JPS616410A - 継手装置 - Google Patents

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】 本発明は自動整合継手装置に関する。ことに本発明は、
管部材間にオＵ用するようなねじ継手及び類似物と、２
本の管部材を、クロス・スレッディング（ｃｒｏｓｓ−
ｔｂｒｅａｄｉｎｇ　）を防ぐように互に整合させてね
じ込み連結する方法とに関する。

本発明はとくに、比較的直径の大きいケーシング部材の
ような管を相互にねじ込み連関でせることにより、相互
に一列に連結することの多い、油井やガス井のような井
戸をドリリングし使用する一般的区域に応用できる。

各管部材間のねじ込み連結は、一方の管部材の一端部に
おねじ付きピンの形のおす形継手を設け、そして第２の
管部材の端部に、前記ピン形の継手を受は入れるめねじ
付きの筒の形のめす形継手を設けることにより行う。ピ
ン及び筒は、たとえばそれぞれの管部材の一体部分でも
よいし又はこれ等の管部材に溶接又はねじ込み連関によ
シ取付けてもよい。とくに相互に連結するようにした２
本の管部材の適当な端部にねじ込み連結するのに、２個
の筒端部、２個のピン端部、又は１個のピン端部を持つ
筒端部の組合わせを特長とする種種のカラー及びニップ
ルが知られている。さらにたとえばテーパの付けられた
ねじ及び平行ねじを含む種種のねじ構造が知られている
。互に異るねじ構造は若干の例で特定の用途に役立つよ
うにしである。たとえば有効な金属対金屑の流体密封部
は、ピン及び筒の連結部内の互に補形的なテーパの付け
られたねじを連結することによって得られる。

さらに種種のねし構造に使うのに種種のねじが知られて
いる。

井戸ケーシングの区域では、標準設計の８条／ｉｎの丸
ねじ又は５条／ｉｎののこ歯ねじを使う。このような場
合に各ねじの長さは、５インチ・ケーシングのような比
較的細い外径（ＯＤ）のケーシングの場合の約２インチ
から、２０インチ・ケーシングのような比軟的太いＯＤ
のケーシングの場合の５インチまでの範囲にわたってい
る。一般にケーシングのＯＤは４の倍数で増すが、この
ようなケーシングのねじの長さｆ′ｉ２．５の倍数で増
すだけである。さらＶこ与えられた種類のねじに対し１
　ｉｎ当たりのねじの条数は、一般に全種類のＯＤＯケ
ーシングに対し同じである。従って比較的大きいＯＤの
ケーシングの差込みは一層むずかしいと考えられる。そ
してこのような比較的太いケーシングの、ビン形の継手
及び筒形の継手のクロス・スレッディングのおそれも増
す。

各管部材間のクロス・スレッディングが確実に起らない
ようにするのに十分な相互ねじ込み連結のために各管部
材の整合に役立つ方法゛を得ることは望ましくかつ有利
である。

本発明は、はぼ管状の端部と、この端部の近くに位置さ
せた案内面又は案内縁部とを持つ第１の部材を含む２本
の部材を連結する継手装置を提供するものである。第１
の部材内には、案内面から縦方向に間隔全階ててねじが
形成されている。第２の部材の外側には、この第２の部
材の端部の近くに第２のねじが形成されている。この第
２の部材には、又第２のねじから縦方向に間隔を隔て外
面を設けである。紀１及び第２のねじは、一般に相互に
補形的で、第２の部材の端部を、第１の部材のほぼ管状
の端部内に受は入れられるときに、第１及び第２の部材
をねじ込み連結することができる。第１及び第２のねじ
間のねじ込み連関に先だって第２の部材が第１の部材内
に延びるときに、案内面が第２の部材の外面と協働し、
第１及び第２の部材間の回転の定位置（ｒｏｔａｔｉｏ
ｎａｌ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を制限する。

案内面は、はぼ管状の面又はほぼ円形の縁部から成って
いる。又第２の部材の外面は、管の円筒形の外面により
形成される。案内面の内径を、円筒形の外面の外径より
大きくして、案内面が第１のねじから縦方向に十分に延
ばすことによって、第１の部材に対する第２の部材の定
位置を、第１及び第２のねじがクロス・スレッディング
を伴わないで相互に連関するように拘束する。クロス・
スレッディングを防ぐのに、第１部材のねじに対する案
内縁部の位置は、ねじの幾何学的形状に関して定められ
る。

