JP2004511734A - ブラインド締結具 - Google Patents

Abstract

複数の部材を有する加工物に据付けて、それらを合わせて固定するブラインド締結具であって、加工物の据付け処理の第１部分を加えて、加工物に制御された低レベルの締め付け力を与えることによって、加工物部材を合わせて初期結合させるが、互いに側方に調整できるようにする第１固定手段と、据付け処理の第２部分を加えて、加工物に高レベルの締め付け力を与えることによって、加工物部材を合わせてロックできるようにする第２固定手段とを備えている。

Description

【０００１】
本発明は、ブラインド締結具に関する。
【０００２】
本発明は、その１つの態様では、併記の特許請求の範囲の請求項１に記載されているブラインド締結具を提供する。
【０００３】
本発明のさらなる特徴は、後続の請求項に記載されている。
【０００４】
次に、添付の図面を参照しながら、例示として本発明の２つの特定の実施形態を、その内の一方の変更例と共に説明する。
【０００５】
第１実施形態の締結具は、ピンと、本体と、カラーとを備えている。ピン１１は、図１Ａに立面図で示され、軸方向断面図で示された管状本体１２内に事前に組み込まれている。ピンは、尾部端面１４と同一の外径を有してそれに当接する半径方向拡大頭部１３を有し、本体の他端部に半径方向拡大頭部１５が形成されている。頭部１５は、皿形または浅い円錐形であって、頭部の下側に浅い円錐形の空間１６が設けられている。ピン１１の尾部部分は、本体の頭部側の端部から突出しており、ロック溝１７、破断溝１８および工具ジョー係合把持溝部分１９が設けられている。
【０００６】
以上に記載した締結具は、周知の形式のブラインドリベットに似ており、ほぼ同様に機能することは、ブラインド締結具の分野の専門家には明らかであろう。据付け処理の第１部分で、後述するように、本体の軸部２１の最も尾部側の部分（ｔａｉｌ−ｍｏｓｔ ｚｏｎｅ）が半径方向外向きに押し潰されて、ブラインドヘッドを形成する。このため、本体軸部２１は、その長さに沿った適当な位置に、バンド焼き鈍し（ｂａｎｄ−ａｎｎｅａｌｅｄ）脆弱部分を備えている。本体の頭部１５は、このブラインドヘッドと協働して、第１固定手段を形成している。
【０００７】
本例では、第２固定手段が、図１Ｂに示されたカラー２２によって形成されている。カラーは、平坦な端面２３を有し、それに設けられた半径方向拡大座ぐり穴２４が、直角の断面を有する縁部２５で端面２３と接している。カラーの他端部に面取り部３０が設けられている。
【０００８】
図２〜図９は、加工物の２つのシート状部材２６および２７を合わせて固定するための本締結具の据付けを示す。後側の部材２６は、締結具の本体の軸部２１が締まりばめされる穴２８を有する一方、前側の部材２７は、わずかに大径の穴を有する。これらの２つの部材２６および２７を、穴２９および穴２８を重ね合わせて互いに接触した状態に配置する。本体軸部２１を、本体頭部１５の外側リム３１が前側の部材２７の近接面と接触するまで、穴２９および２８に挿通する。本体の軸部２１の長さの大部分が、後側の部材２６から突出する。この状態が、図２に示されている。
【０００９】
次に、図３に示されているように、従来のブラインドリベット締め工具のような引張り工具を締結具のピンの尾部端部にはめる。
【００１０】
工具は、浅い円錐形のアンビル面３３を設けたノーズチップ３２を有する。この円錐形のアンビル面には、締結具の本体の頭部１５の面よりわずかに大きい開先角度が付けられている。本例では、アンビル面の開先角度が１６２°であるのに対して、本体の頭部の開先角度は１５８°である。
【００１１】
工具オペレータは、工具を部材の方へ押し付けて、アンビル面３３を本体の頭部１５と接触させ、それを前側の部材２７に押し付ける。次に、オペレータは工具を作動させて、ジョー（図示せず）をピンの尾部の把持溝１９に係合させて、ピンに引張り力を加え、その反力がアンビル面３３によって本体に頭部１５に伝えられる。
【００１２】
これによって、締結具の本体の軸部２１に漸増軸方向圧縮力が加えられる結果、軸部の突出した後部分が外向きに膨らんで、図４に示されているようなブラインドヘッド３４を形成する。この変形は、本体の軸部の前述した脆弱部分によって促進される。部材２６および２７は、事前に形成されている本体の頭部１５とブラインドヘッド３４との間で押し合わされ、これによって、最初に部材間に存在していると思われる隙間を閉じる。ノーズチップおよび本体頭部１５間の反力によって、本体の頭部１５がわずかに変形して、アンビル面のわずかにより浅くなった形状に一致する。（本体の頭部１５が最初、円錐形ではなく平坦であっても、頭部に加えられた力によって、頭部がアンビルの形状に一致するように変形するであろう。）
【００１３】
