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【発明の名称】 結合装置
【発明者】 【氏名】ロバート・アール・アーサイキービクズ

【氏名】ウォルター・ジェイ・オレンダー

【要約】 【課題】ねじが切られた結合リングすなわちナットに置き換えるために配置された結合装置に関する。

【解決手段】従来の回転式結合システムの内部にねじが切られた結合リングすなわちナットは、ねじ山を軸線方向に横切っていて対になる片方の外部ねじ山上にロックする複数の突出部を有するロック用リングで置き換えられる。突出部は、力がコネクタの周囲の沿って均等に供給され、反係合解除スリーブが突出部を超えて延びていて、スリーブが第1の位置にある場合に、突出部から内方へ延びた舌状部が外部にねじが切られた対になる片方のねじ山から外れることから阻止し、そして、スリーブは、突出部がより容易にねじ山をクリヤーしそれによって係合解除を促進するのを可能なように軸線方向へ引かれるように配置されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 第1のコネクタの片方と外側にねじが切られた第2のコネクタの片方とをプッシュプル係合可能にするための結合装置であって:第1のコネクタの片方に係合するように配置された結合スリーブと;ねじ山上に軸線方向へ押圧された場合に第2のコネクタの片方のねじ山を係合し、軸線方向へ引き離された場合にねじ山から係合解除されるために設けられた、複数の軸線的に延びた弾性的な突出部を有するほぼ円筒状のロック用リングと;を備えていて、前記結合スリーブは、スリーブが前記弾性的な突出部の端部を越えて延びる第1の位置に偏倚されていて、突出部は、第1と第2のコネクタの片方の意図しない係合解除を可能にするのに十分な量だけ、結合スリーブによって径方向外方へ可撓性であることから阻止されていて、スリーブは、突出部がねじ山をクリヤーすることを可能にするために軸線的に係合解除方向へ引かれるように配置されていることを特徴とする結合装置。
【請求項2】 前記突出部は、前記ロック用リングの周面の周りに分配されていることを特徴とする請求項1記載の結合装置。
【請求項3】 前記突出部は、第1の軸線方向に延びていて、突出部はさらに、突出部とのなす角度が第2の軸線方向内方へ鋭角をなして延びた舌状部を有していることを特徴とする請求項1記載の結合装置。
【請求項4】 前記舌状部は、外側にねじが切られたコネクタの異なったねじ山を係合するように、前記突出部の端部から異なった軸線的距離に位置付けられていて、それによってロック力を最適にすることを特徴とする請求項3記載の結合装置。
【請求項5】 前記結合スリーブの内面を係合するために径方向外方へ前記突出部から延びたディンプルをさらに有することを特徴とする請求項1記載の結合装置。
【請求項6】 前記結合スリーブは、前記第1のコネクタの片方の周りに延びた波状リングによって、前記第1のコネクタの片方に関して偏倚されていることを特徴とする請求項1記載の結合装置。
【請求項7】 前記結合スリーブは、第1のコネクタの片方から突出したフランジと、第1のコネクタの片方の外側のねじ山上にかみ合う内部にねじが切られたアダプタとの間に捕捉されていることを特徴とする請求項1記載の結合装置。
【請求項8】 結合されたコネクタの片方間同士の余分な遊びを最小にし封止を提供するために、前記ロック用リング内に位置された弾性的な部材をさらに有することを特徴とする請求項1記載の結合装置。
【請求項9】 前記コネクタの片方は、電気コネクタの片方であることを特徴とする請求項1記載の結合装置。
【請求項10】 前記コネクタの片方は、MIL−C−5015電気的コネクタの片方であることを特徴とする請求項9記載の結合装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、適応性の結合装置に関し、特に、従来のねじが切られた結合リングすなわちナットに置き換えるために配置された結合装置に関する。本発明の結合装置は、第1のコネクタの片方(half)が、対になる外側にねじが切られたコネクタの片方と結合したり、それから離れたりして、直線的なプッシュプル(push−pull)クイック結合および結合解除を可能にする。さらに、本発明の結合装置は、コネクタの片方が、衝撃または振動の結果として非意図的に結合解除されることから阻止する反結合解除特徴部を有している。
