(57)【要約】この発明は、リベットと、このリベットを設置してハニカム材料を他の材料に取り付ける方法を提供する。リベットは、これらの材料を通して穴を開けることによって設置される。リベットの裏側スリーブは、前記穴の一端を通して設置される。一方、前側スリーブは、そこを通して挿入されたステム部材と共に、前記穴の他端を通して設置される。この結果、ステム部材のヘッドと前側スリーブのスリーブ部分は、裏側スリーブのスリーブ部分内に配置される。その後、ステム部材のシャンク部分は引かれる。この結果、ステム部材のヘッドが前後スリーブのスリーブ部分を前記材料中に拡張して、リベットをその材料に取り付ける。ステム部材を続けて引くときにステム部材を前側スリーブにロックするためのロック用カラーも設けられている。
2005518509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム材料をワークピースに取り付けるためのファスナーであって、ハニカム材料とワークピースは１つの穴を規定し、前記ファスナーは、
穴への挿入に適用される第１のスリーブと、
穴への挿入に適用される第２のスリーブと、
ステムヘッドおよびそこから延びたシャンクを有したステム部材とを備え、
前記第１のスリーブは、少なくとも部分的にそこを通して延びる開口を有し、
前記第２のスリーブは、完全にそこを通して延びる開口を有し、前記第２のスリーブの少なくとも一部分は、この部分が前記第１のスリーブの前記開口内に配置可能であるように構成され、
前記シャンクは、前記第２のスリーブの前記開口内に配置され、前記ステムヘッドは、前記第１のスリーブの前記開口内に配置され、前記ステム部材は、前記ステムヘッドが前記第２のスリーブの前記開口内へ引き込まれたときに、前記ステムヘッドが前記第２のスリーブを拡張するように構成され、前記第２のスリーブの拡張は、前記第１のスリーブの拡張を生じさせ、このとき前記第１および第２のスリーブは一緒にロックして、前記ファスナーをハニカム材料およびワークピースに取り付けるものであることを特徴とするファスナー。
【請求項２】
前記第１のスリーブは、その第１端部にヘッドを有し、また前記ヘッドからその第２端部へ延びるスリーブ部分を有し、前記第１のスリーブの前記ヘッドは、このヘッドが前記穴を通過できないように構成され、前記第１のスリーブの前記開口は、前記第１のスリーブの第２端部から前記第１のスリーブの第１端部に向けて延び、前記第２のスリーブは、その第１端部にヘッドを有し、また前記ヘッドからその第２端部へ延びるスリーブ部分を有し、前記第２のスリーブの前記ヘッドは、このヘッドが前記穴を通過できないように構成され、前記第２のスリーブの前記スリーブ部分の少なくとも一部分は、その部分が前記第１のスリーブの前記スリーブ部分の前記開口内に配置可能であるように構成されている請求項１に記載のファスナー。
【請求項３】
前記ステムを前記第２のスリーブにロックする手段を更に備える請求項２に記載のファスナー。
【請求項４】
前記ロックする手段は、前記ステムに設けられたロック溝と前記第２のスリーブの前記スリーブ部分との間に配置されたロック用カラーを有し、前記ロックする手段は更に、前記ステムの回りに配置された駆動用金床を有し、この駆動用金床は、前記駆動用金床が前記ロック用カラーの移動を阻止するように構成され、この結果、前記ステムヘッドが前記第２のスリーブの前記開口内へ引き込まれて、前記ロック用カラーが前記第２のスリーブの前記開口上で前記駆動用金床と接触したときに、前記ロック用カラーは前記ロック溝および前記第２のスリーブの前記開口内で変形し、そのロック用カラーの変形が前記ステムを前記第２のスリーブをロックする請求項３に記載のファスナー。
【請求項５】
前記第２のスリーブの前記開口の直径は、前記ヘッド内において、前記第２のスリーブの前記スリーブ部分内における前記開口の直径より大きく、前記ロック用カラーは、前記第２のスリーブの前記開口内へ変形可能である請求項４に記載のファスナー。
【請求項６】
前記ステムには弱い部分が設けられ、この弱い部分と前記ステムとの間の間隔は前記ファスナーのグリップ長の範囲内にあり、これにより前記ステムは、前記ロック用カラーの変形が前記ステムの移動を停止するときに、前記弱い部分が壊れるように構成されている請求項４に記載のファスナー。
【請求項７】
前記弱い部分は、前記ロック用溝から離れて配置されたブレーク溝であり、前記ロック用カラーは、前記第２のスリーブにスライド自在に嵌合して、前記ブレーク溝と重なる請求項６に記載のファスナー。
【請求項８】
前記ステムは、このステムがセット用ツールによって把持可能であって、前記駆動用金床に加えられる圧縮力に対する反作用としての張力を受けるように構成されている請求項４に記載のファスナー。
【請求項９】
前記ロック用手段は、第１のワッシャ要素および第２のワッシャ要素を有するシフト用ワッシャを含み、前記第１及び第２のワッシャ要素は、同心的に配置されているが、互いに軸方向にオフセットされ、前記第１及び第２のワッシャ要素は、剪断部によって一緒に結合され、前記第１のワッシャ要素は、前記剪断部の剪断時に、前記第２のワッシャ要素の内部寸法内へスライド自在に嵌合できるサイズであり、前記ロック用手段はまた、前記ワッシャ要素の双方から、並びに前記第２のワッシャ要素の下にある前記第２のスリーブから、始めは分離されているロック用カラーを含み、前記第２のスリーブは、前記離脱部分が最大力に応答したときの結果として前記第２のワッシャ要素によって係合され得るものであり、前記最大力は、前記ステムおよび前記第２のスリーブをそれぞれの位置にロックするために、前記半径方向内側の要素によって、前記ステムおよび前記第２のスリーブ上の協同手段内に加えられるものである請求項３に記載のファスナー。
