(57)【要約】      （修正有）【課題】高温、高圧及び高振動の流体環境下において、緩みが抑制される流体継手を提供する。【解決手段】改良された流体継手は、接続具８とナット１２を含んでおり、これらは螺合して互いに接続される。接続具８は、円環状の溝４０を含んでおり、該溝は、円錐台状の側部係合面４４を有している。ナット１２は、長く延びた複数のフィンガー６４を含んでおり、これらフィンガー６４の各々は、外向きに配置された端部を有する突起を含んでいる。継手が組み立てられると、フィンガー６４が弾性的に変形する結果、端部は、係合面４４と接触して係合する。係合面の円錐台形状は、継手が緩む方向について、次第に大きくなる摩擦抵抗をもたらす。この摩擦抵抗によって、流体回路の動作中に継手の緩みが抑制される。【選択図】図３
2005098501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレルと、外側にネジ山が設けられた第１ニップルと、第２リップルとを有する接続具であって、前記第１ニップルは、前記バレルから第１方向に突出しており、前記第２ニップルは、前記バレルから第２方向に突出しており、前記バレルは、工具が係合するように構成された外側表面を有しており、前記バレルは、前記外側表面に隣接するように配置された円環状の棚を含んでおり、前記バレルは、棚に隣接するように形成された溝を有しており、前記溝は、前記棚の下がアンダーカットされており、概ね半径方向について内方に向いた第１円錐台形状を構成する係合面を有する接続具と、
内側にネジ山が設けられたカラーと、前記カラーから延出する細長い複数のフィンガーとを具えたナットであって、前記カラーは、工具が係合するように構成された外側表面を有しており、各フィンガーは、変形する延出部と、突起とを含んでおり、前記突起の各々は、第１面部及び第２面部を有しており、前記第１面部は、前記延出部から概ね半径方向に外方に延出して、前記延出部の長手方向に概ね垂直に向いており、前記第２面部は、第２円錐台形状を構成して、概ね半径方向に外方に向いており、前記第１及び第２面部は端部で繋がるナットとを具えている継手であって、
前記第１ニップルと前記カラーは、螺合して互いに接続されるように構成されており、
前記係合面は、前記第１方向にバレルから離れた頂点を有しており、
前記第２面部は、前記第２方向にバレルから離れた頂点を有しており、
前記継手が組み立てられる際に、前記延出部は、自由状態から内方に弾性的に変形するように構成されており、前記端部は、前記係合面に接触して係合するように構成されている継手。
【請求項２】
前記ナットは、管部と、外方に突出するフランジとを有するフェルールを含んでおり、
前記カラーは、内側止め部材を含んでおり、
前記フェルールは、前記止め部材に係合するように構成されている、請求項１に記載の継手。
【請求項３】
前記止め部材は、前記カラーの内側に配置されるスラストワイヤである、請求項２に記載の継手。
【請求項４】
前記第１ニップルは、円錐台状の外側シール面を含んでおり、
前記フェルールは、円錐台状の内側シール面を含んでおり、
前記外側及び内側シール面が、密閉するように互いに重なっている、請求項２に記載の継手。
【請求項５】
前記継手が、緩む方向に組み立て状態から移動すると、前記延出部は、継続的に且つ次第に、弾性的に内方に変形するように構成されている、請求項１に記載の継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００２年９月２５日に出願された米国仮特許出願第６０/４１３,３４５号の優先権を主張しており、該出願の開示は、引用をもって本明細書の一部となる。
【０００２】
本発明は、概して流体接続具(hydraulic fitting)に関しており、更に詳細には、自動ロック式の流体接続具に関する。
【背景技術】
【０００３】
流体回路では、様々なタイプの流体継手が用いられている。このような流体継手は、通常、流体システムの個別の構成要素を共に接続するのに用いられており、例えば、第１チューブを第２チューブに接続したり、又は連結ブロック(manifold block)のような別の構造体と接続するのに用いられる。一般的に、このような流体継手は、任意の環境にて、接続される構成要素間において実質的に漏れの無い(リークフリーな)シールとなるように設計される。
【０００４】
大抵の場合、流体継手は共に緊密に螺合する構成要素を含んでおり、これら構成要素によって、実質的にリークフリーなシールがもたらされる。構成要素が螺合する構造は、それらを容易に互いに接続して流体回路を組み立てることを可能としている。さらに、このような構造は、流体回路の種々の構成要素に検査、整備及び/又は交換の必要がある場合などに、一方の構成要素を他方の構成要素から迅速に分離することを可能としている。
