JP3586770B2 - ２つの構成部材の間に取り外し可能な連結部を形成させる方法およびこの方法を実施するための連結システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの構成部材の間に取り外し可能な連結部を形成させる方法であって、これら構成部材の一方を半径方向の圧力により弾性変形させて、その実効周面が他方の構成部材の対応する実効周面に対し所定の遊びを持つように対応させることにより、両構成部材を互いに嵌合可能であるようにし、両構成部材を嵌合させた後、変形させた構成部材を半径方向の圧力の低減または解消により弾性的に復帰変形させることによって圧着部を形成させるようにした方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の２つの構成部材の間に摩擦による連結部を形成させる方法は、ドイツ連邦共和国特許第１９５２１７５５号公報およびドイツ連邦共和国特許公開第１９６２４０４８号公報に記載されている。これらの方法に一致していることは、多角形または楕円形の中空部を有する構成部材に半径方向の圧力を加えることにより中空部を弾性的に円形状に変形させ、この半径方向の圧力を維持しながら円形のシャフトを中空部に取りつけることができるようにすることである。取り付けた後は半径方向の圧力を低減または解消させると、変形した構成部材は最初の形状、すなわち楕円形状または多角形状へ弾性的に復帰するので、そのなかにシャフトが圧入されて固定される。この種の２つの構成部材の連結態様は優れていることが実際に認められた。しかしながら、変形される構成部材の壁厚が厚いと構成部材を変形させるのに大きな圧力が必要であり、この場合には変形量も正確に制御できず、変形量が部分的に異なることがあるという欠点が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法および連結システムにおいて、上記欠点を解消でき、すなわち変形される構成部材の壁厚が厚くても支障なく使用できるような前記方法および連結システムを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、本発明によれば、弾性変形可能な構成部材として、壁に複数個の中空空間を有する中空体を使用すること、中空体の、実効周面に対向する内周面または外周面に、半径方向の圧力を作用させて、その作用線が周方向に見て特に中空空間のほぼ中央を通るようにすることによって解決される。中空体の横断面が本発明による中空空間により弱体化され、中空体は薄壁で形成された構成部材と同等の変形性を有し、これら中空空間の領域で変形力が作用すると、本発明の中空体は、薄壁で形成された構成部材の場合と同等の力で変形させ得ることが判明した。
【０００５】
本発明の１つの実施の形態によれば、中空空間が実効周面側で閉じているような中空体を使用し、その際実効周面は、非変形状態において他方の構成部材の実効周面の内側および外側に位置する周部分を有している。たとえばシャフトを外側から締め付けることにより中空体をシャフトに固定する場合には、固定されていない状態でシャフトの実効周面の外側に位置するような周部分の領域に中空空間が設けられている中空体を使用し、半径方向の圧力を外側から中空体に作用させる。その結果中空体の、圧力作用点の間にある領域、すなわち固定されていない状態でシャフトの実効周面の内側にあるような周部分が外側へ押されるため、シャフトを中空体のなかへ差し入れることができる。
【０００６】
中空軸を中空体の外面に取り付ける場合には、固定されていない状態で他方の構成部材の実効周面の内側に位置するような周部分の領域に中空空間が設けられている中空体を使用し、半径方向の圧力を内側から中空体に加える。その結果、圧力作用点の間にある周部分が、内側へ押されるため、中空体を中空軸のなかへ押し込むことができる。
【０００７】