本発明は、第１の円筒形部材により管状部材を支える支
持手段と、この管状部材の一部として形成され第２の円
筒形部材に支えられたおねじを受入れ、このおねじにね
じ込み連関するめねじとを持つほぼ管状部材を提供する
ものである。この管状部材は、又この管状部材内に第２
の円筒形部材を挿入する際に、この第２の円筒形部材を
案内する案内部分を備えている。このような案内部分は
、管状部材のめねじから軸線方向に間隔を隔て第１の円
筒形部材からめねじの反対側にある。この案内部分は、
第２の円筒形部材と協働し、その管状部材に対する整合
を制限しめねじ及びおねじのクロス・スレッディングを
防止する。

本発明は、第１の管部材に設けられ、第２の管部材に設
けられたおねじ付きピ゛ン形の部材を受は入れこのビン
形の部材にねじ込み連関するめねじ付き筒形の部材と、
この筒形の部材に設けられ第２の管部材を受は入れこの
管部材に協働して第１の管部材に対する第２の管部材の
定位置を拘束するほぼ円筒形の内部の案内面又は案内縁
部とを提供するものである。

本発明によれば、一方の管部材は、別の管部材の案内面
内に挿入されることによシ、この案内面が第１の管部材
の外面と協働し第１及び第２の管部材の相対的な定位置
を拘束し第１の管部材を第２の管部材内にさらに挿入し
第１及び第２の管部材をクロス・スレッディングを伴わ
ないで互いにねじ込み連関できるようにする。

以下本発明による継手装置の実施例を添付図面につい°
て詳細に説明する。

第１図に示すように第１の管部材（１０）の端部は、第
２図の第２の管部材（１２）の端部の上方に位置させら
れている。管部材（ｔｏ）、（１２）は、軸線方向に整
合させられている。第１図の第１の管部材（１０）は、
開口端部（１６）に終る縦方向に姑びる通路（１４）を
備えている。管部材（１０）の円筒形の外面（１８）は
、開口端部（１６）に向って々ルびるテーパねじ（２０
）によシ中断されている。

第２図の第２の管部材（１２）ｌ−ｔ、縦方向に延びる
通路（２２）を備えている。通路（２２）ｒｉ、第１の
管部材（ｌＯ）の通路（１４）と同じ内径を持つ。第２
の管部材の通路（２２）は、ねじ（２６）のねじ連関に
よシ管部材（１２）に固定された継ぎ輪の形のほぼ管状
の継手（２４）を介して続いている。このために図示の
ねじ構造は、第２の管部材（１２）の外側に形成された
テーパねじと、継手（２４）の内部に形成された補形的
な（互いに補足し合う形状の）テーパねじとから成って
いる。しかしこの継手を、第２の管部材に取付けるのに
他のねじ構造金利用してもよい。

はぼ管状の継手（２４）は、内部の通路（２２）に連通
し継手の開口端部（３０）に終る縦方向に延びる内部の
通路（２８）を備えている。継゛手（２４）の内部には
、テーパ金持ち第１の管部材（１０）の管端部のテーパ
を付けたねじ（２０）にほぼ補形的な第２のねじ（３２
）を形成しである。継手端部（３０）の近くに内向きの
大体環状の案内面（３４）を位置させである。

継手（２４）は、第２の管部材（１２）用のめねじ付き
筒形の継手の端部を形成し、さらにねじ（３２）から軸
線方向に間隔を隔てて案内面（３４）を備えている。さ
らに継手（２４）は、テーパを付けたねじ（２６）によ
り第２の管部材（１２）に連結されているから、このよ
うな継手は、両端部にピン形の継手の特徴を備えた管部
材のいずれかの端部に設けてもよい。

第３図に明らかなように案内面（３４）の内径（ＩＤ）
Ｈ５第１の管部材の外面（１８）ノＯＤ’、ｌ：りわず
かに太きい。このようにして筒形の継手（２４）は、第
１の管部材（１０）を受は入れるが、第１の管部材（１
０）を筒形の絹；手（２４）内に挿入する際に、ン６内
面（３４）は、ぽ２１の管部材（１ｏ）の外面（１８）
と協働して第１の管部Ｕ（１０）を筒形の継手（２４）
及び第２の管部材（１２）に対して拘束し、第２の賀１
部材（１２）に対する第１の管部材（ｉｏ　）の向きを
制限する。第１の管部材（１ｏ）のねしく２ｏ）が筒形
の継＋（２４）のねじ（３２）に近づくにしたがって、
案内面（３４）は筒形の継手（２４）に相対的な第１の
管部材（１ｏ）の回動の定位置を制限して、第１の管部
材（１０）が筒形の継手（２４）に対して、１条のねじ
の長゛さ分だけはずれてもね［２９）のどのねじ出でも
地平ねじ（３２）に連関できるほど十分に整合状態にさ
せられている。

