JP2005515380A - 自己装着雌型固定要素の冷間成形方法 - Google Patents

Abstract

自己装着雌型固定具２０の冷間成形方法は、案内部１２２、円筒状側壁を有し案内部とフランジ部の溝１３２とを囲む環状フランジ部１２８、及び該案内部及び該フランジ部の環状隆起部１５２，１５４を有する固定具ブランク１２０を変形し、隆起部を互いに向かって変形させて相対的に傾斜されたアーチ状壁を有する環状の凹状溝３２を形成する、ことを含む。

Description

本発明は、中央の突出した案内部、該案内部を囲む環状フランジ、及びフランジ部の端面の凹状溝を有する自己装着雌型固定要素の冷間成形方法に関する。

例えば本出願の出願人との関係で前任者である出願人に与えられた米国特許第３，１８７，７９６号及び第３，６４８，７４７号に開示されるように、凹状溝を有するナットを含む自己装着雌型固定要素は、現在、連続的に突出した案内部とこの案内部の反対側にあるフランジ部とを含む雌型固定要素の断面を有する連続金属板をロール成形することにより形成される。ロール成形された板は、次いで、穴開けされて円筒状の穴を形成し、次に、ロール成形された板は切断または裁断され、矩形の案内部とこの案内部の反対側にある矩形のフランジ部とを有する別体の雌型固定要素またはナットを形成する。上記の米国特許に開示されるように、自己装着雌型固定要素またはナットをパネルに装着するために、溝が、案内部の側部かまたは該案内部の反対側にあるフランジ部のいずれかにロール形成される。自己装着雌型固定要素は、パネルに開口部を開けるために利用可能であり、通常穿孔ナットとして参照され、ここで、矩形の案内部はパネルを貫通し、次いで、穴であるパネル開口部に隣接するパネル金属が金型部品または金型ボタンにより溝に変形される。その代わりに、自己装着雌型固定要素は、パネルに予備穿孔された開口部に配置されてもよい。典型的な応用例では、自己装着雌型固定要素は、上部金型シューに装備されたヘッドかまたは往復するプランジャーを有するプレス装置のプラテンに受け入れられ、パネルは、下部金型シューの金型ボタン上またはプラテンに受け入れられ、その結果、自己装着雌型固定要素はプレス装置の各ストロークでパネルに装着される。

上述した米国特許第３６４８７４７号に開示されているように好ましい実施形態では、凹状溝は、案内部の反対側のフランジ部に形成され、パネル装着後の自己装着雌型固定要素の改善された押し離し強さを提供する。ここで使用されるように、用語「凹状溝」は、フランジ部の端面に溝の底壁より狭い幅を有する開口部を備える溝を参照し、ここで、金型ボタンは、溝の底壁に対してパネル開口部の周囲のパネル金属を変形させる突起リップを有し、溝に限定された開口部の下方のパネル金属を変形させて改善された保持力を提供する。好ましい実施形態では、内側及び外側の溝壁は、互いに向かって傾斜し、あり継ぎ形状の溝を形成してパネル内の雌型固定要素のさらなる改善された保持力を提供する。しかし、現在、上記の米国特許に記載されているように、あり継ぎ形状の溝は、ロール成形によってのみ形成可能であり、ロール成形は、また、最新の技術を用いて案内部及びフランジが矩形になることを必要とする。しかし、矩形の案内部は、上述したような自己装着雌型固定要素の案内部を受け入れる矩形開口部の隅部に応力増大部を形成する。さらに、現在冷間圧入部と最新の金型とを有する冷間成形により形成可能であり、環状または円筒状案内部と該案内部を囲む環状フランジとを有する自己装着雌型固定要素のような固定要素を必要とする多数の用途が存在する。

この発明の冷間成形方法は、本発明の目的の一つである、環状または円筒状の突出した中央案内部、該案内部を囲む環状フランジ部、及び該フランジ部の凹状溝を有する自己装着固定具を形成するために使用可能である。この発明に係る方法により形成された自己装着固定具は、上述した貫通ナットまたはクリンチナットのいずれかとして使用可能である。

