(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の平らな素材から形成された頭と、
金属材料の平らな素材から形成され、頭から一体に延び、軸部、及び複数のねじ山を有するねじ部を含む細長い中空軸と、
金属材料の平らな素材から形成され、頭から外方に延びる一体のワッシャーと、
キャプティブワッシャーと、を含み、キャプティブワッシャーは、一体のワッシャー、頭及び細長い中空軸に対してキャプティブワッシャーの自由回転を可能にするように一体のワッシャーの周りに少なくとも部分的に形成され、
そして、金属材料の平らな素材から一体に形成され、頭又は細長い中空軸と結合され、ねじ山により中空ねじの締め付けを容易にするように形成された回転ドライブ機構を含む、中空ねじ。
【請求項２】
細長い中空軸は、約０．２乃至０．７ミリメートルの肉厚を含む、請求項１の中空ねじ。
【請求項３】
キャプティブワッシャーの外リムは、一体のワッシャーの外周の周りに上方に曲げられてキャプティブワッシャーを一体のワッシャーに隣接して結合される、請求項１の中空ねじ。
【請求項４】
キャプティブワッシャーは、約０．１５乃至０．３０ミリメートルの厚さを有する、請求項１の中空ねじ。
【請求項５】
キャプティブワッシャーは導体からなる、請求項１の中空ねじ。
【請求項６】
軸部に沿って滑ることができ、一体のワッシャーと複数のねじ山との間に捕捉される自由な浮動ワッシャーを含み、ねじ部は、軸部の外径よりも比較的大きい外径を有する、請求項１の中空ねじ。
【請求項７】
回転ドライブ機構は、金属材料の平らな素材から形成された多角形形状を含む、請求項１の中空ねじ。
【請求項８】
回転ドライブ機構は、多角形形状及び頭から形成された内凹部を含む、請求項7の中空ねじ。
【請求項９】
多角形形状は、六角形からなり、内凹部は、スプライン凹部からなる、請求項８の中空ねじ。
【請求項１０】
金属材料の平らな素材は、Ａ２８６スチールを含む耐蝕金属材料からなる請求項１の中空ねじ。
【請求項１１】
ねじ山は、約１２００MPa乃至１４００MPaの強さを有する、請求項１の中空ねじ。
【請求項１２】
頭と反対側の、細長い中空軸の端に形成されたノーズを含む、請求項１の中空ねじ。
【請求項１３】
頭は、丸頭又は平頭からなる、請求項１の中空ねじ。
【請求項１４】
細長い中空軸は、中空ねじの内部の中への流体流を防止するキャップを含む、請求項１の中空ねじ。
【請求項１５】
中空ねじの重量は、同様の寸法及び形状の中実ねじの重量のほぼ１／２である、請求項１の中空ねじ。
【請求項１６】
金属材料の平らな素材から形成された頭と、金属材料の素材から形成され、頭から一体に延び、軸部及び複数のねじ山を有するねじ部を含む細長い中空軸と、
頭から半径方向外方に延びる拡張水平面領域を有する一体のワッシャーと、
拡張水平面領域の下に位置決めされ、一体のワッシャーの外周の周りに曲げられて一体のワッシャーをサンドイッチにし、一体のワッシャーに対して自由に回転できるキャプティブワッシャーと、
金属材料の平らな素材から一体に形成され、頭又は細長い中空軸の少なくとも一部分と結合され、ねじ山により中空ねじの締め付けを容易にするように形成された回転ドライブ機構と、を含む中空ねじ。
【請求項１７】
細長い中空軸の軸部及びねじ部は、約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を有し、キャプティブワッシャーは、約０．１５乃至０．３０ミリメートルの厚さを有する導体からなる、請求項１６の中空ねじ。
【請求項１８】
回転ドライブ機構は、金属材料の平らな素材から頭に形成された外多角形形状を含む、請求項１６の中空ねじ。
【請求項１９】
回転ドライブ機構は、頭から形成された内凹部を含む、請求項１６の中空ねじ。
【請求項２０】
内凹部は、スプライン凹部からなる、請求項１９の中空ねじ。
【請求項２１】
回転ドライブ機構は、金属材料の平らな素材から頭に型押しされた内凹部を含む、請求項１６の中空ねじ。
【請求項２２】
金属材料の平らな素材は、Ａ２８６スチールからなる耐蝕金属材料からなる、請求項１６の中空ねじ。
【請求項２３】
ねじ山は、約１２００MPa乃至１４００MPaの強さを有する、請求項１６の中空ねじ。
【請求項２４】
細長い中空軸の一端に形成されたノーズを含み、頭は、丸頭又は平頭からなる、請求項１６の中空ねじ。
【請求項２５】
細長い中空軸は、中空ねじの内部の中への流体流を防止するキャップを含む、請求項１６の中空ねじ。
【請求項２６】
ねじ部は、軸部よりも比較的長く、ねじ山は、軸部の外径よりも比較的長い
外径を有する、請求項１６の中空ねじ。
【請求項２７】
キャプティブワッシャーと一体のワッシャーの拡張水平面領域とによってサンドイッチにされた波形ワッシャーを含む、請求項１６の中空ねじ。
【請求項２８】
Ａ２８６スチールからなる耐蝕金属材料の平らな素材から形成された頭と、
耐蝕金属材料の平らな素材から形成され、頭から延び、軸部及び約１２００MPa乃至１４００MPaの強さを有する複数のねじ山を有する細長い中空軸と、
頭から形成され、頭から半径方向外方に延びる拡張水平ほぼ円形面領域を有する一体のワッシャーと、
拡張水平ほぼ円形面領域に隣接して位置決めされ、一体のワッシャー外周の周りに曲げられた外リムを有し、一体のワッシャーを少なくとも部分的にサンドイッチにするキャプティブワッシャーと、を含み、前記キャプティブワッシャーは、一体のワッシャーの周りに自由に回転するように形成され、
そして、頭又は細長い中空軸から形成された多角形形状又は凹部からなり、ねじ山により中空ねじの締め付けを可能にするように形成された回転係合機構を含む、中空ねじ。
【請求項２９】
キャプティブワッシャーは、約０．１５乃至０．３０ミリメートルの厚さを有しかつ導体からなる、請求項２８の中空ねじ。
【請求項３０】
回転係合機構は、耐蝕金属の平らな素材から形成され、多角形形状は、六角頭からなり、凹部はスプライン凹部からなる、請求項２８の中空ねじ。
【請求項３１】
細長い中空軸は、頭と反対側の端にスプライン凹部を有するキャップ付きテーパノーズを含み、頭は、丸頭，平頭又はテーパ頭からなる、請求項２８の中空ねじ。
【請求項３２】
ほぼ平らな金属材料から、一端に半径方向外方に延びる荒い切断フランジを有する浅いカップを形成する段階と、
浅いカップから細長い中空本体を押し出す段階と、
半径方向外方に延びる荒い切断フランジをねじ頭の所望サイズ及び形状にクリッピング及び平打ちする段階と
焼き鈍しして少なくとも細長い中空本体を軟化させる段階と、
軟化した細長い中空本体の外側の少なくとも一部分に複数のねじ山を転造し、それによって、細長い中空本体を実質的に平滑な軸部及びねじ部に形成する段階と、
中空ねじを硬化させる段階と、を含む、中空ねじの製造方法。
【請求項３３】
Ａ２８６スチールからなる平らな金属材料のロール素材から比較的円形素材を打ち抜く段階を含む、請求項３２の方法。
【請求項３４】
細長い中空本体は、約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を有する、請求項３２の方法。
【請求項３５】
細長い中空本体を、軸部及び軸部の外径よりも比較的細い外径を有する再絞り部に再絞りする段階を含む、請求項３２の方法。
【請求項３６】
ねじ頭を外方に延びるスカートを有するほぼ中央円形ドームに反転させる段階と、
中央円形ドームを外多角形形状に成形する段階と、
スカートを一体のワッシャーに型押しする段階と、を含む請求項３２の方法。
【請求項３７】
キャプティブワッシャーを一体のワッシャーの上に、回転可能な関係に形成する段階を含む、請求項３６の方法。
【請求項３８】
ねじ頭に内スプライン凹部を付与する段階を含む、請求項３２の方法。
【請求項３９】
焼きなまし段階は、中空ねじを約９５０−９８０℃の高温で約１時間加熱する段階を含み、中空ねじは、焼きなまし段階後約、約７９ロックウエルＢの硬さを有する、請求項３２の方法。
【請求項４０】
