JPH0681824A - ナットとボルトからなる固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ボルト間隔ピッチを低減しうる、ナットとボ
ルトから成る固定装置を提供する。 【構成】 この固定装置４０は、ねじ刻設部分５７及び
ねじなしでラジアル荷重支持部分５８を有するボルト５
３と、ねじ刻設部分５７と協働するねじ刻設部分６３と
ねじなし部分６５を内周面とするナット本体すなわち第
１要素６１及びロードリングすなわち第２要素６２を有
する油圧ナット６０とから成る。第１要素６１及び第２
要素６２間で、流体ダクト７２から油圧を導入する環状
室７１が画成され、室７１において、ロードリング６２
がナット本体６１と共にナット本体６１を軸線方向に移
動させボルトにテンションを与える。室７１は環状面６
５を囲み、室７１の半径方向内壁は肉薄であり加圧され
ると撓みボルトの荷重支持部分５８に支持される。この
肉薄壁構造によりボルト間隔ピッチを減少できる。又ナ
ット本体６１を囲むリング部材で他方の壁を形成し、そ
の壁と直列で同じ厚さのロックリングを装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はナットとボルトとからな
る固定装置に関し、特に、ナットに組み込まれた油圧ロ
ードセルによりボルトに予テンションを加え、かつナッ
トの物理的に保持された部分を並置して残留引張応力を
保つことによりナットとボルトとの間に保持された物体
に正確に圧縮力が加えられるようにする形式の装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この一般的な形式のナットは油圧ナット
として知られ、寸度、空間負荷および精度の条件により
従来のナットの使用がはばまれる場合に従来のナットの
代りに従来のねじ付きボルトに使用される。

【０００３】前記公知の油圧ナットを採用している典型
的なナットとボルトからなる固定装置が図１の断面図に
示されている。

【０００４】フランジ１１および１２のような２個の部
材が、対の整合孔１４を通って一方のフランジ１１に頭
１５が当接しているボルト１３によって、圧縮状態に保
持されている。ボルトのシャンク１６は他端にねじを切
った端部１７を有している。

【０００５】油圧ナット１８は第１の環状要素１９を有
し、ナット本体の内側の環状面２０はその長さにわたっ
てねじが切られ、前記のねじを切った面２０がボルトの
ねじを切った端部１７を作動状態で囲み、かつ該面と協
働する。フランジ１２に面する第１の要素の端面２１は
環状のくぼみ２２を有している。

【０００６】前記ナットの第２の要素は、フランジ１２
に当接する概ね平坦な下面２４と、くぼみ２２へ延びる
直立の環状リブ２６を有する上面２５とを有する環状の
ロードリング部材２３からなる。直立のリブ２６はくぼ
みに滑合し、その上端は、くぼみと共に流体室２８を画
成する流体シール２７を形成するか、あるいは支持して
いる。流体ダクト２９が第１の要素を貫通し、高圧の油
圧流体室にアクセスできるようにし、そのためくぼみは
シリンダを形成し、リブ２６が前記シリンダに対して軸
線方向に運動可能のピストン部材として作用する。

【０００７】第１の要素の外側環状面３０には任意にね
じが切られ、ナットのねじを切った第３の環状要素３１
を共軸線関係で支持しており、第３の要素は第２の要素
２３に向かって、かつそこから軸線方向に運動するよう
第１の要素の周りを回転可能で、ロックリングを形成し
うる。

【０００８】作動時、リブ２６によって形成されたピス
トンを、くぼみ２２によって形成されたシリンダ中へ完
全に後退させ、ロードリングがフランジ１２と当接する
まで油圧ナットをボルトの端部にねじ込む。高圧の流体
が環状の室２８へ導入され、リブをくぼみから軸線方向
に移動させようとし、ロードリングとフランジとの間の
当接圧に対する反作用がナット本体とボルトの端部とを
フランジから離そうとし、流体圧のレベルに従ってボル
トにあるレベルの予テンションを導入する。

【０００９】ボルトに対して適当なレベルの予テンショ
ンが達成されると、ロックリングはナット本体に沿って
ロードリングとの当接状態、あるいはフランジ１２との
直接の当接状態に入り、その後流体圧が解放され、ナッ
ト本体１９の比較的長いねじを切った環状の内面および
外面により、かつロードリングにより直接あるいは間接
に、フランジ１２によりロックリングの端部に加えられ
た軸線方向の力によりボルト内で残留テンションが保持
される。