本発明に係る自己装着雌型固定具の冷間成形方法は、端面を有する環状の突出した中央案内部、該端面を通って案内部を貫通する孔、案内部を囲み好ましくは案内部の端面の下方に離間された端面を有する環状フランジ、及びフランジ部の端面の案内部を囲む環状溝を有する、雌型固定要素ブランクを冷間成形することを含む。冷間成形により形成された雌型固定要素ブランクにおいて、環状溝は、底壁と、案内部の端面に略垂直に延在する案内部に隣接する円筒状内側壁及びフランジ部の端面に略垂直に延在する円筒状外側壁を有する略平行な側壁と、を有する。冷間成形により形成される雌型固定要素ブランクは、さらに、案内部の端面から延出し環状溝の内側壁に隣接する第１の一体の環状突起部とフランジ部の端面から延出し環状溝の外側壁に隣接する第２の一体の環状突起部とを有する。開示された実施形態では、環状突起部は、その断面が矩形である。

上述した雌型固定要素ブランクは、冷間圧入部及び最新の金型を有する従来の冷間成形技術により形成可能である。好ましい実施形態では、この発明の方法は、円筒状案内部、該案内部を囲む円筒状フランジ部、及び溝の略円筒状の内側壁及び外側壁を有する雌型固定要素ブランクを冷間成形することを含む。しかし、この発明の最も好ましい方法では、溝の底壁は、溝の内側壁及び外側壁に隣接し、後の環状隆起部の変形を助け良好な金属流れを提供する環状アーチ状表面または半円状表面を有する。一つの開示された実施形態では、溝の底壁は、さらに、好ましくは雌型固定要素がパネルに装着されたときに反回転抵抗またはトルク抵抗を提供する平坦な端面を有する周囲を離間されたアーチ状隆起部を有する。案内部から延出する第１の環状隆起部は、好ましくは環状溝の円筒状外壁と共軸に配置された円筒状外壁を有し、第２の環状隆起部は、環状溝の略円筒状の外壁と共軸に配置された円筒状内壁を有する。

この発明の方法は、次いで、第１の環状隆起部を半径方向外側に変形させて溝の底壁と重ね合わせること、好ましくは案内部の概略平坦な端面を形成すること、及び、実質的に同時に第２の環状隆起部を半径方向内側に変形させて溝の底壁と重ね合わせること、好ましくは環状フランジ部に平坦な端面を形成することを含む。これにより、この発明の方法は、フランジ部に、フランジ部の端面に溝の底壁より狭い幅を有する開口部を含む環状の凹状溝を形成する。

この発明の方法の一つの好ましい実施形態では、溝の内側壁及び外側壁は、同時に互いに向かって変形され、その結果、溝の内側及び外側の壁が互いに対して相対的に傾けられ概略あり継ぎ形状を形成する。しかし、この発明の方法の好ましい実施形態では、溝の外壁は、変形されて、溝の底壁のアーチ状表面の周りにアーチ状で半径方向内側に傾斜された表面を形成し、溝の内壁は、同時に変形されて、溝の底壁のアーチ状表面の周りにアーチ状で半径方向内側に傾斜された表面を形成する。この発明の開示された方法において、環状隆起部は、金型部材により実質的に同時に変形されるが、この発明の方法は、また、最新の金型内で実行され得る。この発明に係る自己装着雌型固定要素の冷間成形方法は種々の自己装着雌型固定要素の形成に利用可能であるが、この発明に係る自己装着雌型固定要素の冷間成形方法の開示された実施形態は、ねじ孔及び案内部に対向する突起状管状部を有する、オイルパン自己装着雌型固定要素またはトランスミッションパン自己装着雌型固定要素である。

この発明に係る自己装着雌型固定要素の冷間成形方法の他の利点及び有利な特徴は、好ましい図面、添付の請求の範囲及びその簡単な説明が続く図面の以下の記載からより完全に理解されるであろう。

上述したように、この発明は、例えば図１及び図２に開示されるように、環状の凹状溝を有する雌型固定要素の冷間成形方法に関する。図１及び図２に示す自己装着雌型固定要素２０の実施形態は、平坦な環状端面２４を有する中央の環状で略円筒状の案内部２２、環状端面２４を通って案内部２２を貫通する孔２６、平坦な環状端面３０を有し案内部２２を囲む環状フランジ部２８、及び案内部を囲む環状の凹状溝３２を含む。環状の凹状溝３２は、底壁３４、環状の傾斜された外側壁３６、及び環状の傾斜された内側壁３８を有する。上述したように、用語「凹状溝」は、フランジ部２０の端面３０の環状溝３２の入口が、底壁３４より狭い半径方向の幅を有し、改善された保持力を提供することを意味する。好ましい実施形態では、溝の環状の外壁は傾斜されて凹状溝を形成する。しかし、好ましい実施形態では、凹状溝３２は、さらに、底壁３４から傾斜されて傾斜された外側の溝壁３６に向かう傾斜された内側の溝壁３８を有し、案内部は略円筒状の端部４４を有する。

