KR20210091811A

KR20210091811A - 다중-부분 커넥터 조립체

Info

Publication number: KR20210091811A
Application number: KR1020217019464A
Authority: KR
Inventors: 모건 라이만
Original assignee: 외티커 슈비츠 아게
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2021-07-22
Also published as: KR102577918B1; CN113167421A; JP7231733B2; CA3118512C; WO2020104039A1; US11946579B2; BR112021008385A2; EP3884195A1; CA3118512A1; US20220010906A1; CN113167421B; JP2022509955A; MX2021005635A

Abstract

단일 잠재적 누설 위치만을 갖는, 호스(40)와 파이프 소켓(50) 사이의 소형 스냅 결합을 실현하고, 최소한의 개수의 부분, 즉, 제1 유지 부재(10), 제2 유지 부재(20) 및 커넥터 조립체의 축 방향으로 그 사이에 샌드위치되는 밀봉 요소(30)을 필요로 하는 다중-부분 커넥터 조립체가 제공된다.

Description

다중-부분 커넥터 조립체

본 발명은 소위 퀵 커넥터(quick connector) 또는 스냅 커넥터(snap connector)로서 스피곳(spigot) 또는 파이프 소켓에 호스를 연결하기 위한 결합 장치 및 방법에 관한 것이다.

퀵 커넥터(quick connector) 또는 스냅 커넥터(snap connector)는 광범위한 용례에서, 특히 자동차 및 산업 용례에서 유체를 운반하는 도관들을 결합하기 위해 사용된다. 가요성 폴리머 재료로 제조된 호스는 신속하게 그리고 신뢰성 있는 밀봉으로 스피곳에 연결될 필요가 있다. 호스는 암형 부분을 형성하고 스피곳은 유체 연결부의 수형 부분을 형성하는 반면, 커넥터 조립체는 스냅-핏 작용으로 두 부분의 신속하고 완전히 밀봉된 연결을 실현할 수 있어야 한다.

종래의 스냅 커넥터는 수형 스피곳을 수용하기 위한 제1 유지 부분(이하에서 니플 또는 파이프 소켓으로도 지칭됨) 및 암형 호스와 결합하기 위한 제2 유지 부분을 갖는다. 양 유지 부분은 각각의 스피곳 및 호스와 밀봉부를 형성하기 위해 다양한 위치에 O-링과 같은 밀봉 수단이 제공될 필요가 있다. 다시 말해서, 각각의 유지 부분은 밀봉 위치를 형성하고, 각각의 밀봉 위치는 잠재적 누설 부분을 나타낸다. 또한, 종래의 스냅 커넥터는 축 방향으로 상당한 장착 공간을 요구하고, 호스보다 훨씬 더 큰 전체 직경을 갖는다. 이것은 배터리 팩과 대응되는 냉각 회로를 위한 장착 공간이 중요한 쟁점인 이-모빌리티(e-mobility) 분야에서의 자동차 용례에서 특히 더 단점이 된다.

본 발명의 목적은 종래의 스냅 커넥터의 위의 문제점을 해결하고 최소 개수의 구성요소 및 잠재적인 누설 부분을 갖는, 특히 단지 하나의 밀봉 위치를 갖는 소형 커넥터 조립체를 제공하는 것이다. 또한, 연결된 상태의 호스-스피곳 시스템의 방사 방향 및 축 방향 모두에서 외부 치수가 더 작은 것이 바람직하다.

위의 목적은 청구항 1에 정의된 커넥터 조립체에 의해 충족된다. 종속항은 바람직한 실시예에 관한 것이다. 대응하는 방법은 독립항인 청구항 15에 정의된다.

