KR20180017002A - 일 측면에 설치하는 체결구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공칭 직경(D)의 정렬된 보어를 갖는 구조 부재를 고정시키기 위한 체결구에 관한 것으로, 상기 체결구는 최소 클램핑 평면(Gmin)과 최대 클램핑 평면(Gmax) 및 확대 헤드(18)와 나사부(22)를 포함하며, 확대 헤드, 원통형 관형 본체 및 스크류의 나사부(22)와 결합되는 나사부(36)를 포함하는 슬리브(30)를 포함한다. 상기 나사부(36)는 슬리브 본체(34)의 내부 평활부에 인접하고, 상기 평활부는 두께(E), 슬리브의 헤드와 인접한 변형 불가 구역(A) 및 변형 불가 구역(A)에 인접한 변형 가능 구역(B)를 포함하며, 상기 슬리브의 변형 가능 구역(B)는 구조 부재의 블라인드 면(46)와 접촉되는 벌브로 변형될 수 있다. 변형 가능 구역(B)은 다음과 같이 정의되는 최소 길이(Lmin)보다 길고 최대 길이보다 짧은 길이(L)로 연장된다: Lmin = D/2 + 2E + (Gmax - Gmin), Lmax = (E / 0.092).
본 발명은 특히 항공기 구조체의 조립에 적용할 수 있다.

Description

일 측면에 설치하는 체결구

본 발명은 일반적으로 '접근 가능한' 측면이라고 불리는 조립체의 일 측면상 구조체를 통해 장착되는 체결구에 관한 것이다. 이 유형의 체결구는, 예를 들어, 항공기 구조체의 조립에 사용된다.

특히, 본 발명은 공칭 직경(D)의 정렬된 보어를 갖는 구조 부재를 고정시키기 위한 체결구에 관한 것으로, 상기 구조 부재는 최소 두께와 최대 두께 사이의 공칭 두께를 갖고, 상기 체결구는 최소 클램핑 평면(Gmin)과 최대 클램핑 평면(Gmax) 및

- 일 단부에 확대 헤드가 있고, 반대편 단부에 나사부가 있는 스크류를 포함하며,

- 스크류 헤드를 수용하고 구조 부재의 제1 측면과 접촉하게 되는 확대 헤드, 관형 본체, 스크류의 나사부와 결합되는 나사부를 포함하는 슬리브, 상기 나사부는 인접한 소켓의 본체 내부 평활부에 공칭 두께(E)를 갖고 상기 슬리브의 헤드에 인접한 변형 불가 구역, 상기 변형 불가 구역에 인접한 변형 가능 구역을 포함하며,

- 슬리브의 변형 가능 구역은 일반적으로 '블라인드' 측면이라고 불리는 제1 측면 반대편에 있는 구조 부재의 측면과 접촉되는 벌브에서 변형 가능한 부분의 방사성 변형이 용이하도록 변형 불가 구역의 저항에 비해 약한 저항을 가진다.

'블라인드 리벳'이라고도 불리는 이 유형의 체결구는, 예를 들어, 미국 특허 3,236,143에 공지되어 있으며, 파단홈에서 파단 가능한 그리핑 요소를 포함한다.

국부적으로 높은 압축력을 받을 때 박리 위험이 있는 복합 재료를 항공기 구조체에 갈수록 더 많이 사용하고 있다. 복합체의 박리를 방지하기 위해 블라인드 체결구는 벌브의 외경이 체결구가 삽입되는 보어의 공칭 직경(D)에 비해 너무 작아서는 안 된다. 또한 그러한 체결구의 벌브는 일정한 범위를 가져야 하고 구조체의 최소 두께와 최대 두께에서 모두 반드시 반복적으로 형성되어야 한다. 구조체의 블라인드 면을 검사할 수 없는 경우 벌브를 충분한 크기로 정확하게 형성하는 것은 필수적이다.

