(57)【要約】  複数のワークピース(20)(22)を締結するための２ピース型ブラインドファスナー(10)であって、一方の端部に拡大スリーブヘッド(26)を有する中空スリーブ(12)と、前記スリーブヘッドとは反対側の端部に拡大剪断リング(46)及びそれに続く小径の細長い保持部(48)を有するピン(14)とを含んでいる。剪断リングは、ピンとスリーブの間で相対的な力が軸方向に加えられると、スリーブに当接してその中を移動してチューリップ形状のブラインドヘッドを形成し、ワークピースの内側つまりブラインド側シートのライン(64)の近傍で剪断されるようにしている。保持部は、ピンシャンク部(40)と共に剪断リングの中を移動する。剪断リングは、最終的に保持部の上に位置しており、その位置は、ワークピースの合計厚さによって決まる。これにより、ワークピースの内側つまりブラインド側にて、ピンとスリーブの間にクランプ・ロック部が形成される。ピンとスリーブによって最終的に形成されたクランプ・ロック部により、ピンとスリーブはロックされる。
2005514566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有しており、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有し、ピンシャンク部は、スリーブの貫通孔に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールにより、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な力を軸方向に加えることができるようになし、
スリーブの貫通孔は、スリーブシャンク部の中に大径孔部と、該大径孔部に近接して小径孔部を有し、大径孔部と小径孔部の接続部に、径方向内向きに延びるスリーブストッパー肩部を形成し、
前記ピンは、ピンシャンク部に隣接する位置に、直径がピンシャンク部よりも大きいピン肩部を有し、
ピン肩部とピンシャンク部の接続部によって、ピンストッパー肩部が構成され、
該ピンストッパー肩部に近接してロック溝が設けられ、
ピンとスリーブの間で軸方向に相対的な力が加えられたとき、ピンヘッドセグメントは、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側の位置にブラインドヘッドが形成されるようになし、
ピンストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部と接触可能であり、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋された小径の保持部を有し、
前記保持部は、複数の溝とクレストを含んでおり、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、軸方向の相対的な力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブシャンク部を通って移動し、ピンストッパー肩部がスリーブストッパー肩部と接触してロックを形成するようになし、
前記剪断リングは、クレストの直径より小さい所定直径の孔が形成されるように、剪断面で剪断されることができるようになし、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングと接触して、ブラインドヘッドにロックが形成されるようになし、
ピンストッパー肩部とスリーブストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部の材料を、略径方向内向きにロック溝の中へ移動させる接触面手段を有しており、スリーブの中を通るピンの軸方向の移動を停止するために、ピンとスリーブをロックして、スリーブ上にストッパー面が最終的に形成されるようにしたブラインド型ファスナー。
【請求項２】
剪断リングは、スリーブシャンク部の大径孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにした請求項１に記載のファスナー。
【請求項３】
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、チューリップ型ブラインドヘッドの形成を開始するために、スリーブシャンク部の大径孔部への移動が容易に行われるように硬度が低下する勾配を有している請求項１に記載のファスナー。
【請求項４】
剪断リングは、スリーブシャンク部の大径孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにしており、
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、支持リングを形成するために、大径孔部の内面から材料の剪断が容易に行われるように硬度が低下する勾配を有している請求項１に記載のファスナー。
【請求項５】
剪断リングは、スリーブシャンク部の大径孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにしており、
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、チューリップ型ブラインドヘッドの形成を開始するために、スリーブシャンク部の大径孔部への剪断リングの移動が容易に行われるように、また、支持リングを形成するために、大径孔部の内面から材料の剪断が容易に行われるように硬度が低下する勾配を有している請求項１に記載のファスナー。
【請求項６】
保持部のクレストは、剪断リングから後方に向けて直径が大きくなる請求項１に記載のファスナー。
【請求項７】
保持部のクレストは、剪断リングから後方に向けて直径及び幅が大きくなる請求項１に記載のファスナー。
【請求項８】
外側ワークピースは、所定の大きさの引張強度を有する金属材料から作られており、
拡大スリーブヘッドは、突出型であって、スリーブヘッドの下面の径方向外端部に、外側ワークピースの外側面と接触可能なリング部を有しており、
前記リング部は、外側面が、外側ワークピースの材料が有する引張強度の少なくとも約４０％〜５０％で、且つ、外側面及び／又はリング部の降伏が起こる強度を越えない支持応力をもたらすことのできる支持面積を有する請求項１に記載のファスナー。
【請求項９】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有し、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有し、ピンシャンク部は、スリーブの孔の中に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールによって、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な力を軸方向に加えることができるようになし、
前記ピンシャフトは、前記プル部をピンシャンク部の残部に接続する破断用溝を有しており、
スリーブの貫通孔は、大径孔部と、該大径孔部に近接して小径孔部を有し、大径孔部と小径孔部の接続部に、径方向内向きに延びるスリーブストッパー肩部を形成し、
前記ピンは、ピンシャンク部に隣接する位置に、直径がピンシャンク部よりも大きいピン肩部を有し、
ピン肩部とピンシャンク部の接続部によって、ピンストッパー肩部が構成され、
該ピンストッパー肩部に近接してロック溝が設けられ、
ピンとスリーブの間で軸方向に相対的な力が加えられたとき、ピンヘッドセグメントは、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側の位置にブラインドヘッドが形成されるようになし、
ピンストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部と接触可能であり、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋された小径の保持部を有し、
前記保持部は、複数の溝とクレストを含んでおり、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、軸方向の相対的な力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブシャンク部を通って移動し、ピンストッパー肩部がスリーブストッパー肩部と接触してロックを形成するようになし、
前記剪断リングは、クレストの直径より小さい所定直径の開口が形成されるように、なし、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングと接触して、ブラインドヘッドにロックを形成するようになし、
ピンストッパー肩部とスリーブストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部の材料を、略径方向内向きにロック溝の中へ移動させる接触面手段を有しており、スリーブの中を通るピンの軸方向の移動を停止するために、ピンとスリーブをロックして、スリーブ上にストッパー面が最終的に形成されるようにし、スリーブストッパー肩部の少なくとも一部分は、大孔部の径方向に面する部分とは径方向に離間しており、これによって、ピンストッパー肩部によるスリーブストッパー肩部の材料の径方向内向きの移動が容易に行われると共に、スリーブストッパー肩部の径方向の拡大は阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力が、スリーブストッパー肩部の材料をピンのロック溝へ移動させることのできる力を超えて所定の大きさに達した時、ピンシャンク部は破断用溝で切断されるようになし、
スリーブストッパー肩部は、拡大スリーブヘッドの領域内に全体が位置することにより、スリーブストッパー肩部が変形してロック溝に進入するときに、スリーブの径方向の拡大が抑えられるようにしており、
スリーブヘッドは、軸方向に所定長さを有しており、
破断用溝は、ロック溝から、軸方向に最大離間した位置に存することにより、軸方向に所定の大きさの力が作用したときに、ロック溝の歪が妨げられるようになし、
ロック溝及び破断用溝が最終的にスリーブヘッドのほぼ領域内に位置するように、軸方向の最大離間距離を、スリーブヘッドの軸方向の前記所定長さに略等しくなるようにしているブラインド型ファスナー。
【請求項１０】
保持部のクレストは、剪断リングから後方に向けて直径が大きくなる請求項９に記載のファスナー。
【請求項１１】
スリーブストッパー肩部の少なくとも一部分は、大径孔部の径方向に面する部分とは径方向に離間しており、これによって、ピンストッパー肩部によるスリーブストッパー肩部の材料の径方向内向きの移動が容易に行われると共に、スリーブストッパー肩部の径方向の拡大は阻止されるようにしている請求項９に記載のファスナー。
【請求項１２】
外側ワークピースは、所定の大きさの引張強度を有する金属材料から作られており、
拡大スリーブヘッドは、突出型であって、スリーブヘッドの下面の径方向外端部に、外側ワークピースの外側面と接触可能なリング部を有しており、
前記リング部は、外側面が、外側ワークピースの材料が有する引張強度の少なくとも約４０％〜５０％で、且つ、外側面及び／又はリング部の降伏が起こる強度を越えない支持応力をもたらすことのできる支持面積を有する請求項９に記載のファスナー。
