JPH059181B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は螺子止具（フアスナー）更に詳細には
その長さと重量を最小にした止具に関する。

本願明細書において完全螺子とは360°延びる螺
旋で完全かつ正確な山の直径と底の直径を有する
ものである。不完全螺旋とはこれらが欠けたもの
である。

〔従来の技術とその課題〕

固定のトルクに制限された止具を含む螺子止具
は従来の技術でよく知られている。高品質の止具
は全く高価で、余分の重量がその材料のコストの
故のみならず、重量に比例する余分の作動コスト
の故に好ましくない。例えば飛行機の重量に加わ
る各余分の重量は相当な年間飛行コストを加え
る。

重量の減少は例えばアルミニウムのような軽重
量材料の使用によつて達成されたが、材料の代替
による重量の節減は製造の困難性を増大させる。

本発明は止具の螺子長を減少させることがで
き、これによつてピンの長さと重量を減少しうる
構造を提供することによつて止具の重量を減少さ
せることを目的とする。またこのような装置のカ
ラーには常に適当のピンに形成される不完全螺旋
を入れるための対向する太い孔（counterbore）
があり、カラーはそれ自身の螺子の必要長とこの
太い孔のために充分長くなければならない。これ
はカラーをより長く、より重くする。より少ない
数の不完全螺旋は太い孔を短くでき、故により短
くかつ軽いカラーを使用できる。

高品質で固有のトルク制御止具とその型のジヨ
イントは1980年11月23日に発行されたジヨージ・
エス・ウイングの米国特許4223433号に示されて
いる。更に部分的に加工硬化したピンも例えば
1979年12月31日ジヨセフ・エフ・フオルクマン；
エドウイン・イー・ハツタ及びミカエル・エム・
シユスターにより提出された名称“シエア、フロ
ージヨイント用のバランスピン”の米国特許出願
108959で良く知られ、これは本発明の出願と同じ
譲受人によつて所有されている。

本発明は固有のトルク制限装置を任意に設ける
ことができる改良された軽重量止具を提供するこ
とを目的とする。

本発明の好ましいオプシヨンとしてカラーには
例えば上述のウイングの特許で示された固有のト
ルク制限の特徴を含ませることができる。

また、その代わりにカラーは所望によりカラー
をピン上に所定のトルクで保持する螺子ロツク装
置及びカラーにトルクを適用するレンチ係合装置
を持たせることができる。

本発明はまたこのピンを造る有用な方法を含
む。

また本発明は以下の組合せも含む。

カラーはボデーを有し、このボデーは支持端
を有し、前記支持端は加工片に対して支持する
平面部を有し、前記ボデーは前記ピンを挿通し
かつその支持端で開口する通路をし、螺子のな
い太い孔はその支持端から前記螺子に延び、前
記太い孔の軸方向長さは結合の予想されるグリ
ツプ範囲プラス前記不完全螺旋の分よりも長く
なく、このカラーと特許請求の範囲第７項に記
載のシエアピンとの組合せ。

前記カラーは固有のトルク制限装置を有する
前項記載の組合せ。

前記カラーはその固有のトルク設定装置の前
にボデーと一体に組合されたドライバ係合部を
含み、これによつて固有のトルクを作用させた
とき前記ボデーよりドライバ係合部は除去され
るようにした前項の組合せ。

カラーのボデーの軸方向に延びるシリンダ状
の壁は特許請求の範囲第１２項記載のシエアピ
ンの螺子にスエージ（鍛入）される組合せ。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による止具のピンはヘツド１１、シリン
ダ状のシヤンク１３、このシヤンク１３と接近す
る溝１５には直径の減少する肩１６、その領域を
加工硬化した肩１６の最小直径部のラジウス１
７、及び螺子端１９をヘツド１１より順に有す
る。

