JP2005016725A - ネジとナットの締結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二つの部品が一つに組み立てられている間に固定ネジの動きを効率的に防止する、上記の欠点を回避し、技術的に簡単であり、かつ、高価でない解決手段を提供する。
【解決手段】二つの部品（２、３）を相互に締結する装置は、二つの部品（２、３）の位置合わせされた通路（１５、１６）に沿って延びる固定ネジ（１７）と、ネジ頭（１８）の動きを防止する手段（２５）と、を有する。ネジ頭（１８）の動きを防止する手段は、一体的に締結する二つの部品のうちの一方（２）に対する回転を防止する手段（２３、２８）を含む少なくとも一つの取り外し可能な要素（２０）から成る。
【選択図】 図３

Description

本発明は、二つの部品を互いに締結するためネジとナットを使用する装置に関する。

このようなネジとナットの締結装置は、特に、二つ以上の別々の部品を一つに組み立てるために役立ち、あらゆる技術分野の種々のアプリケーションで非常に広範に普及している。ネジにナットを締め付け、緩める動作を実行するため、ネジが自由に回転できないこと、これにより、例えば、レンチ又は自動若しくは半自動ネジ締め付け機械のような適切なツールによってナットに加えられた締め付けトルク又は緩めトルクに抵抗するトルクを与え損なうことがないことを保証すべく、ネジの回転運動と並進運動を防止することが必要である。

このような装置がターボ機械ローターの環状要素を一つに組み立てるために使用されるとき、仏国特許出願公開２５０２６９０号明細書及び仏国特許出願公開第２７１５９７５号明細書に記載された解決手段は、機械加工又はその他の適当な製造方法を用いてハウジングを設けることによって、より具体的には、ネジの回転を防止すべく窪み部と協働するような形状にされたネジ頭を受容する目的のため、一体的に締結する環状部品の一方に窪み部を設けることによって、ネジの回転運動及び並進運動を防止する。

それにもかかわらず、具体的な形状及び寸法と、窪み部上の配置許容公差のため、対応した機械加工を実行することは、特に、対象となる部品が嵩張るとき、ならびに、ハンドリング中に、又は、機械加工動作の実行中に非常に多大な配慮を必要とする複雑な形状をしているとき、困難であり、かつ、コスト高である。その上、機械的応力が部品に加わるとき、窪み部は部品内で集中する応力を生じ、部品を弱くさせる可能性がある。このような窪み部付近での部品の強度を増大させるため、したがって、部品の寿命を延ばすため、一般的に、窪み部の回りに材料を付加することにより部品を補強し、最終的に組立体の重力が増加する。この余分な重量は、例えば、あらゆる搭載部品の重量を削減することが望ましい航空の分野では、又は、部品が移動部品、例えば、ターボ圧縮機若しくはターボジェットローターの要素であり、その慣性を減少させることが望ましい航空の分野では、無視できない欠点になり得る。

ネジ頭の動きを防止するこのような窪み部の別の欠点は、窪み部の壁がナットに加えられる締め付けトルクを直接に受け、その締め付けトルクが所定の限界値を超える場合に、窪み部が形成された部品に跡を残すか、若しくは、場合によっては部品を破損させ得ることである。
仏国特許出願公開２５０２６９０号明細書 仏国特許出願公開２７１５９７５号明細書

本発明の目的は、二つの部品が一つに組み立てられている間に固定ネジの動きを効率的に防止する、上記の欠点を回避し、技術的に簡単であり、かつ、高価でない解決手段を提供することである。

この目的を達成するため、本発明は、頭を有する固定ネジと、ネジ頭の動きを防止する手段と、を具備し、固定ネジは二つの部品内の位置合わせされた通路に沿って延び、固定ネジのネジ頭は一方の部品に押し付けられ、受けナットはもう一方の部品に押し付けられる、二つの部品を一体的に締結する装置であって、ネジ頭の動きを防止する手段が、一体的に締結する二つの部品のうちの一方の部品に対する回転を防止する手段を含む少なくとも一つの取り外し可能な要素から成ることを特徴とする、締結装置を提供する。

