专利名称：满负荷使用的快速连接器夹持机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及含有快速连接器的流体管道系统，更具体地，涉及一种带有一个能够承受高压系统中的满负荷的夹持机构的快速连接器。
在汽车和其他机械中，快速连接器常用来提供两种部件或两条管道之间的流体连接，以形成一条位于两个部件(通常是一根刚性管子和一个置于金属壳体内的组件)之间的流体管道。采用快速连接器的优点在于，可以以最少的时间和最低的成本建立起一条足够密封和牢固的流体管道。
在液压制动、动力控制、空气调节或其他系统中常有的上述这种高压流体管道中，基本上都是采用快速连接器来形成一种能够承受极限工作压力的牢固而安全的连接，这种快速连接器可以快速而方便地连接起来，并且能保持液密密封。
现有技术的连接器虽然适用于许多用途，但在高压系统中并不总是安全可靠的。一般说来，快速连接器都含有一个夹持机构，用来将插入件固定在套管连接体内。这种夹持机构通常含有一个延伸位于连接体的支承面与插入件的支承面之间的承载件。
设置在高压流体管道中的快速连接器的夹持机构承受特别高的应力和压力。但是，现有夹持机构的承载件与连接件和插入件支承面间的接触表面积一般都较小，故在高压系统中必须承受的极限压力便会集中在这些小的接触区内，结果便会使疲劳抗力降低而出现不能允许的接头快速破坏。因此，现有的夹持机构一般不适用于高压系统中。
显然，很需要有一种能够对付在高压系统中常有的满负荷的夹持机构。业已发现，增大夹持机构的承载件与连接件和插入件有关的支承面之间的接触面积可以减小应力集中、提高疲劳抗力。
本发明的目的是提供这样一种具有上述类型的夹持机构的快速连接器。
按照本发明，提供了一种用来在一个流体管道系统中形成一个接头的快速连接器。该连接器含有一个带有一个从一个入口轴向向内延伸的中心膛孔的套管连接件，从上述的入口轴向向内形成一个径向扩展的支承面。
在管子的一端做出的插入件被接纳在上述连接体的中心膛孔内。在该插入件上固定一个套筒，该套筒紧密地安装在连接体的中心膛孔内，并且与插入件的径向外表面和连接体的径向内表面相配合。
在套筒的轴向向外处有一个包围插入件的夹持机构。它含有一个位于上述中心膛孔的入口轴向向外处并包围插入件的基板和两个从该基板伸出并伸入连接体内的支腿。该支腿带有接合构件，用来与连接体的支承面相接合而将夹持机构固定在连接体上，并与上述套筒相接合而将套筒和插入件支承在上述的中心膛孔内。
上述的连接器还可含有一个安装在插入件上的掣子。该掣子有一个位于夹持机构的基板轴向向外处并包围插入件的基板和从该基板伸出并伸入连接体内的支腿，在该掣子支腿的端部做成尖头，用来与连接体的支承面相接合而形成一个辅助的夹持机构。
下面结合附图详述本发明，附图中
图1是实施本发明的一种快速连接器的局部剖视图；图2是图1的快速连接器转动90°角后的局部剖视图；图3是作为图1的快速连接器之一部分的夹持机构的剖视图；图4是图3的夹持机构和前视图；图5是图3的夹持机构的顶视平面图；图6是作为图3的夹持机构之一部分的插入件的前视图；图7是作为图1的快速连接器之一部分的掣子顶视平面图；图8是图7的掣子的前视图；图9是图7的掣子的侧视图；和图10-13是几个说明组装图1所示快速连接器的步骤的局部剖视图。
在图1和2中，以标号10表示位于一种流体管道系统中的快速连接器。所述快速连接器10含有一个套管连接体20和一个由组成流体管道系统之一部分的管子14的端部做成的插入件12。管子14通常与通往高压流体源(例如水力制动器、空气调节器或动力控制管路)的柔性管相连接。上述的套管连接体20一般是一种机动系统部件(例如主制动气缸)的一个部分，它与插入件12可连接而成一个永久性的但可以分开的接头。
套管连接体20是中空的，带有一个从入口24向内延伸的轴向中心膛孔21。入口24是由一个径向环圈26形成的，该环圈26在28处倒角，以利于插入件12插入套管连接体的中心膛孔21内。
