JPS6240564B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、一般的には締結装置に関わり、更に
具体的には、セツト時にロツクし且つセツト中に
予め定められた締付け荷重を発生するような締結
装置に関わる。

従来、ねじ付締結装置はナツトとボルトとで構
成されている。ナツトには雌ねじ部が付いていて
ボルトの雄ねじ部と螺合するようになつている。
このボルト及びナツトのレンチ締め表面は、締結
装置と１つまたは２つ以上の加工材とをぴつたり
接合させせるためのスパナを受容する。広義で
は、ボルトは別名ねじ部付ピンと、ナツトはカラ
ーと呼ばれる。

締結装置を使用する環境では締結装置の精度及
び強度が非常に高いことを必要とすることが多
い。締結装置はその縦軸方向のみならず該軸の半
径方向の荷重にも耐えるものでなければならな
い。更に具体的には、締結装置が２つまたは３つ
以上のシートを接合し、これらのシートがその平
面上に異なる荷重を加えられると、一方のシート
は他方の上で摺動しようとする。２つのシートを
貫通する締結装置はこの種の荷重に抵抗している
間はせん断荷重を受けることになる。軸方向荷重
が発生するが、これは締結されたシートを該シー
トの片側にあるピン頭部と反対側にあるカラーと
の間に締付けることによるものである。締結装置
は、疲労破壊を生じる可能性のある条件下で周期
的に応力を負荷されるような環境にも適合しなけ
ればならないことが非常に多い。適当な締付け荷
重を受けた締結装置は疲労破壊に抵抗する傾向が
ある。

締結装置の明らかに望ましい特徴は使用中分離
しないことである。カラーとピンとの結合を維持
するのに、従来種々の装置が使用されてきた。カ
ラーとピンとの締付け方法の１つでは、カラーの
ねじ部を変形させ、このねじ部がピンねじ部に半
径方向圧縮力を加えつつ接触するようにしてい
る。螺合を解く際の抵抗は純粋に摩擦によるもの
である。普通、ねじ部の変形は現場よりも工場で
行われることが多いが、現場での変形作業もまた
行われる。

締結装置が構造体に加える締付け荷重を正確に
知ることもまた非常に望ましい。締付け荷重はピ
ンとのより以上の螺合をする際のカラーの抵抗と
相関関係がある。締付け荷重が増すと、より以上
の螺合に対する抵抗が大きくなると同時にカラー
の回転に必要なトルクも大きくなる。締結装置で
はこの事実を利用して予め定められた締付け荷重
を生じさせている。従来の締結装置の１つでは、
所望の締付け荷重に対応する予め定められたトル
クを加えると破壊する脆いブレイクネツク
（breakneck）によりレンチ締め部とカラーとが
結合される。

締付け荷重調節用の脆いブレイクネツクを備え
たねじロツク及びカラーの諸特徴が或るカラーに
おいて組合せられ来たが、残念ながらこの組合せ
には幾つかの欠点がある。カラーねじ部の変形に
よるねじロツクは工場で行われる。従つて、この
カラーはせん断ピンと自由に螺合するというわけ
には行かない。このためセツテイングが幾分難か
しくなる。カラーねじ部に施された保護コーテイ
ング及び潤滑コーテイングは、この種のねじロツ
クを有するカラーの場合、カラー及びピンのねじ
部間に生じるかなり大きい摩擦抵抗によつて摩耗
することがある。レンチ締め部がカラーのねじ付
部から分離するという事実は、締結装置がセツト
される環境から取外さなければならないレンチ締
め部の補助片を生じさせる。しかし、これは面倒
なことである。腐食制御が重要である場合におい
て、カラー上にブレイクネツクの破壊によつて露
出材料の円形帯が形成される。この帯は締結装置
がその製造時に施される耐食剤で保護されてはい
ない。このタイプの締結装置はまた比較的費用が
高い。なぜなら、その製造に際し相当の機械加工
を必要とするからである。脆いブレイクネツク部
は、もし破断トルクに厳密な公差がなければなら
ないとすると、非常に厳密な寸法上の公差を有し
ていなければならない。この問題は、この部品を
作る工作機械の摩耗により、並びにねじロツクの
特徴が組み込まれた後では該ブレイクネツク部が
楕円形になるという理由から複雑になる。脆いブ
レイクネツクの成形法の別法、例えばロール成形
法は、該部品が中空であるため採用できない。事
前に存在する変形済みねじロツクを使用する締結
システムにおけるせん断ピンとカラーとの間の摩
擦抵抗は、結果として締付け力を広範囲に亘るも
のにする。なぜなら、この抵抗はその変化が広範
囲に亘つており、また脆いブレイクネツクの破壊
を生じさせる抵抗の重要成分であるからである。

締結システムの第２の試みではピンが使用され
ている。このピンには、締結される構造体の片側
近傍の外側に位置するように環状溝が設けられて
いる。カラーは半径方向内向きに変形されて該溝
に嵌入し、従つてカラー材料は溝の半径方向壁面
によつて軸方向に制約されている。つまり、軸方
向干渉の一状態が存在する。このタイプの締結装
置の１つでは、１つのセツテイング工具で雌ねじ
付部材が雄ねじ付部材と螺合する。別のセツテイ
ング工具が雌ねじ付部材を半径方向に変形して雄
ねじ付部材のねじ部と螺合させる。

〔発明の要約〕

本発明は新規な締付けカラー、締付けカラー及
びピンからなる締結システム、並びに該システム
の使用方法を提供するものである。

本発明ではピンの雄ねじ部と螺合する雌ねじ部
を備えた締付けカラーが提供されている。このカ
ラーには少なくとも１つの外部ローブ即ちリブが
具備されている。ドライバーは半径方向分力及び
カラーの軸方向分力でローブに圧接する。カラー
と締結される加工材の表面の接合後カラー回転に
対する抵抗が予め定められたレベルまで大きくな
ると、ローブは半径方向圧縮力を受けて降伏しロ
ーブの半径方向内側にカラー材料を移動させてピ
ンと締付結合を形成させる。