ネジ頭の回転を防止する手段を独立した要素に置き換えることは、そこに窪み部を形成することによって一体的に締結する部品を弱くすることを回避することを可能とさせ、その結果として、ネジ締め付け中にネジ頭の回転を防止する手段に作用するネジ頭によって加えられた力のために跡が残ること、及び、破損することから前記部品を保護する。その上、一つ又は複数の取り外し可能な要素は、組立中にネジ頭の回転を防止する目的だけを予定しているため、それらは、全体的な形状が非常に簡単であり、かつ、非常に小型化され得るので、それらを取り扱うこと、及び、それらを製造することが簡単化され、同時にそれらのコストが削減される。本発明の取り外し可能な要素は、何回も使用することが可能であり、損耗し、又は、異常に破損された場合には、経済上の影響を伴うことなく、容易に置き換えることができる。

ナットがネジに締められている間、ネジ頭は、取り外し可能な要素に、それを回転させる傾向があるトルクを加え、回転運動を防止し、取り外し可能な要素に形成された手段を設けることにより、前記要素の一体的に締結される部品の一方に対する回転運動は、付加的な回転防止用の工夫を取り外し可能な要素に施すことを必要とせずに防止することができるので、本発明の締結装置は、より簡単かつ迅速に実現される。

有利には、取り外し可能な要素は、一体的に締結する部品の一方の一部分に当接させることにより回転運動が防止される。当接により回転を防止することは、取り外し可能な要素の回転防止機能を一体的に締結する部品の一方に対して簡単かつ効率的に実現できるようにさせる。特に、大きい接触面積と、考えられる硬化処置は、非常に硬く、非常に強いアバットメントを実現可能にさせる。

本発明の別の有利な特徴は、取り外し可能な要素の回転運動を、二つの部品を一体的に締結する少なくとも２個の近接したネジに前記取り外し可能な要素を係合することだけにより防止することにある。

有利には、取り外し可能な要素又は各取り外し可能な要素は、そのリムの一方に形成された、ネジ頭に係合するための少なくとも一つの窪み部を含む。窪み部はＵ字形であり、機械加工により簡単に製作され、その形状は、回転を防止されるべきネジの頭の形状に対して相補的であり、このネジは、例えば、機械加工をする必要のない正方形部分の頭を具備した標準的なネジでもよい。

本発明の好ましい一実施形態では、その又はそれぞれの取り外し可能な要素は、Ｌ字形部分から作られ、一つ以上の前記窪み部を含むリムを形成する一方の肢状部と、一体的に締結する部品の一方に対するアバットメントを形成するもう一方の肢状部と、を有し、これにより、その又はそれぞれの取り外し可能な要素がネジ頭に係合する位置を定める。取り外し可能な要素がネジ頭に係合されている間に、アバットメントは、ネジ頭と取り外し可能な要素が一体的に締結する部品の一方に関する回転運動を防止される位置を、直ちに、そして、起こり得る誤差を伴うことなく見つけることを可能にさせる。この取り外し可能な要素の具体的なＬ字形状は、効率的かつ簡単な方法でネジ頭の動きを防止するために必要な手段の全てを一つにグループ化可能にさせる。

実際上、ネジの軸に垂直な並進運動は、取り外し可能な要素の回転運動を防止するため、取り外し可能な要素をネジ頭に係合させるのに十分である。

有利には、一体的に組み立てられる部品が環状であるとき、この装置は、円周上に分布した複数の独立した取り外し可能な要素を含む。独立した要素のそれぞれは、形状が非常に単純であり、サイズが非常に小さく、その結果として、製作が容易であり、特に、取り扱いが容易であり、これにより、本発明の装置の実施を著しく簡単化する。

本発明の他の特徴によれば、
・その又はそれぞれの取り外し可能な要素は、そのリムの一方に形成された、ネジ頭に係合する少なくとも二つの窪み部を含み、
・上記のアバットメントを形成する肢状部は、また、取り外し可能な要素の回転運動を防止する手段を形成し、
・その又はそれぞれの窪み部は、第一にアバットメントを形成する肢状部から離れている方のリムの端面の方へ開き、第二にアバットメントを形成する肢状部の近くでリムの側面の方へ開き、
・その又はそれぞれの係合窪み部は、ネジ頭と接触することができる軸方向アバットメントを形成するように、位置決めアバットメントを形成する肢状部から離れている方のリムの側面の近くで閉じ、
・その又はそれぞれの係合窪み部は、それが形成されているリムの開放端から延びるノッチである。

