JP2618996B2 - 高応力下における締結装置 - Google Patents
高応力下における締結装置Info
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
- F16B37/12—Nuts or like thread-engaging members with thread-engaging surfaces formed by inserted coil-springs, discs, or the like; Independent pieces of wound wire used as nuts; Threaded inserts for holes
- F16B37/122—Threaded inserts, e.g. "rampa bolts"
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
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- F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
- F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
- F16B37/06—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting
- F16B37/062—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting
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- F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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- F05D2250/28—Three-dimensional patterned
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S411/955—Locked bolthead or nut
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、取り付け部材を板部材に固定するための
締結装置、特に、高応力が作用している板部材との接合
において、接合部周辺での応力集中を回避可能とする締
結装置に関するものである。
締結装置、特に、高応力が作用している板部材との接合
において、接合部周辺での応力集中を回避可能とする締
結装置に関するものである。
[従来の技術] 高応力の作用下において、板状部材に取り付け部材を
締結しなければならないことがある。特に、ねじ固定を
要する場合においては板部材のねじ穴、つまり、ねじ部
において応力が集中し板部材に亀裂等が発生する危険性
が高くなり、ねじ固定を困難なものとしている。そこで
従来においては、板部材に貫通穴を設けて、その中に雌
ねじを形成したブッシュを挿入し、そのブッシュに対し
てねじ固定をする方法が採用されている。
締結しなければならないことがある。特に、ねじ固定を
要する場合においては板部材のねじ穴、つまり、ねじ部
において応力が集中し板部材に亀裂等が発生する危険性
が高くなり、ねじ固定を困難なものとしている。そこで
従来においては、板部材に貫通穴を設けて、その中に雌
ねじを形成したブッシュを挿入し、そのブッシュに対し
てねじ固定をする方法が採用されている。
[発明が解決しようとする課題] 上記した従来の方法においては、板部材の貫通穴は比
較的大きなものとなるが、ねじ穴を形成した場合に比較
すると応力集中は低減される。しかしながら、この従来
の技術においては、取り付け部材をねじ固定する際に、
板部材に対する締結用ブッシュの回転を防止するための
特別な固定機構を設ける必要があり、これに起因する応
力集中が発生しやすいために安全性の十分な保証は困難
とされていた。そこでこの発明は、高応力の作用下にお
いて、板部材への取り付け部材の締結に関し、締結部周
辺の応力集中を十分に回避可能とする締結装置を提供す
ることを目的とする。
較的大きなものとなるが、ねじ穴を形成した場合に比較
すると応力集中は低減される。しかしながら、この従来
の技術においては、取り付け部材をねじ固定する際に、
板部材に対する締結用ブッシュの回転を防止するための
特別な固定機構を設ける必要があり、これに起因する応
力集中が発生しやすいために安全性の十分な保証は困難
とされていた。そこでこの発明は、高応力の作用下にお
いて、板部材への取り付け部材の締結に関し、締結部周
辺の応力集中を十分に回避可能とする締結装置を提供す
ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するためにこの発明によれば、高応力
