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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6461380
(24)【登録日】2019年1月11日
(45)【発行日】2019年1月30日
(54)【発明の名称】ファスナーのロック部材
(51)【国際特許分類】
F16B 37/00 20060101AFI20190121BHJP
B64C 1/00 20060101ALI20190121BHJP
B64D 45/02 20060101ALI20190121BHJP
【ＦＩ】
F16B37/00 A
B64C1/00 A
B64C1/00 B
B64D45/02
F16B37/00 E
【請求項の数】28
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2017-567104(P2017-567104)
(86)(22)【出願日】2016年8月17日
(65)【公表番号】特表2018-520317(P2018-520317A)
(43)【公表日】2018年7月26日
(86)【国際出願番号】US2016047316
(87)【国際公開番号】WO2017034875
(87)【国際公開日】20170302
【審査請求日】2017年12月25日
(31)【優先権主張番号】62/210,677
(32)【優先日】2015年8月27日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】516343516
【氏名又は名称】アーコニック インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＲＣＯＮＩＣ ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001438
【氏名又は名称】特許業務法人 丸山国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】リザ，グレゴリー
(72)【発明者】
【氏名】ヘイロック，ルーク
(72)【発明者】
【氏名】ロドリゴ，ピニェイロ
(72)【発明者】
【氏名】ムラジモグル，ハシム
(72)【発明者】
【氏名】リーブシャー，アンドレアス
(72)【発明者】
【氏名】カマル，マニッシュ
【審査官】
大谷 謙仁
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０７−１９００３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−０６２９３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−０３６８０２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ１６Ｂ ３７／００
Ｂ６４Ｃ １／００
Ｂ６４Ｄ ４５／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の端部と、
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する第１の凹面と、前記第２の端部に近接して位置する第２の凹面と、前記第１の凹面と前記第２の凹面の間にあって、前記第１の凹面と前記第２の凹面を繋げる第１の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する第１の凹面と、前記第２の端部に近接して位置する第２の凹面と、前記第１の凹面と前記第２の凹面の間にあって、前記第１の凹面と前記第２の凹面を繋げる第１の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
【請求項2】
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の凹面と前記第１の内側部分とを繋げる第２の平坦面を含む、請求項１に記載のロック部材。
【請求項3】
前記第１の内側部分は、ねじ部分を含む、請求項２に記載のロック部材。
【請求項4】
第１の端部と、
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する第１の凸面と、前記第２の端部に近接して位置する第２の凸面と、前記第１の凸面と前記第２の凸面の間にあって、前記第１の凸面と前記第２の凸面を繋げる第１の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する第１の凸面と、前記第２の端部に近接して位置する第２の凸面と、前記第１の凸面と前記第２の凸面の間にあって、前記第１の凸面と前記第２の凸面を繋げる第１の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
【請求項5】
前記内壁は、前記第１の凸面と前記第１の内側部分とを繋げる第２の平坦面を含む、請求項４に記載のロック部材。
【請求項6】
前記第１の内側部分は、ねじ部分を含む、請求項５に記載のロック部材。
【請求項7】
前記第１の凸面の表面積は、前記第２の凸面の表面積よりも大きい、請求項４に記載のロック部材。
