JPH0681826A - 耐熱性ファイバで補強されたセラミックマトリックスによって構成された複合材料製のスクリューおよびボルト - Google Patents

耐熱性ファイバで補強されたセラミックマトリックスによって構成された複合材料製のスクリューおよびボルト

Info

Publication number
JPH0681826A
JPH0681826A JP5171119A JP17111993A JPH0681826A JP H0681826 A JPH0681826 A JP H0681826A JP 5171119 A JP5171119 A JP 5171119A JP 17111993 A JP17111993 A JP 17111993A JP H0681826 A JPH0681826 A JP H0681826A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
screw
nut
bolt according
composite material
curvature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5171119A
Other languages
English (en)
Inventor
Sylvie His
イス シルヴィ
Jean-Michel Lequertier
ルケルチエ ジャン−ミッシェル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Group SAS
Original Assignee
Airbus Group SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Group SAS filed Critical Airbus Group SAS
Publication of JPH0681826A publication Critical patent/JPH0681826A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00Features common to bolt and nut
    • F16B33/006Non-metallic fasteners using screw-thread
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/584Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/597Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon oxynitride, e.g. SIALONS
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00Features common to bolt and nut
    • F16B33/02Shape of thread; Special thread-forms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208Fibers
    • C04B2235/5216Inorganic
    • C04B2235/524Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208Fibers
    • C04B2235/5216Inorganic
    • C04B2235/524Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5244Silicon carbide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/85Ceramic-to-metal-connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B43/00Washers or equivalent devices; Other devices for supporting bolt-heads or nuts
    • F16B43/02Washers or equivalent devices; Other devices for supporting bolt-heads or nuts with special provisions for engaging surfaces which are not perpendicular to a bolt axis or do not surround the bolt
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S411/00Expanded, threaded, driven, headed, tool-deformed, or locked-threaded fastener
    • Y10S411/904Fastener or fastener element composed of nonmetallic material
    • Y10S411/908Resinous material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、耐熱性ファイバーの補強セラミッ
クマトリックスによって構成された複合材料で作られた
スクリューおよびボルトを提供することを目的とする。 【構成】 本発明のスクリューおよびボルトは、ヘッド
を備えることのできるスクリューロッドと該ロッドと協
働する1つまたは複数のナットとを備え、上記ロッドお
よび上記ナットのねじは丸ねじであり、雄ねじおよび雌
ねじ部分は機械加工公差および機能クリアランスの範囲
内において同一の理論的断面形を有することを特徴とす
る。本発明のスクリューおよびボルトは、高温を受け易
