JPH10110711A

JPH10110711A - 結合装置

Info

Publication number: JPH10110711A
Application number: JP9232610A
Authority: JP
Inventors: Kuentsui Stephen; クエンツィステファン
Original assignee: USM Holding AG
Current assignee: USM Holding AG
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1998-04-28
Also published as: DE59703853D1; HK1005669A1; US5931599A; ATE202408T1; ES2160876T3; JP2002250310A; EP0826887B1; PT826887E; DK0826887T3; EP0826887A1; JP4022394B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安定した結合が保証される開張楔構造を有す
る結合装置の提供。【解決手段】結合装置の開張楔構造が第１の棒部材
（２）の管状端部内で開張によってはまり込み、接続部
材（４）を介して第２の棒部材（１）と結合する。開張
構造は軸断面で楕円形に形成された開張スパイク（５）
と開張スリーブ（６）から成る。湾曲が強い区域で開張
スリーブ（６）と開張スパイク（５）との間に形成され
たテーパ面（１２、１３）が、湾曲が強い区域で外壁に
形成された対応する摩擦係合面よりも実質的に小さくな
い。湾曲の強い互いに対角状に向き合う区域で、周面内
側に互いに鏡面対称に形成された楔形の壁厚肉部（１
４．１、１４．２）が成形されている。半径方向に負荷
されていない周面の平坦区域に、互いに鏡面対称に配置
された破断発生部（１５．１、１５．２）が設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に２つの棒部材
を結合するための結合装置であって、開張楔構造を有
し、該開張楔構造が第１の棒部材の管状端部内で開張に
より摩擦係合ではまり込むことができ、接続部材を介し
て第２の棒部材と結合でき、前記開張構造が開張スパイ
クと該開張スパイク上に装着可能な開張スリーブとを包
んでいる形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のタイプの結合構造として、たとえ
ばアメリカ合衆国特許第４９２１３７０号に開示されて
いるものがある。この結合構造では、半径方向に貫通す
る締結ボルト用の孔が支持部材に設けられている。管状
支柱を固定するために、開張スパイクと開張スリーブと
を有する２部分からなる円筒形開張システムが設けられ
ている。開張システムの一方の端部には、支柱の円筒形
表面に適合する接続面が形成されている。開張スパイク
は、円錐台形に細くなったセクションによって形成され
ている。この開張スパイクに、内面が錐面状の開張スリ
ーブを被せることができる。開張スリーブ内には、締結
ボルト用のナットが保持されている。締結ボルトは支柱
の孔と開張システムの第１の部分とを貫通して前記ナッ
トにねじ込まれている。長手側が開いている開張スリー
ブは固定すると半径方向に開張し、支柱内で突っ張る。
この結合配置構成の短所は、締結ボルトが支柱を貫通し
なければならないことである。それゆえ、同じ高さに種
々の支柱を取り付けることは不可能である。

【０００３】欧州特許第０４５５９４５Ｂ１号には別の
結合配置の構成が開示されている。この結合装置では、
（たとえば水平の）支柱を（たとえば垂直の）支柱に固
定するために、保持リングと締付け楔装置が用いられて
いる。一体的な保持リングは、わずかな遊びで支柱に装
着できるように形成されている。一方の側には接続部材
を備え、他方の側には開張楔システムを備えた締付け楔
装置は、２部分からなる。第１の部分に成形されたフォ
ーク状に形成された接続部材は、保持リングにまたいで
装着できるので、２つのフォークアームは保持リングの
側方で載っている。第２の部分と一緒に開張楔システム
として作用できるように、前記第１の部分は斜めに切断
された管状セクションを有し、テーパ面を形成してい
る。第２の部分は相補的に斜めに切断されている。支柱
を締め付けて固定するために、それらの端部は管状クラ
ンプ楔装置に装着される。２つの楔半部を長手方向に貫
通して、一方の端部が保持リングの半径方向ねじ穴と係
合する締結ボルトにより、第２の部分は第１の部分に押
し付けることができる。この際に、第１の部分はテーパ
面に基づいて側方に押しやられ、そうしてクランプ楔装
置を開張する。