본 발명은 종래의 기술에 따른 체결구의 단점을 해결하고, 특히 구조체의 보어의 공칭 직경의 1.5배에 해당하는 외경을 가진 벌브를 형성할 수 있고, 주어진 최소 두께와 최대 두께 사이에서 변화하는 주어진 공칭 두께의 조임 두께의 구조에 관계없이 형태가 항상 일정하고 반복 가능하며 따라서 안정적인 체결구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 체결구는 전술한 바와 같이 변형 가능 구역이 최소 길이(Lmin)보다 길고 최대 길이(Lmax)보다 짧은 길이로 연장된다. 최소 길이와 최대 길이는 다음과 같이 정의된다:

Lmin = D/2 + 2E + (Gmax - Gmin), {1}

Lmax = (E / 0,092) {2}

변형 가능 구역의 시작 부분은 체결구의 최소 클램핑 평면에 배치된다.

이러한 체결구는 크고 안정된 벌브를 형성할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 체결구는 하기 특성 중 하나 이상을 갖는 것이 바람직하다:

- 국지적 경도 감소에 의해 변형 가능 구역의 저항 약화를 달성하고,

- 관형 본체의 공칭 두께 감소에 의해 변형 가능 구역의 저항 약화를 달성하며,

- 슬리브는 A286 타입의 스테인리스 스틸이거나 베타-C 타입의 티타늄 합금이고,

- 변형 가능 구역은 300 HV 이하의 경도를 가지며,

- 변형 가능 구역은 220 HV 이하의 경도를 가지고,

- 체결구는 직경 6.32 mm, 공칭 두께 0.75 mm의 관형 본체, 길이 6.67 mm ~ 8.152 mm의 변형 가능 구역을 가지며,

- 체결구는 직경 4.80 mm, 공칭 두께 0.58 mm의 관형 본체, 길이 5.55 mm ~ 6.304 mm의 변형 가능 구역을 가지고,

- 부시는 티타늄 또는 티타늄 합금을 포함한다.

본 발명의 다른 목적과 특징 및 장점은 구체적인 실시예, 그리고 도면과 함께 제공되는 설명에서 밝혀질 것이다:
- 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 체결구의 설치 전 등각투상도,
- 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 체결구의 설치 전 단면도,
- 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 체결구의 설치 후 벌브를 형성한 단면도,
- 도 4A, 4B, 4C는 부정확하게 형성된 벌브의 모습,
- 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 체결구의 슬리브 길이에 따른 경도 구배 그래프이다.

도면 판독이 용이하도록 본 발명의 이해에 필요한 요소만 나타내었다. 여러 다른 도면에 있는 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조를 붙였다. 설명의 나머지 부분에서 제시된 치수는 공칭 치수로 간주된다. 예를 들어, 0.1mm와 같은 공차는 일반적인 기계 설계 방법에 따라 치수의 전부 또는 일부에 적용될 수 있다.

도 1 내지 도 3에서 본 발명의 실시예에 따른 체결구(10)는 스크류(12)와 슬리브(30)을 포함한다. 상기 스크류(12)는 그리핑 부재(14), 파단홈(16), 카운터싱크 헤드(18), 원통형 배럴(20) 및 나사부(22)를 포함한다.

상기 파단홈(16)은 최소 직경의 스크류(12)를 가지며, 주어진 설치 장력으로 응력을 견딜 수 있고 주어진 비틀림 응력 하에서 파단될 수 있도록 치수가 정해진다.

상기 스크류(12)는 스크류의 카운터싱크 헤드(18)를 수용할 수 있는 확대 플랜지(32)와 관형 생크(34)를 포함하는 소켓(30)에 작은 간격을 두고 삽입된다. 구조체에 체결구(10)를 설치하기 전 관형부(34)의 외부 표면은 원통형이다.

관형 생크(34)는 플랜지 및 플랜지와 나사부 사이의 나사부(36) 반대편 단부에 내면(38)이 원통형이고 평활한, 즉 나사산이 없는 부분을 가지고 있다. 도 2의 예에서 관형 샤프트의 공칭 벽 두께(E)는 일정하다. 스크류(12)의 나사산과 슬리브(30)의 내부 나사산은 상보적이다. 항공기 조임 장치에 일반적으로 사용되는 AS8879 규격의 네트가 그 예이다.

