(57)【要約】    銃器用の複合材の銃身、及び鍛造による形成方法。該銃身は、鍛造により結合された、少なくとも２つの材料を有する。好ましい実施例では、少なくとも１つの材料は望ましくは他の材料よりも軽量である。該銃身はインナーチューブとアウタースリーブとを有するようにすると良い。該インナーチューブは銃弾の通路を与える銃腔を規定し、一つの実施例では、鋼鉄又は合金鋼により作られる。前記アウタースリーブはインナーチューブを取り囲み、幾つかの実施例では、アルミニウムやチタンやアルミニウム合金やチタン合金で作られる。該チューブは、好ましくは、鍛造プロセスによってアウタースリーブから移動された材料を受け取るための陥凹部を含む外面を有する。推奨される銃身形成方法は、大まかには、スリーブの中にチューブを挿入すること、スリーブの外表面を打撃すること、そして、該チューブと該スリーブとを接合するためにチューブの凹んだ外面に材料を流入させるため、スリーブを変形させることを含む。該形成方法は、ライフル用の長い銃身や、拳銃用の短い銃身を作るために使用され、より広くは、銃器に関係の無い他の複合材部品を作るために使用される。
2009527727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に伸びる銃腔と、第１の密度とを有するインナーチューブと、
該インナーチューブの第１の密度よりも低い第２の密度を有すると共に、該インナーチューブに鍛造されるアウタースリーブと、
を備えた銃身。
【請求項２】
前記インナーチューブは、鍛造の間、前記アウタースリーブから材料を受け取るための陥凹部を有する外面を含む、
請求項１の銃身。
【請求項３】
さらに、前記インナーチューブは、その外面の少なくとも一部の周囲に螺旋状に伸びる突条部を有する、
請求項１の銃身。
【請求項４】
前記突条部は、鍛造により前記アウタースリーブの内面から移動される材料を受け取るための複数の凹所を規定する、
請求項３の銃身。
【請求項５】
前記インナーチューブは鋼鉄で作られる、
請求項１の銃身。
【請求項６】
前記アウタースリーブは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン及びチタン合金からなるグループから選択される材料から作られる、
請求項１の銃身。
【請求項７】
中心の銃腔を規定すると共に、隆起した螺旋状の突条部、及び連続する渦巻き状の突条部の間に形成される螺旋状の溝が形成された外面を有するインナーチューブと、
少なくとも部分的に前記インナーチューブを受け入れる通路を規定すると共に、前記インナーチューブの溝の少なくとも幾つかに嵌め込まれる突条部が形成された内表面を有するアウタースリーブと、
を備え、
前記スリーブと前記チューブが鍛造により結合された、
鍛造により形成される複合材銃器銃身。
【請求項８】
前記インナーチューブは鋼鉄又は合金鋼で作られる、
請求項７の銃身。
【請求項９】
前記アウタースリーブは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、及びチタン合金からなるグループから選択される材料で作られる、
請求項７の銃身。
【請求項１０】
中心の銃腔を規定すると共に、複数の陥凹部が形成された外面を有するインナーチューブと、
少なくとも部分的に前記インナーチューブを受け入れる通路を規定すると共に、内表面を有するアウタースリーブと、
を備え、
前記スリーブは、鍛造の前における第１の形状と、鍛造の後における第２の形状とを有し、該第１の形状は該第２の形状とは異なる、
鍛造により形成される複合材銃器銃身。
【請求項１１】
前記スリーブの内表面は、前記第１の形状においてほぼ滑らかな面を有する、
請求項１０の銃身。
【請求項１２】
前記スリーブの内表面は、前記第２の形状において複数の隆起部を有し、該隆起部の少なくとも幾つかは、前記インナーチューブと前記アウタースリーブを結合するために前記インナーチューブの陥凹部に受け入れられる、
請求項１０の銃身。
【請求項１３】
前記インナーチューブの陥凹部は、該チューブの長手方向に沿って少なくとも部分的に延設された螺旋状の溝として形成された、
請求項１０の銃身。
【請求項１４】
前記陥凹部は、前記インナーチューブの外面の少なくとも一部の周囲に円周方向に延設された、
請求項１０の銃身。
【請求項１５】
前記インナーチューブの外面の少なくとも一部がギザギザである、
請求項１０の銃身。
【請求項１６】
前記インナーチューブは鋼鉄で作られる、
請求項１０の銃身。
【請求項１７】
前記アウタースリーブは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、及びチタン合金からなるグループから選択される材料で作られる、
請求項１６の銃身。
【請求項１８】
中心の銃腔を規定すると共に、複数の陥凹部が形成された外面と、第１の密度とを有するインナーチューブと、
少なくとも部分的に前記インナーチューブを受け入れる通路を規定すると共に、前記インナーチューブの前記第１の密度よりも低い第２の密度を有するアウタースリーブと、
を備え、
前記アウタースリーブは、鍛造の前には第１の直径を有し、鍛造の後には第２の直径を有し、該第１の直径は該第２の直径よりも大きい、
鍛造により形成される軽量の複合材銃器銃身。
【請求項１９】
前記インナーチューブは鋼鉄で作られる、
請求項１８の銃身。
【請求項２０】
前記アウタースリーブは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、及びチタン合金からなるグループから選択される材料で作られる、
請求項１８の銃身。
【請求項２１】
第１の密度を有するインナーチューブを準備すること、
該第１の密度よりも低い第２の密度を有するアウタースリーブを準備すること、
該アウタースリーブの中に少なくとも部分的に前記インナーチューブを挿入すること、
半径方向の内側方向に該スリーブの外表面に強制的に衝撃を与えること、
インナーチューブを噛み合わせるようにアウタースリーブの一部分を移動させること、
を備え、
複合材銃器銃身を形成するために前記スリーブが前記インナーチューブに接合される、
複合材銃器銃身を形成する方法。
【請求項２２】
前記銃身は鍛造により形成される、
請求項２１の方法。
【請求項２３】
前記銃身はハンマー鍛造を使って形成される、
請求項２２の方法。
【請求項２４】
さらに、前記インナーチューブは、複数の陥凹部が形成された外面を有し、
前記移動させるステップは、前記陥凹部の少なくとも幾つかに噛み合わせるように前記アウタースリーブの少なくとも一部を移動させることを含む、
請求項２１の方法。
【請求項２５】
前記陥凹部は螺旋状の溝として形成される、
請求項２４の方法。
【請求項２６】
さらに、前記アウタースリーブは、前記衝撃を与えるステップの前における第１の形状と、該衝撃を与えるステップの後における第２の形状とを有し、該第２の形状は該第１の形状と異なる、
請求項２１の方法。
【請求項２７】
前記アウタースリーブにおける前記第２の形状は、前記インナーチューブの陥凹部に受け入れられる、前記アウタースリーブの内表面に形成された隆起部を有する、
請求項２６の方法。
【請求項２８】
前記アウタースリーブは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、及びチタン合金からなるグループから選択される材料で作られる、
請求項２１の方法。
【請求項２９】
前記インナーチューブは鋼鉄で作られる、
請求項２１の方法。
【請求項３０】
アウタースリーブと、該アウタースリーブの中に少なくとも一部が配置されるインナーチューブとを有するチューブ・スリーブ・アッセンブリを準備すること、
該スリーブの外面を半径方向に打つこと、
