(57)【要約】【解決手段】本発明は、力を伝達するため、特に荷重を支持するための装置であって、互いに対向して配置されるとともに、等しい長さを有する２つの直線状の脚部（１３、１４）を介して互いに結合された、曲線状のアーチセグメント（１１、１２）を有する。曲線状のアーチセグメント（１１、１２）と直線状の脚部（１３、１４）は、それらの移行箇所（１５、１６、１７、１８）において、同じ材料で連続的に形成されている。荷重の付加及び伝達が、２つのボルト状の構造要素（１９、２０）を介してなされ、構造要素が、対応するアーチセグメント（１１、１２）に適合した外側輪郭を有し、力を伝達するため両アーチセグメント（１１、１２）の内側に配置されている。前記脚部（１３、１４）から前記アーチセグメント（１１、１２）への前記移行個所における曲率の方向と、前記各アーチセグメント（１１、１２）に沿った曲率の方向とは同じである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
力を伝達するため、特に荷重を支持するための装置であって、
互いに対向して配置されるとともに、等しい長さを有する２つの直線状の脚部（１３、１４）を介して互いに結合された、２つの曲線状のアーチセグメント（１１、１２）を備え、
前記曲線状のアーチセグメント（１１、１２）と前記直線状の脚部（１３、１４）は、それらの移行箇所（１５、１６、１７、１８）において、同じ材料で連続的に形成され、
荷重の付加及び伝達が、２つのボルト状の構造要素（１９、２０）を介してなされ、
前記構造要素が、対応するアーチセグメント（１１、１２）に適合した外側輪郭を有し、力を伝達するため両アーチセグメント（１１、１２）の内側に配置されているものにおいて、
前記脚部（１３、１４）から前記アーチセグメント（１１、１２）への前記移行個所における曲率の方向と、前記各アーチセグメント（１１、１２）に沿った曲率の方向とが同じである、力を伝達するための装置。
【請求項２】
前記脚部（１３、１４）から前記アーチセグメント（１１、１２）への移行個所（１５、１６、１７、１８）における曲率の方向及び前記各アーチセグメント（１１、１２）に沿った曲率の方向のうち少なくとも一方が、同じでありかつ直線状である請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記脚部（１３、１４）から前記アーチセグメント（１１、１２）への移行個所（１５、１６、１７、１８）における曲率の移行がクロソイドによって形成されている請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記装置が、ループ状、特に繊維複合材料からなるループ状に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が、チェーンリンク、特に金属からなるチェーンリンクである請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記互いに対向するアーチセグメント（１１、１２）の半径が、等しいか又は異なっている請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の装置へ荷重を付加し伝達するためのボルト状構造要素（１９、２０）であって、前記対応する曲線状のアーチセグメント（１１、１２）に接触領域において適合した外側輪郭を有し、前記外側輪郭は請求項１から６のいずれか１項に記載の装置に使用する際少なくとも移行個所まで突出するボルト状構造要素。
【請求項８】
前記外側輪郭の曲率が、一定である請求項７記載の構造要素。
【請求項９】
前記外側輪郭の曲率が、一定でありかつ直線状である請求項７又は８記載の構造要素。
【請求項１０】
前記外側輪郭の曲率が、クロソイドによって形成されている請求項７から９のいずれか１項に記載の構造要素。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載された複数の装置及び構造要素からなり、常温の磁極片を有する発電機の超電導界磁巻線を吊るための使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力を伝達するため、特に荷重を支持するための装置に関し、互いに対向して配置されるとともに、等しい長さを有する２つの直線状の脚部を介して互いに結合された、２つの曲線状のアーチセグメントを備え、それらの曲線状のアーチセグメントと直線状の脚部は、それらの移行箇所において、同じ材料で連続的に形成され、荷重の付加及び伝達（Kraftein- und -ausleitung）が、２つのボルト状の構造要素を介してなされ、それらの構造要素が、対応するアーチセグメントに適合した外側輪郭を有し、力を伝達するため両アーチセグメント（１１、１２）の内側に配置されている。さらに本発明は、上述の様式の装置へ加えられた荷重を支持し、応力を発生するためのボルト状の構造要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
