JP6571099B2 - 独立部材圧力逃しカムを有する流体搬送カップリング - Google Patents

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Description

本発明は、独立部材圧力逃しカムを有する流体搬送カップリングに関する。
速やかに互いに連結されて剛性管又はフレキシブルホースを介して流体の供給を接続する接続具が、例えば作業機械や油圧機器における流体の搬送のために必要となることが多い。
既知のクイック連結接続具は、通常、オス及びメスと呼ばれる2つのカップリングから構成され、それらのカップリングは、各管に締結されて接合され、ねじ止め又はスナップ止めにより互いに連結させることができる。
上述のオスカプラー及びメスカプラーは、固定部と軸方向摺動部により形成され、それらが、静止時には流体通路ギャップを閉じる位置に配置され、また、2つの部材の連結時には他方の部材の対応する部分と係合することにより通路ギャップを開く位置に変位する。
現在市場で入手できる流体搬送の解決手段は、オスカプラーとメスカプラーとの連結が常にそれほど容易というわけではなく、それに要する力は、回路内に存在する残留圧力が高いほど大きくなる。
本出願人による特許文献1は、圧力補正・除去システムが設けられ一定の力で接続可能な流体搬送カップリングに関するが、この圧力補正・除去システムは、複雑でありそれほど費用対効果が高くない。その既知の接続具は、中央係止システムを更に備えるが、その中央係止システムは、機械的に煩雑であり使用者による意図しない作動等の状況では有効でない。
特許文献2には、第1油圧ラインの第1メスカプラーに作用する第1部材と、第2油圧ラインの第2メスカプラーに作用する第2部材とを一体的に有する圧力逃しカムをもつ加圧流体搬送接続具が記載されている。第1及び第2部材が1つの同じ部品に属しているため、第1部材のメスカプラーへの接近移動は、第2部材の第2メスカプラーからの離間移動と対応している。
特許文献3には、複数の作動部材を一体的に有するカムをもつ流体搬送接続具が示されている。
伊国特許出願第MI2012A001254号明細書 米国特許出願公開第2006/0273580号明細書 欧州特許第0048822号明細書
本発明の目的は、連結作業に要する力が最小限で済むととともに、回路内に存在する残留圧力から独立している管接続具を作ることである。
本発明の更なる目的は、接続具を機械的に簡素にするとともに、意図せず作動した場合でも使用者の安全性を保証する適切な油圧制御を可能とすることである。
その更なる目的は、接続具の同一のブロックにおける少なくとも2つの加圧ラインの使用を可能とする圧力逃しカムをその接続具に備えることである。
上記の目的を達成する本発明の接続具は、流体搬送接続具(100)であって、
前記接続具(100)に属する油圧供給ブロック(1)に挿入されたつのメスカプラー(47)と、前記メスカプラー(47)にそれぞれ接続可能な2つのオスカプラー(48)とを備え、
前記ブロック(1)が2つの油圧ライン(49)と、少なくとも1つのドレンライン(50)と、各メスカプラー(47)内部のチャンバー(54)から圧力を除去するようになっているカム(7)を移動させて、メスカプラー(47)からオスカプラー(48)を接続解除するようになっているレバー(4)とを含み、
各メスカプラー(47)が、前記チャンバー(54)をドレンライン(50)と連通させる圧力逃し弁(51)を備え、
前記カム(7)が、第1油圧ライン(49)のメスカプラー(47)に作用する第1部材(82)と、第2油圧ライン(49)のメスカプラー(47)に作用する第2部材(83)とを備える流体搬送接続具(100)において、
前記第1及び第2部材(82、83)が、回転可能な前記レバーにより独立して選択的に油圧ライン(49)の動作位置と静止位置の間を移動可能であり、
前記第部材(82)が、ループ822)を有する盤形状の取付部(821)を有し
前記第2部材(83)が、ループ(832)を有する円盤形状の取付部(831)を有し、
前記取付部(821、831)が、レバー(4)の回転により制御された中央シャフト(5)と、前記中央シャフト(5)が間隔を持って収納されている前記ループ(822、832)を用いて関連しており、
