JP3192387B2 - リベットによる連結方法及びリベット - Google Patents
リベットによる連結方法及びリベットInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はファスナーに関し、
特に、２つのシートの接触面の相対運動（フレッチン
グ）を阻止してシートの疲労寿命を向上させるために２
つのシートを圧縮状態でクランプするようにリベット止
めする方法に関する。
特に、２つのシートの接触面の相対運動（フレッチン
グ）を阻止してシートの疲労寿命を向上させるために２
つのシートを圧縮状態でクランプするようにリベット止
めする方法に関する。
【０００２】本発明はまた、特に航空機の外表面に取り
付けた場合の腐食を防止するリベットの保護方法及び制
御されたリベット止め方法に関する。
付けた場合の腐食を防止するリベットの保護方法及び制
御されたリベット止め方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】航空機におけるリベット及びその接続部
の腐食は構造上の寿命に重大な悪影響を及ぼし、航空機
の本来の疲労及び使用寿命を縮めてしまう。腐食の原因
は、主として、剥落、これに関連する電解及び応力であ
る。可能性のある腐食の問題を減少又は除去するような
改良の必要がある。保護コーティング、シーラント及び
本発明の方法は、リベットや工作物の穴及び（又は）カ
ウンタボアの寸法を制御することにより、航空機の構造
における剥落、電解及び応力による腐食を有効に減少又
は除去することができる。
の腐食は構造上の寿命に重大な悪影響を及ぼし、航空機
の本来の疲労及び使用寿命を縮めてしまう。腐食の原因
は、主として、剥落、これに関連する電解及び応力であ
る。可能性のある腐食の問題を減少又は除去するような
改良の必要がある。保護コーティング、シーラント及び
本発明の方法は、リベットや工作物の穴及び（又は）カ
ウンタボアの寸法を制御することにより、航空機の構造
における剥落、電解及び応力による腐食を有効に減少又
は除去することができる。
【０００４】また、航空機の機体表面の重ね継手やクラ
ウンスプライス(crown splices) の如きシート部材を相
互連結するために使用される大半の被覆された（コーテ
ィングされた）リベットのような場合は、確固たる状態
でクランプを達成する要求がある。また、相互連結され
たシートの疲労寿命を向上させ、シート間のフレッチン
グを阻止する要求がある。
ウンスプライス(crown splices) の如きシート部材を相
互連結するために使用される大半の被覆された（コーテ
ィングされた）リベットのような場合は、確固たる状態
でクランプを達成する要求がある。また、相互連結され
たシートの疲労寿命を向上させ、シート間のフレッチン
グを阻止する要求がある。
【０００５】
【発明の構成並びに作用効果】本発明の主目的は、裸の
工作物の腐食を防止し、皿穴内でのリベットのヘッドの
下方における空気ギャップを排除するために、設置時
（リベット止め時）に、丸いカウンタボアの外側の粗仕
上げ表面部分、縁部、テーパ部を満たすことのできる保
護コーティング及びシーラントをリベットに施すことで
ある。
工作物の腐食を防止し、皿穴内でのリベットのヘッドの
下方における空気ギャップを排除するために、設置時
（リベット止め時）に、丸いカウンタボアの外側の粗仕
上げ表面部分、縁部、テーパ部を満たすことのできる保
護コーティング及びシーラントをリベットに施すことで
ある。
【０００６】保護コーティングはまた、電解腐食を防止
するバリヤとして作用し、コーティングに電流が流れた
ときに、電気的に接着状態となり、電光による衝撃損傷
を減少させる。
するバリヤとして作用し、コーティングに電流が流れた
ときに、電気的に接着状態となり、電光による衝撃損傷
を減少させる。
【０００７】本発明の方法は、ボア、及び、作業面とボ
アとの間でボアの方へ前方に先細りとなった截頭円錐状
の皿穴を有する第１のシートと、第２のシートとからな
る工作物をリベットにより一緒にクランプする方法であ
って、その特徴とするところは、（イ）軸線を備えた軸
方向に延びるシャンクを有し、結晶粒が微細で延性のあ
るアルミニウム合金でできた金属リベットを準備する工
程と、（ロ）端面と、端面の前方に位置する前方に先細
りとなった截頭円錐状の区分とを有するヘッドを、リベ
ットに形成する工程と、（ハ）ボアを通してシャンクを
設置し、端面が第１のシートの作業面と実質上同一面と
なるように、ヘッドを皿穴内に設置する工程と、を有
し、端面が軸方向後方に突出したリング状のドームを備
え、ドームが、シャンクの外表面に対して実質上軸方向
で整合した状態で、軸線のまわりで延び、ヘッドが皿穴
により画成される側壁から半径方向に離れた周辺側壁を
具備し、これら側壁間の空間が容積Ａを有し、ドームが
容積Ｂを有し、容積Ｂが容積Ａより大きくなっており、
これらの容積は、リベットの変形中にドームが平坦化さ
れたときに、ヘッドの側壁が体積Ａ内へ半径方向に膨張
して皿穴の側壁を外方に押圧し、側壁を半径方向外方へ
変形させるように選定されており、更に、（ニ）皿穴の
側壁の半径方向外方への変形時に同側壁とヘッドの側壁
との間の透き間を満たすように、ヘッドの側壁と皿穴の
側壁との間にバリヤ材料を設ける工程、を有することで
ある。
アとの間でボアの方へ前方に先細りとなった截頭円錐状
の皿穴を有する第１のシートと、第２のシートとからな
る工作物をリベットにより一緒にクランプする方法であ
って、その特徴とするところは、（イ）軸線を備えた軸
方向に延びるシャンクを有し、結晶粒が微細で延性のあ
るアルミニウム合金でできた金属リベットを準備する工
程と、（ロ）端面と、端面の前方に位置する前方に先細
りとなった截頭円錐状の区分とを有するヘッドを、リベ
ットに形成する工程と、（ハ）ボアを通してシャンクを
設置し、端面が第１のシートの作業面と実質上同一面と
なるように、ヘッドを皿穴内に設置する工程と、を有
し、端面が軸方向後方に突出したリング状のドームを備
え、ドームが、シャンクの外表面に対して実質上軸方向
で整合した状態で、軸線のまわりで延び、ヘッドが皿穴
により画成される側壁から半径方向に離れた周辺側壁を
具備し、これら側壁間の空間が容積Ａを有し、ドームが
容積Ｂを有し、容積Ｂが容積Ａより大きくなっており、
これらの容積は、リベットの変形中にドームが平坦化さ
れたときに、ヘッドの側壁が体積Ａ内へ半径方向に膨張
して皿穴の側壁を外方に押圧し、側壁を半径方向外方へ
変形させるように選定されており、更に、（ニ）皿穴の
側壁の半径方向外方への変形時に同側壁とヘッドの側壁
との間の透き間を満たすように、ヘッドの側壁と皿穴の
側壁との間にバリヤ材料を設ける工程、を有することで
ある。
【０００８】本発明の別の目的は、リベットの変形前
に、約０．００５ないし０．０５ｍｍ（約０．０００２
ないし０．００２インチ）の厚さのバリヤをリベットの
側壁上にコーティングすることである。バリヤの材料は
シーラント、腐食防止剤、又はその組み合わせとするこ
とができる。リベットヘッドの変形により、バリヤ材料
が工作物のカウンタボアに対して押し付けられ、透き間
を満たす。
に、約０．００５ないし０．０５ｍｍ（約０．０００２
ないし０．００２インチ）の厚さのバリヤをリベットの
側壁上にコーティングすることである。バリヤの材料は
シーラント、腐食防止剤、又はその組み合わせとするこ
とができる。リベットヘッドの変形により、バリヤ材料
が工作物のカウンタボアに対して押し付けられ、透き間
を満たす。
【０００９】本発明の更に別の目的は、リベットのリン
グ状ドーム上にバリヤコーティングを施すことである。
この構成のため、ヘッドの側壁の半径方向への膨張中
に、ドームの平坦化により、バリヤ材料が、平坦化され
ているドームの表面における透き間、及び、これに隣接
する半径方向に膨張するヘッド側壁の最外側部分におけ
る透き間内へ侵入する。
グ状ドーム上にバリヤコーティングを施すことである。
この構成のため、ヘッドの側壁の半径方向への膨張中
