(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピン部材とキーを含む締結システムであって、
前記ピン部材は、細長いシャンク部を含んでおり、前記細長いシャンク部は、第１の端部と、前記第１の端部とは反対側に位置する第２の端部と、前記第２の端部に位置しており、窪み部が形成された端面とを有しており、
前記窪み部は、軸方向に延び、その周辺周りに円周方向に配置され、内側に延びている複数のスプラインを含んでおり、前記複数のスプラインの各々は、第１の支承面と第２の支承面を含んでおり、これら第１の支承面及び第２の支承面の各々は平面部を含んでおり、
前記窪み部は、軸方向に延び、前記周辺周りに円周方向に形成されている複数の凹部を含み、前記複数の凹部の各々は、前記複数のスプラインのうちの対応するペアの間に配置されており、
前記窪み部の前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、第１の角度で方向付けられており、前記第１の角度は、前記ピン部材の前記細長いシャンク部の長手方向軸に沿った中心点から前記ピン部材のそのスプラインの小内径に隣接するその第１の支承面上の第１の点へと延びる半径線から、そのスプラインの第２の支承面へと向かう回転方向に広がって測られ、
前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、第２の角度で方向付けられており、前記第２の角度は、そのスプラインの第１の支承面の反対側であってそのスプラインにおけるその第２の支承面に向かう回転方向に前記半径線から広がって測られ、前記第２の角度は、前記第１の角度よりも大きく、
前記キーは、細長いシャフトを含んでおり、前記細長いシャフトは、第１の端部と、前記細長いシャフトの前記第１の端部とは反対側に位置する第２の端部と、前記細長いシャフトの前記第２の端部に位置するキーヘッドとを有しており、
前記キーヘッドは、その軸方向に延びている複数のスプラインを含んでおり、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々は、第１の支承面と第２の支承面を有しており、これら第１の支承面及び第２の支承面の各々は平面部を含んでおり、前記キーヘッドは、その軸方向に延びている複数の溝を含み、前記複数の溝の各々は、前記キーヘッドの前記複数のスプラインのうちの対応するペアの間に配置されており、
前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、第３の角度で方向付けられており、前記第３の角度は、前記キーヘッドのそのスプラインの大外径に隣接しており、前記キーヘッドのそのスプラインの第１の支承面上にある第１の点へと前記キーの長手方向軸に沿った中心点から延びる半径線から、前記キーヘッドのそのスプラインの前記第２の支承面に向かう回転方向に広がって測られ、
前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、第４の角度で方向付けられており、前記第４の角度は、そのスプラインの第１の支承面の反対側であって前記キーヘッドの前記半径線から前記キーヘッドのそのスプラインのその第２の支承面に向かう回転方向に広がって測られ、前記第４の角度は、前記第３の角度よりも大きく、
前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、前記ピン部材の前記複数のスプラインのうちの対応するスプラインの第１の支承面と係合する形状及び大きさにされ、且つ、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、前記ピン部材の前記複数のスプラインのうちの対応するスプラインにおける第２の支承面と係合する形状及び大きさに形成されていることで、前記キーの前記キーヘッドが前記ピン部材の前記窪み部と嵌合するように構成されている、締結システム。
【請求項２】
前記ピン部材の前記複数のスプラインは６つのスプラインを含んでおり、前記ピン部材の前記複数の凹部は６つの凹部を含んでおり、前記キーの前記複数のスプラインは６つのスプラインを含んでおり、前記キーの前記複数の溝は６つの溝を含んでいる、請求項１に記載の締結システム。
【請求項３】
前記第１の角度と前記第３の角度の各々は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項２に記載の締結システム。
【請求項４】
前記第２の角度と前記第４の角度の各々は、約３０°乃至約３５°の範囲にある、請求項３に記載の締結システム。
【請求項５】
前記ピン部材の前記複数のスプラインは８つのスプラインを含んでおり、前記ピン部材の前記複数の凹部は８つの凹部を含んでおり、前記キーの前記複数のスプラインは８つのスプラインを含んでおり、前記キーの前記複数の溝は８つの溝を含んでいる、請求項１に記載の締結システム。
【請求項６】
前記第１の角度と前記第３の角度の各々は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項５に記載の締結システム。
【請求項７】
前記第２の角度と前記第４の角度の各々は、約４０°乃至約５０°の範囲にある、請求項６に記載の締結システム。
【請求項８】
前記ピン部材の前記複数のスプラインの各々における対応するペアの第１の支承面と第２の支承面は、垂直であり、前記キーの前記複数のスプラインの各々における対応するペアの第１の支承面と第２の支承面は、垂直である、請求項１に記載の締結システム。
【請求項９】
ナットを更に備えており、前記ピン部材の前記細長いシャンク部は、その第２の端部に配置され、複数の雄ねじを有するねじ部を有しており、前記ナットは、前記ピン部材の前記ねじ部に螺合するように構成されている、請求項１に記載の締結システム。
【請求項１０】
前記ナットは、中央に配置されたボアを含んでおり、前記ボアは、前記キーを受け入れる大きさ及び形状にされている、請求項９に記載の締結システム。
【請求項１１】
ピン部材とキーを含む締結システムであって、
前記ピン部材は、細長いシャンク部を含んでおり、前記細長いシャンク部は、第１の端部と、前記第１の端部とは反対側に位置する第２の端部と、前記第１の端部に位置しており、窪み部が形成されたヘッドとを有しており、
