JP2004044812A - カップリング組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】　フェイルセーフ機能を有するロックリング保持溝を有し、高圧下において使用可能なカップリング組立体を提供すること。
【解決手段】　第１端部と第２端部とを有するロックリング60と、前端部から後部に向けて軸線に沿って延び、外面を有する第１部材20と、傾斜部29と、円筒面31と、内方に傾斜して後部円筒外面に続く肩部32とを含むリブ28と、先行端部と、この先行端部から延びる内面を形成して前記第１部材を受け入れるための先行部とを有する第２部材30と、第２部材30の内面に形成されるロックリング収容溝54と、第２部材の前記内面に形成され、収容溝54に隣接しているロックリング保持溝55とを備え、 第１部材20を第２部材30内に挿入したときに、ロックリング60は、傾斜部を上がり、前記円筒面を越えてロックリング収容溝内に移動し、収縮して肩部32とロックリング保持溝55とに係合し、かつロックリングの第１、第２端部は、互いに対面して整合する。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、２つの部材を連結するためのカップリング組立体に関する。より詳細には、本発明は、とくに、２つの部材の確実な連結を維持するロックリングを保持する部材の一方で形成されたロックリング保持溝を含むカップリング組立体に関する。

　ロックリングを含むフィティングおよびカップリング組立体が、当該技術分野において知られている。たとえば、特許文献１は、環状ロックリングを含む、２つの部材を連結するためのカップリング組立体の種々の実施形態を開示している。この従来技術のカップリング組立体は、２つの部材の連結の際に、ロックリングを収容する溝の近くに面取りまたは傾斜部を備えている。従来技術の組立体は、部材に作用する圧力が比較的低い、たとえば、自動車関連部品で使用するのに十分である。従来技術のカップリング組立体は、たとえば、航空機応用例で直面する高圧応用例の条件を満たさないということが分かった。したがって、高圧応用例で使用されるカップリング組立体が必要とされている。
米国特許第５２２６６８２号明細書

　本発明は、この必要性を満たすもので、このような従来のカップリング組立体の欠点である高圧下での使用を可能にしている。

　本発明の主たる目的は、フェイルセーフ機能を有するロックリング保持溝を有し、高圧下において使用可能なカップリング組立体を提供することである。さらに、本発明の重要な目的は、ロックリングを解除する解除スリーブを有するカップリング組立体を提供することである。

　上記目的を達成するために、本発明のカップリング組立体は、整合して当接係合を許容する第１端部と第２端部とを有するスプリットロックリングと、前端部から後部に向けて軸線に沿って延び、外面を有する第１部材と、該第１部材の外面から外方に延びるリブにして、前記前端部および前記軸線から離隔する方向に傾斜した傾斜部と、さらに、前記軸線にほぼ平行でかつ前記傾斜部から後方に延びる円筒面と、さらに、前記前端部から離隔しかつ前記軸線に向って内方に傾斜して、後部円筒外面に続く肩部とを含むリブと、先行端部と、この先行端部から延びる内面を形成して前記第１部材を受け入れるための先行部と有する第２部材と、前記第２部材の前記内面に形成されるロックリング収容溝と、前記第２部材の前記内面に形成され、前記ロックリング収容溝に隣接しているロックリング保持溝とを備え、 前記第１部材を第２部材内に挿入したときに、前記スプリットロックリングは、前記傾斜部を上がり、前記円筒面を越えてロックリング収容溝内に移動し、収縮して前記肩部と前記ロックリング保持溝とに係合し、かつスプリットロックリングの第１、第２端部は、互いに対面して整合していることを特徴としている。

　また、他の構成によれば、本発明は、さらに、第１部材の外面の近くに後方位置から前方位置に移動自在に装着され、前記肩部に向く先行縁部を有する解除スリーブを有しており、この解除スリーブの前方位置から後方位置への移動時に、解除スリーブの先行縁部に係合したスプリットロックリングがロックリング保持溝から押し出されて前記肩部を上がり、前記円筒面を越えるように付勢されてロックリング収容溝内に収容されることにより、前記第１、第２部材が解放されることを特徴としている。

