JPH08296620A - 複数の部材の固着方法と固着具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の部材の重ねられた孔に軸部を挿入し、
その軸部の一端の頭部の方向に他端の変形用カラーを押
付けて複数の部材を固着する固着具において、固着され
た部材間の初期のスリップ移動を防止できる固着具を提
供する。 【解決手段】 固着具は、その軸部（１）に頭部（１
４）と変形用溝（１６）を有するピン（１１）と、２枚
の金属シート（２３，２４）を一緒に固着するために溝
（１６）内に変形するカラー（１２）とからなってい
る。固着具の取付の際、ピンの頭部が隣接するシート
（２４）の方に押し付けられると、リブ（２８）はシー
ト（２４）に侵入してそれと係合する。このことがピン
や他のシート（２３）に対するシート（２４）の相対的
なスリップに対する抵抗を増大するものである。したが
って、シート（２４）の孔（２６）を大きくすることが
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の部材を一
緒に固着する方法に関するものである。特に、相互のス
リップに対する抵抗を増大させるように複数の部材を一
緒に固着する方法に関し、また、この方法の実施のため
に特に利用される固着具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ナットとボルトやリベットのような固着
具によって、例えば、金属パネルのような部材を一緒に
固着することは普通に行われている。固着具は、基本的
に、各部材の重ねられた穴や孔を通すための軸部と、こ
の軸部の一端の予め形成された頭部とからなっている。
予め形成された頭部が部材の一方の面に当接し、軸部の
他端に第２の頭部が提供される。この第２の頭部は（例
えば、ボルトに沿ってナットをねじ込むことによって、
あるいは、リベットの突出している軸部を変形させるこ
とによって）予め形成された頭部の方に押し付けられ、
各部材は両頭部の間で締付けられる。

【０００３】

【この発明が解決しようとする課題】しかしながら、各
部材がその平面に対して平行な方向に互いにスリップす
るのは確実に防止するべきであるという要求が一般的に
あるが、このことを達成するのは、実際に、それ程容易
なことではない。例えば、このことは、各部材に固着具
の軸部に緊密に嵌合する孔を作り、固着具の軸部と各孔
の壁との間に間隙を作らないことによって達成すること
ができる。しかしながら、少なくとも、現在一般的であ
る製造方法の下では、このことを提供するのは容易では
ない。

【０００４】金属パネルのような各部材の孔は、通常、
例えば、各パネルを互いに接合状態に組み合わせた後に
一回の工程でドリルする代わりに、各パネルに個別に穴
あけすることによって作られる。各孔の径寸法の製作公
差は、組立の際の各パネルの相対位置において、穴あけ
された孔の直径と位置の両方の誤差を収容できなければ
ならない。さらに、各孔の整合を容易にするためと孔の
整合を視覚検知できることによって組立作業者を助ける
ために、前面パネル（組立作業者に近い方）の孔を後面
パネル（組立作業者より遠い方）の孔より大きくするこ
とが要求される。さらにまた、通常、固着具の軸部を孔
中へ挿入するのを容易にするために、両孔の径を使用す
る固着具の径よりいくらか大きくすることが望ましくか
つ必要である。実際、各部材の孔は固着具の軸部より大
きくされている。

【０００５】かくして、このような方法で一緒に固着さ
れた後に、両部材がそれらの接触面に対して平行にそれ
ぞれ反対方向へ引っ張られるならば、初期の相対的移動
に対抗する力は、固着具の両頭部間の圧縮の結果として
生じた、固着具の軸部における引張りによって維持され
る両部材間の摩擦力のみである。実際には、この摩擦力
は強度によって限定され、初期の相対的なスリップに対
する各部材の抵抗は少ない。初期のスリップの距離は小
さくて、（各部材の孔壁が固着具の反対側の側面に接触
することとなるので）それからのスリップは多くないと
いうことが問題ではない。この初期のスリップを容認す
ることができないのである。

【０００６】この発明は、このような問題を解決しよう
としてなされたもので、このような最初のスリップに対
する抵抗を増大するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、その態様の一つとして、次の工程から
なる重ねられた孔を有する複数の部材を一緒に固着する
方法を提供するものである。

