KR20180096488A - 억지 끼워맞춤 패스너들을 위한 반경형 인입부 - Google Patents

억지 끼워맞춤 패스너들을 위한 반경형 인입부 Download PDF

Info

Publication number
KR20180096488A
KR20180096488A KR1020170177429A KR20170177429A KR20180096488A KR 20180096488 A KR20180096488 A KR 20180096488A KR 1020170177429 A KR1020170177429 A KR 1020170177429A KR 20170177429 A KR20170177429 A KR 20170177429A KR 20180096488 A KR20180096488 A KR 20180096488A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shank
fastener
inlet section
radial inlet
contour
Prior art date
Application number
KR1020170177429A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102549440B1 (ko
Inventor
블레이크 에이. 심슨
탄니 시스코
토드 이. 휴벨
제프리 에이. 윌커슨
Original Assignee
더 보잉 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더 보잉 컴파니 filed Critical 더 보잉 컴파니
Publication of KR20180096488A publication Critical patent/KR20180096488A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102549440B1 publication Critical patent/KR102549440B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/05—Bolts fastening by swaged-on collars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/022—Setting rivets by means of swaged-on locking collars, e.g. lockbolts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/105—Portable riveters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
    • F16B31/02—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/02—Shape of thread; Special thread-forms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F16B35/04—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
    • F16B35/041—Specially-shaped shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B4/00—Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts at different temperature; Force fits; Non-releasable friction-grip fastenings
    • F16B4/004—Press fits, force fits, interference fits, i.e. fits without heat or chemical treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/01—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening elements specially adapted for honeycomb panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)

Abstract

조립체는, 정렬된 구멍들을 갖는 제1 구조 엘리먼트 및 제2 구조 엘리먼트, 둘러싸는 슬리브 없이 구멍들의 적어도 각각의 부분들을 점유하는 패스너, 및 패스너에 결합되는 정합 부품을 포함한다. 패스너는: 헤드; 헤드로부터 연장하는 원통형 섕크; 외부 돌출부들을 포함하는 정합부; 및 섕크와 정합부 사이에 배치된 전이부를 포함한다. 전이부는 섕크/인입 교차부에서 섕크와 만나는 제1 반경형 인입 섹션 및 제1 반경형 인입 섹션과 만나는 제2 반경형 인입 섹션을 포함한다. 제1 반경형 인입 섹션은 정합부를 향해 제1 축 방향으로 완만하게 만곡되며, 제1 반경을 갖는 원호인 제1 윤곽을 갖는 한편, 제2 반경형 인입 섹션은 제1 축 방향으로 급격하게 만곡되고, 제1 반경보다 훨씬 더 작은 제2 반경을 갖는 원호인 제2 윤곽을 갖는다.