체결구(10)의 길이는 조립할 구조체의 두께에 따라 달라지며, 공칭 두께는 최소 두께와 최대 두께 사이이다. 구조체의 공칭 두께 간격은 일반적으로 1/16"(1.5875mm) 단위로 달라진다. 따라서 체결구(10)는 최소 클램핑 용량과 최대 클램핑 용량을 가지므로 최소값과 최대값 사이의 공칭 두께를 가진 구조체를 조립할 수 있다. 체결구가 조일 수 있는 최소 두께에 해당하는 평면은 '최소 그립' 또는 '최소 클램핑 평면'이라고 하며, 도면에서 'Gmin'로 표기되어 있다. 체결구가 조일 수 있는 최대 두께에 해당하는 평면은 '최대 그립' 또는 '최대 클램핑 평면'이라고 하며, 도면에서 'Gmax'로 표기되어 있다. 체결구에서 헤드가 접시형(도 2)인 경우에는 플랜지(32)의 단부에서 Gmax와 Gmin 사이의 간격을 측정하고, 헤드가 돌출된 경우에는 플랜지의 아래쪽에서 측정한다.

슬리브(30)의 전체 길이는 3개의 연속적이고 인접한 구역으로 분할된다. 첫 번째 구역(A)(도 2)은 플랜지(32)와 내부 표면이 매끄러운 인접한 관형 생크부(34)를 포함한다. 이 구역(A)은 약간 변형이 가능하며, 체결구가 조립할 수 있는 구조체의 최소 두께(Gmin)와 같은 길이까지 연장된다.

두 번째 구역(B)은 변형 가능 구역으로 불리며 내부 표면이 매끄러운 관형 생크(34)의 나머지 부분으로 연장된다. 소켓 구역(B)은 조립할 구조체의 블라인드 측면에 형성될 벌브로 변형된다. 벌브의 형성이 용이하도록 구역(B)은 변형 불가 구역에 비해 저항이 약해야 한다. 변형 가능 구역(B)의 경도를 줄이는 방법으로 저항을 약화시킬 수 있다. 이 경우, 변형 가능 구역(B)의 경도는 변형 불가 구역(A)의 경도보다 20% 이상 낮아야 한다. 그래야 변형 가능 구역(B)에서 변형이 바람직하게 이루어진다. 이 차이는 실제 사용된 재료에 따라 달라진다. 경도의 감소는 예를 들어 유도 기계를 사용해 국소 환형 어닐링에 의해 얻을 수 있다.

또한 슬리브는 서로 용접된 서로 다른 경도의 상이한 재료로도 형성될 수 있다. 변형 가능 구역(B)은 변형 불가 구역(A)의 재료보다 더 변형 가능한 재료로 제조할 수 있다.

또한, 예를 들어, 슬리브의 매끈한 내부 표면의 일부에 숄더를 형성하여 이 구역의 길이에서 슬리브의 두께를 감소시키는 방법으로 슬리브의 공칭 두께를 국소적으로 감소시켜도 저항을 약화시킬 수 있다.

체결구(10)가 설치되지 않았을 때 슬리브의 구역 B는 스크류의 나머지 매끈한 부분(22)과 나사부(24)를 덮는다.

슬리브의 세 번째 구역(C)은 전체 나사부(36)로 연장된다. 이 구역은 너트의 기능을 수행한다. 체결구(10)가 설치되지 않았을 때, 이 구역(C)은 스크류(12)의 나사산(22) 단부와 접촉한다.

