JPS6249486B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はシヤーピンを使用した機械的連結に関
し、特にシヤーピンの軸線方向の中心通路を通つ
て引抜かれる心棒を使用することによつて完全と
なるシヤーピン取付構造体の改良に関するもので
ある。

（従来技術） １個以上のシヤーピンを使用して、密接した２
つの部材を互いに連結し、ある特定の負荷がかか
ると、接続されている２つの部材がシヤーピンの
せん断作用によつて分離するようにすることが知
られている。かかるシヤーピンは第４図に示すよ
うなロケツト保持・発射装置に用いるのに好適な
ものである。第４図にはロケツト後部およびこの
後部をロケツト発射装置に結合する装置のみが示
されているが、ロケツトの後部はノズル部５２を
含み、これにはロケツトがランチヤーから発射さ
れる際外方向に枢動する３個のフイン５４が取付
けられている。シヤーピン・リングと呼ばれるリ
ング状の保持部材５６は３個のシヤーピンSPに
よつてノズル部５２の後方端に接続されている。
３個のシヨートラグ５８（第４図では１個のみ図
示）が保持部材５６のリング部からロケツトの前
端方向に延び、各ラグ５８はリング部の中心軸に
対して互いに約120度の角間隔を有している。ラ
グ５８を含む保持部材５６は生産費を低くするた
めにアルミニウム・ダイカストとするのが好まし
く、故にラグ５８は極めて柔軟である。

保持部材５６、ノズル部５２およびシヤーピン
SPから成るロケツトの保持・発射装置は、ロケ
ツトが空力荷重、離着陸時の衝撃荷重および航空
機の運動によつて誘発される荷重等の振動荷重を
受けても、それらに耐えてロケツトをロケツト・
ランチヤーに保持できなければならない。その上
さらに、上記装置はロケツトを点火と同時に確実
に発射し得なければならない。保持荷重F₁と発
射荷重F₂間の差は相対的に小さいので、再現可
能なメカニズムが必須不可欠である。このように
シヤーピンは所定の第１のせん断力F₁に確実に
耐えることができなければならないが、そのシヤ
ーピンは、それによつて連結されている部材が互
いに分離することが可能となるように所定の第２
のせん断力F₂でせん断されなければならない。
さらに、多くの応用では、シヤーピンが耐えなけ
ればならない最小のせん断荷重またはせん断力は
周期性または振動性を有するものであり、上述し
たロケツト保持・発射装置もその１つである。

シヤーピンを盲孔に挿入しなければならない場
合には、すなわち底部が閉じられているためシヤ
ーピンが部材を完全に貫通して延長していないよ
うな孔に挿入されなければならない場合には、従
来の標準シヤーピンを使用するには問題がある。
そのような場合には、シヤーピンが挿入された組
立体の側からシヤーピンを上記盲孔に固定するこ
とが必要である。この種の接続を行なうための公
知方法においては、第１図に示すように、結合さ
れた２つの部材の一側から挿入されかつ拡張せし
められうるシヤーピンを使用する。適当な心棒を
シヤーピンの軸線方向の中心通路を通つて引抜く
ことによつて完全に接続することができる。心棒
がシヤーピンの軸部を拡張せしめ、シヤーピンは
所定の位置に取付けられて２つの部材を強固に連
結する。

第１図ａ〜ｄには、第１部材１４および第２部
材１６を連通して延長する孔１２にシヤーピン１
０を固着する従来の方法が示されている。シヤー
ピン１０は一定直径を有する軸部１８と、図示の
ように上部が丸められた大径の頭部２０とを備え
ている。この頭部２０は、平頭、平皿、丸頭また
は丸皿を含め、種々の形状とすることができる。
シヤーピン１０は、適当な心棒２２によつて孔１
２内に固着される以前には、２つの部分からなる
軸線方向に延長する通路２４を有する。通路２４
の第１部分は、第１図ａに示すように、縦断面に
おいて互いに平行な側面２６を有し、頭部２０内
を貫通し軸部１８の途中まで延長している。第２
部分は、軸部１８の先端３０に向つて内方に傾斜
した側面２８を有し、軸部１８の端部に位置を占
めている。

