KR100894664B1 - 신속 연결 커플링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 클립(54)과, 이 클립(54)을 지지하도록 되어 있는 내부 환형 홈(34), 전방 실린더(32), 후방 실린더(35) 및 제1 천이 경사부(47)를 지닌 포트를 구비하는 타입의 개선된 신속 연결 커플링에 관한 것으로, 이 커플링에는 포트 피크 거리가 형성되어 있다. 커플링은 실링 부재(42)를 구비한다. 추가적으로, 커플링은, 실링 부재(42)를 수용하도록 되어 있는 전방 환형 시일 홈(70), 환형 인입면(94), 선단 지지 원통면(86), 후속 지지 원통면(92) 및 캐밍 경사부(77)를 포함하는 수형 연결부를 구비하는 스템을 갖고, 스템 피크 거리가 형성되어 있다. 커플링은, 전방 실린더(32)와 후방 실린더(35) 사이에 있는 중간 실린더(33) 및 전방 실린더(32)와 중간 실린더(33) 사이에 있는 제2 천이 경사부(46)를 구비하는 포트와, 선단 지지 원통면(86)과 후속 지지 원통면(92) 사이에 있는 중간 지지 워통면(88) 및 센터링용 경사부(76)를 구비하는 수형 연결부에 의해 개선된다.

Description

신속 연결 커플링{QUICK CONNECT COUPLING}
본 발명은 일반적으로 가요성 호스용 커플링에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하자면, 본 발명은 신규하고 개선된 호스용 신속 연결 커플링에 관한 것이다.
신속 연결 커플링은 공지되어 있다. 이러한 신속 연결 커플링에서는, 포트가 해당 고정구, 기계류 또는 장비 내에 직접 기계 가공될 수도 있고, 본체 조립체 또는 고정구 부분이, 해당 고정구, 기계류 또는 장비에 예조립되는 나사부와 포트를 구비할 수도 있다. 호스 스템부와 페룰(ferrule)을 포함하는 호스 연결부가 고정구, 기계류 또는 장비에 연결되는 호스의 개방단에 부착된다. 호스 스템부는, 호스의 개방단 내로 삽입되는 호스 삽입부를 구비한다. 또한, 페룰은 인서트를 포함하고 호스 단부 둘레에서 압축되어 모든 부분들이 영구적으로 고정되게 한다. 이어서, 단지 호스 연결부를 포트 내로 압입함으로써 호스 연결이 완료된다. 이러한 신속 연결 커플링은 용이하게 접근할 수 없는 위치에 호스를 연결해야 하는 경우에 특히 바람직한데, 그 이유는 신속 연결 커플링이 나사 결합을 필요로 하지 않고, 크로스 쓰레딩(cross threading)의 위험을 제거하기 때문이다. 또한, 본체 조립체 또는 고정구 부분에 포트가 포함되는 커플링에 있어서, 커플링은 예조립 시행시에 본체 조립체 또는 고정구 부분이 적절한 토크를 받는 것을 용이하게 보장하는 위치로 나사 결합될 수 있다. 또한, 조립 시간 및 조립 비용이 저감된다.
신속 연결 커플링은, 분리를 위한 추가의 설비없이 포트를 고정구, 기계류 또는 장비에 직접 기계 가공하는 경우와 같이, 분리 기구 없이 제공될 수 있다. 그러나, 포트가 본체 조립체 또는 고정구 부분과 일체인 신속 연결 커플링에 있어서, 분리 작업은 개별 호스가 부착되는 기계류 또는 고정구로부터 본체 조립체 또는 고정구 부분 전부 또는 일부의 나사 결합을 해제하는 것을 포함한다.
본체 조립체 또는 고정구 부분이 단일체인 경우, 전체 본체 조립체가 기계류 또는 고정구로부터 나사 결합이 해제된다. 본체 조립체 또는 고정구 부분은 또한 이들을 복수 부재로 분리할 수 있는 중간 나사부와, 신속 연결 특징을 갖는 통상의 드로-다운 너트(draw-down nut), 그리고 호스 스템의 수형 연결부에 대응하는 보어를 지닌 어댑터를 포함할 수 있다. 나사부의 나사 결합을 해제할 때, 본체 조립체의 제1 부분은 여전히 기계류 또는 고정구에 존재한다. 다른 부분은 제1 부분과 분리되어 호스 연결부에 존재한다. 어느 경우에든, 연결 작업은 신속한 하나의 스트로크 과정(strkoe process)이지만, 분리 작업은 조립이 완전히 분리되기 전에 내압을 받는 것을 확인하도록 보다 느린 나사 결합 해제 과정을 필요로 한다. 이 시점에서, 분리 과정과는 반대로 재연결이 실시된다.
신속 연결 커플링은, 호스 스템과 포트 사이를 밀봉하고, 호스 스템을 포트에 기계적으로 로킹시키는 수단을 제공한다. 신속 연결 커플링으로부터 최대의 이점을 달성하기 위해서, 이러한 커플링은 유체 연결부의 설치가 매우 많고, 밀집되며, 거의 접근 불가능한 산업용 설비 또는 중장비 부위 등에서 직면하게 되는 불리 한 조건하에서도 신뢰성 있게 연결되어야 한다. 신속 연결 커플링이 신뢰성 있게 연결하는 것을 보장하는 데 있어서 중요한 특징은 1) 커플링의 필요한 삽입력을 낮추는 것, 2) 필요한 삽입력을 유사한 커플링(sibling coupling)에 있어서 일치시키는 것, 3) 커플링이 축방향으로 자가 정렬되는 것, 4) 호스 스템이 오정렬된 상태로 포트 내로 삽입될 때 커플링이 바인딩에 대해 고도로 저항하는 것, 5) 연결 과정이 처음 개시될 때 실질적인 측방향 오정렬을 극복하기 위해서 커플링이 자가 안내되는 것, 및 6) 호스 스템이 포트 내로 삽입될 때 클립에 대해 호스 스템이 오정렬되는 경우 커플링이 바인딩에 대해 고도로 저항하는 것을 포함한다. 여전히, 호스 스템부는 연결이 완료되었을 때 확실하게 안착되어야 하고, 안정적이고 내구성 있는 연결을 형성해야 한다.
