(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向に拡張可能な外溝付き管状締結具を金属から形成する方法であって、
前記管状締結具は、前記外溝から半径方向外側に突出する複数の突起を有しており、
前記方法は、
管状壁を有する適当な管状ブランク、
前記管状ブランクの内側管状壁面に係合する外周面を備えた内側部材、及び
前記管状ブランクの外側管状壁面に係合する適当な形状の内周面を備えた複数の外側部材
を設けるステップと、
前記内側部材と前記複数の外側部材との間で、前記管状ブランクの前記管状壁を絞るステップと、
を含み、
それにより、前記管状ブランクの前記外側管状壁面上に前記外溝を形成し、
前記管状壁を絞る前記ステップは、前記内側部材の前記外周面と、前記複数の外側部材の前記内周面との間の距離を減少させることによって達成され、
前記複数の外側部材は、
前記複数の外側部材の前記内周面が、前記管状ブランクの前記外側管状壁面に接触するように、且つ
互いに隣り合う前記外側部材の隣接壁同士が、前記隣接壁同士の間に空間を残しつつ接触するように
前記管状ブランクまで閉じられることにより、前記突起を収容し、
それにより、前記管状ブランクの前記外側管状壁面の、互いに隣り合う前記外側部材間の前記空間内に、前記複数の突起が形成される、方法。
【請求項２】
前記管状壁を絞る前記ステップは、
前記内側部材が、前記管状ブランクの前記管状壁を径方向に拡張させること、及び
前記複数の外側部材を、前記内側部材に向かって押し進めること
の一方または両方によって達成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記外側部材は最初、前記管状ブランクの前記外側管状壁面まで徐々に閉じられて、それによって前記外側管状壁面に係合して、前記外側管状壁面に前記溝を少なくとも部分的に形成し、
前記内側部材は、増加する直径で前記管状ブランクの前記内側管状壁面に係合し、それによって前記溝の形成を助ける、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記内側部材は、その長さに沿って変化する外径を有し、また、前記管状ブランクに対して軸方向に移動し、それにより、前記管状ブランクの前記内側管状壁面に係合する直径を増加させる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記管状ブランクの前記外側管状壁面上の前記溝は、円周溝の形である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記管状ブランクの前記外側管状壁面上の前記溝は、ねじ山の形である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記管状ブランクの前記外側管状壁面上の前記溝は、長手方向溝の形である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状締結具を形成する方法、特に、半径方向に拡張可能な外溝付き管状締結具を金属から形成する方法に関する。
【０００２】
そのような締結具は、２つ以上の加工物（workpiece)に貫設された適当な開口に締結具を挿入して、その管状締結具の少なくとも一部分を半径方向に拡張させ、それによって加工物に係合させることにより、２つ以上の加工物を締結するために使用される。通常、管状締結具は、近位の加工物の面と接触する一端部に半径方向拡大頭部を備える。この場合、締結具は、加工物のすべてに係合してもよいか、ヘッドから最も遠位の加工物だけに係合してもよい。管状締結具の半径方向拡張は、マンドレルの頭部を締結具の内孔に通して押すか、引くことによって達成してもよい。
【０００３】
そのような締結具及びそれらの据え付け方法は、機械的組み立て業界では既知である。
【０００４】
本発明は、そのような締結具を形成する方法であって、改善されて簡単になり、必要な製造作業が少ない方法の提供を目的とする。
【０００５】
本発明は、その態様の１つにおいて、添付の特許請求の範囲の請求項１に規定されるような、半径方向に拡張可能な外溝付き管状締結具を金属から形成する方法を提供する。本発明のさらなる好適な特徴が、請求項２〜１６に記載されている。本発明は、本発明に従った方法によって製造された締結具を含む。
【０００６】
次に、本発明の幾つかの特定の実施形態を、例として添付図面を参照しながら説明する。
【０００７】
図１、図２及び図３において、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」などから「Ｋ」までの添え字を付けた個々の図面は一般的に、それぞれ３例の方法に関する対応図である。
