JP2001208024A - ジョイント - Google Patents

ジョイント

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JP2001208024A
JP2001208024A JP2000012532A JP2000012532A JP2001208024A JP 2001208024 A JP2001208024 A JP 2001208024A JP 2000012532 A JP2000012532 A JP 2000012532A JP 2000012532 A JP2000012532 A JP 2000012532A JP 2001208024 A JP2001208024 A JP 2001208024A
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pressure receiving
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bolt
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Nobuyuki Sugimura
宣行 杉村
Tomu Sugimura
登夢 杉村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】疲労破壊が発生しないようにする。 【解決手段】受部材1の係止部8は、直径方向に連続す
る受圧R面8aと受圧平面8bとを備えており、ボルト6
の頭部7の係合部10は、前記受圧R面に圧接する加圧
R面10aと、前記受圧平面に圧接する加圧平面10bとを
備えており、前記両部8、10のR面8a、10a同志の
接触中心角θは、70度未満に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ボルトナットジ
ョイントやダウ・テイル型ジョイントなどのジョイント
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】複数の板状体を重合し一体的に連結する
場合には、該板状体に貫通穴を形成し、該貫通穴にボル
トを挿入してその下端部をナットに螺着し締め付けてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来例では、ボルトに
荷重がかかると、ボルトの頭部に大きな力が加わる。そ
のため、該頭部と係合している板状体の係止部は大きな
力を受ける。ところが、該頭部に当接する係止部の受圧
面は、ほぼ平面状に形成され、頭部からの荷重はこの平
面状の受圧面で受けている。そのため、引っ張り力が働
く頭部の下面角部には、大きな表面引張応力が働くの
で、疲労破壊が発生する。
【0004】この発明は、上記事情に鑑み、疲労破壊が
発生しないようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、拡径された
頭部を有する加圧軸部材と、該頭部に圧接される受部材
と、を備えジョインたトにおいて;前記受部材の係止部
の受圧面は、直径方向に伸びる受圧R面を備えており、
前記頭部の係合部の加圧面は、前記受圧R面に対向する
加圧R面を備えており、前記係合部にかかる負荷により
前記両部のいずれか一方を変形させて一方のR面を他方
のR面に一致させることを特徴とする。
【0006】この発明は、拡径された頭部を有する加圧
軸部材と、該頭部に圧接される受部材と、を備えジョイ
ンたトにおいて;前記受部材の係止部の受圧面は、直径
方向に沿って順次連続する受圧R面と受圧平面とを備え
ており、前記頭部の係合部の加圧面は、前記受圧R面に
対向する加圧R面と、前記受圧平面に対向する加圧平面
とを備えており、前記係合部にかかる負荷により前記両
部のいずれか一方を変形させて一方の面を他方の面に一
致させ、前記両部のR面同志の接触中心角を70゜未満
にし、荷重の50%以上をR面で受けることを特徴とす
る。
【0007】この発明は、受部材の貫通穴にワッシャを
介してボルトを挿着し、該ボルトの係合部を前記ワッシ
ャの係止部に圧接せしめたジョイントにおいて;前記ワ
ッシャの係止部の受圧面は、直径方向に沿って順次連続
する受圧R面と受圧平面とを備えており、前記ボルトの
頭部の係合部の加圧面は、前記受圧R面に対向する加圧
R面と、前記受圧平面に対向する加圧平面とを備えてお
り、前記係合部にかかる負荷により前記両部のいずれか
一方を変形させて一方の面を他方の面に一致させ、前記
両部のR面同志の接触中心角を70゜未満にし、荷重の
50%以上をR面で受けることを特徴とする。
