(57)【要約】【課題】ジョイントコネクタリング、ロータリジョイント、ジョイントコネクタリングを有するロータリジョイントを用いる骨組構築キット、及びそのようなロータリジョイントを用いる骨組を提供すること。【解決手段】ジョイントコネクタリングは、コネクタ開口を囲む中空を画定する中空円筒として形成されたコネクタ本体と、円筒形のコネクタ本体の周りにて周方向に延びるとともにコネクタ本体内にほぼ一定の深さを有する溝として円筒形のコネクタ本体の上面に形成された環状溝とを備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクタ開口（３６）を囲む中空を画定する中空円筒として形成されたコネクタ本体（３５）と、
前記円筒形のコネクタ本体（３５）の周りにて周方向に延びるとともに前記コネクタ本体（３５）内にほぼ一定の深さを有する溝として前記円筒形のコネクタ本体（３５）の上面に形成された環状溝（３７）と
を備えるジョイントコネクタリング（３３）。
【請求項２】
前記コネクタ本体（３５）は、付加製造（ＡＭ）技法を用いて樹脂及び金属の一方からキャストされたものである、請求項１に記載のジョイントコネクタリング（３３）。
【請求項３】
第１の端に少なくとも一部が球状の凹形軸受面（５ａ）を備えたソケットロッドフランジ（５）を有するソケットロッド（２）と、
前記ソケットロッド（２）を取り囲むとともに、ねじ付きレンチヘッド（１ａ）を有するハウジングナット（１）と、
少なくとも一部が球状の凸形軸受面（１３ａ）及び前記軸受面（１３ａ）の周りのねじ付き側壁を有するボールロッド（１３）と、
軸端部で前記ソケットロッド（２）又は前記ボールロッド（１３）に結合される取り付け軸部（１４）と、
前記軸端部と反対側にて前記取り付け軸部（１４）に固定的に接続される請求項１又は２に記載のジョイントコネクタリング（３３）と
を備えたロータリジョイント（１０）であって、
前記ボールロッド（１３）の前記ねじ付き側壁の直径は、前記ハウジングナット（１）の前記ねじ付きレンチヘッド（１ａ）の直径に対応する、ロータリジョイント（１０）。
【請求項４】
前記ハウジングナット（１）は、前記ねじ付きレンチヘッド（１ａ）の反対側にナット穴を有し、前記ナット穴の直径は、前記ソケットロッド（２）の前記直径よりも大きいが、前記ソケットロッドフランジ（５）の直径よりも小さい、請求項３に記載のロータリジョイント（１０）。
【請求項５】
前記ソケットロッドフランジ（５）の前記凹形軸受面（５ａ）の湾曲は、前記ボールロッド（１３）の前記凸形軸受面（１３ａ）の湾曲に対応する、請求項３又は４に記載のロータリジョイント（１０）。
【請求項６】
前記ソケットロッドフランジ（５）と前記ねじ付きレンチヘッド（１ａ）の内壁との間に配置された滑りワッシャ（７）
をさらに備える、請求項３から５のいずれか一項に記載のロータリジョイント（１０）。
【請求項７】
請求項３から６のいずれか一項に記載の少なくとも１つのロータリジョイント（１０）と、
前記ジョイントコネクタリング（３３）に接続された少なくとも１つの管状相互接続ストラット（２０）と
を備える、骨組構築キット。
【請求項８】
前記少なくとも１つの相互接続ストラット（２０）は、複数のほぼ長手方向に延びる弦部材（２１、２２）、及び前記弦部材（２１、２２）間にまたがる複数のウェブ部材（２３）を有するトラス梁を備える、請求項７に記載の骨組構築キット。
【請求項９】
前記管状相互接続ストラット（２０）の管壁は、形態嵌合又は圧入嵌合の構成で前記ジョイントコネクタリング（３３）の前記環状溝（３７）に挿入される、請求項７又は８に記載の骨組構築キット。
【請求項１０】
前記管状相互接続ストラット（２０）は、前記環状溝（３７）の中に導入された樹脂、接着剤、糊、又は固化した液体金属によって前記ジョイントコネクタリング（３３）に固定的に固着される、請求項９に記載の骨組構築キット。
【請求項１１】
前記管状相互接続ストラット（２０）は、スナップロック機構によって前記ジョイントコネクタリング（３３）に固定的に固着される、請求項９に記載の骨組構築キット。
【請求項１２】
複数の軸受構造（１１）に取り付けられた請求項３から６のいずれか一項に記載の複数のロータリジョイント（１０）と、
前記複数のロータリジョイント（１０）の前記ジョイントコネクタリング（３３）に各々接続された複数の相互接続ストラット（２０）と
を備える、骨組（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジョイントコネクタリング（特に、ロータリジョイント用のジョイントコネクタリング）、ジョイントコネクタリングを有するロータリジョイントを用いる骨組構築キット、及びそのようなロータリジョイントを用いる骨組に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、航空学、土木工学、又は建築学における構築作業のための梁、ジョイスト、及びフレームは、それぞれの梁の延在方向に垂直に作用する曲げ力に耐えるように設計されている。従来の梁は、縁部におけるフランジとフランジ間にまたがるウェブとの一体部品として実装され得る。代替として、ウェブの代わりに、切削加工されたストラットが、平行に延びる長手方向支持バー間に実装されてもよい。これにより、梁の形成に使用される材料が少なくなるため、梁の重量が減少する。そのようなストラットは、例えば、欧州特許第０９８６６８５号又は欧州特許第１３５８３９２号の文献に開示されるように、３次元トラス構造に用いられ得る。
【０００３】
しかしながら、そのような梁又はフレームに局所荷重が伝わると、ストラットと長手方向支持バーとの取り付けジョイントにねじりモーメントが加わることがある。そのようなねじりモーメントは、今度は長手方向支持バー内にさらなるモーメントをもたらすことがある。このようなモーメントを局所補強手段によって補償する必要が生じるため、重量について得られた利点の一部又は全部が打ち消されてしまう。
【０００４】
米国特許第６，６２２，４４７号の文献は、球対称の複数のコネクタハブ部材と長手方向軸対称の複数のストラット部材とを用いてモデル及び構造体を構築するためのモジュール構造システムを開示している。このストラット部材は、コネクタハブ部材と取り外し可能に係合することができ、コネクタハブ部材に対して対応する半径方向位置及び接線方向位置に配置される。
【０００５】
加国特許第２２３７０２０号及び独国特許出願公開第３８００５４７号の文献はそれぞれ、支持用バーと支持用バーの両端側に設けられた挿入ヘッド用の円筒形接続要素とを用いて、支持構造を作り出すための構造的要素のセットを開示している。
