JP5606332B2 - ウェーブ抑制部を有する拡張可能部材およびその使用方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく米国仮特許出願第６１／０３４，８４３号（２００８年３月７日出願）の利益を主張する。この仮出願は、その全体において参照により本明細書に援用される。

（技術分野）
本開示は、概して、少なくとも１つのウェーブ抑制部を伴う拡張可能部材と、それを使用する方法とに関する。

部材は、耐疲労性能の改善、補強、および構成要素の据付を含む、種々の理由から、加工対象物の開口部内に据え付けられる。ブッシングの形態で部材を据え付ける方法の１つは、Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ．によって開発されたＦＯＲＣＥＭＡＴＥ（登録商標）据付プロセスである。ＦＯＲＣＥＭＡＴＥ（登録商標）据付プロセスは、反復的負荷サイクルを受けるであろうアセンブリ、および／または疲労損傷の蓄積を被り得るアセンブリに特に好適である。また、種々の種類の他の据付プロセスを使用しても、ブッシングを据え付け可能である。

孔が冷間拡張され、すなわち、ブッシングが、ブッシングの内径（ＩＤ）内へ、かつ内径を通して先細マンドレルを引き込む冷間拡張方法を使用して、据え付けられると、材料の大部分が、半径方向に変位する。しかしながら、また、材料の一部は、ブッシングの軸と一直線に、かつマンドレルの直前に縦方向に変位する。縦方向に変位した材料の量および変位する程度は、例えば、受容構造の厚さ、ブッシングの長さ、適用される拡張、マンドレル先細角度等を含む多くの要因に依存する。マンドレルが、孔の長さに沿って進行するにつれて、マンドレル前方の縦方向に変位した材料は、蓄積する傾向にある。マンドレルが、孔の出口端に近づくにつれて、本材料は、多くの場合、２通りのうちの１つにおいて、消散する傾向にある。孔またはブッシングの出口端が拘束されないように、冷間拡張工具が構成される場合、蓄積された材料は、多くの場合、ブッシングの出口表面の変形またはブッシングの肥大した突出をもたらす。孔またはブッシングの出口端が拘束される（例えば、出口端が据付工具の正面と接触する）ように、冷間拡張工具が構成される場合、蓄積された材料は、多くの場合、アセンブリの出口端またはその近傍に肥大した半径方向拡張をもたらし、また、出口端において、アセンブリの入口端における干渉と比較して増大した局所的干渉を、マンドレルと孔、またはブッシングと受容構造との間にもたらし得る。多くの場合、半径方向および軸方向変形の両方の組み合わせをもたらすであろう。変形、肥大したブッシング成長、または端部から端部の不均衡な干渉をもたらすか否かにかかわず、従来の冷間拡張またはブッシング据付に付随する材料の縦方向に変位したウェーブ（ｗａｖｅ）は、いくつかの理由から、問題となり得る。材料のウェーブは、加工対象物の出口側の過剰拡張を生じさせ、望ましくない亀裂発生、亀裂成長、剪断裂傷（例えば、ブッシングが据え付けられる孔の縁から生じる剪断裂傷）、および、特に、拡張が、加工対象物の伸長特性を超える場合、高ひずみに付随する他の破壊機構をもたらし得る。故に、拡張プロセスの際に形成される材料のウェーブは、多くの場合、耐疲労性能、耐荷性能等を低下させる。

加工対象物の孔が半径方向に拡張されると、有益な残留応力が、孔を中心とする加工対象物の領域内に誘発され得る。冷間拡張またはブッシングの据付の際のウェーブ効果に起因する、加工対象物の出口端において適用される拡張の増加は、多くの場合、圧縮状態にある材料のゾーンと、孔の縁から半径方向に位置付けられる引張状態にある材料の平衡ゾーンとの両方を移動させるであろう。これは、高負荷の突起の外側縁等、引張が望ましくない特徴に近接して引張状態にある材料をもたらし得る。

また、ブッシングの据付は、ブッシングが据え付けられる孔の長さに沿って、加工対象物内に２軸方向の応力分散を発生させる材料のウェーブのため、ブッシングの出口側において、乱されたまたは歪んだ材料を生成し得る。２軸方向の応力分散は、多くの場合、ブッシングの出口側における加工対象物材料を外向きに変形および膨らませ、ある場合には、「噴出」効果を生じさせ得る。膨らんだ表面は、継手内の接合表面を分離させ得るため、膨らんだ表面を伴う加工対象物を負荷伝達継手内に組み込むことは困難であり得る。

多数のブッシングが、親構成要素内に据え付けられる場合、親構成要素内の局所的変形は、親構成要素全体の相当量の歪みを生成し得る。ブッシングを囲む親構成要素（例えば、取着突起または取付具）の領域のカップ状化、ブッシングフランジ（例えば、ブッシングの出口側におけるフランジ）のカップ状化、またはそれらの組み合わせは、親構成要素および／またはブッシングの厚さを通して非均一の応力状態の結果となり得る。ブッシングの出口側における加工対象物内の応力集中は、多くの場合、外向きに膨らんだ加工対象物表面をもたらし、ブッシングフランジのカップ状化を生じさせる。

ブッシングを複合材料内へと拡張させると、マンドレル正面の変位した材料の構築によって生じる、適用される拡張の確実な増加と、ブッシングによって誘発される２軸方向のひずみは、多くの場合、周囲の複合材料に対して有害である。非均一拡張および２軸方向のひずみは、単独で、または組み合わせて、多くの場合、複合下部構造内に、局所的過剰拡張、層間剥離、および損傷（例えば、微小亀裂）をもたらす。

ブッシングの縦方向長は、ブッシングの出口端が、加工対象物から外向きに突出するように、据付プロセスの際、増加し得る。例えば、比較的に厚い壁を有するブッシングは、高保持力を達成するために、非常に好適である。残念ながら、極度の高軸方向力が、そのような厚肉ブッシングを半径方向に拡張するために使用される。適切な半径方向拡張のために必要なこれらの力は、多くの場合、ブッシングの大幅な伸長だけではなく、相当量のブッシング材料の乱れをもたらす。加えて、ブッシングの噴出または成長は、ブッシングの非フランジ端にわたって均一でなく、例えば、大部分の成長は、ブッシングの内側表面に隣接する領域内で生じる。

いくつかの実施形態は、進行ウェーブが、部材および／または部材が据え付けられる加工対象物の出口側に達する前に、材料の進行ウェーブを防止、縮小、制限、または実質的に排除するように適合さされる材料を含む。いくつかの実施形態では、拡張マンドレル前方の引抜材料が、可変断面積を伴う部材の一部によって抑制されるように、部材は、その縦方向長の少なくとも一部に沿って可変である断面積を有する。いくつかの実施形態では、部材の出口端、すなわち、マンドレルが退出する端部またはその近傍の断面積は、少なくとも部分的に、材料のウェーブによって生じる望ましくない条件（例えば、加工対象物の歪みまたは材料の乱れ、加工対象物内の極度の高ひずみ、部材の伸長等）を最小限にし、制限し、または実質的に排除するように減少可能である。

いくつかの実施形態では、加工対象物の孔を拡張させるための拡張可能部材の区間は、部材の縦方向長全体に沿って、または縦方向長の一部のみに沿って、漸次的に減少する外形を有する。拡張可能マンドレルの前方に押出される、部材の一定量の変位した材料が、据付プロセスの際、最小限となり、または実質的に排除されるように、外形は、部材の出口端に向かって、漸次的に減少可能である。また、外形は、加工対象物の長さ全体を通して、拡張を制御するように選択可能である。例えば、外形は、加工対象物の入口と出口側との間の略均一残留応力区域を達成する一方、加工対象物を損傷し得る、極度の高残留応力（例えば、圧縮または引張応力）を回避するように選択可能である。