力を伝達するための装置は、例えば支持ループの形として、又はチェーンリンクから形成されたチェーンの形として知られている。そのような装置の多数からなるものが、例えば大きな荷重を支持するために用いられる。以下の記述では、力を伝達するためのループが主に関連する。このことは、単に記述の簡略化のために行われるもので、限定するものとみなされるべきではない。全体の説明がチェーンリンクに対応するように転用され得る。
【０００３】
支持ループ（以下単にループという）は、通常２つの半円形状のセグメント、いわゆるループ頭部とその間に存在する直線状の領域とからなる。ループが複合材料、例えば樹脂を含浸した（ケブラー）繊維、から形成されている場合には、形状の安定したループが「継ぎ目」なしに１つのまとまった部分に形成されていることが可能である。形状の安定とは、ループが、負荷の無い状態で、かつその方向（地面に関する）に無関係に、上述の形態を有することを意味する。荷重の付加及び伝達は、ボルト状の構造要素を介して行われ、その構造要素はループ頭部の半円形に適合した外側輪郭を有し、ループ頭部内に配置されており、その結果構造要素は直線状の領域と接触に至ることはない。構造要素を介して半径方向圧力がループ頭部にもたらされる。構造要素によって加えられる半径方向圧力は、ループ頭部において繊維方向の張力に変換される。直線領域における両ループ頭部間の力の伝達は、ループの繊維方向の引張荷重によって行われる。
【０００４】
軸方向張力、すなわち繊維方向の張力、及び半径方向圧力、すなわち繊維方向に垂直に作用する力は、ループ頭部において混合荷重を生じさせる。この混合荷重は、一方ではループによる最大伝達可能な力を制限するが、その力は繊維複合材料からなるループの場合、繊維方向に垂直な材料の最大圧縮荷重能力によって定義されている。他方においてこの混合荷重は、ループ頭部から直線状の領域への移行の領域における材料応力の強い過度の高まりに導く。いわゆる応力の過度の高まりは、周知のように、結果としてループが移行箇所の領域において機能を発揮しないことをもたらす。それ故移行箇所はループの最大支持能力を制限する。このことは、特に繊維複合材料からなるループの場合、繊維が周りを取り巻いて存在していなければならず、また他方では最も弱い個所が必要な幾何学的形状を決定し、したがって必要な材料投入高を決定するから、残りの領域における材料強度を部分的にしか利用しない結果をもたらす。
【０００５】
図１は典型的な既知のループの構成を図解したものを示し、このループはまた上に述べられたようなものである。力を伝達するためのループとして形成された装置１０は、互いに対向する２つの半円形状のアーチセグメント１１、１２を含む。アーチセグメント１１、１２は、等しい長さＬを有する２つの直線状脚部１３、１４によって、互いに結合されている。移行箇所は、符号１５、１６、１７、１８が付されている。ループに対する使用される材料に応じて、アーチセグメント１１、１２は脚部１３、１４と移行個所の領域において機械的に、例えば材料結合で相互に結合されていてよい。ループが繊維複合材料で形成されている場合には、曲線状のアーチセグメント１１、１２と直線状の脚部とは、移行箇所１５、１６、１７、１８において、連続して同じ材料で、すなわち樹脂含浸で作られている。したがって移行箇所１５、１６、１７、１８は、アーチセグメント１１、１２から直線状の脚部１３、１４への閉じられた結合状態に対してのみループの関連領域を示す。
【０００６】
荷重の付加及び伝達は、断面で示される２つのボルト状の構造要素１９、２０を介してなされる。アーチセグメント１１、１２が半円の形態を有する以上、構造要素１９、２０の外側輪郭２１、２２は同様に半円形状に形成され、その結果外側輪郭２１、２２はアーチセグメント１１、１２と完全に接触をすることになる。構造要素１９、２０の外側輪郭２１、２２はしたがって、移行箇所１５及び１８ないし１６及び１７と直接接するが、直線状の脚部１３、１４とは全く接触を持たないようになっている。これによって、定義された荷重の支持及び応力の発生が保証されている。加えられた荷重に対し関連している荷重要素の領域のみが画かれている。ボルトはもちろん直線状の部分１３、１４の領域へ延びていてもよい。
【０００７】
脚部１３、１４の長さＬは、原則的には任意に選択可能である。符号Ｒでアーチセグメント１１、１２の半径が示されている。図に示されるように両アーチセグメント１１、１２の半径は等しい。実際にはアーチセグメントの半径は異なっていてもよく、その場合には小さいほうの半径を持ったアーチセグメントが支持能力を決定する。アーチセグメント１１、１２及び脚部１３、１４はその全体に亘って等しい厚さＤを有する。
【０００８】
