JP2008540973A - カップリングアセンブリー - Google Patents
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Abstract
ねじ山のないカップリング(10)は、第1メンバ(20)と第2メンバ(22)とその間に配置される割付きロック用リング(70)とを含む。第1メンバ(20)は、そこから離れて延びるリブ(38)を有する外側面(34)を含む。リブ(38)は、第1頂部(42)、第2頂部(46)及び第1頂部(42)と第2頂部(46)との間に配置される溝(44)とを含む。ロック用リング(70)は、選択的に一方の頂部を越えて溝(44)に係合し、その後、溝(44)から抜け出て、それから、第1メンバ(20)の第2メンバ(22)への挿入時に他方の頂部を越える。
Description
本発明は、カップリングアセンブリーに関する。
従来、ねじ山がなく高圧力に耐え得るカップリングアセンブリーが知られている。特許文献1、2、3及びそこで開示するカップリングは、そのまま参考として本明細書に取り入れるものとする。
当技術分野において周知のように、雄側カップリングメンバと雌側カップリングメンバとの間に選択的に配置される割付きロック用リングにより、雄側カップリングメンバは雌側カップリングメンバに接続される。ロック用リングは、第1端部と第2端部とを有し、第1端部及び第2端部は、選択的に当接可能に整列され、ロック用リングは、概して、端部間の係合を容易にするために付勢される。雄側カップリングメンバは、傾斜部、頂部、及び肩部からなるリブを有する。頂部は、R形状を有するか、あるいは、概してメンバの縦軸に対して平行な面を有している。同様に、雌側カップリングメンバは、リング受け溝及び該リング受け溝に近接する何らかの保持溝を有する。リングは、雄側カップリングメンバを雌側カップリングメンバに接続するよりも前に、リング受け溝の中に配置される。雄側カップリングメンバが雌側カップリングメンバの中に挿入されると、リングは、傾斜部を移動して頂部を超えて肩部を下り、雄側カップリングメンバの肩部と雌側カップリングメンバの保持溝との間で固定される。理想的には、リングは、カップリングの内部に作用する圧力を受け、すなわち、リングの周囲に概して均一に圧力を分散させるための接触を補助する領域に作用する圧力を受けて、原則的に、その全周にわたって圧縮力が作用する。
現行のカップリングアセンブリーは、概して良好に作動する一方で、雄側カップリングメンバのリブを通過する時のリングの心ずれの可能性を最小限に止めることが好ましく、このような心ずれにより、原則的に、カップリングの操作中にリングの全周に圧縮力が作用することはない。接触領域が減少すると、圧力が概して一定である場合、接触領域に作用する力が増大し、結果的に接触領域には早期摩耗が発生することになる。
さらに、例え、リングアライメントの問題でないにせよ、触覚あるいは音によるフィードバック、すなわち、いつ、カップリングが結合あるいは解放プロセスをほぼ完了することができるのかを使用者に知らせることへの要望がある。
米国特許5,226,682号公報
米国特許5,553,895号公報
米国特許5,570,910号公報
ねじ山のないカップリングアセンブリーは、第1メンバと第2メンバとを含み、第2メンバは、第1メンバとの間に選択的に配置される割付きロック用リングを有することが開示されている。第1メンバは、外側面及びこの外側面から延びる傾斜面を含み、第1頂部、第2頂部、及び第1頂部と第2頂部との間に配置される溝を含んでいる。カップリングが係合される時、ロック用リングは、選択的に、第1頂部を越えて溝に入り、その後、第2頂部を越える。同様に、カップリングが解放される時、ロック用リングは、選択的に、第2頂部を越えて溝に入込み、それから第1頂部を越える。
図1、図2A、図3A及び図4は、縦軸A−Aに沿って延びる概して円筒形の雄側メンバ20及び概して円筒形の雌側メンバ22が図解されている第1実施形態に係るカップリングアセンブリー10を示すものである。雄側メンバ20及び雌側メンバ22は、例えばスチール等の金属により形成することができる。
