JPH094784A - 中空管の結合構造および結合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中空管同士の結合において、中心線がずれてお
り、互いに角度をなすような挿入を行った場合において
も、中空管に割れを生じないようにした結合構造および
結合方法を提供することを目的とする。 【構成】挿入側中空管１１の先端部１４が管の中心軸に
対して鋭角に切断され、挿入側中空管１１の挿入部１３
とその根元部分の大径部１５との境界の段差部分１６
と、被挿入側中空管１２の先端部２１が管の中心軸に対
して垂直に切断するようにしたものであって、挿入側中
空管１１の挿入部１３を被挿入側中空管１２の内部に挿
入して結合するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は中空管の結合構造および
結合方法に係り、特に挿入側中空管の先端部を被挿入側
中空管の内部に差込んで結合するようにした中空管の結
合構造および結合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の中空管をそれらの長さ方向に結合
する場合には、継手を用いたり、中空管の端部を加工
し、差込み式あるいはねじ込み式にして結合するように
している。中空管が炭素繊維強化複合材料からなる場合
には、このような中空管を結合する際に接着剤を使用し
た差込み式の結合が従来より用いられている、。

【０００３】図６はこのような差込み式の結合構造を示
すものであって、挿入側中空管１と被挿入側中空管２と
を互いに長さ方向に結合する場合には、挿入側中空管１
の先端側の部分に被挿入側中空管２の内径に等しい外径
を有する挿入部３を予め形成しておき、この挿入部３を
被挿入側中空管２の内部に挿入するとともに、挿入部３
の外周面と被挿入側中空管２の内周面とを接着剤等を用
いて接合固定するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６に示すような中空
管１、２同士の差込み式の結合構造において、図７に示
すように差込み開始時に両側の中空管１、２の中心線が
一致していない場合には、中空管の材質、外径にもよる
が、差込みが困難になる場合がある。すなわち金属のよ
うな延性に富む材料からなる挿入側中空管１と被挿入側
中空管２の場合には、両者の中心線が多少ずれていて
も、例えばそれらの交差角が３°以下の場合には、これ
らの中空管１、２が互いに変形するために結合が可能で
あった。

【０００５】ところが特に炭素繊維強化プラスチック材
料等の伸度の低い材料を用いた中空管の場合には、差込
み時に両者の中心線がずれていると、中空管１、２の壁
面に割れを生じ易く、差込み式の結合構造を採用するこ
とができなかった。

【０００６】一般に複数の中空管をその長さ方向に結合
する場合に、結合構造体の形状やあるいは結合部位にお
ける場所的制限等によって、挿入側中空管と被挿入側中
空管の中心線を全く完全に一致した状態で挿入すること
ができない場合があり、このような場合に、特に炭素繊
維強化プラスチック材料の場合には、中空管の結合に支
障を生ずる問題があった。

【０００７】そこでまず、図８に示すような挿入側中空
管と被挿入側中空管の先端部をそれぞれ中心軸に対して
同一角度の鋭角で切断し、挿入側中空管の挿入部とその
根元部分の大径部との境界の段差部分を挿入側中空管の
先端部がなす鋭角の傾斜角とほぼ平行にする中空管の結
合構造を想定した。この結合構造は、図９に示すように
中空管同士の差込み開始時に両者の中空管の中心線が一
致していなくても差込み結合が可能になる。

【０００８】しかし、複数の中空管を結合する場合に、
図１０のような結合になることも考えられ、この場合で
は結合ができないことから、結合構造体の組合せが制限
され、取扱いの自由性に欠けるところがあった。また、
図８のような結合構造体に加工するのには精巧な技術が
必要で、手間がかかっていた。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、中空管同士の差込み結合において、差
込み開始時には両者の中心線がある角度をなしており、
しかも差込み完了時には中心線が互いに一致するような
中空管同士の差込み結合を可能にし、複数の中空管を結
合する際に組合せを自由に行うことができ、結合構造体
の加工も容易にできる中空管の結合構造および結合方法
を提供することを目的とする。とくに本発明は、炭素繊
維強化プラスチック材料のような伸度の低い材料の中空
管の差込み結合において、差込み時に中空管に損傷を与
えることなく、容易に中空管の差込みを可能にする方法
を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、挿入側中空管
の先端部を被挿入側中空管の内部に差込んで結合するよ
うにした中空管の結合構造において、挿入側中空管の先
端部が管の中心軸に対して鋭角に切断され、挿入側中空
管の挿入部とその根元部分の大径部との境界の段差部分
と、被挿入側中空管の先端部が管の中心軸に対して垂直
に切断されていることを特徴とする中空管の結合構造に
関するものである。

