JP4286916B2 - パズルロック式圧縮リングの改良 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被締め付け物体の上へ収縮されるようになっているいわゆるパズルロック式機械的連結部を有する圧縮リングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆるパズルロック式連結部を有する圧縮リングは本出願人の米国特許 5,001,816および5,185,908 に開示されている。これらの従来技術のパズルロック式圧縮リングは極めてうまくゆくことが判明した。しかしながら、これらは顧客への輸送中に時折再び開くことがあった。さらに、保持能力の点ではそのような圧縮リングの性能を改良したいという要求が常にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、前述した短所と欠点を簡単なかつ費用効果のある仕方で除くパズルロック式圧縮リングを提供することである。
本発明の他の目的は、パズルロック連結部が保持能力の点で改良された前述の形式の圧縮リングにある。
【０００４】
本発明のさらに別の目的は、輸送中再び開くことが有効に阻止されるパズルロック式圧縮リングにある。本出願人の前記の特許は点溶接、レーザービーム溶接およびパンチプリクの使用による材料変位を示唆したけれども、これらの従来技術の特許は特にすえ込み操作に関しては詳細を含んでいなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、リングのそれぞれの端部分に補完的な雄および雌部分を有する機械的な連結部を有する圧縮リングを備え、前記圧縮リングは雄部分に、拡大頭部を有する舌状延長部を有し、前記拡大頭部はその頭部で雌部分の補完的な形状の凹部に後ろから係合するようになっており、前記拡大頭部はほぼ横方向に延びる当接面を有し、これらの当接面は舌状延長部のほぼ長手方向に延びる当接面に対しほぼ直角に延びており、前記横方向に延びる当接面は圧縮リングのほぼ長手方向に延びる拡大頭部の側方当接面へほぼ直角部分を経て移行しており、前記の長手方向に延びる拡大頭部の側方当接面は拡大頭部の横方向に延びる端部当接面へ湾曲部分を経て移行しており、前記それぞれの端部分には、ほぼ横方向に延びる相互に係合する付加的な当接面が設けられている圧縮リングにおいて、相互に係合する当接面のうちの少なくともいくつかに沿った接合箇所には、端部分の間の半径方向の相対運動の可能性を制限するために接合個所の領域内の両方の端部分にわたって、すえ込み材料変位部が切欠き状に設けられていることを特徴とする圧縮リングにより達成される。
【０００６】
本発明の一実施の形態により、圧縮リングの周方向を横切って延びるパズルロック連結部の力吸収当接面の長さを実質的に減少させずにリングに周方向力により引き起こされる応力の結果として以前に引き裂きや持ち上がりを受けた危険領域に付加的な材料を設けることによりパズルロック連結部を改良した。このことは、舌状部材の拡大頭部に、拡大頭部の側面と横方向に延びる端面との間の円みのついた輪廓を設けるとともに、拡大頭部の始めの横方向に延びる当接面と雄部分に形成された対応する隣接する長手方向に延びる当接面との間にほぼ直角の関係を維持することで、そしてパズルロック連結部の雌部分に凹部を設けることにより達成される。
【０００７】
前記すえ込み材料変位部により、パズルロックが再び開く可能性を減少させかつ半径方向に向けられた力に関してのその保持能力を増加させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態により詳細に説明する。図中、同様な参照数字は同様な部品を示すために用いてある。参照数字１０は圧縮リングのためのブランク１１（図１）を総括的に示すかまたは図１のブランク１１が形成された圧縮リング（図２）を示す。前述した特許に説明されているように、参照数字１３により総括的に示されかつパズル型連結部に似ている機械的連結部の縁に沿った、横に延びる相互に係合する力吸収当接面が圧縮リングの圧縮および引張力を吸収する目的に役立つ。これらの当接面を含む機械的連結部１３の雄および雌部の形状は、ブランク１１の二つの端部分１１ａと１１ｂを連結する目的のために役立つ。パズルロック連結部１３の雄端部分１１ｂは、拡大頭部１５が設けられた舌状保持部分１４を有する（図１および３）。拡大頭部１５は、直線状側方当接面３１と３２により区画された側方に延びる突起部分１６と１７（図３）を有し、これらの突起部分は、ブランク１１の端部分１１ａに設けられた参照数字２０により総括的に示された雌部分における、舌状部分１４のためのチャンネル状凹部２１に隣接する補完的に付形された拡大凹部分２２に係合する（図１）。その際、舌状部分１４がその拡大頭部１５で当接面２３および２４に後ろから係合するように、舌状部材１４とその拡大頭部１５が、ブランク１１の長手方向に延びている凹部２０の、それぞれチャンネル状凹部分２１および拡大凹部分２２に係合する。
