专利名称：配管紧固构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于柴油内燃机或汽油内燃机的燃料配管等的配管紧固构造，尤其涉 及利用螺母将具有球面形状的金属管的末端部紧固至对方的零件的配管紧固构造。
背景技术：
在柴油内燃机或汽油内燃机的燃料配管中，为了将利用高压来输送燃料的金属管 连接至发动机的对方的零件，利用螺母来紧固并连接拥有球面形状的末端部。在该紧固构 造中，通过紧固螺母，从而能够将球面形状的末端部压紧在对方的零件的座面而可靠地防 止燃料的泄漏，因而一直以来广泛地用于高压的燃料配管。关于这种配管紧固构造的现有技术，作为代表，能够列举出例如专利文献1、专利 文献2、专利文献3所公开的技术。在这些现有的配管紧固构造中，一般使套筒(垫圈)介于螺母和球状形状的末端 部之间。该套筒担负着施加大的表面压力而将末端部压紧在对方的座面的任务。由于具有 该套筒而具有这样的优点即使保持着球面形状的末端部的轴心和对方零件的轴心稍微偏 移的状态(称为未对准)而拧紧螺母，也能够防止局部的表面压力下降的发生，得到稳定的 密封性。这是因为，球状末端部的轴心和套筒的轴心一致。相反，由于设有套筒而具有零件数增大、螺母变大、重量增加的缺点。于是，近年来，研讨并且实际上也使用不用套筒而只利用螺母将金属管紧固至对 方零件的技术。专利文献1 日本特开平10-122454号公报专利文献2 日本特开2000-227183号公报专利文献3 日本特开2009-144668号公报
发明内容
然而，已知如果没有套筒而利用螺母将球状末端部直接紧固至对方零件，则存在 着如下的问题点。最大的问题点是，如果没有套筒，那么，拧紧螺母的转矩直接施加在球状末端部， 容易发生金属管也与螺母一起转动的现象，即所谓的共转。如果发生该共转，那么，由于金 属管的末端部在较强地压紧于对方零件的密封面的状态下擦蹭，因而产生大的摩擦，在密 封面发生烧接而损伤密封面，导致燃料泄漏的问题。另外，在螺母和球状末端部的接触面也产生大的摩擦的结果是，存在着这样的问 题如果在螺母的座面产生烧接，那么，不能使螺母退回，不能重复将金属管取下并再度紧 固这样的退回和紧固。产生这样的问题的倾向在使用不锈钢材的紧固部尤为显著。其理由是，在不锈钢 材的情况下，与铁材相比，在表面形成有氧化铬薄膜，因而摩擦系数大，所以容易产生共转。即，在将金属管紧固至对方零件的情况下，有必要利用规定的轴力来进行紧固，从而承受高 压喷射的喷射压力，但在不锈钢材的情况下，为了利用规定的轴力来进行紧固，与铁材的情 况相比，有必要赋予更高的旋转转矩，容易产生共转。另外，由于与铁材相比，不锈钢材的热 传导率低，因而热的扩散性低，容易产生烧接，容易产生密封面或座面的损伤，另外，由于与 铁材相比，不锈钢材的热膨胀率高，因而如果因摩擦热而进行热膨胀，那么，表面压力变大， 容易互相损伤。另一方面，铁材相对于容易含有劣化汽油或水分的酒精燃料而存在着耐蚀性的问 题，为了与近来的生物燃料相对应而使用不锈钢材以代替铁材的要求强烈。于是，本发明的目的在于，解决上述现有技术所具有的问题点，提供一种配管紧固 构造，即使为了施加期望的轴力而附加必要的旋转转矩，该配管紧固构造也能够避免金属 管的末端部、螺母以及对方零件之间的共转，能够防止密封面或座面的损伤。本发明申请是基于发明者的锐意的技术考察而做出的。为了达成上述的目的，本发明申请的配管紧固构造具备位于金属管的端部的金属 管的末端部和用于将所述金属管的末端部紧固连接至对方零件的螺母，其中，所述末端部，具备位于前端侧且与所述对方零件的密封面接触的第1球面部、与 所述第1球面部一体地形成且与所述螺母的座面接触的第2球面部以及与所述第2球面部 连续的直管状的颈下部，所述末端部的所述颈下部的外径Dl和所述金属管的外径D大致相等，所述第1球 面部和所述第2球面部的各自的球心位于所述颈下部的轴线上，在所述密封面的与所述第1球面部接触的接触点的所述第1球面部的外径D2相 对于所述金属管的外径D的比(D2/D)为α，所述座面的与所述第2球面部接触的接触点的 所述第2球面部的外径D3相对于所述金属管的外径D的比(D3/D)为β时，满足1. 