【０００６】
独国特許出願公開第３７３６７８４号の文献は、ノード本体に枢動可能に接続されているロッド状要素を有するノードトラスシステムを開示している。米国特許第４，１６１，０８８号の文献は、トラスアレイの外側の弦が、トラスアレイ上にデッキ面を支持することになる平面に対して垂直な平面における外面から半径方向外側に延びたＴ字構造要素を有する外側中空パイプ要素と、パイプを通ってその長手方向軸に沿って延びる内側ロッドとを備えている、パイプ−ボールトラスアレイを開示している。中空球状部材などの中空の略ボール状の部材が設けられており、該略ボール状の部材は複数のトラス部材に共有のものであって、これらのトラス部材はボルト締めによって球状部材に連結される。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１０／００８３６０５号の文献は、接続要素によって接続されたバー部材を備え、バー部材及び接続要素が環状舌部及び環状溝などのプラグ接続構造を有するトラスを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第０９８６６８５号明細書
【特許文献２】欧州特許第１３５８３９２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６２２，４４７号明細書
【特許文献４】加国特許第２２３７０２０号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第３８００５４７号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第３７３６７８４号明細書
【特許文献７】米国特許第４，１６１，０８８号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１０／００８３６０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、骨組のジョイントの中に結合されたさらなるねじりモーメントを軽量化により効率的に補償すると共に最小個数の個別部品が取り付け及び固定されることにより迅速な装着を可能にする骨組を、より容易に構築するための解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本目的は、請求項１の特徴を有するジョイントコネクタリング、請求項３の特徴を有するジョイントコネクタリングを備えたロータリジョイント、請求項７の特徴を有する骨組構築キット、及び請求項１２の特徴を有する骨組によって実現される。
【００１１】
本開示の第１の態様は、コネクタ開口を囲む中空を画定する中空円筒として形成されたコネクタ本体と、円筒形のコネクタ本体の周りにて周方向に延びるとともにコネクタ本体内にほぼ一定の深さを有する溝として円筒形のコネクタ本体の上面に形成された環状溝とを備えるジョイントコネクタリングに関する。一実施形態では、コネクタ本体は、付加製造（ＡＭ）技法を用いて樹脂及び金属の一方からキャストされることができる。
【００１２】
本開示の第２の態様は、第１の端に少なくとも一部が球状の凹形軸受面を備えたソケットロッドフランジを有するソケットロッドと、ソケットロッドと取り囲むとともに、ねじ付きレンチヘッドを有するハウジングナットと、少なくとも一部が球状の凸形軸受面及び軸受面の周りのねじ付き側壁を有するボールロッドとを備えるロータリジョイントに関する。取り付け軸部は、軸端部でソケットロッド又はボールロッドに結合される。該軸端部と反対の端部において、取り付け軸部は、取り付け軸部に固定的に接続される本開示の第１の態様によるジョイントコネクタリングを装備する。ボールロッドのねじ付き側壁の直径は、ハウジングナットのねじ付きレンチヘッドの直径に対応する。
【００１３】
本開示の第３の態様によれば、骨組構築キットは、本開示の第１の態様による少なくとも１つのロータリジョイントと、ジョイントコネクタリングに接続された少なくとも１つの管状相互接続ストラットとを備える。
【００１４】
本開示の第４の態様によれば、骨組は、本開示の第１の態様による複数のロータリジョイントと、複数のロータリジョイントのジョイントコネクタリングに各々が接続された複数の相互接続ストラットとを備える。
【００１５】
本発明の基礎となる概念は、ボール−ソケットタイプのロータリジョイントを用いることにより、ストラットで構成される骨組の接続点を改良することである。静止接続部は、少なくとも一部が球状の凸形外面を有する単一の突出するボールロッドによって形成される。凸形外面の周りのボールロッドの側壁は、ハウジングナットを係合するための円筒形ねじ付き係合面を備える。可動接続部は、少なくとも一部が球状の凹形外面を有するソケットロッドによって形成され、凹形外面の形状が静止接続部の凸形外面の形状に対応していることによって両接続部が互いに接触可能となり、凸形外面と凹形外面との接触は、ボール−ソケット接続と同様に、互いに対して滑るように動き得る。
【００１６】
可動接続部が静止接続部の凸形外面から外れないよう拘束するために、ハウジングナットは、ソケットロッド上で滑らされる。ハウジングナットは、静止接続部の円筒形ねじ付き係合面に対応する内壁に、内側ねじ山を有する。可動接続部は、略テーパ形状を有する。すなわち、凹形外面を有する端部は、延在するロッド部に対してフランジが付けられる。ハウジングナットの開口の直径は、延在するロッド部の直径よりも大きいが、フランジ付き端部の直径よりも小さい。したがって、ハウジングナットが静止接続部のねじ付き係合面にねじ係合しているとき、ハウジングナットがフランジ付き端部をハウジングナット開口の縁と静止接続部との間に挟持することによって、可動接続部は、静止接続部から外れないように固定される。すなわち、可動接続部が静止接続部から離れるように延在するロッド部の方向へと直線運動することが、機械的に規制される。
【００１７】
静止接続部（「ボール」部）と可動接続部（「ソケット」部）の接触面に沿って、取り付けられた静止接続部の構造に対するソケットロッドの旋回運動が実現され得る。ソケットロッドに結合されたストラット上におけるロータリジョイントの接触面に対する横モーメントにより、ソケットロッドが静止接続部の外面に沿ってシフト移動する。したがって、可動接続部の静止接続部に対する滑り運動を補償することにより、ストラット／ソケットロッドの向きに直交するように作用する任意の曲げモーメントがロータリジョイントに対して消滅することとなる。このことは、異なる場合においてロータリジョイントにもたらされ得る任意の曲げモーメントを、本ロータリジョイントは本質的に受けないことを意味する。そのようなロータリジョイントに結合されたストラットの軸は、常にロータリジョイントの中央に向かっているため、任意のストラットに対する荷重状況下においても、ロータリジョイントの均衡が最適にされる。
