(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022184409
(43)【公開日】2022-12-13
(54)【発明の名称】締結装置、流体制御装置
(51)【国際特許分類】
F16K 27/00 20060101AFI20221206BHJP
B64C 1/00 20060101ALI20221206BHJP
B64C 13/36 20060101ALI20221206BHJP
E02F 9/00 20060101ALI20221206BHJP
F16L 15/00 20060101ALI20221206BHJP
【ＦＩ】
F16K27/00 C
B64C1/00 A
B64C13/36
E02F9/00 B
F16L15/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021092235
(22)【出願日】2021-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】503405689
【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】永山 弘海
(72)【発明者】
【氏名】柴田 優
(72)【発明者】
【氏名】二俣 圭吾
(72)【発明者】
【氏名】田中 寿明
【テーマコード（参考）】
2D015
3H013
3H051
【Ｆターム（参考）】
2D015BA04
3H013GA07
3H051BB10
3H051CC11
3H051CC15
3H051EE01
3H051FF15
(57)【要約】
【課題】ねじ部への応力の集中を緩和できる締結装置を提供する。
【解決手段】油圧ポートの締結装置４Ｂは、雄ねじ６１が形成されたユニオン６と雌ねじ５１が形成された雌部材５を締結する締結装置４Ｂであって、雌部材５において雄ねじ６１が挿入される側と反対側の雌ねじ５１の終端部に隣接して設けられ、雄ねじ６１の外径よりも内径が大きい逃げ部５２を備える。逃げ部５２は、雌ねじ５１の終端部５１Ｅから雄ねじ６１の挿入方向に対して９０度以下の角をなして直線状に切り上がる切上部５２１を備える。雌ねじ５１に締結された雄ねじ６１の先端部６１Ｅは雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも突出する。
【選択図】図２
【解決手段】油圧ポートの締結装置４Ｂは、雄ねじ６１が形成されたユニオン６と雌ねじ５１が形成された雌部材５を締結する締結装置４Ｂであって、雌部材５において雄ねじ６１が挿入される側と反対側の雌ねじ５１の終端部に隣接して設けられ、雄ねじ６１の外径よりも内径が大きい逃げ部５２を備える。逃げ部５２は、雌ねじ５１の終端部５１Ｅから雄ねじ６１の挿入方向に対して９０度以下の角をなして直線状に切り上がる切上部５２１を備える。雌ねじ５１に締結された雄ねじ６１の先端部６１Ｅは雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも突出する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
雄ねじが形成された雄部材と雌ねじが形成された雌部材を締結する流体制御装置であって、
前記雌部材において前記雄ねじが挿入される側と反対側の前記雌ねじの終端部に隣接して設けられ、前記雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える、
流体制御装置。
前記雌部材において前記雄ねじが挿入される側と反対側の前記雌ねじの終端部に隣接して設けられ、前記雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える、
流体制御装置。
【請求項2】
前記逃げ部は、前記雌ねじの終端部から前記雄ねじの挿入方向に対して９０度以下の角をなして直線状に切り上がる切上部を備える、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項3】
前記逃げ部は、前記雌ねじの終端部から円弧状に切り上がる切上部を備える、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項4】
前記雌部材は、流体が流れる空間を有する前記逃げ部との間で流体が流れることが可能な複数の流体ポートを備える、請求項１から３のいずれかに記載の流体制御装置。
【請求項5】
前記雌ねじに締結された前記雄ねじの先端部は前記雌ねじの終端部よりも突出する、請求項１から４のいずれかに記載の流体制御装置。
【請求項6】
前記逃げ部の内径は前記雄ねじの外径の１．０３倍以上である、請求項１から５のいずれかに記載の流体制御装置。
【請求項7】
雄ねじが形成された雄部材と雌ねじが形成された雌部材を締結する締結装置であって、前記雌部材において前記雄ねじが挿入される側と反対側の前記雌ねじの終端部に隣接して設けられ前記雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える締結装置と、
前記逃げ部の内部の空間を通る流体の流れを制御する流体制御部と、
を備える流体制御装置。
前記逃げ部の内部の空間を通る流体の流れを制御する流体制御部と、
を備える流体制御装置。
【請求項8】
前記流体制御部が発生させる流体の圧力によって航空機の動翼が駆動される、請求項７に記載の流体制御装置。
【請求項9】
前記流体制御部が発生させる流体の圧力によって建設機械の可動部が駆動される、請求項７に記載の流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は流体制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
流体制御装置の一例としての油圧制御装置が発生させる油圧で駆動される航空機や建設機械は各部に作動油を流すための複雑な油圧回路を備える。油圧回路は、作動油が流れる多数の配管やバルブ等の油圧制御要素が接続されるマニフォールドと、マニフォールドから流される作動油の圧力を機械的な動力に変換するシリンダ等の油圧アクチュエータを備える。このような油圧回路には、配管同士の接続部分、配管や油圧制御要素とマニフォールドの接続部分、マニフォールドの作動油を供給する給油口や排出する排油口のキャップ等の多数の締結部（以下、油圧ポートと総称する）が存在し、作動油が漏洩しないように確実な締結が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０２１／００１８０２０号明細書
【特許文献2】特開２０２０－３４０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１には、航空機の油圧駆動システムにおける油圧ポートの流体制御装置として、互いに締結する雄ねじと雌ねじを用いたものが開示されている。航空機では典型的に0-5000 psi（pound per square inch）程度の圧力変動が繰り返し発生するが、それに起因する応力がねじ部に集中する結果、クラックが発生して作動油が漏洩するリスクがあった。
