JP2004500519A - 固定装置 - Google Patents

Abstract

固定装置（１０）は、本体部（２０）と、相対的回転を阻止するための相互係合構成要素（２８、３３）に形成されたカム面（４２、４４’）を有する保持部（３０）とを備えている。一実施例において、ワッシャー（３６）は、カム面間に介挿されていて、カム面が形成された反対に向いた面（３８、４０）を有している。他の実施例において、保持部の下側は、そこに形成された鋸歯状部を有している。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構成要素を互いに取着するために、ネジが切られた固定装置（ｔｈｒｅａｄｅｄ　ｆａｓｔｅｎｅｒ）を使用することはよく知られている。固定装置と構成要素との間に振動抵抗ワッシャーを設けることによって、固定装置の分離を阻止することもまたよく知られている。典型的には、これは、ナットと、クランプされる構成要素との間の面に挿入されたスプリングワッシャーの形状を有している。
固定装置の他の形状は、香港ディスクロック社に付与された米国特許５、６２６、４４９に示されている。このタイプの固定装置において、ワッシャーはナットと構成要素との間に挿入されていて、ナットとワッシャーとの向き合った面は、カム面が設けられている。カム面は、相対的回転に際しワッシャーとナットとの間の軸線的移動を実行する。カム面用に、ナットのネジの螺旋角度よりも大きい角度を設けることによって、ナットの予期しない除去は避けられる。
【０００３】
米国特許５、２０３、６５６に示された配置は、下方のワッシャーとナットとの間の中間部材の装置によって１対のカム面を使用する。これは、３部品構成として参照される。
ＭｃＫｉｎｌａｙに許可された米国特許５、６８８、０９１は、米国特許５、６２６、４４９と同様のタイプの固定装置を開示していて、保持部は、ナットの拡大された頭部の下方にワッシャーを保持するために使用される。しかしながら、この配置において、カムはナットとワッシャーとの間に設けられている。ワッシャーと保持部との間の面は、ワッシャーとナットとの間に１対のカム面を設けるために平坦である。ワッシャーと保持部との間の隣接する平坦な面は、ワッシャーを、それが締結されるように回転するようにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、’６５６特許に示された構成の欠点は、中心パイロット（ｐｉｌｏｔ）が中間構成要素をナットに保持するために使用されることである。このパイロットは、元の場所に造られ、製造コストが高くなるばかりでなく、必要な回転および軸線的間隙が提供されるために、間隙の正確な制御もまた必要である。また、米国特許５、６８８、０９１において、この構成は、固定装置を多くの応用に外すための振動によって回転することがわかった。本発明の目的は、上述した欠点を除去するかまたは軽減することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
一般的概念において、本発明は、端面を有する本体部と、端面に向かって向けられた平坦面を有し本体部に回転可能に取着された保持部とを備えた固定装置を提供することである。保持部の側壁は、回転を可能にするが軸線的分離を阻止するために本体部の下方の部分に向かってまたそれを超えて延びている。ワッシャーは、本体部と保持部との間に介挿されていて、本体部と保持部の各面に重なる１対の反対に向けられた面を有する。対になる向き合った面は、相補的なカム面を有しているので、固定装置の構成要素間の相対的回転は、構成要素の軸線的移動を生ずる。
本発明の実施例は、添付した図面のみを参照することによる例によって開示される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１と２を参照すると、固定装置は、全体的に符号１０で示されていて、頭部１４を有するボルト１２を備えている。ボルト１２は、ネジが切られた軸（ｔｈｒｅａｄｅｄ　ｓｈａｎｋ）１６を有していて、その上にナット装置１８がねじ込まれる。
