(57)【要約】【課題】本発明の目的の第１は、揺動・回転の機能を損なうことなく、小さくかつ軽く、そして安価なロータリージョイントを提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明のロータリージョイントは、インサートのノーズをニップルに嵌め込み、両者を軸の半径方向に回転可能とさせたロータリージョイントであって、ニップルの内径を前記ノーズ外径よりも大きな内径となし、このノーズに表面側が開放された断面台形の周溝が形成され、この溝内に複数の鋼球が嵌め込まれ、次いでこの鋼球を挟んで前記台形の周溝面と対向する傾斜面を持つ環状リテーナーを嵌め込み、さらに環状リテーナーの外側に係止部材を備えてなるものである。【選択図】図３
2011169408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インサートＡのノーズをニップルに嵌め込み、両者を軸の半径方向に回転可能とさせたロータリージョイントであって、ニップルの内径を前記ノーズ外径よりも大きな内径となし、このノーズに表面側が開放された周溝が形成され、この溝内に複数の鋼球が嵌め込まれ、次いでこの鋼球を挟んで前記周溝面と対向する傾斜面を持つ環状リテーナーを嵌め込み、さらに環状リテーナーの外側に係止部材を備えてなるロータリージョイント。
【請求項２】
環状リテーナーの内径側に傾斜面を形成し、周溝との間で鋼球を挟んだ請求項１記載のロータリージョイント。
【請求項３】
インサートＡに管連結手段を備えた請求項１又は２記載のロータリージョイント。
【請求項４】
管連結手段がナットである請求項３記載のロータリージョイント。
【請求項５】
ニップルに管連結手段を備えた請求項１又は２記載のロータリージョイント。
【請求項６】
管連結手段がねじである請求項５記載のロータリージョイント。
【請求項７】
シャフトのエルボ部に穿孔部を設け、この穿孔部に対してハウジングが回転可能に嵌め合わされ、シャフト及びハウジングに夫々インサートＡ及びＢのノーズを嵌め込み、両者を軸の半径方向に回転可能とさせたスイベルエルボであって、シャフト及びハウジングの内径を前記の夫々のノーズ外径よりも大きな内径となし、この夫々のノーズに表面側が開放された周溝が形成され、この溝内に複数の鋼球が嵌め込まれ、次いでこの鋼球を挟んで前記周溝面と対向する傾斜面を持つ環状リテーナーを嵌め込み、さらに環状リテーナーの外側に係止部材を備えてなるスイベルエルボ。
【請求項８】
エルボがシャフトにＬ型に接合された請求項７記載のスイベルエルボ。
【請求項９】
環状リテーナーの内径側に傾斜面を形成し、周溝との間で鋼球を挟んだ請求項７記載のスイベルエルボ。
【請求項１０】
インサートＡに管連結手段を備えた請求項７又は８記載のスイベルエルボ。
【請求項１１】
管連結手段がナットである請求項１０記載のスイベルエルボ。
【請求項１２】
インサートBのノーズに管連結手段を備えた請求項７又は８記載のスイベルエルボ。
【請求項１３】
管連結手段がねじである請求項１２記載のスイベルエルボ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流路に用いられるジョイントに関するものであり、具体的には、自動車、建設機械及び工作機械等のジョイントに係り、特に、狭いスペースで用いるのに好適な揺動・回転自在なロータリージョイント及びこれを用いたスイベルエルボに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、流体を移送する手段として鋼管やホース或いはチューブなど（以下、問題のない限り管という）がある。例えば、自動車などにあっては、各種の流体が多用されているが、いずれも狭いスペースなどで用いられる。このため、要求されるジョイントは、小型で、かつジョイントの前後の管が揺動・回転自在なものが求められている。しかしながら、従来のジョイントでは対応できないケースがしばしばあった。これは、従来のジョイントの構造が大型で、揺動・回転や曲げ機能に対して不具合な構造となっていたからである。
【０００３】
しかるに、管の折損やねじれを防止するためのロータリージョイントが提案されている。即ち、管の回転機能をもたらす例としては、ジョイントの前後が回転可能とした構造のものがあり、揺動や曲げ機能をもたらすものとしてスイベルエルボがある。
【０００４】
図１及び図２は、先行技術（非特許文献１）にかかるロータリージョイント及びスイベルエルボの概念図である。
【０００５】
