(57)【要約】  複数のワークピースを締結するためのブラインドファスナを開示する。ブラインドファスナは、いくつかの構成要素と、コアボルトと、本体スリーブ部材およびバックルスリーブ部材を備える。コアボルトは、据え付け工具におけるドライバのヘッドに係合するための工具係合部を備える。バックルスリーブ部材は、ワークピースをともに締結する膨出部を形成するように設計したバックル部分を有する。いくつかの実施形態においては、ブラインド側膨出部の形成を助長するため、バックル部分を局所的に焼鈍する。本体スリーブ部材のヘッドに対する整合回転防止係合部を有するノーズアセンブリもまた開示する。
2010537139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも接近可能側ワークピースおよびブラインド側ワークピースを有する複数のワークピースを締結するため、
細長シャンクを有するコアボルトであって、前記細長シャンクは円筒形のシャンク部分およびネジ付き部分を有し、前記コアボルトは、平滑な前記シャンク部分に隣接する拡大ヘッドおよび前記拡大ヘッドに隣接する工具係合部を有し、前記拡大ヘッドと前記工具係合部との間にブレーク用の首溝を設けた、該コアボルトと、
前記コアボルトの細長シャンク部分に嵌合するよう構成した中空の本体スリーブ部材であって、据え付け工具のノーズと係合するための回転防止係合部である接近可能側端部を有し、またブラインド側テーパ付き端縁を有する、該前記本体スリーブ部材と、
一方の端部にバックル部分を有し、他方の端部に雌ネジのネジ付き部分を有するバックルスリーブ部材であって、前記バックル部分を局所的に焼鈍した、該バックルスリーブ部材と、
を備えるブラインドファスナアセンブリであって、
前記コアボルトの雄ネジのネジ付き部分が前記バックルスリーブの雌ネジに係合し、これにより、据え付け中のコアボルトの回転に応答し、ブラインド側ワークピースに隣接してブラインド側膨出部を形成する、
ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、さらに、前記本体スリーブ部材のブラインド側テーパ付き端部に係合するよう、前記バックルスリーブ部材に導入部分を備えた、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、さらに、前記ブラインド側膨出部の形成を開始する目的のため、前記バックル部分内にナイロンインサートを備えた、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記本体スリーブ部材および前記バックルスリーブ部材を互いに異なる材料で構成した、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記本体スリーブ部材および前記バックルスリーブ部材を同一の材料で構成した、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項６】
請求項４に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記材料をチタンとした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記バックルスリーブ部材のバックル部分は、前記バックルスリーブ部材のネジ付き部分に比べてより減少した壁厚を有する構成とした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記バックルスリーブ部材の前記バックル部分を、膨出部形成を容易にするため局所的に焼鈍した、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項９】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記バックルスリーブ部材の前記平滑部分は、前記ブラインド側膨出部の形成を容易にするため減少した壁厚を得るために段差付き形状とした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記ブラインド側テーパ付き端部には、前記本体スリーブ部材に対する前記バックルスリーブ部材の回転を防止するために複数の刻み目を設けた、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、さらに、前記バックルスリーブ部材のネジ付き区域に複数のディンプルを備えて、これらディンプルにより、前記バックルスリーブ部材のネジと前記コアボルトのネジとの間に摩擦ロックを生じて、使用中の分解を防止するようにした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記コアボルトの工具係合部は、据え付け工具のスプライン付きドライバと係合するためのらせん状スプラインヘッドを有する構成とした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記スリーブにおける前記回転防止係合部は、全体として円形パターンに配列した複数の窪みを備える、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記スリーブにおける前記回転防止係合部は、全体として円形パターンに配列した複数の突起を備える、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記スリーブにおける前記回転防止係合部は、全体として円形パターンに配列した点描状のパターンを備える、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１に記載のブラインドファスナアアセンブリであって、前記スリーブにおける前記回転防止係合部は、全体として円形パターンに配列したスターバースト状のパターンを備える、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記ブレーク用の首溝は、スプライン付きドライバに取り付けた前記据え付け工具の作動中に、前記コアボルト部材のネジを前記スリーブのネジにネジ込むのを容易にするよう、前記スプライン付きドライバを前記スプライン付きヘッドに係合させた状態で前記ファスナに加える相対回転力に応答して、ねじれ剪断で破断するよう構成した、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記ブラインド側膨出部はシャンク直径よりも約１．５倍大きい直径を有する、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、ネジ山がない平面剪断区域で、完全な剪断強度能力を有する、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記据え付け工具は、５°のカッタ角度を有するブレーク用首カッタを使用する、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２１】
少なくとも接近可能側ワークピースおよびブラインド側ワークピースを有する複数のワークピースを締結するため、
細長シャンクを有するコアボルトであって、前記細長シャンクは円筒形のシャンク部分およびネジ付き部分を有し、前記コアボルトは、平滑な前記シャンク部分に隣接する拡大ヘッドおよび前記拡大ヘッドに隣接する工具係合部を有し、前記拡大ヘッドと前記工具係合部との間にフレーム用の首溝を設けた、該コアボルトと、
前記コアボルトの細長シャンク部分に嵌合するよう構成した中空の本体スリーブ部材であって、据え付け工具のノーズと係合するための回転防止係合部である接近可能側端部を有し、またブラインド側テーパ付き端縁を有する、該本体スリーブ部材と、
一方の端部にバックル部分を有し、他方の端部に雌ネジのネジ付き部分を有するバックルスリーブ部材であって、前記バックルスリーブ部材全体を完全に焼鈍して、長いネジ付き部分を有する、該バックルスリーブ部材と、
を備えるブラインドファスナアセンブリであって、
前記コアボルトの雄ネジのネジ付き部分が前記バックルスリーブの雌ネジに係合し、これにより、据え付け中のコアボルトの回転に応答し、ブラインド側ワークピースに隣接してブラインド側膨出部を形成する、
ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２２】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、さらに、前記本体スリーブ部材のブラインド側テーパ付き端部に係合するよう、前記バックルスリーブ部材に導入部分を備えた、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２３】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、さらに、前記ブラインド側膨出部の形成を開始する目的のため、前記バックル部分内にナイロンインサートを備えた、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２４】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記本体スリーブ部材および前記バックルスリーブ部材を互いに異なる材料で構成した、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２５】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記本体スリーブ部材および前記バックルスリーブ部材を同一の材料で構成した、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２６】
請求項２５に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記材料をチタンとした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２７】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記バックルスリーブ部材のバックル部分は、前記バックルスリーブ部材のネジ付き部分に比べてより減少した壁厚を有する構成とした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２８】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記バックルスリーブ部材の前記バックル部分を、膨出部形成を容易にするために局所的に焼鈍した、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項２９】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記バックルスリーブ部材の前記平滑部分は、前記ブラインド側膨出部の形成を容易にするため減少した壁厚を得るために段差付き形状とした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３０】
請求項１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記ブラインド側テーパ付き端部には、前記本体スリーブ部材に対する前記バックルスリーブ部材の回転を防止するために複数の刻み目を設けた、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３１】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、さらに、前記バックルスリーブ部材のネジ付き区域に複数のディンプルを備えて、これらディンプルにより、前記バックルスリーブ部材のネジと前記コアボルトのネジとの間に摩擦ロックを生じて、使用中の分解を防止するようにした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３２】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記コアボルトの工具係合部は、据え付け工具のスプライン付きドライバと係合するためのらせん状スプラインヘッドを有する構成とした、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３３】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記スリーブにおける前記回転防止係合部は、全体として円形パターンに配列した複数の窪みを備える、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３４】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記スリーブにおける前記回転防止係合部は、全体として円形パターンに配列した複数の突起を備える、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３５】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記スリーブにおける前記回転防止係合部は、全体として円形パターンに配列した点描状のパターンを備える、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３６】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記スリーブにおける前記回転防止係合部は、全体として円形パターンに配列したスターバースト状のパターンを備える、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３７】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記ブレーク用の首溝は、前記スプラインドライバに取り付けた前記据え付け工具の作動中に、前記コアボルト部材のネジを前記スリーブのネジにネジ込むのを容易にするよう、前記スプライン付きドライバを前記スプラインヘッドに係合させた状態で前記ファスナに加える相対回転力に応答して、ねじれ剪断で破断するよう構成した、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３８】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記ブラインド側膨出部はシャンク直径よりも約１．５倍大きい直径を有する、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項３９】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、ネジ山がない平面剪断区域で、完全な剪断強度能力を有する、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項４０】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記据え付け工具は、５°のカッタ角度を有するブレーク用首カッタを使用する、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項４１】
請求項２１に記載のブラインドファスナアセンブリであって、前記バックルスリーブ部材全体を完全に焼鈍して、より長いネジ付き部分を有する、ブラインドファスナアセンブリ。
【請求項４２】
少なくとも接近可能側ワークピースおよびブラインド側ワークピースを有する複数のワークピースを締結するための据え付け工具に固定したノーズアセンブリと組み合わせて使用するブラインドファスナであって、前記組み合わせは、
コアボルトを有する前記ブラインドファスナであって、前記コアボルトは細長シャンクを有し、前記細長シャンクは円筒形のシャンク部分およびネジ付き部分を有し、前記コアボルトは、平滑な前記シャンク部分に隣接する拡大ヘッドおよび前記拡大ヘッドに隣接する工具係合部を有し、前記拡大ヘッドと前記工具係合部との間にブレーク用の首溝を設けた、該コアボルトと、
