JPH02187328A - 複合中空体 - Google Patents

複合中空体

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JPH02187328A
JPH02187328A JP1285109A JP28510989A JPH02187328A JP H02187328 A JPH02187328 A JP H02187328A JP 1285109 A JP1285109 A JP 1285109A JP 28510989 A JP28510989 A JP 28510989A JP H02187328 A JPH02187328 A JP H02187328A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、回転モーメントおよび／または牽引、加圧−
ないし曲げ力を受けいれるための複合中空体に関するも
のである。
く先行技術〉 複合中空体は、例えばＥＰＯ２１２１３０から知られて
いるが、このヨーロッパ特許においては装着シリンダー
が管状ピースに取付けられ、しかも管状ピース中には加
圧応力が、また装着シリンダー中には牽引応力が生じた
状態となる。装着シリンダーは、その際、特に繊維複合
材料から構成されることが好ましく、また双方の部分の
相互に向き合って入り込む滑走が、装着物本体を膨張さ
せ、管体を径方向に圧縮する方向での弾性変形により可
能となり、相互にバランスが採れている場合には、摩擦
結合が可能となる。
〈発明の目的〉 本発明の基本目的は、軽量の構造様式のもと高強度を特
徴とし、しかもその際、容易に製作可能となるような複
合中空体の形態を各種要素を用意することにある。
〈発明の構成〉 上記目的の解決策のポイントは、外側材料層において径
方向に圧力を高める内部支持機構によって基本的には全
体の軸長に亘り、それぞれ周全長に亘って均一な引張り
応力が生ずることにある。
壁厚区分に対応して、および個々の軸頭域における局所
的加圧衝撃の大きさ、ないし加圧衝撃の時間的経緯に合
せて外側材料層において必要に応じて、同時に軸方向に
一定の、ないしは一定ならざる加圧応力が生ずるように
なっている。
第１優先実施態様によれば、外側層周辺に接し、塑性膨
張を行なう、低伸長限界をもつ材料からの内部カラーを
形成するようになっている。このような解決策によって
簡単に製作できる中空体が用意可能であり、この中空体
自体が内部応力によって曲げ−および捩れの負荷に対し
て高強度を発揮することになる。これは例えば、クラン
ク軸、駆動軸、あるいは駆動軸において有利である。諸
材料伸長限度を本発明によって相互に調整することによ
り、既知手法で希望される緊張状態が内部加圧衝撃によ
り得られることになる。
第２優先実施態様によれば、外部カラーにおいて、部分
周辺上に接する塑性膨張性のリング状またはカラー状の
複数の内部カラーが、比較的低い伸度限界を有する材料
から成り、中間配備の有形物と特に接続して支持機構を
形成することにある。
これにより製作される有形物は、中空断面が円形状では
なく、優先事例が連接棒内に認められるような優先事例
に対して適している。この場合、複数の円形カラーが外
側輪郭を付与する物体中に装着されて、この物体は次い
でそれ自体、知られている機構を以て塑性膨張される。
外側層と内部カラーとの間に配置する中空空間部は、戻
りばね力の方向に対して角度を採り相上下してスライド
接続部を有する複数の有形物により補完されるが、上記
戻りばね力は自動ロックを発揮するものであり、それぞ
れ最も外側にあり、相向き合ったカラーは、直接、連接
棒の出張りとして用いられ得る。
これによって膨張時には、支持機構を変形させるために
比較的小さな力が生じ、また膨張後には極めて大きな支
持作用が生ずる。ここでも外側輪郭を支える層内で一定