【０００９】
本発明による圧縮リングの機械的連結部１３が引張または圧縮応力を受ける場合に、当接面２３と２４の後ろに位置する端部分１１ａの領域が舌状部分１４から側方へ遠ざかるように動く傾向があり、その結果として舌状部分１４がその拡大頭部１５と共に凹部２０から外へ引っ張られるかまたは押し出されるだろう。というのは、そのときチャンネル状凹部分２１がすっかり開くからである。この傾向を妨げるために、二つの側方の突起部分１８と１９が端部分１１ｂの機械的連結部の雄部分の側方領域に設けられており、前記突起部分１８と１９が機械的連結部１３の雌部分の長手方向延長部分２５と２６の、長手方向に延びる縁面２５′と２６′に沿って当接して、二つの部分２５と２６が側方へ曲がるのを妨げる。二つの突起部分１８と１９のこの特別な配置のおかげで、端部分１１ａと１１ｂの機械的連結部が引張力または圧縮力に逆らって有効に固定される。
【００１０】
本願の図５に示された従来技術の実施の形態では、拡大頭部が半円形の輪郭の丸くした側方の突起部分を有し、一方図６に示した従来技術の実施の形態では拡大頭部がその四つの角で直角な長方形の輪郭を有する。
驚くべきことには、図６に示した直角の関係ＸとＹをこれらの拡大頭部の二つの角のみを丸くした輪郭により置き換えた場合に、機械的連結部の保持能力を著しく改善できることが見出された。横に延びる当接面２３、２４と側方の当接面３１、３２との間の直角の関係を維持して、横に延びる当接面２３と２４をできるだけ大きく実現している。他方では、拡大頭部１５の側方の当接面３１と３２と横に延びる端面３３との間の従来技術の直角の関係を、小さな変形を有する四分の一の円を含む円みのついた輪郭に変えてある。この配置の結果として、端部分１１ａにある雌部分の領域４１と４２に存在する付加的な材料により、端部分１１ａの側方部分が引き裂かれる恐れおよび／または持ち上がる恐れが減少する。試験によれば、この新しい輪郭で著しい改良返られることが示された。他の隣接する当接面の間の直角の関係は、横に延びる当接面を、特にできるだけ長い方がよい、すえ込み領域５０の当接面で維持するのに実施できる程度に維持される。
【００１１】
本発明の一つの実施の形態の他の特徴によれば、相互に係合する当接面１２と３３に沿って形成された継ぎ目は、点線で図３に示しかつ参照数字５０と５１で示した領域において多かれ少なかれ慣用手段を用いてすえ込み操作を施して、二つの端部分１１ａと１１ｂの間の圧縮リングの半径方向の相対運動の可能性を少なくするために図４と８に示したように材料を変位させる。
【００１２】
次の表Ｉは、すえ込みしたパズルロック連結部を有する圧縮リングの、すえ込みしない機械的連結部を有する同じ圧縮リングに対する保持能力の著しい改良を示す。全ての試験において、圧縮リングは収縮後の呼び径95.9 mm 、バンド幅10 mm およびバンド厚さ1.2 mmを有する “Galfan" バンド鋼材料で作られた。全ての試験が製造されたときの条件の圧縮リングで実施された、すなわち輸送中より大きな保持能力を証明するために収縮前に、全ての試験サンプルが99mmの直径寸法をもっていた。すえ込みした試験サンプルは図３に点線で示したかつ参照数字５０と５１により総括的に示した三つのすえ込み領域をもっており、その際すえ込みはバンドの内側と外側で図４と８に示した対称的な仕方で実施された。試験器具は、内側のより小さな円形輪廓および外側のより大きな円形輪廓を形成するほぼπ形のテーパー区分で、慣用の操作原理を必要とした。その際、圧縮リング試験サンプルが区分の外周の周りに配置され、そしてテーパーの心金部材の直径寸法を徐々に増加させ、非常により大きい半径方向に向いた一様な力を区分に及ぼすようにテーパーの円形心金状部材が区分の内側円形開口を通してゆっくりと打ち込まれた。テーパーの心金状部材に加えられる下向きの力を、例えば心金状部材の底に位置する力測定セルにより測定することにより、試験サンプルが破壊したときの半径方向力を、下向きの力に28.05 の一定の係数を掛けることにより容易に決定することができる。10個のサンプルがすえ込みされてない機械的連結部を含みかつ10個のサンプルがすえ込みされた機械的連結部を含んだことを除いて同一であった20個の試験サンプルを含む試験結果を表Ｉに再現させた。表Ｉは、同じ形式の圧縮リングの保持能力を平均して製造されたときの状態の、すなわち収縮により取りつけられる前の状態の100 ％以上も改良することができることを示す。破壊が起こったとき、すなわち機械的連結部がすっかり開いたときの半径方向力をニュートンで表してある。
【００１３】
【表１】