【0002】本発明の結合装置は、電気的、流体的、または空圧的結合装置に使用され、好ましい実施例において、最初の軸線的挿入に続いて、ロック用突出部の列を有する外側にねじが切られたコネクタの片方の係合ねじ山を係合する複数の突出されたロック用リングを有している。結合スリーブは、非意図的な結合解除を阻止するためにロック位置に第1の方向へ偏倚されていて、ロック用突出部がねじが切られたコネクタの片方のねじ山から軸線的に係合解除されるのを可能にし、それによって軸線的係合解除を可能にするために、第1の方向と対向する第2の方向に引かれるように設けられている。適切でない操作による破壊を阻止するために、突出部はある回転を阻止するために設けられている。
【0003】
【従来の技術】従来のねじが切られた結合システムは、2つの結合片方(couplinghalf)を有している。第1の結合片方は、その上に、内部にねじが切られた直径を有する回転可能な結合リングすなわちナットを有していて、第2の結合片方は、第1の結合片方の内部にねじが切られた結合リングすなわちナットを受け入れ回転可能に係合するために、外部にねじが切られている。例として、ある電気コネクタは、1インチ(2.54センチメートル)当たり20のピッチでねじ山を切られていて、内部にねじが切られた結合リングを外部にねじが切られたコネクタの片方上に回転することによって係合する結合システムを採用している。典型的には、そのような結合システムは、コネクタを完全に係合するために、半分からそっくり1ダースのターン(回転)を必要とする。
【0004】内部にねじが切られた結合リングを外部にねじが切られたコネクタの片方上に回転する必要を避けるために、結合リングをプッシュプルタイプの「クイック結合/結合解除」装置または構造部と置き換える多くのコネクタ構造が存在する。多くの場合において、これらの構造は、回転可能な結合部の内部および外部ねじが切られた部分を、戻り止め突出部、干渉嵌合(interference fit)を形成するために設けられた補足的な構造、およびより複雑なラッチ構造部を有する直線的な結合装置と完全に置き換えるシステムの形状である。現存するシステムにおいて、雄型結合部と雌型結合部とのすべてを置き換えることは一般に実用的ではない。その結果、回転式結合システムがプッシュプルシステムによって置き換えられる場合、あるタイプのアダプタが必要となる。そのようなアダプタの例は、照明システムに関連した環境において、電球とソケットとの間のクイック結合および結合解除を可能にするために数年前から提案されてきている。この概念の例は、米国特許第1、721、365号、3、173、473号、および5、380、214号に記載されていて、それぞれは、従来の外部にねじが切られた電球から突出部を軸線的にプッシュプルで係合し、また係合解除することが可能な照明ソケット用のアダプタリングを開示している。
【0005】照明ソケット構造部が有していて、それらが多くの電気的、空圧的、または流体的結合応用に適合不可能にしている問題は、これらも特許に開示されたアダプタが、対になるソケットから電球のねじが切られた部分の意図的でない解放を阻止するための装置を何ら有していないことである。これは、たとえば、アダプタが衝撃や振動を受けやすく、ねじ山が突出部から解除されたり離れたりすることが生じ、電力コネクタの場合には電気的衝撃の危険を導き、流体結合システムの場合は漏洩し、または結合された装置の欠陥となり、軍用または航空宇宙応用において重大な欠点である。結合装置のねじが切られたコネクタの片方とのプッシュプル係合を提供し、同様に、確実な反振動性または結合解除阻止を提供する照明システムの環境で使用されるプッシュプル構造全体の改良は、米国特許第4、941、846号に開示されている結合装置である。この結合装置は、内部にねじが切られた結合口部が、コネクタの片方上に押圧されるように外部にねじが切られた対になるコネクタの片方を係合するためのカム配置を使用していて、また、スリーブが後方へ引かれるまで対になるコネクタの片方からの係合解除を阻止するための、口部を越えて延びた係合スリーブを使用している。
