JPH0669441U - 腐食環境下における異種材の継手構造 - Google Patents
腐食環境下における異種材の継手構造Info
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- JPH0669441U JPH0669441U JP1219493U JP1219493U JPH0669441U JP H0669441 U JPH0669441 U JP H0669441U JP 1219493 U JP1219493 U JP 1219493U JP 1219493 U JP1219493 U JP 1219493U JP H0669441 U JPH0669441 U JP H0669441U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 異種材により締結する接触面積を広げて結合
力を確保すると共に、これら異種材間を電気的に絶縁す
る。 【構成】 腐食環境下において締結する被継手部材J
と、この被継手部材Jを異種材のボルト2,ナット3に
より締結する継手構造において、前記被継手部材Jとボ
ルト2,ナット3との間に座金4を設け、この座金4を
ボルト・ナット側座面4Aから被継手部材側座面4Bに
向けて拡大するよう形成し、この座金4に前記被継手部
材Jとボルト2,ナット3との間を電気的に絶縁するセ
ラミック材4aを一体的に設けた。
力を確保すると共に、これら異種材間を電気的に絶縁す
る。 【構成】 腐食環境下において締結する被継手部材J
と、この被継手部材Jを異種材のボルト2,ナット3に
より締結する継手構造において、前記被継手部材Jとボ
ルト2,ナット3との間に座金4を設け、この座金4を
ボルト・ナット側座面4Aから被継手部材側座面4Bに
向けて拡大するよう形成し、この座金4に前記被継手部
材Jとボルト2,ナット3との間を電気的に絶縁するセ
ラミック材4aを一体的に設けた。
Description
【0001】
本考案は、鉄鋼材とアルミ材等のように異種材により締結する継手構造に関し 、更に詳しくは腐食環境下において被継手部材を異種材のボルト・ナットで締結 する継手構造に関するものである。
【0002】
従来より、フランジ等の継手部を有する構造物においては、鉄鋼製の被継手部 材を鉄鋼製のボルト・ナットで締結する方法を一般的に採用している。この継手 部における結合状態は、図7のボルトによるフランジ継手締結時の締付力を模式 的に示した断面図のように、被継手部材であるフランジ継手51をボルト52, ナット53により締結している締付力が、ボルト52,ナット53の接触面から 一点鎖線54で示すように拡大した、いわゆる影響円錐と呼ばれる分布状態で結 合している。
【0003】 しかし、これら構造物にあっても軽量化を必要とする構造物、例えば、その一 つである高速艇においては、軽量化を実現するためにアルミ合金を多用しており 、アルミ合金製の被継手部材も各所に採用している。そして、近年、海上輸送の 高速化を実現するためにこのような高速艇が数多く建造されている。
【0004】 また、この高速艇にあっては、搭載される機械要素である、例えばウォータジ ェット推進器(以下、WJP)なども必然的に軽量化が要求され、このため、W JPも船体同様、軽量なアルミ合金などが多用されている。
【0005】 そして、このWJPのアルミ合金からなる被継手部材の締結においては、海水 と接する箇所での腐食対策のため、通常ステンレス製のボルト・ナットが使用さ れている。
【0006】 なお、この種の従来技術として特開昭60−23627号公報記載の発明があ るが、この公報記載の発明は、電気閉回路により生じる電食を防ぐために絶縁接 合する軸継手に関するものである(従来例1)。
【0007】 また、他の従来技術として実開昭63−115631号公報記載の考案がある が、この公報記載の考案は、複数の部材により絶縁構造継手を構成したものであ る(従来例2)。
【0008】
ところで、上記したようなアルミ合金製の被継手部材は剛性(ヤング率)が低 く、この剛性の低いアルミ合金製の被継手部材を、剛性の高いステンレス製ボル トで締結した場合には以下のような問題がある。
【0009】 この問題を図5に示す鉄鋼ボルトと鉄鋼フランジとの継手における分担荷重を 模式的に示した線図と、図6に示す鉄鋼ボルトとアルミフランジとの継手におけ る分担荷重を模式的に示した線図に基づいて説明する。
【0010】 まず、通常の鉄鋼ボルト/鉄鋼フランジの組合せによる締結では、図5に示す ように、ボルトを締めていくと剛性の高いフランジ側が少し縮み、ボルトが大き く伸びた状態で結合している。