【００１４】
圧縮リングの典型的なサンプルの寸法は次の通りである。すなわち、呼び直径95.9 mm,バンド幅 10 mmおよびバンド厚さ1.2 mmでありかつ“Galfan"バンド鋼材料で作られており、これらの寸法は一実施例の例証の目的のためだけでありかつ本発明の限定であると解釈すべきではない。なぜなら、これらの寸法は当業者にとって知られているように変えても差し支えないからである。
【００１５】
本発明によるこの典型的な非限定例の一実施例において、10 mm の幅を有するクランプバンドの長さは収縮圧縮リングの呼び直径に必要な直径寸法により定められる。当接面１２と一致する横方向線から拡大頭部１５の横方向の最も外側の当接面３３まで取られた舌状部材の長さは 7.5 mm であり、側方の当接面３１から側方の当接面３２までの拡大頭部面の幅は 6 mm であり、当接面１２と一致する横方向線から当接面４４と一致する線までの側方突起部分１８および１９の長さは 2 mm であり、当接面４４と一致する線から面２３、２４と一致する横方向線までの長さは 2.5 mm であり、そして頭部の曲率半径は１mmである。中央に位置する舌状部分１４の幅は３mmであり、突起部分１８および１９の幅は 1.5 mm であり、すえ込み領域５０の幅は２mmであり、すえ込み領域５１の幅は４mmであり、そしてクランプバンドの厚さは 1.2 mm である。示された全ての寸法はバンク１１が平らな状態にある場合である。
【００１６】
図４と図８に示したように、材料変位は圧縮リングの外側１１′と内側１１″の両方で図３の二つの領域５０および領域５１で対称的な仕方で実施される。図８に示したように、すえ込みにより作られる、圧縮リング１０の内側面１１″の各内側へこみ９０および圧縮リング１０の外側面１１′の各外側へこみ９１は約0.35 mm の幅を有しかつ側面９０ａ、９０ｂおよび９１ａ、９１ｂにより区画されており、それによりそれぞれの側面９０ａ、９０ｂおよび９１ａ、９１ｂは約60°の角度を形成し、また側面相互の交線も側面とリング１１の内側および外側面１１″および１１′との交線も約 0.1 mm の半径で円みをつけられている。より小さな側面９０ｂから描かれた切込み、例えば全く当接する面１２または３３の平面９２までの距離は、約 0.6 mm である。
【００１７】
図７はすえ込み操作を実施するための装置を概略的に示しており、この装置は外側上面７１と外側下面７２を有するコア状母型７０を備え、各面は完成した圧縮リングの内面の半径寸法Ｒを有する円の部分を形成している。必要な力で慣用の周知の仕方で作用されるスタンピングダイ７５が相対的に固定された機械部品７６内をすえ込み操作中往復動するように往復運動可能に案内されている。その際、コア状母型７０は相対的に固定された機械部品７６に慣用の仕方で（図示省略）締め付けられ、かつその表面７２には、すえ込み操作の間圧縮リングを適正に位置決めするために圧縮リングの例えば凹部または小さな開口に係合する小さな突起７３を備えている。母型７０ならびにスタンピングダイ７５には、すえ込み操作を行うために小さなすえ込み歯（図９）が設けられている。表Ｉの試験で使われた形式のクランプリングを用いた本発明の一実施例では、当接面３３に沿ったすえ込み作用の幅は約４mmであることができ、かつ当接面１２の領域では約２mmであることができる。母型部材７０上の外側面７１と、延びた位置におけるスタンピングダイ７５および機械部分７６の内側面７４および７７との間の間隔は、実質的にクランプバンドの厚さに一致する。