【０００４】アメリカ合衆国特許第４３６５９０７号に
は別の固定装置が開示されているが、この固定装置は矩
形断面管を支持体の外壁に固定するために用いるもので
ある。この固定装置における開張システムは、切頭角錐
形の中央部と、これと対称的に配置された２つの楔形側
部とによって形成されている。２つの楔形側部は楔形断
面管の内壁に当たっていて、固定すると中央部によって
外方に押される。締結ボルトは支持体内の穴を通して差
し込まれ、楔形側部の間を貫通し、中央部のねじ穴と係
合する。

【０００５】従来の技術による楔結合は、種々の理由か
ら満足できない。組立が複雑である一方、安定性も不十
分である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、安定
した結合が保証される冒頭に記載したタイプの結合装置
を提供することである。特に、固定する際に、開張楔構
造が力を最適に発揮するようにすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、請求項１
の特徴によって解決される。本発明によれば、開張スパ
イクと開張スリーブとは楕円形輪郭を有していて、これ
らの輪郭の頂点の区域で（開張スリーブと開張スパイク
との間に）形成されたテーパ面は開張スリーブの周面も
しくは外壁に形成された摩擦係合面よりも実質的に小さ
くない。

【０００８】本発明の重要な特徴は、（長手方向軸線に
対して傾いて延びた）テーパ面の間の滑り摩擦は、周面
と管内壁との間の付着摩擦に比べて、選択された幾何学
的構成に基づき非常に小さいことである。開張楔システ
ムを固定すると、何よりも開張スリーブが開張スパイク
上を滑動して、半径方向長さが非常に大きくなり、付着
摩擦が発揮される。本発明によれば、（周面と管内壁と
の間の）摩擦を高める表面被覆を要することなく作動す
ることが可能である。

【０００９】アメリカ合衆国特許第４９２１３７０号に
よる回転対称形の楔結合と比較すると、本発明は面積の
関係がはるかに有利である。つまり、上記の従来の技術
では、テーパ面の半径は強制的により小さく、したがっ
て表面積は開張スリーブの周面より小さい。これに対応
して、テーパ面の間の単位面積当たり圧力は、周面にお
ける単位面積当たり圧力より大きい。このことは、摩擦
係数が等しい場合には、テーパ面における摩擦力は周面
における摩擦力よりも大きいことを意味するが、良好な
結合を得るためには力の関係はまさに逆でなければなら
ない。さらに、上記の従来技術の楔結合では、（開張楔
が次第に細くなるに連れて）テーパ面積が減少するとい
う別の短所もある。これとは反対に、本発明では、軸方
向において面積の関係は変化しない。

【００１０】欧州特許第０４５５９４５Ｂ１号による楔
結合と比較すると、本発明は楔面がはるかに大きい（し
たがって摩擦力の関係がより有利である）だけでなく、
結合を阻害する力の成分は生じ得ない。つまり、上記特
許の楔結合では固定作業の終わり近くに、２つのテーパ
面が支柱（上記特許の明細書の図２の参照符号３ｄ）に
おける付着摩擦に基づいて定まり始めると、その後の固
定では一方の楔半部（１１ｂ）は支柱を台部（３３ａ）
に押し付け、他方の楔半部（１１ａ）は台部に向かって
それ以上動くのを妨げる。これは、反対方向の力の成分
があることを意味し好ましくない。これとは異なり、本
発明では第１の棒部材の管状端部は常に支障なく第２の
棒部材に向かって引っ張られる。

【００１１】楕円形は、楔結合が管内で自動的に位置決
めされるという長所もある。それ以外に、本発明による
楔結合は管内にあらかじめ組み立てることができるとい
う長所もある。これら２つの長所は、アメリカ合衆国特
許第４３６５９０７号に公知の技術には見られない。上
記特許の明細書に記載されている楔結合では、締結ボル
ト（１５）を管（３）の内側から固定しなければならな
いので、管（上記特許の明細書の参照符号２）にあらか
じめ組み立てることはできない。さらには、開張楔構造
自体が管（３）に押し付けられない（台部（１７）から
独立している）ことにより、安定性の点で非常に問題が
ある。その他、楔面は管（２）の内壁の接触面よりも小
さい（同明細書の図２）。

