KR20020038717A - 스웨이징 부하가 낮은 패스너 및 패스닝 시스템 - Google Patents

스웨이징 부하가 낮은 패스너 및 패스닝 시스템 Download PDF

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KR20020038717A
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펄브라이트데이비드제이
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샤흐라이어 엠 사드리
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Abstract

패스닝 시스템은 핀(12)과 칼라(14)를 포함하는 투피스 스웨이지형 패스너(10)를 포함하는데, 핀(12)은 상대적으로 넓은 체결 홈(26)을 가지며, 체결 홈(26)은 대체로 매끄러운 뿌리 윤곽을 가지며, 칼라(14)는 대면하는 체결 홈(26)의 체적보다 큰 스웨이징 전 과잉 체적의 재료를 이루는 벽두께를 갖는 섕크부(69)를 구비하며, 칼라 섕크부(69)의 내경(ID)과 체결 홈(26)의 크레스트(71)의 직경(Du) 사이의 간극은 칼라 섕크(69)를 체결 홈(26) 속에 스웨이징시켜 들어가게 하는 데 요구되는 압축력을 감소시키도록 최소 값으로 되어 있으며, 칼라 섕크(69) 재료의 과잉 체적은 스웨이징시 체결 홈(26)의 부분적 충전만을 제공한다.

Description

스웨이징 부하가 낮은 패스너 및 패스닝 시스템{LOW SWAGE LOAD FASTENER AND FASTENING SYSTEM}
본 발명은 1950년 11월 21일자로 공보 발행된 L. Huck 명의의 미국 특허 제2,531,048호 및 1965년 11월 2일자로 공보 발행된 Brilmyer 등의 명의의 미국 특허 제3,215,024호에 설명되어 있는 유형으로 이루어진 투피스 스웨이지형 패스너 또는 체결 볼트에 관한 것이다. 1975년 10월 28일자로 공보 발행된 J. Ruhl 명의의 미국 특허 제3,915,053호, 1984년 9월 18일자로 공보 발행된 J. Ruhl 및 R. Dixon 명의의 미국 특허 제4,472,096호 및, 1992년 2월 25일자로 공보 발행된 R. Dixon 명의의 미국 특허 제5,090,852호와 같은 수 많은 스웨이지형 패스너의 변형례가 있다.
많은 상업적인 적용에 있어서, 투피스 나사 패스너 또는 스웨이징된 패스너가 사용되며, 특정 강도 수준을 나타내는 등급에 의해 지시된다. 예를 들어, 1.59 cm(5/8 인치) 등급 5의 패스너는 1.59 cm(5/8 인치) 직경의 공작물 개구 내에 사용되기 위한 1.59cm(5/8 인치) 직경의 핀 또는 볼트 섕크부를 구비하는 것이며, 지시되어 있는 등급 수준, 즉 등급 5에 해당하는 강도를 갖는 것이다. 한편, 등급 8의 볼트는 등급 5의 볼트보다 강도 특성이 더 높으며, 등급 9의 볼트가 더욱 강도 특성이 높은 것이다. 예를 들어, 등급 5의 패스너의 강도는 120 KSI의 최소 재료 인장 강도를 갖는 SAE J429 또는 ASTM A-325에 의해 설정되는 바와 같이 볼트 또는 핀의 재료의 강도에 의해 결정되며, 한편 등급 8은 150 KSI에서 SAE J429 또는 ASTM A-490에 의해 설정된다.
일반적인 스웨이지형 패스너는 핀과 칼라를 포함하며, 당김형 패스너는 체결 홈이 있는 체결부와 당김 홈이 있는 당김부를 구비하는 핀 섕크를 구비한다. 당김 홈은 칼라에 맞물리도록 되어 있는 스웨이징 앤빌을 구비하는 설치 공구의 척(chuck) 조(jaw)에 형성되어 있는 상당하는 이빨에 의해 파지되도록 되어 있어서, 체결 홈 속으로 칼라를 스웨이징시켜 들어가게 하도록 칼라에 걸쳐 앤빌을 이동시키기 위해 핀과 칼라 사이에 상대적인 축방향 힘이 가해질 수 있다. 여기에서, 상대적인 축방향 힘은 척 조를 통해 핀에 가해지는 인장 부하이고, 공구 스웨이징 앤빌을 통해 칼라에 가해지는 압축 부하이다.
많은 스웨이지 패스너에서, 당김부는, 칼라를 스웨이징하는 데에 요구되는 것보다 큰 미리 선택된 크기의 축방향 힘 또는 인장력에서 파괴되도록 되어 있는 낮은 강도의 파단네크 홈에 의해 체결 홈 부분에 연결되어 있어서, 당김부 또는 핀테일(핀tail)은 스웨이징의 완료 후에 핀 섕크로부터 절단 및 제거된다. 그러나, 다른 종류의 스웨이지 패스너는 설치 완료 후에 핀에 남아있는 당김부를 갖는다. 예를 들어, 핀으로부터 절단되지 않는 나사 당김부가 사용되는 1994년 3월 31일자로 공보 발행된 Fulbright 등의 명의의 미국 특허 제5,315,755호를 참조하라.
많은 경우에, 비교적 고강도인 스웨이지 패스너를 사용하면, 칼라를 완전 스웨이징시키기 위해서, 가해지는 인장 부하의 크기는 매우 높아서 상대적으로 크고 무거운 설치 공구를 요하게 된다. 이러한 것은 수동으로 조작되는 설치 공구가 사용되는 경우에 특히 심하다. 이러한 공구는 일반적으로 가해지는 인장 부하의 필요한 크기에 따라 크기 및 중량이 변화되는 유압식 및/또는 공기압식 피스톤-실린더 구조를 포함한다. 이러한 공구는 1986년 7월 1일자로 공보 발행된 R. Corbett 명의의 미국 특허 제4,597,263호 및 1989년 11월 7일자로 공보 발행된 Port 등의 명의의 미국 특허 제4,878,372호에 나타나 있는 유형의 것일 수 있다.
절단 가능한 핀테일 상에 당김 홈을 구비하는 핀을 포함하는 패스너뿐만 아니라, 파단네크 홈도 역시 스웨이징 동안에 높은 인장 부하에 견디기 위해 충분한 강도를 가져야 하며, 당김 홈도 유사하게 설치 공구 상의 척 조의 맞물린 이빨에 의해 가해지는 상대적인 축방향 당김 부하를 감당하기에 충분한 강도를 갖는 것이어야 한다. 이는, 파단네크 홈에 필요한 크기 및 강도를 제공하고 또 파단네크 홈 대신에 당김 홈이 파괴되도록 하기에 충분한 재료를 갖도록, 당김부가 상대적으로 큰 직경을 가져야 할 것을 당연히 요한다. 이는 또한, 당김 홈에 맞물려서 파단네크 홈의 파괴를 위한 인장 부하를 핀에 가하기 위해 공구의 구성 요소의 크기와 중량이 증가된다.
본 발명에서, 필적하는 등급의 종래의 스웨이지형 패스너보다 낮은 스웨이징 부하에서 설치될 수 있으면서도, 설치되었을 때 연결된 공작물에 인장 강도, 클램프 부하 등과 같은 값이 실질적으로 동일한 물리적 특성을 갖는 투피스 스웨이지형 패스너가 제공된다. 이에 의해서, 유사한 물리적 특성을 제공하기 위한 동일한 등급 능력을 가지는 유사한 스웨이지형 패스너에 비해서 더욱 소형이고 가벼운 설치 공구가 사용될 수 있게 된다. 핀이 절단 가능한 핀테일을 가짐과 동시에, 파단네크 홈 및 당김 홈은 이에 상당하게 강도가 감소될 수 있다. 이에 의해, 핀 섕크의 당김부 또는 핀테일은 직경이 감소될 수 있고, 따라서 핀에 사용되는 금속의 양을 감소시키고 동시에 중량 및 재료비를 감소시킨다. 작은 직경의 핀테일은 또한 압연 성형에 의한 보다 낮은 강도의 파단네크 홈의 제조를 용이하게 한다.
그러나, 상기 미국 특허 제5,315,755호에서와 같이 절단되지 않는 나사 당김부를 구비하는 당김형 스웨이지 패스너를 사용하면, 본 발명은 파단네크를 파괴하기 위해 필요한 추가의 힘이 요구되지 않으므로, 당김부 상에서 보다 적은 나사가 맞물리는 것을 용이하게 한다. 이 때문에, 당김 공구 상에서 만나는 나사 고리 또는 나사 너트 부재의 맞물린 나사에 가해지는 응력이 작아지고, 수명이 연장된다. 또한, 이에 의해서, 파지되는 보다 적은 당김 홈을 위해 보다 적은 핀 돌출부가 요구되므로, 핀은 보다 짧아지고 보다 저렴해진다. 또한, 최종 설치를 위해 가해질 것이 요구되는 부가하 보다 작으므로, 설치 공구가 보다 작아질 수 있고, 따라서 보다 가벼워지고 저렴해질 수 있다. 또한, 이에 의해서, 핀 또는 볼트의 섕크의 단부에 있는 나사 구멍에 의해서 제공되는 당김 홈과 맞물릴 수 있는 당김 나사 로드 또는 나사 스핀들을 사용하는 것으로 도시되어 있는 미국 특허 제5,315,755호의 도 17 및 도 18에 도시된 유형의 내부 드라이브의 사용이 용이해진다. 내부 드라이브를 사용하면, 외부 드라이브에 비해서 돌출부가 감소되고 따라서 보다 효과적인 최종 결합 및 외형을 제공하게 된다.
종래의 스웨이지형 패스너의 한 형태가 도 7 및 7a에 도시되어 있다. 이 유형의 패스너는 건물, 교각, 트럭 등과 같은 산업 분야에 주로 사용된다. 이러한 패스너는 또한, 스웨이징 및 최종 설치를 위해 비교적 높은 축방향 힘을 가할 필요가 있고, 따라서 보다 크고 무거운 설치 공구를 요한다. 따라서, 본 발명에서, 핀과 칼라를 포함하는 스웨이지형 패스너는 도 7 및 7a의 패스너에서와 유사한 분야에 사용하기 위한 것이지만, 대조적으로 핀과 칼라는 상대적으로 낮은 축방향 힘에서 그리고 실질적으로 작고 가벼운 공구를 사용하여 설치되도록 되어 있다.
본 발명은 투피스(two-piece) 스웨이지 패스너(swage pastener)를 포함하는 패스닝 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 당김형(당김 type) 스웨이지 패스너에 관한 것인데, 본 발명은 미리 선택된 강도 및 바람직한 중량과 크기를 갖는 패스너를 제공하면서, 패스너를 스웨이징하는 데에 요구되는 인장 부하 또는 상대적인 축방향 부하를 감소시켜 설치 공구를 소형화 경량화하는 구조를 위한 것이다.
도 1은 대체로 공칭 총두께의 공작물 및 설치를 위해 준비된 패스너에 적용된 채로 도시된 설치 공구의 일부와 조립된 상태로, 본 발명의 패스너를 일부는 단면으로 일부는 절결시켜 도시한 종방향 도면.
도 2는 칼라가 핀의 체결 홈 속으로 스웨이징된 후에 설치 공구의 일부와 패스너를 도시하는 도 1과 유사한 도면.
도 3은 설치 공구가 제거된 상태로 설치 완료된 패스너를 도시하는 도 2와 유사한 도면.
도 4는 일부를 생략하고, 설치 공구의 스웨이징 동공, 스웨이징될 칼라 및 핀의 구성 및 이들 사이의 관계를 도시하는, 도 1의 핀 및 칼라와 스웨이징 앤빌을 확대하여 나타낸 부분 확대도.
도 4a는 도 4에서 대체로 원 4A 속의 부분을 절취하여 나타낸, 도 4의 패스너의 핀의 체결 홈 부분을 나타내는 부분 확대도.
도 5는 도 1 내지 도 4의 패스너의 칼라를 확대 도시한 종방향 측면도.
도 6은 대체로 도 5의 화살표 6-6의 방향에서 바라본 도 5의 칼라의 단부를 도시하는 도면.
도 7은 종래의 설치 공구를 사용하여, 본 발명의 패스너와 대체로 유사한 등급의 대체로 유사하게 적용되는 종래의 스웨이지형 패스너를 도시하는, 도 1에 유사한 종방향 도면.
도 7a는 대체로 원 7A에서 절취하여 나타낸 도 7의 패스너의 핀의 체결 홈 부분을 나타내는 부분 확대도.
도 8은 도 1 내지 도 4와 유사하지만, 나선형으로 되어 있는 체결 홈 및 당김 홈을 구비한 핀의 종방향 도면.
도 8a는 대체로 원 8A에서 절취하여 나타낸, 변형된 홈의 형태를 도시하는 조합된 체결 홈 및 당김 홈을 도시하는 부분 확대도.
도 9는 변형된 형태의 나선형 체결 홈과, 내부 드라이브를 위한 나사 당김 홈이 있는 단부에 개구를 구비한 핀 섕크의 일부를 도시한 부분 절결도.
도 9a는 대체로 도 9의 원 9A에서 절취한 도 9의 핀의 체결 홈의 부분 확대도.
도 9b는 내부 나선형 당김 홈을 도시하는, 대체로 도 9의 원 9B에서 절취한 도 9의 핀의 부분 확대 단면도.
도 10은 유연성 예비 조립 태브를 포함하는 변형된 형태의 칼라의 부분을 도시하는 개략적인 부분 절결 확대도.
도 11은 예비 조립 한정 칼라 나사를 포함하는 변형된 형태의 칼라를 도시하는, 대체로 도 5의 원 11에서 절취한 도 5의 칼라의 부분을 나타내는 확대 단면도.
도 11a는 나선형 체결 홈에 사용되기 위한 금속제 예비 조립 태브를 포함하는 다른 변형된 형태의 칼라를 도시하는, 도 5의 칼라의 부분의 단면도.
도 11b는 칼라에서, 다른 위치에 나선형 체결 홈에 사용되기 위한 금속제 예비 조립 태브를 포함하는, 더 변형된 형태의 칼라를 도시하는, 대체로 원 11B에서절취한 도 5의 칼라의 부분을 도시하는 단면도.
도 12a, 12b, 12c 및 도 12d는 도 1 내지 도 4a, 5, 6의(도 12a), 도 8, 8a의(도 12b), 도 9, 9a의(도 12c) 및 종래 기술의 도 7, 7a의(도 12d) 직경이 1.59 cm(5/8 인치)인 체결 시스템의, 스웨이징 부하 및 합성 체결 부하 대 시간을 도시하는 그래프.
도 13은 변형된 형태의 스웨이징 동공을 가지는 스웨이징 앤빌의 종방향 단면도.
도 13a는 대체로 도 13에서의 화살표 13A의 방향으로 바라본, 도 13의 스웨이징 앤빌의 단부를 나타내는 도면.
도 14는 도 8, 8a에 도시한 형태의 나선형 체결 및 당김 홈을 가지는 핀 부재를 포함하는 패스너와 예비 조립 관계에 있는, 도 13 및 도 13a의 스웨이징 앤빌을 포함하는 설치 공구를 도시하는, 일부는 절결시켜 도시하고 일부는 단면으로 도시한 도면.
도 15는 스웨이징 완료된 상태에 있는 도 14의 패스너 및 설치 공구를 도시하는 도 14와 유사한 도면.
도 16은 스웨이징의 시작 전에 너트 부재가 칼라 섕크와 맞물려 있는 상태로, 패스너가 최대 총두께를 가지는 공작물을 고정시키도록 도시되어 있는, 도 8 및 도 8a에 도시한 유형의 나선형 체결 및 당김 홈을 가지는 핀 부재를 포함하는 패스너와 예비 조립 관계에 있는 설치 공구를 도시하는 도 15와 유사한 도면.
도 16a는 대체로 원 16A에서 절취한 도 16의 조립체의 부분을 도시하는 확대도.
도 16b는 대체로 원 16B에서 절취한 도 16a의 조립체의 확대도.
도 16c는 스웨이징의 완료시의 조립체를 도시하는 도 16a와 유사한 도면.
도 16d는 도 16c의 원 16D에서 절취한, 도 16b와 유사한 확대도.
도 17은 도 9, 9a 및 도 9b에 도시한 유형의 내부 나선형 당김 홈 및 나선형 체결 홈을 가지는 핀을 포함하는 패스너와 예비 조립 관계에 있는, 도 13 및 도 13a의 스웨이징 앤빌을 포함하는, 내부 드라이브용 설치 공구를 일부 절결시켜 도시하고 일부 단면으로 도시하는 종방향 도면.
도 18은 스웨이징 완료된 상태에서 도 16의 설치 공구 및 패스너를 도시하는 도 17과 유사한 도면.
도 4a, 7a 및 도 9a에 도시한 홈은 동일한 크기의 패스너에 대해 동일한 척도로 도시되어 있으며, 점선으로 수직으로 도시한 피치선에 대한 크레스트와 홈의 관계를 도시하도록 수직방향으로 이격되고 수평방향으로 정렬되게 도시되어 있다. 도 4a, 7a, 8a 및 도 9a에 도시한 바와 같은 홈의 도면은, 이들 홈의 구성의 특징 및 상세 사항을 실질적으로 표현하고 있지만, 다른 도면에서의 홈은 이에 비해 개략적인 형태로 도시되어 있다.
본 발명의 한 형태에서, 핀의 체결 홈은 (상기) 미국 특허 제5,090,852호에 도시한 바와 대체로 같이 유선형으로 되어 있는 넓은 또는 긴 뿌리를 갖도록 구성되어 있다. 체결 홈의 숄더의 크레스트는 스웨이징에 요구되는 인장 또는 스웨이징 부하의 크기를 감소시키기 위해 스웨이징될 때 칼라 재료의 유동을 촉진하도록 하는 윤곽으로 되어 있다. 또한, 체결 홈은 인접 크레스트의 폭에 비해 실질적으로 넓어서, 스웨이징 동안에 칼라 재료의 유동을 더욱 촉진한다. 그러나, 이해될 것인 바와 같이, 본 발명의 패스너의 전체 구조 및 작동은 미국 특허 제5,090,852호 및그 상업적 형태와는 실질적으로 상이하다. 이러한 점에서, 그리고 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 패스너는, 보다 낮은 강도를 가지며 미국 특허 제5,090,852호의 패스너의 경우보다 설치 부하를 덜 요하는, 도 7에 도시한 종래의 형태의 적용 분야와 동일한 적용 분야에 주로 사용하도록 의도된 것이다. 따라서, 본 발명의 칼라에는 스웨이징 동안에 체결 홈의 뿌리에 예정된 양의 충전을 제공하기 위해서뿐만 아니라, 설치 부하보다 현저하게 높은 크기의 유지되는 클램프 부하 또는 힘을 제공하기 위해서도, 예정된 벽두께 및 체적이 제공된다. 이러한 점에서, 미국 특허 제5,090,852호의 패스너와는 달리, 스웨이징된 칼라에 의해 체결 홈이 채워지는 양은 뿌리의 베이스에서의 원하는 간극을 완전하게 채워 남겨 두는 것보다는 실질적으로 작다. 이는 스웨이징 동안에 뿌리에 대한 칼라 재료의 압박을 방지하는 작용을 하고 따라서 요구되는 설치 부하의 최소화가 용이해진다. 또한, 칼라 구멍의 직경은 핀의 체결 홈의 크레스트와의 사이에 상대적으로 기밀한 헐거운 끼워맞춤을 제공하기 위해서 최소화되며, 동시에 칼라 외경은 칼라의 스웨이징 가능한 부분의 선택된 바람직한 체적을 제공하도록 선택된다. 상기 특징들은 보다 낮은 상대적인 축방향 힘에서 핀의 넓은 체결 홈 속으로 칼라 재료가 스웨이징되어 들어가는 것을 용이하게 하는 데에 있어서 중요하다. 동시에, 본 발명의 패스너는 설치 부하보다 현저하게 큰 클램프 부하를 제공할 것이며, 이에 반해 종래의 스웨이지형 패스너를 사용하면 동일한 크기의 체결 부하를 얻기 위해서는 훨씬 높은 설치 부하가 필요하다.
또한, 설치 공구의 스웨이징 동공(cavity)은 낮은 상대적인 축방향 부하 또는 설치 부하에서 스웨이징이 일어나는 것을 용이하게 하는 구조를 갖는다. 동시에, 칼라 섕크의 맞물리는 단부는, 스웨이징 동공 구조와 협력하고 최소화된 간극을 보상하도록 구성되어, 스웨이징 또는 스너빙(snubbing)의 시작에 대한 저항 원하는 크기의 저항을 제공하고, 이에 의해 초기 홀드오프 부하의 크기가 상대적으로 커지고 공작물을 서로를 향해 당겨주어 이들 사이의 임의의 틈새를 제거한다.
본 발명의 한 형태에서, 핀 체결 홈은 크레스트의 폭보다 실질적으로 큰 폭을 가지며, 한편 칼라는 도 7, 7a에 도시된 바와 같은 필적하는 종래의 패스너에 대해 칼라에 의해 요구되는 것보다 길지 않아서, 충분히 홈을 채우고 결과적으로 적당한 개수의 핀과 칼라 숄더가 맞물리게 되어, 원하는 설계 인장 부하를 제공한다. 이렇게, 칼라가 스웨이징되는 단위 길이당 핀 크레스트의 개수는 실질적으로 감소되어, 스웨이징을 위한 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하를 최소화하는 것이 용이해진다. 동시에, 홈의 큰 폭 및 윤곽은 스웨이징 동안에 칼라 재료의 유동을 촉진한다.
본 발명에 따르면, 스웨이징 부하 및 스웨이징에 요구되는 관련된 상대적인 축방향 부하는 실질적으로 동일한 크기의 최종 클램프 부하 또는 힘을 체결 접합부에 제공하면서 필적하는 크기 및 강도의 도 7, 7a에 도시된 바와 같은 종래의 당김형 스웨이지 패스너에 비해 적어도 약 25 % 내지 약 45 % 정도 감소되었다. 또한, 본 발명의 한 형태에서, 얻을 수 있는 클램프 부하의 최종 크기는 가해지는 스웨이징 부하의 크기의 약 1.5배 내지 약 1.9배일 수 있으며, 한편 동일한 크기 및 등급을 위해, 종래의 스웨이지 패스너는 스웨이징 부하의 1.2배 내지 1.3배의 최종 체결 부하 또는 힘을 얻는다. 설치 공구는 크기가 실질적으로 감소되고 무게가 약 45 % 감소될 수 있다는 것이 또 중요한 점이다. 절단 가능한 핀테일형 패스너를 사용하면, 최종 설치 부하는 최종 스웨이징 부하보다 다소 높게 증가하지만, 여기에서 보다 낮은 스웨이징 부하를 사용하면 파단네크 홈의 파괴 부하는 감소될 수 있다. 보다 낮은 설치 부하 및 낮은 핀 파괴 부하는 공구 크기 및 중량의 감소뿐만 아니라 작업자에게 가해지는 충격 부하도 실질적으로 작아지게 한다.
본 발명은 당김형 스웨이지 패스너에 대해서 도시되고 설명되지만, 일반적으로 스퀴즈(squeeze)형 공구에 의해 설치되는 스텀프(stump)형 스웨이지 패스너에 의해 실현될 낮은 스웨이징 부하 패스너의 장점이 있을 것이라는 점을 이해해야 한다. 상기 미국 특허 제4,472,096호의 도 1의 스텀프형 패스너의 예를 참조하라.
앞서 언급한 바와 같이, 비(非)절단 가능한 나사 당김부를 구비하는 스웨이지형 패스너에 대한 장점은, 핀 파괴를 위한 추가의 힘 또는 부하가 필요 없다는 점에서 더욱 중요하다. 또한, 나사형 당김 홈의 강도를 더욱 향상시키기 위해서, 보다 낮은 설치 부하를 얻기 위해 필요한 당김력을 유지하기 위해 나사 고리 또는 나사 너트 부재에 의해 맞물려야 하는 나사 당김 홈의 개수를 더욱 감소시키는 변형된 나사 형태가 제공된다.
또한, 특정 추가 장점을 야기하는 상기 언급한 내부 드라이브의 사용을 용이하게 하는 독특한 시스템이 제공된다.
