JP6199625B2 - Ball joint for fluid - Google Patents
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Description
本発明は、ボールジョイントのうち、例えば車両の水抜き構造部品などとして好適な流体用ボールジョイントに関する。 The present invention relates to a fluid ball joint suitable as, for example, a water drainage structure part of a vehicle among ball joints.
対象のボールジョイントは、用途例として、特許文献1に示されるごとくルーフパネル部のドレーン抜き装置に採用されたり、特許文献2に示されるごとく浴槽温水循環浄化装置などの多関節自在ホースに採用される。前者では、ルーフパネル側の水ダクトの排水部に付設された挿入デバイスに組み込まれている。この挿入デバイスは、下向きに傾いた状態で突設された管状のスリーブ部分(本発明の雌部材に対応)に対して、ドレーン抜き用チューブ(本発明の雄部材に対応)がスリーブ部分の先端内側に装着された弾性のクランプ及びシール・リングを介在して揺動可能に支持されている。後者では、ホースユニット同士の接続構造として、球状に膨らんだ外殻(ボールジョイント部)を一端側に有した一方のホースユニット(本発明の雌部材に対応)と、外殻の球状内面に所定角旋回自在に嵌合する球状頭部(可動部)を一端側に有した他方のホースユニット(本発明の雄部材に対応)と、外殻の外周に装着される抜け外れ防止リングとで構成されている。
As an application example, the target ball joint is used in a drain removing device for a roof panel as shown in
特許文献3は、本出願人の先願であり、雄部材の球状頭部を雌部材に揺動可能に嵌合した状態で、雄・雌部材が相対的に所定角傾動可能な流体用ボールジョイント(チューブコネクタ)において、特許文献1や2に比べて部材数を2点構成に削減すると共に、より良好な回動ないしは傾動特性を得られるようにしたものである。図7はその構造を示している。この流体用ボールジョイント(チューブコネクタ)3は、本発明の雌部材に対応する支持体1と、本発明の雄部材に対応するチューブ2とからなる。チューブ2は、支持体1に揺動可能に嵌合される球状頭部(膨出部)22及び頭部に首部を介して連結された雄本体(ホース用接続部)20を備えている。支持体1は、筒部11の上側周囲に設けられて被取付部材Pに当接するフランジ部10、及び被取付部材に設けられた穴部P1に係合する弾性係止爪14を有していると共に、頭部22を嵌合保持する保持部17が縦断面略円弧状で円弧外面の一部を筒部11側と連結している構成である。
上記特許文献3のものは、構成部材が2点と少なく、雌部材に対する雄部材の傾動特性ないしは雄・雌部材の相対的な傾動特性を良好にできると共に、被取付部材に対して簡単に装着できる。しかしながら、この構造では、頭部と嵌合する保持部が雌部材の筒内外に配置されたるため見栄え的に問題になったり、保持部が縦断面略円弧状で、球状頭部における赤道に相当する最大外径部分に上下方向から当接するため、雄・雌部材が離間する方向又は雌部材に対する雄部材の引き抜き方向の過大な応力を受けると、嵌合解除したり水密性ないしはシール性が低下する虞がある。
The thing of the above-mentioned
本発明の目的は、以上のような課題を解消するものであり、雄・雌部材が相対的に所定角傾動可能にしたタイプとして、簡明な構成にて、例えば、引き抜き荷重などに強くより安定したシール性を維持可能にすることにある。他の目的は以下の内容説明の中で明らかにする。 The object of the present invention is to eliminate the above-described problems, and a male / female member that can be tilted at a predetermined angle relatively with a simple structure, for example, strong and more stable against a pulling load. It is to make it possible to maintain the sealing performance. Other purposes will be clarified in the following description.