に、ドームの平坦化により、バリヤ材料が、平坦化され
ているドームの表面における透き間、及び、これに隣接
する半径方向に膨張するヘッド側壁の最外側部分におけ
る透き間内へ侵入する。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１において、（金属、グラスフ
ァイバ、複合体等でできた）２つのパネル１１１、１１
２が工作物を形成する。主ボア（穴）１１３が両方のパ
ネルを貫通して延び、カウンタボア２０９及びテーパ状
の皿穴１１４がパネル１１１に形成されている。ボア及
び皿穴は前方に延びる共通軸線１１６を有する。
ァイバ、複合体等でできた）２つのパネル１１１、１１
２が工作物を形成する。主ボア（穴）１１３が両方のパ
ネルを貫通して延び、カウンタボア２０９及びテーパ状
の皿穴１１４がパネル１１１に形成されている。ボア及
び皿穴は前方に延びる共通軸線１１６を有する。
【００１１】結晶粒が微細で延性のあるアルミニウム合
金製のリベット１１８は、図示のようにクリアランスを
伴ってボア１１３内へ前方（下方）に挿入される軸方向
に延びたシャンク１１９を有する。リベットのシャンク
はパネル１１２から前方へ突出する。リベットのヘッド
１２０はパネル１１１の上表面から上方（後方）に離れ
て後方に向いた（リング状のドーム１２１aを形成す
る）端面１２１を有する。本願明細書中において、「リ
ング状のドーム」とは、断面がほぼ山形で、全体の形状
が環状とされた隆起をいう。リベットの円柱状区分２０
８は円筒壁２０９を有し、リベットの前方に向かって先
細りした截頭円錐形区分１２２は区分２０８から前方に
延びる。
金製のリベット１１８は、図示のようにクリアランスを
伴ってボア１１３内へ前方（下方）に挿入される軸方向
に延びたシャンク１１９を有する。リベットのシャンク
はパネル１１２から前方へ突出する。リベットのヘッド
１２０はパネル１１１の上表面から上方（後方）に離れ
て後方に向いた（リング状のドーム１２１aを形成す
る）端面１２１を有する。本願明細書中において、「リ
ング状のドーム」とは、断面がほぼ山形で、全体の形状
が環状とされた隆起をいう。リベットの円柱状区分２０
８は円筒壁２０９を有し、リベットの前方に向かって先
細りした截頭円錐形区分１２２は区分２０８から前方に
延びる。
【００１２】リベットは機械による圧搾又はハンマ１２
４、１２５により徐々に変形され、その突出したヘッド
ドーム１２１ａが平坦化され、同時に図３に示すような
アプセット即ちバックテール１２６を形成する。ヘッド
１２０における矢印はドーム平坦化中の金属の変形の方
向を示す。これに関し、テーパ状表面１２２ａに隣接す
るヘッドの金属はボア１１３と皿穴１１４との交差部に
おいて環状の隅部１３０の方へ方へ流れ、隅部のまわり
へ流れる傾向を有する。その理由は、変形によりリベッ
トヘッドに加わる力がリング状ドームの頂部を介してリ
ベットの金属の流れのための凸状の環状押出し表面を画
定する隅部１３０の方へ向かうからである。
４、１２５により徐々に変形され、その突出したヘッド
ドーム１２１ａが平坦化され、同時に図３に示すような
アプセット即ちバックテール１２６を形成する。ヘッド
１２０における矢印はドーム平坦化中の金属の変形の方
向を示す。これに関し、テーパ状表面１２２ａに隣接す
るヘッドの金属はボア１１３と皿穴１１４との交差部に
おいて環状の隅部１３０の方へ方へ流れ、隅部のまわり
へ流れる傾向を有する。その理由は、変形によりリベッ
トヘッドに加わる力がリング状ドームの頂部を介してリ
ベットの金属の流れのための凸状の環状押出し表面を画
定する隅部１３０の方へ向かうからである。
【００１３】図１に示すようなリベットは端面１２１の
環状上縁１２１ａを有し、この環状上縁は作業面１３１
と同じ高さに位置する。更に、端面は軸方向で後方に突
出するリング状ドーム１３２を形成する。このドームは
実質上リング形状を呈し、軸線１１６のまわりで延びて
いる。ドームの後方突出量は、全体のヘッド端面１２１
が（変形前に）作業面の実質上上方でこれに平行に延び
るようなものとする。リベットの変形が完了したとき、
図３に符号１２１ｂにて示すように、ドームは実質上消
失する。この場合、端面１２１は作業面１３１の上方に
約０．０２５ないし約０．１５２ｍｍ（０．００１ない
し０．００６インチ）だけ突出する。
環状上縁１２１ａを有し、この環状上縁は作業面１３１
と同じ高さに位置する。更に、端面は軸方向で後方に突
出するリング状ドーム１３２を形成する。このドームは
実質上リング形状を呈し、軸線１１６のまわりで延びて
いる。ドームの後方突出量は、全体のヘッド端面１２１
が（変形前に）作業面の実質上上方でこれに平行に延び
るようなものとする。リベットの変形が完了したとき、
図３に符号１２１ｂにて示すように、ドームは実質上消
失する。この場合、端面１２１は作業面１３１の上方に
約０．０２５ないし約０．１５２ｍｍ（０．００１ない
し０．００６インチ）だけ突出する。
【００１４】リング状のドームは皿穴１１４の後方で半
径方向に位置し、リベットヘッドの材料は皿穴に係合し
た状態を維持し、ドームの平坦化の際にリベットヘッド
と皿穴との間に間隙を発生させない。最良の結果を得る
には、外方及び前方へ開拡するドームの半径方向外側の
延長部１３２ａはテーパ状皿穴１１４から軸方向に離れ
て位置する。ヘッドの外円周縁に向かう延長部１３２ａ
の開拡度即ち傾斜角は、延長部の外周が軸線１１６に垂
直な平面内に位置するように制御された角度とする。更
に、ドームの頂部１３２ｂはシャンクの外表面１１９ｂ
及びボア１１３と軸方向で実質上整合する。最良の結果
を得るには、環状上縁１２１ａ上方の頂部の高さｄ（図
４）は約０．１０２ないし約０．４０６ｍｍ（０．００
４ないし０．０１６インチ）とする。
径方向に位置し、リベットヘッドの材料は皿穴に係合し
た状態を維持し、ドームの平坦化の際にリベットヘッド
と皿穴との間に間隙を発生させない。最良の結果を得る
には、外方及び前方へ開拡するドームの半径方向外側の
延長部１３２ａはテーパ状皿穴１１４から軸方向に離れ
て位置する。ヘッドの外円周縁に向かう延長部１３２ａ
の開拡度即ち傾斜角は、延長部の外周が軸線１１６に垂
直な平面内に位置するように制御された角度とする。更
に、ドームの頂部１３２ｂはシャンクの外表面１１９ｂ
及びボア１１３と軸方向で実質上整合する。最良の結果
を得るには、環状上縁１２１ａ上方の頂部の高さｄ（図
４）は約０．１０２ないし約０．４０６ｍｍ（０．００
４ないし０．０１６インチ）とする。
【００１５】従って、リベット止め作業中、リベットヘ
ッドのテーパ状表面１２２ａは、その実質上全長にわた
って、皿穴１１４に着座し、取り付けが完了した後に間
隙を生じさせるようなスプリングバックを発生させな
い。
ッドのテーパ状表面１２２ａは、その実質上全長にわた
って、皿穴１１４に着座し、取り付けが完了した後に間
隙を生じさせるようなスプリングバックを発生させな
い。
【００１６】これに関し、ヘッド後面の中央のくぼみ１
３３（図４）は、リベットヘッドの変形中即ちリング状
ドームの平坦化中に、シャンク１１９の圧縮膨径時の膨
出したシャンク材料の下からの充填（バックフィッリン
グ）により完全に充填される。図２において矢印にて示
す変形力は皿穴１１４に整合した状態で集中し、その結
果、ヘッドの金属は皿穴の方へ均一に押圧され、間隙の
発生を阻止する。シートを一緒にクランプする複数のリ
ベットにおけるくぼみ１３３の完全充填は後述するよう
な結晶粒が微細で延性のあるアルミニウム合金を使用す
ることにより保証される。
３３（図４）は、リベットヘッドの変形中即ちリング状
ドームの平坦化中に、シャンク１１９の圧縮膨径時の膨
出したシャンク材料の下からの充填（バックフィッリン
グ）により完全に充填される。図２において矢印にて示
す変形力は皿穴１１４に整合した状態で集中し、その結
果、ヘッドの金属は皿穴の方へ均一に押圧され、間隙の
発生を阻止する。シートを一緒にクランプする複数のリ
ベットにおけるくぼみ１３３の完全充填は後述するよう