本発明の望ましい実施例では、カラーには雌ね
じ付円筒孔が設けられてピンの雄ねじ部と螺合す
る。ピンには頭部を具備させることもできるし、
あるいはピンはスタツドであつても良い。カラー
外面上でカラーねじ部の半径方向外向きに複数の
ローブが軸方向に延設され、ローブは半径方向の
圧縮力によつて破壊する。望ましくは、ローブは
カラー外面上の１つの円の周囲に規則的に離間さ
れているのが良い。ドライバーには平坦部が備え
られていて、これはローブを押圧してカラーをピ
ンに螺合させ、次いで半径方向圧縮力でローブを
破壊すると同時にローブの半径方向内側にカラー
材料を移動してピンに圧接させる働きをする。ロ
ーブと平坦部との表面間の形状関係は、各ローブ
及び各平坦部について同一であり、従つて各ロー
ブ及びローブの半径方向内側の支持材料は同一供
給トルクで降伏する。せん断ピン（shear pin）
上の空洞部はカラーの内壁と共に材料が半径方向
内向きに突出する場所を指示するから、カラーの
変形された材料は空洞部内に流入する。この望ま
しい実施例では、空洞部は軸方向に延在する平坦
部によつて生じたものである。変形されるカラー
材料のためのスペースは平坦部の最大半径の半径
方向内側にあるから、変形後はカラーとピンとは
カラー材料とせん断ピン材料との回転方向干渉に
よつて締結される。カラーねじ部及びピンねじ部
は、普通の方法でねじ部間に軸方向干渉を生じさ
せるローブの影響を受ける領域から軸方向外方に
十分に離れた位置にある。従来の慣例と同様に、
せん断ピンがセツテイング中に構造体及びカラー
に対して回転しないようにする手段が提供され
る。この部分はピンのねじ付端部内の円形凹部と
することも可能で、例えば協働するレンチ締め工
具に適合する六角形列のレンチ締め平坦部を有す
る凹部であつても良い。ピンがスタツドである場
合、このスタツドを加工材上に設置及び締付けた
後でカラーをこれに螺合させるのが良い。この締
結装置はレルク感応形であるから、ローブは総て
ねじ部と同心で且つ同一表面形状を有しているの
が望ましい。ローブと接合するドライバーの表面
の各々が同一形状を有する場合は、各ローブの破
壊は同じ供給トルクで発生する。望ましいローブ
列は、各々がカラーねじ部の軸方向中心線からの
等半径を有する３つのローブである。各ローブは
半径方向平面上に凸状弯曲を有しまたローブの弯
曲は互いに等しい。ドライバーを取付け易くする
には、ローブを互いに等しい角度距離例えば120
゜間隔で位置付けるのが望ましい。

望ましくは、カラーは比較的大きい接合端部を
備えていて、加工材上に締付け荷重を加えて加工
材上の単位荷重を減らすようになつている。ドラ
イバーをローブ上で案内するには、ローブの上部
に傾斜を付けるのが望ましい。ドライバーを回転
させるためには、カラーはドライバーの円筒形部
と協働できる円筒形部をローブ真下に有している
のが良い。ピンの空洞部は縦方向に延びた六角形
平坦部の列で構成されるのが望ましい。締結装置
の各部品は所望の腐食防止表面処理または潤滑を
施すことができる。例えば、カドミウムめつきを
施すこともできるし、またそのねじ部にセチルア
ルコールの潤滑を施すこともできる。

本発明は、とりわけ費用の安い、自動ロツク式
の荷重測定締結システム、つまりセツトが容易で
回転方向ロツクが非常に効果的に行え、且つ回転
方向ロツクまたは荷重測定機能に影響されない表
面処理を行える締結システムを提供する利点を有
する。カラーは加工材と結合する迄、ピンねじ部
と自由に螺合する。次いですぐに抵抗が発生し、
ローブが半径方向圧縮力で破壊する。破壊発生範
囲はほんの数度の弧内であり、従つて締結される
構造体に加わる締付け荷重量は厳密な限界値内で
正確に測定される。ローブが破壊すると、セツテ
イング・ドライバーはカラー上を自由に回転して
締結システムのセツトを表示する。荷重変形であ
るため廃棄部品はない。腐食防止剤及び潤滑剤は
この変形によつて影響されない。本締結装置は、
ブレイクネツクに精密公差を必要とする装置とは
対照的に安い費用で製造できる。

本発明のこれら及びその他の特徴及び利点は以
下の説明、前述の付属の特許請求の範囲及び添付
図面を検討すれば一層明白となるであろう。

〔実施例〕

第１図には、協働して締付システムを構成する
締付けカラー１０及びせん断ピン１２が示されて
おり、これらは共通軸１３を有している。ピン１
２を受容するのは一対のシート１４及び１６であ
る。カラー１０には雌ねじ付孔１８が設けられて
いる。この孔１８は円形で、そのねじ部は変形さ
れずねじロツクを構成する。従つて、このねじ部
は楕円形リングではなく適切な円形リングの形で
軸１３の半径方向の平面内に突出している。ピン
１２の一端には雄ねじ部２０が設けられている。
このねじ部２０は締付けカラー１０のねじ部と螺
合する。また、このねじ部２０はピン１２の六角
平坦部２２上を周回している。後述の説明から判
るように、この平坦部によつて締付けカラー１０
の材料を許容する空間容積部即ち空洞部が限定さ
れる。ピン１２にはねじ部の付けられていないシ
ヤンク２４が具備され、シート１４及び１６の形
状の加工材内の心合せ穴の中に受容される。ピン
のヘツド２６はシート１６の露出面に圧接し、締
付けカラー１０と協働してシート上に軸方向締付
け荷重を生じさせる。平坦部２２はピン１２上を
軸方向にある距離延びている。ねじ部は、番号２
５で示されているように平坦部の全面に亘つては
付いていない。但し、平坦部の下方即ちシヤンク
２４の上方にあるねじ部は全面に亘つて延在して
いて、参照番号２７で示されている。ピン１２の
ねじ付端部にはレンチ締め凹部２９が設けられて
いる。