【請求項8】
前記第１の凸面の表面積は、前記第２の凸面の表面積よりも小さい、請求項４に記載のロック部材。
【請求項9】
前記第１の凸面の表面積は、前記第２の凸面の表面積と等しい、請求項４に記載のロック部材。
【請求項10】
第１の端部と、
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する凸面と、前記第２の端部に近接して位置する凹面と、前記凸面と前記凹面の間にあって、前記凸面と前記凹面とを接合する第１の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する凸面と、前記第２の端部に近接して位置する凹面と、前記凸面と前記凹面の間にあって、前記凸面と前記凹面とを接合する第１の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
【請求項11】
前記封込めキャビティの内壁は、前記凸面を前記第１の内側部分に繋げる第２の平坦面を含む、請求項１０に記載のロック部材。
【請求項12】
前記第１の内側部分は、ねじ部分を含む、請求項１１に記載のロック部材。
【請求項13】
前記凸面の表面積は、前記凹面の表面積よりも大きい、請求項１０に記載のロック部材。
【請求項14】
前記凸面の表面積は、前記凹面の表面積よりも小さい、請求項１０に記載のロック部材。
【請求項15】
前記凸面の表面積は、前記凹面の表面積と等しい、請求項１０に記載のロック部材。
【請求項16】
第１の端部と、
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する凹面と、前記第２の端部に近接して位置する凸面と、前記凹面と前記凸面の間にあって、前記凹面と前記凸面とを繋げる第１の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する凹面と、前記第２の端部に近接して位置する凸面と、前記凹面と前記凸面の間にあって、前記凹面と前記凸面とを繋げる第１の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
【請求項17】
前記内壁は、前記凹面を前記第１の内側部分に繋げる第２の平坦面を含む、請求項１６に記載のロック部材。
【請求項18】
前記第１の内側部分は、ねじ部分を含む、請求項１７に記載のロック部材。
【請求項19】
前記凹面の表面積は、前記凸面の表面積よりも大きい、請求項１６に記載のロック部材。
【請求項20】
前記凹面の表面積は、前記凸面の表面積よりも小さい、請求項１６に記載のロック部材。
【請求項21】
前記凹面の表面積は、前記凸面の表面積と等しい、請求項１６に記載のロック部材。
【請求項22】
第１の端部と、
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する第１の平坦面と、前記第２の端部に近接して位置する第１の凹面と、前記第１の平坦面と前記第１の凹面の間にあって、前記第１の平坦面と前記第１の凹面とを繋げる第２の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の内側部分に近接して位置する第１の平坦面と、前記第２の端部に近接して位置する第１の凹面と、前記第１の平坦面と前記第１の凹面の間にあって、前記第１の平坦面と前記第１の凹面とを繋げる第２の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
【請求項23】
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の平坦面を前記第１の内側部分に繋げる第３の平坦面を含む、請求項２２に記載のロック部材。
【請求項24】
前記第１の内側部分は、ねじ部分を含む、請求項２３に記載のロック部材。
【請求項25】
第１の端部と、
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、
前記第１の内側部分に近接して配置されており、複数の凹面を有する第１の領域と、
前記第２の端部に近接して配置されており、凹面と、前記凹面に隣接する第１の平坦面とを有する第２の領域と、
前記第１の領域と前記第２の領域の間にあって、前記第１の領域と前記第２の領域とを繋げる第２の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
前記第１の端部の反対側にある第２の端部と、
前記第１の端部から前記第１の端部と前記第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、
前記シャンク部分から前記第２の端部に延びるフランジ部分と、
前記第１の端部から前記第２の端部に延びるボアであって、前記シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、前記フランジ部分内に位置しており、前記第２の端部に近接する封込めキャビティとを含むボアと、
前記封込めキャビティを画定する内壁と、
を備えており、
前記封込めキャビティの内径は、前記ボアの第１の内側部分の内径よりも大きく、
前記封込めキャビティの内壁は、
前記第１の内側部分に近接して配置されており、複数の凹面を有する第１の領域と、