いくつかの実施形態では、拡張可能部材は、部材の半径方向拡張の際、拡張マンドレルの前方を移動する変位した材料のウェーブの実質的部分または大部分を収容するように定寸される、ウェーブ抑制部を含む。本明細書で使用されるように、用語「ウェーブ」は、広義には、材料の移動質量を含むものと解釈されるが、これに限定されない。部材が、半径方向に拡張されると、加工対象物とマンドレルとの間で圧縮される。圧縮は、部材の縦軸に沿って、圧縮領域から離れるように移動する、部材材料の変位を生じさせる。ウェーブ抑制部は、例えば、実質的に均一の応力場が、拡張可能部材が据え付けられる開口部を囲む加工対象物の一部内に生成されるように、十分な量のウェーブを収容可能である。

マンドレル入口側およびマンドレル出口側において、加工対象物内に誘発される残留応力の差異は、最小限にされ、制限され、または実質的に排除され、それによって、亀裂（例えば、局所的表面亀裂）、裂傷（例えば、剪断裂傷）、および他の種類の損傷（多くの場合、従来の技術を使用すると、出口側に生じる）を防止あるいは緩和可能である。加えて、拡張可能部材は、加工対象物の相当量の局所的表面の膨らみおよび／または歪み（局所的または全体的）を伴わずに、据え付け可能である。

いくつかの実施形態では、加工対象物の開口部内に据え付けるための拡張可能部材が、提供される。拡張可能部材は、第１の端部と、第１の端部と反対の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在し、縦方向通路を規定する側壁とを有する、部材本体を備える。側壁は、第２の端部に隣接する縦方向に先細の区間を含む。先細区間は、拡張マンドレルが縦方向通路を通って移動し、部材を開口部内に据え付けると、第１の端部から第２の端部に向かって、部材本体の縦軸に沿って、部材本体の変位した材料を収容するように定寸される。先細区間は、加工対象物を半径方向に拡張する一方、部材本体の第２の端部に半径方向に隣接する加工対象物の一部内の変位した材料に付随する応力集中を実質的に防止するように、変位した材料を収容するように適合される。

いくつかの実施形態では、部材据付は、加工対象物と、部材とを含む。加工対象物は、第１の開口部と、第２の開口部と、第１と第２の開口部との間に延在する孔とを含む。部材は、加工対象物の孔内にある。部材は、第１の端部と、第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する部材本体とを有する。部材本体は、縦方向通路を規定する。部材本体は、第１の開口部を囲む加工対象物の第１の部分内の第１の応力状態が、第２の開口部を囲む加工対象物の第２の部分内の第２の応力状態と略等しくなるように、拡張マンドレルの拡張部分の前方に、ウェーブ抑制部が、材料のウェーブ内の一定量の材料を少なくとも減少させた後、部材を加工対象物に固定するように、拡張マンドレルによって半径方向に拡張されたウェーブ抑制部をさらに含む。材料のウェーブは、部材の縦方向に変位した材料を含む。

いくつかの実施形態では、システムは、マンドレルと、拡張可能部材とを含む。マンドレルは、据付工具と連結可能であって、拡張区間を含む。拡張可能部材は、第１の端部と、第１の端部と反対の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する管状主要本体とを含む。管状主要本体は、マンドレルを受容するようにサイズ調整された縦方向通路を規定する。主要本体は、第２の端部に隣接する縦方向に先細の区間を含む。先細区間は、変位した材料および先細区間がともに拡張されるように、マンドレルの拡張区間が先細区間を完全に拡張するのに先立って、通路に沿って移動するマンドレルの拡張区間によって、部材の縦軸に沿って押動される主要本体の変位した材料を収容するように定寸される。

いくつかの実施形態では、部材を加工対象物内に据え付ける方法が、提供される。方法は、加工対象物の開口部内に部材を位置付けることを含む。部材は、第１の端部と、第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する管状体とを有する。拡張マンドレルは、管状体の通路に沿って、移動される。部材は、半径方向に拡張され、部材の圧縮から生じる縦方向に変位した材料を生じさせ、その結果、変位した材料が、変位した材料を収容する部材の先細区間に向かい部材の縦軸に沿って移動することにより、部材の該第２の端部を囲む加工対象物の領域における変位した材料に起因する応力集中を防止し、かつ、先細区間と該変位した材料との両方が加工対象物の領域内へと拡張し、締り嵌めを形成するかまたは該開口部を冷間拡張し、該加工対象物における疲労向上応力を誘発する。いくつかの実施形態では、変位した材料は、加工対象物の領域内に拡張され、締り嵌めを形成するとともに、開口部を冷間拡張させ、疲労向上応力を誘発する。

