(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受口内に形成された、前記受口の開口に向かって先細りに形成されたロックリング用嵌合溝と、前記嵌合溝内に嵌合する拡縮径可能な、外面が前記嵌合溝と同じ角度で傾斜しているロックリングと、前記受口内に挿入される挿口の先端外面に固定されたストップリングとを備え、継手部に引き抜き力が作用したときに、前記ロックリングと前記ストップリングとが係合する管継手構造において、
前記嵌合溝は、大径部と小径部の２段階に形成され、前記大径部は、前記挿口の先端側に形成され、前記小径部は、前記開口側に、前記大径部と連続して形成され、前記大径部は、管接合時において前記ストップリングが前記ロックリング内を通過できるように前記ロックリングが拡径可能な径を有し、前記小径部の径は、縮径時の前記ロックリングの外径と合致することを特徴とする管継手構造。
【請求項２】
前記ロックリングの前記挿口の先端側内面角部は、前記挿口の先端方向に向かって先広がりに形成され、前記ストップリングの前記開口側外面角部は、前記開口側に向かって先細りに形成されていることを特徴とする、請求項１記載の管継手構造。
【請求項３】
前記ロックリングの前記開口側内面角部は、前記開口に向かって先広がりに形成され、前記ロックリングの前記挿口の先端側内面角部は、前記挿口の先端方向に向かって先広がりに形成され、前記ストップリングの前記開口側外面角部は、前記開口側に向かって先細りに形成され、前記ストップリングの前記挿口の先端側外面角部と前記挿口の先端外面角部とは、同一傾斜角度で、前記挿口の先端方向に向かって連続的に先細りに形成されていることを特徴とする、請求項１記載の管継手構造。
【請求項４】
前記ロックリングの外面には、位置決め用間隔材が設けられていることを特徴とする、請求項１から３の内の何れか１つに記載の管継手構造。
【請求項５】
前記ロックリングの外面傾斜角度（θ１）と前記ストップリングの前記開口側外面角部の傾斜角度（θ２）との間には、θ１＜θ２の関係があることを特徴とする、請求項１から４の何れか１つに記載の管継手構造。
【請求項６】
前記傾斜角度（θ１）は、５０°≦θ１≦６０°であり、前記開口側外面角部の傾斜角度（θ２）は、６５°≦θ２≦７５°であることを特徴とする、請求項５記載の管継手構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、管継手構造、特に、継手部の長さを短くすることができ、しかも、継手部に引き抜き力が作用して、ロックリングとストップリングとが係合した場合に、ストップリングに作用する引き抜き力を大幅に減少させることができる管継手構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
管の抜け止め防止機能を有する管継手構造は、種々あるが、その一例を、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図１６は、管継手構造の一例を示す断面図である。
【０００４】
図１６において、２１は、受口、２２は、受口２１内に挿入される挿口、２３は、受口２１内に形成された、受口２１の開口に向かって先細りに形成されたロックリング用嵌合溝、２４は、嵌合溝２３内に嵌合する、外面が嵌合溝２３と同じ角度で、受口２１の開口に向かって先細りに形成されたロックリングである。ロックリング２４は、一部が切り欠かれていて拡縮径可能になっている。２５は、挿口２２の先端外面に固定されたストップリング、２６は、受口２１と挿口２２との間に挿入されたパッキン、２７は、パッキン２６の押し込み手段である。押し込み手段２７は、押輪２８と、パッキン２６と押輪２８との間に介在される割輪２９と、押輪２８に押し込み力を付与するボルト２１０とナット２１１とからなっている。
【０００５】
上記管継手構造において、継手部に引き抜き力が作用すると、ロックリング２４がストップリング２５に押されて、嵌合溝２３と密着するまで移動し、これ以上の移動が阻止される。これによって、管の抜けが防止される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した管継手構造は、以下のような問題を有している。
【０００７】
（１）管接合時において、嵌合溝２３内に装着されたロックリング２４内にストップリング２５を通す際に、ストップリング２５の外径寸法以上にロックリング２４を拡径する必要がある。このために、縮径時のロックリング２４と嵌合溝２３との間に隙間（Ｓ）を形成する必要がある。従って、嵌合溝２３の傾斜角度を連続して変化させた場合、嵌合溝２３の長さ（Ｌ１）が長くなる。この結果、継手部の長さが長くなり、無駄が生じる。
