The method of the metal fitting and installation of the expandable tubular in the wall opening

（発明の分野）
本発明は、壁中の開口に適合し、そして拡張されてそれをこの開口部を取り囲む壁材料に固定する継手、このような継手を含む装置、およびこの継手を設置する方法、ならびにこれら装置を作製する方法に関する。

（関連技術の説明）
例えば、時には、航空機中の圧力隔壁のような壁を通じて導管（例えば、流体導管、電気的導管）を伸ばすことが必要である。 この導管は、上記壁に強固に連結されること、そして時には、それとこの壁との間に漏れに対してシールされることが必要である。 本発明の目的は、壁中の単一の開口部に取り付けられる継手、およびこの継手に連結される壁の一側面または両方の側面上の導管セクションから構成される単純でなお効率的な導管装置を、この導管から、またはこれと壁との間の任意の漏れなく提供することである。

壁または圧力隔壁を通って伸び、そしてこの壁に連結される継手に連結される導管が延びる装置は、Ｍｉｃｈａｅｌ Ａ． Ｌａｎｄｒｙ、Ｒｏｇｅｒ Ｔ． Ｂｏｌｓｔａｄ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｍ． Ｃｏｐｐｌｅ、Ｄａｒｒｙｌｅ Ｑｕｉｎｃｅｙ、Ｅｒｉｃ Ｔ． Ｅａｓｔｅｒｂｒｏｏｋ、Ｌｅｏｎａｒｄ Ｆ． ＲｅｉｄおよびＬｏｕｉｓ Ａ． Ｃｈａｍｐｏｕｘらに１９９２年３月１７日に許可された米国特許第５，０９６，３４９号に開示されている。 この特許により開示されるシステムは、壁にある開口部に適合する管状シャンクおよび壁と接触するシャンクの１つの端部にあるヘッドを有する継手を含む。 この管状のシャンクは、開口部中に伸びている。 導管は、この継手中の中央開口部を通じて伸び、そしてこの継手のヘッドに連結される。 この装置の利点は、壁中に１つの開口部が必要とされるに過ぎないことである。 本発明の目的は、この利点を用いることであり、そしてそれを、改良された装置を生じるその他の特徴と組み合わせることである。

（発明の簡単な説明）
本発明は、壁開口部中に挿入可能であり、そしてこの開口部中に拡張可能であり、それを壁に連結する管状の金属継手を提供することを含む。 この継手は、壁厚みに実質的に等しくあり得る幅、この壁開口部内にぴったり適合可能な外径、およびこの外径から所定の半径寸法だけ分離されている内径を有するリング部分を含む。 この継手は、この壁およびリング部分から軸方向の外側方向に突き出る少なくとも１つの細長い端部部分を含む。 この端部部分は、上記リング部分の内径より大きい内側直径を有する。 この端部部分は、上記リング部分から軸方向の外側方向に間隔を置かれる外側端部を有する。 上記リング部分は、上記リング部分が壁中の開口部にある間、半径方向に拡張可能である金属から構築されている。 このリング部分は、このリング部分の外径と壁中の開口部との間で密接な締まりばめを生成するに十分な量拡張される。 拡張の量は、上記管状継手を上記壁に連結するに十分である。

好ましい形態では、上記継手は、上記壁の１つの側面から軸方向の外側方向に伸びる第１の端部部分、および上記壁の対向する側面または第２の側面から軸方向の外側方向に伸びる第２の端部部分を有する。 この継手のこれら端部部分は、導管セクションの端部部分に連結されるよう適合されている。 第１の導管セクションは、上記壁の第１の側面上にあり、そして上記継手の第１の端部部分に連結されている。 第２の導管セクションは、上記壁の第２の側面または対向する側面上にあり、そして上記継手の第２の端部部分に連結されている。

好ましい実施形態では、上記継手の端部部分は、上記壁および上記継手のリング部分から軸方向の外側方向に間隔を置かれた半径方向の外側方向で開口する周囲溝を含む。 リングシール（例えば、Ｏリング）が、各周囲溝中に位置決めされる。 上記導管セクションは、上記継手の端部部分上に滑り、そして上記リングは、この導管セクションの内面と接触する。 上記継手は、電気的導管を受容するよう適合され得る。