　第１部材（雄部材）が第２部材（雌部材）内に挿入されると、スプリットロックリングは、傾斜部を上がり、ロックリング収容溝内に進み、さらに円筒面を越えて移動した後、収縮して肩部とロックリング保持溝とに係合する。この係合時に、ロックリングの第１、第２端部は、互いに対面して整合しているので、肩部およびロックリング保持溝へのロックリングの係合は、高圧の状態下でも第１，第２部材間に強い連結を維持できる。

　また、本発明では、ロックリング収容溝に隣接するロックリング保持溝が、ロックリングと選択的に接触する側部の第１表面と、フェイルセーフ機構として作用する上部の第２表面とを備えており、保持溝の第１表面とロックリング間での相互作用が弱くなり始めた場合に、保持溝の第２表面がフェイルセーフ機能として働く。

　そして、高圧下でも、ロックリングと保持溝の第２表面との間に付加的な接触点が形成されることによって、ロックリングが変形する可能性を最小限にし、圧縮負荷はロックリングの周囲にほぼ等しく分布し、望ましくないリングの変形を最小にできることから、本発明のカップリング組立体は、特に航空宇宙産業分野において、高圧下での使用が可能になる。

　つぎに、図面を参照して、本発明のカップリング組立体について説明する。本発明のカップリング組立体は、参照番号１０で示されている。図１および図２を参照すると、カップリング組立体１０は、雄部材（第１部材）２０と雌部材（第２部材）３０とを含んでいる。雄部材２０と雌部材３０は、それぞれ、組立体が図１に示す連結位置にあるときに、軸線Ａに沿って延びる。雄および雌部材２０，３０は、鋼のような金属から形成することができる。雄部材２０は、雌部材３０内に挿入される前端部２１から後部２２に延び、それを挿通する通路２３を有している。望む場合、後部２２には、ホース（図示せず）を受入れるホースニップル２４と、レンチに係合する六角断面を規定する一連の平面２５とが設けられている。

　図１および図１Ａに示すように、雄部材２０は、円筒状の後行外面（後部円筒外面）２６と先行外面２７とを有し、これらの外面はリブ２８で分離されている。リブ２８は、軸線Ａに対して約１０°〜約２５°の範囲の角度、好ましくは、約１８°の角度の角度Ｙで先行外面２７から後方かつ外方に延びるテーパ状の傾斜部２９を含んでいる。傾斜部２９は、軸線Ａに平行であってかつ傾斜部２９から後方に少なくとも０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）の距離Ｂ、好ましくは、少なくとも０．０３０インチ（約０．７６ｍｍ）延びる円筒面３１に延びる。リブの末端部は、円筒面３１から後方かつ内方に傾斜して円筒状の後行外面２６に合流する肩部３２である。肩部３２は、軸線Ａに対して約３５°から約５５°の範囲の角度Ｍ、好ましくは、約４５°の角度で傾斜する必要がある。

　さらに、図１を参照すると、雄部材２０の他の部材は、金属部３４と熱可塑性および／またはエラストマー（ＴＰＥ）部３５とから成る別個に形成された解除スリーブ３３である。図５に示すように、金属部３４は、複数のスロット３７を有するスプリット円筒壁３６を含んでいる。このスプリット円筒壁３６は、先行縁部３８からテーパ状壁部３９に延びている。スロット３７は、テーパ状壁部３９内に延びることができる。半径方向を外方に延びるフランジ４０がテーパ状壁部３９から延びている。単一のスロットまたはスプリット４２が、金属部３４を完全に貫通し、円筒壁３６を貫通して先行縁部３８からテーパ状壁部３９とフランジ４０に延びている。スロット４２の存在は、解除スリーブ３３が前方解除位置に移動したときに、円筒壁３６が拡大し、肩部３２を上がり、円筒面３１上に位置するのを可能とする。スロット３７の存在は、円筒壁３６が拡大したときに、フランジ４０およびテーパ状壁部３９に応力が生じるのを防止する。フランジ４０は複数の孔４３を有している。

