JP5964406B2 - 円錐ねじを持つ管又はホース - Google Patents

Description

本発明は、導管又はホース用接続装置であって、導管又はホースを通って流れる媒体を導いて通す穴を持つねじ連結体と、ねじ連結体の前端に形成される受入れ部へ差込み可能でねじ連結体の外周に設けられる雄ねじ上へねじはめ可能な雌ねじを持ちかつ取外し位置と組立て位置との間でねじ回し可能に設けられる袋ナットにより受入れ部の中に固定可能な管状末端片とを有し、ねじ連結体の受入れ部が広がる円錐の形に形成され、受入れ部へはまる末端片の周面が、ねじ連結体に形成される受入れ円錐に一致して末端片の端部へ先細になる円錐形状を持っているものに関する。

このような接続装置はドイツ民主共和国特許出願公開第２０４０５９号明細書から公知である。そこではねじ連結体として形成される雄ねじと、対応して袋ナットに形成される雌ねじは、それぞれ円筒状ねじとして形成されているので、ねじ連結体の雄ねじを持つ周面は、接続装置の縦軸線に対して平行な推移を持っている。末端片を持つねじ連結体の受入れ部は、差込むべき末端片の方へ外方へ広がっていわゆる規格化２４°円錐の形の円錐を持っている。ねじ連結体と末端片との間の適当な当接面を形成するために、末端片は、ねじ連結体の受入れ円錐へ押込まれるその前方範囲に、ねじ連結体の受入れ円錐に一致する円錐形状を持っている。

公知の接続装置は次の欠点を持っている。即ち組立ての際、円筒ねじのため、袋ナットをまず複数回だけ回してねじ連結体上へねじはめ、それから適当な工具により最終組立て位置における所定のトルクに達するまでしっかり締めねばならない。このような組立ては複雑であり、特に近づき難い範囲に設けられる接続装置の場合、実施するのに困難である。別の欠点は次の通りである。即ち袋ナットを強く締めすぎると、それに応じた軸線方向力でねじ連結体の受入れ円錐へ押込まれる末端片が、ねじ連結体の受入れ円錐を、円筒状雌ねじをねじ連結体に形成される円筒状雄ねじ上へねじはめられる袋ナットの円筒状当接面へ向かって広げようとするので、ねじ連結体又は袋ナットの損傷及びそれに伴う管接続部の漏れを生じる可能性がある。

従って本発明の基礎になっている課題は、最初にあげた種類の接続装置において、その組立てを簡単にし、前記の欠点も回避することである。

この課題の解決策は、有利な構成及び展開を含めて、この明細書の後に置かれる特許請求の範囲から明らかになる。

本発明は、その基本思想において、雄ねじを持つねじ連結体の周面が、その前端の方へ受入れ部の円錐に対して逆向きに傾斜する推移を持ち、袋ナットの雌ねじを持つ面が、ねじ連結体の周面の推移に対して相補的な推移を持ち、雄ねじ及び雌ねじが円錐ねじとして形成されて、接続装置を組立てる際円錐状末端片からねじ連結体に形成されている受入れ円錐へ及ぼされる半径方向力に対して、袋ナットをねじはめる際円錐ねじから及ぼされる半径方向力が逆向きである。

本発明に、まず次の点で簡単な組立ての利点が伴う。即ち袋ナットは、本発明により使用される円錐ねじのため、まず回転運動なしに、ねじ連結体に形成される雄ねじの第１のねじ山上へ押しかぶせることができ、その際ねじの円錐形状は心出し補助として作用する。それに続いて、ねじ接続部をしっかり締める前に、例えば最大２回転しか必要としない。それ以外の利点として、押込むべき末端片の方へ収縮する円錐の形で、ねじ連結体及び袋ナットのねじ山を持つ面の、円錐ねじの使用と関連する推移のため、接続装置の最終組立ての際、ねじ連結体の受入れ円錐へ押込まれる末端片から半径方向外方へ及ぼされる力が、円錐ねじ連結に由来して半径方向内方へ向く反作用力に対立し、この反作用力は更にねじ連結体内における末端片の増大する結合力と共に増大する。それによりねじ連結体における受入れ円錐の拡張は起こらないので、本発明による接続装置の安全性及び密封性が改善されている。