또한, 패스닝 시스템의 한 형태에서, 조합된 외부 나선형 체결 및 당김 홈을 구비하는 패스너 및 내부 당김 홈을 구비하는 패스너의 형태와 함께 사용되기에 특히 유용한 독특한 스웨이징 동공을 갖는 스웨이징 앤빌이 제공된다. 여기에서, 스웨이징 동공은 스웨이징을 용이하게 할뿐만 아니라, 스웨이징 후에 탄성 복귀하는(spring back) 경향이 있는 칼라의 부분에 걸쳐 칼라로부터 제거를 용이하게 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 패스너를 설치하기 위해 가해져야 하는 설치 부하 및/또는 스웨이징 부하의 크기를 감소시키는, 선택된 벽두께 및 체적을 갖는 칼라와, 핀의 체결 홈의 크레스트에 대한 최소 간극을 갖는 신규한 투피스 스웨이지형 패스너를 포함하는 패스닝 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 체결 홈의 긴 뿌리의 체적에 비해서 소정의 선택된 체적을 가져서, 스웨이징된 칼라가 대체로 얕은 체결 홈 뿌리를 완전하게 채우지 않도록 하는 칼라를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 핀이 절단 가능한 핀테일을 구비하고, 패스너가 낮은 설치 부하에서 설치되고, 이에 의해 핀테일의 크기가 감소될 수 있는 것인 신규한 투피스 스웨이지형 패스너를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 핀이 절단 가능하지 않은 나사 당김부를 구비하고, 패스너는 낮은 인장 부하에서 설치되고, 이에 의해 패스너를 설치하기 위해 스웨이징 부하에 필요한 맞물리는 나사의 개수는 감소될 수 있고, 이에 의해 당김 홈 및, 설치 공구 상의 만나는 너트 부재 또는 만나는 나사 스핀들 상의 나사에 가해지는 부하는 감소되는 것인, 독특한 투피스 스웨이지형 패스너를 포함하는 패스닝 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 핀과 칼라를 포함하는 독특한 스웨이지형 패스너와, 칼라에 대해 소정의 선택된 윤곽을 가져서 칼라의 스웨이징에 요구되는 상대적인 축방향 부하가 감소되어 상대적으로 작고 가벼운 공구를 사용하면서도 동일한 등급의 종래의 스웨이지형 패스너에 비해 필적하는 강도의 설치된 패스너를 제공하는 스웨이징 동공을 구비한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 실질적으로 낮은 상대적인 축방향 부하에서 설치될 수 있고 핀이 대체로 나선형 윤곽으로 된 체결 홈을 구비하는 것인 신규한 투피스 스웨이지형 패스너를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 실질적으로 낮은 상대적인 축방향 부하에서 설치될 수 있으며, 핀은 대체로 나선형 윤곽으로 되어 있고 필요한 설치 부하를 견디도록 독특한 구성을 갖고 있는 것인 신규한 투피스 스웨이지형 패스너를 포함하는 패스닝 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내부 드라이브를 활용하는 실질적으로 낮은 상대적인 축방향 힘에서 설치될 수 있는 독특한 투피스 스웨이지형 패스너를 포함하는 패스닝 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 독특한 스웨이징 동공을 갖는 스웨이징 앤빌을 포함하는 패스닝 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일반적인 목적은 신규한 투피스 스웨이지형 패스너를 포함하는 독특한 패스닝 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련하여 기술된 이하의 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 더욱 명백해질 것이다.
이하에서, 다양한 부품에 대해 참조 번호가 부여되며, 본 발명의 한 형태의 일정 범위에 속하는 다양한 크기의 패스너 및 동일한 등급의 종래의 패스너에 걸쳐서 이러한 부품들에 대한 일반적이고 평균적인 값들의 리스트를 '일반값의 표'에나타내었다.
도 1 내지 도 4를 살펴보면, 패스너(10)가 도시되어 있는데, 이 패스너는 핀 부재(12)와 튜브형 칼라(14)를 포함한다. 핀부재(12)는 서로 체결될 한 쌍의 공작물(18, 20)의 정렬되어 있는 개구 또는 구멍(16, 17)을 통해 연장되어 있는 긴 섕크(15)를 구비한다. 확대된 돌출 헤드(22)는 섕크(15)의 한쪽 단부에서 공작물(18)의 배면측 표면(23)에 맞물려 있다. 섕크(15)는 헤드(22)에 인접한 직선형의 매끄러운 원통형 섕크부(24)를 가지는데, 섕크부는 정렬되어 있는 구멍(16, 17) 속에 헐거운 끼워맞춤으로 수용되도록 되어 있다. 그러나, 어떤 구성에서는, 직선형 섕크부(24)는 구멍(16, 17)과 기밀한 억지 끼워맞춤 또는 원하는 정도의 억지 끼워맞춤을 제공하도록 하는 크기로 될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 직선형 섕크부(24) 다음에는, 원주방향으로 연장되어 있는 복수의 환형 체결 홈(26)을 구비하는 체결 섕크부(25)가 있다. 체결부(25)는 직선형 섕크부(24)와 체결 섕크부(25)를 매끄럽게 연결시키는 환형 전이부(28)를 포함한다.
당김 섕크부(41)는 직선형 환형 랜드(42)와 그 다음에 위치된 복수의 환형 당김 홈(44)을 포함한다. 체결부(25)와 당김부(41)의 환형 랜드(42) 사이에는 작은 뿌리 직경(Db)을 가지는 파단네크 홈(40)이 위치하고 있어서, 핀 섕크(15)의 가장 약한 부분이 된다(도 4 참조). 환형 랜드(42)는 파단네크 홈(40)을 압연할 때 제거된 금속의 결과로서 형성된다. 랜드(42)와 당김 홈(44)을 포함하는 당김부(41)는 체결부(25)의 체결 홈(26) 크레스트(71)의 직경(Du)에 비해서 작은 크레스트 직경(Dp)을 갖는데, 이 직경(Du)은 직선형 섕크부(24)의 직경과도 동일하다. 도 4및 도 4a를 참조하라. 그러나, 구멍(16, 17)과 기밀한 억지 끼워맞춤 또는 약간 억지 끼워맞춤되는 경우에, 체결 홈(26)의 크레스트(71)는 직선형 섕크부(24)의 직경보다 작은 직경(Du)을 갖게 된다. 당김 홈(44)은 패스너(10)를 설치하도록 작동 가능한 설치 공구(48)에 의해 파지되게 되어 있다. 공구(48)는 대체로 당업자에게 공지된 방법으로 구성될 수 있으며, 따라서 설명의 간단화를 위해 일부만을 도시하였다. 간단하게 말하자면, 공구(48)는 당김 섕크부(41)의 당김 홈(44)을 파지하도록 되어 있는 원주방향으로 이격된 복수의 조(50; jaw)를 구비한 노우즈(nose) 조립체(45)를 갖는다. 조(50)는, 스웨이징 동공(57)을 구비하는 스웨이징 앤빌부(56)에서 한쪽 단부가 종단된 앤빌 하우징(54) 내에 활주 가능하게 지지된 튜브형 콜릿 조립체(52) 내에 위치된다. 조(50)는 부분적으로 도시된 조 종절(從節) 조립체(46)에 의해 반경방향으로 기밀한 위치로 원추형 트랙(53)에서 축방향으로 전방으로 수직하게 탄성적으로 힘을 받는다. 알 수 있듯이, 구성되어 있는 바와 같은 스웨이징 동공(57)은 칼라(14)와 조합하여 낮은 하중에서 스웨이징 작용을 향상시킨다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 칼라(14)는 플랜지형이며, 원통형 섕크(61) 및, 관통공(65)을 구비한 직경이 확대되어 있는 플랜지(59)를 포함한다. 칼라 섕크(61)는 대체로 균일한 벽두께(t)를 갖는 대체로 균일한 원통형 구조로 되어 있으며, 후술하는 홀드오프 기능을 제공하는 대체로 두께가 t인 반경방향 외향으로 넓어지는 플레어 섕크부(67)에서 그 외측 단부가 종단된 직선형 섕크부(69)를 구비한다. 본 발명의 한 형태에서, 플레어 섕크부(67)는 축(Xa)에 대한 플레어각이, 내경에서 Ad였고, 외경에서 Ad'였는데 Ad'는 Ad보다 작은 값이었다. 또한, 직선형 섕크부(69)의 영역에서의 관통공(65)은 플렌지(59)를 통해 연장되어 있는 확장된 접시형 구멍부(55)에서 종단된 대체로 균일한 직경(ID)을 갖는 직선형 구멍부(49)를 갖는다. 각도(Ad, Ad')의 크기는, 체결 홈(26)의 크레스트(71) 중에서 대면하고 있는 크레스트로부터 플레어 섕크부(67)의 외측 단부 사이에 소정의 틈새 또는 공간과, 스웨이징 동공(57)의 아치형 단부(68)의 외측 도입단과 접촉하는 소정 지점을 제공하고, 이에 의해 플레어 섕크부(67)의 원하는 압축 강도를 제공하고 또 이에 의해 체결 홈(26) 속으로 초기 스웨이징 또는 스너빙되어 원하는 크기의 홀드오프를 제공하도록 선택된다. '일반값의 표'를 참조하라.
플랜지형 칼라(14)는 핀 섕크(15)에 걸쳐서 위치되도록 되어 있으며, 서로에 대해 당겨지는 공작물(18, 20)과 함께, 체결 홈(26) 중에서 대면하고 있는 홈과 반경방향으로 정렬되어 있는 칼라 섕크(61)를 갖게 된다. 도 1 및 도 2를 참조하라. 동시에, 플랜지(59)는 공작물(20)의 외측 표면과 맞물려 있게 된다. 접시형 구멍부(55)에 의해서 핀 섕크(15) 상에 칼라(14)를 조립하는 것이 용이해진다. 이는, 후술하는 방법으로 후술하는 목적을 위해서, 칼라 직선형 구멍부(49)와 체결 홈 크레스트(71) 사이에 제공되는 기밀한 간극을 고려할 때 특히 유용하다.
공작물(18, 20)은 패스너(10)의 수직방향 파지를 정의하는 결합 두께(t1)를 갖는다. 그러나, 패스너(10)는, t1보다 작은 최소 총두께 내지 t1보다 큰 최대 총두께를 가지는 공작물로부터 변화하는 예정된 파지 범위에 걸쳐서 사용될 수 있다.
공구(48)의 작동시, 파지, 당김 홈(44)과 조(50)의 인장 결합 및, 칼라섕크(61)의 외측 단부에서 플레어 섕크부(67)와 스웨이징 앤빌부(56)의 압축 결합에 의해서, 핀(12)과 칼라(14) 사이에 상대적인 축방향 힘이 가해진다. 스웨이징 동공(57)의 아치형 단부(68)를 따라 플레어 칼라 섕크부(67)는 체결 홈(26) 속으로의 스웨이징 또는 스너빙 시작하고, 이로부터 예정된 크기의 저항 또는 홀드오프를 제공하며, 이에 의해 공작물(18, 20)은 미리 정해진 클램프 부하 하에서 서로에게 당겨지기 시작하게 된다. 홀드오프의 크기는 도 7에 도시한 바와 같은 종래의 스웨이지형 패스너와 본질적으로 동일하며, 이에 의해 공작물 사이의 틈새를 폐쇄하기 위한 초기 홀드오프 부하는 대체로 동일하게 된다. 상대적인 축방향 힘이 증가되면, 아치형 단부(68)를 포함하는 스웨이징 동공(57)은 축방향으로 이동되어 플레어 섕크부(67)를 반경방향으로 압축하게 되고, 이어서 칼라(14)의 섕크(61)와 반경방향으로 과도하게 맞물리게 되어, 칼라 섕크(61)는 핀(12)의 체결 홈(26) 속으로 반경방향 내측으로 스웨이징되어 들어간다. 스웨이징이 완료되고 증가된 상대적인 축방향 힘 또는 인장 부하가 인가되면, 핀 섕크(15)는 도 2에 도시한 바와 같이 파단네크 홈(40)에서 절단된다. 이어서, 공구(48)가 더욱 작동할 때, 칼라 배출기 부재(58)가 축방향 전방으로 추진되어 스웨이징 완료된 칼라(14)의 칼라 섕크(61)의 외측 단부와 맞물리게 되고, 칼라를 스웨이징 앤빌부(56)의 스웨이징 동공(57)으로부터 배출시키고, 따라서 당김부(41)가 제거된 채로 설치를 완료한다. 도 3을 참조하라.
스웨이징 동공(57)의 구성은 원하는 홀드오프를 제공하는 것을 보조하면서 스웨이징 도중에 칼라 섕크(61)의 재료가 반경방향 내측으로 균일하게 흐르는 것을촉진한다. 따라서, 스웨이징 동공(57)은, 플레어 칼라 섕크부(67)의 반경방향 외측 단부 표면과의 본질적으로 원주방향 선접촉을 초기에 제공하도록 반경방향으로 외향으로 굽은 아치형 외측 도입단(68)에서 종단된 실질적으로 균일한 직경을 가지는 축방향 직선형 스웨이징 구멍부(70)를 갖는다. 도 4를 참조하라. 플레어 섕크부(67)는 반경방향으로 외향으로 연장되어 아치형 단부(68)의 곡선에 맞물리게 되고, 이에 의해 최소 도입 거리(dd)를 제공하는 것을 보조하면서 동시에 원하는 크기의 홀드오프를 촉진하게 된다. 본 발명의 한 형태에서, 플레어 섕크부(67)의 접촉선은 상대적으로 작은 각도(Ac)를 이루는 아치형 단부(68) 상의 지점에 있었다. 도 4를 참조하라. 접촉각(Ac)은 접촉점에서 단부(68)의 동공 아치에 접하는 접선과, 칼라 섕크(61)의 직선형 섕크부(69)에 평행하고 축방향 직선형 스웨이징 구멍부(70)에 평행한 직선 사이의 각으로 이루어진다. 따라서, 이 선은 패스너(10)의 중심축(Xa)에도 평행하다. 이미 설명한 바와 같이, 접촉각(Ac) 및 칼라 플레어각(Ad, Ad')은 원하는 홀드오프를 제공하는 것을 보조하도록 선택된다. 동시에, 접촉점으로부터, 완성된 스웨이징이 일어나는 곳인 직선형 구멍부(70)의 표면에 이르는 반경방향 거리(Cc)는, 소정의 충분히 높은 홀드오프를 제공하여 체결 홈(26) 속으로의 초기 스웨이징에 의해 플레어 섕크부(67)의 시기 상조의 스너빙을 방지하도록 선택되었다. 원하는 홀드오프에 의해서, 공작물(18, 20)은 서로를 향해 당겨져서 그 사이에 존재하는 틈새를 제거하게 되고 스웨이징의 시작 전에 원하는 정도로 이들을 서로 체결하게 된다. 이러한 점에서, 플레어 칼라부(67)의 내측 표면의 외측 단부로부터 체결 홈(26) 크레스트(71)에 이르는 반경방향 거리(Bc)는,홀드오프를 촉진하면서 원하는 상대적인 축방향 부하에서 초기 스웨이징 또는 스너빙을 허용하도록 선택되었다. '일반값의 표'를 참조하라. 그러나, 동시에 상대적으로 낮은 축방향 부하에서 완전 스웨이징이 일어나게 된다.
이러한 점에서, 플레어 칼라 섕크부(67)의 플레어각(Ad)은 종래의 플레어 칼라 섕크부 상에서의 플레어각보다 다소 크다. 이는 충분한 반경방향 틈새 거리(Bc) 및 압축 강도를 제공하여, 칼라 구멍(65)과 핀 크레스트(71) 사이의 최소 틈새(Rc) 및 최소 칼라벽 두께(t)를 고려하여 초기 스웨이징 또는 스너빙으로부터 원하는 홀드오프를 제공하게 된다. 이점은, 칼라가 Rc보다 큰 틈새 및 충분히 큰 벽두께를 갖고 플레어 칼라 섕크부를 갖지 않도록 되어 있는 미국 특허 제5,090,852호의 패스너와 실질적으로 상반된다. 동시에, 플레어 섕크부(67)의 반경방향 외측 표면에서 각도(Ad')는 아치형 단부(68)와의 원하는 접촉점을 제공하도록 선택되어 홀드오프의 원하는 크기를 제공하는 것을 돕는다.
앤빌 동공(57)에는 실질적으로 균일한 최소 스웨이징 직경(Da)을 갖는 직선형 스웨이징 구멍부(70)가 제공된다. 본 발명에서, 스웨이징 동공(57)의 직선형 구멍부(70)는 칼라 섕크(61)의 스웨이징 완료된 길이의 충분한 부분에 걸쳐 칼라 섕크(61)와 과도하게 맞물리도록 충분한 축방향 길이를 갖는다. 이렇게, 스웨이징 동공(57) 후방의 칼라 섕크(61)의 반경방향 내측으로 스웨이징된 부분이 탄성 복귀하는 현상은 최소화된다. 동시에, 스웨이징 동안에 칼라 재료의 전방으로 축방향 돌출이 촉진되어 이러한 돌출에 의해 증가되는 최종 클램프 부하를 얻는다. 노우즈 조립체(45) 및 스웨이징 동공(57)의 전체 구성은, 상기 미국 특허 제5,090,852호에도시된 유형의 패스너를 설치하기 위해 종래에 사용되었던 것과 실질적으로 동일한 것일 수 있다.
언급한 바와 같이, 칼라 섕크(61)를 스웨이징하는 데 소요되는 상대적인 축방향 부하는 균일한 직경의 직선형 칼라 구멍부(49)와 체결 홈(26)의 크레스트(71) 사이의 간극(Rc)을 감소시킴으로써 최소화된다.
본 발명에 있어서, 이 축방향 간극(Rc)은 도 7에 도시한 유형의 종래의 체결 볼트의 경우에 비해서 약 절반으로 반경방향으로 현저하게 감소된다. 이러한 점에서, 아치형 단부(68)와 조합되어 있는 플레어 칼라부(67)에 의해 제공되는 홀드오프는, 직선형 칼라 구멍부(49)와 체결 홈 크레스트(71) 사이의 최소 간극(Rc) 및 직선형 칼라 섕크부(69)의 최소 벽두께(t)의 관점에서, 훨씬 더 중요하다. 그러나, 최소 내경(ID)에 의해 제공되는 기밀한 반경방향 간극 때문에, 외경(Dc)은 원하는 체적을 제공하는 데에 필요한 두께(t)를 위해 감소될 수 있다. 도 5를 참조하라. 따라서, 내경(ID)과 외경(Dc)은 칼라 섕크(61)의 원하는 벽두께(t)를 제공하도록 선택되어, 스웨이징을 위한 칼라 재료의 필요한 체적이 얻어지고, 후술하는 체결 홈 충전의 원하는 양이 얻어지면서 스웨이징 부하에 있어서 원하는 감소를 제공한다. '일반값의 표'를 참조하라.
도 4a에 가장 잘 도시되어 있듯이, 체결 홈(26)의 뿌리(62)는 넓은 구조로 되어 있고 기밀하게 대략적으로 유선형인 뿌리 구조로 되어 있다. 본 발명의 한 형태에서, 이 구조는 상기 미국 특허 제5,090,852호에서 설명한 바와 대체로 같은 유형의 것이며, 상업적인 패스너의 형태로 사용되는 것과 본질적으로 같은 유형이다.그러나, 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 다른 형태에서, 체결 홈의 뿌리 및 숄더는 후술하는 몇가지 목적을 위해서 다소 변형되어 있다. 환형 숄더(60)에 의해 분리되어 있는 뿌리(62)는 뿌리(62)의 베이스에서 뿌리부(72)에 의해 형성되는 것으로 고려될 수 있으며, 뿌리부는 한쪽 단부에서 도입 전이부 또는 플랭크부(64)쪽에, 반대쪽 단부에서 후미 전이부 또는 플랭크부(66)쪽에 연결되어 있다. 전이부(64, 66)는 둥글게 처리된 연결부에 의해 뿌리부(72)와 만난다. 유선형에 근접하도록 하기 위해서, 뿌리(72)는 대체로 타원형이다. 그러나, 이해할 수 있듯이, 칼라(14)의 재료는 뿌리부(72)와 완전하게 압축 결합되도록 스웨이징되지 않으므로, 타원형 이외의 것이 사용될 수도 있다. 그러나, 스웨이징된 칼라 재료에 의한 결합 영역에서 유선형 부분은 낮은 스웨이징 부하에서 스웨이징된 재료의 유동을 촉진시키기 위해 중요하다.
이에 추가하여, 체결 홈(26)은 아래와 같이 더욱 한정된다.
1. P는 연속된 체결 홈(26) 사이의 피치.
2. h는 뿌리(62)의 깊이(또는 나사 핀에 대한 나사 깊이).
3. Dr은 인장 부하가 가해지는 뿌리(62)의(또는 나사 핀에 대한 나사의) 유효 뿌리 직경.
4. Du는 핀 숄더(60)의 크레스트(71)의 크레스트 직경(또는 나사 핀의 크레스트에 의해 형성되는 직경).
본 발명의 한 형태에 있어서, 후미 전이부 또는 플랭크부(66)는 핀(12)의 축(Xa)을 가로지르는 평면에 대해 가파른 각(At)을 이루도록 제공되었고, 한편 도입 전이부 또는 플랭크부(64)는 그보다 큰 각(Al)을 이루도록 제공되었다. 도입 전이부(64)의 각도(Al)는 스웨이징시 칼라(14)의 재료의 흐름을 촉진하며, 한편 후미부(66)의 더욱 가파른 각도(At)는 스웨이징된 칼라 재료를 수납하는 보강벽 효과를 제공한다. 보강벽 효과는 스웨이징 동안에 칼라가 돌출 또는 신장하는 대신에 공작물(18, 20)에 클램프 부하로 가해지도록 하는 것을 도와주며, 또한 설치된 패스너(10) 상에 가해지는 인장 부하에 저항하는 것을 도와준다. '일반값의 표'를 참조하라.
스웨이징 동안에 칼라(14)의 재료의 흐름을 촉진하기 위해서, 숄더(60)의 크레스트(71)와 도입 전이부(64) 사이에 아치형 전이부(63)가 제공된다. 또한, 숄더(60)의 크레스트(71)와 후미 전이부(66) 사이에 곡률 반경(R1)부가 제공된다. 아치형 부분(63)과 곡률 반경(R1)부는 스웨이징을 위해 스웨이징 동공(57)에 의해 칼라(14)에 가해져야 하는 반경방향 압축력이 감소되도록 하며, 따라서 스웨이징 동안에 칼라(14)에 반경방향으로 과도하게 맞물리도록 스웨이징 동공(57)을 축방향으로 이동시키는 데에 요구되는 상대적인 축방향 힘의 감소를 촉진한다. 이것은 상기 미국 특허 제5,090,852호에 따라 제조된 패스너와 함께 사용되는 것과 대체로 동일한 외형이다.
본 발명의 패스너 구조에 대해 살펴보면, 각각의 뿌리(62)의 깊이(h)는 깊이(h)에 대한 핀(12)의 체결 홈(26) 크레스트의 크레스트(71) 직경 또는 대직경(Du)의 비가 최소가 되도록 선택될 수 있다. 이러한 점에서, 홈 깊이(h)의 중요한 기준 중 하나는, 스웨이징 후에 칼라(14)의 재료를 수용하고 유지하기 위해실제적인 문제로서 충분히 깊으며, 한편 뿌리부(72)는 스웨이징된 칼라 재료와 부분적으로 간극이 있는 관계에 있다는 점이다. 본 발명의 한 형태에서, 약 0.03 x Du 내지 0.033 x Du의 깊이(h)가 적당하였다. 이러한 홈을 사용하면, 뿌리 직경 또는 소직경(Dr)은 주어진 크레스트 직경(Du)을 갖는 핀에 대해서 최대화될 것이다. '일반값의 표'를 참조하라. 이것은, 최대화될 때 크레스트 직경(Du)보다 약간만 작은 뿌리 직경(Dr)을 가로질러 핀(12)의 인장 파괴가 발생하게 되므로, 주어진 재료의 핀(12)이 얻을 수 있는 거의 최대의 인장 강도를 갖게 되도록 한다. 연장되어 있는 폭을 갖는 최대 뿌리 직경(Dr)은 원하는 피로 수명을 또한 제공하게 된다. 동시에, 뿌리부(72)에서 유선형 또는 타원형인 넓은 뿌리(62)는 응력 집중을 감소시키게 되고, 피로 수명에 더욱 도움을 준다.
칼라(14)에는 체결 홈(26) 속으로 스웨이징될 때 뿌리(62)를 채우는 데 요구되는 것보다 작은 체적이 제공된다. 따라서, 이 구조는 역시 상기 미국 특허 제5,090,852호의 패스너와 실질적으로 상이한 것이다. 여기에서, 스웨이징된 칼라(14)는 뿌리(62)를 과도하게 채우거나 완전하게 충전시키지 않으며, 한가지 실시예에서, 뿌리(62)의 충전 퍼센티지는 깊이(h)의 약 95 % 이하, 바람직하게는 약 70 % 내지 90 %가 채워지는 범위에 있었다. 이러한 점에서, 70 %보다 상당히 낮은 충전 퍼센티지는 원하는 높은 예부하(preload)를 제공하지 못하며, 한편 90 %보다 상당히 높은 충전 퍼센티지는 설치 부하가 과도하게 높아지게 할 수 있고, 그 결과 조기 파괴를 방지하기 위해 더 크고 더 강한 파단네크 홈(40)을 요구할 수 있고, (또는) 더욱 크고 무거운 설치 공구를 필요로 할 수 있다. 홈이 넓은 구조를 사용하는 경우에, 적어도 피치 직경에 이르는 충전이 바람직하다고 생각된다. 피치 직경은 체결 홈(26)을 압연하기 전에 압연 핀 블랭크의 직경으로서 규정될 수 있다.
한가지 실시예에서, 스웨이징될 칼라 섕크(61)의 부분은 스웨이징 외피 내에서 홈(26)을 부분적으로 채우기 위해 요구되는 것보다 큰 예비 스웨이징된 체적을 갖도록 선택되었다. 스웨이징 외피는 앤빌 부분(56)의 스웨이징 동공(57)의 직선부(70)의 최소 직경(Da)에 의해 규정될 수 있고, 원통형 영역은 핀(12)의 체결 홈(26)의 대면하는 부분에 의해 규정된다. 이러한 점에서, 스웨이징 외피의 체적은 피치 직경 또는 체결 홈(26)의 압연 전의 핀 블랭크의 직경과 스웨이징 동공(57)의 직선부(70) 사이의 체적이 되는 것으로 고려될 수 있다. 그러나, 스웨이징 동안에, 칼라 섕크(61)의 재료의 일부는 축방향 돌출 및 신장 배출되고, 이리 하여 공작물(18, 20) 상에 가해지는 최종 클램프 부하의 크기가 향상되고, 동시에 체결 홈(26)은 완전하게 채워지지 않게 된다. 결과적으로, 칼라 섕크(61)의 재료는 스웨이징 동안에 체결 홈 뿌리(62)의 뿌리부(72)에 완전하게 맞물려 압축되지 않고, 이에 의해 칼라 섕크(61)는 실질적으로 낮은 상대적인 축방향 부하에서 스웨이징될 수 있다. 이것은, 퍼센티지 초과 체적이 실질적으로 더 크고 칼라 재료가 체결 홈의 뿌리에 대해 완전하게 맞물려 압축되도록 되어 있는 미국 특허 제5,090,852호 및 미국 특허 제4,472,096호의 패스너와는 상반된다. 한편, 도 7 및 도 7a의 종래의 패스너의 경우에, 칼라(114)의 예비 스웨이징 체적은 스웨이징 외피에서의 체적보다 크지만, 칼라 재료는 뿌리에 대해 압축되지 않는다.
