JP5560126B2 - 雌部材及び該雌部材を備えたカップリング部材 - Google Patents

Description

本発明は、クイックカップリング用の雌部材及び圧力下にある流体用のパイプを着脱自在に接合するためのクイックカップリングに関するものである。

圧力下にある流体を搬送するためのパイプを接続する技術分野において、雌部材と雄部材の端部同士を結合させてパイプを接続する際に、雌部材が雄部材に係合するための制御手段を含んで構成されることが知られている。

特許文献１には、雌部材上に設けられつつ雄部材の外面部に形成された溝に選択的に係合するロッキングボールを使用したものが開示されている。このロッキングボールは、雌部材内に挿入される雄部材の端部の外面部を位置決めするものとなっている。

特許文献２には、雄部材と雌部材が嵌合した状態の軸中心線に対して傾斜した軸に平行に直線運動可能なフィンガを用いることが開示されている。

欧州特許出願公開第１５６１９９１号明細書 欧州特許出願公開第１５３１２９７号明細書

これにより、雌部材と嵌合する雄部材の端部とフィンガがぶつかることが少なくなるものの、フィンガの動作する軸が傾斜しているため、各フィンガの爪部と制御リングの径方向内面との間に、フィンガを収容するために径方向のスペースを設ける必要が生じてしまう。そして、これにより、カップリング部材の径方向のサイズが大型化することになる。なお、フィンガの端面は、雌部材の本体部から径方向へ突出している。また、このようなカップリング部材の径方向のサイズは、フィンガの接線方向における雌部材に係合した雄部材の端部とフィンガとの間の接触面積にも依存する。

本発明は上記問題にかんがみてなされたもので、その目的とするところは、係止部材の強度を高め、かつ、運動する部材間の接触面がぶつかるのを防止しつつ従来に比して径方向のサイズを小型化した新規な雌部材を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、圧力下にある流体用のパイプを着脱自在に接合するためのクイックカップリング用の雌部材であって、当該雌部材が、該雌部材の軸中心線に沿って雄部材の端部が嵌合収容されるよう形成されており、当該雌部材が、該雌部材の本体部に形成されたハウジング内において移動可能な少なくとも１つの係止部材を備えており、該係止部材は、その係止爪が前記ハウジングから突出し前記雄部材の端部における溝部に係合している第１の位置と、前記係止爪が前記溝部から離脱した第２の位置との間を移動可能であり、前記係止部材を前記第１の位置と前記第２の位置の間で移動させるための制御リングが当該雌部材の本体部に対して当該雌部材の軸中心線と平行にスライドするよう設けられている前記雌部材において、前記係止部材に、少なくとも１つの、球体の一部を形成する形状を有した表面部を設け、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記係止部材の移動を、当該雌部材の本体部に対して静止し、かつ、球体の一部を形成する形状を有した前記表面部の曲率中心を通過しつつ当該雌部材の軸中心線に垂直な旋回軸回りの旋回によって行うよう構成したことを特徴としている。

本発明によれば、カーブした移動領域において係止部材が第１の位置と第２の位置の間で変位するので、傾斜した方向に沿って変位する係止部材を使用する場合に比して小さな径方向の移動が達成される。そして、これにより、雌部材について、特に雄部材が嵌合する軸中心線に対して径方向のサイズをコンパクト化することができる。

本発明によれば、以下の特徴のうち少なくとも１つの特徴を適宜組み合わせることが可能である：

・前記係止部材の前記第１の位置と前記第２の位置の間の移動において該係止部材を案内するために少なくとも１つのガイド面を前記ハウジングに設けるとともに、前記ガイド面を、前記係止部材が前記ハウジング内に収容されたときに、前記表面部の前記曲率中心と同一の曲率中心を有する球面の一部を形成する形状としたこと。

・前記係止部材に、球面の一部を形成する形状を有する２つの同心状の面を設けたこと。

・前記第１の位置又は前記第２の位置へ前記係止部材を付勢する復帰力を前記制御リングに作用させる復帰手段を含んで構成したこと。

・当該雌部材の本体部に形成された前記ハウジング内でそれぞれ移動可能な２つの係止部材を設けるとともに、これら２つの係止部材及び２つのハウジングを、前記軸中心線を対称軸として対称に配置したこと。

・少なくとも２つの前記係止部材を設けるとともに、前記表面部を、すべての係止部材において共通の曲率中心を有するよう形成したこと。

・前記係止部材の前記第１の位置において前記ハウジングから突出する前記係止爪に、前記雄部材の端部における前記溝部の斜面部と密に接触するよう先端が切り取られたコーン形状の端面部を形成したこと、及びこのような場合に、コーン形状に形成された前記端面部の幾何学中心を通過し、かつ、前記表面部の曲率中心を通過する平面に対して垂直な直線が形成されるよう構成したこと。

・前記端面部を当該雌部材の軸中心線の周囲に延在させ、前記端面部が当該雌部材を包囲する角度範囲を９０〜１５０°、好ましくは１２０°に設定したこと。

・当該雌部材の軸中心線に対して垂直であり、かつ、前記表面部の前記曲率中心を含む平面が、前記第１の位置及び前記第２の位置にある前記係止部材を横切るよう設定したこと。

本発明は、互いに嵌合するよう形成された雌部材及び雄部材を備えて成る、圧力下にある流体用のパイプを着脱自在に接合するためのクイックカップリングにも関するものであり、このクイックカップリングは、前記雌部材を、上記に記載のいずれかのものとしたことを特徴としている。

本発明の他の利点及び実施形態については、以下の図面を参照しながら説明する。

本発明によれば、係止部材の強度を高め、かつ、運動する部材間の接触面がぶつかるのを防止しつつ従来に比して径方向のサイズを小型化した新規な雌部材を提供することが可能である。