前記窪み部は、軸方向に延び、その周辺周りに円周方向に配置され、内側に延びている複数のスプラインを含んでおり、前記複数のスプラインの各々は、第１の支承面と第２の支承面を含んでおり、これら第１の支承面及び第２の支承面の各々は平面部を含んでおり、
前記窪み部は、軸方向に延び、前記周辺周りに円周方向に形成されている複数の凹部を含み、前記複数の凹部の各々は、前記複数のスプラインのうちの対応するペアの間に配置されており、
前記窪み部の前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、第１の角度で方向付けられており、前記第１の角度は、前記ピン部材の前記細長いシャンク部の長手方向軸に沿った中心点から前記ピン部材のそのスプラインの小内径に隣接するその第１の支承面上の第１の点へと延びる半径線から、そのスプラインの第２の支承面へと向かう回転方向に広がって測られ、
前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、第２の角度で方向付けられており、前記第２の角度は、そのスプラインの第１の支承面の反対側であってそのスプラインにおけるその第２の支承面に向かう回転方向に前記半径線から広がって測られ、前記第２の角度は、前記第１の角度よりも大きく、
前記キーは、細長いシャフトを含んでおり、前記細長いシャフトは、第１の端部と、前記細長いシャフトの前記第１の端部とは反対側に位置する第２の端部と、前記細長いシャフトの前記第２の端部に位置するキーヘッドとを有しており、
前記キーヘッドは、その軸方向に延びている複数のスプラインを含んでおり、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々は、第１の支承面と第２の支承面を有しており、これら第１の支承面及び第２の支承面の各々は平面部を含んでおり、前記キーヘッドは、その軸方向に延びている複数の溝を含み、前記複数の溝の各々は、前記キーヘッドの前記複数のスプラインのうちの対応するペアの間に配置されており、
前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、第３の角度で方向付けられており、前記第３の角度は、前記キーヘッドのそのスプラインの大外径に隣接しており、前記キーヘッドのそのスプラインの第１の支承面上にある第１の点へと前記キーの長手方向軸に沿った中心点から延びる半径線から、前記キーヘッドのそのスプラインの前記第２の支承面に向かう回転方向に広がって測られ、
前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、第４の角度で方向付けられており、前記第４の角度は、そのスプラインの第１の支承面の反対側であって前記キーヘッドの前記半径線から前記キーヘッドのそのスプラインのその第２の支承面に向かう回転方向に広がって測られ、前記第４の角度は、前記第３の角度よりも大きく、
前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、前記ピン部材の前記複数のスプラインのうちの対応するスプラインの第１の支承面と係合する形状及び大きさにされ、且つ、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、前記ピン部材の前記複数のスプラインのうちの対応するスプラインにおける第２の支承面と係合する形状及び大きさに形成されていることで、前記キーの前記キーヘッドが前記ピン部材の前記ヘッドの前記窪み部と嵌合するように構成されている、締結システム。
【請求項１２】
前記ピン部材の前記複数のスプラインは６つのスプラインを含んでおり、前記ピン部材の前記複数の凹部は６つの凹部を含んでおり、前記キーの前記複数のスプラインは６つのスプラインを含んでおり、前記キーの前記複数の溝は６つの溝を含んでいる、請求項１１に記載の締結システム。
【請求項１３】
前記第１の角度と前記第３の角度の各々は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項１２に記載の締結システム。
【請求項１４】
前記第２の角度と前記第４の角度の各々は、約３０°乃至約３５°の範囲にある、請求項１３に記載の締結システム。
【請求項１５】
前記ピン部材の前記複数のスプラインは８つのスプラインを含んでおり、前記ピン部材の前記複数の凹部は８つの凹部を含んでおり、前記キーの前記複数のスプラインは８つのスプラインを含んでおり、前記キーの前記複数の溝は８つの溝を含んでいる、請求項１４に記載の締結システム。
【請求項１６】
前記第１の角度と前記第３の角度の各々は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項１５に記載の締結システム。
【請求項１７】
前記第２の角度と前記第４の角度の各々は、約４０°乃至約５０°の範囲にある、請求項１６に記載の締結システム。
【請求項１８】
ナットを更に備えており、前記ピン部材の前記細長いシャンク部は、その第２の端部に配置され、複数の雄ねじを有するねじ部を有しており、前記ナットは、前記ピン部材の前記ねじ部に螺合するように構成されている、請求項１１に記載の締結システム。
【請求項１９】
前記ナットは、中央に配置されたボアを含んでおり、前記ボアは、前記キーを受け入れる大きさ及び形状にされている、請求項１８の締結システム。
【請求項２０】
前記ピン部材の前記複数のスプラインの各々における対応するペアの第１の支承面と第２の支承面は、垂直であり、前記キーの前記複数のスプラインの各々における対応するペアの第１の支承面と第２の支承面は、垂直である、請求項１１に記載の締結システム。
【請求項２１】
細長いシャンク部を含んでいるピン部材であって、
前記細長いシャンク部は、第１の端部と、前記第１の端部とは反対側に位置する第２の端部と、前記第２の端部に位置しており、窪み部が形成された端面とを有しており、
前記窪み部は、軸方向に延び、その周辺周りに円周方向に配置され、内側に延びている複数のスプラインを含んでおり、前記複数のスプラインの各々は、第１の支承面と第２の支承面を含んでおり、これら第１の支承面及び第２の支承面の各々は平面部を含んでおり、
前記窪み部は、軸方向に延び、前記周辺周りに円周方向に形成されている複数の凹部を含み、前記複数の凹部の各々は、前記複数のスプラインのうちの対応するペアの間に配置されており、