本体の軸部の直径が１０ミリメートルである図示された例示の締結具では、本体の頭部１５は、２ｋＮの力で変形するように構成されている。膨らんだブラインドヘッドは、約１５ｋＮの力を加えられた時、後側の部材に係合できる程度まで形成され、約２０ｋＮで完成する。据付け処理のこの第１部分用の据付け工具は、ブラインドヘッド３４を完成するための２０ｋＮより大きいが、ピンの破断溝１８を破断するために必要な力、本例では、約５０ｋＮより小さい最大力を締結具に加えるように、事前に設定されている。この処理部分では、本体の頭部１５はアンビル面３３によって支持されているので、最初の２ｋＮの力が加えられた後には、それに大した変形が生じない。
【００１４】
次に、工具オペレータは、工具の作動を停止させて、把持ジョーがピンの尾部を放してから、工具を締結具から取り外す。
【００１５】
加工物の部材２６および２７を締め合わせるために生じた締め付け力は、本体の頭部１５を変形させるために必要な２ｋＮより大きくてもよく、これは変形した頭部が支持する力である。しかし、据付け工具を締結具から取り外すと、変形した本体の頭部１５が締め付け力の作用で緩み、したがって締め付け力が２ｋＮまで減少する。この状態が、図５に示されている。２ｋＮの残留締め付け力は、必要ならば、前側の部材２７の穴２９の、本体の軸部２１の周囲の隙間を利用して２つの部材２６、２７を互いに側方調整できる程度の低さである。
【００１６】
そのような調整を行った後、据付け処理の第２部分を開始する。図６に示されているように、突出しているピン１１にカラー２２をはめて、カラーの座ぐり穴の縁部２５が締結具の本体の頭部１５と接触するまで、部材２６および２７の方へ押す。図６から明らかなように、カラーの座ぐり穴２４の直径は、本体の軸部２１の外径よりわずかに大きい。
【００１７】
次に、第２据付け工具を、突出しているピンの尾部１１およびカラー２２に当てる。この工具は、据込み形ロックボルトの据付けに使用される従来型の工具と同様である。工具のノーズチップ３５は、カラーの面取り部３０と協働するのに適した寸法の、内側に面取りした曲面３６を有する。オペレータが工具を作動させると、それがピンの尾部の把持溝（図７には示されていない）と噛み合ってそれを掴み、漸増引張り力をピン尾部１１に加えることができ、反力は、アンビル面３６の反力によってカラー２２に、また、それにより、カラー縁部２５の反力によって本体の頭部１５に伝えられる。この工具は、第１工具の場合より相当に大きい引張り力を加えるように、事前に設定されている。それに加えられる引張り力が増加すると、カラーの座ぐり穴の縁部２５の直径が、本体の軸部２１の外径よりわずかの大きいことから、本体の頭部１５が環状に剪断される。剪断された頭部１５は、前側の部材の前面に押し付けられ、カラーの面２３と前側の部材２７との間のワッシャとして機能する。カラーの座ぐり穴２４は、ブラインドヘッドと部材２７および２６とがさらに圧縮された場合でも、本体の軸部２１の上端部が座ぐり穴に入った時にそれの端部に接しないようにすることができる程度の深さを有する。カラー２２およびブラインドヘッド３４間の軸方向締め付け力は、完全に部材２６および２７に加えられ、締結具の本体によって支持されることはまったくない。
【００１８】
工具によって加えられる力が増加し続けると、工具のアンビルがカラーを半径方向内向きに圧縮して、その上を下向きに進んで、カラーをピンのロック溝１７内に据込み、カラーをピンに固定する。この状態が、図８に示されている。
【００１９】
力がさらに増加すると、ピンの尾部に加えられる引張り力によって、ピンが破断溝１８で破断する。工具および破断したピンの尾部を据付け完了した締結具から取り除いた後のこの状態が、図９に示されている。
【００２０】
上述の締結具の１つの可能な変更例が、図１０および図１１に示されている。この場合、カラーの座ぐり穴が、丸み付き縁部３７を有する。その結果として、本体の頭部１５が軸部２１から剪断されないで、軸部２１につながったまま変形して、部材２７の前面と接触する。これにより、（頭部剪断形の場合と比較して）面との接触面積がわずかに大きくなるが、残留締め付け荷重が減少する。
【００２１】
第２実施形態の締結具が、それぞれ第１実施形態の図２〜図９に対応する図１２〜図１８に示されている。この第２実施形態の締結具は、第１実施形態のものとほぼ同様であり、相違点だけを記載する。第２実施形態では、カラーの代わりに、雌ねじ付きナット３８が用いられる。ナット３８は、第１実施形態のカラーと同様に、直角の先端縁部２５を備えた座ぐり穴２４を有する。ピン３９の尾部端部は短くなっており、ナット３８と噛み合うねじ部分４１が設けられている。ピンの端面に六角レンチ用窪み部（ｗｒｅｎｃｈｉｎｇ ｒｅｃｅｓｓ）４２が設けられている。把持溝、ロック溝または破断溝がない。据付け処理には２つの回転工具を使用し、その両方が、ピンの窪み部４２に係合してピンが回転しないようにする非回転六角キーを有する。