【0011】 この状態で結合部に外力Tが働くと、ボルトは締結時から更に伸びてその外力 Tの数分の1だけの荷重BTを分担し、フランジは締結時から一部縮みが元に戻 って外力Tの大半の荷重FTを分担することで結合状態を維持している。
【0012】 一方、鉄鋼ボルト/アルミフランジの組合せによる締結では、図6に示すよう に、ボルトを締めていくと、フランジ側のヤング率が著しく小さいため、そのボ リュームが大きいにもかかわらず縮み代は大きくなった状態で結合している。
【0013】 この状態で結合部に外力Tが働くと、ボルトは締結時から更に大きく伸びてそ の外力Tの荷重BTを分担し、フランジは締結時から一部縮みが元に戻って荷重 FTを分担することとなる。従って、鉄鋼ボルト/アルミフランジの組合せによ る締結の場合、上記鉄鋼ボルト/鉄鋼フランジの組合せによる締結に比べてボル トの荷重分担分が増大する。
【0014】 すなわち、鉄鋼ボルト/アルミフランジの組合せよりなる締結では、外力に対 するボルトの負荷分担分が大幅に増加し、この図のように外力が繰り返し荷重と して作用する場合、ボルトが疲労破壊する可能性もあり、その継手部における継 手能力の低下を招いてしまう。
【0015】 また、上述したような、例えばアルミ製被継手部材をステンレス製ボルト・ナ ットにより締結した場合、これらの部材が海水と接触するような環境にさらされ ていると、異種金属であるステンレスとアルミとの間に電気的な腐食(以下、電 食という)を生じてしまう。
【0016】 このような腐食環境下における電食を防止するためには、異種金属間を電気的 に絶縁する必要があるが、上記従来例1のごとく被継手部材とボルト・ナットと の間に絶縁材料を介装した場合、この絶縁材料は一般に柔軟材料であるため全体 として被継手部材の縮み代をさらに増大させる。この縮み代の増大は、上記図5 ,6で説明したボルトの負荷分担分を大幅に増大したり、被継手部材とボルトと の間に空隙を生じてボルトの衝撃破壊を招く可能性もある。
【0017】 また、上記従来例2の場合、継手部で電気的な絶縁をすることは可能であるが 、構造が複雑であるため作業性が悪く、コストも上昇してしまう。
【0018】 本考案は上記課題に鑑みて、異種材により締結する接触面積を広げて結合力を 確保すると共に、これら異種材間を電気的に絶縁した継手構造を提供することを 目的とする。
【0019】
上記目的を達成するために、本考案における腐食環境下における異種材の継手 構造は、腐食環境下において締結する被継手部材と、該被継手部材を異種材のボ ルト・ナットにより締結する継手構造において、前記被継手部材とボルト・ナッ トとの間に座金を設け、該座金をボルト・ナット側座面から被継手部材側座面に 向けて拡大するよう形成し、該座金に前記被継手部材とボルト・ナットとの間を 電気的に絶縁する絶縁材を一体的に設けたことを特徴とするものである。
【0020】
上記構成によれば、被継手部材とボルト・ナットとの間に設けた座金の、ボル ト・ナット側座面から拡大するよう形成した被継手部材側座面で被継手部材と接 触した状態で締結するため、締付力が被継手部材の影響円錐を拡大する。
【0021】 また、ボルトとナットとの間に座金を設けて被継手部材を締結するので、ボル ト長が増加してその剛性が相対的に下がるため、ボルトが荷重に対してたわむ比 であるバネ定数比が下がり、被継手部材とボルトとのバネ定数比を改善すること ができる。
【0022】 更に、座金に絶縁材を一体的に設けることにより、被継手部材とボルト・ナッ トとの絶縁ができるので電食を防止することができる。また、この座金に絶縁材 を一体的に設けたので、被継手部材とボルト・ナットとの間の絶縁が座金のみに より可能となる。
【0023】
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例ではア ルミ合金製の被継手部材の一例として、外部が海水に没したり空中に出たりする 腐食環境下にあるWJPにおけるケーシングのフランジ継手を例にし、この腐食 環境下において耐食性を保ち、強度を維持するためにステンレス製の継手ボルト ・ナットにより締結する例を説明する。
【0024】 図1は本考案に係る継手構造の第1実施例を示す断面図であり、図示するよう に、被継手部材Jであるアルミ合金製のフランジ継手1を、ボルト2とナット3 により締結している。
【0025】 このフランジ継手1とボルト2,ナット3との間には背高な座金4を設けてお り、ボルト2及びナット3側の座面4Aから被継手部材側座面4Bにかけて拡大 するような円錐形状に形成し、締結時におけるフランジ継手1とボルト2,ナッ ト3との接触面積を拡大している。