【００１８】
さらに、骨組構築キットの構成要素、具体的にはロータリジョイントを設計する際に任意の種類の層製造技術を用いることに伴って、コスト、重量、リードタイム、部品数、及び製造の複雑性が低減することは、特に有利であり得る。
【００１９】
ロータリジョイントの一実施形態によれば、ハウジングナットは、ねじ付きレンチヘッドの反対側にナット穴を有することができ、このナット穴の直径は、ソケットロッドの直径よりも大きいが、ソケットロッドフランジの直径よりも小さい。このように、ソケットロッドフランジは、ボールロッド軸受面に沿って旋回するのに十分な余裕が与えられているが、その表面に直交するボールロッドから外れることができない。
【００２０】
ロータリジョイントのさらなる実施形態によれば、ソケットロッドフランジの凹形軸受面の湾曲は、ボールロッドの凸形軸受面の湾曲に対応することができる。これにより、２つの可動部分間の滑らかな接触の実施が可能になり、それによってジョイント内の内部摩擦が減少する。
【００２１】
ロータリジョイントのさらなる実施形態によれば、ロータリジョイントは、ソケットロッドフランジとねじ付きレンチヘッドの内壁との間に配置された滑りワッシャをさらに備えることができる。滑りワッシャは、ソケットロッドフランジの直径よりも小さい直径を有することができ、それによってソケットロッドとボールロッドの間の最大変位角度をより大きくすることができる。
【００２２】
骨組構築キットの一実施形態によれば、相互接続ストラットは、複数のほぼ長手方向に延びる弦部材、及び弦部材間にまたがる複数のウェブ部材を有するトラス梁を備えることができる。トラス梁、例えば、格子状の骨組部材の等角骨組から形成される梁は、重量と荷重のバランスについて最適化されているため、任意の航空産業用途に対して特に魅力的である。
【００２３】
骨組構築キットの一実施形態によれば、管状相互接続ストラットの管壁は、形態嵌合又は圧入嵌合の構成でジョイントコネクタリングの環状溝に挿入することができる。次いで、特定の実施形態では、管状相互接続ストラットは、環状溝の中に導入された樹脂、接着剤、糊、又は固化した液体金属によってジョイントコネクタリングに固定的に固着することができる。代替として、管状相互接続ストラットは、スナップロック機構によってジョイントコネクタリングに固定的に固着することができる。スナップロック係合された相互接続ストラットでは、そのようなロータリジョイントを有する骨組の迅速な構築及び分解が可能になる。
【００２４】
本発明は、添付の図面に示される例示的な実施形態を参照してより詳細に説明される。
【００２５】
添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供することが意図されており、本明細書の一部に組み込まれるとともにこの本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を示し、本明細書とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。本発明の他の実施形態、及び本発明の所期の利点の多くは、以下の詳細な説明を参照してそれらがより良く理解されるように容易に理解されよう。図面の要素は、互いに対して必ずしも原寸ではない。同じ参照符号は、対応する同様の部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態によるロータリジョイントを備えた骨組組立体の概略図である。
【図２】本発明の別の実施形態によるロータリジョイントを備えた接続ストラットの概略正面図である。
【図３】ベースライン位置における図２の線Ｂ−Ｂに沿った概略断面図である。
【図４】ストラットがベースライン位置から旋回している図２の線Ｂ−Ｂに沿った概略断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態によるロータリジョイントの接続部を備えた接続ストラットの概略正面図である。
【図６】本発明の別の実施形態によるロータリジョイントの接続部を備えた接続ストラットの概略正面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態によるロータリジョイントの接続部を備えた接続ストラットの概略正面図である。
【図８】図７の線Ｂ−Ｂに沿った概略断面図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態によるストラットがそのベースライン位置から旋回しているロータリジョイントの概略断面図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態による等角トラスによって形成された接続ストラットの例示的な幾何学的構造の概略説明図である。
【図１１】図２、図５、図６及び図７のジョイント領域のうちの１つに用いられるジョイントコネクタリングの概略斜視図である。
【図１２】図１１の線Ｃ−Ｃに沿った概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面において、同じ参照符号は、特段の指示がない限り、同じ又は機能的に同じ構成要素を示す。「上」、「下」、「左」、「右」、「上方」、「下方」、「水平」、「垂直」、「後」、「前」等、及び同様の用語のような任意の方向を表す用語は、例示のために使用されるに過ぎず、本実施形態を図面に示されるような特定の構成に限定するものではない。
【００２８】
特定の実施形態が本明細書中に図示及び記載されているが、様々な代替及び／又は均等な実施が本発明の範囲から逸脱することなく図示及び記載された特定の実施形態の代わりに用いられてもよいことは、当業者によって理解されよう。概して、本出願は、本明細書中において説明された特定の実施形態の任意の適合又は変形を含むことが意図される。
【００２９】
