JP2005504231A - セルフタッピンインサート、インサート組立体、及びインサート取付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ切り中央コネクタ（５０）を用いてねじ込みで別の構成部品を取り付けるためのセルフタッピンねじ込みインサート（２０）。
【解決手段】ねじ込みでインサートを取り付けるためのインサート（２０）と取付け部材（２２）の組立体（２４）が、セルフタッピンねじ込みインサート取付け方法を用いて組み立てられる。インサート（２０）は、一部にねじを立てた孔にねじ込まれるねじ込みシャンク（２６）を有し、セルフタッピンを備えた構造の溝（３２）の付いた軸部端を有する。最後の回転力付与に際して、インサート（２０）のロックフランジ（４２）が、インサート軸部（２６）のねじ部が完全に孔と係合したとき、部材（２２）の表面（４６）に対してロックする。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、インサートが取り付けられた部材の上に別の構成部品を取り付けるに当たって使用するセルフタッピンねじ込みインサート、インサートとそれを取り付ける部材から成るインサート組立体、及びインサートを部材に取り付ける方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
工業組立において構成部品を部材の上に取り付ける方法の１つは、ねじ込みインサートを利用するもので、これは部材にねじ込まれており、別のねじ込み構成部品をねじ込むことにより取り付けることができるねじ込みコネクタを有する。このような構造により、保守、修理又は交換のための必要に応じて、構成部品の取付け及び取外しをおこなうことが出来る。
【０００３】
本発明に関する調査に際し気付いた先行技術資料には、米国特許：３，７８９，７２５号（Ｌｉｎｄｓｔｒｏｍ）、３，９４２，４０６号（Ｅｇｎｅｒ）、４，００３，２８７号（Ｚｉａｙｌｅｋ，Ｊｒ．）、４，４４９，８７４号（ＭｃＫｉｎｎｅｙ）、４，６７３，３２３号（Ｒｕｓｓｏ）、５，０００，６３９（Ｈｉｎｋｌｅｙ他）、５，０７１，３０１号（Ｅｎｇｅｌｈａｒｄｔ）、及び５，２１１，５２０号（ＭｃＫｉｎｎｅｙ）が含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、インサートの取り付けられた部材の上に別の構成部品を取り付ける際に使用するための改良セルフタッピンねじ込みインサートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を実現するに当たって、本発明のインサートは、中心軸と均一径ねじ部と同時にテーパねじ部付きのテーパエンドを有するねじ込みシャンクを含む。ねじ込みシャンクのテーパエンドは、ねじ込みシャンクの均一径ねじ部に向かって伸びそこで終わる少なくとも２個の溝が円周方向に間隔をあけて配置される。各溝は、互いに直角に伸びる一対の平坦面を有し、ねじ込みシャンクの中心軸に対し斜めに延伸する接合部を有する。インサートのロックフランジが、インサートを取り付ける部材の対向面に対するロックを設けるため、ねじ込みシャンクから外向きに伸び、軸部のテーパエンドに面するロック面を有する。このロックフランジは、取付け及び取外しのためインサートに回転力を与えるための駆動表面を有する。インサートの中央コネクタが、ロックフランジから伸び、別の構成部品をインサートとそれを取り付ける部材とに対して固定するためのねじ部を有する。
【０００６】
好適構造においては、ねじ込みシャンクのテーパエンドが、ねじ込みシャンクの均一径ねじ部の方向を向きそこで終わる４個の溝を円周方向に間隔をあけて有する。４個の溝の各々は互いに直角に伸びる一対の平坦面を有し、ねじ込みシャンクの中心軸に対し斜めに延伸する接合部を有する。
