JP2011525790A - 締まり嵌めによってシャフトの一部分の周りにブッシュを取り付けるための方法 - Google Patents

Abstract

圧力嵌めによってシャフトの部分（２）の周りにブッシュを取り付けるための方法であって、この方法は、以下のステップ：少なくとも部分的に円錐形である外側表面（８）を有する案内部材（７，２３）を設けることと、シャフト（１）の前記の部分（２）の拡張部に案内部材（７，２３）を設けることと、シャフト（１）の部分（２）上で案内部材（７，２３）上を通ってブッシュ（５）を押すこととを含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、圧力嵌めによってシャフトの一部分にブッシュを取り付けるための方法に関する。

本発明を限定するものではないが、本発明の適用の分野は、例えば、電気機械の永久磁石を有するロータ・シャフトの周りにブッシュを取り付け、或いは、ブッシュをシャフトの一部分に回転不能に固定しなければならず、そして、例えば高回転速度を有する用途で典型的に当てはまるように、ブッシュが回転力の影響を受ける、如何なる用途であってもよい。

シャフトの円筒部に一つの部材を固定するための方法は、既に知られている。

多くの場合、例えば米国特許第４，５４９，３４１号に記載されているように、シャフトの前記部分の外径よりも小さな内径の内側通路を有する要素が採用される。

シャフトの円筒部の上にそのようなタイプの部材をあてがうために、これらの公知方法は、物体は加熱されると膨張し、冷却されると収縮するという原理を利用する。

前記部材を加熱し、シャフトの前記部分を冷却することによって、該部材の内径とシャフトの外径との差がなくなり、シャフトの円筒部上の部材を押すことができ、その後、再び該部材が冷却されシャフトが加熱されると、収縮嵌めを得ることができる。

これらの公知方法の第一の欠点は、十分に高い熱膨張係数を有する材料にしか適用することができない点である。

これらの公知方法の他の欠点は、十分な膨張を得るために該部材を強く加熱しなければならず、これは該部材又はシャフトにさえも損傷を生じさせるかも知れない点である。

永久磁石の形式をとる部材では、前記加熱が磁石の磁性を変化させるかも知れない。

またポリマー又はプラスチックから作られている部材では、そのような加熱は致命的であろう。その結果、この公知方法の適用の分野は制限される。

更に、大きな部材、例えば金属リング等を一様に加熱することは、非常に高価であり、また簡単でない。

更には、前記公知方法には、加熱された部材をシャフトにあてがう際に、該部材があまりに速く冷却され、それが正しい位置に置かれる前に、後に続いて起きる結果とともに、シャフト上で動かなくなってしまうという点で危険性がある。

シャフトに１つの部材をあてがうための他の公知方法は、例えば米国特許第５，１８８，４７８号及び米国特許第６，１０４，１１５号から知られるように、シャフトの一部分に、相補的な円錐状通路を有する部材が設けられる円錐状外側表面を設けることである。

そのような円錐状実施形態の欠点は、それらが高価であることである。

たとえ前記の部材が、例えば繊維強化複合材料から作られているとしても、該部材が円錐形状であるため大量に生産することは難しいだろう。

例えば円錐状複合材料リングを製造する際、リングの内側円錐は、円錐状心棒の周りに複合材料の細長片を巻回することによって得られるだろうが、それは要求される円錐のため一つのリングの長さに制限される。

これに対して、はるかに長い円筒状管から円筒状複合材料リングをカットすることは容易であり、そのような円筒状管は、その長さが任意に選択されるであろう円筒状心棒の周りに複合材料の細長片を巻回することによって得ることができる。

結果として、円筒状リングを生産することは、円錐状リングよりも本質的にずっと容易である。

よって、本発明は、前記及び／又は他の欠点のうち一つ又は幾つかを改善することを目的とする。

特に、本発明は、圧力嵌めによってシャフトの一部分にブッシュを取り付けるための費用効果の高い方法を得ることを目的とする。

ここでの目的は、この目的を達成するために、例えば円錐状表面、円錐状通路等のような複雑な形状をブッシュに要求することなく、ブッシュとシャフトとの間に圧力嵌めを得ることである。

本発明の他の目的は、室温で適用することができ、ブッシュが、例えば、繊維強化複合材料のような合成材料又は金属等で作られる方法を得ることである。

この目的を達成するため、本発明は、圧力嵌めによってシャフトの部分の周りにブッシュを取り付けるための方法に関し、この方法は、以下のステップ、すなわち：
−シャフトの前記部分の拡張部に案内部材を設け、この案内部材は、最大直径がシャフトの前記部分の外径から最大５パーセント外れる少なくとも部分的に円錐形である外側表面を有し、該円錐部の最大直径の側がシャフトの前記部分の方向に向くように案内部材を位置させ、
−前記ブッシュを前記案内部材上で、該案内部材の最小直径部の側面と前記シャフトの前記部分に接触させて押圧し、
−案内部材上でブッシュを摺動させる第一ステップの間中、円錐部に向かって軸方向に押圧具を移動させ、この押圧具には、押圧するステップの間中、ブッシュの端面全体が載ることのできる軸受面が設けられ、
−案内部材上でブッシュを摺動させる別のステップの間中、シャフトの前記部分の外径以上である内径を有する押圧補助具を利用するステップとを含む。

本発明によるこのような方法の利点は、シャフトとブッシュとの確実な接続を得るために、ブッシュに、例えば円錐状表面のように、実現するのが困難である複雑な形状がないことである。

