CN111344500B - 嵌合机构 - Google Patents

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Abstract

N1个凸部Pi分别配置于以第1部件(10)的基部(12)的中心轴线为z轴的第1圆柱坐标系上的偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)]。N2个凹部Qj分别配置于以第2部件(20)的开口部(22)的中心轴线为z轴的第2圆柱坐标系上的偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)]。在使第1圆柱坐标系及第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态下进行相对旋转的过程中，任意的k＝1，2，3…N2在从θ1(2i(k)－1)＝θ2(2j(k)‑1)且θ1(2i(k))＜θ2(2j(k))的状态S－(k)过渡至θ2(2j(k)－1)＜θ1(2i(k)－1)且θ1(2i(k))＝θ2(2j(k))的状态S+(k)的期间中实现状态S－(k+1)。这里，i(k)＝σ1({(k－1)modN1}+1)(σ1：数列{1，2，…N1}的双射)，j(k)＝σ2({(k－1)modN2}+1)(σ2：数列{1，2，…N2}的双射)。

Description

嵌合机构
技术领域
本发明涉及具备具有开口部的一部件和具有与该开口部嵌合的基部的另一部件的嵌合机构。
背景技术
被提出有下述一种嵌合机构：在划定开口部的一部件的内侧面沿周向配置有向径向凹陷的多个凹部，在基部的周向上配置有从基部的外侧面向径向突出的多个凸部(例如，参照专利文献1)。
使至少1个凸部与至少1个凹部对位后，基部嵌合或压入于开口部。由此，至少1个凸部的向周向的位移被至少1个凹部的周向两端面限制，因此，另一部件相对于一部件的相对旋转(绕开口部及基部各自的中心轴线的旋转)受到限制。另外，由于剩余的凸部至少是部分地从多个凹部中的任一凹部脱离的状态与一部件的内侧面压接，因此能够防止另一部件的基部相对于一部件的开口部向轴线方向位移。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6061578号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在需要对基部及开口部在周向上进行相对性定位时，则相应地需要使一部件及另一部件嵌合的作业成本。
因此，本发明的目的在于提供一种嵌合机构，在不需要对一部件的开口部及另一部件的基部在周向上进行相对性定位的同时，以能够限制相对旋转的方式使另一部件的基部嵌合或压入于一部件的开口部。
用于解决课题的手段
本发明的第1方式的嵌合机构具备第1部件和第2部件，所述第1部件具有由外侧面划定的基部，其中，在所述外侧面上具有沿周向配置且向径向外侧突出的多个凸部；所述第2部件具有由内侧面划定的开口部，其中，在所述内侧面上具有沿周向配置且向径向外侧凹陷的多个凹部。
本发明的第1方式的嵌合机构的特征在于：在以所述第1部件的所述基部的中心轴线为z轴的第1圆柱坐标系中的偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)](i＝1，2，…，N1)中分别配置有作为所述多个凸部的至少N1个凸部，在以所述第2部件的所述开口部的中心轴线为z轴的第2圆柱坐标系中的偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)](j＝1，2，…，N2(≥N1))中分别配置有作为所述多个凹部的至少N2个凹部，使用数列{1，2，…N1}的双射σ1，将i(k)(k＝1，2，…)定义为σ1({(k－1)modN1}+1)，使用数列{1，2，…，N2}的双射σ2，将j(k)定义为σ2({(k－1)modN2}+1)，所述多个凸部配置于所述基部的外侧面，且所述多个凹部配置于所述开口部的内侧面，使得在使上述第1圆柱坐标系和上述第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态相对旋转的过程中，任意的k在从θ1(2i(k)－1)＝θ2(2j(k)-1)且θ1(2i(k))＜θ2(2j(k))的状态S－(k)过渡至θ2(2j(k)－1)＜θ1(2i(k)－1)且θ1(2i(k))＝θ2(2j(k))的状态S+(k)的期间中实现状态S－(k+1)。
根据本发明的第一方式的嵌合机构，无需对第2部件的开口部及第1部件的基部在周向上进行相对定位，同时能够在使至少1个凸部全部进入至少1个凹部的状态下，使第1部件的基部与第2部件的开口部嵌合。由于至少1个凸部的周向位移受到至少1个凹部的周向两端面限制，以能够限制第1部件及第2部件相对旋转的方式使第1部件的基部嵌合或压入到第2部件的开口部中。
在第1方式的嵌合机构中，优选的是，在所述第1圆柱坐标系中，所述N1个凸部分别具有偏角宽度Δ1，并且，所述N1个凸部以具有作为绕z轴的旋转对称性的N1次对称性的方式沿周向配置在划定所述基部的外侧面上；在上述第2圆柱坐标系中，所述N2个凹部分别配置在具有偏角宽度Δ2＝Δ1+ε(k)+360°/(N1·N2)(ε(k)≥0)的偏角范围中，其中，所述偏角宽度Δ2以偏角θ2(k)＝(i(k)－1)×360°/N1+k×(Δ2－Δ1)为基准。