ねじ（２０）がねじ（３２）に達するときは、第１の管
部材（１０）の外向（１８）に対する案内面（３４）の
作用によシ、クロス・スレッディング（ｃｒｏｓｓｔｈ
ｒｅａｄｉｎｇ　）を確実に抑制するように、案内面（
３４）、外面（１８）の相対直径と、継手（２４）の長
さと、各ねじ（２０）、（３２）のピッチとを考慮しで
ある。たとえばねに（３２）の長さに沿うほぼ中間点か
らの案内面（３４）までの縦方向延長長さを第２図に示
すようにＬとし、このＬが次の式により表わされる場合
に、クロス・スレッディングの避けられることが分った
。

Ｌ　＝　２　ＸＤに の式で Ｘは各ねじ（２０）、（３２）のピッチ、すなわち互に
隣接するねじ山間の距離の逆数であり、Ｄは第１管ｓｉ
　制（１０）　ノ外面Ｑｓ）　（１）　ＯＤ　ｆ　ｈ　
Ｄ、Ｃは業ビ１Ｗｉ（３４）のＩＤとＤとの差の半分で
ある。

Ｌが前記の式によシ定まる値より大きくても、又はＣが
前記の式の委求値より小さい場合に、クロス・スレツブ
・ｆングが避けられるのは明らかである。しかしＣの値
は、或程度管部材（１０）及び継手（２４）を作る際の
公差に基づいて定め゛れはよい。さらにたとえば不必妥
な製造費用を避けるよう罠、Ｌの値はできるだけ小さく
保つと共になおりロス・スレッディングを確実に避ける
ようにすればよい。

又筒形の継手（２４）の形状を変えてもなおりロス・ス
レッディングを避けられるのは明らかである。たとえば
案内面（３４）は、縦方向長さの比較的短い環状面とし
て例示され、たとえは板材に穴をあけて使うようにして
もよい。たとえば第２図、ｉ’Ｊ’、　３図及び第４図
に示すように案内面（３４）の上縁部が管表面（１８）
に接触し確実に適正に整合することができる。ピン形の
継手のねじ（２０’）が筒形の継手のねじ（３２）内に
あるときは、案内面（３４）及び円筒形の外面（１８）
間の接触が、各ねじ（２ｏ）、（３２）から軸線方向に
十分な距離にわたる限り、各ねじ（２０）、（３２）が
クロス・スレッドされることがない。しかし案内面（３
４）は図示のように案内面（３４）及びねじ（３２）間
に広がる通路（２８）のＩＤでなくて、たとえばねじ（
３２）の初まシの部分まで同じＩｆ）で続いてもよいの
は明らかである。案内面（３４）はこの場合、案内面（
３４）の縦方向長さに関係なく、たとえばねじ（３２）
に対し遠く離れているすなわち縦方向に間隔を隔ててい
る。

第１の管部材（１０）の開口端部は、案内面（３４）の
ＩＤに比べて管部材（１０）のＯＤにより実質的に限定
される任意の角度で筒形の継手（２４）の開口端部（３
０）及び案内面（３４）内に入る。第１の管部材（１０
）を筒形の継手（２４）内にさらに挿入し、管部材の開
口端部（１６）が継手（２４）内に押しこめられるとき
は、案内面（３４）と前部材の円筒形の外面（１８）と
の間の接触により、２本の管部材（１０）％（１２）を
さらに強制的に整合させる。

ねじ（２０）を、開口端部（３０）を越えて深く前進さ
せるほど、筒形の継手の内部に対する管部材の開口端部
（１６）の接触と、管部材の円筒形の外面（１８）に対
する案内面（３４）の接触とにより、第２の管部材（１
２）に対する第１の管部材（１０）の許容傾斜角度が小
さくなる。ねじ（２０）がねじ（３２）に達するときは
、両管部材（１０）、（１２）間の許容傾斜角度は、ね
じ（２０）及びねじ（３２）にクロス・スレッディング
が生ずるのに必要な傾斜角度より小さくなる。