以降に開示されるようなコンポーネント、要素、及び組立体のいくつかは、自由造形法（ＦＦＦ：free form fabrication）、直接製造（ＤＭ：direct manufacturing）、熱溶解積層法（ＦＤＭ： fused deposition modelling）、粉体印刷（ＰＢＰ：powder bed printing）、薄膜積層法（ＬＯＭ：laminated object manufacturing）、光造形法（ＳＬ：stereolithography）、選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ：selective laser sintering）、選択的レーザ溶融法（ＳＬＭ：selective laser melting）、選択的加熱焼結法（ＳＨＳ：selective heat sintering）、電子ビーム溶融法（ＥＢＭ：electron beam melting）、直接インク書き込み法（ＤＩＷ：direct ink writing）、デジタル光加工法（ＤＬＰ：digital light processing）、及び／又は付加層製造（ＡＭ：additive layer manufacturing）を用いて製造することができる。これらの技法は、付加製造（ＡＭ：additive manufacturing）法の一般的な分類体系に属する。しばしば３Ｄプリントと称されるこれらのシステムは、形成される物体の断面パターンを作成すると共に、材料層を連続的に構築することにより３次元固体物を形成することによって、３次元物体を生成するために使用される。そのような手法のいずれも、一般性を失うことなく、以下の説明においてＡＭ又は３Ｄプリントと称する。通常、ＡＭ又は３Ｄプリント技法は、材料を１層ずつに選択的に堆積させ、該材料を選択的に溶解又は固化し、必要に応じて余分な材料を除去することを含む。
【００３０】
３Ｄ又はＡＭ技法は、デジタルモデルデータに基づいて３次元固体物を構築する手法に使用することができる。３Ｄ／ＡＭは、材料層が異なる形状で連続的に構築される付加的なプロセスを用いる。３Ｄ／ＡＭは現在、工学、建設、工業デザイン、自動車産業、及び航空宇宙産業の複数の用途における試作及び分散製造に使用されている。
【００３１】
図１は、骨組１００の概略図を示す。骨組１００は、横及び斜めに延びる複数のストラット２０を備え、このストラット２０は、ジョイント領域３０において互いに相互接続されることができる。各ジョイント領域３０は、ロータリジョイント１０を有することができ、このロータリジョイント１０は、特定のジョイト領域３０に到達するストラット２０の各端部に接続されている。骨組１００は、ほぼ２次元のレイアウトを有することができる。すなわち、ストラット２０及びジョイント１０は、実質的に、平坦又はアーチ状であり得る一延在平面内に存在している。図１の例示的な場合において、骨組１００は、相互接続ストラット２０の第１のサブセットによって形成された（図中の左下から右上へ延びる）２つのほぼ平行な梁と、相互接続ストラット２０の第２のサブセットによって形成された２つのほぼ平行な梁の間に斜めに互い違いに配置された横梁とを有するフレームの形状をとる。
【００３２】
骨組１００は、実質的に３次元のレイアウトを有することもできる。すなわち、ストラット２０のあるサブセットによって画定された第１の延在平面ごとに、ストラット２０の別のサブセットは、第１の延在平面に対してゼロでない角度で配される少なくとも１つのさらなる第２の延在平面を画定するように、ロータリジョイント１０に接続される。以下に開示されるようなロータリジョイントは、概して、球状ジョイント又はソケット型ジョイントを示しており、このジョイントでは、ほぼ球状の又は少なくとも一部が球状の凸形の外側軸受面を有する静止部分が、ヒンジ部分のほぼ球状の又は少なくとも一部が球状の凹形のカウンタ軸受面と摺動接触している。静止部分は、ブラケット、固定具、又はホルダなどのジョイント部材とすることができ、一方、ヒンジ部分及び可動部分は、図１に示されたようなストラット２０などのストラット、ロッド、又は他のトラス要素とすることができる。
【００３３】
各ジョイント領域３０において相互接続されるストラット２０の個数は変更されてもよく、図１に例示的に示されるような２個、３個又は５個の明示的な数には特に限定されなくてもよい。具体的には、各ジョイント領域３０の相互接続ストラット２０の個数は、１個よりも多い任意の個数をとることができる。そのためにも、各ジョイント領域３０に用いられるロータリジョイント１０は、相互接続しているストラット２０の数に少なくとも等しいか、それより多い数の相互接続組立体を有することができる。さらに、ロータリジョイント１０の種類、タイプ、及び特定の設計は、ロータリジョイント１０が用いられる特定のジョイント領域３０に応じて変更することができる。
【００３４】
概して、ロータリジョイント１０のセット及び相互接続ストラット２０のセットが骨組構築キットを形成することができ、このような骨組構築キットは、様々な広がり、サイズ、形状、及び複雑さの種々の骨組を構築するために使用することができる。したがって、骨組設計の高い柔軟性及び低い実施労力を確保するために、できる限り少数の異なるタイプのロータリジョイント１０及びできる限り少数の異なるタイプの相互接続ストラット２０を使用することが好ましいものとなり得るが、同様に、骨組構築キットを特定の必要性及び骨組の制約及びその所期の適用分野に特に合わせることを可能とするために、より多くの異なるタイプのロータリジョイント１０及び／又は相互接続ストラット２０を使用することも可能であり得る。
【００３５】
以上に開示した通り骨組構築キットは、限定するものではないが、航空機のフレーム、ストリンガ、及び横梁、室内装飾、橋建築、車両キャリッジ、土木工学、子供のおもちゃ用の用途等の構築を含む多くの用途に使用することができる。ある特定の用途は、航空機の骨組の構築に関係する。そのような骨組は、航空機の胴体構造を補強し、胴体構造を構造的に強化し、及び／又は胴体構造上のコンポーネントを固定するための接続ロッドを含む。これらの接続ロッドは、しばしば、「サマーロッド（Samer rod）」又は「サマータイプロッド（Samer-type rod）」と呼ばれ、一般に、２つの端部間に中央ストラット部分を有し、この２つの端部は、２つのジョイント又はブラケットの間で接続ロッドを相互接続するために使用される。
【００３６】
