JPH01224509A

JPH01224509A - 疲労特性に優れた欠如ねじ

Info

Publication number: JPH01224509A
Application number: JP63051317A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Sugimura; 宣行杉村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1989-09-07
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH0765608B2

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】産業上の利用分野この発明は、アキュムレータやシリンダなどの荷重変動
の激しいところに使用される引張荷重を受けるねじに関
するもので、特に、固定用及び移動用として広い範囲で
用いられる疲労特性に優れた欠如ねじに関するものであ
る。

従来の技術例えば、流体機器としてのアキュムレータは、容器本体
の内部をプラグにより気体室と液体室に仕切り、その両
端部を側板で閉鎖すると共に液体回路の液圧変動に応じ
てブラダを伸縮させ、脈動吸収作用やショックアブソー
バ作用等を行わしめているが、この容器本体と側板との
固定手段として平行ねじが用いられている。

発明が解決しようとする課題ところで、アキュムレータ内の圧力が上昇し側板が外方
に押圧されると、ねじには軸方向及び周方向の荷重、所
謂変動荷重が０から最大荷重の範囲内で繰り返し加わる
がこの荷重は、各ねじ山が均一に分担するものではなく
引張力方向に大きく偏る。

そのため、大きな引張荷重を受けるめねじ先端部の谷底
に応力集中が生じ、そこから破壊してしまう。

そこで、この問題を解決するために、既に特許されてい
る「先細状のおねじを用いた疲れ特性のすぐれたネジ継
手」　（米国特許４１８９９７５号、日本国特公昭５６
−５３６５１号参照）を利用することが考えられる。

本発明者は、第５図に示す様に容器本体１のめねじ２と
側板３のおねじ４とを６０度三角ねじＭ２Ｏ３，８Ｘ２
で形成し、このおねじ４を前記特許に従い、ねじ山ｍ７
〜ｍｌの山高さｈを漸減せしめた試験用アキュムレータ
を製作すると共に、前記三角ねじを標準状態で用いた従
来型アキュムレータを製作し、そして、シール径ｄ”１
０４ｍｍ、内圧Ｐ　＝０〜３１８　ｋｇ／ｃ＋’、周波
数２．５Ｈ２の条件下で各アキュムレータの各ねじ山の
荷重分担率や疲労寿命を調査した。

その結果、荷重分担率は、試験用アキュムレータの方が
、従来型アキュムレータより平均化していたが、疲労寿
命は、試験用アキュムレータの方が従来型アキュムレー
タより短かった。

因に、荷重分担率が最も大きいねじ山は、試験用アキュ
ムレータでは、先端部２ｍから２番目のねじ山ｍ２で、
その率は、１８．５％、従来型アキュムレータでは、先
端部から１番目のねじ出で、その率は、２１％であり、
又、疲労寿命は、従来型アキュムレータでは５６０．０
００回、試験用アキュムレータでは、３８０．００θ回
であった。

ねじ山の荷重分担率が低下すると、ねじ疲労９７命が伸
びるのが通常であるが、上記試験用アキュムレータでは
、これに反し、疲労寿命が短かくなったのである。

そこで、その原因を調べたところ、各めねじ谷底ｆに加
わる曲げモーメント中、めねじ先端部２ｅの２番目のめ
ねじ谷底ｆ２に最大曲げモーメントが加わり、そこから
破壊していることがわかった。　即ち、おねじ４が矢印
Ｙ方向に押圧されると、めねじの各ねじ山ｆｍは、下面
に分担荷重を受ける片持梁の状態となり、めねじ山ｆｍ
の山高さｆｈは、曲げモーメントの大きさに影響するス
パンとみることができる。

そのため、山高さｆｈが均一化されている場合には、各
ねじ山の分担荷重が均一化されていないと、分担荷重が
大きい程曲げモーメントが大きくなり破壊しやすくなる
のである。

そこで、従来型アキュムレータと試験用アキュムレータ
のめねじ谷底に生じる単位当たりの曲げモーメントを、
荷重分担率とねじ山高さより計算したところ第４図に示
す通りであった。

この図において、Ａは、従来型アキュムレータ、Ｂは、
試験用アキュムレータを示すが、試験用アキュムレータ
Ｂのめねじ先端部２ｅから２番目のめねじ谷底ｆ２に１
３．５ｋｇ麿＊　／ｍ朧のピーク曲げモーメントＰＢが
生じ、しかもそのモーメントＰＢは、従来型アキュムレ
ータＡのピーク曲げモーメントＰ　Ａ　＝　１１．４ｋ
ｇ　ａｍ　１ｖａｎより大きく、そのため、ねじが疲労
破壊し易い事が明らかとなった。

この発明は、上記事事情に鑑み、ねじの疲れ特性を向上
させて疲労寿命を長くすることを目的とする。

課題を解決するための手段この発明は、変動荷重を受け　る螺合されたねじにおい
て、引張荷重を受ける側の全ねじ山頂部接触面を欠如せ
しめて全ねし接触高さを同一高さに形成すことにより、
上記課題を解決せんとするものである。

作用荷重変動により、螺合されたねじに変動荷重が加わると
、引張荷重を受ける側のねじの各ねじ一山に夫々分担荷
重がかかるが、全ねじ山の接触高さは、同一高さに形成
され、ねじ接触面積が等しいので、螺合締付位置がどの
ように変化しても、該ねじ山の分担荷重は略々等しいも
のとなる。

