(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部品の端部の外周面に外ねじを形成するとともに、端面方向に拡大開口した受圧座面を形成し、一方金属管の端部には押圧頭部を成形して該頭部の背後の受圧部を前記外ねじに螺合する有底円筒状の袋ナットにて押圧してなる金属管と相手部品との接続構造において、前記押圧頭部の少なくとも押圧座面と背後の受圧部とを球面状となし、該押圧頭部の背後の受圧部と袋ナットの底部との間にその一側面に該受圧部と当接する球面状あるいはテーパ状の凹面を有するカラーを介在させ、該カラーの外径は袋ナットの内周面より小径でかつ中央部に前記金属管の外径より大径の貫孔が形成され、また前記袋ナットの底部の中央部には該金属管より大径であるが前記カラーの外径より小径の貫孔が穿設され、前記押圧頭部における押圧座面の球面と背後の受圧部の球面の間に軸芯方向にほぼ平行な直線部あるいは先細りとなったテーパ部を有することを特徴とする金属管と相手部品との接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に自動車あるいは各種機械、装置などに給油、給気の供給路などとして配設される比較的細径で、薄肉もしくは厚肉からなる金属管の管端部に形成された押圧座面を、端金具、継手、噴射ポンプや噴射ノズルなどのような金属製の相手部品の端部に形成された受圧座面に圧接してシールを行う、例えばＣＮＧ（圧縮天然ガス）、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）用配管あるいは燃料用配管などのような高圧流体あるいはブレーキ用配管などの漏洩し易い流体のため有効な金属管と相手部品との接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の金属管と相手部品との端部接続構造は、例えばドイツ連邦共和国特許第４４０７３０６号に開示されているように相手部品の端部の外周面に外ねじを形成するとともに、端面方向に拡大開口した受圧座面を形成し、一方金属管の端部には押圧頭部を成形し、さらに中央部に前記金属管が挿通される貫孔が穿設された底部を有する有底円筒状の袋ナットを、前記押圧頭部の背後の受圧部に当接させて前記相手部品の外ねじに螺合するに伴い前記押圧頭部の押圧座面を受圧座面に押圧、係合して接続するよう構成されていた。
このような従来の技術では、相手部品と金属管の軸芯の中心線が一致（芯出しされた状態）し、かつ相手部品の受圧座面に対する金属管の中心線が倒れのない状態、すなわちミスアライメントがない状態では内部流体に対する確実なシールが得られて、有効なものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属管の中心線と相手部品の中心線とが偏心している場合は、押圧座面と受圧座面との間に片当たりが発生して均一な面圧が得られため接続構造として使用することはできないことは当然であるが、押圧頭部や受圧座面の成形時につぎのような問題が発生することがあった。すなわち、金属管の端部に押圧頭部を成形する際に、チャックとパンチとの僅かな位置ずれにより押圧頭部には図８のように中心線の径方向の僅かなずれγによる偏心が発生したり、あるいは受圧座面が形成される相手部品の中心線と該受圧座面との中心線が受圧座面の形成時にずれた場合に生ずる偏心などによって接続すべき相手部品と金属管の軸芯の中心線が一致しない状態が発生することがあり、また受圧座面に対して接続しようとする金属管の中心線が倒れた状態で袋ナットを締着してしまうことがあった。
【０００４】