【0005】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ねじ部への応力の集中を緩和できる流体制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の流体制御装置は、雄ねじが形成された雄部材と雌ねじが形成された雌部材を締結する流体制御装置であって、雌部材において雄ねじが挿入される側と反対側の雌ねじの終端部に隣接して設けられ、雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える。この態様によれば、雄ねじよりも大径の逃げ部によって、ねじ部への応力の集中を緩和できる。
【0007】
本発明の別の態様も、流体制御装置である。この装置は、雄ねじが形成された雄部材と雌ねじが形成された雌部材を締結する締結装置であって、雌部材において雄ねじが挿入される側と反対側の雌ねじの終端部に隣接して設けられ雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える締結装置と、逃げ部の内部の空間を通る流体の流れを制御する流体制御部と、を備える。
【0008】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ねじ部への応力の集中を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】航空機の油圧システムを模式的に示す。
【図2】油圧ポートの流体制御装置を示す。
【図3】流体制御装置の各部の寸法を模式的に示す。
【図4】流体制御装置の雌部材に加わる応力を模式的に示す。
【図5】流体制御装置の他の構成例を示す。
【図6】流体制御装置の更に他の構成例を示す。
【図7】建設機械の概略的な構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の流体制御装置は任意の油圧装置における油圧ポートの締結に有用である。従って、適用分野や適用製品が限定されるものではないが、例えば、減速機、建設機械、航空機、鉄道車両、船舶、自動車、自動ドア、包装機、義足、車椅子、三次元造形装置等の製品に設けられる油圧装置に本発明は適用可能である。本実施形態では航空機に本発明を適用した例を説明する。
【0012】
図１は、動翼１００を備える航空機（不図示）の油圧システム１を模式的に示す。動翼１００は操縦翼面であり、例えば、主翼に設けられるエルロン（補助翼）、水平尾翼に設けられる昇降舵（エレベータ）、垂直尾翼に設けられる方向舵（ラダー）等の舵面を構成する。動翼１００は、フライトスポイラーやグランドスポイラー等のスポイラーまたはフラップ等によって構成してもよい。
【0013】
油圧アクチュエータ１３は、シリンダ１５と、ピストン１６ａが設けられたロッド１６を備える。シリンダ１５内はピストン１６ａによって連通しない二つの油室に区画される。油圧アクチュエータ１３の各油室は、流体制御部としての制御弁１７を介して機体側油圧源１０２およびリザーバ回路１０４と連通可能である。
【0014】
機体側油圧源１０２は、不図示の機体の内部に設置された圧油を供給する油圧ポンプである。機体側油圧源１０２から供給される圧油によって、動翼１００の油圧アクチュエータ１３や、航空機のその他のアクチュエータ（不図示）が駆動される。
【0015】
制御弁１７は、機体側油圧源１０２に連通する供給通路１０２ａおよびリザーバ回路１０４に連通する排出通路１０４ａと、油圧アクチュエータ１３の各油室の接続状態を切り替えるバルブ機構を構成する。制御弁１７は例えば電磁切換弁として構成され、油圧アクチュエータ１３の動作を制御するアクチュエータコントローラ１１からの指令に基づいて駆動される。
【0016】
アクチュエータコントローラ１１ａは、動翼１００の動作を制御する上位のコンピュータとしてのフライトコントローラ３からの指令に基づいて油圧アクチュエータ１３ａを制御する。アクチュエータコントローラ１１は、動翼１００の動作を制御する上位のコンピュータとしてのフライトコントローラ３からの指令に基づいて油圧アクチュエータ１３を制御する。
【0017】
制御弁１７は、アクチュエータコントローラ１１からの指令に基づいて、供給通路１０２ａに連通される油圧アクチュエータ１３の油室と、排出通路１０４ａに連通される油圧アクチュエータ１３の油室を切り替える。供給通路１０２ａに連通された油圧アクチュエータ１３の一方の油室には圧油が供給され、排出通路１０４ａに連通された油圧アクチュエータ１３の他方の油室からは油が排出される。このような油圧アクチュエータ１３の各油室の油の出入りによって、ピストン１６ａを備えるロッド１６がシリンダ１５に対して変位して動翼１００を駆動する。
【0018】
フライトコントローラ３は、動翼１００の動作を制御するコンピュータであり、アクチュエータコントローラ１１に対して各種の制御信号を送信するコントローラである。フライトコントローラ３は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、インターフェース等を備える。
【0019】
以上のような油圧システム１を構成する各種の油圧機器、例えば、油圧アクチュエータ１３、制御弁１７や、これらの油圧機器を相互に接続する各種の配管１０２ａ、１０４ａの一部または全部は、動翼１００が設けられる固定翼の内部に配置される一または複数のマニフォールドにおいて相互に連結されて複雑な油圧回路を構成する。このような油圧回路またはマニフォールドには、油圧回路要素同士の接続部分、マニフォールド外の機体側油圧源１０２からの作動油が供給される給油口、マニフォールド外のリザーバ回路１０４へ作動油を排出する排油口、作動油の漏洩防止のためにマニフォールド表面の開口を封止するキャップ等の多数の締結部（以下、油圧ポートと総称する）が存在し、作動油が漏洩しないように確実な締結が求められる。このような油圧ポートには以下で説明する締結装置を構成する流体制御装置４が設けられる。図１に流体制御装置４を設置しうる油圧ポートの場所を模式的に示す。
【0020】
図２は油圧ポートに設けられる流体制御装置４を示す。図２（Ａ）は従来の典型的な流体制御装置４Ａを示し、図２（Ｂ）は本実施形態の流体制御装置４Ｂを示す。油圧ポートの流体制御装置４Ａ、４Ｂは、マニフォールドと一体的に形成される雌部材５と、ねじによって雌部材５と締結される雄部材としてのユニオン６によって構成される。雌部材５にはユニオン６の挿入方向（図２の上下方向）に沿って雌ねじ５１が形成され、ユニオン６にはユニオン６の挿入方向すなわち雌ねじ５１の形成方向に沿って雄ねじ６１が形成される。雄ねじ６１が雌ねじ５１に挿入されながら締め付けられることで、ユニオン６がマニフォールド（雌部材５）に締結される。
【0021】
ユニオン６は、雌ねじ５１に挿入される側とは反対側の雄ねじ６１の端部（図２の上端部）に隣接して、雄ねじ６１よりも外径が大きい締結部６２を備える。雄ねじ６１が雌ねじ５１に最大挿入量まで挿入されて雄ねじ６１の先端（図２の下端）が挿入端６１Ｅまで来た時に、締結部６２が雌部材５またはマニフォールドの表面と接触することでユニオン６が雌部材５に対して締結される。締結部６２と雌部材５の表面との間には、マニフォールド内の作動油の漏洩を防止するためのＯリング等のパッキン６３が設けられる。
【0022】