前記第２の端部に近接して配置されており、凹面と、前記凹面に隣接する第１の平坦面とを有する第２の領域と、
前記第１の領域と前記第２の領域の間にあって、前記第１の領域と前記第２の領域とを繋げる第２の平坦面とを含んでいる、ロック部材。
【請求項26】
前記封込めキャビティの内壁は、前記第１の領域を前記第１の内側部分に繋げる第３の平坦面を含む、請求項２５に記載のロック部材。
【請求項27】
前記第１の内側部分は、ねじ部分を含む、請求項２６に記載のロック部材。
【請求項28】
前記フランジ部分は、そこから外方に延びる環状の外側部分を含む、請求項１に記載のロック部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］本願は、本願と同一出願人が所有しており、２０１５年８月２７日に出願された同時係属の米国仮特許出願第６２／２１０，６７７号、掲題「ＬＩＧＨＴＷＥＩＧＨＴ ＲＥＳＩＬＩＥＮＴ ＮＵＴ ＡＮＤ ＣＯＬＬＡＲ」に関連しており、その優先権の利益を主張し、引用を以てその内容全体を本明細書の一部とする。
【0002】
本発明は、ファスナーのロック部材に関するものであり、より詳細には、ファスナーのナット及びカラーに関している。
【背景技術】
【0003】
連続繊維強化複合材（continuous fiber reinforced composites）は、軽量、高強度及び耐腐食性であることが最も重要視される様々な用途において、航空機の主要な部品及び副次的な部品の両方にて広く使用されている。複合材は、通常、ある特定の方向に向けられており、支持ポリマーマトリックスに包囲された微細な炭素繊維で構成されている。複合材料の層は様々な角度で並んでおり、主たる荷重方向に依存していることから、得られる構造は通常、異方性及び不均一性の高い積層ラミネート構造となる。複合構造のかなりの部分は、ニアネットシェイプで製造されるが、機械的ファスナーを用いた複合材の接合を容易にするために穿孔される。複合材にファスナー孔を空けることは、アルミニウム又は鋼の均質性と比較にならないが、これは、個々の炭素繊維が不規則な角度で裂けることでファスナーと孔との間に微細な空隙が形成されるからである。切削工具が摩耗するにつれて、表面のチッピング（chipping）が増大し、未切断の繊維又は樹脂と剥離の量が増加する。このような欠陥を含む複合微細構造は、「機械加工誘発マイクロテクスチャ（machining-induced micro texture）」と称されている。
【0004】
複合構造へのファスナーの装着は、層間の剥離のおそれを高めるというそれ自身の課題も与える。これは、均質な金属構造においてはもたらされない問題である。層間における剥離の原因の１つは、装着中に、複合構造がファスナーに過度に干渉することにある。もう１つは、ファスナーの装着荷重が高いことに起因する剥離であり、装着中に層及び接合エポキシが損傷して、それによって複合構造の機械的な完全性に影響が及ぶものである。
【0005】
加工及び装着についての課題に加えて、航空機における複合構造は、金属構造と比較して、より落雷被害を受けやすい。これはある程度、複合構造に本質的に備わる導電性と、多層構造と、異方性性質とに起因している。これらの理由に加えて、航空機構造のハイブリッド性と、これらの構造に用いられる種々の要素の相対的な導電性とに起因して、複合航空機の落雷からの保護は非常に複雑になることがある。
【0006】
翼等の複合構造は、通常、金属構造要素と複合構造要素の組合せによって構成されており、これらは金属製のファスナーによって接合される。金属要素は良好な電気伝導体であって高電流を効率よく逃がすのに対し、複合要素は導電性が悪い。航空機等のハイブリッド構造への落雷に関連した電界分布、ひいては電流密度分布は、航空機における十分な雷の管理の重要性と必要性を増大させる。
【0007】
ある推定によれば、運行中の各商用航空機は、平均して少なくとも１年に１度落雷を受けている。金属製のファスナーは大抵の場合、良い雷捕捉点であって、雷電流の主要な経路であることも十分に確認されている。雷雨の中や周囲を飛行する航空機は、直接的な雷捕捉の影響のみならず、航空機のどこか他の箇所に雷電流が捕捉されて、その結果,航空機構造の境界面全体にわたって雷電流が流れることにより生じる雷の間接的な影響も受ける。これは大抵の場合、複数の捕捉点をもたらし、主要な結合点及び副次的な捕捉点ではなくファスナーと間接的に相互作用する雷電流が生じる。
【0008】
ファスナーは大抵の場合、航空機の表面から翼桁又はリブ等の支持構造へ雷電流を伝導する経路として作用する。従って、電流密度が局所的に著しく増加すると、捕捉における双方の態様によって、ファスナーと、ファスナーを包囲する構造の領域とが損傷することがあり得る。落雷を受けたファスナーは大抵の場合、周囲の構造と相互作用して、ファスナー／構造の境界面から熱粒子が放出されることになる。この状態は一般に、熱粒子放出（Hot Particle Ejection）又は「ＨＰＥ」と称される。ＨＰＥは、雷の直接的影響及び間接的影響の何れによっても引き起こされることがあるが、一般に直接的な影響に伴うリスクがより高いことが認識されている。ＨＰＥは、複合構造、ハイブリッド構造又はアルミニウム構造において生じ得る。
【0009】