本発明を実施するため、末端片の前端部範囲を、ねじ連結体の受入れ円錐に一致する円錐形状を持つように設計すべき場合、これを管の末端片のつば出し又は丸めにより、又は適当な円錐状当接面を持つ末端片を管に溶接又はろう付けすることにより、又はそれをホースに取付けることにより、又は適当な円錐状当接面を持ちかつ原理において例えばドイツ連邦共和国特許第４０３８５３９号明細書から公知の切断環を接続ねじの内部に設けることによって行うことができる。

本発明の実施形態によれば、円錐ねじが三角ねじ山円錐ねじとして形成されている。

本発明の別の実施形態によれば、円錐ねじが、ねじ側面を平らにされた台形断面を持つねじとして形成されている。このような台形ねじは比較的大きいピッチを持ち、従って組立ての際三角ねじ山円錐ねじと比較して一層少ない回転しか必要でない。

本発明の有利な実施形態によれば、最初の組立ての際、ねじ連結体上で所定の締付けトルクにより規定される袋ナットの組立て位置に達する際、ねじはめ方向に位置する雄ねじ及び雌ねじの歯面の間及びそれぞれのねじ谷底に、円錐ねじの再締め予備としての間隙が残るように、円錐ねじの歯面の形状が設計されている。これによりまず過度組立てに対する過負荷保護が行われる。同時に、接続装置の反復組立て中にねじの製造の際の公差を補償するため、袋ナットがある程度ねじ連結体上へ更にねじはめられる場合、最初の組立ての際残る間隙が再締め予備を形成する。組立てられる接続装置において袋ナットが意図せずに外れないようにするため、緩めトルクが小さすぎてはならない。円錐ねじの自縛を行う途中に付加的な保護が行われていない場合、袋ナットを締付け方向とは逆に回すことにより接続装置を再び外すため、締付けトルクの少なくとも６０％が必要であるように、円錐ねじの角度を選ぶべきである。

接続装置の予期しないはずれに対して保護するため、本発明の実施形態によれば、ねじ連結体上で所定の締付けトルクにより規定される袋ナットの組立て位置に達する前に、雄ねじ及び雌ねじのそれぞれ共同作用する歯面が互いに当接し、それぞれのねじ谷底に間隙が残るように、円錐ねじの歯面が設計されている。円錐ねじをこのように形成すると、雄ねじと雌ねじの歯面は、既に組立て位置へ達する前に、ねじ谷底で接触が行われることなく、互いに乗り上げる。歯面が互いに乗り上げるため、トルクが増大する。なぜならば、雄ねじ及び雌ねじのねじ輪郭は、それぞれ楔にようにはまり合うからである。これによりねじ連結体及び袋ナットに形成される円錐ねじの自縛が行われるが、ねじ連結体上でナットがそれ以上ねじられない点状ブロック組立ては行われない。これに反し接続装置を外すために必要なトルクは強く増大され、それにより自縛が行われる。

自縛を行う別の実施形態によれば、ねじ連結体に形成される雄ねじと袋ナットに形成される雌ねじが、それぞれ互いに異なるピッチを持っている。少し異なるピッチを持つ円錐ねじを設計すると、ナットに対するねじ連結体の所望の自縛の程度及び力−トルク推移が変化可能である。本発明の実施形態に従って、ねじ連結体に形成される雄ねじのピッチが、袋ナットに形成される雌ねじのピッチより大きく形成されていると、それぞれ最初及び最後のねじ山を介してのみ、ねじり阻止を行う楔作用が生じる。その場合ピッチにおける偏差の大きさは、接触面の大きさ及びそれにより生じる自縛の作用を表す。更に使用の場合生じる管内圧により円錐ねじのねじ側面に作用する引張り荷重は、円錐ねじにおいて一層大きい後部ねじ直径の方へ移される。