前記スリーブを前記インナーチューブに接合するために、該スリーブの内表面に前記インナーチューブの外面の少なくとも一部を埋め込むこと、
を備えた、複合材銃器銃身を形成する方法。
【請求項３１】
前記インナーチューブの外面は複数の陥凹部を有し、
前記の嵌め込むステップの間、前記スリーブの内表面が前記陥凹部の少なくとも幾つかに埋め込まれる、
請求項３０の方法。
【請求項３２】
前記陥凹部は螺旋状の溝として形成される、
請求項３１の方法。
【請求項３３】
前記の埋め込むステップは、鍛造機械で実行される、
請求項３０の方法。
【請求項３４】
前記チューブは第１の密度を有する材料から作られ、前記スリーブは、該第１の密度よりも低い第２の密度を有する材料から作られる、
請求項３０の方法。
【請求項３５】
前記インナーチューブは鋼鉄で作られ、前記アウタースリーブは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、及びチタン合金からなるグループから選択される材料で作られる、
請求項３０の方法。
【請求項３６】
さらに、前記の打つステップの前に前記チューブ・スリーブ・アッセンブリを回転させること、
を含む請求項３０の方法。
【請求項３７】
前記の打つステップは、前記スリーブの外表面をハンマーで打つことを含む、
請求項３０の方法。
【請求項３８】
さらに、前記アウタースリーブは、前記の打つステップの前における第１の形状と、前記の打つステップの後における第２の形状とを有し、
該第２の形状は該第１の形状と異なる、
請求項３０の方法。
【請求項３９】
前記アウタースリーブは、前記第２の形状において前記インナーチューブの陥凹部に受け入れられる隆起部を有する、
請求項３８の方法。
【請求項４０】
前記アウタースリーブは、前記の打つステップの前における第１の直径と、前記の打つステップの後における第２の直径とを有し、
該第２の直径は第１の直径より小さい、
請求項３０の方法。
【請求項４１】
前記アウタースリーブは、前記の打つステップの前における第１の長さと、前記の打つステップの後における第２の長さとを有し、
該第２の長さは第１の長さより長い、
請求項３０の方法。
【請求項４２】
前記銃身はライフルの銃身である、
請求項３０の方法。
【請求項４３】
内表面及び外表面を有するアウタースリーブと、該アウタースリーブの中に少なくとも一部が配置されると共に外面を有するインナーチューブとを具備するチューブ・スリーブ・アッセンブリを準備すること、
前記アウタースリーブを前記インナーチューブに接合するために前記チューブ・スリーブ・アッセンブリを鍛造すること、
を備えた、複合材銃器銃身を形成する方法。
【請求項４４】
前記鍛造のステップは、大体  半径方向の内側方向に前記スリーブの外表面をハンマーで打つことを含む、
請求項４３の方法。
【請求項４５】
前記チューブの外面は陥凹部を有し、前記鍛造のステップは、該陥凹部の少なくとも一部の中に前記スリーブを埋め込むことを含む、
請求項４３の方法。
【請求項４６】
前記チューブは、第１の密度を有する金属により作られ、
前記スリーブは、第２の密度を有する金属により作られ、
前記第１の密度は前記第２の密度と異なる、
請求項４３の方法。
【請求項４７】
前記第２の密度は前記第１の密度よりも低い、
請求項４６の方法。
【請求項４８】
前記チューブは鋼鉄又は合金鋼で作られ、前記スリーブは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、及びチタン合金からなるグループから選択される材料で作られる、
請求項４３の方法。
【請求項４９】
さらに、鍛造工程の間、前記チューブ・スリーブ・アッセンブリを回転させるステップを含む、
請求項４３の方法。
【請求項５０】
前記複合材品は銃器の銃身である、
請求項４３の方法。
【発明の詳細な説明】
【本発明の背景】
【０００１】
本発明は、一般的には銃器に関し、より詳しくは、改良された複合材銃器銃身に関する。
【０００２】
銃器の銃身は、要するに、銃器が発砲される場合にカートリッジ（薬包）の装薬に点火することによって発生する燃焼の熱と力を受ける圧力容器である。したがって、材料の性質が、銃器の発砲の多くのサイクルに繰り返して耐えることを可能にするので、鋼鉄が銃器の銃身の材料として選ばれてきている。しかし、全体が鋼鉄で作られた銃身は重くなりがちであり、それは、射撃競技会で長い間持ち運んだりしっかりと持ったりするのに障害になるかも知れない。より軽量の銃身を作製するための一つ解決手段は、銃弾の通路のため、硬い皮膜が形成され、或いはメッキがされた銃腔面を有するアルミニウム製銃身を使用することであった。これらの銃身は製造するのに高くつき、薄い皮膜が形成された銃腔面は、時間がたてば摩滅するかも知れない。また、２又はそれ以上の異なる構成部品から作られる銃身としてここで定義されるところの複合材銃器銃身が知られている。これらの銃身の幾つかは、アルミニウムや合成プラスティック樹脂のような軽量の材料で作られたアウタースリーブやアウターシェルと、鋼鉄製インナーチューブとを含む。しかしながら、繰り返される銃器の発砲に耐えることができて信頼できる接合を形成するために複数の構成部品を結合することは、問題を有していた。アウタースリーブは、しばしば、接着剤や、圧入や、ネジ連結や、ハンダ又はロウ付けや、鋳造により、鋼鉄製のインナーチューブに取り付けられて来た。これらの製造技術は、インナーチューブとアウタースリーブ又はアウターシェルの、不十分な接合や結合のため、銃器の繰り返されるサイクルの発砲により複合材銃身の分離を引き起こすかも知れない。また、幾つかの公知の構造は、多くの製造ステップを必要とし、製造するのに大きな労働力を要し、それによって、時には、従来の複合材銃身の製造を複雑で高価にするかも知れない。
【０００３】
したがって、製造が簡単かつ安価で、内側部品と外側部品との接合が強固で永久的な、軽量の複合材銃身が必要とされる。
［本発明の要約］
【０００４】
改良された複合材銃身及び、それを形成するための新たな方法は、公知の複合材銃身の前述の欠点を克服する。好ましい実施例では、本発明の原理に従った複合材銃身が、前述の公知の製造技術とは大いに異なって、異なる銃身部品の間の、高品質で強力な接合を付与する鍛造により作製される。ここで説明される鍛造方法の新たな利用は、銃身を製造する銃器工場にて標準的に使用される既存の製造プロセスとうまく統合される。したがって、付加する、及び／又はより複雑な製造ステップ及び製造装置は、公知の方法と比較して効率的で経済的な製造を有利にもたらすことを無効にする。ここで説明される複合材銃身や製造方法は、長い銃身のライフル、及び短い銃身のピストルの両方に同じ有利さを持って利用される。
【０００５】
一つの典型的な実施例では、本発明の原理に従った複合材銃身は、長手方向に伸びる銃腔と第１の密度とを有するインナーチューブと、該インナーチューブの第１の密度よりも低い第２の密度を有するアウタースリーブとを有し、該スリーブはインナーチューブに鍛造される（ｆｏｒｇｅ）。該インナーチューブは、チューブとスリーブを一緒に接合するため、鍛造によって該アウタースリーブから移動される材料を受けるための陥凹部をその外面に複数有しても良い。一つの実施例では、該陥凹部は、インナーチューブの外面及び長さの少なくとも一部に螺旋状に伸びる溝を突条部が規定する形状かも知れない。幾つかの実施例では、インナーチューブは好ましくは鋼鉄又は合金鋼から作られ、アウタースリーブは好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン及びチタン合金からなるグループから選択される材料から作られる。
【０００６】
