(57)【要約】  本発明は、穴を備える、少なくとも２つの構造要素を組み立てるためのファスナに関する。ファスナは、拡大頭部（１２）と、嵌合前に、穴の内径（ＤS）より大きい外径（Ｄ1）を有する軸部（１４）と、ねじ山または環状溝を備えるロック部とを備える。ファスナはさらに、潤滑犠牲リング（４０）をファスナの外面上に備える。潤滑犠牲リング（４０）は、少なくとも軸部の遠位端とロック部の近位端との間に延在する。リングは、ファスナを構造体に嵌合する前に、穴の直径より大きい外径を有する。犠牲リングはポリマ樹脂を備え、ポリマ樹脂は、分散剤分子および油分子を内包する基質を形成する。  本発明は、航空機構造体のアセンブリに適用される。【選択図】図８
2021517947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの構造要素を組み立てるためのファスナであって、前記ファスナは、拡大頭部（１２）と、嵌合前に、目的となる穴の内径（ＤS）より大きい外径（Ｄ1）を有する円筒形または先細の滑らかな軸部（１４）と、ねじ山または環状溝を備え、前記目的となる穴の前記内径（ＤS）よりも常に小さい外径を有するロック部（１８）と、前記滑らかな軸部の前記拡大頭部（１２）に対する遠位端と前記ロック部の前記拡大頭部（１２）に対する近位端との間の移行部（１６）とを備え、前記ファスナは、少なくとも１つの犠牲リング（４０）を備えることを特徴とし、前記犠牲リング（４０）は油性潤滑剤を含有し、前記ファスナの外面上に配置され、前記滑らかな軸部（１４）、およびまたは前記ロック部（１８）、およびまたは前記移行部（１６）の外面上に位置し、前記犠牲リングは、前記ファスナを前記構造体に嵌合する前に、前記ロック部の最大外径よりも大きい外径を有し、前記穴の最小直径よりも大きい外径を有し、前記ファスナが嵌合された後に、前記滑らかな軸部は前記穴と締まりばめし、前記犠牲リングはポリマ樹脂を備え、前記ポリマ樹脂は、分散剤分子および潤滑剤分子を内包する基質を形成する、ファスナ。
【請求項２】
請求項１に記載のファスナであって、前記潤滑剤は、少なくとも８０容量％の油を含有する合成油または鉱物油を備える、ファスナ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のファスナであって、前記潤滑剤は、合成油または鉱物油と、セチルアルコールとの混合物を備える、ファスナ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のファスナであって、前記分散剤分子は前記潤滑剤分子を囲む、ファスナ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のファスナであって、前記ポリマ樹脂は、アクリルポリマを備える、ファスナ。
【請求項６】
請求項１に記載のファスナであって、前記犠牲リング（４０）は、前記ファスナが前記構造体に嵌合する前に、実質的にドーナツ型である、ファスナ。
【請求項７】
請求項１に記載のファスナであって、前記犠牲リング（４０）は、前記ファスナが前記構造体に嵌合する前に、前記穴の最大直径よりも大きい外径を有し、前記ファスナが嵌合した後に、前記滑らかな軸部は前記穴と締まりばめする、ファスナ。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載のファスナであって、前記犠牲リング（４０）は、前記ファスナが前記構造体に嵌合後の外径が、嵌合前の前記外径よりも小さいことを示す、ファスナ。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載のファスナであって、前記ファスナが前記構造体に嵌合された後に、前記犠牲リング（４０）は少なくとも２つの部分にせん断、または切断される、ファスナ。
【請求項１０】
請求項９に記載のファスナであって、前記ファスナが前記構造体に嵌合された後に、前記犠牲リングのせん断または切断された部分は、前記構造体の外面と前記ファスナの前記頭部表面との間に配置される、ファスナ。
【請求項１１】
請求項１または請求項２に記載のファスナであって、前記ファスナを前記構造体に嵌合する間に、前記犠牲リング（４０）は摩耗する、ファスナ。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載のファスナであって、前記犠牲リング（４０）は、前記滑らかな軸部（１４）、前記移行部（１６）、および前記ロック部（１８）上に配置される、ファスナ。
【請求項１３】
請求項１または請求項２に記載のファスナであって、円形の溝（２２）を備え、前記円形の溝（２２）は、前記滑らかな軸部または前記移行部（１６）の前記領域において、前記滑らかな軸部（１４）の外面に対して凹むように形成され、前記円形の溝に前記犠牲リング（４０）は配置され、前記犠牲リングは前記円形の溝を補完するような形状を有し、それによって、前記犠牲リングを前記円形の溝に確実に保持する、ファスナ。
【請求項１４】
嵌合前に内径（ＤS）を有する穴を備える、少なくとも２つの構造要素を組み立てるための組み立て方法であって、前記方法は、
−請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のファスナを提供するステップと、
−前記ファスナを前記穴または前記穴に配置される前記スリーブに圧力ばめするステップであって、前記ステップ中、前記潤滑犠牲リングは前記穴の内壁または前記スリーブの内壁との干渉を通じて摩耗し、それによって、前記滑らかな軸部（１４）の遠位端と前記滑らかな軸部の近位端との間で潤滑物質を放出するステップと、
を備える、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の組み立て方法であって、前記潤滑犠牲リング（４０）は、前記嵌合ステップ中に、少なくとも２つの部分にせん断、または切断される、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の組み立て方法であって、少なくとも１つの犠牲リング部を削除する後半のステップを有する、方法。
【請求項１７】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のファスナのリング（４０）を形成するための水性組成であって、２０容積％から６０容積％の水性樹脂と、３５容積％から７５容積％の不水溶性の油性潤滑剤と、１容積％から１０容積％の分散剤とを備える、水性組成。
【請求項１８】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のファスナのリング（４０）を形成するための水性組成であって、２５容積％から５０容積％の水性樹脂と、４５容積％から７０容積％の不水溶性の油性潤滑剤と、４容積％から６容積％の分散剤とを備える、水性組成。
【請求項１９】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のファスナのリング（４０）を形成するための水性組成であって、１０容積％から６０容積％の水性樹脂と、２．５容積％から２０容積％のセチルアルコールと、３５容積％から７０容積％の不水溶性の油性潤滑剤と、１容積％から１０容積％の分散剤とを備える、水性組成。
【請求項２０】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のファスナのリング（４０）を形成するための水性組成であって、２５容積％から４５容積％の水性樹脂と、２．５容積％から１０容積％のセチルアルコールと、４５容積％から７０容積％の不水溶性の油性潤滑剤と、５容積％から１０容積％の分散剤とを備える、水性組成。
【請求項２１】
請求項１７から請求項２０のいずれか一項に記載のファスナのリング（４０）を形成するための水性組成であって、前記不水溶性の油性潤滑剤は、前記不水溶性の潤滑剤の全組成において、少なくとも８０重量％の油を備える、水性組成。
【請求項２２】
請求項１７から請求項２１のいずれか一項に記載の水性組成であって、前記水性組成は、ＲＶＴブルックフィールド粘度計でＭｏｂｉｌｅ７ニードルを用いて、２０ｒｐｍおよび２５℃で測定し、２００００から５００００Ｃｐの間の粘度を有する、水性組成。
【請求項２３】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のファスナを形成する方法であって、前記方法は、
