KR100246176B1 - 포지티브 트랜지션 급속 결합 커플링 - Google Patents

Abstract

두가지 독특한 급속 유체 결합 커플링의 실시예는 만약 튜브(22)가 완전히 접속되지 않으면 실링부재(42, 44)와 접촉하지 않는 튜브 내단(36)을 가진다. 바람직하게는, 리테이너는 하우징(24)의 구멍내에 튜브(22)를 잡고 있다. 리테이너(30)는 애벌랜치 타입이며 튜브(22)를 삽입하는데 큰 힘이 요구되지만 일단 이러한 큰 힘이 가해지기만 하면 그 튜브(22)의 운동량이 튜브(22)를 완전히 삽입되는 지점까지 이동시킨다. 튜브(22)가 큰 힘이 시작되는 애벌랜치 포인트를 통과해 지나지 않으면 하우징(24)내에서 튜브(22)와 실링부재(42, 44)사이의 실링상태는 이루어지지 않는다. 일단 튜브(22)가 그 지점을 통과하기만 하면 그것은 완전히 접속될 것이다. 본 발명은 튜브(22)가 완전히 접속되지 않으면 튜브(22)와 하우징(24)의 실링상태가 이루어지지 않도록 보장한다.

Description

[발명의 명칭]

포지티브 트랜지션 급속 결합 커플링

본 출원은 1991년 8월 29일 출원된 미국 특허출원번호 제07/751,196호에 대한 일부계속출원(CIP)이다.

[본 발명의 기술분야]

본 출원은 만약 튜브가 연결 구조체속으로 완전히 삽입되지 않으면 실링되지 않는 것을 보장하는 급속 유체 결합 커플링(Quick fluid connect couplings)에 관한 것이다.

급속 유체 결합 커플링은 당 분야에 잘 알려져 있으며 튜브를 하우징 또는 제2 튜브에 신속히 연결하는데 사용한다. 몇 개의 급속 결합 커플링은 대부분 현대적 차량의 브레이크 라인, 공기 조화 라인, 파워 스티어링 라인 및 다른 고압 라인을 하우징 또는 제2 튜브에 연결하기 위해 사용된다.

특히 성공적인 종래의 커플링은 하우징의 암구멍(female bore)속으로 삽입되는 스프링 또는 리테이너(retainer)로 구성된다. 상기 리테이너는 구멍안으로 축방향으로 움직이는 방향으로 반경방향 안쪽으로 뻗어있는 복수개의 아암들을 가지고 있다. 튜브는 반경방향으로 더 큰 업셋부(upset portion)를 가지고 있는데 이것은 구멍속으로 이동하여 상기 아암의 내주면과 맞닿게 된다. 아암의 축방향 그리고 반경방향 최내단들은 내경을 한정하며 이 내경은 업셋부가 아닌 다른 부위에서의 튜브의 외경과 대략 같은 크기이다. 튜브가 구멍속으로 더 삽입되면서, 업셋부는 아암에 대해 반경방향 바깥쪽으로 힘을 가하며 아암을 지나 축방향으로 이동한다. 일단 업셋부가 축방향으로 아암을 지나 움직이게 되면 아암은 반경방향으로는 튜브의 외부로, 축방향으로는 튜브의 업셋부와 구멍의 외단 사이로 탄성 복귀하게 된다. 그러면 튜브는 완전히 삽입되고 리테이너는 튜브를 하우징내에 단단히 잡고있게 된다.

종래의 한 커플링에서, 리테이너는 "애벌랜치(avalanche)"타입이라고 불리는 것인데 여기서는 튜브를 하우징내에 삽입하기 위해 요구되는 힘은 최초 축방향 삽입을 위해서는 비교적 작지만 그 다음 업셋부가 아암의 내주면과 처음 접촉한 후에는 급격하게 증가한다. 이 큰 힘이 요구되기 시작하는 지점은 "애벌랜치"포인트라고 정의된다. 일단 작업자가 이 크게 요구되는 힘을 극복하기 위해 충분한 힘을 가하기만 하면 그 운동량이 튜브를 축방향의 더 내부로 이동시켜 완전히 삽입되는 것을 확실히 한다.

