JP2020090991A

JP2020090991A - 管継手用加締めナット

Info

Publication number: JP2020090991A
Application number: JP2018228085A
Authority: JP
Inventors: 夏摘滝; Natsumi Taki
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2020-06-11

Abstract

【課題】ホース継手金具としての性能を確保しつつ加締め時のひび割れを抑制する。【解決手段】管継手用加締めナット１６は、ナット部３８と、筒部４０と、突起部４２とを含んで構成されている。筒部４０は、ナット部３８と同軸上でナット部３８の軸方向の一端から突出している。突起部４２は、ナット部３８と反対に位置する筒部４０の端部４００６の内周面４００２から起立して環状を呈し、ナット部３８方向に向いた環状の端面４２０２を有している。筒部４０の外周面４００４のナット部３８側の端部４０１０から、内周面４００２と環状の端面４２０２との交差部４０１２を通り内周面４００２の中心軸に直交する仮想平面Ｐまでの距離を距離Ｌとする。筒部４０の外周面４００４のナット部３８側の端部４０１０から距離Ｌの全長にわたる範囲で、かつ、筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所における筒部４０の硬度がＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下とした。【選択図】図４

Description

本発明は管継手用加締めナットに関する。

管継手として例えばホース継手金具が挙げられる。
ホース継手金具は、一般に、継手本体と管継手用加締めナットとを含んで構成されている。
ホース継手金具は管継手用加締めナットを介して機器に設けられた機器側継手金具に連結される。
管継手用加締めナットは、ナット部と、ナット部と同軸上でナット部から突出する筒部と、ナット部と反対に位置する筒部の端部の内周面から半径方向内側に突出する環状の突起部とを備えている。
そして、筒部の端部がその半径方向内側に加締められることで突起部が継手本体の互いに対向する側面と底面とからなる凹溝上に加締められ突起部が凹溝に回転可能かつ継手本体の軸方向において突起部が互いに対向する側面の間で移動できる範囲で移動可能に結合されて管継手が構成されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−２６６００４号公報

ところで、筒部の端部が筒部の半径方向内側に加締められる際に筒部の外周面に大きな応力が作用する。
この際、材料によっては、筒部が加締めによる変形に追従できず、筒部の外周面にひび割れが生じ、不良品となってしまう。
また、材料によっては、加締めによるひび割れが生じないものの、ホース継手金具を流通する流体の圧力に対する筒部の強度が不足するため、流体の圧力が高くなった際に筒部が変形し、ホース継手金具と機器側継手金具との間に隙間が生じて流体が漏れ、ホース継手金具としての性能を確保する上で不利となる。
そのため、ホース継手金具の管継手用加締めナットについては生産性に劣り、何らかの改善が求められていた。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、その目的は、生産性を高める上で有利な管継手用加締めナットを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、ナット部と、前記ナット部と同軸上で前記ナット部から突出する筒部と、前記ナット部と反対に位置する前記筒部の端部の内周面から半径方向内側に突出する環状の突起部とを備え、前記突起部は前記内周面から起立し前記ナット部方向に向いた環状の端面を有し、前記筒部の前記端部がその半径方向内側に加締められ継手本体の凹溝に前記突起部が回転可能に挿入されて管継手が構成される管継手用加締めナットであって、前記筒部の外周面の前記ナット部側の端部から、前記内周面と前記環状の端面との交差部を通り前記内周面の中心軸に直交する仮想平面までの距離を距離Ｌとすると、前記ナット部側の前記筒部の外周面の端部から前記距離Ｌの全長にわたる範囲で、かつ、前記筒部の外周面から０．５ｍｍの箇所における前記筒部の硬度がＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下であることを特徴とする。

本発明によれば、筒部の硬度を上記のように規定することにより、筒部の強度を確保してホース継手金具としての性能を確保する上で有利となり、かつ、管継手用加締めナットを継手本体に加締める際に筒部の外周面にひび割れが生じることがなく生産性の向上を図る上で有利となる。

実施の形態に係る管継手用加締めナットが取り付けられたホース継手金具の一部を破断した側面図である。実施の形態に係る管継手用加締めナットが取り付けられたホース継手金具とそれに連結された機器側継手金具の一部を破断した側面図である。実施の形態に係る管継手用加締めナットが加締めにより取り付けられる前のホース継手金具の一部を破断した側面図である。実施の形態に係る管継手用加締めナットの一部の拡大断面図である。管継手用加締めナットの第１の実験結果を示す図である。管継手用加締めナットの第２の実験結果を示す図である。