【０００５】
流体継手が用いられる環境の一つに、流体回路がある。通常、流体回路は、極度の振動下において高温且つ高圧の流体を運ぶ。従来より知られている流体継手は、それらの使用目的について概ね効果的であるが、その様な流体継手は、無制限なものではなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
流体回路の振動が高いと、温度変化及び高圧から生じる流体回路の膨張及び収縮と相まって、流体接続具の螺合部分は次第に緩められてしまい、やがて螺合しなくなる。一般的に、継手の如何なる緩みも、回路内からの流体の漏れを引き起こし、通常、漏れの度合いが次第に大きくなるにつれて、流体の損失の割合も次第に大きくなる。従って、自動ロック式の特徴を有する流体接続具であって、高温、高圧及び高振動の典型的な流体環境下において緩みが抑制される流体接続具が非常に望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の改良された流体継手は、これら及びその他の要求を満たし、それらを超えるものである。改良された流体継手は、接続具及びナットを含んでおり、これらは螺合して互いに接続される。接続具は、略円周の溝を含み、水平略円錐台状(frusto-conic)の係合面を有している。ナットは、複数の長く延びるフィンガーを含んでおり、各フィンガーは、外向きに配置された端部を有する突起を含んでいる。継手が組み立てられると、フィンガーは弾性的に変形し、その結果、端部は、係合面と摩擦係合する。係合面が円錐台状に形成されているので、継手が緩む方向について、摩擦抵抗が次第に大きくなる。このような摩擦抵抗によって、流体回路が動作している間、継手の緩みは抑制される。
【０００８】
故に、本発明の特徴は、改良された継手を提供することであって、該継手は、流体回路の構成要素間で実質的に漏れの無いシールをもたらす。
【０００９】
本発明の別の特徴は、改良された継手を提供することであって、該継手は、温度、圧力及び振動が上昇及び変化する環境において緩みを抑制する。
【００１０】
本発明のもう一つの特徴は、改良された継手を提供することであって、該継手は、突起を具える複数のフィンガーを有している。突起は、別個の構造体の円錐台状の表面と接触して係合するので、緩む方向について摩擦抵抗が次第に増加する。
【００１１】
故に、本発明の特徴は、改良された継手を提供することであり、その一般的な構成は、接続具とナットを具えていることと言える。接続具は、バレル(barrel)と、外側にネジ山が設けられた第１ニップルと、第２ニップルとを有している。第１ニップルは、バレルから第１方向に突出しており、第２ニップルは、バレルから第２方向に突出している。バレルは、工具と係合するように形成された外側表面を具えており、さらに、外側表面に隣接するように配置された円環状の棚(shelf)と、棚に隣接するように形成された溝とを具えている。溝は、係合面を有している。該係合面は、棚の下でアンダーカットに形成されており、該係合面は概ね半径方向について内方に向いた第１円錐台形状を構成する。ナットは内側にネジ山が設けられたカラー(collar)と、該カラーから延出する複数の細長いフィンガーとを含んでいる。カラーは、工具と係合するように形成された外側表面を有している。各フィンガーは、変形する延出部(bar)と突起とを含んでいる。突起の各々は、第１表面と、第２表面とを含んでおり、第１表面は、延出部から概ね半径方向に外方に延びており、延出部の長手方向に略垂直に向いている。第２表面は、第２円錐台形状を構成しており、半径方向について外方に向いている。第１及び第２表面は、端部にて繋がる。第１ニップルとカラーは、螺合して互いに接続されるように構成されている。螺合面は、第１方向にバレルから離れた頂点を有している。延出部は、自由状態から内方に弾性的に変形するように構成されており、端部は、継手が組み立てられると、係合面と接触して係合するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のさらなる理解は、発明を実施する最良の形態を、添付した図を参照して読むことで得られる。なお、明細書を通じて、同様な部分には同じ符号が付されている。
【００１３】