호스 스템이 포트 내로 삽입될 때 클립에 대해 호스 스템이 오정렬되는 경우 커플링이 바인딩에 대해 고도로 저항하는 특징을 얻기 위한 한가지 방법은 Vyse 명의의 미국 특허 제4,565,392호에서 확인할 수 있다. Vyse 명의의 미국 특허 제4,565,392호에는 "이러한 연결을 실시하는 데 있어서 직면했던 문제는 [스템]이 소켓 내로 압입될 때, 때때로 [스템]의 전방 단부가 [포트]의 내부 개구에 장착되는 스냅 링에 걸리거나 스냅 링을 간섭한다는 것이다"라는 문제점이 기술되어 있다. 전술한 간섭은, 스냅 링이 내부 개구 또는 스냅 링 홈 밖으로 강제 이탈되고(스냅 링의 둘레를 균일하게 가압하지 않고), 스템이 단지 스냅 링의 적은 부분을 가압하는 것에 의해 스냅 링이 포트 내로 더욱 깊이 들어가서 스냅 링이 틸팅되고, 이에 따라 포트를 막게 된다. 스냅 링이 포트를 막는 것은, 스템이 포트 내에서 적소의 로킹 지점 위치로 완전히 안착될 수 있는 것 또는 스템과 포트 사이의 축방향 로킹 관계를 형성하는 것을 방해한다.
Vyse 명의의 미국 특허 제4,565,392호에 의해 제시된 해결책은 커플링이 연결되기 전에 스냅 링이 배치되는 스냅 링 홈을 그리스 등의 점성 유체로 충전하여, 스템을 포트 내로 삽입하기 전에 줄곧 스냅 링을 중심이 맞춰진 위치에 유지하는 것이었다. 이러한 방식으로, 스냅 링은 중력에 의해 홈 내에서 중심이 맞춰진 위치로부터 빠져나올 수 없다. 스냅 링의 중심이 맞춰져 있는 한, 스템이 링에 걸려 포트 내에서 강제 틸팅될 가능성이 확실히 저감된다. 그러나, Vyse 명의의 미국 특허 제4,565,392호에 의해 제시된 해결책은 심각한 단점 및 한계를 갖고 있다. 전술한 방식으로 그리스를 커플링에 도입하는 것은 매우 바람직하지 않다. 그리스를 커플링에 도입하는 것은 커플링 생산시에 수동 단계를 필요로 하여, 비용과 복잡성을 증가시킨다. 보다 중요하게는, 그리스는 커플링의 전수명에 걸쳐 커플링의 적절한 기능을 방해할 수 있는 오염물이 될 수 있고, 매우 연마성이 높은 미립자 등의 다른 오염물을 커플링 내에 유지하는 작용을 한다. 그리스는 중력에 의한 이동에 저항하여 클립을 고정하는 데에는 효과적일 수 있지만, 연결 이전에 언제라도 포트의 취급 또는 충돌에 의해 클립이 적절한 위치 밖으로 이동되지 않는 것을 보장하지는 않는다. 포트의 취급 또는 충돌에 의해 클립이 이동될 때, 그리스는 단지 클립이 적절하거나 그렇지 않은 임의의 위치에 유지되는 것을 보장할 뿐이다.
Vyse 명의의 미국 특허 제4,565,392호에 의한 그리스의 사용이 다른 중요한 특징들, 즉 1) 커플링의 필요한 삽입력을 저하시키는 것, 2) 유사한 커플링 간의 필요한 삽입력을 일치시키는 것, 3) 커플링이 축방향으로 자가 정렬되는 것, 4) 호스 스템이 오정렬된 상태로 포트 내로 삽입될 때 커플링이 바인딩에 대해 고도로 저항하는 것, 및 5) 연결 과정이 개시될 때 실질적인 측방향 오정렬을 극복하기 위해서 커플링이 자가 안내되는 것을 제공하지는 못한다.
따라서, 전술한 6개의 중요한 특징 모두를 달성하는 호스용 커플링이 계속해서 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 만족스러울 정도로 낮은 삽입력에 의해 신뢰성 있고 확실하게 연결되는 신속 연결 커플링을 형성하는 특징이 조합된 개선점을 지닌 호스용 신속 연결 커플링을 제공하는 것이다.
본 발명은 클립과, 이 클립을 지지하도록 되어 있는 내부 환형 홈, 전방 실린더와, 후방 실린더, 그리고 제1 천이 경사부(ramp)를 지닌 포트를 구비하는 타입의 개선된 신속 연결 커플링에 관한 것으로, 포트 피크 거리(port peak distance)를 한정한다. 신속 연결 커플링은 또한 실링 부재를 구비하는 타입의 것이다. 추가적으로, 신속 연결 커플링은 실링 부재를 수용하도록 되어 있는 전방 환형 시일 홈과, 환형 인입면과, 선단 지지 원통면과, 후속 지지 원통면, 그리고 캐밍 경사부를 포함하는 수형 연결부를 지닌 스템을 구비하는 타입의 것이며, 스템 피크 거리(stem peak distance)를 한정한다. 본 발명의 신속 연결 커플링은 전방 실린더와 후방 실린더 사이에 있는 중간 실린더 및 전방 실린더와 중간 실린더 사이에 있는 제2 천이 경사부를 구비하는 포트와, 선단 지지 원통면과 후속 지지 원통면 사이에 있는 중간 지지 원통면 및 센터링용 경사부를 구비하는 수형 연결부에 의해 개선된다.