【００１１】挿入側中空管と被挿入側中空管の結合構造
のより具体的な構成は、挿入側中空管の挿入部の外径が
被挿入側中空管の内径にほぼ等しく、挿入側中空管の挿
入部の根元部分の大径部の外径が被挿入側中空管の外径
にほぼ等しい。

【００１２】挿入側中空管と被挿入側中空管の内の少な
くとも一方が繊維強化複合材料からなる中空管の結合構
造に用いて好適である。特に挿入側中空管と被挿入側中
空管の少なくとも一方が炭素繊維強化プラスチック材料
からなる場合により好適な中空管の結合構造になる。

【００１３】また方法の発明は、挿入側中空管の先端部
を被挿入側中空管の内部に差込んで結合するようにした
中空管の結合方法において、挿入側中空管の先端部を管
の中心軸に対して鋭角に切断し、挿入側中空管の挿入部
とその根元部分の大径部との境界の段差部分と、被挿入
側中空管の先端部を管の中心軸に対して垂直に切断し、
鋭角に切断された挿入側中空管の鋭角をなす先端部の鋭
角がさらに小さくなるように挿入側中空管の軸線を被挿
入側中空管の軸線と交差させた状態で挿入側中空管の先
端部を被挿入側中空管の中に挿入して結合するようにし
た中空管の結合方法に関するものである。

【００１４】

【作用】本発明によれば、先端部が鋭角に切断されてい
る挿入側中空管の先端部を被挿入側中空管の先端部に挿
入して結合する際に、差込み開始時には両者の中心線が
ある角度をなし、差込み完了時には中心線が一致するよ
うに結合されることになる。

【００１５】挿入側中空管の挿入部の外径を被挿入側中
空管の内径にほぼ等しくするとともに、挿入側中空管の
挿入部の根元側の大径部の外径を被挿入側中空管の外径
にほぼ等しくした構成によれば、挿入側中空管と被挿入
側中空管とが差込み開始時には両者の中心軸がある角度
をなして差込まれ、差込み完了時には両者の中心線が互
いに一致するように被挿入側中空管の内部に挿入側中空
管が挿入されていることになる。

【００１６】挿入側中空管と被挿入側中空管の少なくと
も一方が繊維強化複合材料からなる場合には、少なくと
も一方が該材料からなる挿入側中空管と被挿入側中空管
とを中心線が交差するように差込み結合することが可能
になる。

【００１７】特に挿入側中空管と被挿入側中空管の少な
くとも一方が炭素繊維強化プラスチック材料からなる場
合には、差込み開始時に両者の中心線がある角度をもっ
て差込み結合が行われていることになる。

【００１８】方法の発明によれば、鋭角に切断された挿
入側中空管の鋭角をなす先端部の鋭角がさらに小さくな
るように挿入側中空管の軸線を被挿入側中空管の軸線と
交差させた状態で挿入側中空管の先端部を被挿入側中空
管の内部に挿入することにより、差込み開始時には両者
の中心線がある角度をなして差込み結合が行われること
になる。

【００１９】本発明の結合構造体への加工は、図６に示
す従来の中空管に対し、挿入側中空管の先端部を管の中
心軸に対して鋭角に切断するだけなので、非常に簡易で
あり、特別な細工をする必要はない。

【００２０】また、挿入側中空管と被挿入側中空管の差
込み開始時のそれぞれの中心線の角度が三次元的にあら
ゆる方向にずれていても、本発明の結合構造体は管の中
心軸を回転させることにより、先端部の向きを自由に変
えられるので、図１０のように結合できなくなることは
ない。

【００２１】実施例１ 図１〜図４によって本発明の第１の実施例を説明する。
本実施例はストレ−ト管からなる挿入側中空管１１と被
挿入側中空管１２との結合に関するものである。挿入側
中空管１１は炭素繊維強化プラスチック材料からなる中
空管であって、その先端側の部分には図１および図２に
示すように挿入部１３が一体に設けられている。挿入部
１３はその先端側の部分が傾斜面１４から構成されてい
る。なおここで傾斜面１４の傾斜角θは４５°に設定さ
れている。すなわち挿入部１３はその先端部が管の中心
に対して鋭角に切断された構造になっている。