他の実施の形態によれば、弾性変形可能な構成部材として、周方向に延びている複数個の中空空間を有している中空体であって、中空空間が周方向の中央部において、他方の構成部材と接触している実効周面側で開口しているような中空体を使用し、中空体の、実効周面に対向している内周面または外周面に対し、半径方向の圧力を作用させて、圧力の作用線が実効周面のほうへ開口する中空空間の開口領域の内側に位置するようにすることにより、これら開口領域の間に形成される中空体セグメントを変形によりほぼ半径方向かつ中空空間側の領域へ移動させる。この場合、半径方向の圧力を、中空空間の実効周面のほうへ開口している領域において中空体に作用させると、その間に位置している中空体セグメント、すなわち実効周面が形成されている中空体セグメントは、半径方向へ移動して中空空間の領域へ引き込まれ、これにより両構成部材を連結させるために必要な遊びが得られる。
【０００８】
たとえばシャフトを外側から締め付け固定する場合には、中空体はたとえば、中空空間が内周のほうへ開口しているようなリングエレメントの形態で使用され、半径方向の圧力を外側から中空体に作用させる。その結果中空体の、個々の圧力作用点の間にある領域が外側へ押され、これにより中空体セグメントも実質的に変形せずに外側へ移動するので、シャフトを中空体に押し込むことができる。この場合、中空空間はたとえば中空体に腐食工程により形成させることができるとともに中空体セグメントが退避用のスペースを十分持つような幅であって、中空体セグメントをたとえば半径方向の切欠きまたはスリットの形態で形成できるような幅を半径方向に有している必要がある。
【０００９】
変形可能な構成部材の実効周面が非荷重状態でも荷重状態でも実質的に同じであることにより、この構成部材を製造する際に特別な加工工程は必要ない。円形のシャフトを締め付けて固定するには、たとえば中空体に円形の内周面だけを形成すればよく、その半径はシャフトを圧入するため、シャフトの半径よりもいくぶん小さく、すなわち内周面は固定されていない状態で完全にシャフトの実効周面の内側にある。
【００１０】
中空軸を中空体の外周面に取り付ける場合には、中空空間を中空体の外周面のほうへ開口させ、半径方向の圧力を内側から中空体に加える。その結果、開口領域の間に形成される中空体セグメントは中空空間の領域へすなわち内側へ引張られるので、中空体を中空軸のなかへ押し込むことができる。この場合も、中空体セグメントの半径方向への移動は、外側にある実効周面を実質的に変形させずに行なわれる。なおこの実効周面は、これに対応して固定されていない状態では円形形状を有し、その径は中空軸の内径よりもいくぶん大きい。
【００１１】
中空空間は、中空体の周領域の大部分にわたって延在している必要がある。中空空間が全体で少なくとも２００゜、特にほぼ２８０゜ないし３００゜にわたって延在し、その結果これら中空空間が幅狭の細条領域だけで互いに切り離されているのが合目的であることが判明した。有利な実施の形態によれば、中空体に全部で３個の中空空間が設けられ、これらの中空空間はそれぞれ８０゜ないし１００゜の周範囲にわたって延在し、その際有利には周方向に均等に配分して配置されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１と図２には、本発明の連結システム１の１つの実施の形態が図示されている。この連結システム１には、図示していない円形のシャフトと、このシャフトに固定される、中空状リングエレメント２とを備えている。リングエレメント２の内側の輪郭は多角形状をなし、外側の輪郭はほぼ円形をなしている。内側の輪郭は、シャフトの外周より内側に位置する周部分３ａとシャフトの外周より外側に位置する周部分３ｂを有している。多角形形状は３点によってシャフトを締め付けて固定するために設けられており、シャフトの２点を締め付け固定するために内側の輪郭を楕円形に形成してもよい。リングエレメント２はほぼ腎臓形をなす３個の中空空間４を有している。これらの中空空間４はそれぞれ周方向にほぼ１００゜にわたって延びており、エレメント２に、たとえば腐食工程またはフライス削り工程により形成されている。
【００１３】