0 彡 α /β 彡 0· 80。另外，其特征在于，在所述螺母的跟前侧的内径部的端部，形成有所述螺母的所述 端部的内径减小的阶梯部。另外，其特征在于，在所述第1球面部和所述第2球面部的边界部，形成有肩部，该 肩部与作为所述对方零件的所述密封面的唇缘部的所述对方零件的跟前侧的端部抵接。另外，其特征在于，在比所述对方零件的所述密封面更靠近内侧的所述对方零件 的跟前侧的端部，形成有第2阶梯部，所述第1球面部的前端部抵接该第2阶梯部。另外，其特征在于，在所述第1球面部的前端部，形成有膨出至所述前端部的内侧 的壁厚部。另外，其特征在于，所述末端部通过焊接或钎焊而接合在所述金属管的末端，所述 金属管的外周面和所述末端部的连接部的外周面共面。另外，其特征在于，对所述金属管的末端进行冲压成形而得到所述末端部。另外，其特征在于，所述金属管、所述螺母以及所述对方零件以不锈钢作为材质。另外，其特征在于，所述第1球面部和所述第2球面部的各自的球心位于所述颈下 部的轴线上的同一点。另外，其特征在于，所述螺母的所述座面的硬度比所述第2球面部的表面更硬。另外，其特征在于，在所述末端部，能够将油涂布在所述螺母的所述座面和所述对方零件的所述密封面。另外，其特征在于，所述第1球面部和所述第2球面部的各自的球心位于所述颈下 部的轴线上的同一点。另外，其特征在于，所述第1球面部的直径比所述第2球面部的直径更小。另外，其特征在于，所述金属管部和所述末端部以金属管部侧的接头部和末端部 侧的接头部互相覆盖的方式接合，所述金属管部侧接头部位于所述末端部侧接头部的内 侧，所述金属管的外周面和所述末端部侧接头部的外周面共面，所述金属管侧接头部的内 周面和所述末端部的内周面共面。另外，其特征在于，所述金属管部和所述末端部以金属管部侧的接头部和末端部 侧的接头部互相覆盖的方式接合，所述金属管部侧接头部位于所述末端部侧接头部的外 侧，所述金属管侧接头部的外周面和所述末端部的外周面共面，所述金属管的内周面和所 述末端部侧接头部的内周面共面。依照本发明申请，即使为了施加期望的轴力而附加必要的旋转转矩，也能够避免 金属管的末端部和螺母以及对方零件之间的共转，能够防止密封面或座面的损伤。
图1是显示本发明的第1实施方式涉及的配管紧固构造的纵截面图。图2是显示同一配管紧固构造中的各部分的尺寸的定义的模式图。图3是显示在同一配管紧固构造中作用于各部分的力的模式图。图4是表示在使用外径为8. 0mm、壁厚为1. 5mm的金属管的配管紧固构造中，为了 探求不共转的条件而解析轴力和转矩的关系的结果的曲线图。图5是表示在使用外径为8. 0mm、壁厚为1. 2mm的金属管的配管紧固构造中，为了 探求不共转的条件而解析轴力和转矩的关系的结果的曲线图。图6是表示在使用外径为9. 53mm、壁厚为1. 2mm的金属管的配管紧固构造中，为了 探求不共转的条件而解析轴力和转矩的关系的结果的曲线图。图7是表示在使用外径为10. 0mm、壁厚为1. 2mm的金属管的配管紧固构造中，为了 探求不共转的条件而解析轴力和转矩的关系的结果的曲线图。图8是显示本发明的第2实施方式涉及的配管紧固构造的纵截面图。图9是显示本发明的第3实施方式涉及的配管紧固构造的纵截面图。图10是显示本发明的第4实施方式涉及的配管紧固构造的纵截面图。图11是显示本发明的第5实施方式涉及的配管紧固构造的纵截面图。图12是表示本发明的第5实施方式中的由于壁厚部而导致的内径减少率和压力 损失、末端部的位移的关系的曲线图。图13是显示本发明的第6实施方式涉及的配管紧固构造的纵截面图。
