(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ部分（３８）を伴う胴（３４）を有するボルト部材（３０）と、前記胴のねじ部分（３８）とねじ係合するようになっているナット部材（１０）とを含み、予め選択した規模のプリベリング・トルクにより予め選択した予荷重でワークピース（４６，４８）を互いに固定する締付けシステムであって、
前記ナット部材（１０）がナット区間（１２）とリング区間（１４）とを有し、
前記リング区間（１４）が、均一で予め選択された直径（Ｄ１）の一端に、軸方向に直線の係合部分があるリング貫通内腔（２２）を有し、
前記ナット区間（１２）が、ボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）とねじ係合するよう、内部に螺旋ねじが形成されたナット内腔（２８）を有し、
前記ナット区間（１２）が、駆動部分（２１）と、これに接続された直径が小さい首部分（１８）とを有し、
前記ナット内腔（２８）内に形成された螺旋ねじが、前記駆動部分（２１）から延在して、少なくとも部分的に前記首部分に入り、
前記駆動部分（２１）が、前記ナット部材（１０）とボルト部材（３０）との間に相対トルクを与えるため、工具で把持するようになっている締付けシステムにおいて、
前記首部分（１８）が、均一な直径の半径方向外側の表面を備えた直線区域（２４）を有し、該直線区域（２４）が直径の変化する半径方向外側の表面を備えたテーパ区域（２６）に接続されていて、
前記テーパ区域（２６）が、前記直線区域（２４）と前記リング区間（１４）との間に延在して、前記リング内腔（２２）で前記リング区間（１４）に接続するようになっている外端部で終了し、
前記テーパ区域（２６）の前記外表面が、前記外端部で前記リング内腔（２２）以下の直径を有し、前記直線区域（２４）の大きい直径までテーパ状になり、前記大きい直径は前記リング内腔（２２）の直径より大きく、前記首部分（１８）がねじ込みにより移動して前記リング内腔（２２）に入ると、前記首部分（１８）のねじ山と、ボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）の噛み合ったねじとの間に予め選択した最大の締め代を与え、
前記テーパおよび直線区域（２６，２４）が、移動して前記リング内腔（２２）に入り、前記リング内腔（２２）と表面が係合し、前記首部分（１８）の前記直線区域（２４）が、前記内腔（２２）の前記直線係合部分と表面が係合するようになっていて、それにより前記首部分（１８）のねじ山とボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）の噛合ったねじ山との間に、半径方向の圧縮力を与え、それにより前記ナット部材（１０）が前記予め選択された規模のプリベリング・トルクで前記胴のねじ部分（３８）に固定されることを特徴とする締付けシステム。
【請求項２】
前記リング区間（１４）および前記ナット区間（１２）が一体形成され、前記ナット部材（１０）がさらに、前記首部分（１８）を前記リング区間（１４）と一体接続して、予め選択した規模のトルクで破断するようになっている脆弱なリブ（２０）を備え、それにより前記ナット部材（１０）がボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）上で自由回転することができて、前記脆弱リブ（２０）が破断して、前記首部分（１８）が前記リング内腔（２２）の中へと移動する前に、ワークピースを予め選択された大きさの締め付け荷重で互いに締め付け、
前記駆動部分（２１）が、前記リング区間（１４）上で半径方向に延在する第２内表面（２７）と対面している半径方向に延在する第１内表面（３１）を有し、前記第１および第２内表面（３１，２７）が、前記首部分（１８）が移動して完全に前記リング内腔（２２）に入った後、互いに係合するようになっていて、
前記駆動部分（２１）の前記第１内表面（３１）が面取り半径で前記首部分（１８）に接続され、さらに、
前記脆弱リブ（２０）と一直線上で前記第２内表面（２７）に配置され、半径方向内側に延在して、前記第１内表面（３１）と第２内表面（２７）とが係合すると、前記面取り半径に対してクリアランスを実質的に設ける環状切欠き（２９）を備える、請求項１に記載の締付けシステム。
【請求項３】
前記首部分（１８）の前記螺旋ねじが、部分的に先端を切断され、前記駆動部分（２１）の前記螺旋ねじより小さい半径方向深さである、前記外端部から始まる少なくとも幾つかのねじの頂を有し、半径方向内側への圧縮に対する前記首部分（１８）の抵抗を減少させる、請求項１に記載の締付けシステム。
【請求項４】
ねじ部分を伴う胴を有するボルト部材（３０）と、前記胴のねじ部分（３８）とねじ係合するようになっているナット部材（１０）とを含み、予め選択した規模のプリベリング・トルクにより予め選択した予荷重でワークピースを互いに固定する締付けシステムであって、
前記ナット部材がナット区間（１２）とリング区間（１４）とを有し、
前記リング区間（１４）が、予め選択された直径のリング貫通内腔を有し、
前記ナット区間（１２）が、ボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）とねじ係合するよう、内部に螺旋ねじが形成されたナット内腔（２８）を有し、
前記ナット区間（１２）が、駆動部分（２１）と、これに接続された直径が小さい首部分（１８）とを有し、
前記駆動部分（２１）が、前記ナット部材（１０）とボルト部材（３０）との間に相対トルクを与えるため、工具で把持するようになっていて、
前記首部分（１８）が、前記リング内腔（２２）で前記リング区間（１４）の一端と接続するようになっている外端部で終了し、
前記ナット内腔（２８）内に形成された螺旋ねじが、前記駆動部分（２１）から延在して、少なくとも部分的に前記首部分（１８）に入る締付けシステムにおいて、
前記首部分（１８）の半径方向外側の表面が、前記リング内腔（２２）に関連する直径を有し、それによって前記首部分（１８）を予め選択した締め代で前記リング内腔（２２）で受けることができ、
前記首部分（１８）の前記螺旋ねじが、部分的に先端を切断され、前記駆動部分（２１）の前記螺旋ねじより小さい半径方向深さであり、前記外端から始まる少なくとも幾つかのねじの頂を有して、前記リング内腔（２２）に入るにつれ、半径方向内側への圧縮に対する前記首部分（１８）の抵抗を減少させ、
前記首部分（１８）の前記外表面および前記リング内腔（２２）の表面が、作動状態で係合することができ、それによって前記首部分（１８）が、前記リング内腔（２２）に入るにつれて半径方向内側に圧縮されて、前記首部分（１８）がねじ込みによって前記リング内腔（２２）に入るとき、前記首部分（１８）のねじ山と、ボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）の噛み合ったねじ山との間に予め選択された最大締め代を提供し、それによって前記首部分（１８）のねじ山と前記胴のねじ部分（３８）の噛み合ったねじ山との間に半径方向の圧縮力が与えられ、ナット部材（１０）が、予め選択された規模のプリベリング・トルクで、ボルトのねじ部分に固定されることを特徴とする締付けシステム。
