに電縫管の相手継手としての接続にも使用できる管端部の接続構造を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、先端部側が丸みを帯びた鋭角（α）をなし、外側に面して傾斜面が形成されたリング部材を金属管の管端部付近に嵌入し、前記リング部材を抱持しかつ前記傾斜面を覆うように前記金属管の管端部を屈曲してフレア壁を形成し、一方相手継手の受圧座面は該相手継手の中心軸線に対する角度（β）が前記角度（α）より大きく９０°より小さく形成された管端部の接続構造を特徴とするものであり、また前記フレア壁は二重壁からなることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を添付図面に基いて説明する。
図１は本発明の一実施例に係る管端部の接続構造の半截図、図２は他の実施例に係る管端部の接続構造の半截図、図３は本発明のさらに他の実施例の管端部の構造を示す半截図、図４は本発明のさらに別の実施例の管端部の構造を示す半截図、図５は本発明の芯ずれを吸収する際の動作を示す図であり、Ｐは金属管、２はダブル・フレア壁、２′はシングル・フレア壁、３は相手継手、４は締付けナットとしての袋ナット、５はリング部材である。
【０００７】
本発明では図１に示すように金属管Ｐの管端部付近に、先端部５−１側が丸みを帯びた鋭角（α）をなし、外側に面して傾斜面５−２が形成された断面ほぼ直角三角形形状のリング部材５が嵌入されている。そして前記金属管Ｐの管端部は、前記リング部材５を抱持しかつ前記傾斜面５−２を覆うように外側に向けて屈曲されかつその自由端を再度内側に屈曲することによりダブル・フレア壁２を形成され、また該ダブル・フレア壁２の押圧座面２−１の先端が前記先端部５−１に沿って円弧状となり、一方相手継手３の受圧座面３−１は該相手継手３の中心軸線３−２に対する角度（β）を前記角度（α）より大きい角度をもって傾斜した平面として形成されているものである。
なお図示の実施例では締付けナット４として袋ナットを用いた例を示したが、一般的な雄ナットを使用できることはいうまでもない。
【０００８】
そして金属管Ｐと相手継手３との接続に際しては、予め締付けナット４を金属管Ｐ側に組込んだ本発明に係る管端部を、前記ダブル・フレア壁２の押圧座面２−１を相手継手３の受圧座面３−１に当接した状態で締付けナット４の内ねじ部４−１を相手継手３の外ねじ部３−３に螺合締付けするに伴い、押圧座面２−１が受圧座面３−１に圧接して接続されるのである。
この際に押圧座面２−１は前記した通り円弧状に形成されているために、相手継手３の傾斜した受圧座面３−１と円形状の線接触して面圧を高めて確実なシール効果を発揮できるのである。また押圧座面２−１と受圧座面３−１との間に仮に芯ずれがあって片当たり部Ｓ″が発生しても、図５に示すように前記傾斜した受圧座面と円弧状の押圧座面によって正規のシール部Ｓの位置に自動的に移動するために芯ずれを吸収するので、シール部の片当りによる内部流体の漏れを防止することができる。
【０００９】
さらに受圧座面３−１のなす相手継手３の中心軸線３−２に対する角度（β）を、前記リング部材５の先端部５−１側の鋭角（α）より大きい角度に形成しているために、金属管Ｐのフレア壁２が締付けナット４の螺合により軸方向に押圧されて当初のシール部Ｓ′（実線位置）が径方向で内側にずれて正規のシール部Ｓの位置（二点鎖線位置）となりシール周長を短くする（すなわち円形のシール部Ｓ′が内方へずれてシール部Ｓの位置となるために小さな径の円形となり、結果としてシール周長が短くなる）ために、締付けナット４による発生する軸力がシール部Ｓに強く伝わり、安定かつ強固なシールが得られるのである。
【００１０】
また図１の実施例とは異なり、図２のように前記ダブル・フレア壁２の押圧座面２−１の内側の先端自由端を短くして前記リング状部材５の先端部５−１に沿った円弧状ではなく、直線状に形成しても図１の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００１１】
つぎに図３は受圧座面３−１のなす相手継手３の中心軸線３−２に対する角度（β）を、リング部材５の先端部側の鋭角（α）より大きい角度の受圧座面３−１を形成する替わりに、該受圧座面３−１を前記中心軸線３−２と直交する平面、すなわち垂直壁として形成して例を示す図である。すなわち図３でも金属管Ｐの管端部付近に、先端部５−１側が丸みを帯びた鋭角（α）をなし、外側に面して傾斜面５−２が形成されたリング部材５が嵌入されている。そして前記金属管Ｐの管端部は、前記リング部材５を抱持しかつ前記傾斜面５−２を覆うように二重に屈曲されてダブル・フレア壁２を形成されて該ダブル・フレア壁２の押圧座面２−１の先端を円弧状としている。一方相手継手３の受圧座面３−１は該相手継手３の中心軸線３−２に対して９０°をなす角度をもって形成されているものである。
【００１２】
図３の実施例でも金属管Ｐの接続に際して、押圧座面２−１の先端は前記した通り円弧状に形成されているために、相手継手３の垂直な受圧座面３−１と線接触して面圧を高めて確実なシール効果を発揮でき、また押圧座面２−１と受圧座面３−１との間に芯ずれがあっても、前記垂直な受圧座面と円弧状の押圧座面によって芯ずれを自動的に吸収するので、片当りによる内部流体の漏れを防止することができる。さらにリング部材５の先端部５−１側の鋭角（α）と垂直な受圧座面３−１とによって、金属管Ｐのフレア壁２が軸方向に押圧されて当初のシール部Ｓ′（実線位置）が径方向で内側にずれ正規のシール部Ｓの位置（二点鎖線位置）となってシール周長を短くするために、締付けナット４による発生する軸力がシール部Ｓに強く伝わり、安定かつ強固なシールが得られるのである。