【請求項１３】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有し、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有し、ピンシャンク部は、スリーブの孔の中に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールによって、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な軸方向の力を加えることができるようになし、
ピンヘッドセグメントは、ピンとスリーブの間に相対的な軸方向の力が加えられたとき、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側にブラインドヘッドが形成されるようになし、
スリーブとピンの間の所定位置にて、スリーブとピンの間で前ロックを形成するロック手段が、スリーブとピンに連繋可能に配備され、
ピンヘッドセグメントは、直径がスリーブの孔径よりも大きく、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋され、該剪断リングに接触して把持できる小径の保持及び把持部を有し、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、軸方向の相対的な力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブシャンク部を通って移動し、スリーブとピンは所定位置にて前ロックを形成するようになし、
前記剪断リングは、保持部の直径より小さい所定直径の開口が形成されるように、剪断面で剪断されることができるようになし、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持及び把持部は、剪断リングを通って移動し、当接する剪断リングを把持して、ブラインドヘッドにロックを形成するようにしているブラインド型ファスナー。
【請求項１４】
保持部は、複数の溝及びクレストを含んでおり、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングと接触して、ブラインドヘッドにロックを形成するようにしている請求項１３に記載のファスナー。
【請求項１５】
保持部は、複数の溝及びクレストを含み、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングと接触して、ブラインドヘッドにロックを形成するようになし、
保持部のクレストの直径は、剪断リングに形成される開口の直径よりも大きく、且つ剪断リングから後方に向けて大きくなる請求項１３に記載のファスナー。
【請求項１６】
剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部の孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにした請求項１３に記載のファスナー。
【請求項１７】
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、チューリップ型ブラインドヘッドの形成を開始するめに、スリーブシャンク部の大径孔部への移動が容易に行われるように硬度が低下する勾配を有している請求項１３に記載のファスナー。
【請求項１８】
剪断リングは、スリーブシャンク部の大径孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにしており、
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、支持リングを形成するために、大径孔部の内面から材料の剪断が容易に行われるように硬度が低下する勾配を有している請求項１３に記載のファスナー。
【請求項１９】
剪断リングは、スリーブシャンク部の大径孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにしており、
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、チューリップ型ブラインドヘッドの形成を開始するために、スリーブシャンク部の大径孔部への剪断リングの移動が容易に行われるように、また、支持リングを形成するために、大径孔部の内面から材料の剪断が容易に行われるように硬度が低下する勾配を有している請求項１３に記載のファスナー。
【請求項２０】
保持部は複数のクレストを含んでおり、該クレストは、剪断リングから後方に向けて直径が大きくなる請求項１３に記載のファスナー。
【請求項２１】
保持部は複数のクレストを含んでおり、該クレストは、剪断リングから後方に向けて直径及び幅が大きくなる請求項１３に記載のファスナー。
【請求項２２】
外側ワークピースは、所定の大きさの引張強度を有する金属材料から作られており、
拡大スリーブヘッドは、突出型であって、スリーブヘッドの下面の径方向外端部に、外側ワークピースの外側面と接触可能なリング部を有しており、
前記リング部は、外側面が、外側ワークピースの材料が有する引張強度の少なくとも約４０％〜５０％で、且つ、外側面及び／又はリング部の降伏が起こる強度を越えない支持応力をもたらすことのできる支持面積を有する請求項１３に記載のファスナー。
【請求項２３】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有し、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有し、ピンシャンク部は、スリーブの孔の中に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールによって、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な力を軸方向に加えることができるようになし、
ピンヘッドセグメントは、ピンとスリーブの間に相対的な力が軸方向に加えられたとき、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側にブラインドヘッドが形成されるようになし、
スリーブとピンの間の所定位置にて、スリーブとピンの間でロックを形成するロック手段が、スリーブとピンに連繋可能に配備され、
外側ワークピースは、所定の大きさの引張強度を有する金属材料から作られており、
拡大スリーブヘッドは、突出型であって、スリーブヘッドの下面の径方向外端部に、外側ワークピースの外側面と接触可能なリング部を有しており、
前記リング部は、外側面が、外側ワークピースの材料が有する引張強度の少なくとも約４０％〜５０％で、且つ、外側面及び／又はリング部の降伏が起こる強度を越えない支持応力をもたらすことのできる支持面積を有しているブラインド型ファスナー。
【請求項２４】
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋された小径の保持部を有し、
前記保持部は、複数の溝とクレストを含んでおり、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、相対的な軸方向の力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
相対的な軸方向の力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブとピンが所定位置で前ロックを形成するまで、スリーブシャンク部を通って移動するようになし、
前記剪断リングは、クレストの直径より小さい所定直径の開口が形成されるように、剪断面で剪断されることができるようになし、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングと接触して、ブラインドヘッドにロックを形成するようにしている請求項２３に記載のブラインド型ファスナー。
【請求項２５】
剪断リングは、スリーブシャンク部の前記孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにしている請求項２４に記載のブラインド型ファスナー。
【請求項２６】
剪断リングは、スリーブシャンク部の大径孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにしており、
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、チューリップ型ブラインドヘッドの形成を開始するために、スリーブシャンク部の大径孔部への剪断リングの移動が容易に行われるように、また、支持リングを形成するために、大径孔部の内面から材料の剪断が容易に行われるように硬度が低下する勾配を有している請求項２４に記載のファスナー。
【請求項２７】
保持部は、剪断リングから後方に向けて直径及び幅が大きくなる請求項２７に記載のファスナー。
【請求項２８】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有しており、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有し、ピンシャンク部は、スリーブの貫通孔に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールにより、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な力を軸方向に加えることができるようになし、
スリーブの貫通孔は、スリーブシャンク部の中に大径孔部と、該大径孔部に近接して小径孔部を有し、大径孔部と小径孔部の接続部に、径方向内向きに延びるスリーブストッパー肩部を形成し、
前記ピンは、ピンシャンク部に隣接する位置に、直径がピンシャンク部よりも大きいピン肩部を有し、
ピン肩部とピンシャンク部の接続部によって、ピンストッパー肩部が構成され、
該ピンストッパー肩部に近接してロック溝が設けられ、
ピンとスリーブの間で軸方向に相対的な力が加えられたとき、ピンヘッドセグメントは、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側の位置にブラインドヘッドが形成されるようになし、
ピンストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部と接触可能であり、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋された小径の保持部を有し、
前記保持部は、複数の溝とクレストを含んでおり、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、軸方向の相対的な力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブシャンク部を通って移動し、ピンストッパー肩部がスリーブストッパー肩部と接触してロックを形成するようになし、
前記剪断リングは、クレストの直径より小さい所定直径の孔が形成されるように、剪断面で剪断されることができるようになし、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングと接触して、ブラインドヘッドにロックが形成されるようになし、
ピンストッパー肩部とスリーブストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部の材料を、略径方向内向きにロック溝の中へ移動させる接触面手段を有しており、スリーブの中を通るピンの軸方向の移動を停止するために、ピンとスリーブをロックして、スリーブ上にストッパー面が最終的に形成されるようになし、
剪断リングは、スリーブシャンク部の大径孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面が押圧されるようにしており、