Description

억지 끼워맞춤 패스너들을 위한 반경형 인입부{RADIUSED LEAD-IN FOR INTERFERENCE FIT FASTENERS}
본 개시내용은 일반적으로, 2개 또는 그보다 많은 구조물들 또는 가공물들(이들 중 적어도 하나는 섬유 강화 플라스틱과 같은 복합 재료로 제조됨)을, 층들에서 이러한 구조물들 또는 가공물들 각각의 구멍들 내에서 패스너들의 고도의 억지 끼워맞춤(interference fit)이 달성되는 식으로 고정하기 위한 패스너들의 사용에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은, 볼트 또는 핀 그리고 정합(mating) 부품(예를 들어, 너트 또는 칼라)을 포함하고, 패스너를 둘러싸는 슬리브를 포함하지 않는 억지 끼워맞춤 패스너 조립체들에 관한 것이다.
다수의 재료 층들을 함께 체결하기 위한 통상의 실시는 층들 위로 클램프하고, 구멍들을 뚫은 다음, 어떤 타입의 패스너를 구멍들에 삽입하고, 이로써 층들을 함께 고정하는 것이다. 패스너들은 대개 층들의 수용 구멍들에 네트(net) 또는 헐거운(clearance) 끼워맞춤으로 삽입된다. 많은 응용들에서는 이것으로 충분할 것이다. 그러나 조립된 구조물이 주기적으로 하중을 받을 때, 이들의 구멍들 내에서 패스너들의 끼워맞춤이 느슨해지는 것은 이들의 구멍들 내에서 패스너들의 빈번한 작동을 야기할 것이다. 이것은 결국 패스너, 또는 특정 구멍에 인접한 층들의 주변 영역에서의 프레팅(fretting) 및 피로 문제들로 이어질 수 있다.
앞서 언급한 문제들을 해결하기 위해, 구멍 내 패스너의 고도의 억지 끼워맞춤의 이용은 조립된 구조물의 주기적 하중으로 인한 이러한 프레팅의 대부분을 효과적으로 방지할 수 있다고 알려져 있다. 높은 죔새(interference)는 움직임을 감소시키는 더 빡빡한 접합부를 생성하여, 강화된 피로 성능을 야기한다. 많은 경우들에, 대형 패스너는 층들의 수용 구멍으로 직접 밀려 들어갈 것이다. 일반적으로, 패스너가 구멍으로 밀릴 때 마모에 대한 경향을 줄이기 위해 조립 전에 패스너와 구멍에 어떤 윤활제가 가해진다. 다른 경우들에는, 슬리브가 네트 또는 헐거운 끼워맞춤으로 구멍에 미끄러진 다음에, 억지 끼워맞춤 상태를 만들기 위해 윤활제와 함께 또는 윤활제 없이 대형 패스너를 박아 넣어, 슬리브를 반경 방향으로 확장시킨다.
현재, 항공기 생산에서 복합 날개 구조물들의 조립에 사용되는 패스너들에는 두 가지 기본 솔루션들: (1) 슬리브형 볼트 시스템들; 및 (2) 캡 밀폐부(cap seal)들을 갖는 헐거운 끼워맞춤 패스너들이 있다. 슬리브형 볼트 시스템들의 사용은 다음의 단점들을 갖는다: (a) 부품들이 복잡한 설치 방법들을 필요로 하고; (b) 부품들은 손상을 방지하기 위해 취급 주의를 요하며; (c) 시스템은 (더 긴 조립 시간을 초래하는) 대규모의 공정 중 측정들을 필요로 한다. 캡 밀폐부들을 갖는 헐거운 끼워맞춤 패스너들의 사용은 다음의 단점들을 갖는다: (a) 이 시스템은 시간이 지남에 따라 증가되는 접합부 휨을 허용하여, 피로 성능에 영향을 주고; (b) 밀폐 캡 적용에 수반되는 시간의 양이 조립 시간을 증가시킨다. 또한, 금속성 항공기 구조물에 사용되는 기존의 억지 끼워맞춤 솔루션들은 패스너가 설치될 때 설치 힘 하중을 줄이도록 최적화되지 않을 수 있다. 높은 설치 힘 하중은 복합 재료를 깨지게 하거나 과도하게 박리시킬 수 있다.
설치 힘 하중들을 감소시키고 이전 단락에서 확인된 단점들 중 하나 또는 그보다 많은 단점들을 해소하는, 복합 재료에 설치하기 위한 개선된 억지 끼워맞춤 패스너들을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
아래에서 상세히 개시되는 요지는 2개 또는 그보다 많은 구조물들을 서로 부착하기 위한 억지 끼워맞춤 패스너들에 관한 것이다. 각각의 억지 끼워맞춤 패스너는 섕크(shank)와 수나사(external thread)들 사이에 반경형 인입 섹션(radiused lead-in section)을 갖는 패스너를 포함한다. 이러한 반경형 인입 기하학적 구조는 억지 끼워맞춤 구멍들에서 설치 힘들을 감소시킴으로써, 접합부 피로 수명을 증가시키고, 유체 기밀성을 향상시키며, 전자기 효과들에 대한 민감성을 감소시킨다. 반경형 인입 기하학적 구조는 볼트가 체결될 구조물들을 뚫고 밀리면서 재료의 점진적인 압축을 촉진시킴으로써 앞서 언급한 것을 달성한다.
적어도 일부 실시예들에 따르면, 억지 끼워맞춤 패스너는 섕크와, 외부 돌출부들을 갖는 정합부(mating portion) 사이에 배치된 전이부를 갖는 패스너를 포함하며, 전이부는 섕크/인입 교차부에서 섕크와 만나는 제1 반경형 인입 섹션 및 제1 반경형 인입 섹션과 만나는 제2 반경형 인입 섹션을 포함한다. 제1 반경형 인입 섹션은 정합부를 향해 제1 축 방향으로 완만하게 만곡되며, 제1 반경을 갖는 원호인 제1 윤곽을 갖고, 제2 반경형 인입 섹션은 제1 축 방향으로 급격하게 만곡되고, 제1 반경보다 훨씬 더 작은 제2 반경을 갖는 원호인 제2 윤곽을 갖는다. 즉, 제1 반경형 인입 섹션에서 패스너의 직경은 원통형(circular cylindrical) 섕크의 직경에서 시작하여 점진으로 감소되고, 제2 반경형 인입 섹션에서 패스너의 직경은 제1 반경형 인입 섹션의 최소 직경에서부터 시작하여 제2 반경형 인입 섹션 원통형 섕크의 최소 직경까지 완만하게 감소한다. 앞서 언급한 직경들은 패스너의 중심 축에 수직인 평면들에서 측정되는 한편, 앞서 언급한 반경들은 패스너의 중심 축에 평행하며 이와 교차하는 평면에서 측정된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "외부 돌출부들"이라는 용어는 적어도 다음의 타입들: (1) 수나사들 및 (2) 외부 환형 링들을 포괄하도록 넓게 해석되어야 한다. 예시의 목적으로, 수나사들을 갖는 패스너의 예들이 아래에서 설명된다. 그러나 본 명세서에서 개시되고 청구되는 개념들은 외부 환형 링들을 갖는 억지 끼워맞춤 패스너들에도 또한 적용된다. 따라서 아래에서 상세히 개시되는 요지는 다음의 양상들 중 하나 또는 그보다 많은 양상에 의해 특성화될 수 있다.
아래에 상세히 개시되는 요지의 일 양상은 패스너이며, 이 패스너는: 헤드; 헤드로부터 연장하는 섕크 ― 섕크는 원통형인 외부 표면을 포함함 ―; 외부 돌출부들을 포함하는 정합부; 및 섕크와 정합부 사이에 배치된 전이부를 포함하고, 여기서 전이부는 섕크/인입 교차부에서 섕크와 만나는 제1 반경형 인입 섹션 및 제1 반경형 인입 섹션과 만나는 제2 반경형 인입 섹션을 포함한다. 제1 반경형 인입 섹션은 정합부를 향해 제1 축 방향으로 완만하게 만곡되며, 제1 반경을 갖는 원호인 제1 윤곽을 갖는 한편, 제2 반경형 인입 섹션은 제1 축 방향으로 급격하게 만곡되고, 제1 반경보다 훨씬 더 작은 제2 반경을 갖는 원호인 제2 윤곽을 갖는다. 추가로, 정합부는 제2 반경형 인입 섹션의 최소 직경보다 작은 최대 직경을 갖는다. 제1 윤곽은 패스너의 중심 축과 교차하는 평면에서의 제1 반경형 인입 섹션의 외부 표면의 윤곽인 한편, 제2 윤곽은 패스너의 중심 축과 교차하는 평면에서의 제2 반경형 인입 섹션의 외부 표면의 윤곽이다. 일 실시예에 따르면, 패스너의 중심 축과 교차하는 평면에서의 섕크의 윤곽은 제1 윤곽에 접한다.
