JPH06501766A - ロックボルトに取り付ける締付リングおよびその工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ロックボルトに取り付ける締付リングおよびその工具この発明は、はぼ中空円筒 状の形状を有し、高応力リベット結合を行うために、工具を用いて窪みを有する ロックボルトの締付部分に、軸方向の応力を利用して取り付ける締付リングに関 する。この発明は、ロックボルトの破壊部分に噛み合う挟持部分と、締付リング に連結するセットヘッドとを有し、高応力でリベット結合を行うため、軸方向応 力を使用して行われる、窪みを有する締付」リングの締付部分に締付リングの取 り付は工具にも関する。ロックボルトの連結部は、必ずロックボルトと締付リン グで構成される。このロックボルトには、〜端にリベットヘッドを有し、他端に 締付部品とそれに続く破壊部分を有するシャフトがある。締付部品と破壊部分の 間には一つの破壊溝がある。締付リングはそれを取りつける場合にロックボルト の締付部品に連結する。このリングは中空シリンダ状で、成形時に変形と冷間加 工効果によって、材料の一部がロックボルトの締付部分の窪みに流入する形状に なっている。

冒頭に述へた種類の締付リングは、ドイツ特許第３２１５２２８号明細書、ドイ ツ特許第３０２５６７６号明細書あるいは米国特許第３９１５０５３号明細書に より知られている。これ等の締付リングはそれぞれほぼ中空円筒状で、その軸長 は付属するロックボルトの締付部分の軸長に合わせである。前方端部では、締付 リングか丸めであるか、あるいは操作を容易にする部分が設けである。締付リン グをロックボルトの締付部分に取り付ける場合、挟持部分とリベットヘットを有 する工具を使用する。挟持部分かロックボルトの破壊部分を噛み、リベットヘッ トの上で締付リングが塑性変形する。締付リングは軸方向の力、つまりこの締付 リングに生じる圧縮力の作用を受けて変形する間に変形する。締付リングを好ま しい方法で塑性流動させるには、大きな変形力と軸応力が必要である。

この場合、特に締付リングの材料がロックボルトの締付部分の窪みにてきる限り 沢山あるいは完全に詰まることが重要である。これは、ロックホルトのシャフト の締付部分の窪みの形状と配置に応じて行われる。

締付リングを変形させるのに必要な軸方向応力とそれに付属する軸方向に働（変 形力は非常に大きい。それが大きければ、それに応じて締付リングの変形がより 容易にしかも完全になる。しかし、変形力はロックボルトのリベットヘッドに軸 方向に向けて働（力として当該構造部材に作用する。多くの場合、ロックボルト のリベットヘッドはかなり小さく形成されているので、伝達できる力には制限が ある。この力以上になると、リベットヘッドの破壊が生じる。締付リングの材料 の流動性を良くするには、大きな変形力と軸方向の応力が必要である。軸方向の 力が小さく、それに応じて応力も低いと、ロックボルトの締付部分の窪みは締付 リングによって不完全にしか満たされない。この結果、リベット結合の応力特性 は同じように低下する。

この発明の課題は、使用する場合、締付リングの材料がロックボルトの締付部分 の窪みに容易に流入する、冒頭に述べた種類の締付リングや工具を提供すること にある。

この発明によれば、上記の課題は、冒頭に述べた種類の締付リングの場合、締付 リングをロックボルトの締付部分に取り付ける時に軸方向の応力に捩じり応力が 重なるように回転対称からずれた形を有し、締付リングの材料が軸方向応力と捩 じり応力とが同時に作用して締付部分の窪みに流入することによって達成されて いる。締付リングは、以前のように回転対称に形成されていなくて、取り付は時 に、締付リングをその回転軸の回りに回転運動させる形状を有する。

従って、作用する軸方向の応力に加えて、捩じり応力も発生するが、あるいは重 畳する。こうして、この発明は他に関連して知られている最大の形状変更作業の 仮定をロックボルトへ締付リングを取り付ける連結部にも応用している。