雄部材が雌部材内に接近する状態を示すカップリング部材の軸方向断面図である。 雄部材と雌部材が係合する途中の図１と同様の軸方向断面図である。 雄部材と雌部材が係合した状態の図２と同様の軸方向断面図である。 雄部材と雌部材の係合が解除される際の図２と同様の軸方向断面図である。 図３においてＶで示す部分を拡大して示す図である。 図１〜図５における雌部材の一部を形成する係止部材の斜視図である。 図６における平面ＶＩＩに沿って示す図である。 図１〜図５に図示の断面をＰ1で示しつつ図１〜図７における雌部材の一部を形成する２つの係止部材とそれらの制御手段を、図１〜図５に図示の断面Ｐ1と共に示した斜視図である。 ピストル状に形成された雌部材について、本発明の第２の実施形態を示す図３に対応した図である。 本発明の第３の実施形態による雌部材の一部を切断して示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態による雌部材の一部を切断して示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態による雌部材の一部を雄部材と共に示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図８に示されているクイックカップリングＲは雌部材Ａ及び雄部材Ｂで構成されており、これら雌部材Ａ及び雄部材Ｂは、軸中心線Ｘ−Ｘ’に沿って互いに結合されるようになっている。ここで、この軸中心線Ｘ−Ｘ’は、雌部材Ａ及び雄部材Ｂに共通の長手軸である。なお、慣例によれば、雌部材Ａ又は雄部材Ｂの前部が、両者が結合されている状態において、他方と対向するようになっている。

雌部材Ａの後部は、第１のパイプＣ₁と連通しているとともに、加圧された流体源（不図示）に接続されている。また、雄部材Ｂの後部は、第２のパイプＣ₂と連通しているとともに、前記流体源からの流体を使用するか又は貯留するための部材に接続されている。この雄部材Ｂは、第２のパイプＣ₂に接続されたチューブ状本体部１１で構成されているとともに、加圧された流体の流路１２を形成している。なお、この流路１２は、逆止弁（不図示）のハウジングの構成部材とすることができる。また、上記チューブ状本体部１１の内端部には溝１４が形成されており、この溝１４にはＯリング１３が嵌設されている。

雄部材Ｂは、これが雌部材Ａに係合した状態で、軸Ｘ−Ｘ’に一致する軸中心線Ｘ_B−Ｘ’_B回りに回転する回転体となっている。また、この雄部材Ｂの外面部１５上において、チューブ状本体部１１は円対称性を有する溝部１６を備えており、この溝部１６の断面は、平坦な底部１６ａと、該底部１６ａから分岐する斜面部１６ｂ，１６ｃとで規定されている。すなわち、底部１６ａは円形基部上で円筒状に形成されており、斜面部１６ｂ，１６ｃは円すい状に形成されている。

雌部材Ａは、上記同様、これが雄部材Ｂに係合した状態で、軸中心線Ｘ−Ｘ’に一致する軸Ｘ_A−Ｘ’_A回りに回転するチューブ状本体部２１で構成されている。第１のパイプＣ1は、このチューブ状本体部２１の後部に接続されている。このチューブ状本体部２１は中央流路２２を形成しており、この中央流路２２内にはバルブ２３が配置されている。このバルブ２３は、雌部材Ａの長手軸（中心軸）Ｘ_A−Ｘ’_Aに対して平行に摺動するようになっている。

バルブ２３は中実部材２３ａ及び中空部材２３ｂで構成されており、中実部材２３ａは、外面部２３ｃを備えている。この外面部２３ｃは、チューブ状本体部２１で形成された着座部２１ａに対して円筒状かつ円すい状に当接するようになっている。また、チューブ状部材２１の内面部には溝部２５が形成されており、該溝部２５にはＯリング２４が嵌設されている。さらに、このＯリング２４は、中実部材の外面部２３ｃあるいは中空部材２３ｂの外面部２３ｄに対してシールするものとなっている。

ところで、スプリング２６はバルブ２３のショルダ部２３ｅに対して弾発力Ｆ₁を生じさせるものであり、この弾発力Ｆ₁は、中実部材２３ａの外面部２３ｃを着座部２１ａを押圧するよう付勢するものである。すなわち、中実部材２３ａの外面部２３ｃは、雌部材Ａを閉鎖するように付勢される。

また、チューブ状部材２１の周囲には制御リング３０が配置されており、この制御リング３０は、図１において矢印Ｆ₂で示すように、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに対して平行に直線運動するものである。なお、この制御リング３０は、チューブ状部材２１に対して回転しないようになっている。

しかして、制御リング３０は、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに対して対称にチューブ状部材２１におけるハウジング２７内に収容された２つの係止部材（フィンガ）４０を制御するものである。また、図８に詳細に示すように、制御リング３０は４つの係合凹部３１を備えており、この係合凹部３１には２つの棒状部材５０が係合している。この棒状部材５０は、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに対して制御リング３０と共に回転及び直線運動するようになっている。これら棒状部材５０は、各係止部材４０の外面部４２に形成された係合凹部４１にも係合している。すなわち、各棒状部材５０は、制御リング３０の２つの係合凹部３１と２つの係止部材４０にそれぞれ１つずつ設けられた係合凹部４１に係合している。

係合凹部３１は、チューブ状本体部２１に一体的に形成された２つの突起２１ｂを通すために形成された２つの開口部によって分けられた制御リング３０における２つの突出部３２に形成されている。したがって、制御リング３０は、チューブ状部材２１と共に回転することとなる。また、スプリングクリップ３４が前記突出部３２の周囲に、係合凹部３１と同じ高さ（面内）に配置されており、このスプリングクリップ３４は、係合凹部３１内で棒状部材５０を支持するものである。なお、図面を簡略化するために、このスプリングクリップ３４は、図８にのみ示されている。

