JP4712705B2 - ボルト接続によるコンポーネントのコントロールされた取り付けのためのダブルナット - Google Patents

Description

本発明は、ボルト接続による部品又はコンポーネントのコントロールされた取り付け（締め付け又は固定）のためのダブルナットに関する。ダブルナットは、ボルトのネジ端部にネジ留めされる雌ネジ、及び、ボルト接続を用いて取り付けられるべき部品又はコンポーネント上に支持された加圧スリーブがネジ留めされる雄ネジをもつ引張スリーブを備えている。引張スリーブの雄ネジは油圧ボルト締め付けシリンダのプル・ブッシングにネジ留めするためにも役立ち、この油圧ボルト締め付けシリンダは、引張スリーブ及び加圧スリーブに係合したサポート・ブッシングであって、ボルト接続を用いて取り付けられるべきコンポーネント上に支持されたサポート・ブッシングを備えている。

上記の種類のダブルナット、及び、締め付け又は取り付けのための油圧ボルト締め付けシリンダは、米国特許第４，８４４，４１８Ａ号に記載されている。引張スリーブは、引張スリーブの全長に亘って延在する雄ネジを備えている。加圧スリーブは、その雌ネジを用いて、引張スリーブの雄ネジにネジ留めされる。同様に、加圧スリーブの雌ネジは加圧スリーブの全長に亘って延在し、加圧スリーブと一体的に形成されたカラー又はフランジは引張スリーブの低い部分に達する。

ボルト接続を締め付けるため、油圧ボルト締め付けシリンダのプル・ブッシングは引張スリーブの開放端にネジ留めされ、ボルト締め付け手段は圧力を加えられる。サポート・ブッシングは、取り付けられるべきコンポーネントのサポート表面に支持され、加圧スリーブが上向きに、かつ、サポート表面から離れる方向に持ち上げられるように、ボルトを拡張又は広げる。続いて、加圧スリーブはサポート表面に向って下向きにネジ留めされ、加圧スリーブ上のカラーは引張スリーブの対応する端から離れる。ボルト締め付けシリンダ内の圧力が解放されるとき、ボルト内の張力は引張スリーブ、加圧スリーブ、及び、加圧スリーブ上のカラーを通して、取り付けられるべきコンポーネントのサポート表面へ伝達され、その結果、ボルト接続内の初期張力が維持される。

ダブルナットの公知の実施態様では、引張スリーブの下方ネジに加わる応力は、加圧スリーブのネジが終わる領域内にあるネジに加わる応力より顕著に高い。そのことは、特に、スペースの理由によって、引張スリーブ及び加圧スリーブの壁がボルトの径と比べて薄く保たれる必要がある場合には、ボルト接続に加えることができる初期張力を制限する。

したがって、本発明の一つの目的は、引張スリーブと加圧スリーブの壁を薄くしたままで、できる限り効率的な材料の利用を実現するため、引張スリーブと加圧スリーブとの間でネジに加わる応力の分布ができる限り均一になるように、ダブルナットを構成することである。

この目的から進んで、上記の種類のダブルナットに対して、加圧スリーブの雌ネジが、取り付けられるべきコンポーネントに隣接した引張スリーブの端から少なくとも１個のネジ山の距離で、引張スリーブの雄ネジと係合することが提案される。

この簡単な対策はネジに加わる応力の分布を顕著に改善するので、たとえ、スペースが制限され、引張スリーブと加圧スリーブの壁が、それによって、ボルトの径と比べて薄くなっても、高い初期張力がダブルナットによって印加され、維持されることが試験によって分かった。

加圧スリーブの雌ネジが、取り付けられるべきコンポーネントに隣接した引張スリーブの端から上記の数個のネジ山の距離で、引張スリーブの雄ネジに係合することを実現させるために、引張スリーブ及び／又は加圧スリーブは、それらのネジ山の相互の係合がない領域内で表面仕上げされるか、又は、凹部が設けられる。

さらなる実施態様によれば、これは、加圧スリーブの下にワッシャを設置することにより達成されるが、このことにより、ワッシャが引張スリーブの周りに延在し、加圧スリーブだけがワッシャ上に支持される。

その場合、ワッシャの高さは、引張スリーブのネジ山と加圧スリーブのネジ山の相互の係合がない領域と少なくとも等しくすべきであるが、その高さを超えても構わない。

ワッシャの領域では、引張スリーブは雄ネジを有することなく構成することができる。

十分に高い初期張力をボルト接続に加えることを可能にするために、たとえ、取り付けられるべき部品又はコンポーネントの強度が低い場合であっても、ワッシャは加圧スリーブの径より大きい径をもつ。