上記目的を達成するため本発明は、雄部材の球状頭部を雌部材に揺動可能に嵌合した状態で、前記雄・雌部材が相対的に所定角傾動可能な流体用ボールジョイントにおいて、前記雄部材は、前記頭部に首部を介して連結された雄本体と、前記雄本体から突設されて前記頭部と間隔を保っている当接片とを備え、前記雌部材は、筒状の雌本体と、前記雌本体の長さ方向途中の周囲に突出されたフランジと、前記頭部を挿入する前記雌本体の雄部材側である一端側内周に突設されて一端側から他端側に向かって傾斜し、かつ先端が前記頭部の周囲のうち、前記頭部の中心を通り、前記首部の中心軸である上下軸に直角な平面と交わる最大径周囲部より前記首部側の小径周囲部に当接するリップとを備えており、前記雄・雌部材が前記リップを前記頭部に当接し、前記当接片を前記フランジに当接した状態で連結されることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a fluid ball joint in which the male / female member can be relatively tilted at a predetermined angle in a state in which the spherical head of the male member is swingably fitted to the female member. The male member includes a male main body connected to the head via a neck, and a contact piece protruding from the male main body and maintaining a distance from the head, and the female member is a cylinder. and Jo female body, wherein a flange that protrudes around the longitudinal middle of the female body, said projecting into one end periphery a male member side of the female body one end for inserting the head From the periphery of the maximum diameter that is inclined toward the other end side and the tip passes through the center of the head of the periphery of the head and intersects with a plane perpendicular to the vertical axis that is the central axis of the neck. A lip that abuts a small-diameter peripheral portion on the neck side, and the male / female member attaches the lip to the lip. Contact with the part, the contact piece is characterized in that it is connected in a state of contact with the flange.
以上の本発明は、請求項2〜5で特定したように具体化されることがより好ましい。
(ア)、前記雌部材は、前記雌本体の前記フランジと一端側との間の周囲に設けられて前記当接片と嵌合して引抜きないしは引離し荷重を受け止め可能な掛止部を有している構成である(請求項2)。
(イ)、前記雄部材は、前記頭部の周囲のうち、前記最大径周囲部を超えた先端側の小径周囲部に設けられた段差を有し、最大角傾動したときに前記リップが当接して傾動規制される構成である(請求項3)。
The present invention as described above is more preferably embodied as specified in claims 2-5.
(A) The female member has a latching portion that is provided around the flange and one end of the female main body and is fitted with the abutting piece to receive a pulling or pulling load. (Claim 2).
(A) The male member has a step provided in a small-diameter peripheral part on the tip side that exceeds the maximum-diameter peripheral part in the periphery of the head , and the lip is applied when tilted by the maximum angle. In this configuration, the tilting is regulated in contact (claim 3).
(ウ)、前記当接片は、前記頭部を挟んで複数設けられている構成である(請求項4)。
(エ)、前記雄本体及び前記雌本体には、流体を導通可能なホース締結部及び被取付部材への固定部の異なる一方が設けられている構成である(請求項5)。
(C) A plurality of the abutting pieces are provided across the head (claim 4).
(D) The male main body and the female main body are provided with a different one of a hose fastening part capable of conducting fluid and a fixing part to the attached member (Claim 5).
請求項1発明では、特許文献3の構造に比べ、雄部材及び雌部材の2点構成である点で同じであるが、図3(b)に示されるごとく雌本体の一端側内周に突出されて、先端が頭部の前記最大径周囲部より首部側の小径周囲部に当接するリップ構成、及び雄部材側当接片が雌部材側フランジに当接して動きを規制する構成によって、雄・雌部材が離間する方向又は雌部材に対する雄部材の引き抜き方向の応力F2を受けたときに、球状頭部とリップとの間のシール力を高めて確実に維持しつつ抜け止め荷重を大きくでき、それにより品質及び信頼性を向上できる。
The invention of
請求項2の発明では、雌部材が図3(a)に示されるごとくフランジと一端側との間の周囲に設けられて雄部材側の当接片と嵌合して引抜きないしは引離し荷重を受け止め可能な掛止部を有しているため、引き抜き方向の応力F2を受けても更に強くなり、雄・雌部材が離間したり雄部材が雌部材から外れるという虞をより確実に阻止できる。
In the invention of
請求項3の発明では、雄部材が図4の拡大図に示したごとく頭部の周囲のうち、前記最大径周囲部を超えた先端側の小径周囲部に設けられた段差を有し、最大角傾動したときにリップが当接して傾動規制されるため、雄部材が過大な傾動方向の応力F3を受けても、設計上の最大傾動角を超えて傾動されないよう確実に規制される。
In the invention of
請求項4の発明では、雄部材側の当接片が図3(a)に示されるごとく頭部を挟んで複数設けられているため、雄・雌部材が接近する方向又は雄部材が雌部材に対し接近する方向の応力F1を受けても、過大な接近が阻止されることにより球状頭部とリップとの間のシール力を安定かつ均等に維持できる。
In the invention of
請求項5の発明では、雄本体及び雌本体が一般的構成として流体を導通可能なホース締結部及び被取付部材への固定部の異なる一方を有している点を確認的に特定したことに意義がある。
In the invention of
以下、本発明の形態例について添付図面を参照しながら説明する。この説明では、ボールジョイントの構造を詳述した後、製造方法と作動を明らかにする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this description, the structure and operation of the ball joint will be clarified after clarifying the structure of the ball joint.
