JP2013534599A - 可撓性トルクカラーを有する導管継手 - Google Patents

Abstract

第１および第２のネジ式継手構成要素と、少なくとも１つの導管把持デバイスとを有する種類の導管継手は、所定のトルクを印加することによって、継手が引き上げられることを可能にするストローク制限部材をさらに含む。一実施形態では、ストローク制限部材は、トルクカラーとして機能し、荷重のもとでたわむ一体または一体化された耐荷重部材として実現され得る。本開示は、回転によって、トルクによって、または両方で引き上げることができる継手に対する計測構造および方法も提示する。

Description

（関連出願）
本願は、米国仮特許出願第６１／３６３，９６６号（２０１０年７月９日出願、名称「Ｃｏｎｄｕｉｔ Ｆｉｔｔｉｎｇ Ｗｉｔｈ Ｍｅａｓｕｒａｂｌｅ ｏｒ Ｇａｇｅａｂｌｅ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｌｌａｒ」）の利益を主張する。該仮出願は、その開示の全体が、参照により本明細書に援用される。

（発明の技術分野）
本開示は、金属管およびパイプ等の金属導管用の継手に関する。より具体的には、本開示は、嵌合するネジ式継手構成要素を一緒に締めることによって、導管把持および密閉を提供する継手に関する。導管継手の一実施例は、導管把持および密閉を確立するために１つ以上の導管把持デバイスを使用するフレアレス継手である。

導管継手は、導管と、別の導管、弁または調節器等の流量制御デバイス、ポート等の別の流体流動デバイスとの間の流体密封機械接続を提供するために、ガスまたは液体流体システムで使用される。一般的に知られている特定の種類の導管継手は、例えば、把持および密閉機能を提供するために、フェルール等の１つ以上の導管把持デバイスを使用する、フレアレス継手として知られている。そのような継手は、直角にすることや、バリ取り以外に、導管端部の調製をあまり必要としないので、人気がある。本明細書では、「継手」という用語を、例えば、管またはパイプ継手等の導管継手に対する略語として使用する。

しかしながら、２つの嵌合するネジ式継手構成要素を一緒に締めることによって組み立てられる、任意の継手設計を含む、他の継手も、本発明による使用の対象となる。

現在のフェルール型継手は、回転によって引き上げられ、螺合可能に嵌合する継手構成要素が、参照位置を過ぎた指定回数の相対的回転および互に対する部分的相対的回転で一緒に締められることを意味する。参照位置はしばしば、指できつく締めた位置である。指できつく締めた位置を過ぎた回転および部分回転の数を制御することによって、フェルールが導管を効果的に把持して密閉することを確実にするように、継手構成要素の相対的ストロークまたは軸方向前進が一緒に制御され得る。しばしば、そのような継手は、流体システムの中の種々の修復および保守活動のために緩められ、次いで、緩められた継手は、再び締められ、それは、一般的に「締め直し」または継手を「締め直す」と呼ばれる。そのような締め直しは、同じ継手構成要素およびフェルールを用いて行われ得、時には、１つ以上の部品が交換される。

本開示で提示される本発明のうちの１つ以上の実施形態によれば、耐荷重部材またはストローク制限部材等の一体または一体化された部材が、２つの嵌合するネジ式継手構成要素を有する導管継手に提供される。耐荷重またはストローク制限部材は、ネジ式継手構成要素の相対的軸方向変位に対応するトルクを印加することによって、継手が引き上げられることを促進し得る。別の実施形態では、継手は、回転（ｔｕｒｎ）によっても引き上げられ得る。さらに別の実施形態では、継手が回転によって引き上げられるとともに、トルクによって引き上げられることを可能にするために使用され得る、一体または一体化された耐荷重部材またはストローク制限部材が提供される。本明細書では、耐荷重部材またはストローク制限部材を、「部材」と呼び、あるいはいくつかの実施形態では、トルクカラーまたはフランジと呼ぶ。

本明細書の本発明のうちの１つ以上の別の実施形態によれば、ストローク抵抗特徴が、継手構成要素と一体化し得、または、一体構造または部分または部材が、ネジ式継手構成要素の一方または両方の上の耐荷重表面に形成され、または、提供され得る。より具体的な実施形態では、一体構造は、荷重のもとでたわむために、可撓性である継手構成要素の一体または一体化された耐荷重部材または部材を備えている。可撓性によって、破砕または破壊することなく、荷重を受けて屈曲する、たわむ、または移動あるいは偏移することができる構造を意味する。継手構成要素は、本体、ナット、または両方であり得、雌継手、例えば、ポート、または雄継手の一部であり得る。さらなる実施形態では、可撓性部材は、各継手の引上に対する荷重のもとで塑性変形を呈するが、随意で、弾性変形もあり得る。

本明細書で開示される本発明の別の実施形態によれば、トルクによる引上は、第１の引上のためだけでなく、代替として、多くの締め直しを含む締め直しのためにも提供され、各締め直し時に確実な導管把持および密閉を伴う。代替実施形態では、内部先細を伴うナットが、締め直しのためのフェルールを中心に置くために提供され、ストローク回復を向上させる。

別の実施形態では、継手は、トルクによる引上を促進するストローク抵抗特徴を含む。トルク過程による引上は、各締め直しのためにも使用され得、締め直し抵抗特徴は、締め直しのためのトルクによる引上を促進する。より具体的な実施形態では、各締め直しは、継手の初期または第１の引上と同じトルクまで行われ得る。なおもさらなる実施形態では、例えば、可撓性トルクカラーまたは可撓性フランジ等の部材を使用して、例えば、ストローク抵抗特徴が実現され得る。部材は、継手の非一体で別個の部品であり得、または継手構成要素と一体的に形成され得る。トルクカラーまたは可撓性部材は、第１の引上時に接触することも、１回以上の締め直し後まで接触しないこともある。

別の実施形態では、トルクによる引上は、随意で、１つ以上の導管把持デバイスを中心に置いて位置付けることを支援する１つ以上の内部先細表面を有する継手構成要素を使用して、さらに促進され得る。内部先細は、トルクによる初期引上に役立つだけでなく、トルクによる有効締め直しの回数を有意に増加させることもできる。

別の実施形態では、初期引上ならびに継手の連続締め直しのための引上を計測するために使用され得る、固有の計測特徴が提供される。固有の計測特徴は、トルク、または回転、あるいは両方による引上に使用され得る。

本明細書で開示される種々の発明のこれらおよび他の実施形態は、添付の図面を考慮して、当業者によって理解されるであろう。

図１は、縦断面および指できつく締めた位置で示される、本明細書の本発明のうちの１つ以上の一実施形態を図示する、導管継手の実施形態を示す。 図２は、円Ａの中の図１の部分の拡大図である。 図３は、円Ａの中の図１の部分の拡大図であるが、継手が完全引上位置にある。 図３Ａは、トルク対回転の実施例を図示するチャートである。 図４は、指できつく締めた位置にある、トルクによる引上継手の別の実施形態を示す。 図５は、円Ｂの中の図４の部分の拡大図である。 図６は、円Ｂの中の図４の部分の拡大図であるが、継手が完全引上位置にある。 図７は、指できつく締めた位置にある、トルクによる引上継手の別の実施形態を示す。 図８は、円Ｂの中の図７の部分の拡大図である。 図９は、指できつく締めた位置にある、導管端部上に組み立てられた、トルクによる引上継手の別の実施形態を示す。 図１０は、円Ａの中の図９の部分の拡大図である。 図１１は、非一体トルクカラーを用いて指できつく締めた位置で導管端部上に組み立てられた、トルクによる引上雌継手の別の実施形態を示す。 図１２は、一体トルクカラーを用いて指できつく締めた位置で導管端部上に組み立てられた、トルクによる引上雌継手の別の実施形態を示す。 図１３は、雌ナットの内部先細表面も使用した、非一体トルクカラーを伴う雄継手の別の実施形態を図示する。 図１４は、図１３と同様であるが、一体トルクカラーを使用した実施形態を図示する。 図１５Ａおよび１５Ｂは、雌導管継手の別の実施形態を図示し、この実施形態は、それぞれ、指できつく締めた位置および引上位置で、荷重のもとでたわむ一体または一体化された耐荷重部材を使用する。 図１５Ａおよび１５Ｂは、雌導管継手の別の実施形態を図示し、この実施形態は、それぞれ、指できつく締めた位置および引上位置で、荷重のもとでたわむ一体または一体化された耐荷重部材を使用する。 図１６は、雄導管継手の別の実施形態を図示し、この実施形態は、指できつく締めた位置で、荷重のもとでたわむ一体または一体化された耐荷重部材を使用する。 図１７は、雄継手の代替実施形態における耐荷重部材部分の拡大図である。

本明細書の例示的実施形態は、ステンレス鋼の管継手との関連で提示されるが、本明細書における本発明は、そのような用途に限定されず、管およびパイプ等の多くの異なる金属導管、ならびに３１６ステンレス鋼以外の異なる材料との使用を見出し、また、液体またはガス流体に使用され得る。本明細書における本発明は、導管把持デバイスおよび継手構成要素の例示的設計に関して例証されるが、本発明は、そのような設計での使用に限定されず、１つ以上の導管把持デバイスを使用する多くの異なる継手設計における用途を見出す。いくつかの継手において、導管把持デバイスに加えて、１つ以上の追加の部品、例えば、シールがあり得る。本発明は、管またはパイプに使用され得るので、管またはパイプあるいは両方を含むように「導管」という用語を使用する。概して、１つ以上の導管把持デバイスと、典型的には第１および第２の継手構成要素とのアセンブリへの略語として、「継手アセンブリ」、「導管継手」、および「継手」という用語を互換可能に使用する。「継手アセンブリ」の概念は、したがって、指できつく締めた部分的引上または完全引上位置のいずれかにおける導管上への部品のアセンブリを含み得るが、「継手アセンブリ」という用語は、例えば、配送または取扱のための、導管と一緒でない部品のアセンブリ、ならびに一緒に組み立てられなくとも構成部品自体を含むことも意図する。継手は、典型的には、ともに接合される２つの継手構成要素、および１つ以上の把持デバイスを含むが、本明細書における本発明は、追加の断片および部品を含む継手に使用され得る。例えば、結合継手は、本体および２つのナットを含み得る。また、少なくとも１度締められ、または完全に引き上げられ、緩められ、次いで、別の完全引上位置まで再び締められた継手アセンブリを指すために、本明細書で「継手締め直し」という用語および派生用語を使用する。締め直しは、例えば、同じ継手アセンブリ部品（例えば、ナット、本体、フェルール）を用いて行われ得、または継手アセンブリの部品のうちの１つ以上の交換を伴い得る。本明細書の「外側」および「内側」への参照は、利便性のためであり、方向が軸方向に継手の中心に向いている（内側）か、または中心から離れている（外側）かを単に指す。

また、部材が、破砕または破壊することなく、荷重を受けて変形する、ひずむ、屈曲する、たわむ、伸長する、または別様に移動あるいは偏移することができるような部材の構造特性を意味するために、本明細書で「可撓性」という用語を使用する。この可撓性変形は、ひずみ誘起による硬化を伴い得る。この可撓性変形はまた、永久硬化または塑性変形伴い得、あるいは付随する弾性変形を有する塑性変形であり得るが、少なくともある程度の塑性変形が、締め直しを促進するために好まれる。

２つのネジ式部品が継手を引き上げるように一緒に締められた場合に、回転およびトルクが関係要因であり、締め付け過程に適用可能である。管またはパイプ継手については、これは、ナットおよび本体等のネジ式継手構成要素が一緒に締められる場合に、１つまたは複数のフェルールが塑性変形を受け、また、大抵の場合は導管を塑性的に変形させ、多くの設計ではまた、導管の外面に切り込むこと、または導管の外面をスエージ加工することを伴うことができるという事実に従う。これらの変形は、ネジ山を係合すること、および継手内の他の金属間接触とともに、ナットおよび本体が締められるにつれて、必ず増加するトルクをもたらす。しかし、多くの従来知られている継手設計では、引上トルクと、完全引上位置に到達するために指できつく締めた位置を過ぎて要する回転の回数との間に、反復可能な確実な関連が必ずしもあるわけではない。Ｓｗａｇｅｌｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なもの等の高品質高性能継手についてさえも、トルクまたは感覚による引上は、経験豊かな組立工を必要とし、継手は、回転によって引き上げることだけが推奨される。これは、部分的に、そのような高品質継手については、設計目標のうちの１つが、引上トルクを低減することと、摩耗および他のトルク関連問題を防止することとであり、それにより、極めて経験豊かな組立工にとっても、完全引上位置でトルクの顕著な効果をさらに低減するという事実によるものである。

しかしながら、本開示の目的で、２つのネジ式継手構成要素（例えば、ナットおよび本体）を一緒に締めることによって、継手を引き上げること、または締め上げることとの関連で、「トルクによる」引上は、相対的回転および部分回転の回数を数えることを必要とせずに、規定または所定または最小限のトルクを用いて、部品を一緒に締めることを意味する。トルクは、明確または正確なトルク値であり得、あるいは規定または所定または最小限のトルクは、ある範囲のトルク値であり得る。所定のトルクは、用途に応じて、任意の範囲のトルク値であり得る。１つの例示的実施形態では、所定のトルクは、継手が導管を把持して密閉するように適正に引き上げられること、または参照位置を過ぎた回転および部分回転の所望の回数に対応する継手構成要素の相対的軸方向変位を達成すること、あるいは両方を確実にする、所定のトルク、またはそれを上回る任意のトルクである。別の実施形態では、所定のトルクは、所定のトルク＋／−許容公差であり得る。例えば、規定または所定のトルクは、トルク値の＋／−１０％＞、またはトルク値の＋／−１５％、またはトルク値の＋／−１５％以内の任意の範囲等の、トルク値＋／−トルク値の０〜１５％であり得る。「回転による」引上は、所定のトルクを必要とすることなく、参照位置を過ぎた規定または所望の回数の相対的回転および／または部分回転を使用して、部品を一緒に締めることを意味する。トルクによる引上、および回転による引上は、以下でさらに説明されるように、初期引上および締め直しの両方に関連して使用される。

したがって、例えば、本明細書の図１５−１７の実施形態では、引上中のネジ式継手構成要素の相対的軸方向変位中に、継手アセンブリの別の表面に係合する表面を有する可撓性部材、例えば、ストローク制限部材または耐荷重部材を提供する。これらの係合表面は、好ましくは、参照位置で係合しないが、参照位置を過ぎた追加の相対的軸方向変位後に最初に係合する。これは、好ましくは、継手が受ける最初の引上の場合である。これらの係合表面は、代替として回転によって継手が引き上げられた場合の完全引上のための指できつく締めた位置を過ぎた回転および部分回転の回数と関連付けられ得るネジ式継手構成要素の相対的軸方向変位と一致するか、または密接に対応するように、好ましくは最初に互に係合する。このようにして、継手は、随意で、回転によって、トルクによって、または両方で引き上げることができる。引上過程の用途および重要性に応じて、表面が、正確に参照位置を過ぎた規定の相対的軸方向変位の点で係合することを、全ての状況で要求するわけではない。しかしながら、反復可能な確実な引上のために、表面が、回転による引上に使用される対応する相対的軸方向変位と密接に合致して係合することが好ましい。言い換えれば、参照位置を過ぎた既定回数の回転および部分回転と密接に整合する相対的軸方向変位まで継手構成要素を締めると、表面が、互と係合または接触することが好ましいが、全ての場合で要求されるわけではない。また、この方法において、任意の引上中に使用されるストロークの量は、継手の有用な締め直しの回数を最大限化または最適化するよう制御され得る。

