JPH04211766A - テーパ付き膨張密封プラグ - Google Patents

テーパ付き膨張密封プラグ

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JPH04211766A
JPH04211766A JP3047700A JP4770091A JPH04211766A JP H04211766 A JPH04211766 A JP H04211766A JP 3047700 A JP3047700 A JP 3047700A JP 4770091 A JP4770091 A JP 4770091A JP H04211766 A JPH04211766 A JP H04211766A
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plug
plug body
sealing plug
hole
inflatable sealing
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JP3047700A
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Ii Leighton Lee
レイトン　リー　ザ　セカンド
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    • 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
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/10—Means for stopping flow from or in pipes or hoses
    • F16L55/12—Means for stopping flow from or in pipes or hoses by introducing into the pipe a member expandable in situ
    • F16L55/128—Means for stopping flow from or in pipes or hoses by introducing into the pipe a member expandable in situ introduced axially into the pipe or hose
    • F16L55/13—Means for stopping flow from or in pipes or hoses by introducing into the pipe a member expandable in situ introduced axially into the pipe or hose the closure device being a plug fixed by plastic deformation

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、概略的には、膨張密封
プラグに関するものであり、一層詳しくは、金属ケース
、金属鍛造品その他の金属部品ならびにプラスチック部
品にあるアクセス孔その他の孔を密封する新規で改良し
たテーパ付き膨張プラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】１９５８年１月２８日に付与された、「
ピンプラグ」なる名称のＬｅｉｇｈｔｏｎ　　Ｌｅｅ，
ＩＩの米国特許第２，８２１，３２３号に開示されてい
るタイプの従来の膨張プラグは液圧システムを密封する
ように設計されている。液圧システムの圧力は高いので
、かなり大きな強度と硬度を持つ材料を利用しなければ
ならない。これは、また、１９８９年９月にＫｏｌｐ、
ＡｎｄｅｒｓｏｎおよびＤｉｃｋｅｙに許された、「高
圧ピンプラグ」なる名称で、より高い範囲のシステム圧
力にさらされる液圧システムの密封を改良している米国
特許第４，８６７，３３３号に開示されているような改
良された膨張プラグを必要とする。これら従来のプラグ
は、共に、円筒形のプラグ部材に設けた中心軸線方向の
孔内へテーパ付きのピンを押し込むことによって制御し
ながらプラグ部材の膨張を行い、プラグの壁面をすえ付
け孔と係合させるようになっている。同様に、１９７４
年７月２３日にＨｉｒｍａｎｎに付与された米国特許第
３，８２５，１４６号に開示されている膨張プラグも、
内部の膨張部材、この場合、ボールを使用し、それをよ
り小さい直径の孔に押し込むようになっている。前記プ
ラグでは、膨張部材の挿入時にプラグの移動を防ぐため
にすえ付け孔内に肩部が必要である。これらの理由のた
めに、従来のプラグのすえ付けには、当初の孔よりも大
きい内径を有するすえ付け孔をリーマー加工しなければ
ならない。プラグの比較的小さいサイズにより、工具加
工またはリーマー通し技術における小さな変化も、プラ
グの外面とすえ付け孔の内面の間の、プラグの機能にと
って充分な間隙を生じさせる可能性がある。したがって
、前記従来の膨張プラグでは、すえ付け孔と未膨張のプ