前記窪み部の前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、第１の角度で方向付けられており、前記第１の角度は、前記細長いシャンク部の長手方向軸に沿った中心点からそのスプラインの小内径に隣接するその第１の支承面上の第１の点へと延びる半径線から、そのスプラインの第２の支承面へと向かう回転方向に広がって測られ、
前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、第２の角度で方向付けられており、前記第２の角度は、そのスプラインの第１の支承面の反対側であってそのスプラインにおけるその第２の支承面に向かう回転方向に前記半径線から広がって測られ、前記第２の角度は、前記第１の角度よりも大きい、ピン部材。
【請求項２２】
前記複数のスプラインは６つのスプラインを含んでおり、前記複数の凹部は６つの凹部を含んでいる、請求項２１に記載のピン部材。
【請求項２３】
前記第１の角度は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項２２に記載のピン部材。
【請求項２４】
前記第２の角度は、約３０°乃至約３５°の範囲にある、請求項２３に記載のピン部材。
【請求項２５】
前記複数のスプラインは８つのスプラインを含んでおり、前記複数の凹部は８つの凹部を含んでいる、請求項２１に記載のピン部材。
【請求項２６】
前記第１の角度は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項２５に記載のピン部材。
【請求項２７】
前記第２の角度は、約４０°乃至約５０°の範囲にある、請求項２６に記載のピン部材。
【請求項２８】
前記複数のスプラインの各々における対応するペアの第１の支承面と第２の支承面は、垂直である、請求項２１に記載のピン部材。
【請求項２９】
前記細長いシャンク部は、前記第２の端部に配置され、複数の雄ねじを有するねじ部を有しており、ナットが前記ねじ部に螺合するように構成されている、請求項２１に記載のピン部材。
【請求項３０】
細長いシャフトを含むキーであって、
前記細長いシャフトは、第１の端部と、前記第１の端部とは反対側に位置する第２の端部と、前記第２の端部に位置するキーヘッドとを有しており、
前記キーヘッドは、その軸方向に延びている複数のスプラインを含んでおり、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々は、第１の支承面と第２の支承面を有しており、これら第１の支承面及び第２の支承面の各々は平面部を含んでおり、前記キーヘッドは、その軸方向に延びている複数の溝を含み、前記複数の溝の各々は、前記複数のスプラインのうちの対応するペアの間に配置されており、
前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、第１の角度で方向付けられており、前記第１の角度は、そのスプラインの大外径に隣接しており、そのスプラインの第１の支承面上にある第１の点へと前記キーの長手方向軸に沿った中心点から延びる半径線から、そのスプラインの第２の支承面に向かう回転方向に広がって測られ、
前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、第２の角度で方向付けられており、前記第２の角度は、そのスプラインの第１の支承面の反対側であって前記キーヘッドの前記半径線からそのスプラインのその第２の支承面に向かう回転方向に広がって測られており、前記第２の角度は、前記第１の角度よりも大きい、キー。
【請求項３１】
前記複数のスプラインは６つのスプラインを含んでおり、前記複数の溝は６つの溝を含んでいる、請求項３０に記載のキー。
【請求項３２】
前記第１の角度は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項３１に記載のキー。
【請求項３３】
前記第２の角度は、約３０°乃至約３５°の範囲にある、請求項３２に記載のキー。
【請求項３４】
前記複数のスプラインは８つのスプラインを含んでおり、前記複数の溝は８つの溝を含んでいる、請求項３１に記載のキー。
【請求項３５】
前記第１の角度は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項３４に記載のキー。
【請求項３６】
前記第２の角度は、約４０°乃至約５０°の範囲にある、請求項３５に記載のキー。
【請求項３７】
前記複数のスプラインの各々における対応するペアの第１の支承面と第２の支承面は、垂直である、請求項３１に記載のキー。
【請求項３８】
細長いシャンク部を含むピン部材であって、
前記細長いシャンク部は、第１の端部と、前記第１の端部とは反対側に位置する第２の端部と、前記第１の端部に位置しており、窪み部が形成されたヘッドとを有しており、
前記窪み部は、軸方向に延び、その周辺周りに円周方向に配置され、内側に延びている複数のスプラインを含んでおり、前記複数のスプラインの各々は、第１の支承面と第２の支承面を含んでおり、これら第１の支承面及び第２の支承面の各々は平面部を含んでおり、
前記窪み部は、軸方向に延び、前記周辺周りに円周方向に形成されている複数の凹部を含み、前記複数の凹部の各々は、前記複数のスプラインのうちの対応するペアの間に配置されており、
前記窪み部の前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、第１の角度で方向付けられており、前記第１の角度は、前記細長いシャンク部の長手方向軸に沿った中心点からそのスプラインの小内径に隣接するその第１の支承面上の第１の点へと延びる半径線から、そのスプラインの第２の支承面へと向かう回転方向に広がって測られ、
前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、第２の角度で方向付けられており、前記第２の角度は、そのスプラインの第１の支承面の反対側であってそのスプラインにおけるその第２の支承面に向かう回転方向に前記半径線から広がって測られ、前記第２の角度は、前記第１の角度よりも大きい、ピン部材。
【請求項３９】
前記複数のスプラインは６つのスプラインを含んでおり、前記複数の凹部は６つの凹部を含んでいる、請求項３８に記載のピン部材。
【請求項４０】
前記第１の角度は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項３９に記載のピン部材。
