JP6932747B2 - 冷媒フィッティング用の熱循環抵抗締結システム - Google Patents
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Description
本特許出願は2018年8月9日に出願した米国特許出願番号第62/716、619号の優先権を主張したものであり、優先権主張特許の全体は、本明細書におけて参照として引用される。
本発明は、車両空調システム用のブロックフィッティング組立体に関するものであり、特に、ブロックフィッティング組立体の熱循環の中、所望のクランプ力を維持しながら自らの柔軟さ又は弾力性を許容する締結組立体を含む、ブロックフィッティング組立体に関する。
R12、R134a、R1234F及びR744(CO2)のような様々な冷媒が車両用空調システムに使われるが、しかし、環境汚染の恐れがある。結局、米国とヨーロッパ連合の様々な政府機関により、例えば、空調システムが実質的に冷媒漏出や侵入なく動作しなければならないことを求める法が制定された(例えば、特許文献1参照)。
CO2空調システムで使われる車両冷媒の成分は、ドイツ自動車産業協会(Verband der Automobilindustrie:VDA)及びドイツ標準化機構(Deutsches Institut fur Normung:DIN)のVDA DIN SPEC 74102(8/2015)に従って検査する必要があり、これは圧力及び温度循環の検査を含んでいる。多くの冷媒フィッティング設計が、冷媒ブロックフィッティングと、冷媒ブロックフィッティングを結合するに使われる関連ファスナー(fastener)内で発生する深刻な熱膨張勾配(gradient)によってこの検査を失敗する。多くの冷媒ブロックフィッティングとファスナーは、アルミニウム、ステンレス鋼及び低炭素鋼合金のような他の素材とを結合させる。したがって、熱膨張率はブロックフィッティングと関連したファスナーとの間のように、相異した構成要素間において異なる。
従って、熱負荷循環に応じて所望のクランピング力を維持しながらも、自分の柔軟さ、あるいは弾力性を許容する、締結組立体を含むブロックフィッティング組立体に対する要望があった。
本発明の効果については、添付図面及び、望ましい実施例に対する下記の詳細説明から当業者におけて容易に明確になるはずである。
ブロックフィッティング組立体(10)は、関連した流体システムの2個の流体運搬構成要素を流動的に(fluidly)結合するために構成される。関連した流体システムは非−制限的な例として、車の暖房、喚起及び空調(HVAC)システムの冷媒回路や車の駆動メカニズムやエネルギーソースと関わる冷却制回路でもある。ブロックフィッティング組立体(10)は、一般的に、雄ブロック(20)、雌ブロック(40)、ファスナー組立体(60)、及びシーリング要素(80)を含む。
ファスナー組立体(60)は、外部ねじ山スタッド(62)と内部ねじ山ナット(64)を含む。スタッド(62)は、スタッド(62)の第1端部近くの第1ねじ山部分(65)、スタッド(62)の反対側第2端部近くの第2ねじ山部分(66)、及び第1ねじ山部分(65)と第2ねじ山部分(66)の中間に形成される止め特性部(68)を含む。提供された実施例において、第1ねじ山部分(65)と第2ねじ山部分(66)は、同様の構造のねじ山を有するものと図示し、第1ねじ山部分(65)のねじ山と第2ねじ山部分(66)のねじ山は同じピッチ、角度、深さ及びピッチ直径を持つ。しかしながら、図1に示したとおり、第1ねじ山部分(65)は,3選択的には、ブロック(20、40)を通したスタッド(62)の進入方向によって第2ねじ山部分(66)と比べて減少したねじ山の直径と、変更したピッチ、角度または深さを持つねじ山を含むことがあることは明らかである。以後は、第1ねじ山部分(65)と第2ねじ山部分(66)は、止め特性部(68)を間にし、軸方向に相互に離隔した同じ構造のねじ山を含んでいるものと仮定する。
環状シーリング要素(80)は、雄ブロック(20)と雌ブロック(40)との間で受容し圧縮されるように構成される。例示した実施例において、シーリング要素(80)は、弾性重合体部分(82)によって囲まれる金属部分(81)を含む。しかしながら、シーリング要素(80)は、金属のみを使用するか、弾性重合体のみを使用するか、又は図1に示したとおり、これらを組み合わせた使用形態を含んで、変形性及び化学的抵抗性等の所望する特徴を有する任意の素材で製造することができる。