前記流体搬送接続具において、レバー(4)に応力を与えることにより、一方向のときは、第1部材(82)取付部(821)を動かすが、第2部材(83)取付部(831)を動かないようにして取付部(831)ループ(832)内で自由となる一方で、他方向のときは、第2部材(83)取付部(831)を動かすが、第1部材(82)取付部(821)を動かないようにしてループ(822)内で自由となるように、中央シャフト(5)の回転を規定するよう配置されていることを特徴とすることを特徴とするものである。
本発明によれば、そのような目的は、請求項1に記載の流体搬送接続具を用いることにより達成される。
オスカプラーとメスカプラーとを連結していない状態の流体搬送接続具の、図26における線I−Iに沿った断面図である。 オスカプラーとメスカプラーとを連結する前の油圧ラインの残留圧力を除去する工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 油圧ライン内に残留圧力が存在していない状態のオスカプラーとメスカプラーとを連結する前の、接続具の図1と同様の断面図である。 オスカプラーの弁とメスカプラーの弁とを接触させるオスカプラーとメスカプラーとの連結の第1の工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 油圧供給ブロックにおけるメスカプラーの内側部分を変位させて後方の圧力逃しを開くオスカプラーとメスカプラーとの連結の第2の工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 固定リングナットのハウジングにおいてメスカプラーの係止ボールを径方向に変位させるオスカプラーとメスカプラーとの連結の第3及び第4の工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 固定リングナットのハウジングにおいてメスカプラーの係止ボールを径方向に変位させるオスカプラーとメスカプラーとの連結の第3及び第4の工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 オス体に存在する凹部の内部に係止ボールを位置決めするオスカプラーとメスカプラーとの連結の第5の工程における、接続具の図1と同様の図である。 係止ボールを有する外側アセンブリをオスカプラーの係止位置に変位させるオスカプラーとメスカプラーとの連結の第6の工程における、接続具の図1と同様の図である。 回路の供給により生じる油圧スラストの効果によりオス弁を開弁するオスカプラーとメスカプラーとの連結の第7の工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 圧力を除去してオス弁を閉弁するオスカプラーとメスカプラーとの連結解除の第1及び第2の工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 圧力を除去してオス弁を閉弁するオスカプラーとメスカプラーとの連結解除の第1及び第2の工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 係止ボールが解放されるまで内側部分を変位させるオスカプラーとメスカプラーとの連結解除の第3の工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 オスカプラーを解放するオスカプラーとメスカプラーとの連結解除の第4の工程における、接続具の図1と同様の断面図である。 オスカプラーとメスカプラーとが連結解除された接続具の図1と同様の断面図である。 図1における円Wの内容の細部の拡大図である。 図16における線XVII−XVIIに沿った断面図である。 図2における円Uの内容の細部の拡大図である。 図18における線XIX−XIXに沿った断面図である。 図13における円Zの内容の細部の拡大である。 図20における線XXI−XXIに沿った断面図である。 図27における円Vの内容の細部の拡大図である。 図22における線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。 円Bの部分の拡大図も含む、更なる実施形態に係る径方向シールを有するメスカプラーの図1と同様の断面図である。 円Cの部分の拡大図も含む、更なる実施形態に係る径方向シールを有するメスカプラーの図1と同様の断面図である。 本発明に係る接続具の前面図である。 下側油圧ラインのオスカプラーとメスカプラーとを連結する前の残留圧力の除去工程における、接続具の図1と同様の断面図である。
本発明の特徴は、添付の図面に示されるその非限定の例についての以下の詳細な説明からより明らかとなろう。