　図１に示すように、ＴＰＥ部３５は、フランジ４０の回りにモールド成形可能であり、フランジ部４４とスプリット円筒壁３６から離隔しかつほぼ平行な円筒壁部４５とを含んでいる。ＴＰＥ部３５をフランジ４０の回りにモールド成形する際に、プラスチックおよび／またはエラストマー材料が、孔４３内に流れて金属部３４への確実な取付けを提供する。図１に示すように、スプリット円筒壁３６および円筒壁部４５は、共働して間隙４６を形成する。ＴＰＥ部３５は、フランジ部４４から半径方向を内方におよびテーパー状壁部３９から内方に延びるシールフィン４７を含んでいる。シールフィン４７は、内方に延び、雄部材２０の円筒状の後行外面２６に係合して、ダストシールとして作用する。このシールは、ダストが、解除スリーブ３３と後行外面２６との間の係合したカップリングに侵入するのを防止する。

　図１および図２に示すように、雌部材３０は、後方端部４９から先行端部５０に延びている。後方端部４９は、別個の連結部材（図示せず）に固定するために、（図示したような）外側ねじ部またはその他の好適な連結手段を含むことができる。雌部材３０は、先行端部５０の近くに先行部５１を含んでいる。
この先行部５１は、解除スリーブ３３の円筒壁部４５内に収容されるサイズを有する円筒状外面５２と解除スリーブ３３の金属部３４のスプリット円筒壁部３６を収容するサイズを有する第１円筒状内面５３とを含んでいる。

　図１および図７を参照すると、内方に向いた環状ロックリング収容溝５４が、雌部材３０の円筒状内面５３から外方に延びている。ロックリング収容溝５４は、金属製スプリットロックリング６０をその中に収容するサイズを有している。浅いロックリング保持溝５５が、ロックリング収容溝５４に隣接して第１円筒状内面５３から外方に延びている。ロックリング保持溝５５は、ロックリング６０に強固に係合するサイズを有している。雄部材２０が、図１に示したように、雌部材３０に連結されたときに、ロックリング６０が溝５５からロックリング収容溝５４内に解除されるのを許容する十分な間隙がロックリング保持溝５５にはないということが重要である。

　このロックリング保持溝５５は、図９に示すように、ロックリング６０と選択的に接触する側部の第１表面55aと、フェイルセーフ機構として作用する上部の第２表面55bとを備え、保持溝の第１表面55aとロックリング60間での相互作用が弱くなり始めた場合に、保持溝の第２表面55bがフェイルセーフ機能として働く。ロックリング６０は、高圧下において、保持溝の第２表面55bと肩部32の間にしっかりと係合しており、ロックリング６０と保持溝の第２表面55bとの間に付加的な接触点が形成されることによって、ロックリング６０が変形する可能性を最小限にしている。そして、圧縮負荷はロックリングの周囲にほぼ等しく分布し、望ましくないリングの変形を最小にできる。

　図１を参照すると、第１円筒面５３より小さなサイズの第２円筒状内面５６が、ロックリング収容溝５４から後方端部４９に向かって配置され、内方に傾斜した壁部５７によってこれに接合される。第２円筒状内面５６は、雄部材２０の先行外面２７を収容するサイズを有している。第２円筒状内面５６は、この中に形成された内方に向いた環状溝５８を有し、この溝内に、ネオプレンまたはその他の好適なシール材料の環状シール５９と少なくとも一つの剛性プラスチックリング６１とが配置されている。