第2ファスナーアパッチャ(46)の非−ねじ山部分(52)は、スタッド(62)のねじ山部分(65、66)のメジャーねじ山の直径より大きく、それによって、第2ファスナーアパッチャ(46)のねじ山部分(50)のメジャーねじ山直径より類似して、より大きい内径を含む。非−ねじ山部分(52)の増加した内径によって、スタッド(62)のねじ山部分(65、66)は実質的な干渉を提供しなくても貫通するようになる。
第2ファスナーアパッチャ(46)の非−ねじ山部分(52)は、その長さの全体が実質的に円筒形状であるように形成され、その内表面は第2ファスナーアパッチャ(46)の軸方向に平行するよう配置される。対案として、雌ブロック(40)の第1面(47)と交差する非−ねじ山部分(52)の端部が、そこでのスタッド(62)を調整することを助けるための切頭円錐面を含むように形成され、この切頭円錐面は適切なカウンターシンキング工程によって形成できる。
スタッド(162)は、その一端部での第1ねじ山部分(165)、第1ねじ山部分(165)の近隣の止め特性部(168)、止め特性部(168)の近隣のネック部分(171)、及びスタッド(162)の第2端部でのネック部分(171)近隣の第2ねじ山部分(166)を含む。第1ねじ山部分(165)は、第2ファスナーアパッチャ(46)の内部ねじ山と対を成すように構成される外部ねじ山を含み、一方で、第2ねじ山部分(166)はナット(64)の内部ねじ山と対を成すように構成される外部ねじ山を含む。止め特性部(168)は、スタッド(162)の第1ねじ山部分(165)のマイナーねじ山の直径より大きい外径を有し、止め特性部(168)が第2ねじ山部分(166)を第2ファスナーアパッチャ(146)内にねじ山結合する間雌ブロック(40)の第1面(47)と噛み合う時、スタッド(162)の軸方向位置を定める。
スタッド(162)のネック部分は、スタッド(162)がブロックフィッティング組立体(110)の全体パッケージの大きさを増加させなくても、変形下で膨脹するか収縮する能力を效果的に増加させる。ネック部分(171)の含みは、それによってブロックフィッティング組立体(110)の熱膨脹柔軟特性部と称することができる。
スタッド(262)はスタッド(162)とその構造が実質に類似し、第1ねじ山部分(265)、第1ねじ山部分(265)近隣の止め特性部(268)、止め特性部(268)近隣のネック部分(271)及びネック部分(271)近隣の第2ねじ山部分(266)を含む。
スタッド(262)は、それに従い、スタッド(262)が図3に示した位置にある時、スタッド(262)のネック部分(271)が雄ブロック(20)の第1ファスナーアパッチャ(26)と雌ブロック(40)の第2 ファスナーアパッチャ(46)のそれぞれの一部にわたって延びるよう、長くなったことを除いては、スタッド(162)と実質的に類似している。
スタッド(262)は、そのねじ山部分(265、266)の中間の減少した外径と増加した軸方向の自由長さを全部含めて、ブロックフィッティング組立体(10、110)とし、上述した各々の理由によってスタッド(262)の増加した弾力性及び柔軟さを促進する。よって、ブロックフィッティング組立体(210)は、スタッド(262)のネック部分(271)の長さや外径を変更することにより、または雌ブロック(40)の第2ファスナーアパッチャ(46)の非−ねじ山部分(52)の長さを変更することによっての中、どれ一つからチューニングできる。
スタッド(362)は、その一端部からのねじ山部分(365)、ねじ山部分(365)近隣のネック部分(371)、ネック部分(371)近隣のプレス−フィッティング部分(372)、及びプレス−フィッティング部分(372)近隣のヘッド(375)を含む。ねじ山部分(365)はナット(64)のねじ山と噛み合うように構成され、第1ファスナーアパッチャ(26)の内径より小さなメジャーねじ山直径を有するねじ山を含む。ネック部分(371)は円筒形状であり、ねじ山部分(365)のマイナーねじ山の直径より小さな外径を含む。ヘッド(375)は、第2ファスナーアパッチャ(346)を取り囲む雌ブロック(40)の第2面(48)と噛み合うように構成される環状表面を形成する。
受容部分(358)は、スタッド(362)のプレス−フィッティング部分(372)の外表面の横断面の形状に対応する第2ファスナーアパッチャ(346)の軸方向に垂直で取った横断面形状を有する第2ファスナーアパッチャ(346)を規定する内周面を含む。より詳細に、スタッド(362)のプレス−フィッティング部分(372)は、プレス−フィッティング部分(372)の受容部分(358)内での軸方向進入が所望する摩擦干渉度が受容部分(358)を規定する内周面とプレス−フィッティング部分(372)間に存在するようにする方式として、受容部分(358)より大きい横断面積を占めながら実質的に同様の形状を含むこともできる。