−ファスナを提供するステップであって、前記ファスナは、拡大頭部（１２）と、嵌合前に、目的とする穴の内径（ＤS）より大きい外径（Ｄ1）を有する円筒形で先細の滑らかな軸部（１４）と、ねじ山または環状溝を備え、前記目的となる穴の前記内径（ＤS）よりも常に小さい外径を有するロック部（１８）と、前記滑らかな軸部の前記拡大頭部（１２）に対する遠位端と前記ロック部の前記拡大頭部（１２）に対する近位端との間の移行部（１６）とを備えるステップと、
−請求項１７から請求項２２のいずれか一項に記載の水性組成を前記ファスナの外面上に適用するステップであって、前記ファスナは、前記滑らかな軸部（１４）の外面、およびまたは前記ロック部（１８）の外面、およびまたは前記移行部（１６）の外面上に位置するステップと、
−水の蒸発などによって前記水性組成を乾燥させ、犠牲リングを形成するステップであって、前記犠牲リングは、前記ファスナを前記構造体に嵌合する前に、前記ロック部の最大外径よりも大きい外径を有し、前記穴の直径よりも大きい外径を有し、前記ファスナが嵌合された後に、前記滑らかな軸部は前記穴と締まりばめし、前記犠牲リングはポリマ樹脂を備え、前記ポリマ樹脂は、分散剤分子および潤滑剤分子を内包する基質を形成するステップと、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機構造体の穴に締まりばめすることを目的とするファスナに関し、そのようなファスナを構造体アセンブリに嵌合するための方法に関する。
【０００２】
航空機構造体の中には、せん断負荷において高い応力が加えられ、大きく変動する負荷サイクルを経験するものもあり、これらの構造体は一般に、翼の構造体または翼の構造体間の継手、および胴体である。これらの構造体を組み立てるために、締まりばめファスナを用いる。これは、ファスナの軸部と、ファスナを受容するための構造体の穴との間に隙間なく締まるファスナを意味する。つまり、ファスナを締まりばめする前に、ファスナの外径は穴の直径より大きい。ファスナを締まりばめするこの方法によって、構造体の強度を改善し、特に繰り返し荷重に耐える能力を改善することが可能となる。
【背景技術】
【０００３】
現在用いられている締まりばめファスナは、引き型または押し型である。第３の種類のファスナは、スリーブ付きファスナまたはスリーブファスナと呼ばれる。このファスナによって、嵌合段階において、構造体と摩擦を生じずに、構造内で干渉ができるようになる。
【０００４】
引き型のファスナは、構造体の一面である「前」面に対して置かれるように、またはこの面に形成される皿穴に置かれるように意図される拡大頭部と、軸部と、ねじ山または圧入溝の形状のロック部と、引き溝を備える引き軸とを備える。ファスナは、引き軸が構造体の対向面である「裏」面から突出するような大きさである。これらの溝は引き軸を引くツールによって締められ、ツールはファスナを頭部が構造体の前面に対向するまで挿入する。次に、軸部は破壊され、除去される。これらのファスナは一般に、ＨＵＣＫ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ社によるＧＰ（商標）、ＬＧＰ（商標）またはＸＰＬ（商標）ロックボルトであり、またはＬＩＳＩ  ＡＥＲＯＳＰＡＣＥ社によるＰＵＬＬ−ＩＮ（商標）またはＰＵＬＬ−ＳＴＥＭ（商標）ファスナである。これらのファスナは、たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、または特許文献４に記載されている。
【０００５】
押し嵌合型ファスナは、引き嵌合型ファスナと引き軸以外は同じ要素からなる。このファスナは構造体内で締まりばめされる。ハンマ、ハンマガン、または可能な場合はラムを用いてファスナを押すことによって、構造体をアセンブリジグ内に配置することができる。これらのファスナは、一般に、特許文献５号に記載のＨＩ−ＬＩＴＥ（商標）ファスナである。
【０００６】
スリーブ付きのファスナは、スリーブを備える。スリーブはファスナの軸部を受容し、押すこと、引くこと、またはねじることによっても設置することができる。本事例では、ファスナは回転して固定を維持され、ナットはねじ山が付けられた端部にねじ込まれる。ナットを回転することによって、わずかに先細のねじ本体はスリーブに挿入される。スリーブはその頭部によって、構造体の軸方向に保持され、それによって、スリーブは構造体の径方向に拡大する。このようなファスナは、たとえば、特許文献６に記載されている。
【０００７】
接触部を電解腐食から保護し、ねじのねじ山とナットのタッピングとの間、または代替的に、締まりばめ中の軸部と構造体との間の固着を防ぐために、ファスナはまた、一般に、ＨＩ  −ＫＯＴＥ（商標）タイプの、５から１３ミクロンの厚さのアルミニウム色素を含有する有機被覆で被覆されてもよい。ＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）は、ＨＩ−ＳＨＥＡＲ社によって開発、販売されている。これは、たとえば、特許文献７、特許文献８に記載されている。これらの被覆は一定の潤滑能力を有し、構造体内に嵌合中に、またはスリーブ付きファスナの場合はスリーブ内に嵌合中に、ファスナを設置する荷重を削減する。
【０００８】
航空ファスナは一般に、ファスナの外面全体に適用されるセチルアルコールを用いて潤滑される。セチルアルコールは半展開式ＣＨ３（ＣＨ２）１５−ＯＨを備える脂肪アルコールである。周辺温度では、セチルアルコールは、ワックス状の白い固形または薄片状である。ファスナに適用できるように、薄片を溶剤で希釈し、ファスナを溶液内に浸漬する。溶剤が蒸発すると、セチルアルコールの固形の薄片がファスナを覆う。
【０００９】
図１は、断面で示す構造体Ｓに締まりばめしている、従来技術で挿入可能なファスナを概略的に示す。構造体Ｓは、直径ＤSの穴８を備える。ファスナ１は、突出する頭部と、ＤSより大きい外径Ｄ1の円筒形の軸部２と、ねじ山が付けられた端部３とを備える。端部３の最大直径は、円筒形の軸部の直径Ｄ1より小さく、穴の直径ＤSより小さい。移行領域４は、軸部２とねじ山が付けられた端部３とを接続する。移行領域は、１または複数の半径、または角度などの様々な形状を有していてもよい。ファスナは、本事例では、引き溝を有する引き軸５を備える。ファスナは完全に、ＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１タイプの耐食性有機被覆で覆われる。
【００１０】
図２では、図１のファスナは構造体内で部分的に係合し、干渉を生成している。
【００１１】
図１および２で示すように、相対的な大きさの違いを分かりやすいように強調した。面取りまたは半径は、一般に、構造体の第１の層Ｓ１の穴上に設け、ファスナの頭部下部の半径を受容する。穴がすべての層を貫通しているため、この面取りは、アセンブリ中間の他の層Ｓ２およびＳ３にはない。構造体の１つの層から次の層の移行中には、幾何学状の階段効果が生じる。第１の層の穴は、すでに挿入されているファスナ軸部径方向に拡大し、次の層の穴の直径は小さいためである。
【００１２】
出願人は、ファスナ１が、その前に通過した素材よりも剛性の素材を備える層に入るとき、階段効果が嵌合力を強調することを発見した。たとえばファスナが複合素材の層から、たとえばチタン、アルミニウムまたは鋼鉄などの金属製の層を通過するとき、またはファスナがアルミニウム製の第１の層を通過してから、鋼鉄製の層を通過するときなどである。
【００１３】
階段効果は、ファスナが、その前に通過した層の素材よりも剛性ではない素材を備える層に入る時、あまり強調されない。たとえばファスナが、金属製の層から、複合素材の層に入る時などである。
【００１４】
図３は、図１および２の構造体Ｓに従来技術のファスナ１を締まりばめするのに必要な力の概略的な例の階段効果を示す。この事例では、構造体の全厚さは６０ｍｍ、３つの層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３からなり、それぞれがアルミニウム、炭素繊維複合材およびチタンからなる。各層は厚さ２０ｍｍである。本事例のファスナは、５６ｋＮに等しい最大挿入力に耐えることができ、平行な点線で表す。これが意味することは、５６ｋＮ以上の力がファスナにかけられると、ファスナの引き軸が破壊されるということである。ファスナ１が第１の層Ｓ１に入ると、嵌合力は実質的に第１の勾配と線形に増加する。第２の層Ｓ２に入ると、ファスナをアルミニウムに締まりばめするために必要な加えられた力で層Ｓ２の複合材が容易に変形するため、嵌合力の勾配はわずかに減少する。
【００１５】