根据具有该结构的嵌合机构，在第1部件中，即使N1个凸部以具有作为绕z轴的旋转对称性的N1次对称性的方式沿周向配置在划定基部的外侧面上的情况下，也无需对第2部件的开口部及第1部件的基部在周向上进行相对定位，同时能够在使至少1个凸部全部进入至少1个凹部的状态下，使第1部件的基部与第2部件的开口部嵌合。
在第1方式的嵌合机构中，在上述第2圆柱坐标系中，所述N2个凹部分别具有偏角宽度Δ2，并且，所述N2个凹部以具有作为绕z轴的旋转对称性的N2次对称性的方式沿周向配置在划定所述开口部的内侧面上，在所述第1圆柱坐标系中，所述N1个凸部分别配置在具有偏角宽度Δ1＝Δ2－{ε(k)+360°/(N1·N2)}(ε(k)≥0)的偏角范围中，其中，所述偏角宽度Δ1以偏角θ1(k)＝(i(k)－1)×360°/N2+k×(Δ2－Δ1)为基准。
根据具有该结构的嵌合机构，在第2部件中，即使N2个凹部以具有作为绕z轴的旋转对称性的N2次对称性的方式沿轴向配置在划定开口部的内侧面上的情况下，也无需对第2部件的开口部及第1部件的基部在周向上进行相对定位，同时能够在使至少1个凸部全部进入至少1个凹部的状态下，使第1部件的基部与第2部件的开口部嵌合。
在第1方式的嵌合机构中，优选的是，所述多个凸部配置于所述基部的外侧面，且所述多个凹部配置于所述开口部的内侧面，使得在所述第1圆柱坐标系及所述第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态下相对旋转的过程中，同时实现所述状态S+(k)以及所述状态S－(k+1)。
根据具有该结构的嵌合机构，能够将配置在划定第2部件的开口部的内侧面上的各凹部在周向上的宽度抑制在所需最低限度。因此，从隔开相邻一对凹部的隔壁部分的偏角宽度(周向的壁厚或尺寸)确保该隔壁部分承受因第1部件及第2部件的相对旋转而由全部进入到凹部的凸部所作用的力的强度的观点出发，能够适当地确保该强度。
本发明的第2方式的嵌合机构具备第1部件和第2部件，所述第1部件具有由外侧面划定的基部，其中，在所述外侧面上具有沿周向配置且向径向内侧凹陷的多个凹部；所述第2部件具有由内侧面划定的开口部，其中，在所述内侧面上具有沿周向配置且向径向内侧突出的多个凸部。
本发明的第2方式的嵌合机构的特征在于：在以所述第2部件的所述开口部的中心轴线为z轴的第1圆柱坐标系中的偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)](i＝1，2，…，N1)中分别配置有作为所述多个凸部的至少N1个凸部，在以所述第1部件的所述基部的中心轴线为z轴的第2圆柱坐标系中的偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)](j＝1，2，…，N2)中分别配置有作为所述多个凹部的至少N2个凹部，使用数列{1，2，…N1}的双射σ1，将i(k)(k＝1，2，…)定义为σ1({(k－1)modN1}+1)，使用数列{1，2，…，N2}的双射σ2，将j(k)定义为σ2({(k－1)modN2}+1)，所述多个凹部配置于所述基部的外侧面，且所述多个凸部配置于所述开口部的内侧面，使得在使上述第1圆柱坐标系和上述第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态相对旋转的过程中，任意的k在从θ1(2i(k)－1)＝θ2(2j(k)-1)且θ1(2i(k))＜θ2(2j(k))的状态S－(k)过渡至θ2(2j(k)－1)＜θ1(2i(k)－1)且θ1(2i(k))＝θ2(2j(k))的状态S+(k)的期间中实现状态S－(k+1)。
根据本发明的第二方式的嵌合机构，无需对第2部件的开口部及第1部件的基部在周向上进行相对定位，同时能够在使至少1个凸部全部进入至少1个凹部的状态下，使第1部件的基部与第2部件的开口部嵌合。由于至少1个凸部的周向位移受到至少1个凹部的周向两端面限制，以能够限制第1部件及第2部件相对旋转的方式使第1部件的基部嵌合或压入到第2部件的开口部中。
在第2方式的嵌合机构中，优选的是，在所述第1圆柱坐标系中，所述N1个凸部分别具有偏角宽度Δ1，并且，所述N1个凸部以具有作为绕z轴的旋转对称性的N1次对称性的方式沿周向配置在划定所述开口部的内侧面上；在所述第2圆柱坐标系中，所述N2个凹部分别配置在具有偏角宽度Δ2＝Δ1+ε(k)+360°/(N1·N2)(ε(k)≥0)的偏角范围中，其中，所述偏角宽度Δ2以偏角θ2(k)＝(i(k)－1)×360°/N1+k×(Δ2－Δ1)为基准。
根据具有该结构的嵌合机构，在第2部件中，即使N1个凸部以具有作为绕z轴的旋转对称性的N1次对称性的方式沿周向配置在划定开口部的内侧面上的情况下，也无需对第2部件的开口部及第1部件的基部在周向上进行相对定位，同时能够在使至少1个凸部全部进入至少1个凹部的状态下，使第1部件的基部与第2部件的开口部嵌合。
在第2方式的嵌合机构中，优选的是，在所述第2圆柱坐标系中，所述N2个凹部分别具有偏角宽度Δ2，并且，所述N2个凹部以具有作为绕z轴的旋转对称性的N2次对称性的方式沿周向配置在划定所述基部的外侧面上，在所述第1圆柱坐标系中，所述N1个凸部分别配置在具有偏角宽度Δ1＝Δ2－{ε(k)+360°/(N1·N2)}(ε(k)≥0)的偏角范围中，其中，所述偏角宽度Δ1以偏角θ1(k)＝(i(k)－1)×360°/N2+k×(Δ2－Δ1)为基准。