本発明による方法の別の利点は、室温で適用できることである。

このように、シャフトにブッシュを収縮嵌めしようとして、加熱から生じる表面酸化等によってシャフト又はブッシュを損傷させてしまう幾つかの公知方法に見られるような危険性は本発明にはない。

更に、加熱が要求されない本発明によるこのような方法では、ブッシュを、複合材料、例えばガラス繊維強化複合材料で作ることができ、繊維は互いに関係し合って全方向に延びるのが好ましい。

本発明によるこのような方法の別の利点は、公知方法で行うよりも長いブッシュをシャフトに締め付けることができることである。

実際に、押圧具が軸受面によってブッシュの端面全体に載るようにすることによって、案内部材上を通ってブッシュを押圧する第一ステップにおいて押圧する際に、圧力下でブッシュが曲がる危険性が大幅に低下する。

更に、ブッシュの軸方向強度が最大限に使用される。

結果として、押圧する間、公知方法を用いた場合と比べて、ブッシュと案内部材又はシャフトとのより大きな摩擦力を克服することができる。

この摩擦力は前記部分間の接触面に比例し、従って、ブッシュの長さが増すにつれて増加するから、本発明による方法によって、結果的に、長さがより長いブッシュを、シャフト又は案内部材上で押圧することができる。

これによって、組立時に多くの時間を得ることができるという追加の利点が提供される。

実際に、本発明による方法は、公知方法を適用して、同じ長さを有するシャフトにブッシュを設けなければならない場合よりも、比較的長い長さを有するブッシュをシャフトに締め付けるのにより少ない操作で済み、公知方法では、この場合、幾つかのブッシュを次々とシャフトに締め付けなければならない。

また、本発明による方法では、押圧する際に、ブッシュの他の故障モードが生じる危険性は、特に複合材料で作られたブッシュでは、より小さくなる。

不適切な押圧方法を適用することによって、複合材料ブッシュの構成部分が例えば剥離したり、或いは、例えば外側の複合材料層又は層（複数）等においてひびが生じたりするであろう。

本発明による方法では、前記危険性は、最小限に制限される。

本発明の好ましい方法によれば、案内部材上でブッシュを軸方向に摺動させる前記第一ステップの間、押圧具は、軸方向に、案内部材の円錐部まで移動される。

よって、押圧具は、第一移動ステップの間、これが可能である限りは、ブッシュの端面全体に載る。このことは、押圧する際のブッシュの安定性にとって当然有利である。

本発明の好ましい方法によれば、シャフトには段があり、案内部材は少なくとも部分的に中空であり、案内部材は、ブッシュを設けるべきシャフトの前記部分よりも小さな直径を有するシャフトの部分上にその中空部を設けることによって、シャフトを中心とする。

そのように案内部材がシャフトを中心とすることは、非常に単純且つ実用的である。

本発明の別の方法によれば、シャフトは、その遠端に凹部が設けられ、案内部材は、シャフト内の凹部と相補的な軸方向突出部が設けられ、案内部材は、その軸方向突出部を有するシャフトの凹部内に少なくとも部分的に置くことによって、シャフトを中心とする。

そのような方法は、例えば、ブッシュをシャフトの遠端に、或いはシャフトの遠端の近くに設けなければならない場合に、実用的であろう。

本発明の特徴をより良く説明するために、圧力嵌めによってシャフトの一部分にブッシュを取り付けるための本発明による方法の以下の好ましい実施形態を、添付の図面を参照しながら、如何なる点においても限定することなく、単なる一例として説明する。図１から１０までに、部分として見られる方法の連続するステップを示す。

段付きシャフトの一部の側面図である。 案内部材が、どのようにして、図１の段付きシャフトの上に設けられるかを示す。 ブッシュが、どのようにして、案内部材の上に設けられるかを示す。 押圧具を、どのようにして、ブッシュに対して置くことができるかを示す。 押圧具が案内部材の円錐部に対して軸方向に移動された後の状態を示す。 押圧具が取り除かれた後の状態を示す。 押圧補助具が、どのようにして、ブッシュに対して置かれるかを示す。 押圧具を、どのようにして、再び押圧補助具に対してあてがうことができるかを示す。 ブッシュが、押圧補助具及び押圧具によって、シャフトの一部分まで軸方向に移動された状態を示す。 ブッシュとシャフトの前記部分との間に最終的に得られる、締め付けられた結合部を示す。 更に別の押圧補助具を中間ステップとして用いる、図９に類似する別の実施形態を示す。 シャフトは、その遠端に、案内部材が嵌合的に導入される空洞が設けられる別の実施形態を示す。 圧力嵌めによってシャフトの一部分に複合材料ブッシュを取り付けるための公知方法を適用した際に頻繁に発生する故障モードを示し、それらは、本発明による方法で回避されるか、或いは少なくとも発生の頻度が減少する。 圧力嵌めによってシャフトの一部分に複合材料ブッシュを取り付けるための公知方法を適用した際に頻繁に発生する故障モードを示し、それらは、本発明による方法で回避されるか、或いは少なくとも発生の頻度が減少する。 圧力嵌めによってシャフトの一部分に複合材料ブッシュを取り付けるための公知方法を適用した際に頻繁に発生する故障モードを示し、それらは、本発明による方法で回避されるか、或いは少なくとも発生の頻度が減少する。 圧力嵌めによってシャフトの一部分に複合材料ブッシュを取り付けるための公知方法を適用した際に頻繁に発生する故障モードを示し、それらは、本発明による方法で回避されるか、或いは少なくとも発生の頻度が減少する。 圧力嵌めによってシャフトの一部分に複合材料ブッシュを取り付けるための公知方法を適用した際に頻繁に発生する故障モードを示し、それらは、本発明による方法で回避されるか、或いは少なくとも発生の頻度が減少する。