【0008】この発明は、受部材の貫通穴に上下一対の
球面座金を介してボルトを挿着し、該ボルトの係合部を
前記上座金の係止部に圧接せしめたジョイントにおい
て;前記上座金の係止部の受圧面は、直径方向に沿って
順次連続する受圧R面と受圧平面とを備えており、前記
ボルトの頭部の係合部の加圧面は、前記受圧R面に対向
する加圧R面と、前記受圧平面に対向する加圧平面とを
備えており、前記係合部にかかる負荷により前記両部の
いずれか一方を変形させて一方の面を他方の面に一致さ
せ、前記両部のR面同志の接触中心角を70゜未満に
し、荷重の50%以上をR面で受けることを特徴とす
る。
【0009】
【発明の実施の形態】従来のジョイントでは、面圧を計
算して塑性変形を起こさない面積で受圧面従計算して設
計している。また、応力集中を防止する為互いに当接す
る加圧面と受圧面とをR面にすることが考えられるが、
このR面を設計とおりに精密に加工することは困難であ
る。
【0010】そこで、本発明者は、互いに対向し、か
つ、R面を有する加圧面と受圧面とを形成し、加圧軸部
の頭部が荷重を受けたとき、硬度の小さい方の素材を塑
性変形又は弾性変形させてその素材の面を硬度の大きい
他の素材の面に一致させることにした。
【0011】前記加圧面と受圧面の表面は、高い圧縮荷
重と引張荷重とを受け、疲労破壊の原因が発生するが、
この疲労破壊は圧縮荷重が高い値でも発生しないが、大
きな引張荷重が繰り返しかかると発生する。この発明
は、前記性質を利用するものであり、圧縮荷重が大き
く、引張荷重が小さくなるようにして疲労破壊を抑制す
るものである。
【0012】前記両部のR面同志の接触中心角は、70
度未満が効率的であり、例えば、30°が採用される。
この様にすると、従来例に比べ受圧面積が小さくなるの
で、圧縮応力は大きくなり面圧は増加する。しかし、R
半径が大きくとれるので、形状の変形が緩やになり引っ
張り応力は小さくなる。また、力を受ける腕長さが短く
することができるので、曲げモーメントも小さくなる。
そのため、応力集中の発生を防止することが出来るの
で、疲労破壊の恐れは少ない。
【0013】加圧軸部材及び受部材として、例えば、ボ
ルト及びナットが用いられるが、ボルトの頭部下面とナ
ットとの間にワッシャや球面座金を介在せしめ、該ワッ
シャや球面座金の係止部を全記のように構成しても良
い。
【0014】
【実施例】この発明の第1実施例を図1〜図4により説
明する。受部材1は互いに重合する上板2と下板3とか
ら構成され、貫通穴5に挿着されたボルトにより固定さ
れている。ボルト6は、前記受部材1より硬度の大きい
素材により形成されている、このボルト6の頭部7は上
板2の係止部8に圧接され、又、その下端部6aは下板
3のナット部3aに螺着されている。
【0015】該受部材8の受圧面8Aは、直径方向に沿
って順次連続する受圧R面8aと受圧平面8bとを備え
ている。該受圧R面8aの半径R1は、例えば、1.9m
mに形成されている。
【0016】前記頭部7の係合部10の加圧面10P
は、前記受圧R面8aト隙間tを介して対向する加圧R面
10aと、前記受圧平面8bに圧接する加圧平面10b
とを備えている。
【0017】加圧R面10aの半径R3は、例えば、、
例えば、2mmに形成されている。前記半径R1、R3の中
心は、それぞれ貫通穴5の中心線5cと平行な直線L上
に位置している。なお、貫通穴5の内壁とボルト6との
間隙wは0.5mmである。
【0018】次に、本実施例の作動につき説明する。ボ
ルト6に矢印A6方向の引っ張り荷重がかかると、受圧
平面8bが変形し、対向する加圧R面10aに受圧R面
8aが変形しながら圧接し、図3に示す状態となる。こ
の時、受圧面8Aの半径はR1aに変化する。又、前記
両部の両R面8a、10aの接触中心角θは、例えば、
30度であるが、有限要素法の計算結果では、70゜未
満の範囲が効果的である。
【0019】ボルト6にかかる全荷重は、受圧R面8
a、受圧平面8b、により分担される。この時、ボルト
6の係合部8の加圧R面10aには引っ張り荷重がかか
る。
【0020】有限要素法により計算すると、係合部10
にかかる全荷重を35185Nとした場合、係合部10
の最大引っ張り力は、470N/mm2であった。
【0021】これに対し、図4に示す様に、受部材1の
係止部8を全て受圧平面8bとし、受圧R面を省略する
と共に、加圧R面10aの半径R2を0.6mm、間隙
W2を1mmに形成して、ボルト6に前記と同一の荷重をか
けて計算したところ、ボルトの係合部10の加圧R面1
0aの最大引っ張り力は814N/mm2、であった。
【0022】これからも明らかな様に、塑性変形や弾性
変形させた大きなR面で荷重を受けると、接触面積が小