【0026】 この座金4は、中心部をセラミック材4aにより形成しており、このセラミッ ク材4aが電気的な絶縁材として機能する。また、このセラミック材4aにはス テンレス製のカバー4bを設けており、このカバー4bによりセラミック材4a を保護すると共に座金製作時の成形用などの機能を果たすことができる。また、 このカバー4bはボルト2,ナット3から座金4へ作用する力の伝達を滑らかに することにも寄与している。
【0027】 更に、ボルト2の軸部2aには絶縁テープ5が巻かれており、この絶縁テープ 5によりフランジ継手1とボルト軸部2aとの絶縁を計っている。なお、この絶 縁テープ5は、フランジ継手1とボルト軸部2aとの間には横方向に大きな力が 働くことはないので少し隙間を保つことができるものであれば良く、予めボルト 2と一体化した絶縁材を巻き付けても良いし、組立時に絶縁テープを巻いても良 い。
【0028】 また、上記座金4のステンレス材4bとボルト2,ナット3との接触面6は、 ステンレスの隙間腐食を防止するために液体パッキンないしは樹脂によるコーテ ィングを行う。
【0029】 以上のように構成した本考案の第1実施例における締結構造の作用を以下に説 明する。 被継手部材Jであるフランジ継手1を、ボルト2,ナット3よりもヤング率の 高いセラミック材4aを用いた座金4で締結することにより、このボルト2,ナ ット3に作用する締付力がこのボルト2,ナット3の座面4Aから拡大するよう 形成した被継手部材側座面4Bへと確実に伝達されてフランジ継手1に作用する 。従ってこの締付力は、座金4の広い面積からフランジ継手1側に作用するため 、フランジ継手1部の継手に参加する影響円錐を拡大することができ、ボルト2 とフランジ継手1相互のバネ定数比を改善して継手の負荷分担能力を向上させて いる。
【0030】 また、ボルト2とナット3との間に座金4を設けてフランジ継手1を締結する ので、ボルト長が増加してボルトの剛性が相対的に下がるため、ボルト2の相対 的なバネ定数比が下がり、フランジ継手1とのバネ定数比を改善することができ る。
【0031】 ところで、座金4に用いたセラミック材4aは引張りや曲げ荷重には弱いので 、ある程度背を高くし、これは同時に、上記バネ定数比の改善に寄与しているわ けであるが、これに円錐形状を導入することで、セラミックが一番強いほぼ圧縮 荷重だけが働くようにしている。
【0032】 なお、セラミック材4aはステンレス材に比べて比重が小さいので重量増加を 少なくすることができ、また、座金4を円錐形状にすることにより、若干、重量 の軽減もできる。従って、WJPの場合、船が重くなると抵抗が増加するため、 高速艇においては軽量化を行うことによる総合推進効率の向上にも寄与すること ができる。
【0033】 また、上記第1実施例におけるステンレス製のカバー4bはセラミック材4a の性質によっては特に設けなくてもよい。
【0034】 次に、本考案に係る継手構造に用いる座金の第2実施例を図2に示す断面図に 基づいて説明すると、この第2実施例の座金14は、上記第1実施例における座 金4と外形を同一にし、フランジ継手1との座面14B側に薄いアルミ合金材1 4aを設け、ボルト2,ナット3との座面14A側にステンレス材14cを設け 、これらの間に薄い絶縁材14bを設け、これらを接着することにより一体化し た座金14を形成したものである。なお、通常の絶縁材14bは軟らかくヤング 率が低いため極力薄い材料を用いるのが好ましく、この絶縁材14bをアルミ合 金材14aとステンレス材14cとの間に接着することにより損傷から保護して いる。また、ヤング率の高いステンレス材14c側を極力厚くすることにより、 座金14全体の高ヤング率を確保している。
【0035】 この第2実施例においても上記第1実施例と同様に、座金14がフランジ継手 1とボルト2,ナット3とを絶縁すると共に、ボルト2,ナット3の締付力が拡 大した座面14Bからフランジ継手1に作用するため、上記第1実施例と同様に 締付力の確保と共にフランジ継手1とボルト2,ナット3との間を絶縁すること ができる。
【0036】 なお、第2実施例における座金14は、セラミックよりもヤング率の低いボル ト2と同じ材質を用いている。これはセラミックの入手性,加工性等に不都合が ある場合に使用される。
【0037】 次に、本考案に係る継手構造に用いる座金の第3実施例を、図3に示す断面図 に基づいて説明すると、この第3実施例の座金24は、上記第2実施例における 座金14と外形を同一にし、フランジ継手1との座面24Bに所定厚のセラミッ ク部材24aを設け、ボルト2,ナット3との座面24Aにステンレス部材24 bを設け、これらを接着して一体化することにより座金24を形成したものであ る。