転造段階中安定ピンを細長い中空本体に差し込む段階を含み、安定ピンは、ほぼ、細長い中空本体のねじ部の内径の寸法の外径を有し、安定ピンは、周壁を支持して転造段階中つぶれを防止する、請求項３２の方法。
【請求項４１】
硬化段階は、約６９０−７２０℃の温度で約１６時間析出硬化することによって中空ねじを熱処理する段階を含む、請求項３２の方法。
【請求項４２】
中空ねじは、硬化段階後、約１２００MPa乃至１４００MPaの強さを有する、請求項３２の方法。
【請求項４３】
細長い中空本体の一端から丸いノーズを形成する段階を含む、請求項３２の方法。
【請求項４４】
底形成凹部を細長い中空本体の閉鎖端に定着させる段階を含む、請求項３２の方法。
【請求項４５】
中空ねじは、十分なねじ山強度の中実コアねじの重量の約１／２の重量を有する、請求項３２の方法。
【請求項４６】
ほぼ平らな金属材料から約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を有する細長い中空本体を形成する段階と、
細長い中空本体の一端をねじ頭の所望寸法及び形状に切り抜き及び平にする段階と、
約９５０−９８０℃の高温で約１時間焼きなましして細長い中空本体及びねじ頭を軟化させる段階と、
軟化した細長い中空本体の外側の少なくとも一部分に複数のねじ山を転造する段階と、
中空ねじを約４２ロックウエルＣの硬さに硬化させる段階を含み、ねじ山は、約１２００ＭＰａ乃至約１４００ＭＰａの強さを有する、中空ねじの製造方法。
【請求項４７】
耐蝕材料Ａ２８６スチールからなる平らな金属素材のロール素材から比較的円形素材を打ち抜く段階を含む、請求項４６の方法。
【請求項４８】
細長い中空本体を、軸部及び該軸部の外径よりも比較的細い外径を有する再絞り部に再絞りする段階を含む、請求項４６の方法。
【請求項４９】
ねじ頭を反転させて、外方に延びるスカートを有するほぼ中央湾曲ドームにする段階と、
中央湾曲ドームを外多角形形状に成形する段階と
スカートを一体のワッシャーに型押しする段階と、を含む請求項４６の方法。
【請求項５０】
自由の形成ワッシャーを細長い中空本体の上に挿入し、該ワッシャーの外リムを一体のワッシャーの外周の上に曲げて一体のワッシャーを少なくとも部分的にサンドイッチにする段階を含む、請求項４９の方法。
【請求項５１】
ねじ頭にスプライン凹部を型押しする段階を含む、請求項５０の方法。
【請求項５２】
転造段階中安定ピンを細長い中空本体に差し込む段階を含み、安定ピンは、ほぼ、細長い中空本体のねじ部の内径のほぼ寸法の外径を有し、安定ピンは、周壁を支持して転造段階中つぶれを防止する、請求項４６の方法。
【請求項５３】
細長い中空本体の一端から丸いノーズを形成し、ノーズに底形成凹部を定着させる段階を含む、請求項４６の方法。
【請求項５４】
ほぼ円形の平らな金属材料から、浅いカップ及び半径方向外方に延びる荒い切断フランジを形成する段階と、
浅いカップから細長い中空本体を押し出す段階と、
半径方向外方に延びる荒い切断フランジをねじ頭の所望寸棒及び形状に切り抜き、平打ちする段階と、
ねじ頭を、外方に延びるスカートを有する中央湾曲ドームに反転させる段階と、
中央湾曲ドームを多角形形状に成形する段階と、
スカートを一体のワッシャーに型押しする段階と、
焼きなましして少なくとも細長い中空本体を軟化させる段階と、
細長い中空本体の内径のほぼ寸法の外径を有する安定ピンを細長い中空本体に差し込んで細長い中空本体の周壁を支持する段階と、
軟化した細長い中空本体の外側の少なくとも一部分に複数のねじ山を転造する段階と、
ねじ頭にスプライン凹部を型押しする段階と、
中空ねじを硬化させる段階と、を含む、中空ねじの製造方法。
【請求項５５】
細長い中空本体を、軸部及び軸部の外径よりも比較的細い外径を有する再絞り部に再絞りする段階を含む、請求項５４の方法。
【請求項５６】
Ａ２８６スチールからなる耐蝕材料の平らなロール素材から比較的円形の素材を打ち抜く段階を含み、細長い中空本体は、約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を有し、
中空ねじを、約９５０−９８０℃の高温で約１時間加熱する段階と、
中空ねじを、約６９０−７２０℃の温度で約１６時間析出硬化する段階と、を含み、中空ねじは、約４２ロックウエルＣの硬さを有し、ねじ山は、析出硬化段階後、約１２００ＭＰａ乃至約１４００ＭＰａの強さを有する、請求項５４の方法。
【請求項５７】
転造段階の前に、ワッシャーを細長い中空本体に挿入する段階を含み、ワッシャーは、一体のワッシャーとねじ山との間で自由浮動するように構成されている、請求項５４の方法。
【請求項５８】
細長い中空本体の一端から丸ノーズを形成し、ノーズに底形成凹部を定着させる段階を含む、請求項５７の方法。
【請求項５９】
雌ねじコア及び半径方向外方に延びるフランジを第１端を有する本体と、
ねじファスナーの挿入を可能にする、雌ねじコアよりも大きい直径の内穴を有するキャプティズワッシャーと、を含み、キャプティブワッシャーは、ほぼ第一端と隣接した関係に半径方向外方に延びるフランジの周りに少なくとも部分的に形成され、取り付けられたとき、ナットに対して自由回転を可能にし、
そしてキャプティブワッシャーと半径方向外方に延びるフランジを有する第１端との間にサンドイッチにされた波形ワッシャーを含む、中空ナット。
【請求項６０】
本体は、金属材料の平らな素材から形成される、請求項５９の中空ナット。
【請求項６１】
雌ねじコアと半径方向に延びるフランジを有する一端とを有する本体と、
実質的に、少なくとも一端に隣接して位置決めされた波形ワッシャーと、
半径方向外方に延びるフランジの周りに少なくとも部分的に形成され、間に波形ワッシャーをサンドイッチにするキャプティブワッシャーと、を含み、該キャプティブワッシャーは、波形ワッシャー及び半径方向に延びたフランジに対して自由に回転できる、中空ナット。
【請求項６２】
金属材料の平らな素材から形成された頭と、
金属材料の平らな素材から形成され、頭から一体に延び、軸部、及び複数のねじ山を有するねじ部を含む細長い中空軸と、
金属材料の平らな素材から形成され、頭から外方に延びる一体のワッシャーと、
軸部に沿って滑ることができ、一体のワッシャーと複数のねじ山との間に捕捉される自由な浮動ワッシャーと、を含み、ねじ部は、軸部の外径よりも比較的大きい外径を有し、
そして、金属材料の平らな素材から一体に形成され、頭又は細長い中空軸と結合され、ねじ山により中空ねじの締め付けを容易にするように形成された回転ドライブ機構と、を含む、中空ねじ。
【請求項６３】
細長い中空軸は、約０．２乃至０．７ミリメートルの肉厚を含む、請求項６２の中空ねじ。
【請求項６４】
キャプティブワッシャーの外リムは、一体のワッシャーの外周の周りに上方に曲げられてキャプティブワッシャーを一体のワッシャーに隣接して結合される、請求項６２の中空ねじ。
【請求項６５】
キャプティブワッシャーは、約０．１５乃至０．３０ミリメートルの厚さを有する、請求項６４の中空ねじ。
【請求項６６】
キャプティブワッシャーは導体からなる、請求項６４の中空ねじ。
【請求項６７】
回転ドライブ機構は、金属材料の平らな素材から形成された多角形形状を含む、請求項６２の中空ねじ。
【請求項６８】
回転ドライブ機構は、多角形形状及び頭から形成された内凹部を含む、請求項６７の中空ねじ。
【請求項６９】
多角形形状は、六角形からなり、内凹部は、スプライン凹部からなる、請求項６８の中空ねじ。
【請求項７０】
金属材料の平らな素材は、Ａ２８６スチールを含む耐蝕金属材料からなる請求項６２の中空ねじ。
【請求項７１】
ねじ山は、約１２００MPa乃至１４００MPaの強さを有する、請求項６２の中空ねじ。
【請求項７２】
頭と反対側の、細長い中空軸の端に形成されたノーズを含む、請求項６２の中空ねじ。
【請求項７３】
頭は、丸頭又は平頭からなる、請求項６２の中空ねじ。
【請求項７４】
細長い中空軸は、中空ねじの内部の中への流体流を防止するキャップを含む、請求項６２の中空ねじ。
【請求項７５】
中空ねじの重量は、同様の寸法及び形状の中実ねじの重量のほぼ１／２である、請求項６２の中空ねじ。