図１のロータリージョイント４０において、インサート４１のノーズ４１Aとソケット４２を嵌め込み、市販のスラストベアリング４３鋼球４３A リテーナー４３B)を挟み込んでニップル４４が嵌め込まれた構成となっている。スラストベアリング４３の使用は、内部を流れる流体の圧力で発生する軸方向の引き抜き力により発生するインサート４１とニップル４４間の摩擦抵抗を軽減するためのものである。
【０００６】
このため、外径寸法は使用するスラストベアリング４３の大きさによって決められてしまい、ロータリージョイント４０の外径が大きく、かつ重くなるという欠点があった。このことは、ロータリージョイント４０の価格が高くなり、技術的には、ロータリージョイント４０の組み立て性も悪いという欠点があった。なお、図にあって、４５はセットスクリュー、４６はOリング、４７はバックアップリング、４８はカットワッシャー、４８Aはリング、４９はダストシールである。
【０００７】
図２のスイベルエルボ５０においてシャフト５１の穿孔部５２に対してエルボ５３が嵌め合わされ、エルボ５３はシャフト５１の軸方向に対し回転可能とされたものである。両者の間にはOリング５４やダストシール５５を介在させて回転可能としたものである。図中、５６はエルボ５３に備えられたユニオンナット、５７はハウジング、５８はエルボ５３の抜けを防止するワッシャー、５９はストップリングである。
【０００８】
さて、かかる構造を持つスイベルエルボ５０において、エルボ５３は回転軸が一つしかない。従って、回転方向の自由度を上げるために、図１のロータリージョイント４０をユニオンナット５６に接続して使用している。しかしながら、接続するロータリージョイント４０は前記したように外形が大きく、かつ重いため、これを組み付けたスイベルエルボ５０は、回転半径が大きく、かつ重くなり、価格も高くなるという欠点があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】エービーシーカップリング工業所株式会社のカタログ（http://www.abc-coupling.co.jp/）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的の第１は、揺動・回転の機能を損なうことなく、小さくかつ軽く、そして安価なロータリージョイントを提供することを目的とするものである。
【００１１】
そして、本発明の目的の第２は、小さくかつ軽く、そして安価な、さらには揺動・回転の自由度の大きなクランク型スイベルエルボを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１であるロータリージョイントは、インサートのノーズをニップルに嵌め込み、両者を軸の半径方向に回転可能とさせたロータリージョイントであって、ニップルの内径を前記ノーズ外径よりも大きな内径となし、このノーズに表面側が開放された周溝が形成され、この溝内に複数の鋼球が嵌め込まれ、次いでこの鋼球を挟んで前記周溝面と対向する傾斜面を持つ環状リテーナーを嵌め込み、さらに環状リテーナーの外側に係止部材を備えてなるものである。
【００１３】
本発明の第２であるスイベルエルボは、シャフトのエルボ部に穿孔部を設け、この穿孔部に対してハウジングが回転可能に嵌め合わされ、シャフト及びハウジングに夫々インサートＡ及びＢのノーズを嵌め込み、両者を軸の半径方向に回転可能とさせたスイベルエルボであって、シャフト及びハウジングの内径を前記の夫々のノーズ外径よりも大きな内径となし、この夫々のノーズに表面側が開放された周溝が形成され、この溝内に複数の鋼球が嵌め込まれ、次いでこの鋼球を挟んで前記周溝面と対向する傾斜面を持つ環状リテーナーを嵌め込み、さらに環状リテーナーの外側に係止部材を備えてなるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１であるロータリージョイントは、従来の必須の構成であるインサートとニップル及びソケットの間に用いられるスラストベアリングを用いず、インサートとニップルとの間に、特殊な構成を採用して目的を達成したものである。即ち鋼球を挟むリテーナーとインサートに、対向する傾斜面を形成し、この面で鋼球を挟む構造であり、このため、容易に鋼球を組み込んでロータリージョイントを組み立てることができ、市販のスラストベアリングのような保持具が必要なく、ジョイントの外形をより小さくできる効果がある。
【００１５】