円錐ねじの自縛の別の実施形態は、ねじ連結体に設けられる雄ねじのねじ山と、袋ナットに形成される雌ねじのねじ山が、その歯面の異なる開き角を持っていることを特徴としている。例えば本発明の実施形態により、袋ナットのねじ山の歯面に対して、ねじ連結体の範囲におけるより大きい開き角を選ぶと、これが袋ナット内にあるねじ連結体の前端にあるねじの締付けを行う。なぜならば、ここで異なる開き角が互いに突き合わされるからである。ねじの後部推移における別のねじ山は接触しないままである。

ブロック組立て状態に達する前における円錐ねじの自縛は、本発明の実施形態によれば、内側の受入れ円錐と雄ねじを持つ外側の周面との間にあるねじ連結体の末端部分が、受入れ円錐へ押込まれる末端片の方へ内方へ弾性的に予荷重をかけられているように、接続装置の最終組立て状態に規定される締付けトルクが設定されていることによって、強めることができる。この場合接続装置の最終組立て位置へ達するために推奨されるトルクは、ねじ山の異なる開き角のかみ合いの際、ねじ連結体の開いた末端部分がその直径を少し減少し、従って弾性的に内方へ押付けられるように、選ばれる。その際末端部分は、その内側で、受入れ円錐へ押込まれる同様に円錐状の末端片端部による支持を受ける。これにより自縛が、末端片と袋ナットとの間の囲繞楔の形で発生され、それにより接続装置の外しトルクが高められる。

円錐ねじにおける自縛の別の構成は、本発明の実施形態によれば、ねじ連結体に設けられる雄ねじが、袋ナットに形成される雌ねじより大きい軸線方向長さを持っていることによって、得られる。それにより、最終組立て位置に達し、所定の締付けトルクを維持する際、部材の部分的かみ合いが起こる。これが、部材の変形及び締付け／自縛を生じる。このような締付けは塑性的にも弾性的にも行うことができ、即ち円錐ねじの自縛は、接続装置の最終組立ての際にのみ起こるか、又は反復組立ての際にも有効になり、こうして外しトルクを更に高めることができる。

末端片とねじ連結体との間の密封の改善に関して、本発明の実施形態によれば、末端片の円錐範囲を受入れるねじ連結体の受入れ円錐の内面に、密封片を収容する溝が形成されている。

図面には本発明の実施例が示されており、以下に説明される。

接続体、その中へ差込まれる末端片、及び三角ねじ山円錐ねじとして形成される円錐ねじにより接続体に固定される袋ナットを持つ接続装置を、最終組立て状態において、部分的に切欠いた側面図で示す。 図１による接続装置を別の実施形態で示す。 ねじ連結体と袋ナットの接続のために利用されるいわゆる台形ねじとしての円錐ねじを、切断された側面図で示す。 ねじ連結体に設けられる雄ねじ及び袋ナットにある雌ねじの三角ねじ山円錐ねじとして形成されるねじ輪郭を、図１及び２による最終組立て位置におけるかみ合いで、拡大側面図で示す。 図３による台形ねじを図３による表示で示す。 ねじ連結体及び袋ナットの互いに当接する歯面による自縛のために設けられる台形ねじを、最終組立て位置へ達する前に示す。 図６による台形ねじをねじ連結体及び袋ナットの組立て位置で示す。 ねじ連結体及び袋ナットの異なるピッチによる自縛のために設けられる台形ねじを組立て位置へ達する前に示す。 図８による台形ねじを組立て位置で示す。 ねじ連結体及び袋ナットの歯面の異なる開き角による自縛のために設けられる台形ねじを接続装置の組立て位置で示す。 ねじ連結体及び袋ナットに形成される台形ねじの異なる長さによる自縛のために設けられる円錐ねじを組立て位置に達する前に示す。 図１１による台形ねじを接続装置の組立て位置で示す。

