JP4807518B2 - 取付け用スリーブを備えたカップリングアセンブリ - Google Patents

取付け用スリーブを備えたカップリングアセンブリ Download PDF

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Description

本発明は、押込み接続型の流体接続装置に関し、より具体的には、雌のカップリング部材内に雄のカップリング部材を固定させるために、取付け用スリーブを備えた押込み接続型の流体接続装置に関する。
高圧用の流体システムにおいて、ホースアセンブリと部品、例えば、ポンプ、モーター、バルブ等の間で、幾つかの接続を行うことを必要とする、多くの工業分野がある。初めの頃は、高圧下でも満足して操作できるように、非押込み接続型(ねじのない)の接続システムが利用されていたが、従来技術のシステムでは、ねじを設けたフィッティングを用いて、この接続を行っていた。近年、高圧下でも操作できる、押込み型のカップリングアセンブリが用いられてきている。このようなカップリングアセンブリの一例として、図1及び2に示すものがあるが、雌のカップリング部材内に雄のカップリング部材を固定させるために、弾力的に拡張可能な固定リングを用いている。この構成は、満足して使用できることが解かっているが、固定リングは別体の部材であり、製造時に雌のカップリング部材内に装着される必要がある。このため、固定リングが失われたり、製造時に固定リングを備えるように適切に雌のカップリング部材を組付けることに不注意により失敗した場合には、雌のカップリング部材内に雄のカップリング部材を接続できなくなるおそれがあった。
そこで、これら理由と他の理由によって、従来技術の固定リングの構成に関する製造上の限界を防ぎ、誤った接続がより起こりにくくするように、改良された押込み型のカップリングアセンブリが求められてきている。
従って、本発明はカップリングアセンブリを提供するが、これには、軸A−Aに沿って、前方の端部から後方の端部まで延び、第一固定面を含む外面を有する第一カップリング部材が含まれる。また、カップリングアセンブリには、受入れ側の端部から遠方の端部まで延び、第一カップリング部材を受取れる大きさの受入れ部を含む第二カップリング部材が含まれる。第二カップリング部材の受入れ部には、第二固定面が含まれる。さらに、取付け用スリーブ(ラッチングスリーブ)を第一と第二のカップリング部材の間に配置して、環状の縁部(ビード)を含ませる。取付け用スリーブは、第二カップリング部材内に第一カップリング部材を装着できるように大きさが定められており、また、取付け用スリーブは、玉状の縁部が第二カップリング部材と係合する際に圧縮されて、そして、環状の縁部が第二固定面を超えて進み、第一カップリング部材上の第一固定面と第二カップリング部材の第二固定面の間で係合される際に、拡張されるようにする。
本発明に関する他の特徴は、当該技術分野において通常の知識を有する者ならば、添付した図と後述する詳細な説明から明らかになるであろう。
以下、添付した図を参照して、本発明の実施形態について説明するが、これら図は、例示上、示されたに過ぎない。
以下の説明では、幾つかの用語が用いられるが、これらは、参照上に限り用いられており、本発明を限定させるものではない。即ち、用語“前方”及び“後方”は、添付した図に示したカップリングアセンブリの前方と後方の方向を参照している。また、用語“右方向”及び“左方向”は、これら用語が用いられている、図の方向について示している。また、用語“内方”及び“外方”は、夫々、装置の幾何学上の中心に向ったり、離れる方向について示している。また、用語“上方”及び“下方”は、これら用語が用いられている、図の方向について示している。上述した用語の全ては、これらから一般に派生するものや、同等のものを含んでいる。
図3を参照すると、本発明の実施形態に係るカップリング(継手)アセンブリが示されているが、これには、第一又は雄の部材20と、第二又は雌の部材30が含まれている。図3に示すように、アセンブリをカップリング位置にすると、雄部材20と雌部材30は夫々、軸A−Aに沿って延びる。雄部材20は、雌部材30内に装着されるために、前方の端部21から後方の端部22まで延び、これらの間に延ばすように通路23を有する。必要に応じて、後方の端部22におねじ24を備えて、ねじを設けたカップリング(図示せず)と接続できるようにしてもよく、また、一連の平坦部25を備えることで、非円形(例えば、六角形)の断面を定めて、レンチによって係合できるようにしてもよい。