ナット装置１８は、典型的には六角形の側部として設けられた平らな平坦部２２と、軸１６に対応したねじ山形状を有する本体部２０を備えている。
本体部２２の下端部は、ほぼ平坦な端面２８を有するスカート部２６を提供するように拡大している。
スカート部２６の上面２９は、平坦部から平坦部まで高い方と低い方との間で交互な高さの環状帯（ｆｉｌｌｅｔ）３１で平坦部２２を横切っている。
【０００７】
保持部（ｃａｇｅ）３０は、端面２８に隣接していて、底壁３２を有している。底壁３２は、端面２８から離間して内方へ向けられた面３３を有している。中央の開口部３５は、ボルト１２を収容するために設けられている。周面の側壁３４は拡がったスカート部２６に向かって軸線的に延びていてスカート部２６を越えている。
保持部３０は、比較的硬い底壁３０と、より延性の側壁３４とからなる異なった物理的特性の２つの領域を備えるように熱処理されている。側壁３４の上端部は、スカート部２６の傾斜した上面に重なるように、径方向内方へ局部的に変形されていて、保持部３２と本体部２０との間の相対的移動を制限する。側壁の延性によって促進される局部的変形は、６つの均一に離間して設けられ符号３５で示された位置を有していて、これは、保持部３２と本体部２０との間の径方向の保持と同様周囲の当接を提供する。
ワッシャー３６は、保持部３２と本体部２０との間に介挿されていて、各、端面２８に向けられたものと、内方の面３３へ向けられたものとの１対の反対側に向けられた面３８、４０を有している。図３に最良のものが示されているが、対になる面２８、３８および３３、４０は、各符号４２、４２’および４４、４４’で示された相補的なカム面を有して形成されている。
【０００８】
図２と３を参照すると、各カム面４２、４２’は、径方向の平面に傾斜していて、ボルト１２の長手方向の軸線の周りに均一に分配された平坦なファセット（ｆａｃｅｔ）４６を有している。複数のファセット４６は全面接触をするように互いに平行である。複数のファセット４６は、互いに平行な対の向き合った歯付き面を提供するために、ほぼ軸線的に延びたリッジ（ｒｉｄｇｅ）４８によって相互に接続されている。ファセット４６の傾斜は、ねじ山２４の螺旋角度よりも大きく選択されているので、固定装置に関する本体部の与えられた回転のために面の協働によって生ずる軸線的な移動は、軸１６に関する本体部２０の軸線的移動よりも大きい。カム面４２、４２’の各セット用のリッジ４８の集合的高さは、代表的には、十分なロックを達成するためにネジの１．５倍のピッチである。各リッジ４８の高さは、ファセットの数によって集合的高さを割ることによって決定される。ファセットの数は、平坦部の数の整数倍になるように選択され、カム面４２、４２’用にファセットは十分であることが分かる。リッジ４８の高さは、１２で割られて１．５倍のピッチである。
【０００９】
カム面４４、４４’はまた、カム面４２のファセット４６と類似しているが、ファセット４６に関して反対方向に向けられた平行で平坦なファセット５０の列を有する。ファセット５０の数は、ファセット４６よりも多いが、ファセット５０を相互接続するリッジ５２の集合的高さは類似している。したがって、各リッジ５２の高さは、リッジ４８の高さよりも低い。カム面４２、４２’は、それゆえ比較的粗く、カム面４４、４４’は比較的細かい。複数のカム面４４は、振動がなされる場合に、保持部３２とワッシャー３６との間の相対的回転を阻止するために協働する。これは、カム４２がナット１８と協働し、ナット１８の緩むのを阻止する。
【００１０】
代表的な実施例において、粗いカムと細かいカムの３６０°の円はナットの捩じり平坦部によって分割可能な全体数を各有している。それゆえ、六角形ナット用に、粗いカムの円は、代表的には直径が１／２インチから１−１／２インチを有する１２のカムを有していて、細かいカムの円は、１８のカムからなる。
【００１１】
孔の内端部から測定したカムの半径の大きさは、ボルトの直径に依存して５ｍｍから８ｍｍの範囲である。