根据具有该结构的嵌合机构，在第1部件中，即使N2个凹部以具有作为绕z轴的旋转对称性的N2次对称性的方式沿轴向配置在划定基部的外侧面上的情况下，也无需对第2部件的开口部及第1部件的基部在周向上进行相对定位，同时能够在使至少1个凸部全部进入至少1个凹部的状态下，使第1部件的基部与第2部件的开口部嵌合。
在第2方式的嵌合机构中，优选的是，所述多个凹部配置于所述基部的外侧面，且所述多个凸部配置于所述开口部的内侧面，使得在所述第1圆柱坐标系及所述第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态下相对旋转的过程中，同时实现所述状态S+(k)以及所述状态S－(k+1)。
根据该结构的嵌合机构，能够将配置在划定第1部件的基部的外侧面上的各凹部在周向上的宽度抑制在所需最低限度。因此，从隔开相邻一对凹部的隔壁部分的偏角宽度(周向的壁厚或尺寸)确保该隔壁部分承受因第1部件及第2部件的相对旋转而由全部进入到凹部的凸部所作用的力的强度的观点出发，能够适当地确保该强度。
附图的简单说明
图1是作为本发明的第一实施方式的嵌合机构的结构相关的说明图。
图2是凸部在第1部件的基部的外侧面的配置例示图。
图3是凹部在第2部件的开口部的内侧面的配置例示图。
图4是作为本发明的第一实施方式的嵌合机构的作用相关的说明图。
图5是作为本发明的第二实施方式的嵌合机构的结构相关的说明图。
图6是凹部在第1部件的基部的外侧面的配置例示图。
图7是凸部在第2部件的开口部的内侧面的配置例示图。
具体实施方式
(第一实施方式)
(结构)
图1所示的作为本发明的第一实施方式的嵌合机构1具备第1部件10和第2部件20。图1中，第1部件10和第2部件20简略地进行了描绘，例如分别构成滑动轴承的下部壳体以及弹簧座(Spring seat)，其中，上述滑动轴承作为汽车的悬架用的推力滑动轴承装置。
第1部件10具有由大致圆柱侧面状的外侧面14划定而成的基部12。外侧面14也可以是大致圆锥台侧面状或椭圆球面的一部分等、由任意的直线线段或曲线线段绕一轴线旋转而得到的任意的形状。在划定第1部件10的基部12的外侧面14上，沿周向配置有向与基部12的中心轴线O1垂直的径向外侧突出的N1个(在本实施方式中为N1＝6)凸部P1～P6。各凸部Pi(i＝1，2，…6)在与基部12的中心轴线O1平行的方向上的位置(从横向观察基部12时的高度位置)以及延伸方式及形状可以全部相同，也可以是至少一部分不同。各凸部Pi在横截面上的形状或俯视时的形状在图2中呈大致梯形，但也可以是呈矩形、半圆形、半椭圆形、梯形以及将该梯形的上边的至少一部分作为直径的半圆组合而成的形状等各种形状。
在以第1部件10的基部12的中心轴线O1为z轴的第1圆柱坐标系中，6个凸部P1～P6以具有六次对称性作为旋转对称性的方式配置在该基部12的外周面120上。各凸部Pi的偏角宽度Δ1(最大宽度)为“5°”。具体而言，如图2及表1所示，在以第1部件10的基部12的中心轴线O1为z轴的第1圆柱坐标系中的6个偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)]分别配置有各个凸部Pi。
[表1]
Figure GDA0002489134200000071
第2部件20具有由大致圆柱侧面状的内侧面24划定的开口部22。内侧面24也可以是大致圆锥台侧面状或椭圆球面的一部分等、由任意的直线线段或曲线线段绕一轴线旋转而得的任意的形状。开口部22可以构成第2部件20的贯通孔，也可以构成第2部件20的洞或锪孔。在划定第2部件20的开口部22的内侧面24上，沿周向配置有向与开口部22的中心轴线O2垂直的径向外侧凹陷的N2个(在本实施方式中为N2＝12个)凹部Q1～Q12。各凹部Qj(j＝1～12)在与开口部22的中心轴线O2平行的方向上延伸。
以划定第2部件20的开口部22的内侧面24为基准的各凹部Qj的径向的凹陷量和以划定第1部件10的基部12的外侧面14为基准的各凸部Pi的径向的突出量被设计成：使得在至少1个凸部Pi全部进入到至少1个凹部Qj中时，该凸部Pi的顶端面或顶面与凹部Qj的底面抵接或从该底面离开。例如，在第1部件10的基部12的直径与第2部件20的开口部22的内径相同或大致相同的情况下，各凹部Qj的径向的凹陷量被设计成是各凸部Pi的径向的突出量以上。各凹部Qj的横截面形状在图3中为大致梯形状，但也可以是梯形、半圆形、半椭圆形、梯形以及将该梯形的上边的至少一部分作为直径的半圆形组合而成的形状等、能够收容各凸部Pi全部的各种形状。
12个凹部Q1～Q12在以第2部件20的开口部22的中心轴线O2为z轴的第2圆柱坐标系中以不具有旋转对称性的方式配置在第2部件20的内侧面24的周向上。具体而言，N2个凹部Qj(k)在第2圆柱坐标系中分别配置在具有以关系式(11)表示的偏角θ2(k)为基准的偏角宽度Δ2的偏角范围内。
θ2(k)＝(i(k)－1)×360°/N1+k×(Δ2－Δ1)…(11)。
Δ2＝Δ1+ε(k)+360°/(N1·N2)(ε(k)≥0)…(12)。
i(k)(k＝1，2，…N2)使用数列{1，2，…N1}的双射σ1并通过关系式(13)来被定义。
i(k)＝σ1({(k－1)modN1}+1)…(13)。
数列{1，2，…N1}的双射或置换σ1也可以任意进行选定，但在本实施方式中，数列{1，2，…N1}的双射或者置换σ1通过关系式(14)来被定义。
σ1：{1，2，3，4，5，6}→{3，4，2，5，1，6}…(14)。
j(k)通过使用数列{1，2，…N2}的双射σ2并由关系式(15)来被定义。