航空機の最も重要な部分は燃料タンクの近くの領域であり、この領域はＨＰＥ及びその結果のリスクが高いことが認識されている。商用航空機は、比較的多量の燃料を含んでおり、非常に繊細な電子機器を含むため、運航に適すると認定されるためには、落雷保護に関する特定の用件を満たす必要がある。先に述べたように、ＨＰＥによって、燃料システムの保全性を損なう可能性のある好ましくない着火源が生じることがある。従って、ＨＰＥに対する柔軟で費用効果の高い対策が必要である。
【発明の概要】
【0010】
ある実施形態では、ロック部材は、第１の端部と、第１の端部の反対側にある第２の端部、第１の端部から第１の端部と第２の端部の間の位置に延びるシャンク部分と、シャンク部分から第２の端部に延びるフランジ部分と、第１の端部から第２の端部に延びるボアであって、シャンク部分内に位置する第１の内側部分と、フランジ部分の内部に第２の端部に近接して配置された封込めキャビティとを含むボアと、封込めキャビティを画定する内壁とを含んでおり、封込めキャビティは、ボアの第１の内側部分の内径よりも大きい内径を有する。ある実施形態では、封込めキャビティの内壁は、第１の内側部分に近接して位置する第１の凹面と、第２の端部に近接して位置する第２の凹面と、第１の凹面と第２の凹面の間にあってそれらを繋げる第１の平坦面とを含んでいる。ある実施形態では、封込めキャビティの内壁は、第１の凹面を第１の内側部分に繋げる第２の平坦面を含んでいる。ある実施形態では、第１の内側部分は、ねじ部分を含んでいる。
【0011】
別の実施形態において、封込めキャビティの内壁は、第１の内側部分に近接して位置する第１の凸面と、第２の端部に近接して位置する第２の凸面と、第１の凸面と第２の凸面との間にあってそれらを繋げる第１の平坦面とを含んでいる。ある実施形態では、内壁は、第１の凸面を第１の内側部分に繋げる第２の平坦面を含んでいる。ある実施形態では、第１の内側部分は、ねじ部分を含んでいる。
【0012】
別の実施形態において、第１の凸面の表面積は、第２の凸面の表面積よりも大きい。ある実施形態では、第１の凸面の表面積は、第２の凸面の表面積よりも小さい。ある実施形態では、第１の凸面の表面積は、第２の凸面の表面積と同じである。
【0013】
別の実施形態において、封込めキャビティの内壁は、第１の内側部分に近接して位置する凸面と、第２の端部に近接して位置する凹面と、凸面と凹面との間にあってそれらを繋げる第１の平坦面とを含んでいる。ある実施形態では、封込めキャビティの内壁は、凸面を第１の内側部分に繋げる第２の平坦面を含んでいる。ある実施形態では、第１の内側部分は、ねじ部分を含んでいる。ある実施形態では、凸面の表面積は、凹面の表面積よりも大きい。ある実施形態では、凸面の表面積は、凹面の表面積よりも小さい。ある実施形態では、凸面の表面積は、凹面の表面積と同じである。
【0014】
別の実施形態において、封込めキャビティの内壁は、第１の内側部分に近接して位置する凹面と、第２の端部に近接して位置する凸面と、凹面と凸面との間にあってそれらを繋げる第１の平坦面とを含んでいる。ある実施形態では、内壁は、凹面を第１の内側部分と繋げる第２の平坦面を含んでいる。ある実施形態では、第１の内側部分は、ねじ部分を含んでいる。ある実施形態では、凹面の表面積は、凸面の表面積よりも大きい。ある実施形態では、凹面の表面積は、凸面の表面積よりも小さい。ある実施形態では、凹面の表面積は、凸面の表面積と同じである。
【0015】
別の実施形態において、封込めキャビティの内壁は、第１の内側部分に近接して位置する第１の平坦面と、第２の端部に近接して位置する第２の平坦面と、第１の平坦面と第２の平坦面との間にあってそれらを繋げる第３の平坦面とを含んでいる。ある実施形態では、封込めキャビティの内壁は、第１の平坦面を第１の内側部分に繋げる第４の平坦面を含んでいる。ある実施形態では、第１の内側部分は、ねじ部分を含んでいる。ある実施形態では、第１の平坦面の表面積は、第２の平坦面の表面積よりも大きい。ある実施形態では、第１の平坦面の表面積は、第２の平坦面の表面積よりも小さい。ある実施形態では、第１の平坦面の表面積は、第２の平坦面の表面積と同じである。
【0016】
別の実施形態において、封込めキャビティの内壁は、第１の内側部分に近接して位置する第１の平坦面と、第２の端部に近接して位置する第１の凹面と、第１の平坦面と第１の凹面との間にあってそれらを繋げる第２の平坦面とを含んでいる。ある実施形態では、封込めキャビティの内壁は、第１の平坦面を第１の内側部分と繋げる第３の平坦面を含んでいる。ある実施形態では、第１の内側部分は、ねじ部分を含んでいる。
【0017】
別の実施形態において、封込めキャビティの内壁は、平坦面、凹面及び凸面からなる群から選択される複数の面を含んでいる。
【0018】
別の実施形態において、封込めキャビティの内壁は、第１の内側部分に近接して配置されており、複数の凹面を有する第１の領域と、第２の端部に近接して配置されており、凹面及び凹面に隣接する第１の平坦面を有する第２の領域と、第１の領域と第２の領域との間にあってそれらを繋げる第２の平坦面とを含んでいる。ある実施形態では、封込めキャビティの内壁は、第１の領域を第１の内側部分に繋げる第３の平坦面を含んでいる。ある実施形態では、第１の内側部分は、ねじ部分を含んでいる。ある実施形態では、フランジ部分は、そこから外方に延びる環状の外側部分を含んでいる。