図1は、油圧供給ブロック1に挿入されたメス弁カプラー47と、そのメスカプラー47と連結させることのできるオス弁カプラー48とを備える連結接続具100である。
ブロック1は、流体を供給するものであり、いずれも1つ以上のメスカプラー47に接続している少なくとも1つの油圧ライン49とドレンライン50とを備える。
動作の説明において、1つのオス−メスライン(図面の上部に示すもの)のみを参照するが、この考慮は、同一の接続具の全てのラインに適用可能である。図面において、下側のラインのオス−メスカプラーが、上側のラインのものと同じ断面では示されておらず、単に図示されていることに注意すべきである。
ブロック1は、メスカプラー47内部のチャンバー54から圧力を除去するようになっているカム7と一体でありオスカプラー48をメスカプラー47から連結解除するようになっているレバー4を更に備える。
カム7は、2つの独立した部分、即ち、上側の油圧ラインの連結に作用する上側カム82と、下側の油圧ラインの連結に作用する下側カム83とから構成される(図1)。
カム82、83はそれぞれ、ループ822、832を有する円盤形状の取付部821、831(図16−23)を有する。
これらの取付部821、831は、ループ822、832内に間隔をあけて収容された中央シャフト5と組み合わせられ、その中央シャフト5が、ループ822、832を介してレバー4の回転により制御される。
中央シャフト5は、丸い短辺を有する略矩形状断面501を有して(図16)、ループ822、832内でのシャフト5の回転が可能となっている。
ループ822、832の形状は、シャフト5の形状と類似しているがより広くなっており、シャフト5が、一方又は他方のループ822、832と係合していないときに内側を移動できるようになっている。このことは以下の説明でより明らかとなろう。
実際、ループ822、832は、シャフト5の回転軸線と、その軸線において重なっている。
取付部821、 831は、互いに対して移動でき、これにより、それらの回転がシャフト5を介してレバー4によってのみ制御される間、相互に独立している。
中央シャフト5の回転は、レバー4を付勢することにより規定される。中央シャフト5を時計回りに回転させると、上側カム82の取付部821を移動するが、第2ループ832内では拘束されず、下側カム83の取付部831を移動せず、また、中央シャフト5を反時計回りに回転させると、下側カム83の取付部831を移動するが、ループ822内では拘束されず、上側カム82の取付部821を移動しない。
すでに述べたように、ループ822、832の形状は、中央シャフト5の形状に対して略相補的であるが、それらの幅は、より広くなっており、他方のカム83を静止させた状態で一方のカム82を移動させること及びその逆を可能とする回転間隙が設けられる。このことについては以下の説明でより明らかとなろう。
カム82、83は、ばね71、例えば、Cばねにより定位置に保持されるが、2つの圧縮ばねが設けられてもよい。カム82、83はシャッタ25により付勢されているため、このばね71はなくてもよく、全ての場合において、理想初期静止位置からの最小離間を規定するわずかな間隔が許容される(図1)。
メスカプラー47は、チャンバー54をドレンライン50と連通させる圧力逃し弁を備える(図1)。
この弁51は、ばね26により付勢された摺動シャッタ25のためのハウジングを形成する弁体23を備え、ばね26は、シャッタ25及びストップ27の突出に対して反発する。シャッタ25の円筒状面251と弁体23の縁部231との接触によって封止が確保される(図1)。
軸方向に摺動し、ばね84の反対方向のスラスト力に抗して上側カム82により押圧されているカップ72が、シャッタ25に作用している。上側カム82は、カップ72と常に接触し、カップ72は、シャッタ25の解放位置にあるカム82に対してばね84により押圧されている。これにより、カップ72は、シャッタ51との係合位置と解放位置との間で移動可能である。
シャッタ25は、その内部に、空気の換気のための孔252(図2)と、最小限に低減された油圧スラスト部とを有する。このような油圧スラスト部は、シャッタ25の円錐状面251と弁体23との間の界面直径、並びに、シール28が作用するシャッタ25の後方部263のわずかに小さい直径によって決まる。記載のシャッタ25−弁体23連結の構成によって、チャンバー54内部の残留圧力の存在下でのシャッタ25自体の作動力を最小限に抑えることが可能となる。