본 명세서에 통합되어 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면- 동일한 부호는 유사한 부품을 나타냄 -은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 커플링을 연결하기 전 상태의, 바람직한 실시예에 따른 포트의 1/4의 단면도이고,
도 2는 커플링을 약간만 연결한 상태의, 바람직한 실시예에 따른 포트의 1/4 절단된 단면도이며,
도 3은 커플링을 연결하는 과정을 나타내는, 바람직한 실시예에 따른 포트의 1/4 절단된 단면도이고,
도 4는 커플링을 연결하는 다른 과정을 나타내는, 바람직한 실시예에 따른 포트의 1/4 절단된 단면도이며,
도 5는 커플링을 연결한 상태의, 바람직한 실시예에 따른 포트의 1/4 절단된 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 신속 연결 커플링(10)의 바람직한 일실시예는 본체 조립체 또는 고정구 부분(12)과 호스 스템(14)을 포함한다. 도 1에는, 본체 조립체(12) 내로 호스 스템(14)을 삽입하기 전 상태의, 본체 조립체와 호 스 스템이 도시되어 있다. 본체 조립체(12)는 해당 고정구, 기계류 또는 장비에 본체 조립체(12)를 장착하기 위한 수나사부를 지닌 고정구 단부(20)와 중앙 렌치용 섹션(18)이 형성된 고정구 연결부(68)를 구비하는 어댑터(16)를 포함한다. 어댑터(16)가 고정구 단부(20)에 수나사부를 지닌 것으로 도시되어 있지만, 다른 타입의 단부 연결부가 이용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 다른 타입의 단부 연결부는 고정구 단부(20)에 있는 암나사부 또는 해당 고정구 또는 장비와 일체로 형성된 어댑터(16)를 포함한다. 또한, 어댑터(16)와 너트(24)는 중간에 나사부가 필요없는 단일 구조체일 수 있다. 이 경우, 포트(64)가 이 단일 구조체 내에 형성될 것이다. 또한, 포트(64)는 해당 고정구, 기계류 또는 장비와 일체로 형성될 수도 있다.
어댑터(16)의 결합 단부(22)에도 너트(24)를 수용하기 위한 수나사부가 형성된다. 본 실시예에 있어서, 너트(24)는 통상 해당 고정구, 기계류 또는 장비에 본체 조립체(12)가 설치되기 전에 적절한 토크에 의해 어댑터(16) 상에 나사 결합된다. 어댑터(16)의 어댑터 접촉부(72)는 너트(24)가 어댑터(16)에 대하여 적절하게 위치 설정되고 적절한 토크가 인가될 때 너트(24)의 너트 접촉부(74)에 접한다. 너트(24)에는 전방 단부면(26)이 마련된다. 전방 단부면(26)은 어댑터(16)의 벽(28)으로부터 이격된 상태로 유지된다. 그러나, 적절한 토크가 인가될 때 전방 단부면(26)과 벽(28) 사이에 접합 관계가 성립될 수도 있다.
어댑터(16)는 너트(24)와 협동하여 전방 실린더(32), 제1 중간 실린더(33)[본 실시예에서는 어댑터(16)에 형성됨], 제2 중간 실린더(34) 및 후방 실린 더(35)[본 실시예에서는 너트(24)에 형성됨]를 포함하는 포트(64)를 제공한다.
포트(64)는 전방 실린더(32)와 제1 중간 실린더(33) 사이에 있는 제2 천이 경사부(46)와, 제1 중간 실린더(33)와 제2 중간 실린더(34) 사이에 있는 제1 천이 경사부(47)를 더 포함한다. 양 경사부(46, 47)는 본 실시예에 있어서는 어댑터(16) 내에 형성되지만, 단일 본체 조립체(12)에 형성되거나 해당 고정구, 기계류 또는 장비에 직접 형성될 수도 있다.
바람직하게는 호스 스템의 보어(도시하지 않음)의 내경과 적어도 거의 동일한 직경을 지닌 어댑터 보어(36)가 전방 실린더(32)를 지나 연장된다.
너트(24)는 후방 실린더(35)로부터 전방으로 이격된 내부 환형 홈(48)을 갖는다. 내부 환형 홈(48)에는 거의 반경 방향의 내부 전방면(50)과 내부 후방면(52)이 형성되는 것이 바람직하다. 후방면(52)은 로킹 챔퍼(53)에서 종결되고, 아래에서 설명하는 바와 같이 기능한다. 후방 실린더(35)에는 정렬 챔퍼(45)가 연속한다. 너트(24)의 내부 환형 홈(48) 내에는 확장 가능한 로킹 링 또는 일반적인 형상의 스냅 링 형태의 클립(54)이 배치된다. 다른 클립 형상을 채용하는 것도 고려된다. 너트(24)는 어댑터(16)에 나사 결합되거나 어댑터(16)로부터 나사 결합이 해제되도록 렌치용 평탄부(56)를 갖는다.
계속해서 도 1을 참고하면, 호스 스템(14)은 수형 연결부(66)와 호스 삽입부(58)를 포함한다. 최후방 위치에서부터 최전방 위치를 향하여, 수형 연결부(66)는, 제2의 O링 시일(80)이 위치하는 후방 O링 홈(82)과, 후속 지지 원통면(92)과, 커플링(10)의 최종 조립시에 클립(54)을 수용하고 외부 전방면(79)을 포함하는 로 킹 홈(78)과, 제2 중간 지지 실린더(90)와, 천이면 또는 캐밍 경사부(77)와, 제1 중간 지지 원통면(88)과, 센터링용 경사부(76)와, 선단 지지 원통면(86)과, O링 백킹(44) 및 실링 부재가 위치하는 전방 시일 홈(70)과, 제1의 O링 시일(42) 및 환형 인입면(94)을 포함한다.
