JP4852599B2 - 圧力流体用フランジ連結 - Google Patents

Description

本発明は、形状の整えられたスリーブ部材に物理的に固定され連結された円筒状のチューブ部材を有する圧力流体システム（ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）の構成要素間に使用するための機械的なフランジ連結に関する。より特別には、スリーブ部材の形成されたボウル状の開いた凹所部分内におけるスリーブ部材の形成された半径方向フランジ部分をネスティングし固定することを含んだ連結の詳細が説明される。

圧力流体システムの構成要素間で使用されるフランジのような機械的な連結は、棒状の鋼素材から完全に又は全面的に機械加工されるか或いは数個の個別構成要素を一緒に溶接することが普通である。後者の場合は、組み立て工程中の構成要素の不整合及び／又は溶接材料の欠乏が一様な溶接連結の形成を許さず、かつ一方では構成要素の故障の原因となり得るであろう。溶接の間隙の状態が、特定の構成要素材料に応じて、プレス嵌め、しまり嵌め又は滑り嵌めの設計を保証する。プレス嵌めの設計は、筒状部材を、機械的な手段及び／又は大きい力により、組み合っている構成要素内に押し込むことが必要である。これは、組み合っている構成要素間のしまり嵌め（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｔ）と同様に、筒状部材を隣り合っている構成要素内に押し込むためにその外径を正常値より小さく変形させねばならないためである。この方法は費用が多くかかるだけでなく、溶接自体における十分な溶接材料の存在にも依存する。

複数の特許文献が、フランジの組み立ての例及びこれを作るための方法を説明する。これには、リチャードソン（Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ）の特許文献１及び２、ヒンドラー（Ｈｉｎｄｅｒｅｒ）の特許文献３、タケウチ（Ｔａｋｅｕｃｈｉ）の特許文献４、カウディル（Ｃａｕｄｉｌｌ）の特許文献５、ダベンポート（Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ）ほかの特許文献６、及びカユシン（Ｋａｙｕｓｈｉｎ）の特許文献７が含まれる。しかし、これらの従来技術の構造及び／又は方法は、いずれも本発明の特別な構造及び方法とは関係ない。

米国特許第２，５４５，９３０号 明細書 米国特許第２，６１３，９５８号 明細書 米国特許第３，２６３，４７６号 明細書 米国特許第４，８４５，９７２号 明細書 米国特許第４，９８０，９６１号 明細書 米国特許第５，２８３，９５１号 明細書 ソビエト社会主義共和国連邦発明者証第８６７，４６８号 明細書

全面的に機械加工されたフランジは溶接の欠点は無くすが、鋼材の貫通に要する機械加工のため機械加工の工程に多くの時間を要する。更に、機械加工工程は環境に配慮した適正な廃棄を必要とする鋼の切り屑ができる。

本発明の一態様により、形状の整えられたスリーブ部材１４と物理的結合状態にある一般に円筒状のチューブ部材１２を有し、適宜の希望の圧力液体システムの構成要素間で使用するための機械式フランジ連結１０であって：前記結合が、（ｉ）（ａ）軸方向の円筒状の丸穴（２４）を有するボデイ部分（２２）；（ｂ）円筒状の外側部分（２６）であっ
て、一方の軸方向端部が、前記ボデーの円筒状の丸穴（２４）の一方の端部（３２）に当たっている一般に円錐台状の部分（２６）にテーパーになっている前記円筒状の外側部分（２６）；（ｃ）前記円筒状の外側部分（２６）であって、その他方の軸方向端部において環状の外側端部面（３６）に合流し（ｍｅｒｇｉｎｇ）、この外側端部面は、形成されボウル状の開かれた環状の凹所部分（４２）の外径（４０）を定めている円形の縁（３８）を有し、この環状の凹所部分は前記環状の外側端部面（３６）に関して軸方向で低くされた高い環状の内側端部面部分（４６）により定められる内径（４４）を有し、前記高い環状の内側端部面部分（４６）が前記円筒状の丸穴（２４）の別の端部に当たっている前記円筒状の外側部分（２６）を有する前記形状の整えられたスリーブ部材（１４）；及び
（ｉｉ）前記形状の整えられたスリーブ部材（１４）と物理的結合状態にある前記一般に円筒状のチューブ部材（１２）であって；更に（ａ）予め定められた外径（２０）及び予め定められた壁の厚さ；（ｂ）前記円筒状の丸穴（２４）の一方の端部内に伸びてこれを通過するチューブ部材の円筒状部分（１３）；（ｃ）前記チューブ部材の円筒状部分（１３）の一方の端部における半径方向の一体のフランジ部分（５４）；（ｄ）軸方向外向きに開き湾曲している円周方向のラジアル溝（６０）を有する前記半径方向のフランジ部分（５４）であって、前記フランジ部分（５４）の前記内側面（５６）が前記スリーブ部材のボウル状の外側の凹所部分（４２）の当たっている相補的な面（４３）とネスティング関係で軸方向及び半径方向で一致している前記半径方向のフランジ部分（５４）；及び（ｅ）前記スリーブ部材の高い環状の内側端部面面部分（４６）を囲んでいる内側凹所部分（６８）も有する前記半径方向のフランジ部分（５４）を有する前記円筒状のチューブ部材（１２）を備える機械式フランジ連結（１０）が提供される。