이러한 유형의 급속 결합 커플링은 애벌랜치 포인트에 도달하기전에 그 튜브의 내부 끝이 하우징내의 실링부재와 정렬되는 축방향지점에 오게됨으로써 몇가지 문제가 발생된다. 실링부재는 튜브의 외주부와 맞물리게 되어 튜브가 더이상 삽입되지 못하도록 다소의 저항력을 발생시킨다. 이것은 조립공에게 취대 요구 힘이 충분히 가해졌을 것이라는 잘못된 인상 또는 느낌이 들도록 한다. 따라서, 종래 기술은 때때로 조립공으로 하여금 이러한 느낌이 마치 튜브가 완전히 삽입된 것처럼 오해를 불러 일으키곤 하였다. 더우기, 만약 조립공이 어떤 이유로 튜브를 완전히 삽입하는 것을 소홀히 한다고 해도 그럼에도 여전히 종래의 연결장치는 튜브와 하우징 사이에 실링 상태를 유지시키는 것이 가능하다.

튜브가 사용중에 접속이 끊어질 수 있으므로 완전히 삽입되지 않도록 하는 것은 바람직하지 않다. 이것은 튜브가 차량에 사용되는 경우에 특히 그러하다. 전술한 종래의 구조체에서는 튜브가 완전히 하우징내로 삽입되지 않음에도 여전히 하우징과 튜브 사이의 실링 상태를 제공할 수 있다. 상기 실링 상태는 차량이 제조공장의 조립공정을 벗어날 때까지의 얼마동안은 적절할 수도 있다. 그러나 결국은 라인내의 유체압력, 진동 또는 온도순환이 하우징과 튜브의 접속을 끊기게 만들 것이다. 차량이 조립공정을 떠나기 전에 부적절한 접속을 확인하는 것은 매우 바람직하다.

[발명의 개요]

개시된 한 실시예에서 급속 결합 커플링은 튜브가 완전히 삽입될 수 있는 지점을 통과해 이동할 때까지는 튜브와 하우징 사이의 실링이 이루어지지 않도록 한다. 개시된 한 실시예에서, 튜브 삽입에 요구되는 힘은 작은 값에서 시작한 다음 제1 축방향지점에서 비교적 높은 값까지 급격하게 증가한다. 일단 이러한 비교적 큰 힘이 극복되고 나면 그 운동량이 튜브를 완전히 삽입 지점까지 이동시킨다. 튜브의 축상의 최내단은 튜브가 상기 제1 축방향지점을 지날 때까지 하우징내의 실링부재 속으로 받아들여지지 않는다. 따라서 작업자는 튜브가 완전히 삽입되었다고 잘못 인식하지 않는다. 더우기, 만약 튜브가 완전히 삽입되지 않는다면 실링도 되지 않는다. 만약 차량이 조립공정을 떠나 운전된다면 고압의 유체가 누출되는 것이 현저하게 눈에 띌 것이다.

바람직하게 튜브는 내부 축 끝으로부터 일정 간격 떨어져 있는 반경이 더욱 큰 업셋부를 가지고 있다. 리테이너는 바람직하게는 구멍의 바깥쪽 끝으로부터 축방향으로 구멍을 향해 반경방향 안쪽으로 뻗어있는 다수의 탄성의 아암을 가진다. 튜브는 업셋단부가 이러한 아암들의 내주면과 최초 접촉할 때까지 삽입된다. 이 최초 삽입은 상술한 바와 같이 작은 크기의 힘이 요구된다. 이 지점이 제1축방향지점 또는 애벌랜치 포인트이다. 튜브를 더욱 삽입시키는 것은 업셋부로 하여금 아암을 반경방향 바깥쪽으로 바이어스시키도록 요구하는데 이것은 튜브삽입에 있어 급격한 힘의 증대를 요구한다.

튜브가 애벌랜치 포인트를 지남에 따라, 튜브의 업셋부는 아암을 반경방향 바깥쪽으로 바이어스하기 시작한다. 그러면 튜브의 축방향 최내단은 제1 실링부재쪽으로 이동할 것이다. 앞에서 언급된 바와 같이, 일단 이러한 애벌랜치 포인트가 통과되면 튜브의 운동량이 튜브를 완전조립위치까지 이동시킨다. 따라서 애벌랜치 포인트를 통과한 직후 실링부재가 튜브와 접촉을 시작하는 것이 바람직하다.