い構造体の解体自在な組立にに適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、耐熱性ファイバで補強されたセ
ラミックマトリックスによって構成された複合材料製の
スクリューおよびボルトに関し、さらに詳細には、場合
によってはヘッドを備えたスクリューロッドとこのロッ
ドと協働する1つまたは複数のナットとを備え、毛状晶
子の形態すなわち「ホイスカー」の形態をした補強フィ
ラメントを含んだ耐熱性粉末の加圧焼結によって得られ
たセラミック材料で作られた型式の組立部材または締結
部材に関する。
【0002】これらの材料から、本発明では特に(ただ
し非限定的に)、SiAlONまたはSi3 4 によっ
て構成され且つ炭化珪素毛状晶子および/または窒化珪
素毛状晶子によって補強されたセラミックマトリックス
をともなう複合材料を使用している。これらの材料は、
それぞれフランス国特許第2,586,246号および
第2,610,921号に記載されている。
【0003】これらの補強セラミック材料は、次のよう
な優れた特性を有する。 ほとんど等方性の補強 天然耐酸化性 1200°Cに達しこれをを超える温度で使用可能 良好な熱機械特性 良好な靱性および良好な耐熱衝撃性 他のセラミック材料と比較して良好な機械加工性
【0004】これらの特定な特性、特に硬さ、耐熱衝撃
性および耐機械衝撃性により、これらの材料は主として
高熱潤滑工学に使用されているが、かなり高い剛性およ
び脆性を有するためその弾性特性のせいで構造的に使用
されることはほとんどなかった。最近、1200°Cに
達しさらにはこの温度を超えるような高温に耐える(抵
抗する)ことのできる解体可能な組立構造体を実現する
ことに大きな興味が示されている。
【0005】このような目的のために、上記温度に耐え
ることのできない金属製スクリューおよびボルトの使用
を試みるのは問題外である。さらに、上述の型式のセラ
ミック複合材料は特定の特性および特徴を有する。その
結果高い機械的引張応力、曲げ応力および剪断応力を受
ける構造体の組立のために金属製スクリューおよびボル
トを補強セラミック製スクリューおよびボルトに複製す
るだけでは、充分ではない。加えて、補強セラミック材
料は機械加工が困難で且つ脆性であり、特に引張強度に
着目すれば、遭遇する機械的応力に対する許容破断耐力
を得ることが不可能である。
【0006】本発明の目的は、1200°Cに達しさら
にこれを超えるような温度条件において機械的応力に耐
えることのできる補強セラミック材料製のスクリューお
よびボルトを提供することにある。このため、本発明
は、ヘッドを備えることのできるスクリューロッドと該
ロッドと協働する1つまたは複数のナットとを備え、耐
熱性ファイバーの補強セラミックマトリックスによって
構成された複合材料で作られたスクリューおよびボルト
であって、上記ロッドおよび上記ナットのねじは丸ねじ
であり、雄ねじおよび雌ねじ部分は機械加工公差および
機能クリアランスの範囲内において同一の理論的断面形
を有することを特徴とするスクリューおよびボルトに関
する。
【0007】上記ねじの谷の曲率半径および上記ねじの
山の曲率半径をrとし、上記スクリューロッドの外側直
径をDとするとき、 0.03 ≦ r/D ≦ 0.07 の条件を満足することが好ましい。上記ロッドのネジ
は、30°乃至100°の範囲の角度αを有するのが好
ましい。
【0008】優れた引張強度を有するこれらの材料、特
に材料としてSiCw/SiAlYON型式の補強セラ
ミックを使用する場合には引張強度が200MPaを超
えるようなこれらの材料で組立部材を実施することによ
って、このような断面形のねじが問題の補強セラミック
材料の性質に著しく適合されることがわかった。同様
に、これらの材料についての剪断テストは、160MP
aを超える破断抵抗値を示している。これらのスクリュ
ーおよびボルトは、プレート、特に炭素−炭素プレート
(場合によっては酸化に対して保護された)の組立のた
めに特に向けられたものである。
【0009】一般的にいえば、本発明のスクリューおよ
びボルトは、機械強度および組立信頼性の理由のために
あらゆる有害な余分の曲げ(二次的曲げ)を回避するこ
とができるように、適当な曲げ半径を有する球面形状の
支持面の形態における、ヘッドおよび/またはナットと
組立すべき一連のプレートとの間の接触を形成すること
によって実施される。ナットについて言えば、上述の接
触は、ナットの一方の面を球面状にし、一連のプレート
とこのナットとの間にナットの球面と補完関係にある球
面を有するワッシャーのような中間部材を挿入させるこ
とによって得られる。
【0010】スクリューロッドについて言えば、これが
スクリューの場合にはコアの周りのヘッド内側面を球面
状にして、スクリューを受ける孔のレベルにおいて、対
向するプレートに形成された球面状の皿座くりに対応さ
せることによって上述の接触が得られる。他の特徴およ
び利点は、本発明のスクリューおよびボルトの実施例の
以下に示す説明および添付図面を参照してより明らかに
なるであろう。
【0011】図1は、参照番号1、2および3によって
炭素−炭素プレートのような3つのプレートを示してい
る。3つのプレートは、形成された孔を貫通するボルト
4によって積み重ねられ且つ組立状態に維持されてい
る。3つのプレートは、2つのナット5によって互いに
圧縮され、1つのワッシャー6が各ナットと関連するプ
レートの対向面との間に挿入されている。ボルト4は、
中央の平滑な部分7と、2つの螺刻された端部分8とか
らなる。
【0012】図2は、ヘッド9、ヘッド9と反対側の端
部で螺刻された部分10、および螺刻された部分10か
ら環状アンダーカット12によって分離された中央の平
滑バレル部11とを備えたロッドから形成されたスクリ
ュー型式のスクリューおよびボルトを示している。ヘッ
ド9は、六角形形状の外側部分13と、この外側部分1
3をバレル部11に接続させるための部分14とからな
