JP2018515731A - 押し込み式接続及び引っ張り式分離型クイック継手 - Google Patents

Abstract

片手での押し込み式接続及び引っ張り式分離操作によって流体管路を接続するためのクイック継手が提供される。このクイック継手は、この好ましい機能を最小限の数の部品で実現し、このクイック継手は１つのバネ及び１つの動的封止のみを有する。流体移送用途に加えて、このクイック継手は工具保持及び動力伝達のためにも使用可能である。【選択図】図５

Description

[関連出願]
[001] 本出願は、２０１５年４月２５日に出願された米国仮出願番号第６２／１５２，８１８号の優先権の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

[002] 本発明は、クイック継手に関し、具体的には、片手での単純な押し動作によって素早く容易に接続可能であり、かつ片手での単純な引き動作によって素早く容易に分離可能なクイック継手に関する。

[003] 迅速な着脱式のクイック継手は当技術分野において周知である。操作上の考慮すべき重要な点は、クイック継手の接続及び分離の容易さであると認識されている。例えば、好ましい接続操作は、操作者が雄型構成部品を雌型構成部品内に押し込むだけで、継目をロックし、固定することができるものである。これは、通常「押し込み式接続」及び／又は「片手式接続」操作と呼ばれる。好ましいクイック継手の分離は、クイック継手における見てすぐに分かり手が届く部分を操作者が十分に引っ張ると、クイック継手が分離するものである。これは、同様に「引っ張り式分離」及び／又は「片手式分離」と呼ばれる。これらの「片手式」という呼び方の場合、雄型プラグが押し込まれる間、又はクイック継手が分離される間、クイック継手を動かないようにする必要があると認識されている。「片手式」という用語は、一般的な、雌型ソケットが所定の位置に固定されている場合に由来する。

[004] 改良されたクイック継手について検討するときの別の重要な要因は、その設計の単純さである。そのようなクイック継手は実際に使用されるため、素早く容易な動作が成功と失敗との分かれ目となる可能性があり、修理や調整が必要とされ得る状況においては、設計が単純であるほど、クイック継手の使用及び修理の容易さ、並びに、効果が増大する。単純さには、クイック継手の部品の数、作動動作の複雑さ、及び相互運動が生じる場所における封止の数が含まれる。これらの要因は当然に、クイック継手のコスト及び信頼性に影響を及ぼす。

[005] これらの理想的な設計目標を認識した数多くのクイック継手が開示されており、少なくとも開示の範囲内では、程度の差はあれ、それらの設計目標の達成に成功してきた。

[006] 米国特許第２０６９４３４号において、Ｅａｓｔｍａｎは、１つのバネ及び１つの動的封止を有する装置を開示し、単純な押し込み式接続操作を実現している。しかしながら、分離するためには雄型プラグを引っ張りながらクイック継手の胴部を押しやることが必要であり、従って、両手を使用することが必要である。接続又は分離のいずれかを引き起こすために２つの手作業が必要な場合、そのクイック継手の操作は、この場合のように、「両手式」と呼ばれることが理解されよう。

[007] 米国特許第２２７９１４６号において、Ｓｃｈｎｅｌｌｅｒは、同様に押し込み式接続操作を有し、雄型プラグを引っ張りながらソケット胴部を押しやって分離するために両手を必要とする。Ｓｃｈｎｅｌｌｅｒの開示では、２つのバネと１つの動的封止とが必要とされる。なお、このバネ及び封止の数には、内部のポペット機構に関連するものは含まれない。Ｓｃｈｎｅｌｌｅｒにおける２つのバネ及び１つの封止は、クイック継手を接続及び分離する基本操作のために必要とされる。「動的封止」という用語は、クイック継手を接続及び分離する際に、封止面が互いに対して移動する封止を指すことも理解されよう。これらの移動式又は動的封止は比較的摩耗及び破損し易く、従って、動的封止を１つのみ有するクイック継手が好ましいことが当業者には理解されよう。

[008] 米国特許第２３７７８１２号において、Ｓｃｈｅｉｗｅｒは、押し込み式接続及び引っ張り式分離の両方の目標を達成しているが、２つのバネを使用することによってこれを達成している。

[009] 米国特許第２５２１７０１号において、Ｅａｒｌｅらは、外側カラー及び内部摺動シャトルを開示しており、多少本発明を連想させる。しかしながら、これらの要素の構成は異なる。Ｅａｒｌｅらは、分離のために両手の使用を必要とし、２つのバネを含む設計を用いている。

