JP4982317B2 - スイベル継手 - Google Patents

Description

この発明は、油圧機器等の各種機器に油圧ホース等を回転可能に接続するためのスイベル継手（ロータリ継手）に関し、特にＯリングによるシール部周辺に特徴を有するものに関する。

従来より、ホースを相手側に接続するスイベル継手として、(イ)円筒状の雄管部を有する第１部材と、(ロ)雄管部に対して外嵌状態に嵌合する雌管部を有する第２部材と、(ハ)雄管部の外周面に形成された円環状の凹所内に装着され、雄管部の外周面と雌管部の内周面との間をシールするゴム製のＯリングと、を有するスイベル継手が広く用いられている。

例えば下記特許文献１にこの種のスイベル継手が開示されている。
図６はその具体例を示している。
図に示しているようにこのスイベル継手は、円筒状の雄管部２０２を有する第１部材２００と、雄管部２０２に外嵌する円筒状の雌管部（ハウジング）２０６を有する第２部材２０４とを備えている。

第１部材２００には、軸方向（図中左右方向）に延びる流路２０８が内部に形成されている。
雄管部２０２の外周面には、軸方向に隔たった２個所に、周方向に円環状をなす環状溝２１２が形成されていて、そこにゴム製のＯリング２１４が装着され、保持されている。
そしてそれらＯリング２１４が、第２部材２０４における雌管部２０６の内周面に弾性接触することによって、雄管部２０２の外周面と雌管部２０６の内周面との間がシールされている。

環状溝２１２は金属製の第１部材２００を切削加工することにより形成されたもので、一対のＯリング２１４は、第１部材２００の削り出しによって形成された環状溝２１２の一対の壁２１６，２１８の間に嵌め込まれ、保持されている。

第１部材２００には、これらＯリング２１４によるシール個所よりも軸方向の内側位置において、雄管部２０２を径方向に貫通する流体通過孔２１０が流路２０８の一部として形成されている。
また第１部材２００には、雄管部２０２からその軸方向に突出した接続部２２０が一体に構成されている。接続部２２０は油圧機器等の相手側への接続用の部分で雄ねじ部２２２を有しており、その雄ねじ部２２２において、油圧機器等の相手側にＯリング２３２によるシール状態の下でねじ結合される。

一方第２部材２０４には、流体通過孔２１０に連通して軸方向（図中上下方向）に延びる流路２２２が内部に形成されている。
またこの第２部材２０４は、雌管部２０６から直角方向に突き出したホース接続部２２４を有しており、そこにホース２２６が接続されている。
尚、図において２２８は作動油等の流体の流入口であり、２３０は流出口である。

この図６に示す継手にあっては、接続部２２０を油圧機器等の相手側に接続した状態の下で、相手側から作動油等の流体が流入口２２８より流路２０８内に流入し、更に流路２２２を流通して流出口２３０からホース２２６内に流入する。

この例のものは、ナット２３４の締付けによって、雌管部２０６の軸方向端部（図中右端部）を第１部材２００の突出形状の押圧部２３６に押圧し、固定する構造のものであるが、雌管部２０６を雄管部２０２に対して回転可能に、即ち第２部材２０４を第１部材２００に対し回転可能に組み付けて成るスイベル式の継手も広く用いられている。その際のＯリング２１４によるシール構造は基本的に同様である。

このようなスイベル継手の場合、ホース２２６が油圧機器等の相手側に対し、第１部材２００周りに回転し、位置変化した場合においても、第２部材２０４をこれに追従して回転方向に位置変化させることができる。

しかしながらこのスイベル継手の場合、高圧の内部流体の圧力がＯリング２１４に作用した状態の下で、雌管部２０６が雄管部２０２に対して繰り返し回転運動すると、Ｏリング２１４がこれを保持している環状溝２１２の壁２１６，２１８に対し、特に軸方向外側の壁２１６に対し擦れを生じて、Ｏリング２１４が傷んでしまう問題がある。
特に金属の切削加工により環状溝２１２を形成したものにおいては、壁２１６の内面の切削面に対してＯリング２１４が擦れを生じることとなり、Ｏリング２１４が傷み易い。