【００１０】油圧ナットの要素を物理的に並置させるこ
とによる残留ボルトテンションの保持は、例えばナット
本体の下面２１とロードリングの上面２６との間に形成
された空隙３２にシムを導入することにより個別のねじ
を切ったロックリング３１以外の方法により達成するこ
とができる。

【００１１】前述のナットとボルトからなる装置は近接
して、かつ得られる最小のボルト間隔ピッチ、即ち隣接
するボルトの中心間の距離が不十分で、関連する種々の
力に耐えるに必要なボルトおよびナットの寸法により制
限される場合に設置する必要のあることが多い。

【００１２】ボルトに発生し、ボルト頭に最も近いねじ
端の近傍に集中しようとする応力が、従来のナットと比
較してねじにおける力の分布に関して、油圧ナット構造
により緩和され、ボルトが従来のナットを用いた場合よ
り小さい直径ですむものの、ボルトの直径は依然とし
て、永久変形を起すことなく保持すべき引張応力によ
り、制限されている。ナットの負荷担持力に関する限
り、ナット本体の全体直径は最小のものより若干大きけ
ればよく、実用的な流体圧から必要な予テンションを加
える必要性、即ち室２８内の流体圧から必要な軸線方向
の力を加えるに必要なくぼみ２２の半径方向寸法と、前
記圧力をシール２７により室内に保つ必要性とにより実
施時に決める。長時間、可能性として何年も高温に露出
すべき状態において前記装置が採用された場合、例えば
英国特許明細書第２２４５６８１号に記載で限定された
柔軟性の金属対金属シールを採用することにより環状外
面３１とくぼみの間およびくぼみと環状内面２０との間
で部材３３，３４からなるナット本体の半径方向厚さ
が、シールが使えなくなるに十分変形させることなく横
方向あるいは半径方向の室を耐えさせるような構造強度
の必要性によってそれぞれ制限される。

【００１３】流体圧が大きいと明らかに対応してピスト
ン／シリンダの半径方向寸法は小さいことを要し、シリ
ンダの壁の強度を対応して増加する必要があるが、これ
は圧力の増大に伴う取扱い、およびシールの問題の他に
第１の要素とナット本体の全直径を減少させる余地は殆
んどない。

【００１４】実際に、ロッキングリング３１の代りにシ
ムを空隙３２において用いると、変形を伴うことなく追
加の負荷に耐えるよう部材３３の半径方向幅を増大させ
るためにナット本体の直径を増大することを要し、シム
を挿入するために空隙３２にアクセスするためにボルト
の間隔ピッチの低減を可能とするナットの寸法を全体的
に節約することにはならない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はボルト
間隔ピッチを低減しうるナットとボルトからなる固定装
置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ナット
とボルトからなる固定装置は、シャンク部にねじを切っ
た端部とねじを切っていない円筒形のラジアル荷重支持
部とを有するボルトと、軸線方向に移動可能の第１と第
２の要素を有する環状油圧ナットとからなり、前記第１
の要素が、環状の内面のねじを切った部分がボルトのね
じを切った部分を作動時囲み、かつ協働し、環状内面の
ねじを切っていない部分がボルトの荷重支持部分を囲む
ようその長さの極一部にわたってねじを切った環状内面
を有するナット本体からなり、前記第２の要素が第１と
第２の要素によって、その間に画成され、第１の要素の
ねじを切っていない環状内面を囲む環状室における流体
圧により第１の要素に対して軸線方向に運動可能のロー
ドリングからなり、前記室の半径方向内方に第１の要素
により、かつねじを切っていない環状面により画成され
る室の壁が比較的薄く、前記室内の作動流体圧により半
径方向内方に撓むようにされ、ボルトの荷重支持部分上
のねじを切っていない環状内面により著しく、かつ密封
されずに撓むことがないように支持される。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して例示と
して以下説明する。

【００１８】図２を参照すれば、ナットとボルトからな
る固定装置４０は基本的に形態と作動とにおいて図１に
示す装置と類似であり、以下の説明は本発明によって得
られる相違に集中することとする。

