专利名称：一种快速接头的连接检验器的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括快速接头的流体管系，尤其是那种用直观的信号来指示快速接头的凸面和凹面部分之间正确连接的快速接头。
在汽车和其它领域，快速接头通常用来在两个元件或导管之间提供流体连接。其一般包括密封地保持在带凹面的连接主体中的凸面元件，因而在两组件之间形成流体管线。运用快速接头是很有利的，其在于能用最短的时间和最小的花费建立一个密封、安全的流体管线。
在快速接头的凸面元件和凹面连接主体之间不正确或不完全的连接会对流体管系产生很大的影响。至少，在不正确的连接处会发生流体泄漏，如果流体有压力的话，就会产生更严重和更潜在危险的结果。就汽车系统中的很多流体那样。因而，急切需要有一个可靠、准确的方法来检验凸面元件和凹面连接主体之间的连接是否正确。
一种检验正确连接的方法是靠人力向一个方向拖或拉凸面元件脱离连接主体；如果凸面元件从凹面连接主体中撒出，连接就显然是不合适的。
靠这种方法检验接头有很多缺点，施加在凸面元件用来检验正确连接的拉力或拖力可能不足以将局部连接的凸面元件从连接主体中撤出，从而导致误以为正确连接。单独依靠人力检测存在的另一问题是，在接头实际已被检验过并且发现是正确的之后没有显示和验证给其它人信号。
靠听觉检验正确的接头有时是可能的，典型的一种情况是当凸面元件被塞进凹面连接主体内且其正好锁定就位时，就会听到“卡嗒声”。这卡嗒声是由包容在凹面连接主体内的保持架上的有回弹性的保持梁深扣入凸面元件上扩大直径镦粗部分的后面而产生的。这种检验方法在好几个方面也存在不足之处。卡嗒声可能很小或听不见，这就使检测困难，制造保持架的材料也会影响卡嗒声的可听度，厂房的背景噪声也会给检验更加造成困难。当然，靠听觉来检验的方法也受安装者自身的听觉的限制。
总的来说，运用直观指示正确连接的连接检验方法已经被证实是最可靠的。
一种通常的直观的连接指示器是其相对于凹面连接主体的位置指示着是否有一个正确的连接。一般地，指示器同连接主体相连，且通过凸面元件的向内运动或插入引起相对于连接主体产生位置改变。指示器不脱离连接主体，而是相对于连接主体改变位置。在美国专利5,228,728，5,226,679，4,948,176，4,925,217，4,913,487，4,895,396，4,793,637和4,753,458中都能找到这第一直观指示器的例子。
第二种直观连接指示器通过从接头中完全脱离而给出正确连接的信号。借助于凸面元件向内运动或插入产生脱离。因而，没有指示器预示有一正确连接。在美国专利5,152,555，4,946,205和4,915,240中能找到第二种直观指示器的例子。
第三种直观连接指示器和第二种相似。其相似点在于凸面元件向内运动或插入导致指示器从连接主体脱离，然而不同之处在于通常呈环形元件的可分离指示器从连接元件分离开后夹持而又自由移动地在凸面元件上。因而，凸面元件的管子上有指示器指示正确的连接。在美国专利5,297,818和5,178,424中能找到这第三种直观指示器的例子。
这三种直观连接指示器有一个共同特征依靠凸面元件向内移动或插入来改变指示器的位置或使其分离开，以及使凸面元件移动于锁住位置。但依靠向内力或插入力不能确保运动凸面元件到锁住位置，也不能确保使指示器动作，对凸面元件错误的，粗心的或过大的插入力能引起指示器动作，没有构成正确的连接，或相反，形成了正确的连接而没有指示器动作。
对直观连接指示器来说，需要利用独立的运动或力来运动凸面元件到正确的连接位置和触发连接检验机构。
本发明提供了一种快速接头的连接检验机构，仅在获得正确的接头之后，通过施加在接头凹面构件部分上向外力或拉回力，检验机构才能起作用。