そして、ロータリージョイントを小さくできたことにより、これが組み込まれるスイベルエルボにあっては、小さな回転半径で自由な回転が得られ、自由回転の際には、ハウジング側とシャフト側が接触・干渉しないという効果をあわせ持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、先行技術にかかるロータリージョイントの概念図である。
【図２】図２は、先行技術にかかるスイベルエルボの概念図である。
【図３】図３は、本発明の第１のロータリージョイントの半裁断面図である。
【図４】図４は、図３の主要部の拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２のスイベルエルボの一例を示すL型スイベルエルボの一部裁断断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２のスイベルエルボの一例を示すクランク型スイベルエルボの一部裁断断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第１のロータリージョイントを中心に述べると、外形の大きくなる原因である市販されているスラストベアリングを用いることをやめ、インサート表面に周溝を形成し、ここに鋼球を嵌め込み、更に、リテーナーの内径側に角度をもたせた構成であって、リテーナーと鋼球とインサートの周溝は、鋼球がこぼれ落ちない角度をもって接している構造とし、かつ、リテーナーはニップルにねじ又はリングなどの係止手段にて外れない構造となっている。従って、ロータリージョイントの外形が小さく、軽量化が実現され、しかも、流体を通過させた際に生じる内圧によって引き抜き力が生じても、インサートとニップルが低トルクで相互に回転可能にしたことを特徴とするものである。尚、鋼球としては金属球は勿論であるが、セラミック球などのいわゆるベアリング素材が利用可能である。又、周溝も特に限定されるものではないが、通常は断面が台形状或いは球形状の周溝である。
【００１８】
本発明の第２のスイベルエルボは、この構造体を組み込んだことを特徴とするもので、L型或いはクランク型スイベルエルボが例示できる。
【実施例１】
【００１９】
図３は本発明の第１のロータリージョイント１０の一例を示す半裁断面図であり、図４は主要部の拡大断面図である。図中、１はニップルであり、ニップル１の内径内にインサートＡのノーズａを嵌め込んだ構造である。この例では、ニップル１の内径を前記ノーズａの外径よりも大きな内径として、両者の間に空間を持たせる。そして、このノーズａに、ここでは表面側が開放された断面台形の周溝２を形成した。そして、この溝２内に複数の鋼球３が嵌め込まれる。次いで、この鋼球３を挟んで前記周溝２の傾斜面２Ａと対向する傾斜面４Ａを持つ環状リテーナー４を嵌め込み、さらに環状リテーナー４の外側に係止部材５を備えてなるロータリージョイントである。
【００２０】
尚、図例にあっては、係止部材５はワイヤリングであり、ニップル１の内径面に形成された周溝６内に嵌め込まれ、環状リテーナー４が押さえ込まれて抜けが防止されるものである。又、この例では、インサートＡにナット７（管連結手段）が装着され、ニップル１には、ねじ８（管連結手段）が刻設され、図示しない他の管や機材との連結に供されるように構成した例である。更に、９はＯリング、９Ａはバックアップリングで、ノーズaの回転を担保するものである。
【００２１】
本発明の第１であるロータリージョイント１０は、従来の必須の構成であるインサートとニップル及びソケットの間に用いられるスラストベアリングを用いず、鋼球３を挟む環状リテーナー４とインサートＡのノーズａに、対向する傾斜面４Ａと２Ａを形成し、この面で鋼球３を挟む構造であり、容易にベアリング３を内部に組み込んでロータリージョイント１０を組み立てることができ、ジョイント１０の外形をより小さく、かつ軽くできるものとなった。
【００２２】
具体的には、１／４サイズのロータリージョイントにあって、スラストベアリングを用いた従来品では、最大外径が３２ｍｍ、全長７３ｍｍ、重量２００ｇであったが、本発明品にあっては、夫々２２ｍｍ、５７ｍｍ、９０ｇであり、その小型化、軽量化が図れたことが実証される。
【００２３】
しかも、流体を通過させた際に生じる内圧によって引き抜き力が生じても、対向する傾斜面４Ａと２Ａにて鋼球３を挟む構造であるため、抜け出すことはなく、しかも、インサートＡとニップル１が低トルクで相互に回転する特徴を備えたものとなった。
【実施例２】
【００２４】