雄側メンバ20は、雌側メンバ22に挿入される先端部24から後端部26へ延びると共に、そこを通して延びる通路28を有する。必要に応じて、後端部26に、ねじが形成されたカップリング(図示せず)に取り付けるための外ねじ30と、レンチを係合させるための断面が六角形の輪郭をなす一連の平面32とを付与してもよい。
平面32によって輪郭が形成される六角形の断面の前方に、雄側メンバ20は、好ましくは、雄側メンバ20と一体に構成されるリブ38によって分割された後端部外側面34及び先端部外側面36を有する。リブ38は、先端部外側面36から後方及び外方へ延びて軸A−Aに対して所定角度で傾斜する先細りの傾斜部40を含む。傾斜部40は、溝44の第1壁を形成する前頂部42へ向けて延びる。後頂部46は、溝44の第2壁を形成する。2つの壁間の溝44の基部47は、その直径が、少なくとも、後端部外側面34と先端部外側面36との両方よりも僅かに大きいことが好ましい。リブ38の終端部分が肩部48であり、該肩部48は、頂部46から後方及び内方へ先細りに形成されて後端部外側面34に接続される。このように、頂部42及び頂部46は、溝44と並んで傾斜部40を肩部48へ接続する。図2Aに最もよく示されるように、第1実施形態における頂部42、頂部46及び溝44の基部はR形状に形成され、該R形状の程度は、図2B中の他の実施形態における雄側メンバ20'のものほど小さくない。一般に、少なくともいくつかのR形状は、以下に検討するように、カップリングアセンブリーのロック及びアンロックによる長期間にわたる材料の摩耗を最小限に止めることが好ましい。
図1及び図3Aに最もよく示されるように、雌側メンバ22は、受け側の端部50から遠方の端部52へ延び、該端部52は、その直前の外ねじ54、あるいは、分離された接続部(図示せず)を固定するための他の適当な接続機構を有してもよい。受け側の端部50に近接する第2雌側メンバ22の一部には、内側面56が設けられる。内側面56に隣接して配置されると共に受け側の端部50の内方へ縦に配置されるのは、面取り部59の形での保持溝58である。保持溝58に隣接して配置されるのは、保持溝58あるいは内側面56のいずれかよりも遠方の端部52により接近した受け溝60である。図示された実施形態において、受け溝60は、2つの概して半径方向へ延びる壁62及び壁64とそれらの間に配置されて概して縦方向へ延びる基部65とによって形成される。最後に、内側面66は、遠方の端部52と受け側の端部50との間に配置され、環状シール68及び硬質プラスチックリング69を受けるための環状溝67を含む。
内側面56の最大半径は、保持溝58の最大半径よりも小さい。同様に、受け溝60の最大半径は、保持溝58の最大半径よりも大きい。内側面66は、内側面56よりも小さい半径を有する。実際には、直径においては、雄側メンバ20と雌側メンバ22との間のシールのリーク防止に貢献するシール68及びリング69を伴う先端部外側面36よりも僅かに大きいだけである。
図1、図3及び図4に最もよく示される割付きロック用リング70は、選択的に雄側メンバ20を雌側メンバ22に固定するために使用される。割付きロック用リング70は、熱処理されたステンレス鋼からなるばね、あるいは、熱処理されたリンを含むブロンズ材料からなるばねを含む任意の適当な金属により形成される。割付きロック用リング70は、第1端部及び第2端部を有する。割付きロック用リング70は、カップリングアセンブリー10が完全に分解された時、受け溝60の最も外側の半径によって輪郭をなす部分の最も大きい直径よりも小さい外径を有するが、その外径は内円筒面56の直径よりも大きい。割付きロック用リング70は、雄側メンバ20の後端部外側面34の内径に略等しいか、あるいは、好ましくは、雄側メンバ20が雌側メンバ22に係合される時に後端部外側面34がぴったりと係合するように、雄側メンバ20の後端部外側面34の内径よりも僅かに小さい内径を有する。