JP4043368B2 - アングル継手 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文部分に記載の継手球体により二つの部材を関節連結するためのアングル継手に関する。

一般的なアングル継手の第１取付要素と第２取付要素はステム状の突出部として構成されている。但し、ネジ付きステム或いはリベット止めステムの形態とすることもでき、勿論これらに限定されているわけではない。

ドイツ工業規格DIN71802に述べられているように、一般的なアングル継手における継手球体は、別体のスプリングワッシャによって球体受けカップ内に保持されており、この目的のためにスプリングワッシャはカップ内側の周溝に嵌め込まれている。しかしながら、スプリングワッシャは、継手球体とその関連部品が既にカップ内に配置されている状態で嵌め込む必要があるので、スプリングワッシャの嵌め込みにはごく僅かな隙間しかなく、取り扱いが厄介である。

特許文献１にはライナーを有するアングル継手が述べられており、このライナーには、継手球体を収容するハウジングの対応箇所にライナーを装着するために、継手球体の赤道面の上方位置に周溝が設けられ、それによってライナーが複数の弾性変形可能なセグメントからなる閉じた全周領域を含むようになっている。
米国特許第６１６４８２９号明細書

本発明の課題は、継手球体を容易且つ確実にカップ内に係留でき、継手球体に対する高張力の作用に対応可能で、しかも継手球体を手操作で取り外すことのできるアングル継手を提供することにある。

上記の課題は、請求項１に記載の特徴を備えたアングル継手によって解決される。

本発明においては、ライナーにスナップ係合要素が一体成形されていることから、スプリングワッシャやロック用ブラケットなどの付加的な取付要素は省くことができ、これによってアングル継手の組立が極めて容易になる。また、別部品のライナーを用いているので、ライナーへの継手球体の取り付けが僅かな力で破損の恐れなく可能となる。継手球体のための滑り面は種々の要求仕様に適合させることもでき、その際にはライナーをプラスチック材料で形成することもできる。また、特にライナーを耐摩耗性、耐圧縮性、及び自己潤滑性の材料で形成するとアングル継手を特に長寿命且つ保守不要のものとすることができ、継手球体とライナーとの材料の組み合わせで低摩擦係数を実現することが可能となる。

アングル継手を組み立てるには、先に継手球体をライナー内にスナップ係合させ、次いでライナーをカップ内に係合させればよい。

これらのスナップ係合要素は、好ましくは自己ロック構造、即ち、継手球体に対して第１の部材を取り付けるために例えばステム状突出部として構成されている第１取付要素の長手軸方向に関して一旦係合したら外れることのない自己ロック構造に形成しておくことが好ましい。即ち、ここで言う自己ロック構造とは、ライナー及び／又はカップを破壊しない限り、一旦組み込んだ継手球体をカップから取り外すことができないような構造を意味する。

ライナーは、内面側で少なくとも継手球体の大部分を包持すると共に外面側で球体受けカップの内壁面に面接触するドーム状部品として構成することが好ましい。継手球体上の第１取付要素への遷移部分はライナーの外側に位置していてもよい。継手球体は少なくとも半分を超える大部分がライナー内に納められ、ライナー開口部へ向かって縮径するライナー内面に継手球体が係合して包持される。場合によっては、ライナーの外面は全面ではなく単に部分的にカップ内壁面に面接触するようにしてもよい。

ライナーの内面は全面又はほぼ全面が滑り面として構成され、この滑り面は、継手球体が動いたときには継手球体の対応する滑り面と摺接可能である。この場合、ライナーの内面には複数の分割された滑り面を設けてもよい。

継手球体はライナー開口部からライナー内に挿入されるが、ライナーには継手球体の受け座となる球面凹部のライナー入れ子開口部側の境界に連続する周壁部が設けられていることが好ましく、その場合、この周壁部にはライナー開口部の自由端縁からライナー全高の一部に亘って延在する少なくとも一つのスリットが設けられていることが望ましい。このようにスリットを設けることでライナーの弾性変形能が向上し、継手球体に対するラーナーのスナップ係留を更に容易にすることができるようになる。周縁エッジの周方向に間隔を開けて多数のスリットを設け、それにより隣接するスリット間に継手球体をスナップ係留するための多数の弾性変形可能な可撓タブを形成することは好ましいことである。一般的に、ライナーにはその周縁エッジの周方向に等間隔で配列した二つ以上のスリットを設けておくことができる。

