JP3321775B2 - 密封ねじ付環状対体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２つのねじ付部分（threaded parts）を有す
るねじ付環状対体（threaded pairing）に関する。ねじ
付環状対体は上記部分の間で密封化合物によって気密密
封される。そのようなねじ付環状対体は主として、上記
ねじ部分間の断続した軸線方向の位置に関して安定した
回転角度が保証される必要があり、その結果得られた接
合部もまた漏れを生じさせず、かつ捩じり抵抗がある必
要があるような用途において使用される。

技術的解決策の現状には多くの異なるものが存在して
いる。国際特許分類（IPC）の分類F16Bに従った慣用の
ねじ付環状対体の場合、２つの上記ねじ部分が一般に上
記ねじ部分の一方の軸線方向の停止手段であって、軸線
方向の許容されるテンションにより確実に嵌合して摩擦
作用する継手を形成するために使用される停止手段に対
して相互にねじ込まれる。これはねじ付フランクが確実
に相互に錠止されること、およびそれぞれのねじ付フラ
ンクを相互に対して当接させることの双方により達成さ
れる。

密封ねじ付継手は、例えば、ドイツ特許第U1−296041
20号に開示されている。この特許においては、実質的に
中空の円筒形の受入れ部分がねじ付スリーブの中空の円
筒形部分に隣接することによって、遷移部の段が割り当
てられた（assigned）対応部に対する受入れ部として作
用する密封装置を形成し、また弾性変形あるいは塑性変
形の何れかによってもまた密封を保証する。そのような
ねじ付継手において、軸線方向の制限停止手段が明確な
位置決めを保証し、それ以上何らか回転すると許容でき
ない緩みあるいは過度のテンションをもたらすので、軸
線方向停止手段によって決定される捩じれ角度を越えて
ねじ付部分の一方が更に何れかでも回転しないようにさ
れる。ねじ付部分の相互に対する位置が異常であるとそ
れらの自由回転を阻止し、また停止手段によって決定さ
れる軸線方向位置に固定される。そのような相互に対す
るねじ付部分の位置の硬直性は、例えば、一連の製造に
おいて広範囲の調整作業を実行し、すなわち調整可能な
制限停止手段を形成する必要性をもたらす。このことは
不必要な製造コストをもたらす。

また、軸線方向の牽引力である流体力を伝達するため
に摩擦接続された楔形状のユニオン継手である密封装置
が使用されることも周知である。ドイツ特許公報第4439
250C1号は、例えば、楔形状のリップを備えた管用密封
部材を開示しており、該密封部材は軸線方向にテーパが
付されたカラーと共に使用すると解放可能な摩擦接続の
継手および密封部材を形成する。接続すべき部分の位置
割り当てのため、そのような摩擦接続継手は殆ど十分に
固定されず、解放することが困難であることが多く、解
放が不可能ですらあり得る。特に、所定の位置を調整す
ることは可能でない。

所謂「浮動装具（floating fittings）」も周知であ
る。これらは単に何らテンションを加えることなくねじ
付部分の確実な位置決めを行なうので、ねじ付部分間に
ある程度の遊びがある。そのような位置決めはねじ付部
分を確実に割り当てることによってのみ決定されるの
で、例えば、回転しないよう固定する必要がある。しか
しながら、そのような遊びが許容されない多くの用途が
ある。

ねじに密封化合物を付与することはねじ付環状対体を
密封する周知の方法である。殆どの場合、そのような密
封化合物は最終組立の前にねじ山に液体あるいはペース
トとして付与され、その後硬化する。このことは、ねじ
山それ自体が開口を形成せず、同時にねじ付環状対体を
固定することにより位置が固定されることを保証する。

しかしながら、慣用の確実嵌合および摩擦接続継手に
おいては、密封化合物が圧縮されたねじ付環状対体の支
持フランクの間の空隙を連続して充填することはできな
いため、適切な密封化合物で密封することはできない。
これはねじ付環状対体の一方の側のみにテンションが掛
かり、その結果応力が発生するためである。その結果、
密封化合物に入った小さな亀裂およびフランクの破裂が
時間の経過と共に広がり、ねじ付環状対体は更に浸透性
を有するようになる。このため、自由フランクの間を適
切に充填することのみからなるねじ山に充填するこの方
法は、接着剤を付与することにより位置を固定するため
にのみ使用される。密封効果は達成できない。