j(k)＝σ2({(k－1)modN2}+1)…(15)。
数列{1，2，…N2}的双射或置换σ2可以任意进行选定，但优选选定N2个凹部Qj(k)相互分离地配置的双射。如后所述，置换σ2也可以通过N2个凹部Qj(k)中的一部分重复而在表观上选定(N2－1)个以下的凹部相互分离地配置的双射。在本实施方式中，数列{1，2，…N2}的双射或者置换σ2由关系式(16)来被定义。
σ2：{1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12}→{6，8，4，10，2，12，7，9，5，11，3，1}…(16)。
在表2中，示出了“k”、“i(k)”和“j(k)”的对应关系。
[表2]
k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
i(k) 3 4 2 5 1 6 3 4 2 5 1 6
j(k) 6 8 4 10 2 12 7 9 5 11 3 1
因此，如图3和表3所示，在第2圆柱坐标系中的12个偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)]中分别配置有各凹部Qj。
[表3]
Figure GDA0002489134200000091
第1圆柱坐标系中的各凸部Pi(k)的偏角宽度Δ1为5°，凸部Pi(k)的个数N1为6，凹部Qj(k)的个数N2为12，因此，各凹部Qj(k)的偏角宽度Δ2为10°(参照关系式(12))。
在本实施方式中ε(k)＝0°，但ε(k)也可以是各凹部Qj为正值。例如，将相邻的凹部彼此隔开的隔壁部分的周向的壁厚为最小的第3凹部Q3及第4凹部Q4之间的隔壁部分、以及第5凹部Q5及第6凹部Q6之间的隔壁部分各自的偏角范围(周向的壁厚)为10°，因此ε(k)也可以是2°或7°等小于10°的正值。但是，若隔壁部分的周向的壁厚过小，则在凸部Pi与隔壁部分压接时，该隔壁部分可能会过度变形或损伤。因此，优选以隔壁部分的周向的壁厚比径向的壁厚(各凹部Qj径向的凹陷量)大的方式选择ε(k)。
在图4的最上段，以偏角θ2为横轴，用矩形表示配置有各凹部Qj(k)的偏角范围。在图4的最上段以下的各段以偏角θ1为横轴，用矩形表示配置有各凸部Pi(k)的偏角范围。图4(0)～(12)示出了在使第1圆柱坐标系以及第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态而进行相对旋转的过程中，各凸部Pi(k)相对于各凹部Qj(k)的相对配置关系的过渡形态。
状态S(0)相当于使第1圆柱坐标系以及第2圆柱坐标系的基准一致的状态。在本实施方式中，状态S(0)以及状态S(12)实质上是相同的状态，这是因为如后所述凸部Pi以具有旋转对称性的方式配置。各凸部Pi在划定第1部件10的基部12的外侧面14上沿周向配置且各凹部Qj在划定第2部件20的开口部22的内侧面24上沿周向配置，使得在使第1圆柱坐标系和第2圆柱坐标系相对旋转的过程中，任意的k在从状态S－(k)过渡到状态S+(k)的期间中实现状态S－(k+1)。
状态S－(k)是以下一种状态：第i(k)凸部Pi(k)全部包含在第j(k)凹部Qj(k)的偏角范围内，第i(k)凸部Pi(k)的偏角范围的下限值与第j(k)凹部Qj(k)的偏角范围的下限值一致(θ1(2i(k)－1)＝θ2(2j(k)-1)，且θ1(2i(k))＜θ2(2j(k)))。图4(1)～(12)分别表示由通过黑色矩形表示的凸部Pi(k)和凹部Qj(k)来实现了状态S－(k)的情况，其中，上述凹部Qj(k)位于上述凸部Pi(k)的正上方且存在于包含该凸部Pi(k)的偏角范围内。
在图4(0)～(12)的各过程中，用白色矩形表示的凸部Pi(k’)表示其偏角范围的至少一部分偏离于各凹部Qj(k)的偏角范围。
状态S+(k)是以下一种状态：第i(k)凸部Pi(k)全部包含在第j(k)凹部Qj(k)的偏角范围内，第i(k)凸部Pi(k)的偏角范围的上限值与第j(k)凹部Qj(k)的偏角范围的上限值一致(θ2(2j(k)－1)＜θ1(2i(k)－1)，且θ1(2i(k))＝θ2(2j(k)))。图4(1)～(12)分别表示由通过灰色矩形表示的凸部Pi(k)和凹部Qj(k)来实现了状态S+(k)的情况，其中，上述凹部Qj(k)位于上述凸部Pi(k)的正上方且存在于包含该凸部Pi(k)的偏角范围内。
在本实施方式中，在第1圆柱坐标系和第2圆柱坐标系的相对旋转过程中，在状态S－(k)过渡到状态S+(k)的同时实现状态S－(k+1)。这是因为ε(k)＝0°。当ε(k)＞0°时，在第1圆柱坐标系和第2圆柱坐标系相对旋转过程中，在状态S－(k)过渡到状态S+(k)之前能够实现状态S－(k+1)。
(作用)
根据图4及表4明显可知，在第1圆柱坐标系及第2圆柱坐标系的相对旋转角度为n×(Δ2－Δ1)～(n+1)×(Δ2－Δ1)(在本实施方式中为Δ2－Δ1＝5°)的范围内的情况下实现状态S(k)。这里，n为正整数，k＝{(n－1)modN2}+1(以下相同)。状态S(k)是第i(k)凸部Pi(k)的偏角范围[θ1(2i(k)－1)，θ1(2k(k))]全部包含在第j(k)凹部Qj(k)的偏角范围[θ2(2j(k)－1)，θ2(2j(k))]中的状态。状态S－(k)和状态S+(k)都对应于状态S(k)。即，基部12在状态S(k)下嵌合或插入于开口部22的情况下，第i(k)凸部Pi(k)全部被收容在第j(k)凹部Qj(k)内。