【００１９】整合した開口対１４を有するフランジ１
１、１２にはボルト５３が貫通しており、ボルトはフラ
ンジ１１に当接する頭５５と、シャンク５６にねじを切
った端部５７とを有している。ねじを切った端部に隣接
してシャンクは円筒形のねじを切っていないラジアル荷
重支持部５８として形成され、前記部分の直径はねじを
切った部分５７の外径と等しい。

【００２０】環状の油圧ナット６０は軸線方向に移動可
能の第１と第２の要素６１，６２を有している。第１の
要素６１は、その長さの極一部６４にわたってねじを切
った環状内面６３を有することによってねじを切った部
分がボルトのねじを切った部分５７を作動時囲み、かつ
協働し、環状内面のねじを切っていない部分６５が、ね
じを切った部分がボルトのねじを切った部分５７に沿っ
て移動するにつれて相対的な回転並びに並進を許容する
最小の空隙をつけてボルトの荷重支持部分５８を囲むナ
ット本体からなる。ナット本体の環状外面６６はその長
さの少なくとも一部にわたってねじが切られ、従来の形
態のロックリング６７を担持している。ナット本体の下
面６８は環状のくぼみ６９を形成している。

【００２１】第２の要素６２は、前記第１と第２の要素
により、かつその間で、流体ダクト７２が作用する環状
室７１を画成するよう前記くぼみと滑合するように配置
された直立リブ７０を有するロードリングからなり、ロ
ードリングは環状室における流体圧により第１の要素に
対して軸線方向に運動可能である。リブの上部分は、前
記室の壁と係合するシール７３として形成されるか、あ
るいは前記シールを担持する。

【００２２】環状室７１はナット本体のねじを切ってい
ない環状内面６５を囲み、前記室とねじを切っていない
環状内面部分６５との間のナット本体の部分７４により
画成される室の壁は比較的薄く、室７１中の作動流体圧
により半径方向内方に撓むようにされ、ボルトの荷重支
持部分５８上のねじを切っていない環状内面部分６５に
よって支持され、著しくかつ非密封の撓みがないように
支持される。室の他方の壁７５は従来の構造厚さであ
り、室内の圧力によって著しく撓まないよう抵抗する。

【００２３】組立ての間、リブ７０によって形成された
ピストンをくぼみ６９中へ後退させて油圧ナット６０は
ボルトにねじ込まれ、ロードリング６２がフランジ１２
と当接し、環状内面６５のねじを切っていない部分がボ
ルトの荷重担持部分５８に近接するまでねじを切った部
分に沿って移動する。流体が室７１へ導入されると、極
めて限定された撓みの後、壁７４はボルトの荷重支持部
分５８とシール７３とに支持され作用し続ける。

【００２４】流体圧によりロードリングとフランジとに
対して軸線方向に動かされたナット本体は、ねじ係合に
よりボルトの端部を動かすことによってナット本体の撓
んだねじを切っていない環状内面部分６５とボルトの表
面との間の相対運動は必要でない。

【００２５】ボルトに規定テンションを加えるに必要な
程度までナット本体とボルト端部が移動すると、ロック
リング６７はロードリング（またはフランジ１１）と圧
力を逃した室とに当接するように動かされる。

【００２６】好適には、撓み可能な壁部分７４の厚さ
と、ボルトの荷重支持部分に対する空隙の厚さとは、
（ボルトのテンションを解放した後）ナットが直ちにボ
ルトから外れうるように弾性撓みのみを提供するようナ
ッテ本体の材料に応じて選定される。シール７３は室を
再加圧できるよう前記壁部分７４と相溶性である必要が
ある。塑性変形する壁７４は、回復性とは無関係に室の
壁と一致する塑性変形シールを要する。

【００２７】従来技術による対応する壁（図１の３４）
から室の壁７４の半径方向厚さを減少させることにより
そのようなナットとボルト４０からなる装置が可能とす
るボルト間隔ピッチをある程度減少させる。

【００２８】さて図３を参照すれば、ナットとボルトか
らなる装置８０の第２の実施例を断面で示す。図２に示
すものと同一の部材には同じ数字を付し、対応するが同
一でない部材については同じ番号にプライム記号を付し
ている。