他の実施例では、複合材銃身は、中心の銃腔を規定すると共に、複数の陥凹部が形成された外表面を有するインナーチューブと、通路を規定すると共に内表面を有するアウタースリーブとを備えるかも知れない。該インナーチューブは好ましくはアウタースリーブの中に少なくとも一部が受け入れられる。該スリーブは、鍛造の前には第１の形状を有し、鍛造の後には、該第１の形状と異なる第２の形状を有する。一つの実施例では、スリーブの内表面は第１の形状においては十分に滑らかな面を有し、第２の形状においては複数の隆起部を有する。他の実施例では、該隆起部の少なくとも幾つかは、インナーチューブとアウタースリーブとを一体的に接合するため、インナーチューブの陥凹部に受け入れられる。該インナーチューブの陥凹部は、好ましくはインナーチューブの外面に配置され、一つの実施例では、該外面の少なくとも一部の周囲に延設されるかも知れない。一つの典型的な実施例では、インナーチューブの陥凹部は該チューブの長手方向に沿って少なくとも部分的に延設される螺旋状の溝として形成される。他の実施例では、陥凹部は、インナーチューブの外表面の少なくとも一部におけるギザギザ面（ｋｎｕｒｌｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ）であるかも知れない。
【０００７】
他の実施例では、複合材銃身は、
・  中心の銃腔を規定し、複数の陥凹部が形成された外表面及び第１の密度を有するインナーチューブと、
・  該インナーチューブの少なくとも一部を受け入れる通路を規定すると共に、該インナーチューブの第１の密度より低い第２の密度を有するアウタースリーブと、
を備えるかも知れない。スリーブは、鍛造の前には第１の直径を有し、鍛造の後には第２の直径を有し、該第１の直径は該第２の直径よりも大きい。該スリーブは、また、鍛造の前には第１の長さを有し、鍛造の後には第２の長さを有する。該第２の長さは該第１の長さよりも長い。
【０００８】
複合材銃器銃身を形成する方法は、第１の密度を有するインナーチューブを準備すること、該第１の密度よりも低い第２の密度を有するアウタースリーブを準備すること、該アウタースリーブの中に前記インナーチューブの少なくとも一部分を挿入すること、半径方向の内側方向に該スリーブに強制的に衝撃を与えること、インナーチューブを噛み合わせるようにアウタースリーブの一部分を移動させることを含み、複合材銃器銃身を形成するために前記スリーブが前記インナーチューブに接合されるものである。一つの実施例では、銃身は、ハンマー鍛造で鍛造されることにより形成される。
【０００９】
他の実施例では、複合材銃器銃身を形成する方法は、内表面及び外表面を有するアウタースリーブと、外面を有すると共に少なくとも一部が前記アウタースリーブの中に配置されるインナーチューブとを含むチューブ・スリーブ・アッセンブリを準備すること、該スリーブの外表面を半径方向に打つこと、前記インナーチューブに前記スリーブを接合するために該スリーブの内表面の中に前記インナーチューブの外面の少なくとも一部を埋め込むことを含む。
【００１０】
複合材品を形成する方法は、内表面及び外表面を有するアウタースリーブと、外面を有すると共に少なくとも一部が前記アウタースリーブの中に配置されるインナーチューブとを含むチューブ・スリーブ・アッセンブリを準備すること、前記インナーチューブに前記アウタースリーブを接合するために前記チューブ・スリーブ・アッセンブリを鍛造することを含む。一つの実施例では、該鍛造のステップは、前記スリーブの外表面を、大体半径方向の内側方向にハンマーで打つことを含む。一つの実施例では、チューブは鋼鉄又は合金鋼から作られ、スリーブは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン及びチタン合金からなるグループから選択される金属により作られる。一つの実施例では、チューブは、第１の密度を有する金属から作られ、スリーブは、該第１の密度と異なる第２の密度を有する金属から作られる。好ましくは、好ましい実施例においては、第２の密度は第１の密度よりも低い。該方法は、さらに、鍛造ステップの間、チューブ・スリーブ・アッセンブリを回転するステップを含むかも知れない。一つの実施例では、チューブ・スリーブ・アッセンブリは銃器の銃身である。
【００１１】
本明細書において、位置付けや方向のいずれかの言及は、好ましい実施例を説明する便宜のためであって、多少なりとも本発明の範囲を限定するものでは無い。
［好ましい実施例の説明］
【００１２】
好ましい実施例の特徴は、同種の要素には同様のラベルが付けられた図に従って説明される。
【００１３】
本発明の理解のために、ほんの一例として与えられるところの好ましい実施例が、これから図面を参照して説明される。該好ましい実施例は、便宜上、ライフル用銃器銃身に関して説明されるが、それに限定されるものではない。しかしながら、ここで開示される原理はピストルやハンドガンのために等しく有利に使用される。したがって、本発明はこの観点に限定されない。さらに、ここで説明される、複合材料部分を製造するプロセスは、航空宇宙産業のような、軽量化や製造の省力化が都合の良いところで、銃器の銃身以外の軽量の構成材を作るために等しく使用されるかも知れない。したがって、複合材品を作るためにここで説明される好ましい製造プロセスは、単に  銃器の銃身の製造だけに限定されるものではない。
【００１４】
ここで、銃器の一部の断面を示す図１を参照すると、好ましい実施例にて本発明の原理に従って形成される銃器は、通常は、図示のように、ネジ接続部２４を介してレシーバー２２に接続される銃身２０を有する。銃身２０は、発射されたカートリッジ（薬包）から推進される銃弾が通り抜ける通路を付与する銃腔３６と、一端部で該カートリッジ（薬包）を受けて保持するためのチャンバー２８と、最後に銃弾が銃器から出て行く第２の反対端部の銃口３０と、を規定する。銃腔３６は、チャンバー２８に連通し、図示のように、チャンバー２８から銃口３０まで銃身２０の長手方向の中心線に沿って伸びる。銃腔３６は、銃身２０の長手方向の軸を規定する。図１に示されるように、チャンバー２８は、好ましくは、カートリッジ（薬包）の形状に沿う（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔ）ように構成され適合される。本技術において従来から実施されているように、好ましくは、精度を高めるために発射される銃弾に回転を与えるため、銃腔３６の表面には腔旋４８が形成される。該腔旋４８は、銃腔３６の壁に掘られ又は形成される、浅い螺旋状の溝として説明されるかも知れない。
【００１５】
銃身の総重量の削減が実現されるのを許容するため、銃身２０は、好ましくは、異なる材料から形成された複合構造である。図示された好ましい実施例では、銃身２０は、インナーチューブ３２と、該インナーチューブに取り付けられるアウタースリーブ３４とを有する。該インナーチューブ３２は、好ましくは、カートリッジ（薬包）が発射されるときに引き起こされる燃焼に伴う熱や圧力に抵抗するための、十分な強度と延性を有する、鋼鉄や合金鋼のような金属或いは合金により作られる。幾つかの実施例では、インナーチューブ３２はステンレス鋼やクロム・モリブデン鋼により作られるかも知れない。該チューブは、丸棒材料（ｒｏｕｎｄｓｔｏｃｋ）の穴開けや、鋳造や、押し出し成形や、この技術で従来から使用されている他の処理により作られるかも知れない。インナーチューブ３２はアウタースリーブ３４のライナーとして機能する。
【００１６】