ある実施形態では、半径方向に拡張された部材は、拡張された部材を恒久的に据え付けることなく、開口部から除去され、疲労向上応力を誘発することが可能である。半径方向に拡張された部材を開口部から除去することは、半径方向に拡張された部材を内向きに収縮させ、部材と加工対象物内の孔との間の隙間嵌めを提供することを含んでもよい。半径方向に拡張された部材は、マンドレルが部材から引き出されるにつれて、収縮し得る。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
加工対象物の開口部を拡張するための拡張可能部材であって、
第１の端部と、該第１の端部と反対の第２の端部と、該第１の端部と該第２の端部との間に延在し縦方向通路を規定する側壁とを有する部材本体
を備え、
該側壁は、該第２の端部に隣接する縦方向に先細の区間を含み、
該先細区間は、該部材を該開口部内に据え付けるために拡張マンドレルが該縦方向通路を通って移動する場合に、概して、該部材本体の縦軸に沿い該部材本体の該第１の端部から該第２の端部に向かって移動する該部材本体の変位した材料を収容するように定寸され、
該先細区間は、該変位した材料を収容しつつ該加工対象物を半径方向に拡張することにより、該部材本体の該第２の端部に半径方向に隣接する該加工対象物の部分における該変位した材料に関連する応力集中を実質的に防止するように適合されている、
拡張可能部材。
（項目２）
前記先細区間は、前記マンドレルの先細区間が、該先細区間の長さに沿って移動し、該先細区間を拡張するにつれて、前記加工対象物内に圧縮応力を誘発するように構成されている、項目１に記載の拡張可能部材。
（項目３）
前記部材本体は、該部材本体が前記加工対象物内へと半径方向に拡張される場合に、前記開口部を規定する該加工対象物の材料全体を通して実質的に均一な応力を生成するように構成され、該拡張可能部材は、該開口の中に据え付けられる、項目１に記載の拡張可能部材。
（項目４）
前記先細区間は、前記部材本体の第２の端部に半径方向に隣接する前記加工対象物の部分における前記変位した材料によって生じる応力集中を実質的に排除するように、前記部材本体の縦軸に沿い前記第２の端部に向かって十分に先細である、項目１に記載の拡張可能部材。
（項目５）
前記側壁は、前記第１の端部と前記先細区間との間に比較的に厚い区間をさらに備えている、項目１に記載の拡張可能部材。
（項目６）
前記比較的に厚い区間は、前記部材本体の縦軸に垂直に取られた第１の平均断面積を有し、前記先細区間は、該部材本体の前縦軸に垂直に取られた第２の平均断面積を有し、該第２の平均断面積は、該第１の平均断面積よりも小さい、項目５に記載の拡張可能部材。
（項目７）
前記先細区間は、前記比較的に厚い区間から前記第２の端部へと減少する外周を有する、項目５に記載の拡張可能部材。
（項目８）
据付前の状態では、前記比較的に厚い区間は、前記先細区間の第２の平均壁厚よりも大きな第１の平均壁厚を有し、据え付けられた状態では、該比較的に厚い区間は、該先細区間の第２の平均据付壁厚と実質的に等しい第１の平均据付壁厚を有する、項目５に記載の拡張可能部材。
（項目９）
前記部材本体の前記第１の端部および前記第２の端部のうちの一方から半径方向外側に延在するフランジをさらに備えている、項目１に記載の拡張可能部材。
（項目１０）
部材据付であって、
第１の開口部と、第２の開口部と、該第１の開口部と該第２の開口部との間に延在する孔とを含む加工対象物と、
該加工対象物の該孔内の部材と
を備え、
該部材は、第１の端部と、第２の端部と、該第１の端部と該第２の端部との間に延在し縦方向通路を規定する部材本体とを有し、
該部材本体は、該拡張マンドレルによって半径方向に拡張されたウェーブ抑制部を含み、ウェーブ抑制部が該拡張マンドレルによって半径方向に拡張されたことにより、該ウェーブ抑制部が該拡張マンドレルの拡張部分の前方の材料のウェーブにおける一定量の材料を少なくとも減少させた後に、該部材を該加工対象物に固定し、その結果、該第１の開口部を囲む該加工対象物の第１の部分における第１の応力状態が、該第２の開口部を囲む該加工対象物の第２の部分における第２の応力状態と略等しくなり、
該材料のウェーブは、該部材の縦方向に変位した材料を含む、
据付。
（項目１１）
据付前の状態では、前記ウェーブ抑制部が前記第２の端部に向かって先細になっていることにより、該ウェーブ抑制部が前記拡張マンドレルによって完全に拡張される前に、前記ウェーブにおける材料が該ウェーブ抑制部に沿って分散される、項目１０に記載の据付。
（項目１２）
前記ウェーブ抑制部は、前記部材本体の先細区間であり、該先細区間は、前記部材の縦軸と実質的に平行である縦方向長を有し、該縦方向長は、前記第１の端部と該先細区間との間の該部材本体の部分の壁厚よりも大きい、項目１０に記載の据付。
（項目１３）
前記部材本体は、前記第１の端部と前記第２の端部との間に実質的に均一断面積を有し、拡張前の状態では、前記ウェーブ抑制部は、該部材本体の前記第２の端部に向かって減少する断面積を有する、項目１０に記載の据付。
（項目１４）
拡張前の状態では、前記部材は、前記第１の端部と前記ウェーブ抑制部との間に比較的に厚い区間を備え、前記比較的に厚い区間は、前記部材本体の縦軸に垂直に取られた第１の平均断面積を有し、該ウェーブ抑制部は、該縦軸に垂直に取られた第２の平均断面積を有し、該第１の平均断面積は、該第２の平均断面積よりも大きい、項目１０に記載の据付。
（項目１５）
据付工具に連結可能なマンドレルと、
第１の端部と、該第１の端部と反対の第２の端部と、該第１の端部と該第２の端部との間に延在し該マンドレルを受容するようにサイズ調整された縦方向通路を規定する管状主要本体とを含む拡張可能部材と
を備え、
該主要本体は、該第２の端部に隣接する縦方向に先細区間を含み、
該先細区間は、該マンドレルの拡張区間が該先細区間を完全に拡張する前の該マンドレルの拡張区間の該通路に沿う移動によって押動される該部材の縦軸に沿う該主要本体の変位した材料を収容するように定寸され、それによって、該変位した材料と該先細区間とがともに拡張される、
システム。
（項目１６）
前記拡張可能部材の通路に沿って、前記マンドレルを移動させるように適合されている据付工具をさらに備えている、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
加工対象物内に部材を据え付ける方法であって、
加工対象物の開口部内に部材を位置付けることであって、該部材は、第１の端部と、第２の端部と、該第１の端部と該第２の端部との間に延在する管状体とを有する、ことと、
該管状体の通路を通して、拡張マンドレルを位置付けることと、
該部材を半径方向に拡張することと
を含み、
該部材を半径方向に拡張することは、該部材の圧縮から生じる縦方向に変位した材料を生じさせ、その結果、該変位した材料が、該変位した材料を収容する該部材の先細区間に向かい該部材の縦軸に沿って移動することにより、該部材の該第２の端部を囲む該加工対象物の領域における該変位した材料に起因する応力集中を防止し、かつ、該先細区間と該変位した材料との両方が該加工対象物の領域内へと拡張し、締り嵌めを形成するかまたは該開口部を冷間拡張し、該加工対象物における疲労向上応力を誘発する、
方法。
（項目１８）
前記部材を半径方向に拡張することは、前記管状体の通路に沿って前記拡張マンドレルを移動させることを含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記部材を半径方向に拡張することは、前記管状体の通路に沿って前記拡張マンドレルを移動させることにより、前記開口部を規定する前記加工対象物の連続表面において実質的に均一な応力状態を生成することを含む、項目１７に記載の方法。
（項目２０）
前記通路に沿って前記拡張マンドレルを移動させることは、前記先細区間および前記変位した材料の両方が前記加工対象物の領域へと拡張して該先細区間の長さに沿って締り嵌めを形成する前に、該先細区間を半径方向に拡張し、該先細区間と該加工対象物との間の空隙を閉鎖することをさらに含む、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
前記部材のより厚い壁区間を拡張し、該より厚い壁区間に隣接する前記加工対象物の第１の区間において圧縮応力を誘発することと、
該より厚い壁区間を拡張した後に、該部材の前記先細区間を拡張し、該加工対象物の第２の区間において圧縮応力を誘発することと
をさらに含み、
該加工対象物の該第２の区間は、該先細区間を拡張する前後において、少なくとも実質的な該先細区間の部分を囲む、
項目１７に記載の方法。
（項目２２）
前記加工対象物は、複合材料を備え、前記第１の区間における圧縮応力は前記第２の区間内における圧縮応力に十分に近く、該加工対象物の層間剥離を防止する、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
前記半径方向に拡張された部材を前記開口部から除去することをさらに含む、項目１７に記載の方法。
（項目２４）
前記半径方向に拡張された部材を前記開口部から除去することは、該部材と該開口部との間に隙間嵌めを提供するために、該半径方向に拡張された部材が内向きに収縮させることを含む、項目２３に記載の方法。

図面中、同一参照番号は、類似要素または作用を識別する。図面内の要素のサイズおよび相対的位置は、必ずしも正確な縮尺で描写されていない。種々の要素の形状および角度は、正確な縮尺で描写されておらず、これらの要素のうちのいくつかは、図面の視認性を改善するために、任意に拡大または位置付けられ得る。
図１は、例証される一実施形態による、据付工具に取り付けられる拡張マンドレルと、マンドレル上に位置付けられる据付前の拡張可能部材とを有する、据付システムの側面立面図である。 図２は、部材が据え付けられた後の、図１の据付システムの側面立面図である。 図３は、例証される一実施形態による、拡張可能部材の側面立面図である。 図４は、線４−４に沿って取られた図３の拡張可能部材の断面図である。 図５は、図３の拡張可能部材の正面立面図である。 図６は、例証される一実施形態による、拡張可能部材の先細区間の詳細な断面図である。 図７は、例証される一実施形態による、半径方向に拡張される前の、加工対象物の孔内に位置付けられた拡張可能部材の断面図である。 図８は、例証される一実施形態による、部材が半径方向に拡張される前の、拡張可能部材を通して位置付けられる拡張マンドレルの側面立面図である。 図９は、例証される一実施形態による、部材の一部を半径方向に拡張する拡張マンドレルの側面立面図である。 図９Ａは、部材の一部を半径方向に拡張する拡張マンドレルの詳細な図である。 図１０は、例証される一実施形態による、部材が半径方向に拡張された後の、図７の拡張可能部材および加工対象物の断面図である。 図１１−１４は、拡張可能部材の実施形態の縦方向断面図である。 図１１−１４は、拡張可能部材の実施形態の縦方向断面図である。 図１１−１４は、拡張可能部材の実施形態の縦方向断面図である。 図１１−１４は、拡張可能部材の実施形態の縦方向断面図である。 図１５は、例証される一実施形態による、部材が半径方向に拡張される前の、加工対象物の孔内に位置付けられる拡張可能部材の断面図である。 図１６は、例証される一実施形態による、部材が半径方向に拡張された後の、図１５の部材および加工対象物の断面図である。