な結晶粒が微細で延性のあるアルミニウム合金を使用す
ることにより保証される。
【００１７】リベット止め作業においては、ヘッド壁２
０９に囲まれドーム１３２と区分１２２との間に位置す
るヘッドの金属は、カウンタボア２１０（図４）に向か
って変形され、環状の間隙を満たす。
０９に囲まれドーム１３２と区分１２２との間に位置す
るヘッドの金属は、カウンタボア２１０（図４）に向か
って変形され、環状の間隙を満たす。
【００１８】実際は、リベットに関して、最良の結果を
得るには、リベット変形中にドームが平坦化するとき、
リベットヘッドの側壁は半径方向に膨張して工作物のカ
ウンタボアの側壁に当接し、カウンタボアを半径方向外
方へ変形させる。
得るには、リベット変形中にドームが平坦化するとき、
リベットヘッドの側壁は半径方向に膨張して工作物のカ
ウンタボアの側壁に当接し、カウンタボアを半径方向外
方へ変形させる。
【００１９】図４は最小ヘッド直径（２０９）と最大カ
ウンタボア（２１０）との関係を示し、リベットヘッド
は図示のように皿穴１１４に対して前方で着座してい
る。図５は最大ヘッド直径（２０９）と最小カウンタボ
ア（２１０）との関係を示し、リベットヘッドは皿穴の
後方まで着座し、ドーム１３２は変形前に工作物から後
方に突出する。
ウンタボア（２１０）との関係を示し、リベットヘッド
は図示のように皿穴１１４に対して前方で着座してい
る。図５は最大ヘッド直径（２０９）と最小カウンタボ
ア（２１０）との関係を示し、リベットヘッドは皿穴の
後方まで着座し、ドーム１３２は変形前に工作物から後
方に突出する。
【００２０】変形時には、ドームが平坦化されるとき
に、側壁２０９の膨張によりカウンタボア２１０が半径
方向外方へ膨張する。リベット止め作業中にドーム１３
２の所望の変形が生じ、側壁２０９とカウンタボア２１
０の半径方向での所望の圧縮及び円周方向での所望の張
力を維持する。また、後述するように、クランプを生じ
させるためにバックテールが形成される。
に、側壁２０９の膨張によりカウンタボア２１０が半径
方向外方へ膨張する。リベット止め作業中にドーム１３
２の所望の変形が生じ、側壁２０９とカウンタボア２１
０の半径方向での所望の圧縮及び円周方向での所望の張
力を維持する。また、後述するように、クランプを生じ
させるためにバックテールが形成される。
【００２１】図４、５において、シャンクの結晶粒が微
細で延性のあるアルミニウム金属は（矢印４００にて示
すように）上方へ押し出され、（ドームの平坦化中に）
リング状ドームにより囲まれたくぼみを満たすようにな
り、リベットヘッドの頂部は作業面１３１の上方（即
ち、後方）に維持される。
細で延性のあるアルミニウム金属は（矢印４００にて示
すように）上方へ押し出され、（ドームの平坦化中に）
リング状ドームにより囲まれたくぼみを満たすようにな
り、リベットヘッドの頂部は作業面１３１の上方（即
ち、後方）に維持される。
【００２２】（矢印４００の方向への金属の流れを向上
させるために、好ましくは結晶粒が微細で延性のあるア
ルミニウム合金からなる）リベットの金属は工作物の金
属より柔らかい。例えば、最良の結果を得るには、工作
物たるパネル（シート）はリベットの引張強度より実質
上大きな引張強度を有する。従って、温度変化が生じて
も、リベット及び工作物は半径方向のギャップの発生を
阻止するような割合で膨張、収縮する。
させるために、好ましくは結晶粒が微細で延性のあるア
ルミニウム合金からなる）リベットの金属は工作物の金
属より柔らかい。例えば、最良の結果を得るには、工作
物たるパネル（シート）はリベットの引張強度より実質
上大きな引張強度を有する。従って、温度変化が生じて
も、リベット及び工作物は半径方向のギャップの発生を
阻止するような割合で膨張、収縮する。
【００２３】典型的な例においては、ヘッドの最大直径
は約６．５５ないし約６．５０ｍｍ（０．２５８ないし
０．２５６インチ）の範囲にあり、ヘッドの側壁は約
０．３０５ないし約１．０６７ｍｍ（約０．０１２ない
し０．０４２インチ）の軸方向長さを有する。また、側
壁とシャンクの方へ先細りとなるヘッド部分との合計軸
方向長さは約０．５５９ないし約２．６４２ｍｍ（０．
０２２ないし０．１０４インチ）の範囲にある。
は約６．５５ないし約６．５０ｍｍ（０．２５８ないし
０．２５６インチ）の範囲にあり、ヘッドの側壁は約
０．３０５ないし約１．０６７ｍｍ（約０．０１２ない
し０．０４２インチ）の軸方向長さを有する。また、側
壁とシャンクの方へ先細りとなるヘッド部分との合計軸
方向長さは約０．５５９ないし約２．６４２ｍｍ（０．
０２２ないし０．１０４インチ）の範囲にある。
【００２４】図４と同様の図６は軸方向に沿って分解し
た素子を示す。リベットを挿入したとき（ただし、変形
前）の側壁２０９とカウンタボア２１０との間の間隙、
及び、シャンク１１９ａとボア１１３との間の間隙が示
されている。また、図を明瞭にするため、テーパ状皿穴
１１４とヘッドの（図１に示すような１２０°のテーパ
角での）テーパ状の表面１２２ａとの間、及び、移行部
２２０における凸状隅部１３０と凹状外表面２２３との
間を、軸方向に僅かに引き離した状態で示してある。
た素子を示す。リベットを挿入したとき（ただし、変形
前）の側壁２０９とカウンタボア２１０との間の間隙、
及び、シャンク１１９ａとボア１１３との間の間隙が示
されている。また、図を明瞭にするため、テーパ状皿穴
１１４とヘッドの（図１に示すような１２０°のテーパ
角での）テーパ状の表面１２２ａとの間、及び、移行部
２２０における凸状隅部１３０と凹状外表面２２３との
間を、軸方向に僅かに引き離した状態で示してある。
【００２５】円筒状区分２０８、截頭円錐状区分１２２
及び移行部２２０の体積は、工作物のボア１１３の直径
寸法及び工作物のカウンタボア１１４、２１０の（軸方
向及び半径方向の）寸法に関して所定の関係となるよう
に予め選択され、リベット変形中のドームの平坦化時
に、ドームの平坦化された表面が次の上下限内に位置す
るようにさせる。すなわち、下限は工作物の外表面と同
一高さの位置であり、上限は工作物の外表面から約０．
１５２ｍｍ（０．００６インチ）だけ（上方へ）突出し
た位置である。これにより、気体力学的な同一面性が保
証され、また、これは、上述のように所望の金属流れを
得るためにリベットの材料として結晶粒が微細で延性の
あるアルミニウム合金を使用することにより達成され
る。
及び移行部２２０の体積は、工作物のボア１１３の直径
寸法及び工作物のカウンタボア１１４、２１０の（軸方
向及び半径方向の）寸法に関して所定の関係となるよう
に予め選択され、リベット変形中のドームの平坦化時
に、ドームの平坦化された表面が次の上下限内に位置す
るようにさせる。すなわち、下限は工作物の外表面と同
一高さの位置であり、上限は工作物の外表面から約０．
１５２ｍｍ（０．００６インチ）だけ（上方へ）突出し
た位置である。これにより、気体力学的な同一面性が保
証され、また、これは、上述のように所望の金属流れを
得るためにリベットの材料として結晶粒が微細で延性の
あるアルミニウム合金を使用することにより達成され
る。
【００２６】別の重要な点は、２つの半径Ｒ1、Ｒ2を、
半径Ｒ2 が半径Ｒ1 の９５％ないし７５％（５％−２５
％の差）となるように、することである。ここで、Ｒ1
は軸方向及び半径方向の面における（環状の）凹状外表
面２２３の半径であり、Ｒ2は軸方向及び半径方向の面
における工作物の凸状隅部１３０（この隅部は環状であ
り、リベットの変形時に凹状外表面２２３に摺動係合す
る）の半径である。
半径Ｒ2 が半径Ｒ1 の９５％ないし７５％（５％−２５
％の差）となるように、することである。ここで、Ｒ1
は軸方向及び半径方向の面における（環状の）凹状外表
面２２３の半径であり、Ｒ2は軸方向及び半径方向の面
における工作物の凸状隅部１３０（この隅部は環状であ
り、リベットの変形時に凹状外表面２２３に摺動係合す
る）の半径である。
【００２７】上記の関係が維持されている場合であっ
て、（表面１１４が表面１３０と交差し、表面１２２ａ