雌ねじ５１と係合される雄ねじ６１から見て締結部６２の反対側（図２の上側）には、別の雄ねじ６４が形成される。雄ねじ６４には、これと係合する雌ねじ（不図示）を備える配管や油圧機器を取付可能である。例えば、図１の機体側油圧源１０２に連通する供給通路１０２ａを構成する配管を雄ねじ６４に取り付ければ、機体側油圧源１０２からの作動油がユニオン６を介してマニフォールド内に供給される。ユニオン６の内部には両端（図２の上下端）の間を連通する流路６５が設けられているため、雄ねじ６４が形成された上側と雄ねじ６１が形成された下側の間で作動油が流れることが可能になっている。なお、雄ねじ６１と雄ねじ６４の外径は、図示のように同一でもよいし、異なっていてもよい。
【0023】
雌部材５は、雄ねじ６１が挿入される側とは反対側（図２の下側）の雌ねじ５１の終端部５１Ｅに隣接する逃げ部５２を備える。逃げ部５２には雄ねじ６１と係合する雌ねじが形成されない。逃げ部５２の内部には作動油が流れる作動油空間５３が形成される。作動油空間５３は、雄ねじ６１が挿入される側とは反対側（図２の下側）において、マニフォールド内の他の部分との間で作動油が流れることが可能な流路５４と連通される。雄部材が図示のユニオン６で構成される場合、雄ねじ６４に取り付けられる外部の配管や油圧機器とマニフォールドの内部の間で流路６５および流路５４を介して流れる作動油が作動油空間５３において流れる。雄部材がマニフォールド表面の開口（雌部材５）を封止するキャップで構成される場合、流路５４を介して流れるマニフォールドの内部の作動油が作動油空間５３において流通または滞留する。
【0024】
続いて、図２（Ａ）の従来の典型的な流体制御装置４Ａと、図２（Ｂ）の本実施形態の流体制御装置４Ｂの相違点について説明する。これらの相違点は後述するようにねじ部への応力の集中を緩和することを目的として本実施形態に適用されたものである。
【0025】
流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第１の相違点は、逃げ部５２の内径（図２の左右方向の長さ）である。流体制御装置４Ａでは逃げ部５２の内径は雄ねじ６１の外径と略等しいが、流体制御装置４Ｂでは逃げ部５２の内径は雄ねじ６１の外径よりも大きい。具体的には、流体制御装置４Ｂにおける逃げ部５２の内径は雄ねじ６１の外径の１．０３倍以上である。なお、逃げ部５２の内径は作動油空間５３の内径でもある。
【0026】
図３は流体制御装置４Ｂの各部の寸法を模式的に示す。雄ねじ６１の外径Ｂは、雄ねじ６１の各ねじ山の頂を結んで形成される円筒の直径であり、雌ねじ５１の内径の各ねじ谷の底を結んで形成される円筒の直径と略一致する。雄ねじ６１の外径Ｂは典型的には１０ｍｍと５１ｍｍの間である。逃げ部５２の内径はＣで表され、前述の通りＣ≧１．０３×Ｂという関係式を満たす。具体的には、応力集中緩和の観点から本発明者が見出した、Ｃ＝１．０３×Ｂ＋２．０５（ｍｍ）という関係式によって、雄ねじ６１の外径Ｂから逃げ部５２の内径Ｃが決定される。
【0027】
Ｅは逃げ部５２の高さ（図３の上下方向の長さ）であり、応力集中緩和の観点から３ｍｍ以上とするのが好ましい。Ｒｔは逃げ部５２の角に設けられる円弧部の半径であり、雄ねじ６１の外径Ｂの０．０４倍以上とするのが好ましい（Ｒｔ≧０．０４×Ｂ）。具体的には、応力集中緩和の観点から本発明者が見出した、Ｒｔ＝０．０４×Ｂ＋０．５４２（ｍｍ）という関係式によって、雄ねじ６１の外径Ｂから半径Ｒｔが決定される。なお、半径Ｒｔの円弧部は図示される逃げ部５２の四つの角の全てに設けるのが好ましい。Ａは雌部材５の外径であり、雄ねじ６１の外径Ｂの１．２５倍以上とするのが好ましい（Ａ≧１．２５×Ｂ）。具体的には、応力集中緩和の観点から本発明者が見出した、Ａ＝１．２５×Ｂ＋６．７０（ｍｍ）という関係式によって、雄ねじ６１の外径Ｂから雌部材５の外径Ａが決定される。
【0028】
なお、図示は省略するが、雌ねじ５１の各ねじ谷の底に設けられる円弧部の半径Ｒも応力の集中を緩和する効果を有し、雄ねじ６１の外径Ｂの０．００４４９倍以上とするのが好ましい（Ｒ≧０．００４４９×Ｂ）。具体的には、応力集中緩和の観点から本発明者が見出した、Ｒ＝０．００４４９×Ｂ＋０．０８６３（ｍｍ）という関係式によって、雄ねじ６１の外径Ｂから半径Ｒが決定される。
【0029】
図２に戻り、流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第２の相違点は、逃げ部５２における切上部の有無である。流体制御装置４Ａでは雌ねじ５１の終端部５１Ｅから逃げ部５２がほとんど切り上がらないため切上部が形成されないが、流体制御装置４Ｂでは雌ねじ５１の終端部５１Ｅから逃げ部５２が直線状に切り上がる切上部５２１が形成される。後述するように応力集中緩和の観点から、切上部５２１が雌ねじ５１の終端部５１Ｅから切り上がる角度θは雄ねじ６１の挿入方向（図２の上から下に向かう方向）に対して９０度以下とするのが好ましい。図示のように、切上部５２１が雌ねじ５１の終端部５１Ｅから切り上がる角度θを雄ねじ６１の挿入方向に対して９０度とすれば応力集中緩和の効果を最大化できる。
【0030】
流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第３の相違点は、雌ねじ５１の終端部５１Ｅに対する雄ねじ６１の挿入端６１Ｅの位置である。流体制御装置４Ａでは雄ねじ６１の挿入端６１Ｅが雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも手前（図２の上方）にあるが、流体制御装置４Ｂでは雄ねじ６１の挿入端６１Ｅが雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも奥（図２の下方）にある。この結果、流体制御装置４Ｂでは、雌ねじ５１に締結された雄ねじ６１の先端部としての挿入端６１Ｅは作動油空間５３の内部に挿入される。
【0031】
図４は流体制御装置４Ａ、４Ｂの雌部材５および雄部材６のねじが嵌合する領域の近傍に加わる応力を模式的に示す。図４（Ａ）は流体制御装置４Ａを示し、図４（Ｂ）は流体制御装置４Ｂを示す。雌部材５および雄部材６に示される応力線Ｓは、密度が高いほど強い応力が加わることを意味する。図４（Ａ）では、雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも引っ込んだ位置にある雄ねじ６１の挿入端６１Ｅに油圧Ｐが加わり、そこから数えて一つ目の完全な雌ねじ５１のねじ山５１１に応力が集中する。このように一つ目のねじ山５１１に過度の応力が集中した状態で航空機に典型的な0-5000 psi程度の圧力変動が繰り返されると、疲労によって強度が低下したねじ山５１１からクラックが発生して作動油が漏洩するリスクがあった。
【0032】
これに対して図４（Ｂ）では、図２（Ｂ）および図３に関して上述した流体制御装置４Ｂの各種の特徴によって、雌ねじ５１の一つ目のねじ山５１１への応力の集中が緩和されている。流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第１の相違点として挙げた逃げ部５２の内径に関して、図４（Ｂ）では逃げ部５２の内径を雄ねじ６１の外径または雌ねじ５１の内径よりも大きくすることで、逃げ部５２の側方（図４の左方）において下から延びてくる応力線Ｓが雌ねじ５１の一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなる。すなわち、逃げ部５２の内径を大きくすることで、逃げ部５２における油圧の受圧面積が大きくなるため、単位面積当たりの油圧Ｐが低減されて一つ目のねじ山５１１に作用する応力が小さくなる結果、応力線Ｓが一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなると考えられる。このため、図４（Ａ）のような一つ目のねじ山５１１における応力の集中を緩和できる。