【０００７】
セルフタッピンねじ込みインサート１つの好適実施例においては、中央コネクタが、ねじ込みシャンク内をねじ込みシャンクのテーパエンドに向かって伸びるねじ孔を含む。この実施例は、駆動表面の置かれた駆動面を備え、その駆動面がロックフランジのロック面と対向方向を向くロックフランジを有する。
【０００８】
セルフタッピンねじ込みインサートの別の好適実施例においては、中央コネクタが、ロックフランジから中心軸に沿ってねじ込みシャンクから離れて伸びるねじ込みスタッドである。この実施例は、中心軸から半径方向に外を向き軸方向にはねじ込みシャンクとねじ込みスタッドとの間にあるロックフランジの駆動表面を有する。
【０００９】
本発明の別の目的は改良型インサート組立体の提供である。
直前に述べた目的を実行するに当たって、本発明の改良型インサート組立体は、一部にねじを立てた孔がその中を伸びる面を有する部材を有する。一部にねじを立てた孔は、複数の巻数を持つ均一径ねじ部を有し均一ねじ部から伸びるテーパねじ部をも有する。組立体のセルフタッピンねじ込みインサートは、中心軸があり、一部にねじを立てた孔にねじ込んだ際完全に係合するよう、一部にねじを立てた孔の均一径ねじより多い巻数と少し大きい径を持つ均一径ねじ部のあるねじ込みシャンクを有する。ねじ込みシャンクはその均一径ねじ部から伸びるテーパねじ部を有する。ねじ込みシャンクのテーパエンドは、ねじ込みシャンクの均一径ねじ部の方向を向きそこで終わる少なくとも２個の溝を円周方向に間隔をあけて有し、各溝は、互いに直角に伸びる一対の平坦面を有し、ねじ込みシャンクの中心軸に対し角度を持って伸びる接合部を有する。インサートは、ねじ込みシャンクから外向きに伸びるロックフランジを有する。このロックフランジは、インサートが一部にねじを立てた孔に挿入されたとき部材の面に対しロックを設けるため軸部のテーパエンドの方向に面するロック面を有する。このロックフランジは、部材に対する取付け及び取外しのためインサートに回転力を与えるための駆動表面を有する。インサートはまた、ロックフランジから伸び、別の構成部品をインサートとそれを取り付ける部材とに対して固定するためのねじ部を有する中央コネクタを有する。
【００１０】
本発明の別の目的は、セルフタッピンねじ込みインサートの改良取付け方法を提供することである。
直前に述べた目的を実行するに当たって、本発明にしたがうセルフタッピンねじ込みインサート取付け方法は、部材の表面を通る孔に、孔が複数の巻数のある均一径のねじ部を有しまた、均一径ねじ部から伸びるテーパねじ部をも有するよう、部分的にねじを切ることによりおこなわれる。セルフタッピンねじ込みインサートのねじ込みシャンクのテーパエンドを、ねじ込みシャンクの均一径ねじ部の方向を向きそこで終わる少なくとも２個の溝を円周方向に間隔をあけて有するインサートのテーパエンド及び、互いに直角に伸びる一対の平坦面を有しねじ込みシャンクの中心軸に対し角度を持って伸びる接合部を有する溝を用いて、一部にねじを立てた孔に挿入する。このインサートを一部にねじを立てた孔にねじ込んで、一部にねじを立てた孔の均一径ねじ部より多い巻数を有し少し大きい径の軸部の均一径ねじ部と、ねじ込みシャンクのテーパエンドを、孔と完全に係合させる。インサートのロックフランジの駆動表面でインサートに回転力を与え、インサートに、ロックフランジから伸びて別の構成成分をインサート及びそれが取り付けられる部材に対し固定するためのねじ部を有するその中央コネクタを取り付けるため、インサートを孔に完全にねじ込んだとき、ロックフランジのロック面をインサートの面に対しロックさせる。
【００１１】
