JP4926170B2 - 誤差補償コネクタ - Google Patents

Description

本発明は誤差補償コネクタに関し、より適切には、ファスナの回転方向により決定されるトルクをファスナから補償スリーブに伝達するための部材を有する誤差補償コネクタに関する。

機器の要素の組立は、誤差、すなわち組み立てを容易にするように締結位置で空隙を作る要素間の寸法差によって、不利な影響を受ける。それらは除去されうるが、これは組立をより困難にする。複数の要素が特定の位置で接続されるとき、誤差は「堆積」すなわち「累積」し、より大きな寸法許容差又は空隙を作る。

状況に応じて、誤差は、非常に小さく、ミリメータの小数、又は非常に大きく、数ミリでありうる。大きな誤差は、一般に、製造コストを削減し、そして組立をより容易にする。

組み立てられた装置において誤差を除去し又は補償する試みが先行技術においてなされている。これらは、接合される要素の対となる面の間の間隙を充たすシム、又はねじ式装置を一般に備える。シム、又はねじ式装置は、一般に、ファスナとは別個の要素である。

この技術を示すものは、内側及び外側螺子部を有するブッシングを備える誤差補償マウント装置を公開するストーンらの米国公開番号第２００３／００７７１４２Ａ１号明細書である。ブッシングは、表面に取り付けられる部品にねじ込まれる。その後、内側螺子部を用いてブッシング穴にボルトがねじ込まれる。内側螺子部は、ボルト軸及びねじ山との間に締まり嵌めを引き起こし、一時的にボルトの更なる挿入を妨げる。その後ボルトが回されると、これによりブッシングを回転し、そしてブッシングが取付面上にもたれかかるまでブッシングが部品から取付面に向けて緩められることになり、これにより誤差空隙を完全に補償する。ボルトがさらに回転されると、ボルトが取付面穴に完全にねじ込まれるように犠牲内側ねじ部がはがされ、これにより部品が同時に接続され、その一方で誤差間隙を補償する。

必要なものは、ファスナの回転方向により決定されるトルクをファスナから補償スリーブに伝達するための部材を有する、再利用可能な誤差補償コネクタである。本発明はこの要求に合致する。

本発明の第１の特徴は、ファスナの回転方向により決定されるトルクをファスナから補償スリーブに伝達するための部材を有する、再利用可能な誤差補償コネクタを提供することである。

本発明の他の特徴は、本発明の詳細な説明及び付随する図面により指摘され、あるいは明らかにされる。

本発明は、ねじ部を有する第１部材と、レシーバが係合可能な螺旋ねじ部を有する外面と前記第１部材が係合する穴とを備える第２部材と、前記第１部材及び第２部材と係合する第３部材とを備え、前記第１部材が第１方向に回転されるにつれて第２部材に伝達される第１トルクが、前記レシーバの前記第２部材を回転させるに十分であるように、前記第１部材から前記第２部材に前記第３部材がトルクを伝達し、前記第３部材は、前記第１トルクが超えられたとき、前記第１の部材と滑り係合し、前記第１の部材が前記第１方向と反対方向に回転されるとき、前記第１方向と反対方向に前記レシーバ内で前記第２部材を回転させるに十分な第２トルクを前記第３部材が前記第２部材に伝達する誤差補償コネクタを備える。

この明細書に含まれ、そして一部を形成する付随する図面は、本発明の好ましい実施形態を表し、この明細書と共に本発明の原理を説明するために役立つ。

本発明は誤差補償コネクタを備える。図１は、誤差補償コネクタの横断面図である。コネクタ１００は第１部材、すなわちファスナ１０を備える。ファスナ１０はねじ部１２、頭部１３、及びフランジ部１４を備える。図１に示される実施形態は、ファスナ１０の全長に沿って延びるねじ部１２を示す。

ファスナ１０は、ＳＡＥ又はメトリックねじ部を部位１２上に備える。ねじ部１２は左又は右ねじのいずれでもよい。ねじ部１２は、任意の公知のスタイル及びタイプの並目又は細目ねじを備える。ファスナ１０は、六角ヘッド、トルクスヘッド、又は公知である他の任意の適するドライバヘッドを有しうる。ねじ部１２は直径Ｄ２を有する。