【0033】
流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第２の相違点として挙げた逃げ部５２における切上部５２１に関して、図４（Ｂ）では切上部５２１が雌ねじ５１の終端部５１Ｅから直角に急峻に切り上がることで、逃げ部５２の側方（図４の左方）において下から延びてくる応力線Ｓが雌ねじ５１の一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなる。すなわち、切上部５２１が急峻に切り上がることで、逃げ部５２における油圧の受圧面積が大きくなるため、逃げ部５２の変形によって応力線Ｓが分散することで一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなる。このため、図４（Ａ）のような一つ目のねじ山５１１における応力の集中を緩和できる。
【0034】
流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第３の相違点として挙げた雌ねじ５１の終端部５１Ｅに対する雄ねじ６１の挿入端６１Ｅの位置に関して、雄ねじ６１の挿入端６１Ｅが雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも引っ込んでいる図４（Ａ）では、雄ねじ６１の挿入端６１Ｅに加わる油圧Ｐが直接的に雌ねじ５１への応力となるため、特に一つ目のねじ山５１１への応力集中が発生していた。これに対して雄ねじ６１の挿入端６１Ｅが雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも突出している図４（Ｂ）では、雄ねじ６１の挿入端６１に加えて周囲の逃げ部５２（切上部５２１）でも油圧を受けられるため、逃げ部５２の変形によって応力線Ｓが分散することで一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなる。このため、流体制御装置４Ｂでは油圧Ｐによるねじ山５１１への応力を低減できる。なお、図４（Ｂ）において、雌ねじ５１の終端部５１Ｅに対する雄ねじ６１の挿入端６１Ｅの突出させ過ぎると、突出した雄ねじ６１の側面に加わる圧力が雌ねじ５１に加わる応力になる可能性がある。この場合、雌ねじ５１の終端部５１Ｅと雄ねじ６１の挿入端６１Ｅの位置を一致させて雌ねじ５１と雄ねじ６１を全歯噛合にすれば、雄ねじ６１の側面に加わる圧力を最小化できる。
【0035】
以上の相違点に加え流体制御装置４Ｂでは、逃げ部５２の角を半径Ｒｔの円弧部とすることで、そこへの応力の集中も緩和できる。また、雌ねじ５１の各ねじ谷の底を半径Ｒの円弧部とすることで、そこへの応力の集中も緩和できる。
【0036】
以上、本実施形態の流体制御装置４Ｂの各種の特徴によって、雌ねじ５１への応力の集中が緩和されることを説明した。応力集中緩和の効果を最大化する上では以上の全ての特徴を採用するのが好ましいが、少なくとも一つの特徴を採用すれば従来の流体制御装置４Ａに対する有利な効果が得られる。また、図３に関して、逃げ部５２の内径Ｃ、逃げ部５２の高さＥ、逃げ部５２の角の円弧部の半径Ｒｔ、雌部材５の外径Ａ、雌ねじ５１の各ねじ谷の底の円弧部の半径Ｒのそれぞれについて、応力集中緩和の効果を得るために好適な関係式を示した。これらの関係式は流体制御装置４Ｂの設計時の基準となるものであるが、最終的な製品寸法を決定する際には製品毎の仕様や製造における公差等の各種の誤差を考慮した調整を行う必要があるため、絶対的な基準となるものではない。
【0037】
続いて、本実施形態の流体制御装置４Ｂの他の構成例を図５（Ａ）～（Ｄ）に示す。これらの図では雌部材５のみを示し、ユニオン６等の雄部材の図示を省略する。図５（Ａ）では、図２（Ｂ）において雄ねじ６１の挿入方向に対して９０度の角をなして切り上がっていた切上部５２１が、９０度未満の鋭角をなして切り上がっている。この構成によれば、急峻な切上げ角の図２（Ｂ）に比べて切上部５２１を容易に加工できる。図５（Ｂ）では、逃げ部５２の側面が円弧状に形成される。この場合、逃げ部５２の円弧状の側面によって雌ねじ５１の終端部５１Ｅから円弧状に切り上がる切上部５２１が形成される。この構成によれば、逃げ部５２の側面に直線部がないため、半径Ｒｔの二つの円弧部の間に直線部が存在した図３の流体制御装置４Ｂに比べて、長手方向（図５の上下方向）の寸法を小さくできる。
【0038】
図５（Ｃ）および図５（Ｄ）では、雌部材５が作動油空間５３との間で作動油が流れることが可能な複数の流体ポートとしての作動油ポート５４、５５を備える。第２の作動油ポート５５における作動油の流れる方向は、図５（Ｃ）のように第１の作動油ポート５４における作動油の流れる方向と交差してもよいし、図５（Ｄ）のように第１の作動油ポート５４における作動油の流れる方向と平行でもよい。図５（Ｃ）では第２の作動油ポート５５を設けることで逃げ部５２の高さ（図５の上下方向の長さ）を大きくでき、図５（Ｄ）では第２の作動油ポート５５を設けることで逃げ部５２の内径（図５の左右方向の長さ）を大きくでき、雌ねじ５１への応力の集中を緩和できる。なお、図２～５において、流体制御装置４Ｂにおける逃げ部５２は、雌ねじ５１の途中に設けてもよい。
【0039】
本実施形態の流体制御装置４Ｂの更に他の構成例を図６（Ａ）～（Ｇ）に示す。これらは図５（Ｄ）の変形例であり、逃げ部５２の断面形状や作動油ポート５５の配置が異なる。図６（Ａ）では逃げ部５２の断面形状が略三角形であり、図６（Ｂ）では逃げ部５２の断面形状が略台形であり、図６（Ｃ）では逃げ部５２の断面形状が略六角形であり、図６（Ｄ）では逃げ部５２の断面形状が１８０度より大きい中心角の略扇形であり、図６（Ｅ）では逃げ部５２の断面形状が直線によって切断された略円形であり、図６（Ｆ）では逃げ部５２の断面形状が略星形（略十二角形）である。また、図６（Ｇ）では逃げ部５２の断面形状が直線によって切断された略円環形であり、その両端部に二つの作動油ポート５５が設けられる。このような各種の形状の逃げ部５２を備える雌部材５は、例えば３Ｄプリンタによる三次元造形や鋳造によって製造できる。なお、逃げ部５２の断面形状や作動油ポート５５の配置は非対称でもよく、逃げ部５２の断面形状に含まれる角を円弧部とすることで応力の集中を緩和してもよい。
【0040】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0041】