【００１３】
このように本発明では相手継手３の受圧座面３−１は該相手継手３の中心軸線３−２に対する角度（β）が前記角度（α）より大きく９０°より小さく形成する必要があるが、角度（β）は、角度（α）より５°〜２０°より大きく９０°以下とすることが好ましい。
なお図３の実施例では図１および図２のリング部材５のように全体が断面ほぼ直角三角形形状となっているのではなく、リング部材５の先端部側のみが断面ほぼ直角三角形形状を呈しており、後端部には締付けナット４との当接面を拡大して安定した軸力を伝える外方に延長する環状フランジ部５−３が一体に形成されている。
これら図１〜図３の実施例に示したダブル・フレア壁２を形成した金属管Ｐとしてはシームレス管、二重巻管のみならず、電縫管も使用できる。すなわち、電縫管の外表面を用いて押圧座面２−１を形成すると、受圧座面３−１には溶接ビードの存在する可能性のある内表面が用いられることがないので、内部流体の漏れに対する信頼性が高くなるからである。
【００１４】
さらに図４は、前記図１〜図３のダブル・フレア壁２に替えてシングル・フレア壁２′を設けた本発明に係る管端部の接続構造に使用する金属管Ｐの管端部構造を示した図である。すなわち図４では金属管Ｐの管端部付近に、先端部５−１側が丸みを帯びた鋭角（α）をなし、外側に面して傾斜面５−２に形成されたリング部材５が嵌入されている。そして前記金属管Ｐの管端部は、前記リング部材５を抱持しかつ前記傾斜面５−２を覆うように外側に屈曲されてなるシングル・フレア壁２′を形成されて該シングル・フレア壁２′の押圧座面２−１の先端を円弧状としているものである。
一方相手継手３の受圧座面３−１の形状は前記図１〜図３と同様に、該相手継手３の中心軸線３−２に対する角度（β）を前記角度（α）より大きい角度をもって傾斜した平面として形成されるか、あるいは該相手継手３の中心軸線３−２に対して９０°をなす角度をもって形成されているものである。
【００１５】
この実施例でも金属管Ｐの接続に際して、押圧座面２−１は前記した通り円弧状に形成されているために、相手継手３の大きな角度（β）をもつ傾斜面あるいは垂直な受圧座面３−１と線接触して面圧を高めて確実なシール効果を発揮でき、また押圧座面２−１と受圧座面３−１との間に芯ずれがあっても、前記大きな角度（β）をもつ傾斜面の受圧座面と円弧状の押圧座面によって正規位置に自動的に移動するために芯ずれを自動的に吸収し、また前記垂直な受圧座面と円弧状の押圧座面によって芯ずれを自動的に吸収するので、片当りによる内部流体の漏れを防止することができる。さらにリング部材５の先端部５−１側の鋭角（α）と前記大きな角度（β）をもつ傾斜面あるい垂直な受圧座面３−１とによって、金属管Ｐのフレア壁２が軸方向に押圧されて当初のシール部Ｓ′が径方向で内側にずれて正規のシール部Ｓの位置となりシール周長を短くするために、締付けナット４による発生する軸力がシール部Ｓに強く伝わり、安定かつ強固なシールが得られるのである。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べた通り本発明によれば、締付けナットの相手継手への螺合締付けの際にシール周長が短縮化することを可能とし、また芯ずれがあった際にもこれを吸収して片当たりの発生を防止し、さらにフレア部分の薄肉化を発生させずに、フレア部分の首下部の応力集中を軽減して効果的に分散して長期に亘り安定した接続状態を維持でき、さらに電縫管の相手継手との接続にも使用できる管端部の接続構造を提供することを可能としたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る管端部の接続構造の半截図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る管端部の接続構造の半截図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例の管端部の構造を示す半截図である。
【図４】本発明のさらに別の実施例の管端部の構造を示す半截図である。
【図５】本発明の芯ずれを吸収する際の動作を示す図である。
【図６】従来例の動作を示す図である。
【符号の説明】
２ ダブル・フレア壁
２′ シングル・フレア壁
２−１ 押圧座面
３ 相手継手
３−１ 受圧座面
３−２ 中心軸線
３−３ 外ねじ部
４ 締付けナット
４−１ 内ねじ部
５ リング部材
５−１ 先端部
５−２ 傾斜面
５−３ 環状フランジ部
Ｐ 金属管
Ｓ、Ｓ′ シール部
Ｓ″ 片当たり部

Claims (2)

1. 先端部側が丸みを帯びたほぼ鋭角（α）をなし、外側に面して傾斜面が形成されたリング部材を金属管の管端部付近に嵌入し、前記リング部材を抱持しかつ前記傾斜面を覆うように前記金属管の管端部を屈曲してフレア壁を形成し、一方相手継手の受圧座面は該相手継手の中心軸線に対する角度（β）が前記角度（α）より大きく９０°より小さく形成されたことを特徴とする管端部の接続構造。
2. 前記フレアは二重壁からなることを特徴とする請求項１記載の管端部の接続構造。

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