他方、適切な密封化合物は、この用途においてはねじ
山の両側に密封化合物で十分充填可能なので、「浮動装
具」用の密封部材として成功裡に使用可能である。しか
しながら、ねじ付部分は相互に対して、直接、位置づけ
られるのではなく、密封化合物中に柔らかく埋設され
る。このためそのような化合物は従来のねじ付継手より
もかなり堅固さが小さい。この程度の堅固さは多くの用
途に対しては不十分である。

上述の欠点を克服するために、本発明の目的は回転可
能な軸線方向に位置づけられたねじ付環状対体であっ
て、摩擦接続されたフランクを位置させることにより十
分堅固なねじ付継手を、そして確実に嵌合されたねじ山
を密封化合物で完全に充填することにより漏洩のない継
手を構成するねじ付環状対体を提供することである。こ
れは頂部および底部ブリーチブロックを特に加圧された
媒体によって駆動される作業シリンダのピストンチュー
ブに技術的に簡単に取り付けることを容易にするべきで
ある。

上記の目的は請求の範囲第１項に記載の特徴によって
解決される。好適な展開は従属項に記載されている。

本発明の本質はねじ付環状対体を構成するねじ付部分
の少なくとも１つが好ましくは楔形状のフランク軸受の
基体から構成され、該基体はその軸線方向長さに亘って
円筒形部分と非円筒形部分とを有し、同じピッチのねじ
が全体に延在している。フランク軸受の非円筒形の基体
の軸線方向長さに亘るねじ山の割り当てられた区域中に
ねじ込まれると、フランクの間で半径方向のテンション
が作用する。従って、摩擦接続がフランクによって継手
の固定を保証する。フランクによって作用する直接的な
圧力によって、形成された継手は「浮動装具」と比較し
て極めて堅固である。

軸線方向になんらテンションが無い場合、ねじ付環状
対体のこの長手方向の区域をねじ込むことによりねじ山
の全長に亘り、すなわち割り当てられたねじ区域の基体
に対して半径方向の差が最大の点において、対向するフ
ランクの間には線接触のみが発生する。半径方向のテン
ションにより、対向するフランクの先端はそれら自体対
称形に配置し、テンションの無い軸線方向組立体の場
合、これは全長に亘り行われ、何れかの他の場合は少な
くとも線接触の周りで発生する。軸線方向位置毎に個々
に割り当てられた、ねじ山の割り当てられた区域に対す
る基体の半径方向の差はフランクの形状およびピッチに
起因するねじフランク間の空隙を直接測定したものであ
る。特に線接触の領域の外側でのねじフランク間の空隙
は零より大きく、フランク先端は対称配置されている。
このことはフランクの両側が密封化合物中に埋設可能で
あり、好結果の密封部材に対する条件を満足させること
を意味する。

半径方向の差、従って半径方向のテンションはねじ付
部分の相対位置と個々の基体の形状とによって変わる。
従って、例えば、ねじカップリングの特定の軸線方向の
調整領域と、許容される半径方向のテンション間隔とを
パラメータとして適用する場合、広範囲の適切な非円筒
形の基体から選択することが可能である。この範囲から
選択する場合、少なくとも部分的に円錐形である非円筒
形の基体が好ましい。フランクと基体の形状並びに許容
されるテンション間隔とに従って、２つのねじ付部分の
相対位置が必要に応じ常に調整可能とされることが保証
される。回転する場合、この位置は一定であり、所定の
軸線方向の位置に対する特定の捩じれ角度の場合、ねじ
のピッチによって個別的に左右される。反対方向のねじ
方向を有する第２の同様のねじ付環状対体との組み合わ
せにおいて、回転位置および軸線方向位置の双方を常に
調整することが可能である。

本発明の特定の利点は、 ● そのようなねじ付環状対体を技術的に簡単に製造で
きること、 ● 漏洩が無いことが保証され、また必要に応じて調整
可能なねじ付環状対体であること、 ● 「浮動装具」と比較して極めて堅固な継手であるこ
とである。