도 3은 조립할 2개의 구조체(40, 42)에 설치된 상태인 도 1과 도 2의 체결구(10)를 도시한다. 그리핑 요소(14)가 파단홈(16)에서 파손되고 스크류의 헤드(18)과 슬리브의 플랜지(32)만 남아 구조체(40)의 접근 가능한 면(44)에 이미 생성된 접시형 구멍에 매립된 형태로 체결구의 헤드를 형성한다. 슬리브(30)의 첫 번째 구역(A)은 구조체(40, 42)에 완전히 매립된다. 슬리브의 두 번째 구역(B)은 변형되고, 한 면이 접근 가능한 면(44) 반대편에 있는 구조체(42)의 블라인드 측면(46)와 접촉하고 있는 벌브(48)를 포함한다. 체결구(20, 32)의 헤드와 벌브(48) 사이에 설치된 장력으로 조립된 구조체(40, 42)이 유지될 수 있다. 슬리브의 세 번째 구역(C)은 설치된 위치에서 샤프트(22)에 인접한 스크류의 나사부(24)를 덮고 있다. 맞물린 나사산의 풀림 방지를 위해 체결구에 기계적 또는 화학적 제동 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 소켓의 전방 나사산을 변형하거나 스크류의 나사산에 제동 제품을 추가할 수 있다.

본 발명에 따른 체결구(10)는 공칭 직경(D)을 갖는 구조의 보어에 여유롭게 삽입될 수 있는 외경을 가지고 있다. 일단 체결구(10)가 변형되면, 벌브(48)는 전체 클램핑 범위에서 보어의 공칭 직경(D)의 최소 1.5배에 해당하는 외경을 갖게 된다. 정확하게 형성된 벌브가 도 3에 도시되어 있다. 벌브가 부정확하게 형성된 경우 매팅 및/또는 층간 분리의 위험이 증가한다. 따라서 벌브는 블라인드 면(46)과 a 각을 이루며 '우산' 형태(도 4A, 4B)를 취할 수 있다. 지지면이 현저하게 줄어들어 매팅의 위험이 증가한다. 또 다른 부정확한 형태는 블라인드 면(46)에 충분한 직경의 지지면을 확보하는 이중 벌브의 형성(도 4C)이다.

예를 들어, 설치공구로 플랜지(32)를 구조체(40)에 고정시켜 슬리브(30)를 구조체에 유지하면서 스크류의 그리핑 부재(14)를 끌어당기는 방법으로 체결구(10)를 장착할 수 있다.

인장력에 의해 스크류의 나사산(22)과 슬리브의 나사난(36)이 구조체의 블라인드 면(46)으로 이동된다. 관형 샤프트의 변형 구역(B)이 변형되어 벌브(48)를 형성되고, 벌브의 한쪽 면이 블라인드 면(46)을 지지한다.

두 번째 단계에서. 스크류 헤드(20)가 슬리브의 플랜지(32)에 안착될 때까지 스크류에 회전 운동이 가해져 스크류가 소켓(14)에 체결된다.

마지막 단계는 스크류의 그리핑 부재(14)를 파손시켜 체결구(10) 설치를 완료하는 것이다. 설치 공구가 회전 방향과 같은 방향으로 계속 회전하며 구조체와 스크류에 더 큰 장력을 발생시킨다. 파단홈(16)은 구조체에 최소 장력을 발생시크는 특정 토크 이상에서 파괴되도록 설계된다. 따라서 토크 임계치에 도달하면 홈(16)이 파손되어 스크류 헤드(20)와 구조체(40)의 접근 가능한 면의 높이가 같아진다.

예를 들어, 스크류는 Ti6Al4V 타입의 티타늄 합금 재질에 윤활층이 코팅되어 있고, 슬리브는 부동태화 처리된 A286 타입의 스테인리스 스틸 재질이다. 변형 구역(B)은 국부 어닐링에 의해 얻는다. 이 구역의 저항은 약 550 MPa이며, 제1 구역(A)과 제3 구역(C)의 저항은 약 1200 MPa이다. 스크류와 부싱에 다른 소재를 선택할 수도 있다.

출원인은 정확한 형태의 벌브를 형성하고 보어 직경의 1.5배에 해당하는 직경에 도달하기 위해 변형 가능 구역(B)의 길이(L)가 최소값과 최대값 사이의 방정식에 의해 정해지도록 하였다.