【００２２】
図１２は、部材２６および２７に挿通させて、本体の頭部１５が前側の部材２７と接触した締結具を示す。ここで、第１回転工具を締結具に当てる。工具の六角キー４３をばね式に前進させて締結具のピンの窪み部４２に係合させるが、これは工具のノーズピース４４に対して後退することができ、工具のノーズピース４４は、ピンと噛み合うように４６に雌ねじが付けられており、また、第１実施形態の第１工具のアンビル面３３と同様な円錐形のアンビル面４５を有する。工具を作動させると、アンビル４４がレンチピン４３に対して回転し、これによって、アンビルは、アンビル面４５が締結具の本体の頭部１５と接触するまで、締結具上まで降下する。この状態が、図１３に示されている。
【００２３】
この工具を作動させ続けると、締結具のピン３９がノーズピース内に引き込まれて、図１４に示されているように、後側の部材２６と接触するブラインドヘッド３４が形成されると共に、本体の頭部がわずかに変形して、工具のアンビル面４５の形状に一致する。この第１工具は、この位置に対応してトルクが逆転する（ｒｅｖｅｒｓｅ ａｔ ｔｈｅ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｉｓ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）ように事前に設定されており、これにより、図１５に示されているように、それは締結具から取り外され、締結具が部材２６および２７を所定の低い締め付け値で固定している。必要ならば、この時にそれらを側方調整することができる。
【００２４】
次に、ナット３８をピンのねじ付き部分４１にねじ付ける。これは、手で行っても、別の取り付け工具で行ってもよいが、第２据付け工具のノーズチップ４８の対応のレンチ用ソケット４７にナットを事前にセットして行うのが最も好都合である。工具を作動させると、ノーズチップ４８が工具の、軸方向に固定されて後退できない固定キー４９に対して回転する。ナット３８は、第１実施形態のカラー２２と同様に、軸部縁部２５を備えた座ぐり穴２４を有する。ナット３８がピン上を下方へ進むと、それは、最初に、図１６に示されているように、締結具の本体の頭部１５と接触する。工具をさらに作動させると、第１実施形態と同様で、図１７に示されているように、頭部１５がそれの本体から剪断される。それは、回転ナット３８と前側の部材２７との間のワッシャとして作用して、前側の部材の破損を防止する。第２工具は、所望高さの締め付けレベルに対応させて事前に設定されたレベルに達するまで、漸増する駆動トルクを締結具のナットに加え続ける。それから、工具が逆転して、図１８に示されているように、据付け終わった締結具から後退する。
【００２５】
この第２実施形態の締結具には、ブラインドヘッドを形成するための本体の軸部の膨出が、据付け処理の第１部分で達成されていなければ、第２工具の固定レンチキー４９がピンのレンチ用窪み部４２に係合できる程度まで締結具のピン３９が突出しないという利点がある。このような場合、締結具全体が第２工具によって回転することになり、据付け処理の第１部分が適切に完了していないことが明らかになる。
【００２６】
上述の例示に記載した締結具が、２つ以上の部材を最初は低い締め付け力で合わせて固定して、相対的側方調節ができるようにした後、それらの部材を最終的な高い締め付け力で合わせてロックするという製造業界の要望を満たすことは、明らかである。この２段階締結は、「フィットアップ（ｆｉｔ−ｕｐ）」機能として知られている。
【００２７】
そのような機能が必要ない場合、必ずしも据付け処理の第１部分の締め付け力を制限する必要がない。したがって、例示の締結具は、第１実施形態の場合にはカラーの据込み前に頭部が完全に剪断されることを、または第２実施形態の場合には必要最大トルクに達することを確保するという必要性によって制限されるだけで、もっと厚くて強力な本体頭部を設けるように変更することができるであろう。
【００２８】
本発明は、上述の実施形態の詳細によって制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】ロック部材がカラーである第１実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】ロック部材がカラーである第１実施形態を示す図である。
【図２】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の据付けの連続段階を示す図である。
【図３】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の据付けの連続段階を示す図である。
【図４】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の据付けの連続段階を示す図である。
