(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端部、第１端部の反対側の第２端部、及び外径を有するシャンクと、
シャンクの第１端部から円周方向に延びており、外径を有するフランジと、
シャンクの第１端部がフランジに移行する場所に近い位置に形成されたスカラップ状の肩部と、
を含むスエージカラーであって、
肩部は、複数の山と複数の谷を含み、複数の山の各々は、径方向ではなく、シャンクの第２端部に向かう方向に延び、複数の谷の各々は、径方向ではなく、シャンクの第１端部に向かう方向に延びており、
スエージカラーは、スエージングされるように構成されており、スエージカラーがスエージングされると、肩部の複数の山の各々と複数の谷の各々は、変形してない状態から変形状態へと変形し、肩部の複数の山の各々と複数の谷の各々は、シャンクの外径及びフランジの外径と融合する、スエージカラー。
【請求項２】
肩部の複数の山の各々と複数の谷の各々が変形状態にある場合、肩部は湾曲部分を含んでいる、請求項１に記載のスエージカラー。
【請求項３】
湾曲部分は、曲率半径を含む、請求項２に記載のスエージカラー。
【請求項４】
シャンクは、該シャンクの第１端部から第２端部に延びるボアと、該ボアによって規定される内側表面と、該内側表面から延びるフィットアップタブとを含む、請求項１に記載のスエージカラー。
【請求項５】
スエージカラーはさらに、低炭素鋼、焼鈍低炭素鋼、及び未焼鈍低炭素鋼からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載のスエージカラー。
【請求項６】
スエージカラーはヘッディングされたままである、請求項１に記載のスエージカラー。
【請求項７】
シャンクは、その外径上にて円周方向に形成され、第２端部の近くに位置するナーリングを含む、請求項１に記載のスエージカラー。
【請求項８】
一方の端部が頭部で終わっている細長い軸部を有しており、該軸部は、ロック溝を伴った複数のネジ山を有するネジ部を含んでいるピン部材と、
スエージカラーと、
を含むファスナーであって、
スエージカラーは、第１端部、該第１端部の反対側の第２端部、及び外径を有するシャンクと、スエージカラーのシャンクの第１端部から円周方向に延びており、外径を有するフランジと、シャンクの第１端部がフランジに移行する場所に形成されたスカラップ状の肩部とを含んでおり、
肩部は、複数の山と複数の谷を含み、複数の山の各々は、径方向ではなく、シャンクの第２端部に向かう方向に延び、複数の谷の各々は、径方向ではなく、シャンクの第１端部に向かう方向に延びており、
スエージカラーは、ピン部材のネジ部のロック溝にスエージングされるように構成されており、スエージカラーがスエージングされると、肩部の複数の山の各々と複数の谷の各々は、変形してない状態から変形状態に変形され、肩部の複数の山の各々と複数の谷の各々は、スエージカラーのシャンクの外径及びフランジの外径と融合する、ファスナー。
【請求項９】
肩部の複数の山の各々と複数の谷の各々が変形状態にある場合、肩部は湾曲部分を含んでいる、請求項８に記載のファスナー。
【請求項１０】
湾曲部分は、曲率半径を含んでいる、請求項９に記載のファスナー。
【請求項１１】
スエージカラーのシャンクは、シャンクの第１端部から第２端部に延びるボアと、該ボアによって規定される内側表面と、該内側表面から延びるフィットアップタブとを含む、請求項１０に記載のファスナー。
【請求項１２】
スエージカラーはさらに、低炭素鋼、焼鈍低炭素鋼、及び未焼鈍低炭素鋼からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１１に記載のファスナー。
【請求項１３】
スエージカラーはヘッディングされたままである、請求項１２に記載のファスナー。
【請求項１４】
カラーのシャンクは、その外径上にて円周方向に形成され、第２端部の近くに位置するナーリングを含む、請求項８に記載のスエージカラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の参照］