나아가, 튜브 삽입에 있어 실링부재로부터 튜브삽입에 대한 어떠한 저항도 급격한 힘이 제공되는 영역에서 발생할 것이다. 따라서 실링부재로부터 발생한 저항은 쉽게 극복될 것이고 작업자에게 어떠한 오해의 소지를 제공하지 않는다.

본 발명의 가장 바람직한 한 실시예에서, 튜브가 상기 애벌랜치 포인트에 도달했을 때 튜브의 축방향 최내단은 제1 실링부재의 축방향 최외단과 인접한다. 이러한 실링부재와 튜브 축방향 단부의 바람직한 정렬은 최대의 실링이 가능하도록 하지만, 반면에 튜브가 완전히 삽입될 때까지는 여전히 실링 상태를 제공하지 않는다.

두번째 실시예에서, 튜브는 업셋부로부터 안쪽으로 위치된 2계단 직경 부위를 가진다. 실링부재들은 하우징내에 위치하며 이러한 2계단 부분들의 각각과 결합된다. 축방향의 외측 실링부재는 내측 실링부재의 반경방향 위치로부터 반경방향 바깥쪽에 위치한다. 2계단 튜브는 내측부를 가지는데 이것은 그 내측부와 업셋부 사이에 위치하는 외측부 또는 몸체부보다 반경이 더 작다.

튜브가 하우징내로 삽입되어 업셋부가 리테이너와 최초로 접촉할 때, 내측부는 외측부와 접촉하기에 적합하도록 되어있는 외측 실링부재와 축방향으로 정렬되어 있을 수 있다. 그러나 이 실링부재는 내측부의 외주면으로부터 반경방향 바깥쪽에 위치하므로 내측부와 실링 가능하도록 결합되지 않을 것이다. 따라서, 그 지점에서 실링상태는 이루어지지 않는다.

일단 튜브가 더 깊숙히 삽입되면 업셋부는 탄성의 아암을 반경방향 바깥쪽으로 변형시키게 되고 튜브의 내측부는 축방향 내측 실링부재와 실링되도록 결합할 것이다. 나아가 튜브의 몸체부는 외측 실링부재와 실링되도록 결합할 것이다. 따라서 튜브의 독특한 구조와 실링부재의 위치로 인해 비교적 짧은 축방향 이동이 있은 후에 양호한 2개의 실링상태가 만들어진다. 때때로 이것은 일반적으로 튜브의 안쪽 끝이 비교적 긴 축방향 길이에 걸쳐 전체적으로 이동하는 첫번째 개시된 실시예에 비해서 이점을 제공한다.

본 발명의 이상과 같은 그리고 다른 목적과 특징은 후술하는 발명의 상세한 설명 및 도면으로부터 잘 이해될 수 있다. 다음은 도면의 간단한 설명이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 커플링의 분해 사시도이다.

제2도는 제1도에 도시한 커플링의 한 부분에 대한 부분단면도이다.

제3도는 제1도에 도시한 커플링에 대한 단면도이다.

제4도는 제3도와 유사한 도면이다.

제5도는 제4도와 유사한 도면이다.

제6도는 제5도와 유사한 도면이다.

제7도는 본 발명의 두번째 실시예에 대한 단면도이다.

제8도는 제7도와 유사한 도면이다.

제9도는 제7도와 유사한 도면이다.

제10도는 제7도와 유사한 도면이다.

제11도는 제7도에 도시한 커플링에 대한 부분단면도이다.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

제1도는 튜브(22)를 하우징(24)내에 접속하기 위한 급속 결합 유체 커플링 (20)을 도시하고 있다. 하우징(24)은 하류 끝부분에 하류쪽 튜브(28)와 접속될 구조체 (26)를 가진다.