実施形態では航空機に流体制御装置４Ｂを適用した例を説明したが、その他の製品として例えば建設機械に流体制御装置４Ｂを適用してもよい。図７に建設機械２００の概略的な構成を示す。建設機械２００では、地面を走行可能な下部走行体２０１の上に上部旋回体２０２が旋回可能に取り付けられる。上部旋回体２０２には、前方左側にキャブ２０３が設けられると共に、前方中央部にブーム２０４が起伏可能に取り付けられる。ブーム２０４の先端には、アーム２０５が上下に屈曲可能に取り付けられる。アーム２０５の先端には、バケット２０６が上下に屈曲可能に取り付けられる。建設機械２００の油圧システム１は、下部走行体２０１、上部旋回体２０２、ブーム２０４、アーム２０５、バケット２０６等の各可動部を作動油の油圧によって駆動する。建設機械２００の油圧システム１には、特許文献２に示される油圧制御弁ブロック等の多数の油圧ポートを備える油圧装置が設けられるため、これらの油圧ポートの締結に本実施形態の流体制御装置４Ｂを利用できる。
【0042】
本明細書で開示した実施形態のうち、複数の機能が分散して設けられているものは、当該複数の機能の一部または全部を集約して設けても良く、逆に複数の機能が集約して設けられているものを、当該複数の機能の一部または全部が分散するように設けることができる。機能が集約されているか分散されているかにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。
【符号の説明】
【0043】
１ 油圧システム、４Ｂ 流体制御装置（締結装置）、５ 雌部材、６ ユニオン（雄部材）、１３ 油圧アクチュエータ、１７ 制御弁（流体制御部）、５１ 雌ねじ、５１Ｅ 終端部、５２ 逃げ部、５３ 作動油空間、５４、５５ 作動油ポート（流体ポート）、６１ 雄ねじ、６１Ｅ 挿入端（先端部）、１００ 動翼、２００ 建設機械、２０１ 下部走行体（可動部）、２０２ 上部旋回体（可動部）、２０４ ブーム（可動部）、２０５ アーム（可動部）、２０６ バケット（可動部）、５１１ ねじ山、５２１ 切上部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2021-10-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
雄ねじが形成された雄部材と雌ねじが形成された雌部材を締結する締結装置であって、
前記雌部材において前記雄ねじが挿入される側と反対側の前記雌ねじの終端部に隣接して設けられ、前記雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える、
締結装置。
前記雌部材において前記雄ねじが挿入される側と反対側の前記雌ねじの終端部に隣接して設けられ、前記雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える、
締結装置。
【請求項2】
前記逃げ部は、前記雌ねじの終端部から前記雄ねじの挿入方向に対して９０度以下の角をなして直線状に切り上がる切上部を備える、請求項１に記載の締結装置。
【請求項3】
前記逃げ部は、前記雌ねじの終端部から円弧状に切り上がる切上部を備える、請求項１に記載の締結装置。
【請求項4】
前記雌部材は、流体が流れる空間を有する前記逃げ部との間で流体が流れることが可能な複数の流体ポートを備える、請求項１から３のいずれかに記載の締結装置。
【請求項5】
前記雌ねじに締結された前記雄ねじの先端部は前記雌ねじの終端部よりも突出する、請求項１から４のいずれかに記載の締結装置。
【請求項6】
前記逃げ部の内径は前記雄ねじの外径の１．０３倍以上である、請求項１から５のいずれかに記載の締結装置。
【請求項7】
雄ねじが形成された雄部材と雌ねじが形成された雌部材を締結する締結装置であって、前記雌部材において前記雄ねじが挿入される側と反対側の前記雌ねじの終端部に隣接して設けられ前記雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える締結装置と、
前記逃げ部の内部の空間を通る流体の流れを制御する流体制御部と、
を備える流体制御装置。
前記逃げ部の内部の空間を通る流体の流れを制御する流体制御部と、
を備える流体制御装置。
【請求項8】
前記流体制御部が発生させる流体の圧力によって航空機の動翼が駆動される、請求項７に記載の流体制御装置。
【請求項9】
前記流体制御部が発生させる流体の圧力によって建設機械の可動部が駆動される、請求項７に記載の流体制御装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は締結装置および流体制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
流体制御装置の一例としての油圧制御装置が発生させる油圧で駆動される航空機や建設機械は各部に作動油を流すための複雑な油圧回路を備える。油圧回路は、作動油が流れる多数の配管やバルブ等の油圧制御要素が接続されるマニフォールドと、マニフォールドから流される作動油の圧力を機械的な動力に変換するシリンダ等の油圧アクチュエータを備える。このような油圧回路には、配管同士の接続部分、配管や油圧制御要素とマニフォールドの接続部分、マニフォールドの作動油を供給する給油口や排出する排油口のキャップ等の多数の締結部（以下、油圧ポートと総称する）が存在し、作動油が漏洩しないように確実な締結が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０２１／００１８０２０号明細書
【特許文献2】特開２０２０－３４０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１には、航空機の油圧駆動システムにおける油圧ポートの流体制御装置として、互いに締結する雄ねじと雌ねじを用いたものが開示されている。航空機では典型的に0-5000 psi（pound per square inch）程度の圧力変動が繰り返し発生するが、それに起因する応力がねじ部に集中する結果、クラックが発生して作動油が漏洩するリスクがあった。
【0005】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ねじ部への応力の集中を緩和できる締結装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の締結装置は、雄ねじが形成された雄部材と雌ねじが形成された雌部材を締結する締結装置であって、雌部材において雄ねじが挿入される側と反対側の雌ねじの終端部に隣接して設けられ、雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える。この態様によれば、雄ねじよりも大径の逃げ部によって、ねじ部への応力の集中を緩和できる。
【0007】
本発明の別の態様は、流体制御装置である。この装置は、雄ねじが形成された雄部材と雌ねじが形成された雌部材を締結する締結装置であって、雌部材において雄ねじが挿入される側と反対側の雌ねじの終端部に隣接して設けられ雄ねじの外径よりも内径が大きい逃げ部を備える締結装置と、逃げ部の内部の空間を通る流体の流れを制御する流体制御部と、を備える。
【0008】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ねじ部への応力の集中を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】航空機の油圧システムを模式的に示す。
【図2】油圧ポートの流体制御装置を示す。
