JP7203906B1 - 回動機構、結合金具および回動機構の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用性や信頼性が改善された回動機構を提供する。【解決手段】 一実施形態に係る回動機構は、円筒状の外部材と、内部材と、複数の円弧状の係止片と、を備えている。前記外部材は、第１内周面と、第１外周面と、前記第１内周面において前記第１内周面の軸を中心とした周方向に延びる第１溝と、を有している。前記内部材は、外部材に回動可能に挿入され、前記第１内周面に対向する第２外周面と、前記第２外周面において前記周方向に延びるとともに前記第１溝と対向する第２溝と、を有している。前記複数の係止片は、前記第１溝および前記第２溝により形成される空間に配置され、前記軸と平行な軸方向における前記外部材と前記内部材の相対的な移動を規制する。【選択図】 図１

Description

本発明は、２つの部材を回動可能に連結する回動機構、当該回動機構を備えた結合金具および当該回動機構の製造方法に関する。

送水作業を伴う様々な分野において、複数の送水路の連結用に雌雄の区別が無い結合金具が利用されている。

例えば特許文献１に記載の結合金具は、周方向に並ぶ複数の突起部と、これら突起部の間の凹部とを備えている。この結合金具は、突起部を同形状の接続相手の結合金具の凹部に挿入し、当該接続相手の結合金具に対し相対的に回動させることで、当該接続相手の結合金具と連結される。さらに、結合時とは逆方向にこれら結合金具を相対的に回動させることで、両金具の結合が解除される。

この種の結合金具を結合させたり、結合を解除したりする際には、両金具を回動させる必要がある。上記特許文献１においては、複数のボールを用いて金具の管台を回動可能とする回動機構が開示されている。

特許第６６８６０４７号公報

従来の配管用スイベルジョイント等の回動機構は、一般的に重量が大きく、必ずしも使用性に優れたものではない。また、回動機構にボールを用いる場合には、当該ボールと各部材の接触部分において局所的に高い圧縮応力が発生し得るため信頼性を十分に確保できない可能性がある。さらには、圧縮応力やせん断応力などの応力計算が複雑となるため、回動機構の設計および製造が容易ではない。

その他にも、従来の回動機構には種々の改善の余地がある。また、送水路の連結用の結合金具について上述した問題は、他種の構造物の回動機構においても同様に生じ得る。そこで、本発明は、使用性や信頼性が改善された回動機構、当該回動機構を備える結合金具および当該回動機構の製造方法を提供することを目的の一つとする。

一実施形態に係る回動機構は、円筒状の外部材と、内部材と、複数の円弧状の係止片と、を備えている。前記外部材は、第１内周面と、第１外周面と、前記第１内周面において前記第１内周面の軸を中心とした周方向に延びる第１溝と、を有している。前記内部材は、外部材に回動可能に挿入され、前記第１内周面に対向する第２外周面と、前記第２外周面において前記周方向に延びるとともに前記第１溝と対向する第２溝と、を有している。前記複数の係止片は、前記第１溝および前記第２溝により形成される空間に配置され、前記軸と平行な軸方向における前記外部材と前記内部材の相対的な移動を規制する。

好ましくは、前記第１溝は前記第１内周面を前記周方向に一周する環状であり、前記第２溝は前記第２外周面を前記周方向に一周する環状であり、前記複数の係止片は前記軸を中心とした環状に配置されている。

前記第１溝は、前記軸方向と直交する第１係止平面と、前記軸方向と直交し、前記第１係止平面と対向する第２係止平面と、を有してもよい。また、前記第２溝は、前記軸方向と直交し、前記軸を中心とした半径方向において前記第１係止平面と並ぶ第３係止平面と、前記軸方向と直交し、前記半径方向において前記第２係止平面と並ぶ第４係止平面と、を有してもよい。この場合において、前記複数の係止片の各々は、前記第１係止平面および前記第３係止平面と接触する第５係止平面と、前記第２係止平面および前記第４係止平面と接触する第６係止平面と、を有してもよい。

前記外部材は、前記第１溝と前記第１外周面の間を貫通するとともに前記複数の係止片の各々が通過可能な形状を有するスロットを備えてもよい。

例えば、前記スロットは、前記周方向に沿う円弧状であり、前記複数の係止片の各々の前記周方向における長さは、前記スロットの前記周方向における長さよりも小さい。

好ましくは、前記回動機構は、前記スロットを塞ぐ蓋部材をさらに備えている。

前記外部材が前記軸方向に並ぶ複数の前記第１溝を有し、前記内部材が前記軸方向に並ぶ複数の前記第２溝を有し、前記複数の係止片が複数の前記第１溝および複数の前記第２溝により形成される複数の前記空間にそれぞれ配置されてもよい。

