JP2620101B2 - アキユムレ−タ - Google Patents

アキユムレ−タ

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JP2620101B2 JP63068669A JP6866988A JP2620101B2 JP 2620101 B2 JP2620101 B2 JP 2620101B2 JP 63068669 A JP63068669 A JP 63068669A JP 6866988 A JP6866988 A JP 6866988A JP 2620101 B2 JP2620101 B2 JP 2620101B2
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    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
    • 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
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/02—Shape of thread; Special thread-forms

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は疲れ特性の優れた内圧用めねじを備えたア
キュムレータに関するものである。
従来の技術 例えば、流体機器としてのアキュムレータは、容器本
体の内部をブラダにより気体室と液体室に仕切り、その
両端部を側板で閉鎖すると共に液体回路の液圧変動に応
じてブラダを伸縮させ、脈動吸収作用やショックアブソ
ーバ作用等を行わしめているが、この容器本体と側板と
の固定手段として平行ねじが用いられている。
発明が解決しようとする課題 ところで、アキュムレータ内の圧力が上昇し側板が外
方に押圧されると、ねじには軸方向及び周方向の荷重、
所謂変動複合荷重が加わるがこの荷重は、各ねじ山が均
一に分担するものではなく引張力方向に大きく偏る。
そのため、大きな引張荷重を受けるめねじ先端部の谷
底に応力集中が生じ、そこから破壊してしまう。
そこで、この問題を解決するために、既に特許されて
いる「先細状のおねじを用いた疲れ特性のすぐれたネジ
継手」（米国特許4189975号、日本国特公昭56−53651号
参照）を利用することが考えられる。
本発明者は、第６図に示す様に容器本体１のめねじ２
と側板３のおねじ４とを60度三角ねじM106.8×２で形成
し、このおねじ４を前記特許に従い、ねじ山m7〜m1の山
高さｈを漸減せしめた試験用アキュムレータを製作する
と共に、前記三角ねじを標準状態で用いた従来型アキュ
ムレータを製作し、そして、シール径ｄ＝104mm、内圧
ｐ＝０〜318kg/cm2、周波数２、5HZの条件下で各アキュ
ムレータの各ねじ山の重荷分担率や疲労寿命を調査し
た。
その結果、荷重分担率は、試験用アキュムレータの方
が、従来型アキュムレータより平均化していたが、疲労
寿命は、試験用アキュムレータの方が従来型アキュムレ
ータより短かった。
因に、荷重分担率が最も大きいねじ山は、試験用アキ
ュムレータでは、先端部2mから２番目のねじ山m2で、そ
の率は、18.5％、従来型アキュムレータでは、先端部か
ら１番目のねじ山で、その率は、21％であり、又、疲労
寿命は、従来型アキュムレータでは560,000回、試験用
アキュムレータでは、380,000回であった。
ねじ山の荷重分担率が低下すると、ねじ疲労寿命が伸
びるのが通常であるが、上記試験用アキュムレータで
は、これに反し、疲労寿命が短くなったのである。
そこで、その原因を調べたところ、めねじ谷底ｆに加
わる最大曲げモーメント中、めねじ先端部2eの２番目の
谷底f2にピーク曲げモーメントが加わって曲げモーメン
ト振幅が最大となり、そこから破壊していることがわか
った。
即ち、おねじ４によりめねじ２が押圧されると、めね
じの各ねじ山fmは、下面に分担荷重をうける片持梁の状
態となり、めねじ山fmの山高さfhは、曲げモーメントの
大きさに影響するスパンとみつことができる。
そのため、ねじ山高さfhが均一の場合には、各ねじ山
の分担荷重が均一化されないと分担荷重が大きい程、ピ
ーク曲げモーメントが大きくなって荷重変動に伴う曲げ
モーメント振幅が大きくなり、破壊し易くなるのであ
る。
そこで、従来型アキュムレータと試験用アキュムレー
タのめねじ谷底に生じる単位当たりの曲げモーメント
を、荷重分担率とねじ山接触高さから計算したところ、
第３図に示す通りであった。この図において、Ａは、従
