CN1306205C - 快速连接器 - Google Patents

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CN1306205C CNB2005100564306A CN200510056430A CN1306205C CN 1306205 C CN1306205 C CN 1306205C CN B2005100564306 A CNB2005100564306 A CN B2005100564306A CN 200510056430 A CN200510056430 A CN 200510056430A CN 1306205 C CN1306205 C CN 1306205C
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Abstract

本发明提供一种快速连接器，包括：连接器主体，具有止动器保持部分、要压配在管中的管连接部分、以及设置在止动器保持部分和管连接部分之间的外壳，管连接部分形成有多个彼此轴向分开的环形凸起；止动器，通过止动器保持部分保持为轴向固定状态。管连接部分的外表面从最靠近外壳的环形凸起朝外壳延伸的部分形成为锥形表面，其直径朝外壳逐渐增大，该锥形表面的环形凸起侧的直径被设定为比环形凸起之间的管连接部分的外表面的直径大。本发明提供的快速连接器，可有效防止管连接部分在根部处的断裂，并可有效防止管的脱离。

Description

快速连接器
技术领域
本发明涉及一种快速连接器，用于将由树脂、橡胶等形成的柔性管连接至配套(mating)管，特别是涉及一种将用于输送燃料的柔性管连接至配套管的快速连接器。
背景技术
通常，作为用于将树脂、橡胶等形成的柔性管与配套管相连接以传输燃料的连接器，例如将燃料箱中的燃料传输至引擎侧，使用以下的快速连接器。也就是，该连接器由以下部分组成：(a)连接器主体，它整体形成为管状，并在其轴向一侧上具有插口(socket)状止动保持部分，用于将配套管插入在其中，在其轴向另一侧上具有管连接部分，用于压配在管中；(b)止动器，由止动器保持部分保持为轴向固定状态，并通过将配套管外周表面的可啮合部分轴向啮合而作为配套管的棘爪，在所述止动器的内周一侧上装配有的啮合部分；以及(c)密封部件，装配在连接器主体的内部中，也就是在位于远离止动器保持部分的管连接部分一侧上的最内侧部分中，并且通过与插入的配套管的外周表面相接触而作为密封件。另外，在管连接部分中以彼此轴向分开的方式形成多个环形凸起，所述凸起通过咬合在管的内表面中而作为棘爪。
例如，JP-A-7-71673公开了这种类型的快速连接器。
图8具体显示了其示例。
在图8中，附图标记200表示用于将图9A和9B中所示的管连接至配套管204的快速连接器，该快速连接器200具有连接器主体206(在该情况中由树脂制成)。
连接器主体206整体形成为管状，在其轴向一侧上具有插口状止动器保持部分208，用于在其中插入配套管204，在其轴向另一侧上具有管连接部分210，它压配在管202中，外壳212设置在它们之间。
在连接器主体206中，O形环214和衬套216装配在远离止动器保持部分208的管连接部分210一侧上的最内侧部分中。O形环214和衬套216用于和插入的配套管204的外周表面相接触并将其密封。
在止动器保持部分208中设置开口状的窗口部分218。在窗口部分218的外周一侧上的框架部分的前端部分(在图中的左端侧)被形成为可啮合部分220，用于啮合止动器222中的如后所述的沟槽状啮合部分224。
止动器222(该情况中由树脂制成)是与连接器主体206分开形成的部件，并由止动器保持部分208所保持，止动器222可以沿着径向弹性变形。
该止动器222与止动器保持部分208的可啮合部分220在外周一侧上的沟槽状啮合部分224处啮合，并由于它们的啮合作用，由止动器保持部分208保持为轴向固定状态。