핀(12)은 인장시의 파쇄 또는 과도한 항복 또는 압축 스웨이징 부하로부터의네킹다운에 저항하기 위해서 칼라(14)의 경도에 비해 충분히 단단한 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 한 형태에 있어서, 등급 5의 유형의 패스너에 대해서, 예를 들어 핀(12)은 AISI 1038강 또는 AISI 1541강 또는 약 Rc24 내지 약 Rc35의 경도를 가지고 적어도 약 120 KSI의 극한 인장 강도를 가지는 동일한 등급의 기타 필적하는 재료로 제조될 수 있다. 칼라(14)는 약 Rb65 내지 약 Rb85 및 적어도 약 60 KSI의 극한 인장 강도가 되도록 열처리된 AISI 1010 탄소강으로 제조될 수 있다. 따라서, 핀(12)은 실질적으로 항복되는 일이 없이 칼라(14)에 가해지는 스웨이징 부하와 원하는 높은 인장 예부하를 모두 감당할 정도로 충분한 경도를 갖는다. 또한, 칼라(14)는 수용성 폴리에틸렌 왁스 또는 세틸 알콜과 같은 종래의 윤활제로 피복될 수 있다. 칼라(14)는 아연 플레이팅될 수도 있다. 이는 스웨이징 부하를 원하는 낮은 수준으로 유지하는 것을 도와주며, 또한 스웨이징 동공(57)의 마모를 최소화한다.
따라서, 칼라(14)의 섕크(61)에는 충분한 벽두께(t)가 제공되고, 따라서 충분한 칼라 재료가 신장시 축방향으로 이동하게 되는 것을 보장하기 위한 충분한 체적이 제공된다. 동시에, 스웨이징된 칼라는 충분한 벽두께를 갖게 되고, 따라서 스웨이징 동안에 형성된 칼라 숄더와 핀 숄더(60)가 접합부에 가해지는 설계 인장 부하에 도달될 때 충분히 완전 결합 상태로 유지되도록 하는 충분한 강도를 갖게 되는 것이 바람직하다. 이러한 점에서, 칼라 섕크(61)의 요구되는 벽두께(t)는 보다 큰 직경의 패스너에 대해 증가하게 되고 보다 작은 직경의 패스너에 대해 감소하게 된다. '일반값의 표'를 참조하라.
언급한 바와 같이, 본 발명의 스웨이지형 패스너는 도 7에 도시한 종래의 스웨이지형 패스너의 적용 분야와 같은 적용 분야에 주로 사용되도록 의도된 것이다. 도 7의 설명에서, 도 1 내지 도 4의 실시예에서의 구성 요소와 전체적으로 또는 부분적으로 유사한 구성 요소들에는 동일한 참조 번호에 100을 더하여 표시하였고, 달리 설명되지 않으면 대체로 동일한 구성을 갖는 것이다.
도 7을 보면, 패스너(110)는 핀 부재(112)와 튜브형 칼라(114)를 포함하며, 중심축(Xa')을 갖는다. 핀 부재(112)는 서로 고정될 공작물(118, 120)의 개구(116, 117)를 통해 연장되어 있는 긴 섕크(115)를 구비한다. 섕크(115)의 한쪽 단부에서 돌출되어 있는 헤드(122)는 공작물(118)의 배면측 표면(123)에 맞물려 있다. 섕크(115)는 정렬되어 있는 구멍(116, 117) 내에 위치되어 있는 매끄러운 원통형 섕크부(124)를 구비한다. 직선형 섕크부(124)에 인접한 곳에, 복수의 환형 체결 홈(126)이 있는 체결 섕크부(125)가 있다. 환형 전이부(128)는 체결 섕크부(125)와 직선형 섕크부(124)를 연결한다.
당김 섕크부(141)는 직선형 환형 랜드(142) 및 그 다음에 위치한 복수의 환형 당김 홈(144)을 포함한다. 체결부(125)의 환형 랜드(142)와 당김부(141) 사이에는 직경이 Db'인 파단네크 홈(140)이 위치되어 있다. 랜드(142) 및 당김 홈(144)을 포함하는 당김부(141)는, 직선형 섕크부(124)의 직경과 대략적으로 동일한 체결 홈(126)의 크레스트(171) 직경(Du')에 비해서 약간 작은 크레스트 직경(Dp')을 갖는다. 당김 홈(144)은 앞서 설명한 공구(48)의 구조와 대체로 유사한 구조를 가질 수 있는 공구(148)에 의해 파지되도록 되어 있다. 그러나, 패스너(110)를 설치하는데에 요구되는 보다 높은 스웨이징 부하 때문에, 공구(148)는 공구(48)에 비해 더 크고 더 무겁게 된다. 이러한 점에서, 스웨이징 앤빌 부분(156)의 직선형 동공부(170)의 직경(Da')은 스웨이징 구멍부(70)의 직경(Da)보다 작다.
칼라(114)는 관통공(165)을 구비하며, 확대된 베어링 플랜지(159)에서 한쪽 단부가 종단된 원통형 섕크(161)를 포함한다. 칼라 섕크(161)는 대체로 균일한 벽두께(t')를 갖는 대체로 균일한 원통형 구조를 갖는 직선형 섕크부(169)를 구비한다. 섕크부(169)는, 아치형으로 반경방향 내향으로 연장되어 있고 감소된 벽두께(t")로 점차 줄어들게 되어 있는 외측 표면을 갖는 외측 섕크부(167)에서 외측 단부가 종단되어 있다. 따라서, 그 외측 표면에서 아치형 섕크부(167)의 테이퍼각은, 섕크부(67)의 각(Ad)과 대비하여 음(陰)이 되는 각(Ad')에 있게 된다. 따라서, 구멍부(149)의 반경방향 내측 표면은 여기에서 테이퍼형이 아니므로, 각도(Ad')는 0이 되고 따라서 도면에 도시하지 않았다. 또한, 관통공(165)은 직선형 섕크부(169) 및 외측의 아치형 섕크부(167)를 통해서 연장되어 있는 대체로 균일한 직경(ID')을 갖는 직선형 구멍부(149)를 구비한다. 직선형 구멍부(149)는 플랜지(159)에서 확대된 접시형 구멍부(155)에서 내측 단부가 종단되어 있다.
여기에서, 당김 홈(144)과 조(150)의 맞물림 및, 스웨이징 동공(157)의 실질적으로 직선형인 테이퍼진 외측 도입단(168)과 칼라 섕크(161)의 외측 섕크부(167)의 아치형 반경방향 내향 돌출 표면의 맞물림에 의해서, 설치를 위한 상대적인 축방향 힘이 핀(112)과 칼라(114) 사이에 가해진다. 스웨이징 동공(157)의 테이퍼진 단부(168)와 칼라 섕크부(167)의 반경방향 외측 아치형 표면으로 인해서, 도입 거리(dd')는 패스너(10)의 플레어 섕크부(67)의 도입 거리(dd)가 최소화된 것과 상반되게 연장되어 있다. 그러나, 여기에서, 체결 홈(126) 속으로의 스웨이징 또는 스너빙이 시작되는 것으로부터 예정된 크기의 저항 또는 홀드오프는 칼라 섕크부(69)의 외경(Dc)과 실질적으로 동일한 외경(Dc')을 갖는 더 큰 내경(ID') 및 보다 큰 간극 거리(Rc')에 의해 영향을 받는다. 그러나, 홀드오프의 크기는 보다 작은 내경(ID) 및 보다 작은 간극 거리(Rc)를 갖는 패스너(10)의 경우와 실질적으로 동일하다. 그러나, 칼라 섕크(161)의 벽두께(t')는 칼라 섕크(61)의 벽두께(t)에 비해 작다. '일반값의 표'를 참조하라.
따라서, 언급한 바와 같이, 칼라 섕크(161)를 스웨이징하는 데 필요한 상대적인 축방향 부하는 부분적으로 보다 큰 내경(ID') 및 체결 홈(126)의 크레스트(171)와 균일한 직경을 갖는 직선형 구멍부(149) 사이의 보다 큰 틈새(Rc') 때문에 실질적으로 보다 크다. 따라서, 도 7에 도시한 패스너(110) 유형의 종래의 전형적인 1.59 cm(5/8 인치) 체결 볼트에서, 칼라 구멍(165)의 직선형 구멍부(149)와 체결 홈 크레스트(171) 사이의 반경방향 틈새(Rc')는 그 양측에서 반경방향으로 약 0.053 cm(0.021 인치) 또는 직경방향으로 총 약 0.106 cm(0.042 인치)이다. 본 발명의 패스너(10)에서, 반경방향 틈새(Rc)는 반경방향으로 약 0.028 cm(0.011 인치) 또는 직경방향 총 약 0.056 cm(0.022 인치)로 상당히 감소되어 있다. 원하는 스웨이징 및 체결 홈 충전을 위해 필요한 체적의 칼라 재료를 제공하는 데 필요한, 보다 큰 틈새(Rc')와 내경(ID') 및 두께(t)보다 작은 두께(t')의 관점에서, 칼라 섕크(161)의 스웨이징을 위해 요구되는 상대적인 축방향 힘은칼라 섕크(61)의 경우보다 실질적으로 크다. 또한, 스웨이징 동공(157)의 앤빌 협폭부의 직경(Da')은 체결 홈(126)의 적당한 충전을 제공하기 위해 보다 얇은 벽으로 된 칼라 섕크(161)를 스웨이징하기 위해서 스웨이징 동공(57)의 직경(Da)보다 작다. 이 때문에, 칼라 섕크(161)를 올바르게 스웨이징하기 위해 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하의 크기는 상당하게 높아질 필요가 있다. 또한, 체결 홈(126)의 구조, 뿌리(162)의 폭 및 스웨이징시 맞물리는 크레스트(171)의 개수도 역시 보다 높은 스웨이징 부하를 야기하는 변수에 해당한다. '일반값의 표'를 참조하라.
도 7a에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 체결 홈(126)은 대체로 변형된 사인파형 윤곽을 갖는다. 여기에서, 환형 숄더(160)에 의해 분리되어 있는 뿌리(162)는 뿌리(162)의 베이스에서 대체로 균일한 반경(R4)을 갖는 아치형 뿌리부(172)에 의해 한정되는 것으로 고려될 수 있으며, 이 뿌리부는 도입 전이부(164)로 이어지고, 또 대체로 직선형인 후미 전이부(166)로 이어진다. 뿌리 곡률 반경(R4)은 크레스트(171)의 곡률 반경(R5)보다 크다. 그러나, 숄더(160)의 폭은 피치 직경을 따라 뿌리(162)의 폭과 대체로 동일하고, 피치(P')는 패스너(10)의 핀(12)에 대한 피치(P)보다 실질적으로 작다. 또한, 뿌리부(172)에서의 곡률 반경(R4)은 뿌리부(172)보다 실질적으로 넓은 뿌리부(72)를 갖는 패스너(10)의 뿌리부(72)의 경우보다 실질적으로 작다. 이것은, 소정의 길이의 칼라 섕크(61, 161)에 대해서, 칼라 섕크(61)는 크레스트(171) 및 스웨이징시 칼라 섕크(161)에 맞물리게 되는 얻어진 크레스트 영역에 비해서, 실질적으로 더 적은 크레스트(71) 및더 작은 크레스트 면적에 맞물리게 됨을 의미한다. 동시에, 뿌리부(72)의 보다 큰 폭은 칼라 섕크(61)의 재료가 보다 쉽게 배출되고 전후방으로의 압출시 유동을 촉진하여 원하는 크기의 클램프 부하를 얻는 것을 도와준다. 이것은 또한, 패스너(110)에 비해서 패스너(10)에 대해 요구되는 스웨이징 부하의 크기를 감소시킨다.
일반적으로, 크레스트 직경 Du'에 대한 h'의 비 h'/Du' x 102가 약 3.6 %인 것이 사용되었다. 또한, 체결 홈(126)은 완전하게 채워지지 않으며, 일반적으로 홈 깊이(h')의 약 40 % 내지 60 % 정도가 채워진다. 이것은, h/Du x 102의 비가 약 3.2 %인 체결 홈(26)을 가지며, 체결 홈(26)은 홈 깊이의 약 70 % 내지 90 % 정도가 채워지게 되어 있는 핀(12)과는 상이한 것이다. 그러나, 상이한 깊이 및 외형을 갖는 다른 형태의 넓은 체결 홈이 다른 충전 퍼센티지로 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
그 결과, 동일한 등급 또는 강도에 대해서 패스너(110)에 비해 패스너(10)에 대해 스웨이징 부하에 있어서 약 25 % 내지 약 40 %의 감소가 있다. 이러한 점에서, 패스너(10)에 의해 얻어지는 공작물(18, 20)에 가해지는 최종 클램프 부하는 스웨이징 부하의 약 160 %이며, 한편 패스너(110)에 대한 최종 클램프 부하는 스웨이징 부하의 약 130 %이다. 이에 의해서, 핀(12)의 파단네크 홈(40)의 직경(Db)은 핀(112)의 직경(Db')의 약 80 %로 감소될 수 있다. 이것은 또한, 당김부(141)의 직경(DP') 및 크기에 비해서 당김부(41)의 직경(DP) 및 크기가 전체적으로 감소하는것을 촉진한다. 그 결과, 파단네크 홈(140)의 경우에 비해서 파단네크 홈(40)의 파괴에 요구되는 최종 설치 부하는 실질적으로 감소하게 된다. 또한 이 때문에, 핀(112)의 당김부(141)의 중량에 비해서, 핀(12)의 당김부(41)의 중량이 약 40 % 감소하게 되고, 이에 의해 재료비가 절감된다.
결과적으로, 설치 공구(48)의 크기는 감소되어 공구(148)의 중량에 비해 약 40 % 정도 중량이 감소될 수 있다.
핀(112)은 또한, 압축 스웨이징 부하로부터 네크다운 또는 인장시의 분쇄 또는 과도 항복에 저항하도록, 칼라(114)의 경도에 비해 충분히 단단하도록 구성된다. 따라서, 종래의 패스너(110)의 한 형태에서, 등급 5 유형의 패스너에 대해서, 예를 들어 핀(112)은 AISI 1038강이나 AISI 1541강 또는, 적어도 약 120 KSI의 극한 인장 강도 및 Rc24 내지 Rc35의 경도를 갖는 동일한 등급에 대해 필적하는 다른 재료로 제조될 수 있다. 칼라(114)는 약 Rb60 내지 약 Rb75, 칼라(14)에 대해서 보다 낮은 경도 범위로 열처리되는 AISI 1010강으로 제조될 수 있다. 또한, 칼라(114)는 수용성 폴리에텔렌 왁스 또는 세틸 알콜과 같은 종래의 윤활제로 피복될 수 있다. 칼라(114)는 또한 아연 플레이팅될 수 있다.
따라서, 본 발명의 패스너는 앞서 언급한 종래의 스웨이지형 패스너 및 기타 스웨이지형 패스너에 완전히 상반되는 것이다. 이러한 점에서, 본 발명의 패스너에 대해서, 벽두께(t')보다 큰 벽두께(t)는, 언급한 바와 같이 원하는 퍼센티지의 홈 충전 및 압출을 제공하기 위해 필요한 체적의 재료를 가지면서도 최소값이 되도록 선택되었다. 이러한 점에서, 벽두께(t)는 미국 특허 제5,090,852호의 패스너의 경우보다 작다. 또한, 칼라 구멍(65) 및 원통형 섕크의 직경(ID)과 체결 홈(26) 숄더(60)의 크레스트(71) 직경(Du) 사이의 간극(Rc)은 최소화된다. 벽두께(t)를 선택하고 간극(Rc)을 최소화함으로써, 칼라(14)의 외경(Dc) 및 내경(ID)은 또한 감소되어 요구되는 스웨이징 부하의 크기가 감소 또는 최소화된다. 이렇게 벽두께(t)를 선택하여 체결 홈(26)의 과잉 충전을 방지하고 간극(Rc)을 최소화함으로써, 이에 의해, 칼라(14)의 섕크(61)에 과도하게 맞물려 스웨이징을 위해 반경방향 내향으로 압축하게 하도록 스웨이징 앤빌 동공(57)을 축방향으로 이동시키는 데에 요구되는 상대적인 축방향 힘의 크기를 최소화한다. 스웨이징 부하가 감소되게 하는 다른 변수는, 홈의 폭보다 실질적으로 작은 크레스트(71)의 폭을 갖는 증가된 피치의 보다 넓은 체결 홈(26)을 사용하여, 이에 의해 맞물리는 크레스트(71)의 개수와 칼라 재료의 맞물리는 양이 실질적으로 최소화되어 스웨이징 동안에 칼라 재료의 반경방향 내향으로의 유동을 촉진시키게 하는 데에 있다. 예를 들어, 본 발명의 한 형태에서, 동일한 길이의 칼라 섕크부(61, 161)에 대해 패스너(110)에 대한 핀(112)의 맞물린 크레스트(171)의 개수에 비해서 패스너(10)에 대해 핀(12)의 맞물린 크레스트(71)의 개수는 12로부터 7로 감소되었다. 이러한 점에서, 체결 홈(26)에 대해서, 크레스트의 아치형 부분이 플랭크에 대체로 교차하는 곳인 선을 따라 측정하였을 때, 크레스트 폭(Wc) 대 홈 폭(Wg)의 비는 약 26 %였고, 한편 체결 홈(126)의 경우에 크레스트 폭(Wc') 대 홈 폭(Wg')의 비는 약 40 %였다고 평가된다. 따라서, 크레스트 폭(Wc, Wc')이 동일한 경우에도 주어진 길이의 스웨이징된 칼라 섕크에 대한 크레스트 맞물림 양은 체결 홈(126)에 비해 체결 홈(26)에 대해 실질적으로 작다는 점을 이해할 수 있다. 이러한 점에서, 약 30 % 미만의 크레스트폭 대 홈 폭의 비가 바람직하고 더욱 바람직하게는 25 % 미만이다.
등급 5의 패스너에 대해 앞서 논의한 상대적 전단 강도를 갖는 철 재료로 된 핀(12) 및 칼라(14)에 대해서, 아래의 표에 나타낸 만족스러운 치수 관계가 발견되었고, 핀(112) 및 칼라(114)에 대해서 도 7의 종래의 등급 5의 패스너와 비교하여 나타내었다. 길이 치수는 센티미터(인치)로 나타내었고, 각도 치수는 도로 나타내었고, 부하, 인장력 등의 힘 값은 파운드로 나타내었다.
일반값의 표
패스너(10)본 발명등급 5-핀(12),칼라(14) 패스너(110)종래 기술등급 5-핀(112),칼라(114)
공칭 직경 1.27(1/2 인치) 1.59(5/8 인치) 1.91(3/4 인치) 1.27(1/2 인치) 1.59(5/8 인치) 1.91(3/4 인치)
일반값의 표
패스터(10)본 발명등급 5-핀(12),칼라(14) 패스너(110)종래 기술등급 5-핀(112),칼라(114)
핀(12) 핀(112)
핀 크레스트직경 Du,Du' 1.26(.497) 1.58(.622) 1.9(.747) 1.24(.490) 1.56(.613) 1.87(.738)
뿌리 깊이- h, h' .040(.016) .052(.0205) .061(.024) .046(.018) .056(.022) .066(.026)
파단네크직경Db, Db' .068(.268) .772(.304) .836(.329) .747(.294) .998(.393) 1.087(.428)
당김 홈 크레스트 직경- Dp, Dp' 1.039(.409) 1.201(.473) 1.446(.590) 1.201(.473) 1.272(.590) 1.806(.711)
피치 P, P' .193(.076) .231(.091) .246(.097) .122(.048) .14(.055) .157(.062)
Wc (Wc')/Wg (Wg') .26 .26 .26 .40 .40 .40
각도At, At' 20 20 20 30 30 30
각도Al, Al' 40 40 40 30 30 30
크레스트/cm (인치) 5.12(13) 4.33(11) 4.06(10.3) 8.27(21) 7.17(18.2) 6.3(16)
뿌리 직경Dr, Dr' 1.181(.465) 1.476(.581) 1.775(.699) 1.153(.454) 1.445(.569) 1.742(.686)
h/Du(Du')x102 3.2 3.3 3.2 3.7 3.6 3.5
칼라(14) 칼라(114)
칼라 예비스웨이징O.D. - Dc, Dc' 2.017(.794) 2.515(.990) 3.015(1.187) 2.027(.798) 2.504(.986) 3.005(1.183)
칼라 예비스웨이징ID, ID' 1.306(.514) 1.633(.643) 1.958(.771) 1.323(.521) 1.638(.654) 1.991(.784)
칼라 벽- t, t' .356(.140) .442(.174) .528(.208) .353(.139) .422(.166) .508(.200)
길이 섕크- LS, LS' 1.524(.600) 1.918(.755) 2.172(.885) 1.565(.616) 2.002(.788) 2.400(.945)
플레어각AD/Ad(AD'/Ad') 15°/5° 15°/5° 15°/5° 0°/-21° 0°/-15° 0°/-15°
간극Rc, Rc' .023(.009) .028(.011) .030(.012) .041(.016) .053(.021) .058(.023)
일반값의 표
패스너(10)본 발명등급 5-핀(12),칼라(14 ) 패스너(l10)종래 기술등급 5-핀(l12),칼라(l14)
퍼센트 간극2Rc(Rc')/Du(Du') x102 3.6 3.5 3.2 6.5 6.9 6.2
퍼센트 충전-스웨이징 90 90 90 60 60 60
패스너(l0)본 발명 패스너(1l0)종래 기술
공칭 직경 l.27(1/2인치) 1.59(5/8인치) 1.91(3/4인치) 1.27(1/2인치) l.59(5/8인치) 1.9l(3/4인치)
스웨이징 앤빌 부분(56) 스웨이징 앤빌 부분(l56)
간극Bc, Bc' .089(.035) .099(.039) .102(.040) .041(.016) .053(.021) .058(.023)
앤빌 입구 직경-Da,Da' 1.913(.753) 2.385(.939) 2,858(1.125) l.839(.724) 2.294(.903) 2.779(l.094)
각도 Ac,Ac' 21.5 21.4 22 14 14 14
Cc, Cc' 089(.035) .109(.043) .124(.049) N/A N/A N/A
dd,dd' .124(.049) .117(.046) .122(.048) .559(.220) .61(.240) .711(.280)
일반값 성능-패스너(l0) 성능-패스너(l10)
스너브 부하 3,000 6,000 9,000 3,000 7,000 11,000
스웨이징 부하 8,000 13,000 18,000 12,000 19,000 27,000
파단네크 부하 11,000 17,000 22,000 17,000 26,000 34,000
최종 체결력 15,000 23,000 35,000 15,000 23,000 35,000
최종 인장력 21,000 34,000 48,000 21,000 34,000 48,000
따라서, 공칭 직경이 1.27 cm(1/2 인치) 내지 1.91 cm(3/4 인치)인 패스너에 대해서, 핀(112)에 대해 당김 홈 크레스트 직경(Dp') 대 핀 크레스트 직경(Du')의 비는 약 96 %였고, 핀(12)에 대해 당김 홈 크레스트 직경(Dp) 대 핀 크레스트 직경(Du)의 비는 약 76 % 내지 약 82 %였다. 동시에, 파단네크 직경(Db') 대 핀 크레스트 직경(Du')의 비는 약 58 % 내지 약 64 %였고, 파단네크 직경(Db) 대 핀 크레스트 직경(Da)의 비는 약 44 % 내지 약 54 %였다. 그 결과, 종래의 핀(112)에 대한 당김부(141)에 비해서 핀(12)에 대한 당김부(41)가 실질적으로 작다. 직경(Du)의 약 70 % 내지 약 80 %인 직경(Dp) 및 직경(Du)의 약 40 % 내지 약 50 %인 직경(Db)을 갖는 홈 구조가 제공될 수 있다고 생각된다.
전술한 값들은 예로서 제시된 것이고, 패스너(10)에 대해서 다소 변화될 수 있다. 예를 들어 2Rc/Du라고 규정되는 퍼센트 간극은 약 1.0 % 내지 약 4.0 %에서 가변적이다. 공칭 직경이 1.27 cm(1/2 인치) 내지 1.91 cm(3/4 인치)인 핀(12)을 갖는 패스너(10)에 대해서, 전형적인 간극비는 약 2.5 % 내지 약 3.8 %가 될 것이다. 또한, 성능 값은 일반적이고 평균적인 값이며, 후술하는 다른 형태에 있어서와 같이 가변적이다. 상기 표는 공칭 직경이 1.27 cm(1/2 인치) 내지 1.91 cm(3/4 인치)인 패스너에 대해 값을 제시하고 있지만, 본 발명에서 제시된 개념은 공칭 직경이 적어도 약 0.635 cm(1/4 인치) 내지 약 3.175 cm(1-1/4 인치)인 패스너에까지 연장될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
각각의 스웨이징 앤빌 부분(56, 156)에 의해 공기중에서 칼라(14, 114)만을 완전 압축함으로써 행한 1.59 cm(5/8 인치) 패스너(10, 110)의 비교 실험에 있어서, 칼라(14)는 약 6,500 파운드의 축방향 부하에서 완전 압축되었음에 반해서, 칼라(114)는 약 9,700 파운드에서 완전 압축되었다. 칼라(114)에 비해 칼라(14)의 압축을 위한 부하의 감소는 약 1/3이었으며, 비교되는 핀(12, 112)의 체결 홈(26, 126) 속으로의 완전 스웨이징 부하, 즉 13,000 파운드 대 19,000 파운드의 퍼센티지 감소와 실질적으로 동일하다. 이것은 체결 홈의 구조, 칼라의 기하 형상 및 스웨이징 앤빌 설계를 포함하는 언급된 구성 요소들의 조합이 패스너(10) 대 종래의패스너(110)의 스웨이징 부하에 있어서의 전체적인 감소에 각각 기여함을 나타내는 것이다. 그러나, 도 8a 및 도 9a의 체결 홈(26a, 26b)의 변형된 체결 홈 구조에 의해 스웨이징 부하가 더욱 감소되는 것을 이해할 것이다.
