JP3679442B2 - 拡大された締付け範囲にわたって均等な高い締付けを有する高強度ブラインドボルト - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、スエージングされた構造（ｓｗａｇｅｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を使用して一体に固定される複数の工作物の高い最終締付け荷重を与えるねじ付きトルク型又は引張り型の多部品締結装置、特に高強度のブラインド締結装置に関する。関連する米国特許第５，１７８，５０２号、第５，２１３，４６０号に述べられるように、該締結装置は、一般的な有用さのものであるが、ボックスビームを使用する構造体すなわち支柱、橋梁等に、更に特に、工作物の一側への近接性が遮断または制限される用途に特に有用である。
【０００２】
【従来の技術および発明の要約】
また、本発明の締結装置は、一般に、主スリーブと、拡大可能なスリーブと、ピンとを含むブラインド締結装置に関し、該装置において、拡大可能なスリーブは、ピンを介して加えられる相対的な軸方向力に応答してブラインドヘッドを形成するように半径方向へ拡大される。この点では、本発明のブラインド締結装置は、上述の特許に加えて、一般に、ジョーセフＨ．マサの１９７２年２月２２日付米国特許第３，６４３，５４４号に示される型式のねじ付きブラインド締結装置に関し、この型式の締結装置は、米国のモノグラム エーロスペース ファスナ社（Ｍｏｎｏｇｒａｍ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｆａｓｔｅｎｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ）およびボイシャンマヌファクチャリング社（Ｖｏｉ−Ｓｈａｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）によって商品ビィスロック（Ｖｉｓｕ−Ｌｏｋ）および／またはジョボルト（Ｊｏ−Ｂｏｌｔ）の下で販売されている。また、Ｒ．ウェルツ等の１９６６年７月２６日付米国特許第３，２６２，３５３号、Ｊ．ラトレの１９５６年１０月９日付米国特許第２，７６５，６９９号、ブリルメイヤーの１９５９年５月１９日付米国特許第２，８８７，００３号、オルロフの１９６３年１０月２２日付米国特許第３，１０７，５７２号を参照せよ。関連する米国特許第５，２１３，４６０号に述べられるように、従来のブラインドボルト締結装置は、主スリーブが締付け荷重を発生するのに利用可能な力のかなりの部分を吸収可能であり、更に、締付け荷重と、引張り強さと、見えない側の突出部とが締結装置の締付け範囲内で変化可能であるため、特定の問題を有している。この点では、締結装置の締付け範囲は、単一の締結装置によって一体に固定可能な複数の工作物の最大合計厚さと最小合計厚さとの間の差によって限定される。しかしながら、本発明では、独得のブラインドボルト構造は、広い締付け範囲の性能を備えて提供され、このとき、均等な構造の高強度ブラインドヘッドが、この広い締付け範囲にわたって形成される。従って、均等な構造のブラインドヘッドは、締付け範囲にわたって同一の見えない側の突出部を有している。更に、本発明は、高強度材料が高強度締結装置を生じると同時に均等な高い締付け力を達成するように使用可能である構造を提供する。
【０００３】
本発明の一形態では、張力制御型式のねじ付きナットおよびコアボルト又はピンの構造が使用される。この実施例では、ナット部材は、ピンのシャンクのねじ付き部分にねじ込み係合する。スプライン付き部分は、ピンのシャンクの端末端部に配置される。取付け工具は、スプライン付き部分に係合するように構成された中心のソケット部材と、ナットを掴むように構成された外側レンチ部材とを有し、これにより、トルクが相対的な回転を与えるようにコアボルト又はピンとナットとの間に付加可能であり、これにより、ナットは、所望の締付けを達成するようにピンにねじ込まれる。ピン上に配置された拡大可能なスリーブと、主スリーブとは、加えられるトルクに応答してブラインドヘッドを形成するように協働する。
【０００４】
トルク型構造を有する本発明では、ナットとピンとの間に加えられるトルクの結果として、ナットは、締付け調節構造体又は組立体を介して主スリーブに軸方向力を最初に伝達する。同時に、ピンは、拡大可能なスリーブに対して反対の軸方向力を伝達する拡大ヘッドを有している。トルクと、結果として生じる相対的な軸方向力とが増大する際、主スリーブに対して反作用する拡大可能なスリーブは、ブラインドヘッドを形成するように半径方向に拡大される。認められるように、均等な形状のブラインドヘッドは、締結装置の拡大された締付け範囲にわたって提供される。
【０００５】
取付けのこの段階では、複数の工作物は、ナットと締付け調節構造体又は組立体とピンを介するブラインドヘッドとの間の如何なる締付け荷重をも受けない。見えない側の面との係合にブラインドヘッドをもたらすため、締付け調節構造体又は組立体は、空所との連通を遮断する折損可能な抵抗部材すなわち剪断部材を備えている。折損可能な剪断部材は、相対的な軸方向力の予め選択された大きさにおいて破断するように構成され、これにより、このときも早や遮断されない空所は、拡大可能なスリーブとの荷重支持関係から外れる主スリーブの軸方向運動を許容するように近接可能であり、これは、完全に形成されたブラインドヘッドが拡大可能なスリーブとの荷重支持係合の外へほぼ自由に移動した主スリーブからの軸方向の制止なしに複数の工作物の見えない側の面との接触にもたらされるのを可能にする。このとき、複数の工作物は、ピンを介するブラインドヘッドとナットとの間にほぼ単独に作用する結果として生じる相対的な軸方向力を有するトルクの一層の付加によって一体に引張られる。複数の工作物を一体に締付ける力は、コアボルト又はピンのスプライン付きピンテール部分がピンから破断するトルクの大きさが達成されるまで増大する。この破断荷重は、複数の工作物の最終締付け荷重を定める。本発明の一形態では、ブラインドボルトは、スプラインの頂が隣接するボルトのねじの頂とほぼ同一の直径のものであるスプライン付き端部を有するコアボルト又はピンを使用し、連続的なねじ形状は、スプライン付き部分とねじ付き部分とにわたって延在する。該スプライン付き構造をピンに設けることにより、非張力制御のブラインドボルトに使用する通常の二重ソケット駆動工具は、同一の直径の工作物開口部に使用する上述の張力制御ブラインドボルトを取付けるのにも使用可能である。上述のスプライン付き構造の変形では、ピンのねじのスプライン付き部分は、破断頸溝を通過して延在している。この付加的なスプライン付き部分は、破断頸溝の破断およびピンテールの除去の後に残る。従って、破断したピンの端部のこの付加的なスプライン付き部分は、固定された後の締結装置の除去ないし再トルク付加を容易にするために利用可能である。
【０００６】
認められるように、締付け調節構造体又は組立体は、比較的簡単な構造のものでもよく、高強度材料で製作可能であり、これにより、折損可能な剪断部分の強度は、高いレベルに設定可能である。この点では、この比較的簡単な構造は、折損可能な剪断部分を剪断する荷重がブラインドヘッドの形成を保証するのに十分な高いレベルと、最終締付けおよび破断頸の破断のための最終トルク荷重の達成の以前に破断するのに十分な低いレベルとにおいて設定されるのを容易に可能にする。
【０００７】
本発明の一形態では、主スリーブおよび拡大可能なスリーブの双方は、ほぼ均等の横断面のほぼ真直の管状構造、即ち、それ等の長さに沿う横断面の如何なる変化のないものでもよく、ブラインドヘッドは、複数の工作物の見えない側を越えて配置される拡大可能なスリーブの一部分を軸方向負荷で球根状に拡大することによって形成される。この点では、この型式の構造は、ハックの１９３６年１１月２４日付米国特許第２，０６１，６２８号、第２，０２６，６２９号、ハックの１９３８年４月１９日付米国特許第２，１１４，４９３号、ハックの１９５０年１０月２４日付米国特許第２，５２７，３０７号にほぼ示される種類のものである。予め選択された位置におけるブラインドヘッドの形成は、所望の位置において拡大可能なスリーブの円形帯を焼鈍することによって容易にされてもよい。この点では、オーロフの１９６６年５月３１日付米国特許第３，２５３，４９５号を参照せよ。認められるように、球根状ブラインドヘッドは、拡大された支持面を提供可能であり、従って、工作物の開口部が締結装置の有効径よりもかなり大きい適用において特に有用である。
【０００８】