第２部材すなわちスリーブ２０は、外側ねじ部２１及びボア２２を備える。外側ねじ部２１は、レシーバ部４０と係合するための螺旋ねじ部を備える。外側ねじ部２１はＳＡＥ又はメトリックねじ部を備える。外側ねじ部２１は左又は右ねじのいずれでもよい。外側ねじ部２１は、任意の公知のスタイル及びタイプの並目又は細目ねじを備える。

外側ねじ部２１は、レシーバ部４０のねじ部４１と係合する。レシーバ部４０は、他の要素５０に取り付けられる任意の要素、例えばエンジンブロック５０に取り付けられるウォーターポンプを備える。ウォーターポンプに加え、他の要素は、スタータモータ、オルタネータ、エアコンディショナコンプレッサ、燃料ポンプ、パワーステアリングポンプ等を有しうる。エンジンブロック５０は、ねじ付きレシーバ部５１、つまりねじ穴を備える。レシーバ部５１は、ファスナ１０のねじ部１２と協力的に係合するねじ部５２を備える。表面２４は、部品４０が取り付けられる部位、この場合エンジンブロック５０の表面にもたれかかる。

第１部材と第２部材との間に第３部材が係合する。第３部材は、ファスナ１０を包み、そしてこれによりファスナ１０に巻き付く、すなわち把持するワイヤ又は他の弾性材からなる単数又は複数のコイル３２を備える。第３部材が第２部材に対して回転しないように、第３部材３０の端部３１は第２部材２０と係合するが、第１部材１０に対して既定の方向Ｒ１へ第３部材が回転してもよい。

使用において、第１部材１０は、第２部材２０の穴２２に挿入され、その一方で第３部材３０に同時にねじ込まれる。第１部材、第２部材、及び第３部材の組立品は、本発明による誤差補償コネクタを備える。

その後、ねじ部２１及びねじ部４１との間の係合により、コネクタ１００がレシーバ部４０にねじ込まれる。ファスナ１０がレシーバ部５１と接触する状態になるまで、又は面２４が要素５０と接触する状態になるまでファスナ１０にトルクを与えることにより、スリーブ２０が回転される。多くの場合において、ファスナ１０がレシーバ部５１と接触する前に面２４は要素５０と接触する。一旦、面２４が要素５０と接触し、ファスナ１０がレシーバ部５１と係合すると、その後ファスナ１０は、フランジ１４が面４２と係合するまでレシーバ部５１に完全にねじ込まれ、最終値までトルクが与えられる。

第３部材は、ファスナ１０からスリーブ２０に第１トルクを伝達する。第３部材３０のコイル方向は、ファスナ１０がレシーバ部５１にねじ込まれるにつれて、また、スリーブ２０がねじ部４１にねじ込まれるにつれて、それがファスナ１０を固く把持しないような方向である。しかしながら、把持は、スリーブ２０がねじ部４１の中にねじ込む原因となるに十分である。その後、一旦第１トルクが超えられると、すなわち面２４が要素５０と接触する状態となった後にスリーブ２０が回転を止めたとき、第３部材３０はファスナ１０上で滑る。スリーブ２０が回転を止めると、第３部材３０とファスナ１０との間における部分的な滑り係合のため、その後ファスナ１０はレシーバ部５１に完全にねじ込まれる。

ファスナ１０を挿入する間における第３部材３０とファスナ１０との間の係合は、面２４と要素５０との間の接触を確実にするに十分であるだけでなく、面２４の適切な係合を確実にするに十分なトルクをスリーブ２０が加えられるように、すなわち、面どうしの間の寄生摩擦を克服することにより面２４のほぼ全てが要素５０と接触するように十分である。これは、スリーブ２０の荷重負担能力が完全に生み出されることを保証し、これにより組み立てられた要素の適切な剛性を保証する。

スリーブ２０は、接続された要素どうしの間の空隙「Ｔ」を補う。補われる空隙Ｔの大きさは、スリーブ２０の長さによってのみ限定される。アプリケーションにより要求される理論せん断強度を完全に生成するため、スリーブ２０は、部位４０と係合するに十分なねじ部を有する必要があるのみである。ファスナ１０が十分にトルクを掛けられると、圧縮荷重により一定の位置にスリーブ２０が保持される。一方、レシーバ部４１と係合するねじ部２１の数は、ファスナにおける最大プリロードの関数であり、これによりせん断荷重がねじ部２１に加えられる。

