JPH0754816A - 大きな温度変化の下での2つの部材片の連結方法 - Google Patents

大きな温度変化の下での2つの部材片の連結方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一定の材料、例えばセラミック材で成る部材
片と、他の材料、例えば金属材料で成る他の部材片とを
連結する方法であって、これらの部材の組立体が高い温
度変化に晒され、また、両部材を形成する材料の膨張率
が著しく異なるにも拘らず、結合品質、即ち結合力が一
定に維持される連結方法を提供する。 【構成】 第1の部材片と第2の部材片との間に、これ
らの材料の膨張率差、機械加工時の遊び及び許容誤差、
温度機能に要するテンション及び雰囲気温度で組立体に
予めかけられる応力値の関数として選択された熱変形可
能なバイメタル要素を挟むように配設して成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2つの部材片を連結す
る方法に関し、特に、一定の材料で形成された部材片と
他の材料で形成された別の部材片とを高い温度変化の下
で結合品質が維持されるよう連結する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許第4,399,598号は、板ガラスを
熱処理するため搬送するシリンダを含むセラミックロー
ラについて記載する。このシリンダは、各端部に遊びを
もたせて取着された金環(ferrule)を介し軸受け上で
回転可能に取付けられている。半径方向に圧縮可能な1
つ又はそれ以上の分岐リングが、シリンダの外径と金環
の内径との間の空間に配設されている。両端部に金環が
固定された耐火材製シリンダから成る同種のローラも知
られている(米国特許第4,404,011号)。金環とシリン
ダとの間に多少の遊びが設けられている。この遊び領域
には金属プレートが設けられており、これはバネとして
用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来装置は、
温度変化の際の膨張差を吸収若しくは緩和できるように
なっている。実際、耐火材製シリンダが全く膨張しない
のに対し、金環は大きく膨張する。従って、シリンダと
金環との間の遊びは、温度の作用によって大幅に変化す
る。よって遊びを埋め合せるため当該空間に弾性装置を
配設する必要がある。しかし、これらの従来装置には、
温度上昇時のバネの機械特性の衰退および遊びの増大と
により、ローラと金環との結合力が減少するという問題
点がある。結合力の最大値は、雰囲気温度でローラに金
環を応力をかけて取付ける際に得られる。この応力値は
材料抵抗によって制限される。これらのパラメータは良
好な機能を得るための温度範囲を制限する。接着剤を用
いて組立る方法も知られている。しかし、これらの組立
られた装置も欠点がある。即ち、接着剤の機械特性の喪
失により結合品質が温度上の制約を受ける。
【0004】そこで本発明は、一定の材料、例えばセラ
ミック材で形成された部材片と、他の材料、例えば金属
材料で形成された別の部材片とを連結する方法であっ
て、これらの部材の組立体が高い温度変化に晒されるに
も拘らず、また、両部材を形成する材料の膨張率が著し
く異なる場合であっても、結合品質、即ち結合力が一定
に維持される連結方法を提供すること、特に、ガラス質
シリカ等の耐火材片と金属片とを組立る方法を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
り、第1の部材片と第2の部材片との間に熱変形可能な
バイメタル要素を挟んで両部材片を連結することによっ
て達成される。バイメタル要素は、膨張率差、機械加工
時の遊び及び許容誤差、温度機能に要するテンション並
びに雰囲気温度で組立体に予めかけられる応力値の関数
としてその特徴が決定され、選択される。
【0006】熱変形可能要素は、好ましくは、組立体の
使用温度に応じて両部材間の結合力が増大若しくは減少
するように設計されている。また、このバイメタル要素
は、板状であっても、円盤状であってもよい。これは一
連に設けてもよく、平行に、或いは、複数列平行に配置
してもよい。熱破壊可能な、或いはそうでないカートリ
ッジに予め組込んでもよい。
【0007】本発明の別の特徴によれば、バイメタル要
素は、弾性の、或いはそうでない少なくとも1つの非バ
イメタル要素と組合わせて用いてもよい。連結を熱変形
可能要素と、バネ、接着、その他の従来手段とを組合わ
せて実施してもよい。
【0008】本発明の更に別の特徴によれば、バイメタ
ル要素は、ローラ又は金環に固定してもよく、固定しな
くてもよい。このバイメタル要素は予め弓状にしてもよ
い。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例に基づき
詳細に説明する。図1及び図2を参照すれば、ローラが
符号1で示されている。このローラは、ガラス質シリカ