本発明の方法の局面によれば、拡張ツールが上記継手の内側を通って軸方向に移動する。 この拡張ツールは、上記継手のリング部分に対し半径方向の外側方向に向かう力を奏し、それを拡張させ、かつそれと上記壁中の開口部中の側壁との間の緊密な締まりばめが存在するように拡張したままである。 この適合は、上記継手を壁に固定するよう機能し、そしてまたこの継手と上記開口部の側壁との間の流体密なシールを提供する。 上記継手のリング部分の内径は、上記継手の管状の端部部分よりも認知可能な量小さい。 上記拡張ツールの上記継手のリング部分を通る移動は、上記継手のリング部分の内径を増加するが、この道具が上記継手の端部部分の内径を拡張するような程度では決してない。 従って、上記継手の端部部分は、それらへの上記導管セクションの適正な連結のためのサイズであり、そしてこの継手のこれら端部部分のサイジングは、上記継手を上記壁に連結するために用いられる拡張によって妨害されない。

本発明のその他の目的、利点および特徴は、以下に提示されるベストモードの説明から、図面から、請求項から、および例示され、そして説明される詳細な構造中に具現化されている原理から明らかになる。

図面において、同様の参照番号は、いくつかの図を通じて同様のパーツに言及している。

（先行技術の装置）
図面の図１および２は、前述の米国特許第５，０９６，３４９号の図３０および３１と実質的に同一である。 図１は、壁１４中の開口部１２内のグロメット１０を示す。 グロメット１０は、米国特許第５，０９６，３４９号に詳細に記載されているように、半径方向拡張によって設置される。 グロメット１０は、それが上記開口部１２を丁度取り囲む壁面２０に対してショルダー１８を提示する拡大ヘッド１６を含む。 ヘッド１６は、その外側周縁２２にねじ山がある。 これらのねじ山は、保持ナット２４の内部ねじを受容し得る。 図１では、保持ナットが、所定長さの管材２６とともに用いられて示されており、この管材２６は、上記グロメットの中心開口部２８中に適合する。 ナット２４上の半径方向壁部分３０は、上記管材２６上に形成されている半径方向フランジ３２に対してのる。

図２は同様の装置を示す。 しかし、この装置では、ヘッド３４は、複数の内部にねじ山のある軸方向の開口部３６を含む。 クランプワッシャー３８は、チューブ２６上の半径方向フランジ３２に対して位置決めされて示されている。 開口部４０は、このワッシャー３８中に提供される。 これらの開口部４０は、ねじ山のある開口部３６と数および間隔が等しい。 ねじファスナー４２は、この開口部４０を通って挿入され、そして上記開口部３６中にねじ込まれ、クランプワッシャー３８を上記ヘッド３４に固定する。

別の先行技術の実施形態は、ヘッド１６を通じて半径方向に伸びるように配向されるねじ山のある開口部を含む。 これらの開口部は、キャップ２４の側壁から半径方向の内側に伸びるセットねじを受容する。 これらのセットねじおよび開口部は、図１に示されるねじ２２の代わりに用いられる。

（詳細な実施形態の説明）
図３〜５は、第１の側面５２、第２の側面５４、およびこれら２つの側面５２、５４間を上記壁５０を通って伸びる軸方向の開口部５６を含む壁または圧力隔壁５０を示す。 図３では、５８で指定される本発明の第１の継手の実施形態は、開口部５６から軸方向に間隔を置いて示される。 図６は、開口部５６の内側に位置決めされ、そして壁５０に固定される継手５８を示す。 図７は、図６と同様の図であるが、第１の導管６０および第２の導管６２の端部部分をさらに含む。 第１の導管６０は、上記壁５０の第１の側面上にある。 第２の導管６２は、上記壁５０の対向する側面または第２の側面上にある。

好ましい形態では、継手５８は、上記第１の端部部分６６と第２の端部部分６８との間で軸方向に位置決めされているリング部分６４を備える。 リング部分６４は、第１の端部７０および第２の端部７２を含む。 半径方向フランジ７５は、上記リング部分６４の第２の端部７２に隣接する継手５８から半径方向の外側方向に伸びる。 リング部分６４は、外径７４および内径７６を含む。 端部部分６６、６８は、互いに実質的に等しくあり得るが、直径が上記リング部分６４の内径７６より大きい内径７８、８０を含む。

図４および５に示されるように、上記継手５８は、開口部５８、第１の端部部分６６中に最初挿入される。 この第１の端部部分６６は上記開口部５６と整列され、そして次に、端部部分６６は、上記開口部５６に向かって、かつそれを通って移動される。 最終的に、リング部分６４の第１の端部７０は、開口部５６中にかつそれを通って移動される。