一実施形態に係る結合金具は、前記回動機構と、前記外部材に設けられ、結合相手の金具と結合可能な結合部と、を備えている。

このような結合金具において、前記内部材は、流路を有する円筒状であってもよい。

例えば、前記結合部は、前記外部材の前記軸方向の端部において前記周方向に配列され、前記周方向に突出するフックが形成された複数の突起部と、隣り合う前記突起部の間にそれぞれ形成された複数の凹部と、を備え、前記結合相手の金具が備える同形状の結合部と結合可能である。

一実施形態に係る製造方法においては、第１内周面と、第１外周面と、前記第１内周面において前記第１内周面の軸を中心とした周方向に延びる第１溝と、前記第１溝と前記第１外周面の間を貫通するスロットと、を有する円筒状の外部材を用意し、前記第１内周面に対向する第２外周面と、前記第２外周面において前記周方向に延びる第２溝と、を有する内部材を用意し、前記第１溝と前記第２溝が対向するように、前記外部材に前記内部材を回動可能に挿入し、前記第１溝および前記第２溝により形成される空間に対し、前記スロットを通じて複数の円弧状の係止片を順次挿入し、前記複数の係止片を挿入し終えた後、蓋部材により前記スロットを塞ぐことにより、回動機構が製造される。

例えば、本発明によれば、使用性や信頼性に優れた回動機構、当該回動機構を備える結合金具、および当該回動機構の製造方法を提供することができる。本発明が奏する具体的な効果は、後述する実施形態において明らかとなる。

図１は、一実施形態に係る回動機構の概略的な分解斜視図である。 図２は、図１のII－II線に沿う外部材の概略的な断面図である。 図３は、図１のIII－III線に沿う外部材の概略的な断面図である。 図４は、図１のIV－IV線に沿う内部材の概略的な断面図である。 図５は、図１に示した係止片を拡大した斜視図である。 図６は、組み立てられた回動機構の一部の概略的な断面図である。 図７は、組み立てられた回動機構の他の一部の概略的な断面図である。 図８は、適用例に係る結合金具の概略的な側面図である。 図９は、図８に示す結合金具を軸方向に沿って見た概略的な正面図である。 図１０は、結合された２つの結合金具の一部を概略的に示す図である。

回動機構、結合金具および回動機構の製造方法の一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
［回動機構］
図１は、本実施形態に係る回動機構１の概略的な分解斜視図である。この回動機構１は、例えば送水路等の管類を接続するための結合金具や、建物の柱を構成する部材同士の連結構造など、種々の部材の連結に適用することができる。

回動機構１は、外部材２と、内部材３と、複数の係止片４とを備えている。外部材２および内部材３は、軸ＡＸを中心として回動可能に連結される。以下の説明においては、軸ＡＸと平行な軸方向ＤＸ、軸ＡＸを中心とした半径方向ＤＲ、および、軸ＡＸを中心とした周方向Ｄθを定義する。

［外部材］
図２は、図１のII－II線に沿う外部材２の概略的な断面図である。図１および図２に示すように、外部材２は、内周面２０（第１内周面）と、外周面２１（第１外周面）と、軸方向ＤＸにおける端部２２，２３とを有した円筒状である。ただし、外部材２の形状はこの例に限られない。外部材２に対し、さらに付加的な要素が連結されてもよい。

内周面２０は、端部２３寄りに位置する大径部２０ａと、端部２２寄りに位置する小径部２０ｂとを有している。大径部２０ａおよび小径部２０ｂは、軸方向ＤＸに並んでいる。小径部２０ｂの直径は、大径部２０Ａの直径よりも小さい。

外周面２１は、端部２３寄りに位置する小径部２１ａと、端部２２寄りに位置する大径部２１ｂとを有している。小径部２１ａおよび大径部２１ｂは、軸方向ＤＸに並んでいる。小径部２１ａの直径は、大径部２１ｂの直径よりも小さい。

内周面２０は、半径方向ＤＲに窪んだ２つの溝２４Ａ，２４Ｂ（第１溝）を有している。溝２４Ａ，２４Ｂは、互いに軸方向ＤＸに離れ、周方向Ｄθに延びている。図２の例においては、溝２４Ａ，２４Ｂが大径部２０ａに位置している。

具体的には、これら溝２４Ａ，２４Ｂは、内周面２０を周方向Ｄθに一周する環状である。溝２４Ａ，２４Ｂは、互いに対向する係止平面２４ａ，２４ｂ（第１係止平面および第２係止平面）と、これら係止平面２４ａ，２４ｂを繋ぐ底面２４ｃとをそれぞれ有している。