さいので圧縮応力が高くなるが、引っ張り応力は小さく
できるので疲労破壊の発生を防止することができる。
【0023】なお、加圧軸部材に荷重がかかった時、係
合部又は係止部の何れか一方を塑性変形、又は、弾性変
形させて当接させる代わりに、両部のR面を精密加工し
初めから面接触するようにしても良い。
【0024】この発明の第2実施例を図5、図6により
説明する。この実施例と第1実施例との相違点は、ボル
ト6の頭部7と受部材2との間にワッシャ20が介在
し、該ワッシャ20に係止部28が設けられていること
である。
【0025】このワッシャ20の係止部28は、受圧R
面28aと受圧平面28bとを備えている。この受圧R
面28aの接触中心角θ2は30度に形成されている
が、この角度は70度未満の範囲内で適宜選択される。
ワッシャ20の下面29は平坦面である。
【0026】このワッシャ20の係止部28と該係止部
28に圧接するボルト6の頭部7の係合部10との作動
は前記実施例1と同様である。即ち、塑性変形や弾性変
形させた大きなR面で50%以上の荷重を受けさせるの
で、接触面積が小さいので圧縮応力が高くなるが、引っ
張り応力は小さくできるので、疲労破壊の発生を防止す
ることができる。
【0027】なお、加圧軸部材に荷重がかかった時、係
合部又は係止部の何れか一方を塑性変形、又は、弾性変
形させてR面同志を当接させる代わりに、両部のR面を
精密加工し初めから面接触するようにしても良い。
【0028】この発明の第3実施例を図7により説明す
る。この実施例と第2実施例との相違点は、ワッシャ2
0の代わりに、球面座金30を用いることである。
【0029】この球面座金30は一対の上座金30aと
下座金30bとから構成され、上座金30aは係止部3
8を備えている。この係止部38は、受圧R面38aと
重圧平面38bとを備えている。この受圧R面38aの
接触中心角は第2実施例と同じである。
【0030】上座金30aの下面及び下座金30bの上
面は球面であり、互いに面接触している。下座金30b
の下面は平坦面である。
【0031】この球面座金30の係止部38と前記ワッ
シャ20の係合部28とは同じ作用をするので、その説
明は省略する。なお、加圧軸部材に荷重がかかった時、
係合部又は係止部の何れか一方を塑性変形、又は、弾性
変形させてR面同志を当接させる代わりに、両部のR面
を精密加工し初めから面接触するようにしても良い。
【0032】この発明の第4実施例を図8により説明す
る。この実施例は、タービンのダウ.テイル型ジョイン
トであり、受部材41に収容部42と係止部48とが形
成されている。この収容部42には加圧軸部材46の頭
部47が挿着され、該加圧軸部材46の係合部50に前
記係止部48が係止している。
【0033】受け部材41の係止部48は、受圧R面4
8aを備えている。この受圧R面48aの接触中心角θ
3は、例えば、30度に形成されるが、この角度θ3は7
0度未満の範囲内で適宜選択される。加圧軸部材46に
矢印A46方向に遠心力による引っ張り力がかかると、
係合部50の加圧R面50aは塑性変形、又は、弾性変
形して係止部48の受圧R面48aに圧接する。
【0034】この様に、R面を接触させ50%以上の荷
重を受けさせると、該R面も塑性変形や弾性変形し接触
面圧は高くなるが、引っ張り応力を小さくできるので、
疲労破壊の発生を防止することが出来る。
【0035】なお、加圧軸部材に荷重がかかった時、係
合部又は係止部の何れか一方を塑性変形、又は、弾性変
形させてR面同志を当接させる代わりに、両部のR面を
精密加工し初めから面接触するようにしても良い。
【0036】
【発明の効果】この発明は、次のような効果を奏する。 (1)係合部にかかる負荷により受部材又は加圧軸部材の
いずれか一方を変形させ一方のR面を他方のR面に一致
させるので、簡単に受圧面と加圧面とを密着させること
ができる。
【0037】(2)前記両部のR面同志の接触中心角を7
0゜未満にしたので、従来例に比べ受圧面積が小さくな
り単位面積当たりの圧縮応力が大きくなり弾性変形や塑
性変形する。この時、R面でも高い圧縮荷重を受けるが
大きなR面で受けるため、肉厚変化が緩やかになるの
で、変形は広い部分で発生する。従って、引っ張り応力
は分散し、引っ張り応力は小さくできるので、疲労破壊
が発生しにくい。そのため、使用寿命を延ばすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す縦断面図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】図2の他の状態を示す図である。
【図4】比較例を示す要部拡大図で、図3に対応する図