따라서 최소 두께와 최대 두께의 구성에서 구조체의 주어진 공칭 두께에 대해 보어 직경의 1.5배에 해당하는 벌브를 형성하기 위해서는 변형 가능 구역(B)의 길이(L)가 아래 방정식 {1}에 따라 최소 길이(Lmin)보다 커야 한다:

Lmin = D/2 + 2E + (Gmax - Gmin), {1}

출원인은 또한 벌브의 형태가 정확하고 변형 가능 구역(B)의 길이(L)가 아래 방정식 {2}에 따라 최대 길이(Lmax)보다 작은 경우 벌브의 형태가 정확하고 재현 가능하다는 것을 확인하였다:

Lmax = (E / 0,092) {2}

방정식 {1}과 {2}에서 D는 체결구(10)가 삽입되는 보어의 공칭 직경을, E는 슬리브(30)의 관형 샤프트(34)의 변형 가능 구역(B) 벽의 변형 전 공칭 두께를 가리킨다.

0.092라는 값은 실험을 통해 설정되었다. 이 값 이하에서는 변형 가능 구역이 불안정해져 도 4A와 도 4B에 도시된 '우산' 형태의 벌브 또는 이중 벌브를 형성할 위험이 있다.

예를 들어, 공칭 직경 6.35 mm에 대해 두께가 0.625 mm이고 변형 가능 구역(B)의 길이(L)가 7.286 mm인 슬리브의 경우, 도 4B에서 볼 수 있는 것처럼, 우산 형태로 변형된다. 방정식 {1}과 {2}에 따라 변형 가능 구역의 길이(L)는 최소값 Lmin=6.408 mm와 최대값 Lmax=6.789 mm 사이에 와야 한다. 따라서 방정식 {2}에 의해 정해진 최대 길이보다 큰 7.286 mm의 길이는 올바른 벌브를 형성할 수 없고, 벌브의 전체 표면이 구조체의 후면에 붙게 된다.

또 다른 예에서, 미국 특허 제US6868757호에 소개되었고 공칭 직경이 6.35 mm이고 두께가 4.1 mm인 변형 가능 구역(B)의 길이(L)에 대해 0.51 mm의 두께를 갖는 청구항 1의 특징을 갖는, ERGOTECH라는 브랜드로 상용화된 블라인드 체결구는 올바른 벌브로 변형되지만 직경이 보어의 공칭 직경의 1.3배에 불과하다. 길이(L)의 어닐링은 방정식 {1}에 따라 6.045 mm와 동일한, 본 발명에서 요구되는 값보다 작다.

변형 가능 구역(B)는 최소 두께를 갖는 구조체로 벌브가 형성되도록 체결구의 최소 클램핑 평면(Gmin)에서 시작되어야 한다. 그렇지 않으면 벌브가 구조체의 블라인드 면으로부터 떨어져 형성되어 구조 부재의 클램핑 기능을 수행할 수 없게 된다.

체결구의 최대 클램핑 평면(Gmax) 이상에서 슬리브의 벽이 적어도 (D/2 + 2E) 길이에서 충분히 변형되어야만 적어도 보어 직경의 1.5배 이상인 커다란 벌브를 형성할 수 있다.

변형 가능 구역(B)의 길이(L)가 방정식 {2}를 충족시키지 않으면 벌브가 더 이상 올바르게 형성되지 않는다. 예를 들어, 우산 형태를 갖게 되거나 이중 벌브를 형성하게 된다.