本発明を実施例によって詳細に説明する。

図１はねじ付環状対体の原理と図２のＸ部の詳細を示
す図であり、 図２は流体圧力媒体に対する作動シリンダの適用例を
示す図である。

図１により、軸線方向の力の伝達に対するねじ付環状
対体の原理を説明する。各々同じピッチのねじ山３を備
えた２つの相互に割り当てられたねじ付部分（部分１お
よび部分２）はそれらが確実に嵌合し合い（positively
−fitting）、摩擦接続される（frictionally−connect
ed）ように相互に接合されている。フランク４の間に形
成されたねじ山５には、例えば硬化性糊、あるいはラッ
カタイプのプラスチックのような密封化合物６が充填さ
れる。本発明の実行において、ねじ付環状対体の少なく
とも一方のねじ付部分１は軸線方向のねじの長さ７に亘
り円筒形のフランク付基体８と非円筒形のフランク付基
体９とから構成されている。このねじ付部分を非円筒形
のフランク付本体９の軸線方向長さの部分に位置した他
側に割り当てられたねじ付部分２に相互に接続すると、
対向するフランク４の間に発生する半径方向のテンショ
ン（tension）によって、他側に割り当てられたねじ付
部分２のフランク付基体に対して半径方向の差が最大で
ある点において線状接触が形成される。この半径方向テ
ンションによりねじ付部分（１、２）がフランク４によ
って相対的に固定されることを保証し、またねじ付部分
（１、２）が停止手段の無い軸線方向調整領域10に亘っ
て連続的に回転できるようにもする。同時に、この半径
方向のテンションはねじ山５内でそれぞれの円筒形のフ
ランク付基体８上にあるフランク４が自由フランク空隙
11を有し、相互に対して自由であるようにする。フラン
ク空隙11はフランク４の両側が完全に密封化合物６中へ
完全に埋没することを保証し、このようにして信頼し得
る密封を保証する。

図２および詳細部Ｘによれば、そのようなねじ付環状
対体は流体圧力媒体用作動シリンダに対して有利に使用
可能である。その軸線方向のねじ長さ７に関して、ピス
トンチューブ12のねじ付部分１は円筒形のフランク付基
体８と非円筒形のフランク付基体９、好ましくは円錐形
の基体とから構成される。ピストンチューブ12は両端に
そのようなねじ付環状対体を有していることが好まし
い。ピストンチューブ12として実施する場合、ねじ付部
分１の双方のねじは同じピッチ３を有し、案内ブリーチ
ブロック13および底部ブリーチブロック14としての他側
に割り当てられたねじ付部分２中にねじ込まれる。相互
に接続している間、ピストンチューブ12と案内ブリーチ
ブロック13/底部ブリーチブロック14の間に半径方向テ
ンションが発生する。この半径方向テンションは接着モ
ーメントを発生させ、このモーメントがねじ付継手の固
定を保証し、同時に自由ねじ山５を形成する。密封物質
６がこの空間中へ導入され、圧力媒体である流体に対し
て密封を効果的にする。ピストンチューブが案内ブリー
チブロックの制限停止手段あるいは底部ブリーチブロッ
クの停止手段に対してねじ込まれていないことが保証さ
れていれば、ピストンチューブ12を案内ブリーチブロッ
ク13/底部ブリーチブロック14に結合すると、両側での
調整がし易くなる。組立時、ピストンチューブ12の正面
は案内ブリーチブロックの停止手段15から底部ブリーチ
ブロック停止手段16まで延びており、ピッチ値３の半分
の寸法を有することが好ましい停止手段の無い軸線方向
調整領域10の距離内に保持される。

ねじは以下に適用される。

● 0.2−2MPaの圧力範囲の空気作動シリンダ ● ２−100MPaの圧力範囲の油圧作動シリンダが以下の
パラメータの範囲内で実行されることが好ましい ● 円錐角度1:8−1:18 ● ピッチ0.5−５ミリ ピストンチューブ12に位置し、同じねじ方向を有する
２つのねじ付環状対体は底部ブリーチブロックの停止手
段16に対して案内ブリーチブロックの停止手段15の軸線
方向位置を着実／断続的に調整し易くする。このため希
望に応じてストロークの精密セッテイングおよび、底部
ブリーチブロック14に対する案内ブリーチブロック13
の、あるいはその逆の回転角度の着実／断続的設定の双
方を可能とする。双方のセッテイングは利用可能な自由
な軸線方向調整領域10の寸法に関して許容され得る半径
方向のテンション間隔によって制限される。これらのパ
ラメータに注目すると、ねじ込まれた部分の相対位置の
調整可能性が保証される。調整精度はねじのピッチ値３
の選定によって変わる。適切な密封化合物６が選定され
ると、円筒形フランクの付環状対体内のフランク４間の
空隙11によって調整緊密性が決まる。右ねじあるいは左
ねじに関して、あるいは軸線方向の調整および（また
は）捩りの着実なセッテイングを可能とするように、一
方の側では右ねじ、他方の側では左ねじに関して、底部
ブリーチブロック14に対する案内ブリーチブロック13の
相対位置をより精密に調整する必要がある場合、ピスト
ンチューブ12の両端部における密封ねじ付環状対体は実
施可能である。