そこでＯリング２１４の軸方向外側位置、即ちＯリング２１４と環状溝２１２の壁２１６との間の位置に円環状のバックアップリングを介在させておくことが考えられる。
このようにＯリング２１４と壁２１６との間にバックアップリングを介在させたものは、例えば下記特許文献２に開示されている。

しかしながらこの場合、バックアップリングが周方向に切れ目の無い連続した円環状のエンドレスのものであると、壁２１８を乗り超えてこれを環状溝２１２内に組み付けることができず、従ってこの場合には図７に示すような斜めに切れ目２３８の入ったバイアスカットのバックアップリング２４０を用いることとなる。

このようなバイアスカットの切れ目２３８の入ったバックアップリング２４０であれば、切れ目２３８の個所でバックアップリング２４０を周方向に広げることで、これを環状溝２１２内部に組み付けることが可能となる。

しかしながら斜めの切れ目２３８の入ったバイアスカットのバックアップリング２４０を、Ｏリング２１４と壁２１６との間に介在させた場合、雌管部２０６の回転運動に伴ってバックアップリング２４０の斜めにカットした部分によりＯリング２１４が傷付けられてしまう問題が生ずる。

そこでＯリングを保持する円環状の凹所を、図８に示すように流体通過孔２１０に向けて軸方向内向きに開口した形状の凹所２４２，２４３となし、その開口を通じて周方向に切れ目の無い連続した円環状のエンドレスのバックアップリング２４４を凹所２４２内に、且つＯリング２１４と凹所２４２の壁２１６との間に組み付け、位置させるといったことが考えられる（図示の例では今一方の凹所２４３においては、第１部材２００の一部を成すキャップナット２４６を外した状態で、バックアップリング２４４及びＯリング２１４を凹所２４３内に組み付けることができる）。
このようにすれば、図７のバックアップリング２４０の切れ目２３８の部分でＯリング２１４が傷付けられてしまう問題を解決することができる。

しかしながらこのように円環状の凹所２４２の形状を軸方向内向きに開口した形状とすることによって、次のような新たな問題の生ずることが判明した。
通常の使用時において、Ｏリング２１４は内部流体の高圧の作用によって軸方向外側、即ちバックアップリング２４４側に押圧された状態にあり、その際の弾性変形に基づいて第１部材２００の雄管部２０２の外周面と、第２部材２０４の雌管部２０６の内周面との間を良好にシールする。

ところが特殊なケースとして、高速で流れていた作動油等の流体が突然遮断されたりしたときに、継手内部の流路に負圧が発生することがあり、そうして発生した負圧によりＯリング２１４が、図９に示しているように軸方向内側、即ち流体の流路側に引張られて、凹所２４２から外れてしまう場合のあることが判明した（この点は凹所２４３側のＯリング２１４についても同様）。