本发明的快速接头包括一中空的凹面连接主体，一包容在连接主体里的有一经向镦粗部分的凸面元件，一与连接主体相连并同镦粗部分相接触以使凸面元件保持在连接主体中的保持架，和一与连接主体联系可有选择性地运动以指示凸面元件是否保持在连接主体中的指示器。
凸面元件能相对于连接主体以第一方向运动到锁住位置。在锁住位置，保持架和镦粗部分的接触使凸面元件保持在连接主体里，在向锁住位置运动期间，相对于连接主体指示器是固定的，且到达锁住位置时也保持固定。
按第二方向凸面元件能从锁住位置运动到检验位置。在检验位置，保持架和镦粗部分的接触继续使凸面元件保持在连接主体里，在从锁住位置过渡到检验位置期间，指示器相对于连接主体运动以指示正确的接头。
图1是快速接头的部分剖视图，接头是处在检验之前的状态，它体现了本发明；图2是图1中接头的部分剖视图，接头处在检验期间的状态；图3是图1中接头的部分剖视图，接头处在检验之后的状态；图4是图1-3中快速接头的连接指示元件的放大的正视图；图5是图4中连接指示元件放大的顶视图；图6是采用改型的接头检验设置的快速接头的部分剖视图。
一种用于流体管系中的快速接头如图1-3中的10所示。接头包括大体呈圆柱形的凹面连接主体20和一凸面元件200。在凸面元件200的一端有一个中空的管210用来组成流体管系的一部分。使用时，凹面连接主体20依次连接弹性管或软管(未示出)，其也是流体管线的一部分。凹面连接主体20和凸面元件200可连接构成一个永久但可分开的流体管线中的接头。
凹连接主体20由一个大体呈圆柱形阶形外壁22和一个大体呈圆柱形的阶形内壁24所确定。连接主体20以轴线25为中心，其最好用塑料材料制成，如尼龙-12。内壁24限定孔26，孔26穿通连接主体20，从大直径的凸面元件接受端28到小直径的软管连接端30。
描述本发明时必须涉及描述接头各种元件的相对定位和/或运动。在下列的说明书和权利要求书中，术语“向内”或“插入”指轴向运动或者相对位置，即从凸面元件的接受端28离开和朝向连接端30。术语“向外”或“拉回”也指轴向运动或者相对位置。即朝着凸面元件的接受端28或远离软管接头的连接端30。因而，凸面元件的“向内运动”或“插入”指凸面元件朝着连接主体的软管接头端运动，而位于保持架外面的指示元件的位置要比保持架更靠近连接主体的凸面元件接受端。
连接主体20的内壁24直径的变化把孔26分成5个特定的区段，从凸面元件接受端28往里依次是指示器贮存部40，保持架室50，密封腔60，管端接受部70和流体通道80。
指示器贮存部40与凸面元件接受端28相邻，它被圆柱形内壁24的大直径部分所限定，从端面28向内延伸到径向台肩42，径向台肩42面对端面28，贮存部40的特点在于在壁24即将靠近端面28处有一倒角44，以及在台肩42和端面28之间的壁24上有一环形槽46。
保持架室50位于指示器贮存部40以内。它由相对于贮存部40的内壁24的较小直径部分所构成，其从径向台肩42小直径端向内延伸到锥形台肩52。锥形台肩52的大直径端紧接着保持架室50，锥形台肩52的小直径端紧接着密封腔60。
保持架室50的特点在于在连接主体20上有两个相对的轴向对准的矩形窗口54，窗口54限定一对径向支承面56，在外壁22和面对软管接头端30的内壁24之间延伸。并限定一对面对接受端28的径向端面58。窗口54也提供了到达保持架室50的外部通道，便于使用合适的工具从保持架室中取出保持架。
密封腔60在保持架室里面，它被相对于保持架室50的内壁24较小直径部分限定，从锥形台肩52的小直径端向径向台肩62延伸。
管端接受部70形成于密封腔60里面，它由相对于密封腔60的内壁24的较小直径部分所限定，其从径向凸肩62的较小直径端向内延伸到径向台肩72。
