JP2000266021A - 一次および二次ネジ山を有する留め具 - Google Patents

一次および二次ネジ山を有する留め具

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John J Hsing
ジェイ．ヒシング ジョン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一次および二次ネジ山を有する留め具を提供
する。 【解決手段】 頭部とシャンクを有する留め具におい
て、シャンクは一次ネジ山構造と二次ネジ山構造を有す
る。一次ネジ山構造は一定の半径方向寸法を有する。一
つの実施形態において、二次ネジ山構造は末端部から基
端部に向けて一次ネジ山構造に等しくなる半径方向寸法
まで外広がりに変化してゆく半径方向寸法を有する。も
し二次ネジ山構造が途切れるなら、連続している場合に
比較してタッピングトルクはより小さくなる。もう一方
の実施形態において、二次ネジ山構造は末端部から基端
部に向けて一次ネジ山構造より小さな半径方向寸法まで
外広がりに変化してゆく半径方向寸法を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシートメタルプレー
トが比較的薄く基板は比較的厚い場合におけるシートメ
タルプレートを基板へ締結するために使用される型式の
留め具に関する。頭部と一次のネジ山構造と二次のネジ
山構造を持つシャンクを有する留め具に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第５，７７９，４１７号に例示
されているように上述された型式の留め具は、都合の良
いことに接合板（フェイングプレート）と呼ばれている
シートメタルプレートを通常金属製基板であるところの
基板に締結するために使用される。もし基板が他のシー
トメタルプレートならば、基板プレートは都合良くタッ
ピングプレートと呼ばれるかも知れない。一般に、接合
板は打抜きプレス加工により都合良くクリアランスホー
ルと呼ばれる穴が用意されかつ基板には打抜きプレス加
工またはドリル加工によるクリアランスホールより小さ
な断面であるところの都合良くタッピングホールと呼ば
れる穴が用意される。一般に、留め具を打込む時、シャ
ンクはクリアランスホールを自由に通過し、テーパー状
のチップでタッピングホールにそう入し、シャンク上の
ネジ切り用ネジそのものによってタッピングホールのま
わりに相補的なネジ山を切るのに適用される。
【０００３】上述された型式の留め具を特徴づける他の
データの中で留め具が回転により打込まれる時ネジ切り
用ネジによって相補的にネジ山を切るのに必要とされる
トルクであるところのタッピングトルクに注目すること
は都合の良いことである。さらに、シャンクがタッピン
グホール内で自由に回転出来るようネジ切り用ネジによ
って相補的にネジ山をすり減らすのに必要とされるトル
クであるところのストリッピングトルクに注目すること
は都合の良いことである。
【０００４】一般に、上述された型式の留め具は多くの
量が生産され、そこから統計的に意味のあるサンプルが
試験用に抜き取られる。与えられたサンプルの試験から
採取可能な他のデータの中で、サンプルの試験された留
め具のいずれかのネジ切り用ネジによって相補的にネジ
山を切るのに必要とされる最大トルクであるところの統
計上の最大タッピングトルクに注目することは都合良い
ことである。さらに、シャンクがタッピングホール内で
自由に回転出来るようにサンプルの試験された留め具の
いずれかのネジ切り用ネジによって相補的にネジ山をす
り減らすのに必要とされるトルクであるところの統計上
の最小ストリッピングトルクに注目することは都合の良
いことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】多くの用途において、
このような留め具は空気圧式または電動式作動工具によ
り駆動され、各々は留め具の頭部に駆動用トルクが作動
するよう段取りされている。望ましいことに、各々の工
具はこのような留め具にとって統計上最大のタッピング
トルクより大きくかつこのような留め具にとって統計上
の最小ストリッピングトルクより小さいところの平均最
大駆動トルクが作動した時駆動を停止させるかまたは停