図５は、本発明の第２のスイベルエルボの一例であるL型スイベルエルボ２０の一部裁断断面図である。図中、２１はシャフト、２２はL字形のエルボである。かかるL型スイベルエルボ２０を前記ロータリージョイントと対比させていえば、ニップル１を９０度曲げた構造と同様であり、他の管や機材との連結に供されるように、ねじ３０、３１が刻設されたものである。
【００２５】
図にあって、エルボ２２の内径をインサートAのノーズaの外径よりも大きな内径となし、ノーズaには実施例１と同様に周溝２５が形成され、この溝２５内に複数の鋼球２６が嵌め込まれ、次いでこの鋼球２６を挟んで周溝２５の面２５Aと対向する傾斜面２７Aを持つ環状リテーナー２７を嵌め込み、さらに環状リテーナー２７の外側に係止部材２８を備えてなるL型のスイベルエルボ２０である。そして、傾斜面２７Aは、環状リテーナー２７の内径側に形成し、周溝２５の傾斜面２５A間で鋼球２６を挟んでなるものである。これら環状リテーナー２７、鋼球２６、周溝２５の関係、その機能などは実施例１にて詳述したので省略する。尚、２８はワイヤリング（係止部材）２９を治める周溝である。
【実施例３】
【００２６】
図６は、本発明の第２のスイベルエルボの一例であるクランク型スイベルエルボ２０の一部裁断断面図である。図中、２１はシャフト、２２はシャフト２１にL字形に接合されたエルボである。かかるエルボ２２には、流体の通路となる穿孔部２３が形成されている。この穿孔部２３に対してハウジング２４が回転可能に嵌め合わされ、シャフト２１及びハウジング２４に夫々インサートＡ及びＢのノーズa及びｂを嵌め込み、両者を軸の半径方向に回転可能とさせたスイベルエルボである。
【００２７】
構造は実施例２とほぼ同様であるが、シャフト２１及びハウジング２４の内径を前記の夫々のノーズa及びｂの外径よりも大きな内径となし、この夫々のノーズa及びｂに表面側が開放された断面台形の周溝２５が形成され、この溝２５内に複数の鋼球２６が嵌め込まれ、次いでこの鋼球２６を挟んで前記台形の周溝２５の面２５Aと対向する傾斜面２７Aを持つ環状リテーナー２７を嵌め込み、さらに環状リテーナー２７の外側に係止部材２８を備えてなるクランク型のスイベルエルボ２０である。そして、傾斜面２７Aは、環状リテーナー２７の内径側に形成し、周溝２５の傾斜面２５A間で鋼球２６を挟んでなるものである。これら環状リテーナー２７、鋼球２６、周溝２５の関係、その機能などは実施例１にて詳述したので省略する。尚、２８はワイヤリング（係止部材）２９を治める周溝である。
【００２８】
尚、図例のスイベルエルボ２０も、実施例１のロータリージョイント１０と同様に他の管や機材との連結に供されることから、図例では、管連結手段としてインサートＡにナット３０が供えられ、ノーズb側にねじ３１を刻設した例を示す。又、３２はOリング、３２Aはバックアップリングであり、かかるOリング３２は、ハウジング２４の回転、ノーズA、Bの回転を担保するものである。尚、３３はワッシャー、３４はC形止め輪、３５はダストシールである。
【００２９】
本発明の第１であるロータリージョイントを小さくできたことにより、これが組み込まれたスイベルエルボ、特にクランク型のスイベルエルボにあっては、回転の際、ハウジング側とシャフト側が干渉せず、小さな回転半径で自由な回転が得られることとなった。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、以上の通りのロータリージョイント及びこれを適用したスイベルエルボを提供するものであり、自動車、建設機械及び工作機械等の狭いスペースで用いるのに好適な揺動・回転自在なロータリージョイント及びスイベルエルボを提供したものである。そして、特に組み立てがしやすく、小型化が達成でき、かつ軽量化をも達成したもので、その工業的価値は極めて高い。
【符号の説明】
【００３１】
A、B  インサート
ａ、ｂ  ノーズ
１  ニップル
２、２５  周溝
２A、２５A  周溝の傾斜面
３、２６  鋼球
４、２７  環状リテーナー
４A、２７A  環状リテーナーの傾斜面
５、２８  係止部材
６、２９  周溝
７、３０  ナット
８、３１  ねじ
９、３２  Ｏリング
９Ａ、３２A  バックアップリング
１０  ロータリージョイント
２０  クランク型スイベルエルボ
２１  シャフト
２２  エルボ
２３  穿孔部
２４  ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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