종래 기술의 임의의 커넥터 조립체와 달리, 본 발명의 커넥터 조립체는 제1 및 제2 유지 부재를 하나의 밀봉 요소가 축 방향으로 사이에 끼워 넣어지도록 축 방향으로 서로 이격되게 배열하고, 따라서, 호스와 스피곳 사이에 직접 밀봉부를 형성한다. 다시 말해서, 제1 및 제2 유지 부재는 튜브형 부재로 축 방향 간극을 이루며 동축으로 배열되고, 이 축방향 간극은 내부에 밀봉 요소가 샌드위치될 수 있는 하나의 밀봉 위치를 형성한다. 그에 의해서, 제2의 밀봉 위치/요소가 더 이상 요구되지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 유지 부재 그리고 밀봉 요소는 적어도 3개의 분리된 부분들로써 제공된다. 그러나, 이 적어도 3개의 부분이, 제1 및 제2 유지 부재가 서로 축 방향에서 중첩되지 않는 한, 서로 상호 연결되게 형성하는 것(예컨대, 적절한 합성 재료로부터 성형 공정에 의해) 또한 가능하다. 커넥터 조립체의 모든 부분은 바람직하게는 플라스틱 재료, 특히 폴리아미드(PA) 또는 열가소성 엘라스토머(TPE)로 제조된다.

바람직하게는, 제2 유지 부재는 호스 내로 완전히 삽입되고 제1 유지 부재는 제1 맞닿음 부분으로서 역할을 하는 제1 플랜지까지 호스 내로 삽입된다. 밀봉 요소는 예를 들어 O-링, X-밀봉부 또는 립 밀봉부이며 제1 및 제2 유지 부재 사이에 축 방향으로 배치된다. 그 후, 파이프 소켓은 제1 유지 부재, 밀봉 요소를 통해 완전히 밀어넣어지고, 그 다음에는 원위(즉, 전방) 말단 부분에 제공된 제2 맞닿음 부분으로서 기능하는 제2 플랜지까지 제2 유지 부재 안으로 삽입된다.

파이프 소켓의 외경이 비팽창 상태의 O-링의 내경보다 크다는 점으로 인해, O-링은 그 외경이 호스의 내경과 접합하여 밀봉부를 형성하도록 방사 방향으로 확장된다. 또한, 제1 및 제2 유지 부재는 거의 완전히 호스 내에 배치되기 때문에, 그 연결된 상태에서 호스-스피곳 시스템 전체의 축 방향 연장은 약간만 증가한다. 또한, 방사 방향 크기는 제1 및 제2 부재의 삽입으로 인해 호스의 가요성 폴리머 재료가 확장되는 만큼만 증가한다. 다시 말해서, 커넥터 조립체는 연결된 상태의 시스템이 종래 기술에서보다 소형일 수 있도록 호스 내로 거의 완전히 합체된다. 요약하면, 본 스냅 연결은 호스의 축 방향 및 방사 방향 모두에서 더 적은 장착 공간이 요구된다.

호스와 제1 및 제2 유지 부재 사이의 신뢰성 있는 연결을 제공하기 위해서 상기 양 부재는 하나 이상의 각이 진 릿지를 가지는 긴밀화 부분을 포함한다. 이들 릿지는 톱니형 단면을 갖고 호스 내로 제1 및 제2 유지 부재의 매끄러운 삽입을 가능케 하면서도 호스로부터 양 부재를 반대 방향으로 인출하려 할 때에는 높은 마찰을 제공한다. 추가로, 제2 부재는 인출 마찰을 추가로 증대시키고 제2 부재에 대한 호스의 임의의 회전 움직임을 추가로 제한하기 위해 외부 표면 상에 원주방향으로 이격된 위치들에 복수의 방사상 돌출부 또는 미늘부를 포함할 수 있다. 이는 호스가 고압 하에서 유체를 전도하도록 쓰일 때 호스와 제1 및 제2 부재 사이의 신뢰할 수 있는 연결을 가능케 한다. 또한, 위 연결은 호스 외부 둘레 상의 하나 이상의 외부 호스 클램프에 의해 견고해질 수 있다.

본 발명의 바람직한 추가 실시예에 따르면, 제1 유지 부재는 방사 방향으로 유연하게 변형될 수 있고 파이프 소켓의 원위 말단에 가까운 대응되는 리세스 부분(recessed portion) 안으로 스냅될 수 있는 테이퍼 말단 부분(tapered end portion)을 갖는다. 이는 호스 내에 배치된 커넥터 조립체 내로의 파이프 소켓의 정확하고 완전한 삽입을 나타내는 통상적인 클릭킹 소리가 동반되는 제1 유지 부재와 파이프 소켓 사이의 스냅 결합을 가능하게 한다.