【請求項７６】
金属材料の平らな素材から形成された頭と、
金属材料の平らな素材から形成され、中空ねじの内部の中への流体流を防止するキャップを有し、頭から一体に延び、軸部、及び複数のねじ山を有するねじ部を含む細長い中空軸と、
金属材料の平らな素材から一体に形成され、頭又は細長い中空軸と結合され、ねじ山により中空ねじの締め付けを容易にするように形成された回転ドライブ機構と、を含む、中空ねじ。
【請求項７７】
細長い中空軸は、約０．２乃至０．７ミリメートルの肉厚を含む、請求項７６の中空ねじ。
【請求項７８】
金属材料の平らな素材から形成され、頭から外方に延びる一体のワッシャーを含む、請求項７６の中空ねじ。
【請求項７９】
キャプティブワッシャーの外リムは、一体のワッシャーの外周の周りに上方に曲げられてキャプティブワッシャーを一体のワッシャーに隣接して結合される、請求項７８の中空ねじ。
【請求項８０】
キャプティブワッシャーは、約０．１５乃至０．３０ミリメートルの厚さを有する、請求項７９の中空ねじ。
【請求項８１】
キャプティブワッシャーは導体からなる、請求項７９の中空ねじ。
【請求項８２】
回転ドライブ機構は、金属材料の平らな素材から形成された多角形形状を含む、請求項７６の中空ねじ。
【請求項８３】
回転ドライブ機構は、多角形形状及び頭から形成された内凹部を含む、請求項８２の中空ねじ。
【請求項８４】
多角形形状は、六角形からなり、内凹部は、スプライン凹部からなる、請求項８３の中空ねじ。
【請求項８５】
金属材料の平らな素材は、Ａ２８６スチールを含む耐蝕金属材料からなる請求項７６の中空ねじ。
【請求項８６】
ねじ山は、約１２００MPa乃至１４００MPaの強さを有する、請求項７６の中空ねじ。
【請求項８７】
頭と反対側の、細長い中空軸の端に形成されたノーズを含む、請求項７６の中空ねじ。
【請求項８８】
頭は、丸頭又は平頭からなる、請求項７６の中空ねじ。
【請求項８９】
中空ねじの重量は、同様の寸法及び形状の中実ねじの重量のほぼ１／２である、請求項７６の中空ねじ。
【請求項９０】
Ａ２８６スチールを含む耐蝕金属の平らな素材から形成された丸頭，平頭又はテーパ頭を含む頭と、
頭と反対側の端にスプライン凹部を有するキャップ付きテーパノーズおよび耐蝕金属の平らな素材から形成され、頭から延び、約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を含み、かつ軸部、及び複数のねじ山を有するねじ部を含む細長い中空軸と、を含み、ねじ山は、約１２００MPa乃至１４００MPaの強さを有し、
そして、頭又は細長い中空軸から形成された多角形形状又は凹部からなり、ねじ山により中空ねじの締め付けを可能にするように形成された回転係合機構を含む、中空ねじ。
【請求項９１】
頭から形成され、頭から半径方向外方に延びる拡張水平な円形面領域を有する一体のワッシャーを含む、請求項９０の中空ねじ。、
【請求項９２】
回転係合機構は、耐蝕金属の平らな素材から形成され、多角形形状は、六角頭からなり、凹部は、スプライン凹部からなる、請求項９０の中空ねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、特に、航空宇宙適用に用いられる軽量のステンレススチール金属中空ねじの設計、及び金属中空ねじを製造する関連方法に関する。金属中空ねじは、２．２乃至０．７ミリメートルの厚さの壁を有する空管状頭及びねじ軸を形成するため、１つ以上の段階で一般的に円形の金属板ディスクから型押しすることによって作られる。しかる後、ねじ軸は焼きなましされて、ねじ山転造のためにねじ軸を軟化させ、その後、金属中空ねじは、同様の寸法の中実ねじよりも軽く、航空機の燃料経済に寄与するねじの航空宇宙ねじ山強度の要件を満たすのに十分に硬化される。
【背景技術】
【０００２】
ねじは、一般的には、当該技術で知られており、中実コア軸を含む傾向がある。中実コア軸は、規定されたピッチ及び長さの一組のねじ山を形成するように転造される。一般に、高強度の耐蝕スチール（ＣＲＥＳ）材料がねじ材料として好まれる。何故ならば、硬化耐蝕スチールのねじ山が、ねじ山の損傷なしに、ねじ穴受け口に繰り返し再取り付けされるからである。だけれども、耐蝕スチールは、比較的重い金属材料と言う性質であり、かくして、特に典型的な航空機がこのようなねじを数千個含む時、航空機の燃料経済に寄与しない。中実アルミニウム又はチタンねじのような計量金属を使用する試みは、機械が、ねじ山の摩損によりねじ山を損傷させることなく同じねじを繰り返しとりつけたり取り外したりする能力に制限を受けていた。
過去には、ねじは、中実コア又はプラスチックなどのコアインサートによって補強された中空ねじからなっていた。不幸にして、プラスチックコアインサートは、少なくともある重量の付加をもたらし、ねじは依然として航空機の燃料経済への寄与に限りがある。
【０００３】
［発明の課題］
本発明は、ねじを、選択された耐蝕金属材料のほぼ円形ディスクから型押しして０．２乃至０．７ミリメートルの軸の肉厚とし、続いて、焼きなましして金属材料を軟化させ、ねじ山転造段階が続き、次いで、硬化段階が続いて殆どの航空宇宙適用に耐えるのに十分なねじ山強度を有し、そして中空ねじに耐蝕金属ねじ山を設けることによって航空機の燃料経済に寄与する金属中空ねじを提供するにあり、該中空ねじは、同じ材料で作られた中実コアねじのほぼ５０％の重量である。本発明は、これらの需要を満たし、更なる利点を提供する。
【発明の概要】
【０００４】
ここに開示されるように、中空ねじの１つの実施形態は、頭及び該頭から一体的に延び、金属材料の平らな素材から形成された細長い中空軸を含む。細長い中空軸は、軸部と、軸部に複数のねじ山を有するねじ部とを含む。回転ドライブ機構が金属材料の平らな素材から一体に形成され、かつ頭又は細長い中空軸と結合され、ねじ山によって中空ねじの締め付けを容易にするように構成されている。１つの実施形態では、回転ドライブ機構は、金属材料の平らな素材から形成された多角形形状であり、多角形形状は、外多角形形状（例えば、六角形）を含むのがよい。変形例として、回転ドライブ機構は、頭から形成された内凹部（スプライン又は十字形）を含むのがよい。係る凹部は、平頭又は丸頭に形成されてもよい。
【０００５】
この実施形態の他の側面では、一体のワッシャーが金属材料の平らな素材から形成され、かつ頭から外方に延びる。キャプティブワッシャーが、一体のワッシャー、頭，細長い中空軸部に対してキャプティブワッシャーの回転を可能にする方法で一体のワッシャーの周りに少なくとも部分的に形成されるのがよい。特に、キャプティブワッシャーの外リムは、一体のワッシャーの外周の周りに上方に曲げられて、一体のワッシャーをサンドイッチにするため、キャプティブワッシャーを一体のワッシャーの周りに隣接して取り付けられるのがよい。１つの実施形態では、キャプティブワッシャーは、形成を含み、約０．１５乃至０．３０ミリメートルの厚さを有するのがよい。
【０００６】
この実施形態の他の側面では、中空ねじは、一定の直径を有する細長い中空本体を含むのがよい。この実施形態では、ねじ山は、比較的平滑な軸部の外径よりも比較的大きい外径を含むのがよい。ここに、自由浮動ワッシャーは、軸部に沿って滑ることが出来、ねじ山を転造する前に加えられるとき、一体のワッシャーとねじ山部との間に捕捉されるのがよい。変形例として、細長い中空本体は、第２の比較的小さい直径を有する絞り部よりも比較的大きい第１の直径を有する軸部から形成され、ねじ山は、転造段階中再絞り部に作られる。
【０００７】
１つの実施形態では、中空ねじは、Ａ２８６スチールのような耐蝕金属材料を含む金属材料の平な素材から作られるのがよく、細長い中空軸は、約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を含み、ねじ山は、約１２００MPa乃至１４００MPaの強度を有し、中空ねじの重量は、同様の寸法及び形状の中実ねじの重量のほぼ１／２である。その上、ノーズが、頭と反対側の、細長い中空軸の一端に形成されるのがよい。他の側面では、細長い中空軸はまた、頭と反対側の一端にキャップを含み、キャップは、中空ねじの本体の中の流体の流通を防止するように構成される。