クロス・スレッディングを避けるのに必要な限度内での
案内面（３４）と第１の管部材（１０）の円筒形の外面
（１８）との協働により、第１の管部材（１０）を筒形
の継手（２４）に対して確実に整合させることによって
、第１の管部材（１ｏ）は、筒形の継手（２４）内でさ
らに操作されて第４図に示すようにねじ（２０）をねじ
（３２）に連関させることができる。２本の管部材（１
ｏ）、（１２）間の共通の縦方向軸線のすわりの相対回
転にょシ、第１の管部材（１０）及び筒形継手（２４）
間のねじ込み連結をすきまのないようにし、管部材（１
ｏ）及び継手（２４）間に流体な）の密封部が得られる
。又筒形の継手（２４）により２本の管部材（１ｏ）、
（１２）を互いに連結するときは、第１の管部材の内部
の通路（１４）は、第２の管部材の内部の通路（２２）
に１東続して連通ずる。

第５図に示すように、溶接にょシ第１の管部材（４０）
に固定されたビン形の継手（４４）と、溶接によシ第２
の管部材（４２）に取付けられた筒形の継手（４６）と
の間のねじ込み連結によシ、第１の管部材（４０）は、
第２の管部材（４２）に連結されている。ピン形の継手
（４４）は、その開口端部に向いテーパの付けられたお
ねじ（４８）を備えている。

おねじ（４８）は、筒形の継手（４６）に形成されたテ
ーパの付けられためねじ（５０）にほぼ補形的である。

筒形の継手（４６）には、その開口端部に向いさらに内
向きのほぼ円筒形の案内向（５２）を設けである。案内
面（０２）はピン形の継手（４４）のほぼ円筒形の外面
（ｂ４）のＯＤよシ内径がわずかに太きい。ピン形の継
手（４４）及び筒形の継“手（４６）を、それぞれ第１
の管部材（４０）及び第２の管部材（４２）に取付ける
方式を除いて、第５図に例示した本発明継手装置の構造
及び機能は第１図、第２図、４３図及び第４図に例示し
た対応する継手装置と大体同じである。各管部材に、ピ
ン形の継手及び筒形の継手を取付けるには、別の＠種の
変型全利用することができる。たとえは筒形の継手は、
一般にピン形の１読手を、第１図の第１の管部材（１０
）にピン形の継手を設けるのと大体同じようにして管部
材の一体部分にしてもよい。構成法又取付法に関係なく
、一方の管部材にピン形の継手を取シ付け、他方の管部
材に案内面を持つ筒形の継手を取付ける。

ねじは、その形状がねじのピッチ及び形の両方を含む場
合に１．それぞれ円すい角及び形状によって定まる。多
くの種類のねじ形状が知られているが、円すい角は、ね
じがピン形差込み部（すなわちピン形の継手）及び筒形
受入れ部（すなわち筒形の継手）の中心線に平行な円筒
面に切られた平行ねじ、又はねじがたとえばｒ直径ｉｔ
Ｉ／ねじ長さ１　ｉｎ　Ｊのテーパ角により定まる円す
台面に切られたテーパねじを提供する平行ねじはねじか
みおいの開始に先だってはｉｐ込まない（すなわちピン
形の継手のねじ形成部分はねじかみおいの開始時に筒形
の継手のねじ形成部分内に延びていない）。

従ってねじにクロス・スレッディングが起るとすれば、
これは第１のねじに生じ、そしてこのクロス・スレッデ
ィングは直径に沿い相互に対向する２点で起る。テーパ
ねじは全く異る方式でクロス・スレツデングが生ずる。

第１のねじだけのクロス・スレッディングは円すい形の
形状なので起り得ない。テーパ付きピン形の継手は、ね
じの円すい面が互に接触するまでテーパ付き筒形の継手
にはまシ込む。このはまり込みの深さは円すい角及びね
じ形状によって定まる。テーパねじのクロス・スレッデ
ィングは、直径に沿い互に対向する２点とは異って軸線
方向に相互にずれたねじに起る。

第９図は、テーパねじの初めにクロス・スレッディング
の起る点が軸線方向に互に間隔を隔てたねじに生ずるこ
とを示す。点’Ｐｘ　、　Ｐ２’　　はピン形の継手の
初めにクロス・スレッディングの起る点である。ピン形
の継手の円すい面を、筒形の継手の円すい面内で成る角
度だけ傾けるときは、これ等のねじ間の初めの接触点が
はまり込み部の末端にあるのは明らかである。クロス・
スレッディングは、点Ｐ１又は点部における互に組合う
ねじが部分的に又は完全に連関した場合に始まる。しか
し注意深い調査により、クロス・スレッディングは、両
点Ｐ□、Ｐ６におけるねじが第９図に示すように実質的
にかみあい連関していないときに最小不整合角度θで始
まることが分る。角度θは円すい角及びねじ形状とくに
ねじピンチ円直径による。