【0006】米国特許第4、941、846号に開示されている結合装置の欠点は、カムと内部にねじが切られた口部が、結合装置と外部にねじが切られたコネクタの片方との軸線的係合と係合解除を可能にするけれども、この配置は、他の従来の回転式またはプッシュプル結合システムと比較してかなりコストがかかり、また、最も多く存在しているコネクタシステムに適用するには困難である。外部にねじが切られたコネクタの片方上に嵌合されるアダプタを有する従来の結合装置の最後のグループは、米国特許第3、430、184号、3、452、316号、4、208、082号、および4、632、480号に記載されている。このグループの結合装置は、プッシュプルソケットアダプタおよび米国特許第4、941、846号の結合装置の構造を分担しているが、しかし、これらは、ミサイル、爆弾、および類似のもののクイック解放の電気ケーブル(umbilical chord)コネクタの環境で使用されるので、したがって、これらは、軸線的な結合と解除の両方よりはむしろ軸線的な係合解除を促進するためにのみ設計されている。
【0007】今日まで、発明者は、第1のコネクタの片方を複数の直線運動を使用して第2の外部にねじが切られたコネクタの片方に係合しロックし、また、確実な結合解除阻止と同様に対になるコネクタの片方の直線的係合解除を可能にし、さらに、一体化されたコネクタ/結合片方と、現存するコネクタまたは結合片方のいずれかを経済的に提供できるような、本発明によって提供される結合装置の組み合わせを提案する従来の結合装置をまったく知らない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】第1のコネクタの片方を複数の直線運動を使用して第2の外部にねじが切られたコネクタの片方に係合しロックし、また、確実な結合解除阻止と同様に対になるコネクタの片方の直線的係合解除を可能にし、さらに、一体化されたコネクタ/結合片方と、現存するコネクタすなわち結合片方のいずれかを経済的に提供したい。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、第1のコネクタの片方と外部にねじが切られた第2のコネクタの片方とを確実な結合解除阻止を有して結合し、また結合解除することを可能にするが、依然として製造と操作が簡単で信頼可能な結合装置を提供することである。回転運動なしでコネクタの外部ねじ山上にロックするために、従来の外部にねじが切られたコネクタのねじ山を越えて押圧できる簡単で信頼可能な結合装置を提供することもまた本発明の目的である。本発明のさらに他の目的は、係合および係合解除時間が短縮され、各ねじ山の輪郭(外径)に対してロックされた複数の突出部を介して対になる片方の周囲の周りのロック力の供給を通じて、反振動および反衝撃結合力を提供する2つのコネクタの片方の接続を可能にするための装置を提供することである。
【0010】これらの目的は、従来のねじが切られた結合リングを、一体型の結合リングと置き換えるように設計された結合装置を有することによって達成された。それは、最初の軸線的挿入に続いて、従来の外部にねじが切られたコネクタの片方の係合ねじ山をロック用突出部の列で係合することである。本発明の好ましい実施例において、従来の関連する結合の内部にねじが切られた結合リングすなわちナットは、ねじ山を軸線方向に横切り、対になる片方の外部ねじ山上にロックする複数の突出部を有するロック用リングで置き換えられる。突出部は、コネクタの周囲に力が均一に供給され、また、反係合解除スリーブが突出部を越えて伸びていて、スリーブが最初の位置にある場合、突出部から内方へ延びた舌状部が、外部にねじが切られた対になる片方のねじ山から外れることから阻止し、スリーブは、突出部がもっと容易にねじ山をクリヤーしそれによって係合解除を促進することを可能にするために軸線方向へ引くことができるように配置される。
【0011】結合システムを本発明とかみ合わせるために、多分、電気的コネクタ応用において言えることであるが、第1のコネクタの片方の係合キーは、他のどのようなコネクタシステムにおいても必要であるが、最初に整列されていなければならず、その後、第1のコネクタの片方は、軸線的な力で従来の外部に対になる係合コネクタの片方上に押圧される。コネクタの片方をかみあわせから外すために、結合スリーブは単に引き戻され、第1のコネクタの片方は対になるコネクタの片方を引き離す。結合スリーブを引き戻すことは、ロック用突出部を外部ねじ山から係合解除し、対になっていた片方を自由にする。本発明の結合装置は、種々の電気的、空圧的、または液圧的コネクタシステムと使用することができる。本発明が有益に適用されたコネクタの例は、電気コネクタのMIL−C−5015の一団である。コネクタのこのラインは、しばしば産業適応用に使用される。本発明は、ねじが切られたコネクタのこの一団に適されていて、すでに存在し現在の生産に容易に組み込まれる応用に使用される改良プラグとして販売されている。本発明は、外部にねじが切られた容器を変更する必要がないのに後方の両立性の考慮なしで、クイック係合解除タイプ用のねじが切られたコネクタの品質向上を可能にする。
