JP7366039B2 - ねじ付き部材、特にナット用の保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ付き部材、特にナット用の保持装置に関する。

特定の用途、特に航空用途、さらに具体的には航空機エンジンでは、締結具がねじ込みによって設けられる必要があり、これはねじ付き部材、典型的にはナットの１つであるにもかかわらず、他のねじ付き部材、例えばボルトのねじ込みまたはねじ戻しの回転中に旋回することを防止するためにアクセスするのが非常に困難である。

後続のねじ込みのために、適切な位置に事前に締結することができるナットが知られている。しかし、これらのナットは多くの場合、特別な非標準ナットである。このようなナットには、別の問題がある：２つの部品をいくつかのボルトによって締結する必要があるとき、一方の部品に固定して位置決めされた該ナットは、他方に対するこの部品の寸法公差の調整を妨げてしまう。例えば、Ｒａｃｅｐａｒｔｓ（ＵＫ）Ｌｔｄ、Ｕｎｉｔ ３、Ｒｏｃｋｆｏｒｔ Ｉｎｄ Ｅｓｔ、Ｈｉｔｈｅｒｃｒｏｆｔ Ｒｄ、Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ、ＵＫによって提供されている「フローティングケージナット」と呼ばれるナットも知られており、これは一方の部品に事前に固定されている本体、すなわちケージに対して半径方向隙間を有して結合するように特別に成形されている。そのような特別なナットは、航空学などの最も要求の厳しい用途で互換性と型式承認の問題を引き起こす。

したがって、本発明の目的は、ねじ付き部材、特にナット用の保持装置を提案することであり、これはねじ付き部材へのアクセスなしにねじ込みを許容し、寸法公差の調整が可能になり、必要に応じて、標準のねじ付き部材、特に標準のナットの使用を可能にする。

本発明によれば、ねじ付き部材、特にナット用の保持装置は、ねじ軸に沿った前記ねじ付き部材とのねじ込み操作中に前記ねじ付き部材を保持するためのものであり、ねじ付き部材は、軸周りの回転に対する連結形状を備え、ねじ込み作用によって締め付けられる部品を少なくとも間接的に支持し、装置は、本体であって、部品に締結されることが意図され、ねじ付き部材と本体との間の半径方向隙間を許容しながら部品に対するねじ付き部材の回転を防止することが可能な回転防止形状を備えた本体を備え、保持装置はまた、中間要素であって、
連結形状に相補的であり、ねじ付き部材と中間要素との間の相対回転に対抗する結合を行うことが可能な形状と、
本体の回転防止形状を用いて、中間要素と本体との間の相対回転に対抗する半径方向隙間を有した結合を行うことが可能な結合手段と
を備える中間要素を備えることを特徴とする。

中間要素と本体は、協働して半径方向隙間を確保し、ねじ付き部材がねじ込み中に部品に対して配置の自由度を有することが許容される。したがって、この自己位置決めの自由度を維持しながら、旋回を防止することができるように特別に設計されたねじ付き部材を使用する必要はもはやない。標準のねじ付き部材、特に問題の用途に対して型式承認されているものを使用することができる。

特に、一実施形態では、ねじ付き部材と中間要素との間の相対回転に対抗する結合は、実質的に半径方向隙間がなく、かつ／または実質的に軸周りの回転隙間がない。したがって、ねじ付き部材の連結形状は、中間要素と効率的に協働し、特にねじ込み中および／またはその完了時および／またはねじ戻し中のねじ付き部材の回転を防止する。「実質的に隙間がない」とは、それにもかかわらず、ナットとねじ込み／ねじ戻しのための通常の工具との間に必要な種類の最小限の隙間があり得ることを意味する。

特定の好ましい実施形態では、中間要素と本体との間の半径方向隙間を有する結合はまた、軸周りに回転隙間を有する。この回転隙間は、半径方向隙間によって許容される半径方向変位を許容または容易にする。原則として、回転隙間は、半径方向隙間によって許容される自由な半径方向変位を許容にするのにちょうど十分な角度ストロークに制限される。

典型的には、中間要素によって支持される相補的形状は、標準のナット連結形状との前記結合を確保するように設計される。

一実施形態では、相補的形状は、特に航空産業などの特定の産業における標準モデルの外部スプラインボルトヘッドまたはナットと結合するためのスプラインボアである。

好ましくは、中間要素は、典型的にはねじ込み工具の方式で、軸の周り全体に分布した結合をねじ付き部材と共に形成することが可能なリングである。これにより、必要に応じて、使用されるねじ付き部材が耐えることができる最大値にねじ込みトルクが達した場合でも、装置はねじ付き部材の回転を防止することが可能になる。