본 명세서에서 개시되는 요지의 다른 양상은 제1 구멍을 갖는 제1 구조물과 제2 구멍을 갖는 제2 구조물을 체결하기 위한 방법이며, 제1 구멍과 제2 구멍은 동일한 구멍 직경을 갖고, 이 방법은: 제1 구멍과 제2 구멍을 정렬하여 제1 구조물과 제2 구조물을 함께 배치하는 단계; 제1 구조물의 제1 구멍의 에지가 패스너의 정합부를 향해 완만하게 가늘어지는, 패스너의 반경형 인입 섹션과 접촉하고 그 반경형 인입 섹션을 둘러쌀 때까지 정합부를 제1 구멍에 삽입하는 단계 ― 패스너는 헤드 및 헤드를 테이퍼형(tapered) 인입 섹션에 연결하는 원통형 섕크를 더 포함하고, 섕크는 구멍 직경보다 큰 섕크 직경을 가짐 ―; 섕크를 제1 구멍의 에지에 접촉시키고, 제1 구멍을 통해 밀어 넣은 다음, 패스너의 정합부가 제2 구조물을 넘어 돌출할 때까지 제2 구멍을 통해 밀어 넣도록, 제1 구조물 및 제2 구조물의 정렬된 구멍들로 패스너를 더 가압하는 단계; 및 패스너의 정합부에 정합 부품을 결합하는 단계를 포함한다. 섕크와 제1 구멍 사이의 죔새량은 0.004 인치 이하이다. 반경형 인입 섹션의 최대 직경은 섕크의 직경과 같고, 반경형 인입 섹션의 최소 직경은 제1 구멍 및 제2 구멍의 직경보다 작다.
본 명세서에서 개시되는 요지의 또 다른 양상은 조립체이며, 이 조립체는 제1 구멍을 갖는 제1 구조 엘리먼트, 제1 구조 엘리먼트의 제1 구멍과 정렬된 제2 구멍을 갖는 제2 구조 엘리먼트, 둘러싸는 슬리브 없이 제1 구조 엘리먼트 및 제2 구조 엘리먼트의 제1 구멍 및 제2 구멍의 적어도 각각의 부분들을 점유하며, 제2 구조 엘리먼트를 넘어 연장하는 패스너, 및 제2 구조 엘리먼트에 접하며 패스너에 결합되는 정합 부품을 포함하고, 패스너는: 헤드; 헤드로부터 연장하는 섕크 ― 섕크는 원통형인 외부 표면을 포함함 ―; 외부 돌출부들을 포함하는 정합부; 및 섕크와 정합부 사이에 배치된 전이부를 포함하며, 전이부는 섕크/인입 교차부에서 섕크와 만나는 제1 반경형 인입 섹션 및 제1 반경형 인입 섹션과 만나는 제2 반경형 인입 섹션을 포함한다. 제1 반경형 인입 섹션은 정합부를 향해 제1 축 방향으로 완만하게 만곡되며, 제1 반경을 갖는 원호인 제1 윤곽을 갖는 한편, 제2 반경형 인입 섹션은 제1 축 방향으로 급격하게 만곡되고, 제1 반경보다 훨씬 더 작은 제2 반경을 갖는 원호인 제2 윤곽을 갖는다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 구조 엘리먼트와 제2 구조 엘리먼트 중 하나는 복합 재료로 제조되고, 제1 구조 엘리먼트와 제2 구조 엘리먼트 중 다른 하나는 금속성 재료로 제조된다. 다른 실시예들에 따르면, 두 구조 엘리먼트들 모두 복합 재료로 제조된다. 패스너의 섕크와 제1 구조 엘리먼트 및 제2 구조 엘리먼트는 이들 사이의 슬리브 없이 접촉한다.
2개 또는 그보다 많은 구조물들을 서로 부착하기 위한 개선된 억지 끼워맞춤 패스너들의 다른 양상들은 아래에서 개시된다.
이전 섹션에서 논의된 특징들, 기능들 및 이점들은 다양한 실시예들에서는 독립적으로 달성될 수 있거나 또 다른 실시예들에서는 결합될 수 있다. 이하, 앞서 설명한 그리고 다른 양상들의 예시를 위해 도면들을 참조하여 다양한 실시예들이 설명될 것이다.
도 1은 억지 끼워맞춤 볼트의 부분 단면도를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 파선 타원(A) 내의 억지 끼워맞춤 볼트의 일부의 그림을 나타내는 도면으로, 이 그림은 일 실시예에 따른 제1 반경형 인입 섹션의 기하학적 구조를 보여준다.
도 3은 대안적인 실시예에 따른 슬리브리스 억지 끼워맞춤 패스너 조립체에 의해 그립된 복합 및 금속성 구조물들을 포함하는 조립체의 부분 단면도를 나타내는 도면으로, 패스너 조립체는 수나사들을 갖는 핀 및 수나사들과 서로 맞물리는 내부 나사산들을 갖는 칼라를 포함한다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 슬리브리스 억지 끼워맞춤 패스너 조립체에 의해 그립된 복합 및 금속성 구조물들을 포함하는 조립체의 부분 단면도를 나타내는 도면으로, 패스너 조립체는 수나사들을 갖는 핀 및 수나사들과 서로 맞물리는 스웨이지 가공된(swaged) 칼라를 포함한다.
이하, 서로 다른 도면들의 비슷한 엘리먼트들이 동일한 참조 번호들을 갖는 도면들에 대해 참조가 이루어질 것이다.
이제 억지 끼워맞춤 패스너의 다양한 실시예들이 예시를 목적으로 상세히 설명될 것이다. 아래에 개시되는 세부사항들 중 적어도 일부는 선택적인 특징들 또는 양상들에 관한 것으로, 이들은 일부 애플리케이션에서는 이에 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 생략될 수 있다.
특히, 2개의 구조물들을 서로 부착하기 위한 억지 끼워맞춤 패스너의 예시적인 실시예들이 아래에서 다소 상세히 설명된다. 아래에 주어진 예들에서, 구조물들 중 하나는 금속성 재료(예를 들어, 금속 합금)로 만들어지고 다른 구조물들은 합성 재료(예컨대, 섬유 강화 플라스틱)로 만들어진다. 그러나 대안적인 예들에서는, 두 구조물들 모두 복합 재료로 만들어질 수 있고 또는 두 구조물들 모두 금속성 재료로 만들어질 수 있다. 추가로, 본 명세서에서 개시되는 개념은 3개 또는 그보다 많은 구조물들을 함께 부착하는 데에도 또한 적용된다고 인식되어야 한다.
도 1은 억지 끼워맞춤 볼트(2)(이하, "볼트(2)" 또는 패스너)의 부분 단면도를 나타내는 도면이다. 볼트(2)는 구조물에 카운터싱크(countersink)되도록 설계된 헤드(4) 및 헤드(4)로부터 연장하는 섕크(6)를 포함한다. 헤드(4)는 드릴 중심 딤플(dimple)(28)을 갖는다. 섕크(6)는 원통형인 외부 표면을 포함한다. 볼트(2)는 수나사들(8a)을 포함하는 정합부 또는 나사부(8)를 더 포함하는데, 이는 섕크(6)와 나사부(8) 사이에 배치된 전이부(10)에 의해 섕크(6)에 연결된다. 나사부(8)는 정합부가 수나사들(8a)에 대해 회전되는 동안 볼트(2)를 제 위치에 유지하기 위해 설치 중에 알렌 키(Allen key)가 삽입될 수 있는 육각형 리세스(20)를 갖는다.