が表面２２３と交差するような）図示の如き表面１１
４、１２２ａのテーパ角の場合は、リベットの張力処置
能力を保証しながら、リベットの剪断支持能力が最適化
される。この利点は、最も薄いシートをリベット止めす
る場合（即ち、ほぼナイフエッジ状態でリベットを使用
する場合）さえも実現でき、リベットヘッドのまわりの
領域３００、３０１（図２）が接触状態に維持され、大
きな度合い（シートの最小４０％）のシートの剪断支持
面積を保証する。
て、（表面１１４が表面１３０と交差し、表面１２２ａ
が表面２２３と交差するような）図示の如き表面１１
４、１２２ａのテーパ角の場合は、リベットの張力処置
能力を保証しながら、リベットの剪断支持能力が最適化
される。この利点は、最も薄いシートをリベット止めす
る場合（即ち、ほぼナイフエッジ状態でリベットを使用
する場合）さえも実現でき、リベットヘッドのまわりの
領域３００、３０１（図２）が接触状態に維持され、大
きな度合い（シートの最小４０％）のシートの剪断支持
面積を保証する。
【００２８】図６はまた、（軸線１１６に平行な線２６
０、２６１にてそれぞれ示す）半径方向内側限界と外側
限界との間に位置する環状の頂部分１３２ｂをも示し、
線２６０、２６１間の半径方向ギャップ２６２はドーム
の断面の半径方向寸法２６４の２５％よりも小さく、ま
た、ギャップはシャンクの外表面に整合する。
０、２６１にてそれぞれ示す）半径方向内側限界と外側
限界との間に位置する環状の頂部分１３２ｂをも示し、
線２６０、２６１間の半径方向ギャップ２６２はドーム
の断面の半径方向寸法２６４の２５％よりも小さく、ま
た、ギャップはシャンクの外表面に整合する。
【００２９】図７ａと図７ｂとの比較は、リベット変形
中、リベットの側壁２０９が半径方向外方（図では左
方）へ移動してボアの壁２１０に係合し、側壁２０９が
壁２１０を量Ｓ1 だけ更に左方に移動させ、これらの壁
が最終位置２０９′、２１０′に至る様子を示す。同時
に、シャンクの壁２２３は半径方向外方（左方）に移動
してボアの壁１１３に係合し、壁２２３は壁１１３を適
当量Ｓ2 だけ更に左方に移動させ、これらの壁は最終位
置２２３′、１１３′に至る。実際には、壁２２３′は
その初期位置２２３に関して角度αをなして延び、壁２
２３′は矢印２４０の方向で開拡する。後述するが、
「バックテール」はシャンクの端部分に形成され、工作
物の穴即ちボアの縁部を把持し、バックテールとヘッド
の環状部分との間に均一のクランプ力を発生させる。更
に、リベットの金属はドーム１３２（図７）により囲ま
れたヘッドのくぼみの方へ（矢印２４１の方向に）変位
され、リング状ドームの平坦化時にくぼみを満たす。平
坦化された頂面即ち後面４０３はシートの表面４３１の
上方に維持される。また、ヘッド上方の環状周辺部４３
２は表面４３１に隣接して延び、ヘッド表面４０３を表
面４３１より上方に維持させる。その結果、変形したリ
ベットは工作物たるシート１１１、１１２を一緒にクラ
ンプした状態で係止する（図２の矢印４２０、４２１参
照）。
中、リベットの側壁２０９が半径方向外方（図では左
方）へ移動してボアの壁２１０に係合し、側壁２０９が
壁２１０を量Ｓ1 だけ更に左方に移動させ、これらの壁
が最終位置２０９′、２１０′に至る様子を示す。同時
に、シャンクの壁２２３は半径方向外方（左方）に移動
してボアの壁１１３に係合し、壁２２３は壁１１３を適
当量Ｓ2 だけ更に左方に移動させ、これらの壁は最終位
置２２３′、１１３′に至る。実際には、壁２２３′は
その初期位置２２３に関して角度αをなして延び、壁２
２３′は矢印２４０の方向で開拡する。後述するが、
「バックテール」はシャンクの端部分に形成され、工作
物の穴即ちボアの縁部を把持し、バックテールとヘッド
の環状部分との間に均一のクランプ力を発生させる。更
に、リベットの金属はドーム１３２（図７）により囲ま
れたヘッドのくぼみの方へ（矢印２４１の方向に）変位
され、リング状ドームの平坦化時にくぼみを満たす。平
坦化された頂面即ち後面４０３はシートの表面４３１の
上方に維持される。また、ヘッド上方の環状周辺部４３
２は表面４３１に隣接して延び、ヘッド表面４０３を表
面４３１より上方に維持させる。その結果、変形したリ
ベットは工作物たるシート１１１、１１２を一緒にクラ
ンプした状態で係止する（図２の矢印４２０、４２１参
照）。
【００３０】最良の結果を得るには、リベットは次の表
１のグループの中から選択した結晶粒が微細で延性のあ
るアルミニウム合金のワイヤから作られ、選択されたワ
イヤは表１に列挙した結晶粒寸法及び物理特性を有す
る。
１のグループの中から選択した結晶粒が微細で延性のあ
るアルミニウム合金のワイヤから作られ、選択されたワ
イヤは表１に列挙した結晶粒寸法及び物理特性を有す
る。
【００３１】
【表１】 合金及び 直径（インチ） ２インチの伸び 剪断強度 結晶粒寸法 硬度 （最小％） 最小 最大 最大 Ksi Ksi ASTM E:112 2017‐T4 0.092乃至0.565 １４ ３５ ４１ ７ 2024‐T4 0.092乃至0.565 １３ ３７ N／A ６ 2117‐T4 0.092乃至0.565 １８ ２６ N／A ５ 2219‐T62 0.092乃至0.565 １２ ３０ N／A ５ 7050‐T73 0.092乃至0.565 １４ ４１ ４６ ５ 7050‐T715 0.092乃至0.565 １５ ３５ ４１ ５ これに関して、結晶粒寸法の数字は実際の結晶粒寸法と
は逆の関係を有し、ＡＳＴＭ（American Society for T
esting Materials)Ｅ：１２２に従って測定される。結
晶粒寸法の数字は従来得ることができるものより大き
く、小さな結晶粒ほど、リング状ドームにより囲まれた
くぼみを満たすためのシャンクの金属の流動性が一層増
大する。これは、工作物たるシートをクランプ状態にて
保持する（即ち、フレッチングを減少させる）ような方
法で多数のリベットの変形における良好な一貫性を可能
にする。
は逆の関係を有し、ＡＳＴＭ（American Society for T
esting Materials)Ｅ：１２２に従って測定される。結
晶粒寸法の数字は従来得ることができるものより大き
く、小さな結晶粒ほど、リング状ドームにより囲まれた
くぼみを満たすためのシャンクの金属の流動性が一層増
大する。これは、工作物たるシートをクランプ状態にて
保持する（即ち、フレッチングを減少させる）ような方
法で多数のリベットの変形における良好な一貫性を可能
にする。
【００３２】表１における「伸び」は引張り試験中に破
断に至るまでの試験片のベンチマーク即ち水準基標間の
測定された離間距離を参照する。結晶粒が微細なアルミ
ニウム合金を使用することにより、１１又は１２までの
従来の伸び値を上回ることができ、充填すべきくぼみの
方へのシャンク金属の延性を向上させる。それ故、本発
明のリベット金属の特徴は大きな伸びにある。また、下
方の工作物シートの外表面に隣接するシャンクの膨張に
より、シャンクとそのシートとが把持係合され、バック
テールの形成時にクランプ力の発生を容易にさせる。
断に至るまでの試験片のベンチマーク即ち水準基標間の
測定された離間距離を参照する。結晶粒が微細なアルミ
ニウム合金を使用することにより、１１又は１２までの
従来の伸び値を上回ることができ、充填すべきくぼみの
方へのシャンク金属の延性を向上させる。それ故、本発
明のリベット金属の特徴は大きな伸びにある。また、下
方の工作物シートの外表面に隣接するシャンクの膨張に
より、シャンクとそのシートとが把持係合され、バック
テールの形成時にクランプ力の発生を容易にさせる。
【００３３】図８ａないし図８ｅは本発明のリベットの
典型的な変形を示す。図示のような１２０°のテーパ角
を有するリベットは、所定の公差を持つ穴及びカウンタ
ボアを備えた２つのシート１１１、１１２からなる構造
体（即ち、金属材料の複合体）内に挿入される。リベッ
ト止め工具を使用し、リベットの「リングドーム状の」
ヘッド１２０及び終端部１１８ａに力を同時に作用させ