套管连接体20在环圈26的内侧形成一个外扩的夹持器壳体22，该壳体22有一个沿径向延伸的环形支承面30，从该支承面30轴向向内延伸一个短的距离形成第一圆柱形表面32，并从该表面32轴向和径向向内延伸到连接体20的套筒外壳36而形成第一锥形表面34。
上述的套筒外壳36的直径比夹持器壳体22小，它含有一个锥形表面34轴向向内延伸的第二圆柱形表面38和一个从该表面38轴向和径向向内延伸至连接体20的密封套42处的第二锥形表面40。
上述的密封套42的直径比套筒外壳36小，它有一个从锥形表面40轴向向内延伸的第三圆柱形表面44，密封套42的末端是径向凸肩46。
套筒连接体的中心膛孔21的端部是远离入口24的端部48。该端部48与系统的其他部分(未示出)包括连接体20相连通。
插入件12插在套管连接体20内，它的喇叭形端部15伸入中心膛孔21的端部48之内，并与之连通，第一凸肩16位于喇叭形端部15外侧相隔一定距离处，形成一个密封件支承部分17。第二凸肩18位于第一凸肩16外侧相隔一定距离处，形成一个套筒支承部分19。插入件12通常由刚性金属管14的端部形成。
在连接体20的密封套42内环绕插入件12的密封件支承部分17设置一个保护垫圈50和一个“O”形的环形密封件52。该垫圈50和环形件52固定在插入件12上喇叭形端部15与第一凸肩16之间。环形件52在连接体20的第三圆柱形表面44与插入件12之间径向地受压缩，从而从中心膛孔21的外侧密封膛孔21的端部48。环形件52也可以在垫圈50与喇叭形端部15和/或径向凸肩46之间轴向地受压缩。
在连接体20的套筒外壳36内、环绕插入件12的套筒支承部分19设置一个空心的圆柱形套筒54。该套筒54固定在插入件12上第一凸肩16与第二凸肩18之间，并且从外环形面56延伸到内环形面58处。套筒54的内径大致等于插入件12的套筒支承部分19的外径，所以套筒54在凸肩16与18之间紧紧地套在插入件12上。这种紧密配合可以有效地减小套筒54与插入件12之间的相对径向运动。
在大筒54的内圆周上近内环形面58处，形成一个斜凸肩60，该凸肩60与插入件12的第一凸肩16相接合，防止插入件12从连接体20回缩。内环形面58延伸通过第一凸肩16的最大外径而靠紧垫圈50，故可加强环形件52的密封作用。
套筒54的外圆周与连接体20的套筒外壳36的内圆周相配合。套筒54的圆柱形表面62与套筒外壳36的第二圆柱形表面38相配合，套筒54的锥形表面64与第二锥形表面40相配合。锥形表面64还用作一个阻档件以限制套筒54和插入件12向内插入连接体的中心膛孔21内的距离。
套筒54在连接体20内环绕插入件12的紧密配合由于防止了管子14相对于连接体20的径向位移而提高了系统的稳定性。这一点对于经常承受压力变化很大的高压机动流体系统特别重要。管子14在连接体20内的过大振动或者说颤动会引起连接器加速磨损而完全破裂。插入件12、套筒54与连接体20之间的紧密配合有利于连接的稳定性。
在套筒54的圆柱形表面62上做出的凹槽66，内装上“O”形的环形密封件68，该密封件68可在套筒54与连接体20之间形成液密密封，从而补充和加强了由密封件52形成的密封护防作用。
夹持机构70安装在插入件12上，并且部分地置入连接体20的夹持器壳体22内。图3～6示出了夹持机构70的细节。
夹持机构70含有一个带有两个与之连接的压缩式插入件74的主夹持体72，该主夹持体72含有一个“C”形的半矩形基板76，从该基板76伸出两个支腿78。基板76的一个侧面敞开而形成一个压缩间隙80，基板76的中央有一个通孔82，该中心孔82与压缩间隙80相连通，插入件12穿过基板76的中心孔82而进入连接体20中。上述中心孔82的直径接近管子14的直径，故基板76与管子14形成滑动配合。