도 2는 도 1에 도시된 파선 타원(A) 내의 볼트(2)의 일부의 그림을 나타내는 도면이다. 볼트(2)의 도시된 부분은 불완전 나사산(8b)의 일부를 포함하는데, 이는 나사부(8)의 시작을 나타낸다. 이 도면은 일 실시예에 따른 전이부(10)의 기하학적 구조를 도시한다. 전이부(10)는 (도 2에서 직선 수직 파선으로 표시된) 섕크/인입 교차부(22)에서 섕크(6)와 만나는 제1 반경형 인입 섹션(12) 및 제1 반경형 인입 섹션(12)과 만나는 제2 반경형 인입 섹션(16)을 포함한다. 전이부(10)는 제2 반경형 인입 섹션(16)과 나사부(8) 사이의 전이 섹션(24)을 더 포함한다. 이 전이 섹션(24)은 볼트(2)의 중심 축(26)을 중심으로 회전되는 파상 곡선에 의해 형성된 외부 표면을 갖고, 제1 반경형 인입 섹션의 최소 직경(D)보다 작은 직경들을 갖는다. 또한, 볼트(2)의 나사부(8)는 최소 직경(D)보다 작은 최대 직경을 갖는다.
제1 반경형 인입 섹션(12)은 나사부(8)를 향해 제1 축 방향으로 완만하게 만곡되고, 제1 반경을 갖는 원호인 제1 윤곽을 갖는다. 제2 반경형 인입 섹션(16)은 제1 축 방향으로 급격하게 만곡되고, 제1 반경보다 작은 제2 반경을 갖는 원호인 제2 윤곽을 갖는다.
혼선을 피하기 위해, 전이부(10)의 제1 윤곽 및 제2 윤곽은 다음과 같이 정의된다. 제1 윤곽은 볼트(2)의 중심 축(26)과 교차하는 평면에서의 제1 반경형 인입 섹션(12)의 외부 표면의 윤곽이다. 제2 윤곽은 중심 축(26)과 교차하는 평면에서의 제2 반경형 인입 섹션(16)의 외부 표면이다. 일 실시예에 따르면, 중심 축(26)과 교차하는 평면에서의 섕크(6)의 윤곽은 전이부(10)의 제1 윤곽에 접한다. 제1 반경형 인입 섹션(12)의 비선형적으로 점점 가늘어지는 인입 기하학적 구조는 볼트(2)가 체결될 구조물들을 뚫고 밀리면서 재료의 점진적인 압축을 촉진시킨다.
볼트(2)의 치수들은 함께 체결되는 구조물들의 두께 및 그러한 구조물들에 있는 정렬된 구멍들의 직경들에 따라 달라질 것이라고 인식되어야 한다. 다양한 예들에 따르면, 제1 반경형 인입 섹션(12)의 제1 반경(R)은 6/32 내지 16/32 인치 범위의 섕크 직경을 갖는 볼트들 또는 핀들에 대해 0.34 내지 0.68 인치 범위 이내일 수 있고, 제2 반경형 인입 섹션(16)의 제2 반경(r)은 약 0.01 인치일 수 있다. 제1 반경형 인입 섹션(12)의 길이(L)와 섕크 직경(D) 간의 관계는 다음의 함수로 표현될 수 있다: D = -0.4578 + 10.443L.
설치 중에는, 체결될 구조물의 정렬된 구멍들을 통해 볼트(2)를 밀어 넣기 위해 수동 리벳 건(rivet gun) 또는 자동화 시스템이 사용될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 볼트(2)는 구조물들의 구멍들의 직경보다 큰 직경을 갖는 원통형 섕크(6)(섕크 직경과 구멍 직경 간의 차이의 1/2은 아래에서 "죔새량"으로 지칭될 것임), 제1 반경형 인입 섹션(12), 제2 반경형 인입 섹션(16) 및 나사부(8)를 포함한다. 제1 반경형 인입 섹션(12)의 최대 직경은 섕크(6)의 직경과 같고, 제1 반경형 인입 섹션(12)의 최소 직경은 구조물들의 구멍들의 직경보다 작다. 볼트(2)가 구멍 안으로 밀릴 때, 제1 구멍의 에지가 제1 반경형 인입 섹션(12)을 따라 미끄러진다. 그 에지는 반경형일 수 있다. (바람직하게는 0.004 인치를 초과하지 않는) 죔새량 및 제1 반경형 인입 섹션(12)의 반경에 따라, 구멍의 에지는 볼트 삽입 중에 제1 반경형 인입 섹션(12)의 길이의 다양한 비율에 대해 제1 반경형 인입 섹션(12)을 따라 완만하게 미끄러질 것이다.
설치 중에, 볼트(2)는 나사부(8)가 마지막 구조물을 넘어 돌출할 때까지, 체결될 구조물들의 정렬된 구멍들을 통해 밀리게 될 것이다. 그 다음, 지정된 클램핑 힘으로 (도 1에 도시되지 않은) 정합 부품이 나사부(8)에 배치된다. 어떤 경우들에는, 정합 부품은 렌치 또는 유사한 공구에 의해 맞물리도록 설계된 비-원형 렌칭(wrenching) 표면(예를 들어, 육각형) 및 암나사(internal thread)들을 갖는 개구를 가진 너트의 형태를 취할 수 있다. 그러나 다양한 칼라들 및 너트들이 본 명세서에 개시된 패스너들과 호환 가능하다고 인식되어야 한다. 이하, 적합한 칼라들의 두 가지 예들이 도 3 및 도 4를 참조하여 설명될 것이다.
도 3은 대안적인 실시예에 따른 슬리브리스 억지 끼워맞춤 패스너 조립체에 의해 그립된 복합 구조물(30) 및 금속성 구조물(32)을 포함하는 조립체의 부분 단면도를 나타내는 도면이다. 패스너 조립체는 수나사들을 갖는 핀(34) 및 핀(34)의 수나사들과 서로 맞물리는 암나사들을 갖는 나머지 칼라 부분(36a)을 포함한다. 도 3은 또한 나머지 칼라 부분(36a)으로부터 분리되기 전에, 나머지 칼라 부분(36a)에 연결되어 있던 칼라 렌칭 엘리먼트(36b)를 보여준다. 칼라 렌칭 엘리먼트(36b)는 렌치 또는 유사한 공구에 의해 맞물리도록 설계된 비-원형 렌치 표면(예를 들어, 육각형)을 갖는 반면, 나머지 칼라 부분(36a)은 렌칭 표면을 갖지 않음으로써, 너트의 중량에 비해 칼라의 중량을 감소시킨다. 예를 들어, 나머지 칼라 부분(36a)의 외부 윤곽은 원형일 수 있다. 나머지 칼라 부분(36a)과 칼라 렌칭 엘리먼트(36b)의 이러한 초기 결합(즉, 렌칭 동작 이전)이 도 3에서 상부 중괄호로 표시된 칼라(36)를 형성한다.
상세히 도시되진 않지만, 도 3에 도시된 핀(34)은 도 1에서 확인된 볼트(2)의 대응하는 구조물들과 유사한 섕크(6), 나사부(8) 및 전이부(10)를 포함한다. 보다 구체적으로, 전이부(10)는 도 2에 도시된 기하학적 구조 및 앞서 언급한 치수들을 갖는 제1 반경형 인입 섹션(12) 및 제2 반경형 인입 섹션(16)을 포함한다. 도 3은 돌출 헤드(38)를 갖는 핀(34)을 도시하지만, 핀(34)은 대안으로 카운터싱크(즉, 플러시(flush)) 헤드를 가질 수 있다.
도 3에 도시된 타입의 패스너 조립체들을 설치하기 위한 프로시저는 잘 알려져 있다. 이러한 패스너 조립체는 전동 공구 또는 수공구를 사용하여 체결되는 구조물들의 한쪽으로부터 한 사람에 의해 설치될 수 있다. 이 프로시저는 교정된 토크 렌치들 및 토크 검사를 필요로 하지 않는다. 칼라(36)는 핀(34)의 나사부(8)에 나사 결합되고, 그 다음에 각각의 패스너에서 지정된 예비하중(preload)이 발생될 때까지 조여진다. 칼라 렌칭 엘리먼트(36b)는 도 3에서 확인되는 바와 같이, 설계된 예비하중에서 이탈하여, 나머지 칼라 부분(36a)을 남길 것이다. 토크-오프시 칼라 렌칭 엘리먼트(36b)의 제거는 패스너 조립체의 중량 절감을 야기한다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 슬리브리스 억지 끼워맞춤 패스너 조립체에 의해 그립된 (이하 "조인트 구조물"로 지칭되는) 복합 구조물(30) 및 금속성 구조물(32)을 포함하는 조립체의 부분 단면도를 나타내는 도면이다. (흔히 체결 볼트(lockbolt)로 지칭되는) 이 패스너 조립체는 수나사들을 갖는 억지 끼워맞춤 핀(40)(이하, "핀(40)") 및 핀(40)의 나사부(8) 상의 홈들과 서로 맞물리는 스웨이지 가공된 칼라(42)를 포함한다. 대안적인 실시예들에서, 핀(40)은 수나사들 대신에 외부 환형 링들을 가질 수 있다.