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、チューリップ型ブラインドヘッドの形成を開始するために、スリーブシャンク部の大径孔部への剪断リングの移動が容易に行われるように、また、支持リングを形成するために、大径孔部の内面から材料の剪断が容易に行われるように硬度が低下する勾配を有しており、
外側ワークピースは、所定の大きさの引張強度を有する金属材料から作られており、
拡大スリーブヘッドは、突出型であって、スリーブヘッドの下面の径方向外端部に、外側ワークピースの外側面と接触可能なリング部を有しており、
前記リング部は、外側面が、外側ワークピースの材料が有する引張強度の少なくとも約４０％〜５０％で、且つ、外側面及び／又はリング部の降伏が起こる強度を越えない支持応力をもたらすことのできる支持面積を有するブラインド型ファスナー。
【請求項２９】
ピンシャンク部の大径孔は、剪断リングの前記大径孔部への移動開始及び支持リングの剪断開始が容易に行われるようにするために、スリーブヘッドとは反対側の端部にテーパが形成されている請求項２８に記載のファスナー。
【請求項３０】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有し、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有するピンを有し、ピンシャンク部は、スリーブの孔の中に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールによって、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な軸方向の力を加えることができるようになし、
ピンヘッドセグメントは、ピンとスリーブの間に相対的な軸方向の力が加えられたとき、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側にブラインドヘッドが形成されるようになし、
スリーブとピンの間の所定位置にて、スリーブとピンの間で前ロックを形成するロック手段が、スリーブとピンに連繋可能に配備され、
ピンヘッドセグメントは、直径がスリーブの孔径よりも大きく、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋され、該剪断リングに接触して把持できる小径の保持及び把持部を有し、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、軸方向の相対的な力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブシャンク部を通って移動し、スリーブとピンは所定位置にて前ロックを形成するようになし、
前記剪断リングは、保持部の直径より小さい所定直径の開口が形成されるように剪断面で剪断されることができるようになし、
前記保持部は、複数の溝とクレストを含んでおり、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングに当接して、ブラインドヘッドにロックを形成するようになし、
剪断リングは、スリーブシャンク部の大径孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにしており、
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、チューリップ型ブラインドヘッドの形成を開始するために、スリーブシャンク部の大径孔部への剪断リングの移動が容易に行われるように、また、支持リングを形成するために、大径孔部の内面から材料の剪断が容易に行われるように硬度が低下する勾配を有しており、
外側ワークピースは、所定の大きさの引張強度を有する金属材料から作られており、
拡大スリーブヘッドは、突出型であって、スリーブヘッドの下面の径方向外端部に、外側ワークピースの外側面と接触可能なリング部を有しており、
前記リング部は、外側面が、外側ワークピースの材料が有する引張強度の少なくとも約４０％〜５０％で、且つ、外側面及び／又はリング部の降伏が起こる強度を越えない支持応力をもたらすことのできる支持面積を有するブラインド型ファスナー。
【請求項３１】
ピンシャンク部の大径孔は、剪断リングの前記大径孔部への移動開始及び支持リングの剪断開始が容易に行われるようにするために、スリーブヘッドとは反対側の端部にテーパが形成されている請求項２８に記載のファスナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピンとスリーブを含み、軸方向の相対的な力をピンとスリーブの間に加えることによって締結されるブラインドファスナーに関する。
【０００２】
本発明は、ブラインドファスナーに関する。より具体的には、ピン(又はスピンドル)とスリーブを含むブラインドファスナーであって、ピンは、ブラインド側にクランプ支持しロックする部分を有するチューリップ形状の拡大ブラインドヘッドを形成するためにブラインド側スリーブのシャンクへ移動可能なヘッドセグメントを有しており、ピンとスリーブは、反対側の端部に、これらを一緒にロックするための第２の機械的ロック構造を有している。
【背景技術】
【０００３】
ブラインドファスナーの多くは、拡大したチューリップ形状のブラインドヘッドが形成される。そのようなブラインドファスナーは、例えば、１９８９年９月５日付でウォルター・スミスに発行された米国特許第４,８６３,３２５号「ロックスピンドル構造を有する２ピースブラインドファスナー」("Two Piece Blind Fastener With Lock Spindle Construction")、１９８６年１０月９日付でリチャード・ディクソンに発行された米国特許第４,６２７,７７５号「グリップ調整手段を有するブラインドファスナー」("Blind Fastener With Grip Compensating Means")、及び１９８３年９月２０日付でリュール氏らに発行された米国特許第４,４０５,２７３号「ブラインドファスナー」("Blind Fasteners")を参照することができる。
これに対し、他のブラインドファスナーとして、ブラインドヘッドがバルブ型(bulbed type)となるものがある。そのようなブラインドファスナーとして、例えば、１９８８年１１月１５日付でジェームズ・ケンドールに発行された米国特許第４,７８４,５５１号「平らなヘッド及び突出ヘッド型ブラインドファスナーを締結するシステム及び方法」("Fastening System And Method For Flush And Protruding Head Blind Fasteners")、及び１９９７年２月１８日付でサドリ氏らに発行された米国特許第５,６０３,５９２号「高強度ブラインドボルト」("High Strength Blind Bolt") を参照することができる。’５９２特許は、バルブ型とチューリップ型を組み合わせたブラインドヘッドを開示している。図７〜図９には、ＭＡＧＮＡ−ＢＵＬＢ(登録商標)型のファスナーを示している。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、拡大されたチューリップ形状のブラインドヘッドに、クランプ支持しロックする部分を形成することのできる新規な形態を有するブラインドファスナーに関するものである。
【０００５】
本発明において、ブラインドファスナーは、ピンとスリーブを含んでおり、ピンは、一方の端部にヘッドセグメントを有するピンシャンクを具え、スリーブは、スリーブシャンクと、該スリーブシャンクの一方の端部にスリーブヘッドを有している。ピンのヘッドセグメントは、チューリップ形状の拡大したブラインドヘッドを形成できるように、ブラインド側のスリーブのシャンクの中を移動可能な剪断リングを有している。ピンのヘッドセグメントは、剪断リングに連続して、複数の保持溝とクレストを有する保持部を具えている。ブラインドヘッドが完全に形成された後、軸方向の相対的な力が所定の大きさに達した時に剪断するようになっており、剪断リングはワークピースの内側つまりブラインド側に隣接する位置に配置される。ピンの残部は、スリーブの中をさらに引き込められる。剪断リングの中を移動する保持溝とクレストの数は、ワークピースの全体厚さに応じて決まる。剪断リングは、保持溝及びクレストのうちの１つと接触して、スリーブシャンクの隣接する拡大部と共にブラインドヘッドを形成する。ブラインドヘッドは、ブラインド側にクランプ支持しロックする部分を有している。この時、ピンの移動は、ピンとスリーブのストッパー肩部が接触し、反対側に機械的ロックが形成するまで続けられる。その後、ピンは、破断用溝で切断され、ピンのシャンクからプル部が取り除かれる。このように、本発明のファスナーは、一般的なグリップ範囲、つまり、締結されるワークピースの厚さの範囲に亘って、略一様な高強度を有するブラインドヘッドを提供するものである。
【０００６】
複数の保持溝と剪断リングの組合せによってブラインドヘッドを形成するブラインドファスナーは、ハック  インターナショナル，インコーポレイテッドによって製造され、登録商標ＭＡＧＮＡ−ＢＵＬＢで販売されるブラインドファスナーに利用されてきたことは留意されるべきである。しかしながら、剪断リングは、スリーブに進入してチューリップ型拡大ブラインドヘッドを形成するのではなく、前述したように、内側つまりブラインド側の表面に隣接してバルブ型ブラインドヘッドを形成するものである。また、保持溝の構造も幾分異なっている。その他に相違点もある。
【０００７】
本発明のブラインドファスナーの一形態では、スリーブヘッドが突出する新規な構造を有しており、締結されるワークピースの接触面は、高い応力集中度を有する。これにより、ワークピースとファスナーとの間で、高い滑り抵抗性がもたらされる。この構造は、ワークピースの開口と、ファスナーとの間に隙間がある用途に対して有用である。
【０００８】
本発明の目的は、ピンとスリーブを含むブラインドファスナーであって、ピンとスリーブは、チューリップ形状の拡大ブラインドヘッドの端部で、ピンとスリーブの間をロックする新規な構造を有する新規なブラインドファスナーを提供することである。
本発明の他の目的は、ブラインドヘッドを形成する新規な構造を有するブラインドファスナーを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、チューリップ形状の拡大ブラインドヘッドの端部に、クランプ支持しロックする部分を形成する新規な構造を有するブラインドファスナーを提供することである。
本発明の他の目的は、チューリップ形状の拡大ブラインドヘッドの端部に、クランプ支持しロックする部分を形成すると共に、実質的にグリップ可能な範囲に亘って略一様な構造及び高強度を具えた新規な構造を有するブラインドヘッドを提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、締結されるワークピースと、使用するファスナーとの間で高い滑り抵抗性をもたらすことのできる新規な突出スリーブヘッドを具えたブラインドヘッドを提供することである。
本発明の全体的な目的は、新規で改良されたブラインドファスナーを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的、特徴及び利点については、以下の説明及び特許請求の範囲の記載並びに添付図面により明らかになるであろう。
【００１２】
以下に説明する望ましい実施例は、単なる例示に過ぎず、発明、その適用又は使用を限定することを企図するものではない。