図５に最良に示されるように、外側及び内側の溝壁３６，３８は、それぞれ、互いに向かってアーチ状に傾斜され、環状溝３２は、さらに、底壁３４に隣接するアーチ状表面４０と、アーチ状に傾斜された内側及び外側の溝壁に移行するアーチ状の内表面４２とを有する。図１に示すように、自己装着雌型固定要素２０のこの実施形態は、さらに、多角形の平坦な表面４６を有し、環状溝の底壁３４は、その周囲を離間され、装着後のパネル上の雌型固定要素の回転を防止または阻害するアーチ状の隆起部４８を有する。雌型固定要素２０の実施形態は、さらに、図２に示す一体の環状の管状部５０を有し、管状部は案内部２２と同軸である。開示された実施形態では、孔２６は、内部をねじ切られまたはタッピングされる。しかし、孔２６は、ねじ成形するまたはねじロール成形する雄形固定要素を受けるために円筒状であってもよい。

図１、図２及び図５に示す自己装着雌型固定要素２０は、図３及び図４に示す雌型固定要素ブランクから形成される。雌型固定要素ブランク１２０は、環状の端面１２４を有する中央の環状案内部１２２、端面１２４を通って案内部を貫通する孔１２６、案内部を囲み環状の端面１３０を有する環状フランジ部１２８、及び環状フランジ部１２８の底壁１３４を有する環状溝１３２を含む。しかし、雌型固定要素ブランク１２０では、環状溝１３２は、略円筒状の外側壁１３６と、案内部１２２の外側壁を形成する略円筒状の内側壁１３８とを有する。開示された実施形態では、内側壁１３８は、半径方向内側に略３度傾斜されている。好ましい実施形態では、環状溝１３２の底壁１３４は、円筒状の外側壁１３６と円滑に融合するアーチ状または半円状の環状表面１４０と、図４に最良に示されるように、略円筒状の内側壁１３８に円滑に融合するアーチ状または半円状の環状内表面１４２とを含む。

雌型固定要素ブランク１２０は、さらに、フランジ部１２８の端面１３０と一体で、該端面から突出する環状隆起部１５２と、案内部１２２の端面１２４と一体で、該端面から突出する内側の環状隆起部１５４とを含む。好ましい実施形態では、外側の環状隆起部１５２の環状の外表面１５６は、案内部１２２に対して半径方向内側に傾斜され、または、概略平坦な端面１５８を有する円錐台状であり、隆起部１５４の内表面１６０は、図４に最良に示されるように、平坦な端面１６２を有して半径方向外側に傾斜されている。環状の外側の隆起部１５２は、円筒状であり、環状溝１３２の円筒状外表面１３６と連続し、環状隆起部１５４の内表面は、略円筒状であり、環状溝１３２の内側の略円筒状の表面１３８と連続する。

当業者により理解されるであろうように、雌型固定要素ブランク１２０は、これに限定されないが最新の金型を含む従来の冷間成形手法により形成可能である。さらに、上述したように、従来技術は、案内部の対向する側に直線状の凹状溝を有する貫通ナットを含み、この貫通ナットは最新のロール成形手法により形成される。しかし、従来技術は、冷間成形手法により形成される環状の凹状溝を有する貫通ナット、詳細には、略円筒状の案内部、該案内部を囲む環状フランジ部、及び該フランジ部の平坦な端面の凹状溝を有する自己装着雌型固定要素を含まない。図３及び図５は、図１及び図２に図解される自己装着雌型固定要素２０を形成するこの発明の方法における最終ステップを図解する。図３及び図５に示すように、環状隆起部１５２，１５４は、環状の平坦な端面１６８を有する突出した環状リップ１６６を含む金型部材１６４により互いに向かって変形され、金型部材は、環状リップ１６６に隣接し環状リップ１６６により囲まれた平坦な表面１７０を含む。図３及び図４に示すように、金型部材１６４の突出した環状リップ１６６に隣接する平坦な表面１７０は、雌型固定要素ブランク１２０の第１のまたは内側の環状隆起部１５４とともに配置され、環状リップ１６６の平坦な端面１６８は、雌型固定要素ブランク１２０の第２のまたは内側の環状隆起部１５２とともに配置される。プレス装置（図示しない）を閉じる際、金型部材の平坦な表面１７０は、第１の環状隆起部１５４をフランジ部１２８に対して半径方向外側に変形させ、環状リップ１６６の環状の平坦な面１６８は、第２のまたは外側の環状隆起部１５２を案内部１２２に対して半径方向内側に変形させて図５に示すあり継ぎ形状の環状の凹状溝３２を形成し、上述したように、ここで、案内部２２の環状の端面２４とフランジ部の環状の端面３０とは、それぞれ実質的に平坦である。当業者に理解されるであろうように、案内部の端面２４は、自己貫通雌型固定要素または貫通ナットのために、好ましくは平坦であり、フランジ部２８の環状の端面３０は、装着後のパネル（図示しない）を支持するために、好ましくは平坦である。

