(57)【要約】【課題】継手部に引張力が作用したときに、ロックリングが挿口の外周から浮き上がるのを確実に防止でき、しかも受口内面と挿口外面間の隙間距離が少々変化しても軸方向幅の狭いロックリングで確実に離脱防止を図ることを課題とする。【解決手段】ロックリング８の収容溝７に接触する部分が、テーパ面１８ａ、１８ｂとされ、このテーパ面の傾斜角θ１、θ２が、挿口５表面から前記接触する部分までの径方向距離Ｌに応じて変化するようにされ、継手部に加わる離脱力に対抗する離脱阻止力のテーパ面１８ａ、１８ｂに垂直な方向の分力Ｆ１がロックリング８における挿口５の外周との接点１５よりも受口３の開口側を通過するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の管の受口の内面に形成されたロックリング収容溝にロックリングが収容され、前記受口に挿入される他方の管の挿口の先端の外周に形成された外周突部が前記ロックリングにおける受口奥側部にかかり合い可能に構成され、かつ前記ロックリングにおける受口開口側部が前記ロックリング収容溝にかかり合い可能に構成されることで前記受口から前記挿口が離脱するのを防止可能な管の継手構造において、前記ロックリングにおける前記ロックリング収容溝と接触する部分が、前記受口の開口側に対して先すぼまり状となるテーパ面とされ、かつ該テーパ面の前記挿口表面に対する傾斜角が、前記挿口表面から前記接触する部分までの径方向距離に応じて変化するようにされ、前記受口から前記挿口が離脱するのを阻止する管軸方向の離脱阻止力が、前記ロックリング収容溝から前記テーパ面を介して前記ロックリングに伝達されるときに、前記ロックリングにおける受口開口側部に対する前記ロックリング収容溝のかかり合う位置の前記挿口外面からの径方向距離に拘わらず、前記離脱阻止力の前記テーパ面に垂直な方向の分力の作用線が前記ロックリングにおける前記受口奥側部と前記挿口の外周との接点よりも前記受口の開口側を通過するようにしたことを特徴とする管の継手構造。
【請求項２】
請求項１の管の継手構造におけるロックリングのテーパ面の挿口表面からロックリング収納溝と接触する部分までの径方向距離が大きくなるほど、前記テーパ面の傾斜角が、段階的に小さくなるようにされている管の継手構造。
【請求項３】
請求項１の管の継手構造におけるロックリングのテーパ面の挿口表面からロックリング収納溝と接触する部分までの径方向距離が大きくなるに従い、前記テーパ面の傾斜角が無段階状に小さくなる滑らかな湾曲面とされている管の継手構造。
【請求項４】
請求項２の管の継手構造におけるロックリングのテーパ面の傾斜面が、段階的に変化する直線状傾斜面と無段階状に変化する滑らかな湾曲面との組み合わせとされてなる管の継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
継手部に伸縮機能及び離脱防止機能、すなわち耐震機能を有する管の継手構造として、図７に示すようなものが知られている。
図７に示す耐震継手１は、一方の管２における受口３内に他方の管４における挿口５が挿入されて構成されている。この受口３の内面には、受口３の開口側から管軸方向受口奥側に向けてシール材圧接面６及びロックリング収容溝７が形成されており、このロックリング収容溝７に周方向一つ割のロックリング８が収容され、挿口５が、挿口突部９をロックリング８内側を通過させて受口３の奥側に達するまで挿入されている。
【０００３】
挿口５の外周にはあらかじめ、樹脂製のバックアップリング１０、ゴム製のシール材１１、このシール材１１に接触可能な割輪１２及びこの割輪１２を押圧可能な押輪１３が配置されており、このシール材１１をシール材圧接面６に接触させ、受口３の端面に植え込まれた複数のボルト１４ａを押輪１３に形成された複数の丸孔１３ａに通し、ナット１４ｂをねじ締めすることによって、押輪１３及び割輪１２を受口３の奥側に向かって押圧し、シール材圧接面６と挿口５の外周との間でシール材１１を圧縮することによって、継手部にシール機能を付与した状態で受口３と挿口５とが互いに接合されている。
【０００４】
上記のように構成された耐震継手１に地震などによる大きな引張力が作用したときには、挿口５が図中の仮想線で示す受口３の奥側に挿入されている状態から、実線で示すように挿口突部９がロックリング８にかかり合う状態まで、すなわち所定の範囲だけ受口３に対して抜け出すことで伸縮機能を発揮することができ、また、挿口５における挿口突部９が受口３の奥側からロックリング８にかかり合うことで離脱防止機能を発揮することができる。