本発明は、圧力嵌めによってシャフトの一部分にブッシュを取り付けるための方法に関する。

図１は、段付き円筒状シャフト１の一遠端の一部を表し、この場合、要約すると、シャフトの太さの減少に従う少なくとも３つの円筒部２、３及び４がシャフト１にあり、シャフト１の各部２から４は、大きい方から小さい方に向かってそれぞれ直径Ｄ１、Ｄ２及びＤ３という、それ自身の直径を有する。

そのようなシャフト１は、本発明による方法が関するシャフトの単なる例であり、例えば、発電機のロータ・シャフトとすることができ、ロータ・シャフトには永久磁石が設けられ、シャフト１上には、例えば磁石を保護するためのブッシュを設けなければならない。

別の適用例では、シャフト１は、例えば内燃エンジンのシャフトとすることができ、その周りには、モータ・シャフトがより安定的に回るようにさせるフライホイールが設けられる。

もちろん、多くの他の適用例も除外するものではない。

しかしながら、以下においては、平易に説明できるように、図３から１２までに表されるブッシュ５がシャフト１の円筒部２に圧力嵌めによって設けられるものと仮定する。

ブッシュ５は、ブッシュ５を固定すべきシャフト１の部分２の外径Ｄ１よりも小さな内径Ｄ４を有する円筒状通路６を有する。

本発明による方法は、少なくとも部分的に円錐状である外側表面８を有する案内部材７を設けるステップを含む。

一方、ここでの案内部材７の円錐部９の最大外径Ｄ５は、ブッシュ５を固定すべきシャフト１の部分２の外径Ｄ１から最大５パーセント逸脱する。

一方、円錐部９の最小外径Ｄ６は、この場合はブッシュ５の内径よりも小さく、或いは、おそらく他の場合では最大でブッシュ５の内径と等しい。

好ましくは、少なくともブッシュ５の案内部材７は、両者間の接触面の縁に丸みが設けられ、前記丸みの半径は、好ましくは、円錐部９の最小直径Ｄ６の１０^−１０倍から円錐部９の最小直径Ｄ６の１０^−１倍の範囲内にある。言及している縁は、参照符号Ｒ及びＲ’で、図３にそれぞれ表されている。

ここで説明する例においては、最小直径Ｄ６を有する円錐部９の側１０に、案内部材７の外側表面８も設けられ、円筒部１１は、環による移行を介して円錐部９に接続する。

前記円筒部１１の外径Ｄ７は、この場合、円錐部９の最小直径Ｄ６よりも小さい。

本発明によれば、前記直径Ｄ７は、他の場合は、最大で直径Ｄ６と等しくてもよく、後者の場合、円筒部１１は、環による移行はなく、円錐部９に直接接続する。

更に、ここで説明する図１から１１までの例では、案内部材７は、少なくとも部分的に中空に作られる。

より具体的には、案内部材７は、この場合、ブッシュ５を固定すべきシャフト１の部分２に隣接するシャフト部分３の直径Ｄ２に対応する内径Ｄ８を有する中央通路１２が設けられる。

結果的に、案内部材７は、例えば図２に示すように、ブッシュ５を設けるべきシャフト１の部分２よりも小さな直径Ｄ２を有するシャフト１の部分３上にその中空部又はその通路１２を設けることによって、シャフト１を中心とすることができる。

本発明の方法によれば、ここでの目的は、シャフト１の部分２の拡張部に、案内部材７、より具体的には案内部材７の円錐部９を置くことであり、より具体的には、最大外径Ｄ５を有する案内部材７の円錐部９は、シャフト１の部分２に向けられる。

図３に示すように、その通路６を有するブッシュ５は、その後、前記案内部材７の他方の側において、設けられた案内部材７上に置くことができる。

次に、力Ｆが、ブッシュ５に対して軸方向ＡＡ’に及ぼされ、ブッシュ５を、案内部材７上を通ってシャフト１の部分２上を摺動させるように、シャフト１の部分２の方へ向けられる。最後に、案内部材７は、この場合、再び取り除かれる。

軸方向力Ｆは、多くの方法で及ぼすことができ、その方法は、例えば、ブッシュ５の壁の厚さｈの関数として、或いは軸方向力Ｆを及ぼす際に用いられる補助手段の関数として、２又は幾つかのステップを含むことができる。

ブッシュ５に対して軸方向力Ｆを作用させる好ましい方法は、例えば部分的に中空、或いは、与えられている図４の例に表すように全体的に中空である円筒状押圧具１３を用いることから構成される。

この場合、押圧具１３は、より具体的に、案内部材７の円筒部１１の外径Ｄ７に実質的に対応する内径Ｄ９を有する中央凹部１４が設けられる。

ここでの本発明による方法の目的は、ブッシュ５が案内部材７の円錐部９上を摺動するように、押圧具１３によってブッシュ５に対して軸方向力Ｆを及ぼすことであり、押圧具１３自体は、前記軸方向移動の間、案内部材７の円筒部１１上を移動される。