例示的実施形態では、可撓性部材の表面が継手アセンブリの他方の表面に係合する場合に、手動組立工は、好ましくは、継手構成要素を一緒に締め続けるために必要とされるトルクの明確な増加を感知する。しかし、代替として、トルクレンチ等のトルク印加ツールを使用する場合に、ツールは、同じ引上を達成するために使用され得るが、組立工は、必ずしもトルク増加を感じるわけではない。

本明細書でストロークに関連して使用されるような「制限」という言葉は、ポジティブストップという考えを含むことを目的としていない。むしろ、係合表面との接触時に、可撓性部材またはトルクカラーが相対的軸方向変位に抵抗するが、さらなる軸方向前進を防止しないことを意味するために、ストローク制限という用語を使用する。これは、ポジティブストップが効果的で確実な締め直しを促進しないので、重要である。例えば、停止カラーは、典型的には、締め直しのための確実な追加の軸方向前進を可能にするので、継手が締め直される場合に除去される。

随意で、複数の締め直しのために可撓性部材を使用することができるので、導管把持デバイスを変形させた他の以前の引上がないことを意味する、継手の一番最初の引上については、参照位置は、最初の指できつく締めた位置であることは注目に値する。最初の指できつく締めた位置を過ぎると、継手構成要素を一緒にさらに前進させて引上を達成するために、数回の完全および部分回転（すなわち、相対的軸方向前進）が必要とされる。しかし、一番最初の引上を後続の締め直しと比較する場合に、把持および密閉を確保するために必要とされる追加の相対的軸方向変位またはストロークは、、同じ程度ではない。言い換えれば、各締め直しは、典型的には、参照位置を過ぎた、わずかな追加の部分回転のみを伴う。締め直しのための参照位置は、最後の引上後に構成要素があった位置である。この以前の引上位置（締め直し参照位置）は、構成要素、特に、導管把持デバイスが、すでに硬化した状態にあるが、わずかな弾性跳ね返りまたは弛緩を受けている場合もある、位置にある傾向がある。トルクによる引上に使用される可撓性部材との関連で、各締め直しのために、係合表面は、実際には、締め直し参照位置に非常に近くあり得、またはそれに接触さえし得るが、可撓性部材は、継手の締め直しを達成するように、さらなる軸方向前進を依然として可能にする。したがって、ネジ式継手構成要素の追加の相対的軸方向変位まで、係合表面が最初に接触しないという考えは、実践において、継手が受ける一番最初の引上に適用され得、各締め直しに対して適用され得るが、必ずしもそうではない。特に、数回の締め直し後に、導管把持デバイスは、ますます硬化され、導管上の定位置で固定され、その結果、以降の締め直しは、導管把持および密閉を達成するために、継手構成要素のおそらくごくわずかなさらなる相対的軸方向前進を伴う。

また、本明細書の例示的実施形態は、一番最初に引上時に係合する際の可撓性部材表面および係合表面を例証するが、そのようなものは、全ての場合で要求されるわけではない。例えば、可撓性部材は、初期引上を達成するために所望のトルクを使用することができるが、第１または後続の引上まで表面が係合しないように、設計され得る。

以下でさらに説明されるように、可撓性部材はまた、継手アセンブリと関連付けられる固有の計測機能の能力を提供し得る。固有とは、継手アセンブリが、必ずしも外部ツールを必要とせずに、計測機能を内蔵する、あるいは本質的または一体的に含むことを意味するが、外部ツールの使用もまた、異なる実施形態のために促進され得る。可撓性部材が、トルクによる引上と相対的軸方向変位（参照位置を過ぎた相対的回転）との間の反復可能な確実な関係を提示するので、計測機能は、トルクによる初期引上を計測するためだけでなく、回転による初期引上にも使用され得る。また、可撓性部材は、トルクまたは回転による締め直しを計測するために使用することができる、固有または別様の計測機能および構造を促進する。

本発明の種々の発明の側面、概念、および特徴は、例示的実施形態において組み合わせで具現化されるように本明細書で説明および例証されるが、これらの種々の側面、概念、および特徴は、個別に、または種々の組み合わせおよびそれらの副次的組み合わせで、多くの代替実施形態で使用され得る。本明細書で明確に除外されていない限り、全てのそのような組み合わせおよび副次的組み合わせは、本発明の範囲内となることを意図する。なおもさらに、代替的材料、構造、構成、方法、回路、デバイスおよび構成要素、形態、適応、および機能に関する代替物等の、本発明の種々の側面、概念、および特徴に関する種々の代替実施形態が本明細書で説明され得るが、そのような説明は、現在既知であるか、後に開発されるかに関わらず、利用可能な代替実施形態の完全または包括的なリストとなることを目的としない。当業者であれば、追加の実施形態に、発明の側面、概念、または特徴のうちの１つ以上を容易に採択し得、たとえそのような実施形態が本明細書で明示的に開示されていなくても、本発明の範囲内で使用する。加えて、たとえ本発明のいくつかの特徴、概念、または側面が、好ましい配設または方法として本明細書で説明され得ても、そのような説明は、そのように明示的に述べられていない限り、そのような特徴が要求される、または必要であることを示唆することを意図しない。なおもさらに、本開示を理解するのを支援するように、例示的または代表的な値および範囲が含まれ得るが、そのような値および範囲は、制限する意味で解釈されるものではなく、そのように明示的に述べられている場合にのみ、臨界値または範囲となることを意図する。また、種々の側面、特徴、および概念が、発明的である、または発明の一部を形成するとして本明細書で明示的に識別され得るが、そのような識別は、排他的となることを意図せず、むしろ、そのようなものとして、または特定の発明の一部として明示的に識別されることなく、本明細書で完全に説明される発明の側面、概念、および特徴があり得、代わりに本発明は、添付の特許請求の範囲で記載されている。例示的な方法またはプロセスの説明は、全ての場合において要求されるものとして全てのステップの包含に制限されず、また、ステップが提示される順序は、そのように明示的に述べられていない限り、要求される、または必要であるとは解釈されない。

図１および２を参照すると、本発明のうちの１つ以上の第１の実施形態が提示されている。この実施例では、管またはパイプ用の導管継手１０は、第１の継手構成要素１２および第２の継手構成要素１４を含む。これらの部品は、それぞれ、本体およびナットとして当技術分野で一般的に知られており、本体１２は、導管端部Ｃ１を受け取り、ナット１４は、継手の締め上げ中に本体１２に接合され得る。利便性として、本明細書で本体およびナットの一般的な用語を使用するが、当業者であれば、本発明が、そのような専門用語が部品を説明するために使用され得る用途に限定されないことを理解するであろう。本体１２は、図示されるように、独立型構成要素であり得るか、例えば、弁、タンク、または他の流動デバイスもしくは流体格納デバイス等の別の構成要素またはアセンブリと一体であり得るか、それに一体化され得るか、または組み立てられ得る。本体１２は、当技術分野で周知である、いくつかの名前を挙げると、例えば、ユニオン、Ｔ字形、Ｌ字形等の多くの異なる構成を有し得る。継手はまた、雄継手については、雄本体１２が外部ネジ式部分を含み、雌ナット１４が内部ネジ式部分を含むという識別をもって、一般的に当技術分野では雄継手または雌継手とも呼ばれる。雌継手については、雄ナット１２は、外部ネジ式部分を含み、雌本体１４は、内部ネジ式部分を含む。雄および雌継手の両方の実施形態を本明細書で提供する。

典型的な継手は、１つ以上の導管把持デバイス１６も含む。多くの継手では、これらの導管把持デバイス１６は、フェルールと呼ばれる。この開示では、導管把持デバイスおよびフェルールを交換可能に使用し、導管把持デバイスは、代替として、フェルールとして一般的に知られ、呼ばれているもの以外の構成要素の形態で実現され得、例えば、シール等の追加の部品を含み得ることが理解される。本開示では、継手の種々の実施形態は、例えば、第１または前方フェルール１８、および第２または後方フェルール２０等の２つの導管把持デバイスを含む。「前」と「後」との区別は、中心縦軸Ｘに沿った本体に対する導管把持デバイスの軸方向移動の方向を示す利便性のためである。「半径方向」および「軸方向」への本明細書の全ての言及は、別様に記述される場合を除いて、Ｘ軸に対して言う。また、角度への本明細書の全ての言及は、別様に言及され得ることを除いて、Ｘ軸に対して言う。

記述されるように、本体１２は、導管Ｃの端部Ｃ１を受け取る継手構成要素であるとして一般的に理解されている。ナット１４は、本体と螺合可能に嵌合する継手構成要素として一般的に理解されており、第２または後方フェルール２０の後端または駆動表面２４に係合する、少なくとも１つの駆動表面２２を含む。図１では、継手１０は、本体１２上の外部ネジ山２８およびナット１４上の内部ネジ山２９（図２）を有するネジ式接続２６を含む。

継手結合構成要素１２、１４、および導管把持デバイス２４、３０の例示的な幾何学形状、構成、および設計は、設計上の選択の問題であり、使用される材料、ならびに継手の期待される設計および性能基準に大いに依存することに留意することが重要である。多くの異なる結合構成要素および導管把持デバイス設計が、当技術分野で知られており、将来設計され得る。例示的実施形態との関連で説明および例証される、本開示および本明細書は、トルクによる引上、あるいは随意で、トルクまたは回転によって引き上げる能力を提供するための構造および方法を対象とする。

本明細書で使用される「完全引上」という用語は、導管１８上で継手アセンブリ１０の流体密密閉および把持を生成するために、１つ以上の導管把持デバイスを変形させ、必須ではないが通常は塑性的に変形させるよう、継手構成要素を一緒に接合することを指す。導管はまた、多くの場合、引上中に塑性的に変形させられ得る。本明細書で使用されるような部分的引上は、導管に対して半径方向に圧縮され、したがって、導管に取り付けられるよう、１つまたは複数の導管把持デバイスを変形させるように、雄および雌継手構成要素を一緒に部分的であるが十分に締めることを指すが、必ずしも、完全引上後に達成される、流体密接続または必要導管把持を生成していない。「部分的引上」という用語は、したがって、予備かしめ（ｐｒｅ−ｓｗａｇｉｎｇ）としばしば当技術分野で呼ばれるものを含むと理解され得る。予備かしめにおいては、継手アセンブリを形成するために第２の継手構成要素と嵌合される前に、フェルールおよびナットが導管上で保持されるように、かしめ工具が、フェルールを導管上で十分に変形させるために使用される。指できつく締めた位置または状態は、当接位置まで継手構成要素および把持デバイスが導管上に緩く組み立てられていることを指すが、指できつく締めた位置または状態において、導管把持デバイスは、雄および雌継手構成要素と軸方向に接触し、その間にあるが、雄および雌継手構成要素を一緒に有意に締めることはなく、それは、通常、塑性変形を受けない１つまたは複数の導管把持デバイスによって表される。また、初期または第１の引上または締め上げは、完全引上位置に対して継手が締められる最初の時を指し、フェルールおよび導管が以前に変形させられていないことを意味する。後続の引上または締め上げは、その以前の引上が最初の引上であったか、または継手の以降の引上あるいは締め直しであったかに関わらず、以前の引上後の任意の完全引上を指す。

本体１２は、前方フェルール１８用のカム作用表面の役割を果たす、裁頭円錐表面３０を含む。前方フェルール１８の後端は、後方フェルール２０用のカム作用表面の役割を果たす裁頭円錐陥凹３２を含む。完全な導管把持および密閉を達成するために、後方フェルール２０および前方フェルール１８がそれぞれのカム作用表面３２および３０に対して軸方向に前進するように、ナットおよび本体が一緒に締め付けられる（当技術分野では、継手の引上、継手を締め上げること、または継手を引き上げること、および派生用語として知られている）。これは、導管Ｃの外面に対するフェルールの半径方向内向きの圧縮を引き起こし、導管把持および密閉を達成する。図１および２の例示的な継手アセンブリでは、導管把持は、主に後方フェルールを用いて達成され、前方フェルールは主に、流体密密閉を提供する。しかしながら、いくつかの設計では、前方フェルールも、導管を把持し得、後方フェルールも、流体密密閉を提供し得る。したがって、「導管把持デバイス」という用語は、特定の導管把持デバイスがそれらの機能の一方または両方を果たすか否かに関わらず、２つの明確に異なる機能、すなわち、導管の把持と密閉とを含み得る。本発明は、代替として、単一の導管把持デバイスが導管把持および密閉機能を果たす、単一導管把持デバイス型継手に使用され得、なおもさらに代替として、２つよりも多くの導管把持および密閉デバイスを使用する継手に使用され得る。

図１は、指できつく締めた位置にある継手１０を図示する。この位置では、導管Ｃが本体１２に挿入された前または後に、フェルール１８、２０が設置されており、本体１２に対してナット１４を回転させることへの抵抗が感じられる点まで、ナット１４がナットと嵌合されている。好ましくは、導管端部Ｃ１が、本体１２の中のカウンターボア段部１３で底部に達する。この指できつく締めた位置では、ナット駆動表面２２は、後方フェルールの後端２４と接触しており、ナットが本体に対して回転されるにつれて、後方フェルール２０は、前方フェルール１８と接触するように押され、前方フェルール１８は、本体カム作用表面３０に接触する。典型的にはさらなる締め付けへの抵抗を感じるまで、組立工が、手動でナット１４を本体上に締め、その抵抗は、構成要素が図１に図示される位置で略当接していることを示す。

接続を完成させるために、本体およびナットは、互に対して回転させられる。それは、継手を締め上げること、または引き上げることとしても知られている。駆動表面２２は、後方フェルール２０を前方に押し、それは順に、前方フェルール１８を前方に押し、カム作用表面３０に対して前方フェルールの前方部分１８ａを押し進める。これは、カム作用表面３０と、また、導管Ｃとも流体密密閉を形成するように、前方フェルールを半径方向に圧縮させる。後方フェルールの前方部分２０ａは、前方フェルールの裁頭円錐陥凹３２に対して押し進められる。これは、後方フェルールが導管に密に係合するように、後方フェルール２０を塑性的に変形させ、半径方向に圧縮させる。後方フェルールの前縁２０ｂ（図３参照）は、段部Ｓを形成するように、導管Ｃの外面に食い込む。この段部は、そうでなければ本体１２から導管を押し出す傾向がある、加圧下でさえも優れた導管把持を提供するように、後方フェルール２０と協働する。後方フェルールはまた、導管と流体密密閉を作製し得るが、その主な機能は導管把持である。継手１０および導管端部が、圧力に対して流体密密閉および強力な導管把持を有するように、ナット１４が、本体１２に対して軸方向に十分前進させられた場合に、接続が完成する。この位置は、図３に図示されており、完全締め上げまたは引上位置として一般的に知られている。

