JPH05149313A - 高強度盲ボルト - Google Patents

高強度盲ボルト

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JPH05149313A
JPH05149313A JP4132101A JP13210192A JPH05149313A JP H05149313 A JPH05149313 A JP H05149313A JP 4132101 A JP4132101 A JP 4132101A JP 13210192 A JP13210192 A JP 13210192A JP H05149313 A JPH05149313 A JP H05149313A
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JP
Japan
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pin
shank
sleeve member
blind
collar
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Application number
JP4132101A
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English (en)
Inventor
Shahriar M Sadri
モストフイ サドリ シヤリアー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HATSUKU INTERNATL Inc
Huck International Inc
Original Assignee
HATSUKU INTERNATL Inc
Huck International Inc
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Publication date
Application filed by HATSUKU INTERNATL Inc, Huck International Inc filed Critical HATSUKU INTERNATL Inc
Publication of JPH05149313A publication Critical patent/JPH05149313A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B17/00Connecting constructional elements or machine parts by a part of or on one member entering a hole in the other and involving plastic deformation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/10Hollow rivets; Multi-part rivets fastened by expanding mechanically
    • F16B19/1027Multi-part rivets
    • F16B19/1036Blind rivets
    • F16B19/1045Blind rivets fastened by a pull - mandrel or the like
    • F16B19/1063Blind rivets fastened by a pull - mandrel or the like with a sleeve or collar sliding over the hollow rivet body during the pulling operation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)
  • Dowels (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 スエージ形式且つ引張り形式の新規な高強度
盲ボルトである盲ファスナーを提供することを目的とす
る。 【構成】 ワークピース54,56を所定のクランプ荷
重で固定する高強度盲ボルト10であって、複数のロッ
ク溝22を有するピン部材12、主スリーブ18、拡張
可能スリーブ16およびロック溝22の中にスエージ変
形されるカラー14を有して構成される。主スリーブ1
8はピン部材12とカラー14との間に加えられた予め
選択された相対的な軸線方向力に応答して拡張可能なス
リーブ16を半径方向に拡張させるテーパー付ノーズ部
分を有する。ノーズ部分のテーパーは小さな角度に形成
されて、拡張可能スリーブ16の拡張を制限して隣接の
ワークピース54,56の盲側の面60に係合する高強
度盲ヘッドを形成し且つワークピース54,56を大ク
ランプ荷重にて初期クランプして、ロック溝22中への
カラー14のスエージ変形によって最終的に大クランプ
荷重を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数部品で構成されるフ
ァスナーに係わり、更に詳しくはロックボルト状のスエ
ージ変形される構造体を使用して、互いに固定されるワ
ークピースに高い最終クランプ荷重を与える高強度盲ボ
ルトに係わり、更にまた、ボックスビームもしくはコラ
ム、ブリッジおよび同様部材を使用した構造体に特に適
用されるようになされた上述のような盲ボルトに関す
る。
【0002】本発明は一般に、主スリーブ、拡張可能な
スリーブおよびピンを含み、拡張可能なスリーブが主ス
リーブに対して軸線方向に移動して、その上で半径方向
に拡張されるようなされた複数部品で構成されたボルト
ファスナーに関する。
【0003】
【従来技術】この点において本発明の盲ボルトは、商標
ビス−ロック(Visu−lok)および/またはジョ
ー−ボルト(Jo−Bolt)にて米国のヴォイーシャ
ン・マニファクチャリング・カンパニーによって販売さ
れてきた形式のファスナーのような、1972年2月2
2日付けでジョセフ・エッチ・メッサ氏に付与された米
国特許第3,643,544号に示されている形式のね
じ付き盲ファスナーに似た装置に関係する。また、19
66年7月26日付けでアール・ウェルツ氏他に付与さ
れた米国特許第3,262,353号、1956年10
月9日付けでジェー・ラットーレ氏に付与された米国特
許第2,765,699号、1959年5月19日付け
でブリルメイヤー氏に付与された米国特許第2,88
7,003号、および、1963年10月22日付けで
オルロフ氏に付与された米国特許第3,107,572
号も参照されたい。
【0004】
【発明の解決しようとする課題】本発明の一般的な目的
は、スエージ変形する形式の構造の新規な高強度盲ボル
トを提供することである。
【0005】本発明の他の目的は、高強度盲ヘッドを有
する高強度盲ファスナーを形成する独特な盲ボルト構造
を提供することである。
【0006】本発明の更に他の目的は、高強度ヘッドを
有し、且つまた高い隔離(ホールドオフ)能力を有する
カラーを使用したスエージ変形する形式の構造を含んで
なる高強度盲ファスナーを形成する独特な盲ボルト構造
を提供することである。
【0007】
【課題を達成するための手段】本発明においては、高強
度盲ボルトはカラーを含み、このカラーはスエージ変形
する形式のファスナーのようにピンと協働して、盲ボル
トが形成された後にピンとカラーとの間に加えられた相
対的な軸線方向の力が増大することによって、取り付け
工具によるピンのロック溝の中へカラーが入り込むスエ
ージ変形が引き起こされるようにする。これに関して1
938年4月19日付けでエル・シー・フック氏に付与
された米国特許第2,114,493号および1950
年10月24日付けでエル・シー・フック氏に付与され
た米国特許第2,527,307号は一般的に盲ファス
ナーにおけるピンとスリーブとの間のスエージ変形する
形式の連結を示している。
【0008】本発明の高強度盲ボルトは、1990年5
月1日付けで付与されたケイス・ノルダイク氏による隔
離能力の高いカラーを備えたスエージ変形ファスナーに
関する米国特許第4,921,384号のカラー設計を
有利に使用できる。更に本発明は1988年4月20日
付けで出願された高強度ファスナーおよび方法に関する
リチャード・ディー・ディクソン氏による米国特許出願
第185,327号の溝形状および概念を使用すること
ができる。上述した全ての特許およびディクソン氏の上
記特許出願は本発明が関係する従来技術として考えるこ
とができる。
【0009】本発明の高強度ファスナーは、ピンと、拡
張可能すなわち第1のスリーブと、主すなわち第2のス
リーブと、ピンおよびカラーの間に加えられた予め定め
た相対的な軸線方向の力に応答してピンのロック溝の中
にスエージ変形されるようになされたカラーと、を含
む。本発明では、カラーがまず最初に軸線方向の力を取
り付け工具のスエージアンビルから主スリーブへ伝達す
る。ピンは拡大ヘッドを有し、この拡大ヘッドは工具に
よって付与された引張力によって拡張可能なスリーブに
対して反対方向の軸線方向の力を伝達する。この軸線方
向の力が増大すると、拡張可能なスリーブは主スリーブ
の盲側のテーパーを付形されたノーズ部分に対して軸線
方向へ移動され、半径方向に拡張されて主スリーブのそ
の端部に乗り上げ係合(オーバーエンゲージ)するよう
にされる。拡張可能なスリーブの軸線方向の移動および
半径方向の拡張は、形成される盲ヘッドが移動して緊締
されるべきワークピースの盲側の面と係合される迄、継
続される。これによりワークピースは、相対的な軸線方
向の引張力を更に加え且つ増大させることで互いに引張
られる。ワークピースを一緒にクランプする力は、カラ
ーがピンのロック溝の中にスエージ変形される迄増大す
る。ワークピースの最終的なクランプ荷重は、まず第1
にカラーがピン上にスエージ変形される直前に得られた
相対的な軸線方向の力の初期強さによって、また、しか