【請求項５】
前記リング区間（１４）および前記ナット区間（１２）が一体形成され、前記ナット部材（１０）がさらに、前記首部分（１８）を前記リング区間（１４）と一体接続して、予め選択した規模のトルクで破断するようになっている脆弱なリブ（２０）を備え、それにより前記ナット部材（１０）がボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）上で自由回転することができて、前記脆弱リブ（２０）が破断して、前記首部分（１８）が前記リング内腔（２２）の中へと移動する前に、予め選択された大きさの締付け力でワークピースを互いに締め付ける、請求項１および４に記載の締付けシステム。
【請求項６】
ワークピース間に配置されたシーラントを備え、前記リング区間（１４）と前記ナット区間（１２）とが一体形成され、前記ナット部材（１０）が、さらに、前記首部分（１８）を前記リング区間（１４）と一体接続して、予め選択した規模のトルクで破断するようになっている脆弱リブ（２０）を備え、それにより、前記ナット部材（１０）がボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）上で自由回転して、前記脆弱リブ（２０）が破断して前記首部分（１８）が前記リング内腔（２２）の中へと移動する前に、予め選択した規模の締付け荷重でワークピースを互いに締め付け、
前記リング区間（１４）が、前記リング区間（１４）を通して前記ナット部材（１０）と前記ボルト部材（３０）との間に相対トルクを与えるため、工具によって把持するようになっていて、前記脆弱リブ（２０）が前記駆動部分（２１）を通して与えられた追加トルクで破断して、最終設置のために前記首部分（１８）を前記リング内腔（２２）の中へと移動させる間に、シーラントを圧縮するようなトルクを与えられる、不規則な輪郭の外表面を有する、請求項１、３および４に記載の締付けシステム。
【請求項７】
前記リング区間（１４）の前記リング貫通内腔（２２）が均一の予め選択された直径であって、まっすぐの円筒面を画定し、
前記首部分（１８）が、直径の変化する半径方向外側の表面を有したテーパ区域に接続された、均一な直径の半径方向外側の表面を有した直線区域（２４）を有し、
前記テーパ区域（２６）が、前記直線区域（２４）と前記リング区間（１４）との間に延在して、前記リング内腔（２２）で脆弱リブ（２０）によって前記リング区間（１４）に接続された外端部で終了し、
前記リング区間および前記ナット区間が一体形成され、前記脆弱リブ（２０）が、前記首部分（１８）を前記リング区間（２２）と一体接続して、予め選択した規模のトルクで破断するようになっていて、それにより前記ナット部材（１０）がボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）上で自由回転することができて、前記脆弱リブ（２０）が破断して、前記首部分（１８）が前記リング内腔（２２）の中へと移動する前に、ワークピースを互いに締め付け、
前記駆動部分（２１）が、前記リング区間（１４）上で半径方向に延在する第２内表面（２７）と対面して半径方向に延在する第１内表面（３１）を有し、前記第１および第２内表面（３１，２７）が、前記首部分（１８）が移動して完全に前記リング内腔（２２）に入った後、互いに係合するようになっていて、
前記テーパ区域（２６）の前記外表面が、前記外端部で前記リング内腔（２２）と等しい直径を有し、前記直線区域（２４）の直径までテーパ状になり、このような直径は前記リング内腔（２２）の直径より大きく、前記首部分（１８）がねじ込みにより移動して前記リング内腔（２２）に入ると、前記首部分（１８）のねじ山と、ボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）の噛み合ったねじとの間に予め選択した最大の締め代を与え、
前記直線区域（２４）が、ねじ込みにより移動して前記リング内腔（２２）に入り、前記リング内腔（２２）のまっすぐな円筒面と表面が係合するようになっていて、それにより前記首部分（１８）のねじ山と前記胴のねじ部分（３８）の噛合ったねじ山との間に、半径方向の圧縮力を与え、それにより前記ナット部材（１０）が予め選択された規模のプリベリング・トルクで前記胴のねじ部分（３８）に固定される、請求項４に記載の締付けシステム。
【請求項８】
ねじ部分を伴う胴を有するボルト部材（３０）と、前記胴のねじ部分とねじ係合するようになっているナット部材（１０）とを含み、予め選択した規模のプリベリング・トルクにより予め選択した予荷重でワークピースを互いに固定する締付けシステムであって、
前記ナット部材（１０）がナット区間（１２）とリング区間（１４）とワークピースの間に位置したシーラントとを有し、
前記リング区間（１４）がリング貫通内腔（２２）を有し、
前記ナット区間（１２）がボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）とねじ係合するよう、内部に螺旋ねじが形成されたナット内腔（２８）を有し、
前記ナット区間（１４）が、駆動部分（２１）と、これに接続された直径が小さい首部分（１８）とを有し、
前記駆動部分（２１）が、前記ナット部材（１０）とボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）との間に相対トルクを与えるため、工具で把持するようになっていて、
前記ナット内腔（２８）の中に形成された螺旋ねじが、前記駆動部分（２１）から延在して、前記首部分（１８）に少なくとも部分的に入り、
前記首部分（１８）の前記外表面が、前記外端部で、前記リング区間（１４）の前記一端での前記リング内腔（２２）より小さい直径を有し、
前記首部分（１８）の前記外表面と前記リング内腔（２２）の表面とが、その間で漸進的に減少する直径を規定するよう選択され、それによって前記首部分（１８）は、前記リング内腔（２２）に入るにつれ、半径方向内側に圧縮されて、前記首部分（１８）がねじ込みによって前記リング内腔（２２）に入ると、前記首部分（１８）のねじ山と、前記ボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）の噛み合ったねじ山との間に、予め選択された最大締め代を提供し、それによって前記首部分（１８）のねじ山と前記胴のねじ部分（３８）の噛み合ったねじ山との間に半径方向の圧縮力が与えられ、前記ナット部材（１０）が、予め選択された規模のプリベリング・トルクで前記胴のねじ部分（３８）に固定され、
前記リング区間（１４）および前記ナット区間（１２）が一体形成され、前記ナット部材（１０）が、さらに、前記首部分（１８）を前記リング区間（１４）と一体接続して、予め選択した規模のトルクで破断するようになっている脆弱なリブ（２０）を備え、それにより前記ナット部材（１０）がボルト部材（３０）上で自由回転することができて、前記脆弱リブ（２０）が破断して、前記首部分（１８）が前記リング内腔（２２）の中へと移動する前に、ワークピースを予め選択された締め付け荷重で互いに締め付け、