스웨이징에 요구되는 상대적인 축방향 부하의 크기에 비해서 공작물(18, 20)의 최종 클램프 부하에 있어서의 실질적인 증가는 스웨이징될 때 칼라 재료의 압출 또는 신장에 의해 유발된다고 생각된다. 따라서, 본 발명의 패스너(10)를 사용하면, 체결 접합부에 바람직한 높은 수준의 보유 예부하가 유지될 수 있다.
본 발명의 변형 형태에 있어서, 나선형 체결 홈이 도시되어 있으며, 도 1 내지 도 9의 실시예에 도시한 외형과 동일한 것일 수 있다. 따라서, 도 8의 실시예는 가장 깊은 지점에서 하나의 홈이 그만큼 깊지 않은 지점에 직경방향으로 대향해 있게 되도록 나선형으로 형상지어진 도 1 내지 도 6의 넓은 홈(26)을 사용할 수 있다. 이렇게, 유효 직경(Dr) 및 유효 영역은 다소 커지고, 인장 및 피로 파괴에 있어서 더욱 큰 향상을 가져 온다. 동시에, 채워진 체결 홈의 유효 개수는 환형 체결 홈을 사용하는 경우에도 그러할 수 있듯이 공작물의 총두께 또는 파지에 민감하지 않을 것이다. 또한, 도 8의 실시예는 상기 미국 특허 제5,315,755호에 설명되어 있는 바와 같이 나사 패스너로서, 당김 공구 상에 나사 고리 또는 너트에 의해 나사 결합되도록 된 당김 홈으로서 나선형 체결 홈의 연장을 활용하는 것과 같이 하여 설치되기에 적합한 것이다.
도 8의 실시예는, 설명한 바와 같이, 도 8a에 도시한 바와 같이 조합되어 있는 나선형 당김 및 체결 홈의 변형된 형태를 갖는 핀을 사용하도록 되어 있다. 따라서, 도 8 및 도 8a의 실시예의 설명에서, 도 1 내지 도 4a의 실시예의 구성 요소와 유사한 구성 요소들에는 동일한 참조 번호를 부여하되 "a"를 뒤에 붙이며, 달리 설명되지 않는 한 실질적으로 동일한 것이라고 고려될 수 있다.
이해할 것인 바와 같이, 도 8a의 실시예의 체결 홈은 스웨이징 부하를 더욱 감소시키고, 보다 높은 강도의 너트 부재 또는 고리에도 체결 홈에도 나사 형태를 사용하고 설치 공구의 나사 고리 또는 너트 부재에 의해 파지를 촉진하는 외형을 갖도록 변형되어 있다. 도 8a의 체결 홈을 갖는 핀은 칼라(14)와 스웨이징 앤빌 부분, 이를테면 스웨이징 앤빌 부분(56)을 사용하도록 되어 있다.
핀(12a)은, 당김 홈으로도 작용하고, 연속적이고 균일한 나선형 나사 형태로 형성되며, 파단네크 홈이 개재되어 있지 아니한 체결 홈(26a)을 갖는다. 도 8a에 가장 잘 도시되어 있듯이, 체결 홈(26a)의 뿌리(62a)는 넓은 구조로 되어 있고, 대체로 매끄러운 구조의 뿌리를 갖는다. 뿌리(62a)는 환형 숄더(60a)에 의해 분리되어 있는데, 뿌리(62a)의 베이스에서 뿌리부(72a)에 의해 한정되는 것으로 고려될 수 있으며, 뿌리부는 한쪽 단부에서 도입 전이부(64a)로 이어지고, 다른쪽 단부에서 후미 전이부 또는 플랭크부(66a)로 이어진다. 매끄러운 윤곽을 제공하기 위해서, 뿌리부(72a)는 대체로 넓게 되어 있는 아치형이다. 실제, 아치형 윤곽은 한쪽 단부에서 후미 전이부(66a)로 기밀하게 연결되고 다른쪽 단부는 점진적으로 경사진 접면에 의해 도입 전이부(64a)에 연결되는 곡선 처리된 부분을 포함한다. 도입 전이부(64a)는 대체로 아치형으로 되어 있고, 비교적 넓고 평평한 각도(Ala)로 연장되어 있고, 크레스트(71a)의 부분인 것으로 고려될 수 있는 것이다.
또한, 체결 홈(26a)은 다음과 같이 더욱 한정된다.
1. Pa는 연속된 체결 홈(26a) 사이의 피치.
2. ha는 뿌리(62a)의 나사 깊이.
3. Dra는 나사 뿌리(62a)의 유효 뿌리 직경.
4. Dua는 핀 숄더(60a)의 나사 크레스트(71a)의 크레스트 직경.
본 발명의 한 형태에서, 후미부(66a)는 핀(12a)의 축을 횡단하는 평면과 가파른 각도(Ata) 20 °를 이루도록 제공되었고, 한편 도입 전이부(64a)는 실질적으로 더 큰 각도(Ala) 70 °를 이루도록 제공되었다.
그러나, 여기에서, 홈(26a)은 후미 전이부(66a)에 근접하는 지점(hp)에서 상당히 더 깊은 것이고, 따라서 홈 깊이(ha)는 홈(26)의 깊이(h)보다 약 30 % 정도 크다. 동시에, 홈(26a)은 홈(126)이 피치(P')보다 133 % 크고 홈(26)의 피치(P)보다 대략 40 % 큰 피치(Pa)를 갖는다. 그 결과, 섕크(61)와 같은 칼라 섕크에 의해 단위 길이당 맞물리는 크레스트(71a)가 상당히 적어지고, 이에 의해 스웨이징시 스웨이징 부하가 감소된다. 또한, 최대 홈 깊이의 지점(hp)은 크레스트(71a)로부터 피치(Pa)의 약 1/3 내에 후미 전이부(66a) 근처에 위치되어 있다. 이에 의해서, 설치 당김 부하에 저항하기 위해 접촉선(L)을 따라 전단 평면의 영역은 확대되고, 보다 큰 전단 영역 및 강도를 갖기 위해 당김 고리 또는 너트(202)의 나사(212)를 제공하는 것도 용이해진다. 접촉선(L)은 깊이 지점이 홈(26)의 깊이(h)와 거의 동일한 깊이(ha)의 약 80 % 깊이 지점에 있다. 증가된 피치(Pa) 및 홈 폭(Wga) 때문에, 도입 및 후미 전이부(64a, 66a)에 대체로 매끄럽게 연결되는 연결부를 가지면서도증가된 깊이(ha)가 제공될 수 있다. 동시에, 뿌리(72a)의 인접 부분은, 1.59 cm(5/8 인치)의 공칭 직경 패스너의 경우에 약 70 °인 상대적으로 넓은 각도(Ata')를 이루면서 후미 전이부에 연결된다. 그러나, 체결 홈(26, 26b)의 뿌리(72, 72b)의 유사하게 위치되어 있는 부분을 비교하면, 각도(Ata')가 상대적으로 가파르다는 것을 알 수 있다. 이에 의해서, 바람직하지 못하게 낮은 축방향 부하에서의 변형에 저항하기 위해 충분한 양의 체결 홈 재료가 제공되며, 스웨이징 완료후 배출시 칼라 섕크(61a)에 의해 너트 또는 당김 고리(202)가 맞물리는 것을 방지하기 위해 스웨이징의 시작시에 충분한 틈새가 유지된다.
도입 전이부(64a) 및 후미 전이부(66a)는 작은 곡률 반경(R1, Rt)으로 이루어진 부분에 의해 뿌리부(72a)에 연결되고, 이에 의해 뿌리부의 인접 부분은 축방향 및 반경방향으로 약간 오프셋되어 있다는 것을 주목해야 한다. 이것은 크레스트(71a)에 걸쳐 스웨이징될 때 칼라 재료를 위한 공간을 제공함으로써 스웨이징 부하를 감소시키는 것을 도와준다고 생각된다. 이러한 점에서, 한 가지 구성에 있어서, 곡률 반경(R1) 부분은 크레스트(71a)로부터 깊이(ha)의 약 18 %에 위치되었고, 한편 곡률 반경(Rt) 부분은 깊이(ha)의 약 47 %에 있었다. 동시에, 체결 홈(26a)의 경우에 크레스트 폭(Wca) 대 홈 폭(Wga)의 비는 약 20 %인 것으로 판단되었다. 이러한 점에서, 크레스트 폭(Wca) 및 홈 폭(Wga)은 도입 전이부(64a)의 보다 큰 각도(Ala)의 관점에서 곡률 반경 지점(R1)에서 채택되었다. 이것은 스웨이징을 위한 초기 맞물림의 유효 영역을 나타내는 것이라 생각된다. 도입 전이부(64a)의 각도(Ala) 및 곡률 반경(R1)의 오프셋은 스웨이징시 칼라(14a) 재료의 유동을촉진하고, 한편 전이부(66a)의 보다 가파른 각도(Ata)는 앞서 언급한 바와 같이 작용하도록 스웨이징된 칼라 재료를 수용하기 위한 보강벽 효과를 제공한다.
또한, 체결 홈(26)의 숄더(60)와 관련하여 앞서 언급한 바와 같이, 칼라, 이를테면 칼라(14)의 재료의 흐름은 스웨이징 동안에 아치형 크레스트(71a) 및 숄더(60a)에 의해 도움을 받는다.
파악되는 바와 같이, 체결 홈(26a)의 피치(Pa)는 체결 홈(26)의 피치(P)보다 크므로, 원하는 클램프 부하 및 최종 인장 부하를 제공하고 유지하기 위해 충분한 개수의 핀 숄더(60a)가 맞물리는 것을 보장하기 위해서 약간 더 큰 칼라 섕크, 이를테면 섕크(24)가 필요하다. 설치를 위해 핀(12a)에 상대적인 축방향 힘을 가할 때, 설치 공구의 나사 너트 부재의 만나는 나사는 후미 전이부(66a)와의 맞물림에 의해 맞물리고 인장 부하를 가한다. 언급한 바와 같이, 홈(26a)의 구조는 크고 반경방향으로 깊은 맞물림 표면을 제공하고, 동시에 핀(12a)의 섕크(15a)의 길이 및 당김 공구의 해당하는 너트 또는 고리 부재의 크기가 감소되도록 하는 소정 크기의 축방향 부하에 대해서 보다 적은 나사가 맞물려야 한다. 이것은, 어떠한 파단네크 홈도 파괴되지 않을 것이 요구되므로, 본질적으로 스웨이징 완료시에 최종 설치가 완료된다는 점에 의해 더욱 도움을 받는다. 동시에, 스웨이징시 뿌리(62a)의 충전 깊이는 뿌리, 이를테면 뿌리(62)에 대한 충전 깊이, 즉 70 % 내지 90 %보다 대체로 작은 약 60 % 내지 80 %이다. 그러나, 여기에서는, 루트(72a)의 중심으로부터 오프셋되어 있는 지점(hp)에서 측정된 최대 홈 깊이(ha)에 대해 충전의 퍼센트가 측정된다는 점을 주목해야 한다.
아래의 표는, 칼라(14)와 같은 해당하는 칼라와 함께, 그리고 스웨이징 앤빌 부분(56)과 같은 스웨이징 부분이 있는 스웨이징 앤빌과 함께 사용하기 위한, 핀(12a)에 대한 일반적인 치수를 나타내고 있다. 이들 치수는 일반적이고 평균적인 성능값을 갖는 1.59 cm(5/8 인치)의 공칭 직경을 갖는 등급 5의 패스너에 대해 제공된 것이다.
핀(12a), 칼라 등급 5, 공칭 직경 1.59 cm (5/8 인치)
핀 크레스트직경 - Dua 뿌리깊이 - ha 크레스트 / cm(인치) Wca/Wga 피치Pa 각도Ala 각도Ata
1.58(.622) .069(.027) 3.15(8) .204 .330(.130) 70° 20°
ha/Dua x1O2 뿌리 직경 Dra 최종 체결력 퍼센트 충전-스웨이징 스너브 부하 스웨이징 부하 최종 인장력
4.3 1.442(.568) 22,000 60% 6,000 11,500 29,810
상기 표는 1.59 cm(5/8 인치)의 공칭 직경을 갖는 패스너에 대한 값을 제시하고 있지만, 본 발명의 개념은 적어도 약 0.635 cm(1/4 인치) 내지 약 3.175 cm(1-1/4 인치)의 공칭 직경을 갖는 패스너에 연장될 수 있다.
도 8a의 나선형 체결 홈(26a)을 갖지만 내부 드라이브를 구비한 핀과 함께 사용하도록 되어 있는 구조의 다른 변형이 도 9a에 도시되어 있다. 따라서, 도 9a의 실시예의 설명에 있어서, 도 1 내지 4a 및 도 8a의 실시예에서의 구성 요소와 유사한 구성 요소들은 동일한 참조 번호로 지시하되 "b"자를 붙여 표시하였고, 다른 설명이 없으면 실질적으로 동일한 것으로 고려될 수 있다. 이해될 것인 바와 같이, 뿌리의 깊이는 적당한 강도의 내부 드라이브 나사의 구성을 촉진하도록 최소한으로 선택된다.
도 9a에 가장 잘 도시되어 있듯이, 체결 홈(26b)의 뿌리(62b)는 넓고 상대적으로 보다 얕은 구조를 가지며, 대체로 유선형의 구조를 갖는 뿌리(62b)를 구비한다. 환형 숄더(60b)에 의해 분리되어 있는 뿌리(62b)는 뿌리(62b)의 베이스에서 뿌리부(72b)에 의해 형성되는 것으로 여겨질 수 있고, 뿌리부는 한쪽 단부에서 도입 전이부 또는 플랭크부(64b)에 연결되고, 반대쪽 단부에서 후미 전이부 또는 플랭크부(66b)에 연결된다. 유선형에 근접하기 위해서, 뿌리부(72b)는 대체로 넓은 아치형이다.
이에 추가하여, 체결 홈(26b)은 아래와 같이 더욱 한정된다.
1. Pb는 연속된 체결 홈(26b) 사이의 피치.
2. hb는 뿌리(62b)의 나사 깊이.
3. Drb는 나사 뿌리(62b)의 유효 뿌리 직경.
4. Dub는 핀 숄더(60b)의 나사 크레스트(71b)의 크레스트 직경.
본 발명의 한 형태에서, 후미 전이부(66b)와 도입 전이부(Alb)는 핀(12b)의 축을 가로지르는 평면과 약 20 °의 동일한 가파른 각도(Atb, Alb)를 이루도록 제공되었다. 도입 및 후미 전이부는 비교적 큰 곡률 반경(R6)부에 의해 크레스트에서 연결되었다.
홈(26b)은 홈(26a)의 피치(Pa)와 실질적으로 동일한 피치(Pb)를 갖고 있으며, 따라서 홈(26)의 피치(P)보다 약 40 % 크고 홈(126)의 피치(P')보다 133 % 크다. 이에 의해서, 스웨이징시 섕크(61)와 같은 칼라 섕크에 의해 단위 길이당 맞물린 크레스트(71b)의 개수가 감소되고, 스웨이징 부하가 감소된다. 피치(Pb)가 증가되고 뿌리부(72b)가 대체로 균일하기 때문에, 얕은 깊이(hb)가 제공되면서도 도입 및 후미 전이부(64b, 66b)에 연결되는 대체로 매끄럽고 곡선 처리된 연결부를 가질 수 있다.
도입 전이부(64b) 및 후미 전이부(66b)는 작은 곡률 반경(R7)부에 의해 뿌리부(72b)에 각각 연결되어 있고, 이에 의해 뿌리부의 인접 부분은 축방향 및 반경방향으로 약간 오프셋되어 있게 됨을 주목하여야 한다. 이것은, 크레스트(71b)에 걸쳐 스웨이징될 때, 칼라 재료를 위한 공간을 제공함으로써 스웨이징 부하를 감소시키는 것을 도와준다. 이러한 점에서, 한 구성에 있어서, 곡률 반경(R7)부는 크레스트(71b)로부터 깊이(hb)의 약 60 %에 위치되어 있었다. 동시에, 체결 홈(26b)에 대한 유효 크레스트 폭(Wcb) 대 유효 홈 폭(Wgb)의 비는 약 16 %였는데, 이는 패스너(10, 10a)에 대한 해당 비율보다 작은 값이다. 이것은 스웨이징 부하의 크기가 더욱 감소되는 것을 도와준다. 도입 및 후미 전이부(64b, 66b)의 가파른 각도(Alb, Atb) 및 곡률 반경(R7)부의 오프셋은, 앞서 언급한 바와 같이 스웨이징된 칼라 재료를 수용하는 보강벽 효과를 여전히 제공하면서 스웨이징시 칼라(14b)의 재료의 흐름을 촉진한다.
스웨이징 동안에 칼라, 이를테면 칼라(14)의 재료의 흐름은 크레스트(71b)의 원만한 곡률 반경(R6)부에 의해서도 도움을 받는다.
언급한 바와 같이, 체결 홈(26b)의 피치(Pb)는 체결 홈(26)의 피치(P)보다 크므로, 원하는 클램프 하중을 제공하고 유지하기 위해 충분한 수의 핀 숄더(60b)가 맞물리는 것을 보장하기 위해서 섕크(24)와 같은 약간 더 긴 칼라 섕크가 요구된다.
여기에서, 스웨이징시 뿌리(62b)의 충전 깊이는 깊이(hb)의 약 50 % 내지 70 %이다. 언급한 바와 같이, 뿌리(62b)의 깊이(hb)는, 조합 체결 및 당김 홈으로서 나선형으로 형성되고 사용될 때 핀(12a)의 조합 체결 및 당김 홈(26a) 뿌리(62a)의 깊이(ha)(도 8a 참조) 및, 핀(12)의 홈(26) 뿌리(62)의 깊이(h)(도 4a 참조)보다 현저하게 작다. 도 9 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 깊이(hb)는 내부 드라이브를 위한 적당한 강도를 갖는 내부 나선형 당김 홈의 형성을 촉진하도록 선택된다.
따라서, 도 9 및 도 9b를 참조하면, 핀(12b)은 섕크(15b)의 단부에 구멍(75)을 구비한다. 구멍(75)에는 복수의 나선형 당김 홈(77)이 제공된다. 나선형 당김 홈(77)에는 뿌리(79)보다 넓은 크레스트(78)가 제공된다. 이에 의해, 나사 스핀들의 만나는 나사에 맞물리기 위한 비교적 보다 넓은 전단 영역이 제공된다. 나사 스핀들은 핀(12b)보다 더욱 강한 철 재료로 된 것일 수 있고, 따라서 내부 당김 나사(77)보다 결합 나사에 걸쳐 더 작은 전단 영역을 요할 것이다. 본 발명의 한 형태에 있어서, 크레스트(78)의 폭은 뿌리(79)의 폭보다 약 50 % 길었다.
또한, 홈(26b)의 깊이(hb)는 내부 당김 나사(77)의 크레스트(79)와 외부 홈(26b)의 뿌리부(72b) 사이에 최대 반경방향 벽두께(t5)를 제공하는 것을 돕는다는 점을 알 수 있을 것이다. 이에 의해서, 나사 구멍(75)의 섕크(15b)의 영역에는 칼라, 이를테면 칼라(14) 상에 가해진 스웨이징 부하를 견뎌내기 위해 충분한 압축 강도가 제공된다.
앞서 언급한 특징들은 당김 나사(77)에 의해 내부 드라이브의 사용을 촉진하는 스웨이징 부하의 크기가 감소되는 것에 기여한다.
구멍(75)의 당김 나사(77)의 나선형 나사 형태는 체결 홈(26b)의 나선형 형태의 것과 상반된 나선 진행을 갖는다. 따라서, 설치 동안에, 핀(12b)이 공작물 개구에서 스핀 운동하기 시작하면, 당김 나사(77)의 왼손 나선형 나사 형태는 후술하는 칼라(14d, 14e, 14f)와 같은 칼라의 제한된 나사 속으로 핀(12b)을 죄는 경향이 있는 시계방향으로 핀(12b)을 스핀 운동시키게 된다. 따라서, 초기 결합 동안에 칼라로부터 핀(12b)을 이완시키는 경향이 전혀 없게 된다. 이러한 점에서, 나사 구멍(75)에 의해 제공되는 내부 드라이브를 사용하면, 체결 홈(26b)은 나선형 대신에 환형이지만 어떤 이유로 인해서 실질적으로 동일한 윤곽 및 뿌리 깊이를 갖는 것일 수 있다는 점을 주목해야 한다. 이 경우에, 유연성 태브(90)를 구비한 후술하는 칼라(14c)는 초기의 예비 조립을 위해 사용될 수 있다.
아래의 표는, 칼라(14)와 같은 해당 칼라 및, 스웨이징 앤빌부(56)와 같은 스웨이징 부분을 구비한 스웨이징 앤빌과 함께 사용하기 위한 핀(12b)에 대한 일반적인 치수를 나타낸다. 그러나, 이들 치수는 일반적이고 평균적인 성능값을 갖는 공칭 직경이 1.59 cm(5/8 인치)인 등급 5의 패스너에 대해 주어진 것이다.
핀12b, 칼라 등급 5, 공칭 직경1.59 cm(5/8 인치)
핀 크레스트 직경- Dub 뿌리 깊이 - hb 크레스트/ cm(인치) Wcb/Wgb t5 피치 Pb 각도Alb 각도Atb
1.58(.622) .051(.020) 3.15(8) .162 .165(.065) .330(.130) 20° 20°
hb/DubX1O2 뿌리 직경Drb 최종 체결력 퍼센트 충전-스웨이징 스너브 부하 스웨이징 부하 최종 인장력
3.28 1.476(.581) 21,000 50% 6,000 10,500 29,810
따라서, 본 발명의 다른 형태들을 고려하면, 1.27 cm(1/2 인치) 내지 1.91 cm(3/4 인치)의 공칭 직경을 갖는 패스너 핀의 경우에 약 0.150 내지 약 0.30의 핀 홈의 유효 폭에 대한 핀 크레스트의 유효 폭의 비가 바람직하다고 생각된다. 상기 비는 보다 크고 보다 작은 공칭 직경을 갖는 패스너 핀에 대해 약간 작거나 클 수 있으며, 따라서 설명되고 있는 개념은 넓은 범위의 공칭 직경을 갖는 패스너에까지 연장될 수 있는 것이다.
언급된 바와 같이, 도시되어 있고 설명되고 있는 본 발명의 패스닝 시스템의 성능은 도 7 및 도 7a의 종래의 패스너에 비해서 현저하게 향상된 것이다. 비교 데이터를 나타낸 상기 표가 이러한 점을 보여주고 있지만, 현저하게 향상된 점은 도 12a 내지 도 12d의 그래프에도 더욱 설명되어 있다. 이들 그래프 각각에는 시간에 대해서, 스웨이징 부하가 실선으로 도시되어 있고, 합성 결과 클램프 부하가 점선으로 도시되어 있다. 모든 그래프들은 필적하는 등급 5를 갖는 동일한 크기의 1.59 cm(5/8 인치) 패스너에 대한 것인데, 도 12a의 그래프는 도 1 내지 도 4a, 도 5 및 도 6의 패스너이고, 도 12b의 그래프는 도 8 및 8a의 패스너이고, 도 12c의 그래프는 도 9, 9a의 패스너이고, 도 12d의 그래프는 도 7, 7a의 종래의 패스너이다. 그래프 상에서의 성능값들은 표에 나타낸 일반적이고 평균적인 성능값과 다소 다를 수도 있다.
도 12a에 도시된 바에 따르면, 패스너(10)에 대하여, 스웨이징 부하가 약 13,400 파운드일 때 20,000 내지 23,000 파운드의 클램프 부하가 공작물에 가해진다. 도 12b에 따르면, 패스너(10a)에 대하여 약 11,000 파운드의 스웨이징 부하를사용하여 22,000 파운드의 클램프 부하가 얻어진다. 도 12c에 따르면, 체결 홈(26b)이 있는 패스너에 대하여, 10,500 파운드의 스웨이징 부하를 사용하여 24,000 파운드의 체결 부하가 얻어진다. 그러나, 도 12d에 따르면, 비교되는 종래의 패스너(110a)에 대하여,약 18,500 파운드의 스웨이징 부하를 사용하여 21,000 파운드의 체결 부하가 얻어진다. 도 12a 및 도 12d의 그래프에 나타난, 스웨이징 부하 및 그에 따른 클램프 부하가 더욱 상승되면 핀 파괴에 필요한 부하의 크기가 과도하게 커지는데, 즉, 도 12a의 패스너(10)에 대하여 약 18,000 파운드가 필요한 것에 비해서, 도 12d의 패스너(110)에 대하여 약 27,000 파운드에 이른다.
