JP7231733B2 - マルチパートコネクタアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるクイックコネクタまたはスナップコネクタとしてスピゴットまたはパイプソケットにホースを接続するためのカップリングデバイスおよび方法に関する。

クイックコネクタまたはスナップコネクタは幅広い用途において利用されており、特に、自動車および工業的用途では流体移送導管を接合するために利用されている。柔軟性のあるポリマー材料から作製されたホースはスピゴットにすばやく確実なシールで接続する必要がある。ホースが流体接続のメス部を形成し、スピゴットが流体接続のオス部を形成するが、コネクタアセンブリにより、スナップフィット動作で２つ部分の迅速で完全なシール接続を実現できるべきである。

従来のスナップコネクタは、オススピゴット（以下、ニップルまたはパイプソケットとも呼ぶ）を受けるための第一のリテーナー部と、メスホースと係合するための第二のリテーナー部と、を有している。両リテーナー部は、それぞれ、スピゴットおよびホースとのシールを形成するために、異なる位置にＯリングなどのシーリング手段を備える必要がある。つまり、それぞれのリテーナー部がシール位置を形成しており、それぞれのシール位置が、漏れを生じる可能性がある部分に相当する。さらに、従来のスナップコネクタは、軸方向に相当の取り付けスペースを必要とし、ホースの直径よりも相当大きな全径を有している。このことは、バッテリパックおよび対応冷却回路の取り付けスペースが重要な問題であるeモビリティ分野における自動車用途では特に不利である。

本発明の目的は、従来のスナップコネクタの上記欠点に対処し、構成要素および漏れを生じる可能性のある部分の数を最小限に抑え、特にシール位置が１か所のみのコンパクトなコネクタアセンブリを提供することにある。さらに、接続状態のホーススピゴットシステムの径方向および軸方向の両方における外形寸法が、より小さいことが望ましい。

上記目的は、請求項１に定義されたコネクタアセンブリにより達成される。従属項は、好ましい実施の形態に関連する。対応する方法は、請求項１４に定義されている。

従来技術のいずれのコネクタアセンブリとも異なり、本発明のコネクタアセンブリでは、第一および第二の保持部材が軸方向に互いに離れて配置されているので、１つのシーリングエレメントを軸周りに介在させることができ、それ故にホースとスピゴットとの間にシールを直接形成することができる。つまり、第一および第二の保持部材は、シーリングエレメントを挟むことができる単一のシール位置を形成する軸方向の隙間をあけて同軸に配置された管状部材である。これにより、第二のシール位置／エレメントはもはや必要ない。

本発明の好ましい実施の形態によれば、第一および第二の保持部材とシーリングエレメントとは、少なくとも３つの個別の部品として提供される。ただし、第一および第二の保持部材が軸方向に互いに重なり合わない限り、互いに相互連結された少なくとも３つの部品を（例えば、適切な合成材料から成形工程によって）形成することも可能である。コネクタアセンブリの全部品は、プラスチック材料、特にポリアミド（ＰＡ）または熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）で作成されることが好ましい。

好ましくは、第二の保持部材がホース内に完全に挿入され、第一の保持部材が、第一の当接部として機能する第一のフランジまでホース内に挿入される。シーリングエレメントは、例えば、第一および第二の保持部材との間に軸周りに配置される、Ｏリング、Ｘシールまたはリップシールである。その後、パイプソケットは、第一の保持部材、シーリングエレメントに安全に押し通され、その後、第二の保持部材に、その遠位端（すなわち前端）に設けられた第二の当接部として機能する第二のフランジまで挿入される。

延ばされていない状態のＯリングの内径よりもパイプソケットの外径が大きいということによって、Ｏリングは径方向に広がって、その外径がホースの内径に接触してシールを形成する。さらに、第一および第二の保持部材がほぼ完全にホース内に配置されているため、接続状態のホーススピゴットシステムの全軸方向伸びがわずかに増加するだけである。また、柔軟性のあるホースのポリマー材料が第一および第二の部材の挿入により広がる範囲においてのみ径方向サイズが増加する。つまり、接続状態のシステムが従来技術よもコンパクトになるように、コネクタアセンブリはホースにほぼ完全に組み入れられる。要約すると、本スナップ接続は、ホースの軸方向および径方向の双方において、必要な取り付けスペースが少なくて済む。