コネクタを後退させるため、ファスナ１０は、それを係合させるために用いられるのと反対方向に回転される。ファスナ１０が回転されるにつれて、第３部材３０のコイル方向は、第３部材３０にファスナ１０を固く把持させる。レシーバ部４１から及び要素５０との係合からスリーブ２０が撤退するために第３部材によって十分な第２トルクがファスナからスリーブに伝達されるよう、第３部材３０がファスナを十分に固く把持する。第１方向とは異なり、第２トルクがスリーブに伝達されているとき、第３部材はファスナ上で滑らない。言いかえると、第３部材によりスリーブに加えられるトルクは、ファスナの回転方向に依存する。

挿入トルク、すなわち第１トルクは、第２トルク、すなわち弛緩トルクよりも一般に小さいが、これは必ずしも本当ではない。いくつかの事例において、一旦スリーブ２０が取り付けられると、スリーブ２０は一定の場所に固定される。

お互いを接続するためコネクタ１００が用いられる複数の要素からコネクタ１００が完全に無傷で完全に抜かれうる。コネクタの動作手段が犠牲的でなく、すなわちそのいかなる部品に対しても損傷を与えないため、コネクタは再利用されうる。

図２は、スリーブの横断面図である。スリーブ２０は外側ねじ部２１を備える。図示されるように、部位２１は、その軸方向長さ全体に沿って、又はその軸方向長さ全体よりも短い長さを備える部位に沿って、ねじが形成される。穴２２はファスナ１０を受容する。受容部２３は、第３部材３０の端部３１と係合するための穴、又は他の手段を備える。部位２１は、ファスナ１０のねじ部１２と同じねじ方向を有する。これは、ファスナが係合及び非係合となるとき、同じ係合方向にスリーブ２０が動く原因となる。

穴２２は、ねじ部１２の外径Ｄ２よりも大きい内径Ｄ１を有し、ファスナ１０とスリーブ穴２２との間に緩い係合を生成する。これはまた、第３部材３０とスリーブ２０との間に十分な間隔を生成する。穴Ｄ４は第３部材３０に間隔を提供する。

図３は、スリーブの斜視図である。穴２３は、係合の間、ねじ部４１が端部３１と接触し続ける位置でスリーブ２０の端部に配置されて示される。穴２３は、端部３１がねじ部４１と干渉しない限り、スリーブ２０の任意の位置に設けられてもよい。

図４は、図５におけるコイル部材の横断面図である。端部３１は径方向に延び、スリーブ２０の穴２３と係合する。コイル３２は、既定の方向でファスナ１０に巻き付く。巻き付き方向は、第３部材３０が、既定の回転方向にファスナ１０を軽く、あるいは固く締め付けるかどうかを決定する。図５を参照すると、ファスナ１０のねじ部１２をコイルが把持するように内径Ｄ３が選択される。Ｄ３よりも若干大きい直径までコイルを「開く」ファスナに対してコイルがバネ力を発揮するような、ばね鋼、又はその同等物からコイルが構成される。このように、バンド破壊の動作と同様の手段で、コイルはファスナ１０を「把持」する。

第３部材３０は、内径Ｄ５を有する大型コイル３２０をさらに備える。若干のテーパー状態を部材３０に与えるように、Ｄ５は直径Ｄ３よりも大きい。２３に対すると同様にスリーブリセス２２０に対しても、第３部材３０の係合を直径Ｄ５が促進する。

例えばファスナが挿入される間、第１方向にファスナが回転されるとき、コイルはファスナを軽く把持する。例えばファスナを緩める間、反対方向に回転されるとき、コイルはファスナを固く把持する。ファスナ１０がレシーバ部５１との係合から外されるとき、スリーブがレシーバ部４０の「脱退」を生じさせるに必要なトルクを生み出すに足るコイル３２の数がなければならない要求のみが存在する。コイルは、ファスナ１０が回転されたとき、ねじ部４１にスリーブ２０がねじ込まれる原因となるように固くファスナを把持する必要がある。