도 12a 내지 도 12c의 성능 그래프는 도 12d에 도시한 바와 같이 종래의 패스너(110)의 경우보다 상당히 낮은 경사를 갖는 스웨이징 부하 곡선을 보여주고 있다. 실제로, 체결 홈(26a, 26b)의 도 12b 및 도 12c의 그래프의 스웨이징 부하 곡선은 더욱 낮은 경사를 가지며, 보다 넓은 피치(Pa, Pb) 및 보다 낮은 Wca/Wga비와 Wcb/Wgb비 때문에 실질적으로 평탄하다. 도 12a 내지 12c의 스웨이징 곡선 하에서 작은 영역으로 인해서, 스웨이징에 필요한 에너지가 전체적으로 현저하게 감소하는데, 이는 종래의 패스너의 도 12d의 스웨이징 곡선에 상반되는 것이다.
본 발명에 따라 제조되고 작은 크키 및/또는 길이를 갖는 당김부 및/또는 핀테일(핀tail)을 구비한 패스너에 관하여, 설치 준비시 공작물에 먼저 예비 조립될 때, 핀과 칼라를 함께 유지하는 수단을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 칼라에는 1989년 3월 21일 공보 발행된 Smith 명의의 미국 특허 제4,813,834호에 도시한 바와 대체로 같이, 유연성 예비 조립 태브가 구비되어 있다. 이러한 구성은 도 10에 도시된 바와 같은 칼라에 나타나 있다. 도 10의 칼라에 대한 설명에서, 도 1 내지 6에 도시된 바와 같은 칼라(14)에서 스웨이징 앤빌 부분(56)의 구성 요소들과 유사한 구성 요소들에는 동일한 참조 번호를 부여하되 참조 번호에 문자 "c"를 붙이도록 하고, 달리 설명되지 아니하면 동일한 구성을 갖는다.
도 10을 참조하면, 칼라(14c)는 원통형 섕크(61c) 및 관통공(65c)을 구비하는 직경 확대 플랜지(59c)를 포함한다. 칼라 섕크(61c)는 대체로 균일한 벽두께를 가지는 대체로 균일한 원통형 구조를 가지며, 반경방향 외향으로 넓어지는 플레어 섕크부(67c)에서 그 외측 단부가 종단되는 직선형 섕크부(69c)를 구비하는데, 이 섕크부는 앞서 설명한 바와 같은 홀드오프 기능을 제공한다. 관통공(65c)은 확장 접시형 구멍부(55c)에서 플랜지(59c)에 근접한 곳에서 종단된 대체로 균일한 직경의 직선형 구멍부(49c)를 구비한다. 플랜지형 칼라(14c)는 플랜지(59c)가 공작물의 외측 표면과 맞닿은 상태로 핀 섕크에 걸쳐 배치되도록 되어 있다.
접시형 구멍부(55c) 속에는 조립 태브(90)가 배치되고, 이 조립 태브는 제한된 원주방향 길이를 갖는다. 상기 미국 특허 제4,813,834호에서 언급되어 있듯이, 조립 태브(90)는 가요성 구조로 되어 있으며, 폴리우레탄과 같은 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 태브(90)는 홈(26)과 같은 체결 홈 내에 배치되도록 충분한 거리로 반경방향 내향으로 연장되어 있다. 이렇게, 체결 홈 중 하나에 일단 위치되면, 칼라(14c)는 관련된 핀 상에 유지될 것이다. 태브(90)는 플랜지(59c)와 일직선상에 있는 지점에 위치한 접시형 구멍부(55c) 내에 위치된다. 플랜지(59c)는 설치 동안에 스웨이징되지 않으므로, 태브(90)의 이 위치는 스웨이징될 때 칼라 섕크(61c)의재료로 체결 홈을 충전하는 것에 대해 어떠한 영향도 미치지 않게 된다. 태브(90)는 감소된 폭으로 반경방향 내향으로 연장되어 있는 대체로 삼각형 구조를 갖는다. 이것은 칼라(14c)가 핀으로 이동하는 것과 체결 홈 크레스트에 걸친 태브(90)의 인덱싱을 촉진한다. 물론, 태브(90)는 칼라(14c)의 반대쪽 단부에 위치될 수도 있음을 이해해야 한다. 태브(90)는 본질적으로 도 4a의 홈(26)과 같은 환형의 체결 홈과 함께 사용되는 것이 특히 유용하다. 그러나, 태브(90)를 갖는 칼라(14c)는 태브(90)가 플랜지(59d)에 인접한 곳에 위치되어 있을 때 핀(12b)을 갖는 내부 구동형 패스너에 대하여 도 9a의 나선형 체결 홈(26b)과 같은 나선형 체결 홈과 함께 사용될 수도 있다.
도 8, 8a, 9 및 9a의 나선형 체결 홈에 대하여 살펴보면, 1989년 9월 19일자로 공보 발행된 Dixon 명의의 미국 특허 제4,867,625호에 설명되어 있는 바와도 같이 예비 조립 나사 또는 가설형 제한 나사가 사용될 수 있다. 여기에서, 예비 조립 나사는 칼라의 한쪽 단부를 전복시킴으로써 형성되어 반경방향 내향으로 연장되어 있는 제한된 나사를 형성한다. 이 구조에서, 이러한 제한된 나사를 구비한 칼라는 나선형 체결 홈에 가해지는 나사 작용에 의해서 핀에 예비 조립될 수 있다. 또, 이러한 제한된 나사는 칼라의 양쪽 단부에 형성될 수 있다.
이러한 구성은 도 11의 부분도에 도시되어 있는 바와 같은 칼라 내에 나타나 있다. 도 11의 칼라에 대한 설명에서, 도 1 내지 도 6 및 도 10에 도시한 바와 같이 칼라(14, 14c)에서의 구성 요소와 유사한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하되 문자"d"를 붙여 나타내도록 하고, 달리 설명되는 바가 없으면 동일한 구조를 갖는 것이다.
도 11을 참조하면, 칼라(14d)는 원통형 섕크(61d) 및 관통공(65d)을 구비한 직경이 확대된 플랜지(59d)를 포함한다. 칼라 섕크(61d)는 대체로 균일한 벽두께를 가지는 대체로 균일한 원통형 구조를 가지며, 섕크부(67)와 같은 반경방향 외향으로 넓어지는 플레어 섕크부에서 그 외측 단부가 종단된 직선형 섕크부(69d)를 구비하는데, 섕크부는 앞서 설명한 바와 같이 홀드오프 기능을 제공한다. 관통공(65d)은 확대된 접시형 구멍부(59d) 내에서 플랜지(59d)에 인접한 곳에서 종단된 대체로 균일한 직경을 갖는 직선형 구멍부(49d)를 구비한다.
플랜지형 칼라(14d)는 플랜지(59d)가 공작물의 외측 표면에 맞닿은 상태로 핀 섕크(15d, 15b)와 같은 핀 섕크에 걸쳐 배치되도록 되어 있다. 제한된 원주방향 길이를 갖는 칼라 암나사(90d)가 접시형 구멍부(55d) 근처에 형성된다. 제한된 예비 조립 나사(90d)는, 상기 미국 특허 제4,867,625호에 언급된 바와 같이, 접시형 구멍부(55d)와 직선형 구멍부(49d)의 접합부에서 일체적으로 형성된 금속제 구조로 되어 있다. 제한된 나사(90d)는 홈(26a, 26b)와 같은 나선형 체결 홈에 나사 결합하기에 충분한 거리로 반경방향 내향으로 연장되어 있다. 이렇게, 일단 체결 홈 중 하나에 위치되면, 칼라(14d)는 탄성 조립 태브(90)와 유사하게 관련된 핀에 조립되어 유지될 것이다. 제한된 나사(90d)의 이 위치는 스웨이징시 칼라의 재료로 체결 홈을 충전하는 것에 영향을 거의 또는 전혀 미치지 않을 것이다. 물론, 제한된 나사(90d)는 칼라(14d)의 반대쪽 단부에서 플레어부(67)과 같은 플레어부와 실질적으로 일직선상으로 배치될 수도 있다는 점을 이해해야 한다.
제한된 나사(90d)는 공작물과 예비 조립된 조건에서 칼라(14d)와 관련 핀을 유지하는 것에 추가하여 공작물의 초기 클램프 중에서 어느 정도가 얻어질 수 있도록 하는 정도의 미리 선택된 정도로 되어 있을 수 있다. 그러나, 상기 미국 특허 제4,867,625호에 따르면, 칼라 암나사(90d)는 칼라(14d)가 그 최종 원하는 클램프 위치로 이동되어 공구(48)와 같은 설치 공구에 의해 핀에 스웨이징될 수 있도록 하는 정도의 제한된 원주방향 길이 및 전단 강도를 갖는 것으로 선택된다. 따라서, 칼라 암나사(90d)는, 상대적인 축방향 힘에 응답하여, 핀의 체결 홈 속으로 칼라가 스넙(snub) 또는 스웨이징을 시작하기에 앞서 일정 수준으로, 이러한 제한된 암 나사(90d) 없이 칼라와 실질적으로 동일한 방식으로 설치 부하에 응답하고 핀에 걸쳐 축방향으로 이동하는 것이 자유롭게 되도록 전단 또는 변형될 것이다. 그러면, 공작물은 앞서 설명한 스웨이지형 패스너와 동일한 유효성을 갖는 상태로 최종 체결될 수 있다. 칼라(14d)의 한 형태에서, 제한된 나사(90d)는 약 1 피치, 즉 360 °이하 정도 연장되어 있을 수 있다. 플랜지(59d)에 인접한 곳에 위치되어 있는 제한된 나사(90d)를 갖는 칼라(14d)는 핀(12b)을 갖는 내부 구동형 패스너에 대한 도 9a의 홈(26b)과 같은 나선형 체결 홈과 함께 사용하기에 특히 유용하다.
대체로 도 10에 도시한 크기의 금속 태브의 형태로 된 변형된 예비 조립 나사 또는 가설형 제한 나사가 사용될 수 있다. 다시, 예비 조립 나사 태브는 칼라의 한쪽 단부를 전복시킴으로써 형성되어 태브의 형태로 반경방향 내향으로 연장되어 있는 제한된 나사를 형성한다. 이 구조에서, 이러한 제한된 나사를 구비한 칼라는 나선형 체결 홈에 가해지는 나사 작용에 의해 핀에 예비 조립될 수 있다. 이러한제한된 나사 태브는 칼라의 양쪽 단부에 형성될 수 있다.
이러한 구성은 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 칼라의 일부에 도시되어 있다. 도 11a는 칼라의 배면 또는 플랜지 단부에 형성된 나사 태브를 도시하며, 한편 도 11b는 칼라의 전방에 있는 나사 태브를 도시한다. 도 11a 및 도 11b의 칼라에 대한 설명에 있어서, 도 1 내지 6 및 10에 도시한 바와 같은 칼라(14, 14c)에서의 구성 요소와 유사한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하되 도 11a의 실시예에 대해서는 문자 "e"를, 도 11b에 대해서는 문자 "f"를 부여하고, 달리 설명되지 않는 한 동일한 구조를 갖는 것이다.
도 11a, 11b를 참조하면, 칼라(14e, 14f)는 원통형 섕크(61e, 61f) 및 관통공(65e, 65f)을 구비한 플랜지(59)와 같은 직경이 확대된 플랜지(59e)를 포함한다. 칼라 섕크(61e, 61f)는 대체로 균일한 벽두께를 갖는 대체로 균일한 원통형 구조를 가지며, 섕크부(67)와 같은 반경방향 외향으로 넓어지는 플레어 섕크부, 즉 섕크부(67f)에서 그 외측 단부가 종단된 직선형 섕크부(69e, 69f)를 구비하는데, 섕크부는 앞서 설명한 바와 같은 홀드오프 기능을 제공한다. 관통공(65e, 65f)은 구멍부(55)와 같은 확대 접시형 구멍부, 즉 구멍부(55e)에서, 플랜지(59)와 같은 플랜지 즉, 플랜지(59e) 근처에서 종단된 대체로 균일한 직경을 갖는 직선형 구멍부(49e, 49f)를 구비한다.
플랜지형 칼라(14e, 14f)는 플랜지(59)와 같은 플랜지, 즉 플랜지(59e)가 공작물의 외측 표면에 맞물려 있는 채로 핀 섕크, 이를테면 핀 섕크(15a)에 걸쳐서 배치되도록 되어 있다. 제한된 예비 조립 나사 태브(90e, 90f)는, 도 11a에서와 같이 접시형 구멍부(55e) 또는, 도 11b에서와 같이 플레어형 섕크부(67f)와 직선형 구멍(49f)의 접합부에 형성된 나사 태브(90f)를 구비하는 구멍부(49e, 49f) 내에 일체형으로 형성된 금속 구조로 되어 있다. 나사 태브(90e, 90f)는 홈(36b, 26c)과 같은 나선형 체결 홈에 나사 결합하기에 충분한 거리로 반경방향 내향으로 연장되어 있다. 이렇게, 일단 체결 홈 중에서 어느 하나에 위치되면, 칼라(14e, 14f)는 탄성 조립 태브(90)와 유사하게 관련 핀 상에 조립되어 유지될 것이다. 제한된 나사 태브(90e, 90f)는, 칼라(14e, 14f)가 그 최종 원하는 클램프 위치로 이동되어, 핀의 체결 홈 속으로 칼라 스너브 또는 스웨이징이 시작되기 전에 소정 부하 수준에서, 공구(48)와 같은 설치 공구를 통해 핀에 스웨이징될 수 있도록 하는 정도로 제한된 원주방향 길이 및 전단 강도를 갖는다. 따라서, 칼라(14e, 14f)가 핀에 걸쳐 축방향으로 이동하고 이러한 제한된 나사 태브(90e, 90f) 없이 칼라와 실질적으로 동일한 방법으로 설치 부하에 응답하기에 자유롭게 될 정도로 전단 또는 변형될 것이다. 그러면, 공작물은 이미 설명한 스웨이지형 패스너와 동일한 유효성을 갖도록 최종 체결될 수 있다.
플랜지 단부에 위치된 나사 태브(90e)는 핀(12b)과 내부 구동 패스너에 대한 나선형 체결 홈(26b)과 함께 사용하기에 특히 유용할 것이다. 그러나, 외측 섕크 단부에 금속 태브(90f)를 구비한 칼라(14f)는 도 4a의 나선형 체결 및 당김 홈(26)과 함께 사용하기에 특히 유용할 것이다.
이미 언급한 바와 같이, 스웨이징 동공의 구조는 스웨이징 동안에 섕크(61)와 같은 칼라 섕크의 재료의 균일한 반경방향 내향 흐름을 촉진하면서, 원하는 홀드오프를 제공하는 것을 돕는다. 도 8 및 8a에 도시된 바와 같이 외부 나선형 체결 및 당김 홈이 설치되어 있거나 또는 도 9a에서와 같이 체결 홈이 구비된 도 9 및 도 9b에 도시한 바와 같은 내부 당김 홈이 설치되어 있도록 된 패스너의 형태와 함께 사용하기에 특히 유용한 변형된 형태의 스웨이징 앤빌 및 스웨이징 동공이 있다. 이 변형된 스웨이징 앤빌 및 스웨이징 동공은 도 13 및 13a에 도시되어 있다. 도 13, 13a의 스웨이징 앤빌에 대한 논의에서, 도 1, 2 및 4의 실시예에서의 스웨이징 앤빌(47)의 구성 요소와 유사한 구성 요소들에는 동일한 참조 번호를 부여하되 문자 "g"를 붙여 표시하였고, 달리 설명되지 않는 한 대체로 동일한 구성을 갖는 것이다. 따라서, 스웨이징 앤빌(47g)은 그 내측 단부에서 실질적으로 균일한 직경을 갖는 직선형 릴리프 구멍부(92)가 있는 스웨이징 동공(57g)을 구비하는 스웨이징 앤빌 부분(56g)을 포함한다. 스웨이징 동공(57g)의 외측 단부에서 도입부(68g)가 짧은 직선형 스웨이징 구멍부(70g)로 반경방향 내향으로 연장되어 있다. 도입부(68g)는 대체로 아치형이며, 최소 스웨이징 직경(Dag)을 이루는 비교적 짧은 축방향 직선형 스웨이징 부분(70g)에 연결되어 있다. 외측 도입단(68g)은 앤빌(47)의 아치형 도입단(68)과 동일하게 반경방향 외향으로 구부러져서, 칼라(14)의 일부(67)와 같은 플레어형 칼라 섕크부의 반경방향 외측 단부 표면과 접촉하는 본질적인 원주방향선을 최초에 제공한다. 도 13을 참조하라. 따라서, 아치형 도입 단부(68g)는 아치형 단부(68g)의 곡선부에 맞닿도록 반경방향 외향으로 연장되어 있는 플레어형 칼라 섕크부(67)를 갖는 도입 단부(68)와 동일하게 작동하여, 도 4에서의 거리(dd)와 같은 최소 도입 거리를 제공하는 것을 돕고, 동시에 원하는 크기의 홀드오프를 조장한다. 섕크부(67)와 같은 플레어형 칼라 섕크부의 접촉선은 도 4에서의 각도(Ac)와 같은 비교적 얕은 각도로 이루어진 아치형 단부(68g) 상의 지점에 있었다.
앤빌 동공(57g)에는 직경(Dag)보다 약간 큰 실질적으로 균일한 직경(Dag')을 갖는 직선형 릴리프 동공부(92)가 제공된다. 본 발명에 있어서, 칼라 섕크(61)에 중첩하기에 충분한 축방향 길이를 갖는 스웨이징 동공(57g)을 구비하는 직선형 구멍부(92)는, 칼라 섕크(61)의 반경방향 내향 스웨이징된 부분과 틈새를 이루는 관계에 있으며, 그 탄성 복귀를 구속하지 않는다. 스웨이징 부분(70g)에 대한 스웨이징 직경(Dag)은 앤빌(47)의 스웨이징 부분(70)에 대한 직경(Da)과 동일하다. 따라서, 스웨이징의 최대량은 비교적 짧은 축방향 직선 스웨이징 부분(70g)에 의해 달성되는데, 그 길이는 1.59 cm(5/8 인치) 패스너를 설치하기 위한 한 형태에서 약 0.254 cm(0.100 인치)였다. 동시에1.59 cm(5/8 인치) 패스너에 대한 직경(Dag)은 2.385 cm(0.939 인치)이고 릴리프 직경(Dag')이 약 2.474 cm(0.974 인치)였다.
그러나, 짧은 직선형 스웨이징 부분(70g)은 스웨이징 동공(57g')의 중심축에 대해 약 5 °의 작은 각도(Ag)로 축방향 후방으로 및 반경방향 외향으로 연장되어 있는 테이퍼진 연결 릴리프부(94)에 의해 직선형 구멍부(92)에 연결되어 있다. 테이퍼진 연결부(94)의 약간의 각도는 스웨이징 후에 탄성 복귀된 칼라 재료의 비교적 큰 영역에 걸친 점진적 분포를 제공하고, 직선형 스웨이징 부분(70g)에 인접한다. 따라서, 이러한 작은 각도의 경사 및 보다 큰 영역의 부하 분포는 스웨이징 부분(70g)의 내측 단부 근처에서의 칼라 재료의 큰 체적의 탄성 복귀가 이루어지는현상을 나타내고, 따라서 칼라로부터 피복을 벗겨내거나 제거함이 없이 스웨이징 후에 탄성 복귀된 칼라 재료의 아이러닝 및 스웨이징된 칼라로부터 스웨이징 앤빌 부분(56g)의 제거를 도와준다고 생각된다. 또한, 스웨이징 앤빌(47g)은 낮은 스웨이징 부하에서 스웨이징 동작을 수행할 수 있다.
언급된 바와 같이, 앤빌(47g)은 그 낮은 스웨이징 부하 때문에, 칼라(14)와 같은 칼라와, 핀(12a)에 대한 도 8a의 체결 홈(26a)을 구비한 핀을 구비한 패스너와 함께 사용하기에 특히 유용한데, 핀은 외부 드라이브를 위한 당김 홈 및 내부 드라이브를 구비하는 핀(12b)에 대한 도 9a의 체결 홈(26b)으로서의 역할도 한다. 스웨이징 앤빌(47g)은 나사 섕크부(96)를 구비하여, 하우징(54)과 같은 앤빌 하우징에 부착되고 분리되는 것을 도와준다. 동시에, 외측 표면(74)은 이러한 부착 및 분리를 돕기 위해 불규칙적으로 형상지어진 것일 수 있다.
도 14, 15, 16 및 16a 내지 16d는 외부 구동을 위한 조합된 체결 및 당김 홈(26a)을 가지는 핀(12a)을 구비한 패스너를 설치하기 위한 앤빌(47g)이 있는 (부분적으로 도시한) 공구(200)를 나타내며, 도 16 및 도 17은 내부 구동을 위한 체결 홈(26b) 및 나선형 당김 홈(77)을 가지는 핀(12b)을 구비한 패스너를 설치하기 위한 앤빌(47g)을 가지는 (부분적으로 도시한) 공구(300)를 도시한다. 도 14, 15, 16 및 16a 내지 16d에 도시한 실시예 및 도 17 및 18에 도시한 실시예에서, 앞서 설명한 구성 요소와 유사한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하며, 달리 설명되지 않으면 본질적으로 동일한 것으로 여겨질 수 있다. 언급한 두 종류의 실시예의 설치 공구는 상기 미국 특허 제5,315,755호에서 설명한 구조 및 작동과 유사할 수있으며, 따라서 설명의 간단화를 위해 그 상세한 사항은 생략하였다.
도 14, 15, 16 및 16a 내지 16d를 참조하면, 핀(12a)과 칼라(14a)를 포함하는 패스너(10a)를 설치하기 위한 공구(200)가 도시되어 있다. 핀(12a)은, 확대 헤드(22a) 및, 도 14와 15에 도시한 바와 같이 공작물(18a, 20a)의 정렬되어 있는 개구(16a, 17a) 속에 또는 도 16 및 16a 내지 16d에 도시한 바와 같이 보다 두꺼운 공작물(18a', 20a')의 정렬되어 있는 개구(16a', 17a') 속에 수용되도록 되어 있는 핀 섕크(15a)를 포함한다. 칼라(14a)는 칼라(14)와 동일하다.
공구(200)는 나선형 체결 및 당김 홈(26a)에 나사 결합하도록 하는 크기를 갖는 내부 파지 나사(204)를 구비한 회전 너트 또는 나사 고리 부재(202)를 포함한다. 공구(200)는 너트 부재(202)를 수용하는 스웨이징 동공(57g)을 구비한 환형 앤빌 부재(47g)를 포함한다. 앤빌 부재(47g)는 너트 부재(202)와 후술하는 센싱 로드(206)에 대한 축방향 이동에 적합한 앤빌 부재(47g)를 구비한 나사 부분(96)을 통해서 외측 앤빌 하우징(208)에 연결되어 있다.
도 14는 설치 시작에 앞서 패스너(10a)에 대한 공구(200)를 도시한다. 도 15는 너트 부재(202)가 체결 홈(26a)에 예정된 위치로 나사 결합된 후에, 그리고 공구(200)가 작동되어 앤빌(47g)이 너트 부재(202)에 대해 축방향 전방으로 이동하여 핀(12a)과 칼라(14a) 사이에 상대적인 축방향 힘을 가하여 앤빌 스웨이징 동공(57g)을 축방향으로 이동시켜 칼라 섕크(61g)에 과도하게 맞물리도록 하여 칼라 재료를 핀(12a)의 체결 및 당김 홈(26a) 속으로 반경방향으로 스웨이징시킨 후의 공구(200)를 도시한다. 스웨이징 단계가 완료된 후에, 앤빌(47g)과 너트부재(202) 사이의 상대적인 축방향 힘은 역전되고, 이에 의해 스웨이징된 칼라 섕크(61g)는 앤빌 동공(57g)으로부터 배출된다. 너트 부재(202)는 이제 역회전되어 맞물린 당김 홈(26a)으로부터 제거되고, 설치는 완료된다.
언급한 바와 같이, 패스너(10a)를 위한 낮은 스웨이징 부하는 너트 부재(202)의 파지 나사(204)에 의해 최소 개수의 나선형 체결 홈(26a)의 나사 결합을 허용한다. 이에 의해, 최소 길이의 핀 섕크(15a)가 허용된다. 후미 체결 홈 플랭크(66a)에 맞닿는 나사(204)의 플랭크(210)는 체결 홈 플랭크(66a)의 각도(Ata)와 실질적으로 동일한 각도(Ataa)로 되어 있다(도 16b 참조). 그러나, 나사(204)의 플랭크(210)는 체결 홈 플랭크(66a)보다 반경방향으로 길고, 플랭크(66a)를 지나서 반경방향 내향으로 연장되어 있어서 도 8a의 평면선(L)과 일직선상의 한 지점에서 실질적으로 체결 홈 뿌리(72a)에 맞물린다. 따라서, 도 16a 및 16b에 도시된 바와 같이, 나사(204)의 플랭크(210)는 체결 홈 플랭크(66a)에 대해 처음에 완전히 맞물리지 않는다. 그러나, 스웨이징 동안에 상대적인 축방향 힘이 증가하면, 뿌리(72a)는 나사(204)의 플랭크(210)가 체결 홈 플랭크(66a)에 맞물릴 때까지 평면선(L)을 따라 변형될 것이다. 이에 의해, 너트 부재(2020)의 단부와 칼라 섕크(61a)의 외측 단부 사이에 추가의 간극이 제공된다. 따라서, 공작물(18a, 20a)과 같은 공작물이 최대 총두께를 가지는 최대 파지 조건에서, 칼라 섕크(61a)의 스웨이징으로부터 후방 돌출하여 너트 부재(202)에 대해 맞물리게 되는 것은 방지될 수 있다. 이것은 이러한 맞물림에 의해 발생될 수 있는 너트 부재(202)에 대한 힘에 의해 체결 홈 플랭크(66a)와 너트 부재(202)의 나사(204)가 기밀하게 서로 체결되어 버리는 것을방지하는 것을 돕는다. 따라서, 최초에 평면선(L)에서 맞물릴 때 체결 홈 플랭크(66a)로부터 나사(204)의 플랭크(210)의 축방향 거리(fd)는 스웨이징 칼라 섕크(61a)의 후방 돌출의 양보다 크도록 선택된다. 1.59 cm(5/8 인치) 공칭 직경 패스너의 한 형태에서, 거리(fd)는 약 0.025 cm(0.010 인치)로 선택되었다.