る。部分14は、上記中央バレル部11を包囲する曲げ
半径Rを有する凸状の球面形状で、スクリューの中央に
向かって方向付けられた面15を有する。
【0013】図3は、六角形形状の部分16と円筒状部
分17とを備えたナット5を更に詳細に示している。円
筒状部分17の端面18は、曲げ半径Rを有する凸状の
球面形状を有する。ナット5は、内側ねじすなわち雌ね
じ19を備えている。図4は、ワッシャー6をさらに詳
細に示している。ワッシャー6の一方の面20は、曲げ
半径Rを有する凹状の球面形状を有する。部分5、6お
よび7並びに図2のスクリューはそれぞれ一体成形品で
あり、毛状晶子の形態すなわち「ホイスカー」の形態を
した補強フィラメントを含んだ耐熱性粉末の加圧焼結に
よって得られたセラミック材料で作られている。
【0014】さらに特定すれば(ただし限定的ではな
い)、フランス国特許第2,586,246号および第
2,610,921号にそれぞれ記載されたSiCw/
SiAlON型式の材料およびSiCw/Si3 4
式の材料に本発明を適用することができる。これらの材
料、すなわち一般的に言えば補強セラミック複合材料
は、極端に剛性が高く且つ脆性が高い。したがって、こ
れらの材料は、主として圧縮力の作用に対して有効に耐
えるのに適しているが、引張り力が作用すると表面不規
則に対して初期破断の危険が発生する。この種の欠点は
主として機械加工中に起こる。また、この種の欠点は混
合差異または寄生混合物に起因しているので、内部流れ
に適している。
【0015】これらの欠点を緩和して1200°Cに達
しまたこの温度を超えるような高温に耐えることができ
且つ高い機械応力に耐えることができるような部材から
なる解体自在の組立体に適したスクリューおよびボルト
を提供するために、そのねじ切りの性質および特定の特
徴に関して注目すべき完全に特殊なスクリューおよびボ
ルトすなわち締結部材を提供するために、本発明は、上
述の型式の複合材料を使用することを提案する。
【0016】図1乃至図3に示すような本発明の組立部
材のねじ切りにおいて、雄ねじ(8、10)および雌ね
じ(19)は、それ自体原理の知られた丸ねじを有する
型式のねじ切りである。丸ねじは主として木製のスクリ
ューおよびボルトに用いられ、金属製スクリューおよび
ボルトには用いられることは比較的少ない。丸ねじは、
衝撃を受ける部材間の連結を構成するために特に使用さ
れ、静的な組立体を構成するのにはあまり使用されな
い。
【0017】図5は、本発明によって使用される丸ねじ
の型式を示している。図5は、スクリューロッド10の
雄ねじとナット5の雌ねじをそれぞれ示している。雄ね
じおよび雌ねじは、同じ理論的断面形を有し、スクリュ
ーロッド10とナット5との間のすべての空間を占有し
ている。ねじの谷半径rおよびねじの山半径r′はほぼ
同一であり、その差異は、機械加工条件およびロッドに
沿ってナットが移動可能なようにロッドとナットとの間
に必要な最小機能クリアランスに基づくものである。
【0018】上述の丸ねじは、そのピッチP、上記半径
r、r′、ねじのフランクと雄ねじおよび雌ねじの半径
r、r′の中心O、O′を結ぶ直線との交差点に対する
接線によって決定される角度αによって特徴付けられ
る。さらに、dはねじ谷におけるスクリューロッド(1
0)の直径を表し、Dはスクリューロッドの外側直径を
示す。研究、テストおよび計算の結果、3つの基本的な
理由により、丸ネジ型式のねじが本発明の補強セラミッ
ク材料に完全に適していることがわかった。
【0019】まず第1に、丸ねじは、組立体のスクリュ
ーまたはボルトに作用する引張り荷重のほとんどをねじ
材料に作用する圧縮荷重に変換するので、上記補強セラ
ミック材料の引張脆性を完全にすべて保持する。第2
に、柔軟な形態を有する丸ねじは機械加工に適してい
る。このことが補強セラミック材料にとって決定的な要
因であるが、このことにより引張強度を損なうようない
かなる初期破断も回避することができる。第3に、ボル
ト4であろうとスクリュー(図2)であろうと、丸ねじ
は局部引張過大応力係数が顕著に低いスクリューロッド
を提供する。かくして、ロッドをさらに有効に寸法決め
し、特にスクリューの作動断面を減少させて、所与の破
壊強度に対する質量の最適化を行うことが可能になる。
【0020】事実、局部過大応力係数すなわちKtとし
て知られる理論的応力集中係数は、ノッチの付いた正味
断面(純断面)における最大公称応力に対する実際のノ
ッチ谷における最大応力の割合として定義される。この
パラメータKtは、部材が均質で連続な材料で構成され
ている限り、部材の形状および応力の型式にのみ依存す
る。
【0021】塑性領域を有する材料、たとえば金属から
なる部材は、破断応力より低いレベルにおいて、さらに
理論的には特に静的状態では破断応力よりも高いレベル
においてさえも、比較的大きな局部過大応力を許容する
ことができる。こうした部材がその弾性限界に達する
と、局部的に塑性化して自らを順応(適応)させる。高
い剛性を有しないセラミック材料のような材料では、塑
性領域が全くないのでこの順応現象は存在しない。した
がって、局部過大応力状態が発生し、破壊が起こること
がある。
【0022】補強セラミック材料製の一体成形部材に丸
ねじ型式のねじ切りを形成することにより、寸法および
重量荷重並びに遭遇すべきあらゆる機械荷重および熱荷
重にしたがって、スクリューロッド(スクリューまたは
ボルト)の作動断面の上記順応性を顕著に改良すること
のできる、非常に低い局部過大応力係数Ktを有する組
立部材を提供することができることを本発明は示してい
る。一例として、SiCw/SiAlYONの形態の材
料について図5に示す型式のねじを有するような本発明
により実施されたスクリューロッドのパラメータ(計算
によって決定され且つ初期データに基づく)の表を以下
に示す。
【0023】