前記リング区間（１４）が、前記リング区間（１４）を通して前記ナット部材（１０）と前記ボルト部材（３０）との間に相対トルクを与えるため、工具によって把持するようになっていて、前記脆弱リブ（２０）が前記駆動部分（２１）を通して与えられた追加トルクで破断して、最終設置のために前記首部分（１８）を前記リング内腔（２２）の中へと移動させる間に、シーラントを圧縮するようなトルクを与えられる、不規則な輪郭の外表面（６６）を有する、締付けシステム。
【請求項９】
前記リング区間（１４）の前記リング貫通内腔（２２）が均一の予め選択された直径であり、
前記首部分（１８）が、直径の変化する半径方向外側の表面を備えたテーパ区域（２６）に接続された、均一な直径の半径方向外側の表面を備えた直線区域を有し、
前記テーパ区域（２６）が、前記直線区域（２４）と前記リング区間（１４）との間に延在して、前記外端部で終了し、
前記テーパ区域（２６）の前記外表面が、前記外端部で前記リング内腔（２２）と等しい直径を有し、前記直線区域（２４）の直径までテーパ状になり、このような直径は前記リング内腔（２２）の直径より大きく、前記首部分（１８）がねじ込みにより移動して前記リング内腔（２２）に入るとき、前記首部分（１８）のねじ山と、ボルト部材（３０）の前記胴のねじ部分（３８）の噛み合ったねじとの間に予め選択した最大の締め代を与え、
前記直線区域（２４）が、ねじ込みにより移動して前記リング内腔（２２）に入り、前記リング内腔（２２）と表面が係合するようになっていて、それにより、前記首部分（１８）のねじ山と前記胴のねじ部分（３８）の噛合ったねじ山との間に半径方向の圧縮力を与え、それにより、前記ナット部材（１０）が予め選択された規模のプリベリング・トルクで前記胴のねじ部分（３８）に固定される、請求項８に記載の締付けシステム。
【請求項１０】
前記ナット区間（１２）が、首破壊溝（６２）によって前記駆動部分（２１）に接続された本体部分を含み、前記首破壊溝（６２）が、予め選択された規模のトルクが与えられると破断するようになっていて、それにより、前記駆動部分（２１）が最終設置時にナット部材（１０）の残りの部分から外れる、請求項１から９のいずれか一項に記載の締付けシステム。
【発明の詳細な説明】
発明の概要背景
本発明はプリベリング・トルク機能を有するねじ留め具を含む留め具システムに関する。
ねじ留め具組立体は、航空宇宙および産業構造の多くの用途に使用されている。このような組立体はねじ付きボルトまたはスタッドと、これに合ったねじ山形状を有するナット部材とを含む。振動または反復的な荷重の変動を受ける用途では、このようなねじ留め具組立体は、その保持トルクを失って緩むことが知られている。このような動作を防止するため、ねじ留め具組立体は、緩んだり、接合されるワークピースまたは品物の締付けが失われたりすることに抵抗するプリベリング・トルク機能を提供するよう改造されてきた。プリベリング・トルク機能は、噛合うねじ山形状の一方に歪んだ部分を設けることによって達成することが多く、したがって歪んだねじ部分と歪んでいないねじ部分とが噛合うと、ナット部材とスタッドまたはボルトとが、ねじ山の締め代によるプリベリング・トルクでさらに互いに保持され、その結果、トルク解除に抵抗し、したがって振動による緩みに抵抗することになる。
標準的な歪んでいないねじ形状の場合、ナット部材は、ワークピース係合及びワークピースの初期締め付けか、又は予荷重付加まで、低トルク値でボルトまたはスタッド上に自由回転する。その後、加えたトルクの大きさに対して獲得された最終締付け荷重は、主に、荷重下の回転部材の係合部分間の固有の摩擦によって抵抗を受ける。このことは歪んだプリベリング・トルクねじ形状を有するねじ留め具には当てはまらない。歪んだねじ部分が相手のねじ山と噛合うと、ナット部材はもはや自由に回転せず、加えたトルクの大きさに対して、締め付けたワークピースの締付け荷重が減少する。ねじ形状の歪みは、往々にしてナットの外端または後端に配置されるが、このことはナット部材のスタッドまたはボルト上での自由回転機能を制限し、加えられたトルクに対する初期予荷重および最終締付け荷重の大きさを制限する。また、歪んだねじ山と歪んでいないねじ山との間の噛み合いは、グリップ範囲にわたって多少グリップに敏感である。すなわち、グリップ範囲とは１つのサイズの留め具によって互いに固定されるワークピースの全厚さの最大グリップまたは全厚さから最小グリップまたは全厚さへの変動である。
本発明は、自由に回転して、ワークピースを予め選択した第１トルク規模まで締め付けることができる独特のナット部材を提供する。第１トルク規模は、ワークピースに所望の初期予荷重規模を提供するよう選択される。この第１トルク規模が自由回転ステップで達成された後、半径方向の圧縮力が誘発され、それによってナット部材とボルトまたはスタッドとの間で噛み合ったねじ山に摩擦負荷がかかる。トルク、したがって圧縮力は、予め選択した第２トルク規模が達成されるまで増加し、達成されると設置が完了する。その結果、ワークピースが予め選択された規模の最終締付け荷重で互いに保持され、設置された留め具のナットとボルトまたはスタッドの噛み合ったねじ山が、高い圧縮荷重で互いに保持された状態で、締め付けた接合部が生じ、その結果、取外しを阻む高いプリベリング・トルクが提供され、振動または他の周期的加重による緩みを所望の通りに阻む。
本発明の好ましい形態では、ナット部材は、初期予荷重が脆弱な部分によって決定され、第１トルク規模が達成されて脆弱部分が破砕した後に圧縮荷重が発生する一体構造である。
本発明のナット部材の自由回転機能は、複合材料で作成されるワークピースを使用する用途を含め、航空宇宙用途での使用に望ましい。
本発明の独特なナット部材は、既存のボルトまたはスタッドで利用可能な概ね標準的なねじ形状を含め、種々のねじ形状で使用することができる。
本発明の独特のナット部材の自由回転機能は、関連した留め具のグリップ範囲にわたって、ほぼ均一に作動することができる。
独特なナット部材の自由回転機能、およびその結果としてのプリベリング・トルク特徴は、多くの航空宇宙および非航空宇宙用途に望ましい。
したがって、プリベリング・トルクの特徴を有する独特のねじ留め具を提供することが、本発明の目的である。
噛み合ったねじ山間の締め代又は高い摩擦荷重なしで、予め選択した規模の初期予荷重を提供し、初期予荷重を達成した後、プリベリング・トルク特徴を提供するようになっている自由回転ナットを含め、独特のねじ留め具を提供することが、本発明の別の目的である。
また、航空宇宙用途に使用され、プリベリング・トルク機能がある、またはない留め具は、最終設置後、軽量の構造で、最小のサイズであることが非常に重要である。
したがって、設置後にプリベリング・トルク機能も提供し、軽量の構造である自由回転ナットを含め、独特のねじ留め具を提供することが、本発明のさらに別の目的である。