従来のサマーロッドは、一般に、端領域に向かってテーパ状であり得る中空円筒形中央部を有する。端領域は、軸と、サマーロッドを胴体構造に接続するために軸端において両側に配置されたアイとを有することができる。サマーロッドを航空機の構造に連結するために、クランプ又は二又ブラケットがこの構造に取り付けられる。クランプ（又はブラケット）は、軸端のアイと整合させることができるボア穴を有し、それによってボア穴及びアイを通して導入されるボルトは、サマーロッドをクランプ（又はブラケット）に枢動可能に結合するようになる。
【００３７】
そのような従来のサマーロッドとは対照的に、本明細書中に示されるようなストラット２０の連結機構では、ロータリジョイント１０によってストラット２０を骨組１００などの構造又は骨組に機械的に連結するために使用される個別部品の個数が、大きく減少する。さらに、ストラット２０及びロータリジョイント１０に対して使用する個別部品が少ないため、ストラットを固定するブラケット又はクランプに対してストラットを位置合わせする際に必要な労力が少なくなる。これにより、製造コストが減少し、骨組の構築における処理量がより高くなる。
【００３８】
以下の図２から図６は、図１の骨組１００に使用され得るような単一のストラット２０又は接続ロッドの概略図を例示的に示す。図２から図６に例示的に示されたストラット２０は、使用されるロータリジョイント１０のタイプに応じて、かつ２つ以上のストラット２０が相互接続されるか又は単一のストラットがクランプ又はブラケットへ固定されるかに応じて、様々な端部を有し得る。図７、図８、及び図９では、図１の骨組１００に使用され得るような単一のストラット２０又は接続ロッドのさらなる例示が示されている。図２から図６のストラットとは対照的に、図７、図８、及び図９のストラット２０は、ソケットロッド２の代わりに、ロータリジョイント１０のボールロッド１３に接続される。
【００３９】
図２から図９に関連して例示的に図示及び説明される各ストラット２０について、ストラット２０のコア部分は、トラス構造、すなわち、３次元構造で組み立てられると共にノードとして接続される２つの力部材からなる構造として形成することができる。典型的には、そのようなトラス構造は、直線状部材で構築された多角形を含むことができ、その端及び場合によりその中間部分は、トラスノードにて接続される。サマーロッドに使用されるものとして図６中に明確に示されているストラット２０のためのそのようなトラス構造の１つが、図１０に関連して説明される。
【００４０】
図１０のトラス構造は、一般に、複数の長手方向全域にわたる弦部材２１が延在するトラス全長Ｔを有する。真っすぐな弦部材２１の間に、いくつかの螺旋巻きのウェブ部材２３が、全域にわたる弦部材２１と節点にて相互接続する。ストラット２０の延在に沿った２つの隣接するウェブ部材２３間の典型的な距離は、図１０中の連寸法Ｋとして示される。
【００４１】
図２は、両ストラット端にロータリジョイント領域３０を備えた接続ストラット２０の正面図を示す。図３は、ベースライン位置における図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図を概略的に示し、図４は、ストラット２０がそのベースライン位置から旋回している図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図を概略的に示す。図２、図３、及び図４に関連して、ストラット２０の左手側ロータリジョイント領域３０が、より詳細に説明及び図示される。
【００４２】
図５は、右手側ロータリジョイント領域３０にロータリジョイント１０の接続部を備えた接続ストラット２０の正面図を概略的に示す。それに対応して、図６は、図５中のものとは異なるが、ロータリジョイントの接続部を同じく備えたトラス構造を有する別の接続ストラット２０の正面図を概略的に示す。図５及び図６に関連して、ストラット２０の右手側ロータリジョイント領域３０が、より詳細に説明及び図示される。
【００４３】
図２に再び戻って参照すると、概して、ストラット２０の左手側ロータリジョイント領域３０は、対応するねじ付き取り付け軸部とねじ係合することができるねじ付き調整ステムを有するソケットロッドを備える。対照的に、ストラット２０の右手側ロータリジョイント領域３０は、カウンタロック取り付け軸部との圧入係合又は形態嵌合係合にて導入され得るロック用ステムを備えたソケットロッドを備える。しかしながら、図面に例示的に示されたような取り付け軸部は、ストラット２０の両端に異なるタイプの係合機構を有する必要はないことを理解されたい。両端にねじ係合される調整ステムを有するストラット２０の両端に取り付け軸部を設けることや、ソケットロッドのロック用ステムとの圧入係合又は形態嵌合係合にてストラット２０の両端にカウンタロック取り付け軸部を設けることも、等しく可能であり得る。また、ロータリジョイント１０の対応するソケットロッドと一体製造された取り付け軸部を設けることも可能であり得る。
【００４４】
ロータリジョイント１０は、ソケットロッド２、例えば、テーパ状の中間部分を有するほぼ円筒形のソケットロッドを備える。ソケットロッド２の第１の端（図３及び図４の左手側）において、ソケットロッド２は、そこに取り付けられるソケットロッドフランジ５を有する。ソケットロッドフランジ５は、ソケットロッド２の中間部分と一体に製造されてもよい。ソケットロッドフランジ５は、第１の端に少なくとも部分的に球状凹形の軸受面５ａを有する。すなわち、軸受面５ａは、湾曲の範囲がソケットロッド２の外側にある湾曲を有する。
【００４５】
ほぼ円筒形ハウジングナット１は、ソケットロッド２を取り囲むとともに、ねじ付きレンチヘッド１ａを有する。ねじ付きレンチヘッド１ａは、レンチ工具がグリップしてハウジングナット１へトルクを及ぼすために、角のある外形、例えば、六角形の外形を有することができる。ハウジングナット１は、ソケットロッド２のフランジ側に開口を有し、その直径は、ハウジングナット１の反対側の開口の直径を超える。換言すれば、ハウジングナット１は、ねじ付きレンチヘッド１ａの反対側にナット穴１ｃを有し、その直径Ｄは、ねじ付きレンチヘッド１ａの開口の直径よりも小さい。ねじ付きレンチヘッド１ａは、その内壁に形成された雌ねじの内側ねじ山１ｂを有する。
【００４６】
ナット穴１ｃの直径は、ソケットロッド２の直径よりも大きく、それによってハウジングナット１は、ソケットロッド２の延在の軸に沿ったスリップ路Ｌに沿って移動することができる。しかしながら、ソケットロッドフランジ５には、ナット穴１ｃの直径Ｄよりも大きい直径が形成されるため、ハウジングナット１は、ソケットロッドフランジ５を越えてソケットロッド２から滑り抜けることができない。
【００４７】