止するように調節されている。このような工具は間違っ
て調節されがちなので、上述された型式の締結用ネジの
どのような一定量に対しても統計上の最小ストリッピン
グトルクが統計上の最大タッピングトルクより十分に大
きいことが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上述された型式
の留め具においてネジ山構造の独特な配置を提供する。
留め具は頭部と頭部と一体でかつテーパー状のチップを
有するシャンクを有している。シャンクはほぼシャンク
の円筒部分にそって軸方向に間隔を置いて並べられたネ
ジ山を規定するところの一次ネジ山構造および少くとも
一次ネジ山構造により規定されるあるネジ山の間に軸方
向に間隔をもって並べられたネジ山を規定するところの
二次ネジ山構造を有している。シャンクのほぼ円筒部は
頭部につながる基端部および末端部を有する。各々のネ
ジ山構造の半径方向寸法はネジ谷部から半径方向に測定
される。
【０００７】本発明によって意図される一つの実施形態
において、二次ネジ山構造はシャンクのほぼ円筒部で始
まりかつ二次ネジ山構造が始まるところの領域から二次
ネジ山構造の半径方向寸法が二次ネジ山構造の最大半径
方向寸法に達する領域に向けて増加するような外広がり
に徐々に変化する半径方向寸法を有する。
【０００８】好ましくは、同様な実施形態において、一
次ネジ山構造はシャンクのほぼ円筒部にそってほぼ一定
の半径方向寸法を有しかつ二次ネジ山構造の最大半径方
向寸法はほぼシャンクの円筒部にそった一次ネジ山構造
のほぼ一定な半径方向寸法にほぼ等しい。
【０００９】前述項で検討された実施形態の変更例にお
いて、二次ネジ山構造は二次ネジ山構造が始まるところ
の領域から約１ピッチの領域において約１ピッチに等し
い軸方向長さの間で途切れている。二次ネジ山構造が連
続であるところの変更前の例に比較して、変更例はタッ
ピングトルクの低下を示す。
【００１０】本発明により意図するもう一の実施形態に
おいて、一次ネジ山構造はシャンクのほぼ円筒部にそっ
てほぼ一定の半径方向寸法を有し、二次ネジ山構造は二
次のネジ山形成部が始まる領域から二次ネジ山構造の半
径方向寸法が最大半径寸法に達する基部端における領域
に向けて増加するような外広がりで一定に徐々に変化す
る半径方向寸法を有する。
【００１１】好ましくは、前述項で検討された実施形態
において、二次ネジ山構造はシャンクのほぼ円筒部の先
端近くで始まる。
【００１２】本発明のこれ等および他の目的、特徴、利
点は添付図面を参照した本発明の２つの意図する実施の
形態の以下の説明から明らかになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に示されるように、上述され
ている型式の留め具１０は本発明の第一の実施形態に等
しい。ここに示されまた説明されていることをのぞい
て、留め具１０は米国特許第５，７７９，４１７号で公
開されている留め具に同一で、その開示内容をここに参
考として提示します。
【００１４】留め具１０は、軸を定めておりかつ独特の
方法でネジ山が切られたシャンク２０と、シャンク２０
と一体の頭部４０とを有している。シャンク２０は、頭
部４０につながる基端部２４および末端部２６を有する
ほぼ円筒部２２と丸味をおびた先端３０とを有し、かつ
末端部２６でシャンク２０につながるところのテーパー
状チップ２８を有する。
【００１５】図１に示されるように、留め具１０は打抜
きプレス加工によるクリアランスホール５２を用意され
た接合板５０をドリル加工によるタッピングホール６２
を用意された基板６０に締結するために使用される。留
め具１０が打込まれる前に、クリアランスホール５２と
タッピングホール６２が孔明けされ、クリアランスホー
ル５２は比較的大きな直径を有しタッピングホール６２
は比較的小さな直径を有している。留め具１０が回転に
より打込まれる時、シャンク２０はクリアランスホール
５２を自由に通過し、テーパー状チップ２８でタッピン
グホール６２にそう入し、タッピングホール６２のまわ
りに相補的なネジ山６４を切るのに適用される。
【００１６】図示されているように、頭部４２は、留め
具１０をシャンク２０によって規定される軸方向に回転
駆動を可能とするように工具係合フラット部７２と共に
動く駆動ヘッドを有する一般形式の空気圧式作動工具