次に、本発明の実施の形態に係る管継手用加締めナットについて図面を参照して説明する。
本実施の形態では、管継手が油圧配管用継手（ホース継手金具）である場合について説明する。
図１に示すように、ホース継手金具１０はホース１２の端部に連結され、適宜機器に着脱可能に結合されることで、ホース１２内を流れる流体を適宜機器に供給し、あるいは、適宜機器から流体をホース１２により排出させるものである。
ホース継手金具１０は、継手本体１４と管継手用加締めナット１６とを含んで構成されている。
継手本体１４はニップル１８とソケット２０とを備えている。
図２に示すように、ホース継手金具１０は管継手用加締めナット１６を介して機器４４に設けられた機器側継手金具４６に連結される。

図１に示すように、ニップル１８は金属製で筒状を呈し、同軸上に大径部２２と、小径部２４と、工具掛け部２６と、ニップル側筒状部２８とが並べられて構成され、それらの中心に孔１８０２が貫通形成されている。
大径部２２は、機器側継手金具４６に係脱可能に着脱される箇所であり筒状を呈している。
小径部２４は、大径部２２の端部に大径部２２よりも小さい外径で周方向に沿って形成されている。
工具掛け部２６は、小径部２４を挟んで大径部２２と反対側の箇所に設けられ、六角形状に設けられている。
大径部２２が工具掛け部２６に対向する側面２２０２と、小径部２４の外周面からなる底面２４０２と、側面２２０２と対向する工具掛け部２６の側面２６０２とによって加締めナット取り付け用凹溝３０が構成されている。
側面２２０２、２６０２は、ニップル１８の軸心と直交する平面上に位置し、小径部２４の外周面（底面２４０２）はニップル１８の軸心を中心とした円筒面で形成されている。
加締めナット取り付け用凹溝３０を介して、後述する管継手用加締めナット１６が加締めにより回転可能かつ加締めナット取り付け用凹溝３０内で突起部４２が移動できる範囲で軸方向に移動可能に取り付けられる。
工具掛け部２６に隣接するニップル１８の部分にソケット２０を取り付けるための凹溝３２が形成されている。
ニップル側筒状部２８は、凹溝３２に隣接して設けられ、ホース１２の内周面１２０２に挿入される部分であり、その外周面に凹凸部２８０２が設けられている。

図１、図２に示すように、ソケット２０は、金属製で円筒状を呈している。
ソケット２０は、同軸上に筒状の取り付け部３４とソケット側筒状部３６とが並べられて構成されている。
取り付け部３４は、ニップル１８の凹溝３２に加締められることで取着され、これによりニップル１８とソケット２０とが結合されている。
取り付け部３４が凹溝３２に取着された状態で、ソケット側筒状部３６とニップル側筒状部２８との間に環状空間Ｓが設けられている。

そして、ニップル１８の外周部とソケット２０の内周部との間の環状空間Ｓにホース１２が挿入された状態で、不図示の加締め装置によりソケット２０の軸心方向に沿った加締め範囲内でソケット２０がその半径方向内側に加締められ、ホース１２の内周面１２０２の全周をニップル側筒状部２８の外周面２８０４の全周に密着させた状態でホース継手金具１０がホース１２に取り付けられている。
このように管継手用加締めナット１６が組付けられたホース継手金具１０は、図２に示すように、管継手用加締めナット１６の雌ねじ３８０２を機器４４側の機器側継手金具４６の雄ねじ４６０２に結合することで連結される。

次に、管継手用加締めナット１６について説明する。
図４に示すように、管継手用加締めナット１６は、ナット部３８と、筒部４０と、突起部４２とを含んで構成されている。
ナット部３８は、その内周面に雌ねじ３８０２が形成され、外周面に六角形状が形成されて構成されている。
筒部４０は、ナット部３８と同軸上でナット部３８の軸方向の一端から突出し、筒部４０の内周面４００２は円筒面で形成されている。
突起部４２は、ナット部３８と反対に位置する筒部４０の端部４００６の内周面４００２から起立して環状を呈し、ナット部３８方向に向いた環状の端面４２０２を有している。
環状の端面４２０２は、内周面４００２から半径方向内側に至るにつれて筒部４０から離れる方向に変位する傾斜面で形成され、図１に示すように、筒部４０の端部４００６が筒部４０の半径方向内側に加締められ突起部４２が加締めナット取り付け用凹溝３０に回転可能に結合された状態で、環状の端面４２０２と、継手本体１４の大径部２２の側面２２０２とが略平行となり、環状の端面４２０２と、継手本体１４の大径部２２の側面２２０２とが面接触するように図られている。
図１に示すように、突起部４２が加締められた状態で、管継手用加締めナット１６の軸心方向に沿った突起部４２の幅Ｗ１は、加締めナット取り付け用凹溝３０の幅Ｗ２よりも小さい寸法で形成されている。