以下の説明では、種々の開示される実施形態の完全なる理解を提供するために、ある具体的詳細が記載される。しかしながら、当業者は、開示される実施形態が、これらの詳細を伴わずに実践され得ることを理解するであろう。

文脈上他の意味に解すべき場合を除き、明細書および以下の請求項全体を通して、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（備える）」と、その変形例（「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）は、非限定的かつ包括的な意味、すなわち、「それを含むが、これに限定されない」ものと解釈されたい。また、用語「ｏｒ（または）」は、文脈上明示的に示されていない限り、概して、「および／または」を含み意味として採用されることに留意されたい。

本明細書に提供される表題は、便宜上に過ぎず、請求される実施形態の範囲または意味を解釈するものではない。以下の説明は、拡張可能部材、ウェーブ抑制部、拡張マンドレル、および据付システムに関するが、これに限定されない。用語「近位」および「遠位」は、例証される実施形態を説明するために使用され、非限定の例示的用途の説明とともに、一貫して使用される。用語「近位」および「遠位」は、文脈上明示的に示されていない限り、ユーザが据付工具を操作する際のユーザの身体を参照して使用される。

概して、加工対象物内に据え付けるための拡張可能部材は、据付プロセスの際に形成される材料の進行ウェーブを低減、制限、または実質的に排除するための少なくとも１つのウェーブ抑制部を有することが可能である。ウェーブ抑制部は、外側寸法、内側寸法、または両方を漸次的に減少させる外形を有する部材の区間であることが可能である。部材が拡張されると、ウェーブ抑制部は、加工対象物の隣接領域を拡張するとともに、材料のウェーブを制御可能である。

ウェーブ抑制部は、部材の縦方向長全体に沿って、または縦方向長のある区間のみに沿って、延在可能である。ウェーブ抑制部は、加工対象物の厚さを通して、実質的に均一の半径方向拡張を促進し、いくつかの実施形態では、得られた残留応力ゾーンは、部材の入口側から出口側へと略均一であり得る。加工対象物内の残留圧縮応力または残留引張応力は、所望のレベルまたはそれを下回るように維持され、例えば、ａ加工対象物材料の降伏強度を超えるのを回避するだけではなく、表面の乱れ、局所的歪み、または加工対象物の全体的歪みを減少あるいは実質的に排除可能である。

加工対象物が、複合材料から成る場合、拡張の際のウェーブ効果によって生じる、複合基質内の過剰な層間剪断応力は、孔の穿孔を通して、表面下または表面の層間剥離の発生を減少させるように制御可能である。層間剥離は、検出可能（例えば、視覚的に検出可能）であり、またはそうではない場合もあり、アセンブリの早発破壊につながり得る。本明細書に開示される拡張可能部材は、多くの場合、従来の部材に付随する層間剥離を生じさせることなく、据え付けられ得る。

図１は、据付工具１０４と、据付工具１０４に連結されるノーズキャップアセンブリ１１０と、ノーズキャップアセンブリ１１０から、拡張可能部材１４０を通して、外向きに延在する拡張マンドレル１２０とを含む、据付システム１００を示す。概して、据付システム１００は、加工対象物１６０（断面で図示される）中の孔１５０（貫通孔として例証される）内に拡張可能部材１４０を据え付けるために使用される。据付工具１０４は、マンドレル１２０が、部材１４０を加工対象物１６０内で半径方向に拡張するように、部材１４０を通して、マンドレル１２０を引っ張る。図２は、孔１５０の全長に沿って、略均一量の拡張をもたらした拡張後の部材１４０を示す。

図１の例証される部材１４０は、マンドレル１２０が、部材１４０を拡張するのにつれて形成される、押し出された材料のウェーブに起因する幅広い影響を制御するように定寸および適合された先細区間１４２の形態のウェーブ抑制部を含む。マンドレル１２０が、部材１４０を通して移動すると、先細区間１４２は、外向きに加工対象物１６０に抗して移動し、孔１５０の出口側の周りの加工対象物１６０の材料内に残留応力を誘発する。残留応力は、例えば、加工対象物１６０の耐疲労および耐損傷寿命を延長することによって、性能を改善する有益な圧縮応力であり得る。

引き続き、図１を参照すると、据付工具１０４は、グリップ１２８に連結される主要本体１２４を含む。ユーザは、据付システム１００を快適に保持し、正確に位置付けるためのグリップ１２８を手で把持可能である。例証されるグリップ１２８は、ピストルグリップである。しかしながら、他の種類のグリップも利用可能である。

据付工具１０４は、電気、油圧、空気圧、または任意の他の好適な駆動システムによって、駆動可能である。いくつかの実施形態では、主要本体１２４は、好ましくは、近位方向および／または遠位方向に所定の経路（例えば、作用線）に沿って、マンドレル１２０を駆動可能な駆動システムを格納する。一対の流体線１３０、１３２は、マンドレル１２０を作動させるピストン駆動システムに加圧流体（例えば、加圧ガス、液体、またはそれらの組み合わせ）を提供する。当業者は、マンドレル１２０の所望の運動を達成するために使用される駆動システムの種類を選択可能である。

マンドレル１２０は、マンドレル１２０が、部材１４０内の通路を通して、軸方向に移動されると、部材１４０を半径方向に拡張するように構成される、細長い本体を備える。本明細書で使用されるように、用語「マンドレル」は、広義の用語であって、部材を拡張するために使用される少なくとも１つの先細部分または拡張部分を有する、細長い構成要素を含むが、これに限定されない。いくつかの実施形態では、マンドレルの漸次的先細部分を使用して、拡張可能部材と加工対象物との間に締まり嵌めを生成するように、拡張可能部材を半径方向に拡張可能である。マンドレルは、ワンピースまたはマルチピース構造を有することが可能である。いくつかの実施形態では、マンドレル１２０は、一体的に形成される本体を有する。他の実施形態では、マンドレル１２０は、マルチピース構造を有する。例えば、マンドレル１２０は、分割されたマンドレルであることが可能である。

本明細書で使用されるように、用語「部材」は、ブッシング（ワンピースまたはマルチピースブッシングを含む）、裏地、管、外筒（分割された外筒を含む）、締結具、構造的拡張可能締結具（例えば、構造的加工対象物内に組み込まれる拡張可能締結具）、および加工対象物に連結するために好適な他の構造を含むが、これに限定されない。拡張可能部材は、第１の構成から第２の構成へと拡張可能である。いくつかの実施形態では、例えば、拡張可能部材１４０は、例証される貫通孔１５０と締り嵌めを形成するために、半径方向に拡張可能なブッシングである。用語「拡張可能部材」は、文脈上明示的に示されない限り、材拡張前状態および拡張後の状態の部材を指す。種々の種類の拡張プロセスを採用して、拡張可能部材を拡張可能である。冷間拡張プロセスでは、例えば、拡張可能部材１４０は、その温度を著しく上昇させることなく、加工対象物１６０および／または拡張可能部材１４０内に残留応力を生成し、耐疲労性能を向上させ、半径方向に拡張される。残留応力は、好ましくは、亀裂発生および／または亀裂伝播を最小限にし、制限し、抑制し、あるいは防止することが可能な圧縮応力である。