前記コアボルトの細長シャンク部分に嵌合するよう構成した円筒形の本体スリーブ部材であって、据え付け工具のノーズと係合するための回転防止係合部である接近可能側端部を有し、ブラインド側テーパ付き端縁を有する、該本体スリーブ部材と、
一方の端部にバックル部分を有し、他方の端部に雌ネジのネジ付き部分を有するバックルスリーブ部材であって、前記バックル部分を局所的に焼鈍した、該バックルスリーブ部材と、
を有し、
前記コアボルトの雄ネジのネジ付き部分が前記バックルスリーブの雌ネジのネジ付き部分に係合し、これにより、据え付け中のコアボルトの回転に応答し、ブラインド側ワークピースに隣接してブラインド側膨出部を形成するよう構成し、
前記ノーズアセンブリは、内部ボアを有し、前記ノーズアセンブリの一方の端部には前記本体スリーブ部材に配置した回転係合部と係合する整合回転係合部を設け、前記ノーズアセンブリの他方の端部は据え付け工具に取り付けるよう構成し、
そして、内部ボアを有するドライバを設け、前記ドライバの一方の端部は内部ボア内に配置したスプラインを有し、前記スプラインは、前記コアボルトのスプライン付きヘッドに係合して、前記ドライバにより前記ファスナに加える相対回転力に応答して前記コアボルトを前記バックルスリーブにネジ込むことを容易にするよう構成し、また前記ドライバの他方の端部は前記据え付け工具に取り付けるよう構成し、前記ドライバを前記ノーズアセンブリの内部ボア内に配置し、かつ前記ノーズアセンブリに対して前記内部ボア内回転可能に移動できるようにし、
前記整合回転係合部は窪みから外れることなく、前記スリーブ部材を前記据え付け工具の作動中保持する、ブラインドファスナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年８月２０日に出願した米国特許第１１／８４１，８２２号の優先権を主張し、当該特許に言及するため本明細書に全体を組み込む。
【０００２】
複数の工作物を締結するためのブラインドファスナおよび関連する据え付け方法を開示する。より詳細には、コアボルト、本体スリーブ部材およびバックルスリーブ部材を備えるブラインドファスナを開示する。
【背景技術】
【０００３】
ブラインドファスナは、一般的に、これがなければ複数個のワークピースのうちブラインド側における一つのワークピースに接近（アクセス）できないときに、ワークピースをともに締結するのに使用する。末端利用者（エンドユーザー）が接近可能なワークピースを接近可能側ワークピースと称し、末端利用者が接近（アクセス）できないワークピースをブラインド側ワークピースと称する。
【０００４】
ブラインドファスナは航空宇宙産業に広い用途がある。航空宇宙産業での用途においては、本発明によるブラインドファスナ組立体（アセンブリ）を使用して、アルミニウム合金、他の金属合金、複合材、またはそれらの任意な組み合わせにより形成したワークピースを締結することができる。
【０００５】
現在、多数のタイプのブラインドファスナが航空宇宙産業で使用されている。これらファスナのいくつかは、製造が非効率かつ高価である。さらに、航空宇宙産業で使用される製品には常に重量の制限がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、より多様なタイプの材料に適合するブラインドファスナを得る必要がある。さらに、ブラインドファスナの製造の効率性および費用効率を増大させるブラインドファスナを得る必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様として、少なくとも接近可能側ワークピースおよびブラインド側ワークピースを有する複数のワークピースを締結するためのブラインドファスナアセンブリを開示する。コアボルト、本体スリーブ部材、およびバックルスリーブ部材により構成するブラインドファスナを開示する。
【０００８】
典型的態様においては、コアボルトは、円筒形のシャンク部分およびネジ付き部分を有する細長シャンクを備える。コアボルトの一方の端部には、円筒形のシャンク部分に隣接する拡大ヘッドを設ける。拡大ヘッドに隣接する工具係合部を、コアボルトに設け、拡大ヘッドと工具係合部との間をブレーク用の首溝で連結する。いくつかの典型的実施形態において、工具係合部は、据え付け工具の整合するスプライン付きドライバと係合するらせん状スプライン付きヘッドを備える。
【０００９】
他の態様においては、中空円筒の本体スリーブ部材はコアボルトの細長シャンク部分に嵌合するよう構成する。本体スリーブ部材は、据え付け工具のノーズと係合するよう構成した回転防止パターンを有する接近可能側端縁と、ブラインド側端縁とを備える。典型的実施形態においては、スリーブにおける回転防止パターンは、全体として円形パターン状に配列した複数の窪みを備える。
【００１０】
別の態様においては、バックルスリーブ部材は、その外方端部に雌ネジを、他方の端部にバックル部分を有する。平滑なスリーブ内面をバックル部分と雌ネジのネジ付き部分との間に延在させる。
【００１１】
別の態様においては、バックルスリーブ部材のバックル部分はブラインド側ワークピースに隣接して、ファスナのコアボルトに付与する回転力に応答して、複数のワークピースを締結するために、膨出部として変形する。別の態様においては、スリーブのバックル分を、膨出部形成を容易にするために、局所的に焼鈍する。
【００１２】
他の典型的実施形態においては、バックルスリーブ部材のバックル部分は、バックルスリーブ部材のネジ付き部分の厚さと比較して、減少した壁厚を有する。別の実施形態においては、バックルスリーブ部材の平滑部分は、より薄い壁厚のスリーブを得るために、ネジ付き部分から、膨出部形成を容易にするためにブラインド側ワークピースに隣接するスリーブ部分にかけて、段差を付ける。
【００１３】
別の態様においては、本体スリーブ部材は、バックルスリーブ部材と回転防止形状で連結する。典型的実施形態においては、本体スリーブ部材のブラインド側テーパ付き端部と係合するために、バックルスリーブ部材に、導入部分を設ける。ブラインド側テーパ付き端部はバックルスリーブ部材に対して、本体スリーブ部材が回転することを防ぐために、複数の刻み目を設けることができる。
【００１４】
別の態様においては、バックルスリーブ部材のバックル部分内に設けるナイロンインサートは、ブラインド側の膨出部形成を容易にするために役立つ。
【００１５】
別の態様においては、本体スリーブ部材およびバックルスリーブ部材を異なる材料で構成する。他の実施形態においては、本体スリーブ部材およびバックルスリーブ部材を同一材料で構成する。典型的実施形態においては、本体スリーブの材料をチタンとする。
【００１６】
他の態様では、バックルスリーブ部材の本体に配置した複数のディンプルは、バックルスリーブ部材の部分をコアボルトにロックする。
【００１７】
別の態様においては、ブラインドファスナと併用する据え付け工具のためのノーズアセンブリを開示する。ノーズアセンブリの一方の端部には、本体スリーブ部材と係合する整合回転係合部を設ける。ノーズアセンブリの他方の端部は、据え付け工具に取り付けるよう構成する。
【００１８】
据え付け工具は内部ボア内のドライバとし、ドライバの一方の端部は、内部ボアの一部に、コアボルト部材のスプライン付きヘッドに係合するように配置したスプラインを設けたものとして構成し、ドライバに係合するファスナに付与する相対回転力に応答して、バックルスリーブに対するコアボルトのネジ込みを容易にするようにし、ドライバの他方の端部は据え付け工具に取り付けるよう構成し、ドライバをノーズアセンブリの内部ボア内に配置し、ノーズアセンブリに対して内部ボア内で回転可能に移動できるようにする。
【００１９】
典型的実施形態においては、複合ノーズアセンブリは、据え付け工具の作動中に窪みから外れることなく、本体スリーブ部材を保持する整合回転係合部を有する。
【００２０】
本開示の他の目的、特徴、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲により明らかとなるであろう。
【００２１】