【００１２】
ナット装置１８は、ワッシャー３６を、保持部３２とワッシャー３６に設けられた本体部２０内に挿入することによって予め組み立てられる。側壁３４はついで、拡大したスカート部２６の上面２９を重ねるために、径方向に配置される。側壁の延性は移動を促進するのに対し、下方の面が硬化された支持面を維持することを可能にする。好ましくは、側壁が径方向に移動される位置の数は、ナットの捩じり平坦部の数と類似しているけれども、これは、環境に依存してそれよりも多くかまたは少なく変更することもできる。制限された軸線的移動は、保持部３２が本体部２２に関して回転するように、保持部３２と本体部２０との間に設けられている。ナットフランジで利用可能な比較的高い高さと付加された輪（ｈｏｏｐ）の強度は、標準的ナットよりも３０％以上の強度を提供することが分かった。
【００１３】
図２において、（Ａ）と（Ｂ）で示された一対の構成要素を締結するために、ボルト１２は、２つの構成要素の整列された開口部とスカート部２６にねじ込まれたナット装置１８を通って通過される。保持部３２の下面が構成要素（Ａ）の上面を係合するので、カム面４２、４２’と４４、４４’は、ワッシャー３６、保持部３２および本体部２０を結合して回転するために係合される。リッジ４８は、本体部２２、ワッシャー３６および保持部３２間のトルク伝達を提供し、また、リッジ４８のほぼ軸線的な配置により、相対的な軸線的分離は生じない。
【００１４】
ナット装置２０は、図１２と１３とに示された工具６０によって、２つの構成要素（Ａ）と（Ｂ）とを保持するために必要なトルクで締められる。
それ故図１２を参照すると、工具６０は、従来の回転駆動装置および内部ソケット６４に接続される円筒状のバレル６２を有する。ソケットは、本体部２０上にすべり嵌め（ｓｎｕｇ　ｆｉｔ）するように平坦部２２に対応する内面６６を有している。
小穴接ぎ（ｒａｂｂｅｔ）６６は、バレル６２の下方の端部に形成されていて、バレル６２の下方の端部が保持部３０の側壁３４内に嵌合するように寸法が定められている。小穴接ぎ６６の軸線的壁６８は、局部的変形部３５の寸法と対応し、それと離間した凹部７０を有している。
【００１５】
図１３に示されたように、面６６の下方の端部７２は、環状帯３１の高さの変化に対応した千鳥状を有する「低」と「高」との間で交互になるように互い違いになっている。環状帯の高さの違いは、凹部７０の軸線的範囲より大きくなるように選択されているので、「高い」端部が持ち上げられた環状帯３１と係合した場合、凹部７０は変形部３５を係合しない。
この位置において、図１３に示されたように、本体部２０は保持部３０と相対的に自由に回転し、ナットが締められるようにする。
使用において、ボルト１２がその上に委ねられた軸線的負荷によって延びた場合、保持部３２と本体部２２との間の相対的回転は、リッジ５２を係合するようにし、また向き合った面のファセット４６を互いに横断して摺動するようにする。これは、軸１６の本体部２０の対応する回転によって与えられる軸線的移動よりも大きい面間の軸線的移動を促進する。このようにして、構成要素間に結合または相互干渉が与えられ、故意でない分離が阻止される。
【００１６】
ナット装置１８を取り外すために工具６０が使用されるが、「高い」下方の端部７２は低い環状帯３１と整列される。この位置において、凹部７０は、局部的変形部３５を係合し、トルクをそれらに伝達する。本体部２０と保持部３２とは、一体的に回転され、ボルトから取り外される。凹部７０と変形部３５とは、本体部２０の最初の回転の際、整列するようにされる。そのような回転は、カム面４２、４４の相対的移動によって調整される。
【００１７】
他の実施例が図５に示されていて、類似した構成要素は、識別するためにサフックス（ａ）を付した類似する参照符号によって示されている。図５に示された実施例において、本体部２２は、拡大された孔３５ａと保持部３２ａとを通って通過する円錐状の突起部５２を有して形成されている。円錐状の突起部５２は、軸１６Ａのネジ部用にクリーニング端部を提供する１対の軸線的スロット５４を有している。円錐状の突起部は、適切な方法で構成要素Ａの固定装置へのセンタリングを可能にする。