具体实施例方式以下，参照附图，对本发明涉及的配管紧固构造的实施方式进行说明。第1实施方式图1显示了本发明的第1实施方式涉及的配管紧固构造的纵截面。在该图1中，标号10表示金属管。标号12表示螺母，标号14表示连接有金属管10的对方零件。配管紧 固构造具备位于金属管10的端部的金属管的末端部16和用于将金属管的末端部16紧固 连接至对方零件14的螺母12。在本实施方式中，对方零件14构成接头。在金属管10的前 端，接合有球状形状的末端部16，利用螺母12将该末端部16直接压紧在对方零件14。在 这样的配管连接构造中，与现有的配管连接构造不同，类似于套筒或垫圈的零件不介于螺 母12和末端部16之间。在金属管10的末端，形成有接头部17。末端部16作为整体而形成为球状形状，由 球状部分和与该球状部分连续的直管状的颈下部18构成，其中，该球状部分由第1球面部 20和第2球面部21构成。第1球面部20的球心和第2球面部21的球心位于颈下部18的 轴心上。在该颈下部18，形成有接头部19，金属管10的接头部17嵌合该接头部19。在这 种情况下，接头部19以覆盖在接头部17的外侧的方式嵌合，通过焊接或钎焊而接合。而且， 颈下部18的外径D与金属管10的外径Dl相等或在公差的范围内大致相等，外周面共面。更优选为，金属管10的外周面和末端部侧的接头部19的外周面共面，并且，金属 管侧的接头部17的内周面和末端部16的内周面共面。接着，在螺母12的端面形成有贯通孔23。该贯通孔23的内径比金属管10的外径 更大一些，末端部16的颈下部18松嵌于该贯通孔23。在螺母12的内部，形成有从该贯通 孔23的终端逐渐扩展地扩径的部分和内螺纹部M。该扩径的部分的内周面形成座面25， 末端部16的第2球面部21接触该座面25。在构成对方零件14的接头的部分的外周面，形成有外螺纹部沈，螺母12的内螺纹 部M螺纹接合该外螺纹部沈。而且，在对方零件14的前端入口，形成有锥状的密封面27。 末端部16的第1球面部20与该密封面27接触。接着，图2是定义本实施方式涉及的配管连接构造中的各部分的尺寸和紧固螺母 12时作用于各部分的力的模式图。在该图2中，金属管10的外径为D，内径为d，壁厚为t。关于末端部16，第1球面部20与密封面27接触的点处的第1球面部20的外径为 D2，第2球面部21与座面25接触的点处的第2球面部21的外径为D3。此外，第1球面部 20和第2球面部21共用图3中的中心0且成为不同的曲率半径，第2球面部21的半径比 第1球面部20的半径更大。此外，第1球面部20的球心和第2球面部21的球心也可以不 位于颈下部18的轴心上的同一点。在此，如果外径D2和金属管10的外径D的比(D2/D)为α，外径D3和金属管10 的外径D的比(D3/D)为β，那么，D2 = α D，D3=3D。在图2中，对紧固螺母12时作用于各部分的力定义如下。如果拧紧螺母12，那么，通常末端部16不旋转，而是压紧在对方零件14。这是因 为，末端部16的第1球面部20相对于密封面27而压紧，由此，摩擦转矩Tl沿由于摩擦而 抑制旋转的方向作用。在此，螺母12的拧紧转矩为T2。此外，由于金属管10由图中未显示的撑条等固定，因而如果想要通过施加拧紧转矩T2来进行共转，那么，作为其反力而还施加了取决于金属 管10的扭转刚性的刚性转矩。此时的扭转刚性转矩为T3。为了即使拧紧螺母12，末端部16也不与螺母12 —起旋转，有必要使如下的力的关 系成立。
权利要求
1. 一种配管紧固构造，具备位于金属管的端部的金属管的末端部和用于将所述金属管 的末端部紧固连接至对方零件的螺母，其中，所述末端部，具备位于前端侧且与所述对方零件的密封面接触的第1球面部、与所述 第1球面部一体地形成且与所述螺母的座面接触的第2球面部以及与所述第2球面部连续 的直管状的颈下部，所述末端部的所述颈下部的外径Dl和所述金属管的外径D大致相等，所述第1球面部 和所述第2球面部的各自的球心位于所述颈下部的轴线上，在所述密封面的与所述第1球面部接触的接触点的所述第1球面部的外径D2相对于 所述金属管的外径D的比(D2/D)为α，所述座面的与所述第2球面部接触的接触点的所述 第2球面部的外径D3相对于所述金属管的外径D的比(D3/D)为β时，满足1.0 ≥ α /β ≥ 0. 80ο
2.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，在所述螺母的跟前侧的内径部 的端部，形成有所述螺母的所述端部的内径减小的阶梯部。