結合された銃身２０の総重量を削減するため、アウタースリーブ３４は、好ましくは、インナーチューブ３２よりも重量や密度が小さい、可鍛性のある金属や合金で作られる。また、図４を参照すると、スリーブ３４は、好ましくは、また、インナーチューブ３２に似たチューブの形であり、外径ＯＤｓを有する。好ましい実施例では、アウタースリーブ３４は、アルミニウムやチタンやアルミニウム合金やチタン合金で作られる。推奨の典型的なアルミニウムはＴ６５１タイプ及びＴ６５１１タイプである。推奨の典型的なチタン合金はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖである。スリーブの材料の重量や密度がインナー・ライナー・チューブ３２よりも小さくて、該インナーチューブに鍛造され結合されるのに十分の可鍛性がある限りは、他の軽量の金属（例えば、マグネシウムやマグネシウム合金など）が考慮され使用されても良いことに注目すべきである。
【００１７】
幾つかの実施例でインナーチューブ３２のために使用される鋼鉄や合金鋼における、密度の典型的な範囲は、限定されるものではないが、使用される鋼鉄の種類や合金元素に応じて約７．５−８．１ｇ／ｃｍ３である。アルミニウムやアルミニウム合金における典型的な範囲は、限定されるものではないが、約２．７−２．８ｇ／ｃｍ３であろう。チタンやチタン合金における典型的な範囲は、限定されるものではないが、約４．４−４．６ｇ／ｃｍ３であろう。したがって、銃身の少なくとも一部を形成するために、鋼鉄を、より密度が低く、付随して重量が軽いアルミニウムやチタンに置き換えることが重量の削減をもたらすことは明らかである。
【００１８】
好ましい実施例の複合材銃身の構成部品は、これからより詳細に説明され、その後に、複合材銃身を形成する好ましい方法又はプロセスの説明が続く。
【００１９】
図２を参照すると、インナーチューブ３２は、望ましくは強制的に移動された材料を受けるように構成されると共に鍛造プロセスに起因してアウタースリーブ３４から突き出る外面４０を有する。その目的のために、好ましくは、くぼみや空洞のような陥凹部を有する外面４０構造が付与される。したがって、好ましい実施例においては、面４０は、インナーチューブ３２にアウタースリーブを嵌め込んで締め付けるように固定し、それによって、結合され接合されたときに該スリーブと該チューブの相対的な移動に抵抗するという機能を有する、隆起した面のエリアと陥凹部との組み合わせを有する。
【００２０】
図示される一つの実施例においては、インナーチューブ３２の外面構造は、インナーチューブ３２の外面に形成された、螺旋形のネジ４２の形をしているかも知れない。ネジ４２は、隆起した螺旋状の突条部４６と、該突条部の  連続する渦巻きの間に配置される  低い螺旋状の溝４４とを有するかも知れない。突条部４６の最高部は、ネジ４２の  大きい方の径を規定し、溝４４の底部はネジの谷径を規定する。突条部４６は、好ましくは  チューブの外面４０の谷径よりも大きく、半径方向に  外側へ突出している。突条部４６は  好ましくは  インナーチューブ３２の外面４０に溝４４を切るような、従来の方法で作成されるかも知れない。他の実施例においては、もしインナーチューブが鋳造で作成されるならば、突条部と溝はインナーチューブ３２の中に  鋳込まれるかも知れない。突条部４６は、一つの実施例では、好ましくは、大体平坦に形成された頂面を有する。しかしながら、アーチ状や先の尖ったものなど、他の頂上形状が使用されても良い。突条部４６における、軸方向の側壁面は、同時に溝４４の壁を形成するものであるが、垂直な、アーチ状の、傾斜した、又は他の形状にされても良い。好ましくは、突条部４６は、溝４４の軸の長手方向の幅と等しいか大きな幅を有するようにすると良い。また、溝４４は、好ましくは、大体に平坦か、アーチ状か、急な角度の底面を有するようにすると良い。一つの実行できる、ほんの一例としての実施例では、突条部４６は、約０．０９インチの典型的な幅を有し、溝４４は、約０．０３インチの典型的な幅を有する。しかしながら、突条部４６及び溝４４のために他の幅が与えられても良い。ネジ４２は、幾つかの実施例において、好ましくは、約８〜２０ネジ／インチ、より好ましくは約１０〜１６ネジ／インチの典型的なピッチを有する。
【００２１】
詰まった状態に配置された、急な角度のピークや溝で特徴づけられる、従来の微細なネジや機械式のネジ切りとは大きく異なり、比較的幅広で頂上が平坦な突条部４６（そして、広い間隔で離れた溝４４）を有する前述の推奨のネジは、鍛造プロセスにおいて、ネジが完全に平らになり押し潰されるのに抵抗するのに有利であり、それによって、アウタースリーブ３４から移動してきた材料を溝４４の中に大体一様に深く押し込むことができ、その結果、スリーブとインナーチューブ３２との間の堅固な接合を付与できる。また、広い間隔で離れた溝４４を有する、推奨のネジを作製することは、詰まった状態に配置されるピークや溝を伴う従来のネジ切りを行う場合に比べ、ネジ切りのための製造時間やコストを削減できる。
【００２２】
上の部分では、インナーチューブ３２における、推奨のネジが切られた外面４０の構造が説明されたけれども、他の適切な形状が考えられ、使用されても良い。例えば、溝が深くて、鍛造によりアウタースリーブ３４から移動された材料を受け取ることができ、スリーブとインナーチューブ３２とを固定し締め付ける関係を与えるのに十分であれば、急な角度のネジ山や頂点、及びそれらの間のＶ字形の谷を有する従来のネジ切り（不図示）が使用されても良い。アクメネジやウォームネジやボールネジや台形ネジや他のネジのような、技術的に公知の様々なネジ形状が使用されても良い。
【００２３】
当然ながら、鍛造プロセスによりアウタースリーブ３４から変形される材料を受け取るのに十分な深さの凹所や陥没がインナーチューブ３２の外面４０に与えられさえすれば、ネジでは無い、多くの他の形を外面４０が取っても良い。一つの別の実施例では、チューブ３２の外面４０は、図２に示されるのと似た形状（図示しないが、螺旋状ではなく、チューブ３２の長軸方向に大体垂直に向く形状）の複数の間隔が離れた円周溝（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｇｒｏｏｖｅｓ）４４を有するようにしても良い。図５に示す、他の実行できる実施例では、ギザギザの形状をした陥凹部が、ネジの代わりに外面４０に与えられる。さらに、外面４０の構造は、ここに示すように構造や模様が一様である必要は無く、陥凹部が、不均一又は不規則な形状の、不揃いのパターンや、幾何学的形状や、他の形状を有していても良い。鍛造により  チューブに対してアウタースリーブ３４を長手方向に固定するのに十分な深さの空洞が与えられる、十分な粗い外面４０や窪みのある外面４０が含まれても良い。他の実行できる実施例では、好ましい実施例では無いけれども、チューブ３２の外面及びスリーブ３４の内表面が鍛造前に相対的に滑らかであっても良い。また、他の実行できる実施例では、チューブ３２の外面の一部のみが陥凹部を有していても良いことに注目すべきである。したがって、該陥凹部はインナーチューブ３２の全長に沿って配置されている必要はなく、チューブの長さ方向に間隙を開けたパターンや配置で設けられていても良い。したがって、ここで開示される  凹んだ表面形状の幾つかの例に本発明が限定されるものでないことは明らかである。
【００２４】
必ずしも必須ではないが、チューブの外側のネジ４２は、なるべくなら、銃身２０の中に切削され又は形成される銃腔３６（図１参照）の腔旋４８とは反対の方向に  向けられると良い。例えば、好ましい実施例では、ネジ４２は左巻きで腔旋４８は右巻きである。他の実施例では、ネジ４２は右巻きで腔旋４８は左巻きかも知れない。外側ネジ４２及び腔旋４８のための反対巻きのネジの使用は、以下に詳細に説明するところの、複合材銃身２０を作製するプロセスの間、腔旋が銃身に付加されるときにインナーチューブ３２へのアウタースリーブ３４の取り付けが緩まないという保証を与える。事実、反対巻きのネジの使用は、アウタースリーブ３４とインナーチューブ３２の接続を有利にきつくする傾向となる。もう一つの方法としては、アウタースリーブ３４とインナーチューブ３２の接合が、ネジ接合だけではなく、主として鍛造や材料変形によって形成されるならば、必要であれば、当然のことながら、幾つかの実施例では、チューブの外側ネジ４２及び腔旋４８が同じ向きのネジであっても良い。