図２の例において、係止平面２４ａ，２４ｂは、いずれも軸方向ＤＸと直交する。底面２４ｃは、半径方向ＤＲと直交する曲面である。係止平面２４ａ，２４ｂは、軸方向ＤＸおよび半径方向ＤＲに対して傾斜した平面や曲面であってもよい。

図１に示すように、外部材２は、周方向Ｄθに延びる２つの円弧状のスロット２５Ａ，２５Ｂを有している。図１の例においては、これらスロット２５Ａ，２５Ｂが軸方向ＤＸに間隔を空けて並んでいる。

図３は、図１のIII－III線に沿う外部材２の概略的な断面図である。スロット２５Ａ，２５Ｂは、内周面２０と外周面２１の間を貫通している。より具体的には、スロット２５Ａは、溝２４Ａの底面２４ｃと小径部２１ａの間にわたって形成され、かつ周方向Ｄθに沿う円弧状の孔である。同様に、スロット２５Ｂは、溝２４Ｂの底面２４ｃと小径部２１ａの間にわたって形成され、かつ周方向Ｄθに沿う円弧状の孔である。

外部材２は、スロット２５Ｂと端部２３の間を貫通する連結孔２６ａと、スロット２５Ａ，２５Ｂの間を貫通する連結孔２６ｂと、スロット２５Ａの一方の面に形成された連結孔２６ｃとを有している。図３に示すように、連結孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、軸方向ＤＸに並んでいる。連結孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃの少なくとも一つには、雌ねじが形成されている。連結孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、周方向Ｄθに間隔を空けて２組設けられている（図１参照）。

図１に示すように、回動機構１は、スロット２５Ａ，２５Ｂを塞ぐための蓋部材２７Ａ，２７Ｂをさらに備えている。蓋部材２７Ａ，２７Ｂは、それぞれスロット２５Ａ，２５Ｂと嵌め合う円弧状である。

蓋部材２７Ａ，２７Ｂは、周方向Ｄθに間隔を空けて設けられた２つの連結孔２７ａをそれぞれ有している。各連結孔２７ａは、蓋部材２７Ａ，２７Ｂを軸方向ＤＸに貫通している。

蓋部材２７Ａ，２７Ｂをそれぞれスロット２５Ａ，２５Ｂに嵌め込むと、連結孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａの位置が揃う。これら連結孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａに対して連結部材５を挿入することにより、蓋部材２７Ａ，２７Ｂがスロット２５Ａ，２５Ｂに対して固定される。連結部材５は、例えばボルトである。

［内部材］
図４は、図１のIV－IV線に沿う内部材３の概略的な断面図である。図１および図４に示すように、内部材３は、内周面３０（第２内周面）と、外周面３１（第２外周面）と、軸方向ＤＸにおける端部３２，３３とを有した円筒状である。ただし、内部材３の形状はこの例に限られない。例えば、回動機構１が流路の接続の用途で用いられない場合には、内部材３が中実状であってもよい。また、内部材３に対し、さらに付加的な要素が連結されてもよい。

外周面３１は、大径部３１ａと、一対の小径部３１ｂとを有している。大径部３１ａは、軸方向ＤＸにおいて一対の小径部３１ｂの間に位置している。大径部３１ａの直径は、小径部３１ｂの直径よりも大きい。図４の例においては、内周面３０に凹凸が形成されていない。

外周面３１は、軸ＡＸに向けて窪んだ２つの溝３４Ａ，３４Ｂ（第２溝）を有している。これら溝３４Ａ，３４Ｂは、周方向Ｄθに延びるとともに、互いに軸方向ＤＸに離れている。図４の例においては、溝３４Ａ，３４Ｂが大径部３１ａに位置している。

具体的には、これら溝３４Ａ，３５Ｂは、外周面３１を周方向Ｄθに一周する環状である。溝３４Ａ，３４Ｂは、互いに対向する係止平面３４ａ，３４ｂ（第３係止平面および第４係止平面）と、これら係止平面３４ａ，３４ｂを繋ぐ底面３４ｃとをそれぞれ有している。

図４の例において、係止平面３４ａ，３４ｂは、いずれも軸方向ＤＸと直交する。底面３４ｃは、半径方向ＤＲと直交する曲面である。係止平面３４ａ，３４ｂは、軸方向ＤＸおよび半径方向ＤＲに対して傾斜した平面や曲面であってもよい。底面３４ｃの直径は、例えば小径部３１ｂの直径と同じであるが、この例に限られない。

［係止片］
図５は、図１に示した係止片４を拡大した斜視図である。係止片４は、周方向Ｄθに長尺かつ扁平な円弧状であり、外部材２の溝２４Ａ，２４Ｂおよび内部材３の溝３４Ａ，３４Ｂに挿入可能である。具体的には、係止片４は、内周面４０と、外周面４１と、一対の係止平面４２，４３（第５係止平面および第６係止平面）と、一対の側面４４，４５とを有している。