止动器222在内周一侧上具有由啮合爪构成的啮合部分226，该啮合部分226用于和由配套管204的外周表面上的环形凸起构成的可啮合部分轴向啮合，从而防止插入到连接器主体206中的配套管脱离。
止动器222还具有内周凸轮(cam)表面230以及外周凸轮表面232，它们设置在其内周表面以及外周表面上，并作为啮合引导件。
内周凸轮表面230和外周凸轮表面232如下作用。
也就是，当止动器222由止动器保持部分208保持的同时将配套管204轴向插入的时候，内周凸轮表面230邻接在配套管204的可啮合部分228上，并作为可啮合部分228插入的引导件。同时，内周凸轮表面230通过其凸轮作用弹性膨胀止动器222。
当可啮合部分228经过啮合部分226时，止动器222返回其直径减小的状态，并使得啮合部分226与配套管204的可啮合部分228轴向啮合。
在这个阶段，防止配套管204脱离连接器主体206。
在插入配套管204的时候，止动器222可以提前连接至配套管204一侧。在这种情况下，当配套管204插入到连接器主体206中，止动器222的外周凸轮表面232邻接在止动器保持部分208的可啮合部分220上，并沿着直径减小的方向弹性变形止动器222。
当外周一侧上的啮合部分224到达止动器保持部分208的可啮合部分220，止动器222沿着其直径进行膨胀，啮合部分224和可啮合部分220形成轴向啮合状态。
前述管连接部分210相对于外壳212具有小直径。壁234从其接头处径向向外地垂直升高。该壁234用于通过使得管202的远端面与其邻接而限定管202的装配长度。
该管连接部分210以彼此轴向分开的方式设有多个环形凸起238-1、238-2以及238-3。
这些环形凸起238-1、238-2以及238-3咬合在管202的内表面中，以作为棘爪，它们的顶端就其截面而言被形成为锐角锯齿。
在管连接部分210的这些环形凸起238-1、238-2以及238-3之间的部分被形成为与轴向平行的平面240-1以及240-2。
另外，在管连接部分210的接头和环形凸起238-3之间的部分形成为同样与轴向平行的平面240-3，其中所述环形凸起238-3是最远的一个，并且最靠近接头。另外，在比最远端一侧的环形凸起238-1的更远端侧上延伸的部分也被形成为同样与轴向平行的平面240-4。
此处，各平面240-1、240-2、240-3以及240-4具有相同的直径。
在环形凸起238-1、238-2以及238-3中彼此相邻的环形凸起之间形成平面240-1和240-2、以及在前端部分和后端部分中形成具有同样直径的平面240-3以及240-4的原因在于：当这种管连接部分210压配在管202中并与其连接的时候，管连接部分210和管202可以呈令人满意的紧密接触状态，因此可以提高管202的脱离力。
具体的说，关于装配在管连接部分210上的管202，其内表面按照与平面240-1、240-2、240-3以及240-4基本成紧密接触的方式偏斜，环形凸起238-1、238-2以及238-3在管202的内表面中的咬合深度变深。因此可以增强防止管202脱离的效果。
另外，管202的内表面基本与平面240-1、240-2、240-3以及240-4成紧密接触，因为管连接部分210与管202的内表面之间的接触面积增大，增强了防止脱离的效果。
附带说明的是，附图标记242表示具有矩形截面的O形环沟槽。如图9A和9B所示，用于相对于管202提供密封的O形环246适合于装配在那里。
至于该快速连接器200，如图9B所示，仅通过将管连接部分210压配在管202中并将配套管204从相对侧插入到连接器主体206中，就可以简单地将管202和配套管204设定为连接状态。
利用该快速连接器200，会产生一个问题，就是应力容易集中在管连接部分210的具有小直径的根部，该部分变为强度的弱点部分。