【００１８】
さらに他の実施例が図６に示されていて、類似した構成要素は、識別するためにサフックス「ｂ」を付した類似する参照符号によって示されている。図６に示された実施例において、円錐状の突起部５２ｂはスロット５４ｂが設けられている。ワッシャー３６は、保持部３２ｂのカム面４２ｂと係合する本体部２２ｂのカム面４２ｂを有する２つの部品組み立てを提供するために省略されている。
【００１９】
図５と図６の各実施例において、軸線的スロット５４ｂは、所望であれば省略される。
図１から３に示された構成は、ナット２２、ワッシャー３６および保持部３２を有しているので、３部品構成として参照される。２部品構成もまた図７と８とに示されたように製造でき、この場合ワッシャー３６は除去されるので、ナット２２のカム面４２と保持部３２の内底面のカム面４４とは係合する。それぞれは、互いに相補的な反対側に向けられた粗い（ｃｏａｒｃｅ）カムを有して製造される。
【００２０】
この場合において、保持部３０ｃは、保持部３０ｃの外側底部の径方向の面に関して１５°の角度をなす細かい鋸歯状部（ｓｅｒｒａｔｉｏｎ）５５を有している。鋸歯状部５５は、保持部３０ｃの内側底部に配置されたファセット４６ｃに対して反対側に向けられている。鋸歯状部５５は、加工物（Ａ）と係合し、保持部３０ｃが移動するのを停止し、それによって粗いカムを上へ移動するようにしナット２２をロックする。鋸歯状部５５の効果は図１４からわかる。鋸歯状部５５が有るのと鋸歯状部が無いのとの１対の類似したナット装置は、ジャンカー（Ｊｕｎｋｅｒ）振動試験装置で試験された。引っ張り力はその期間中監視された。図１４から分かるように、鋸歯状部の無いナット装置は、ナットがボルト上で滑るのを示すように、比較的短い時間で引っ張り力を失った。それに反して、引っ張り負荷を維持された鋸歯状部を有するナット装置は、保持部が加工物で回転するのを阻止する鋸歯状部の効果を示している。
上記各実施例において六角形の本体部が示されているが、長手方向の溝を有するバレル（ｂａｒｒｅｌ）状のナットまたは他の一般的に利用可能な形状のような、ナットの他の形状を使用することもできることが理解できる。
【００２１】
さらに他の実施例が図９に示されていて、粗いカムは、ボルト５６の頭部のフランジの下に形成されている。ボルト５６は、ナット２２を、上記図２と３に関して述べたような、カム面４２ｄと保持部３２ｄとの間に介挿されたワッシャー３６ｄを有する図１と２の３部品構成に本質的に置き換える。ナット２２のように、フランジボルト５６はまた２部品構成に使用することができる。そのような構成において、粗いカム４２ｄは、保持部の底壁に設けられ反対に向けられた粗いカム４４ｄを係合するために、フランジボルト５６の下側に設けられる。
【００２２】
図９に示された構成はまた、ドーム状の頭部またはソケット状の頭部のボルトのような、ボルト頭部の他の形状とも利用される。これは図１０に示されていて、保持部３２ｅは、局部的変形部３４ｅを有するドーム状の本体部５６ｅに保持されている。本体部５６ｅは、六角形のレンチキーを受けるために中央位置に形成されたソケット５８を有している。ワッシャー３６ｅは、上述したように、１対のカム面４２ｅ、４４ｅを提供するように保持部３２ｄと本体部５６ｅの下側との間に介挿されている。
【００２３】
上述した固定装置はまた、図１１に示されたような張力制御ボルトシステムのような他の固定装置システムと使用される。そのようなシステムと共に、軸１６ｆは、スプライン（ｓｐｌｉｎｅ）された先端部７８を有して形成されていて、トルクはナットをボルト１２ｆに締結するために、先端部７８とナット２２ｆとの間に適用される。図１１に示されたように、ナット装置１８ｆは、上述の図２に示されたものと同様の形状を有していて、それゆえ自己ロック装置として作用する。ナット２２ｆへの設計トルクの応用に際し、先端部７８は、更なる締結を阻止するために軸１６ｆから切り取られる。それに続く除去は、上述したように達成することができる。