である。
【図5】本発明の第2実施例を示す縦断面図である。
【図6】要部拡大図である。
【図7】本発明の第3実施例を示す縦断面図である。
【図8】本発明の第4実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 受部材 2 上板 3 下板 5 貫通穴 6 ボルト 7 頭部 8 係止部 8a 内側受圧R面 8b 受圧平面 8c 外側受圧R面 10 係合部 10a 内側加圧R面 10b 加圧平面 10c 外側加圧R面

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】拡径された頭部を有する加圧軸部材と、該
    頭部に圧接される受部材と、を備えジョイントにおい
    て;前記受部材の係止部の受圧面は、直径方向に伸びる
    受圧R面を備えており、 前記頭部の係合部の加圧面は、前記受圧R面に対向する
    加圧R面を備えており、 前記係合部にかかる負荷により前記両部のいずれか一方
    を変形させて一方のR面を他方のR面に一致させること
    を特徴とするジョイント。
  2. 【請求項2】拡径された頭部を有する加圧軸部材と、該
    頭部に圧接される受部材と、を備えジョインたトにおい
    て;前記受部材の係止部の受圧面は、直径方向に沿って
    順次連続する受圧R面と受圧平面とを備えており、 前記頭部の係合部の加圧面は、前記受圧R面に対向する
    加圧R面と、前記受圧平面に対向する加圧平面とを備え
    ており、 前記係合部にかかる負荷により前記両部のいずれか一方
    を変形させて一方の面を他方の面に一致させ、 前記両部のR面同志の接触中心角を70゜未満にし、荷
    重の50%以上をR面で受けることを特徴とするジョイ
    ント。
  3. 【請求項3】変形が、塑性変形又は弾性変形であること
    を特徴とする請求項1、又は、2記載のジョイント。
  4. 【請求項4】加圧軸部材がボルトで、受部材が前記ボル
    トに螺着するナット部を有することを特徴とする請求項
    1記載のアキュムレータ。
  5. 【請求項5】受部材に収容部と係止部とが設けられ、該
    収容部に加圧軸部材の頭部が挿着されることを特徴とす
    る請求項1記載のジョイント。
  6. 【請求項6】受部材の貫通穴にワッシャを介してボルト
    を挿着し、該ボルトの係合部を前記ワッシャの係止部に
    圧接せしめたジョイントにおいて;前記ワッシャの係止
    部の受圧面は、直径方向に沿って順次連続する受圧R面
    と受圧平面とを備えており、 前記ボルトの頭部の係合部の加圧面は、前記受圧R面に
    対向する加圧R面と、前記受圧平面に対向する加圧平面
    とを備えており、 前記係合部にかかる負荷により前記両部のいずれか一方
    を変形させて一方の面を他方の面に一致させ、 前記両部のR面同志の接触中心角を70゜未満にし、荷
    重の50%以上をR面で受けることを特徴とするジョイ
    ント。
  7. 【請求項7】受部材の貫通穴に上下一対の球面座金を介
    してボルトを挿着し、該ボルトの係合部を前記上座金の
    係止部に圧接せしめたジョイントにおいて;前記上座金
    の係止部の受圧面は、直径方向に沿って順次連続する受
    圧R面と受圧平面とを備えており、 前記ボルトの頭部の係合部の加圧面は、前記受圧R面に
    対向する加圧R面と、前記受圧平面に対向する加圧平面
    とを備えており、 前記係合部にかかる負荷により前記両部のいずれか一方
    を変形させて一方の面を他方の面に一致させ、 前記両部のR面同志の接触中心角を70゜未満にし、荷
    重の50%以上をR面で受けることを特徴とするジョイ
    ント。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017003115A (ja) * 2015-06-12 2017-01-05 株式会社シグマベース スタットボルト、及びその製造方法
JP2017096486A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社メイドー 球面座ボルト

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JP2017003115A (ja) * 2015-06-12 2017-01-05 株式会社シグマベース スタットボルト、及びその製造方法
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