中空押圧具１３は、第一ステップにおいて押圧する間、リング５の端面１６の全体を支えることができる軸受面として機能する張出し部１５が設けられる。

これによって、押圧する間に、リング５がひっくり返ったり或いは内側に曲がったりする危険性を減らすことができる。

更に、本発明の方法によれば、案内部材７上を通ってブッシュ５を摺動させるこの第一ステップの間、円筒状押圧具１３は、好ましくは、案内部材７の円錐部９まで軸方向に移動される。

これを図５に示す。

与えられている例では、押圧具１３は、シャフト１の部分２へ更に移動することさえもできない。これは、押圧具における凹部１４の直径Ｄ９は、押圧具１３の全長にわたって、案内部材７の円筒部１１の外径Ｄ７に対応し、直径Ｄ６とＤ７との差が、一種の止めを形成するからである。

このことは、例えば、幾らか大きな直径を有する押圧具１３の凹部１４の部分を設けることによって回避することができる。

しかしながら、結果として、押圧具１３とブッシュ５の端面１６との接触面も同様に減少し、これは、ブッシュ５がひっくり返ったり或いは内側に曲がったりすることに寄与しうる。

これを回避するためには、ブッシュ５が円錐部１１上で押圧されている間、例えば直径Ｄ４、Ｄ６及びＤ７に等しい或いは実質的に等しい直径を選択することによって、おそらく追加の支持を設けてもよいであろう。

押圧具１３の取り外し後、図６に表す状況が得られる。

本発明の特別な態様によれば、シャフト１の部分２に向かって軸方向ＡＡ’に、案内部材の円錐部９上を、更にブッシュ５を摺動させることができるようにするためには、この方法の次のステップにおいて、押圧補助具１７を用いる。

図７に表すように、そのような補助具１７は、例えば、段付き凹部１８を有する円筒状押圧補助具１７から構成されてもよい。

与えられている例では、凹部１８は、ブッシュ５の内径Ｄ４よりも、或いは案内部材７の円錐部１１の最小直径Ｄ６よりも大きい部分１９の内径Ｄ１０によって実現される。

より具体的には、前記部分の前記直径Ｄ１０は、この場合、シャフト１の部分２の外径Ｄ１と等しいか或いはそれよりも幾分大きい。

更に、補助具１７の隣接部２０の凹部１８は、案内部材７の円筒部１１の直径に対応する内径Ｄ１１を有する。

結果として、部分２０の凹部１８を有する補助具１７を案内部材７上で中心に置くことが可能であり、一方、補助具１７は、部分１９にてその遠端２１でブッシュ５に支えられることができ、ブッシュ５は、軸方向力Ｆが補助具１７に対して及ぼされているとき、案内部材の円錐部９上を、軸方向ＡＡ’に、部分的に又は全体的に摺動することができる。

図８によって示すように、そのような軸方向力Ｆは、再び案内部材７の円筒部１１上を通って押圧具１３を押すことによって、押圧具１３が再び前記案内部材７に対して中央に設けられた後、押圧具１３がその張出し部１５によって補助具１７に支えられるまで、押圧具１３によって補助具１７に対して及ぼすことができる。

図９に示すように、補助具１７に軸方向力Ｆを及ぼす際、ブッシュ５は、案内部材７の円錐部９上を摺動することができ、与えられている例では、このステップで軸方向における摺動が可能な最大長さは、より広い通路Ｄ１０を有する補助具１７の部分１９の長さによって決定される。

なお、この場合、直径Ｄ１０はまた、ブッシュ５をシャフト１の部分２まで押すのに十分大きい。

押圧具１３、補助具１７及び案内部材７を取り除いた後、図１０に表す状況が得られ、ブッシュ５は、圧力嵌めによってシャフト１の部分２に取り付けられ、使用される材料の熱膨張特性は、取付けの間、そのために用いられていない。

時には、幾つかの類似した中間ステップを適用することが有用であろう。案内部材７上を通ってブッシュ５を軸方向に押圧する際、幾つかの連なった別の補助具２２が適用され、何れの後続するステップにおいても、内径Ｄ１０が常に増加する別の補助具２２が用いられる。

そのような補助具２２の使用について、図１１に示す。

ブッシュ５の壁の厚さｈが減少し、ブッシュ５の内径Ｄ４とブッシュ５を固定すべきシャフト１の部分２の外径Ｄ１との差が増加するとき、幾つかのそのような中間ステップを好ましくは用いなければならないのは明らかである。

実際に、この方法に従って適用される最後の補助具１７は、常に、シャフト１の部分２の直径Ｄ１と少なくとも同じ大きさの内径Ｄ１０を有さなければならない。

もしブッシュ５が薄い壁を有し、広がる直径Ｄ１〜Ｄ４の差が大きいと、そのような補助具１７又は２２は、押圧する間、ブッシュ５の端面１６の非常に限られた部分のみに載ることになり、曲がる問題等を生じるかも知れない。

極端な場合、もし、広がる直径Ｄ１〜Ｄ４の差よりも小さな厚さｈを有するブッシュ５が用いられたとすると、単一の補助具１７によってブッシュ５を幾らかでも変形させることは不可能であろう。