ファスナが第３の層Ｓ３に入るにつれて、層Ｓ３はチタン製のため、勾配は大きく増加する。本事例では、ファスナの軸部２が完全に構造体Ｓ全体に挿入される前に、挿入力は最大閾値に到達する。ファスナはすべて嵌合するわけではなく、つまり、ファスナの頭部は構造体Ｓの前面と接触せず、軸部２の一部は構造体Ｓの外部にある。ファスナをすべて嵌合させるためには、ファスナの最大強度より大きい嵌合力をファスナにかけなければならない。それによって、ファスナは構造体内部に完全に設置される前に、破壊しえる。
【００１６】
出願人は、最初の２つの層への挿入によって、移行領域４および軸部２上の潤滑剤および／または耐食性被覆の非常に薄い層が実質的にはがされることに気付いた。実際に、移行領域４は、構造体Ｓと接触するファスナの第１の領域である。この領域には、構造体に対する摩擦において最も高い負荷がかかる。嵌合中に、移行領域４は構造体の全厚さを貫通して通過するためである。さらに、移行領域４は幾何学的な階段効果を経験する。延在する層を貫通するため、接触力が局在化し、そこにある被覆は急速に劣化し、またはその幾何学形状さえも急速に劣化する。
【００１７】
ファスナが第３の層Ｓ３に入るとき、チタンの剛性は、ファスナと構造体との直接的な接触とあわせて、ファスナを締まりばめとして第３の層に挿入するために必要な力は急激に増加する。
【００１８】
出願人はまた、同一のツールで穴をあける際に、素材が切断される条件が異なるため、異なる素材に形成された穴は異なる直径を持つことに気付いた。直径の違いは、したがって、幾何学的な階段効果現象を強調してもよい。層が事前に穴をあけられ、次に位置合わせされ、様々な層の穴が位置合わせに問題を有するとき、階段効果はまた、生成される。
【００１９】
さらに、アセンブリの厚さが増加すると、ファスナの軸部と穴との間の摩擦面積が増加する。したがって、耐食および／または潤滑被覆がはがれる可能性が大きくなるため、高レベルな干渉では、ファスナが厚みのあるアセンブリでは完全に挿入されない可能性が高くなる。
【００２０】
米国特許公開第３７７９１２７号は、構造体を組み立てるために穴に締まりばめすることを目的とするファスナを記載する。ファスナは２つのバルブを備える。バルブの直径はファスナの軸部の公称直径より大きい。バルブは、穴を拡大して、軸部の直径より大きくするように意図される。事前に潤滑剤で被覆されるファスナが強制的に穴に導入されるとき、バルブ２８の裏面４８によって、穴の壁は滑らかに弾力的に潤滑剤受け５２内で回復し、２つのバルブの間の中空部分に閉じ込められた潤滑剤の量は回収されて維持され、大きな直径の第２のバルブの進行が容易になる。このような解決法を用いて、ファスナの軸部の直径より大きく穴を拡大することは必要ではあるが、すべての素材に適用されるわけではなく、いずれにしても必ずしも所望されるわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】米国再発行特許第ＲＥ３０４４５号
【特許文献２】米国特許第６，７０２，６８４号
【特許文献３】米国特許第５，０９８，２３８号
【特許文献４】米国特許第６，６６５，９２２号
【特許文献５】米国特許第４３２６８２５
【特許文献６】国際公開第２０１０／１４２９０１号
【特許文献７】米国特許第３９７９３５１号
【特許文献８】欧州特許第２４０６３３６号
【特許文献９】米国特許公開第３７７９１２７号
【発明の概要】
【００２２】
本発明の目的は、前述の問題を克服することである。そのため、本発明の１つの主題は、少なくとも２つの構造要素を組み立てるためのファスナである。ファスナは、拡大頭部と、嵌合前に、目的となる穴の内径より大きい外径を有する円筒形または先細の滑らかな軸部と、ねじ山または環状溝を備え、目的となる穴の内径よりも常に小さい外径を有するロック部と、上記滑らかな軸部の拡大頭部に対する遠位端と上記ロック部の拡大頭部に対する近位端との間の移行部とを備える。
【００２３】
ファスナはさらに、少なくとも１つの犠牲リングを備える。犠牲リングは油性潤滑剤を含有し、ファスナの外面上に配置され、滑らかな軸部、およびまたはロック部、およびまたは移行部の外面上に位置する。この犠牲リングは、ファスナを構造体に嵌合する前に、ロック部の最大外径よりも大きい外径を有し、穴の最小直径よりも大きい外径を有する。ファスナが嵌合された後に、滑らかな軸部はこの穴と締まりばめする。この犠牲リングはポリマ樹脂を備え、ポリマ樹脂は、分散剤分子および潤滑剤分子を内包する基質を形成する。
【００２４】
このように、ファスナが構造体と締まりばめするとき、または、ファスナがスリーブと締まりばめする場合はスリーブと締まりばめするとき、犠牲リングはまず、穴の壁と接触し、組み立て予定の構造要素によって形成される構造体の各層と接触する。リングの基質の性質によって潤滑剤の微小液滴を保存することが可能となり、穴の壁とファスナの軸部表面との間でリングが圧縮され、摩耗されるとき、挿入中に潤滑剤の液滴を放出する粘着性のスポンジとして作用可能となる。
【００２５】
犠牲リングは、頭部、滑らかな軸部、ロック部および、適切な場合は引き軸によって形成されるファスナの構造的な部分とは別に、追加素材の堆積に対応する。リングは、実質的にドーナツ型の形状を有する。本明細書では、「実質的にドーナツ型の形状」とは、母線の断面で円環面を意味するが、多かれ少なかれ規則的である一般化された円環面という概念において必ずしも円形でなくてもよい。円環面の中心の穴は、そこを通過するファスナの構造的な部分を有する。断面が円形でなくてもよい理由は、リングの表面の内部は一般に、ファスナの下層面の特徴に従うためである。断面が円形でなくてもよい別の理由は、リング表面の外部が、ファスナの全周にわたってビードを形成してもよいためである。ビードは、同じ角度のリングの他の部分よりも径方向に大きな断面を有する。図４Ａから４Ｅ、図７および８は、本発明の定義による、実質的にドーナツ型の形状を有するリングを示す。
【００２６】
リングは、他の要素との接触によってこすられると、容易に摩耗または摩滅する能力がある。犠牲リングによって、構造体へ圧力ばめされる間、ファスナを安心して挿入できることが保証される。リングは、構造体またはスリーブによって、削られ、摩滅され、または摩耗される。それによって、徐々にファスナが挿入されるにつれて、犠牲リングの潤滑素材は滑らかな軸部と構造体またはスリーブとの接触面に潤滑素材を残し、ファスナは実質的に何の摩耗も体験しない。「潤滑剤」という用語は、２つの表面間に介在し、接触しながら相対的に移動するこれらの２つの表面の摩擦または摩耗を低減する任意の素材または物質を意味するものと理解されたい。このように、潤滑犠牲リングは、挿入中に摩耗し、または破壊され、それによって、挿入時を通じて、穴の内面を潤滑する。
【００２７】
一実施形態では、潤滑剤は、少なくとも８０容量％の油を含有する合成油または鉱物油を備える。
【００２８】
本発明によるファスナは、また、少なくとも１または複数の以下の特徴を備える。特徴は、個別にも、または技術的に可能であれば、組み合わせても考慮される。
−潤滑剤は、合成油または鉱物油と、セチルアルコールとの混合物を備える。
−分散剤分子は潤滑剤分子を囲む。
−ポリマ樹脂は、アクリルポリマを備える。
−犠牲リングは、ファスナを構造体に嵌合する前に、実質的にドーナツ型の形状を有する。
−犠牲リングは、ファスナを構造体に嵌合する前に、穴の最大直径よりも大きい外径を有し、ファスナが嵌合された後に、滑らかな軸部はこの穴と締まりばめする。
−犠牲リングは、ファスナが構造体に嵌合後に、嵌合前の外径よりも小さい外径を有する。
−犠牲リングは、ファスナが構造体に嵌合された後に、少なくとも２つの部分にせん断、または切断される。
−ファスナが構造体に嵌合された後に、犠牲リングのせん断または切断された部分は、構造体の外面とファスナの頭部表面との間に配置される。
−ファスナを構造体に嵌合する間に、犠牲リングは摩耗する。
−円形の溝は、滑らかな軸部または移行部の領域において、滑らかな軸部の外面に対して凹むように形成され、円形の溝に犠牲リングは配置され、犠牲リングは円形の溝を補完するような形状を有し、それによって、犠牲リングを円形の溝に確実に保持する。
【００２９】
本発明の別の主題は、本発明のファスナを実装する組み立て方法である。
【００３０】
嵌合前に、内径を有する穴を備える、少なくとも２つの構造要素を組み立てるために、本方法は、以下のステップを含む。