（図示されていない）によって、駆動部分７０が回転駆
動されるのに適合するところの六角形状の工具係合フラ
ット部７２をもつ駆動部分７０を有する。頭部４０は環
状周辺端８２とシャンク２０のテーパー状チップ２８に
向き合う締め付け面８４を有するシャンク２０につなが
る軸受部分（ベアリングプレート）８０を有する。本発
明によって意図される他の実施形態（図示されていない
が）において、留め具の頭部は図２（Ａ）に示されるよ
うにトラスまたはドーム形状のような異なる形状を有す
るかも知れない。ここに示されているものをのぞいて、
頭部の正確な形状は本発明の請求外の事項である。
【００１７】シャンク２０は、連続で、ネジ切り用ネジ
そのもので、シャンク２０のほぼ円筒部分２２にそって
ほぼ一定の半径方向寸法を有する軸方向に間隔を置いて
並べられたネジ山１１２とテーパー状チップ２８にそっ
て同様に配列されたネジ山１１４を規定するところの一
次ネジ山構造１００を持つように形成される。一次ネジ
山構造はテーパー状チップの先端近くの領域１１６で始
まりシャンク２０のほぼ円筒部分２２の末端２６に向け
て外広がりに徐々に変化する。一次ネジ山構造１００の
半径方向寸法は、領域１１６から、テーパー形状チップ
２８にそいほぼ円筒部分２２の末端２６に向けて、半径
方向の寸法がほぼ円筒部２２にそってほぼ一定の寸法に
到達するまで増加する。
【００１８】シャンク２０は連続で、ネジ切り用ネジそ
のもので、シャンク２０のほぼ円筒部２２にそって、一
次ネジ山構造１００により規定されるいくつかのネジ山
１１２の間に軸方向に間隔を置いて並べられたネジ山１
２２を規定するところの二次ネジ山構造１２０を持つよ
うに形成される。二次ネジ山構造１２０はほぼ円筒部２
２の末端２６に近い領域１２４で始まる。二次ネジ山構
造は、示されるように、領域１２４から領域１２６で二
次ネジ山構造１２０の半径方向寸法が二次ネジ山構造１
２０の最大半径方向寸法に達するほぼ円筒部２２上の領
域１２６に向けて約３ネジ山ピッチにかけて連続的に増
加するように外広がりに徐々に変化する半径方向寸法を
有する。領域１２６と、シャンク２０のほぼ円筒部２２
の基端部２４との間は一定なので、二次ネジ山構造１２
０の最大半径方向寸法はシャンク２０のほぼ円筒部２２
にそった一次ネジ山構造１００のほぼ一定の半径方向寸
法にほぼ等しい。
【００１９】プレート厚さと基板厚さの範囲で設計され
ている二次ネジ山構造１２０は接合板５０と基板６０の
合わせた厚さによって決められる軸方向長さを有してい
る。より厚いプレートとより厚い基板において、二次ネ
ジ山構造１２０の軸方向長さのより大きな部分が係合し
ている。より薄いプレートとより薄い基板において、二
次ネジ山構造１２０の軸方向長さのより小さい部分が係
合している。しかながら、より薄いプレートとより薄い
基板において、二次ネジ山構造１２０は二次ネジ山構造
１２０が基板６０に深く切り込むように外広がりに徐々
に変化しきったところで基板６０に係合し、そこでは最
小ストリッピングトルクは二次ネジ山構造１２０がない
場合のストリッピングトルクに比較して非常に大きくな
る傾向がある。好ましくは、二次ネジ山構造１２０は接
合板５０が約０．０１０インチ（約０．２５４mm）から
約０．２００インチ（約５．０８mm）、一般に約０．０
１０インチ（約０．２５４mm）から約０．０３５インチ
（約０．８８９mm）の範囲の厚みを有し基板６０がより
大きな厚みを有するところで留め具１０が有効に使用す
ることが出来るような軸方向長さを有している。
【００２０】図２（Ａ）に示されるようなファスナーと
同様な典型的なファスナーに対して図３（Ａ）にグラフ
で表わされているように、同様の空気作動式工具で同様
の回転速度で同様のクリアランスホールとタッピングホ
ールを用意された同様の製作品（接合板と基板）で打込
み試験をする時、各々の留め具に対し統計上の最大タッ
ピングトルクと統計上の最小ストリッピングトルクの間
に広い範囲が存在することが見られる。タッピングトル
クが最小になる時ストリッピングトルクが最大となるこ
とは明白である。
【００２１】図２（Ｂ）に示されるように、変更例にお
いて、二次ネジ山構造１２０は頭部４０の近くに部分１
３０とシャンク２０のテーパー状チップ２８の近くに部
分１４０を有するように約１ピッチに等しい軸方向長さ