リング部分６４の外径７４は、それが、開口部５６内にぴったりと適合可能であるようなサイズである。 継手５８は、フランジ７５が壁表面５４に接触するまで、軸方向に移動される。 壁表面５４に対するフランジ７５のこの位置は、図５および６に示されている。 フランジ７５が表面５４に対している場合、リング部分６４は、開口部５６内にある。 端部部分６６は、表面５２を含む側壁５０上でリング部分６４から軸方向の外側に突き出る。 端部部分６８は、表面５４を含む壁５０の側面上でリング部分６４から軸方向の外側に突き出る。 本明細書中以下に記載される様式で、スプリットスリーブおよびマンドレルまたはマンドレルのみが、開口部５６内でリング部分６４を拡張させるために継手５８を通って軸方向に移動される。 マンドレルのみが使用される場合、このマンドレルは、中実のマンドレルであってもよく、スプリットマンドレルであってもよい。 スプリットスリーブが使用される場合、このスプリットスリーブは、リング部分の内側表面７６に接触する。 マンドレルのみが使用される場合（中実またはスプリット）、そのマンドレルの外側表面は、内側表面７６に接触する。 上記スプリットスリーブを通るマンドレルの軸方向の移動、またはマンドレル単独の軸方向の移動は、リング部分６４の半径方向の拡張を引き起こし、その内径および外径を増加させて開口部５６の壁と密接な締まりばめを形成する。 この拡張は、開口部５６内の壁にリング部分６４を固定し、そして継手５８を壁５０に固定するに十分である。 好ましくは、付与される拡張量は、上記材料の疲労増強のために、開口部５６を取り囲む壁５０中でその材料を冷間加工するに十分である。 リング部分６４の拡張は、その内径および外径の両方を増加させる。 しかし、その内径は、拡張ツール（道具）が継手５８の端部部分６６、６８の内側表面７８，８０を拡張させるような程度までは決して拡張されない。 つまり、継手５８のリング部分６４およびそれが端部部分に取り付けられている場所だけが半径方向に拡張される。 端部部分６６、６８は、コネクタ構成要素としてのそれらの機能を実行するようなサイズであり、そしてもとのサイズは、その機能に有害な量だけ、継手５８を通る拡張ツールの移動によって変化されない。

１９９３年９月２１日にＭｉｃｈｅａｌ Ａ． Ｌａｎｄｙ、Ｒｏｇｅｒ Ｔ． Ｂｏｌｓｔａｄ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ａ． Ｃｏｐｐｌｅ、Ｄａｒｒｙｌ Ｅ． Ｑｕｉｎｃｅｙ、Ｅｒｉｃ Ｔ． Ｅａｓｔｅｒｂｒｏｏｋ、Ｌｅｏｎａｒｄ Ｆ． ＲｅｉｄおよびＬｏｕｉｓ Ａ． Ｃｈａｍｐｏｕｘに許可された米国特許第５，２４５，７４３号は、壁の開口部中に継手を取り付けるためのスプリットスリーブおよびマンドレルの使用を開示する。 それは、中実のマンドレル（図２２および２３）およびスプリットマンドレル（第８欄、５１〜５５行）の両方の使用を開示する。 スプリットマンドレルだけを使用するマンドレルだけのプロセスは、１９８７年５月１９日にＦｒａｎｃｉｓｃｕｓ Ｈｏｇｅｎｈｏｕｔに許可され、そしてＷｅｓｔ Ｃｏａｓｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ． に譲渡された米国特許第４，６６５，７３２号により開示されている。 これらの特許の開示は、それらが開示するすべてについて、本明細書中に参考として援用される。

図４および５は、上記継手の内部のマンドレルＭを示す。 マンドレルＭは、ベース端部８２、テーパー状の先端片８４、最大半径領域８６、減少半径セクション８８および遷移セクション９０を含む。 遷移セクション９０では、その直径はセクション８８における直径から最大直径領域８６まで増加する。 図４および５に示されるように、上記マンドレルのより小さい直径部分８８は、継手５８の中央開口部に適合し、かつそれを通るようなサイズである。 セクション８８では、リング部分６４の内径７６は、上記マンドレルの直径よりもわずかに大きい。

