特許 7418546 硬質不撓性材料構成要素間の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-11

(45)【発行日】2024-01-19

(54)【発明の名称】硬質不撓性材料構成要素間の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F16B 17/00 20060101AFI20240112BHJP

   F16B 37/04 20060101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

F16B17/00 C

F16B17/00 A

F16B37/04 R

F16B37/04 Q

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2022504650

(86)(22)【出願日】2019-08-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-01

(86)【国際出願番号】 US2019044687

(87)【国際公開番号】W WO2021015800

(87)【国際公開日】2021-01-28

【審査請求日】2022-07-28

(31)【優先権主張番号】16/522,185

(32)【優先日】2019-07-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504075577

【氏名又は名称】ニューフレイ リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】サフリー オデイ アメール

(72)【発明者】

【氏名】ラッサム ナジワン

(72)【発明者】

【氏名】マイヤーズ ジェイソン エイ

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００６３９４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２５３００６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－２３４９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１３２１０８８９（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｂ １７／００

Ｆ１６Ｂ ４／００

Ｆ１６Ｂ ３７／０４

Ｆ１６Ｂ ３７／００

Ｆ１６Ｂ ２１／００－ ２１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧入摩擦保持カプリングアセンブリであって、
外側材料で形成された外側構成要素であって、外側構成要素嵌合壁を含む開口部をそこに有する前記外側構成要素と、
カラー材料で形成された環状カラーであって、該環状カラーが、少なくとも３つの突出部を含む環状カラー嵌合壁を有し、各突出部が、該突出部のベースとその遠位端との間の全体突出高さが該環状カラー嵌合壁の円筒形外面の外径と該突出部の該遠位端との間の突出距離よりも大きいように凹部によって取り囲まれている前記環状カラーと、
を含み、
前記突出部の数及び構成が、前記外側構成要素嵌合壁及び前記環状カラー嵌合壁に対する関連の公差範囲全体を通して５０ニュートン又はそれ未満の圧入挿入力を提供するように、かつ前記外側構成要素嵌合壁及び前記環状カラー嵌合壁に対する関連の公差範囲全体を通して前記環状カラーをその自重の下で前記開口部内に保持するのに十分な摩擦保持力を提供するように設計される、
ことを特徴とする圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項2】

前記外側材料は、金属であり，前記カラー材料は、ポリマー材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項3】

前記カラー材料は、ガラス充填ポリマーであることを特徴とする請求項２に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項4】

前記カラー材料は、硫化ポリフェニレンを含むことを特徴とする請求項３に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項5】

前記突出部は、前記外側構成要素嵌合壁と前記環状カラー嵌合壁の間の唯一の接触を前記外側構成要素嵌合壁及び前記環状カラー嵌合壁に対する前記関連の公差範囲全体を通して提供することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項6】

前記突出部は、前記外側構成要素嵌合壁及び前記環状カラー嵌合壁に対する前記関連の公差範囲全体を通して前記環状カラーと前記外側構成要素の前記開口部のいずれかの軸線方向に延びる部分との間の唯一の接触を提供することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項7】

前記突出部を取り囲む前記凹部は、涙滴形状を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項8】

前記涙滴形状の尖った端部が、前記環状カラー嵌合壁の挿入端部に向けられることを特徴とする請求項７に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項9】

前記突出部を取り囲む前記凹部は、ダイヤモンド形状を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項10】

前記ダイヤモンド形状は、細長であり、かつ細長全体寸法が前記環状カラーの中心軸線と平行に延びるように向けられることを特徴とする請求項９に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項11】

各突出部の前記全体突出高さは、前記突出距離の４．５倍と１０．５倍の間であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項12】

各突出部の前記全体突出高さは、前記突出距離の５．５倍と８．５倍の間であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項13】

各突出部の前記全体突出高さは、前記突出距離の６倍と８倍の間であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項14】

前記外側構成要素嵌合壁及び前記環状カラー嵌合壁に対する前記関連の公差範囲全体を通して前記開口部と前記突出部を含む前記環状カラーとの間の最小及び最大干渉が、それぞれ０ｍｍ又はそれよりも大きい及び０．０７ｍｍ又はそれよりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項15】