【０００８】
最初に図１Ａ〜図１Ｎに示された方法を参照すると、図１Ａ及び図１Ｂは、使用するブランクを示し、図１Ａは図１Ｂの１Ａ−１Ａ線に沿った軸方向断面図であり、図１Ｂは図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線に沿った横断面図である。（技術製図の実際では一般的であるように、残りの図面のほとんどもそのような対になっており、一方が軸方向断面図であり、他方が横断面図である。読者はこれに慣れているであろうから、各対の図面間の関係についてこれ以上、言及しない。）ブランク１１は、（一端部にいわゆる「なべ頭」の形状の）半径方向拡大頭部１３を備えた細長い管状胴部壁１２を有する。ブランクは、その全長にわたって延在する円筒形内孔１４を有し、それによって内部管状壁面１５を提供する。管状壁１２は、円筒形外側表面壁１６を有する。
【０００９】
内孔１４及び／または壁１２及び１５がトライラウンジュラー形状(tri-roundular)または六角形などの他の筒形状でもよいことに留意されたい。
【００１０】
ブランクの内側壁面１５は、内孔１４内に締まりばめされた円筒形支持ピン１７（図１Ｃ及び図１Ｄ）上に支持されている。
【００１１】
管状壁１２の外側に、割型の形をした４つの外側型部材１８が設けられている。ブランクをそれらの間に挿入して、（図１Ｃに示されているように）頭部１３の下側が部材１８の１組の端部面に当接するようにし、型部材１８の他端部はブランクの管状壁１２の尾端部を越えて突出する。各部材１８の、胴部１２の外壁１６の方に面する内面に溝１９が付けられている。部材１８は、最初はわずかに間隔をおいて離れて空間２１を形成し、図１Ｃ及び図１Ｄに示されているように、その空間内にブランクの胴部壁１２を遊挿することができる。隣接した型部材１８間に半径方向隙間２２がある。
【００１２】
次に、図１Ｅ及び図１Ｆに示されているように、４つの型部材１８を、図１Ｆに矢印Ａで示されている方向に支持ピン１７に向けて半径方向内向きに押し進めることにより、ブランクの管状壁１２を半径方向に絞る。型部材の溝付き面がブランクの管状胴部壁１２の外側壁面１６に係合し、それによってそれを変形させる。ブランクの内壁１５は、剛直な支持ピン１７との接触により、半径方向内向きの移動が防止される。胴部壁１２の半径方向外側部分が変形し、それにより、それの形状が型部材１８の溝１９の形状に対してほぼ相補的になって、管状胴部の外側表面壁１６に円周溝２３が形成される（図１Ｇを参照）。図１Ｆに示されているように、４つの型部材１８は、それぞれすぐ隣の部材との間に狭められた半径方向隙間２２が残る程度まで、閉じ合わせられるだけである。これらの隙間は、ブランク上に形成されたねじ山から半径方向外向きに突出する突起２４を収容すると共にそれらの形成を助ける。これらは、管状壁１２の金属に対する絞り作用によって発生し、図１Ｆに示されている。それらは、（図１Ｆの表示部分の拡大図である）図１Ｍに、さらに図１ＦのＸ−Ｘ線に沿った拡大部分断面図である図１Ｌにも拡大して示されている。突起２４は、ブランクの壁上の溝２３の谷部分内に形成されて、溝の山部分をわずかに越えるまで半径方向外向きに延出する。突起２４が溝２３の山部分を越えて延出する必要はないことは、理解されるであろう。
【００１３】
代替の配置構成が図１Ｎに示されており、この図は図１Ｍに対応する拡大図である。この代替例では、各型１８の側壁がさらに離れており、そのため、ブランク上の溝２３が完全に形成されたとき、図１Ｎに示されているように、型１８の隣接壁が互いに接触している。しかし、突起２４を収容するために、適当な空間２５が型の溝付き面に隣接して残される。
【００１４】
次に、図１Ｇ及び図１Ｈに示されているように、４つの型を図１Ｈに矢印Ｂで示された方向に再び引き離す。これにより、管状胴部１１の外側面上に形成されている溝２３が、型部材の溝１９との相互係合から解放される。次に、ブランクを担持したまま、支持ピン１７を型の間から軸方向に後退させる。次に、ブランクをピンから押し離すことができ、それによって図１Ｊ及び図１Ｋに示されたような成形済みブランクが残る。
【００１５】
この段階で「ブランク」という用語は、一貫性及び利便性のために使用される。この段階では、管状締結具が完全に製造されているであろう。代替として、溝付きブランクにさらなる製造段階を、たとえば、熱処理及び／または表面処理を加えてもよい。
【００１６】
本発明に従った方法の第２例が、図２Ａ〜図２Ｋに示されており、これらは、前述したように、それぞれ図１Ａ〜図１Ｋに対応し、同様の部品が同様の参照番号で表されている。この第２方法は、全体的に第１方法に類似しており、それの変更形として見なされるであろう。したがって、第２方法は、第１方法と異なる部分についてだけ詳細に説明することにする。