本発明の上述の態様および利点は、添付図面につき行う以下の詳細な説明を参照することで、明らかになり理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】複数のワークピース内における互いに整列する開口にファスナを挿入した後のファスナの構成要素を示す、ファスナの部分断面図である。
【図２】ファスナの要素を示す、ファスナの分解部分断面図である。
【図３ａ】スリーブ部分の等角図である。
【図３ｂ】スリーブ部分の等角図である。
【図３ｃ】スリーブ部分の部分断面図である。
【図３ｄ】スリーブ部分の等角図である。
【図３ｅ】スリーブ部分の等角図である。
【図３ｆ】スリーブ部分の等角図である。
【図４】本発明のコアボルト示す図である。
【図５】本発明のバックルスリーブおよびナイロンインサート示す図である。
【図６】複数のワークピースにおける互いに整列する開口にファスナを挿入して据え付けた後のファスナの構成要素を示す、ファスナの部分断面図である。
【図７】複数のワークピースにおける互いに整列する開口にファスナを挿入した後のファスナの構成要素を示す、ファスナおよびノーズアセンブリの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
接近可能側ワークピースおよびブラインド側ワークピースを有する複数のワークピースを固定するためのブラインドファスナ１０を開示する。ブラインドファスナ１０は少なくともコアボルト１２、本体スリーブ部材１４およびバックルスリーブ部材１６を備える。
【００２４】
ファスナ１０のコアボルト１２は、互いに固定すべき接近可能側ワークピース２４およびブラインド側ワークピース２６の１対のワークピースにおける互いに整列する開口２０および２２に貫通する細長シャンク１８を有する。細長シャンクは平滑部分３２およびシャンクの一方の端におけるネジ付き部分２８を有する。シャンク１８のネジ付き部分２８は、このネジ付き部分２８に隣接するシャンク１８の平滑部分３２の直径と同様な直径を有する。コアボルト１２には、平滑部分３２に隣接するヘッド３４を設ける。
【００２５】
様々な構成をコアボルト１２のヘッド３４に用いることができる。図４に示すように、コアボルトのヘッドはテーパ付き部分および突出ヘッドを有する。他の実施形態においては、ヘッド３４は截頭円錐形状とし、また本体スリーブ１４のヘッドの皿穴内に埋没させる。
【００２６】
ヘッド３４に隣接して、コアボルト１２の一部を形成する工具係合部分３８を設け、この工具係合部分３８はスプラインまたはネジ４０を有し、据え付け工具に取り付ける適切なドライバが係合できるようにする。ヘッド３４と工具係合部分３８との間にブレーク用の首溝４１を設け、この首溝４１は、コアボルト１２の最も脆弱な部分を画定し、据え付け中にファスナ１０のヘッド３８に加える回転力に応答する、ねじり剪断により破断するよう構成する。したがって、コアボルト１２は、ファスナ１０の据え付け後に接近可能側ワークピースに対して同一平面を付与する。
【００２７】
典型的な実施形態においては、本体スリーブ部材１４は平滑な外面を有する円筒形状であり、ワークピース２４および２６における整列した孔に対して僅かなクリアランスを有して嵌合する。本体スリーブ部材１４はコアボルト１２を収容する軸線方向貫通孔を有する。本体スリーブ部材１４の一方の端部にヘッド４８を設け、他方の端部にはテーパ付きのブラインド側端部４２を設け、このブラインド側端部４２は刻み目付き外面４４を有する。本体スリーブ部材１４の刻み目付き外面４４はバックルスリーブ部材１６との接触を維持し、また据え付け中における共回りを防ぐ。
【００２８】
本体スリーブ部材１４のヘッド部分の外側端部には、据え付け工具のノーズ５８の対応する回転防止係合パターン部分を収容可能に構成して配置した回転防止パターン５４を設ける。回転防止係合パターン部分５４は据え付け工具のノーズにおける対応する回転防止パターンと相互作用して係合して、ブラインドファスナ１０の据え付け中における本体スリーブ部材１４の回転を防ぐ。
【００２９】
本体スリーブ部材１４の外側端部に、環状であり外方に対面する着座部３６を設け、この着座部はコアボルト１２のヘッド３４を収容するよう構成する。図示の特別な構成においては、ヘッド３４は截頭円錐形状であり、着座部３６は補完形状の皿穴にし、これによりコアボルト１２のヘッドがスリーブ１４の皿穴内に埋没する。着座部３６は、コアボルトの突出ヘッドに整合する円筒状部分、およびコアボルト１２のヘッドにおけるテーパ付き部分に整合するテーパ付き部分９８としてテーパを付けたポケット窪み９６を有する。ボルトおよびスリーブ用に他の従来のヘッドタイプも使用することができる。
【００３０】
バックルスリーブ部材１６には、雌ネジのネジ付き部分３０をバックルスリーブ部材１６の外方またはブラインド側の端部に設け、このネジ付き部分３０は、コアボルト１２のネジ付き部分２８にネジ係合するよう構成する。ネジ付き部分３０に隣接して内面平滑部分１７を設け、この内面平滑部分１７はバックルスリーブ部材１６の端部の導入テーパ部まで延在する。ネジ付き部分３０は、バックルスリーブ部材１６の内部平滑部分１７よりも大きな厚みを有する。一つの典型的な実施形態においては、平滑部分の厚さ部分にはブラインド側ワークピース２６の外側面に隣接する位置５０に段差部４８を設け、バックルスリーブ部材１６のためのバックル部分を生ずる。このような位置５０に、バックルスリーブ部材１６のバックル部分の壁厚は、スリーブ部材１４の導入テーパ部分２３に達するまではほぼ一定に維持する。
【００３１】
バックルスリーブ部材１６のバックル部分４４は局所的に焼鈍（アニール）することで、膨出部５２の形成を容易にする。バックルスリーブ部材１６のバックル部分４４を加熱処理し、これによりその区域における強度および硬度を低下させる材料の構造変化を生ずる。典型的実施形態においては、バックルスリーブ部材１４のバックル部分４４を、誘導加熱により局所的に焼鈍し、この焼鈍は、バックル部分を加熱コイル内に約３分間配置することり行う。強度が低下した結果として、バックルスリーブ部材１６のバックル部分４４は、据え付け中に膨出部５２として変形する。
【００３２】
他の実施形態においては、バックルスリーブ部材１６を完全に焼鈍する。この実施形態においては、バックルスリーブ部材１６に長いネジ付き部分を設け、これにより焼鈍過程により生ずるネジ付き部分の強度低下を補償する。
【００３３】
他の典型的実施形態では、薄い壁厚を有する段差付きのバックル部分４８は、ファスナ１０のグリップ範囲のほぼ全体にわたりブラインド側ワークピース２６に対して、膨出部５２の形成を容易にする。他の実施形態においては、バックルスリーブ部材１６のバックル部分４４は、バックルスリーブ部材１６の平滑部分１７の厚みと比較して、減少した壁面厚さを有する。
【００３４】
典型的実施形態においては、ナイロンインサート９０をバックルスリーブ部材１６のバックル部分４４に挿入する。典型的実施形態においては、ナイロンインサート９０はブラインド側膨出部５２の形成開始を容易にするのに役立つ。
【００３５】
バックルスリーブ部材１６は、バックルスリーブ部材のヘッドに導入部分２３をさらに備えることができる。本体スリーブ部材１４の刻み目付き部分４４は、本体スリーブ部材をバックルスリーブ部材に接続するために導入部分２３と係合する。
【００３６】
一つの典型的実施形態においては、本体スリーブ部材１４のヘッドにある回転防止係合パターン５４は、スリーブのヘッドに形成した複数の窪みを備える。好適には、窪み５５はブラインド側ワークピースに向かって後方に傾斜させ、比較的浅くする。くぼみ５５の比較的浅い構造は、先行技術のブラインドファスナで使用される深い窪みのように、本発明のスリーブ１４を著しく脆弱化するものではない。複数の窪み５５を、スリーブ１４のヘッド４２に、ほぼ円形に配列する。円形配列は十字窪みを用いることによりヘッド４２を脆弱化しないという点で、円形配列は特に有利である。代替案として、窪み５５は任意の構造で形成することができ、この場合、スリーブ１４のヘッド４２が整合する回転防止係合部５６とに係合できるようにする。例えば、窪み５５は、ノーズ５８の整合回転防止係合部５６が整合構成を有する限り、六角形、四角形、プラス穴構造またはマイナス穴構造の配向とすることができる。
【００３７】