前記外側構成要素嵌合壁及び前記環状カラー嵌合壁に対する前記関連の公差範囲全体を通して前記開口部と前記突出部を含む前記環状カラーとの間の最小及び最大干渉が、それぞれ０．０１ｍｍ又はそれよりも大きい及び０．０５ｍｍ又はそれよりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項16】

前記突出距離内の前記突出部の軸線方向に位置合わせされた半径が、０．０１ｍｍ又はそれよりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【請求項17】

前記突出距離内の前記突出部の軸線方向に位置合わせされた半径が、２．０ｍｍ又はそれよりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の圧入摩擦保持カプリングアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

〔関連出願への相互参照〕
この出願は、２０１９年７月２５日出願の米国仮特許出願第１６／５２２，１８５号の利益を主張するものである。上記出願の開示全体は、引用により本明細書に組み込まれている。

【0002】

本発明の開示は、互いに圧入される２つの構成要素が硬質不撓性材料である圧入摩擦保持カプリングアセンブリに関する。

【背景技術】

【0003】

この節は、必ずしも従来技術ではない本発明の開示に関連する背景情報を提供する。

【0004】

環状カラーは、別の構成要素の対応する開口部又は凹部内に構成要素を中心的に位置決めするのに使用することができる。例えば、一部の場合では、環状カラーが対応する凹部の中に手で挿入されて摩擦嵌めによって保持されることが望ましい。環状カラーと凹部を有する他の構成要素との両方が非常に硬い材料で作られる場合に、これを達成するのに困難が生じる。例えば、環状カラーと他の構成要素のうちの一方が金属で作られ、他方が極度に硬いプラスチック材料（例えば、ロックウェルＲ硬度が少なくとも９５又はそれよりも高い）で作られる時である。

【0005】

より柔らかい材料が提供する可撓性なしでは、（１）環状カラーを凹部の中に挿入するのに必要な力が手動で挿入するのに適する力よりも大きくないことを保証すること、及び（２）そこに挿入された時の環状カラーと凹部の間の接触力が環状カラーを凹部内に摩擦的に保持するのに十分であることの両方が困難である。一部の場合では、これらの困難は、製造製品の内側に残ると考えられるいずれのプラスチック削りくずも挿入が生成しないことも保証するという更に別の願望によって悪化する可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

その間に可撓性材料を含まない場合に、そのような要望の組合せを同時に満たすためには、製造公差は、構成要素の硬さに起因して環状カラーの外径と凹部の内径との両方に対して極度に小さく保たれる必要がある。これは、環状カラーの外径と凹部の内径との両方に対して、それらがそこから形成される材料の硬さにも関わらず製造公差の範囲全体を通してそのような願望が達成されなければならないからである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この節は、本発明の開示の一般的な要約を提供するものであり、その完全な範囲又はその特徴の全ての包括的開示ではない。

【0008】

本発明の開示の一態様では、圧入摩擦保持カプリングアセンブリは、少なくとも１２０のロックウェルＲ硬度を有する外側材料で形成された外側構成要素を含むことができる。外側構成要素は、外側構成要素嵌合壁を含む凹部をそこに有することができる。環状カラーは、少なくとも１２０のロックウェルＲ硬度を有するカラー材料で形成することができる。環状カラーは、少なくとも３つの突出部を含む環状カラー嵌合壁を有することができる。各突出部は、突出部のベースとその遠位端との間の全体突出高さが、環状カラー嵌合壁の円筒形外面の外径と突出部の遠位端との間の突出距離よりも大きいように凹部によって取り囲むことができる。突出部の数と構成は、嵌合壁に対する関連の公差範囲全体を通して５０ニュートン又はそれ未満の圧入挿入力を提供するように設計することができる。突出部の数と構成はまた、嵌合壁に対する関連の公差範囲全体を通してその自重の下で環状カラーを凹部内に保持するのに十分な摩擦保持力を提供するように設計することができる。