結果的に、割付きロック用リング70の内径は、リブ38の頂部42及び頂部46の直径よりも著しく小さい。割付きロック用リング70は、その寸法により、第1雄側メンバ20が第2雌側メンバ22から分離されると、受け溝40内に保持される。しかしながら、割があることから、ロック用リング70は、直径のサイズを拡張することが可能であり、端部が分割され、ロック用リング70が係合されると共に、ロック用リング70がリブ38を越えて移動し、第1雄側メンバ20が第2雌側メンバ22の中へ挿入される。カップリングアセンブリーがロックされた状態では、ロック用リング70の端部は、両端部が隣接しているか、あるいは、近接した状態であることが好ましい。反対に、カップリングアセンブリー10がアンロックされた状態では、ロック用リング70は、直径のサイズが拡張され、端部72及び端部74が分割され、ロック用リング70が再度係合されると共にリブ38を越えて移動する。そのため、リング70は、概して閉じた位置の方へ付勢される。カップリングアセンブリー10のロック操作及びアンロック操作は、以下に詳述する。
解放スリーブ80は、カップリングアセンブリー10のアンロックを容易にする。一実施形態において、解放スリーブ80は、先端部84で終結する前側の金属部82と、熱可塑性樹脂部及び/又はエラストマー部(TPE)82と、を含む。解放スリーブ80は、ロック用リング70のように、割付きであることが好ましい。外側面88は、その外径が、雌側メンバ22の内側面56の対応する直径よりも小さく形成され、また、内側面90は、雄側メンバ20の後端部外側面34の対応する直径よりも大きい内周面92の形で直径を形成し、解放スリーブ80の軸A−Aに沿った縦方向への移動を許容する。
雄側メンバ20、雄側メンバ22、及び解放スリーブ80の寸法は、カップリングアセンブリー10のロック及びアンロックを容易にするために最適に設定される。
カップリングアセンブリー10をロックする場合、雄側メンバ20を雌側メンバ22の中へ挿入する。先端部24及び先端部外側面36は、リング70が、少なくとも壁62に係合するように受け溝60内に配置された割付きロック用リング70を通過する。雄側メンバ20の雌側メンバ22の中への移動が継続されると、リング70が傾斜部40に係合してリング70の拡張を引き起こし、それにより、リング70の端部間の間隔が開き、その間隔はロック用リング70が傾斜部40の最大直径及び前頂部42に向けて上るにつれて増加する。図4に示されるように、リング70は、頂部42を越えると、その後、頂部42と頂部46との間の溝44に係合する。リング70は、溝44に係合してさらに雄側メンバ20の雌側メンバ22の中への挿入が進むと、後頂部46を越えて肩部48に係合する。リング70は、後端部外側面34に選択的に接触するまでの間、リング70の端部の収束を伴って肩部48を下る。リング70は、保持溝58に接触すると、ロック位置に位置決めされると共に、肩部48、後端部外側面34、及び保持溝58の間に収容される。圧力の適用は、保持溝58との係合結合時におけるロック用リング70を介する力の伝達により、雌側メンバ22に対する雄側メンバ20のロックを容易にすることができる。圧力の増加は、2つのメンバ20,22をさらに進めてロックするのに役立つに過ぎない。
肩部48のテーパ角度τは、軸A−Aに対して約35度から55度であることが好ましく、より好ましくは45度である。軸A−Aに対する傾斜部40の角度は、概して角度τよりもずっと少ないが、その適用及び嵌め合い部品の種類に依存する。
カップリングアセンブリー10をアンロックする場合、内部を加圧することでカップリングアセンブリー10を解放することができる。雌側メンバ22は、その後、割付きロック用リング70を保持溝58に係合された状態から解放させるために、後端部26へ向けて移動される。解放スリーブ80の端部84は保持溝58へ向けて移動される。先端部84は、ロック用リング70を拡径させながら押し進め、これにより、ロック用リング70は、肩部48を上り、頂部46を越えて溝44に係合される。2つのメンバが分離されると、リング70は溝44から離れ、頂部42を通過して傾斜部40を下る。