환형 인입면(94)은 도시한 바와 같이 외부 반경이 선단 지지 원통면(86)의 외부 반경보다 작은 거의 원통형일 수도 있고, 절두원추형일 수도 있다. 선단 지지 원통면(86)의 외부 반경은, 제2 중간 지지 실린더(90)보다 작은 제1 중간 지지 원통면(88)의 외부 반경보다 작다. 특정 축방향 치수 관계를 갖고 절두원추형일 수 있는 면을 포함하는 다양한 면들의 반경이 점진적으로 커짐에 따라, 초기 결합 단계에서의 본체 조립체(12)에 대한 호스 스템(14)의 실질적인 축방향 및 측방향 오정렬을 극복하는 안내 기능이 제공된다. 이들 관계는 클립(54)이 포트(64)를 막아 연결을 방해하는 빈도와 최대 삽입력을 최소화하는 역할을 한다. 이들 관계 및 그 영향은 연결 중에 발생하는 상호 작용 및 이벤트에 대한 이하의 특정 설명에서 모두 설명하겠다.
O링 백킹(44)이 제공되어 유체가 제1의 O링 시일(42)을 바이패스하여 커플링(10)에서 누설되기 전에 커플링(10)에 영향을 주는 압력이 증가된다. O링 백킹(44)의 구성은 커플링(10)의 해당 용도의 유압에 따라 변하며, 당업계에 공지되어 있다. 호스 스템(14)은 또한, 호스 정지부(60)에서부터 해당 호스로 내측 방향으로 연장되고, 호스의 연결 단부(도시하지 않음)에 꼭 맞게 끼워 맞춰지도록 되어 있는 호스 삽입부(58)를 포함한다. 호스 삽입부(58)는 호스 스템(14)이 해당 호스 로부터 분리되는 것에 대한 저항을 증가시키는 것을 용이하게 하는 미늘(barb)(62)를 포함한다. 통상적으로, 페룰(ferrule)(도시하지 않음)이, 호스 삽입부가 연장되는 호스 단부 둘레와 호스 정지부(60) 둘레에서 크림핑되어, 호스 스템(14)이 호스로부터 분리되는 것에 대한 저항을 증가시킨다.
커플링(10)을 연결하는 과정이 도 2 내지 도 5에 각각 순차적으로 도시되어 있다. 초기에, 너트(24)가 적절한 토크에 의해 어댑터(16)에 나사 결합되는 것을 포함하여 본체 조립체(12)의 모든 아이템들이 조립된다. 클립(54)이 내부 환형 홈(48) 내에 배치된다. 다음에, 본체 조립체(12)가 해당 고정구, 기계류 또는 장비에 적절한 토크에 의해 고정된다. 본체 조립체(12)가 단일 구조체인 경우에는 조립이 불필요하다. 클립(54)을 내부 환형 홈(48) 내에 배치하고 본체 조립체(12)를 적절한 토크로 해당 고정구, 기계류 또는 장비에 고정하는 것만이 필요할 것이다. 또한, 포트(64)가 해당 고정구, 기계류 또는 장비와 일체로 형성된 경우에는 클립(54)을 내부 환형 홈(48)에 배치하는 것만이 필요하다.
일반적으로, 커플링(10)의 연결은, 도 5에 도시한 바와 같이 호스 스템(14)을 로킹 체결부에 도달할 때까지 본체 조립체(12) 내로 압입하는 것에 의해 실시된다. 호스 스템(14)의 수형 연결부(66)는 억지 끼워맞춤에 의해 정렬 챔퍼(45)와 후방 실린더(35)를 통과하여 포트(64)의 전방 실린더(32) 내로 연장된다. 제1의 O링 시일(42)이 응력을 받지 않은 상태에서 전방 실린더(32)의 내경보다 작은 외경을 갖도록 다양한 부분들이 구성되어, 수형 연결부(66)가 도 5의 조립된 위치로 이동함에 따라 제1의 O링 시일(42)이 반경 방향으로 압축된다. 이러한 조건에서, 제 1의 O링 시일(42)이 수형 연결부(66)와 포트(64) 사이에 유체 밀봉식 조인트를 제공한다.
이러한 조립중에, 캐밍 경사부(77)가 클립(54)과 맞물려, 응력을 받지 않은 상태의 클립(54)을 내부 환형 홈(48) 내로 반경 방향으로 확장시킨다. 이러한 동작중에, 클립(54)은 캐밍 경사부(77)에 의해 전방으로 압박되어 내부 전방면(50)과 맞물린다. 내부 전방면(50)이 방사형이기 때문에, 클립(54)은 캐밍 경사부(77)가 조립된 위치로 이동될 때 용이하게 확장될 수 있다.
수형 연결부(66)가 완전히 조립된 위치로 이동되었을 때 로킹 홈(78)이 클립(54) 아래의 위치로 이동하여, 클립(54)은 내부 환형 홈(48)과 로킹 홈(78) 사이를 가교하는 위치로 스냅 장착될 수 있다. 이러한 가교 위치에서, 호스 스템(14)은 너트(24)를 통해 포트(64) 내의 적소에 기계적으로 영구히 로킹된다.