来型アキュムレータ、Ｂは、試験用アキュムレータを示
すが、試験用アキュムレータＢのねじ先端部2eから２番
目のめねじ谷底f2に13.5kgmm/mmの単位当たりピーク曲
げモーメントPBが生じ、しかもそのモーメントPBは、従
来型アキュムレータＡの単位当たりピーク曲げモーメン
トPA＝11.4kgmm/mmより大きく、そのため、曲げモーメ
ント振幅が大きくなってめねじが疲労破壊し易い事が明
らかとなった。
そこで、この疲労破壊を防止するため、めねじの肉厚
を厚くしたり、または、ねじ込み長さを長くすることが
考えられるが、これらの方法をアキュムレータのめねじ
に用いると、容器本体が大型化しスペースの小さい場所
に使用できなくなる上、材料が無駄となる。
この発明は、上記事情に鑑み、アキュムレータの使用
寿命を向上させるとともに小型化を図ることを目的とす
る。
課題を解決するための手段 この発明は、内圧力変動により変動複合荷重を受ける
ねじを備えらアキュムレータにおいて：前記ねじが互い
に螺合する同一中心軸を有するおねじとめねじとからな
り、前記中心軸と各おねじのねじ谷底との距離が等し
く、又、該中心軸と各めねじの谷底との距離がそれぞれ
等しく、該めねじのねじ接触高さを引張荷重を受ける方
向に向って次第に低く形成するとともに、該両ねじの互
いに対向するねじ山の接触面を常時当接せしめたことを
特徴とするアキュムレータである。
作用 内圧力変動により、めねじと螺合するおねじが押圧さ
れるとめねじに引張荷重が加わるが、めねじの接触高さ
が引張荷重を受ける方向に向って逓減しているので、各
ねじ山の分担荷重が平均化すると共にめねじ接触高さが
引張荷重を受ける方向に向かって次第に低くなっている
ため各ねじ谷底の単位当たり曲げモーメントが平均化さ
れる。そのため、めねじ端部に生じるピーク曲げモーメ
ントが低減し曲げモーメント振幅も小さくなるので疲労
破壊が発生しない。
実施例 この発明の実施例を添付図面により説明するが、同一
図面符号はその名称も機能も同一である。
図２は、アキュムレータACCの縦断面図であり、容器
本体10の内部は、ブラダ11により気体室12と液体室13に
仕切られ、又、この本体10の両端部14、15は、側板16、
17により閉鎖されている。
この本体10の両端部14、15と側板16、17は、螺着され
ているが、そのねじ部Ｓは、第１図に示す如く形成され
ている。
即ち、容器本体10の端部14の内側には、側板16のおね
じ19と螺合するめねじ20が形成されている。
このめねじ20は、10個のめねじ山FSを備えているが、
各めねじを谷底f1〜f10と中心軸Ｃとの距離はそれぞれ
等しく、形成されている。各ねじ山の高さＬは、めねじ
山FS10からめねじFS8までは同一高さに形成してめねじ
のねじ山FSがおねじのねじ山MSと接触する高さ、所謂、
接触高さFWを、同一にし、また、ねじ山FS7からねじ山F
S1にかけて山頂切り整形し、その高さＬを次第に低くし
てめねじの接触高さFWを引張荷重を受ける方向、すなわ
ち、矢印A1に向かって逓減させる。
この時、めねじ山FS10の山頂とめねじ山FS8の山頂を
結ぶ直線21は、中心線Ｃと平行となるが、めねじ山FS8
の山頂とめねじ山FS1の山頂を結ぶテーパ直線22は、直
線21に対してテーパ角θ傾斜する。
このテーパ角θは、必要に応じて適宜選択されるが、
10度以内が好適であり、例えば、テーパ角θ＝３度が選
ばれる。
めねじ谷底f1〜f10は、円弧状に形成され、その半径f
rは、ピッチの0.1〜0.18倍の大きさである。
おねじ19の各ねじ山高さMLは、標準高さに形成され
て、又、各おねじの谷底と中心軸Ｃとの距離はそれぞれ
等しく形成されている。なお、25は、必要以上のねじ込
みを防止するためのＣ型ストッパである。
次に、この実施例の作動について説明するが、同一図
面符号はその名称も機能も同じである。
液圧回路30の液圧が変動し、給排口23からアキュムレ
ータACC内に液体が圧入されると、ブラダ11が圧縮され
気体室12内の圧力が上昇して側板16を矢印A2方向に押圧
する。
そのため、おねじ19も同方向に押されるため、これと
螺合しているめねじ20にも荷重が加わるので、各ねじ山
FS1〜FS10には、分担荷重W1〜W10がかかる。
しかし、この分担荷重が大き過ぎると、そのねじ山FS
が弾性限界内変形と塑性変形を起こしめねじのピッチが
変化すると共に各ねじ山FSの実現に受け止める荷重は、
弾性限度内変形の力分だけであり、それ以外の荷重は、
次のねじ山に回される。
また、分担すべき伝達荷重に対して各ねじ山は接触面
積の大きさに応じて荷重を受け持ち、それ以外の荷重
は、次のねじ山に回される。
この様に、現実の各ねじ山の分担荷重は、めねじの接