【請求項４１】
前記第２の角度は、約３０°乃至約３５°の範囲にある、請求項４０に記載のピン部材。
【請求項４２】
前記複数のスプラインは８つのスプラインを含んでおり、前記ピン部材の前記複数の凹部は８つの凹部を含んでいる、請求項３８に記載のピン部材。
【請求項４３】
前記第１の角度は、約１°乃至約５°の範囲にある、請求項４２に記載のピン部材。
【請求項４４】
前記第２の角度は、約４０°乃至約５０°の範囲にある、請求項４３に記載のピン部材。
【請求項４５】
前記複数のスプラインの各々における対応するペアの第１の支承面と第２の支承面は、垂直である、請求項３８に記載のピン部材。
【請求項４６】
前記細長いシャンク部は、その第２の端部に配置され、複数の雄ねじを有するねじ部を有しており、ナットが前記ピン部材の前記ねじ部に螺合するように構成されている、請求項３８に記載のピン部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本願は、出願人が所有しており、同時係属中の２０１３年１０月１日出願の米国仮特許出願第６１／８８５，２２７「非対称ファスナの窪み部及びキー」に関連しており、その利益を主張する。当該出願の全体は、引用を以て本願明細書の一部となる。
【０００２】
本発明は、ファスナシステムに関しており、より詳細には、嵌合キー又は工具を受けるためのスプライン駆動（spline-drive）非対称窪み部を備えるピン部材を有するファスナシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ファスナには様々な形式があり、例えば、ねじ付きピン又はボルトは、ナットをねじ受けし、又はボアと螺合する。非対称ファスナと工具は、ファスナを緩めるために第１の支承面の組を使用し、ファスナを締めるために第２の支承面の組を利用する。既存の非対称ファスナの問題には、高いフープ応力、ピン部材の伸展、低支承強度と短い寿命、低いトルク容量、及び、ファスナの窪み部における支承歪み（bearing distortion）がある。
【発明の概要】
【０００４】
実施形態では、締結システムは、ピン部材とキーを含んでおり、前記ピン部材は、細長いシャンク部を含んでおり、前記細長いシャンク部は、第１の端部と、前記第１の端部とは反対側に位置する第２の端部と、滑らかな円筒状のシャンク部と、前記第２の端部に位置しており、複数の雄ねじを有するねじ部と、前記第２の端部に位置しており、窪み部が形成された端面と、前記第１の端部に位置するヘッドとを有しており、前記窪み部は、軸方向に延び、円周方向に配置され、その周辺周りに均等に離間し、内側に延びている複数のスプラインを含んでおり、前記複数のスプラインの各々は、第１の支承面と第２の支承面を含んでおり、前記窪み部は、軸方向に延び、円周方向に形成され、前記周辺周りに均等に離間している複数の凹部を含み、前記複数の凹部の各々は、前記複数のスプラインのうちの対応するペアの間に配置されており、前記窪み部の前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、第１の角度で方向付けられており、前記第１の角度は、前記ピン部材の前記細長いシャンク部の中心点から前記ピン部材のそのスプラインの小内径に隣接するその第１の支承面上の第１の点へと延びる半径線から、そのスプラインの第２の支承面へと向かう回転方向に広がって測られ、前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、第２の角度で方向付けられており、前記第２の角度は、そのスプラインにおけるその第２の支承面に向かう回転方向に前記半径線から広がって測られ、前記キーは、細長いシャフトを含んでおり、前記細長いシャフトは、第１の端部と、前記細長いシャフトの前記第１の端部とは反対側に位置する第２の端部と、前記細長いシャフトの前記第２の端部に位置するキーヘッドとを有しており、前記キーヘッドは、その軸方向に延び、その周辺周りに均等に離間している複数のスプラインを含んでおり、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々は、第１の支承面と第２の支承面を有しており、前記キーヘッドは、その軸方向に延び、前記周辺周りに均等に離間している複数の溝を含み、前記複数の溝の各々は、前記キーヘッドの前記複数のスプラインのうちの対応するペアの間に配置されており、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、第３の角度で方向付けられており、前記第３の角度は、前記キーヘッドのそのスプラインの大外径に隣接しており、前記キーヘッドのそのスプラインの第１の支承面上にある第１の点へと前記キーの中心点から延びる半径線から、前記キーヘッドのそのスプラインの前記第２の支承面に向かう回転方向に広がって測られ、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、第４の角度で方向付けられており、前記第４の角度は、前記キーヘッドの前記半径線から前記キーヘッドのそのスプラインのその第２の支承面に向かう回転方向に広がって測られ、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第１の支承面の各々は、前記ピン部材の前記複数のスプラインの各々のうちの対応するスプラインの第１の支承面と係合する形状及び大きさにされ、且つ、前記キーヘッドの前記複数のスプラインの各々における複数の第２の支承面の各々は、前記ピン部材の前記複数のスプラインの各々のうちの対応するスプラインにおける第２の支承面と係合する形状及び大きさに形成されていることで、前記キーの前記キーヘッドが前記ピン部材の窪み部と嵌合するように構成されている。
【０００５】
実施形態では、前記ピン部材の前記複数のスプラインは６つのスプラインを含んでおり、前記ピン部材の前記複数の凹部は６つの凹部を含んでおり、前記キーの前記複数のスプラインは６つのスプラインを含んでおり、前記キーの前記複数の溝は６つの溝を含んでいる。実施形態では、前記第２の角度と前記第４の角度の各々は、約３０°乃至約３５°の範囲にある。
【０００６】