【0019】
ある実施形態では、ロック部材はナットである。別の実施形態において、ロック部材はカラーである。別の実施形態において、カラーはスエージカラーである。ある実施形態では、封込めキャビティは、締結された構造物にナット／カラーをより良く適合することを可能にしており、従って、構造物の表面に適合し、構造物の支圧面に沿った密な封止をもたらす。封込めキャビティは、落雷時に発生した内圧を低減することによって、締結構造物の界面から放出されたスパーク物質のアウトガスを防ぐように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
図１を参照すると、ある実施形態では、ナット１０は、第１の端部１２と、第１の端部１２の反対側にある第２の端部１４と、略円筒形状のシャンク部分１６と、シャンク部分１６から外方に延びるフランジ部分１８とを含んでいる。ある実施形態では、フランジ部分１８の外径は、シャンク部分１６の外径よりも大きい。ある実施形態では、中央に配置されたボア２０が、第１の端部１２から第２の端部１４に延びている。ある実施形態では、ボア２０は、第１の端部１２に近接して配置された封込めキャビティ２２と、第２の端部１４に近接して配置されたねじ部分２４とを含んでいる。ある実施形態では、ねじ部分２４は、ピン部材又は雄ねじを有するボルト（図示せず）と螺合するように構成された複数の雌ねじ１９を含んでいる。ある実施形態では、フランジ部分１８は、第１の端部１２に配置された支圧面２６を含んでいる。ある実施形態では、支圧面２６は、構造物などのワークピース（図示せず）の外面に係合する。ある実施形態では、封込めキャビティ２２は、封込めキャビティ２２の大きさ及び形状を画定する内壁２５を含んでいる。その実施形態は、以下で詳細に説明する。ある実施形態では、ナット１０は、鋼から作られている。別の実施形態においては、ナット１０はアルミニウムから作られている。ある実施形態では、ナット１０は、チタン合金、ニッケル系合金、銅系合金、又はステンレス鋼系合金から作られている。他の実施形態において、ナット１０は、当該技術分野で周知であるその他の材料から作られてよい。ある実施形態では、ファスナーの一部として、ナット１０は、複数のワークピースを互いに固定するために、ピン部材又は雄ねじを有するボルトと螺合するように構成されている。ピン部材／ボルトは、ワークピース（図示せず）における整列された孔の中に装着されるように構成されている。ある実施形態では、ワークピースは、複合材料により形成されている。別の実施形態において、ワークピースは、金属で、又は、複合材料と金属材料の組合せで作られてよい。ある実施形態では、ファスナーは、スリーブ部材を含む（図示せず）。ある実施形態では、ピン部材／ボルト及びスリーブ部材は夫々、Ｍａｒｃｈ他の米国特許第７，６９５，２２６号に開示されたピン部材及びスリーブ部材の構造及び機能と同じ又は似たような構造及び機能を有しており、この特許は、引用によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【0022】
図２に示すように、ある実施形態では、ナット１０は、図示されているような３つの別個の領域を含んでいる。ある実施形態では、領域１は、第１の端部に近接して配置されたボア２０の一部を含んでいる。ある実施形態では、領域１におけるボア２０の一部は、ピン部材／ボルトのシャンク部分の外径と略同等の内径を有する（図示せず）。ある実施形態では、領域２は、封込めキャビティ２２を含んでいる。ある実施形態では、封込めキャビティ２２は、ピン部材／ボルトのシャンク部分の外径よりも実質的に大きい内径を有する。領域３は、ねじ部分２４を含んでいる。ある実施形態では、領域３は、ナット１０の荷重支持領域である。
【0023】
幾つかの実施形態において、封込めキャビティ２２の大きさ及び形状は、特定の用途の設計要件に応じて異なっていてよく、これらの要件によって、内壁２５を構成する特定の角度、屈曲、面、及び／又は方向に関して封込めキャビティ２２の厳密な形状が決定し、封込めキャビティ２２の形状が確定する。このようにして、封込めキャビティ２２、領域２は、湾曲面、平坦面又は円錐面２３によって、領域１及び領域３と結合してよい。従って、図２を参照すると、領域２を隣接する領域１及び領域３に結合するこれらの面２３の形状は、（１）少なくとも１つの屈曲点がある、（２）屈曲点がなく上向き凹部がある、（３）屈曲点がなく下向き凹部がある、（４）屈曲点がなく直線状の形状、という複数の項目によって説明することができる。
【0024】
ある実施形態では、封込めキャビティ２２は、封込めキャビティ２２の大きさ及び形状、並びに、その壁の肉厚によって、ナット１０全体の剛性を低減する。別の実施形態において、ナット１０の全体の剛性は低減されなくてもよい。他の実施形態において、ナット１０の全体の剛性は維持されてよく、又は、当該技術分野において知られた標準的なナットよりも改善されてよい。
【0025】
ある実施形態では、ナット１０の剛性を低減することによって、装着されて使用負荷が加えられた場合に、ナット１０における順応性が高まる。封込めキャビティ２２から得られるナット１０におけるこの順応性によって、ナット１０の第１の端部１２に近接する部分の荷重分布に違いが生じる。ナット１０の剛性が低減することで、ファスナーは接合構造の支圧面に容易に適合して、従って、ナット１０の支圧面２６と構造物の支圧面との間が密に封止される。