상세히 도시되진 않지만, 도 4에 도시된 핀(40)은 도 1에서 확인된 볼트(2)의 대응하는 구조물들과 유사한 섕크(6), 나사부(8) 및 전이부(10)를 포함한다. 보다 구체적으로, 전이부(10)는 도 2에 도시된 기하학적 구조 및 앞서 언급한 치수들을 갖는 제1 반경형 인입 섹션(12) 및 제2 반경형 인입 섹션(16)을 포함한다. 도 4는 카운터싱크(즉, 플러시) 헤드(44)를 갖는 핀(40)을 도시하지만, 핀(40)은 대안으로 돌출 헤드를 가질 수 있다.
도 4에 도시된 핀(40)은 조인트 구조물의 한쪽에 삽입되고, (도 4에 도시되지 않은) 스웨이지 가공되지 않은 칼라가 조인트 구조물의 다른 쪽으로부터 핀(40) 위에 배치된다. 조인트 구조물의 양측에 대한 접근이 요구된다. 체결 볼트의 설치 사이클 동안, (헐거운 맞춤의 금속 링 형태인) 스웨이지 가공되지 않은 칼라는 핀(40) 둘레에서 변형되는데, 이는 나사부(8) 상에 체결 홈들을 갖는다. 도 4에 도시되지는 않았지만, 일반적인 체결 볼트 설치 프로시저의 시작시, 핀(40)은 핀 테일(pintail)에 연결되는 것이 잘 알려져 있다. 그런 다음, 공구가 핀 테일과 맞물린다. 그 후, 핀 헤드(44)는 금속성 구조물(32)에 반대로 당겨지고 스웨이지 가공되지 않은 칼라가 복합 구조물(30)에 밀려서, 복합 구조물(30)과 금속성 구조물(32)이 서로 당겨진다. 그 다음, 공구의 원추형 공동이 칼라 아래로 가압되며, 이는 칼라의 직경을 감소시키고 칼라 재료를 더 경질인 핀(40)의 홈들로 완만하게 스웨이지 가공함으로써, 스웨이지 가공된 칼라(42)를 형성한다. 프로세스 중에 스웨이지 가공에 필요한 힘이 증가함에 따라, (도시되지 않은) 핀 테일이 분리되면 설치가 완료된다. 핀(40)과 스웨이지 가공된 칼라(42)가 결합하여 패스너 조립체를 형성한다.
본 명세서에 개시된 볼트들 및 핀들은 바람직하게는 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 인코넬 또는 부식 방지 강과 같은 금속 합금으로 제조된다. 본 명세서에 개시된 칼라들은 바람직하게는 티타늄 합금, 알루미늄 합금 또는 부식 방지 강으로 제조된다. 볼트들, 핀들 및 칼라들은 바람직하게는 코팅되거나 부분적으로 코팅된다. 코팅은 알루미늄 안료 코팅, 고체 필름 윤활제, 금속성 도금(카드뮴 도금, 아연-니켈 등)의 임의의 조합일 수 있다. 각각의 코팅은 세틸 알코올과 같은 추가 윤활제를 상부에 도포할 수 있다.
본 명세서에 개시된 억지 끼워맞춤 패스너들은 항공기 생산 중에 복합 날개 구조물들의 조립에 특히 유용하다. 제안된 시스템은 기존 시스템들에 비해 다음과 같은 이익들을 갖는다.
본 명세서에 개시된 억지 끼워맞춤 패스너들은 슬리브 엘리먼트를 제거함으로써, 제안된 패스너 조립체가 제조 복잡성을 감소시키고 부품 비용을 감소시킨다는 점에서 슬리브형 볼트들보다 이점들을 갖는다. 이러한 볼트들 또는 핀들을 죔새에 설치함으로써, 종래의 슬리브형 볼트 조립 프로세스에 비해 조립 시간이 크게 감소된다.
본 명세서에 개시된 억지 끼워맞춤 패스너들은 헐거운 끼워맞춤 패스너들과 비교하여 억지 끼워맞춤 패스너들로 피로 결과들이 개선된다는 점에서, 캡 밀폐부들과 헐거운 끼워맞춤 패스너들을 설치하는 것보다 이점들을 갖는다. 이러한 패스너들은 항공기의 가장 피로 위험 영역들에 설치된다. 현재, 업계의 패스너들의 반경들은 복합 재료로의 억지 끼워맞춤을 촉진시키도록 인입부에 최적화되어 있지 않다(이는 최적이 아닌 인입 기하학적 구조로 인해 고도의 설치 힘들을 발생시킬 수 있다). 본 명세서에서 제안된 인입 기하학적 구조는 패스너들이 구멍에 "부착"되거나 설치 중에 구조물에 과도한 손상을 일으키는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 이 시스템은 캡 밀폐부들을 추가할 필요가 없기 때문에, 조립 시간이 감소된다.
다양한 실시예들과 관련하여 2개의 구조물들을 서로 부착하기 위한 억지 끼워맞춤 패스너들이 설명되었지만, 이하 제시되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형들이 이루어질 수 있고 등가물들이 이들의 엘리먼트들을 대신할 수도 있다고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 이해될 것이다. 추가로, 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서의 교시들을 특정 상황에 맞추도록 많은 변형들이 이루어질 수도 있다.
추가로, 본 개시는 다음 조항들에 따른 실시예들을 포함한다:
조항 1. 패스너는: 헤드; 헤드로부터 연장하는 섕크 ― 섕크는 원통형인 외부 표면을 포함함 ―; 외부 돌출부들을 포함하는 정합부; 및 섕크와 정합부 사이에 배치된 전이부를 포함하며, 전이부는 섕크/인입 교차부에서 섕크와 만나는 제1 반경형 인입 섹션 및 제1 반경형 인입 섹션과 만나는 제2 반경형 인입 섹션을 포함하고, 제1 반경형 인입 섹션은 정합부를 향해 제1 축 방향으로 완만하게 만곡되며, 제1 반경을 갖는 원호인 제1 윤곽을 갖고, 제2 반경형 인입 섹션은 제1 축 방향으로 급격하게 만곡되고, 제1 반경보다 작은 제2 반경을 갖는 원호인 제2 윤곽을 갖는다.
조항 2. 조항 1에 기술된 패스너에서, 제1 윤곽은 패스너의 중심 축과 교차하는 평면에서의 제1 반경형 인입 섹션의 외부 표면의 윤곽이고, 제2 윤곽은 패스너의 중심 축과 교차하는 평면에서의 제2 반경형 인입 섹션의 외부 표면의 윤곽이다.
조항 3. 조항 2에 기술된 패스너에서, 패스너의 중심 축과 교차하는 평면에서의 섕크의 윤곽은 제1 윤곽에 접한다.
조항 4. 조항 1 또는 조항 2에 기술된 패스너에서, 제1 반경은 0.34 내지 0.68 인치 범위 이내이고 제2 반경은 약 0.01 인치이다.
조항 5. 조항 1 또는 조항 2에 기술된 패스너에서, 정합부는 제2 반경형 인입 섹션의 최소 직경보다 작은 최대 직경을 갖는다.