流体通道80由内壁24的最小直径部分所限定。它从径向台肩72的较小直径端通到软管连接端30。包围流体通道腔80的外壁22部分的形状便于流体管线中的另一构件的连接。例如，图示的连接主体20特殊成形以连接弹性软管。锥形管口82与端面30邻近，以便于插入弹性软管，倒钩84用来帮助将软管夹持在连接主体上。另一种外形能用来连接其它的系统构件。例如，带螺纹的壁22便于与包含系统构件的外壳的内部螺纹孔连接。
通常凸面元件200在刚性管210的一端成形，被包容在连接主体20里。它包括一径向扩大镦粗部分202，这部分202离管开口端204的距离是给定的。管端204是典型的圆形或锥形，以便凸面元件200能毫无困难地插入连接主体20内。光滑的圆柱形密封面206在镦粗处202和管端204之间延伸。凸面元件200的未镦粗部分的外径应使其端部紧贴地配合在管端接受部70内。
配置在密封腔里面的是O形环密封件90和92，它们被隔离环94分开。比较典型的形式是O形环90是由氟塑料/氟硅酮的混合物制成，O形环92是由坚韧的氟硅酮制成，隔离环94是由刚性材料制成，诸如塑料。O形环的尺寸应适合于紧紧地配合在密封腔60里面，而且紧紧地围绕凸面元件200的密封表面206。
O形环90、92和隔离环94隔离套筒96定位和紧固于密封腔60里面。隔离套筒96有一个与内壁24的锥形台肩52配合的锥形扩大端98，用它将套筒96定位于孔26内。同隔离环94一样，隔离套筒96也由刚性材料制成，比如塑料，为了在孔26内使隔离套筒96更强的锁紧，在套筒96的外圆周上形成了一环状凸起部分，且在内壁24上有相应的环状凹进部分，凸起的隔离部分匹配在内壁24的凹进处以便锁定套筒96就位。
隔离套筒96完成几个重要功能。把密封元件夹持在密封腔60中相对固定的位置，且防止它们从孔26中脱离。此外，套筒96的内径接近凸面元件200的外径，以减小凸面元件200相对于连接主体20可能的径向运动。最后，隔离套筒96也限制保持架100向内运动(在下面描述)，依次下去保持架也限制凸面元件200向内运动。
保持架100最好用弹性塑料制成，配置在保持架室50内。它由从支承座102向外延伸的两个保持梁支持结构110组成。
支承座102紧接在隔离套筒96的外面，它有一个环状中心孔，直径比凸面元件圆柱形密封面206的外径略大一点，但略小于凸面元件镦粗部202的直径，因而，密封面206能通过支承座102，但不能通过镦粗部分202。支承座102有一与隔离套筒96的一端98面对的径向支撑面104。靠着套筒端98的支撑面104限制保持架100向内运动。由于凸面元件镦粗部分202不能通过支承座102，面104和套筒端98之间的接触最终能使凸面元件200最大限度地插入连接主体20中。
一个相对较短的环状凸缘106从保持架支承座102的内圆周向内延伸。当支承座102挤压套筒96时，由隔离套筒96的锥形扩大端98的凹进处包容在凸缘106内，凸缘106的内径与凸面元件密封面206的外径相近，以便支承座102相对凸面元件200保持径向稳定。
保持梁支持结构110与保持架支承座102整体接合，并从保持架支承座102向外延伸，每个支承结构110包括两个平行的支持梁112，它从支承座102朝凸面元件接受端28延伸，支持梁112在其远离支承座102的端部与一半圆形横梁114相连，当支承座102同隔离套筒96接触时，横梁114的外表面116延伸到台肩42的外面，且稍微进到指示器贮存部40里。