根据要连接的管202的直径，连接器主体206以及管连接部分210变大或者变细。在任何一种情况下，通常都会发生这个问题。但是，尤其是当管连接部分210的直径根据管202的直径而变小的时候，大的载荷以集中的方式作用在该根部。因此存在一个问题，即在例如管202的连接时或者连接后通过管202施加弯曲力的情况下，管连接部分210可能在根部断裂。特别是当管202的内径为5mm或更小时，该问题更易发生。
此外，当管连接部分210的整体长度相对于管202的内径较长，特别是当管连接部分210的整体长度除以管202的内径所得到的值大于等于5，且特别是当该值大于等于6时，易于发生同样问题。
美国专利第6,129,393号公开了一种快速连接器，其中管连接部分210的接头的截面形状为圆形(圆弧形)。
发明内容
但是，根据本发明人的试验，发现即使在将接头形成为圆形的情况下，根部的强度也不足够高，仍然存在不能克服断裂的问题。
本发明是鉴于上述问题作出的，其目的在于提供一种用于管连接的快速连接器，使得管连接部分具有高强度，并防止管连接部分发生断裂。
根据本发明的第一方面，提供一种快速连接器，用于将柔性管连接至配套管，所述快速连接器包括：连接器主体，整体形成为管状，该连接器主体具有：在其轴向一侧的止动器保持部分，用于在其中插入配套管；在其轴向另一侧要压配在管中的管连接部分；以及设置在止动器保持部分和管连接部分之间的外壳；管连接部分形成有多个环形凸起，通过咬合在管的内表面中而作为管的棘爪，该环形凸起按照彼此轴向分开的方式形成；止动器，通过止动器保持部分保持为轴向固定状态，并通过将其内周侧上的啮合部分与配套管外周表面的可啮合部分轴向啮合而作为配套管的棘爪；以及密封部件，装配在连接器主体中，位于管连接部分的远离止动器保持部分的一侧，通过与插入的配套管的外周表面相接触而作为密封件；其中，将管连接部分的外表面从最靠近外壳的环形凸起朝外壳延伸的部分形成为锥形表面，其直径朝外壳逐渐增大，该锥形表面的环形凸起侧的直径被设定为比环形凸起之间的管连接部分的外表面的直径大。
根据本发明的第二方面，在管连接部分的环形凸起之间设置与轴向平行的平面，锥形表面的环形凸起侧的直径被设定为比该平面的直径大。
根据本发明的第三方面，用于使管的远端面邻接在壁上的壁从管连接部分和外壳之间的接头点径向向外升高。
根据本发明的第四方面，在管连接部分和外壳之间的接头点一侧的锥形表面的最大直径，被设定为与除最靠近外壳的环形凸起之外的其它环形凸起的直径基本相同。
根据本发明的第五方面，最靠近外壳的环形凸起的直径被设定为比其它环形凸起的直径大。
如上所述，在本发明中，从管看的最远的环形凸起朝外壳延伸的部分被形成为锥形表面，其直径朝着外壳逐渐增大。最远的环形凸起一侧，即锥形表面的小直径一侧的直径被设定为比在位于最远的环形凸起的更远端一侧上的环形凸起之间的部分的直径大。
在本发明的快速连接器中，其从管连接部分中的最远处向外壳延伸的根部是应力最容易集中的位置，它具有大的厚度和大的直径。另外，其厚度和直径被成型为朝外壳逐渐增加。因此，可使得该根部具有高强度。即使在管连接操作过程中或者管连接之后通过管等向管连接部分施加大的弯曲力时，也可以有效的防止管连接部分在根部处断裂。
在本发明中，可以在管连接部分的环形凸起和环形凸起之间设置平行于轴向的平面，在锥形表面中是小直径一侧的最远的环形凸起一侧的直径可以被设定为比该平面的直径大(第二方面)。
因此，由于在环形凸起和环形凸起之间设置平行于轴向的平面，装配在管连接部分上的管的内表面可以基本与平面呈紧密接触，由此使其可以更有效的防止管的脱离。
如果本发明用于如下快速连接器时，其优势更加明显。其中，使管的远端面所邻接的壁从管连接部分的接头径向向外升高，该壁限定了管的装配长度(第三方面)。
在这种形式的快速连接器中，尤其容易在管连接部分的根部发生通过管等施加的弯曲力等导致的应力集中。通过对这种形式的快速连接器采用本发明，可以有效的防止管连接部分在其根部发生断裂。
在本发明中，在管连接部分的接头一侧的锥形表面的最大直径可以被设定为基本与比最远的环形凸起位于管连接部分的更远端一侧上的环形凸起的直径相同(第四方面)。
