JP3760098B2 - ドリル接続具 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載した形式のドリル接続具に関する。
【０００２】
このようなドリル接続具は、ＷＯ９６／０３６０５により公知である。このドリル接続具はシャフトエレメントを有している。このシャフトエレメントは、外側肩部とシャフト端面との間に配置された円錐状の雄ねじ部分と、外側肩部と雄ねじ部分との間および雄ねじ部分とシャフト端面との間に配置されたねじ山のない部分とを具備している。また、シャフトエレメントはねじ締め可能なソケットエレメントを有しており、このソケットエレメントは内側肩部とソケット端面との間に配置された円錐状の雌ねじ部分と、内側肩部と雌ねじ部分との間および雌ねじ部分とソケット端面との間に配置されたねじ山のない部分とを具備している。さらに、ねじ締めされた状態で互いに向き合う部分は、シャフトエレメントとソケットエレメントとの外側肩部の領域において、内側肩部の領域に位置しているねじ山のない部分よりも長くなっている。ねじ締め時にはソケット端面と接触する外側肩部が一次肩部を形成している。ねじ締め時に一次肩部で発生する軸方向荷重は、内側肩部で発生する荷重よりも大きい。この場合、ねじ締めはドリル接続具の降伏点の少なくとも５０％、好ましくは６０％で行われる。
【０００３】
ソケットエレメントの外径は、ねじ山のない部分の領域で残りのソケットエレメントよりも小さく設定されている。この断面減少により、一次肩部が作動されたとき、シャフトエレメントのねじ山のない部分の伸長との関係で、ねじ山のない部分の必要な圧縮が可能となる。
【０００５】
比較可能なドリル接続具がＤＥ３２４５８１９Ｂ１に開示されている。このドリル接続具は前述したドリル接続具と同じ特徴を有しており、この構成でも外側肩部は、ねじ締め時に最初に作動される一次肩部を形成している。外側肩部の領域に位置しているねじ山のない部分の長さも、内側肩部の領域に位置しているねじ山のない部分よりも同様に大きい。さらに、ソケット端面から内側肩部までの間隔を、シャフト端面から外側肩部までの間隔よりも大きく選択することが提案されている。それによって、手でねじを締め合わせてソケット端面が外側肩部と当接したときに隙間が形成されることになる。
【０００６】
この構成に対しても、全応力状況が部分的にしか考慮されず、それによって構成部材が完全に利用され得ないという上述したことが当てはまる。
【０００７】
本発明の課題は、等しい寸法比、すなわち公知のドリル接続具に従う外径と内径の比で、公知の構成と比べて著しく高いトルクを伝達できる、あるいはよりスリムな寸法比、すなわち外径と内径のより小さい比で同等に高いトルクを伝達できる、冒頭で述べた形式のドリル接続具を提供することである。
【０００８】
この課題は、本発明に係る請求項１の前文から出発し、特徴部に記載された特徴と組み合わせることによって解決される。本発明の好ましい構成が、請求項２以下に記載されている。
【０００９】
本発明の核心は、公知の構成とは異なり、本発明の構成においては内側肩部が一次肩部を形成し、内側肩部の領域にあるねじ山のない部分が、外側肩部の領域にあるねじ山のない部分よりも少なくとも２倍、好ましくは３倍長いことである。
【００１０】
この配置構成の利点は、シャフトのねじ山のない部分が長いことによって、ドリル接続具の公差をより良好に補償でき、また内側肩部に位置している一次肩部では比較応力がより小さいのでより高い荷重を支持できることである。これは、たとえば外側突合わせ面が内側突合わせ面よりも大きい場合でも行われる。このようにすることによって外側肩部と内側肩部とを最適に利用できる。内側肩部に予荷重を加えることにより、外側肩部に対する荷重の規定の残余割合が生じるが、これは製造公差を考慮して最適化することができ、また全体として内側肩部および外側肩部の従来公知の利用率よりも高い利用率で配分され得る。その結果、全体としてより高い許容締付けトルクまたは作業トルクが生じる。シャフト端面から外側肩部までの間隔を、ソケット端面から内側肩部までの間隔よりも大きく選択する。このことは公差を考慮することなく適用される。この場合、シャフトの長く薄い舌片は、ドリル接続具の予荷重のための軟らかいばね行程として利用される。長さ公差の位置に応じて内側肩部と外側肩部とは別様に負荷されるが、降伏点の９０％の荷重を上回ることはない。内側肩部と外側肩部との協働により、降伏点の約８０％のねじりモーメントが達成される。