【図3】流体制御装置の各部の寸法を模式的に示す。
【図4】流体制御装置の雌部材に加わる応力を模式的に示す。
【図5】流体制御装置の他の構成例を示す。
【図6】流体制御装置の更に他の構成例を示す。
【図7】建設機械の概略的な構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の締結装置は任意の油圧装置における油圧ポートの締結に有用である。従って、適用分野や適用製品が限定されるものではないが、例えば、減速機、建設機械、航空機、鉄道車両、船舶、自動車、自動ドア、包装機、義足、車椅子、三次元造形装置等の製品に設けられる油圧装置に本発明は適用可能である。本実施形態では航空機に本発明を適用した例を説明する。
【0012】
図１は、動翼１００を備える航空機（不図示）の油圧システム１を模式的に示す。動翼１００は操縦翼面であり、例えば、主翼に設けられるエルロン（補助翼）、水平尾翼に設けられる昇降舵（エレベータ）、垂直尾翼に設けられる方向舵（ラダー）等の舵面を構成する。動翼１００は、フライトスポイラーやグランドスポイラー等のスポイラーまたはフラップ等によって構成してもよい。
【0013】
油圧アクチュエータ１３は、シリンダ１５と、ピストン１６ａが設けられたロッド１６を備える。シリンダ１５内はピストン１６ａによって連通しない二つの油室に区画される。油圧アクチュエータ１３の各油室は、流体制御部としての制御弁１７を介して機体側油圧源１０２およびリザーバ回路１０４と連通可能である。
【0014】
機体側油圧源１０２は、不図示の機体の内部に設置された圧油を供給する油圧ポンプである。機体側油圧源１０２から供給される圧油によって、動翼１００の油圧アクチュエータ１３や、航空機のその他のアクチュエータ（不図示）が駆動される。
【0015】
制御弁１７は、機体側油圧源１０２に連通する供給通路１０２ａおよびリザーバ回路１０４に連通する排出通路１０４ａと、油圧アクチュエータ１３の各油室の接続状態を切り替えるバルブ機構を構成する。制御弁１７は例えば電磁切換弁として構成され、油圧アクチュエータ１３の動作を制御するアクチュエータコントローラ１１からの指令に基づいて駆動される。
【0016】
アクチュエータコントローラ１１ａは、動翼１００の動作を制御する上位のコンピュータとしてのフライトコントローラ３からの指令に基づいて油圧アクチュエータ１３ａを制御する。アクチュエータコントローラ１１は、動翼１００の動作を制御する上位のコンピュータとしてのフライトコントローラ３からの指令に基づいて油圧アクチュエータ１３を制御する。
【0017】
制御弁１７は、アクチュエータコントローラ１１からの指令に基づいて、供給通路１０２ａに連通される油圧アクチュエータ１３の油室と、排出通路１０４ａに連通される油圧アクチュエータ１３の油室を切り替える。供給通路１０２ａに連通された油圧アクチュエータ１３の一方の油室には圧油が供給され、排出通路１０４ａに連通された油圧アクチュエータ１３の他方の油室からは油が排出される。このような油圧アクチュエータ１３の各油室の油の出入りによって、ピストン１６ａを備えるロッド１６がシリンダ１５に対して変位して動翼１００を駆動する。
【0018】
フライトコントローラ３は、動翼１００の動作を制御するコンピュータであり、アクチュエータコントローラ１１に対して各種の制御信号を送信するコントローラである。フライトコントローラ３は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、インターフェース等を備える。
【0019】
以上のような油圧システム１を構成する各種の油圧機器、例えば、油圧アクチュエータ１３、制御弁１７や、これらの油圧機器を相互に接続する各種の配管１０２ａ、１０４ａの一部または全部は、動翼１００が設けられる固定翼の内部に配置される一または複数のマニフォールドにおいて相互に連結されて複雑な油圧回路を構成する。このような油圧回路またはマニフォールドには、油圧回路要素同士の接続部分、マニフォールド外の機体側油圧源１０２からの作動油が供給される給油口、マニフォールド外のリザーバ回路１０４へ作動油を排出する排油口、作動油の漏洩防止のためにマニフォールド表面の開口を封止するキャップ等の多数の締結部（以下、油圧ポートと総称する）が存在し、作動油が漏洩しないように確実な締結が求められる。このような油圧ポートには以下で説明する締結装置を構成する流体制御装置４が設けられる。図１に流体制御装置４を設置しうる油圧ポートの場所を模式的に示す。
【0020】
図２は油圧ポートに設けられる流体制御装置４を示す。図２（Ａ）は従来の典型的な流体制御装置４Ａを示し、図２（Ｂ）は本実施形態の流体制御装置４Ｂを示す。油圧ポートの流体制御装置４Ａ、４Ｂは、マニフォールドと一体的に形成される雌部材５と、ねじによって雌部材５と締結される雄部材としてのユニオン６によって構成される。雌部材５にはユニオン６の挿入方向（図２の上下方向）に沿って雌ねじ５１が形成され、ユニオン６にはユニオン６の挿入方向すなわち雌ねじ５１の形成方向に沿って雄ねじ６１が形成される。雄ねじ６１が雌ねじ５１に挿入されながら締め付けられることで、ユニオン６がマニフォールド（雌部材５）に締結される。
【0021】
ユニオン６は、雌ねじ５１に挿入される側とは反対側の雄ねじ６１の端部（図２の上端部）に隣接して、雄ねじ６１よりも外径が大きい締結部６２を備える。雄ねじ６１が雌ねじ５１に最大挿入量まで挿入されて雄ねじ６１の先端（図２の下端）が挿入端６１Ｅまで来た時に、締結部６２が雌部材５またはマニフォールドの表面と接触することでユニオン６が雌部材５に対して締結される。締結部６２と雌部材５の表面との間には、マニフォールド内の作動油の漏洩を防止するためのＯリング等のパッキン６３が設けられる。
【0022】
雌ねじ５１と係合される雄ねじ６１から見て締結部６２の反対側（図２の上側）には、別の雄ねじ６４が形成される。雄ねじ６４には、これと係合する雌ねじ（不図示）を備える配管や油圧機器を取付可能である。例えば、図１の機体側油圧源１０２に連通する供給通路１０２ａを構成する配管を雄ねじ６４に取り付ければ、機体側油圧源１０２からの作動油がユニオン６を介してマニフォールド内に供給される。ユニオン６の内部には両端（図２の上下端）の間を連通する流路６５が設けられているため、雄ねじ６４が形成された上側と雄ねじ６１が形成された下側の間で作動油が流れることが可能になっている。なお、雄ねじ６１と雄ねじ６４の外径は、図示のように同一でもよいし、異なっていてもよい。
【0023】
雌部材５は、雄ねじ６１が挿入される側とは反対側（図２の下側）の雌ねじ５１の終端部５１Ｅに隣接する逃げ部５２を備える。逃げ部５２には雄ねじ６１と係合する雌ねじが形成されない。逃げ部５２の内部には作動油が流れる作動油空間５３が形成される。作動油空間５３は、雄ねじ６１が挿入される側とは反対側（図２の下側）において、マニフォールド内の他の部分との間で作動油が流れることが可能な流路５４と連通される。雄部材が図示のユニオン６で構成される場合、雄ねじ６４に取り付けられる外部の配管や油圧機器とマニフォールドの内部の間で流路６５および流路５４を介して流れる作動油が作動油空間５３において流れる。雄部材がマニフォールド表面の開口（雌部材５）を封止するキャップで構成される場合、流路５４を介して流れるマニフォールドの内部の作動油が作動油空間５３において流通または滞留する。