本体は、通常、レンチ平面３４が提供され、ナットは、一般的に、継手１０を引き上げるのに組立工を補助するように、レンチ平面３６（図１）を用いて提供される。いずれの継手構成要素も回転させられ得るが、通常、組立工は、ナット１４を回転させるために別のレンチを使用しながら、本体１２を静止して保つためにレンチを使用する。または代替として、時には、本体１２が、固定具で保持され、いくつかの設計では、特に雌継手について、本体は、すでに別の構造に設置されているか、または別の構造と一体化されている。

例示的な本体１２等の雄継手本体は、典型的には、本体ネジ山２８の内側端と六角平面３４の対面段部３４ａとの間に位置する円筒頸部３８を有する。本明細書の図１１および１２で例示されるような雌継手については、以降で説明されるように、雄ナットに、ネジ山と対向段部との間の頸部が提供され得る。

これまで、導管の密閉および把持を達成するための、ナット、本体、および１つ以上の導管把持デバイスの本明細書で説明される基本構造は、非常に良く知られており、単一フェルールおよび２フェルール継手を含む、多くの継手設計に共通する。本明細書で例証される特定の継手および動作は、Ｓｗａｇｅｌｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｏｌｏｎ，Ｏｈｉｏ）によって販売されている管継手で具現化され、多数の特許、公開特許出願、および他の公表されている文献で説明されている。例えば、米国特許第５，８８２，０５０号および第６，６２９，７０８号を参照されたい。本開示における本発明は、現在知られているまたは後に開発される多くの異なる継手設計との使用に好適である。

従来技術の継手、特に、管継手が、指できつく締めた位置を過ぎた本体に対するナットの特定回数の回転（「回転」は、部分回転を含み得るが、典型的には含まない）を数えることによって、最終完成位置（例えば、図３）まで引き上げられる、または締め上げられるように設計されているので、指できつく締めた位置が重要であることが分かる。例えば、本明細書で例証されるような管継手は、指できつく締めた位置を過ぎた１と４分の１回の回転という特定の状態まで引き上げられる。他の製造業者の管継手は、異なる回数の回転および部分回転まで引き上げられ得る。実際の実践での回転は、継手ストロークまたはストロークとしても知られている、ナットおよび本体の所定または所望の相対的軸方向移動（およびフェルールまたは導管把持デバイスの結果として生じる軸方向移動）に対応する。任意の所与の継手設計については、継手が指できつく締めた位置を過ぎて適正に引き上げられていることを確実にするために必要とされる、対応する最小限のストロークが生じる。全ての継手部品が指できつく締めた位置で密接に接触している場合、前方フェルールが密閉し、後方フェルールが適正に塑性的に変形することを可能にして、所望の導管把持を達成するための（または代替として、単一フェルールが把持および密閉するための）ナットおよび本体の最小量の相対的軸方向移動がある。最小限の相対的軸方向移動またはストロークは、ネジ山ピッチ、および種々の部品の具体的設計特徴、特に、フェルールの材料特性および幾何学形状、ならびに導管の材料特性に基づく、特定回数の回転に対応する。指できつく締めた位置を過ぎた回転は、相対的軸方向移動またはストロークに容易に変換されるので、導管継手は、歴史的に回転によって引き上げられてきた。

適正または有効な初期または第１の引上は、継手が、継手製造業者によって記載されるようなその仕様通りに機能し得るように、効果的な導管把持および密閉が達成されるものである。そのような性能仕様または定格は、例えば、漏出がない流体密接続を確保するために、最大流体圧力を含み得る。

導管を含む継手の各構成要素または一部は、独自の一式の公差および材料特性を有する。例えば、所与のサイズの市販の導管は、許容誤差または範囲内の外径を有する。導管はまた、特定公差内の壁の厚さおよび硬度も有する。同様に、ナット、本体、およびフェルール等の機械加工または形成部品の各々は、特定範囲内の種々の寸法および材料特性を有する。結果として、任意の所与の継手サイズまたは設計の多数の部品にわたって、公差の累積が必然的に起こり、それは、無作為に起こるが、おそらく統計的に予測可能である。公差の累積によって、継手部品の任意の無作為なアセンブリが、最大公差でいくつかの部品、最小公差でいくつかの部品、および公称値付近でほとんどではなくても多くの部品を有することを意味する。しかし、適正な初期引上を確保するために、特定回数の回転は、継手アセンブリが、高くも低くも公差限度に近い、または公差限度にある、公差に達している部品を無作為に含み得る可能性を考慮する。したがって、指できつく締めた位置を過ぎた特定回数の回転は、各継手が初期引上後にその圧力および密閉定格通りに機能するように、導管把持および密閉を達成する十分なストロークを確保するように選択される。

導管継手の別の側面は、締め直しという考えである。本明細書で例証され、Ｓｗａｇｅｌｏｋから入手可能な継手は、性能の損失を伴わずに、多数回の有効締め直しが可能である。継手は、何億という人によって使用され、ガスおよび液体格納ラインおよびシステムの中の施設および機器の全体を通して一般的に見られる。特定の場所に設置された後に、１つ以上の継手は、分解されなければならないことが極めて一般的である。継手を分解しなければいけないことの理由は、継手の用途と同じくらい様々であるが、典型的な実施例は、導管の一部、または流体ラインの中の弁、調節器、フィルタ等の機械的に接続された部品を交換または修復または補修する必要性を含む。継手が分解された後に、同じ継手および継手構成要素、特に、同じフェルール、ナット、および本体を再利用することが、通常は最も容易かつ最も費用効率的である。したがって、本明細書で使用されるような有効締め直しまたは効果的に締め直された継手は、流体密密閉および把持に関して継手性能に悪影響なく、同じ継手部品、または場合によっては１つ以上の交換された継手部品を使用して、導管との機械的に取り付けられた接続を確立するように、効果的に再び締められるものである。言い換えれば、本明細書で使用されるような有効締め直しとは、継手性能が損なわれず、または、その元の性能基準、仕様、または定格から改変されない（例えば、製造業者によって特定され得るような許容回数の締め直し以内の締め直し時に、同じ圧力定格を達成する）、締め直しを意味する。本明細書の種々の実施形態および発明との関連で、締め直しという用語を使用する場合、有効締め直しを言う。本明細書では、「有効締め直し」および「確実な締め直し」を交換可能に使用する。

継手を適正に締め直すために、通常、直前の締め上げが継手の初期締め上げ（初期締め上げとは、継手が完全締め上げ位置まで締められた最初の時を意味する）であったか、または以前の締め直しであったかにかかわらず、その直前の締め上げの軸方向位置を越えた本体に対するナットの追加の軸方向変位がある必要がある。各締め直しのための追加の軸方向変位は、適正な密閉および把持を再確立するために必要とされる。これはしばしば、その元の引上位置まで継手を再び締めることと、次いで、組立工が導管把持および密閉を再確立するように、ナットをもう少し回転させることによって継手をぴったりと合わせることとによって達成される。継手は、一般に、本体に対する、本体に向かったナットのさらなる軸方向前進を必要とするので、各締め直しは、有限回数の有効締め直しに適応することができる。全ての継手設計が有効締め直しに好適であるわけではない。例えば、いかなる間隙も伴わずに、フェルールが完全に接触するように一緒に押しつぶされる継手は、有効締め直しにあまり有用ではなく、密閉は、そのような締め直しに対して信頼性がない。また、ポジティブストップが、確実な追加の軸方向移動を防止するので、最初にポジティブストップまで引き上げられる継手は、同じポジティブストップを使用して、確実に締め直すことができない。

回転によって引き上げられるように設計されている継手は、多種多様な用途において、世界中で広く普及した受け入れおよび使用を見出している。しかしながら、いくつかの業界は、トルクによる部品の組立により慣れているので、これらの業界は、回転による引上を必要とする継手を利用したがらない。例えば、自動車業界では、部品が適正に締められたことを組立工が即時に把握するように、単純なトルクレンチおよび他のツールの使用を可能にして、部品は、一般的に特定最小トルクに対して組み立てられる。

回転によって引き上げられるように設計されている継手は、典型的には、トルクによって引き上げられることが推奨されない。これは、材料特性における変動または公差の累積（例えば、導管の外径、壁の厚さ、硬度特性等、ならびにナット、本体、およびフェルールの種々の寸法の、再び仕様内でもある固有の変動）が、トルクとストロークとの間の予測可能な対応の欠如を生じ得るためである。言い換えれば、継手が引き上げられるにつれて、トルクが自然に、かつ徐々に増加するが、本明細書で例証されるような最高品質の継手を使って作業する、最も熟練した経験豊かな組立工を除いて、十分なトルクが適正な回数の回転と対応するように印加されていることを「感知する」ことは困難となる。回転によって引き上げられるように指定されている継手を引き上げようとするために、トルクレンチが使用される場合があるが、十分なトルクを確保するために、トルクは、必要よりも高くなる必要があると思われ、それにより、潜在的に、後続の締め直しの回数を制限するという犠牲を払う。回転による引上に基本的に適合されている継手業界では、そのような既知の継手上でトルクによる引き上げを指図することは、実行可能ではない。

トルクによる引き上げを模倣するために、ポジティブストップが継手を引き上げるために使用され得る。なぜなら、ポジティブストップが係合された場合、継手構成要素を締め続けるために必要とされるトルクが急激に増加するからである。ポジティブストップとは、継手部品を極めて過剰に締めることを除いて、全ての実用的な目的で、さらなる軸方向前進が防止される表面係合を意味する。ポジティブストップの使用は、トルクによる真の引上ではないが、むしろ、ポジティブストップは単に、本体に対してナットをさらに軸方向に前進させる能力を妨げる。したがって、ポジティブストップを伴う締め直しは、把持および密閉を達成するようにフェルールのさらなる軸方向前進を提供することができないことにより、信頼できない。さらに、ポジティブストップの使用は、トルクによる効果的な後続の引上または締め直しを可能にしない。

本明細書で開示される本発明の以下の実施形態は、トルクによって、または随意で回転によって引き上げられ得る導管用の継手を提供することに関する。この概念には、いくつかの異なる側面がある。本明細書の例示的実施形態は、回転によって、トルクによって、または両方で引き上げられ得る継手のための装置および方法を開示する。有利にも、必須ではないが、継手は、最初に、トルクまたは回転によって引き上げられ、トルクによる、または回転による多数回の締め直しを受け得る。なおもさらに、これらの締め直しの各々は、初期締め上げまたは以前の締め直しと同じトルク値または所定のトルク値の範囲で達成され得る。さらに別の重要な側面として、回転によって引き上げられるように設計されている継手が、代替として、トルクによって引き上げられるように、本明細書で教示されるように適合され得る装置および方法が提供される。

トルクによって引き上げることができる、あるいは代替として、トルクまたは回転によって引き上げることができる継手の我々の概念は、ストローク制限特徴を組み込むことによって実現され得る。ストローク制限特徴は、トルクによる引上を可能にするだけでなく、トルクによる締め直し、および非常に意外にもトルクによる多くの締め直しも促進する。

最初に、当業者の見解は、任意の継手をトルクによって引き上げることができ、これは、指できつく締めた位置を過ぎた初期引上に関していくらか正確であるということになり得る。しかしながら、この結果を成功裏に達成する課題は、トルクによる引上を使用することから遠ざかる。固有の公差の累積、および摩擦等の種々のトルクが誘導する要因を克服するために、特に、高い公差限度にある継手については、導管把持および密閉を達成するように適正なストロークを確保するために十分に高いであろうルク値を選択しなければならない。例えば、導管の硬度、壁の厚さ、および／または外径が、最大許容公差累積に近い継手については、公差の累積の公称限度または低い限度にある導管についてよりも、適正なストロークに達していることを確実にするために、有意に大きいトルクが必要とされる。

しかし、最悪の事態の種類の分析と同種である、初期引上のためのこの高いトルク値は、導管特性が無作為に公称、または低い公差の累積である場合、継手にとって、過剰な締め付けおよび過剰なストロークの使用をもたらす。任意の継手が、利用可能な追加のストロークの量に基づいて、有限回数の可能な締め直しを有するので、この無駄なストロークは、利用可能な締め直しの回数に深刻でさえもある悪影響を及ぼす。たとえ初期引上時にストロークを制限するために、ポジティブストップが使用され得ても、ポジティブストップは、締め直し中に追加のストロークも防止し、その結果、ポジティブストップを用いた締め直しは、導管を確実に再密閉しな。我々のトルクによる引上の概念は、トルクによる締め直し、随意で、初期締め上げまたは以前の締め直しに使用されたのと同じトルクまでの締め直しも促進する。これは、トルクによる初期引上に使用されるポジティブストップを用いて行うことができない。また、締め直しのために、（例えば、停止カラー等の）ポジティブストップが除去されると想定されたい。ここで、後続の締め直しは、ストロークに制限がなく、再度、初期引上に使用される高いトルクは、締め直し時のストロークを消費し、それにより、再度、確実な締め直しの回数を限定する。

したがって、信頼できない締め直しを用いて、従来技術で達成可能となり得るものと違って、我々のトルクによる引上の概念は、トルクによる初期締め上げを促進し、また、エンドユーザが、確実に１回または２回締め直すだけでなく、そのように所望した場合は、何度も締め直すことも可能にする。

本明細書の我々の教示を使用して、継手設計者は、製造業者が所望するどのような信頼レベルにおいても、漏出しない初期引上を達成する所定のトルクを選択し得る。いくつか例を挙げると、一部の製造業者は、漏出しない初期引上を毎回生じる所定のトルクを望み、他の製造業者は、９７％信頼性を望み、その他は、より低い信頼性さえ望み得る。たとえ所定のトルクが１００％漏出しない初期引上を生じない場合にも、トルクによる多数回の締め直しを依然として可能にしながら、所望であれば、組立工は、なおさらに継手をもう少しぴったり合わせることができる。

