JP2003509630A - ねじ接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特にプラスチック部材用に意図されているねじ接合装置は、ねじ部材と、接続される部材のいずれか一方に回転不能に取り付けられ、軸方向の通路の中にねじ部材のねじ山を受け入れるインサート部材とからなる。本発明によると、インサート部材の軸方向通路は滑らかな、すなわちねじ山の無い壁面形状を有し、ねじ部材はインサート部材の雌ねじを切りまたは溝を掘るねじ山を有する。ねじ部材は、インサート部材と同様、アルミニウム合金からなるが、この場合、ねじ部材の合金はインサート部材よりも大きな硬度を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は特にプラスチック部材のためのねじ接合装置に関し、該ねじ接合装置
は、ねじ部材と、接続される部材のいずれか一方に回転不能に取り付けられ、軸
方向の通路の中に前記ねじ部材のねじ山を受け入れるインサート部材とからなる
。

【０００２】

【従来の技術】

この種のねじ接合装置は、小さなプラスチック部材さらに詳しくは薄肉のプラ
スチック部材のためのいわゆるミクロねじ装置の形態で知られている。これらの
接合装置は自己タッピングねじの協働ねじ山（co−operating screwthread）に
ねじ込むときに生じる力に抵抗することができないことがあるため、インサート
部材を使用することを必要とする。このインサート部材は、プラスチック部材の
射出成形の操作において、プラスチック材料がその回りに注入され（インレー（
inlay）と称する）、あるいは（熱可塑性）プラスチック部材に熱間でまたは超
音波により埋設される（インサートと称する）。これらの公知のインサート部材
は、真鍮からなり、埋設状態で回転に対する抵抗を増加する目的で、通路内に雌
ねじおよび外側にナーリング（knurling）等を備えた旋削部材（turned compon
enst）の形態で製造される。鋼製のメートルねじがねじとして使用されている。
この公知のねじ接合装置は、比較的高い製造コストを要するだけでなく、重量が
重く、多くの使用状況、例えば携帯電話の場合に望ましくない。さらに、予め切
られたねじ山の必要な公差は、特に動荷重（dynamic loading）が作用するとき
に、それ自身の調和（accord）の緩みに対するねじ接合装置の安全性を減少する
。これに加え、使用する材料の熱膨張係数が異なるために温度が変動する結果、
プリストレス力が損失する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、前述した物品を使用するために、より安価に製造できると同
時に、操作に信頼性があり、安全であるねじ接合装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この明細書の冒頭で説明した技術水準に基づき、本発明は、インサート部材の
軸方向通路（axial passage）は滑らかな（ねじ山の無い）壁面形状を有し、ね
じ部材はインサート部材の雌ねじを自己的に切り（self−cutting）または自己
的に溝を掘る（self−grooving）ねじ山を有するねじ接合装置を提供している。
このようなインサート部材は、旋削部材（turned component）さらに詳しくは
例えば押出し成形品よりも簡単で安価に製造できるが、他方、インサート部材を
受け入れるプラスチック部材が損傷を受けることなく、適切に設計されたねじ部
材によって通路内で雌ねじが切られまたは溝を掘られるときに生じる力に抵抗す
ることができる。

【０００５】 これは、接続する他の部材にその適切な形状によって自分自身で対応するねじ
山を切りまたは溝掘りするような公知のねじ部材の現在の使用の特殊性を構成す
る。従来、このようなねじ部材は、接続する片方の部材を特別に追加する必要が
ない場合にのみ使用され、固定すべき部材または該部材を保持する部材に（案内
穴を形成した後）直接ねじ込まれる。

【０００６】 ねじ山無し通路の径は、軸方向の長さにわたって同一にする必要はないが、一
端から他端に向かって減少させることができる。また、通路は円形とは異なる断
面形状とすることができ、例えば楕円断面でもよいし、突起を有する円形断面で
もよい。突起は、通路の壁に沿って軸に平行な関係でリブの形態で延びており、
これにより、インサートに形成されるねじ山がこれらのリブに限定されるが、ね
じ山を形成する操作がより容易になる。

【０００７】 アルミニウムから形成されるインサート部材の製造及び使用に伴うエンジニア
リング処理の観点から有利であることが証明されているが、ねじ部材がインサー
ト部材より高い硬度を有するアルミニウム合金からなる場合には、現在の使用状
況に限定されない特別な利点がある。インサート部材には、時効硬化（age−har
dened）しない、または自然に硬い、あるいは冷間状態で時効硬化する硬度＜９
０ＨＢのアルミニウム合金が好ましい。ねじ部材は、熱間状態で時効硬化する硬
度＞１４０ＨＢのアルミニウム合金から形成される。引張強度Ｒｍを標準とする
と、ねじ部材の引張強度は＞４５０Ｍｐａ（Ｎ／ｍｍ^２）でなければならないが
、インサート部材に対してはＲｍ＜３００Ｎ／ｍｍ^２でなければならない。特に
、ＡｌＭｇ−合金やＡｌＭｇＳｉ−合金はインサート部材に考慮すべきであり、
ＡｌＺｎＭｇＣｕ−合金はねじ部材に考慮される。

【０００８】 前述したファクター３による従来の組合わせ（pairing）に関して重量の節減
と、ねじ部材とインサート部材の遊び無しの協働によるねじ山の組み合わせ（co
mbination）に関しての非常に有効な自己ロック動作に加え、アルミニウムの組
合わせは、熱負荷が変動する場合に、接続される部材の熱膨張係数が類似してい
るため、プレストレス力に関して損失のレベルが低いという追加の利点を与える
。さらに、これらは抗磁性接続部材（antimagnetic connection component）
を必要とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】

図１に示す全体的に符号１で表されたインサート部材は、円筒状すなわち断面
が円形の通路２を有する。その外側の一端には円筒状のカラー３が設けられる一
方、その長手方向の残りの部分すなわち領域４は、その外形がリブ５と溝６を備
えた六面丸形状の断面を有する。

【００１０】 図２に示すインサート部材１は、円筒状の通路２を有し、長手方向の短い部分
にわたって拡径されて凹部２ａが形成されている。他端の外側には円筒部３が設
けられ、領域４に尖端部７と凹部８を備えた多歯形状が形成されている。

【００１１】 図３に示すインサート部材１の通路２は、一端が端部９によって閉塞され、行
き止まりの穴の形態になっている。行き止まりの穴は断面が六角形で、その断面
において、インサート部材１の外面１０は、尖端部７ａと凹部８ａを備えた多歯
形状を与えるように形成されている。

【００１２】 図４に示すインサート部材１の場合、通路２は断面が楕円で、一端から他端に
ねじ込み方向にテーパが形成されている。外側では、横寸法はインサート部材の
長手方向にわたって同一であり、尖端部７と凹部８を備えた多歯形状を与えるよ
うに形成されている。

【００１３】 図５に示すインサート部材１は、断面がリブ１１と溝１２を備えた丸六面の形
状の通路２を有している。通路２の横断面はインサート部材１の長手方向にわた
って同一であるが、その外面１０はねじ込み方向に一端から他端に拡大され、尖
端部７ａと凹部８ａを備えた多歯形状の形態になっている。

【００１４】 図６に示すインサート部材１の横寸法は、その長手方向にわたって同一のまま
であるが、その通路は端部９によって一端が閉塞されている。さらに、通路２は
三角形断面であるが、外形１０はリブ５と溝６を備えた丸六面形状の形態である
。

【００１５】 図７は、部材２０に装着された状態の図２のインサート部材を示し、さらに詳
しくは、凹部２ａが形成されたインサート部材１の端部が部材２０の端面２１と
面一になっている。

【００１６】 図８は、図４に示すインサート部材に対する同様の装着状態を示す。さらに詳
しくは、大径の通路２を備えたインサート部材の端部が部材２０の端面２１と面
一になっている。