−ファスナを提供するステップであって、ファスナは、拡大頭部と、嵌合前に、穴の内径または上記穴に挿入されるスリーブの内径より大きい外径を有する滑らかな軸部と、ねじ山または環状溝を備え、目的となる穴の内径よりも常に小さい外径を有するロック部と、上記滑らかな軸部の拡大頭部に対する遠位端と上記ロック部の拡大頭部に対する近位端との間の移行部と、ファスナの外面上に配置され、実質的にドーナツ型である油性の潤滑犠牲リングとを備え、潤滑犠牲リングは、滑らかな軸部の外面およびまたはロック部の外面およびまたは移行部の外面上に配置され、上記リングは、ファスナを構造体に嵌合する前に、ロック部の最大直径よりも大きい直径を有し、穴またはスリーブの最小直径よりも大きい外径を有し、ファスナが嵌合された後に、滑らかな軸部はこの穴または上記スリーブと締まりばめし、上記犠牲リングはポリマ樹脂を備え、ポリマ樹脂は、分散剤分子および潤滑剤分子を内包する基質を形成するステップ。
−ファスナを穴または穴に配置されるスリーブに圧力ばめするステップであって、このステップ中に、潤滑犠牲リングは穴の内壁またはスリーブの内壁との干渉によって摩耗し、それによって、滑らかな軸部の遠位端と滑らかな軸部の近位端との間で潤滑物質が放出されるステップ。
【００３１】
本発明の別の主題は、本発明によるファスナのリングを形成するための水性組成である。本組成は、２０容量％から６０容量％の水性樹脂と、３５容量％から７５容量％の不水溶性の油性潤滑剤と、１容量％から１０容量％の分散剤とを備える。
【００３２】
別の実施形態では、水性組成は、以下を備えていてもよい。
−２５容量％から５０容量％の水性樹脂と、４５容量％から７０容量％の不水溶性の油性潤滑剤と、４容量％から６容量％の分散剤。
−１０容量％から６０容量％の水性樹脂と、２．５容量％から２０容量％のセチルアルコールと、３５容量％から７０容量％の不水溶性の油性潤滑剤と、１容量％から１０容量％の分散剤。
−２５容量％から４５容量％の水性樹脂、２．５容量％から１０容量％のセチルアルコールと、４５容量％から７０容量％の不水溶性の油性潤滑剤と、５容量％から１０容量％の分散剤。
−不水溶性の潤滑剤は、不水溶性の油性潤滑剤の全組成のうち少なくとも８０重量％の油を含む。
−水性組成は、ＲＶＴブルックフィールド粘度計でＭｏｂｉｌｅ７ニードルを用いて、２０ｒｐｍおよび２５℃で測定し、２００００から５００００Ｃｐの間の粘度を有する。
【００３３】
本発明の別の主題は、少なくとも２つの構造要素を組み立てるための、本発明によるファスナを形成する方法である。本方法は以下のステップを含む。
−ファスナを提供するステップであって、ファスナは、拡大頭部と、嵌合前に、目的となる穴の内径より大きい外径を有する円筒形または先細の滑らかな軸部と、ねじ山または環状溝を備え、目的となる穴の内径よりも常に小さい外径を有するロック部と、上記滑らかな軸部の拡大頭部に対する遠位端と上記ロック部の拡大頭部に対する近位端との間の移行部とを備えるステップ。
−本発明の任意の水性組成による水性組成をファスナの外面上に塗布するステップであって、ファスナは滑らかな軸部の外面、およびまたはロック部の外面、およびまたは移行部の外面上に位置するステップ。
−水の蒸発などによって水性組成を乾燥させ、犠牲リングを形成するステップであって、犠牲リングは、ファスナを構造体に嵌合する前に、穴の直径よりも大きい外径を有し、ファスナが嵌合された後に、滑らかな軸部はこの穴と締まりばめし、この犠牲リングはポリマ樹脂を備え、ポリマ樹脂は、分散剤分子および潤滑剤分子を内包する基質を形成するステップ。
【００３４】
ファスナの嵌合前に犠牲リングで保存されていた油性の潤滑物質は、このように、ファスナが徐々に挿入されるにしたがって、ファスナの接触壁、および構造体またはスリーブの接触壁に分散される。
【００３５】
挿入力は、したがって、低減し、ファスナが受容力で挿入されることを保証し、ファスナまたは構造体が損傷することを防ぐ。
【００３６】
一実施形態では、潤滑犠牲リングは、嵌合ステップ中に、少なくとも２つの部分にせん断、または切断される。
【００３７】
一実施形態では、本方法は、少なくとも１つの犠牲リング部を削除する、後半のステップを有する。
【００３８】
本発明およびその様々な用途は、以下の説明を読むことによって、および添付図を参照することによって、より理解されるであろう。これらの説明および図は本発明をいかなる意味でも限定せずに、指示としてのみ提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】構造体への挿入前の前述した従来技術のファスナを示す。
【図２】構造体への挿入中の前述した従来技術のファスナを示す。
【図３】事前に穴があけられた構造体に、前述した従来技術のファスナを締まりばめする力の曲線を示す。
【図４】構造体に嵌合される前の本発明の一実施形態によるファスナの側面図を示す。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、潤滑犠牲リングを移行領域に備える、本発明の３つの実施形態による図４の詳細の断面図を示す。図４Ｄは、潤滑犠牲リングを滑らかな軸部上に備える、本発明の一実施形態による図４の詳細図を示す。図４Ｅは、潤滑犠牲リングをロック部上に備える、本発明の一実施形態による図４の詳細図を示す。
【図５】２層の多層アセンブリにおいて、従来技術のファスナを嵌合する力を測定した曲線を示す。
【図６】２層の多層アセンブリにおいて、本発明の複数の実施形態による従来技術のファスナを嵌合する力を測定した曲線を示す。
【図７】潤滑性の第１のリングと、第１のリングを保護する固体の第２のリングとを備える、犠牲リングの構造の詳細を示す。
【図８】分散剤および潤滑剤分子を含有する基質構造体を備える犠牲リング構造体の詳細図。
【図９】２層のアセンブリにおいて、従来技術のファスナおよび本発明の別の実施形態によるファスナを嵌合する力を測定した曲線。
【図１０】２層のアセンブリにおいて、従来技術のファスナおよび本発明の別の実施形態によるファスナを嵌合する力を測定した曲線。
【図１１】２層のアセンブリにおいて、従来技術のファスナおよび本発明の別の実施形態によるファスナを嵌合する力を測定した曲線。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
これらの図では、同一の要素は同じ参照番号を有する。以下の説明では、慣例により、「遠位」という用語は「ファスナの頭部から離れていること」、および「近位」という用語は「ファスナの頭部に近いこと」を意味する。
【００４１】
明細書中、用語「前」および「後ろ」は、別段反対の明示がない限り、構造体の穴へファスナが挿入される方向に関連して考慮されるものとする。したがって、後ろはファスナの頭部側であり、前は反対の方向である。
【００４２】
図４は、本発明の一実施形態によるファスナ１０の側面図を概略的に示す。
【００４３】
実質的に上記ファスナの軸Ｘの回りを回転するファスナ１０は、皿頭１２と、外径Ｄ1を有する滑らかな円筒形の軸部１４と、ロック部１８とを備える。ロック部１８は、例示するファスナではねじ山が付けられ、ねじ山の頂点で測定した外径Ｄ2は、Ｄ1より小さい。移行部１６は、円筒形の軸部１４の直径Ｄ1をねじ込み部分１８の直径Ｄ2に接続する。この移行部は、曲線であっても、または先細であってもよい。ファスナはまた、引き軸１９を備える。ファスナ１０は、構造体Ｓの穴に挿入されることを目的とする。構造体Ｓの穴の直径はＤSである。直径ＤSは、ファスナ１０の嵌合前には、滑らかな軸部１４の直径Ｄ1より小さく、ねじ部の直径Ｄ2より大きい。そのため、ねじ山も構造体も、ファスナが穴に挿入する際に損傷を受けない。
【００４４】
例示する実施例では、ファスナ１０はチタン合金からなり、外面は、構造体を電解腐食から保護するために、ＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）タイプ１の被覆層で完全に被覆されている。ただし、ファスナは、たとえばサンドブラストされた無被覆であってもよく、たとえば、硫酸陽極酸化によって得た薄い陽極酸化層を備えていてもよく、アルミニウム層または別の被覆層を備えていてもよい。ファスナはまた、本出願者のフランス国際特許第３００８７５４号に記載するように、環状の被覆部分を、ファスナの軸に平行なベルト状、またはらせん状に備えていてもよい。ファスナ１０はさらに、犠牲リング２０、３０（図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄおよび４Ｅにおいて断面でのみ示される）を備える。犠牲リング２０、３０は、少なくとも移行領域１６上に延在し、つまり、少なくとも部分的に、軸部の遠位端と、ねじ部の近位端（図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）との間に延在し、滑らかな軸部１４（図４Ｄ）上に延在し、またはロック部１８（図４Ｅ）上に延在する。
【００４５】