などの低膨張率の耐火セラミック材で形成されている。
このローラの一端しか図示されていない。また、このロ
ーラは、内径ほぼ一定の円筒形部分を有する。その一端
は、金環(ferrule)2を収容する小径部分を有する。
【0010】この金環は、通常、ローラとは異なる材
料、例えばスチールなどの金属で形成されている。従っ
てその熱膨張率は、ローラを形成する材料のものより相
当に大きい。このため、ローラの外径と金環2の内径と
の間の空間はアセンブリの作用温度にともなって大きく
増大する。そこで、本発明により熱変形可能なバイメタ
ル要素4が設けられている。
【0011】これらの要素は、ローラ1の端部の長手溝
6に配設されている。図1および2の実施例において
は、3つの溝6が設けられており、各溝に2つずつの合
計6つのバイメタル要素4が配置されている。バイメタ
ル要素4は、例えばニッケルおよびニッケル合金を緊密
に結合した帯状体から成る。熱変形可能なバイメタル要
素は、外気温度で、温度の上昇とともに自然変形する方
向に曲った初期の反りを有する。この初期反りは、外気
温度の下で、ローラと金環の結合を促進し、十分な結合
力を伝達する初期テンションを与えるよう設計されてい
る。
【0012】バイメタル板の膨張率が最も大きいメタル
部分4aは、反り部の外側に位置しており、一方、バイ
メタル板の第2メタル部4bは内側に位置している。組
立体の温度が上昇すると、ローラと金環との間の遊びが
増大するが、これと同時にメタル部4aがより大きく膨
張するため、バイメタル要素4の反りも大きくなる。従
って、遊びの増加分はバイメタル板4の反りの増加によ
って補償される。この結果、伝達される結合力及びロー
ラと金環の整列状態はほぼ一定に保たれる。
【0013】また、これらの組立体は従来のものと比較
してより高い温度での使用が可能となる。この使用可能
温度は750℃またはそれ以上である。熱変形可能バイ
メタル要素の特徴および性質(要素の数、寸法等)を適
正に選択することにより、伝達可能な結合力を増大させ
ることができる。これは、熱変形可能要素がローラと金
環との間の遊びを埋め合せること以上の仕事をするから
である。
【0014】初期反りの幅は、一般に0.2〜2.5m
mである。
【0015】組立体の組立作業を容易にするため、熱変
形可能要素は、熱破壊可能な接着剤等を介してローラ又
は金環に予め連結しておいてもよい。金環は、組立時の
圧着作業を軽減するため加熱してもよい。ある組立体変
形例の場合、熱変形可能バイメタル要素は予めケージに
配置されている。また、バイメタル要素を外気温度以下
に冷却して初期反りをなくすか減少させ、組立体の組立
を容易にするようにしてもよい。さらに別の変形例によ
れば、熱変形可能バイメタル要素は、熱破壊可能な容器
等に予め配置するようにしてもよい。
【0016】図3および図4は別の実施例を示すが、そ
の原理は図1および2に示されたものと同一である。こ
の実施例において、ローラ1の端部は、3つの代りに6
つの溝を有し、各溝には熱変形可能バイメタル要素4が
1つだけ配設されている。従って、2つの要素の反りが
反転するようにその要素間に如何なるタイプの要素を配
置してもよい。
【0017】図1に関し、バイメタル片は膨張率の大き
いキメタル部4aが外側になるように配置されている、
と説明した。図3及び4の実施例においても同様であ
る。しかし、図面左側に示されるように、バイメタル要
素の凹部が金環2の方向に向いているのに対し、要素の
他の半分の凹部は、図3の右側に示されるようにローラ
方向に向いている。従って左側の要素は金環に対して1
つの接点、ローラに対して2つの接点を有するのに対
し、右側要素は逆に、ローラに対して1つの接点、金環
に対して2つの接点を有する。金環およびローラに対す
るバイメタル要素の接触母点はかくして形成される。
【0018】短寸法の金環については、この種の組立体
を用いれば接触母点を倍加することができ、従ってへけ
い可能要素の凹部が常に金環又はローラに向いている場
合に発生する回転を防止することができる。この実施例
は、図1および2に示されるように一方が他方よりも長
い2つの要素の配置を許容しない短尺の金環を設置する
必要がある場合に適用される。
【0019】図5及び図6は、熱変形可能バイメタル要
素が、BELLEVILLE型弾性座金に類似する形状
のディスク、即ちワッシャで成る別の実施例を示す。こ
のディスクは、ローラ1の端部にけいせいされた円筒状
座部6に配置されている。
【0020】図5及び図6に示された実施例において、
熱変形可能ディスクは、その個々の曲りが加算されるよ
うに列をなして配設されている。こうすれば、より大き
な幅での運動が可能となり、従ってより大きな遊びを補
償できる。生じる結合力は単一のディスクによるもので
ある。
【0021】図7および図8は、図5および図6の変形
例を示し、この場合のディスクは連続する代りに平行に
配置されている。熱変形可能要素4の各々によって与え