【0009】

適用可能な更に別の分野は、本明細書に提供する説明から明らかになるであろう。この要約での説明及び特定の例は、例示目的のみを意図しており、本発明の開示の範囲を限定するように意図していない。

【0010】

本明細書に説明している図面は、選択された実施形態の説明のみを目的としており、全ての可能な実施形態ではなく、本発明の開示の範囲を限定することを意図していない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の開示による圧入摩擦保持カプリングアセンブリの環状カラーの一例の斜視図である。

【図2】図１の環状カラーの別の斜視図である。

【図3】図１の環状カラーの側面図である。

【図4】図３の線４－４を通る断面図である。

【図5】本発明の開示による圧入摩擦保持カプリングアセンブリの環状カラーの別の例の斜視図である。

【図6】図５の環状カラーの別の斜視図である。

【図7】図５の環状カラーの側面図である。

【図8】図７の線８－８を通る断面図である。

【図9】本発明の開示による代替凹部及び突出部設計の部分断面図である。

【図10】本発明の開示による例示的圧入摩擦保持カプリングアセンブリの断面図である。

【0012】

対応する参照番号は、図面のいくつかの図全体を通して対応する部品を示している。

【発明を実施するための形態】

【0013】

ここで例示的実施形態について添付図面を参照してより完全に以下に説明する。

【0014】

図１－１０を参照すると、本発明の開示による圧入摩擦保持カプリングアセンブリの例を本明細書に詳述している。対応する特徴が同一であるか否かに関わらず、異なる例示的実施形態に関連して図面全体を通して対応する特徴を識別するために同じ参照番号が使用される。例示的圧入摩擦保持カプリングアセンブリは、外側構成要素２０と環状カラー２２を含む。外側構成要素２０は、少なくとも９５のロックウェルＲ硬度を有する外側材料で形成することができる。一部の場合では、外側構成要素２０のロックウェルＲ硬度は、少なくとも１００、１１０、１２０、又はそれよりも高いとすることができる。一部の場合では、外側構成要素２０は、金属で形成することができる。

【0015】

外側構成要素２０（図１０）は、環状カラー２２を受け入れるための凹部２４をそこに含む。凹部２４は、図示のように外側構成要素２０の貫通開口部とすることができる。これに代えて、凹部２４は、外側構成要素２０を通って部分的にのみ延びることができる。これとは別に、凹部２４は、段差付き凹部とすることができ、各段差部分２６、２８は、異なる直径を有する。凹部２４は、外側構成要素嵌合壁３０を定める。図示の例のように、外側構成要素２０のこの嵌合壁３０は、凹部２４のより小さい直径の段差部分２８によって定めることができる。一部の他の例では、凹部２４は、全体を通して単一の一定直径を有することができ、又はより大きい直径の段差部分が、外側構成要素嵌合壁３０を提供することができる。

【0016】

環状カラー２２は、少なくとも９５のロックウェルＲ硬度を有するカラー材料で形成することができる。一部の場合では、環状カラー２２のカラー材料のロックウェルＲ硬度は、少なくとも１００、１１０、又は１２０とすることができる。環状カラー２２は、硬質ポリマー材料で形成することができる。そのような硬質ポリマー材料の一例示的部類は、ガラス充填ポリマーである。ガラス充填ポリマーの一例は、硫化ポリフェニレンを含む。硫化ポリフェニレンを含むガラス充填ポリマーの一例は、日本の東京所在のポリプラスチック株式会社から硫化ポリフェニレン（登録商標）という商品名の下で販売されている。

【0017】

環状カラー２２は、段差形状を有することができ、各段差部分３２，３４は、異なる直径を有する。環状カラー２２は、環状カラー嵌合壁３６を定める。図示の例のように、環状カラー２２のこの嵌合壁３６は、環状カラー２２のより小さい直径の段差部分３２によって定めることができる。一部の他の例では、環状カラー２２は、全体を通して単一の一定直径を有することができ、又はより大きい直径の段差部分が、環状カラー嵌合壁３６を提供することができる。