【０００８】
（２）ストップリング２５は、挿口２２の先端外面に形成された溝２５Ａ内に嵌め込まれ、溶接等により固定されているが、継手部に引き抜き力が作用して、ロックリング２４とストップリング２５とが係合した場合、引き抜き力の大きさによっては、ストップリング２５が挿口２２から離脱する恐れがあった。
【０００９】
従って、この発明の目的は、継手部の長さを短くすることができ、しかも、継手部に引き抜き力が作用して、ロックリングとストップリングとが係合した場合に、ストップリングに作用する引き抜き力を大幅に減少させることができる管継手構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、受口内に形成された、前記受口の開口に向かって先細りに形成されたロックリング用嵌合溝と、前記嵌合溝内に嵌合する拡縮径可能な、外面が前記嵌合溝と同じ角度で傾斜しているロックリングと、前記受口内に挿入される挿口の先端外面に固定されたストップリングとを備え、継手部に引き抜き力が作用したときに、前記ロックリングと前記ストップリングとが係合する管継手構造において、前記嵌合溝は、大径部と小径部の２段階に形成され、前記大径部は、前記挿口の先端側に形成され、前記小径部は、前記開口側に、前記大径部と連続して形成され、前記大径部は、管接合時において前記ストップリングが前記ロックリング内を通過できるように前記ロックリングが拡径可能な径を有し、前記小径部の径は、縮径時の前記ロックリングの外径と合致することに特徴を有するものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記ロックリングの前記挿口の先端側内面角部は、前記挿口の先端方向に向かって先広がりに形成され、前記ストップリングの前記開口側外面角部は、前記開口側に向かって先細りに形成されていることに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記ロックリングの前記開口側内面角部は、前記開口に向かって先広がりに形成され、前記ロックリングの前記挿口の先端側内面角部は、前記挿口の先端方向に向かって先広がりに形成され、前記ストップリングの前記開口側外面角部は、前記開口側に向かって先細りに形成され、前記ストップリングの前記挿口の先端側外面角部と前記挿口の先端外面角部とは、同一傾斜角度で、前記挿口の先端方向に向かって連続的に先細りに形成されていることに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記ロックリングの外面には、位置決め用間隔材が設けられていることに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記ロックリングの外面傾斜角度（θ１）と前記ストップリングの前記開口側外面角部の傾斜角度（θ２）との間には、θ１＜θ２の関係があることに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項６記載の発明は、前記傾斜角度（θ１）は、５０°≦θ１≦６０°であり、前記開口側外面角部の傾斜角度（θ２）は、６５°≦θ２≦７５°であることに特徴を有するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の管継手構造の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、この発明の管継手構造を示す断面図、図２は、図１の管継手構造においてロックリングの拡径状態を示す断面図、図３は、図１の管継手構造における伸びの限界を示す断面図、図４は、図１の管継手構造におけるロックリングを示す正面図、図５は、図４のＡ−Ａ線断面図、図６は、この発明の他の管継手構造を示す断面図、図７は、図６の管継手構造において、挿口挿入時の状態を示す断面図、図８は、図６の管継手構造における伸びの限界を示す断面図、図９は、図６の管継手構造におけるロックリングを示す正面図、図１０は、図９のＢ−Ｂ線断面図、図１１は、図６の管継手構造におけるストップリングを示す正面図、図１２は、図１１のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１８】