【請求項１０】
前記第２のスリーブの前記開口の直径は、そのヘッド内において、前記第２のスリーブのスリーブ部分内における前記開口の直径より大きく、前記ロック用カラーは、前記第２のスリーブの前記開口内へ変形するように構成されている請求項９に記載のファスナー。
【請求項１１】
前記ステムには弱い部分が設けられ、この弱い部分と前記ステムとの間の間隔は前記ファスナーのグリップ長の範囲内にあり、これにより前記ステムは、前記ロック用カラーの変形が前記ステムの移動を停止するときに、前記弱い部分が壊れるように構成されている請求項９に記載のファスナー。
【請求項１２】
前記弱い部分は、前記ロック用溝から離れて配置されたブレーク溝であり、前記ロック用カラーは、前記第２のスリーブにスライド自在に嵌合して、前記ブレーク溝と重なる請求項９に記載のファスナー。
【請求項１３】
前記ステムは、前記シフト用ワッシャに加えられた圧縮力に対する反作用としての張力を受けるために、セット用ツールによって把持されるように適用される請求項１２に記載のファスナー。
【請求項１４】
第１のスリーブと、第２のスリーブと、ステム部材とを備えるファスナーであって、
前記第１のスリーブは、一端部にヘッドを有し、また他端部に拡張可能なスリーブ部分を有し、前記拡張可能なスリーブ部分は、その中に開口を有し、
前記第２のスリーブは、一端部にヘッド部分を有し、また他端部にスリーブ部分を有し、前記第２のスリーブのスリーブ部分は、前記第１のスリーブの前記スリーブ部分の前記開口内に配置可能に構成され、前記第２のスリーブは、そこを通して延びる開口を有し、
前記ステム部材は、その一端部にヘッド部分を有し、前記ヘッド部分は、前記第１のスリーブの前記開口内に配置可能に構成され、
前記ステム部材はまた、前記ヘッド部分からその他端部へ延びるシャンクを有し、前記シャンクは、前記第２のスリーブの前記開口内に実体上配置可能に構成され、前記シャンクは、前記ステム部材を引くためのツールによって係合されるように適用される引くための部分を前記他端部に有し、
前記ツールが前記ステム部材を引くときに、前記ステム部材の前記ヘッド部分は、前記第２のスリーブの前記開口内に引き込まれ、これにより前記第２のスリーブのスリーブ部分は拡張され、前記第２のスリーブの拡張は次に前記第１のスリーブのスリーブ部分を拡張し、これにより前記第１のスリーブと前記第２のスリーブが一緒に結合されることを特徴とするファスナー。
【請求項１５】
前記ステムを前記第２のスリーブにロックする手段を更に備える請求項１４に記載のファスナー。
【請求項１６】
ハニカム材料と、第１のワークピースと、第２のワークピースと、ファスナーとの組み合わせであって、
前記ハニカム材料は、内外面を有した第１のハニカム外板と、内外面を有した第２のハニカム外板と、前記第１及び第２のハニカム外板の間に設けられたハニカム内装とを有し、前記ハニカム材料は、そこを通る開口を有し、
前記第１のワークピースは、前記第１のハニカム外板の外面に対して配置され、前記第１のワークピースは、そこを通る開口を有し、この開口は、前記ハニカム材料の開口と整列しており、
前記第２のワークピースは、前記第２のハニカム外板の外面に対して配置され、前記第２のワークピースは、そこを通る開口を有し、この開口は、前記ハニカム材料の開口と整列しており、
前記ファスナーは、前記第１のワークピースの開口内に配置可能に、且つ前記ハニカム材料の開口内に少なくとも部分的に配置可能に構成された第１のスリーブを有し、この第１のスリーブは、そこを部分的に通して延びる開口を有し、前記第１のスリーブの少なくとも一部分は、前記ハニカム材料の開口内で半径方向に拡張され、その手法で前記第１のスリーブを前記ハニカム材料に堅固に固定するように構成され、
前記ファスナーはまた、前記第２のワークピースの開口内に配置可能に、且つ前記ハニカム材料と前記第１のスリーブの開口内に少なくとも部分的に配置可能に構成された第２のスリーブを有し、この第２のスリーブは、そこを部分的に通して延びる開口を有し、前記第２のスリーブの少なくとも一部分は、前記第１のスリーブの開口内で半径方向に拡張され、その手法で前記第２のスリーブを前記第１のスリーブに堅固に固定するように構成されていることを特徴とする組み合わせ。
【請求項１７】
前記ファスナーは更に、ステム部材と、このステム部材を前記第２のスリーブにロックする手段とを含み、前記ステム部材は、ヘッド部分と、そこから延びたシャンク部分とを有し、前記ヘッド部分は、前記第２のスリーブの前記半径方向に拡張された部分の近くの前記第２のスリーブの開口内に配置可能に構成されている請求項１６に記載の組み合わせ。
【請求項１８】
前記第１及び第２のワークピースは、その中に設けられた座ぐりフライスを有し、これらの座ぐりフライスは、前記第１及び第２のワークピースの前記開口と連通し、前記第１及び第２のスリーブは、ヘッド部分を有し、前記第１のスリーブのヘッド部分は、前記第１のワークピースの座ぐりフライス内に配置可能に構成され、前記第２のスリーブのヘッド部分は、前記第２のワークピースの座ぐりフライス内に配置可能に構成されている請求項１７に記載の組み合わせ。
【請求項１９】
前記ロックする手段は、前記第２のスリーブのヘッド部分と前記ステム部材のシャンク部分との間に設けられている請求項１８に記載の組み合わせ。
【請求項２０】