〔作用〕

かかる螺子端１９に螺旋を形成する傾斜したリ
ブの列を有する回転ダイ又はカツタを圧接し、圧
延（ローリング）又は切削して螺子２５を成形す
ると、この螺子２５は肩１６の近くより延長し、
この螺子２５は溝１５の領域において不完全螺旋
となるが、溝１５があるためにその肩１６の最近
側においてその不完全螺旋の長さが最小限度
（180°）より長くない。

一方、カラー３０はこの螺子２５に螺合できね
ばならないので、その不完全螺子を通すための太
い孔を有する。この太い孔の長さは螺子の不完全
螺旋の分よりも大きくないようにできる。故にカ
ラー３０とピンとは非常にコンパクトで最小の長
さで充分な強度と適合性をもつて結合するものと
なる。

〔実施例〕

本発明の上記及び他の特徴と以下の図面に関す
る詳細な説明より明らかとなる。

以下図面につき本発明の一実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明によるピン４５を造る一部加工
した素材１０を示す。この素材１０は予め成形さ
れたヘツド１１と、中心軸１２と、シリンダ状の
ジヤンク１３を有する。

溝１５は切削によつて縮径する肩１６を形成す
るように形成される。

この肩１６は傾斜で示してあるが、その代わり
に中心軸１２に対し垂直な面にある平坦な面状の
肩にしてもよい。この肩１６の最小径の位置にラ
ジウス（アール）１７がある。他の肩１８は切削
工程によつて上記溝１５の他の側に形成する。端
部１９はカツト或いは回転螺子を設けるために形
成される。溝１５の底２０は平坦でも湾曲してい
てもよい。

この底の長さは０から最大値の何れでもよい
が、一般には以下に明らかとなる理由によつて最
小値である。

図示しない回転装置によつてラジウス（アー
ル）１７を含む領域（この領域はラジウス１７の
手前を越えることができるが越える必要はない）
は加工硬化させるように圧延（ローリング）させ
る。この素材は硬化しうる材料より造られるの
で、ラジウスを含む領域及び所望によりその近く
の面積は作用する疲労抵抗及びその位置の強度を
強くするために硬化することができる。

この硬化操作の次に螺子２５が端部１９に形成
される。第１４ａ，１４ｂ図はその螺子２５の肩
１８断面における断面図及び斜視図を示すもの
で、点ＯからＰまで延びる螺旋はたとえその断面
が半分に減少してもその山１０１と谷１０２が完
全で、ピンのグリツプ作用に寄与するものである
から完全螺旋と定義する。また点Ｐから点Ｑまで
延びる螺旋はその山１００が谷１０２に向かつて
低くなり、ピンのグリツプ作用に寄与しないので
不完全螺旋と定義する。本発明では溝１５がある
ためにこの不完全螺旋の長さは最小限度（略
180°）以上にはならない。この螺子加工ダイは端
部に適用でき、また溝１５に延長できかつそのダ
イの導入部分が溝１５に重なるので、不完全な螺
子が最小限度の裸子のみが形成される。この特徴
は底の長さを決定する。その溝１５の幅は記載し
たように形成されるべき最小不完全の螺子ができ
るに充分な軸方向の長さのみでなければならな
い。本発明によれば螺子の不完全螺旋の長さは
180°以上ではなく、残りの長さのものは凡て完全
螺旋である。溝の適当に傾斜する肩によつて想像
上、溝に実質的な底がない機能を有し、最適な止
具ではシリンダ状のシヤンクの長さの減少をもた
らすことは望まれない。故に好ましい実施例では
溝内には少なくとも若干の底が常にある。

第５図はその端部にレンチ係合溝２７を所望に
応じて設けたものを示す。これはキー型のレンチ
を受けるため六角形状にするのが便利であるが、
しかしこのレンチ係合溝は他の非円形でもよい。
またこれらはステムの外形に形成してもよい。若
しこのピンのヘツド１１がレンチに係合できるな
ら、このレンチ係合溝は不必要である。

従つて上述のピンは丸い突出するヘツドの代わ
りに穴をあけたヘツドのような予め成形したヘツ
ドにしてもよく、例えば六角形の突出するヘツド
或いは他の形状にしてもよい。これらのヘツドよ
りシリンダ状のシヤンク、縮径する溝、最小の肩
径領域における硬化したラジウス及び螺子を順次
設ける。