本発明の改良された継手(4)は、図１乃至５に略々示されている。継手(4)は、油圧回路の種々の構成要素間で実質的にリークフリーなシールを与えて、温度、圧力及び振動が上昇及び変化する状況下において、緩みを抑制するのに適した構成を有している。本明細書に例示として説明している流体回路は油圧回路であるが、継手(4)は、流体回路が閉じているか開いているかに関係なく、即ち、流体回路が連続的であるか否かに関係なく、その他の流体回路にも用いることができる。本発明の継手(4)は、自動ロックに適した構造を含んでおり、該構造は、以下で詳細に説明するように、所望の環境で使用される間、緩みを抑制する。
【００１４】
最も広い意味において、継手(4)は、接続具(8)及びナット(12)を含むと考えられる。接続具(8)及びナット(12)は、螺合して互いに接続可能であるので、それらの間にて、実質的にリークフリーなシールが形成される。当然に理解されるように、流体回路の第１構成要素(明示せず)は、接続具(8)に付いており、流体回路の第２構成要素(明示せず)は、ナット(12)に付いている。以下に説明される方法で、接続具(8)及びナット(12)が互いに接続されると、流体回路の第１及び第２構成要素は、実質的にリークフリーな状態で流体を相互に送る。
【００１５】
接続具(8)は、バレル(16)、第１ニップル(20)及び第２ニップル(24)を含んでいる。バレル(16)は、第１ニップル(20)と第２ニップル(24)の間に配置されていると言える。第１ニップル(20)は、バレル(16)から第１方向に突出しており、第２ニップル(24)は、バレル(16)から離れる第２の反対方向に突出している。
【００１６】
図１で見られるように、図１に示された典型的な継手(4)は、構成が異なる第１ニップル(20)及び第２ニップル(24)を含んでいる。第１ニップル(20)は、本明細書で詳細に説明するように、ナット(12)と螺合して協動する。第２リップル(24)は、第１リップル(20)とは異なる構成を有しており、連結管(manifold)やその他の構造体に形成されたネジ穴に螺合する。本発明の他の実施例では、継手(4)は、一対のニップルを含んでおり、それらは、本発明の考え方から逸脱することなく、共にナットと協動し得ることに留意すべきである。
【００１７】
バレル(16)は、外側表面(28)を有しており、該表面(28)は、複数の平面部(32)で形成されている。これら平面部(32)は、レンチやスパナのような適当な工具が係合できる係合構造として機能する。さらに、バレル(16)には、外側表面(28)に隣接する円環状の棚(36)が形成されている。溝(40)は、棚(36)に隣接するようにバレル(16)に形成されている。溝(40)の側方には係合面(44)が配置されており、図４及び５から最も良く理解されるように、係合面(44)は、棚(36)の下方の領域がアンダーカットされている。係合面(44)は、概ね半径方向について内方に向いており、略円錐台状の形状を構成する。この略円錐台形の形状は、前述の第１方向についてバレル(16)から離れて位置する頂点(48)を含んでいる。「下」、「上」、「内」及び「外」のような表現及び類似な表現は、それらの変形も同様に、本明細書において限定する目的で使用されていないことを理解すべきである。
【００１８】
第１ニップル(20)は、外側ネジ山(52)を含んでおり、さらに、バレル(16)に対向側にある第１ニップル(20)の自由端には、第１シール面(56)が形成されている。第１シール面(56)は、略円錐台形状になっている。
【００１９】
ナット(12)は、カラー(60)、複数のフィンガー(64)、フェルール(68)及びスラストワイヤ(72)を含むとして広く説明される。ここに示された典型的な実施例では、カラー(60)及びフィンガー(64)は、モノリシックな単一片の部材として形成されている。
【００２０】
カラー(60)は、複数の平面部(80)で形成された外側表面(76)を含んでおり、これら平面部(80)は、レンチやスパナのような適切な工具が係合する係合構造として働く。図３に最も良く示すように、カラー(60)は、内側表面(84)を更に含んでおり、該表面(84)上には、内側ネジ溝(88)が形成されている。内側表面(84)には、略円環状のチャンネル(92)が更に形成されており、チャンネル(92)は、カラー(60)に形成された孔(96)(図１)と通じている。孔(96)は、チャンネル(92)からカラー(60)の外側表面(80)に達している。スラストワイヤ(72)は、チャンネル(92)内と孔(96)内とに配置される。
【００２１】