まず図１からわかる接続装置は、前（右）端にその中へ押込まれる末端片１３を受入れる受入れ円錐１１を持つねじ連結体１０を含み、受入れ円錐１１は広がる円錐の形をもっている。受入れ円錐１１の範囲にあるねじ連結体の外周面１２は、その前端の方向に、受入れ円錐１１の円錐に対して逆向きに傾斜する推移を持ち、この周面１２に雄ねじ３０が形成されている。

ねじ連結体１０の受入れ円錐１１へ押込まれる末端片１３は管１４の一体の構成部分であり、末端片１３又は管１４における適当な変形により、隆起１５が形成されている。隆起１５は、一方ではそのねじ連結体１０から遠い方の端部に、管１４上へ押しはめられる袋ナット１７用の支持面１６を形成し、同時に末端片１３の前部周面は円錐面１９として形成されて、ねじ連結体１０にある受入れ円錐１１の円錐形状と一致する円錐形状を持っている。管１４上へ押しはめられて隆起１５の支持面１６に支持される袋ナット１７は、その内部に円錐状に広がる内面１８を持ち、この内面に雌ねじ３１が形成されている。ねじ連結体１０の雄ねじ３０と袋ナット１７の雌ねじ３１は、周面１２及び内面１８の一致する円錐形状のため、一緒になって適当なピッチを持つ円錐ねじを形成している。図１に示す実施例では、円錐ねじは三角ねじ山円錐ねじとして形成されている。

ねじ連結体１０に対して末端片１３を密封するため、受入れ円錐１１の内周面に、中に密封環２１を挿入される溝２０が形成されている。更にねじ連結体１０の外周には指示環２２が示され、この指示環により接続装置の組立て状態を知ることができる。しかし指示環の形成及び機能は、本発明に関して問題ではない。

図２には本発明の少し変わった構成が示され、相違点は次の通りである。即ち末端片１３はそれに続く管１４と共に円筒状に形成され、受入れ円錐１１へ押込まれる末端片１３の外周に切断環２３が設けられて、その外周に今やねじ連結体１０の一致する受入れ円錐１１にある円錐状当接面２４を形成している。このような切断環を設けることは、ドイツ連邦共和国特許第４０３８５３９号明細書から原則的に公知である。

両方の実施例からわかるように、本発明に実現のために重要なことは、ねじ連結体１０の受入れ円錐１１へ押込まれる末端片１３の範囲に、受入れ円錐１１に当接するための円錐面が形成されていることである。この円錐面が個々にどんな構造形状で形成されているかが、本発明による接続装置の実現にとって重要でない。前述した図１及び２においてねじ連結のために使用される円錐ねじの構成が三角ねじ山円錐ねじとして示されているが、台形ねじとして形成される円錐ねじも適しており、それが図３に示されている。

形成される円錐ねじを持つ接続装置の前述した構造から、既に本発明の重要な利点がわかり、それによれば、袋ナット１７をまず回転運動なしに、ねじ連結体１０に形成された雄ねじ３０の最初のねじ山上へ押しはめることができ、その際ねじの円錐形状が心出し補助手段として作用する。それに続いて、ねじ結合部をしっかり締める前に、少しだけ例えば最大２回転を必要とする。更に図３において本発明の別の利点が明らかであり、それによれば、接続装置の最終組立ての際ねじ連結体１０の受入れ円錐へ押込まれる末端片１３から半径方向外方へ及ぼされる力（矢印４０）に、円錐ねじ連結に由来して半径方向内方へ向く反作用力（矢印４１）が対向し、この反作用力は、更にねじ連結体１０内における末端片１３の増大する結合力により同様に増大する。