で途切れる。途切れた部分１５０は、二次ネジ山構造１
２０が始まる領域１２４から軸方向に測れるように頭部
４０へ約１ピッチ近いところで始まりそして頭部４０に
向けて軸方向へ約１ピッチ伸びている。
【００２２】図３（Ｂ）に表わされているように、図２
（Ｂ）に示されるような変更例による典型的な留め具
は、二次ネジ山構造１２０が図２（Ａ）に示されるよう
に連続的であるところの変更前の例による典型的な留め
具によって示されるタッピングトルクのピークより各々
が小さい２つのタッピングトルクのピークを示す。
【００２３】図４（本図においてダッシュ記号のついた
符号は図１においてダッシュなしの同一の符号で参照さ
れている要素と同一の要素を参照している）に示される
ように、上述されている留め具１０′の型式は本発明の
第二の実施形態に等しい。ここに示され説明されている
ことをのぞいて、留め具１０′は留め具１０と同様であ
りかつ接合板５０′を基板６０′に締結するのに同様に
使用することが出来る。
【００２４】留め具１０′は留め具１０のシャクン２０
と同様であるところのシャンク２０′および留め具１０
の頭部４０と同様であるところの頭部４０′を有する。
シャンク２０′は軸を規定しかつ頭部４０′につながる
基部端２４′と末端２６′を有するほぼ円筒部２２′お
よびテーパー状チップ２８′を有する。シャンクはほぼ
円筒部２２′にそって軸方向に間隔を置いて並べられた
ネジ山１２２′を規定し、ほぼ円筒部２２′にそってほ
ぼ一定の半径方向寸法を有し、留め具１０のシャンク２
０の一次ネジ山構造１００と同様であるところの一次ネ
ジ山構造１００′を有する。シャンク２０′は一次ネジ
山構造１００′により規定されるあるネジ山１２２′の
間に軸方向に間隔を置いて並べられたネジ山２２２を規
定し、留め具１０のシャンク２０の二次ネジ山構造１２
０とは異なる二次ネジ山構造２２０を有する。
【００２５】二次ネジ山構造２２０はシャンク２０′の
ほぼ円筒部２２′の末端２６′の近くの領域２２４で始
まる。二次ネジ山構造は、示されるように領域２２４か
らほぼ円筒部２２′上の領域２２６に向けて連続的に増
加し、領域２２６で二次ネジ山構造１２０の半径方向の
寸法がシャンク２０′のほぼ円筒部２２′にそった一次
ネジ山構造１００′のほぼ一定である半径方向寸法より
小さいところの最大半径方向寸法に基端部２４′で達す
るように外広がりに徐々に変化するところの半径方向寸
法を有する。
【００２６】留め具１０′と同様の典型的な留め具に対
して、同様の空気作動式工具で同様の回転速度で同様の
クリアランスホールとタッピングホールを用意された同
様の製作品（接合板と基板）で打込みする試験をする
時、各々の留め具に対しタッピングトルクとストリッピ
ングトルクの間に広い範囲が存在することが予想され
る。
【００２７】本発明の範囲と精神をはずれることなく上
述されたいづれかの実施形態の中で多くの変更が可能で
あろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態における部分的に断
面で示された接合板および部分的に断面で示された基板
を有する留め具の立面図である。
【図２】図２（Ａ）に示される留め具が六角形状の頭部
というよりむしろトラスまたはドームの頭部を有してい
る点をのぞき、また図２（Ａ）に示されるファスナーが
より長いシャンクを有している点をのぞき、図２（Ａ）
は、図１に示される留め具と同様の留め具の概略立面図
である。図２（Ｂ）に示される留め具が連続というより
むしろ途切れた二次ネジ山構造を有している点をのぞ
き、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示されていると同様の
留め具の概略立面図である。
【図３】図３（Ａ）は図２（Ａ）の留め具と同様の典型
的な留め具と、図示されていない空気作動式駆動工具と
のトルク対時間のグラフ表示である。図３（Ｂ）は図２
（Ｂ）の留め具と同様の典型的な留め具と、図示されて
いない空気作動式駆動工具とのトルク対時間のグラフ表
示である。
【図４】本発明の第二の実施の形態における部分的に断
面で示された接合板および部分的に断面で示された基板
とともに示す留め具の立面図である。
【符号の説明】
