JP4662683B2 - ２つのチューブ状部材のためのロック可能かつ解除可能な組立システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、２つのチューブ状部材の端部どうしの組立に関するものであり、特に、大径パイプの端部どうしの組立に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
工業的には、２つのチューブ状部材の端部どうしの組立に関し、以下の３つの例も含めて、複数の便利で効果的な手法が存在する。
【０００３】
第１の手法においては、２つのパイプの各端部に、フランジを取り付ける。２つのパイプは、例えばロックスタッドやボルトといったようなネジ山を使用して連結される。このシステムは、広く使用されており、格別に頑丈であって、何ら困難な機械加工を必要とはしない。しかしながら、実施に際して、時間がかかるとともに、手間もかかる。
【０００４】
第２の手法においては、先の場合と同じフランジを使用するものの、外部カラーを使用することによって、フランジどうしを連結する。このシステムも、また、頑丈ではあるものの、かなりの時間を要するものである。加えて、カラーの機械加工寸法が、フランジの寸法に依存して、正確なものである必要がある。よって、極めて手間がかかるものである。
【０００５】
第３のシステムは、螺合連結によって構成される。すなわち、２つのパイプの各端部を、同一スリーブ内へと螺着することによって連結を行う。このシステムも、また、頑丈であって、小さなスペースしか必要としない。何ら困難な機械加工が不要であって、時間もかからない。しかしながら、連結解除が比較的困難である。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、頑丈であるとともに実施が容易でありしかも高精度な機械加工を必要としないようなコンパクトなシステムを提供することによって、上記欠点を克服することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、本発明の主題は、同じ直径の２つのチューブ状部材を端部どうしで組み立てるためのロック可能かつ解除可能な組立システムであって、本発明による組立システムは、
−２つのチューブ状部材のうちの第１のチューブ状部材の端部に固定されているとともに、所定数個の歯が形成された第１歯付きクラウンであって、各歯の端部が、外方を向いた径方向ストレートショルダを有しているような、第１歯付きクラウンと；
−２つのチューブ状部材のうちの第２のチューブ状部材の端部に固定されているとともに、同じ数個の歯が形成された第２歯付きクラウンであって、各歯の端部が、径方向傾斜付きショルダを有し、各ショルダが、それぞれが外方を向いた螺旋形傾斜部分を形成する傾斜付きクランプ面を有し、この第２歯付きクラウンの歯どうしが、第１歯付きクラウンの歯の幅以上の間隔でもって互いに離間され、第１歯付きクラウンの歯どうしが、この第２歯付きクラウンの歯の幅以上の間隔でもって互いに離間されているような、第２歯付きクラウンと；
−両歯付きクラウンのショルダが規定する外径よりも大きな内径とされたチューブから構成されるとともに、同じ数個の歯と、傾斜付きショルダの傾斜付きクランプ面に対して相補的なすなわち傾斜付きショルダの傾斜付きクランプ面と同じ傾斜角度とされた傾斜付きクランプ面と、を備えたロックリングであって、歯が、第２歯付きクラウンの歯どうしの間のスペースよりも狭いものとされるとともに、２つの歯付きクラウンの各歯の幅以上の間隔でもって設けられ、これにより、歯が、両歯付きクラウンの間に噛合できるようになっているとともに、両歯付きクラウンの軸回りに回転駆動されたときには、歯が、２つの歯付きクラウンの歯のそれぞれのショルダの間に挿入され、これにより、組立体がロックされるようになっている、ロックリングと；
を具備している。
【０００８】
本発明の重要な実施形態においては、ロックリングの各歯は、各クランプ面に対して両歯付きクラウンの軸回りにおける歯の回転に関する自由度を付与し得るよう、ロックリングに対してのフレキシブル取付手段を有している。
【０００９】
この場合、各歯が、ロックリングとは別の部材から形成され、フレキシブル取付手段が、歯の傾斜付きクランプ面と、同じ歯のうちの、ロックリングによって駆動されるスラストパッドを介して推力を受領するスラスト面と、の間に配置された縮小部によって形成され、これにより、各歯に関して、スラスト面および歯をなすボディが配置されるフレキシブル取付部材が形成されていることが好ましい。
【００１０】