【0038】 従って、上記第1及び第2実施例と同様に、座金24がフランジ継手1とボル ト2,ナット3とを絶縁すると共に、ボルト2,ナット3の締付力が拡大した座 面24Bからフランジ継手1に作用するため、上記第1実施例と同様に締付力の 確保と共にフランジ継手1とボルト2,ナット3との間を絶縁することができる 。
【0039】 ところで、上述した第1実施例においては、フランジ継手1とボルト軸部2a との間に絶縁テープ5を設けることによりボルト軸部2aにおける絶縁を計って いるが、フランジ継手1側と座金4を介してボルト軸部2aの相対位置を規定し てやれば絶縁テープ5を省略することも考えられる。この例として、図4に示す 継手構造の第4実施例を示す断面図のように、フランジ継手1側に座金4が遊嵌 するような凹部1a(ざぐり)を設けることによりボルト軸部2aとフランジ継 手1との接触を防ぐことができるので、上述した実施例における絶縁テープ5は 不要となる。なお、この第4実施例における他の構成は、上述した第1実施例と 同一であるため、詳細な説明は省略する。
【0040】 以上のように、本考案によれば、海水中などの腐食環境下において、軽金属ま たは軽合金と同一材またはステンレス材(鉄鋼材)などよりなる被継手部材Jを 、ステンレス(鉄鋼)製の継手ボルト2,ナット3により締結するような継手構 造における第1の課題である、一般に軽金属やその合金は鉄鋼材料に比べて剛性 (ヤング率)が低いため、ボルトの負荷分担比率が大幅に上昇し、結果として継 手性能が低くなることに対して、座金の被継手側の面積を拡大して被継手部材と の接触面積の増大を計ることと、極力高いヤング率の背高座金を用いることによ ってボルトを長くし、フランジの縮み代に対するボルトの伸び代を大きくしてボ ルトの相対的なバネ定数比を下げることによって改善を計っている。
【0041】 また、第2の課題である、異種材間における電食に対する防食対策が必要なこ とに対して、上記第1の課題と調和させながら、座金のボルト・ナット側座面と 被継手側座面との間に絶縁材を一体的に設け、座面間の電気的絶縁を計って電食 を防止している。
【0042】 なお、上記実施例では、アルミ合金製のフランジ継手を例に説明しているが、 その他のアルミ製継手部材を連結するような箇所においても同様に実施すること ができる。
【0043】 また、本考案に係る座金によれば、絶縁材であるセラミックとステンレスある いはステンレスと絶縁部材とを一体化して座金を形成しているため、組立/分解 時等のハンドリングが容易に行え、組立分解に際して特別な作業をほとんど必要 とせず、在来の座金と同様に扱うことができる。
【0044】 更に、この座金の円錐形状の一部を切り取って、継手部材側のフランジ外形を 小さくすることも可能であり、フランジ継手1の軽量化を更に推進することが可 能となる。
【0045】 なお、絶縁材としては軽量でヤング率の高いセラミックが最適であるが、薄い 絶縁材であってもよい。
【0046】
本考案によれば、被継手部材とボルト・ナットとの間に設けた座金により締付 力が被継手部材の広い面積に作用するため、異種材からなる継手部における継手 機能を向上することができる。
【0047】 また、座金に絶縁材を一体的に設けているため、継手部における電気的絶縁が 座金のみにより可能となり、これによって電食を防止することができる。
【0048】 更に、この座金により継手としての効果が向上するため、より小径のボルトで 継手を構成することが可能になり、全体としてコンパクト化ないし軽量化が可能 となる。
【図1】本考案に係る継手構造の第1実施例を示す断面
図である。
図である。
【図2】本考案に係る継手に用いる座金の第2実施例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図3】本考案に係る継手に用いる座金の第3実施例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図4】本考案に係る継手構造の第4実施例を示す断面
図である。
図である。
【図5】鉄鋼ボルトと鉄鋼フランジの継手における分担
荷重を模式的に示した線図である。
荷重を模式的に示した線図である。
【図6】鉄鋼ボルトとアルミフランジの継手における分
担荷重を模式的に示した線図である。
担荷重を模式的に示した線図である。
【図7】ボルトによるフランジ継手締結時の締付力を模
式的に示した断面図である。
式的に示した断面図である。
1…フランジ継手 2…ボルト 3…ナット 4、14、24…座金 4A、14A、24A…ボルト・ナット側座面 4B、14B、24B…被継手部材側座面 4a…セラミック材 4b…カバー 14a…アルミ合金材 14b…絶縁材 14c…ステンレス材 24a…セラミック部材 24b…ステンレス部材 5…絶縁テープ 6…接触面 J…被継手部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 17/56 4232−5G