【０００８】ピンの頭部の下面が一方側の部材の面と対
面するように、ピン・アンド・スウェージド・カラー式
固着具の軸部を重ねられた孔に挿入する工程と、他方側
の部材の面から突出するピンの軸部上に、その他方側の
部材にカラーの端面が対面するように、変形可能なカラ
ーを位置づける工程と、ピンの頭部の下面と前記カラー
の端面の少なくとも一方には、それが当接する部材より
硬い少なくとも１個の突出部が設けられていることと、
ピンの頭部とカラーとを、その突出部がそれが接してい
る部材に侵入し（食い込んで）それと係合するように、
相互の方向に押付け、それによって、各部材の相対的な
スリップ移動に対する抵抗を増大させる工程と、そし
て、ピンに対してカラーを変形させる工程とからなるも
のである。

【０００９】突出部が部材に対して侵入する工程とピン
に対してカラーを変形させる工程は、ある程度の範囲で
重複させるのがよい。

【００１０】この発明は、他の態様の一つとして、複数
の部材を一緒に固着するためのピン・アンド・スウェー
ジド・カラー式の固着具を提供するものである。

【００１１】この固着具は、ピンの頭部の下面とカラー
の端面の少なくとも一方に、少なくとも１個の突出部を
設け、少なくとも固着具の突出部の部分と接する一方側
の部材は突出部より硬くなく、それによって、固着具が
部材を一緒に固着するように使用される時に、突出部が
部材に侵入してそれと係合するのに充分な力でカラーが
ピンの頭部の方に押し付けられ、突出部が部材に侵入
し、カラーがピンに対して変形した後、各部材が相互の
スリップによる移動に対して抵抗を増大させたものであ
る。

【００１２】好適には、突出部あるいは突出部の少なく
とも一方は環状の形状である。また、好適には、ピンの
頭部の下面とカラーの端面の両方には、少なくとも１個
の突出部が設けられている。

【００１３】以下、この発明の実施例が添付の図面を参
照しながら例示として説明される。最初に、図１、図２
および図３において、固着具はピン１１とカラー１２と
からなっている。ピン１１は一方端に拡大頭部１４を有
する細長い軸部１３からなっている。この軸部１３は、
頭部１４に隣接して平滑な円柱部分１５と、それに続い
て形成された環状の変形用溝１６を有する部分とからな
っている。変形用溝１６の部分に続いて、軸部の最も弱
い部分であるブレークネック１７がある。軸部は、ブレ
ークネック１７の反対側に、固着具打込用工具の顎と係
合するための把持溝を有するピンテール１８（例示を明
瞭化するために図１には一点鎖線で示されている。）を
有している。この例において、ピン１１はビッカース硬
度（Ｈｖ）約２５０の鋼から作られ、約９．６ｍｍの軸
径を有している。

【００１４】カラー１２は基本的に円筒の形状で断面環
状であり、ピンの軸部より僅かに大きい直径である中央
の穴２１を取り巻く壁１９を有している。ピンの頭部か
ら遠く、固着具取付用工具に近いところのカラーの先端
部には、カラーがピンの軸部に組立てられる時に、工具
の環状のスエージングアンビルと協働するような形状の
僅かに傾斜したボス部２２が形成されている。カラーは
ビッカース硬度（Ｈｖ）約１８０の鋼から作られ、した
がって、ピンより多少柔らかである。

【００１５】固着具として上述した点は、一例として、
登録商標「ＡＶＤＥＬＯＫ」の名で市販されている、ロ
ックボルトとして一般的に知られているものと同一であ
る。

【００１６】この例において、固着具はビッカース硬度
約１００〜１１０Ｈｖの６０８２番のアルミニウムシー
ト２３，２４の２枚の部材を一緒に固着するために使用
されている。後面シート２３は、ピン１５の円柱部分と
緊密な嵌合をする円形孔２５を有するのに対し、前面シ
ート２４は、前述の組立誤差の理由で、後面シート２３
の円形孔２５より大きい径の円形孔２６を有している。

【００１７】また、この例において、ピンの頭部１４の
下面２７は、平らではなく、環状リブ２８の形の突出部
が設けられている。同様に、カラー１２のボス部２２か
ら遠い一端面３１には、環状リブ２９の形の突出部が形
成されている。各環状リブ２８，２９は約０．２５ｍｍ
の高さとその基部において約０．５１ｍｍの幅を有して
いる。その側壁は、図１に示されるように、内側で僅か
に先細になっている。リブの外側の縁は約０．１３ｍｍ
未満の半径で丸みづけされている。この半径はピンの軸
径９．６ｍｍの固着具に対して適当なものであり、より
大きな直径のピンに対しては大きくされ、より小さい直
径のピンに対しては小さくされるものである。