従来の技術で形状変更に必要なような純粋の軸方向応力に対して、次の公式によ り低減された軸方向応力σ。どなる。即ち、σ、＝（σｂ”＋（ａ−ｂ・τ２） ここで、σ、は対応応力、σ。は軸方向応力（圧縮応力）、ａとｂは材料の係数 、およびでは捩じり応力（剪断応力）である。軸方向応力と捩じり応力が同時に 働くことによって、取り付は過程で、締付リングの材料がより良く、つまり軸方 向の応力を低減してもロックボルトの締付部分の窪みに流入する。ロックボルト の締付部分の窪みがより良く圧縮される。こうして、高応力のリベット結合が生 じる。

更に、回転対称からずれた締付リングの形状を実現する種々の可能性かある。

締付リングは中空円筒の外面や内面の少なくとも一部に、および／または一方ま たは両方の端面の部分にもリブを有する。これ等のリブは、一定の圧力が加わる とつぶイ１、それによって回転運動が生じる圧力の加わった棒のように作用する 。これ等のリブは締付リングの軸に平行に配置されているので、すぶれ具合に応 じて種々の回転方向が生じる。しかし、リブを斜めに配置して回転方向を予め指 定する。：ともできる。これ等のリブは粗いネジ山の形にしであるか、あるいは 非対称の断面を有する。粗いネジ山は中空シリンダの外部あるいは内部カバー面 のところが特に適している。非対称の断面は締付リングの中空円筒の端面のとこ ろで有効に使用される。特に大切なことは、中空円筒の内部表面にリブを配置す ることがである。そこでは、締付リングの材料がロックボルトの締付部品の窪み に入るとき、最も塑性流動する必要がある。それ故、捩じれ応力はこの構成では その位置に適切に導入される。

締付リングの両面にリブを設け、これ等のリブが発生する捩じれ応力か同じ回転 方向を有する。ように配置さねていることによって捩じれ応力を強めることがで きる。このことは、特に締付リングの両面にリブを配置するのに適している。こ うして、締付リングを取り付けとき特に強力な捩じれが生じる。

捩じれ応力を高めることは、逆の構成でも、つまり、締付リングの両面にリブを 設け、発生する両方の捩しれモーメントが互いに逆向きの回転方向を有するよう にこれ等のリブを配置することによっても達成できる。この構成は、特（、＝締 付リングの端面のところにリブを配置することに関連している。締付リングの両 方の端面が互いに逆方向に回転すると、そこでは特に強力な回転が生じ、特に高 い誘起捩じれ応力が生じる。

この発明の基本的な構想、つまり、ロックボルトと締付リングの連結に関して最 大の構成変更性の仮定の応用は、締付リングの取り付は用の工具の特別な構成に よっても達成できる。組み合わせた利用も可能である。つまり、締付リング自体 の特別な構成と、これに加えて工具の適当な構成も可能である。しかし、簡単の ため、以下では工具の構成のみ説明する。この場合、捩じれ応力は必ず工具の挟 持部材の形状によって、あるいは締付リングの摩擦締付によって導入される。

工具は、この発明により、セットヘッドが挟持部分に対して少なくとも軸方向の 運動の一部に、更に軸の回りで回転運動を行うように、工具が回転対称からずれ た形状を有する点に特徴がある。従って、締付リングをロックボルトの締付部分 に締付リングを取り付ける場合に捩じれ応力が重なり、締付リングの材料が軸方 向応力と捩じれ応力の同時作用によって締付部分の窪みに流入する。

この場合でも、上に述べた公式が利用される。更に、捩じれ応力を誘起する回転 運動が工具の側から導入できると言う利点が生じる。このことは、ロックボルト のヘッドの負担を低減させ、そしてロックボルトのヘッドが摩耗する恐れを低減 する。何故なら、ヘッドに働く軸方向の力がかなり低減されるからである。

詳しくは、セットヘッドと挟持部分はネジ山、傾斜ナツト等によって順次導入で きる。その場合、傾斜とそれ以外のパラメータは、自己制動が生じないように選 択される。このネジ山、傾斜ナツト等を介して回転運動が導入され、捩じれ応力 が誘起する。それ以外のパラメータとは、種々の材料の組み合わせと材料の特性 、特に種々の摩擦特性と解すべきである。

工具のセットヘッドの接触面には、締付リングに向けて突き出たリブや窪みがあ る。これ等のリブは締付リングを取り付ける時締付リングの材料の中に食い込み 、逆に締付リングの材料はセットヘッドの窪みに進入する。従って、両方の部品 の歯の噛み合わせが同じように生じる。この噛み合わぜによって回転運動を非常 に効果的に導入でき、その場合に捩じれ応力が生じる。