シャフトとリングエレメント２の間に連結部を形成するため、外側からリングエレメント２に対し半径方向の圧力Ｆを加える。この場合圧力作用点は、圧力Ｆの作用線が中空空間４のほぼ中心を通るように選定されている。圧力Ｆによりリングエレメント２は圧力作用点の領域で半径方向内側へ押圧され、これと同時に、個々の圧力作用点の間の中心にある領域、すなわち締め付け固定されていない状態でシャフトの外側の輪郭より内側に位置し、したがってリングエレメント２へのシャンクの押し込みを阻止する周部分３ａは、半径方向外側へ弾性変形する。その結果、図２に図示したように内側輪郭は円形の形状を得る。周部分３ａが半径方向外側に移動することにより、シャフトをリングエレメント２内へ押し込み、或いは再び中空体２から引き出すために必要であるようなスペースが提供される。
【００１４】
いま半径方向の圧力を減少させるか、或いは解消すると、リングエレメント２が弾性的に復帰変形し、その結果周部分３ａが再び半径内側へ移動して、弾性復帰力によりシャフトの壁に押圧されてシャフトがリングエレメント２に圧入される。
【００１５】
たとえば中空軸に締め付け固定するためには、中空軸の内周面の内側にも外側にも位置するような周部分を有する多角形の外側輪郭を持ったリングエレメントを使用する。この場合、中空空間は内側の周部分の領域にある。中空軸を締め付け固定するため、半径方向の圧力を内側からリングエレメントに作用させる。この半径方向の圧力は、その作用線がほぼ中空空間の中心を通るように作用する。半径方向の圧力によりリングエレメントは個々の圧力作用点の間にある領域において、すなわち変形していない状態で中空軸の内側輪郭の外側にあり、したがって中空軸へのリングエレメントの押し込みを阻止する周部分の領域において、内側へ変形する。その結果、リングエレメントを中空軸に押し込むことができる。
【００１６】
図３と図４には、本発明に従って形成された連結システムの参考例が図示されている。この連結システムには、円形のシャフト１と、このシャフト１に固定される、中空状リングエレメント２とを備えている。リングエレメント２は円形の内側輪郭と外側輪郭とを有し、内側輪郭の径はシャフト１の径よりもいくぶん小さく、すなわち内側輪郭は完全にシャフト１の外側輪郭の内側にある。リングエレメント２は３つの溝状凹部４からなる中空空間を有し、これらの凹部４はそれぞれ周方向にほぼ１００゜にわたって延び、かつリングエレメント２の内周のほうへ開口しており、その結果これら凹部の間には幅狭の細条領域３だけが残っている。
【００１７】
図３と図４に図示したシャフト１とリングエレメント２との連結部を解除するため、或いは逆に連結させるため、外側からリングエレメント２に対し半径方向の圧力Ｆを加える。この場合圧力作用点は、圧力Ｆの作用線が凹部４の開口領域のほぼ中心を通るように選定されている。圧力Ｆによりリングエレメント２は圧力作用点の領域で半径方向内側へ押圧され、これと同時に、個々の圧力作用点の間のほぼ中心にある周領域において、すなわち細条領域３も位置している周領域において、図３と図４に示したように半径方向外側へ弾性変形する。その際リングセグメント２ａ,２ｂ,２ｃも同様に半径方向外側へ移動し、このために凹部４は必要な自由空間を提供するが、全く変形しないか、変形してもわずかしか変形しない。リングセグメント２ａ,２ｂ,２ｃの半径方向への移動によりこれらリングセグメントの有効内側輪郭がシャフト１から離れ、その結果シャフト１をリングエレメント２から引き出すことができる。
【００１８】
図５と図６には、本発明による連結システムの第２の実施の形態が図示されている。この連結システムは、上述の図３と図４に図示した連結システムと同じ基本構造を有している。ただし凹部４の構成だけが異なっている。第２の実施の形態の場合、凹部４は、リングエレメント２の周方向に沿って延びる比較的幅狭のスリットとして形成され、半径方向に伸びる３個の溝状の切欠き５により内側輪郭のほうへ開口している。切欠き５は周方向に見てそれぞれ凹部４の中心部から半径方向内側へ突出し、互いに１２０゜の角度をなしている。