예를 들어, 공칭 직경(D)이 6.35 mm(8/32'')이고 '그립 8'인 홈에 삽입하기 위한, 다시 말해 공칭 두께 12.70 mm (8/16'')의 구조 부재 조립에 사용하기 위한 직경 6.32 mm의 체결구는 최소 클램핑 용량(Gmin)이 10.914 mm이고 최대 클램핑 용량(Gmax)이 12.898 mm이다. 구조체의 클램핑 범위가 1/16''의 그립 차이보다 큰 1.984 mm(1/16'' + 1/64'')이어야 연속된 두 두께 구조 범위 사이에서 중첩될 수 있다. 특히 부싱을 변형시키는 데 필요한 힘과 구조체에 체결구를 설치할 때 발생하는 인장력을 견디기에 충분한 스크류 직경 사이의 절충이 가능하도록 슬리브의 공칭 두께(E)로 0.75 mm를 선택한다. 따라서 변형 가능 구역(B)의 길이(L)는:

Lmin = (6.35 / 2) + 2 x 0.75 + 1.984 = 6.67 mm 이상이고,

Lmax = (0.75 / 0.092) = 8.152 mm 이하여야 한다.

변형 구역(B)을 국부적으로 어닐링 처리한 체결구(10)의 경우, 최소 클램핑 평면(Gmin)부터 길이(L)까지 경도가 충분히 약해야 한다. 길이(L)는 6.67 mm ~ 8.152 mm 사이이다.

외경과 부시 두께(E)는 동일하지만 길이가 달라 두께가 다른 구조체의 조립에 사용되는 두 체결구(10)는 모두 변형 가능 구역(B)의 길이(L)가 동일할 수 있다. 이 길이의 최소 한계와 최대 한계를 설정하기 위한 치수는 드릴의 직경(D)와 소켓의 두께(E)에만 영향을 받기 때문이다. 이 두 체결구의 차이는 변형 가능 구역(B)의 출발점에 있으며, 이 위치는 체결구의 길이에 따라 위치가 달라지는 체결구의 최소 클램핑 평면(Gmin)이다.

표 1은 전술한 직경(8)의 체결구(10)에서 최소 클램핑 평면(Gmin)의 위치를 조이는 공칭 두께와 변형 가능 구역(B)의 최소 길이(Lmin) 및 최대 길이(Lmax)에 대한 몇 가지 예를 보여준다:

클램핑 공칭 두께 (mm) [1/16'']	클램핑 평면 Gmin (mm)	길이 Lmin - Lmax (mm)
6.35 [4]	4.564	6.67 - 8.152
7.93 [5]	6.152	6.67 - 8.152
9.52 [6]	7.739	6.67 - 8.152
12.70 [8]	10.914	6.67 - 8.152

따라서 직경(8)과 길이가 다른 여러 체결구에 대해 변형 가능 구역(B)의 길이(L)는 동일할 수 있다.

체결구(10)의 최소 클램핑 평면(Gmin)에 따라 변형 가능 구역(B)의 길이(L)을 선택한 A286 슬리브의 경도 구배가 도 5에 예시되어 있다.

도 5의 경도 그래프는 약 155 HV인 변형 가능 구역의 '하부' 플레이트와 약 405 HV인 비변형 구역 A 및 C의 '상부' 플레이트를 포함한다. 하부 플레이트의 길이는 길이 L보다 작거나 같다. 구역 B가 효과적으로 변형되려면 길이 L에서 경도의 수준이 충분히 낮아야 한다. 출원인은 A286 스테인리스 스틸 부시의 변형 가능 구역(B)은 비변형 구역(A)의 경도의 45% 이하인 경도를 가져야 한다는 것을 확인하였다. 변형 가능 구역 B는, 예를 들어, 국부 어닐링에 의해 얻어지며 A286 스틸의 강도를 약 220 HV로 낮춘다. 국소 어닐링은 비변형 구역 A의 상부 플레이트와 변형 가능 구역 B의 하부 플레이트 및 구역 C의 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에서 전환 구역을 초래한다. 변형 가능 구역 B가 방정식 {1}과 {2}에 의해 정해진 최소값과 최대값 사이의 길이(L)을 갖게 될 때 이 기울기는 변경되거나 다른 기울기를 가질 수 있다.