この実質的においては、歯のボディ内に、少なくとも１つのスロットを設けることができ、このスロットは、ロックリングに対して固定されたガイドピンを介して歯をロックリングに対して固定することができ、これにより、ロックリングに対しての、歯の相対的スライド移動を案内することができる。
【００１１】
この同じ場合においては、また、ロックリングをロック方向とは逆向きに回転させることによってアセンブリを解放し得るよう、歯のスラスト面とは反対側の面上に当接するような、ロックリングに対して固定された解放係止体を具備することが有効である。
【００１２】
組み立てるべき２つの部材の配置を容易とし得るよう、両歯付きクラウンの内径以下の外径とされかつ両歯付きクラウンの内部に配置された中央リングを使用することが有効である。さらに、この中央リングは、機械的横負荷が印加されたときには、剪断負荷を受領する。
【００１３】
中央リングと２つの歯付きクラウンとロックリングとを貫通する少なくとも１つのロックネジを使用することができ、これにより、アセンブリ全体をロックすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明ならびにその様々な技術的特徴点は、添付図面を参照しつつ以下の説明を読むことにより、容易に理解されるであろう。
【００１５】
図１においては、互いに組み立てられるべき、実質的に互いに同じ直径とされた２つのチューブ状部材（１，２）が示されており、各チューブ状部材には、それぞれ、歯付きクラウン（１０，２０）が設けられている。この実施形態においては、歯付きクラウン（１０，２０）は、それぞれ対応するチューブ状部材（１，２）に対しての一体部材とされている。これは、１つの可能な実施形態に過ぎない。歯付きクラウン（１０，２０）は、チューブ状部材（１，２）とは別部材として形成することができ、その後、チューブ状部材（１，２）に対して固定することができる。
【００１６】
これら２つのアセンブリは、ロックリング（３０）を挟んで離間している様子で図示されている。
【００１７】
第１チューブ状部材（１）の歯付きクラウン（１０）は、所定数（Ｎ）個の歯（１１）を備えている。各歯（１１）には、外方に突出するストレートショルダ（１２）が設けられている。各ストレートショルダ（１２）は、チューブ状部材（１，２）・歯付きクラウン（１０，２０）・ロックリング（３０）の主軸に対して垂直なストレートクランプ面（１３）を有している。
【００１８】
これに対応して、第２チューブ状部材（２）の歯付きクラウン（２０）は、同じ数（Ｎ）個の歯（２１）を備えている。各歯（２１）には、第１歯付きクラウン（１０）のショルダ（１２）と同様にして外方に突出しているような、傾斜付きの径方向ショルダ（２２）が設けられている。唯一の相違点は、傾斜クランプ面（２３）の存在であり、傾斜クランプ面は、螺旋形傾斜部分を形成している。各歯付きクラウン（１０，２０）の歯（１１，２１）どうしが、互いに離間していることに注意されたい。すなわち、各クラウン上において、歯（１１，２１）自身の幅と少なくとも同じ幅の分だけ、互いに離間していることに注意されたい。よって、歯付きクラウン（１０，２０）は、クリアランスを実質的に組立のために使用しつつ、一方のクラウンの歯を他方のクラウンの歯の間に装着するようにして、互いに相互連結することができる。
【００１９】
本発明による組立システムの主要な第３構成要素は、ロックリング（３０）である。ロックリング（３０）は、互いに組み立てるべき２つのチューブ状部材（１，２）の外径と同じ外径とされたチューブから構成されている。ここで、ロックリング（３０）の外径は、歯付きクラウン（１０，２０）のショルダ（１２，２２）の外側エッジが規定する直径よりもわずかに大きいものとされている。このロックリング（３０）は、組み立てられたときには、２つの歯付きクラウン（１０，２０）を被覆し得るものでなければならない。ロックリング（３０）には、内面（３２）上に、同じ所定数（Ｎ）個の歯（３１）が設けられている。これら歯（３１）は、台形形状であって、螺旋形傾斜形状とされた傾斜付きクランプ面（３３）を有している。このクランプ面（３３）の傾斜角度は、第２歯付きクラウン（２０）のショルダ（２２）のクランプ面（２３）の傾斜角度と同じとされている。歯（３１）どうしは、同数のスペースによって互いに離間しており、各スペースの幅は、２つの歯付きクラウン（１０，２０）の歯（１１，２１）と比較して、少なくとも同じとされているあるいはわずかに大きなものとされている。好ましくは、２つの歯付きクラウン（１０，２０）における『歯と、次なる歯までのスペースと』がなす幅パターンと、ロックリング（３０）における『歯と、次なる歯までのスペースと』がなす幅パターンとは、共に等価なものとされる。