(構造)流体用ボールジョイント3は、図1及び図2に示されるごとく雄部材1及び雌部材2からなり、雄部材1の球状頭部12を雌部材2に揺動可能に嵌合した状態で、雄・雌部材1,2が相対的に所定角傾動可能なタイプである。用途は、特に制約されないが、例えば特許文献1などに例示される水抜き構造部品、特許文献2などに例示される多関節自在ホースの構造部品として好適なものである。また、雄部材1及び雌部材2は、後述する製造方法から分かるように共に樹脂成形品である。
(Structure) The
両部材のうち、雄部材1は、図5に示されるごとく頭部12に首部11を介して連結された雄本体10と、雄本体10の外周囲から突設された板部14,14と、各板部14の突出端を折り曲げた状態に設けられて頭部12と間隔を保っている複数の当接片16と、雄本体10から頭部12に軸方向に貫通形成されている通路18を備えている。
Among the two members, the
まず、雄本体10は、ホース締結部として構成されており、所定長の略円筒状となっている。一端部10aには、外周の一部を径大にした係止段部が設けられている。他端部10bは、外周及び内周共に首部11に向けて次第に径小となるよう設けられている。一端部10aには、図1(b)に示したようなホース6が一端部10aの係止段部などを介して連結される。
First, the male
頭部12は、首部11と連結している上端及びその真下の下端を除いてほぼ完全な球形状となっている。頭部12の外面には、球状頭部の赤道に相当する最大径の周囲部を超えた下側ないしは先端側の小径周囲部に設けられた段差13を有している。すなわち、この段差13は、球状頭部12の中心からの半径が段差より下側球面部を段差より上側球面部に比べ大きくなるよう設けられている。
The
各板部14は、雄本体10の上下中間より下側周囲の両側に鍔状に突出されると共に、各突出端を略直角に折り曲げることにより当接片16を形成している。各当接片16は、頭部12を挟んで略平行となるよう対向している。各板部14及び当接片16は、内面側に設けられた連結板19と、各外面に設けられたリブ15,17より補強されている。リブ15と17は、板部14及び当接片16の幅中間に突出されて図5(c)のごとく連続している。
Each
また、各当接片16は、先端側内面に設けられた突起16aを有し、後述する雌部材2の掛止部23に突起16aを嵌合した状態で、当接片先端がフランジ21に当接する長さとなっている。なお、板部14及び突起16a付きの当接片16は、2つ限られず、3つ以上で構成してもよい。
Each
通路18は、雄本体10のうち、他端部10bを除いた箇所の通路部18aに対し首部11及び頭部12側の通路部18b,18cの径が小さく形成されている。この構成は、例えば、雄本体10側である下流側へ水等の流体を抵抗なく排出されるようにして良好な流出態様が維持されるようにする。
The
一方、雌部材2は、図6に示されるごとく筒状の雌本体20と、雌本体20の長さ方向途中の周囲に突出されたフランジ21と、フランジ21と雌本体20の一端側との間の周囲に設けられている掛止部23と、雌本体20の一端側(頭部12を挿入する側)内周に突設された概略小筒ないしは鍔形のリップ24と、雌本体20のフランジ21より下側周囲に設けられた係止爪27とを備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the
雌本体20は、先端20aが径小となるテーパーに形成されており、図3などに示されるごとく被取付部材5の穴部5aに装着し易くなっている。フランジ21は、外周側が傘状に形成されており、被取付部材5に対し雌本体20を穴部5aに挿入した状態でその傘状の外周側で圧接可能となっている。なお、その場合、好ましくは水密性が確実に得られるよう被取付部材5とフランジ21との間にパッキン4が介在される。
The
掛止部23は、雌本体20の周囲を径小溝状に形成した形状であり、各当接片16の突起16aが嵌合して雌部材2に対する雄部材1、又は雄・雌部材1,2の引抜きないしは引離し荷重を受け止め可能となっている。符号22は、掛止部23より上側に位置する雌本体20の一端側外周である。
The latching