ホースと第一および第二の保持部材との確実な接続を提供するために、両方の前記部材が、角のあるリッジ部（ridge）を１つ以上有する締付け部を備えている。これらのリッジ部は、鋸歯状の断面を有し、第一および第二の保持部材をホースにスムーズに挿入できるようにするが、部材をホースから反対方向に引き抜こうとするときに高摩擦をもたらす。さらに、第二の部材は、引き抜き摩擦をさらに大きくするとともにさらに第二の部材に対するホースの回転移動を阻止するために、周方向に間隔をあけた位置に外面上に設けられた径方向突部または返し部（barb）を複数備えていてもよい。これにより、ホースが高圧下で流体を導く可能性があるときに、使用中のホースと第一および第二の部材との間に、信頼性の高い接続を実現することができる。さらに、ホースの外周まわりの1つ以上のアウターホースクランプによって接続を締め付けてもよい。

本発明のさらに好ましい実施の形態によれば、第一の保持部材はテーパ付き端部を有し、このテーパ付き端部は、径方向に柔軟に変形可能であり、パイプソケットの遠位端部側の対応凹部にスナップすることができる。これにより、第一の保持部材とパイプソケットとの間を、ホース内に配置されたコネクタアセンブリにパイプソケットが正しく完全挿入されたことを示す典型的なクリック音を伴うスナップ留めすることが可能となる。

つぎに、図面を参照しながら詳細な実施の形態を説明する。そこにおいて下図を示す。
図１ａは、本発明の実施の形態に係るコネクタアセンブリが挿入されたホースの側面図であり、図１ｂは、図１ａのシステムの横断面図であり、図１ｃは、図１ａのＡ－Ａ線に沿って切断された断面図であり、図１ｄは、図１ａのシステムの斜視図である。 図２ａは、パイプソケットの側面図であり、図２ｂは、本発明の実施の形態に係るスリーパート（three-part）コネクタアセンブリの側面図であり、図２ｃは、本発明の実施の形態に係るコネクタアセンブリによりホースに連結されたパイプソケットの断面図である。

図１ａは、図２ａに示されたパイプソケット５０に接続されるホースエンド４０を示す。ホースエンド４０は、その外面形状が第一および第二の部材１０、２０に類似するように、第一および第二の部材１０、２０の外面にぴったりとはめられている。第一の部材１０のフランジ部１５だけは、ホース４０の外部に残されており、図１ａおよび図１ｄの左端側に示されている。詳細は、図１ｃおよび図２ｃの断面図から最もよくわかり理解することができる。

図１ｃにコネクタアセンブリを示し、このコネクタアセンブリは、実質的に３つの部品、すなわち、ホース４０およびパイプソケット５０と係合する第一の保持部材１０と、ホース４０と係合する第二の保持部材２０と、第一および第二の部材１０、２０間に軸周りに介在するとともにパイプソケット５０の外面とホース４０の内面との間のシールを形成するようになっているＯリング３０の形態のシーリングエレメントと、により構成されている。

第一の保持部材１０は、ホース１４と実質的に同じ外径を有する第一のフランジ部１５を有しており、第一の部材１０がホース４０内に挿入された場合にホース４０がこの部位１５に当接するようになっている。第一の部材１０では、この第一のフランジ部１５に隣接して、内径は同じであるが外径が第一のフランジ部１５よりも小さい領域が続き、それから第一の締付け部１１が続き、第一の締付け部１１は、ホース４０の内面と締付け部１１の外面との間を締め付け接続（tight connection）可能とする複数のリッジ部１２を有する。そこに第一の部材１０の遠位方向（すなわち、前方）に隣接しているのは、第一の部材１０の内径および外径の両方が徐々に減少するテーパ付き端部１３である。

テーパ付き端部１３はさらに、最前端または遠位端においてテーパ付き端部１３よりも大きな外径を有するパイプソケット５０が第一の部材１０を通って完全に挿入できる程度に変形するのに十分な径方向の柔軟性を端部１３に与える複数の軸方向スリット１４を有している。