【0012】
【発明の実施の形態】図2〜図4に示されたように、結合組立ては、従来のねじが切られたコネクタの片方20と23とを有している。コネクタの片方20の従来の回転可能でねじが切られた結合リングに代わって、置換型結合スリーブ21は、本発明の好ましい実施例の本質に従って、図1と図5とに詳細に示されたロック用リング22と協働するように構成されていて、以下に述べるような方法で操作する。
【0013】ロック用リング22は、親コネクタの片方20と結合スリーブ21との間に捕捉されるような直径に回転成形(roll−formed)されていて、複数の突出部24を有している。結合スリーブ21は、波状リング30によって最前端部に保持されていて、上述した全ての構成要素を適切な位置に保持するこの場合は、遷移用アダプタ27である固定要素によってフォローされている。この分野の当業者は、アダプタ27が、それが設けられるべきコネクタ、またはそれが置き換えられるように構成されているコネクタのタイプに依存し、例示的に示されているのはMIL−C−5015タイプの電気コネクタであることを理解してほしい。限定的に解釈すべきではないが、この実施例において、アダプタ27は、親コネクタの片方20にねじが切られたように配置された内部的にねじが切られた部分10を有していて、コネクタの片方20は、結合スリーブ21と波状リング30とを捕捉するための突出したフランジ21を有していて、挿入されたアダプタ27とフランジ21との間の距離は、コネクタの片方20の主本体部に関して結合スリーブ21の制限された軸線的移動を可能にする。ロック用リング22は、スロット部18を有し、そこを通ってコネクタの片方20の突出部(図示せず)が、ロック用リング22との相対的回転を阻止するために延びている。
【0014】結合スリーブ21は、その中間的位置において、使用者から離れたすなわち図2〜図4に示された左側に、対になるコネクタの片方23に向かって配置されている。結合スリーブ21の内径は、ロック用リング22の突出部24を、コネクタの片方20の中心に向かって押圧する。ロック用リング22は、コネクタの片方20の突出したフランジ12と、結合スリーブ21のない方に延びた部分15との間に繋留的に保持された部分14を有する。コネクタの片方20の突出したフランジ12の前方に、弾性的な部材28がある。この部材28は、製造上の変更または突出部24の設計公差によって存在し、また、封止を提供するために配置された結合された片方同士の間に存在する直線的遊びを最小にする。
【0015】係合部20用のねじが切られるべき必要性なしでコネクタの片方25の標準的ねじが切られた部分と係合するために、ねじが切られた形状に適した要素が必要である。そのために、ロック用リング22は、複数の突出部24と舌状部25とを有していて、そのセットは所望の作用を与える。最良のものが図1、図2A、図3A、図3Bおよび図4Aに示されている舌状部25は、突出部24と対向した方向へ取着され延びている小さなタブである。これらは、ねじと直接相互作用し、突出部24の柔軟性によって結合する片方同士をロックするために使用される。図3Aと図3Bとに示されたように、第1のコネクタの片方20が第2の係合部の片方23に向かって押圧された場合、突出部24は、舌状部25がねじ山頂部31上に乗ることを可能にするように曲がる。これは、係合部の片方が図3に示された最終的に係合された位置に到達するまで、各ねじ山の頂部31上で繰り返される。最終的に係合された位置は、図3Bに示されたように、それらの各ねじ山31のねじ山ルートに向かって、係合部の片方が完全に係合され、予め定められた数の舌状部25の端部がねじ山面と垂直かまたは垂直よりわずかに大きい角度をなす場合に理想的には到達する。