【表1】 D(mm) 7.00 d(mm) 5.854 α 30° r(mm) 0.378 P(mm) 1.502 S=πd2 /4(mm2 ) 26.92 r/D 0.054 d/D 0.836 理論的Ktt < 2.7 Kts < 1.27 St/Ktt > 9.97 Ft > 321daN
【0024】表1において、Sは作動断面積、Kttお
よびKtsはそれぞれ引張応力集中係数および捩じれ応
力集中係数、Ftは破断応力σt=320MPaに基づ
く引張強度荷重の推定値である。上記表1の寸法パラメ
ータに基づいて実施されたテストは、実施されたスクリ
ューロッドが400乃至500daNの範囲の有効引張
破断強度を有し、この有効引張破断強度は表の下部に記
載した321の推定下限値を大きく上回ることを示して
いる。
【0025】剪断テストはまた、2500daNを超え
る破断抵抗を示している。さらに、SiCw/SiAl
YON材料に対するフランク対フランクの静的摩擦係数
の測定値は、適用された荷重にしたがって0.22乃至
0.26であった。このことにより、ねじ抜け締結部材
を得るような危険性が回避される。SiCw/SiAl
YON材料は、約1200°Cの温度に耐える。比較す
ると、SiCw/Si3 4 材料は1400°Cに達す
る温度に耐えることができ、さらに特定すればSiCw
/SiAlYON材料の引張強度を超える引張強度を有
する。
【0026】本発明のスクリューおよびボルトは、次の
条件を満足することがさらに好ましい。 0.03 ≦ r/D ≦ 0.07 ここで、rはねじの谷の曲率半径であると同時にねじの
山の曲率半径であり、Dはスクリューロッドの外側直径
である。
【0027】このような条件を満足することにより、
3.5より小さいような満足すべき局部過大応力係数K
tを得ることができる。0.07を上回るようなr/D
の割合値に対しても、さらに小さい値のKtが得られる
が、これはスクリューロッドのねじ谷径dの値に対応す
る。しかしながら、Ktを小さくするためにdの値を小
さくしすぎると、使用不可能になる。一方、0.03を
下回るようなr/Dの割合値に対しては、過大な値のK
tが得られる。
【0028】さらに、角度αが大きくなればなるほどス
クリューロッドの引張強度が大きくなるので、角度αは
30乃至100度の範囲にあるのが好ましい。一般的に
言えば、本発明のスクリューおよびボルトは、機械強度
および組立信頼性の理由のためにあらゆる有害な余分の
曲げ(二次的な曲げ)を回避することができるように、
適当な曲げ半径を有する球面形状の支持面の形態におけ
る、ナット5とワッシャー6との間の接触、またはたと
えばスクリューヘッド14と組立すべき対面プレートと
の間の接触を形成することによって実施される。
【0029】ナット/ワッシャー相互作用については、
材料の極端に大きい剛性および完全な機械加工の不可能
性により小さな環状面において接触が得られるだけなの
で、球面状支持面に対するナットの分離を介して破壊の
危険性があることがテストにおいて明らかとなった。こ
の問題を解決するために、球面状支持面の表面積を減少
させ且つナットおよびワッシャーの中央に向かってそれ
を移動させることができる。さらに、破断抵抗性を改良
するために、ナットにおいて球面状支持面に近接する部
分にねじを形成しないことも可能である。図6は、上述
の構成を有するナット/ワッシャー組立体の他の実施例
を示している。
【0030】球面状凸面18の側において、ナット5′
にはねじと同軸に円筒状孔19が形成され、かくして上
記球面状凸面18に近接して形成されるべきねじのうち
2つまたは3つのねじの形成を省略している。ワッシャ
ー6′の中央孔21は、上記円筒状孔19の直径に対し
て調整(芯合わせ)することもできる。最後に、ワッシ
ャー6′のナットに向かって方向付けられた外側縁に面
取りを付与することにより、ワッシャー6′の球面状凹
面20′の断面積は顕著に減少される。
【0031】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ることなく、特に補強セラミック材料に性質並びにねじ
切りの寸法特性および球面状支持面に関して上述の限定
内においてすべての変形例を包含する。球面状支持面は
反対側に曲率を有していてもよい。すなわち、ナットの
球面状支持面が凹面であって関連するワッシャーの球面
状支持面が凸面であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のナットおよびボルトシステムにより、
場合によっては酸化に対して保護された炭素−炭素プレ
ートのようなプレートを組み立てるための態様を概略的
に示す図である。
【図2】本発明によるスクリューを示す図である。
【図3】本発明によるナットの軸線破断図である。
【図4】図2のスクリューまたは図3のナットと協働す
ることのできる球面状凹面を有する本発明のワッシャー
の軸線破断図である。
【図5】本発明によるスクリュー/ナット組立体の軸線
破断図である。
【図6】本発明によるワッシャー/ナット組立体の組立
状態にある1つの変形例の軸線破断図である。
【符号の説明】
1 プレート 2 プレート 3 プレート 4 ボルト 5 ナット 6 ワッシャー 7 平滑部分 8 ねじ端部 9 ヘッド 11 バレル部 14 スクリューヘッド 18 球面状凸面 19 円筒状孔 21 中央孔 S 作動断面積 Kt 局部過大応力係数 r ねじの谷(または山)の曲率半径 P ピッチ D スクリューロッドの外側直径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シルヴィ イス フランス国 33520 ブルュージュ リュ ポール ヴェルレンヌ 34 (72)発明者 ジャン−ミッシェル ルケルチエ フランス国 33160 サン トーバン ド ゥ メドック ヴィルプリュ アモー 31

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘッドを備えることのできるスクリュー