図１から図５において、１は、受口、２は、受口１内に挿入される挿口、３は、受口１内に形成された、受口１の開口に向かって先細りに形成された、後述するロックリングの嵌合溝である。嵌合溝３は、大径部３Ａと小径部３Ｂとの２段階に形成され、大径部３Ａは、挿口２の先端側に形成され、小径部３Ｂは、受口１の開口側に、大径部３Ａと連続して形成されている。大径部３Ａは、管接合時において後述するストップリングが前記ロックリング内を通過できるように前記ロックリングが拡径可能な径を有している。小径部３Ｂの径は、前記ロックリングの縮径時の外径と等しい。嵌合溝３を大径部３Ａと小径部３Ｂとの２段階に形成したのは、嵌合溝３を連続的に傾斜させた場合に比べて、嵌合溝３の長さ（Ｌ２）を短くでき、結果として継手部の長さを短くできるからである。
【００１９】
４は、嵌合溝３内に嵌合する、外面が嵌合溝３と同じ角度で、受口１の開口に向かって先細りに形成されているロックリングである。図４および図５に示すように、ロックリング４は、切り欠き４Ａを有し、拡縮径可能になっていて、切り欠き４Ａ間に拡径治具１２の先端が入り込むようになっている。
【００２０】
５は、挿口２の先端外面に固定されたストップリング、６は、受口１と挿口２との間に挿入されたパッキン、７は、パッキン６の押し込み手段である。押し込み手段７は、押輪８と、パッキン６と押輪８との間に介在する割輪９と、押輪８に押し込み力を付与するボルト１０と、受口１の端面に固定された、ボルト１０が螺合するナット１１とからなっている。
【００２１】
このように構成されている、この発明の管継手構造により管を接合するには、以下のようにする。
【００２２】
先ず、図２に示すように、受口１の開口側から拡径治具１２の先端をロックリング４の切り欠き４Ａに挿入し、嵌合溝３の大径部３Ａ内において、ロックリング４の径をストップリング５が通過可能な程度に広げ、この状態で挿口２を受口１内に挿入する。次いで、拡径治具１２を外してロックリング４を縮径させる。そして、押し込み手段７によって割輪９を介してパッキン６を押し込む。これによって、図１の状態に管が接合される。
【００２３】
継手部に引っ張り力が作用した場合には、図３に示すように、ストップリング５とロックリング４とが係合し、ロックリング４は、嵌合溝３の大径部３Ａから小径部３Ｂに移動し、嵌合する。これにより管の抜けが防止される。
【００２４】
このように、この発明によれば、ロックリング４の嵌合溝３を大径部３Ａと小径部３Ｂとの２段階に形成することによって、嵌合溝３を連続的に傾斜させた場合に比べて、嵌合溝３の長さ（Ｌ２）を短くすることができる。従って、その分、継手部の長さを短くすることができる。
【００２５】
ロックリング４の挿口２の先端側内面角部４Ｂを、挿口２の先端方向に向けて先広がりに形成し、ストップリング５の受口１の開口側外面角部５Ａを、前記開口側に向けて先細りに形成すれば、継手部に引き抜き力が作用して、先端側内面角部４Ｂと開口側外面角部５Ａとが係合した場合に、ストップリング５には、これを径方向に押し付ける分力が作用し、その分、引き抜き力が軽減される。従って、継手部に過大な引き抜き力が作用してもストップリング５が挿口２から離脱する恐れがなくなる。
【００２６】
ロックリング４の外面傾斜角度（θ１）と、ストップリング５の開口側外面角部の傾斜角度（θ２）との関係について検討した。この結果、図１３に示すように、θ１＜θ２を満足すれば良いことが分かった。すなわち、ストップリング５が管端近くに取り付けられ且つストップリング５用溝が形成されていることからその部分の挿口２は、縮径に対する抵抗力がその奥にあるロックリング４付近の挿口２部分より弱くなる。従って、挿口２全体の縮径に対する強度を均衡させるには、上記（θ１）より（θ２）の方を大きくして、ストップリング５近傍の挿口２の縮径力を減少させる必要がある。
【００２７】
さらに、θ１およびθ２のそれぞれの適正範囲を実験により求めた。この結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
0004021213.tif 000002
【００２９】
表１から明らかなように、θ１、θ２共に３０°とした場合、径方向に作用する分力が大きく、挿口２が径方向に縮径・変形し、この結果、ロックリング４が容易にストップリング５を乗り越え、外れてしまった。このときの応力分布を図１４に示す。
【００３０】
θ１を３０°、θ２を６５°とした場合、管端部に近い挿口２の縮径力が減少し、軸方向の力が増大し、この結果、引き出し力は、増大したが、ロックリング４の縮径力によってストップリング５近傍の挿口２が径方向に変形して、目標引き出し力に達する前にロックリング４がストップリング５から外れた。このときの応力分布を図１５に示す。