【0018】

環状カラー嵌合壁３６は、少なくとも３つの突出部３８を含むことができ、各突出部３８は、突出部３８のベース４４とその遠位端４６との間の全体突出高さ４２が、環状カラー嵌合壁３６の円筒形外面５４（すなわち、突出部３８を除く）の外径４８と突出部３８の遠位端４６との間の突出距離５０よりも大きいように嵌合壁３６内の凹部４０によって取り囲まれている。

【0019】

環状カラー嵌合壁３６の突出部３８の数及び構成は、嵌合壁３０，３６（突出部３８を含む）に対する関連の公差範囲全体を通して組立ライン作業員が環状カラー２２を凹部２４の中に手動で挿入することができるほど十分に低い圧入挿入力を提供するように設計される。これに加えて、環状カラー嵌合壁３６の突出部３８の数及び構成はまた、嵌合壁３０，３６に対する関連の公差範囲全体を通して環状カラー２２の全体重量の下で環状カラー２２を外側構成要素２０の凹部２４内に摩擦的に保持するように設計される。言い換えれば、環状カラー２２の重量が重力の効果に起因して最大除去力を発生するように構成要素２０，２２が向けられる時である。

【0020】

例示的実施形態でのように、環状カラー嵌合壁３６の突出部３８と外側構成要素嵌合壁３０の間の接触関係は、嵌合壁３０，３６に対する関連の公差範囲全体を通して５０ニュートン又はそれ未満である圧入挿入力を発生させる。一部の場合では、圧入挿入力は、嵌合壁３０、３６に対する関連の公差範囲全体を通して３５ニュートンまで、２０ニュートンまで、又は１０ニュートンまでとすることができる。これに加えて又はこれに代えて、環状カラー嵌合壁３６の突出部３８と外側構成要素嵌合壁３０の間の接触関係は、嵌合壁３０，３６に対する関連の公差範囲全体を通して少なくとも５、少なくとも１０ニュートン、又は少なくとも２０ニュートンの摩擦保持力を発生させることができる。

【0021】

本明細書に使用される時の「嵌合壁に対する関連の公差範囲」は、外側構成要素２０の嵌合壁３０の内径５２に対する及び環状カラー２２の嵌合壁３６（突出部３８を含む）の外径に対する公差範囲に関連する。すなわち、「関連の公差範囲全体を通して」は、環状カラー２２の嵌合壁３６（突出部部３８を含む）の最小許容直径と組み合わせた凹部２４の嵌合壁３０の最大許容直径５２に対応する最小干渉から環状カラー２２の嵌合壁３６（突出部部３８を含む）の最大許容直径と組み合わせた凹部２４の嵌合壁３０の最小許容直径５２に対応する最大干渉までを張っている。

【0022】

例示的実施形態でのように、突出部３８は、嵌合壁３０，３６に対する関連の公差範囲全体を通して嵌合壁３０，３６間の唯一の接触を提供することができる。例示的実施形態でのように、突出部３８は、環状カラー２２と外側構成要素２０の凹部２４のいずれかの軸線方向に延びる部分との間の唯一の接触を提供することができる。言い換えれば、段差部分２６，３４の隣接する円筒面の間に円筒形間隙も存在する。

【0023】

図１－４、９、及び１０の例示的実施形態でのように、突出部３８を取り囲む環状凹部４０は、涙滴形状を有することができる。これに加えて、涙滴形状凹部４０の尖った端部は、環状カラー２２の嵌合壁３６の挿入端部に向けることができる。図５－８、９、及び１０の例示的実施形態でのように、突出部３８を取り囲む環状凹部４０は、ダイヤモンド形状を有することができる。これに加えて、ダイヤモンド形状周囲凹部４０は、細長くすることができ、かつ細長全体寸法が環状カラー２２の嵌合壁３６の中心軸線と平行に延びるように向けることができる。一部の他の実施形態では、環状凹部４０の異なる形状が可能である。