本発明の好ましいアプリケーションによれば、
・二つの部品は、特に、ターボ機械ローター用の環状の部品であり、
・二つの上記環状の部品の少なくとも一方はローターディスクである。

一例として添付図面を参照して記述された以下の説明を読むことにより、本発明はよりよく理解され、本発明のその他の特徴、詳細、及び利点はより明らかとなるであろう。

本例において本発明の装置は、ターボ圧縮機のローターの二つの環状部品２及び３を一体的に組み立てるため使用される。これらの部品のうちの第１の部品はローターディスク２であり、第２の部品は、スペーサ３を形成し、特に、バッフルシールを形成するように静翼（図示せず）と協働するカラー部４を含む環状部品である。二つの環状要素２及び３は、軸方向に端と端をつないで配置され、それぞれに、半径方向内方へ延びる環状フランジ５及びフランジ連結タブ６（図３及び４を参照せよ）を構成する。環状フランジ５を支える円筒壁９は、軸２６の周りにローターディスク２から延び（図３）、タブ６を支える円筒壁１０は、スペーサ部品３から延びる。図１から４には、二つの環状部品２及び３の環状の扇形部分しか示されていないが、タブ６は、円筒壁１０の半径方向内周全体に一様に分布している。環状リム１１（図１及び４）は、環状フランジ５の半径方向内周１２に形成され、スペーサ５の方へ突出する。タブ６は、半径方向に環状リム１１の付近へ延び、同時に、タブ６の開放端と環状リム１１の開放端との間にクリアランスを確保する（図４）。

ネジ通路１６及び１５は、第一に環状フランジ５を通過し、第二に様々なタブ６を通過して、周上に一様に分布している。タブ６に形成されたネジ通路１５は、環状フランジ５の通路１６と一直線にされ、それらは、スペーサ３とは反対側で環状フランジ５に当接させられる正方形の頭１８を具備した標準的な固定ネジ１７を収容することを目的としている。ナット１９は、ローターディスク２とは反対側でタブ６に押し付けられるようにネジ１７のネジ軸にネジ締めされる。

図示されるような二つのネジの頭の回転を防止する手段は、実質的に環状扇形の形をした取り外し可能な要素２０を含み、取り外し可能な要素２０は二つの平行な壁部２１及び２２を含み、二つの平行な壁部２１及び２２は、これらの二つの壁部に垂直であって、円筒の一部分を形成する第３の壁部２３によって相互連結される。第１の壁部２１と第３の壁部２３は、取り外し可能な要素２０の断面にほぼＬ字形の形状を与える。ネジ頭１８の矩形の形状に相補的な形状をした実質的に正方形又は矩形の窪み部２５は、第１の側壁部２１に形成され、壁部２３から遠い方の壁部２１の端面２９へ半径方向に開き、第２の壁部２２の方を向く壁部２１の側面３０へ軸方向に開く。これらの窪み部は、それぞれのネジ頭１８のための軸方向アバットメント２７を構成するように第２の側壁部２２とは反対側の壁部２１の側面３１の近くで閉じる。

要素２０が、図２及び３に示されるように、環状フランジ５とローターディスク２の本体との間で係止されるとき、それは、二つの環状部品２及び３に対して同軸上に配置され（図３）、その壁部２３は環状フランジ５の半径方向内周１２に当接している。この当接は、ネジ頭１８が窪み部２５に係止され、前記窪み部内での回転を防止される位置を定める。ネジ頭は、また、各窪み部２５の軸方向アバットメント２７と環状フランジ５との間の並進運動が防止される。要素２０の壁部２３の環状フランジ５に対する当接は、また、取り外し可能な要素２０のローターディスク２に対する回転を防止することができる。二つのネジ頭１８を窪み部２５に係止することによって、ヘッドを窪み部３５の底面２８と接触させることが可能であり、前記底面は二つの近接したネジ１７の軸を含む平面と実質的に平行であるので、これにより、取り外し可能な要素２０の回転も防止される。要素２０の第１の側壁部２１は、スペーサ３とは反対側で環状フランジ５に沿って延び、第２の側壁部２２は、外側円筒面１３の近くにリム１１に沿って延び、同時に、前記第２の端２２の開放端２４とタブ６の開放端１４との間にクリアランスを残す。