内周面４０は、溝３４Ａ，３４Ｂの底面３４ｃと同じ曲率を有した曲面である。外周面４１は、溝２４Ａ，２４Ｂの底面２４ｃと同じ曲率を有した曲面である。係止平面４２，４３は、軸方向ＤＸと直交する。側面４４，４５は、周方向Ｄθと直交する平面である。

図５の例においては、内周面４０と係止平面４２により形成される角部、内周面４０と係止平面４３により形成される角部、外周面４１と係止平面４２により形成される角部、外周面４１と係止平面４３により形成される角部がそれぞれ丸められている。

係止片４の周方向Ｄθにおける長さ（例えば外周面４１の長さ）は、スロット２５Ａ，２５Ｂの周方向Ｄθにおける長さ（例えば内周面２０の開口部における長さ）よりも小さい。さらに、係止片４の軸方向ＤＸにおける厚さは、スロット２５Ａ，２５Ｂの軸方向ＤＸにおける幅よりも小さい。これにより、係止片４をスロット２５Ａ，２５Ｂに挿入可能である。

なお、係止片４の形状は図５の例に限られない。係止片４は、例えばＨ型、溝形、丸形、パイプ状などの他の断面形状を有していてもよい。

図１の例においては、軸ＡＸを中心として環状に配置された同形状の複数の係止片４により、２組のリングＲＡ，ＲＢが形成されている。リングＲＡを構成する係止片４は、溝２４Ａ，３４Ａに挿入される。リングＲＢを構成する係止片４は、溝２４Ｂ，３４Ｂに挿入される。

リングＲＡ，ＲＢは、例えば１２個の係止片４によりそれぞれ構成されている。ただし、リングＲＡ，ＲＢを構成する係止片４の数は、１２個に限られない。リングＲＡを構成する係止片４の形状と、リングＲＢを構成する係止片４の形状とが異なってもよい。この場合において、リングＲＡを構成する係止片４の数と、リングＲＢを構成する係止片４の数とが異なってもよい。

［回動機構の製造方法］
回動機構１を製造するにあたっては、先ず上述した構造の外部材２、内部材３、複数の係止片４および連結部材５を用意する。

続いて、溝２４Ａと溝３４Ａが対向し、溝２４Ｂと溝３４Ｂが対向するように、外部材２に内部材３を挿入する。このとき、外部材２と内部材３は互いに回動可能である。

外部材２に内部材３を挿入した後、溝２４Ａ，３４Ａにより形成される空間に対し、スロット２５Ａを通じて複数の係止片４を順次挿入する。例えば、直前に挿入された係止片４を次に挿入する係止片４で周方向Ｄθに押し込んでいけば、溝２４Ａ，３４Ａにより形成される空間の全体にわたる環状に係止片４を配置することができる。溝２４Ｂ，３４Ｂにより形成される空間に対しても同様に、スロット２５Ｂを通じて複数の係止片４を順次挿入する。

係止片４を挿入し終えると、蓋部材２７Ａ，２７Ｂによりスロット２５Ａ，２５Ｂをそれぞれ塞ぐ。さらに、連結部材５により蓋部材２７Ａ，２７Ｂを外部材２に対して固定する。以上の工程により、回動機構１が完成する。

［組み立てられた回動機構の構造］
図６および図７は、組み立てられた回動機構１の一部の概略的な断面図である。図６の断面はスロット２５Ａ，２５Ｂおよび蓋部材２７Ａ，２７Ｂを含まず、図７の断面はスロット２５Ａ，２５Ｂおよび蓋部材２７Ａ，２７Ｂを含む。

図６に示すように、外部材２の大径部２０ａと小径部２０ｂの間に形成される段差部が内部材３の大径部３１ａと小径部３１ｂの間に形成される段差部と接触している。さらに、小径部２０ｂが小径部３１ｂと接触し、大径部２０ａが大径部３１ａと接触している。この状態において、溝２４Ａ，３４Ａが半径方向ＤＲに対向し、溝２４Ｂ，３４Ｂが半径方向ＤＲに対向する。

図６に示すように、溝２４Ａ，３４Ａにより形成される空間、および、溝２４Ｂ，３４Ｂにより形成される空間のそれぞれに対し、係止片４が配置されている。溝２４Ａの係止平面２４ａおよび溝３４Ａの係止平面３４ａは、半径方向ＤＲに並んでいる。また、溝２４Ａの係止平面２４ｂおよび溝３４Ａの係止平面３４ｂは、半径方向ＤＲに並んでいる。係止片４の係止平面４２は、係止平面２４ａ，３４ａと接触している。また、係止片４の係止平面４３は、係止平面２４ｂ，３４ｂと接触している。溝２４Ｂ，３４Ｂおよびこれらで形成される空間に配置された係止片４についても同様である。