[0010] 米国特許第２６７４４６９号において、Ｅａｒｌｅらは押し込み式接続及び引っ張り式分離機能の両方を有し、１つのバネ及び１つの動的封止のみを使用している。不都合なことに、開示された設計は、雌型ソケット及び雄型プラグの両方が複数の金属部品を備えることを必要とする。上述のように、また当業者に知られているように、多くの用途、例えば圧縮空気管路の継手においては、空気源の１つのソケットで、雄型プラグを有するいくつかの空気工具を支持することができる。この場合、雄型プラグは、単純な一体型の部品であることが好ましい。工具保持もまた、単純な一体型の雄型プラグ構成部品が好ましいクイック継手の用途である。

[0011] 米国特許第３１１２７６７号において、Ｃａｔｏｒは、押し込み式接続及び引っ張り式分離操作の両方を開示しており、雄型プラグ上に可動部品があり、２つのバネ及び１つの動的封止を有する設計を開示している。

[0012] 他にも多くのクイック継手装置の例が存在するが、それらの他のクイック継手の例は、上述の例と同様の原理で機能し、しばしば特定の内部バルブ及び／又は特殊用途に適合されたものに向けられている。

[0013] 従って、片手での操作で接続及び分離の両方を可能とする押し込み式接続及び引っ張り式分離型クイック継手が必要とされている。この継手はまた、単純性、信頼性、及び経済性のために、最小限の数の部品を有するべきである。さらに、このクイック継手は、１つの雌型構成部品と共に使用するための複数の雄型部品を有することを容易にするために、一体成形の雄型構成部品を有するべきである。

[0014] 本発明のクイック継手は、片手での押し込み式接続操作及び片手での引っ張り式分離操作の両方を最小限の数の部品で実現し、１つのバネ及び１つの動的封止のみを有する。このクイック継手は、雄型プラグを受ける開口端を有する雌型ソケットを備える。この雌型ソケットの周囲のカラーは、安定開位置と安定ロック位置の間で摺動可能である。カラー開位置ではクイック継手装置は分離状態となり、カラーロック位置ではクイック継手は接続状態となる。

[0015] このクイック継手は、カラーをソケット開口端に向けて手動で摺動させることによって分離される。この継手は、雄型プラグを雌型ソケット内に押し込むことによって接続される。プラグをソケット内に押し込むと、カラーは自動的に摺動してロック位置に戻り、雄型プラグを雌型ソケット内に固定する。これらの単純な操作において、単一のバネがカラーの開位置及びロック位置を交互に維持する。

[0016] 好ましい実施形態では、クイック継手の雄型プラグは、封止及び（非連結状態にある時の）保護の目的でＯリングを有する。全ての実施形態において、押し込み式接続操作及び引っ張り式分離操作は片手で達成可能であり、使用者は、自由に、他の機器を保持又は操作しながら、継手を分離又は再接続することができる。

[0017] 本発明は、以下の図面を参照することでさらによく理解することができる。
[0018] 分離状態又は開状態の、本発明のクイック着脱式クイック継手の斜視図である。 [0019] 図１の線２−２に沿ったクイック継手の側断面図である。 [0020] 図６の線３−３に沿ったクイック継手の断面図であり、雄型プラグがカラーにちょうど接触するまで押し込まれた状態を示す。 [0021] 雄型プラグが押し込まれた状態で示されている図３の修正断面図であり、要素を互いにロックする動作の開始を示す。 [0022] 図６の線５−５に沿った、図６のクイック継手の側断面図である。 [0023] 接続状態又は閉じてロックされた状態のクイック着脱式クイック継手の斜視図である。

[0024] 図１に、分離された本発明のクイック継手１００の斜視図を示す。図２に、この分離されたクイック継手１００の断面図を示す。クイック継手１００の雌型構成部品１２７は、主に雌型ソケット１０５、カラー１０２、シャトル１０４、及びソケットキャップ１０３から構成される。好ましい一実施形態では、ソケットキャップ１０３は雌型ソケット１０５内にねじ込み式に取り付けられ、静的Ｏリング１０９がこれら２つの部品間の継目を確実に封止する。シャトル１０４は、雌型ソケット１０５上へ摺動可能である。好ましい一実施形態において、シャトル１０４は、直径の周囲に等間隔で穴１２５内に配置された６つの移動止めボール１０７のセットを含む。ロッキングカラー１０２は、雌型ソケット１０５及びシャトル１０４の両方の上を摺動する。カラー１０２内側のバネ１１０は、カラー留めリング１１１とシャトル１０４との間で圧縮される。雌型ソケット１０５は、移動止めボールの第２セット１０６用の穴１１８を有する。当業者によって理解されるように、移動止めボール１０７及び１０６は、円筒形の移動止め又は他の形状の移動止めで置き換えられてもよい。これらの移動止めボールは移動止めとも呼ばれる。