조항 6. 제1 구멍을 갖는 제1 구조물과 제2 구멍을 갖는 제2 구조물을 체결하기 위한 방법으로서, 제1 구멍과 제2 구멍은 동일한 구멍 직경을 갖고, 이 방법은: 제1 구멍과 제2 구멍을 정렬하여 제1 구조물과 제2 구조물을 함께 배치하는 단계; 제1 구조물의 제1 구멍의 에지가 패스너의 정합부를 향해 완만하게 가늘어지는, 패스너의 반경형 인입 섹션과 접촉하고 그 반경형 인입 섹션을 둘러쌀 때까지 정합부를 제1 구멍에 삽입하는 단계 ― 패스너는 헤드 및 헤드를 반경형 인입 섹션에 연결하는 원통형 섕크를 더 포함하고, 섕크는 구멍 직경보다 큰 섕크 직경을 가짐 ―; 섕크를 제1 구멍의 에지에 접촉시키고, 제1 구멍을 통해 밀어 넣은 다음, 패스너의 정합부가 제2 구조물을 넘어 돌출할 때까지 제2 구멍을 통해 밀어 넣도록, 제1 구조물 및 제2 구조물의 정렬된 구멍들로 패스너를 더 가압하는 단계; 및 패스너의 정합부에 정합 부품을 결합하는 단계를 포함한다.
조항 7. 조항 6에 기술된 방법에서, 섕크와 제1 구멍 사이의 죔새량은 0.004 인치 이하이다.
조항 8. 조항 6 또는 조항 7에 기술된 방법에서, 정합 부품은 처음에 칼라 렌칭 엘리먼트에 연결되는 칼라이고, 패스너의 정합부에 정합 부품을 결합하는 단계는, 칼라를 정합부에 나사 결합한 다음, 칼라 렌칭 엘리먼트를 이탈시키기에 충분한 예비하중이 발생될 때까지 조이는 단계를 포함한다.
조항 9. 조항 6 또는 조항 7에 기술된 방법에서, 정합 부품은 칼라이고, 패스너의 정합부에 정합 부품을 결합하는 단계는 칼라를 스웨이지 가공하는 단계를 포함한다.
조항 10. 조항 6 또는 조항 7에 기술된 방법에서, 제1 반경형 인입 섹션의 최대 직경은 섕크의 직경과 같고, 제1 반경형 인입 섹션의 최소 직경은 제1 구멍 및 제2 구멍의 직경보다 작다.
조항 11. 조항 6 또는 조항 7에 기술된 방법에서, 반경형 인입 섹션의 반경은 0.34 내지 0.68 인치 범위 이내이다.
조항 12. 조립체는, 제1 구멍을 갖는 제1 구조 엘리먼트, 제1 구조 엘리먼트의 제1 구멍과 정렬된 제2 구멍을 갖는 제2 구조 엘리먼트, 둘러싸는 슬리브 없이 제1 구조 엘리먼트 및 제2 구조 엘리먼트의 제1 구멍 및 제2 구멍의 적어도 각각의 부분들을 점유하며, 제2 구조 엘리먼트를 넘어 연장하는 패스너, 및 제2 구조 엘리먼트에 접하며 패스너에 결합되는 정합 부품을 포함하고, 패스너는: 헤드; 헤드로부터 연장하는 섕크 ― 섕크는 원통형인 외부 표면을 포함함 ―; 외부 돌출부들을 포함하는 정합부; 및 섕크와 정합부 사이에 배치된 전이부를 포함하며, 전이부는 섕크/인입 교차부에서 섕크와 만나는 제1 반경형 인입 섹션 및 제1 반경형 인입 섹션과 만나는 제2 반경형 인입 섹션을 포함하고, 제1 반경형 인입 섹션은 정합부를 향해 제1 축 방향으로 완만하게 만곡되며, 제1 반경을 갖는 원호인 제1 윤곽을 갖고, 제2 반경형 인입 섹션은 제1 축 방향으로 급격하게 만곡되고, 제1 반경보다 작은 제2 반경을 갖는 원호인 제2 윤곽을 갖는다.
조항 13. 조항 12에 기술된 조립체에서, 패스너의 섕크와 제1 구조 엘리먼트 및 제2 구조 엘리먼트는 이들 사이의 슬리브 없이 접촉한다.
조항 14. 조항 12 또는 조항 13에 기술된 조립체에서, 제1 구조 엘리먼트와 제2 구조 엘리먼트 중 하나는 복합 재료로 제조되고, 제1 구조 엘리먼트와 제2 구조 엘리먼트 중 다른 하나는 금속성 재료로 제조된다.
조항 15. 조항 12 또는 조항 13에 기술된 조립체에서, 정합 부품은 패스너의 정합부의 외부 돌출부들과 서로 맞물리는 암나사들을 포함한다.
조항 16. 조항 12 또는 조항 13에 기술된 조립체에서, 정합 부품은 패스너의 정합부의 외부 돌출부들과 서로 맞물리는 스웨이지 가공된 칼라를 포함한다.
조항 17. 조항 12 또는 조항 13에 기술된 조립체에서, 제1 윤곽은 패스너의 중심 축과 교차하는 평면에서의 제1 반경형 인입 섹션의 외부 표면의 윤곽이고, 제2 윤곽은 패스너의 중심 축과 교차하는 평면에서의 제2 반경형 인입 섹션의 외부 표면의 윤곽이다.
조항 18. 조항 17에 기술된 조립체에서, 패스너의 중심 축과 교차하는 평면에서의 섕크의 윤곽은 제1 윤곽에 접한다.
조항 19. 조항 12 또는 조항 13에 기술된 조립체에서, 제1 반경은 0.34 내지 0.68 인치 범위 이내이고 제2 반경은 약 0.01 인치이다.
조항 20. 조항 12 또는 조항 13에 기술된 조립체에서, 정합부는 제2 반경형 인입 섹션의 최소 직경보다 작은 최대 직경을 갖는다.
청구항들에서 사용되는 바와 같이, "외부 돌출부"라는 용어는 적어도 다음의 타입들: (1) 수나사들 및 (2) 외부 환형 링들을 포괄하도록 넓게 해석되어야 한다. 청구항들에 사용되는 바와 같이, "정합 부품들"의 카테고리는 암나사 너트들과 칼라들 및 스웨이지 가공된 칼라들을 포함한다. 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "패스너 조립체"라는 용어는: (1) 서로 결합된 볼트와 너트; (2) 서로 결합된 볼트와 칼라; (3) 서로 결합된 핀과 칼라; 및 (4) 서로 결합된 핀과 너트 중 적어도 각각에 대해 판독하도록 넓게 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 패스너(2)로서,
    헤드(4);
    상기 헤드(4)로부터 연장하는 섕크(shank)(6) ― 상기 섕크(6)는 원통형(circular cylindrical)인 외부 표면을 포함함 ―;
    외부 돌출부들(8a)을 포함하는 정합부(mating portion)(8); 및
    상기 섕크(6)와 상기 정합부(8) 사이에 배치된 전이부(10)를 포함하며,
    상기 전이부(10)는 섕크/인입(lead-in) 교차부(22)에서 상기 섕크와 만나는 제1 반경형(radiused) 인입 섹션(12) 및 상기 제1 반경형 인입 섹션과 만나는 제2 반경형 인입 섹션(16)을 포함하고,
    상기 제1 반경형 인입 섹션(12)은 상기 정합부(8)를 향해 제1 축 방향으로 완만하게 만곡되며, 제1 반경을 갖는 원호인 제1 윤곽을 갖고,
    상기 제2 반경형 인입 섹션(16)은 상기 제1 축 방향으로 급격하게 만곡되고, 상기 제1 반경보다 작은 제2 반경을 갖는 원호인 제2 윤곽을 갖는,
    패스너(2).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 윤곽은 상기 패스너(2)의 중심 축(26)과 교차하는 평면에서의 상기 제1 반경형 인입 섹션(12)의 외부 표면의 윤곽이고,
    상기 제2 윤곽은 상기 패스너(2)의 중심 축(26)과 교차하는 평면에서의 상기 제2 반경형 인입 섹션(16)의 외부 표면의 윤곽인,
    패스너(2).
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 패스너(2)의 중심 축(26)과 교차하는 평면에서의 상기 섕크(6)의 윤곽은 상기 제1 윤곽에 접하는,