【００２４】
ナット装置１８ｆの使用は、振動下のナット２２ｆの回転を阻止するので、それによってボルト１２ｆの負荷を維持する。ボルト１２ｆの正確な負荷を確実にするために、ナットとワッシャーとが当接する領域は、保持部３０ｆの端面３２ｆの領域の５０％またはそれ以下であることが必要である。これは、カム面を使用し、締結中の摩擦抵抗を減少するためにカム面間に施された給油によって容易に達成される。
３／４インチ（１９ｍｍ）のボルト直径用の代表的な応用において、端面３２ｆは、ほぼ４７ｍｍの外径と、ほぼ２４ｍｍのボルト穴間隙を有している。対象物と接触する環形は、それ故２３ｍｍの幅である。
この実施例において、カム面４２ｆ、４４ｆは、ほぼ６ｍｍの径方向の拡がりを有している。それゆえ、領域の比率は、端面３２ｆのほぼ４０％である。
【００２５】
図１から７のナット装置は、盲孔に取着されたスタッド（ｓｔｕｄ）と有利に使用される。図１５に示されたように、ナット装置１０ｇは、図１から４に示されたものと同様、スタッド１２ｇにねじ込まれている。スタッド１２ｇは、反対側の端部８０、８２に１対のネジ部２４ｇを有しているが、これは、特定の応用に適するように、反対側でも、同じ側でも、または他の形状でもよい。一方の端部８０は、支持構造部８６の盲孔８４に収容されている。孔８４は、端部８０のネジ部と相補的なネジが切られているので、スタッドがねじ込まれる。
スタッドは、ナット装置１０ｇを反対の端部にねじ込み、スタッドを盲孔８４内に駆動することによって装着される。ナット１０ｇは、支持構造部８６に保持されるために構成要素Ａ、Ｂに対してトルクが与えられる。ナット装置１０ｇは、ついでスタッド１２ｇを保持し、孔８４内に保持する。
【００２６】
図１５に示されたスタッドの配置は、図１１に示されたのと類似した張力制御スプラインされた先端部を使用した場合に特に有益である。図１６を参照すると、スプラインされた先端部７８は端部８０ｈに形成されていて、スタッド１２ｈを盲孔８４ｈ内に駆動するために使用でき、ついで、ナット装置１０ｈに適用されるトルクを制御する。図７の実施例のナット装置は、同様に、ナット装置の保持を提供する鋸歯状部５５を有する図１５と１６に示されたスタッド配置と共に使用される。
それゆえ、振動に対して必要な抵抗を提供し、同時に製造が比較的容易な、簡単ではあるが効果的な固定装置が開示されていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
固定装置の斜視図。
【図２】
構成要素の対の間に挿入された固定装置を通った断面図。
【図３】
図１に示された固定装置の一部分の拡大図。
【図４】
図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った図。
【図５】
固定装置の他の実施例における構成要素の拡大図。
【図６】
固定装置の第３の実施例の図５に類似した拡大図。
【図７】
固定装置のさらに他の実施例の断面図。
【図８】
図７に示された固定装置の部分の拡大された分解図。
【図９】
固定装置のさらに他の実施例の断面図。
【図１０】
他の固定装置構造の図９に示されたのと類似した断面図。
【図１１】
切断可能な軸を有する固定装置の実施例を示す図。
【図１２】
図１に示された固定装置を適用しまた除去するために使用される工具の斜視図。
【図１３】
図１の工具と固定装置の下端部の展開図。
【図１４】
図７の固定装置の振動試験における関連する動作を示す曲線図。
【図１５】
スタッドを使用した図２の固定装置の断面図。
【図１６】
スタッドの他の実施例の図１５に類似した断面図。

Claims (18)