このようなミスアライメントのうち前者（偏心した状態）の場合では、例え前記ドイツ連邦共和国特許のように金属管２′の端部に球面状の押圧頭部２′−２を形成し、かつ有底円筒状の袋ナット３′の底部を球面状の凹面３′−１に形成しても、偏心時には図９のように前記押圧頭部２′−２の背後の受圧部２′−４と該袋ナット３′の底部の凹面３′−１とが均一に当接しなくなるために袋ナット３′の底部に片当たりが発生し、その結果偏心量の大きな方の押圧座面２′−３と相手部品１′に形成された受圧座面１′−３との間のシート面における面圧が局部的に低下して内部流体の漏れが発生する可能性があった。
またその端部に截頭円錐状の押圧頭部１２′−２を成形した金属管１２′と円錐状の受圧座面１１′−３を形成した相手部品１１′を接続する場合、袋ナット１３′の螺合の際に後者が発生すると（倒れが発生した時）、図１０に示す通り金属管１２′に発生する倒れにより押圧座面１２′−３と受圧座面１１′−３との間のシール面に片当たりが発生し、これにより十分なシール性を得ることができなかった。
【０００５】
さらに図１１のように金属管２２′の端部に球面状の押圧頭部２２′−２を成形したものにあっては、金属管２２′と相手部品２１′との間に前記前者の状態（偏心）があると、片当たりが発生してシール性を確保することができなかった。また相手部品２１′と金属管２２′の中心線の間に後者の状態（倒れ）が発生した場合、袋ナット２３′の螺合に伴い前記球面状の押圧座面２２′−３が受圧座面２１′−３上を滑動して自動的に芯出しする作用を行うものの、この滑動の際に受圧座面２１′−３の表面が傷付きこの傷により内部流体の漏れが生ずることがあり、また袋ナット２３′の底部２３′−２と球面状の押圧頭部２２′−２の背後の受圧部２２′−４に片当たりが発生して押圧座面２２′−３と受圧座面２１′−３との間のシール性が不十分になることがあった。
【０００６】
本発明は、相手部品と接続すべき金属管との間に中心線の偏心や倒れなどのミスアライメントがあっても、正規に接続された場合と同様なシール性を確保できる金属管と相手部品との接続構造を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、相手部品の端部の外周面に外ねじを形成するとともに、端面方向に拡大開口した受圧座面を形成し、一方金属管の端部には押圧頭部を成形して該頭部の背後の受圧部を前記外ねじに螺合する有底円筒状の袋ナットにて押圧してなる金属管と相手部品との接続構造において、前記押圧頭部の少なくとも押圧座面と背後の受圧部とを球面状となし、該押圧頭部の背後の受圧部と袋ナットの底部との間にその一側面に該受圧部と当接する球面状あるいはテーパ状の凹面を有するカラーを介在させ、該カラーの外径は袋ナットの内周面より小径でかつ中央部に前記金属管の外径より大径の貫孔が形成され、また前記袋ナットの底部の中央部には該金属管より大径であるが前記カラーの外径より小径の貫孔が穿設されていることを特徴とするものであり、前記カラーの軸方向の移動を防止するためのストッパが、該カラーの外周面と前記袋ナットの内周面との間に配設され、また前記押圧頭部における押圧座面の球面の曲率半径と背後の受圧部の球面の曲率半径とが相違してたり、または前記押圧頭部における押圧座面の球面の中心と背後の受圧部の球面の中心が軸芯方向にずれているか、あるいは軸芯方向に重なっているよう構成されたものである。
【０００８】
さらに本発明では前記押圧頭部における押圧座面の球面と背後の受圧部の球面の間に軸芯方向にほぼ平行な直線部あるいは先細りとなったテーパ部を有したり、または前記押圧頭部の先端部には平坦部が設けられていることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る金属管と相手部品との接続構造の一実施例を示す縦断面図、図２は本発明で用いたストッパの参考例を示す拡大半截図であって、（ａ）は第１の参考例を示す図、（ｂ）は第２の参考例を示す図、図３は本発明の参考例に係る押圧頭部の形状を示し袋ナットの締付け前の状態の説明図で、（ａ）は第１の参考例を示す図、（ｂ）は第２の参考例を