第１及び第２のワークピースをハニカム材料に取り付ける方法であって、このハニカム材料は、第１のハニカム外板と、第２の第１のハニカム外板と、それらの間のハニカム内装とを有し、前記ハニカム材料は、そこを通る開口を有し、前記第１のワークピースは、そこを通る開口を有し、前記第２のワークピースは、そこを通る開口を有し、前記方法は、
ａ）前記第１のワークピースを前記第１のハニカム外板に対して配置して、前記第１のワークピースおよび前記ハニカム材料の開口を整列させる工程と、
ｂ）前記第２のワークピースを前記第２のハニカム外板に対して配置して、前記第２のワークピースおよび前記ハニカム材料の開口を整列させる工程と、
ｃ）第１のスリーブを、前記第１のワークピースの開口を通して、前記ハニカム材料の開口内に挿入する工程であって、前記第１のスリーブは、少なくともそこを部分的に通して延びる開口を有する工程と、
ｄ）ステム部材を、第２のスリーブの開口を通して挿入する工程であって、前記第２のスリーブの開口は、そこを完全に通して延び、前記ステム部材は、ヘッド部分と、そこから延びたシャンクとを有し、前記ヘッド部分は、前記第２のスリーブの開口の外側に配置される工程と、
ｅ）前記第２のスリーブを、前記第２のワークピースの開口を通して、前記ハニカム材料の開口内に、並びに前記第１のスリーブの開口内に挿入する工程であって、前記ステム部材のヘッド部分は、前記第１のスリーブの開口内に配置される工程と、
ｆ）前記ステム部材のシャンク部分を引く工程であって、前記ステム部材のヘッド部分は、前記第２のスリーブの開口に入って、前記第２のスリーブを、またさらに前記第１のスリーブを拡張し、前記第１及び第２のスリーブは一緒に取り付けられ、そして前記第１のスリーブおよび前記ハニカム材料は一緒に取り付けられる工程と、
ｇ）前記第２のスリーブと前記ステム部材の長尺なシャンク部分を一緒にロックする工程と
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム材料を、ハニカム自体を損傷することなく、他の構造に締結するためのファスナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハニカム材料は、航空機建造事業において広範囲に使用され、そして他の材料、例えば金属のシートに取り付けられて、航空機の構造を緊密に保持する。現在、ハニカム材料を他の材料に取り付けて航空機の構造を緊密に保持するために設計されたファスナーは僅かである。これらのファスナーを使用すると、多数の不利益が生じる。例えば、これらのファスナーは、非常に高価であって、設置するに扱いにくく、長い設置過程を必要とする。
【０００３】
かくして、ハニカム材料を他の材料に取り付けて航空機の構造を緊密に保持するためのものであって、従来技術のファスナー設計の不利益を克服するファスナーに対する要望が存在する。本発明は、そのようなファスナー設計を提供する。
【０００４】
［発明の目的および要約］
この発明の主たる目的は、ハニカム材料を他の材料に締結するためのリベットを提供することにある。このリベットは、現在同じ目的に使用されている他のファスナーと比べて設置するに迅速且つ容易である。
【０００５】
この発明のもう１つの目的は、ハニカム材料を他の材料に取り付けることに信頼性のあるハニカムリベットを提供することにある。
【０００６】
この発明のもう１つの目的は、ハニカム材料を、ハニカム自体を損傷することなく、他の材料に取り付けることが可能なハニカムリベットを提供することにある。
【０００７】
この発明の他の目的は、厚い材料に使用できるハニカムリベットを提供することにある。
【０００８】
この発明の更に他の目的は、ハニカム材料や、ハニカム材料が取り付けられる構造を押しつぶすことなく緊密且つ確実にクランプするハニカムリベットを提供することにある。
【０００９】
この発明のもう１つの目的は、ハニカム材料およびそこに取り付けられる構造を通して穿孔される単一の均一サイズの穴だけを必要とするハニカムリベットを提供することにある。これは、ハニカムリベットがハニカム材料を前記構造に効果的に取り付けるためである。
【００１０】
この発明の更に他の目的は、ハニカム材料およびそこに取り付けられる構造へのハニカムリベットの取り付けに先行して、ハニカムリベットが挿入される穴を提供することにある。この穴は、緊密ではなく、かくしてこの穴へのハニカムリベットの容易な挿入を可能とするものである。
【００１１】
簡単に、そして前述したことに従って、この発明は、ハニカムリベットと、このハニカムリベットを設置してハニカム材料を所望の構造に取り付ける方法を提供する。リベットは、この材料を通して穴を開けることによって設置される。リベットの裏側スリーブは、前記穴の一端を通して設置される。一方、前側スリーブは、そこを通して挿入されたステム部材と共に、前記穴の他端を通して設置される。この結果、ステム部材のヘッドと前側スリーブのスリーブ部分は、裏側スリーブのスリーブ部分内に配置される。その後、ステム部材のシャンク部分は引かれる。この結果、ステム部材のヘッドが前後スリーブのスリーブ部分を前記材料中に拡張して、リベットをその材料に取り付ける。ステム部材を続けて引くときにステム部材を前側スリーブにロックするためのロック用カラーも設けられている。
【００１２】
この発明の特徴は新規であると信じられ、以下で詳細に説明される。発明の構造および動作の組織および仕方は、その異なる目的及び利点と共に、添付の図面に関連してなされる以下の説明を参照することによって最も良く理解される。図面では、同様の参照符号は同様の要素を識別する。
【００１３】
［図示された実施形態の詳細な説明］