特定の実施形態では、リングは閉じており、これはその材料が軸の周りで全体的に連続していることを意味する。他の実施形態では、実質的に閉じたリングは、それにもかかわらず、例えば軸方向平面にスロットを有し、これは前記相補的形状をボアの壁に機械加工するために、製造中にリングの開口部に放電加工（ＥＤＭ）ワイヤを導入することを可能にする。

典型的には、リングは、ねじ付き部材を取り囲み、本体の少なくとも一部によって取り囲まれている。

好ましくは、中間要素、特にリングは、本質的に変形することができず、特に非弾性であり、これはリングの機能性がその変形、特にその弾性に基づいていないことを意味する。

好ましくは、結合手段は、リングの半径方向外面に形成され、前記半径方向外面は、本体の半径方向内面との前記半径方向隙間を有する。

ある場合では、中間要素と本体との間の結合手段は、円筒壁の凹部に突出する放射状の歯を備え、歯は、典型的には、中間要素によって支持される。一実施形態では、次に凹部は、円筒壁の縁部に形成されたノッチであり、前記縁部は、部品から離れる方向を向いている。このようにして、装置の組み立てが容易になり、その半径方向の空間要件が低減される。

有利な実施形態では、凹部の面は、締め付けられる部品に向かう中間要素の軸方向移動を制限するストッパを形成する。特に、この面は、前述のノッチの基部とすることができる。

装置は、好ましくは、中間要素を本体内に拘束して保持する軸方向保持手段を備える。したがって、少なくとも一度設置されると、本体および中間要素は、分離不可能な全体を形成する。この分離不可能性は、中間要素の軸方向移動を制限する前述のストッパも使用される場合、組み立て前であっても得られる。

一実施形態では、軸方向保持手段は、本体にしっかりと固定されたストッパを備え、中間要素を締め付けられる部品とは反対側を向く側に保持する。ストッパは、好ましくは、本体に締結されたキャップによって、好ましくは圧着によって支持される。キャップは、例えばねじ付き部材がナットであるときにねじ付き部材にねじ込まれるボルトの自由端部の通過を許容するために、中央開口を備えることができる。

別の実施形態では、凹部は、軸に平行な両方向の移動に抗して中間部材を本体内に保持するように、その２つの軸方向端部で閉じられている。

本発明の他の特徴および利点は、以下の説明から、および／または添付の図面からより明らかになるであろう。
本発明の第１の実施形態による保持装置の分解斜視図である。 組み立てられた状態の図１の装置の図である。 部品に設置された本体の軸方向断面図であり、左側の半面図はまた、使用中のアセンブリを示している。 上面断面図であり、右側の半面図は本体を示し、左側の半面図は中間要素と組み立てられており、その上半分はまた、ねじ付き部材としてのナットおよびナットに十分にねじ込まれたボルトを示す。 第２の実施形態による保持装置の切断図および部分断面図を含む斜視図である。

本説明は、特徴の任意の組み合わせにまで及んでおり、この組み合わせが技術的効果を達成し、先行技術と区別される場合、１つまたは同じ段落または異なる段落で、具体的に説明されているよりもより完全かつ／またはより一般的な１つまたは複数の文から分離される場合もある。

図１～図４に示す例では、保持装置は、特にボルト４がねじ込まれている、ねじ戻されている、またはナット２に十分にねじ込まれた状態にある間、その軸３周りのこのナットの回転を防止する働きをする。ねじ込みの効果は、ナット２とボルト４のヘッド８との間の軸方向にいくつかの部品を互いに、ここでは２つの部品６および７に対して互いに締め付けることである。ナットに隣接する部品６は、「締め付けられる部品」と呼ばれ、これは、例えば航空機エンジンのケーシングであり、例えば「追加部品」と呼ばれる、ボルト８のヘッドに隣接する他の部品７は、例えば、典型的には各々がナット２、ボルト４および保持装置１を備えるいくつかの締結システムによって、エンジンのケーシングに締結される構成要素である。ボルト４は、締め付けられる部品６のボア９および追加部品７のボア１１を通過する。製造公差により、ボア９および１１を同じねじ軸３に沿って完全に位置合わせすることが常に可能であるとは限らないため、ナット２が締め付けられる部品６に固定されている場合、ねじ込みが不可能になる場合がある。さらに、より具体的に対象とする用途では、ナット２に隣接した締め付けられる部品６の面には、アクセスすることが困難または不可能である。保持装置１は、ナット２の旋回を防止する一方、ナット２に半径方向変位の一定のマージンを許容するという二重の機能を有し、それによりナット２は、２つのボア９、１１が多少のずれを有する場合であってもボルト４と軸方向に位置合わせすることができ、ボアの少なくとも一方の直径は、前述の公差に対して許容可能であるわずかに大きいサイズを有する。