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の説明および添付の請求の範囲を、添付図面と組み合わせて解釈することによって明白になる。
図面の説明
図１は、本発明の機能を実現する一形態のナット部材の側断面図である。
図１Ａは、図１のナット部材の円で囲んだ区域１Ａの部分を拡大した部分断面図である。
図２は、概ね矢印２−２の方向に見た図１のナット部材の端面図である。
図３は、留め具組立体でワークピースに初期荷重を与えた後、互いに固定されるよう、ボルトおよびワークピースと組立体関係にある図１および図２のナット部材を、最大グリップ状態を表すワークピースとともに、ナット部材を断面で示した側面図である。
図４は、ナット部材とボルトとの留め具組立体を、その留め具組立体の最大グリップのワークピースの最終設置状態で示す、図３と同様の側面図である。
図５は、図４と同じナット部材とボルト部材との留め具組立体を、その留め具組立体の最小グリップ状態のワークピースの最終設置状態で示す、図４と同様の側面図である。
図６は、外端部に脆弱な駆動部分を有する一体ナットの別の形態の側断面図である。
図７は、概ね矢印７−７の方向に見た図６のナット部材の端面図である。
図８は、変形した状態で、図３の矢印８−８の方向に見た、図１の一体ナット部材の変形形態の図２と同様の端面図である。
図９は、ボルトに組み付けた関係で、ナット部材の首部分に半径方向のコンプライアンスを増加させる複数の軸方向の溝を設けた図１から図４のナット部材の変形した形態を示す拡大部分断面図である。
図面の実施形態の説明
図面の図１、図１Ａおよび図２を参照すると、ナット部材１０が図示され、ナット部材はナット区間１２およびロックリング区間１４を含む。ナット区間１２は、主本体部分１６と、実質的に減少された断面の小さい首部分１８とを含む。ナット区間１２は、首部分１８の外端部で脆弱なリブ２０によってリング区間１４の内端部と一体接続される。図１、図１Ａおよび図２の実施形態では、主本体部分１６は、周知の、または標準の構造のソケット工具による係合を容易にし、それによってナット部材１０にトルクを与えられるよう、六角形の外表面２１を有する（図２参照）。リング区間１４は、概ね円形の断面を有する環状の形状で、予め選択した直径Ｄ１の滑らかな貫通内腔２２がある。
図１および図１Ａを見ると、首部分１８は、一定外径Ｄ２の軸方向に概ね直線の区間２４を有する。外径Ｄ２はロックリングの内腔２２の直径Ｄ１より大きい。これは、以下で述べる目的のために予め選択された締め代を提供する。直線区間２４は面取り半径Ｒによって主本体部分１６に接続される。テーパ区域２６は外部テーパ表面を有し、直線区域２４を脆弱リブ２０に接続する。
ナット区間１２は、主本体部分１６を通って延在する貫通ねじ内腔２８と、首部分１８とを有する。内腔２８のねじ山の谷径Ｄ３は、リング区間１４の内腔２２の直径Ｄ１より小さい。したがって、相手の雄ねじ部材はクリアランスがある状態でリング内腔２２を通過することができる。内腔２８のねじ山の頂は、主本体部分１６の内腔２８の一部に直径Ｄ４を有し、以下で述べる目的のために首部分１８のねじ形状の半径方向の深さｄ１を小さくするよう、先端を切って、より大きい直径Ｄ５になっている。
テーパ区間２６の先端の外表面は、リング区間１４の表面２７の内面から脆弱リブ２６まで、軸方向および半径方向内側に延在し、それと同時に、角度を付けた環状表面が内面２７からテーパ区間２６の端部分へと半径方向内側に延在し、環状で角度を付けて延在する切欠き２９を規定する。以下で分かるように、切欠き２９には、リング区間１４の表面２７の内面と、主本体部分１６のこれに直面する内表面３１とが噛み合っても、面取り半径Ｒの噛み合いが最小になるか、噛み合わないような角度を付ける。この方法で、面取り半径Ｒへの局所的な接触応力が回避される。それと同時に、リブ２０が所望のトルク規模で破断するのを促進するよう、切欠き２９の深さを選択することができる。面取り半径Ｒのサイズは、ナット部材１０の材料の強度および弾性に応じて変更できることに留意されたい。したがって、ナット部材１０がチタン合金などの高力材料で作成され、所望の弾性を有する場合、面取り半径Ｒのサイズを小さくすることができ、切欠き２９を基本的に省略することができる。
次に図３および図４を見ると、ナット部材１０が、ボルト３０に組み付けた関係で、留め具組立体３２を規定するよう図示され、留め具組立体３２はワークピース４６と４８を互いに固定する過程にある。ボルト３０は、一方端に拡大した皿頭３６、反対側の端部にねじ部分３８を備えた細長い胴３４を有する。滑らかな胴部分４０が、ねじ部分３８をボルトの頭３６と接続する。ボルト３０の胴３４は、それぞれワークピース４６および４８の整合された開口または内腔４２および４４を通って延在するようになっている。内腔４４は、皿頭３６を相手として受けるようになっている皿穴部分４９を有する。胴のねじ部分３８は、ナット区間１２のねじ付き内腔２８のねじ山と噛合うようになっているほぼ均一なねじ形状を有する。図３に示すように、ナット部材１０は、適切な工具（図示せず）で六角形の主本体部分１６を介して与えられたトルクにより、ねじ部分３８にねじ山で固定され、予め選択された初期予荷重または締付け荷重規模で、ワークピース４６と４８を互いに締め付けている。この連結箇所で、ロックリング区間１４はまだ脆弱リブ２０によって首部分１８に接続されている。
留め具組立体３２の設置時に、ナット部材１０は適切な工具または手によってボルト３０に当てられ、最初にナット区間１２をボルトの胴３４のねじ部分３８にねじ込むことができる。次に、追加のトルクを与え、留め具組立体３２を最終的に設置するため、工具を使用することができる。ナット部材１０がワークピース４６の外表面５１と係合した状態で、所望の規模の初期締付け荷重または予荷重は、所定の第１トルク規模を与えることによって達成される。この時点までナット部材１０は基本的にボルトの胴３４のねじ部分３８上を自由に回転する。トルクの規模が所定の第２規模まで増加されると、脆弱リブ２０が剪断され、首部分１８が軸方向に移動してロックリング区間１４の内腔２２に入る。首部分１８が軸方向に移動してリングの内腔２２に入ると、テーパ区域２６の前端が半径方向内側に押しやられ、ボルト胴のねじ部分３８の相手となるねじ山と圧縮状態で噛合う。加えられるトルクの規模がさらに増加すると、テーパ区域２６全体、次に直線区間２４が内腔２２に入り、相手となるボルトねじ山と圧縮状態でぴったり噛合う。直線区間２４が内腔２２に入った後に、最終的な所定のトルク規模が感知され、その規模の達成時に操作が中断される。本発明の好ましい形態では、直線区間２４はリングの内腔２２に完全に入れられ、それぞれロックリング区間１４とナット区間２４の対面する表面２７と３１を図４に示すように噛み合わせる。対面する表面２７と３１とが噛合うこのような構造は、所望の規模のトルクが与えられ、したがってワークピース４６および４８上で所望の規模の最終締付け荷重が達成されたか素早く目視検査し、検証する手段を提供する。これは、噛み合ったねじ山間のロックが完成し、最大になっていることも保証する。首部分１８の螺旋ねじ山が少なくとも２つのねじ山ピッチに延在することが望ましいことも考えられる。