【００３１】
これに対して、θ１を５０°、θ２を６５°とした場合、ロックリング４の縮径力が適度に減少した結果、ストップリング５にかかる縮径力と引張り力のバランスが良くなったので、１０９％の達成率を得ることができ、θ１を６０°、θ２を７５°とした場合には、１５８％以上の達成率を得ることができた。
【００３２】
θ１、θ２を共に９０°とした場合には、挿口２の溝の先端側角部に引き抜き荷重が集中するために、そこを起点として破断が生じた。
【００３３】
従って、この発明において、θ１の適正範囲は、５０°≦θ１≦６０°とし、θ２の適正範囲は、６５°≦θ２≦７５°とする。
【００３４】
以上は、この発明をメカニカル継手に適用した例であるが、次に、この発明をプッシュオン継手に適用した例を説明する。
【００３５】
図６から図１２において、１３は、受口、１４は、受口１３内に挿入される挿口、１５は、受口１３内に形成された、受口１３の開口に向かって先細りに形成された、後述するロックリングの嵌合溝である。嵌合溝１５は、大径部１５Ａと小径部１５Ｂとの２段階に形成され、大径部１５Ａは、挿口１４の先端側に形成され、小径部１５Ｂは、受口１３の開口側に、大径部１５Ａと連続して形成されている。大径部１５Ａは、管接合時において後述するストップリングが前記ロックリング内を通過できるように前記ロックリングが拡径可能な径を有している。小径部１５Ｂの径は、前記ロックリングの縮径時の外径と等しい。嵌合溝１５を大径部１５Ａと小径部１５Ｂとの２段階に形成したのは、上述したメカニカル継手の場合と同様に、嵌合溝１５を連続的に傾斜させた場合に比べて、嵌合溝１５の長さ（Ｌ３）を短くでき、結果として継手部の長さを短くできるからである。
【００３６】
１６は、嵌合溝１５内に嵌合する、外面が嵌合溝１５と同じ角度で、受口１３の開口に向かって先細りに形成されているロックリングである。図９および図１０に示すように、ロックリング１６は、切り欠き１６Ａを有し、拡縮径可能になっている。ロックリング１６の受口１３の開口側内面角部１６Ｂは、前記開口に向かって先広がりに形成され、ロックリング１６の挿口１４の先端側内面角部１６Ｃは、挿口１４の先端方向に向かって先広がりに形成されている。
【００３７】
１７は、挿口１４の先端外面に固定されたストップリングである。図１１および図１２に示すように、ストップリング１７は、切り欠き１７Ａを有し、拡縮径可能になっている。ストップリング１７の受口１３の開口側外面角部１７Ｂは、前記開口側に向かって先細りに形成され、ストップリング１７の挿口１４の先端側外面角部１７Ｃは、挿口１４の先端外面角部１４Ａと同一傾斜角度で、挿口１４の先端方向に向かって連続的に先細りに形成されている。
【００３８】
１８は、受口１３と挿口１４との間に挿入されたパッキン、１９は、ロックリング１６の外面に取り付けられた弾性材からなる位置決め用間隔材であり、ロックリング１６の軸心と受口１３の軸心とを一致させるものである。位置決め用間隔材１９は、ロックリング１６から容易に離脱する。
【００３９】
このように構成されている、この発明の管継手構造により管を接合するには、以下のようにする。
【００４０】
受口１３内に挿口１４の先端部を押し込む。挿口１４の先端側外面角部１４Ａは、ストップリング１７の先端側外面角部１７Ｃと連続的に先細りに形成されているので、図７に示すように、パッキン１８を容易に押し広げ、更に、図６のように、ロックリング１６を位置決め用間隔材１９の弾性力に抗して拡径し、受口１３内にワンタッチで挿入される。ロックリング１６は、位置決め用間隔材１９の作用により嵌合溝１５内で偏心する恐れはない。このようにして、管が接合される。なお、ロックリング１６の拡径に際しても、ロックリング１６の開口側外面角部１７Ａが先広がりに形成されているので、挿口１４の先端側外面角部１４Ａにより容易に拡径される。
【００４１】
継手部に引っ張り力が作用した場合には、図８に示すように、ストップリング１７の開口側外面角部１７Ｂとロックリング１６の先端側外面角部１６Ｃとが係合し、ロックリング１６は、位置決め用間隔材１９を嵌合溝１５の大径部１５Ａに残して小径部１５Ｂに移動し、嵌合する。これにより管の抜けが防止される。
【００４２】
この場合も、ロックリング１６の嵌合溝１５を大径部１５Ａと小径部１５Ｂとの２段階に形成することによって、嵌合溝１５を連続的に傾斜させた場合に比べて、嵌合溝１５の長さ（Ｌ３）を短くすることができる。従って、その分、継手部の長さを短くすることができる。
【００４３】