Claims (1)
- 【請求項1】 腐食環境下において締結する被継手部材
と、該被継手部材を異種材のボルト・ナットにより締結
する継手構造において、 前記被継手部材とボルト・ナットとの間に座金を設け、
該座金をボルト・ナット側座面から被継手部材側座面に
向けて拡大するよう形成し、該座金に前記被継手部材と
ボルト・ナットとの間を電気的に絶縁する絶縁材を一体
的に設けたことを特徴とする腐食環境下における異種材
の継手構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1219493U JPH0669441U (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 腐食環境下における異種材の継手構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1219493U JPH0669441U (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 腐食環境下における異種材の継手構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0669441U true JPH0669441U (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=11798600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1219493U Pending JPH0669441U (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 腐食環境下における異種材の継手構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0669441U (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9035384B2 (en) | 2011-12-19 | 2015-05-19 | Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. | Semiconductor device |
US9245889B2 (en) | 2011-12-19 | 2016-01-26 | Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device |
JP2016194286A (ja) * | 2015-04-01 | 2016-11-17 | 株式会社東芝 | 回転電機の回転子の絶縁スペーサ |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP1219493U patent/JPH0669441U/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9035384B2 (en) | 2011-12-19 | 2015-05-19 | Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. | Semiconductor device |
US9245889B2 (en) | 2011-12-19 | 2016-01-26 | Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device |
US9362353B2 (en) | 2011-12-19 | 2016-06-07 | Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. | Semiconductor device |
US9478545B2 (en) | 2011-12-19 | 2016-10-25 | Unisantis Electronics Singapore Pte. Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device |
JP2016194286A (ja) * | 2015-04-01 | 2016-11-17 | 株式会社東芝 | 回転電機の回転子の絶縁スペーサ |
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