ナット区間１２は、ボルト３０より多少硬度の低い材料で作成することができる。したがって、首部分１８のねじ山は、首部分１８が軸方向に移動されてリング内腔２２に入ると、圧縮噛み合いに応答してボルト３０の胴のねじ部分３８にある相手となるねじ山の形状へと、わずかに変形することができる。それと同時に、ボルト３０の胴部分３８の噛み合ったねじ山はほぼ歪まない状態のままである。
航空宇宙用途では、接合されるワークピースの間にシーラントを使用して、流体が通らない接合部を設けることが普通である。このような場合、脆弱リブ２０の破断荷重は、ワークピース４６、４８を十分な予荷重で引き合わせることができ、リブ２０が破断せずに、その間に配置された余分なシーラントを絞り出すのに十分な規模になるよう、選択することができる。この点で、最初に、ワークピース４６、４８を引き合わせて係合させ、その間の余分なシーラントを排出し、予め選択した期間だけ接合部を定着させるのに十分な規模の締付け荷重を加え、次に戻し、ナット区間１２を通してナット部材１０に追加のトルクを加え、最終締付け荷重を達成するのが普通の手順である。この場合、リブ２０は第１ステップ中に無傷のままで、したがって破断しないよう構成することができる。第２ステップでは、所与の時間をかけて接合部が固まった後、ナット区間１２に再度トルクを加える。リブ２１は、第１ステップで加えた規模より大きい規模のトルク荷重で破断し、さらに増加した規模の追加トルクが加えられると、首部分１８が移動してリング内腔２２に完全に入り、設置が完了する。言うまでもなく、設置は上述したような２ステップではなく、シーラントの有無にかかわらず１ステップでも実行できることを理解されたい。また、リブ２０は、この第１締付けステップ中に破断し、破断の発生でシーラントが絞り出され、作業者にその時点で追加トルクを加えるのを停止するよう指示または信号を提供するよう構築できることも理解されたい。このようなシーラントは、通常は、二酸化マンガンの分散クラスのシーラントであるＣｏｕｒｔａｕｌｄｓ  ＡｅｒｏｓｐａｃｅのＰＲ１７７６ｂ２などの、ペースト状の材料である。
ナット部材１０とボルト３０間のトルク印加を容易にするため、胴３４の外端に、設置用工具（図示せず）の同様形状のロッドを受けることができる六角形または他の不規則な形状の内腔５０を設けることができる。ロッドは回転により固定され、したがって工具の六角形のソケット部分のみが回転し、それによってナット部材１０およびボルト３０がワークピースの内腔４２、４４内でつれ回りするのを防止する。このようなつれ回りが生じると、内腔４２、４４などのワークピースの内腔に望ましくないかじりが生じることがある。このような工具の詳細は、当業者の範囲内であり、本発明の一部を構成しないので、単純化のために省略してある。
図４から分かるように、この時点で、ナット区間１２のねじ内腔２８のねじ山はほぼ全部がボルト３０のねじ部分３８のねじ山と完全に噛み合っている。
前述の通り、首部分１８の前端から後方に向かって、ねじ山の少なくとも幾つかの頂は、先端が切ってある。一つの形態では、ネック部分１８の頂は、主本体部分１６を含めナット区間にある残りの全ねじ山の通常の半径方向深さｄ２に対して、約半分の半径深さｄ１まで小さくなっている。これには幾つかの目的がある。第１に、これは交差ねじ込みを防止しながら、ボルト３０の胴のねじ部分３８との初期ねじ係合を容易にする。第２に、首部分１８のテーパ区域２６のテーパ状になった厚さと組合された先端を切ったねじ山は、リング区間１４の内腔２２内への首部分１８の初期軸方向移動の促進と、余分な摩擦や噛合うボルトねじ山の永久歪みを生ぜずに、半径方向の圧縮による高いプリベリング・トルクの発展の促進を助ける。深さｄ１が頂の通常の半径方向深さｄ２の約２５％から約７５％になるような先端切りや半径方向深さの減少は、このような有利な結果をもたらすと考えられる。本発明の一つの形態では、半径方向の深さを約５０％減少させることが望ましい。頂の半径方向深さを減少させることにより、首部分１８はさらによく適合し、これによって、所望の半径方向圧縮と、留め具の高いプリベリング・トルク特性の達成を容易にする。さらに、首部分１８のねじ山の前端での頂の半径方向深さの減少、その結果としての適合する構造は、ワークピース４６の表面５１がナット部材１０の軸Ｘに対して多少角度を有する用途で、ナット部材１０の使用を容易にする。これに対して、主本体部分１６を含め、ナット区間１２の残りのねじ山は、通常のねじ深さｄ２であり、これはボルトのねじ部分３８の相手となるねじ山の半径方向深さとほぼ等しい。それと同時に、リング区間１４は、十分な肉厚を有するよう構築され、これによってリング区間１４の半径方向の膨張が防止される。この点で、首部分１８の直線区域２４に、内表面３１に近い後端で、全半径方向深さｄ２の先端を切っていない螺旋ねじの少なくとも１つのねじ山ピッチが設けられる場合もある。（図９参照。）
テーパ区域２６の半径方向外表面は、脆弱リブ２０との接続部で、リング区間内腔２２の直径Ｄ１よりわずかに小さい外径Ｄ８で始まることが分かる。初期リードでの直径Ｄ８のわずかな減少は、増加する軸方向荷重に応答するテーパ区域２６のリング内径２２内への初期移動を促進し、脆弱リブ２０の破断荷重が達成された後のテーパ区域２６の座屈が防止される。テーパ角度Ａは、一部は、テーパ区域２６の前端とリング内腔２２との適切な初期摩擦噛合いを提供し、脆弱リブ２０の初期分離後に、跳ね返りまたは締付けの喪失を防止するのに十分なように選択される。一形態では、テーパ区域２６の外表面は中心軸Ｘに対して約８°の角度Ａで先細になり、前端の小径Ｄ８から直線区域２４の大径Ｄ２へと拡張する。この点に関して、テーパ角度Ａは約３°から約１３°、好ましくは約６°から約１０°まで変化できると考えられる。直線区間２４は、首部分１８の長さＬ２の概ね約１０％から約７５％延在することができる。これはある程度までは、ナット部材１０の材料および全体的サイズによって決定される。
首部分１８に直線区域２４を設けることも有利と考えられる。この点に関して、直線区域２４とリング内腔２２の表面との圧縮噛合は、テーパ区域２６のテーパ表面のようなテーパ表面のみがリング内腔２２と噛み合った場合よりも、面と面との摩擦噛合いのより大きい、より均一な領域を提供する。それと同時に、直線区間２４のねじ山の少なくとも一部は、半径方向に完全な深さにするか、テーパ区域２６より先端を切る量を少なくすることができ、その結果、ねじ部分３８の噛み合ったねじ山との締め代の規模が大きくなる。（図９参照）。この増加した表面係合と圧縮荷重はより大きいプリベリング・トルクとなる。さらに、しかし、プリベリング・トルクを保持する圧縮荷重は、一部は直線のほぼテーパのない表面間の係合によって維持され、これによって保持力がテーパ表面の係合のみから得られる場合に生じるような振動からの緩みを防止する。この点に関して、直線区域２４とリング内腔２２との軸方向に直線の非テーパ表面間の最終係合は、完成した設備のボルト３０からナット部材１０が振動で緩むのを阻止する力を向上させる。しかし、直線区域２４の軸方向の長さＬ１は、設置時、全長にわたって内腔２２内に移動されるように望ましい長さに維持され、それによって対面する表面２７と３１が互いに係合する。