1. 端面を有する本体部と、前記本体部に回転可能に取着され、前記端面に向かって向けられた径方向の面および軸線的な分離を阻止するために前記本体部の一部分に向かって延びそれと重なる側壁とを有する保持部と、前記本体部と前記保持部との間に介挿されたワッシャーとを備えていて、前記ワッシャーは、１対の反対方向に向いた面を有していて、その一方は、前記本体部の前記端面に向かって向けられていて、また、他方は、前記保持部の前記径方向の面に向かって向いていて、前記面の向き合った対は、前記面間の回転に際し軸線的な相対的運動をするためにそれらに設けられた相補的なカム面を有していることを特徴とする固定装置。
2. 前記本体部は、前記径方向の面に隣接し拡大されたスカート部を有していて、前記側壁は前記スカート部と重なっていることを特徴とする請求項１記載の固定装置。
3. 前記本体部は、それへのトルクの伝達を可能にするための平坦な複数のフランクを有するナットであることを特徴とする請求項１記載の固定装置。
4. 前記フランクの選択された一つは、前記保持部に向かった前記フランクに沿う軸線的な工具の移動を阻止するための当接部を有することを特徴とする請求項３記載の固定装置。
5. 前記カム面は、回転軸の周りに配分された複数の傾斜したファセットを有することを特徴とする請求項１記載の固定装置。
6. 前記ファセットは、前記面間のトルク伝達当接部を提供するためのリッジによって相互接続されていることを特徴とする請求項５記載の固定装置。
7. 前記向き合った面の対の各一方に関連された前記カム面は異なっていることを特徴とする請求項１記載の固定装置。
8. 前記対の面の一方と関連されたファセットは、前記対の面の他方と関連されたファセットに対して異なった長さで傾斜されていることを特徴とする請求項５記載の固定装置。
9. 前記本体部は、多角形の本体部を規定するために形成された複数の平坦部を有し、前記ファセットの数は、平坦部の数の整数倍であることを特徴とする請求項５記載の固定装置。
10. 前記本体部は、それから従属したネジが切られた軸を有することを特徴とする請求項１記載の固定装置。
11. 端面を有する本体部と、前記本体部に回転可能に取着され、前記端面に向かって向けられた径方向の面および前記本体部の一部分に向かって延びそれと重なる側壁とを有する保持部とを備えていて、向き合った面は、前記面間の回転に際し相対的運動をするためにそれらに形成されたカム面を有し、前記保持部は前記径方向の面に対し反対側に向けられた面を有し、また、それらに形成された複数の鋸歯状部を有することを特徴とする固定装置。
12. 前記鋸歯状部は、前記カム面に対して反対に向けられていることを特徴とする請求項９記載の固定装置。
13. １対の構成要素を互いに取着するための固定装置であって、固定装置は、前記構成要素の一方に向かって向けられた第１の端面を有する頭部およびこの頭部から従属するネジが切られた軸とを有するボルトと、前記軸を受けるためのネジが切られた本体部および前記構成要素の他方に向かって向けられた第２の端面とを有するナットと、前記頭部と前記本体部の一方に取着され各一方の前記端面を横切って延びた径方向の面を有する保持部と、前記保持部と前記端面との間に介挿されたワッシャーとを備えていて、前記ワッシャーは、１対の反対側に設けられた面を有し、その一方は前記一方の端面に向けられていて、その他方は前記保持部の前記径方向の面に向かって向けられていて、前記面の向き合った対は、前記面間の回転に際し軸線的な相対的運動をするためにそれらに設けられた相補的なカム面を有していることを特徴とする固定装置。
14. 前記軸は、前記頭部の向き合った端部にスプラインされた先端部を有していて、前記先端部は、予め定められたトルクを前記頭部に適用する際に切り離し可能であることを特徴とする請求項１３記載の固定装置。
15. 一方の端面は前記ナットであることを特徴とする請求項１３記載の固定装置。
16. 一方の端面は前記頭部であることを特徴とする請求項１３記載の固定装置。
17. 前記頭部は多角形であることを特徴とする請求項１６記載の固定装置。
18. 前記頭部はドーム形状であることを特徴とする請求項１６記載の固定装置。

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