特開平１０−１８５０５０号公報 特開平８−２５４２９３号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、バックアップリングによってＯリングが傷付けられてしまうことがなく、また流路内に負圧が発生した場合においても、Ｏリングがこれを保持している円環状の凹所から外れてしまう問題を解決することのできるスイベル継手を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、(イ)円筒状の雄管部を有する第１部材と、(ロ)該雄管部に対して回転可能に且つ外嵌状態に嵌合する雌管部を有する第２部材と、(ハ)該雄管部の外周面に形成された円環状の凹所内に装着され、該雄管部の外周面と該雌管部の内周面との間をシールするゴム製のＯリングと、を有し、且つ前記雄管部には管壁を径方向に貫通し、前記第１部材と第２部材との各内部を連通させる流体通過孔が前記Ｏリングによるシール個所よりも軸方向の内側位置に設けられて成るスイベル継手において、前記円環状の凹所を、前記流体通過孔に向けて軸方向内向きに開口した形状の凹所とをなすとともに、前記Ｏリングに対して該流体通過孔に近い軸方向内側位置に、凹所底面に対して径方向に段差状に突出した段差部を形成し、該凹所内に且つ前記Ｏリングと該Ｏリングに対し軸方向外側の該凹所の壁との間の位置及び該Ｏリングと該Ｏリングに対して軸方向内側の前記段差部との間の位置のそれぞれに、該Ｏリングよりも硬質の樹脂製で断面矩形状をなし、周方向に切れ目の無い連続した円環状のエンドレスのバックアップリングを介挿してあり、且つ少なくとも軸方向内側の該バックアップリングは内径が前記段差部の外径よりも小径をなし、組付状態で内周部が該段差部に対して軸方向の内向きに係合するものとなしてあることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記第２部材が前記雌管部から直角に突き出したホース接続部を有しているとともに、前記第１部材が前記雄管部から該雄管部の軸方向に突き出した相手側への接続部を有しており、継手全体が略Ｌ字状をなしていることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、Ｏリングを保持する円環状の凹所を軸方向内向きに開口した形状の凹所となすとともに、Ｏリングに対して軸方向内側位置に凹所底面から径方向に突出した段差部を形成し、そして硬質の樹脂製で断面矩形状をなし、周方向に切れ目の無い連続した円環状のエンドレスのバックアップリングを凹所の開口を通じて凹所内に且つＯリングに対して軸方向外側位置と内側位置とのそれぞれに組み付け、且つ少なくとも軸方向内側のバックアップリングについては、内径を段差部の外径よりも小径となして、その段差部を乗り越えて軸方向に押し込むことにより組み付けるようになし、そして組付状態で内周部を段差部に対し軸方向の内向きに係合させるようになしたものである。

本発明では、Ｏリングを保持する円環状の凹所を、図６に示すような環状溝ではなく、軸方向内向きに開口した形状の凹所となしていることから、凹所の加工が容易となる利点が得られる。

特に本発明では円環状の凹所を軸方向内向きに開口した形状の凹所となしていることから、バックアップリングとして周方向に切れ目の無いエンドレスのものを、その開口を通じて凹所内に簡単に軸方向に組み付け、セットすることができる。従ってバックアップリングの切れ目によってＯリングが傷付けられてしまうのを良好に防止することができる。

また本発明ではＯリングよりも軸方向内側、即ち流体通過孔に近い側の内側のバックアップリングが、Ｏリングに対する壁として働き、Ｏリングが軸方向内側に移動するのをその内側のバックアップリングが阻止するため、継手内部の流路に負圧が発生した場合においても、負圧による引込作用によってＯリングが円環状の凹所から外れてしまうのを良好に防止することができる。

また軸方向内側のバックアップリングは、これを凹所内に組み付けるときには、強制的にこれを若干拡径変形させることで容易に段差を乗り越えて凹所内に押し込むことができる一方で、一旦凹所内に組み付けられた軸方向内側のバックアップリングは、組付状態で内周部が段差部に対し軸方向の内向きに係合した状態となるため、継手内部の流路に負圧が発生しても、その係合作用により軸方向内側のバックアップリングが流路側に引き込まれ、凹所から外れてしまうのを防止することができる。

本発明は、第２部材が雄管部から直角に突き出したホース接続部を有し、また第１部材が雄管部からその軸方向に突き出した相手側への接続部を有する略Ｌ字状をなすスイベル継手に好適に適用することができる（請求項２）。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は相手側の油圧機器１２のポート１４に、作動油を高圧で輸送するホース１６を接続するためのＬ字状のスイベル継手である。
ここでホース１６の端部には金具１８が装着されている。
金具１８は、ホース１６に締結固定された固定金具２０と、袋ナット２２とを有している。
固定金具２０には六角形状の工具掛部２４と、円環状の係合溝２６とが設けられている。
一方袋ナット２２には、係合溝２６に対し軸方向に係合する内向きのフランジ状の係合凸部２８と、六角形状の工具掛部３０とが設けられている。また内周面には雌ねじ部３２が設けられている。
一方、上記ポート１４には雌ねじ部３４が設けられている。