【００１７】
図２Ａに示されているように、ブランク１１の頭部１３に座ぐり穴２６が形成されている。支持ピン１７の端面３４（図２Ｃ）がエキスパンダピン３６の端面３５と接しており、エキスパンダピン３６は、円錐形先細部分２８によって支持ピンの直径に一致する大径のエキスパンダ部分２７を備えている。４つの型１８は最初、それらの側面間に半径方向の隙間がまったくないように閉じ合わされ、また、図２Ｃ及び図２Ｄに示されているように、それらの半径方向内側の溝付き表面は、ブランクの管状胴部壁１２の外壁１６との間に小さい隙間を生じる。次に、支持ピン１７をブランクに対して、ブランクの頭部１３に向かう方向に、すなわち、図２Ｃにおいて上方に引っ張る。先細部分２８が、それからエキスパンダ部分２７が徐々にブランクの内孔１４に入る。ブランクは、ブランク頭部１３と接触して反力を吸収する支持工具２９によって、軸方向上向きの移動が防止される。これにより、管状胴部壁１２が半径方向に拡張し、それによって、その外側部分が型部材内の溝１９に絞り込まれ、このようにして管状壁内に外側円周溝が形成される。ブランクの頭部１３内の座ぐり穴２６がエキスパンダ部分２７を収容し、それにより、頭部１３は半径方向に拡張されない。これは、図２Ｅ及び図２Ｆに示された位置である。型１８の間に半径方向隙間がまったくないので、ブランクの溝付き外面からの突起が形成されない。次に、図２Ｇ及び図２Ｈに示されているように、型１８を半径方向に後退させて、外側溝付きブランクをエキスパンダ部分２７から押し離して、それにより、図２Ｊ及び図２Ｋに示されている結果が得られる。前述した第１方法の場合のように、型の間に半径方向隙間を残すことによって、突起を形成してもよい。
【００１８】
図３Ａ〜図３Ｍに示された第３例の方法は、外側型表面の係合の直径の有効減少及び内側支持体の係合の直径の増加を組み合わせている点で、最初の２つの方法の特徴を組み合わせたものと見なすことができる。
【００１９】
図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、ブランク１１は、図２Ａ及び図２Ｂに示されて第２例の方法に使用されたものと同一である。同様に、支持ピン１７は、先細部分２８によって拡大直径のエキスパンダ位置２７に結合されている。図３Ｃ及び図３Ｄに示されているように、まず、ブランクを支持ピン１７にはめて、型１８の溝付き内壁間に挿入する。次に、型を半径方向内向きに、図３Ｅ及び図３Ｆに示された位置まで前進させ、この位置では、図３Ｅ及び図３Ｆに、また、さらに明らかには図３Ｌに拡大して示されているように、型の溝間の隆起部分が外側表面壁１６に部分的に入っている。胴部壁１２は、支持ピン１７によって内側変形を生じないように支持されている。次に、ブランクの頭部１３と接触している支持工具２９の反動に逆らって、支持ピン１７を軸方向上方に管状ブランク内へ押し込み、それにより、エキスパンダ部分２７が管状壁１２の内孔に入って、それを半径方向に拡張させる。これにより、図３Ｇ及び図３Ｈに示されているように、壁材料の外側部分が型の溝に押し込まれる。図３Ｍに示されているように、材料は型の溝を完全には満たさなくてもよい。
【００２０】
次に、型を半径方向に後退させて、ブランクとの係合を解除し、次にブランクをエキスパンダ部分２７から押し離して、それにより、図３Ｊ及び図３Ｋに示されている結果が得られる。図３Ｈに示されているように、型１８が合わされているとき、その間に半径方向隙間２２が存在し、そのため、図３Ｊ及び図３Ｋに示されているように、突起２４が押し出される。
【００２１】
以上の例において、ブランクの材料は、マグネシウムを２．５％含有するアルミニウム５０５２である。形成後の管状胴部すなわち軸部の長さが７．０ｍｍ、その外径が３．４ｍｍ、その内孔の内径が１．６ｍｍ、頭部の直径が６．０ｍｍ、頭部の厚さが０．９ｍｍである。他の材料及び／または寸法を使用してもよいことに留意されたい。
【００２２】
本発明は、上記例の詳細に制限されない。たとえば、型部材１８の内面に適当な形の溝１９を設けることによって、その他の所望形状の外側溝をブランクの外側管状壁に形成してもよい。このため、図４Ａ及び図４Ｂは、らせん溝３１を有する締結具を示し、この溝３１はねじ山を与える（これは、互いに結合されて、らせん溝を形成する多数の円周または近似円周溝を有すると見なすことができるであろう）。ねじ部分の一端部または両端部にねじ山のない部分３３を設けてもよい。上記第１例の方法によってそのようならせんねじを形成した場合、半径方向突起が形成されて、それらが据え付け済み締結具の緩みに対する抵抗性を与えるであろう。これは、図５Ａ及び図５Ｂに示されている。図６Ａ及び図６Ｂは、長手方向溝３２を有する締結具を示す。本発明の方法は、上記及び他のすべての形状の溝を有する管状締結具を形成できるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】第１方法を示す図である。