이하, 도면을 참조하여 상세한 실시예를 설명한다. 도면에서,
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입된 커넥터 조립체를 갖는 호스의 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 시스템의 단면도이다.
도 1c는 도 1a에서의 선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 1d는 도 1a의 시스템의 사시도이다.
도 2a는 파이프 소켓의 측면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 3-부분 커넥터 조립체의 측면도이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 커넥터 조립체에 의해 호스와 결합된 파이프 소켓의 단면도이다.

도 1a는 도 2a에 도시된 파이프 소켓(50)에 연결될 호스 말단(40)를 도시하고 있다. 호스 말단(40)은 제 1 및 제 2 부재(10, 20)의 외부 표면에 꼭 맞게 끼워지며, 그래서, 호스의 외부 윤곽은 제 1 및 제 2 부재(10, 20)의 외부 윤곽과 유사해진다. 제1 부재(10)의 플랜지 부분(15)만이 호스(40) 외부에 남아 있고 이는 도 1a 및 도 1d의 최좌측에 도시되어 있다. 세부 사항은 도 1c 및 도 2c의 단면도로부터 가장 잘 보고 이해할 수 있다.

도 1c는 호스(40) 및 파이프 소켓(50)과 결합되는 제1 유지 부재(10), 호스(40)와 결합되는 제2 유지 부재(20), 및 제1 및 제2 부재(10, 20) 사이에 축 방향으로 끼워 넣어지고 파이프 소켓(50)의 외부 표면과 호스(40)의 내부 표면 사이에 밀봉부를 형성하도록 구성되는 O-링(30) 형태의 밀봉 요소의 세 부분으로 실질적으로 구성되는 커넥터 조립체를 도시한다.

제1 유지 부재(10)는 호스(14)와 실질적으로 동일한 외경을 갖는 제1 플랜지 부분(15)을 가지며 따라서 호스(40)는 제1 부재(10)가 호스(40)에 삽입될 때 이 부분(15)과 맞닿게 된다. 이 제1 플랜지 부분(15)에 인접하게, 제1 부재(10)는 제1 플랜지 부분(15)과 동일한 내경을 갖지만 그보다 작은 외경을 갖는 영역으로 계속된 후 호스(40)의 내부 표면과 긴밀화 부분(11)의 외부 표면 사이의 긴밀한 연결을 가능하게 하는 복수의 릿지(12)를 갖는 제1 긴밀화 부분(11)으로 계속된다. 그에 인접하여, 제1 부재(10)의 원위(즉, 전방) 방향으로 테이퍼 말단 부분(13)이 있으며 이곳에서는 제1 부재(10)의 내경 및 외경 모두가 점차 감소된다.

테이퍼 말단 부분(13)은 복수의 축 방향 슬릿(14)을 추가로 갖는데 이 축 방향 슬릿은 파이프 소켓(50)이 그 최전방 또는 원위 말단에서 테이퍼 말단 부분(13)보다 큰 외경을 가져서 제1 부재(10)를 통해서 완전히 삽입될 수 있을 정도로 변형되도록 충분한 방사 방향 가요성을 말단 부분(13)에 제공한다.

제2 유지 부재(20)는 호스(40) 내에 완전히 삽입된 위치로 도 1c에 도시되어 있다. 이는 제2 긴밀화 부분(21) 및 제2 플랜지 부분(25)을 갖는다. 제2 긴밀화 부분(21)은 제2 부재(20)가 삽입 방향과 반대 방향으로 호스(40)로부터 인출되는 것을 방지하는 적어도 하나의 각이 진 릿지(22)를 포함한다. 추가적으로, 제2 긴밀화 부분(22)은 축 방향으로 호스(40)와 제2 부재(20) 사이의 마찰을 증가시킬 뿐만 아니라 호스(40)에 대한 제2 부재(20)의 임의의 회전 움직임을 방지하는 복수의 원주방향으로 이격된 돌출부 또는 미늘부(23)를 포함한다. 제2 플랜지 부분(25)은 커넥터 조립체의 최전방 말단 부분에 위치하며 이하에서 도 2a 내지 도 2c에 도시 및 설명되는 바와 같이 삽입될 때 파이프 소켓(50)에 대한 맞닿음부 역할을 하는 감소된 내경을 갖는다.