“i(k)”及“j(k)”的组合(参照表2)表示在使第1圆柱坐标系及第2圆柱坐标系相对旋转的过程中凸部与凹部的组合的过渡，其中，上述凹部具有包含该凸部全部偏角范围的偏角范围。
(Δ2－Δ1)相当于以下角度：在基部12嵌合或插入于开口部22而使得凸部Pi全部进入或收容于凹部Qj的状态下，表示凸部Pi在凹部Qj中的位移富余的偏角宽度、进而是容许第1部件10及第2部件20的相对性旋转的角度。在表4中汇总地示出状态S(k)。
[表4]
Figure GDA0002489134200000111
Figure GDA0002489134200000121
由于各凸部Pi的配置具有六次对称性(由于k＝{(n－1)modN2}+1)，第1圆柱坐标系及第2圆柱坐标系的相对旋转角度是从状态S(0)至60°(＝5°×N2)的倍数时的状态(在本实施方式中为状态S－(12))与状态S(0)实质上相同(参照图4(0)及(12))。因此，在本实施方式中，在状态S+(12)中，表示各凸部Pi的指数i的数列{6，1，2，3，4，5}被置换为{1，2，3，4，5，6}之后，依次实现状态S(1)～S(12)(参照图4(1)～(12))。
(效果)
因此，在第1部件10的基部12被压入到第2部件20的开口部22中时，即使不在周向上对基部12及开口部22进行定位，也能够使配置在基部12的外侧面14上的多个凸部P1～P6中的至少1个凸部Pi全部进入到配置在划定开口部22的内侧面24上的多个凹部Q1～Q12当中至少1个凹部Qj中。因此，能够避免该至少1个凸部Pi在径向上受到划定开口部22的内侧面24的压力而变形。由于该至少1个凸部Pi的周向上的位移受该至少1个凹部Qj的周向两端面限制，第1部件10的基部12以及第2部件20的开口部22的相对旋转受到限制。
另外，由于剩余的凸部Pi’至少部分地与划定开口部22的内侧面24压接，因而能够防止第1部件10的基部12从第2部件20的开口部22上脱落。
(第二实施方式)
(结构)
图5所示的作为本发明的第二实施方式的嵌合机构1与第一实施方式同样地具备第1部件10和第2部件20。在第1部件10的基部12上设置有向径向内侧凹陷的多个凹部Qj而不是多个凸部，而在第2部件20的开口部22上设置有向径向内侧突出的多个凸部Pi而不是多个凹部。其他结构与第一实施方式中相同，因此省略说明并对对应的结构标注相同的符号。
在划定第2部件20的开口部22的内侧面24上，沿周向配置有向径向内侧突出的N1个(在本实施方式中为N1＝6)凸部P1～P6。各凸部Pi(i＝1，2，…6)的与开口部22的中心轴线O2平行的方向的位置(高度位置)、延伸方式以及形状可以全部相同，也可以至少一部分不同。各凸部Pi的横截面形状在图6中为大致梯形，但也可以是矩形、半圆形、半椭圆形、梯形以及将该梯形的上边的至少一部分作为直径的半圆形组合而成的形状等各种形状。
在以第2部件20的开口部22的中心轴线O2为z轴的第1圆柱坐标系中，与第一实施方式同样地在6个偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)]分别配置有各凸部Pi(参照图6及表1)。
在划定第1部件10的基部12的外侧面14上，沿周向配置有向径向内侧凹陷的多个(在本实施方式中为“12”个)凹部Q1～Q12。各凹部Qj(j＝1～12)在与基部12的中心轴线O1平行的方向上延伸。
以划定第1部件10的基部12的外侧面14为基准的各凹部Qj的径向的凹陷量和以划定第2部件20的开口部22的内侧面24为基准的各凸部Pi的径向的突出量被设计成：使得在至少1个凸部Pi全部进入到至少1个凹部Qj中时，该凸部Pi的顶端面或顶面与凹部Qj的底面抵接或从该底面离开。例如，在第1部件10的基部12的直径与第2部件20的开口部22的内径相同或大致相同的情况下，各凹部Qj的径向的凹陷量被设计成是各凸部Pi的径向的突出量以上。各凹部Qj的横截面形状在图7中为大致梯形，但也可以是矩形、半圆形、半椭圆形、矩形以及将该矩形的一边的至少一部分作为直径的半圆形组合而成的形状等、能够收容各凸部Pi全部的各种形状。
在以第1部件10的基部12的中心轴线O1为z轴的第2圆柱坐标系中，与第一实施方式同样地在12个偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)]分别配置有各凹部Qj(参照图7及表2)。
(效果)
与第一实施方式相同，在第1部件10的基部12被压入到第2部件20的开口部22时，即使不在周向上对基部12以及开口部22进行定位，也能够使配置在划定开口部22的内侧面24上的多个凸部P1～P6中的至少1个凸部Pi全部进入到配置在基部12的外侧面24上的多个凹部Q1～Q12中至少1个凹部Qj中。因此，能够避免该至少1个凸部Pi在径向上受到划定基部12的外侧面14的压力而变形。由于该至少1个凸部Pi的周向上的位移受该至少1个凹部Qj的周向两端面限制，第1部件10的基部12以及第2部件20的开口部22的相对旋转受到限制。
另外，由于剩余的凸部Pi’至少部分地与划定基部12的外侧面14压接，因而能够防止第1部件10的基部12从第2部件20的开口部22上脱落。
(本发明的其他实施方式)
在第一实施方式以及第二实施方式中，N1＝6、N2＝12，但作为其他实施方式，也可以是(N1，N2)＝(4，6)、(4，8)、(4，12)、(5，12)、(6，6)、(7，10)、(10，12)、(12，6)、(15，8)等、对N1和N2的组合进行各种变更。但是，从降低各凹部的偏角宽度、进而降低容许第1部件10及第2部件20的相对旋转角度的观点出发，优选选择凹部的个数比凸部的个数多的N1及N2的组合。