保持梁120中心安装在每个横梁114上通过支持梁112而跨裁。保持梁120从横梁114以一收敛的角度向内伸展，终结于自由端122。自由端122之间的径向空隙小于凸面元件镦粗部分202的直径。因而，保持梁120必须被迫径向向外移动，以允许镦粗部分202通过。为达到这个目的，保持梁120相对与横梁114的接触点是弹性的。保持梁自由端122和保持架支承座102之间的轴向距离至少应和镦粗部分202的轴向宽度一样。
每个保持梁120由两个径向锁紧面形成。紧邻着保持梁120和横梁114的连结点上面的是面向外的锁紧面124。使用时，锁紧面124与连接主体20的径向支承面56结合，以阻止保持架100从孔26中脱出。支持梁120的自由端122有向内锁紧表面126。在镦粗部分202运动到保持梁120的里面后锁紧面126与镦粗部分结合，以阻止凸面元件200从孔26中脱出。
保持架100在孔26中于第一最里面的位置和第二最外面的位置之间可以轴向移动。在第一位置时(图1所示)保持支承座102的支持面104与隔离套筒端98相接触，以阻止保持架100进一步向内运动，且锁紧面124与支承面56之间有空隙，在第二位置时(图3所示)锁紧面124与支承面56接触，以阻止保持架100进一步向外运动，保持架支承座102与隔离物96之间有空隙。
连接指示器130以C形弹性挡环形式，配置在指示器贮存部40内，在图4和5中将详细说明。
指示器130由刚性，但有弹性的材料制成，(如塑料)，它包括-C形环状主体132，在外端面134和内端面136之间轴向延伸，一环状隆起物138围绕主体132。如图5所示，隆起物138位于主体边缘134和136的中央。
指示器130的外径比贮存部40的内径略大一点。因而，必须要轻轻压缩才能使它进入贮存部40中，指示器130的“C”形状适合这种压缩。倒角44使所需的压缩更容易实现，以把指示器130安装到贮存部40里。
当环形隆起138配合在内壁24上的环形槽46里时，指示器130的安装就完成了。由于指示器130处于压缩状态，槽46和隆起物的结合，致使指示器130紧紧地配合在贮存部40里。在安装状态时，指示器130的内端面136与径向台肩42的外面有空隙，沿台肩42的内圆周面指示器径向延伸到孔26里。保持架横梁114的外边缘116伸到贮存部40中一定距离，该距离相应于使指示器端面136和台肩42之间的空隙。因而，保持架100能接触到指示器130，但不能对其施加向外的压力。
接头10的装配包括两个步骤锁紧阶段即凸面元件200向内运动或插入到锁紧位置；接头检验阶段，即凸面元件向外运动或拉回，致使指示器130从连接主体20里脱开。
在锁紧阶段开始之前，保持架100处于第一、最里面的位置。保持架支承座的表面104与隔离套筒末端98相接触，保持架横梁114的外端面116与指示器130的内端边缘136相接触。
指示器130不会对凸面元件的插入产生阻碍，因为它被压缩过的内径比镦粗部分202的直径大。当保持梁120的自由端120的径向间隙小于镦粗部分202的直径而与镦粗部分202接触时，就会产生阻碍。因为梁120是弹性的，给予凸面元件200足够大的向内的力会引起梁向外弯曲，并能使镦粗部分202朝梁120的里面运动。一旦发生这种情况，保持梁120松弛并咬住在镦粗部分202的后面。朝里面的锁紧边缘126防止凸面元件200最终从连接主体脱出，凸面元件200处于锁紧的位置。
在锁紧位置，O形环90和92在凸面元件200的密封面206和密封腔60的内壁24之间构成流体密封。管端204部分伸入管端接受部70。
在锁紧阶段完成后，接头检验阶段开始。它包括凸面元件200向外运动或拉回。向外移动镦粗部分202，直到保持架梁120接触为止。由于指示器130的内端边缘136邻接保持架横梁114而阻止保持架100向外运动。然而，当足够大向外的力施加在凸面元件200上时，就能克服指示器130的阻碍，导致保持架100向外运动，并最终使指示器130从连接主体120中脱离。然而，所需的拉回可能较大，这是由于指示器130的压缩或回弹加载状态。事实上，它可能比运动凸面元件200到锁紧位置所需的向内的力要大一些。