る後にスエージ変形に応答するカラーの伸長によって、
決定され得る。ワークピースの初期の軸線方向のクラン
プ力はしばしば“予備荷重”と称さる一方、完全にスエ
ージ変形した後の最終的なクランプ力は“最終クランプ
荷重”と称される。この予備荷重におけるスエージ変形
の開始はしばしば“初期クリンチ”と称される。
【0010】本発明の高強度盲ボルトは、SAE規格等
級5(ASTM規格A325)またはそれ以上の高強度
のボルトがしばしば使用されるような応用例に使用され
るようになされる。盲溶接、ナットプレートおよびその
他の複雑な構造のファスナーが使用される箇所に使用す
ることも望まれる。これに関しては、本発明の盲ファス
ナーは、ビルディング、橋、そして高強度および耐久性
並びに組立部品に高いクランプ荷重を与える能力がかな
り重要視されるような同様箇所、を構成するのに特に好
適とされる。従って本発明の盲ボルトは、SAE規格等
級5またはそれ以上の高引張強度および/または日本等
級F8Tまたはそれ以上の高引張強度を有する。これ
は、一部において高硬度の高強度鉄材料を使用すること
で達成される。このような材料によれば、切り欠き感
度、応力腐食のような要素および同様要素が特に高硬度
のピンの場合にいっそう重要となる。本発明ではこれら
の要素は、強度、材料および個々の部材の形状を独特に
バランス取りすることによって処理される。更に、高硬
度のピンに対する応力腐食の作用は、ピンの高い応力部
分を大気に対して露出および/またはアクセスさせるこ
とから保護するような自己シールによって、防止され
る。
【0011】従って多くの応用例において、緊締結合部
に高レベルの最終クランプ荷重を与えることが望まれ
る。これは、盲ヘッドが形成され、この盲ヘッドが高レ
ベルの予備荷重に応答するだけでなく、しかる後の所望
の最終クランプ荷重にも応答して、一体性を保持するよ
うになされるのでない限り、問題となる。従って本発明
においては、高い予備荷重、およびしかる後の高い最終
クランプ荷重を維持するように高強度盲ヘッドが形成さ
れることがまた望まれるのである。しかし、このことは
付随的な問題を引き起こす。何故ならば、高い予備荷重
を得るために必要とされる実質的に高いレベルの相対的
な軸線方向の力を加えることは、スエージ変形による取
り付けにカラーが抵抗するように高い隔離能力を有する
ことを必要とするからである。このような場合、スエー
ジアンビルおよびカラー係合端部の相対的な幾何学形状
は、所望の予備荷重値が得られる迄は初期スエージ変形
の隔離すなわち防止を行うように選択される。
【0012】本発明の盲ボルトは、高い隔離能力を有す
る一方で、ピンにおける溝のほぼ等しい充満を生じると
ともに局部的なピンの歪を最小限にすることができるよ
うなスエージ変形する盲ボルト形式のファスナーを提供
するために、ノルダイク氏の米国特許第4,921,3
84号(上述した)の独特なカラー構造を使用する。
【0013】本発明の1つの形態において、拡張可能な
スリーブの壁厚は最大とされて、これにより形成された
盲ヘッドの強度を増大させるようになす。理解されるよ
うにこれは独特の組立体および製造手順によって達成さ
れる。
【0014】ある応用例において、予め定めた量の“オ
ーバーパック”が生じるようなピンおよびカラーの組み
合わせを与えることが望まれる。オーバーパックは、ピ
ンのロック溝の中にスエージ変形されるカラー材料の体
積がスエージアンビルのキャビティーおよびピンロック
溝が対面して形成される体積によって定められた利用可
能体積よりも大きい場合に、生じる。本発明のこのピン
およびカラーの構造は、そのスエージ変形可能な長さに
わたっていっそう均一なオーバーパック状態を与える。
【0015】本発明の1つの形態において、ピンのロッ
ク溝は螺旋雄ねじとされる。この場合、カラーは予め定
めた範囲にわたって組み合う雌ねじを備えて、ファスナ
ーの部材の初期の予備組立が達成されるようになされ
る。このカラーの雌ねじは、相対的な軸線方向の力に応
答して、また、ピンのロック溝の中へのカラーの変形す
なわちスエージ変形(初期クリンチ)を開始される前の
レベルにおいてせん断もしくは変形を生じて、これによ
り前述したような雄ねじの形成されていない形状のカラ
ーと同様にカラーがピンの上を軸線方向に自由に移動
し、且つまた取り付け荷重に応答するように、選択され
る。これに関して、1989年9月19日付けで付与さ
れたリチャード・ディクソン氏による可変クランプファ
スナーおよび方法に関する米国特許第4,867,62
5号に示されているような構造が使用できる。同様に、
1989年3月21日付けでウォルター・スミス氏に付
与された米国特許第4,813,834号に示されてい
るような装置が使用できる。これらの何れの特許も本発
明の従来技術として考えられる。
【0016】ある応用例において、ファスナーが高強
度、クランプ締めおよび破壊の両方において高い性能特
性を有することが望まれる。この後者に関しては、ディ
クソン氏による米国特許出願第185,327号の発明
の溝形および概念を使用するのが有利である。
【0017】従って本発明の1つの形態において、ピン
のロック溝は非常に浅く、流線形に似せた底(ルート)
を有するように構成される。しかしながら、この浅い溝
および流線形に似せた形状は、対照的なねじ付きファス
ナーの破壊寿命よりも優れた破壊寿命を生む。これまで
の構造は上述したディクソン氏による米国特許出願第1
85,327号に示され記載されているので、また、本
発明はこのような構造に限定されないので、参照するこ
とでここに組み入れられるその詳細は簡略化の目的で省
略されている。
【0018】本発明の高強度ファスナーは、ワークピー
スの穴寸法が多少オーバーサイズとされる応用例か、あ
るいはワークピースの盲側の材料が比較的柔軟で変形し
易い応用例に使用できる。比較的薄い壁を有し、それ故
に盲側の開口の回りで半径方向に押し潰されるようにな
すことによって、拡張可能なスリーブがオーバーサイズ
の穴の中に移動するのを防止し、および/または柔軟な
材料で作られたワークピースの盲側の面の変形を防止す
るようになすことによって、本発明の他の形態は上述し
たような状態を示すのである。
【0019】本発明の他の目的、特徴および利点は、添
付図面に関連する以下の説明および特許請求の範囲の欄
の記載から、明白となろう。
【0020】
【実施例】さて図1を参照すれば盲ファスナー10は、
ピン12と、チューブ状カラー14と、第1すなわち拡
張可能なスリーブ16と、第2すなわち主スリーブ18
と、隔離ワッシャー20と、を含んで構成されている。
見られるようにカラー14は、ノルダイク氏に付与され
た米国特許第4,921,384号に示された形式で、
ピン12の拡大されたシャンク23のロック溝部分19
にスエージ変形されるようになされている。図1に示さ
れた本発明の形態において、ロック溝22は連続螺旋ね
じとされている。
【0021】カラー14は貫通穴24を有する。この貫
通穴は、一端の第1のほぼ真っ直ぐな縮径穴部分26お
よび反対側の外端の拡大された直径のほぼ真っ直ぐな穴
部分28によって形成されている。中間穴部分30は全
体的に切頭円錐形であり、穴部分26および28を連結
するように半径方向外方へ向けて傾斜すなわちテーパー
を付形されている。カラー14は全体的に一様な壁厚を
有する。従って、カラー14の外面32はその内端部に
てほぼ真っ直ぐであり、半径方向に傾斜された中間穴部
分30の上で全体的に切頭円錐形とされている。
【0022】ある構造において隔離ワッシャー20は省
略され、他の構造ではカラー14がこのような隔離ワッ
シャーの代わりに拡大されたフランジを有して形成され
ることができる。見られるように、別個の隔離ワッシャ
ー20を使用する1つの利点は、ワッシャー20がある
材料および硬度で作られるように選択されて、これによ
り隔離を容易にし且つ支持荷重および変形に耐えるよう
にされる一方、カラー14は別の材料および硬度に選択
されてロック溝22の中に容易にスエージ変形されるよ
うになされる、ことができるということである。
【0023】カラー14の外側テーパー面はカラー14
の反対側の外端部へ向かう面の大部分にわたって全体的
に同じ角度に傾斜を維持する。外端部の外面は隔離面取
り34で終端している。ピン12上でカラー14を揺動
させるにおいて取り付け工具のスエージアンビルによっ
て加えられる半径方向の圧縮力の強さは、一部は隔離面
取り34の角度によって決まる。この面取りは付与され
た力に関する荷重を、アンビルを介して軸線方向および
半径方向へ伝達する。取り付け工具およびスエージアン
ビルはこの分野で一般的に知られている構造とすること
ができる。それ故にその詳細は簡略化のために省略され
ている。
【0024】ノルダイク氏の特許(前述)に記載されて
いるように、カラー14の円錐部分外端部における壁厚
は、隔離面取り34との交差位置にて最大厚さとなるよ
うに一般に僅かに厚さを増大される。この壁厚の増大
は、スエージ変形において前方へ押し出されるカラー材
料を補償する付加的な材料量を与える。それ故に、これ
はカラー14のスエージ変形された部分の全長にわたっ
てピンロック溝のよりいっそう均一な充満を行わせるの
である。
【0025】このようにカラー14は、そのシャンクが
半径方向外方へテーパーを付形されている、すなわち円
錐形とされているので、所望の隔離を行う。更にまた、
その壁厚が全体的に均一であることから、ピン12の過
大なネック形成を生じないで、それ故にロック溝22の
変形が最小限とされて、ピン12のロック溝22の全体
的に均一な充満を行う。
【0026】カラー14は、その内端部の真っ直ぐな穴
部分26の中に配置される制限された雌ねじ36を備え
ている。制限された雌ねじ部分36は、ピン12のねじ
付きロック溝部分19と螺合してファスナー10の部材
を図1に示されたような組み立てられた関係状態に互い
に保持するように、なされている。
【0027】ピン部材12はピンシャンク23の一端に
拡張ヘッド37を有している。ピンシャンク23は、ね
じ付きロック溝部分19へ至る比較的滑らかな部分38
を有している。縮径されたピンテール部分40は複数の