１０，１０′…留め具 ２０…シャンク ２２，２２′…円筒部 ２４，２４′…基端部 ２６，２６′…末端部 ２８，２８′…テーパー状チップ ３０…丸味をおびた先端 ４０，４０′…頭部 ５０，５０′…接合板 ５２…クリアランスホール ６０…基板 ６２…タッピングホール ６４…ネジ山 ７０…駆動部分 ７２…工具係合フラット部分 ８０…軸受部分 ８２…環状周辺端 ８４…締め付け面 １００，１００′…一次ネジ山構造 １１２…ネジ山 １１４…ネジ山 １１６…領域 １２０…二次ネジ山構造 １２２，１２２′…ネジ山 １２４…領域 １２６…領域 １３０…部分 １４０…部分 １５０…途切れ部分 ２２０…二次ネジ山構造 ２２２…ネジ山 ２２４…領域 ２２６…領域

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 頭部と該頭部と一体のシャンクを有する
    留め具において、 該シャンクは軸を規定しており、ほぼ円筒部を有し、該
    ほぼ円筒部は該頭部につながる基端部と末端部を有して
    いて、 該シャンクは一次ネジ山構造と二次ネジ山構造を有して
    おり、 該一次ネジ山構造は該シャンクの該ほぼ円筒部にそって
    軸方向に間隔を置いて並べられたネジ山を規定し、該基
    端部で最大半径方向寸法を有していて、 該二次ネジ山構造は該一次ネジ山構造により規定された
    少くともいくつかのネジ山の間に軸方向に間隔を置いて
    並べられたネジ山を規定しており、 該二次ネジ山構造は該シャンクのほぼ該円筒部にそって
    始まり該二次ネジ山構造が始まるところの領域から該二
    次ネジ山構造の該半径方向寸法が該二次ネジ山構造の最
    大半径方向寸法に到達するところの領域に向けて連続的
    に増加するように外広がりに徐々に変化する半径方向寸
    法を有していて、 該二次ネジ山構造の該半径方向寸法が該最大半径方向寸
    法に到達する該領域は該基端部から軸方向に間隔を置い
    て並べられている、 ところの留め具。
  2. 【請求項２】 該一次ネジ山構造は該シャンクのほぼ該
    円筒部にそってほぼ一定の半径方向寸法を有していて、 該二次ネジ山構造の該最大半径方向寸法は該シャンクの
    ほぼ該円筒部にそってほぼ一定な該一次ネジ山構造の該
    半径方向にほぼ等しい、 ところの請求項１に記載の留め具。
  3. 【請求項３】 該二次ネジ山構造は連続している、 ところの請求項１に記載の留め具。
  4. 【請求項４】 該二次ネジ山構造は途切れている、 ところの請求項１に記載の留め具。
  5. 【請求項５】 該二次ネジ山構造は約１ピッチに等しい
    軸方向長さで途切れている、 ところの請求項４に記載の留め具。
  6. 【請求項６】 該二次ネジ山構造は該二次ネジ山構造が
    始まるところの該領域から約１ピッチ離れて始まる該領
    域の中で約１ピッチに等しい軸方向長さで途切れてい
    る、 ところの請求項５に記載の留め具。
  7. 【請求項７】 頭部と該頭部と一体のシャンクを有する
    留め具において、 該シャンクは軸を規定し、ほぼ円筒部を有し、ほぼ該円
    筒部は該頭部につながる基端部と末端部を有しており、 該シャンクは一次ネジ山構造と二次ネジ山構造を有して
    いて、 該一次ネジ山構造は該シャンクのほぼ円筒部にそって軸
    方向に間隔を置いて並べられたネジ山を規定し該シャン
    クのほぼ該円筒部にそって一般に一定の半径方向寸法を
    有しており、 該二次ネジ山構造は少なくとも該一次ネジ山構造により
    規定された少なくともいくつかのネジ山の間に軸方向に
    間隔を置いて並べられたネジ山を規定していて、 該二次ネジ山構造は該二次ネジ山構造が始まるところの
    領域から該二次ネジ山構造の該半径方向寸法が該シャン
    クのほぼ該円筒部にそって該一次ネジ山構造のほぼ一定
    の該半径方向寸法より小さい最大半径方向寸法に到達す
    る基端部領域に向けて連続的に増加するように外広がり
    に徐々に変化する半径方向寸法を有する、 ところの留め具。
  8. 【請求項８】 二次ネジ山構造は該シャンクのほぼ該円
    筒部の該末端近くで始まる、 ところの請求項７に記載の留め具。
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