各フィンガー(64)は、長く延びた延出部(100)(図４及び図５参照)と、突起(104)とを含んでいる。延出部(100)は、互いに概ね平行であって、チャンネル(92)の反対側にて、カラー(60)の長手方向に平行に、カラー(60)の端部から延びている。各突起(104)は、カラー(60)の反対側にて、対応する延出部(100)の自由端に設けられている。各突起(104)は、第１面部(108)及び第２面部(112)を含んでおり、これらは互いに弧状の端部(116)にて互いに交わる。第１面部(108)は、延出部(100)から、概ね外向き半径方向に、即ちカラー(60)の長手方向に対して半径方向に延びている。図示した実施例では、第１面部(108)は、大まかに言うと、延出部(100)の長手方向に垂直であり、図示した実施例の継手では、同一面上に配置されている。
【００２２】
第２面部(112)の各々は、ナット(12)から概ね外方に向いている。第２面部(112)は、略円錐台状に構成されている。つまり、同一の円錐台形状の上に配置されている。第２面部(112)の円錐台形状は、第２頂点(120)(図３参照)を有しており、第２頂点(120)は、前述の第２方向についてバレル(16)から離れた位置に配置されている。
【００２３】
フェルール(68)は、互いに接続された管部(124)と、フランジ(128)とを含んでいる。フランジ(128)の縁(130)（図３）は、管部(124)から一様に延びている。フェルール(68)には、略円錐台形状の第２シール面(132)が形成されている。
【００２４】
図３から理解されるように、ナット(12)が第１ニップル(20)に装着されると、第１及び第２シール面(56)(132)は、密閉するように互いに重なり合う。以下で詳細に述べるように、ナット(12)が接続具(8)と螺合して堅く締められると、流体回路の第１構成要素、例えば１本のチューブ(図示せず)は、縁(130)とスラストワイヤ(72)の間に挟まれて、シールされるようにそれらの間で強く押圧される。このように、フランジ(128)は、フランジ(128)とスラストワイヤ(72)の間に配置された１本のチューブやその他の構造体と係合するが、スラストワイヤ(72)と係合可能であると言える。
【００２５】
フィンガー(64)は、図１に示す自由状態、即ち変形していない状態から弾性的に曲げられる。図５に示すように、継手が組み立てられると、フィンガー(64)は、弾性的に変形した状態になる。また、少なくとも継手(4)の一部が組立分解されている間、弾性的に変形した状態になる。これは、図４に示す状態と、図５に示す状態との間の継手(4)の状態における遷移を考慮すると概ね理解される。表現「部分的に組み立てられた」及び類似の表現は、概して、ナット(12)及び接続具(8)が互いに螺合して接続されているが、フィンガー(64)が、係合面(44)と係合していない状態を称していることに留意されるべきである。さらに、表現「組み立てられた」は、フィンガー(64)が係合面(44)と係合して、継手(4)が適当なレベルまで回転されている状態を称していることに留意されるべきである。ナット(12)及び接続具(8)が螺合して接続される場合、フィンガー(64)は、棚(36)及び係合面(44)が交わる領域にて第２面部(112)がバレル(16)と係合するまで、変形しない状態で溝(40)に接近する。接続具(8)とナット(12)がこの位置からさらに螺合すると、図４及び図５から理解されるように、フィンガー(64)がそれらの自由状態から弾性的に変形する。接続具(8)上にて、ナット(12)がこのように螺合して進むと、端部(116)が棚(36)を通過して進んで、係合面(44)と係合するまで、フィンガー(64)の弾性的な変形は次第に大きくなる。端部(116)が係合面(44)に係合する位置より手前で、フィンガー(64)が、このように次第に弾性変形をするのは、バレル(16)から離れた第２方向に第２頂点(120)を有している第２面部(112)の円錐台形状に起因する。
【００２６】
一旦、端部(116)が係合面(44)に係合すると、接続具(8)上にてナット(12)が螺合して進む。棚(36)の下の領域では、係合面(44)のアンダーカット構成によって、フィンガー(64)の弾性的な変形は低減される。しかしながら、図５に示すように、継手(4)が完全に組み立てられても、フィンガー(64)は、まだ自由状態から弾性的に変形した状態にあって、端部(116)は、係合面(44)と接触して係合していることに留意すべきである。
【００２７】