図２に、スイベル継手１０の構成が具体的に示してある。
図に示しているようにスイベル継手１０は、円筒状をなす雄管部３６を有する第１部材３８と、雄管部３６に回転可能に外嵌した円筒形状をなす雌管部４０を有する第２部材４２とを備えて構成されている。
ここで第１部材３８及び第２部材４２は何れも金属製である。

第１部材３８は、雄管部３６の図中右側に六角形状の工具掛部４４を有し、また更に図中右側に雄ねじ部４６を備えた接続部４８を有している。そしてその接続部４８において、Ｏリング５０によるシール下で油圧機器１２のポート１４の雌ねじ３４にねじ結合されるようになっている。

この第１部材３８は、その内部に軸方向に延びる流路５２を有している。流路５２は先端部が雄管部３６の一部をなす閉鎖部５４にて閉鎖されている。
閉鎖部５４の外周面には雄ねじ部５６が形成され、そこにキャップナット６０が内周面の雌ねじ部５８において螺合されている。
ここでキャップナット６０には、六角形状をなす大径の工具掛部６１が備えられている。

上記雌管部４０は、軸方向の一方（図中右方）の端面が、ワッシャ６２を介して工具掛部４４の径方向の面に回転可能に当接させられ、また軸方向の他方（図中左方）の端面が、ワッシャ６２を介してキャップナット６０の径方向の面に回転可能に当接させられている。

本実施形態においては、上記雄管部３６，工具掛部４４，接続部４８が第１部材３８における一体構成の本体部６４を成している。
そしてこの本体部６４とキャップナット６０とによって、第１部材３８が構成されている。

尚、雌管部４０の軸方向の両端部の内周面にはゴム製のダストリング６６が装着してあり、このダストリング６６が、雌管部４０の軸方向両端部の内面と第１部材３８の外周面とに弾性接触させられている。
ダストリング６６は、外部からのダストの侵入を防止する働きをなす。
尚、上記キャップナット６０には図中右方向に突出する円筒部６８が備えられており、この円筒部６８が、閉鎖部５４と雌管部４０との間の空間に嵌入させられている。

上記第２部材４２は、雌管部４０から直角に起立する円筒形状の接続部７０を一体に有している。
第２部材４２には、この接続部７０と雌管部４０とにまたがって図中上下方向に延びる流路７２が内部に形成されている。

このスイベル継手１０にあっては、第１部材３８の図中右端の流入口７４から作動油が流入し、そして流路５２，７２を流通した後、流出口７６からホース１６内に流れ込む。
第２部材４２の接続部７０には、外周面に雄ねじ部７８が設けられており、この雄ねじ部７８に、上記ホース１６の端部に装着された金具１８が袋ナット３０により接続される。

上記雄管部３６には、径方向に貫通する作動油の通過孔（流体通過孔）８０が設けられている。通過孔８０は流路５２の一部をなすもので、流路５２は、この通過孔８０及びその外周部に形成された円筒状の流路８２を介して第２部材４２の流路７２と連通している。

図４にも示しているように上記通過孔８０に対し、軸方向の両側の外側位置には円環状の凹所８４，８５が形成されており、そこにゴム製のＯリング８６が装着され、保持されている。
そしてこれらＯリング８６によって、雄管部３６の外周面と雌管部４０の内周面との間が液密にシールされている。

上記円環状の凹所８４，８５は、流体通過孔８０に向けて軸方向内向きに開口した形状の凹所とされており、そしてＯリング８６に対して流体通過孔８０に近い軸方向内側位置に、凹所底面に対して径方向に突出した段差部８８，９０が、雄管部３６の外周面に沿って円環状に形成されている。

凹所８４には、Ｏリング８６に対し軸方向外側位置、即ちＯリング８６と凹所８４の壁９２との間の位置に樹脂製の外側バックアップリング９１が介挿され、また凹所８５には、Ｏリング８６と凹所８５の壁９４との間の位置に同じく樹脂製の外側バックアップリング９３が介挿されている。
尚、一方の凹所８５の壁９４は、上記キャップナット６０の円筒部６８にて形成されている。