【００１８】
図９は、図７の機械のスタンピングダイ７５の表面７４上におよび母型部材７０の表面７１上に設けられているすえ込み歯の形状を示し、その際歯は、図８に示した領域５０および５１内に圧縮リングを形成するバンド材料の内側および外側面１１″および１１′に材料変位を生ずるように位置している。これらのすえ込み歯は面７４および７１にほぼ同じ形状を有するので、面７４のすえ込み歯９５と９６のみを図９に示す。これらのすえ込み歯９５と９６の各々は側面９５ａ、９５ｂおよび９６ａ、９６ｂにより区画されており、それによりそれぞれの側面９５ａ、９５ｂおよび９６ａ、９６ｂが約60°の角度を形成しかつそれらの側面の相互の交線も側面と面７４との交線も約 0.1 mm の半径で円みをつけられている。側面９５ａ、９５ｂおよび９６ａ、９６ｂの交線における、面７４からの歯９５および９６の最大外方突出距離は約 0.35 mmである。これらの歯の周方向と幅方向の間隔は図３と８のすえ込み領域５０と５１の寸法に合致しなければならない。その際、そのような二つの歯９５は二つのすえ込み領域５０のためにすえ込みダイ部材７５の軸方向寸法に間隔を置いて設けられている。
【００１９】
次の表（表２のＡ〜表９のＡ）およびグラフ（表２のＢ〜表９のＢ）は、図３と４に示した種々の寸法の圧縮リングの保持能力の改良を示し、これらの圧縮リングは異なる材料で作られているが全て前述したすえ込みしたパズルロック式連結部が設けられている。これらの試験の全てにおいて、圧縮リングは測定前の直径が４mmだけ縮められた。測定は再び機械でなされた。その機械には、収縮した圧縮リングを、内側により小さい直径の円形開口を形成する、いくつかのπ形のテーパー区分の円形外面に沿って配置してあり、それによりテーパー心金が所定の下向きの力でこのより小さな開口を通って押し下げられ、その下向きの力がロードセルにより測定され、測定された下向きの力から半径方向の力が得られる。表２Ｂ〜９Ｂのダイアグラムには、半径方向力がdaN(ニュートン×10) で与えられている。
【００２０】
本発明によるいくつかの実施の形態を示しかつ述べて来たが、本発明はそれには限定されないで、当業者にとって知られた無数の変更と修正ができると理解される。例えば、すえ込み操作は、1996年5 月21日に出願されかつ「パズルロック圧縮リングを自動的に製造するための機械」と題する本出願人の共にペンデングの仮出願、一連番号No. にいっそう充分に記載されたような圧縮リングの完全に自動的な製造の部分であることができる。したがって、これらの細部に限定しないで、請求項の範囲により囲まれるような全ての変更と修正をカバーするつもりである。
【００２１】
【表２】