【0024】
続いて、図２（Ａ）の従来の典型的な流体制御装置４Ａと、図２（Ｂ）の本実施形態の流体制御装置４Ｂの相違点について説明する。これらの相違点は後述するようにねじ部への応力の集中を緩和することを目的として本実施形態に適用されたものである。
【0025】
流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第１の相違点は、逃げ部５２の内径（図２の左右方向の長さ）である。流体制御装置４Ａでは逃げ部５２の内径は雄ねじ６１の外径と略等しいが、流体制御装置４Ｂでは逃げ部５２の内径は雄ねじ６１の外径よりも大きい。具体的には、流体制御装置４Ｂにおける逃げ部５２の内径は雄ねじ６１の外径の１．０３倍以上である。なお、逃げ部５２の内径は作動油空間５３の内径でもある。
【0026】
図３は流体制御装置４Ｂの各部の寸法を模式的に示す。雄ねじ６１の外径Ｂは、雄ねじ６１の各ねじ山の頂を結んで形成される円筒の直径であり、雌ねじ５１の内径の各ねじ谷の底を結んで形成される円筒の直径と略一致する。雄ねじ６１の外径Ｂは典型的には１０ｍｍと５１ｍｍの間である。逃げ部５２の内径はＣで表され、前述の通りＣ≧１．０３×Ｂという関係式を満たす。具体的には、応力集中緩和の観点から本発明者が見出した、Ｃ＝１．０３×Ｂ＋２．０５（ｍｍ）という関係式によって、雄ねじ６１の外径Ｂから逃げ部５２の内径Ｃが決定される。
【0027】
Ｅは逃げ部５２の高さ（図３の上下方向の長さ）であり、応力集中緩和の観点から３ｍｍ以上とするのが好ましい。Ｒｔは逃げ部５２の角に設けられる円弧部の半径であり、雄ねじ６１の外径Ｂの０．０４倍以上とするのが好ましい（Ｒｔ≧０．０４×Ｂ）。具体的には、応力集中緩和の観点から本発明者が見出した、Ｒｔ＝０．０４×Ｂ＋０．５４２（ｍｍ）という関係式によって、雄ねじ６１の外径Ｂから半径Ｒｔが決定される。なお、半径Ｒｔの円弧部は図示される逃げ部５２の四つの角の全てに設けるのが好ましい。Ａは雌部材５の外径であり、雄ねじ６１の外径Ｂの１．２５倍以上とするのが好ましい（Ａ≧１．２５×Ｂ）。具体的には、応力集中緩和の観点から本発明者が見出した、Ａ＝１．２５×Ｂ＋６．７０（ｍｍ）という関係式によって、雄ねじ６１の外径Ｂから雌部材５の外径Ａが決定される。
【0028】
なお、図示は省略するが、雌ねじ５１の各ねじ谷の底に設けられる円弧部の半径Ｒも応力の集中を緩和する効果を有し、雄ねじ６１の外径Ｂの０．００４４９倍以上とするのが好ましい（Ｒ≧０．００４４９×Ｂ）。具体的には、応力集中緩和の観点から本発明者が見出した、Ｒ＝０．００４４９×Ｂ＋０．０８６３（ｍｍ）という関係式によって、雄ねじ６１の外径Ｂから半径Ｒが決定される。
【0029】
図２に戻り、流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第２の相違点は、逃げ部５２における切上部の有無である。流体制御装置４Ａでは雌ねじ５１の終端部５１Ｅから逃げ部５２がほとんど切り上がらないため切上部が形成されないが、流体制御装置４Ｂでは雌ねじ５１の終端部５１Ｅから逃げ部５２が直線状に切り上がる切上部５２１が形成される。後述するように応力集中緩和の観点から、切上部５２１が雌ねじ５１の終端部５１Ｅから切り上がる角度θは雄ねじ６１の挿入方向（図２の上から下に向かう方向）に対して９０度以下とするのが好ましい。図示のように、切上部５２１が雌ねじ５１の終端部５１Ｅから切り上がる角度θを雄ねじ６１の挿入方向に対して９０度とすれば応力集中緩和の効果を最大化できる。
【0030】
流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第３の相違点は、雌ねじ５１の終端部５１Ｅに対する雄ねじ６１の挿入端６１Ｅの位置である。流体制御装置４Ａでは雄ねじ６１の挿入端６１Ｅが雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも手前（図２の上方）にあるが、流体制御装置４Ｂでは雄ねじ６１の挿入端６１Ｅが雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも奥（図２の下方）にある。この結果、流体制御装置４Ｂでは、雌ねじ５１に締結された雄ねじ６１の先端部としての挿入端６１Ｅは作動油空間５３の内部に挿入される。
【0031】
図４は流体制御装置４Ａ、４Ｂの雌部材５および雄部材６のねじが嵌合する領域の近傍に加わる応力を模式的に示す。図４（Ａ）は流体制御装置４Ａを示し、図４（Ｂ）は流体制御装置４Ｂを示す。雌部材５および雄部材６に示される応力線Ｓは、密度が高いほど強い応力が加わることを意味する。図４（Ａ）では、雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも引っ込んだ位置にある雄ねじ６１の挿入端６１Ｅに油圧Ｐが加わり、そこから数えて一つ目の完全な雌ねじ５１のねじ山５１１に応力が集中する。このように一つ目のねじ山５１１に過度の応力が集中した状態で航空機に典型的な0-5000 psi程度の圧力変動が繰り返されると、疲労によって強度が低下したねじ山５１１からクラックが発生して作動油が漏洩するリスクがあった。
【0032】
これに対して図４（Ｂ）では、図２（Ｂ）および図３に関して上述した流体制御装置４Ｂの各種の特徴によって、雌ねじ５１の一つ目のねじ山５１１への応力の集中が緩和されている。流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第１の相違点として挙げた逃げ部５２の内径に関して、図４（Ｂ）では逃げ部５２の内径を雄ねじ６１の外径または雌ねじ５１の内径よりも大きくすることで、逃げ部５２の側方（図４の左方）において下から延びてくる応力線Ｓが雌ねじ５１の一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなる。すなわち、逃げ部５２の内径を大きくすることで、逃げ部５２における油圧の受圧面積が大きくなるため、単位面積当たりの油圧Ｐが低減されて一つ目のねじ山５１１に作用する応力が小さくなる結果、応力線Ｓが一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなると考えられる。このため、図４（Ａ）のような一つ目のねじ山５１１における応力の集中を緩和できる。
【0033】
流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第２の相違点として挙げた逃げ部５２における切上部５２１に関して、図４（Ｂ）では切上部５２１が雌ねじ５１の終端部５１Ｅから直角に急峻に切り上がることで、逃げ部５２の側方（図４の左方）において下から延びてくる応力線Ｓが雌ねじ５１の一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなる。すなわち、切上部５２１が急峻に切り上がることで、逃げ部５２における油圧の受圧面積が大きくなるため、逃げ部５２の変形によって応力線Ｓが分散することで一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなる。このため、図４（Ａ）のような一つ目のねじ山５１１における応力の集中を緩和できる。