リグや窪みはセットヘッドの軸に平行あるいは斜めに配置できる。平行な場合で は、通常回転運動を工具に与える。斜めの配置では、回転運動は軸方向の運動か ら生しる。

工具は連続的にあるいは間欠的にも作用する駆動部を存する。間欠的な駆動とは 、締付リングへのハンマ一式駆動と理解すべきで、連続的な駆動では、その値が 変わるが、常時存在している力であると解すべきである。工具は純粋に軸方向に 、あるいは回転させても駆動できる。

この発明を、添付する図面に基づき更に説明し、記載する。ここで、第１図、取 りイ」け過程の直後に取り付けられた締付リングと工具と共にしめず一部断面図 にしたロックボルトの図面、第２図、取り付は過程の初めと終わりでのロックボ ルト、締付リングおよび工具の主要部の半分割断面、 第３図、ロックボルトに取り付けた締付リングの一部断面図にした図面、第４図 、この発明により構成した締付リングの側面図、第５図、第４図の線分■−■か ら見た断面図、第６図、他の実施例での締付リングの側面図、第７図、締付リン グの他の構成、 第８図、平面に展開した締付リングの構成、第９図、工具のセットヘッドの詳細 部分図、第１Ｏ図、変形過程に関する圧力のグラフ、を示ず。

第１図には、この発明にとって重要な部品が示されている。高応力に耐えるリベ ｙ　ｔ□結合部は、二“つの部材ｌと２、例えば板材を一緒にして保持する。両 方の部桐ｌと２には、揃った穴３がある。この穴を通して、ロックボルト４のヘ ッド５か部材ｌの自由表面に当接するように、ロックボルト４が貫通装着されて いる。それ以外に、ロックボルト４にはシャフト６がある。このシャフトは両方 の部材１と２を貫通して延びていて、締付部分７に移行している。この締付部分 ７にはその周囲に循環する突起８どこれ等の突起の間にあり循環する窪み９とが ある。軸方向に続く破壊ｌ１１０の上に、このシャフトが最終的に破壊部分１１ を有する。この破壊部分にもその周囲に同じように循環するりブ１２がある。

ロックボルト４には、締付リング１３が付属している。この締付リングは最初の 状態で、変形していなくて、中空シリンダの形状をしていて、その限りでは、二 つのカバー面と二つの端面を有する。第１図では、締付リング１３は既に変形し た状態で示しである。つまり、シャフト６の破壊部分１１が丁度破壊溝ｌＯのと ころで破壊している取り付は過程の終わりを示す。

締付リング１３をロックボルト４の締付部分７に取り付けるために、工具１４が 使用される。この工具は主要部材としてセットヘッド１５と挟持部分１６を有す る。この挟持部分１６は大抵分割させて構成され、二つのジョー（顎部分）を有 する。これ等のジョーはリブ１２に合わせた形状を有するので、挟持部分１６は 破壊部分１１を掴むことができる。セットヘッド１５と挟持部分１６は互いに傾 斜ナツト１７とボルト１８と共に導入できる。傾斜ナツト１７はセットヘッド１ ５に配置されるが、ボルト１８は挟持部分１６に配置される。

自明なことであるが、この配置を逆にすることもできる。大切なことは、傾斜ナ ツト１７を介して、セットヘッド１５は単に矢印１９のように締付リング１９に 軸方向の加圧変形だけでな（、矢印２０のように付加的な回転運動が重なってい る点にある。従って、締付リング１３が変形する場合、捩じれ応力の重なった軸 方向の応力が締付リング１３に生じる。こうして、締付リング１３の材料が、最 大形状変化の仮定により、締付リング取り付ける時にロックボルト４の締付部分 ７の窪み９に簡単にしかも早く流入する。その結果、窪みの断面はより良く充填 される。従来の技術に比へて少ない軸方向応力で締付リング１３の変形か行われ るにも係わらず、軸方向応力に捩じれ応力を重ねることによって、締付リング１ ３の材料の塑性流動が良好になり、結局低減された対応応力で行われる。捩じれ 応力を誘起する回転運動は、このように、上記部品の軸方向運動によって互いに 誘起される。工具１４自体を回転させ、同じように付加的な捩じれ応力を発生さ せることも可能である。