【００２２】
【表３】

【００２３】
【表４】

【００２４】
【表５】

【００２５】
【表６】

【００２６】
【表７】

【００２７】
【表８】

【００２８】
【表９】

【図面の簡単な説明】
【図１】平らな状態の本発明のパズルロック式圧縮リングのブランクの平面図である。
【図２】図１のブランクを用いて形成された圧縮リングの軸方向正面図である。
【図３】本発明の好ましい実施の形態のパズルロック式連結部の拡大図である。
【図４】図３の線４−４に沿って切断された横断面図である。
【図５】本出願人の先の米国特許のうちの図１に示した従来技術のパズルロック式圧縮リングの部分平面図である。
【図６】本出願人の前記特許の図２に示した従来技術のパズルロック連結部の部分平面図である。
【図７】すえ込み操作を実施するための装置を示す概略正面図である。
【図８】すえ込み操作にかけられた圧縮リングの領域の細部を示す図４と同様な拡大横断面図である。
【図９】すえ込み歯の細部を示す拡大横断面図である。
【符号の説明】
１０ 圧縮リング
１１ａ，１１ｂ 圧縮リングの端部分
１４ 舌状延長部
１５ 拡大頭部
２２ 凹部
２３，２４ 横方向に延びる当接面
３１，３２ 側方当接面
３３ 端部当接面
５０，５１，９０，９１ すえ込み材料変位部
９０ａ，９０ｂ；９１ａ，９１ｂ すえ込み材料変位部の二つの側面
９２ 接合箇所

Claims (11)