第二の保持部材２０は、図１ｃにおいて、ホース４０内に完全に挿入された位置に示されている。それは第二の締付け部２１および第二のフランジ部２５を有している。第二の締付け部２１は、ホース４０から第二の部材２０が挿入方向とは反対の方向に引き抜かれるのを阻止する、角のあるリッジ部２２を少なくとも１つ含んでいる。さらに、第二の締付け部２２は、軸方向におけるホース４０と第二の部材２０との間の摩擦を増加させるだけでなくホース４０に対する第二の部材２０の回転移動を阻止する、周方向に間隔をおいた複数の突起部または返し部（barbs）２３を含む。第二のフランジ部２５は、コネクタアセンブリの最前端に配置されるとともに、縮小された内径を有し、以下の図２ａ～ｃに示されて説明されるように挿入されるときにパイプソケット５０用の当接部として機能する。

第一および第二の保持部材１０、２０の間に介在しているのは、適切なポリマー材料のＯリングの形態のシーリングエレメント３０である。Ｏリング３０は第一および第二の保持部材１０、２０の間に挟まれ、以下の図２ｃに示されたシステム構成に圧入される場合にパイプソケット５０およびホース４０の両方とのシールを形成できるようにする程度に弾性変形可能である。

ホース４０をパイプ５０に接続するためにコネクタが最終的に使用されるまでコネクタアセンブリの３つの部品を一緒に保持するための円筒形プラグ（不図示）があってもよい。本発明のマルチパート（multi-part）コネクタアセンブリは、プラグが第一および第二の保持部材１０、２０と介在Ｏリング３０とにより形成された中央の貫通孔を通って延びるように、生産、梱包、配送される。プラグは、３つのコンポーネントを適切な位置に保持し、ホース開口用のカバーシールを形成する。本発明の第一の接続ステップにおいてコネクタアセンブリがホース４０に挿入される場合に、プラグがコネクタアセンブリ内に留まることさえあってもよい。これにより、ホース４０内にコネクタアセンブリを簡単かつ正確に位置決めすることができる。第二の接続ステップのときに、プラグが引き出されてパイプソケット５０に置き換わるが、一般に、パイプソケット５０はプラグと同じ外径を有する。

プラグのコンセプトは、「コネクタ」とのタイトルで、本願と同日に同じ出願人のために出願された同時係属中の国際特許出願においてより詳細に説明されている。その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

図２ｃの断面図は、パイプソケットまたはニップル５０がさらに左側から挿入されている点を除いて図１ｃと同じタイプである。図２ａに最もよく示されているように、パイプソケット５０は、楔状に外径が徐々に減少する凹部５１を有する。凹部５１を超えて遠位に、パイプソケット５０は、再び、より大きな外径、好ましくは凹部５１の近位にある部分と同じであってパイプソケット５０の一般的な外径と呼ばれる外径を有する端部５２への段差を形成する。

図２ｃに示すように、パイプソケット５０が図２ｃに示された位置に達した後に第一の部材１０にロックされるように、凹部５１が第一の部材１０のテーパ付き端部１３に係合する。図２ａおよび図２ｂの配置により動機付けられる方向にパイプソケット５０をコネクタアセンブリに挿入することにより、このロック位置に到達する。パイプソケット５０の遠位端部または前端部５２は、第一の部材１０の遠位端に設けられたテーパ付き端部１３よりも大きな直径を有している。ただし、それでもなお、パイプソケット５０の前端部５２は、軸方向スリット１４により得られるテーパ付き端部１３の径方向の変形能によって、第一の部材１０を介して、第二の部材２０にその第二のフランジ部２５に達するまでスムーズに挿入することができる。この位置において、凹部５１が第一の部材のテーパ付き端部１３に達するとともにスリット１４が元の形状に弛緩し、これにより、図２ｃに示されたロック状態に達する。