リング内腔２２のほぼ直線の表面と係合する直線区域２４の設置は、首部分１８のみにテーパを付けた場合よりも、より予測できる最終締付け荷重の規模を提供するとも考えられる。これは、部分的に、直線区域２４が軸方向に動かされてリング内腔２２に入ると、最終締付け荷重が、リング区間１４を半径方向に拡張するために必要なボルト３０とナット部材１０間の相対的な軸力の規模によってもある程度決定される結果である。
ナット区間１２とボルト３０との間に追加のロックを提供するため、ボルト胴３４のねじ部分３８に軸方向のスロットまたは溝５３を設けることができる。（図３および図４参照）。したがって、首部分１８、特に直線区域２４がリング内腔２２の十分内側の最終位置に到達すると、材料の一部が変形して溝５３に入り、その結果、ボルト３０とナット部材１０間に追加の機械的ロック作用が生じる。スロット５３内のロックの有効性は、スロット５３に約９０°の角を付けるか、胴のねじ部分３８のねじ山の螺旋角度に対して直角位相にすると向上すると思われる。このような軸方向ロックスロット５３の使用は任意選択である。というのは、スロット５３がなくても、高レベルのプリベリング・トルクが達成されるからである。
ロックリングの内腔２２の直径Ｄ１が約．８５９ｃｍ（．３３８インチ）である図１から図４の実施例の一形態では、直線区域２４の直径Ｄ２が約．８７６ｃｍ（．３４５インチ）になるよう選択された。その結果、直線区域２４と内腔２２との半径方向の締め代は、半径方向のサイドごとに約．００８９ｃｍ（．００３５インチ）となる。半径方向のサイドごとに約．００２５ｃｍ（．００１インチ）から約．０１３ｃｍ（．００５インチ）の半径方向の締め代があると、噛み合ったねじ山間に所望の規模の圧縮力が得られ、所望の規模のプリベリング・トルクが達成されると考えられる。この点に関して、内腔２２にわずかなテーパを形成し、冷間鍛造または冷間すえ込みによるリング区間１４の製造を容易にすることができる。リング区間１４には概ね均一な半径方向の肉厚が設けられるので、外表面も同様に角を付けられる。したがって、内腔２２は開放端の大きい方の直径から、首部分１８に近い端部でのわずかに小さい方の直径へと、直径方向にテーパを付される。上述した実施形態の直径の全体的な変化は約．０１５ｃｍ（．００６インチ）となる。これは、直線区域２４が内腔２２と係合し、さらに最終的な設置状態で首部分１８がその全長にわたって内腔２２内に延在しないことを考えると、首部分１８で容易に対応することができる。図４および図５参照。
前述したように、切欠き２９には、表面２７が面取り半径Ｒとほとんど、または全く係合しない状態で、表面２７と３１とが係合するよう角を付ける。前述し、７０７５−Ｔ７３アルミで作成したナット部材１０の形態では、首部分１８の全長Ｌ２は約．１９１ｃｍ（．０７５インチ）であり、面取り半径Ｒが開始するまでの直線区域２４の長さＬ１は約．０３３ｃｍ（．０１３インチ）であった。
首部分１８と本体部分１６との接合部の半径Ｒは、首部分１８のフープ圧縮強度と面取り半径Ｒの応力集中係数との平衡を取るよう選択される。大きい面取り半径Ｒは、内腔２２に入るにつれ、首部分１８の半径方向の圧縮に抵抗する。この点に関して、切欠き２９がこの抵抗を最小にするよう作用する。というのは、大きい面取り半径Ｒは内腔２２に入るにつれ、面取り半径Ｒの少なくとも一部にクリアランスを提供するからである。面取り半径Ｒが小さすぎると、特にナット部材１０がアルミなどの比較的低い強度の材料で作成される場合、応力集中が望ましくないほど高いレベルになることがある。また、このような小さい面取り半径Ｒは、その点におけるナット区間１２の引張り強度を低下させる。部材１０をアルミ７０７５−Ｔ７３で作成し、直線区域２４の直径Ｄ２が上述した通りで、六角形の平坦部の差し渡し直径寸法Ｄ６が約１．１１０ｃｍ（．４３７インチ）である本発明の一形態では、約．０７６ｃｍ（．０３０インチ）の半径Ｒで満足できることが判明している。表面２７の内面に対する切欠き２９の外表面の角度Ｂは、約２０°になるよう選択された。ナット区間１２の外表面の平坦部は、リング区間１４の外表面の直径Ｄ７より小さい直径Ｄ６だけ、半径方向に間隔があいている。それと同時に、六角形表面２１の対向する隅は、直径Ｄ２よりわずかに小さく、概ね直径方向に離隔している。この幾何学的形状は、ナット部材１０の製造を容易にする。
７０７５−Ｔ７３アルミで作成したナット部材を有し、−１０直径サイズの、上述したような本発明の形態では、５／１６−２４ＵＮＪＦ−３ｂのねじ形を使用した。ボルト３０には、胴のねじ部分３８上に相手となるねじ形が設けられた。
前述したように、ナット部材１０を比較的高い強度の材料で作成する場合は、半径Ｒのサイズを最小にし、切欠き２９を基本的になくすことができる。したがって、ナット部材１０がアルミの場合で述べたのと概ね同じサイズで、３Ａ１-２．５Ｖチタンで作成されている場合、半径Ｒを約０．１３ｃｍ（．００５インチ）と最小にすることができる。それと同時に、切欠き２９などの切欠きをなくすことができる。したがって、リブ２０の破断荷重は、切欠き２９などの切欠きとは無関係に設計要素から決定される。航空宇宙用途では、高力留め具組立体３２を提供するため、相手となるボルト３０は６Ａ１−４Ｖチタン材料でよい。上述したように、特にロックスロット５３をなくした構造では、相手となるねじ山に永久歪みが非常に少ない、または永久歪みがない状態で、高いプリベリング・トルク機能が提供される。したがって、望まれるならば、留め具組立体３２は設置後にワークピース４６および４８からねじ分離され、外されることができる。このようなねじ分解は、初期分離トルクが多少高いロックスロット５３を使用した場合でも、達成することができる。
留め具組立体３２が、妥当なグリップ範囲にわたってワークピース４６および４８などのワークピースを固定するのに使用されることが望ましい。留め具組立体３２などの留め具組立体のグリップ範囲は、前述したように、同じ留め具組立体で互いに固定できるワークピース４６および４８などのワークピースの最大、最小全厚さの差として規定される。図３および図４では、この留め具組立体３２にとって最大全厚さまたは最大グリップのワークピース４６および４８を固定する留め具組立体３２が図示されている。この点で、滑らかな胴部分４０は、ボルト頭３６からワークピース４６および４８の全厚さの残りの全長だけ延在するのに十分な長さであることが分かる。この用途では、ねじ部分３８の長さは、図３で示すようにワークピース４６および４８の初期締付けでナット区間１２のほぼ全部のねじ山と十分に噛み合い、図４に示すように、最終締付けで全部が噛合うよう最小になる。それと同時に、基本的にどのねじ部分３８もワークピースの内腔４２の中にない。