図１の拡張可能部材１４０は、種々の種類の加工対象物内に据え付け可能である。本明細書で使用されるように、用語「加工対象物」は、広義には、拡張可能部材を受容するために好適な少なくとも１つの開口部を有する親構造を含むものと解釈されるが、これに限定されない。開口部は、貫通孔、ブラインドホール、または他の種類の開口部であることが可能である。いくつかの実施形態では、拡張可能部材は、隔壁、胴体、エンジン、または航空機の他の構造的構成要素等、構造的加工対象物内に据え付け可能である。また、拡張可能部材は、他の運搬用車両（例えば、自動車、列車、船舶等）、鉄道線路レール等のレール、医療デバイス（例えば、移植片）、橋（例えば、吊り橋、桁橋、トラス橋等）等内に据え付け可能である。図１および２の加工対象物１６０は、好ましくは、据付システム１００が、拡張可能部材１４０を据え付け可能である一方、部材１４０が、孔１５０内に位置付けられるように、十分な機械的特性を有する。ユーザは、加工対象物１６０の裏面へのアクセスを有してもよく、またはそうでなくてもよい。

図３−５は、第１の端部１７２と、第１の端部１７２と反対の第２の端部１７４と、第１と第２の端部１７２、１７４との間に延在する側壁１７６とを有する、管状体１７０を含む、拡張可能部材１４０を示す。側壁１７６は、第２の端部１７４に隣接し、概して、部材１４０の縦軸１８２に沿って延在する、縦方向に延在する通路１８０を規定する、先細区間１４２を含む。第１および第２の端部１７２、１７４は、通路１８０の対向端に、それぞれ、第１および第２の開口部１９０、１９２を規定する。

図４の側壁１７６は、縦軸１８２に沿って、可変断面積を有する。縦軸１８２に垂直な断面積は、拡張プロセスの際に発生する材料のウェーブの１つ以上の特性に基づいて選択可能である。例証される側壁１７６は、第１の端部１７２と先細区間１４２との間に非先細区間２００を含む。

区間２００は、側壁１７６の比較的に厚い区間であって、先細区間１４２は、側壁１７６の薄くなった区間である。先細区間１４２は、区間２００の平均断面積以下である、その縦方向長に沿った平均断面積を有する。図４に示されるように、先細区間１４２の壁厚は、区間２００から第２の端部１７４へと漸次的に減少する。

図５を参照すると、側壁１７６は、略円形外形を有し、拡張可能部材１４０は、したがって、略類似円形外形を有する加工対象物孔１５０内に据え付け可能である。他の実施形態では、管状側壁１７６は、略楕円断面外形、多角形断面外形（球状多角形を含む）、またはそれらの組み合わせを有することが可能である。いくつかの実施形態では、側壁１７６および通路１８０は両方とも、略楕円形状を有する。側壁１７６の寸法、形状、および構成は、行なわれる据付プロセスに基づいて選択可能である。

図６は、先細角度βを規定し、最小外側寸法２１０と、最大外側寸法２１２とその間に延在する、遷移外側寸法２１４とを含む、先細区間１４２を描写する。最大外側寸法２１２は、最小外側寸法２１０よりも少なくとも若干大きい。本明細書で使用されるように、用語「外側寸法」は、外周、周縁、直径、および他の測定可能な長さ、幅、または面積を含むことが可能であるが、これに限定されない。

図６の例証される遷移外側寸法２１４は、最大外側寸法２１２から最小外側寸法２１０へと漸次的に減少する。最大外側寸法２１２は、区間２００の外側寸法２２０と略等しくあることが可能である。外側寸法２２０は、区間２００の軸方向長に沿って、略均一であることが可能である。他の実施形態では、区間２００は、例えば、可変直径を伴う加工対象物内の孔を収容するために、可変外側寸法を有することが可能である。

引き続き、図６を参照すると、先細区間１４２は、略円錐台外側表面２２７を有する。他の実施形態では、先細区間１４２は、縦方向に湾曲した外側表面２２７を有する。外側表面２２７の形状は、先細角度β、先細区間１４２（図４）の長さＬ_Ｔ、または据付プロセスに影響を及ぼし得る他のパラメータに基づいて、選択可能である。先細角度βは、据付の際に形成される材料のウェーブの１つ以上の特性および先細区間１４２の長さＬ_Ｔに基づいて、選択可能である。いくつかの実施形態では、先細角度βは、約３０度、２０度、１０度、５度、または３度、あるいはそのような角度を包含する範囲である。いくつかの実施形態では、図４の例証される実施形態を含み、先細区間１４２の長さＬ_Ｔは、部材１４０の縦方向長Ｌの半分未満であって、先細角度βは、約１０度未満である。そのような実施形態は、ウェーブの少なくとも実質的部分を補償するために、特に好適である。いくつかの実施形態では、先細区間１４２の長さＬ_Ｔは、高保持力が、区間２００と加工対象物１６０との間に達成され得る一方、先細区間１４２が、延伸材料のウェーブを実質的に排除するために十分に長くあるように、区間２００の厚さを上回る。いくつかの実施形態では、先細区間１４２の長さＬ_Ｔは、区間２００の壁厚ｔの少なくとも１５０％、２００％、または３００％である。

図３−６の拡張可能部材１４０は、全体的または部分的に、１つ以上の金属（例えば、スチール、アルミニウム、真鍮、それらの組み合わせ）、金属合金等から形成可能である。また、必要または所望に応じて、他の材料も採用可能である。

図７−１０は、拡張可能部材１４０を据え付ける一方法を示す。概して、拡張可能部材１４０は、加工対象物１６０の孔１５０内に位置付け可能である。拡張マンドレル１２０は、通路１８０に沿って位置付けられ、近位に移動し、拡張可能部材１４０および拡張可能部材１４０を囲む加工対象物１６０の領域の両方を半径方向に拡張する、拡張マンドレル１２０の先細区間の前方において、またはそれに隣接して、変位した材料のウェーブを生じさせることが可能である。拡張マンドレル１２０が、加工対象物１６０の入口側から出口側へと移動するにつれて、ウェーブのサイズは、先細区間１４２の分だけ縮小され、据付の出口側におけるウェーブに起因する効果を少なくとも減少させる。

図７を参照すると、拡張可能部材１４０は、加工対象物１６０内に拡張される準備が整っている。拡張可能部材１４０の第１の端部１７２は、加工対象物１６０の第１の側部２２１と略同一平面にある、またはそこから若干シフト可能である。拡張可能部材１４０の第２の端部１７４は、加工対象物１６０の第２の側部２２２と略同一平面にある、またはそこから若干シフト可能である。図７の例証される第１および第２の端部１７２、１７４は、それぞれ、入口および出口側として例証される、第１および第２の側部２２１、２２２の外側表面と略同一平面にある。部材１４０の縦方向長Ｌは、孔１５０の縦方向長Ｌ_Ｈと略等しい。

拡張マンドレル１２０は、図７の拡張可能部材１４０内およびそれを貫通して挿入され、据付工具１０４に連結可能である。拡張可能部材１４０およびマンドレル１２０が、加工対象物１６０に対して、任意の回数で便宜的に再位置付け可能であるように、拡張可能部材１４０の外側表面２３４と加工対象物１６０の内側表面との間に隙間嵌めを提供可能である。

図８は、拡張可能部材１４０を拡張および据え付ける準備が整った拡張マンドレル１２０を例証する。据付工具１０４の正面表面２４０は、加工対象物１６０の第２の側部２２２に対して支承可能である。マンドレル１２０の拡張区間２５０が、部材１４０の入口側を加工対象物１６０内へと半径方向に拡張し、それによって、拡張区間２５０の前方に材料のウェーブを生成するように、据付工具１０４は、矢印２４２によって示されるように、拡張可能部材１４０の通路１８０を通して、マンドレル１２０を近位に引っ張る。

先細区間として例証される、拡張区間２５０は、拡張可能部材１４０を継続して拡張し、第１の端部１７２から第２の側部２２２に向かって、変位した材料のウェーブを押動する。このように、ウェーブ２６０（図９および９Ａ）は、部材１４０の縦軸１８２に沿って、移動可能である。ウェーブ２６０は、部材１４０および加工対象物１６０の両方から変位した材料から成ることが可能である。例えば、図９および９Ａは、半径方向に拡張された部材および加工対象物材料の量の一部が、側壁１７６と、内側表面２３０と、拡張区間２５０との間の最大接触点の前方に変位するように、拡張可能部材１４０の非先細区間２００を半径方向に拡張する拡張区間２５０を示す。