【００２２】上記挿入部１３の根元側の部分が大径部１
５に構成されるとともに、この大径部１５と挿入部１３
との境界が段差部分１６から構成されている。なおこの
段差部分１６は管の中心軸に対して垂直な面になってい
る。

【００２３】これに対して被挿入側中空管１２は図３に
示すように中空になっており、その先端側の部分は管の
中心軸に対して垂直な面になっている。

【００２４】このような挿入側中空管１１と被挿入側中
空管１２とを結合する際に、図３に示すように、両者の
軸線を互いに一致させた状態で近接することにより、挿
入側中空管１１の先端側の挿入部１３を被挿入側中空管
１２の内径部分に挿入して結合することができるばかり
でなく、図４に示すように、両者の中心線がある角度を
なして交差させた状態で結合することを可能にしてい
る。

【００２５】すなわち中空管１１、１２同士を互いに角
度αをもった状態で差込み結合する際に、挿入側中空管
１１および被挿入側中空管１２の先端が相手方に当って
干渉することがないように挿入側中空管の先端部が斜め
に切断されて傾斜面１４になっている。このように先端
部が傾斜面になっていることがこの中空管の結合構造お
よび結合方法の大きな特徴である。

【００２６】結合の仕方は図４に示されており、中空管
１１の軸方向に対してθの角度で予め斜めに切断された
傾斜面１４を先端部に有する挿入部１３と、この挿入部
１３と大径部１５との間に管の中心軸に対して垂直な面
になっている段差部分１６をもつ挿入側中空管１１およ
び先端を管の中心軸に対し垂直な面２１に切断してある
被挿入側中空管１２は、両者の中心軸の交差角が差込み
開始時にαの状態で互いに差込まれる。差込み結合完了
時は両者の中心線は互いに一致するようになる。

【００２７】結合面、すなわち挿入部１３の外周面およ
び被挿入側中空管１２の内周面には差込み前に予め接着
剤が塗布されており、差込みを終了した後に加熱され、
これによって挿入側中空管１１の挿入部１３の外周面が
被挿入側中空管１２の内周面に接着結合される。なお接
着に寄与する挿入部１３の長さおよび傾斜角度θは中空
管の材料および差込み前の中心軸の交差角、必要とする
接着強度によって適宜決定されてよい。

【００２８】上記のような構造は、伸度の低い繊維強化
複合材料、特に炭素繊維強化複合材料に好適である。

【００２９】実施例２ 次に第２の実施例を図５によって説明する。この実施例
は本発明を自転車のフレ−ムに適用した例である。自転
車のフレ−ムは３本のパイプ、すなわち上パイプ３１、
下パイプ３２、および縦パイプ３３をヘッドラグ３４、
シ−トラグ３５、およびハンガ−ラグ３６によって結合
した構造をなしている。

【００３０】ここで上パイプ３１とヘッドラグ３４との
接続部においては、ヘッドラグ３４側に先端が傾斜面に
なっている挿入部３７が設けられ、この挿入部３７を利
用してヘッドラグ３４と上パイプ３１とが結合されてい
る。同様に下パイプ３２とヘッドラグ３４との結合は、
ヘッドラグ３４に斜め下方の突出するように設けられて
おり、しかも先端部が傾斜面になっている挿入部３８を
用い、この挿入部３８を下パイプ３２に挿入することに
よって結合されている。

【００３１】また上パイプ３１とシ−トラグ３５との結
合は、シ−トラグ３５に設けられている先端が傾斜面に
なっている挿入部３９を上パイプ３１に挿入することに
よって結合されている。またハンガ−ラグ３６と下パイ
プ３２との結合は、ハンガ−ラグ３６に設けられている
斜め上方に向いており、かつ先端側が傾斜面になってい
る挿入部４０を下パイプ３２の先端部に挿入することに
よって結合されるようになっている。

【００３２】なお縦パイプ３３とシ−トラグ３５との結
合はシ−トラグ３５に設けられている傾斜面ではない垂
直な面からなる先端部を有する挿入部４４を縦パイプ３
３に挿入することによって達成される。また縦パイプ３
３とハンガ−ラグ３６との結合は、ハンガ−ラグ３６に
設けられている挿入部４５を縦パイプ３３の下端に挿入
することによって結合が行われるようになっている。