클립(54)은, 응력을 받지 않은 상태에서 외주가 내부 환형 홈(48)에 있는 면(50, 52)의 내부 말단의 반경보다 큰 반경을 갖고, 내주가 제2 중간 지지 실린더(90)의 반경보다 작은 반경을 갖도록 크기가 정해진 반경을 갖도록 형성된다. 그 결과, 클립(54)은 조립 이전에 너트(24)의 내부 환형 홈(48) 내에 트랩되지만, 호스 스템(14)이 본체 조립체(12) 내에 조립될 때는 로킹 홈(78)에 스냅 장착된다. 로킹 챔퍼(53)는, 호스 스템(14)을 포트(64)로부터 분리하는 경향이 있는 힘이 인가될 때 로킹 챔퍼와 외부 전방면(79)의 협동에 의해 클립(54)을 로킹 홈(78) 내로 압박하도록 외부 전방면(79)에 대해 소정의 각을 갖게 함으로써 이러한 로킹 구성을 보장한다. 클립(54)은 호스 스템(14)을 포트(64)로부터 분리하는 경향이 있는 압력하에서, 포트(64)의 축에 대한 로킹 챔퍼(53)의 각 동일한 포트(64)의 축에 대한 각을 갖는 접선 성분을 지닌 로킹 홈(78) 내의 지점에서 지지되는 경향이 있다. 따라서, 외부 전방면(79)은 원호상의 어떤 지점에서 포트(64)의 축에 대한 로킹 챔퍼(53)의 각도보다 포트(64)의 축에 대해 큰 각을 갖는 접선 성분을 지닐 것이다.
이러한 로킹 작용을 보장하기 위해서, 제2 중간 지지 실린더(90)의 최대 반경은 클립(54)을 형성하는 와이어의 직경보다 작은 크기만큼 후방 실린더(35)의 반경보다 작게 선택된다. 이러한 구조로 인해, 수형 연결부(66)가 포트(64) 내에 확실하게 기계적으로 로킹된다.
캐밍 경사부(77)가 조립 위치로 압입될 때 클립(54)이 확장될 수 있도록, 내부 환형 홈(48)의 깊이는 클립(54)을 형성하는 와이어의 직경보다 크거나 같게 적절한 비율로 조정된다.
도시한 실시예에서는, 너트(24) 및 클립(54)이 각기 적절한 위치에 있는 상태로 본체 조립체(12)가 해당 고정구, 기계류 또는 장비에 설치된다. 그 다음, 단지 호스 스템(14)을 본체 조립체(12) 내로, 클립(54)의 동작에 의해 너트(24) 내에 영구히 고정되는 조립 위치로 압입함으로써 조립이 완료된다.
특히, 연결중에는 1) 커플링의 필요한 삽입력을 저감하고, 2) 유사한 커플링 간의 필요한 삽입력을 일치시키며, 3) 커플링이 축방향으로 자가 정렬되고, 4) 호스 스템(14)이 오정렬된 상태로 포트(64) 내로 삽입될 때 커플링이 바인딩에 대해 고도로 저항하며, 5) 연결 과정이 개시될 때 실질적인 측방향 오정렬을 극복하기 위해 커플링이 자가 안내되고, 6) 호스 스템이 포트 내로 삽입될 때 클립에 대해 스템이 오정렬되는 경우 커플링이 바인딩에 대해 고도로 저항하는 것을 보장하는 다양한 이벤트 및 상호 작용이 발생한다.
스템(14)이 포트(64)에 삽입될 때, 커플링(10)이 축방향으로 자가 정렬되게 하는 다양한 이벤트가 발생한다. 일부 이벤트는 순차적으로 일어나고 나머지 이벤트는 동시에 일어난다. 환형 인입면(94)은 포트(64)의 중앙을 향해 반복적으로 안내된다. 측방향 및 축방향으로 최대로 오정렬된 상태로 연결이 이루어진다고 가정하면, 환형 인입면(94)은 먼저 제1 정렬 챔퍼(45)와 만나서, 환형 인입면을 후방 실린더(35), 클립(54) 및 제2 중간 실린더(34)와 적절하게 정렬되도록 안내한다. 그 후, 환형 인입면(94)은 제1 천이 경사부(47)와 만나서, 이 환형 인입면을 제1 중간 실린더(33)와 정렬시킨다. 마지막으로, 환형 인입면(94)은, 이 환형 인입면(94)을 전방 실린더(32)와 정렬시키는 제2 천이 경사부(46)와 만난다. 이 때, 센터링용 경사부(76)가 정렬 챔퍼(45)와 만나고, 이에 따라 호스 스템(14)이 압박되어 포트(64)와 축방향으로 정렬되기 시작한다. 이것은 축방향 정렬을 강제하는 제1 레벨을 제공할 뿐만 아니라, 클립(54)이 연결 과정 중에 너무 빨리 호스 스템(14)과 상호 작용- 클립(54)이 내부 환형 홈(48) 외측으로 이동하여 포트(64)를 막기 시작하는 것을 허용함 -하는 것을 방지한다. 다음에, 커플링의 필요한 삽입력을 낮추는 것을 보장하는 것을 제외한, 전술한 모든 중요한 특징을 유도하는 가장 중요한 조합의 3가지 이벤트가 발생한다. 첫번째, 캐밍 경사부(77)가 정렬 챔퍼(45)와 만난다. 이것은 스템(14)을 더욱 압박하여 포트(64)와 거의 완벽하게 축방향으로 정렬되게 한다. 두번째, 클립(54)은 센터링용 경사부(76)에 의해 내부 환형 홈(48) 내로 다시 삽입된다. 세번째, 선단 지지 원통면(86)의 전방 엣지가 제2 천이 경사부(46)와 만나, 포트(64) 내에서 스템(14)의 측방향 정렬을 더욱 구속한다. 조화롭게 협력하는 이들 3가지 이벤트에 의해, 호스 스템(14)이 클립(54)의 일부분을 간섭하고, 클립(54)을 내부 환형 홈(48) 외측으로 포트(64) 내측 하향각으로 압박하는 힘이 클립(54)에 인가되는 것을 방지한다. 이제, 호스 스템(14)은 포트(64)와 거의 완벽하게 정렬된 상태이다. 따라서, 클립(54)이 로킹 홈(78) 내에 안착되는 지점까지 스템(14)을 남아 있는 거리만큼 포트(64) 내로 가압하기만 하면 된다. 이것은 커플링(10)을 전술한 로킹 체결부 내로 배치한다.