この発明は、異なる形態の実施形態を可能とするが、ここでは、この開示が発明の原理の例示として考えられ、そして発明を説明されたものとして限定することを意図したものではないという理解の下で、特定の実施形態が図面に示され、説明される。
【００１４】
ハニカムリベット１００の第１の実施形態は図１〜７に示され、またハニカムリベット３００の第２の実施形態は図８〜１１に示されている。同じ要素は、第１の実施形態では１００および２００番台の、そして第２の実施形態では３００および４００番台の同じ参照番号で示される。
【００１５】
先ず、図１〜７に示されたこの発明の第１の実施形態のハニカムリベット１００に注目する。第１の実施形態のハニカムリベット１００は、後側スリーブ１０２と、前側スリーブ１０４と、ステム部材１０６と、内部ロック用カラー１０８と、駆動用金床１１０とを備える。
【００１６】
図１に最も良く示されているように、ハニカムリベット１００の後側スリーブ１０２は、ヘッド部分１１２とスリーブ部分１１４とを有する。ヘッド部分１１２は、後側スリーブ１０２の第１端部１１６に配置され、またスリーブ部分１１４は、後側スリーブ１０２のヘッド部分１１２から後側スリーブ１０２の第２端部１１８へ延びている。ヘッド部分１１２は、後側スリーブ１０２の第１端部１１６において、外径Ｄ１を有する。ヘッド部分１１２は、後側スリーブ１０２の第１端部１１６からスリーブ部分１１４に向けて、内向きに先細りになっている。スリーブ部分１１４は、直径Ｄ１より小さな均一な外径Ｄ２を有する。
【００１７】
スリーブ部分１１４は、その中に開口１２０を有する。この開口は、後側スリーブ１０２の第２端部１１８から後側スリーブ１０２の第１端部１１６へ向けて延びているが、スリーブ部分１１４の全長にわたって延びてはいない。開口１２０は、スリーブ部分１１４の範囲内において、直径Ｄ２より小さな直径Ｄ３を有する。
【００１８】
図２に最も良く示されているように、ハニカムリベット１００の前側スリーブ１０４は、ヘッド部分１２２とスリーブ部分１２４とを有する。ヘッド部分１２２は、前側スリーブ１０４の第１端部１２６に配置され、またスリーブ部分１２４は、前側スリーブ１０４のヘッド部分１２２から前側スリーブ１０４の第２端部１２８へ延びている。ヘッド部分１２２は、前側スリーブ１０４の第１端部１２６において、外径Ｄ４を有する。外径Ｄ４は、外径Ｄ１と等しいことが好ましい。ヘッド部分１２２は、前側スリーブ１０４の第１端部１２６からスリーブ部分１２４の第１部分１３２の第１端部１３０に向けて、内向きに先細りになっている。スリーブ部分１２４の第１部分１３２は外径Ｄ５を有する。外径Ｄ５は、外径Ｄ２と等しく、且つ直径Ｄ４より小さいことが好ましい。スリーブ部分１２４の第１部分１３２の第２端部１３４は、スリーブ部分１２４の第２部分１３８の第１端部１３６に向けて先細りになっている。スリーブ部分１２４の第２部分１３８は、外径Ｄ６を有する。外径Ｄ６は、直径Ｄ３より僅かに小さいことが好ましい。前側スリーブ１０４のこの構成の目的は、ここで更に論じられる。
【００１９】
前側スリーブ１０４は、そこを通して延びる開口１４０を有する。この開口は、前側スリーブ１０４の第２端部１２８（これはスリーブ部分１２４の第２部分１３８の第２端部１４２でもある）からスリーブ部分１２４の第１端部１２６へ延びる。この開口１４０は、第１部分１４４と、第２部分１４６と、第３部分１４８とを有する。開口１４０の第１部分１４４は、前側スリーブ１０４の第１端部１２６に配置され、そして直径Ｄ７を有する。開口１４０の第１部分１４４は、前側スリーブ１０４のヘッド部分１２２の範囲内で広がっている。前側スリーブ１０４の第１端部１２６の近くで、第１部分１４４の開口の壁面１５０は、開口１４０の第２部分１４６に向けて内向きに先細りになっている。開口１４０の第２部分１４６は、直径Ｄ８を有する。直径Ｄ８は直径Ｄ７より小さい。開口１４０の第２部分１４６は、前側スリーブ１０４のヘッド部分１２２内からスリーブ部分１２４の第１部分１３２の第２端部１３４へ延びている。開口１４０の第３部分１４８は、スリーブ部分１２４の第２部分１３８の全長にわたって延び、そして直径Ｄ８より大きな直径Ｄ９を有する。直径Ｄ９は直径Ｄ８より大きいので、開口の肩部１５２が、開口１４０の第２及び第３部分１４６，１４８間において、開口１４０の範囲内に設けられる。
【００２０】
図３に最も良く示されているように、ステム部材１０６は、ステム部材１０６の第１端部１５６に大径のステムヘッド１５４を有し、またそこから延びる長尺なシャンク１５８を有する。大径のステムヘッド１５４は、後側スリーブ１０２の開口１２０の直径Ｄ３より僅かに小さな直径Ｄ１０を有する。大径のステムヘッド１５４は、長尺なシャンク１５８の第１部分１６０へ向けて内向きに先細りになっている。この第１部分１６０は、直径Ｄ１０より小さく、かつ前側スリーブ１０４の第３部分１４８における開口１４０の直径Ｄ９より僅かに小さな直径Ｄ１１を有する。
【００２１】
長尺なシャンク１５８の第２部分１６２は、長尺なシャンク１５８の第１部分１６０から延びている。この第２部分１６２は、直径Ｄ１１より小さな直径Ｄ１２を有する。この結果、長尺なシャンク１５８の第１及び第２部分１６０，１６２の間に肩部１６４が設けられる。直径Ｄ１２は、前側スリーブ１０４の第２部分１４６における開口１４０の直径Ｄ８より僅かに小さい。
【００２２】
長尺なシャンク１５８の第３部分１６６は、長尺なシャンク１５８の第２部分１６２から延びている。この第３部分１６６は、直径Ｄ１２より小さな直径Ｄ１３を有する。この結果、長尺なシャンク１５８の第２及び第３部分１６２，１６６の間に肩部１６８が設けられる。
【００２３】