例如，在N1＝6，N2＝15、各凸部Pi在第1圆柱坐标系中的偏角宽度Δ1是5°的情况下，各凹部Qj在第2圆柱坐标系中的偏角宽度Δ2为9°(参照关系式(12))。
与第一实施方式及第二实施方式相同，第1圆柱坐标系中的6个偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)]分别配置有各凸部Pi(参照表1、图2及图7)。
在本实施方式中，置换σ1由关系式(141)定义。
σ1：{1，2，3，4，5，6}→{6，3，4，2，5，1}…(141)。
在表5中示出了该情况下的“k”、“i(k)”及“j(k)”的对应关系。
[表5]
k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
i(k) 6 3 4 2 5 1 6 3 4 2 5 1 6 3 4
i(k) 13 5 8 3 11 1 14 6 9 4 12 2 15 7 10
因此，如表6所示，第2圆柱坐标系中的15个偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)]分别配置有各凹部Qj。
[表6]
Figure GDA0002489134200000151
根据表5，第1圆柱坐标系及第2圆柱坐标系的相对旋转角度为(n－1)×(Δ2－Δ1)～n×(Δ2－Δ1)(Δ2－Δ1＝4°)的范围内实现状态S(k)(k＝{(n－1)modN2}+1)。与上述实施方式相同，由于各凸部Pi的配置具有六次对称性，根据从状态S(0)起第1圆柱坐标系及第2圆柱坐标系的相对旋转角度达到60°的倍数而将表示各凸部Pi的指数i的数列{1，2，3，4，5，6}置换成{6，1，2，3，4，5}后，依次实现状态S(1)～S(15)。
另外，在N1＝6，N2＝6、第1圆柱坐标系中的各凸部Pi的偏角宽度Δ1为5°的情况下，第2圆柱坐标系中的各凹部Qj的偏角宽度Δ2为15°(参照关系式(12))。在表7中,示出了该情况下的“k”、“i(k)”及“j(k)”的对应关系。
[表7]
k 1 2 3 4 5 6
i(k) 6 3 4 2 5 1
j(k) 6 3 4 2 5 1
在该情况下，根据表7，在第1圆柱坐标系和第2圆柱坐标系的相对旋转角度为(n－1)×(Δ2－Δ1)～n×(Δ2－Δ1)(Δ2－Δ1＝10°)的范围内实现状态S(k)(k＝{(n－1)modN2}+1)。与上述实施方式相同，由于各凸部Pi的配置具有六次对称性，根据从状态S(0)起第1圆柱坐标系及第2圆柱坐标系的相对旋转角度达到60°的倍数而将表示各凸部Pi的指数i的数列{1，2，3，4，5，6}置换成{6，1，2，3，4，5}后，依次实现状态S(1)～状态S(6)。
进一步地，在N1＝5，N2＝9、第1圆柱坐标系中的各凸部Pi的偏角宽度Δ1为5°的情况下，第2圆柱坐标系中的各凹部Qj的偏角宽度Δ2为13°(参照关系式(12))。具体而言，如表8所示，在第1圆柱坐标系中的5个偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)]分别配置有各凸部Pi。
[表8]
Figure GDA0002489134200000161
在本实施方式中，置换σ1由关系式(142)定义。
σ1：{1，2，3，4，5}→{4，1，2，5，3}…(142)。在表9中示出了该情况下的“k”、“i(k)”及“j(k)”的对应关系。
[表9]
k 1 2 3 4 5 6 7 8 9
i(k) 4 1 2 5 3 4 1 2 5
j(k) 7 2 4 9 6 8 3 5 1
因此，如表10所示，第2圆柱坐标系中的9个偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)]分别配置有各凹部Qj。
[表10]
Figure GDA0002489134200000162
在该情况下，按照表9，在第1圆柱坐标系和第2圆柱坐标系的相对旋转角度为(n－1)×(Δ2－Δ1)～n×(Δ2－Δ1)(Δ2－Δ1＝8°)的范围内实现状态S(k)(k＝{(n－1)modN2}+1)。在本实施方式中，由于各凸部Pi的配置具有五次对称性，根据从状态S(0)起第1圆柱坐标系及第2圆柱坐标系的相对旋转角度达到72°的倍数而将表示各凸部Pi的指数i的数列{1，2，3，4，5，6}置换成后，依次实现状态S(1)～状态S(9)。
置换σ1也可以是从集合到该集合自身的映射。与第一实施方式及第二实施方式相同，第1圆柱坐标系中的6个偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)]分别配置有各凸部Pi(参照表1、图2及图7)。表11中示出了在第一实施方式及第二实施方式中置换σ1是从集合到该集合自身的映射的情况下的“k”、“i(k)”以及“j(k)”的对应关系。
[表11]
k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
i(k) 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
j(k) 1 3 5 7 9 11 2 4 6 8 10 12