他の実施形態において、本体スリーブ部材１４のヘッドに形成した複数の突起５７を、工具６０のノーズにおける複数の窪みと係合するようにする。他の実施形態においては、１組の傾斜平面５９の半径方向セットを、本体スリーブ部材の回転を防止するために使用することができる。さらに他の実施形態においては、本体スリーブ部材１４のヘッドにおけるパターンは、摩擦を生ずるスターバースト状または点描状のパターンとすることができる。ブラインドファスナの据え付け中、本体スリーブ部材１４の回転を防止するために据え付け工具６０のノーズ上における対応する回転防止要素と相互作用して係合する任意の摩擦回転防止パターン５４を使用することができる。
【００３８】
図示のように、ブラインドファスナ１０はせん断面区域内にネジ付き部分を持たず、当該区域は、少なくとも接近可能側ワークピースおよびブラインド側ワークピースを有する複数のワークピース２４,２６にわたる区域を構成する。したがって、完全なせん断強度を持つ構造のブラインドファスナ１０を生じ、あたかも中実ファスナであるかのように、より強固なファスナを得る。さらに、このブラインドファスナは高いレベルの予負荷を生ずる。
【００３９】
ファスナを据え付けるために、ブラインドファスナ１０はまず組み立てなければならない。次に、コアボルトをバックルスリーブ部材１６のネジ付き部分にネジ係合させる。据え付けるファスナを準備するために、つぎに、バックルスリーブ部材１６の本体にディンプル（凹み）を付け、このディンプルは、バックルスリーブ部材１６の本体外面における小さい部分に、コアボルト１２に向かうよう物理的に変形させる。ディンプル８１は、バックルスリーブ部材１６のごく一部の材料を、コアボルト１２に向けて変位させ、据え付け後の振動による緩みを防止するために十分な係合を生ずる。典型的実施形態においては、ディンプル８１はバックルスリーブの外面上であって、コアボルト１２とネジ係合する部分に隣接する位置でバックルスリーブ部材１６に設ける。
【００４０】
この組み立てたファスナ１０を使用して、複数のワークピース２４および２６を固定する。ファスナ１０をワークピース２４および２６における互いに整列する開口２０および２２に挿入し、この場合、スリーブ１４のヘッド４２が接近可能側ワークピース２４の外面に着座し、またスリーブ１４のネジ付き部分の一部がワークピース２６から外方に突出し、かつブラインド側ワークピース２６の外面に隣接する。
【００４１】
ノーズアセンブリ６０を有する回転式据え付け工具を使用して、ファスナ１０を据え付ける。コアボルト１２のスプラインまたはネジ４０は、ドライバ６２の補完的なスプラインまたはネジ７２に係合する。工具を作動させる際に、ドライバ６２はノーズ５８のボア６８内で回転駆動され、一方ノーズ５８はドライバ６２に対して静止状態に保持する。コアボルト１２とノーズアセンブリ６０との間のスプライン接続により、工具の作動中にノーズアセンブリをファスナ１０方向に引っ張り、整合する回転防止係合部５６と窪み５４との適切な連結を確かにし、またファスナ１０の膨出部５２を効率的に形成するようコアボルト１２に回転トルクを加える。ヘッド３８の軸線方向への相対移動により、スプラインを持たないドライバ６２の内部ボア７０内へエジェクタ６４を押し込み、図７に示すようにばね６６を圧縮する。コアボルト１２に回転トルクを加えて、相対的な軸線方向力を据え付け工具が作動する間ノーズアセンブリに加えるとき、ノーズ５８の整合回転防止係合部５６はスリーブ１４の回転防止係合パターン５４と係合して、スリーブ１４がノーズ５８に対して回転するのを防止する、すなわちノーズ５８を回転駆動するドライバ６２に対して静止状態に保持する。さらに、ブラインド側ワークピース２６に向けて整合回転防止係合部５６およびノーズ５８を押し付けることにより、ファスナ１０の据え付け中に、回転防止係合部５４のカム作用からノーズ５８が外れることを防止する。
【００４２】
据え付け工具がコアボルト１２を回転し、本体スリーブ部材１４およびバックルスリーブ部材１６を固定するが、ノーズ５８の整合回転防止係合部５６によりスリーブ１４のヘッド４２が磨耗したり傷がついたりしないことは重要である。ファスナ１０を据え付ける間の摩擦接合を維持する係合のおかげで、本体スリーブ部材１４のノーズ５８に対するスリップは起こらない。このことはカム作用のために本体スリーブ部材１４とノーズ５８の間に、着実および予測可能な結果を得て、スリップを生じない。
【００４３】
据え付け工具により加える据え付け負荷は、コアボルト１２をバックルスリーブ部材に一層ネジ込み、同時にバックルスリーブ部材のネジ付き部部分３０と比較して壁厚さが減少したバックルスリーブ部材１６の部分を変形し、ブラインド側ワークピース２６の外面に隣接して図７に示すような膨出部５２を形成する。膨出部５２を完全に形成したとき、コアボルトのこれ以上の回転をやめる。典型的実施形態においては、ブラインド側膨出部はシャンク直径より１．５倍大きい直径を有する。ナイロンインサート９０もまた膨出部５２の一部となる。
【００４４】
この時点で、コアボルト１２にねじり荷重を生じ、ブレーク用の首溝４１がねじり剪断により破断し、図６に示すようにヘッド３８を切り離す。この時点で、バネ６６はエジェクタ６４に対して力を加えて、ノーズアセンブリ６０から切り離したヘッド３８を押し出す。第１直径部７８は、スプライン７２に配置する内部ボア７０よりも大きい直径を有して、ファスナ１０を据え付けた後もエジェクタ６４は内部ボア内にとどまる。図６に示すように、ヘッド３８はヘッド４２になんら損傷を与えることなく、コアボルト１２から切り離す。
【００４５】
据え付け工具は、５°のカッタ角度および尖鋭部８７を有する首折カッタを使用する。カッタの尖鋭部８７は、破断面を生ずる。従来は、ラジアスカッタをカッタとして使用して、０．００５〜０．０２０インチの高さの破断表面を形成する。対照的に、本発明の据え付け工具によれば、コアボルト１２の残部は本体スリーブ部材１４のヘッド４２の外面とほぼ同一平面をなす。
【００４６】
本発明のブラインドファスナおよび据え付け工具は、適合性がよく、極めてユーザーフレンドリな（ユーザが扱い易い）据え付け工具システムである。ノーズおよび本体スリーブ部材は回転方向の工具調整を必要とせず、工具のカムの外れ、およびこれに関連する誤動作がなく、自動的に確実な工具係合を生ずるよう作用する。手動の据え付けに加えて、ロボットフレンドリな（ロボットが扱い易い）締結システムを使用して、ファスナを据え付けることができる。
【００４７】
複数の構成要素を有するファスナを設けることにより、ファスナはより多用途向けに使用できる。個々の構成要素のための材料は異なる材料であってよい。このことはファスナをより多用途向けにし、複合材料、チタンおよび他の材料を含む異なる材質のワークピースにも適用可能である。
【００４８】
いくつかの実施形態では、コアボルトをチタンにより構成することができ、本体スリーブ部材およびバックルスリーブ部材をＡ−２８６ニッケル合金により構成することができる。さらに他の実施形態においては、ファスナのバックルスリーブ部材を市販の純チタンで構成することができる。この実施形態においては、市販の純チタンの使用によって、より大きな膨出部直径を生ずる。さらに他の典型的実施形態においては、ブラインドファスナはすべてをチタンで構成することができる。チタンを使用してファスナ全体を製造することは、ファスナをより軽量にして、航空宇宙産業で広く使用することができる。
【００４９】
上述の説明は多くの特別な実施例を含んでいるが、本発明の範囲を制限するもではなく、むしろ実施形態の実施例としてみなすべきである。本明細書に記載したブラインドファスナおよび使用法は、開示した異なる種類または実施形態の任意の組み合わせを含む。したがって、本発明の範囲を上記の説明によりなんら制限する意図はない。特許請求の範囲における様々な要素および特許請求の範囲自体は、請求項を含む本発明の手順に従って、任意の組み合わせを複合することができる。
【図１】
2010537139.tif 000003
【図２】
2010537139.tif 000004
【図３ａ】
2010537139.tif 000005
【図３ｂ】
2010537139.tif 000006
【図３ｃ】
2010537139.tif 000007
【図３ｄ】