【0026】
封込めキャビティ２２によって達成される密接性の改善は、特に複合構造を締結する場合に有用である。これは、ナット１０の支圧面２６に沿った負荷の集中をできるだけ小さく抑えることにより、ファスナーの装着及び航空機の運行中における損傷の可能性及び複合層の剥離の可能性を低減するからである。封止を改善することは、複合構造に配置された金属製ファスナーにおける落雷に関連する用途において非常に重要である。複合構造に装着されたナット１０を含むファスナーが避雷して、ファスナーの内部で火花が発生して、ファスナー孔から熱いガス又は粒子が放出される場合に、封込めキャビティ２２がより大きな容量を提供し、それによって、熱いガスの形成によって生じた内圧が低減される。この内圧の低減には、放出された物質がファスナーの外部の環境に排出されることを防ぐ効果がある。
【0027】
図３Ａ乃至図３Ｆは、ナットの幾つかの実施形態を示しており、ナットの各実施形態は、特定の大きさ及び形状の内壁と、これに付随した封込めキャビティとを含んでいる。特に明記されない限り、図３Ａ乃至図３Ｆに示すナットの各実施形態の構造、特徴及び機能は、上述した、図１及び図２において示したナット１０のものと同じであるが、内壁とそれに付随した封込めキャビティの大きさ及び形状については、互いに相違する幾つかの点が存在している。以下において各実施形態を参照して説明する際に、図３Ａ乃至図３Ｆに示す共通の特徴に関する参照番号は、１００だけ増加させた番号とする。
【0028】
図３Ａは、封込めキャビティ１２２を画定する内壁１２５を有するナット１１０を図示している。ある実施形態では、内壁１２５は、内側ねじ部分１２４に近接して位置する第１の凹面１２３ａと、第１の端部１１２にある支圧面１２６に近接して位置する第２の凹面１２３ｂと、第１の凹面１２３ａと第２の凹面１２３ｂの間にあってこれらを繋げる第１の平坦（即ち、直線状の）面１２３ｃと、第１の凹面１２３ａをねじ部分１２４と繋げる第２の平坦（即ち、直線状の）面１２３ｄとを含んでいる。
【0029】
図３Ｂは、封込めキャビティ２２２を画定する内壁２２５を有するナット２１０を図示している。ある実施形態では、内壁２２５は、内側ねじ部分２２４に近接して位置する第１の凸面２２３ａと、第１の端部２１２にある支圧面２２６に近接して位置する第２の凸面２２３ｂと、第１の凸面２２３ａと第２の凸面２２３ｂの間にあってそれらを繋げる第１の平坦（即ち、直線状の）面２２３ｃと、第１の凸面２２３ａをねじ部分２２４と繋げる第２の平坦（即ち、直線状の）面２２３ｄとを含んでいる。ある実施形態では、第１の凸面２２３ａの表面積は、第２の凸面２２３ｂの表面積よりも大きい。別の実施形態において、第１の凸面２２３ａの表面積は、第２の凸面２２３ｂの表面積よりも小さい。別の実施形態において、第１の凸面２２３ａの表面積は、第２の凸面２２３ｂの表面積と同じである。
【0030】
図３Ｃは、封込めキャビティ３２２を画定する内壁３２５を有するナット３１０を図示している。ある実施形態では、内壁３２５は、内側ねじ部分３２４に近接して配置された凸面３２３ａと、第１の端部３１２にある支圧面３２６に近接して配置された凹面３２３ｂと、凸面３２３ａと凹面３２３ｂとの間にあってそれらを繋げる第１の平坦（即ち、直線状の）面３２３ｃと、凸面３２３ａをねじ部分３２４と繋げる第２の平坦（即ち、直線状の）面３２３ｄとを含んでいる。ある実施形態では、凸面３２３ａの表面積は、凹面３２３ｂの表面積よりも大きい。別の実施形態において、凸面３２３ａの表面積は、凹面３２３ｂの表面積よりも小さい。別の実施形態において、凸面３２３ａの表面積は、凹面３２３ｂの表面積と同じである。別の実施形態においては、凸面３２３ａ及び凹面３２３ｂの位置が入れ替えられて、凸面３２３ａが支圧面３２６に近接して配置され、凹面３２３ｂがねじ部分３２４に近接して配置される（図３Ｃに図示せず）。
【0031】
図３Ｄは、封込めキャビティ４２２を画定する内壁４２５を有するナット４１０を図示している。ある実施形態では、内壁４２５は、内側ねじ部分４２４に近接して位置する第１の平坦（即ち、直線状の）面４２３ａと、第１の端部４１２にある支圧面４２６に近接して位置する第２の平坦（即ち、直線状の）面４２３ｂと、第１の直線状の面４２３ａと第２の直線状の面４２３ｂとの間にあってそれらを繋げる第３の平坦（即ち、直線状の）面４２３ｃと、第１の直線状の面４２３ａをねじ部分４２４に繋げる第４の平坦（即ち、直線状の）面４２３ｄとを含んでいる。ある実施形態では、第１の直線状の面４２３ａの表面積は、第２の直線状の面４２３ｂの表面積よりも大きい。ある実施形態では、第１の直線状の面４２３ａの表面積は、第２の直線状の面４２３ｂの表面積と同じである。別の実施形態において、第１の直線状の面４２３ａの表面積は、第２の直線状の面４２３ｂの表面積よりも小さい。
【0032】
図３Ｅは、封込めキャビティ５２２を画定する内壁５２５を有するナット５１０を図示している。ある実施形態では、内壁５２５は、内側ねじ部分５２４に近接して位置する第１の平坦（即ち、直線状の）面５２３ａと、第１の端部５１２にある支圧面５２６に近接して位置する第１の凹面５２３ｂと、第１の直線状の面５２３ａと第１の凹面５２３ｂとの間にあってそれらを繋げる第２の平坦（即ち、直線状の）面５２３ｃと、第１の直線状の面５２３ａをねじ部分５２４に繋げる第３の平坦（即ち、直線状の）面５２３ｄとを含んでいる。