各係止部材４０は球面の一部を形成する内面部４３を有しており、その曲率中心は符号Ｃ₄₀で示されている。そして、この内面部４３は、曲率中心Ｃ₄₀に対向している。この内面部４３は、先端部を切り取られたコーン形状の端面部４４において、雄部材Ｂが挿入されている中央流路２２の開口部２２ａの側方へ延在している。この端面部４４の先端と軸中心線Ｘ₄₀−Ｘ’₄₀とのなす角がαで示されており、この軸中心線Ｘ₄₀−Ｘ’₄₀は係止部材４０の外面部４２、内面部４３、端面部４４の対称軸である。なお、曲率中心Ｃ₄₀は、この軸中心線Ｘ₄₀−Ｘ’₄₀上に位置している。また、この軸中心線Ｘ₄₀−Ｘ’₄₀は、図３における軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに一致するものである。そして、角度αは、３０〜６０°（例えば４５°）であり、雄部材Ｂの形状に依存して決定される。

符号４５は係止部材４０の前端部を示しており、符号４６は、その内面が端面部４４、すなわち曲率中心Ｃ₄₀側の面として規定された、係止部材４０の係止爪を示している。

端面部４４が軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aの周囲に延在する部分の角度がβで示されており、この角度βは、９０〜１５０°（好ましくは１２０°）の範囲にある。係止部材４０の外面部４２も上記同様に曲率中心Ｃ₄₀を中心とする曲面の一部となっており、この外面部４２は、曲率中心Ｃ₄₀とは対向しない。また、外面部４２及び内面部４３の半径は、それぞれＲ₄₂及びＲ₄₃で示されている。両半径の差は、外面部４２と内面部４３の間の係止部材４０の半径方向厚さに対応している。また、係止部材４０の内面部４３が凹状に形成されている一方、同外面部４２は凸状に形成されており、曲率中心Ｃ₄₀は、凹状の内面部４３側に位置している。

ところで、棒状部材５０によってもたらされる制御リング３０と２つの係止部材４０との間の関係について、ハウジング２７内の係止部材４０が制御リング３０の軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに平行な運動に応動するようになっている。このとき、係止部材４０の係合凹部４１には、図６に示すように湾曲部４１ａ，４１ｂが形成されていることから、係止部材４０が棒状部材５０に沿って摺動することになる。

各ハウジング２７は凹状内面部２８と凸状外面部２９の間に設けられており、この凹状内面部２８は球面の一部であって、その曲率中心は符号Ｃ₂₇で示されている。係止部材４０がハウジング２７内に収容される形態であれば、ハウジング２７の曲率中心と該ハウジング２７に収容された係止部材４０の曲率中心すなわちＣ₂₇とＣ₄₀は一致し、これらは、チューブ状本体部２１に対して静止状態にある。

凹状内面部２８の半径はＲ₂₇で示されており、この半径Ｒ₂₇は、０．１ｍｍ以内又は半径Ｒ₄₃よりもわずかに小さな値に設定されている。さらに、各ハウジング２７の凸状外面部２９も球面の一部を形成しつつ曲率中心Ｃ₂₇を中心として形成されており、その半径Ｒ₂₉も０．１ｍｍ以内又は半径Ｒ₄₃よりもわずかに小さな値に設定されている。また、凹状内面部２８はハウジング２７における曲率中心Ｃ₂₇側の面であり、凸状外面部２９はハウジング２７における曲率中心Ｃ₂₇とは反対側の面である。

したがって、各係止部材４０は、ハウジング２７内に挿入され、かつ、曲率中心Ｃ40に向いた側における当該係止部材４０の内面部４３と凹状内面部２８の間での相互作用及び曲率中心Ｃ₄₀とは反対側における当該係止部材４０の外面部４２と凸状外面部２９の間での相互作用により案内される。

２つの係止部材４０の曲率中心Ｃ₄₀は互いに共通であるとともに、２つのハウジング２７の曲率中心Ｃ₂₇も互いに共通である。これら曲率中心Ｃ₂₇／Ｃ₄₀は、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_A上の固定位置にある。また、係止部材４０をハウジング２７内に組み付けた状態においては、曲率中心Ｃ₂₇，Ｃ₄₀は、中央流路２２の開口部２２ａが係止部材４０の前端部４５から離れる側における軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_A上に位置している。すなわち、曲率中心Ｃ₂₇，Ｃ₄₀は、係止部材４０の端面部４４に対して、雌部材Ａの後方に向けて位置している。

本発明の別の形態（不図示）においては、係止部材４０をその片側のみ曲面の一部を構成するとともに、ハウジング２７についてもこれに対応した形状とすることが考えられる。

係止部材４０の端面部４４の幾何学中心Ｃ₄₄を通過し該端面部４４に垂直な直線が符号Δ₄₄で示されている。係止部材４０がハウジング２７内に収容されている状態においては、この直線Δ₄₄は、曲率中心Ｃ₄₀において軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aと交差する。すなわち、直線Δ₄₄は係止部材４０に関連した曲率中心Ｃ₄₀を通過するとともに、この直線Δ₄₄と軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aの交点は、係止部材４０の内面部４３の曲率中心に一致する。

また、係止部材４０がハウジング２７内に収容されている状態において、各係止部材４０は、最終位置に対応する点Ｃ₄₀上を中心とする外面部４２を備えている。ここで、最終位置では、各係止部材４０によって生じる係止力の合力が、雄部材Ｂにおける溝部１６の斜面部１６ｂ方向に作用している。係止部材４０の外面部４２、内面部４３及びハウジング２７の凹状内面部２８、凸状外面部２９が球面状の形状とされていることにより、ハウジング２７内で、図１〜図５に示すＹ−Ｙ’軸回りの係止部材４０の旋回運動が生じる（図５における矢印Ｆ₃参照）。ここで、Ｙ−Ｙ’軸は、チューブ状本体部２１に固定されているとともに、点Ｃ₄₀を通過する軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに対して垂直となっている。