以上説明された利点及び特徴、並びにその他の利点及び特徴は、以下の好ましい実施例の詳細な説明より容易に明らかになるであろう。

さて図面を参照すれば、本発明の完成された又は完全に組み立てられた圧力流体用フランジ連結の、一般に１０で示される一実施例が図１Ａに示され、これは、基本的に、図１Ｂに最もよく見られる頭部が形成された（ｃａｐｔｉｖｅ，ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ）スリーブ部材１４と物理的に連結された状態の一般に円筒状の形成されたチューブ部材１２を含む。圧力流体用のフランジ連結の組立体１０は、一段階の形成段階或いは多段階の形成過程又は方法のいずれかで完成される。後者の方法は、例えば図２Ａ−２Ｄに示された方法（これは図３Ａ−３Ｄに示された連続図で最もよく理解される）でうまく説明される。

特に、チューブ部材１２は、外径の大きさ２０を有する完全な円筒体であるか或いは図３Ａに最もよく見られるようにその一方の端部１６が一般に外向きに伸びる円錐台の部分１８Ａを有するようにすえ込み作業によるなどで予備形成されるかのいずれかである。次いで、１３のような円筒体であるか或いはテーパー端部部分１８Ａを有するチューブ部材１２は、以下より詳細に説明されるであろう更なる形成のために、実質的に対称的な頭部（ｃａｐｔｉｖｅ）のスリーブ部材１４のボデー部分２２の中央の一般に円筒形の穴部分２４内に差し込まれる。

形状の整えられた頭部のスリーブ部材１４は、図１Ｂに最もよく見られるように、円柱状の外側部分２６を更に含み、これは一方の端部の環状の段２８において一般に円錐状の部分３０になるようにテーパーが付けられ、一方この円錐状部分は、ボデーの穴部分２４の外側端部に直角にこれに当たる環状の外側端部の面３２に合流する（ｍｅｒｇｅｄ）。円柱状外側部分２６は、その他方の端部において、外側の環状面３６と合流し、この環状面は、その内側の円形の縁３８において、形成され湾曲し又はボウル状にされた環状凹所部分４２の最大直径の大きさ４０を定め、そして凹所部分の最小直径の大きさ４４は、ボデーの穴部分２４の内側端部に直角でかつ高くされた内側の環状の端部面４６により定め
られる。