【００２９】ボルトは装置５０のボルト５３と同一であ
る。油圧ナット６０′は第１と第２の要素６１′，６
２′を有し、第１の部材は、その環状内面６３がねじを
切った部分６４とねじを切っていない部分６５とに形成
されているナット本体からなる。ナット本体の下面には
くぼみ６９′が設けられ、該くぼみも、その長さの一部
にわたってねじを切っていない環状外周面６６まで延び
ている。第２の要素６２′は、くぼみ６９と概ね同じ半
径方向寸法を有する半径方向に延びる肩８２によって分
離されている２個の部分８０，８１に分割された軸線方
向に延びる環状内面を有するロードリングからなる。一
方のロードリングの環状内面８０は、くぼみと撓み可能
の室壁を画成するねじを切っていない環状内面部分６５
との間でナット本体の垂下した非構造的半径方向可撓性
部分７４′を摺動可能に囲む。他方のロードリングの環
状内面８１はナット本体の環状外面６６を摺動可能に囲
み環状外面部分８４と共に室の外壁８３を画成する。

【００３０】ロードリングの環状内面８０は、ナット本
体の壁部分７４′と密封関係となるよう半径方向に延び
ているシール部材８５を担持し、ナット本体の環状外面
６６はロードリングの壁部分８３と密封関係となるよう
半径方向に延びているシール部材８６を担持している。

【００３１】室の外壁８３の半径方向厚さは、前記室内
の作動流体圧により密封不可能に半径方向外方に撓むの
に抵抗するような構造強度を室の外壁に提供する最小の
ものとなるように選定される。

【００３２】ナット部材の環状外面６６の一部にはねじ
が切られ、ロードリングの外壁８３に当接する長さの共
軸線ロックリング６７を担持している。ロックリングは
ロードリングの外壁８３と同じ半径方向方法と概ね同じ
であり、油圧ナットの全体直径が油圧が要求するものを
上廻らないことが好ましい。

【００３３】加圧されて室７１′へ供給される油圧流体
が第１と第２の要素、即ちナット本体とロードリングと
を軸線方向相対運動させ、前記運動が室を軸線方向に延
長させ、室の壁部分７４′がボルトの支持面５８に支持
され、かつシール部材８５によって囲まれるまで限定さ
れた範囲で室の壁部分７４′を半径方向に撓ませるとい
う点で作動は図２に関して前述したものと概ね同じであ
る。

【００３４】図２に示すようにナット本体によって形成
されるか、あるいは図３に示すようにロードリングによ
って形成されるか否かには拘らず、室の半径方向外壁８
３が撓みに抵抗する構造強度を有するという前記の要求
があるものの室の半径方向内壁に対して薄くて可撓性の
壁を使用することによりナットの全体半径を低減させ、
ボルト間隔ピッチを改善することができる。

【００３５】さらに、室の半径方向外壁をロードリング
により画成させ、（図２の６７、７５で示すように）並
置させるのでなくむしろ（図３の６７、８３で示すよう
に）軸線方向に直列させることによりナットの直径は図
２に示すものからさらに低減されることが図３から明ら
かである。

【００３６】前記のいずれかの実施例に対して僅かな修
正を加えることにより、ロックリングを、ナット本体の
半径方向外方に延びる部分とロードリングとの間にシム
を挿入する装置に代えうることは明らかである。

【００３７】ナットとボルトからなる装置の側方へのア
クセスが制限されているロックリングが採用される場
合、ロックリングの上端を点線８７で示すようにナット
本体とボルトの端部上でテーパ状に延ばし、（特に残留
ボルトテンションを長時間保持した後に扱われる場合）
アクセス可能の回転手段を提供し、かつボルトとナット
とをゴミの進入から保護するキャップとして形成しう
る。そのようなキャップ装置によりナット本体における
流体ダクト７２へのアクセスを阻止し、あるいは代案と
して流体ダクトを室までロードリング６２または６２′
を通して設けてもよい。