図示の実施形態においては、Ｙ−Ｙ’軸の配置が棒状部材５０と、チューブ状本体部２１の周囲に取り付けられた制御リング３０との協働によって規定されるため、図１〜図５に示す平面（紙面）に対して垂直となっている。また、このＹ−Ｙ’軸は、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aと、係止部材４０の端面部４４の幾何学中心Ｃ44、棒状部材５０の長手軸に対しても垂直である。さらに、Ｙ−Ｙ’軸がチューブ状本体部２１に対して固定された点Ｃ₄₀を通過するとともに、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aについての棒状部材５０の配置が固定されているため、このＹ−Ｙ’軸は、チューブ状本体部２１に対して静止している。

矢印Ｆ₃で示す上記旋回運動により、係止部材４０が図１の面内におけるＸ−Ｘ’軸方向に対して径方向に所定の大きさだけ変位する。なお、この所定の大きさは、係止部材４０が直線運動する場合に比して小さいものとなっている。これにより、雌部材Ａの径方向のサイズダウンが図られ、クイックカップリングＲの小型化が可能となる。

ところで、制御リング３０は、該制御リング３０に対して弾発力Ｆ₄を生じさせるスプリング６０の動作により制御される。この弾発力Ｆ₄は、制御リング３０を中央流路２２の開口部２２ａ方向へ付勢するものである。すなわち、この弾発力Ｆ₄は、係止部材４０を、その係止爪４６がハウジング２７から軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_A方向へ突出するよう付勢するものである。

したがって、初期設定では、雄部材Ｂが雌部材Ａに嵌合する場合に、係止部材４０が雄部材Ｂにおける溝部１６に係合するよう、係止部材４０は、図３に示すように、その係止爪４６が制御リング３０を介してスプリング６０によりハウジング２７から突出するようになっている。

また、チューブ状本体部２１及び制御リング３０の周囲には駆動リング７０が設けられており、該駆動リング７０により、制御リング３０に対して力Ｆ₅が作用し、制御リング３０が力Ｆ₄に抗してチューブ状部材２１の後方側へと移動することが可能となる。制御リング３０が駆動リング７０の径方向内部の内側ショルダ部７１に当接し、内側ショルダ部７２がチューブ状本体部２１に当接するため、スプリング６０によって生じる力Ｆ₄による制御リング３０及び係止部材４０の運動が制限されることになる。このため、雄部材Ｂが嵌合していない場合でも、係止部材４０の位置を制御することができるとともに、スプリング６０の力によって雌部材Ａと雄部材Ｂのカップリングが遅れるような範囲へ係止部材４０がハウジング２７から抜け出るようなことが阻止される。

以下、動作について説明する。

雄部材Ｂが雌部材Ａに接近すると、図１に示すように、チューブ状本体部１１の先端部１７が係止部材４０の前端部４５に当接する。雄部材Ｂがチューブ状本体部２１の後方へ向けて更に押圧されると、図２に示すように、チューブ状本体部１１が係止部材４０をハウジング２７内へ押し込む。すると、係止部材４０の前端部４５がチューブ状本体部１１の外面部１５上をスライドする一方、係止部材４０の係止爪４６がハウジング２７内へ押し戻される。

図１に示す状態と図２に示す状態の間の係止部材４０の動作は、点Ｃ₂₇，Ｃ₄₀を通過するＹ−Ｙ’軸回りの旋回により生じる。係止部材４０の「開放方向」又は「後方」へのこの旋回は、係止部材４０の内面部４３とハウジング２７の凹状内面部２８の間の相互作用及び係止部材４０の外面部４２と凸状外面部２９により案内される。制御リング３０及び係止部材４０がＸ−Ｘ’軸に対して平行に直線運動する棒状部材５０によってＸ−Ｘ’軸に沿って直線運動するため、チューブ状本体部２１内での係止部材４０のこのような運動により、制御リング３０を力Ｆ₄に抗して戻されることになる。

図２に示すこのような状態においては、雄部材Ｂがバルブ２３を押し戻し、これにより、中実部材２３ａの外面部２３ｃが着座部２１ａから離間し始める。なお、このような動作は駆動リング７０の位置には影響を与えることがなく、駆動リング７０はチューブ状本体部２１の周囲に保持されている。

しかして、雄部材Ｂがチューブ状本体部２１の後方へ向けて更に押圧されると、雄部材Ｂの溝部１６が係止部材４０の前端部４５に係合する。ここで、係止部材４０は制御リング３０を介してスプリング６０により付勢されているため、係止部材４０は、その一部がハウジングから中央流路２２へ押し出され、係止爪４６が溝部１６に係合する（図３参照）。この状態において、バルブ２３は、チューブ状本体部１１によって、中空部材２３ｂにおける径方向オリフィス２３ｆがＯリング２４を超えてチューブ状本体部２１の後方側へ延在する範囲まで押し戻される。これにより、流体が第１のパイプＣ₁からバルブ２３を介して第２のパイプＣ₂へと流れることが可能となる。

ところで、溝部１６の斜面部１６ｂと軸中心線のなす角度がγで示されており、この角度γは、実際には４５°である。ここで、角度αを角度γと同じに設定すれば、係止部材４０の端面部４４と溝部１６の斜面部１６ｂの間で密な接触が達成でき、これにより雄部材Ｂが高い信頼性をもって雌部材Ａ内に保持されることになる。また、各係止部材４０とチューブ状本体部１１の間の密な接触は、Ｘ−Ｘ’軸の周囲に角度がβと同じになるように分配することで得られる。なお、図示の例では、２つの係止部材４０によって、密な接触が２４０°にわたっている。