このように係止平面４２と係止平面２４ａ，３４ａが接触し、係止平面４３と係止平面２４ｂ，３４ｂが接触することにより、外部材２と内部材３が軸方向ＤＸにおいて抜け止めされる。一方で、外部材２と内部材３の周方向Ｄθにおける相対的な回動は阻害されない。したがって、外部材２と内部材３を自由に回動させることができる。外部材２と内部材３を相対的に回動させる際には、外部材２および内部材３の少なくとも一方と、係止片４とが摺動する。

係止平面４２と係止平面２４ａ，３４ａ、および、係止平面４３と係止平面２４ｂ，３４ｂは、必ずしも同時に接触している必要はない。すなわち、係止片４の軸方向ＤＸにおける厚さを溝２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂの軸方向ＤＸにおける幅よりも僅かに小さくすることで、係止平面４２と係止平面２４ａ，３４ａが接触しているときに係止平面４３と係止平面２４ｂ，３４ｂの間に隙間が形成されたり、反対に係止平面４３と係止平面２４ｂ，３４ｂが接触しているときに係止平面４２と係止平面２４ａ，３４ａの間に隙間が形成されたりしてもよい。このような遊びを設けた場合には、外部材２と内部材３をよりスムーズに回動させることができる。

図６の例においては、溝２４Ｂ，３４Ｂにより形成される空間に配置された係止片４の内周面４０が溝３４Ｂの底面３４ｃに接触している。さらに、当該係止片４の外周面４１が溝２４Ｂの底面２４ｃに接触している。溝２４Ａ，３４Ａおよびこれらで形成される空間に配置された係止片４についても同様である。図６とは異なる例として、内周面４０と底面３４ｃ、および、外周面４１と底面２４ｃの間の少なくとも一方に隙間が形成されてもよい。

図７の例においては、蓋部材２７Ａ，２７Ｂがそれぞれスロット２５Ａ，２５Ｂに嵌められている。さらに、連結部材５が連結孔２６ａ、蓋部材２７Ｂの連結孔２７ａ、連結孔２６ｂ、蓋部材２７Ａの連結孔２７ａ、連結孔２６ｃに対して順に挿入されている。連結部材５の頭部は、端部２３と接触している。

図７の例においては、連結部材５の頭部の近傍に雄ねじが設けられ、この雄ねじが連結孔２６ａに設けられた雌ねじに捻じ込まれている。ただし、連結孔２６ｂや連結孔２６ｃに雌ねじが設けられ、連結部材５において当該雌ねじと対応する位置に雄ねじが設けられてもよい。

連結孔２６ｃは、省略することも可能である。この場合であっても、蓋部材２７Ａ，２７Ｂがそれぞれスロット２５Ａ，２５Ｂに固定される。

蓋部材２７Ａを装着した状態において、溝２４Ａ，３４Ａにより形成される空間に配置された係止片４が、当該空間内を周方向Ｄθに移動可能であることが好ましい。同様に、蓋部材２７Ｂを装着した状態において、溝２４Ｂ，３４Ｂにより形成される空間に配置された係止片４が、当該空間内を周方向Ｄθに移動可能であることが好ましい。これにより、外部材２と内部材３をスムーズに回動させることができる。

外部材２、内部材３および係止片４は、例えば金属材料で形成することができる。また、外部材２、内部材３および係止片４の少なくとも１つが樹脂により形成されてもよい。この場合においては、回動機構１を軽量化できるとともに、部品同士の滑りが良好となり、スムーズな回動を実現できる。外部材２、内部材３および係止片４は、セラミックなどのさらに他の材料で形成することもできる。

外部材２の内周面２０、内部材３の外周面３１、溝２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂの内面、係止片４の表面のような部品同士の接触部分に対して、グリースの塗布や低摩擦化のための表面処理などの潤滑処理が施されてもよい。これにより、一層スムーズな回動を実現できる。

本実施形態にて例示した係止片４ではなくボールを用いた回動機構（スイベル機構）においては、当該ボールおよびその周囲の部材に加わる応力（例えばせん断応力や圧縮応力）が一様ではなく、各部材に要求される強度の計算が複雑である。そのため、回動機構に求められるスペックを実現するための設計が容易ではなく、多大な労力が必要となる場合がある。

これに対し、本実施形態に係る回動機構１においては、外部材２と係止片４が主に係止平面２４ａと係止平面４２または係止平面２４ｂと係止平面４３で接触する。また、内部材３と係止片４が主に係止平面３４ａと係止平面４２または係止平面３４ｂと係止平面４３で接触する。このように、係止片４がそれぞれ外部材２および内部材３と平面同士で接触することにより、各部材に加わる応力や必要な強度の計算が容易となる。結果として、係止片４の形状、溝２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂの形状、各部材の材料などの検討が容易となる。