图2所示的指示器130即将从连接主体20中脱离，环形隆起物138已接近滑出环形槽46，且正接近倒面44，一旦隆起物138离开槽46且碰到倒角44(图3)，指示器130很快扩张到非压缩状态。积聚的弹力引起指示器130从贮存部40中突然弹出或“跳出”使得可在管210上自由运动。沿出正确连接的信号，完成了连接检验阶段，为了帮助视觉检测，对指示器130鲜艳的或明显的着色可能是所希望的。
在完成连接检测阶段后，通过保持梁锁住面124紧靠在连接主体20支承面56上，和保持梁锁住面126紧靠在凸面元件的镦粗部分202上，这将阻止保持架100和凸面元件200再向外移动。
以上描述的结构大大减少了对正确连接产生错误指示的可能性。拉回未锁住的凸面元件，即凸面元件的镦粗部分仍在保持梁自由端的外面，将不会引起指示器的脱离。因为镦粗部分202在保持梁自由端122的外面，凸面元件200向外运动不会给保持架100施加向外的力。同样，也不会给予指示器130向外的力。因而，凸面元件200从连接主体20中撤回而不引起指示器130的脱离。给出一个不正确连接的信号。错误地或强烈地插入凸面元件200也不可能引起指示器130偶然的脱开，因为所需要的是拉回力而不是插入力。
另一种可供选择的连接指示器结构如图6所示，接头300大体上与图1-3的快速接头10相同。它包括通过保持架330而保持在凹面连接主体320里的凸面元件310，保持架330上有在凸面元件上形成的镦粗部分312和连接主体上径向支承面322之间伸展的保持梁，不同点是在于指示器贮存部340和指示器350的结构。
指示器贮存部340有一环形边缘342，与指示器贮存部40里的环形槽46不同，指示器350仍是-C形环，其上有一辅助的环形槽352，指示器350嵌套在贮存部340里，它的隆起部342嵌入槽352里。如同第一个实施例的接头，凸面元件310向外运动引起保持架330向外运动，保持架将指示器推出贮存部340，以指示一个正确的连接。
参考已图示和描述过的实施例，对本发明的多种特征已作说明。然而应理解，在不脱离本发明实质和范围下可进行修改。
例如，描述的指示器130是环状元件。这种形状对指示器脱开后的轴向运动而不保留在凸面管上是有利的。然而，依赖特定的用途和特殊的需要，指示器130可随连接主体20含适的改型而制成其它形状，这仍在发明的保持范围之内。如果凸面构件上的保持部分不要求，就不必做成环形。此外，从连接主体上脱开可能也并不需要或要求，在某些应用中，导致指示元件位置改变而不是完全脱开的拉回运动可能是足够的甚至是希望的。
权利要求
1.一种快速连接头包括一中空的凹面连接主体一放置在所述连接主体里并有一径向镦粗部分的凸面元件；一与所述的连接主体相连并同所述的镦粗部分相接触以使所述的凸面元件保持在所述的连接主体中的保持架；和一与所述的连接主体相连能有选择性的运动以指示所述的凸面元件是否保持在所述的连接主体中的指示器。所述的凸面元件可相对于所述的连接主体以第一方向运动到锁住位置，其特征是，所述的保持架和所述的镦粗部分之间的接触使所述的凸面元件保持在所述的连接主体里，在向所述的锁紧位置运动期间，所述的指示器相对于所述的连接主体固定，而且到达所述的锁定位置时也保持固定；在第二方向所述的凸面元件能从所述的锁紧位置运动到检验位置，其特征是，所述的保持架和所述的镦粗部分方向之间的接触继续，使所述的凸面元件保持在所述的连接主体里，在从所述的锁住位置过渡到所述的检验位置期间，所述的指示器相对于所述的连接主体运动，以指示正确的接头。
