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
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Abstract
【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
【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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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