次に、管継手用加締めナット１６の継手本体１４の加締めナット取り付け用凹溝３０への取り付けについて説明する。
図３に示すように、管継手用加締めナット１６の軸心と、継手本体１４の軸心とを一致させた状態で、管継手用加締めナット１６の突起部４２および筒部４０の内部に加締めナット取り付け用凹溝３０、継手本体１４の大径部２２を挿入し、管継手用加締めナット１６および継手本体１４の軸心方向において突起部４２が加締めナット取り付け用凹溝３０内に位置するように位置決めを行なう。
位置決めがなされたならば、不図示の加締め装置により管継手用加締めナット１６の筒部４０の端部４００６を半径方向内側に加締める。
これにより、図１に示すように、管継手用加締めナット１６の突起部４２が筒部４０の端部４００６と共に半径方向内側に変位し、突起部４２が加締めナット取り付け用凹溝３０に収容される。
この状態で突起部４２の内周面４２０４と加締めナット取り付け用凹溝３０の底面２４０２との間に隙間が確保され、これにより管継手用加締めナット１６は、底面２４０２上で回転可能な状態となる。
また、突起部４２が加締めナット取り付け用凹溝３０の両側面２２０２、２６０２の間で継手本体１４の軸方向に移動可能な状態となる。

次に、図２に示すように、管継手用加締めナット１６の雌ねじ３８０２を機器側継手金具４６の雄ねじ４６０２に結合することで、雄ねじ４６０２の端部に位置する機器側継手金具４６の筒部４６０４の端面４６０６と、ホース継手金具１０の大径部２２の端面２２０４とがそれらの全域で圧接され、液密に結合される。

本発明者は管継手用加締めナット１６の生産性を高めるにあたり、管継手用加締めナット１６を構成する材料の機械的性質の１つである硬度に着目し、特にひび割れが生じる筒部４０の硬度に着目した。
すなわち、筒部４０の硬度が低すぎると、ホース継手金具１０を流通する流体の圧力に対する筒部４０の強度が不足する。そのため、流体の圧力が高くなった際に筒部４０が変形し、ホース継手金具１０と機器側継手金具４６との間に隙間が生じて流体が漏れ、ホース継手金具１０としての性能を確保する上で不利となる。
また、筒部４０の硬度が高すぎると、管継手用加締めナット１６を継手本体１４に加締める際に、加締めによる変形に追従できず、筒部４０の外周面４００４にひび割れが生じ、不良品となってしまう。
したがって、管継手用加締めナット１６の筒部４０の硬度の範囲を、筒部４０の強度を確保しつつ加締め時のひび割れが生じない範囲に設定することが必要となる。

本実施の形態では、管継手用加締めナット１６を構成する材料が、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、炭素鋼である場合について説明するが、管継手用加締めナット１６を構成する材料としてステンレス鋼や炭素鋼と同等の硬度を有する金属材料が使用可能である。
図４に示すように、筒部４０の外周面４００４のナット部３８側の端部４０１０から、内周面４００２と環状の端面４２０２との交差部４０１２を通り内周面４００２の中心軸に直交する仮想平面Ｐまでの距離を距離Ｌとする。
筒部４０の外周面４００４のナット部３８側の端部４０１０から距離Ｌの全長にわたる範囲で、かつ、筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所における筒部４０の硬度がＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下となるステンレス鋼、炭素鋼を選択した。