シヤーピン１０を取付けるには、まず心棒２２
を通路２４の底部側から、心棒２２のヘツド３２
がシヤーピン１０の底部に係合するまで通路２４
内に挿入する。そしてシヤーピン１０を孔１２内
に挿入した後、心棒２２の上端を、心棒２２の引
上げとシヤーピン１０の頭部２０の下方への押圧
とを同時に行なうことのできる周知の工具でくわ
える。第１図にはこの工具の下端部３４のみを示
す。このようにシヤーピン１０を取付けた心棒２
２を、第１図ａに示す態様で孔１２内に挿入し、
シヤーピン１０を工具の下端部３４で押えつけな
がら心棒２２をシヤーピン１０内を通つて引上げ
る。

第１図ｂに示すように、心棒２２のヘツド３２
の外径は、シヤーピン１０の底部における通路２
４の内径よりも大となされているために、心棒２
２の引上げにより、シヤーピン１０の軸部１８は
拡張されて孔１２の第２部材１６内の部分の壁面
に当接する。通路２４の第２部分は傾斜した側面
２８を有するテーパ孔となされているので、心棒
２２のヘツド３２と孔１２の内周壁との間に圧縮
されるシヤーピン１０は上方に変位され、心棒２
２が孔１２内を完全に通過したとき、軸部１８を
拡張されたシヤーピン１０が完全に孔１２を塞ぐ
ことになる（第１図ｄ参照）。かくして固着され
たシヤーピン１０は、平行な側面を有しかつ心棒
２２のヘツド３２の外径と同等または僅かに小さ
い内径を有する均一な通路２４を残す。シヤーピ
ン１０は、それ自体と孔１２の内周壁との摩擦力
によつて適切に保持される。

ところで、このようなシヤーピン１０を特定の
せん断荷重またはせん断力F₁に耐え得るシヤー
ピンとして用いようとする場合、このせん断力
F₁が周期性または振動性のあるものならば、
種々の問題が生じる。このような荷重は拡張され
たシヤーピンを拡張されていない形状に戻すよう
に変形させるが、これは勿論孔１２内のシヤーピ
ン１０をゆるめ遂には脱落させることになりう
る。さらにまた、中空のシヤーピン１０がせん断
する前につぶれると問題が生じる。

一方、中実の軸部を有する標準シヤーピンを使
用する場合の問題は、シヤーピンによつて結合す
べき部材に使用されている材料の究極的なささえ
応力がシヤーピンを適切に作動させるには充分で
ないことである。そのために、シヤーピンによつ
て結合される部材の一方が、シヤーピンに最大せ
ん断荷重または最大せん断力がかかる以前にささ
え応力を失うか引裂けるためにせん断する。勿
論、このことは２つの部材の早期解放または分離
が生じることであるから全く望ましくないことで
ある。このようなささえ応力の問題は、シヤーピ
ンによつて結合される一方の部材に相対的に耐久
力の小さく廉価な材料を用いることが望ましい場
合には特に重大である。しかもなお、シヤーピン
によつて結合される部材はその位置または用途に
より寸法制限を受ける場合がある。例えば、ロケ
ツトをロケツト・ランチヤーに結合するのに用い
る前記シヤーピン・リングはロケツト・ノズルと
ロケツト発射管との間に取付けなければならない
ためシヤーピン付近の半径方向厚さが制限され
る。

（発明の目的） そこで本発明は、シヤーピンが脱落するおそれ
がなく、かつ所定のせん断力が加わつたときに遅
滞なくシヤーピンがせん断されうるシヤーピン取
付構造体を供給することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によるシヤーピン取付構造体は、互いに
結合される第１および第２部材と、それらの第
１、第２部材を結合するシヤーピンとを含むもの
とする。シヤーピンはヘツド部とシヤーピンの長
さに沿つて軸方向に延長する通路を具えた軸部と
を有する。第１および第２部材の孔はシヤーピン
を収容するために設けられ、第１部材の孔はこれ
を貫通し、かつこの孔は、第２部材の孔の直径よ
りも小さな直径を有する。上記通路は、シヤーピ
ンのヘツド部側の平行な側面と、軸端部側におい
てシヤーピンの軸端に向つて内方に傾斜する側面
を有する。シヤーピンを第１および第２部材の両
孔に挿入してそれらの部材を結合した後、シヤー
ピンを心棒によつて拡張することによつて、第２
部材の孔中のシヤーピンの軸端部は上記孔の断面
をふさぐようになる。