平坦部25によって定められた六角形の断面の前方では、雄部材20は、後方の円筒形状の外面26と前方の円筒形状の外面27を有し、これらは、前方の外面27から後方かつ内側にテーパ付けられて、後方の表面26に至る、第一固定面28によって区別されている。特定の実施形態では、第一固定面28は、軸A−Aに対して35°から55°の範囲内の角度、例えば45°の角度でテーパ付けられるように線形の外形を有する。但し、第一固定面28は、図3及び4に示した線形の外形に限定されず、本発明の範囲内から逸脱しない限り、例えば、カップ形状や凹状の形状のような、非線形の外形を有していてもよい。
図3及び4に示した実施形態では、前方の外面27には、外側に面するように環状の溝29を形成して備えており、そしてこの中に、ネオプレンや他の適当なシール材料から形成された環状のシール31と、剛性のプラスチックリング32を配置している。プラスチックリング32の外径は、雌部材30の内面にぴったりと係合するように大きさが定められており、そして環状のシール31は、同じ内面と密着して係合するように大きさが定められている。剛性のプラスチックリング32を設けることで、雌部材30内に前方の外面27を装着する際、環状のシール31を切り傷や他の損傷から防ぐように機能させる。また、剛性のプラスチックリング32を設けることで、流れる流体の衝撃が強いシステムで使用される場合に、環状のシール31を保護するように機能させる。図1に示したような従来技術では、雌部材30の内部の溝内に、環状のシールとプラスチックリングを不便なように装着させることを必要としていたが、これとは反対に、本発明では、理解できるように、環状のシール31とプラスチックリング32を雄部材20上に容易に組付けることができる。但し、必要に応じて、環状のシール31とプラスチックリング32を、雌部材30内の溝(図示せず)内に取付けることは可能である。
また、この実施形態では、カップリングアセンブリは取付け用スリーブ33を含み、これは剛性部34を有し、さらに選択的に、熱可塑性及び/又は弾力性の(例えば、TPE)のシール部35を有する。図4から理解できるように、剛性部34は拡張及び縮小が可能な円筒形状の壁部36を有する。剛性部34の前方の端部37は、弾力的に拡張可能な環状の支持部材38、例えば、スプリット型の固定リングやガータースプリングを含む。環状の支持部材38は、環状の縁部39内で取付け用スリーブ33に対して固定される。この実施形態では、剛性部34の前方の端部37を、環状の支持部材38の部位の周り、又は、実質的にこの周りに巻きつけるように環状の縁部39を形成している。従来技術と異なり、雌部材30は、別体で、別個の固定リングを用いておらず、このため、製造時にこの部品を紛失したり、不注意によって雌部材30内に組付けを損うといった事態が生じないようにしている。
図3及び4に示した実施形態では、前方の端部37とは反対側に位置する剛性部34の端部上のフランジ44の周りにシール部35を成形してもよい。シール部35は、剛性部34の円筒形状の壁部36から離間して、これと実質的に平行となるように、円筒形状の壁部45を有していてもよい。図3及び4から最良に参照できるように、円筒形状の壁部36と円筒形状の壁部45は、これらによって隙間46を定める。シール部35は、フランジ部44から径方向内側に向って延びるように、シール用のフィン47(図3参照)を含む。このシール用のフィン47は、後方の円筒形状の外面26とぴったりと係合して、取付け用スリーブ33と後方の外面26の間で係合したカップリング内に、埃や他の塵等の汚染物質が入ることを防ぐダストシールとして機能する。図3及び4に示したシール部35は、図示したものに限定されず、他の形態を有することは可能であり、これには、雄部材20を“直接的なポート”の雌部材(例えば、バルブボデーやマニホルド内に、雌のカップリング部材30の内部形状を一体にさせたもの)に接続させる形態が含まれる。