ラグ外面の間にすえ付け公差を与えなければならない。 或る従来の膨張プラグのすえ付け時、プラグの半径方向
膨張の一部は、間隙が塞がれつつあるときにすえ付け孔
と係合する前に生じる。従来のプラグ部材は均一な外径
となっており、これはすえ付け孔の内径を超えてはなら
ない。同時に、プラグ壁面とすえ付け孔との間の間隙は
最大となっているが、これはプラグの機能と無理に妥協
することなくプラグの膨張によって塞ぐことができる。 指定性能レベル、すなわち、プラグの膨張圧力は、すえ
付け孔に加えられる半径方向の力に依存し、これはまた
、プラグ外面とすえ付け孔の間の間隙が塞がれた後のプ
ラグの膨張量に依存する。したがって、全プラグ膨張量
は指定密封性能にとって必要な膨張量にすえ付け公差を
加えた量まで大きくしなければならない。一例として、
もし特定の材質、孔サイズおよび他の変数を与えた場合
に１０００分の８インチの最小半径方向膨張量が必要と
され、１０００分の２インチの半径方向公差がすえ付け
孔の直径の変化について与えなければならないならば、
プラグの全膨張量は最小膨張量とすえ付け公差の合計に
等しくなければならず、この場合、１０００分の１０イ
ンチである。ここで、或る種のすえ付けでは完全な嵌合
を得ることができ、その結果、構成要素が全半径方向膨
張量（この場合、０．０１０インチ）を許容しなければ
ならないことが考えられる。したがって、すえ付け孔を
含む構成要素の設計においては、密封するのに必要な量
よりも大きい偶発的な全半径方向膨張量の予測をしてお
かなければならない。しばしば、すえ付け孔は膨張の応
力を吸収するように設計したボスに形成される。一般に
、膨張が大きければ、ボスの直径がそれだけ大きくなけ
ればならず、これは重量の増大を招く。必要以上に重く
なければならない構成要素は、一般に、特に宇宙用途で
は、欠陥と考えられる。すえ付け公差を吸収するのに従
来プラグで必要とされる余分な膨張量は、すえ付け環境
の考慮に加えて多数の悪い結果を招く。特に、膨張部材
としてピンを利用するプラグでは、すえ付けを助けるべ
くピンにワックスのコーティングを施す必要があること
がわかった。加えて、ピンとプラグ部材の事前組み立て
は実用的でないことがわかった。これは、一部は、ピン
の大きな直径のためであり、一部は、再挿入で生じるプ
ラグ本体の半径方向のひずみのためである。ピンは制御
した状態でプラグ内へ挿入されないため、ピンを貫いて
通気孔を設け、すえ付けの障害となる任意の物質を逃が
すようにしなければならない。ワックス・コーティング
と通気孔は製造コストを上げ、一体型のプラグの場合よ
りも組立体のすえ付けが難しくなる。
【０００３】さらに、実際に、すえ付け孔と従来のプラ
グの外径との間の間隙が不充分すなわち負である状況で
は、プラグをすえ付け孔に押し込んだときに密封面に損
傷を与える可能性がある。さらに、従来の膨張プラグは
、孔・プラグ間隙を最小限に抑えることの重要性の故に
、孔のサイズに合わせて種々のサイズで製造、保管して
おかなければならない。種々のサイズを利用できる場合
でも、プラグの適切な機能を確保するにはすえ付けを比
較的精密に行わなければならない。
【０００４】本発明の主目的は、前記の要件を満たし、
かつ、すえ付け孔に肩部を設けることなく容易にすえ付
けることのできる新規で改良した膨張密封プラグを提供
することにある。
【０００５】本発明の別の目的は、経済的に製作、すえ
付けでき、かつ、１２，０００ｐｓｉ以上の液圧システ
ム圧力を効果的に密封できる新規で改良した密封プラグ
を提供することにある。
【０００６】本発明のまた別の目的は、比較的広範囲の
直径を有する開口を密封するための新規で改良した密封
プラグを提供することにある。
【０００７】本発明のまたさらに別の目的は、プラグ面
とすえ付け孔の半径方向間隙を最小に保ってすえ付ける
ことのできる新規で改良した密封プラグを提供すること
にある。
【０００８】本発明の他の目的および利点は、好ましい
実施例および図面についての以下の説明から明らかにな
るであろうし、部分的に以下により詳しく指摘するつも
りである。
【０００９】本発明は、構造上の特徴において、以下に
説明する構造に例示した構成要素およびその配置の組み
合わせからなるが、本発明の範囲は特許請求の範囲に示
すものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、本体が截頭円
錐形の孔係合用表面を形成する軸線方向のテーパ付きの
外面を有し、また、内端よりも大きな直径を有する外端
を有する新規で改良した膨張プラグである。このプラグ
はプラグ本体と膨張部材をからなり、膨張部材はプラグ
本体の開口した外端から内端まで軸線方向に延びる同軸
の孔によって形成されるソケット内に挿入される。膨張
部材の直径は同軸の孔の内径よりも大きく、その結果、
すえ付け時、プラグが半径方向に膨張させられる。膨張
部材は、ソケット内に部分的に挿入することによってプ
ラグ本体と部分的に事前組み立てしてあっても良い。
【００１１】
【作用】本発明のプラグを挿入しようとしているすえ付
け孔は、まず、プラグ本体の孔係合表面と同じテーパ角
を与えるようにリーマー通しあるいは形成する。プラグ
をすえ付け孔に挿入したとき、プラグ本体およびすえ付