る。リング状ドームの頂部は作業面１３１から上方に約
０．２５４ｍｍ（約０．０１０インチ）だけ離れている
（図８ａ）。
典型的な変形を示す。図示のような１２０°のテーパ角
を有するリベットは、所定の公差を持つ穴及びカウンタ
ボアを備えた２つのシート１１１、１１２からなる構造
体（即ち、金属材料の複合体）内に挿入される。リベッ
ト止め工具を使用し、リベットの「リングドーム状の」
ヘッド１２０及び終端部１１８ａに力を同時に作用させ
る。リング状ドームの頂部は作業面１３１から上方に約
０．２５４ｍｍ（約０．０１０インチ）だけ離れている
（図８ａ）。
【００３４】図８ｂに示すように、圧搾力が増大する
と、リベットのシャンク１１８は膨張を開始し、下方作
業面１１２ａの下に環状のテーパ部即ち楔領域１１８ｂ
を形成する。シャンクの拡大延長部１１８ｃはヘッド１
２０と軸方向で整合する。同時に、リング状ドームが平
坦化される。
と、リベットのシャンク１１８は膨張を開始し、下方作
業面１１２ａの下に環状のテーパ部即ち楔領域１１８ｂ
を形成する。シャンクの拡大延長部１１８ｃはヘッド１
２０と軸方向で整合する。同時に、リング状ドームが平
坦化される。
【００３５】図８ｂにおいて、ドームの頂部は作業面１
３１から約０．２０３ｍｍ（約０．００８インチ）の間
隔となるように平坦化されている。また、凹状くぼみの
底表面１３２ａは作業面１３１から約０．０７６ｍｍ
（約０．００３インチ）の高さまで隆起している。これ
はくぼみの下からの充填（バックフィリング）に相当す
る。また、後述するようなクランプが開始される。図８
ｃは作業面１３１から約０．１９１ｍｍ（約０．００７
５インチ）の高さにまで減少したドームの頂部、及び、
作業面から約０．１４０ｍｍ（約０．００５５インチ）
の高さまで隆起したくぼみの底表面１３２ａを示す。
３１から約０．２０３ｍｍ（約０．００８インチ）の間
隔となるように平坦化されている。また、凹状くぼみの
底表面１３２ａは作業面１３１から約０．０７６ｍｍ
（約０．００３インチ）の高さまで隆起している。これ
はくぼみの下からの充填（バックフィリング）に相当す
る。また、後述するようなクランプが開始される。図８
ｃは作業面１３１から約０．１９１ｍｍ（約０．００７
５インチ）の高さにまで減少したドームの頂部、及び、
作業面から約０．１４０ｍｍ（約０．００５５インチ）
の高さまで隆起したくぼみの底表面１３２ａを示す。
【００３６】圧搾力を作用させ続けると、テーパ状のシ
ャンク１１８ｄが図８ｄに示すように変形し、ボア１１
３のまわりで下方作業面１１２ａに対して平坦に係合
し、ヘッド１２０の１２０°のテーパ角の下表面に向か
う圧縮クランプ圧力を発生させる。平坦化されているリ
ング状ドームの頂部は作業面１３１から約０．１７８ｍ
ｍ（約０．００７インチ）の高さにまで減少し、くぼみ
の底表面１３２ａは作業面から約０．１６５ｍｍ（約
０．００６５インチ）の高さまで隆起する。
ャンク１１８ｄが図８ｄに示すように変形し、ボア１１
３のまわりで下方作業面１１２ａに対して平坦に係合
し、ヘッド１２０の１２０°のテーパ角の下表面に向か
う圧縮クランプ圧力を発生させる。平坦化されているリ
ング状ドームの頂部は作業面１３１から約０．１７８ｍ
ｍ（約０．００７インチ）の高さにまで減少し、くぼみ
の底表面１３２ａは作業面から約０．１６５ｍｍ（約
０．００６５インチ）の高さまで隆起する。
【００３７】更に圧搾力を加えると、シャンク１１８が
変形し、図８ｄに示すように、工作物の下表面１１２ａ
に隣接して「バックテール］を形成する。ここで、リン
グ状ドームの頂部及びくぼみの底表面は、図示のよう
に、作業面から約０．１２７ｍｍ（約０．００５イン
チ）の同じ高さに位置し、ヘッドが平坦化される。リベ
ット金属の微細結晶粒組成により容易となるリング状ド
ームの頂部（下方への変形）及び凹状くぼみ（上方への
変形）のこのような両側からの変形は、工作物シートの
クランプ状態を維持しながら図８ｅの状態へのリベット
の所望の均一の変形を更に容易にする。このようなクラ
ンプ状態はジョイントの疲労寿命を増大させ、密着した
リベット止め状態が工作物の接触面における腐食の増長
を阻止する。
変形し、図８ｄに示すように、工作物の下表面１１２ａ
に隣接して「バックテール］を形成する。ここで、リン
グ状ドームの頂部及びくぼみの底表面は、図示のよう
に、作業面から約０．１２７ｍｍ（約０．００５イン
チ）の同じ高さに位置し、ヘッドが平坦化される。リベ
ット金属の微細結晶粒組成により容易となるリング状ド
ームの頂部（下方への変形）及び凹状くぼみ（上方への
変形）のこのような両側からの変形は、工作物シートの
クランプ状態を維持しながら図８ｅの状態へのリベット
の所望の均一の変形を更に容易にする。このようなクラ
ンプ状態はジョイントの疲労寿命を増大させ、密着した
リベット止め状態が工作物の接触面における腐食の増長
を阻止する。
【００３８】例えば、結晶粒寸法は、次の表２に示すよ
うな、結晶粒当りの平均公称インチ、合計５０のインタ
ーセプトに対する結晶粒数（エッジインターセプト）、
及び、平均インターセプト距離に関連する。
うな、結晶粒当りの平均公称インチ、合計５０のインタ
ーセプトに対する結晶粒数（エッジインターセプト）、
及び、平均インターセプト距離に関連する。
【００３９】
【表２】 結晶粒寸法 結晶粒当り 平均インターセプト ５０インターセプト の平均公称 距離（インチ） に対するインチ当り インチ の最小距離（インチ） ５ ．００２５ ．００２２３ ．１１１５ ５．５ ．００２０ ．００１８７ ．０９３５ ６ ．００１８ ．００１５７ ．０７８５ ６．５ ．００１４ ．００１３２ ．０６６０ ７ ．００１２ ．００１１１ ．０５５５ ７．５ ．００１０ ．０００９４０ ．０４７０ ８ ．０００９ ．０００７８７ ．０３９３５ ８．５ ．０００７ ．０００６６２ ．０３３１０ ９ ．０００６ ．０００５５７ ．０２７８５４．４規則 １．試験ラインの方向への結晶粒内への侵入は１／２結
晶粒として計数する。
晶粒として計数する。
【００４０】２．紙片ラインの端部はインターセプトと
して計数しない。 ３．ライン内へ伸びる結晶粒は１結晶粒として計数すべ
きである。 ４．ライン内へ延びる２以上の結晶粒の連結個所(junct
ure)は３／２結晶粒として計数しなければならない。
して計数しない。 ３．ライン内へ伸びる結晶粒は１結晶粒として計数すべ
きである。 ４．ライン内へ延びる２以上の結晶粒の連結個所(junct
ure)は３／２結晶粒として計数しなければならない。
【００４１】５．同じ結晶粒を含む２つのインターセプ
トは合計２として計数すべきである。 本発明のリベッ
トを形成するサンプルワイヤにおける結晶粒寸法の決定
は、例えば、剪断したワイヤの端面の横断方向の直線経
路に沿った５０個（即ち、所定数）の連続する結晶粒を
（１００倍で）計数する工程と、長さ寸法（即ち、５０
個の結晶粒が占める距離）を決定し、この距離を５０で
割って平均インターセプト距離を決定する工程とを含
む。この距離は、表２に示すように、結晶粒当りの平均
公称インチ、及び、結晶粒寸法に関連する。
トは合計２として計数すべきである。 本発明のリベッ
トを形成するサンプルワイヤにおける結晶粒寸法の決定
は、例えば、剪断したワイヤの端面の横断方向の直線経
路に沿った５０個（即ち、所定数）の連続する結晶粒を
（１００倍で）計数する工程と、長さ寸法（即ち、５０
個の結晶粒が占める距離）を決定し、この距離を５０で
割って平均インターセプト距離を決定する工程とを含
む。この距離は、表２に示すように、結晶粒当りの平均
公称インチ、及び、結晶粒寸法に関連する。
【００４２】上述のように、サンプルワイヤはリベット
のみに使用できるるが、決定した微結晶粒寸法が５ない
し９の範囲にある場合は、（上述の計数により決定され
る）平均インターセプト距離は０．００２２３インチな
いし０．０００５５７インチ（約０．０５７ないし約
０．０１４ｍｍ）の間となる。
のみに使用できるるが、決定した微結晶粒寸法が５ない