これに対して、図５では、留め具組立体３２を、最小全厚さを有するワークピースの最終組立状態で示す。したがって、図５の記述では、留め具組立体３２の構成要素は図４と同じ数字で指定し、厚さが異なるワークピースおよび関連の構成要素は同じ数字で指定し、プライム記号を加える。
したがって、図５ではワークピース４６’および４８’は、留め具組立体３２のグリップ範囲の最小全厚さである全厚さを有する。この用途では、ボルト３０の滑らかな胴部分４０がワークピース４６’の外表面５１’より先まで延在し、リング区間１４の内腔２２に部分的に入る。留め具組立体３２が図５に示すように完全に設置された状態で、首部分１８の最も内側の端部はまだ、ボルト３０の滑らかな胴部分４０の隣接する端部からのわずかなクリアランスにある。したがって、リング区間１４の軸方向の長さＬは、首部分１８の長さ、および最大グリップでは４６、４８、最小グリップでは４６’、４８’などのワークピースのグリップ範囲に関して選択され、これによって首部分１８の最も内側の端部がボルト３０の滑らかな胴部分４０の対面する終端との僅かな又は最小のクリアランス中にある。リング区間１４のサイズを維持し、したがってその長さＬを最短に維持するため、長さＬは、最小グリップまたは最小全厚さのワークピース４６’、４８’で留め具組立体３２の最終設置時、首部分の最も内側の端部と、滑らかな胴部分４０のこれに対面する端部とのクリアランスがほんのわずか、または最小になるよう選択される。言うまでもなく、幾つかの用途では、このような最も内側の端部と対面する端部との最小の係合も許容されることが理解される。
この点に関して、たとえボルト３０のねじ部分３８の長さが延長されても、首部分１８の軸方向の長さはまだ、リング区間１４の軸方向の長さＬより大きくならないよう選択される。したがって、首部分１８が完全にリング区間１４の内腔２２内に配置されるような構造では、これはワークピース４６の表面５１など、これに対面する表面と係合しない。これは、首部分１８とワークピース４６の表面５１との係合が、関連するワークピースの開口４２の周囲に高い応力集中を発生したり、ナット部材１０の表面２７と３１などの対面する表面の係合を防止するような用途では、特に重要である。
ナット部材の変形した形状が図６および図７に図示され、ここでは図１から図４の実施形態の同様の構成要素と似た構成要素は、同じ数字で指定して、「ａ」という文字を追記する。他で明記しない限り、図１から４の実施形態と図６および図７の実施形態との間で同様の数字が与えられた構成要素は、ほぼ同じであると見なすことができ、したがって単純化のために同様の詳細は繰り返さない。
次に図６および図７を見ると、ナット部材１０ａが図示され、これは一体構造であり、ナット区間１２ａ、ロックリング区間１４ａおよび脆弱な駆動区間６０を含む。ナット区間１２ａは、主本体部分１６ａおよび首部分１８ａを含む。図６および図７の実施形態では、主本体１６ａには環状で比較的滑らかな外表面６４が設けられている。これは、図１から図４の主本体部分１６の六角形外表面２１とは対照的である。リング区間１４ａは、予め選択した直径Ｄ１ａの滑らかな貫通内腔２２ａを備え、概ね円形の断面を有する環状形状である。
首部分１８ａは、外径Ｄ５ａが均一な直線区域２４ａを有する。直線区域２４ａは、面取り半径Ｒａによって主本体部分１６ａに接続される。テーパ区域２６ａは、ナット部材１０ａの軸Ｘａに対して角度Ａａで延在する半径方向外側の表面を有する。
ナット区間１２ａは、主本体１６ａおよび首部分１８ａを通って延在するねじ貫通内腔２８ａを有し、図３および図４のボルト３０などのボルトにねじ取り付けされうる。駆動区間６０は、ワークピース４６および４８など、互いに固定されるワークピースに適用される最終所望締付け荷重を示す、予め選択された規模のトルクで破断するようになっている環状首破壊溝６２を介して、ナット区間１２ａの本体部分１６ａに接続される。したがって、ナット部材１０ａはボルト３０などのボルトのねじ部分にねじ固定することができ、脆弱な駆動区間６０の六角形表面２１ａを介してトルクを与えた状態で、ワークピース４６および４８などのワークピースを、予め選択した規模の締付け荷重で締め付ける。トルクが増加すると、脆弱なリブ２０ａが破断し、首部分１８ａが軸方向に移動してロックリング区間１４ａの内腔２２ａに入る。テーパ区域２６ａが軸方向にさらに移動してリング内腔２２ａに入ると、テーパ区域２６ａは半径方向内側に圧縮され、ボルト３０の胴部分３８などのボルトの胴のねじ部分にある相手となるねじ山と、緊密な圧縮噛み合いを行う。直線区域２４ａが移動してリング内腔２２ａに入るまで、増加するトルクの付加が続く。直線区域２４ａが移動してリング内腔２２ａに入った後、好ましくは対面する表面２７ａと３１ａが噛み合い、所望の規模のトルクが達成された状態で、首破壊溝６２が破断し、駆動区間６０をナット区間１２ａから分離して、設置を完成させる。別個の分離可能な駆動区間６０を使用することにより、主本体部分１６ａの重量を削減することができ、その結果、区間１４ａ、１６ａおよび１８ａを組み合わせた重量が全体として減少し、ナット部材１０ａの残りの区間１４ａ、１６ａおよび１８ａの重量削減によって、最終設置後の留め具組立体の重量を減少させることができる。このような重量の減少は、航空宇宙用途では非常に重要である。
図１から図４の実施形態で既に述べたように、首部分１８ａのねじ山の少なくとも幾つかの頂は、以前に述べた目的のために先端が切断されている。
図８では、ナット部材の別の変形が、ワークピースを固定するボルトに組み付けた状態で図示され、ここでは図１から図４の実施形態にある同様の構成要素に似た構成要素は同じ数字で指定され、「ｂ」という文字を追記した。ナット部材１０ｂは、以下で述べること以外は図１から図４のナット部材１０とほぼ同一であり、ボルト３０ｂおよびワークピース４６ｂおよび４８ｂは、図１から図４の同等品と同一である。したがって、単純化のために、これら同一の詳細に関する説明は省略する。
このように、ナット部材１０ｂは一体構造であり、ナット区間１２ｂおよびロックリング区間１４ｂを含む。ナット区間１２ｂは図１から図４のナット区間１２とほぼ同一であり、したがって主本体部分１６ｂ、同様の本体部分１６、および首部分１８と同様の首部分を含む。図８の実施形態では、主本体部分１６ｂは、図２の六角表面２１に似た六角形の外表面２１ｂを有し、このためナット区間１２ｂを介してナット部材１０ｂにトルクを与えることができる。リング区間１４ｂは、図１から図４の内腔２２のように、滑らかな貫通内腔を有する環状の形状である。しかし、ナット部材１０ｂとナット部材１０の主な違いは、ナット１０ｂのリング区間１４ｂの外表面６６が、六角形を有するが、ナット部材１０の主本体部分１６の六角表面２１より大きいサイズであり、したがってナット部材１０ｂの主本体部分１６ｂにある同様の形状およびサイズの六角表面２１ｂより大きいよう形成されることである。したがって、六角表面６６の平坦部の直径寸法Ｄ８は、六角表面２１ｂの平坦部の直径寸法Ｄ７ｂより大きい。以下で分かるように、より大きい六角外表面６６は、ワークピース４６ｂと４８ｂとの間に使用した場合、シーラントを最初に絞り出すため、予め選択した規模の予荷重を与えるのに使用できるので有利である。