当然ながら、拡張区間２５０の先細部は、図９に例証される先細部よりも浅くすることが可能である。加えて、特に、拡張可能部材１４０が、全体的または部分的に、加工対象物１６０の材料よりも硬質の材料から成る場合、ウェーブ効果は、主に、拡張可能部材１４０の外側直径と内側表面２３０との界面において生じ得る。いくつかの実施形態では、ウェーブの大部分は、部材１４０と加工対象物１６０との界面における加工対象物材料によって、形成される。

図９の拡張区間２５０が、据付工具１０４に向かって引っ張られるにつれて、変位した材料２６０のウェーブは、据付工具１０４に向かって移動する。ウェーブ２６０が、先細区間１４２に到達すると、ウェーブ２６０内の材料の量は、拡張区間２５０が、空隙２７０を閉鎖するように、先細区間１４２を移動させ、加工対象物１６０の内側表面２３０と接触させるのにつれて減少可能である。先細区間１４２は、さらに半径方向に拡張され、加工対象物１６０と締り嵌めを形成し、加工対象物１６０に対して望ましくない拡張可能部材１４０の移動を最小限にし、制限し、または実質的に防止する。このように、締り嵌めは、孔１５０内の拡張可能部材１４０の軸方向長Ｌ全体に沿って、生成され得る。

マンドレル１２０が、拡張可能部材１４０の第２の端部１７４から外に移動後、据付工具１０４およびマンドレル１２０は、据付部２３５（図１０に図示される）から除去可能である。据付後、部材１４０の側壁１７６は、その縦軸１８２に沿って、実質的に均一寸法（例えば、内側寸法、外側寸法等）を有することが可能である。例証される側壁１７６は、区間２００の平均壁厚が、拡張前の部材１４０の先細区間１４２の平均壁厚を大幅に上回る場合でも、実質的に均一壁厚を有する。

引き続き、図１０を参照すると、非先細区間２００は、加工対象物１６０の半径方向に隣接する第１の区間３１０内に圧縮応力を誘発するように拡張されていてもよい。先細区間１４２は、加工対象物１６０の半径方向に隣接する第２の区間３１２内に圧縮応力を誘発するように拡張されていてもよい。第２の区間３１２内の応力は、第１の区間３１０内の応力の所望の範囲内であることが可能である。いくつかの実施形態では、例えば、第１の区間３１０内の圧縮応力は、第２の区間３１２内の圧縮応力に略等しい、それを若干上回る、または下回る。略均一圧縮応力は、比較的に高残留圧縮応力でさえ、加工対象物の第２の側部２２２における大幅な変形（例えば、膨らみまたは乱された材料）、あるいは第２の端部１７４の内側および／または他の縁の変形を伴わずに、加工対象物１６０の厚さＴ全体を通して誘発可能である。

先細区間１４２は、拡張可能部材１４０および／または第２の端部１７４の半径方向に直隣接する加工対象物１６０の領域３００の任意の噴出効果、領域３００における応力集中、加工対象物のカップ状化および／または歪みだけではなく、望ましくない亀裂ならびに／あるいは誘発される剪断裂傷等を含むが、これに限定されない、過度の拡張に付随する他の機構を減少もしくは制限するように適合可能である。応力集中は、加工対象物１６０を損傷する非常に局所的な応力であり得る。先細区間１４２を採用して、過度の高応力集中の形成を防止可能である。

加工対象物１６０が、複合積層等の複合材料から成る場合、第１の区間３１０内の圧縮応力は、層間剥離を最小限にし、または制限するために、第２の区間３１２内の圧縮応力に十分に近いものであり得る。例えば、圧縮応力は、複合材の極限応力（例えば、極限剪断応力）に到達するのを防止するために、互いに十分に近いものであり得る。図１０の拡張可能部材１４０は、自由縁の層間剥離を低減または排除するために特に好適である。開口部１５０を囲む材料への損傷を最小限にし、制限し、実質的に防止するために、半径方向拡張量は、加工対象物１６０への望ましくない損傷を生じさせるであろう拡張の閾値量を下回らせることが可能である。

加工対象物１６０が、全体的または部分的に、複合材料から成る場合、先細区間１４２は、孔１５０の長さに沿って、複合基質の領域内において、拡張プロセスの際のウェーブ効果に起因する過度の層間剪断応力を回避するように適合可能である。このように、ウェーブ効果に付随する課題は、緩和または完全に回避可能である。多くの種類の層間剥離が、検出可能であり、またはそうではない場合もあるため、層間剥離は、識別が困難であって、加工対象物１６０の早発破壊につながり得る。拡張可能部材１４０は、従来の部材を伴う加工対象物の視覚的検査において、加工対象物１６０に類似するように見え得る場合でも、従来の部材と比較して、加工対象物１６０の作業寿命を大幅に改善するように据え付け可能である。

複合材料は、補強要素（例えば、繊維、粒子等）、充填剤、結合剤、基質等を含むことが可能であるが、これに限定されない。木材、繊維ガラス、ポリマー、プラスチック、金属、セラミック、ガラス等が結合され、その成分の特性と異なる特性を伴う加工対象物１６０を個々に生成可能である。いくつかの実施形態では、加工対象物１６０は、繊維補強複合材、粒子補強複合材、積層（例えば、薄層の堆積）、またはそれらの組み合わせを備えることが可能である。補強複合材の基質は、金属、ポリマー、セラミック、または他の補強特徴を封入するための他の好適な材料から成ることが可能である。積層は、一方向積層、クロスプライ積層、アングルプライ積層、対称積層等であることが可能である。

複合材は、金属と比較して、比較的に低ひずみ能を有し得る。拡張可能部材１４０の拡張は、開口部１５０を囲む複合材料内に圧縮負荷を生じさせることが可能である。圧縮負荷が高過ぎる場合、繊維補強複合材料内の繊維が座屈し、次第に、材料の特性に影響を及ぼす可能性がある。座屈した繊維は、繊維を囲む基質の微小亀裂を生じさせ得るため、繊維の微小座屈は、複合材料の耐水性を大幅に低減させる場合がある。ポアソン比効果による分裂、基質降伏、繊維分裂、剥離（例えば、繊維剥離、層間剥離等）、および他の破壊モードは、多くの場合、圧縮負荷または高ひずみによって生じる。ひずみは、拡張可能部材１４０を据え付ける際、これらの種類の破壊モードを防止するために、所望のレベル以下に維持可能である。

図１１−１４は、以下にさらに詳述される場合を除き、概して、図１−１０と関連して論じられる実施形態に類似し得る、拡張可能部材の実施形態を描写する。

図１１は、管状主要本体４１０と、主要本体４１０から半径方向外側に延在するフランジ４２０とを含む、拡張可能部材４００を示す。主要本体４１０は、第１の端部４２１と第２の端部４２２との間に延在し、フランジ４２０と反対の先細区間４２４と、部材４００の縦軸４３１に沿って略均一外側寸法（例えば、外周）を有する外側表面４３０とを含む。先細区間４２４は、第１の端部４２１から第２の端部４２２に向かって半径方向外側に拡がる、内側表面４４０（円錐台表面として例証される）を規定する。有利には、据付プロセス前に、外側表面４３０と加工対象物の孔との間に緊密な隙間嵌めを形成可能である。そのような実施形態は、外側表面４３０と加工対象物の孔の内側表面との間の空隙に汚染物質が侵入するのを防止するために、特に好適である。