적절한 폴리머 재료의 O-링의 형태로 된 밀봉 요소(30)가 제1 및 제2 유지 부재(10, 20) 사이에 끼워 넣어지게 된다. O-링(30)은 제1 및 제2 유지 부재(10, 20) 사이에 샌드위치 되고, 아래의 도 2c에 도시된 시스템 구성에서 가압 끼움이 이루어질 때 파이프 소켓(50) 및 호스(40) 모두와 밀봉을 형성할 수 있게 하는 정도로 탄성 변형 가능하다.

커넥터가 호스(40)를 파이프(50)와 연결하기 위해서 최종적으로 이용될 때까지 커넥터 조립체의 3개의 부분을 함께 고정하기 위한 원통형 플러그(미도시)가 있을 수 있다. 본 발명의 다중-부분 커넥터 조립체는, 플러그가 제1 및 제2 유지 부재(10, 20) 그리고 사이에 끼워 넣어진 O-링(30)에 의해서 형성된 중앙 관통-보어를 통해서 연장되도록 생산되고, 패키징되고, 전달된다. 플러그는 위의 3개의 구성요소를 올바른 위치에 고정하고 호스의 개방부를 위한 커버 밀봉부를 형성한다. 플러그는 심지어 커넥터 조립체가 본 발명의 제1 연결 단계에서 호스(40) 내로 삽입될 때에 커넥터 조립체 내에 남아 있을 수 있다. 이것은 호스(40) 내에서의 커넥터 조립체의 용이하고 정확한 위치 설정을 가능케 한다. 제2 연결 단계로서, 플러그가 인출되고 일반적으로 플러그와 동일한 외부 치수를 갖는 파이프 소켓(50)으로 대체된다.

플러그의 개념은 본 출원과 동일자로 출원되고 명칭이 "커넥터"이며 동일한 출원인을 위해 출원되어 동시 계류중인 국제 PCT 출원에 더 상세히 설명된다. 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

도 2c의 단면도는 파이프 소켓 또는 니플(50)이 추가적으로 좌측으로부터 삽입된다는 것을 제외하고는 도 1c의 것과 동일한 유형이다. 도 2a에서 가장 잘 알 수 있듯이, 파이프 소켓(50)은 외경이 쐐기 형상을 이루며 점차 감소하는 리세스 부분(51)을 갖는다. 리세스 부분(51)을 지나서 원위에서 파이프 소켓(50)은 다시, 바람직하게는 리세스 부분(51)의 근방에 있는 부분과 동일하며 파이프 소켓(50)의 일반적 외경으로 지칭되는, 더 큰 외경을 갖는 말단 부분(52)에 대해 단차를 형성한다.

도 2c에 도시하듯이, 리세스 부분(51)은 제1 부재(10)의 테이퍼 말단 부분(13)와 결합하며 따라서 파이프 소켓(50)은 도 2c에 도시된 위치에 도달한 후에 제1 부재(10) 내에 체결된다. 이 체결 위치는 도 2a 및 도 2b의 배열에 의해 구동되는 방향으로 커넥터 조립체 내에 파이프 소켓(50)을 삽입함으로써 도달된다. 파이프 소켓(50)의 원위 또는 전방 말단 부분(52)은 제1 부재(10)의 원위 말단에 제공된 테이퍼 말단 부분(13)보다 큰 직경을 갖는다. 그러나, 축 방향 슬릿(14)에 의해 달성되는 테이퍼 말단 부분(13)의 방사상 변형성으로 인해, 파이프 소켓(50)의 전방 말단 부분(52)은 그럼에도 불구하고 그 제2 플랜지 부분(25)에 도달할 때까지 제1 부재(10)를 통해서 제2 부재(20) 내에 매끄럽게 삽입될 수 있다. 이 위치에서, 리세스 부분(51)은 제1 부재의 테이퍼 말단 부분(13)에 도달하고 슬릿(14)은 그 원래 형상으로 이완되어 도 2c에 도시된 체결 상태에 도달한다.