ブロックフィッティング組立体(310)は、スタッド(362)のプレス−フィッティング部分(372)が受容部分(358)と会う時まで、スタッド(362)のねじ山部分(365)を受容部分(358)、円筒部分(356)及び第1ファスナーアパッチャ(26)を介して通過させることで組立てられる。プレス−フィッティング部分(372)は、その後、ヘッド(375)が雌ブロック(40)の第2面(48)と噛み合う時までプレス−フィッティングする。その後、ナット(64)は、所望のクランピング力がブロック(20、40)に加えられる時までスタッド(362)のねじ山部分(365)に対し回転される。
ブロックフィッティング組立体(210)と類似の方式で、ブロックフィッティング組立体(310)は、それに従って、その間に減少した直径のネック部分(371)をさらに提供しながらも、スタッド(362)の自由長さ(393)を両方増加させることによって、2個の相異した熱膨脹柔軟特性部を含む。よって、ブロックフィッティング組立体(310)は、所望によっては、開示された熱膨張柔軟特性部のそれぞれの特徴の中、任意の特徴を有するようにチューニングすることができる。
20:雄ブロック
21:(雄ブロックの)本体
22:(管状)隆起部分
23:操縦特性部
24:第1シール噛合い表面
25:第1流体アパッチャ
26、346:第1ファスナーアパッチャ
27:(雄ブロックの)第1面
28:(雄ブロックの)第2面
30:レバレッジヒル
32:噛み合い表面
35:ギャップ
40:雌ブロック
41:(雌ブロックの)本体
42:窪み部分
44:第2シール噛合い表面
45:第2流体アパッチャ
46、146、346:第2ファスナーアパッチャ
47:(雌ブロックの)第1面
48:(雌ブロックの)第2面
50:(第2ファスナーアパッチャの)ねじ山部分
52:非−ねじ山部分
55:(放射方向に延長する)表面
60:ファスナー組立体
62、162、262、362:(外部ねじ山)スタッド
64:(内部ねじ山)ナット
65、165、265:第1ねじ山部分
66、166、266:第2ねじ山部分
68、168、268:止め特性部
80:(環状)シーリング要素
81:金属部分
82:弾性重合体部分
91:第1長さ
92:第2長さ
93、393:(スタッドの)自由長さ
171、」271、371:(第2端部の)ネック部分
356:円筒部分
358:(第2ファスナーアパッチャの)受容部分
365:ねじ山部分
372:ヘッドプレス−フィッティング部分
375:ヘッド
380:点線
Claims (15)
- ブロックフィッティング組立体として、
貫通して形成される第1ファスナーアパッチャを有する第1ブロック、
前記第1ファスナーアパッチャと軸方向に整列されるように貫通し形成される第2ファスナーアパッチャを有する第2ブロックとして、前記第2ファスナーアパッチャを規定する前記第2ブロックの内表面が前記第1ファスナーアパッチャの近隣に配列される非−ねじ山部分と、前記非−ねじ山部分の近隣に配列されるねじ山部分を有する前記第2ブロック、及び、
前記第1ファスナーアパッチャと前記第2ファスナーアパッチャを通して延長し、前記第1ブロックを前記第2ブロックに結合するファスナーとして、前記ファスナーは前記第2ファスナーアパッチャのねじ山部分と噛み合うように構成される第1ねじ山部分を有する前記ファスナーを含み、
前記ファスナーは前記第1ねじ山部分の近くの止め特性部を含んで、前記止め特性部は前記第2ファスナーアパッチャのねじ山部分の最小ねじ山の直径であるマイナーねじ山の直径より大きい外径を含み、
前記第1ファスナーアパッチャの内径は一定であり、
前記止め特性部の外径は前記第1ファスナーアパッチャの内径より小さいことを特徴とするブロックフィッティング組立体。 - 前記第1ファスナーアパッチャの内径と前記第2ファスナーアパッチャの非−ねじ山部分の内径は、各々前記ファスナーの第1ねじ山部分の最大ねじ山の直径であるメジャーねじ山の直径より大きいことを特徴とする請求項1に記載のブロックフィッティング組立体。
- 前記ファスナーはナットと噛み合うように構成される第2ねじ山部分を含んで、前記ナットは前記第2ブロックから遠く面する前記第1ブロックの面と噛み合うことを特徴とする請求項1に記載のブロックフィッティング組立体。
- 前記第2ファスナーアパッチャの非−ねじ山部分の軸方向の長さは、前記ファスナーの第1ねじ山部分の最大ねじ山の直径であるメジャーねじ山の直径の10%から150%間にあることを特徴とする請求項1に記載のブロックフィッティング組立体。