이것은 도 16 및 16a 내지 16d에서 알 수 있다. 따라서, 도 16은 공작물(18a', 20a')이 최대 총두께(t1aa)인 조건을 도시한다. 여기에서, 스웨이징 전에, 너트 부재(202)는 칼라 섕크(61a)의 플레어 단부(67a)에 맞물려 있다. 도 16a 및 도 16b에서 볼 수 있듯이, 이 예비 스웨이징 조건에서, 당김 나사(204)의 크레스트(212)는 평면선(L)과 일직선상의 한 지점에서 대체로 뿌리(72a)에 맞물려 있다. 이 맞물려 있는 정도는 나선형 체결 홈(26a) 상에 너트 부재(202)가 초기에 자유롭게 나사 결합되는 것을 돕기에 충분한 것이다. 너트 부재(202)가 이렇게 칼라 섕크(61a)의 플레어 단부(67a)에 맞물려서 센싱 로드(206)가 충분한 나사 결합을 감지하면, 스웨이징 작용이 시작될 것이다. 이에 의해, 너트 부재(202)와 스웨이징 앤빌 부재(47g) 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘이 증가되어 체결 홈(26a) 속으로 칼라 섕크(61a)를 스웨이징한다. 이 때, 당김 나사(204)는 당김 나사 플랭크(210)가 이동하여 체결 홈 플랭크(66a)에 맞물릴 때까지 뿌리(72a)의 맞물린 재료를 변형시키게 된다. 이에 의해, 너트 부재(202)의 단부는, 스웨이징 동안에 전방 및 후방 돌출로 인한 칼라 섕크(61a)의 재료의 후방 이동에도 불구하고, 너트 부재(202)의 대면하는 단부와 스웨이징된 칼라 섕크(61a) 사이에 틈새가 여전히 있게 될 정도로 충분한 거리만큼, 칼라 섕크(61a)의 단부와의 맞물림으로부터벗어나도록 이동된다. 이것은 도 16c 및 16d에 가장 잘 나타나 있는데, 도 16c에는 점선(214)이 예비 스웨이징된 칼라 섕크(61a)의 단부의 위치를 나타내고, 실선이 스웨이징후 돌출로부터의 이동후 여전히 간극(cd)이 있는 상기 단부의 위치를 나타낸다. 간극(cd)의 크기는 수직방향의 치수 공차에 따라 변할 수 있다. 이제, 작동이 완료되면, 너트(202)의 플랭크(210)는 체결 홈(26a)의 플랭크(66a)에 대해 강제적으로 체결되지 않고, 너트 부재(202)는 나선형 체결 홈(26a)으로부터 나사식으로 풀려나가기 쉬울 수 있다. 이러한 점에서, 뿌리(72a)의 가장 깊은 지점(hp)의 축방향 오프셋 위치는 평면선(L)과 대체로 일직선상의 크레스트(212)와 뿌리(72a) 내에 당김 나사(204)의 원하는 위치를 촉진한다는 것을 이해할 수 있다. 이러한 점에서, 도 4a의 나선형 체결 홈(26)의 뿌리(72)와 같은 뿌리와 당김 나사 크레스트가 다소 유사하게 맞물려졌음을 이해해야 한다. 그러나, 뿌리(72)의 균일한 형성과 플랭크(66)에 비해 얕은 깊이 때문에, 이러한 구조는 치수 공차 변형, 마모 등에 민감하였으며, 따라서 파괴되는 경우가 잦았고 또한 기밀한 공차로 고비용 제조 공정을 요하였다. 또한, 이러한 구조를 사용하면, 최대 파지 조건에서 체결되어 버리는 것을 방지하기 위해서, 너트 부재의 단부는 칼라 섕크의 단부와 너트 부재의 단부의 맞물림을 방지하기 위해 스웨이징 앤빌의 단부로부터 보다 멀리 스웨이징 동공 내에 위치될 수 있었다. 그러나, 이렇게 하면, 최대 파지 조건에서 너트 부재가 더욱 많은 당김 홈에 맞물리기 위해 접근 가능하도록, 핀 부재의 길이가 보다 길어져야만 했다. 본 발명에 있어서, 너트 부재(202)의 단부와 스웨이징 앤빌(47g)의 단부 사이의 공간(nd)은, 칼라 섕크(61a)와 너트 부재(202)의 맞물림을 감당하기위한 상당한 허용 오차를 제공하는 체결 홈(26a)의 독특한 구조 때문에 최소화될 수 있다(도 16a 참조).
도 17 및 18을 참조하면, 핀(12b)과 칼라(14b)를 포함하는 패스너(10b)를 설치하기 위한 공구(300)가 도시되어 있다. 핀(12b)은 확대된 헤드(22b) 및, 공작물(18b, 20b)의 정렬되어 있는 개구(16b, 17b)에 수용되도록 되어 있는 핀 섕크(15b)를 포함한다. 칼라(14b)는 칼라(14)와 동일하다.
도 17 및 18의 공구(300)는 내부 나선형 당김 홈(77)과 나사 결합하도록 하는 크기를 갖는 외부 나사(304)를 구비한 회전 나사 가공 스핀들 부재(302)를 포함한다. 공구(300)는 스핀들 부재(302)를 수용하는 스웨이징 동공(57g)을 구비한 환형 앤빌 부재(47g)를 포함한다. 앤빌 부재(47g)는 나사부(96)를 통해 외측의 앤빌 하우징(208)에 연결되며, 앤빌 부재(47g)는 스핀들 부재(302) 및 후술하는 센싱 로드(306)에 대해서 축방향 이동을 하도록 되어 있다.
도 17은 설치 시작전의 패스너(10b)에 대한 공구(300)를 도시한다. 도 18은 스핀들 부재(302)가 당김 홈(77) 속에 예정된 위치로 나사 결합된 후에, 그리고 공구(300)가 작동되어 앤빌(47g)이 스핀들 부재(302)에 대해 축방향 전방으로 이동하여 핀(12b)과 칼라(14b) 사이에 상대적인 축방향 힘을 가하여 앤빌 스웨이징 동공(57g)을 축방향으로 이동시켜 칼라 섕크(61g)에 과도하게 맞물리도록 하여 칼라 재료를 핀(12b)의 체결 홈(26b) 속으로 반경방향으로 스웨이징시킨 후의 공구(300)를 도시한다. 스웨이징 단계가 완료된 후에, 앤빌(47g)과 스핀들 부재(302) 사이의 상대적인 축방향 힘은 역전되고, 이에 의해 스웨이징된 칼라 섕크(61g)는 앤빌 동공(57g)으로부터 배출된다. 스핀들 부재(302)는 이제 역회전되어 맞물린 내부 당김 홈(77)으로부터 제거되고, 설치는 완료된다.
미국 특허 제5,315,755호에도 언급되어 있는 바와 같이, 너트(202)에 맞물려 있는 당김 홈(26a) 또는 스핀들 부재(302)에 맞물려 있는 당김 홈(77)의 최소 개수가 검출되면, 공구(200, 300)는 공작물(18a, 20a; 18a', 20a')을 당겨 틈새를 제거하기 위한 낮은 부하를 제공하도록 구성될 수 있다. 너트(202) 또는 스핀들 부재(302)와 당김 홈(26a, 77) 사이의 나사 결합량은 핀 섕크(15a, 15b)의 외측 단부에 맞물리도록 되어 있는 센싱 로드(206) 또는 중공 센싱 로드(306)의 작동에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 핀 섕크(15a, 15b)와의 맞물림에 의해 센싱 로드(206, 306)가 축방향으로 변위되는 양은 나사 결합량을 나타내게 된다.
이러한 점에서, 도 17에서 알 수 있는 바와 같이, 센싱 로드(306)의 외경은 적어도 외측 단부에서 칼라(14b)의 관통공의 내경보다 작다. 이에 의해서, 스핀들 부재(302)와 센싱 로드(306)의 조립체는 칼라(14b)의 구멍 속으로 이동할 수 있고, 이에 의해 공작물 틈새 제거가 더욱 촉진된다.
따라서, 공구(200, 300)는, 너트(202) 또는 스핀들 부재(302)가 홈(26a, 77) 속으로 충분한 거리만큼 나사 결합되어 스웨이징 및/또는 예비적으로 공작물을 잡아채는 작동에 의해 부과되는 축방향 부하에 적절하게 저항하는 것을 시스템이 보장할 때까지 스웨이징 동작 또는 공작물의 당겨 모음 동작이 시도되지 않도록 구성될 수 있다.
공구(200, 300)는, 공작물의 당겨 잡아채는 동작 및/또는 스웨이징 동작이예정된 시간 내에 발생되지 않으면, 패스너(10a, 10b)에 상대적인 축방향으로 당기는 힘이 가해지지 않으면서, 당김 홈(26a, 77)으로부터 너트(202) 또는 스핀들 부재(302)가 나사식으로 풀리게 되도록 구성될 수도 있다. 미국 특허 제5,315,755호를 참조하라.
공구(200)가 틈새를 잡아채는 특성을 갖도록 구성되는 경우에, 너트 부재(202)의 파지 나사(204) 및 당김 홈(26a)의 상대적인 구성은 나사(204)의 플랭크(210)가 체결 홈 플랭크(66)로부터 이격되어 축방향 거리(fd)가 공작물 사이의 틈새를 제거하기 위해 당겨주는 축방향 부하에 응답하여 실질적으로 유지되는 것을 보장한다.
따라서, 본 발명의 구성은 종래의 스웨이지형 패스너에 비해 보다 바람직한 인장 및 피로 특성을 가지면서, 상당히 가벼운 설치 공구를 사용할 수 있도록 하는 실질적으로 낮은 부하에서 설치되는 패스너를 포함하는 패스닝 시스템을 제공한다. 동시에, 이 구조는 체결 접합부에 바람직하게 높은 수준의 보유 예부하를 제공한다. 또한, 언급된 바와 같이, 본 발명의 패스너의 여러 예들을, 특정 치수, 즉 공칭 직경을 기준으로 하여 설명하였지만, 본 발명의 개념은 폭 넓은 공칭 직경에 걸친 패스너에까지 확장될 수 있다.
본 발명의 개시된 바람직한 실시예들은 앞서 언급한 목적을 수행하기 위해 충분히 계산된 것임은 분명하지만, 본 발명은 본 발명의 적절한 범주 또는 타당한 의미로부터 벗어 남이 없이 변형, 수정 및 변화가 가능한 것임을 이해하여야 한다.

Claims (41)

  1. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 튜브형 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 대체로 직선형인 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 핀 부재는 공작물의 정렬되어 있는 개구 내에 배치되도록 되어 있는 긴 핀 섕크를 구비하며, 공작물의 어느 한쪽 표면에 맞물리도록 되어 있는 확대된 헤드에서 한쪽 단부가 종단되고, 공작물의 반대쪽 표면을 지나 연장되게 되어 있는 홈이 형성된 부분에서 반대쪽 단부가 종단되는 것이며,
    상기 홈이 형성된 부분은, 원주방향으로 연장되어 있는 핀 홈에 의해 형성되는 복수의 체결 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더를 구비하는 체결부를 포함하며, 상기 핀 홈은 소정의 폭을 가지며, 핀 홈의 유효 폭을 Wg라 하고 크레스트의 유효 폭을 Wc라 할 때, Wc/Wg의 비가 약 0.30 이하이고, 상기 핀 홈은 대체로 매끄러운 윤곽을 가지는 긴 뿌리를 구비하며,
    상기 칼라 섕크는 체결 홈 속에 스웨이징되어 들어가서 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하게 하도록 되어 있으며, 상기 칼라는 스웨이징 될 때,상기 핀 홈 및 핀 숄더와 상호 체결되는 칼라 홈 및 칼라 숄더를 구비하게 되며,
    상기 설치 공구는 유효 입구 스웨이징 부분을 가지는 스웨이징 동공이 있는 앤빌 부재를 구비하며, 유효 입구 스웨이징 부분은 상기 칼라 섕크에 과도하게 맞물려서 칼라 섕크를 반경방향 내향으로 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속으로 들어가게 하는 것이며,
    상기 칼라 섕크는 상기 유효 입구 스웨이징 부분과 상기 체결 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 대체로 큰 예정된 체적의 재료로 되어 있고, 상기 칼라 섕크는 상기 체결 홈 속에 스웨이징되어 들어가는데, 상기 칼라 섕크의 재료는 스웨이징 동안에 상기 뿌리에 완전히 맞물리지 아니하며, 따라서 스웨이징 후에 상기 체결 홈을 완전히 채우지 않고,
    상기 칼라 섕크는 예정된 개수의 상기 칼라 숄더가 대응하는 개수의 상기 핀 크레스트와 맞물리도록 하기에 충분한 길이를 갖는 것이며,
    상기 칼라 섕크는 스웨이징 전에 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경에 대해 최소의 간극을 제공하는 구경(口徑)을 갖는 관통공을 구비하며, 이에 의해 스웨이징을 위한 상대적인 축방향 힘이 최소화되는 것인 패스닝 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 최소 간극은, 공칭 직경이 약 1.27 cm(1/2 인치) 내지 약 1.91 cm(3/4 인치)인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 상기 크레스트의 크레스트 직경(Du)에 대한 반경방향 간극(Rc)의 비, 2Rc/Du x 102의 값이 약 1.0 내지 약 4.0이 되도록 하는 것인 패스닝 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 핀 크레스트의 개수는, 공칭 직경이 약 1.27 cm(1/2 인치) 내지 약 1.91 cm(3/4 인치)인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 2.8 내지 약 5.5 개/cm(7 내지 약 14 개/인치)인 것인 패스닝 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 핀 부재는 극한 인장 강도가 적어도 약 120 KSI인 철 재료로 제조된 것이고, 상기 칼라는 극한 인장 강도가 적어도 약 60 KSI인 철 재료로 제조된 것인 패스닝 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 핀 크레스트의 개수는, 공칭 직경이 약 1.27 cm(1/2 인치) 내지 약 1.91 cm(3/4 인치)인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 2.8 내지 약 5.5 개/cm(7 내지 약 14 개/인치)이고,
    상기 핀 부재는 극한 인장 강도가 적어도 약 120 KSI인 철 재료로 제조된 것이고, 상기 칼라는 극한 인장 강도가 적어도 약 60 KSI인 철 재료로 제조된 것인 패스닝 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 칼라 섕크, 상기 체결 홈 및 상기 스웨이징 동공은 스웨이징 부하의 약 160 %인 최종 클램프 부하를 공작물에 제공하는 것인 패스닝 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 공칭 직경이 약 1.27 cm(1/2 인치) 내지 약 1.91 cm(3/4 인치)인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 상기 최소 간극은 상기 크레스트의 크레스트 직경(Du)에 대한 반경방향 간극(Rc)의 비, 2Rc/Du x 102의 값이 약 1.0 내지 약 4.0이 되도록 하고, 상기 핀 크레스트의 개수는 2.8 내지 약 5.5 개/cm(7 내지 약 14 개/인치)인 것인 패스닝 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 공칭 직경이 약 1.27 cm(1/2 인치) 내지 약 1.91 cm(3/4 인치)인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 상기 핀 크레스트의 개수는 상기 패스너의 상기 핀 부재에 대해 2.8 내지 약 5.5 개/cm(7 내지 약 14 개/인치)이고, 상기 최소 간극은 상기 크레스트의 크레스트 직경(Du)에 대한 반경방향 간극(Rc)의 비, 2Rc/Du x 102의 값이 약 2.5 내지 약 3.8이 되도록 하고,
    상기 핀 부재는 극한 인장 강도가 적어도 약 120 KSI인 철 재료로 제조된 것이고, 상기 칼라는 적어도 극한 인장 강도가 적어도 약 60 KSI인 철 재료로 제조된 것인 패스닝 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 핀 섕크의 상기 홈이 형성된 부분은, 파단네크 홈에 의해 상기 체결부에 연결되어 있는 당김부에서 상기 반대쪽 단부가 종단되고, 상기 파단네크 홈은 상기 홈이 형성된 부분의 가장 약한 부분이 되며, 스웨이징 부하보다 큰 상대적인 축방향 힘에서 파괴되도록 되어 있는 것이고,
    상기 당김부는 상기 설치 공구의 조(jaw)의 이빨에 의해 파지되도록 되어 있는 당김 크레스트 및 당김 홈에 의해 형성되는 복수의 당김 홈을 구비하고,
    상기 당김 크레스트 직경은, 공칭 직경이 약 1.27 cm(1/2 인치) 내지 약 1.91 cm(3/4 인치)인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 상기 체결 홈 크레스트의 직경의 약 70 % 내지 약 80 %인 것인 패스닝 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 칼라 섕크는 반경방향 외향으로 넓어지는 플레어 섕크부에서 그 외측 단부가 종단되는 직선형 섕크부를 구비하고, 상기 플레어 섕크부는 상기 직선형 섕크부의 벽두께와 대체로 동일한 대체로 균일한 벽두께로 되어 있으며, 상기 플레어 섕크부에는 테이퍼진 반경방향 내측 표면과 외측 표면이 있는데, 상기 핀 부재의 축에 대해 내측 표면이 외측 표면보다 더 큰 각도를 이루면서 테이퍼져 있는 것인 패스닝 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 반경방향 내측 표면은 약 15 °의 각도로 테이퍼져 있고, 상기 외측 표면은 약 5 °의 각도로 테이퍼져 있는 것인 패스닝 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 핀 크레스트는, 핀 홈의 유효 폭을 Wg라 하고 크레스트의 유효 폭을 Wc라 할 때, 공칭 직경이 약 1.27 cm(1/2 인치) 내지 약 1.91 cm(3/4 인치)인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, Wc/Wg의 비가 약 0.150 내지 약 0.30인 것인 패스닝 시스템.
  13. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스닝 시스템은 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 대체로 직선형인 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 핀 부재는 철 재료로 제조된 것이고, 공작물의 정렬되어 있는 개구 내에 위치된 긴 섕크를 구비하며, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는데, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 핀 홈에 의해 형성된 원주방향으로 연장되어 있는 복수의 체결 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 대응하는 핀 숄더를 구비하는 체결부를 포함하며,
    상기 핀 홈은 상기 크레스트의 유효 폭보다 실질적으로 큰 유효 폭을 가지며, 상기 칼라는 철 재료로 제조된 것이며, 상기 칼라 섕크는 스웨이징되어 상기 핀 홈 속으로 들어가서 공작물이 체결되어 체결 접합부를 형성하게 하도록 되어 있는 것이고,
    상기 설치 공구는 유효 입구 스웨이징 부분이 있는 스웨이징 공동을 구비한 스웨이징 앤빌 부재를 구비하며, 상기 유효 입구 스웨이징 부분은 상기 칼라 섕크에 과도하게 맞물려서 상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속으로 들어가게 하도록 되어 있는 것이고,
    상기 칼라 섕크는 상기 유효 입구 스웨이징 부분과, 상기 칼라 섕크가 스웨이징되어 들어가는 상기 체결 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 큰 예정된 체적의 재료로 되어 있고,
    상기 스웨이징 동공은 상기 칼라 섕크와 최초에 맞물리도록, 그 외측 단부에서 반경방향 외향으로 연장되어 있는 아치형 윤곽을 가지며,
    상기 스웨이징 동공은, 상기 반경방향 외측 단부에 연결되어 있고, 상기 칼라 섕크의 완전 스웨이징을 제공하기 위해 상기 스웨이징 동공의 최소 직경을 형성하는, 비교적 길이가 짧은 축방향 직선형 부분을 구비하며,
    상기 스웨이징 동공은 테이퍼형 릴리프 부분을 구비하는데, 이 테이퍼형 릴리프 부분은 상기 직선형 부분으로부터 후방으로 연장되어 있고, 상기 스웨이징 동공의 중심축에 대해 비교적 작은 각도를 이루도록 반경방향 외향으로 테이퍼져 있어서, 스웨이징 후에 상기 칼라 섕크로부터 상기 스웨이징 앤빌을 제거하는 것이 용이해지고, 상기 직선형 부분과 상기 테이퍼형 릴리프 부분이 스웨이징 상태로부터 탄성 복귀 후에 상기 칼라 섕크의 재료의 맞물림이 분포되도록 하는 것인 패스닝 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 테이퍼형 릴리프 부분은 상기 스웨이징 동공의 축에 대해서 약 5 °의 각도를 이루도록 테이퍼져 있는 것인 패스닝 시스템.
  15. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스닝 시스템은 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 대체로 직선형인 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 패스너는 긴 핀 섕크를 포함하며,
    상기 긴 핀 섕크는 공작물의 정렬되어 있는 개구 속에 배치되며, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고, 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되며, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 복수의 체결 홈을 포함하며, 상기 체결 홈은 원주방향으로 연장되어 있는 핀 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더에 의해 형성되며, 상기 핀 홈은 소정의 폭을 가지며, 핀 홈의 반경방향 깊이를 h라 하고 핀 크레스트에 의해 형성되는 직경을 Du라고 할 때, (h/Du) x 102의 값이 약 4 이하가 되도록 하는 값으로 상기 숄더 직경(Du)에 대해 선택된 깊이 h를 가지며, 상기 핀 홈은 상기 핀 숄더보다 실질적으로 넓으며, 상기 핀 홈은 매끄러운 뿌리 윤곽을 가지며, 상기 체결 홈은 상기 칼라 섕크가 스웨이징되어 그 속에 들어가도록 되어 있어서 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하도록 하며, 상기 핀 부재는 상기 칼라와는 상이한 재료로 되어 있고, 상이한 크기의 극한 전단 강도를 가지며, 상기 칼라의 전단 강도와 상기 핀 부재의 전단 강도의 비는 스웨이징시 상기 핀 부재의 파손이 실질적으로 방지되도록 하는 값이며,
    상기 칼라 섕크는 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경에 대해서, 스웨이징 전에 최소 간극을 제공하는 구경을 가지는 관통공을 구비하며, 이에 의해 스웨이징을 위한 상대적인 축방향 힘이 최소화되고, 상기 최소 간극은, 공칭 직경이 약 1/2 인치 내지 약 3/4 인치인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 상기 크레스트의 크레스트 직경(Du)에 대한 반경방향 간극(Rc)의 비, 2Rc/Du x 102의 값이 약 1.0 내지 약 4.0이 되도록 하고,
    상기 핀 크레스트의 개수는, 공칭 직경이 약 1/2 인치 내지 약 3/4 인치인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 약 7 내지 약 14 개/인치이고, 상기 핀 부재는 극한 인장 강도가 적어도 약 120 KSI인 철 재료로 제조된 것이고, 상기 칼라는 극한 인장 강도가 적어도 약 60 KSI인 철 재료로 제조된 것이고,
    상기 패스너는 상기 스웨이징 부하의 약 160 %에 해당하는 최종 클램프 부하를 제공하는 것인 패스닝 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 칼라 섕크는 반경방향 외향으로 넓어지는 플레어 섕크부에서 그 외측 단부가 종단되는 직선형 섕크부를 구비하며, 상기 플레어 섕크부는 상기 직선형 섕크부의 벽두께와 대체로 동일한 대체로 균일한 벽두께를 갖는 것이고, 상기 플레어 섕크부에는 테이퍼져 있는 반경방향 내측 표면과 외측 표면이 있는데, 내측 표면은 외측 표면보다 상기 핀 부재의 축에 대해 더 큰 각도를 이루도록 테이퍼져 있는 것이고,
    상기 반경방향 내측 표면은 약 15 °의 각도로 테이퍼져 있고, 상기 외측 표면은 약 5 °의 각도로 테이퍼져 있는 것인 패스닝 시스템.
  17. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 공작물 체결 방법은,
    상기 핀 부재를 형성하는 단계로서, 공작물의 정렬되어 있는 개구 속에 배치되도록 되어 있고, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고, 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는 긴 섕크를 구비하도록 상기 핀 부재를 형성하며, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 원주방향으로 연장되어 있는 핀 홈에 의해 형성된 복수의 체결 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더를 포함하며, 상기 핀 홈을 넓게 형성하는데, 핀 홈의 반경방향 깊이를 h라 하고 핀 크레스트에 의해 형성되는 직경을 Du라고 할 때, (h/Du) x 102의 값이 약 4 이하가 되도록 하는 값으로 상기 크레스트 직경(Du)에 대해 선택된 깊이 h를 갖도록 상기 핀 홈을 형성하며, 넓고 매끄러운 뿌리 윤곽을 갖도록 상기 핀 홈을 형성하여, 상기 핀 부재를형성하는 단계와,
    상기 칼라를 튜브형으로 형성하는 단계와,
    유효 입구 스웨이징 부분을 구비하는 스웨이징 앤빌을 상기 설치 공구에 제공하는 단계와,
    상기 스웨이징 앤빌의 상기 유효 입구 스웨이징 부분에 의해 상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속에 들어가도록 하여, 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하도록 하는 스웨이징 단계
    를 포함하며,
    상기 칼라 섕크는 예정된 개수의 상기 칼라 숄더가 대응하는 개수의 상기 핀 숄더에 맞물리도록 하여 소정의 결합 극한 전단 강도를 갖도록 하기에 충분한 길이를 갖도록 선택되는 것인 패스닝 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 방법은 상기 핀 홈을 넓게 형성하되, 핀 홈의 유효 폭을 Wg라 하고 크레스트의 유효 폭을 Wc라 할 때 Wc/Wg의 비가 약 0.30 이하가 되도록 상기 핀 홈을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 예정된 체적의 칼라 섕크 재료는 스웨이징 동안에 상기 뿌리에 완전하게 맞물리지 아니하고, 따라서 스웨이징 후에 상기 체결 홈을 완전히 채우지 아니하고, 상기 칼라 섕크는 예정된 개수의 상기 칼라 숄더가 대응하는 개수의 상기 핀 크레스트에 맞물리도록 하기에 충분한 길이를 갖도록 형성되며,
    상기 칼라 섕크는 스웨이징 전에 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경에 대해최소의 간극을 제공하는 구경을 갖는 관통공을 구비하도록 형성되며, 이에 의해 스웨이징을 위한 상대적인 축방향 힘이 최소화되는 것인 패스닝 시스템.