複数の確実な締め直しというオプションを伴う我々のトルクによる引上の概念は、初期引上のために消費されるストロークが、典型的には、最高の引上ストロークとなるという本明細書の我々の理解および教示からも生じる。言い換えれば、初期引上時に適正な把持および密閉を達成するようにフェルールおよび導管の適正な変形を確保するために、大幅なストロークが、典型的には必要とされる。連続締め直しのために、各締め直しは、概して、初期引上よりも少ない追加のストロークを必要とすることが分かっている。例えば、締め直しは、約０．０００１から約０．０１インチの範囲内の追加の相対的ストロークのみを利用し得る。さらに注目に値することとして、多数回の締め直し、例えば、２０回以上、および５０回よりも多くの締め直しにおいて、締め直し成功のために必要とされる追加のストロークの量が、ほぼ測定不可能になるほど少なくなる点にまで、各連続締め直しが、概して、以前の締め直しよりも少ないストロークを要する。しかし、重要な点は、追加のストロークがどれだけ小さくなり得ても、締め直し時に適正な有効密閉を確保するために、いくらかの追加のストロークが必要とされることである。よって、数回の締め直しを通して、有効締め直しに必要とされる追加の相対的軸方向ストロークは、漸近曲線の性質上、ほぼゼロであるが、ゼロになりきらないインチまで、次第に少なくなる。締め直し成功のためにどれだけ多くのストロークが必要とされ得るかに関して、各継手設計は独特であるが、概して、初期引上に必要とされるより多量のストロークと、少数回の初期締め直し（例えば、おそらく最初の２回または３回の締め直し）に必要とされるものとの間に、識別可能な遷移があり、より少なく、いくらか狭く変化する量のストロークが以降の締め直しに必要とされる。以降の締め直しのための追加の相対的軸方向ストロークを緊密に制御するために、ストローク制限特徴が以降で使用され得るように、この遷移は、より大きいストロークの引上（例えば、初期引上および数回の初期締め直し）が行われた後に最初に係合するストローク制限特徴を最適化するための随意的な機会を提示する。

連続締め直しが効果的な再密閉のために次第に少ないストロークを必要とするという認識は、各締め直しが、フェルールをもう少し塑性的に変形させ、導管も変形させ、その結果、フェルールが、それらの直前の位置にとどまるか、または、予想されるように、無駄なストロークをほとんどまたは全く伴わずに戻ることができるという認識から理解することができる。したがって、継手を適正に締め直すために再びトルクを加える前に、最初に、フェルールを定位置に戻すために、次第に少ないストロークおよびトルクが消費される。

したがって、我々の教示では、所望に応じて、任意の公差の累積に対して確実な初期引上を生じるように、所定のトルクが選択され得る。次いで、締め直し中に使用されるストロークを制限するために、初期引上時に、または１回以上の締め直し後に、最初に係合されるストローク制限特徴を提供する。極めて意外にも、これが、同じ所定のトルク値までの多くの締め直しを促進し、そのように所望された場合、５０回以上もの多くの確実な締め直しを促進することを見出した。トルクによる初期引上は、適正な把持および密閉を達成するために必要とされるストロークを使用するように、随意で、それを超えると、ストローク制限特徴によって制御されるわずかな増分の軸方向前進で確実な締め直し成功を達成することができる最適化されたストロークまで使用するように選択され得る。

さらに強調すると、ストローク制限特徴は、トルクによる初期引上中に係合し得るが、その必要はない。随意で、ストローク制限特徴は、第１または後続の締め直しまで係合しなくてもよい。ストローク制限特徴は、随意で、各連続締め直しが、わずかな増分の追加の軸方向ストロークのみを必要とする近似点まで、ストロークが消費されるように、設計され得、その近似点で、ストローク制限特徴は、締め直しのために、そのような増分付加的ストロークを制御するように係合し得る。したがって、ストローク制限特徴は、それがなければ締め直しに使用された可能性があるストロークを無駄にする不必要に高いトルクであろうものを効果的に分離する。

例えば、所与の１と４分の１回転の継手設計群について、１５Ｎ−ｍ（ニュートンメートル）が、高い公差の累積を有する継手の初期引上のための所定のトルクであると仮定する。同じ１５Ｎ−ｍトルクは、低限度の公差の累積にある継手も引き上げるが、１と４分の１回よりも多い回転、おそらく、２回以上の完全回転さえももたらす。トルク制限特徴は、そのような過剰なストロークが消費される前に係合するように軸方向に位置付けられ得、したがって、必ずしも必要ではないが、初期引上中に係合し得る。しかしながら、公差の累積の公称に近く、またはより高い側にある継手については、トルク制限特徴は、第１、第２、またはおそらくさらに以降の締め直しまで、係合しない場合がある。したがって、トルク制限特徴は、継手設計群に対する所定のトルクまで、トルクによる引上を可能にし、同時に、低限度の公差累積のアセンブリに対する過剰な締め付けを防止し、それにより、多くの確実な締め直しを促進する。ストローク制限特徴は、トルクによる各締め直しのためのストローク制御引上も提供し、トルクによる多くの確実な締め直しを可能にすることにも貢献する。

製造業者からの全ての継手が、同様のトルク・ストローク特性を有するわけではない。一部の製造業者が、寸法および材料特性に、より緩やかな公差を有し得る一方で、他の製造業者は、非常に厳格な制御を有し得る。いくつかの継手は、潤滑剤の使用等のトルク低減特徴を伴って設計され得る一方で、いくつかの継手は、より低い圧力の印加のために、より軟質の材料を伴って設計され得る。しかし、継手設計に行われる多数の選択にもかかわらず、適正なストロークを確保して導管把持および密閉を達成するように、所定のトルクが選択され得る。この所定のトルクは、随意で、ストローク制限特徴が、初期引上および締め直しを含む、全ての引上において係合するほど、十分高く設定され得る。最初に、初期引上時であろうと、以降の締め直し時であろうと、いったん係合されると、ストローク制限特徴は、各締め直しのための追加の軸方向移動またはストロークの制御を可能にし、したがって、特定の継手設計のための利用可能な回数の締め直しを最大限化する。

図１−３を参照すると、一実施形態では、トルクカラー４０の形態で実現され得る、ストローク制限部材４０が、トルクによる引上を促進するように、継手１０とともに含まれ得る。トルクカラー４０は、例えば、非一体環状リング状本体４２の形態で実現され得る。本体４２は、随意で、本体ネジ山２８上にトルクカラー４０を回転させることによって、トルクカラー４０が、例えば、頸部３８の上等の本体１２の上に設置されることを可能にする、内部ネジ山４４（鎖線によって表される）を含み得る。しかしながら、本体４２は、全ての用途でネジ式である必要はない。ネジ式バージョンのいくつかの利点は、ネジ山４４が、頸部３８上でトルクカラー４０を中心に置いて整合させ、また、トルクカラーが使用中に軸方向に圧縮された時に、トルクカラー４０のための強度および支持も提供することである。

この時点で、この実施形態でのトルクカラー４０は、回転によって引き上げられるように設計された継手に使用するために設計され得ることに留意する。トルクカラー４０は、トルクによる引上のために特定的に設計されている、新しい継手にも使用され得る。回転による引上継手と組み合わせたトルクカラー４０の利点は、継手、例えば、本明細書の継手１０が、回転によって、または代替としてトルクによって、あるいは両方でさえも、引き上げられ得ことである。トルクカラー４０は、エンドユーザが、トルクカラー自体以外の特別な継手部品を在庫管理または購入する必要がないように、回転による引上継手の使用を可能にする。例えば、たとえ初期引上が回転によるものであっても、１回以上の締め直しが、トルクによって引き上げられ得る。そして、たとえ初期引上がトルクによるものであり得ても、１回以上の締め直しが、回転によって引き上げられ得る。また、一部の締め直しは、回転によるものであり得、他の締め直しは、トルクによるものであり得る。

トルク制限部材またはトルクカラー４０の概念は、部分的には２つの相関効果により、機能する。第１に、（初期引上であろうと、後続の締め直しであろうと）引上中に、および本体に対する所定量のナットの軸方向変位またはストローク後に、トルクカラー４０は、ナット１４と接触し、その後、各締め直しに対して、本体１２に対するナット１４の制御された軸方向変位またはストロークを確立する。制御された軸方向ストロークは、ナットと本体との間の相対的軸方向ストロークに対応することにより、好ましくは、不必要な過剰な締め付けなしで、導管把持および密閉が達成されたことを確実にするように設計され得る。

したがって、好ましくは、トルクカラー４０は、初期引上に対して、導管把持および密閉が達成されたことを確実にするように、所定のストロークが発生するまでナット１４に接触しない。実際の所定のストローク値、および所定のストロークを発生させるために必要とされる、対応する所定のトルクは、継手の多くの異なる設計基準、および期待される信頼性の関数となる。トルクカラー４０は、初期引上中にナット１４に係合して、過剰な締め付けおよびストロークの損失を防止するように設計され得るか、または１回以上の締め直し後のみナットに係合し得る。所定のトルクは、トルクカラー４０がナット１４に接触するか否かにかかわらず、適正な初期引上を確保するように選択され得る。しかし、トルクカラー４０がナットに係合した後、次いで、トルクカラー４０は、トルクによる各締め直し中に、または回転による各締め直し中にも、ストロークを制御するために、さらなるストロークに抵抗するが、防止しない。

この時点で、回転によって引き上げられる継手は、典型的には、フェルールをそれらの直前の位置に戻すよう継手を再び締め（ストローク回復とも呼ばれる）、次いで、継手を締め直すように、別の部分回転、例えば、おそらく１／８回転を生じることによって、締め直され得ることに留意する。トルクカラーが、各締め直しのための制御された軸方向変位を提示するので、トルクカラー４０は、そのように所望される場合、トルクまたは回転による締め直しに使用され得る。

第２に、トルクカラー４０は、継手１０が完全に引き上げられていることを確実にするようにナット１４が十分前進させられた後に、トルクの有意かつ知覚可能な増加を生じる。したがって、所定のトルクが、随意で、過剰な締め付けなしで、適正な導管把持および密閉のために必要とされる所定のストロークに対応するので、継手は、この所定のトルクまで引き上げられ得る。所定のトルクは、トルクレンチを用いて達成され、または本体１２に対してナット１４をさらに回転させるために必要とされるトルクの明確かつ随意で急激な上昇として感知され得る。別の言い方をすれば、組立工が、本体１２に対する回転に対するナットの抵抗の有意な増加を感じ、または感知し得る。ナットのストロークの明確な制限があり、ナットをさらに前進させようとするために必要とされる、トルクの感知された増加が明白である。このトルクの明確な上昇は、好ましくは、その最終完成引上位置まで継手を締めるために使用される、所定のトルクよりも著しく大きくなるが、いずれにしても、トルクが印加される際のナットストロークの制限によって達成される。ストローク制限特徴は、好ましくは、適正な引上を確保するように、所定の相対的軸方向ストロークに達すると同時に、またはその後に、トルクの明確な上昇が発生するように、設計される。したがって、例えば、トルクレンチを使用した、トルクによる引上が使用され得、または、トルクの有意かつ明確な増加の組立工への感覚フィードバックに基づく、トルクによる引上が使用され得る。

さらに詳しく述べると、ナットが本体に対して回転させられるにつれて、フェルールが変形させられ、導管に対して半径方向に圧縮されるので、回転によって引き上げられるように設計されている継手の設置者または継手組立工が、継手の引上中に増加するトルクを感知する。トルクカラーの使用により、所定のトルクが印加され、次いで、トルクの急激または顕著な増加が感知されるが、カラーの設計によって設定される所定のストロークを超えたナットの大幅なさらなるストロークを伴わない。これは、適正な引上に達した後に、トルクカラーが、本体に対するナットの追加の軸方向ストロークに対する抵抗を有意に増加させるように作用するためである。導管把持および密閉を達成するように適正なストロークが発生していることを確信して、トルク値またはトルク値の範囲が、継手を引き上げ、および／または継手を締め直すために特定され得るように、トルクカラー４０が適切に設計されることを可能にするのは、トルクと、ナットおよび本体の相対的ストロークとの間のこの相互作用である。所定の軸方向ストローク位置を越えた追加の相対的軸方向ストロークに抵抗することによって、所定の軸方向ストロークは、随意で、トルクによる初期引上ならびに各締め直しの両方のために、過剰に締めることなく、導管把持および密閉が達成されることを確実にするために必要とされる、ストロークに密接に対応することができる。

初期引上に使用されるのと同じ締め直しのための所定のトルクを使用することは随意的であるが、単一のトルクレンチまたはトルク仕様のみが使用される必要があるので、これがエンドユーザにとって大いに便利となることが期待できる。トルクカラー４０または他のストローク制限部材は、規定の印加されたトルクにおける各締め直しを伴う制御された追加の軸方向変位を提供することによって、この利益を促進する。各締め直しを伴う追加の軸方向変位は、係合表面（４８、５０）の角度、摩擦値、硬度、降伏強度、クリープ等を含むが、それらに限定されない、多くの要因、ならびにどれだけの締め直しがすでに行われているかに依存する。

トルクカラー４０はさらに、締め直し時に把持および密閉を確実に確保するために、追加の軸方向前進を達成するナットおよび本体のさらなる締め付けを可能にすることによって、トルクによる締め直しを提供する。これは、１回または２回の締め直しのためだけでなく、多くの締め直しのためにも実現される。５０回以上、トルクを用いて確実に締め直す能力を観察した。トルクによって締め直すそのような能力は単に、従来知られているポジティブストップ設計を用いて達成することはできない。なおもさらに、締め直しは、随意で、以前の引上と同じトルク値まで行われ得、この同じトルク値は、随意で、予備かしめに対して使用され得ることを観察した。

この多数回の締め直しは、ステンレス鋼継手等の高合金材料の場合、特に意外である。そのような継手は、適正な引上のために、硬質導管に対する大幅なトルクおよび圧縮力を受ける。締め直し中に追加の「硬化」状態となることができる、より軟質の材料を使用することによって、締め直しを可能にするポジティブストップカラーを提供するために、過去にいくらかの努力が行われてきたが、そのような停止カラーは、例えば、５回以上の多数回の締め直しに、または、ポジティブストップカラーに対する圧縮力がポジティブストップカラーを降伏させる高合金継手には、不適当である。したがって、トルクカラー４０は、１回以上の締め直しのための追加のストロークを可能にしながら、追加のストロークへの所望の抵抗を提供するために、高荷重に耐えるように設計され得る。

図３Ａを参照して、本体に対するナットの回転（ストローク）対トルクの例示的なチャートを用いて、これらの概念をさらに例証する。ストロークおよびトルクの実際の値は重要ではないが、むしろトルクとストロークとの間の関係の概念が重要である。最大で所望または所定のストロークまで、トルクが傾斜Ａによって表されるように次第に増加することに留意されたい。次いで、トルクの増加率は、傾斜Ｂによって表されるように、ナットがトルクリングに係合した後に際立って変化する。遷移領域ＡＢ中で、トルクカラー４０は、トルクへの緊密な対応を伴って追加のストロークへの有意な抵抗（トルクとして感知され、またはトルクレンチが引上に使用されることを可能にするために使用できるような特定トルクに対応する）を生じるように設計することができる。図３Ａのグラフは、例示的にすぎず、本明細書の概念のうちのいくつかを例証することを意図すると認識することが重要である。例えば、遷移領域ＡＢが回転の回数に対して発生する場所は、左右に偏移させることができる。また、トルク変化の量、およびさらなるストロークに対する抵抗もまた、トルクカラーの設計によって設定することができる。