引張り溝44を形成され、破断ネック溝42を介してロ
ック溝部分19に連結されている。環状破断ネック溝4
2は縮小された横断面積を有し、これは予め定めた軸線
荷重によって破壊されるように設計されている。
【0028】第2すなわち主スリーブ18は、ほぼ一定
した外径Dの真っ直ぐなシャンク部分46と、その内端
のテーパーを付形されたノーズ部分48とを有してい
る。本発明の1つの形態において、テーパーを付形され
たノーズ部分48は図3を参照してファスナー10の軸
線Xと平行な直線との間に約12°〜約17°の間の角
度Aを形成するのが好ましい。
【0029】第2スリーブ18のシャンク部分46は1
組のワークピース54および46のそれぞれの整合され
た開口50および52を通して延在し、ワークピース5
6の外面51が隔離ワッシャー20と係合される。第2
スリーブ18のシャンク部分46の外径Dは、整合され
た開口50および52と間隙のある嵌め合いをするよう
に選択される。これに関してピンヘッド37の直径およ
び拡張可能な第1スリーブ16の外径はほぼ等しく、す
なわち直径Dとされ、それらの各々は間隙のある関係状
態で開口50および52を通して受け入れられることが
できる。拡張可能な第1スリーブ16はほぼ均一な内径
および外径を有する全体的にチューブの形状とされてい
る。
【0030】ファスナー10をセットするためには、ピ
ン部材12とカラー14、第2スリーブ18および拡張
可能な第1スリーブ16との間に取り付け工具によって
相対的な軸線方向の力が加えられる。このように相対的
な軸線方向の力が加えられると、例えばピンヘッド37
に隣接してピンシャンク23上に配置される第1スリー
ブ16は第2スリーブ18に対して軸線方向に移動し、
盲側の面60と係合される。
【0031】拡張可能なスリーブ16の自由端58は第
2スリーブ18のテーパーを付形されたノーズ48と係
合される。しかしながら面取り59は自由端58にて約
25%以下の壁厚だけ僅かに減少される。これに関し
て、面取り59はスリーブ16の両端に備えられ、これ
により何れかの端部が自由端58として使用されて組み
立てを単純化させることができる。従ってスリーブ16
が軸線方向へ移動すると、このスリーブはテーパーを付
形されたノーズ48の上に乗り上げ係合して、半径方向
へ拡大される。相対的な軸線方向の力が増大して、ピン
12がカラー14を通して軸線方向へ移動を開始する
と、制限されているカラーのねじ36がピン12のカラ
ー14を通る自由な移動を十分許容できるようにせん断
され、または変形される。しかしながらこの状態におい
て、ピンロック溝22の中へのカラー14の材料のスエ
ージすなわち変形はまだ始まっておらず、それ故にピン
12およびカラー14は典型的なスエージ形式のファス
ナーとして応答することができる。拡張可能な第1スリ
ーブ16は軸線方向へ移動を続け、自由端58がワーク
ピース54の盲側の面60に係合する迄、真っ直ぐなシ
ャンク部分46の盲端部の上で半径方向に拡大する。こ
の係合は、ある意味でストップ面を形成する。同時に、
拡張可能なスリーブ16の拡張された端部58が盲ヘッ
ド62を形成するのである。
【0032】図3は拡張可能なスリーブ16が主スリー
ブ18のテーパーを付形されたノーズ部分48と乗り上
げ係合したときの拡張可能なスリーブの形状を仮想線で
示している。図3および図4から、最初に半径方向外方
へ広がる(図3を参照)自由端58は主スリーブ18の
真っ直ぐなシャンク部分46の上を軸線方向へ引き続き
移動する際に半径方向内方へ向けて戻され、盲側の面6
0と係合する、ことが判る。これに関して、盲ヘッド6
2が最終的に形成され、自由端58は図4に示すように
ファスナー10の軸線Xにほぼ平行に延在されるのが望
ましい。大きな鐘の形状すなわち円錐形が自由端58を
主スリーブ18から半径方向へ離れるように、軸線Xに
平行でない配向のもとで位置決めする。所定、この盲ヘ
ッドはコラム荷重に対して抵抗を殆ど有することがな
く、それ故に荷重用量は低減されるのである。大部分の
範囲に対して、図4に示された所望の平行構造となるよ
うな盲ヘッド62の変形は、ノーズ部分48の角度Aの
大きさによって指示される。この角度Aが大きくなれば
なるほど、外端58はノーズ部分48上を移動する際に
半径方向外方へ広げられる。これは、軸線Xと所望の平
行な配向となるためには、外端58が十分に半径方向内
方へ移動する迄に大きな盲側距離B(図1)を必要とす
る。従って角度Aが浅ければ浅いほど、すなわち小さけ
れば小さいほど外端58の広がりは小さくなり、所望位
置へ向けて半径方向内方へ向けて容易に移動できるよう
になる。これに関して、約12°〜約17°の間の角度
Aが望まれると見いだされた。このような浅い角度A
は、短い長さの大きな角度Aよりも大きな盲側間隙Bを
必要とするように見られるが、所望の平行位置へ向けて
拡張可能なスリーブ16の自由端58が半径方向内方へ
移動するのに必要な距離は小さく、短い距離で大きな角
度の場合を充分に補償する。従って12°〜14°の間
の角度Aの範囲が好ましい。
【0033】既に記載したように、本発明の第1の目的
は、従来の高強度ボルトが使用されている応用例に使用
されるような、その他全ての盲ファスナーにないような
非常に高強度の特性を有する盲ファスナーを提供するこ
とである。コラム座屈に対して幾何学形状的に高い抵抗
力を有する盲ヘッド62を提供することに加えて、ファ
スナー10の材料は高強度、それ故に高硬度となるよう
に選択される。従って本発明の1つの形態において、拡
張可能な第1スリーブ16は比較的高強度で延性のある
材料、例えばロックウェル硬度が約28Rc〜約32R
cの航空機用品質の4130スチールのような材料、で
作られることができる。更に、ニッケル含有量が0.1
7重量%以上の航空機用品質の4130スチールを使用
するのが有利であると見いだされた。航空機用品質の4
130スチールの関係する詳細は0.25重量%の最大
ニッケル含有量を与えている。付加的なニッケル量は拡
張可能なスリーブ16の延性を十分に改善して、取り付
けにおいて半径方向の拡張および高フープ応力によるス
リーブ壁の軸線方向の割れが防止される。これに関し
て、上述材料で構成され、且つまた約17.4mm
(0.685インチ)のスリーブ直径Dを有する拡張可
能なスリーブ16を有するファスナー10によれば、盲
ヘッド62が適当な強さであることを保証するために壁
厚tは約2.59mm(0.102インチ)であった。
この記載した寸法は、メートル系では一般に16mmの
ファスナーに応用される。
【0034】高強度材料で作られた拡張可能なスリーブ
16は半径方向の降伏に抵抗し、また、ある程度の永久
変形を受ける間に、盲ヘッド62の所望の平行形状へ向
けて半径方向に拡張することで発生されるフープ応力に
よって半径方向内方へ強制される。これに関して、テー
パーを付形されたノーズ部分48にいっそう浅いノーズ
角度Aを使用することは、拡張可能なスリーブ16の自
由端58の望ましくない半径方向外方へ向かう拡張の度
合いを軽減する助けをなす。
【0035】記載した構造によれば、これらと同じ線に
沿って拡張可能なスリーブ16の自由端58はテーパー
を付形されたノーズ部分48によって拡張された後、最
小軸線距離内で所望の平行形状に戻る。この結果は、拡
張可能なスリーブ16が高強度で、それ故に高降伏点を
有するとともにノーズ部分48の角度が比較的浅いこと
によって、達成される。この構成により本発明のファス
ナーは、主スリーブのテーパーを付形された部分に大き
な角度を使用し、および/または硬度が小さく降伏点も
低い、および/または低強度の材料の同様形式のファス
ナーよりも、実質的に大きな機能グリップ範囲を有する
ことが可能となる。これに関して、ファスナーの“グリ
ップ範囲”は、単一のファスナーが固定することのでき
るワークピースの最小全厚および最大全厚の間の差によ
って定義される。本発明のファスナーはこの大きなグリ
ップ範囲内で定格値、すなわち引張荷重、クランプ荷重
等を導くことができる。
【0036】ピン部材12の強度は大きく変化し、それ
故にピン部材12は鉄または約38Rc〜約42Rcの
間またはそれ以上のロックウェル硬度を有する例えば航
空機用品質の4130スチールのようなその他の材料で
構成されることができる。同時に、カラー14は鉄また
は約68Rb〜約78Rbの間のロックウェル硬度を有
する例えば1008、1010、または1018の低炭
素鋼のようなその他の材料で構成されることができる。
第2すなわち主スリーブ18は鉄または約43Rc〜約
47Rcの間のロックウェル硬度を有する例えば413
0スチールのようなその他の材料で構成されることがで
きる。隔離ワッシャー20は鉄または約40Rc〜約4
5Rcの間のロックウェル硬度を有する高炭素鋼のよう
なその他の材料で構成されることができる。ワッシャー
20は従ってカラー14よりも硬く、一般に第2のスリ
ーブ18とほぼ等しい硬度で、それ故に一方の他方に対
する押出しに有効に抵抗することができる。本発明の1
つの形態において、第2のスリーブ18が約17.4m
m(0.685インチ)の外径Dを有し、拡張可能なス
リーブ16が既に記載した寸法を有している場合に、ワ
ッシャー20は約2.54mm(0.100インチ)の
厚さを有していた。
【0037】記載したようにノーズ角度Aとして小さい
すなわち浅い角度を使用する利点は盲側の間隙B(図1
参照)がかなり減少することである。これは、一部にお
いて主スリーブ18の端部が盲側の面60から所望の平
行状態に突出する長さが減少することによって生じる。
更に本発明によれば、ファスナーのグリップ範囲はノー
ズ角度Aとして浅い角度を有することで大きくなる。上
述した全てはファスナー10としての所望される強度特
性に合致した状態で達成することができる。
【0038】このようにして、上述した寸法および材料
で構成されたファスナー10の比較分析は、異なるノー
ズ角度Aに関して次の結果を与えた。寸法単位はmm
(インチ)である。
【0039】
【表1】
【0040】上記表のファスナーに関する盲側の突出量