スリーブ部材１４の内径２５及びチューブ部材の外径２０は、図３Ａに示されるこの組立体１０Ａを図６に示される形式の公知のクランプ型機構内に置き確保するより前の、それらの最初の滑り嵌めを許すような寸法にされる。チューブ部材１２が自由に静止した完全な円筒体であるとすると、多段階の形成法又は過程が利用されるときは、任意の希望の開先角度（ｉｎｃｌｕｄｅｄ ａｎｇｌｅ）４８の最初の又は第１の円錐台又はテーパー部分１８Ａを形成するために公知の第１の可動パンチ（図示せず）が使用される。この角度は、図３ａにおいては図解された例のために約１０゜で示される。次に、図３Ｂに見られるように、別の可動パンチの作動が、組立体１０Ｂにおけるテーパー部分１８Ｂの開先角度を例えば約２５゜に大きくする。図３Ｃには、公知の更なる可動パンチが組立体１０Ｃのテーパー部分１８の開先角度４８を例えば約５０゜に更に増加させる。最後に、図３Ｄにおいて、図６のパンチ５０と同様な公知の最終の可動パンチを使用して、図３Ｃのテーパー部分１８を頭部フランジ部分５４に最終形成することにより組み立てが完了する。これの内側面５６はスリーブ部材の凹所部分４２の内面４３に物理的に隣接しかつこの面と一致する。希望するならば、一つの形成段階を経ずに、図３Ａに見られるような、一方の端部に最初の僅かなテーパー部分１８Ａを有する既に予備形成されたチューブ部材１２から開始してフランジ連結１０を作ることも実行可能である。

さて、特に図１Ａ及び３Ｄを参照するれば、これらは次のことを示す。即ち、（図３Ｃから３Ｄに至る）最終形成段階の完了後、圧力流体用フランジ連結又はチューブ組立体１０は、一方の端部に形成された反転された半径方向の頭部フランジ部分５４を有するチューブ部材１２を有し、半径方向フランジ部分５４は、軸方向外向きに開口し湾曲したラジアル溝６０を更に持つ。この溝は、先に説明されかつ例示された最終形成作業によりできたものであり、この作業中、最終の可動パンチ５０（図６）がテーパー付き端部部分１８Ｃ（図３Ｃ）をフランジ部分５４に形成し、その内側面５６をスリーブの凹所部分４２の内側面４３と一致させ、この内側面４３が、事実上、フランジ部分５４を収容し又は支持する。フランジ部分５４は、凹所部分４２内に一体に形成された結果として、軸方向及び半径方向の両方でスリーブ部材の凹所部分４２と実質的に同じ形となり隣り合って組み合う。フランジ部分５４の軸方向外側面６２及び６４は、スリーブ部材の環状の外側面３６と同一面上にある。図１Ａ及び３Ｄにおいて最もよく見られるように、フランジ部分５４は、スリーブ部材１４の高い環状の内側端部面の部分４６を囲む内側凹所部分６８も有し、これにより、チューブ部材１２、特にそのフランジ部分５４に対するスリーブ部材の固定（ｌｏｃｋｉｎｇ）を助ける。

図４及び５について説明を続けると、これには変更された頭部スリーブ部材１４’が図示される。これは、スリーブ部材１４と実質的に同様であり、従って、簡潔のため、同様な特徴は更に説明されないであろう。変更されたスリーブ部材１４’は、行き止まりの半径方向凹所又はアンダーカット７２を有し、これは、円錐部分３０の半径方向内側の位置においてスリーブ部材の穴部分２４内を軸方向で伸びる。図７Ｂ及び７Ｅにも示される凹所７２は、変更されたチューブ部材１２’の高くされ又は拡大された平らなリブ部分７６を半径方向と軸方向との双方で保持するように作用する。チューブ部材１２’はチューブ部材１２と実質的に同様であり、従って、簡潔のため、同様な特徴は更に説明されないであろう。高くされ又は拡大されたリブ部分７６は、図７Ａに最もよく示されるように、その軸方向長さのほぼ中心の近くにおいて、一般に円筒状のチューブ部材１２’から方半径方向外向きに伸びる。

変更されたチューブ部材１２’と変更されたスリーブ部材１４’とを前述の滑り嵌めの方法で組み合わせた後、スリーブ部材の拡大されたリブ部分７６が、スリーブ部材のアンダーカット部分又は凹所７２により半径方向及び軸方向で位置決めされるように、図７Ｂ
−７Ｅに示された一連の形成段階が、図３Ａ−３Ｄに示された方法と実質的に同様な方法で実行される。図６に示されるように凹所７２内に置かれたとき、スリーブ部材１４’を上述の方法でチューブ部材１２’に関して定位置に固定することがリブ部分７６の機能である。