本発明の実施形態において、犠牲リングはファスナのＸ軸から最大距離を有し、犠牲リングが厳密に円形でない場合であっても、犠牲リングの最大外径を表す。犠牲リングの最大外径は、ねじ山または環状溝の最大外径よりも大きい。本構成において、犠牲リングはまず、穴の壁／ボアの壁と接触する。言い換えると、犠牲リングは、穴／ボアと締まりばめすると考えられるように構成される。したがって、犠牲リングおよび滑らかな軸部の外面は締まりばめするように構成される一方、ねじ山または環状溝は穴／ボアと隙間ばめするように構成される。
【００４６】
犠牲リングは、したがって、ファスナの周囲でドーナツ状の形状を有する。円環面の軸は実質的に、ファスナの軸Ｘと一致する。円環面という概念の大まかな定義は、本事例において、リングの容積を生じる断面と考えられるが、必ずしも円形でなくてもよい。特に、例示する実施例のように、犠牲リングを形成する素材を蒸着するために用いる方法の結果として、および蒸着されるときに素材の特性の結果として、多かれ少なかれ平坦または変形した形状であってもよい。
【００４７】
図４Ａおよび４Ｂ〜４Ｅの実施形態によれば、ファスナのＸ軸からの犠牲リングの最大距離は、移行部１６の直近で、滑らかな軸部１４の外径より大きい。さらに、図４Ａ、４Ｃおよび４Ｄの実施形態によれば、ファスナのＸ軸からの犠牲リングの最大距離は、近位方向において、犠牲リングの直近で、滑らかな軸部の外径より大きい。これらの実施形態において、犠牲リングは、滑らかな軸部１４の隣接部に接触する前、または接触するのと同時に、穴／ボアの前面と接触する。
【００４８】
図４Ａに示す本発明の一実施形態によれば、リング２０は、ファスナの軸方向の長さＬにわたってファスナの一部を覆る。長さＬは、ねじロック部１８の第１のねじ山２４と移行領域１６とからなる。リングはまた、本実施形態において、移行領域に隣接する滑らかな軸部１４の一部上に延在してもよく（図４Ｃ）、およびまたはロック部１８の一部上に延在してもよく、有利には、上記滑らかな軸部の一部およびまたはロック部の一部上に延在してもよい。
【００４９】
図４Ｂに示す本発明の一実施形態によれば、ファスナは、環状溝２２を移行領域１６に備える。移行領域１６は、図４Ｂの断面図からわかるように、上記移行領域の凹型の形状を特徴とする。リング２０は、本事例において、環状ビードである。その内面は、径方向にファスナの軸Ｘ側に位置し、溝の形状に一致する。環状ビードの外面は、径方向にファスナの軸Ｘとは反対側に位置し、穴の壁と接触するように、移行領域に対応する。
【００５０】
本実施例の有利点の一つは、この溝の中空形状を用いて、特定の接着または蒸着手段を用いずに、機械的にリングをファスナ上に保持することである。凹型の特徴の他の形状を用いて環状溝２２を生成してもよい。
【００５１】
一実施形態によれば、犠牲リング２０は、図４Ｄに示すように、滑らかな軸部１４の一部を覆う。別の実施形態において、代表的な実施形態を図７に示す。犠牲リング２０は、滑らかな軸部１４の一部、移行部１６、およびロック部１８の一部を覆う。
【００５２】
一実施形態によれば、犠牲リング２０は、図４Ｅに示すように、ロック部１８の一部を覆う。
【００５３】
犠牲リングは、ファスナの軸に実質的に垂直な上記リングの平面と共に形成され、ファスナの周辺部に連続していてもよく、または連続せずに、互いに続く周辺区分を有し、分断されたリングを形成してもよい。本実施形態では、区分に覆われた周辺部は５０パーセント以上であり、区分を分離する空間は十分小さく、ファスナが嵌合されるとき、区分が提供する潤滑材が実質的に均一に配分される。
【００５４】
このような結果は、たとえば、リング区分を分離する空間の、ファスナの周辺に沿った寸法が、ファスナの長手方向軸に沿ったリングの高さより小さいことから得られる。
【００５５】
潤滑犠牲リング２０は、様々な素材から製造されてもよい。
【００５６】
リングは、たとえば、潤滑素材を備える。
【００５７】
潤滑素材は、フッ素化ポリマを備えていてもよい。たとえば、素材は、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」という）１００％、またはＰＴＦＥと潤滑性を有する別の素材との混合物を備えていてもよい。たとえば、リング２０は、ＰＴＦＥ８５％と黒鉛１５％、またはＰＴＦＥ４０％と青銅６０％、または代替的にＰＴＦＥと二硫化モリブデンの混合物を備えていてもよい。構造体の穴に挿入中に、潤滑性を有するこれらの素材の粒子ははがれ落ち、ファスナの犠牲リングの位置、移行領域または場合によっては別の位置よりも上流に含有される。つまり、ファスナがすでに係合済みである、穴の壁とファスナの外壁との間である、穴の部分に含有される。
【００５８】
リング２０を形成するのに適切な別の潤滑素材適切は、潤滑ポリマであり、場合により、黒鉛の粒子またはセチルアルコールの粒子などの潤滑性の固形粒子を含有する。挿入中に、フッ素化ポリマ素材と同様に、潤滑粒子ははがれ落ち、穴の壁とファスナの外壁との間に広がる。
【００５９】
リングは、たとえば、潤滑性の固形粒子を重合可能な液組成に混合し、次に、潤滑粒子を備える液体またはペースト状の組成を、ファスナに適用して、犠牲リングを形成することによって得られる。組成は、有利には、重合化に有利な条件、たとえば用いるポリマの推奨温度に配置され、重合化し、潤滑性の固形粒子を取り込める。
【００６０】
図４Ｃまたは図７に示す本発明の別の実施形態では、犠牲リング３０は、潤滑性の第１のリング２６を備える。第１のリング２６は、セチルアルコールと、脂肪体とを備え、固形の第２のリング２８に覆われる。第２のリング２８は、上記第１のリングのケースを生成する。このケースは、挿入時に破壊される。もちろん、リング３０は、図４Ａ、４Ｂ、４Ｄまたは４Ｅに例示する実施形態において、ファスナ１０上に配置されてもよい。
【００６１】
第１のリング２６は、たとえば、セチルアルコールの未加工の結晶を油に、たとえば「ｂｉｏｌｕｂ」という商標で販売されている市販の油に、ペースト状の化合物が得られるような割合で散布することによって、得られる。この割合は、たとえば３／４ｗ／ｗのセチルアルコールと、１／４ｗ／ｗの油である。化合物は、高温状態で冷たいファスナに適用される。実際には、化合物は数秒で冷却され、セチルアルコールの結晶が固まる。次に、重合可能な液組成は、ペースト状の第１のリング２６に適用され、上記第１のリング２６の自由表面を完全に多い、上記第１のリングに重合する第２のリング２８を形成する。次に、第２のリング２８はポリマ化され、および／または、たとえば、外気で乾燥される。第２のリング２８によって、第１のリング２６のペースト状の潤滑素材の封じ込めが可能となる。第２のリング２８の組成と、第１のリング上に重合する層を形成するために適用される方法のため、第２のリング２８は、ファスナ１０が穴に挿入されるにつれて必然的に破壊される。第２のリング２８は、たとえば、ＬＯＣＴＩＴＥ社がＶｉｂｒａｓｅａｌ（登録商標）という商標で市販しているポリマで形成され、または「ＰＲ」という製品名で航空産業でシーラントとして既知のポリスルフィドポリマに基づいて形成され、またはシリコーンからさえも形成される。第２のリング２８の厚さは、生成に用いた重合可能な液組成の量によって変わる。第２のリング２８の厚さは、ファスナが穴に導入され、次に、ファスナが穴に導入された後にリングが上記穴で圧縮されて壊れるときに、上記第２のリングが変形するように選択される。第１のリング２６は、ケースを形成する第２のリングで覆うことができる限り、別のペースト状またはワックス質の潤滑組成からも作成されてもよい。
【００６２】
犠牲リングを製造するために用いられる潤滑製品は、セチル酸を含有する油、または潤滑油であってもよい。
【００６３】
油を用いる場合は一般に、油は有機または合成であってもよく、動粘度と、セチル酸溶解限度を十分考慮して選択する。
【００６４】
油／セチル酸混合物の湿潤性および濃度、したがって、安定した潤滑リングをファスナ上に形成できる可能性は、これらのパラメータに依存する。
【００６５】
湿潤性は接触素材のレオロジー特性に依存し、したがって、ファスナの素材および表面処理に依存する。湿潤性は、有利には、潤滑リングを所望の機械的および寸法特性で形成するように、実験的に測定されない場合でも検証される。
【００６６】
潤滑油を用いる場合は、潤滑油が潤滑リングを形成する能力は、潤滑油の濃度と関連し、たとえば（ＡＳＴＭ  Ｄ２１７−６標準にしたがって測定される）ＮＬＧＩグレードという用語で表される。
【００６７】
流動性の高い潤滑油に対応する低グレードのＮＬＧＩを有する潤滑油では、安定した潤滑リングを生成できない。粘度の高い潤滑油に対応する高グレードのＮＬＧＩを有する潤滑油では、ファスナ上に満足いくように堆積することができない。