【0033】
図３Ｆは、封込めキャビティ６２２を画定する内壁６２５を有するナット６１０を図示している。ある実施形態では、内壁６２５は、複数の面６２３を含んでおり、それらは、図３Ａ乃至図３Ｅに示す実施形態の封込めキャビティの平坦面、凹面及び／又は凸面であってよく、ナット６１０の用途に応じて屈曲点の数が異なっている。
【0034】
ある実施形態では、図３Ｆに示すように、複数の面６２３は、平坦（即ち、直線状の）面、凹面及び凸面の組合せを含んでいる。別の実施形態において、複数の面６２３は、凹面及び凸面の組合せを含んでいる。別の実施形態において、複数の面６２３は、凹面及び平坦（即ち、直線状の）面の組合せを含んでいる。別の実施形態において、複数の面６２３は、凸面及び平坦（即ち、直線状の）面の組合せを含んでいる。別の実施形態において、複数の面６２３は、複数の平坦（即ち、直線状の）面を含んでいる。別の実施形態において、複数の面６２３は、複数の凸面を含んでいる。別の実施形態において、複数の面６２３は、複数の凹面を含んでいる。
【0035】
図３Ｇは、封込めキャビティ７２２を画定する内壁７２５を有するナット７１０を図示している。ある実施形態では、内壁７２５は、内側ねじ部分７２４に近接して配置された複数の凹面７２７を有する第１の領域７２３ａと、第１の端部７１２にある支圧面７２６に近接して配置されており、凹面７２９と、当該凹面７２９に隣接する第１の平坦（即ち、直線状の）面７３１とを有する第２の領域７２３ｂと、第１の領域７２３ａと第２の領域７２３ｂとの間にあってそれらを繋げる第２の平坦（即ち、直線状の）面７２３ｃと、第１の領域７２３ａをねじ部分７２４と繋げる第３の平坦（即ち、直線状の）面７２３ｄとを含んでいる。
【0036】
図４は、ナット８１０の別の実施形態を示す。明記した内容以外、ナット８１０の構造及び機能は、ナット１０と類似している。これに関連して、ある実施形態では、ナット８１０は、第１の端部８１２と、第１の端部８１２の反対側にある第２の端部８１４と、第１の端部８１２に近接して配置された封込めキャビティ８２２と、シャンク部分８１６と、シャンク部分８１６から外方に延びるフランジ部分８１８と、フランジ部分８１８から外方に延びており、第１の端部８１２と第２の端部８１４との間に配置された環状の外側部分８３３とを含んでいる。ある実施形態では、外側部分８３３は、外側キャップ（図示せず）を受け入れて係合するような大きさ及び形状にされる。ある実施形態では、当該キャップは、装着されると、ナット８１０を完全に包み込む（図示せず）。他の実施形態において、封込めキャビティ８２２の大きさ及び形状は、図３Ａ乃至図３Ｇに示されている上述した封込めキャビティ１２２，２２２，３２２，４２２，５２２，６２２，７２２と同じであってよい。
【0037】
図５を参照すると、ある実施形態では、カラー９１０は、第１の端部９１２と、第１の端部９１２の反対側にある第２の端部９１４と、管状のシャンク部分９１６と、シャンク部分９１６から外方に延びるフランジ部分９１８とを含んでいる。ある実施形態では、フランジ部分９１８の外径は、シャンク部分９１６の外径よりも大きい。ある実施形態では、中央に配置されたボア９２０は、第１の端部９１２から第２の端部９１４に延びる。ある実施形態では、ボア９２０は、シャンク部分９１６を通って延びる円筒形状の内側部分９２４と、第１の端部９１２に近接して配置された封込めキャビティ９２２とを含んでいる。ある実施形態では、フランジ部分９１８は、第１の端部９１２に配置された支圧面９２６を含んでいる。ある実施形態では、カラー９１０は、スエージカラーである。ある実施形態では、カラー９１０の封込めキャビティ９２２の構造及び機能は、上述したナット１０の封込めキャビティ２２と類似している。ある実施形態では、カラー９１０は、鋼から作られる。別の実施形態において、カラー９１０はアルミニウムから作られる。ある実施形態では、カラー９１０は、チタン合金、ニッケル系合金、銅系合金、又はステンレス鋼系合金から作られる。他の実施形態において、カラー９１０は、当該技術分野において知られた他の材料から作られてよい。
【0038】
図６Ａ乃至図６Ｆは、カラーの幾つかの実施形態を示している。カラーの各実施形態は、特定の大きさ及び形状の内壁と、これに付随する封込めキャビティとを含んでいる。明記しない限り、図６Ａ乃至図６Ｆに示すカラーの各実施形態における構造、特徴及び機能は、先に説明しており、図５に示したカラー９１０のものと類似しているが、内壁と、これに付随した封込めキャビティの大きさ及び形状において互いに相違する幾つかの点がある。以下において各実施形態を示して説明する際、図６Ａ乃至図６Ｆに示す共通の特徴に関する参照番号は、１００だけ増加させたものとする。
【0039】
図６Ａは、封込めキャビティ１０２２を画定する内壁１０２５を有するカラー１０１０を図示している。ある実施形態では、内壁１０２５は、管状の内側部分１０２４に近接して位置する第１の凹面１０２３ａと、第１の端部１０１２にある支圧面１０２６に近接して位置する第２の凹面１０２３ｂと、第１の凹面１０２３ａと第２の凹面１０２３ｂの間にあってそれらを繋げる平坦（即ち、直線状の）面１０２３ｃと、第１の凹面１０２３ａを内側部分１０２４に繋げる平坦（即ち、直線状の）面１０２３ｄとを含んでいる。