이들 과정이 어려운 환경에서도 스템(14)을 포트(64)와 축방향 및 측방향으로 정렬시키는 것을 보장한다는 것을 알 수 있다. 이것은 열거된 중요한 특징 중에 세번째 및 다섯번째 특징을 충족시킨다. 조합되어 일어나는 전술한 세가지 이벤트는 클립(54)이 포트(64)를 막는 위치로 이동되지 않는 것을 보장한다. 이것은 호스 스템(14)이 포트(64) 내로 삽입되는 중에 포트에 대해 스템이 오정렬되는 경우 커플링이 바인딩되는 것을 방지한다. 이것은 여섯번째 특징을 충족시킨다. 점진적인 축방향 정렬의 속성에 의해, 커플링이 원활하게 연결되고, 이에 따라 호스 스템(14)이 포트(64)에 오정렬된 상태로 삽입되었을 때 바인딩에 대해 고도로 저항하는 것을 보장한다. 이것은 네번째 특징을 충족시킨다. 원활한 연결 과정의 속성과 클립(54)이 적절한 위치로 확실하게 이동함으로 인해, 커플링이 통상의 제조 과정에서 확인되는 치수의 일반적인 편의(偏倚)를 수용한다. 이것은 필요한 삽입력이 유사한 커플링들 사이에서 일치하는 것을 허용한다. 이것은 두번째 특징을 충족시킨다.
마지막으로, 첫번째 특징은, 삽입력에 영향을 주기 위해 포트(64) 부재와 스템(14) 부재의 다양한 상호 작용에 대한 기회를 감소시킴으로써 본 발명의 자가 정렬 특성에 의해 용이하게 충족된다. 이것은, 제1의 O링 시일(42)을 압축하고 제2 천이 경사부(46)의 표면을 따라 슬라이딩시키는, 제1의 O링 시일(42)과 제2 천이 경사부(46)의 상호 작용, 즉 시일 상호 작용과, 클립(54)을 확장시키고 캐밍 경사부(77)의 표면을 따라 슬라이딩시키는, 클립(54)과 캐밍 경사부(77)의 상호 작용, 즉 클립 상호 작용의 주결과인 삽입력을 유도한다.
여기에서, 호스 스템의 삽입시에 제1의 O링 시일(42)이 처음으로 제2 천이 경사부(46)와 접촉하는 지점과, 캐밍 경사부(77)가 처음으로 스냅 링(54)과 접촉하는 지점 사이의 포트에 있어서의 거리를 포트 피크 거리라고 칭한다. 여기에서, 호스 스템의 삽입시에 제1의 O링 시일(42)이 처음으로 제2 천이 경사부(46)와 접촉하는 지점과, 캐밍 경사부(77)가 처음으로 스냅 링(54)과 접촉하는 지점 사이의 스템(14)의 수형 연결부(66)에 있어서의 거리를 스템 피크 거리라고 칭한다. 본 실시예에 특유한 포트 피크 거리는 시일 상호 작용과 클립 상호 작용이 발생하는 때를 구분할 수 있을 만큼 스템 피크 거리보다 작다. 이로 인하여, 시일 상호 작용이 클립 상호 작용과 동시에 발생함으로 인하여 초래되는 필요한 삽입력에 대한 추가의 영향이 제거된다. 이것은 연결을 달성하는 데 필요한 총에너지량을 감소시키지 않는다. 그러나, 이것은 시일 상호 작용에 의해 야기되는 힘 요건이나 클립 상호 작용의 힘 요건 중 보다 큰 것에 요구되는 최대 힘을 감소시킨다. 이것은 친숙 하지 않은 환경에서 연결을 성공적으로 완료하는 것과 연결을 간단하게 완료할 수 없는 경우의 차이를 의미할 수 있다. 보다 더 중요하게는, 차후에 분리되어 피해가 막심한 결과를 초래할 수 있는 부분 완료된 연결을 방지한다.
호스 스템(14)에는, 호스 스템(14)이 조립된 위치에 있을 때 너트(24)의 단부와 정렬되는 파편용 배리어(84; debris barrier)가 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 구조는 제1의 O링 시일(42)과 클립(54)이 적절하게 맞물리게 하기에 충분한 양만큼 호스 단부가 본체 조립체 내로 압입되었는지를 나타내는 시각적인 표시를 제공한다. 또한, 파편용 배리어(84)는 페룰을 위한 전방 정지부로서 작용하고, 어떤 파편이 본체 조립체(12)로 진입하는 것을 차단한다. 파편의 진입을 저감하는 것은 후방 O링 홈(82)에 제2의 O링 시일(80)을 배치하는 것에 의해 현저히 향상된다. 제2의 O링 시일(80)은 호스 스템(14)과 본체 조립체(12)가 연결될 시에, 후속 지지 원통면(92)과 후방 실린더(35) 사이의 계면에 존재하는 간극을 시일한다.
본 실시예에 있어서는, 어댑터(16)로부터 너트(24)의 나사 결합을 해제하는 것에 의해 어댑터(16)로부터 호스 스템(14)을 분리할 수 있고, 어댑터(16)에 너트(24)를 다시 나사 결합시키는 것에 의해 호스 스템(14)을 재설치할 수 있다. 따라서, 도시한 실시예는 해당 고정구, 기계류 또는 장비로부터 어댑터(16)를 분리하지 않고도 조립 및 분해될 수 있다. 그러나, 최초 조립중에는 단순히 호스 스템을 어댑터(16) 내로 압입하는 것에 의해서 호스 스템(14)이 설치된다. 전술한 바와 같이, 포트(64)는 또한 중간 나사를 제외한 너트(24)와 어댑터(16)의 모든 요소와 함께 본체 조립체(12)에 형성될 수도 있다. 이러한 구성에서는, 호스 스템(14)의 분리 또는 재연결은 본체 조립체(12)를 해당 고정구, 기계류 또는 장비 각각에 대해서 나사 해제하거나 재나사 결합시키는 것을 필요로 한다. 또한 전술한 바와 같이, 포트(64)는 해당 고정구, 기계류 또는 장비에 직접 형성될 수도 있다. 이와 같은 방식으로 포트가 형성되는 경우, 분리는 허용되지 않는다.