【０００８】
他の実施形態では、ここに開示した中空ねじは、金属材料の平らな金属から形成された頭と、金属材料の素材から形成され、頭から一体に延びる細長い中空軸とを含むのがよい。１つの実施形態では、細長い中空軸は、軸部と、軸部に複数のねじ山を有するねじ部とを含むのがよい。好ましくは、ねじ山は、約１２００MPa乃至１４００MPaの強度を有する。ねじ部は、軸部よりも比較的長く、ねじ山は、軸部の直径よりも比較的大きい外径を有するのがよい。加えて、一体のワッシャーはまた、金属材料の平らな素材から形成され、頭から半径方向外方に延びる拡張水平面領域を有する。キャプティブワッシャーは、拡張水平面領域のすぐ下に位置決めされ、そして、一体のワッシャーの外周の周りに曲げられ、一体のワッシャーを少なくとも部分的にサンドイッチにする外リムを有する。この実施形態の他の側面では、波形ワッシャーがキャプティブワッシャーと一体のワッシャーの拡張水平面領域によってサンドイッチにされるのがよい。いずれの実施形態でも、キャプティブワッシャーは、一体のワッシャーに対して自由に回転するのがよい。この目的のために、金属材料の平らな素材から一体に形成され、頭又は細長い中空軸と結合された回転ドライブ機構は、キャプティブワッシャーの周りに、ねじ山により中空ねじの締め付けを容易にするように構成されるのがよい。
【０００９】
１つの実施形態では、細長い中空軸の軸部及びねじ部は、約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を有し、キャプティブワッシャーは、約０．１５乃至０．３０ミリメートルの厚さを有する導体で作られる。他の実施形態では、回転ドライブ機構は、金属材料の平らな素材かち頭に形成された多角形形状または内凹部を含み、外多角形形状は六角形であり、内凹部はスプライン凹部である。変形例として、回転ドライブ機構は、金属材料の平らな素材から細長い中空軸の底に型押しされた内凹部を含むのがよい。この実施形態では、特に、頭が丸頭又は平頭であるとき、ノーズがこの端に形成されるのがよい。ここで、細長い中空軸は中空ねじの本体の中の流通を防止するようにキャップされる。好ましくは、金属材料の平らな素材は、Ａ２８６のような耐蝕金属材料である。
【００１０】
他の実施形態では、ここに開示した中空ねじは、Ａ２８６のような耐蝕金属材料の平らな素材から形成された頭を含むのがよい。約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を有する細長い中空軸はまた、耐蝕金属材料の平らな素材から形成され、頭から延びる。細長い中空軸は、好ましくは、軸部及び複数のねじ山を有するねじ部を含むのがよい。ねじ山は、約１２００MPa乃至１４００MPaの強度を有する。中空ねじは更に、頭又は細長い中空軸から形成され、ねじ山による中空ねじの締め付けを可能にするように構成されたた多角形形状又は凹部のような回転係合機構を含むのがよい。好ましくは、回転係合機構はまた、平らな素材の耐蝕金属材料から形成され、かつ六角形頭又はスプライン凹部を含むのがよい。
【００１１】
この実施形態の他の側面では、中空ねじは、頭から形成され、頭から半径方向外方に延びる拡張された水平なそしてほぼ円形の面領域を有する一体のワッシャーを含むのがよい。次いでキャプティブワッシャーが拡張された水平な面領域に隣接して位置決めされ、外リムが一体のワッシャーの外周の周りに曲げられて一体のワッシャーを少なくとも部分的にサンドイッチにする。キャプティブワッシャーは、一体のワッシャー及びねじ本体に対して自由に回転することが出来る。１つの実施形態では、キャプティブワッシャーは、約０．１５乃至０．３０ミリメートルの厚さを有し、導体で作られるのがよい。その上、細長い中空軸は、スプライン凹部を有するキャップ付きテーパノーズを含み、かつ頭と反対側の端に位置決めされる。この点で、頭は、好ましくは、上記の六角頭のような、多角形頭と異なって、丸頭、平頭又はテーパ頭を含む。
【００１２】
ここに開示した中空ねじを製造する１つの方法は、Ａ２８６スチールのような耐蝕材料の平らなロール素材から打ち抜かれた比較的円形素材のようなほぼ平らな金属材料から、一端に半径方向外方に延びる荒い切断フランジを有する浅いカップを形成するための段階を含む。約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を有する細長い中空本体を、浅いカップから押し出すのがよい。次いで、切り取り及び平らにする段階の一部として、半径方向外方に延びる荒い切断フランジを、ねじ頭（例えば平頭又は丸頭）の所望の寸法及び形状に縁取りしかつ平らにする。次に、中空ねじを、約９５０−９８０℃の高温で約１時間加熱することによって中空ねじを焼きなましして少なくとも細長い中空本体を約７９ロックウエルＢの硬さに軟化させる。しかる後、軟化した細長い中空本体の外側の少なくとも一部に複数のねじ山を転造し、それによって、細長い中空本体を実質的に平滑な軸部及びねじ部に形成し、仕上げ段階で、約６９０−７２０℃の温度で約１６時間析出硬化によって中空ねじを最終的に硬化させる。１つの実施形態では、中空ねじは、約４２ロックウエルＣの最終硬さを有し、ねじ山は、約１２００メガパスカル（ＭＰａ）乃至約１４００ＭＰａの強さを有し、十分なねじ山強度の中実コアねじの重量の約１／２である。
【００１３】
加えて、この方法は、細長い中空本体を、軸部及び軸部の外径よりも比較的細い外径を有する再絞り部に再絞りする段階を含むのがよい。その上、ねじ頭を反転させて外方に延びるスカートを有する中央湾曲ドームにし、次いで、外多角形形状に形成し、スカートを一体のワッシャーに型押しする。加えて、自由な形成ワッシャーを一体ワッシャーの上にキャプティブワッシャーに形成する。スプライン又は十字凹部が、更に、回転ドライブ機構としてねじ頭に型押しされるのがよい。転造段階中、安定ピンを細長い中空本体の中へ差し込むのがよい。安定ピンは、好ましくは、ほぼ、細長い中空本体のねじ部の内径の寸法の外径を含む。従って、安定ピンは、転造段階中内包につぶれるのを防止する、内側周壁の支持を行なう。この方法の他の側面では、細長い中空本体の一端から丸ノーズが形成され、細長い中空本体の閉鎖端に底形成凹部が型押しされるのがよい。
【００１４】
ここに開示されたごとき中空ねじの製造方法の他の実施形態では、このような方法の段階は、ほぼ平らな金属材料から、約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を有する細長い中空本体を形成することを含むのがよい。次いで細長い中空本体の一端を切り抜きして平らにしてねじ頭の所望の寸法及び形状にする。次いで中空ねじを約９５０−９８０℃の高温で約１時間焼きもどしして細長い中空本体及びねじ頭を軟化させる。次ぎに、軟化した細長い中空本体の外側の少なくとも一部に複数のねじ山を転造し、最後に、中空ねじを約４２ロックウエルＣの硬さに硬化させ、ねじ山は、約１２００MPa乃至１４００MPaの強さを有する。
【００１５】
この方法は、Ａ２８６スチールのような耐蝕材料の平らなロール素材から比較的円形の素材を型押しする段階と、細長い中空本体を、軸部及び該軸部の外径よも比較的細い外径を有する再絞り部に再絞りする段階と、安定ピンを細長い中空本体に差し込む段階と、細長い中空本体の外側又は外面にねじ山を転造する段階とを含む。上述のように、安定ピンは、ほぼ、細長い中空本体のねじ部の内径の寸法の外径を有するのがよく、安定ピンは、ねじ山を転造するときにつぶれるのを防止するため、細長い中空本体の周壁を支持することができる。
【００１６】