如果锥形表面的最大直径大于更加位于其远端一侧的环形凸起的直径，则在远端一侧上的环形凸起在管中咬入的量降低，基于此的防止脱离的作用降低。因此，根据本发明的第四方面，可以减少这种缺陷。
在本发明中，最远的环形凸起的直径可以被设定为比相对于最远的环形凸起位于管连接部分的更远端一侧上的环形凸起的直径大(第五方面)。
因此，由于最远的环形凸起的直径大，即使在从最远的环形凸起向管连接部分的接头延伸的根部的直径大，也可以将最远的环形凸起在管内表面中的咬合量保持在高水平上，并因此将防止管脱离的效果保持为高水平。
附图说明
图1是本发明一个实施例的快速连接器的截面图，其中显示了连接至管和配套管的状态；
图2是显示该实施例的快速连接器以及管和配套管的视图，其中为快速连接器拆分为连接器主体以及止动器的状态；
图3是显示该实施例的快速连接器以及管和配套管的透视图，其中为快速连接器拆分为连接器主体以及止动器的状态；
图4是该实施例的主要部分的放大截面图；
图5A和5B是显示该实施例的快速连接器以及比较例的快速连接器的视图，用于测量管连接部分的强度；
图6是用于解释强度测量测试方法的视图；
图7是本发明另一实施例的主要部分的放大截面图；
图8是显示现有技术的快速连接器的示例的视图；
图9A和9B是显示图8所示的快速连接器的管连接的部分步骤的解释性视图。
具体实施方式
以下参考附图详细描述本发明的实施例。
在图1至图3中，附图标记10表示用于将柔性管(在该实施例中由树脂制成)12与金属制成的配套管14相连接的快速连接器。所述柔性管12用来在例如轻型车和摩托车等的小型机动车中传输燃料。
此处，由环形凸起构成的可啮合部分16设置在配套管14的远端附近位置处的外周表面上。
附带说明的是，“小型机动车”的含义包括摩托车和全地形车(All Terrain Vehicle，ATV)。
快速连接器10具有连接器主体18(在该实施例中由树脂制成)。
连接器主体18整体为管状，在其轴向一侧上具有插口状止动器保持部分20，用于在其中插入配套管14，在其轴向另一侧上具有被压配在管中的管连接部分22，外壳24设置在它们之间的中间位置。外壳24包括直径小于止动器保持部分20的密封保持部分24a，以及在管连接部分22一侧处的接头部分24b，所述接头部分24b的直径小于密封保持部分24a。
在连接器主体18中，O形环26和衬套28装配在远离止动器保持部分20的管连接部分22一侧上的最内侧部分中，具体的说是位于外壳24中。O形管26和衬套28适合于与插入的配套管14的外周表面相接触并将其密封。
在止动器保持部分20中设置开口状的窗口部分30。在窗口部分30的外周一侧上的框架部分的前端部分(在图中的左端侧)被形成为可啮合部分32，用于和后面所述的止动器34中的沟槽状啮合部分36啮合。
止动器34在外周一侧上的沟槽状啮合部分处与止动器保持部分20的可啮合部分32啮合，并因为它们的啮合作用而由止动器保持部分20保持为轴向固定状态。
止动器34在其内周一侧上设置有开口状啮合部分38(在内周一侧上的啮合部分)。当配套管14的由环形凸起构成的可啮合部分16装配在该啮合部分38中时，啮合部分38与可啮合部分16轴向啮合，从而防止配套管14脱离。
该止动器34还具有分别设置在内周表面和外周表面上的内周凸轮表面39和外周凸轮表面40，它们作为啮合引导件。
内周凸轮表面39和外周凸轮表面40分别作用如下。
即，如果在止动器34由止动器保持部分20保持的情况下将配套管14轴向插入的时候，内周凸轮表面39邻接在配套管14的可啮合部分16上，并作为其插入引导件。同时，内周凸轮表面39通过其凸轮作用弹性膨胀止动器34。
当可啮合部分16经过开口状啮合部分38时，止动器34从其弹性膨胀状态返回至其直径减小的状态，从而止动器34的啮合部分38和配套管14的可啮合部分16设定为轴向啮合状态。
在这个阶段，防止配套管14脱离连接器主体18。