雌部材30は、受入れ側の端部50から遠方の端部51まで延び、また、この近くにおねじ52や他の適当な接続手段を備えて、別体の接続部(図示せず)を取付けられるようにしてもよい。受入れ側の端部50の近くの雌部材30の部位には、円筒形状の外面52を備え、これは、取付け用スリーブ33の選択的な円筒形状の壁部45によってぴったりと受入れられるように大きさを定めており、また、円筒形状の内面53を備え、これは、内部に取付け用スリーブ33の剛性部34のスプリット型の円筒形状の壁部36を受入れられるように大きさを定めている。受入れ側の端部50から、円筒形状の内面53に向って内側に、第一チャンファ(面取り加工された表面)54を延ばしている。また、例えば、チャンファ面である、第二固定面55を、円筒形状の内面53から略外側に向って延ばしている。第二固定面55がチャンファ面の場合、第二チャンファ55と円筒形状の内面53の間の角度は、約20°と40°の間の角度にあり、例えば約30°である。しかし、第一固定面28と同様に、第二固定面55は、図3及び4に示した線形の外形に限定されず、本発明の範囲内から逸脱しない限り、例えば、カップ形状や凹状の形状のような、非線形の外形を有していてもよい。
また、第一の円筒形状面53よりも小さな外径の第二の円筒形状の内面56を遠方の端部51に向って設けられる。第二の円筒形状の内面56は、第一雄部材20の前方の外面27を受入れられるように大きさを定めており、図示した実施形態では、環状のシール31と係合する。
図3及び4を参照すると、雌部材30内に雄部材20を装着する時、取付け用スリーブ33の前方の端部37は、第一チャンファ54と係合するにつれて圧縮されて、そして、雌部材30上の円筒形状の内面53と雄部材20上の後方の円筒形状の外面26によって定められた開口部を通過する。この通過を容易にするため、円筒形状の内面53と後方の円筒形状の外面26の間の距離を、環状の縁部39の外径よりも大きくする。雄部材20を続けて前方に移動させると、環状の縁部39は、第二固定面55と内側の円筒形状面53の交差部を通過し、そして環状の縁部39は、剛性部34の弾力性によって、ほぼ元の大きさに戻るように拡張する。このように、環状の縁部39は、雄部材20上の第一固定面28と雌部材30上の第二固定面55の間で挟持されて、雌部材30から雄部材20を引き抜くことを防ぐように配置される。
図4から理解できるように、第一固定面28と第二固定面55は、雌部材30内に雄部材20を係合させる時に、前方の端部37から離れる方向で、収束する角度で配置されていてもよい。この収束では、第一固定面28の角度が、前述したように、軸A−Aに対して第二固定面55の角度よりも小さくさせてもよく、又は、逆にさせてもよい。さらに、特に、第二固定面55と第一固定面28が図3及び4に示す線形の外形を有しない場合には、第二固定面55と第一固定面28を定める角度を収束させなくともよい。
雄部材20を雌部材30に対して完全に固定つまり接続させると、第二の円筒形状の内面56は環状のシール31と密着して係合して、この結果、流体の漏れを防ぐ。選択的に、シール部35の円筒形状の壁部45と剛性部34の円筒形状の壁部36の間の隙間46内に、雌部材30の受入れ側の端部とこの近くの部位を配置させる。円筒形状の外面52は、円筒形状の壁部45の内部とぴったりと係合して、この結果、図3及び4に示すように、部材を係合させる時、シール用のフィン47に沿って、埃や他の塵が環状の縁部39の周りの領域に入ることを防ぐ。
図3に示すように、平坦部25によって定められる六角形状の断面の前方では、取付け用スリーブ33と平坦部25の間に隙間がある。この隙間は、雌部材30内に雄部材20を固定する時、第一固定面28と第二固定面55の間で環状の縁部が適切に配置されることを示唆する。また、この隙間は、第一固定面28を環状の縁部39から離すために、雄部材20を雌部材30内で前方に押込むことを可能にする(尚、この時、カップリングアセンブリは加圧されないものとする)。そして、雄部材20は、取付け用スリーブ33と雄部材20を同時に引くことで、雌部材30から引抜かれてもよく、そして、環状の縁部39が第二固定面55上でカム作用を受け、内側に圧縮され、円筒形状の内面53で通過するようにしてもよい。