    ロッドと該ロッドと協働する1つまたは複数のナットと
    を備え、耐熱性ファイバーの補強セラミックマトリック
    スによって構成された複合材料で作られたスクリューお
    よびボルトであって、 上記ロッドおよび上記ナットのねじは丸ねじであり、雄
    ねじおよび雌ねじ部分は機械加工公差および機能クリア
    ランスの範囲内において同一の理論的断面形を有するこ
    とを特徴とするスクリューおよびボルト。
  2. 【請求項2】 上記ねじの谷の曲率半径および上記ねじ
    の山の曲率半径をrとし、上記スクリューロッドの外側
    直径をDとするとき、 0.03 ≦ r/D ≦ 0.07 の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のス
    クリューおよびボルト。
  3. 【請求項3】 上記ねじのフランクと上記雄ねじおよび
    上記雌ねじの曲率中心を結ぶ直線との交差点に対する接
    線によって決定される角度をαとしたとき、 30° ≦ α ≦ 100° の条件を満足することを特徴とする請求項1または2に
    記載のスクリューおよびボルト。
  4. 【請求項4】 上記ナットは球面状支持面を有すること
    を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のス
    クリューおよびボルト。
  5. 【請求項5】 上記スクリューロッドは、そのヘッドの
    バレル部側に球面状支持面が形成されていることを特徴
    とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のスクリュ
    ーおよびボルト。
  6. 【請求項6】 上記球面状支持面は、ワッシャーのよう
    な中間部材に形成された球面状支持面と協働することを
    特徴とする請求項4または5に記載のスクリューおよび
    ボルト。
  7. 【請求項7】 上記スクリューの球面状支持面は、組立
    すべき部材の対向面に形成された球面状支持面と協働す
    ることを特徴とする請求項5に記載のスクリューおよび
    ボルト。
  8. 【請求項8】 上記ナットのねじ切りのうち、一方の端
    部の最初の部分にねじが形成されていないことを特徴と
    する請求項1乃至7のいずれか1項に記載のスクリュー
    およびボルト。
  9. 【請求項9】 上記ナットと上記ワッシャーとの間の球
    面状支持面の断面積は減少され、ナット/ワッシャー組
    立体の軸線にできるだけ近接した領域に集中しているこ
    とを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の
    スクリューおよびボルト。
  10. 【請求項10】 炭化珪素毛状晶子または窒化珪素毛状
    晶子によって補強された、SiAlONまたはSiAl
    YONまたはSi3 4 型式のセラミックマトリックス
    によって構成された複合材料で作られていることを特徴
    とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のスクリュ
    ーおよびボルト。
JP5171119A 1992-06-17 1993-06-17 耐熱性ファイバで補強されたセラミックマトリックスによって構成された複合材料製のスクリューおよびボルト Pending JPH0681826A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9207684 1992-06-17
FR9207684A FR2692633B1 (fr) 1992-06-17 1992-06-17 Visserie en materiau composite constitue d'une matrice ceramique renforcee de fibres refractaires.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0681826A true JPH0681826A (ja) 1994-03-22

Family

ID=9431089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5171119A Pending JPH0681826A (ja) 1992-06-17 1993-06-17 耐熱性ファイバで補強されたセラミックマトリックスによって構成された複合材料製のスクリューおよびボルト

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5405227A (ja)
EP (1) EP0575277B1 (ja)
JP (1) JPH0681826A (ja)
CA (1) CA2098546A1 (ja)
DE (1) DE69310615T2 (ja)
FR (1) FR2692633B1 (ja)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001072475A (ja) * 1999-08-31 2001-03-21 Ube Ind Ltd 高温構造体用締結構造要素
JP2003146682A (ja) * 2001-11-15 2003-05-21 Shin Etsu Chem Co Ltd ガラス母材製造装置及び製造方法
JP2004521270A (ja) * 2001-07-09 2004-07-15 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 燃料噴射弁
JP2007032805A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Meidensha Corp セラミックス螺子体とその製造方法