　この実施例において、２つのプラスチックリング６１，６１'が設けられている。このプラスチックリング６１，６１'は、雄部材２０の先行外面２７をぴったりと収容するサイズの孔を有している。環状５９は、先行外面２７をシール状態に収容しかつ係合するサイズを有している。雄部材２０の前端部２１に係合する位置の剛性プラスチックリング６１，６１'の存在は、先行外面２７を挿通したときに、切断またはその他の損傷から環状シール５９を保護する作用を果たす。剛性プラスチックリング６１，６１'は、カップリング組立体１０が高圧流体を有するシステム内で使用されたときに、環状シール５９を損傷から保護する作用も果たす。

　図１および図６に示すように、本発明のカップリング組立体１０は、金属製スプリットロックリング６０を含んでいる。このロックリング６０は、ロックリング収容溝５４内に配置されている。このロックリング６０は、ばね用の焼き戻された燐青銅材料、または、好ましくは、ばね用の焼き戻されたステンレス鋼から形成されている。図６に示すように、ロックリング６０は、第１端部６２と第２端部６３とを含んでいる。第１，第２端部６２，６３は、雄部材２０が雌部材３０から分離されたときに、当接関係にあるか、または、最大０．０３０インチ（約０．７６ｍｍ）の間隙を有する必要がある。

　ロックリング６０は、部材が分離されたときに、溝５４の最外側部で規定された径より小さいが、第１円筒状内面５３の径より大きい外径を有している。ロックリング６０は、雄部材２０の後部円筒外面２６にほぼ等しいか、または、好ましくは、僅かに小さい内径を有し、雄部材２０が雌部材３０に連結されたときに、後行円筒面にぴったりと係合する。ロックリング６０の内径は、リブ２８の円筒面３１の径より小さい。したがって、ロックリング６０は、雄部材２０が雌部材３０から分離されたときに、溝５４内に保持される。しかし、ロックリング６０が割れているために、ロックリングの径サイズは拡大可能であり、雄部材２０を雌部材３０内に挿入したときに、ロックリング６０がリブ２８の傾斜部２９および円筒面３１を越えて移動した際に、端部６２，６３は分離される。

　つぎに、図３、図４、図７、図８および図９を参照すると、雄部材２０を雌部材３０内に挿入したときに、前端部２１と先行外面２７は、傾斜部２９がロックリング６０に達するまで、スプリットロックリング６０を挿通する。

　雄部材２０を連続的に内方に移動することにより、傾斜部２９は、ロックリング６０を拡大させ、これにより、ロックリング６０が傾斜部２９の最大径までおよび円筒面３１上に移動したときに、リングの径が大きくなることにより、端部６２，６３間に間隙を開く。そして、雄部材２０の連続的な前方移動時、円筒面３１がロックリング６０を越えて移動したときに、ロックリング６０は、金属の弾性により、その元のサイズに近いサイズに収縮する。収縮したロックリング６０は、リブ２８の肩部３２とロックリング保持溝５５に係合する。この係合は、雄部材２０が雌部材３０から外れるのを防止する。ロックリング保持溝５５は、カップリング内の流体が高圧のときでも、上述したように、フェイルセーフ機能を有する第２表面55bにより、ロックリング６０が外れるのを防止する。ロックリング保持溝５５は、ロックリング６０を、溝５５とリブ２８の肩部３２との間で捕捉し、雄および雌部材２０，３０間に確実なロックを形成する。

　図１に示したように、雄部材２０が雌部材３０に完全に連結されたときに、先行外面２７は、環状シール５９にシール状態で係合し、これにより、流体の漏れを防止する。さらに、雌部材の先行部５１は、ＴＰＥ部３５の円筒状壁部４５と金属部３４のスプリット円筒壁３６との間の間隙４６に配置される。円筒状外面５２は、円筒状壁部４５の端部に接触し、部材が一体に連結されたときに、ダストまたはその他の汚れがロックリング６０の回りの領域に侵入するのを防止する。