メスカプラー47は、そのメスカプラー47の外側アセンブリ53の内部を軸方向に摺動する弁52と、油圧ライン49とチャンバー54との間に圧力差を発生させるようになっているシール19とを更に備える。
このシール19は、チャンバー54と油圧ライン49との間の調整連通管191を閉じるようになっており、内側ボディ13に含まれている(図2)。
シール19は、リング形状であり、放射状封止を規定し、すなわち、接続具100の軸線に対して直交し、非変形部192と変形部193とを備える。
管191は、チャンバー54の外側にあり、その内部の加圧流体は、シール19の外面において、チャンバーの内部から径方向外方に流れる。
所定の呼び圧力に達すると、変形部193がチャンバー54の内側に向かって屈曲することにより、油圧ライン49のチャンバー54内への加圧流体の導入を規定する。圧力がその呼び圧力未満に戻ると、変形部193が、その初期位置に戻って反対方向への流体の通過を阻止する。
このシール19は、平坦面のオス−メスカプラーの場合でも同一の動作原理として用いることができる。
外側アセンブリ53(図1)は、リングナットホルダ29と、リングナット30と、リングナットホルダ29のハウジング内部に配置された少なくとも1つの係止ボール32とを備える。ばね31が、適切な突起292、302、リングナット30、リングナットホルダ29及びブロック1に対して反発することにより、外側アセンブリ53を中央静止位置に拘束する。これにより、連結後のオスカプラー48の係止が保証される。
底部16も、メスカプラー47内部を摺動し、2つのシール14及び17(図9)を、それぞれ油圧ライン49側及びチャンバー54側に有する。2つのシール14、17間に設けられた領域は、管56を介してドレンライン50と接している。底部は、ばね22により定位置に保持される。
次に、オスカプラー48を図1に示し、このオスカプラー48は、使用対象(図示せず)、例えば油圧機器に接続するためのねじ山付きオス体41を備える。弁451が、オス体41内部において底部42に対して作用するばね44により、定位置に保持されている。このような弁451により、非連結状態でのオスカプラー48の封止が保証される。
残留圧力が、動作中の油圧ライン49の1つ以上において存在しうる。上側カム82及び下側カム83が静止位置にある、すなわち、連結に作用していない図1の構成を起点として、レバー4を右方向に移動して上側カム82を作動する。それがカップ27をシャッタ25側に押圧して、油圧ライン49をドレンライン50に接続することで、内部の残留圧力を除去することができる(図2)。そのような動作中、シール19は、変形部193において径方向に変形して、管191内の流体の通過を可能とする。
この工程中、下側カム83は移動しない。これは、シャフト5が右方向に回転することにより、上側カム82のループ822の側部に接してそれを送る一方、取付部831のループ832は十分に広いため、シャフト5がその側面に接することなく回転できるからである(図18−19)。実行時、上側カム82の取付部821は、下側カム83の取付部831上で回転する。このように、上側カム82は、下側カム83から独立して移動する。
レバー4により加えられる力は、いずれの場合も下側カム83を定位置に保持するばね71の抵抗を克服するものである必要がある。
ライン49内部の残留圧力を除去したことで、システムは連結できるようになる。
第1連結工程(図4)は、オスカプラー48をメスカプラー47内に押し込むことにある。残留圧力は、弁451の上流のチャンバー57に存在しうる。オスカプラー48をメスカプラー47に接近させることにより、弁451は弁52と接触する。残留圧力がチャンバー57内に存在しない場合、ばね21及び44の荷重が均等になり、両方の弁451、52が変位する。チャンバー57内に圧力がある場合には、弁52のみが変位する。オスカプラー48をメスカプラー47内に押し込むことにより、オス体41がボール32と接触し、これにより、外側アセンブリ53をブロック1内に変位させる(図5)。この変位の間、シャッタ25がカップ72及び上側カム82と接触し、次にブロック1と接触する。これにより、シャッタ25が開いて油圧ライン49を開回路とする。この機能によって、レバー4を予め操作していない場合でも、連結中、圧力を除去することが可能となる。シャッタ25が開位置にあるとき、上側カム82は移動しない。
オスカプラー48のメスカプラー47への挿入の進行と共に(図6−7)、係止ボール32が、リングナット30のシート301に進入し、係止ボール32が、オス体41に設けられた空隙411内に落ち込むまで、オスカプラー48の進入を許容する(図8−9)。