[0025] 分離状態又は開位置において、カラー１０２は、図１及び図２に示すように前方に引っ張られる。移動止めボール１０７はカラー凹部１１９内にずれ、シャトル１０４は雌型ソケット１０５上の肩部１２４に対して嵌め込まれる。バネ１１０の伸張力により、ボール１０７は、カラー凹部１１９とソケット表面１２６との間に食い込む傾向にある。この摩擦力により、カラーは分離状態で維持される。

[0026] 雄型プラグ１０１及びソケットキャップ１０３は、それぞれ境界面接続部１１２及び１１３を有し、クイック継手１００を他の管や取付け具に適合させる。当業者によって理解されるように、これらの境界面接続部は、本発明の新規性の範囲を逸脱することなく、テーパねじ又は平行ねじ、フレアレス管継手、直接溶接接続部、あるいは他の既知の接続手段であってよい。管用テーパねじ境界面接続部１１２及び１１３を、図１〜図６のクイック継手において示す。

[0027] 好ましい一実施形態では、雄型プラグ１０１、雌型ソケット１０５、及びソケットキャップ１０３はステンレス鋼で構築されている。これらは、クイック継手１００内部の気体又は液体と接触する面である。高純度の気体及び多くの他の工業プロセス用には、ステンレス鋼の化学的不活性及び安定性が望ましい。圧縮空気の使用などの他の用途には、これらの部品に他の比較的安価な金属を使用することができる。好ましい一実施形態では、ロッキングカラー１０２もステンレス鋼で作製され、移動止めボール１０６及び１０７、バネ１１０、ならびに留めリング１１１も同様にステンレス鋼で作製され、シャトル１０４は高錫青銅で作製される。高錫青銅及びステンレス鋼は、両方とも真空チャンバ内部での使用に適した材料であり、真空又はプロセスに対する有害な影響を最小限にして、クイック継手１００全体をプロセス真空チャンバ内部で使用可能にする。動的Ｏリング１０８及び静的Ｏリング１０９は、合成ゴム及びフッ化ポリマーエラストマ、例えばＶｉｔｏｎ（登録商標）で作製することが好ましいが、クイック継手が使用される用途と相性のよい任意の封止材料であってもよい。

[0028] 再び図２を参照すると、クイック継手１００は、雄型プラグ１０１上のＯリング溝１２２内に配置された単一の動的封止Ｏリング１０８を有する。このＯリング１０８は、雄型プラグ１０１上にあり、雄型プラグ１０１が緩んでいるとき、すなわち雌型ソケット１０５内に挿入されていないときに、雄型プラグ封止面１２３を損傷から保護する。これは、封止面における小さなスクラッチが許容不可能な漏出を引き起こすこととなる高真空用途においてクイック継手が使用される場合に重要である。主要な動的封止を雄型プラグ上に有することによるさらなる利点は、検査及び交換のために、その封止に容易に手が届くことである。

[0029] 図３に、プラグ肩部１３１がカラー面１３０に接触する点まで雄型プラグ１０１が雌型ソケット１０５内に押し込まれているクイック継手１００を示す。図示された位置では、カラー１０２の移動もシャトル１０４の移動も未だ生じていない。この図は、クイック継手の操作全体を明確にするために示される。

[0030] 図４において、雄型プラス１０１は雌型ソケット１０５内にさらに押し込まれている。これが生じると、プラグ肩部１３１はカラー面１３０を押し、カラー１０２は雌型ソケット１０５上を摺動して戻る。次いで、移動止めボール１０７は凹部１１９内に延出するため、シャトル１０４は、カラー１０２にロックされ、カラー１０２と共に摺動して戻る。カラー１０２が摺動して戻るとき、移動止めボール１０６はカラー斜面１２０にぶつかり、移動止めボール１０６はプラグ斜面１１６へと押し下げられる。プラグ斜面１１６はカラー斜面１２０と平行であることが理解されよう。