【００１９】
このようにして、周方向においてそれぞれ２個の切欠き５と凹部４とによって囲まれかつ隣り合う凹部４間にある細条領域３によりリングエレメント２の残部と結合される３個のリングセグメント２ａ,２ｂ,２ｃが形成される。凹部４と半径方向の切欠き５とはリングエレメント２に腐食法により、或いは他の方法で形成することができる。
【００２０】
図７と図８には、本発明による他の連結システムの、リングエレメント２として形成された中空体が図示されている。この連結システムを用いると、たとえば中空軸のような図示していない中空体を外面において締め付け固定することができる。第２の実施の形態の場合と同様に、リングエレメント２は凹部４を有している。これらの凹部４はリングエレメント２の中間半径部に沿って周方向にそれぞれほぼ１００゜にわたって延び、その結果これら凹部の間には幅狭の細条領域３が残る。それぞれの凹部４からは切欠き５が半径方向外側へ延びており、その際切欠き５は周方向に見て個々の凹部４のほぼ中央から突出し、これら切欠き５は互いに１２０゜の角度でずれている。リングエレメント２の外周は、締め付け固定される工作物の内周よりもいくぶん短いように選定されている。リングエレメント２を工作物に固定する場合には、図８に示したように、リングエレメント２の内周に圧力Ｆを作用させる。この圧力Ｆは、その作用線Ｆが切欠き５のほぼ中心を通るように作用を及ぼす。半径方向の圧力Ｆによりリングエレメント２の内周は圧力作用点の領域において外側へ変形し、このために切欠き５は必要な空間を提供し、これと同時にリングエレメント２はこれら圧力作用点の間のほぼ中央で内側へ弾性変形し、これによりリングセグメント２ａ,２ｂ,２ｃは内側へ引張られる。このために凹部４も同様に適当な自由空間を提供する（図８）。
【００２１】
リングエレメント２ａ,２ｂ,２ｃに直接力は作用しないので、これらリングエレメントは半径方向に移動するにすぎず、ほとんど変形しない。すなわち凹部４と切欠き５だけがいくぶん小さくなるにすぎない。このようにして圧力を作用させることによりリングエレメント２の外径が小さくなるので、リングエレメント２を締め付けられるべき工作物に挿着することができる。いま半径方向の圧力を低減するか、解消させると、リングエレメント２が弾性的に復帰変形し、その結果リングエレメント２の径が再び大きくなり、リングセグメント２ａ,２ｂ,２ｃは弾性復帰力で工作物の内壁に対して押圧され、これによりプレスばめが形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】シャフトを締め付けて固定するための本発明による連結システムの第１の実施の形態を締め付け固定状態で示した図である。
【図２】図１の連結システムを嵌合状態および／または解除状態で示した図である。
【図３】シャフトを締め付けて固定するための本発明による連結システムの参考例を締め付け固定状態で示した図である。
【図４】図３の連結システムを嵌合状態および／または解除状態で示した図である。
【図５】シャフトを締め付けて固定するための本発明による連結システムの第２の実施形態を締め付け固定状態で示した図である。
【図６】図５の連結システムを嵌合状態および／または解除状態で示した図である。
【図７】工作物を外側から締め付けて固定するための本発明による連結システムの他の実施形態の変形可能な構成部材を非締め付け固定状態で示した図である。
【図８】図７の変形可能な構成部材を荷重状態で示した図である。
【符号の説明】
１ 連結システム
２ リングエレメント
２ａ，２ｂ，２ｃ リングセグメント
３ａ，３ｂ 周部分
４ 中空空間
５ 切欠き
Ｆ 半径方向の圧力

Claims (20)