もし、径方向に非常に弾性があり、軸方向には比較的剛性がある材料が用いられたとしたら、実際にはそのような場合が起きるかも知れない。

実際に、ブッシュ５の要求される大きな径方向膨張が、ブッシュ５の大きな弾性を必要とし、一方、本発明の方法に従って押圧する際、無視できない軸方向力Ｆを、ブッシュ５に及ぼさなければならない。

そのような材料は、例えば、良好な径方向弾性及び大きな軸方向強度が得られるように繊維が向いた繊維強化複合材料とすることができるだろう。大きな径方向弾性は、実際には、最近の複合材料の性質である。

そのことについて、本発明の長所の一つは、厚さｈ及び元々の内径Ｄ４を有する薄い壁のブッシュ５を、外径Ｄ１を有するシャフト１上を摺動させることを可能とすることであり、直径Ｄ１〜Ｄ４の差は、ブッシュ５の厚さｈよりも大きい。

このことは、公知の技術では不可能である。

以下の論述は、これが提供するであろう利点をここで示す。

というのは、その目的は、ブッシュ５が、シャフト１に押し付けられた後、回転力に耐えることができるように、シャフト１に対して或る径方向圧力Ｐを及ぼすことだからである。

この径方向圧力Ｐは、以下の式で表される：
Ｐ＝（ｈ．σ）／Ｄ４＝（ｈ．ε．Ｅ）／Ｄ４
であって、
−Ｐは、ブッシュ５によってシャフト１に及ぼされる圧力であり、
−ｈは、ブッシュ５の厚さであり、
−Ｄ４は、ブッシュ５の内径であり、
−Ｅは、ブッシュ５が作られる材料のヤング係数であり、
−σは、ブッシュ５の径方向張力であり、
−εは、ブッシュ５の径方向変形である。

シャフト１に対して同じ径方向圧力Ｐを得るために、小さな変形εにのみ影響を受ける比較的大きな厚さｈを有するブッシュ５と同様に、より大きな変形εの影響を受ける比較的小さな厚さｈを有するブッシュ５を選択してもよいことは明らかである。

後者の選択肢は、ブッシュ５自体の材料を節約することができるため、多くの場合、より経済的である。

しかしながら、押圧する際にただ一つのステップを用いる公知方法では、ブッシュ５の限られた変形を得ることができるに過ぎない。

押圧する際に、二又は幾つかのステップを有する本発明による方法を適用することによって、はるかに大きなブッシュ５の変形を得ることができ、よって、ブッシュ５のより小さな厚さｈを選択することができる。

更に、例えば永久磁石を有するモータの場合のように磁場が空隙を通過する磁気回路では、ロータとステータとの間の空隙は、磁気抵抗又はリラクタンスを制限するように、できるだけ狭いのが好ましいことが知られている。

本発明による方法を適用することによって、例えば、ロータにそのような永久磁石を埋め込み、それらを、公知方法におけるよりもはるかに小さく選択できる厚さｈを有するブッシュ５で遮蔽することが可能である。本発明による方法では、より大きな径方向の膨張を得ることができるからである。

結果として、要求される磁性材料もずっと少なくなるだろう。これも大きな費用節約を意味する。

更に、本発明によれば、案内部材７の円錐部９の尖角αは大きすぎないのが好ましく、好ましくは０．０１°と１５°との間である。これは、小さな尖角αでは、軸方向力Ｆを及ぼすことによって、より大きな角度αの場合よりも、ブッシュ５を比較的より容易に変形させることができるからである。

更に好ましくは、この尖角αは、以下の式に従って得られる値以下となるように選択される：
α＝ｋ．｜ε｜．Ｄ４／（ｈ．（Ｄ１−Ｄ４））
であり、
−α＝°で表した最大尖角、
−ｋ＝ブッシュ５が構成される方法、及び、ブッシュ５が作られる材料に基づき選択される係数であって、１０^−６から１０^−２の範囲内に位置する係数、
−｜ε｜＝ブッシュ５の最小弾性材料成分に対する最大可能な伸長の絶対値、或いは、ブッシュが金属で作られているという条件でその金属の塑性限界、
−ｈ＝ｍで表したブッシュ５の壁の厚さ、
−Ｄ４＝ｍで表したブッシュ５の内径、及び
−Ｄ１＝ｍで表したシャフト１の部分２の外径
である。

この計算方法を考慮することにより、軸方向力Ｆは境界内に保持され、その結果として、更に説明するように、押圧する際のブッシュ５のある故障の仕方を回避することができる。

図示されていない変形例によれば、その長手方向にわたって連続する幾つかの円錐部を含む案内部材を利用することができ、何れの円錐部も前記式を満たし、Ｄ１は、関係する円錐部の最大外径によって毎回決定される。

十分に小さな尖角αを選択することによって、例えば、ブッシュ５が作られている層（図１５）の剥離、又は、図１６に示すようなブッシュ５の外側の複合材料のひびといった問題を回避することができる。

更に、小さな尖角αを選択するほど、案内部材７の円錐部９上でのブッシュ５の変形をより容易に得ることができる。

例えば前記効果を回避するため、実質的に１０^−４に等しいｋ値が、本発明に従って適切と考えられ、このｋ値によって、ブッシュ５に用いられる広範囲の材料と、ブッシュ５を構成する広範囲の方法とがカバーされる。

好ましくは、ブッシュ５はプラスチックで、更に最も好ましくは、例えば繊維強化された複合材料で作られる。

本発明の特別な特徴によれば、ブッシュ５は、繊維強化又は非繊維強化の複合材料の異なる層から作られ、ブッシュ５の外周近くに位置する層は、上記ブッシュ５の内壁近くに位置する層よりも大きな弾性を有する。