[0031] 図４に示す位置まで雄型プラグ１０１が雌型ソケット１０５内に押し込まれたとき、カラー１０２は、雄型プラグ１０１がさらに内側へ移動して、クイック継手が自動的に閉じてロックされることとなる位置にある。図示される位置において、カラー１０２は、移動止めボール１０７がソケット凹部１１７の縁部１４１に来るまで押し戻されている。一旦縁部１４１を過ぎると、移動止めボール１０７はソケット凹部１１７内に降下を始めることができる。バネ１１０によって生じる伸張力は、移動止めボール１０７をカラー凹部１１９から押し出す方向に働く。移動止めボール１０７は、ソケット凹部１１７に接近すると、バネ１１０の力によってカラー凹部１１９からソケット凹部１１７内へと押し出される。この移行は、一度開始すると雄型プラグ１０１がさらに移動することなく継続し、その結果、ロッキングカラー１０２はクリック音を立てて再びロック位置へと戻る。

[0032] 図５に、接続されたクイック継手１００の断面図を示す。上述のように、カラー１０２は、図４に示す位置から、ここに示すロック位置へと自動的に移動する。これは、移動止めボール１０７がソケット凹部１１７内に移動し、バネ１１０の伸張力がカラー１０２をシャトル１０４から離れる方向に押すことによって生じる。カラー１０２は、カラー肩部１５１がシャトル１０４に当たるまで、自動的に摺動して戻される。移動止めボール１０７がソケット凹部１１７内にあるため、このロック位置においては、シャトル１０４の雌型ソケット１０５に対する移動が阻止される。カラー１０２が自動的にロック位置に移動することにより、雄型プラグ１０１を雌型ソケット１０５内に押し込むだけでクイック継手の接続状態を実現することができ、従って、真の片手接続操作が実現される。

[0033] 「自動的な」及び「自動的に」という用語は、雄型プラグ１０１を雌型ソケット１０５内へと手動で押し込むことを、最後の、再びロック位置へと摺動するカラー１０２の動きから区別するために用いられる。クイック継手１００を接続するために、プラグ１０１はソケット１０５内に手動で押し込まれる。これが行われると、プラグ肩部は、カラー面１３０にぶつかり、カラー１０２を押し戻す。プラグ１０１がソケット１０５に対する接続位置に近づくと、カラー１０２は、上述のように「自動的な」動きが生じる点に到達する。雄型プラグ１０１を雌型ソケット１０５内に押し込む手動の動きは、プラグ肩部１３１がソケット面１３２に当たると止まる。カラー１０２は、ロック位置において止まるまで、「自動的に」ひとりでにソケット１０５に沿って摺動して戻り続ける。

[0034] ロック位置において、カラー表面１５０は、ボール１０６がプラグ凹部１１５から外に動くことを阻止する。移動止めボール１０６は、雄型プラグ１０１及び雌型ソケット１０５の両方に係合し、雄型プラグ１０１を雌型ソケット１０５内にロックする。図６に、接続されたクイック継手１００の斜視図を示す。このロック位置又は接続状態は安定していること、及びカラーが手動で扱われて分離を引き起こすまで、クイック継手は接続されたままとなることが理解されよう。

[0035] クイック継手１００は、典型的には取り付けられた導管の作用によって雌型ソケット１０５（及びソケットキャップ１０３）を静的に保持したまま、カラー１０２を雄型プラグ１０１に向けて引っ張るだけで分離することができ、従って、分離を引き起こすために必要なのは片手のみである。図４を参照すると、カラー１０２が前方に引っ張られると、移動止めボール１０７はソケット凹部１１７から出て、カラー凹部１１９内に入る。ここで、カラー１０２の面１３０はプラグ肩部１３１とぶつかり、雄型プラグ１０１を雌型ソケット１０５から押し出す。雄型プラグ１０１が押し出されると、移動止めボール１０６が雄型プラグ凹部１１５から出てプラグ斜面１１６を上る。カラー１０２が図３に示す位置に到達すると、雄型プラグ１０１は雌型ソケット１０５から自由に出てくる。カラー１０２が外側へ動くことにより、雄型プラグ１０１はクリック音を立てて使用者の手の中へと勢いよく出てくる傾向にある。

[0036] 理解されるように、クイック継手１００は、片手押し込み式接続及び片手引っ張り式分離操作の設計目標を達成する。いずれの状態においても、操作には、問題なく完了したことを使用者に伝える、聴覚的、触覚的、及び視覚的なフィードバックが伴う。重要なことであるが、クイック継手１００は、１つの付勢バネ及び１つの動的封止のみを有する単純な設計で、この目標を達成する。さらに、雄型プラグ１０１は、単一の雌型供給構成部品内に接続するための多くの装置に容易に装着することができる単一部品（Ｏリングを含まない）である。