の緊張力が起り、外部カラーは加圧応力を受けることに
なる。中空体で応力を生じている材料は、簡単な構造様
式で高度の形態安定性を生じている。
円形断面を有する複合中空体に係わるものでもあり、ま
た非円形断面を有する複合中空体に係わるものでもある
第３優先実施態様によれば、外部カラーと一つ以上の相
互に嵌合し合うカラーとの間において、互に向き合い自
動ロック方式により支えられる把持体が用意されていて
、内側層または内部カラーの塑性変形材料が外部層に比
してより小さな伸長限度を有する。塑性膨張によってそ
の際、外側に向けては滑走可能であって、内側に向けて
は自動ロックにより、従って後方スライドを阻止するこ
とによって支持力を備えた把持体が、いわばこうした把
持体がその大きな加圧強度を通じて外側層内での応力維
持に決定的に係わることが可能となるよう変化する。こ
うした内側塑性変形材料層は、膨張位置において安定し
て把持体を固定する。
外側層用の優れた材料としては、高し弓１張り強度およ
び高伸長限度の材料として、例えば、焼入れ鋼、ばね鋼
、チタンあるいは繊維複合材料がとりあげられる。塑性
変形を求められる内側層ないし内部カラー用の材料とし
ては、それ相応に選択された構造用鋼、炭素鋼または非
鉄金属が提案される。外側層および内側層ないし内部カ
ラーはそれぞれ、個々の側において、外側に向は強度を
高めている複数層から成る。中間層の把持体は特にセラ
ミックや圧に強い硬質材料から用意されることが有利で
あるが、脆さのある材料であってもよい。外側層と内部
層との間にある一定応力により個々の眉間でも接合力が
生ずる。この接合力によって、外側層および／または内
側層、ないしは内部カラーを複数の軸方向個別部分から
構成することが可能であって、内側層および外側層にお
いて分離性接続部が存在する状況下にあって、これ等の
層が軸方向で相互に充分に間隔をとり位置づれできるよ
うになっていることを求められる。こうした点から本複
合中空体は、やや短かめのカラー部分から構成されねば
ならない。
〈実施例〉 以下、本発明による実施例を示す添付図面を参照して、
本発明を詳述する。
第１ａ図には、外部カラー１を有する円形中空体が示さ
れていて、この外側カラーは、複数の詳細に示されては
いない層から構成され、この層には、内側において直接
、内部カラー２が接する。
第１ｂ図では、複数の層から成る外部カラー１、この内
部にセットされた内部カラー２、および本カラーと一体
をなすよう接続している中間床部３．４が、断面破断部
に確認できる。中間床部３．４は、中間床部自体が、内
部カラー２の矢印により示唆された内側加圧作用時にお
いて外側カラー１において高い応力を確保するために、
塑性変形下において平坦面で加圧されるようにわん曲さ
れている。
第２ａ図および第２ｃ図において円形中空体が現わされ
、本中空体は、個々の層から成る外部カラー１１を示す
が、個々の層は詳細には示されていない。この外部カラ
ーに対し間隔をおいて内側カラー１２が示されているが
、両カラー間では、径方向において、くさび型面を有す
る把持体１３．１４が配備されている。これ等把持体は
、カラー１２の塑性ないし熱的変形の際に、互に向き合
って滑走し、反面、本把持体は、完全に弾性拡張する外
部カラー１１の戻り弾性挙動時において相互にくさび締
め機能を呈し、またこれにより加圧応力発生に関与する
ことになる。第２ａ図では、内部カラー１２の変形前の
状態が示されていて、接触面において把持体１３．１４
が相互に向き合って位置ズレしている。第２ｃ図では、
内部カラー１２の変形後で、外部把持体１４間での内部
把持体１３の放射状位置ズレ後の状態が示されていて、
この把持体は、この位置において弾性応力を受ける外部
カラー１４を、拡大支持周辺部において相互に区分した
位置に確保する。内部カラー１２は熱的には冷却して挿
入されるか、あるいは応力を生ずることなく導入後に型