第２図はケース２１を有する工具１４の断面を示す。このケースでは、セットヘ ッド１５をネジ山２２によって回転できる。ネジ２２のピッチとそれ以外の関係 は、取り付は時に自己制動が生じないように選択される。第２図のネジ山２２の 機能は、第１図の工具１４の構成の場合、傾斜ナツト１７の機能に一致する。

第２図の右半分は締付リング１３の取り付は開始時点での部品の相対位置を示す が、左半分は取り付は終了時点での状況を示す。

第３図は実質上変形後の締付リング１３を示す。この場合に使用する工具１４（ 第１図）は、セットヘッド１５のところで締付リング１３に対する接触面の上に 窪み２３を有する。これ等の窪みは工具１４ないしはロックボルト４の軸に対し て斜めに突出するように配置されているので、締付リング１３の材料が窪み９に 流入するだけでなく、締付リング１３の外周に斜めに突出するリブ２５が発生し 、このリブによって、セットヘッド１５が軸方向に移動する時、軸方向応力に加 えて誘起する捩じれ応力となる回転運動が重なる。第１〜３図は、この発明を工 具１４て実現させる例を示す。この場合に採用される締付リング１３は、従来技 術で知られていて、第２図の右半分に示すような、回転対称の中空体として使用 される。

この発明を締付リング１３に当てはめ、この締付リング１３をこの発明により構 成することもてきる。その実施例を第４図と第５図に示す。締付リング１３は先 ず中空シリンダとして構成される。つまり、締付リング１３には回転対称の内部 表面２７を有する切欠２６がある。締付リング１３の外部表面２８には、中央部 に突出するリブ２９がある。これ等のリブは軸２４に対して斜めに配置されてい る。上記リブ２９は、軸２４の方向に圧力が加わった場合、回転運動とそれに伴 う捩しれ応力か作用する軸方向応力に加えて更に締付リング１３に誘起するよう に変形する棒のような作用する。従って、低減された対応応力が生じる。

第４図と第５図の締付リング１３には、二つの多面３ｏと３１もある。これ等の 端面は、従来のように、平滑に形成され、その限りでは捩じれ応力には寄与しな い。

第６図は、外部表面２８のところで斜め配置にされたリブ２９を有する締付リン グ１３の他の実施例を示す。内部表面２７は円筒状のカバー表面の形にされてい る。

これに反して、第７図はリブ３２を有する内部表面２７の構成を示す。ルブ３２ は締付リング１３の材料が最大変形を行うところに配置されている。つまり、こ こでは、材料がロックボルト４の締付部分７の突起部８の間の窪み９に進入する 。最大の捩じれ応力がこの場所で得られる。従って、材料が窪み９に特に容易に しかも早く流入する。

第６図と第７図の実施例は、互いに別々に構成されているが、締付リング１３の ところで共通にして実現させることもできる。この場合、リブ２９と３２の傾斜 状態は一致していると効果的であって、それ故に、両方のリブ２９と３２によっ て生じる回転運動は回転方向が一致し、その限りでは捩じれ応力を増強させる。

第８図は、締付リング１３の一部に関して平面に展開した締付リング１３の他の 実施例を示す。この発明は、表面２７と２８のとろこにあるのでなく、端面３０ と３１のところで実現されている。ここでは、非対称の断面を有する一種のボル トの歯３３にされている。この場合、非対称が逆に配置されているので、上部端 面３０のところで軸２４の方向に圧力を加えた時、回転運動が矢印１３の方向に 生じ、他方、締付リング１３の下部領域では端面３１の形状によって矢印３５の 回転運動が生じる。矢印３４と３５は互いに逆向きであるので、全体として締付 リング１３の回転が更に強化され、その限りでは軸方向応力に重なる特に高い捩 じれ応力を与える。

第８図の構成は、変形していない締付リング１３を表す。セットヘッド１５を第 ９図に示す工具に関連して、中空円筒状の締付リング１３を使用することもでき る。ここでは、ボルトの歯３６が切欠３７の底の周囲の上を回転するように付け であるので、回転対称に延びる端面３０と３１を有する中空円筒状の締付リング １３に軸方向の押圧力を加える場合、端面３０のところの歯が締付リング１３に 押し入り、圧縮される。従って、第８図の上部に示すような類似の形状が発生す る。