この方法の他の側面では、ねじ頭を反転させて外方に延びるスカートを有する中央湾曲ドームにする。次ぎに、中央湾曲ドームを外多角形形状（例えば六角形）に成形する。しかる後、スカートを一体のワッシャーに型押しし、細長い中空本体の上に挿入された自由な形成ワッシャーは、一体のワッシャーの外周上に曲げられて一体ワッシャーを少なくとも部分的にサンドイッチにする外リムを有する。その上、回転ドライブ機構が、例えば、スプライン凹部又は十字凹部をねじ頭に型押しすることによって、又は底形成凹部を定着させることによって、中空ねじに与えられる。この方法の他の側面では、丸ノーズが細長い中空本体の一端から形成される。
【００１７】
中空ねじを製造する他の方法は、円形の平らな金属材料から浅いカップを形成し、一端に半径方向外方に延びる荒い切断フランジを有し、浅いカップから細長い中空本体を押し出し、半径方向外方に延びる荒い切断フランジをクリップしてねじ頭の所望の寸法及び形状に平らにし、ねじ頭を反転させて外方に延びるスカートを有する中央湾曲ドームにし、中央湾曲ドームを多角形形状に成形し、スカートを一体のワッシャーに型押しし、焼きなましして少なくとも細長い中空本体を軟化させ、ほぼ、細長い中空本体の内径の寸法の外径を有する安定ピンを細長い中空本体に差し込んで中空本体の周壁を支持し、安定ピンの挿入段階後、軟化した細長い中空本体の外側の少なくとも一部に複数のねじ山を転造し、スプライン凹部をねじ頭に型押しし、中空ねじを硬化させることを含む。
【００１８】
加えて、この方法は、軸部及び軸部の外径よりも比較的細い外径を有する再絞り部に再絞りし、Ａ２８６スチールからなる耐蝕材料の平らなロール素材から比較的円形素材に打ち抜くことを含み、細長い中空本体は、約０．２乃至約０．７ミリメートルの肉厚を有する。その上、中空ほじは、約９５０−９８０℃の高温で約１時間加熱され、約６９０−７２０℃の温度で約１６時間析出硬化され、中空ねじは、約４２ロックウエルＣの硬さを有し、ねじ山は、析出硬化段階後、約１２００乃至１４００ＭＰａの強さを有する。その上、ワッシャーを、転造段階前、細長い中空本体に挿入し、ワッシャーを一体のワッシャーとねじ山との間で自由浮動させる。また、丸ノーズを細長い中空本体の一端から形成し、回転ドライブ機構として底取り付け凹部と定着させる。
【００１９】
ここに開示した実施形態の他の側面では、中空ナットは、雌ねじコアと、半径方向外方に延びるフランジを有する一端とを有する本体を含むのがよい。雌ねじコアよりも大きく、ねじファスナーの挿入を可能にする直径の内穴を有するキャプティブワッシャーは、第１の端と隣接した関係をなして、半径方向外方に延びるフランジの周りに少なくとも部分的に形成され、取り付けられたとき、ナットに対して自由回転できる。この実施形態では、キャプティブワッシャーと半径方向外方に延びるフランジを有する第１の端との間に波形ワッシャーがサンドイッチにされるのがよい。好ましくは、本体は、金属材料の平な素材から形成される。
【００２０】
中空ナットの他の実施形態は、雌ねじコアと半径方向に延びるフランジを有する一端とを有する本体と、少なくとも一端に実質的に隣接して位置決めされた波形ワッシャーと、半径方向外方に延びるフランジの周りに少なくとも部分的に形成され、間に波形ワッシャーをサンドイッチにするキャプティブワッシャーと、を含み、キャプティブワッシャーは、波形ワッシャー及び半径方向に延びるフランジに対して自由に回転できる。
【００２１】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を例示として示す添付図面についてなされる下記のより詳細な説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ここに開示する様な中空ねじの１つの実施形態の斜視図である。
【図２】図１，１６−２１２５に示す中空ねじのような中空ねじを製造するための一連の工程段階を示すフローチャートである。
【図３】ほぼ円形の平らな素材を金属材料の平らな素材かち切断する初期切断段階を示す断片的な斜視図である。
【図４】円形素材を、ほぼ荒い切断フランジ及び押し出しカップ本体を有する浅いカップの形状に型押しする、断片的な斜視図である。
【図５】約０．２乃至０．７ミリメートル程度の肉厚を有する細長い中空本体を形成する押し出し段階を示す断片的な斜視図である。
【図６】細長い中空本体の下端に縮径部又は再絞り部を形成する再絞り段階を示す断片的斜視図である。
【図７】頭を縁取付ストラップ死活平にするクリッピング及び平打ち段階を示す断片的斜視図である。
【図８】下方に突出する未仕上げスカートを有するドーム頭を形成する反転段階を示す断片的斜視図である。
【図９】六角頭及び一体のワッシャーを形成する成形段階を示す断片的斜視図である。
【図１０】内ドライブ凹部を形成する型押し段階を示す図９と同様の断片的斜視図である。
【図１１】ねじ転造段階を示す断片的斜視図である。
【図１２】キャプティブワッシャーを中空ねじ頭の一体のワッシャーに型押しする、取り付け段階を示す断片的斜視図である。
【図１３】キャプティブワッシャーを一体のワッシャーに型押しするための変形例の取り付け段階を示す、図１２と同様の断片的斜視図である。
【図１４】ねじ中空ねじの一端を丸くしてテーパノーズにする変形段階を示す断片的斜視図である。
【図１５】ノーズに内底形成凹部を型押しするための段階を示す断片的斜視図である。
【図１６】図１の中空ねじの一部切除した斜視図である。
【図１７】図１６に対して短い細長い本体と、平滑な軸部に対して大きいねじ部と、自由な形成ワッシャーと、を有する変形例の一部切除した斜視図である。
【図１８】平らな頭、丸ノーズ、型押しされた内底形成凹部を有する変形例の中空ねじの一部切除した斜視図である。
【図１９】六角頭の代わりに、実質的に丸い頭を示す、図１６及び１７と同様の変形例の中空ねじの一部切除した斜視図である。
【図２０】一体のワッシャーを示す、図１，１６及び１７と同様の中空ねじの他の変形例の一部切除した斜視図である。
【図２１】面と面一に取り付けられた平らな頭を含む、ここに開示した実施形態に従う中空ねじの他の実施形態の一部切除した斜視図である。
【図２２】比較細い再絞り部に形成されたねじ山を有する中空ねじの１つの実施形態の断面図である。
【図２３】一定の直径の細長い本体に形成されたねじ山を有する中空ねじの他の実施形態の断面図である。
【図２４】一体のワッシャーとねじ山との間に自由な形成ワッシャーの捕捉配置を示す、図２３と同様の他の断面図である。
【図２５】波形ワッシャーを更に含む、図１の中空ねじの斜視図である。
【図２６】キャップティブワッシャーを付加して、波形ワッシャーの、一体ワッシャーとキャプティブワッシャーとの間のサンドイッチ関係を示す、図２５の線２６−２６における断面図である。
【図２７】ナットに取り付けられたキャプティブワッシャーを示す変形実施形態である。
【図２８】ナットとキャプティブワッシャーとの間にサンドイッチにされた派生ワッシャーを示す、図２７と同様の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
例示の図面に示すように、本発明による中空ねじの１つの実施形態を、参照番号１０によって図１で一般的に参照する。図１に示すように、中空ねじ１０のこの実施形態は、平滑な軸部と複数のねじ山１８を有するねじ部１６とを有する（例えば、耐蝕性金属又はスチール材料で作られた）細長い本体１２と、頭２０と、中空軸部２２と特定されるほぼ中空内部とを含み、中空軸部２２は、該中空軸部の中に流体流れを防止するためにキャップ付けされるのがよい。この実施形態では、中空ねじ１０は、好ましくは一般的に頭２０の一部から形成された一体のワッシャー２４と、以下に詳細に記載するように、圧縮成形中、中空ねじ１０に随意に加えられるキャプティブワッシャー２６とを更に含む。キャブティブワッシャー２６は、中空ねじ１０のヘッド２０、特に一体のワッシャー２４が、航空宇宙に用いられる場合におけるように、中空ねじ１０が挿入され且つ使用される外部取り付け面に食い込むのを防止するために、一体のワッシャーに対して自由に回転するのがよい。この実施形態では、頭２０は、六角ナットの形状をなし、よく知られた工具及びここに記載の実施形態に従って、中空ねじ１０を回転的に締めつける目的のために、単独で、又は内凹部２８と組み合わせて用いられるのがよい。
【００２４】
かくして、出来た中空ねじ１０は、取り付け、取り外し、再取り付けが容易であり、航空機の全体の燃料経済に著しく寄与する計量構造を含むのがよい。その上、ねじ部１６、特にねじ山１８は、好ましくは、合格仕様で殆どの航空宇宙強度の要件を満たすことができる。このために、中空ねじ１０、中空ねじ１０を作るための関連方法段階及び例えば、図１６−２５に示すその変形形態を、特に、図３−１５に関して、図２のフローチャートに一般的に示す。中空ねじ１０は、取り外すとき又は再取り付けのとき摩損しない実質的なねじ強度を提供する。
【００２５】
製造工程に関して、図２は、ここに記載のように、中空ねじ１０の１つ以上の変形例を形成するための一般的な工程（２００）を示すフローチャートである。例えば、最初の段階（２０２）では、最初に、Ａ２８６耐蝕性スチールなどのようなステンレススチール供給原料の平らなストリップをポンチプレスなど（図３に一般的に示す）に供給してポンチ３４で複数の円形素材３２を切断する。次いで、各円形素材３２を、図４に一般的に示すタイプの１つ以上の型押し工具３６を使用する１つ以上の成形型を使用するステップ（２０４）の一部として、選択された寸法及び形状の浅いカップ３８に型押しする。図４に示す浅いカップ３８は、一般的に半径方向外方に延びる上フランジ４０及び比較的短い押し出しカップ本体４２を含む。次いで、浅いカップ３８を図５の押し出し段階（２０６）の一部として加工する。図５において、押し出されたカップ本体４２の長さは、１つ以上の成形型で、押し出し工具４４によって最終的な中空ねじ１０の細長い本体１２のおおよその寸法及び形状に延ばされる。勿論、押し出し段階（２０６）は、勿論、中空ねじ１０の最終的な寸法及び形状特性に応じて寸法及び形状が変わる、１つ以上の成形型の一部として１つ以上の押し出し工具４４を使用して次の段階（２０８）に適した所望のワークピース４６を得るのがよい。
【００２６】
この点で、次の絞り段階（２０８）は任意である。段階（２０８）は、図６にもっと詳細に示すように、ワークピース４６’に示すように、一貫した直径の細長い本体１２から比較的細い又は再絞り部４８を再絞りすることを含む。段階（２０８）は、図６に示すように、基本的には、細長い本体１２を２つの主要部分、すなわち平滑な軸部１４と、比較的細い依然として平滑な再絞り部２８とに分離する。段階（２０８）が行なわれるかどうかは、以下でもっと詳細に説明するように、ねじ部１６が平滑な軸部１４に対して同じ直径（図２２）を有するか、より大きな外径（図２３及び２４）を有するかどうかによる。とはいえ、平滑な軸部１４の外径が再絞り部４８（及びついにはねじ山１８）の外径と異なってもよいとしても、好ましくは、細長い本体１２全体が約０．２乃至約０．７ミリメートル程度の肉厚を有する。（図２３及び２４）
【００２７】
次の切り抜き段階（２１０）は、上記のごとく、両変形例、すなわち、一定の直径の細長い本体１２（図７に示されていない）を有するワークピース４６又は、再絞り部４８（図７に示す）を持った細長い軸部１２を有するワークピース４６’と両立できる。一般に、引き続く段階（２１２）−（２２８）も両ワークピース４６，４６’と両立できる。唯一の違いは、図２２−２４を参照してもっと詳細に示しかつ説明するように、ねじ部１６、特にねじ山１８に対して軸部１４の外径に関してである。段階（２１０）では、頭２０は、切り抜きされそして平にされて図示されている。図７に見られるように、荒い切断フランジ４０は、全体の所望寸法及び形状に縁取りされかつ単一の型押し工具５０によって又は４６，４６’を１つの段階で１つの工具で切り抜きし、ワークピース４６，４６’を他の段階で他の工具で型押しすることによって平にされる。勿論、切り抜き及び型押し段階は、多数の成形型を伴ってもよい。この目的のために、いずれかの方法ででこぼこの切断フランジ４０を頭２０から切り離し、頭２０を型押ししてほぼ平らな頭５４にする。図７は、頭２０から切り離され、捨てられるでこぼこの外縁部分５２を図示している。平らな頭５４は、図１８の最終の中空ねじ１０’’に示す平らな頭５４と同じ又は実質的に同様である。軸部１４及び比較的細い絞り部４８を有する細長い本体１２を持ったボークピース４６’の挿入物を収容する形状及び構造を有するツールブランク５６が示されているが、ツールブランク５６は、一定な直径の細長い本体１２を有するワークピース４６に寸法及び形状が一致する一定な直径を含む物または主事の寸法，径譲渡ヴ，及び又は直径の係る他の実施形態と交換されてもよい。
【００２８】
図２のフローチャートに示すように次の段階（２１２）は、平にした頭５４を反転させて、図８に一般的に示すように、一般的に逆さに型中央湾曲ドーム５８を形成することにある。湾曲ドーム５８の寸法及び形状は、湾曲ドーム５８の所望形状及びおおきさに応じて、反転段階（２１２）の一部として１つ以上の成形型でなし遂げられる。加えて、図８は、湾曲ドーム５８の底に形成されたほぼ下方に延びるスカート６０を図示している。スカート６０は、引き続く段階又は上記の多数の成形型で上で概略説明するように、上記の一体のワッシャー２４に形成されるのがよい。同様に、この段階（２１２）は、ボークピース４６，４６’について使用されるのがよい。
【００２９】
次の段階（２１４）は、随意に、湾曲ドーム５８を、相互の寸法及び径譲渡の型押しツール６４で、図９に示すように、多角形の外径６２にすることにある。同様に、段階（２１４）は、完成品の寸法，形状及び所望な適用に応じて１つ以上の成形型でなし遂げられる。図９の実施形態では、湾曲ドーム５８は、六角レンチなどと使用するために、選択された寸法及び形状（例えば六角形）の標準の多角形６２に型押しされる。だけれども、湾曲ドーム５８は、当該技術で知られ、かつ標準のスパナなどによって回すのに適するように、他のスパナ形状又は多角形に型押しされてもよい。勿論、多角形形状６２は、中空ねじ１０のスパナ回転を行なうために、当該技術で知られたどんな形状又は寸法であってもよい。また、段階（２１４）の一部として、また１つ以上の成形型の一部として、外スカート６０は、図１，１６，１７及び２０に関して知られるように、一体のワッシャー２４の寸法及び形状に形成されるのがよい。
【００３０】
段階（２１４）に加えて又はそれに代わって、内凹部２８が、段階（２１６）の一部として形成されてもよい。例えば、図１０は、頭の内面を内形成凹部２８の形状に成形するスプラインスタンプ６６によって型押しされる頭２０を示す。この実施形態では、内凹部２８は、標準のスプラインスパナなどによって回すのに適したスプライン凹部の寸法及び形状である。勿論、内凹部２８は、中空ねじ１０のスパナ回転を行なうために、当該技術で知られたどんな形状及び寸法でもよい。中空ねじは、以下にもっと詳細に説明するように、外多角形形状（例えば図２５）だけを含み、内凹部２８（例えば、図１９及び２０）だけを含み、外多角形形状６２と内凹部（２８）の組み合わせ（例えば図１，１６，１７及び２０）を含み，或いは、上記のもののない（例えば図１８）を含んでよい。
【００３１】
１つの実施形態では、次の段階（２１８）は、ここまで形成した中空ねじワークピースを、ねじ山転造のため、耐蝕スチール材料を軟化させるように焼きなましすることにある。１つの実施形態では、焼きなまし段階（２１８）は、約９５０−９８０℃の高温で約１時間熱処理で行なわれる。ある実施形態では、軸部１４だけを含み、或いは他の実施形態では、軸部１４及び絞り部４８を含む細長い本体１２は、焼きなまし段階（２１８）の終わりに、約７９ロックウエルＢの硬度を含むのがよい。
【００３２】
この時点では、ねじ山１８は、図１１に示すように、段階（２２０）の一部として転造される。１つの実施形態では、図１１に示すように、ねじ山１８は、少なくとも一対のねじ山転造ダイス６８によって細長い本体１２の再絞り部４８に転造される。だけれども、段階（２２０）は、必要に応じて、３つ以上のような任意の数の転造ダイス６８で行なわれてもよい。加えて、段階（２２０）は、中空軸の安定のために、かつ再絞り部４８の周囲壁が中空軸２２の内部へつぶれるのを防止するために、ねじ山転造段階（２２０）中、中空軸２２に安定ピン７０を差し込むことを含むのがよい。これについて、安定ピン７０は、好ましくは、中空軸２２の内径とほぼ同じ寸法の外径を有する。したがって、形成されたねじ山１８は、好ましくは、軸部１４と同じ肉厚、すなわち約０．２乃至約０．７ミリメートルを有する。