し９の範囲にある場合は、（上述の計数により決定され
る）平均インターセプト距離は０．００２２３インチな
いし０．０００５５７インチ（約０．０５７ないし約
０．０１４ｍｍ）の間となる。
【００４３】本発明の方法の別の目的は、設置時のリベ
ット変形中に、リベットのシャンクの初期直径より一層
大きな直径のバックテールの形成を可能にすることであ
る。このようなバックテールの形成は結晶粒が微細なア
ルミニウム合金を使用することにより可能となる。例え
ば、リベット止めを終了したリベットにおけるバックテ
ールは変形前のシャンクの初期直径の少なくとも１．４
倍の最小直径を有するように形成できる。別の例におい
ては、７０５０−Ｔ７３の合金はシャンクの初期直径の
少なくとも１．５倍の最小直径を有するバックテールを
形成できる。これは、シャンクの初期直径の約１．３倍
の最小直径を有するバックテールしか形成できない従来
のリベット材料とは大違いである。大径のバックテール
は良好な保持クランプの発生を容易にし、その利点は上
述の通りである。
ット変形中に、リベットのシャンクの初期直径より一層
大きな直径のバックテールの形成を可能にすることであ
る。このようなバックテールの形成は結晶粒が微細なア
ルミニウム合金を使用することにより可能となる。例え
ば、リベット止めを終了したリベットにおけるバックテ
ールは変形前のシャンクの初期直径の少なくとも１．４
倍の最小直径を有するように形成できる。別の例におい
ては、７０５０−Ｔ７３の合金はシャンクの初期直径の
少なくとも１．５倍の最小直径を有するバックテールを
形成できる。これは、シャンクの初期直径の約１．３倍
の最小直径を有するバックテールしか形成できない従来
のリベット材料とは大違いである。大径のバックテール
は良好な保持クランプの発生を容易にし、その利点は上
述の通りである。
【００４４】図９は、リベット表面上に薄いバリヤ材料
４００を有するリベット１１８を示し、このバリヤ材料
はリング状ドーム１２１ａの端面１２１上のバリヤ層４
００ａと、ヘッドの外壁２０９上のバリヤ層４００ｂ
と、截頭円錐状即ちテーパ状の表面１２２ａ上のバリヤ
層４００ｃとを有する。バリヤ材料の厚さは約０．００
５ないし０．０５ｍｍ（０．０００２ないし０．００２
インチ）であり、バリヤ層はシーラント、コーティン
グ、又は、コーティング上に施したシーラントからな
る。
４００を有するリベット１１８を示し、このバリヤ材料
はリング状ドーム１２１ａの端面１２１上のバリヤ層４
００ａと、ヘッドの外壁２０９上のバリヤ層４００ｂ
と、截頭円錐状即ちテーパ状の表面１２２ａ上のバリヤ
層４００ｃとを有する。バリヤ材料の厚さは約０．００
５ないし０．０５ｍｍ（０．０００２ないし０．００２
インチ）であり、バリヤ層はシーラント、コーティン
グ、又は、コーティング上に施したシーラントからな
る。
【００４５】例としては、コーティングは、フェノール
樹脂の如きキャリヤ内にアルミニウム結晶粒を混在さ
せ、これをリベット表面上に塗布した後、２００ないし
４５０°Ｆの温度にてこれをベーキングし、キャリヤを
揮発させることにより形成される。市販のコーティング
材料は、例えば、ＴｅｃＫｏｔｅ ８−Ｇ又はＨＩ−Ｃ
ＯＴＥ １（共に商標名）である。
樹脂の如きキャリヤ内にアルミニウム結晶粒を混在さ
せ、これをリベット表面上に塗布した後、２００ないし
４５０°Ｆの温度にてこれをベーキングし、キャリヤを
揮発させることにより形成される。市販のコーティング
材料は、例えば、ＴｅｃＫｏｔｅ ８−Ｇ又はＨＩ−Ｃ
ＯＴＥ １（共に商標名）である。
【００４６】シーラントは、例えば、噴霧可能な溶液に
溶かした可撓性のポリスルフィドエポキシゴムである。
市販のシーラントは、例えば、コータールド(Courtaul
d) 社のＰＲＣ１４３６ＧＥ２（商標名）である。
溶かした可撓性のポリスルフィドエポキシゴムである。
市販のシーラントは、例えば、コータールド(Courtaul
d) 社のＰＲＣ１４３６ＧＥ２（商標名）である。
【００４７】図１０は工作物のカウンタボアの壁２１０
の方へのヘッド膨張中に当該壁の透き間内へ外方に変位
したバリヤ材料層４００ｂを示す。図１１は、バリヤ材
料４００ｂが侵入する透き間を形成する壁２０９、２１
０における表面粗さ２０９ａ、２１０ａを示す部分拡大
図である。材料４００ｂの可変の厚さ及びぎざぎざ形状
が透き間を満たし、シールする。
の方へのヘッド膨張中に当該壁の透き間内へ外方に変位
したバリヤ材料層４００ｂを示す。図１１は、バリヤ材
料４００ｂが侵入する透き間を形成する壁２０９、２１
０における表面粗さ２０９ａ、２１０ａを示す部分拡大
図である。材料４００ｂの可変の厚さ及びぎざぎざ形状
が透き間を満たし、シールする。
【００４８】また、ドームの平坦化がバリヤ材料の押出
しを生じさせ、工作物のボアの縁部に隣接して工作物上
を延びるオーバーラップ部４００ｄを形成し、シール効
果を増大させる。バリヤ層４００ａ、４００ｂはこのオ
ーバーラップ部へ延びることができる。
しを生じさせ、工作物のボアの縁部に隣接して工作物上
を延びるオーバーラップ部４００ｄを形成し、シール効
果を増大させる。バリヤ層４００ａ、４００ｂはこのオ
ーバーラップ部へ延びることができる。
【００４９】図１０はまた、透き間を満たすために工作
物シート１１１のテーパ状カウンタボア１１４ａに対し
て当接せしめられたバリヤ層４００ｃをも示す。これに
より、図１２に示すような（本発明の如き）シーラント
やコーティングを使用しない従来の方法において形成さ
れていたようなエアギャップ４１０を排除することがで
きる。
物シート１１１のテーパ状カウンタボア１１４ａに対し
て当接せしめられたバリヤ層４００ｃをも示す。これに
より、図１２に示すような（本発明の如き）シーラント
やコーティングを使用しない従来の方法において形成さ
れていたようなエアギャップ４１０を排除することがで
きる。
【００５０】図９において、ドーム１２１ａは容積Ｂを
有することができ、壁２０９、２１０間の空間は容積Ａ
を有することができ、容積Ｂは容積Ａより大きく、これ
らの容積は、リベットの変形中にドームが平坦化された
ときに、壁２０９が容積Ａ内へ膨張して側壁２１０を外
方に押圧し、側壁を外方へ変形させるように選定され
る。
有することができ、壁２０９、２１０間の空間は容積Ａ
を有することができ、容積Ｂは容積Ａより大きく、これ
らの容積は、リベットの変形中にドームが平坦化された
ときに、壁２０９が容積Ａ内へ膨張して側壁２１０を外
方に押圧し、側壁を外方へ変形させるように選定され
る。
【００５１】更に、次の関係が維持される： （イ）Ｂ／Ａの比率は１．２０：１ないし７０：１の範
囲にある。 （ロ）ヘッドの端面はリング状ドームにより囲まれるく
ぼみを画定するように形成される。 （ハ）膨張したリベットヘッドのまわりの剪断荷重支持
領域がヘッドを配置する工作物シートの厚さの少なくと
も４０％の厚さを有するように、ドームの平坦化が実行
される。
囲にある。 （ロ）ヘッドの端面はリング状ドームにより囲まれるく
ぼみを画定するように形成される。 （ハ）膨張したリベットヘッドのまわりの剪断荷重支持
領域がヘッドを配置する工作物シートの厚さの少なくと
も４０％の厚さを有するように、ドームの平坦化が実行
される。
【００５２】また、容積Ａ、Ｂは次の２つの関係ｘ1、
ｘ2のうちの一方の関係を有する：ｘ1 容積Ａは約
０．１９７ないし約３．１１４ｍｍ3 （０．００００１
２０ないし０．０００１９０立方インチ）の範囲内にあ
り、容積Ｂは約０．２０５ないし約１４．７４８ｍｍ3
（０．００００１２５ないし０．０００９０立方イン
チ）の範囲内にある。
ｘ2のうちの一方の関係を有する：ｘ1 容積Ａは約
０．１９７ないし約３．１１４ｍｍ3 （０．００００１
２０ないし０．０００１９０立方インチ）の範囲内にあ
り、容積Ｂは約０．２０５ないし約１４．７４８ｍｍ3
（０．００００１２５ないし０．０００９０立方イン
チ）の範囲内にある。
【００５３】ｘ2 容積Ａは約０．０２１ないし約０．
２１３ｍｍ3 （０．０００００１３ないし０．００００
