JP5736649B2 - カップラー - Google Patents
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Description
そこで、ソケットとプラグとの間に連結状態を保持する機構を設けることが提案されており、例えば特許文献1には、図11に示すように、カップラーを構成するプラグPには、ノズル1の両側に突出する1対のロックアーム2を設ける一方、ソケットSには、ロックアーム2が係合される係合孔3を設けておき、ロックアーム2の突起部4と係合孔3の段差部5とを弾性変形を利用して係合させて連結状態を保持できるようにしている。
また、特許文献2には、図12に示すように、燃料電池用カップラーのプラグPのノズル6の先端部に周溝7を形成しておき、ソケットSには、ノズル6が挿入される孔8の外側から内周側に突き出すように4個のフック9を配置して弾性体で前方に突き出すように付勢しておき、フック9を乗り越えるようにした後、周溝7にフック9を係合させて連結状態を保持できるようにしている。
一方、ノズル6の先端部に周溝7を形成してフック9を係合して連結状態を保持する機構では、ノズル6を小径化すると、対応するソケットSのフック9も小型化しなければならず加工が難しくなったり、小径のノズル6の先端部に周溝7を形成するためノズル自体の強度を確保することが難しくなるという問題がある。
また、プラグのノズルを小径化すると、連結状態の保持とは別に、プラグが落下などの不測の事態により損傷し易くなってしまうという問題も生じる。
これらソケットとプラグとの間の連結状態を保持する連結保持手段を、前記プラグに設けられ係止爪部を備えるリテーナと、前記ソケットに設けられ前記係止爪部が係止されるリテーナ係止部とで構成し、前記リテーナを前記プラグのノズル部の中心軸を挟む両側に対向して一対設け、前記係止爪部は、前記リテーナの対向部の内側に突出させて形成し、1対の前記リテーナの前記係止爪部の先端間の距離を、前記ノズル部の外径と同等、あるいは狭い間隔で設ける一方、前記リテーナの前記係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を抉って形成し、これら1対のリテーナの前記ノズル部の中心軸方向の高さを前記ノズル部の中心軸方向先端より高く形成してなることを特徴とするものである。
これらソケットとプラグとの間の連結状態を保持する連結保持手段を、前記プラグに設けられ係止爪部を備えるリテーナと、前記ソケットに設けられ前記係止爪部が係止されるリテーナ係止部とで構成し、前記リテーナを前記プラグのノズル部の中心軸を挟む両側に対向して一対設け、前記係止爪部は、前記リテーナの対向部の内側に突出させて形成し、1対の前記リテーナの前記係止爪部の先端間の距離を、前記ノズル部の外径と同等、あるいは狭い間隔で設ける一方、前記リテーナの前記係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を抉って形成し、これら1対のリテーナの前記ノズル部の中心軸方向の高さを前記ノズル部の中心軸方向先端より高く形成したので、ノズル部を挟む1対のリテーナの内側に係止爪部を形成することで、係止の際には外側に移動させて初期状態では、ノズル部との隙間を小さくすることができるとともに、ノズル部の周囲を保護することができる。また、リテーナの高さをノズル部先端より高くして落下などの不測の事態でもリテーナでノズル部を保護することができ、直接ノズル部に損傷が及ばないようにすることができる。
また、前記リテーナの係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を形成してあるので、係止爪部に干渉防止部を形成してノズル部の外径より狭い間隔で設置することが可能となり、一層の小型化を図ることができる。
また、前記カム機構を、プラグに設けたカムと、前記リテーナに往復動可能に設けた解除リングのカムフォロアとで構成したので、プラグ側のカムとリテーナの解除リングに設けたカムフォロアとでカム機構を構成することで、カップラーの小型化を図ると同時にカム機構を設けることができる。
このカップラー10は、ソケットS10と、このソケットS10と嵌合連結されるプラグP10とで構成され、例えばメタノール燃料電池の本体側にソケットS10が設けられ、メタノール容器としてのカートリッジ側にプラグP10が設けられ、互いを連通させて本体側に燃料を補充したり、カートリッジごと交換するのに用いられ、主要部は、金属材料と、非金属材料、例えばポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタールなどの合成樹脂とで作られる。