実施形態では、前記ピン部材の前記複数のスプラインは８つのスプラインを含んでおり、前記ピン部材の前記複数の凹部は８つの凹部を含んでおり、前記キーの前記複数のスプラインは８つのスプラインを含んでおり、前記キーの前記複数の溝は８つの溝を含んでいる。実施形態では、前記第１の角度と前記第３の角度の各々は、約１°乃至約５°の範囲にある。実施形態では、前記第２の角度と前記第４の角度の各々は、約４０°乃至約５０°の範囲にある。実施形態では、前記ピン部材の前記複数のスプラインの各々における対応するペアの第１の支承面と第２の支承面は、垂直であり、前記キーの前記複数のスプラインの各々における対応するペアの第１の支承面と第２の支承面は、垂直である。
【０００７】
実施形態では、前記締結システムは、前記ピン部材の前記ねじ部に螺合するように構成されたナットを更に含む。実施形態では、前記ナットは、中央に配置されたボアを含んでおり、前記ボアは、前記キーを受け入れる大きさ及び形状にされている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に基づく締結システムの斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すファスナシステムで使用されるピン部材の底面図である。
【図３】図３は、図１に示すファスナシステムで使用されるファスナキーの側面図である。
【図４】図４は、図１に示すファスナシステムで使用されるファスナキーの斜視図である。
【図５】図５は、図４における細部Ｂの斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは、Ａ−Ａ線に沿って破断して矢印方向から見た、図３に示すファスナキーの断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示すファスナキーの一部の拡大図である。
【図７】図７は、図２に示すピン部材の底面図であり、当該ピン部材と係合している図３乃至図６Ｂのキーの断面が示されている。
【図８】図８は、図１に示す締結システムの断面図であり、ピン部材及びナットがワークピースと係合している。
【図９】図９は、非対称窪み部の形状に重ね合わされた標準的な六角形状を示す。
【図１０】図１０は、別の実施形態のピン部材の底面図である。
【図１１】図１１は、別の実施形態のファスナキーの側面図である。
【図１２】図１２は、Ａ−Ａ線に沿って破断して矢印方向から見た、図１１に示すファスナキーの断面図である。
【図１３】図１３は、図１０に示すピン部材の底面図であり、当該ピン部材と係合している図１１及び図１２のキーの断面が示されている。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照すると、実施形態では、締結システム１０は、ボルト又はピン部材１２（以下、「ピン部材１２」）と、ナット１４と、ファスナ取付具又はファスナキー１６（以下、「キー１６」）とを含む。実施形態では、ピン部材１２は、シャーピン（shear pin）である。実施形態では、ピン部材１２は、滑らかな円筒状のシャンク部２０を有する細長いシャンク部１８と、複数の雄ねじ２４を有するねじ部２２とを含む。実施形態では、ピン部材１２は、一端にてヘッド２６を含み、他端にて、ねじ部２２の端面３０内において中央に位置するように軸方向に沿って形成された内側レンチキャビティ（internal wrench cavity）又は窪み部２８を含む。実施形態では、ナット１４は、中央に位置するボア１５を含む。ボア１５は、その中にキー１６を受け入れる大きさ及び形状にされている。実施形態では、ナット１４は、ピン部材１２の雄ねじ２４と螺合する複数の雌ねじを含む。実施形態では、締結システム１０は、複数のワークピースを互いに固定するように構成されており、ナット１４がピン部材１２にねじ込まれると、複数のワークピースのうちの１つの一方側にあるナット１４と、別のワークピースの反対側にあるピン部材１２の間で圧縮係合がなされる。さらに詳細に以下で説明するように、ピン部材１２の窪み部２８は、キー１６を受け入れて嵌合する大きさ及び形状に構成されている。キー１６は、ドライバーがナット１４を回している間にピン部材１２を動かないように保持する。実施形態では、窪み部２８は、ナット１４を締めるとピン部材１２へと移されるトルクに反作用する。別の実施形態では、窪み部２８は、ピン部材１２のヘッド２６の頂部に形成されてもよい（図示せず）。
【００１０】
図２を参照すると、窪み部２８は、円周方向に配置され、その周辺にて均等に離間しており、内側に延びる複数のスプライン３２と、円周方向に形成され、その周辺にて均等に離間した複数の凹部３４とを含む。実施形態では、複数のスプライン３２は６つのスプラインを含んでおり、複数の凹部３４は６つの凹部を含んでいる。実施形態では、複数のスプライン３２の各々は、第１の支承面３６（時として、「接触フランク（flank）」又は「接触領域」と称する）と、第２の支承面３８とを含む。実施形態では、複数のスプライン３２の各々における第１の支承面３６と第２の支承面３８は、互いにほぼ垂直である。実施形態では、複数の第１の支承面３６の各々は、窪み部２８の径方向に沿った中心線を含む平面に平行であり、第１の支承面３６は、当該平面からオフセットしている。実施形態では、窪み部２８は、以下詳細に説明するキー１６のファスナ係合端の幾何学的形状と一致するような形状及び大きさにされている。
【００１１】
図３乃至図５を参照すると、実施形態では、キー１６は細長いシャフト４０を含み、シャフト４０は、第１の端部４２と、第１の端部４２とは反対側にある第２の端部４４と、シャフト４０の第２の端部４４に位置する円錐台状に形成されたキーヘッド４６とを含んでいる。実施形態では、図５を参照すると、キーヘッド４６は、その軸方向に延びており、その周囲に均等に離間している複数のスプライン４８と、その軸方向に延びており、その周囲に均等に離間している複数の溝５０とを含んでいる。溝５０の各々は、２つのスプライン４８の間に配置されている。実施形態では、複数のスプライン４８と複数の溝５０は、シャフト４０の長手方向軸Ａ−Ａに平行である。実施形態では、複数のスプライン４８は６つのスプラインを含んでおり、複数の溝５０は６つの溝を含んでいる。
【００１２】