【０００５】
ところで、上記のような耐震継手１において、継手部に引張力が作用した際のロックリング８には、図８に示すように、受口３から挿口５を引き抜こうとする引張力Ｒが挿口突部９から作用し、かつ受口３から挿口５が抜け出すのを阻止しようとする離脱阻止力Ｆがロックリング収容溝７における受口開口側の側面７ａから作用する。
【０００６】
このとき、離脱阻止力Ｆと引張力Ｒとの作用線が同一直線上に存在しないため、ロックリング８には、図示のように時計回り方向の回転力Ｔが発生し、この耐震継手１に作用する引張力が非常に大きな場合には、図中の仮想線にて示すように、周方向一つ割のロックリング８は、その受口奥側の側面と挿口の外周との接点１５を回転中心として弾性変形しつつ挿口５の外周から浮き上がってしまうことがある。このように、ロックリング８が挿口５の外周から浮き上がってしまうと、適正な離脱防止機能を発揮できなくなる恐れがあった。
【０００７】
そこで、図９に示すように、ロックリング８の横断面形状を、挿口５の外周と接する底辺８ｃを長辺とし、かつロックリング８における受口開口側及び受口奥側の側面にテーパ面８ａ及びテーパ面８ｂを有する等脚台形状に形成し、継手部に引張力が作用した際にテーパ面８ａによってロックリング８に挿口外面に対する離脱阻止力Ｆの分力Ｆ１が発生するように構成し、この分力Ｆ１によってロックリング８が挿口５の外周から浮き上がるのを防止するようにしている（特許文献１）。
【０００８】
すなわち、ロックリング収容溝７からロックリング８に作用する管軸方向の離脱阻止力Ｆにおけるテーパ面８ａに垂直な方向の分力Ｆ１の作用線１７が、図９に示すように、ロックリング８の回転中心となる接触点１５よりも受口開口側を通過するようにし、例えば作用線１７が接触点１５より距離ｄだけ離れて通過すると、ロックリング８には、回転力Ｔ＝Ｆ１・ｄが作用し、これによってロックリングの浮き上がりを防止するのである。
【０００９】
なお、このときの離脱阻止力Ｆにおけるテーパ面８ａに沿った方向の分力Ｆ２は、ロックリング８の挿口５の外周からの浮き上がりに大きな影響を与えない。
【特許文献１】特開２００２−５３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ロックリング８のテーパ面８ａに生じる分力Ｆ１の方向は、テーパ面８ａの傾斜角θによって決まるので、受口３内面と挿口５外面の距離Ｌによっては上記浮き上がり防止の条件を満足しなくなる場合がある。
【００１１】
例えば図１０に示すように、受口内径がプラス最大の公差値、挿口外径がマイナス最小の公差値となった場合、前述の距離ｄは最大となるので、分力Ｆ１の作用線１７が図１０に示すようにロックリングにおける回転中心となる接点１５よりも受口奥側を通過するようになってしまい、挿口５の外周から浮き上がってしまう場合がある。
【００１２】
従って、このようなことがないように、ロックリング８の底辺の長さを十分に大きくしておく必要があり、管径による公差によっては、必要以上に軸方向幅の広いロックリング８を用いなければならなくなる場合があるといった問題があった。
【００１３】
特に、図１１に示すように底辺８ｃの幅Ｍが狭く高さが高い、断面が縦方向に高い形状をなすロックリングの場合は、受口開口側面のテーパ面８ａに生じる分力Ｆ１が挿口外面と受口内面との間の間隔が僅かに変化するだけで、接点１５位置を管受口奥方側へと簡単に越えてしまうので、これを防止するにはロックリングの軸方向幅Ｍを相当広くしなければならず、部品の小型化、継手の小型化が出来なくなる問題があった。
【００１４】
そこで本発明は、このような問題点を解決して、継手部に引張力が作用したときに、ロックリングが挿口の外周から浮き上がるのを確実に防止でき、しかも受口内面と挿口外面間の隙間距離が少々変化しても幅の狭いロックリングで確実に離脱防止を図れるようにすることを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するためにこの発明は、一方の管の受口の内面に形成されたロックリング収容溝にロックリングが収容され、前記受口に挿入される他方の管の挿口の先端の外周に形成された外周突部が前記ロックリングにおける受口奥側部にかかり合い可能に構成され、かつ前記