【0024】

図９を参照すると、周囲凹部４０を有する突出部３８の４つの異なる断面５６、５８、６０、及び６２をそれぞれ表す線が例示されている。より明確にするために、突出部３８のベース４４、全体距離又は高さ４２は、断面６２に関して図９でのみ参照されている。断面５６，５８のうちの２つは、図１－６に示すような涙滴形状及び向きを有する環状凹部を有する突出部３８に対応している。これら２つの断面５６，５８の間の違いは、それぞれの突出部３８が、それぞれの周囲凹部４０の深さが増加したことに起因して断面５８よりも断面５６の方が大きい全体高さ４２を有することである。これに加えて、突出距離５０内のそれぞれの突出部３８の部分は、断面５６よりも断面５８の方が大きい軸線方向に位置合わせされた半径を有する。

【0025】

断面６０，６２のうちの２つは、図５－８のダイヤモンド形状及び向きを有する環状凹部を有する突出部３８に対応している。これら２つの断面６０，６２の間の違いは、それぞれの突出部３８が、それぞれの周囲凹部４０の深さが増加したことに起因して断面６０よりも断面６２の方が大きい全体高さ４２を有することである。これに加えて、突出距離５０内のそれぞれの突出部３８の部分は、断面６２よりも断面６０の方が大きい軸線方向に位置合わせされた半径を有する。

【0026】

例示的実施形態でのように、突出部３８のベース４４と各突出部３８の遠位端４６との間の全体突出高さ４２は、外径４８、環状カラー嵌合壁３６（突出部３８を除く）の円筒形外面５４、及び突出部３８の遠位端４６の間の距離である突出距離５０の少なくとも４．５倍、５．５倍、又は６倍とすることができる。一部の実施形態では、この全体突出高さ４２は、各突出部３８に対する突出距離５０の１０．５倍まで又は８．５倍とすることができる。

【0027】

例示的実施形態でのように、一部の場合では、突出距離５０内の各突出部３８の部分は、少なくとも０ｍｍ、少なくとも０．０１ｍｍ、少なくとも０．２ｍｍ、又は少なくとも０．４ｍｍとすることができる軸線方向に位置合わせされた半径を有することができる。これに加えて又はこれに代えて、一部の実施形態では、突出距離５０内の各突出部３８の部分は、２．０ｍｍまで、１．５ｍｍまで、又は１．３ｍｍまでとすることができる軸線方向に位置合わせされた半径を有する。

【0028】

例示的実施形態でのように、一部の場合では、関連の公差範囲全体を通して環状カラー嵌合壁３６の突出部３８と外側構成要素２０の凹部２４の嵌合壁３０との間の最小干渉は、少なくとも０ｍｍ、少なくとも０．０１ｍｍ、又は０．０２ｍｍとすることができる。これに代えて又はこれに加えて、関連の公差範囲全体を通して環状カラー嵌合壁３６の突出部３８と外側構成要素２０の凹部２４の嵌合壁３０との間の最大干渉は、０．０７ｍｍまで、０．０５ｍｍまで、又は０．０３ｍｍまでとすることができる。

【0029】

一部の場合では、燃料電池スタックを形成する際に複数の圧入摩擦保持カプリングアセンブリが使用される。一部の場合では、環状カラー２２を形成するカラー材料は、高い耐薬品性を有することができる。一部の場合では、環状カラー２２を形成するカラー材料は、高い耐熱性を有することができる。例えば、環状カラー２２を形成する内側材料は、少なくとも－４０度Ｃ及び２６６度Ｃまでである耐熱性を有することができる。

【0030】

実施形態の以上の説明は、例示及び説明の目的で提供したものである。包括的であること又は本発明の開示を限定することを意図していない。特定の実施形態の個々の要素又は特徴は、一般的にその特定の実施形態に限定されないが、適用可能な場合に交換可能であり、かつ具体的に示されない又は説明されない場合であっても選択された実施形態に使用することができる。同じことは、多くの方法で変化させることもできる。そのような変形は、本発明の開示からの逸脱と見なされないものとし、全てのそのような修正は、本発明の開示の範囲内に含まれるように意図している。

【符号の説明】

【0031】

２２ 環状カラー
３２，３４ 段差部分
３６ 環状カラー嵌合壁
３８ 突出部
４０ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】