【図１Ｂ】第１方法を示す図である。
【図１Ｃ】第１方法を示す図である。
【図１Ｄ】第１方法を示す図である。
【図１Ｅ】第１方法を示す図である。
【図１Ｆ】第１方法を示す図である。
【図１Ｇ】第１方法を示す図である。
【図１Ｈ】第１方法を示す図である。
【図１Ｊ】第１方法を示す図である。
【図１Ｋ】第１方法を示す図である。
【図１Ｌ】第１方法を示す図である。
【図１Ｍ】第１方法を示す図である。
【図１Ｎ】第１方法を示す図である。
【図２Ａ】第２方法を示す図である。
【図２Ｂ】第２方法を示す図である。
【図２Ｃ】第２方法を示す図である。
【図２Ｄ】第２方法を示す図である。
【図２Ｅ】第２方法を示す図である。
【図２Ｆ】第２方法を示す図である。
【図２Ｇ】第２方法を示す図である。
【図２Ｈ】第２方法を示す図である。
【図２Ｊ】第２方法を示す図である。
【図２Ｋ】第２方法を示す図である。
【図３Ａ】第３方法を示す図である。
【図３Ｂ】第３方法を示す図である。
【図３Ｃ】第３方法を示す図である。
【図３Ｄ】第３方法を示す図である。
【図３Ｅ】第３方法を示す図である。
【図３Ｆ】第３方法を示す図である。
【図３Ｇ】第３方法を示す図である。
【図３Ｈ】第３方法を示す図である。
【図３Ｊ】第３方法を示す図である。
【図３Ｋ】第３方法を示す図である。
【図３Ｌ】第３方法を示す図である。
【図３Ｍ】第３方法を示す図である。
【図４Ａ】成形された管状締結具に可能な別の溝形状を示す図である。
【図４Ｂ】成形された管状締結具に可能な別の溝形状を示す図である。
【図５Ａ】成形された管状締結具に可能な別の溝形状を示す図である。
【図５Ｂ】成形された管状締結具に可能な別の溝形状を示す図である。
【図６Ａ】成形された管状締結具に可能な別の溝形状を示す図である。
【図６Ｂ】成形された管状締結具に可能な別の溝形状を示す図である。
【図１Ａ】
0004445385.tif 000002
【図１Ｂ】
0004445385.tif 000003
【図１Ｃ】
0004445385.tif 000004
【図１Ｄ】
0004445385.tif 000005
【図１Ｅ】
0004445385.tif 000006
【図１Ｆ】
0004445385.tif 000007
【図１Ｇ】
0004445385.tif 000008
【図１Ｈ】
0004445385.tif 000009
【図１Ｊ】
0004445385.tif 000010
【図１Ｋ】
0004445385.tif 000011
【図１Ｌ】
0004445385.tif 000012
【図１Ｍ】
0004445385.tif 000013
【図１Ｎ】
0004445385.tif 000014
【図２Ａ】
0004445385.tif 000015
【図２Ｂ】
0004445385.tif 000016
【図２Ｃ】
0004445385.tif 000017
【図２Ｄ】
0004445385.tif 000018
【図２Ｅ】
0004445385.tif 000019
【図２Ｆ】
0004445385.tif 000020
【図２Ｇ】
0004445385.tif 000021
【図２Ｈ】
0004445385.tif 000022
【図２Ｊ】
0004445385.tif 000023
【図２Ｋ】
0004445385.tif 000024
【図３Ａ】
0004445385.tif 000025
【図３Ｂ】
0004445385.tif 000026
【図３Ｃ】
0004445385.tif 000027
【図３Ｄ】
0004445385.tif 000028
【図３Ｅ】
0004445385.tif 000029
【図３Ｆ】
0004445385.tif 000030
【図３Ｇ】
0004445385.tif 000031
【図３Ｈ】
0004445385.tif 000032
【図３Ｊ】
0004445385.tif 000033
【図３Ｋ】
0004445385.tif 000034
【図３Ｌ】
0004445385.tif 000035
【図３Ｍ】
0004445385.tif 000036
【図４Ａ】
0004445385.tif 000037
【図４Ｂ】
0004445385.tif 000038
【図５Ａ】
0004445385.tif 000039
【図５Ｂ】
0004445385.tif 000040
【図６Ａ】
0004445385.tif 000041
【図６Ｂ】
0004445385.tif 000042