【００１３】
図１を参照すると、中空スリーブ(12)とピン(14)を具えるブラインドファスナー(10)であって、締結前の予備組立て段階を示している。ファスナー(10)は、内側ワークピース(20)と外側ワークピース(22)に締結される前の状態を示しており、整合関係にある内側ワークピース(20)の開口(16)と外側ワークピース(22)の開口(18)の中に配置される。ワークピース(20)(22)の肉厚を合計したものが、ファスナー(10)の最小グリップであり、締結すべきワークピースの最小肉厚となる。図４は、ワークピース(20)(22)を最小グリップで締結したときのファスナー(10)を示している。図５は、締結後のファスナー(10)を示しており、ワークピース(20')(22')の合計肉厚が、ファスナー(10)の最大グリップであり、ワークピースの最大肉厚を表している。
【００１４】
図１及び図３を参照すると、中空スリーブ(12)は、外径Ｄｏが略一様で略真直ぐなシャンク(24)を有しており、該シャンクは、拡大ヘッド(26)の前端部で終端している。拡大ヘッド(26)は、開口(18)の外縁との間に隙間が存するように、シャンク(24)の近傍に凹部(27)が設けられている。凹部(27)の周方向の外端部には、支持リング部(bearing ring portion)(29)が形成されており、ワークピース(22)に当接する面の形状は、後述の如く、ワークピース(22)の当接面との間で滑りに対する抵抗力が最大となるような形状である。
【００１５】
スリーブ(12)の中央の貫通孔(through bore)は、シャンク(24)の長さ部分の略全体を延びる直径Ｄｉのシャンク孔(ボア)(28)を含んでおり、該シャンク孔は、スリーブヘッド(26)の近傍で、前記Ｄｉよりも小径Ｄｈのヘッド孔(ボア)(30)に連通している。シャンク孔(28)と小径ヘッド孔(30)の接続部(juncture)が、環状スリーブのストッパー肩部(34)を構成する。シャンク孔(28)の他端は、テーパ状カウンターサンク部(35)で終端しており、該カウンターサンク部の作用目的については後で説明する。なお、テーパ部(35)のテーパ角度は、後方に向けて、スリーブシャンク(40)の厚さの約２分の１部分まで延びている。
【００１６】
スリーブ(12)のストッパー肩部(34)の拡大図を、図３Ａに示している。ストッパー肩部(34)は、図示の如く、径方向内向き且つ後方に傾斜した略円錐台形の面(36)で終端し、スリーブ(12)の周面部とは離間している。スリーブのストッパー肩部(34)はまた、小径孔(30)と平行に軸方向且つ前方に延びる環状スリット(38)により、スリーブ(12)の周面部と離間している。
【００１７】
スリーブ(12)のストッパー肩部(34)と、後述するピン(14)のストッパー肩部は、前掲の'３２５特許(スミス特許)に開示された構成とほぼ同じである。それ故、当該特許の主題については、引用を以て本願への記載加入とする。
【００１８】
図１及び図２を参照すると、ピン(14)は、細長いピンシャンク(40)を有しており、該ピンシャンクは、ヘッドセグメント(42)(ファスナー(10)の閉塞端)の後端で終端する。ピンシャンク(40)の反対側端部には、複数の環状プル溝(44)が設けられている。表面にギザギザ(knurled)又はスプライン(splined)のある接続部(43)は、プル溝(44)から間隔を存して後方に設けられ、縮径したヘッド孔(30)の中で、予め選択された締まり嵌めとなるように作られており、締結前の取扱いが容易に行われるように、予備組立の段階で、スリーブ(12)とピン(14)を一緒に保持することができる。スプライン部(43)の先端部(43')は、スプライン部(43)をヘッド孔(30)へ挿入し易くするために、テーパが付けられている。
【００１９】
なお、プル溝(44)のクレスト(crests)の直径は、ヘッド孔(30)の小径Ｄｈとの間で隙間ができるか、又は僅かに干渉するくらいの寸法である。なお、ピンシャンク(40)は、ピンシャンク(40)をヘッド孔(30)へ挿入し易くするために、外端部には、テーパ(41)が形成されている。
【００２０】
ピンのヘッドセグメント(42)は、スリーブの拡径したシャンク孔(28)の外端部の中にぴったりと嵌まるように構成された環状ガイド部(45)を有している。ガイド部(45)に隣接する位置には、拡径された剪断リング(shear ring)(46)が形成され、その直径Ｄｓｒは、スリーブシャンク(24)の外径Ｄｏより僅かに小さいか又は僅かに大きい範囲内である(図２Ｂを参照)。ガイド部(45)には、大径シャンク孔(28)へ挿入し易くするために、先端部(45')にテーパが形成されている。挿入を容易にするために、スリーブのシャンク孔(28)の外端にあるカウンターサンク部(35)にテーパを形成することもできる。なお、ピン(14)がスリーブ(12)に取り付けられた段階では、剪断リング(46)は、シャンク(24)の端部と大径孔(28)のテーパ状カウンターサンク部(35)に当接し、小径孔(30)の中にあるスプライン付き接続部(43)と、大径シャンク孔(28)の中にあるガイド部(45)の位置が調整される。
【００２１】
図１、図２及び図２Ｂを参照すると、ピンのヘッドセグメント(42)には、小径の細長いグリップ保持部(48)が、剪断リング(46)から後方に延びている。グリップ保持部(48)は、保持用クレスト(52)によって分離された所定数の保持溝(50)を含んでいる。保持溝(50)とクレスト(52)は、環状に形成されている。
【００２２】
クレスト(52)の直径は、外表面のライン(53')に所定のテーパ角度Ａが形成されるように、後方側の直径がＤｃからＤｃｃに拡大している。同時に、保持溝(50)の深さは、後方が深くなっており、谷径は、ＤｒからＤｒｒまで小さくなる。また、溝のピッチは、最初のピッチＰから最後のピッチＰ’まで一様に増加している(図２Ｂを参照)。同時に、クレスト(52)の幅は、後方に向けて、幅ＷｃからＷｃ’まで大きくなっている。保持部(48)のテーパ構造は、クレスト直径Ｄｃ、Ｄｃｃ、谷径Ｄｒ、Ｄｒｒ、クレスト幅Ｗｃ、Ｗｃ’ピッチＰ、Ｐ’が異なっており、比較的真直ぐな素材ブランクをロール成形することによって得られる。なお、クレスト幅Ｗｃ、Ｗｃ’を大きくすることは、谷径Ｄｒ、Ｄｒｒの減少及びクレスト径Ｄｃ、Ｄｃｃの増加によって生じる径方向のピボット長の増加を補う役割を有している。また、幅Ｗｃ、Ｗｃ’が大きくなると、印加される力がテーパ(53)と共に増加するので、剪断に抗する剪断強度が大きくなる。それゆえ、幅Ｗｃ、Ｗｃ’は、弓形谷部(50)とクレスト(52)の移行部分として示される(図２Ｂを参照)。
【００２３】
溝付き保持部(48)は、第１クレスト(52)の直径Ｄｃより小さい直径Ｄｓの真直ぐなシャンク部(54)によって、剪断リング(46)に繋がっている。一方、ガイド部(45)は、略同じ直径Ｄｓを有する剪断リング(46)に繋がっている。真直ぐなシャンク部(54)とガイド部(45)によって形成される環状の剪断面(shear plane)Ｓｐは、実質的には、剪断リング(46)の中を通る直径Ｄｓである。剪断リング(46)は幅Ｗｓであり、この幅は、剪断面Ｓｐの長さに相当する。ガイド部(45)と先端部(45')の直径は、全長Ｌ１のピンシャンク(40)の直径よりも大きい。それゆえ、環状ピンのストッパー肩部(56)は、ガイド部(45)とピンシャンク(40)を接続する部分によって構成される。ストッパー肩部(56)は、端面が略平らであり、ピン(14)の長軸Ｘと直交する平面内にある(図２及び図２Ｂを参照)。ロック溝又はポケット(58)は、ピンのストッパー肩部(56)に隣接して設けられる環状溝として構成される。略滑らかなシャンク部(57)は、ガイド部(45)とスプライン部(43)の間を延びている。シャンク部(57)は、環状の破断用溝(breakneck groove)(60)を含んでおり、該溝は、所定距離すなわちシャンク部(63)の分だけ、ロックポケット(58)よりも前方に位置している。この所定距離は、ファスナー(10)を締結するために軸方向に作用する力に応じて、ロック溝(58)の歪みを抑えることができるように選択される。破断用溝(60)は、ピンシャンク(40)の中で強度の最も弱い部分である。
【００２４】
ファスナー(10)は、当該分野で広く知られた締結用ツールによって締結されるように作られているが、その詳細については省略する。しかしながら、そのような締結用ツールとして、チャック式ジョー組立体(chuck jaw assembly)があり、これは、ピン(14)のプル溝(44)を把むことができると共に、アンビルは、ワークピース(22)の外面(65)に当接する拡大スリーブヘッド(26)と接触可能な構成であることに留意されるべきである。締結用ツールであるジョー組立体は、軸方向に移動して、アンビルから離間するように外方に移動するので、軸方向の相対的な力(relative axial force)が、ピン(14)とスリーブ(12)の間に加えられ、ピン(14)はスリーブ(12)の中を移動する。
【００２５】
軸方向の相対的な力が増して所定の大きさに達すると、剪断リング(46)は、スリーブシャンク(24)の外端部の大径シャンク孔(28)の中に進入する。この結果、スリーブシャンク(24)の接触部分は、径方向外向きに拡大して、拡大チューリップ型ブラインドヘッド(61)が形成される。このように、ブラインドヘッド(61)の最終形態では、内側つまりブラインド側ワークピースの表面(64)に、クランプ支持及びロックする部分(66)を有することは、理解されるであろう。このように、ファスナー(10)は、両面が接触可能なワークピースを締結するために使用されることは、理解されるであろう。
【００２６】
剪断リング(46)の外周面(62)は、半径Ｒａの円弧状に形成されており、シャンク孔(28)の端部のテーパ状カウンターサンク部(35)と共に、剪断リング(46)の孔(28)への初期移動を容易に行なえるようにしている。剪断リング(46)がシャンク孔(28)へ進入すると、孔(28)の外端から材料の一部が剪断され、支持リング(67)が形成される。なお、剪断リング(46)の外表面(62)は半径Ｒａを有しており、表面は僅かに円弧状であるので、剪断作用が妨げられることはない。支持リング(67)が形成された剪断リング(46)が、ワークピース(20)の後部つまりブラインド側の表面(64)の近傍のシャンク孔(28)の位置に達するまで、ピン(14)と剪断リング(46)の移動は続けられる。ピン(14)とスリーブ(12)に作用する相対的な軸方向の力により、ワークピース(20)(22)は、所定の大きさのクランプ負荷でクランプされる。同時に、支持リング(67)は、クランプ・ロック部(66)でスリーブのシャンク孔(28)の内表面と接触する。なお、このクランプ・ロック部(66)は、後側つまりブラインド側の面(64)と開口(16)の隣接する領域と接触しているので、この時点で、チューリップ型ブラインドヘッド(61)は完全に形成され、剪断リング(46)の更なる移動は実質的に阻止される。
【００２７】