図４及び５には、三角ねじ山円錐ねじ及び台形ねじの構成が、過負荷保護又は再締め予備付きで示されている。このため袋ナット１７の雌ねじ３１及びねじ連結体１０の雄ねじ３０のそれぞれのねじ山は、組立て状態においてねじはめ方向にある雄ねじ３０の歯面２５ａと雌ねじ３１の歯面２６ａとが互いに当接するように、構造的に形成され、その際反対側の歯面２５ｂ及び２６ｂにも、ねじ谷底２７にも、それぞれ間隙２８が残る。特にこの間隙２８は、接続装置の反復組立て中に袋ナット１７がある程度更にねじ連結体１０上へねじはめられる場合に、必要になる再締め予備を形成している。

続いて説明される図６〜１２に示されている本発明の実施例は、台形ねじとして形成される円錐ねじにおける自縛装置に関する。しかし台形ねじの構造的形成は、詳細に示すか又は説明することなしに、三角ねじ山円錐ねじにおいても同様に行われる。

図６及び７に示す実施例では、ねじ連結体１０及び袋ナット１７にそれぞれ形成される台形ねじの自縛は、共同作用するねじ山のそれぞれの歯面２５及び２６が組立て位置で互いに当接し、それぞれのねじ谷底２７に再び間隙２８が残るように、これらの歯面２５及び２６の形状が設計されていることによって、実現される。図６と７との比較からわかるように、図７に示す組立て状態では、それぞれ互いに当接する歯面２５ａと２６ａ及び２５ｂと２６ｂが、ねじ谷底２７に間隙２８を残して互いに当接している。組立ての際雄ねじ３０及び雌ねじ３１のねじ輪郭が、それぞれ楔のように互いにはまり合っている場合、それに伴う歯面２５及び２６の相互乗り上げのためトルクが増大して、所望の自縛を行う。

図８及び９に示す実施例では、ねじ連結体１０及び袋ナット１７にそれぞれ形成される台形ねじの自縛は、ねじ連結体１０に形成される雄ねじ３０と袋ナット１７に形成される雌ねじ３１が互いに異なるそれぞれ１つのピッチを持っていることによって実現される。このため図９からわかるように、ねじ連結体１０に形成される少し大きいピッチにおいて、それぞれ最初及び最後のねじ山を介してのみ、回転を阻止する楔作用が生じる。その間にある雄ねじ３０及び雌ねじ３１の歯面は接触しないままである。

例示される台形ねじの自縛の別の構成が図１０からわかる。この場合雄ねじ３０及び雌ねじ３１は、その歯面２５ａ，２５ｂ及び２６ａ，２６ｂの異なる大きさの開き角をそれぞれ持っている。袋ナット１７に形成される雌ねじ３１に対して例えば１２°の開き角を選び、ねじ連結体１０に形成される雄ねじ３０に対して１１°の開き角を選ぶと、これが、袋ナット１７の内部へ達するねじ連結体１０の前端においてのみそれぞれ終わるねじの締付けを行う。なぜならば、異なる開き角で形成されるねじ山が、ここで互いに突き当たるからである。後部のねじ連結中に、それ以外のねじ山は接触しないままである。

最後に図１１及び１２に示す実施例では、図示した台形ねじの自縛は、ねじ連結体１０に設けられる雄ねじ３０が袋ナット１７に形成される雌ねじ３１より大きい軸線方向長さを持っていることによって行われる。それにより最終組立て位置に達すると、両者のねじ山の部分的なかみ合いが起こり、このかみ合いが両方の部材の変形と締付け又は自縛を生じる。

前記の説明、特許請求の範囲、要約及び図面に開示されたこの書類の対象の特徴は、個々にも任意の組合わせでも、本発明を種々の実施形態で実現するために重要である。

Claims (10)