在插入配套管14的时候，止动器34可以提前连接至配套管14一侧。在这种情况下，当配套管14插入到连接器主体18中时，止动器34的外周凸轮表面40通过邻接在止动器保持部分20的可啮合部分32上而作为插入引导件，并沿直径减小的方向弹性变形止动器34。
当外周一侧上的啮合部分36到达止动器保持部分20的可啮合部分32时，止动器34从直径减小的状态返回扩大直径的状态，啮合部分36和可啮合部分32呈现轴向啮合状态。
附带说明的是，止动器34具有设置在其远端部分(图中的左端部分)处的操作按钮42，用于沿着直径减小的方向进行止动器34的变形操作。
附带说明的是，该实施例中的止动器34是树脂制成的部件，并形成为整体为C形环的可径向弹性变形的部件，如图3所示，并被设置成沿轴向与连接器主体18啮合。但是，止动器34可以是这样一种止动器，其在连接器主体18中形成允许止动器沿与轴向垂直的方向移动的窗口部分，止动器从与轴向垂直的方向滑动，从而与配套管14的环形凸起构成的可啮合部分16啮合。
如果使用可以沿着与轴向垂直的方向移动的止动器，则可以使用通过弯曲或者形成具有圆形或者矩形截面的线或者树脂而形成为环状或者订书钉状的止动器。如果采用这种止动器，具有成本优势。
前述管连接部分22相对于外壳24具有小直径，如图4所示。壁44从其接头点向接头部分24b径向向外地垂直升高。该壁44用于通过允许远端面邻接在其上而限定管12的装配长度。
在该实施例中，管连接部分22按照彼此轴向分开的方式设置有两个环形凸起46-1和46-2。附带说明的是，“L”代表管连接部分22的整体长度，“d0”代表管连接部分22的内径。
这些环形凸起46-1和46-2咬合在管12的内表面中，作为棘爪，它们的顶端就其截面而言被成型为锐角锯齿。
在这些环形凸起46-1和46-2之间形成与轴向平行的平面48-1。在比环形凸起46-1处于更远端侧延伸的部分上形成类似地与轴向平行的平面48-2。
此处，平面48-1和48-2具有相同的直径d1。
附带说明的是，在环形凸起46-1和46-2之间设置截面为矩形的O形环沟槽50，用于密封的O形环52装配在其中。
在该实施例中，将从环形凸起46-2，即从管12看最远的环形凸起46-2向管连接部分22的接头点延伸的部分被形成为锥形表面54，其直径朝接头逐渐扩大。
另外，关于该锥形表面54，作为小直径侧的其环形凸起46-2一侧的直径d2被设定为比平面48-1和48-2的直径d1大。
另一方面，锥形表面54的大直径一侧的直径d3，即管连接部分22的接头点一侧的直径d3，被设定为与环形凸起46-1和46-2的直径基本相同。
对于图1和2所示的该实施例的快速连接器10，仅通过将管连接部分22压配在管12中，并将配套管14从止动器保持部分20一侧插入到连接器主体18中，就可以简单地将管12和配套管14设定为连接状态。
此时，管连接部分22中的环形凸起46-1和46-2处于咬合在管12的内表面中的状态，由此令人满意地防止管12脱离。
另外，在该连接状态，管12的内表面基本处于和平面48-1与48-2以及管连接部分22中的锥形表面54紧密接触的状态，从而通过环形凸起46-1和46-2的有效作用而防止脱离。
根据该实施例的上述快速连接器10，管连接部分22从最远的环形凸起46-2向接头点延伸的根部是最容易集中应力的地方，它具有大的厚度和大的直径。另外，其厚度和直径被成型为朝着接头点逐渐增大。因此可以为根部提供高强度。即使在管12的连接操作过程中或者在连接之后通过管12向管连接部分22施加大的弯曲力等的情况下，也可以有效防止管连接部分22在根部处断裂。
另外，由于在环形凸起46-1和环形凸起46-2之间设置与轴向平行的平面48-1，因此装配在管连接部分22上的管12的内表面可以基本与平面48-1紧密接触，由此使其可以更有效地防止管12脱离。
以下的表1显示了在图5A所示的该实施例的快速连接器10中管连接部分22的强度，与图5B所示的比较例中的快速连接器10A中管连接部分22A的强度的比较。
        表1(单位：N)