第」０図には、この発明の構成と従来の技術の間の相違を説明するため、距離Ｓ に対する押圧力Ｆｄのグラフが示しである。実線３８は軸方向に向く押圧力から 成る純粋な軸方向応力を使用する場合の従来の技術に相当する。破線３９はこの 発明に対応し、軸方向の応力と捩じれ応力が重なっているため押圧力が低減され ていることを示す。この発明による構成に従い、締付リング１３に働く低減され た押圧力は、両方の線３８と３９の間の差４ｏによって生している。

参照符号のリスト １＝部材　２１＝矢印 ２＝部材　２２＝ネジ山 ３＝穴　２３＝窪み ４＝ロツクポルト　２４＝軸 ５＝ヘツド　２５−リブ ６＝シヤフト　２６＝切欠 ７＝締付部分　２７＝表面 ８＝突起　２８＝表面 ９−窪み　２９＝リブ １０＝破壊溝　３０＝端面 １１＝破壊部分　３１＝端面 １２＝リブ　３２＝リブ １３＝締付リング　３３＝ボルトの歯 １４＝工具　３４＝矢印 １５＝セツトヘツド　３５＝矢印 １６二挟持部分　３６＝ボルトの歯 １７＝傾斜ナツト　３７＝切欠 １８＝ボルト　３８＝実線 １９＝矢印　３９＝破線 ４０＝差 Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ、　８　Ｆ’＋ｇ、　９ Ｆｉｇ、　１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ほぼ中空円筒状の形状を有し、高応カリベット結合を行うために、工具を用 いて窪みを有するロックボルトの締付部分に軸方向の応力を利用して取り付ける 締付リングにおいて、締付リング（１３）をロックボルト（４）の締付部分（７ ）に取り付ける場合、軸方向応力に捩じれ応力が重畳するように、締付リング（ １３）が回転対称からずれた形状を有し、軸方向応力と捩じれ応力を同時に作用 させて締付リング（１３）の材料が締付部分（７）の窪み（９）に流入すること を特徴とする締付リング。 ２．締付リングは中空円筒の外部表面や内部平面（２７，２８）の少なくとも一 部に、および／または一方の端面または両方の端面（３０，３１）の領域にリブ （２９，３２，３３）を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の締付 リング。 ３．粗いネジ山や、非対称断面を有するリブ（２９，３２，３３）を使用するこ とを特徴とする請求の範囲第２項に記載の締付リング。 ４．締付リングの二つの表面（２７，２８）にリブ（２９，３２）が設けてあり 、これ等のリブは発生する捩じれ両方の応力が同じ回転方向を有するように配設 されていることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載の締付リング 。 ５．締付リング（１３）の二つの表面（３０，３１）にリブ（３３）が設けてあ り、これ等のリブは発生する捩じれ両方の応力が逆回転方向を有するように配設 されていることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載の締付リング 。 ６．ロックボルトの破壊部分に噛み合う挟持部分と、締付リングに連結するセッ トヘッドとを有し、高応力でリベット結合を行うため、軸方向応力を使用して行 われる、窪みを有する締付リングの締付部分に締付リングの取り付け工具におい て、セットヘッド（１５）が少なくとも挟持部分（１６）に対して軸方向の運動 の一部で更に軸（２４）の回りの回転運動を行うため、締付リング（１３）をロ ックボルト（４）の締付部分（７）に取り付ける場合、軸方向応力に捩じれ応力 が重なるように、工具（１４）が回転対称からずれた形状を有し、軸方向応力と 捩じれ応力の同時作用によって締付リング（１３）の材料が締付部分の窪み（９ ）に流入することを特徴とする工具。 ７．セットヘッド（１５）と挟持部分（１６）は、ネジ（２２），傾斜ナット（ １７）等によって順次導入され、ピッチとそれ以外のパラメータは自己制動が生 じないように選択されることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の工具。 ８．セットヘッド（１５）は接触面に締付リング（１３）に突出するリブや窪み （２３）を有することを特徴とする請求の範囲第６項または第７項に記載の工具 。 ９．リブや窪み（２３）はセットヘッド（１５）の軸（２４）の平行か、あるい は斜めに配置されていることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の工具。 １０．工具（１４）は連続的にあるいは間欠的に動作する駆動部を有することを 特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の工具。