図5を参照すると、本発明に関する他の実施形態が示されている。図示した実施形態では、雄部材20は、剛性部134とシール部135を有する取付け用スリーブ133を含む。上述し、図3及び4に示した取付け用スリーブとは異なり、剛性部134とシール部135は別の部品であり、このため、互いに対して、軸方向に移動できる。図5に示すように、シール部135は圧縮可能なリリーススリーブ160を有し、これは、剛性部134のスプリット型の円筒形状の壁部136を受入れられる大きさの円筒形状の内面164と前方の端部162を有する。また、リリーススリーブ160は、雌部材30上で第一チャンファ54と係合できるように、テーパ面166を含む。
再度、図5を参照すると、雌部材30に対して雄部材20を完全に接続させて、係合位置にすると、受入れ側の端部50と取付け用スリーブ133の間にスペース、つまり隙間46を生じさせる。さらに、リリーススリーブ160のテーパ面166は、雌部材30上の第一チャンファ54とほとんど接するか、わずかに離れる。雄部材20を雌部材30から接続を外すことが求められる場合には、単に、雄部材20を雌部材30内で前方に移動させて、第一固定面28を環状の縁部139から離すようにする。そして、リリーススリーブ160を雌部材30に向う方向に移動させて、テーパ面166がチャンファ54と係合するにつれて、圧縮させる。リリーススリーブ160が圧縮されると、スプリット型の円筒形状の壁部136と一体の環状の縁部139がリリーススリーブ160により同様に圧縮されて、雄部材20に沿って、雌部材30から外すことが可能になる。
図6を参照すると、本発明に関する他の実施形態が示されている。図示した実施形態では、雄部材20は取付け用スリーブ233を含み、これは、剛性部234を有し、また選択的に、シール部235を有する。図6から理解できるように、剛性部234は、拡張及び縮小が可能なように、スプリット型の円筒形状の壁部236を有する。取付け用スリーブ233の前方の端部237は弾力的に拡張可能な環状の支持部材238、例えば、スプリット型の固定リングやガータースプリングを有する。環状の支持部材238は、環状の縁部239内で、取付け用スリーブ233に対して固定される。この実施形態では、環状の縁部239は、環状の支持部材238の周りで前方の端部237を巻き付けることで形成される。また、取付け用スリーブ233は、環状の縁部239と反対側の取付け用スリーブ233の端部上にフランジ241を設けている。図示した実施形態では、シール部235は、一対の環状のシール部材を含み、例えば、図6に示すように、O−リングを含む。O−リングの一方は、雄部材20と取付け用スリーブ233の間に配置され、そして、O−リングの他方は、フランジ241と雌部材30の受入れ側の端部50の間に配置される。図6に示した接続状態では、O−リングは圧縮されて、環状の縁部39の周りの領域内に汚染物質が入ることを防ぐようにしてもよい。
雌部材30内に雄部材20を装着させると、取付け用スリーブ233の前方の端部237は、第一チャンファと係合するにつれて圧縮されて、そして、雌部材30上の円筒形状の内面53と雄部材20上の後方の円筒形状の外面26によって定められた開口部を通過する。雄部材20を継続して前方に移動させると、環状の縁部239が固定面55と円筒形状の内面53の交差部を通過して、そして、環状の縁部239が、剛性部234の弾力性によって、元の大きさに戻るように拡張して、雄部材20上の第一固定面28と雌部材30上の第二チャンファ55と係合するように環状の縁部239を配置することで、雌部材30から雄部材20が引抜かれることを防ぐ。さらに、フランジ241は、この外側の端部が平坦部25上で突出するように拡張され、雄部材20が適切に雌部材30に対して固定されていることを視覚的に示唆させる。雄部材20は、図4を参照して上述したやり方で、雌部材30から取外されてもよい。
図7を参照すると、カップリングアセンブリの接続インターフェイスが示されており、これは、図6に示したものと実質的に同じであるが、少なくとも一つの例外があり、つまり、第二固定面55は円筒形状の内面53に対してほぼ垂直である。図4−6を参照して上述した方法と同様に、第一と第二のカップリング部材は接続されるが、取付け用スリーブ233または雄部材20を雌部材30から引く前に、取付け用スリーブ233は圧縮される必要がある。この実施形態では、使用者の指や手で握られたペンチを用いて、取付け用スリーブ233を圧縮させるため、フランジ241に一対のフィンガータブ(図7A参照)を備えてもよく、また、手で握られた道具を用いて取付け用スリーブ233を圧縮させるため、アイレット(図7B参照)を備えてもよい。