これらのスリットの一つ、特に好ましくは全てのスリットは、ライナー周縁端の自由端縁からライナー内の継手球体の中心点高さ又はこの継手球体中心点高さ超えた位置まで、或いは継手球体受け座の球面中心点高さ又はそれを超えた位置までライナー高さ方向に延在していることが好ましい。これにより継手球体の組み込みが容易となる。更に、ライナーを球体受けカップ内に取り付ける際にもスリット延在高さ範囲内のライナー壁部が容易に弾性変形できるので、カップ内へのライナーのスナップ係留が一層容易となる。この目的で、スリット高さ範囲内のライナー壁部は上述のように弾性変形可能なタブとして構成することが好ましく、それにより継手球体を内部に納めたライナーをカップ内に押し込む際に各タブが例えばライナー径方向内側へ弾性変形できるようにし、押し込み完了時のタブの弾性復元でライナーがカップ内にスナップ係合して係留されるようにするとよい。

継手球体に対面するライナーの内面には、形状係合要素として、継手球体の周方向の少なくとも一部の領域に亘って延在してライナー開口部側の継手球体半球面上に実質的な遊隙無しに接するように内向きに突出した内側突部を設けておくことができる。この突部は継手球体に対して線状に当接するのがよい。継手球体に対して当接する複数の内側突部を設けてもよく、継手球体に対するそれらの全接触面が、ライナーに設けられている複数のスリットで分断された或る円周上に延在するようにするとよい。このようにして、継手球体を特に確実な係留形態でライナー内に装着することができる。

ライナー内面から内向きに突出する内側突部は、ライナー内に継手球体を挿入するためのライナー開口部におけるライナー周縁エッジの自由端縁から或る距離の位置に設けることができる。この場合、継手球体のための球面凹部はライナー内面から内向きに突出した内側突部の頂部位置からライナー開口部自由端部へ向かって徐々に拡径した形状とし、それによりライナー開口部におけるライナー周縁エッジがライナー内の継手球体に向けて押し付けられるようにする。ライナーに設けられている前述のスリットは、この場合の押し付けを容易とすることにも寄与する。またこのような構成により弾性変形可能なライナーの外面側に設けられているスナップ係合要素と、実質的に変形に対して安定な球体受けカップ側の対応するスナップ係合要素との間のスナップ係合も円滑に行えるようになる。

ライナーをカップ内にスナップ係留させるための第１の係合要素としては、ライナーには外周の一部又は全周に延在して径方向外方へ突出した外側突部を設け、この突部をカップ内壁面の対応する溝又は凹部に係合させるようにしてもよい。このライナー上の外側突部は、継手球体挿入用のライナー開口部を画定しているライナー周縁エッジに隣接又は極力隣接した位置に設けることが好ましい。

以上に述べたような、カップ内にライナーを係留するための第１の係合要素及びライナー内に継手球体を係留するための第２の係合要素の配設位置は、それら自体の構成とは無関係に、ライナー内への継手球体の挿入方向、即ちライナーの軸心方向に関して互いに離れた位置とすることができる。本発明による好適な実施形態において、カップ内にライナーを係留するための第１の係合要素は、ライナー内に継手球体を係留するための第２の係合要素よりも、継手球体挿入用のライナー開口部を画定しているライナー周縁エッジから距離の近い位置に配設することが好ましい。

ライナーは、その軸心、即ち継手球体挿入用のライナー開口部の開口面と直交する軸心回りに回動可能に構成することができる。この目的でライナーにはカップ内壁面に対する予張力を持たせてもよく、或いは実質的に自由に回動できるようにしてもよい。ライナーの軸心回りの回動を制限するようなライナーとカップ間の摩擦抵抗は、継手球体とライナーとの間の摩擦抵抗に対して大きくても小さくても或いはほぼ同等でもよい。