使用した参照番号 １ ねじ付部分 ２ 割り当てられたねじ付部分 ３ ピッチ値 ４ フランク ５ ねじ山 ６ 密封化合物 ７ 軸線方向ねじ長さ ８ 円筒形のフランク付基体 ９ 非円筒形のフランク付基体 10 停止手段の無い軸線方向調整領域 11 フランクの空隙 12 ピストンチューブ 13 案内ブリーチブロック 14 底部ブリーチブロック 15 ブリーチブロック案内停止手段 16 底部ブリーチブロック停止手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16B 39/22 F16F 9/32 F16J 15/14 F16L 15/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸線方向の力を伝達する密封ねじ付環状対
   体において、 ２つの割り当てられたねじ村部分（１、２）が、確実に
   装嵌し、摩擦接続されるように同じピッチ値（３）のね
   じ山によって接続され、 前記ねじ山（５）が密封化合物（６）で充填されている
   前記密封ねじ付環状対体において、 前記ねじ付環状対体の少なくとも一方のねじ付部分
   （１）がその軸線方向のねじ山の長さ（７）に亘って円
   筒形のフランク付基体（８）と非円筒形のフランク付基
   体（９）とから構成され、 前記ねじ付部分（１）を前記非円筒形のフランク付基体
   （９）の軸線方向長さ区域において割り当てられたねじ
   付部分（２）と組み立てると、前記フランク（４）の半
   径方向のテンションの下で割り当てられたねじ付部分
   （２）のフランク付基体に対して半径方向の差が最大の
   点において対向するフランク（４）に線状の接触が形成
   され、 前記半径方向のテンションが、前記フランク（４）によ
   って前記ねじ付部分（１、２）が固定されることを保証
   し、それにより前記ねじ山（５）内それぞれの前記円筒
   形のフランク付基体（８）にある前記フランク（４）は
   自由フランク空隙（11）を有すると共に相互に対して自
   由であり、および停止手段のない軸線方向の調整領域
   （10）に亘って前記ねじ部分（１、２）を連続して回転
   可能にし、および 前記フランク空隙（11）が前記フランクの両側が密封化
   合物（６）中へ完全に埋没するようにすることを特徴と
   する密封ねじ付環状対体。
2. 【請求項２】前記フランク（４）の形状と前記ピッチ値
   （３）を変更するために、前記非円筒形のフランク付基
   体（９）が、停止手段の無い軸線方向の前記調整領域
   （10）の軸線方向長さと、前記非円筒形のフランク付基
   体（９）の周りにおける半径方向のテンションの分布と
   で決定される形状を有することを特徴とする請求項１に
   記載の密封ねじ付環状対体。
3. 【請求項３】前記非円筒形のフランク付基体（９）が部
   分的に円錐形の基体を含むように形状づけられているこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密封ね
   じ付環状対体。
4. 【請求項４】反対の回転方向のねじを備えた第２のねじ
   付環状対体を使用することにより、前記ねじ付部分
   （１、２）の着実な位置決めが軸線方向の位置決めおよ
   び捩じりに関して保証されることを特徴とする請求項１
   から請求項３までのいずれか１項に記載の密封ねじ付環
   状対体。
5. 【請求項５】流体駆動の作動シリンダのピストンチュー
   ブ（12）の両端に設けた案内ブリーチブロック（13）お
   よび（または）底部ブリーチブロック（14）の軸線方向
   に力を伝達するために使用されることを特徴とする請求
   項１から請求項３までのいずれか１項に記載の密封ねじ
   付環状対体。