クロス・スレッディングは、筒形の継手に対してピン形
の継手をねじかみあいに先だってクロス−スレッディン
グ臨界角度よシ小さい角度に整合させることにより防ぐ
ことができる。本発明により、不整合角度を臨界角度θ
より小さくする整合機構が得られる。

第９図はクロス・スレッディング臨界角度θに等しい角
度で筒形の受継手（６２）内に差込んだピン形の継手（
６０）を示す。この接合は点早Ｐ妄でクロス・スレッデ
ィング状態になっている。その理由は、ピン形の継手の
ねじ山の半径部接点号が、隣接する筒形の継手の丸ねじ
の半径部接点にあるからであるからである。従ってこれ
以上の角度の不整合が生ずればピン形の継手のねじ山の
頂が下側のねじの谷に入込むようになる（第９Ａ図参照
）。そして点Ｐ？ｔ　　におけるピン形ねじは、さらに
大きい角度不整合によりピン形の継手のねじ山の頂が不
正確なねじの谷内に上向きに進むことを除いて筒形の継
手に対して同様な状態にある（第９Ｂ図参照）。

さらに角度不螢合によりピン形の継手の両方のねじ山の
須を筒形の継手のねじの谷内に動かし、この接合部はク
ロス・スレッディングの状態になる。本発明による長く
した整合区間によりこのクロス・スレッディングが起ら
なくなる。第９図は筒形の継手の端部から測った理論的
最小結合長さＭを示す。この結合長さＭは、筒形の継手
（６２）の開口における引入れ斜面長さを含む（第６図
）。

この場合ピン形の継手（５ｕ　）及び筒形の継手の間の
接触は３点Ｐ、、Ｐ２′、Ｐ５で同時に起る。ピン形の
継手（６０）と筒形の継手（ｂ２）の案内縁部との間の
点Ｐ５　　における接触により、クロス・スレッディン
グに必要な付加的な角度不整合を防ぐ。実際上この結合
部の延長は長さＭより長くして継手がクロス拳スレッデ
ィングの状態にならないようにする。筒形の継手（６２
）の整合区間の所要長さＭＵ、ピン形の継手（６０）と
筒形の継手分との間の半径方向すきまＸ□　と共にねじ
形状には無関係である（第６図）。長さＭの値の計算を
例示するために、本発明によるピンー筒形継手ハ：例示
のために　　７１！ＩのピッチのＡＰＩののこ歯ねじを
持つものと考える。しかしこの計算法は、問題のねじ形
を定める所要のパラメータを使うだけで任意のテーパね
じに適用できる。

長さＭの値を定めるには第６図、第７図、第８図、第９
図及び１４１０図を参照すればよい。次の記号は以下の
ように定義する。

記号　　　説明 ＸＯねじ円すａの大きい方の端部における管又はピン形
の継手（６０）の最小直径 Ｘ１　　　ピン形の継手（６０）及び筒形の継手（６２
）の間の最大半径方向すきま Ｘ２　　　円すいの小さい方の端部におけるピン形の継
手（ｂｕ）ねじ端の外径 Ｘ３　　　クロス・スレッディングが生ずるのに必要な
筒形受入れ部（＋ｊ２　）の端部及びピン形の継手（６
０）の間の半径方向すきまＺ　　手締め位置におけるね
じ連関部の長さＺ　　手締め位置における標準の筒形の
継手の頂部上方の３角形（Δ）の隔離 Ｚ　　　１６１形の継手の引入れねじ斜面長さＺ　　手
締めのかみあい距離 Ｚ　　本発明による筒形の紺、手延長部分の頂部の引入
れ斜面長さ Ｚ５　　　最小角度のクロス・スレッディングを生ずる
傾斜ができるのに必要なピン形の継手のピックアップ距
離 Ｚ６　　　クロス・スレッディングが始まるのに必要な
ねじＪｋなり Ｚ７　　　最小角度のクロス・スレッド位置におけるね
じ円すい重なり Ａ　　ピン形の継手（ｂＯ）の端部の上方のＡＰＩ　３
角形（Δ）場所の距離標準のＡＰＩ継手では、ひし形の
底部は完全かみあい継手の筒形の継手の端部にある。） Ｅ　　ねじピッチ円直径（テーパの大きい方の端部にお
けるおねじの外径とテ９−パの小さい方の端部における
おねじの谷径との間の中間で側る） Ｎ　ピン形の継手端部からＥ位置までの距離Ｍ　筒形の
継手廷長部分の最小付加長さＰｉ　　ピン形の継手（ｂ
Ｏ）又は筒形の継手（６２）上の点ｉの位置を表わす Ｐｉ　　図面の平面内のピン形の継手の回転後の点ｉの
位置を表わす Ｒクロス・スレッディングの点かｐ２′間の距離 Ｓ　点Ｐ２　　が角度０だけ回転する際に位１αＰ２′
　　まで動く距離 ｋ　ねじのテーパすなわち単位距離光たりの半径の笈化
（直径テーパの半分に等しい値を持つ）β　局形の継手
のねじ内へのピン形の継手人込み距離を定める角度 θ　最小クロス・スレッド角度 Ｗ　最小角度のクロス・スレッド位置で筒形の継手（６
ｚ）の案内縁部（たとえば点Ｐ５　Ｋおける）からねじ
円すいの重なシの底部まで測った、クロス・スレッディ
ングを避けるのに必要な最小整合長さ 第６図はピン形の継手（６０）及び筒形の継手（６２〕
を手締めでかみあわせた状態で示し手締めのねじかみあ
い長さをＺｏ　　とする。