리테이너(30)는 하우징(24)내로 삽입되며 튜브(22)의 업셋부(34)와 맞닿을 수 있도록 반경방향 안쪽으로 뻗어있는 복수개의 아암들(32)을 포함한다. 업셋부(34)는 업셋부(34)의 축방향 어느 일측 부위 보다 더 큰 외경을 가진다. 튜브의 내단(36)은 리테이너(32)의 개구부(38)을 지나 스페이서(40)를 통과하여 튜브(22)와 하우징 (24) 사이에 유체를 단단히 실링하기 위해 오링(O-ring)부재(42 및 44)와 실링되도록 결합한다.

제2도에 도시한 바와 같이, 리테이너(30)는 하우징(24)의 구멍(46)속으로 삽입된다. 부싱(40)과 오링(42) 및 오링(44)는 구멍(46)속에서 리테이너(30)의 축방향 안쪽에 위치한다.

제3도에 도시한 바와 같이, 연결장치(20)는 튜브(22)를 구멍(46)속으로 삽입시킴으로써 조립된다. 내단(36)은 궁극적으로 실링부재(42 및 44)와 실링되도록 결합할 것이다.

제4도에 도시한 바와 같이, 업셋부(34)가 아암(32)의 내주면과 최초 접촉할 때까지 튜브(22)는 구멍(46) 속으로 쉽게 삽입될 것이다. 최외측 오링(42)은 제1 축방향지점(x)에 중심을 둔다. 업셋부(34)가 최초로 접촉하는 아암(32)의 내주면상의 지점(y)는 제2 축방향지점으로 정의된다. 제1 축방향지점과 제2 축방향지점 사이의 거리 x-y는 업셋부(34)와 튜브(22)의 내단(36) 사이의 거리보다 크다. 따라서 업셋부 (34)가 아암(32)의 내주면과 최초로 접촉할 때, 내단(36)은 최외측 실링부재(42)와 실링되도록 결합되지 못한다. 이때에는 튜브(22)와 하우징(24) 간에 실링상태가 이루어지지 않는다.

업셋부(34)가 제2 축방향지점(y)에 도달하는 순간은 애벌랜치 포인트로 알려져 있다. 이 지점까지 삽입력은 작으며 급격하게 증가하지 않는다.

튜브(22)가 계속 삽입됨에 따라, 업셋부(34)는 아암(32)을 반경방향 바깥쪽으로 구부리기 시작한다. 이것은 정변이(positive transition)영역으로 알려져 있으며 제5도에 도시되어 있다. 제4도에 도시된 지점까지 튜브(22)를 삽입하는데 필요한 힘을 능가하여 급격하게 큰 힘이 요구된다. 업셋부(34)가 아암(32)을 반경방향 바깥쪽으로 바이어스시키는 동안 튜브(22)의 내단(36)은 오링(42 및 44) 안으로 이동하기 시작하여 하우징(24) 내에서 실링되도록 결합한다.

따라서 급격하게 증가된 힘이 요구되는 정변이 영역을 튜브(22)가 통과하는 동안, 내단(36)도 역시 실링부재(42 및 44)속으로 힘을 받아 밀린다. 실링부재(42 및 44)로부터의 튜브(22) 삽입에 대한 어떠한 저항도 이 급격하게 증가된 힘의 영역안에서 발생할 것이고 따라서 실링부재에 의한 저항이 조립공으로 하여금 어떠한 오해의 소지도 발생시키지 않을 것이다.

제5도에 도시된 바와 같이, 반경방향 안쪽으로 경사진 제1 표면(52)은 아암 (32)상에 형성되고 전체적으로 구멍의 축과 평행하게 각을 이루어 형성된 제2 표면 (54)까지 뻗어있다. 일단 업셋부(34)가 부분(52와 54)사이의 정점에 도달하면, 튜브 (22)의 삽입에 대한 저항력은 급속히 감소한다. 그 다음 업셋부(34)는 경사진 제2부분 (54)을 지나 완전삽입지점까지 찰깍하고 끼워지게 된다.