トルクカラー４０は、好ましくは、適正な引上のための所定のトルクが、多くの継手にわたって公差の累積を可能にする、所定の最小限のストロークと対応するように設計される。上述のように、全ての継手は、特定の公差に合わせて作製された部品を有し、多数の継手の範囲内で、異なる継手が、許容公差内の異なる寸法を伴う部品を有する。トルクカラー４０は、継手の公差累積の最悪の事態を考慮すると、導管把持および密閉を確保するように、所定のトルクで、またはトルクの所定の範囲内の全てのトルク値について、十分なストロークが達成されるように設計される。つまり、所定のトルクが許容トルクの範囲である場合に、範囲の最低トルクが導管把持および密閉を確保する。言い換えれば、所定の引上トルクは、確実な有効締め直しを可能にしながら、継手が適正に引き上げられたことを確実にする、ストロークの許容範囲と対応する。これは、過剰な締め付けを防止するだけでなく、後続の締め直し中に追加の軸方向変位（ナットおよび本体を一緒にさらに締めること）を依然として可能にしながら、継手の締め付け不足も防止するように、トルクとストロークとの間の緊密な対応を提供するために、トルクカラーが使用される理由である。締め直しのためのこの追加の軸方向移動は、非常に小さく、例えば、約０．０００１〜０．０１インチであり得るが、確実な締め直しを確保するように十分であり、特に同じトルク値で、そのような追加の軸方向移動を確実に可能にしない、ポジティブストップとは有意に対照的である。

頸部３８が、トルクカラーネジ山４４の内径よりも小さい外径を有するので、多くの場合、トルクカラー４０は、継手１０が指できつく締めた位置にある場合に、頸部３８の上で自由に回転することができる。

図１−３の実施形態では、トルクカラー４０は、ナット段部３４ａに接触する、平面的な背面４６を有し得る。この接触は、継手１０が指できつく締めた位置にある場合に、存在することも存在しないこともある。しかしながら、トルクカラー４０が本体１２に対するナット１４の軸方向前進またはストロークを制御するので、トルクカラー４０は、好ましくは、トルクカラー４０がナット１４に係合した後に継手１０が引き上げられる場合に、軸方向に固定される。この実施形態では、トルクカラー４０は、ナット１４がトルクカラー４０と接触する場合に背面４６が本体段部３４ａに接触するように、長さＬを有することによって、軸方向に固定され得る。背面４６は、引上中に回転するトルクカラーへの抵抗を提供するために、縮小した表面積を有し得る。背面４６はまた、引上中にトルクカラー４０の回転に抵抗するように、刻み付きであり得、または別様に形成され得る。

必須ではないが好ましくは、トルクカラー４０は、その主軸Ｙに関して対称である（図１）。この特徴は、トルクカラー４０が、同じ性能で、頸部３８上にいずれの方向にも設置され得るという点で、簡略化された組立を可能にする。

トルクカラー４０はまた、ナット１４の開放端５２においてナット先細表面５０に接触する楔表面４８も含む。楔表面４８は、例えば、裁頭円錐表面であり得るが、他の形状および外形が必要に応じて使用され得る。ナット先細表面５０もまた、裁頭円錐形、あるいは、とがった、または丸い／半径状角を含むが、それに限定されない、必要に応じて任意の他の形状であり得る。断面で見られるように、楔表面４８は、トルクカラー４０の中心軸Ｘ（図１）に対してある角度を成して形成され得る。断面で見られるように、ナット先細表面５０は、ほとんどの継手の場合でも軸Ｘである、ナットの中心縦軸に対する角度βで形成され得る。ナット１４の任意の表面が、引上に対する所定の軸方向変位時に、トルクカラー楔表面に接触するために必要に応じて使用され得る。代替として、ナットの移動と関連付けられる表面、追加の部品でさえも、楔表面４８に接触するために使用され得る。

図１および３から明白であるように、継手１０が指できつく締めた位置にある場合、ナット先細表面５０は、楔表面４８から軸方向に離間され、完成した引上後に、ナット先細表面５０は、楔表面４８に軸方向に押し付けられる。トルクカラー表面４８は、ナット先細表面５０が最初に楔表面４８と接触した後に、ナットの軸方向前進に有意に抵抗するように作用し、それにもかかわらず、後続の締め直し中に追加の軸方向ストロークを可能にするので、その表面を楔表面と呼ぶ。この接触は、組立工によって感知することができ、またはトルクレンチが継手１０を締め上げるために使用されることを可能にする、トルクの明確かつ随意で急激な増加を生じる。角度αおよびβは、同じであり得るが、その必要はない。我々は、約４５度の角度αが特によく機能するが、多くの異なる角度値が使用され得ることを見出した。角度αが９０度に近づくにつれて、トルクカラー４０は、基本的にポジティブストップとしての役割を果たす。これは、初期引上のために容認可能であるが、締め直し、特に、約１０回以上の締め直しの回数を可能にしない。角度αがゼロに近づくにつれて、トルクカラー４０は、本体に対するナット１４の軸方向前進への次第に少ない抵抗を提示し、したがって、トルクが増加するとともに、ナットのストロークに明確で十分な制限を提示しない。しかしながら、トルクカラー４０の材料ならびに表面４８の硬度および摩擦（ナット先細表面５０について同様）に応じて、１０度ほども小さい浅い角度が、多くの用途でうまく機能し得る。角度αの上限も、所望の回数の締め直しおよび所望されるトルク増加の量に依存するが、αの角度値は、全体的な必要性能に応じて、７５度以上ほども高いことがある。

ナット先細表面５０の前縁５４は、継手１０が引き上げられる場合、最初に楔表面４８に接触する。本体１２に対するナット１４のさらなる前進は、楔表面４８とナット先細表面５０との間のますます緊密な係合を伴って、トルクカラー４０の前方部分５６を、ナット先細表面５０によって画定される裁頭円錐陥凹に進入させる。これは、そうでなければトルクカラー４０が存在しなかった場合に同じナットストロークについて認められるトルク増加と比較して、トルクの明確かつ有意な増加をもたらす。トルクカラー４０およびナット１４は、引上中に協働してトルクの際立った知覚可能な増加を生じ、この増加は、継手１０の適正な締め上げのための所定の相対的軸方向ストロークと対応する所定のトルク値よりも高く、ナットおよび本体の追加の相対的軸方向ストロークへの有意な抵抗を伴う。言い換えれば、トルクカラー４０およびナット１４は、導管把持デバイスおよび導管の相互作用と組み合わせられた場合に、ナット１４とトルクカラー４０との間の増加する荷重により、明確なトルク増加を生じるように設計されている。図３で図示されるように、トルクカラー４０とナット１４との間のこの協働は、楔表面４８とナット先細表面５０との間の有意な表面間接触および荷重をもたらし得るが、この図面は例示的となることのみを目的としている。初期引上のための実際の接触の量、ならびに１回以上の締め直しは、継手１０の全体的な設計基準によって決定される。

図３で図示されるように、完全引上時に、前方フェルール１８は、カム作用表面３０に対して、および導管Ｃに対して流体密密閉を形成するように、本体カム作用表面３０によって半径方向に圧縮されている。後方フェルール２０の前方部分も、後方フェルールが、好ましくは、導管Ｃに食い込んで段部Ｓを形成するように、半径方向に圧縮されている。しかしながら、本明細書の発明は、後方フェルールが必ずしも導管に食い込まない継手設計に使用され得る。

上で記述されるように、継手１０が、図３で表される完全引上位置まで引き上げられている際に、トルクカラー４０は、相対的ナットおよび本体ストロークとトルクの増加との間の関係を緊密に制御するように機能する。所定のトルクは、適正な引上を達成するように、ならびに導管把持および密閉を確保するように、本体１２に対するナット１４の所定のストロークに対応するべきである。したがって、トルクカラー４０の軸方向位置は、好ましくは、慎重に制御され、本明細書の例示的実施形態では、トルクカラー４０の軸方向位置は、トルクカラー４０と本体段部３４ａとの間の接触によって達成される。これは、ナット１４との接触のために楔表面４８の正確な軸方向位置を確保する。性能は、（ナットおよび本体の）ネジ山ピッチと、トルクカラー４０の軸方向長さＬと、角度αおよびβと、楔表面４８に最初に接触する前縁５４と後方フェルール２０に接触する駆動表面２２との間の軸方向距離との慎重な製造過程制御によってさらに確保される。本明細書の実施形態では、初期接触または前縁５４は、たまたまナット１４の前方外側縁でもあるが、これは全ての設計で当てはまる必要はない。

ストローク制限特徴の別の側面は、継手１０の締め直しを可能にすることである。これは、直前の締め直しのための本体１２に対するナット１４の軸方向位置に対して、継手締め直しのための本体１２に対するナット１４のさらなる軸方向前進を可能にするように、トルクカラー４０を設計することによって達成され得る。例えば、図３が継手１０の初期または最初の完全引上を表すと仮定されたい。ナット１４は、継手１０が指できつく締めた位置（図１）にあったときの位置Ｐ１から、完全引上位置にある継手１０の位置Ｐ２まで、軸方向に前進している。次いで、距離Ｄ１（Ｐ１からＰ２まで）は、完全引上のための本体１２に対するナット１４の軸方向前進に対応する。次に、最初に引き上げられている継手１０が、次いで、分解されると仮定されたい。継手１０の締め直しのために、部品が組み立て直され、導管およびフェルールがすでにいくらか塑性的に変形させられているので、ナット１４は、典型的に、Ｐ２にナット１４を位置付けるように回転させることができる。これはまた、トルクカラー４０がナット１４と接触しているが、おそらく２つの間にやや低い荷重が生じることも意味する。次いで、トルクが再び際立って増加するまで、そのように所望される場合、初期引上のための所定のトルクを用いて、ナット１４をさらに軸方向に前進させることができる。例えば、ナット１４は、十分な密閉および把持（すなわち、締め直し）を達成するために、位置Ｐ３まで前進し得る。図３では、Ｐ２からＰ３までの距離は、明確にするために誇張されている。実践では、各締め直しは、典型的には、本体１２に対するナット１４のわずかなさらなる軸方向前進を使用する。例えば、１／４インチ管継手（例えば、公称導管外径が約１／４インチであることを意味する）について、各締め直しは、継手１０を適正に締め直すために、約０．０００１から約０．０１インチのさらなる前進を必要とし得る。

次いで、この実施形態では、したがって、楔表面４８は、本体１２に対するナット１４のさらなる軸方向前進を可能にすることによって、締め直しを可能にする。しかしながら、１回以上の締め直しも可能にしながら、ナットのストロークに対する所望のトルク増加を提供するために、他の表面外形が使用され得る。我々は、約４５度の角度αが、２５回以上の締め直しをもたらすことができることを見出した。トルク増加はまた、ナット先細表面５０の形状の関数でもある。設計者は、トルクによる引上および締め直しの所望の性能を最も良く達成する形状および角度を選択し得る。

各締め直しのための追加の軸方向ストロークの量を制御するために、多くの要因が使用され得る。楔表面４８およびナット先細表面５０の角度および外形に加えて、追加の軸方向変位は、ナット１４の半径方向外向きの広がりまたは拡張、トルクカラー４０の半径方向内向きの圧縮、係合表面４８、５０におけるクリープ等の塑性変形、またはそれらの任意の組み合わせにより、実際に発生する。これらの変形は、例えば、構成要素の硬度、表面仕上げ等を通して、制御され得る。したがって、設計者は、継手の性能に悪影響を及ぼすことなく、各締め直しで制御された軸方向変位を達成するために、ここに記載されていないものを含む、いくつかの異なる要因が利用可能である。

次いで、図１−３の継手１０は、トルクによって引き上げ、または代替として回転によって引き上げることができ、種々の締め直しは、トルクまたは回転、あるいは両方の組み合わせによるものであり得る。これは、回転によって引き上げられるように設計されている継手にとって特に有利である。ナット、本体、またはフェルールの設計を変更する必要なく、回転による引上継手は、随意で、ストローク制限特徴を単に追加することによって、トルクによって引き上げられ得る継手に変換され得る。これは、回転による引上およびトルクによる引上継手用のナットおよび本体の複数の在庫の必要性を回避する。

上で記述されるように、ストローク制限特徴、例えば、一体または非一体トルクカラーは、初期引上中に必ずしも係合しないが、１回以上の締め直し後にしか係合しない場合がある。これは、回転によって、またはトルクによって引き上げるというオプションがあることを顧客が望む継手に、特に有用である。回転によって引き上げられる継手については、既定回数の回転が発生し、ナットと本体との間で所定の相対的ストロークをもたらして、適正な導管把持および密閉を達成することを確実にするために、初期引上中に係合しないようにストローク制限特徴をサイズ決定することが望ましいことがある。しかし、同じ継手について、トルクによって引き上げられる場合、ストローク制限特徴が初期引上時に係合するか、または随意で、初期引上時に係合しないように、所定のトルクが選択され得、ストローク制限特徴が適切にサイズ決定され得る。また、回転による引上に対して、ストローク制限特徴が既定数の回転で係合するように設計され、かつ、トルクが代替として初期引上のために選択される場合に、印加された所定のトルクで係合するというオプションも、利用可能である。

トルクカラー４０の硬度、トルクカラー４０とナット１４との間に所望の摩擦を生じる楔表面５０およびナット先細表面５０の表面特性、ならびに角度αおよびβを含むが、それらに限定されない、多くの要因が、最終設計に影響を及ぼす。一般的基準として、ステンレス鋼等の高強度合金導管に使用される継手について、本体およびナットも一般的にステンレス鋼でできている。したがって、トルクカラー４０は、継手１０が引き上げられるにつれて発生する、かなり大幅な荷重に耐えることができる必要がある。次いで、トルクカラー４０は、ナット１４と接触している場合に所望の量の摩擦を伴って低クリープを提供するために、典型的には、ステンレス鋼で、場合によっては、硬化ステンレス鋼から成り得る。トルクカラー４０は、継手１０が完全に組み立てられている場合にそれに印加される荷重に耐えることができ、また、継手１０の締め直しに耐えることができるために、高い降伏強度を有するべきである。しかし、トルクカラー４０はまた、トルクによる締め直しが所望されるならば、本体に対するナットのさらなる軸方向前進を可能にすることも提供しなければならない。当然ながら、トルクカラーの強度およびその材料特性は、継手１０自体の性能基準、ならびに継手部品および導管の材料の性質に依存する。

トルクカラー４０が１回以上の締め直しを可能にするので、楔表面４８は、トルクカラーが各締め直しに対してナットおよび本体の制御された追加の相対的軸方向前進またはストロークを可能にするという点で、動的楔と考えられ得、それは、各締め直しに関して、非常にわずかであっても、楔表面４８に対するナット先細表面５０の接触位置が変化することを意味する。したがって、トルクカラー４０は、好ましくは、高い降伏強度によって特徴付けられるが、そのようなものが継手１０の所望の性能特性である場合、トルクカラー４０は、締め直しを促進するように、いくらか降伏し得る。

本明細書に記載されるように、一体的に形成されようと、個別部品として形成されようと、トルクカラーを使用した締め直し成功は、楔および先細表面の角度、摩擦、クリープ等以外の要因に起因し得る。２つの例を挙げると、係合表面の設計に応じて、ナットの半径方向拡張もトルクカラーの半径方向圧縮もあり得る。重要な側面は、係合表面と、ナットおよび本体等の継手構成要素とが、各所望の締め直しのために、トルクを用いて継手を効果的に締め直すように制御された追加の軸方向変位が達成されることを確実にするために、相互作用または協働することである。これは、必須ではないが通常、締め直し中に、部品がそれらの直前の位置まで再び締められ、次いで、追加の軸方向変位に対して、（随意で、直前の引上に使用された同じ）所定のトルクまでもう少し締められるように、各引上について塑性変形または硬化を伴い得る。各締め直しは、締め直しごとに、継手が、圧力および漏出関連定格等のその特定定格に対して機能し続けるように、適正な導管把持および密閉が再確立されているという評価に基づいて、有効である。