3.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，在所述第1球面部和所述第2球 面部的边界部，形成有肩部，该肩部与作为所述对方零件的所述密封面的唇缘部的所述对 方零件的跟前侧的端部抵接。
4.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，在比所述对方零件的所述密封 面更靠近内侧的所述对方零件的跟前侧的端部，形成有第2阶梯部，所述第1球面部的前端 部抵接该第2阶梯部。
5.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，在所述第1球面部的前端部，形 成有膨出至所述前端部的内侧的壁厚部。
6.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，所述末端部通过焊接或钎焊而 接合在所述金属管的末端，所述金属管的外周面和所述末端部的连接部的外周面共面。
7.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，对所述金属管的末端进行冲压 成形而得到所述末端部。
8.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，所述金属管、所述螺母以及所述 对方零件以不锈钢作为材质。
9.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，所述螺母的所述座面的硬度比 所述第2球面部的表面更硬。
10.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，在所述末端部，能够将油涂布 在所述螺母的所述座面和所述对方零件的所述密封面。
11.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，所述第1球面部和所述第2球 面部的各自的球心位于所述颈下部的轴线上的同一点。
12.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，所述第1球面部的直径比所述 第2球面部的直径更小。
13.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，所述金属管部和所述末端部 以金属管部侧的接头部和末端部侧的接头部互相覆盖的方式接合，所述金属管部侧接头部 位于所述末端部侧接头部的内侧，所述金属管的外周面和所述末端部侧接头部的外周面共 面，所述金属管侧接头部的内周面和所述末端部的内周面共面。
14.根据权利要求1所述的配管紧固构造，其特征在于，所述金属管部和所述末端部 以金属管部侧的接头部和末端部侧的接头部互相覆盖的方式接合，所述金属管部侧接头部 位于所述末端部侧接头部的外侧，所述金属管侧接头部的外周面和所述末端部的外周面共 面，所述金属管的内周面和所述末端部侧接头部的内周面共面。
全文摘要
本发明涉及一种配管紧固构造。具体而言，具备位于金属管的端部的金属管的末端部和用于将金属管的末端部紧固至对方零件的螺母，其中，末端部具备位于前端侧且与对方零件的密封面接触的第1球面部、与第1球面部一体地形成且与螺母的座面接触的第2球面部以及与第2球面部连续的直管状的颈下部，末端部的颈下部的外径D1和金属管的外径D大致相等，第1球面部和第2球面部的各自的球心位于颈下部的轴线上，在密封面的与第1球面部接触的接触点的第1球面部的外径D2相对于金属管的外径D的比(D2/D)为α，座面的与第2球面部接触的接触点的第2球面部的外径D3相对于金属管的外径D的比(D3/D)为β时，满足1.0≥α/β≥0.80。
文档编号F16L19/00GK102095031SQ201010566759
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月19日 优先权日2009年11月20日
发明者三浦一三, 丰岛秀树, 野村政和 申请人:三樱工业株式会社