【００６８】
選択される潤滑油は、有利には、００と２の間のＮＬＧＩグレードを有し、または、グレード３に近い数を示す潤滑油にはグレード３をも有する。
【００６９】
用いる潤滑油は、必要に応じて、添加物を含有する単一の製品であってもよい。
【００７０】
潤滑油はワックスと油の混合物であってもよく、混合物中、ワックスは潤滑油の２０重量％と５０重量％との間であり、油を吸着する多孔質基質を形成する。
【００７１】
好ましくは、潤滑油は、上記潤滑油がファスナに適用される温度より高い融点、たとえば、２５℃と２５０℃との間の融点を持つ潤滑油から選択される。
【００７２】
犠牲リング３０が第２のリング２８を備えるとき、第２のリング２８は物理的障壁を形成し、第１のリング２６の潤滑剤を保護する。機械的に、ファスナが嵌合される前に、上記ファスナの様々な処理中に潤滑製品が損失しないように、第２のリングは第１のリングを保護する。第２のリングはまた、流体密封な障壁も提供し、潤滑油の品質を下げる恐れのある外部物質（酸素、水分、汚染物質）から潤滑製品を保護する。
【００７３】
第２のリングの素材はまた、第１のリングを損傷せずに形成できなければならない。そのため、硬化に加熱を必要としない素材、または過剰な熱を生成しない素材が好ましい。たとえば、溶剤の蒸発による硬化、または光重合による硬化が好ましい。硬化後、第２のリングの素材は、嵌合される時まで、ファスナの処理によって破壊しないように、純分な可撓性も維持しなければならない。
【００７４】
指摘したように、第２のリングは、ポリスルフィドベースのマスチック樹脂またはシリコーンマスチック樹脂から形成されてもよい。第２のリングはまた、アセンブリに用いるナットおよびボルトのねじ山に用いるシーラントなど、液体状で適用されることが多く、溶剤の蒸発によって硬化するシーラントを用いて形成されてもよい。
【００７５】
リング２０または３０は、この処理でリングに損傷がない場合はツール上に形成されてもよく、次にファスナ上に滑って移動されてもよい。リング２０または３０は、潤滑素材を直接ファスナに添加することによって形成されてもよい。たとえば、オーバーモールドまたは積層造形によって、手動または自動で液体またはペースト状の組成を蒸着し、ポリマ化または乾燥させ、形成されてもよい。このリングは、ファスナの様々な製造段階で追加されてもよく、場合によっては、ファスナの製造に必要な研磨または機械加工を受けてもよい。
【００７６】
リングの組成および形態、リング２０または３０の厚さおよびファスナ上のリングの位置は、好ましくは、リング２０、３０によって覆われているファスナ１０の表面が、ファスナの嵌合中に、穴の壁と接触する第１の表面ではないようにするのが好ましい。一般に、リング２０または３０の径方向の厚さは、少なくとも０．２ｍｍであり、ファスナが嵌合する際に損傷しないように設計された従来技術の潤滑性薄層の厚さよりもはるかに厚い。
【００７７】
リング２０、３０の最大外径もまた、組み立てられる構造体のすべての要素と締まりばめできるように、ファスナが嵌合する穴の最小直径より大きくなるように選択される。このリングの最大外径は、滑らかな軸部１４の直径以上であってもよい。ただし、リングの最大外径は、本事例では、複雑な非円筒形の穴である、穴の直径より大きく、つまり、少なくともファスナが締まりばめする穴の最小直径よりも大きいものとする。たとえば、この複雑な穴の事例においては、このリングの最大外径は、ファスナ嵌合後に、滑らかな軸部が締まりばめする穴の最大直径より大きい。
【００７８】
図５は、３８．１ｍｍの厚さの構造体に挿入された４つのファスナについて、出願人が行った試験中の挿入力を測定した結果を示す。構造体は、それぞれ１２．７ｍｍの厚さの３つの隣接した層を備える。第１の層Ｓ１はアルミニウム製であり、第２の層は鋼鉄製であり、第３の層Ｓはアルミニウム製である。各ファスナは、１６／３２インチ（１２．７０ｍｍ）の直径を有し、最大張力５６ｋＮに耐えることができ、１５４μｍという高レベルの締まりばめで構造体の穴に挿入される。
【００７９】
ファスナＡは無被覆、未塗装のチタンファスナであり、従来技術のファスナを表す。このファスナは構造体の第２の層Ｓ２にほとんど入らず、それ以上挿入されることはできない。最大挿入力は１５ｍｍ以降に実現する。
【００８０】
ファスナＢはＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣ耐食性被覆で全体を被覆されたチタンファスナであり、欧州特許第２４０６３３６号に記載する従来技術のファスナを表す。このファスナは、構造体の第２の層Ｓ２まで入るが、構造体の第３の層には挿入されることはできない。
【００８１】
ファスナＣはＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣ耐食性被覆で被覆され、ＰＴＦＥリング２０を移行領域に備えるチタンファスナである。ファスナＣは、約４２ｋＮの挿入力で構造体に完全に挿入される。
【００８２】
ファスナＤは、ＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣ耐食性被覆で被覆され、リング３０を備えるチタンファスナである。リング３０は、セチルアルコールおよび油のリング２６を備える。リング２６は、移行領域および滑らかな軸部１４の一部上でＶｉｂｒａｓｅａｌ（登録商標）ポリマの第２のリング２８で覆われる。ファスナＤは、約１９ｋＮの挿入力で構造体に完全に挿入される。
【００８３】
ＣまたはＤの事例では、穴の壁は、リング２０または３０と挿入中ずっと擦れる。リングの素材の性質のため、穴の壁によって、潤滑素材（セチルアルコールまたはＰＴＦＥ）の粒子がはがれ、軸部と穴の壁との間に留まる。ファスナが構造体の厚さを貫通して挿入するにつれて、これらの粒子によって、軸部と穴の壁との間の摩擦力を低く保つことができる。その厚さと組成のため、リング２０または３０は、有意な潤滑性能を移行領域で維持し、挿入段階を通じて、ファスナの基材と構造体の直接的な接触を防ぐ。
【００８４】
出願人は試験中に、犠牲リングを用いることによって、ファスナを構造体内でシールする機能も実施しえることを発見した。具体的には、ファスナＣまたはＤが構造体に挿入されるにつれて、リング２０またはリング３０の第２の層２８は、最大外径において、２つの部分に切断またはせん断される。ファスナＤの事例では、リング２６の素材はつぶされ、リング２８の２つの個別の部分の間に維持される。近位部分は、干渉のため、穴に入ることができず、構造体の外面とファスナの頭部の底面との間に留まる。遠位部分は穴内にあり、リング２６が提供する潤滑剤の保留地となる。潤滑剤は、ねじ部が構造体から再び出るまで穴の壁に堆積する。ファスナがすべて挿入されると、近位リング部はファスナの頭部の底面および構造体の近位外面と接触し、遠位リング部はファスナのねじ部から取り除かれる。
【００８５】
すべての事例において、挿入後の犠牲リングの外径は、挿入前の外径より小さい。締まりばめのレベルや、用いる素材によって、リングは単に摩耗してもよく、または少なくとも２つの部分に切断され、移行領域１６の両側に押し戻されてもよい。このように、挿入後に、押し戻された部分、または少なくともロック部に押し戻された部分を除去することが有利であると証明されえる。リング３０の事例では、ロック部に押し戻されたリング２８の部分を除外し、ペースト状の潤滑素材２６を洗浄することが必要であってもよい。リング２８の部分はその後、たとえば布を用いて、ロック部、ヘッド下部、またはその両方に押し戻される。
【００８６】
図６は、４つの隣接する層を備えるアセンブリに挿入された、３つのファスナに関して、出願人が行った試験中の挿入力を測定した結果を示す。第１の３つの層Ｓ１’、Ｓ２’およびＳ３’は、複合素材製であり、第４の層Ｓ４’はアルミニウム製である。各ファスナＡ’、Ｂ’およびＣの直径は、１６／３２インチ（１２．７０ｍｍ）であり、最大張力５６ｋＮに耐えることができ、８９μｍという中間の締まりばめで構造体の穴に挿入される。
【００８７】
ファスナＡ’はチタンファスナである。その外面は、硫酸陽極酸化を受け、ポリオレフィンおよびポリテトラフルオロエチレンの混合物を備えるＨＩ−ＳＬＩＤＥ（商標）被覆の潤滑層で被覆され、仏国特許出願第３０２６４４６号に記載する従来技術のファスナを表す。このファスナは、ファスナＡの最大挿入力に近い約５２ｋＮの挿入力で構造体に完全に挿入される。
【００８８】
ファスナＢ’は、ＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣ耐食性被覆のベルトを備える無被覆チタンファスナであり、仏国特許第３００８７５４号に記載の従来技術のファスナを表す。このファスナは、約４６ｋＮの挿入力で構造体に完全に挿入される。