図8を参照すると、本発明に関する他の実施形態が示されている。図8に示した実施形態は、図4に示した実施形態とほとんど同じであるが、少なくとも一つの例外があり、つまり、雌部材30は、環状の縁部39を受取れる大きさの、内側に面する環状の溝71を有している。この溝71は、図8に示すように、第二固定面55の次に配置されていてもよく、又は、第二固定面55から離間されていてもよく、及び/又は、一つ又は複数の中間の表面(図示せず)を介して、第二固定面55と接続されていてもよい。
図8に示した実施形態では、図4を参照して、上述したものと同様に、雄部材20は雌部材30内に受入れられる。特に、取付け用スリーブ33の大きさは、第二カップリング部材30内に第一カップリング部材20を装着する際、取付け用スリーブ33が第二カップリング部材30と係合する際に拡張して、そして、環状の縁部39が第一固定面28を超えて進み、第一固定面28と第二固定面55の間で係合される際に縮小するように定められる。雄部材20を雌部材30から取外すことが必要な場合には、雄部材20を雌部材30内で前方に移動させて、取付け用スリーブ33を雄部材20の前方の端部21に向かって移動させて、環状の縁部39を第一固定面28と係合させて、第一固定面28によって、溝71内に向って外側に強制させる。理解できるように、環状の縁部39が溝71内に強制されて、スプリット型の円筒形状の壁部36が前方の外面27よりも大きくなるように拡張されると、取付け用スリーブ33を介して、雌部材30から雄部材20を取外すことが可能になる。
図9を参照すると、本発明に関する他の実施形態が示されている。図9に示した実施形態は、図4に示した実施形態とほとんど同じであるが、少なくとも一つの例外があり、つまり、取付け用スリーブ33は環状の支持部材38を含まない。替わりに、図9に示すように、コイル状に前方の端部37を巻き付けることで、環状の縁部39を形成している。図9に示したカップリングアセンブリの接続と解除は、図4に示した実施形態と同様に行うことができる。
他の特徴として、本発明の雌のカップリング部材30は、図1及び2に示した従来技術のカップリングアセンブリで見られるような、固定リング、O−リング、バックアップリング等の内部部品を一切含まない。さらに、従来技術のカップリングアセンブリで見られるスプリット型の固定リングも本発明の実施形態では不在である。さらに、本発明のカップリングアセンブリは、上述したように、雄のカップリング部材が雌のカップリング部材と適切に接続されていることを触覚的及び/又は視覚的に示唆することができる。さらに、本発明のカップリングアセンブリは、上述した“直接的なポート”に用いられるのに特に適しており、これは、雄のカップリング部材20を接続させるために、雌のカップリング部材30には一つだけの溝(例えば、溝71)を必要とするためである。
特に、上述した実施形態を参照して、本発明について図示して、説明したが、これら実施形態は、単に本発明を実施する上で最良の形態を示しているに過ぎない。当該技術分野において通常の知識を有する者ならば、添付した特許請求の範囲に定められた、本発明の技術思想と範囲から逸脱することなく、本発明を実施する際に、本明細書で説明した本発明の実施形態に対して様々な他の実施形態が可能になることを理解されたい。従って、添付した特許請求の範囲は、本発明の範囲を定め、これら請求項の範囲内にある装置と方法だけでなく、これらと同等なものもカバーしている。本発明の説明では、本明細書で説明された部品の全ての新規で非自明な組合せが含まれ、そして、本出願及びこの後における特許請求項では、これら部品の任意の新規で非自明な組合せを含むことを理解されたい。さらに、上述した実施形態は例示的なものであって、いかなる単一な特徴又は部品は、本出願及びこの後において請求され得る全ての可能な組合せにとって重要ではない。