軸方向の相対的な力の大きさが増して、予め選択された大きさに到達すると、剪断リング(46)は、剪断面Ｓｐにて、ガイド部(45)及び真直ぐなシャンク部(54)から剪断され、中央に開口つまり孔(68)を構成する。剪断リング(46)は、比較的小さなフィレット半径Ｒｆによって、ガイド部(45)に繋がっていることは留意されるべきである。それゆえ、破損は、剪断面Ｓｐより僅かに上の接続部で起こる。半径Ｒｆにより、早期に破壊の虞れがある過剰の応力集中の発生は防止される。なお、滑らかなシャンク部(54)は、剪断リング(46)の中を移動し、この位置で、保持部(48)は、剪断リング(46)の剪断開口(68)の中へ移動を開始する。これが起こると、剪断面Ｓｐ、すなわち剪断リング(46)の開口(68)よりも直径が小さな第１溝(50)は、剪断リング(46)の中へ移動する。なお。剪断面Ｓｐ、すなわち剪断リング(46)の開口(68)よりも大きな第１クレスト(52)は、剪断リング(46)の開口(68)の径方向内側の面と接触する。保持部(48)のこの移動は、ピンストッパー肩部(56)が、スリーブストッパー肩部(34)に当たるまで続けられる。ピンストッパー肩部(56)がスリーブストッパー肩部(34)に当たると、スリーブのストッパー肩部(34)の材料は、ピンストッパー肩部(56)の作用により、ロックポケット溝(58)の中へ移動させられるが、その後、ピン(14)のスリーブ(12)に対する更なる移動は停止する。軸方向の相対的な力がある大きさに達すると、ピンシャンク(40)は破断用溝(60)で切断され、締結が完了する。
【００２８】
保持部(48)が移動中、保持溝(50)及び保持クレスト(52)の他の部分が、剪断リング(46)と連繋することは可能である。図４及び図５は、ファスナー(10)の最終の締結状態を示しており、図４のファスナー(10)は、最小グリップのワークピースの肉厚状態を示し、図５のファスナー(10)は、最大グリップのワークピースの肉厚状態を示している。図４及び図５に示されるように、剪断リング(46)に当接する溝(50)及びクレスト(52)の数は、ワークピースの全肉厚又はグリップによって異なることは理解されるであろう。なお、ファスナー(10)のグリップ範囲は、保持溝(50)と保持クレスト(52)の増減によって選択的に変更することができる。
【００２９】
このように、図４に示す最小グリップ状態では、本質的に２つの保持クレスト(52)と１つの保持溝(50)が、剪断リング(46)に接触している。図５は、締結完了後のファスナー(10)を示しており、ワークピース(20')(22')は、ファスナー(10)が最大グリップ状態で肉厚合計は最大であり、保持クレスト(52)と保持溝(50)の略全体が、剪断リング(46)に接触したことになる。クレスト(52)が剪断リング(46)の中を移動するとき、クレストは本質的に変形し、隣接する後続の保持溝(50)の中に折り曲げられる。しかしながら、同時に、少なくとも１つの保持クレスト(52)は、どの場合にも、剪断リング(46)の開口(68)の外側に残るので、剪断リング(46)はブラインドヘッド(61)の中に保持され、クランプ・ロック部(66)がワークピース(20)の後側つまりブラインド側の面(64)に当接しており、ブラインドヘッド(61)の強度は向上する。なお、保持リングは、保持クレストに対して過剰に接触するので、剪断リング(46)の開口(68)は径方向に僅かに拡大する。保持クレスト(52)は、各クレストが拡径するテーパ構造であるので、そのようなあらゆる拡大の調整が可能であり、それによって、ピン(14)とスリーブ(12)の間に追加のロック状態がもたらされ、ピン(14)の抵抗は増大して、スリーブ(12)から押し出され難くなる。同時に、剪断リングの開口(68)内で折り曲げられたクレスト(52)には、弾性力によるスプリングバック作用があるので、保持力は増加する。
【００３０】
また、剪断リング(46)と支持リング(67)の間では、シャンク孔(28)と密着するので、クランプの保持が維持され、ピンは押し出され難くなる。なお、剪断リング(46)が、シャンク孔(28)を移動し、シャンクスリーブ(24)が径方向に拡大すると、スリーブシャンク(24)の拡大部は、弾性力で一部は径方向内向きにスプリングバックして、剪断リング(46)を把持するので、クランプ・ロック部(66)の強度が増すことは留意されるべきである。
【００３１】
図４及び図５に示されるように、剪断リング(46)と支持リング(67)は、内側つまりブラインド側の面(64)(64')近傍でシャンク孔(28)と効果的に接触するので、スリーブシャンク(24)は径方向外向きに拡大して、スリーブシャンク(24)と開口(16)(16')の間の隙間が埋められる。このため、ファスナー(10)の強度はさらに向上する。なお、支持リング(67)の材料は圧縮されて、その一部はピンとスリーブ孔(28)の間の隙間に流れ込んで充満するので、その領域では、スリーブシャンク(24)が拡大して、ワークピースの開口(16)に接触する。この拡大範囲に制限はあるけれども、ブラインドヘッド(61)のクランプを支持しロックする部分(66)の強度はさらに向上する。
【００３２】
ピンシャンク(40)がスリーブ(12)に関して移動する際、ピンストッパー肩部(56)とスリーブストッパー肩部(34)を接触させるために、ピンシャンク部(63)は、小径のヘッド孔(30)の中を移動するピン(14)のガイドして作用する。破断用溝(60)とピンストッパー肩部(56)は、所定距離だけ離れているので、ピンストッパー肩部(34)によって、スリーブストッパー肩部(56)の軸方向のさらなる移動が阻止されるとき、破断用溝(60)は、スリーブヘッド(26)の孔(30)の中に実質的にとどまるため、破断用溝(60)が破壊した時、破断用溝(60)にあるピン(14)の外端は、一般的には、スリーブヘッド(26)の隣接外表面を超えることがないことは留意されるべきである。
【００３３】
前述のように、スリーブストッパー肩部がロック溝(58)の中へ折り曲げられる易くするため又は径方向内向きに移動し易くするために、その表面(36)は傾斜している。なお、ピンストッパー肩部(56)の接触面は、径方向内向きに折り曲がり易くなるように、スリーブストッパー肩部のテーパ状表面(36)の接触面に関して方向付けられている。このように、スリーブストッパー肩部(34)の材料は、実質的に、径方向内向きであって、径方向外向きではない。前述したように、スリーブストッパー肩部(34)は、環状スリット(38)に沿って、環状にさらに追加の距離を離すこともできる。このスリット(38)の存在により、スリーブストッパー肩部(34)は径方向内向きに折り曲げられて、ロック溝(58)の中へ入り易くなる。なお、スリーブストッパー肩部(34)が、スリーブ(12)の径方向に面する部分から最初に分離するのは、テーパ状スリーブ表面(36)であることは勿論である。
【００３４】
ロック溝(58)の体積に応じて選択されるスリーブストッパー肩部(34)の材料量は、ロック溝(58)がほぼ満たされたときに、ピン(14)の軸方向の移動が、所望位置で停止し、スリーブヘッド(26)の破断用溝(60)でピンの破断が起こるような量である。それゆえ、テーパ部及びスリット(38)によってスリーブ(12)の残部から離間したスリーブストッパー肩部(34)の量は、ロック溝(58)と、ピン(14)及びスリーブ(12)の間の隣接領域を満たすのに必要な量と同じか、それより大きい。また、スリット(38)を設けるとき、スリット(38)の軸方向長さを制限するのは、スリーブストッパー肩部(34)が軸方向に剪断され難くし、及び／又は、ピン停止作用が損なわれないようにするためである。
【００３５】
スリーブストッパー肩部(34)は、テーパとスリット(38)によってスリーブ(12)の残部から離間しており、通常は、拡大スリーブヘッド(26)の領域(confines)の中に位置している。スリーブヘッド(26)は、径方向に剛性を与えるので、ストッパー肩部(34)がロック溝(58)の中で変形したときに、スリーブ(12)は径方向に拡大し難くなる。このように、スリーブストッパー肩部(34)をスリーブヘッド(26)の領域の中に配置することにより、径方向の拡大は抑えられる。ワークピースの開口(16)(16')及び(18)(18')により、スリーブ(12)が径方向に制限を受けることは、本質的なことではない。実際、開口(16)(16')及び(18)(18')とスリーブシャンク(24)との間で径方向に隙間がある場合でも、ファスナー(10)を満足し得るように締結し適当にロックすることができる。これに関しては、ファスナー(10)の新規な構造要素によって、ワークピースの面(65)(65')に所望の大きさの支持応力がもたらされ、そのような隙間での滑りは実質的に抑えられる。なお、スリーブ(12)とピン(14)の間に、異なるストッパーとロック構造を用いることができることは、留意されるべきである。
【００３６】
図４及び図５に示されるように、クランプ・ロック部(66)の最終形態は実質的に同じであり、ファスナー(10)の拡大されたグリップ範囲に亘って、一様に高い強度のブラインドヘッドがもたらされる。
【００３７】
クランプ及びロック部(66)は剪断リング(46)と共に、内側つまりブラインド側の面(64)(64')にあることは理解されるであろう。図４の最小グリップ状態の場合、クランプ・ロック部(66)からスリーブストッパー肩部(34)までの軸方向の距離は最小になる。従って、ワークピースの合計厚さが最小グリップとなる場合を含め、ファスナー(10)が広いグリップ範囲に亘って使用できるようにするためには、真直ぐなシャンク部(54)の軸方向の長さＬは最小である。一実施例において、軸方向の長さＬは、剪断が容易に行われるように、剪断リング(46)の幅Ｗｓよりも若干大きく作られている。この構造では、剪断リング(46)は第１クレスト(52)と接触するので、剪断後のピンシャンク(40)の移動は最小である。
【００３８】
本発明の一実施例では、ピン(14)とスリーブ(12)は鉄系材料で作られており、具体的には、ピン(14)は１０３８鋼から作られ、硬度はロックウェルＣスケールで約４０〜４２であり、スリーブ(12)は１００６鋼から作られ、硬度はロックウェルＢスケールで約９０〜９５である。なお、スリーブシャンク(24)の外端部(24')は、チューリップ型ブラインドヘッド(61)を形成するために、当該部分は、一般的にはアニーリングが施され、外端部(24')の外表面の硬度がロックウェルＢで約６０、外端部(24')の内端が当初硬度の儘となるような硬度勾配が形成される。これにより、剪断リング(46)の拡大シャンク孔(28)への移動開始及びシャンク(24)の径方向の拡大は容易に行われて、チューリップ型ブラインドヘッド(61)が形成され、シャンク(24)の外端のバルビング(bulbing)によるカラム負荷を防止し、及び／又はシャンク(24)の外端での割れ発生を防止する。これはまた、シャンク孔(28)の表面が剪断され易くなり、支持リング(67)の形成が容易になる。また、支持リング(67)はアニーリングされているので、比較的成形が容易な構造体となり、前述の如く、シャンク孔(28)の接触面に倣い易く、ピンとスリーブ孔(28)の間の隙間領域へ流入が容易になる。なお、アニーリングによる硬度勾配を、外側の端部(24')だけに制限することにより、ワークピースの表面(64)と接触状態にあるチューリップ型の拡大ブラインドヘッド(61)のクランプ・ロック部(66)内のスリーブシャンク(24)の部分は、十分な強度を有することができる。これは、クランプ・ロック部(66)の強度をさらに高める。
【００３９】
前述したように、拡大スリーブヘッド(26)は、外周端に、外側ワークピースの表面(65)と接触する支持リング部(29)を有している。一方、凹部(27)により、ワークピースの開口(18)の外縁との間に隙間ができる。スリーブヘッドのこのような構造は、ファスナーの分野で一般的に知られているが、本発明のスリーブヘッド(26)は、リング部(29)と外側のワークピース表面(65)との間の支持状態が改善され、滑り難くなる新規な構造である。なお、支持リング部(29)の接触面は、ほぼ平面状で、スリーブ(12)の長軸Ｘと直交しており、ワークピースの表面(65)とほぼ一様に面接触する。また、リング部(29)及びワークピースの表面(65)(65')が実質的に変形することなく、比較的集中した負荷分布がもたらされるように、支持リング部(29)の幅は制限されている。凹部(27)は、横方向に輪郭を有するリング部(29)に繋がっており、ワークピース(20)(22)に加えられるクランプ力に応じて、リング部(29)の接触面の面積の実質的な増加を抑制している。