け孔の平行な対向面は密着係合するように動かされる。 すえ付け孔にプラグを挿入した後、膨張部材は同軸プラ
グ孔内へ押し込まれ、膨張部材の外径と同軸プラグ孔の
内径の差により、プラグ本体を制御可能な状態で半径方
向に膨張させる。好ましい実施例の１つでは、膨張部材
はテーパ付きのピンであり、このピンがこれもテーパの
ついたプラグ本体の同軸孔内へ挿入される。膨張部材の
別の形態では、球形すなわちボール形の部材やほとんど
テーパがないか小さいピンであり、このような膨張部材
と共に、同軸孔のテーパは少ないか、あるいは、まった
くない。
【００１２】すえ付け孔のテーパにより、すえ付け中に
膨張部材に加えられる力に応答してプラグ本体の内向き
軸線方向移動を阻止するのにすえ付け孔内の肩部は不要
である。すえ付け孔の内径は従来のプラグのように精密
に調整する必要がない。これは、プラグ外径とすえ付け
孔内径の間の変化が、プラグの孔係合表面とすえ付け孔
の内面の間隙あるいは干渉となるよりもむしろ、プラグ
を挿入する深さの変化となるからである。本発明のプラ
グでは、半径方向膨張があるとしても、それはプラグと
すえ付け孔の間隙を塞ぐのに用いられるのは少なく、半
径方向膨張力のほとんどあるいはすべてがプラグとすえ
付け孔の係合に向けられる。プラグをリーマー通しした
すえ付け孔内へ挿入するにはほんの少しの力で良いので
、プラグとすえ付け孔の表面を損傷する機会は減る。
【００１３】プラグ本体の外面はすえ付け孔との密封係
合を助けるように種々の方法で形成することができる。 図示の好ましい実施例では、プラグ本体外面に軸線方向
に隔たった環状の周溝が形成してあって軸線方向に交互
に溝部とランド部を与えている。プラグ本体の半径方向
膨張時に、ランド部はすえ付け孔内にプラグを保持する
ための環状シールとなる。図示の溝はほぼＵ字形となっ
ていて直角の縁を持っているが、別の形状も可能である
。たとえば、間隔を置いてＶ字形の溝を形成してのこ歯
状のランドを設けても良いし、あるいは、溝もランドも
まったくないようにしても良い。
【００１４】
【実施例】図面を参照して、ここでは、同様の参照符号
は同様の部分を示している。図１には、本発明による密
封プラグが全体的に参照符号１０で示してある。この密
封プラグは、ほぼ截頭円錐形の内側ピン１２を有する膨
張手段と、この内側ピン１２を受け入れる同軸の盲孔１
６を有するほぼ截頭円錐形のプラグ本体１４とからなる
。プラグ本体１４の盲孔１６は、その内端壁面１８と外
端のところで小さく面取りして形成した拡大開口部２０
との間に一定の軸線方向テーパを有する。これによって
截頭円錐形のソケット２２が形成され、これは盲孔１６
のほぼ全長にわたって延在し、外端（すなわち、開口部
２０）のところで直径が大きくなっている。内側ピン１
２はソケット２２のテーパ（もしあるとして）とほぼ一
致するテーパ角を持つほぼ截頭円錐形の外面２４を有す
る。このピン外面２４は外端から面取りしたりアールを
付けた内端２６までピン２４のほぼ全長にわたって延び
る截頭円錐形のピンくさびを形成する。
【００１５】図１に示すように、ソケット２２は、その
大きい方の直径（Ｄ）が小さい方の直径（ｄ）を超える
量対Ｄ、ｄの平面間の軸線方向距離（ｌ）の比を意味す
る夾角（ａ）のタンジェントが０．０３６５に等しい、
すなわち、Ｔａｎａ　　＝（Ｄ−ｄ）／ｌ＝０．０３６
５となるようなテーパ角を有する。ここで、「ａ」はソ
ケット２２のテーパの夾角であり、「Ｄ」はほぼ開口部
２０に向かうが面取り領域を含まない部位におけるソケ
ット２２の内径であり、「ｄ」は部位Ｄと内壁面１８の
間であるが、面取り領域を含まない部位のところでのソ
ケット２２の内径であり、「ｌ」はＤ、ｄを通り、プラ
グ１０の軸線に対して直角の平面間の軸線方向距離であ
る。したがって、図示の好ましい実施例におけるソケッ
ト２２のテーパ角は約２度である。ソケット２２のテー
パ角は、プラグ１０のサイズに関連して決まるが、他の
サイズまたは形態では、テーパ角がもっと大きくなるか
、もっと小さくなることがある。プラグ本体へピン１２
を予め挿入してあることが望ましいので、一般的には、
このテーパ角は、ピン１２が「自己解放式」（ｓｅｌｆ
−ｒｅｌｅａｓｉｎｇ）でなくむしろ「自己保持式」（
ｓｅｌｆ−ｈｏｌｄｉｎｇ）であるのに必要なテーパ角
とほぼ等しいかあるいはそれより小さいことが望ましい
。「自己解放式」および「自己保持式」なる用語は、Ａ
ｍｅｒｉｃａＮａｔｉｏｎａｌ　　Ｓｔａｎｄａｒｄ　
　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅで用いられている用語であり、Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉａｌ　　Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．が１９８
５年に発刊した、Ｅｒｉｋ　　Ｏｂｅｒｇ、Ｆｒａｎｋ
ｌｉｎ　　Ｄ．Ｊｏｎｅｓ、Ｈｏｌｂｒｏｏｋ　　Ｌ．
Ｈｏｒｔｏｎ共著のＭＡＣＨＮＥＲＹ’Ｓ　　ＨＡＮＤ
ＢＯＯＫ、２ｎｄ　　Ｅｄｉｔｉｏｎ、第１７３４頁の
定義を参照されたい。この内容はここに参考資料として