そのため、各ねじ谷底に発生する曲げモーメントが平均
化されるので、ピーク曲げモーメントは、大きく低減す
る。

実施例この発明の実施例を添付図面により説明するが同一図面
符号はその名称も機能も同一である。

第２図は、アキュムレータＡＣＣの縦断面図であり、容
器本体１０の内部は、ブラダ１１により気体室１２と液
体室１３に仕切られ、又、この本体１０の両端部１４．
１５は、側板１６．１７により閉鎖されている。

この本体１０の両端部１４．１５と側板１６．１７は、
螺着されているが、そのねじ部Ｓは、第１図に示すごと
く形成されている。

即ち、容器本体１０の端部１４の内側には、側板１６の
おねじ１９と螺合するめねじ２０が形成されている。

このめねじ２０は、１０個のめねじ山ＦＳを備えている
が、全ねし山を同一高さに山頂切りして山頂部接触面を
欠如せしめ、全ねじ接触高さＬを同一高さにしてめねじ
のねじ山ＦＳがおねじのねじ山ＭＳと接触する部分、所
謂、めねじの接触面積ＦＷ、を同一にする。

めねし谷底ｆ、〜ｆｌｏは、円弧状に形成され、その半
径ｆｒは、ピッチの０．１〜０．１８倍の大きさである
。

おねじ１９の各ねじ山高さｍｈは、標準高さに形成され
ている。

なお、２５は、必要以上のねじ込みを防止するためのス
トッパ、Ｃは、中心線である。

次に、この実施例の作動について説明する。

液圧回路３０の液圧が変動し、給排口２３からアキュム
レータＡＣＣ内に液体が圧入されるとブラダ１１が圧縮
され気体室１２内の圧力が上昇して側板１６を矢印Ａ２
方向に押圧する。

そのため、おねじ１９も同方向に押されるので、これと
螺合しているめねじ２０にも荷重が加わるので、各ねじ
山ＦＳ＋　　＋ａには、分担荷重Ｗ、−，，がかかる。

しかし、この分担荷重が、大きすぎると、そのねじ山Ｆ
Ｓが弾性限度内変形と塑性変形を起こし゛、めねじのピ
ッチが変化すると共に各ねじ・山ＦＳの現実に受は止め
る荷重は、弾性限度内変形の山分だけ荷重を受は持ちそ
れ以外の荷重は、次のねじ山に回される。

また、分担すべき伝達荷重に対して該ねじ接触面積が大
きいと、該ねじは、弾性限度内変形分だけ荷重を受は持
ち、それ以外の荷重は次のねし山に回される。

この分担荷重は、めねじの接触面ｆｉｆＦＷの大きさに
より規制されているが、全ねじ山ＦＳ＋ｏ−１の接触高
さＬが等しいため、その接触面積ＦＷは、夫々等しくな
るので、螺合締付位置がどのように変化しても、現実に
分担する各ねじ山ＦＳＩ　　１０の荷重は略々等しくな
るように引っ張り荷重を受けるめねじの内径が定められ
、更に述べると、全荷重の１／全ねじ山数、の荷重がね
じの接触面積と材料応力との積に等しくなるようにめね
じ内径が定められている。

つまり、各ねじ山の接触高さと分担荷重が等しいので、
各ねじ谷底ｆ＋　　１０に生ずる曲げモーメントも略々
均等のものとなる。

従って、めねじ２０のねじ谷底に生ずる単位当たりのピ
ーク曲げモーメントＰＣは、従来型アキュムレータより
大きく低減されるので疲労寿命を長くすることが出来る
。

因に、本発明によるねじを用いたアキュムレータを製作
し、前記実験と同じ条件下でめねじ谷底ｆ＋−１０に生
じる曲げモーメントとねじの疲労寿命を調査したところ
、曲げモーメントは、第４図の直線Ｃに示す通りとなり
、そのピーク曲げモーメントｐｃは３．４８２Ｋｇ、＋
ｎｍ／ｎ＋ｍとなり、また、疲労寿命は、１０，０００
，０００回以上でり従来型アキュムレータの２０倍以上
となった。

この発明は、三角ねしに限らず、角ねじ、丸ねじ、台形
ねし等にも利用できることは言うまでもない。

また、めねじの全ねじ山を同一高さに山頂切り整形する
代わりに、第３図に示すように、めねじ山ＦＳの山頂部
接触面ＦＳＬを削り、めねし接触高さＬを同一高さに形
成しても良い。

発明の効果この発明は、引張荷重を受ける側のねじの全ねじ山頂部
接触面を欠如せしめて全ねじ接触高さを同一高さにした
ので、各ねじ山の接触面積は、等しく、且つ、小さくな
る。

そのため、該ねじ山の現実の分担荷重は、螺合位置締付
位置の変化にかかわり無く平均化し、該ねじ山のねじ谷
底に生じる曲げモーメントも略々等しくなる。

従って、ねじ谷底に生じるピーク曲げモーメントが従来
例に比べ低減するので疲労特性が向上し、疲労寿命が長
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、゛この発明の実施例を示す図で、第
１図は、縦断面拡大図で、第２図のねじ部拡大図、第２
図は、アキュムレータの縦断面図、第３図は、他の実施
例を示す拡大図で第１図相当する図、第４図は、各ねじ
谷底と曲げモーメントの関係を示す図、第５図は従来例
の拡大断面図の一部を示す図である１９　　　　おねじ２０　　　　めねしＦＳ　　　　　めねじのねじ山Ｌ　　　　接触高さＭＳ　　　　　おねじ山

Claims

【特許請求の範囲】

変動荷重を受ける螺合されたねじにおいて、引張荷重を
受ける側の全ねじ山頂部の接触面を欠如せしめて全ねじ
接触高さを同一高さに形成したことを特徴とする疲労特
性に優れた欠如ねじ。