図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、実施形態では、キー１６の複数のスプライン４８の各々は、第１の支承面５２（又は接触フランク）と、第２の支承面５４と、キー１６の大外径の一部を形成する外面５６とを含む。実施形態では、第１の支承面５２は、長さＬ（図６Ａ参照）を伴っている。実施形態では、複数の第１の支承面５２の各々は、キー１６の径方向中心線を含む平面に平行であり、第１の支承面５２は、その平面からオフセットしている。実施形態では、複数のスプライン４８のうちの１つにおける第１の支承面５２と、（図６Ａ及び図６Ｂに示すように）それに対して反時計回りに隣接して位置する別のスプライン４８における第２の支承面５４とは、垂直である。実施形態では、複数のスプライン４８のうちの１つにおける第１の支承面５２と、（図６Ａ及び６Ｂに示すように）それに対して反時計回りに隣接して位置する別のスプライン４８における第２の支承面５４とは、アール部（radiused portion）５８によって繋がっている。
【００１３】
実施形態では、特に図６Ｂにて詳細に示されているように、複数のスプライン４８の各々における第１の支承面５２は、角度Ａで方向付けられている。即ち、角度Ａは、半径線Ｒから測られており、当該半径線Ｒは、第１の支承面５２上に位置しており、そのスプライン４８の大外径Ｄ１に隣接して位置する点Ｐへと中心点Ｃから延びている。実施形態では、複数のスプライン４８の各々における第１の支承面５２の角度Ａは、そのスプライン４８の第２の支承面５４に向かう回転方向に半径線Ｒから測られており、また、半径線Ｒから広がっている。角度Ａは、時折負のアンダーカット（undercut）と称される。即ち、第１の支承面５２の角度Ａは、優先方向（preferential direction）（即ち、ピン部材１２にナット１４を締めつけている間にピン部材１２に負荷が加わる方向）と同じ方向に広がっている。実施形態では、角度Ａは、約１度乃至約５°の範囲にある。別の実施形態では、角度Ａは約１°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．５°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．６°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．７°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．８°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．９°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．０°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．１°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．２°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．３°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．４°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．５°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．６°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．７°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．８°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．９°である。別の実施形態では、角度Ａは約３．０°である。
【００１４】
引き続いて図６Ｂを参照すると、複数のスプライン４８の各々における第２の支承面５４は、角度Ｂで方向付けられている。実施形態では、角度Ｂは、そのスプライン４８の第２の支承面５４に向かう回転方向に半径線Ｒから測られる。実施形態では、角度Ｂは、約３０°乃至約３５°の範囲にある。別の実施形態では、角度Ｂは約３０°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３０．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３１°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３１．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３２°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３２．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３３°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３３．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３４°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３４．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約３５°である。
【００１５】
実施形態では、以上に説明したように、ピン部材１２の窪み部２８（即ち、複数のスプライン３２及び複数の凹部３４）は、先に述べたような、第２の端部４４におけるキーヘッド４６の幾何学的形状と同じである（又はほぼ類似する）幾何学的形状を伴っている。実施形態では、ピン部材１２の窪み部２８は、キー１６がピン部材１２と結合するために必要なクリアランス及び許容誤差で、キー１６のキーヘッド４６が嵌まって受け入れるように大きさ及び形状にされている。
【００１６】