    패스너(2).
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 정합부(8)는 상기 제2 반경형 인입 섹션(16)의 최소 직경보다 작은 최대 직경을 갖는,
    패스너(2).
  5. 제1 구멍을 갖는 제1 구조물과 제2 구멍을 갖는 제2 구조물을 체결하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍은 동일한 구멍 직경을 갖고, 상기 방법은:
    상기 제1 구멍과 상기 제2 구멍을 정렬하여 상기 제1 구조물과 상기 제2 구조물을 함께 배치하는 단계;
    상기 제1 구조물의 상기 제1 구멍의 에지가 패스너(2)의 정합부(8)를 향해 완만하게 가늘어지는, 상기 패스너의 반경형 인입 섹션과 접촉하고 상기 반경형 인입 섹션을 둘러쌀 때까지 상기 정합부(8)를 상기 제1 구멍에 삽입하는 단계 ― 상기 패스너(2)는 헤드(4) 및 상기 헤드를 상기 반경형 인입 섹션에 연결하는 원통형 섕크(6)를 더 포함하고, 상기 섕크는 상기 구멍 직경보다 큰 섕크 직경을 가짐 ―;
    상기 섕크(6)를 상기 제1 구멍의 에지에 접촉시키고, 상기 제1 구멍을 통해 밀어 넣은 다음, 상기 패스너(2)의 정합부(8)가 상기 제2 구조물을 넘어 돌출할 때까지 상기 제2 구멍을 통해 밀어 넣도록, 상기 제1 구조물 및 상기 제2 구조물의 정렬된 구멍들로 상기 패스너(2)를 더 가압하는 단계; 및
    상기 패스너(2)의 정합부(8)에 정합 부품(36, 42)을 결합하는 단계를 포함하는,
    체결하기 위한 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 섕크(6)와 상기 제1 구멍 사이의 죔새량(amount of interference)은 0.004 인치 이하인,
    체결하기 위한 방법.
  7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 정합 부품은 처음에 칼라 렌칭(wrenching) 엘리먼트(36b)에 연결되는 칼라(36a)이고,
    상기 패스너(2)의 정합부(8)에 상기 칼라(36a)를 결합하는 것은, 상기 칼라(36a)를 상기 정합부(8)에 나사 결합한 다음, 상기 칼라 렌칭 엘리먼트(36b)를 이탈시키기에 충분한 예비하중(preload)이 발생될 때까지 조이는 것을 포함하는,
    체결하기 위한 방법.
  8. 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 정합 부품은 칼라(42)이고,
    상기 패스너(2)의 정합부(8)에 상기 칼라(42)를 결합하는 것은 상기 칼라(42)를 스웨이지 가공(swage)하는 단계를 포함하는,
    체결하기 위한 방법.
  9. 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 반경형 인입 섹션의 최대 직경은 상기 섕크(6)의 직경과 같고, 상기 반경형 인입 섹션의 최소 직경은 상기 제1 구멍 및 상기 제2 구멍의 직경보다 작은,
    체결하기 위한 방법.
  10. 조립체로서,
    제1 구멍을 갖는 제1 구조 엘리먼트,
    상기 제1 구조 엘리먼트의 제1 구멍과 정렬된 제2 구멍을 갖는 제2 구조 엘리먼트,
    둘러싸는 슬리브 없이 상기 제1 구조 엘리먼트 및 상기 제2 구조 엘리먼트의 상기 제1 구멍 및 상기 제2 구멍의 적어도 각각의 부분들을 점유하며, 상기 제2 구조 엘리먼트를 넘어 연장하는 패스너(34, 40), 및
    상기 제2 구조 엘리먼트에 접하며 상기 패스너(34, 40)에 결합되는 정합 부품(36, 42)을 포함하고,
    상기 패스너는,
    헤드(38, 44);
    상기 헤드(38, 44)로부터 연장하는 섕크(6) ― 상기 섕크(6)는 원통형인 외부 표면을 포함함 ―;
    외부 돌출부들을 포함하는 정합부(8); 및
    상기 섕크(6)와 상기 정합부(8) 사이에 배치된 전이부(10)를 포함하며,
    상기 전이부(10)는 섕크/인입 교차부(22)에서 상기 섕크와 만나는 제1 반경형 인입 섹션(12) 및 상기 제1 반경형 인입 섹션(12)과 만나는 제2 반경형 인입 섹션(16)을 포함하고,
    상기 제1 반경형 인입 섹션(12)은 상기 정합부(8)를 향해 제1 축 방향으로 완만하게 만곡되며, 제1 반경을 갖는 원호인 제1 윤곽을 갖고,
    상기 제2 반경형 인입 섹션(16)은 상기 제1 축 방향으로 급격하게 만곡되고, 상기 제1 반경보다 작은 제2 반경을 갖는 원호인 제2 윤곽을 갖는,
    조립체.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 구조 엘리먼트와 상기 제2 구조 엘리먼트 중 하나는 복합 구조물(30)이고, 상기 제1 구조 엘리먼트와 상기 제2 구조 엘리먼트 중 다른 하나는 금속성 구조물(32)인,
    조립체.
  12. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    상기 정합 부품(36, 42)은 상기 패스너(34, 40)의 정합부(8)의 외부 돌출부들과 서로 맞물리는 암나사(internal thread)들을 포함하는,
    조립체.
  13. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    상기 정합 부품(36, 42)은 상기 패스너(34, 40)의 정합부(8)의 외부 돌출부들과 서로 맞물리는 스웨이지 가공된 칼라(42)를 포함하는,
    조립체.
  14. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    상기 제1 윤곽은 상기 패스너(34, 40)의 중심 축(26)과 교차하는 평면에서의 상기 제1 반경형 인입 섹션(12)의 외부 표면의 윤곽이고,
    상기 제2 윤곽은 상기 패스너(34, 40)의 중심 축(26)과 교차하는 평면에서의 상기 제2 반경형 인입 섹션(16)의 외부 표면의 윤곽인,
    조립체.
  15. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    상기 정합부(8)는 상기 제2 반경형 인입 섹션(16)의 최소 직경보다 작은 최대 직경을 갖는,
    조립체.
KR1020170177429A 2017-02-20 2017-12-21 억지 끼워맞춤 패스너들을 위한 반경형 인입부 KR102549440B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/437,259 2017-02-20
US15/437,259 US10641307B2 (en) 2017-02-20 2017-02-20 Radiused lead-in for interference fit fasteners