さらに本発明は、シヤーピン内に挿入されたプ
ラグを含む。このプラグはシヤーピンが拡張され
た後の通路内に挿入されて、シヤーピンの軸端部
が存在する側の部材内に取付けられる。

（発明の効果） 本発明によれば、第２部材に設けられている孔
の直径が、第１部材に設けられている孔の直径よ
りも大径とされているので、シヤーピンが脱落す
るおそれがなく、かつ第２部材の孔内にプラグが
挿入されているため、シヤーピンをせん断するに
は足りないせん断力が反復して第１、第２部材間
に加えられた場合でも、シヤーピンが変形して第
１、第２部材が分離されるおそれはなく、しかも
シヤーピンに所定のせん断力が加わつたときに
は、遅滞なくせん断される効果がある。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例の詳細を説
明する。

本発明に従つて構成されかつ取付けられたシヤ
ーピンが第２図に示されており、このシヤーピン
３５の外観は第１図ａに示されている取付前のシ
ヤーピン１０に類似している。すなわち、２つの
部分に分れた通路２４を有し、この通路２４は平
行な側面２６と、ピンの軸端方向に向つて内方に
傾斜する側面２８とを有する。シヤーピン３５は
一般にシヤーピン１０と同じ態様で第１および第
２部材１４，１６を結合するようにしてある。し
かしながら、第１部材１４内を延長する孔３６は
第２部材１６の孔３８の直径よりも小径であるこ
とがわかるであろう。シヤーピン３５は、第２部
材１６内のピンの軸部１８が心棒２２によつて拡
張されると孔３８の断面を完全に塞ぐように構成
されている。この孔３８は、シヤーピン３５の底
部における通路２４の寸法を適当に選択し、また
シヤーピン３５の通路２４の第２部分の側面２８
の傾斜角を適当に選択することによつて確実に塞
ぐことができる。２つの孔３６，３８の直径を調
整しシヤーピン３５に好適な通路２４を設けるこ
とによつて、第１部材１４下方のシヤーピンの軸
部１８に段部４０が形成される。この段部４０は
シヤーピン３５を適所に完全に固定させる効果が
あるので孔３６および３８内でゆるみを生じて脱
落することがすくなくなるのである。

シヤーピン３５を拡張する前にその通路２４内
の平行な側面２６を常にせん断面４２が横切るよ
うに平行な側面２６の長さを選ぶことが望まし
い。シヤーピン３５のせん断面が第１、第２部材
１４，１６の密接面によつて形成されることは理
解されるであろう。このようにしてシヤーピン３
５は、充分な力によつて第１および第２部材１
４，１６が互いにせん断面４２に平行な方向に移
動するとせん断される。例えば第１部材１４の厚
さに変化がある結果せん断面４２の位置に変動が
あつても、シヤーピンの通路２４の平行な側面２
６の拡がりによつて一定のせん断面積が確保され
るのである。