支腿78从基板76的顶面84和底面86伸出，并进入连接体20的夹持器壳体22内。由图5可清楚地看出，支腿78的横截面是矩形的，其宽度小于顶面84和底面86的宽度。支腿78与管子14径向隔开。每个支腿78带有一个喇叭形的端部88和两个与端部88相隔一定距离的相对的凸缘90。装配后，夹持器的支腿78的喇叭形端部88伸入连接体20的夹持器壳体22内，并定位于套筒54的环形外表面56附近。
将一个半圆形的压缩式垫片74牢牢地固定在每个支腿78上的喇叭形端部88与凸缘90之间。图6清楚地示出了上述的垫片74。在每个垫片74做出一个轴向通孔92，以利于将它安装在支腿78上。孔92的横截面与支腿78的横截面相同，所以垫片74可紧紧地安装在支腿78上，并由喇叭形端部88和凸缘90将垫片74固定在支腿78上。
垫片74填充了支腿78与夹持器壳体22的内表面之间的径向间隙。每个垫片74具有一个与夹持器壳体的锥形表面34相配合的半锥形表面94、一个与夹持器壳体的圆柱形表面32相配合的半圆柱形表面96、一个靠在夹持器壳体的支承表面30上的径向凸台98、和一个靠在连接体环圈26上的半圆柱形表面99。垫片74的上述各外圆周表面的大部分面积都与夹持器壳体22的邻接内表面相接触。结果便使垫片74紧密地安装在夹持器壳体22之内，如图1所示。
垫片74与夹持器壳体22的内部相匹配，特别是径向凸台98压靠在支承表面30上，便将夹持机构70锁紧在连接体20内的位置上。结果套筒54便被夹持在连接体20内，因为它的外表面56与垫片74和支腿78的喇叭形端部88相接合。而且，又由于套筒54固定在插入件12的凸肩16与18之间，故插入件12也被夹持在连接体20内。
夹持体72的基板76是用一种柔软的弹性材料制成的。压缩间隙80可使基板76在支腿78受到向内的压力时暂时变形。向内挤压支腿78可使垫片74发生径向向内的位移，因此，通过挤压支腿78而使垫片74径向地移动一个足以使它们通过连接体入口24的位移量就可将夹持机构70插入连接体20中，或从连接体20中取出。当去除对支腿78的挤压力时，支腿便弹回其正常方位。
夹持机构70对于满负荷应用来说特别有用。在高压流体系统中，满负荷是一个定值。机动水压制动系统就是一个例子。这些满负荷主要由夹持器上靠在连接体处的那些部分承受。典型的现有技术的夹持器与连接体相接触的面积较小。因此，这些现有技术的连接器中的负荷集中在很小的面积上，从而会加速接头的破坏。为此，常认为快速连接器不适合于满负荷应用。
本发明的夹持机构70(具体说是垫片74)与连接体20的内表面之间有最大的接触面积，所以，负荷分布在一个大的面积上，故可显著减小应力集中，提高疲劳抗力。即使在满负荷的情况下，也能保持接头的完整性，并且仍然具有快速连接器的方便、简单等一系列优点。
在插入件12上位于夹持机构70的外侧处装有一个掣子100，该掣子部分地置入连接体20的夹持器壳体22内，图7～9示出了其细节。
掣子100有一个“C”形的半圆形基板102和两个从基板102伸出的支腿104。与夹持机构70的基板76一样，掣子的基板102的一个侧面敞开而形成一个压缩间隙106。在基板102的中央有一个通孔108，该中心孔108与压缩间隙106相连通。上述的插入件12穿过基板102的孔108而进入连接体20的内部。孔108的直径接近于管子14的直径，所以，基板102与管子14形成滑动配合。
支腿104从基板102伸出，并进入连接体20的夹持器壳体22内。每个支腿104与压缩间隙106相交90°，掣子100的取向要使基板102处于夹持器基板76的外侧，支腿104与夹持器支腿78相交90°。这种取向可使夹持器支腿和掣子支腿都被接纳在连接体20内。
与夹持器的支腿78一样，掣子的支腿104也是与插入件12径向隔开的。但是，支腿104与插入件12间的间隙稍大于支腿78与插入件12之间的间隙(见图2)。在每个支腿104的端部做出一个尖头110，该尖头110的形状与夹持器壳体22的内表面相接合，从而将掣子100牢牢地锁在连接体20中。