ナット２は、その半径方向外周上に、ねじ軸３周りの回転に対する連結形状２２を備える。図示の例では、連結形状は、標準の形状、より具体的にはスプラインである。

保持装置１は、締め付けられる部品６に締結するための手段を備えた本体１２を備える。一実施形態では、締結手段は、本体１２自体から半径方向外向きに延びる２つのラグ１３であり、単にスケッチされたリベット１４（図３）によって締め付けられる部品６に締結されることが意図される。軸３周りのラグ１３の位置は、部品６の表面で利用可能な空間に応じて、実施形態ごとに異なり得る。２つのラグ１３は、例えば互いに半径方向に対向することができる。

図示の例では、本体１２は、その軸の両方の軸方向端部が開いた円筒シャフトの形状を有し、ねじ軸３に沿って、または軸３に平行な軸に沿って使用中に延びるが、軸３に対して横方向にわずかにずれている。

本体１２は、部品６に対するねじ付き部材、ここではナット２の回転を防止する一方、ねじ付き部材２と本体１２との間の半径方向隙間を許容することが可能な回転防止形状１６を備える。本体１２が円筒シャフトを有する一実施形態では、回転防止形状は、シャフトの縁部１７に形成されたノッチ１８と突起２０とが交互になったものであり、縁部１７は、締め付けられる部品６から離れる方向を向いている。

本体１２とナット２との間の直接の相互作用の代わりに、保持装置は、中間要素１９であって、
ナット２の連結形状２２に相補的であり、ねじ付き部材（ナット２）と中間要素１９との間の相対回転に対抗する結合を行うことが可能な形状２３と、
本体１２の回転防止形状１６を用いて、中間要素１９と本体１２との間の相対回転に対抗する半径方向隙間を有した結合を行うことが可能な結合手段２４と
を備える中間要素１９をさらに備える。

したがって、ねじ付き部材（ナット２）は、軸３に平行な、または軸３と統合された軸周りに本体１２に対して旋回することが防止される。本体１２自体が締め付けられる部品６に締結されるので、ねじ付き部材（ナット２）は、締め付けられる部品６に対してそのような軸周りに旋回することが防止される。しかし、本体１２に対する中間要素１９の半径方向隙間により、ねじ付き部材２は、ボルト４に自己の中心を合わせるために、締め付けられる部品６に対して半径方向変位の自由度を有する。ボルト自体は、特に製造公差のために、概略的に示されているものとは異なり、一般に互いに対して横方向にわずかにずれているボア９および１１によって配置されている。

好ましくは、ねじ付き部材２と中間要素１９との間の相対回転に対抗する結合は、実質的に半径方向隙間がなく、軸３周りの回転隙間がない。したがって、ねじ付き部材２と中間要素１９との間の保持は、ねじ込み中に保持トルク負荷をナット２に加えるための要件を完全に満たす。半径方向隙間は、軸から離れた位置にあるため、中間要素１９と本体１２との間の力が小さい場合に完全に確保される。

ここで選択された、連結形状としてスプラインを有するねじ付き部材の例では、相補的形状は、好ましくは、ねじ付き部材（ナット２）のスプラインと相補的なスプラインボアである。

特に、限定ではないが、上記の例では、中間要素１９は好ましくはリングである。好ましくは、リングは、ねじ付き部材（ナット２）を取り囲み、特に本体が前述のようにシャフトの形態で製作されるとき、本体１２の一部によって取り囲まれている。

中間要素がリングであるとき、中間要素１９と本体１２との結合手段は、リングの半径方向外面２７に形成することができ、前記半径方向外面は、本体の半径方向内面２６との前記半径方向隙間Ｊ（図４）を有する。

図示のような特定の実施形態では、中間要素１９と本体１２との間の結合手段は、円筒壁の凹部、ここではノッチ１８に突出し、したがってこの例では本体１２に属する放射状の歯２８を備え、放射状の歯は、ここでは中間要素１９によって支持される。

中間要素１９が本体１２内で最大に偏心しているときでさえ、歯２８は、その凹部から外れることができない。図示の例では、これは、直径隙間２Ｊ（半径方向隙間Ｊの２倍）よりも大きい歯２８の半径方向長さによって得られる。

