(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの棒部材（１、２）を結合するための結合装置であって、
第１の棒部材（２）の管状端部内で開張により摩擦係合ではまり込むことができ、接続部材（４）を介して第２の棒部材（１）と結合可能で、開張スパイク（５）と、該開張スパイク（５）上に装着可能な開張スリーブ（６）とを含む開張楔構造を具備し、
前記開張スパイク（５）と前記開張スリーブ（６）とが軸断面で楕円形輪郭を有していて、
楕円形輪郭の長軸方向の端頂部（２０．２、２０．３）の区域で前記開張スリーブ（６）と前記開張スパイク（５）との間に形成されるテーパ係合面（１８．１〜１８．４）の面積が、対応する前記楕円形輪郭の長軸方向の端頂部（２０．１，２０．４）の区域で前記開張スリーブ（６）の周面と第１の棒部材（２）の管状端部の内面の間に形成される摩擦係合面（１９．１、１９．２）の面積よりも小さくないようにされ、
楕円形輪郭の長軸方向の端頂部（２０．１〜２０．４）の区域で前記開張スリーブ（６）の内側に鏡面対称の楔形の壁厚肉部（１４．１、１４．２）が形成されていて、
半径方向に力を受けない楕円形輪郭の短軸方向の平らな区域に、互いに鏡面対称に配置された破断発生部（１５．１、１５．２、１６．１、１６．２）が形成されている、ことを特徴とすることを特徴とする結合装置。
【請求項２】
前記テーパ係合面（１８．１〜１８．４）と前記摩擦係合面（１９．１、１９．２）とがほぼ等しい曲率もしくは曲線を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の結合装置。
【請求項３】
前記破断発生部が長手方向スリット（１５．１、１５．２）で形成され、その端部がブリッジ（１６．１、１６．２）によって画定されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の結合装置。
【請求項４】
前記開帳スリーブ（６）の楔形の壁厚肉部（１４．１、１４．２）がアルミニウムから成り、その端面に鋼板（１１）が取付けられ、鋼板（１１）がテンション部材（７）を支持している、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の結合装置。
【請求項５】
前記開張スパイク（５）が、前記開張スパイク（５）の長手方向中心軸を通る、互いに垂直な２つの面を基準に鏡面対称に形成されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の結合装置。
【請求項６】
前記接続部材（４）は前記開張スパイク（５）にフォーク状に形成されていて、前記第２の棒部材（１）に被せることができる保持リング（３）にまたがって装着できる、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の結合装置。
【請求項７】
前記開張スパイク（５）が一体的なアルミニウム鋳造品として形成されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の結合装置。
【請求項８】
前記開張スパイク（５）が全周肩部（９）を有しており、該肩部に第１の棒部材（２）の先端部が載るようにされている、ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の結合装置。
【請求項９】
締結ボルト（７）が設けられていて、その頭部は前記開帳スリーブ（６）の前記接続部材（４）と反対側の端部で支えることができ、前記第２の棒部材（１）に被せることができる保持リング（３）内に設けられたねじ穴にねじ込める、ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の結合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に２つの棒部材を結合するための結合装置であって、開張楔構造を有し、該開張楔構造が第１の棒部材の管状端部内で開張により摩擦係合ではまり込むことができ、接続部材を介して第２の棒部材と結合でき、前記開張構造が開張スパイクと該開張スパイク上に装着可能な開張スリーブとを包んでいる形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のタイプの結合構造として、たとえばアメリカ合衆国特許第４９２１３７０号に開示されているものがある。
この結合構造では、半径方向に貫通する締結ボルト用の孔が支持部材に設けられている。管状支柱を固定するために、開張スパイクと開張スリーブとを有する２部分からなる円筒形開張システムが設けられている。
開張システムの一方の端部には、支柱の円筒形表面に適合する接続面が形成されている。開張スパイクは、円錐台形に細くなったセクションによって形成されている。この開張スパイクに、内面が錐面状の開張スリーブを被せることができる。開張スリーブ内には、締結ボルト用のナットが保持されている。