【００１７】 図９と図１０は、部材２０に固定されたインサート部材１とねじ２３によって
、平坦形状の部材２２を部材２０に固定した状態を示す。ねじ２３は、穴２４を
介してインサート部材１にねじ込まれると、インサート部材１の通路２を切り込
み、溝を掘って、ねじ２３のねじ山２５に相当するねじ山を形成し、最後に頭部
２６で部材２０の上に平坦形状部材２２を固定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ある形態のインサート部材の断面およびそのＡ矢視を示す図。

【図２】 他の形態のインサート部材の断面およびそのＡ矢視を示す図。

【図３】 他の形態のインサート部材の断面およびそのＡ矢視を示す図。

【図４】 他の形態のインサート部材の断面およびそのＡ矢視を示す図。

【図５】 他の形態のインサート部材の断面およびそのＡ矢視を示す図。

【図６】 他の形態のインサート部材の断面およびそのＡ矢視を示す図。

【図７】 図２のインサート部材の装着状態を示す図。

【図８】 図４のインサート部材の装着状態を示す図。

【図９】 ねじをインサート部材にねじ込む前における平坦形状部材のある
部材への固定を示す図。

【図１０】 ねじをインサート部材にねじ込んだ後における平坦形状部材の
ある部材への固定を示す図。

【符号の説明】

１ インサート部材 ２ 通路 ２ａ 凹部 ５ リブ ６ 溝 ７，７ａ 尖端部 ８，８ａ 凹部

【手続補正書】特許協力条約第１９条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年１月１１日（２００１．１．１１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ハインリッヒ・フリーデリッヒ ドイツ連邦共和国デー−68649グロース− ローアハイム、バインシュトラーセ15番 (72)発明者 ラインハルト・シュモーク ドイツ連邦共和国デー−57250ネットフェ ン、ヴィーゼンガルテン26番

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ部材と、接続される部材のいずれか一方に回転不能に取
   り付けられ、軸方向の通路の中に前記ねじ部材のねじ山を受け入れるインサート
   部材とからなる、特にプラスチック部材のためのねじ接合装置において、 前記インサート部材（１）の軸方向通路（２；２ａ）は滑らかな（ねじ山の無
   い）壁面形状を有し、前記ねじ部材は前記インサート部材の雌ねじを切りまたは
   溝を掘るねじ山を有することを特徴とするねじ接合装置。
2. 【請求項２】 前記軸方向通路（２）の断面は非円形（楕円；半径方向突起
   ）である請求項１に記載のねじ接合装置。
3. 【請求項３】 前記軸方向通路（２）の断面は長手方向（ねじ込み方向）に
   減少している請求項１または請求項２に記載のねじ接合装置。
4. 【請求項４】 前記インサート部材の外側断面は軸方向に延びる半径方向突
   起（７；７ａ）である請求項１から３のいずれかに記載のねじ接合装置。
5. 【請求項５】 前記インサート部材（１）の外側断面は長手方向（ねじ込み
   方向）に拡大している請求項１から４のいずれかに記載のねじ接合装置。
6. 【請求項６】 前記インサート部材（１）は押出し成形品である請求項１か
   ら５のいずれかに記載のねじ接合装置。
7. 【請求項７】 前記インサート部材（１）はアルミニウム合金からなる請求
   項１から６のいずれかに記載のねじ接合装置。
8. 【請求項８】 前記ねじ部材はアルミニウム合金からなり、該ねじ部材の合
   金は前記インサート部材（１）よりも大きい硬度を有する請求項７に記載のねじ
   接合装置。
9. 【請求項９】 前記インサート部材（１）は自然に硬くまたは冷間時効硬化
   可能な硬度＜９０ＨＢのアルミニウム合金からなり、前記ねじ部材は硬度＞１４
   ０ＨＢの熱間時効硬化可能なアルミニウム合金からなる請求項８に記載のねじ接
   合装置。
10. 【請求項１０】 前記インサート部材（１）はＡｌＭｇ−またはＡｌＭｇＳ
    ｉ−合金からなり、前記ねじ部材はＡｌＺｎＭｇＣｕ−合金からなる請求項９に
    記載のねじ接合装置。