【００２５】
好ましい実施例に従って形成された、完了した複合材銃身の断面を示す、図３を参照すると、インナーチューブ３２は、望ましくは、一方では、そこに腔旋４８を切ると共に、カートリッジ（薬包）の発射に付随する力を吸収する適切な強度を保有するのに十分であって、他方では、銃身２０の必要以上の重量を付加しないように小さい肉厚Ｔｔを有する。アウタースリーブ３４は、望ましくは、銃身２０の所望の外径を作り出すと共に、複合材銃身に必要な付加強度を与えるのに十分な肉厚を有する。当然のことながら、インナーチューブ３２及びアウタースリーブ３４の厚さは、製造される銃器や使用される銃弾のサイズや種類、並びに、これらのインナーチューブ及びアウタースリーブ用に選択される材料に応じて変化する。所望の用途及び材料のための適切な厚さの決定は、当業者の能力で簡単にできる。
【００２６】
本発明の原理に従って複合材銃身を作製する好ましい方法やプロセスが、これから図１−３を参照して説明される。複合材銃身２０は望ましくは鍛造により形成され、より望ましくは、オーストリアのシュタイアーのＧＦＭ（Ｆｅｒｔｉｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ  ｕｎｄ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ社）により建造されるもののような市販のハンマー鍛造機械を使ったハンマー鍛造により形成される。一般に、ハンマー鍛造は、通常、銃器産業において、一体物の鋼鉄製銃身を製造するために使用されてきた。従来のプロセスは、所望の完成した銃身よりも概して短い、穴が開けられた銃身用ブランク材で始められる。表面に  隆起されて浮き上がって  腔旋を含むマンドレル（不図示）が、該ブランク材を貫通するように穴の中に挿入される。該マンドレルは、基本的に、鍛造の後の最終的な銃身の穴の直径を最小にするので、一つには、マンドレルの直径は、所望の最終銃腔直径に基づいて選択される。次に、該ブランク材は、鍛造機械に徐々に送り込まれ、回転鍛造として知られているプロセスにて  対抗配置されているハンマーによりマンドレルの周囲が打撃される。このプロセスは、該プロセスを始めるために使用されたブランク材に比べ、最終の長さが短く、最終の外径が小さい銃身を製造するために該銃身を細くし、引き延ばす。同時に、銃身の銃腔の中には腔旋が形成される。もう一つの方法としては、前記腔旋は、別の工程において銃身の銃腔の内部に切削されても良い。これと同じ鍛造機械は、これまではその目的のためには使用されていないが、ここで説明する方法を使用して複合材銃身を製造するために使用されても良い。したがって、本発明の原理に従って複合材銃身を製造するために銃器工場に新しく機械を加える必要は無く、追加の設備費やメンテナンス／稼動費用は発生しない。
【００２７】
推奨する、複合材銃身の作製方法は、丸棒の形をした鋼鉄製の銃身用ブランク材を準備することで始まる。次に、内部の銃腔３６は、初期に平坦な外面４０を有する鋼鉄製インナーチューブ３２に空洞の構造を作るため銃身用ブランク材に穴を開けることにより形成されるかも知れない。次に、鍛造プロセスにて移動される、アウタースリーブ３４の変形材料を受け取るために構成される、溝の形をした表面陥凹部を設けるため、チューブ３２の外面には外側のネジ４２が切られる。しかしながら、もう一つの方法としては、当然ながら、該鍛造プロセスは、平坦な外面４０か外側ネジ４２のいずれかを有する、製造前の鋼鉄製インナーチューブ３２を入手し配置することにより開始しても良い。もし、平坦な外面４０を有するならば、外側ネジ４２は該面に切られなければならない。
【００２８】
また、好ましくは、外表面５４と、内表面５２（図４参照）を規定する通路５４とを有するチューブの形をしたアウターシェル又はアウタースリーブ４３が準備される。鍛造により材料は変形されてインナーチューブ３２の中に押し込まれるので、内表面５２はなるべくなら滑らかか僅かに粗ければ良い。したがって、鍛造プロセスによりチューブの外面４０の陥凹部の中にスリーブ材料が押し込まれさえすれば、該内表面の仕上がりは重要では無い。しかしながら、なるべくなら、内表面５２は、スリーブ３４からの材料が、鍛造によりインナーチューブ３２の溝４４の中に比較的均一に押し込まれることを妨げるかも知れない陥凹部や窪んだエリアを有する表面形状を有しない方が良い。アウタースリーブ３４は、なるべくなら、大体に均一な肉厚Ｔｓを有する方が良い。アウタースリーブ３４は、インナーチューブ３２のために既述したと同じ方法や、金属部品製造の分野で一般的に使用される押し出し成形若しくは他の技術により製造すると良い。好ましい実施例では、アウタースリーブ３４は、好ましくは、アルミニウムやチタンやアルミニウム合金やチタン合金により作られる。しかしながら、鍛造プロセスの間に変形を受けてインナーチューブ３２の溝４４（図２参照）に充填される程度の十分な可塑性を有する、他の適切な軽量の金属や合金が準備され使用されても良い。
【００２９】
銃身形成工程は、アウタースリーブ３４の中にインナーチューブ３２を挿入することにより続けられる。これにより、インナーチューブ３２の外面４０に近接してアウタースリーブ３４の内表面５２が配置されるが、スリーブとインナーチューブの全長及び周囲に沿った全ての場所でインナーチューブに接触していることは必須ではない。鋼鉄製のインナー・ライナー・チューブ３２がアウタースリーブの中でスライドするように、該チューブ３２の外径ＯＤｔ（図２）は、なるべくならアウタースリーブ３４の内径ＩＤｓ（図１）よりも僅かに小さい方が良い。絶対不可欠では無いが、ハンマー鍛造プロセスの間に信頼できる接合を作るため、アウタースリーブ３４が鋼鉄製チューブ３２の溝４４に近接されて該溝の中に十分に押し込められさえすれば、鍛造前は、インナーチューブ３２とアウタースリーブ３４とは比較的ぴったり合うと共に幾分かきつい寸法公差であることが好ましい。
【００３０】
チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４が、鍛造の前に、第１の初期の、或いは製造前の形状及びサイズを有することが分かる。スリーブ３４を示す図４及び図９（後者は、鍛造の前であってアウタースリーブ３４の内部に挿入されたインナーチューブ３２の一部の部分断面を示す）を参照すると、スリーブの通路５４のアウタースリーブ内表面５２は、好ましくは、鍛造によるチューブとアウタースリーブとの良好な接合の形成を妨げるような、半径方向に突き出るか凹む実質的表面構造（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）は無く、比較的均一かつ滑らかである。外側ネジ４２と比較的滑らかな銃腔３６（不図示）とを有する、好ましい実施例のインナーチューブ３２は、図２に示される。
【００３１】
図６を参照すると、チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４は、次に、ハンマー鍛造機械の中に装着される。ハンマー鍛造マンドレル（不図示）がチューブ３２の銃腔３６の中に挿入され、該マンドレルが挿入されたチューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４は、鍛造機械の中に軸方向Ｆに送られる。該マンドレルとチューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４の両方は、該機械の中で軸方向に前進させられながら鍛造機械によって同時に回転される。チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４は、該機械の鍛造部の方向へ前進を続け、直径の反対側に配置された振動衝撃部材や打撃部材（かなりの力でスリーブ３４の外表面を打つと共に接触するハンマー７０のようなもの）の間を通り抜ける。このプロセスは回転鍛造として知られている。ハンマー７０は、通常は、好ましくは、スリーブ３４の外表面のような被加工物表面に垂直であって、Ｏの方向に極めて高速で前後に振動する。