そのような複合材料ブッシュは、好ましくは、
−繊維が、ブッシュ（５）のシャフトに対して、＋／−７０°と９０°との間の角度で延びる方向に巻回される内側層、
−繊維が、ブッシュ（５）のシャフトに対して、＋／−７０°と９０°との間の方向に従って延びる方向に巻回される中間層、
−繊維が、ブッシュ（５）のシャフトに対して、０と＋／−７０°との間の方向に従って延びる方向に巻回される軸方向層、及び
−繊維が、ブッシュ（５）のシャフトに対して、＋／−７０°と９０°との間の角度で延びる方向に巻回される外側層
の層のうち少なくとも一つ又はそれらの組合せによる層を有する繊維強化複合材料から作られている。

繊維方向の異なる角度は、ここで、ブッシュ５に要求される強度の関数として調整することができる。

別の本発明の好ましい方法によれば、そのような複合材料ブッシュ５の前記内側層は、炭素繊維で作られる。

本発明による方法は、シャフト１にブッシュ５を締め付けるのに、とりわけ、シャフト１上で複合材料ブッシュ５を押すのに極めて適切である。

実際に、本発明による方法では、円錐９上でブッシュ５を押圧する際に発生するであろう幾つかの故障モードが回避され、そのうち幾つかの故障の仕方を、図１３から１７までを用いて以下に説明する。

まず最初に、本発明による方法で、ブッシュ５の端面１６全体に載っている押圧具１３を、或いは、ブッシュ５の端面１６全体に載っている補助具１７を利用することによって、ブッシュ５が曲がる危険性が、大幅に減少し、或いは完全になくなる。

もしこうならなかったとすると、この第一押し段階の間、押圧具１３又は補助具１７におけるブッシュ５の遠端は、内側に支持されていないから、図１３に示すように、ブッシュは容易に内側に曲がるだろう。

更に、ブッシュ５に作用する押圧具１３又は補助具１７の非対称力とともに円錐９の向きが、更に曲がりを促進する。

例えば複合材料で作られるように、幾つかの層から作られるブッシュ５で発生するであろう他の故障モードは、押圧する際に層が剥離することにある。

そのような故障モードを、図１４及び１５の例を用いて示すが、押圧具１３又は補助具１７近くのブッシュ５の遠端、及び、シャフト部分２上を既に押されたブッシュ５の遠端で、それぞれ、層は剥離する。

ブッシュ５の層が外れる理由は、主に、案内部材７のコーン部９に対して、大きすぎる尖角αが取られるためである。

図１６に、コーン部９に対して不適切な尖角αを選択したために発生するであろうブッシュ５の更に別の故障モードを示す。

特に、尖角αが大きすぎ、コーン部９とシャフト部分２との間の丸みが小さすぎると、ブッシュ５における急激すぎる方向の変化を生じ、その結果として、ブッシュ５の表面にひびが生じるであろう。

しかしながら、上述のことを行うことによって、また、適切な尖角αとともに、案内部材７のコーン部９とシャフト部分２との間の良好な丸みを選択することによって、前記ブッシュ５が剥離したり、或いはブッシュ５の表面にひびが形成されたりする危険性は、たとえなくならないとしても、最低に低下するだろう。これは、再び、本発明による方法の強度を証明している。

更に、まだ説明していない別の本発明の方法によれば、取付けの際の前記剥離、又はブッシュ５に形成されるひび、又はブッシュ５の表面に形成されるひびを正確に防止するために、単にシャフト１にブッシュ５を取り付ける際に補強として機能する幾つかの追加繊維強化層をブッシュに設けることは除外されない。

既に上記で仮定したように、ブッシュ５は、例えば、内側層、中間層、軸方向層及び外側層で作ることができ、ブッシュ５がシャフト１に取り付けられた後、これらの層のうち一又は幾つかを、再びブッシュ５から取り除くことができる。

この方法の主要な利点は、取り付けられた後に保護されるブッシュ５の層を、そのような一時的な補強層が適用されない場合よりも大きな繊維密度で作ることができる点にある。

このように、結局取り付けられたブッシュ５は、一又は幾つかの機能層から形成され、小さな厚さｈを有するであろうが、それにもかかわらず、シャフト１に大きな径方向圧力Ｐを及ぼすことができる。

本発明による方法の別の利点は、案内部材７、シャフト１及び押圧具１３を、非常に単純な方法で、非常に良好に整列させることができるので、図１７に示すような故障モードを回避できることである。

シャフト部分２に対する案内部材７の位置決めがまずいことにより、ブッシュ５の層のある剥離が起きるだろうし、及び／又は、円錐部９とシャフト部分２との移行部の整列がまずいために曲がりが形成されるだろう。

本発明による方法にあるように、案内部材７に、シャフト１の部分２に隣接するシャフト部分３の直径Ｄ２に対応する内径Ｄ８を有する中央通路１２を設けることによって、良好な整列が自動的に得られ、その結果として、良好な整列が自明となり、前記問題が回避される。