【００８９】
ファスナＣ’は、仏国特許第３００８７５４号に記載のＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣ耐食性被覆のベルトを備える無被覆チタンファスナであり、リング３０を備え、本発明の一実施形態によるファスナを表す。このファスナは、ほぼ２１ｋＮの挿入力で構造体に完全に挿入される。
【００９０】
図６の試験では、従前の試験よりも干渉は小さく、ファスナは、従来の試験の素材よりも「柔らかい」素材に挿入される。従来技術のファスナは、したがって、構造体の厚さ全体に入るが、その力のレベルは依然として高く、またはこれらのファスナに許容される力の最大レベルに近いほど高い。
【００９１】
以下のことに留意されたい。図６の曲線では、すべての試験に共通する勾配に続く、最終層を出る際の大きな増加は、引き軸を意図的に破壊するように、ファスナの頭部が表面と接続するときに、ツールを引き出すことに対応する。
【００９２】
図５の曲線ＣおよびＤと、図６の曲線Ｃ’から分かるように、潤滑犠牲リングがあることによって、従来技術のファスナを嵌合するために必要な力と比べて、複層の構造体における高レベルおよび中レベルの干渉の嵌合力を大幅に低減することができる。
【００９３】
洗浄ステップがある場合は、終了後に、ねじまたはカラーをファスナのロック部１８に組み立てて、ファスナの嵌合と構造体の組み立てを完了することができる。犠牲リングが最初に耐食被覆を覆う場合は、このリングは、嵌合で犠牲になり、被覆が腐食することを防ぐ。それによって、被覆は、構造体、ナット、またはファスナ１０の外面と接触する任意の他の要素と接触したときに、耐食機能を完全に実施できる。
【００９４】
嵌合力の減少は、操作者にとって、設置が簡単であり、より軽量なツールを用いることができ、構造体を損傷する危険性が限定されることを意味する。連続した潤滑材を挿入中に維持することによっても、ファスナが構造体に挿入されるとき、およびファスナを除去し、新しいファスナを嵌合する複雑な操作時に、ファスナが破壊することを防ぐ。
【００９５】
本発明によって、また、厚い構造体、または高レベルの干渉を有する構造体、または複層およびチタンまたはステンレス鋼などの「硬質」素材を備える構造体であって、高い摩擦力を生じる不利点を有する構造体に、ファスナを締まりばめとして嵌合させることができる。
【００９６】
もちろん、ファスナの形状は本出願に記載されたものに限定されない。犠牲リング２０または３０は、たとえば、皿頭ではなく突出する頭部、円筒形の滑らかな軸部ではなく先細の滑らかな軸部、ねじ山の代わりにブロック溝を有するファスナ上で用いられてもよい。また、ファスナが引き軸を備えず、および／またはスリーブを備えることも可能である。スリーブの内径は、ファスナが円筒形であれ、または先細であれ、ファスナの軸部の外径より小さく、スリーブの外径は、ファスナをスリーブに嵌合する前の穴の内径より小さい。このようなファスナは、たとえば、出願人の特許仏国特許第２９４６７０７号に記載されている。
【００９７】
さらに、潤滑犠牲リングの別の実施形態が考察されてもよい。たとえば、リングは、多孔質基質を備えていてもよい。その孔は液体、乾燥、または脂肪質の潤滑物質で充填される。挿入時には、基質は摩耗し、潤滑物質が放出される。
【００９８】
多孔質基質構造体を有するリング４０を図８に示す。リング４０は、樹脂の乾燥多孔質基質４２を備える。多孔質基質４２は、液体またはペースト状の油性潤滑剤４４を内包する。乾燥多孔質基質４２は、締まりばめ設置中に容易に圧縮または摩耗され、それによって、設置中にわたって、液体またはペースト状の潤滑剤４４が放出される。図８では、リング４０は滑らかな軸部（１４）、移行部（１６）およびロック部（１８）上に配置されるが、リング４０は、それ以外には、図４Ａ、４Ｂ、４Ｄまたは４Ｅに示すようにリング２０として配置されえる。
【００９９】
リング４０は、たとえば、乾燥させると多孔質基質を形成するように適合される水性樹脂と、油を含む不水溶性の潤滑剤と、水溶性の分散剤とを混合し、次に、このペースト状の組成をファスナに適用することによって得られてもよい。組成は、乾燥に好ましい条件下、たとえば室温に配置され、粘着性のリングを形成する。リングの素材は、主に、３Ｄ構造体を形成するように配置されるポリマと、３Ｄ構造体または基質内に分散状態で内包されて保存される潤滑剤である。リングの素材は、乾燥させると、非常に細かい潤滑剤の塊が埋め込まれる単層の素材を形成する。
【０１００】
多孔質基質を形成するように適合される好ましい水性樹脂は、液体状態で、ＲＶＴブルックフィールド粘度計でＭｏｂｉｌｅ７ニードルを用いて、２０ｒｐｍおよび２５℃で測定し、２００００から５００００Ｃｐの間の粘度を有する。５００００Ｃｐを超えると、樹脂を含む組成は粘性が高くなりすぎることもあり、非常に大型のビードをファスナ上に形成することもある。２００００Ｃｐ未満では、樹脂を含む組成は流度が高くなりすぎることもあり、ファスナ表面の周りを流れて、ペースト状のリングを形成できなくなるため、ファスナへの適用が困難になりえる。
【０１０１】
乾燥後に多孔質基質を形成するように適合される適切な水性樹脂は、アクリルポリマシーラントである。アクリルポリマシーラントは、たとえば、大量処理用途でねじ山シーラントとして用いられるＬＯＣＴＩＴＥ（商標登録）Ｖｉｂｒａ−Ｓｅａｌ５０３シーラントまたはＬＯＣＴＩＴＥ（商標登録）Ｖｉｂｒａ−Ｓｅａｌ５１６シーラントなどである。
【０１０２】
乾燥後に多孔質基質を形成するように適合される別の適切な水性樹脂は、Ｔｅｃｔｏｒｉｕｓ社製のＴｅｃＳｅａｌ（商標登録）５１６である。乾燥後に多孔質基質を形成するように適合される別の適切な水性樹脂は、エポキシポリマ樹脂を備える。
【０１０３】
好ましい不水溶性の潤滑剤は、１０から１００Ｃｓｔの間の粘度を有し、多孔質基質からの潤滑剤の放出性が高まる。
【０１０４】
適切な不水溶性の潤滑剤は合成潤滑油であり、たとえば、機械加工潤滑剤として用いられる、郵便番号１１８０３、ニューヨーク州プレインビュー市所在のＯｒｅｌｕｂｅ社製のＢＯＥＬＵＢＥ（商標登録）７０１０６である。
【０１０５】
別の適切な不水溶性の潤滑剤は鉱物油であり、たとえば、Ｓｈｅｌｌ社製のＡｅｒｏＳｈｅｌｌタービンオイルである。
【０１０６】
好ましい不水溶性の潤滑剤は、不水溶性の潤滑剤の全組成のうち、少なくとも８０重量％の油を備える。
【０１０７】
不水溶性の潤滑剤はまた、第１の不水溶性の潤滑剤および第２の不水溶性の潤滑剤の組み合わせを備えていてもよい。一実施例では、第１の潤滑剤は合成油または鉱物油であり、第２の潤滑剤はセチルアルコールである。
【０１０８】
分散剤は、疎水基および親水基を有する分子を含有する。疎水基は、通常は長鎖炭化水素であり、親油性であり、潤滑油または油に吸引される。親水基は、通常はイオン端であり、水に吸引される。通常、分散剤が水と油の二相混合に追加されると、親水基は油分子に配向し、イオン端は水分子に配向する。十分な分散剤が油と水の混合物に追加されると、分散剤は油を微小液滴にし、水に分散する。分散剤分子は、油分子の周りにシェル状のものを形成し、それによって油と水の二相が一相のみを形成するように見える。分散剤は、一般に、たとえば、海洋に漏れた油を洗浄し、制御するために油性の構成要素を水に乳化するために用いられる。
【０１０９】
出願人は、このような分散剤を、乾燥後に多孔質基質を形成するように適合される水性樹脂と不水溶性の潤滑剤との混合物に追加することを考察した。たとえば、分散剤がこのような潤滑剤を微小液滴にして水性樹脂に分散し、分散剤分子のシェルを潤滑剤の微小液滴の周りに形成する。組成がファスナに適用されると、水は乾燥ステップ中に蒸発する。残存した樹脂分子は、分散剤分子に囲まれた潤滑剤の微小液滴を内包する基質構造体を形成する。
【０１１０】
第１の好ましい水性組成は、以下を備えていてもよい。
−２０容積％から６０容積％の水性樹脂と、
−３５容積％から７５容積％の不水溶性の油性潤滑剤と、
−１容積％から１０容積％の分散剤。
【０１１１】
第２の好ましい水性組成は、以下を備えていてもよい。
−２５容積％から５０容積％の水性樹脂と、
−４５容積％から７０容積％の不水溶性の油性潤滑剤と、
−４容積％から６容積％の分散剤。
【０１１２】
各構成要素の正確な量は、水性樹脂内の水量、または不水溶性の潤滑剤内の油の比率および／または純度などの複数のパラメータに依存する一方、本発明者は各構成要素の割合に関し、複数の要点を発見した。
【０１１３】