【００２０】
図１に示す図示においては、ガイド（４０）が、第２チューブ状部材（２）上に設けられている。このガイド（４０）は、２つのチューブ状部材（１，２）の内径と同じ外径とされた円筒部材として構成されている。ガイド（４０）は、前もって、２つのチューブ状部材（１，２）のうちのいずれか一方内へと挿入される。これにより、２つのチューブ状部材の相対的な位置決めが容易とされるとともに、可能であれば、横方向の機械的負荷が印加されたときには剪断耐性をもたらす。
【００２１】
図２は、２つのチューブ状部材（１，２）の配置フェーズを示している。特に、２つのチューブ状部材（１，２）の歯付きクラウン（１０，２０）の歯（１１，２１）どうしの配置フェーズを示している。当然のことながら、第１歯付きクラウンの歯（１１）は、第２歯付きクラウンの歯（２１）の間に配置される。これにより、歯（１１，２１）どうしは、互いに噛合することができる。第２チューブ状部材（２）の内部に配置された位置決めリング（ガイド４０）は、第１歯付きクラウンの歯（１１）を案内することができ、これにより、組立を行うことができる。
【００２２】
図２は、また、図１において符号（３０）によって図示されているロックリングの歯（３１）を示している。各歯（３１）は、対応する歯のショルダ（２２）の背後において、第２歯付きクラウンの歯（２１）に当接して配置されている。したがって、それぞれ対応するクランプ面（２３，３３）どうしが、互いに当接している。
【００２３】
図３は、組み立てられてロックされた状態におけるアセンブリを示している。この目的のために、各歯（１１，２１）の端部は、２つの歯付きクラウン（１０，２０）を容易に噛合させ得るよう、丸められている。したがって、歯（１１，２１）どうしは、互いに適合し、各歯のショルダ（１２，２２）は、チューブ状部材のうちの、対向している部分に対して当接する。
【００２４】
さらに、各歯（３１）は、２つの歯付きクラウンのショルダ（１２，２２）どうしの間において、螺旋的に駆動される。すなわち、ロックリングが、チューブ状部材（１，２）の軸回りに回転駆動される。
【００２５】
この駆動は、図４において、より明瞭に図示されている。実際、上述した螺旋移動は、矢印によって示されている。一点鎖線で示す位置は、組立が完了した時点での、歯（３１）の位置である。すなわち、チューブ状部材（１，２）が互いに固定された時点での、歯（３１）の位置である。この第２位置（一点鎖線で示す位置）においては、傾斜付きショルダ（２２）の傾斜付きクランプ面（２３）と、歯（３１）の傾斜付きクランプ面（３３）とが、これら２つのクランプ面がなす台形形状の最短端から最長端へと向けて、互いに摺動する。その結果、歯（３１）は、ショルダ（１２，２２）どうしを離間させるよう作用し、２つのチューブ状部材（１，２）を互いに押圧する。すなわち、歯（３１）が設けられているロックリング（３０）を回転させることによって引き起こされた歯（３１）の螺旋移動は、チューブ状部材（１，２）の軸に対して平行であるようなさらなる移動を引き起こす。このさらなる移動は、図４においては、歯（３１）に関する２つの位置の間における小さな（軸方向の）位置ズレとして示されている。当然のことながら、歯（３１）の形状は、特に、歯（３１）の２つの高さは、クランプを最適化し得るように計算される。
【００２６】
取付に際して、可能な最大数の歯を使用するために、２つの歯付きクラウンの歯およびロックリングの歯の機械加工は、可能な最大数のショルダどうしを接触させ得るよう、正確かつ同一でなければならない。しかしながら、機械加工を絶対的に完全とすることができない場合には、複数の傾斜付きクランプ面が、対応する傾斜付きクランプ面に対して接触することがないものの、残りの傾斜付きクランプ面が、ロックリングの回転と共に、対応する傾斜付きクランプ面に対して接触することとなるであろう。したがって、本発明の１つの見地は、すべての歯を、それぞれ対応するショルダに対して接触可能とすることである。この目的のために、歯（３１）とロックリング（３０）との間において、フレキシブルな取付が使用される。
【００２７】
