JPS638324B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシアフロージヨイントに用いるための
ピンに関するものでジヨイント自身又は前記ピン
と締め具との組合せに適用するものである。

シアフロージヨイントは航空機にしばしば用い
られるものであるが、シアフロージヨイントにお
いては２枚あるいはそれ以上の枚数の金属シート
等の部材を、その部材に形成された貫通孔に貫通
するピンを有する締め付け装置によつて接合させ
るものである。ピンのシヤンクは、ジヨイントに
加えられる剪断力に耐えるに見合つた強度の材質
と断面積を有する。この剪断力はしばしばかなり
大きなものとなる。締め付け装置もまたジヨイン
トの曲げの結果として生じる軸方向の引張り強度
に耐えるものでなければならない。この目的のた
めに、ピンはヘツド部及び周面上の溝を有し、締
め具はこの溝に係合することができ、したがつて
接合部材はヘツド部と締め具の間に締め付け接合
されるのである。この締め付け力は通常、剪断力
よりかなり小さい。

ヘツド部及び溝は通常、従来方法で形成される
が、この方法によるとヘツド部及び溝部は強度が
大きすぎると共に重すぎるという結果になる。こ
のことは二重の不利益をもたらす。第１に重量が
重すぎることはいかなる航空機においても望まし
いことではない。第２にチタニウムのような材料
は非常に高価なので余分な材料を使う余裕は全く
ない。

本発明の第１の目的はヘツド部と溝部の強度が
等しく、しかもジヨイント内の曲げによつて生じ
る軸方向の引張り強度にちようど見合つただけの
強さであるようなジヨイントに用いるためのピン
を提供することである。一方ピンのシヤンクは加
えられた剪断力に抗するに必要なだけの大きさに
形成する。以上のようにバランスピンは重すぎ
ず、従つて材料を無駄にしない。

本発明の第２の目的は、円筒状シヤンクの末端
近くの臨界点において、疲労に対し過不足ない抵
抗力を有するピンを提供することである。

本発明による金属性バランスシアフローピンは
ヘツド部、円筒状シヤンク部、変換部及びネツク
部をこの順に備えている。ネツク部にはねじある
いは環状溝のような周面上の溝を形成する。軸方
向の引張り強度に対するヘツド部と周面上の溝の
固有強度は略等しく、しかもジヨイントの曲げに
よつて生じる力に抗するにちようど足るだけの大
きさにする。円筒状シヤンクの固有強度はジヨイ
ントを横切る剪断力に抗するに見合うだけのもの
にする。

変換部には疲労に耐えるために部分的に加工硬
化操作を施こしたネツク部を有する交差部を形成
する。

本発明について以上述べてきた特徴及び他の特
徴は次の詳細な説明及び添付図面より更に十分に
理解されよう。

第１図示のようにシアフロージヨイント１０は
一対の接合部材１１，１２よりなる。この場合は
２枚の金属シート或いは金属板で、例えばアルミ
ニウムあるいはチタニウムの合金板である。この
ジヨイント及びピンと締め具は勿論シート或いは
板以外の部材で構成することができる。金属板に
取付けられている付属物は１つの例である。

金属シート１１及び１２はそれぞれ一列に配列
されている貫通孔１３，１４を有する。場合によ
つてはさらに穴１５が金属板１１の第１の外側面
１６上に形成されることもある。第２の外側面１
７は金属板１２上に形成される。

金属性のシアフローピン２０は一列に配列され
ている貫通孔に嵌合される。この場合必ずではな
いが、はめしろをもつて嵌める（インターフイア
ランス嵌合）ことが望ましい。即ちピンは孔より
幾分大きいので孔壁を押圧し従つてジヨイントを
疲労に対して、より抵抗力のあるものにする。イ
ンターフイアランス嵌合については、よく知られ
ているので、ここではこれ以上詳細には述べな
い。