如图2所示，尖头110还与夹持器垫片74的某部分相接合，它填塞了隔开垫片74的间隙75(见图6)有了尖头110，就不可能向内挤压垫片74和支腿78。因此，如果不首先移去掣子100就不能将夹持机构70从连接体20中取出。因此，掣子100进一步提高了由夹持机构70产生的连接稳定性。应当注意的是，虽然掣子100可提供补充的或者说辅助的夹持能力，但是，只用夹持机构70也是可以获得牢固连接的。
基板102用一种柔软的弹性材料制成。径向挤压支腿104可使支腿104径向向内移动，有利于掣子100的安装和脱除。松开支腿104可使掣子100弹回其正常方位。
为了便于运输和装配，通常将快速连接器10的各种密封零件和夹持零件作为一个整体与插入件12包装在一起，然后将这一整体的组件方便地装入连接体20内。用10～13示出了将各种连接零件安装在插入件12上的步骤。
首先在管子14上做出凸肩18(图10)，然后从管子的端部15将套筒54套到管子14上靠紧凸肩18。再在管子14上做出固定套筒54的凸肩16(图11)。而后将垫圈50套到管子14上紧靠套筒54，并将端部15向外扩成喇叭形以便使垫圈50固定在管子14上(图12)。将“O”形的环形密封件52扩张到大于喇叭形端部15并置于垫圈50的旁边。再将“O”形的环形密封件68扩张到大于套筒54并置入套筒沟槽66中。
然后，将夹持机构70套到管子上远离喇叭口端部15的一端，使支腿78和垫片74与套筒54相毗邻。最后，将掣子100插到管子14上，使掣子的基板102直接位于夹持器基板76之外侧，并且掣子的尖头110塞住分开垫片74的间隙75。再将保护盖120(图13)滑套住整个的组装件，以便在将其安装入连接体20的内部之前(也就是在运输和搬运时)保护所有的零件。
按照图10～13所示步骤组装好的插入件部件(去除保护盖后)可以直接插入套管连接体20中。预组装好的插入件部件的所有零件(除夹持机构70和掣子100以外)在通过中心膛孔入口24时不会受到阻力或者只受到一点点阻力。套筒54在套筒外壳36中的紧密配合有助于引导插入件组装件通过连接体的中心膛孔21。
凸肩26的倒角部分28与夹持器支腿78和掣子支腿104的锥形端部都有利于支腿78和104的向内弯曲，故它们可通过入口24。在插入掣子100之前应将夹持机构70完全插入套管中。如果需要的话，可向内挤夺夹持器支腿78，然后再向内挤压掣子支腿104以协助支腿78和104通过入口24。
当夹持机构70的径向最大部位和掣子100先后完全通过凸肩26之后，夹持器支腿78和掣子支腿104便分别向外弹回其正常的不弯曲的状态，且夹持器垫片74和掣子尖头110与夹持器壳体22的内表面相接合而使插入件12固定在连接体20中。夹持器壳体22的径向支承面30可防止夹持机构70和掣子100发生轴向向外的位移。
当用上述方法进行连接后，快速连接器10便在以连接体20为代表的一种部件与以管子14为代表的另一种部件之间形成一种闭合的流体通道。这种连接是完全密封的。“ O”形的环形密封件52被径向地压缩在插入件12的密封件支承部分17与连接体的密封套42的圆柱形表面44之间，并且被轴向地压缩在凸肩46与垫圈50之间。套筒的“O”形环形密封件68保证了液密连接。
要拆开快速连接器10时，首先向内压弯掣子的支腿104并从连接体20中抽出掣子100，然后向内压弯夹持器支腿78并将夹持机构70从连接体20中抽出，这样，插入件12便不再固定在连接体20内，可以自由地取出。夹持机构70和/或掣子100可在不影响连接器10的其它零件的情况下进行维修或更换。
上面已参考上述所示实施例说明了本发明的各种特征，但是应该明白，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。
权利要求