図７及び図８を参照すると、実施形態では、ピン部材１２とナット１４がワークピース６０に取り付けられると（図８は、ナット１４とワークピース６０を示している）、キー１６のキーヘッド４６は、ピン部材１２の窪み部２８と嵌合し係合して、ナット１４がドライバ（図示せず）によって捻られる（torqued）際にピン部材１２が回転することを防止する。実施形態では、キー１６は、動力工具に取り付けられてよく、手動取付けにて使用されてもよい。実施形態では、キー１６におけるスプライン４８及び溝５０は夫々、ピン部材１２の窪み部２８における、対応する凹部３４及びスプライン３２と係合する。実施形態では、キー１６が窪み部２８に係合して回される／捻られると、キー１６のスプライン４８における第１の支承面５２の各々は、ピン部材１２の窪み部２８におけるスプライン３２の第１の支承面３６のうちの対応する１つと接触する（図７参照）。実施形態では、第１の支承面３６の各々の長さＬは、そのような接触を維持するのに十分な長さである。実施形態では、キー１６のスプライン４８における第１の支承面５２の各々と、ピン部材１２の窪み部２８のスプライン３２における第１の支承面３６のうちの対応する１つとの間の接触は常に、ピン部材１２とキー１６の間のクリアランスには関係なく、優先方向（締め付け方向）に面対面（face-to-face）でなされる（図７参照）。このような具合に係合させた場合、各スプライン４８の第１の支承面５２の各々における角度Ａに起因して、負の接触角度（優先方向の抑え角（angle of attack））となる。さらに、キー１６が窪み部２８と係合して、トルクが加わると、接触力の半径方向成分は内向きにされる（キー１６は、窪み部２８を内向きに引っ張る）。これにより、窪み部２８に加わるフープ応力が低減され、ピン部材１２の伸展が排除される。このことは、ピン部材１２が、より高いトルクに適応することを可能にするだけでなく、より薄い壁で作られること可能にする。また、キー１６の支承強度が増加し、その耐用年数が長くなる。加えて、窪み部２８の支承歪みが軽減され、その結果、トルク性能が向上する。
【００１７】
非優先方向（緩み方法又は逆方向）にトルクが加わる場合、キー１６のスプライン４８における第２の支承面５４の各々は、ピン部材１２の窪み部２８のスプライン３２における第２の支承面３８のうちの対応する１つに接触し、係合する。実施形態では、そのような接触は、図９に示すように、シックスローブキー（six lobe key）用の六角形のような、又は、エイトローブキー用の二重四角形（double square）のような多角形の形状に合うように構成されてよい。
【００１８】
他の実施形態では、ピン部材１２の窪み部２８とキー１６とは夫々、５、７、８（後述する）、１２のような他の数の非対称スプライン３２及び４８を含んでよい。
【００１９】
図１０乃至図１３は、ピン部材１１２の実施形態とキー１１６の実施形態とを示す。図１０乃至図１３に示された複数の要素は、図１乃至図９に示された実施形態に関連して以上で説明された複数の要素と同一又は実質的に対応する関係にあり、夫々、１００だけ増加させた対応する符号で特定される。特に明記しない限り、図１０乃至図１３に示された実施形態は、図１乃至図９に示された実施形態と同様に構成され、そして、同様に機能する。
【００２０】
図１０を参照すると、実施形態では、ピン部材１１２は、端面１３０に位置する窪み部１２８を含み、円周方向に配置され、その周囲に均等に離間して内側に延びる複数のスプライン１３２と、円周方向に配置され、その周囲に均等に離間して形成された複数の凹部１３４とによって規定される。実施形態では、複数のスプライン１３２は８つのスプラインを含んでおり、複数の凹部１３４は８つの凹部を含んでいる。実施形態では、複数のスプライン１３２の各々は、第１の支承面１３６（時折、「接触フランク」又は「接触領域」と称する）と第２の支承面１３８とを含む。実施形態では、スプライン１３２の各々における第１の支承面１３６と第２の支承面１３８は、互いに略垂直である。さらに詳細に以下で説明するように、実施形態では、窪み部１２８は、キー１１６の端部の幾何学的形状に合うような形状及び大きさにされている。
【００２１】
図１１を参照すると、実施形態では、キー１１６は、細長いシャフト１４０を含み、シャフト１４０は、第１の端部１４２と、第１の端部１４２とは反対側の第２の端部１４４と、シャフト１４０の第２の端部１４４に位置する円錐台状に形成されたキーヘッド４６とを有する。実施形態では、キーヘッド１４６は、その軸方向に延び、その円周面上に均等に離間して配置された複数のスプライン４８と、その軸方向に延び、その円周面上に均等に離間して配置された複数の溝１５０とを含む。溝１５０の各々は、２つのスプライン１４８の間に位置する。実施形態では、スプライン１４８と溝１５０は、シャフト１４０の長手方向軸Ａ−Ａに平行である。実施形態では、複数のスプライン１４８は８つのスプラインを含んでおり、複数の溝１５０は８つの溝を含んでいる。
【００２２】
図１２を参照すると、実施形態では、複数のスプライン１４８の各々は、第１の支承面１５２（又は接触フランク）と、第２の支承面１５４と、キー１１６の大外径の一部を形成する外面１５６とを含む。実施形態では、第１の支承面１５２は長さＬを伴っている。実施形態では、実施形態では、複数のスプライン１４８のうちの１つにおける第１の支承面１５２と、（図１２に示すように）それに対して反時計回りに隣接して位置する別のスプライン１４８における第２の支承面１５４とは、垂直である。実施形態では、複数のスプライン１４８のうちの１つにおける第１の支承面１５２と、（図１２に示すように）それに対して反時計回りに隣接して位置する別のスプライン１４８における第２の支承面１５４とは、アール部１５８によって連続している。
【００２３】
実施形態では、複数のスプライン１４８の各々における第１の支承面１５２は角度Ａで方向付けられている。実施形態では、複数のスプライン１４８の各々における第１の支承面１５２の角度Ａは、上述のように、キー１１６の第１の支承面１５２の角度Ａとして測られる。実施形態では、複数の第１の支承面１５２の各々における角度Ａは、約１°乃至５°の範囲にある。別の実施形態では、角度Ａは約１°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．５°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．６°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．７°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．８°である。別の実施形態では、角度Ａは約１．９°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．