JPH057594B2

JPH057594B2 -

Info

Publication number: JPH057594B2
Application number: JP59206440A
Authority: JP
Inventors: Ii Raimato Rari
Original assignee: Dril Quip Inc
Current assignee: Dril Quip Inc
Priority date: 1983-10-03
Filing date: 1984-10-03
Publication date: 1993-01-29
Also published as: DE3435155A1; GB2147676A; JPS616410A; US4522431A; CA1229720A; GB8424845D0; MX161712A; GB2147676B

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、管部材間に利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・スレツデイ
ング（cross−threading）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させるこ
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
継手を受け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り取
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
種のカラー及びニツ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
含む種類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
てある。たとえば有効な金属対金属の流体密封部
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つて得られ
る。さらに種種のねじ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６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127.0
mm・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50.8mmから、20
インチ508.0mmケーシングのような比較的太いOD
のケーシングの場合の５インチ127.0mmまでの範
囲にわたつている。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
長さは2.5の倍数で増すだけである。さらに与え
られた種類のねじに対し1in当たりのねじの条数
は、一般に全種類のODのケーシングに対し同じ
である。従つて比較的大きい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、ピン形の継手
及び筒形の継手のクロス・スレツデイングのおそ
れも増す。

各管部材のクロス・スレツデイングが確実に起
こ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、ほぼ管状の端部と、この端部の近く
に位置させた案内面又は案内端部とを持つ第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
縦方向に間隔を隔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
面を設けてある。第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け入れられるときに、
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
だつて第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（rotational
orientation）を制限する。

案内面は、ほぼ管状の面又はほぼ円形の縁部か
ら成つている。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つて、
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・スレツデイングを伴わ
ないで相互に連関するように拘束する。クロス・
スレツデイングを防ぐのに、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・スレツデイングを防止する。

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け
入れこのピ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の管部材を受け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り、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・スレツデイ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１０，１２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に終る縦方向に延びる通路
１４を備えている。管部材１０の円筒形の外面１
８は、開口端部１６に向つて延びるテーパねじ２
０により中断されている。第２図の第２の管部材
１２は、縦方向に延びる通路２２を備えている。
通路２２は、第１の管部材１０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２
６のねじ連関により管部材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つている。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
構造を利用してもよい。

ほぼ管状の継手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。通路２４の内部には、
テーパを持ち第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
を形成してある。継手端部３０の近くに内向きの
大体環状の案内面３４を位置させてある。

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）は、第１の管部材の外面１８のODよりわ
ずかに大きい。このようにして筒形の継手２４
は、第１の管部材１０を受け入れるが、第１の管
部材１０を筒形の継手２４内に挿入する際に、案
内面３４は、第１の管部材１０の外面１８と協働
して第１の管部材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の管部材１２
に対する第１の管部材１０の向きを制限する。第
１の管部材１０のねじ２０が筒形の継手２４のね
じ３２に近づくにしたがつて、案内面３４は筒形
の継手２４に相対的な第１の管部材１０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
てもねじ２０のどのねじ山でも継手ねじ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の外面１８に対する案内面３４の作用に
より、クロス・スレツデイング（cross
threading）を確実に制御するように、案内面３
４、外面１８の相対直径と、継手２４の長さと、
各ねじ２０，３２のピツチとを考慮してある。た
とえばねじ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・スレツデイングの避けられること
が分つた。

Ｌ＝2XDC この式でＸは各ねじ２０，３２のピツチ、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管部材１０の外面１８のODであり、
Ｃは案内面３４のIDとＤとの差の半分である。

Ｌが前記の式により定まる値より大きくても、
又はＣが前記の式の要求値より小さい場合に、ク
ロス・スレツデイ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ばよい。
さらにたとえば不必要な製造費用を避けるよう
に、Ｌの値はできるだけ小さく保つと共になおク
ロス・スレツデイ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クロ
ス・スレツデイ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、たとえば板材に穴を
あけて使うようにしてもよい。たとえば第２図、
第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２０，３２か
ら軸線方向に十分な距離にわたる限り、各ねじ２
０，３２がクロス・スレツドされることがない。
しかし案内面３４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の初まりの部分まで同じID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
される任意の角度まで筒形の継手２４の開口端部
３０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と管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３
０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１２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・スレツデイ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・スレツデイ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
よつて、第１の管部材１０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１０，１２間の共通の縦方向軸線のまわりの
相対回転により、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１０及び継手２４間に流体密の密封部が得
られる。又筒形の継手２４により２本の管部材１
０，１２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に連続して連通する。