ループが繊維複合材料からなる場合、軸方向張力と半径方向圧力との混合荷重は、必要とされる伝達すべき力と許される応力に応じ、最高の荷重の個所を考慮して、ループの大きさが定められることによって対処される。しかしながらこのことは、ループの幾何学的形状、すなわちループの断面の厚さＤ及びアーチセグメントの半径Ｒ、が著しく制限されることを免れないことになる。しかしながら、そのようなループの幾何学的形状は、高い荷重を加えられるループが投入されなければならないような使用と対立する可能性がある。このことは、例えば常温の磁極片を有するＨＴＳ（高温超電導）発電機の超電導界磁巻線をループの多数からなるものを介して吊る場合がそうである。このように使用される場合には、ループを介して望ましくない形で熱輸送が行われるので、ループ部分の厚さＤ（一般的には断面）をできるだけ小さく保持することが本来ならば当を得るものであろう。しかしながら、移行箇所における応力の過度の上昇を故障のおそれがないように形成し得るようにするためには、ループ断面は直線状の部分における力の伝達のために必要とするより著しく大きく選ばれなければならない。それによって引き起こされる低温部分における熱損失の上昇を調整するため、またしてもループの直線状脚部の長さＬが相応して増やされなければならない。このことはまたしても、幾何学的形状上の理由及び電気磁気学的理由から部分的に不可能であり、少なくとも望ましいものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それ故本発明の課題は、力の伝達のため、特に荷重を支持するための装置であって、従来の装置と、また同じ断面と比較して、より大きな力を伝達し得るものを提示することにある。さらに本発明の課題は、それに対応する力伝達のための構造要素を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１の特徴に従う装置によって、および請求項７の特徴に従う構造要素によって解決される。
【００１１】
本発明は、力を伝達するため、特に荷重を支持するための装置であって、互いに対向して配置されるとともに、等しい長さを有する２つの直線状の脚部を介して互いに結合された、２つの曲線状のアーチセグメントを備え、曲線状のアーチセグメントと直線状の脚部は、それらの移行箇所において、同じ材料で連続的に形成され、荷重の付加及び伝達が、２つのボルト状の構造要素を介してなされ、構造要素が、対応するアーチセグメントに適合した外側輪郭を有し、力を伝達するため両アーチセグメントの内側に配置される。本発明に従えば、脚部からアーチセグメントへの移行箇所における曲率の方向及びそれぞれのアーチセグメントに沿う曲率の方向が一定である。
【００１２】
換言すれば、このことは、直線状の脚部の「曲率」とアーチセグメントの曲率とが、一定に互いに移行することを意味する。この手段には、それ故応力の過度の上昇の些細でない部分が直線状の脚部とセグメントによって曲げられた脚部との間の移行に現れ、この個所において装置部分の曲率は不連続に推移するという認識が基礎にある。曲率はアーチセグメントにおける値１/Ｒ（ここでＲは円弧の半径である）から直線状脚部における曲率０へ跳躍する。直線状の脚部とアーチセグメントとの間の曲率の一定した移行によって、この問題は回避することができる。これによって、冒頭に述べた半径方向の圧力と軸方向の張力との混合荷重は縮小される。結局のところ、従来技術の装置と比較して、より小さい材料断面によって同じ力を伝達することができる。
【００１３】
脚部からの移行箇所における曲率の方向が一定で直線形であるのが特に好ましい。さらに、又はそれに代えて、それぞれのアーチセグメントに沿った曲率の方向が一定で直線形であるのが特に目的にかなっている。
【００１４】
特に好ましい実施形態においては、脚部からアーチセグメントへの移行箇所における曲率の移行がクロソイドによって形成されている。クロソイドは道路建設や軌道建設から知られているので、クロソイドの曲率方向は既知のやり方で算出することができる。
【００１５】
他の実施形態においては、装置はループ、特に繊維複合材料からなるループである。繊維複合材料から作られたループは低い熱伝達特性を有し、その結果このループは特に常温の要素と低温の要素とが結合されるべき、その際同時にできるだけごくわずかの熱交換が行われるべき使用に適している。他方において、繊維複合材料からなるループは、特に移行箇所の領域において均一な材料推移の利点を有し、その結果ループの大きい力伝達と安定性が保証される。
【００１６】
それに代えて、装置はチェーンリンク、特に金属からなるチェーンリンクであってよい。チェーンリンクも特に全般的に１つの材料で作られ、その際このことは例えばパンチング過程又は押出し加工法によって造ることができる。
【００１７】
本発明はさらに、上述の様式の装置へ荷重を付加し伝達するためのボルト状の構造要素を提供する。構造要素は、対応する曲線状のアーチセグメントに適合した外側輪郭を接触領域に有することによって特徴付けられ、その輪郭は上述の様式の装置に使用する際少なくとも移行箇所まで突出する。そのような仕方で力伝達のための装置へ適合された構造要素は、力が構造要素を介して最善の状態にされて、装置の個々の領域又は個所を特に働かせることなく、力伝達のための装置へ導入され発現され得ることを保障する。