도 2b는 제1 유지 부재(10), 제2 유지 부재(20) 그리고 이들 2개의 부재(10, 20) 사이의 축 방향 공간 내에 위치되는 밀봉 요소(30)의 형태로 된 3개의 별개의 부분으로 구성되는 본 발명의 커넥터 조립체를 한 번 더 도시하고 있다. 축 방향에서 어떠한 중첩도 없이 커넥터 조립체를 세 개의 개별 부분으로 분리하는 것은 본 발명의 커넥터 조립체가 최소 개수의 잠재적 누설 부분 및 구성요소, 특히 O-링(30) 형태의 단일 밀봉 요소만으로, 호스(40)와 파이프 소켓(50) 사이의 완전히 밀봉된 스냅 결합을 달성할 수 있게 한다. 또한, 커넥터 조립체는 연결된 호스-스피곳-시스템의 방사 방향 및 축 방향 치수를 약간만 증가시킨다.

커넥터 조립체는 2개의 유지 부재(10, 20)와 하나의 단일 O-링(30)을 갖는 가장 간단한 형태로 도시 및 설명되었다는 것이 잘 알려졌다. 하지만 그것은 3개 이상의 유지 부재 구성요소와 2개 이상의 밀봉 요소를, 예를 들어 2개의 유지 부재(10, 20) 사이의 축 방향 간극에 의해 형성된 밀봉 위치에서의 2개의 O-링, 특히 고온에서 밀봉부를 형성하도록 최적화된 하나의 O-링과 저온에서 밀봉부를 형성하도록 최적화된 하나의 O-링을, 포함할 수도 있다.

또한, 커넥터 조립체는 도면에 도시된 바와 같이 3개의 별개의 구조 부분으로서 2개의 유지 부재(10, 20) 및 밀봉 요소(30)만을 포함하지는 않을 수 있다. 적절한 단일- 또는 다중-성분 성형 공정 또는 다른 제조 방법에 의해 밀봉 요소(30)를 2개의 유지 부재(10, 20) 중 하나 또는 둘 모두와 일체로 형성하는 것이 또한 가능하다. 커넥터 부분을 형성하기 위한 전형적인 플라스틱 재료는 극히 낮은 투과성을 갖는 합성 폴리머 재료이다. 바람직하게는, 20% 내지 50%의 유리 섬유 함량을 갖는 PA 6 또는 PA 12와 같은 폴리아미드 또는 열가소성 엘라스토머(TPE)가 사용된다.

10	제1 유지 부재
11	제1 긴밀화 부분
12	환형 릿지
13	테이퍼 부분
14	미늘부
15	제1 플랜지 부분
20	제2 유지 부재
21	제2 긴밀화 부분
22	환형 릿지
23	미늘부
25	제2 플랜지 부분
30	밀봉 요소
40	호스
50	파이프 소켓
51	환형 리세스
52	전방 말단 부분