長尺なシャンク１５８の第３部分１６６は、長尺なシャンク１５８の肩部１６８および第２部分１６２の近くに形成された環状ロック溝１７０を有する。長尺なシャンク１５８の第３部分１６６はまた、ステム部材１０６の第２端部１７４に近く、且つ長尺なシャンク１５８の肩部１６８および第２部分１６２から遠くに、引くための部分１７２を有する。この第３部分１６６には、複数の環状プル溝が設けられ、通常のプルタイプのツールまたはセッティングツールによって把持される。このようなツールは従来周知であり、それ故、簡略化のためにその詳細は省略されている。第３部分１６６は更に、環状ロック溝１７０と引くための部分１７２の間ではあるが、環状ロック溝１７０の近くにブレーク切り込み１７９を有する。
【００２４】
図４に最も良く示されているように、内部ロック用カラー１０８は、増加された厚さのロック用ボス１８０を有する。このボスは、環状ロック溝１７０に嵌入する。内部ロック用カラー１０８の減少された厚さのロックスリーブ部分１８２は、ステム部材１０６の第２端部１７４に向けて、長尺なステムシャンク１５８の第３部分１６６に沿って延びている。内部ロック用カラー１０８は均一な円筒形の構成であって、内部ロック用カラー１０８がその上に配置された長尺なステムシャンク１５８の第３部分１６６は、好ましくは長尺なステムシャンク１５８の第２部分１６２の直径Ｄ１２と同じサイズの直径を有する。内部ロック用カラー１０８は、冷間可変形材料、例えばＡ−２８６のような析出硬化ステンレス鋼によって形成されることが好ましい。これは、インコ・アロイ・インターナショナル社によって製造されたＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）として良く知られるニッケル、クロムおよび鉄を含有する合金である。
【００２５】
図４に最も良く示されているように、駆動用金床１１０は、円盤状であって、その内径は長尺なシャンク１５８の第３部分１６６の直径Ｄ１３より僅かに大きい。
【００２６】
ハニカムリベット１００は、ハニカム材料１８４を、少なくとも第１のワークピース１８６に、またここで説明されるように、第１及び第２のワークピース１８６，１８８の間に取り付けることに使用される。ハニカム材料１８４は、内外面１９２，１９４を有する第１のハニカム外板１９０と、内外面１９８，２００を有する第２のハニカム外板１９６と、第１のハニカム外板１９０の内面１９２と第２のハニカム外板１９６の外面２００との間に設けられたハニカム内装２０２とを備える。第１のワークピース１８６、例えば航空機用フレームは、内外面２０４，２０６を有し、ハニカム材料１８４の第２の外板１９６に対して配置される。このとき、第２の外板１９６の内面１９８は、第１のワークピース１８６の外面２０６に対して配置される。第２のワークピース１８８、例えば航空機用外装パネルは、内外面２０８，２１０を有し、ハニカム材料１８４の第１の外板１９０に対して配置される。このとき、第１の外板１９０の外面１９４は、第２のワークピース１８８の内面２０８に対して配置される。ハニカム材料１８４は、アルミまたはチタンのいずれかで形成されることが好ましい。
【００２７】
ハニカムリベット１００を利用してハニカム材料１８４を第１及び第２のワークピース１８６，１８８間に取り付ける動作が、図４〜７に関連して論じられる。
【００２８】
均一な直径の穴２１２が、第１のワークピース１８６、ハニカム材料１８４および第２のワークピース１８８を通して穿孔される。この均一な直径は、後側スリーブ１０２のスリーブ部分１１４の直径Ｄ２および前側スリーブ１０４のスリーブ部分１２４の第２部分１３８の直径Ｄ６より僅かに大きい。第１及び第２のワークピース１８６，１８８双方の穴２１２内に、それぞれ座ぐりフライス２１４，２１６が形成されている。座ぐりフライス２１６は前側スリーブ１０４のヘッド部分１２２に適応したサイズであるのに対し、座ぐりフライス２１４は後側スリーブ１０２のヘッド部分１１２に適応したサイズである。均一な直径の穴２１２の穿孔は、従来から行われているように、異なる直径の穴を穿孔するために、先金サイズを変更する必要性、あるいは１より多いツールに対する必要性を回避するので、時間節約になる。
【００２９】
穴２１２および座ぐりフライス２１４，２１６がハニカム材料１８４およびワークピース１８６，１８８内に形成された後に、ハニカムリベット１００は、穴２１２および座ぐりフライス２１４，２１６内に配置される。
【００３０】
後側スリーブ１０２は、そのスリーブ部分１１４を、第１のワークピース１８６、ハニカム材料１８４の第２外板１９６を通して穴２１２に挿入し、更にハニカム材料１８４のハニカム内装２０２に挿入することによって、穴２１２内に位置決めされる。この結果、後側スリーブ１０２のヘッド部分１１２は、座ぐりフライス２１４内に位置決めされ、そしてヘッド部分１１２は、第１のワークピース１８６の内面２０４と面一になる。後側スリーブ１０２は、穴２１２内に容易に挿入される。これは、後側スリーブ１０２のスリーブ部分１１４の直径Ｄ２が、穴２１２の直径より小さいからである。
【００３１】