採用する。したがって、ソケット２２のテーパ角は、た
いていの金属について、０．６２５ｉｎｃｈ／ｆｏｏｔ
より小さい（「ＭｏｒｓｅＴａｐｅｒ」）。ピン１２お
よびプラグ本体で用いられる材料の摩擦係数はソケット
２２のテーパ角の自己保持性に関連した考慮事項である
から、プラスチックや複合材料もしくは現在は予測でき
ない材料をプラグ１０の構成要素の製作に利用した場合
に許容範囲内でのテーパ角の変化が生じる可能性がある
ことが予想される。同様に、特殊な製作法が表面仕上げ
に影響があり、許容テーパ角の範囲を変えることも予想
される。ソケット２２に対する或る特定のテーパ角の選
択は、所望の膨張量、ソケット２２内への膨張部材１２
または４２の事前挿入を可能とするのに必要なテーパ、
ソケット２２内へ打ち込まれるときにピン１２に加わる
許容力、ソケット２２の長さおよび使用される材料の摩
擦係数を含む多数のファクタに依存する。ピン１２をソ
ケット２２内で意図的に「不整合」とすることによって
半径方向の膨張力の軸線方向分布を変えることができる
。 この場合、ピン１２、ソケット２２のテーパ角を異なら
せ、ピン１２のテーパ角がソケット２２のテーパ角より
も大きい場合には、プラグ本体の外端３９に向かう半径
方向膨張力は大きくなる。ピン１２のテーパ角がソケッ
ト２２のテーパ角よりも小さい場合には、プラグ本体の
内端３８に向かう半径方向膨張力が大きくなる。ここで
、ソケット２２を内側ピン１２がほぼ円筒形となるよう
に最小テーパでまたはテーパ無しとして形成した場合、
ソケット２２内へのピン１２の事前挿入でプラグ本体開
し部２０を変えてピン１２を受け入れ、そこに保持する
ように拡大した内径を設ける必要があると考えられる。
【００１６】図１に示す好ましい実施例において、プラ
グ本体１４は截頭円錐形の孔係合面３４を有し、これは
プラグ本体１４の内端３８の縁３６からその外端３９ま
で延びていて構成要素３０に形成あるいはリーマー加工
したテーパ付きの端ぐり孔２８と密封係合する。図示の
好ましい実施例では、縁３６は４５度の角度で面取りし
てあるが、使用される材料および製作方法に応じて、丸
い角隅あるいは鋭い角隅を含む種々の形状を縁３６が採
り得ることは了解されたい。プラグ本体１４の外面３４
のテーパは、孔係合面３４の大きい方の外形（Ｄ′）が
孔係合面３４の小さい方の外形（ｄ′）を超える量対Ｄ
′、ｄ′の平面間の軸線方向距離（ｌ′）の比を意味す
る夾角（ｂ）のタンジェントが０．０７５に等しい、す
なわち、Ｔａｎｇｅｎｔ　　ｂ＝（Ｄ′−ｄ′）／ｌ′
＝０．０７５であるようにするテーパ角を有する。ここ
で、「ｂ」は孔係合面３４のテーパの夾角であり、「Ｄ
′」はほぼプラグ本体外端３９に向かう部位における孔
係合面３４の外形であり、「ｄ′」は位置Ｄ′と縁３６
の間にあるが、面取り領域を含まない位置における孔係
合面３４の外形であり、「ｌ」はプラグ１０の軸線に対
して直角の、Ｄ′、ｄ′を通る平面間の軸線方向距離で
ある。０．０７５のテーパは約４度１７分の夾角ｂのタ
ンジェントを表わす。プラグ本体面３４のテーパ角は１
度ないし７度の範囲から選ぶことができるが、４．３度
が許容範囲の妥協値であると考えられる。ここで、プラ
グ本体面３４のテーパ角が４．３度よりも大きい場合、
所与量の半径方向膨張を得ることのできる保持能力の不
当で望ましくない低下が生じることは了解されたい。一
方、一般的に、プラグ本体面３４のテーパ角が小さくな
るにつれて、このようなテーパのない従来のプラグに伴
う問題は増大する。たとえば、端ぐり孔２８とプラグ外
面３４の間の半径方向公差がより重要となり、プラグ１
０はすえ付け力に応答して軸線方向内方へ端ぐり孔２８
内を移動する傾向となる。さらに、「自己保持」範囲内
のテーパ角よりもプラグ本体面３４のテーパ角が大きい
場合、端ぐり孔２８への手作業の挿入ならびにそこから
の取り出しが容易になるので、取り扱いが一層便利とな
ろう。ここで、利用できるテーパ・リーマーがテーパ角
の変化よりも、使用時の直径変化、すなわち、摩耗やば
りによる直径変化を生じさせる可能性が大きいことは了
解されたい。プラグ１０の適切な密着性は、比較的広い
範囲内の直径変化がすえ付けたプラグ１０の軸線方向位
置の変化を生じさせるだけなので、直径よりも、プラグ
本体面３４および端ぐり孔２８のテーパ角の対応により
大きく依存する。こうして、不整合の可能性が減る。テ
ーパ角の不一致が小さい場合には、最初、端ぐり孔２８
内のプラグ１０の不整合が生じるが、最終的には、ピン
１２に加わる力がプラグ１０を軸線方向内方へ充分に移
動させ、より密着した嵌合を生じさせる。
【００１７】図示したプラグ本体１４では、８つの同一
の、軸線方向に等間隔に隔たった、ほぼＵ字形である周
方向の環状の溝３２が孔係合面３４に形成してある。こ
れらの溝３２は、ソケット２２の横方向端面とすえ付け
ピン１２の外面２４の間に位置するように軸線方向に位
置決めしてある。溝３２は中間の周方向ランド部３３の
全軸線方向幅にほぼ等しい全軸線方向幅を有する。内側
ピン１２のすえ付け時にプラグ本体１４と端ぐり孔２８
の間にかなりの半径方向力が生じるので、プラグ本体１
４は半径方向に弾力的に膨張させられ、可塑変形させら