０°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．１°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．２°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．３°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．４°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．５°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．６°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．７°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．８°である。別の実施形態では、角度Ａは約２．９°である。別の実施形態では、角度Ａは約３．０°である。
【００２４】
実施形態では、複数のスプライン１４８の各々における第２の支承面１５４は角度Ｂで方向付けられており、角度Ｂは、キー１６の第２の支承面５４の各々における角度Ｂについて上述したように測られる。実施形態では、角度Ｂは約４０°乃至約５０°の範囲にある。別の実施形態では、角度Ｂは約４０°である。別の実施形態では、別の実施形態では、角度Ｂは約４０．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４１°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４１．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４２°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４２．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４３°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４３．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４４°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４４．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４５．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４６°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４６．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４７°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４７．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４８°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４８．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４９°である。別の実施形態では、角度Ｂは約４９．５°である。別の実施形態では、角度Ｂは約５０°である。
【００２５】
図１３を参照すると、実施形態では、ピン部材１１２が取り付けられると（ナットは図示されていない）、ピン部材１１２の窪み部１２８はキー１１６と嵌合し係合して、ナットがドライバ（図１３には図示せず）によって捻られる際にピン部材１１２が回転することを防止する。実施形態では、キー１１６は。動力工具に取り付けられてもよく、手動取付けで使用されてもよい。実施形態では、キー１１６におけるスプライン１４８及び溝１５０は、ピン部材１１２の窪み部１２８における凹部１３４及びスプライン１３２の対応するものと係合する。実施形態では、キー１１６が窪み部１２８に係合して回される／捻られると。キー１１６のスプライン１４８における第１の支承面１５２の各々は、ピン部材１１２の窪み部１２８におけるスプライン１３２の複第１の支承面１３６のうちの対応する１つと接触する。実施形態では、第１の支承面１３６の各々の長さＬは、そのような接触を維持するのに十分な長さである。実施形態では、キー１１６のスプライン１４８における第１の支承面１５２の各々と、ピン部材１１２の窪み部１２８のスプライン１３２における第１の支承面１３６のうちの対応する１つとの間の接触は常に、ピン部材１１２とキー１１６の間のクリアランスには関係なく、優先方向（締め付け方向）に面対面でなされる。このような具合に係合させると、負の接触角度（優先方向の抑え角）となる。さらに、キー１１６が窪み部１２８と係合して、トルクが加わると、接触力の半径方向成分は内向きにされる（キー１１６は、窪み部１２８を内向きに引っ張る）。このことは、窪み部１２８に加わるフープ応力を低減し、ピン部材１１２の伸展を排除する。
【００２６】
非優先方向（緩み方向又は逆方向）にトルクが加わる場合、キー１１６のスプライン１４８における支承面１５４の各々は、ピン部材１１２の窪み部１２８のスプライン１３２における複数の第２の支承面１３８のうちの対応する１つに接触し、係合する。実施形態では、そのような接触は、シックスローブキー用の六角形のような、又は、エイトローブキー用の二重四角形のような多角形の形状に合うように構成されてよい。
【００２７】
本明細書に記載の実施形態は単に例示的なものであること、そして、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更及び修正を行い得ることは理解されるべきである。全てのそのような変更及び修正は、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲に含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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