従来技術のカップリングアセンブリの一部を示す断面図である。 図1に示した従来技術のカップリングアセンブリの要部断面図である。 本発明の実施形態に係るカップリングアセンブリの一部を示す断面図である。 図3に示したカップリングアセンブリの接続インターフェイスの要部を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る接続インターフェイスの要部断面図である。 本発明の他の実施形態に係る接続インターフェイスの要部断面図である。 図6に示した接続インターフェイスの、他の構成の要部断面図である。 図7に示したカップリングに使用するため、本発明の実施形態に従う取付け用スリーブの要部拡大図である。 図7に示したカップリングに使用するため、本発明の他の実施形態に従う取付け用スリーブの要部拡大図である。 本発明の他の実施形態に係る接続インターフェイスの要部断面図である。 本発明の他の実施形態に係る接続インターフェイスの要部断面図である。

Claims (6)

  1. カップリングアセンブリであって、
    軸(A−A)に沿って、一方の端部(21)から他方の端部(22)まで延び、第一固定面(28)を有する外面を含む第一カップリング部材(20)を有し、
    受入れ側の端部(50)から遠方の端部(51)まで延び、前記第一カップリング部材(20)を受入れられる大きさの受入れ部を含む第二カップリング部材(30)を有し、この第二カップリング部材(30)はさらに第二固定面(55)を有し、
    前記第一及び第二のカップリング部材(20、30)の間に配置され、環状の縁部(39)を含む取付け用スリーブ(33)を有し、この取付け用スリーブ(33)は、前記第二カップリング部材(30)内に前記第一カップリング部材(20)を装着可能なように大きさが定められており、さらに前記取付け用スリーブ(33)は、前記環状の縁部(39)が、前記第二カップリング部材(30)と係合する際に圧縮されて、そして、前記第二固定面(55)を超えて移動して、前記第一カップリング部材(20)上の前記第一固定面(28)と前記第二カップリング部材(30)上の前記第二固定面(55)の間で係合する際に拡張し、
    前記取付け用スリーブ(33)は、拡張及び縮小が可能な円筒形状の壁部(36)を有する剛性部(34)を含み、かつ、この先端部分(37)は、前記剛性部(34)の巻き付けられた前記先端部分(37)である前記環状の縁部(39)内で前記取付け用スリーブ(33)に対して固定される弾性的に拡張可能な環状の支持部材(38)を有することを特徴とするカップリングアセンブリ。
  2. 前記環状の支持部材(38)は、スプリット型の固定リング又はガータースプリングであることを特徴とする請求項1に記載のカップリングアセンブリ。
  3. 前記取付け用スリーブ(33)はシール部(35)を含むことを特徴とする請求項1に記載のカップリングアセンブリ。
  4. 前記シール部は圧縮可能なリリーススリーブ(160)を有し、このリリーススリーブ(160)は、前記剛性部(134)の円筒形状の壁部(136)を受入れることができる大きさの先端部分(162)と内側の円筒形状面(164)を有し、また前記リリーススリーブ(160)は、前記第一カップリング部材(30)上のチャンファ(54)と係合して、前記リリーススリーブ(160)と前記剛性部(134)を径方向内側に圧縮させることができるテーパ面(166)を含むことを特徴とする請求項3に記載のカップリングアセンブリ。
  5. 前記シール部(35)は、前記剛性部(34)の前記円筒形状の壁部(36)から離間し、かつほぼ平行な円筒形状の壁部(45)を有し、前記第二カップリング部材(30)は、前記円筒形状の壁部(45)と係合する受入れ側の端部(50)の近くで、円筒形状の外面(52)を有することを特徴とする請求項3に記載のカップリングアセンブリ。
  6. 前記シール部(35)は、前記剛性部(34)のフランジ部(44)から径方向内側に延びるシール用のフィン(47)を有し、このシール用のフィン(47)は、前記第一カップリング部材(20)の外部と係合することを特徴とする請求項3に記載のカップリングアセンブリ。
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