A286 소재는 국소 어닐링을 통해 어닐링된 구역에서 소재의 경도를 크게 낮출 수 있는 장점이 있다. 변형 가능 구역(B)의 변형 시 소재에 냉간압연을 하여 소재의 경도가 다시 증가한다. 따라서 형성된 벌브는 구조 부재가 응력을 받아 서로 분리되려는 경향이 있더라도 구조체의 블라인드 면에 대해 벌브의 지지면에 가해지는 전단응력을 견딜 수 있는 충분한 힘을 갖는다.

도 5의 경도값 출발점과 기울기는 어닐링 공정의 허용오차를 고려하여 설정되었으며, mm 단위일 수 있다.

다른 소재를 사용하여 슬리브를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 티타늄 또는 하나 이상의 티타늄 합금을 사용하거나 티타늄과 티타늄 합금의 조합을 용접하여 슬리브를 형성할 수 있다. 티타늄과 티타늄 합금의 이점은 주로 밀도가 낮고 이종 금속 부식에 대한 내성이 우수해 다양한 소재에 설치할 수 있다는 데 있다.

본 출원인은 베타-C 티타늄, 즉 준안정 베타 계열의 티타늄에서 소켓 변형 실험을 했다. 이 합금은 용액 어닐링을 위한 더 높은 온도 범위에서 상 변화를 일으키지 않았다. 이 합금을 선택한 이유는 바로 그 때문이다. 국부 아닐링에 높은 온도, 심지어 매우 높은 온도를 사용하면 재료를 충분히 연화시킬 수 있고 슬리브의 변형 가능 구역이 변형될 수 있다고 가정했다. 본 출원인은 850°C 내지 1150°C 범위의 어닐링 온도에서 비어닐링 구역의 경도보다 낮은 경도의 변형 가능 영역을 얻을 수 있다는 것을 발견했다. 비어닐링 구역에서 경도의 평균값은 470 HV이고, 어닐링된 변형 가능 구역에서 경도값은 A286 슬리브보다 약 130~150 HV가 높은 약 300 HV이다. 경도가 300 HV 이하이고 방정식 {1}과 {2}에 의해 정해진 범위에서 길이가 선택된 변형 가능 구역을 가진 베타-C 티타늄 합금은, 체결구의 최소 클램핑 용량에 해당하는 최소 두께를 가진 구조체에 체결구를 삽입할 때 큰 벌브를 형성한다.

또 다른 실시예에서, '그립 8'의 구조체, 다시 말해 공칭 두께 12.70 mm(8/16'')의 구조체 조립을 위해 공칭 직경(D) 4.83 mm(6/32'')의 보어에 삽입하는 직경 4.80 mm의 체결구는 최소 클램핑 용량(Gmin)이 10.914 mm이고 최대 클램핑 용량(Gmax)가 12.898 mm이다. 따라서 클램핑 범위는 1.984 mm(1/16'' + 1/64'')이다. 체결구(6)의 소켓 직경의 공칭 두께(E)는 0.58 mm이다. 따라서 변형 가능 구역(B)의 길이(L)는:

Lmin = (4.83 / 2) + 2 x 0.58 + 1.984 = 5.55 mm 이상이고,

Lmax = (0.58 / 0.092) = 6.304 mm 이하여야 한다.

체결구(10)의 경우, 변형 구역(B)의 경도는 최소 클램핑 평면(Gmin)부터 길이(L)까지 경도가 충분히 약해야 한다. 길이(L)는 5.55 mm ~ 6.304 mm 사이이다.

본 발명에 따른 체결구는 이상에서 설명한 예에만 제한되지 않는다. 예를 들어, 체결구의 헤드는 접시형이 아니라 돌출형일 수 있다. 그리핑 부재는 형태가 다르거나 아예 없을 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 슬리브는 움직이지 않게 고정하고 소켓에서 스크류를 조여 체결구를 설치한다. 스크류는 원통형 배럴 없이 헤드 아래부터 나사산이 있는 생크만 포함할 수 있다.

슬리브(14)는 상이한 소재를 용접한 2개의 슬리브 부재와 제1 부재의 외부 표면에 압축 부재를 포함할 수 있다. 대안으로, 슬리브(14)는 슬리브 부재 1개와 외부 표면에 환형 홈 1개를 포함할 수도 있다.