【００１８】もしも、リブが鋭角縁を有しまたは上記の
ような半径の縁を有して、（後述する）リブが侵入する
シートに受け入れ難い高度の応力集中を生じさせるなら
ば、代替的に、より大きな半径とされるものである。最
初にシートに接するリブの端面全体はその断面凸状の湾
曲部となっている。この湾曲部の半径はその端面の断面
を横切って、すなわち、径方向内側から径方向外側まで
変化している。

【００１９】図１に示される例のようなロックボルト
は、通常の方法で取り付けられる。ピンの軸部は重ねら
れた孔２６，２５に挿入され、カラー１２は突出するピ
ンテール１８上に、リブ２９を有する端面３１をシート
２３の面と対面させてかつピンの頭部と対向させて組み
付けられる。ピンはそのリブ２８が前面シート２４に接
するまで、またカラー１２はそのリブ２９が後面シート
２３に接するまで進められる。

【００２０】このロックボルトは、従来の良く知られた
ロックボルト打込用工具（図面には示されていない。）
を使用して取り付けられる。基本的に、この工具は、カ
ラー１２の端部のボス部を受け入れるための環状アンビ
ルと、この環状アンビルを超えて突出するピンテール１
８の溝付外周面を把持するための溝付顎と、そして、こ
の顎を前記環状アンビルに対して徐々に増大する力で後
退させるための（通常は流体圧で操作される）動力手段
とからなっている。この工具の作用は、徐々に増大する
力でカラーとピンの頭部を相互の方に押し付けるという
効果をもたらす。各リブはシートに侵入し、図４に示さ
れるように、各リブの後ろの平らな面が各シート表面と
接触する。さらに、工具によって起こされる力の増加
は、通常のようにカラーを径方向内側に変形させ、カラ
ーの一部はロック用すなわち変形用溝１６にに係合し、
図４に示されるように、カラーはピンにロックされる。
シートに侵入するリブの作用は、少なくともある程度、
ロック用溝へのカラーの変形と重なるものである。

【００２１】実際、適当なカラーと工具のアンビルの設
定によって、スウェージングすなわちカラーの変形が完
了した後に、リブをシートに侵入させることも可能であ
る。この二つの工程の順序および／または重複の程度
は、この発明にとって重要ではなく、この発明は、この
ような変形のすべてを含むことができる。さらに、ピン
テールに適用される力の増大は、軸部をそのブレークネ
ック１７において切断させ、図４に示されるように、シ
ートに取り付けられたロックボルトを残し、各シートを
一緒に固着する。

【００２２】もしも、シートの接触面で各シートをスリ
ップさせようとして、図４の矢印に示されるように、相
対的な力を反対方向に２枚のシートに適用するならば、
頭部の下面のリブ２８の前面シート２４への係合は、ス
リップに対する抵抗を実質的に増大しているものであ
る。同様に、カラーのリブ２９の後面シート２３に対す
る係合は、スリップに対する抵抗の増大を維持するの
で、この結果、ピンの軸部の円柱部分１５より大きな直
径の後面シートの孔２５を可能にするだろう。

【００２３】この発明は上述の具体例の詳細によって限
定されるものではない。例えば、この例に示されたもの
において、一方のシートの孔がピンに緊密に嵌合してい
る場合には、接触状態にある固着具部分に、突出部を設
ける必要はない。逆に、固着具の両方の部分に突出部を
提供することは、両シートの孔をピンの軸部に対して大
きくしてもよいことである。突出部は環状より他の形
状、例えば複数の径方向の突出部としてもよい。１個の
突出部以上の突出部を固着具の一方または両方の部分に
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一緒に固着されるべき部材の重ねられた孔に部
分的に挿入されるピンと、最初にこのピンの端部上に提
供されるカラーとを有するピン・アンド・スウェージド
・カラー式固着具の分解断面図である。