リップ24は、基端が雌本体20の一端側内周から斜め下向きに突設されて、先端が図3に示されるごとく頭部12の赤道に相当する最大径周囲部より首部11側の小径周囲部にシール可能に当接する。各係止爪27は、雌本体20に設けられた略コ形状のスリット26、つまり一対の縦スリット26a及び縦スリット26a同士を接続している横スリット26bにより区画され、下端を支点として筒径方向に弾性変位可能となっている。なお、符号27aは、各係止爪27のうち、雌本体20に連結されている下側中間より上端手前まで欠肉した部分である。
The
以上の雄・雌部材1,2は、図3に示されるごとくリップ24が頭部12に当接ないしは頭部12がリップ24に抜け止め状態に当接し、同時に、各当接片16が突起16aを掛止部23に嵌合すると共にフランジ21に当接した状態で、互いに相対的に所定角傾動可能に連結される。通常は、そのように雄・雌部材1,2を連結してボールジョイント3として一体物とした状態で提供される。
As shown in FIG. 3, the male /
なお、この例にあっては、雌部材2が被取付部材5への固定部、被取付部材5の穴部5aに各係止爪27により装着される例であり、雄部材1が雌部材2に対し当接片16が設けられている方向と交差する方向、図3(b)及び図4の左右に所定角度(θ)だけ傾動可能に連結される。この角度(θ)は、頭部の段差13がリップ24に当たって規制される構成である。
In this example, the
(製造方法)次に、以上のボールジョイント3を大量生産に適したワンショット成形する方法について簡単に説明する。勿論、量産数によっては、雄部材1及び雌部材2を個別的に製造した後、組み立てて一体化することも可能である。
(Manufacturing method) Next, a method for one-shot molding of the above-described ball joint 3 suitable for mass production will be briefly described. Of course, depending on the number of mass production, the
成形金型の一例としては、水平方向に摺動可能に設けられるスライダと、スライダに対し上下方向に配置された固定側コアピン及び可動側コアピンと、可動側コアピンを支持している可動側取付板と、可動側取付板上に設けられて可動側コアピンを筒内を貫通配置した状態で昇降制御されるスリーブピンと、可動側取付板上にスペーサブロックを介して支持されて可動側コアピン及びスリープピンを下から上へ貫通している可動受板と、可動受板の中央側凹部に配置されている可動入子などを備えている。 As an example of the molding die, a slider that is slidable in the horizontal direction, a fixed-side core pin and a movable-side core pin that are arranged vertically with respect to the slider, and a movable-side mounting plate that supports the movable-side core pin A sleeve pin that is provided on the movable side mounting plate and is controlled to move up and down with the movable side core pin penetrating through the cylinder, and a movable side core pin and a sleep pin supported on the movable side mounting plate via a spacer block A movable receiving plate penetrating from the bottom to the upper side, and a movable insert arranged in a concave portion on the center side of the movable receiving plate are provided.