모든 실시예의 호스 단부 조립체와 본체 조립체가 자유롭게 상대 회전한다는 것에 유의해야 한다. 이러한 상대 회전은 너트(24) 또는 본체 조립체(12)가 해당 호스의 대응하는 회전 없이도 신속 연결 커플링(10)의 분해를 위해 회전될 수 있게 한다. 이와 유사하게, 호스는 한정된 장소에 설치될 필요가 있을 때 본체 조립체(12)에 대해 회전될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예 및 전술한 설명은 도면에 도시되고 다양한 수정예와 변형예에서 상세히 설명되었다. 그러나, 본 발명의 전술한 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위가 종래 기술을 고려하여 해석되는 바와 같은 청구 범위로만 제한된다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본원에 적절하게 예시적으로 개시된 본 발명은 본원에서 특별히 개시되지 않은 임의의 요소 없이 실시될 수 있다.

Claims (20)

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  3. 신속 연결 커플링의 수형 연결부를 신속 연결 커플링의 포트 내로 삽입하는 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법으로서,
    상기 포트에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 마련하는 단계와,
    상기 수형 연결부에 환형 인입면, 선단 지지 원통면, 제1 중간 지지 실린더, 제2 중간 지지 실린더, 후속 지지 원통면, 센터링용 경사부, 캐밍 경사부, 시일 홈 및 로킹 홈을 마련하는 단계와,
    클립을 제공하는 단계와,
    실링 부재를 제공하는 단계와,
    상기 내부 환형 홈에 클립을 배치하는 단계와,
    상기 시일 홈에 실링 부재를 배치하는 단계와,
    상기 후방 실린더를 통해 환형 인입면을 삽입하는 단계와,
    상기 캐밍 경사부와 클립이 분리되는 동안에 제2 천이 경사부와 실링 부재를 접촉시키는 단계와,
    상기 전방 실린더를 통해 환형 인입면을 삽입하는 단계와,
    상기 전방 실린더를 통해 실링 부재를 삽입하는 단계와,
    상기 센터링용 경사부에 의해 클립을 재배치하는 단계와,
    상기 캐밍 경사부에 의해 클립을 확장시키는 단계, 그리고
    상기 로킹 홈에 클립을 배치하는 단계
    를 포함하는 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
  4. 신속 연결 커플링의 수형 연결부를 신속 연결 커플링의 포트 내로 삽입하는 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법으로서,
    상기 포트에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 마련하는 단계와,
    상기 수형 연결부에 환형 인입면, 선단 지지 원통면, 제1 중간 지지 실린더, 제2 중간 지지 실린더, 후속 지지 원통면, 센터링용 경사부, 캐밍 경사부, 시일 홈 및 로킹 홈을 마련하는 단계와,
    클립을 제공하는 단계와,
    실링 부재를 제공하는 단계와,
    상기 내부 환형 홈에 클립을 배치하는 단계와,
    상기 시일 홈에 실링 부재를 배치하는 단계와,
    상기 후방 실린더를 통해 환형 인입면을 삽입하는 단계와,
    상기 제2 천이 경사부와 실링 부재가 분리되는 동안에 캐밍 경사부에 의해 클립을 확장시키는 단계와,
    상기 제2 천이 경사부와 실링 부재를 접촉시키는 단계와,
    상기 전방 실린더를 통해 환형 인입면을 삽입하는 단계와,
    상기 전방 실린더를 통해 실링 부재를 삽입하는 단계와,
    상기 센터링용 경사부에 의해 클립을 재배치하는 단계, 그리고
    상기 로킹 홈에 클립을 배치하는 단계
    를 포함하는 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
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  8. 클립과, 이 클립을 지지하도록 되어 있는 내부 환형 홈, 전방 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부 및 포트 피크 거리(port peak distance)를 지닌 포트를 구비하고,
    실링 부재와, 이 실링 부재를 수용하도록 되어 있는 전방 환형 시일 홈, 환형 인입면, 선단 지지 원통면, 후속 지지 원통면, 캐밍 경사부 및 스템 피크 거리(stem peak distance)를 포함하는 수형 연결부를 지닌 스템을 더 구비하는 타입의 신속 연결 커플링으로서,
    상기 포트는 전방 실린더와 제2 중간 실린더의 중간에 있는 제1 중간 실린더와, 상기 전방 실린더에서부터 제1 중간 실린더로 연장되는 제2 천이 경사부를 갖고, 상기 제2 중간 실린더는 제1 중간 실린더와 후방 실린더의 중간에 위치하며, 상기 제1 천이 경사부는 제1 중간 실린더에서부터 제2 중간 실린더까지 연장되고,
    상기 수형 연결부는 선단 지지 원통면과 후속 지지 원통면의 중간에 있는 중간 지지 원통면과 센터링용 경사부를 가지며,
    상기 포트는 어댑터와, 이 어댑터에 나사 결합되도록 되어 있는 너트를 포함하는 복수 개의 부품에 의해 형성되는 것인 신속 연결 커플링.