中央流路２２を流れる流体及びスプリング６０の力によって生じる、雄部材Ｂを脱落させようとする力は、係止部材４０の外面部４２とハウジング２７の凸状外面部２９の間の接触領域において、チューブ状本体部２１によって受け止められる。また、係止部材４０の外面部４２とハウジング２７の凸状外面部２９はその大部分にわたって互いに密に接触しているため、力を効果的に分配することが可能である。

一方、雌部材Ａと雄部材Ｂの間の接合を解除する場合には、上述の力Ｆ₅を駆動リング７０上に作用させ、制御リング３０を力Ｆ₄に抗して後方へ移動させることで、係止部材４０の端面部４４で規定された係止爪４６が溝部１６から離脱して係止部材４０がハウジング２７内へ移動し、雄部材Ｂのチューブ状本体部１１が解放される。このとき、係止部材４０のハウジング２７内への案内は、ハウジング２７の凹状内面部２８と係止部材４０の内面部４３の間の相互作用及びハウジング２７の凸状外面部２９と係止部材４０の外面部４２の間の相互作用によってなされるようになっている。

雄部材Ｂは第１のパイプＣ₁内の圧力及びスプリング２６による力Ｆ₁を受けるバルブ２３により押し戻され、バルブ２３の中実部材２３ａが着座部２１ａに着座して流体の流入が阻止される。また、力Ｆ₅は、操作者によって、雄部材Ｂが雌部材Ａから引き抜かれるまで維持される。したがって、各係止部材４０の係止爪４６は、図３に示す、溝部１６に係合し雌部材Ａ内に保持されている第１の位置から図２及び図４に示す、係止爪４６が雄部材ＢのＸ−Ｘ’軸に沿った雌部材Ａに相対的な直線運動を阻害しない位置である第２の位置の間で変位可能である。

また、係止部材４０及びハウジング２７の形状により、Ｙ−Ｙ’軸回りに回転することによって上記２つの位置の間で係止部材４０の係止爪４６が移動できるようになっている。したがって、雌部材Ａの径方向サイズ、すなわちクイックカップリングＲのサイズが大型化することがない。そのため、比較的強固で、雌部材Ａのチューブ状本体部２１と雄部材Ｂのチューブ状本体部１１の大部分にわたって密に接触することが可能な係止部材４０を形成することが可能である。

係止部材４０の形状は、雄部材Ｂによって係止部材４０の端面部４４を介して係止部材４０に作用する係止力の合力上に位置する曲率中心Ｃ₄₀を中心として当該係止部材４０の外面部４２が配置されるよう形成されている。このような形状によれば、雌部材Ａと雄部材Ｂの間の接合が解除される方向へ回転させるようなトルクが係止部材４０へ作用するのを回避することができる。また、溝部１６の斜面部１６ｂで生じ、係止部材４０の端面部４４を介して係止部材４０に作用する力の合力Ｆ6は、点Ｃ₄₄を通過するとともに、係止部材４０の端面部４４に対して垂直である。したがって、この合力Ｆ₆は、曲率中心Ｃ₂₇／Ｃ₄₀を通過する線Δ₄₄に沿って延びている。

また、雌部材Ａのチューブ状本体部２１によって、係止部材４０の外面部４２を介して各係止部材４０に作用する保持力の合力Ｆ₇は、曲率中心Ｃ₂₇／Ｃ₄₀を通過しているとともに、合力Ｆ₆とは逆向きに作用する。また、この合力Ｆ₇も、線Δ₄₄に沿って延びている。

あらゆる位置において、係止部材４０は、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_A上における係止部材４０の外面部４２及び内面部４３の曲率中心Ｃ₄₀（すなわちＹ−Ｙ’軸上）を中心として配置されている。すなわち、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに垂直で点Ｃ₄₀を含む平面Ｐ_Yについて考えれば、この平面Ｐ_Yは、係止部材４０がどの位置にあっても、該係止部材４０の一部を横切るようになっている（特に、雄部材Ｂを雌部材Ａ内で係止するために係止爪４６がハウジング２７から突出した図３に示す状態を参照）。これにより、係止部材４０の引っかかり等が防止される。

図９〜図１１に示された第２〜第５の実施形態においては、上述の要素と同一の要素には同一の符号を付して示されている。これらの実施形態は概して上述の実施形態とほぼ同様であり、以下においては、基本的に、上述の実施形態との差異について説明する。

図９に示すように、本発明において駆動リングは必ずしも必要ではない。図９には本発明による第２のクイックカップリングＲが示されており、このクイックカップリングＲは、上述の第１の実施形態とは異なる形状を有し、かつ、閉鎖バルブ１８を有するチューブ状本体部１１を備えた雄部材Ｂを含んで構成されている。また、雌部材には第１の実施形態における係止部材４０とほぼ同様の形状を有する２つの係止部材４０が取り付けられており、これら係止部材４０は、第１のパイプＣ₁に結合されたピストル状部材Ａの本体部２１に設けられている。一方、雄部材Ｂは加圧された流体を収容する第２のパイプＣ₂に接続されている。ピストル状部材Ａは、雌部材のように形成されているとともに、トリガ状部材１００を備えている。