因此，如表12所示，第2圆柱坐标系中的12个偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)]分别配置有各凹部Qj。
[表12]
Figure GDA0002489134200000171
由表12可知，由于2个凹部Q1及Q12部分重复地构成1个凹部，因此外观上存在11个单独的凹部，但概念上存在12个凹部Q1～Q12。表示隔开外观上11个凹部的11个隔壁部分的各自的周向壁厚的第2圆柱坐标系中的偏角为
Figure GDA0002489134200000172
Figure GDA0002489134200000173
Figure GDA0002489134200000174
该偏角的平均值为22.3°，方差(Variance)为6.2°。
因此，与该方差为37.5°的第一及第二实施方式相比，能够实现隔壁部分的周向壁厚的均匀化。在2个凹部Q1以及Q12部分重叠地构成的1个凹部包含凸部Pi全部的状况下，第1部件10及第2部件20被容许相对旋转该1个凹部的周向宽度(＝15°)与该凸部Pi的周向宽度(＝5°)的偏差10°。
需要说明的是，为了避免凹部Q1和Q12的重叠，将凹部Q12配置在错开60°(＝360°/N1)的倍数、具体而言错开120°的方式进行配置(配置在凹部Q4和Q5之间)，以避免凹部Q12与其他凹部Q2～Q11重叠。
作为第一实施方式的变形实施方式，也可以是N2个凹部Qj在第2圆柱坐标系中以具有旋转对称性的方式设置于第2部件20，且N1个凸部Pi在第1圆柱坐标系中以不具有旋转对称性的方式设置于第1部件10。
具体而言，在第2圆柱坐标系中，N2个凹部Qj分别具有偏角宽度Δ2，且N2个凹部Qj配置为作为绕z轴的旋转对称性具有N2次对称性。在第1圆柱坐标系中，N1个凸部Pi分别以关系式(21)表示的偏角θ1(k)为基准，配置于具有关系式(22)表示的偏角宽度Δ1的偏角范围。
θ1(k)＝(i(k)－1)×360°/N2+k×(Δ2－Δ1)…(21)。
Δ1＝Δ2－{ε(k)+360°/(N1·N2)}(ε(k)≥0)…(22)。
根据该变形实施方式的嵌合机构1，在第2部件20中，即使N2个凹部以作为绕z轴的旋转对称性具有N2次对称性的方式在划定开口部的外侧面上沿周向配置的情况下，也无需对第2部件20的开口部22及第1部件10的基部12在周向上进行相对定位，同时以至少1个凸部Pi全部进入至少1个凹部Qj的状态下，使第1部件10的基部12与第2部件20的开口部22嵌合。
作为第二实施方式的变形实施方式，也可以是N2个凹部Qj在第2圆柱坐标系中以具有旋转对称性的方式设置于第1部件10，且N1个凸部Pi在第1圆柱坐标系中以不具有旋转对称性的方式设置于第2部件20。
具体而言，在第2圆柱坐标系中，N2个凹部Qj分别具有偏角宽度Δ2，并且，N2个凹部Qj以作为绕z轴的旋转对称性而具有N2次对称性的方式，在划定第1部件10的基部12的外侧面14上沿周向配置。在第1圆柱坐标系中，N1个凸部Pi分别以关系式(21)表示的偏角θ1(k)为基准配置在具有关系式(22)所表示的偏角宽度Δ1的偏角范围内。
根据该变形实施方式的嵌合机构1，在第1部件10中，即使N2个凹部Qj以作为绕z轴的旋转对称性而具有N2次对称性的方式在划定基部12的外侧面14上沿周向配置的情况下，也无需对第2部件20的开口部22及第1部件10的基部12在周向上进行相对定位，同时以至少1个凸部Pi全部进入至少1个凹部Qj的状态下，使第1部件10的基部12与第2部件20的开口部22嵌合。
而且，也可以是N1个凸部Pi在第1圆柱坐标系中以不具有旋转对称性的方式设置在第1部件10或第2部件20上，且N2个凹部Qj在第2圆柱坐标系中以不具有旋转对称性的方式设置在第2部件20或第1部件10上。
在该情况下，在使第1圆柱坐标系及第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态而进行相对旋转的过程中，任意的k在从状态S－(k)过渡至状态S+(k)为止的期间中也能实现状态S－(k+1)。因此，无需对第2部件20的开口部22及第1部件10的基部12在周向上进行相对定位，同时以至少1个凸部Pi全部进入至少1个凹部Qj的状态下，使第1部件10的基部12与第2部件20的开口部22嵌合。
在上述实施方式中，凸部Pi的个数可以多于N1或是凹部Qj的个数多于N2、或者凸部Pi的个数多于N1且凹部Qj的个数多于N2。在该情况下，在基部12嵌合或插入于开口部22时，能够实现全部进入或收容于凹部的凸部的个数的增加，进而能够更可靠地防止第1部件10和第2部件20的相对转动。
符号说明
1…嵌合机构，10…第1部件，12…基部，14…外侧面，20…第2部件，22…开口部，24…内侧面，Pi…凸部，Qj…凹部。

Claims (8)

1.一种嵌合机构，其特征在于，具备第1部件和第2部件，所述第1部件具有由外侧面划定的基部，所述外侧面上具有沿周向配置且向径向外侧突出的多个凸部，所述第2部件具有由内侧面划定的开口部，所述内侧面上具有沿周向配置且向径向外侧凹陷的多个凹部,
作为所述多个凸部的至少N1个凸部分别配置在以所述第1部件的所述基部的中心轴线为z轴的第1圆柱坐标系中的偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)](i＝1，2，…，N1)中，