【００１２】テーパ面と摩擦係合面とが、ほぼ等しい曲
率、もしくは、等しい曲線推移を有していることが好ま
しい。輪郭の平坦区域への移行は連続的または非連続的
とすることができる。

【００１３】互いに対角状に向き合う強く湾曲した区域
（頂点区域）では、楔スリーブの内側に互いに鏡面対称
に形成された楔形の壁厚肉部が成形されている。輪郭の
半径方向に負荷されていない区域に、周面に互いに鏡面
対称に配置された破断発生部が設けられている。

【００１４】破断発生部を形成するために、たとえば長
手方向スリットが設けられていて、その端面が細いブリ
ッジによって制限されている。スリーブを開張すると、
ブリッジは延びるか、または破断する。長手方向スリッ
トの代わりに、壁厚を小さくすることもできる。２つの
破断発生部の寸法は、荷重がかかると同時にたわみ、ま
たは破断するように選択されている。

【００１５】特別有利な実施形態によれば、開張スリー
ブの楔形壁厚肉部はアルミニウムから成る。この材料
は、一方では棒の内壁に適合し、他方では開張スパイク
の外壁に適合する。このような性質をもった他の材料で
もよい。スリーブは、たとえばアルミニウム鋳造品とし
て形成できる。締結ボルトによって加えられる力ができ
るだけ良好に分布するように、端面に鋼板が取り付けら
れている。同様の意味で、開張スパイクも一体的なアル
ミニウム鋳造品として形成できる。

【００１６】開張スパイクが楕円形であり、長手方向中
心軸線を通る、互いに垂直な２つの面を基準に鏡面対称
に形成されていることが有利である。この対称な形状に
より、開張すると力が互いに対角状に最適に生じ、スリ
ーブ外套の平坦側で対称的な引張荷重を生むことが確保
される。

【００１７】開張スパイクに、たとえばフォーク状の接
続部材が形成されていて、第２の棒部材に被せることが
できる保持リングにまたがって装着できる。この接続技
術は、第２の棒部材の長手方向軸線によって限定された
面上で高い安定性を確保する。さらに、この接続技術
は、第１の棒部材を任意の箇所で第２の棒部材に固定で
きるという長所を有している。なぜならば、第２の棒部
材は何等棒部材のための壁貫通部を必要としないからで
ある。

【００１８】この結合装置は第１の棒部材にずれないよ
うに固定できるということが重要である。この目標を達
成するための補助手段として、開張スパイクの基部に全
周肩部が設けられている。肩部には、支柱がその端面で
載ることができる。肩部は、楔システムを固定する前に
棒端部を正確に位置決めすることも容易にする。

【００１９】開張楔構造を固定するために、締結ボルト
が設けられていて、その頭部は開張スリーブの接続部材
と向き合う端部で支えることができ、保持リング内に設
けられたねじ穴にねじ込まれる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。基本的に、同じ部材は同じ参
照符号とされている。図１、図２に、支柱２と結合され
た支持部材１を示す。図１、図２によれば、保持リング
３が支持部材１を包囲している。保持リング３は、幾つ
かの半径方向の孔（図示せず）を有している。フォーク
状接続部材４は保持リング３の上にまたがって、これを
２つのフォークアーム８．１、８．２で上下から包囲し
ている。２つのフォークアーム８．１、８．２の端面に
は、凹状の接続面１７が形成されていて、支持部材１の
円筒形表面上に載っている。

【００２１】接続部材４の裏面には肩部９が形成されて
おり、これに支柱２がその端面で載ることができる。肩
部９の細くなった突起部の形状は、できるだけわずかな
遊びで支柱２の内側断面に適合している。肩突起部の支
柱２の内壁に向いた側が、やや円錐形に形成されている
ことが有利である。そうすることによって、支柱２に装
着するのが容易になり、遊びの少ない十分なはめあいを
断念する必要はない。

【００２２】接続部材４には、肩部９の後ろに開張スパ
イク５が形成されている。開張スパイク５の断面は楕円
形であり、図１の縦断面図では後方に向かって次第に細
くなっている。これに対し、図２に見られるように、楕
円形断面の短軸の方向では壁厚は一定である。外壁１２
の細くなった部分は、１０°より小さい角度（たとえば
５°）のテーパ面を形成している。開張スパイク５は軸
方向孔１０によって貫通されている。