また、係止部材４０は、弾発力Ｆ₄を生じさせるスプリング６０によって付勢された制御リング３０によって動作するようになっている。弾発力Ｆ₄に抗するこの制御リング３０の動作は、ピストル状部材Ａの支持部材１０１にヒンジ結合されたトリガ状部材１００によって制御される。さらに、トリガ状部材１００と制御リング３０の間の結合は、不図示のカムとカムフォロワから成るシステムによってなされている。制御リング３０の本体部２１についての動作を制御するためのその他の手法については、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜採用すればよい。

本実施形態においては、係止部材４０が、雌部材Ａと嵌合した雄部材Ｂのチューブ状本体部１１の溝部１６から係合解除された状態となるよう、スプリング６０によって生じる力Ｆ₄によって係止部材４０がハウジング２７内へ付勢される。チューブ状本体部を雌部材Ａ内において係止する場合には、トリガ状部材１００が、制御リング３０を力Ｆ₄に抗してチューブ状本体部２１における中央流路２２の開口部２２ａへ移動させるよう駆動される。この結果、係止部材４０がチューブ状本体部２１における中央流路２２の開口部２２ａ方向へ移動することになる。そして、このような移動により、係止爪４６が雄部材Ｂの溝部１６に係合し、雌部材Ａと雄部材Ｂの間の接合が解除されてしまうのを防止することができる。

したがって、第２の実施形態における係止部材４０の初期の状態は、係止部材が雄部材Ｂにおけるチューブ状本体部１１の溝部１６に係合しているか、又は係止爪４６が雄部材Ｂにおけるチューブ状本体部１１の進路上に配置されている第１の実施形態における係止部材の初期の状態とは異なるものとなっている。

ところで、雄部材Ｂを雌部材Ａとの接合から解除する場合には、トリガ状部材１００が上述の方向とは逆の方向に移動され、このとき、制御リング３０は開口部２２ａから離間する。なお、制御リング３０のこのような後方への移動は、スプリングによって生じる力によってアシストされている。

そして、第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様に、各係止部材４０は、それぞれチューブ状部材２１における外面部２９及び内面部２８と協働する外面部４２及び内面部４３を有している。そのため、各係止部材４０は、ピストル上部材Ａの軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに対して垂直かつ曲率中心Ｃ₄₀を通過するＹ−Ｙ’軸回りに回転しつつ上述の２つの位置の間で案内される。なお、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aは、 雌部材Ａ内における雄部材ＢのＸ−Ｘ’軸と一致している。

図１０に示すように、制御リング３０と雌部材Ａにおける係止部材４０の間の相互作用は、係止部材４０の全体にわたって形成されつつ制御リング３０における長孔３７に係合する中央留め具４７によって得られる。径方向について互いに反対側に配置された２つの長孔３７は、制御リング３０に設けられている。この第３の実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様に、各係止部材４０は、それぞれチューブ状部材２１における外面部２９及び内面部２８と外面部４２及び内面部４３の間の相互作用によって２つの位置間で案内されるようになっている。ここで、外面部２９は、チューブ状部材２１における支持部材２１ｃによって規定されている。

しかして、各係止部材４０は、ピストル上部材Ａの軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに対して垂直かつ曲率中心Ｃ₄₀を通過するＹ−Ｙ’軸回りに回転するよう制御リング３０によって動作される。なお、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aは、 雌部材Ａ内における雄部材ＢのＸ−Ｘ’軸と一致している。

図１１に示す第４の実施形態においては、制御リング３０が、同一形状の２つの係止部材４０¹，４０²と一体的に形成された側方留め具４９を収容する溝部３９を備えている。各係止部材４０¹，４０²は、制御リング３０における２つの溝部３９内に収容された２つの側方留め具４９を備えている。したがって、制御リング３０は、４つの溝部３９を備えている。なお、図１１には、制御リング３０の底部については図示していない。

また、雌部材Ａのチューブ状本体部２１は、球面の一部を形成するような形状を有する外面部２９¹及び内面部２８¹又は外面部２９²及び内面部２８²によって規定された２つのハウジング２７¹及び２７²を備えている。図１１における上側のハウジング２７¹の形状を有する内面部２８¹が係止部材４０¹における球面の一部を構成するような形状を有する内面部４３¹と相互に作用する一方、球面の一部を構成するような形状を有する外面部２９¹は、係止部材４０を旋回運動させるために、球面の一部を構成するような形状を有する外面部４２¹に対応した形状となっている。

このような旋回運動は、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに平行なＸ₁−Ｘ’₁軸に対して垂直かつ内面部４３¹及び外面部４２¹の曲率中心Ｃ¹ ₄₀を通過するＹ₁−Ｙ’₁軸回りに生じる。なお、軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aは、 雌部材Ａ内における雄部材ＢのＸ−Ｘ’軸と一致している。上記同様、係止部材４０²は球面の一部を構成するような形状を有する外面部４２²及び内面部４３²を備えており、これら外面部４２²及び内面部４３²は、曲率中心Ｃ² ₄₀を中心に配置されているとともに、それぞれ図１１において下方に位置するハウジング２７²の外面部２９²及び内面部２９¹と相互に作用するようになっている。

これにより、係止部材４０²を雌部材ＡにおけるＸ₂−Ｘ’₂軸に対して垂直に、Ｙ₂−Ｙ’₂軸回りに旋回させることが可能である。なお、このＹ₂−Ｙ’₂軸は、外面部４２²及び内面部４３²の曲率中心Ｃ² ₄₀を通過する。また、点Ｃ¹ ₄₀及びＣ² ₄₀は互いに一致せず、これらは、軸中心線ＸA−Ｘ’Aに対して互いに対称となっている。これは、Ｙ₁−Ｙ’₁軸及びＹ₂−Ｙ’₂軸についてもあてはまる。さらに、第１の実施形態と同様に、内面部２８¹又は２８²及び内面部４３¹又は４３²並びに外面部２９¹又は２９²及び４２¹又は４２²は、雌部材Ａと雄部材Ｂの嵌合時及び嵌合解除時に係止部材４０¹又は４０²の旋回を案内するものである。