締付けカラー１０には軸方向外向きに延びてい
るリブ即ちローブ２８が複数個設けられている。
平面図で見た場合、このローブ２８は規則的に離
間されて円形の列をなしている。具体的に言う
と、ローブ２８は角度上相互に等量だけ離間され
ている。軸１３の半径方向平面上にあるローブ２
８は凸状外向き円形曲面を有し、全ローブの曲率
半径は等しい。ローブ２８は軸方向に正確に延び
ている。ローブ間にあるカラー１０の軸方向壁３
１は正確に円筒形状に弯曲し、曲面の中心は軸１
３上にある。カラー１０の底部即ち基部３０の直
径は、シート１４，１６に加わる単位荷重を減ら
すためカラー１０の他の部分より大きくしてあ
る。

これまでの簡単な説明を念頭に置いた上で、本
発明の締結システムの作動の簡単な説明を読めば
本システムの構造上の必要条件の理解がより容易
になるであろう。作動原理の説明は第４図乃至第
８図を参照して行う。

第４図及び第６図ではドライバー３４が示され
ており、これは３つの平坦側部３８を備えた三角
ソケツト３６を有している。これらの側部３８は
番号４０で示されるように、最小半径点で、締結
システムの軸１３に対応するドライバー３４の中
心に接近する。これらの点４０の両側では中心か
ら側部３８に到る半径が大きくなつて行く。最小
半径点はローブ２８，２８間のカラー半径に近
い。ローブ２８はドライバー３４の側部３８に係
合される。ドライバー３４は、右回転の場合、ロ
ーブ２８に作用してカラー１０をピンのねじ部２
０と螺合させる。この時点ではこの接続部形成相
が僅かであるから、ドライバー３４によつてロー
ブ２８が変形されることはない。第５図はカラー
１０が一対のシート１４，１６の側部の一方と接
合し、ピン１２の頭部が他方の側部と接合するよ
うになつている本締結システムを示している。ド
ライバー３４を更に回転させると、回転抵抗が増
す。第６図から明らかなように、ドライバー３４
の側部３８はローブ２８と係合し、ローブ上に半
径方向及び接線方向の分力を生じさせる。ここで
方向の基準は本締結システムの中心軸である。半
径方向分力によつてローブ２８はカラー１０の胴
部に平らに接合し始める。このようにして変形さ
れた材料はカラー１０の内部の材料をピン平坦部
２２とカラー１０の間に限定された空洞部に圧入
させる。第６図では、カラー内部の変形材料は参
照番号４４で示され、元来円筒孔であつたものの
中に突入している。この変形に伴う形状について
は第１２図に関して後述する。

第７図及び第８図について述べると、ドライバ
ー３４は、ローブ２８を完全に変形した後ではカ
ラー上で回転自在となり、従つて操作者は接続が
完了したことを知ることができる。元来カラー１
０とピン平坦部２２との間に存在する空洞部は、
この時点ではカラー１０の変位材料でほぼ完全に
充填されており、カラー１０の内部はピン平坦部
２２の六角形状に従つて六角形をなしている。こ
のことは第７図の参照番号４６で示されている。
この時点では回転ロツクが形成されていて、この
締結体は螺合を戻すことのできないものになつて
いる。更に、回転ロツクの形成によつて前記レン
チ締め装置は無くなつている。ローブ２８は各ロ
ーブのなす角度に対応するドライバー３４の数度
の回転量内で破壊するから、軸方向の締付けはピ
ン１２上の回転に対するカラー１０の抵抗の独立
関数では決してなく、また締付けは正しく制御並
びに予知することができる。換言すれば、カラー
１０の回転抵抗はシート１４，１６によつてカラ
ー１０に加えられる軸方向荷重の関数である。こ
の荷重はカラー１０とピン１２との間にある各ね
じ山の両斜面に加わる。この斜面への荷重が増す
につれて、回転に対する摩擦抵抗も大きくなる。
最終的には回転抵抗がローブ２８の降伏強度を越
えると、その時点で締結体としてセツトされる。
予変形ねじ部を有するねじロツクとは異なり、軸
方向荷重が無くなるとねじ山の斜面に対する摩擦
抵抗も無くなる。この結合では回転ロツクアツプ
の形成はカラー材の空洞部への変位後にしかなさ
れないから、カラー１０は大きな抵抗を生じるこ
となくピン１２のねじ部と自由に螺合することが
できる。これは、セツテイングがより容易である
と同時にねじ部上の潤滑剤ないし防食剤が摩擦に
よつて摩滅することがないことを意味する。螺合
及びロツクアツプは総て１つの工具によつて達成
される。