図１から４には、単一の取り外し可能な要素２０が示されているが、ネジ頭１８の全ての回転を防止するために必要な数の独立した取り外し可能な要素２０が環状フランジ５に沿って輪状に分布する。

上記の本発明の締結装置を使用して二つの環状部品２及び３を一体的に組み立てる種々のステップは、図１から４に連続的に示されている。最初に（図１）、固定ネジ１７は、ネジ頭１８がフランジ５と接触するまで、環状フランジ５のネジ通路１６にはめ込まれる。図２に示された第２のステップで、取り外し可能な要素２０は、軸２６に対して実質的に半径方向へ平進移動させることにより環状フランジ５まで持ち上げられる。取り外し可能な要素２０ごとに、平進移動は、壁部２３が環状フランジ５の半径方向内周１２に当接させられるまで続けられ、そのとき、ネジ頭１８はノッチ２５にはめ込まれるので、回転運動と並進運動の両方が防止され、取り外し可能な要素２０はローターディスク２に対する並進運動が防止される。図３に示された第３のステップで、スペーサを形成する環状部品３がローターディスク２の端に対して軸方向に設置されるので、ネジ１７の軸は、連結タブ６内の通路１５にはめ込まれる。次に、１個以上のナットが各ネジ１７のネジ軸にはめ込まれ、ネジ締めされ、その後、ナットは、対応した連結タブ６に、又は、各ナット１９とクランプタブ６との間に置かれたクランプワッシャに指定トルクで締め付けられる。二つの環状部品２及び３の一体的な組立が終了した後（図４）、取り外し可能な要素２０は回収され、二つの別の部品を一体的に組み立てるために使用することができる。

変形例では、二つの環状部品２及び３は、最初に、端と端を合わせて配置され、二つの環状部品２、３のネジ通路１５、１６が一直線になるように角度が割り出される。ネジ１７は、次に、一直線になったネジ通路１５、１６にはめ込まれる。取り外し可能な要素２０は、次に、ネジ頭の動きが防止されるようにネジ頭１８にはめ込まれ、同時に、ナット１９がネジ１７にネジ締めされ、連結タブ６に対して締め付けられる。

二つの環状部品２、３を分離するため、取り外し可能な要素２０は、ナット１８を緩め、ねじって外す間に、ネジ頭が動かないように、ネジ頭に当てることが可能である。二つの要素２、３を分離させることができるステップは、図４から１に連続的に示されている。

異なる一実施形態では、取り外し可能な要素２０の窪み部２５は、側壁部２１の開放端から延びるノッチを形成するように、側壁部２１の厚みを貫通する。このときのネジ頭と接触させるための上記の軸方向アバットメントは、組立用の環状部品２の一部分によって形成される。

二つの部品を一体的に締結する連続した４ステップのうちの１ステップにおいて表された本発明の装置の一実施形態の非常に簡略な斜視図である。 二つの部品を一体的に締結する連続した４ステップのうちの１ステップにおいて表された本発明の装置の一実施形態の非常に簡略な斜視図である。 二つの部品を一体的に締結する連続した４ステップのうちの１ステップにおいて表された本発明の装置の一実施形態の非常に簡略な斜視図である。 二つの部品を一体的に締結する連続した４ステップのうちの１ステップにおいて表された本発明の装置の一実施形態の非常に簡略な斜視図である。

符号の説明

２、３ 環状部品
４ カラー部
５ 環状フランジ
６ フランジ連結タブ
９、１０ 円筒壁
１１ 環状リム
１２ 半径方向内周
１３ 外側円筒面
１５ ネジ通路
１６ 通路
１７ 固定ネジ
１８ 正方形の頭
１９ ナット
２０ 取り外し可能な要素
２１、２２、２３ 壁部
２４ 開放端
２５ 窪み部
２６ 軸
２７ 軸方向アバットメント
２８ 底面
２９ 端面
３０、３１ 側面