図１２に示す第５の実施形態においては、雌部材Ａのチューブ状本体部２１が、環状部材２１ｃと球状部材２１ｄを有しており、この球状部材２１ｄは、係止部材４０の一部を形成する部分の形状を有する外面部４２の曲率中心Ｃ₄₀に一致する点を中心に配置されている。係止部材４０は、雄部材Ｂにおけるチューブ状本体部１１に形成された溝部１６の斜面部１６ｂと相互作用するための、先が切り取られた形状を有する端面部４４も備えている。さらに、係止部材４０には曲率中心Ｃ₄₀に向いた内面部４３が形成されており、この内面部４３は、円筒状に形成されているとともに、図１２の平面（紙面）に対して垂直で曲率中心Ｃ₄₀を通過するＹ−Ｙ’軸を中心に配置されている。そして、その内面部４３と球状部材２１ｄの外面部２１ｅとが相互作用することで係止部材４０がチューブ状本体部２１に対して旋回するように、曲率中心Ｃ₄₀は球状部材２１ｄの半径に合わせて設定されている。

また、係止部材４０は、チューブ状本体部２１により形成されつつ球体の一部を形成するような形状の外面部２９によって規定されたハウジング内に収容されている。また、この係止部材４０は、雌部材Ａと雄部材Ｂの嵌合が解除されるときに、制御リング３０の動作を受けて溝部１６から離脱するようになっている。さらに、この係止部材４０は、中央流路２２の開口部２２ａとは反対側のチューブ状本体部２１上の面と係止部材４０との間に介装されたスプリング８０の動作を直接受けることができるようにもなっている。すなわち、係止部材４０は、制御リング３０の動作を受けてチューブ状本体部２１の後方側へ移動し、スプリング８０の動作を受けてチューブ状本体部２１の前方側へ移動するようになっている。

また、外面部２９と外面部４２の間で案内されつつＹ−Ｙ’軸回りに旋回することにより係止部材４０が動作する他の実施形態によれば、大きな範囲にわたる密な接触が達成される。さらに、この実施形態によれば、上述の実施形態に比して係止部材４０の動作を径方向に比較的小さくすることができる。また、力を受ける面は、比較的大きな範囲で密な接触が得られるよう設定されている。

係止部材４０の内面部４３は単に案内機能を有するものであるので、この内面部４３のチューブ状本体部２１との接触は小さな範囲にわたるものであり、この範囲を円筒状とすることが考えられる。

ところで、係止部材４０の数は、２つ以外でもよく、例えば１つでもよい。係止部材４０の数を２つより多くする場合には、これらを雌部材Ａの軸中心線の回りに分配して配置するのが好ましい。

また、Ｙ−Ｙ’軸、Ｙ₁−Ｙ’₁軸又はＹ₂−Ｙ’₂軸のそれぞれ中心軸線Ｘ_A−Ｘ’_A、Ｘ₁−Ｘ’₁又はＸ₂−Ｘ’₂に対する角度配置は、係止部材４０、４０¹又は４０²がスライドする点を含む平面に対して旋回軸が垂直となるよう設定されている。このスライド平面は、係止部材４０の駆動手段及び／又は案内手段によって、チューブ状本体部２１、特に第１の実施形態における制御リング３０及び棒状部材５０、第３の実施形態における長孔３７及び中央留め具４７、第４の実施形態における溝部３９及び側方留め具４９並びに他の実施形態におけるこれらに相当する部材に対して規定されている。

係止部材４０における球体の一部のような形状をした表面部の曲率中心を、ハウジング２７から突出可能な係止爪４６と軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aとの間に配置するのが好ましい。こうすることで、第４の実施形態のように、旋回軸Ｙ−Ｙ’、Ｙ₁−Ｙ’₁又はＹ₂−Ｙ’₂が、係止部材４０の端面部４４と軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aとの間を通過するか、又は他の実施形態のようにこの軸中心線Ｘ_A−Ｘ’_Aに対して交差することになる。

なお、上記実施形態の特徴は本発明の範囲を逸脱しない限り適宜組み合わせることが可能であり、特に、様々な係止部材における球体の一部を形成するような表面部の曲率中心Ｃ₄₀については、これを、第４の実施形態において述べたように図１〜図１０及び図１２において異なるようにしてもよい。

１１ チューブ状本体部
１２ 流路
１３ Ｏリング
１４ 溝部
１５ チューブ状本体部の外面部
１６ 溝部
１６ａ 底部
１６ｂ 斜面部
１６ｃ 斜面部
１７ チューブ状本体部の先端部
１８ 閉鎖バルブ
２１ チューブ状本体部
２１ａ 着座部
２１ｂ 突起
２１ｃ 支持部材（環状部材）
２１ｄ 球状部材
２１ｅ 球状部材の外面部
２２ 中央流路
２２ａ 開口部
２３ バルブ
２３ａ 中実部材
２３ｂ 中空部材
２３ｃ 中実部材の外面部
２３ｄ 中空部材の外面部
２３ｅ ショルダ部
２３ｆ 径方向オリフィス
２４ Ｏリング
２５ 溝部
２６ スプリング
２７，２７¹，２７² ハウジング
２８，２８¹，２８² 凹状内面部
２９，２９¹，２９² 凸状外面部
３０ 制御リング
３１ 係合凹部
３２ 突出部
３３ 開口部
３４ スプリングクリップ
３７ 長孔
３９ 溝部
４０，４０¹，４０² 係止部材（フィンガ）
４１ 係合凹部
４１ａ 係合凹部の湾曲部
４１ｂ 係合凹部の湾曲部
４２ 係止部材の外面部
４３，４３¹ 係止部材の内面部
４４ 係止部材の端面部
４５ 係止部材の前端部
４６ 係止爪
４７ 中央留め具
４９ 側方留め具
５０ 棒状部材
６０ スプリング
７０ 駆動リング
７１ 内側ショルダ部
７２ 内側ショルダ部
８０ スプリング
１００ トリガ状部材
１０１ 支持部材
Ａ 雌部材、ピストル状部材
Ｂ 雄部材
Ｃ₁ 第１のパイプ
Ｃ₂ 第２のパイプ
Ｒ クイックカップリング