頂部42、頂部46及び溝44の組み合わせは、多くの重要な利点をもたらす。第1に、雄側メンバ20を雌側メンバ22に対して挿入あるいは解放する時、リング70が傾いたり、組付け不良となる可能性を含む傾向に時々ある。溝44は、リング70を最終的なロック位置あるいはアンロック位置に固定される前の状態に戻すのを補助する。さらに、頂部42、頂部46、溝44及びリング70の断面寸法の相対的な大きさによる、一対の部品間の触覚的フィードバック及び/又は音の発生により、カップリングアセンブリー10が実際にこれ以上挿入しなくてもロックされている状態であるか、あるいは、解放に向けてアンロックの状態であることを知ることができる。
いずれにせよ、カップリングのロック状態あるいはアンロック状態で、ロック用リング70が溝44から不意に抜け出ることがないように、溝44の縦方向及び半径方向への大きさを注意深く調整することが重要である。溝44の半径方向及び/又は縦方向への大きさが、リング70の対応する寸法に対して大き過ぎる場合、リング70は、カップリングがロック状態である時、容易に溝44を抜け出て頂部46を通り過ぎることができない可能性がある。同様に、リング70は、カップリング10がアンロック状態である時、容易に溝44から抜け出て頂部42を通り過ぎることができない可能性がある。そのうえ、図4に示されるように、リング70は、リング70と受け溝60の壁62あるいは壁64との間で不適切な結束が起きないように、受け溝60内の相対位置を維持する必要がある。
開示された一実施形態では、ロック用リング70が溝44に係合すると、頂部42と頂部46との間の2つの接触位置は、それぞれ、角度αのリング70の外周の周囲扇形部分にわたる。リング70が概して円形であるとすると、周囲扇形部分は、概して180度よりも小さいαの小円弧を伴う弦である。しかしながら、好ましくは、αは、およそ60度であるに過ぎない。より好ましくは、最大角度αは、およそ、約20度から40度であるに過ぎない。実際には、角度αは、リング70が、上述した適正に整列した状態及びフィードバック位置にある状態でありながら、リング70の溝44に対する内外への迅速な移動を容易にするために、できるだけ小さく設定されるべきである。頂部42、頂部46及び基部47を含む溝44の構成部分、ならびに、カップリングアセンブリー10の相互及び残部に対するそれらの相対位置の変形だけでなく、リング70の変形も、角度αに影響を及ぼす。
他の開示された実施形態では、リング70は、基部47に係合されるか、あるいは、基部47に接近して近接した状態となる。しかしながら、このような実施形態では、リング70の断面の大きさに対する溝44の深さ及び縦の大きさは、リング70が挿入時に頂部46を上がるか、あるいは、リング70が分離時に頂部42を上ることを試みた時の、リング70の不意の及び望まない抜けを回避するため、非常に注意深く調整する必要がある。
さらに、図2Aに示されるように、頂部42及び頂部46は、溝44の内外へのリング70の移動を容易にするための十分なR形状を有することが好ましい。その一方で、図2Bに示される雄側メンバ20'の最後の実施形態では、より小さいR形状の頂部42'及び頂部46'が示される。
頂部42及び頂部46は、概して直線A−Aに対して垂直な対称線B−Bに対し、概して対称であることが好ましく、図2Aに示されるような溝44によって形成され、しかしながら、傾斜部40及び肩部48は異なる特徴を有することが明らかである。頂部42及び頂部46がほぼ等しい半径、長さ、及び溝44に近似する断面形状の特徴の点で、少なくともおおよそ対象をなすことの利点は、溝44内のリング70のバランスを整えることである。しかしながら、ある状況においては、2つの頂部42及び頂部46の寸法は、近似していなくてもよい。例えば、雄側メンバ20を雌側メンバ22へ挿入する時だけでなく、2つのメンバを分離する時にも付加的な触覚及び/又は音を生じさせる場合に好ましい。カップリングアセンブリー10をより簡単にあるいはより強固に結合あるいは分離させる場合にもより好ましい。このような状況では、例えば、頂部42は、半径方向へ頂部46よりも大きくしてもよい。このようなより大きい頂部42は、リング70が、頂部42を越えて溝44から傾斜部40上へ押し込まれる時に、2つの部品を分離させるために必要となる外力をもたらすことができる。