図５は、本発明の好ましい実施形態の詳細を示している。フレキシブル取付手段は、歯（１１，２１）に沿って、ロックリングの歯の移動方向において、すなわち、互いに組み立てられるべき２つのチューブ状部材（１，２）の軸回りにおいて、小さな程度の自由度をもたらす。図５においては、明瞭化のために、ロックリングは、ロックリングの一部をなすＮ個のスラストピン（３４）の中の１つとしてのみ示されている。他方、歯（５１）は、ロックリングに対して可動とされている。歯（５１）は、スラスト面（５２）を使用することによってスラストピン（３４）を介して、ロックリングからの推力を単に受領することができる。スラストパッド（５９）は、この推力を、歯（５１）のフレキシブル取付部材（５４）の中の、縮小部（５３）によって形成されている端部に対してだけ伝達することを可能とする。したがって、縮小部（５３）は、フレキシブル部材（５４）と、歯付きボディ（５７）と、を形成している。
【００２８】
したがって、ロックリングによって引き起こされた推力によってスラストピン（３４）が歯（５１）のスラスト面（５２）を押圧したときには、フレキシブル部（５４）は、歯（５１）の前方移動に対しての抵抗を受けつつ、わずかに曲がることができる。歯（５１）のクランプ面（３３）は、対応する傾斜付きショルダのクランプ面（２３）に対して当接しつつ押圧される。したがって、摩擦によっておよび両クランプ面（１３，２３）の最終ブロックによって停止されることとなる第１歯（５１）の移動は、フレキシブル部（５４）の柔軟性のために、スラストピン（３４）を前進させ続けることを可能とする。これにより、最大数の歯（５１）を接触させてロックに利用することができる。
【００２９】
図５は、さらに、２つのガイドピン（３６）を示している。これらガイドピン（３６）は、ロックリングに対して固定されている。２つの対応スロット（５５）のおかげで、歯（５１）は、これらガイドピン（３６）に対して、並進移動することができる。ロックリングの一部をなす解放係止体（３７）が、歯（５１）のスラスト面（５２）とは反対側の面（５８）上に当接するために設けられている。よって、ロックリングが、ロックするための向きとは反対側に回転駆動されたときには、各歯（５１）は、それぞれ対応する係止体（３７）によって解放することができる。
【００３０】
図６は、このシステム内における様々な部材が、歯（５１）の高さ位置においてどのように配置されているかを示している。図５におけるすべての部材を、図６に見出すことができる。各ガイドピン（３６）は、ロックリング（３０）に対して固定されているとともに、歯（５１）の対応スロット（５５）内に収容されている。スラストパッド（５９）は、スラストピン（３４）からの推力を受領する。スラストピン（３４）は、２つのネジ（６０）によってロックリング（３０）に対して取り付けられている。１つのネジ（３８）は、アセンブリの内部に配置された中央リング（４０）上に設置されたナット（３９）内にネジ止めされている。よって、ネジ（３８）の完全なクランプにより、中央リング（４０）と、歯付きクラウンの歯（１１，２１）と、歯（５１）と、ロックリング（３０）と、をクランプ（固定）することができる。したがって、２つのチューブ状部材（１，２）の連結をロックすることができる。周縁回りにおいて複数のクランプネジ（３８）を設けることが好ましい。このようなシステムは、２００ｍｍ以上の直径のチューブ状部材どうしを連結するために使用することができる。使用される歯の数や、歯の形状は、印加される負荷に依存する。
【００３１】
傾斜付きショルダ（２１）の傾斜クランプ面（２３）や、歯（３１，５１）の傾斜クランプ面（３３）は、約４．５°という傾斜角度とすることが有効である。実際、連結すべきチューブ状部材は、たいていの場合、機械的な横応力を受ける。したがって、システムの形状は、両部材の長さ方向軸方向における負荷の大部分を、伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるシステムを示す分解図である。
【図２】 組立前の状態において本発明による主要部材の一部を破断して示す図であって、ロックリングの一部だけが示されている。
【図３】 組立後の状態において本発明による主要部材の一部を破断して示す図であって、ロックリングの一部だけが示されている。
【図４】 本発明によるシステムにおいて使用される複数の歯を部分的に示す図である。
【図５】 本発明によるシステムの好ましい実施形態の細部を破断して示す図である。
【図６】 本発明によるシステムの好ましい実施形態の他の細部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 第１チューブ状部材
２ 第２チューブ状部材
１０ 歯付きクラウン（第１歯付きクラウン）
１１ 歯
１２ 径方向ストレートショルダ
２０ 歯付きクラウン（第２歯付きクラウン）
２１ 歯
２２ 径方向傾斜付きショルダ
２３ 傾斜付きクランプ面
３０ ロックリング
３１ 歯
３３ 傾斜付きクランプ面
３４ スラストピン
３６ ガイドピン