この位置において、ばね31は、ロックリングホルダ29のショルダー292に作用することによって、外側アセンブリ53及びオスカプラー48から構成されるアセンブリを、連結均衡位置に戻す(図9)。チャンバー57内に圧力が存在しない場合には、上述のように、底部16は移動せずばね22により定位置に保持され、弁451が後退する。この場合、回路は開となり、カプラーは図10に示すように連結する。
チャンバー57内に圧力が存在する場合には、底部16が代わりに後退する。
手動による機械的連結作業はこの時点で完了する。オスカプラー48は、メスカプラー47と機械的に連結するが、底部16がメスカプラー47の内部側に移動したおかげで、オスカプラー48の残留圧力を保持している弁451はまだ開弁されない。これにより、連結作業に要する力は、残留圧力を保持する弁に作用しないため、オスカプラー48内部に存在する残留圧力から独立したものとなる。
チャンバー57内に圧力が存在する場合に弁451を開弁するために、圧力パルスを油圧ライン49から送る必要がある。この圧力パルスは、管191を通過することにより、シール19の変形部193を変形させ、チャンバー54を満たし、弁52に作用する底部16を押して弁451を開弁させる。底部16のスラスト部は、弁451のものよりも高い。底部16の移動中、シール14及び17間に設けられる領域内の空気は、管56を介して流入出しうる(図10)。
底部16が内側ボディ13に当接すると、回路は完全に開く(再び図10)。この位置において、チャンバー54は完全に油で満たされて加圧され、シール19が油圧ライン49側に流体が戻るのを許容しないため、シャッタ25の移動を除いて、底部16はもはや移動できなくなる。
オスカプラー48とメスカプラー47との連結解除は、レバー4(図11)に作用することにより開始される。これにより、図2、18及び19に示す上述の初期除去と同じ方法に従い、上側カム82を移動させると、それがカップ72を介してシャッタ25に作用して油圧ライン49をドレンライン50と連通させることにより、それらの内部の圧力を放出する。油圧ライン49内に圧力及び場合により流れが存在する場合(例えば、オスカプラーの上流に加えられた荷重によって生じる)、シャッタ25を作動させることにより、チャンバー54内で圧力低下が生じる一方、シール19及び調整管191の存在によって、油圧ライン49内により高い圧力が生じ、それがシール14に作用して、底部16に対してスラスト力を加えてばね22を克服することにより、底部16自体、弁52及び弁451を移動してそれらを閉じる(図12)。
移動を続けると、上側カム82がカップ72を押圧して弁体23に作用して、メスカプラー47及びオスカプラー48により形成される全体を、固定リングナット30の凹部303及び係止ボール32側に外方に移動する。このような位置では、係止ボール32は、オス体41の凹部411から出てそれを解放する(図13−14)。
下側カム83のループ832は、第2の移動の終わりにおいて上側カム82の二重の移動を可能とするように十分広く、シャフト5が、ループ832の側部にほとんど当接していることに注意すべきである(図20−21)。このように、上側カム82は、ループ832の形状に応じた所定の角度だけ回転し、又はその逆において、以下より明らかとなるように、下側カム83は、ループ822の形状に応じた所定の角度だけ逆の形で回転する。
拘束されていないオスカプラー48は、内側ばねのスラスト力の効果により連結解除される。ボール32を解放すると、ばね31は、リング37に作用することによってメスカプラー47を静止位置に移動する(図15及び1)。
システムは、新たな接続ができるようになっている。
係止ボール32を介して連結されたメスカプラー47は、オスカプラー48が引かれると、連結時に外方へ送られる。係止ボール32がリングナット30の凹部303に達すると、オスカプラー48は、連結解除される(意図しない連結解除、「分離」機能)。
下側ラインの係合は、上側ラインのものと同様であるが、レバー4が、図16(図27)に示す中央静止位置を起点として、逆に左方向に移動することに注意すべきである(図27)。シャフト5と下側カム83の取付部831との相互作用は、上側カム82の取付部821に関して上述したものと同様であり、ループ822によって、上側カム82を移動させることなく、下側カム83の取付部831の回転を可能とする。
図24−25は、2つの更なる実施形態に係るシール19を有するメスカプラー47である。