[0037]クイック継手１００において内部弁やポペットは図示されていないが、これらの部品及びその機能は周知であって、本発明の新規性の側面に影響を及ぼすことなくクイック継手１００に容易に追加可能であることを、当業者は理解するであろうということが理解されよう。

[0038] 本発明のクイック継手１００は、真空用途に使用可能であり、油圧式管路、空気式管路及び水管路などの高圧流体用途にも使用可能である。本発明のクイック継手はまた、電気的コネクタ（例えば、単導体又は多導体）、動力取出し装置、及び工具ホルダ（例えば、ドリルビット、エンドミル、手術用具、手工具など）などの他の装置においても有用であり得る。動力取出し装置及び工具ホルダにおいて、本発明のクイック継手は、スプライン又はキー溝などの回転式ロック機能を有することによってトルクを伝達するように容易に構成することができる。他の潜在的な用途は、当業者に明らかであろう。

[0039] 本明細書において開示する情報は、包括的であることを意図しておらず、また本発明を、本明細書において開示する厳密な形態に限定することも意図していない。本明細書には具体的な実施形態が例示目的で開示されているが、当業者が認識するように、本発明から逸脱することなく様々な同等の修正が可能である。

Claims (9)

1. 押し込み式接続及び引っ張り式分離型クイック継手であって、
   ａ．雄型プラグを受ける開口端を有する雌型ソケットと、
   ｂ．前記雌型ソケットの周囲のカラーであって、安定開位置と安定ロック位置との間で摺動可能であり、前記開位置で前記クイック継手は分離状態となり、前記ロック位置で前記クイック継手は接続状態となる、カラーと、を備え、
   ｃ．前記分離状態は、前記カラーを前記ソケット開口端に向けて手動で摺動させることによって実現され、前記接続状態は、前記雄型プラグが前記雌型ソケット内に押し込まれ、その結果、前記カラーが自動的に摺動して前記ロック位置に戻ったときに確立され、
   ｄ．単一のバネが、前記カラーの前記開位置及び前記ロック位置の両方を維持する、クイック継手。
2. 前記雄型プラグがＯリングを含む、請求項１に記載のクイック継手。
3. 前記押し込み式接続操作及び引っ張り式分離の操作が片手で行われる、請求項１に記載のクイック継手。
4. 押し込み式接続及び引っ張り式分離型クイック継手であって、
   ａ）雄型プラグを受ける開口端、第１移動止めを受け入れる凹部、及び第２移動止めを収容する穴を有する雌型ソケットと、
   ｂ）前記ソケットの外側に沿って摺動可能なシャトルであって、前記第１移動止めを収容する穴を有するシャトルと、
   ｃ）前記雌型ソケット及び前記シャトルの両方の外側に沿って摺動可能なカラーであって、前記第１移動止め用の凹部及び前記第２移動止め用の凹部を有するカラーと、
   ｄ）前記カラーと前記シャトルの間で圧縮されたバネと、
   ｅ）前記雌型ソケット内に挿入可能な雄型プラグであって、前記第２移動止め用の凹部を有する雄型プラグと、を備え、
   ｆ）前記プラグが前記雌型ソケット内に挿入されて、最初に前記雄型プラグによって押された前記カラーが自動的にロック位置へと摺動したときに、安定接続状態が確立され、
   ｇ）前記カラーを前記ソケットの前記開口端に向けて手動で引っ張ることによって、安定分離状態に到達する、クイック継手。
5. 前記雄型プラグがＯリングを含む、請求項４に記載のクイック継手。
6. 前記バネが、前記分離状態及び前記接続状態の両方を維持する、請求項４に記載のクイック継手。
7. 前記バネ力が前記カラーを前記シャトルから離れる方向に押すことによって、前記安定接続状態が維持され、前記第１移動止めが前記雌型ソケット凹部と前記シャトル移動止め穴の間で動かないようにされることで、前記シャトルが前記雌型ソケットにロックされる、請求項４に記載のクイック継手。
8. 前記安定接続状態において、前記第２移動止めが前記雄型プラグ凹部及び前記雌型ソケット穴の内部で動かないようにされることで、前記雄型プラグが前記雌型ソケット内にロックされる、請求項４に記載のクイック継手。
9. 前記バネ力が前記カラー凹部と前記雌型ソケットの間に前記第１移動止めを食い込ませることによって、前記安定分離状態が維持される、請求項４に記載のクイック継手。

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