このカップラー10のソケットS10では、燃料電池の本体に一体もしくは別体として取り付けられる部材Fに挿入口となる空間凹部を備えたソケット保持枠部材11を介してカップラー本体を構成する略円筒状のソケット本体12が装着されており、ソケットS10と対をなすプラグP10が挿入連結されるプラグの挿入口を構成するプラグ接続孔13が先端部(図中下側)に開口して形成してある。このソケット本体12の基端側(図中上側)に一部を図示省略して示す略底付き円筒状の穴を持つ弁ホルダ14が連結され、弁ホルダ14の底部には、容器本体内と連通する連通孔が形成してある。
これにより、ソケットS10のソケット側操作部材15のシール部材16の先端部外周面とシール凹部32aの内周面と接触してカップラー10の連結状態のシールがなされるようになる。
この係合凹部51の中心部に位置するソケット本体12の外側面には、中心軸側から外側に突き出すようにリテーナ係止部52が庇状に一対形成してあり、係合凹部51の先端側が傾斜面とされ、基端側が直角な段差面としてあり、リテーナ係止部52と係合凹部51とでリテーナ53を受け入れる凹部を構成して相手側となる後述するプラグP10側のリテーナ53の係止爪部54が円滑に乗り越えた後、確実に係合がなされるようにしてある。
すなわち、このカップラーのソケットS10では、一対のリテーナ53を受け入れる挿入口の略中央部にソケットS10を装着してプラグP10のノズル部である突出連結部32が連結可能とされ、このソケットS10の外側にリテーナ係止部52,52を設けることにより、一対のリテーナ53,53を受け入れる挿入口と一体に凹部が構成されることになる。
このソケットS10では、図9(a)に示すように、ソケット保持枠部材11の下端の穴に弁ホルダ14の爪が嵌合して、両者でソケット本体12を挟み込んで固定する。
また、係合凹部51とソケット本体12とが一体の凹部で構成してあるので、ソケットS10とプラグP10とを連結する場合のガイドとして利用することができる。
また、このリテーナ53のリング部55の裏面には、半径方向の凹部が複数円周等間隔に形成してあり、対応する突条の乗り越え部56がプラグ本体31の水平面に形成してあり、これら凹部と乗り越え部56とでリテーナ53の回転位置を規制できるようにしてある。
また、連結保持手段50をできるだけコンパクトにして小型化を図るため、図4および図8に示すように、リテーナ53の中間部を薄肉に形成した薄肉部57を設ける一方、中間部を挟む先後端部は厚肉に形成してあり、連結の際の弾性変形の支点が中間の薄肉部57となるようにして必要な変位を確保すると同時に、連結保持に必要な強度を確保できるようにしている。
また、係合爪部54の突出基部は、リテーナ係止部52の庇状の形状と呼応して直線状に構成され、連結係合時の応力が均等に分散するようにされている。
そして、このような連結保持手段50のリテーナ53の幅Bはノズル部の外径以上とするのが良く、図6中に示すように、例えばプラグP10のノズル部である突出連結部32の外径を2.8mmとする場合に、2.8〜4.0mm程度とされるとともに、1対のリテーナ53の外側間の距離Lを6.0〜10.0mm程度の小型化を図ることもでき、携帯電話機や携帯音響機器などの小型の機器用のカップラーとともに搭載して使用することができる。
なお、これらの値は、ソケットに挿入される範囲の最大位置で測定すれば良い。
すると、ソケットS10とプラグP10の連結操作にともなって連結保持手段50では、係合凹部51のリテーナ係止部52とリテーナ53の係合爪部54との接触で、リテーナ53が外側に押し戻されるように中間の薄肉部57を支点として弾性変形し、さらにプラグP10を押し込むことで、係合凹部51のリテーナ係止部52とリテーナ53の係合爪部54とが互いを乗越えながら係合状態となり、段差面同士で連結状態が保持される。
一方、プラグP10のプラグ本体31のリテーナ53の外側を上方から覆うように解除リング82が往復移動可能に被せられ、図7に示すように、解除リング82の内側にカム81に接触して追従する突起状のカムフォロア83が対角位置の2箇所に形成して構成してある。
解除リング82の天面は、連結保護状態のときに燃料電池本体Fの外表面と対向する。
これにより、カップラー10を破損したり、本体部分の機器を破損することなく通常の使用範囲を超えた過剰なひねり力がかかっても安全かつ自動的にプラグP10をソケットS10から取り外すことができる。
また、このカム機構80を利用することで、ソケットS10からプラグP10を取り外す場合にも、中心軸回りの回転力を加えるようにひねることで、簡単に引き離す力を発生させて取り外すことができる。