ピン２０には次の部分即ちヘツド部２１、円筒
状シヤンク部２２、変換部２３及びネツク部２４
が順に配設されている。

変換部２３はシヤンク部２２とネツク部２４を
連結し、シヤンク部と隣接する位置に球面をなす
シヨルダー２５を有し、ネツク部と隣接する位置
に交差部２６を有する。

ネツク部には周面上に溝２７が形成されてい
る。この溝はネツク部表面を回る従来の螺溝であ
る。この溝は交差部２６の直前まで続く。

交差部２６は部分的に加工硬化される。この交
差部をロール型によつて強く冷間展圧する方法が
望ましい。こうすることにより、夫々の側に金属
を展圧してウエーブ２８，２９とする。重要なこ
とはこれらのウエーブ２８，２９はいかなる機能
も妨害することがない場所に形成することであ
る。冷間圧延によつて交差部を加工硬化させるこ
とにより、この操作をしない場合と比較して、疲
労に対する抵抗力をはるかに大きくすることがで
きる。この交差部は比較的急激な形状変化を受け
やすい位置なので、疲労に対する抵抗力はかなり
重要である。変換部２３は回転体の表面として示
されていて、締め具の中心軸３０に対して垂直な
面を形成しない。しかし中心軸に対して垂直な面
となるように変換部２３を形成することも随意で
ある。そうすればこの交差部２６は変換部とネツ
ク部が接する点にある回転半径面に近接して位置
することになる。

螺溝が一定直径の溝山及び溝底をもつようにす
るのは１つの例にすぎない。図示しないが一平面
内でネツク部の周囲を一周する環状溝にすること
もできる。これらの溝は１つでも多数でもよい。
またすべての溝の大きさが同じでも同じでなくて
もよい。

螺溝の溝山及び溝底の直径は常に一定である必
要はない。側端から遠ざかるにつれて溝山の直径
を大きくしていくこともできる。溝底の直径は変
えても変えなくてもよい。

第１図のヘツド部はさらねじとして形成されて
いる。もしさらねじが必要でない場合は第５図示
の突出部３５のように突出ヘツドを形成すること
もできる。「突出」という用語の意味は第１の外
側面より突き出ているということである。

シアフロージヨイントは締め具４０をその末端
に有する。このジヨイントはヘツド部及びネツク
部の重さ、強度を最小にすることに留意して設計
されているので、トルクセンシテイブな締め具を
使用することが有益である。そうすればある一定
の最大トルクを設定し、しかもそれを越さないよ
うにすることが可能となる。かくして最適の力で
接合がなされるのである。

上記の目的のため望ましい締め具としてよく知
られているのはハイーロツクカラー（登録商標
名）である。これはカリフオルニア州トーランス
のハイ−シエア会社で製作されている。このカラ
ーについては1968年７月２日発行の米国特許
3390906号に述べられているが、本願ではこのカ
ラーをそのまゝ取り入れている。このカラーの詳
細を知るために上記特許を参照されたい。

簡潔に述べれば、カラー４０はナツト４１と係
合し、回転具によつて回転される駆動部４２、及
び一定以上の回転力を与えられると折損する剪断
部４３を有する。駆動部は適度の回転力を加える
ことによりナツトをピンにしつかりと締めつけ、
軸方向の一定荷重をジヨイントに与える。変換部
及び第２の外側面から突出するいかなる形状のシ
ヤンクをも受け入れるためにナツトは端ぐり４４
を有する。

第１〜３図の締め具は回転によつてセツトされ
る。圧入（スウエージング嵌合）の操作によつて
接合させることも可能である。

例えば第４図に示したようにピン５０は第１図
あるいは第５図と同様のヘツド部（図示せず）、
シヤンク部５１、変換部５２及びネツク部５３を
有する。

第１図の螺溝の代りに、ここでは一連の周面上
の溝５４を配設している。これらの溝の１本１本
は中心軸５５に対して垂直な夫々の面に形成され
ている。溝がピンのネツク部（第２の）末端にす
すむにつれて溝山の直径は大きくなつていく。溝
底の直径は同じ大きさであることが好都合である
が、必要ならばこれも又増加してもよい。

図示した溝の代りに溝山の直径がだんだん大き
くなる螺溝を形成してもよい。

延性のある金属で製作される環状カラー６０は
溝に圧入する。第４図示のように左方へ押される
ベル型開口嵌合具６１によつて、軸の下半分に示
した位置から第２の外側面までカラーは押され、
溝に嵌合する。1960年10月11日発行の米国特許
2955505に述べられているように、ねじ山の直径
が増すと、軸方向にピンに与えられる一定荷重は
増加する。