  19. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있어, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 공작물 체결 방법은,
    상기 핀 부재를 형성하는 단계로서, 공작물의 정렬되어 있는 개구 속에 배치되도록 되어 있고, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고, 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는 긴 섕크를 구비하도록 상기 핀 부재를 형성하며, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 체결 홈을 포함하는데, 이 체결 홈은 원주방향으로 연장되어 있는 핀 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더에 의해 형성되며, 상기 핀 홈을 넓게 형성하는데, 핀 홈의 반경방향 깊이를 h라 하고 핀 크레스트에 의해 형성되는 숄더 직경을 Du라고 할 때, (h/Du) x 102의 값이 약 4 이하가 되도록 하는 값으로 상기 숄더 직경(Du)에 대해 선택된 깊이 h를 갖도록 상기 핀 홈을 형성하며, 넓고 매끄러운 뿌리 윤곽을 갖도록 상기 핀 홈을 형성하여, 상기 핀 부재를 형성하는 단계와,
    대체로 직선형인 칼라 섕크를 갖도록 상기 칼라를 형성하는 단계와,
    유효 입구 스웨이징 부분을 구비하는 스웨이징 앤빌을 상기 설치 공구에 제공하는 단계와,
    상기 스웨이징 앤빌의 상기 유효 입구 스웨이징 부분에 의해 상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속에 들어가도록 하여, 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하도록 하고, 스웨이징된 상태에서 칼라 섕크가 상기 핀 홈 및 핀 숄더에 상호 체결되는 칼라 홈 및 칼라 숄더를 갖게 되도록 하는 스웨이징 단계와,
    상기 유효 입구 스웨이징 부분과 상기 칼라가 스웨이징되어 들어가는 상기 체결 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 큰 예정된 체적의 재료를 갖도록 상기 칼라 섕크를 선택하고, 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경을 Du라 할 때 2Rc/Du x 102의 값이 약 1.0 내지 약 4.0이 되도록 하는 최소 반경방향 간극(Rc)을 제공하는 관통공을 갖도록 상기 칼라 섕크를 형성하는 단계
    를 포함하는 것인 패스닝 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 패스너의 상기 핀 부재에 대하여 7 내지 약 14 개/인치인 상기 핀 크레스트의 개수를 선택하고, 공칭 직경이 약 1/2 인치 내지 약 3/4 인치인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경(Du)에 대한 반경방향 간극(Rc)의 비, 2Rc/Du x 102의 값이 약 2.5 내지 약 3.8이 되도록 상기 최소 간극을 선택하는 단계와,
    극한 인장 강도가 적어도 약 120 KSI인 철 재료로 상기 핀 부재를 형성하고, 극한 인장 강도가 적어도 약 60 KSI인 철 재료로 상기 칼라를 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  21. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 칼라 섕크를 구비하고, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 공작물 체결 방법은,
    상기 핀 부재를 형성하는 단계로서, 공작물의 정렬되어 있는 개구 속에 배치되도록 되어 있고, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고, 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는 긴 섕크를 구비하도록 상기 핀 부재를 형성하며, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 체결 홈을 포함하는데, 이 체결 홈은 원주방향으로 연장되어 있는 복수의 핀 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더에 의해 형성되며, 상기 핀 홈을 넓게 형성하는데, 핀 홈의 반경방향 깊이를 h라 하고 핀 크레스트에 의해 형성되는 크레스트 직경을 Du라고 할 때, (h/Du) x 102의 값이 약 4 이하가 되도록 하는 값으로 상기 크레스트 직경(Du)에 대해 선택된 깊이h를 갖도록 상기 핀 홈을 형성하여, 상기 핀 부재를 형성하는 단계와,
    대체로 직선형인 칼라 섕크를 구비하도록 상기 칼라를 형성하는 단계와,
    유효 입구 스웨이징 부분을 구비하는 스웨이징 앤빌을 상기 설치 공구에 제공하는 단계와,
    상기 스웨이징 앤빌의 상기 유효 입구 스웨이징 부분에 의해 상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속에 들어가도록 하여, 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하도록 하고, 스웨이징된 상태에서 칼라 섕크가 상기 핀 홈 및 핀 숄더에 상호 체결되는 칼라 홈 및 칼라 숄더를 갖게 되도록 하는 스웨이징 단계와,
    상기 유효 입구 스웨이징 부분과 상기 칼라가 스웨이징되어 들어가는 상기 체결 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 큰 예정된 체적의 재료를 갖도록 상기 칼라 섕크를 선택하는 단계와,
    상기 칼라 섕크에 최초로 맞물리기 위한 반경방향 외향으로 연장되어 있는 아치형 윤곽을 갖는 외측 단부를 스웨이징 동공에 제공하는 단계와,
    상기 반경방향 외측 단부에 연결되며 상기 칼라 섕크의 완전 스웨이징을 제공하기 위한 상기 스웨이징 동공의 최소 직경을 이루는, 비교적 짧은 길이를 갖는 축방향으로 직선형인 부분을 스웨이징 동공에 제공하는 단계와,
    상기 스웨이징 동공에 테이퍼형 릴리프 부분을 제공하는 단계로서, 이 테이퍼형 릴리프 부분은 상기 직선형 부분으로부터 후방으로 연장되어 있고, 상기 스웨이징 동공의 중심축에 대해 비교적 작은 각도를 이루도록 반경방향 외향으로 테이퍼져 있어서, 스웨이징 후에 상기 칼라 섕크로부터 상기 스웨이징 앤빌을 제거하는것이 용이해지고, 상기 직선형 부분과 상기 테이퍼형 릴리프 부분이 스웨이징 상태로부터 탄성 복귀된 후에 상기 칼라 섕크의 재료의 맞물림이 분포되도록 하는 단계
    를 포함하는 것인 패스닝 시스템.
  22. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 칼라 섕크를 구비하고, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 공작물 체결 방법은,
    상기 핀 부재를 형성하는 단계로서, 공작물의 정렬되어 있는 개구 속에 배치되도록 되어 있고, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고, 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는 긴 섕크를 구비하도록 상기 핀 부재를 형성하며, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 체결 홈을 포함하는데, 이 체결 홈은 원주방향으로 연장되어 있는 복수의 핀 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더에 의해 형성되며, 상기 핀 홈을 넓게 형성하는데, 핀 홈의 반경방향 깊이를 h라 하고 핀 크레스트에 의해 형성되는 크레스트 직경을 Du라고 할 때, (h/Du) x 102의 값이 약 4 이하가 되도록 하는 값으로 상기 크레스트 직경(Du)에 대해 선택된 깊이h를 갖도록 상기 핀 홈을 형성하여, 상기 핀 부재를 형성하는 단계와,
    상기 칼라 섕크를 갖도록 상기 칼라를 형성하는 단계와,
    유효 입구 스웨이징 부분을 구비하는 스웨이징 앤빌을 상기 설치 공구에 제공하는 단계와,
    상기 스웨이징 앤빌의 상기 유효 입구 스웨이징 부분에 의해 상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속에 들어가도록 하여, 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하도록 하고, 스웨이징된 상태에서 칼라 섕크가 상기 핀 홈 및 핀 숄더에 상호 체결되는 칼라 홈 및 칼라 숄더를 갖게 되도록 하는 스웨이징 단계와,
    상기 유효 입구 스웨이징 부분과 상기 칼라가 스웨이징되어 들어가는 상기 체결 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 큰 예정된 체적의 재료를 갖도록 상기 칼라 섕크를 선택하는 단계
    를 포함하는 것이며,
    상기 핀 부재와 상기 칼라는 철 재료로 구성되며, 인치 단위로 나타낸 아래의 표와 같은 관계를 갖는 것인 패스닝 시스템.
    핀 크레스트 직경 홈의 깊이 스웨이징 전 칼라O.D. 스웨이징 전 칼라I.D. 앤빌 입구 직경 핀 체결 홈뿌리 직경 피치 공칭 직경 Du h Dc ID Da Dr P 1.27(1/2) 1.26(.497) .040(.016) 2.017(.794) 1.306(.514) 1.913(.753) 1.181(.465) .193(.076) 1.59(5/8) 1.58(.622) .052(.0205) 2.515(.990) 1.633(.643) 2.385(.939) 1.476(.581) .231(.091) 1.91(3/4) 1.9(.747) .061(.024) 3.015(1.187) 1.958(.771) 2.858(1.125) 1.775(.699) .246(.097)
  23. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 칼라 섕크를 구비하고, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 공작물 체결 방법은,
    상기 핀 부재를 형성하는 단계로서, 공작물의 정렬되어 있는 개구 속에 배치되도록 되어 있고, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고, 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는 긴 섕크를 구비하도록 상기 핀 부재를 형성하며, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 체결 홈을 포함하는데, 이 체결 홈은 원주방향으로 연장되어 있는 복수의 핀 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더에 의해 형성되며, 상기 핀 홈을 넓게 형성하는데, 핀 홈의 반경방향 깊이를 h라 하고 핀 숄더에 의해 형성되는 숄더 직경을 Du라고 할 때, (h/Du) x 102의 값이 약 4 이하가 되도록 하는 값으로 상기 숄더 직경(Du)에 대해 선택된 깊이 h를 갖도록 상기 핀 홈을 형성하고, 대체로 연속적인 곡선에 의해 이루어진 매끄럽고 넓은 뿌리 윤곽을 갖도록 상기 핀 홈을 형성하여, 상기 핀 부재를 형성하는 단계와,
    대체로 직선형인 칼라 섕크를 갖도록 상기 칼라를 형성하는 단계와,
    유효 입구 스웨이징 부분을 구비하는 스웨이징 앤빌을 상기 설치 공구에 제공하는 단계와,
    상기 스웨이징 앤빌의 상기 유효 입구 스웨이징 부분에 의해 상기 칼라의 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속에 들어가도록 하여, 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하도록 하고, 스웨이징된 상태에서 칼라 섕크가 상기 핀 홈 및 핀 숄더에 상호 체결되는 칼라 홈 및 칼라 숄더를 갖게 되도록 하는 스웨이징 단계와,
    상기 핀 홈을 넓게 형성하되, 핀 홈의 유효 폭을 Wg라 하고 크레스트의 유효 폭을 Wc라 할 때 Wc/Wg의 비가 약 0.30 이하가 되도록 상기 핀 홈을 형성하는 단계와,
    대체로 매끄러운 윤곽을 갖는 긴 뿌리를 갖도록 상기 핀 홈을 형성하는 단계와,
    예정된 체적의 재료를 갖도록 상기 칼라 섕크를 형성하는 단계로서, 상기 예정된 체적의 재료는 상기 유효 입구 스웨이징 부분과 상기 칼라가 스웨이징되어 들어가는 상기 체결 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 크고, 상기 칼라 섕크의 재료는 스웨이징 동안에 상기 뿌리에 완전히 맞물리지 아니하고 따라서 스웨이징 후에 상기 체결 홈을 완전히 채우지 아니하게 되도록, 상기 칼라 섕크를 형성하는 단계와,
    예정된 개수의 상기 칼라 숄더가 대응하는 개수의 상기 핀 크레스트에 맞물리게 하여 미리 선택된 결합 극한 전단 강도를 갖기에 충분한 길이를 갖도록 상기 칼라 섕크를 형성하고, 스웨이징 전에 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경에 대해 최소의 간극을 제공하는 구경을 갖는 관통공을 구비하도록 상기 칼라 섕크를 선택하여, 이에 의해 스웨이징을 위한 상대적인 축방향 힘이 최소화되도록 하는 단계와,
    공칭 직경이 약 1/2 인치 내지 약 3/4 인치인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경(Du)에 대한 반경방향 간극(Rc)의 비, 2Rc/Du x 102의 값이 약 1.0 내지 약 4.0이 되도록 상기 최소 간극을 선택하는 단계와,
    공칭 직경이 약 1/2 인치 내지 약 3/4 인치인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 7 내지 약 14 개/인치가 되도록 상기 핀 크레스트를 선택하는 단계와,
    극한 인장 강도가 적어도 약 120 KSI인 철 재료로 상기 핀 부재를 형성하고, 극한 인장 강도가 적어도 약 60 KSI인 철 재료로 상기 칼라를 형성하는 단계
    를 포함하는 것인 패스닝 시스템.
  24. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 스웨이징 앤빌을 구비하는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 핀 부재는 공작물의 정렬되어 있는 개구 내에 위치되도록 되어 있는 긴섕크를 구비하며, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는데, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 원주방향으로 연장되어 있는 핀 홈에 의해 형성된 복수의 체결 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더를 포함하며, 상기 핀 크레스트는 예정된 크레스트 직경을 가지며,
    상기 핀 홈은 상기 핀 크레스트보다 실질적으로 넓고, 대체로 유선형인 윤곽을 갖는 뿌리를 구비하는 것이며,
    상기 스웨이징 앤빌은 상기 칼라 섕크를 상기 체결 홈 속에 과도하게 맞물리도록 하여 스웨이징되어 들어가게 하도록 되어 있는 유효 입구 스웨이징 부분을 구비하며,
    상기 칼라는 대체로 튜브형이고, 상기 칼라 섕크는 대체로 직선형이고, 상기 스웨이징 동공의 상기 유효 입구 스웨이징 부분에 의해 상기 체결 홈 속에 스웨이징되어 들어가도록 되어 있어서, 이에 의해 공작물은 상호 체결되어 체결 접합부를 형성하고, 상기 스웨이징된 칼라 섕크는 상기 핀 홈과 핀 숄더에 상호 체결되는 칼라 홈과 칼라 숄더를 구비하며,
    상기 칼라 섕크는 상기 유효 입구 스웨이징 부분과, 상기 칼라 섕크가 스웨이징되어 들어가는 상기 체결 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 큰 예정된 체적의 재료를 가지며, 상기 칼라 섕크의 재료의 체적은 스웨이징 동안에 상기 뿌리에 맞물리지 않고 따라서 스웨이징 후에 상기 체결 홈을 완전하게 채우지 않게 하도록 선택되며, 상기 칼라 섕크는 예정된 개수의 상기 칼라 숄더가 대응하는 개수의 상기 핀 크레스트에 맞물리도록 하기에 충분한 길이를 갖는 것이고,
    상기 칼라 섕크는 상기 핀 크레스트의 직경에 대해 최소 간극을 제공하는 내경을 가지며, 이에 의해 스웨이징을 위한 상대적인 축방향 힘은 최소화되고,
    상기 크레스트는, 크레스트의 유효 폭을 Wc라 하고 상기 체결 홈의 유효 폭을 Wg라 할 때 Wc가 Wg보다 실질적으로 작아서 상기 크레스트가 실질적으로 이격되어 있도록, 유효 폭(Wc)을 가지며,
    상기 칼라 섕크는 상기 최소 간극을 제공하는 구경을 갖는 관통공을 가지며, 상기 최소 간극은 공칭 직경이 약 1/2 인치 내지 약 3/4 인치인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경(Du)에 대한 반경방향 간극(Rc)의 비, 2Rc/Du x 102의 값이 약 3.0 내지 약 4.0이 되도록 하는 반경방향 간극(Rc)을 제공하는 것인 패스닝 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 체결 홈은 나선형인 것인 패스닝 시스템.
  26. 제24항에 있어서, 상기 핀 크레스트의 개수는, 공칭 직경이 약 1.27 cm(1/2 인치) 내지 약 1.91 cm(3/4 인치)인 상기 패스너의 상기 핀 부재의 경우에, 약 2.8 내지 약 5.5 개/cm(7 내지 약 14 개/인치)인 것인 패스닝 시스템.
  27. 제24항에 있어서, 상기 체결 홈의 유효 홈 폭(Wg)에 대한 크레스트의 유효 폭(Wc)의 비가 약 0.20 내지 약 0.28인 것인 패스닝 시스템.
  28. 제24항에 있어서, 상기 핀 부재의 상기 섕크는 체결 홈을 포함하는 체결부를 구비하며, 설치 공구의 파지 조(jaw)에 의해 파지되도록 되어 있는 복수의 파지 홈을 구비한 당김부에서 종단되며, 상기 당김부는 상기 스웨이징 부하보다 큰 상대적인 축방향 힘에서 파괴되도록 되어 있는 파단네크 홈에 의해 상기 체결부에 연결되어 있고,
    상기 당김 홈은 상기 체결 홈의 상기 크레스트 직경의 약 70 % 내지 약 85 %인 직경을 갖는 것인 패스닝 시스템.
  29. 제24항에 있어서, 상기 칼라 섕크는 반경방향 외향으로 넓어지는 플레어 섕크부에서 그 외측 단부가 종단되는 직선형 섕크부를 구비하고, 상기 플레어 섕크부는 상기 직선형 섕크부의 벽두께와 대체로 동일한 대체로 균일한 벽두께로 되어 있으며, 상기 플레어 섕크부에는 테이퍼진 반경방향 내측 표면과 외측 표면이 있는데, 상기 핀 부재의 축에 대해 내측 표면이 외측 표면보다 더 큰 각도를 이루면서 테이퍼져 있는 것인 패스닝 시스템.
  30. 제24항에 있어서, 상기 반경방향 내측 표면은 약 15 °의 각도로 테이퍼져 있고, 상기 외측 표면은 약 5 °의 각도로 테이퍼져 있는 것인 패스닝 시스템.
  31. 제24항에 있어서, 상기 핀 부재와 상기 칼라는 철 재료로 구성되며, 센티미터(인치) 단위로 나타낸 아래의 표와 같은 관계를 갖는 것인 패스닝 시스템.
    핀 크레스트 직경 홈의 깊이 스웨이징 전 칼라O.D. 스웨이징 전 칼라I.D. 앤빌 입구 직경 핀 체결 홈뿌리 직경 피치 공칭 직경 Du h Dc ID Da Dr P 1.27(1/2) 1.26(.497) .040(.016) 2.017(.794) 1.306(.514) 1.913(.753) 1.181(.465) .193(.076) 1.59(5/8) 1.58(.622) .052(.0205) 2.515(.990) 1.633(.643) 2.385(.939) 1.476(.581) .231(.091) 1.91(3/4) 1.9(.747) .061(.024) 3.015(1.187) 1.958(.771) 2.858(1.125) 1.775(.699) .246(.097)
  32. 제24항에 있어서, 상기 핀 부재와 상기 칼라의 한 예는 철 재료로 구성되며, 센티미터(인치) 단위로 나타낸 아래의 표와 같은 관계를 갖는 것이고,
    Wc/Wg의 비가 약 0.204이고, 크레스트의 개수가 약 3.15 개/cm(8 개/인치)인 패스닝 시스템.
    핀 크레스트 직경 홈의 깊이 스웨이징 전 칼라O.D. 스웨이징 전 칼라I.D. 앤빌 입구직경 핀 체결 홈뿌리 직경 피치 공칭 직경 Du h Dc ID Da Dr P 1.59(5/8) 1.58(.622) .069(.027) 2.515(.990) 1.633(.643) 2.385(.939) 1.443(.568) .330(.130)
  33. 제24항에 있어서, 상기 핀 부재와 상기 칼라의 한 예는 철 재료로 구성되며, 센티미터(인치) 단위로 나타낸 아래의 표와 같은 관계를 갖는 것이고,
    Wc/Wg의 비가 약 0.162이고, 크레스트의 개수가 약 3.15 개/cm(8 개/인치)인 패스닝 시스템.
    핀크레스트직경 홈의 깊이 스웨이징 전 칼라O.D. 스웨이징 전 칼라I.D. 앤빌 입구직경 핀 체결 홈뿌리 직경 피치 공칭직경 Du h Dc ID Da Dr P 1.59(5/8) 1.58(.622) .051(.020) 2.515(.990) 1.633(.643) 2.385(.939) 1.476(.581) .330(.130)
  34. 제24항에 있어서, 상기 핀 부재와 상기 칼라의 한 예는 철 재료로 구성되며, 센티미터(인치) 단위로 나타낸 아래의 표와 같은 관계를 갖는 것이고,
    Wc/Wg의 비가 약 0.204이고, 크레스트의 개수가 약 3.15 개/cm(8 개/인치)이고, 상기 체결 홈은 나선형이고 상기 핀 부재와 상기 칼라 사이에 상대적인 축방향 힘을 가하기 위한 설치 공구의 너트 부재에 의해 나사식으로 파지되도록 되어 있는 것인 패스닝 시스템.
    핀크레스트직경 홈의 깊이 스웨이징 전 칼라O.D. 스웨이징 전 칼라I.D. 앤빌 입구직경 핀 체결 홈뿌리 직경 피치 공칭 직경 Du h Dc ID Da Dr P 1.59(5/8) 1.58(.622) .051(.027) 2.515(.990) 1.633(.643) 2.385(.939) 1.443(.5568) .330(.130)
  35. 제24항에 있어서, 상기 핀 부재와 상기 칼라의 한 예는 철 재료로 구성되며, 센티미터(인치) 단위로 나타낸 아래의 표와 같은 관계를 갖는 것이고,
    Wc/Wg의 비가 약 0.162이고, 크레스트의 개수가 약 3.15 개/cm(8 개/인치)이고, 상기 핀 부재는 상기 핀 헤드의 반대쪽 상기 섕크의 단부에 내부 구멍을 구비하며, 상기 내부 구멍에는 나사가 형성되어 있고, 상기 내부 구멍은 상기 핀 부재와 상기 칼라 사이에 상대적인 축방향 힘을 가하기 위한 설치 공구의 나사 스핀들부재에 의해 나사식으로 맞물리도록 되어 있는 것인 패스닝 시스템.
    핀크레스트직경 홈의 깊이 스웨이징 전 칼라O.D. 스웨이징 전 칼라I.D. 앤빌 입구직경 핀 체결 홈뿌리 직경 피치 공칭 직경 Du h Dc ID Da Dr P 1.59(5/8) 1.58(.622) .051(.020) 2.515(.990) 1.633(.643) 2.385(.939) 1.476(.581) .330(.130)
  36. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스닝 시스템은 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 핀 부재는 공작물의 정렬되어 있는 개구 내에 위치되도록 되어 있는 긴 핀 섕크를 구비하며, 공작물의 어느 한쪽 표면에 맞물리도록 되어 있는 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고, 공작물의 반대쪽에 있는 반대쪽 표면을 지나 연장되도록 되어 있는 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는데, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 나선형으로 연장되어 있는 핀 홈에 의해 형성된 복수의 체결 및 당김 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더를 구비하는 체결 및 당김부를 포함하며, 상기 핀 크레스트는 미리 선택된 피치로 균일하게 이격되어 있고,
    상기 핀 홈은 소정의 폭을 가지며, 핀 홈의 유효 폭을 Wg라 하고 크레스트의 유효 폭을 Wc라 할 때, Wc/Wg의 비가 약 0.20 이하이고, 상기 핀 홈은 대체로 매끄러운 윤곽을 가지는 긴 뿌리를 구비하며, 상기 칼라는 튜브형 칼라이고, 튜브형 칼라는 상기 체결 및 당김 홈 속에 스웨이징되어 들어가서 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하게 하도록 되어 있으며, 상기 칼라 섕크는 스웨이징될 때 상기 핀 홈 및 핀 숄더에 상호 체결되는 칼라 홈 및 칼라 숄더를 구비하는 것이고,
    상기 설치 공구는 스웨이징 부하를 얻기 위해 상기 핀 부재와 상기 칼라 사이에 상대적인 축방향 힘을 가하도록 되어 있고, 유효 입구 스웨이징 부분을 가지는 스웨이징 동공이 있는 앤빌 부재를 구비하며, 유효 입구 스웨이징 부분은 상기 칼라 섕크에 과도하게 맞물려서 칼라 섕크를 반경방향 내향으로 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속으로 들어가게 하도록 되어 있고, 상기 설치 공구는 상대적인 축방향 힘을 가할 때 상기 체결 및 당김 홈에 나사식으로 맞물리게 되어 있는 나사 당김 너트 부재를 구비하며,
    상기 칼라 섕크는 상기 유효 입구 스웨이징 부분과, 상기 칼라 섕크가 스웨이징되어 들어가는 상기 체결 및 당김 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 대체로 큰 예정된 체적의 재료로 되어 있고, 상기 칼라 섕크의 재료는 스웨이징 동안에 상기 뿌리에 완전히 맞물리지 아니하며, 따라서 스웨이징 후에 상기 체결 및 당김 홈을 완전히 채우지 않고, 상기 칼라 섕크는 예정된 개수의 상기 칼라 숄더가 대응하는 개수의 상기 핀 크레스트와 맞물리도록 하기에 충분한 길이를 갖는 것이며,
    상기 칼라 섕크는 스웨이징 전에 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경에 대해 최소의 간극을 제공하는 구경을 갖는 관통공을 구비하며, 이에 의해 스웨이징을 위한 상대적인 축방향 힘이 최소화되고,
    상기 뿌리는, 인접 크레스트로부터 이격되고 후미 핀 숄더에 인접한 지점에서, 상기 피치의 약 1/3인 최대 깊이를 가지고,
    상기 인접 핀 숄더는 상기 핀 부재의 축에 대해 미리 선택된 각도로 대체로 직선형으로 연장되어 있는 후미 플랭크를 형성하며,
    상기 뿌리는, 상기 후미 플랭크로부터 축방향으로 이격된 깊이를 갖는 지점에 위치되어 있는 미리 선택된 전단 평면을 이루는 각진 부분에 의해 상기 후미 플랭크에 연결되어 있으며,
    상기 당김 너트 부재는 상기 핀 숄더의 상기 후미 플랭크에 맞물리도록 되어 있는 너트 플랭크를 구비하는 나사를 가지고 있으며, 상기 너트 나사는 상기 전단 평면에서 상기 뿌리에 최초로 맞물리도록 미리 선택된 길이를 갖는 크레스트를 구비하고, 이에 의해 상기 너트 플랭크는 상기 후미 플랭크로부터 축방향 이격되어 있으며, 상기 전단 평면은 상기 뿌리의 최대 깊이의 약 80 %의 곳에 위치되어 있고, 이에 의해 미리 선택된 축방향 부하에 도달될 때까지 상기 후미 플랭크와 상기 너트 플랭크의 맞물림이 방지되는 것인 패스닝 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 핀 부재와 상기 칼라의 한 예는 철 재료로 구성되며, 센티미터(인치) 단위로 나타낸 아래의 표와 같은 관계를 갖는 것이고,
    Wc/Wg의 비가 약 0.204이고, 크레스트의 개수가 약 3.15 개/cm(8 개/인치)인 패스닝 시스템.