マンドレルＭは、図４および５に示される様式で、継手５８の中へ移動される。 次いで、マンドレルＭのベース端部８２は、引き抜き具ユニット内の可動部材に固定される。 この引き抜き具ユニットは、工作物５０と接触するように適合されている端部９４を有する先端片９２（図５）を含む。 この引き抜き具は示されていないが、１９９３年６月１５日にＲｉｃｈａｒｄ Ｚ． Ｊａｒｚｅｂｏｗｉｃｚ、Ｊｏｙ Ｓ． Ｒａｎｓｏｍ、Ｅｒｉｃ Ｔ． Ｅａｓｔｅｒｂｒｏｏｋ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｍ． ＣｏｐｐｌｅおよびＬｅｏｎａｒｄ Ｆ． Ｒｅｉｄに許可された米国特許第５，２１８，８５４号に開示されている引き抜き具と類似であり得る。 この特許に開示されるように、マンドレルＭのベース端部８２は、油圧式で前後方向に移動される軸方向に可動式のプッシュ−プル部材の外側端部部分と係合されるように適合されている。

図５を参照して、先端片９２は、中央開口部９８を有する背面端部９６を含む。 中央開口部９８は、マンドレルＭの最大直径セクション８６を受容するようなサイズである。 継手５８を通してマンドレルＭを引張るために、引き抜き具（示さず）は、マンドレルＭのベース８２上で引張るように作動される。 最初は、マンドレルセクション８８は、自由に継手５８の内部を通過する。 このことは、遷移セクション９０がリング部分６４の内径７６に近づくまで起こる。 セクション９０がリング部分６４を通るとき、それは、次第にリング部分６４上で、半径方向の外側に向けられた力を付与する。 この半径方向の力は、リング部分６４の直径を増加させ、そしてその外側表面７４を開口部５６の内部表面に対して移動させる。 リング部分６４は、半径方向の外側に向かう力を、開口部５６を丁度取り囲む壁５０の材料に負荷する。 リング部分６４は、マンドレルＭによって、表面７４と開口部５６の壁との間の密接した締りばめが存在するように、リング部分６４を可塑的に拡張させるに十分な量、拡張させられる。 拡張の程度は、好ましくは、開口部５６を丁度取り囲む壁材料５０を可塑的に拡張させるに十分大きい。 第一の拡張は、締まりばめをもたらし、継手５８を開口部５６中に固定する。 開口部５６を取り囲む壁材料のさらなる拡張は、壁材料の疲労増強を提供する。 マンドレルＭが継手５８を通して引かれているとき、遷移セクション９０とリング部分６４の内部表面７６との接触により引き起こされる摩擦は、フランジ７５を壁５４に対して密接に引張るよう作用をする。 移動しているマンドレルはまた、先端片９２に作用力（ｒｅａｃｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）をもたらし、フランジ７５に対向する側面５２上で、壁５０に対して端部表面９４を移動させる。

半径方向フランジ７５は、必須の要素ではない。 先端片９６は、半径方向表面９７を含む。 もしフランジ７５が省略されれば、この表面９７は、それが継手５８の端部表面９９に接触する場所まで拡張され得る。 この接触は、継手５８が、継手５８を通して引張られるマンドレルＭに応答して、軸方向に移動することを防ぐ。

セクション９０および８６がリング部分６４の内径７６を通って移動されているときは、マンドレルセクション８８は、開口部９８を通って移動している。 最大直径部分８６が開口部７６を通ってしまうまで、マンドレルＭは、引張られる。 これが起こる場合、引き抜き具／マンドレルアセンブリは、壁５０から離れて引っぱられ得、図６により示されるように、継手５８を壁に取付けたまま残す。 継手５８を通るマンドレルＭの移動の間のどの時点でも、マンドレルＭの遷移直径セクション９０および最大直径セクション８６は、継手５８の端部部分６６、６８の内部表面７８、８０を実質的な量だけ拡張させない。 マンドレルセクション９０、８６により実質的な量だけ接触されかつ拡張されるのはリング部分６４だけである。 端部部分６６、６８の内径および外径は、それらがリング部分６４に結合する場所を除いて、サイズおよび形状において変化しない。 従って、それらは、壁５０の対向する側面で導管セクション６０、６２へ継手５８を連結するというそれらの機能のために設計され得る。