られたテンションは、合算されるが、曲り幅は単一のデ
ィスクによりもたらされるものである。
【0022】図9および10において、熱変形可能要素
4は、平行に連続配置されており、これにより、上述の
2つの実施例の利点を組合わせることができる。即ち、
テンションおよび単一ディスクの場合よりも大きい変形
可能要素の曲り幅を同時に得ることができる。
【0023】図11および12は、熱変形可能バイメタ
ル要素4がローラ1の小径部の周囲に配置された板状体
とされた別の実施例を示す。板状体は、ローラの終端部
の径に相当する初期反りを有し、また外気温度で予めテ
ンションをかける必要がある場合にはそれより少し大き
い初期反りを有する。一定或いは組立体の作用温度に伴
って増加する伝達力が必要とされる場合、最も大きい膨
張率を有するメタル部4aは外側に配置すればよい。逆
に、膨張率が最も小さいメタル部4bは内側に配置され
る。
【0024】
【発明の効果】以上の本発明の方法により、前述の従来
例の問題点は解消される。本発明は、組み立て寸法や、
金環およびローラの材質、組立体の作用温度の如何を問
わず、金環とローラの結合張力の制御を可能とする。即
ち、本発明は、金環とローラの結合テンションをモジュ
ール化して一定に維持したり、温度変化に応じて強めた
り或いは弱めたりすることができる。この結果、2つの
部材或いはこれらの組立体が大きな温度変化に晒されて
も、これらの結合力、即ち結合品質は一定に維持され
る。
【0025】更に、本発明はローラに対する金環のセン
タリングを確実にする。かくして、従来の解決策に許容
される温度よりも高い温度で使用した時にも良好な幾何
学的特徴を示す組立体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1実施例を一部断面で示し
た斜視図である。
【図2】図2は、第1実施例の幅方向断面図である。
【図3】図3は、本発明の第2実施例を一部断面で示し
た斜視図である。
【図4】図4は、第2実施例の幅方向断面図である。
【図5】図5は、バイメタル板を列状に配設された第3
実施例を一部断面で示した斜視図である。
【図6】図6は、第3実施例の幅方向断面図である。
【図7】図7は、バイメタル板を平行に配置した第4実
施例を一部断面で示した斜視図である。
【図8】図8は、第4実施例の幅方向断面図である。
【図9】図9は、バイメタル板を平行に複数列配置した
変形例を一部断面で示した斜視図である。
【図10】図10は、図9の変形例の幅方向断面図であ
る。
【図11】図11は、バイメタル板を周面に配設した変
形例の幅方向断面図である。
【図12】図12は、図11の変形例を一部断面で示し
た斜視図である。
【符号の説明】
1 ローラ 2 金環 4 バイメタル要素 6 長手溝

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定の材料で形成された第1の部材片と
    他の材料で形成された第2の部材片とを連結する方法で
    あって、 前記第1の部材片と前記第2の部材片との間に熱変形可
    能なバイメタル要素を挟持することを特徴とする連結方
    法。
  2. 【請求項2】 前記第1の部材片および前記第2の部材
    片は異なる膨張率を有することを特徴とする請求項1に
    記載の連結方法。
  3. 【請求項3】 前記熱変形可能なバイメタル要素は、2
    つの前記部材片間の結合力が組立体の作用温度の変化の
    影響を受けないように設計されていることを特徴とする
    請求項1又は2に記載の連結方法。
  4. 【請求項4】 前記熱変形可能なバイメタル要素は、2
    つの前記部材片間の結合力がユニットの作用温度の変化
    に応じて増大又は減少するよう設計されていることを特
    徴とする請求項1又は2に記載の連結方法。
  5. 【請求項5】 熱変形可能要素と、バネ、接着剤又はそ
    の他の従来手段とを組合わせて実施することを特徴とす
    る請求項1乃至4のいずれか1項に記載の連結方法。
  6. 【請求項6】 前記熱変形可能なバイメタル要素は予め
    上反りとされていることを特徴とする請求項1乃至5の
    いずれか1項に記載の連結方法。
  7. 【請求項7】 前記熱変形可能なバイメタル要素は板状
    とされていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれ
    か1項に記載の連結方法。
  8. 【請求項8】 前記熱変形可能なバイメタル要素は円盤
    状とされていることを特徴とする請求項1乃至6のいず
    れか1項に記載の連結方法。
  9. 【請求項9】 前記第1の部材片がローラであって、前
    記第2の部材片が外側金環であることを特徴とする請求
    項1乃至8のいずれか1項に記載の連結方法。
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