１３立方インチ）の範囲内にあり、容積Ｂは約０．４７
５ないし約１４．４２１ｍｍ3 （０．００００２９ない
し０．０００８８立方インチ）の範囲内にある。
２１３ｍｍ3 （０．０００００１３ないし０．００００
１３立方インチ）の範囲内にあり、容積Ｂは約０．４７
５ないし約１４．４２１ｍｍ3 （０．００００２９ない
し０．０００８８立方インチ）の範囲内にある。
【００５４】更に、容積Ａは約０．１９７ないし約３．
１１４ｍｍ3 （０．００００１２０ないし０．０００１
９０立方インチ）の範囲内となるように設けられ、容積
Ｂは約０．２０５ないし約１４．７４８ｍｍ3 （０．０
０００１２５ないし０．０００９０立方インチ）の範囲
内となるように設けられる。典型的には、ヘッドの最大
直径は約３．０７３ないし約１３．２３３ｍｍ（０．１
２１ないし０．５２１インチ）の範囲内にあり、ヘッド
の側壁は約０．３０５ないし約１．０６７ｍｍ（約０．
０１２ないし０．０４２インチ）の軸方向長さを有す
る。
１１４ｍｍ3 （０．００００１２０ないし０．０００１
９０立方インチ）の範囲内となるように設けられ、容積
Ｂは約０．２０５ないし約１４．７４８ｍｍ3 （０．０
０００１２５ないし０．０００９０立方インチ）の範囲
内となるように設けられる。典型的には、ヘッドの最大
直径は約３．０７３ないし約１３．２３３ｍｍ（０．１
２１ないし０．５２１インチ）の範囲内にあり、ヘッド
の側壁は約０．３０５ないし約１．０６７ｍｍ（約０．
０１２ないし０．０４２インチ）の軸方向長さを有す
る。
【００５５】本発明の方法はシャンクの外表面に対して
実質上軸方向で整合した環状の頂部分を有するようにド
ームを形成する工程を含み、ドームの約半分のみを画定
するドームの半径方向外側延長部は前方に傾斜した截頭
円錐状区分により画定される前方へのテーパ部分に対し
て軸方向で離れて位置し、ドームの頂部分は軸方向及び
半径方向の面において後方に凸状となる。頂部の最外側
の延長部はシャンクの外表面にほぼ整合して位置する。
実質上軸方向で整合した環状の頂部分を有するようにド
ームを形成する工程を含み、ドームの約半分のみを画定
するドームの半径方向外側延長部は前方に傾斜した截頭
円錐状区分により画定される前方へのテーパ部分に対し
て軸方向で離れて位置し、ドームの頂部分は軸方向及び
半径方向の面において後方に凸状となる。頂部の最外側
の延長部はシャンクの外表面にほぼ整合して位置する。
【００５６】リベット及び壁は金属製であり、リベット
の金属は壁の金属より柔らかく、リベットは次の材料の
うちの１つにより作られる。 （i）アルミニウム （ii）アルミニウム合金 （iii）チタン （iv）チタン合金 （v）ＣＲＥＳ合金。
の金属は壁の金属より柔らかく、リベットは次の材料の
うちの１つにより作られる。 （i）アルミニウム （ii）アルミニウム合金 （iii）チタン （iv）チタン合金 （v）ＣＲＥＳ合金。
【図１】工作物内に挿入されたリベットを示す断面図で
ある。
ある。
【図２】圧搾変形中のリベットを示す、図１と同様の断
面図である。
面図である。
【図３】図２と同様の図であるが、バックテールが形成
された変形後のリベットを示す断面図である。
された変形後のリベットを示す断面図である。
【図４】リベットヘッドと工作物のカウンタボアとの間
の１つの（最小）寸法関係を示す拡大部分断面図であ
る。
の１つの（最小）寸法関係を示す拡大部分断面図であ
る。
【図５】図３と同様の図であるが、リベットヘッドと工
作物のカウンタボアとの間の別の（最大）寸法関係を示
す図である。
作物のカウンタボアとの間の別の（最大）寸法関係を示
す図である。
【図６】ボア及びカウンタボアに関連する素子に関連す
るリベットの素子を示す分解部品図である。
るリベットの素子を示す分解部品図である。
【図７】図７ａはシートに対するリベットの初期の着座
状態を示す拡大部分断面図であり、図７ｂは図７ａと同
様の図であるが、リベット変形後のリベットの位置を示
す図である。
状態を示す拡大部分断面図であり、図７ｂは図７ａと同
様の図であるが、リベット変形後のリベットの位置を示
す図である。
【図８】図８ａないし図８ｅはリベットの変形の種々の
段階を示す図である。
段階を示す図である。
【図９】リベット上のバリヤ材料を示す拡大断面図であ
る。
る。
【図１０】図９と同様の図であるが、設置状態を示す図
である。
である。
【図１１】リベット及び工作物の壁における透き間に位
置するバリヤ材料を示す更なる拡大断面図である。
置するバリヤ材料を示す更なる拡大断面図である。
【図１２】バリヤ材料を使用しない場合に生じるエアギ
ャップを示す図である。
ャップを示す図である。
【図１３】変形後の隆起したヘッドの縁部におけるバリ
ヤ材料の変形を示す拡大断面図である。
ヤ材料の変形を示す拡大断面図である。
１１１、１１２ シート １１２ａ 下方作業面 １１３ ボア １１４ 皿穴 １１６ 軸線 １１８ リベット １１８ａ 終端部 １１９ シャンク １１９ａ シャンク外表面 １２０ ヘッド １２１ 端面 １２２ 截頭円錐状区分 １２６ バックテール １３１ 作業面 １３２ ドーム １３２ａ ドーム外側延長部 １３２ｂ ドーム頂部分 １３３ くぼみ ２０９ ヘッド側壁 ２１０ 皿穴側壁 ４００ バリヤ材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 500393077 15200 Ｅａｓｔ Ｄｏｎ Ｊｕｌｉａ ｎ Ｒｏａｄ，Ｃｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｄ ｕｓｔｒｙ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ 91745，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 ジョン・エイ・オウレンツ アメリカ合衆国カリフォルニア州92028, フォールブルック，ウィロー・グレン・ ロード 2029 (56)参考文献 特開 昭53−49665（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−144725（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21J 15/02 F16B 19/06
Claims (23)
- 【請求項１】 ボア、及び、外表面と当該ボアとの間で
該ボアに向かう前方に向かうに従い先細りとなった截頭
円錐状の皿穴を有する第１のシートと、第２のシートと
からなる工作物をリベットにより連結する方法におい
て、 シャンクと、該シャンクの一端に設けられたヘッドとを
有し、該ヘッドが端面及び該端面の前方すなわち上記シ
ャンク側に位置し、前方に先細りとなった截頭円錐状の
区分を有する金属リベットであって、その表面にバリア
材料が設けられている金属リベットを準備する工程と； 上記端面が上記第１のシートの外表面と実質上同一面と
なるようにして、上記シャンクを上記ボアに通し、上記
ヘッドを上記皿穴内に設定する工程と；を有し、上記端
面が軸方向後方に突出したリング状のドームを備え、上
記ドームが、上記シャンクの外表面に対して実質上軸方
向で整合した状態で、同シャンクの軸線のまわりで延
び、上記ヘッドが上記皿穴により画成される側壁から半
径方向に離れた側壁を具備し、これら側壁間の空間が容
積Ａを有し、当該ドームが容積Ｂを有し、容積Ｂが容積
Ａより大きくなっており、これらの容積は、リベットの
変形中に該ドームが平坦化されたときに、当該ヘッドの
側壁が体積Ａ内へ半径方向に膨張して上記皿穴の側壁を
外方に押圧し、同側壁を半径方向外方へ変形させるよう
に選定されており、且つ、上記バリア材料は、上記皿穴
の側壁の半径方向外方への変形時に、同側壁と上記ヘッ
ドの側壁との間の透き間を満たすようになされているこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項２】 上記バリヤ材料が腐食防止剤を含むこと