【0040】
図６Ｂは、封込めキャビティ１１２２を画定する内壁１１２５を有するカラー１１１０を図示している。ある実施形態では、内壁１１２５は、管状の内側部分１１２４に近接して位置する第１の凸面１１２３ａと、第１の端部１１１２にある支圧面１１２６に近接して位置する第２の凸面１１２３ｂと、第１の凸面１１２３ａと第２の凸面１１２３ｂとの間にあってそれらを繋げる平坦（即ち、直線状の）面１１２３ｃとを含んでいる。ある実施形態では、凸面１１２３ａの表面積は、第２の凸面１１２３ｂの表面積よりも大きい。別の実施形態において、凸面１１２３ａの表面積は、第２の凸面１１２３ｂの表面積よりも小さい。ある実施形態では、凸面１１２３ａの表面積は、第２の凸面１１２３ｂの表面積と同じである。
【0041】
図６Ｃは、封込めキャビティ１２２２を画定する内壁１２２５を有するカラー１２１０を図示している。ある実施形態では、内壁１２２５は、管状の内側部分１２２４に近接して位置する第１の凸面１２２３ａと、第１の端部１２１２にある支圧面１２２６に近接して位置する第１の凹面１２２３ｂと、第１の凸面１２２３ａと第１の凹面１２２３ｂとの間にあってそれらを結びつける平坦（即ち、直線状の）面１２２３ｃとを含んでいる。ある実施形態では、凸面１２２３ａの表面積は、凹面１２２３ｂの表面積よりも大きい。別の実施形態において、凸面１２２３ａの表面積は、凹面１２２３ｂの表面積よりも小さい。別の実施形態において、凸面１２２３ａの表面積は、凹面１２２３ｂの表面積と同じである。別の実施形態において、凸面１２２３ａ及び凹面１２２３ｂの位置が入れ替えられて、凸面１２２３ａが支圧面１２２６に近接して配置され、凹面１２２３ｂが内側部分１２２４に近接して配置される（図６Ｃに図示せず）。
【0042】
図６Ｄは、封込めキャビティ１３２２を画定する内壁１３２５を有するカラー１３１０を図示している。ある実施形態では、内壁１３２５は、管状の内側部分１３２４に近接して位置する第１の平坦（即ち、直線状の）面１３２３ａと、第１の端部１３１２にある支圧面１３２６に近接して位置する第２の平坦（即ち、直線状の）面１３２３ｂと、第１の直線状の面１３２３ａと第２の直線状の面１３２３ｂとの間にあってそれらを結びつける第３の平坦（即ち、直線状の）面１３２３ｃとを含んでいる。ある実施形態では、第１の直線状の面１３２３ａの表面積は、第２の直線状の面１３２３ｂの表面積よりも大きい。別の実施形態において、第１の直線状の面１３２３ａの表面積は、第２の直線状の面１３２３ｂの表面積よりも小さい。別の実施形態において、第１の直線状の面１３２３ａの表面積と、第２の直線状の面１３２３ｂの表面積は同じである。
【0043】
図６Ｅは、封込めキャビティ１４２２を画定する内壁１４２５を有するカラー１４１０を図示している。ある実施形態では、内壁１４２５は、円筒形状の内側部分１４２４に近接して位置する第１の平坦（即ち、直線状の）面１４２３ａと、第１の端部１４１２にある支圧面１４２６に近接して位置する第１の凹面１４２３ｂと、第１の平坦面１４２３ａと第１の凹面１４２３ｂとの間にあってそれらを繋げる第２の平坦（即ち、直線状の）面１４２３ｃとを含んでいる。
【0044】
図６Ｆは、封込めキャビティ１５２２を画定する内壁１５２５を有するカラー１５１０を図示している。ある実施形態では、内壁１５２５は、複数の面を含んでおり、それらは、図６Ａ乃至図６Ｅに示す実施形態の封込めキャビティの平坦面、凹面及び／又は凸面であってよく、カラー１５１０の用途に応じて屈曲点の数が異っている。ある実施形態では、複数の面１５２３は、図６Ｆに示すように、平坦／直線状の面、凹面及び凸面の組合せを含んでいる。別の実施形態において、複数の面１５２３は、凹面及び凸面の組合せを含んでいる。別の実施形態において、複数の面１５２３は、凹面及び平坦／直線状の面の組合せを含んでいる。別の実施形態において、複数の面１５２３は、凸面及び平坦／直線状の面の組合せを含んでいる。別の実施形態において、複数の面１５２３は、複数の平坦／直線状の面を含んでいる。別の実施形態において、複数の面１５２３は、複数の凸面を含んでいる。別の実施形態において、複数の面１５２３は、複数の凹面を含んでいる。
【0045】
図６Ｇは、封込めキャビティ１６２２を画定する内壁１６２５を有するナット１６１０を図示している。ある実施形態では、内壁１６２５は、円筒形状の内側部分１６２４に近接して配置されており、複数の凹面１６２７を有する第１の領域１６２３ａと、支圧面１６２６に近接して配置されており、凹面１６２９と凹面１６２９に隣接する第１の平坦（即ち、直線状の）面１６３１とを有する第２の領域１６２３ｂと、第１の領域１６２３ａと第２の領域１６２３ｂの間にあってそれらを繋げる第２の平坦（即ち、直線状の）面１６２３ｃとを含んでいる。
【0046】
本明細書に記載した実施形態は単なる例示であって、当業者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの変形及び変更を施すことができることを理解されたい。そのような変形及び変更は、特許請求の範囲内に含まれるものである。