複合材料ブッシュ５の良い代替手段は、ブッシュ５を好ましくは薄い金属で作ることである。

ここで金属は、好ましくは、ブッシュ５が取り付けられている間に生じる最大張力よりも高い降伏点を有するものが選択される。

本発明は、ここまで説明した方法に限定されるものではなく、これに対して、他の同様の方法も除外されるものではない。

例えば、図１２を用いて示すように、別のタイプの案内部材２３を別の方法でシャフトを中心として置くことができる。

図１２に与えられている例では、シャフト１は、その遠端２４に内側開口２５が設けられ、一方、案内部材２３は、シャフト１の内側開口２５と相補的な軸方向突出部２６が設けられる。

このように、その軸方向突出部２６によってシャフト１の開口２５に案内部材２３を導入することによって、案内部材２３をシャフト１を中心として置くことが可能となる。

これは、例えば、シャフト１の遠端２４又はその近くに位置するシャフト１の部分２に、ブッシュ５を固定しなければならない場合に有利であろう。

更に別の本発明の方法によれば、例えば、シャフト１の部分２に隣接するシャフト１に、ブッシュ５が径方向に膨張するようにブッシュ５を押すことができる円錐部を設けることによって、案内部材７がシャフト１との一体的な部分となるようにシャフト１を作ることも除外されない。

また、例えば、一又は幾つかの入れ子式補助具１７及び２２が組み込まれる押圧具１３が用いられる他の方法も、除外されない。

また、案内部材７、シャフト１、補助具１７及び２２、及び押圧具１３のような互いに対して異なる部品を中心に置くことは、異なる方法で行うことができる。

図面では、圧力嵌めによってブッシュ５を取り付けなければならないシャフト１の部分２は、円／円筒状であるが、シャフト１の部分２に、或いは円錐形を有するシャフト１の部分２にも、楕円／円筒形又はキー路等が付いた円筒形が適用されることは、本発明から除外されない。

本発明は、例を用いて説明され、添付の図面に表された、本発明による方法及び適用例に決して限定されるものではなく、それどころか、圧力嵌めによってシャフトの一部分にブッシュを取り付けるためのそのような方法は、本発明の範囲内になおとどまったまま、多くの他の方法によって或いは他の適用例によって実現することができる。

Claims (26)