図５は、コイル部材の平面図である。コイル３２は直径Ｄ３及び厚さＤ６を有する。図４に示されるように、コイル３２０は直径Ｄ５を有する。端部３３の端３４がファスナとより良く係合するために、端部３３がファスナに向けて若干内側に曲げられる。これは、第３部材コイルがファスナを把持する能力を強化する。他のアプリケーションにおいて、端部３３は曲げられなくても良い。第３部材は、ここに説明されるトルクを生成するに足るようにファスナを把持することが可能な任意の材料から成るものでも良い。例えば、第３部材３０は、ばね鋼、鋼鉄、又はアルミニウムといった金属材料から成るものでも良い。金属又は非金属材料の組合せ又は同等物と同様に、プラスチック、セラミック、又はポリウレタンといった非金属材料から成るものでも良い。

図６は、図７における他のコイル部材の横断面図である。図４に示されるように、代替の第３部材３０はコイル３２を備える。しかしながら、この他の実施形態において、端部３１は省略される。図８を参照すると、スリーブ２０における第３部材の保持は、リセス２２０におけるコイル３２０の摩擦係合により成し遂げられる。すなわち、図２を参照すると、コイル３２０は、スリーブ２０の内径Ｄ４よりもわずかに大きい外径Ｄ７を有する。

本実施形態において、コイル３２０とリセス２２０との間のとまり嵌めにより、第３部材３０とスリーブ２０との間に摩擦係合が獲得される。ファスナ１０が回転されると、ファスナ１０とコイル３２０との間、及びスリーブ２０とコイル３２０との摩擦係合は、レシーバ部４０に対するスリーブ２０の回転をもたらす。本明細書の他の部分において説明されるように、面２４が要素５０と係合するまで、スリーブ２０が回転する。コイル３０の回転方向は、ファスナ１０の挿入回転方向と好ましくは同じ向きである。

除去に対して、リセス２２０とコイル３０との摩擦係合は、コイル３０にスリーブ２０を回転させ、これにより、ファスナ１０が緩められ取り除かれたとき要素５０との接触が外れてスリーブ２０が「戻る」。このことは、その後、要求される度に本発明による装置が再挿入され、そしてその取付位置から脱退するような、本発明による装置の再利用特性を説明する。

図７は、他のコイル部材の平面図である。端部３１は部材３０から削除されるが、その一方で図５において記載される。

図８は、他のスリーブの横断面図である。図２に示すように、リセス２２０は直径Ｄ４を備える。本実施形態において、スリーブ２０は受容部２３を有さない。

図９は、他のスリーブの斜視図である。ねじ部２１は、スリーブ２０の軸方向長さ全体に沿って延びるように図示される。受容部２３は、本実施形態では除去される。

本発明の利点を説明するために、以下の情報が提供される。それは、本発明の幅を限定するものとして提供されるものではない。以下の値は概算値であり、要素設計及び使用条件に応じて変化する。
第３部材コイル（３２） １．５以上
ファスナ軸直径（Ｄ５） ６．９ｍｍ
ファスナ呼び径 ８．００ｍｍ
第３部材ＩＤ（Ｄ３） ６．６５ｍｍ
コイルワイヤ直径（Ｄ６） １．０ｍｍ
取付トルク（方向Ｒ１） ０．１６Ｎｃｍ
摘出トルク（方向Ｒ２） ０．４８Ｎｃｍ

取付トルク、すなわちスリーブ２０をレシーバ部４１に取り付けるために必要なトルクは、スリーブ２０の外部へファスナ１０を後退させるために必要なトルクよりも小さいことがわかる。取付の間、面２４上にそれが「底付きする」まで、スリーブ２０はレシーバ部４１にねじ込まれる。その後、説明されるように、ファスナ１０が第３部材３０内で回転しつづける。レシーバ部５１からのファスナ１０の抜き取りは、第３部材３０にファスナ１０を把持させ、これによりスリーブ２０がレシーバ部４１から抜き取られる。

本発明によるコネクタは、速度機械の組み立てに用いられ、機械加工コストを減少させる。すなわち、２つの機械加工された鋳物又は製造物が互いにボルト接合されるとき、接合される面は、適切な取付を保証するため通常平らに機械加工される。シール、又はシーラントが２つの面の間に用いられる。これは、機械加工によってのみ得られる表面仕上げ及び平面性を要求する。これは、時間と特殊な装置を必要とする。