したがって、ナット部材１０ｂは、最初に、大きい方の六角外表面６６を介して専らリング区間１４ｂに与えられたトルクにより、ボルト３０ｂのねじ部分３８ｂに設置される。ワークピース内でのナット部材１０ｂおよびボルト３０ｂのつれ回りは、図１から図４の実施形態で述べたように、ボルト３０ｂの胴のねじ部分３８ｂの外端で六角形内腔５０ｂと設置用工具の同様の形状のロッドとの係合により防止される。図８から分かるように、大きい六角表面６６は、拡大した六角ソケットが十分なクリアランスで小さい方の六角表面２１ｂを通過できるようなサイズである。
次に、ナット部材１０ｂに、初期予荷重でワークピース４６ｂと４８ｂとを互いに締め付ける規模までトルクを与え、前述したようなシーラントを使用している場合には、余分なシーラントが絞り出される荷重でトルクをかける。この点に関して、脆弱リブ２０などの脆弱リブの破断荷重は、シーラントを絞り出すための所望の初期予荷重が達成された荷重を判別するために使用することができる。このシーラント絞り出しの初期予荷重を、専ら大きい方の六角外表面６６を通して与えることにより、加えられるこのような予荷重の最大規模が、リブ２０などの脆弱リブの破断荷重によって決定される。リブ２０などの脆弱リブが破断したら、作業者は六角外表面６６を介して追加の荷重を伝達することができない。したがって、大きい方の六角外表面６６を使用して初期予荷重を与えることにより、処理予荷重の規模を所望の固定レベルで設定することができ、それと同時に過剰な初期予荷重が回避される。絞り出しによって最終的にシーラントが排出されるのに十分な所定の期間後、ナット区間１２ｂの小さい方の六角表面２１ｂを通して追加のトルクを加えることにより、追加の最終的な締付け荷重を獲得することができる。これで、ナット部材１０ｂは、脆弱リブ（リブ２０など）が破断した後、首部分（首部分１８など）が移動してロックリング区間１４ｂの内腔（内腔２２等）に完全に入った状態で、図１から図４の実施形態について述べたのと同様の機能を果たす。
高い荷重がかかる幾つかの接合用途では、首部分１８などの首部分に、概ね大きめの全体的な肉厚と、半径方向の圧縮に必要な状態を提供する構造とを設ける必要があることもある。これは図９に示すナット部材の形態で図示され、ここで図１から図４の実施形態にある同様の構成要素に似た構成要素は、同じ数字で指定され、「ｃ」という文字を追記する。ナット部材１０ｃは、以下で述べること以外は図１から図４のナット部材１０とほぼ同一であり、したがって単純化のために、これら同一の詳細に関する説明は省略する。次に図９を見ると、首部分１８ｃは移動してリング内腔２２ｃに入るので、これに半径方向の圧縮に対する十分な適合性を提供するため、首部分１８ｃに、円周方向に間隔をおいて軸方向に延在する溝６８を設ける。その結果、全体の断面積が概ね減少し、首部分１８ｃが半径方向に剛直になり、これによってまだ所望の強度レベルを提供しながら、必要な適合性を与える。また、固定するワークピース間にシーラントを使用する用途では、溝６８は過剰なシーラントの流れを容易にする通路として作用し、それによって過剰な圧力の蓄積を防止することができる。
溝６８の数およびその深さは、様々用途の個々の要件に応じて変更できることに留意されたい。また、溝６８は、スプラインの形成に用いるのと同様に圧延手順で形成できることに留意されたい。圧延した溝の頂は、その後に機械加工してサイズを減少させ、圧縮時の首部分１８ｃの剛性をさらに低下させることができた。溝６８は、円周方向に概ね等間隔で、結果としての半径方向の剛性の減少を均等に分散させるとよいと考えられる。
図９から、首部分１８ｃには、前端に半径方向深さｄ１ｃまで先端を切断したねじ山と、後端に完全な半径方向深さｄ２ｃの少なくとも１つの完全なねじ山ピッチを設けることも分かる。次に、前述した完全な半径方向深さｄ２ｃのねじ山を、首部分１８ｃの直線区域２４ｃと一直線上に配置する。これは、ねじ山を切った内腔２８ｃのねじ山と、ボルト３０ｃのこれと相手となるねじ山との間のねじ接続に、追加の引張り強度を与える。
種々の実施形態で示した様々な特徴は、本明細書の教示を考慮して、互いに組み込むことができることに留意されたい。例えば、図６および図７の区間６０の脆弱な駆動構造は、図１から図５、図８および図９の実施形態に使用するよう適応させることができる。同様に、図８の二重六角機構は、図１から図５の構造に使用する以外に、図６、図７および図９の実施形態に使用するよう適応させることができる。また、図９のスロット付き首部分１８ｃは、図１から図５、図６および図７、および図８の実施形態に使用することができた。また、いずれの場合にも、首部分１８、１８ａ、１８ｃなどの首部分に、少なくとも約２つのねじ山ピッチの螺旋ねじ山と、少なくとも１つのねじ山ピッチの完全な半径方向深さを設けられることが分かる。
図示の本発明の実施形態では、ボルト３０の胴部分３８など、胴のねじ部分にあるねじ山の形状は、１９９２年２月２５日に「Ｈｉｇｈ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｆａｓｔｅｎｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」についてＲｉｃｈａｒｄ，  Ｄ．  Ｄｉｘｏｎに発行された米国特許第５，０９０，８５２号で図示され、説明されたような浅いタイプにすることができる。したがって、胴部分３８など、胴のねじ部分にあるねじ山は、第'５８２号特許で教示されたようなシミュレートした流線形または楕円形の谷底部分を有し、この点に関して、その特許の開示は参照により本明細書に組み込まれる。ナット部材１０などのナット部材は、図１から図４の実施形態の首部分１８の先端を切断したねじ部分のように、先端を切断した部分を含みながら、同様の輪郭の相手となるねじ山を有し、初期の噛み合いを容易にする。しかし、この構造では、首部分に完全な半径方向深さの完全な螺旋ねじを少なくとも１つまたは２つのねじ山ピッチ設けると有利なことがあると考えられる。
開示された本発明の好ましい実施形態は、上述した目的を満たすためによく計算されていることが明白であるが、本発明は、本発明の適切な範囲および公正な意味から逸脱することなく、改造、変形および変更できることが理解される。
【図１】
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【図１Ａ】
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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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