Ｚｏ＝Ａ−Ｚ、　−Ｚ２（１） 第７図は円すい面が全く接触しているがねじはかみのっ
てないで筒形の継手（６２）内にはまるピン形の継手（
６０）を示す。第７図の状態は第６図に示した状態から
ピン形の継手が距離ｚ３　　だけ後退している。

第８図は、ピン形の継手（ｂｏ）及び筒形の継手（ｂｚ
　）　（Ｄ　ｆｊ］　Ｋクロス・スレッディングに必要
な十分な半径方向すきまＸ３　を生ずるように筒修の継
手（屹）からさらに引出したピン形の継手（６０）を示
す。

第９図は、継手をかみめわせるためにピン形の継手（６
Ｕ）をその縦方向軸線のまわりに回転したときにクロス
・スレッディングが生ずるような状態で、ピン形の継手
（ｂＯ）が筒形の継手（ｂｚ　）に２点Ｐ□、ＰＩ３　
　で接触するような角度θだけ回転したピン形の継手（
６０）を示す。ピン形の継手点Ｐ３は叉点Ｐ′　まで回
転させである。最小クロス・スレッディング角度θは次
のように定めることができる。

ｇＪＬ　９図の３角形Ｐ、、Ｐ２、Ｐ２′から、θが極
めて小さい場合に 従って　　５＝２Ｒｓｉｎ（θ／２）　　　　（２１θ
＝　ｓｘｎ　　（Ｓ／（２Ｒ））　　　　Ｔ３）第９図
及び第９Ｃ図の相似の３角形Ｐｚ　＋　Ｐａ　＋　Ｐ３
及び３角形Ｐ２．　Ｐ！、　Ｐ４（筒形の継手の固定の
点）から この式Ｔ　　Ｚ、＝Ａ−（Ｚ□＋Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ５）ａ
ｎｄＸ３＝２ｋＺ。

式（４）のすべての量はｚ５　　を除いて継手形状から
既知である。式（４）に２７　　及びＸ３　を代入して
整理しなおすと、次の２次方程式 ％式％（５） がイ４４られ、この式で、 Ｔ１　＝】ｌア　〔（１−に２）ｚ６　＋２ｋｘ２＋２
に２（Ａ−２□−２２−２３）〕　（６）そして Ｔ２　＝　２ｋ”　（（１−に２ＸＡ−Ｚ□−Ｚ２−Ｚ
ａ）　ｚ６−　ｋＸ２Ｚａ）　　（７１各定数Ｔ１、Ｔ
２はねじ形及び円すい角を定める形状係数である。６値
に、Ａ％　Ｚ□、Ｚ２、ｚ３、Ｘ２はたとえは任意の標
準のＡＰＩのこ歯ねじケーシング継手に利用できる。与
えられたねじ形に対するｚ６　　の値はねじ形の既知の
幾何学形状から容易に計算することができる。Ｚ６　　
に関する試料解析は次のようにして得られる。

式（７）は２つの数学的解がある。興味ある解は次の通
シである。

Ｚ５＝捧げビ（’ｌ’１’−４Ｔ２）捧〕　　（８）式
（８）で２　を解くと、角度βは式（４）を次の形に整
理しなおすことによシ容易に定められる。

第９Ｃ図の３角形　Ｐ２、Ｐイ、Ｐ４　　から、Ｓ　＝
　Ｚ６７ＣＯ８β　　　　卸 そして第９図の３角形　Ｐ□、Ｐ３、Ｐ２　　から、Ｒ
＝　Ｚ７／ｓｉｎ　ｊ９　　　　　　　＜１１）Ｓ及び
Ｒが既知であると、θは式（３）を使って定めることが
できる。