- 前記ファスナーは、前記ファスナーの第1ねじ山部分の最小ねじ山の直径であるマイナーねじ山の直径より小さな外径を有するネック部分(necked portion)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のブロックフィッティング組立体。
- 前記ネック部分は、前記第1ファスナーアパッチャと前記第2ファスナーアパッチャ各々に少なくとも部分的に配列されることを特徴とする請求項5に記載のブロックフィッティング組立体。
- 前記ファスナーは、ナットと噛み合うように構成される第2ねじ山部分をさらに含んで、前記ネック部分は前記第1ねじ山部分と前記第2ねじ山部分の中間に形成されることを特徴とする請求項5に記載のブロックフィッティング組立体。
- 記第1ブロックと前記第2ブロックは第1素材で形成され、前記ファスナーは前記第1素材と異なる第2素材で形成されることを特徴とする請求項1に記載のブロックフィッティング組立体。
- ブロックフィッティング組立体として、
貫通して形成される第1ファスナーアパッチャを有する第1ブロック、
前記第1ファスナーアパッチャと軸方向に整列されるように貫通して形成される第2ファスナーアパッチャを有する第2ブロック、及び、
前記第1ファスナーアパッチャと前記第2ファスナーアパッチャを通して延長し、前記第1ブロックを前記第2ブロックに結合するファスナーとして、前記ファスナーはねじ山部分とネック部分を含み、前記ネック部分は前記ねじ山部分の最小ねじ山の直径であるマイナーねじ山の直径より小さな外径を有する前記ファスナーを含み、
前記ファスナーのネック部分は、前記ファスナーのねじ山部分のマイナーねじ山の直径より大きい外径を有する前記ファスナーの止め特性部近隣に配列され、
前記第1ファスナーアパッチャの内径は一定であり、
前記止め特性部の外径は前記第1ファスナーアパッチャの内径より小さいことを特徴とするブロックフィッティング組立体。 - 前記ファスナーのねじ山部分は第1ねじ山部分と第2ねじ山部分を含んで、前記ネック部分は前記第1ねじ山部分と前記第2ねじ山部分の間に形成されることを特徴とする請求項9に記載のブロックフィッティング組立体。
- 前記第2ファスナーアパッチャを規定する前記第2ブロックの内表面が、ファスナーの前記第1ねじ山部分と噛み合うように構成されるねじ山部分を含むことを特徴とする請求項10に記載のブロックフィッティング組立体。
- ナットが前記ファスナーの前記第2ねじ山部分と噛み合うように構成され、前記ナットは前記第2ブロックから遠く面する前記第1ブロックの面と噛み合うことを特徴とする請求項11に記載のブロックフィッティング組立体。
- 前記ネック部分は前記第1ファスナーアパッチャと前記第2ファスナーアパッチャの各々に少なくとも部分的に配列されることを特徴とする請求項9に記載のブロックフィッティング組立体。
- 前記ネック部分の外径は前記ファスナーのねじ山部分の最大ねじ山の直径であるメジャーねじ山の直径の50%から90%との間であることを特徴とする請求項9に記載のブロックフィッティング組立体。
- ブロックフィッティング組立体として、
貫通して形成される第1ファスナーアパッチャを有する第1ブロック、
前記第1ファスナーアパッチャと軸方向に整列されるように貫通し形成される第2ファスナーアパッチャを有する第2ブロックとして、前記第2ファスナーアパッチャは前記第1ファスナーアパッチャの近くに配列される非−ねじ山部分と、前記非−ねじ山部分の近くに配列されるねじ山部分を有する前記第2ブロック、
前記第2ブロックから遠く面する前記第1ブロックの面と噛み合うように構成される内部ねじ山ナット、及び、
前記第1ファスナーアパッチャ及び前記第2ファスナーアパッチャを通して延長し、前記第1ブロックを前記第2ブロックに結合するファスナーとして、前記ファスナーは前記第2ファスナーアパッチャのねじ山部分と噛合うように構成される第1ねじ山部分と、前記ナットと噛合うように構成される第2ねじ山部分を含み、前記ファスナーは前記第1ねじ山部分と前記第2ねじ山部分の間に配列されて前記第1ねじ山部分に隣接し前記第1ねじ山部分の最小ねじ山の直径であるマイナーねじ山の直径より大きく前記第1ファスナーアパッチャの内径より小さい外径を有する止め特性部と、前記止め特性部に隣接し前記第1ねじ山部分の最小ねじ山の直径であるマイナーねじ山の直径より小さな外径を有するネック部分をさらに有する前記ファスナーを含み、
前記第1ファスナーアパッチャの内径は一定であることを特徴とするブロックフィッティング組立体。
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