れる。この可塑変形はプラグ本体の周面で材料の軸線方
向の流動を生じさせ、これはすえ付けプラグの周溝３２
の軸線方向幅を縮小する。円形の把持縁３５がこれによ
ってより鋭角となり、プラグ本体端ぐり孔２８の壁面と
の係合性およびそれを把持する有効性を向上させるか、
あるいは、少なくとも維持する。ここで、図示したよう
な溝３２の精密な形状が機械加工した金属構成要素にと
って特殊であり、使用する材料および製作法に依存して
或る程度まで変化する可能性があることに注目されたい
。図示実施例では、溝３２はプラグ本体１４の軸線に対
して直角に切ってある。低圧用途では、すえ付け時に必
要な保持力を得ながら、溝３２を省略したり、あるいは
、孔係合面３４を他に転用したりすることが可能である
。別の形態としては、Ｖ字形の溝があり、この場合、ラ
ンドはのこ歯状となる。
【００１８】図４は、全体的にプラグ４０として示す本
発明の別の実施例を図示している。図１の実施例では、
膨張部材がピン１２であるが、図４の実施例では、膨張
部材は球形ボール部材４２である。したがって、本文で
使用する「膨張部材」なる用語は時によってピン１２を
、時によってボール４２を意味する。上述したように、
明らかに、プラグ本体１４、４４の特徴および特性は同
様である。プラグ４０はプラグ１０の本体内壁面１８に
類似したプラグ本体内壁面４８を有し、プラグ１０のす
え付けと同様の方法ですえ付けられる。プラグ４０はプ
ラグ１０の孔係合面３４に類似した孔係合面６４を有し
、この孔係合面６４は、プラグ１０のランド３３および
溝３２に類似した軸線方向に交互のランド６０および溝
５８を有し、ランド６０はプラグ１０のランド３３の縁
３５に類似した縁６５を有する。面取りしたプラグ本体
縁６６、プラグ本体内端６８およびプラグ本体外端６９
は、それぞれ、プラグ１０の面取りしたプラグ本体縁３
６、プラグ本体内端３８およびプラグ本体外端３９に類
似している。したがって、特に差異に言及しない限り、
プラグ１０の構成要素の特徴がプラグ４０の対応する構
成要素および特徴にも適用できることは了解されたい。 注目すべき例外はプラグ本体の孔４６の開口部５０であ
る。特に、孔４６の拡大内径領域は、プラグ本体４４の
外面６４をひずませることなくボール４２の外径に順応
し、プラグ４０の事前組み立てを可能とするようにボー
ル４２を受け入れ、保持するくぼみ７０となる。さらに
、ソケット５２の開口５０は、くぼみ７０にボール４２
を事前に部分的に挿入した後にボール４２をしっかりと
保持できるようにかしめても良い。さらに、ボール４２
の外径は比較的一定に留まるので、ソケット５２にテー
パを付ける必要はない。図示した両方の好ましい実施例
のプラグ１０、４０において、膨張部材１２または４２
を部分的にソケット２２または５２に挿入し、プラグ１
０または４０を一体ユニットとして予め組み立てること
ができる。プラグ本体１４で必要な膨張量およびソケッ
ト２２、ピン１２のテーパ角により、ピン１２は摩擦に
よって保持されるので、プラグ本体１４を無理にゆがめ
るほどの強い力での挿入は不要である。あるいは、ソケ
ットとピンのテーパが不充分なプラグでは、プラグ本体
１４の外端の内径を大きくしたり、ピン１２の外径を小
さくしたりして、プラグ本体１４の外面２３に所望のテ
ーパを維持しながらピン１２をソケット２２内へ部分的
に事前挿入しても良い。膨張部材１２または４２を製作
時にプラグ本体１４または４４に部分的に挿入するので
、予め組み立てた膨張部材１２または４４とプラグ本体
１４または４４を一体として端ぐり孔２８内へ挿入する
ことができる。プラグ１０または４０を一体部品として
構成することによって、プラグ本体のソケット２２また
は５２に異物が入り込む可能性をなくすと共に、プラグ
本体と膨張部材１２または４２の不一致を防ぐことがで
きる。さらに、予め組み立てることによって、別体の部
品、特に小さいサイズの別体部品で必要とする熟練した
技術の必要性が少なくなるためにすえ付け作業が簡単か
つ容易になる。
【００１９】密封プラグ１０は、ここに述べた例外を除
いて、前述の米国特許第２，８２１，３２３号に記載さ
れているものと多くの点で類似する方法で使用、すえ付
けすることができる。簡単に言えば、テーパ付きの端ぐ
り孔２８は、適当な外径を持ったプラグ１０のストレス
無しプラグ本体１４の外面３４と同じテーパ角およびほ
ぼ同じ直径をもって構成部品３０にリーマー加工、ある
いは、鋳造あるいは他の手段で形成される。予め組み立
てたプラグ本体１４、ピン１２は、ストレス無し応力プ
ラグ本体１４の外面３４が端ぐり孔２８の内面とぴった
り係合するまで挿入することによって端ぐり孔２８内に
装着する。次に、ピン１２をプラグ本体１４の孔１６内
で軸線方向に打ち込み、ピン１２の外端面が図１に破線
で示すようにプラグ本体１４の外端面３９と面一となる
ようにする。それによって、プラグ本体が半径方向に膨
張させられ、プラグ本体１４の外面３４が端ぐり孔２８
と強制的に密封係合する。プラグ４０のすえ付けは、プ
ラグ１０に関して上述したとほぼ同じ要領で行うことが
できる。
【００２０】密封プラグ１０は、対応した構成部品３０
の材料の強度および硬度に従ってプラグ本体１４の所望