【００１８】
目的にかなう実施形態においては、外側輪郭の曲率は一定である。脚部からの移行箇所における曲率の移行が一定で線形である場合には、（移行箇所の領域における）外側輪郭の曲率も一定で直線形であると目的にかなっている。特に、脚部からアーチセグメントへの移行箇所における曲率の対応する移行が同様にクロソイドによって形成されている場合には、外側輪郭の曲率はクロソイドによって形成されることが可能である。
【００１９】
上述の様式の装置及び構造要素の複数からなるものが、特に、常温の磁極片を有する発電機の超電導界磁巻線を吊るために用いることができる。それに加えてまた、本発明に従う固定システムは他の物体を吊るためにも適している。特に本発明に従う手段によって、従来技術に対し同じ力の伝達の場合必要な構造スペースがよりわずかとなる。
【００２０】
本発明を以下に図の実施例に基いて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術に従うループとして形成された力伝達のための装置の既に述べた図解を示す。
【図２Ａ】本発明に従うループの曲率方向の、従来技術に従う従来のループと比較した図解を示す。
【図２Ｂ】本発明に従うループの曲率方向の、従来技術に従う従来のループと比較した図解を示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２２】
図２Ａ及び２Ｂは、本発明に従うループとして形成された力伝達のための装置１０の形態（図２Ａ）を、従来のループの形態（図２Ｂ）と比較して図式的に示したものである。その図２Ｂに示されるループの形態は、図１に既に画かれたループに相当する。図を見易くするため、付図２におけるループ厚みは付図１に対し線厚に縮小されている。対応するように、互いに向き合い等しく形成されたアーチセグメント１１、１２は半円形状に形成されている。アーチセグメント１１、１２の互いに向き合う端部は長さＬの直線状の脚部１３、１４と結合されている。移行個所、すなわち曲率が不定に推移し、アーチセグメント１１、１２における値１/Ｒから脚部１３、１４における０に推移する個所は、符号１５、１６、１７、１８で示されている。ここでＲはアーチセグメント１１、１２のそれぞれの半径を表わす。
【００２３】
図２Ａは、本発明に従うループの形態を示す。比較を簡単にするため、アーチセグメント１１、１２を相互に結合する直線状の脚部１３、１４は、図２Ｂに従うループのそれと等しい長さＬを有する。互いに向き合うアーチセグメント１１、１２は、クロソイドの様式に従って形成されており、脚部１３、１４からアーチセグメントへの移行個所において、またさらなる経路においても曲率の一定した線形状の移行を有する。このことは、直線状の脚部における移行個所１５、１６、１７、１８において０の値を持つ曲率が、それぞれのアーチセグメント１１、１２の曲率へ変動することなくかつ線形状に移行することを意味する。
【００２４】
この実施例に示されるクロソイド曲線に代えて、直線状の脚部からアーチセグメント１１、１２への一定した移行が可能なすべての他の曲線形状も適している。
【００２５】
提案された手段によって、移行個所１５、１６、１７、１８におけ応力の過度の上昇は縮小することができる。本発明に従うループの断面は、これによって図２Ｂにおける従来のループに対し減らすことができる。
【００２６】
提案された力を信頼性を持って伝達し得るために、ループ内へ荷重を付加し伝達するための構造要素もアーチセグメント１１、１２の曲率経路に適合されていることが必要である。この理由から、本発明に従う装置１０の構造要素１９、２０はアーチセグメント１１、１２の曲率に適合された外側輪郭２１、２２を有する。本実施例においては、構造要素１９、２０の外側輪郭はしたがって同様にクロソイド状である。
【００２７】
構造要素１９、２０の形態は、それらが完全にアーチセグメント１１、１２に密接するが、直線状の脚部１３、１４には接触しないようになっている。言い換えれば、このことは、構造要素１９、２０は移行個所１５、１６、１７、１８の領域においてループに対する最後の接触を有することを意味する。このことはしかしながら強制的ではない。構造要素は脚部１３、１４に同じように接触を持つことも可能である。
【００２８】
原則的には、本発明に従うループの長さＬは任意に選ぶことができる。そうであるから、極端な実施形態においては、長さＬが０の値であることが可能である。しかしながら、本発明に従うループが荷重を支持するために起用されるべきで、向き合った構造要素が常温の雰囲気と低温の雰囲気と接触している場合には、特定のループ長さＬを有する手段によって熱伝達を低下させることができる。その長さＬの精密な大きさは、計算により又は実験で得ることができる。
【００２９】