螺溝が使用される場合はたとえねじ山の直径が
増加しても、ねじがカラーを移動させるに十分な
力を加えるだけで、カラーを回転することにより
セツトされたカラーを簡単にあとでとりはずすこ
とができる。

ピンの重量を最小にするためヘツド部と周面上
の溝部の軸方向の固有強度は等しくする。どちら
が先に破損するかはランダムである。またジヨイ
ント内の曲げによつて生じる軸方向の力に抗する
に必要な最低の強度とする。この分野で熟練した
人々ならばこの強度を容易に算出することができ
る。非常に小型のヘツド部とネツク部しか必要と
されないことは明らかである。このために従来の
ピンと比較して20％の重量減とすることができ
る。

大きさが急激に変化することを考えると、加工
硬化操作は極めて価値のあることで、この臨界接
合では疲労に対して抵抗力をもつ。

展圧されたねじは更に加工硬化の有利性をも
ち、より小さなネツク部にも同じ強度をもたせる
ことができる。

シヤンクの直径もまた一定の剪断力にたえるよ
うに選ばれる。

ピンは適当な金属材料によつて作られる。アル
ミニウム合金とチタニウム合金は有用な例であ
る。加工硬化性を有する金属が望ましい。

かくして本発明によると種々の機能に対して必
要なだけの強度を有するバランスピンを得ること
ができ、従つて従来の締め具より軽量のものが得
られる。このピンを有するジヨイントもまたより
軽く適当な構造の接合体を提供するものである。

本発明は添付図面及び詳細な説明によつて示し
た実施例によつて制約しようとするものではな
く、特許請求の範囲に記載する範囲において広く
構成しようとするものである。

本発明の実施態様を摘記すれば以下の通りであ
る。

(1) 特許請求の範囲第１項記載のピンとこのピン
に接合する締め具の組合せ。

(2) 締め具がカラーである上記第(1)項記載のピン
と締め具の組合せ。

(3) 溝が螺溝であり、またカラーは内側にねじ山
が形成されるナツトである上記第(2)項記載のピ
ンと締め具の組合せ。

(4) カラーはナツトに回転力を与えるための駆動
部を有し、駆動部は一定量以上の回転力が与え
られると破損するようになつていることを特徴
とする上記第(3)項記載のピンと締め具の組合
せ。

(5) 剪断部は駆動部をナツトに接合し、一定量以
上の回転力が与えられると剪断され、ナツトか
ら駆動部をひき離すことを特徴とする上記第(4)
項記載のピンと締め具の組合せ。

(6) 螺溝は第１側端から螺溝が遠ざかるにつれて
そのねじ山の直径が増加する上記第(3)項記載の
ピンと締め具の組合せ。

(7) カラーは周面上の溝に圧入（スウエージ嵌
合）される上記第(2)項記載のピンと締め具の組
合せ。

(8) 溝はねじであり、そのねじ山の直径が第１側
端から遠ざかるにつれて増加する上記第(7)項記
載のピンと締め具の組合せ。

(9) 一列に並んだ貫通孔を有し、一方の金属部材
には第１の外側面を有し、もう一方の金属部材
には第２の外側面を有する複数個の金属性部材
と：そのヘツド部を第１の外側面に押圧し、そ
のネツク部を第２の外側面より突出させて、貫
通孔を貫通する特許請求の範囲第１項記載のピ
ンと：ねじと係合し、第２の外側面に押圧し、
ピンに対しそのヘツド部によつて軸方向の引張
り力を働かせ、円筒状シヤンク部は剪断力に抗
して、前記部材間を密着接合させるカラー：以
上３つが接合されているジヨイント。

(10) 円筒状シヤンク部は貫通孔にはめしろをもつ
て嵌め込む（インターフイアランス嵌合）こと
を特徴とする上記第(9)項記載のジヨイント。

(11) カラーはナツトに回転力を与えるための駆動
部を有し、この駆動部は一定量以上の回転力を
受けると破損し、従つて駆動部は取りはずされ
ることを特徴とする上記第(9)項記載のジヨイン
ト。