示す図、図４は本発明の他の参考例に係る押圧頭部の形状を示す図で、（ａ）は第１の参考例を示す図、（ｂ）は第２の参考例を示す図、図５は本発明の実施例に係る押圧頭部の形状を示す図で、（ａ）は第１の実施例を示す半截図、（ｂ）は第２の実施例を示す半截図、（ｃ）は第３の実施例を示す側面図、図６は本発明でミスアライメントの状態においての金属管と相手部品との接続状態を示す説明図で、（ａ）は偏心の状態を示す図、（ｂ）は倒れの状態を示す図、図７は本発明に係る金属管と相手部品との接続構造の他の参考例を示す部分半截図であって、１、１１は端金具、継手、噴射ポンプや噴射ノズルなどのような金属製の相手部品、２、１２は金属管、３、１３は袋ナット、４、１４はカラー、５はストッパである。
【００１０】
本発明に係る金属管と相手部品との接続構造の一実施例を図１に基づいて説明すると、相手部品１は厚い肉厚を有し、その端部の外周面には外ねじ１−１が刻設されており、また内部の流通路１−２の一方の端面には該端面方向に拡大開口し、かつ前記流通路１−２の軸芯を中心とした回転面、すなわち円錐面、回転円弧面、回転楕円面、回転放物面、回転双曲線面などの形状を有する受圧座面１−３が形成されている。
そして金属管２は内部に流通路２−１を有する厚肉でも薄肉でもよく、その一端部には塑性加工などによって押圧頭部２−２が成形されており、該押圧頭部の全体が図１の実施例では真球状をなしている。この押圧頭部２−２の先端側は、前記受圧座面１−３に圧接してシールを確保するための球面状の押圧座面２−３となり、一方押圧頭部２−２の背後の球面状の受圧部２−４は後述する袋ナット３の前記外ねじ１−１への螺合に伴いカラー４を介してその軸力を押圧座面２−３へ伝えるものである。
【００１１】
さらに相手部品１の外ねじ１−１に螺合するための内ねじ３−１を内周面に有し、かつ有底円筒状の袋ナット３にはその平坦な底部３−２の中央部に金属管２が挿通するための貫孔３−３が設けられており、該貫孔３−３の内径は後述するカラーの外径より小径であれば機械的強度を損なわない限り大径とすることが好ましい。
【００１２】
そして本発明では、袋ナット３の平坦な底部３−２と押圧頭部２−２の背後の受圧部２−４との間にカラー４が介在されており、該カラーの一側面には受圧部２−４と当接するよう該受圧部２−４と同等もしくはやや大きい曲率半径の球面またはテーパ面の凹面４−１が形成されている。またカラー４の外径は袋ナット３の内周面と間隔をおくよう小径であって、かつ中央部には金属管２が挿通するための貫孔４−２が穿設されており、該貫孔４−２の内径は前記押圧頭部２−２の外径より小径であれば機械的強度を損なわない限り大径とすることが好ましい。換言するとカラー４は、袋ナット３の締付け前の状態では袋ナット３に対しても、また金属管２に対しても遊嵌状態となっているものである。
【００１３】
このように構成された接続構造を用いて相手部品１に金属管２を接続する場合、相手部品１の端面に形成された受圧座面１−３に、金属管２の押圧頭部２−２の押圧座面２−３を当接した状態で、袋ナット３の内ねじ３−１を相手部品１の端部外周面に刻設された外ねじ１−１に螺合するに伴い、介在したカラー４の凹面４−１が押圧頭部２−２の背後の受圧部２−４を押圧し、これにより押圧座面２−３が受圧座面１−３に圧接されて確実なシールを得ることができる。
【００１４】
一方金属管２が相手部品１に対してミスアライメントの状態である場合について図６に基づいて説明すると、まず相手部品１の軸芯の中心線ｌ１と金属管２の中心線ｌ２が互いにずれている場合でも、図６（ａ）に示す通りカラー４が袋ナット３の螺合に伴って袋ナット３の平坦な底部３−２を滑動して径方向に移動するためカラー４の凹面４−１と受圧部２−４との係合を保ち袋ナット３の螺合に伴う軸力を受けて押圧座面２−３が受圧座面１−３に片当たりすることなく圧接され、正規の接続状態と同様なシール性を確保することができる。