保持溝58は、図3Aにおける面取り部59によって輪郭が示されるが、他の溝は他の実施形態において想定される。例えば、図3B及び図3Cでは、保持溝58’は、面取り部59’あるいは59’’を含み、独立した基部94が面取り部と受け溝60との間に配置される。基部94は、通常の操作におけるリング70の固定に関係して、必要な大きさにすると共に位置決めすることが可能であり、図3Cの実施形態に示されるように、軸A−Aに平行な軸に対する面取り部59’’の角度σは、90度に略等しくすることができる。あるいは、基部94は、偶発的な破損に備えて、後部外側面34と雄側メンバ20の肩部48と面取り部59’との間に、第2のロック用面としてのみ与えられ、その角度σは、概して約20度から40度であり、好ましくは、およそ30度である。
本実施形態のカップリングアセンブリー及び雄側メンバ等の関連部品は、目下、請求の範囲に記載された対象を実施することが確立された最良の態様の単に実例となるに過ぎない。開示されたカップリングアセンブリーの実施形態あるいはこの中で述べられた関連部品に対する種々の選択肢は、次の請求の範囲において限定されたことから精神と範囲を逸脱することなく使用することができることは、当業者によって理解されるべきである。単なる一例として、頂部42及び頂部46は、リング70と溝44との間の好ましい係合を確保すると同時にリング70と溝44の壁との間の摩擦を軽減するために、雄側メンバ20の円周の回りに半径方向へ***させることができる。
請求項により、カップリングアセンブリーあるいは関連する構成要素の範囲を定義する。また、請求の範囲において権利請求した目的及び同等の目的も包含するものとする。本明細書は、明細書中で説明した全ての新規かつ進歩性のある要素の組み合わせを包含し、請求の範囲は、これらの要素の如何なる新規かつ進歩性のある組み合わせに関する本出願あるいは後の出願に適用される。さらに、上記実施形態は説明目的であり、単一の特徴あるいは要素が、本出願あるいは後の出願で請求される全ての可能な組み合わせに必須ではない。
Claims (20)
- 2つのメンバの接続のためのカップリングアセンブリーであって、
(a)割付きロック用リングと、
(b)前端部から後端部へ向けて軸に沿って延び、外側面から外側へ延びるリブを有する第1メンバと、
前記リブは、
(1)第1頂部と、
(2)前記第1頂部の後方に配置される第2頂部と、
(3)前記第1頂部と前記第2頂部との間に配置される溝と、
を含み、
(c)受け側の端部から遠方の端部に向けて延びる第2メンバと、
を組み合わせることで構成され、
前記第1メンバ及び前記第2メンバは、前記第1メンバが前記第2メンバの中へ挿入可能な大きさに形成され、前記割付きロック用リングは、前記第1頂部を越えて移動して前記溝に係合された後に前記溝から抜け出て、その後、前記第2頂部を越えて移動することを特徴とするカップリングアセンブリー。 - 前記カップリングアセンブリーがロックされているかあるいはアンロックされている状態で前記リングが前記リブを越えて移動した時に、前記リブは、少なくとも触覚あるいは音のいずれかによるフィードバックを行うことを特徴とする請求項1に記載のカップリングアセンブリー。
- 前記リングが前記溝に係合されて前記第1頂部と前記第2頂部との間に2つの位置で接触している時、リングの外周の周囲扇形部分に形成される間の角度が180度未満であることを特徴とする請求項1に記載のカップリングアセンブリー。
- 前記リングの断面は略円形であって、その周囲扇形部分は、小円弧を有する弦に類似することを特徴とする請求項3に記載のカップリングアセンブリー。
- 前記小円弧は、およそ60度程度であることを特徴とする請求項4に記載のカップリングアセンブリー。