本出願は、２０１３年３月１５日に出願されており、共同所有されている米国一部継続出願第１３／８３２，９７４号、表題「ＳＷＡＧＥ  ＩＮＤＩＣＡＴＩＮＧ  ＣＯＬＬＡＲ」と、２０１３年１月２４日に出願された米国特許出願第１３／７４８，８５１号、表題「ＳＷＡＧＥ  ＩＮＤＩＣＡＴＩＮＧ  ＣＯＬＬＡＲ」とに関連しており、これらの利益を主張する。これらの出願は、２０１２年２月２日に出願された米国特許仮出願第６１／５９４，０６１号、表題「ＳＷＡＧＥ  ＩＮＤＩＣＡＴＩＮＧ  ＣＯＬＬＡＲ」に関連しており、その利益を主張する。これらの出願の全体は、参照によって本明細書の一部となる。
【０００２】
［本発明の技術分野］
本発明は、ファスナー、より詳細には、スエージ表示カラー（swage indicating collar）を含むファスナーに関する。
【背景技術】
【０００３】
ツーピースのスエージングされる（swaged）ファスナーは、一般的にロックボルトと呼ばれており、複数のワークピースを一緒に固定するために用いられている。通常、スエージ−タイプのファスナーは、ロック溝を有するピン部材とスエージカラーとを含んでおり、スエージカラーは、ファスナー取付ツールによって、ピン部材のロック溝へとスエージングされるように構成されている。カラーは、ビルトインワッシャ又はフランジを含んでよく、これは、軟鋼又はアルミニウムから製造されたワークピースにて、食い込むことなく、高い締付荷重に耐える。多くの用途において、カラーは、強度が中程度から高い鋼に対して取り付けられ、軟鋼やアルミニウムに必要とされるのと同じ程度の支持面積（bearing area）は、必要とされない。カラーはまた、隆起したインスペクションドット（inspection dots）を含んでよく、これらは、カラーフランジから延びており、取付ツールによってマークされて、カラーのスエージングの完了と取付特性とを視覚的を示す。必要とされているのは、材料をあまり利用せず、その一方で、十分な支持面積と、スエージングの完了の視覚的な表示とを提供するスエージカラーである。
【発明の概要】
【０００４】
ある実施形態では、スエージカラーは、第１端部、第１端部の反対側の第２端部、及び外径を有するシャンクと、シャンクの第１端部から円周方向に延び、外径を有するフランジと、シャンクの第１端部がフランジに移行する場所に近い位置に形成されるスカラップ状の（scalloped）肩部とを含んでいる。スエージカラーは、スエージングされるように構成されており、スエージカラーがスエージングされると、肩部は、変形してない状態から変形状態に変形されて、肩部は、シャンクの外径及びフランジの外径と融合する（blended）。実施形態では、肩部がその変形状態にある場合、移行段差は湾曲部分を含む。実施形態では、湾曲部分は、曲率半径を含む。実施形態では、シャンクは、シャンクの第１端部から第２端部に延びるボアと、ボアによって規定される内側表面と、内側表面から延びるフィットアップタブとを含む。実施形態では、スエージカラーはさらに、低炭素鋼、焼鈍低炭素鋼（annealed low carbon steel）、及び未焼鈍（unannealed）低炭素鋼からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む。実施形態では、スエージカラーはヘッディングされたまま（as-headed）である。実施形態では、シャンクは、その外径上にて円周方向に形成され、第２端部の近くに位置するナーリングを含む。
【０００５】
ある実施形態では、ファスナーは、一方の端部が頭部で終わり、且つロック溝を伴う複数のネジ山を有するネジ部を含む細長い軸部を有するピン部材と、スエージカラーとを含んでいる。スエージカラーは、第１端部、第１端部の反対側の第２端部、及び外径を有するシャンクと、スエージカラーのシャンクの第１端部から円周方向に延び、且つ外径を有するフランジと、シャンクの第１端部がフランジに移行する場所に形成されたスカラップ状の肩部とを含んでいる。スエージカラーは、ピン部材のネジ部のロック溝にスエージングされるように構成されており、スエージカラーがスエージングされると、肩部は、変形してない状態から変形状態に変形され、肩部は、スエージカラーのシャンクの外径及びフランジの外径と融合する。
【０００６】