クロス・スレッディングが生ずることができる最小角度
θが定まると、最小整合長さＷすなわち、最小クロス・
スレッド状態で傾いたピン形の継手の端部から点Ｐ５　
　の整合縁部までの、クロス・スレッディングを避ける
のに必要な最短距離（第９図参照）を見付けることがで
きる。第９図の３角形Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８から次の式が得
られる。

この式でＸｌ　　はピン形の継手（６０）と筒形の継手
（（ｉＺ　）の延長した整合区間との間の最大半径方向
すきまでやる。すきまＸ□　は、最小許容半径方向すき
まとピン形の継手（管部材）及び筒形の継手の公差の許
容根皮との和である。

最小所要整合長さＷが既知であれば、筒形の継手のねじ
の頂端からこの受入れ部の端部まで引入れ斜面長さを含
めて測った最小の筒形の継手の長さＭは次の式によシ定
めることができる。

Ｍ＝Ｗ−ＡＤＺ□　＋Ｚ３　＋Ｚ４＋Ｚ５　　　（Ｌａ
第１０図にはねじ山の頂きを円すいテーパと管部材又は
本継手の軸線とに対するねじ山填形状を示すように図示
しである。添字ｊはピン形の継手のねじｆｐｌ又は筒形
の隻手のねじ（ｂ）を示す。これ等の両方のねじに対し
幾（ｉ］学的形状及び計算は実質的に同じであるが、袖
梗の項の数値は異る。角度Ｂ。

（管部材軸線とねじ山の須が平行な円すいテーパとの間
の角度すなわち３角形の半分）と、角１ｉｆ５ｊ□（ね
じのぽＩＩ縁とねじ軸物に対する直交線との間の角度）
と、角度Ｂｊｚ　（ねじの後縁とねじ軸線に対する直交
線との１鞠の角度）とはすべて、たとえば標準のＡＰＩ
のこ歯ねしに対し既知である。筒形の継手のねじ山の頂
に対して、も前記の角度は同じである。第１０図から角
度ＡＪ□、Ａｊ２ハねじ山の頂の各縁部で次のように定
めることができる。この場従って、 Ｘ、　”’　ｒ、　ｔａｎ　Ａ− Ｊ　　　　　Ｊｌ　　　　　　コ１　　　　　　　　　
　　（Ｌ９又、 ｊａｎ’Ａ、−工　　　　、。

コ２　　　　　Ｙｊ２ Ｙｊ　＝　　ｒｊ２ｔａｎ　　Ａ４２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　［２この式でｒ　Ｊ　１及びＹｊ
２の最大値をこれ等の数値に対する公差内で使う場合に
はＸ・及びＸｊ　の最大値それぞれＸ１ｍ８ｘ及びＹｊ
ｍａｘはこのようにして得られる。

Ｚｊ　　　”　　Ｑｊ　　−Ｆ’ｊ（ｔａｎ　　Ｂｊ１
＋　ｔａｎ　　Ｂｊ２）　　　　（’８この式でＱｊ　
はピッチ線（テーパ線に平行でねじ山の頂とねじ谷の底
との間の中間に位置する線に沿うねじの長さであり、Ｆ
　はねじの高さの半分である。Ｑ　及びＦ、は標準ねじ
に対し共に既知でコＪ ある。Ｑｊ　の、最小値をその数値の公差内で取る場合
に２・の最小値Ｚｊｍｉｎが得られる。次でり、の最小
値Ｌ　ｊｍｉｎすなわちねじ山の頂の各半径接点間の距
離は次の式で与えられる。

Ｌｊｍｉｎ：Ｚｊｍｉｎ−ＸｊｍａＸ−ＹｊｍａＸ（１
９）前記の導関数はそれぞれピン形の継手のねじ及び筒
形の継手のねじに対するＬｐｍｉｎ及び”ｂｍｉｎを定
めるのに使うことができる。

次でクロス・スレッディングに必要な最小ねじ重なシに
対しては Ｚ６　＝　Ｌｐｍｉｎ”　Ｌｂｍｉｎ　　　　　　　　
（２０）形の異るねじに対しても同様な解析にょジＺ６
の値を生ずることができる。