【００３８】本発明から逸脱することなく図２および図
３に示す装置のその他の変形が可能である。その頭がフ
ランジ１１と当接するボルト５３はその頭をシャンクの
端部以外のところに形成するか／あるいは頭をシャンク
と一体とする以外の方法で形成することができる。シャ
ンクは、少なくともそれがフランジ１１を通る領域のみ
にねじを切り、フランジと当接して機能頭を形成する従
来のナットを有するようにしてもよい。油圧ナットのよ
うな予テンション装置により機能頭にアクセスする必要
はなく、そのような機能頭のサイズはボルト間隔ピッチ
における制限要素ではないので、前記の従来のナットが
係合するねじを切ったシャンクの直径はテンションが加
えられる他のフランジにおける直径より大きく、従来の
ナットに付随する不均一なねじ応力を容易に受入れるこ
とができる。

【００３９】シャンクにその場で組み立てうるナットに
より前述のような機能ボルト頭を提供することにより油
圧ナット６０（図２）あるいは８０（図３）をボルトシ
ャンクの端部に事前組み立て、ねじ５７の汚損と、ナッ
ト本体の面６５とボルトの荷重支持部分６７との間に空
隙ができる可能性を減少させることができる。このため
ナット本体と荷重支持部分の間の空隙をより小さくし、
かつ５７および６４あるいは５７′および６４′におい
てより細かいねじを使用できるようにし、後者の場合、
ねじ深さによるボルト径の有効損失を最小にし、ボルト
間隔ピッチをさらに小さくする。

【図面の簡単な説明】

【図１】物理的に位置可能のロックリングによりテンシ
ョンを保持するようにつくられた油圧ナットを用いてボ
ルトに予テンションを与えることによりフランジ間で圧
縮力を発生させる原理を示す公知のナットとボルトから
なる装置の断面図。

【図２】一対のフランジとの圧縮関係で示されている本
発明の第１の実施例によるナットとボルトからなる装置
の断面図。

【図３】一対のフランジとの圧縮関係で示す本発明の第
２の実施例によるナットとボルトからなる固定装置の断
面図。

【符号の説明】

４０，８０ 固定装置 ５３ ボルト ５５ 頭 ５６ シャンク ５７ ボルトの端部 ５８ ラジアル荷重支持部 ６０，６０′ 油圧ナット ６１，６１′ 第１の要素 ６２，６２′ 第２の要素 ６７ ロックリング ７１，７１′ 環状室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャンクにねじを切った部分とねじを切
   っていない円筒形のラジアル荷重を支持する部分とを有
   するボルトと、軸線方向に移動可能の第１と第２の要素
   を有する環状の油圧ナットとからなり、前記第１の要素
   がその長さの極一部に沿ってねじを切った環状内面を有
   することにより環状内面のねじを切った部分はボルトの
   ねじを切った部分を作動状に囲み、かつ協働し、環状内
   面のねじを切っていない部分がボルトの荷重支持部分を
   囲み、前記第２の要素が第１と第２の要素により、その
   間で画成された環状の室の流体圧により第１の要素に対
   して軸線方向に運動可能で、第１の要素のねじを切って
   いない環状内面を囲むロードリング部材からなり、前記
   室の半径方向内方で第１の要素により、かつねじを切っ
   ていない環状面により画成された室壁が比較的薄く、前
   記室内の作動流体圧により半径方向内方に撓み、ボルト
   の荷重支持部分でねじを切っていない環状内面が著し
   く、かつ密封不可能に撓まないよう支持されるようにな
   っていることを特徴とするナットとボルトからなる固定
   装置。
2. 【請求項２】 環状の室が前記の撓み可能の室壁からナ
   ット本体の環状外面までナット本体の半径方向に延び、
   ロードリングが前記室の半径方向寸法だけ半径方向に段
   の付いた軸線方向に延びる環状内面を有することにより
   ロードリングの一方の環状内面が密封関係でナット本体
   の室の撓み可能壁を摺動可能に囲み、ロードリングの他
   方の環状内面が密封関係でナット本体の環状外面を摺動
   可能に囲んで室の環状外壁を画成することを特徴とする
   請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 ロードリングの環状外面が軸線方向に延
   び、かつ前記のロードリングの他方の環状内面を囲んで
   前記室内の作動流体圧による密封不可能の半径方向外方
   の撓みに抵抗する構造強度を提供する最小の半径方向厚
   さの前記室の環状外壁を画成することを特徴とする請求
   項２に記載の装置。