作用下における部材に取り付け部材を固定する締結装置
であって、部材に設けられた貫通開口部と、この開口部
の内周面において応力の作用方向と同一半径方向上に設
けられた凹部と、内周面に雌ねじを形成するとともに長
手方向に延びるねじ穴を有した開口部と嵌合する円筒部
とこの円筒部の一端において半径方向に延びる肩部と凹
部内に変形自在な変形部とから構成されたブッシュとか
らなる締結装置が提供される。
作用下における部材に取り付け部材を固定する締結装置
であって、部材に設けられた貫通開口部と、この開口部
の内周面において応力の作用方向と同一半径方向上に設
けられた凹部と、内周面に雌ねじを形成するとともに長
手方向に延びるねじ穴を有した開口部と嵌合する円筒部
とこの円筒部の一端において半径方向に延びる肩部と凹
部内に変形自在な変形部とから構成されたブッシュとか
らなる締結装置が提供される。
[作 用] 上記課題を解決するための手段は、以下のように作用
する。
する。
高応力が作用している板部材の貫通穴に、上記のよう
に構成した締結用ブッシュをその肩部が板面に当接する
まで圧入し固定する。ここで、貫通穴の内壁面に形成さ
れた凹部にブッシュの先端の一部を凹部内に変形させ
て、さらに、ブッシュの回転防止を確実なものとする。
次ぎに、取り付け部材をボルト等により締め付け固定す
る。この際に、ブッシュが回転することなく確実に固定
されているためにボルトの締め付けも容易に行うことが
できる。また、ブッシュの回転防止用に設けられた凹部
は、貫通穴の内周面において応力の作用方向と同一の半
径方向上に設けたために、応力集中を極力抑えることが
可能となる。
に構成した締結用ブッシュをその肩部が板面に当接する
まで圧入し固定する。ここで、貫通穴の内壁面に形成さ
れた凹部にブッシュの先端の一部を凹部内に変形させ
て、さらに、ブッシュの回転防止を確実なものとする。
次ぎに、取り付け部材をボルト等により締め付け固定す
る。この際に、ブッシュが回転することなく確実に固定
されているためにボルトの締め付けも容易に行うことが
できる。また、ブッシュの回転防止用に設けられた凹部
は、貫通穴の内周面において応力の作用方向と同一の半
径方向上に設けたために、応力集中を極力抑えることが
可能となる。
[実 施 例] 以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例を説明す
る。
る。
第1図は、ガスタービンエンジンの燃焼室内における
燃焼領域を示す。燃焼室のシェル10は、圧縮空気12が室
内において温度1000F、圧力450psiの高熱、高圧に達す
るため耐熱、耐圧構造となっている。また、第2図に示
すフランジ16に固定された燃料噴射装置14は、組み立て
時においてボルト締めを要するところであり、このた
め、燃焼室シェル10はフランジ16をボルト固定するため
の開口部を形成した厚肉部18を有している。
燃焼領域を示す。燃焼室のシェル10は、圧縮空気12が室
内において温度1000F、圧力450psiの高熱、高圧に達す
るため耐熱、耐圧構造となっている。また、第2図に示
すフランジ16に固定された燃料噴射装置14は、組み立て
時においてボルト締めを要するところであり、このた
め、燃焼室シェル10はフランジ16をボルト固定するため
の開口部を形成した厚肉部18を有している。
厚肉部18を有する燃焼室シェル10は、高い内圧のため
に著しいフープ応力を受けているが、他の方向の応力は
非常に小さなものとなっている。この応力の分布状態
は、特に、軽量化に加え、熱の過渡的現象による応力の
発生を低く抑えるために、このシェルの肉厚を可能な限
り薄くしたことに起因している。
に著しいフープ応力を受けているが、他の方向の応力は
非常に小さなものとなっている。この応力の分布状態
は、特に、軽量化に加え、熱の過渡的現象による応力の
発生を低く抑えるために、このシェルの肉厚を可能な限
り薄くしたことに起因している。
シェル10には、ボルト固定に要する開口部の外に、燃
料噴射装置を組み込むために比較的大きな開口部が必要
とされるため貫通開口部19が形成されている。この開口
部19においては、内部応力よりも高い応力がその周辺に
発生する。したがって、部材の肉厚を厚くすることは、
局部的な応力集中を緩和することができるとともに応力
の集中によって決定的な破損の原因となる局部的な亀裂
を回避することができる点で重要なことである。また、
シェルの開口部にねじを形成すると、そのねじ部におい
て応力が集中しやすくなる。
料噴射装置を組み込むために比較的大きな開口部が必要
とされるため貫通開口部19が形成されている。この開口
部19においては、内部応力よりも高い応力がその周辺に
発生する。したがって、部材の肉厚を厚くすることは、
局部的な応力集中を緩和することができるとともに応力
の集中によって決定的な破損の原因となる局部的な亀裂
を回避することができる点で重要なことである。また、
シェルの開口部にねじを形成すると、そのねじ部におい
て応力が集中しやすくなる。