  9. 클립과, 이 클립을 지지하도록 되어 있는 내부 환형 홈, 전방 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부 및 포트 피크 거리(port peak distance)를 지닌 포트를 구비하고,
    실링 부재와, 이 실링 부재를 수용하도록 되어 있는 전방 환형 시일 홈, 환형 인입면, 선단 지지 원통면, 후속 지지 원통면, 캐밍 경사부 및 스템 피크 거리(stem peak distance)를 포함하는 수형 연결부를 지닌 스템을 더 구비하는 타입의 신속 연결 커플링으로서,
    상기 포트는 전방 실린더와 제2 중간 실린더의 중간에 있는 제1 중간 실린더와, 상기 전방 실린더에서부터 제1 중간 실린더로 연장되는 제2 천이 경사부를 갖고, 상기 제2 중간 실린더는 제1 중간 실린더와 후방 실린더의 중간에 위치하며, 상기 제1 천이 경사부는 제1 중간 실린더에서부터 제2 중간 실린더까지 연장되고,
    상기 수형 연결부는 선단 지지 원통면과 후속 지지 원통면의 중간에 있는 중간 지지 원통면과 센터링용 경사부를 가지며,
    적어도 제1 중간 실린더 및 제2 중간 실린더와 제2 천이 경사부는, 적어도 상기 환형 홈이 형성되는 제2 부분에 연결되는 제1 부분에 의해 형성되는 것인 신속 연결 커플링.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 부분은 구조체에 나사 결합되도록 되어 있는 어댑터이고, 상기 제2 부분은 상기 어댑터에 나사 결합되도록 되어 있는 너트인 것인 신속 연결 커플링.
  11. 제10항에 있어서, 상기 어댑터로부터 너트의 나사 결합을 해제함으로써 연결된 커플링을 분리할 수 있는 것인 신속 연결 커플링.
  12. 클립과, 이 클립을 지지하도록 되어 있는 내부 환형 홈, 전방 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부 및 포트 피크 거리(port peak distance)를 지닌 포트를 구비하고,
    실링 부재와, 이 실링 부재를 수용하도록 되어 있는 전방 환형 시일 홈, 환형 인입면, 선단 지지 원통면, 후속 지지 원통면, 캐밍 경사부 및 스템 피크 거리(stem peak distance)를 포함하는 수형 연결부를 지닌 스템을 더 구비하는 타입의 신속 연결 커플링으로서,
    상기 포트는 전방 실린더와 제2 중간 실린더의 중간에 있는 제1 중간 실린더와, 상기 전방 실린더에서부터 제1 중간 실린더로 연장되는 제2 천이 경사부를 갖고, 상기 제2 중간 실린더는 제1 중간 실린더와 후방 실린더의 중간에 위치하며, 상기 제1 천이 경사부는 제1 중간 실린더에서부터 제2 중간 실린더까지 연장되고,
    상기 수형 연결부는 선단 지지 원통면과 후속 지지 원통면의 중간에 있는 중간 지지 원통면과 센터링용 경사부를 가지며,
    적어도 상기 제1 중간 실린더 및 제2 중간 실린더와 제2 천이 경사부가 형성된 포트의 다른 부분으로부터 적어도 환형 홈이 형성된 포트의 부분의 나사 결합을 해제함으로써 연결된 커플링을 분리할 수 있고, 상기 수형 연결부는 환형 홈에 배치된 클립과 수형 연결부에 형성된 협동 로킹 홈에 의해 환형 홈이 형성된 포트의 상기 부분에 유지되는 것인 신속 연결 커플링.
  13. 제3항에 있어서, 상기 포트에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 마련하는 단계는, 일체형 포트를 마련하는 것을 포함하는 것인 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
  14. 제3항에 있어서, 상기 포트에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 마련하는 단계는, 구조체에 상기 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 형성하는 것을 포함하는 것인 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
  15. 제3항에 있어서, 상기 포트에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 마련하는 단계는, 단일 피팅에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 형성하는 것을 포함하는 것인 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
  16. 제3항에 있어서, 상기 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부 및 제2 천이 경사부가 형성된 부분으로부터 내부 환형 홈이 형성된 부분을 분리함으로써 포트로부터 수형 연결부가 분리되는 단계로서, 상기 클립이 환형 홈과 로킹 홈에 배치되고, 이에 따라 상기 수형부가 내부 환형 홈이 형성된 부분에 유지되는 것인 단계와,
    상기 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부 및 제2 천이 경사부가 형성된 부분과 내부 환형 홈이 형성된 부분을 재결합시킴으로써 상기 포트에 수형 연결부를 재연결하는 단계
    를 더 포함하는 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
  17. 제4항에 있어서, 상기 포트에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 마련하는 단계는, 일체형 포트를 마련하는 것을 포함하는 것인 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
  18. 제4항에 있어서, 상기 포트에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 마련하는 단계는, 구조체에 상기 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 형성하는 것을 포함하는 것인 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
  19. 제4항에 있어서, 상기 포트에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 마련하는 단계는, 단일 피팅에 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부, 제2 천이 경사부 및 내부 환형 홈을 형성하는 것을 포함하는 것인 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
  20. 제4항에 있어서, 상기 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부 및 제2 천이 경사부가 형성된 부분으로부터 내부 환형 홈이 형성된 부분을 분리함으로써 포트로부터 수형 연결부가 분리되는 단계로서, 상기 클립이 환형 홈과 로킹 홈에 배치되고, 이에 따라 상기 수형부가 내부 환형 홈이 형성된 부분에 유지되는 것인 단계와,
    상기 전방 실린더, 제1 중간 실린더, 후방 실린더, 제1 천이 경사부 및 제2 천이 경사부가 형성된 부분과 내부 환형 홈이 형성된 부분을 재결합시킴으로써 상기 포트에 수형 연결부를 재연결하는 단계
    를 더 포함하는 신속 연결 커플링의 수형 연결부 삽입 방법.
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