JP2007032803A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Meidensha Corp セラミックス螺子体とその製造方法
JP2007032802A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Meidensha Corp セラミックス螺子体とその製造方法
JP2007032804A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Meidensha Corp セラミックス螺子体とその製造方法
JP2007120626A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Meidensha Corp セラミックスボルトの製造方法及びセラミックスボルト
JP2007120625A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Meidensha Corp セラミックスボルトの製造方法及びセラミックスボルト
CN103102179A (zh) * 2013-01-06 2013-05-15 西北工业大学 碳/碳基或陶瓷基复合材料紧固件的防松方法
JP2017106620A (ja) * 2015-10-21 2017-06-15 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company ウィスカ強化高破壊靱性セラミックねじファスナ
JP6387473B1 (ja) * 2017-09-19 2018-09-05 オーエーセンター株式会社 ねじ型チョコレートの製造方法
JP6403915B1 (ja) * 2017-09-19 2018-10-10 オーエーセンター株式会社 ねじ型チョコレート及び製造方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4337043C2 (de) * 1993-10-29 1997-04-30 Man Technologie Gmbh Befestigungselement für Keramikbauteile
US6382905B1 (en) * 2000-04-28 2002-05-07 General Electric Company Fan casing liner support
DE20012107U1 (de) 2000-07-13 2001-11-29 Altenloh, Brinck & Co Gmbh & Co Kg Verbindungselement
DE20107960U1 (de) * 2001-05-11 2001-07-05 Burgmann Dichtungswerke Gmbh Dichtungselement für eine Gleitringdichtungsanordnung
DE10223301A1 (de) * 2002-05-24 2003-12-11 Heraeus Tenevo Ag Tragstange aus carbonfaserverstärktem Kohlenstoff zum Halten von SiO¶2¶-Hohlzylindern
DE20209505U1 (de) * 2002-06-19 2002-09-05 Altenloh, Brinck & Co. Gmbh & Co. Kg Bolzen-Scheiben-Anordnung und deren Elemente
JP4284405B2 (ja) * 2002-10-17 2009-06-24 独立行政法人物質・材料研究機構 タッピングネジとその製造方法
GB2404604B (en) 2003-08-04 2006-03-08 Adcock Tech Ltd A tap and a method of tapping
TWI333367B (en) * 2005-04-14 2010-11-11 High Tech Comp Corp Hand-held wireless communication apparatus with ceramic screws
CA2672880C (en) * 2007-03-16 2012-12-18 Wan Young Jang Dental prosthesis and manufacturing method thereof
DE102008042818A1 (de) * 2008-10-14 2010-04-15 Robert Bosch Gmbh Bremsscheibe
US20110028238A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Nike, Inc. Golf Club With Non-Metallic Fasteners
EP2474747B1 (de) * 2011-01-07 2014-04-23 F&G Engineering GmbH Zusammenstellung eines Faserverbundelements und eines Unterlegelements
RU2474735C1 (ru) * 2011-11-18 2013-02-10 Закрытое Акционерное Общество "Пиккерама" Универсальная огнеупорная крепежная шпилька
US9878809B2 (en) * 2015-06-12 2018-01-30 The Boeing Company Stand-off panel thermal protection system and method of fabricating the same
US20170114821A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 The Boeing Company High fracture toughness ceramic support nut plate and gang channel