ライナーの取り外しを容易にするため、カップにはライナー挿入用の入れ子開口部を画定している自由端リムからカップ軸心方向に沿って頂部へ向かって延在する少なくとも一つのスリットを設けてもよい。特にこのスリットは、ライナーの一部の高さ範囲に亘ってライナー周縁エッジから延在しているライナー側のスリットよりも長さの短いものとしてもよい。カップにライナーを係留するためのスナップ要素並びにカップ側スリットの長さについては、継手球体側の取付要素をカップ側の取付要素へ向けて枢動させて手で押し込むことにより継手球体が外れるように寸法を定めることができる。その結果、余分な工具を用いることなく継手球体を取り外すことができるようになり、同時に継手球体挿入用のライナー開口部の開口面と直交する方向の極めて大きな張力を継手球体によって支承吸収することができる。

本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述すれば以下の通りである。

図１に示す実施形態において、本発明によるアングル継手１は継手球体２を有し、この継手球体には第１取付要素３が好ましくは一体成形で設けられ、継手球体が第１取付要素を用いて第１の部材に取り付けられるようになっている。この実施形態におけるステム状の第１取付要素３は外周面にネジを切った雄ネジ状ステムとして構成されており、継手球体をそれぞれの部材に取り付けるために例えばスパナのような工具に対する操作面５を径方向に張り出した鍔部４に備えている。一方、継手球体２を上からほぼ全体的に囲んでいる球体受けカップ６には、雌ネジ穴を有するステム形状の第２取付要素７が一体成形されており、この第２取付要素に第２の部材を取り付け可能となっている。尚、継手球体２はカップから部分的に露出するようになっていてもよい。

本発明による好適な実施形態においてはライナー８が設けられ、このライナーは全体的にカップ６内に入れ子状に収納されて継手球体２の外面を囲んでおり、この場合、継手球体２の一部は、ライナー８をカップ６内に挿入するためのカップの入れ子開口部９に向かってライナー８から突き出ている。

矢印１０で示すように、第１取付要素３は、カップ６の入れ子開口部及びライナー８の継手球体挿入用開口部１２の各開口面と平行に延在する第２取付要素７に対して相対的に枢動可能であると共に自身の長手軸１１回りにも回動可能である。

ライナー８の外面２２はカップ６の内壁３４（図３ａ）に対して全面接触している。更に、継手球体２の帽冠部球面１３はライナー８の内面に全面接触している。この場合、継手球体２は、第１取付要素３の長手軸１１と直交する平面部１４で裁頭形状に切り取られている。平面部１４の中心には、第１取付要素を装着対象部材に螺合させるための工具を受け入れる例えば六角ソケット穴のような凹部４０を一体成形してもよい。

ライナー８は、図２ａ〜ｃに詳細に示されているようにドーム状のものであり、継手球体２のための受け座となる球面凹部１５を有している。この球面凹部には内方へ向かって球面状の曲面を形成する筒状周壁部１６が一体成形され、ライナー開口部１２の自由端に開口端縁リム１７を形成して終わっている。周壁部１６には複数のスリット１８が一体成形されており、これらのスリットは、ライナー８の長手軸と平行に開口端縁リム１７からライナー高さの途中まで延在している。スリット１８はライナーの全周に亘って均等間隔で配設されており、それにより弾性変形可能な複数の可撓タブ２０を形成している。各スリット１８は、開口端縁リム１７から球面凹部１５の中心点Ｍを超える高さ位置、即ち球面凹部１５内に同心配置された継手球体２の中心点を超える高さ位置まで延在している。

継手球体を形状係合で係留させるため、各可撓タブ２０の内面側には内側突部２１が一体成形されており、これらの突部はライナー８の内側に突出して継手球体２を線接触で支承し、スリット１８の部分で断続した円の支承線を形成する。突部２１の突き出し高さは開口部１２へ向かって徐々に減少しており、換言すればライナー８の周壁内面は開口部１２へ向かって徐々に拡径している。