2010537139.tif 000008
【図３ｅ】
2010537139.tif 000009
【図３ｆ】
2010537139.tif 000010
【図４】
2010537139.tif 000011
【図５】
2010537139.tif 000012
【図６】
2010537139.tif 000013
【図７】
2010537139.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月20日(2010.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年８月２０日に出願した米国特許第１１／８４１，８２２号の優先権を主張し、当該特許に言及するため本明細書に全体を組み込む。
【０００２】
複数の工作物を締結するためのブラインドファスナおよび関連する据え付け方法を開示する。より詳細には、コアボルト、本体スリーブ部材およびバックルスリーブ部材を備えるブラインドファスナを開示する。
【背景技術】
【０００３】
ブラインドファスナは、一般的に、これがなければ複数個のワークピースのうちブラインド側における一つのワークピースに接近（アクセス）できないときに、ワークピースをともに締結するのに使用する。末端利用者（エンドユーザー）が接近可能なワークピースを接近可能側ワークピースと称し、末端利用者が接近（アクセス）できないワークピースをブラインド側ワークピースと称する。
【０００４】
ブラインドファスナは航空宇宙産業に広い用途がある。航空宇宙産業での用途においては、本発明によるブラインドファスナ組立体（アセンブリ）を使用して、アルミニウム合金、他の金属合金、複合材、またはそれらの任意な組み合わせにより形成したワークピースを締結することができる。
【０００５】
現在、多数のタイプのブラインドファスナが航空宇宙産業で使用されている。これらファスナのいくつかは、製造が非効率かつ高価である。さらに、航空宇宙産業で使用される製品には常に重量の制限がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、より多様なタイプの材料に適合するブラインドファスナを得る必要がある。さらに、ブラインドファスナの製造の効率性および費用効率を増大させるブラインドファスナを得る必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様として、少なくとも接近可能側ワークピースおよびブラインド側ワークピースを有する複数のワークピースを締結するためのブラインドファスナアセンブリを開示する。コアボルト、本体スリーブ部材、およびバックルスリーブ部材により構成するブラインドファスナを開示する。
【０００８】
典型的態様においては、コアボルトは、円筒形のシャンク部分およびネジ付き部分を有する細長シャンクを備える。コアボルトの一方の端部には、円筒形のシャンク部分に隣接する拡大ヘッドを設ける。拡大ヘッドに隣接する工具係合部を、コアボルトに設け、拡大ヘッドと工具係合部との間をブレーク用の首溝で連結する。いくつかの典型的実施形態において、工具係合部は、据え付け工具の整合するスプライン付きドライバと係合するらせん状スプライン付きヘッドを備える。
【０００９】
他の態様においては、中空円筒の本体スリーブ部材はコアボルトの細長シャンク部分に嵌合するよう構成する。本体スリーブ部材は、据え付け工具のノーズと係合するよう構成した回転防止パターンを有する接近可能側端縁と、ブラインド側端縁とを備える。典型的実施形態においては、スリーブにおける回転防止パターンは、全体として円形パターン状に配列した複数の窪みを備える。
【００１０】
別の態様においては、バックルスリーブ部材は、その外方端部に雌ネジを、他方の端部にバックル部分を有する。平滑なスリーブ内面をバックル部分と雌ネジのネジ付き部分との間に延在させる。
【００１１】
別の態様においては、バックルスリーブ部材のバックル部分はブラインド側ワークピースに隣接して、ファスナのコアボルトに付与する回転力に応答して、複数のワークピースを締結するために、膨出部として変形する。別の態様においては、スリーブのバックル分を、膨出部形成を容易にするために、局所的に焼鈍する。
【００１２】
他の典型的実施形態においては、バックルスリーブ部材のバックル部分は、バックルスリーブ部材のネジ付き部分の厚さと比較して、減少した壁厚を有する。別の実施形態においては、バックルスリーブ部材の平滑部分は、より薄い壁厚のスリーブを得るために、ネジ付き部分から、膨出部形成を容易にするためにブラインド側ワークピースに隣接するスリーブ部分にかけて、段差を付ける。
【００１３】
別の態様においては、本体スリーブ部材は、バックルスリーブ部材と回転防止形状で連結する。典型的実施形態においては、本体スリーブ部材のブラインド側テーパ付き端部と係合するために、バックルスリーブ部材に、導入部分を設ける。ブラインド側テーパ付き端部はバックルスリーブ部材に対して、本体スリーブ部材が回転することを防ぐために、複数の刻み目を設けることができる。
【００１４】
別の態様においては、バックルスリーブ部材のバックル部分内に設けるナイロンインサートは、ブラインド側の膨出部形成を容易にするために役立つ。
【００１５】
別の態様においては、本体スリーブ部材およびバックルスリーブ部材を異なる材料で構成する。他の実施形態においては、本体スリーブ部材およびバックルスリーブ部材を同一材料で構成する。典型的実施形態においては、本体スリーブの材料をチタンとする。
【００１６】
他の態様では、バックルスリーブ部材の本体に配置した複数のディンプルは、バックルスリーブ部材の部分をコアボルトにロックする。
【００１７】
別の態様においては、ブラインドファスナと併用する据え付け工具のためのノーズアセンブリを開示する。ノーズアセンブリの一方の端部には、本体スリーブ部材と係合する整合回転係合部を設ける。ノーズアセンブリの他方の端部は、据え付け工具に取り付けるよう構成する。
【００１８】
据え付け工具は内部ボア内のドライバとし、ドライバの一方の端部は、内部ボアの一部に、コアボルト部材のスプライン付きヘッドに係合するように配置したスプラインを設けたものとして構成し、ドライバに係合するファスナに付与する相対回転力に応答して、バックルスリーブに対するコアボルトのネジ込みを容易にするようにし、ドライバの他方の端部は据え付け工具に取り付けるよう構成し、ドライバをノーズアセンブリの内部ボア内に配置し、ノーズアセンブリに対して内部ボア内で回転可能に移動できるようにする。
【００１９】
典型的実施形態においては、複合ノーズアセンブリは、据え付け工具の作動中に窪みから外れることなく、本体スリーブ部材を保持する整合回転係合部を有する。
【００２０】
本開示の他の目的、特徴、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲により明らかとなるであろう。
【００２１】
本発明の上述の態様および利点は、添付図面につき行う以下の詳細な説明を参照することで、明らかになり理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】複数のワークピース内における互いに整列する開口にファスナを挿入した後のファスナの構成要素を示す、ファスナの部分断面図である。
【図２】ファスナの要素を示す、ファスナの分解部分断面図である。
【図３ａ】スリーブ部分の等角図である。
【図３ｂ】スリーブ部分の等角図である。
【図３ｃ】スリーブ部分の部分断面図である。
【図３ｄ】スリーブ部分の等角図である。
【図３ｅ】スリーブ部分の等角図である。
【図３ｆ】スリーブ部分の等角図である。
【図４】本発明のコアボルト示す図である。
【図５】本発明のバックルスリーブおよびナイロンインサート示す図である。
【図６】複数のワークピースにおける互いに整列する開口にファスナを挿入して据え付けた後のファスナの構成要素を示す、ファスナの部分断面図である。
【図７】複数のワークピースにおける互いに整列する開口にファスナを挿入した後のファスナの構成要素を示す、ファスナおよびノーズアセンブリの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