性拡張せしめられ得る。
第２ｂ図および第２ｄ図においては、２つの円弧および
２つの接線接続部から成る外部カラー２１を有し、この
中に挿入された円形、ないし楕円形の内部カラー２２．
２３．２４が示されていて、これ等カラーは、外部カラ
ー２１内において弾性加圧応力を発生させるために、内
部拡張および塑性変形の作用にゆだねられた。こうした
２本のカラー間においてそれぞれ、高耐圧性の把持体２
５．２６．２７：２８．２９．３０（セラミック）が使
用されていて：これ等把持体は、カラー本体の直接的接
触域から外部カラー２１にかけての圧力伝達に役立ち、
および内部カラー２２．２３．２４の塑性および熱的変
形の際に、相互に向き合って移行し、反面、上記把持体
は、完全弾性的に拡張する外部カラー２１の戻り弾性挙
動時に、相互にくさび締め機能を発揮し、これにより加
圧応力発生に関与することになる。第２ｂ図においては
内部カラー２２．２３．２４の変形前の状態が示されて
いて、把持体はその接触面において互に向き合いつつ交
互に内側および外側に位置ズレせしめられている。第２
ｄ図では、内部カラー２２．２３．２４の変形後の状態
が示されていて、まづ内側に移行した把持体２６．２９
はその他の把持体２５．２７．２８．３０間において外
側放射状に移行せしめられ、および該把持体全体が拡大
外側周辺において、弾性応力付与の外部カラー２１を、
相互に区分した位置に確保する。内部カラーは熱的には
冷却されて挿入され、あるいは応力を生ずることなき導
入後に、機械的または油圧作用により塑性変形を生ずる
まで拡張され得る。
径方向矢印によって、それぞれ互に支え合うことによっ
て、点破線状の方式による膨張は抑制され、および外部
カラーは、本カラーがはじめから有する示された形態を
後になっても維持することが示唆されている。
第３ａ図では、クランク軸の一部が示されていて、この
クランク軸が２つの基本ジャーナル３１．３２および行
程ジャーナル３３を有する。クランク側部には均合用錘
３４が配備されている。クランク軸は、外部カラー３５
から、およびこのカラーに挿入された内部の塑性変形カ
ラーで、ジャーナル域にあるカラー３６．３７．３８か
ら、ならびにクランク側部域にあるカラー３９．４０．
４１．４２から成る。外部カラー３５は、その際、それ
ぞれ相互嵌合するカラー突起４３．４４：４５．４６：
４７．４８から構成され、これ等のカラー突起は、クラ
ンク側部４９．５０に交互にセットされる。
第３ｂ図においては、クランク側部４９が図解断面内に
示されていて、側部領域内でほぼ８字型の外側層３５が
確認され得るが、本外側層はロッド５１．５２を介して
リング形状部に補完されている。８字型の外側Ｊｉｉ３
５内において引張り応力を発生させるために、塑性的に
拡張したカラー３９および４１が活用され、ならびにブ
リッジ５１．５２において応力を発生、確保するために
、はぼ三日月型有形物５３．５４が活用される。
第３ｃ図において、クランク側部５０が断面で確認でき
、このクランク側部においては、概ね８字型の外側Ｎ３
５において均合い錘３４がセットされていて、および本
クランク側部はブリッジ５５．５６により部分的にはリ
ング有形物に対して補完されている。ここにおいても、
塑性膨張されたカラー４０および４２は、断面で示され
ていて、およびブリッジ５５．５６内で均一な応力を生
ずる三日月型有形物５７．５８が示されている。
有形物は、この例では、ブリッジ５１．５２、５５．５
６内で応力発生させるために、円錐形による、および円
錐面の自動ロック機能を働らかせる角度による軸方向プ
レスによってセットされている。
第３ｄ図では、クランク側部４９は、第３ｂ図と同様の
表示で示されている。とはいえ、多区分把持体５９．６
０．６１：６２．６３．６４が示されていて、多区分把
持体は断面でくさび型形態を有し、および使用に際して
ブリッジ５３．５４において応力を生ずる。