また、係止片４がそれぞれ外部材２および内部材３と平面同士で接触すれば、係止片４や溝２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂには局所的に高い圧縮応力が生じにくい。これにより、回動機構１の信頼性を高めることができる。

本実施形態においては、軸方向ＤＸに並ぶ２組の溝（溝２４Ａ，３４Ａと溝２４Ｂ，３４Ｂ）が設けられ、それぞれに係止片４が配置されている。このような構成であれば、１組の溝のみを設ける場合に比べ、個々の係止片４に加わる応力を低減できるとともに、外部材２と内部材３のがたつきが抑制される。

なお、回動機構１が有する溝の数は、回動機構１に求められるスペックなどに応じて適宜に変形し得る。例えば、外部材２および内部材３に設けられる溝の数は、１つずつであってもよい。また、外部材２および内部材３にそれぞれ３つ以上の溝が設けられてもよい。

回動機構１の製造時には、上述したようにスロット２５Ａ，２５Ｂから係止片４を挿入可能である。このような構造であれば、回動機構１の組み立てが極めて容易である。また、係止片４をスロット２５Ａ，２５Ｂから取り出すこともできるので、係止片４の交換や回動機構１の分解も容易である。

外部材２と内部材３の回動は、主にこれらに設けられた溝２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂと係止片４により実現されるため、構造がシンプルであり、安価かつ軽量な回動機構１を提供することができる。
以上の他にも、回動機構１は種々の好適な効果を奏する。

［適用例］
次に、回動機構１の適用例について説明する。
回動機構１は種々の製品に適用することが可能であるが、ここでは一例として、送水用の流路の結合に用いられる結合金具への適用を想定する。当該結合金具は、消防分野、農業分野、水害発生時における排水、工場や発電所における流路の結合など、種々の場面で利用することができる。また、水以外の流体を流すための流路の結合に用いることも可能である。

図８は、本適用例に係る結合金具１００の概略的な側面図である。この図においては、結合金具１００の一部を破断し、その断面を示している。

図１乃至図７の例と同じく、外部材２の内周面２０は、大径部２０ａと、小径部２０ｂとを有している。また、外部材２の外周面２１は、小径部２１ａと、大径部２１ｂとを有している。ただし、図８の例においては、小径部２１ａが端部２２寄りに位置し、大径部２１ｂが端部２３寄りに位置している。

大径部２０ａには半径方向ＤＲに窪んだ溝２４Ａ，２４Ｂが設けられている。さらに、外部材２は、これら溝２４Ａ，２４Ｂに通じるスロット２５Ａ，２５Ｂを備えている。スロット２５Ａ，２５Ｂは、蓋部材２７Ａ，２７Ｂにより閉じられている。蓋部材２７Ａ，２７Ｂは、連結部材５により外部材２に固定されている。

図１乃至図７の例と同じく、内部材３の外周面３１は、大径部３１ａと、一対の小径部３１ｂとを有している。さらに、大径部３１ａには軸ＡＸに向けて窪んだ溝３４Ａ，３４Ｂが設けられている。内部材３の内周面３０は、水が流れる流路に相当する。

溝２４Ａ，３４Ａにより形成される空間、および、溝２４Ｂ，３４Ｂにより形成される空間には、それぞれ複数の係止片４が配置されている。溝２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂおよび係止片４の形状等は、図１乃至図７の例と同様である。

図９は、図８に示す結合金具１００を軸方向ＤＸに沿って見た概略的な正面図である。図８および図９に示すように、外部材２の端部２２には、結合部６が設けられている。結合部６は、複数の突起６０を有している。これら突起６０は、いずれも同一の形状を有し、周方向Ｄθにおいて一定の間隔で並んでいる。隣り合う突起６０の間には、凹部７が形成されている。複数の突起６０は、内部材３の端部３２よりも突出している。

周方向Ｄθにおける突起６０の一方の側面には、フック６１が形成されている。また、周方向Ｄθにおける突起６０の他方の側面には、付勢部材６２が設けられている。例えば、付勢部材６２は、突起６０の内部に大部分が埋められた球体と、この球体を外側に向けて付勢する弾性体とを含むボールプランジャである。

内部材３の端部３２には、環状のシール材８が設けられている。シール材８は、例えばゴムで形成され、一部が端部３２よりも突出している。

図８に示すように、大径部３１ａと端部３３の間に位置する小径部３１ｂには、連結部９と、シール材１０とが設けられている。連結部９は、例えば結合金具１００をホースや配管と接続するためのものであり、図８の例においては雄ねじである。シール材１０は、軸方向ＤＸにおいて連結部９と端部３３の間に位置している。シール材１０は、例えば小径部３１ｂよりも半径方向ＤＲに突出した環状のパッキン（Ｏリング）である。連結部９により結合金具１００がホースや配管と接続されたとき、その内面にシール材１０が押し当てられる。