の半径方向膨張量を与えるように設計してある。ストレ
ス無し膨張部材１２または４２とプラグ本体１４または
４４の間の許容半径方向干渉範囲は各プラグのサイズに
応じて予め決定される。膨張部材１２または４２の平均
直径をソケット２２または５２の平均直径と関連付けて
プラグ本体１４内へ膨張部材を打ち込むことによってプ
ラグ本体１４または４４を外方へ膨張させるためのいく
つかの所定の直径方向干渉のうちの１つを与える。それ
によって、プラグ本体１４または４４が膨張部材によっ
て外方へ膨張させられてその端ぐり孔２８のテーパ付き
壁面と係合する。プラグ１０を端ぐり孔２８内にしっか
りと着座させ、圧力に耐え得るようにするために、膨張
部材１２または４２の寸法はプラグ本体１４とそれに組
み合った部品３０の間にかなりの半径方向力を与えるよ
うに定められる。この半径方向の力は、部分的に、（ａ
）膨張部材１２または４２によるプラグ本体１４の半径
方向膨張、（ｂ）対応した部品３０の半径方向膨張およ
び（ｃ）プラグ本体１４または膨張部材１２または４２
もしくはこれら両方の弾性／可塑性伸長に依存する。膨
張部材１２または４２の直径は、プラグ本体１４の所望
の理論的な半径方向膨張に対応する量だけプラグ本体ソ
ケット２２の直径よりも大きくする。たとえば、ピン外
面２４の外径とプラグ本体ソケット２２の内径のストレ
ス無し時の干渉または差異は約０．００８インチまで変
えることができる。プラグ本体１４は種々の半径方向膨
張量を生じさせるように種々の寸法とした種々のピン１
２と一致させることができる。
【００２１】プラグ１０または４０に加えられる排除力
は端ぐり孔内の媒体にさらされる横断面積の関数であり
、保持能力はプラグ１４の膨張量とその孔係合面３４の
面積の両方の関数である。孔係合面対横断面積の比はプ
ラグの直径が小さければそれだけ高くなるので、直径の
小さいプラグでは、一般に、より大きい直径のプラグの
保持能力に等しい保持能力（膨張圧力で決まる）を得る
のにより少ない半径方向膨張量で済む。
【００２２】上述したように、プラグ１０の膨張量は、
所望のぷるうふ圧力、構造上の制限、構成要素３０の材
料、プラグ本体の材料に応じて変わり得る。端ぐり孔２
８のテーパ付き面とプラグ本体外面３４の密着嵌合にた
めに、特定の用途にとって望ましい比較的精密な膨張量
の選択が可能である。前述したように、プラグ本体１４
の膨張量のすべてとは言わないまでもほとんどはすえ付
け孔公差を塞ぐ際に費やされるよりもむしろ半径方向の
密封力を生じさせる。たとえば、図示した好ましい実施
例について、アルミニウムで０．４１インチの直径とし
、ピン１２の直径を変えて３つの膨張量を選んでてすと
を行った。ピン１２の直径の変化は半径方向膨張量およ
び「プルーフ圧力」の変化を生じさせる。ここで、「プ
ルーフ圧力」とは、プラグが膨張時に破損したときの最
低圧力の半分とここでは定義する。これについては以下
のチャートに示す。
【００２３】 　　　　　　　　　　直　　　　　　径　　　　　　　
　膨　　　　　　張　　　　　　　　　　プルーフ圧力
　　　　　　　　　　（インチ）　　　　　　　　（イ
ンチ）　　　　　　（ポンド／平方インチ）　　　　　
　　　　　　　０．４１　　　　　　　　０．００８　
　　　　　　　　　５，０００　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．００６　
　　　　　　　　　４，０００　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．００４　
　　　　　　　　　３，０００予測できるように、本発
明の密封プラグは広範囲のサイズにわたって製造するの
に適しており、図１に示すプラグ１０の一例の諸寸法を
以下のチャートに示す。
【００２４】 　　プラグ本体外端外径　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　０．４１００インチ
（１０．４１ｍｍ）　　プラグ本体内端外径　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　０．３８２インチ（９．７０ｍｍ）　　プラグ本体
孔係合面テーパ角のタンジェント　　　　　　　　　　
０．０７５　　　プラグ本体外端内径　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０
．３６４インチ（９．２５ｍｍ）　　プラグ本体内端内
径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　０．３５４インチ（８．９９ｍｍ）　
　プラグ本体ソケット内側テーパ角のタンジェント　　
　　　　０．０３６５　　プラグ本体ソケットの深さ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
０．３６０インチ（９．１４ｍｍ）　　ピン長さ（すべ
ての膨張時）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　０．３３５インチ（８．５１ｍｍ）　　ピン
テーパ角のタンジェント（すべての膨張時）　　　　　