我々は、動的楔の概念が、随意で別の発明の側面を促進することを見出した。継手１０がトルクによって最初に引き上げられ、トルクによって締め直しされ得るだけでなく、有意かつ極めて予想外に、継手１０は、最初に引き上げられ、同じトルク値まで複数回締め直しされ得る。我々は、たとえ継手が回転によって１回以上引き上げられても、これを達成した。この側面は、組立工が、継手１０を引き上げるために単一のトルクレンチまたは他のツールを有することのみを必要とするという点で、低費用実装のための多大な利点を有する。我々は、いくつかの設計では、同じ所定のトルクまでを含み、５０回または１００回以上そのような継手を締め直すことが可能であった。代替として、締め直しに使用される印加されたトルクは、初期引上のための所定のトルクとは異なり得る。例えば、各連続引上は、多少より高い印加されたトルクを使用し得る。

我々はまた、所定のトルクがトルク値の範囲である場合に、範囲内のトルク値のうちのいずれかを印加することによって、継手１０が最初に引き上げられ、トルクによって締め直され得るだけでなく、有意かつ極めて予想外に、継手１０が、範囲内のトルク値のうちのいずれかによって、最初に引き上げられ、複数回締め直され得ることも見出した。例えば、継手１０は、所定の許容トルク範囲内の比較的高いトルク値を印加することによって、最初に引き上げられ得る。次いで、継手１０は、最初に継手を引き上げるために印加されたトルク値よりも低いトルク値を含む、所定のトルク範囲内の任意のトルク値を印加することによって、１回以上締め直され得る。各締め直しは、トルク範囲内の任意のトルク値を印加することによって締め直され得る。初期引上および締め直しのように、後続の締め直しは、初期締め直しを達成するために印加されたトルク値よりも低い、所定のトルク範囲内のトルク値を印加することによって行われ得る。我々は、たとえ継手が回転によって１回以上引き上げられても、これを達成した。この側面は、組立工によって使用されるトルクレンチ等のトルク印加ツールにおける公差を許容するので、多大な利点を有する。

上述のように、所定のトルクは、トルク値の範囲であり得る。所定のトルクは、用途に応じて、任意のトルク値の任意の範囲であり得る。１つの例示的実施形態では、所定のトルクは、継手が導管を把持および密閉するように適正に引き上げられていることを確実にする、所定のトルクにあるか、またそれを上回る任意のトルクである。別の実施形態では、所定のトルクは、所定のトルク＋／−いくらかの許容公差であり得る。例えば、規定または所定のトルクは、トルク値の＋／−１０％、またはトルク値の＋／−１５％、またはトルク値の＋／−１５％以内の任意の範囲等の、トルク値＋／−トルク値の０〜１５％であり得る。規定または所定のトルクは、明確または正確なトルク値であり得、規定または所定のトルクは、トルク値の範囲であり得る。例えば、規定または所定のトルクは、トルク値の＋／−１０％、またはトルク値の＋／−１５％、またはトルク値の＋／−１５％以内の任意の範囲等の、トルク値＋／−トルク値の０〜１５％であり得る。

トルクカラー４０の外径は、必須ではないが好ましくは、本体六角平面３４の外径よりも小さいことが、図１−３から認められるであろう。これは、トルクカラー４０が、組立および締め付け中に本体１２を保持するためのレンチまたは固定具の使用に干渉しないことを、確実にするのに役立つ。

図４−６を参照して、初期引上および１回以上の締め直しを含む、トルクによって、回転によって、またはそれらの組み合わせによって引き上げられ得る継手の代替実施形態を示す。この実施例では、継手１００は、図１の実施形態と同じであり得る、いくつかの部品を含む。具体的には、本体１０２、ナット１０４、およびこの場合はフェルール１０６、１０８の形態である２つの導管把持デバイスがある。これらの部品は、本体１０２が、都合よく、かつ随意で、本体１０２の機械加工の一部として機械加工等され得、したがって、一体トルクカラーとして考えれ得る一体楔表面１１０の形態であるストローク制限特徴を有することを除いて、以前の実施形態と同じように設計され、機能し得る。楔表面１１０は、上記の実施形態における非一体トルクカラー４０の楔表面４８と同様に角度を成し、機能するように設計される。ナット１０４は、図１−３の実施形態と同様に角度を成し、設計され得る、ナット先細表面１１２も含む。代替として、ナット１４の任意の表面が、一体楔表面１１０に係合するために使用され得る。図６に図示されるように、楔表面１１０およびナット先細表面１１２は、適正なナットストロークに達した場合に、引上トルクの明確かつ随意で急激な増加を提供するように、非一体トルクカラー４０の実施形態と同様に、引上中に係合する。楔表面１１０は、上記の実施形態の場合のように締め直しを提供し、初期引上および１回以上の締め直しが、同じトルクを用いて完成され得る。継手１００はまた、回転によって引き上げられ得る。

図４−６の実施形態の利点は、別個のトルクカラー４０が必要とされないが、むしろ、ストローク制限特徴が本体設計と一体になっていることである。この実施形態は、例えば、別個の部品を含むことを望まないが、規模の経済を達成するために大量購入を使用することができる、大量ユーザにとって有用であり得る。

一体または非一体トルクカラーの使用は、締め直しも可能にするストローク制限特徴を実現する一方法にすぎないことに留意することが重要である。当業者は、これらの効果を達成するために、他の構造を考案し得る。

この実施形態における楔表面１１０は、図１の実施形態では本体段部３４ａ（図２）を提供する、本体１０２の六角領域の中へ形成されるものとして図示されている。楔表面１１０は、代替として、例えば、頸部１１４の一部として、他の場所に位置付けられ得る。本体段部１１６は、より長いナットを収容するように、必要に応じて後方に傾斜し得ることに留意されたい。

図７および８を参照すると、この実施形態では、トルクカラー１５２が対称本体ではないという顕著な例外を伴って、この実施形態では、継手１５０の全ての部品は、図１−３の実施形態と同じであり得、同じように機能し得る（かつ類似参照数字が与えられる）。むしろ、トルクカラー１５２の前方部分は、楔表面４８を含み得、トルクカラー１５２は、図１−３に関して上記で説明される同じ性能特徴を提供するように、ナット先細表面５０と協働する。しかしながら、トルクカラー１５２は、引上中に本体段部３４ａに接触する、半径方向に延在する環状表面１５４が提供され得る。左右対称の先細表面を省くことによって、トルクカラー１５２は、高荷重領域１５６において、さらなるバルク材料を提供し、それは、高荷重用途のためにトルクカラーを安定させ、環状表面１５４と本体段部３４ａとの間の接触面積を増加させるのに役立つことができる。

図９および１０を参照すると、この実施形態では、トルクカラー１６２が対称本体ではなく、また、半径方向に延在する環状フランジ１６４が提供されるという顕著な例外を伴って、この実施形態では、継手１６０の全ての部品は、図１−３ならびに７および８の実施形態と同じであり得、同じように機能し得る（かつ類似参照数字が与えられる）。図７および８の実施形態の場合のように、トルクカラー１６２の前方部分は、楔表面４８を含み得、トルクカラー１６２は、図１−３および７−８に関して上記で説明される同じ性能特徴を提供するように、ナット先細表面５０と協働する。しかしながら、トルクカラー１６２は、引上中に本体段部３４ａに接触する、半径方向に延在する環状表面１６６が提供され得る。左右対称の先細表面を省くことによって、トルクカラー１６２は、高荷重領域１５６において、さらなるバルク材料を提供し、それは、高荷重用途のためにトルクカラーを安定させ、環状表面１６６と本体段部３４ａとの間の接触面積を増加させるのに役立つことができる。

この実施例での半径方向フランジ１６４は、ナット六角平面３６および本体六角平面３４を越えて外向きに延在する。完全引上後に、トルクカラー１６２が本体１２に対して軸方向に圧縮されるので、組立工または検査官は、トルクカラー１６２を転回または回転させることを試み得る。トルクカラー１６２を回転させることができる場合に、継手１６０は、完全に締められ、引き上げられていない。フランジ１６４の外周は、頸部３８の周囲でトルクカラー１６２を回転させるように、それに力を印加することを支援するために、傾斜され、または別様に処理され得る。

当業者であれば、上で記述されるように、場合によっては、ストローク制限特徴が、初期引上中に、または１回以上の後続の締め直しに対して、必ずしも係合する必要がないことを理解するであろう。これらの場合において、トルクカラーは依然として、完全引上後でさえも、自由に回転し、または回転させられ得る。ストローク制限特徴が初期引上に対してさえも係合する設計については、トルクカラーを回転またはまわすことが可能であるか、可能ではないかが、継手が適正に締められているかどうかを計測するために使用され得る。

図１１を参照して、別の実施形態を図示する。この実施形態では、継手アセンブリ２００が、雌継手の形態で、したがって、雌ネジ式本体２０２および雄ネジ式ナット２０４を有して、実現される。第１および第２のフェルール２０６および２０８も提供されるが、代替として、単一のフェルールが、他の継手設計に使用され得、上記で識別された特許で記述されたフェルールと同じであり得るが、その必要はない。継手アセンブリ２００は、そのように所望された場合、回転によって引き上げられ得る。代替として、トルクカラー２１０は、上記の実施形態と同様に、トルクによる引上および締め直しを提供するために使用され得る。トルクカラー２１０は、本体２０２の先細表面２１４に係合する楔表面２１２を提示する。先細表面２１４は、完全引上を達成するための印加された所定のトルクに応じて、本体２０２に対するナット２０４の適正な軸方向前進が発生した場合に、明確なトルク増加を提供するように楔表面２１２に係合する。トルクカラー２１０は、雄ネジ山２１８と対面段部２２０との間で、雄ナットの頸部２１６の中に都合よく配置され得る。トルクによる引上のための継手の動作は、図１の実施形態に関して上記で説明される通りであり得る。

図１２を参照して、別の実施形態を図示する。この実施形態では、継手アセンブリ２５０は、雌継手の形態で、したがって、雌ネジ式本体２５２および雄ネジ式ナット２５４を有して、実現される。第１および第２のフェルール２５６および２５８も提供されるが、代替として、単一のフェルールが、他の継手設計に使用され得、上記で識別された実施形態で記述されたフェルールと同じであり得るが、その必要はない。継手アセンブリ２５０は、そのように所望された場合、回転によって引き上げられ得る。代替として、トルクカラー２６０は、例えば、図４の上記の実施形態と同様に、トルクによる引上および締め直しを提供するために使用され得る。一体トルクカラー２６０は、本体２５２の先細表面２６４に係合する楔表面２６２を提示する。先細表面２６４は、完全引上を達成するように、本体２５２に対するナット２５４の適正な軸方向前進が発生した場合に、所定のトルクを提供するように楔表面２６２に係合する。一体トルクカラー２６０は、雄ネジ山２６８と対面段部２７０との間で、雄ナットの頸部２６６に隣接して都合よく配置され得る。トルクによる引上のための継手の動作は、図４の実施形態に関して上記で説明される通りであり得る。

図１３および１４を参照して、それぞれ、非一体および一体トルクカラーの追加の実施形態を示す。構成要素のほとんどは、図３および６の実施形態と同じであり得、類似参照数字が、類似部品に使用され、その説明は繰り返される必要がない。

しかしながら、これらの実施形態では、雌ナットが修正されており、したがって、数字２８０によって識別される。他の実施形態での雌ナット１４（例えば、図３参照）は、後方フェルール２０の駆動表面２８４と接触する内部先細駆動表面２８２を含むことが認められるであろう。駆動表面２８２は、約１５度の角度θで先細であり得るが、θの値は、継手設計に応じて、５度以下ほども小さい値から約２０度以上まで様々となる。

駆動表面２８２は、後方フェルール２０の外側フランジを収容するのに十分な外径を有する、第１の円筒壁２８６に接合する。第２の円筒壁２８８は、前方フェルール１８の拡大後方部分を収納するように提供され得る。この例示的な継手では、前方および後方フェルールの両方の後方部分が、引上中に半径方向外向きに拡張し、円筒壁２８６、２８８と接触し得る。

図１３および１４を再び参照すると、ナット２８０は、先細駆動表面２９２の半径方向外側縁から延在する、第１の先細中心化表面２９０を含むように修正されている。中心化先細表面２９０は、例えば、４５°等の角度εで形成され得るが、他の角度が必要に応じて使用され得る。好適な範囲は、例えば、約２０°から約６０°であり得る。中心化先細表面２９０は、初期引上中に、または締め直し中に、後方フェルールの後端または後方部分２０ａに接触し得る。第２の先細表面２９４は、中心化先細表面２９０の半径方向外側端から延在し得る。

上記で説明されるように、トルクによる有効締め直しは、直前の引上時に、フェルールをそれらの以前の位置に戻すことによって、達成することができる。いくつかの継手設計では、フェルールは、特に、回転による締め直しに適応することができる管継手について、分解中にいくらかの跳ね返りを呈し得る。これは、締め直し時にさらに締める前に、フェルールを再配置するように、いくらかのストロークを回復する必要性をもたらす。分解後に、フェルールが、（軸Ｘに対して）中心を外れている、または偏心して整列されている場合、継手を締め直すために、側方摺動運動、ならびに追加のストロークおよびトルクが必要性があり得る。中心化先細表面２９０は、ストロークの損失を低減してフェルールを再配置するために、Ｘ軸に沿って、フェルールおよびナット、特に後方フェルールを再整列させて中心に置くのに役立つことができる。我々は、この中心化効果が、この継手を締め直すためのストロークの損失を低減することによって、トルクによる締め直しの回数に劇的な影響を及ぼすことができると発見した。第２の先細表面２９４も、フェルールおよびナットのいずれか一方または両方を中心に置くのに役立つことができる。我々は、先細ナットの概念を使用して、トルクによる締め直しの数の２倍から３倍以上の増加を観察した。

中心化先細および他の内部先細は、２００９年２月５日に第ＷＯ ２００９／０１８０７９Ａ１号として公開された、ＴＡＰＥＲＥＤ ＮＵＴ ＦＯＲ ＴＵＢＥ ＯＲ ＰＩＰＥ ＦＩＴＴＩＮＧについての２００８年７月２４日出願の係属中ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７０９９１号で、さらに十分に説明されており、その開示全体は、参照することにより本明細書に完全に組み込まれる。

先細ナットの概念は、後方部分２０ａを導管壁から離れて半径方向外向きに回転させる、引上中の後方フェルールの半径方向内向きのヒンジ変形により、本明細書の例示的実施形態で使用されるような継手設計で特に有用である。しかしながら、本明細書で記載されるような先細の使用は、他の継手設計、および半径方向外向きに反る（ｂｏｗ）単一のフェルールを使用するものにさえ有益となる。先細ナットの概念はまた、雌型継手用の雄ネジ式ナットにも容易に組み込まれる。

