JPH01224510A - 疲労特性に優れたピッチ差をつけたねじ - 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】 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等の荷重変動の
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、更にのべると、疲労特性に優れたピッチ差を
つけたねじに関するものである。

従来の技術 例えば、流ｌ４Ｃａ器としてのアキュムレータは容器本
体の内部をブラダ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Ｒ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。

そのなめ、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４　Ｎ９９７５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６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＝ｏ　〜３目ｋｇ　／　Ｃ１１２、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、３８０．０００回
であった。

ねじ山の荷重分担率が低下すると、ねじ疲労か命が伸び
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、ねじ先端部２ｅの２番目の谷底
ｆ２に最大曲げモーメントが加わり、そこから破壊して
いることがわがっな、　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
ｆ　ｈ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が均一化されても各ねじ山の分担
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のねじ先端部２ｅがら２番目のめねじ谷底ｆ２に１３
．５ｋｇｍｍ　／ｗｒ■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　＝　Ｉ＋、４ｋ
ｇ關／關より大きく、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
、引張荷重を受ける方のねじのピッチを、他方のねじの
ピッチより小さくする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
、最初に、引張荷重を受ける方のねじの一端部、即ち、
互いにねし山が接触している側の最初のねじ山に全荷重
がかかる。

しかし、このねじ山は、弾性限度内で変形し荷重は次の
山に分担される。

一般に鋼の伸びと力との関係は弾性限度内において比例
するので、各ねじ山に加わっても安全な荷重骨だけの伸
び量分を見込んで圧縮荷重を受ける方ねじピッチを増し
ておけば良い。

このねじ出で分担しきれない荷重は、次のねじ山に回さ
れるが、このねじ山の分担荷重も前記ねじ山と同様であ
る。

このようにして、ねじにかかる全荷重は、前記最初のね
じ山から順にピッチ差に相当する変形量分だけの力が分
担され、他端部のねじ山は最後にその荷重を分担する。

そのため、各ねじ谷底に発生する曲げモーメントが平均
化するので、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−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。

このピッチｐｆのめねじ２０は、同一高さしに形成した
１０個のめねじ山ＦＳを備えており、めねじのねじ山Ｆ
Ｓがおねじのねし山ＭＳと接触する部分、所謂、めねじ
の接触面ｉ’ｊｊＦＷ、は夫々同一であるが、この接触
面［ＦＷは、ねじ山ＦＳが弾性限度内で変形できる大き
さに形成される。

ねじ谷底ｆ１〜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は、めねじ２０のピッチｐでより大きなピッ
チに形成されており、その１０個のねじ山ＭＳは、同一
高さｍｈである。

このように、互いにピッチの異なるねじ１９．２０同志
が螺合されているので、ねじの一端部２０Ｂの最初のね
じ山Ｆ　Ｓ　、ｏとねじ山Ｍ　Ｓ　、、とは、接触して
いるが、他のねじ山ＦＳ９−．、ＭＳ９−、同志は、接
触せず両者間には隙間αが生じる。

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、まず最初に、
ねじ山同志が接触している端部２０Ｂのめねじ山Ｆ　Ｓ
　ｔｏに全荷重がかかるが、この荷重が大きすぎるとそ
のねじ山Ｆ　Ｓ　、ｏが弾性限度内変形を起こした分の
荷重を受は止める。

この様にして、めねじ山ＦＳｔｏで分担しきれない余分
の荷重は、次のめねじ山ＦＳ９に回される。　そうする
と、ねじが伸びてねじ山ＦＳ９、ＭＳ９同志が接触して
隙間αがなくなり、めねじ山ＦＳ９は前記ねじ山Ｆ　Ｓ
　１０と同様の要領で荷重を分担し、その余分の荷重は
次のめねじ山ＦＳ８に回される８ このようにして、順次めねじ山ＦＳ８−．、ＭＳ８−、
が接触して隙間αが無くなって第３図の状態となる。

このとき、全ねじ山ＦＳ＋ｏ　　ｒの接触高さしが等し
いので、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ＦＳ＋　　＋ａの荷重は略々等しくな
り各ねじ谷底ｆｌ−ＩＱ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ｆ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。

囚に、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ｆｌ−ＩＱ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図の曲線Ｃに示す通りとなり
、そのピーク曲げモーメントｐｃは５．７Ｋｇ、ｍｍ／
＋ａｍとなりまた、疲労寿命は、１０，０００．０００
回以上であり、従来型アキュムレータの２０倍以上とな
った。

また、第５図に示すように、前記ねじの全ねじ山ＦＳ、
−，。を同−接触高さＬｈ、例えば、ねじ山高さの７５
％の高さ、に山頂切り整形しても良い。

このねじを用いたアキュムレータを製作し、前記実験と
同一条件下でめねじ谷底ｆｌ−１０に生じる曲げモーメ
ントを調査したところ、第４図の曲線りに示す通りとな
り、そのピーク曲げモーメントＰＤは４，５にに、ｍｍ
／ａｍとなり前記実施例のアキュムレータより良い結果
を得た。

上記実施例では、めねじのピッチがおねじのピッチより
小さい場合について述べたが、逆に、おねじのピッチか
めねじのピッチより小さい場合があることは勿論である
。

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

発明の効果 この発明は、引張荷重を受ける方のねじのピッチが、他
方のねじのピッチより小さいので、螺合されたねじに変
動荷重が加わると、最初に、引張荷重を受ける方のねじ
の一端部、即ち、互いにねじ山が接触している側の最初
のねし山から順次荷重を受け、最後に他端部のねじ山が
分担荷重を受ける。

このとき、各ねじ山では、弾性限度、つ■す、ピッチの
差の分だけ、の山分しか荷重分担出来ないし、又、ねじ
接触高さが等しいので、各ねじ山のねじ谷底に生じる曲
げモーメントも螺合位置締付位置の変化にかかわり無く
平均化し、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、疲労か命が長
くなる。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第５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、第１図の他
の状態を示す拡大断面図、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、他の実施例を示
す拡大図で第１図相当する図、第６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　　　　めねじ ＦＳ　　　　　めねじのねじ山 Ｌ　　　　接触高さ ＭＳ　　　　　おねじ山 １）ｆ　　　　　めねじのピッチ ｐｍ　　　　　おねじのピッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 変動荷重を受ける螺合されたねじにおいて、引張荷重を
   受ける方のねじのピッチが、他方のねじのピッチより小
   さいことを特徴とする疲労特性に優れたピッチ差をつけ
   たねじ