図２ｂは、第一の保持部材１０、第二の保持部材２０、およびこれらの２つの部材１０、２０間の軸方向スペースに配置されたシーリングエレメント３０といった形態の別個の３部品から構成された本発明のコネクタアセンブリをもう一度示す。コネクタアセンブリを、軸方向に重ならない個別の３部品に分離することにより、本発明のコネクタアセンブリは、漏れを生じる可能性のある部分および構成要素の数を最小限に抑えて、特に、Ｏリング３０の形態の単一シーリングエレメントだけで、ホース４０とパイプソケット５０との間を完全にシールするスナップカップリングを実現することが可能となる。さらに、コネクタアセンブリは、挿入後のホーススピゴットシステムの径方向および軸方向の寸法をごくわずかに増加させる。

２つの保持部材１０、２０および単一のＯリング３０を有する最も単純な形態でコネクタアセンブリが示されて説明されたことを付言する。ただし、３つ以上の保持部材コンポーネントと、２つ以上のシーリングエレメント（例えば、２つの保持部材１０、２０間の軸方向の隙間により画定されるシール位置にある２つのＯリング、特に、高温でシールを形成するために最適化された１つのＯリングおよび低温でシールを形成するために最適化された１つのＯリング）と、により構成することもできる。

さらに、コネクタアセンブリは、２つの保持部材１０、２０およびシーリングエレメント３０を、図示された３つの個別の構造部品として備えるにとどまらなくてもよい。適切な単一または多成分成形プロセスまたは他の製造方法によって、シーリングエレメント３０を２つの保持部材１０、２０の一方または両方と一体的に形成することも可能である。コネクタ部品を形成するための代表的なプラスチック材料は、非常に低い透過値を特徴とする合成ポリマー材料である。好ましくは、ガラス繊維含有量２０～５０％のＰＡ６またはＰＡ１２のようなポリアミドまたは熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）が用いられる。

１０ 第一の保持部材
１１ 第一の締付け部
１２ 角のあるリッジ部
１３ テーパ付き部分
１４ 返し部
１５ 第一のフランジ部
２０ 第二の保持部材
２１ 第二の締付け部
２２ 角のあるリッジ部
２３ 返し部
２５ 第二のフランジ部
３０ シーリングエレメント
４０ ホース
５０ パイプソケット
５１ 環状凹部
５２ 前端部

Claims (14)