　図１に示したように、雄部材２０が雌部材３０に連結されたときに、先行端部５０とフランジ部４４の内側との間にスペースが形成される。さらに、解除スリーブ３３の円筒壁３６の先行縁部３８は、ロックリング６０から僅かに離隔している。図７〜図９に示したように、雄部材２０を雌部材３０から分離せんとするときに、雌部材は、図８に示した矢印の方向に雄部材に対し移動される。これにより、ロックリング６０はリブ２８の肩部３２から離れる。部材が図８に示す位置にあるときに、解除スリーブ３３は図９に示した矢印の方向に移動可能である。解除スリーブ３３の移動により、円筒壁３６と先行縁部３８は、図９の矢印で示した方向に移動する。先行縁部３８は、ロックリング６０に係合し、ロックリング６０をロックリング保持溝５５から外れるように付勢する。

　円筒壁３６は、この後、ロックリング６０の内径に係合し、図９の矢印で示した方向に、ロックリングをロックリング収容溝５４内に付勢する。ロックリング６０がロックリング収容溝５４内に配置されたときに、ロックリングは、リブ２８を干渉しない。これは、雄部材２０を雌部材３０から分離可能とする。

　　従って、上記説明および例示は本発明の範囲を制限するものではなく、本発明の範囲は請求の範囲の記載により定められるものである。

図１は、本発明のカップリング組立体の側面図であり、 図１Ａは、本発明のリブの詳細図である。 図２は、解除スリーブの一部が破断されたカップリング組立体の斜視図である。 図３は、解除スリーブにより移動されるロックリングを示す本発明の側面図である。 図４は、第２部材から分離された第１部材を示す図３と同様な図である。 図５は、解除スリーブの金属部の斜視図である。 図６は、スプリットロックリングの斜視図である。 図７は、本発明のリブおよびロックリング保持溝に係合したロックリングの詳細図である。 図８は、ロックリングに係合した解除スリーブを示す図７と同様な図である。 図９は、ロックリングをロックリング収容溝に移動して第１，第２部材を分離する解除スリーブを示す図７と同様な図である。

符号の説明

　１０：カップリング組立体
　２０：雄部材
　２６：後部円筒外面
　２８：リブ
　２９：傾斜部
　３０：雌部材
　３１：円筒面
　３２：肩部
　３３：解除スリーブ
　５４：ロックリング収容溝
　５５：ロックリング保持溝
　２６：補助インジェクタ
　６０：ロックリング
　６２：第１端部
　６３：第２端部

Claims (13)