好ましくは、凹部の面、ここではノッチ１８の基部は、締め付けられる部品６に向かう中間要素１９の軸方向移動を制限するストッパを形成する。中間要素１９の軸方向移動は、図示の例では、ノッチ１８の基部に当接する歯２８によってより正確に制限される。

好ましくは、中間要素１９と本体１２との間の半径方向隙間Ｊを有する結合はまた、軸１周りの平均相対角度位置の一方の側および他方の側に回転隙間Ｒ（図４）を有する。この回転隙間は、本体１２に対する中間要素１９の半径方向変位を容易にする。

図示の例では、ナット２およびリング１９のスプラインは、歯２８およびノッチ１８よりも多く、特に２倍多い。

図面は、典型的には、拡大された縮尺、例えば２．５縮尺である。そのような場合、中間要素１９と本体１２との間の０．５ｍｍ（したがって、直径にわたって１ｍｍ）程度の半径方向隙間は、特定の用途において適切である。しかし、本発明は、特定の寸法に限定されない。

好ましくは、装置は、中間要素を本体内に拘束して保持する軸方向保持手段を備える。一例では、これらの手段は、本体１２にしっかりと固定され、中間要素１９を締め付けられる部品６とは反対側を向く側に保持するストッパ２９を備える。中間要素１９は、軸方向隙間が低減されているが、本体１２に対して、上述の半径方向隙間によって許容されるその半径方向変位を許容にするのに十分である。

ストッパは、本体に締結されたキャップ３１によって支持され得る。図示の例では、この締結は、その下縁部３２を本体の斜めの肩３３の後ろに圧着することによって行われる。図１では、キャップの下縁部は、圧着後のその円錐形で示されており、この縁部は、圧着前は円筒形である。

キャップ３１は、典型的には、ストッパ２９を形成するフランジによって取り囲まれた中央開口部３４を備える。

保持装置は、例えばインコネル合金から製作される。

図５に示す実施形態は、図１～図４の実施形態とは異なる限りにおいてのみ説明され、図１～図４の実施形態の要素と同様の図５の要素には、５０だけ増加した参照番号が割り当てられる。

ストッパ７９は、本体６２との単一のピースから作られ、したがって本体６２の一体部品を形成する。この目的のために、一実施形態では、本体６２とリング６９は、３Ｄ印刷によって共に製作され、リング６９は、本体６２の拘束下で得られる。一実施形態では、凹部６８は、図１～図４の例のようにではなく、ストッパ７９によって、締め付けられる部品から離れた側で軸方向に閉じられた窓であり、ノッチは、部品から離れた側で開き、次にキャップ３１によって閉じられるが、その設置には追加の製造ステップが必要である。

歯７８がストッパ７９とこのストッパに面する窓の面との間に介在されているという事実により、リング６９は、本体６２の軸方向に拘束されている。

歯７８は、先の実施形態の歯２８と同様に、リング６９と本体６２との間の本発明によって提案される半径方向隙間を確保するのに十分な移動の自由度を有して窓６８に係合する。しかし、先の実施形態と同様に、歯は半径方向に十分に長いので、リング６９が本体６２内で最大に偏心している場合でさえ、歯は窓６８から外れることができない。

図５と同様の構造はまた、特にｃｏｍｐａｎｙ Ａｌｌｉａｎｃｅ ＭＩＭ、Ｚｉ Ｆｏｕｌｏｔｔｉｅｒｅ、２２ ｒｕｅ ｄｅ ｌ’Ｅｕｒｏｐｅ、２５４１０ Ｓａｉｎｔ－Ｖｉｔ、Ｆｒａｎｃｅによって提供されるような、焼結凝集金属粉末を使用したＭＩＭ（金属射出成形）によって製作することができる。

もちろん、本発明は、説明され示された例に限定されない。標準の連結形状のナットは、スプラインナット以外のナット、例えば六角ナットであってもよく、その場合、中間要素は、相補的形状として、６面または１２面キャビティを有することができる。キャップは、本体の変形可能な部品を圧着するか、または本体のボアに挿入されたサークリップタイプの弾性ロックリングによっても置き換えることが可能である。キャップを使用する場合、圧着ではなく、例えば溶接、特にスポット溶接、または収縮によっても締結することができる。１２などの本体は、６などの部品に圧着またはスナップ留めすることができ、その場合、１３などのラグは、必ずしも存在しない。

Claims (20)