1. 導管又はホース用接続装置であって、導管又はホースを通って流れる媒体を導いて通す穴を持つねじ連結体（１０）と、ねじ連結体（１０）の前端に形成される受入れ部へ差込み可能でねじ連結体（１０）の外周に設けられる雄ねじ（３０）上へねじはめ可能な雌ねじ（３１）を持ちかつ取外し位置と組立て位置との間でねじ回し可能に設けられる袋ナット（１７）により受入れ部の中に固定可能な管状末端片（１３）とを有し、ねじ連結体（１０）の受入れ部が広がる円錐の形に形成され、受入れ部へはまる末端片（１３）の周面が、ねじ連結体（１０）に形成される受入れ円錐（１１）に一致して末端片（１３）の端部へ先細になる円錐形状を持っているものにおいて、末端片（１３）が管（１４）の一体の構成部分であり、ネジ連結体（１０）の受入れ円錐（１１）によって受入れられる末端片（１３）の前部円錐面（１９）が、末端片（１３）又は管（１４）における変形によって形成された隆起（１５）に形成されていること、雄ねじ（３０）を持つねじ連結体（１０）の周面（１２）が、その前端の方へ受入れ円錐（１１）に対して逆向きに傾斜する推移を持ち、袋ナット（１７）の雌ねじ（３１）を持つ面（１８）が、ねじ連結体（１０）の周面（１２）の推移に対して相補的な推移を持ち、雄ねじ（３０）及び雌ねじ（３１）が円錐ねじとして形成されて、接続装置を組立てる際円錐状末端片（１３）からねじ連結体（１０）に形成されている受入れ円錐（１１）へ及ぼされる半径方向力に対して、袋ナット（１７）をねじはめる際円錐ねじから及ぼされる半径方向力が逆向きであること、及び、最初の組立ての際、ねじ連結体（１０）上で所定の締付けトルクにより規定される袋ナット（１７）の組立て位置に達する際、袋ナットのねじはめ方向で前側に位置する雄ねじ（３０）及び雌ねじ（３１）の歯面（２５ｂ，２６ｂ）の間及びそれぞれのねじ谷底（２７）に、円錐ねじの再締め予備としての間隙（２８）がそれぞれ残るように、円錐ねじの歯面（２５，２６）の形状が設計されていることを特徴とする、接続装置。
2. 円錐ねじが三角ねじ山円錐ねじとして形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の接続装置。
3. 円錐ねじが、そのねじ山が台形断面を持つねじとして形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の接続装置。
4. ねじ連結体（１０）に形成される雄ねじ（３０）と袋ナット（１７）に形成される雌ねじ（３１）が、それぞれ互いに異なるピッチを持っていることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の接続装置。
5. ねじ連結体（１０）に形成される雄ねじ（３０）のピッチが、袋ナット（１７）に形成される雌ねじ（３１）のピッチより大きく形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の接続装置。
6. ねじ連結体（１０）に設けられる雄ねじ（３０）のねじ山と、袋ナット（１７）に形成される雌ねじ（３１）のねじ山が、その歯面（２５，２６）の異なる開き角を持っていることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の接続装置。
7. 袋ナット（１７）に形成される雌ねじ（２１）のねじ山の歯面（２６）が、ねじ連結体（１０）に形成される雄ねじ（３０）のねじ山の歯面（２５）より大きい開き角を持っていることを特徴とする、請求項６に記載の接続装置。
8. 内側の受入れ円錐（１１）と雄ねじ（３０）を持つ外側の面（１２）との間にあるねじ連結体（１０）の末端部分が、受入れ円錐（１１）へ押込まれる末端片（１３）の方へ内方へ弾性的に予荷重をかけられているように、接続装置の最終組立て状態に規定される締付けトルクが設定されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の接続装置。
9. ねじ連結体（１０）に設けられる雄ねじ（３０）が、袋ナット（１７）に形成される雌ねじ（３１）より大きい軸線方向長さを持っていることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の接続装置。
10. 末端片（１３）の円錐範囲を受入れるねじ連結体（１０）の受入れ円錐（１１）の内面に、密封片（２１）を収容する溝（２０）が形成されていることを特徴とする、請求項１〜９の１つに記載の接続装置。

Images