ある実施形態では、スエージカラーは、第１端部と、第１端部の反対側の第２端部と、外径と、シャンクの外径上にて円周方向に形成され、第２端部の近くに位置するナーリングとを有するシャンクと、シャンクの第１端部から円周方向に延び、外径を有するフランジと、シャンクの第1端部がフランジに移行する場所に形成された移行段差とを含んでいる。スエージカラーは、スエージングされるように構成されており、スエージカラーがスエージングされると、移行段差は、変形してない状態から変形状態に変形され、移行段差は、シャンクの外径及びフランジの外径と融合する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従って構成されたファスナーの分解側面図である。
【図２】図２は、図１に示されたファスナーに用いられるスエージカラーの側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図２の詳細２Ａを示す拡大図である。
【図３】図３は、図２に示されたスエージカラーの平面図である。
【図４】図４は、取付位置における、図１に示されたファスナーの部分断面図であって、比較のために、カラーの一部が最小グリップ位置にて示されており、同じような別のカラーの一部が最大グリップ位置にて示されている。
【図４Ａ】図４Ａは、図４の詳細４Ａを示す拡大図である。
【図５】図５は、図２に示されたスエージカラーの側面図であって、サイズが似ている既存のカラーのフランジ部（仮想線で示す）が比較として、重ね合わせられている。
【図６】図６は、別の実施形態に従って構成されたスエージカラーの斜視図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは夫々、別の実施形態に従って構成されたスエージカラーの側面図及び正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１を参照すると、ある実施形態では、ファスナー１０は、ピン部材１２及びスエージカラー１４を含んでおり、スエージカラー１４は、ピン部材１２と結合（mate with）し、且つこの上にスエージングされるように大きさが決められており、成形されている。実施形態では、ピン部材１２は、一方の端部が頭部１８で終わっている細長い軸部１６を含んでいる。実施形態では、軸部１６は、ロック溝２４を伴った複数のネジ山２２を有するネジ部２０と、複数のプル溝２８を有するプル部２６とを含んでいる。実施形態では、ピン部材１２は、中炭素合金鋼から製造される。実施形態では、ピン部材１２は、強度レベルがグレード８のボルトである。他の実施形態では、ピン部材１２は、例えば、グレード２、グレード５、グレード８、クラス８．８やクラス１０．９などの当該技術において知られている任意の等級によって特徴付けられてよい。他の実施形態では、ピン部材１２は、当該分野において知られている他の適切な材料から製造されてよい。他の実施形態では、ピン部材１２は、Ｍｅｒｃｅｒらによる米国特許第７，２９３，３３９号において開示及び説明されている任意のピン部材からなってよく、この特許の全体は、参照によって本明細書の一部となる。
【０００９】
図２、図２Ａ及び図３を参照すると、スエージカラー１４は、第１端部３２、及び第１端部３２の反対側にある第２端部３４を有する管状シャンク３０と、第１端部３２から及び第１端部３２にて円周方向に延びているフランジ３６と、第１端部３２から第２端部３４へと延びる貫通したボア３８とを含んでいる。実施形態では、シャンク３０は、略均一な円筒状に構成されている。実施形態では、変形してない状態において、スエージカラー１４は、急な移行段差又は肩部４０を含んでおり、それは、シャンク３０の第１端部３２がフランジ３６へと移行する場所に形成されている。実施形態では、変形してない状態において、移行段差４０は真っ直ぐ、又はほぼ真っ直ぐである。実施形態では、変形してない状態において、移行段差４０は、スエージカラー１４の縦軸Ｘ−Ｘから約９０度の角度Ａに方向付けられている（図２Ａ参照）。別の実施形態では、変形してない状態において、移行段差４０は、軸Ｘ−Ｘから約１２０度の角度Ａに方向付けられる。別の実施形態では、変形してない状態において、移行段差４０は、軸Ｘ−Ｘから約１３５度の角度Ａに方向付けられる。別の実施形態では、変形してない状態において、移行段差は、軸Ｘ−Ｘから約９０度から約１３５度の範囲に収まる角度Ａに方向付けられる。実施形態では、変形してない状態において、移行段差４０は、取付けのために、カラー１４の第１端部３２及び第２端部３４を視覚的に表示及び区別する。