プレートの厚肉部18には、そのボルト固定を要する各
所において円筒型の貫通開口部20が設けられており、そ
の開口部20内には、内周に雌ねじ部24を形成した中空円
筒型のブッシュ22が圧入されている。なお、この圧入に
おける締めしろは、0.0005から0.00035インチである。
また、ブッシュ22は、厚肉部18との接合用に円筒部の一
端より張り出した肩部26を有しており、燃料噴射装置へ
ボルト固定する前にブッシュを開口部へ挿入するときの
挿入量を決定できるとともにボルト固定による軸方向力
の作用力に抗してその固定を確実なものとしている。
所において円筒型の貫通開口部20が設けられており、そ
の開口部20内には、内周に雌ねじ部24を形成した中空円
筒型のブッシュ22が圧入されている。なお、この圧入に
おける締めしろは、0.0005から0.00035インチである。
また、ブッシュ22は、厚肉部18との接合用に円筒部の一
端より張り出した肩部26を有しており、燃料噴射装置へ
ボルト固定する前にブッシュを開口部へ挿入するときの
挿入量を決定できるとともにボルト固定による軸方向力
の作用力に抗してその固定を確実なものとしている。
第5図に見ることができるように、開口部20には、そ
の内壁の一部において略半円筒型の凹部28が形成されて
いる。また、ブッシュ22には肩部26の反対側において座
ぐりが形成されており、ブッシュを開口部に挿入した状
態において座ぐり部30の外周面が凹部28と面するように
構成されている。さらに、座ぐり部30は、その一部32が
凹部28内へ膨らみ変位している。これらの構成によっ
て、ブッシュ22は、開口部20より抜け落ちることもな
く、ブッシュ内にボルトをねじ込む際においてもブッシ
ュが不要に回転することもない。
の内壁の一部において略半円筒型の凹部28が形成されて
いる。また、ブッシュ22には肩部26の反対側において座
ぐりが形成されており、ブッシュを開口部に挿入した状
態において座ぐり部30の外周面が凹部28と面するように
構成されている。さらに、座ぐり部30は、その一部32が
凹部28内へ膨らみ変位している。これらの構成によっ
て、ブッシュ22は、開口部20より抜け落ちることもな
く、ブッシュ内にボルトをねじ込む際においてもブッシ
ュが不要に回転することもない。
第3図においてフープ応力34の方向を示す。ここで、
3つの開口部が有する凹部28は、その開口部において応
力34と同一の半径方向上に形成することが重要である。
つまり、この半径方向と直角方向で対向する開口部の内
壁面付近に応力が集中し、この面と90゜をなして位置す
る内壁面においては応力は最小となるためである。した
がって、ブッシュ22を固定して開口部20との相対的な回
転を防止する凹部は、応力が小さい部分においてのみ形
成される。この結果、応力集中を最小に抑えることがで
きるとともに確実な保持固定を可能にするブッシュを提
供することができる。
3つの開口部が有する凹部28は、その開口部において応
力34と同一の半径方向上に形成することが重要である。
つまり、この半径方向と直角方向で対向する開口部の内
壁面付近に応力が集中し、この面と90゜をなして位置す
る内壁面においては応力は最小となるためである。した
がって、ブッシュ22を固定して開口部20との相対的な回
転を防止する凹部は、応力が小さい部分においてのみ形
成される。この結果、応力集中を最小に抑えることがで
きるとともに確実な保持固定を可能にするブッシュを提
供することができる。
第6図は、対向する内壁面において2つの凹部36及び
38を有する開口部の他の実施例を示す。この構成におい
てはボルトをブッシュにねじ込む際の不要な回転をさら
に確実に防止可能とするものであり、この場合において
もこれら凹部36及び38は、上記した実施例同様に応力方
向と平行な方向に設ける必要がある。
38を有する開口部の他の実施例を示す。この構成におい
てはボルトをブッシュにねじ込む際の不要な回転をさら
に確実に防止可能とするものであり、この場合において
もこれら凹部36及び38は、上記した実施例同様に応力方
向と平行な方向に設ける必要がある。
[発明の効果] この発明の特有の効果としては、板部材に設けられた
開口部において応力の作用方向と同一な半径方向上に板
部材とブッシュの相対的な回転を防止するように凹部を
設けたために、高応力の作用下においても亀裂の起因と
なるような応力集中を回避できるとともに取り付け部材
をねじ固定する際においても容易な締結が可能となる。
開口部において応力の作用方向と同一な半径方向上に板
部材とブッシュの相対的な回転を防止するように凹部を
設けたために、高応力の作用下においても亀裂の起因と
なるような応力集中を回避できるとともに取り付け部材
をねじ固定する際においても容易な締結が可能となる。
第1図は、高い応力が作用しているプレートに据え付け
られる燃料ノズルを示す断面図、第2図は、燃料ノズル
の据え付け部の拡大詳細図、第3図は、プレートに作用
する応力の方向と貫通穴内に設けられた凹部の位置関係