【0016】突出部24はこの結果を達成するために寸法が定められ配置されているが、舌状部25の全体のあるパーセントのみが、理想的な係合位置に実際に終了する。舌状部25の残りのパーセントは、理想的な位置の1/2「千鳥状間隔(stagger distance)」内になる。突出部24と舌状部25との組み合わせの保持力は、コネクタの片方同士を一体にするのに十分な力を提供する。上記の平均的「意図的でない係合解除力」が係合されたコネクタに適用されなければならないが、しかし、多分ケーブルを引き続ける人によって、より多くのパーセントの舌状部がこの力に対抗してねじ山を係合する。
【0017】突出部の可撓性はその操作に重大であり、突出部本体部の適切な設計すなわち材料、厚さ、および形状を通して注意深く達成される。このような方法で配置された突出部24は、舌状部25とねじ山31との間の最大の確実な固定を可能にする。舌状部25、それ故コネクタの片方20は、係合中に一方向的に操作し、舌状部25が一旦それらの各ねじ山31を係合すると、それらは全ての後方への移動を制限する。このようにして、コネクタがその完全に係合された状態に押圧された場合、コネクタの片方同士は一体にロックされる。1つの突出部に対して1つの舌状部となるように、舌状部をロック用リングに関連して突出部上に配置することは、係合力が、係合されたコネクタの周りに均等に分配され、そして、比較的大きい保持力が係合されたコネクタの片方同士間にもたらされる。配置は千鳥状のパターンを呈し、次のように構成されている。ロック用リング22は、設計と議論の目的のために、最終的に環状の構成に回転形成されるけれども、図5に、製造段階の早い時期に存在するような平たくされた(rolled out)ように示されている。舌状部25配置用の一次因子は、外部にねじが切られた係合コネクタの片方23のねじ山ピッチ64とピッチ角60である。これらの因子は基本の構成に使用される。特定のピッチ64について一旦構成されると、突出部24と舌状部25との組立ては、ピッチ64に構成されたよりも低いか高いピッチの両方の範囲で作動する。図6〜図8に示されたように、ねじ山31の全360度領域を「平たくする」ことによって、また、コネクタ面に関して、ねじ山の頂部を表わす突出した線の角度を測定することによって、ピッチ角60は計算される。この角度の負数(negative)は、係合された状態において最適な保持力を達成するための基本である。これは後に舌状部25を各突出部24に沿って位置付けるのに使用され、図7に示されたように、「千鳥状角度(stagger angle)」として参照される。
【0018】ロック用リングの折られていない全体の長さ62は、ロック用リング22が乗るコネクタの片方20の突出したフランジ12の外周に基づいている。フランジの直径、したがって結合部材の寸法が変更されるので、突出部の長さと数は、適するために変更でき、いくつかの突出部の付加または減少で、同じベースのロック用リングの使用を可能にする。この長さは、副次的長さ(sub−length)63に等しく分割される。副次的長さ63の各内側において、複数の突出部24は、数が、設計基準、すなわち、幾何学的束縛および最適強度と合うように配置される。突出部24は、副次的長さ63の内側で均等に離間されている。設計を通じて副次的長さ63に係合できる突出部24の数によって分割されたねじ山31のピッチ64は、千鳥状間隔(stagger distance)65として参照される。千鳥状間隔65は、軸線方向におけるある舌状部と次の舌状部との間の寸法的偏倚である。千鳥状間隔は、千鳥状角度と組み合わされて、舌状部と各ねじ山の「正(positive)」の固定をもたらす突出部の数を決定する。突出部が不安定でない場合、比較的少ない数の係合された突出部が存在し、接続の減少された全体的有効性の結果となる。突出部上に、1つの突出部に対し1つの舌状部が配置され、千鳥状間隔によって突出部から突出部へシフトされる。この突出部と舌状部との配置は、ロック用リングを横切って、各副次的長さの折り曲げられていないロック用リング長さに亘って繰り返される。