【００３２】
一つの実施例においては、鍛造機械は、１８０度の角度で直径の反対側に配置された、２組の４つのハンマー７０（図６の側面図にて図式的に示される）を有する。図６においては、向かい合ったハンマー７の垂直のペアが示され、水平のペアは、チューブ−スリーブのアセンブリ３２，３４を描くために省略されている。それらのハンマーの支持構造や、ハンマー鍛造機械の他の部品の詳細や、それの操作は、当業者が鍛造機械メーカーの操作やメンテナンスのマニュアルを参照することにより容易に究明される。したがって、簡潔さのために、これらの鍛造機械の外見や言及はここでは再現されない。チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４の軸方向速度や回転速度（ＲＰＭ）は、チューブとスリーブとが良好な接合を得るため、該アッセンブリの直径及び部品の肉厚に基づいて鍛造機械のユーザーにより要求に応じ調整され最適化される。これは、当業者が、鍛造機械メーカーのマニュアルを参照して銃身材料で型どおりの実験によって簡単に究明することができる。
【００３３】
図７は、図６の典型的なハンマーの正面図（鍛造機械の送り方向Ｆにチューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４の軸方向に沿って眺めた）を示す。各ハンマー７０は、一つの実施例では、概して三角形状であり、チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４のような被加工物を打撃し変形させるための打撃面７１を有する。幾つかの実施例での打撃面７１は、被加工物の略円形の断面に沿う（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔ）ため、僅かに丸みがつけられ、及び／又は、図示のように打撃面角Ａ１を形成するように角度が付けられるかも知れない。角度Ａ１は、幾つかの実施例においては、大体は、約１３５度から１５５度の範囲かも知れないが、チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４の直径に応じて、その範囲より小さくても大きくても良い。スリーブ３４の外表面５０上のハンマー・マークが簡単には目立たない、非常に滑らかな仕上げから、該ハンマー・マークが故意に目立つラフ仕上げまで、美的な最終仕上げの異なるタイプを作るため、様々な角度Ａ１を使用することができる。したがって、角度Ａ１は上述の範囲には限定されない。
【００３４】
本発明は、使用される工業用鍛造機械の種類や、使用される鍛造ハンマーの位置及び数や、ハンマーそれ自体の個々の形状又は細部によって限定されるものではない点に注目すべきである。ここで説明したと同じか同等の方法でアウタースリーブが変形されてインナーチューブに接合されさえすれば、如何なる種類のハンマー鍛造機械であっても、他の適切なタイプの鍛造装置及び操作であっても使用することができる。
【００３５】
再び図６を参照すると、チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４は、軸方向に送り込まれ、ハンマー鍛造を通って（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｈｅ  ｈａｍｍｅｒ  ｆｏｒｇｅ）前進を続ける。衝撃ハンマー７０は非常に大きな力でスリーブ３４の外表面５０を打ち、チューブ・スリーブ・アッセンブリは鍛造マンドレルの周囲に徐々に打撃される。ハンマー７０は、好ましくは、外表面５０に略垂直に、かつ半径方向の内側方向にスリーブ３４を打つ。これにより、スリーブは、基本的には、内側のマンドレル及びインナーチューブ３２と、スリーブの周囲から締め付ける外側のハンマーとの間で圧迫され、圧縮され変形される。鍛造は、溝４４のような、インナーチューブ外面４０の空洞や陥凹部の中に、スリーブ３４の内表面５２からの材料を移動させ押し込める。スリーブがインナーチューブ３２の溝に嵌め込まれてスリーブとチューブとが結合されるように、アウタースリーブ３４から移動される材料は溝４４の中に埋め込まれる。スリーブ３４からの材料は、好ましくは、溝４４の深さの少なくとも一部に充填された方が良い。より好ましくは、溝４４の深さのほぼ全体に、アウタースリーブ３４からの材料が充填されると良い。また、該鍛造の工程は、スリーブ３４からの材料を長手方向に流動させる原因となり、鍛造前よりも鍛造後の方がスリーブは長くなる。振動ハンマーを通って銃身２０が前進させられるに従い、該銃身２０は基本的にはマンドレルへの圧迫が無くなる。また、アウタースリーブ３４の内表面の中に突条部４６を押し込め、それによって該チューブの突条部４６に対応してスリーブに窪みを形成するというように、逆に、インナーチューブの視点から鍛造工程を眺めても良いことに注目すべきである。
【００３６】
図６に示されるように、鍛造プロセスの間、チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４は、サイズに関して物理的な変形を受け、その結果、第１の初期の製造前のサイズとは異なる、第２の最終のサイズとなる。チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４がハンマー７０を通過すると共に材料が移動されるに従って、該アッセンブリは、概して、径が減少し、長手方向に長く、又は長さが増加する。結合されたチューブ・スリーブ・アッセンブリは約１５％又はそれ以上長さが長くなるかも知れない。したがって、鍛造をした後は、アウタースリーブ３４の最終的な外径ＯＤｓは初期の外形ＯＤｓよりも小さくなる。また、スリーブの肉厚Ｔｓは初期の厚さよりも小さくなる。そして、スリーブの長さＬｓ（図４参照）は鍛造プロセスの後は長くなる。インナーチューブ３２の長さＬｔは、鍛造の後は、第１の製造前の長さよりも長くなる。外径ＯＤｔ及び肉厚Ｔｔは、サイズが減少し、小さくなる。
【００３７】
一例として、２２口径のリムファイアー・ライフル用の複合材銃身の、ハンマー鍛造機械を使った一つの試作では、鋼鉄製インナーチューブ３２とチタン製アウタースリーブ３４とからなる銃身で次のような寸法変化が起こった。鍛造の前は、インナーチューブ３２は、０．３７５インチの初期のＯＤｔと、０．２４５インチのＩＤｔとを有していた。鍛造の後は、該チューブ３２は、０．３２５インチの最終外径ＯＤｔと、０．２１７５インチのＩＤｔ（所望の銃腔直径、及び該所望の銃腔直径を形成するのに必要な適切なマンドレル直径の選択に基づく最終のＩＤｔ）とを有した。したがって、チューブの外径ＯＤｔについての約１３％の直径の減少が鍛造によって生じた。付随して、これは、また、鍛造により圧縮され移動されたチューブの材料が、材料の長手方向の移動、及びチューブの伸長を引き起こしながら、チューブ３２の長さＬｔを約１３％大きくさせた。基本的には、マンドレルと鋼鉄の機械性質は、チューブ材料の半径方向内側への移動、及び直径の減少をある程度制限し、その代わりに、材料を長手方向に強制的に移動させる。当然のことながら、鍛造プロセスの間に、チューブ３２の肉厚Ｔｔの減少が付随して発生する（上記の例では約０．０２インチ）。
【００３８】