Claims (15)

1. ネジ頭（１８）を有する固定ネジ（１７）と、ネジ頭（１８）の動きを防止する手段（２５）と、を具備し、固定ネジ（１７）は二つの部品（２、３）の位置合わせされた通路（１５、１６）に沿って延び、固定ネジのネジ頭（１８）は一方の部品（２）に押し付けられ、受けナット（１９）はもう一方の部品（３）に押し付けられる、二つの部品（２、３）を一体的に締結する締結装置であって、
   ネジ頭（１８）の動きを防止する手段は、一体的に締結する二つの部品のうちの一方の部品に対する回転を防止する手段（２３、２８）を含む少なくとも一つの取り外し可能な要素（２０）から成ることを特徴とする、締結装置。
2. 取り外し可能な要素（２０）の回転を防止する手段（２３、２８）は、締結する部品（２）の一部分（１１）に対するアバットメント（２３）により動きを防止する手段から成ることを特徴とする、請求項１に記載の締結装置。
3. 取り外し可能な要素（２０）は、二つの部品を一体的に締結する少なくとも２個の近接したネジ（１７）に係合されることによって回転を防止されることを特徴とする、請求項１または２に記載の締結装置。
4. その又はそれぞれの取り外し可能な要素（２０）は、ネジ頭（１８）に係合する少なくとも一つの窪み部（２５）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の締結装置。
5. その又はそれぞれの取り外し可能な要素（２０）は、ネジ頭（１８）に係合する少なくとも二つの窪み部（２５）を含むことを特徴とする、請求項３に記載の締結装置。
6. その又はそれぞれの窪み部（２５）は、回転を防止されるべきネジ頭（１８）に対して相補的なＵ字形であることを特徴とする、請求項５に記載の締結装置。
7. その又はそれぞれの取り外し可能な要素（２０）は、Ｌ字形の断面を備え、リムを形成し、ネジ頭に係合する少なくとも一つの窪み部（２５）を含む一方の肢状部（２１）と、一体的に締結する部品の一方（２）に対するアバットメントを形成するもう一方の肢状部（２３）と、を有し、その又はそれぞれの窪み部（２５）がネジ頭（１８）に係合される位置を定めることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の締結装置。
8. アバットメントを形成する肢状部（２３）は、また、取り外し可能な要素の並進運動を防止する手段を形成することを特徴とする、請求項７に記載の締結装置。
9. その又はそれぞれの係合窪み部（２５）は、第一にアバットメントを形成する肢状部（２３）から遠い方のリム（２１）の端面（２９）へ開き、第二にアバットメントを形成する肢状部（２３）に向いている側のリム（２１）の側面（３０）へ開いていることを特徴とする、請求項７に記載の締結装置。
10. その又はそれぞれの係合窪み部（２５）は、ネジ頭（１８）のための軸方向アバットメントを形成するように、位置決め用アバットメントを形成する肢状部（２３）とは反対側のリム（２１）の側面（３１）の付近で閉じていることを特徴とする、請求項７に記載の締結装置。
11. その又はそれぞれの係合窪み部（２５）は、取り外し可能な素子（２０）の一部分を通過するノッチであり、固定ネジ（１７）の軸と平行な軸に沿って両方向に形成されていることを特徴とする、請求項４から９のいずれか一項に記載の締結装置。
12. 各取り外し可能な素子（２０）は、ネジ（１７）の軸と垂直な方向へ平進移動させることによってネジ頭（１８）に係合されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の締結装置。
13. 二つの部品（２、３）は環状部品、特に、ターボ機械ローターための環状部品であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の締結装置。
14. 二つの環状部品（２、３）のうちの少なくとも一方はローターディスクであることを特徴とする、請求項１３に記載の締結装置。
15. 円周に分布した複数の独立した取り外し可能な要素（２０）を含むことを特徴とする、請求項１３または１４に記載の締結装置。

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