【００３３】このようなフレ−ムの結合は、まずシ−ト
ラグ３５とハンガ−ラグ３６との間に縦パイプ３３を接
続する。そしてこの後にシ−トラグ３５に上パイプ３１
を接続するとともに、ハンガ−ラグ３６に下パイプ３２
を接続する。そして最後にヘッドラグ３４の挿入部３
７、３８をそれぞれ上パイプ３１と下パイプ３２の中に
挿入して接続を行う。

【００３４】この場合に接続部４７、４８、４９、５０
において、挿入部３７、３８、３９、４０の先端側の傾
斜面の傾斜角がさらに小さくなるようにこれらの挿入部
３７、３８、３９、４０の軸線が上側のパイプ３１の軸
線あるいは下側のパイプ３２の軸線とそれぞれ所定の角
度をなして交差するようにして挿入が行われる。すなわ
ち接続部４７〜５０において、先端側が傾斜面になって
いる挿入部３７〜４０を利用することにより、差込み開
始時には挿入側と被挿入側の中心線がある角度をなし、
差込み完了時には中心線が一致するように両者が互いに
差込み結合されることになる。従って結合時に上下のパ
イプ３１、３２あるいは挿入部３７〜４０に不自然な力
が加わることなく円滑な組み立てが可能になる。

【００３５】このように本実施例に係る自転車のフレ−
ムにおいては、先立って縦パイプ３３により接続される
接続部５４、５５については、パイプ３３の内径部分と
ラグ３５、３６の挿入部４４、４５にそれぞれ接着剤を
塗布し、パイプ３３の両側にラグ３５、３６を結合す
る。この時にパイプ３３の中心線に対してラグ３５、３
６の挿入部４４、４５の中心線の角度は有していない。

【００３６】これに対して接続部４７、４８、４９、５
０の組み立ては、ヘッドラグ３４とシ−トラグ３５とハ
ンガ−ラグ３６とをパイプ３１、３２を介して結合す
る。ただし事前に全ての接続部４７〜５０の挿入部３７
〜４０の外周面に接着剤を塗布しておく。接続部４７、
４８、４９、５０においては、差込み開始時にそれぞれ
対応するパイプとラグの挿入部との中心線を所定の角
度、例えば約５°の角度に交差させておき、差込み完了
時には中心線が一致するように組み立てる。このときの
角度はフレ−ムサイズおよび接着長さ等により多少増減
する。

【００３７】従ってこのような自転車のフレ−ムの結合
構造および結合方法においては、特に接続部４７、４
８、４９、５０にそれぞれ本発明が適用されることにな
る。これは組始めと組終りとで接続部４７〜５０の三角
形の角度が異なるフレ−ム構造体だからである。このよ
うに自転車のフレ−ムに本発明による結合方式を適用し
たところ、結合時に部品が損傷を受けることなくフレ−
ムの組み立てが可能になっている。

【００３８】一般にそれぞれの中心線が角度をもつよう
な中空管同士の差込み結合を行う場合には、特殊な組み
立て用治具が必要になる。一般にこのような装置は複雑
な構造となり、高価である。特に中空管の材質が繊維強
化プラスチックから構成される場合には、何らかの措置
をとらなければ必ず割れを生ずる。ところが本発明によ
る結合方式を適用すれば、大きな問題を起こすことなく
角度つきの差込み結合が可能になる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、挿入側中空管の先端部
が管の中心軸に対して鋭角に切断され、挿入側中空管の
挿入部とその根元部分の大径部との境界の段差部分と、
被挿入側中空管の先端部が管の中心軸に対して垂直に切
断されている構造に関するものである。従って、差込み
開始時において挿入側中空管と被挿入側中空管の中心線
をある角度をなして挿入を行うことが可能になる。

【００４０】挿入側中空管の挿入部の外径を被挿入側中
空管の内径にほぼ等しくし、挿入側中空管の挿入部の根
元部分の大径部の外径を被挿入側中空管の外径にほぼ等
しくした構成によれば、挿入側中空管の挿入部が被挿入
側中空管の内径に嵌合されるとともに、結合を完了した
状態においては挿入側中空管の大径部と被挿入側中空管
の外径とが同じ太さの外径を構成することになる。

【００４１】挿入側中空管と被挿入側中空管の少なくと
も一方が繊維強化複合材料からなる場合には、このよう
な材料からなる挿入側中空管または被挿入側中空管の割
れが防止される。

【００４２】挿入側中空管と被挿入側中空管の少なくと
も一方が炭素繊維強化プラスチック材料からなる場合に
は、このような材料からなる挿入側中空管または被挿入
側中空管の割れが防止される。