ロータリジョイント１０は、ねじ付き側壁１３ｂと少なくとも一部が球状の凸形軸受面１３ａとを備えたボールロッドヘッドを有するボールロッド１３をさらに備えている。すなわち、軸受面１３ａは、湾曲の範囲がボールロッド１３の内側にある湾曲を有する。ボールロッド１３のねじ付き側壁１３ｂの直径は、ハウジングナット１のねじ付きレンチヘッド１ａの直径に対応する。ソケットロッドフランジ５の凹形軸受面５ａの湾曲は、特に、ボールロッド１３の凸形軸受面１３ａの湾曲に対応し、それによってソケットロッド２とボールロッド１３の間の滑らかな接触範囲が確保される。ロータリジョイント１０を組み立てるために、ソケットロッド２及びボールロッド１３の軸受面５ａ及び１３ａは、それぞれ接触させられる。次いで、ハウジングナット１は、ソケットロッドフランジ５上に案内され、ボールロッド１３のねじ付き側壁１３ｂとねじ係合される。これにより、ハウジングナット１の内側中空とボールロッド１３との間に、ソケットロッドフランジ５のハウジングが設けられる。
【００４８】
次いで、ハウジングナット１は、ソケットロッドフランジ５がそれぞれの接触面５ａ及び１３ａにおいてボールロッド１３と接触して固定的に保持される点まできつく締められる。しかしながら、ハウジングナット１をきつく締めることは、図４に示されるように、ソケットロッドフランジ５及びボールロッドヘッドが依然として、摺動又は旋回運動Ｓにて互いに対して移動することができるように選択される。旋回運動Ｓは、ボールロッド１３の軸からソケットロッド５を旋回角度θだけ変位させる。可能な最大の旋回角度θは、ハウジングナット１のナット穴直径Ｄと高さＨとの比によって決定される。
【００４９】
一般に、ボールロッド１３は、ブラケット１２、ホルダ、支持梁又は任意の他の適切な手段などの任意の軸受構造１１に取り付けることができる。複数のストラット２０のための相互接続ノードを設けるために、２つ以上の異なる延在方向のボールロッド１３を同じ軸受構造１１に設けることも可能であり得る。
【００５０】
図３及び図４の（そして、図２の左手側に開示されるような）ソケットロッド２は、ソケットロッドねじ山４を有するねじ付き軸部を有することができる。ねじ付き軸部は、ソケットロッドフランジ５を有する端部の反対側の端部に位置することができる。ソケットロッド５の中間部分において、レンチ外形３は、ソケットロッド２の周囲に配置することができる。レンチ外形３は、レンチ工具がソケットロッド２をグリップし、その主たる延在軸の周囲のソケットロッド２にトルクを及ぼすために、例えば六角形などの一連の角のある面とすることができる。
【００５１】
ねじ付き軸部は、ソケットロッド２をロータリジョイント１０の取り付け軸部１４へ接続するために使用することができ、これは、例えばサマーロッドなどの相互接続ストラット２０へ結合することができる。このために、取り付け軸部１４は、第１の端部に位置する対応する雌ねじ付きソケットロッドダクト３２ａを有することができる。雌ねじ付きソケットロッドダクト３２ａは、ソケットロッド２のねじ付き軸部とねじ係合することができる。さらに、ソケットロッド２を取り付け軸部１４と係合したときにソケットロッドレンチ外形３上に及ぼされたトルクと反対の力を及ぼす手段を有するために、ストラッドトレンチヘッド２４を、取り付け軸部１４の端部に設けることができる。
【００５２】
有利なことに、ソケットロッド２のねじ付き軸部は、ソケットロッド２が取り付け軸部１４から、及びしたがってストラット２０から突出する距離を調整可能にし、それによって図１の骨組１００などのロータリジョイント１０及び相互接続ストラット２０を用いて構築された骨組が様々な相互接続ノード間のストラット長に関して柔軟に設計されることを可能にする。
【００５３】
図５に示されるように、相互接続ストラット２０はそれ自体、例えば等角骨組で構築されたトラス梁を備えることができる。このトラス梁は、例えば、中心軸の周りに分散した複数のほぼ長手方向に延びる弦部材２１を備えることができる。複数のウェブ部材２３は、弦部材２１の間にまたがって、ジクザグで、斜めに、又はグリッド状に設けることができる。トラス梁の中央直径は、ソケットロッド２の直径よりも特に大きくすることができる。したがって、ストラット端からソケットロッド端へ向けてテーパ状となった弦部材３２を備えたテーパ要素として取り付け軸部１４を提供することも可能であり得る。
【００５４】
取り付け軸部１４は、ソケットロッド２と接続するための異なる機構を備えることもできる。例えば、第２の軸端部で、すなわち、図５及び図６の右手側において、取り付け軸部１４は、例えば弦部材３２内に位置するレセプタクルを有することができる。この場合には、ソケットロッド２は、わずかにフォーク状で弾性を持つ係合部材などのスナップ嵌め端部６を有することができ、このスナップ嵌め端部６は、取り付け軸部１４とスナップ嵌めで係合することができる。
【００５５】
ロータリジョイント１０を相互接続ストラット２０に接続するために、取り付け軸部１４は、取り付け軸部１４のストラット接続端に結合されるジョイントコネクタリング３３を装備することができる。図２、図５、図６及び図７のロータリジョイントと共に図示されるようなジョイントコネクタリング３３は、図１１及び図１２においてより詳細に示される。具体的には、図１１は、図２、図５、図６及び図７のジョイント領域３０のうちの１つに用いられるようなジョイントコネクタリング２２の斜視図を概略的に示す。次いで、図１２は、図１１に示されるような断面線Ｃ−Ｃに沿ったジョイントコネクタリング３３の断面図を示す。
【００５６】
特に、ジョイントコネクタリング３３は、コネクタ中空３６又は開口を囲む中空シェルとして形成されるコネクタ本体３５を備えた、環状又は中空円筒の外側形状をとることができる。コネクタ本体３５は、例えば、樹脂又は金属からキャストすることができる。このコネクタ本体３５は、例えば付加製造（ＡＭ）技法を用いて、例えば取り付け軸部１４と一体に形成されてもよい。コネクタ本体３５は、コネクタ本体３５内に溝として形成されたリング溝３７を有することができる。リング溝３７は、コネクタ本体３５内にほぼ一定の深さを有する中空円筒の周りにて周方向に延びることができる。
【００５７】
リング溝３７の溝は、相互接続ストラット２０の全域にわたる弦部材２１を取り付け軸部１４へ固定すえるための形態嵌合を設けるために使用することができる。そのためにも、全域にわたる弦部材２１は、ストラット２０及び取り付け軸部１４が形態嵌合で共に結合されるようにリング溝３７に押し込むことができる。
【００５８】