【００４０】
ワークピース(22)の材料がもつ引張強度近傍の大きさの接触面(65)に抗して、リング部(29)から作用する支持応力は、所望される高い支持応力であると考えられる。このように、支持応力は高いので、ワークピース(22)とスリーブヘッド(26)との間の滑り抵抗性は実質的に最適化される。なお、支持リング部(29)の支持の表面積からもたらされる支持応力が、ワークピース(20)(22')の材料が有する引張強度の少なくとも約４０％〜５０％であるときが、所望の大きさの支持面積であることがわかった。これは、支持応力が比較的高く、摩擦力が大きくなるので、外側ワークピース(22)(22')はファスナー(10)に対して滑り難くなるためである。ワークピース(22)(22')の開口(18)(18')と、スリーブシャンク(24)との間には、本質的に埋める穴が無いので、これは特に有意義である。ファスナー(10)によって締結されるワークピース(22)(22')の材料として、一般的には、引張強さ５８,０００ｐｓｉ、降伏強さ３６,０００ｐｓｉのＡＳＴＭ Ａ３６鋼、引張強さ４５,０００ｐｓｉ、降伏強さ４０,０００ｐｓｉの６０６１−Ｔ６アルミニウムなどがある。改良されたスリーブヘッド(26)と典型的な突出型スリーブヘッドの比較は、図４Ｂに示しており、後で説明する。
【００４１】
一般的に、ピン(14)とスリーブ(12)は、耐食性を付与するために、亜鉛又はその他適当な材料でメッキが施されている。メッキは、潤滑剤としても作用し、締結を行なう間、ピン(14)とスリーブ(12)との間の摩擦を低減するので、安定した性能を達成することができる。摩擦については、Castrol製のCastrol Safety Film 616のような薄い潤滑剤をコートすることにより、さらに低減することができる。このような潤滑剤のコーティングを施す主たる目的は、スリーブシャンクの外面及びスリーブの孔(28)(30)の摩擦を低減するためである。また、支持リング部(29)から作用する支持応力は大きいため、滑り抵抗性については、実質的な影響はない。
【００４２】
ファスナー(10)のロック機構は、ピン(14)とスリーブ(12)の相互作用によって行われるので、特別な構造の締結用ツールは必要としない。
【００４３】
なお、ファスナー(10)は、拡大されたチューリップ型ブラインドヘッド(61)に高強度のクランプ・ロック部(66)を形成するために特殊な構造を有しており、他端を、他の機械的ロック形態にすることもできることは理解されるべきである。例えば、１９８９年７月４日付にてリチャード・ディクソンに発行された米国特許第４,６２７,７７５号「グリップ補整手段を具えたブラインドファスナー」に示されるように、異なる形態の内部ロックにすることもできる。また、３ピース型ブラインドファスナーを用い、１９８９年７月４日付にてジェームズ・ダブリュ・ケンドールに発行された米国特許第４,８４４,６７３号に示されるように、外部ロックリングにすることもできる。さらに、１９９３年１月１２日付にてシャリアー・サドリに発行された米国特許第５,１７８,５０２号に示されるように、太鼓型の外部ロックを有するブラインドファスナー用いることもできる。
【００４４】
ファスナー(10)の一実施例におけるスリーブ(12)とピン(14)は、前述の構造を有しており、その構成要素を次の表に記載する。
【００４５】
【表１】
2005514566.tif 000003
【００４６】
【表２】
2005514566.tif 000004
【００４７】
本発明のファスナーとＭＡＧＮＡ−ＢＵＬＢ型ファスナーとの違いは、図７〜図９のＭＡＧＮＡ−ＢＵＬＢブラインドファスナーの図面を参照すれば容易に理解されるであろう。図７は、ＭＡＧＮＡ−ＢＵＬＢブラインドファスナー(110)を示しており、該ファスナーは、締結前の組立て予備段階における中空スリーブ(112)とピン(114)を含んでいる。図８は、最小グリップのワークピース(120)(122)を締結して固定した後のファスナー(110)を示している。図９は、合計厚さが最大グリップとなるワークピース(120')(122')を締結した状態を示している。
【００４８】
中空スリーブ(112)は、一様な外径を有する略真直ぐなシャンク(124)を有しており、該シャンクの先端は、拡大された突出型ヘッド(126)で終端している。
【００４９】
スリーブ(112)は、中央に貫通孔を有しており、該貫通孔は、シャンク孔(128)が、スリーブシャンク(124)の略長さ全体に延びて、拡大ヘッド(126)の近傍で小径ヘッド孔(130)に連通している。環状ストッパー肩部(134)はストッパー肩部(34)と同様の構成であり、シャンク孔(128)と小径孔(130)の接続部に形成される。スリーブ(112)の孔(128)の反対側の外端部は平らな面で終端しており、その部分の厚さはスリーブの肉厚と略同じである。
【００５０】
ピン(114)は、細長いピンシャンク(140)を有しており、その後端部(ファスナー(110)のブラインド側の端部)はヘッドセグメント(142)で終端する。ピン(114)は、ピンシャンク(140)の他端に、複数の環状プル溝(144)を有している。
【００５１】
ピンのヘッドセグメント(142)は、大径スリーブシャンク孔(128)の外端部の中にぴったりと嵌まるように作られたガイド部(145)を有している。大径剪断リング(146)は、ガイド部(145)に隣接して配置されており、その直径は、スリーブシャンク(124)の外径より僅かに小さいか又は僅かに大きい。ガイド部(145)の先端部(145')は、大径孔(128)の内部への挿入を容易にするために、テーパが付けられている。
【００５２】
ピンのヘッドセグメント(142)は、剪断リング(146)から後方に延びる細長い小径の溝付き保持部(148)を有している。溝付き保持部(148)は、保持クレスト(152)によって離間する所定数の保持溝(150)を含んでいる。保持溝(150)とクレスト(152)は、環状に延びている。しかしながら、テーパの表面ライン(53)を形成するクレスト(52)と溝(50)の場合は、直径が異なるのに対し、クレスト(152)と溝(150)の直径は略一定である。さらに、溝(150)は、ピッチＰ１が一定であり、溝(150)及びクレスト(152)の輪郭は略同じである。
【００５３】
溝部(148)は、直径がクレスト(152)の直径より小さい真直ぐなシャンク部(154)によって、剪断リング(146)に繋がっている。また、ガイド部(145)は、剪断リング(146)に繋がっている。真直ぐなシャンク部(154)とガイド部(145)により、剪断リング(146)の中に環状剪断平面が形成される。ガイド部(145)と先端部(145')の直径は、ピンシャンク(40)よりも大きい。環状ピンストッパー肩部(156)は、小径のガイド部(145)とピンシャンク(140)の接続部に形成される。ストッパー肩部(156)は、略平らであり、ピン(114)の長軸Ｘと直交する平面内にある。ロック溝つまりポケット(158)は、ピンストッパー肩部(156)に隣接する位置にある環状溝によって構成される。ほぼ滑らかなシャンク部(157)は、ガイド部(145)から延びている。シャンク部(157)は、環状の破断用溝(160)を含んでおり、該溝は、シャンク部(163)によって、ロック用ポケット(158)の所定距離前方に位置している。
【００５４】
ファスナー(110)は、当該分野で広く知られた締結用ツールによって取り付けられるように作られている。ツールを用いて、ピン(114)とスリーブ(112)の間に相対的な軸方向の力が加えられると、スリーブシャンク(124)にカラム負荷が作用する。相対的な軸方向の力が増して、所定の大きさに達すると、剪断リング(146)により、スリーブシャンク(124)は、ブラインド側ワークピース面(164)に隣接する位置で折り曲げられるか又は径方向外向きに拡大して、拡大したバルブ型ブラインドヘッド(161)が形成される。なお、スリーブシャンク(124)は、シャンク部(124')が帯状にアニーリングされ、ブラインド側ワークピース面(164)(164')に隣接する領域が実質的に軟化しているので、カラム負荷に対するバルビングが容易になる。この材料移動は、スリーブシャンク(24)の外端部で、剪断リング(146)によるブラインドヘッド(161)のバルビングが終了するまで続けられる。
【００５５】
相対的な軸方向の力が増して、所定の大きさに達すると、剪断リング(146)は、ガイド部(145)及び真直ぐなシャンク部(154)から剪断される。なお、真直ぐなシャンク部(154)が剪断リング(146)の中を移動するとき、剪断リング(146)はシャンクスリーブ(124)の外端に残っているので、保持部(148)は剪断リング(146)の開口の中への移動を開始する。保持部(148)のこの移動は、ピンストッパー肩部(148)がスリーブストッパー肩部(134)に当接するまで続けられる。これが起こると、スリーブストッパー肩部(134)の材料は、ピンストッパー肩部(156)の作用によってロックポケット溝(158)に進入し、その後で、ピン(114)のスリーブ(112)に対する更なる移動は停止する。この時、軸方向の力の大きさが増して、所定の大きさに達すると、ピンシャンク(140)は破断用溝(60)で切断され、締結が完了する。保持部(148)の移動中、追加の保持溝(150)と保持クレスト(152)が剪断リング(146)に接触する。図８及び図９は、締結完了状態のファスナー(110)を示しており、図８は、ワークピースの厚さが最小グリップの状態のファスナー(110)を示し、図９は、ワークピースの厚さが最大グリップの状態のファスナー(110)を示している。バルブ型ブラインドヘッド(161)の大きさは、図９の最大グリップ状態のときより、最小グリップ状態のときの方が幾分大きく、グリップ範囲の全体にわたって一様な形状ではない。
【００５６】
本発明のファスナー(10)の構造と性能は、ＭＡＧＮＡ−ＢＵＬＢ型ファスナーとは明らかな相違があることは容易に理解されるであろう。前述したように、クランプ・ロック部(66)によって形成されるブラインドヘッドは、ファスナー(10)のグリップ範囲全体に亘って、構造及び強度が略一様である。これにより、締結されたファスナー(10)は、高剪断力及び高引張強度を有することができ、また、ピン(14)は、押出しに対する高い抵抗性を具えることができる。
【００５７】
前述したように、本発明のスリーブ(12)の突出型スリーブヘッド(26)は、従来の突出ヘッド(126)とは構造が異なる。同じサイズのファスナーについて２種類のブラインドヘッドの比較を図３Ｂに示している。図３Ｂにおいて、スリーブヘッド(26)は実線で示され、スリーブヘッド(126)は仮想線で示されている。なお、図は断面図であるが、切断線は、簡略化及び明確化のために省略している。また、スリーブヘッド(26)の外径Ｄｈは、スリーブヘッド(126)の外径Ｄｈｈよりかなり小さく示されている。支持リング部(29)の径方向の内側端部のスリーブヘッド(26)の内径Ｄｈｉは、スリーブヘッド(126)の内径Ｄｈｈｉと同じである。従って、凹部(27)と凹部(127)は、径方向の幅、つまりサイズが略同じである。しかしながら、支持リング部(29)は、支持リング部(129)よりも実質的に小さい。実際、一実施例では、支持リング部(29)の径方向の幅Ｒｗは、支持リング部(129)の径方向の幅ＲＲｗの約４０％であった。ここで、ワークピースの最終クランプ負荷が、(20)(22)及び(20')(22')と、(120)(122)及び(120')(122')と同じと仮定すると、外面(65)(65')に対する支持リング部(29)の支持面の応力は、外面(165)(165')に対する支持リング部(129)の支持面の応力よりも実質的に大きい。その結果、スリーブヘッド(26)と面(65)(65')の間での滑りに対する抵抗は、スリーブヘッド(126)と面(165)(165')の間での滑りに対する抵抗よりも実質的に大きい。支持リング部(29)が実質的に小さい面積を選択するのは、引張負荷並びにワークピース面(65)(65')及び／又はスリーブヘッド(26)の局部的歪に抵抗することのできる十分な強度をもたらすためである。