1. リングのそれぞれの端部分(11a,11b) に補完的な雄および雌部分を有する機械的な連結部を有する圧縮リングを備え、前記圧縮リングは雄部分に、拡大頭部(15)を有する舌状延長部(14)を有し、前記拡大頭部はその頭部で雌部分の補完的な形状の凹部(22)に後ろから係合するようになっており、
   前記拡大頭部（15) はほぼ横方向に延びる当接面(23,24) を有し、これらの当接面は舌状延長部(14)のほぼ長手方向に延びる当接面に対しほぼ直角に延びており、
   前記横方向に延びる当接面(23,24) は圧縮リングのほぼ長手方向に延びる拡大頭部(15)の側方当接面(31,32) へほぼ直角部分を経て移行しており、
   前記の長手方向に延びる拡大頭部の側方当接面(31,32) は拡大頭部(15)の横方向に延びる端部当接面(33)へ湾曲部分を経て移行しており、
   前記それぞれの端部分(11a,11b) には、ほぼ横方向に延びる相互に係合する付加的な当接面が設けられている圧縮リングにおいて、
   相互に係合する当接面のうちの少なくともいくつかに沿った接合箇所には、端部分の間の半径方向の相対運動の可能性を制限するために接合個所の領域内において両方の端部分(11a,11b) にわたって、すえ込み材料変位部(50,51) が切欠き(90,91) 状に設けられていることを特徴とする圧縮リング。
2. 材料変位部(90,91) が圧縮リングの半径方向内側および外側面の両方に沿って与えられる、請求項１に記載の圧縮リング。
3. 前記材料変位部(90,91) がそれぞれの接合箇所の半径方向内側および外側面にほぼ対称に配置され、前記材料変位部がすえ込みにより形成された小さな深さの切欠き(90,91) により実現される、請求項２に記載の圧縮リング。
4. 湾曲部分がほぼ円の四分の一を含み、湾曲部分の曲率半径が小さい、請求項１から３までのうちのいずれか一つに記載の圧縮リング。
5. 意図しない再開放に抵抗する圧縮リングに補完的雄および雌部分(11b,11a) を有する機械的連結部を強化する方法であって、機械的連結部がその雄部分と雌部分に横方向に延びる相互係合力吸収当接面を有し、前記横方向に延びる当接面のうちの少なくともいくつかにすえ込み作用(50,51) を行って、前記当接面により形成された接合箇所を通して両方の端部分(11a,11b) に材料変位を引き起こすようにした、機械的連結部の強化方法において、
   接合箇所の領域内に切欠き(90,91) を形成することにより圧縮リングの内側および外側面の両方に沿ってすえ込み作用を実施し、すえ込み作用をそれぞれの接合箇所の内側および外側面に関して対称的に実施することを特徴とする方法。
6. 雄部分に拡大頭部(15)のある舌状延長部(14)と、前記舌状延長部および拡大頭部に補完的な前記雌部分の凹部(22)と、ほぼ横方向に延びる当接面とを有し、その際拡大頭部(15)のほぼ横方向に延びる当接面(23,24) が舌状延長部の隣接するほぼ長手方向に延びる当接面とおよび拡大頭部の隣接する側方当接面(31,32) とほぼ直角部を形成すると共に、隣接する側方当接面(31,32) から拡大頭部の端部当接面(33)へ湾曲した移行部を形成している、機械的連結部の補完的部分を形成する雄および雌の端部分(11b,11a) を有する平らなブランクを打ち抜き、そして少なくとも端部当接面の領域内に前記のすえ込み作用を実施する工程からなる、請求項５に記載の方法。
7. リングを閉じるために相互に係合されるブランクのそれぞれの端部分に補完的な雄および雌部分(11b,11a) の形態の機械的連結部を有するバンド材料のブランクから作られる圧縮リングであって、前記雄および雌部分(11b,11a) は補完的なほぼ横方向に延びる力吸収当接面を有する圧縮リングにおいて、
   意図しない再開放の可能性を少なくするために前記横方向に延びる当接面の間の接合個所のうちの少なくとも一つの接合個所の領域(50,51) 内でリングの内側および外側面上に両方の端部分(11a,11b) にわたってすえ込み材料変位手段(90,91) を設け、前記すえ込み材料変位手段は小さな深さの切欠き(90,91) を形成し、前記切欠きは、それぞれ等しくない長さを有しかつ好ましくは60°の程度の鋭角を形成する二つの側面(90a,90b;91a,91b) により形成されていることを特徴とする圧縮リング。
8. 二つの側面のうちのより短い側面(90b,91b) が実質的に半径方向に延びており、二つの側面のうちのより長い側面(90a,91a) がそれぞれの対の当接面により形成された接合箇所(92)を越えて延びている、請求項７に記載の圧縮リング。
9. 前記二つの側面(90a,90b;91a,91b) が、小さな曲率半径を有する湾曲部分で互いに交差しており、前記二つの側面が、小さな曲率半径を有する湾曲部分でリングの外側面に移行しており、前記深さは、二つの側面が交差する最大深さの箇所で半径方向に0.35 mm の程度であり、すえ込み手段がそれぞれの対の当接面により形成された接合箇所に関してほぼ対称的にリングの内側面と外側面に配置され、前記曲率半径が0.1 mmの程度である請求項７または請求項８に記載の圧縮リング。
10. 前記雄部分は、雌部分(11a) の補完的凹部(22)に係合するようになっている拡大頭部（15) をもった舌状延長部(14)を有し、周方向に見て拡大頭部(15)の末端(33)および前記凹部(22)の補完面がすえ込み手段(51)を備えたほぼ横方向に延びる当接面を形成している、請求項７から９までのうちのいずれか一つに記載の圧縮リング。
11. すえ込み手段が、それぞれの対の当接面により形成された接合箇所(92)に関してほぼ対称にリングの内側および外側面に配置されている、請求項７から１０までのうちのいずれか一つに記載の圧縮リング。

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