Claims (11)

1. 圧力下にある流体用のパイプ（Ｃ₁，Ｃ₂）を着脱自在に接合するためのクイックカップリング用の雌部材（Ａ）であって、当該雌部材が、該雌部材の軸中心線に沿って雄部材（Ｂ）の端部（１１）が嵌合収容されるよう形成されており、当該雌部材が、該雌部材の本体部（２１）に形成されたハウジング（２７，２７¹，２７²）内において移動可能な少なくとも１つの係止部材（４０）を備えており、該係止部材（４０）は、その係止爪（４６）が前記ハウジングから突出し前記雄部材の端部（１１）における溝部（１６）に係合している第１の位置と、前記係止爪（４６）が前記溝部（１６）から離脱した第２の位置との間を移動可能であり、前記係止部材（４０）を前記第１の位置と前記第２の位置の間で移動させるための制御リング（３０）が当該雌部材の本体部に対して当該雌部材の軸中心線と平行にスライドするよう設けられている前記雌部材において、
   前記係止部材（４０，４０¹，４０²）に、少なくとも１つの、球体の一部を形成する形状を有した表面部（４２，４３，４２¹，４２²，４３¹，４３²）を設け、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記係止部材の移動を、当該雌部材の本体部（２１）に対して静止し、かつ、球体の一部を形成する形状を有した前記表面部の曲率中心（Ｃ₄₀）を通過しつつ当該雌部材（Ａ）の軸中心線（Ｘ_A−Ｘ’_A，Ｘ₁−Ｘ’₁，Ｘ₂−Ｘ’₂）に垂直な旋回軸（Ｙ−Ｙ’，Ｙ₁−Ｙ’₁，Ｙ₂−Ｙ’₂）回りの旋回によって行うよう構成したことを特徴とする雌部材。
2. 前記係止部材（４０，４０¹，４０²）の前記第１の位置と前記第２の位置の間の移動において該係止部材を案内するために少なくとも１つのガイド面（２８，２９，２８¹，２８²，２９¹，２９²）を前記ハウジング（２７，２７¹，２７²）に設けるとともに、前記ガイド面を、前記係止部材が前記ハウジング内に収容されたときに、前記表面部（４２，４３，４２¹，４２²，４３¹，４３²）の前記曲率中心（Ｃ₄₀）と同一の曲率中心を有する球面の一部を形成する形状としたことを特徴とする請求項１記載の雌部材。
3. 前記係止部材（４０，４０¹，４０²）に、球面の一部を形成する形状を有する２つの同心状の面（４２，４３）を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の雌部材。
4. 前記第１の位置又は前記第２の位置へ前記係止部材を付勢する復帰力（Ｆ₄）を前記制御リング（３０）に作用させる復帰手段（６０）を含んで構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の雌部材。
5. 当該雌部材（Ａ）の本体部（２１）に形成された前記ハウジング（２７，２７¹，２７²）内でそれぞれ移動可能な２つの係止部材（４０，４０¹，４０²）を設けるとともに、これら２つの係止部材及び２つのハウジングを、前記軸中心線（Ｘ_A−Ｘ’_A）を対称軸として対称に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の雌部材。
6. 少なくとも２つの前記係止部材（４０）を設けるとともに、前記表面部（４２，４３）を、すべての係止部材において共通の曲率中心を有するよう形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の雌部材。
7. 前記係止部材の前記第１の位置において前記ハウジング（２７，２７¹，２７²）から突出する前記係止爪（４６）に、前記雄部材（Ｂ）の端部（１１）における前記溝部（１６）の斜面部（１６ｂ）と密に接触するよう先端が切り取られたコーン形状の端面部（４４）を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の雌部材。
8. コーン形状に形成された前記端面部（４４）の幾何学中心（Ｃ₄₄）を通過し、かつ、前記表面部（４２，４３）の曲率中心（Ｃ₄₀）を通過する平面に対して垂直な直線（Δ₄₄）が形成されるよう構成したことを特徴とする請求項７記載の雌部材。
9. 前記端面部（４４）を当該雌部材の軸中心線（Ｘ_A−Ｘ’_A）の周囲に延在させ、前記端面部（４４）が当該雌部材を包囲する角度範囲（β）を９０〜１５０°、好ましくは１２０°に設定したことを特徴とする請求項７又は８記載の雌部材。
10. 当該雌部材の軸中心線（Ｘ_A−Ｘ’_A）に対して垂直であり、かつ、前記表面部（４２，４３，４２¹，４２²，４３¹，４３²）の前記曲率中心（Ｃ₄₀）を含む平面（Ｐ_Y）が、前記第１の位置及び前記第２の位置にある前記係止部材を横切るよう設定したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の雌部材。
11. 互いに嵌合するよう形成された雌部材（Ａ）及び雄部材（Ｂ）を備えて成る、圧力下にある流体用のパイプ（Ｃ₁，Ｃ₂）を着脱自在に接合するためのクイックカップリング（Ｒ）において、
    前記雌部材（Ａ）を、請求項１〜１０のいずれかに記載のものとしたことを特徴とするクイックカップリング。

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