【００５８】
さらにまた、スリーブヘッド(26)全体のサイズが小さくなると、ファスナー(10)の軽量化と低コスト化がもたらされる。なお、スリーブヘッド(26)の軸方向の高さＨは、スリーブヘッド(126)の軸方向の高さＨＨと同じである。しかしながら、スリーブヘッド(26)の全体の面積及び体積は、スリーブヘッド(126)よりもかなり小さい。
【００５９】
次の表は、同じサイズのファスナーに対するスリーブヘッド(26)(126)の寸法比較例を記載している。
【表３】
2005514566.tif 000005
【００６０】
しかしながら、ファスナー(10)の特徴は、スリーブヘッド(126)のような突出ヘッドではなく、スリーブ(12)の如きスリーブと共に用いられることは理解されるべきである。
本発明の新規な特徴は、平らなヘッド構造を有するスリーブと共に用いられることは既に述べたとおりである。
【００６１】
平坦型スリーブヘッドを有するファスナーについては、最大グリップ状態で締結されたものが図６に示されている。図６の実施例では、ファスナー(10)の構成要素と同様な要素については、同じ引用符号を使用し、これに添字「ａ」を付している。従って、本質的に同じ要素については、特に説明しない限り、同じ特徴を有しているものと理解されるべきである。
【００６２】
図６を参照すると、ブラインドファスナー(10a)は、整合関係にあるワークピース(20'a)(22'a)の夫々の開口(16'a)(18'a)の中に配置された中空スリーブ(12a)及びピン(14a)を含んでおり、ワークピースの合計厚さは、ファスナー(10a)の最大グリップを表している。
中空スリーブ(12a)は、一様な外径を有する略真直ぐなシャンク(24a)を有しており、該シャンクは、拡大ヘッド(26a)の前端部で終端している。拡大ヘッド(26a)は、平坦型又はカウンターサンク型である。そして、ヘッド(26a)は、外側ワークピース(22'a)のテーパ状カウンターサンクの開口(18'aa)の中に配置されている。
【００６３】
スリーブ(12a)の中央貫通孔は、シャンク孔(28a)を含んでおり、該シャンク孔は、実質的にシャンク(24a)の長さ全体を延びており、拡大ヘッド(26a)の近傍で小径のヘッド孔(30a)に連通している。環状スリーブのストッパー肩部(34a)は、シャンク孔(28a)と小径ヘッド孔(30a)が接続される部分に形成される。
ピン(14a)は、細長いピンシャンク(40a)を有しており、ヘッドセグメント(42a)の後端で終端する。
【００６４】
ピンのヘッドセグメント(42)の環状ガイド部(45a)は、拡径したスリーブシャンク孔(28a)の外端の中にぴったり嵌まるように作られている。拡径した剪断リング(46a)は、剪断前は、ガイド部(45a)の直ぐ近傍に配置される。
ピンのヘッドセグメント(42)は、細長い縮径された溝付き保持部(48a)を含んでおり、該保持部は、締結前の状態では、剪断リング(46a)から後方に延びており、保持用クレスト(52a)によって分離した所定数の保持溝(50a)を含んでいる。保持溝(50a)とクレスト(52a)は、環状に延びている。
【００６５】
環状ピンストッパー肩部(56a)は、ガイド部(45a)と小径のピンシャンク(40a)の接続部に形成される。ストッパー肩部(56a)は、略平らな端面を有する。ロック溝又はポケット(58a)は、ピンストッパー肩部(56a)に隣接する位置に形成されている。環状の破断用溝(60a)は、ロックポケット(58a)から所定距離前方に配置され、ピンシャンク(40a)の最も弱い部分であり、図６中、破断線で示している。
【００６６】
図示の剪断リング(46a)は、大径シャンク孔(28a)の中に引き入れられた状態であり、ブラインド側ワークピース面(64'a)にクランプを支持しロックする新規な部分(66a)を有する拡大チューリップ型ブラインドヘッド(61a)が形成されている。
図示の剪断リング(46a)は、剪断された状態であり、保持部(48a)は、スリーブストッパー肩部(34a)に接触したピンストッパー肩部(56a)によって剪断リングの中へ移動し、スリーブストッパー肩部(34a)の材料は、ロックポケット溝(58a)の中へ移動し、スリーブ(12a)とピン(14a)の間には、前方内側ロックが形成される。
【００６７】
ワークピース(20'a)(22'a)の合計厚さが最大で、図６に示されるように、ファスナー(10a)は最大グリップ状態で締結された状態では、保持クレスト(52a)及び保持溝(52a)の略全体が、剪断リング(46a)に接触している。また、少なくとも１つの保持クレスト(52a)は、剪断リング(46a)の外側に残っており、剪断リング(46a)はブラインドヘッド(61a)内に保持され、クランプ・ロック部(66a)はワークピース(20'a)の内側又はブラインド側の面(64'a)に接触するので、ブラインドヘッド(61a)の強度が増大する。
【００６８】
このように、ファスナー(10)の新規な特徴は、外端に内側ロックを有すると共に、ブラインド側端部が略一様な構造で高強度のクランプ・ロック部(66a)を有する平坦ヘッド型ファスナー(10a)によって容易に使用できることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施例に係るブラインドファスナーであって、ピンとスリーブを含み、最小グリップの一対のワークピースを締結する前の組立予備段階のブラインドファスナーの側面図であり、部品の一部は断面で示している。
【図２】図１のピンの側面図である。
【図２Ａ】図２の円２Ａ内のピンの部分を拡大して示す部分図である。
【図２Ｂ】図２の円２Ｂ内のピンの部分を拡大して示す部分図である。
【図３】図１のスリーブの側部断面図である。
【図３Ａ】図３の円３Ａ内のスリーブの部分を拡大して示す部分図である。
【図３Ｂ】図３の円３Ｂ内のスリーブヘッドの構造を拡大して示す部分図であって、従来の構造のスリーブヘッドと比較するために、従来の構造を仮想線で示すと共に、断面を示す線を省略している。
【図４】図１のファスナーの正面断面図であって、最小肉厚のワークピースを、最小グリップで締結したファスナーの最終形態を示している。
【図５】図１のファスナーの正面断面図であって、最大肉厚のワークピースを、最大グリップで締結したファスナーの最終形態を示している。
【図６】図５と同様な正面断面図であって、平坦ヘッド型スリーブを有するファスナーを最大グリップ状態で締結した最終形態を示している。
【図７】締結前の組立予備段階にあるピンとスリーブを含むＭＡＧＮＡ−ＢＵＬＢ型ファスナーの正面断面図である。
【図８】図７のＭＡＧＮＡ−ＢＵＬＢ型ファスナーの正面断面図であって、最小肉厚のワークピースを、最小グリップで締結したファスナーの最終形態を示している。
【図９】図７のＭＡＧＮＡ−ＢＵＬＢ型ファスナーの正面断面図であって、最大肉厚のワークピースを、最大グリップで締結したファスナーの最終形態を示している。
【図１】
2005514566.tif 000006
【図２】
2005514566.tif 000007
【図２Ａ】
2005514566.tif 000008
【図２Ｂ】
2005514566.tif 000009
【図３】
2005514566.tif 000010
【図３Ａ】
2005514566.tif 000011
【図３Ｂ】
2005514566.tif 000012
【図４】
2005514566.tif 000013
【図５】
2005514566.tif 000014
【図６】
2005514566.tif 000015
【図７】
2005514566.tif 000016
【図８】
2005514566.tif 000017
【図９】
2005514566.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月8日(2004.11.8)
【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】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有しており、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有し、ピンシャンク部は、スリーブの貫通孔に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールにより、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な力を軸方向に加えることができるようになし、
スリーブの貫通孔は、スリーブシャンク部の中に大径孔部と、該大径孔部に近接して小径孔部を有し、大径孔部と小径孔部の接続部に、径方向内向きに延びるスリーブストッパー肩部を形成し、
前記ピンは、ピンシャンク部に隣接する位置に、直径がピンシャンク部よりも大きいピン肩部を有し、
ピン肩部とピンシャンク部の接続部によって、ピンストッパー肩部が構成され、
該ピンストッパー肩部に近接してロック溝が設けられ、
ピンとスリーブの間で軸方向に相対的な力が加えられたとき、ピンヘッドセグメントは、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側の位置にブラインドヘッドが形成されるようになし、
ピンストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部と接触可能であり、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋された小径の保持部を有し、
前記保持部は、複数の溝とクレストを含んでおり、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、軸方向の相対的な力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブシャンク部を通って移動し、ピンストッパー肩部がスリーブストッパー肩部と接触してロックを形成するようになし、
前記剪断リングは、クレストの直径より小さい所定直径の孔が形成されるように、剪断面で剪断されることができるようになし、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングと接触して、ブラインドヘッドにロックが形成されるようになし、
ピンストッパー肩部とスリーブストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部の材料を、略径方向内向きにロック溝の中へ移動させる接触面手段を有しており、スリーブの中を通るピンの軸方向の移動を停止するために、ピンとスリーブをロックして、スリーブ上にストッパー面が最終的に形成されるようにしたブラインド型ファスナー。