ここで、距離Ｌの範囲を規定する理由について説明する。
筒部４０の端部４００６の半径方向内側への加締めによりひび割れが生じ、また、使用時に変形が生じていたのは全て距離Ｌの範囲であることが判明したためである。
また、筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所における筒部４０の硬度を規定する理由について説明する。
本発明者の鋭意研究の結果、管継手用加締めナットの加工方法によっては、筒部４０の外周面４００４の表面から深さ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲の硬度が筒部４０の残りの部分の硬度よりも局所的に上昇する一方、筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所は加工による局所的な硬度の上昇が生じないことが判明した。
そこで、加工方法による影響を受けないように、筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所における筒部４０の硬度を規定した。
また、筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所における筒部４０の硬度の測定は、管継手用加締めナットをその中心軸を含む断面で破断し、筒部４０の破断面において筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所の硬度をビッカース硬度計により測定する。

具体的に説明すると、硬度の測定は、筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所で、ナット部３８側の筒部４０の外周面４００４の端部４０１０から距離Ｌの全長にわたる範囲で上記中心軸に沿って予め定められた寸法のピッチで行ない、端部４０１０から距離Ｌの全長にわたる範囲で硬度の測定値を得る。
ナット部３８側の筒部４０の外周面４００４の端部４０１０から距離Ｌの全長にわたる範囲で、かつ、筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所における筒部４０の硬度がＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下であると、筒部４０の強度を確保してホース継手金具１０としての性能を確保する上で有利となり、かつ、管継手用加締めナット１６を継手本体１４に加締める際に筒部４０の外周面４００４にひび割れが生じることがなく生産性の向上を図る上で有利となる。
上記筒部４０の硬度がＨＶ１８０を下回ると、筒部４０の強度が低下しホース継手金具１０としての性能を確保する上で不利となる。
上記筒部４０の硬度がＨＶ２５５を上回ると、管継手用加締めナット１６を継手本体１４に加締める際に筒部４０の外周面４００４にひび割れが生じ生産性の向上を図る上で不利となる。

次に、実験例について説明する。
図５、図６に示すように、管継手用加締めナット１６の試料を実施例毎に作製して加締め時のひび割れの発生の有無および強度について実験を行った。
試料とした管継手用加締めナット１６は、筒部４０の距離Ｌが５０ｍｍのものと、筒部４０の距離Ｌが７５ｍｍのものとの２種類を作成した。
試料とした管継手用加締めナット１６の各部の寸法は以下の通りである。
筒部４０の距離Ｌを５０ｍｍとした場合、継手用加締めナット１６の各部の寸法は以下の通りである。
筒部４０の内径Ｄｉ＝１４ｍｍ
筒部４０の外径Ｄｏ＝１８．７ｍｍ
筒部４０の肉厚Ｔ＝２．３５ｍｍ
また、筒部４０の距離Ｌを７５ｍｍとした場合、管継手用加締めナット１６の各部の寸法は以下の通りである。
筒部４０の内径Ｄｉ＝２１．５ｍｍ
筒部４０の外径Ｄｏ＝２６．７ｍｍ
筒部４０の肉厚Ｔ＝２．６ｍｍ
管継手用加締めナット１６の材料は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、炭素鋼を用いた。
材料がステンレス鋼の場合、管継手用加締めナット１６は切削加工で形成し、材料が炭素鋼の場合、管継手用加締めナット１６は冷間鍛造加工で成型した。なお、材料が炭素鋼の場合、管継手用加締めナット１６を熱間鍛造加工で成型し、あるいは、切削加工で形成してもよいことは無論である。

管継手用加締めナット１６の筒部４０の硬度の測定は、前述したように、筒部４０の外周面４００４から０．５ｍｍの箇所で、ナット部３８側の筒部４０の外周面４００４の端部４０１０から距離Ｌの全長にわたる範囲で上記中心軸に沿って予め定められた寸法のピッチで行ない、端部４０１０から距離Ｌの全長にわたる範囲で硬度を測定した。
図５に示すように、筒部４０の距離Ｌが５０ｍｍである試料の場合、ピッチを１０ｍｍとし、測定点はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの６点とした。
図６に示すように、筒部４０の距離Ｌが７５ｍｍである試料の場合、ピッチを１５ｍｍとし、測定点はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの６点とした。
図５、図６において各測定点に対応して測定した硬度の測定値を記載すると共に、硬度の測定値の下に、硬度が規定範囲ＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下の範囲内であれば符号○を記載し、範囲外であれば符号×を記載している。
また、硬度範囲の欄には、全ての測定点Ａ〜Ｆの硬度が規定範囲ＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下の範囲内であれば符号○を記載し、上記範囲外の硬度の測定点が１つでもあれば符号×を記載している。