再び最初の３つの図面について説明すると、ピ
ン平坦部２２は押出によつて成形することができ
ると同時に所望のグリツプ寸法に適合できるよう
に締結体の中心軸に沿つて十分な長さを有してい
る。こゝでグリツプとは締結体が締結できるシー
トの厚さのことである。平坦部２２と締結カラー
１０の協働円形軸方向孔とは空洞部を明瞭に限定
する。隣り合う平坦部間にあつて第１図及び第３
図に参照番号４８で示されているエツジまでの半
径は、平坦部２２の他の如何なる点までの半径よ
りも大きい。この半径は締付けカラー１０の材料
までの半径を表わしている。従つて、この実施例
の空洞部は円の弦の外側にあり且つ弦に対する円
弧までの領域であると見做すことができる。全体
として、空洞部は六角形の外側にあり且つ外接す
る円の内側にある領域で表わされる。空洞部の第
三次元は平坦部２２の長手部に沿う軸上で求めら
れる。明らかに、ローブ２８が完全に変形し、カ
ラー１０の胴部内に埋没して接続部がセツトされ
た場合、カラー１０に正確に円筒状をなす外部表
面を形成させるためには、変形されたローブ２８
の全部を受容するのに十分な容積がなければなら
ない。（この外部表面は、第７図及び第８図では
参照番号５２で示されている。この正しい円形は
ローブ変形以前のローブ間カラー表面の曲面を表
わしている。） 空洞部はその他の形状にすることもできる。つ
まり、不可欠な唯一の要件は、ローブ２８がその
強度の限界値に達した場合、ローブが空洞部に整
合することである。六角形の場合は、たとえロー
ブ２８が平坦部２２のエツジ４８と同じ半径上に
あつたとしても常に整合が確保される。次にロー
ブ２８は２つの空洞部へと変位される。六角形並
びにカラーねじ部と線上即ちエツジ上でのみ接触
するその他の形状は、カラー１０からの材料が指
示し損つて空洞部に自由に流入できないという可
能性を回避する。再度述べると、唯一の要件は変
位されるローブ材料を全量受容できるような十分
な容積を持たせたせることである。この材料を回
転ロツクとして効果的に働かせるためには、これ
を締付けカラーの領域内の半径方向に位置付けな
ければならない。カラーの上部から逃げる材料は
いずれもカラー内の材料のような効果はない。空
洞部の大きさはグリツプ（締結できるシートの厚
さ）の差を受容できる程十分なものでなければな
らない。最大グリツプでは、最小グリツプ時にお
けるよりも、カラーはピンの頭部からより遠方に
位置する。空洞部の容積はこの両極端の場合に適
合できるものでなければならない。

他の構造体で得られる空洞部の例では、ピンの
表面上にスプラインが設けられている。スプライ
ンの頂部間間隙、スプラインの軸方向長さ及びカ
ラーねじ部内の半径方向領域によつて空洞部が限
定される。確かに、軸方向回転干渉を生じるとい
う意味では空洞部を設ける必要は全くない。カラ
ーねじ部と普通のねじ付ピン間に間隔があるた
め、ローブ材料の変位用空洞部並びに摩擦形ねじ
ロツクが形成される。もつともこの場合、ローブ
破壊の利点は割引かれ、ローブの容積量に一致す
る容積量を受容するのに十分な容積の間隔の必要
性はなくなる。つまり、当然これは、ローブがま
だレンチ締め工具の補助役でしかなく、而も予め
定められた締付け荷重の達成を確実に表示するこ
とができないということを意味する。

締付けカラー上のローブの数は図示のような３
である必要はない。図示のローブ数と平坦部数と
の間の関係は互いに依存することのないものであ
る。図示の実施例では、ローブが３つに対して平
坦部が６つである。当然、この関係は情況に応じ
て変る。ある適用例では、ローブ数を増やす一方
ピンによる干渉量は同じに保持して、各ローブ当
りに対するカラー材料の変位量をより少量にする
のが望ましいことがある。ローブの数はドライバ
ーの平坦部の数に一致させる必要はない。図示の
実施例では、ドライバーは締付けカラーのローブ
の３つに対して平坦部を３つ備えている。カラ
ー・ローブの数が成形工具の平坦部の数より多い
と、ローブ領域ではカラー変形が漸進的に行われ
ると同時にドライバーを駆動する工具の必要セツ
テイング・トルク量が少なくて済む。これはま
た、より多くの数のローブが同時に破壊した場合
にシート上に加わる締付け荷重を減少させる働き
をする。

ドライバーの形状もまた変えることができる。
図示の３つの平坦部は、ローブの変形を漸進的に
行うことができるように１つだけの平坦部に代え
えることもできる。ロツク形成中はドライバーの
平坦部とローブとの間の関係は、ローブ領域内で
はカラーの半径方向破壊を生じ、カラーからロー
ブのせん断を生じることのないようなものでなけ
ればならない。ローブはカラーから十分な接線方
向分力を有するせん断変形を生じるであろう。ロ
ーブ上にもある程度のせん断成分がなければなら
ない。明らかに、カラーの荷重が主として接線方
向ではなくて半径方向内向きである場合には所要
の関係が存在する。図ではローブの横断面は連続
した凸曲面の形状で示されているが、この形状に
限定されるものではなく、例えば楔形の横断面を
有することもできる。カラーは加工硬化性材料で
作ることができる。この材料の長所は、接続がな
される際カラーがピンと干渉し合う時に以前とは
違つてカラーの強度を高めることができることで
ある。

第１の実施例の詳細な説明も最後になつたが、
カラーは基部３０を備え、この基部３０はまたシ
ート１４，１６に対する環状接合面６０を有して
いる。接合に使用される表面領域は比較的大き
く、またシート１４，１６に加わる単位荷重は比
較的小さい。基部３０は正確な円筒形である。中
間部６１は基部３０から円筒面３１に滑らかに接
続している。この基部３０内には軸方向端ぐり６
２があり、これによつて例えば密封材用の空所が
確保されている。これはまたねじ部への案内作用
をも果たし、更にグリツプ変化を許容する働きを
もする。カラー１０は如何なる数の材料からでも
作ることができる。カラー１０にはねじ潤滑剤を
施すこともできる。例を挙げると、セチルアルコ
ール、固体膜潤滑剤及びラウリン酸潤滑剤があ
る。アルミニウム表面は陽極処理などによつて調
節することができる。またこの商品は熱処理を行
うこともできる。

ピン１２は如何なる数の標準形状の頭部をも有
することができる。これはまたスタツドでも良
い。例えば、この頭部は突出している必要はな
く、シート１６内の端ぐりの中に入り込むタイプ
のものであつても良い。シヤンク２４の直径は主
ねじ直径と同じにする必要はない。図の実施例で
は、非円形レンチ締め凹部２９がレンチ締め工具
を受容している。レンチ締め工具の働きによつて
締付けカラー１０の設定中はピン１２が回転しな
いようになつている。明らかに、ピン１２の回転
を防止するにはその他の装置を設けることも可能
である。例えば、頭部にはレンチ締め平坦部を備
えさせることもできる。ピン１２は種々な材料、
例えば合金鋼で作ることもできる。この部品はカ
ラー１０の場合と同様に潤滑剤を施すことができ
る。また、この部品は保護コーテイング、例えば
カドミウム・プレートまたはアルミニウム・コー
テイングを施すことができる。