を特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 上記腐食防止剤が実質上アルミニウム顔
料コーティングからなることを特徴とする請求項２の方
法。 - 【請求項４】 上記バリヤ材料がシーラントを含むこと
を特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項５】 上記工作物が２つのシートからなり、上
記ドームは、リベットの変形中に、膨張したリベットの
上記ヘッドのまわりの剪断荷重支持領域が当該ヘッドを
配置するシートの厚さの少なくとも４０％の厚さを有す
るように、平坦化されることを特徴とする請求項１の方
法。 - 【請求項６】 上記ドームが、上記シャンクの外表面に
対して実質上軸方向で整合した環状の頂部分、及び、当
該ドームの約半分のみを画定する、上記シャンクの外表
面よりも外側に位置する半径方向外側延長部を有し、該
ドームの上記頂部分が後方に凸状となっていることを特
徴とする請求項１の方法。 - 【請求項７】 上記ヘッドの端面が上記頂部分の半径方
向内側に凹状の中央くぼみを有するように形成され、当
該頂部分の最外側の環状部が上記シャンクの外表面にほ
ぼ整合して位置することを特徴とする請求項６の方法。 - 【請求項８】 リベットが金属製であり、 （i）アルミニウム （ii）アルミニウム合金 （iii）チタン （iv）チタン合金 （v）ＣＲＥＳ合金 のうちの１つから作られることを特徴とする請求項１の
方法。 - 【請求項９】 上記バリヤ材料が０．０００２ないし
０．００２インチ（約０．００５ないし０．０５ｍｍ）
の厚さのコーティングを有することを特徴とする請求項
１の方法。 - 【請求項１０】 上記リベットの変形により、上記バリ
ヤ材料が上記皿穴の側壁に押し付けられることを特徴と
する請求項９の方法。 - 【請求項１１】 上記バリヤ材料が上記リング状のドー
ム上にコーティングされており、当該ドームを平坦化し
て、上記ヘッドの側壁の半径方向膨張中に、平坦化され
たドームとこれに隣接する半径方向に膨張したヘッドの
側壁の最外側表面との間の透き間を、バリヤ材料により
満たすようにしたことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項１２】 上記バリヤ材料が上記前方に先細りと
なった截頭円錐状の区分上にコーティングされており、
上記ドームの平坦化が、当該截頭円錐状の区分上のバリ
ヤ材料を、上記第１のシート、上記截頭円錐状の皿穴及
び隣接する半径方向に膨張したヘッドの側壁の最外側部
分の透き間内へ侵入させることを特徴とする請求項１０
の方法。 - 【請求項１３】 上記バリヤ材料が腐食防止剤を含むこ
とを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項１４】 上記バリヤ材料がシーラントを含むこ
とを特徴とする請求項１３の方法。 - 【請求項１５】 ヘッドを有する金属リベットにおい
て、 上記ヘッドの頂部に設けたリング状のドームと、 リベットの変形中に上記リング状のドームが平坦化され
るときにリベットのヘッドと工作物のカウンタボアとの
間の透き間を満たすようになったバリヤ材料のコーティ
ングと、 を備えたことを特徴とするリベット。 - 【請求項１６】 ボア、及び、上方表面と当該ボアとの
間で同ボアの方へ下方に先細りとなった截頭円錐状の皿
穴を有する上方の第１のシートと、下方の第２のシート
とを一緒にクランプする方法において、 シャンクを有し、微細粒アルミニウム合金から実質的に
なる金属リベットであって、端面と、当該端面の下方に
位置する下方に先細りとなった截頭円錐状の区分とを有
するヘッドを備えを準備する工程と； 上記端面が上記第１のシートの上方表面より上方に位置
するようにして、上記シャンクを上記ボアに通し、上記
ヘッドの一部を上記皿穴内に設定する工程と；を有し、
上記端面が軸方向上方に突出したリング状のドームを備
え、上記ドームが、上記シャンクの外表面に対して実質
上軸方向で整合した状態で、同シャンクの軸線のまわり
で延び、当該リング状のドームが中央のくぼみを形成
し、上記ヘッドが上記皿穴により画成される側壁から半
径方向に離れた周辺側壁を具備し、当該シャンクが終端
部を有し、 更に、 （ニ）上記リング状のドーム及び上記終端部に力を付与
し、当該終端部の近傍のシャンク部分を膨張させて上記
第２のシートの露出した下方表面に係合させると同時に
当該リング状のドームを平坦化させ、シャンクの微細粒
アルミニウム合金を、上記くぼみの中央の方へ上方に流
動させる工程； を有し、上記力の付与は、膨張した上記シャンク部分に
より上記下方表面に当接するバックテールを形成させて
同下方表面にクランプ力を作用させ、かつ、上記第１の
シートの上方表面より上方に位置する平坦化された頂表
面を形成するまで続行され、もって、リベットの変形が
完了した後に、当該第１及び第２のシートが上記ヘッド
と上記バックテールとの間で強制的にクランプされるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 上記ヘッドの平坦化された頂表面が、
上記第１のシートの上方表面の上方で０ないし０．００
６インチ（すなわち、０ないし約０．１５２ｍｍ）の高
さに位置するように変形されることを特徴とする請求項
１６の方法。 - 【請求項１８】 力の付与により、上記リング状のドー
ムが上記第１のシートの上方表面の上方に位置するよう
に平坦化され上記バックテールが形成されるときに、上
記シャンクの微細粒金属が上記くぼみを満たすように上
方へ流動せしめられるようになっていることを特徴とす
る請求項１６の方法。 - 【請求項１９】 上記リベットの金属がＡＳＴＭ Ｅ：
１１２により決定される５ないし９の粒子寸法を有する
ことを特徴とする請求項１６の方法。 - 【請求項２０】 上記第１及び第２のシートがアルミニ
ウム合金、チタン合金、ステンレス合金及びその組み合
わせによる合金の中から選択された金属により作られる
ことを特徴とする請求項１６の方法。 - 【請求項２１】 上記リベットの金属が、半径方向内方
へ収縮しないように上記ヘッドを係止し、クランプ状態
を維持させるために、上記くぼみ内へ充填されることを
特徴とする請求項１６の方法。 - 【請求項２２】 上記アルミニウム合金が、次の表に示
す結晶粒寸法及び物理特性を有する合金の中から選択さ
れることをことを特徴とする請求項１６の方法。 ［表］ 合金及び 直径（インチ） ２インチの伸び 剪 断 強 度 結晶粒寸法 硬度 （最小％） 最小 最大 最大 Ksi Ksi ASTM E:112 2017‐T4 0.092乃至0.565 １４ ３５ ４１ ７ 2024‐T4 0.092乃至0.565 １３ ３７ N／A ６ 2117‐T4 0.092乃至0.565 １８ ２６ N／A ５ 2219‐T62 0.092乃至0.565 １２ ３０ N／A ５ 7050‐T73 0.092乃至0.565 １４ ４１ ４６ ５ 7050‐T715 0.092乃至0.565 １５ ３５ ４１ ５ - 【請求項２３】 上記リベットが、次の表に示す結晶粒
寸法及び物理特性を有する合金の中から選択された合金
で作ったワイヤにより形成されることを特徴とする請求
項１６の方法。 ［表］ 合金及び 直径（インチ） ２インチの伸び 剪 断 強 度 結晶粒寸法 硬度 （最小％） 最小 最大 最大 Ksi Ksi ASTM E:112 2017‐T4 0.092乃至0.565 １４ ３５ ４１ ７ 2024‐T4 0.092乃至0.565 １３ ３７ N／A ６ 2117‐T4 0.092乃至0.565 １８ ２６ N／A ５ 2219‐T62 0.092乃至0.565 １２ ３０ N／A ５ 7050‐T73 0.092乃至0.565 １４ ４１ ４６ ５ 7050‐T715 0.092乃至0.565 １５ ３５ ４１ ５
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