ワッシャは、圧力下の加圧スリーブの膨張又は破損を大部分回避するように、加圧スリーブの円筒状外面の周りに密接に延在する円筒状内面を有する皿穴を備えることもできる。

更に、ワッシャは、特にその高さが少ない個数のネジ山だけに対応する場合には、高強度材料で作ることが可能である。

実装を容易化するため、ワッシャは加圧スリーブに磁力によって貼り付けてもよく、これは、たとえば、小型永久磁石をワッシャ内に埋め込むか、又は、ワッシャ全体を永久磁性にすることによって実現される。
本発明は、図面に表された実施態様を用いて以下に詳細に説明される。

取り付けられるべき部品又はコンポーネント１は、加圧スリーブ７のための接触面１３及びスクリュー−オン・ボルト２のための穴１２でもって部分的にのみ表されている。

ボルト２は、引張スリーブ４がその雌ネジ５を用いてネジ留めされるネジ端部３を有する。引張スリーブ４は、円筒状外面１６を備えた加圧スリーブ７が対応する雌ネジ８を用いてネジ留めされる雄ネジ６を有する。雄ネジ６の一部分は、図２に関して後述されるように、露出し、油圧ボルト締め付けシリンダ１８のプル・ブッシング２４にネジ留めされる。

加圧スリーブ７はワッシャ１１に接して支持され、ワッシャ１１の内面１７を有する円筒状皿穴内に着座する。ワッシャ１１は取り付けられるべきコンポーネント１の接触面１３に支持される。ワッシャ１１の円筒状内面１７は加圧スレーブ７の円筒状外面１６を密接に取り囲むので、その領域において、圧力下の加圧スリーブ７の膨張又は破損が大部分回避される。

ワッシャ１１の結果として、引張スリーブ４の雄ネジ６のある領域は加圧スリーブ７の雌ネジ８と係合しないので、引張スリーブ４は、加圧スリーブ７のネジと係合しないセグメント９を有する。

セグメント９の高さは、少なくとも１回転のネジ又は１個のネジと等しくすべきであり、たとえば、ワッシャ１１の高さによって決まる。引張スリーブ４上のセグメント９は、ネジ山なしで構成可能であり、換言すれば、表面仕上げされるか、又は、凹部が設けられる。

同じ効果は、図２に表されるように、ワッシャが使用されない場合にも達成され、正確には、加圧スリーブ７が接触面１３に直接支持され、少なくとも加圧スリーブ７の雌ネジ８、もしくは、引張スリーブ４の雄ネジ６、又は、両方は同様に表面仕上げされるか、又は、凹部が設けられる。

ワッシャ１１又は上記の表面仕上げのいずれかによって決められるセクション９の高さは重要でない。その高さは、少なくとも１回転のネジの進みに達しなければならないが、かなり高くてもよく、その理由は、米国特許第４，８４４，４１８Ａ号による実施態様のように、引張スリーブ４の最初のネジ山を解放する効果はいずれの場合でも現れ、応力はより多数のネジ山に分布されるからである。

表示されたように、ワッシャ１１の径は、加圧スリーブ７の外径より大きくてもよく、自由スペース又は遊びが小さいならば、皿穴１５の径と等しくてもよい。その場合、以下に説明されるように、油圧ボルト締め付けシリンダ１８のサポート・ブッシング２０はワッシャ１１の表面に支持される。ワッシャ１１の外径が加圧スリーブ７の外径と等し句することも可能であるが、その場合には、サポート・ブッシング２０は接触面１３に直接支持される。

小型永久磁石１４がワッシャ１１に埋め込まれ、その結果、ワッシャ１１は加圧スリーブ７に付着又は貼り付くので、実装が容易化される。

同じ効果はワッシャ１１の全体が永久磁性である場合にも達成される。

好ましくは、ワッシャ１１は高強度材料で作られるので、それより弱い材料で作られたコンポーネント上でも、ボルト接続において高い初期張力が実現される。

図３はボルト２の締め付け方法を示す。最初に、付着ワッシャ１１の付いた加圧スリーブ７が既にネジ留めされた引張スリーブ４は、ワッシャ１１が、取り付けられるべきコンポーネント１に着座するまで、ボルト２のネジ端３にネジ留めされる。続いて、雌ネジを有するプル・ブッシング２４は、引張スリーブ４の雄ネジ６の依然として露出している一部分にネジ留めされる。プル・ブッシング２４は油圧ボルト締め付けシリンダ１８の一部分であり、加圧スリーブ７の周りに延在するサポート・ブッシング２０の領域がワッシャ１１でサポートされるまでネジ留めされる。同時に、回転ブッシング２１の内歯（詳細には図示されない）は、加圧スリーブ７上の対応する外歯１０などと係合させられる。加圧下の油圧液体が、圧力コネクション１９を介して、油圧ボルト締め付けシリンダ１８に供給されると、プル・ブッシング２４は引張スリーブ４を上向きに引っ張り、一方、サポート・ブッシング２０はワッシャ１１に支持される。このようにして、ボルトは、たとえば、引張スリーブ上のマーキングによって直接的に決められる所定の程度まで膨張又は伸張される。同時に、加圧スリーブ７は、上向きに、かつ、取り付けられるべきコンポーネント１から離れる方向へ持ち上げられ、ワッシャ１１に着座するまで、回転ドライブ２２を用いて容易に下向きにネジ留めされる。油圧ボルト締め付けシリンダ１８内の圧力がその後に解放されると、ボルト２の膨張は維持され、油圧ボルト締め付けシリンダ１８は引張スリーブ４からねじって外され、さらなる締め付け手順のため使用される。