第５図に示すように、溶接により第１の管部材
４０に固定されたピン形の継手４４と、溶接によ
り第２の管部材４２に取付けられた筒形の継手４
６との間のねじ込み連結により、第１の管部材４
０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
ぼ円筒形の案内面５２を設けてある。案内面５２
はピン形の継手４４のほぼ円筒形の外面５４の
ODより内径がわずかに大きい。ピン形の継手４
４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、第３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、別の種種の変型を利用することができる。た
とえば筒形の継手は、一般にピン形の継手を、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り付け、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ツチ及び形の両方
を含む場合に、それぞれ円すい角及び形状によつ
て定める。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
ち筒形の継手）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『直径in／ねじ長さ
1in』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あい
の開始に先だつてはまり込まない（すなわちピン
形の継手のねじ形成部分はねじかみあいの開始時
に筒形の継手のねじに形成部分内に延びていな
い）。従つてねじにクロス・スレツデイングが起
るとすれば、これは第１のねじに生じ、そしてこ
のクロス・スレツデイ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・スレツデイ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
継手にはまり込む。このはまり込みの深さは円す
い角及びねじ形状によつて定まる。テーパねじの
クロス・スレツデイングは、直径に沿い互に対向
する２点とは異つ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・スレツ
デイ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P₁，P′₂はピン形の
継手の初めにクロス・スレツデイングの起る点で
ある。ピン形の継手の円すい面を、筒形の継手の
円すい面内で或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・スレツデイング
は、点P₁又は点P′₂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・スレツデイング
は、両点P₁，P′₂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ツチ円直径によ
る。

クロス・スレツデイングは、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つてクロス
−スレツデイング臨界角度より小さい角度に整合
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・スレツデイング臨界角度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P₁，P′₂でク
ロス・スレツデイング状態になつている。その理
由は、ピン形の継手のねじ山の半径部接点P₁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。従つ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′₂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９
Ｂ図参照）。

さらに角度不整合によりピン形の継手の両方の
ねじ山の頂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・スレツデイングの状態にな
る。本発明による長くした整合区間によりこのク
ロス・スレツデイングが起らなくなる。第９図は
筒形の継手の端部から測つ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６０及び筒形の継手の間の
接触は３点P₁，P′₂，P₅で同時に起る。ピン形の
継手６０と筒形の継手６２の案内縁部との間の
P₅における接触により、クロス・スレツデイン
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・スレツデイ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Ｍは、
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X₁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−筒形継手は、例示のために
５／inのピツチの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図及び第１０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 X₀ ねじ円すい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６０ねじ端の外径 X₃ ロス・スレツデイングが生ずるのに必要
な筒形受入れ部６２の端部及びピン形の継手６０
の間の半径方向すきま Z₀ 手締め位置におけるねじ連関部の長さ Z₁ 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（△）の隔離 Z₂ 筒形の継手の引入れねじ斜面長さ Z₃ 手締めのかみあい距離 Z₄ 本発明による筒形の継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・スレツデイングを生ず
る傾斜ができるのに必要なピン形のピツクアツプ
距離 Z₆ クロス・スレツデイングが始まるのに必要
なねじ重なり Z₇ 最小角度のクロス・スレツド位置における
ねじ円すい重なりＡピン形の継手６０の端部の上方のAPI3
角形（△）場所の距離標準のAP Ｉ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ねじピツチ円直径（テーパの大きい方の
端部におけるおねじの外径とテーパの小
さい方の端部におけるおねじの谷径との間の中間
で測る）Ｎピン形の継手端部からＥ位置までの距離Ｍ筒形の継手延長部分の最小付加長さ P ピン形の継手６０又は筒形の継手６２上
の点の位置を表わす P′ 図面の平面内のピン形の継手の回転後の
点の位置を表わすＲクロス・スレツデイングの点P₁，P′₂間
の距離Ｓ点P₂が角度０だけ回転する際に位置P′₂
まで動く距離Ｋねじのテーパすなわち単位距離当たりの
半径の変化（直径のテーパの半分に等し
い値を持つ） β 筒形の継手のねじ内へのピン形の継手入
込み距離を定める角度 θ 最小クロス・スレツド角度Ｗ最小角度のクロス・スレツド位置で筒形
の継手６２の案内縁部（たとえば点 P₅
における）からねじ円すい重なりの底部まで測つ
た、クロス・スレツデイングを避けるの
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Z₀とする。

Z₀＝Ａ−Z₁−Z₂ (1) 第７図は円すい面が全く接触しているがねじは
かみあつ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６０及び筒形の継手６
２の間にクロス・スレツデイングに必要な十分な
半径方向すきまX₃を生ずるように筒形の継手６
２からさらに引出したピン形の継手６０を示す。

第９図は、継手をかみあわせるためにピン形の
継手６０をその縦方向軸線のまわりに回転したと
きにクロス・スレツデイングが生ずるような状態
で、ピン形の継手６０が筒形の継手６２に２点
P₁，P′₂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は又
点P′₃まで回転させてある。最小クロス・スレツ
デイング角度θは次のように定めることができ
る。