以上の成形金型において、雌部材用のキャビティAは、前記スライダの下側対応空間及び可動側コアピンの途中部分並びにスリープピンの上端により区画形成される。雄部材用キャビティBは、前記スライダの上側対応空間及び可動側コアピンの上部並びに固定側コアピンの下側部分で区画形成される。各キャビティA,Bには、原料である溶融樹脂がスライダに設けられたピンゲート及びピンゲートに接続されて枝分かれした流路を通じてそれぞれ供給される。 In the molding die described above, the cavity A for the female member is defined by the lower corresponding space of the slider, the middle part of the movable core pin, and the upper end of the sleep pin. The male member cavity B is defined by the upper corresponding space of the slider, the upper part of the movable core pin, and the lower part of the fixed core pin. Molten resin, which is a raw material, is supplied to each of the cavities A and B through a pin gate provided on the slider and a branched flow path connected to the pin gate.
その後は、スライダが成形位置から退避されると、キャビティAで形成された雌部材及びキャビティBで形成された雄部材が共に可動側コアピンにて支持されている。また、雌部材は、可動側コアピンの周囲に配置されているスリープピンでも受け止められている。この状態から、雌部材がスリープピンの上昇により上移動され、それに伴って、リップがコアピンの対応凸部から弾性変形しながら抜け出した後、雄部材の球状頭部に嵌合される。雌部材と雄部材とはその嵌合により一体物、つまり目的のボールジョイントとなる。そして、その状態から、スリーブピンが更に上昇されると、成形品であるボールジョイントが離型されることになる。 Thereafter, when the slider is retracted from the molding position, the female member formed by the cavity A and the male member formed by the cavity B are both supported by the movable core pin. The female member is also received by a sleep pin arranged around the movable core pin. From this state, the female member is moved upward by the rise of the sleep pin, and accordingly, the lip is pulled out from the corresponding convex portion of the core pin while being elastically deformed, and then fitted to the spherical head of the male member. The female member and the male member are integrated with each other, that is, a target ball joint. When the sleeve pin is further raised from this state, the ball joint which is a molded product is released.
(作動)以上のボールジョイントは、作動特徴として特に次のような点で優れている。
(ア)このボールジョイント3では、雌本体20の一端側内周に突出されて、先端が雄部材側の頭部12の赤道(球の中心を通り、上下軸ないしは球軸に直角な平面と球面との交わる線)に相当する最大径周囲部より首部側の小径周囲部に当接するリップ構成により、及び、雄部材側の当接片16が雌部材側のフランジに当接して動きを規制する構成により、図3(b)に示したごとく雄・雌部材1,2が離間する方向又は雌部材2に対する雄部材1の引き抜き方向の応力F2だけではなく、図3(a)に示したごとく雄・雌部材1,2が接近する方向又を雌部材2に対する雄部材1の接近方向の応力F1受けたときに、球状頭部12とリップ24との間のシール力を確実に維持しつつ抜け止め荷重を大きくできる。勿論、この構造において、リップ24は雌本体20の内側にあるため見栄えがよく、外的部材等に損傷され難い点でも優れている。
(Operation) The above-described ball joint is particularly excellent in terms of operation characteristics as follows.
(A) In this ball joint 3, the
(イ)また、この構造では、雌部材2が図3(a)に示されるごとくフランジ21と一端側との間の周囲に設けられて雄部材側の当接片16(の突起18)と嵌合して引抜きないしは引離し荷重を受け止め可能な掛止部23を有しているため、引き抜き方向の応力F2を受けても更に強くなり、雄・雌部材が離間したり雄部材が雌部材から外れるという虞をより確実に阻止できる。
(A) Further, in this structure, the
(ウ)しかも、このボールジョイント3では、雄部材1が図4に示したごとく頭部12の赤道に相当する最大径周囲部を超えた先端側の小径周囲部に設けられた段差13を有し、最大角傾動したときにリップ24が当接して傾動規制される。このため、この構造では、雄部材1が過大な傾動方向の応力F3を受けても、設計上の最大傾動角を超えて傾動されないよう確実に規制でき、それによりシール漏れや外れなどのトラブルを回避できる。
(C) Moreover, in this ball joint 3, the
(エ)更に、この構造では、雄部材側の当接片16が図3(a)に示されるごとく頭部12を挟んで複数設けられているため、雄・雌部材1,2が接近する方向又は雄部材1が雌部材2に対し接近する方向の応力F1を強く受けても、過大な接近が阻止されることにより頭部12とリップ24との間のシール力を安定かつ均等に維持できる。
(D) Further, in this structure, a plurality of