図24におけるシール19は、管191の口部に直接載置されておらず、ここでも非変形部192及び変形部193を含むシール19自体の摩耗を抑制することが可能な環状ギャップ194が弁体23に設けられている。
このギャップ194により、管191の口部から流出する加圧流を、管191の口部の両側にある、非変形部192に最初に向け、その後変形部193上に向けることが可能となる。
変形部193は、非変形部192に対して厚さが小さく、これは、非変形部192から離れるにつれて更に小さくなる。チャンバー54内に圧力があるとき、変形部193が弁体23の円錐状面232を押圧する。チャンバー54内に圧力がないとき、油圧ライン49内の加圧流体が、変形部193を、非変形部192から最も離れた部分を起点として内方に屈曲させる。
図25のシール19は、代わりに、管191の口部に直接設置された、より剛性の高い材料から作られた非変形部192を含む。
この非変形部192は、L字状断面を有し、管191から来る加圧流体を、管191の口部に直接対向していない変形部193に向かわせるようになっている。円Cに示す拡大図から明らかなように、このL字は、時計回りに90°回転させて、この場合も環状ギャップ194を形成している。L字の短い部分は管191の口部の端部を閉じ、管191のL字の長い部分は、加圧流体をシール19の変形部193に向かわせる。
その結果、この第2の実施形態においても、管191の口部とシール192の変形部193との間の直接的な相互作用がこのように除外されるため、それにより生じるシール19の摩耗が抑制される。
1 油圧供給ブロック
4 レバー
5 中央シャフト
7 カム
47 メスカプラー
48 オスカプラー
49 油圧ライン
50 ドレンライン
51 圧力逃し弁
54 チャンバー
82 上側カム(第1部材)
83 下側カム(第2部材)
100 流体搬送接続具
501 短辺
821 第1取付部
822 第1ループ
831 第2取付部
832 第2ループ

Claims (2)

  1. 流体搬送接続具(100)であって、
    前記接続具(100)に属する油圧供給ブロック(1)に挿入されたつのメスカプラー(47)と、前記メスカプラー(47)にそれぞれ接続可能な2つのオスカプラー(48)とを備え、
    前記ブロック(1)が2つの油圧ライン(49)と、少なくとも1つのドレンライン(50)と、各メスカプラー(47)内部のチャンバー(54)から圧力を除去するようになっているカム(7)を移動させて、メスカプラー(47)からオスカプラー(48)を接続解除するようになっているレバー(4)とを含み、
    各メスカプラー(47)が、前記チャンバー(54)をドレンライン(50)と連通させる圧力逃し弁(51)を備え、
    前記カム(7)が、第1油圧ライン(49)のメスカプラー(47)に作用する第1部材(82)と、第2油圧ライン(49)のメスカプラー(47)に作用する第2部材(83)とを備える流体搬送接続具(100)において、
    前記第1及び第2部材(82、83)が、回転可能な前記レバーにより独立して選択的に油圧ライン(49)の動作位置と静止位置の間を移動可能であり、
    前記第部材(82)が、ループ822)を有する盤形状の取付部(821)を有し
    前記第2部材(83)が、ループ(832)を有する円盤形状の取付部(831)を有し、
    前記取付部(821、831)が、レバー(4)の回転により制御された中央シャフト(5)と、前記中央シャフト(5)が間隔を持って収納されている前記ループ(822、832)を用いて関連しており、
    前記流体搬送接続具において、レバー(4)に応力を与えることにより、一方向のときは、第1部材(82)取付部(821)を動かすが、第2部材(83)取付部(831)を動かないようにして取付部(831)ループ(832)内で自由となる一方で、他方向のときは、第2部材(83)取付部(831)を動かすが、第1部材(82)取付部(821)を動かないようにしてループ(822)内で自由となるように、中央シャフト(5)の回転を規定するよう配置されていることを特徴とする接続具(100)。
  2. 前記中央シャフト(5)が、ループ(822、832)内での前記シャフト(5)の回転が可能となるように、丸い短辺を有する矩形状断面を有している請求項に記載のコネクション(100)。
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