このカップラー10Aでは、プラグP10Aの連結保持手段50のリテーナ53Aとカム機構80の解除リング82Aの形状を変更したものであり、リテーナ53Aの係合爪部54Aが係合凹部51のリテーナ係止部52を乗り越える際に外側へ広がるように弾性変形すると、リテーナ53Aの背面が解除リング82Aの内側に当接して(図中のX部)変形に抵抗するようにリテーナ53Aの背面形状と解除リング82Aの内側の形状が設定してある。
これにより、プラグとソケットとの係合力を高めることができ、確実に連結状態を保持することができる。
S10 ソケット
P10 プラグ
F メタノール燃料電池の本体側の部材
11 ソケット保持枠部材(挿入口)
12 ソケット本体
13 プラグ接続孔(挿入口)
14 弁ホルダ
15 ソケット側操作部材
16 シール部材
17 圧縮コイルばね
18 バルブ本体
31 プラグ本体
31a 中間小径部
31b 中間大径部
32 突出連結部(ノズル部)
32a シール凹部
33 プラグ側操作部材
34 バルブホルダ
35 圧縮コイルばね
36 バルブ本体
37 弁シール部材
50 連結保持手段
51 係合凹部
52 リテーナ係止部
53 リテーナ
55 リング部
56 乗り越え部
57 薄肉部
58 干渉防止部
80 カム機構
81 カム
82 解除リング
83 カムフォロア
10A カップラー
51A 係合凹部
53A リテーナ
82A 解除リング
54A 係合爪部
X 当接部
Claims (7)
- 弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、前記ソケットと着脱可能に嵌合連結されるノズル部を備え嵌合連結状態で両弁体を開放して連通可能なプラグとから構成されるカップラーであって、
これらソケットとプラグとの間の連結状態を保持する連結保持手段を、前記プラグに設けられ係止爪部を備えるリテーナと、前記ソケットに設けられ前記係止爪部が係止されるリテーナ係止部とで構成し、
前記リテーナを前記プラグのノズル部の中心軸を挟む両側に対向して一対設け、
前記係止爪部は、前記リテーナの対向部の内側に突出させて形成し、
1対の前記リテーナの前記係止爪部の先端間の距離を、前記ノズル部の外径と同等、あるいは狭い間隔で設ける一方、
前記リテーナの前記係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を抉って形成し、
これら1対のリテーナの前記ノズル部の中心軸方向の高さを前記ノズル部の中心軸方向先端より高く形成してなることを特徴とするカップラー。 - 前記リテーナには、中間部に弾性変形の支点となる薄肉部を形成するとともに、前記係止爪部を厚肉に形成したことを特徴とする請求項1に記載のカップラー。
- 前記リテーナは、前記ノズル部を中心軸として回転可能に構成したことを特徴とする請求項1または2に記載のカップラー。
- 前記リテーナと前記ノズル部との間に、凹部と突条とで構成される乗り越え部を設け、前記凹部に前記突条を位置させて回転位置を規制し、前記凹部と前記突条とを互いを乗り越えさせて回転可能としたことを特徴とする請求項3に記載のカップラー。
- 前記リテーナに、前記プラグの中心軸方向に往復動可能に解除リングを設け、
前記プラグと前記解除リングとの間には、前記プラグに設けられるカムと、前記解除リングに設けられ前記カムでリフトされるカムフォロアと、で構成したカム機構を備え、
前記リテーナと前記リテーナ係止部との連結保持状態で、前記プラグと前記解除リングとの間に、前記プラグの中心軸回りに加わるひねり力で、前記解除リングを中心軸方向にリフトさせて前記連結保持状態を解除可能に構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のカップラー。 - 1対の前記リテーナの対向する方向と直交する幅を、2.8〜4.0mmとするとともに、1対の前記リテーナの対向する方向の外側間の距離を6.0〜10.0mmとして構成したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のカップラー。
- 前記ソケットは、1対の前記リテーナを受け入れる挿入口の略中央部に装着され、前記ソケットの外側に1対の前記リテーナ係止部を設けることにより、前記挿入口と一体に前記リテーナを受け入れる凹部を構成してなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のカップラー。
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