1.一种构成流体管道系统的接头的快速连接器含有一个带有一个中心膛孔的套管连接体，上述的中心膛孔从一个入口轴向地向内延伸过上述的连接体内，上述的入口轴向向里地形成了一个径向延伸的支承面；一个在管子的一端做成的插入件，该插入件被接纳在上述的连接体的上述的中心膛孔内；一个固定在上述腔孔内的上述插入件上的套筒，该套筒紧密地安装在上述的中心膛孔内并与上述插入件的径向外表面和上述连接体的径向内表面相匹配；一个安装在上述插入件的位于上述套筒的轴向向外部位的夹持机构，该夹持机构含有一个位于上述膛孔入口轴向向外并包围上述插入件的基板和两个从上述基板延伸出来并进入上述连接体内的支腿，该支腿带有用来与上述的支承面相接合以便将上述的夹持机构固定到上述的连接体上、以及用来与上述套筒相接合以便使上述套筒和上述的插入件固定在上述的膛孔中的接合构件。
2.根据权利要求1的连接器，其特征在于，在上述插入件上位于上述套筒的轴向向内部位形成一个第一凸肩，上述套筒与上述第一凸肩相接触，使上述插入件支承在上述的中心膛孔内。
3.根据权利要求2的连接器，其特征在于，在上述插入件上位于上述套筒的轴向向外部位形成一个第二凸肩，该第二凸肩与上述套筒接触，使上述套筒支承在上述插入件上。
4.根据权利要求1的连接器，其特征在于，上述的接合构件含有固定在上述支腿的远离上述基板的端部上的垫片，该垫片各有一个与上述连接体的上述支承面配合接触的径向凸台。
5.根据权利要求4的连接器，其特征在于，上述支腿的远离上述基板的上述端部做成喇叭形，并在上述支腿上距上述喇叭形端部一定距离处形成凸缘，上述的垫片固定在上述支腿上的上述喇叭形端部与上述凸缘之间。
6.根据权利要求4的连接器，其特征在于，上述的连接体含有一个从上述支承面轴向向内延伸的圆柱形表面，上述的垫片含有与上述连接体的上述圆柱形表面配合接触、并从上述径向凸台轴向向内延伸的圆柱形表面。
7.根据权利要求6的连接器，其特征在于，上述的连接体含有一个从上述圆柱形表面径向轴向地向内延伸的锥形表面，上述的垫片含有与上述连接体的上述锥形表面配合接触、并从上述的垫片圆柱形表面径向轴向地向内延伸的锥形表面。
8.根据权利要求4的连接器，其特征在于，上述的垫片是半圆形的。
9.根据权利要求4的连接器，其特征在于，上述的垫片的大部分轴向长度充填了上述支腿与上述连接体之间的径向间隙。
10.根据权利要求1的连接器，其特征在于，上述的夹持机构的上述基板是“C”字形的，它用柔软的弹性材料制成，所以，径向压缩上述基板便可使上述支腿径向向内弯曲。
11.根据权利要求1的连接器，其特征在于，还含有一个安装在上述插入件上的掣子，该掣子具有一个位于上述夹持机构的上述基板的轴向向外处并包围上述插入件的基板和从上述基板伸出并伸入上述连接体内的支腿。
12.根据权利要求11的连接器，其特征在于，上述的掣子支腿与上述夹持机构的支腿互成90°。
13.根据权利要求12的连接器，其特征在于，在上述掣子支腿的远离上述掣子基板的端部做出尖头，该尖头与上述连接体的径向延伸的支承面相接合，从而将上述掣子固定在上述连接体上。
14.根据权利要求13的连接器，其特征在于，上述的尖头还与上述夹持机构的上述支腿的上述接合构件相接合，将上述的夹持机构固定在上述的连接体上。
15.根据权利要求1的连接器，其特征在于，上述的流体管道系统是一种机动液压制动装置。
全文摘要
流体管道的快速连接器(10)含有一个可接纳管子(14)的端部的插入件(12)的中心膛孔(21)的套管连接体(20)，插入件(12)固定在一套筒(54)，它紧密地安装在中心膛孔(12)内。在插入件(12)上位于套筒(54)轴向向外处安装了一个夹持机构(70)，它具有位于中心膛孔(21)入口的轴向向外处并包围插入件(12)的基板(76)和从基板伸出并进入连接体(20)内的支腿(78)，支腿(78)带有接合构件(74)，将夹持机构及套筒，插入件固定住。
文档编号F16L37/084GK1151204SQ95193726
公开日1997年6月4日 申请日期1995年4月21日 优先权日1994年5月20日
发明者马克·G·凯查姆 申请人:邦迪公司