【００３３】
段階（２２０）でのねじ山１８の転造に続いて、全体の中空ねじ１０’’’’は、段階（２２２）中、約６９０−７２０℃の高温で約１６時間熱処理によって繰り返し硬化され、約４２ロックウエルＣ程度の硬さを有する中空ねじ１０’’’’を得る。ねじ山１８の強さは、殆どの航空宇宙適用に適した、約１２００メガパスカル（ＭＰａ）乃至約１４００ＭＰａ，好ましくは、１３００ＭＰａ程度である。図１１は、使用に備える仕上げステンレススチールの中空ねじ１０’’’’（図２０）を示す。
【００３４】
だけれども、他の代替実施形態では、中空ねじ１０’’’’は、図２の段階（２２４）に関して、図１２に示すように、キャプティブワッシャー２６（図１）のような任意のワッシャーを備えてもよい。ねじ山１８の外径よりも僅かに大きい直径の穴７４を有する自由な形成ワッシャー７２は、細長い本体１２の長さに沿って図１２に仮想線で示す位置まで中空ねじ１０’’’’上を滑らせることができる。この形態は、範囲が図１７示す中空ねじ１０’と同一基準であり、ここに記載のごとく使用される。だけれども、この実施形態の潜在的な欠点は、自由な形成ワッシャー７２が細長い本体１２の長さから落ちることである。
変形例として、中空ねじ１０’及び自由の成形ワッシャー７２は他の工具７６によって圧嵌め係合のために一緒にされ、自由な形成ワッシャー７２の外リム７８を上方に曲げられて一体のワッシャー２４と比較的蜜に合う。この実施形態は、図１２の中空ねじに関して示されている。ここで、一体に形成された頭２０及び細長い本体１２は、新たに取り付けられたキャプティブワッシャー２６に対して回転することができる。頭２０の一体ワッシャー２４上への自由な形成ワッシャー７２の外リム７８の取り付け（２２４）は、在来の組み立てプレス（図１２に概略示す）などで行なうのがよい。任意のキャプティブワッシャー２６は、比較的薄い、例えば、約０．１５乃至０．３ミリメートル、好ましくは、０．２ミリメートル程度であり、望ましくは、ステンレススチールなどのような導体で形成される。キャプティブワッシャー２６は、中空ねじ１０に張力を掛けるのに加えられる回転（トルク）力が関連したアタチメントなどを回転させるのを防止することが望まれる環境に使用される。
【００３５】
図１３は、段階（２２０）及び（２２４）に関して図１１及び１２に示す実施形態の変形実施形態である。図１３は、上述したように、再絞り段階（２０８）の除外の結果形成された中空ねじワークピース８０を示す。この点、ワークピース８０は、一定な直径の細長い本体１２だけを含み、ワークピース８０は、比較的細い再絞り部４８を含まない。ここで、自由な形成ワッシャーは、穴７４が細長い本体１２の外径よりも僅かに大きい直径を有しているので、細長い本体１２上を滑ることができる。次いで、ワークピース８０’は、上記のように、同じ又は実質的に類似の焼きなまし段階（２１８）及び転造段階（２２０）を通る。しかし、この実施形態では、細長い本体１２は一定の直径のものであるから、出来たねじ部１６は、軸部１４の外径よりも大きい外径を有し、かつ好ましくは、自由な形成ワッシャー７２の穴７４よりも広い一連のねじ山１８を含む。それとして、より大きい直径のねじ山１８は、図１７に、かつ図２４の断面図でもっと詳細に示すように、自由な形成ワッシャー７２を一体のワッシャーと共に捕捉する。ここで、ねじ部１６の外径は、ねじ山１８の転造段階（２２０）中拡張されるから、自由な形成ワッシャー７２は、軸部１４に沿って自由に浮動するが、一体のワッシャー２４とねじ山１８との間で捕捉されたままである。この特徴は、ワッシャー７２が、段階（２２４）の一部として一体のワッシャー２４に取り付けられない場合に自由な形成ワッシャー７２が中空ねじ１０’の細長い本体１２かちすべり落ちるのを防止する。
【００３６】
変形例として、段階（２２４）は、ワークピース８０’に行なわれ、自由な形成ワッシャー７２の外リム７８は、段階（２１８）−（２２２）に先立って、実質的に、段階（２２４）に従って、一体のワッシャー２４の上に巻き上がる。次いで、ワークピース８０’’は、上記のように、同じ又は実質的に類似の焼きなまし段階（２１８）及び転造段階（２２０）を通る。しかし、上記のように、細長い本体１２は一定の直径のものであるから、出来たねじ部１６は、軸部１４の外径よりも大きい外径を有し、かつ好ましくは、自由な形成ワッシャー７２の穴７４よりも広い一連のねじ山１８を含む。それとして、より大きい直径のねじ山１８は、新たなキャプティブワッシャー２６が、たまたま、一体のワッシャー２４から外れても、キャプティブワッシャーが細長い本体１２から滑り落ちるのを防止する。
【００３７】
ここに記載の種々の中空ねじを作る製造法の他の面では、図２は、ねじ部１６を変形させて（２２６）でノーズ８２を形成する追加の任意の段階を示す１段階（２２６）は、図１４にもっと特別に示されており、底８４の直径を、ねじ部１６の底８４を成形ツール８６に差し込み、該成形ツールは、中空ねじ１０’’’’’’に関して、及び図１８の中空ねじ１０’’に関して、示す形態に減少させるための一般的にテーパした変形穴８８を有する。１つの実施形態では、変形穴８８がねじ部１６の底８４に、図１４及び１８に示すテーパ特性を有するノーズ８２を形成するとき、スプラインスパナ保持ツール９０を中空軸２２に挿入して中空軸の回転を防止する。勿論、この段階（２２６）を図１６，１７，及び１９−２１にそれぞれ示す中空ねじ１０，１０’，１０’’’，１０’’’’，１０’’’’’のような他の実施形態にノーズ８２を形成するのに使用してもよい。
【００３８】
ここに記載の中空ねじの１つ又はそれ以上を作るための製造法の他の側面では、図２は、底成形凹部を型うちしてノーズ８２にする追加の任意の段階を示す。この型押し法（２２８）は、図１５に一般的に示されている。従って、底成形凹部９２は、頭２０に形成される外多角形形状か、内凹部かのいずれかと共に又はいずれかの代わりに用いられてもよい。この点で、中空ねじの種々の組み合わせは、外多角形形状６２，内凹部２８及び又は底成形凹部９２の１つ又はそれ以上、もしくはそれらの組み合わせを含んでもよい。だけれども、このような中空ねじは、取り付け中回転締め付けを、取り外し中ゆるめを可能にするため外多角形形状６２，内凹部２８又は底成形凹部９２の少なくとも１つを含むのが好ましい。
【００３９】
図１６−２１は、ここに記載したように、中空ねじの種々の例示態様を示す。例えば、図１６は、平らな底８４を有し、ねじ部１６とほぼ等しい長さの軸部１４を有する細長い本体１２を含む中空ねじ１０の１つの実施形態を示す。この中空ねじ１０は、更に、頭２０から形成された外多角形形状６２と、頭に形成されたスプライン凹部（例えば、Ｔｏｒｘなどと使用）の形態の内おう負２８とを含む。従って、この中空ねじ１０は、六角レンチ，スプラインレンチ，又は多角形形状６２及び内凹部２８との同時係合のための組み合わせ工具の１つで締めつけられるねじである。頭２０はまた、キャプティブワッシャーを形成した一体のワッシャー２４を含む。
【００４０】
図１７は、中空ねじ１０’の他の実施形態を示し、細長い本体１２は、図１６に示す中空ねじ１０よりも比較的短い。この実施形態では、ねじ部１６は、平滑な軸部１４と比較して、比較的長い。自由な形成ワッシャー７２は、上記のように、かつもっと特別に図２４の断面図に示すように、ねじ山１８によるねじ部１６と一体のワッシャー２４との間に捕捉される。図１６と同様に、この実施形態はまた、多角形形状６２及び頭２０に形成されたスプライン凹部の形態の内凹部２８を含み、底８４は平滑である。したがって、この中空ねじ１０’は、六角レンチ，スプラインレンチ，又は多角形形状６２及び内凹部２８との同時係合のための組み合わせ工具の１つで締めつけられるねじである。
【００４１】