この場合も、継手部に引き抜き力が作用して、ストップリング１７の開口側外面角部１７Ｂとロックリング１６の先端側外面角部１６Ｃとが係合した場合に、ストップリング１７には、これを径方向に押し付ける分力が作用し、その分、引き抜き力が軽減される。従って、継手部に過大な引き抜き力が作用してもストップリング１７が挿口１４から離脱する恐れがなくなる。
【００４４】
上記プッシュオン継手においても、ロックリング１６の外面傾斜角度と、ストップリング１７の開口側外面角部の傾斜角度との関係は、上記メカニカル継手の場合と同様である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、以下のような有用な効果がもたらされる。
【００４６】
（１）ロックリング嵌合用溝を大径部と小径部の２段階に形成することによって、ロックリング嵌合用溝が連続的に変化させた場合に比べて、嵌合溝の長さを短くでき、この結果、継手部の長さを短くすることができる。
【００４７】
（２）ロックリングの挿口側内面角部を挿口に向かって先広がりに形成し、ストップリングの受口側外面角部を受口に向かって先細りに形成することによって、継手部に引き抜き力が作用した場合に、ストップリングには、これを径方向に押し付ける分力が作用し、その分、引き抜き力を軽減することができる。従って、継手部に過大な引き抜き力が作用してもストップリングが挿口から離脱する恐れがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の管継手構造を示す断面図である。
【図２】図１の管継手構造においてロックリングの拡径状態を示す断面図である。
【図３】図１の管継手構造における伸びの限界を示す断面図である。
【図４】図１の管継手構造におけるロックリングを示す正面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】この発明の他の管継手構造を示す断面図である。
【図７】図６の管継手構造において、挿口挿入時の状態を示す断面図である。
【図８】図６の管継手構造における伸びの限界を示す断面図である。
【図９】図６の管継手構造におけるロックリングを示す正面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】図６の管継手構造におけるストップリングを示す正面図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１３】ロックリング４の外面傾斜角度（θ１）と、ストップリング５の開口側外面角部の傾斜角度（θ２）との関係を示す断面図である。
【図１４】θ１、θ２共に３０°の場合の引き出し力に対する分力の説明図である。
【図１５】θ１が３０°、θ２が６５°の場合の引き出し力に対する分力の説明図である。
【図１６】管継手構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：受口
２：挿口
３：ロックリング用嵌合溝
３Ａ：大径部
３Ｂ：小径部
４：ロックリング
４Ａ：切り欠き
４Ｂ：先端側内面角部
５：ストップリング
５Ａ：開口側外面角部
６：パッキン
７：押し込み手段
８：押輪
９：割輪
１０：ボルト
１１：ナット
１２：拡径治具
１３：受口
１４：挿口
１４Ａ：先端外面角部
１５：ロックリング用嵌合溝
１５Ａ：大径部
１５Ｂ：小径部
１６：ロックリング
１６Ａ：切り欠き
１６Ｂ：開口側内面角部
１６Ｃ：先端側内面角部
１７：ストップリング
１７Ａ：切り欠き
１７Ｂ：開口側外面角部
１７Ｃ：先端側外面角部
１８：パッキン
１９：位置決め用間隔材
【図１】
0004021213.tif 000003
【図２】
0004021213.tif 000004
【図３】
0004021213.tif 000005
【図４】
0004021213.tif 000006
【図５】
0004021213.tif 000007
【図６】
0004021213.tif 000008
【図７】
0004021213.tif 000009
【図８】
0004021213.tif 000010
【図９】
0004021213.tif 000011
【図１０】
0004021213.tif 000012
【図１１】
0004021213.tif 000013
【図１２】
0004021213.tif 000014
【図１３】
0004021213.tif 000015
【図１４】
0004021213.tif 000016
【図１５】
0004021213.tif 000017
【図１６】
0004021213.tif 000018