結合部６は、結合相手の金具が備える同形状の結合部と結合可能である。すなわち、例えば図８に示す結合金具１００を２つ用意すれば、これら結合金具１００を結合部６により結合できる。ただし、結合金具１００との結合相手は、溝２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂおよび係止片４を備えない結合金具であってもよい。

図１０は、結合部６により結合された２つの結合金具１００の一部を概略的に示す図である。２つの結合金具１００を結合する際には、それぞれの軸ＡＸを一致させるとともに、結合部６同士を対向させた状態で両者を軸方向ＤＸに押し合わせる。これにより、２つの結合金具１００のそれぞれの突起６０が他方の凹部７に挿入される。

この挿入に際しては、隣接する突起６０にそれぞれ設けられた付勢部材６２同士が接触し、周方向Ｄθへの反発力が生じる。これにより、隣接する突起６０にそれぞれ設けられたフック６１同士が軸方向ＤＸにおいて係合する。フック６１が係合した状態は、付勢部材６２の付勢力により維持される。結合時には、双方の結合金具１００のシール材８が軸方向ＤＸに押し当てられる。これにより、これら結合金具１００の境界部分がシールされる。

このように、２つの結合金具１００を結合させる際には、それぞれの結合部６が周方向Ｄθに僅かに回動する必要がある。また、これら結合金具１００の結合を解除する際には、結合部６同士を結合時とは逆方向に僅かに回動させ、フック６１の係合を解かなければならない。

仮に結合金具が回動機構を備えていない場合、２つの結合金具の結合およびその解除に際しては、結合金具およびこれに接続されたホースや配管を全体的に捩じる必要がある。例えば口径（内周面３０の直径）が１００ｍｍ以上の大容量の送水に用いられる大型の結合金具は、数十Ｋｇの重量を有することもあり、結合およびその解除に際して捩じることが容易ではない。

これに対し、回動機構１を備える結合金具１００においては、ホースや配管に接続された内部材３に対して外部材２が回動可能である。そのため、各結合金具１００やこれらに接続されたホース等を捩じることなく結合およびその解除が可能である。さらに、結合時にホースや配管の捻じれが生じていた場合であっても、２つの結合金具１００の結合を解除することなくこの捻じれを解消することが可能となる。

特に、本適用例のような結合部６の構造においては、２つの結合部６を軸方向ＤＸに突き合わせた際に生じる付勢部材６２の反発力により、これら結合部６が相対的に回動する。したがって、結合作業が極めて容易化される。

なお、本適用例における結合部６の構造は一例であり、結合部６には継手として使用される種々の構造を適用し得る。例えば、結合部６は、雄ねじまたは雌ねじであってもよい。この場合であっても、当該結合部６と結合相手の金具の結合部との結合およびその解除に際して、両者を相対的に回動させる必要がある。したがって、結合金具１００が回動機構１を備えることにより、結合およびその解除が容易となる。

また、結合部６は、複数の接続孔を有したフランジであってもよい。この場合においては、同様のフランジを備える結合相手の金具との結合に際して、両者のフランジを相対的に回動させて接続孔の位置を揃える必要がある。したがって、結合金具１００が回動機構１を備えることにより、結合およびその解除が容易となる。

図２に示した外部材２においては、端部２２寄りに小径部２０ｂが設けられ、端部２３寄りに大径部２０ａが設けられているが、端部２２寄りに大径部２０ａが設けられ、端部２３寄りに小径部２０ｂが設けられてもよい。また、外部材２の内周面２０は、全体的に一定の径を有してもよい。溝２４Ａ，２４Ｂは、必ずしも大径部２０ａに設けられる必要はなく、小径部２０ｂに設けられてもよい。

図４に示した内部材３においては、一対の小径部３１ｂの間に大径部３１ａが設けられているが、少なくとも一方の小径部３１ｂが省略されてもよい。また、内部材３の外周面３１は、全体的に一定の径を有してもよい。溝３４Ａ，３４Ｂは、必ずしも大径部３１ａに設けられる必要はなく、いずれかの小径部３１ｂに設けられてもよい。

溝２４Ａ，２４Ｂの形状は、異なる形状を有してもよい。同様に、溝３４Ａ，３４Ｂは、異なる形状を有してもよい。これらの場合において、溝２４Ａ，３４Ａにより形成される空間に配置される係止片４の形状と、溝２４Ｂ，３４Ｂにより形成される空間に配置される係止片４の形状とが異なる形状を有してもよい。
以上の他にも、本実施形態にて開示した構成は、種々の態様に変形し得る。