の相違が、それぞれ12°、17°および20°のノー
ズ角度を有するファスナーに関して図18〜図20に示
されている。更に、上記表のそれぞれ12°、17°お
よび20°のノーズ角度を有するファスナーに関するグ
リップ範囲の相違は図21〜図23に示されている。
【0041】図18〜図20をここで見れば、長さSは
ファスナーの最大全厚のワークピースに関しての、すな
わち最大グリップ状態に関しての盲側の面60からテー
パーを付形されたノーズ部分48の内端すなわち大端迄
の距離である。距離Kはノーズ部分48の軸線方向長さ
である。距離BLは最大グリップ状態におけるファスナ
ー10の主スリーブ18の、ノーズ部分48の盲側にお
ける突出長さである。上述の分析はスリーブ18のよう
な主スリーブによって決定されるのであり、各々の主ス
リーブのノーズ部分48の自由端は同じ外径D1(図3
および図18〜図20を参照)を有し、それ故に各々の
主スリーブは自由端に同じ最小壁厚を有している。
【0042】ここで図18〜図20を参照すれば、12
°のノーズ角度によってノーズ部分48のテーパーは実
質的に盲側の面60にて終端し、また、十分な平行の盲
ヘッド62を形成して適当な強度特性を与える、という
ことが見られる。
【0043】対比すれば、十分な平行部分を有する盲ヘ
ッド62を形成して適当な特性を与えるためには、20
°もの大きなノーズ角度では十分な長さSが要求される
ことに注意されたい。このようにして、浅い角度Aによ
れば、必要とされる盲側の間隙は最小限とされる。更
に、20°のノーズ角度Aは大きな円錐形すなわち鐘の
形状を与え、従って更に盲ヘッド60を弱化させる。こ
れらの要素はまたファスナーのグリップ範囲に影響を及
ぼす。
【0044】グリップ範囲は共通のファスナーによって
固定できる最大全厚と最小全厚との間の差である。対比
分析表に指示されているように、浅いノーズ角度Aを有
する盲ボルトは大きなグリップ範囲を有する。これに関
して、20°のノーズ角度Aによれば、盲ヘッド62の
自由端58は平行部分を形成した後に半径方向内方へ向
けて移動を生じ、これが弱い湾曲形状を形成し、それ故
にグリップ範囲を制限する、ことに注目されたい。さて
図21〜図23を見れば、20°のノーズ角度Aは、こ
れは約12°〜約17°および/または好ましくは約1
2°〜約14°の範囲のノーズ角度Aを有するファスナ
ーよりも実質的に短いグリップ範囲を形成することにな
る、ことが見られる。図21〜図23において、拡張可
能なスリーブ16は主スリーブ18に対して最小グリッ
プ状態および最大グリップ状態の両方に関して示されて
いる。拡張可能なスリーブ16は右側に最小グリップ状
態で、また、左側に最大グリップ状態で示されている。
テーパーを付形されたノーズ部分48上に12°の角度
Aを有する主スリーブ18を備えたファスナー10は、
テーパーを付形されたノーズ部分48の上に20°の角
度Aを有する主スリーブ18を備えた同じファスナーの
3倍のグリップ範囲を有する。12°のノーズ角度Aを
有する主スリーブ18を備えたファスナー10は、17
°以上のノーズ角度Aを有する主スリーブ18よりも十
分に大きいグリップ範囲を有する。これは、20°のノ
ーズ角度Aを有する主スリーブ18に関する結果によっ
て見ることができる。
【0045】このように、約12°〜約17°の間のノ
ーズ角度Aを有するファスナー10は20°またはそれ
以上のノーズ角度Aを有するファスナー10よりも優れ
た重大な利点を与えることも見ることができる。記載し
たように約12°〜約17°の所望の範囲内にある場合
ですら、ノーズ角度Aは既に論述した利点のある1つを
強調するように選択されることができる。
【0046】高強度で高硬度の材料を使用することによ
り、応力腐食および応力集中がファスナーの荷重能力お
よび全体としての性能における要素となり得る。このよ
うにしてファスナーの高応力部分をその周囲から保護す
ることで応力腐食の発生を最小限に抑えることが望まれ
る。同時に、高荷重部分における応力集中を最小限に抑
えることが望まれる。
【0047】このように、本発明のファスナーは高応力
の作用する内部を大気から実質的に100%シールして
腐食を防止する構造である。これに関して、拡張可能な
スリーブ16がノーズ部分48を半径方向内方へ変形さ
せて滑らかなピンシャンク部分38に密接に係合させる
ことが有利であると見いだされる。これは主スリーブ1
8とピン部材12との間に良好なシールを形成し、湿気
および/または汚染物がピン部材12に到達するのを防
止して、これにより応力腐食を抑制する。同時に、柔軟
な拡張可能なスリーブ16の捕捉端部が変形してピンヘ
ッド37の下にスエージ変形し、両者間に良好なシール
を形成する。更にこの柔軟なカラー14はスエージ変形
した後、硬いピン部材12の厚いロック溝と良好なシー
ルを形成し、主スリーブ18およびワッシャー20の係
合面もまた良好なシールを形成する。これに関して、フ
ァスナー10の部材は更に腐食を抑止するように亜鉛め
っきやその他の被覆を施されることができる。
【0048】図4に見られるように、主スリーブ18の
約12°〜約17°の角度Aを有するノーズ部分48
は、拡張可能なスリーブ16をピン12の滑らかなシャ
ンク部分38と係合させることによって半径方向内方へ
変形され、注目したシール効果を与えるのである。これ
はピン12がノーズ部分48の押し潰された部分を通し
て移動されるときに増大した摩擦力および高い取り付け
荷重を生じる。このような係合によって過剰な摩擦係合
が生じるのを回避している。ノーズ部分48の外端58
の終端部における最小壁厚が真っ直ぐなシャンク部分1
8の壁厚の約17%以下とならないように選択される。
同時に、モリシバサルファイドのような乾燥フィルム潤
滑が使用されて、活動部品の間の摩擦力を低減する。エ
ヴァールーブ氏によるエコア・ルブ(Ecoa Lu
b)642のようなモリシバサルファイドが満足できる
ことが見いだされたのである。
【0049】記載したように、応力腐食を抑止すること
に加えて、ピンヘッド37の内面65と滑らかなシャン
ク部分38との間の結合部におけるような応力集中を軽
減するのが望まれる。これは、その結合部に位置された
隅肉63に一般的な流線形状を形成することで達成され
る。このような流線形はR1およびR2(図2参照)の
二重半径を使用することで近似される。大きい方の半径
R1は一般にシャンク部分38に対して接し、ピンヘッ
ド37に対して全体的に接する半径R2のほぼ2倍であ
る。約11.43mm(0.45インチ)の直径のピン
シャンク部分38と、17.4mm(0.685イン
チ)の外径を有するピンヘッド37とを有するピン12
に関しては、2.59mm(0.102インチ)の半径
R1および1.27mm(0.050インチ)のR2が
隅肉63における応力集中比を低減するのに満足できる
ことが見いだされた。この状態において隅肉63は軸線
方向に約2.032mm(0.080インチ)の軸線方
向距離だけ延在した。
【0050】注目されるべきことは、拡張可能なスリー
ブ16の反対両端の内径上の僅かな面取り59、および
滑らかなピンシャンク部分38との内部の半径方向間隙
がプラスされて拡張可能なスリーブ16の前端が隅肉6
3と係合しないことを保証する。
【0051】隅肉63における応力集中の軽減に加え
て、記載したようにロック溝22は既に論じたディクソ
ン氏の米国特許出願第185,327号に開示されたよ
うに、一般に浅い深さとなるように且つまた一般に流線
形の底を有するように、形成される。この底構造によ
り、ロック溝22での応力集中もまた低減される。
【0052】注目したように、拡大された直径のテーパ
ーを付形されたカラー14の外側部分14はスエージ変
形、すなわち初期クリンチ、を開始することに抵抗する
隔離を与える。スエージアンビルの面および隔離面取り
34の角度の相互作用は予め定めた隔離を形成するのに
助成するようになされて、これによりロック溝22に対
するカラー14のスエージ変形の開始は、盲ヘッド62
を形成するのに十分な小さな相対的な軸線方向の力が得
られるまで、始まらない。
【0053】ディクソンの特許願に記載したように、ピ
ン溝22は全体的に流線形をした浅い螺旋構造とされ、
これにより高強度構造が所望の高クランプ荷重を有して
達成できるようになされることができる。記載した浅い
溝構造により、カラー14のシャンク32の体積は全体
的に“過剰パッキング”を行うように選択される。すな
わち、材料の体積がカラー材料の体積以上を実質的に形
成するように選択され、スエージアンビルのキャビティ
ーおよび対面するロック溝22によって形成されるスエ
ージ空間内で利用できるようになされる。この構造にお
いて、少なくとも約14%〜約16%の過剰量を有する
カラー材料の体積を与えるのが望ましいと見いだされ
た。
【0054】ファスナー10の強度を高めるために、ピ
ン溝22および隣接するピンショルダー、および補完的
なスエージ変形したカラー14の溝およびショルダーが
ピン12およびカラー14の材料のそれぞれのせん断強
さに対して幅を比例され、これによりピン12のピン溝
22によって形成されたショルダーおよびスエージ変形
されたカラー14の相互ロック溝によって形成されたシ
ョルダーの両方が、組み合わされたワークピース54お
よび56に設定された予め定めた最小限の最終的な設計
引張荷重またはそれ以上で同時にせん断破壊するように
なされる。この設計はカラー14の溝によって形成され
たショルダーをピンロック溝22によって形成されたシ
ョルダーよりも先に破壊するようにし、すなわちピンロ
ック溝22のショルダーはカラー14のショルダーが破
壊される引張荷重の約110%にてせん断破壊するよう
になす、のが好ましい。記載したように溝を比例させる
ことによって、ピンおよびカラーの係合長さは与えられ
た引張荷重に関して最小限とされる。勿論十分なカラー
長さを与えることで、上述したせん断強さの関係はピン
ロック溝部分19を直径方向に横断して引張破壊するよ
うになされる一方で保持されるのである。
【0055】記載したように、本発明の高強度ファスナ