【００２３】開張スパイク５には開張スリーブ６が装着
されている。開張スリーブ６の内面１３は、外面１２の
形状に適合している。すなわち、開張スリーブ６は軸断
面で見ると楕円形であり、長軸は後方から前方に向かっ
て（すなわち接続部材４に向かって）拡大している。開
張スリーブ６の後端面には、鋼板１１が配置されてい
る。鋼板１１は中央孔を有している。締結ボルト７は、
後ろから前記の孔と軸方向孔１０を通って前方の保持リ
ング３まで通されて、ここで前記の半径方向ねじ穴の１
つにねじ込むことができる。締結ボルト７を締めると、
楔形に形成された壁１４．１、１４．２は対角状に反対
の方向に互いに離されるので、開張楔構造は支柱２内に
はまり込む。

【００２４】図３に示されているように、開張スリーブ
６は２つの長手方向スリット１５．１、１５．２を有し
ている。長手方向スリット１５．１、１５．２は、開張
スリーブ６の平坦に形成された長手側（すなわち図４に
おける軸線ｘ上）に互いに鏡面対称に配置されている。
さらに、図３から、たとえば長手方向スリット１５．１
の端部がブリッジ１６．１、１６．２によって画定され
ていることが分かる。（鏡面対称構成を得るために、長
手方向スリット１５．２は同じ仕方でブリッジによって
画定されている。）

【００２５】図４は、任意の箇所の軸断面を示してい
る。そして、参考に、開張スリーブ６が斜視図で示され
ている。さらに、開張スパイク５、長手方向孔１０およ
び締結ボルト７も記入されている。

【００２６】本発明によれば、この断面の輪郭は楕円形
であり、それぞれ頂点２０．１〜２０．４の区域では摩
擦係合面１９．１、１９．２とテーパ面１８．１〜１
８．４が形成されている。湾曲した輪郭区域は、ほぼ同
一の曲率半径もしくは同一の曲線推移を有している。前
述のことから、テーパ面（正確に言うとその断面輪郭）
は摩擦係合面（もしくはその断面輪郭）より実質的に小
さくない。

【００２７】図４から分かるように、断面積は縦軸線の
方向で変化するが、楕円形輪郭の曲率は変化しない。

【００２８】本発明によれば、スリーブを開張すると、
ｘ方向のみに開張力が作用する。この場合、この力は開
張楔構造の長手方向中軸線に対して鏡面対称に発揮され
る。ブリッジ１６．１、１６．２は非常に薄く、もしく
は細く形成されているので、２つの長手方向スリット１
５．１、１５．２（ブリッジ１６．１、１６．２の伸び
により場合によって破断する）は「対称的に」、すなわ
ち同時に、かつ同じ程度に伸びることができるようにな
っている。

【００２９】開張スリーブ６と開張スパイク５が楕円
形、かつ鏡面対称に形成されていることにより、開張ス
リーブ６の２つの平坦な壁が同じ程度に伸び、開張力が
最適に支柱の、湾曲が強い（すなわち曲率半径が小さ
い）壁部分に作用することが確保されている。

【００３０】好適な実施形態によれば、開張スパイク５
および開張スリーブ６はアルミニウムから作られてい
る。固定する際に十分高い圧力が生み出されると、スリ
ーブの外壁は（典型的に鋼から成る）管支柱の内壁に適
合し、このようにして最適な結合を保証する。

【００３１】本発明による結合の安定性は、開張スパイ
クと接続部材が一体成形部材をなしていることとも関連
があることは言うまでもない。さらに、開張楔構造を固
定する際は開張スリーブ６が棒２の端部を肩部９に向か
って引っ張ることも特記すべきである。本発明による断
面積の関係に基づき、比較的小さいテーパ角度、たとえ
ば５°で作動することが可能である。したがって、固定
力の最大部分は、（開張スリーブと管内壁との間の）付
着摩擦接触に導入される（テーパ面接触で消費されな
い）。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、負荷能力が大きく、組
立上の柔軟性が高い結合構造が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の結合構造の長手方向の概略的な断面図
である。