図５から更に理解できるように、組み立て位置から緩む方向に、即ち、継手(4)が分解されるようにナット(12)が移動すると、フィンガー(64)の弾性的な変形は、効果的に、連続的に、次第に増加する。このようにフィンガー(64)の変形が次第に増すと、端部(116)と係合面(44)とを係合する力が次第に増加して、端部(116)と係合面(44)間にて摩擦力が次第に増加する。このような摩擦力によって、接続具(8)に対して緩む方向にナット(12)が移動することは抑制される。このように、弾性的変形及び摩擦力が次第に増加するのは、係合面(44)の円錐台形状が、バレル(16)から第１方向に離間した位置に第１頂点(48)を有していることによる。第２面部(112)は、係合面(44)に対して逆の角度に向いており、端部(116)が係合面(44)と接触して係合するようになっている。
【００２８】
故に、ナット(12)の緩みを抑制する摩擦力は、この様な緩みが、端部(116)が係合面(44)の領域を超える点に達するまで、緩みの増加と共に増加する。このように、緩む方向に次第に増加する摩擦は、上昇する及び/又は変化する圧力、温度及び振動の結果として動作中に生じる継手(4)の予期しない緩みを、効果的に抑制する。継手(4)が完全に組み立てられた場合、端部(116)と係合面(44)の摩擦による係合によって、確かなレベルの摩擦抵抗がもたらされて、緩む方向へのナット(12)の移動に抵抗する。温度、圧力及び振動によって生じる力のように、緩む方向にナット(12)を無意図的に移動させようとする力が、端部(116)と係合面(44)の間における摩擦による初期の係合状態に打ち勝つ場合、その結果生じるナット(12)の緩みは、このような無意図的な緩みが終わるまで、このような緩みに抵抗する摩擦抵抗を次第に増加させる。この点に関して、本明細書に記載された構造の種々の角度及び摩擦力は、特定の用途に適切な特徴を与えるように調整され得る。さらに、組み立て状態から緩む方向に継手(4)を最初に移動させる際に、端部(116)は、係合面(44)と接触したままであることに留意すべきである。このように接触が継続することで、継手(4)の初期の緩みが生じる間、摩擦力が次第に増加する特性が促進されている。
【００２９】
完全に組み立てされた状態で与えられる、緩みに抵抗する初期の摩擦抵抗と、緩んでいる間次第に増加する摩擦抵抗は、他のシステムとは全く対照的に、何らかの構造が緩みに抵抗する前に、ある程度自由な緩みをもたらす。さらに、他のシステムとは全く対照的に、緩みに抵抗する摩擦抵抗は、ナットの初期の緩みを低減する。この点に関して、本明細書で説明された摩擦抵抗は、他の継手装置における静止及び動摩擦と比べて、動摩擦と同様に静止摩擦にも与えられることに留意すべきである。さらに、温度、圧力及び振動の結果生じる無意図的なナットの緩みは、通常、静止摩擦の作用によることに留意すべきである。しかし、常にこのようであるとは限らない。
【００３０】
特定の実施例について、本発明が詳細に説明されたが、当該技術分野で通常の知識を有する者は、この明細書の全ての教示を踏まえて、細部について様々な変更及び修正が可能であることは理解されるであろう。従って、開示された特定の構成は、説明のみを目的とするものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲と、それらのあらゆる及び全ての均等物に渡って与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の改良された継手の分解斜視図である。
【図２】部分的に組み立てられた状態の継手の斜視図である。
【図３】図２の３−３線に沿って破断した断面図である。
【図４】図３の一部の拡大図であって、継手は、部分的に組み立てられた状態である。
【図５】図４と類似の図であって、組み立てられた状態の継手を示している。
【符号の説明】
【００３２】
(8)     接続具
(12)    ナット
(14)    継手
(16)    バレル
(20)    第１ニップル
(24)    第２ニップル
(28)    外側表面
(36)    棚
(40)    溝
(44)    係合面
(48)    第１頂点
(60)    カラー
(64)    フィンガー
(76)    外側表面
(84)    内側表面
(100)   延出部
(104)   突起
(108)   第１面部
(112)   第２面部
(116)   端部
(120)   第２頂点
(124)   管部
(128)   フランジ
【図１】
2005098501.tif 000003
【図２】
2005098501.tif 000004
【図３】
2005098501.tif 000005
【図４】
2005098501.tif 000006
【図５】
2005098501.tif 000007