　０．０３６５　　ピン外端外径 　　［０．００８インチ（０．２ｍｍ）　膨張時］　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３
７２インチ（９．４５ｍｍ）　　ピン外端外径 　　［０．００６インチ（０．１５ｍｍ）膨張時］　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３
７０インチ（９．４０ｍｍ）　　ピン外端外径 　　［０．００４インチ（０．１０ｍｍ）膨張時］　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３
６８インチ（９．３５ｍｍ）ここで明らかなように、プ
ラグ１０がアルミニウムで作ったが、種々の材料を満足
を持って使用できるが、結果は幾分異なる。特に、ステ
ンレス鋼、プラスチックまたは複合材料を使用でき、こ
のような材料の種々の特性を設計時に考慮することにな
ることが考えられる。より軟らかいあるいはより可塑性
のある材料を使用する用途では、プラグ膨張量または直
径方向の干渉量あるいはこれら両方はかなり大きくなる
可能性がある。また、より硬いすなわちより脆い材料で
は膨張量が大きいと亀裂が生じる可能性がある。一般的
に、プラグ本体１４または４４と膨張部材１２または４
２は互いに、そして、構成要素３０の材料と熱特性が一
致していて不均等な膨張、収縮率によって生じる可能性
のあるストレスあるいは分離を防がなければならない。 ここで、テーパ付きのプラグ１２またはボール４２の材
料はプラグ本体１４または４４の基材（構成要素３０の
材料とほぼ同じ硬度を有する）と同じでも良いが、好ま
しくは、それよりもやや硬いと良い。プラグ本体１４の
基材の降伏強さは、プラグ１０とその取り付け孔壁面と
の間の半径方向膨張力を許容公差内に確実に保つ。プラ
グ本体４４の場合、材料は、好ましくは、ボール４２に
よって支持されない膨張部分においてボール４２によっ
て加えられる半径方向膨張量を保持する傾向のあるもの
を選ぶ。
【００２５】さらに、明らかなように、より小さい硬度
およびより小さい降伏強さの機械加工可能な基材で作り
、外面材料がかなり大きな硬度とより大きな降伏強さを
持つプラグ本体１４の場合には、プラグ本体１４の外面
３４と端ぐり孔２８の壁面とをより効果的に相互係合さ
せることができると共に、プラグ１０を液圧システム圧
力に抗して所定位置にしっかりと錠止することができる
。この傾向はＫｏｌｐ、Ａｎｄｅｒｓｏｎ、Ｄｉｃｋｅ
ｙの米国特許第４，８６７，３３３号に開示されている
。これも参考資料として本文で採用する。この適用によ
れば、プラグ本体１４は或る種の硬度および降伏強さの
基材とかなり高い硬度および降伏強さの外面材料とから
なる。
【００２６】本発明の好ましい実施例を説明してきたが
、この説明は発明を制限するものではない。したがって
、発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の修
正、応用、変更が当業者によってなし得る。
【００２７】
【発明の効果】本発明において、半径方向間隙に縮小は
所望の密封力を得るのに必要な全半径方向膨張量を減ら
すことになり、これがまた、製造過程の一部として、テ
ーパ付きのピンをプラグ本体の無理なひずみなしにそれ
を摩擦保持するテーパ付きのプラグ本体ソケット内へ予
め挿入することができるように寸法決めするのを可能と
する。円筒形のテーパ無しソケットを伴う構成において
は、ソケットの外端を膨張手段のための余裕を与えてす
え付け孔内での密着係合を阻止するようにプラグ本体の
無理なひずみなしに部分的に予め挿入しておかなければ
ならない。ピンとプラグの予組み立てはプラグ・ソケッ
トの汚染および部品の不一致の可能性を防ぎ、ピンを貫
いて通気孔を設ける必要をなくし、すえ付け時にユーザ
ーがより便利となる。さらに、通気孔をなくしたという
ことは、膨張部材の製造コストを減らすことになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成した膨張密封プラグの好ま
しい実施例の拡大縦断面図であり、プラグの外側本体を
断面で、プラグの内側ピンを破線で示す図である。
【図２】本発明に従って構成した膨張密封プラグの好ま
しい実施例の内側ピンの部分断面拡大縦断面図である。
【図３】本発明に従って構成した膨張密封プラグの好ま
しい実施例の外側本体の一部の部分断面拡大縦断面図で
あり、その周溝を示す図である。
【図４】本発明に従って構成した膨張密封プラグの別の
実施例の拡大縦断面図であり、球形膨張部材を示す図で
ある。
【符号の説明】
１０　　密封プラグ １２　　ピン １４　　プラグ本体 １６　　盲孔 １８　　内端壁 ２０　　拡大開口部 ２２　　ソケット ２４　　ピン外面 ２６　　内端 ３３　　ランド ３４　　孔係合面 ３５　　ランド縁 ３６　　縁 ３８　　プラグ本体内端 ３９　　プラグ本体外端 ４０　　プラグ ４２　　球形ボール部材 ４４　　プラグ本体 ４８　　プラグ本体内壁面 ５２　　ソケット ６０　　ランド ６６　　プラグ本体面取り縁 ６８　　プラグ本体内端 ６９　　プラグ本体外端 ７０　　くぼみ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　テーパ付きの孔内に装着するようにな