１…回動機構、２…外部材、３…内部材、４…係止片、５…連結部材、６…結合部、２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ…溝、２５Ａ，２５Ｂ…スロット、２７Ａ，２７Ｂ…蓋部材、１００…結合金具、ＡＸ…軸、ＤＸ…軸方向、ＤＲ…半径方向、Ｄθ…周方向。

Claims (11)

1. 第１内周面と、第１外周面と、前記第１内周面において前記第１内周面の軸を中心とした周方向に延びる第１溝と、を有する円筒状の外部材と、
   前記外部材に回動可能に挿入され、前記第１内周面に対向する第２外周面と、前記第２外周面において前記周方向に延びるとともに前記第１溝と対向する第２溝と、を有する内部材と、
   前記第１溝および前記第２溝により形成される空間に配置され、前記軸と平行な軸方向における前記外部材と前記内部材の相対的な移動を規制する複数の円弧状の係止片と、
   を備え、
   前記第１溝は、
   前記軸方向と直交する第１係止平面と、
   前記軸方向と直交し、前記第１係止平面と対向する第２係止平面と、
   を有し、
   前記第２溝は、
   前記軸方向と直交し、前記軸を中心とした半径方向において前記第１係止平面と並ぶ第３係止平面と、
   前記軸方向と直交し、前記半径方向において前記第２係止平面と並ぶ第４係止平面と、
   を有し、
   前記複数の係止片の各々は、
   前記軸方向と直交し、前記第１係止平面および前記第３係止平面と接触する第５係止平面と、
   前記軸方向と直交し、前記第２係止平面および前記第４係止平面と接触する第６係止平面と、
   を有し、
   さらに、前記複数の係止片の各々は、前記周方向に長尺であり、かつ前記半径方向における幅が前記軸方向における幅よりも大きい扁平な形状を有している、回動機構。
2. 前記第１溝は、前記第１内周面を前記周方向に一周する環状であり、
   前記第２溝は、前記第２外周面を前記周方向に一周する環状であり、
   前記複数の係止片は、前記軸を中心とした環状に配置されている、
   請求項１に記載の回動機構。
3. 前記外部材は、前記第１溝と前記第１外周面の間を貫通するとともに前記複数の係止片の各々が通過可能な形状を有するスロットを備えている、
   請求項１または２に記載の回動機構。
4. 前記スロットは、前記周方向に沿う円弧状であり、
   前記複数の係止片の各々の前記周方向における長さは、前記スロットの前記周方向における長さよりも小さい、
   請求項３に記載の回動機構。
5. 前記スロットを塞ぐ蓋部材をさらに備えている、
   請求項３または４に記載の回動機構。
6. 前記外部材は、
   前記軸方向における端部と、
   前記スロットと前記端部の間を前記軸方向に貫通する第１連結孔と、
   を有し、
   前記蓋部材は、前記軸方向に貫通する第２連結孔を有し、
   前記蓋部材が前記スロットに嵌め込まれたときに前記第１連結孔と前記第２連結孔の位置が揃い、この状態において連結部材を前記第１連結孔と前記第２連結孔に挿入することにより前記蓋部材が前記スロットに対して固定される、
   請求項５に記載の回動機構。
7. 前記外部材は、前記軸方向に並ぶ複数の前記第１溝を有し、
   前記内部材は、前記軸方向に並ぶ複数の前記第２溝を有し、
   前記複数の係止片は、複数の前記第１溝および複数の前記第２溝により形成される複数の前記空間にそれぞれ配置されている、
   請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の回動機構。
8. 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の回動機構と、
   前記外部材に設けられ、結合相手の金具と結合可能な結合部と、
   を備える結合金具。
9. 前記内部材は、流路を有する円筒状である、
   請求項８に記載の結合金具。
10. 前記結合部は、
    前記外部材の前記軸方向の端部において前記周方向に配列され、前記周方向に突出するフックが形成された複数の突起部と、
    隣り合う前記突起部の間にそれぞれ形成された複数の凹部と、
    を備え、結合相手の金具が備える同形状の結合部と結合可能である、
    請求項９に記載の結合金具。
11. 請求項５または６に記載の回動機構の製造方法であって、
    前記外部材を用意し、
    前記内部材を用意し、
    前記第１溝と前記第２溝が対向するように、前記外部材に前記内部材を回動可能に挿入し、
    前記第１溝および前記第２溝により形成される空間に対し、前記スロットを通じて前記複数の円弧状の係止片を順次挿入し、
    前記複数の係止片を挿入し終えた後、前記蓋部材により前記スロットを塞ぐ、
    回動機構の製造方法。

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