  样品1   样品2
  实施例   199   200
  比较例   49   61
附带说明的是，在该实施例的快速连接器10的管连接部分22中，将尺寸L(长度)设定为16mm，d0为2mm，d1为3.5mm，d2为4.5mm，d3为5mm(关于d0～d3和L，参见图4)。管12的内径D设置为2.5mm(关于D，参见图1)。因此，L/D(长度除以管12的内径)为6.4。
同时，在比较例中，将与d1对应的尺寸设定为3.5mm，将与d3对应的尺寸设定为5mm。
附带说明的是，在比较例的快速连接器10A中，在锥形表面54A和环形凸起46-2A之间设置平面56A。该平面56A的外直径被设定为4.5mm。
图6显示了进行强度测量测试的方法。
在该强度测量测试中，通过在室温下(23℃)压配而将树脂制成的管12连接至管连接部分22和22A。然后在将管12按照固定速度(100mm/min)向下拉的同时测量负载，直至管连接部分22和22A中每一个的根部断裂为止，由此测量强度。
在该测量测试中，如表1所示，该实施例中的快速连接器10的管连接部分22具有高强度。
图7显示了本发明的另一个实施例，在该实施例中，环形凸起46-2的直径大于另一个环形凸起46-1的直径。
即，该实施例中，在管连接部分22中靠近接头点的一侧上的最远的环形凸起46-2的凸起高度比更靠近远端侧上的环形凸起46-1的凸起高度要高。
附带说明的是，在图7所示的实施例中，管连接部分22的接头设有略圆的形状(圆弧形)R。通过提供该略圆的形状，进一步提高快速连接器10的管连接部分22的强度。该圆形R的曲率半径较佳为0.2mm～1.5mm，更佳为0.5mm～1.2mm。
根据图7所示的实施例，由于最远的环形凸起46-2的直径比远端一侧上的环形凸起46-1的直径大，因此即使在从最远的环形凸起46-2向管连接部分22的接头点延伸的根部的直径大的情况下，也可以将最远的环形凸起46-2在管12的内表面中的咬合量保持为高水平，并将因此导致的防止管12脱离的效果保持为高水平。
尽管已经对本发明的实施方进行了详细描述，但是这些实施方仅仅是示例性的，可以在不脱离本发明精神的范围内对本发明进行各种改进和变化。

Claims (5)

1、一种快速连接器，用于将柔性管连接至配套管，所述快速连接器包括：
连接器主体，整体形成为管状，该连接器主体具有：在其轴向一侧的止动器保持部分，用于在其中插入配套管；在其轴向另一侧要压配在管中的管连接部分；以及设置在止动器保持部分和管连接部分之间的外壳；管连接部分形成有多个环形凸起，通过咬合在管的内表面中而作为管的棘爪，该环形凸起按照彼此轴向分开的方式形成；
止动器，通过止动器保持部分保持为轴向固定状态，并通过将其内周侧上的啮合部分与配套管外周表面的可啮合部分轴向啮合而作为配套管的棘爪；以及
密封部件，装配在连接器主体中，位于管连接部分的远离止动器保持部分的一侧，通过与插入的配套管的外周表面相接触而作为密封件；
其特征在于，将管连接部分的外表面从最靠近外壳的环形凸起朝外壳延伸的部分形成为锥形表面，其直径朝外壳逐渐增大，该锥形表面的环形凸起侧的直径被设定为比环形凸起之间的管连接部分的外表面的直径大。
2、根据权利要求1所述的快速连接器，其特征在于：在管连接部分的环形凸起之间设置与轴向平行的平面，锥形表面的环形凸起侧的直径被设定为比该平面的直径大。
3、根据权利要求1所述的快速连接器，其特征在于：用于使管的远端面邻接在壁上的壁从管连接部分和外壳之间的接头点径向向外升高。
4、根据权利要求1所述的快速连接器，其特征在于：在管连接部分和外壳之间的接头点一侧的锥形表面的最大直径，被设定为与除最靠近外壳的环形凸起之外的其它环形凸起的直径基本相同。
5、根据权利要求1所述的快速连接器，其特征在于：最靠近外壳的环形凸起的直径被设定为比其它环形凸起的直径大。
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