３７ 解放係止体
４０ 中央リング
５１ 歯
５２ スラスト面
５３ 縮小部
５４ フレキシブル取付部材
５５ スロット
５７ ボディ
５８ 面
５９ スラストパッド

Claims (6)

1. 同じ直径の２つのチューブ状部材（１，２）を端部どうしで組み立てるためのロック可能かつ解除可能な組立システムであって、
   −２つのチューブ状部材のうちの第１のチューブ状部材（１）の端部に固定されているとともに、所定数（Ｎ）個の歯（１１）が形成された第１歯付きクラウン（１０）であって、前記各歯（１１）の端部が、外方に突出する径方向ストレートショルダ（１２）を有しているような、第１歯付きクラウン（１０）と；
   −２つのチューブ状部材のうちの第２のチューブ状部材（２）の端部に固定されているとともに、同じ数（Ｎ）個の歯（２１）が形成された第２歯付きクラウン（２０）であって、前記各歯（２１）の端部が、径方向傾斜付きショルダ（２２）を有し、各ショルダ（２２）が、それぞれが外方に突出する螺旋形傾斜部分を形成する傾斜付きクランプ面（２３）を有し、この第２歯付きクラウン（２０）の前記歯（２１）どうしが、前記第１歯付きクラウン（１０）の前記歯（１１）の幅以上の間隔でもって互いに離間され、前記第１歯付きクラウン（１０）の前記歯（１１）どうしが、この第２歯付きクラウン（２０）の前記歯（２１）の幅以上の間隔でもって互いに離間されているような、第２歯付きクラウン（２０）と；
   −前記両歯付きクラウン（１０，２０）の前記ショルダ（１２，２２）が規定する外径よりも大きな外径とされたチューブから構成されるとともに、同じ数（Ｎ）個の歯（３１，５１）と、前記傾斜付きショルダ（２２）の前記傾斜付きクランプ面（２３）に対して相補的なすなわち前記傾斜付きショルダ（２２）の前記傾斜付きクランプ面（２３）と同じ傾斜角度とされた傾斜付きクランプ面（３３）と、を備えたロックリング（３０）であって、前記歯（３１，５１）が、前記第２歯付きクラウン（２０）の前記歯（２１）の幅以上の間隔でもって設けられ、これにより、前記歯（３１，５１）が、前記両歯付きクラウン（１０，２０）の間に噛合できるようになっているとともに、前記両歯付きクラウン（１０，２０）の軸回りに回転駆動されたときには、前記歯（３１，５１）が、前記２つの歯付きクラウン（１０，２０）の前記歯（１１，２１）のそれぞれの前記ショルダ（１２，２２）の間に挿入され、これにより、組立体がロックされるようになっている、ロックリング（３０）と；
   を具備することを特徴とする組立システム。
2. 請求項１記載の組立システムにおいて、
   前記各歯（５１）が、前記各クランプ面（１３，２３）に対して前記両歯付きクラウンの軸回りにおける前記歯（５１）の回転に関する自由度を付与し得るよう、前記ロックリング（３０）に対してのフレキシブル取付手段を有していることを特徴とする組立システム。
3. 請求項２記載の組立システムにおいて、
   前記各歯（５１）が、前記ロックリング（３０）とは別の部材から形成され、
   前記フレキシブル取付手段が、前記歯（５１）の傾斜付きクランプ面（３３）と、同じ歯（５１）のうちの、前記ロックリング（３０）によって駆動されるスラストピン（３４）およびスラストパッド（５９）を介して推力を受領するスラスト面（５２）と、の間に配置された縮小部（５３）によって形成され、
   これにより、各歯（５１）に関して、前記スラスト面（５２）および前記歯（５１）をなすボディ（５７）が配置されるフレキシブル取付部材（５４）が形成されることを特徴とする組立システム。
4. 請求項３記載の組立システムにおいて、
   前記歯（５１）の前記ボディ（５７）内に、少なくとも１つのスロット（５５）を備え、
   該スロットは、前記ロックリング（３０）の一部をなすガイドピン（３６）を介しての前記歯（５１）の回転移動を許容し、これにより、前記ロックリング（３０）に対しての、前記歯（５１）の相対的スライド移動を案内することを特徴とする組立システム。
5. 請求項１記載の組立システムにおいて、
   前記両歯付きクラウン（１０，２０）の内径以下の外径とされかつ前記両歯付きクラウンの内部に配置された中央リング（４０）を使用することを特徴とする組立システム。
6. 請求項３記載の組立システムにおいて、
   前記歯（５１）の前記スラスト面（５２）とは反対側の面（５８）上に当接し得るよう、前記ロックリング（３０）に対して固定された少なくとも１つの解放係止体（３７）を具備していることを特徴とする組立システム。

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