次に、管継手用加締めナット１６の評価方法について説明する。
（１）加締めによるひび割れの有無の評価
加締め時のひび割れについては、試料の管継手用加締めナット１６を継手本体１４に加締めた後、筒部４０の外周面４００４を目視して、ひび割れの有無を評価した。図中、○がひび割れ無し、×がひび割れ有りを示す。

（２）強度の評価
本実施の形態では、管継手用加締めナット１６の強度の評価として、（Ａ）破壊試験による変形の有無と、（Ｂ）トルク試験による変形の有無との２種類の評価を行った。
（Ａ）破壊試験による変形の有無の評価は以下の通りである。
ホースに組み付けられたホース継手金具１０を管継手用加締めナット１６を用いて試験装置に結合し、ＪＩＳＫ６３３０−２：２０１３（ゴム及びプラスチックホース試験方法−第２部：ホース及びホースアセンブリの耐圧性）で規定される破裂試験を実施しホースが破壊されるまでホースおよびホース継手金具１０を加圧した後、筒部４０の外周面４００４を目視して変形の有無を評価する。
図中、○が変形無し、×が変形有りを示す。

（Ｂ）トルク試験による変形の有無の評価は以下の通りである。
ＪＩＳＢ８３６３：２０１５（液圧用ホースアセンブリの継手金具及び附属金具）の１０．４項（締付けトルク試験）の表４で規定される継手の締付けトルク値の４倍のトルクを管継手用加締めナット１６に加え、筒部４０の外周面４００４を目視して変形の有無を評価する。
図中、○が変形無し、×が変形有りを示す。

図５の実験例１〜４、図６の実験例２０〜２３に示すように、筒部４０の距離Ｌの全長にわたる範囲で測定した硬度がＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下の範囲を下回った場合、加締めによるひび割れの評価および破壊試験による変形の評価は良好である一方、トルク試験による変形が生じており筒部４０が強度不足であることがわかった。
図５の実験例１４〜１７，図６の実験例３３〜３６に示すように、筒部４０の距離Ｌの全長にわたる範囲で測定した硬度がＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下の範囲を上回った場合、破壊試験による変形の評価およびトルク試験による変形の評価は良好である一方、加締めによるひび割れが認められた。
図５の実験例５〜１３，図６の実験例２４〜３２に示すように、筒部４０の距離Ｌの全長にわたる範囲で測定した硬度がＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下の範囲内である場合、加締めによるひび割れが認められず、かつ、破壊試験による変形の評価およびトルク試験による変形の評価の双方が良好であり、筒部４０の強度が確保されていることがわかった。

なお、本実施の形態では、管体がホース１２であり、管継手がホース継手金具１０である場合について説明したが、鋼管を繋ぐ管継手などにも本発明は広く適用可能である。

１０ホース継手金具（管継手）
１４継手本体
１６管継手用加締めナット
１８ニップル
２０ソケット
２２大径部
２２０２側面
２４０２底面
２６０２側面
２６工具掛け部
３０加締めナット取り付け用凹溝
３８ナット部
４０筒部
４００２内周面
４０１０端部
４０１２交差部
４２突起部
Ｌ距離
Ｐ仮想平面

Claims

ナット部と、前記ナット部と同軸上で前記ナット部から突出する筒部と、前記ナット部と反対に位置する前記筒部の端部の内周面から半径方向内側に突出する環状の突起部とを備え、
前記突起部は前記内周面から起立し前記ナット部方向に向いた環状の端面を有し、前記筒部の前記端部がその半径方向内側に加締められ継手本体の凹溝に前記突起部が回転可能に挿入されて管継手が構成される管継手用加締めナットであって、
前記筒部の外周面の前記ナット部側の端部から、前記内周面と前記環状の端面との交差部を通り前記内周面の中心軸に直交する仮想平面までの距離を距離Ｌとすると、前記ナット部側の前記筒部の外周面の端部から前記距離Ｌの全長にわたる範囲で、かつ、前記筒部の外周面から０．５ｍｍの箇所における前記筒部の硬度がＨＶ１８０以上ＨＶ２５５以下である、
ことを特徴とする管継手用加締めナット。
前記管継手用加締めナットは油圧配管用継手に使用されることを特徴とする、
請求項１記載の管継手用加締めナット。