別個に示さなかったが、アンダーカット部分７２及びリブ部分７６の少なくも一方を他方のものとは僅かに違うように形成することができ、このため、例えば、チューブ部材１２’のフランジ部分５４上への矢印８０（図６）により図式的に示された可動パンチ５０によるような軸方向の押し付けにより、高いリブ部分７６を余分に変形させることができる。このチューブ部材の他方の端部６６は、６７において軸方向運動に対して拘束され、更にリブ部分７６が凹所７２内に突き出し、これにより頭部スリーブ部材１４’をチューブ部材１２’に対して動かなくする。

最後に、本発明の材料選定の様相は、言うまでもなく材料の最小の伸びに対する要求に基づき、チューブ部材１２及び１２’を満足に形成するには一般に２５％又はそれ以上であることを理解すべきである。同時に、得られた本発明のフランジ結合及びこれを達成する方法は、非常に正確かつ低費用で達成されることが明らかである。

本技術の通常の熟練者は、本発明の幾つかの実施例は本技術のその他の要求を満たし、かつ種々の変更及び相当物及びここに説明された本発明の種々のその他の態様との置換をなし得ることを容易に認めるであろうと考える。

本発明の圧力流体用フランジの一実施例の中心を通る長手方向断面図である。 図１Ａの頭部スリーブ部材の中心を通る長手方向断面図である。 本発明の圧力流体用フランジの組み立てに含まれる形成方法又は形成過程の連続的平面図である。 それぞれ図２Ａ−２Ｄの線３−３に沿って得られる連続的な断面図である。 本発明の圧力流体用フランジの別の実施例の中心を通る長手方向断面図である。 図４の線４−４に沿って得られる断面図である。 本発明の圧力流体用フランジの更なる実施例の長手方向断面図であり、最終形成作業又は組み立て作業を受けている間を示す。 図６の圧力流体用フランジの更なる実施例の組み立てに含まれる形成方法又は形成過程の連続的平面図である。

Claims (12)