제4도에 도시한 바와 같은 초기의 애벌랜치 포인트 및 제5도에 도시된 바와 같은 정변이 영역을 각각 지나 튜브(22)를 움직이는데 요구되는 힘은 튜브(22)를 제6도에 도시된 바와 같이 그것이 완전히 삽입되는 지점까지 이동시킨다. 그러면 이제 튜브(22)는 하우징의 구멍(46)속으로 완전히 삽입된다. 업셋부(34)는 아암(32)의 축방향 최내단의 안쪽에 받아들여진다. 튜브(22)는 하우징(24)내에 단단히 고정된다. 더우기, 축방향으로 튜브(22)의 내단(36)은 실링부재(42 및 44)의 반경방향 안쪽에 받아들여져서 유체의 빈틈없는 실링상태를 유지하게 된다.

제4도 및 제5도에 도시한 바와 같이, 튜브(22)의 업셋부(34)가 제2축방향지점 (y) 또는 애벌랜치 포인트에 있을 때 내단(36)은 실링부재(42)와 약간의 공간을 유지한다. 내단(36)은 사각(斜角)을 이루도록 깎여있고, 그 사각표면(斜角表面, beveled surface)부분은 외측 실링부재(42)의 바깥족 부분과 축방향으로 정렬하게 된다. 실링부재(42)는 여전히 내단(36)과 반경방향으로 공간을 유지한다.

제5도에 도시한 바와 같이, 일단 업셋부(34)가 아암(32)을 정변이 영역으로 반경방향 외측으로 바이어스시키기 시작하면 내단(36)은 곧 외측 실링부재(42)와 접촉한다. 제6도에 도시한 바와 같이, 일단 완전히 삽입된 내단(36)은 업셋부(34)가 정변이 영역을 지날 때까지는 실링상태를 이루지 못하도록 하는 최대한의 간격에 의해서 최외측 실링부재(42)로부터 축방향 안쪽으로 일정 간격을 두고 위치하게 된다.

제7도 내지 제11도를 참조하면, 본 발명의 두번째 실시예에 따른 급속 결합 커플링(60)이 도시되어 있다. 특히, 조립체(60)는 비교적 직경이 작은 내측부(64)에 인접한 사각(斜角)진 단부(63) 및 비교적 직경이 큰 몸체부(66)를 가진 튜브(62)를 포함한다. 도면에서 더 도시되어 있듯이, 몸체부(66) 또는 내측부(64)의 각 직경 보다는 더 큰 직경을 가진 업셋부(68)가 몸체부(66)의 바깥쪽에 위치한다. 업셋부(68)는 내측부 (64)로부터 소정의 간격(70)을 유지하고 있다.

도면에 더 도시된 바와 같이, 조립체(60)는 하우징(24) 및 복수개의 탄성의 아암들(32)을 가진 리테이너(30)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 하우징(24)은 구멍 (46)을 포함하며 그 구멍(46)은 튜브(62)를 받아들여 결착하기에 적합하도록 되어있는 개구부(72)를 가지고 있다. 내측 실링부재(74)는 외측 실링부재(76)로부터 축방향 반경방향 안쪽에 위치한다. 내측 실링부재(74) 및 외측 실링부재(76)는 둘다 하우징 (24)내로 받아들여지며, 내측 실링부재가 외측 실링부재(76)에 비해 더 두껍다.

제7도에서 도시한 바와 같이, 튜브(62)가 최초로 삽입되면서 내측부(64)는 외측 실링부재(76)와 축방향으로 정렬한다. 외측 실링부재(76)는 내측부(64)와 접촉하지 않으며, 따라서 이 지점에서는 실링상태가 이루어지지 않는다. 이 지점이 애벌랜치 포인트에 대응하는 지점이다. 제8도에 도시한 바와 같이, 일단 업셋부(68)가 아암(32)을 반경방향 바깥쪽으로 바이어스시키기 시작하면 내측부(64)는 내측 실링부재(74)와 접촉하기 시작하고 몸체부(66)는 외측 실링부재(76)와 접촉하기 시작한다. 제9도에서 계속 도시하는 바와 같이, 튜브(62)를 더욱 삽입할 때 튜브(62)의 완전한 실링상태가 이루어진다. 제10도는 유압을 가한 후의 커플링을 도시하고 있다.