RU176155U1 (ru) * 2017-07-03 2018-01-10 Валерий Николаевич Прух Арматурный стержень
RU175649U1 (ru) * 2017-07-26 2017-12-13 Валерий Николаевич Прух Арматурный стержень
US10443637B2 (en) * 2017-09-12 2019-10-15 The Boeing Company Fastener system for a thermal protection system
CN110260659B (zh) * 2018-03-12 2024-04-05 上海宝冶冶金工程有限公司 耐火纤维固定装置及其使用方法
EP3667109A4 (en) * 2018-10-31 2020-11-11 Chun Yu Works & Co., Ltd. BOLT
CN111120487B (zh) * 2018-10-31 2021-12-14 春雨工厂股份有限公司 螺栓
EP3936732B1 (fr) * 2020-07-10 2023-03-15 Rolex Sa Organe horloger fileté
CN112811921B (zh) * 2021-01-27 2022-10-25 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种纤维增强陶瓷基复合材料耐热板及其制备方法
US20220299053A1 (en) * 2021-03-18 2022-09-22 General Electric Company Ceramic matrix composite fastener
CN115716757B (zh) * 2022-11-21 2023-11-17 西安鑫垚陶瓷复合材料股份有限公司 一种陶瓷基复合材料高强螺栓及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1193489A (fr) * 1958-03-21 1959-11-03 écrou à angle de serrage variable
US4440534A (en) * 1981-04-06 1984-04-03 Labate M D Ceramic insert
JPS61135961A (ja) * 1984-12-05 1986-06-23 Ngk Insulators Ltd セラミツクス製ピストンヘツド付きピストン
FR2586246B1 (fr) * 1985-08-19 1991-04-05 Aerospatiale Matiere ceramique frittee a filaments de renforcement et procede pour la fabrication d'une telle matiere
FR2610921B1 (fr) * 1987-02-16 1991-10-04 Aerospatiale Matiere ceramique composite a filaments de renforcement, et procede pour la fabrication d'une telle matiere
US5033925A (en) * 1988-12-16 1991-07-23 The B. F. Goodrich Company Composite nut and bolt
US5127783A (en) * 1989-05-25 1992-07-07 The B.F. Goodrich Company Carbon/carbon composite fasteners

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001072475A (ja) * 1999-08-31 2001-03-21 Ube Ind Ltd 高温構造体用締結構造要素
JP2004521270A (ja) * 2001-07-09 2004-07-15 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 燃料噴射弁
JP2003146682A (ja) * 2001-11-15 2003-05-21 Shin Etsu Chem Co Ltd ガラス母材製造装置及び製造方法
JP2007032805A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Meidensha Corp セラミックス螺子体とその製造方法
JP2007032803A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Meidensha Corp セラミックス螺子体とその製造方法
JP2007032802A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Meidensha Corp セラミックス螺子体とその製造方法
JP2007032804A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Meidensha Corp セラミックス螺子体とその製造方法
JP2007120625A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Meidensha Corp セラミックスボルトの製造方法及びセラミックスボルト
JP2007120626A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Meidensha Corp セラミックスボルトの製造方法及びセラミックスボルト
CN103102179A (zh) * 2013-01-06 2013-05-15 西北工业大学 碳/碳基或陶瓷基复合材料紧固件的防松方法