図１８は、中空保持１０’’の他の変形態様であり、ねじ部１６は、図１７に関して上で示した実施形態と同様の、軸部１４より比較的長い。だけれども、この実施形態では、頭２０は、ほぼ平滑な又は平らな頭５４であり、外多角形形状６２及び内凹部２８を含まない。その代わり、中空ねじ１０’’は、ノーズ８２に形成された底成形凹部９２を含む。この実施形態では、中空ねじ１０’’は、底成形おう負９２との係合によりスプラインレンチで締めつけられるねじである。だけれども、勿論、ノーズ８２が段階（２２６）に従って形成されるかどうかに関係なく、底８４に底成形凹部９２を形成してもよい。同様に、変形例として底成形凹部９２を設けないで、底８４にノーズ８２を形成してもよい。この実施形態は、特に、平らな頭５４を、これを取り囲む取り付け面（図示せず）に面一で取り付ける助けとなる。中空軸２２の内部を取り巻く環境から閉鎖するキャップ（図示せず）を中空軸２２に挿入してもよく、これは、中空ねじ１０’’が航空機の外側のような（例えば、胴体，翼などに沿う）空流を受ける適用に特に好まれる。
【００４２】
図１９は、中空ねじ１０’’’の他の変形形態であり、細長い本体１２のねじ部１６及び軸部１４は、図１６に関して上記したように、寸法及び構造が同様である。この実施形態では、頭２０は、上記の外多角形形状６２に対立するものとして、円形面９４を含む観点から、異なる。この円形面９４は、外多角形形状６２を型押しすることに対立するものとして、相互の寸法及び形状の適当な型押し工具６４で段階（２１４）の一部として形成される。この実施形態では、中空ねじ１０’’’は、フィリップスヘッドドライバーを受け入れるように構成された形態の内凹部２８を含む。
【００４３】
図２０は、キャプティブワッシャー２６を含まない、図１６と同様の中空ねじ１０’’’’の他の変形形態を示す。
【００４４】
図２１は、中空ねじ１０’’’’’の更に他の変形例を示すものであって、該中空ねじは、平滑な軸部１４及び比較的長いねじ部１６を有する細長い本体１２によって形成された中空軸２２を含む。この実施形態では、中空ねじ’’’’’は、図示したように、外取り付け面９６と面一に着座するように設計されたテーパを頭２０’を含む。その上、頭２０’は、凹部２８がねじにぴったりと合うためのフィリップスドライバーなどとの使用のために構成されて示されている。
【００４５】
勿論、上記の特徴、例えば、  ねじ山１８，頭２０の寸法及び形状（例えば、多角形６２，平５４，  円形９４  面一２０’など），一体ワッシャー２４の包含（例えば、図１６，１７，及び２０）又は一体ワッシャー２４の除外（例えば、図１８，１９，及び２１），キャプティブワッシャー２６の包含（例えば図１６）又はキャプティブワッシャー２６の除外（例えば、図１７−２１），内凹部２８の包含（例えば、図１６，１６，１９及び２０）又は内凹部２８の除外（例えば、図１８及び２１），自由な形成ワッシャー７２の場所及び配置，ノーズ８２の形成（例えば、図１８），又は平らな底８４（例えば，図１６、１７、及び１９−２１），及び又は底成形凹部９２（例えば図１８）を含む、細長い本体の長さ，軸部１４及びねじ部１６の長さ及び直径の各々は、種々の異なる実施形態において互いに混合及び合致させてもよい。この出願は、これらの組み合わせの種々の例を開示しているが、本出願の範囲及び内容は、ここに開示されたこれらの特別の実施形のみに限定されるべきではない。
【００４６】
図２２−２４は、特に、ねじ部１６に対する軸部１４の異なる直径寸法及び自由な形成ワッシャー７２の穴７４の直径寸法に関する上記の実施形態を示す。図２２に示す実施形態は、再絞り段階（２０８）の結果として形成される。この関係で、細長い本体１２は、２つの部分に、すなわち第２の比較的細い再絞り部４８（図６）よりも比較的大きい第１の外径を有する第１の軸部１４に更に形成される。形成の結果、軸部１４の内径「Ａ」は、形成された再絞り部４８の内径「Ｂ」よりも比較的広い。ねじ山１８が転造段階（２２０）の一部として加えられる時、再絞り部４８の外材料は、距離「Ａ」と距離「Ｂ」との間のほぼ１／２外方に変形する。距離Ｃによって計測されたように、軸部１４の外径は、転造段階（２２０）の完了後、ほぼ、距離「Ｄ」によって計測されたように、ねじ山１８の頂点から頂点までの外径と同じ距離である。かくして、軸部１４及びねじ部１６は、実質的に同じ直径を有する。
【００４７】
図２２及び２３は、細長い本体１２が成形法中絞り段階（２０８）を受けなかった点で幾分異なる。その結果、細長い本体１２及び特に中空軸２２は、距離「Ｅ」で特定されたように、一定の内径を有する。ねじ山転造段階（２２０）により、ねじ部１６に沿う材料を外方に変形させて、そこにねじ山１８を作る。この結果、ねじ山１８は軸部１４の外径よりも大きい距離一般的に外方に延びる。これは、図２４及び２５に最もよく示されている。加えて、延びた直径距離は、自由形成ワッシャー７２を捕捉して保持するのに使用される。何故ならば、図２４に距離「Ｆ」によって計測されたように、穴７４の直径距離が図２４に距離「Ｇ」によって特定されたように、ねじ山１８の外径よりも比較的小さいからである。従って、この実施形態では、上記のように、転造段階（２２０）を行なう前に、自由な形成ワッシャー７２を細長い本体１２に取り付けることが必要である。だけれども、勿論、穴７４の直径がねじ山１８の外径「Ｇ」よりも大きい限り、他の寸法の中な成形ワッシャーを転造段階（２２０）の可撓性に取り付けてもよい。
【００４８】
図２５は、中空保持１０が波形ワッシャー９８を含む他の実施形態を示す。この実施形態では、波形ワッシャー９８は、一体のワッシャー２４とキャプティブ２６との間にクリンプされ、又は挟まれてもよい。図２６の断面図は、図２５載せん２６−２６に沿う断面を示し、キャプティブワッシャーが、波形ワッシャー９８を一体のワッシャー２４でサンドイッチにするために加えられる。取り付け法は、サンドイッチにされる波形ワッシャーを除けば、上記の段階（２２４）と同じ又は類似である。
【００４９】
同様に、上で開示した実施形態は、金属材料などの平らな素材から、図２７及び２８に示すように、中空ナットを作るのに使用されてもよい。図２７は、中空ナット１００が上記のように１つ以上の成形型の一部として形成される匹敵する本体１２’を含む１つの実施形態を示す。明らかに、本体１２’は、ナットとして使用するために上記の細長い本体１２よりも比較的短いが、同じ基本的成形手順が適用される。その上、本体１２’は、当該技術で知られた方法を使用して本体１２’をねじ切りすることによって一組の雌ねじ山１０２を含む。上と同様、中空ナット１００はまた、上記の実施形態（例えば、匹敵する段階（２２４）にしたがって、キャプティブワッシャー２６’の取り付けのために例えば匹敵する段階（２１０）及び（２１２）により作られるほぼ外方に延びる放射フランジ１０４（一体のワッシャー２４に匹敵する）を含む。図２８は、同様の実施形態であり、同様又は匹敵する段階（２２４）に従って、外方に延びる放射フランジ１０４とキャプティブワッシャー２６’との間にクリップされ又はサンドイッチされた波形ワッシャー９８’を含む。ナット１００はまた、雌ねじ山１０２を形成するため、ナット１００を軟化させる、匹敵する焼きなまし段階（２１８）に通し、そして、剛性及び寿命を確保するため、硬化段階（２２２）に通す。
【００５０】
中空ねじ及び中空ねじを作る方法の種々の変更及び改良は、当業者にとって明らかであろう。例示として、内外多角形形状のいずれか１つを省いてもよいし、あるいはその両方を単一の型押し段階で行なってもよい。変形例として、フィリップス又はＴｏｒｘ凹部のような、上記の内ドライブ凹部の代わりに、他の形態の標準ドライブ凹部又は多角形凹部を形成してもよい。焼きなまし及び硬化段階は変更されてもよい。したがって、本発明に上記の説明及び添付図面によって限定が加えられるものではない。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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