図３〜８に示されるように、端部部分６６、６８は、リング部分６４から軸方向の外側に間隔を置かれる半径方向の外側に開口する周囲溝またはチャネル９１、９３を含む。 導管セクション６０、６２はまた、半径方向の外側に開口する周囲溝またはチャネル１００、１０２を含む。 チャネル９１、９３、１００、１０２は、すべて図８に示されるように、Ｏリングシール１０４を受容するように構成されている。 適切なクランプ構造１０６、１０８は、導管セクションの端部部分に継手の端部部分を連結するために提供される。 代表的であるがしかし非限定的な例として、この連結部は、１９８１年２月１０日にＧｅｏｒｇｅ Ａ． Ｍａｈｏｆｆに許可され、そしてＨｙｄｒｏ−Ｆｌｏｗ Ｓｕｐｐｌｙ，Ｉｎｃ． に譲渡された米国特許第４，２４９，７８６号に開示される連結部と同様であり得る。 特に、この特許の図４を参照のこと。 この連結部およびそのパーツは、同様に米国特許第４、２４９，７８６号に開示されているので、この開示は、本明細書中で詳細には繰り返さない。 むしろ、米国特許第４、２４９，７８６号の内容は、本明細書中にこの特定の参照によって援用される。

図９〜１２は、壁継手の改変された構成を示す。 継手１１０（図９）は、図３〜８により示される構成と非常に類似の構成を示す。 しかし、半径方向の外側に向かう周囲溝は、導管セクションの端部で異なるタイプの構成要素（示さず）を受容して連結するように適合されている半径方向の内側に向けられた周囲溝１１２、１１４に置き換えられる。

図１０は、壁開口部５６にあるリング部分１１８、および単独の端部部分１２０を含む継手１１６を示す。 端部部分１２０は、半径方向フランジ１２２およびねじ山がある端部部分１２４を含む。 このねじ山は、図１に示される端部部分１６上のねじ山と同様であり得る。 この実施形態では、他の実施形態におけるのと同様に、他の実施形態に関連して上に記載されたのと同じ理由で、リング部分１１８の内径は、このリング部分の外径よりも小さい。

図１１に示される継手１２６は、リング部分６４から軸方向の外側に伸びる２つの端部部分１２８、１３０を有する。 これらの端部部分１２８、１３０は、半径方向の外側に開口する周囲リング１３２、１３４の改変された構成を示す。

図１２は、リング部分６４および２つの端部部分１３６、１３８を示す。 この実施形態では、リング部分６４は、以前に述べられた理由で、端部部分１３６、１３８よりも小さい内径を有する。 この実施形態では、端部部分１３６、１３８は、それらを導管セクションに連結する際に使用するための外側のねじ山１４０、１４２を有する。 フランジ７５は、六角形の外側形状、すなわち、六角ナットのような形状を有し得る。 このことにより、継手が端部のネジ山１４０、１４２にねじ込まれている場合に、それがレンチにより握られ得ることを可能にする。

例示された実施形態は、本発明の例に過ぎず、それ故に、非限定的である。 本発明の特定の構造、材料、および特徴において多くの変更が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解されるべきである。 それ故に、本特許の権利が、本明細書中に例示され記載された特定の実施形態によって限定されず、むしろ、以下の特許請求の範囲によって限定され、均等論の使用およびパーツの転換を含む、受け入れられた特許請求項の解釈の原理に従って解釈されることが出願人の意図である。

図１は、壁にある開口部中の先行技術の継手の軸方向断面図であり、この継手および導管をこの継手に連結するコネクターを通って伸びる導管を示す。

図２は、第２の先行技術の継手の図１と同様の図であり、導管を継手に連結するコネクターの別の形態を示す。

図３は、工作物の一部分を通り、そしてこの工作物中の開口部に固定可能である本発明の実施形態の長軸方向断面図であり、このような図は、この工作物中の開口部から軸方向に間隔を置かれた継手を示す。

図４は、図３と同様の図であるが、上記継手の内側のマンドレル、および工作物の開口部を通って伸びるマンドレルのベース端部を示す。

図５は、図４と同様の図であるが、工作物中の開口部内に位置決めされた継手をさらに示し、そしてこの継手とマンドレルを取り囲む引抜き具ユニットの先端片を、上記工作物に対して位置決めされたその外側端部とともに示す。

図６は、図３と同様の図であるが、工作物中の開口部内に位置決めされた継手を示す。

図７は、図６と同様の図であるが、継手の対向する端部部分から軸方向の外側方向に位置決めされた２つの導管の端部部分を示す。

図８は、図７と同様の図であるが、周囲溝中のＯリング、および導管セクションの隣接端部部分に上記継手の端部部分をクランプするクランプ構造を示す。

図９は、図６と同様の図であるが、継手の端部部分の改変された構造を示す。

図１０は、図９に類似の図であるが、上記継手の改変された構造を示す。

図１１は、図６、９および１０と同様の図であるが、上記継手のさらなる改変された構造を示す。

図１２は、図６および９〜１１と同様の図であるが、上記継手のなお別の構造を示す。