【請求項２】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有し、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有し、ピンシャンク部は、スリーブの孔の中に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールによって、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な力を軸方向に加えることができるようになし、
前記ピンシャフトは、前記プル部をピンシャンク部の残部に接続する破断用溝を有しており、
スリーブの貫通孔は、大径孔部と、該大径孔部に近接して小径孔部を有し、大径孔部と小径孔部の接続部に、径方向内向きに延びるスリーブストッパー肩部を形成し、
前記ピンは、ピンシャンク部に隣接する位置に、直径がピンシャンク部よりも大きいピン肩部を有し、
ピン肩部とピンシャンク部の接続部によって、ピンストッパー肩部が構成され、
該ピンストッパー肩部に近接してロック溝が設けられ、
ピンとスリーブの間で軸方向に相対的な力が加えられたとき、ピンヘッドセグメントは、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側の位置にブラインドヘッドが形成されるようになし、
ピンストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部と接触可能であり、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋された小径の保持部を有し、
前記保持部は、複数の溝とクレストを含んでおり、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、軸方向の相対的な力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブシャンク部を通って移動し、ピンストッパー肩部がスリーブストッパー肩部と接触してロックを形成するようになし、
前記剪断リングは、クレストの直径より小さい所定直径の開口が形成されるように、剪断面で剪断されることができるようになし、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングと接触して、ブラインドヘッドにロックを形成するようになし、
ピンストッパー肩部とスリーブストッパー肩部は、スリーブストッパー肩部の材料を、略径方向内向きにロック溝の中へ移動させる接触面手段を有しており、スリーブの中を通るピンの軸方向の移動を停止するために、ピンとスリーブをロックして、スリーブ上にストッパー面が最終的に形成されるようにし、スリーブストッパー肩部の少なくとも一部分は、大孔部の径方向に面する部分とは径方向に離間しており、これによって、ピンストッパー肩部によるスリーブストッパー肩部の材料の径方向内向きの移動が容易に行われると共に、スリーブストッパー肩部の径方向の拡大は阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力が、スリーブストッパー肩部の材料をピンのロック溝へ移動させることのできる力を超えて所定の大きさに達した時、ピンシャンク部は破断用溝で切断されるようになし、
スリーブストッパー肩部は、拡大スリーブヘッドの領域内に全体が位置することにより、スリーブストッパー肩部が変形してロック溝に進入するときに、スリーブの径方向の拡大が抑えられるようにしており、
スリーブヘッドは、軸方向に所定長さを有しており、
破断用溝は、ロック溝から、軸方向に最大離間した位置に存することにより、軸方向に所定の大きさの力が作用したときに、ロック溝の歪が妨げられるようになし、
ロック溝及び破断用溝が最終的にスリーブヘッドのほぼ領域内に位置するように、軸方向の最大離間距離を、スリーブヘッドの軸方向の前記所定長さに略等しくなるようにしているブラインド型ファスナー。
【請求項３】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有し、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有し、ピンシャンク部は、スリーブの孔の中に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールによって、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な軸方向の力を加えることができるようになし、
ピンヘッドセグメントは、ピンとスリーブの間に相対的な軸方向の力が加えられたとき、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側にブラインドヘッドが形成されるようになし、
スリーブとピンの間の所定位置にて、スリーブとピンの間で前ロックを形成するロック手段が、スリーブとピンに連繋可能に配備され、
ピンヘッドセグメントは、直径がスリーブの孔径よりも大きく、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋され、該剪断リングに接触して把持できる小径の保持及び把持部を有し、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、軸方向の相対的な力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
軸方向の相対的な力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブシャンク部を通って移動し、スリーブとピンは所定位置にて前ロックを形成するようになし、
前記剪断リングは、保持部の直径より小さい所定直径の開口が形成されるように、剪断面で剪断されることができるようになし、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持及び把持部は、剪断リングを通って移動し、当接する剪断リングを把持して、ブラインドヘッドにロックを形成するようにしているブラインド型ファスナー。
【請求項４】
外側に表面を有する外側ワークピースと、内側に表面を有する内側ワークピースを含む複数のワークピースを締結するのに用いられるブラインド型ファスナーであって、
貫通孔を有する中空スリーブとピンを具えており、
前記スリーブは、スリーブシャンク部と、一方の端部に拡大したスリーブヘッドを有し、
前記ピンは、ピンシャンク部とピンヘッドセグメントを有し、ピンシャンク部は、スリーブの孔の中に配置され、スリーブヘッドとは反対側のスリーブシャンク部の端部にピンヘッドセグメントを有し、
前記ピンシャンク部は、ピンヘッドセグメントとは反対側の位置に、締結用ツールによって把持されるプル部を有し、該ツールによって、ピンとスリーブの間に、ファスナーで締結するための相対的な力を軸方向に加えることができるようになし、
ピンヘッドセグメントは、ピンとスリーブの間に相対的な力が軸方向に加えられたとき、スリーブのシャンク部に当接して変形し、スリーブヘッドとは反対側にブラインドヘッドが形成されるようになし、
スリーブとピンの間の所定位置にて、スリーブとピンの間でロックを形成するロック手段が、スリーブとピンに連繋可能に配備され、
外側ワークピースは、所定の大きさの引張強度を有する金属材料から作られており、
拡大スリーブヘッドは、突出型であって、スリーブヘッドの下面の径方向外端部に、外側ワークピースの外側面と接触可能なリング部を有しており、
前記リング部は、外側面が、外側ワークピースの材料が有する引張強度の少なくとも約４０％〜５０％で、且つ、外側面及び／又はリング部の降伏が起こる強度を越えない支持応力をもたらすことのできる支持面積を有しているブラインド型ファスナー。
【請求項５】
スリーブの貫通孔は、スリーブシャンク部の中に大径孔部と、該大径孔部に近接して小径孔部を有し、大径孔部と小径孔部の接続部に、径方向内向きに延びるスリーブストッパー肩部を形成し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンク部の外端部に当接する大きさに拡大した剪断リングを有し、
ピンヘッドセグメントは、スリーブシャンクの外端部とは反対側に、剪断リングの端部に連繋された小径の保持部を有し、
前記保持部は、複数の溝とクレストを含んでおり、
前記剪断リングは、スリーブシャンク部の外端部を通ってスリーブシャンク部の中を移動可能であって、チューリップ形状のブラインドヘッドを形成するようになし、相対的な軸方向の力が所定の大きさに達すると、ワークピースの内側表面の位置で、前記ブラインドヘッドにクランプ・ロック部を形成し、内側表面でのさらなる移動が阻止されるようになし、
相対的な軸方向の力がさらに大きくなると、前記剪断リングは、ピンヘッドセグメントから剪断され、これにより、ピンシャンク部は、スリーブとピンが所定位置で前ロックを形成するまで、スリーブシャンク部を通って移動するようになし、
前記剪断リングは、クレストの直径より小さい所定直径の開口が形成されるように、剪断面で剪断されることができるようになし、
剪断リングの移動が阻止された状態で、ピンシャンク部が移動すると、前記保持部は、剪断リングを通って移動し、クレストが剪断リングと接触して、ブラインドヘッドにロックを形成するようにしている請求項４に記載のブラインド型ファスナー。
【請求項６】
外側ワークピースは、所定の大きさの引張強度を有する金属材料から作られており、
拡大スリーブヘッドは、突出型であって、スリーブヘッドの下面の径方向外端部に、外側ワークピースの外側面と接触可能なリング部を有しており、
前記リング部は、外側面が、外側ワークピースの材料が有する引張強度の少なくとも約４０％〜５０％で、且つ、外側面及び／又はリング部の降伏が起こる強度を越えない支持応力をもたらすことのできる支持面積を有する請求項１乃至請求項３の何れかに記載のファスナー。
【請求項７】
スリーブストッパー肩部の少なくとも一部分は、大径孔部の径方向に面する部分とは径方向に離間しており、これによって、ピンストッパー肩部によるスリーブストッパー肩部の材料の径方向内向きの移動が容易に行われると共に、スリーブストッパー肩部の径方向の拡大は阻止されるようにしている請求項１又は請求項２又は請求項５に記載のファスナー。
【請求項８】
剪断リングは、スリーブシャンク部の大径孔部の内面から材料を剪断して支持リングを形成するように構成され、該支持リングは、スリーブシャンク部の中で、剪断リングにより、クランプ・ロック部の一部としてワークピースの内側面で押圧されるようにした請求項１乃至請求項３の何れか又は請求項５乃至請求項７の何れかに記載のファスナー。
【請求項９】
スリーブシャンク部は、硬度が略均一であるが、剪断リングが接触する端部については、チューリップ型ブラインドヘッドの形成を開始するために、スリーブシャンク部の大径孔部への移動が容易に行われるように、また、支持リングを形成するために、大径孔部の内面から材料の剪断が容易に行われるように、硬度が低下する勾配を有している請求項１乃至請求項８の何れかに記載のファスナー。
【請求項１０】
保持部のクレストは、剪断リングから後方に向けて直径が大きくなる請求項１又は請求項２又は請求項５又は請求項７に記載のファスナー。
【請求項１１】
保持部のクレストは、剪断リングから後方に向けて直径及び幅が大きくなる請求項１又は請求項２又は請求項５又は請求項７に記載のファスナー。
【国際調査報告】
2005514566.tif 000019
2005514566.tif 000020
2005514566.tif 000021