ステム部材１０６の長尺なシャンク１５８の第３部分１６６を前側スリーブ１０４の開口１４０の第３部分１４８内に挿入することにより、ステム部材１０６は、その上に配置された内部ロック用カラー１０８と共に、前側スリーブ１０４内に配置される。大径のステムヘッド１５４の直径Ｄ１０は、開口１４０の第３部分１４８の直径Ｄ９より大きいので、大径のステムヘッド１５４は、前側スリーブ１０４の開口１４０内で拡張することはないが、むしろ前側スリーブ１０４の第２端部１２８に接する。かくして、直径Ｄ１１を有する長尺なシャンク１５８の第１部分１６０は、直径Ｄ９を有する開口１４０の第３部分１４８内に配置される。直径Ｄ１２を有する長尺なシャンク１５８の第２部分１６２は、いずれも直径Ｄ８を有する開口１４０の第３部分１４８および開口１４０の第２部分１４６内に配置される。長尺なシャンク１５８の第３部分１６６上に配置された内部ロック用カラー１０８は、開口１４０の第２部分１４６内に配置される。直径Ｄ１３を有する長尺なシャンク１５８の第３部分１６６は、開口１４０の第２部分１４６、開口１４０の第１部分１４４内に配置され、そして前側スリーブ１０４のヘッド部分１２２を超えて延びている。
【００３２】
後側スリーブ１０２が穴２１２内に配置された後に、前側スリーブ１０４とステム部材１０６の組み合わせは、穴２１２内に配置される。これは、上述したように、ステム部材１０６の大径のステムヘッド１５４および前側スリーブ１０４のスリーブ部分１２４を、第２のワークピース１８８、ハニカム材料１８４の第１外板１９０を通して穴２１２に挿入し、更にハニカム材料１８４のハニカム内装２０２に挿入することによって行われる。このとき、前側スリーブ１０４のヘッド部分１２２は座ぐりフライス２１６内に配置され、ヘッド部分１２２は第２のワークピース１８８の外面２１０と面一になる。また、ステム部材１０６の大径のステムヘッド１５４および前側スリーブ１０４のスリーブ部分１２４の第２部分１３８の一部分は、後側スリーブ１０２のスリーブ部分１１４の開口１２０内に配置される。前側スリーブ１０４の構成は、前側スリーブ１０４が均一な直径の穴２１２に適応できるようにする。前側スリーブ１０４のスリーブ部分１２４は、その第１及び第２部分１３２，１３８の間でテーパ付けされている。これは、その第２部分１３８が後側スリーブ１０２のスリーブ部分１１４の開口１２０内に挿入され得るようにするためである。後側スリーブ１０２のスリーブ部分１１４とステム部材１０６の大径のステムヘッド１５４との間には、ギャップ２１８が形成されている。このギャップ２１８は、設置に起因した前および後側スリーブ１０４，１０２の拡張に対し必要とされる。これは、ハニカム構造では容易に満足される。
【００３３】
駆動用金床１１０は、長尺なシャンク１５８の第３部分１６６の回りに配置され、前側スリーブ１０４の第１端部１２６に接する。
【００３４】
ハニカムリベット１００が穴２１２内に配置された後に、通常のプルタイプのツール１７８が長尺なシャンク１５８の第３部分１６６の回りに配置される。この結果、図４に示されるように、ツールの一端部が駆動用金床１１０に対して、堅固で安定した圧力を駆動用金床１１０に加え、前側スリーブ１０４のヘッド部分１２２を穴２１２の座ぐりフライス２１６内に配置する。駆動用金床１１０は、消耗用のプルツール部品の摩耗および交換をなくして、プルツール１７８の寿命をかなり延長する。
【００３５】
図５に示されるように、プルタイプのツール１７８は、前および後側スリーブ１０２，１０４の双方を正しい位置に保持するために下向きの圧縮力Ｆ１を駆動用金床１１０に加えながら、同時に上向きの張力Ｆ２をステム部材１０６の長尺なシャンク１５８の引くための部分１７２に加える。力Ｆ２によって、大径のステムヘッド１５４は、前側スリーブ１０４のスリーブ部分１２４の第２部分１３８を前側スリーブ１０４の第２端部１２８の近くで膨径し、これが次に後側スリーブ１０２のスリーブ部分１１４を後側スリーブ１０２の第２端部１１８の近くで膨径する。前および後側スリーブ１０４，１０２のスリーブ部分１２４，１１４の膨径は、前および後側スリーブ１０４，１０２が互いにロックすること、並びにハニカムリベット１００のジョイントをハニカム材料１８４内で締結することをそれぞれ可能にする。
【００３６】
図６に示されているように、プルツール１７８が力Ｆ２をステム部材１０６の長尺なシャンク１５８の引くための部分１７２に加え続けると、内部ロック用カラー１０８のロックスリーブ部分１８２は、駆動用金床１１０と接触する。この結果、内部ロック用カラー１０８のロックスリーブ部分１８２は変形して、前側スリーブ１０４の開口１４０の第１部分１４４内を満たす。前側スリーブ１０４の開口１４０の第１部分１４４内への内部ロック用カラー１０８の変形は、ステム部材１０６と前側スリーブ１０４とを一緒に確実にロックする。内部ロック用カラー１０８は、ジョイントの一体化と信頼性を強化するもので、設置後に見ることができる。内部ロック用カラー１０８はまた、ステム部材１０６が揺動することを防止し、更に正しい位置に保持されているので、ハニカムリベット１００にかかる剪断負荷を保証することを助ける。
【００３７】
プルツール１７８によって力Ｆ２を連続して加えると、ステム部材１０６の長尺なシャンク１５８は、ブレーク切り込み１７９で破断して、図７に示されるように、平坦でバリのない設置となる。
【００３８】
次に、図８〜１１に示されたハニカムリベット３００の第２の実施形態に注目する。第２の実施形態のハニカムリベット３００は、後側スリーブ３０２と、前側スリーブ３０４と、ステム部材３０６と、外部ロック用カラー３０９と、シフト用ワッシャ３１１とを備える。
【００３９】
ハニカムリベット３００の後側スリーブ３０２、前側スリーブ３０４およびステム部材３０６は、ハニカムリベット１００の後側スリーブ１０２、前側スリーブ１０４およびステム部材１０６と同一であり、従って、これらの説明は繰り返されない。同様に、ハニカム材料３８４およびワークピース３８６，３８８は、ハニカム材料１８４およびワークピース１８６，１８８と同一であり、従って、その説明は繰り返されない。