第２図に示すシヤーピン取付構造体は中実プラ
グ４４を取付けた形で使用される。その取付け方
法を第３図に示す。プラグ４４は鋼のような金属
から作られていて、第３図ａに示すように適当な
パンチ４６を使つて通路２４内に取付けられる。
プラグ４４の直径が心棒２２のヘツド３２の直径
よりも僅かに大きいので、プラグ４４は簡単には
通路２４内に挿入できず、圧入しなければならな
い。プラグ４４は第３図ｂに示すように、その上
端面がせん断面４２のすぐ下方に位置するように
シヤーピン３５内に深く挿入される。パンチ４６
の段部４８によつて確実にプラグ４４は適当な深
さまで挿入されそれ以上には挿入されない。パン
チ４６の段部４８の下の部分はプラグ４４と同一
直径とすることができる。プラグ４４は通路２４
内に圧入されなければならないため、プラグ４４
とシヤーピン３５の内側との間に丁度適した摩擦
力が確保される。通路２４内で中実プラグ４４を
使用することにより周期性の荷重によるシヤーピ
ン３５の下部の変形を防止することができる。し
たがつて、シヤーピン３５の軸部分は変形するこ
とがなく、また第２部材１６内のシヤーピン３５
の拡張された外径は第１部材１４の孔３６より大
きいので、シヤーピンは完全に適所に固定され
て、ゆるんだり脱落したりすることはない。さら
に、プラグ４４の上面がせん断面４４のすぐ下方
に位置しているため、この上面５０は金床として
作用し、従つてシヤーピン３５をきれいにせん断
することができる。本発明によるシヤーピン取付
構造体のこの能力によつて、特定のせん断力に達
したとき、第１および第２部材１４，１６を分離
する際の遅れが最小限に抑えられる。特にロケツ
トの場合は、保持荷重F₁と発射荷重F₂間の差は
相対的に小さいので、再現性の良いメカニズムが
必須不可欠であるが、本発明によれば、そのよう
な要求に確実に応えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｄはシヤーピンと心棒とを使用して
２つの部材を結合する従来方法を示す図、第２図
は本発明によるシヤーピン取付構造体において、
シヤーピンにプラグを取付ける以前の状態を示す
断面図、第３図ａ〜ｃは第２図のシヤーピンにプ
ラグを取付ける態様を示す断面図、第４図はシヤ
ーピンが使用されるロケツトの後端部の側面図で
ある。 １０……シヤーピン、１２……孔、１４，１６
……第１および第２の部材、１８……軸部、２０
……ヘツド、２２……心棒、２４……通路、２６
……平行な側面、２８……傾斜した側面、３５…
…シヤーピン、３６，３８……孔、４０……段
部、４２……せん断面、４４……プラグ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１部材１４および第２部材１６をせん断面
   に沿つて結合するためのシヤーピン３５を具備
   し、このシヤーピン３５は頭部２０と軸部１８と
   を有し、この軸部１８は前記第１部材１４内を完
   全に貫通して延長した孔３６内と前記第２部材１
   ６に形成された孔３８内とに収容されるように構
   成され、さらに前記シヤーピン３５内にはその長
   さ方向に沿つて軸線方向に延長した通路２４が設
   けられ、前記通路２４は、前記シヤーピン３５の
   前記頭部２０側の端部における縦断面が互いに平
   行な側面２６と、前記シヤーピン３５の前記軸部
   １８側の端部に向つて内方へ傾斜した側面２８と
   を有し、前記シヤーピン３５が前記両方の孔３
   ６，３８内に挿入された場合にこのシヤーピン３
   ５の前記傾斜した側面２８が前記通路２４内に挿
   入された心棒２２によつて拡張せしめられて、前
   記軸部１８の前記第２部材１６内に位置する部分
   が前記第２部材１６内の孔３８の断面を塞ぐよう
   になされたシヤーピン取付構造体において、 前記第２部材１６内の孔３８の直径は前記第１
   部材１４内の孔３６の直径よりも大径となされて
   おり、さらにプラグ４４が前記軸部１８内の通路
   ２４の部分に挿入されて、完全に前記第２部材１
   ６内に取付けられていることを特徴とするシヤー
   ピン取付構造体。 ２ 前記プラグ４４は、前記シヤーピン３５が前
   記心棒２２によつて拡張された後の前記通路２４
   の直径よりも僅かに大きい直径を有するように形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のシヤーピン取付構造体。 ３ 前記通路２４の前記平行な側面２６は前記頭
   部２０を完全に貫通し前記軸部１８の途中にまで
   延長して形成され、前記平行な側面２６の前記軸
   部１８内における長さは、結合されるべき前記第
   １部材１４の厚さよりも少なくとも大となされて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のシヤーピン取付構造体。