油圧ボルト締め付けシリンダ１８が回転ドライブ２２を備えていないならば、加圧スリーブ７は、開口部２３を通るピンを導入し、そのピンを加圧スリーブ７内のボア（図示せず）に挿入することにより下方へネジ留めされる。加圧スリーブ７は次にそのピンを用いて下方へネジ留めされる。

引張スリーブ４及び加圧スリーブ７を備えているダブルナット又は引張ナットを締め付ける適切な油圧ボルト締め付けシリンダは同一出願人による独国特許第１９６３８９０１Ａ１号に記載されている。

ワッシャを用いる本発明によるダブルナットの断面図である。 ワッシャを用いない本発明によるダブルナットの断面図である。 油圧ボルト締め付けシリンダが設置された図１のダブル又は引張ナットの部分断面図である。

Claims (10)

1. ボルト接続による部品又はコンポーネント（１）のコントロールされた取り付けのためのダブルナットであって、
   ボルト（２）のネジ端部（３）にネジ留めされる雌ネジ山（５）、及び、雄ネジ山（６）を有する引張スリーブ（４）と、
   前記コンポーネント（１）に支持される加圧スリーブ（７）とを備え、
   前記加圧スリーブ（７）は、雌ネジ山（８）を有し、該雌ネジ山を介して該加圧スリーブが前記引張スリーブ（４）の雌ネジ山（６）にネジ留めできるように構成され、
   前記加圧スリーブ（７）の雌ネジ山（８）は、前記コンポーネント（１）に面した前記引張スリーブ（４）の端から数個のネジ山の距離だけ該加圧スリーブ（７）の雌ネジ山（８）が離れるように、前記引張スリーブ（４）の雄ネジ山（６）と係合し、
   前記引張スリーブ（４）の雄ネジ山（６）は、更に、前記コンポーネント（１）に支持されるサポート・ブッシング（２０）であって、該引張スリーブ（４）と前記加圧スリーブ（７）の上を越えて延在するサポート・ブッシング（２０）を具備する液圧式又は気圧式ネジ締め付けシリンダ（１８）の引張ブッシュ（２４）をネジ留めするように構成される
   ことを特徴とするダブルナット。
2. 前記引張スリーブ（４）と前記加圧スリーブ（７）の内の少なくとも一方は、引張スリーブ（４）の雄ネジ山（６）と加圧スリーブ（７）の雌ネジ山（８）とが相互に係合しない領域内で表面仕上げされるか、又は、凹部が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のダブルナット。
3. 前記引張スリーブ（４）の周りに延在するワッシャ（１１）を具備し、前記加圧スリーブ（７）は、該ワッシャ（１１）にサポートされることを特徴とする、請求項１に記載のダブルナット。
4. 前記ワッシャ（１１）の高さは、前記引張スリーブ（４）の雄ネジ山（６）と前記加圧スリーブ（７）の雌ネジ山（８）とが相互に係合しない領域と等しいことを特徴とする、請求項３に記載のダブルナット。
5. 前記ワッシャ（１１）が前記加圧スリーブ（７）に磁力によって付着することを特徴とする、請求項３または４に記載のダブルナット。
6. 小型永久磁石が前記ワッシャ（１１）内に埋め込まれることを特徴とする、請求項５に記載のダブルナット。
7. 前記ワッシャ（１１）が永久磁性であることを特徴とする、請求項５に記載のダブルナット。
8. 前記ワッシャ（１１）が前記加圧スリーブ（７）より大きい径を有することを特徴とする、請求項３から７のいずれか一項に記載のダブルナット。
9. 前記ワッシャ（１１）が前記加圧スリーブ（７）の円筒状外面（１６）を密接に取り囲む円筒状内面（１７）を有する皿穴を備えることを特徴とする、請求項３から８のいずれか一項記載のダブルナット。
10. 前記ワッシャ（１１）が高強度材料で作られることを特徴とする、請求項３から９のいずれか一項に記載のダブルナット。

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