1. 圧力嵌めによってシャフト（１）の一部分（２）の周りにブッシュ（５）を取り付けるための方法であって、この方法が、以下のステップすなわち：
   −前記シャフト（１）の前記部分（２）の拡張部に案内部材（７，２３）を設け、この案内部材（７，２３）は、最大直径（Ｄ５）が前記シャフト（１）の前記部分（２）の外径（Ｄ１）から最大５パーセント外れる少なくとも部分的に円錐形である外側表面（８）を有し、前記円錐部（９）の前記最大直径（Ｄ５）の側が前記シャフト（１）の前記部分（２）の方向に向くように前記案内部材（７，２３）を位置させ、
   −前記ブッシュ（５）を、前記案内部材（７，２３）上で、前記案内部材（７）の最小直径（Ｄ６）の部分の側面（１０）と前記シャフト（１）の前記部分（２）に接触させて押圧し、
   −前記案内部材（７）上で前記ブッシュ（５）を摺動させる第一ステップの間中、前記円錐部（９）に向かって軸方向に押圧具（１３）を移動させ、この押圧具（１３）には、前記押圧するステップの間中前記ブッシュ（５）の端面（１６）全体が載ることのできる軸受面が設けられ、
   −前記案内部材（７）上で前記ブッシュ（５）を摺動させる別のステップの間中、前記シャフト（１）の前記部分（２）の外径（Ｄ１）以上である内径（Ｄ１０）を有する押圧補助具（１７）を利用すること、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記案内部材（７，２３）上で前記ブッシュ（５）を軸方向に摺動させる前記第一ステップの間中、前記押圧具（１３）は、前記案内部材（７）の前記円錐部（９）まで軸方向に移動されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記円錐部（９）の前記最小直径（Ｄ６）は、前記ブッシュ（５）の内径よりも小さいか或いはちょうど同じ大きさであり、少なくとも前記ブッシュ（５）の案内部材（７）は、両者の接触面の縁に丸みを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記丸みの半径は、前記円錐部（９）の前記最小直径（Ｄ６）の１０^−１０倍から前記円錐部（９）の前記最小直径（Ｄ６）の１０^−１倍の範囲内にあることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記ブッシュ（５）はプラスチックで作られていることを特徴とする、前記請求項のうち何れか一つに記載の方法。
6. 前記ブッシュ（５）は、繊維強化又は非繊維強化の複合材料で作られていることを特徴とする、前記請求項のうち何れか一つに記載の方法。
7. 前記ブッシュ（５）は、繊維強化又は非繊維強化の複合材料の異なる層で作られていることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記ブッシュ（５）は、繊維強化又は非繊維強化の複合材料の異なる層で作られており、前記ブッシュ（５）の外周の近くに位置する前記層は、前記ブッシュ（５）の内壁の近くに位置する前記層よりも大きな弾性を有することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
9. 前記ブッシュ（５）は、
   繊維が、前記ブッシュ（５）の前記シャフトに対して、＋／−７０°と９０°との間の角度で延びる方向に巻回される内側層、
   繊維が、前記ブッシュ（５）の前記シャフトに対して、＋／−７０°と９０°との間の方向に従って延びる方向に巻回される中間層、
   繊維が、前記ブッシュ（５）の前記シャフトに対して、０と＋／−７０°との間の方向に従って延びる方向に巻回される軸方向層、及び
   繊維が、前記ブッシュ（５）の前記シャフトに対して、＋／−７０°と９０°との間の角度で延びる方向に巻回される外側層
   の層のうち少なくとも一つ又はそれらの組合せによる層を有する繊維強化複合材料から作られていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の方法。
10. 前記内側層は、炭素繊維から作られていることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
11. 追加のステップにおいて、前記外側層、前記軸方向層、及び／又は前記中間層は、前記ブッシュ（５）が前記シャフト（１）の前記部分（２）上にあてがわれた後、部分的に又は完全に取り除かれることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
12. 前記ブッシュ（５）は金属で作られていることを特徴とする、請求項１から４の何れか一つに記載の方法。
13. 前記金属は、前記ブッシュ（５）が取り付けられている間に発生する最大張力よりも高い降伏点を有することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
14. 前記案内部材（７，２３）の前記円錐部（９）の尖角（α）は、α以下となるように選択され、ここで
    −α＝ｋ．｜ε｜．Ｄ４／（ｈ．（Ｄ１−Ｄ４））
    であり、
    −α＝°で表した前記円錐部（９）の最大尖角、
    −ｋ＝前記ブッシュ（５）が構成される方法、及び、前記ブッシュ（５）が作られる材料に基づき選択される係数であって、１０^−６から１０^−２の範囲内に位置する係数、
    −｜ε｜＝前記ブッシュ（５）の最小弾性材料成分に対する最大可能な伸長の絶対値、或いは、前記ブッシュが金属で作られているという条件で前記金属の塑性限界、
    −ｈ＝ｍで表した前記ブッシュ（５）の前記壁の厚さ、
    −Ｄ４＝ｍで表した前記ブッシュ（５）の前記内径、及び
    −Ｄ１＝ｍで表した前記シャフト（１）の前記部分（２）の前記外径
    であることを特徴とする、前記請求項のうち何れか一つに記載の方法。
15. 前記案内部材（７，２３）は、その長手方向に複数の連続する円錐部を含み、何れの円錐部も請求項１３の式を満たし、Ｄ１は、関係する前記円錐部の最大外径によって毎回決定されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
16. 前記シャフト（１）には段差があり、前記案内部材（７）は少なくとも部分的に中空であり、前記案内部材（７）は、前記ブッシュ（５）が設けられる前記シャフト（１）の前記部分（２）よりも小さな直径（Ｄ２）を有するシャフト部（３）にその中空部（１２）を設けることによって、前記シャフト（１）を中心とすることを特徴とする、前記請求項のうち何れか一つに記載の方法。
17. 前記シャフト（１）は、その遠端（２４）に凹部（２５）が設けられ、前記案内部材（２３）には、前記シャフト（１）内の前記凹部（２５）と相補的な軸方向突出部（２６）が設けられ、前記案内部材（２３）は、これをその軸方向突出部（２６）から前記シャフト（１）の前記凹部（２５）内に少なくとも部分的に導入することによって、前記シャフト（１）を中心とすることを特徴とする、請求項１から１４のうち何れか一つに記載の方法。
18. 前記案内部材（７，２３）の前記外側表面（８）は、前記最小直径（Ｄ６）を有するこの円錐部（９）の側に、前記円錐部（９）に接続する円筒部（１１）が設けられることを特徴とする、前記請求項のうち何れか一つに記載の方法。
19. 前記案内部材（７，２３）の前記円筒部（１１）の外径（Ｄ７）は、前記円錐部（９）の前記最小直径（Ｄ６）以下であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
20. 前記案内部材（７，２３）上を通って、前記シャフト（１）の前記部分（２）上に前記ブッシュ（５）を押すために、少なくとも部分的に中空である円筒状押圧具（１３）を利用することを特徴とする、前記請求項のうち何れか一つに記載の方法。
21. 前記中空押圧具（１３）には、前記案内部材（７，２３）の前記円筒部（１１）の前記直径（Ｄ７）に実質的に対応する内径（Ｄ９）を有する凹部（１４）が設けられており、前記中空押圧具（１３）は、前記軸方向移動の間、前記案内部材（７，２３）の前記円筒部（１１）上を移動させられることを特徴とする、請求項１８及び１９に記載の方法。
22. 前記中空押圧具（１３）は、前記案内部材（７，２３）上で前記ブッシュ（５）を軸方向に移動させるための前記第一ステップの間、前記ブッシュ（５）の端面（１６）に支持される張出し部（１５）が設けられることを特徴とする、前記請求項のうち何れか一つに記載の方法。
23. 次のステップにおいて、最初に、前記押圧具（１３）と前記案内部材（７，２３）との間に押圧補助具（１７，２２）が設けられ、その該押圧補助具（１７，２２）は、前記ブッシュ（５）の前記内径（Ｄ４）よりも大きな内径（Ｄ１０）を有する凹部を有することを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
24. 前記案内部材（７，２３）上で前記ブッシュ（５）を軸方向に摺動させる際に幾つかの連続するステップが適用され、何れの後続のステップにおいても常に増加する内径（Ｄ１０）を有する押圧補助具（１７，２２）が用いられることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
25. 前記案内部材（７，２３）は、前記シャフト（１）と一体の部品であることを特徴とする、前記請求項のうち何れか一つに記載の方法。
26. 前記ブッシュ（５）が圧力嵌めによって取り付けられる前記シャフト（１）の前記部分（２）は、円筒形を有することを特徴とする、前記請求項のうち何れか一つに記載の方法。

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