したがって、トルクによる引上の組み合わせは、上で記載されるような内向き先細ナットの随意的な使用から多大な利益を享受することができる。この利益は、印加されたトルクが、わずかな追加の相対的軸方向ストロークのみを伴って継手を締め直すことへ主に回されるように、直前の引上位置に戻すようにナットおよびフェルールを中心化しストローク回復を最小限化する先細に由来する。また、締め直し時に制御された追加の相対的ストロークを提供するためのストローク制限特徴の使用は、過剰な締め付け、または偏心して整列されたフェルールおよびナットによる、ストローク損失を最小限化することによって、多くの締め直しを促進するように先細ナットと連動する。

次に図１５Ａ、１５Ｂ、および１６を参照して、本明細書の本発明の追加の実施形態を図示する。２つの図の違いは、図１５Ａおよび１５Ｂが、いくつかの用途のためのポート付き継手とも一般的に呼ばれている、雌継手を図示し、図１６が、雄継手を図示することである。図１６は、有用な計測特徴の実施形態も図示する。したがって、類似構成要素に類似参照数字を使用し、雄および雌バージョンが、全く同じ構造をトルクカラーに使用する必要はないことが理解される。

我々は、上で詳細に説明されるように、トルクまたは回転によって導管継手を成功裏に締め直す能力が、特に数回の締め直しのために、ナットおよび本体の増加する相対的軸方向ストロークまたは前進を提供する能力を必要とすることに最初に留意している。この増加する相対的軸方向ストロークは、追加の締め直しごとに減少または減衰し、十分な締め直しとともに、ほとんど知覚不可能となり得る。これは、締め直しの回数が増加するにつれて、導管把持および密閉のための適正な位置にフェルールを戻すために、より少ないストロークを要するように、特に、位置および整列がますます固定されるフェルールに起因し得る。各締め直しに伴う追加の相対的軸方向ストロークは、単独で、または種々の組み合わせで、継手のいくつかの異なる構成要素および構造特徴の塑性変形によって提供することができるが、一体であろうと、別個の部品としてであろうと、トルクカラーを使用することの利点のうちの１つは、適正な導管把持および密閉を達成するために必要とされる所定の軸方向変位に対応する所定のトルクで、制御されたストローク制限特徴を提供するためにトルクカラーを使用することによって、追加の相対的軸方向ストロークをより良好に制御できることである。別の言い方をすれば、トルクカラーは、（必須ではないが特に、継手の一番最初の引上のための）参照位置を過ぎたネジ式継手構成要素の相対的軸方向変位の点で、継手アセンブリの別の表面に最初に係合し、好ましくは、回転による引上に対応する所望の相対的軸方向変位と整合する、またはそれと密接に関連付けられる、表面を提供する。例えば、係合表面は、（指できつく締めた位置を過ぎた１と４分の１回転を数えることによって、代替として回転によって引き上げることができる継手について）指できつく締めた位置を過ぎた約１と４分の１回転と整合する、ネジ式継手構成要素の指できつく締めた位置を過ぎた相対的軸方向変位において、最初に互と接触し得る。トルクカラーは、無数の他の可能性の塑性変形に依存しなければならないよりもむしろ、各締め直しに対する制御可能な塑性変形およびナットと本体との間の追加の相対的軸方向ストロークまたは変位も提示する。

したがって、我々は、本明細書の本発明が、多数の形態で実現され得ることを考慮する。多数の形態は、トルクによる引上、しかし所望であれば代替として回転による引上、または両方を提供するためのトルクカラーの使用、それに含まれる一体または非一体であるトルクカラーを有する継手構成要素の幾何学形状、および締め直しならびに第１の引上を計測する、トルクによって引き上げることができる継手用、また、回転によって引き上げることができる継手用の計測特徴を提供する継手構成要素の幾何学形状の使用を含むが、それに限定されない。

本開示で提示される発明の概念のうちの１つによれば、トルクカラーまたは他のストローク制限特徴は、継手構成要素のうちの一方または両方の部材の、例えば、耐荷重可撓性部材またはストローク抵抗部材の形態で提供され、可撓性部材は、締め直し中にナットおよび本体の追加の相対的軸方向変位を可能にするために、制御された方式で、可撓性部材が荷重のもとでたわむことを可能にする、降伏強度によって特徴付けられ得る。可撓性部材は、好ましくは、例えば、継手構成要素のうちの一方または両方を機械加工すること等によって、一体的に形成され、または、例えば、一体構造を形成するように溶接すること等によって、それとともに一体化され得る。可撓性部材は、ナット、本体、ナットおよび本体の上に提供され得、以下で記載されるように、雌および雄導管継手に使用され得る。荷重を受けた可撓性部材のたわみは、初期引上または１回以上の締め直しがトルクによるものであろうと、回転によるものであろうと、導管継手の１回以上の締め直し中に、追加の相対的軸方向ストロークを促進するように、所望の塑性変形を提供する。耐荷重可撓性部材は、各引上に対して所望の塑性変形を呈するように設計されているが、これは、弾性変形がないことを暗示することも必要とすることもないことに留意されたい。耐荷重可撓性部材は、例えば、耐荷重可撓性部材が荷重のもとでたわむことを可能にするために、屈曲または弾力性を伴って設計され得る。耐荷重可撓性部材は、実際に、いくらかの弾性変形を呈し得るが、トルクによる追加の締め直しに適応するために、耐荷重可撓性部材は、各締め直しまたは引上に対応して、ある程度の塑性変形も受けるか、荷重を受けて硬化することが所望される。

次いで、図１５Ａおよび１５Ｂでは、継手アセンブリ３００は、雌ネジ式本体３０２と、雄ネジ式ナット３０４と、この実施形態では、単一のフェルールの形態で実現され得る、導管把持デバイス３０６とを含むが、代替として、１つより多くのフェルールが必要に応じて使用され得る。ネジ式接続３０８が、ナット３０４および本体３０２を一緒に接合するために使用され得る。本体３０２は、カウンターボア段部３１０を含み得、カウンターボア段部３１０に対して導管Ｃの端部分３１２が底部に達する。本体３０２は、継手３００が引き上げられた時にナット３０４の耐荷重表面３１８と係合する、面取り３１６または他の好適な外形の表面を伴う内側端３１４を有する。耐荷重表面３１８は、多くの選択可能な外形および輪郭を有し得る。我々は、多くの場合、耐荷重表面３１８は、縦軸Ｘに対する半径上に位置する真っ直ぐな半径方向表面であることから区別されるような、それに対する軸方向寸法または長さ、例えば、先細表面を有し得ると考える。例示的実施形態では、耐荷重表面３１８は、例えば、裁頭円錐であり得る。本体３０２の係合表面３１６はまた、裁頭円錐先細であり得、または代替として、凸状湾曲等の他の外形を有し得、または単に角であり得る。大抵の場合、耐荷重表面３１８は、ナットと本体との間の追加の相対的軸方向ストロークまたは変位を促進する、軸方向長さまたは寸法を有する。係合表面３１６は、必須ではないが好ましくは、環状であるが、そうでなければ不連続であり得る。例示的実施形態では、本体係合表面３１６は、角度βで形成され得、耐荷重表面３１８は、角度αで形成され得る。これらの角度は、同じであり得るが、その必要はなく、我々は、両方の係合表面３１６、３１８の約４５°の角度が、非常に有用であるが、他の角度が必要に応じて使用され得ることを見出した。

上で記述されるように、好ましくは初期引上のために、係合表面３１６、３１８は、継手アセンブリが指できつく締めた位置にある場合に、互と接触していなくてもよく、有効引上のための指できつく締めた位置を過ぎた所望の回数の回転に対応する、軸方向場所への引上中のナットおよび本体の相対的軸方向前進後に、互と接触する。いったん接触すると、（手動の締め付けについて）組立工が引上トルクの明確な増加に気付く。トルクガンまたは同様に自動ツールを用いた引上については、完全引上のために必要よりも多くのトルクを印加することなく、係合表面が互に接触することを確実にするように、トルクを設定することができる。

耐荷重表面３１８は、ナット３０４の耐荷重部分または可撓性部材３２０によって提供され得る。この例示的実施形態では、可撓性部材３２０は、一体または一体化されたトルクカラーのように機能し、内側半径方向壁３２２および外側半径方向壁３２４を有する、環状フランジの形態で実現され得る。したがって、耐荷重部材３２０は、これら２つの壁の間に画定される幅Ｗを有する。幅Ｗは、耐荷重部材３２０にわたって略均一であるが、そのようなものは要求されず、耐荷重部材は、降伏強度を制御し、したがって、荷重のもとでたわむ耐荷重部材３２０の能力を促進するように、他の形状および外形を有し得る。例えば、内側および外側壁３２２、３２４は、厳密に半径方向壁である必要はない。図１５Ａ、１５Ｂ、および１７の例示的実施形態では、外側壁３２４は、Ｙ軸（図の雄継手の実施形態でも示される）に対する軸方向先細σ（図１５Ｂ）を含み得る。この随意的な先細は、真の半径方向表面である壁よりもむしろ、軸方向寸法を壁３２４に提供する。各引上で適応させられるたわみは、必須ではないが典型的には、極めて小さくなり、多くの場合、人間の眼にとって知覚不可能である。しかし、たわみは、各締め直しに対するナットと本体との間の追加の相対的軸方向変位を可能にする必要塑性変形を提示する。たわみは、図１５Ｂの矢印Ｄによって表されるが、たわみの軸方向および半径方向ベクトル成分は、幅寸法Ｗ、降伏強度、係合表面３１６、３１８の形状および角度等を含むが、それらに限定されない、耐荷重部材の設計の関数となる。その用語としてのたわみは、耐荷重部材の少なくとも一部分の回転、旋回、屈曲等の軸方向偏移、半径方向偏移、または軸方向および半径方向移動の組み合わせを含み得る。

耐荷重部材３２０は、その関連継手構成要素（例えば、本体またはナット）と一体である、または一体化しており、継手構成要素が単一部品であるように、耐荷重部材３２０が、継手アセンブリの別個の部品から区別されるような継手構成要素の構造部品であることを意味する。一体によって、構造的継手構成要素の一部として機械加工されている、または一体的に形成されている部材部材を含むだけでなく、溶接または他の取付過程等によって継手構成要素と一体化している部材にもなり得ることを意図する。

フランジ３２０は、円周方向に連続的であり得るが、必ずしもそうでなくてもよい。例えば、フランジは、その可撓性を増補するように円周方向に区分化され得る。フランジ３２０は、ナット３０４の頸部の中の切り下げ３２６によって形成され得る。したがって、この切り下げ３２６は、フランジ３２０とナット本体の対面壁３３０との間の間隙または空間３２８を提示する。間隙または空間３２８は、たとえわずかであっても、継手３００の各引上とともに変化する、幅または軸方向長さ３３２を有し得る。

一例として、幅Ｗが、耐荷重部材３２０の降伏強度を制御するために使用され得る。降伏強度は、基本的に、所与の荷重条件下で、どれだけのたわみが発生するかを決定付け、ナット３０４の材料、耐荷重部材の外形および形状等の関数となる。例えば、幅Ｗが大きくなるほど、降伏強度が高くなり、したがって、たわみに対する抵抗が大きくなる一方で、より低い降伏強度が、所与の印加された荷重に対して、さらなるたわみを生じる。

可撓性部材３２０の概念の有意な利点は、初期引上のために、ならびに随意で締め直しのために、所望の制御された軸方向変位を生じる、可撓性またはたわみ可能カラーを提供するために、多くの異なる設計基準が変更または制御され得ることである。これらの要因のうちのいくつかは、フランジの幅Ｗ、フランジ側面３２２、３２４の先細の程度、フランジ３２０の半径方向高さおよび高さ対幅の比、フランジまたは耐荷重表面３１８等のフランジの一部分が、下層コア材料に対して焼きを入れられているかどうかを含む、フランジ３２０の冶金、フランジの靭性および可撓性を制御するためのひずみ硬化または焼鈍の使用、角度σおよびα、ならびにフランジ３２０の幾何学形状等を含むが、それに限定されない。フランジ３２０の幾何学形状によって、例えば、フランジ３２０が継手構成要素（図１５Ａのナットまたは図１６の本体）の主要構造本体に融合する、１つまたは複数の丸い角３１９（図１７では透視で示される）等の追加の特徴を追加することを意味する。これらの設計基準のうちの１つ以上を使用することによって、設計は、初期引上のためだけでなく、締め直しのためにも、トルクによる引上を促進する、可撓性部材３２０を提供することができる。可撓性部材の概念は、継手の拡張性を有意に促進することもでき、可撓性部材の概念を、継手ラインに対して、１／８インチから最大１インチまで、および計量的同等、ならびにそれ以上等の異なる継手サイズに容易に組み込めることを意味する（継手サイズは、例えば、導管の直径、管の外径、およびパイプの内径に関して一般的に表される）。

耐荷重部材３２０は、好ましくは、ナットが機械加工される場合、または別様に形成される場合に、ナット３０４の一体構造特徴として機械加工され得る。代替として、耐荷重部材３２０は、例えば、溶接または他の好適な過程によって、一体（すなわち、単一）構造を形成するために、ナット３０４に組み込まれ、またはそれと一体化される、別個の部品または構成要素であり得る。

図１５Ｂで表されるように、継手３００の初期引上中、または各締め直し中に、係合表面３１６、３１８は、ナット３０４および本体３０２の相対的軸方向前進が完全引上位置に到達した場合に、互に耐荷重接触し始める。耐荷重部材３２０は、例えば、締め直しに対するナット３０４と本体３０２との間の追加の相対的軸方向変位を可能にする、たわみの形態で、所定の、または制御された局所塑性変形を呈するように提供される。耐荷重部材３２０の塑性変形をたわみと呼び、または特徴付けるが、たわみの定義の範囲内に入ると考えられない場合がある、他の塑性変形が使用され得る。

導管把持デバイス３０６が、本体３０２のカム作用表面３３４に対する本体密閉を含む、導管把持および密閉を達成するように、継手３００が適正に引き上げられた場合に、係合表面３１６、３１８が互と接触していることが、図１５Ｂから認められるであろう。部品が一緒に締められるにつれて、適正な導管把持および密閉が、本体３０２とナット３０４との間の規定の範囲の相対的軸方向変位で発生する。上記で説明される他のトルクカラーの実施形態と同様に、係合表面３１６が、耐荷重表面３１８に接触する場合に、アセンブリは、耐荷重可撓性部材３２０がナット３０４および本体３０２のさらなる相対的軸方向前進に抵抗するので、引上トルクの明確かつ有意な増加を認める。荷重のもとでたわむ耐荷重可撓性部材３２０の能力は、継手の１回以上の締め直しを可能にするように、各引上とともに十分な塑性変形が生じることを確実にする。たわみ変形は、発生する唯一の塑性変形となる必要はないが、典型的には、例えば、係合表面３１６、３１８、フェルール３０６等の塑性変形に付随して起こる。また、耐荷重可撓性部材３２０の塑性変形とともに、弾性変形もあり得る。耐荷重可撓性部材３２０の利益は、例えば、フェルール３０６が、いくぶん永久的な硬化状態になった後でさえも、さらなる相対的軸方向前進の機会を常に提示し、さらなる締め直しを可能にするほど十分な塑性変形を必ずしも提供しないことである。したがって、耐荷重部材３２０は、利用可能な締め直しの最大回数を増加させ得る。