1. 　整合して当接係合を許容する第１端部と第２端部とを有するスプリットロックリングと、
   　前端部から後部に向けて軸線に沿って延び、外面を有する第１部材と、
   　該第１部材の外面から外方に延びるリブにして、前記前端部および前記軸線から離隔する方向に傾斜した傾斜部と、さらに、前記軸線にほぼ平行でかつ前記傾斜部から後方に延びる円筒面と、さらに、前記前端部から離隔しかつ前記軸線に向って内方に傾斜して、後部円筒外面に続く肩部とを含むリブと、
   　先行端部と、この先行端部から延びる内面を形成して前記第１部材を受け入れるための先行部とを有する第２部材と、
   　前記第２部材の前記内面に形成されるロックリング収容溝と、
   　前記第２部材の前記内面に形成され、前記ロックリング収容溝に隣接しているロックリング保持溝とを備え、
   　前記第１部材を第２部材内に挿入したときに、前記スプリットロックリングは、前記傾斜部を上がり、前記円筒面を越えてロックリング収容溝内に移動し、収縮して前記肩部と前記ロックリング保持溝とに係合し、かつスプリットロックリングの第１、第２端部は、互いに対面して整合していることを特徴とする、 前記２つの部材を接続するためのカップリング組立体。
2. 　前記スプリットロックリングの前記第１，第２端部は、０．０３０インチ（約０．７６ｍｍ）を越えない間隙を形成する請求項１に記載のカップリング組立体。
3. 　前記スプリットロックリングは、ばね用の焼き戻されたステンレス鋼から形成される請求項１に記載のカップリング組立体。
4. 　前記リブの傾斜部は、前記軸線に対し約１０°から約２５°の範囲の角度で前記第１部材の軸線から離隔する方向に傾斜している請求項１に記載のカップリング組立体。
5. 　前記傾斜部は、前記軸線に対し約１６°から約２０°の範囲の角度で傾斜している請求項４に記載のカップリング組立体。
6. 　前記第１部材の外面の近くに可動に装着され、後方位置から前方位置に移動する解除スリーブをさらに備え、該スリーブは前記肩部に向く先行縁部と、該縁部から延在するスプリット円筒壁とを有し、
   　前記第１、第２部材は、前記解除スリーブの後方位置から前方位置への移動時に解除され、前記先行縁部とスプリット円筒壁とがロックリングに係合するときに、前記スプリットロックリングは、前記肩部を上がりかつ前記円筒面を越えるように付勢される請求項１に記載のカップリング組立体。
7. 　整合して当接係合を許容する第１端部と第２端部とを有するスプリットロックリングと、
   　前端部から後部に向けて軸線に沿って延び、外面を有する第１部材と、
   　該第１部材の外面から外方に延びるリブにして、前記前端部および前記軸線から離隔する方向に傾斜した傾斜部と、さらに、前記軸線にほぼ平行でかつ前記傾斜部から後方に延びる円筒面と、さらに、前記前端部から離隔しかつ前記軸線に向って内方に傾斜して、後部円筒外面に続く肩部とを含むリブと、
   　先行端部と、この先行端部から延びる内面を形成して前記第１部材を受け入れるための先行部とを有する第２部材と、
   　前記第２部材の前記内面に形成されるロックリング収容溝と、
   　前記第２部材の前記内面に形成され、前記ロックリング収容溝に隣接しているロックリング保持溝と、
   　前記第１部材の外面の近くに後方位置から前方位置に移動自在に装着され、前記肩部に向く先行縁部を有する解除スリーブとを有し、
   　前記第１部材を第２部材内への挿入時、前記スプリットロックリングは、前記傾斜部を上がり、前記円筒面を越えてロックリング収容溝内に移動し、収縮して前記肩部と、前記第１端部が前記第２端部に整合した前記ロックリング保持溝とに係合し、さらに、前記解除スリーブの前方位置から後方位置への移動時に、前記解除スリーブの前記先行縁部に係合した前記スプリットロックリングがロックリング保持溝から押し出されて前記肩部を上がり、前記円筒面を越えるように付勢されてロックリング収容溝内に収容されることにより、前記第１、第２部材が解放されることを特徴とする、前記２つの部材を接続するためのカップリング組立体。
8. 　前記リブの円筒面は、前記傾斜部から後方に少なくとも０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）の距離だけ延びている請求項１または請求項７に記載のカップリング組立体。
9. 　前記円筒面は、前記傾斜部から後方に少なくとも０．０３０インチ（約０.７６ｍｍ）の距離だけ延びている請求項１または請求項７に記載のカップリング組立体。
10. 　前記肩部は、前記軸線に対し約３５°から約５５°の範囲の角度で傾斜している請求項１または請求項７に記載のカップリング組立体。
11. 　前記ロックリング保持溝は、前記スプリットロックリングのサイズにほぼ対応している請求項１または請求項７に記載のカップリング組立体。
12. 　前記第２部材は、前記内面から外方に延びる環状凹部と、該環状凹部内に収容される弾性環状シールとを含み、該環状シールの一部は、前記内面の内方に延び、前記第１部材は、前記前端部と傾斜部との間にシール部を有し、該シール部は、前記第１部材を第２部材内に係合したときに、前記環状シールにシール状態で係合する大きさを有している請求項１または請求項７に記載のカップリング組立体。
13. 　少なくとも一つの剛性環状リングが、前記環状シールとロックリング収容溝との間の前記環状凹部内に軸方向に配置され、この環状リングの一部は、前記内面の内方にある請求項１２に記載のカップリング組立体。
    

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