- 前記小円弧は、およそ20度から40度程度の範囲であることを特徴とする請求項5に記載のカップリングアセンブリー。
- 前記第1頂部及び前記第2頂部は、前記外側面から外側へ延びて概して同じ大きさであることを特徴とする請求項1に記載のカップリングアセンブリー。
- 前記第1頂部及び前記第2頂部は、概して、前記溝によって形成される対称線に対して対称であることを特徴とする請求項1に記載のカップリングアセンブリー。
- カップリングアセンブリーに使用する雄側メンバであって、
基部外周面と、
前記基部外周面から離れて延びるリブと、
を含み、
前記リブは、
(1)第1頂部と、
(2)前記第1頂部の後方に配置される第2頂部と、
(3)前記第1頂部と前記第2頂部との間に配置される溝と、
を含むことを特徴とする雄側メンバ。 - 前記リブは、前記第1頂部の前方に配置される傾斜部を含むことを特徴とする請求項9に記載の雄側メンバ。
- 前記リブは、前記第2頂部の後方に配置される肩部を含むことを特徴とする請求項9に記載の雄側メンバ。
- 前記リブは、前記第1頂部の前方に配置される傾斜部と、前記第2頂部の後方に配置される肩部とを含み、前記傾斜部は前記肩部とは同形ではないことを特徴とする請求項9に記載の雄側メンバ。
- 前記第1頂部と前記第2頂部は、略共通の半径内にあることを特徴とする請求項9に記載の雄側メンバ。
- 前記第1頂部と前記第2頂部は、概して、前記溝によって形成される対称線に対して対称であることを特徴とする請求項9に記載の雄側メンバ。
- 2つのメンバの接続のためのカップリングアセンブリーであって、
(a)第1端部及び第2端部を有し、前記第1端部及び第2端部は当接可能に整列され、前記第1端部と第2端部との間でギャップを形成するために拡張可能である割付きロック用リングと、
(b)前端部から後端部へ向けて軸に沿って延び、外側面と前記外側面から外側へ延びるリブとを有する雄側メンバと、
前記リブは、
(1)前記前端部及び前記軸から離れる方向に外側へ先細りとなる傾斜部と、
(2)前記傾斜部の後方に配置される第1頂部と、
(3)前記第1頂部の後方に配置される第2頂部と、
(4)前記第1頂部と前記第2頂部との間に配置される溝と、
を含み、
(c)受け側の端部から遠方の端部に向けて延び、受け溝及び保持溝を含む雌側メンバと、
を組み合わせることで構成され、
前記割付きロック用リングは、前記カップリングアセンブリーが選択的にロックあるいはアンロックされた時に、前記受け溝及び前記保持溝の中に選択的に受入可能であり、
また、
前記雄側メンバ及び前記雌側メンバは、前記雄側メンバが前記雌側メンバの中へ挿入可能な大きさに形成され、前記割付きロック用リングは、前記ギャップの大きさを増加させて前記傾斜部を移動し、前記リブを越え、前記ギャップの大きさを減少させて及び前記肩部に係合させるように収縮され、前記肩部と前記保持溝との間で保持されることを特徴とするカップリングアセンブリー。 - 前記リングが前記溝に係合されて前記第1頂部と前記第2頂部との間に2つの位置で接触している時、リングの外周の周囲扇形部分に形成される間の角度が180度未満であることを特徴とする請求項15に記載のカップリングアセンブリー。
- 小円弧は、およそ60度程度であることを特徴とする請求項16に記載のカップリングアセンブリー。
- 前記カップリングアセンブリーがロックされているかあるいはアンロックされている状態で前記リングが前記リブを越えて移動して前記溝に係合された時に、前記リブは、少なくとも触覚あるいは音のいずれかによるフィードバックを行うことを特徴とする請求項15に記載のカップリングアセンブリー。
- 前記第1頂部及び前記第2頂部は、略共通の半径内にあることを特徴とする請求項15に記載のカップリングアセンブリー。
- 前記第1頂部及び前記第2頂部は、概して、前記溝によって形成される対称線に対して対称であることを特徴とする請求項15に記載のカップリングアセンブリー。
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