1. ２つの構成部材の間に取り外し可能な連結部を形成させる方法であって、これら構成部材の一方（２）を半径方向の圧力により弾性変形させて、その実効周面が他方の構成部材の対応する実効周面に対し所定の遊びを持つように対応させることにより、両構成部材を互いに嵌合可能であるように成し、両構成部材を嵌合させた後、変形させた構成部材（２）を半径方向の圧力の低減または解消により弾性的に復帰変形させることによって圧着部を形成させるようにした方法において、弾性変形可能な構成部材として、壁に複数個の中空空間（４）を有する中空体（２）を使用すること、中空体（２）の内周面または外周面のうちの実効周面と反対側の面に、半径方向の圧力を作用させ、圧力の作用線が周方向に見て特に中空空間（４）のほぼ中央を通るようにし、 中空空間（４）が実効周面側において閉鎖されているような中空体（２）を使用し、その際実効周面は、非変形状態において他方の構成部材の実効周面の内側に位置する周部分（３ａ）および外側に位置する周部分（３ｂ）を有していることを特徴とする方法。
2. 半径方向の圧力を周方向に均等に分配して中空体（２）に作用させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 実効周面が多角形または楕円形の基本形状を有するような中空体（２）を使用することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 変形可能な中空体（２）をシャフトの周囲に反復可能に固定するための請求項１または３に記載の方法において、固定されていない状態でシャフトの実効周面の外側に位置するような周部分（３ｂ）の領域に中空空間（４）が設けられている中空体（２）を使用することを特徴とする方法。
5. 弾性変形可能な中空体（２）を他方の構成部材の凹部に反復可能に固定するための請求項１または３に記載の方法において、固定されていない状態で他方の構成部材（１）の実効周面の内側に位置するような周部分の領域に中空空間（４）が設けられている中空体（２）を使用することを特徴とする方法。
6. ２つの構成部材の間に取り外し可能な連結部を形成させる方法であって、これら構成部材の一方（２）を半径方向の圧力により弾性変形させて、その実効周面が他方の構成部材の対応する実効周面に対し所定の遊びを持つように対応させることにより、両構成部材を互いに嵌合可能であるように成し、両構成部材を嵌合させた後、変形させた構成部材（２）を半径方向の圧力の低減または解消により弾性的に復帰変形させることによって圧着部を形成させるようにした方法において、弾性変形可能な構成部材として、壁に複数個の中空空間（４）を有する中空体（２）を使用すること、中空体（２）の内周面または外周面のうちの実効周面と反対側の面に、半径方向の圧力を作用させ、圧力の作用線が周方向に見て特に中空空間（４）のほぼ中央を通るようにし、
   弾性変形可能な構成部材として、周方向に延びている複数個の中空空間（４）を有している中空体（２）であって、中空空間（４）が周方向に見てその中央領域において、中空空間（４）の中心部から半径方向内側にのびた溝状切欠き（５）によって、実効周面のほうへ開口しているような中空体（２）を使用すること、中空体（２）の、実効周面に対向している周面に対し、半径方向の圧力を作用させて、圧力の作用線が実効周面のほうへ開口する中空体（２）の開口領域（５）に位置するようにすることにより、これら開口領域（５）の間に形成された中空体セグメント（２ａ,２ｂ,２ｃ）を、半径方向に変形させて凹部（５）側の領域へ移動させることを特徴とする方法。
7. 変形可能な中空体（２）をシャフト（１）の周囲に反復可能に固定するための請求項６に記載の方法において、固定されていない状態で実効内周面が完全にシャフト（１）の実効周面の内側に位置するような中空体（２）を使用することを特徴とする方法。
8. 弾性変形可能な中空体（２）を他方の構成部材（１）の凹部に反復可能に固定するための請求項６に記載の方法において、固定されていない状態で有効外周面が完全に他方の構成部材（１）の実効周面の外側に位置するような中空体（２）を使用することを特徴とする方法。