ライナー８のスナップ係合のために、開口端縁リム１７に隣接するライナー外周面上には全周で径方向外方へ張り出した外側突部２５が設けられており、この外側突部は各スリット１８で部分的に途切れているだけで、カップ６に設けられている対応する溝３３（図３ａ）に嵌入される。従ってライナー８はカップ６内でも自身の軸心１９回りに回動可能である。

アングル継手を組み立てるには、まず初めに継手球体２をライナー８内へ軸心方向に挿入して可撓タブ２０を外側へ弾性変形させながら押し込み、ライナー内の適正位置にスナップ係留させる。続いて、継手球体２を収容したライナー８をカップ６内へ軸方向に挿入して同様に適正位置にスナップ係留させる。この時、内側突部２１よりも外側突部２５のほうが軸方向に関して開口端縁リム側に位置しており、内側突部２１の突き出し高さもライナー開口部へ向かって減少しているので、各可撓タブ２０がカップ側の入れ子開口部１９の内側へ向かって弾性変形し易くなっている。このようにしてライナー８をカップ６内に取り付けた後、第１取付要素３にその長手軸１１と平行に引張り力を作用させると、継手球体２がライナー筒状周壁部内面側の突部２１の頂部よりも内側の球面状曲面に押し付けられ、それにより外側突部２５がカップ６の溝内に確実に噛み込まれることになり、従って上述のスナップ係合が自己ロック状態となる。この場合、継手球体２はカップ６又は第１取付要素３を破壊しない限り取り外すことはできない。

部品を破壊せずに継手球体２を取り外せるようにするために、カップ６にスリット３０（図３及び図４）を設けてもよく、このスリットは、入れ子開口部９を画定するカップ６の端縁リム３１からカップ６の高さの一部に亘って延在させればよい。別の同様のスリット３０をカップ周壁部の反対側に設けてもよく、必要に応じて単一のスリット又は複数のスリットとすればよい。スリット３０は、一般にはカップ６内のライナー８を支承する球面凹部の中心点Ｚよりも開口部側の高さ位置まで延在させれば充分である。

この場合の継手球体２の取り外しは、継手球体側の第１取付要素３をカップ６側の第２取付要素７に向かって手操作で押し付け、それによってカップ６のスリット３０近傍領域を外側へ押し広げればよく、これで継手球体２をライナー８から抜きとることができる。この場合、ライナー８は継手球体２と一緒に取り外してもよく、或いは後から取り外してもよい。

継手球体２とそれに一体成形された第１取付要素３、並びにカップ６は、いずれもプラスチック材で製作してもよい。

本発明によるアングル継手の模式的な側面図である。 図１によるアングル継手のライナーの側面図である。 同じくライナーの断面図である。 同じくライナーの斜視図である。 図１によるアングル継手のカップの断面図である。 同じくカップの部分詳細断面図である。 図１によるアングル継手のカップの斜視図である。

符号の説明

１ アングル継手
２ 継手球体
３ 第１取付要素
４ 鍔部
５ 操作面
６ カップ
７ 第２取付要素
８ ライナー
９ 入れ子開口部
１０ 矢印
１１ 軸心
１２ ライナー開口部
１３ 帽冠部球面
１４ 平面部
１５ 球面凹部
１６ 筒状周壁部
１７ 開口端縁リム
１８ ライナーのスリット
１９ ライナー軸心
２０ 可撓タブ
２１ 内側突部
２２ ライナー外面
２３ 滑り面
２４ ライナー内壁
２５ 外側突部
３０ カップのスリット
３１ カップ端縁リム
３２ カップ球面凹部
３３ 溝
３４ カップ内壁
４０ 凹部
Ｍ ライナー球面凹部の中心点
Ｚ カップ球面凹部の中心点

Claims (12)