作为所述多个凹部的至少N2个凹部分别配置在以所述第2部件的所述开口部的中心轴线为z轴的第2圆柱坐标系中的偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)](j＝1，2，…，N2)中，
使用数列{1，2，…N1}的双射σ1，将i(k)(k＝1，2，…)定义为σ1({(k－1)modN1}+1)，使用数列{1，2，…，N2}的双射σ2，将j(k)定义为σ2({(k－1)modN2}+1)，
所述多个凸部配置于所述基部的外侧面，且所述多个凹部配置于所述开口部的内侧面，使得在使所述第1圆柱坐标系和所述第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态下相对旋转的过程中，针对任意的k，在从θ1(2i(k)－1)＝θ2(2j(k)-1)且θ1(2i(k))＜θ2(2j(k))的状态S－(k)过渡至θ2(2j(k)－1)＜θ1(2i(k)－1)且θ1(2i(k))＝θ2(2j(k))的状态S+(k)的期间中实现状态S－(k+1)。
2.根据权利要求1所述的嵌合机构，其特征在于，
在所述第1圆柱坐标系中，所述N1个凸部以所述N1个凸部分别具有偏角宽度Δ1且所述N1个凸部具有N1次对称性作为绕z轴的旋转对称性的方式，沿周向配置于划定所述基部的外侧面上；
在所述第2圆柱坐标系中，所述N2个凹部分别配置在具有偏角宽度Δ2＝Δ1+ε(k)+360°/(N1·N2)(ε(k)≥0)的偏角范围中,其中，所述偏角宽度Δ2以偏角θ2(k)＝(i(k)－1)×360°/N1+k×(Δ2－Δ1)为基准。
3.根据权利要求1所述的嵌合机构，其特征在于，
在所述第2圆柱坐标系中，所述N2个凹部以所述N2个凹部分别具有偏角宽度Δ2且所述N2个凹部具有N2次对称性作为绕z轴的旋转对称性的方式，沿周向配置于划定所述开口部的内侧面上，
在所述第1圆柱坐标系中，所述N1个凸部分别配置在具有偏角宽度Δ1＝Δ2－{ε(k)+360°/(N1·N2)}(ε(k)≥0)的偏角范围中，其中，所述偏角宽度Δ1以偏角θ1(k)＝(i(k)－1)×360°/N2+k×(Δ2－Δ1)为基准。
4.根据权利要求1所述的嵌合机构，其特征在于，
所述多个凸部配置于所述基部的外侧面，且所述多个凹部配置于所述开口部的内侧面，使得在使所述第1圆柱坐标系及所述第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态下相对旋转的过程中，同时实现所述状态S+(k)以及所述状态S－(k+1)。
5.一种嵌合机构，其特征在于,具备第1部件和第2部件，所述第1部件具有由外侧面划定的基部，所述外侧面上具有沿周向配置且向径向内侧凹陷的多个凹部，所述第2部件具有由内侧面划定的开口部，所内侧面上具有沿周向配置且向径向内侧突出的多个凸部，
作为所述多个凸部的至少N1个凸部分别配置在以所述第2部件的所述开口部的中心轴线为z轴的第1圆柱坐标系中的偏角范围[θ1(2i－1)，θ1(2i)](i＝1，2，…，N1)中，
作为所述多个凹部的至少N2个凹部分别配置在以所述第1部件的所述基部的中心轴线为z轴的第2圆柱坐标系中的偏角范围[θ2(2j－1)，θ2(2j)](j＝1，2，…，N2)中，
使用数列{1，2，…N1}的双射σ1，将i(k)(k＝1，2，…)定义为σ1({(k－1)modN1}+1)，使用数列{1，2，…，N2}的双射σ2，将j(k)定义为σ2({(k－1)modN2}+1)，
所述多个凹部配置于所述基部的外侧面，且所述多个凸部配置于所述开口部的内侧面，使得在使所述第1圆柱坐标系和所述第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态下相对旋转的过程中，针对任意的k，在从θ1(2i(k)－1)＝θ2(2j(k)-1)且θ1(2i(k))＜θ2(2j(k))的状态S－(k)过渡至θ2(2j(k)－1)＜θ1(2i(k)－1)且θ1(2i(k))＝θ2(2j(k))的状态S+(k)的期间中实现状态S－(k+1)。
6.根据权利要求5所述的嵌合机构，其特征在于，
在所述第1圆柱坐标系中，所述N1个凸部以所述N1个凸部分别具有偏角宽度Δ1且所述N1个凸部具有N1次对称性作为绕z轴的旋转对称性的方式，沿周向配置于划定所述开口部的内侧面上；
在所述第2圆柱坐标系中，所述N2个凹部分别配置在具有偏角宽度Δ2＝Δ1+ε(k)+360°/(N1·N2)(ε(k)≥0)的偏角范围中，其中，所述偏角宽度Δ2以偏角θ2(k)＝(i(k)－1)×360°/N1+k×(Δ2－Δ1)为基准。
7.根据权利要求5所述的嵌合机构，其特征在于，
在所述第2圆柱坐标系中，所述N2个凹部以所述N2个凹部分别具有偏角宽度Δ2且所述N2个凹部具有N2次对称性作为绕z轴的旋转对称性的方式，沿周向配置于划定所述基部的外侧面上，
在所述第1圆柱坐标系中，所述N1个凸部分别配置在具有偏角宽度Δ1＝Δ2－{ε(k)+360°/(N1·N2)}(ε(k)≥0)的偏角范围中，其中，所述偏角宽度Δ1以偏角θ1(k)＝(i(k)－1)×360°/N2+k×(Δ2－Δ1)为基准。
8.根据权利要求5所述的嵌合机构，其特征在于，
所述多个凹部配置于所述基部的外侧面，且所述多个凸部配置于所述开口部的内侧面，使得在使所述第1圆柱坐标系及所述第2圆柱坐标系以各自的z轴为共轴的状态下相对旋转的过程中，同时实现所述状态S+(k)以及所述状态S－(k+1)。
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