【００１０】
実施形態では、スエージカラー１４は、カラー１４の内側表面４４から延びる内部フィットアップタブ（fit-up tab）４２を含んでいる。実施形態では、フィットアップタブ４２として、Ｄｉｘｏｎの米国特許第４，８６７，６２５号（この特許の全体が、参照によって本明細書の一部となる）に示されたような単一のネジ山が含まれる。実施形態では、フィットアップタブ４２は、スエージカラー１４のシャンク３０の第２端部３４の近くに配置されている。別の実施形態では、フィットアップタブ４２は、スエージカラー１４のシャンク３０の第１端部３２の近くに配置される。フィットアップタブ４２の目的及び機能は、以下で説明される。別の実施形態では、スエージカラー１４がフィットアップタブ４２を含む必要はない。
【００１１】
実施形態では、スエージカラー１４は、低炭素鋼で製造されている。別の実施形態では、スエージカラー１４は、未焼鈍低炭素鋼から製造される。別の実施形態では、スエージカラー１４は、焼鈍低炭素鋼から製造される。別の実施形態では、スエージカラー１４は、「ヘッディングされたまま（as-headed）」であり、前述のＭｅｒｃｅｒらによる米国特許第７，２９３，３３９号に開示及び説明されているような熱的プロセシングを必要としない。本明細書において用いられる用語「ヘッディングされたまま」は、熱的プロセス（例えば、焼入れや焼戻し、応力除去等）を用いて硬度を変えるのではなく、例えば冷間加工でひずみ硬化されたカラーを指す。
【００１２】
図４を参照すると、実施形態では、スエージカラー１４及びピン部材１２は、複数のワークピース４６、４８を一緒に固定するように構成されている。実施形態では、ピン部材１２の軸部１６は、ワークピース４６、４８の孔を通して挿入されており、頭部１８は、ワークピース４６の一面５０に当接し、そして軸部１６がワークピース４８の一面５２から外側に向けて延びている。実施形態では、スエージカラー１４は、ピン部材１２の軸部１６に嵌められる（fitted on）。これによって軸部１６が、カラー１４の貫通ボア３８（図２及び図３に示されている）に挿入されて、フィットアップタブ４２がピン部材１２のネジ山２２と螺合して、カラー１４をピン部材１２上に最初に保持する。実施形態では、スエージカラー１４は、カラー１４のフランジ３６がワークピース４８の一面５２に当接するまで、ピン部材１２に嵌められている。
【００１３】
実施形態では、ピン部材１２のプル溝２８は、スエージアンビル（図示せず）を有するファスナー取付ツールのチャックジョーの歯と合致する（matching）ことによって、グリップされるように構成される。実施形態では、ファスナー取付ツールは、前述のＭｅｒｃｅｒらの米国特許第７，２９３，３３９号において開示及び説明されているツールからなってよい。実施形態では、ツールのスエージアンビルは、スエージカラー１４と係合して、且つカラー１４とピン部材１２との間に相対的な軸方向の力を付与し、そしてカラー１４を超えて移動して、ピン部材１２のロック溝２４にカラー１４をスエージングするように、構成されている（図示せず）。実施形態では、取付プロセスの間に、カラー１４の移行段差４０（図２及び図２Ａに示す）は、スエージングされて、内側方向に変形して、変形状態になる。図４は、ピン部材１２に完全に取り付けられたカラー１４を示しており、薄いワークピース４６、４８を固定するために用いられた場合の最小グリップと、厚いワークピース４６、４８を固定するために用いられた場合の最大グリップの双方を示している。実施形態では、カラー１４が完全に、且つ適切に取り付けられると、（変形状態にて）移行段差４０は、図４に示されるように、カラー１４の外径に、具体的にはシャンク３０の外径及びフランジ３６の外径と融合し、滑らかな、流れるような湾曲部分５４として特徴付けられる。実施形態では、湾曲部分５４は、カラー１４が完全にスエージングされて、ピン部材１２に取り付けられたこと、そしてワークピース４６、４８が互いに固定されていることを視覚的に表している。実施形態では、図４Ａに示されるように、湾曲部分５４は、曲率半径Ｒを有している。実施形態では、１／２インチのファスナー１０について、曲率半径Ｒは、約０．４７６インチとなる。