このピンは内面に螺子を設けたカラーに用いる
ことを意図するものである。この内部螺子は勿論
適当な連結をさせるに充分な螺旋を有する。しか
しながらこの連結は完全な螺子螺旋で、不完全な
ものであつてはならない。この理由のため、カラ
ーには一般に太い孔をあけ、その軸方向の長さは
不完全な螺旋を通すには充分な長さで、螺旋の不
完全な係合を予め排除する。実際の止具装置は各
寸法は全グリツプ（締付）範囲に亘つて用いるこ
とができるように設計され、その太い孔の長さが
グリツプ（締付）範囲外で不完全螺旋のピツチ長
さの位置で働くように設計する。故に不完全螺旋
は太い孔の長さを増加し、故にピンとカラーの組
み合わせの重量と長さを増加する。

第６図は前述のウイングの特許と1960年６月14
日発行された米国特許2940495に示された公知の
“ハイロツク”型のカラー３０を示す。

この図示の実施例ではカラー３０は中心軸３２
を有するボデー３１と軸方向通路３３を有する。
このボデー３１は内螺子３４と太い孔３５を有
し、この太い孔３５の軸方向長さは予想される握
り範囲プラス不完全螺旋の分より長くないように
する。ボデー３１の外壁３６は重量を減少するた
め減少させ、支持端３７から駆動端３８まで延長
する。この駆動端の近くには構造を強くするため
の拡大部３９がある。この拡大部３９は任意であ
る。ピンをその中に螺合させる場合には円よりも
僅かにプレスで変形させ、非円形にしてそのスプ
リング戻り力により螺子をロツクするようにす
る。

駆動部４０は六角形の駆動係合アレイ４１、管
状部、非螺子部４２及び溝４３を有し、この溝４
３はより小さい断面積部分を提供し、かつカラー
にトルク力最低部分を形成する。それはトルクは
与えられたトルクに上昇させるまでは一定の抵抗
を保持する。与えられたトルク或いはそれ以上に
なるとこの駆動部は溝４３において折れ、力を弛
めるのでナツトを意図する固有のトルクに保持す
る。

非円形螺子ロツクは拡大部がないときでも用い
ることができ、例えばナツトを壁厚をその自由端
で充分に厚くしてプレスで非円形にし、それをピ
ンに螺合したときにピンに充分な圧力を保持する
ようにする。また若しトルク制限をする必要がな
いときには可動駆動部は除去でき、またカラーの
ボデー上にレンチ係合装置を設ける。六角形のレ
ンチ面或いは一群のレンチ係合指は適当なレンチ
係合装置の２例である。

第７図はセツトカラーの駆動部をトルクオフ
し、ピン４５のある加工片４４を最大グリツプ状
態で支持している状態を示す。第８図は同じピン
４５の最小グリツプ状態を示す。この状態ではカ
ラー３０内の螺子はピンの肩の非常に近くに達し
ていることに注意すべきである。勿論ヘツドは加
工片４４の反対側を支持しているが、図面を簡単
にするために図示しない。しかしこのピン４５は
前述のようにヘツドとシリンダ状のシヤンクを有
する。

既に示した方法と構造に加えて他の方法と構造
がある。例えば好ましい構造のピンを造る好まし
い構造を第９図に示す。素材５０はヘツド５１、
中心軸５２及びシリンダ状のシヤンク５３を有す
る。稍縮径した端部５４は溝５５の他側にある。
溝５５は回転圧延によつて肩５７の最小直径部の
位置のラジウス（アール）５６の領域が加工硬化
するように形成される。そうすることによつて肩
５７と溝５５の底５８も加工硬化する。端部の縮
径は押出、研磨或いは旋盤加工によつて形成して
もよい。

次に第１０図示のように端部上には螺子６０を
肩５７に向かつて好ましくは肩には到達しないが
非常に近くまで延長するように転設（roll on）
する。そこにはローリングダイの導入部により
180°以下の不完全螺旋ができる。これは最適の螺
子の最適の加工硬化ピンである。