鋳物の外「表皮」上の応力が除去されると、鋳物の機械加工は、通常、多少のひずみを生じさせることになる。より大きい鋳物において、しばしば、第１機械加工パスにより生成されるひずみを除去するため、第２パスが要求される。シールが要求されない場合又は他の方法により必要なシーリングが獲得される場合には、関連するコスト削減につながる、面の機械加工を省く可能性がある。平坦空間を機械加工することに代えて、側面方向への動きを制御するため、そして適切なかみ合い及び配列のため、要素の表面においてタッピング及びダエルのための座繰り突起が用いられる。表面どうしの間におけるスペーシング又は間隙における変形例は、本発明によるコネクタの使用により適応される。さらに、本発明によるコネクタの使用は、コネクタが再利用可能であるため、部品が例えば維持保全目的のため、後に分解されることを可能にする。

ここに本発明の複数の実施形態が説明されたが、記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形が各部の関係と構造と方法に施されることは、当業者にとって自明である。

誤差補償コネクタの横断面図である。 スリーブの横断面図である。 スリーブの斜視図である。 図５におけるコイル部材の横断面図である。 コイル部材の平面図である。 図７における他のコイル部材の横断面図である。 他のコイル部材の平面図である。 他のスリーブの横断面図である。 他のスリーブの斜視図である。

Claims (8)

1. ねじ部を有する第１部材と、
   レシーバが係合可能な螺旋ねじ部を有する外面と前記第１部材が係合する穴とを備える第２部材と、
   前記第１部材及び第２部材と係合する第３部材とを備え、
   前記第１部材が第１方向に回転されるときに前記第２部材に伝達される第１トルクが、前記レシーバに対して前記第２部材を回転させるに十分であるように、前記第１部材から前記第２部材に前記第３部材がトルクを伝達し、
   前記第３部材は、コイルを備え、前記第１トルクが超えられたとき、前記第１の部材と滑り係合し、
   前記第１の部材が前記第１方向と反対方向に回転されるとき、前記第１方向と反対方向に前記レシーバに対して前記第２部材を回転させるに十分な第２トルクを前記第３部材が前記第２部材に伝達し、
   前記第１トルクが前記第２トルクよりも小さい
   誤差補償コネクタ。
2. 前記第１部材がねじファスナを備える請求項１に記載の誤差補償コネクタ。
3. 前記第１部材ねじ部及び前記外面螺旋ねじ部が同じねじ方向である請求項１に記載の誤差補償コネクタ。
4. ねじファスナと、
   レシーバと係合可能な外側ねじ部と穴とを有し、前記ファスナが前記穴を介して係合するスリーブ部と、
   コイル部材とを備え、
   前記コイル部材は前記ファスナとスリーブ部との間に係合し、
   前記コイル部材は、前記ファスナが第１方向に回転されるとき、前記スリーブ部に第１トルクを伝達するために前記ファスナを把持し、
   前記コイル部材は、前記第１トルクが超えられたとき、前記ねじファスナ上で滑り、
   前記コイル部材は、前記第１方向と反対方向である第２方向に前記ファスナが回転されるときに、第２トルクを前記スリーブ部に伝達するために前記ファスナを把持し、
   前記第１トルクが前記第２トルクよりも小さい
   誤差補償コネクタ。
5. 前記ねじファスナのねじ及び前記外側ねじ部のねじが同じねじ方向を有する請求項４に記載の誤差補償コネクタ。
6. 前記コイル部材が非金属材料から成る請求項４に記載の誤差補償コネクタ。
7. ねじファスナと、
   レシーバと係合可能な外側ねじ部と穴とを有し、前記ファスナが前記穴を介して係合するスリーブ部と、
   コイル部材とを備え、
   前記コイル部材は、前記ファスナ及び前記スリーブ部との間に係合し、これにより前記ファスナから前記スリーブ部にトルクが伝達され、
   前記ファスナの回転方向に前記トルクが依存する
   誤差補償コネクタ。
8. 前記コイル部材は、既定トルクが超えられたとき、前記ファスナと滑り係合する請求項７に記載の誤差補償コネクタ。

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