    핀크레스트직경 홈의 깊이 스웨이징 전 칼라O.D. 스웨이징 전 칼라I.D. 앤빌 입구 직경 핀 체결 홈 뿌리 직경 피치 공칭 직경 Du h Dc ID Da Dr P 1.59(5/8) 1.58(.622) .051(.027) 2.515(.990) 1.633(.643) 2.385(.939) 1.443(.568) .330(.130)
  38. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 튜브형 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 대체로 직선형인 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 핀 부재는 공작물의 정렬되어 있는 개구 내에 위치되도록 되어 있는 긴 핀 섕크를 구비하며, 공작물의 어느 한쪽 표면에 맞물리도록 되어 있는 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고, 공작물의 반대쪽에 있는 반대쪽 표면을 지나 연장되도록 되어 있는 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는데, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 원주방향으로 연장되어 있는 핀 홈에 의해 형성된 복수의 체결 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더를 구비하는 체결부를 포함하며,
    상기 핀 홈은 소정의 폭을 가지며, 핀 홈의 유효 폭을 Wg라 하고 크레스트의 유효 폭을 Wc라 할 때, Wc/Wg의 비가 약 0.30 이하이고, 상기 핀 홈은 대체로 매끄러운 윤곽을 가지는 긴 뿌리를 구비하며, 상기 칼라 섕크는 상기 체결 홈 속에 스웨이징되어 들어가서 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하게 하도록 되어 있어, 상기 칼라는 스웨이징될 때 상기 핀 홈 및 핀 숄더에 상호 체결되는 칼라 홈 및 칼라 숄더를 구비하는 것이고,
    상기 설치 공구는 유효 입구 스웨이징 부분을 가지는 스웨이징 동공이 있는 앤빌 부재를 구비하며, 유효 입구 스웨이징 부분은 상기 칼라 섕크에 과도하게 맞물려서 칼라 섕크를 반경방향 내향으로 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속으로 들어가게 하도록 되어 있고,
    상기 칼라 섕크는 상기 유효 입구 스웨이징 부분과, 상기 칼라 섕크가 스웨이징되어 들어가는 상기 체결 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 대체로 큰 예정된 체적의 재료로 되어 있고, 상기 칼라 섕크의 재료는 스웨이징 동안에 상기 뿌리에 완전히 맞물리지 아니하며, 따라서 스웨이징 후에 상기 체결 홈을 완전히 채우지 않고, 상기 칼라 섕크는 예정된 개수의 상기 칼라 숄더가 대응하는 개수의 상기 핀 크레스트에 맞물리도록 하기에 충분한 길이를 갖는 것이며,
    상기 칼라 섕크는 스웨이징 전에 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경에 대해 최소의 간극을 제공하는 구경을 갖는 관통공을 구비하며, 이에 의해 스웨이징을 위한 상대적인 축방향 힘이 최소화되고,
    상기 핀 섕크는 복수의 나선형 당김 홈이 있는 구멍에 의해 형성된 당김부에서 상기 반대쪽 단부가 종단되고,
    상기 설치 공구는, 상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속으로 들어가게 하도록 상기 핀 부재와 상기 칼라 사이에 상대적인 축방향 힘을 가하기 위해 상기 나선형 당김 홈에 나사 결합하도록 되어 있는 나사 맨드릴을 구비하며,
    상기 설치 공구는, 상기 맨드릴에 걸쳐 위치되어 있고 상기 맨드릴과 상기 나선형 당김 홈 사이의 나사 결합의 정도를 나타내기 위해 상기 핀 섕크의 외측 단부에 맞물리도록 되어 있는 원통형 센싱 로드를 구비하며,
    상기 센싱 로드는 공작물 사이의 틈새를 당겨 제거하는 것을 더욱 촉진하기 위해 상기 맨드릴을 사용하여 상기 칼라의 관통공 속으로 이동하도록 되어 있는 크기를 갖는 것인 패스닝 시스템.
  39. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스닝 시스템은 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 대체로 직선형인 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 핀 부재는 철 재료로 제조되며, 공작물의 정렬되어 있는 개구 내에 위치된 긴 섕크를 구비하며, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는데, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 핀 홈에 의해 형성된 원주방향으로 연장되어 있는 복수의 체결 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더를 구비하는 체결부를 포함하며,
    상기 핀 홈은 상기 크레스트의 유효 폭보다 실질적으로 큰 유효 폭을 가지며, 상기 칼라는 철 재료로 제조되며, 상기 칼라는 상기 체결 홈 속에 스웨이징되어 들어가서 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하게 하도록 되어 있으며,
    상기 설치 공구는 유효 입구 스웨이징 부분을 가지는 스웨이징 동공이 있는 스웨이징 앤빌 부재를 구비하며, 유효 입구 스웨이징 부분은 상기 칼라 섕크에 과도하게 맞물려서 칼라 섕크를 반경방향 내향으로 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속으로 들어가게 하도록 되어 있고,
    상기 칼라 섕크는 상기 유효 입구 스웨이징 부분과, 상기 칼라 섕크가 스웨이징되어 들어가는 상기 체결 홈의 대면 부분에 의해 형성되는 가용 체적보다 큰 예정된 체적의 재료로 되어 있고,
    상기 스웨이징 동공은 상기 칼라 섕크와의 초기 맞물림을 위한 반경방향 외향으로 연장되어 있는 아치형 윤곽을 갖는 외측 단부를 구비하며,
    상기 스웨이징 동공은, 상기 반경방향 외측 단부에 연결된 상대적으로 짧은 길이를 가지며, 상기 칼라 섕크의 완전 스웨이징을 제공하기 위한 상기 스웨이징 동공의 최소 직경을 형성하는 축방향 직선형 부분을 구비하며,
    상기 스웨이징 동공은 상기 직선형 부분으로부터 후방으로 연장되어 있으며 상기 스웨이징 동공의 중심축에 대해 상대적으로 작은 각도에서 반경방향 외향으로테이퍼져 있는 테이퍼형 릴리프 부분을 구비하여, 스웨이징 후에 상기 칼라 섕크로부터 스웨이징 앤빌을 제거하는 것이 용이해지고, 상기 직선형 부분과 상기 테이퍼형 릴리프 부분에 의해 스웨이징으로부터 탄성 복귀된 후에 상기 칼라 섕크의 재료의 맞물림이 분포되어 있고,
    상기 핀 섕크는 복수의 나선형 홈을 구비하는 구멍에 의해 형성되는 당김부에서 상기 반대쪽 단부가 종단되고,
    상기 칼라 섕크는 상기 핀 크레스트의 직경과 미리 선택된 간극을 제공하는 구경을 갖는 관통공을 구비하며,
    상기 설치 공구는, 상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속으로 들어가게 하도록 상기 핀 부재와 상기 칼라 사이에 상대적인 축방향 힘을 가하기 위해 상기 나선형 당김 홈에 나사 결합하도록 되어 있는 나사 맨드릴을 구비하며,
    상기 설치 공구는, 상기 맨드릴에 걸쳐 위치되어 있고 상기 맨드릴과 상기 나선형 당김 홈 사이의 나사 결합의 정도를 나타내기 위해 상기 핀 섕크의 외측 단부에 맞물리도록 되어 있는 원통형 센싱 로드를 구비하며,
    상기 센싱 로드는 공작물 사이의 틈새를 당겨 제거하는 것을 더욱 촉진하기 위해 상기 맨드릴을 사용하여 상기 칼라의 관통공 속으로 이동하도록 되어 있는 크기를 갖는 것인 패스닝 시스템.
  40. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 공작물 체결 방법은,
    상기 핀 부재를 형성하는 단계로서, 공작물의 정렬되어 있는 개구 속에 배치되도록 되어 있고, 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고, 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는 긴 섕크를 구비하도록 상기 핀 부재를 형성하며, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 원주방향으로 연장되어 있는 복수의 핀 홈에 의해 형성된 복수의 체결 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더를 포함하며, 상기 핀 홈을 넓게 형성하는데, 핀 홈의 반경방향 깊이를 h라 하고 핀 크레스트에 의해 형성되는 크레스트 직경을 Du라고 할 때, (h/Du) x 102의 값이 약 4 이하가 되도록 하는 값으로 선택된 깊이 h를 갖도록 상기 핀 홈을 형성하고, 넓고 매끄러운 뿌리 윤곽을 갖도록 상기 핀 홈을 형성하여, 상기 핀 부재를 형성하는 단계와,
    튜브형 칼라를 형성하는 단계와,
    유효 입구 스웨이징 부분을 구비하는 스웨이징 앤빌을 상기 설치 공구에 제공하는 단계와,
    상기 스웨이징 앤빌의 상기 유효 입구 스웨이징 부분에 의해 상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속에 들어가도록 하여, 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하도록 하고, 예정된 개수의 상기 칼라 숄더가 대응하는 개수의 상기 핀 숄더에 맞물리도록 하여 결합 극한 전단 강도를 갖도록 하기에 충분한 길이를 갖도록 상기 칼라 섕크를 선택하는 단계와,
    상기 핀 크레스트의 직경과 미리 선택된 간극을 제공하는 구경을 갖는 관통공을 갖도록 상기 칼라 섕크를 형성하는 단계와,
    복수의 나선형 당김 홈을 갖는 구멍에 의해 형성된 당김부에서 상기 반대쪽 단부가 종단되도록 상기 핀 섕크를 형성하는 단계와,
    상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속에 들어가게 하기 위한 상기 핀 부재와 상기 칼라 사이의 상대적인 축방향 힘을 가하기 위해 상기 나선형 당김 홈에 나사 결합하도록 되어 있는 나사 맨드릴을 상기 설치 공구에 제공하는 단계와,
    상기 맨드릴에 걸쳐 위치되어 있고 상기 맨드릴과 상기 나선형 당김 홈 사이의 나사 결합의 정도를 나타내주기 위해 상기 핀 섕크의 외측 단부에 맞물리도록 되어 있는 원통형 센싱 로드를 상기 설치 공구에 제공하는 단계와,
    공작물 사이의 틈새를 당겨 제거하는 것을 더욱 촉진하기 위해 상기 맨드릴을 사용하여 상기 칼라의 관통공 속으로 이동하도록 되어 있는 크기를 갖도록 상기 센싱 로드를 제공하는 단계
    를 포함하는 것인 패스닝 시스템.
  41. 복수의 공작물을 체결하기 위한 투피스 패스너와, 이 패스너를 설치하기 위한 설치 공구를 포함하는 패스닝 시스템에 있어서,
    상기 패스너는 핀 부재와 튜브형 칼라를 포함하며, 상기 칼라는 설치 공구에 의해 핀 부재와 칼라 사이에 가해지는 상대적인 축방향 힘 또는 스웨이징 부하에 응답하여 핀 부재 상의 체결 홈 속으로 스웨이징되어 들어가도록 되어 있는 대체로 직선형인 칼라 섕크를 구비하며, 예정된 크기의 스웨이징 부하에 응답하여 공작물에 원하는 크기의 클램프 부하를 제공하며,
    상기 핀 부재는 공작물의 정렬되어 있는 개구 내에 위치되도록 되어 있는 긴 핀 섕크를 구비하며, 공작물의 한쪽 표면에 맞물리도록 되어 있는 확대된 헤드에서 그 한쪽 단부가 종단되고 공작물의 반대쪽에 있는 반대쪽 표면을 지나서 연장되도록 되어 있는 홈이 형성되어 있는 부분에서 그 반대쪽 단부가 종단되는데, 상기 홈이 형성되어 있는 부분은 원주방향으로 연장되어 있는 핀 홈에 의해 형성된 복수의 체결 홈과, 핀 크레스트에서 종단되는 관련된 핀 숄더를 구비하는 체결부를 포함하며,
    상기 칼라 섕크는 상기 체결 홈 속에 스웨이징되어 들어가서 공작물이 서로 체결되어 체결 접합부를 형성하게 하도록 되어 있으며, 상기 칼라는 스웨이징될 때 상기 핀 홈 및 핀 숄더와 상호 체결되는 칼라 홈 및 칼라 숄더를 구비하며,
    상기 설치 공구는 유효 입구 스웨이징 부분을 가지는 스웨이징 동공이 있는 앤빌 부재를 구비하며, 유효 입구 스웨이징 부분은 상기 칼라 섕크에 과도하게 맞물려서 칼라 섕크를 반경방향 내향으로 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속으로 들어가게 하도록 되어 있고,
    상기 칼라 섕크는 스웨이징 전에 상기 핀 크레스트의 크레스트 직경에 대하여 최소 간극을 제공하는 구경을 갖는 관통공을 구비하여, 스웨이징을 위한 상대적인 축방향 힘이 최소가 되며,
    상기 핀 섕크는 복수의 나선형 당김 홈을 구비하는 구멍에 의해 형성되는 당김부에서 상기 반대쪽 단부가 종단되고,
    상기 설치 공구는 상기 칼라 섕크를 스웨이징시켜 상기 체결 홈 속으로 들어가게 하도록 상기 핀 부재와 상기 칼라 사이에 상대적인 축방향 힘을 가하기 위해 상기 나선형 당김 홈에 나사 결합되도록 되어 있는 나사 맨드릴을 구비하며,
    상기 설치 공구는, 상기 맨드릴에 걸쳐 위치되어 있고 상기 맨드릴과 상기 나선형 당김 홈 사이의 나사 결합의 정도를 나타내주기 위해 상기 핀 섕크의 외측 단부에 맞물리도록 되어 있는 원통형 센싱 로드를 구비하며,
    상기 센싱 로드는 공작물 사이의 틈새를 당겨 제거하는 것을 더욱 촉진하기 위해 상기 맨드릴을 사용하여 상기 칼라의 관통공 속으로 이동하도록 되어 있는 크기를 갖는 것인 패스닝 시스템.
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Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6233802B1 (en) * 1999-08-06 2001-05-22 Huck International, Inc. Low swage load fastener and fastening system
US6487767B1 (en) 2000-04-10 2002-12-03 Fatigue Technology, Inc. Method and apparatus for connecting a fastener element to a wall
DE60138463D1 (de) * 2000-06-23 2009-06-04 Hi Shear Corp Presskragen mit innendichtring
US6546613B2 (en) * 2001-08-29 2003-04-15 Textron Inc. Anvil design for rivet setting machine
US6832882B2 (en) 2001-10-05 2004-12-21 Illinois Tool Works Inc. Fastener
US6772500B2 (en) 2001-10-25 2004-08-10 Allfast Fastening Systems, Inc. Method of forming holes for permanent fasteners
US6702684B2 (en) * 2002-04-05 2004-03-09 Huck International, Inc. Method of designing and manufacturing a swage type fastener
US6665922B2 (en) * 2002-05-13 2003-12-23 Hi-Shear Corporation Pull stem hi-lite pin with pull groove for swaging collars
US7025550B2 (en) * 2002-08-08 2006-04-11 Huck International, Inc. Pull type swage fasteners with removable mandrel
US7677852B2 (en) * 2004-08-30 2010-03-16 Acument Intellectual Properties, Llc Multi-lobular lockbolt
US7677853B2 (en) * 2004-08-30 2010-03-16 Acument Intellectual Properties, Llc Multi-lobular lockbolt and system
US7260998B2 (en) * 2005-03-18 2007-08-28 The Boeing Company Apparatuses and methods for structurally testing fasteners
US7293339B2 (en) * 2005-06-29 2007-11-13 Huck International, Inc. Low swage load fastening system and method
GB2435003B (en) * 2006-02-10 2008-06-11 Textron Fastening Syst Ltd Apparatus for swaging a collar onto an externally grooved member
EP2251119A1 (en) 2006-11-03 2010-11-17 Huck International, Inc. Anvil member for a low swage load fastening installation tool
US7891924B2 (en) * 2006-11-03 2011-02-22 Huck International, Inc. Low swage load fastening system and method
CN101947627B (zh) * 2006-11-03 2012-06-20 胡克国际公司 紧固件安装工具
CN101912941B (zh) * 2006-11-03 2012-05-02 胡克国际公司 紧固件
DE102007050248B3 (de) * 2007-10-20 2009-04-16 Gesipa Blindniettechnik Gmbh Setzeinheit zum Setzen von Schließringbolzen
US20090180840A1 (en) * 2008-01-11 2009-07-16 Slatter Matthew S Dome headed roof bolt
US8348218B2 (en) * 2008-11-05 2013-01-08 Emerson Climate Technologies, Inc. Compressor mounting structure and assembly method
JP4806103B2 (ja) * 2009-02-12 2011-11-02 有限会社アートスクリュー 締結部材および締結構造
GB2470404B (en) 2009-05-22 2014-03-19 Phillips Screw Co Low energy screws for wood and similar materials
FR2946707B1 (fr) * 2009-06-13 2011-05-20 Lisi Aerospace Famille de dispositifs de fixation a conicite variable.
JP5393620B2 (ja) * 2010-08-27 2014-01-22 ハック インターナショナル，インコーポレイテッド 締結具
JP5269849B2 (ja) * 2010-08-27 2013-08-21 ハック インターナショナル，インコーポレイテッド 据付工具およびコレット
RU2451218C1 (ru) * 2010-10-27 2012-05-20 Хак Интернэшнл, Инк. Крепеж (варианты)
FR2971306B1 (fr) * 2011-02-07 2013-02-15 Lisi Aerospace Famille d'elements de fixation, calibre de controle et procede de controle du choix de longueur d'un element de fixation
FR2977645B1 (fr) * 2011-07-07 2014-05-23 Eris Organe de fixation
US8727685B2 (en) 2012-02-02 2014-05-20 Alcoa Inc. Swage indicating collar
BR112013019341A8 (pt) * 2012-02-02 2018-06-12 Alcoa Inc Colar indicador de estampa
US8926176B2 (en) * 2012-07-31 2015-01-06 Pgi International, Ltd. Modular thermowell and method
US8794890B2 (en) 2012-08-20 2014-08-05 Alcoa Inc. Variable wall thickness collar
JP5602205B2 (ja) * 2012-10-29 2014-10-08 ハック インターナショナル，インコーポレイテッド 締結具
US9194412B2 (en) 2013-09-19 2015-11-24 Alcoa Inc. Lock bolt collar with high standoff internal bead
JP6192521B2 (ja) * 2013-12-06 2017-09-06 三菱重工業株式会社 スウェージツール
US10087972B2 (en) 2014-01-30 2018-10-02 Arconic Inc. Fastener and fastener installation tool
BR112015003597A2 (pt) 2014-01-30 2017-07-04 Alcoa Inc fixador e ferramenta de instalação de fixador
EP3137776A1 (en) 2014-04-29 2017-03-08 Arconic Inc. Swage lock fasteners
US9581185B2 (en) 2014-08-21 2017-02-28 Precision Tower Products, Llc Blind fastener
CN104653574B (zh) 2014-11-14 2016-09-28 眉山中车紧固件科技有限公司 可拆卸双锁紧铆接拆卸方法及拉铆钉
JP6920027B2 (ja) * 2015-03-17 2021-08-18 ロレックス・ソシエテ・アノニムＲｏｌｅｘ Ｓａ 時計用リベット
CN104912897A (zh) * 2015-05-28 2015-09-16 东风商用车有限公司 一种挤压装配螺母连接副及其装配方法
BR112018004821B1 (pt) 2015-11-17 2022-02-08 Howmet Aerospace Inc Fecho
US10677257B2 (en) 2016-03-25 2020-06-09 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger compressor wheel assembly
US10233936B2 (en) * 2016-03-25 2019-03-19 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger compressor wheel assembly
US10502660B2 (en) * 2016-03-25 2019-12-10 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger compressor wheel assembly
WO2017176741A1 (en) * 2016-04-05 2017-10-12 Arconic Inc. Lockbolt fastening system
US10710146B2 (en) 2016-10-20 2020-07-14 Arconic Inc. Fastener and fastening system
JP6387428B2 (ja) * 2017-02-02 2018-09-05 日新製鋼株式会社 締結構造および締結方法
CN107152448A (zh) * 2017-06-19 2017-09-12 潘昊阳 一种共享单车用拉铆螺栓
BR112019026453A2 (pt) * 2017-07-31 2020-07-14 Arconic Inc. colar com abas para uso com parafuso de retenção
CN109548325B (zh) * 2017-09-22 2020-05-29 施耐德电器工业公司 一种用于将电子设备安装到面板的安装组件和一种电子设备
ES2955090T3 (es) * 2018-05-21 2023-11-28 Howmet Aerospace Inc Sujetador que incluye una zona de transición y método de uso del mismo
FR3085448B1 (fr) * 2018-09-04 2020-11-27 Lisi Aerospace Vis avec gorge de rupture, fixation comprenant une telle vis, assemblage et procede d'installation associes
CA3178013A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Raymond Disantis Blind fastener
CN112916773A (zh) * 2021-01-23 2021-06-08 上海奥达科股份有限公司 一种拉铆钉复合牙型的制造方法
US11585163B2 (en) * 2021-06-08 2023-02-21 Saudi Arabian Oil Company Connecting tubulars in a wellbore
CN113478214A (zh) * 2021-07-13 2021-10-08 大连理工大学 一种基于轴向预载的小尺寸螺栓预紧工艺及装置
WO2023229593A1 (en) * 2022-05-26 2023-11-30 Howmet Aerospace Inc. Fastener with tool-guiding tail

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2531048A (en) 1945-12-29 1950-11-21 Huck Mfg Co Fastening device
US2531049A (en) 1949-03-08 1950-11-21 Huck Mfg Co Fastening device
US2804798A (en) 1954-05-05 1957-09-03 Huck Mfg Co Lockbolt construction
US3215024A (en) 1957-07-11 1965-11-02 Huck Mfg Co Fastener
NL232702A (ko) 1957-11-18
US3066568A (en) 1959-11-18 1962-12-04 Huck Mfg Co Pin having recessed packed head with packing follower
US3122050A (en) 1961-10-09 1964-02-25 Huck Mfg Co Lock-bolt pin having retaining means bonded in the break-off groove
US3290982A (en) 1964-03-20 1966-12-13 Huck Mfg Co Lockbolt construction including swaged nut
US3415553A (en) 1966-06-02 1968-12-10 Huck Mfg Co Joint construction
US3425259A (en) 1966-06-02 1969-02-04 Huck Mfg Co Self-releasing anvil
US3915053A (en) 1974-08-26 1975-10-28 Huck Mfg Co Fastener with proportioned strength lock grooves
US4136596A (en) 1977-08-17 1979-01-30 Textron Inc. Lockbolt collar
US4198895A (en) 1978-03-24 1980-04-22 Huck Manufacturing Company Fatigue performance collars and lockbolt construction
US4221152A (en) 1978-09-13 1980-09-09 Huck Manufacturing Company Two piece fastener including a pin with undercut pintail
US4299519A (en) 1979-01-10 1981-11-10 Huck Manufacturing Company Two piece fastener and installation tool
US4597263A (en) 1979-10-18 1986-07-01 Huck Manufacturing Company Pull type installation tool
US4472096A (en) 1981-04-14 1984-09-18 Huck Manufacturing Company Optimized fastener construction system and method
US5090852A (en) 1984-10-24 1992-02-25 Huck Manufacturing Company High strength fastener and method
US4867625A (en) 1985-04-29 1989-09-19 Huck Manufacturing Company Variable clamp fastener and method
US4587829A (en) 1985-07-03 1986-05-13 Huck Manufacturing Co. Lightweight, high pressure fastener installation tool and system
US4813834A (en) 1985-08-01 1989-03-21 Huck Manufacturing Company Fit-up fastener with flexible tab-like retaining structure and method of making same
US4943196A (en) 1987-08-20 1990-07-24 Sps Technologies, Inc. Swaged collar fastener
US4878372A (en) 1988-12-16 1989-11-07 Huck Manufacturing Company Shock-absorbing fluid-actuated fastener installation tool
US5125778A (en) 1989-03-24 1992-06-30 Huck Manufacturing Company Fit up swage fastener with a variable and selectively high initial clamp pre-load and method
US5315755A (en) 1989-05-31 1994-05-31 Huck Patents, Inc. Fastener system including a swage fastener and a tool for installing same
US4921384A (en) 1989-06-07 1990-05-01 Federal-Mogul Corporation Swage fasteners with a high stand-off collar
US6233802B1 (en) * 1999-08-06 2001-05-22 Huck International, Inc. Low swage load fastener and fastening system

Also Published As

Publication number Publication date
US6497024B2 (en) 2002-12-24
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US6233802B1 (en) 2001-05-22
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DE60044499D1 (de) 2010-07-15

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