2계단 튜브(62)의 창적적인 구조와 실링부재(74 및 76)의 위치로 인해, 실링부재들은 튜브(62)의 외주면상에 축방향 상류쪽으로 충분히 떨어져 배치되고, 반면에 그럼에도 제7도에서 보인 애벌랜치 포인트를 지나는 튜브(62)의 이동은 큰 이동거리를 요구하지 않음을 확신할 수 있다. 제7도에서 도시된 바와 같은 애벌랜치 포인트와 제9도 및 제10도에 도시된 바와 같이 완전접속지점 사이의 총 이동거리를 최소화하는 것이 때로는 바람직하다. 나아가, 실링부재들은 튜브(62)의 외주면을 따라 축방향으로 상류쪽으로 멀리 떨어져 위치하는 것이 때때로 바람직하다. 2계단 튜브 끝의 독특한 구조는 두가지 이점을 모두 제공한다.

제11도에서 도시한 바와 같이, 튜브(62)는 내측부(64) 및 몸체부(66)를 포함하는 2계단 부분을 포함하는데, 내측부(64)의 축방향 외단과 업셋부(68)의 축방향 내단 사이로 정의되는 간격(70)을 유지하고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 개시되었다. 그러나 당업자는 본 발명의 범위내에서 임의의 변형물이 생길 수 있다는 것을 깨닫을 수 있을 것이다. 따라서 다음의 청구항은 본 발명의 정확한 범위 및 내용을 결정하기 위해 고찰되어야만 한다.

Claims (4)

1. 입구로부터 그 내부 안쪽으로 뻗어있는 축방향 구멍을 한정하는 하우징(24)과; 상기 구멍속으로 삽입가능한 튜브(62)를 구비하고, 상기 튜브(62)는 몸체부(66) 및 축방향으로 상기 몸체부의 안쪽으로 연장되어 그 몸체부보다 작은 반경을 가진 내측부 (64)를 포함하고, 상기 몸체부의 외주면에는 업셋부(68)가 돌출 형성되고, 상기 튜브 (62)를 잡고 있기 위해 상기 튜브 및 상기 하우징(24)과 결합되도록 상기 하우징의 구멍내에 위치해 반경방향 안쪽으로 뻗어있는 탄성의 아암들(32)을 가지는 리테이너 (30)를 구비하고, 상기 튜브(62)를 삽입할 때 상기 업셋부(68)가 상기 리테이너(30)의 탄성 아암들(32)과 접촉하여 최대의 저항을 제공하는 애벌랜치 포인트를 한정하고, 상기 하우징(24)의 내주면에 자리잡은 외측 오링부재(76) 및 축방향으로 상기 외측 오링부재의 안쪽에 자리잡은 내측 오링부재(74)를 구비하고, 상기 튜브(62)를 상기 구멍내의 상기 애벌랜치 포인트 또는 축방향으로 그 애벌랜치 포인트 바깥쪽의 임의의 지점에 해당하는 지점까지 삽입하면 상기 튜브는 상기 외측 오링부재(76) 및 내측 오링부재 (74)와 실링되도록 접촉하지 않고, 상기 튜브(62)를 축방향으로 상기 애벌랜치 포인트 안쪽의 임의의 지점까지 삽입하면 상기 튜브의 몸체부(66)는 상기 외측 오링부재(76)와 실링되도록 접촉하고 상기 내측부(64)는 상기 내측 오링부재(74)와 실링되도록 접촉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 급속 결합 커플링.
2. 제1항에 있어서, 상기 업셋부(68)는 상기 튜브(62)가 상기 애벌랜치 포인트에 해당하는 축방향지점까지 삽입될 때 상기 탄력있는 아암들(32)을 반경방향 바깥쪽으로 변형시키고 상기 튜브(62)가 완전삽입지점까지 삽입되어 상기 업셋부(68)가 상기 아암들(32)의 안쪽에 위치하며 상기 아암들은 변형되지 않는 지점으로 복귀됨과 동시에 업셋부(68)와 맞닿아 상기 튜브가 상기 구멍으로부터 빠지는 것을 방지하는 급속 결합 커플링.
3. 제1항에 있어서, 상기 내측 오링부재(74)는 상기 외측 오링부재(76)보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 급속 결합 커플링.
4. 제1항에 있어서, 상기 하우징(24)의 구멍은 균일한 내경을 가진 것을 특징으로 하는 급속 결합 커플링.