締結ボルトは支柱の孔と開張システムの第１の部分とを貫通して前記ナットにねじ込まれている。長手側が開いている開張スリーブは固定すると半径方向に開張し、支柱内で突っ張る。
この結合配置構成の短所は、締結ボルトが支柱を貫通しなければならないことである。それゆえ、同じ高さに種々の支柱を取り付けることは不可能である。
【０００３】
欧州特許第０４５５９４５Ｂ１号には別の結合配置の構成が開示されている。
この結合装置では、（たとえば水平の）支柱を（たとえば垂直の）支柱に固定するために、保持リングと締付け楔装置が用いられている。
一体的な保持リングは、わずかな遊びで支柱に装着できるように形成されている。
一方の側には接続部材を備え、他方の側には開張楔システムを備えた締付け楔装置は、２部分からなる。
第１の部分に成形されたフォーク状に形成された接続部材は、保持リングにまたいで装着できるので、２つのフォークアームは保持リングの側方で載っている。第２の部分と一緒に開張楔システムとして作用できるように、前記第１の部分は斜めに切断された管状セクションを有し、テーパ面を形成している。
第２の部分は相補的に斜めに切断されている。支柱を締め付けて固定するために、それらの端部は管状クランプ楔装置に装着される。２つの楔半部を長手方向に貫通して、一方の端部が保持リングの半径方向ねじ穴と係合する締結ボルトにより、第２の部分は第１の部分に押し付けることができる。
この際に、第１の部分はテーパ面に基づいて側方に押しやられ、そうしてクランプ楔装置を開張する。
【０００４】
アメリカ合衆国特許第４３６５９０７号には別の固定装置が開示されているが、この固定装置は矩形断面管を支持体の外壁に固定するために用いるものである。
この固定装置における開張システムは、切頭角錐形の中央部と、これと対称的に配置された２つの楔形側部とによって形成されている。２つの楔形側部は楔形断面管の内壁に当たっていて、固定すると中央部によって外方に押される。締結ボルトは支持体内の穴を通して差し込まれ、楔形側部の間を貫通し、中央部のねじ穴と係合する。
【０００５】
従来の技術による楔結合は、種々の理由から満足できない。組立が複雑である一方、安定性も不十分である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、安定した結合が保証される冒頭に記載したタイプの結合装置を提供することである。特に、固定する際に、開張楔構造が力を最適に発揮するようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、特許請求の範囲に記載の発明によって解決される。
本発明によれば、開張スパイクと開張スリーブとは楕円形輪郭を有していて、これらの輪郭の頂点の区域で（開張スリーブと開張スパイクとの間に）形成されたテーパ面は開張スリーブの周面もしくは外壁に形成された摩擦係合面よりも小さくない。
【０００８】
本発明の重要な特徴は、（長手方向軸線に対して傾いて延びた）テーパ面の間の滑り摩擦は、周面と管内壁との間の付着摩擦に比べて、選択された幾何学的構成に基づき非常に小さいことである。
開張楔システムに締結力を付与すると、先ず第１に開張スリーブが開張スパイク上を滑動して、半径方向長さが非常に大きくなり、付着摩擦が発揮される。
本発明によれば、（周面と管内壁との間の）摩擦を高める表面被覆を要することなく作動することが可能である。
【０００９】
アメリカ合衆国特許第４９２１３７０号による回転対称形の楔結合と比較すると、本発明は、はるかに有利な面積比を有する。
つまり、上記の従来の技術では、開帳スパイクは開張スリーブに比して、必然的により小さい半径と、それに伴って、より小さい表面積を有する。その結果、テーパ面の間の単位面積当たり圧力は、周面における単位面積当たり圧力より大きい。
このことは、摩擦係数が等しい場合には、テーパ面における摩擦力は周面における摩擦力よりも大きいことを意味する、しかしながら、良好な結合を得るためには摩擦力の大小関係はまさに逆でなければならない。
さらに、上記の従来技術の楔結合では、（開張楔が次第に細くなるに連れて）テーパ面積が減少するという別の短所もある。これとは反対に、本発明では、軸方向において面積の関係は変化しない。
【００１０】
欧州特許第０４５５９４５Ｂ１号による楔結合と比較すると、本発明は、はるかに大きな楔面を（したがって摩擦力に関して、より有利な比）を有するだけでなく、結合を阻害する力の成分を生じないのである。
すなわち、上記特許の楔結合では締結力を付与する工程が終わり近づくと、２つのテーパ面が、支柱（上記特許の明細書の図２の参照符号３ｄ）における付着摩擦に基づいて固着し、それから、さらに締結力が付与されると、一方の楔半部（１１ｂ）は支柱を台部（３３ａ）に押し付け、他方の楔半部（１１ａ）は台部に向かってそれ以上動くのを妨げる。これは、反対方向の力の成分があることを意味し好ましくない。