第３ｅ図においては、第３Ｃ図におけると同様の図解で
クランク側部５０が示されている。ここでも第３ｄ図に
対応して多区分把持体６５．６６．６７：６８．６９．
７０が用意されていて、これ等把持体は互に向き合って
滑走するくさび面を持ち、自動ロック域において角度を
備えている。
把持体は軸方向において、円錐型ないしくさび状を採り
、および断面においてもくさび型を有することになり、
それぞれ自動ロック域内にある。
軸方向プレス時において、また必要に応じて内部カラー
３９．４０．４１．４２の径方向膨張において、把持体
は相互に向き合って滑り、および滑走面での自動ロック
により戻り弾性挙動を生ぜぬよう確保され、その結果、
把持体はブリッジ５１．５２．５５．５６における応力
を生じ、安定維持する。
〈発明の効果〉 複合積層の壁厚ないし個々の部分から軸方向で構成され
る中空体での強度特性値は、長さ方向において段階づけ
が可能となり、その結果、多様な膨張圧を相前後して付
与するか、あるいは同じ膨張圧を同時に付与して、多様
な軸方向および径方向の応力が生じ、その後者応力は個
々の断面ではそれぞれほぼ一定状態となる。
個々の内側層または個々の内部カラーの塑性膨張は、準
静的に、またはパルス発生的に、ないしは爆発的な展開
により生じ得る内部圧力により、外部の型つまりダイス
型の支持に従って行なわれるといった点、有利である。
この型では、この場合、膨張の遊びが用意されて、弾性
限度が確保される前に外側層が安定壁に接することにな
って、その結果、膨張圧が狭く限定されねばならぬこと
はない。
それぞれの内側層または内部カラーにおいて、付加的な
支持機構が、断面床部等の形態を持ってプレスされ、あ
るいは変形され得るのであり、こうした断面床部は例え
ば、断面波断部領域において、高い径方向強度を発揮す
る。
内側層および外側層においてそれぞれ維持確保される応
力は、他のジヨイント方式により、特に熱的結合（収縮
、膨張）によって、または完全に軸方向プレス接合によ
って生じ得るのであり、内側または外側の層の材料の伸
長限度係数が後退するのは重要である。
４、図の簡単な説明 第１ａ図は、第１の解決策に従った本発明による複合中
空体の断面を示す。
第１ｂ図は、第１ａ図による中空体を長さ方向断面を示
す。
第２ａ図は、第２の解決策に従った本発明による複合中
空体を、膨張前での断面で示す。
第２ｂ図は、第３の解決策に従った本発明による複合中
空体を、膨張前での断面で示す。
第２ｃ図は、第２ａ図による中空体を、膨張後の断面で
示す。
第２ｄ図は、第２ｂ図による中空体を、膨張後の断面で
示す。
第３ａ図は、クランク軸としての本発明による複合中空
体を、長さ方向断面で示す。
第３ｂ図は、第３ａ図による中空体を、第１実施態様で
の第１断面で示す。
第３Ｃ図は、第３ａ図による中空体を、第１実施態様に
おける第２断面で示す。
第３ｄ図は、第３ａ図による中空体を、第２実施態様に
おける第１断面で示す。
第３ｅ図は、第３ａ図による中空体を、第２実施態様に
おける第２断面で示す。
なお、図面での照合番号は、下記の各機械部分を意味す
る。
１、外部カラー、２．内部カラー、３．４．中間床部、
ｌｉ、外部カラー、１２．外部カラー、１３．１４１把
持体、２１．外部カラー、２２．２３．２４．内部カラ
ー、２５．２６．２７．２８．２９．３０３把持体、３
１．３２．基本ジャーナル、３３１行程ジャーナル、３
４．均合い錘、３５、外側層、３６．３７．３８．３９
．４０．４１．４２．内部カラー、４３．４４．４５．
４６．４７．４８．カラー突起、４９．５０．クランク
側部、５１．５２．ブリッジ、５３．５４．有形物、５
５．５６．ブリッジ、５７．５８．有形物、５９．６０
．６１．６２．６３．６４．６５．６６．６７．６８．