【0034】
流体制御装置４Ａと流体制御装置４Ｂの第３の相違点として挙げた雌ねじ５１の終端部５１Ｅに対する雄ねじ６１の挿入端６１Ｅの位置に関して、雄ねじ６１の挿入端６１Ｅが雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも引っ込んでいる図４（Ａ）では、雄ねじ６１の挿入端６１Ｅに加わる油圧Ｐが直接的に雌ねじ５１への応力となるため、特に一つ目のねじ山５１１への応力集中が発生していた。これに対して雄ねじ６１の挿入端６１Ｅが雌ねじ５１の終端部５１Ｅよりも突出している図４（Ｂ）では、雄ねじ６１の挿入端６１に加えて周囲の逃げ部５２（切上部５２１）でも油圧を受けられるため、逃げ部５２の変形によって応力線Ｓが分散することで一つ目のねじ山５１１に到達しにくくなる。このため、流体制御装置４Ｂでは油圧Ｐによるねじ山５１１への応力を低減できる。なお、図４（Ｂ）において、雌ねじ５１の終端部５１Ｅに対する雄ねじ６１の挿入端６１Ｅの突出させ過ぎると、突出した雄ねじ６１の側面に加わる圧力が雌ねじ５１に加わる応力になる可能性がある。この場合、雌ねじ５１の終端部５１Ｅと雄ねじ６１の挿入端６１Ｅの位置を一致させて雌ねじ５１と雄ねじ６１を全歯噛合にすれば、雄ねじ６１の側面に加わる圧力を最小化できる。
【0035】
以上の相違点に加え流体制御装置４Ｂでは、逃げ部５２の角を半径Ｒｔの円弧部とすることで、そこへの応力の集中も緩和できる。また、雌ねじ５１の各ねじ谷の底を半径Ｒの円弧部とすることで、そこへの応力の集中も緩和できる。
【0036】
以上、本実施形態の流体制御装置４Ｂの各種の特徴によって、雌ねじ５１への応力の集中が緩和されることを説明した。応力集中緩和の効果を最大化する上では以上の全ての特徴を採用するのが好ましいが、少なくとも一つの特徴を採用すれば従来の流体制御装置４Ａに対する有利な効果が得られる。また、図３に関して、逃げ部５２の内径Ｃ、逃げ部５２の高さＥ、逃げ部５２の角の円弧部の半径Ｒｔ、雌部材５の外径Ａ、雌ねじ５１の各ねじ谷の底の円弧部の半径Ｒのそれぞれについて、応力集中緩和の効果を得るために好適な関係式を示した。これらの関係式は流体制御装置４Ｂの設計時の基準となるものであるが、最終的な製品寸法を決定する際には製品毎の仕様や製造における公差等の各種の誤差を考慮した調整を行う必要があるため、絶対的な基準となるものではない。
【0037】
続いて、本実施形態の流体制御装置４Ｂの他の構成例を図５（Ａ）～（Ｄ）に示す。これらの図では雌部材５のみを示し、ユニオン６等の雄部材の図示を省略する。図５（Ａ）では、図２（Ｂ）において雄ねじ６１の挿入方向に対して９０度の角をなして切り上がっていた切上部５２１が、９０度未満の鋭角をなして切り上がっている。この構成によれば、急峻な切上げ角の図２（Ｂ）に比べて切上部５２１を容易に加工できる。図５（Ｂ）では、逃げ部５２の側面が円弧状に形成される。この場合、逃げ部５２の円弧状の側面によって雌ねじ５１の終端部５１Ｅから円弧状に切り上がる切上部５２１が形成される。この構成によれば、逃げ部５２の側面に直線部がないため、半径Ｒｔの二つの円弧部の間に直線部が存在した図３の流体制御装置４Ｂに比べて、長手方向（図５の上下方向）の寸法を小さくできる。
【0038】
図５（Ｃ）および図５（Ｄ）では、雌部材５が作動油空間５３との間で作動油が流れることが可能な複数の流体ポートとしての作動油ポート５４、５５を備える。第２の作動油ポート５５における作動油の流れる方向は、図５（Ｃ）のように第１の作動油ポート５４における作動油の流れる方向と交差してもよいし、図５（Ｄ）のように第１の作動油ポート５４における作動油の流れる方向と平行でもよい。図５（Ｃ）では第２の作動油ポート５５を設けることで逃げ部５２の高さ（図５の上下方向の長さ）を大きくでき、図５（Ｄ）では第２の作動油ポート５５を設けることで逃げ部５２の内径（図５の左右方向の長さ）を大きくでき、雌ねじ５１への応力の集中を緩和できる。なお、図２～５において、流体制御装置４Ｂにおける逃げ部５２は、雌ねじ５１の途中に設けてもよい。
【0039】
本実施形態の流体制御装置４Ｂの更に他の構成例を図６（Ａ）～（Ｇ）に示す。これらは図５（Ｄ）の変形例であり、逃げ部５２の断面形状や作動油ポート５５の配置が異なる。図６（Ａ）では逃げ部５２の断面形状が略三角形であり、図６（Ｂ）では逃げ部５２の断面形状が略台形であり、図６（Ｃ）では逃げ部５２の断面形状が略六角形であり、図６（Ｄ）では逃げ部５２の断面形状が１８０度より大きい中心角の略扇形であり、図６（Ｅ）では逃げ部５２の断面形状が直線によって切断された略円形であり、図６（Ｆ）では逃げ部５２の断面形状が略星形（略十二角形）である。また、図６（Ｇ）では逃げ部５２の断面形状が直線によって切断された略円環形であり、その両端部に二つの作動油ポート５５が設けられる。このような各種の形状の逃げ部５２を備える雌部材５は、例えば３Ｄプリンタによる三次元造形や鋳造によって製造できる。なお、逃げ部５２の断面形状や作動油ポート５５の配置は非対称でもよく、逃げ部５２の断面形状に含まれる角を円弧部とすることで応力の集中を緩和してもよい。
【0040】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0041】
実施形態では航空機に流体制御装置４Ｂを適用した例を説明したが、その他の製品として例えば建設機械に流体制御装置４Ｂを適用してもよい。図７に建設機械２００の概略的な構成を示す。建設機械２００では、地面を走行可能な下部走行体２０１の上に上部旋回体２０２が旋回可能に取り付けられる。上部旋回体２０２には、前方左側にキャブ２０３が設けられると共に、前方中央部にブーム２０４が起伏可能に取り付けられる。ブーム２０４の先端には、アーム２０５が上下に屈曲可能に取り付けられる。アーム２０５の先端には、バケット２０６が上下に屈曲可能に取り付けられる。建設機械２００の油圧システム１は、下部走行体２０１、上部旋回体２０２、ブーム２０４、アーム２０５、バケット２０６等の各可動部を作動油の油圧によって駆動する。建設機械２００の油圧システム１には、特許文献２に示される油圧制御弁ブロック等の多数の油圧ポートを備える油圧装置が設けられるため、これらの油圧ポートの締結に本実施形態の流体制御装置４Ｂを利用できる。
【0042】
本明細書で開示した実施形態のうち、複数の機能が分散して設けられているものは、当該複数の機能の一部または全部を集約して設けても良く、逆に複数の機能が集約して設けられているものを、当該複数の機能の一部または全部が分散するように設けることができる。機能が集約されているか分散されているかにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。
【符号の説明】
【0043】
１ 油圧システム、４Ｂ 流体制御装置（締結装置）、５ 雌部材、６ ユニオン（雄部材）、１３ 油圧アクチュエータ、１７ 制御弁（流体制御部）、５１ 雌ねじ、５１Ｅ 終端部、５２ 逃げ部、５３ 作動油空間、５４、５５ 作動油ポート（流体ポート）、６１ 雄ねじ、６１Ｅ 挿入端（先端部）、１００ 動翼、２００ 建設機械、２０１ 下部走行体（可動部）、２０２ 上部旋回体（可動部）、２０４ ブーム（可動部）、２０５ アーム（可動部）、２０６ バケット（可動部）、５１１ ねじ山、５２１ 切上部。