これとは異なり、本発明では第１の棒部材の管状端部は常に支障なく第２の棒部材に向かって引っ張られる。
【００１１】
楕円形は、楔結合が管内で自動的に位置決めされるという長所もある。それ以外に、本発明による楔結合は管内にあらかじめ組み立てることができるという長所もある。これら２つの長所は、アメリカ合衆国特許第４３６５９０７号に公知の技術には見られない。
上記特許の明細書に記載されている楔結合では、締結ボルト（１５）を管（３）の内側から固定しなければならないので、管（上記特許の明細書の参照符号２）にあらかじめ組み立てることはできない。
さらには、開張楔構造自体が管（３）に押し付けられない（台部（１７）から独立している）ことにより、安定性の点で非常に問題がある。その他、楔面は管（２）の内壁の接触面よりも小さい（同明細書の図２）。
【００１２】
テーパ面と摩擦係合面とが、ほぼ等しい曲率、もしくは、等しい曲線推移を有していることが好ましい。輪郭の平坦区域への移行は連続的または非連続的とすることができる。
【００１３】
楕円輪郭の互いに向き合う強く湾曲した区域（長軸方向の端頂部の区域）では、楔スリーブの内側に互いに鏡面対称に形成された楔形の壁厚肉部が成形されている。輪郭の半径方向に負荷されていない区域に、周面に互いに鏡面対称に配置された破断発生部が設けられている。
【００１４】
破断発生部を形成するために、たとえば長手方向スリットが設けられていて、その端面が細いブリッジによって制限されている。スリーブを開張すると、ブリッジは延びるか、または破断する。長手方向スリットの代わりに、壁厚を小さくすることもできる。２つの破断発生部の寸法は、荷重がかかると同時にたわみ、または破断するように選択されている。
【００１５】
特別有利な実施形態によれば、開張スリーブの楔形壁厚肉部はアルミニウムから成る。この材料は、一方では棒の内壁に適合し、他方では開張スパイクの外壁に適合する。このような性質をもった他の材料でもよい。スリーブは、たとえばアルミニウム鋳造品として形成できる。締結ボルトによって加えられる力ができるだけ良好に分布するように、端面に鋼板が取り付けられている。同様の意味で、開張スパイクも一体的なアルミニウム鋳造品として形成できる。
【００１６】
開張スパイクが楕円形であり、長手方向中心軸線を通る、互いに垂直な２つの面を基準に鏡面対称に形成されていることが有利である。この対称な形状により、開張すると力が互いに対角状に最適に生じ、スリーブ外套の平坦側で対称的な引張荷重を生むことが確保される。
【００１７】
開張スパイクに、たとえばフォーク状の接続部材が形成されていて、第２の棒部材に被せることができる保持リングにまたがって装着できる。この接続技術は、第２の棒部材の長手方向軸線によって限定された面上で高い安定性を確保する。さらに、この接続技術は、第１の棒部材を任意の箇所で第２の棒部材に固定できるという長所を有している。なぜならば、第２の棒部材は何等棒部材のための壁貫通部を必要としないからである。
【００１８】
この結合装置は第１の棒部材にずれないように固定できるということが重要である。この目標を達成するための補助手段として、開張スパイクの基部に全周肩部が設けられている。肩部には、支柱がその端面で載ることができる。肩部は、楔システムを固定する前に棒端部を正確に位置決めすることも容易にする。
【００１９】
開張楔構造を固定するために、締結ボルトが設けられていて、その頭部は開張スリーブの接続部材と向き合う端部で支えることができ、保持リング内に設けられたねじ穴にねじ込まれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。基本的に、同じ部材は同じ参照符号とされている。図１、図２に、支柱２と結合された支持部材１を示す。
図１、図２によれば、保持リング３が支持部材１を包囲している。保持リング３は、幾つかの半径方向の孔（図示せず）を有している。フォーク状接続部材４は保持リング３の上にまたがって、これを２つのフォークアーム８．１、８．２で上下から包囲している。２つのフォークアーム８．１、８．２の端面には、凹状の接続面１７が形成されていて、支持部材１の円筒形表面上に載っている。
【００２１】
接続部材４の裏面には肩部９が形成されており、これに支柱２がその端面で載ることができる。肩部９の細くなった突起部の形状は、できるだけわずかな遊びで支柱２の内側断面に適合している。肩突起部の支柱２の内壁に向いた側が、やや円錐形に形成されていることが有利である。そうすることによって、支柱２に装着するのが容易になり、遊びの少ない十分なはめあいを断念する必要はない。
【００２２】
接続部材４には、肩部９の後ろに開張スパイク５が形成されている。開張スパイク５の断面は楕円形であり、図１の縦断面図では後方に向かって次第に細くなっている。これに対し、図２に見られるように、楕円形断面の短軸の方向では壁厚は一定である。外壁１２の細くなった部分は、１０°より小さい角度（たとえば５°）のテーパ面を形成している。開張スパイク５は軸方向孔１０によって貫通されている。