本発明の目的、特徴及び利点は、添付図面との関連で取り上げたとき、本発明を実施するための最良モードに関する以下の説明から、容易に明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１−３を参照すると、セルフタッピンねじ込みインサートの一実施例が、一般的に２０で示されており、図３に示す部材２２の上に、以下で完全に説明する方法で実行される取付けを用いて、ねじ込み取付けのため構築されている。インサート２０は、チタニウム又はステンレス鋼を作ったとき及びアルミニウム部材上に取付けを作るため利用するとき格別有用である。しかし、このインサートは、別の金属及び材料の部材上にねじ込み取付けをするため、別の材料から作ったときもまた用途を見出すことが出来る。部材２２とセルフタッピンねじ込みインサート２０とが協力して、本発明のインサート組立体２４を作る。インサート２０を部材２２の上に取り付ける方法は、本発明のもう１つの特徴であって、以下でさらに十分に説明する。セルフタッピンねじ込みインサート２０、インサート組立体２４及びインサートの取付け方法を、本発明の全側面の理解を容易にする統合的な方法で以下に記述する。
【００１３】
図１を参照すると、セルフタッピンねじ込みインサート２０は、中心軸Ａがあり均一径ねじ部２８を含むと同時にテーパねじ部３１を有するテーパエンド３０を含むねじ込みシャンク２６を含む。ねじ込みシャンク２６のテーパエンド３０は、少なくとも２個の周辺にあって間隔のあいた溝３２を有し、好適実施例において実際は周辺で間隔をあけた溝４個を有する。軸部のテーパエンド３０の溝３２は、ねじ込みシャンクの均一径ねじ２８に向かって伸びてそこで終わる。
【００１４】
図４及び５に示すように、溝３２の各々は、互いに直角に伸びる一対の平坦部３４と３６を有し、またねじ込みシャンクの中心軸に対し斜めに延伸する接合部３８を有する。図４に示すように、１つの平坦面３４は、中心軸Ａを通る放射面に対し、矢印４０で示した間隔をあけて、離れてほぼ平行な関係を有する。この構造は、以下でもっと完全に記述するように、孔にねじ立てする際の切り屑収納のため、大きい容量を持った溝を作る。
【００１５】
図１及び２に示すように、インサート２０は、以下にもっと完全に記述する方法でインサートが取り付けられる部材２０の対抗面４６（図８）に対しロックを設けるため、ねじ込みシャンク２６から外側に伸びて、軸部のテーパエンドに向かって面するロック面４４（図１）を有するロックフランジ４２をもまた有する。ロックフランジ４２は、図２に示すように、取付け及び取外しのためインサートに回転力を与えるため駆動表面４８をもまた有する。インサートの中央コネクタ５０は、ロックフランジ４２から伸びて、別の構成部品をインサートとそれを取り付ける部材２４にねじ止めするためのねじ部５２を有する。
【００１６】
前述のように、ねじ込みシャンク２６のテーパエンド３０は、前述のように直角な平坦部３４と３６及び接合部３８があって、ねじ込みシャンクの均一径ねじ部２８に向かって伸びてそこで終わる４個の溝３２が円周方向にあって間隔をあけて配置される。図１−３に示す好適実施例においては、中央コネクタ５０が、図８に最も良く示したように、ねじ込みシャンク２６の中をねじ込みシャンクのテーパエンド３０に向かって伸びるねじ込み孔５４により具体化されている。このねじ込み孔５４により、別の雄ねじの構成部品をインサート２０及びそれを取り付ける部材２２に対し図示するように取り付けることが出来る。この実施例において、ロックフランジ４２は、ロックフランジの駆動表面４８の置かれた駆動面５６を有する。駆動面５６は、ロックフランジ４２のロック面４４と対向側にあるので、必要に応じて、適切に構成した道具を用いて駆動表面４８に嵌合しねじ込みインサートの取付け及び取外しのため回転力を与えることが出来る。
【００１７】
図９を参照すると、セルフタッピンねじ込みインサートの別の実施例が一般的２０’で示されており、図１−５及び８で記述したと同じ構造のねじ込みシャンクを有する。しかし、この実施例においては、中央コネクタ５０が、ロックフランジ４２’から中心軸Ａに沿って、前述のように、前述の実施例のねじ込みシャンクと同一構造を有するねじ込みシャンクから伸びるねじ込みスタッドとなっている。ロックフランジ４２’の駆動表面４８’は、ねじ込みシャンクとねじ込みスタッド５８の間にあって、中心軸Ａの軸方向から半径方向に外を向き、取付けと取外しのための回転力が普通のレンチで与えられる六角構造を有する。
【００１８】
ここで、本発明のインサート組立体２４を、その上にインサートを取り付ける部材２２を示す図６を先ず参照して記述する。この部材２２は表面４６を含み、それに対してねじ込みインサートのロックフランジが前述のようにロックする。もっと具体的に言えば、表面４６は、示したように窪み６２を含むので、フランジとインサートを図３に示すように、面を平らに揃えて取り付けることが出来る。図６に示す孔６４は、表面４６を通って伸び、出口のない底６６を有する。この底は平坦であるように示したが、部材２２に十分な厚さがあるときは、孔の底を、習慣的な孔あけが作る円錐形とすることも出来る。次いで孔６４に、図７に示すように部分的にねじを立てて、複数の巻数のある均一径ねじ部６８及び、均一径ねじ部６８から孔の底６６に向かって伸びるテーパねじ部７０を作る。
【００１９】
図１に示したセルフタッピンねじ込みインサート２０は、このとき、そのテーパエンド３０が、一部にねじ立てした孔６４に挿入している。インサートのこのテーパエンド３０は、前述のように、前述の構造の周辺にあって間隔をあけた溝３２を有する。ねじ込みインサート２０が、一部にねじ立てした孔の均一径ねじ部６８より巻数が多く径が少し大きいその均一径ねじ部２８と、ねじ込みシャンクのテーパエンドとが、図８に示すように孔と完全に係合するよう、一部にねじ立てした孔にねじ込まれる。もっと詳しく言うと、大きい方の均一径ねじ部２８は、ねじ部６８の外径より約１乃至４％大きい外径を有する。例えば、図７に示す一部にねじ立てした孔６４が、公称外径０．５００インチを備えた均一径ねじ部６８を有するとき、インサートの均一径ねじ部２８の公称外径は０．５０５乃至０．５２０インチ程度となる。この構造は、図８の組立位置にねじ込まれた後、インサート２０の均一径ねじ部２８が、その切り込みテーパエンド３０と同じく図８の組立位置にねじ込んだ後、完全に孔と係合することを確実にする。
【００２０】
部材２２の中へのインサート２０の最終組立ステップは、インサートとそれを取り付ける部材に対し別の構成部品を固定するため、コネクタねじ部５２を持つロックフランジから伸びる中央コネクタ５０の付いたインサートを取り付けるため、インサートが孔に完全にねじ込まれたとき、ロックフランジ４２のロック表面４４が部材２２の表面４６に対してロックするよう、インサートにその駆動表面２６で回転力を与えるステップを含む。インサートのテーパエンド３０は、その溝３２を用いて、図７に示す一部にねじ立てした孔の状態から、図８の完全にねじ立てした位置まで、生じた切り屑を、自己ねじ切りにより生じる切り屑を受けるのに十分な大きさの溝の中に受けて、インサートの自己ねじ込みをおこなう。インサートねじ部の部材に対する完全な係合もまた、ロックフランジ４２が部材表面４６と作る流体密封のシールと相俟って環型の流体密封接続を作る。インサートがその最終位置に回されるとき、シャンクとロックフランジとの間に干渉がないのを確実にするため、インサートシャンクがロックフランジ４２のロック表面４４に隣接して環状窪み７２（図８）を含むことに気付くであろう。
【００２１】
図１０を参照して、インサート組立方法は、孔の一部にねじを切るステップ７４で始まり、インサートのねじ込みシャンクのテーパエンドを一部にねじを立てた孔に挿入するステップ７６、一部にねじを立てた孔にインサートをねじ込んでねじ立てを完成するステップ７８が続き、インサートを回転して上述のようにインサートのロックフランジを部材に対してロックするステップ４０で終わることを示す。
【００２２】
本発明を実施するための最良モードを詳細に説明したが、当業者は以下の請求により定義するような本発明実施の別の方法を認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明にしたがって構築されたセルフタッピンねじ込みインサートの斜視図であって、インサートのねじ込みシャンクを示す。
【図２】図１とは概ね反対の方向から取ったセルフタッピンねじ込みインサートの別の透視図で、インサートを取り付ける際に使用するロックフランジ及びその駆動表面を示すと同時に、別の構成部品をインサート及びそれを取り付ける部材の上に取り付けるねじ込み孔により具体化された中央コネクタをも示す。
【図３】インサート組立体を示す斜視図で、インサートを組立体の部材に取り付けて示してある。
【図４】軸端の図で、インサートのねじ込みシャンクの周辺にあって間隔をあけた溝を示す。
【図５】図１の尺度を拡大して取った透視図で、周辺にあって間隔をあけた溝の構造をさらに示す。
【図６】その孔にインサートを取り付ける部材を通して取った断面図で、孔を一部ねじ立てする前を示す。
【図７】図６と同様の断面図であるが、孔に、一部に複数の巻数を有する均一径ねじ部と、均一径ねじ部から伸びるテーパねじ部を、ねじ立てした後の段階で示す。
【図８】図６及び７と同一方向から取った断面図で、インサートを孔に完全にねじ込んで、別の構成部品を部材に取り付けることが出来る方法で部材上に取り付けるようにした、インサート組立体を示す。
【図９】ねじ込みインサートの別の実施例を示す透視図で、ここでは、図１及び２の実施例で示したねじ孔とは反対に、中央コネクタがねじ込みシャンクで具体化されている。
【図１０】セルフタッピンねじ込みインサートを取り付ける方法に含まれるステップを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２４】
２０，２０′：（セルフタッピンねじ込み）インサート
２２ ：部材
２４ ：インサート組立体
２８，６８ ：均一径ねじ部
３０ ：テーパエンド
３１ ：テーパねじ部
３２ ：溝
３４，３６ ：平坦部
３８ ：接合部
４２，４２′：ロックフランジ
４４ ：ロック面
４８，４８′：駆動表面
５０ ：中央コネクタ
５６ ：駆動面
６２ ：窪み
６４ ：（一部にねじ立てした）孔

Claims (8)

1. セルフタッピンねじ込みインサートであって、
   中心軸を有し均一径のねじ部と同時にテーパねじ部を有するテーパエンドを含むねじ込みシャンクと、
   ねじ込みシャンクの均一径ねじ部に向かって延伸しそこで終わる少なくとも２個の溝が円周方向に間隔をあけて配置され、各溝は、互いに直角に伸びる一対の平坦面と、ねじ込みシャンクの中心軸に対し斜めに延伸する接合部とを有する、ねじ込みシャンクのテーパエンドと、
   インサートを取り付ける部材の対向面に対するロック部を設けるため、ねじ込みシャンクから外向きに伸び、シャンクのテーパエンドに面してロック面を有するロックフランジであって、取付けと取外しとのためインサートに回転力を与えるための駆動表面を有するロックフランジと、
   ロックフランジから伸び、インサートとそれを取付ける部材とに対し別の構成部品を固定するためのねじ部を有する中央コネクタとを含むセルフタッピンねじ込みインサート。