ーは緊締結合された部分に高い最終クランプ荷重を加え
ることが望まれる。この結果を達成するために、破断ネ
ック溝42における最終的ピン破断荷重を含む高い取り
付け荷重が取り付け工具によって必要とされる。しかし
ながらこれらの荷重は一般に工具で吸収され、従って取
り付け工具を操作している作業者には全く伝達されるこ
とはない。従って、破断ネック溝42でピン破壊を生じ
る高荷重は、スエージ変形されたカラーが工具のスエー
ジアンビル内に緊密に配置されているという事実によっ
て、工具により実質的に吸収される。
【0056】従って破断ネック溝42は、早期の破断が
望ましくないショック荷重を作業者に伝えることから、
早期に破壊しないということが重要である。
【0057】図5は取り付け工具とファスナー10のよ
うなファスナーとの間の取り付け工程に際しての典型的
な相対荷重を示すグラフである。使用された例において
は、ファスナー10は17.4mm(0.685イン
チ)の主スリーブ18の外径Dを有し、既に説明した材
料で全体的に構成されていた。取り付け工具はハック・
マニファクチャリング・カンパニーによって製造且つ販
売されているHPT35Lモデルの工具であった。
【0058】曲線Tは、上述したような16ミリメート
ルのファスナーのためのファスナー10のようなファス
ナーをセットするにおいての、工具における単位面積当
たりの荷重とされた作動流体圧の大きさ(Vx軸)対時
間(Vy軸)を表している。これに関して、圧力曲線T
はまた取り付け工程においてファスナー10に作用する
相対的な軸線方向の力(キログラム)の関係をもグラフ
で表している。曲線Fは取り付け工程における取り付け
工具を介してファスナーによって加えられるクランプ荷
重(キログラム)(Vy軸)の結果的な大きさを表して
いる。
【0059】圧力レベルT1は、主スリーブ18上で拡
張可能なスリーブ16を拡張させ、且つまたそれを盲側
の面60に対して最初に着座させ、これにより盲ヘッド
62を形成するのに必要とされる値である。取り付け工
程のこの部分の間、全ての相対的な軸線方向の力はファ
スナー10のようなファスナーに実質的に単独に加えら
れ、ワークピース54、56のようなワークピースには
加えられない。それ故にワークピース54、56のクラ
ンプ荷重F1は、圧力T1が約1.40〜2.11kg
/cm2 (2000〜3000psi)である間、実質
的にゼロであった。
【0060】この段階の後、工具からファスナー10へ
至る相対的な軸線方向の力がワークピース54、56上
にクランプ荷重を加え、これはロック溝22の中に入り
込むカラー14の初期スエージ変形が“初期クリンチ”
を生じる迄続く。また、F2の予備荷重すなわちカラー
14の隔離は負かされる。同時に、工具に対する作動流
体圧はレベルT2迄増大する。記載した工具およびファ
スナーに関しては、圧力T2は約2.46〜3.16k
g/cm2 (3,500〜4,500psi)であり、
一方、ワークピース54、56の予備荷重F2は約27
18〜3624kg(6,000〜8,000ポンド)
であった。ここで、カラー14によって与えられた高い
隔離が超えられることによって、カラー14のスエージ
変形は継続して行え、このスエージ変形を継続するため
に工具によって加えられる相対的な軸線方向の力は実際
に減少され、得られたT3の圧力は約2.28〜2.6
4kg/cm2 (3,250〜3,750psi)であ
った。この工程のこのスエージ変形の部分で、カラー1
4は伸長されて約10.19〜10.90kg/cm2
(14,500〜15,500psi)のF3の大きさ
に迄、クランプ荷重は本質的に増大する。
【0061】ここで残る仕事は破断ネック溝42にてピ
ンテールをせん断することである。再び述べるが、相対
的な軸線方向の荷重の増大は主としてファスナー10に
加えられ、ワークピース54、56によるものとは実質
的に見ることができない。相対的な軸線方向の力は、工
具圧力が約4.11〜5.27kg/cm2 (5,85
0〜7,500psi)のT4に迄増加することにより
破断ネック溝42が破断してセット工程が終了される
迄、増大する。取り付け工具はこの時点で工程を逆転さ
れ、スエージ変形されたカラー14は低圧力T5のもと
で工具のスエージアンビルから排出されて取り付け工程
が終了される。ワークピース54,56は約12.65
〜約13.36kg/cm2 (18,000〜19,0
00psi)のF4レベル迄の適当な一時的なクランプ
荷重の増大を経験し、しかる後ピンの破断が行われて約
8.79〜9.49kg/cm2 (12,500〜1
3,500psi)のF3の最終的なクランプ荷重にセ
ットされるのである。
【0062】記載したように、圧力曲線T4は取り付け
工程にわたってファスナー10に加えられた相対的な軸
線方向の力の大きさを表していると考えられる。早期の
ピン破壊を破断ネック溝にて生じないで、カラー14の
スエージ変形を完了させるために、カラー14をスエー
ジ変形させるための相対的な軸線方向の力Dsの大きさ
と、破断ネック溝42でピン破断を引き起こすための相
対的な軸線方向の力Dbとの間の大きさの差が、早期の
ピン破断を回避でき、且つまた、望ましくないショック
荷重が作業者に伝わるのを回避できる程度の大きさとさ
れるべきことが、望まれる。記載した例では、差Dfは
ピン破壊荷重Dbの約40%であり、スエージ変形荷重
Dsはピン破壊荷重Dbの約40%であった。また、発
生する大きな相対的な軸線方向のセット荷重によって引
張り溝44にて引張破断が生じるのを避けるため、約
0.82:1の比率とされる引張り溝の低の直径に対す
る破断ネック溝42の底の直径の比率を有するのが望ま
れると見いだされた。
【0063】取り付けられたファスナー10によれば、
スエージカラー14は貫通穴24の中に形成された補完
的な雌ねじを有する。
【0064】ここで図6および図7を見れば、ボックス
ビーム/コラム構造70が示されている。これは垂直に
取り付けられたボックスビーム/コラム72を含み、こ
のボックスビーム/コラム72は組をなすフランジ付き
取り付けブラケット76によって水平に延在したIビー
ムを固定している。このブラケットにはボックスビーム
/コラム72に対して本発明のファスナーによって取り
付けられるようになされている。
【0065】従来の構造では、図6および図7に示され
たような結合部は盲溶接、ナットプレート等の比較的複
雑な手順および/または緊締構造を必要としていた。本
発明によれば、簡単でしかも効果的な取り付け構造が使
用できる。
【0066】このように、各々のフランジ付き取り付け
ブラケット76は全体的にT形で、ベース部分78およ
びそこから横方向へ延在する中央レッグ部分80を有し
ている。ベース部分78は複数の穴82を備えており、
これらの穴はボックスビーム/コラム72の隣接壁部分
86に形成されている複数の同様な穴84と合致するよ
うになされている。Iビーム74が協働する1組のブラ
ケット76の中央レッグ部分78の間に配置され、複数
のファスナー86によってそれに固定されている。これ
らのファスナーはねじ付きファスナーまたはその他の形
式の非盲ファスナーとされることができる。ここで図1
の盲ファスナー10がブラケット76のベース部分78
と壁部分86との間に応用されており、2つの部材を固
定するようになされている。
【0067】ボックスビーム/コラム72は標準寸法を
有する標準的な構造で作られ、壁86の間の内部寸法N
は約5.9インチすなわち約150mmとされることが
できる。同時に、受け入れ穴84の中心線の間の距離G
は約3.15インチすなわち80mmとされる。これは
次に、2つまたはそれ以上のIビーム74またはその他
の構造体がブラケット76によって異なる側壁86にお
いてボックスビーム/コラム72に取り付けられるよう
になされている箇所で、盲側のファスナー10の間隙に
制限が与えられる。図5は各々にブラケット76が取り
付けられた4つのIビーム74を示す断面図である。予
備セット状態では、ファスナー10の盲側はボックスビ
ーム/コラム72の内側の開口部分の中に長い距離にわ
たって延在する。このような応用例ではセットファスナ
ーは最小限の盲側突出量を有するのが望まれる。これは
図5に示されており、セットファスナーは符号10′で
示され、プリセットファスナーは符号10で示されてい
る。従って本発明では、プリセットファスナー10およ
びセットファスナー10′に要求される盲側間隙は制限
され、および/または最小限とされるのが重要である。
これは一部では少なくとも約12°〜約17°の角度A
を形成するノーズ部分48を備えることによって達成で
きる。対比分析表から、約12°〜約17°のノーズ角
度Aを有するファスナー10が20°の角度を有し且つ
短い盲側突出量BLを有するファスナーと同じまたはそ
れ以上のグリップ範囲を有するように構成できることが
判る。逆に、同じグリップ範囲に関して、拡張可能なス
リーブ16が短縮されて盲側の全突出量Bを減少する優
れた改良を行えるのである。
【0068】従って図7において、盲側のセットファス
ナー10′の突出量は記載したように減少され、中心線
の距離Gが最大とされて隣接するプリセットファスナー
10がセットファスナー10′の盲側に接近されるが間
隙を有する関係で挿入できるようになされている。1
7.4mm(0.685インチ)の直径Dの第2すなわ
ち主スリーブ18に対して、第1すなわち拡張可能なス
リーブ16は16.26mm(0.640インチ)から
16.76mm(0.660インチ)までの長さLを有
することができ、盲側突出量Bはファスナーのグリップ
範囲にわたって35.05mm(1.38インチ)〜3
7.6mm(1.48インチ)とされる。図6のような
応用例における本発明のファスナーの他の利点は、取り
外しが容易なことである。従ってセットカラーは切り離
され、また、ファスナーの残る部分は押し通されて後で
新しいファスナーと交換されることだけを必要とする。
【0069】新しく建設されたり補修される橋や道路
は、一方の側から一般にアクセスできないような箇所
や、比較的複雑な手順によってのみアクセスできるよう