1. 第１の部材に取り付けるための第１取付要素(３)を有する継手球体(２)と継手球体(２)を少なくとも部分的に囲むと共に第２の部材を取り付けるための第２取付要素(７)を有する球体受けカップ(６)とにより二つの部材を関節連結するためのアングル継手であって、継手球体(２)に取り付けた第１取付要素(３)を少なくとも或る角度範囲に亘って所定の軸心(１１)回りに回動可能とすると共に第２取付要素に対して相対的に枢動可能とし、カップ(６)内に配置されたライナー(８)が継手球体(２)の受け座となる凹部(１５)と該凹部の境界に続く周壁部(１６)を有し、該ライナー(８)が継手球体(２)を摺動可能に支承する少なくとも一つの滑り面(２３)を備え、更にライナー(８)には自身をカップ(６)内に係留するための第１の係合要素(２５)と、ライナー(８)内に継手球体(２)を係留するための第２の係合要素(２１)とが一体成形されているアングル継手において、
   ライナー(８)をカップ内に係留するための第１の係合要素(２５)が、ライナー(８)内に継手球体(２)を係留するための第２の係合要素（２１）よりも、継手球体(２)の収容ハウジング開口部(９)から軸心方向に短い距離の位置に設けられ、
   継手球体(２)を支承する球面凹部の境界を画定するライナー(８)の周壁部(１６)にライナー開口端縁リム(１７)からライナー全高の一部に亘って延在する少なくとも一つのスリット(１８)が設けられていてスリット間に可撓タブ(２０)が形成され、該可撓タブの外面側に前記第１の係合要素（２５）が一体成形されると共に該可撓タブの内面側に前記第２の係合要素（２１）が一体成形されてスナップ係合要素が形成されていることを特徴とするアングル継手。
2. ライナー(８)が内面側で少なくとも継手球体の半分を超える部分を包持すると共に外面側で球体受けカップの内壁面に面接触するドーム状部品として構成され、ドーム状部品が継手球体(２)をほぼ全体的に内包すると共にドーム状部品の外面(２２)がカップの内壁(３４)に全面接触していることを特徴とする請求項１に記載のアングル継手。
3. ライナー(８)の全周に亘って複数のスリット(１８)が設けられ、それによりスナップ係合要素として機能する複数の可撓タブ(２０)が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアングル継手。
4. 少なくとも一つのスリット(１８)がライナー(８)の開口端縁リム(１７)からライナー内の継手球体(２)の中心点(Ｍ)以上の高さ位置までライナー軸心方向に延在していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアングル継手。
5. ライナー(８)の内壁(２４)に少なくとも一つの内方へ突出した内側突部(２１)が設けられ、該内側突部が継手球体(２)の周方向の少なくとも一部の領域に亘って延在してライナー(８)の開口部(１２)側の継手球体半球面上に実質的な遊隙無しに接していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアングル継手。
6. 継手球体(２)用の球面凹部(１５)が内側突部(２１)の頂部からライナー開口部(１２)へ向かって徐々に拡径していることを特徴とする請求項５に記載のアングル継手。
7. ライナー(８)の外面(２２)側に径方向外向きに突出した外側突部(２５)が設けられ、外側突部はライナー外周の少なくとも一部に亘って延在すると共にカップ(６)には対応する溝(３３)が設けられ、これら外側突部と溝とがスナップ係合していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアングル継手。
8. ライナー(８)が自身の軸心(１９)回りに回動可能にカップ(６)内に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアングル継手。
9. 継手球体(２)に工具を挿入するための凹部(４０)が一体成形されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のアングル継手。
10. 継手球体(２)及び／又はライナー(８)及び／又はカップ(６)がプラスチック材料からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のアングル継手。
11. ライナー(８)をカップ内に係留するための第１の係合要素がスナップ係合のための外側突部(２５)として構成され、ライナー(８)内に継手球体(２)を係留するための第２の係合要素が内側突部(２１)として構成され、これらの外側突部(２５)と内側突部(２１)がいずれも可撓タブ（２０）上に位置すると共に、第１取付要素(３)にその軸心(１１)と平行に張力が作用した際に継手球体と内側突部 ( ２１ ) との接触で外側突部 ( ２５ ) がカップ ( ６ ) 側の溝内に噛み込まれるように内側突部よりも外側突部のほうがライナー開口端縁側に位置していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアングル継手。
12. ライナー(８)がカップ(６)の内壁(３４)に全面接触していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のアングル継手。

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