互いに対向するアーチセグメント１１、１２の半径は、示された実施例においては単に模範的に（しかしながら好ましくもある）等しい。実際にはアーチセグメントの半径は異なっていてもよく、その場合には小さいほうの半径を持ったアーチセグメントが支持能力を決定する。
【００３０】
ループの本発明に従う実施形態は、移行個所１５、１６、１７、１８における応力の過度の上昇が、曲率方向の不連続性に関連しているという認識に基礎を置く。この移行の一定した形態によって、最適化されないループの荷重能力は著しく高めることができる。最適化されたループの場合には、壁厚の対応した減少が可能である。
【００３１】
ループの材料としては、繊維複合材料が使用されるのが目的にかなっている。よく知られているように、この材料においては個々の繊維が樹脂中に混入されている。これによって、問題となる移行個所の領域においても、ループの継ぎ目なしの一貫した仕上げが結果として生じる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  装置
１１、１２  アーチセグメント
１３、１４  脚部
１５、１６、１７、１８  移行個所
１９、２０  構造要素
２１、２２  外側輪郭
Ｄ  厚さ
Ｌ  長さ
Ｒ  半径
【図１】
2013541679.tif 000003
【図２Ａ）】
2013541679.tif 000004
【図２Ｂ）】
2013541679.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月8日(2013.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力を伝達するための装置であって、
互いに対向して配置されるとともに、等しい長さを有する２つの直線状の脚部（１３、１４）を介して互いに結合された、２つの曲線状のアーチセグメント（１１、１２）を備え、
前記曲線状のアーチセグメント（１１、１２）と前記直線状の脚部（１３、１４）は、それらの移行箇所（１５、１６、１７、１８）において、同じ材料で連続的に形成され、
荷重の付加及び伝達が、２つのボルト状の構造要素（１９、２０）を介してなされ、
前記構造要素が、対応するアーチセグメント（１１、１２）に適合した外側輪郭を有し、力を伝達するため両アーチセグメント（１１、１２）の内側に配置されているものにおいて、
前記脚部（１３、１４）から前記アーチセグメント（１１、１２）への前記移行個所における曲率の方向と、前記各アーチセグメント（１１、１２）に沿った曲率の方向とが同じである、力を伝達するための装置。
【請求項２】
前記脚部（１３、１４）から前記アーチセグメント（１１、１２）への移行個所（１５、１６、１７、１８）における曲率の方向及び前記各アーチセグメント（１１、１２）に沿った曲率の方向のうち少なくとも一方が、同じでありかつ直線状である請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記脚部（１３、１４）から前記アーチセグメント（１１、１２）への移行個所（１５、１６、１７、１８）における曲率の移行がクロソイドによって形成されている請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記装置が、ループ状に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が、チェーンリンクである請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記互いに対向するアーチセグメント（１１、１２）の半径が、等しいか又は異なっている請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の装置へ荷重を付加し伝達するためのボルト状構造要素（１９、２０）であって、前記対応する曲線状のアーチセグメント（１１、１２）に接触領域において適合した外側輪郭を有し、前記外側輪郭は請求項１から６のいずれか１項に記載の装置に使用する際少なくとも移行個所まで突出するボルト状構造要素。
【請求項８】
前記外側輪郭の曲率が、一定である請求項７記載の構造要素。
【請求項９】
前記外側輪郭の曲率が、一定でありかつ直線状である請求項７又は８記載の構造要素。
【請求項１０】
前記外側輪郭の曲率が、クロソイドによって形成されている請求項７から９のいずれか１項に記載の構造要素。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載された複数の装置及び構造要素からなり、常温の磁極片を有する発電機の超電導界磁巻線を吊るための使用。
【国際調査報告】
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2013541679.tif 000009
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