第１及び第２の環状隆起部１５２，１５４の変形中に、雌型固定要素ブランク１２０の略円筒状の内側壁１３８は半径方向外側に変形されてアーチ状に傾斜された内側の溝壁３８を形成し、雌型固定要素ブランク１２０の円筒状の外側の溝壁３８は、半径方向内側に変形されて図５に示すようなアーチ状に傾斜された外側の溝壁３６を形成する。アーチ状の内表面１４２及び外表面１４０は、それぞれ、底壁１３４から内側壁及び外側壁に至る滑らかな移行部を形成して側壁の変形中の良好な金属流れを促進し、応力増大または亀裂を回避する。上記記載から理解されるであろうように、記載の重複を軽減するため、図３及び図４に示す雌型固定要素ブランク１２０の要素は、図１、図２及び図５に示す雌型固定要素２０の要素と同一の参照番号が付されている。アーチ状に傾斜された内側の溝壁３８と外側の溝壁３６とを有するあり継ぎ形状の凹状溝３２は、パネルに装着後の雌型固定要素２０の良好な保持力及び押し離し強さを提供し、自己装着雌型固定要素２０は、装着中にパネルに開口部を貫通させるための貫通ナットとして利用され得る。さらに、自己装着雌型固定具２０は、本出願と共に同時に受理された出願に記載されるように、自己密閉ナットとして装着され得る。

当業者に理解されるであろうように、種々の改良が、添付のクレームの範囲内で、この発明に係る自己装着雌型固定要素の冷間成形方法に加えられるであろう。より詳細には、環状溝の底壁３４の反回転抵抗またはトルク抵抗である隆起部４８は追加的なものであり、当業者に理解されるであろうように種々の形態をとり得る。必要な場合には、トルク抵抗は、例えば内側壁から外側壁に延出する半径方向の隆起部または溝により形成可能であり、あるいは、他の反回転手段も提供可能である。さらに、図１、図２及び図５の、及び図３及び図４の、一体の環状の管状部５０，１５０は、オイルパンナットのように、雄ねじ部材に対する追加的な支持を必要とする用途でのみ、提供される。最後に、上述したように、孔２６は、ねじ形成またはねじロール成形する雄型固定要素を受け入れるために、図２に示すようにねじ切られ、あるいは、ねじ切られていない。この発明に係る自己装着雌型固定要素の冷間成形方法の好ましい実施形態を述べてきたので、ここで、以下のように、本発明がクレームされる。

この発明の方法により形成された雌型固定要素の１つの実施形態の上面図である。 矢印２−２方向にみた図１の側断面図である。 この発明の方法により形成された雌型固定要素と図１及び図２に示す雌型固定要素を形成するために使用される金型部材の側断面図である。 図３の部分的に拡大された側断面図である。 図１及び図２に図解された雌型固定要素の形成後の図４の部分断面図である。

Claims (18)