第９図及び第１０図では、締付けカラーの望ま
しい実施例が参照番号７０で示されている。前例
と同様、このカラー７０は雌ねじ部の付いた円筒
形の孔７１を有している。予成形されたねじロツ
クはない。軸方向に延びたリブ即ちローブ７２が
３つのカラー７０の上端から案内面７６まで延在
している。ローブ間にある軸方向の外部表面７４
は正しい円筒形状で弯曲している。ローブ７２は
ドライバー９０を受容し易いようにその頂部の７
５の個所に傾斜が設けられている。案内面７６は
正確に円筒状であつて、ドライバー９０の円筒形
雌表面に対応する直径を有している。ここで留意
すべき点は、案内面７６の半径が各ローブ７２の
最大半径と一到するということである。この案内
面７６と傾斜付ローブ上部こそはこの実施例を望
ましいものにしている構造上の要点である。ロー
ブ７２を除いて、カラー７０の構成部分は共通軸
７７上にある。ローブ７２はまた、軸７７の半径
方向の平面に見られるように、その外側が円形曲
面によつて限定されている。ローブ７２は総てそ
の外部表面が同じ弯曲を有している。共通軸７７
から全ローブ７２の表面上の対応の点までの半径
は同じである。前例と同様、カラーの基部７８は
８０の個所で端ぐりとなつていて、概ね円筒形状
である。基部７８の底部にある接合面８２は加工
材、即ちシートの表面と衝合する。ここでは、第
９図及び第１０図の実施例で変位されなければな
らないローブ材料の量は第１の実施例の場合より
も幾分少ないということに留意されたい。

第１１図には第９図及び第１０図の締付けカラ
ー７０の駆動に適したドライバー９０が示されて
いる。このドライバー９０はその外側が概ね円筒
形であり、また工具の駆動用取手を受容する横断
面が正方形である標準的な駆動ソケツト９２を有
している。既述の工具の三角状ソケツト９３が使
用されており、従つてカラー７０の３つのローブ
７２の変形は同時に行われる。半径方向横断面で
は、この三角状ソケツト９３は隅部の丸くなつた
正三角形である。このソケツト９３には挿入体９
４が備わつていて、ローブ７２と接触する接合面
を限定する。この挿入体９４は摩耗特性の優れた
材料で作ることができる。これはまた取外し式に
作り、半径の異なるローブ７２を備えた締付けカ
ラー７０の設定をする第２の挿入体と交換するこ
とができる。実際には挿入体９４の前端部９６に
は、案内面７６または基部７８の直径に対応する
直径を有する円筒形の孔９８が設けられている。
この孔９８は案内面７６と嵌合する。第９図及び
第１０図の締付けカラー７０に関する配慮は、こ
こでは明確には述べられていないが、本発明の第
１の実施例に関して記載してある通りである。

第１２図には、ローブ７２及びローブの半径方
向内側部にあるカラー７０の締付け並びに破壊に
対するレンチ締め抵抗と相関するドライバー形状
とローブ形状との間の関係が示されている。本図
では、カラーは第９図及び第１０図のカラー７０
と同じである。従つて、各ローブ７２は半径方向
平面上に円形の曲面を有している。ドライバーは
第１１図に示されているような三角形である。カ
ラーの軸７７からドライバー側部９５の各々まで
の最短距離は、ローブ７２に対してある角度で隣
接している円筒表面７４におけるカラーの半径に
等しい。カラー軸に対して最短距離を有する三角
形ドライバーの諸制約条件、即ちローブ７２にあ
る角度で隣接するカラーの円筒外面の半径、ロー
ブ７２の（半径方向平面上の）円形の弯曲、及び
ローブ７２の曲率半径が与えられると、ドライバ
ーの各側部９５に対する各ローブ上の初期接点１
００が得られる。この接点１００は軸７７から距
離“ａ”だけ離れている。ドライバーはカラーを
回転する際、カラーとローブ上の３点上で接合す
る。この３点はそれぞれ点１００と一致する。カ
ラーは軸７７を基点とする半径ではなくローブ７
２の曲率半径に沿つて力を加える。この力は、そ
れぞれベクトル１０２，１０４で示されているよ
うに、締結体の軸の半径方向に作用する成分と接
線方向に作用する成分とに分けることができる。
カラーに加わる接線方向の総荷重は１つのローブ
７２の接線方向荷重の３倍である。この荷重に対
抗する力として、カラーねじ部とピンねじ部との
間の摩擦力及びカラー基部の接合面と加工材との
間の摩擦力がある。周知の如く、ねじ部間の摩擦
力は加工材に加わる締付け荷重の直接関数であ
る。カラーの回転に逆らう力の全量はベクトル１
０６で図示されており、この力は距離“ｂ”を介
して作用する。ベクトル１０６の大きさが増大す
ると、ローブ上の接線方向荷重も大きくならなけ
ればならない。しかも、ローブに加わる半径方向
荷重は荷重の図形によつて決まるから、ローブの
降伏が始まる以前はローブの接線方向荷重と一定
の関係にある。従つて、接線方向荷重が大きくな
ると、半径方向荷重はこれと正比例して大きくな
る。接線方向荷重は軸７７を中心とするモーメン
トの総和がゼロにならなければならないという必
要条件によつて回転に逆らう荷重に直接に関係付
けられている。従つて、半径方向荷重はまたこの
抵抗荷重にも直接的に関係している。

ローブ降伏状態ではローブとドライバーとの間
の接触形状に変化が生じる。ローブは平らになろ
うとし、ドライバーはローブに対して（第１２図
に見られるように）時計方向に回転しようとす
る。この力の増大は半径方向荷重に生じるもの
で、接線方向荷重は変らない。降伏は主に半径方
向に生じるが、接線方向にも多少は発生する。降
伏は総て迅速に発生し、既述のようにほんの数度
の円弧しかなさない。結果を正しく予知するため
には、ローブ形状及びドライバー形状は規則性の
あるものにすべきである。望ましくは、ローブ形
状は全部のローブに亘つて同じにし、またドライ
バー側部形状に対してはどの側部がどのローブに
当てられているかに関係なく同一関係を有するよ
うにするのが良い。明らかに、降伏を生じる材料
の強度は降伏開始から降伏終了までの全降伏領域
に亘つて同一であるのが良い。

本発明はこれまで幾つかの望ましい例に関して
説明して来たが、本発明の付属の特許請求の範囲
の精神及び領域は必ずしも前記説明に限定される
ものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー及びピンの拡大正面図
であつて、カラーは半分が断面で示され、ピンは
一対のシート内に示されている。第２図は第１図
のカラーの平面図である。第３図はカラーを受容
する第１図のピンの端部の平面図である。第４図
は、ピンのねじ部と螺合させるために第１図乃至
第３図のカラー上に挿入されるドライバーの横断
面図である。第５図は設計締付け荷重達成以前に
おいて一対のシートを締付ける際の第１図乃至第
４図のカラー及びピンを示す縦断面図である。第
６図は第１図乃至第５図のカラー及びピンを示す
平面図であつて、ここではカラーのローブがドラ
イバーの力を受けて破壊し始め、またローブの半
径方向内側部のカラー材料がピンとカラーとの間
に限定される空洞部内に流入し始めている。第７
図は、ローブの破壊並びに空洞部のカラー材料に
よる充填が完了した後の第１図乃至第６図のカラ
ー及びピンの平面図である。第８図は、ローブが
カラーの胴部内に変位され且つカラー材料が空洞
部内に圧入された後の、第１図乃至第７図のカラ
ー及びピン並びにシートにより形成された接続部
を示す縦断面図である。第９図は本発明のカラー
の望ましい例の平面図である。第１０図は第９図
の望ましいカラーを半分を断面で示す正面図であ
るる。第１１図は第９図及び第１０図のカラーに
適したドライバーの斜面図である。第１２図は供
給されたトルクと締付け荷重との間の相関関係を
ベクトル表示したものである。 １０…カラー、１２…ピン、１４，１６…シー
ト、２２…六角形平坦部、２８…ローブ、２９…
凹部、３４…ドライバー、７０…カラー、７２…
ローブ、７６…案内面、９０…ドライバー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 雄ねじ部２０を有するピン１２と共に使用す
   るための改良された荷重制限及び戻止め型カラー
   であつて、 (a) 軸方向孔１８，７１を有することと、 (b) 前記ピンの雄ねじ部と螺合することができる
   前記軸方向孔内の雌ねじ部と、 (c) カラーの外面上にあつてドライバーによつて
   嵌合されて半径方向の圧縮力で破壊を生ずる少
   なくとも１つのローブ２８，７２と、 (d) 前記ローブの半径方向内側部のカラー及びロ
   ーブが塑性変形可能であり、従つて前記ドライ
   バーによつてピン上にカラーを締付けるような
   回転方向に十分に接合された場合、ローブが半
   径方向内向きに変形し、該変形するローブ前方
   の胴部の材料を軸方向孔内に移入させると同時
   にカラー及びピンを回転方向に締結させるよう
   なピンとの関係を形成させることと、 からなるカラー。 ２ 前記ローブが前記雌ねじ部の半径方向外側部
   にある特許請求の範囲第１項に記載のカラー。 ３ 前記カラーの外面上に互いに規則的に離間さ
   れた複数のローブが設けられており、該ローブが
   総て同じ曲面を有し且つその曲面上の対応の点ま
   での同一半径を有する特許請求の範囲第１項に記
   載のカラー。 ４ 前記ローブが前記孔の軸の半径方向平面上に
   凸状弯曲を有する特許請求の範囲第３項に記載の
   カラー。 ５ 前記雌ねじ部付孔に面している軸方向端ぐり
   ６２を備えた基部３０を含む特許請求の範囲第４
   項に記載のカラー。 ６ 前記ローブが前記ドライバーを受容し易いよ
   うに傾斜付上部７５を有する特許請求の範囲第１
   項に記載のカラー。 ７ 前記ローブの軸方向に案内部７６が具備され
   ており、該案内部が前記孔の軸の半径方向平面上
   では円形形状であり、また案内部が前記ドライバ
   ーの協働部分を受容して前記孔の軸を中心として
   前記ドライバーを回転方向に案内する特許請求の
   範囲第１項に記載のカラー。 ８ 前記ローブが前記ドライバーを受容し易いよ
   うに傾斜付上部を有する特許請求の範囲第７項に
   記載のカラー。 ９ 前記ローブが前記孔の軸の半径方向平面上で
   は凸状弯曲を有する特許請求の範囲第８項に記載
   のカラー。 １０ 前記軸方向孔の軸の半径方向平面上に互い
   に等しく離間された複数のローブが設けられてお
   り、該ローブが総て同一の弯曲を有し、また前記
   孔の軸から全ローブの表面上の対応の点までの半
   径が同一である特許請求の範囲第９項に記載のカ
   ラー。 １１ 前記カラーの外面上に互いに規則的に離間
   された複数のローブが配設されている特許請求の
   範囲第９項に記載のカラー。 １２ ピン１２の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を
   備えた軸方向孔１８，７１を有するタイプのカラ
   ー１０，７０であつて、前記孔が軸１３，７７を
   有し、カラー及びピンが協働してカラー下の加工
   材１４，１６に所望の締付け荷重を生じさせるこ
   とができるカラーにおいて、 (a) 前記カラーの外面上に概ね同一の複数のロー
   ブ２８，７２が設けられており、該ローブが前
   記軸の半径方向に等しく離間されていると同時
   に軸の半径方向平面上で互いに離間され、且つ
   カラーの軸方向に予め定められた距離に亘つて
   延在して予め定められた量の材料を保有するよ
   うになつており、更にドライバー９０に対する
   レンチ締め表面の働きをすることができるよう
   になつていることと、 (b) 前記ローブ及びローブの半径方向内側部にあ
   るカラー材料が塑性変形して前記孔内に予定量
   に等しい塑性変形材料を形成させると同時にカ
   ラーとピンとを回転方向に接合させるロツクを
   形成するようになつており、ローブ及びローブ
   の半径方向内側部にある前記カラーの塑性変形
   可能材料の降伏強度並びにローブの曲面が協働
   して、前記加工材に加わる所望締付け荷重に対
   応する、前記ドライバーが前記ローブに対して
   前記孔軸の接線方向に加える荷重を発生させる
   ようになつていることと、 からなるカラー。 １３ 前記ローブが前記軸の半径方向平面上で等
   しく離間されている特許請求の範囲第１２項に記
   載のカラー。 １４ 前記ローブが前記軸に平行である特許請求
   の範囲第１３項に記載のカラー。 １５ 前記雌ねじ部が前記軸の半径方向平面上で
   円形である特許請求の範囲第１２項に記載のカラ
   ー。 １６ 前記ローブが前記雌ねじ部の半径方向外側
   にある特許請求の範囲第１２項に記載のカラー。 １７ 前記雌ねじ部が前記軸の半径方向平面上で
   円形であり、前記ローブが雌ねじ部の半径方向外
   側にあり、雌ねじ部が潤滑コーテイングを有する
   特許請求の範囲第１４項に記載のカラー。 １８ 前記カラーが保護コーテイングを有する特
   許請求の範囲第１７項に記載のカラー。 １９ 変形の際半径方向内側の材料をその軸方向
   孔内に移入させる塑性変形可能な外部ローブ２
   ８，７２を具備し且つ雌ねじ部１８，７１を備え
   たカラー１０，７０と共に使用するためのピン１
   ２において、 (a) ピンの加工材１４，１６に対する回転を防止
   する部分２９と、 (b) 前記カラーの雌ねじ部と螺合する雄ねじ部２
   ５と、 (c) 前記カラーと協働して変形の際カラーの変形
   済み材料が流入する空洞部を限定し且つ流入の
   際ピンとカラーとの間に回転方向干渉を生じさ
   せる部分と、 からなるピン。 ２０ 前記カラーと協働する前記部分に軸方向に
   延在する複数の表面が含まれており、各表面が隣
   接する表面とエツジ４８で分離され、また各表面
   が前記軸１３から当該表面までの最大半径より小
   さい半径を有している特許請求の範囲第１９項に
   記載のピン。 ２１ 前記複数の軸方向表面が平坦部で限定され
   てなる特許請求の範囲第２０項に記載のピン。 ２２ 前記雄ねじ部の反対側にある頭部２６であ
   つて、前記加工材の表面に接合してこれに前記カ
   ラーと協働して締付け荷重を加える頭部を有する
   特許請求の範囲第２１項に記載のピン。 ２３ (a) 軸方向孔及び該孔内にあつて孔軸の半
   径方向平面上では円形である雌ねじ部１８，７
   １を有するカラー１０，７０と、 (b) 前記カラーの外面上にあつてドライバー９０
   と嵌合する少なくとも１つのローブ２８，７２
   と、 (c) 前記ローブ及びローブの半径方向内側にある
   カラー材料が前記ドライバーによつて加えられ
   る半径方向圧縮力に応動して塑性変形を行うこ
   とができ、両者がその降伏強度に達した場合共
   に半径方向内向きに流れ、その際ローブはカラ
   ーのその他の部分に流入しようとしまた半径方
   向内向き材料は前記軸方向孔内に流入するよう
   になつていることと、 (d) 前記カラーの雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を
   備えたピンと、 (e) 前記カラーと協働して加工材に締付け荷重を
   加える働きをする前記ピンの部分２２を構成要
   素とし、この構成によつて前記ローブ及びその
   半径方向内側の材料がその降伏強度に達した場
   合、加工材に締付け荷重が生じている間は両者
   が半径方向内向きに流れて前記ピンに接触し、
   このピンと前記カラーとを回転方向に締付ける
   ことと、 からなる締結システム。 ２４ 前記カラー及びピンが協働して半径方向内
   向きに流れ且つ前記孔内に流入するカラー材料を
   受容する空洞部を前記ローブの各々に対して限定
   し、該空洞部がピン軸からの半径が種々である表
   面をピン上に有しており、従つてカラー材料が孔
   内に突入して空洞部内の内部に流入した場合、カ
   ラーとピンの間に生じる回転方向干渉によつて回
   転方向ロツクが形成される特許請求の範囲第２３
   項に記載の締結システム。 ２５ 前記軸方向孔からの等長半径上に複数のロ
   ーブが具備されている特許請求の範囲第２４項に
   記載の締結システム。 ２６ 前記ローブが前記孔軸の半径方向平面上で
   互いに等しく離間されている特許請求の範囲第２
   ５項に記載の締結システム。 ２７ 前記ローブの各々がドライバーを受容し易
   いように傾斜付上部７５を有し、前記カラーが前
   記ローブの軸方向に円筒形の案内部７６を有して
   いる特許請求の範囲第２６項に記載の締結システ
   ム。 ２８ (a) 加工材１４，１６内の穴に受容される
   ようになつていて雄ねじ部２５を備えたピン１
   ２と、 (b) 軸を有する円筒孔１８，７１、加工材１４，
   １６を軸方向に圧縮式に接合する加工材接合端
   部６０，８２、及び前記ピンの雄ねじ部と螺合
   する孔内の雌ねじ部を有するカラー１０，７０
   と、 (c) 前記カラーの側部外面上に軸方向に延設され
   た少なくとも１つのローブであつて、該ローブ
   の表面形状並びにローブ及びローブの半径方向
   内側部のカラーの軸方向にあるカラー材料の物
   理的強度が協働してローブ及び材料を塑性変形
   させ、ローブに加わる予め定められた半径方向
   圧縮荷重に応動して塑性変形領域を形成させる
   ようになつており、予定の半径方向圧縮荷重が
   ドライバーによつてローブに加えられる荷重即
   ち前記孔軸に関して接線方向の荷重の直接的な