CN103102179B (zh) * 2013-01-06 2014-04-02 西北工业大学 碳/碳基或陶瓷基复合材料紧固件的防松方法
JP2017106620A (ja) * 2015-10-21 2017-06-15 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company ウィスカ強化高破壊靱性セラミックねじファスナ
US11268560B2 (en) 2015-10-21 2022-03-08 The Boeing Company Method of making whisker reinforced high fracture toughness ceramic threaded fasteners
JP6387473B1 (ja) * 2017-09-19 2018-09-05 オーエーセンター株式会社 ねじ型チョコレートの製造方法
JP6403915B1 (ja) * 2017-09-19 2018-10-10 オーエーセンター株式会社 ねじ型チョコレート及び製造方法
WO2019058806A1 (ja) * 2017-09-19 2019-03-28 オーエーセンター株式会社 ねじ型チョコレート及び製造方法
WO2019058566A1 (ja) * 2017-09-19 2019-03-28 オーエーセンター株式会社 ねじ型チョコレート及び製造方法
CN110708963A (zh) * 2017-09-19 2020-01-17 Oa中心股份有限公司 螺纹型巧克力及制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2692633A1 (fr) 1993-12-24
EP0575277A1 (fr) 1993-12-22
DE69310615D1 (de) 1997-06-19
US5405227A (en) 1995-04-11
EP0575277B1 (fr) 1997-05-14
CA2098546A1 (fr) 1993-12-18
FR2692633B1 (fr) 1995-08-25
DE69310615T2 (de) 1997-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0681826A (ja) 耐熱性ファイバで補強されたセラミックマトリックスによって構成された複合材料製のスクリューおよびボルト
US4975014A (en) High temperature low thermal expansion fastener
US5372868A (en) Fiber reinforced glass matrix and glass-ceramic matrix composite articles
JP4955011B2 (ja) 金属片とセラミック材料でできている片の間のろう付けされた組み立て部
US7988395B2 (en) Mechanical fastener system for high-temperature structural assemblies
US4763876A (en) Valve seat insert and cylinder head with the valve seat insert
AU2021200445B2 (en) High fracture toughness ceramic support nut plate and gang channel
EP0684216A1 (en) Spring members and processes for the production thereof
GB2067712A (en) Gudgeon pin
US11268560B2 (en) Method of making whisker reinforced high fracture toughness ceramic threaded fasteners
EP0713057A1 (en) High temperature mounting
US5564874A (en) Fastening element in the form of a fiber-reinforced ceramic screw and/or nut for ceramic components
DE3307115C2 (de) Zylinderkopf eines Kolbenmotors
US5390878A (en) Strain isolator assembly
EP1998056A1 (en) Composite fastener for ceramic components
WO1994015088A1 (en) Piston with a reinforcing insert
EP2426454A2 (en) High density ceramic bodies and composite armor comprising the same
US4632590A (en) Connecting structure for connecting a ceramic shaft to a metallic shaft
US5166004A (en) Fiber and whisker reinforced composites and method for making the same
US8066500B2 (en) High pressure, high temperature back-up with a circumferential relief
JPH08247306A (ja) 弁 座
EP1234119B1 (en) Segmented ceramic choke
JPH08504906A (ja) ジョイントを有する3次元グリッド構造
Hunt Metal Matrix Composites
US7279230B1 (en) Hybrid composite materials