次に図１６を参照して、雄継手の中で耐荷重可撓性部材型トルクカラー３５２を利用する、導管継手３５０の実施形態を図示する。したがって、継手３５０は、雌ネジ式ナット３５４と、雄ネジ式本体３５６とを含み得る。この例示的な継手３５０は、前方フェルール３５８および後方フェルール３６０を有する、２フェルール継手の実施形態でもあるが、単一フェルールの実施形態が代替として使用され得る。可撓性部材３５２は、適正な導管把持および密閉を達成するように、ナットおよび本体の適正な相対的軸方向前進が発生する場合に、ナットの係合表面３６４に係合する、耐荷重表面３６２を含む。

図１６は、耐荷重可撓性部材型トルクカラー３５２の追加の側面（ならびに図１５Ａおよび１５Ｂの実施形態、および他の代替実施形態）も示す。間隙３２８は、初期引上または各後続の締め直しのいずれかである、各引上時に、たとえわずかであっても変化し、おそらく視覚的に知覚不可能に変化する、軸方向寸法または幅３３２を有する。特に、例えば、耐荷重部材３５２の外側半径方向端壁３６６の付近で測定されるような、幅３３２が減少するように、ナット３５４は、耐荷重部材３５２を外側に押し、またはたわませる傾向がある。代替として、内側壁３６８は、耐荷重部材３５２のたわみの検出または測定を促進し得る別の場所（例えば、内側壁３６８とネジ山３７２との間の間隙３７０）を提示する。別の実施例として、耐荷重部材３５２の角度偏向が測定され得る。

耐荷重可撓性部材３５２のたわみと関連付けられる特性を測定する、または別様に検出するために、多くの異なる方法および装置が使用され得る。図１６に示されるように、例えば、初期引上後の間隙３２８の最大許容幅に対応し得る、規定の幅を有する、手動間隙ゲージ３７４が使用され得る。間隙３２８が十分に閉鎖されている場合、ゲージ３７４は、間隙３２８に挿入されることが可能ではない。代替として、間隙ゲージは、規定回数の締め直し後に許容された間隙３２８の最大幅に対応する幅を有し得、したがって、さらなる締め直しが行われるべきではないという指示を組立工に提供する。さらに別の代替案では、間隙ゲージ３７４は、初期引上を検証するための幅寸法を有する、第１の端部３７４ａと、最大回数の締め直しを検証するための幅寸法を有する、第２の端部３７４ｂとを有し得る。

さらなる代替案として、手動ゲージの代わりに、近接性センサ等の電子センサ３７６が、幅３３２の変化を検出するために使用され得る。センサ３７６は、例えば、本体３５６と一体化し得、または別の実施例として耐荷重部材３５２の上にあり得る。センサ３７６は、いくつかの例を挙げると、適正な初期引上および／または最大回数の締め直しを示すように、配線で接続され得、または無線リンクを使用して遠隔で問い合わせされ得、またはＬＥＤ等の内蔵信号を提供し得る。例えば、自動車用途のために、センサ出力は、内蔵電子診断システムに提供され得る。

図１７は、再びこの場合、図１６のように雄継手とともに示されている、継手の引上を計測するための別の随意的な特徴を図示するが、また、雌継手設計に都合よく使用され得る。この実施例では、雌ナット３５４は、環状または代替として円周方向に区分化された軸方向に延在する表面、あるいは壁３８０が提供され得る。この端壁３８０は、ナット３５４の前縁を形成し、実施例として、外側方向に延在する円筒カウンターボア３８２の一部として形成され得る。例えば、完全初期引上時に、端壁３８０が、少なくとも耐荷重可撓性部材３５２の半径方向外側の壁３６６の外側縁３６６ａまで延在するように、ナット３５４の軸方向長さが選択され得る。これは、継手３５０が初期引上位置まで適正に締められているという視覚指示またはゲージを組立工に提供する。したがって、外側半径方向壁３６６は、初期完全引上後に、視覚的に知覚不可能になり得る。半径方向外側の壁３６６は、傾斜し得、または引上後の目視検査をより容易に認識可能にするように目立つ色が提供され得る。計測機能および構造が継手アセンブリと一体であるので、これを固有の計測構造および機能と呼ぶ。固有の計測機能の他に、各引上に伴う可撓性部材３５２のたわみまたは移動も、例えば、本明細書で説明されるような間隙ゲージまたはセンサ等の外部ツールを用いて各引上を計測することを促進する。

継手の第１の引上のための計測機能を提供することに加えて、可撓性部材３５２はまた、継手の締め直しを計測するためにも使用され得る。この利点は、可撓性部材３５２が、各引上とともに荷重を受けて屈曲しまたはたわみ、塑性硬化するという事実に由来する。言い換えれば、各引上は、例として、外側縁３６６ａをわずかに移動させる。塑性変形により、各引上後に、外側縁３６６ａは、以前の引上からのその以前の軸方向および／または半径方向位置から、わずかに偏移したままとなる。このようにして、組立工は、前縁３８０が可撓性部材３５２の外側縁３６６ａを再び覆うまで、ナット３５４および本体３５６を一緒に締めることによって、継手３５０を締め直すことができる。この固有の計測特徴は、多くの締め直しに使用され得る。再度、例えば、センサ等の外部計測機能が、代替として、継手の各締め直しまたは引上を計測するために使用され得る。

上で記述されるように、トルクによる引上機能は、回転によって引き上げることもできる継手とともに使用され得る。しかしながら、本明細書で教示されるような可撓性部材の使用が、トルクによって継手を引き上げることもできるか否かにかかわらず、回転によって引き上げられる任意の継手で使用することができる固有の計測特徴を提供することは、注目に値する。また、回転によって引き上げられる継手用のこの可撓性部材ベースの固有の計測は、いくつかの以前から知られている固有の計測構造の機能である、継手の初期または一番最初の引上に使用され得るだけでなく、継手の１回以上の締め直しの回転による引上を計測するために独特に使用することもできる。上述のように、この固有の計測特徴は、可撓性部材の一部分、表面、または他の検出可能な特徴が、各引上とともに移動し、または位置を偏移させ、または変化し、塑性変形または硬化するという事実に由来する。本明細書の他の実施形態と同様に、可撓性部材計測特徴は、代替として、引上後の可撓性部材の適正なたわみまたは移動を検出するために、センサまたは他の計測ツールに使用され得る。

例えば、可撓性部材の概念を用いて、トルクによって導管継手を引き上げる能力は、適正な組立および締め付けの本質的確信を提供する。例えば、係合表面が互に接触する場合に感知されるトルクの増加が、引上が完成したという触覚フィードバックを組立工に提供する。計測特徴は、固有であろうと、別様であろうと、継手が適正に引き上げられているという視覚または他の感知フィードバックを提供するために使用され得る。品質管理機能として、継手が引き上げられてすぐに、またはずっと後に、継手が締められていることを確認するために、検査官または他の人員が、トルクレンチまたは他のツールを使用し得る。

本発明の側面は、例示的実施形態を参照して説明されている。本明細書を読み、理解すると、修正および改変が、他者に思い付くであろう。添付の特許請求またはそれらの同等物の範囲内である限りにおいて、全てのそのような修正および改変を含むことが意図される。

Claims (26)

1. 導管用の継手であって、
   本体と、ナットと、少なくとも１つの導管把持デバイスとを備え、
   前記本体およびナットは、螺合され、導管上で組み立てられた場合、前記本体およびナットは、前記ナットおよび本体の相対的軸方向ストロークを生じるようにトルクを用いて一緒に締められ、所定の相対的軸方向ストロークの範囲内で導管の密閉および把持を達成することが可能であり、
   前記本体およびナットのうちの少なくとも１つは、一体部材を備え、前記一体部材は、前記本体およびナットが一緒に締められる場合の前記所定の相対的軸方向ストロークで前記本体およびナットのうちの他方によって係合されたときの荷重のもとで可撓性である、
   導管用の継手。
2. 前記一体部材は、前記ナットおよび本体の追加の相対的軸方向ストロークに抵抗し、前記一体部材は、前記本体およびナットが前記所定の軸方向ストロークまで一緒に締められた後に、トルクを用いた前記本体およびナットの間の追加の相対的軸方向ストロークによる前記本体およびナットの追加の締め付けが、前記継手を締め直すことを可能にする、請求項１に記載の継手。
3. 前記一体部材は、前記本体またはナットの一部として一体的に機械加工されているか、または、前記一体部材は、一体構造を形成するように前記本体またはナットと一体化された部材である、請求項１に記載の継手。
4. 前記一体部材は、フランジを備え、前記フランジは、前記フランジの降伏強度を決定する１つ以上の選択可能な特性を有している、請求項１に記載の継手。
5. 前記一体部材は、２つの表面の間の空間または間隙に隣接し、前記間隙は、前記一体部材のたわみの量に関係する測定可能な特性を有している、請求項１に記載の継手。
6. 前記測定可能な特性を決定するセンサを備えている、請求項５に記載の継手。
7. 前記測定可能な特性は、前記空間または間隙の幅を含む、請求項６に記載の継手。
8. 前記測定可能な特性は、前記継手の適正な初期引上、所定の最大相対的軸方向ストローク、前記継手の１回以上の締め直しに対する相対的軸方向ストローク変化のうちの１つ以上を示す、請求項７に記載の継手。
9. 前記センサは、前記ナットまたは本体に取り付けられるか、または、前記ナットまたは本体と一体である、請求項６に記載の継手。
10. 前記一体部材は、前記本体およびナットをさらに締めるために必要とされるトルクが増加するように、前記本体およびナットが前記所定の相対的軸方向変位まで一緒に締められた場合の荷重のもとでたわむ、請求項１に記載の継手。
11. 前記一体部材は、軸方向長さまたは寸法を有する耐荷重表面を備えている、請求項１に記載の継手。
12. 導管継手用の継手構成要素であって、
    前記継手構成要素は、ネジ式部分を有する本体を備え、前記ネジ式部分は、前記本体がトルクによって別の継手構成要素に締められることを可能にし、前記本体は、耐荷重部材を備え、前記耐荷重部材は、トルクを増加させる他方の継手構成要素によって係合されたときの荷重のもとでたわみ、他方の継手構成要素に対する前記本体の相対的軸方向変位を示す、
    継手構成要素。
13. 導管継手用の継手構成要素であって、
    前記継手構成要素は、ネジ式部分を有する本体を備え、前記ネジ式部分は、前記本体が別の継手構成要素に接合されることを可能にし、前記本体は、フランジを備え、前記フランジは、耐荷重表面を備えている、
    継手構成要素。
14. 前記フランジは、第１および第２の半径方向に延在する壁を備え、前記第１および第２の壁のうちの少なくとも１つは、軸方向寸法を含むように先細である、請求項１３に記載の継手構成要素。
15. 前記耐荷重表面は、裁頭円錐である、請求項１３に記載の継手構成要素。
16. 螺合可能に嵌合される本体およびナットと、少なくとも１つのフェルールとを有する種類の導管継手を引き上げるための方法であって、
    所定の相対的軸方向ストロークまで前記本体およびナットを一緒に締めるために、トルクを用いて前記継手を引き上げるステップと、
    前記継手の後続の締め直し中に、追加の相対的軸方向ストロークを可能にしながら、前記所定の相対的軸方向ストロークを超える追加の相対的軸方向ストロークに対する抵抗を提供するステップと、
    前記本体およびナットのうちの少なくとも１つの一体部分のたわみを用いて、前記追加の相対的軸方向ストロークに対する抵抗を引き起こすステップと
    を含む、方法。
17. 導管用の継手であって、
    第１の継手構成要素と、第２の継手構成要素と、少なくとも１つの導管把持デバイスとを備え、
    前記第１および第２の継手構成要素は、螺合され、導管上で組み立てられた場合、前記第１および第２の継手構成要素は、ナットおよび本体の相対的軸方向ストロークを生じるようにトルクを用いて一緒に締められることが可能であり、
    前記第１および第２の継手構成要素のうちの少なくとも１つは、部材を備え、前記部材は、前記第１のおよび第２の継手構成要素が一緒に締められる場合の所定の相対的軸方向ストロークで前記第１および第２の継手構成要素のうちの他方によって係合されるときの荷重のもとで変形する、
    導管用の継手。
18. 前記部材は、可撓性フランジを備えている、請求項１７に記載の継手。
19. 前記部材は、前記第１および第２の継手構成要素の追加の相対的軸方向ストロークに抵抗し、前記部材は、前記第１および第２の継手構成要素が前記所定の軸方向ストロークまで一緒に締められた後に、トルクを用いる前記前記第１および第２の継手構成要素の間の追加の相対的軸方向ストロークによる前記第１および第２の継手構成要素の追加の締め付けが、前記継手を締め直すことを可能にする、請求項１７に記載の継手。
20. 前記部材は、前記第１および第２の継手構成要素の一部として一体的に機械加工されるか、または、前記部材は、一体構造を形成するように前記第１および第２の継手構成要素と一体化した部材である、請求項１７に記載の継手。
21. 導管用の継手であって、
    第１の継手構成要素と、第２の継手構成要素と、少なくとも１つの導管把持デバイスとを備え、
    前記第１および第２の継手構成要素は、螺合され、導管上で組み立てられた場合、前記第１および第２の継手構成要素は、ナットおよび本体の継手構成要素の相対的軸方向ストロークを生じるように一緒に締められることが可能であり、
    前記第１および第２の継手構成要素のうちの少なくとも１つは、構造を備え、前記構造は、前記第１のおよび第２の継手構成要素が一緒に締められる場合の所定の相対的軸方向ストロークで前記第１および第２の継手構成要素のうちの他方によって係合されるときの荷重のもとで移動し、
    前記構造は、前記継手の引上ごとに、塑性変形および追加の移動を受け、前記構造は、引上ごとに移動することにより、前記継手が引き上げられたことを計測することを可能にする検出可能な特性を提示する、
    導管用の継手。
22. 前記第１および第２の継手構成要素は、参照位置を過ぎた回転および部分回転を数えることによって、引上位置まで一緒に締められる、請求項２１に記載の継手。
23. 前記参照位置は、指できつく締めた位置である、請求項２２に記載の継手。
24. 前記第１および第２の継手構成要素は、回転および部分回転を数えることなく、トルクを印加することによって、引上位置まで一緒に締められる、請求項２１に記載の継手。
25. 前記フランジは、環状である、請求項１３に記載の継手。
26. 前記耐荷重部材は、前記本体と一体である、請求項１２に記載の継手構成要素。

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