実施形態では、５／８インチのファスナー１０について、曲率半径Ｒは、約０．５９５インチとなる。実施形態では、３／４インチのファスナー１０について、曲率半径Ｒは、約０．７１４インチとなる。完全に取り付けられると、フランジ３６は、カラー１４がワークピース４８に食い込むことなく、保持された締付荷重に耐えるような十分な支持面積を提供するような大きさと形状にされる。実施形態では、フランジ３６のサイズが小さくなることで、カラー１４を製造するのに必要とされる材料の量は、図５の仮想線で示されるような、当該技術において知られている比較可能なフランジ付きカラー５６について必要とされる量未満となる。実施形態では、約１０から１５％の材料の低減がもたらされる。
【００１４】
図６は、別の実施形態に基づいたスエージカラー１１４を図示している。スエージカラー１１４は、カラー１４と似たように構成されており、機能するが、以下の違いがある。実施形態では、スエージカラー１１４は、第１端部１３２、及び第１端部１３２の反対側に第２端部１３４を有する管状シャンク１３０と、第１端部１３２から及び第１端部１３２にて円周方向に延びているフランジ１３６と、第１端部１３２から第２端部１３４へと延びる貫通したボア１３８とを含んでいる。実施形態では、シャンク１３０は、第１端部１３２から、第１端部１３２と第２端部１３４の中間にある領域へと延びるスカラップ状／波状の肩部１４０を含んでいる。実施形態では、肩部１４０は、図６に示されるように、交互する複数の山１４１及び複数の谷１４３を含んでおり、これらは、肩部１４０の複数のセクションを視覚的に与えている。実施形態では、肩部１４０の山１４１及び谷１４３は、台形の波形を形成している。他の実施形態では、肩部１４０の山１４１及び谷１４３は、他の形状及びサイズからなっていてよい。実施形態では、取付プロセス中にて、カラー１１４の肩部１４０は、スエージングされ、且つ内側方向に変形して、変形状態になる。実施形態では、カラー１１４が、完全且つ適切に取り付けられると、（変形状態にある）肩部１４０、特に山１４１及び谷１４３は、カラー１１４の外径と融合し、その周囲にて、滑らかで、流れるような複数の湾曲部分によって特徴付けられる（図示せず）。実施形態では、湾曲部分は、カラー１１４が完全にスエージングされて、ピン部材に取り付けられたこと、そして、ワークピースが互いに固定されていることを、カラー１１４の外径の全周囲の複数の箇所にて視覚的に表示する。１又は複数の山１４１及び／又は谷１４３が、カラー１１４の外径と融合しない場合、カラー１１４が完全にスエージングされていないことが視覚的に示される。
【００１５】
図７は、別の実施形態に従うスエージカラー２１４を図示している。スエージカラー２１４は、カラー１４と同様に構成されており、機能するが、シャンク２３０が、ナーリング（knurling）２３１を含んでおり、ナーリング２３１は、シャンク２３０の外径上にて円周方向に形成され、シャンク２３０の第２端部２３４の近くに配置されている点で異なっている。ナーリング２３１は、その上に取付ツールが作用すると、当該ツールがカラー２１４を完全にスエージングしない場合でさえも変形可能であって、ツールが完全にそこに作用したかどうかが視覚的に示される。ある実施形態では、図６に示された上述のカラー１１４は、ナーリング２３１を含んでいる（図示せず）。
【００１６】
本明細書中に記載される実施形態は単なる例示に過ぎず、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの変形及び変更をしてよいことが理解されよう。全てのそのような変形及び変更は、添付の特許請求の範囲において規定される、本発明の範囲に含まれることが意図される。
【図１】
0005740543.tif 000002
【図２】
0005740543.tif 000003
【図２Ａ】
0005740543.tif 000004
【図３】
0005740543.tif 000005
【図４】
0005740543.tif 000006
【図４Ａ】
0005740543.tif 000007
【図５】
0005740543.tif 000008
【図６】
0005740543.tif 000009
【図７Ａ】
0005740543.tif 000010
【図７Ｂ】
0005740543.tif 000011