６９．７００把持体 代理人弁理士（８１０７）佐々木清隆 （ほか３名） 第 ａ 図 第 ｂ 図 第 ３ｂ 図 第 Ｃ 図 第 ３ｄ 図 ｑ 第 ｅ 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、回転モーメントおよび／または牽引−、加圧−ない
    し曲げ力を受けいれるための複合中空体において、外側
    材料層において、径方向に圧力を増す内部支持機構によ
    って基本的に軸全長に亘ってそれぞれ周囲全般に均一な
    引張り応力が生ずることを特徴とする複合中空体。 ２、外側材料層において、軸方向に引張り力を受けいれ
    る内部支持機構によって、一定の、ないしは中央部で相
    対的に大きな加圧応力が生ずることを特徴とする特許請
    求項１に記載の複合中空体。 ３、外部カラー（１）において周囲に接して配置する内
    部カラー（２）が支持機構を形成する（第１図）ことを
    特徴とする特許請求項１または２に記載の複合中空体。 ４、外部カラー（２１）において部分周囲全体に亘って
    接するリング状ないしカラー状の複数の内部カラー（２
    ２、２３、２４）が特に、中間配備の把持体（２５、２
    ６、２７、２８）と接続して支持機構を形成する（第２
    ６図）ことを特徴とする特許請求項１または２に記載の
    複合中空体。 ５、外部カラー（１１）に対して間隔をとりつつ、互に
    相向き合って支え合った把持体（１３、１４）の中間接
    続下にあるリング状−またはカラー状の一つ以上の内部
    カラー（１２）が支持機構を形成する（第２ａ図）こと
    を特徴とする特許請求項１または２に記載の複合中空体
    。 ６、内部カラー（２、１２）または内部カラー（２２、
    ２３、２４：３９、４０、４１、４２）が、外部カラー
    （１、１１、２１、３５）より低い伸長限度を有する、
    現場で塑性膨張する材料から成る特許請求項１から５ま
    での一つに記載の複合中空体。 ７、相対的に低い伸長限度をもつ材料から支持材料中に
    挿入され、あるいは変形された中間床部が、付加的な支
    持を行なうべく用意されていることを特徴とする特許請
    求項１から６までの一つに記載の複合中空体。 ８、クランク軸、駆動軸またはカム軸としての構成を特
    徴とする特許請求項１から６までの一つに記載の複合中
    空体。 ９、連接棒としての構成を特徴とする特許請求項１また
    は特許請求項３から７までに記載の複合中空体。 １０、末端部における管状支持体の先づ塑性膨張によっ
    て外側材料層と把持体との間での接続が得られること：
    および次の段階で、中間域にあって管状把持体を塑性膨
    張させることにより、しかも本管状把持体を同時に軸方
    向に短縮しつつ、周辺方向では引張り応力が、また長さ
    方向では加圧応力が外側材料層内で惹起されることを特
    徴とする特許請求項１から７までの一つに記載の管状複
    合中空体を製作する方法。 １１、把持体が油圧作用による内圧によって膨張される
    ことを特徴とする特許請求項１から７までの一つに記載
    の複合中空体の製法。 １２、把持体が内部から機械的機構によって膨張せしめ
    られることを特徴とする特許請求項１から７までの一つ
    に記載の複合中空体の製法。 １３、把持体が、冷却された状態で装着され、および／
    または外側材料層が相互に嵌合連結し合う前に加熱され
    、次いで熱平衡状態が得られることを特徴とする特許請
    求項１から７までの一つに記載の複合中空体の製法。 １４、把持体および外側材料層が軸方向に相互に嵌合す
    べく圧入されることを特徴とする特許請求項１から７ま
    での一つに記載の複合中空体の製法。
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