鍛造の前は、同じ２２口径ライフルの試作でのアウタースリーブ３４は、１．１２０インチの初期ＯＤｓと、０．３７８インチのＩＤｓとを有していた。鍛造の後は、スリーブ３４は、０．９４７インチの最終外径ＯＤｓと約０．３２５インチのＩＤｓとを有した。したがって、スリーブ３４の外径ＯＤｓについての約１５％の直径の減少が鍛造によって生じた。付随して、これは、また、鍛造により圧縮され移動されたスリーブの材料が、材料の長手方向の移動、及びスリーブの伸長を引き起こしながら、スリーブ３４の長さＬｓを約１５％大きくさせた。基本的には、インナーチューブ３２とチタンの機械性質は、スリーブ材料の半径方向内側への最大移動、及び直径の減少をある程度制限し、その代わりに、材料を長手方向に強制的に移動させる。当然のことながら、鍛造プロセスの間に、スリーブ３４の肉厚Ｔｓの減少が付随して発生する（上記の例では約０．１２インチ）。
【００３９】
鍛造工程の間、発生する前述の径変化に加え、アウタースリーブ３４は  また  付随的に  形状や構造の変化を受ける。鍛造の後は、スリーブ３４の内表面５２は、インナーチューブ３２の突条部４６及び溝４４を大体は反転した形である、螺旋状の隆起した突条部と凹んだ溝の連続によって特徴付けられた形になる。これは、スリーブとチューブとを永久に接合するため  インナーチューブ３２の突条部４６と溝４４の中にその材料を強制的に流動させる鍛造に基づくアウタースリーブ３４の変形に起因する。したがって、従来使用されていた、公知の複合材銃身を製造する技術とは大きく異なり、本発明の原理に従って最終的に再構成された複合材銃身は、この変形から強くて信頼できる接合を有利に得る。加えて、スリーブに鋳造で設けられた銃身用ライナーと大きく異なり、本発明の、鍛造された複合材銃身は非常にすばらしい強度を持つ。
【００４０】
もし、上の部分で説明したような、浮き彫りにした腔旋を有するマンドレルが準備されるなら、チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４が鍛造されるのと同時に、インナーチューブ３２の銃腔３６には腔旋４８が形成される。もう一つの方法として、水撃ポンプの長いロッドに取り付けられた隆起部（ｒａｉｓｅｄ  ｌａｎｄ）を有する回転ボタン（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｂｕｔｔｏｎ）を、銃身の銃腔を通るように引くことにより、切削又は冷間成形により  腔旋が銃腔３６に付加されるかも知れない。その後、アウタースリーブ３４がインナーチューブ３２に接合された後は、研削や、研磨や、銃身の中のチャンバーの機械加工などのような、何らかの最終機械加工ステップ又は表面処理ステップが、要求に応じ、チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４に施される。
【００４１】
鍛造プロセス、及び、結果として生じる材料の変形は、インナーチューブの材料とアウタースリーブの材料との界面がほとんど認知できなくなるように、２つの部品の材料が  たった一つのバイメタル部品に  ほぼ融合される範囲で、チューブ３２とアウタースリーブ３４との間の、強くて信頼できる接合を作り出す。このように改善された複合材銃身は、結合された銃身部品の潜在的な緩み（銃器の発砲の繰り返しサイクルの後で振動し、もしかすると分離するもの）を回避する。前記銃身部品の間に強い結合を付与するために、インナーチューブの螺旋状溝における、円周方向及び長手方向の十分な範囲がアウタースリーブ３４からの材料で充填されさえすれば、該材料が鍛造により該溝の全ての部分に完全に押し込められる必要は無いということに注目すべきである。したがって、銃身２０の一部の接合が完全でなくても許容される。
【００４２】
前記鍛造プロセスは、上述したように異なる銃身部品を結合する従来方法よりも強度及び耐久性が優れている、２つの部品が接合された軽量で強い複合材銃身を有利に製造する。
これらの従来方法は、複合材料を構造的に改善したり再形成したりするのではなく、それらの構造や形状を変えないで銃身部品を単に機械的に連結しようとするものに過ぎない。また、基本的に螺合するだけの２つのネジが切られた部品を使用する従来の複合材銃身構造とは大きく異なり、前述の鍛造プロセスにて作られる複合材銃身は材料を融合し、手動か、又は銃器の発砲により生じる振動でネジを抜いたり緩めたりされない。したがって、本発明における複合材銃身は時間が経っても緩んだりガタガタしたりはしない。加えて、ハンマー鍛造プロセスは、全てが鋼鉄製の銃身のような他の銃器部品を加工し製造するために既に使用されている、既存の銃器工場の装置を使って単一の作業で接合を有利に作る。したがって、製造経済や製造効率が実感されるかも知れない。
【００４３】
一例に、同じ寸法で全てが鋼鉄製の銃身とは大きく異なり、本発明の原理に従って形成された複合材ライフル用銃身のために達成される典型的な重量軽減は、アルミニウムアウタースリーブを使用して約７−８ポンドで、チタンアウタースリーブを使用して４−５ポンドの範囲である。
【００４４】
チューブやスリーブに使用される材料の種類や肉厚は、ハンマー鍛造を通過するチューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４の送り速度や、マンドレルの回転数と共に、鍛造力や、チューブとスリーブの間の接合強さを決定する。従来の一体物の鋼鉄製銃身の製造にてハンマー鍛造機械を使用する経験に基づき、チューブとスリーブの満足できる接合を作るため前述のパラメータを最適化することは、十分に当業者の能力の範囲内である。また、当然ながら、適切な寸法に鍛造された最終複合材銃身を作るために必要な、チューブ及びスリーブの鍛造前の初期のＯＤや肉厚は、製造することを目的とする銃器銃身の口径に基づき変わる。
【００４５】
前述の鍛造プロセスは、ライフル用の長い複合材銃身及び拳銃用の短い複合材銃身を製造するためにそれぞれ使用されても良い。加えて、本発明の鍛造プロセスや原理を使用して複合材銃身や、銃器と関係の無い他の品物を作るために２以上の材料が結合されても良いことは予期される。例えば、ここで既述した強くて硬いインナーチューブと軽量のスリーブを有する品物を構築することが望ましいが、より衝撃に抵抗するには、スリーブの表面に、強くて硬い最外シェルを有すると良い。一つのそのような実行できる実施例では、この構造物は、鋼鉄製のインナーチューブと、薄い鋼鉄製の最外シェルと、それらの間に配置されるアルミニウム製かチタン製のスリーブと、を含むかも知れない。したがって、予期でき、ここで説明した本発明の原理に従って製造される、多重の材料で形成された複合材品には多くのバリエーションがある。
【００４６】
本発明の他の態様によれば、様々な理由から、外部に付加される荷重の衝撃に抵抗するような、複合材チューブ構造の外側に強固でより緻密な材料を有することが望まれる、銃器とは関係の無い多くの用途のための複合材部品を作るために、前述のプロセスが使用されるかも知れない。基本的に、この構造物は、上で説明した典型的な銃器銃身とは逆である。したがって、一つの実行可能な実施例では、そのような複合材構造は、アルミニウムやチタンやそれらの合金で作られた低密度のインナーチューブと、鋼鉄で作られた高密度のアウタースリーブとを有するかも知れない。これらの構成部品は、インナーチューブ及びアウタースリーブのための軽い及び重い材料の位置が単に逆であって、上述されたインナーチューブ３２及びアウタースリーブ３４と同じ方法により形成されるかも知れない。そして、複合材部品は、チューブ・スリーブ・アッセンブリ３２，３４のために上で述べられたと似た方法によってハンマー鍛造で一体的に結合されるかも知れない。そのような構造物は、強くて軽量のチューブ構造物が有益な航空機産業や宇宙産業において有利に使用されるかも知れない。