2. ねじ込みシャンクのテーパエンドが、ねじ込みシャンクの均一径ねじ部の方向を向きそこで終わる４個の溝を円周方向に間隔をあけて有し、４個の溝の各々が、互いに直角に伸びる一対の平坦面と、ねじ込みシャンクの中心軸に対し斜めに延伸する接合部とを有する、請求項１に記載のセルフタッピンねじ込みインサート。
3. 中央コネクタが、ねじ込みシャンク内をねじ込みシャンクのテーパエンドに向かって延伸するねじ孔を含む請求項１又は２に記載のセルフタッピンねじ込みインサート。
4. ロックフランジが、駆動表面のおかれた駆動面を含み、その駆動面がロックフランジのロック面と対向方向を向く請求項３に記載のセルフタッピンねじ込みインサート。
5. 中央コネクタが、ロックフランジから中心軸に沿ってねじ込みシャンクから離れて伸びるねじ込みスタッドを含む請求項１又は２に記載のセルフタッピンねじ込みインサート。
6. ロックフランジの駆動表面が、中心軸から半径方向に外を向き、軸方向にねじ込みシャンクとねじ込みスタッドの間にある請求項５に記載のセルフタッピンねじ込みインサート。
7. インサート組立体であって、
   一部にねじを立てた孔が伸びる面を有する部材であって、一部にねじを立てた孔は複数の巻数の均一径ねじ部を有し均一径ねじ部から伸びるテーパねじ部をも有する部材と、
   中心軸を有し、一部にねじを立てた孔にねじ込んだ際完全に係合するよう、一部にねじを立てた孔の均一径ねじ部より多い巻数と少し大きい径とを持つ均一径ねじ部を含むねじ込みシャンクであって、その均一径ねじ部から伸びるテーパねじ部を有するねじ込みシャンクを有するセルフタッピンねじ込みインサートと、
   ねじ込みシャンクの均一径ねじ部の方向を向きそこで終わる少なくとも２個の溝を円周方向に間隔をあけて有し、各溝は、互いに直角に伸びる一対の平坦面と、ねじ込みシャンクの中心軸に対し斜めに延伸する接合部とを有する、ねじ込みシャンクのテーパエンドと、
   ねじ込みシャンクから外向きに伸びるロックフランジを有するインサートであって、ロックフランジは、インサートが一部にねじを立てた孔に挿入されるとき部材の面に対しロックを設けるためシャンクのテーパエンドに面するロック面を有し、部材に対する取付けと取外しとのためインサートに回転力を与えるための駆動表面を有する、インサートと、
   ロックフランジから伸び、別の構成部品をインサートとそれを取り付ける部材とに対して固定するためのねじ部を有する中央コネクタを有するインサートとを含むインサート組立体。
8. セルフタッピンねじ込みインサートの取付け方法であって、
   面を通る孔に、孔が複数巻数の均一径ねじ部と、均一径ねじ部から伸びるテーパねじ部とを持つ方法で、部分的にねじ立てするステップと、
   セルフタッピンねじ込みインサートのねじ込みシャンクのテーパエンドを、ねじ込みシャンクの均一径ねじ部を向きそこで終わる少なくとも２個の溝を円周方向に間隔をあけて有するインサートのテーパエンドと、互いに直角に伸びる一対の平坦面とねじ込みシャンクの中心軸に対し斜めに延伸する接合部とを有する各溝とを用いて、一部にねじを立てた孔に挿入するステップと、
   一部にねじ立てした孔の均一径ねじ部より多い巻数と少し大きい径とを有する軸部の均一径ねじ部と、ねじ込みシャンクのテーパエンドとが、完全に孔と係合するよう、一部にねじ立てした孔にインサートをねじ込むステップと、
   ロックフランジから伸びており別の構成成分をインサート及びそれを取り付ける部材に対し固定するためのねじ部を有する中央コネクタを、インサートに取り付けるための孔の中に、インサートが完全にねじ込まれたとき、ロックフランジのロック面が部材の面に対してロックするよう、インサートのロックフランジの駆動表面に回転力を与えるステップと、
   の各ステップを含む方法。

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