本明細書に開示されるウェーブ抑制部は、部材の縦方向長の一部に沿って、または部材の縦方向長の実質的に全部に沿って、延在可能である。図１２は、例えば、第１の端部４５４と対向する第２の端部４５６との間に延在する先細区間４５２の形態のウェーブ抑制部を含む、拡張可能部材４５０を示す。第１の端部４５４は、フランジ４６２を含む。例証される先細区間４５２は、第１の端部４５４から第２の端部４５６に向かって外向きに拡がる縦方向に延在する通路４６０を規定する、内側表面４５５を有する。先細区間４５２は、部材４５０の全長に沿って延在するため、材料の進行ウェーブの形成は、半径方向拡張プロセス全体を通して、実質的に防止可能である。

図１３を参照すると、部材４８０は、部材４８０の縦軸４８６から半径方向外側に湾曲する内側表面４８４を有する、先細区間４８２を含む。内側表面４８４の湾曲は、所望のウェーブ補償効果に基づいて、選択可能である。

拡張可能部材は、ワンピースまたはマルチピース構造を有することが可能である。いくつかの実施形態では、拡張可能部材は、複数の別個の構成要素を含むことが可能であって、構成要素のうちの少なくとも１つは、１つ以上の先細区間を有する。図１４は、別の拡張可能部材５１２の主要本体５１６を囲む拡張可能部材５１０を含む、ツーピース部材５００を描写する。フランジ５１８は、部材５１２の先細区間５２０から半径方向外側に延在する。いくつかの実施形態では、両部材５１０、５１２は、加工対象物の拡張および／または部材５００の拡張を調節するために、少なくとも１つの先細区間を含むことが可能である。

図１５および１６は、例証される一実施形態による、それぞれ、据付前および据付後の状態にある、拡張可能部材６００を例証する。部材６００は、据付前の状態では、部材６００の管状体６１０の伸長を最小限にし、制限し、または実質的に排除するように適合される、先細区間６０４を有することが可能である。図１５の先細区間６０４は、ウェーブ効果を少なくとも減少させ、加工対象物６３０に対するフランジ６２０の望ましくない移動を防止し、それによって、フランジのカップ状化の発生を低減または排除可能である。いくつかの実施形態では、フランジ６２０の面６４０は、据付プロセスの前、間、および／または後、加工対象物６３０の表面６２２に物理的に接触可能である。図１６は、加工対象物６３０の表面６２２に物理的に接触する面６４０と、略均一内径６４２を有する部材６００を示す。また、図１−１４と関連して論じられる先細区間は、望ましくない部材伸長を防止可能である。

フランジ６２０が、表面６２２から離間する場合、種々の種類の据付後プロセスが行なわれ、表面６２２にフランジ６２０を当接可能である。また、上述のように、図１５の先細区間６０４は、そうでなければ、加工対象物６３０および／または部材６００の出口側６４３近傍に発達し得る、任意の応力集中を制御可能である。

また、本明細書に開示される技術および方法を使用して、拡張可能部材を恒久的に据え付けることなく、孔を拡張可能である。拡張プロセス後、拡張された部材は、加工対象物から除去可能である。便宜な除去を可能にするために、部材は、分割された管状体を有することが可能である。例えば、図３−５の拡張可能部材１４０は、拡張プロセス後、収縮可能な１つ以上の細隙を伴う、分割された外筒であることが可能である。したがって、拡張可能部材１４０は、高強度材料（例えば、高強度アルミニウム）、あるいは亀裂または疲労の課題にさらされ得る他の材料を含む、幅広い材料内の孔上で冷間拡張を行なうために、特に好適であり得る。したがって、多くの場合、冷間拡張に付随するウェーブ効果は、減少または制限される一方、孔の長さの実質的に全部または大部分にわたって、所望の量の拡張を提供可能である。

本明細書に記述されるあらゆる特許および刊行物は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。本明細書に記載される場合を除き、本明細書に記載される実施形態、特徴、システム、デバイス、材料、方法、および技術は、いくつかの実施形態では、米国特許第３，５６６，６６２号、第３，８９２，１２１号、第４，１８７，７０８号、第４，４２３，６１９号、第４，４２５，７８０号、第４，４７１，６４３号、第４，５２４，６００号、第４，５５７，０３３号、第４，８０９，４２０号、第４，８８５，８２９号、第４，９３４，１７０号、第５，０８３，３６３号、第５，０９６，３４９号、第５，４０５，２２８号、第５，２４５，７４３号、第５，１０３，５４８号、第５，１２７，２５４号、第５，３０５，６２７号、第５，３４１，５５９号、第５，３８０，１３６号、第５，４３３，１００号、および米国特許出願第０９／６０３，８５７号、第１０／７２６，８０９号、第１０／６１９，２２６号、第１０／６３３，２９４号、ならびに仮特許出願第６１／０３４，８４３号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に記載の実施形態、特徴、システム、デバイス、材料、方法、および技術のうちの任意の１つ以上に類似し得る。加えて、本明細書に記載される実施形態、特徴、システム、デバイス、材料、方法、および技術は、ある実施形態では、組み込まれる米国特許および特許出願に開示される実施形態、特徴、システム、デバイス、材料、方法、および技術のうちの任意の１つ以上に適用され、またはそれらと併用され得る。

本明細書に開示される物品は、任意の好適な手段を通して形成され得る。例えば、物品は、射出成形、機械加工、および本明細書に開示される他の方法を通して形成可能である。上述の種々の方法および技術は、本発明を実行するためのいくつかの方法を提供する。当然ながら、必ずしも、記載される全目的または利点が、本明細書に記載される任意の特定の実施形態に従って達成され得ない場合もあることを理解されたい。

さらに、当業者は、本明細書に開示される異なる実施形態からの種々の特徴の互換性を認識するであろう。同様に、上述の種々の特徴およびステップだけではなく、各そのような特徴またはステップの他の周知の同等物が、当業者によって混合または適合され、本明細書に記載される原理に従って、方法を実行可能である。加えて、本明細書に記載および例証される方法は、記載される作用の正確な順序に制限されず、また、必ずしも、記載される全作用の実践に限定されない。他の事象または作用の順序、あるいは全事象未満、もしくは事象の同時発生が、開示される実施形態を実践する際に利用され得る。

本発明は、ある実施形態および実施例に照らして開示されたが、本発明は、具体的に開示される実施形態を超えて、他の代替実施形態および／または使用ならびに明白な修正およびそれらの同等物へと拡大することは、当業者によって理解されるであろう。故に、添付の請求項による場合を除き、本発明が制限されるものとして意図されない。

Claims (19)