また一対のＯリング８６のそれぞれの軸方向内側位置、詳しくはＯリング８６と凹所８４の段差部８８との間の位置、及びＯリング８６と凹所８５の段差部９０との間の位置のそれぞれに、樹脂製の内側バックアップリング９６，９８がそれぞれ介挿されている。
内側バックアップリング９６，９８及び外側バックアップリング９１，９３は、何れもＯリング８６よりも硬質の樹脂製（ここではポリテトラフルオロエチレン製）のもので、図３に示しているように周方向に切れ目の無い連続した円環状のエンドレスのものとされている。

この実施形態において、内側バックアップリング９６及び外側バックアップリング９１は、何れもその内径が段差部８８の外径よりも小径をなしており、また同様に内側バックアップリング９８，外側バックアップリング９３も、それらの内径が段差部９０の外径よりも小径をなしている。
更に内側バックアップリング９６，９８及び外側バックアップリング９１，９３は、それぞれの断面形状が矩形状をなしている。

本実施形態において凹所８４への外側バックアップリング９１、Ｏリング８６及び内側バックアップリング９６の組付けは次のようにして行うことができる。
詳しくは、図３および図５に示しているようにキャップナット６０及び第２部材４２を外した状態の下で先ず外側バックアップリング９１を若干弾性拡径変形させながら段差部９０，８８を乗り越えて軸方向に押し込み、これを凹所８４の壁９２に当接する位置に組み付ける。

その後Ｏリング８６を同様に段差部９０，８８を乗り越えるようにして軸方向に押し込み、凹所８４に組み付ける。
その後において内側バックアップリング９６を若干弾性拡径変形させながら段差部９０，８８を乗り越えて軸方向に押し込み、凹所８４内に且つＯリング８６と段差部８８との間の位置に組み付ける。

尚、図中左側の凹所８５への外側バックアップリング９３，Ｏリング８６，内側バックアップリング９８の組付けは、キャップナット６０を外した状態の下で、それらを雄管部３６に先端側から嵌め込んで軸方向（右方向）に押し込み、その後に雄管部３６にキャップナット６０を嵌め合せることで（キャップナット６０の嵌め合せは第２部材４２を嵌め合せた後に行う）行うことができる。

而して内側バックアップリング９６，９８は、図４に拡大して示しているように組付状態において内周部の角部が、段差部８８，９０の角部に対し軸方向の内向きに係合した状態となり、それらの係合作用により、内側バックアップリング９６，９８が通過孔８０側に軸方向内向きに移動するのが防止される。即ち継手内部に負圧が発生した場合においても、その負圧による吸引力にてそれらが凹所８４，８５を外れて軸方向内向きに引き込まれるのが防止される。

内側バックアップリング９６，９８は、意図的に段差部８８，９０を乗り越えさせることが可能であるが、段差部８８，９０を乗り越えて凹所８４，８５に組み付けられた後においては、単なる負圧の作用によっては段差部８８，９０上に乗り上げることはできず、軸方向内向きの移動が阻止されるのである。

本実施形態においてＯリング８６は、通常はスイベル継手１０内部の流路の高圧の油圧を受けて軸方向外側に押圧され、その押圧による変形状態の下でシール作用をなす。
このとき一対の外側バックアップリング９１，９３は、Ｏリング８６の変形時のはみ出しを防止する働きをなす。
他方内側バックアップリング９６，９８は、主としてＯリング８６に対する軸方向内側の壁として作用し、Ｏリング８６が軸方向内側に位置移動するのを阻止するように働く。

以上のように本実施形態では、Ｏリング８６を保持する円環状の凹所８４を、図６に示すような環状溝ではなく、軸方向内向きに開口した形状の凹所となしていることから、凹所８４の加工が容易となる利点が得られる。

特に本実施形態では円環状の凹所８４を軸方向内向きに開口した形状の凹所となしていることから、バックアップリングとして周方向に切れ目の無いエンドレスのものを、その開口を通じて凹所８４内に簡単に軸方向に組み付け、セットすることができる。従ってバックアップリングの切れ目によってＯリング８６が傷付けられてしまうのを良好に防止することができる。