(12) カラーは溝に圧入によつて係合する上記第(9)
項記載のジヨイント。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による、望ましい一実施例の軸
方向の断面図、第２図は第１図の右側面図、第３
図は第１図の部分拡大図、第４図は本発明による
他の実施例の軸方向の断面図で、一部は締め付け
がセツトされている状態を、一部はセツトされて
いない状態をあらわす。第５図は第１図における
ピンの他の型の側端面図である。 ２０，５０……シアフローピン、２１……ヘツ
ド部、２２，５１……円筒状シヤンク部、２３，
５２……変換部、２４，５３……ネツク部、２５
……シヨルダー、２６……交差部、２７，５４…
…周面上の溝、３０，５５……中心軸、４０……
締め具、４１……締め具の嵌合部（ナツト）、６
０……締め具の嵌合部（環状カラー）、４２……
駆動部、６１……駆動部（ベル型開口嵌合具）、
４３……剪断部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１側端と第２側端及び中心軸を有し、締め
   付け装置はヘツド部、円筒状シヤンク部、変換
   部、ネツク部及び前記ネツク部に周面上の溝を有
   し、これらの各部は互いに同一軸上に第１側端か
   らこの順に配設され、ヘツド部及び周面上の溝は
   軸方向の引張り力に耐えるだけの固有強度を夫々
   持ち、上記円筒状シヤンク部は剪断力に耐えるだ
   けの固有強度を持ち、この円筒状シヤンク部は一
   定の直径を有し、前記ヘツド部とネツク部は一定
   の直径を夫々有し、シヤンク部の直径はヘツド部
   の直径より小さく、またネツク部及び周面上の溝
   の直径より大きく、前記円筒状シヤンク部とネツ
   ク部間の変換部においてピンの直径は減少し、前
   記変換部はその円筒状シヤンク部に連続するシヨ
   ルダー及び前記ネツク部に連続する螺溝のない交
   差部を有し、前記ピンは加工硬化できる材料で造
   られかつ前記交差部は疲労力によく抵抗するよう
   に加工硬化され、ヘツド部の固有強度と周面上の
   溝の固有強度は略等しく、しかもシアフロージヨ
   イント中の曲げによつて生じる引張り力にちよう
   ど抵抗するのに充分であり、円筒状シヤンク部の
   固有強度はジヨイント中に生じる剪断力に耐える
   にたるものであることを特徴とする金属性のシア
   フロージヨイント用のバランスピン。 ２ ヘツド部及び周面上の溝の固有強度が互いに
   十分に接近しているので、引張り力に対してどち
   らが先に破損するかはランダムであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の金属性のシア
   フロージヨイント用のバランスピン。 ３ 周面上の溝が、ネツク部上を周回する螺溝で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の金属性のシアフロージヨイント用のバランスピ
   ン。 ４ 周面上の溝が第１側端から離れるにつれ、ね
   じ山の直径が増加していくことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の金属性のシアフロージヨ
   イント用のバランスピン。 ５ ねじ底の直径が一定であることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の金属性のシアフロー
   ジヨイント用のバランスピン。 ６ 周面上の溝が少なくとも１本の連続した環状
   溝であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の金属性のシアフロージヨイント用のバラン
   スピン。 ７ ヘツド部がさらねじであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の金属性のシアフロー
   ジヨイント用のバランスピン。 ８ ヘツド部が突出状になつていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の金属性のシアフ
   ロージヨイント用のバランスピン。 ９ シヨルダーと交差部との間にある変換部が中
   心軸に対して垂直であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の金属性のシアフロージヨイ
   ント用のバランスピン。 １０ シヨルダーと交差部との間にある変換部が
   回転体の表面形状であり、中心軸に対し垂直では
   ないことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の金属性のシアフロージヨイント用のバランスピ
   ン。 １１ 溝はネツク部上を周回するねじであり、交
   差部は展圧により加工硬化されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の金属性のシア
   フロージヨイント用のバランスピン。 １２ 上記交差部の加工硬化操作によつて材料が
   変換部とネツク部に流れ、ネツク部が金属部分と
   締め具とに接触しないことを特徴とする特許請求
   の範囲第１１項記載の金属性のシアフロージヨイ
   ント用のバランスピン。