    っている膨張密封プラグであって、テーパ付き外面を有
    し、軸線方向内端とこの内端よりも大きな直径の軸線方
    向外端を有するプラグ本体と、このプラグ本体をプラグ
    装着孔の壁面と錠止係合するように膨張する膨張手段と
    を包含することを特徴とする膨張密封プラグ。
  2. 【請求項２】　　請求項１記載の膨張密封プラグにおい
    て、プラグ本体がその軸線方向外端から軸線方向内端ま
    で延びる同軸の盲孔を有し、膨張手段がこの盲孔の内径
    よりも大きい外形を有する部材を包含することを特徴と
    する膨張密封プラグ。
  3. 【請求項３】　　請求項２記載の膨張密封プラグにおい
    て、プラグ本体の外面のテーパの傾斜角が約３．５度か
    ら約５．０度であることを特徴とする膨張密封プラグ。
  4. 【請求項４】　　請求項３記載の膨張密封プラグにおい
    て、プラグ本体の外面のテーパの傾斜角が約４．３度で
    あることを特徴とする膨張密封プラグ。
  5. 【請求項５】　　請求項４記載の膨張密封プラグにおい
    て、同軸の盲孔にテーパが付けてあり、膨張手段がこの
    同軸盲孔と同じ傾斜角のテーパを持つ截頭円錐形の外面
    を有するピンを包含することを特徴とする膨張密封プラ
    グ。
  6. 【請求項６】　　請求項５記載の膨張密封プラグにおい
    て、ピンの外面のテーパ傾斜角と同軸盲孔の内面が約２
    度であることを特徴とする膨張密封プラグ。
  7. 【請求項７】　　請求項６記載の膨張密封プラグにおい
    て、同軸盲孔がその外端で充分な内径となっていて、部
    分的に挿入されたピンを受け入れ、そこに摩擦で保持す
    るようになっていることを特徴とする膨張密封プラグ。
  8. 【請求項８】　　請求項７記載の膨張密封プラグにおい
    て、プラグ本体が、さらに、その外面に沿って、複数の
    軸線方向に隔たり、円周方向の環状の溝部、ランド部を
    包含することを特徴とする膨張密封プラグ。
  9. 【請求項９】　　テーパ付きの孔内に装着するようにな
    っている膨張密封プラグであって、テーパ付きの外面を
    有し、軸線方向内端およびこの軸線方向内端よりも大き
    い直径の軸線方向外端を有し、さらに、軸線方向外端か
    ら軸線方向内端に向かって延びる同軸盲孔を有するプラ
    グ本体と、同軸盲孔の直径よりも所定量だけ大きい直径
    を有し、前記同軸盲孔内に打ち込まれたときにプラグ本
    体を膨張させ、プラグ装着孔の壁面と係合させるように
    なっているボール形の内側膨張手段とを包含することを
    特徴とする膨張密封プラグ。
  10. 【請求項１０】　　請求項９記載の膨張密封プラグにお
    いて、プラグ本体のテーパの傾斜角が約３．５度から約
    ５．０度であることを特徴とする膨張密封プラグ。
  11. 【請求項１１】　　請求項１０記載の膨張密封プラグに
    おいて、プラグ本体の外面のテーパの傾斜角が約４．３
    度であることを特徴とする膨張密封プラグ。
  12. 【請求項１２】　　請求項１１記載の膨張密封プラグに
    おいて、同軸盲孔がその外端で充分な内径となっていて
    、部分的に挿入されたピンを受け入れ、そこに摩擦で保
    持するようになっていることを特徴とする膨張密封プラ
    グ。
  13. 【請求項１３】　　請求項１２記載の膨張密封プラグに
    おいて、プラグ本体が、さらに、その外面に沿って、複
    数の軸線方向に隔たり、円周方向の環状の溝部、ランド
    部を包含することを特徴とする膨張密封プラグ。
  14. 【請求項１４】　　孔を密封する方法であって、約４．
    ３度のテーパ角を有するテーパ付きすえ付け孔を形成す
    るように孔のリーマー通しを行う段階と、このすえ付け
    孔に、テーパ付き外面を有し、また、軸線方向内端とこ
    の軸線方向内端よりも大きい外径の軸線方向外端および
    軸線方向外端から軸線方向内端に向かって延びる同軸盲
    孔を有するプラグ本体を有する膨張密封プラグを挿入す
    る段階とからなり、同軸盲孔がプラグ本体の軸線方向外
    端のところでより大きな直径な端を有する截頭円錐形ソ
    ケットを形成するテーパ付き孔部分を有し、さらに、前
    記膨張密封プラグがソケットの直径よりも所定量大きい
    直径を有し、さらにまた、膨張手段に力を加えて膨張手
    段をプラグ本体の軸線方向内端に向かって軸線方向へ、
    そして、ソケット内へ押し込み、プラグ本体を膨張させ
    てすえ付け孔の壁面と係合させる段階を包含することを
    特徴とする方法。
JP3047700A 1990-02-22 1991-02-20 テーパ付き膨張密封プラグ Withdrawn JPH04211766A (ja)

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