また相手部品１の中心線ｌ１に対して金属管２の中心線ｌ２が角度が付くよう倒れた状態で袋ナット３の螺合が進行しても、図６（ｂ）に示す通り受圧部２−４と球面状またはテーパ面の凹面４−１との係合によってカラー４が袋ナット３の平坦な底部３−２を径方向に滑動して前記倒れに追随するために前記図６（ａ）の場合と同様に正規の接続状態と同様なシール性を確保することができるのである。
【００１５】
つぎに図２は本発明の参考例を示す図であって、この参考例では金属管２と相手部品１とを接続するまでの、例えば保管時や運搬時などに袋ナット３からカラー４が外れて袋ナット３や金属管２の押圧頭部２−２と衝突して傷が付いたり、あるいは破損することを防止するためにストッパ５を設けられたものである。
すなわち、図２（ａ）ではストッパ５はカラー４の外周面に形成された環状の凹溝４−３に嵌合された幅広の、例えばゴム製の弾性Ｏリング５−１からなり、該Ｏリング５−１の外周面を袋ナット３の内周面に圧接してこのＯリングの摩擦力によりカラー４を袋ナット３の内部に仮止めして保持するよう構成したものである。
【００１６】
また図２（ｂ）ではストッパ５は袋ナット３の内周面に圧接するように配設された幅広の樹脂製フリクションリング５−２からなるものであり、該フリクションリング５−２の内周側の側縁面においてカラー４の底面を支持してカラー４を袋ナット３の内部に仮止めして保持するよう構成したものである。
【００１７】
本発明の他の参考例を図３に基づいて説明する。
この参考例では押圧座面２−２の形状を図１の真球状に替えて押圧座面２−３側と受圧部２−４側とで異なる曲率半径に形成したものである。
すなわち図３（ａ）では受圧部２−４側の曲率半径（ｒ１）を押圧座面２−３側のそれ（ｒ２）よりも大きく形成したものである。図３（ａ）の場合は押圧座面２−３側の曲率半径（ｒ２）が小さいために受圧座面１−３に対する円形のシール線の径も小さくなり、受圧座面１−３と押圧座面２−３との間のシート面の面圧が上がるためにシール性向上の効果が一層発揮できる。一方図３（ｂ）では同図（ａ）とは対照的に受圧部２−４側の曲率半径（ｒ１）を押圧座面２−３側のそれ（ｒ２）よりも小さく形成したものであるが、受圧座面１−３と押圧座面２−３との間のシート面の面圧を上げるためには両者の曲率半径の差は余り大きくない方が好ましい。なおこの図３（ｂ）の参考例を用いると、図６（ｂ）のように金属管２に倒れが発生した時にカラー４の径方向の移動が少なくなるために袋ナット３の内周面との当接までの距離を長く取ることができ、したがって大きな倒れにも追随できるようになるのである。
【００１８】
さらに押圧頭部２−２の形状は図３に示す以外にも図４に示す形状を採用することができる。すなわち図４（ａ）のように受圧部２−４側の曲率半径（ｒ１）の中心（ｃ１）と押圧座面２−３側の曲率半径（ｒ２）の中心（ｃ２）とが間隔αをおいて軸芯方向にずれて形成したり、図４（ｂ）のように受圧部２−４側の曲率半径（ｒ１）の中心（ｃ１）と押圧座面２−３側の曲率半径（ｒ２）の中心（ｃ２）とが間隔βをおいて軸芯方向に重なりあって、すなわち受圧部２−４側の曲率半径（ｒ１）の中心（ｃ１）が軸芯方向の下側に位置し、一方押圧座面２−３側の曲率半径（ｒ２）の中心（ｃ２）が軸芯方向の上側に位置するように形成しても作用効果には何ら差異がない。
【００１９】
なお図４の参考例において受圧部２−４側の曲率半径（ｒ１）と押圧座面２−３側の曲率半径（ｒ２）とは同一であっても、また図３のように両曲率半径（ｒ１、ｒ２）とが異なっていても本発明の押圧頭部２−２に適用できることはいうまでもなく、またこのような特殊な形状に押圧頭部を成形する際に、例え図８のようなずれγが生じた金属管でも本発明では支障なく用いることができる。
【００２０】
そして本発明では図５のように押圧頭部２−２の外面の一部分に直線部あるいはテーパ部を設けることが好ましい。すなわち図５（ａ）のように押圧頭部２−２における受圧部２−４と押圧座面２−３の間の移行部において金属管２の軸芯方向にほぼ平行な直線部２−５を環状に設けると、袋ナット３の螺合による締付けの際に加わる軸力によって前記直線部２−５が撓むために馴染み性が向上する。
また図５（ｂ）のように押圧頭部２−２における受圧部２−４と押圧座面２−３の間の移行部において金属管２の先端部に向けて先細りとなるテーパ部２−６を環状に設けると、押圧座面２−３の曲率半径が小さくなり受圧座面１−３に対する円形のシール線の径も小さくなるために面圧が上昇するとともに、図５（ａ）と同様に袋ナット３の螺合による締付けの際に加わる軸力によって前記直線部２−５が撓むために馴染み性も向上する。
さらに図５（ｃ）のように押圧頭部２−２の押圧座面２−３の先端部に軸芯に直交する平坦部２−７を設けると金属管２の内部の流通路２−１の出口先端に、割れや変形の原因となるエッジ部が形成されず、耐久性を向上することができる。
【００２１】
以上述べた実施例においては、相手部品１の端部外周面に刻設された外ねじ１−１に螺合する袋ナット３により相手部品１と金属管２を接続する構成を説明した。しかしミスアライメントの程度が大きい場合には多少の不都合があるが、本発明は雄ナットにより金属管と相手部品とを接続する構成にも適用することができ、このような構成について図７に基づいて説明する。
【００２２】
すなわち、図７に図示する金属管と相手部品と接続構造においては、相手部品１１はその端面に円柱状の凹部１１−４が形成され、該凹部１１−４の内周面には内ねじ１１−５が刻設されており、また内部の流通路１１−２の一方の端面には前記凹部１１−４方向に拡大開口し、かつ前記流通路１１−２の軸芯を中心とした回転面、すなわち円錐面、回転円弧面、回転楕円面、回転放物面、回転双曲線面などの形状を有する受圧座面１１−３が形成されている。
また金属管１２は内部に流通路１２−１を有する厚肉でも薄肉でもよく、その一端部には塑性加工などによって押圧頭部１２−２が成形されており、該押圧頭部の全体が図７の参考例では真球状をなしている。この押圧頭部１２−２の先端側は、前記受圧座面１１−３に圧接してシールを確保するための球面状の押圧座面１２−３となり、一方押圧頭部の背後の球面状の受圧部１２−４は後述する雄ナット１３の前記内ねじ１１−５への螺合に伴いカラー１４を介して軸力を押圧座面１２−３へ伝えるものである。
なお図７では押圧頭部１２−２の形状として真球状をなしたものを図示したが、図３〜図５に示した形状の押圧頭部を使用できることはいうまでもない。
【００２３】
さらに相手部品１１の内ねじ１１−５に螺合するための外ねじ１３−１を外周面に有する雄ナット１３には、中央部に金属管１２が挿通するための貫孔１３−３が設けられており、該貫孔１３−３の内径は後述するカラー１４の外径より小径であれば機械的強度を損なわない限り大径とすることが好ましく、また該貫孔１３−３をカラー１４に向いて先細りとなるテーパ状に形成すると、金属管１２の角度をもった倒れに対応する構造とすることができる。
そしてこの参考例では、雄ナット１３の先端部１３−２と押圧頭部１２−２の背後の受圧部１２−４との間にカラー１４が介在されており、該カラーの一側面には受圧部１２−４と当接するよう該受圧部１２−４と同等もしくはやや大きい曲率半径の球面またはテーパ面の凹面１４−１が形成されている。またカラー１４の外径は凹部１１−４の内周面と間隔をおくよう小径であって、かつ中央部には金属管１２が挿通するための貫孔１４−２が穿設されており、該貫孔１４−２の内径は前記押圧頭部１２−２の外径より小径であれば機械的強度を損なわない限り大径とすることが好ましい。換言すると図７の参考例においてもカラー１４は、雄ナット１３の締付け前の状態では凹部１１−４の内周面に対しても、また金属管１２に対しても遊嵌状態となっているものである。