レンチ係合溝６１をピンの頭部のないピンに形
成することができる。

第１１図示のように肩の加工硬化により螺子螺
旋以外のカラー係合装置例えば周辺溝がカラーの
スエージ部を受けるウエージ型（swage）の止具
を用いることができる。公知のフツク（Huck）
型止具がこの型の例である。このような装置のピ
ン６５はヘツド６６、中心軸６７、好ましくは第
９図示のような圧延によつて形成された溝６８、
肩６９の最小直径部にあるラジウス６８ａにおけ
る加工硬化領域及び切削或いは圧延によつて形成
された複数個の周辺溝７０を有する端部を持つ。
ピンを引張るため反対にカラーをピンに係合させ
るべく押す（スエージプツシユ）ためにはステム
７１を設けるのが常である。

第１２図はその螺子７６の直径がヘツド端より
離れるに従つて増加する点以外は第１０図示のも
のと凡てが同じピン７５を示す。

第１３図示のピン８０はその螺子８１がヘツド
端より離れるに従つて減少する点以外は第１０図
示のものと凡てが同じピン７５を示す。

螺子の直径が増大或いは減少するピンを用いた
ピンカラー結合体には応用があり、また不完全螺
旋が180°以下の加工硬化したものはその据付けに
有用である。

素材の減少した端部は例えば押出、切削、研磨
或いは圧延（ローリング）等の適当な技術によつ
て造ることができる。

ラジウスにおける加工硬化した部分は疲労に抵
抗し、形状が急激に変化する螺子に真近の部分の
強度を強める。

不完全螺旋の最小値は溝の存在に応じて形成さ
れる。それらは少なくとも肩に最も接近できる通
常の切削工具或いは圧延ダイによつて形成するこ
とができる。通常の螺子圧延方法では通常１つか
ら２つの不完全螺旋が形成される。これは通常の
止具に比べて互いに係合するピンの長さとカラー
の長さの両方の実質上の長さを非常に大きくす
る。

本発明の目的のためにはドライバ係合溝を設け
たり、固有のトルク制限装置を設けたりすること
は不必要である。本発明は通常のヘツドを有する
ボルトナツトと同様更に複雑な装置において有用
であるが、更に本発明は重量に余裕がなく、最少
にせねばならないときに有用である。更に複雑で
大きな用途があることが期待される。勿論目的は
ピンに螺旋を形成するときに螺旋が延び出さない
ための逃げの必要のない構造を提供することであ
る。

ピンに適当な材料は加工硬化しかつ優れた応力
強度特性を有する7075T73アルミニウム合金であ
る。他の適当な材料は例えば6A1−4Vチタニウ
ム合金、A286耐蝕性スチール、及びスチール合
金で、また他の加工硬化しうる金材材料も同様で
ある。

本発明の目的のため第１０図の外周の溝も螺子
と呼ぶ。この実施例では不完全螺旋のないことは
明らかである。

本発明は図示の実施例に限らず、記載されたも
のは添付の特許請求の範囲内の例示であつて限定
ではない。

〔発明の効果〕 以上にように本発明によればカラー３０とピン
４５とは非常にコンパクトで最少の長さで充分な
強度と適合性をもつて結合するものとなるので、
以下の効果がある。

(1) ピン（ボルト）のグリツプ作用に寄与しない
無駄な不完全螺旋の長さが最小限度であるので
ピン（ボルト）の螺旋が短い。その短いために
このピンは従来のものより相当に軽い。

(2) ピンと螺旋カラー（ナツト）との組み合わせ
においてその螺孔上の不完全螺旋は少ないの
で、より短く、またカラーの重量はより少な
く、したがつてそのカラーとピンの組み合わせ
の重量も少ない。