第９図の３角形P₁，P₂，P′₂から、θが極めて
小さい場合に従つてＳ＝2R sin（θ／２） (2) θ＝sin^-1〔Ｓ／（2R）〕 (3) 第９図及び第９Ｃ図の相似の３角形P₁，P₃，
P₃及び３角形P₂，P′₂，P₄（筒形の継手の固定の
点）から tan β＝Z₇／X₂＋kZ₇＝X₃＋kZ₆／Z₆ (4) この式で Z₇＝Ａ−（Z₁＋Z₂＋Z₃＋Z₅）andX₃
＝2kZ₅ 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Z₇及びX₃を代入して整理しな
おすと、次の２次方程式（Z₅）²−T₁Z₅＋T₂＝０ (5) が得られ、この式で、 T₁＝１／2k²〔（１−k²）Z₆＋2kX₂＋2k² （Ａ−Z₁−Z₂−Z₃）〕 (6) そして T₂＝１／2k²〔Cl−K²（Ａ−Z₁−Z₂−Z₃） Z₆−kX₂Z₆〕 (7) 各定数T₁，T₂はねじ形及び円すい角を定める形
状係数である。各値ｋ，Ａ，Z₁，Z₂，Z₃，X₂は
たとえば任意の標準の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
の通りである。

Z₅＝1/2〔T₁−（T² ₁−4T₂）^1/2〕 (8) 式(8)でZ₅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り容易に定められる。

β＝tan^-1〔X₃＋kZ₆／Z₆〕＝ tan^-1〔2kZ₅＋kZ₆／Z₆〕 (9) 第９Ｃ図の３角形 P₂，P′₂，P₄から、Ｓ＝Z₆／COS β (10) そして第９図の３角形 P₁，P₃，P₂から、Ｒ＝Z₇／sin β (11) Ｓ及びＲが既知であると、θは式(3)を使つて定
めることができる。

クロス・スレツデイ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・スレツ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・スレツデイ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。

Ｗ＝X₁＋1/2X₃＋kZ₆／tanθ (12) この式でX₁はピン形の継手６０と筒形の継手
６２の延長した整合区間との間の最大半径方向す
きまである。すきまX₁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
公差の許容限度との和である。

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つた最小の筒形の継手の長
さＭは次の式により定めることができる。

Ｍ＝Ｗ−Ａ＋Z₁＋Z₃＋Z₄＋Z₅ (13) 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頂形状を
示すように図示してある。添字ｊはピン形の継手
のねじｐ又は筒形の継手のねじｂを示す。これ等
の両方のねじに対し幾何学的形状及び計算は実質
的に同じであるが、種種の項の数値は異る。角度
B₀（管部材軸線とねじ山の頂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、角度
Bj₁（ねじの前縁とねじ軸線に対する直交線との間
の角度）と、角度Bj₂（ねじの後縁とねじ軸線に対
する直交線との間の角度）とはすべて、たとえば
標準のAPIのこ歯ねじに対し既知である。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Aj₁，Aj₂はねじ山の頂
の各縁部で次のように定めることができる。この
場合、 tanAj₁＝X_j／r_j1 (14) 従つて、 X_j＝r_j1tan A_j1 (15) 又、 tan A_j2＝Y_j／r_j2 (16) Y_j＝r_j2tan A_j2 (17) この式でr_j1及びr_j2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_j及びX_jの最大値
それぞれX_jnax及びY_jnaxはこのようにして得られ
る。

Z_j＝Q_j−F_j（tan B_j1＋tan B_j2） (18) この式でQ_jはピツチ線（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_jはねじの高さの半分
である。Q_j及びF_jは標準ねじに対し共に既知であ
る。Q_jの最小値をその数値の公差内で取る場合
にZ_jの最小値Z_jnioが得られる。次でL_jの最小値
L_jnio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。

L_jnio＝Z_jnio−X_jnax−Y_jnax (19) 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L_pnio及びL_bnioを定め
るのに使うことができる。

次でクロス・スレツデイングに必要な最小ねじ
重なりに対しては Z₆＝L_pnio＋L_bnio (20) 形の異るねじに対しても同様な解析により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てある。
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て
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の部材を受入けこれ等の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
し相互に連関する際にクロス・スレツデイングを
避けるようにしてある。

以上本発明は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
部材のピ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図のピン形端部の下方に、相互
連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
第２図の部品を組合わせてはあるが相互にねじ込
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かみあわ
せた本発明継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
にかみあつ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・スレツデイング
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
れ異る要部を拡大して示す線図的縦断面図、第１
０図はクロス・スレツデイングが生ずるのに必要
な最小ねじ重なり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……管部材、１６……開口端部、１
８……円筒形の外面、２０……ねじ、２４……管
状の継手、３０……開口端部、３２……ねじ、３
４……案内面、６０……ピン形の継手、６２……
筒形の継手。

Claims

【特許請求の範囲】

１ (イ)第１の端部の付近にテーパ付きのおねじの
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・スレツデイ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・スレツデイ
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単部
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・スレツデングが生ずる最小
不整合角度とし、(iii)X₁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)X₃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)Z₆をクロス・スレツデイング
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、（）Ｗ＝（X₁＋（1/2）
X₃＋kZ₆）／tanθの関係が成立するようにして成
る継手装置。