【0019】移動する部品が結合システムの操作にまき込まれるので、特別な考慮が、本発明の好ましい実施例の設計中に採用される。設計の1つの挑戦は、ロックする突出部24を開放する結合スリーブ21と突出部それ自身との間の摺動干渉での力を最小にする。この挑戦を解決するために、ディンプル(dimple)16が各突出部24の端部に位置付けられ、結合スリーブ21の傾斜した傾斜面17を係合するために配置されていて、突出部の摺動面と結合スリーブ2との間の滑らかな相互結合に効力のある態様として選択される。しかしながら、同様の結果を達成するために異なった形状を使用することも可能である。従来のねじが切られた結合システムにおいて、使用者は、内部的にねじが切られた結合リングをコネクタの片方と係合解除するために回転する。この考え方は、たとえば、直線方向に移動するように結合スリーブ21を束縛することによって、またそれに代わって、結合装置をそれにしたがって設計することによって、考慮されなければならず処理されなければならない。
【0020】ディンプルまたは冠ランス(crowned lance)のようなある類似した作動態様に突出部端部幾何学を選択することは、結合スリーブと突出部との境界での直線的運動と回転的運動との両方を可能にする。回転を考慮しないと、ロック用突出部は、望ましくない応力の結果となり疑いもなく結果として変形し、捻りになりやすい。突出部端部の最適な幾何学以下で直線の考慮をしないと、突出部開放を妨げ、それ故標準以下の操作を招く。直接的に言うと、ディンプル16は、そのような結合システムについて訓練されていない使用者であって、ねじが切られた結合システムにおいて標準的であるコネクタを回転方法によって係合解除することを試みる使用者の作動から機構を保護するための、臨界的ではあるがまだ予防的な構造装置を提供する。これは、回転運動以外のある応用が、コネクタを結合する際、しかしより重要には結合解除の際必要であるという信号を使用者に出す。
【0021】舌状部25は、コネクタの片方23のねじ山と相対的な突出部24の好ましい移動方向を提供するけれども、突出部24が径方向外方へ可撓性になされている限り、舌状部25は、コネクタの片方20を軸線方向へ引くことによってねじ山から比較的容易に係合を解除することができる。突出部24の径方向外方向の可撓性を可能にするために、スリーブ21は、係合を解除する方向へ引かれるので、波状リング30によって提供された偏倚に抗して、もはやコネクタの片方20と相対的な移動をしなくなるまで、コネクタの片方20と相対的に軸線的に移動し、スリーブ21への更なる引きが、ねじ山を越えて舌状部25を引かれるようにした場合にコネクタの片方の係合を解除する。本発明の好ましい実施例が、十分な特徴を有して、この分野の当業者が過度の経験なしで本発明を実施し使用することが可能なように述べられてきたが、開示された実施例の他の多くの変更および修正が、上記ですでに述べたものに加えてこの分野の当業者によってなされ得ることを理解してほしい。これらの各変更および修正は、ここで詳細に述べなかったものを含めて、本発明の範疇内に含まれるように企図されている。したがって、本発明の記述と本発明の開示とは、限定的になされるべきではなく、むしろ、本発明は添付された請求の範囲によって単に規定されなければならない。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、第1のコネクタの片方を複数の直線運動を使用して第2の外部にねじが切られたコネクタの片方に係合しロックし、また、確実な結合解除阻止と同様に対になるコネクタの片方の直線的係合解除を可能にし、さらに、一体化されたコネクタ/結合片方と、現存するコネクタすなわち結合片方のいずれかを経済的に提供できるという効果がある。
【出願人】 【識別番号】599172885
【氏名又は名称】アンフェノール・コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】Amphenol Corporation
【住所又は居所原語表記】358 Hall Avenue,P.O.Box 5030,Wallingford,Connecticut 06492,U.S.A.
【出願日】 平成12年12月8日(2000.12.8)
【代理人】 【識別番号】100058479
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 (外4名)
【公開番号】 特開2001−214993(P2001−214993A)
【公開日】 平成13年8月10日(2001.8.10)
【出願番号】 特願2000−374753(P2000−374753)