【図５】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の据付けの連続段階を示す図である。
【図６】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の据付けの連続段階を示す図である。
【図７】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の据付けの連続段階を示す図である。
【図８】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の据付けの連続段階を示す図である。
【図９】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の据付けの連続段階を示す図である。
【図１０】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の変更例を示す図である。
【図１１】図１Ａおよび図１Ｂの締結具の変更例を示す図である。
【図１２】ロック部材がナットである第２実施形態の据付けの連続段階を示す図である。
【図１３】ロック部材がナットである第２実施形態の据付けの連続段階を示す図である。
【図１４】ロック部材がナットである第２実施形態の据付けの連続段階を示す図である。
【図１５】ロック部材がナットである第２実施形態の据付けの連続段階を示す図である。
【図１６】ロック部材がナットである第２実施形態の据付けの連続段階を示す図である。
【図１７】ロック部材がナットである第２実施形態の据付けの連続段階を示す図である。
【図１８】ロック部材がナットである第２実施形態の据付けの連続段階を示す図である。

Claims (14)

1. 複数の部材を有する加工物に据付けて、それらを合わせて固定するブラインド締結具であって、加工物の据付け処理の第１部分を加えて、加工物に制御された低レベルの締め付け力を与えることによって、加工物部材を合わせて初期結合させるが、互いに側方に調整できるようにする第１固定手段と、前記据付け処理の第２部分を加えて、加工物に高レベルの締め付け力を与えることによって、加工物部材を合わせてロックできるようにする第２固定手段とを備えてたブラインド締結具。
2. 管状本体と、それに挿通されたピン部材とを備えており、前記本体は、半径方向に延出した頭部を一端部に有し、該頭部は、加工物の近接面と接触し、前記第１固定手段は、前記頭部によって提供されており、前記頭部は、前記取り付け処理の前記第１部分の後、前記制御された低レベルの締め付け力より大きい力によって座屈する請求項１記載の締結具。
3. 前記本体の前記頭部は、前記据付け処理の前記第１部分で使用された据付け工具によって、少なくとも前記制御された低レベルの締め付け力に対応した量だけ、変形されるようにした請求項２記載の締結具。
4. 前記締結具本体の前記頭部は、据付け前に、頭部下側の窪み部を有する請求項２または３記載の締結具。
5. 本体と、それに挿通されてそれから突出したピンとを備えており、前記第２固定手段は、前記据付け処理の前記第２部分で、前記本体の前記頭部に高レベルの締め付け力を加え、それによって前記ピン部材に固定されるロック部材によって提供されている請求項１記載の締結具。
6. 前記ロック部材は、前記本体の前記頭部と接触する端部に、半径方向に拡大した座ぐり穴を有する請求項４および５記載の締結具。
7. 前記本体の前記頭部は、前記ピン部材に最終的に固定される前に、前記ロック部材が前記本体の前記頭部に高レベルの締め付け力を加えることによって、完全に剪断される請求項５または６記載の締結具。
8. 前記剪断された本体頭部は、前記本体の前記軸部および前記ロック部材間のワッシャとして作用する請求項７記載の締結具。
9. 前記ロック部材の前記座ぐり穴は、前記管状本体の前記軸部の前記端部分が、前記頭部から剪断された後に入ることができる程度の深さを有する請求項７または８記載の締結具。
10. 前記ロック部材は、前記据付け処理の前記第２部分での据込みによって前記ピン部材に固定されるカラーによって提供されている請求項５〜９のいずれか一項に記載の締結具。
11. 前記ロック部材は、ねじ付きナットによって提供されている請求項５〜９のいずれか一項に記載の締結具。
12. 前記据付け処理の前記第２部分で、前記本体の前記頭部は、可塑変形するが、前記本体の前記軸部から分離しない請求項５または６記載の締結具。
13. 前記ピンの前記端部分は、前記据付け処理の前記第１部分の後、前記ロック部材を越えて、前記据付け処理の前記第１部分が適正に実施された場合だけ、前記据付け処理の前記第２部分用の据付け工具に係合できる程度まで突出する請求項５〜１２のいずれか一項に記載の締結具。
14. 添付の図面を参照しながら説明されている、ほぼ以上に記載されたブラインド締結具。