1. ねじ付き部材、特にナット（２）用の保持装置であって、ねじ軸（３）に沿ったねじ込みまたはねじ戻しの操作が行われている間、またはねじ込み状態にある間に前記ねじ付き部材を保持するためのものであり、前記ねじ付き部材（２）は、前記ねじ軸（３）周りの回転に対する連結形状を備え、ねじ込み作用によって締め付けられる部品（６）を少なくとも間接的に支持し、前記保持装置は、本体（１２、６２）であって、前記部品（６）に締結されることが意図され、前記ねじ付き部材（２）と前記本体（１２、６２）との間の半径方向隙間（Ｊ）を許容しながら前記部品（６）に対する前記ねじ付き部材（２）の回転を防止することが可能な回転防止形状（１６）を備えた本体（１２、６２）を備え、前記保持装置は、中間要素（１９、６９）であって、
   前記連結形状（２２）に相補的であり、前記ねじ付き部材（２）と前記中間要素（１９、６９）との間の相対回転に対抗する結合を行うことが可能な形状（２３）と、
   前記本体（１２、６２）の前記回転防止形状（１６）を用いて、前記中間要素（１９、６９）と前記本体（１２、６２）との間の相対回転に対抗する半径方向隙間を有した結合を行うことが可能な結合手段（２４、２８、７８）と
   が設けられた中間要素（１９、６９）をさらに備えることを特徴とする、保持装置。
2. 前記ねじ付き部材（２）と前記中間要素（１９、６９）との間の相対回転に対抗する前記結合は、実質的に半径方向隙間がないことを特徴とする、請求項１に記載の保持装置。
3. 前記ねじ付き部材（２）と前記中間要素（１９、６９）との間の相対回転に対抗する前記結合は、実質的に前記ねじ軸（３）周りの回転隙間がないことを特徴とする、請求項１または２に記載の保持装置。
4. 半径方向隙間（Ｊ）を有する前記結合はまた、前記ねじ軸（３）周りに回転隙間（Ｒ）を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の保持装置。
5. 相補的形状（２３）は、標準のナット（２）の連結形状（２２）との前記結合を確保するように設計されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の保持装置。
6. 相補的形状（２３）は、スプラインボアであることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の保持装置。
7. 前記中間要素（１９、６９）は、リング、特に前記ねじ軸（３）周りで実質的に閉じたリングであることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の保持装置。
8. 前記リング（１９、６９）は、前記ねじ付き部材（２）を取り囲み、前記本体（１２、６２）の少なくとも一部によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項７に記載の保持装置。
9. 前記結合手段（２４、２８、７８）は、前記リング（１９、６９）の半径方向外面（２７）に形成され、前記半径方向外面は、前記本体（１２、６２）の半径方向内面（２６）との前記半径方向隙間（Ｊ）を有することを特徴とする、請求項７または８に記載の保持装置。
10. 前記結合手段は、円筒壁の凹部（１８、６８）に突出する放射状の歯（２８、７８）を備えることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の保持装置。
11. 前記歯（２８、７８）は、前記中間要素（１９、６９）に属することを特徴とする、請求項１０に記載の保持装置。
12. 前記凹部は、前記円筒壁の縁部に形成されたノッチ（１８）であり、前記縁部は、前記部品（６）から離れる方向を向いていることを特徴とする、請求項１１に記載の保持装置。
13. 前記凹部（１８）の面は、前記締め付けられる部品（６）に向かう前記中間要素（１９）の軸方向移動を制限するストッパを形成することを特徴とする、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の保持装置。
14. 前記凹部（６８）は、２つの軸方向端部で閉じられ、それによって軸方向への両方向の移動に抗して前記中間要素（６９）を前記本体（６２）内に保持することを特徴とする、請求項１１に記載の保持装置。
15. 前記中間要素（１９、６９）を前記本体（１２、６２）内に拘束して保持する軸方向保持手段（２９、７９）を備えることを特徴とする、請求項１～１３のいずれか一項に記載の保持装置。
16. 前記軸方向保持手段は、前記本体（１２、６２）にしっかりと固定されたストッパ（２９、７９）を備え、前記中間要素（１９、６９）を前記締め付けられる部品（６）とは反対側を向く側に保持することを特徴とする、請求項１５に記載の保持装置。
17. 前記ストッパ（２９）は、前記本体（１２）に締結されたキャップ（３１）によって支持されることを特徴とする、請求項１６に記載の保持装置。
18. 前記キャップ（３１）は、中央開口部（３４）を備えることを特徴とする、請求項１７に記載の保持装置。
19. 前記中間要素（１９、６９）は、本質的に変形することができず、特に非弾性であることを特徴とする、請求項１～１７のいずれか一項に記載の保持装置。
20. 前記ストッパ（２９）は、前記本体（１２）に締結されたキャップ（３１）によって、圧着によって支持されることを特徴とする、請求項１７に記載の保持装置。

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