또한 스크류와 슬리브의 소재는 위에서 설명된 것과 다를 수 있으며, 슬리브의 다양한 구역의 두께와 경도값은 슬리브 및 스크류의 소재에 따라 조절되어야 한다.

전술한 바와 같이, 길이 L에서 변형 가능 구역(B)의 두께를 줄여 변형 가능 구역(B)의 저항을 감소시킬 수 있다. 길이(L)는 방정식 {1}과 {2}에 의해 정해진 최소값과 최대값 사이에 와야 하고, 벽의 두께(E)는 변형 가능 구역(B)의 두께와 같아야 한다.

Claims (8)

1. 공칭 직경(D)의 정렬된 보어를 갖는 구조 부재(40, 42)를 고정시키기 위한 체결구(10)로, 상기 구조 부재는 최소 두께와 최대 두께 사이의 공칭 두께를 갖고, 상기 체결구는 최소 클램핑 평면(Gmin)과 최대 클램핑 평면(Gmax) 및
   - 일 단부에 확대 헤드(18)가 있고, 반대편 단부에 나사부(22)가 있는 스크류(12)를 포함하며,
   - 스크류의 헤드(18)를 수용하고 구조 부재의 제1 측면과 접촉하게 되는 확대 헤드(32), 스크류의 원통형 생크(20)를 여유있게 수용할 수 있는 원통형 관형 본체(34), 스크류의 나사부(22)와 결합되는 나사부(36)를 포함하는 슬리브(30), 상기 나사부(36)는 인접한 소켓의 본체(34) 내부 평활부(38)에 공칭 두께(E)를 갖고 상기 슬리브의 헤드(32)에 인접한 변형 불가 구역(A), 상기 변형 불가 구역(A)에 인접한 변형 가능 구역(B)을 포함하며,
   - 슬리브의 변형 가능 구역(B)은 제1 측면 반대편에 있는 구조 부재의 측면(46)과 접촉되는 벌브(48)에서 변형 가능한 부분의 방사성 변형이 용이하도록 변형 불가 구역(A)의 저항에 비해 약한 저항을 가지며,
   상기 변형 가능 구역(B)이 다음과 같이 정의되는 최소 길이(Lmin)보다 길고, 다음과 같이 정의되는 최대 길이(Lmax)보다 짧은 길이(L)로 연장되며, 여기서,
   Lmin = D/2 + 2E + (Gmax - Gmin), {1}
   Lmax = (E / 0,092) {2}
   변형 가능 구역(B)의 시작 부분은 체결구(10)의 최소 클램핑 평면(Gmin)에 배치되는 것을 특징으로 하는 체결구(10).
2. 제1항에 있어서, 국지적 경도 감소에 의해 상기 변형 가능 구역(B)의 저항 약화를 달성하는 것을 특징으로 하는 체결구(10).
3. 제1항에 있어서, 관형 본체(34)의 공칭 두께(E) 국소 감소에 의해 상기 변형 가능 구역(B)의 저항 약화를 달성하는 것을 특징으로 하는 체결구(10).
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변형 가능 구역(B)은 300 HV 이하의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 체결구(10).
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변형 가능 구역은 220 HV 이하의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 체결구(10).
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬리브는 A286 타입의 스테인리스 스틸이거나 티타늄 합금인 것을 특징으로 하는 체결구(10).
7. 제5항에 있어서, 직경 6.32 mm, 공칭 두께(E) 0.75 mm의 관형 본체(34), 길이(L) 6.67 mm ~ 8.152 mm의 변형 가능 구역(B)을 갖는 것을 특징으로 하는 체결구(10).
8. 제5항에 있어서, 직경 4.80 mm, 공칭 두께(E) 0.58 mm의 관형 본체(34), 길이(L) 5.55 mm ~ 6.304 mm의 변형 가능 구역(B)을 갖는 것을 특징으로 하는 체결구(10).

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