そして図７の参考例でもミスアライメントがあった場合、正規の接続状態と同様なシール性を確保できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べた通り本発明によれば、特にＣＮＧ、ＤＭＥあるいは各種の高圧燃料などのような高圧流体が内部を流通する金属管を相手部品に接続するに際して、金属管と相手部品の軸芯の中心線が正しく一致し、かつ金属管と相手部品の中心線に倒れがない正規の接続状態のみならず、例え相手部品と接続すべき金属管との間に中心線の偏心や倒れなどのミスアライメントがあっても、前記した正規に接続された場合と同様なシール性を確保できるので、成形時に厳格な精度を要せず金属管や相手部品を製造することが可能な金属管と相手部品との接続構造を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る金属管と相手部品との接続構造の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】  本発明で用いたストッパの参考例を示す拡大半截図であって、（ａ）は第１の参考例を示す図、（ｂ）は第２の参考例を示す図である。
【図３】  本発明の参考例に係る押圧頭部の形状を示し袋ナットの締付け前の状態の説明図で、（ａ）は第１の参考例を示す図、（ｂ）は第２の参考例を示す図である。
【図４】  本発明の他の参考例に係る押圧頭部の形状を示す図で、（ａ）は第１の参考例を示す図、（ｂ）は第２の参考例を示す図である。
【図５】  本発明の実施例に係る押圧頭部の形状を示す図で、（ａ）は第１の実施例を示す半截図、（ｂ）は第２の実施例を示す半截図、（ｃ）は第３の実施例を示す側面図である。
【図６】  本発明でミスアライメントの状態においての金属管と相手部品との接続状態を示す説明図で、（ａ）は偏心の状態を示す図、（ｂ）は倒れの状態を示す図である。
【図７】  本発明に係る金属管と相手部品との接続構造の他の参考例を示す部分半截図である。
【図８】  押圧頭部に発生した偏心状態の説明図である。
【図９】  ミスアライメントの状態が発生した従来技術の一例を示す縦断面の説明図である。
【図１０】  ミスアライメントの状態が発生した従来技術の他の例を示す縦断面の説明図である。
【図１１】  ミスアライメントの状態が発生した従来技術のさらに他の例を示す縦断面の説明図である。
【符号の説明】
１、１１  相手部品
１−１、１３−１  外ねじ
１−２、２−１、１１−２、１２−１  流通路
１−３、１１−３  受圧座面
２、１２  金属管
２−２、１２−２  押圧頭部
２−３、１２−３  押圧座面
２−４、１２−４  受圧部
２−５  直線部
２−６  テーパ部
２−７  平坦部
３、１３  ナット
３−１、１１−５  内ねじ
３−２  底部
３−３、４−２、１３−３、１４−２  貫孔
４、１４  カラー
４−１、１４−１  凹面
４−３  凹溝
５  ストッパ
５−１  弾性Ｏリング
５−２  樹脂製フリクションリング
１１−４  凹部
１３−２  先端部
ｃ１、ｃ２  中心
ｌ１、ｌ２  中心線
ｒ１、ｒ２  曲率半径
α、β  間隔
【図１】
0004456192.tif 000002
【図２】
0004456192.tif 000003
【図３】
0004456192.tif 000004
【図４】
0004456192.tif 000005
【図５】
0004456192.tif 000006
【図６】
0004456192.tif 000007
【図７】
0004456192.tif 000008
【図８】
0004456192.tif 000009
【図９】
0004456192.tif 000010
【図１０】
0004456192.tif 000011
【図１１】
0004456192.tif 000012