1. 拡張可能部材であって、
   該拡張可能部材は、拡張マンドレルが該拡張可能部材の縦方向通路を通って移動する場合に加工対象物の開口部を拡張し、
   該部材は、
   第１の端部と、該第１の端部と反対の第２の端部と、該第１の端部と該第２の端部との間に延在し該縦方向通路を規定する側壁とを有する部材本体
   を備え、
   該側壁は、該第１の端部と該第２の端部との間の厚い区間と、該厚い区間から該第２の端部へと延在する厚みを減少する縦方向先細区間とを含み、
   該側壁の該縦方向先細区間における該縦方向通路の直径は、該側壁の該厚い区間から延在する方向において該部材本体の縦軸に沿って線形的に増加し、
   該先細区間は、該部材本体の縦軸と平行である縦方向長を有し、該縦方向長は、該第１の端部と該先細区間との間の該部材本体の部分の壁厚よりも大きく、
   該先細区間は、該部材を該開口部内に据え付けるために該拡張マンドレルが該縦方向通路を通って移動する場合に、概して、該部材本体の該縦軸に沿い該部材本体の該第１の端部から該第２の端部に向かって移動する該部材本体の変位した材料を収容するように定寸され、
   該先細区間は、該変位した材料を収容しつつ該加工対象物を半径方向に拡張するように適合されている、
   拡張可能部材。
2. 前記先細区間は、前記拡張マンドレルの先細区間が、該先細区間の長さに沿って移動し、該先細区間を拡張するにつれて、前記加工対象物内に圧縮応力を誘発するように構成されている、請求項１に記載の拡張可能部材。
3. 前記部材本体は、該部材本体が前記加工対象物内へと半径方向に拡張される場合に、前記開口部を規定する該加工対象物の材料全体を通して均一な応力を生成するように構成され、該拡張可能部材は、該開口部の中に据え付けられる、請求項１に記載の拡張可能部材。
4. 前記先細区間は、前記部材本体の第２の端部に半径方向に隣接する前記加工対象物の部分における前記変位した材料によって生じる応力集中を排除するように、前記部材本体の縦軸に沿い前記第２の端部に向かって十分に先細である、請求項１に記載の拡張可能部材。
5. 据付前の状態では、前記厚い区間は、前記先細区間の第２の平均壁厚よりも大きな第１の平均壁厚を有し、据え付けられた状態では、該厚い区間は、該先細区間の第２の平均据付壁厚と等しい第１の平均据付壁厚を有する、請求項１に記載の拡張可能部材。
6. 前記部材本体の前記第１の端部および前記第２の端部のうちの一方から半径方向外側に延在するフランジをさらに備えている、請求項１に記載の拡張可能部材。
7. 部材据付であって、
   該部材据付は、
   第１の開口部と、第２の開口部と、該第１の開口部と該第２の開口部との間に延在する孔とを含む加工対象物と、
   該加工対象物の該孔内の部材と
   を備え、
   該部材は、第１の端部と、第２の端部と、該第１の端部と該第２の端部との間に延在し縦方向通路を規定する部材本体とを有し、
   該部材本体は、拡張マンドレルによって半径方向に拡張されたウェーブ抑制部を含み、該ウェーブ抑制部が該拡張マンドレルによって半径方向に拡張されたことにより、該ウェーブ抑制部が該拡張マンドレルの拡張部分の前方の材料のウェーブにおける一定量の材料を少なくとも減少させた後に、該部材を該加工対象物に固定し、その結果、該第１の開口部を囲む該加工対象物の第１の部分における第１の応力状態が、該第２の開口部を囲む該加工対象物の第２の部分における第２の応力状態と略等しくなり、
   該材料のウェーブは、該部材の縦方向に変位した材料を含み、
   拡張前の状態では、該部材の側壁は、該第１の端部と該第２の端部との間に厚い区間を含み、該ウェーブ抑制部は、該厚い区間から該第２の端部へと延在する厚みを減少する縦方向先細区間であり、該側壁の該縦方向先細区間における該縦方向通路の直径は、該側壁の該厚い区間から延在する方向において該部材本体の縦軸に沿って線形的に増加し、
   該ウェーブ抑制部は、該部材本体の先細区間であり、該先細区間は、該部材の縦軸と平行である縦方向長を有し、該縦方向長は、該第１の端部と該先細区間との間の該部材本体の部分の壁厚よりも大きい、
   据付。
8. 据付前の状態では、前記ウェーブ抑制部が前記第２の端部に向かって先細になっていることにより、該ウェーブ抑制部が前記拡張マンドレルによって完全に拡張される前に、前記ウェーブにおける材料が該ウェーブ抑制部に沿って分散される、請求項７に記載の据付。
9. 前記部材本体は、前記第１の端部と前記第２の端部との間に均一断面積を有し、拡張前の状態では、前記ウェーブ抑制部は、該部材本体の前記第２の端部に向かって減少する断面積を有する、請求項７に記載の据付。
10. 据付工具に連結可能なマンドレルと、
    第１の端部と、該第１の端部と反対の第２の端部と、該第１の端部と該第２の端部との間に延在し該マンドレルを受容するようにサイズ調整された縦方向通路を規定する管状主要本体とを含む拡張可能部材と
    を備えるシステムであって、
    該主要本体は、側壁を含み、該側壁は、該第１の端部と該第２の端部との間の厚い区間と、該厚い区間から該第２の端部へと延在する厚みを減少する縦方向先細区間とを含み、
    該側壁の該縦方向先細区間における該縦方向通路の直径は、該側壁の該厚い区間から延在する方向において該部材本体の縦軸に沿って線形的に増加し、
    該先細区間は、該部材本体の縦軸と平行である縦方向長を有し、該縦方向長は、該第１の端部と該先細区間との間の該部材本体の部分の壁厚よりも大きく、
    該先細区間は、該マンドレルの拡張区間が該先細区間を完全に拡張する前の該マンドレルの拡張区間の該通路に沿う移動によって押動される該部材の該縦軸に沿う該主要本体の変位した材料を収容するように定寸され、それによって、該変位した材料と該先細区間とがともに拡張される、
    システム。
11. 前記拡張可能部材の通路に沿って、前記マンドレルを移動させるように適合されている据付工具をさらに備えている、請求項１０に記載のシステム。
12. 加工対象物内に部材を据え付ける方法であって、
    該方法は、
    加工対象物の開口部内に部材を位置付けることであって、該部材は、第１の端部と、第２の端部と、該第１の端部と該第２の端部との間に延在する管状体とを有し、主要本体は、側壁を含み、該側壁は、該第１の端部と該第２の端部との間の厚い区間と、該厚い区間から該第２の端部へと延在する厚みを減少する縦方向先細区間とを含み、該側壁の該縦方向先細区間における該縦方向通路の直径は、該側壁の該厚い区間から延在する方向において部材本体の縦軸に沿って線形的に増加し、該先細区間は、該部材本体の縦軸と平行である縦方向長を有し、該縦方向長は、該第１の端部と該先細区間との間の該部材本体の部分の壁厚よりも大きい、ことと、
    該管状体の通路を通して、拡張マンドレルを位置付けることと、
    該部材を半径方向に拡張することと
    を含み、
    該部材を半径方向に拡張することは、該部材の圧縮から生じる縦方向に変位した材料を生じさせ、その結果、該変位した材料が、該変位した材料を収容する該部材の該先細区間に向かい該部材の縦軸に沿って移動することにより、該部材の該第２の端部を囲む該加工対象物の領域における該変位した材料に起因する応力集中を防止し、かつ、該先細区間と該変位した材料との両方が該加工対象物の領域内へと拡張し、締り嵌めを形成するかまたは該開口部を冷間拡張する、
    方法。
13. 前記部材を半径方向に拡張することは、前記管状体の通路に沿って前記拡張マンドレルを移動させることを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記部材を半径方向に拡張することは、前記管状体の通路に沿って前記拡張マンドレルを移動させることにより、前記開口部を規定する前記加工対象物の連続表面において均一な応力状態を生成することを含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記通路に沿って前記拡張マンドレルを移動させることは、前記先細区間および前記変位した材料の両方が前記加工対象物の領域へと拡張して該先細区間の長さに沿って締り嵌めを形成する前に、該先細区間を半径方向に拡張し、該先細区間と該加工対象物との間の空隙を閉鎖することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記部材のより厚い壁区間を拡張し、該より厚い壁区間に隣接する前記加工対象物の第１の区間において圧縮応力を誘発することと、
    該より厚い壁区間を拡張した後に、該部材の前記先細区間を拡張し、該加工対象物の第２の区間において圧縮応力を誘発することと
    をさらに含み、
    該加工対象物の該第２の区間は、該先細区間を拡張する前後において、少なくとも該先細区間の部分を囲む、
    請求項１２に記載の方法。
17. 前記加工対象物は、複合材料を備え、前記第１の区間における圧縮応力は前記第２の区間内における圧縮応力に十分に近く、該加工対象物の層間剥離を防止する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記半径方向に拡張された部材を前記開口部から除去することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
19. 前記半径方向に拡張された部材を前記開口部から除去することは、該部材と該開口部との間に隙間嵌めを提供するために、該半径方向に拡張された部材を内向きに収縮させることを含む、請求項１８に記載の方法。

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