【００１１】
さらに、全応力を低減する目的で、シャフトエレメントもしくはソケットエレメントの外側部分と内側部分に対して粗い標準ねじ山を維持し、負荷側側面に対してＡＰＩに従う３０度の代わりに、１５〜２０度のより急な角度を指定することを提案する。たとえば、１８度の角度では、半径方向に延びている軸方向荷重の割合がほぼ半分にされる。それによって４５度せん断面も拡大される。これにより全応力はより有利になり、構成部材をより強く負荷できる。別の改善は、モーメントの一部を内側肩部に近いねじ山領域に計画的に重ねて支持させることにより生じる。このことは、好ましくはねじ山部分の種々異なる円錐の傾きによって達成できる。この場合、ソケットエレメントの円錐の傾きの差は０．０３〜０．３ｍｍ／インチである。内側肩部はねじ山の重なりによって負荷が軽減されているので、締付けトルクをさらに高めることができる。
【００１２】
構成の別の改善は、ソケットの外寸の磨耗に関するものである。このため、ソケットの外面が端面からほぼ第３ねじ山までくり抜き部を有することを提案する。これにより、ソケットの外寸が磨耗しても限界断面積、ひいては応力状況が一定であることが保証される。ソケットのくり抜き部の領域も最初の磨耗現象を示したらすぐに、ドリル接続具を交換するか、または可能な場合には修正加工しなければならない。
【００１３】
提案された構成により、よりスリムな寸法比で、すなわち外径と内径のより小さい比で比較可能な大きさのトルクを伝達することが可能になる。外径と内径の小さい比、すなわち大きい内のり幅および／または相応に拡大された外側円環部は、一方ではドリルの内部における圧力損失を最小限にするのに好都合であり、他方では、切削油で切り屑をスムーズに移送するのに好都合である。
【００１４】
以下に、本発明により構成されたドリル接続具の実施形態を図面に基づき詳しく説明する。
【００１５】
図１ａには、本発明により構成されたソケットエレメント１の片側縦断面図が示され、図１ｂには、本発明により構成されたシャフトエレメント２の片側縦断面図が示されている。ソケットエレメント１は、内側肩部３とソケット端面４との間に位置している円錐状の雌ねじ部分５を有している。雌ねじ部分５の始端部とソケット端面４との間には、ねじ山のない円錐状部分６が配置されている。円錐状に形成された第２のねじ山のない部分７は、雌ねじ部分５の終端部と内側肩部３との間にある。ソケットエレメント１の外径は、矢印８で示されている。本発明に係るソケットエレメント１と、ねじ締め可能に形成されたシャフトエレメント２は、外側肩部９とシャフト端面１０との間に位置している雄ねじ部分１１を有している。雄ねじ部分１１の終端部と外側肩部９との間には、円筒状に形成されたねじ山のない部分１２があり、同様に円筒状に形成された第２のねじ山のない部分１３は雄ねじ部分１１の始端部とシャフト端面１０との間にある。
【００１６】
本発明に係る内側肩部３は、手でねじ締めした後で最初に作動される一次肩部を形成する。そうすることによって、シャフト端面１０と外側肩部９との間の間隔１４は、内側肩部３とソケット端面４との間の間隔１５よりも大きい。本発明により形成されたドリル接続具の別の重要な特徴は、ソケットエレメント１もしくはシャフトエレメント２の互いに向き合うねじ山のない両部分７，１３の長さ１６が、ソケットエレメント１もしくはシャフトエレメント２の互いに向き合うねじ山のない両部分６，１２の長さ１７よりも２倍大きいことである。シャフトエレメント２の内径は矢印１８で示されている。
【００１７】