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180096488A true KR20180096488A (ko) 2018-08-29
KR102549440B1 KR102549440B1 (ko) 2023-06-28

Family

ID=60569635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170177429A KR102549440B1 (ko) 2017-02-20 2017-12-21 억지 끼워맞춤 패스너들을 위한 반경형 인입부

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10641307B2 (ko)
EP (1) EP3364049B1 (ko)
JP (1) JP7020877B2 (ko)
KR (1) KR102549440B1 (ko)
CN (1) CN108457958B (ko)
CA (1) CA2988551C (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10711814B2 (en) * 2017-02-20 2020-07-14 The Boeing Company Tapered lead-in for interference fit fasteners
WO2019226144A1 (en) * 2018-05-21 2019-11-28 Arconic Inc. Fastener including a transition zone and method of use thereof
US20200291979A1 (en) * 2019-03-15 2020-09-17 Roller Bearing Company Of America, Inc. Bolt interface coating and thread transition geometry for sleeved fasteners used in composite applications
US11352762B2 (en) 2019-05-08 2022-06-07 Caterpillar Inc. Coupler assembly to rotatably couple brackets to beams
US20230235770A1 (en) * 2020-05-27 2023-07-27 Volvo Truck Corporation A fastening element and a vehicle arrangement
CN112173167B (zh) * 2020-09-25 2022-09-27 中国直升机设计研究所 一种盒式天平安全锁紧装置
US12037064B2 (en) * 2020-12-15 2024-07-16 Caterpillar Inc. Master link and articulated chain assembly for machine
KR102611111B1 (ko) * 2021-10-29 2023-12-06 동의대학교 산학협력단 휴대성이 우수하며 맥주 부산물을 이용한 피부 또는 모발용 세정제 조성물

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003056535A (ja) * 2001-08-20 2003-02-26 Nishiatsu Engineering Co Ltd トルクナット
JP2004504944A (ja) * 1998-10-29 2004-02-19 ハック　インターナショナル，インコーポレイテッド 軽量ねじ締結具およびねじ転造ダイス
JP2008518164A (ja) * 2004-10-22 2008-05-29 ボルボ ラストバグナー アーベー 締結体
WO2016050791A1 (fr) * 2014-09-30 2016-04-07 Lisi Aerospace Fixation en interférence lubrifiée

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5133652U (ko) * 1974-09-03 1976-03-12
US4168650A (en) * 1976-06-25 1979-09-25 Sps Technologies, Inc. Blind fastener
US4230016A (en) * 1978-07-31 1980-10-28 The Boeing Company Fatigue resistant fastener and method of manufacturing joints therewith
US4915559A (en) * 1987-05-29 1990-04-10 Vsi Corporation Lightweight fastener
US5018920A (en) 1989-01-23 1991-05-28 Mcdonnell Douglas Corporation Interference fit bolt and sleeve
US5865581A (en) * 1997-04-16 1999-02-02 Huck International, Inc. Free running prevailing torque nut
US7025550B2 (en) * 2002-08-08 2006-04-11 Huck International, Inc. Pull type swage fasteners with removable mandrel
US7695226B2 (en) 2006-09-21 2010-04-13 Alcoa Global Fasteners, Inc. High performance sleeved interference fasteners for composite applications
WO2009052325A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-23 Fatigue Technology, Inc. Expandable fastener assembly with deformed collar
CN201890730U (zh) * 2010-11-04 2011-07-06 北汽福田汽车股份有限公司 一种销轴
CN202360548U (zh) 2011-09-14 2012-08-01 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种螺纹紧固件结构
CN103267054A (zh) * 2013-04-20 2013-08-28 湖北博士隆科技有限公司 一种高锁紧紧固方法
CN104110428A (zh) * 2013-04-20 2014-10-22 湖北博士隆科技有限公司 拉断式高锁紧螺栓
CN203257832U (zh) * 2013-05-10 2013-10-30 四川制动科技股份有限公司 一种体套过盈配合倒角结构
FR3008754B1 (fr) 2013-07-19 2015-09-04 Lisi Aerospace Fixation metallique
CN103557219B (zh) 2013-11-13 2015-09-30 东方蓝天钛金科技有限公司 轻型螺栓紧固件、其加工方法与模具
FR3013781A1 (fr) 2013-11-25 2015-05-29 Airbus Operations Sas Element de fixation de pieces d'un assemblage
CN204113847U (zh) * 2014-09-05 2015-01-21 人本集团有限公司 一种带引导功能的汽车轮毂螺栓

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004504944A (ja) * 1998-10-29 2004-02-19 ハック　インターナショナル，インコーポレイテッド 軽量ねじ締結具およびねじ転造ダイス
JP2003056535A (ja) * 2001-08-20 2003-02-26 Nishiatsu Engineering Co Ltd トルクナット
JP2008518164A (ja) * 2004-10-22 2008-05-29 ボルボ ラストバグナー アーベー 締結体
WO2016050791A1 (fr) * 2014-09-30 2016-04-07 Lisi Aerospace Fixation en interférence lubrifiée

Also Published As

Publication number Publication date
CN108457958A (zh) 2018-08-28
US10641307B2 (en) 2020-05-05
JP2018136021A (ja) 2018-08-30
EP3364049A1 (en) 2018-08-22
CN108457958B (zh) 2021-10-01
US20180238370A1 (en) 2018-08-23
KR102549440B1 (ko) 2023-06-28
CA2988551C (en) 2022-01-04
CA2988551A1 (en) 2018-08-20
EP3364049B1 (en) 2021-03-31
JP7020877B2 (ja) 2022-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11168721B2 (en) Tapered lead-in for interference fit fasteners
KR102549440B1 (ko) 억지 끼워맞춤 패스너들을 위한 반경형 인입부
EP0746695B1 (en) Blind fastener with deformable sleeve
JP5236504B2 (ja) 機械的に係止した盲ボルト締結具
US9593706B2 (en) Structural blind fastener and method of installation
US20190162222A1 (en) Blind fastener with frangible nut
US6547500B2 (en) Blind fastener and drive nut assembly
CZ285213B6 (cs) Vložkový díl pro vtlačování, ve formě spojovacího prvku a způsob jeho výroby
JPS6240564B2 (ko)
GB2281345A (en) Interference fit stud fastening
US4767248A (en) Fastener for securing panels of composite materials
US8579567B2 (en) Device for blind fixation
US6676347B2 (en) Blind fastener and drive nut assembly
US20020085894A1 (en) Blind fastener and drive nut assembly
US20240318679A1 (en) Fastener, fastening assembly and method of installing a fastener
CN219673063U (zh) 盲孔自锁螺母

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant