JP7020877B2 - 締まり嵌め締め具用のアール導入部 - Google Patents

Description

本開示は一般に、層のそれぞれの孔において締め具の高度な締まり嵌めが達成されるような方式で、２つ以上の構造又はワーク（これらのうち少なくとも１つは繊維強化プラスチック等の複合材料で作られている）を固定するための締め具の使用に関する。特に本開示は、ボルト又はピンと嵌合部品（例えばナット又はカラー）とを含み、締め具を囲むスリーブを含まない締まり嵌め締め具組立体に関する。

複数の層の材料を共に固定する場合に通常実践することは、層を固定し、ドリルで孔をあけ、その後いくつかのタイプの締め具をこの孔に挿入することである。これによりこれらの層が共に固定される。通常は締め具をネット又は隙間嵌めで層の受け孔に挿入する。多くの用途に対して、これで十分である。しかし、組み立てられた構造が周期的に負荷を受ける場合、これらの孔における締め具の嵌合の緩さにより、孔の中で締め具が絶え間なく動く結果になる。このことがひいては、締め具か、特定の孔に隣接する層の周囲の領域かのいずれかに、摩耗問題及び疲労問題を引き起こす恐れがある。

前述の問題を解決するために、孔に高度な締まり嵌めによる締め具を用いれば、組み立てられた構造における周期的な負荷によるこの摩耗の大部分を効果的に防ぐことができることが知られている。高度な締まり嵌めにより、動きを減少させるより強く締まった接合部が生じ、疲労に対する性能が向上する結果になる。多くの場合、受け孔よりも大きな締め具を層の受け孔に直接打ち込む。通常、締め具を孔に押し込む際の摩耗しやすさを軽減するために、組み立ての前になんらかの潤滑剤を締め具及び孔に塗布する。他の場合には、スリーブをネット又は隙間嵌めで孔に滑り込ませ、次に潤滑剤を用いて、又は潤滑剤を用いずに受け孔よりも大きな締め具を打ち込み、締まり嵌め状態を生み出すためにスリーブを半径方向に拡張させる。

現在、航空機の製造における複合翼構造の組み立てに使用する締め具に対して、２つの主要な解決策が存在する。即ち、（１）スリーブ付きボルトシステム、及び（２）キャップ密閉部を有する隙間嵌め締め具である。スリーブ付きボルトシステムの使用には以下の欠点がある。即ち、（ａ）部品には複雑な据え付け方法が必要である。（ｂ）損傷を防ぐために部品には注意深い取り扱いが必要である。（ｃ）システムには大がかりな工程計測が必要である（結果として組立時間が長くなる）。キャップ密閉部を有する隙間嵌め締め具の使用には以下の欠点がある。即ち、（ａ）このシステムでは時間が経つにつれ接合部のずれが増え、疲労に関する性能に影響を及ぼす。（ｂ）密閉キャップの設置に関わる時間の長さにより、組立時間が増加する。また、金属の航空機構造に使用する既存の締まり嵌めによる解決策では、締め具を据え付ける際の据え付けにかかる力による負荷を最小化するように最適化されていない場合がある。据え付けにかかる力による負荷が高いと、複合材料に亀裂が入ったり、又は過度に裂けたりする恐れがある。

据え付けにかかる力による負荷を減少させ、上の段落で明らかにされた１つ以上の欠点に対処する、複合材料に据え付けるための改良された締まり嵌め締め具を提供することが望ましいであろう。

以下に詳細に開示される主題は、２つ以上の構造を併せて互いに取り付けるための締まり嵌め締め具に関する。それぞれの締まり嵌め締め具は、胴部と外側ねじ山との間にアール導入部分を有する締め具を含む。このアール導入部の形状により、締まり嵌め用の孔における据え付けにかかる力が減少する。これにより接合部の疲労寿命が増加し、液密性が向上し、電磁気の影響を受けにくくなる。アール導入部の形状より、ボルトを固定すべき構造に押し込む際に材料が段階的に圧縮されやすくなり、前述のことが達成される。

少なくともいくつかの実施形態によれば、締まり嵌め締め具が、胴部と外側突出部を有する嵌合部との間に配置された移行部を有する締め具を含み、この移行部は、胴部／導入部交差部で胴部と接触する第１のアール導入部分と、第１のアール導入部分と接触する第２のアール導入部分とを含む。第１のアール導入部分は、嵌合部に向かっての第１の軸方向に徐々に湾曲しており、第１の半径を有する円弧である第１の外形を有する。第２のアール導入部分は、第１の軸方向に急激に湾曲しており、第１の半径よりかなり小さな第２の半径を有する円弧である第２の外形を有する。言い換えれば、第１のアール導入部分における締め具の直径は、円筒状の胴部の直径から始まり徐々に減少する。第２のアール導入部分における締め具の直径は、第１のアール導入部分の最小直径から始まり、第２のアール導入部分における円筒状胴部の最小直径に向けて徐々に減少する。上記の直径は、締め具の中心軸線に対して垂直な平面において測定される。一方で上記の半径は、締め具の中心軸線に平行で、かつこれと交差する平面において測定される。

本明細書で使用される場合、「外側突出部」という用語は、少なくとも以下のタイプ、即ち、（１）外側ねじ山、及び（２）外側環状リングを広範に含むと解釈されるべきである。説明のために、外側ねじ山を有する締め具の例を以下に説明する。しかし、開示され、かつ本明細書にクレームされる概念はまた、外側環状リングを有する締まり嵌め締め具への用途も有する。したがって、以下に詳細に開示される主題は、以下の態様のうち１つ以上を特徴とする可能性がある。

以下に詳細に開示される本主題の一態様は、頭部と、頭部から延伸する胴部であって、円筒状の外面を有する胴部と、外側突出部を備える嵌合部と、胴部と嵌合部との間に配置された移行部とを備える締め具であって、移行部が、胴部／導入部交差部で胴部と接触する第１のアール導入部分と、第１のアール導入部分と接触する第２のアール導入部分とを備える締め具に関するものである。第１のアール導入部分は、嵌合部に向かっての第１の軸方向に徐々に湾曲しており、第１の半径を有する円弧である第１の外形を有する。一方で第２のアール導入部分は、第１の軸方向に急激に湾曲しており、第１の半径よりかなり小さな第２の半径を有する円弧である第２の外形を有する。また、嵌合部は、最大直径が、第２のアール導入部分の最小直径より小さい。第１の外形が、締め具の中心軸線と交差する平面における第１のアール導入部分の外面の形状であり、一方で第２の外形が、締め具の中心軸線と交差する平面における第２のアール導入部分の外面の形状である。一実施形態によれば、締め具の中心軸線と交差する平面における胴部の外形が、第１の外形と接している。

本明細書に開示される主題の別の態様は、第１の孔を有する第１の構造と、第２の孔を有する第２の構造とを固定する方法であって、第１の孔及び第２の孔が同じ孔径を有し、第１の孔と第２の孔とが整列した状態で、第１の構造と第２の構造とを共に配置するステップと、第１の構造における第１の孔の縁部が、嵌合部に向かって徐々にテーパ状になっている締め具のアール導入部分と接触し、この部分を取り囲むまで、締め具の嵌合部を第１の孔に挿入するステップであって、締め具が、頭部と、頭部をテーパ状導入部分に接続する円筒状の胴部とをさらに備え、胴部が、孔径より大きな胴部直径を有するステップと、胴部を第１の孔の縁部と接触させ、第１の孔を通るように押し込み、その後締め具の嵌合部が第２の構造を超えて突出するまで、第２の孔を通るように押し込むために、第１の構造及び第２の構造における整列させた孔に締め具をさらに押し込むステップと、嵌合部品を締め具の嵌合部に結合させるステップとを含む方法に関するものである。胴部と第１の孔との間の締めしろの量は、０．００４インチ以下である。アール導入部分の最大直径は、胴部の直径と等しく、アール導入部分の最小直径は、第１の孔及び第２の孔の直径より小さい。

本明細書に開示される主題のさらなる態様は、第１の孔を有する第１の構造要素と、第１の構造要素における第１の孔と整列した第２の孔を有する第２の構造要素と、包囲スリーブを有することなく、第１の構造要素における第１の孔と第２の構造要素における第２の孔との少なくともそれぞれの部分を占め、第２の構造要素を超えて延伸する締め具と、第２の構造要素と当接し、かつ締め具と結合する嵌合部品とを備える組立体であって、締め具が、頭部と、頭部から延伸する胴部であって、円筒状の外面を有する胴部と、外側突出部を備える嵌合部と、胴部と嵌合部との間に配置された移行部とを備え、移行部が、胴部／導入部交差部で胴部と接触する第１のアール導入部分と、第１のアール導入部分と接触する第２のアール導入部分とを備える組立体に関するものである。第１のアール導入部分は、嵌合部に向かっての第１の軸方向に徐々に湾曲しており、第１の半径を有する円弧である第１の外形を有する。一方で第２のアール導入部分は、第１の軸方向に急激に湾曲しており、第１の半径よりかなり小さな第２の半径を有する円弧である第２の外形を有する。いくつかの実施形態によれば、第１の構造要素及び第２の構造要素のうちの一方は、複合材料で作られており、第１の構造要素及び第２の構造要素のうちの他方は、金属材料で作られている。他の実施形態によれば、構造要素の両方が、複合材料で作られている。締め具の胴部と、第１の構造要素及び第２の構造要素とは、間にスリーブを有することなく接触している。

２つ以上の構造を互いに取り付けるための改良された締まり嵌め締め具の他の態様が、以下に開示されている。

上述の部分で論じられた形態、機能、及び利点は、様々な実施形態で独立して達成される可能性があり、さらに他の実施形態において組み合わされてもよい。上述の態様及び他の態様を説明するために、様々な実施形態を図面を参照して以下に説明する。

締まり嵌めボルトの部分的な断面図を表す図である。 図１に示される破線による楕円Ａ内の締まり嵌めボルトの一部の図を表す図であり、一実施形態による第１のアール導入部分の形状を示す図である。 代替的な実施形態によるノースリーブ締まり嵌め締め具組立体によって把持された、複合構造及び金属構造を含む組立体の部分的な断面図を表す図であって、この締め具組立体が、外側ねじ山を有するピンと、外側ねじ山と相互係合する内側ねじ山を有するカラーとを含む図である。 さらなる実施形態によるノースリーブ締まり嵌め締め具組立体によって把持された、複合構造及び金属構造を含む組立体の部分的な断面図を表す図であって、この締め具組立体が、外側ねじ山を有するピンと、外側ねじ山と相互係合するかしめカラーとを含む図である。

以下では図面を参照する。図面では別々の図面における同様の要素は、同じ参照数字を有する。

ここで締まり嵌め締め具の様々な実施形態を説明のために詳細に示す。以下に開示される少なくともいくつかの詳細は、任意の形態又は態様に関し、いくつかの用途においては、本明細書に添付された特許請求の範囲から逸脱することなく省略される場合がある。

特に、２つの構造を互いに取り付けるための締まり嵌め締め具の例示的な実施形態が、以下にいくつかの詳細をもって説明される。以下に示される例では、一方の構造が、金属材料（例えば金属合金）で作られており、他方の構造が、複合材料（例えば繊維強化プラスチック）で作られている。しかし代替的な例では、これらの構造が両方とも複合材料で作られている場合もあり、又は構造が両方とも金属材料で作られている場合もある。また、本明細書に開示される概念はまた、３つ以上の構造を併せて互いに取り付ける用途も有することを理解されたい。

図１は、締まり嵌めボルト２（以下「ボルト２」又は締め具）の部分的な断面図を表す図である。ボルト２は、この構造の皿穴に埋められるように設計された頭部４と、頭部４から延伸する胴部６とを備える。頭部４は、ドリル中央ディンプル２８を有する。胴部６は、外面が円筒状である。ボルト２は、外側ねじ山８ａを有する嵌合部即ちねじ山付き部分８をさらに備え、この部分は、胴部６とねじ山付き部分８との間に配置された移行部１０により胴部６に接続されている。ねじ山付き部分８は、六角形の凹所２０を有し、凹所２０には、嵌合部品が外側ねじ山８ａの周囲を回転する間にボルト２を適切な位置に保持するために、据え付け中にアレンキーを挿入することができる。

図２は、図１に示された破線による楕円Ａ内にあるボルト２の一部の図を表す図である。ボルト２の図示された部分は、不完全ねじ山８ｂの一部を含み、ねじ山付き部分８の始まりを表している。この図は、一実施形態による移行部１０の形状を示す。移行部１０は、（図２に縦の破線の直線によって示される）胴部／導入部交差部２２で胴部６と接触する第１のアール導入部分１２と、第１のアール導入部分１２と接触する第２のアール導入部分１６とを含む。移行部１０は、第２のアール導入部分１６とねじ山付き部分８との間の移行部分２４をさらに含む。この移行部分２４は、外面がボルト２の中心軸線２６を中心に回転する波状の曲面によって定められており、直径が第１のアール導入部分の最小直径Ｄより小さい。また、ボルト２のねじ山付き部分８は、最大直径が最小直径Ｄより小さい。

第１のアール導入部分１２は、ねじ山付き部分８に向かって第１の軸方向に徐々に湾曲しており、第１の半径を有する円弧である第１の外形を有する。第２のアール導入部分１６は、第１の軸方向に急激に湾曲しており、第１の半径より小さな第２の半径を有する円弧である第２の外形を有する。

疑義を避けるために、移行部１０の第１の外形及び第２の外形を以下のように定める。第１の外形は、ボルト２の中心軸線２６と交差する平面における第１のアール導入部分１２の外面の形状である。第２の外形は、中心軸線２６と交差する平面における第２のアール導入部分１６の外面である。一実施形態によれば、中心軸線２６と交差する平面における胴部６の外形は、移行部１０の第１の外形と接している。第１のアール導入部分１２における非直線的なテーパ状の導入形状により、ボルト２を固定すべき構造に押し込むにつれて、材料が徐々に圧縮されやすくなる。

ボルト２の寸法が、共に固定される構造の厚さ、及びこれらの構造における整列させた孔の直径に応じて変更されることを理解されたい。様々な例によれば、第１のアール導入部分１２における第１の半径Ｒは、胴部直径が６／３２インチから１６／３２インチの範囲にあるボルト又はピン用には０．３４インチから０．６８インチの範囲にあってもよく、第２のアール導入部分１６における第２の半径Ｒは、約０．０１インチであってもよい。第１のアール導入部分１２の長さＬと胴部直径Ｄとの関係を以下の関数で示すことができる。Ｄ＝－０．４５７８＋１０．４４３Ｌ

据え付け中、ボルト２を固定すべき構造の整列させた孔に押し込むために、手動のリベットガン又は自動化されたシステムを使用することができる。前述のように、ボルト２は、直径がこれらの構造における孔の直径よりも大きな円筒状の胴部６（以下、胴部直径と孔の直径との差の２分の１を「締めしろの量」と呼ぶ）と、第１のアール導入部分１２と、第２のアール導入部分１６と、ねじ山付き部分８とを含む。第１のアール導入部分１２の最大直径は、胴部６の直径と等しく、第１のアール導入部分１２の最小直径は、これらの構造における孔の直径より小さい。第１の孔の縁部は、ボルト２を孔に押し込める際に第１のアール導入部分１２に沿って摺動する。この縁部はアールになっていてもよい。締めしろの量（０．００４インチを超えないことが好ましい）と、第１のアール導入部分１２の半径とに応じて、孔の縁部は、ボルトの挿入中に第１のアール導入部分１２の長さに関する割合を変化させるために、第１のアール導入部分１２に沿って徐々に摺動する。

据え付け中、ねじ山付き部分８が最後の構造を超えて突出するまで、ボルト２を固定すべき構造の整列させた孔に押し込む。その後、（図１には示されていない）嵌合部品を特定のクランプ力でねじ山付き部分８に配置する。いくつかの場合では、嵌合部品は、内側ねじ山と非円形（例えば六角形）のねじれ面とを有する開口部を備えたナットの形態をとってもよく、このナットは、レンチ又は同様の工具によって係合させられるように設計されていてもよい。しかし、様々なカラー及びナットが、本明細書に開示される締め具に適合することを理解されたい。適切なカラーの２つの例を図３及び図４を参照して以下に説明する。

図３は、代替的な実施形態によるノースリーブ締まり嵌め締め具組立体によって把持された、複合構造３０及び金属構造３２を備える組立体の部分的な断面図を表す図である。締め具組立体は、外側ねじ山を有するピン３４と、ピン３４の外側ねじ山と相互係合する内側ねじ山を有する残りのカラー部３６ａとを備える。図３はまた、カラーねじれ素子３６ｂを示している。カラーねじれ素子３６ｂは、残りのカラー部３６ａから分離される前は、残りのカラー部３６ａに接続されていたものである。カラーねじれ素子３６ｂは、レンチ又は同様の工具によって係合させられるように設計された非円形（例えば六角形）のねじれ面を有し、一方で残りのカラー部３６ａはねじれ面を有しておらず、これによりナットの重量と比べてカラーの重量が減少する。例えば、残りのカラー部３６ａにおける外側の形状は、円形であってもよい。残りのカラー部３６ａとカラーねじれ素子３６ｂとのこの最初の（即ちねじり操作の前）の接合により、図３に上側の波括弧によって示されるカラー３６を形成する。

詳細には示されていないが、図３に示されるピン３４は、図１に見られるボルト２の対応する構造と同様の、胴部６、ねじ山付き部分８、及び移行部１０を含む。より詳細には、移行部１０は、図２に示された形状及び上述の寸法を有する、第１のアール導入部分１２及び第２のアール導入部分１６を含む。図３は、突出する頭部３８を有するピン３４を示しているが、ピン３４は代わりに、皿穴に埋められる（即ち同一平面になる）頭部を有してもよい。

図３に示されるタイプの締め具組立体を据え付ける手順はよく知られている。このような締め具組立体は、固定される構造の片側から電動工具又は手工具を使用して、一人の人が据え付けることができる。この手順には、トルクレンチの較正及びトルク検査が必要ない。カラー３６をピン３４のねじ山付き部分８に接するように螺合し、その後締め具のそれぞれに特定の前負荷が生じるまで締め付ける。カラーねじれ素子３６ｂは、設計された前負荷がかかると壊れて外れ、図３に見られるように残りのカラー部３６ａが残る。トルクがない際にカラーねじれ素子３６ｂがなくなると、締め具組立体の軽量化につながる。

図４は、さらなる実施形態によるノースリーブ締まり嵌め締め具組立体によって把持された、複合構造３０及び金属構造３２を含む組立体（以下「接合構造」と呼ぶ）の部分的な断面図を表す図である。この締め具組立体（ロックボルトと呼ばれることが多い）は、外側ねじ山を有する締まり嵌めピン４０（以下「ピン４０」）と、ピン４０のねじ山付き部分８の溝と相互係合するかしめカラー４２とを含む。代替的な実施形態では、ピン４０は、外側ねじ山の代わりに外側環状リングを有してもよい。

詳細に示されてはいないが、図４に示されるピン４０は、図１に見られるボルト２の対応する構造と同様の、胴部６、ねじ山付き部分８、及び移行部１０を含む。より詳細には、移行部１０は、図２に示された形状及び上述の寸法を有する、第１のアール導入部分１２及び第２のアール導入部分１６を含む。図４は、皿穴に埋められる（即ち同一平面になる）頭部４４を有するピン４０を示しているが、ピン４０は代わりに、突出する頭部を有してもよい。

図４に示されるピン４０を接合構造の片側に挿入し、（図４には示されていない）非かしめカラーを接合構造の他の側からピン４０上に配置する。接合構造の両側へのアクセスが必要とされる。ロックボルトの据え付けサイクル中、（遊嵌金属リングの形態の）非かしめカラーをピン４０の周囲で変形させる。ピン４０は、ねじ山付き部分８における係止溝を有する。図４には示されていないが、通常のロックボルト据え付け手順の最初には、ピン４０がピンテールに接続されていることがよく知られている。後に、工具をピンテールに係合させる。その後、ピン頭部４４を金属構造３２に対して引っ張り、非かしめカラーを複合構造３０に対して押し付け、複合構造３０及び金属構造３２を併せて引っ張る。その後、工具の円錐状空隙部をカラーの下に押し下げる。これによりカラーの直径が減少し、カラー材料がより固いピン４０の溝に漸進的にかしめられ、これによりかしめカラー４２が形成される。かしめるために必要とされる力が工程中に増加し、ピンテール（不図示）が壊れて外れると据え付けが完了する。ピン４０及びかしめカラー４２を組み合わせて締め具組立体を形成する。

本明細書に開示されるボルト及びピンは、チタン合金、アルミニウム合金、インコネル、又は耐食鋼等の金属合金で作られていることが好ましい。本明細書に開示されるカラーは、チタン合金、アルミニウム合金、又は耐食鋼で作られていることが好ましい。ボルト、ピン、及びカラーは、コーティングされているか、又は部分的にコーティングされていることが好ましい。このコーティングは、アルミニウム顔料コーティング、固形フィルム潤滑剤、金属めっき（カドミウムめっき、亜鉛－ニッケル等）のいかなる組み合わせである可能性もある。それぞれのコーティングは、上部に塗布されるセチルアルコール等のさらなる潤滑剤を含む可能性もある。

本明細書に開示される締まり嵌め締め具は、航空機の製造中における複合翼構造の組み立てに特に有用である。提案されるシステムには、既存のシステムに勝る以下の利益がある。

本明細書に開示される締まり嵌め締め具は、スリーブ素子をなくすことにより、提案される締め具組立体では、製造の複雑さが減少し、部品のコストが減少するという点で、スリーブ付きボルトに勝る利点を有する。これらのボルト又はピンを締まり嵌めで据え付けることにより、従来のスリーブ付きボルトによる組立工程と比較して、組立時間が大幅に減少する。

本明細書に開示された締まり嵌め締め具は、隙間嵌め締め具と比較して締まり嵌め締め具では疲労に関する結果が改善するという点で、キャップ密閉部を有する隙間嵌め締め具の据え付けに勝る利点を有する。これらの締め具は、航空機における最も疲労が深刻な問題になる領域に据え付けられる。現在、当該業界の締め具の半径は、複合材料における締まり嵌めを促す導入部に合わせて最適化されているわけではない（導入形状が最適ではないため、大きな据え付け力が発生する恐れがある）。本明細書に提案される導入部の形状は、締め具が孔に「つっかえる」ことや、又は据え付け中に構造を過度に損傷させることが起きないようにするのに役立つ。このシステムにはキャップ密閉部を追加する必要がないため、組立時間が減少する。

２つの構造を互いに取り付けるための締まり嵌め締め具を様々な実施形態を参照して説明してきたが、以下に記載される特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であり、その要素を均等物に置き換えられることを当業者ならば理解するであろう。また、本明細書の教示を特定の状況に適用するために、特許請求の範囲から逸脱することなく多くの修正がなされ得る。

さらに、本開示は、以下の項に記載の実施形態を含む。

項１．頭部と、頭部から延伸する胴部であって、円筒状の外面を有する胴部と、外側突出部を備える嵌合部と、胴部と嵌合部との間に配置された移行部とを備える締め具であって、移行部が、胴部／導入部交差部で胴部と接触する第１のアール導入部分と、第１のアール導入部分と接触する第２のアール導入部分とを備え、第１のアール導入部分が、嵌合部に向かって第１の軸方向に徐々に湾曲しており、第１の半径を有する円弧である第１の外形を有し、第２のアール導入部分が、第１の軸方向に急激に湾曲し、第１の半径より小さな第２の半径を有する円弧である第２の外形を有する締め具。

項２．第１の外形が、締め具の中心軸線と交差する平面における第１のアール導入部分の外面の形状であり、第２の外形が、締め具の中心軸線と交差する平面における第２のアール導入部分の外面の形状である、項１に記載の締め具。

項３．締め具の中心軸線と交差する平面における胴部の外形が、第１の外形と接する、項２に記載の締め具。

項４．第１の半径が０．３４インチから０．６８インチの範囲にあり、第２の半径が約０．０１インチである、項１、２、又は３に記載の締め具。

項５．嵌合部が、第２のアール導入部分の最小直径より小さな最大直径を有する、項１から４のいずれか一項に記載の締め具。

項６．第１の孔を有する第１の構造と、第２の孔を有する第２の構造とを固定する方法であって、第１の孔及び第２の孔が同じ孔径を有し、第１の孔と第２の孔とが整列した状態で、第１の構造と第２の構造とを共に配置するステップと、第１の構造における第１の孔の縁部が、嵌合部に向かって徐々にテーパ状になっている締め具のアール導入部分と接触し、この部分を取り囲むまで、締め具の嵌合部を第１の孔に挿入するステップであって、締め具が、頭部と、頭部をアール導入部分に接続する円筒状の胴部とをさらに備え、胴部が、孔径より大きな胴部直径を有するステップと、胴部を第１の孔の縁部と接触させ、第１の孔を通るように押し込み、その後締め具の嵌合部が第２の構造を超えて突出するまで、第２の孔を通るように押し込むために、第１の構造及び第２の構造における整列させた孔に締め具をさらに押し込むステップと、嵌合部品を締め具の嵌合部に結合させるステップとを含む方法。

項７．胴部と第１の孔との間の締めしろの量が、０．００４インチ以下である、項６に記載の方法。

項８．嵌合部品が、カラーねじれ素子に最初は接続されているカラーであり、嵌合部品を締め具の嵌合部に結合させるステップが、カラーを嵌合部に螺合させるステップと、その後にカラーねじれ素子が壊れて外れるのに十分な前負荷が生じるまで締め付けるステップとを含む、項６又は７に記載の方法。

項９．嵌合部品がカラーであり、嵌合部品を締め具の嵌合部に結合させるステップが、カラーをかしめるステップを含む、項６又は７に記載の方法。

項１０．アール導入部分の最大直径が、胴部の直径と等しく、アール導入部分の最小直径が、第１の孔及び第２の孔の直径より小さい、項６から９のいずれか一項に記載の方法。

項１１．アール導入部分の半径が、０．３４インチから０．６８インチの範囲にある、項６から１０のいずれか一項に記載の方法。

項１２．第１の孔を有する第１の構造要素と、第１の構造要素における第１の孔と整列した第２の孔を有する第２の構造要素と、包囲スリーブを有することなく、第１の構造要素における第１の孔と第２の構造要素における第２の孔との少なくともそれぞれの部分を占め、第２の構造要素を超えて延伸する締め具と、第２の構造要素と当接し、かつ締め具と結合する嵌合部品とを備える組立体であって、締め具が、頭部と、頭部から延伸する胴部であって、円筒状の外面を有する胴部と、外側突出部を備える嵌合部と、胴部と嵌合部との間に配置された移行部とを備え、移行部が、胴部／導入部交差部で胴部と接触する第１のアール導入部分と、第１のアール導入部分と接触する第２のアール導入部分とを備え、第１のアール導入部分が、嵌合部に向かって第１の軸方向に徐々に湾曲しており、第１の半径を有する円弧である第１の外形を有し、第２のアール導入部分が、第１の軸方向に急激に湾曲し、第１の半径より小さな第２の半径を有する円弧である第２の外形を有する組立体。

項１３．締め具の胴部と、第１の構造要素及び第２の構造要素とが、間にスリーブを有することなく接触している、項１２に記載の組立体。

項１４．第１の構造要素及び第２の構造要素のうちの一方が、複合材料で作られており、第１の構造要素及び第２の構造要素のうちの他方が、金属材料で作られている、項１２又は１３に記載の組立体。

項１５．嵌合部品が、締め具の嵌合部における外側突出部と相互係合する内側ねじ山を備える、項１２、１３、又は１４に記載の組立体。

項１６．嵌合部品が、締め具の嵌合部における外側突出部と相互係合するかしめカラーを備える、項１２から１５のいずれか一項に記載の組立体。

項１７．第１の外形が、締め具の中心軸線と交差する平面における第１のアール導入部分の外面の形状であり、第２の外形が、締め具の中心軸線と交差する平面における第２のアール導入部分の外面の形状である、項１２から１６のいずれか一項に記載の組立体。

項１８．締め具の中心軸線と交差する平面における胴部の外形が、第１の外形と接する、項１７に記載の組立体。

項１９．第１の半径が０．３４インチから０．６８インチの範囲にあり、第２の半径が約０．０１インチである、項１２から１８のいずれか一項に記載の組立体。

項２０．嵌合部が、第２のアール導入部分の最小直径より小さな最大直径を有する、項１２から１９のいずれか一項に記載の組立体。

特許請求の範囲に使用される場合、「外側突出部」という用語は、少なくとも以下のタイプ、即ち、（１）外側ねじ山、及び（２）外側環状リングを広範に含むと解釈されるべきである。特許請求の範囲に使用される場合、「嵌合部品」というカテゴリは、内側にねじ山が付けられたナット、カラー、及びかしめカラーを含む。特許請求の範囲に使用される場合、「締め具組立体」という用語は、以下、即ち、（１）互いに結合したボルト及びナット、（２）互いに結合したボルト及びカラー、（３）互いに結合したピン及びカラー、（４）互いに結合したピン及びナットの少なくともそれぞれと広範に読めると解釈されるべきである。

２ 締まり嵌めボルト
４ 頭部
６ 胴部
８ ねじ山付き部分
８ａ 外側ねじ山
８ｂ 不完全ねじ山
１０ 移行部
１２ アール導入部分
１６ アール導入部分
２０ 凹所
２２ 導入部交差部
２４ 移行部分
２６ 中心軸線
２８ ドリル中央ディンプル
３０ 複合構造
３２ 金属構造
３４ ピン
３６ カラー
３６ａ カラー部
３６ｂ カラーねじれ素子
３８ 頭部
４０ 嵌めピン
４２ カラー
４４ 頭部
Ａ 楕円
Ｄ 胴部直径
Ｒ 半径

Claims (12)

1. 頭部（４）と、
   前記頭部（４）から延伸する胴部（６）であって、円筒状の外面を有する胴部（６）と、
   外側突出部（８ａ）を備える嵌合部（８）と、
   前記胴部（６）と前記嵌合部（８）との間に配置された移行部（１０）と
   を備える締め具（２）であって、
   前記移行部（１０）が、胴部／導入部交差部（２２）で前記胴部と接触する第１のアール導入部分（１２）と、前記第１のアール導入部分と接触する第２のアール導入部分（１６）とを備え、前記第１のアール導入部分（１２）が、前記嵌合部（８）に向かって第１の軸方向に徐々に湾曲しており、第１の半径を有する円弧である第１の外形を有し、前記第２のアール導入部分（１６）が、前記第１の軸方向に急激に湾曲し、前記第１の半径より小さな第２の半径を有する円弧である第２の外形を有し、
   前記嵌合部（８）が、前記第２のアール導入部分（１６）の最小直径より小さな最大直径を有する、締め具（２）。
2. 前記第１の外形が、前記締め具（２）の中心軸線（２６）と交差する平面における前記第１のアール導入部分（１２）の外面の形状であり、前記第２の外形が、前記締め具（２）の前記中心軸線（２６）と交差する前記平面における前記第２のアール導入部分（１６）の外面の形状である、請求項１に記載の締め具（２）。
3. 前記締め具（２）の前記中心軸線（２６）と交差する前記平面における前記胴部（６）の外形が、前記第１の外形と接する、請求項２に記載の締め具（２）。
4. 第１の孔を有する第１の構造と、第２の孔を有する第２の構造とを固定する方法であって、前記第１の孔及び前記第２の孔が同じ孔径を有し、
   前記第１の孔と前記第２の孔とが整列した状態で、前記第１の構造と前記第２の構造とを共に配置するステップと、
   前記第１の構造における前記第１の孔の縁部が、嵌合部（８）に向かって徐々にテーパ状になっている前記締め具のアール導入部分と接触し、この部分を取り囲むまで、請求項１～３のいずれか一項に記載の締め具（２）の前記嵌合部（８）を前記第１の孔に挿入するステップであって、前記締め具（２）が、前記孔径より大きな胴部直径を有するステップと、
   前記胴部（６）を前記第１の孔の前記縁部と接触させ、前記第１の孔を通るように押し込み、その後前記締め具（２）の前記嵌合部（８）が前記第２の構造を超えて突出するまで、前記第２の孔を通るように押し込むために、前記第１の構造及び前記第２の構造における整列させた前記孔に前記締め具（２）をさらに押し込むステップと、
   嵌合部品（３６、４２）を前記締め具（２）の前記嵌合部（８）に結合させるステップと
   を含む方法。
5. 前記胴部（６）と前記第１の孔との間の締めしろの量が、０．０１０１６ｃｍ（０．００４インチ）以下である、請求項４に記載の方法。
6. 前記嵌合部品が、カラーねじれ素子（３６ｂ）に最初は接続されているカラー（３６ａ）であり、前記カラー（３６ａ）を前記締め具（２）の前記嵌合部（８）に結合させるステップが、前記カラー（３６）を前記嵌合部（８）に螺合させるステップと、その後に前記カラーねじれ素子（３６ｂ）が壊れて外れるのに十分な前負荷が生じるまで締め付けるステップとを含む、請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記嵌合部品がカラー（４２）であり、前記カラー（４２）を前記締め具（２）の前記嵌合部（８）に結合させるステップが、前記カラー（４２）をかしめるステップを含む、請求項４又は５に記載の方法。
8. 前記アール導入部分の最大直径が、前記胴部（６）の直径と等しく、前記アール導入部分の最小直径が、前記第１の孔及び前記第２の孔の直径より小さい、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 第１の孔を有する第１の構造要素と、前記第１の構造要素における前記第１の孔と整列した第２の孔を有する第２の構造要素と、包囲スリーブを有することなく、前記第１の構造要素における前記第１の孔と前記第２の構造要素における第２の孔との少なくともそれぞれの部分を占めて、前記第２の構造要素を超えて延伸する請求項１～３のいずれか一項に記載の締め具（３４、４０）と、前記第２の構造要素と当接し、かつ前記締め具（３４、４０）と結合する嵌合部品（３６、４２）とを備える組立体。
10. 前記第１の構造要素及び前記第２の構造要素のうちの一方が複合構造（３０）であり、前記第１の構造要素及び前記第２の構造要素のうちの他方が金属構造（３２）である、請求項９に記載の組立体。
11. 前記嵌合部品（３６、４２）が、前記締め具（３４、４０）の前記嵌合部（８）における前記外側突出部と相互係合する内側ねじ山を備える、請求項９又は１０に記載の組立体。
12. 前記嵌合部品（３６、４２）が、前記締め具（３４、４０）の前記嵌合部（８）における前記外側突出部と相互係合するかしめカラー（４２）を備える、請求項９から１１のいずれか一項に記載の組立体。

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