1. ホース（４０）にパイプソケット（５０）を接続するために前記ホース（４０）内に配置されるコネクタアセンブリであって、
   前記ホース（４０）へのはめ込みにより前記ホース（４０）に係合して固定される第一の保持部材（１０）と、
   前記ホース（４０）へのはめ込みにより前記ホース（４０）に係合して固定される第二の保持部材（２０）と、
   シーリングエレメント（３０）と、を備え、
   前記第一および第二の保持部材（１０、２０）は、前記コネクタアセンブリの軸方向に沿って間隔をおいて配置され、間に前記シーリングエレメント（３０）が軸周りに介在しており、
   前記第一の保持部材（１０）は、一方の開口端から当該第一の保持部材（１０）内に前記パイプソケット（５０）が挿入された場合に前記パイプソケット（５０）の外面の凹部にはめ込まれて係合するテーパ付き端部（１３）を、他方の開口端部として有し、
   前記第一の保持部材（１０）の内径および外径は、前記テーパ付き端部（１３）の先端における内径および外径が前記一方の開口端部における内径および外径よりも小さくなるように、前記テーパ付き端部（１３）において、前記パイプソケット（５０）の挿入方向に向かうにしたがって徐々に小さくなり、
   前記テーパ付き端部（１３）は、前記第一の保持部材（１０）に挿入される前記パイプソケット（５０）の、当該テーパ付き端部（１３）の内径よりも大きな外径を有する前端部（５２）との接触によって前記ホースの内面に向かって広げられるように前記ホース（４０）の径方向に柔軟に変形可能である
   ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
2. 請求項１記載のコネクタアセンブリであって、
   前記シーリングエレメント（３０）の外面が前記ホース（４０）の内面とのシールを形成するようになっており、
   前記シーリングエレメント（３０）の内面が前記パイプソケット（５０）の外面とのシールを形成するようになっている
   ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
3. 請求項１または２に記載のコネクタアセンブリであって、
   前記第一および第二の保持部材（１０、２０）は、前記シーリングエレメント（３０）を挟む２つの個別の構造部品として、前記コネクタアセンブリの前記軸方向に沿って配置され、または、
   前記第一および／または第二の保持部材（１０、２０）は、前記シーリングエレメント（３０）と一体的に形成されている
   ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のコネクタアセンブリであって、
   前記シーリングエレメント（３０）は、Ｏリング、Ｘシールまたはリップシールである
   ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のコネクタアセンブリであって、
   前記第一および第二の保持部材（１０、２０）は、前記パイプソケット（５０）を受けるようになっており、
   前記第一および第二の保持部材（１０、２０）は、前記ホース（４０）内に収容されるようになっている
   ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のコネクタアセンブリであって、
   前記第一の保持部材（１０）の外面は、前記ホース（４０）の内面との締め付け接続を形成するための第一の締付け部（１１）を有し、
   前記第二の保持部材（２０）の外面は、前記ホース（４０）の前記内面との締め付け接続を形成するための第二の締付け部（２１）を有する
   ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
7. 請求項６記載のコネクタアセンブリであって、
   前記第一の締付け部（１１）は、角のあるリッジ部（１２）を１つ以上有する
   ことを特徴とするコネクタアセンブリ
8. 請求項６または７に記載のコネクタアセンブリであって、
   前記第二の締付け部（２１）は、角のある少なくとも１つのリッジ部（２２）および／または周方向に間隔をおいた複数の返し部（２３）を有する
   ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載のコネクタアセンブリであって、
   前記テーパ付き端部（１３）は、前記パイプソケット（５０）を前記第一の保持部材（１０）を介して完全に挿入可能とするのに十分な径方向の柔軟性を前記第一の保持部材（１０）に与える軸方向スリット（１４）を有する
   ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載のコネクタアセンブリであって、
    前記第一の保持部材（１０）は第一のフランジ部（１５）を有し、当該第一のフランジ部（１５）まで前記第一の保持部材（１０）が前記ホース（４０）に挿入可能であり、
    前記第一のフランジ部（１５）の外径は前記ホース（４０）の内径より大きい
    ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のコネクタアセンブリであって、
    前記第二の保持部材（２０）は第二のフランジ部（２５）を有し、当該第二のフランジ部（２５）まで前記パイプソケット（５０）が前記第二の保持部材（２０）に挿入可能であり、
    前記第二のフランジ部（２５）の内径は前記パイプソケット（５０）の外径より小さく、前記パイプソケット（５０）の内径に実質的に等しい
    ことを特徴とするコネクタアセンブリ。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のコネクタアセンブリと、
    ホース（４０）と、
    パイプソケット（５０）と、
    を備えるシステム。
13. 請求項１２記載のシステムであって、
    前記パイプソケット（５０）は、前記第一の保持部材（１０）の前記テーパ付き端部（１３）と係合する前記凹部として環状凹部（５１）を有する、
    ことを特徴とするシステム。
14. パイプソケット（５０）にホース（４０）を、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のコネクタアセンブリによって接続する方法であって、
    前記ホース（４０）内に、前記第一および第二の保持部材（１０、２０）を、前記コネクタアセンブリの軸方向に沿って間隔をおき、間に前記シーリングエレメント（３０）を軸周りに介在させた状態で配置し、
    前記テーパ付き端部（１３）の内径よりも大きな外径を有する前記パイプソケット（５０）の前端部（５２）との接触により前記テーパ付き端部（１３）が前記ホースの内面にむかって広がるように、前記パイプソケット（５０）の前端部（５２）を前記第一の保持部材（１０）の一方の開口端部から挿入し、
    前記シーリングエレメント（３０）の直径が大きくなって前記ホース（４０）の内面および前記パイプソケット（５０）の外面とのシールを形成するように、前記パイプソケット（５０）の外面に設けられた環状凹部（５１）に前記テーパ付き端部（１３）がはめ込まれて係合するまで前記パイプソケット（５０）を前記第一および第二の保持部材（１０、２０）内に挿入する
    ことを特徴とする方法。
    

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