接近可能側ワークピースおよびブラインド側ワークピースを有する複数のワークピースを固定するためのブラインドファスナ１０を開示する。ブラインドファスナ１０は少なくともコアボルト１２、本体スリーブ部材１４およびバックルスリーブ部材１６を備える。
【００２４】
ファスナ１０のコアボルト１２は、互いに固定すべき接近可能側ワークピース２４およびブラインド側ワークピース２６の１対のワークピースにおける互いに整列する開口２０および２２に貫通する細長のシャンク１８を有する。細長のシャンク１８は、平滑部分３２およびシャンク１８の一方の端におけるネジ付き部分２８を有する。シャンク１８のネジ付き部分２８は、このネジ付き部分２８に隣接するシャンク１８の平滑部分３２の直径と同様な直径を有する。コアボルト１２には、平滑部分３２に隣接するヘッド３４を設ける。
【００２５】
様々な構成をコアボルト１２のヘッド３４に用いることができる。図４に示すように、コアボルト１２のヘッド３４はテーパ付き部分および突出ヘッドを有する。他の実施形態においては、ヘッド３４は截頭円錐形状とし、また本体スリーブ１４のヘッドの皿穴内に埋没させる。
【００２６】
ヘッド３４に隣接して、コアボルト１２の一部を形成する工具係合部分３８を設け、この工具係合部分３８はスプラインまたはネジ４０を有し、据え付け工具に取り付ける適切なドライバが係合できるようにする。ヘッド３４と工具係合部分３８との間にブレーク用の首溝４１を設け、この首溝４１は、コアボルト１２の最も脆弱な部分を画定し、据え付け中にファスナ１０のヘッド３８に加える回転力に応答する、ねじり剪断により破断するよう構成する。したがって、コアボルト１２は、ファスナ１０の据え付け後に接近可能側ワークピース２４に対して同一平面を付与する。
【００２７】
典型的な実施形態においては、本体スリーブ部材１４は平滑な外面を有する円筒形状であり、ワークピース２４および２６における整列した孔２０，２２に対して僅かなクリアランスを有して嵌合する。本体スリーブ部材１４はコアボルト１２を収容する軸線方向貫通孔を有する。本体スリーブ部材１４の一方の端部にヘッド４８を設け、他方の端部にはテーパ付きのブラインド側端部４２を設け、このブラインド側端部４２は刻み目付き外面４４を有する。本体スリーブ部材１４の刻み目付き外面４４はバックルスリーブ部材１６との接触を維持し、また据え付け中における共回りを防ぐ。
【００２８】
本体スリーブ部材１４のヘッド部分４８の外側端部には、据え付け工具のノーズ５８の対応する回転防止係合パターン部分を収容可能に構成して配置した回転防止パターン５４を設ける。回転防止係合パターン部分５４は据え付け工具のノーズ５８における対応する回転防止パターンと相互作用して係合して、ブラインドファスナ１０の据え付け中における本体スリーブ部材１４の回転を防ぐ。
【００２９】
本体スリーブ部材１４の外側端部に、環状であり外方に対面する着座部３６を設け、この着座部はコアボルト１２のヘッド３４を収容するよう構成する。図示の特別な構成においては、ヘッド３４は截頭円錐形状であり、着座部３６は補完形状の皿穴にし、これによりコアボルト１２のヘッドがスリーブ１４の皿穴内に埋没する。着座部３６は、コアボルトの突出ヘッドに整合する円筒状部分、およびコアボルト１２のヘッド３４におけるテーパ付き部分に整合するテーパ付き部分９８としてテーパを付けたポケット窪み９６を有する。ボルトおよびスリーブ用に他の従来のヘッドタイプも使用することができる。
【００３０】
バックルスリーブ部材１６には、雌ネジのネジ付き部分３０をバックルスリーブ部材１６の外方またはブラインド側の端部に設け、このネジ付き部分３０は、コアボルト１２のネジ付き部分２８にネジ係合するよう構成する。ネジ付き部分３０に隣接して内面平滑部分１７を設け、この内面平滑部分１７はバックルスリーブ部材１６の端部の導入テーパ部まで延在する。ネジ付き部分３０は、バックルスリーブ部材１６の内部平滑部分１７よりも大きな厚みを有する。一つの典型的な実施形態においては、平滑部分の厚さ部分にはブラインド側ワークピース２６の外側面に隣接する位置５０に段差部を設け、バックルスリーブ部材１６のためのバックル部分４５を生ずる。このような位置５０に、バックルスリーブ部材１６のバックル部分４５の壁厚は、スリーブ部材１４の導入テーパ部分２３に達するまではほぼ一定に維持する。
【００３１】
バックルスリーブ部材１６のバックル部分４５は局所的に焼鈍（アニール）することで、膨出部５２の形成を容易にする。バックルスリーブ部材１６のバックル部分４５を加熱処理し、これによりその区域における強度および硬度を低下させる材料の構造変化を生ずる。典型的実施形態においては、バックルスリーブ部材１４のバックル部分４５を、誘導加熱により局所的に焼鈍し、この焼鈍は、バックル部分を加熱コイル内に約３分間配置することり行う。強度が低下した結果として、バックルスリーブ部材１６のバックル部分４５は、据え付け中に膨出部５２として変形する。
【００３２】
他の実施形態においては、バックルスリーブ部材１６を完全に焼鈍する。この実施形態においては、バックルスリーブ部材１６に長いネジ付き部分を設け、これにより焼鈍過程により生ずるネジ付き部分の強度低下を補償する。
【００３３】
他の典型的実施形態では、薄い壁厚を有する段差付きのバックル部分４５は、ファスナ１０のグリップ範囲のほぼ全体にわたりブラインド側ワークピース２６に対して、膨出部５２の形成を容易にする。他の実施形態においては、バックルスリーブ部材１６のバックル部分４５は、バックルスリーブ部材１６の平滑部分１７の厚みと比較して、減少した壁面厚さを有する。
【００３４】
典型的実施形態においては、ナイロンインサート９０をバックルスリーブ部材１６のバックル部分４５に挿入する。典型的実施形態においては、ナイロンインサート９０はブラインド側膨出部５２の形成開始を容易にするのに役立つ。
【００３５】
バックルスリーブ部材１６は、バックルスリーブ部材のヘッドに導入部分２３をさらに備えることができる。本体スリーブ部材１４の刻み目付き部分４４は、本体スリーブ部材１４をバックルスリーブ部材１６に接続するために導入部分２３と係合する。
【００３６】
一つの典型的実施形態においては、本体スリーブ部材１４のヘッドにある回転防止係合パターン５４は、スリーブ１４のヘッド４８に形成した複数の窪み５５を備える。好適には、窪み５５はブラインド側ワークピースに向かって後方に傾斜させ、比較的浅くする。くぼみ５５の比較的浅い構造は、先行技術のブラインドファスナで使用される深い窪みのように、本発明のスリーブ１４を著しく脆弱化するものではない。複数の窪み５５を、スリーブ１４のヘッド４８に、ほぼ円形に配列する。円形配列は十字窪みを用いることによりヘッド４８を脆弱化しないという点で、円形配列は特に有利である。代替案として、窪み５５は任意の構造で形成することができ、この場合、スリーブ１４のヘッド４８が整合する回転防止係合部５６とに係合できるようにする。例えば、窪み５５は、ノーズ５８の整合回転防止係合部５６が整合構成を有する限り、六角形、四角形、プラス穴構造またはマイナス穴構造の配向とすることができる。
【００３７】
他の実施形態において、本体スリーブ部材１４のヘッド４８に形成した複数の突起５７を、工具６０のノーズ５８における複数の窪みと係合するようにする。他の実施形態においては、１組の傾斜平面５９の半径方向セットを、本体スリーブ部材の回転を防止するために使用することができる。さらに他の実施形態においては、本体スリーブ部材１４のヘッド４８におけるパターンは、摩擦を生ずるスターバースト状または点描状のパターンとすることができる。ブラインドファスナ１０の据え付け中、本体スリーブ部材１４の回転を防止するために据え付け工具６０のノーズ５８上における対応する回転防止要素と相互作用して係合する任意の摩擦回転防止パターン５４を使用することができる。
【００３８】
図示のように、ブラインドファスナ１０はせん断面区域内にネジ付き部分を持たず、当該区域は、少なくとも接近可能側ワークピース２４およびブラインド側ワークピース２６を有する複数のワークピース２４,２６にわたる区域を構成する。したがって、完全なせん断強度を持つ構造のブラインドファスナ１０を生じ、あたかも中実ファスナであるかのように、より強固なファスナを得る。さらに、このブラインドファスナ１０は高いレベルの予負荷を生ずる。