(3) このピンとカラーにより組み合わせ固定した
結合板の重量もそのピンとカラーの重量が少な
いので減少する。

(4) ラジウスにおける加工硬化した部分は疲労に
抵抗し、形状が急激に変化する螺子に真近の部
分の強度を強める。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるピンを造る素材の軸方向
断面図、第２図は第１図２−２線よりみたその右
端面図、第３図は更に加工した状態の素材の軸方
向断面図、第４図はピンをオプシヨン加工した場
合の部分断面図、第５図は第４図４−４線よりみ
た右端面図、第６図はピンに用いる好ましいカラ
ーの軸方向断面図、第７，８図は前述のピンとカ
ラーを用いて最大グリツプと最少グリツプを夫々
造つたジヨイントの一部を示す組立図、第９図は
異なつた処理をした第１図と同様の素材を示す軸
方向断面図、第１０図はその第９図示の螺溝を形
成した素材の軸方向断面図、第１１図は外周溝を
設けた第１図或いは第９図示の素材の軸方向断面
図、第１２，１３図は山部の径が増加或いは減少
する第１図或いは第９図示の素材の軸方向断面
図、第１４ａ図は肩１８部分の断面図、第１４ｂ
図はその斜視図である。 １１……ヘツド、１３……シヤンク、１６……
肩、１７……ラジウス、１９……螺子端、１５…
…周辺溝、２５……螺子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダ状のシヤンク１３と、このシヤンク
   １３上のヘツド１１のある端部と、螺子のある端
   部とよりなり、その上の不完全螺旋の量を最小に
   することによつて前記螺子端部の長さを最小にし
   た加工硬化する金属素材よりなるピンの製造方法
   において、前記シヤンク１３に近接して前記素材
   上に周辺溝１５を造り、前記溝１５は前記シヤン
   クに接近する肩１６を有し、また前記溝の底には
   前記肩１６に接近するラジウス１７を有し、少な
   くとも前記ラジウス１７の領域において金属を加
   工硬化させるため冷間圧延し、前記シヤンクの肩
   １６と反対側の螺子端１９上に螺子２５を造り、
   前記螺子２５は前記肩１６に接近するまで延びか
   つ肩１６に最も近い端部で螺子２５の不完全螺旋
   が最小限度以下になるようにし、前記冷間圧延に
   よる加工硬化によりピン製造後の固有の圧延部分
   を完成した加工硬化する金属素材よりなるピンの
   製造方法。 ２ 溝１５は一対の側壁を有し、その一方には前
   記肩１６を形成し、その他方はシヤンク１３の中
   心軸から離れるように延長して螺子を形成すると
   き前記螺子の一部を形成するよう変形させる特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記溝１５と螺子２５は圧延（ローリング）
   によつて製造してなる特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ４ 前記溝１５は圧延（ローリング）によつて造
   り、螺子２５は切削によつて造る特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ５ 前記溝１５は切削によつて造り、螺子２５は
   圧延（ローリング）によつて造る特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ６ 前記溝１５と螺子２５の両方を切削によつて
   造る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７ ヘツド１１、シリンダ状のシヤンク１３、こ
   のシヤンク１３に接近して直径が減少する肩１
   ６、この肩１６の最小直径部のラジウス（アー
   ル）１７及び螺子２５をヘツド１１より順に有
   し、前記ラジウス１７は部分的に加工硬化され、
   前記螺子は前記肩に隣接する近くに延長し、かつ
   前記肩に最も近い端部における螺子の不完全螺旋
   の長さは最小限度以下であるシエアピン。 ８ 前記溝と螺子は圧延（ローリング）により造
   つた特許請求の範囲第７項記載のシエアピン。 ９ 溝は圧延で造り、螺子は切削で造つた特許請
   求の範囲第７項記載のシエアピン。 １０ 溝は切削で造り、螺子は圧延（ローリン
   グ）で造つた特許請求の範囲第７項記載のシエア
   ピン。 １１ 溝と螺子の両方を切削で造つた特許請求の
   範囲第７項記載のシエアピン。 １２ 前記螺子は複数個の環状溝である特許請求
   の範囲第７項記載のシエアピン。