【図２】頭部から遠い方の端部から見たピンの端面図で
ある。

【図３】固着されるべき部材と接する端部から見たカラ
ーの端面図である。

【図４】ピンに対して変形されたカラーによって結合の
完了を示すピン・アンド・スウェージド・カラー式固着
具の断面図である。

【符号の説明】

１１ ピン １２ カラー １３ 軸部 １４ 頭部 １５ 円柱部分 １６ 変形用溝 １８ ピンテール １９ 壁 ２１ 穴 ２２ ボス部 ２３，２４ 部材 ２５，２６ 孔 ２７ 頭部の下面 ２８，２９ 環状のリブ ３１ 端面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キース・デナム イギリス国、ハートフォードシャー、ウェ ルウィン・ガーデン・シティ、オールド・ フォージ・クローズ ６ (72)発明者 ニール・ジェイムズ・シェリー イギリス国、ハートフォードシャー、ステ ィーヴネイジ、ドレイクス・ドライブ 62 (72)発明者 グラハム・ワー イギリス国、ベッドフォードシャー、ヘン ロウ、ザ・ホーソーンズ ４ (72)発明者 ロジャー・アンドリュー・ウィリアムズ イギリス国、ハートフォードシャー、ワト フォード、ブシー、ウェンドオーヴァー・ ウェイ 16

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピン（１１）の頭部の下面（２７）が一
   方側の部材（２４）の面と対面するように、重ねられた
   孔（２５，２６）にピン・アンド・スウェージド・カラ
   ー式固着具の軸部（１３）を挿入する工程と、 他方側の部材（２３，２４）の面から突出するピンの軸
   部（１３）上に、その他方側の部材（２３）にカラー
   （１２）の端面（３１）が対面するように、変形可能な
   カラー（１２）を位置付ける工程とからなる重ねられた
   孔を有する複数の部材を一緒に固着する方法において、 ピン（１１）の頭部の下面（２７）とカラー（１２）の
   端面（３１）の少なくとも一方には、それが接する部材
   （２３または２４）より硬い少なくとも１個の突出部
   （２８または２９）を設けること、そしてピン（１１）
   の頭部とカラー（１２）とを、前記突出部（２８または
   ２９）がそれの接する部材（２３または２４）に侵入
   し、それと係合するのに充分な力で相互の方向に押付
   け、それによって、各部材（２３，２４）の相対的なス
   リップ移動に対する抵抗を増大させる工程と、 ピン（１１）に対してカラー（１２）を変形させる工程
   とからなることを特徴とする複数の部材を一緒に固着す
   る方法。
2. 【請求項２】 部材（２３または２４）に突出部（２８
   または２９）を侵入させる工程とピン（１１）に対して
   カラー（１２）を変形させる工程とが少なくともある程
   度重複していることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 突出部（２８または２９）あるいは突出
   部（２８，２９）の少なくとも一方が環状の形状である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 ピン（１１）の頭部の下面（２７）とカ
   ラー（１２）の端面（３１）の両方には、少なくとも１
   個の突出部（２８または２９）が設けられていることを
   特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 ピン（１１）の頭部の下面（２７）とカ
   ラー（１２）の端面（３１）の少なくとも一方には、少
   なくとも１個の突出部（２８または２９）が設けられて
   おり、固着具が複数の部材（２３，２４）を一緒に固着
   するために使用される場合には、突出部（２８）を有す
   る固着具の部分と接する少なくとも一方側の部材が突出
   部より硬くなく、突出部（２８または２９）が部材に侵
   入してそれと係合するのに充分な力で、カラー（１２）
   がピン（１１）の頭部（１４）の方に押付けられてお
   り、突出部（２８または２９）が部材（２３または２
   ４）に侵入し、カラーがピンに対して変形し、それによ
   って、部材（２３，２４）が相対的なスリップ移動に対
   する抵抗を増大させて一緒に固着されることを特徴とす
   る、複数の部材（２３，２４）を一緒に固着するための
   ピン・アンド・スウェージド・カラー式の固着具。
6. 【請求項６】 突出部（２８または２９）あるいは少な
   くとも一方の突出部（２８，２９）が環状の形状である
   ことを特徴とする請求項５記載の固着具。
7. 【請求項７】 ピン（１１）の頭部の下面（２７）とカ
   ラー（１２）の端面（３１）の両方には、少なくとも１
   個の突出部（２８または２９）が設けられていることを
   特徴とする請求項５または６に記載の固着具。