1. 形状の整えられたスリーブ部材（１４）と物理的結合状態にある一般に円筒状のチューブ部材（１２）を有し、適宜の希望の圧力液体システムの構成要素間で使用するための機械式フランジ連結（１０）であって：前記結合が
   （ｉ）（ａ）軸方向の円筒状の丸穴（２４）を有するボデイ部分（２２）；
   （ｂ）円筒状の外側部分（２６）であって、一方の軸方向端部が、前記円筒状の丸
   穴（２４）の一方の端部（３２）に当たっている一般に円錐台状の部分（２６）
   にテーパーになっている前記円筒状の外側部分（２６）；
   （ｃ）前記円筒状の外側部分（２６）であって、その他方の軸方向端部において環
   状の外側端部面（３６）に合流し、この外側端部面は、形成されボウル状の開か
   れた環状の凹所部分（４２）の外径（４０）を定めている円形の縁（３８）を有
   し、この環状の凹所部分は前記環状の外側端部面（３６）に関して軸方向で低く
   された高い環状の内側端部面部分（４６）により定められる内径（４４）を有し
   、前記高い環状の内側端部面部分（４６）が前記円筒状の丸穴（２４）の別の端
   部に当たっている前記円筒状の外側部分（２６）
   を有する前記形状の整えられたスリーブ部材（１４）；及び
   （ｉｉ）前記形状の整えられたスリーブ部材（１４）と物理的結合状態にある前記一般に
   円筒状のチューブ部材（１２）であって；更に
   （ａ）予め定められた外径（２０）及び予め定められた壁の厚さ；
   （ｂ）前記円筒状の丸穴（２４）の一方の端部内に伸びてこれを通過するチューブ
   部材の円筒状部分（１３）；
   （ｃ）前記チューブ部材の円筒状部分（１３）の一方の端部における半径方向の一
   体のフランジ部分（５４）；
   （ｄ）軸方向外向きに開き湾曲している円周方向のラジアル溝（６０）を有する前
   記半径方向のフランジ部分（５４）であって、前記フランジ部分（５４）の前記
   内側面（５６）が前記スリーブ部材のボウル状の外側の凹所部分（４２）の当た
   っている相補的な面（４３）とネスティング関係で軸方向及び半径方向で一致し
   ている前記半径方向のフランジ部分（５４）；及び
   （ｅ）前記スリーブ部材の高い環状の内側端部面面部分（４６）を囲んでいる内側
   凹所部分（６８）も有する前記半径方向のフランジ部分（５４）
   を有する前記円筒状のチューブ部材（１２）
   を備える機械式フランジ連結（１０）。
2. 前記ボデイ部分の円筒状の丸穴（２４）の直径の大きさ（２５）及びチューブ部材の外径の大きさ（２０）が、これらの間に滑り嵌め組み立てを許すように選定される請求項１の圧力液体フランジ連結（１０）。
3. 前記半径方向フランジ部分（５４）が、前記スリーブ部材の環状の外側端部面（３６）と実質的に平行な面の関係の間隔を空けられた同心の環状の端部面（６２、６４）を更に有する請求項１の機械的フランジ連結（１０）。
4. 前記スリーブ部材の丸穴（２４）が、予め定められた長さだけ軸方向内向きに伸びている行き止まりの円周にわたる半径方向のアンダーカット（７２）を更に有する請求項１の機械的フランジ連結（１０）。
5. 前記チューブ部材の円筒状部分（１３）が、予め定められた軸方向長さの高い半径方向の一般的に円筒状のボス部分（７６）を更に有する請求項４の機械的フランジ連結（１０）。
6. 前記アンダーカット（７２）及びボス部分（７６）の半径方向並びに軸方向長さが同様であり、これにより両者間のネスティング及び前記スリーブ部材（１４）の前記チューブ部材（１２）上の少なくも軸方向の保持を許す請求項５の機械的フランジ連結（１０）。
7. 前記チューブ部材の高い円筒状ボス部分（７６）と前記スリーブ部材のアンダーカット（７２）との少なくも一方が非対称の外形を有し、両者間に非対称の締まり嵌めが生じて前記スリーブ部材（１４）を前記チューブ部材（１２）に関して少なくも半径方向で動かなくする請求項６の機械的フランジ連結（１０）。
8. 前記一般に円筒状のチューブ部材（１２）と前記形状の整えられたスリーブ部材（１４）との間の前記連結が：
   （ａ）前記スリーブ部材（１４）が前記チューブ部材（１２）を取り巻く状態で前記チュ
   ーブ部材（１２）と前記スリーブ部材（１４）とを一緒に組立体（１０）に滑り嵌め
   し；
   （ｂ）前記スリーブ部材の円筒状丸穴（２４）の前記内側端部の面部分（４６）から前記
   チューブ部材（１２）を予め定められた長さ（１８Ａ）延ばし；
   （ｃ）締め付け型機構内に前記組立体（１０Ａ）を固定確保し；更に
   （ｄ）少なくも１個の可動パンチ（５０）により、少なくも１回の形成段階で、前記伸び
   ているスリーブ部材の長さ（１８Ａ）を前記一体のフランジ部材（５４）に形成し、
   かつこれを前記スリーブ部材のボウル状の外側の凹所部分（４２）によりネスティン
   グする
   諸工程を経て作られる請求項１の機械的フランジ連結（１０）。
9. 前記形成段階が連続した多段階である請求項８の方法による製品。
10. 前記工程が、前記チューブ部材（１２）とスリーブ部材（１４）との前記滑り嵌め組み立て（１０Ａ）の前に、前記伸びているスリーブ部材の長さ（１８Ａ）に相当する前記チューブ部材（１２）の円筒状部分を，外向きにテーパーになっている形状（１８）に予備形成することを更に含む請求項８の方法による製品。
11. 前記工程が、前記チューブ部材（１２）及びスリーブ部材（１４）の前記滑り嵌め組み立ての前に、前記チューブ部材の外周面の部分に予め定められた軸方向長さの、高い、一般に円筒状のボス部分（７６）を作るように、前記チューブ部分（１２）の円筒状部分を予備形成することを更に含む請求項８の方法による製品。
12. 前記工程が、前記チューブ部材（１２）及びスリーブ部材の前記滑り嵌め組み立ての一部として、凹所（７２）が前記スリーブ部材の軸方向丸穴（２４）の前記外側端部から予め定められた長さ方向を内向きに伸びている状態の前記スリーブ部材（１４）内の行き止まりの一般的に円周方向の凹所（７２）内に、前記高い円筒状ボス部分（７６）を拘束する追加の副段階を含む請求項１１の方法による製品。

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