【００４０】
図８に最もよく示されているように、外部ロック用カラー３０９は、環状の円筒形状を有し、そしてハニカムリベット３００をセットあるいはロックすることに使用される。外部ロック用カラー３０９は、ブレークネック３７９と引くための部分３７２との間において、長尺なシャンク３０６の第３部分３６６の回りに配置される。外部ロック用カラー３０９は、長尺なシャンク３０６の第３部分３６６の直径Ｄ１３より僅かに大きな内径と、この内径より大きく且つ前側スリーブ３０４内の開口３４０の第１部分３４４の直径Ｄ７より僅かに小さい外径とを有する。外部ロック用カラー３０９は、冷間可変形材料、例えばＡ−２８６のような析出硬化ステンレス鋼によって形成されることが好ましい。これは、インコ・アロイ・インターナショナル社によって製造されたＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）として良く知られるニッケル、クロムおよび鉄を含有する合金である。
【００４１】
図８に最も良く示されているように、シフト用ワッシャ３１１は、上側ワッシャ要素４２０と下側ワッシャ要素４２２とを有する。これらの要素は、図示のように同心的に配置されているが、軸方向には互いにオフセットされている。上側ワッシャ要素４２０と下側ワッシャ要素４２２を一緒に結合することに、剪断部４２４が使用される。以下で更に明らかになるように、上側ワッシャ要素４２０は、剪断部４２４の剪断または破損時に、下側ワッシャ要素４２２の内部寸法または構成内にスライド自在に嵌合可能なサイズである。
【００４２】
ハニカムリベット３００を利用してハニカム材料３８４を第１及び第２のワークピース３８６，３８８間に取り付ける動作が、図８〜１１に関連して論じられる。
【００４３】
均一な直径の穴４１２が、第１のワークピース３８６、ハニカム材料３８４および第２のワークピース３８８を通して穿孔される。この均一な直径は、後側スリーブ３０２のスリーブ部分３１４の直径Ｄ２および前側スリーブ３０４のスリーブ部分３２４の第２部分３３８の直径Ｄ６より僅かに大きい。第１及び第２のワークピース３８６，３８８双方の穴４１２内に、それぞれ座ぐりフライス４１４，４１６が形成されている。座ぐりフライス４１６は前側スリーブ３０４のヘッド部分３２２に適応したサイズであるのに対し、座ぐりフライス４１４は後側スリーブ３０２のヘッド部分３１２に適応したサイズである。均一な直径の穴４１２の穿孔は、従来から行われているように、異なる直径の穴を穿孔するために、先金サイズを変更する必要性、あるいは１より多いツールに対する必要性を回避するので、時間節約になる。
【００４４】
穴４１２および座ぐりフライス４１４，４１６がハニカム材料３８４およびワークピース３８６，３８８内に形成された後に、ハニカムリベット３００は、穴４１２および座ぐりフライス４１４，４１６内に配置される。
【００４５】
後側スリーブ３０２は、そのスリーブ部分３１４を、第１のワークピース３８６、ハニカム材料３８４の第２外板３９６を通して穴４１２に挿入し、更にハニカム材料３８４のハニカム内装４０２に挿入することによって、穴４１２内に位置決めされる。この結果、後側スリーブ３０２のヘッド部分３１２は、座ぐりフライス４１４内に位置決めされ、そしてヘッド部分３１２は、第１のワークピース３８６の内面３０４と面一になる。後側スリーブ３０２は、穴４１２内に容易に挿入される。これは、後側スリーブ３０２のスリーブ部分３１４の直径Ｄ２が、穴４１２の直径より小さいからである。
【００４６】
ステム部材３０６の長尺なシャンク３５８の第３部分３６６を前側スリーブ３０４の開口３４０の第３部分３４８内に挿入することにより、ステム部材３０６は、前側スリーブ３０４内に配置される。大径のステムヘッド３５４の直径Ｄ１０は、開口３４０の第３部分３４８の直径Ｄ９より大きいので、大径のステムヘッド３５４は、前側スリーブ３０４の開口３４０内で拡張することはないが、むしろ前側スリーブ３０４の第２端部３２８に接する。かくして、直径Ｄ１１を有する長尺なシャンク３５８の第１部分３６０は、直径Ｄ９を有する開口３４０の第３部分３４８内に配置される。直径Ｄ１２を有する長尺なシャンク３５８の第２部分３６２は、いずれも直径Ｄ８を有する開口３４０の第３部分３４８および開口３４０の第２部分３４６内に配置される。直径Ｄ１３を有する長尺なシャンク３５８の第３部分３６６は、開口３４０の第２部分３４６、開口３４０の第１部分３４４内に配置され、そして前側スリーブ３０４のヘッド部分３２２を超えて延びる。
【００４７】
後側スリーブ３０２が穴４１２内に配置された後に、前側スリーブ３０４とステム部材３０６の組み合わせは、穴４１２内に配置される。これは、上述したように、ステム部材３０６の大径のステムヘッド３５４および前側スリーブ３０４のスリーブ部分３２４を、第２のワークピース３８８、ハニカム材料３８４の第１外板３９０を通して穴４１２に挿入し、更にハニカム材料３８４のハニカム内装４０２に挿入することによって行われる。このとき、前側スリーブ３０４のヘッド部分３２２は座ぐりフライス４１６内に配置され、ヘッド部分３２２は第２のワークピース３８８の外面４１０と面一になる。また、ステム部材３０６の大径のステムヘッド３５４および前側スリーブ３０４のスリーブ部分３２４の第２部分３３８の一部分は、後側スリーブ３０２のスリーブ部分３１４の開口３２０内に配置される。前側スリーブ３０４の構成は、前側スリーブ３０４が均一な直径の穴４１２に適応できるようにする。前側スリーブ３０４のスリーブ部分３２４は、その第１及び第２部分３３２，３３８の間でテーパ付けされている。これは、その第２部分３３８が後側スリーブ３０２のスリーブ部分３１４の開口３２０内に挿入され得るようにするためである。後側スリーブ３０２のスリーブ部分３１４とステム部材３０６の大径のステムヘッド３５４との間には、ギャップ４１８が形成されている。このギャップ４１８は、設置に起因した前および後側スリーブ３０４，３０２の拡張に対し必要とされる。これは、ハニカム構造では容易に満足される。