ブラインド締結装置に屡々使用される他の形状のブラインドヘッドは、チューリップ状ヘッドと呼ばれる。チューリップ状ヘッドの一例は、Ｐ．Ｊ．レイノルドの１９６４年６月９日付米国特許第３，１３６，２０４号に示され、また、マッシェクの１９７７年３月２２日付米国特許第４，０１２，９８４号、プラットの１９８４年５月２９日付米国特許第４，４５１，１８９号、ディクソンの１９８６年１２月９日付米国特許第４，６２７，７７５号を参照せよ。チューリップ状ヘッドが形成される本発明の一形態では、これは、球根状およびチューリップ状の双方のヘッド構造を含む最終形状を有するようにブラインドヘッドを形成することによって実施され、これにより、ブラインドヘッドの強度は、増大される。
【０００９】
本発明の締結装置に関して述べたように、複数の工作物への最終締付け荷重が最大化されてスリーブ構造によって全く吸収されず、同時に、締結装置が決定可能な広い締付け範囲を備えてもよく、最大化される最終締付け荷重がこの広い締付け範囲にわたってほぼ均等に利用可能である独得な構造が提供される。認められるように、本発明の一形態は、球根状ヘッドの形成後であるが、折損可能な剪断部材の破断の以前に、加えられる軸方向力の大きさを制御する構造を設けることによって拡大可能なスリーブの歪を抑制する。該歪は、複数の工作物に達成される最終締付け荷重における低減を生じ得る。
【００１０】
本発明の特徴は、ねじ付き締結装置に関連して示されるが、特定のこれ等の特徴は、引張り型およびスエージ型の締結装置に適用可能なことが上述の米国特許第５，２１３，４６０号から理解可能である。同時に、本発明の特徴は、主スリーブ部材の勾配付きノーズ部分による拡大可能なスリーブの半径方向の拡大によって形成されるブラインドヘッドを有する締結装置に利用可能であり、上述の米国特許第５，１７８，５０２号、第５，２１３，４６０号を参照せよ。
【００１１】
従って、本発明の高強度ブラインドボルトは、ＡＳＴＭ Ａ３２５または日本規格Ｆ８Ｔを満足するもののような高強度ボルトを利用する用途に使用するために容易に改造可能である。これは、ブラインド溶接、ナット板およびその他の複雑な構造の締結装置がボックスビームのような構造要素に使用される場合に使用するのにも望ましい。この点では、本発明のブラインド締結装置は、高強度および耐久性が高い締付け荷重を与える性能と共に著しい重要さのものである建築、橋梁等の構造に特に好適である。
【００１２】
【発明の目的】
従って、本発明の目的は、広い締付け範囲を有する高強度締結装置を生じる高強度材料の使用を容易にする独得のブラインドボルト構造を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、広い締付け範囲を与える独得の締付け調節構造体又は組立体を有するブラインドボルト構造を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、拡大可能なスリーブ上のブラインドヘッド形成荷重を制御し、最大直径の、従って増大された強度のスプライン付き部分を与え、球根状ヘッドおよびチューリップ状ヘッドが組み合わされた構造を有するブラインドヘッドを与える特徴を備える独得のブラインドボルト構造を提供することである。
【００１５】
本発明の他の一般的な目的は、広い締付け範囲にわたり均一な所望の形状を有する高強度ブラインドヘッドを形成する構造の独得の高強度ブラインドボルトを提供することである。
【００１６】
本発明の更に他の一般的な目的は、高い最終締付け荷重を与える独得の高強度ブラインドボルトを提供することである。
【００１７】
本発明の他の一般的な目的は、張力制御型ねじ付き構造を使用して、広い締付け範囲にわたりほぼ均等な最終締付け荷重を与える独得の高強度ブラインドボルトを提供することである。
【００１８】
本発明のその他の目的、特徴および利点は、添付図面を参照する次の説明および添付特許請求の範囲によって明らかになる。
【００１９】
【実施例】
次に図１（Ａ）を参照すると、ねじ付きすなわちトルク型のブラインド締結装置１０は、コアボルト又はピン１２と、環状のナット１４と、拡大可能なスリーブ１６と、主スリーブ１８と、荷重支持座金２０および折損可能な剪断座金２４とによって形成された締付け調節構造体又は組立体１９とを備えている。荷重支持座金２０は、対向する環状荷重支持面２２，２３と、その内側端部に拡大された端ぐり孔２７を有する中心貫通ボア２６とを備えている。剪断座金２４は、荷重支持座金２０の端ぐり孔２７内にしっくり収容されるような直径を有している。この点では、端ぐり孔２７の軸方向深さは、剪断座金２４の厚さに等しいか、または僅かに大きい。剪断座金２４は、説明されるべき目的のためにボア２６を部分的に閉塞するようにボア２６内に部分的に半径方向内方へ延在している。ナット１４は、ねじ付きボア２９を有し、これにより、ナット１４は、ピン１２の細長いシャンク３２の一端におけるねじ付き部分３０のねじ２８にねじ込み可能である。ピン１２は、そのシャンク３２の他端に拡大されたヘッド３４を有している。ピンのシャンク３２は、ねじ付き部分３０へ達する一層小さい均等な直径の比較的滑らかな第２シャンク部分３８までヘッド３４から延びる均等な直径の滑らかな第１シャンク部分３６を有している。ねじ付き部分３０は、スプライン付きピンテール部分４０を有している。スプライン付きピンテール部分４０は、複数の軸方向へ延びるスプライン４４によって形成され、本発明の一形状では、ほぼ通常の１２個の尖端のあるスプライン付き構造を備えている。ピンテール部分４０は、環状の破断頸溝４６を経てねじ付き部分３０の残部へ結合されている。破断頸溝４６は、設置サイクルの終わりで所定のトルク荷重において折断するように設計された縮小横断面積を有している。第１シャンク部分３６は、第２シャンク部分３８の直径Ｄ２よりも大きい直径Ｄ１を有し、これにより、環状ストップ肩４８が形成されている。肩４８は、ピンのヘッド３４から予め選択された距離Ｌ１に配置され、説明されるべき目的のためにストップとして作用する。
【００２０】
拡大可能なスリーブ１６は、組立てを容易にするために僅かな間隙を伴って第１シャンク部分３６の拡大された直径Ｄ１にほぼ等しい内径Ｄ３を有し、ほぼ均等の内径および外径を備えたほぼ均等の管状の形状のものである。拡大可能なスリーブ１６は、ほぼ均等な外径Ｄ４を有している。拡大可能なスリーブ１６は、長さＬ２のものであり、ピンのヘッド３４から肩４８の予め選択された距離Ｌ１よりも長く、これにより、距離Ｌｘだけ第２シャンク３８上を部分的に延びる。認められるように、距離Ｌｘは、後述するブラインドヘッドを形成するのに必要な長さであるように選択されている。
【００２１】
主スリーブ１８は、拡大可能なスリーブ１６の外径Ｄ４にほぼ等しいほぼ一定の最大外径Ｄ５の外側面を有する、ほぼ均等の管状の形状を備えている。主スリーブ１８は、組立てを容易にするために僅かな間隙を伴ってねじ付き部分３０のねじ山の頂の大きい方の外径にほぼ等しいほぼ均等の直径Ｄ６の貫通ボアを有している。第２シャンク部分３８の直径Ｄ２は、ねじ付き部分３０の転造径ないしピッチ径にほぼ等しいが、認められるように、ねじ２８が比較的浅い谷底構造のものであるため、第２シャンク部分３８の直径Ｄ２は、ねじ２８の大きい方の外径、従ってボア直径Ｄ６よりも僅かに小さいのみである。従って同時に、主スリーブ１８のボア直径Ｄ６は、拡大可能なスリーブ１６のボア直径Ｄ３よりも小さい。従って、主スリーブ１８の肉厚ｔ１は、肩４８の半径方向深さｄ１だけ拡大可能なスリーブ１６の肉厚ｔ２よりも大きい。
【００２２】
締結装置１０の使用の際、主スリーブ１８およびピンのシャンク３２は、工作物５４，５６の互いに整合する開口部５０，５２を貫通して延びて配置され、工作物５６の近接できる側の面５８は荷重支持座金２０の荷重支持面２２によって係合される。この点に関して、荷重支持面２２は十分に大きい有効支持面積を有していて、工作物５６の近接できる側の面５８上に、取付け後の複数の工作物５４，５６上の作用荷重と取付け荷重の所望の分布を与える。更に、反対側の荷重支持面２３は、ナット１４の荷重支持面６５に完全に係合して、ナット１４が荷重支持座金２０に対して回転される際にナット１４によって加えられるトルク荷重に抵抗するために硬い耐摩耗面を与える。拡大可能なスリーブ１６および主スリーブ１８の夫々の外径Ｄ４，Ｄ５は、すきま嵌めによって互いに整合する開口部５０，５２に嵌合するように選択されている。この点では、ピンのヘッド３４の直径Ｄ７と、スリーブの外径Ｄ４，Ｄ５とは、組立体が隙間を有して開口部５０，５２に収容可能なように、ほぼ同一である。
【００２３】
次に、締付け調節構造体又は組立体１９に注目すると、剪断座金２４は、ほぼ平坦な構造のものであり、僅かな隙間の嵌合によってピン１２のねじ付きシャンク部分３０を収容するように構成された直径の中心ボア６０を有している。荷重支持座金２０のボア２６は、均等な直径のものであり、剪断座金２４の外側に拡大された外側締付け空所６４を形成する。締付け空所６４は、ナット１４の対向する荷重支持面６５によってその外側端部において包囲される。ボア２６は、主スリーブ１８との間の相対的な軸方向運動に対する摩擦抵抗を回避するために僅かな間隙を伴って主スリーブ１８の外径Ｄ５にほぼ等しい直径を有している。折損可能な剪断座金２４は、ピン１２と主スリーブ１８との間の相対的な軸方向力から生じるボア２６の周辺に対する予め選択された剪断荷重で切断するように構成された所定の巾の剪断部分６６を限定する予め選択された厚さを有している。剪断座金２４のボア６０とピン１２のねじ付き部分３０との間の相対的に緊密な公差の嵌合は、ほぼ同軸の整合にこれ等の構成要素を維持すると同時に、剪断座金２４の環状剪断部分６６との同軸整合に主スリーブ１８を維持する。締付け空所６４の軸方向深さｄ３は、締結装置１０の有効締付け範囲を限定するように選択される。
【００２４】
締結装置１０は、ねじ付きシャンク部分３０上のナット１４のねじ係合によってピン１２とナット１４との間に加えられるトルクによって固定されるように構成される。次に、図２（Ａ）から図４までを参照すると、取付けは、当該技術で周知の構造の工具６８によって達成されてもよく、従って、工具６８の一部のみが示され、該工具の特定の詳細は、簡単さの目的のために省略されている。ナット１４は、通常の六角形外側面７０（図１（Ｂ）参照）を備えている。管状のソケット状外側レンチ部材７２は六角形外側面７０を係合状態で収容する六角形形状の内側面７４を有している。（図１（Ｂ）参照）。工具６８は、ピン１２の尖端のスプライン付き部分４０を限定するスプライン４４を噛合い可能に収容するように溝付きの内側面７８をその外側端部に有するソケット部材７６を備えている。工具６８の一形状では、中心のソケット部材７６は、スプライン付き部分４０との十分な係合を与えるために軸方向前方へ弾力的に付勢される。外側レンチ部材７２と、中心ソケット部材７６とは、相互に対して回転されるように構成される。従って締結装置１０を取付けるため、工具６８は、ナットの六角形外側面７０に係合する外側レンチ部材７２と、スプライン付き部分４０に係合する中心ソケット部材７６とを伴って締結装置１０の外側端部に装着される。工具６８が作動されるとき、外側レンチ部材７２は、中心ソケット部材７６に対して回転され、これにより、ナット１４は、ねじ付きシャンク部分３０へ更にねじ込まれる。取付けサイクルの初めでは、中心ソケット部材７６は、屡々回転され、一方、外側レンチ部材７２が回転しないように保持され、従って、静止するナット１４および荷重支持座金２０に対してユニットとしてピン１２およびスリーブ１６，１８が回転される。締結装置１０の構成要素および工作物５４，５６が増大する荷重関係にもたらされる際、ナット１４が回転され、一方、ピン１２、スリーブ１６，１８および荷重支持座金２０は、静止状態に保持される。いづれの場合にも、これが生じる際、コアボルト又はピン１２は、ナット１４に対して軸方向へ移動する。同時に、中心ソケット部材７６上の弾力的な軸方向付勢は、中心ソケット部材部材７６が軸方向後方へ移動され、従って工具６８に対するピン１２の付加的な軸方向運動に適応するのを可能にする。このようにして、相対的な軸方向力は、ピン１２とナット１４との間に工具６８によって加えられるトルクによりピン１２と主スリーブ１８と拡大可能なスリーブ１６との間にひろがる。
【００２５】
同時に、ピン１２がナット１４との相対的な回転によって軸方向へ移動するのを開始する際、加えられた相対的な軸方向力は、スリーブ１６への軸方向荷重を増大させ、拡大可能なスリーブ１６を球根状すなわち外方へ半径方向に膨脹させ、工作物５４の見えない側の面８２から間隔を設けられた個所で球根形状の第１ヘッド８０を完全に形成する。（図２（Ａ）を参照せよ）。相対的な軸方向力が増大する際、折損可能な剪断座金２４は剪断部分６６を横切って破断し、主スリーブ１８と、完全に形成された球根状ヘッド８０を有する拡大可能なスリーブ１６とが相互に対して、また荷重支持座金２０の荷重支持面２２に対して、ほぼ自由に軸方向に移動するのを可能にする。この状態では、球根状ヘッド８０は、工作物５４の見えない側の面８２に係合するように移動される。（図３を参照せよ）。
【００２６】
折損可能な剪断座金２４の剪断部分６６は、球根状ヘッド８０を形成するように拡大可能なスリーブ１６を球根状にした後に、荷重支持座金２０を切断し、主スリーブ１８の前方端部が締付け空所６４を移動するのを可能にするのに必要な相対的な軸方向力の大きさを受けるのに十分な剪断強さのものであるように選択される。本発明の一形状では、剪断部分６６は、図２（Ａ）に示すように球根状ヘッド８０を完全に形成する軸方向力よりも約１５％から約２５％まで大きい相対的な軸方向力の大きさで剪断するための剪断強さを有するように設けられた。
【００２７】
球根状ヘッド８０への歪を回避して、所望の荷重における剪断座金２４の剪断を保証するため、ピン１２のストップ肩４８は、球根状ヘッド８０を形成するのに十分な所定の量の運動の後に主スリーブ１８の対向する端部８６に係合するように設けられている（図２（Ｂ）参照）。この運動は、距離Ｌｘ（図１（Ａ）参照）によってほぼ限定される。従って、拡大可能なスリーブ１６に対する主スリーブ１８の更なる運動は、制止される。同時に、球根状ヘッド８０が形成された後に拡大可能なスリーブ１６へ加えられる更なる軸方向荷重は、かなり低減されるか、または排除される。これは、対向するスリーブ端部８６に係合された端部９２の半径方向歪を生じ得る拡大可能なスリーブ１６に対する過剰な荷重の付加を制止する。該半径方向歪が生じたならば、該歪は、工作物５４の開口部５０に対する高い摩擦力の発生を生じ得る。同時に、十分な軸方向荷重が主スリーブ１８を介して生じて、剪断座金２４の剪断を保証する。
【００２８】
締付け空所６４の軸方向深さｄ３は、球根状ヘッド８０が図２（Ａ）に示すように完全に形成された後の球根状ヘッド８０の自由端面８４から工作物５４の見えない側の面８２までの距離Ｌよりも大きいように選択される。距離Ｌは、一体に固定される複数の工作物５４，５６の全体の厚さに依存して変更されてもよい。最小の締付け状態では、即ち、最小の全体厚さの工作物５４，５６では、距離Ｌは、その最大にあり、従って、締付け空所の深さｄ３は、球根状ヘッド８０の自由端面８４が締結装置１０の締付け力範囲内の総ての締付け状態の下で見えない側の面８２に係合する以前に、主スリーブ１８が拡大可能なスリーブ１６との荷重支持係合から外れることを保証するように、この最大距離Ｌよりも少くとも僅かに大きくあるべきである。これは、球根状ヘッド８０の端面８４が図３に示すように工作物５４の見えない側の面８２に係合するように自由に移動されることを保証する。上述のように、荷重支持係合外の主スリーブ１８により、ナット１４とコアボルト又はピン１２との間のトルクによって生じる相対的な軸方向荷重の全体の大きさは、ピンのヘッド３４および球根状ヘッド８０を経てほぼナット１４とピン１２との間でのみ工作物５４，５６へ加えられる。
【００２９】
ブラインドヘッド構造の強さを最適化するため、球根状ヘッド８０に組合わされるチューリップ状ヘッドを含む二重ヘッド構造が形成される。球根状ヘッド８０が見えない側の面８２に係合した状態及び主スリーブ１８がストップ肩４８と荷重支持係合外の状態で、全体のトルク荷重は、ピンのヘッド３４によって拡大可能なスリーブ１６へ再度加えられる。これが生じて相対的な軸方向荷重が増大するにつれて、ピンのヘッド３４の下の面８５が拡大可能なスリーブ１６の端部９２から材料のリング９４を切断することを開始し、ピンのヘッド３４が拡大可能なスリーブ１６の開口端部内に移動するにつれて、スリーブ１６の該端部を半径方向外方へ拡大し、拡大されたチューリップ状ヘッド９６を形成する。図４、図６を参照せよ。この構造により、チューリップ状ヘッド９６は、球根状ヘッド８０を補強し、これにより、増大する強さの組合わせブラインドヘッド９８が形成される。
【００３０】
この状態では、加えられるトルクと、結果として生じる軸方向荷重とは、予め選択された所望の大きさまで増大し、その後に破断頸溝４６が破断し、これにより、ピンテール部分４０が切断され、取付けが図４に示すように完了する。従って、図４の固定締結装置１０によって加えられて達成される際の所望の最終締付け荷重は、主スリーブ１８によって影響を受けない。
【００３１】
チューリップ状ヘッド９６の形成を促進するため、ピンのヘッド３４の下側面８５は、半径方向外方かつ軸方向前方へ勾配を設けられている。本発明の一形状では、ピン１２の中心軸線Ｘに対して垂直の平面に対する勾配の角度Ａは、約１２．５°であるように選択された（図５参照）。この形状は、ピンのヘッド３４の引張り強さを向上すると共に、リング９４の剪断およびチューリップ状ヘッド９６の形成を扶助する。（図６を参照せよ）。同時に、拡大可能なスリーブ１６の係合する端面９２は、ピンの軸線Ｘに対してほぼ直角の平面内で半径方向にあるように形成された。
【００３２】
組合わせブラインドヘッド９８は、開口部５０を囲む面８２の支持領域と、ピンのヘッド３４とに対して増大した有効剪断面積を有することが図６から認められる。この点では、リング９４を含むチューリップ状ヘッド９６は、球根状ヘッド８０との荷重支持関係において肝要であり、これにより、これ等は、工作物５４，５６へ加えられる荷重に対してユニット状構造として反作用することに注意すべきである。
【００３３】
目的の１つは、最小の見えない側の間隙Ｂ（図１（Ａ）参照）を有する高強度ブラインド締結装置を提供することである。設置された締結装置が球根状ヘッド８０のような単一のブラインドヘッドのみを有するように構成される適用では、拡大可能なスリーブ１６の全長Ｌ２は、球根状ヘッドおよびチューリップ状ヘッドの組合わせであるブラインドヘッド９８を形成するように設けられた際の拡大可能なスリーブ１６よりも幾分短くてもよい。しかしながら、長さの増加は、比較的僅かであり、ピンのヘッド３４がチューリップ状ヘッド９６を形成する際に拡大可能なスリーブ１６の端部内に部分的に移動するため、設置されるときに幾らかあるにしても無視可能な結果のものである。いづれにしても、拡大可能なスリーブ１６の付加的な長さは、軸方向荷重による応力を低減し、従って軸方向荷重による球根状化を制止するために最小に維持され、チューリップ状ブラインドヘッドの形成を保証する。
【００３４】
上述のように、本発明の主な目的は、通常の高強度ボルトが使用されている非常に高い強度特性を有するブラインド締結装置を提供することである。更に、高強度を有するヘッド８０を提供するため、締結装置１０の材料は、高強度、従って高硬度のものであるように選択される。従って、コアボルト又はピン１２は、予め選択された所望の硬度を有する高強度鋼で作られてもよい。本発明の一形態では、ピン１２は、約３５Ｒｃから約４０Ｒｃまでの間のロックウェル硬度を有するＡＩＳＩ ４１４０合金鋼で作られた。ナット１４は、同一の材料で作られてもよく、一形態では、約２８Ｒｃから約３４Ｒｃまでの間のロックウェル硬度によって作られた。
【００３５】
同時に、剪断座金２４は、剪断部分６６を横切る脆性破壊を与える硬度を有する同様な材料で構成された。本発明の一形態では、剪断座金２４は、約４０Ｒｃから約４６Ｒｃまでのロックウェル硬度を有するＡＩＳＩ ４１４０合金鋼で構成された。
【００３６】
荷重支持座金２０は、高炭素鋼のような鉄金属またはその他の材料で構成されてもよい。本発明の一形態では、荷重支持座金２０は、約３９Ｒｃから約４４Ｒｃまでの間のロックウェル硬度を有するＡＩＳＩ ４１３０合金鋼で構成された。この構造により、締付け調節構造体又は組立体１９の形成は単純化され、同時に、荷重支持座金２０および折損可能な剪断座金２４の材料は、各々の性能を最適化するように別個に選択可能である。
【００３７】
この点では、主スリーブ１８は、中炭素焼入れ鋼で構成されてもよく、一方、拡大可能なスリーブ１６は、冷間ヘッディングによる形成の際に加工硬化される低炭素鋼で構成されてもよい。所望の位置における球根状ヘッド８０の形成を容易にするため、拡大可能なスリーブ１６は、符号８８（図１（Ａ）参照）によってほぼ示される部分にわたる範囲内で局部的に焼鈍される。焼鈍された部分８８は、中間の位置での柱の座屈モードにおける球根状ヘッドの形成を与えると同時に、ピン１２上への方向を問わない組立てを容易にするために、拡大可能なスリーブ１６の長さに沿った好ましくは中間に配置される。本発明の一形態では、主スリーブ１８は、約４３Ｒｃから約４７Ｒｃまでの間のロックウェル硬度を有する中炭素鋼で構成された。拡大可能なスリーブ１６は、約６０Ｒｂの最小ロックウェル硬度への硬度勾配を有するように焼鈍された焼鈍部分８８を伴って、約８５Ｒｂから約９５Ｒｂまでの間のロックウェル硬度を有するＡＩＳＩ １０１８鋼で構成された。従って、拡大可能なスリーブ１６よりもかなり高い強度のものであるピンのヘッド３４により、勾配付きの面８５の角度Ａ（図５参照）は、リング９４の切断と、チューリップ状ヘッド９６の形成とを容易にするように拡大可能なスリーブ１６の係合する端部の形状に対して選択されてもよい。
【００３８】
上述の材料および構造の公称２４ｍｍ（０．９６″）の直径寸法の締結装置１０に対する本発明の一実施例では、拡大可能なスリーブ１６は、２４ｍｍ（０．９６″）の公称外径Ｄ４と、１８．８ｍｍ（０．７４２″）の口径Ｄ３とによって作られた。スリーブ１６の全長Ｌ２は、長さＬ２に沿って中間に設けられた焼鈍帯すなわち軟化部分８８を有し、４３ｍｍ（１．７０″）であった。該構造により、望ましいブラインドヘッド９８は、球根状ヘッド８０と、チューリップ状ヘッド９６とを備えて形成された。この点では、焼鈍帯すなわち軟化部分８８の位置は、拡大可能なスリーブ１６の長さＬ２の中間点（０．５×Ｌ２）から約６．４ｍｍ（０．２５″）以上変更すべきでないと考えられる。同時に、軟化部分８８がスリーブ１６の中間点（０．５×Ｌ２）に配置されても、スリーブ１６の全長Ｌ２は、上述の構造に対して好ましくは約３６ｍｍ（１．４２５″）以下にすべきでない。同時に、長さＬ２は、上述のように構成されるスリーブ１６に対して述べた長さをかなり越えるべきではない。異なる公称直径および／または異なる材料を有する締結装置１０用拡大可能なスリーブ１６の特定の寸法は、適宜決定されてもよい。
【００３９】
或る用途では、スリーブ１６、１８は、一体にされてもよいことが注目されるべきであり、上述の米国特許第５，２１３，４６０号を参照せよ。
【００４０】
上述のように、ピンシャンク３２の最弱部分は、ピンシャンク３２上の最小有効径すなわち最小横断面積を限定する破断頸溝４６である。締結装置１０の締付け荷重性能を最大限にしてＡＳＴＭＡ３２５または日本規格Ｆ８Ｔを満足するボルトによるような一層高い荷重レベルを達成するため、直径、従って破断頸溝４６の強度を最大限にすることは、望ましい。しかしながら、従来の構造では、これは、ナットがスプライン付き部分上を自由に移動してピンシャンクの隣接するねじ付き部分とねじ係合するのを可能にするために、ナット（ナット１４のような）のねじの内側の小さい直径よりも小さい最大径のスプライン付き部分（スプライン付き部分４０のような）を形成する必要性によって制限された。該従来構造では、スプラインの頂又は尖端は、ピンのねじの谷底径よりも小さい直径のものであることが必要であり、従って、スプラインの谷底は、ピンのねじの谷底径よりも小さい最小径を本質的に限定する。上述の米国特許第５，２１３，４６０号を参照せよ。本発明では、ねじ付き部分３０の元の素材直径と、スプライン付き部分４０の素材直径とは、ピンのシャンク部分３８の直径Ｄ２と同一の直径である。ピン１２の端部のスプライン付き部分４０は、ピン１２を成形するためのピン素材における冷間ヘッディング工程において冷間成形されてもよい。ねじ付き部分３０は、連続的なねじ形状を形成するのと同時にスプライン付き部分４０にわたって冷間転造されてもよい。代りに、スプラインは、隣接する素材の部分と同一の直径であるピンの素材の端部にスプライン溝を切削することによって形成されてもよい。次に、ねじは、スプライン付き部分と、隣接する素材の部分とにわたって転造することで形成されてもよい。結果は、スプライン付き端部４０と、ねじ付き部分３０の隣接するねじ付き部分とにわたる連続的なねじ形状である。任意の前述の構造により、次に、破断頸溝４６は、所望の位置と、所望の深さとにおいてねじ付き部分３０に切込まれてもよい。更に他の形態では、スプラインは、ねじ形状が端部へ転造された後に切削されてもよい。後者の場合には、破断頸溝４６は、スプラインの機械加工またはブローチ加工を容易にするためのスプライン付き部分４０と隣接するねじとの間の逃げ溝として作用する。
【００４１】
上述のような独得の構造により、ナット１４は、ねじのあるスプライン付き部分４０にわたって最初にねじ込まれることによってねじ付き部分３０のスプライン無し部分へねじ込み可能である。このようにして、スプライン４４の半径方向深さは、所望の強度を与えると共に、スプラインの谷径Ｄｒを最大に維持するように設定可能である（図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照）。同時に、スプライン４４の頂又は尖端は、ねじ２８の外径すなわち頂直径に等しいかまたは僅かに小さい外径でもよい。この構造により、破断頸溝４６の強度は、スプライン４４の小さい直径すなわち谷径Ｄｒよりもほぼ僅かに小さい直径に形成することによって最大限にされてもよい。同時に、この最大限にされたスプライン直径の特徴は、同一の孔径に対する現存する通常の張力制御、非ブラインド、スプライン付きボルトに使用されるような同一の内側の中心レンチソケット部材７６と、同一の外側六角形ソケット部材７２とを有する通常の工具の使用を可能にする。
【００４２】
この点では、通常の張力制御、非ブラインドボルト締結装置は、一般に、ボルトと、ナットと、恐らく支持座金とのみを備えている。従って、ほぼ同一の孔径を有する異なる工作物を固定するため、張力制御ボルト（非ブラインド）締結装置のボルト部材は、首題のブラインド締結装置１０のスリーブ１６、１８の外径Ｄ４，Ｄ５にほぼ等しい直径を有している。従って、通常の非ブラインド締結装置のボルトは、このブラインド締結装置のピン１２よりも大きい直径のものである。しかしながら、ピン１２の直径に対して最大直径のものである独得なスプライン付きピンテール部分４０は、張力制御ボルトの通常の低減された直径のスプライン付き部分と同一の直径のものであるように構成される。同時に、ナット１４は、張力制御ボルト用ナットのねじ付きボアよりも小さいねじ付きボアを有している。しかしながら、ブラインド締結装置１０用ナット１４の六角形の外側面７０は、通常の張力制御非ブラインドボルト用ナットのものと同一の寸法および形状のものであるように構成される。従って、通常の非ブラインド締結装置のボルトと、このブラインド締結装置１０のピン１２とにおけるスプライン付き部分が同一の直径と、同一のスプライン形状とを有し、ナット部材が同一の寸法および形状の六角形外側面を有するため、同一の設置工具６８は、ほぼ同一の直径の工作物孔への装着のためにいづれの型式の締結装置をも設置するのに使用可能である。通常の非ブラインド締結装置およびこの独得なブラインド締結装置１０に交換可能に使用可能な１つの該通常の工具は、日本国の前田金属工業によって製造され、Ｓ９０ＥＺである１つのモデル寸法によって商標ＴＯＮＥの下で販売される。
【００４３】
拡大可能なスリーブ１６は、球根状ヘッド８０が所望の最終直径にほぼ均等に形成されると共にチューリップ状ヘッド９６の形成を可能にすることを保証するのに十分な最小長さＬ２のものであるように与えられてもよいことが注目されるべきである。従って、最小長さの拡大可能なスリーブ１６は、上述のように大きいように選択されてもよい全体の締付け力範囲に適応可能である。同時に、球根状ヘッド８０は、締付け力に関係なく比較的大きく一定の直径のものであり、これにより、見えない側の面８２に対して大きい支持領域を与える。また、大きい直径の球根状ヘッド８０は、複数の工作物の開口部５０、５２と拡大可能なスリーブ１６との間に比較的大きい間隙がある適用における締結装置１０の使用を可能にする。
【００４４】
図１（Ａ）から図４までに示すような構造により、単一の拡大可能なスリーブ１６は、幾つかの異なる長さの締結装置１０のような締結装置に、即ち、一層長いかまたは一層短いピン１２および主スリーブ１８に、使用可能なことに注目せよ。更に、見えない側の面８２から間隔を設けられた空中での球根状ヘッド８０の形成（図２（Ａ）参照）の特徴は、締付け力範囲の全体にわたって均等な見えない側突起を生じる（図３、図４参照）。
【００４５】
完全な最終係合においてピンのねじ付きシャンク部分３０に係合するナット１４のねじ山の数は、工作物５４、５６の所望の高いレベルの締付けを与えるのに十分であって、結果として生じる継手上の最大設計引張り荷重に抵抗するのに十分であるように選択される。従って、ナットの高さすなわちナット１４の巾Ｈは、完全なねじ係合においてこれ等の荷重に耐えるのに必要な数のねじ山を与えるのに十分であるように選択される（図１（Ａ）参照）。同時に、ピンのねじ付きシャンク部分３０の長さは、締結装置１０の全体の締付け力範囲にわたってナット１４のねじとの完全なねじ係合を与えると共に、設置後に最小突出し長さＢ″を与えるように選択される。（図４を参照せよ）。この様にして、締結装置１０の全長は、設置状態および非設置状態の双方において最小化可能である。
【００４６】
主スリーブ１８は、ピン１２のねじ付き部分３０の直径と、工作物の開口部５０、５２の直径とに対して最大化可能な肉厚を有し得ることに注目せよ。従って、主スリーブ１８の支柱強度は、所与の寸法の締結装置１０および工作物の開口部５０、５２に対して最大化可能である。この点では、ピンのシャンク部分３６、３８の段付き構造によって許容されるような拡大可能なスリーブ１６の肉厚に対する主スリーブ１８の余分な肉厚は、その軸方向強度における一層の増大を与える。同時に、折損可能な座金２４の剪断荷重は、単に剪断部分６６の厚さの選択と、折損可能な座金２４の材料の強度、従って剪断強度の選択とによって容易に調節可能である。このようにして、拡大可能なスリーブ１６は、球根状ヘッド８０を形成するために一層高い荷重を必要とする材料と、一層高い強度構造とのものであるように選択可能である。結果は、全体的に一層大きい全面的な強度を有する締結装置である。
【００４７】
締結装置１０の設置後の拡大可能なスリーブ１６および主スリーブ１８は、工作物の開口部５０、５２の内面に係合する、ほぼ連続的に軸方向へ延びる面を形成することが更に認められる。このようにして、継手の完全さは、工作物の開口部５０、５２の内面と拡大可能なスリーブ１６および主スリーブ１８の外面との間に本質的に最小の間隙が存在するため、改善される。
【００４８】
設置トルク荷重を最小限にし、従って締結装置の構成要素の適正な作用と、締結装置の不変の適正な設置とを扶助するため、二硫化モリブデンのような高品質の焼付けドライフィルム潤滑剤は、締結装置１０の運動する部品の間の摩擦を低減するためにピン１２と、荷重支持座金２０の総ての面とに望ましいことが判明した。カルガード社（Ｋａｌｇａｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって製造されるカルガードＦＡのような二硫化モリブデン潤滑剤は、満足すべきものであることが判明した。
【００４９】
また、耐蝕性電気亜鉛めっきと、パラフィンのような蝋型潤滑剤とは、ナット１４に望ましい。拡大可能なスリーブ１６と、主スリーブ１８と、剪断座金２４とは、潤滑および／または被覆されないが、或る場合には、拡大可能なスリーブ１６は、ナット１４と同様にめっきされてもよい。従って、拡大可能なスリーブ１６に球根状ヘッドを形成する段階と、剪断座金２４を剪断する段階とでは、コアボルト又はピン１２と拡大可能なスリーブ１６との間または拡大可能なスリーブ１６と主スリーブ１８との間に相対的な回転が殆ど存在しない。これ等のピンおよびスリーブの構成要素の間の過度な相対的回転は、締結装置の適正な設置を抑制し得るスリーブの端部８６、９２の膨脹を生じるのに十分であるスリーブの端部８６、９２の摩擦加熱を発生可能である。従って、上述の構造により、該相対的な回転は、抑制され、ピンおよびスリーブの構成要素は、ピン１２と共にユニットとして回転可能であり、一方、荷重支持座金２０およびナット１４は、静止する。剪断座金２４が剪断されて、スリーブ１６の球根状ヘッド８０が工作物５４の見えない側の面８２まで移動するとき、発生する締付け荷重は、ピン１２、拡大可能なスリーブ１６および主スリーブ１８の回転を停止させ、一層の締付け荷重は、静止する荷重支持座金２０に向ってピン１２に対するナット１４の単独の回転によって工作物５４、５６の間に発生する。上述のように、ここに係合する面および係合されるねじは、潤滑され、これにより、摩擦は、最小化される。
【００５０】
或る用途では、ピン１２、ナット１４および荷重支持座金２０に付着される被覆および／またはめっきに加えて、拡大可能なスリーブ１６、主スリーブ１８および剪断座金２４に防蝕油を塗布することは、望ましい。一型式の防蝕油は、アムレプ社（Ａｍｒｅｐ Ｉｎｃ．）によって商品名ラナコート（ＬＡＮＡＣＯＴＥ）の下で販売される油でもよい。しかしながら、この場合では、防蝕油によって加えられる滑らかさのため、また、上述の望ましくない相対的回転を抑制するため、係合する面は、ローレット切り又はぎざぎざ付けによるように粗くされる。従って、この場合には、主スリーブ１８の端面８６と、拡大可能なスリーブ１６の端面９２とは、粗くされる。更に、ピン１２の下側面８５は、同様に粗くされてもよい。これは、これ等の構成要素のヘッディングの際に実施されてもよい。このようにして、構成要素の間の望ましくない相対的回転は防止可能である。
【００５１】
主スリーブ１８の軸線が設置サイクルの際にピン１２の軸線Ｘにほぼ同軸の整合に維持されることは、重要である。剪断座金２４を貫通するボア６０の直径に接近するようにねじ付き部分３０の外径を与えることにより、該整合は、本質的に保証される。同様に、荷重支持座金２０の端ぐり孔２７内の剪断座金２４のほぼしっくりした嵌合と共に、剪断座金２４の中心ボア６０とねじ付きシャンク部分３０との間のほぼ緊密な嵌合は、主スリーブ１８、剪断部分６６および荷重支持座金のボア２６の間に所望の整合を与えるのを助ける。
【００５２】
高強度で高硬度の材料の使用により、ピンのヘッド３４の下側面８５と滑らかなシャンク部分３６との間の接合部におけるもののような応力集中を低減することは望ましい（図５参照）。これは、該接合部に配置された弧状隅肉７１にほぼ流線形の形状を与えることによって達成される。拡大可能なスリーブ１６の端面９２は、ほぼ平坦であって、ピンの軸線Ｘに対してほぼ直角に延びることも注目されるべきである。同時に、面取り５９は、拡大可能なスリーブ１６の端面９２において内径に設けられる。面取り５９に加わるピンのヘッド３４の下側面８５とスリーブ端面９２との間の半径方向内側の間隙は、拡大可能なスリーブ１６の端面９２が隅肉７１に係合しないことを保証する。この点では、また組立てを助ける面取り５９は、スリーブ１６がピン１２へ組立てられる際にスリーブ１６の如何なる特別な方向に対する必要性をも排除するために対称的な構造を与えるように拡大可能なスリーブ１６の両端に同様に配置される。同時に、主スリーブ１８の端面８６は、ほぼ平坦であって、ピンの軸線Ｘに対してほぼ直角に延びる。
【００５３】
更に、スリーブ１６、１８の夫々の平坦な端面９２、８６は、相互に対する良好な支持面を与える。この点では、主スリーブ１８の平坦面８６は、剪断座金２４に対する良好な支持面をも与える。
【００５４】
上述のような応力集中の低減に加えて、噛合うねじの間の応力集中を低減することは、望ましい。従って、ねじ付きシャンク部分３０のねじ２８は、深さにおいてかなり浅く、ほぼ流線形の輪郭の谷底を有するように形成される。従って、一実施例では、ねじ２８は、溝形状と、前述のディクソンの特許第′８５２号の概念とを利用可能である。この谷底構造により、ねじ２８における応力集中も低減される。
【００５５】
ディクソンの特許第′８５２号に述べられるように、ねじ２８は、ほぼ流線形の形状を有する浅い螺旋形構造のものでもよく、これにより、望ましい高い締付け荷重を有する高強度の継手構造が達成可能である。上述の浅いねじ構造では、ナット１４との緊密な公差の嵌合が望ましい。本発明の一形態では、等級３のねじ嵌合が使用された。従って、ピンのシャンク部分３０のねじ２８における１５．５４ｍｍ（０．６１２″）の外径により、１５．７０ｍｍ（０．６１８″）の谷径は、ナット１４の噛合うねじに使用された。
【００５６】
上述のように、本発明の高強度の締結装置が締付け継手に高い最終締付け荷重を与えることは望ましい。この結果を達成するため、破断頸溝４６における最終ピン破断荷重を含む高い取付け荷重は、取付け工具６８から要求される。しかしながら、これ等の荷重は、トルクによって加えられ、従って工具６８によって殆ど吸収され、取付け工具６８を取扱う操作者へ殆ど伝達されない。従って、破断頸溝４６におけるピンの破断で生じる高荷重は、締結装置１０へのトルク付加によって工具６８で殆ど吸収される。取付け工具６８によって要求される取付けトルクの大きさは、工具６８の最終出力の回転速度が増大可能であり、これにより取付けに必要な時間が著しく短縮可能なように、前述の選択可能な潤滑の使用によってかなり低減可能である。
【００５７】
拡大可能なスリーブ１６の最小長さＬ２の使用の利点の１つは、見えない側間隙Ｂ（図１（Ａ）参照）の重要な低減である。また、最終取付けの見えない側間隙Ｂ′は、最小化可能である（図４参照）。同時に、最終見えない側間隙Ｂ′は、上述のように球根状ヘッド８０が工作物５４の見えない側の面８２から離れて均等に形成されるため（図２（Ａ）参照）、締結装置１０の締付け範囲にわたって均等である。
【００５８】
図１（Ａ）から図６までの締付け調節構造体又は組立体の変更される形状は、図７、図８に示され、ここに、図１（Ａ）から図６までの実施例の同様な構成要素に類似する構成要素は、文字の追記ａを添加する同一の数字の表示を与えられ、他の態様に記載されなければ、同様な符号の構成要素は、前述のものに構造において類似し同様な態様に作用するように見做されるべきであり、従って、該同様な構成要素の説明は、必ずしも与えられない。
【００５９】
ねじ付き締結装置の多くの用途では、取付け後にボルトからナットをねじ戻すことによって締結装置を除去可能であるか、または或る場合にはナットとボルトとの間に付加的なトルクを加えることによって再締付け可能であることは望ましい。しかしながら、特定の用途では、除去のための最初の分離トルクは、極めて高く、従って、除去または再締付けのためにナット（ナット１４のような）へのみレンチを使用するとき、ナットおよび関連するピン又はボルトは、一緒に回転し、不可能でないにしてもねじ戻しまたは再締付けを幾分困難にする。図７、図８に示す本発明の形態では、独得な構造は、トルクを加えるためにピンおよびナットの別個の掴みを可能にしこれにより、除去または再締付けを容易にするように設けられる。
【００６０】
図７、図８から認められるように、ねじ付き部分３０ａのスプライン付き部分は、二次スプライン付き部分８７を限定するように破断頸溝４６ａを通過して内方へ延びる。従って、破断頸溝４６ａの切断による最終取付けおよびスプライン付きピンテール部分４０ａの除去の際、二次スプライン付き部分８７は、ピン１２ａの自由端に残る（図８参照）。この二次スプライン付き部分８７は、最大締付け状態において溝付きソケット部材（工具６８ａの中心ソケット部材７６ａのような）によって係合されるのに十分に遠くナット１４ａの外側端部を通過して延びるように十分な長さのものであるように選択され、これにより、ピン１２ａは、動かないように保持可能であり、一方、除去または締付けのトルクは、六角形ソケット部材（工具６８ａの六角形ソケット部材７２ａのような）を介してナット１４ａに加えられる。ナット１４ａの外側端部を越える二次スプライン付き部分８７の最小突出しは、最大締付け状態、即ち、締結装置１０ａの締付け範囲内の最大合計厚さの工作物５４ａ，５６ａにおいて生じる。同時に、ナット１４ａの外側端部を越える二次スプライン付き部分８７の最大突出しは、最小締付け状態、即ち、締結装置１０ａの締付け範囲内の最小合計厚さの工作物５４ａ，５６ａにおいて生じる。出来るだけ短いように突出しを維持することは、望ましい。これは、最大締付け状態において除去トルクに耐えるのに十分な噛合うソケット部材との係合を与えるのに必要な二次スプライン付き部分の長さを最初に決定することによって実施される。出来るだけ短いようなこの設定により、最小締付け状態における二次スプライン付き部分８７の最大突出しは、締付け長さｄ３ａに加える最大締付け状態に対して適当と定めた突出しの予め選択された長さに等しい距離である。
【００６１】
図１（Ａ）から図４までの実施例におけるように、図７、図８の実施例は、球根状ヘッド８０ａと、チューリップ状ヘッド９６ａの双方を含む組合わせブラインドヘッド９８ａを形成するように構成される。
【００６２】
締付け調節構造体又は組立体の変更された形状は、図９に示される。図９の実施例の説明において、図１（Ａ）から図６までの実施例の同様な構成要素に類似する構成要素は、文字の追記ｂの付加による同一の数字の表示を与えられ、他の態様に説明されなければ、同様な符号の構成要素は、前に説明したものに構造において同様であり同様な態様で作用するように見做され、従って、該同様な構成要素の説明は、必ずしも与えられない。
【００６３】
次に図９を参照すると、締結装置１０ｂは、１つの支持剪断座金２０ｂによって形成された締付け調節構造体又は組立体１９ｂを有している。支持剪断座金２０ｂは、荷重支持面２２ｂ，２３ｂを有している。支持剪断座金２０ｂは、僅かな隙間の嵌合でピン１２ｂのねじ付きシャンク部分３０ｂを収容するように構成される低減された直径の中心ボア６０ｂを有している。関連するナット１４ｂは、その係合端面６５ｂに形成される端ぐり孔１０４を有し、これにより、締付け空所が形成される。締付け空所６４ｂは、支持剪断座金２０ｂの対向面２３ｂによってその外側端部において閉塞される。端ぐり孔１０４は、主スリーブ１８ｂの外径にほぼ等しい直径を有し、両者は、それ等の間の相対的な軸方向運動に対する摩擦抵抗を回避するために僅かな間隙を与えるように寸法を定められる。支持剪断座金２０ｂは、ピン１２ｂと主スリーブ１８ｂとの間の相対的な軸方向力によって生じる予め選択された剪断荷重で破断するように構成される所定の巾の剪断部分６６ｂを形成する予め選択された均等な厚さを備えている。支持剪断座金２０ｂのボア６０ｂとねじ付き部分３０ｂとの間の相対的に緊密な公差の嵌合は、ほぼ同軸の整合にこれ等の構成要素を維持すると同時に、環状剪断部分６６ｂとの同軸の整合に主スリーブ１８ｂを維持する。締付け空所６４ｂの軸方向深さｄ３ｂは、締結装置１０ｂの有効締付け範囲を限定するように選択される。ピン１２ｂは、その外側端部に通常のスプライン付き部分１００を備えている。スプライン付き部分１００は、ねじ付き部分３０ｂのねじの谷径すなわち小さい直径よりも小さいスプラインの外径すなわち頂径を有する１２の尖端のスプライン構造でもよい。従って、スプライン付き部分１００は、上述の前の実施例の独得なねじ付きスプライン構造を有していない。小さい直径のスプライン付き部分１００のかなり低減された強度に鑑みて、関連する拡大スリーブは、球根状の形状の単一のブラインドヘッド（球根状ヘッド８０のような）のみが形成されるように形成されてもよい。同時に、ナット１４ｂの高さは、端ぐり孔１０４を与えるために増大されてもよいが、支持剪断座金２０ｂの最大厚さは、図１（Ａ）から図６までの実施例のものにほぼ類似する全体の組合わせのナット１４ｂおよび支持剪断座金２０ｂの厚さを生じるように低減される。
【００６４】
締付け調節構造体又は組立体の変更された形状が図１０に示される。図１０の実施例の説明において、図１（Ａ）から図６までの実施例の同様な構成要素に類似する構成要素は、文字の追記Ｃを添加する同一の数字の表示を与えられ、他の態様に記載されなければ、同様な符号の構成要素は、前に述べられたものの構造において同様であって同様な態様に作用すると見做され、従って該同様な構成要素の説明は、必ずしも与えられない。
【００６５】
次に図１０を参照すると、締付け調節構造体又は組立体１９ｃは、支持剪断座金２０ｃによって形成される。支持剪断座金２０ｃは、内側および外側の夫夫の荷重支持面２２ｃ，２３ｃを有している。内側支持面２２ｃは、図１（Ａ）の面５８のような近接可能な側の工作物面に係合するように構成され、外側支持面２３ｃは、図１（Ａ）に示されるようなナット１４の支持面６５に係合するように構成されている。従って、図１（Ａ）に示されるように締結装置１０の他の構成要素との組立て関係における支持剪断座金２０ｃは、支持座金２０および剪断座金２４によって形成された締付け調節構造体又は組立体１９の代りに使用可能である。支持剪断座金２０ｃは、関連するピン（ピン１２のような）のねじ付きシャンク部分を僅かな隙間の嵌合で収容するように構成され低減された直径の中心ボア６０ｃを有している。その外側端部に形成された端ぐり孔２６ｃは、締付け空所６４ｃを形成する。締付け空所６４ｃは、関連するナット（ナット１４のような）の対向面によってその外側端部において閉塞される。締付け空所６４ｃの軸方向深さｄ３ｃは、締結装置の有効締付け範囲を限定するように選択される。端ぐり孔２６ｃは、相対的な軸方向運動に対する摩擦抵抗を回避するために僅かな隙間を有し関連する主スリーブ（主スリーブ１８のような）の外径にほぼ等しい直径を備えている。支持剪断座金２０ｃは、関連するピンおよび主スリーブの間の相対的な軸方向力から生じる予め選択された剪断荷重で破断するように構成された所定の巾の剪断部分６６ｃを限定する予め選択された厚さの剪断リブ２４ｃを備えている。従って、支持剪断座金２０ｃによって形成された締付け調節構造体又は組立体１９ｃは、支持座金２０および剪断座金２４によって形成された締付け調節構造体又は組立体１９のものに類似する態様において作用する。
【００６６】
締付け調節構造体又は組立体の他の変更は、図１１に示され、これは、図１（Ａ）から図６までの実施例に類似し、従って、図１（Ａ）から図６までの実施例の同様な構成要素に類似する図１１の実施例の構成要素は、文字の追記ｄを添加される同一の数字の表示を与えられる。他の態様に説明されなければ、同様な符号の構成要素は、同様の構造のものであり、前に述べられたのと同様な態様で作用する。
【００６７】
図１１を参照すると、締結装置１０ｄと図１（Ａ）から図６までの締結装置１０との間の主な差異は、締結装置１０の別個の折損可能な剪断座金２４の代りに一体のフランジを備えた主スリーブ１８ｄの構造にあることが認められる。従って、締結装置１０ｄは、コアボルト又はピン１２ｄと、環状ナット１４ｄと、拡大可能なスリーブ１６ｄと、主スリーブ１８ｄとを備えている。ここに、締付け調節構造体又は組立体１９ｄは、荷重支持座金２０ｄと、主スリーブ１８ｄにその外側端部において一体に形成された折損可能なフランジ２４ｄとによって形成されている。荷重支持座金２０ｄは、その内側端部に拡大される端ぐり孔２７ｄを有した貫通する中心ボア２６ｄを備えている。同時に、フランジ２４ｄは、荷重支持座金２０ｄの端ぐり孔２７ｄにしっくり収容されるような直径のものである。ピン１２ｄと、拡大可能なスリーブ１６ｄと、ナット１４ｄとは、図１（Ａ）から図６までのこれ等の同様な符号の同等なものに本質的に同一であり、前に述べたものと同様な態様で作用する。ナット１４ｄは、ピン１２ｄの細長いシャンクの一端のねじ付き部分３０ｄへねじ込まれるように構成されている。ねじ付き部分３０ｄは、スプライン付きピンテール部分４０ｄを有している。ねじのあるスプライン付きピンテール部分４０ｄは、環状破断頸溝４６ｄを経てねじ付き部分３０ｄの残部へ結合されている。
【００６８】
荷重支持座金２０ｄのボア２６ｄは、均等な直径のものであり、折損可能なフランジ２４ｄの外側において拡大した外側締付け空所６４ｄを形成している。折損可能なフランジ２４ｄは、主スリーブ１８ｄおよびフランジ２４ｄへ加えられる相対的な軸方向力によって生じるボア２６ｄの周辺に対する予め選択された剪断荷重で破断するように構成された所定の巾の剪断部分６６ｄを限定する予め選択された均等な厚さを備えている。締付け空所６４ｄの軸方向深さｄ３ｄは、締結装置１０ｄの有効締付け範囲を限定するように選択されている。認められるように、主スリーブ１８ｄと、フランジ２４ｄとを有する一体構造の使用により、剪断部分６６ｄと、主スリーブ１８ｄの荷重支持部分との整合は、確実に固定される。
【００６９】
従って、締結装置１０ｄは、ねじ付きシャンク部分３０ｄ上のナット１４ｄのねじ係合を介してピン１２ｄとナット１４ｄとの間に加えられるトルクによって設定される。折損可能なフランジ２４ｄの剪断部分６６ｄは、球根状ヘッド８０のような球根状ヘッドを形成するために拡大可能なスリーブ１６ｄを球根状に膨らますのに必要な大きさの相対的な軸方向力を受取った後、主スリーブ１８ｄの前方の残りの端部が荷重支持座金２０ｄの締付け空所６４ｄ内に移動するのを可能にするように切断され、これにより、主スリーブ１８ｄが拡大可能なスリーブ１６ｄとの荷重支持係合の外へ移動するのを可能にするのに十分な剪断強度のものであるように選択されている。取り付けは、締結装置１０に対して図１（Ａ）から図４までに示されるのと同様な態様で締結装置１０ｄを固定するように工具６８のような工具によって達成可能である。この点では、図４のブラインドヘッド９８のようなチューリップ状および球根状ヘッドが組み合わされたブラインドヘッドが形成されてもよい。
【００７０】
あるいは、二部品構造がフランジ２４ｄを有する主スリーブ１８ｄの一体構造の代りに使用されてもよい。従って、別個のスリーブ部材は、破線１０６によって示される個所においてほぼ終る別個の部材を有するフランジ２４ｄを備えるように形成されてもよい。該二部品構造により、均等な寸法および形状のフランジ２４ｄを含む別個のスリーブ部材は、異なる締付け範囲を有する締結装置に作用するように作られてもよい。
【００７１】
異なる実施例の種々な特徴は、変換可能なことが注目されるべきである。従って、異なるねじ付きスプライン構造は、種々な実施例に使用されてもよく、同一のことは、種々な締付け調節構造体又は組立体と、球根状およびチューリップ状ヘッドの組み合わされたブラインドヘッドと、その他の特徴である。図示の実施例の各々に加えて、異なる締付け範囲に使用する同一の直径の締結装置に対して、実際にピンおよび主スリーブのみが締結装置の長さにおける所要の変更に適応するように変更を必要とすることが認められる。この特徴は、締結装置の構成要素の製造および在庫品の要件を単純化する。
【００７２】
開示される本発明の好適実施例が上述の目的を達成するために十分に考慮されたことは、明らかであるが、本発明は、本発明の適正な範囲ないし正当な意味から逸脱することなく変更、変形および改変を受け易いことが認められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は幾つかの部分が断面で示され一体に固定されるべき複数の工作物との組立て関係のコアボルト又はピンと、ナットと、拡大可能なスリーブと、主スリーブと、締付け調節構造体又は組立体とを備える本発明のブラインドボルトの長手方向の図。
（Ｂ）は（Ａ）のブラインドボルトの矢印１Ｂの方向の縮小された縮尺の端面図。
【図２】 （Ａ）は部分的に示される取付け工具によって球根状ヘッドを形成するように工作物面から離れた個所で拡大可能なスリーブが半径方向へ拡大された後のブラインドボルトを示す縮小された縮尺の図１（Ａ）に類似する図。
（Ｂ）は（Ａ）のほぼ円２Ｂの領域の拡大された部分的な断面図。
【図３】 球根状ヘッドが形成されて、締付け調節構造体又は組立体の折損可能な剪断座金が工作物の見えない側の面に係合する球根状ヘッドによって空所内に軸方向へ移動するのを主スリーブに許容するように破断された後のブラインドボルトを示す図２（Ａ）に類似する図。
【図４】 球根状ヘッドと協働するチューリップ状ヘッドの形成後でブラインドボルトが最終的に固定された後のブラインドボルトを示す図２、図３に類似する図。
【図５】 図１（Ａ）のほぼ円５の領域におけるピンのヘッドの一部を示しブラインドヘッドのチューリップ状部分の形成を扶助する構造を有する拡大された部分的断面図。
【図６】 チューリップ状および球根状ヘッドの組み合わされたブラインドヘッドを示す図４のほぼ円６の領域の拡大された一部断面の部分図。
【図７】 ねじのあるスプライン付き部分が除去および／または再締付けを容易にするために破断頸溝を越えて内方へ延びる図１（Ａ）から図６までのブラインドボルトに類似する構造を有するブラインドボルトの部分的な断面図。
【図８】 最終的に固定された後の図７のブラインドボルトを示す図４に類似する図。
【図９】 締付け調節構造体又は組立体の変更された形状として作用するために現寸の座金およびナットの空所を有するブラインドボルトの一部断面の部分図。
【図１０】 一体構造の締付け調節構造体又は組立体の異なる形状を示す断面図。
【図１１】 締付け調節構造体又は組立体の他の形状を有するブラインドボルトの断面図。

Claims (13)

1. 互いに整合した開口部（５２）と、近接可能な側の面（５８）と、見えない側の面（８２）とを有した複数の工作物（５４，５６）を取付け工具（６８）によって該近接可能な面側から加えられる相対的な軸方向力によって所望の締付け荷重において固定するブラインドボルト（１０）において、該ブラインドボルト（１０）が、
   ピン（１２）にして、その一端部分に拡大されたピンヘッド（１２）と、該ピンヘッドで終端するピンシャンク（３２）と、その他端部分に複数の固定溝（２８）からなる固定部分（３０）と、前記所望の締付け荷重で破断する破断頸溝（４６；４６ａ）とを有したピン（１２）と、
   細長い管状の主スリーブ（１８）にして、前記ピンシャンク（３２）を受け入れ、前記複数の工作物（５４，５６）の互いに整合した開口部（５２）内に位置するようになった主スリーブ（１８）と、
   細長い管状の拡大可能スリーブ（１６）にして、前記ピンシャンク（３２）を受け入れ、前記ピンヘッド（３４）と前記主スリーブ（１８）との間に位置し、前記ピンヘッド（３４）と前記主スリーブ（１８）によって加えられた第１の大きさの軸方向力で前記ピンヘッド（３４）と前記複数の工作物（５４，５６）の見えない側の面（８２）との間の位置で半径方向に変形して、該見えない側の面（８２）に係合する球根状ヘッド（８０）を形成し、さらに前記ピンヘッド（３４）によって加えられた前記締め付け荷重で拡大されたチューリップ状ヘッド（９６）を形成する拡大可能スリーブ（１６）と、
   締付け調節構造体又は組立体（１９；１９ｂ；１９ｃ；１９ｄ）にして、前記複数の工作物（５４，５６）の近接可能な側の面（５８）に係合し、前記第１の大きさの軸方向力よりも大きく前記所望の締付け荷重よりも小さい第２の大きさの軸方向力で破断する剪断部分（６６；６６ｂ；６６ｃ；６６ｄ）であって、前記主スリーブ（１８）に係合する剪断部分（６６；６６ｂ；６６ｃ；６６ｄ）と前記主スリーブを受け入れる空所（６４；６４ｂ；６４ｃ；６４ｄ）とを有し、該剪断部分の破壊によって前記主スリーブ（１８）が前記空所内に受け入れられて軸方向力の伝達をしなくなる、締付け調節構造体又は組立体（１９；１９ｂ；１９ｃ；１９ｄ）と、
   前記ピン（１２）の前記固定溝（２８）に固定される固定装置（１４）とを有している、ブラインドボルト。
2. 請求項１に記載のブラインドボルトにおいて、前記締付け調節構造体又は組立体（１９）が、前記主スリーブ（１８）を受け入れる前記空所（６４）を備えた荷重支持座金（２０）と、前記剪断部分（６６）を含んだ剪断座金（２４）とからなっている、ブラインドボルト。
3. 請求項１に記載のブラインドボルトにおいて、前記締付け調節構造体又は組立体（１９ｂ）が支持剪断座金（２０ｂ）からなっていて、前記固定装置（１４ｂ）が前記主スリーブ（１８ｂ）を受け入れる前記空所（６４ｂ）を有している、ブラインドボルト。
4. 請求項１に記載のブラインドボルトにおいて、前記締付け調節構造体又は組立体（１９ｃ）が、前記剪断部分（６６ｃ）と前記主スリーブ（１８）を受け入れる前記空所（６４ｃ）とを有した支持剪断座金（２０ｃ）からなっている、ブラインドボルト。
5. 請求項１に記載のブラインドボルトにおいて、前記締付け調節構造体又は組立体（１９ｄ）が、前記主スリーブ（１８ｄ）と一体に形成されていて前記剪断部分（６６ｄ）を構成するフランジ（２４ｄ）と、前記主スリーブ（１８ｄ）を受け入れる前記空所（６４ｄ）を有した支持座金（２０ｄ）とからなっている、ブラインドボルト。
6. 請求項１に記載のブラインドボルトにおいて、前記ピン（１２）の前記固定部分（３０）がスプライン付ピンテール部分（４０）を含むねじ付部分（３０）か らなり、前記固定装置（１４）が前記ねじ付部分（３０）に螺合するねじ付ボア（２９）を有した環状ナット（１４）からなっている、ブラインドボルト。
7. 請求項６に記載のブラインドボルトにおいて、前記破断頸溝（４６）が前記スプライン付ピンテール部分（４０）部分の終端に設けられている、ブラインドボルト。
8. 請求項６に記載のブラインドボルトにおいて、前記破断頸溝（４６ａ）が前記スプライン付ピンテール部分（４０ａ）の途中に設けられている、ブラインドボルト。
9. 請求項１から５のいずれか一項に記載のブラインドボルトにおいて、前記ピンヘッド（３４）が、半径方向外方かつ軸方向前方へ勾配を設けられている下側面 ( ８５ ) を有している、ブラインドボルト。
10. 請求項１から５のいずれか一項に記載のブラインドボルトにおいて、前記拡大可能スリーブ（１６）が、前記主スリーブ（１８）より薄い厚さを有している、ブラインドボルト。
11. 請求項１から５のいずれか一項に記載のブラインドボルトにおいて、前記拡大可能スリーブ（１６）がその長さの途中に弱化部分（８８）を有している、ブラインドボルト。
12. 請求項１から５のいずれか一項に記載のブラインドボルトにおいて、前記ピンシャンク（３２）が第１シャンク部分（３６）と第２シャンク部分（３８）とを有しており、前記第１シャンク部分（３６）が前記ピンヘッド（３４）と前記第２シャンク部分（３６）との間を延在し、前記第２シャンク部分（３８）の直径よりも大きい直径を有していて、前記第１シャンク部分（３２）と前記第２シャンク部分（３８）との間に環状ストップ肩（４８）を形成している、ブラインドボルト。
13. 請求項１２に記載のブラインドボルトにおいて、前記環状ストップ肩（４８）が、前記拡大可能スリーブ（１６）より短い、前記ピンヘッド（３４）から所定の距離にある、ブラインドボルト。

Images