Claims

커넥터 조립체로서,
파이프 소켓(50)과 결합되도록 구성된 제1 유지 부재(10);
호스(40)와 결합되도록 구성되는 제2 유지 부재(20); 및
밀봉 요소(30);
를 포함하는 커넥터 조립체에 있어서,
제1 및 제2 유지 부재(10, 20)는 커넥터 조립체의 축 방향을 따라 이격되어 배열되고, 그 사이에 밀봉 요소(30)가 축 방향으로 끼워 넣어지는 것을 특징으로 하는, 커넥터 조립체.
제1항에 있어서,
밀봉 요소(30)의 외부 표면은 호스(40)의 내부 표면과 밀봉부를 형성하도록 구성되고,
밀봉 요소(30)의 내부 표면은 파이프 소켓(50)의 외부 표면과 밀봉부를 형성하도록 구성되는, 커넥터 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 및 제2 유지 부재(10, 20)는 밀봉 요소(30)를 샌드위치 하는 2개의 별개의 구조적 부분으로서 커넥터 조립체의 축 방향을 따라 배열되거나, 또는
제1 및/또는 제2 유지 부재(10, 20)는 밀봉 요소(30)와 일체로 형성되는, 커넥터 조립체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
밀봉 요소(30)는 O-링, X-밀봉부 또는 립 밀봉부인, 커넥터 조립체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 유지 부재(10, 20)는 파이프 소켓(50)을 수납하도록 구성되며,
제1 및 제2 유지 부재(10, 20)는 호스(40) 내에 수납되도록 구성되는, 커넥터 조립체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 유지 부재(10)의 외부 표면은 호스(40)의 내부 표면과 긴밀한 연결을 형성하기 위한 제1 긴밀화 부분(11)을 갖고,
제2 유지 부재(20)의 외부 표면은 호스(40)의 내부 표면과 긴밀한 연결을 형성하기 위한 제2 긴밀화 부분(21)을 갖는, 커넥터 조립체.
제6항에 있어서,
제1 긴밀화 부분(11)은 하나 이상의 환형 릿지(12)를 갖는, 커넥터 조립체.
제6항 또는 제7항에 있어서,
제2 긴밀화 부분(21)은 적어도 하나의 환형 릿지(22) 및/또는 원주방향으로 이격된 복수의 미늘부(23)를 갖는, 커넥터 조립체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 유지 부재(10)는 테이퍼 말단 부분(13)을 가지고,
테이퍼 말단 부분(13)은 호스(40)의 방사 방향으로 유연하게 변형되도록 구성되고,
테이퍼 말단 부분(13)의 내경은 파이프 소켓(50)의 전방 말단 부분(52)의 외경보다 작은, 커넥터 조립체.
제9항에 있어서,
테이퍼 말단 부분(13)은 파이프 소켓(50)이 제1 유지 부재(10)를 통해 완전히 삽입되기에 충분한 방사 방향 가요성을 제1 유지 부재(10)에 제공하는 축 방향 슬릿(14)을 가지는, 커넥터 조립체.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 유지 부재(10)는 제1 플랜지 부분(15)을 가지며, 이 제1 플랜지 부분까지 제1 유지 부재(10)가 호스(40) 안으로 삽입되고,
제1 플랜지 부분(15)의 외경은 호스(40)의 내경보다 큰, 커넥터 조립체.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
제2 유지 부재(20)는 제2 플랜지 부분(25)을 가지며, 이 제2 플랜지 부분까지 파이프 소켓(50)이 제2 유지 부재(20)에 삽입되고,
제2 플랜지 부분(25)의 내경은 파이프 소켓(50)의 외경보다 작고, 바람직하게는 파이프 소켓(50)의 내경과 실질적으로 동일한, 커넥터 조립체.
시스템이며,
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 커넥터 조립체;
호스(40); 및
파이프 소켓(50);
을 포함하는, 시스템.
제13항에 있어서,
파이프 소켓(50)은 제1 유지 부재(10)와, 특히 제9항에 따른 테이퍼 말단 부분(13)과, 결합되는 환형 리세스(51)를 갖는, 시스템.
커넥터 조립체로 파이프 소켓(50)에 호스(40)를 연결하기 위한 방법으로서, 커넥터 조립체는, 파이프 소켓(50)과 결합되는 제1 유지 부재(10); 호스(40)와 결합되는 제2 유지 부재(20); 및 밀봉 요소(30)를 포함하는, 방법에 있어서,
제1 및 제2 유지 부재(10, 20)를, 밀봉 요소(30)가 그 사이에 축 방향으로 끼워 넣어진 상태로, 호스(40) 내에서 커넥터 조립체의 축 방향을 따라 이격되도록 배열하는 단계; 및
밀봉 요소(30)의 직경이 확대되고 호스(40)의 내부 표면 및 파이프 소켓(50)의 외부 표면과 밀봉부를 형성하도록 파이프 소켓(50)을 제1 및 제2 유지 부재(10, 20) 내에 삽입하는 단계;
를 특징으로 하는, 파이프 소켓(50)에 호스(40)를 연결하기 위한 방법.