ロックリングにおける受口開口側部が前記ロックリング収容溝にかかり合い可能に構成されることで前記受口から前記挿口が離脱するのを防止可能な管の継手構造において、前記ロックリングにおける前記ロックリング収容溝と接触する部分が、前記受口の開口側に対して先すぼまり状となるテーパ面とされ、かつ該テーパ面の前記挿口表面に対する傾斜角が、前記挿口表面から前記接触する部分までの径方向距離に応じて変化するようにされ、前記受口から前記挿口が離脱するのを阻止する管軸方向の離脱阻止力が、前記ロックリング収容溝から前記テーパ面を介して前記ロックリングに伝達されるときに、前記ロックリングにおける受口開口側部に対する前記ロックリング収容溝のかかり合う位置の前記挿口外面からの径方向距離に拘わらず、前記離脱阻止力の前記テーパ面に垂直な方向の分力の作用線が前記ロックリングにおける前記受口奥側部と前記挿口の外周との接点よりも前記受口の開口側を通過するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
このような構成によれば、ロックリングに作用する管軸方向の離脱阻止力におけるテーパ面に垂直な方向の分力の作用線が、受口内面と挿口外面との間の間隔が大きくなっても次第に小さくなる傾斜角によって、傾斜面によって生じる分力の向く方向が、受口開口側となるので、前記分力の作用線が接触点より受口開口側を通過するようになり、軸方向幅の小さいロックリングであっても確実に離脱防止機能が発揮されるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の管の継手構造を説明する。
なお、以下に説明する実施の形態１〜４において、従来の管の継手構造において既に説明したものと同様のものには、図７〜図１１において使用した符号と同一の符号を付すことで、その詳細な説明を省略する。
（実施の形態１）
図１に示すように、一方の管２における受口３には他方の管４における挿口５が挿入されており、挿口５の先端側の外周には外周突部である挿口突部９が形成されている。
【００１８】
受口３の内面には、図示のように断面コ字状をなし受口３内面に開口するロックリング収容溝７が形成されている。
ロックリング収容溝７には周方向一つ割のロックリング８が収容されており、このロックリング８における受口開口側部である開口側側面８ａと受口奥側部である奥側側面８ｂとが挿口５の外周に対して垂直になるように形成されており、この奥側側面８ｂは挿口突部９の受口開口側の端面と面接触可能なように形成されている。また、このロックリング８の開口側側面８ａにおけるロックリング収容溝７の開口縁７ａに対応する部分には受口開口側に対して先すぼまり状となるリング側テーパ面であって傾斜角が段階的に変化するテーパ面１８ａ、１８ｂが形成され、開口縁７ａとリング側テーパ面１８ａ、１８ｂとは点(線)接触するようにされている。
【００１９】
ここで、リング側テーパ面１８ａの傾斜角θ１は、受口内面から挿口外面までの距離をＬ、ロックリング収容溝７の開口縁７ａから接触点１５までの距離をＭとしたときに、
Ｍ＞Ｌｔａｎθ１…（Ａ）
を満たすような角度θ１とされている。
【００２０】
一方、角度θ１のテーパ面だけであるとロックリングの軸方向幅ｍ｛＝〔Ｍ＋（Ｌ−ｆ）ｃｏｔθ１〕(ｆは垂直部の高さ)｝と、θ１とＬの関係で
Ｍ＝Ｌｔａｎθ１…（Ｂ）
となる点があり得る。
【００２１】
従って、(Ｂ)となる点を境として、もう一つの傾斜面１８ｂの傾斜角θ２を
Ｌｔａｎθ１＞Ｌｔａｎθ２、かつＭ＞Ｌｔａｎθ２
を満足するようように設定するのである。
【００２２】
すなわち、このテーパ面１８ａ、１８ｂは、受口内径をＤ１、挿口管の外径をＤ２としたとき（Ｄ１−Ｄ２）／２＝Ｌにおける距離Ｌが大きくなるほど傾斜角θが小さくなるようにされ、図示例の場合は、小さい値のＬに対応する第一段目の傾斜面１８ａの傾斜角θ１に対し、大きい値のＬに対応する第二段目の傾斜面１８ｂの傾斜角θ２が小さくなるようにされ、それぞれの斜面１８ａ、１８ｂにロックリング収納溝７の開口縁７ａが接することによって発生する、斜面１８ａ、１８ｂに対して直角な方向の分力Ｆ１が、ロックリング８と挿口外面との接点１５を通過するようになる前に受口開口側へと変化するようにされている。
【００２３】
このような構造の継手部において、地震等により大きな引張力が作用した場合には、ロックリング収容溝７における溝側テーパ面７ｂからロックリング８におけるリング側テーパ面１８ａ、１８ｂに作用する離脱阻止力Ｆは、受口内面から挿口外面までの距離Ｌの大小にかかわらす、テーパ面１８ａ、１８ｂに垂直な方向の分力Ｆ１は必ず接点１５より受口開口側を通過するようになり、これにより、ロックリング１８には、挿口５の外周から浮き上がらない方向、すなわち反対にロックリング１８が挿口５の外周に押し付けられる方向の回転力Ｔ＝Ｆ１・ｄが接触点１５を回転中心として作用する。
【００２４】
したがって、ロックリング収容溝７における受口開口側の側面７ａに溝側テーパ面７ｂが形成され、かつロックリング１８の開口側側面１８ａにもリング側テーパ面１８ｃが形成されている場合には、上記の不等式（Ａ）に基づいて受口内面と挿口外面との距離Ｌに対し傾斜角θの角度を調整することで軸方向幅の小さいロックリング１８とすることができるのである。
【００２５】
（実施の形態２）
実施の形態２において説明する管の継手構造は、図３に示すように実施の形態１において説明した管の継手構造におけるロックリング８の傾斜面を三段にわたって変化させたものであり、傾斜角θ１〜θ３の変化量を少なく、かつ多段に形成できるので、Ｌの値の変化、すなわち公差が大きい場合に適することとなる。
（実施の形態３）
実施の形態３において説明する管の継手構造は、図４に示すように実施の形態２において説明した管の継手構造におけるロックリング８の傾斜面の変化を更に細かく変化させて曲面とした場合を示し、単なる円曲線のほか、二次曲線等としたものである。
【００２６】
この場合もＬの変化に対してきめ細かい抜け出し防止力の発生、並びにロックリングの転倒防止効果が得られる。
（実施の形態４）
実施の形態４において説明する管の継手構造は、図５に示すように実施の形態３において説明した管の継手構造におけるロックリング８の傾斜面の変化を直線と曲面の組み合わせとしたものである。
【００２７】
この場合もＬの変化に対してきめ細かい抜け出し防止力の発生、並びにロックリングの転倒防止効果が得られる。
なお、上記実施の形態としてロックリング収容溝７の側面７ａとして管軸に対して直角のものを示したが、図６に示すように垂直な側面７ａの下方開口部の側面７ｂを受口開口方向へ傾斜したものについても同様に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１の管の継手構造の作用を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の管の継手構造の他の作用を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２の管の継手構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３の管の継手構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４の管の継手構造を示す断面図である。
【図６】各実施の形態における他の構成例を示す断面図である。
【図７】耐震機能を有する従来の管の継手部を示す断面図である。
【図８】従来の管の継手構造におけるロックリングに、このロックリングを挿口の外周から浮き上がらせる回転力が作用している状態を示す図である。
【図９】従来の技術において、図８に示した回転力の発生を防止するための管の継手構造を示す図である。
【図１０】従来の技術における管の継手構造において、挿口の外周からロックリングを浮き上がらせる回転力がロックリングに作用している状態を示す図である。
【図１１】従来の技術におけるロックリングに浮き上がらせる回転力が作用している状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    耐震継手
２    一方の管
３    受口
４    他方の管
５    挿口
７    ロックリング収容溝
７ａ  受口開口側側面
８    ロックリング
９    挿口突部
１５    接点(回転中心)
１７  作用線
１８ａ  傾斜面
１８ｂ  傾斜面
１８ｃ  傾斜面
１８ｄ  湾曲面
Ｆ    離脱阻止力
θ    傾斜角
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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