【００２３】
開張スパイク５には開張スリーブ６が装着されている。開張スリーブ６の内面１３は、外面１２の形状に適合している。すなわち、開張スリーブ６は軸断面で見ると楕円形であり、長軸は後方から前方に向かって（すなわち接続部材４に向かって）拡大している。開張スリーブ６の後端面には、鋼板１１が配置されている。鋼板１１は中央孔を有している。
締結ボルト７は、後ろから前記の孔と軸方向孔１０を通って前方の保持リング３まで通されて、ここで前記の半径方向ねじ穴の１つにねじ込むことができる。締結ボルト７を締めると、楔形に形成された壁１４．１、１４．２は対角状に反対の方向に互いに離されるので、開張楔構造は支柱２内にはまり込む。
【００２４】
図３に示されているように、開張スリーブ６は２つの長手方向スリット１５．１、１５．２を有している。長手方向スリット１５．１、１５．２は、開張スリーブ６の平坦に形成された長手側（すなわち図４における軸線ｘ上）に互いに鏡面対称に配置されている。さらに、図３から、たとえば長手方向スリット１５．１の端部がブリッジ１６．１、１６．２によって画定されていることが分かる。（鏡面対称構成を得るために、長手方向スリット１５．２は同じ仕方でブリッジによって画定されている。）
【００２５】
図４は、任意の箇所の軸断面を示している。そして、参考に、開張スリーブ６が斜視図で示されている。さらに、開張スパイク５、長手方向孔１０および締結ボルト７も記入されている。
【００２６】
本発明によれば、この断面の輪郭は楕円形であり、それぞれ頂点２０．１〜２０．４の区域では摩擦係合面１９．１、１９．２とテーパ面１８．１〜１８．４が形成されている。湾曲した輪郭区域は、ほぼ同一の曲率半径もしくは同一の曲線推移を有している。前述のことから、テーパ面（正確に言うとその断面輪郭）は摩擦係合面（もしくはその断面輪郭）より小さくない。
【００２７】
図４から分かるように、断面積は縦軸線の方向で変化するが、楕円形輪郭の曲率は変化しない。
【００２８】
本発明によれば、スリーブを開張すると、ｘ方向のみに開張力が作用する。この場合、この力は開張楔構造の長手方向中軸線に対して鏡面対称に発揮される。ブリッジ１６．１、１６．２は非常に薄く、もしくは細く形成されているので、２つの長手方向スリット１５．１、１５．２（ブリッジ１６．１、１６．２の伸びにより場合によって破断する）は「対称的に」、すなわち同時に、かつ同じ程度に伸びることができるようになっている。
【００２９】
開張スリーブ６と開張スパイク５が楕円形、かつ鏡面対称に形成されていることにより、開張スリーブ６の２つの平坦な壁が同じ程度に伸び、開張力が最適に支柱の、湾曲が強い（すなわち曲率半径が小さい）壁部分に作用することが確保されている。
【００３０】
好適な実施形態によれば、開張スパイク５および開張スリーブ６はアルミニウムから作られている。固定する際に十分高い圧力が生み出されると、スリーブの外壁は（典型的に鋼から成る）管支柱の内壁に適合し、このようにして最適な結合を保証する。
【００３１】
本発明による結合の安定性は、開張スパイクと接続部材が一体成形部材をなしていることとも関連があることは言うまでもない。
さらに、開張楔構造を固定する際は開張スリーブ６が棒２の端部を肩部９に向かって引っ張ることも特記すべきである。
本発明による断面積の関係に基づき、比較的小さいテーパ角度、たとえば５°で作動することが可能である。したがって、固定力の最大部分は、（開張スリーブと管内壁との間の）付着摩擦接触に導入される（テーパ面接触で消費されない）。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、負荷能力が大きく、組立上の柔軟性が高い結合構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結合構造の長手方向の概略的な断面図である。
【図２】図１と直角な方向から見た長手方向の概略的な断面図である。
【図３】本発明の開張スリーブの概略的な長手方向軸断面図である。
【図４】本発明を説明するための斜視図を含む概略図である。
【符号の説明】
１…支持部材
２…支柱
３…保持リング
４…接続部材
５…開張スパイク
６…開張スリーブ
７…締結ボルト
８．１、８．２…フォークアーム
９…肩部
１０…軸方向孔
１１…鋼板
１２…（開張スパイク５の）外面
１３…（開張スリーブ６の）内面
１４．１、１４．２…（楔形に形成された）壁
１５．１、１５．２…スリット
１６．１、１６．２…ブリッジ
１８．１〜１８．４…テーパ面
１９．１、１９．２…摩擦係合面
２０．１〜２０．４…頂点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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