【００４７】
ハンマー鍛造プロセスがここでは説明され好まれているけれども、当然のことながら、ここに記載された本発明の原理に従って複合材銃身を作り出すために他の鍛造技術や鍛造機械が考慮され、使用されても良い。
【００４８】
前述の記載や図面が本発明の好ましい実施例を示すけれども、添付のクレームに明示される本発明の精神と範囲から逸脱することなく様々な付加や変更や置換がなされることが了解される。特に、実施に際して、本発明の原理から逸脱することなしに、特定のニーズや作業要求に適合される、構造や配置や割合やサイズや材料や部品についての多くの変更と共に本発明が使用されることは、当業者が正しく理解するだろう。したがって、現在開示されている実施例は、実例として及び限定的でなく、クレームに付加されることにより限定される本発明の範囲の通りに、前述の記載や実施例に限定されることなく、あらゆる点で考慮されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、ここで説明される好ましい製造方法に従って製造される、複合材銃器銃身の好ましい実施例の縦断面であって、アウタースリーブ及びインナーチューブを示す。
【図２】図２は、図１の銃身のインナーチューブについての側面図であり、該チューブの、実行できる外面についての一つの実施例を示す。
【図３】図３は、図１の銃身の断面図の一部を示す詳細図である。
【図４】図４は、図１の銃身アウタースリーブの一部の縦断面図である。
【図５】図５は、チューブの外面構造の他の実施例を示す、図１の銃身のインナーチューブの側面図である。
【図６】図６は、図１の銃身の側面図であって、ハンマー鍛造機械を使用する好ましい製造プロセスに送り込まれながら、元の鍛造前の形状から最終的な鍛造後の形状への進行を示す。
【図７】図７は、図６の鍛造ハンマーの一つについての正面図である。
【図８】図８は、図１の完成した銃身の断面図である。
【図９】図９は、鍛造前の図１の銃身の部分縦断面図であって、アウタースリーブに挿入されるインナーチューブを示す。
【図１】
2009527727.tif 000003
【図２】
2009527727.tif 000004
【図３】
2009527727.tif 000005
【図４】
2009527727.tif 000006
【図５】
2009527727.tif 000007
【図６】
2009527727.tif 000008
【図７】
2009527727.tif 000009
【図８】
2009527727.tif 000010
【図９】
2009527727.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月16日(2008.10.16)
【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】
長手方向に伸びる銃腔と、第１の密度とを有するインナーチューブと、
該インナーチューブの第１の密度と異なる第２の密度を有すると共に、該インナーチューブに鍛造されるアウタースリーブと、
を備えた、鍛造により形成される軽量の複合材銃器銃身。
【請求項２】
前記インナーチューブは、鍛造の間、前記アウタースリーブから移動された材料を受け取る陥凹部を有する外面を含む、
請求項１の銃身。
【請求項３】
さらに、前記インナーチューブは、外面の少なくとも一部の周囲に螺旋状に伸びる突条部を有する、
請求項１の銃身。
【請求項４】
前記突条部は、鍛造により前記アウタースリーブの内面から移動される材料を受け取るための複数の凹所を規定する、
請求項３の銃身。
【請求項５】
前記インナーチューブは鋼鉄又は合金鋼で作られる、
請求項１の銃身。
【請求項６】
前記アウタースリーブは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン及びチタン合金からなるグループから選択される材料から作られる、
請求項１の銃身。
【請求項７】
前記インナーチューブは、銃弾のカートリッジを保持するように構成されたチャンバーを規定する、
請求項１の銃身。
【請求項８】
前記スリーブは、鍛造の前における第１の形状と、鍛造の後における第２の形状とを有し、該第１の形状は該第２の形状とは異なる、
請求項１の銃身。
【請求項９】
前記スリーブは、鍛造の前における第１の形状においてほぼ滑らかな面を有すると共に、鍛造の後における第２の形状において複数の隆起部を有する内表面を具備し、
前記インナーチューブと前記アウタースリーブとを結合するために、前記隆起部の少なくとも一部が前記インナーチューブの陥凹部に受け入れられる、
請求項８の銃身。
【請求項１０】
前記インナーチューブの陥凹部は、該チューブの長さの少なくとも一部に沿って少なくとも部分的に延設された螺旋状の溝として形成される、
請求項９の銃身。
【請求項１１】
前記スリーブは、鍛造の前における第１の直径と、鍛造の後における第２の直径とを有し、
前記第１の直径は前記第２の直径よりも大きい、
請求項１の銃身。
【請求項１２】
中心の銃腔を規定すると共に、隆起した螺旋状の突条部、及び連続する渦巻き状の突条部の間に形成される螺旋状の溝が形成された外面を有するインナーチューブと、
少なくとも部分的に前記インナーチューブを受け入れる通路を規定すると共に、前記インナーチューブの溝の少なくとも幾つかに嵌め込まれる突条部が形成された内表面を有するアウタースリーブと、
を備え、
前記スリーブと前記チューブがハンマー鍛造により結合された、
鍛造により形成される複合材銃器銃身。
【請求項１３】
第１の密度を有するインナーチューブを準備すること、
該第１の密度と異なる第２の密度を有するアウタースリーブを準備すること、
該アウタースリーブの中に少なくとも部分的に前記インナーチューブを挿入すること、
半径方向の内側方向に該スリーブの外表面に強制的に衝撃を与えること、
インナーチューブを噛み合わせるようにアウタースリーブの一部分を移動させること、
を備え、
複合材銃器銃身を形成するために前記スリーブが前記インナーチューブに接合される、
軽量で、鍛造により形成される複合材銃器銃身を形成する方法。
【請求項１４】
前記移動させるステップは、前記インナーチューブの外表面に形成された複数の陥凹部の少なくとも幾つかに噛み合わせるように前記アウタースリーブの少なくとも一部を移動させることを含む、
請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記陥凹部は、前記インナーチューブの長さ方向に沿って延設される螺旋状の溝として形成される、
請求項１４の方法。
【請求項１６】
さらに、前記の衝撃を与えるステップの前に前記チューブ及び前記スリーブを回転させることを含む、
請求項１３の方法。
【請求項１７】
前記の衝撃を与えるステップは、直径の反対側に配置された少なくとも１組のハンマーで前記スリーブの外表面を打つことを含む、
請求項１３の方法。
【請求項１８】
さらに、前記アウタースリーブは、前記の衝撃を与えるステップの前における第１の形状と、前記の衝撃を与えるステップの後における第２の形状とを有し、該第２の形状は該第１の形状と異なる、
請求項１３の方法。
【請求項１９】
前記アウタースリーブは、前記の衝撃を与えるステップの前における第１の直径と、前記の衝撃を与えるステップの後における第２の直径とを有し、該第２の直径は該第１の直径よりも小さい、
請求項１３の方法。
【請求項２０】
前記アウタースリーブは、前記の衝撃を与えるステップの前における第１の長さと、前記の衝撃を与えるステップの後における第２の長さとを有し、該第２の長さは該第１の長さより長い、
請求項１３の方法。
【国際調査報告】
2009527727.tif 000012