触面積により規制されており、従って、めねじの接触高
さFWが引張荷重を受ける方向、すなわち、矢印A1方向に
向かって次第に低くなっていると、前記接触面積も同方
向に向かって逓減するので各ねじ山FWの受ける分担荷重
はほぼ等しくなる。
また、前述のように接触高さが矢印A1方向に向かって
次第に低くなっているため、曲げモーメントの大きさに
影響するスパンの長さも同方向に向かって次第に小さく
なる。
従って、めねじ先端部20Eのねじ谷底に生じる単位当
たりのピーク曲げモーメント、即ち、各めねじ谷底f1〜
f10に加わる単位当たり曲げモーメント中の最大なもの
も低減するので、各めねじ谷底f1〜f10の単位当たり最
大曲げモーメントが平均化する。
その為、各めねじ谷底に加わる曲げモーメント振幅も
小さくなるので、疲労特性の優れた内圧用ねじとなる。
ちなみに、本発明によるめねじを用いたアキュムレー
タを製作し、前記従来型アキュムレータＡと同様の実験
を行ってところ、各めねじ谷底ｆに加わる単位当たり最
大曲げモーメントは、第３図の曲線Ｃに示す通りとな
り、その単位当たりピーク曲げモーメントPC＝5.8kg.mm
/mmは、従来型アキュムレータＡの単位当たりピーク曲
げモーメントPAの半分以下となり、又、疲労寿命は、2,
000,000回となって従来型アキュムレータの約４倍とな
った。
この発明は、三角ねじに限らず、角ねじ、丸ねじ、台
形ねじ等にも利用できることは言うまでもない。
また、第４図に示すように、台形ねじ全長、即ち、め
ねじ山FS7からFS1にかけて山高さＬを次第に低くして、
めねじ20の接触高さFWを引張荷重を受ける方向に向かっ
て、即ち、矢印A1方向に逓減しても良いことは勿論であ
る。
更に、第５図に示すように、各めねじ山高さＬを均一
にすると共にめねじ山FS7〜FS1の山頂部MT接触面MCを次
第に小さくすることにより、めねじ接触高さFWを矢印A1
方向に向かって逓減せしめても良い。
発明の効果 この発明は以上の様にめねじの接触高さを、引張荷重
を受ける方向に向かって次第に低くしたので、各めねじ
の分担荷重が平均化すると共に各ねじ谷底の単位当たり
最大曲げモーメントも平均化する。
従って、めねじ端部に生じる単位当たりピーク曲げモ
ーメント及び曲げモーメント振幅が低減するので疲労寿
命が長くなる。
その為、疲れ特性のすぐれためねじとなるので、アキ
ュームレータの使用寿命は従来例に比べ大幅に向上す
る。
又ねじの肉厚や長さは、従来例のめねじに比べて薄
く、かつ、短くすることが出来る。
従って、めねじ用のスペースを小さくすることができ
るので、このねじを用いたアキュームレータは従来例の
ものに比べ小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施例を示す図で第２図のねじ部
拡大断面図、第２図は、アキュムレータの縦断面図、第
３図は、各めねじ谷底と単位当たり最大曲げモーメント
の関係を示す図、第４図、第５図は、夫々他の実施例を
示す拡大図で第１図に相当する図、第６図は従来例の拡
大断面図の一部を示す図である。 20……めねじ FS……めねじのねじ山 FW……めねじの接触高さ MT……めねじ山頂部 MC……めねじ山頂部接触面

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内圧力変動により変動複合荷重を受けるね
    じを備えらアキュムレータにおいて： 前記ねじが互いに螺合する同一中心軸を有するおねじと
    めねじとからなり、前記中心軸と各おねじのねじ谷底と
    の距離が等しく、又、該中心軸と各めねじの谷底との距
    離がそれぞれ等しく、 該めねじのねじ接触高さを引張荷重を受ける方向に向っ
    て次第に低く形成するとともに、 該両ねじの互いに対向するねじ山の接触面を常時当接せ
    しめたことを特徴とするアキュムレータ。
  2. 【請求項２】前記めねじの接触高さが、該めねじの山頂
    を切断することにより引張荷重を受ける方向に次第に低
    く形成したことを特徴とする請求項１記載のアキュムレ
    ータ。
  3. 【請求項３】前記めねじの接触高さが、該めねじの山頂
    部の接触面を切除することにより引っ張り荷重を受ける
    方向に次第に低く形成したことを特徴とする請求項１記
    載のアキュムレータ。
JP63068669A 1988-03-23 1988-03-23 アキユムレ−タ Expired - Lifetime JP2620101B2 (ja)

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