【００４８】
外部ロック用カラー３０８は、長尺なシャンク３５８の第３部分３６６の回りに配置される。このとき、外部ロック用カラー３０８は、前側スリーブ３０４の開口３４０の第１部分３４４に近接して、あるいは部分的にその中に配置される。
【００４９】
シフト用ワッシャ３１０は、長尺なシャンク３５８の第３部分３６６の回りに配置される。このとき、下側ワッシャ要素４２２の底面４２６は、前側スリーブ３０４の第１端部３２６に接し、また上側ワッシャ要素４２０の底面４２８は、外部ロック用カラー３０８に接する。
【００５０】
ハニカムリベット３００が穴４１２内に配置された後に、通常のプルタイプのツール３７８が長尺なシャンク３５８の第３部分３６６の回りに配置される。この結果、図８に示されるように、ツールの一端部がシフト用ワッシャ３１１の上側ワッシャ要素４２０の上面４３０に接して、堅固で安定した圧力をシフト用ワッシャ３１１に加え、前側スリーブ３０４のヘッド部分３２２を穴４１２の座ぐりフライス４１６内に配置する。シフト用ワッシャ３１１は、消耗用のプルツール部品の摩耗および交換をなくして、プルツール３７８の寿命をかなり延長し、しかもここで説明されるようなもう１つの機能を果たす。
【００５１】
図９に示されるように、プルタイプのツール３７８は、前および後側スリーブ３０２，３０４の双方を正しい位置に保持するために下向きの圧縮力Ｆ１をシフト用ワッシャ３１１に加えながら、同時に上向きの張力Ｆ２をステム部材３０６の長尺なシャンク３５８の引くための部分３７２に加える。力Ｆ２によって、大径のステムヘッド３５４は、前側スリーブ３０４のスリーブ部分３２４の第２部分３３８を前側スリーブ３０４の第２端部３２８の近くで膨径し、これが次に後側スリーブ３０２のスリーブ部分３１４を後側スリーブ３０２の第２端部３１８の近くで膨径する。前および後側スリーブ３０４，３０２のスリーブ部分３２４，３１４の膨径は、前および後側スリーブ３０４，３０２が互いにロックすること、並びにハニカムリベット３００のジョイントをハニカム材料３８４内で締結することをそれぞれ可能にする。
【００５２】
図１０に示されているように、プルツール３７８が力Ｆ１をシフト用ワッシャ３１１の上側ワッシャ要素４２０に加え続けると、この力Ｆ１は剪断部４２４の剪断強度に打ち勝って、上側ワッシャ要素４２０が下側ワッシャ要素４２２から剪断される。上側ワッシャ要素４２０が下側ワッシャ要素４２２から剪断され、且つプルツール３７８が力Ｆ１を上側ワッシャ要素４２０に加えるに従い、上側ワッシャ要素４２０は外部ロック用カラー３０９内へ下向きに押し込まれる。外部ロック用カラー３０９は、このようにして前側スリーブ３０４の開口３４０の第１部分３４４内へ、またステム部材３０６の環状ロック溝３７０内へと変形させられる。外部ロック用カラー３０９の、前側スリーブ３０４の開口３４０の第１部分３４４内への変形およびステム部材３０６の環状ロック溝３７０内への変形は、ステム部材３０６と前側スリーブ３０４を一緒に確実にロックする。外部ロック用カラー３０８は、ジョイントの一体化と信頼性を強化するもので、設置後に見ることができる。外部ロック用カラー３０８はまた、ステム部材３０６が揺動することを防止し、更に正しい位置に保持されているので、ハニカムリベット３００にかかる剪断負荷を保証することを助ける。
【００５３】
プルツール３７８によって力Ｆ２を連続して加えると、ステム部材３０６の長尺なシャンク３５８は、ブレーク切り込み３７９で破断して、図１１に示されるように、平坦でバリのない設置となる。
【００５４】
さらに、シフト用ワッシャ３１１は、それ自身の内部へ崩壊するので、回収および除去が容易な中実のワッシャが残される。
【００５５】
かくして、本発明の実施形態のハニカムリベット１００，３００は、ハニカム材料を他の材料に締結するためのもであって、現在同じ目的に使用されている他のファスナーと比べて設置するに迅速且つ容易なリベットを提供する。
【００５６】
本発明の実施形態が図示され説明されているが、当業者は、前述の開示および添付された請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく種々の修正を工夫することが予測される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の第１及び第２の実施形態双方のハニカムリベットの後側スリーブの立側断面図である。
【図２】第１及び第２の実施形態双方のハニカムリベットの前側スリーブの立側断面図である。
【図３】第１及び第２の実施形態双方のハニカムリベットの長尺なステムの立側面図である。
【図４−７】本発明のハニカムリベットの第１の実施形態の断面図であり、このハニカムリベットのワークピースへの取り付けを描いている。
【図８−１１】本発明のハニカムリベットの第２の実施形態の断面図であり、このハニカムリベットのワークピースへの取り付けを描いている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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