組成内の水性樹脂の量が少なすぎると、樹脂は基質を形成できないこともあり、組成の粘度が高すぎたり、または流度が高すぎることもあり、粘着性のリングを形成するために、組成を十分に乾燥させることができないこともある。
【０１１４】
反対に、水性樹脂の量が多すぎる場合、リングは主に、潤滑剤をほとんど含まない樹脂基質となることがあり、ファスナを構造体に挿入する際に、含まれている潤滑剤を十分に放出できないこともある。
【０１１５】
不水溶性の潤滑剤の量が少なすぎる場合、リングは乾燥しすぎることもあり、ファスナが挿入できないこともある。
【０１１６】
反対に、不水溶性の潤滑剤の量が多すぎる場合、液体組成がファスナに適用されるときに、リングが固形化することもあるが、潤滑剤は時間の経過とともに、たとえばファスナの保管中に樹脂基質から漏れることもある。
【０１１７】
潤滑剤の量は、組成の水含有量に比べて少なすぎてはならない。さもないと、非常に小さい潤滑剤の液滴ではなく、潤滑剤の塊が形成されることになりえる。
【０１１８】
別の実施形態では、第３の水性組成は、以下を備えていてもよい。
−１０容積％から６０容積％の水性樹脂と、
−２．５容積％から２０容積％のセチルアルコールと、
−３５容積％から７０容積％の不水溶性の油性潤滑剤と、
−１容積％から１０容積％の分散剤。
【０１１９】
セチルアルコールは室温では固体であるため、セチルアルコールは固体で水性の潤滑剤に追加されてもよく、混合物が液体状態で水性樹脂に追加されるように、混合物をたとえば３５℃と６０℃との間で加熱してもよい。
【０１２０】
第４の好ましい水性組成は、以下を備えていてもよい。
−２５容積％から４５容積％の水性樹脂と、
−２．５容積％から１０容積％のセチルアルコールと、
−４５容積％から７０容積％の不水溶性の油性潤滑剤と、
−５容積％から１０容積％の分散剤。
【０１２１】
図９から１１は、従来技術のファスナと、図８のファスナ１０’’について、出願企業が行った試験中の挿入力を測定した結果を示す。ファスナ１０’’は、異なる仕上げ構成を有し、アルミニウム製の２つの隣接する層Ｓ１、Ｓ２を備える構造体に挿入される。各ファスナ１０’’は、１６／３２インチ（１２．７０ｍｍ）の直径を有し、最大張力５６．５ｋＮに耐えることができ、高レベルの締まりばめと考えれる１３０μｍより大きい高レベルの干渉で構造体の穴に挿入される。
【０１２２】
図９のファスナＡ’’は無被覆、未塗装のチタンファスナであり、従来技術のファスナを表す。このファスナは構造体の第２の層Ｓ２にほとんど入らず、最大挿入力は３４ｍｍ以降に実現するため、それ以上挿入されることはできない。
【０１２３】
図９のファスナＢ’’は無被覆、未塗装のチタンファスナであり、図８に示すリング４０を備える。リングは、合成油、セチルアルコール、分散剤およびアクリルポリマの混合物を備える。ファスナＢ’’は、およそ３８ｋＮの挿入力で構造体に完全に挿入される。
【０１２４】
図１０のファスナＣ’’は、ＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣストライプで被覆されたチタンファスナであり、従来技術のファスナを表す。ファスナＣ’’は、およそ５３ｋＮの挿入力で構造体の２つの層に完全に挿入される。
【０１２５】
図１０のファスナＤ’’は、ＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣストライプで被覆されたチタンファスナであり、図８に示すリング４０を備える。リングは、合成油、分散剤およびアクリルポリマの混合物を備える。ファスナＤ’’は、およそ３９ｋＮの挿入力で構造体に完全に挿入される。
【０１２６】
図１０のファスナＥ’’は、ＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣストライプで被覆されたチタンファスナであり、図８に示すリング４０を備える。リングは、合成油、セチルアルコール、分散剤およびアクリルポリマの混合物を備える。ファスナＥ’’は、およそ３４ｋＮの挿入力で構造体に完全に挿入される。
【０１２７】
図１１のファスナＦ’’は、セチルアルコールに浸漬されたＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣ耐食性被覆で全体を被覆されたチタンファスナであり、従来技術のファスナを表す。このファスナは、３９ｋＮの挿入荷重で構造体に挿入される。
【０１２８】
図１１のファスナＧ’’は、ＨＩ−ＫＯＴＥ（商標）１ＮＣ耐食性被覆で全体を被覆されたチタンファスナであり、図８に示すリング４０を備える。リングは、合成油、セチルアルコール、分散剤およびアクリルポリマの混合物を備える。ファスナＧ’’は、およそ３０ｋＮの挿入力で構造体に完全に挿入される。
【０１２９】
ファスナＢ’’、Ｄ’’、Ｅ’’またはＧ’’の事例では、穴の壁はリング４０と挿入中ずっと擦れる。リングの素材の性質のため、リング自体が圧縮され、液体またはペースト状の液滴として油、または油と潤滑油を放出する。これらの液滴は軸部と穴の壁との間に留まる。ファスナＢ’’、Ｄ’’、Ｅ’’またはＧ’’が構造体の厚さを貫通して挿入するにつれて、これらの液滴によって、軸部と穴の壁との間の摩擦力を低く保つことができる。この組成のため、リング４０は、有意な潤滑性能を移行領域で維持し、挿入段階を通じて、ファスナの基材と構造体の直接的な接触を防ぐ。
【０１３０】
すべての事例において、挿入後の犠牲リングの外径は、挿入前の外径より小さい。締まりばめのレベルや、用いる素材によって、リングは単に摩耗されてもよく、または少なくとも２つの部分に切断され、移行領域１６の両側に押し戻されてもよい。このように、挿入後に、押し戻された部分、または少なくともロック部に押し戻された部分を除去することが有利であると証明されえる。また、その後、ロック部、ヘッド下部、またはその両方にその後押し戻される、ペースト状の潤滑素材を、たとえば布を用いて洗浄することが有利であると証明されえる。
【０１３１】
試験から分かるように、本発明によって、厚い構造体、または高レベルの干渉を有する構造体、または複層およびチタンまたはステンレス鋼などの「硬質」素材を備える構造体であって、高い摩擦力を生じる不利点を有する構造体に、ファスナを締まりばめとして嵌合させることができる。
【０１３２】
本発明は、また、潤滑または耐食被覆をねじの軸部から、および／またはスリーブ付きファスナの場合は、スリーブ内部から除外することも可能である。被覆を除外することによって、特に、航空機のファスナまたは構造体に雷が落ちるときに、雷の電流を流すように、ねじの軸部とスリーブの壁または構造体の壁との間の導電率を改善することができる。
【０１３３】
本発明はまた、完全に、または部分的に被覆されたファスナの安価な代替案である。被覆されたファスナは、未被覆のファスナよりも製造に時間がかかり、被覆の厚さ、一および寸法に関して非常に繊細な公差を満たすために、特殊な技術と技能を必要とすることもある。
【０１３４】
別の実施例では、犠牲リングは、マイクロカプセル化され、１または複数の層に堆積された脂肪質またはペースト状の潤滑粒子と、およびマイクロカプセルがファスナ上の所定の位置に保持され、犠牲リングを構成するバインダとを備えていてもよい。挿入中に、マイクロカプセルは破裂し、潤滑剤が放出される。
【０１３５】
別の実施例では、犠牲リングは、摩擦を受けるように設計される潤滑被覆を備えていてもよい。潤滑被覆は、基質と、基質内に閉じ込められた潤滑粒子とを備える。この種類の被覆は、たとえば、ターボ機械の分野で用いられ、使用時の摩擦を受けるシールを生成する。
【０１３６】
同一のファスナはまた、複数の犠牲リングを備えていてもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１０’’    ：ファスナ
１４        ：軸部
１６        ：移行部
２０        ：リング
２８        ：バルブ
４０        ：リング
４２        ：多孔質基質
４４        ：潤滑剤
５２        ：潤滑剤受け
Ａ’’      ：ファスナ
Ｂ’’      ：ファスナ
Ｃ’’      ：ファスナ
Ｄ’’      ：ファスナ
Ｅ’’      ：ファスナ
Ｆ’’      ：ファスナ
Ｇ’’        ：ファスナ
Ｓ１        ：層
Ｓ２        ：層
【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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