9. 連結されるべき２つの構成部材を備えた連結システムであって、両構成部材のうち一方の構成部材（２）の実効周面が他方の構成部材の対応する実効周面に対して所定の遊びを持って対応し、両構成部材を互いに嵌合させうるように前記一方の構成部材（２）が半径方向の圧力により弾性変形可能であり、両構成部材を嵌合させた後、変形可能な構成部材（２）を半径方向の圧力の低減または解消により弾性的に復帰変形させることによって圧着部が形成可能である前記連結システムにおいて、弾性変形可能な構成部材が、その壁に複数個の中空空間（４）を有している中空体（２）であり、
   中空空間（４）が実効周面側で閉鎖され、中空体（２）の実効周面が、非変形状態において他方の構成部材の実効周面の内側および外側に位置する周部分（３ａ,３ｂ）を有していることを特徴とする連結システム。
10. 変形可能な中空体（２）をシャフトの周囲に固定するための請求項９に記載の連結システムにおいて、中空空間（４）が、固定されていない状態でシャフトの実効周面の外側に位置するような周部分（３ｂ）の領域に設けられていることを特徴とする連結システム。
11. 弾性変形可能な中空体（２）を他方の構成部材の凹部に反復可能に固定するための請求項９に記載の連結システムにおいて、中空空間（４）が、固定されていない状態で他方の構成部材の実効周面の内側に位置するような中空体（２）の周部分の領域に設けられていることを特徴とする連結システム。
12. 中空空間（４）が腎臓形状に形成されていることを特徴とする、請求項９から１１までのいずれか一つに記載の連結システム。
13. 中空体（２）の実効周面が、固定されていない状態で多角形または楕円形をなす基本形状を有していることを特徴とする、請求項９から１２までのいずれか一つに記載の連結システム。
14. 連結されるべき２つの構成部材を備えた連結システムであって、両構成部材のうち一方の構成部材（２）の実効周面が他方の構成部材の対応する実効周面に対して所定の遊びを持って対応し、両構成部材を互いに嵌合させうるように前記一方の構成部材（２）が半径方向の圧力により弾性変形可能であり、両構成部材を嵌合させた後、変形可能な構成部材（２）を半径方向の圧力の低減または解消により弾性的に復帰変形させることによって圧着部が形成可能である前記連結システムにおいて、弾性変形可能な構成部材が、その壁に複数個の中空空間（４）を有している中空体（２）であり、
    中空空間（４）が、中空空間（４）の中心部から半径方向内側にのびた溝状切欠き（５）によって、実効周面側において開口していることを特徴とする連結システム。
15. 変形可能な中空体（２）をシャフトの周囲に固定するための請求項１４に記載の連結システムにおいて、中空体（２）の実効内周面が、固定されていない状態で完全に固定シャフト（１）の実効周面の内側にあることを特徴とする連結システム。
16. 弾性変形可能な中空体（２）を他方の構成部材（１）の凹部に反復可能に固定するための請求項１４に記載の連結システムにおいて、中空体（２）がリング状をなし、この実効外周面が、固定されていない状態で完全に他方の構成部材（１）の実効周面の外側にあることを特徴とする連結システム。
17. 中空体（２）が、固定されていない状態で円形をなす内周面を有していることを特徴とする、請求項１４から１６までのいずれか一つに記載の連結システム。
18. 中空体（２）が、固定されていない状態で円形をなす外周面を有していることを特徴とする、請求項１４から１７までのいずれか一つに記載の連結システム。
19. 中空空間（４）が全体で少なくとも２００゜にわたって、好ましくは２００ないし３００゜にわたって周方向に延びており、且つ幅狭の細条領域だけで互いに切り離されていることを特徴とする、請求項９から１８までのいずれか一つに記載の連結システム。
20. 中空体（２）が３個の中空空間（４）を有し、これらの中空空間（４）が、それぞれ８０゜ないし１００゜の周範囲にわたって延び、且つ中空体（２）の周方向に特に均等に分配して配置されていることを特徴とする、請求項１９に記載の連結システム。

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