ストラット２０を取り付け軸部１４へ固定的に固着し、それによってソケットロッド２へ固定的に固着するために、リング溝３７は、例えば樹脂、糊、又は液体金属などの接着剤で満たすことができる。硬化させると、ストラット２０及び取り付け軸部１４は、共に固定的に固着される。代替として、全域にわたる弦部材２１がリング溝３７に入るときにジョイントコネクタリング３３とロックし合うように、ジョイントコネクタリング３３のリング溝３７においてスナップクリックインターフェース形状をジョイントコネクタリング３３に設けることも可能である。スナップクリックインターフェースは、例えば、リング溝３７によって形成された溝の底部にロック凹部を形成することにより、又はジョイントコネクタリング３３の周りに形成された外部ロックピン又はリングであって、ストラット２０のウェブ部材２３とロックし合うように形態嵌合され得る外部ロックピン若しくはリングにより形成することができる。
【００５９】
図７は、その左手側及び右手側ロータリジョイント領域３０においてロータリジョイント１０の接続部を有する接続ストラット２０の正面図を概略的に示す。それに対応して、図８は、図７の線Ｂ−Ｂに沿った断面図を概略的に示す。図７及び図８に関連して、ストラット２０の左手側ロータリジョイント領域３０が、より詳細に説明及び図示される。
【００６０】
図３及び図４のロータリジョイント１０と同様に、図８のロータリジョイント１０は、ソケットロッド２、例えば、テーパ状の中間部分を有するほぼ円筒形のソケットロッドを備える。ソケットロッド２の第１の端（図８中の右手側）において、ソケットロッド２は、そこに取り付けられるソケットロッドフランジ５を有する。ソケットロッドフランジ５は、ソケットロッド２の中間部分と一体に製造されてもよい。ソケットロッドフランジ５は、第１の端に少なくとも部分的に球状凹形の軸受面５ａを有する。すなわち、軸受面５ａは、湾曲の範囲がソケットロッド２の外側にある湾曲を有する。
【００６１】
図８のロータリジョイント１０は、ねじ付き側壁１３ｂと少なくとも一部が球状の凸形軸受面１３ａとを備えたボールロッドヘッドを有するボールロッド１３をさらに備えている。すなわち、軸受面１３ａは、湾曲の範囲がボールロッド１３の内側にある湾曲を有する。ボールロッド１３のねじ付き側壁１３ｂの直径は、ハウジングナット１のねじ付きレンチヘッド１ａの直径に対応する。ソケットロッドフランジ５の凹形軸受面５ａの湾曲は、特に、ボールロッド１３の凸形軸受面１３ａの湾曲に対応し、それによってソケットロッド２とボールロッド１３の間の滑らかな接触範囲が確保される。図８のロータリジョイント１０を組み立てるために、ソケットロッド２及びボールロッド１３の軸受面５ａ及び１３ａは、それぞれ接触させられる。次いで、ハウジングナット１は、ソケットロッドフランジ５上に案内され、ボールロッド１３のねじ付き側壁１３ｂとねじ係合される。これにより、ハウジングナット１の内側中空とボールロッド１３との間に、ソケットロッドフランジ５のハウジングが設けられる。
【００６２】
しかしながら、図３及び図４のロータリジョイント１０とは対照的に、図８のロータリジョイント１０は、相互接続ストラット２０に接続されるそのボールロッド１３を有する。例えば、ボールロッド１３は、ストラット２０の端部に一体に形成することができる。ハウジングナット１がボールロッド１３のねじ付き側壁１３ｂとねじ係合されるとき、クランプブラケット８、例えば、ボールロッド１３及びストラット２０端部を少なくとも部分的にスリーブ接続する環状のクランプブラケットは、ロータリジョイント１０に付属させることができる。これにより、ストラット２０に対するハウジングナット１の位置決めがさらに固定され、振動又は他の機械的な歪みによりハウジングナット１が不意に緩むことが防止される。
【００６３】
図９は、図８のロータリジョイント１０と同様のロータリジョイント１０を示しており、ここでは、ソケットロッドフランジ５の湾曲に適合する球状の湾曲を備えた環状ディスクなどのさらなる滑りワッシャ７が、ソケットロッドフランジ５とボールロッド１３のねじ付き側壁１３ｂの内壁との間の空間に導入されている。滑りワッシャ７は、ソケットロッドフランジ５よりも小さい直径を有することができるが、ハウジングナット１のソケットロッドの側面よりも大きい直径を有する。そのようにして、滑りワッシャ７は、ソケットロッドフランジ５がボールロッド面１３ａに沿って移動するためのより大きい余裕を提供するが、ソケットロッドフランジ５がハウジングナット１から滑り出ることを防止する。そのような滑りワッシャ７は、ソケットロッド２とボールロッド１３との間の旋回コーンの最大旋回角度θを増加させることができる。
【００６４】
図２から図９に関連して図示及び説明されるようなロータリジョイント１０の機能は、ストラット２０へ作用するねじりモーメントをその主軸に対して横にそらすことである。ストラットはボール−ソケット軸受の接触面５ａ及び１３ａに沿って逸れる又は動くことができるので、ストラット２０のこの旋回運動は、常に、ストラット２０に作用する任意の横方向モーメントを補償することができる。したがって、複数のストラット２０の主軸に沿って延びる力線は、常にロータリジョイント１０の中央における同じ力線交点で交差し、そのため、全体としてロータリジョイント１０には正味モーメントが何ら生成されない。結果として、ロータリジョイント１０にはねじり応力がなく、それによって機械的安定性が高められる。
【００６５】
上述のように説明された骨組構築キットは、複数の様々な外形の構造を迅速に構築及び分解することを可能にする、安価で、非常に軽く、柔軟なシステムである。骨組構築キットは、例えば、相互接続ジョイントのねじりモーメントが本質的にない曲がった梁を構築するのに使用することができる。それにより、航空機のフラップ又はウイングなどの可撓性表面についての公差補償及び公差調整が可能になる。
【００６６】
開示された骨組構築キットの特定の利点、及び特にロータリジョイント１０の特定の利点は、３Ｄプリント又は付加製造（ＡＭ）技法を用いて全ての部品を製造することが可能なことにある。特に、ジョイント１０は、すでに製造されたハウジングナット１を用いて、ソケットロッド２の周りにシームレスに３Ｄプリントすることができる。これにより、ロータリジョイント１０の有利な機械的安定性が得られる。
【００６７】