2.一种如权利要求1所述的接头，其特征是所述的保持架同所述的指示器相接触，所述的凸面元件在所述的第二方向运动到所述的检验位置，导致所述的保持架在所述的第二方向运动，同时也导致所述的指示器在所述的第二方向运动。
3.一种如权利要求2所述的接头，其特征是所述的指示器是环状元件，在所述的凸面元件朝所述的检验位置运动之前，环状元件可以紧固在所述的连接主体里，在所述的凸面元件运动到所述的检验位置时，环状元件可从所述的连接主体脱离。
4.一种如权种要求3所述的接头，其特征是在所述的指示器脱离所述的连接主体后，所述的指示器保持在所述的凸面元件上。
5.一种如权利要求3所述的接头，其特征是所述的连接主体限定了一内部径向面，所述的保持架包括在所述的镦粗部分和所述的径向面之间伸展的保持梁，使所述凸面元件保持在所述的连接主体里。
6.一种如权利要求3所述的接头，其特征是在所述的连接主体一端限定有一环形贮存部，用来容纳所述的环形指示器元件，所述的环形指示器元件具有一大于所述的贮存部内径的张弛的外径，当其被压缩后能紧紧地配合在所说的贮存部内。
7.一种如权利要求6所述的接头，其特征是所述的圆形贮存部里有一槽，所述的指示器元件上有一隆起物，所述的隆起物放置在所述的槽里，以把所述的指示器元件保持在所述的贮存部里。
8.一种如权利要求6所述的接头，其特征是，所述的环形贮存部里形成一隆起物，所述的指示器元件上有一槽，所述的槽放置所述的隆起物，以把所述的指示器元件保持在所述的贮存部里。
9.一种快速接头包括一中空的凹面连接主体；一包容在所述的连接主体内有一径向镦粗部分的凸面元件；一配置在所述的连接主体内的保持架，当所述的镦粗部分到达一预定位置时，所述的保持架与所述的镦粗部分接触，以保持所述的凸面元件在所述的连接主体内，在所述的镦粗部分到达所述的预定位置后，所述的保持架同所述的凸面元件一起移动，以产生对正确接头的直观的指示。
10.一种如权利要求9所述的接头，其特征是在所述的镦粗部分到达所述的预定位置前，所述的凸面元件的运动是在第一方向，在所述的镦粗部分已到达的预定位置后，产生直观指示的所述的保持架的运动是在所述的第一方向相反的第二方向。
11.一种如权利要求9所述的接头，其特征是，所述的正确接头直观指示是由于同所述的保持架接触而从所述的连接主体脱离的指示器。
12.一种如权利要求11所述的接头，其特征是，所述的指示器是一环状元件，其被弹性加载地进入所述的连接主体的端部。
13.一种快速接头包括一有内部径向支承面的中空的凹面连接主体；一有径向镦粗部分的凸面元件，所述的凸面元件能插入到所述的连接主体里到达第一位置，并能在所述的连接主体里从所述的第一位置移到第二位置；一配置在所述的连接主体内的保持架，其上有在所述的镦粗部分和所述的支承面之间伸展的保持梁，以保证所述的保持架和所述的凸面元件在所述的连接主体内；和一可分离地固定在所述的连接主体一端的指示器元件，所述的凸面元件从所述的第一位置移到所述的和第二位置，致使所述的指示器元件从所述的连接主体中分离。
全文摘要
一种流体管线的快速接头，包括有内部径向支承面的中空的凹面连接主体。凸面元件有一径向扩大的镦粗部分，它能插入连接主体到第一位置，且能在连接主体里从第一位置移到第二位置。保持架被配置在连接主体内，其上有在镦粗部分和支承面之间延伸的保持梁，以确保保持架和凸面元件在连接主体内。环形指示器元件可分离地固定在连接主体的一端。凸面元件从第一位置到第二位置的移出能导致指示器元件从连接主体中分离，以给出一正确接头的信号。
文档编号F16L21/00GK1129298SQ95118680
公开日1996年8月21日 申请日期1995年9月26日 优先权日1994年9月26日
发明者R·A·库佐斯基 申请人:邦迪公司