【００４３】挿入側中空管の先端部を管の中心軸に対し
て鋭角に切断し、挿入側中空管の挿入部とその根元部分
の大径部との境界の段差部分と、被挿入側中空管の先端
部を管の中心軸に対して垂直に切断し、鋭角に切断され
た挿入側中空管の鋭角をなす先端部の鋭角がさらに小さ
くなるように挿入側中空管の軸線を被挿入側中空管の軸
線と交差させた状態で挿入側中空管の先端部を被挿入側
中空管の中に挿入して結合するようにした構成によれ
ば、差込み開始時には挿入側中空管と被挿入側中空管の
中心線がある角度をなしており，差込み完了時には両者
の中心線が一致するような中空管同士の差込み結合が可
能になる。

【００４４】本発明の結合構造体への加工は、従来の中
空管に対し、挿入側中空管の先端部を管の中心軸に対し
て鋭角に切断するだけなので、容易に行える。

【００４５】挿入側中空管と被挿入側中空管の差込み開
始時のそれぞれの中心線の角度が三次元的にあらゆる方
向にずれていても、本発明の結合構造体は管の中心軸を
回転させることにより、先端部の向きを自由に変えられ
るので、結合が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】挿入側中空管の挿入側の先端部を示す斜視図で
ある。

【図２】挿入側中空管の一部を破断した正面図である。

【図３】挿入側中空管と被挿入側中空管との接続動作を
示す正面図である。

【図４】中空管同士を互いに中心線がある角度をなして
接続する動作を示す正面図である。

【図５】自転車のフレ−ムの結合を示す正面図である。

【図６】従来の中空管の結合構造を示す分解斜視図であ
る。

【図７】従来の中空管同士を互いに中心線がある角度を
なして接続する動作を示す正面図である。

【図８】挿入側中空管と被挿入側中空管の一部を破断し
た正面図である。

【図９】中空管同士を互いに中心線がある角度をなして
接続する動作を示す正面図である。

【図１０】中空管同士を互いに中心線がある角度をなし
て接続する動作を示す正面図である。

【符号の説明】

１、１１ 挿入側中空管 ２、１２ 被挿入側中空管 ３、１３ 挿入部 １４ 傾斜面 １５ 大径部 １６ 段差部分 ２１ 垂直面 ２２ 傾斜面 ３１ 上パイプ ３２ 下パイプ ３３ 縦パイプ ３４ ヘッドラグ ３５ シ−トラグ ３６ ハンガ−ラグ ３７〜４０ 挿入部 ４４、４５ 挿入部 ４７〜５０ 接続部 ５４、５５ 接続部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】挿入側中空管の先端部を被挿入側中空管の
   内部に差込んで結合するようにした中空管の結合構造に
   おいて、 前記挿入側中空管の先端部が管の中心軸に対して鋭角に
   切断され、前記挿入側中空管の挿入部とその根元部分の
   大径部との境界の段差部分と、前記被挿入側中空管の先
   端部が管の中心軸に対して垂直に切断されていることを
   特徴とする中空管の結合構造。
2. 【請求項２】前記挿入側中空管の挿入部の外径が前記被
   挿入側中空管の内径にほぼ等しく、前記挿入側中空管の
   挿入部の根元部分の大径部の外径が前記被挿入側中空管
   の外径にほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載の中
   空管の結合構造。
3. 【請求項３】前記挿入側中空管と前記被挿入側中空管の
   少なくとも一方が繊維強化複合材料からなることを特徴
   とする請求項１記載の中空管の結合構造。
4. 【請求項４】前記挿入側中空管と前記被挿入側中空管の
   少なくとも一方が炭素繊維強化プラスチック材料からな
   ることを特徴とする請求項１記載の中空管の結合構造。
5. 【請求項５】挿入側中空管の先端部を被挿入側中空管の
   内部に差込んで結合するようにした中空管の結合方法に
   おいて、 前記挿入側中空管の先端部を管の中心軸に対して鋭角に
   切断し、前記挿入側中空管の挿入部とその根元部分の大
   径部との境界の段差部分と、前記被挿入側中空管の先端
   部を管の中心軸に対して垂直に切断し、 前記鋭角に切断された前記挿入側中空管の前記鋭角をな
   す先端部の鋭角がさらに小さくなるように前記挿入側中
   空管の軸線を前記被挿入側中空管の軸線と交差させた状
   態で前記挿入側中空管の先端部を前記被挿入側中空管の
   中に挿入して結合するようにした中空管の結合方法。