また本実施形態では、Ｏリング８６よりも軸方向内側、即ち流体通過孔８０に近い側の内側バックアップリング９６が、Ｏリング８６に対する壁として働き、Ｏリング８６が軸方向内側に移動するのを阻止するため、スイベル継手１０内部の流路５２，７２に負圧が発生した場合においても、負圧による引込作用によってＯリング８６が円環状の凹所８４から外れてしまうのを良好に防止することができる。

また内側バックアップリング９６は、これを凹所８４内に組み付けるときには、強制的にこれを若干拡径変形させることで容易に段差部８８を乗り越えて凹所８４内に押し込むことができる一方で、一旦凹所８４内に組み付けられた内側バックアップリング９６は、組付状態で内周部が段差部８８に対し軸方向の内向きに係合した状態となるため、継手内部の流路に負圧が発生しても、その係合作用により内側バックアップリング９６が流路側に引き込まれ、凹所８４から外れてしまうのを防止することができる。

尚、図中左側の凹所８５において、Ｏリング８６が内側バックアップリング９８により、負圧の引込力で凹所８５から外れるのが防止され、また内側バックアップリング９８が、段差部９０との係合作用により凹所８５から外れるのが防止される点は、図中右側の凹所８４におけるＯリング８６，内側バックアップリング９６と同様である。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態のスイベル継手を接続状態で示す図である。 同実施形態のスイベル継手の断面図である。 同実施形態のスイベル継手を各部品に分解して示す斜視図である。 図２の要部拡大図である。 バックアップリング及びＯリングの組付手順の説明図である。 従来のスイベル継手の一例を示す図である。 バイアスカットのバックアップリングを示す図である。 本発明の比較例を示す比較例図である。 図８のスイベル継手の不具合の説明図である。

符号の説明

１０ スイベル継手
３６ 雄管部
３８ 第１部材
４０ 雌管部
４２ 第２部材
４８，７０ 接続部
８０ 通過孔（流体通過孔）
８４，８５ 凹所
８６ Ｏリング
８８，９０ 段差部
９１，９３ 外側バックアップリング
９２，９４ 壁
９６，９８ 内側バックアップリング

Claims (2)

1. (イ)円筒状の雄管部を有する第１部材と、(ロ)該雄管部に対して回転可能に且つ外嵌状態に嵌合する雌管部を有する第２部材と、(ハ)該雄管部の外周面に形成された円環状の凹所内に装着され、該雄管部の外周面と該雌管部の内周面との間をシールするゴム製のＯリングと、を有し、且つ前記雄管部には管壁を径方向に貫通し、前記第１部材と第２部材との各内部を連通させる流体通過孔が前記Ｏリングによるシール個所よりも軸方向の内側位置に設けられて成るスイベル継手において
   前記円環状の凹所を、前記流体通過孔に向けて軸方向内向きに開口した形状の凹所とをなすとともに、前記Ｏリングに対して該流体通過孔に近い軸方向内側位置に、凹所底面に対して径方向に段差状に突出した段差部を形成し、該凹所内に且つ前記Ｏリングと該Ｏリングに対し軸方向外側の該凹所の壁との間の位置及び該Ｏリングと該Ｏリングに対して軸方向内側の前記段差部との間の位置のそれぞれに、該Ｏリングよりも硬質の樹脂製で断面矩形状をなし、周方向に切れ目の無い連続した円環状のエンドレスのバックアップリングを介挿してあり、
   且つ少なくとも軸方向内側の該バックアップリングは内径が前記段差部の外径よりも小径をなし、組付状態で内周部が該段差部に対して軸方向の内向きに係合するものとなしてあることを特徴とするスイベル継手。
2. 請求項１において、前記第２部材が前記雌管部から直角に突き出したホース接続部を有しているとともに、前記第１部材が前記雄管部から該雄管部の軸方向に突き出した相手側への接続部を有しており、継手全体が略Ｌ字状をなしていることを特徴とするスイベル継手。

Images