(オ)以上の形態では、雄部材2がホース6を雄本体20に締結し、雌部材2が被取付部材5の穴部5aに係止爪27を介して係合固定する構成を示した。しかし、技術的にはこれに限られない。例えば、雄部材1には、ホース締結部に代えて被取付部材5への固定部として、雌部材2の係止爪又はそれと類似の手段を雄本体10に設けるようにしてもよい。その場合は、雌部材2側にホース締結部を設けることになる。
(E) In the above embodiment, the configuration in which the
(カ)また、以上の形態では、雌部材のフランジ21を概略傘状に形成したり、被取付部材5に対してパッキング4を介在して当接する構成を示したが、これらは水密性を高める構成例である。但し、これらは用途や要求特性及びコスト等に応じ適宜変更可能なものである。
(F) In the above embodiment, the structure in which the
なお、本発明の流体用ボールジョイントは、請求項で特定される構成を備えておればよく、細部は形態例を参考にして変更したり展開可能なものである。その例を挙げると、雄部材の通路径については雄本体及び首部並びに頭部を異径にしたが、同径に形成してもよい。係止爪としは他の爪形状にしたり、2以上設けるようにしてもよい。被取付部材としては、例えば、特許文献1に開示のような挿入デバイスやそれに類似の部材、槽や容器それらに類似のものなどが挙げられる。
The fluid ball joint of the present invention only needs to have the configuration specified in the claims, and the details can be changed or developed with reference to the embodiment. For example, although the male body, the neck and the head have different diameters for the passage diameter of the male member, they may be formed to have the same diameter. As the locking claw, other claw shapes may be used, or two or more claws may be provided. As a member to be attached, for example, an insertion device as disclosed in
1・・・・雄部材(10は雄本体、11は首部、28は通路)
2・・・・雌部材(20は雌本体、21はフランジ)
3・・・・ボールジョイント
4・・・・パッキン
5・・・・被取付部材(5aは穴部)
6・・・・ホース
12・・・頭部(13は段差)
16・・・当接片(16aは突起)
23・・・掛止部
24・・・リップ
27・・・係止爪(26はスリット)
1 ... Male member (10 is male body, 11 is neck, 28 is passage)
2 ... Female member (20 is female body, 21 is flange)
3 ... Ball joint 4 ...
6 ...
16: Contact piece (16a is a protrusion)
23 ... Hanging
Claims (5)
前記雄部材は、前記頭部に首部を介して連結された雄本体と、前記雄本体から突設されて前記頭部と間隔を保っている当接片とを備え、
前記雌部材は、筒状の雌本体と、前記雌本体の長さ方向途中の周囲に突出されたフランジと、前記頭部を挿入する前記雌本体の雄部材側である一端側内周に突設されて一端側から他端側に向かって傾斜し、かつ先端が前記頭部の周囲のうち、前記頭部の中心を通り、前記首部の中心軸である上下軸に直角な平面と交わる最大径周囲部より前記首部側の小径周囲部に当接するリップとを備えており
前記雄・雌部材が前記リップを前記頭部に当接し、前記当接片を前記フランジに当接した状態で連結されることを特徴とする流体用ボールジョイント。 In the fluid ball joint in which the male / female member can be tilted at a predetermined angle relatively with the spherical head of the male member fitted to the female member in a swingable manner,
The male member includes a male main body connected to the head via a neck, and a contact piece protruding from the male main body and maintaining a distance from the head,
The female member protrudes into a cylindrical female main body, a flange projecting around the length of the female main body in the length direction, and an inner circumference on one end side that is a male member side of the female main body into which the head is inserted. The maximum tilted from one end side to the other end side, and the tip passes through the center of the head of the periphery of the head and intersects with a plane perpendicular to the vertical axis that is the central axis of the neck A lip that comes into contact with the small-diameter peripheral part on the neck side from the radial peripheral part, and the male / female member connects the lip with the head and the contact piece abuts with the flange. A ball joint for fluid.
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