本発明により、２本の部材をねじ込み連関により相互に
連結することのできる自動整合継手が得られる。一方の
部材はおねじとこれ等のおねじから軸線方向に間隔を隔
てた外面とを設けである。

他方の部材はめねじとこれ等のめねじから軸線方向に間
隔を隔てた案内内面又は内縁部とを設けである。第２の
部材はその内面を前記外面に協働させて第１の部材を党
入れこれ等の２部材間の回動による向きを制限して、め
ねじ及びおねじが接触し相互に連関する鞘にクロス・ス
レッディングを避けるようにしである。

以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本発
明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行う
ことができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明継手装置の１実施例の第１の管部利のビ
ン形端部の一部を縦断面にして示す側面図、第２図は第
１図のビン形端部の下方に、相互ン申結のために整合し
た状態に位置させて示す筒形の継ぎ輪を取り付けた第２
の管部材の端部を一部を縦断面にして示す側面図、第３
図は第１図及び、’ＪＬ　２図の部品を組合わせてはあ
るが相互にねし込み連関はしてない状態で拡大して示す
部分縦断面図、第４図は第３図の各部品を相互にねじ込
み連結した状態で示す部分縦断面図、第５図は本発明継
手装置の第２の実施例を一部を縦断面にして示した側面
図、第６図は手締めの位置までがみあわせた本発明断手
装置の線図的縦断面図、第７図は本継手装置の筒形の継
手内にピン形の継手を単に差込んだだけでこれ等の継手
の各ねじ円すいが互にかみあってない状態で示す第６図
と同様な縦断面図、第８図はピン形の継手を筒形の継手
に対し、ピン形の継手のねじ円すいが筒形の継手のねじ
円すいのわずかに上方で、この筒形の継手の円すいに対
し左方に傾くように位置させて示す第６図及び第７図と
同様な縦断面図、第９図は筒形の継手内にピン形の継手
をクロス・スレッディングに対し最小のすなわち臨界的
の不整合角度に傾けて示す第６図ないし第８図と同様な
縦断面図、第９Ａ図、第９Ｂ図及び第９Ｃ図は第９図の
それぞれ異るを都を拡大して示す線図的縦断面図、第１
０図はクロス・スレッディングが生ずるのに必要な最小
ねじ重なシを解析するのに有用なのこ歯ねじの一部の線
図である。 １０．１２・・・管都拐、１６・・・開口端部、１８・
・・円部形の外＋１■八加・・・ねじ、２４・・・管状
の継手、３０・・・開口端部、３２・・・ねじ、あ・・
・案内面、６０・・・ピン形の継手、６２・・・筒形の
継手 Ｒｏ、７ ＦＩＧ、５ 手　　続　　補　　正　　安　（方式）（１）昭和６０
年５月２３日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）第１の端部の付近にテーパ付きのおねじを
   持つ第１の管状部材と、（ロ）この第１の管状部材の一
   部として形成され、前記第１の端部の反対側において、
   前記おねじに対し軸線方向に間隔を置いて設けたほぼ円
   筒形の外面と、（ハ）第１の端部の付近にほぼ円形の案
   内手段を持つ第２の管状部材と、（ニ）この第２の管状
   部材に形成され、前記おねじにほぼ補形的であり、前記
   案内手段に対して軸線方向に間隔を置いて設けられたテ
   ーパ付きのめねじとを備え、任意の寸法の直径を持つ各
   管状部材を、クロス・スレッディングが生じないように
   して、互いに連結する継手装置において、（ｉ）Ｗを、
   前記おねじを前記めねじとのクロス・スレッディングが
   まさに避けるように位置させたときに、前記案内手段と
   これから遠い方の前記おねじの端部との間の距離とし、
   （ｉｉ）θを、前記第１及び第２の管状部材間でクロス
   ・スレッデングが生ずる最小不整合角度とし、（ｉｉｉ
   ）Ｘ＿１を前記第１及び第２の管状部材を相互に整合さ
   せたときに、これ等の両部材間の最大半径方向すきまと
   し、（ｉｖ）Ｘ＿３を前記不整合角度がθであるときに
   、前記第１管状部材と前記案内手段と間の半径方向すき
   まとし、（ｖ）ｋをねじテーパとし、（ｖｉ）Ｚ＿６を
   クロス・スレッディングが生じ始めるのに必要な前記の
   めねじ及びおねじの最小重なりとすると、（ｖｉｉ）Ｗ
   ＝（Ｘ＿１＋（１／２）Ｘ＿３ｋＺ＿６）／ｔａｎθの
   関係が成立するようにして成る継手装置。