【図２】図１と直角な方向から見た長手方向の概略的な
断面図である。

【図３】本発明の開張スリーブの概略的な長手方向軸断
面図である。

【図４】本発明を説明するための斜視図を含む概略図で
ある。

【符号の説明】

１…支持部材２…支柱３…保持リング４…接続部材５…開張スパイク６…開張スリーブ７…締結ボルト８．１、８．２…フォークアーム９…肩部１０…軸方向孔１１…鋼板１２…（開張スパイク５の）外面１３…（開張スリーブ６の）内面１４．１、１４．２…（楔形に形成された）壁１５．１、１５．２…スリット１６．１、１６．２…ブリッジ１８．１〜１８．４…テーパ面１９．１、１９．２…摩擦係合面２０．１〜２０．４…頂点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの棒部材（１、２）を結合するため
の結合装置であって、第１の棒部材（２）の管状端部内で開張により摩擦係合
ではまり込むことができ、接続部材（４）を介して第２
の棒部材（１）と結合可能で、開張スパイク（５）と、
該開張スパイク（５）上に装着可能な開張スリーブ
（６）とを含む開張楔構造を具備し、前記開張スパイク（５）と前記開張スリーブ（６）とが
軸断面で楕円形輪郭を有していて、該輪郭の頂点（２
０．１〜２０．４）の区域で前記開張スリーブ（６）と
前記開張スパイク（５）との間に形成されたテーパ面
（１８．１〜１８．４）が前記開張スリーブ（６）の周
面の対応する位置に形成された摩擦係合面（１９．１、
１９．２）よりも実質的に小さくないようにしたことを
特徴とする結合装置。
【請求項２】前記テーパ面（１８．１〜１８．４）と
前記摩擦係合面（１９．１、１９．２）とがほぼ等しい
曲率もしくは曲線推移を有していることを特徴とする請
求項１に記載の結合装置。
【請求項３】頂点（２０．１〜２０．４）の区域で前
記開張スリーブ（６）の内側に鏡面対称の楔形の壁厚肉
部（１４．１、１４．２）が形成されており、半径方向
に負荷されていない楕円形輪郭の周面の平坦区域に、互
いに鏡面対称に配置された破断発生部（１５．１、１
５．２、１６．１、１６．２）が形成されていることを
特徴とする請求項１または２に記載の結合装置。
【請求項４】前記破断発生部を形成するために、長手
方向スリット（１５．１、１５．２）が設けられ、その
端部がブリッジ（１６．１、１６．２）によって画定さ
れていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１
項に記載の結合装置。
【請求項５】前記開張スリーブ（６）の楔形壁厚肉部
（１４．１、１４．２）がアルミニウムからなってお
り、端面にテンション部材（７）を支持するための鋼板
（１１）が取り付けられていることを特徴とする請求項
２から４のいずれか１項に記載の結合装置。
【請求項６】前記開張スパイク（５）が、前記開張ス
パイク（５）の長手方向中心軸を通る、互いに垂直な２
つの面を基準に鏡面対称に形成されていることを特徴と
する請求項１から５のいずれか１項に記載の結合装置。
【請求項７】前記接続部材（４）は前記開張スパイク
（５）にフォーク状に形成されていて、前記第２の棒部
材（１）に被せることができる保持リング（３）にまた
がって装着できることを特徴とする請求項１から６のい
ずれか１項に記載の結合装置。
【請求項８】前記開張スパイク（５）が一体的なアル
ミニウム鋳造品として形成されていることを特徴とする
請求項１から７のいずれか１項に記載の結合装置。
【請求項９】前記開張スパイク（５）が全周肩部
（９）を有しており、該肩部に第１の棒部材（２）の端
部がその端面で載ることができることを特徴とする請求
項１から８のいずれか１項に記載の結合装置。
【請求項１０】締結ボルト（７）が設けられていて、
その頭部は前記開張スリーブ（６）の前記接続部材
（４）と向き合う端部で支えることができ、保持リング
（３）内に設けられたねじ穴にねじ込めることを特徴と
する請求項１から９のいずれか１項に記載の結合装置。