1. 端面を有する環状の突出した中央の案内部、前記端面を通って前記案内部を貫通する孔、前記案内部の前記端面の下方に離間された端面を有し前記案内部を囲む環状のフランジ部、底壁及び前記案内部の前記端面に略垂直に延びて前記案内部に隣接する内側壁と前記フランジ部の前記端面に略垂直に延びる外側壁とを含む略平行な側壁を有する前記フランジ部の前記端面の環状溝、前記案内部の前記端面から延出し前記環状溝の前記内側壁に隣接する第１の環状隆起部、及び、前記フランジ部の前記端面から延出し前記環状溝の外側壁に隣接する第２の環状隆起部、を含む雌型固定要素ブランクを冷間成形し、
   前記第１の環状隆起部を半径方向外側に変形させて前記溝の前記底壁に重ね合わせ、
   実質的に同時に前記第２の環状隆起部を半径方向内側に変形させて前記溝の前記底壁に重ね合わせて前記フランジ部の概略平坦な面を形成し、前記フランジ部の前記端面に前記溝の前記底壁の半径方向の幅よりも狭い幅を有する開口部を有する環状の凹状溝を形成する、
   ステップを含む自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
2. 前記第２の環状隆起部を半径方向内側に変形させて前記溝の傾斜された外側壁を形成する、ことを含む請求項１に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
3. 前記第２の環状隆起部を半径方向内側に変形させて前記溝の前記底壁から延出し隣接する前記フランジ部の前記端面に至るアーチ状に傾斜された壁を形成する、ことを含む請求項２に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
4. 前記第１の環状隆起部を半径方向外側に変形させて外側に傾斜された内側壁を形成する、ことを含む請求項１に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
5. 前記第１の環状隆起部を半径方向外側に変形させて前記溝の前記底壁に隣接するアーチ状に傾斜された外側壁を形成する、ことを含む請求項４に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
6. 前記案内部の前記端面に隣接する前記案内部の外側の部位を前記案内部の前記端面に略垂直に変形させる、ことを含む請求項５に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
7. 前記溝の前記底壁を冷間成形して、前記内側壁及び外側壁と、その間の周囲を離間された隆起部とに隣接するアーチ状部を形成する、ことを含む請求項１に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
8. 前記第１の環状隆起部を半径方向外側に変形させて前記案内部の実質的に平坦な端面を形成する、ことを含む請求項１に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
9. 前記底壁に、前記溝の前記内側壁及び前記外側壁に隣接する放射状部を含むように、前記雌型固定要素ブランクを冷間成形する、ことを含む請求項１に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
10. 前記溝の前記底壁を冷間成形して、前記溝の前記底壁の前記アーチ状部の間にその周囲を離間されたアーチ状部を形成する、ことを含む請求項９に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
11. 環状の端面を有する環状の円筒状の中央案内部、前記端面を通って前記案内部を貫通する孔、前記案内部の前記端面の下方に離間された端面を有し前記案内部を囲む環状のフランジ部、底壁、及び前記案内部の前記端面に略垂直に延びて前記案内部に隣接する内側壁と前記フランジ部の前記端面に略垂直に延びる外側壁とを含む略平行な側壁を有する前記フランジ部の前記端面の環状溝、前記溝の前記内側壁と同軸に配置された円筒状の外表面を有し前記案内部の前記端面から延出する第１の環状隆起部、及び、前記溝の前記外側壁と同軸に配置された略円筒状の内表面を有する第２の環状隆起部、を含む雌型固定要素ブランクを冷間成形し、
    前記第１の環状隆起部を半径方向外側に変形させて前記溝の前記底壁に重ね合わせ前記案内部の略平坦な端面を形成し、
    実質的に同時に前記第２の環状隆起部を半径方向内側に変形させて前記溝の前記底壁に重ね合わせ、前記案内部の前記端面に前記溝の前記底壁の半径方向の幅よりも狭い半径方向の幅を有する開口部を含む凹状溝を形成する、
    ステップを含む自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
12. 前記雌型固定要素ブランクを冷間成形して前記溝の前記内側壁と前記外側壁とに隣接するアーチ状表面を有する底壁を形成する、ことを含む請求項１１に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
13. 前記アーチ状表面の間にその周囲を離間されたアーチ状部を含むように、前記溝の前記底壁を形成する、ことを含む請求項１２に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
14. 前記第２の環状隆起部を半径方向内側に変形させて前記フランジ部に傾斜された外側壁と平坦な端面とを形成する、ことを含む請求項１１に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
15. 前記第２の環状隆起部を半径方向内側に変形させて前記溝の前記底壁から延出し前記フランジ部の前記端面に隣接する前記溝のアーチ状に傾斜された外側壁を形成する、ことを含む請求項１４に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
16. 前記第１の環状隆起部を半径方向外側に変形させて前記溝の外側に傾斜された内側壁を形成する、ことを含む請求項１１に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
17. 前記第１の環状隆起部を半径方向外側に変形させて前記溝の前記底壁に隣接するアーチ状に傾斜された壁を形成する、ことを含む請求項１６に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。
18. 前記案内部の前記端面に隣接する前記案内部の外側の部位を前記案内部の前記端面に略垂直に変形させる、ことを含む請求項１７に記載の自己装着雌型固定要素の冷間成形方法。

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