を示す詳細図、第4図は、締結用ブッシュの詳細断面
図、第5図は、貫通穴の内壁面に設けた凹部の位置関係
を示す詳細図、第6図は、第5図に示す凹部に関する他
の実施例を示す。
られる燃料ノズルを示す断面図、第2図は、燃料ノズル
の据え付け部の拡大詳細図、第3図は、プレートに作用
する応力の方向と貫通穴内に設けられた凹部の位置関係
を示す詳細図、第4図は、締結用ブッシュの詳細断面
図、第5図は、貫通穴の内壁面に設けた凹部の位置関係
を示す詳細図、第6図は、第5図に示す凹部に関する他
の実施例を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−51005(JP,U) 実開 昭58−56217(JP,U) 実開 昭60−196014(JP,U) 実開 昭56−142829(JP,U) 実開 昭57−202671(JP,U) 実公 昭48−28594(JP,Y1) 実公 昭46−3141(JP,Y1)
Claims (5)
- 【請求項1】高応力が作用する部材にネジ形成ブッシュ
を固定する締結装置であって、該締結装置は、 前記部材に設けられた貫通開口部と、 円筒部と、内周面に長手方向に延びるネジと、を有し、
かつ、前記円筒部を越えて前記高応力の作用する方向に
沿った方向にのみ径方向に延びて前記部材に係止させる
ための肩部と、を有するブッシュと、 前記応力の集中を避けるべく応力作用線方向の同一の方
向にのみ配置され、かつ、前記貫通開口部に隣接してい
る係止用凹部と、を有しており、 前記ブッシュは、前記係止用凹部に対応する位置におい
て前記ブッシュの一部が変形して前記肩部が形成され、
前記ブッシュの残りの部分は円筒形状に保持されている
ことを特徴とする締結装置。 - 【請求項2】前記係止用凹部は、前記開口部の内周面の
長手方向の一部において、略半円筒型に形成されている
ことを特徴とする請求項第1項記載の締結装置。 - 【請求項3】前記ブッシュは、前記肩部と対向する一端
に、前記開口部と嵌合した状態において前記係止用凹部
に面するとともにねじ部を有しない延長部を備えてお
り、 該延長部の少なくとも一か所が前記凹部内にまで変形さ
れていることを特徴とする請求項第1項記載の締結装
置。 - 【請求項4】前記延長部は、円筒形状であることを特徴
とする請求項第3項記載の締結装置。 - 【請求項5】前記貫通開口部には、第1の係止用凹部
と、この第1の係止用凹部に180゜対向する位置に第2
の係止用凹部が形成されており、前記第1と前記第2の
係止用凹部は、それぞれ前記貫通開口部と隣接している
とともに、前記応力作用線方向と同一の方向にのみ配設
されていることを特徴とする請求項第1項記載の締結装
置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/070,852 US4828441A (en) | 1987-07-08 | 1987-07-08 | Locked threaded insert for high stress application |
US70,852 | 1987-07-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6430913A JPS6430913A (en) | 1989-02-01 |
JP2618996B2 true JP2618996B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=22097777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63169999A Expired - Fee Related JP2618996B2 (ja) | 1987-07-08 | 1988-07-07 | 高応力下における締結装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4828441A (ja) |
EP (1) | EP0298892B1 (ja) |
JP (1) | JP2618996B2 (ja) |
DE (1) | DE3864340D1 (ja) |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5976141A (en) * | 1995-02-23 | 1999-11-02 | Synthes (U.S.A.) | Threaded insert for bone plate screw hole |
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KR20010060056A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-06 | 이계안 | 부시 결합 마운팅 구조 |
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