(57)【要約】【課題】簡明な構成を維持しつつ、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。【解決手段】雄・雌部材１，２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、雄部材１は頭部１２と、頭部に首部１１を介して連結された雄本体１０と、雄本体から突設されて頭部と間隔を保っている当接片１６とを備えている。雌部材２は、筒状雌雌本体２０と、雌本体の長さ方向途中の周囲に突出されたフランジ２１と、頭部を挿入する雌本体の一端側内周に設けられ一端側から他端側に向かって次第に径小となる略鍔状に形成され、かつ先端が頭部の赤道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２４とを備えている。雄・雌部材がリップ２４を頭部１２に当接し、当接片１６をフランジ２１に当接した状態で連結されることを特徴としている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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一端側内周に突設さけ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赤道に相当す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。
【請求項２】
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ことを特徴とする請求項１に記載の流体用ボールジョイント。         
【請求項３】
前記雄部材は、前記頭部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ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体用ボールジョイント。
【請求項４】
前記当接片は、前記頭部を挟んで複数設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の流体用ボールジョイント。
【請求項５】
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ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の流体用ボールジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２４４４２号公報
【特許文献２】特開平１１−２３０４３４号公報
【特許文献３】特開平２０１２−２４０６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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一端側内周に突設さけ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赤道に相当す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。
【０００８】
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）。
【０００９】
(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）。
【発明の効果】
【００１０】
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、先端が頭部の赤道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、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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】形態例の流体用ボールジョイントを使用態様で示し、（ａ）は雄部材側より見た平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】上記流体用ボールジョイントを図１（ｂ）の右側より見た側面図である。
【図３】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（ａ）は図３（ｂ）の雄部材が雌部材に対し左側へ最大角傾動した状態での説明図である。
【図５】上記雄部材単品を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃに沿った半断面図である。
【図６】上記雌部材単品を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線での半断面図である。
【図７】特許文献１の構造を示し、（ａ）と（ｂ）は正面図と断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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１０ａ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がその係止段部２４などを介して連結される。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。
【００３５】
（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。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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。
【００３８】
（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。
【００３９】
（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。
【００４０】
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。
【符号の説明】
【００４１】
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）
【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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【図７】
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