図２から図９に関連して説明されたようなロータリジョイント１０などのロータリジョイントを製造する方法は、第１のステップにおいて、第１の端に少なくとも一部が球状の凹形軸受面５ａを備えたソケットロッドフランジ５を有するソケットロッド２を、ソケットロッド２を取り囲むとともにねじ付きレンチヘッド１ａを有するハウジングナット１と共に一体形成することを含む。特に、この第１のステップは、３Ｄプリント又は付加製造（ＡＭ）技法を用いて実施することができる。次いで、第２のステップにおいて、少なくとも一部が球状の凸形軸受面１３ａ及び軸受面１３ａの周りのねじ付き側壁を有するボールロッド１３を、同様に３Ｄプリント又は付加製造（ＡＭ）技法を用いて形成する。
【００６８】
最後に、第３のステップにおいて、ハウジングナット１のねじ付きレンチヘッド１ａを、ボールロッド１３のねじ付き側壁とねじ係合する。このようにして、ソケットロッドフランジ５は、ハウジングナット１とボールロッド１３の間に格納され、旋回コーン内における接触面５ａ及び１３ａに対する旋回運動を除く任意の他の動きから規制される。任意には、滑りワッシャ７は、ハウジングナット１のねじ付きレンチヘッド１ａをボールロッド１３のねじ付き側壁にねじ係合する前に、ソケットロッドフランジ５とねじ付きレンチヘッド１ａの内壁との間に導入することができる。滑りワッシャ７は、ソケットロッドフランジ５よりも小さい直径を有することができるが、ハウジングナット１のソケットロッドの側面よりも大きい直径を有する。そのようにして、滑りワッシャ７は、ソケットロッドフランジ５がボールロッド面１３ａに沿って移動するためのより大きい余裕を提供するが、ソケットロッドフランジ５がハウジングナット１から滑り出ることを防止する。そのような滑りワッシャ７は、ソケットロッド２とボールロッド１３との間の旋回コーンの最大旋回角度θを増加させることができる。
【００６９】
ロータリジョイント１０、そのようなロータリジョイント１０を利用する骨組１００、及びこれらのロータリジョイント１０を製造する方法は、ロータリジョイント１０の形成及び機能に必要な個別部品の数を最小まで減少させる。一方、そのようなジョイントの装着労力は最小化されており、他方、個別部品の位置合わせにおける設計精度は、部品数の減少に伴って有利に減少する。
【００７０】
上記の詳細な説明において、種々の特徴は、本開示を合理化するために１つ又は複数の例において一緒にグループ化されている。上記の説明は例示的であって、限定するものではないことが意図されることを理解されたい。全ての代替例、修正例、及び均等物を含むことが意図される。多くの他の例は、上記明細書を検討することにより、当業者には明らかであろう。
【００７１】
各実施形態は、本発明の原理及びその実際の用途を最もよく説明するために選択及び記載されており、それによって当業者は、本発明及び様々な実施形態を、考えられる特定の使用に適した様々な修正形態によって最もよく利用することが可能になる。添付の特許請求の範囲において、及び明細書全体を通じて、用語「含む、備える（including）」及び「ここで（in which）」は、それぞれ各用語「含む、備える（comprising）」及び「ここで（wherein）」と同等の平易な英語として使用される。さらに、本明細書の場合、「a」又は「one」は、複数を除外しない。
【符号の説明】
【００７２】
１  ハウジングナット
１ａ  ハウジングナットのレンチヘッド
１ｂ  ナットの内側ねじ山
１ｃ  ハウジングナット穴
２  ソケットロッド
３  ソケットロッドのレンチ外形
４  ソケットロッドのねじ山
５  ソケットロッドフランジ
５ａ  ソケットロッドの軸受面
６  スナップ嵌め端部
７  滑りワッシャ
８  クランプブラケット
１０  ロータリジョイント
１１  軸受構造
１２  ブラケット
１３  ボールロッド
１３ａ  ボールロッドの軸受面
１３ｂ  ボールロッドのねじ山
１４  取り付け軸部
２０  相互接続ストラット
２１  全域にわたる弦部材
２３  ウェブ部材
３０  ロータリジョイント領域
３２  テーパ状のソケットロッド部分
３２ａ  ソケットロッドダクト
３３  ジョイントコネクタリング
３４  ストラットのレンチヘッド
３５  コネクタ本体
３６  コネクタ中空
３７  リング溝
１００  骨組
Ｂ−Ｂ  断面線
Ｃ−Ｃ  断面線
Ｄ  ナット穴の直径
Ｈ  ハウジング高さ
Ｌ  ナットの動き
Ｓ  旋回運動
θ  旋回角度
【図１】
2017089884.tif 000003
【図２】
2017089884.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017089884.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2017089884.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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【Ｆｉｇ１】
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【Ｆｉｇ２】
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【Ｆｉｇ３】
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【Ｆｉｇ４】
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【Ｆｉｇ５】
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【Ｆｉｇ６】
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【Ｆｉｇ７】
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【Ｆｉｇ８】
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【Ｆｉｇ９】
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【Ｆｉｇ１０】
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【Ｆｉｇ１１】
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【Ｆｉｇ１２】
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