【００３９】
ファスナ１０を据え付けるために、ブラインドファスナ１０はまず組み立てなければならない。次に、コアボルトをバックルスリーブ部材１６のネジ付き部分にネジ係合させる。据え付けるファスナ１０を準備するために、つぎに、バックルスリーブ部材１６の本体にディンプル（凹み）を付け、このディンプルは、バックルスリーブ部材１６の本体外面における小さい部分８１に、コアボルト１２に向かうよう物理的に変形させる。ディンプル８１は、バックルスリーブ部材１６のごく一部の材料を、コアボルト１２に向けて変位させ、据え付け後の振動による緩みを防止するために十分な係合を生ずる。典型的実施形態においては、ディンプル８１はバックルスリーブ部材１６の外面上であって、コアボルト１２とネジ係合する部分に隣接する位置でバックルスリーブ部材１６に設ける。
【００４０】
この組み立てたファスナ１０を使用して、複数のワークピース２４および２６を固定する。ファスナ１０をワークピース２４および２６における互いに整列する開口２０および２２に挿入し、この場合、スリーブ１４のヘッド４８が接近可能側ワークピース２４の外面に着座し、またスリーブ１４のネジ付き部分の一部がワークピース２６から外方に突出し、かつブラインド側ワークピース２６の外面に隣接する。
【００４１】
ノーズアセンブリを有する回転式据え付け工具６０を使用して、ファスナ１０を据え付ける。コアボルト１２のスプラインまたはネジ４０は、ドライバ６２の補完的なスプラインまたはネジに係合する。工具６０を作動させる際に、ドライバ６２はノーズ５８のボア６８内で回転駆動され、一方ノーズ５８はドライバ６２に対して静止状態に保持する。コアボルト１２とノーズアセンブリ６０との間のスプライン接続により、工具６０の作動中にノーズアセンブリ５８をファスナ１０方向に引っ張り、整合する回転防止係合部５６と窪み５４との適切な連結を確かにし、またファスナ１０の膨出部５２を効率的に形成するようコアボルト１２に回転トルクを加える。コアボルト１２の工具係合部分３８の軸線方向への相対移動により、スプラインを持たないドライバ６２の内部ボア７０内へエジェクタ６４を押し込み、図７に示すようにばね６６を圧縮する。コアボルト１２に回転トルクを加えて、相対的な軸線方向力を据え付け工具６０が作動する間ノーズアセンブリ５８に加えるとき、ノーズ５８の整合回転防止係合部５６はスリーブ１４の回転防止係合パターン５４と係合して、スリーブ１４がノーズ５８に対して回転するのを防止する、すなわちノーズ５８を回転駆動するドライバ６２に対して静止状態に保持する。さらに、ブラインド側ワークピース２６に向けて整合回転防止係合部５６およびノーズ５８を押し付けることにより、ファスナ１０の据え付け中に、回転防止係合部５４のカム作用からノーズ５８が外れることを防止する。
【００４２】
据え付け工具６０がコアボルト１２を回転し、本体スリーブ部材１４およびバックルスリーブ部材１６を固定するが、ノーズ５８の整合回転防止係合部５６によりスリーブ１４のヘッド４８が磨耗したり傷がついたりしないことは重要である。ファスナ１０を据え付ける間の摩擦接合を維持する係合のおかげで、本体スリーブ部材１４のノーズ５８に対するスリップは起こらない。このことはカム作用のために本体スリーブ部材１４とノーズ５８の間に、着実および予測可能な結果を得て、スリップを生じない。
【００４３】
据え付け工具６０により加える据え付け負荷は、コアボルト１２をバックルスリーブ部材に一層ネジ込み、同時にバックルスリーブ部材のネジ付き部部分３０と比較して壁厚さが減少したバックルスリーブ部材１６の部分を変形し、ブラインド側ワークピース２６の外面に隣接して図７に示すような膨出部５２を形成する。膨出部５２を完全に形成したとき、コアボルトのこれ以上の回転をやめる。典型的実施形態においては、ブラインド側膨出部５２はシャンク直径より１．５倍大きい直径を有する。ナイロンインサート９０もまた膨出部５２の一部となる。
【００４４】
この時点で、コアボルト１２にねじり荷重を生じ、ブレーク用の首溝４１がねじり剪断により破断し、図６に示すようにヘッド３８を切り離す。この時点で、バネ６６はエジェクタ６４に対して力を加えて、ノーズアセンブリ５８から切り離したヘッド３８を押し出す。第１直径部７８は、スプラインに配置する内部ボア７０よりも大きい直径を有して、ファスナ１０を据え付けた後もエジェクタ６４は内部ボア内にとどまる。図６に示すように、ヘッド３８は本体スリーブ部材１４のヘッド４８になんら損傷を与えることなく、コアボルト１２から切り離す。
【００４５】
据え付け工具は、５°のカッタ角度および尖鋭部８７を有する首折カッタ７９を使用する。カッタ７９の尖鋭部８７は、破断面を生ずる。従来は、ラジアスカッタをカッタ７９として使用して、０．００５〜０．０２０インチの高さの破断表面を形成する。対照的に、本発明の据え付け工具６０によれば、コアボルト１２の残部は本体スリーブ部材１４のヘッド４８の外面とほぼ同一平面をなす。
【００４６】
本発明のブラインドファスナ１０および据え付け工具は、適合性がよく、極めてユーザーフレンドリな（ユーザが扱い易い）据え付け工具システムである。ノーズ５８および本体スリーブ部材１４は回転方向の工具調整を必要とせず、工具のカムの外れ、およびこれに関連する誤動作がなく、自動的に確実な工具係合を生ずるよう作用する。手動の据え付けに加えて、ロボットフレンドリな（ロボットが扱い易い）締結システムを使用して、ファスナ１０を据え付けることができる。
【００４７】
複数の構成要素を有するファスナを設けることにより、ファスナ１０はより多用途向けに使用できる。個々の構成要素のための材料は異なる材料であってよい。このことはファスナをより多用途向けにし、複合材料、チタンおよび他の材料を含む異なる材質のワークピースにも適用可能である。
【００４８】
いくつかの実施形態では、コアボルト１２をチタンにより構成することができ、本体スリーブ部材１４およびバックルスリーブ部材１６をＡ−２８６ニッケル合金により構成することができる。さらに他の実施形態においては、ファスナ１０のバックルスリーブ部材１６を市販の純チタンで構成することができる。この実施形態においては、市販の純チタンの使用によって、膨出部５２のより大きな膨出部直径を生ずる。さらに他の典型的実施形態においては、ブラインドファスナ１０はすべてをチタンで構成することができる。チタンを使用してファスナ全体を製造することは、ファスナ１０をより軽量にして、航空宇宙産業で広く使用することができる。
【００４９】
上述の説明は多くの特別な実施例を含んでいるが、本発明の範囲を制限するもではなく、むしろ実施形態の実施例としてみなすべきである。本明細書に記載したブラインドファスナおよび使用法は、開示した異なる種類または実施形態の任意の組み合わせを含む。したがって、本発明の範囲を上記の説明によりなんら制限する意図はない。特許請求の範囲における様々な要素および特許請求の範囲自体は、請求項を含む本発明の手順に従って、任意の組み合わせを複合することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010537139.tif 000015
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2010537139.tif 000016
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３ａ】
2010537139.tif 000017
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３ｃ】
2010537139.tif 000018
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2010537139.tif 000019
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2010537139.tif 000020
【国際調査報告】
2010537139.tif 000021
2010537139.tif 000022