   関数であり、塑性変形領域ではローブが前記カ
   ラーのその他の部分に流入し、ローブの半径方
   向内側にある材料が前記円筒孔内に突入するよ
   うにしてなるローブと、を構成要素とし、この
   構成によつて、カラーを前記加工材に圧縮接合
   させたまゝでカラーを前記ドライバーでピンの
   ねじ部と漸進的に螺合させて螺合に対するカラ
   ーの抵抗を増大させ、予め定められた抵抗値に
   達すると予定の半径方向圧縮応力が達成される
   と同時に前記塑性変形領域が形成され、この塑
   性変形領域によつてピンが圧接され且つカラー
   とピンとの間に回転ロツクが形成されること
   と、 からなる戻止め及び荷重測定型締結システム。 ２９ 前記カラーの外面上に互い規則的に離間さ
   れた複数のローブが具備されており、該ローブが
   総て同じ曲面を有し且つその表面上の対応の点ま
   で等しい半径を有する特許請求の範囲第２８項に
   記載の締結システム。 ３０ 前記ローブが前記孔軸の半径方向平面上で
   凸状弯曲を有している特許請求の範囲第２９項に
   記載の締結システム。 ３１ 前記ローブの各々が前記孔軸の半径方向平
   面上で円形弯曲を有している特許請求の範囲第３
   ０項に記載の締結システム。 ３２ 前記ローブが前記ドライバーを受容し易い
   ように傾斜付上部７５を有している特許請求の範
   囲第３０項に記載の締結システム。 ３３ 前記カラーが前記ローブの軸方向に案内部
   ７６を有し、該案内部が前記孔軸の半径方向平面
   上では円形であり、また案内部が前記ドライバー
   の協働部分に受容されてドライバーを孔軸を中心
   として回転方向に案内する特許請求の範囲第３２
   項に記載の締結システム。 ３４ 前記ピンが前記カラーと協働して前記塑性
   変形領域の突出済み材料を受容する空洞部を限定
   する部分２２を有している特許請求の範囲第２９
   項に記載の締結システム。 ３５ 前記カラーと協働して空洞部を限定する前
   記ピン部分にはピンの軸方向に延在する複数の表
   面が含まれており、各表面がエツジによつて隣接
   する表面と離間され、また各表面のピン側までの
   半径が該軸から表面までの最大半径４８より小さ
   い特許請求の範囲第３４項に記載の締結システ
   ム。 ３６ 前記軸方向表面が平坦部によつて限定され
   ている特許請求の範囲第３５項に記載の締結シス
   テム。 ３７ 前記ピンが前記カラーと協働して前記塑性
   変形領域の突出済み材料を受容する空洞部を限定
   する部分２２を有している特許請求の範囲第３３
   項に記載の締結システム。 ３８ 前記カラーと協働して空洞部を限定する前
   記ピンの部分にピンの軸方向に延在する複数の表
   面が含まれており、各表面がエツジ４８によつて
   隣接表面と分離され、またピン軸までの各表面の
   半径が該軸から表面までの最大半径より小さい特
   許請求の範囲第３７項に記載の締結システム。 ３９ 前記軸方向表面が平坦部で限定されている
   特許請求の範囲第３８項に記載の締結システム。 ４０ 予め定められた締付け荷重を有する接続部
   を構成する方法であつて、 (a) 当該接続部の加工材内の穴にピン１２を挿入
   する段階と、 (b) 前記加工材で前記ピンがその軸方向の１つの
   方向に移動しないように制約する段階と、 (c) カラー１０，７０を前記加工材から延びてい
   るピンの一端と螺合させ且つ加工材とカラーを
   前記制約部の反対側で接合させて、ピンに荷重
   を与えて緊張させると同時に加工材に軸方向締
   付け荷重を加える段階と、 (d) 前記カラーのねじ部に対して偏心位置にある
   カラーの縦軸を中心として回転するドライバー
   ９０でカラーの少なくとも１つの外部ローブ２
   ８，７２にカラー軸に関して接線方向の力を加
   えて前記螺合を達成し、同時にドライバーでカ
   ラー縦軸に関して半径方向の力をローブに加え
   る段階であつて、半径方向力が接線方向力の直
   接関数であり、また接線方向力が前記加工材に
   加わる締付け荷重の直接関数である段階と、 (e) 前記ローブ及びローブ半径方向内側にあるカ
   ラー材料を塑性変形させて該材料をピンに圧接
   すると共にピンとカラーを回転方向に締結する
   段階であつて、塑性変形が半径方向力に応動す
   るようにしてなる段階と、 からなる方法。 ４１ 前記カラーが複数のローブを具備してお
   り、また前記接線方向力及び半径方向力は、ロー
   ブの各々に加わる接線方向荷重及び半径方向荷重
   がその他のローブの各々に加わる接線方向荷重及
   び半径方向荷重と概ね等しくなるような方法で、
   ドライバーの関連側によつてローブの各々に加え
   られる特許請求の範囲第４０項に記載の方法。 ４２ 前記接線方向力及び半径方向力が最初に前
   記ローブの少なくとも１つからなる第１群に与え
   られ、次いで前記ローブの残部からなる第２群に
   与えられる特許請求の範囲第４１項に記載の方
   法。 ４３ 前記ローブ及びローブの半径方向内側にあ
   るカラー材料を塑性変形させてこれらの材料を前
   記ピンに圧接する段階に、材料をピンの半径方向
   ポケツト２２の中に圧入してカラーとピンとの間
   に回転方向干渉を生じさせる工程が含まれている
   特許請求の範囲第４１項に記載の方法。 ４４ 前記加圧段階では前記ローブがカラーの表
   面に没入されて破壊する特許請求の範囲第４３項
   に記載の方法。 ４５ 前記接線方向力及び半径方向力が始めに前
   記ローブの少なくとも１つからなる第１群に加え
   られ、次いで残りのローブからなる第２群に加え
   られる特許請求の範囲第４４項に記載の方法。