な箇所にしばしばビーム、支持ブラケットおよび同様装
置の取り付けを必要とする。図8は典型的な構造を示し
ている。これにおいては、構造の一方の側に対するアク
セスは一般にブロックされている。図8の実施例の説明
で、図1〜図4の実施例の部材と同様な部材は同じ数字
に文字“a”を付して与えられている。
【0070】このようにしてコンクリート(またはその
他の形式)の路面81が構造体の上に支持されている。
この構造体は一般に水平支持プレート83を含む。支持
プレート83は更にまた一般にT形の垂直構造体91に
よって支持されており、この垂直構造体は垂直プレート
85、87およびL形ブラケット89によって形成され
ている。T形構造体91は複数のファスナー10aおよ
び10a′によって支持プレート83に固定されてお
り、これらのファスナーはファスナー10のように構成
されている。ファスナー10aはプリセット状態で示さ
れ、一方、ファスナー10a′はセット状態で示されて
いる。従ってファスナー10aは、細長いピンヘッド3
7aを有するピン12a、そして拡張可能なスリーブ1
6a、主スリーブ18a、隔離ワッシャー20aおよび
スエージ変形可能なカラー14aを含んでいる。注目さ
れることは、結合部の盲側はキャビティー90を備え、
これは空間的なドリル加工技術によって形成され、支持
プレート83が所定位置に配置されている。ここで、キ
ャビティー90の深さMは最小限に保持されるのが望ま
れる。従って、最小限の盲側間隙を要求するファスナー
10aがこのような応用例に好適であり、それ故にキャ
ビティー90は盲側間隙Bよりも僅かに大きな深さMと
されるのが必要である。これはプリセットファスナー1
0aから見ることができ、このファスナーは図20に示
すように最大グリップ状態に関して最小限の盲側の間隙
を有するように成形できる。従来のボルトはこのような
応用例に使用することはできるが、それは複雑な手順に
よってのみ可能とされ、これによれば開口が支持プレー
ト83に形成されてコンクリートまたは支持プレート8
3の盲側にアクセスできるようになされる。
【0071】図9は他のボックスビーム形式の構造体を
示している。これにおいて、本発明のファスナーは有利
に使用できる。図9の実施例の説明において、図1〜図
4および図6の実施例の部材と同様な部材は同じ数字に
文字“b”を付して与えられている。
【0072】このようにして、図9においては1組のボ
ックスビーム72b(図6のボックスビーム72と同
様)が端部を接して全体的にフラットなブラケット92
によって互いに固定されている。ここでは、盲ファスナ
ー10bの列がビーム72bおよびブラケット92に形
成されて整合された開口94および96を通して使用さ
れ、ビーム72bを互いに端部を接して図示のように配
向されて固定するようになされる。他の構造は溶接ナッ
ト、ナットプレート、溶接またはその他の比較的複雑な
構造および/または手順を必要とする。
【0073】盲側の開口が多少不規則および/または過
大寸法とされるような多くの応用例がある。このような
場合には、拡張可能なスリーブで形成された盲ヘッドの
不均等な支持、および/または開口の中への盲ヘッドの
起こり得るような部分的な押込みを生じることになる。
他の状況においては、盲側の面は拡張可能なスリーブが
形成する盲ヘッドよりもかなり柔軟な材料で形成される
ことがあり、それ故に過剰変形を受けてしまう。何れの
場合の影響も、盲側の開口の回りに容易に押し潰れるよ
うに、且つまた盲ヘッドの大きな支持荷重を許容するよ
うに、値かスリーブを使用することで、最小限に抑える
ことができる。このような構造が図10、図11および
図12に示されている。図10〜図12の実施例の説明
において図1〜図4の実施例の部材と同じ部材には同じ
数字に文字“c”を付して与えられている。
【0074】図10〜図12を参照すれば、高強度盲フ
ァスナー10cはピン12cと、チューブ状のカラー1
4cと、拡張可能なスリーブ16cと、主スリーブ18
cと、隔離ワッシャー20cを含んでいる。ファスナー
10cはワークピース54cおよび56cのそれぞれの
整合された開口50cおよび52cの中に配置される。
記載した部材は図1〜図4のファスナー10の部材と実
質的に同じである。しかしながら注目しなければならな
いこととして、拡張可能なスリーブ16cは面取り59
のような面取りがないか、あるいは十分に小さな面取り
を有して構成されるということである。これは自由端5
8cに大きな支持面を形成し、それ故に高強度盲ヘッド
を形成する。更に中間スリーブ94が拡張可能なスリー
ブ16cおよび主スリーブ18cの間に配置される。こ
の中間スリーブ94は全体的に薄壁構造とされ、外径に
対して一般に約8%の壁厚を有している。図10に示さ
れるように、中間スリーブ94は実質的に中央位置にて
容易に座屈するように、長さ部分に沿った中央で僅かに
半径方向外方ヘ湾曲するように予備成形されている。ま
た、中間スリーブ94は主スリーブ18cのノーズ部分
48cの上で半径方向に拡張される前に座屈を生じるこ
とを保証するようになされている。注目した部材が既に
説明した材料で作られている本発明の1つの形態におい
て、中間スリーブ94は合金スチールで構成され、ロッ
クウェル硬度で80Rbを有するのが適当であると見い
だされた。
【0075】図11に示されるように、取り付け工程の
第1段階において中間スリーブ94の座屈が開始される
が、ノーズ部分48cの上での半径方向の拡張はまだ行
われていない。同様に注目すべきこととして、拡張可能
なスリーブ16cの自由端58cの多少の半径方向の拡
張は中間スリーブ94との結合の結果として開始され得
るのである。
【0076】図12は取り付け工程の完了後のファスナ
ー10cを示している。ここで中間スリーブ94は完全
に押し潰されて平たいリング形状94′となり、主スリ
ーブ18cのシャンク部分46cの外面と閉じた半径方
向の係合状態にてワークピース54cの盲側の面60c
に対して支持される。この平たいリング94′はこのよ
うにして主スリーブ18cのシャンク部分46cの外面
とワークピース54cの盲開口50cとの間に形成され
たあらゆる間隙をカバーするのである。同時に、拡張可
能なスリーブ16cの盲ヘッド62cは平たいリング9
4′の比較的高強度の材料に対して支持されて、固定的
な支持面を形成するように、また、盲側の面60cが盲
ヘッド62cによって与えられる荷重を支持することか
ら隔離するようになされる。中間スリーブ94の軸線方
向の長さは、平たいリング94′が主スリーブ18cの
真っ直ぐなシャンク部分46cの外径の約140%の外
径を有することになるように、選択される。
【0077】本発明の盲ファスナーの全長、それ故に負
荷能力、を決定する要素の1つは盲ヘッドの強度であ
る。これに関して、コラム荷重に対する最高の抵抗力を
与えるように拡張可能なスリーブおよび形成される盲ヘ
ッドの壁厚が最大限とされるのが望まれる。しかしなが
ら壁厚はピンヘッドの外径およびピンの隣接する滑らか
なシャンク部分の直径に直接に影響を受ける。図1の実
施例では、拡張可能なスリーブ16(それ故に成形され
る盲ヘッド62)の壁厚はピンヘッド37の直径および
滑らかなピンシャンク部分38の直径によって制限され
る。しかしながらピンの製造工程においてロック溝部分
19は、均一な直径のシャンクを有するピン素材を圧延
加工して形成され、ロック溝36のクレスト径は滑らか
なピンシャンク部分38の直径よりも僅かに大きくな
る。従って組み立てのために、拡張可能なスリーブ16
の内径はピンシャンク部分38の外径よりも大きくされ
て、ロック溝部分19のクレスト径を受け入れることが
できるようになされねばならない。これにより拡張可能
なスリーブ16の壁厚はファスナー10の幾何学形状に
関する最大値よりも小さくなる。これは、図13〜図1
5の実施例に示されている。
【0078】この実施例において図1〜図4のファスナ
ーにおける部材に似た部材は同じ数字に文字“d”を付
して与えられている。
【0079】従ってここで図13を参照すれば、ピン1
2dは未完の形状で示されており、第1シャンク部分9
6が縮径された第2のシャンク部分98に連結されて形
成された段付きピン素材を含んでなる。第1シャンク部
分96は滑らかなシャンク部分38d(図14を参照)
の最終直径とされている。ロック溝部分19dを圧延加
工する前に、拡張可能なスリーブ16dは第1シャンク
部分96の上に組み立てられる。図1〜図4のスリーブ
16の場合と同様に、スリーブ16dはピンヘッド17
dの外径と実質的に等しい外径Dを有している。しかし
ながらスリーブ16dはここでは滑らかなシャンク部分
38dの直径と実質的に同様な内径を有している。従っ
てスリーブ16dの壁厚は最大となり、図1〜図4のス
リーブ16の壁厚よりも大きくなる。次に、ロック溝部
分19dおよび引張り溝部分40dは圧延加工され、破
断ネック溝42dが形成される。ここで主スリーブ18
d、隔離ワッシャー20dおよびカラー14dはピン1
2dに組み付けられる。組み立てが完了すれば、ファス
ナー10dはワークピース54d、56dを固定するの
に使用できる。ロック溝部分19dのクレスト径は滑ら
かなシャンク部分38dの直径の約104%である。拡
張可能なスリーブ16を上回る拡張可能なスリーブ16
dの壁厚の増大は、コラム強度を約10〜15%増大さ
せることになる。
【0080】これ迄の実施例に示された高強度ファスナ
ーは記載したような理由によって良好なシール能力を有
するが、このシール能力は図16および図17に示した
実施例によって更に高めることができる。そこで、図1
〜図4のファスナーの部材に似たその実施例における部
材は同じ数字に文字“e”を付して与えられる。
【0081】図16において、ファスナー10eは、軸
線方向に延在する連続した環状リッジすなわち突出部1
00を各端部に有する拡張可能なスリーブ16eを備え
ている。この突出部100は拡張可能なスリーブ16e
の主壁厚の約10%〜約60%である実質的に減少され
た壁厚とされている。主スリーブ18eの外径が17.
4mm(0.685インチ)で、拡張可能なスリーブ1
6eに関して約2.59mm(0.102インチ)の壁
厚tを有するファスナー10eに関して、突出部100
の半径方向の幅は約0.254mm(0.010イン
チ)〜約1.524mm(0.060インチ)の間であ
った。突出部100の軸線方向の長さは約0.254m
m(0.010インチ)であった。
【0082】図15に示されたようなファスナー10e
の取り付けにおいて、拡張可能なスリーブ16eの自由
端58eの突出部100はそれ自体がワークピース54
eの盲側の面60eの柔軟な材料の中に食い込んで、そ
の連結部でのシール係合を高めるようになされる。反対
側の自由端58eの突出部100は半径方向に押し潰さ
れてピンヘッド37eの係合内面65eと従動し、これ
もまたその連結部におけるシール作用を高める。拡張可
能なスリーブ16eの両端に突出部を備えることは対称
的な構造を形成して、ピン12eに対する配向を容易に
しているのである。
【0083】同時に、隔離ワッシャー20eはその各側
に、軸線方向に延在する連続した環状のリッジすなわち
突出部102を備えている。この突出部102の半径方
向の幅および軸線方向の長さは突出部100の幅および
長さとほぼ同じである。
【0084】図17に示すファスナー10eの取り付け
において、外側の突出部102はそれ自体がカラー14
eの対面する面の中に食い込み、また、内側の突出部1
02は押し潰されて主スリーブ18eの係合面に従動し
て、これもまたそれらの結合部におけるシール性を高め
る。突出部102は隔離ワッシャー20eの反対両側で
同じ位置に形成されて対称構造を形成し、これによりピ
ン12eに対する組み付けに際しての配向上の問題を回
避する。
【0085】上述に加えて、ロック溝部分19eは螺旋
形に形成されて示されているが、複数の別個の環状ロッ
ク溝として形成されることができる。これはまたスエー
ジから4eとロック溝部分19eとの間のシール係合を
高めることができる。
【0086】本発明の好ましい実施例は前述した目的を
満たすように十分に意図されているものであることが明
白となろうが、本発明は本発明の適正な範囲、すなわち
真の意味あいから逸脱せずに変更、変形および変化を行
い得ることを予測できることが明白となろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の盲ファスナーの、幾つかの部品を断面
で示した長手方向の図面であって、ピン、カラー、第1
すなわち拡張可能なスリーブ、第2すなわち主スリーブ
および隔離ワッシャーを固定すべきワークピースに組み
付けた状態で含む長手方向の図面。
【図2】図1のピン部材の、図1の円2の面積部分にお
ける拡大した破断図。
【図3】拡張可能なスリーブおよび主スリーブの組み合
う部分の、図1の円3における拡大した破断図であっ
て、更に、初期の半径方向に拡張され且つ主スリーブの
組み合う端部の上を移動開始する際の拡大した拡張可能
なスリーブを仮想線にて示す破断図。
【図4】盲ヘッドが形成されてファスナーがセットされ
た後の盲ファスナーを示す図1と同様な図面。
【図5】工具に対する単位面積当たりの荷重とされた作
動流体圧対時間、そして緊締されるワークピースの荷重
とされたクランプ荷重対時間、を示すグラフであって、
何れも本発明のファスナーの取り付けにおける異なる段
階に関する工具荷重とクランプ荷重との間の差を示して
いるグラフ。
【図6】幾つかの部品が取り外され且つまた他の部品は
断面とされた、1本のIビームが予備組み立てされて示
された複数のIビームを固定するようにボックスビーム
/コラムに使用される本発明の盲ファスナーを示す斜視
図。
【図7】図6の矢印7−7の方向に全体的に見た、幾つ
かの盲ファスナーがセットされて示され且つまた他のフ
ァスナーはセットされる前とされている図6の構造の断
面図。
【図8】橋構造に使用するような、幾つかの部品が取り
外され且つまた他の部品は断面とされた本発明のファス
ナーの側面立面図。
【図9】1組のボックスビームを互いに固定するのに使
用されるような本発明の高強度ファスナーの使用を示す
斜視図。
【図10】本発明の変形形態の図1に似た断面図であっ
て、追加の座屈スリーブが使用されて固定されるワーク
ピースの盲側に所定の支持面を形成するようになされた
断面図。
【図11】取り付けの間で盲ヘッドが形成される前の変
更された盲ファスナーを示す図10に似た図面。
【図12】盲ヘッドが形成されてファスナーがセットさ
れた後の盲ファスナーを示す図10に似た図面。
【図13】ピンのロック溝が形成される前の予備組み立
てされたピン素材および拡張可能なスリーブの、幾つか
の部分が断面で示された長手方向の図面。
【図14】ロック溝が形成された後のピン素材および拡
張可能なスリーブの長手方向の図面。
【図15】図12のピンおよび拡張可能なスリーブを使
用した盲ファスナーの他の形態を示す図1に似た図面。
【図16】ファスナーのシール性を高めた構造の図1の
ファスナーの改良した形態を示す破断した長手方向の図
面。
【図17】ファスナーがセットされた後の図16のファ
スナーを示す破断した図面。
【図18】最大グリップ状態に関しての、主スリーブの
ノーズ角度が12°の場合の盲ヘッドを適当に形成する
盲側の側方突出量を示す、本発明のファスナーの拡大破
断図。
【図19】最大グリップ状態に関しての、主スリーブの
ノーズ角度が17°の場合の盲ヘッドを適当に形成する
盲側の側方突出量を示す、本発明のファスナーの拡大破
断図。
【図20】最大グリップ状態に関しての、主スリーブの
ノーズ角度が20°の場合の盲ヘッドを適当に形成する
盲側の側方突出量を示す、本発明のファスナーの拡大破
断図。
【図21】それぞれ最小グリップ状態が右側に、最大グ
リップ状態が外側に示された、主スリーブのノーズ角度
が12°のファスナーのグリップ範囲の差を示す、本発
明ファスナーの拡大破断図。
【図22】それぞれ最小グリップ状態が右側に、最大グ
リップ状態が外側に示された、主スリーブのノーズ角度
が17°のファスナーのグリップ範囲の差を示す、本発
明ファスナーの拡大破断図。
【図23】それぞれ最小グリップ状態が右側に、最大グ
リップ状態が外側に示された、主スリーブのノーズ角度
が20°のファスナーのグリップ範囲の差を示す、本発
明ファスナーの拡大破断図。
【符号の説明】
10 盲ファスナー 12 ピン部材 14 カラー 16 拡張可能なスリーブ 18 主スリーブ 19 ロック溝部分 20 隔離ワッシャー 22 ロック溝 23 ピンシャンク 24 貫通穴 26,28 穴部分 30 中間穴部分 34 面取り 37 ピンヘッド 40 ピンテール部分 42 破断ネック溝 44 引張り溝 46 シャンク部分 48 ノーズ部分 50,52 開口 54,56 ワークピース 58 自由端 59 面取り 60 盲側の面 70 ボックスビーム/コラム構造 72 ボックスビーム/コラム 74 Iビーム 81 コンクリート荷重面 83 支持プレート 85,87 垂直プレート 89 ブラケット 92 ブラケット 94,96 開口 94′ 平たいリング形 100,102 突出部

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整合される開口を有しており、また、ア
    クセスできる面および盲となる側の面を有し、アクセス
    できる面の側から取り付け工具によって加えられる相対
    的な軸線方向の力によって取り付けられるようになされ
    た複数のワークピースを所望のクランプ荷重で固定する
    ための高強度盲ボルトであって、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にスエージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、を包含し
    て構成されたことを特徴とする高強度盲ボルト。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された高強度盲ボルトで
    あって、前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中
    心軸線と約12°〜約14°の間の角度を形成すること
    を特徴とする高強度盲ボルト。
  3. 【請求項3】 整合される開口を有しており、また、ア
    クセスできる面および盲となる側の面を有し、アクセス
    できる面の側から取り付け工具によって加えられる相対
    的な軸線方向の力によって取り付けられるようになされ
    た複数のワークピースを所望のクランプ荷重で固定する
    ための高強度盲ボルトであって、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にスエージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、 前記拡張可能なスリーブ部材がロックウェル硬度で約2
    8Rc〜約32Rcを有することと、 前記主スリーブ部材がロックウェル硬度で約43Rc〜
    約47Rcを有することと、 前記ピン部材がロックウェル硬度で約38Rc〜約42
    Rcを有し、これにより高強度盲ボルトが形成されるこ
    とと、を包含して構成されたことを特徴とする高強度盲
    ボルト。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載された高強度盲ボルトで
    あって、前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中
    心軸線と約12°〜約14°の間の角度を形成すること
    を特徴とする高強度盲ボルト。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載された高強度盲ボルトで
    あって、前記カラーがロックウェル硬度で約68Rb〜
    約78Rbを有することを特徴とする高強度盲ボルト。
  6. 【請求項6】 請求項3に記載された高強度盲ボルトで
    あって、前記拡張可能なスリーブ部材が0.17重量%
    以上のニッケル成分を含有した航空機用品質のスチール
    で構成されたことを特徴とする高強度盲ボルト。
  7. 【請求項7】 請求項3に記載された高強度盲ボルトで
    あって、前記拡張可能なスリーブ部材が0.17重量%
    以上のニッケル成分を含有した航空機用品質の4130
    スチールで構成されたことを特徴とする高強度盲ボル
    ト。
  8. 【請求項8】 請求項3に記載された高強度盲ボルトで
    あって、前記カラーと前記主スリーブ部材の外端との間
    に配置され、ワークピースのアクセスできる側の面と係
    合するようになされた拡大された隔離(ホールドオフ)
    ワッシャーを更に含み、 前記隔離ワッシャーが約40Rc〜約45Rcの間のロ
    ックウェル硬度を有している、ことを特徴とする高強度
    盲ボルト。
  9. 【請求項9】 整合される開口を有しており、また、ア
    クセスできる面および盲となる側の面を有し、アクセス
    できる面の側から取り付け工具によって加えられる相対
    的な軸線方向の力によって取り付けられるようになされ
    た複数のワークピースを所望のクランプ荷重で固定する
    ための高強度盲ボルトであって、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にスエージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記カラーと前記主スリーブ部材の外端との間に配置さ
    れ、ワークピースのアクセスできる側の面と係合するよ
    うになされた拡大された隔離ワッシャーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、 前記拡張可能なスリーブ部材がロックウェル硬度で約2
    8Rc〜約32Rcを有することと、 前記主スリーブ部材がロックウェル硬度で約43Rc〜
    約47Rcを有することと、 前記ピン部材がロックウェル硬度で約38Rc〜約42
    Rcを有することと、 前記カラーがロックウェル硬度で約68Rb〜約78R
    bを有することと、 前記拡張可能なスリーブ部材が0.17重量%以上のニ
    ッケル成分を含有した航空機用品質のスチールで構成さ
    れたことを特徴とと、 前記隔離ワッシャーが約40Rc〜約45Rcの間のロ
    ックウェル硬度を有していて、これにより高強度盲ボル
    トが形成されるような隔離ワッシャーと、を包含して構
    成されたことを特徴とする高強度盲ボルト。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載された高強度盲ボルト
    であって、前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記
    中心軸線と約12°〜約14°の間の角度を形成するこ
    とを特徴とする高強度盲ボルト。
  11. 【請求項11】 整合される開口を有しており、また、
    アクセスできる面および盲となる側の面を有し、アクセ
    スできる面の側から取り付け工具によって加えられる相
    対的な軸線方向の力によって取り付けられるようになさ
    れた複数のワークピースを所望のクランプ荷重で固定す
    るための高強度盲ボルトであって、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にエスージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、 前記カラーと前記主スリーブ部材の外端との間に配置さ
    れ、ワークピースのアクセスできる側の面と係合するよ
    うになされた拡大された隔離ワッシャーと、 前記ピンシャンクが一般に前記ピンヘッドから前記ロッ
    ク溝へ延在する全体的に滑らかな部分を有することと、 前記ノーズ部分の上での前記拡張可能なスリーブ部材の
    軸線方向の動きおよび半径方向の拡張に応答して、前記
    ノーズ部分が前記ピンシャンクの前記滑らかな部分上に
    シール変形するようになされた予め定めた最小壁厚を有
    することと、 前記隔離ワッシャーが前記ピン部材の前記シャンクをシ
    ールするために前記カラーおよび前記主スリーブ部材の
    隣接された端部をシール係合させることと、を包含して
    構成されたことを特徴とする高強度盲ボルト。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記テーパーを付形されたノーズ部分が前
    記中心軸線と約12°〜約14°の間の角度を形成する
    ことを特徴とする高強度盲ボルト。
  13. 【請求項13】 請求項11に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記隔離ワッシャーと前記カラーおよび前
    記主スリーブ部材との間にシール係合を形成するために
    それらの間に環状突出手段が作用することを特徴とする
    高強度盲ボルト。
  14. 【請求項14】 請求項11に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記拡張可能なスリーブ部材が前記ピンヘ
    ッドの対面する面とシール係合することを特徴とする高
    強度盲ボルト。
  15. 【請求項15】 請求項11に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記隔離ワッシャーと前記カラーおよび前
    記主スリーブ部材との間にシール係合を形成するために
    それらの間に環状突出手段が作用し、 前記拡張可能なスリーブ部材が前記ピンヘッドの対面す
    る面とシール係合し、 前記拡張可能なスリーブ部材と前記ピンヘッドの前記対
    面する面との間にシール係合を形成するためにそれらの
    間に第2環状突出手段が作用する、ことを特徴とする高
    強度盲ボルト。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記ピンヘッドと反対側にて前記拡張可能
    なスリーブ部材上に第3環状突出手段が備えられて盲側
    の面にシール係合するようになされたことを特徴とする
    高強度盲ボルト。
  17. 【請求項17】 整合される開口を有しており、また、
    アクセスできる面および盲となる側の面を有し、アクセ
    スできる面の側から取り付け工具によって加えられる相
    対的な軸線方向の力によって取り付けられるようになさ
    れた複数のワークピースを所望のクランプ荷重で固定す
    るための高強度盲ボルトであって、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にスエージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、 前記拡張可能なスリーブと前記ノーズ部分との間にて前
    記ピンシャンク上に配置された中間スリーブ部材と、 盲側の面に対して支持される平たい拡大盲ヘッドを形成
    するために、前記拡張可能なスリーブ部材に加えられた
    相対的な軸線方向の力に応答して、前記中間スリーブが
    前記ノーズ部分上で軸線方向に相対的に移動し且つまた
    半径方向に拡張することと、を包含して構成されたこと
    を特徴とする高強度盲ボルト。
  18. 【請求項18】 請求項17に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記テーパーを付形されたノーズ部分が前
    記中心軸線と約12°〜約14°の間の角度を形成する
    ことを特徴とする高強度盲ボルト。
  19. 【請求項19】 請求項17に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記中間スリーブ部材が前記拡張可能なス
    リーブ部材よりも薄い壁厚を有し、前記主スリーブ部材
    の前記ノーズ部分上で半径方向に拡張するより前に座屈
    を促進するように全体的にバレル形状とされていること
    を特徴とする高強度盲ボルト。
  20. 【請求項20】 整合される開口を有しており、また、
    アクセスできる面および盲となる側の面を有し、アクセ
    スできる面の側から取り付け工具によって加えられる相
    対的な軸線方向の力によって取り付けられるようになさ
    れた複数のワークピースを所望のクランプ荷重で固定す
    るための高強度盲ボルトであって、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にエスージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、 前記ロック溝がクレスト(頂点)直径を有する複数のシ
    ョルダーで形成されていることと、 前記ピンシャンクが一般に前記ピンヘッドから前記ロッ
    ク溝まで延在する全体的に滑らかな部分を有すること
    と、 前記滑らかな部分が前記クレスト直径よりも小さい直径
    であることと、 前記拡張可能なスリーブ部材が、前記滑らかな部分上に
    配置され、前記第2貫通穴が前記滑らかな部分の直径に
    近い直径とされており、また、前記ピンヘッドの直径に
    ほぼ等しい外径を有しており、これにより前記拡張可能
    なスリーブ部材の壁厚が最大となされていることと、を
    包含して構成されたことを特徴とする高強度盲ボルト。
  21. 【請求項21】 請求項20に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記テーパーを付形されたノーズ部分が前
    記中心軸線と約12°〜約14°の間の角度を形成する
    ことを特徴とする高強度盲ボルト。
  22. 【請求項22】 整合される開口を有しており、また、
    アクセスできる面および盲となる側の面を有し、アクセ
    スできる面の側から取り付け工具によって加えられる相
    対的な軸線方向の力によって取り付けられるようになさ
    れた複数のワークピースを所望のクランプ荷重で固定す
    るための高強度盲ボルトであって、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にスエージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、 前記ピンシャンクが一般に前記ピンヘッドから前記ロッ
    ク溝へ延在する全体的に滑らかな部分を有することと、 前記滑らかなシャンクにほぼ接する第1半径値と、前記
    ピンヘッドの内面にほぼ接する第2半径値とにより全体
    的に形成された流線フィレットによって、前記滑らかな
    シャンクに連結されたことと、 前記第1半径値が第2半径値の約2倍であることと、を
    包含して構成されたことを特徴とする高強度盲ボルト。
  23. 【請求項23】 請求項22に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記テーパーを付形されたノーズ部分が前
    記中心軸線と約12°〜約14°の間の角度を形成する
    ことを特徴とする高強度盲ボルト。
  24. 【請求項24】 整合される開口を有しており、また、
    アクセスできる面および盲となる側の面を有し、アクセ
    スできる面の側から取り付け工具によって加えられる相
    対的な軸線方向の力によって取り付けられるようになさ
    れた複数のワークピースを所望のクランプ荷重で固定す
    るための高強度盲ボルトであって、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にスエージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、 前記ピンシャンクが前記ロック溝と前記引張り溝との間
    に位置されていて、前記カラーが前記ロック溝の中に完
    全にスエージ変形された後に予め定めた強さの相対的な
    軸線方向の力において破壊されるようになされた破断ネ
    ック溝を有することと、 前記引張り溝の底(ルート)の直径に対する前記破断ネ
    ック溝の底の直径の比率が約0.82:1とされ、前記
    破断ネック溝の予め定めた強さの相対的な軸線方向の力
    よりも小さな軸線方向の力において前記引張り溝の1つ
    で破壊が生じるのを防止するようになされていること
    と、を包含して構成されたことを特徴とする高強度盲ボ
    ルト。
  25. 【請求項25】 請求項24に記載された高強度盲ボル
    トであって、前記テーパーを付形されたノーズ部分が前
    記中心軸線と約12°〜約14°の間の角度を形成する
    ことを特徴とする高強度盲ボルト。
  26. 【請求項26】 複数のワークピースおよびそれらのワ
    ークピースを所望のクランプ荷重で互いに固定するため
    の高強度盲ボルトを含んで構成され、ワークピースは複
    数組の組み合わされて整合された開口を備えていて、整
    合された各々の組をなす開口がアクセスできる面および
    盲側の面を有するとともに、盲ボルトが各々の組をなす
    整合された開口の中に取り付けられるようになされてお
    り、また、ワークピースはそのアクセスできる面の側か
    ら取り付け工具によって加えられる相対的な軸線方向の
    力によって取り付けられるようになされている緊締装置
    であって、前記盲ボルトが、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にスエージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、 前記ワークピースが、ボックスビームと、このボックス
    ビームの少なくとも2つの隣接する横方向側部に固定さ
    れるようになされる構造体とを含んで構成されたこと
    と、 前記隣接する横方向側部がコーナーを形成していること
    と、 整合された前記組をなす開口が共通平面内の軸線を有
    し、整合された開口の少なくとも2つの組が前記コーナ
    ーにおいて隣接する横方向側部の各々に位置されている
    ことと、 前記コーナーにおける整合された開口の前記各々の組の
    中に1つの前記盲ボルトが配置されており、取り付けら
    れた前記盲ボルトの1つが前記ボックスビーム内に間隙
    を形成しており、前記コーナーには1つの予備取り付け
    された盲ボルトが備えられていることと、を包含して構
    成されたことを特徴とする緊締装置。
  27. 【請求項27】 複数のワークピースおよびそれらのワ
    ークピースを所望のクランプ荷重で互いに固定するため
    の高強度盲ボルトを含んで構成され、ワークピースは整
    合された開口を備えているとともにアクセスできる面お
    よび盲側の面を有していて、ワークピースのアクセスで
    きる面の側から取り付け工具によって加えられる相対的
    な軸線方向の力によって取り付けられるようになされて
    いる緊締装置であって、前記盲ボルトが、 一端が拡大ピンヘッドで終端する細長いピンシャンクを
    有するピン部材と、 前記ピンシャンクが、複数のロック溝を有して構成され
    たロック部分と、複数の引張り溝を有して構成された引
    張り部分とを有していることと、 主スリーブ部材であって、内端がテーパーを付形された
    ノーズ部分にて終端する細長いスリーブシャンクを有
    し、前記スリーブシャンクはワークピースの整合された
    開口の中に位置されるようになされており、また、前記
    ピンシャンクを受け入れるようになされる第1貫通穴を
    有し、前記第1貫通穴が中心軸線を有している、ような
    主スリーブ部材と、 前記ピンシャンクを受け入れるようになされた第2貫通
    穴を有し、前記ピンヘッドと前記ねじ付きノーズ部分と
    の間にて前記ピンシャンク上に配置される拡張可能なス
    リーブ部材と、 ワークピースのアクセス可能な面側において前記ピンシ
    ャンク上に配置されたカラーであって、取り付け工具に
    よって前記ピンと前記カラーとの間に加えられた相対的
    な軸線方向の力に応答して前記ロック溝の中にスエージ
    変形されるようになされたカラーと、 前記テーパーを付形されたノーズ部分が前記中心軸線と
    約12°〜約17°の間の角度を形成することと、 相対的な軸線方向の力に応答して盲側の面に対して反作
    用する拡大盲ヘッドを形成するために、前記拡張可能な
    スリーブ部材が前記ノーズ部分の上で軸線方向に相対的
    に移動し且つまた半径方向に拡張することと、 前記ワークピースが少なくとも1組のプレート状部材を
    含んで構成され、前記プレート状部材の一方は全体的に
    比較的固体状の基体と係合して配置されていることと、 前記1組のプレート状部材における前記整合された開口
    が前記基体の盲凹部と整列されており、前記盲凹部は前
    記基体が前記プレート状部材の前記一方に隣接している
    間に形成されることと、を包含して構成されたことを特
    徴とする緊締装置。
JP4132101A 1991-05-24 1992-05-25 高強度盲ボルト Pending JPH05149313A (ja)

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