図２には、本発明により形成されたねじ山形状が拡大して示されている。図２の上側は、ソケット１の雌ねじ部分５の１つ半の歯１９．１、１９．２の部分を示している。下側は、シャフト２の雄ねじ部分１１の歯２０．１の部分を示している。両ねじ山部分５、１１の基本形状はＡＰＩによる粗い標準ねじ山である。これは、締めが頻繁に必要で最大１００回に達する場合や、シャフト２およびソケット１を通す、いわゆる「突刺し」に有利である。案内側側面２１は、ＡＰＩ規則に従い３０度の角度を有している。これとは異なり、負荷側側面２２の角度はより急で、１５〜２０度、好ましくは１８度である。このことは、同様にシャフト２の雄ねじ部分１１の歯２０．１にも当てはまる。なお、これらの角度は、フランク角あるいは側面角度として一般的に知られている。
【００１８】
図３には、ソケットエレメント２３の変形例が片側縦断面図で示されている。図１ａに示されたソケットエレメント１とは異なり、ソケットエレメント２３の外面２４は外径８を縮小するくり抜き部２５を有している。このくり抜き部は、ソケットエレメント２３の外面２４の磨耗程度に対するいわばマーキングである。磨耗が進むと、外面２４の外径８が次第にくり抜き部２５の直径２６に接近する。この場合、くり抜き部２５の直径２６は、この断面積に対して最適な応力状況が与えられているように選択されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明により構成されたソケットエレメントの片側縦断面図、（ｂ）は本発明により構成されたシャフトエレメントの片側縦断面図である。
【図２】 本発明により構成されたねじ山形状の拡大図である。
【図３】 ソケットエレメントの変形例の片側縦断面図である。

Claims (8)

1. ドリル接続具であって、該ドリル接続具がシャフトエレメントを有し、このシャフトエレメントが外側肩部とシャフト端面との間に配置された円錐状の雄ねじ部分と、外側肩部と雄ねじ部分との間および雄ねじ部分とシャフト端面との間に配置されたねじ山のない部分とを具備しており、さらにシャフトエレメントとねじ締め可能なソケットエレメントを有し、このソケットエレメントが内側肩部と雌ねじ部分との間および雌ねじ部分とソケット端面との間に配置されたねじ山のない部分を具備しており、ねじ締めされた状態で互いに向き合うシャフトエレメントとソケットエレメントのねじ山のない部分が、シャフトエレメントとソケットエレメントとの内側肩部の領域では、外側肩部の領域に位置しているねじ山のない部分とは異なる長さを有している形式のものにおいて、
   内側肩部（３，１０）がねじ締め時に最初に接触する部分である一次肩部を形成し、内側肩部（３，１０）の領域にあるねじ山のない部分（７，１３）が、外側肩部（９）の領域にあるねじ山のない部分（６，１２）よりも少なくとも２倍長いことを特徴とするドリル接続具。
2. 内側肩部（３，１０）の領域にあるねじ山のない部分（７，１３）が外側肩部（９）の領域にあるねじ山のない部分（６，１２）よりも３倍長いことを特徴とする請求項１に記載のドリル接続具。
3. シャフト端面（１０）と外側肩部（９）との間の間隔（１４）が、ソケット端面（４）と内側肩部（３，１０）との間の間隔（１５）よりも大きいことを特徴とする、請求項１または２に記載のドリル接続具。
4. 雌ねじ部分（５）と雄ねじ部分（１１）とが粗い標準ねじ山を備えており、このねじ山の一方のフランク角（２２）が１５〜２０度の範囲の角度を有し、他方のフランク角（２１）が３０度の角度を有していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のドリル接続具。
5. 一方のフランク角（２２）が１８度の角度を有していることを特徴とする、請求項４に記載のドリル接続具。
6. ソケットエレメント（１）内の雌ねじ部分（５）が、シャフトエレメント（２）内の雄ねじ部分（１１）よりも急な円錐の傾きを有していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載のドリル接続具。
7. 円錐の傾きの差が０．０３〜０．３ｍｍ／インチであることを特徴とする、請求項６に記載のドリル接続具。
8. ソケット（２３）の外面（２４）が、端面（４）からほぼ第３ねじ山までくり抜き部を有していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載のドリル接続具。

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